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【谱量课堂】光波导耦合光纤与芯片的耦合效率测试方法
发表时间:2025-07-08     阅读次数:

一、操作流程:


1、设备准备:

  • 光源(波长匹配,如1550 nm)、光功率计、光纤夹具、六轴位移台。

  • 清洁光纤端面和芯片耦合区域(使用异丙醇和无尘布)。

2、输入功率校准 P(fiber) :

  • 断开芯片,将光纤直接连接至功率计,记录输出功率 P(in) (需扣除连接器损耗)。

3、芯片耦合功率测量 P(chip):

  • 将光纤对准芯片耦合结构(端面/光栅),通过位移台微调至功率计读数最大。

  • 记录稳定后的输出功率 P(out)

4、效率计算:

  • 注意:若芯片有多个输出端口,需汇总所有端口功率。

5、波长扫描(可选):

  • 在目标波段(如1520-1580 nm)内步进扫描,验证宽带性能。

二、实验中的常见问题及方案解决


1. 效率测量值异常低

可能原因排查步骤解决方案

端面污染或损伤

1、显微镜观察端面是否有划痕或颗粒。
2、红外相机检查光斑是否畸变。

1、等离子清洗(O?/Ar混合气体)。
2、重新抛光端面(8°斜角抛光)。

模场严重失配

1、仿真对比光纤与波导的模场尺寸(MFD)。
2、近场扫描实测模场重叠度。

1、添加锥形波导扩展模场。
2、使用模场转换器(如SiN过渡层)。

未对准(X/Y/Z/角度)

1、红外相机观察光斑偏移。
2、六轴位移台微调时监测功率变化。

1、主动对准算法(如爬山法)。
2、设计对准标记(十字/光栅)

反射损耗未抑制

1、测量回波损耗(OTDR或光环形器)

1、镀抗反射膜(如λ/4 SiN膜)。
2、端面斜切(8°~10°)。















2. 功率读数不稳定

可能原因排查步骤解决方案
机械松动或振动1、轻触光纤观察功率跳变。
2、检查夹具螺丝是否拧紧。
1、紫外胶固化或激光焊接固定。
2、 使用陶瓷夹具(低热膨胀)。
温度漂移记录温度变化与功率波动相关性1、温控平台(±0.1°C)。
2、选用低TCE材料(如玻璃基板)。
光源不稳定隔离光源直接测功率稳定性1、更换稳定激光器。
2、增加光隔离器









3. 波长依赖性过强

可能原因排查步骤排查步骤
光栅耦合器设计问题测试不同波长下的效率曲线1、优化光栅参数(周期、占空比)。
2、使用啁啾光栅拓宽带宽。
波导色散过大仿真波导的有效折射率随波长变化1、改用低色散材料(如SiN)。
2、设计色散补偿结构




4、多模干扰(光斑分裂/效率波动)

可能原因排查步骤排查步骤
光纤激发高阶模1、观察输出光斑是否分裂。
2、模式分析仪检测。
1、使用单模光纤。
2、添加模场滤波器。
波导尺寸是否支持多模仿真波导的模场分布1、缩小波导尺寸至单模条件。
2、 设计模场适配器。






5、长期可靠性问题

可能原因可能原因排查步骤
材料老化(胶水/涂层)高温高湿测试后效率衰减1、改用耐候性材料(如环氧树脂)。
2、密封封装。
金属化层氧化电镜观察电极氧化情况1、镀金保护层。
2、 惰性气体环境存储





三、快速排查流程图

波导耦合系统示意图

台式光功率计示意图



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