经过多年发展,硅光芯片耦合测试系统如今已经成为受到普遍关注的热点研究领域。利用硅的高折射率差和成熟的制造工艺,硅光子学被认为是实现高集成度光子芯片的较佳选择。但是,硅光子学也有其固有的缺点,比如缺乏高效的硅基有源器件,极低的光纤-波导耦合效率以及硅基波导明显的偏振相关性等都制约着硅光子学的进一步发展。针对这些问题,试图通过新的尝试给出一些全新的解决方案。首先我们回顾了一些光波导的数值算法,并在此基础上开发了一个基于柱坐标系的有限差分模式分析器,它非常适合于分析弯曲波导的本征模场。对于复杂光子器件结构的分析,我们主要利用时域有限差分以及波束传播法等数值工具。接着我们回顾了硅基光子器件各项主要的制造工艺和测试技术。重点介绍了几种基于超净室设备的关键工艺,如等离子增强化学气相沉积,电子束光刻以及等离子体干法刻蚀。为了同时获得较高的耦合效率以及较大的对准容差,本论文主要利用垂直耦合系统作为光子器件的主要测试方法。硅光芯片是将硅光材料和器件通过特殊工艺制造的集成电路。山东光子晶体硅光芯片耦合测试系统
为了消除硅基无源器件明显的偏振相关性,我们首先利用一种特殊的三明治结构波导,通过优化多层结构,成功消除了一个超小型微环谐振器中心波长的偏振相关性。针对不同的硅光芯片结构,我们提出并且实验验证了两款新型耦合器以提高硅光芯片的耦合效率。一款基于非均匀光栅的垂直耦合器,在实验中,我们得到了超过60%的光纤-波导耦合效率。此外,我们还开发了一款用以实现硅条形波导和狭缝波导之间高效耦合的新型耦合器应用的系统主要是硅光芯片耦合测试系统,理论设计和实验结果都证明该耦合器可以实现两种波导之间的无损光耦合测试。山东光子晶体硅光芯片耦合测试系统硅光芯片耦合测试能够高精度的测量待测试样的三维或二维的全场测量。
硅光芯片耦合测试系统的测试站包含自动硅光芯片耦合测试系统客户端程序，其程序流程如下：首先向自动耦合台发送耦合请求信息，并且信息包括待耦合芯片的通道号，然后根据自动耦合台返回的相应反馈信息进入自动耦合等待挂起，直到收到自动耦合台的耦合结束信息后向服务器发送测试请求信息，以进行光芯片自动指标测试。自动耦合台包含输入端、输出端与中间轴三部分，其中输入端与输出端都是X、Y、Z三维电传式自动反馈微调架，精度可达50nm，满足光芯片耦合精度要求。特别的，为监控调光耦合功率，完成自动化耦合过程，测试站应连接一个PD光电二极管，以实时获取当前光功率。
硅光芯片耦合测试系统中硅光芯片与激光器的封装结构,封装结构包括基座,基座设置与硅光芯片连接的基座贴合面,与激光器芯片和一体化反射镜透镜连接的基座上表面;基座设置通孔,通孔顶部开口与一体化反射镜透镜的出光面连接,通孔底部开口与硅光芯片的光栅耦合器表面连接;激光器芯片靠近一体化反射镜透镜的入光面的一端设置高斯光束出口;激光器芯片的高斯光束方向水平射入一体化反射镜透镜的入光面,经一体化反射镜透镜的反射面折射到一体化反射镜透镜的出光面,穿过通孔聚焦到光栅耦合器表面;基座贴合面与基座上表面延伸面的夹角为a1。通过对基座的底部进行加工形成斜角,角度的设计满足耦合光栅的较佳入射角。硅光芯片耦合测试系统的优势：可视化杜瓦，可实现室温~4.2K变温环境下光学测试根据测试。
硅光芯片耦合测试系统组件装夹完成后，主要是通过校正X,Y和Z方向的偏差来进行的初始光功率进行耦合测试的，图像处理软件能自动测量出各项偏差，然后软件驱动运动控制系统和运动平台来补偿偏差，以及给出提示，继续手动调整角度滑台。当三个器件完成初始定位，同时确认其在Z轴方向的相对位置关系后，这时需要确认输入光纤阵列和波导器件之间光的耦合对准。点击找初始光软件会将物镜聚焦到波导器件的输出端面。通过物镜及初始光CCD照相机，可以将波导输出端各通道的近场图像投射出来，进行适当耦合后，图像会被投射到显示器上。端面耦合方案一,在硅光芯片的端面处进行刻蚀,形成v型槽阵列。山东光子晶体硅光芯片耦合测试系统
测集成电路的功能和性能。山东光子晶体硅光芯片耦合测试系统
测试是硅光芯片耦合测试系统的主要作用，硅光芯片耦合测试系统主要是用整机模拟一个实际使用的环境,测试设备在无线环境下的射频性能,重点集中在天线附近一块，即检测天线与主板之间的匹配性。因为在天线硅光芯片耦合测试系统之前(SMT段）已经做过相应的测试，所以可认为主板在射频头之前的部分已经是好的了，剩下的就是RF天线、天线匹配电路部分，所以检查的重点就是天线效率、性能等项目。通常来说耦合功率低甚至无功率的情况大多与同轴线、KB板和天线之间的装配接触是否良好有关。山东光子晶体硅光芯片耦合测试系统
