主动对准-应对精密光学系统装配中日益上升的要求的解决之道

快、快、快

传统的装配自动化技术无法提供当今环境所需的成本和产量的持续改进。PI开创性的并行梯度搜索允许同时优化多个自由度、元件和通道。由于在自由度之间以及元件之间不可避免地存在着依赖性,目前仍需要在耗时的循环中以连续方式进行对准。例如,通常必须中断θ-X/θ-Y中元件的对准以校正在X和Y中引入的几何误差,然后重复该过程。采用PI的并行技术,通常可以一步完成这些对准,并且在提高产量的同时通常可以将所需时间缩短99%或更多。类似地,由于元件之间的依赖性,之前需要依次按顺序地对准循环中的每个元件以实现总体一致的对准。并行优化允许一步实现这些对准。

这就是实现主动对准所需要的全部内容

PI有源对准系统的核心是包含E-712运动控制器的F-712.HU1快速多通道光子学对准系统。梯度搜索算法内置在控制器的固件中。当光学功率是待优化的品质因数时,F-712.PM1功率计是大有帮助的。其他品质因数通常很容易调节,例如MTF、消光比、模态质量和其他测度。

PI独特的并行梯度搜索技术

该算法以对准系统微米级甚至纳米级的探索性运动为基础,可测量品质因数的局部梯度,例如相机镜头系统的图像质量或激光器的输出功率。然后自动遵循该梯度,直至达到所需的元件位置和方向。该程序提供出色的跟踪功能,因此可以补偿任何漂移效应。PI独特的方法可以使多个梯度搜索程序并行进行。这意味着可以同步进行多个元件、自由度、通道等的优化。这一开创性功能可以将整体优化时间缩短两个或更多个数量级。

同时调整多个单一元件

然而,这种新型定位的真正实力只能在一次性并行或同时调整多个单一元件时展现出来。 梯度搜索算法不是在与计量和其他流程交叉的情况下耗时地相继优化冗长循环中的元件,而是允许一次性同时或并行地对准多个元件。

从而大大缩短了加工时间,先前应用的吞吐时间降低了99%或更多。

PI –自动多通道光纤阵列对准

将光纤(单模或多模光纤)连接到硅光子器件(SiP)仍然是这些器件的测试与封装中具挑战性和复杂性的任务之一。
基于其独特的“快速多通道光子学对准”系统,PI成功开发了一种用于晶圆探测的高吞吐量自动化子系统。该视频现在展示了实现芯片级测试和封装自动化的方法。

主动对准的众多应用

在越来越多的光子和光学系统中,各个元件的准确几何定位在整体功能中起着关键性作用。主动对准为此提供了独特的优化可能性:

  • 自2015-2016年以来,已经在首批高通量光子晶圆探测器、批量制造和装配工具中构建了有质量保证的硅光子应用。对于晶圆探测和芯片测试而言,重要的是在封装之前检查芯片上的有源和无源光学结构(即波导、光和光电二极管)的功能。为此,可以将玻璃纤维准确地定位到相应的芯片结构以便进行质量检查。
  • HDMI、USB和Thunderbolt等高比特率消费类光缆的批量生产可以从PI的并行优化技术中受益匪浅。采用PI的并行优化技术,不仅大大加快了电缆连接器的多自由度对准,而且可以同时装配电缆两侧。
  • 每年制造数十亿部智能手机相机,随着质量的不断提高以及采用更高比率的光学变焦、场景识别和焦点检测功能,我们目睹了迅猛发展的创新势头。PI的并行优化技术可以大大缩短将这些复杂机构装配到出色的精细公差所需的时间。
  • 在批量化的激光器制造中,复杂的腔体设计包含多个必须相互优化以满足功率输出和模态质量规格的折射、反射和衍射元件。PI的并行对准技术可以大大缩短实现设计要求所需的时间,同时允许在制造操作中实时补偿漂移。
  • 技术光学(如LIDAR系统)、生命科学、量子计算或数据存储中的诸多其他应用均能从主动对准技术中受益。

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手册

概述:可实现自动、快速多自由度对准的系统元件

提高可靠性并节省开发和加工时间
版本/日期
2019-08
文件语言 English
pdf - 3 MB
白皮书

可大幅度改善工业生产力

屡获殊荣的PI快速对准技术可提供给ACS Controls
版本/日期
WP4023E 2019-06
文件语言 English
pdf - 757 KB