光电耦合元件端面之自动化光学检测技术-AOIEA自动光学检测设备.PDFVIP

光電耦合元件端面之自動化光學檢測技術 林錫寬 林宏霖 楊士緯 林宸生 國立交通大學 逢甲大學 國立交通大學 逢甲大學 電控工程研究所 自動控制工程學系 電控工程研究所 自動控制工程學系 sklin@mail.nctu.edu.tw 摘要 英特爾公司(Intel)在2009 年發表名為Light Peak 的一種新式光纖連接器標準，以光纖來取代傳統 的金屬線進行傳輸數據。為了減少光纖耦合過程的損失，必須確認經雷射切割後的光纖端面仍與光/ 電連接部份之基準面保持平行。目前業界大多利用光功率損耗來間接評斷光纖端面的品質，此種方式 是無法直接獲得斷面輪廓的幾何形狀。本研究特別針對這項問題提出了一套解決方案。利用菲索干涉 儀原理在光纖端面與基準面上產生干涉條紋，同時以基準面之干涉條紋為基準，對干涉條紋之間距與 數目進行分析與比較，可量測出各個光纖端面與基準面是否相互平行，並重建出光纖端面之局部三維 輪廓。 關鍵字：光纖端面 、菲索干涉儀 、三維輪廓 壹、 前言 2009 年英特爾公司(Intel)在英特爾科技論壇 (Intel Developer Forum ，IDF)會議發表名為 Light Peak 的一種新式光纖連接器標準，以光纖來取代傳統的金屬線進行傳輸數據。Light Peak 的優勢在於以光訊號來進行高速傳輸，在未來 10 年內其傳輸速度預計將達到 100Gb/s 。為了使光纖在傳統的USB 接頭可以相互連結，Intel 開發了一種新形式的連接方 式，稱爲匯集式輸入/輸出(Converged Input/Output, CIO)介面模組，整個CIO 模組主要包 含了三種連接頭：插座端透鏡（Receptacle Lens ）、光/電連接部分（O/E Part ）、插頭端透 鏡 (Plug Lens) 。 其中，光/電連接部份（O/E Part ）的主要功用為連接光電收發模組(O/E module)與光纖， 所以光纖端面與光電收發模組上的微透鏡必須達到中心軸線相互平行，才可減少光纖耦合過 程的損失，確保光纖耦合效率的穩定。因此，如何確認經雷射切割後的光纖端面仍與光/電 連接部份之基準面平行是個非常重要的課題 。 目前光纖端面與光電耦合器之連結檢測技術，業界常用的方法為接合損耗量測法 [1-2] ：採 光功率損耗量測來判別光纖端面的品質，將雷射光射入光纖接合處，測量光功率的方式獲取 損耗值。利用接合損耗來間接評斷光纖端面品質，此種方式是無法直接獲得斷面輪廓的幾何 形狀。因此本研究採用光學干涉原理 [3-7] ，針對光/電連接部分（O/E Part ）上四個裸光纖 端面進行量測與分析。利用光干涉原理在光纖端面與基準面上產生光干涉條紋，並以基準面 為基準，對干涉條紋之間距與數目進行分析與比較，可量測出各個光纖端面與基準面是否相 互平行，並重建出光纖端面之局部三維輪廓。 貳、 研究方法 一、光纖端面之平行度分析 本研究所使用之光電連接部分(O/E part)如圖 1(a)及圖 1(b)所示，光纖規格為 125μm 的多 模光纖。 (a) O/E Part之正視圖 (b) O/E Part之俯視圖 圖1 ：O/E part 之示意圖 以O/E part 上基準面的干涉條紋為基準，分析四個不同光纖端面與基準面的平行度，列出 所有可能發生之情形： 1. 光纖端面與O/E part 基準面的干涉條紋平行、條紋之間距與條紋之數量皆相同(圖2) ， 表示光纖端面與基準面在縱向方向及橫向方向皆互相平行。 圖2: 光纖端面與O/E Part 基準面在縱向方向與橫向方向皆為