主動對準-應對精密光學系統裝配中日益上升的要求的解決之道

快、快、快

傳統的裝配自動化技術無法提供當今環境所需的成本和産量的持續改進。PI開創性的并行梯度搜索允許同時優化多個自由度、元件和通道。由于在自由度之間以及元件之間不可避免地存在着依賴性,目前仍需要在耗時的循環中以連續方式進行對準。例如,通常必須中斷θ-X/θ-Y中元件的對準以校正在X和Y中引入的幾何誤差,然後重複該過程。采用PI的并行技術,通常可以一步完成這些對準,并且在提高産量的同時通常可以将所需時間縮短99%或更多。類似地,由于元件之間的依賴性,之前需要依次按順序地對準循環中的每個元件以實現總體一緻的對準。并行優化允許一步實現這些對準。

這就是實現主動對準所需要的全部内容

PI有源對準系統的核心是包含E-712運動控制器的F-712.HU1快速多通道光子學對準系統。梯度搜索算法内置在控制器的固件中。當光學功率是待優化的品質因數時,F-712.PM1功率計是大有幫助的。其他品質因數通常很容易調節,例如MTF、消光比、模态質量和其他測度。

PI獨特的并行梯度搜索技術

該算法以對準系統微米級甚至納米級的探索性運動為基礎,可測量品質因數的局部梯度,例如相機鏡頭系統的圖像質量或激光器的輸出功率。然後自動遵循該梯度,直至達到所需的元件位置和方向。該程序提供出色的跟蹤功能,因此可以補償任何漂移效應。PI獨特的方法可以使多個梯度搜索程序并行進行。這意味着可以同步進行多個元件、自由度、通道等的優化。這一開創性功能可以将整體優化時間縮短兩個或更多個數量級。

同時調整多個單一元件

然而,這種新型定位的真正實力隻能在一次性并行或同時調整多個單一元件時展現出來。 梯度搜索算法不是在與計量和其他流程交叉的情況下耗時地相繼優化冗長循環中的元件,而是允許一次性同時或并行地對準多個元件。

從而大大縮短了加工時間,先前應用的吞吐時間降低了99%或更多。

PI –自動多通道光纖陣列對準

将光纖(單模或多模光纖)連接到矽光子器件(SiP)仍然是這些器件的測試與封裝中具挑戰性和複雜性的任務之一。
基于其獨特的“快速多通道光子學對準”系統,PI成功開發了一種用于晶圓探測的高吞吐量自動化子系統。該視頻現在展示了實現芯片級測試和封裝自動化的方法。

主動對準的衆多應用

在越來越多的光子和光學系統中,各個元件的準确幾何定位在整體功能中起着關鍵性作用。主動對準為此提供了獨特的優化可能性:

  • 自2015-2016年以來,已經在首批高通量光子晶圓探測器、批量制造和裝配工具中構建了有質量保證的矽光子應用。對于晶圓探測和芯片測試而言,重要的是在封裝之前檢查芯片上的有源和無源光學結構(即波導、光和光電二極管)的功能。為此,可以将玻璃纖維準确地定位到相應的芯片結構以便進行質量檢查。
  • HDMI、USB和Thunderbolt等高比特率消費類光纜的批量生産可以從PI的并行優化技術中受益匪淺。采用PI的并行優化技術,不僅大大加快了電纜連接器的多自由度對準,而且可以同時裝配電纜兩側。
  • 每年制造數十億部智能手機相機,随着質量的不斷提高以及采用更高比率的光學變焦、場景識别和焦點檢測功能,我們目睹了迅猛發展的創新勢頭。PI的并行優化技術可以大大縮短将這些複雜機構裝配到出色的精細公差所需的時間。
  • 在批量化的激光器制造中,複雜的腔體設計包含多個必須相互優化以滿足功率輸出和模态質量規格的折射、反射和衍射元件。PI的并行對準技術可以大大縮短實現設計要求所需的時間,同時允許在制造操作中實時補償漂移。
  • 技術光學(如LIDAR系統)、生命科學、量子計算或數據存儲中的諸多其他應用均能從主動對準技術中受益。

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手冊

Overview: System Components for Automated, Fast Multi-DOF Alignment

Gain Reliability and Save Development and Process Time
版本/日期
2019-08
文件語言 English
pdf - 3 MB
白皮書

可大幅度改善工業生産力

屢獲殊榮的PI快速對準技術可提供給ACS Controls
版本/日期
WP4023E 2019-06
文件語言 English
pdf - 757 KB
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