探针台
Probe Stations
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（O₂/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
四、工具与设备推荐
对准工具：六轴位移台、显微镜观察系统、相机、光纤夹具等。
测量设备：光功率计、光谱分析仪（波长相关测试）、激光器等。
