硅光芯片耦合测试装置以及测试方法与流程

本技术属于硅光测试，尤其涉及一种硅光芯片耦合测试装置以及测试方法。

背景技术：

1、硅光芯片制造技术是基于硅和硅基衬底材料，利用互补金属氧化物半导体(cmos，complementary metal oxide semiconductor)工艺进行光器件开发和集成的技术，其结合了集成电路技术超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势，与现有的半导体晶圆制造技术是相辅相成的。

2、硅光测试主要是通过微调的方式反复调整入射光纤和出射光纤与硅光芯片之间的位置关系，使其找到最佳的功率耦合点。一个硅光芯片通常有几个甚至十几个耦合点位需要测试，为了满足耦合测试的精度要求，需要使每次耦合时光纤与硅光芯片之间的高度(即距离)保持一致。为实时监控光纤与硅光芯片之间的距离，在现有的硅光芯片耦合测试装置中，一般设置有测距传感器，在调整光纤的位置时，距离传感器随之进行移动，以便实时监控。

3、测距传感器在使用前需要进行初始高度(测距传感器与硅光芯片之间的距离，下同)的校准，以方便在移动光纤时计算光纤与硅光芯片的表面的实际距离。现有的硅光芯片耦合测试装置中的测距传感器在初始高度校准时，人工不便于监控，即使采用图像采集设备去显示相对位置的关系，也很难多角度进行检测，从而校准的精度不准确，影响后续光纤耦合测试。

4、并且，单光纤测试无需考虑单光纤的光纤尖端与硅光芯片表面的平行度，只需保证其与硅光芯片表面的高度是精确可控的。但是对于光纤阵列来说，其不仅要保证高度的精确性，还需要保证阵列光纤尖端连线与被测器件表面的平行。示例性的，如图1所示，一种多通道光纤阵列130的截面图和侧面图，其中多个单光纤110通过盖板120进行固定，多个单光纤110平行间隔排列，且每个单光纤110的光纤尖端的中心在同一水平线上，在测试时需要保证光纤阵列130的尖端连线与硅光芯片表面是平行的，这就要求还需要校准光纤阵列130的尖端连线与硅光芯片表面的平行度。

技术实现思路

1、本技术提供了一种硅光芯片耦合测试装置以及测试方法，可以解决现有的装置在耦合测试时光纤与硅光芯片距离检测不精准、光纤阵列无法校准平行度的问题。

2、第一方面，本技术提供了一种硅光芯片耦合测试装置，包括：

3、载台；

4、调节组件，设置于载台上，调节组件上设置有光纤，光纤能够在调节组件的作用下相对于载台位移、并在调节组件的作用下对准芯片放置位上的硅光芯片上的耦合点；

5、高度观察组件，设置于载台上，高度观察组件用于观察光纤的尖端与硅光芯片之间的距离；

6、测距传感器，设置于调节组件上，测距传感器能够随光纤移动，测距传感器用于测量光纤的尖端与硅光芯片之间的距离；

7、校准组件，具有基板，基板上设置有硅片、第一反射棱镜、第二反射棱镜、第三反射棱镜和第四反射棱镜，第一反射棱镜和第二反射棱镜沿第一方向布置于硅片的相对两侧，第三反射棱镜和第四反射棱镜沿第二方向布置于硅片的相对两侧，第一方向与第二方向相交；

8、视觉观察组件，设置于载台上，视觉观察组件具有光源和观察件，光源能够沿第三方向朝芯片放置位发出光线，观察件能够在第三方向上观察光纤的尖端与硅片之间的距离，且第三方向相交于第一方向和第二方向所形成的平面；

9、其中，将校准组件放置于芯片放置位，光源发出的光线沿第一反射棱镜反射至第二反射棱镜，再由第二反射棱镜反射，使其原路返回至观察件，以使观察件能够在第一方向观察光纤的尖端与硅片之间的距离；光源发出的光线沿第三反射棱镜反射至第四反射棱镜，再由第四反射棱镜反射，使其原路返回至观察件，以使观察件能够在第二方向观察光纤的尖端与硅片之间的距离。

10、可选的，第一方向与第二方向垂直。

11、可选的，第一反射棱镜的反射面和第三反射棱镜的反射面均与硅片的表面之间呈45°夹角，第二反射棱镜的反射面和第四反射棱镜的反射面均与硅片的表面垂直。

12、可选的，硅片的数量为两个，两个硅片在第二方向上间隔布置，且两个硅片位于第一反射棱镜与第二反射棱镜之间；

13、第三反射棱镜和第四反射棱镜的数量均为两个，两个第三反射棱镜布置于两个硅片之间，两个第四反射棱镜分别在第二方向上布置于两个硅片远离两个第三反射棱镜的一侧。

14、可选的，载台开设有操作通孔，光纤和测距传感器位于操作通孔内，高度观察组件设置于载台的底部；

15、硅光芯片耦合测试装置还包括芯片载台，芯片载台设置于载台的下方且与操作通孔在第三方向上对应，芯片载台上具有芯片放置位。

16、可选的，调节组件包括六自由度定位器、耦合器和夹具，六自由度定位器设置于载台上，耦合器设置于六自由度定位器上，光纤通过夹具设置于耦合器上，测距传感器设置于夹具上；

17、其中，光纤能够在六自由度定位器的作用下相对于载台位移、并初步对准硅光芯片上的耦合点，光纤能够在耦合器的作用下对硅光芯片进行耦合。

18、可选的，视觉观察组件还包括三轴驱动器，三轴驱动器设置于载台上，光源和观察件均设置于三轴驱动器上。

19、可选的，硅光芯片耦合测试装置还包括探针定位器，探针定位器设置于载台上，探针定位器上夹持有探针头，探针头能够在探针定位器的作用下靠近或者远离芯片放置位。

20、第二方面，本技术提供了一种硅光芯片耦合测试装置的测试方法，采用上述的硅光芯片耦合测试装置实现，测试方法包括以下步骤：

21、将光纤与测距传感器安装至调节组件上，并微调光纤与测距传感器的相对位置，将校准组件放置于芯片放置位，打开光源，通过调节组件移动光纤与测距传感器靠近校准组件，直至能从观察件中观察到光纤与硅片；

22、通过调节组件移动光纤，直至光纤的尖端刚好接触硅片，通过测距传感器记录初始高度；

23、撤去校准组件，并将硅光芯片放置于芯片放置位，观察视觉观察组件中的图像，并通过调节组件移动光纤，以将光纤的尖端初步对准硅光芯片的光耦面；

24、通过高度观察组件观察光纤与硅光芯片的位置关系，通过测距传感器精确测量光纤的尖端与硅光芯片之间的距离，以使光纤能够通过调节作用移动至硅光芯片的耦合点位，进行耦合。

25、可选的，对于单光纤：

26、在校准测距传感器的初始高度时，光源发出的光线经第一反射棱镜与第二反射棱镜反射，以在观察件中从第一方向观察单光纤与硅片在第二方向上的位置关系；

27、对于光纤阵列：

28、在校准测距传感器的初始高度时，光源发出的光线经第一反射棱镜与第二反射棱镜，以在观察件中从第一方向观察光纤阵列与硅片在第二方向上的位置关系，并通过调节组件使光纤阵列的尖端与硅片的表面在第二方向上保持平行；

29、然后，光源发出的光线经第三反射棱镜与第四反射棱镜反射，以在观察件中从第二方向观察光纤阵列与硅片在第一方向上的位置关系，并通过调节组件使光纤阵列的尖端与硅片的表面在第一方向上保持平行。

30、本技术的上述方案有如下的有益效果：

31、本技术提供的硅光芯片耦合测试装置通过第一反射棱镜与第二反射棱镜的二次反射，然后通过第一反射棱镜成像，以能够在观察件中从第一方向观察到光纤的尖端与硅片在第二方向上的像；通过第三反射棱镜与第四反射棱镜的二次反射，然后通过第三反射棱镜成像，以能够在观察件中从第二方向观察到光纤的尖端与硅片在第一方向上的像；最后通过调节组件使光纤移动直至其尖端刚好接触到硅片，以完成测距传感器初始高度的校准，提升后续光纤的尖端与硅光芯片之间的距离检测精确度，且该装置能够同时适应单光纤测试与光纤阵列测试。

32、本技术的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。