光电探测器与单模光纤精确对准算法研究

发布时间：2024-05-19 23:56

　　针对光电探测器模块的耦合封装,提出了一种精确对准的位置搜索算法,完成了光纤与光接收芯片从零响应电流到最大响应电流位置的搜索定位。在对准耦合的精确搜索阶段,为克服多个自由度之间交叉耦合的问题,首次将模式搜索法应用到光纤与光接收芯片对准的多自由度搜索中。理论分析了光电探测器的耦合效率数学模型,运用爬山法与模式搜索法进行仿真并与实验结果进行了对比,结果表明模式搜索法在耦合成功率和搜索速度上都明显优于爬山法。针对三自由度的光纤与光接收芯片的对准,使用模式搜索法的平均搜索时间在25s内,比使用爬山法的平均搜索时间约快20s,且使用模式搜索法的耦合成功率达到90%以上,比使用爬山法的耦合成功率高30%左右。

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【部分图文】：

图1光电探测器耦合模型

光电探测器模块的封装制造过程中，光纤与光接收芯片之间的耦合损耗可分为三种：传输损耗、模场匹配损耗和对准偏差损耗（包括横向位错损耗、纵向位错损耗以及轴向角度损耗）[4]，前两项损耗主要取决于器件本身的制造误差，而对准偏差损耗则取决于光纤与芯片之间的对准是否准确，本文中只讨论对准偏差....

图2光纤与光接收芯片五自由度对准

图1光电探测器耦合模型图3为自行研制的光纤与光接收芯片自动耦合系统的示意图。该系统的核心部分是自动对准平台，包括五个自由度的运动：X、Y、Z、θx、θy，各运动平台都由两相步进电机驱动。光功率计（Opticalpowermeter）检测PD芯片上产生的响应电流，系统在对准算....

图3光纤与光接收芯片耦合对准系统

爬山法是有源光纤器件自动对准领域的传统控制算法，是一种寻找局部最优的方法。从初始搜索位置开始，当算法搜索到一个节点时，会将当前节点与前后两个相邻节点的值进行比较，若当前节点的值最大，那么则认为当前节点为峰值，否则，就将当前节点移动到最大值处的节点继续进行搜索，如此循环下去，找到最....

图4爬山法原理图

应用爬山法进行对准耦合的具体步骤如图4中所示：根据设定的初始步长和初始方向搜索到一个峰值，为了判断该峰值是否为局部峰值，继续沿当前搜索方向搜索N个步长至检测点，如果在搜索的N个步长所对应的各个节点中有比刚刚找到的峰值更大的电流值，则将刚刚找到的峰值判定为局部峰值（LocalPe....

本文编号：3978644