专利名称：对准及制造元件的制作方法
技术领域：
本发明的一个方面一般来说涉及测试装置，更具体地说，涉及一种分布式测试系统，它提供对多个场所的多个光学元件进行测试的能力。本发明的另一个方面涉及使用基于处理器控制的自动对准器的光学元件的对准和制造。
有若干测试光学元件的损失和其他特性的方式。例如，能向元件发射已知波长和振幅的单个光信号，并且能根据在装置的输出测量的信号来推断损失。可选择地，能向装置顺序地发射多个信号，并且对各个波长进行类似的测量。在制造和生产环境中，优选地在感兴趣的波长范围内尽可能快地测试装置。一般来说，测试光学元件的测试站要求非常昂贵的可调谐激光器。在操作中，这些激光器调谐到多个波长，一次一个，并且使它们的输出信号供给在测试中装置(DUT)。在预定波长范围内以各种波长对DUT提供信号的目的，是为了探测在感兴趣的各个或若干波长下通过DUT的损失。当然，将会有可能从若干分立激光器对DUT提供信号，然而，在生产环境中，这样的方案将不见得实际。当使用如上所述的可调谐激光器时，优选地设置电子电路，以在特定瞬间及时地使DUT的输出响应与传过装置的特定波长光相关。
目前已知各种使用可调谐激光器的系统，其中调节机构在各待测试波长停止。然而，当测量大量(即＞100)的波长时，这个过程需要若干分钟。波长精确性受到调节机构的机械公差的限制。
本部分继续申请的特别重要的一个方面涉及元件的制造。
虽然元件的测试具有相对高的重要性，但是在制造期间进行元件的测试能带来相当大的成本节省。例如，通过在制造阶段相对地调谐元件，更具体地说自动地改变它们的相对对准，有可能消除对不满足要求规范的元件丢弃的习惯。
更进一步，在施加如环氧树脂那样的粘合剂，或热固化的粘合剂之前和之后，调谐或对准元件具有相当大的优越性。例如，发现首先使两个元件对准，以便它们对传过它们之间的光信号提供最佳耦合，然后执行施加粘合剂的最后步骤，则通常提供假的结果。随着粘合剂固化，它趋于收缩，并且拉动元件失去对准。
用于控制对准阶段的基于软件控制的系统需要致动器，以按希望方式使两个元件相对定位。由于待对准元件设计成以它们的结合通过或反射光，所以提供一个测试信号，并且一个或多个探测器向适当编程的处理器提供对准状态的指示。相同处理器或与其耦合的一个处理器控制对准阶段，以根据从元件中一个或两个传过或反射的探测信号，提供最佳对准。如果这种类型的系统使用一种颤动调谐方法来确定光通过元件之后的最大强度信号，并且调节元件的相对对准，则由于在所扫描的波长范围之内有若干强度峰值，可能会出现误差。因此，在用适当波长的测试光进行测试的第一组通道之内，可能有一个或多个峰值，而在用适当波长的测试光进行测试的第二组通道之内，可能有一个或多个其他峰值。
根据本发明的系统，通过首先确定感兴趣波长带内的最大峰值来消除这些可能误差。
因此，本发明的一个目的是提供一种系统，其中能在制造期间对光学元件自动地对准和测试。
本发明的又一个目的是提供一种系统，其中在施加粘合剂之后，通过自动对准器能对以最佳位置附加的光学元件对准、测试和再对准。
本发明的一个目的是提供一种处理器驱动的系统，以在施加粘合剂之前和之后控制元件的相对对准，以在对准状态下附加元件。
本发明的一个目的是提供一种设备，以在调谐可调谐激光器信号的同时，确定它的波长，以便调谐机构无需在各个波长下停止，从而加速测量。波长精确性不受调谐机构的机械公差的影响。
本发明的一个目的是提供一种中央系统，它产生多个信号，以对远离中央系统的多个测试站处的光学装置进行测试。
本发明的又一个目的是提供一种系统，用于同时测试和/或制造多个装置。
本发明的又一个目的是提供一种设备，它响应可变波长的输入信号，以对多个位置处的多个装置进行测试。
根据本发明，提供一种制造装置的方法，其中要求在至少两个元件之间的相对对准，以便从一个元件传到另一个元件的光得到有效地耦合，该方法依次包括如下步骤a)使光束发射通过元件中的至少一个，以至少照射第二元件；b)探测光束通过元件中至少一个之后的特性；c)根据步骤b)结果，使用适当编程的处理器，确定两个元件是否最佳地对准，同时使两个元件相互之间相对移动或定向，以使它们的相对对准最佳；d)对两个元件中的至少一个施加粘合剂，以便使得已经确定为光学对准的元件固定；e)探测光束通过元件中至少一个之后的特性；f)根据步骤e)结果，使用适当编程的处理器，确定在施加粘合剂之后，并且在所施加的粘合剂固化时候的至少某一持续时间期间，两个元件是否最佳地对准，而且在粘合剂完全固化之前，使两个元件相互之间相对移动或定向，以使它们的相对对准最佳。
根据本发明，提供一种制造光学元件的方法，该方法包括步骤向多个适合于装配光学元件的装配台提供多个光学测试信号，各装配台具有一个自动对准装置，以根据传过两个光学元件的多个测试信号中的至少一个，使这两个光学元件至少部分地自动相对对准。
根据本发明，还提供一种制造光学元件的方法，该方法包括如下步骤向一个适合于装配光学元件的装配台提供多个光波长，该装配台具有一个自动对准装置，以根据光波长中的至少某些，使两个光学元件至少部分地自动相对对准；以测试波长的形式向至少两个元件提供光波长中的至少一个，并且用自动对准装置自动地调节相对对准。
根据本发明的另一个方面，提供一种制造光学元件的方法，该方法包括步骤使光通过至少两个待对准的光学元件，以确定信号响应；使用适当编程的处理器，把输出响应与存储在存储器中的希望的输出响应比较；以及使用自动对准装置，以调节两个元件之间的相对对准，以从调节对准的元件产生一个与存储在存储器中的响应较接近的输出响应。
根据本发明的另一个方面，提供一种自动对准器，以在制造光学装置的元件期间，使它们自动地对准，该对准器包括至少一个输入通道，以根据发射通过光学装置的元件中的至少一个的光束的特性，接收输入信号；一个基于微处理器的控制器，以接收至少一个输入信号，并且根据输入信号提供至少一个控制信号，以使至少两个光学元件相对之间移动；以及至少一个输出通道，以向至少一个调节块发射控制信号，以根据控制信号使至少两个光学元件相对之间移动。
现在将连同附图叙述本发明的示范实施例，其中
图1是本发明的第一实施例的示意方块图，其中第一激光信号和定时信号发生器方块向一个测试光学装置的测试站方块提供信号；图2是本发明的第二实施例的示意方块图，其中第一激光信号和定时信号发生器方块向多个测试站提供信号；图3是表示纤维光栅的输出特性的曲线图；图4是表示根据本发明的标准具的输出特性的曲线图；图5是本发明的一个选择实施例的方块电路图，它包括对定时信号进行FM调制和解调的电路；图6是和图5类似的方块电路图，并且包括用于得到与扫描激光器输出信号波长有关的同步信息的装置；图7a是用于得到同步信息，并且用波长信息对扫描激光器输出信号进行调制的电路的详细方块电路图；图7b是描绘两个过滤器的波长对振幅的输出响应的曲线图；图8是用于得到同步信息，并且用波长信息对扫描激光器输出信号进行调制的一个选择电路的详细方块电路图；图9是根据本发明的包括自动对准器的装配台的示意图；图10是根据本发明的自动对准器的示意方块图；图11是根据本发明的自动对准器的操作的流程图；图12是说明根据本发明的范围扫描和最佳扫描的曲线图；以及图13是夹具位置指示器的示意图。
现在转到图1，所示为测试系统8的高层方块图，它表示本发明的第一实施例，其中光学电路和元件的第一方块30提供可变波长光信号，以发射到第二方块40a之内的DUT 26。在第一方块30中，取可调谐激光信号SL形式的可变波长光信号与定时信号ST结合，以确定与可调谐激光信号SL有关的波长信息。把电路分为这两个方块30和40a的目的，是为了隔离和分开两个主要功能首先，和关联定时信号一起产生可变波长光信号，以提供与可变波长光信号有关的定时信息的功能，其次，连同提供必要的电路以测试感兴趣的装置或元件，以响应两个信号SL和ST进行测试的功能。此外，分为这两个方块还有相当大的成本节省。例如，通过使用分裂器43把可变波长光信号连同其对应的定时信号分成两个相同的信号，能对另一个与方块40a相同的测试站40b(未示出)提供测试和定时信号。由于整个系统8的最昂贵部分是在包含可调谐激光器的方块30中，所以本系统消除了需要提供重复的可调谐激光器来对两个或多个分开的测试站提供测试信号。
现在更详细地参考系统8，方块30包括一个能够在1520nm到1570nm的感兴趣的波长范围进行调谐的可调谐激光器10。可调谐激光器10重复地改变其输出，从1520nm开始连续地增加到1570nm。在达到1570nm之后，它返回到1520nm，并且再次从1520nm开始继续。因此激光器扫过波长范围，并且重复地继续。设置一个5％分接头12，以接收激光器的输出信号SL，把光信号SL的5％传给定时信号产生器14，并且把它的95％传给把这个信号与定时信号ST结合的装置16。定时信号产生器根据输出信号SL的小部分，确定信号SL在预定波长的时间，例如其波长在1520nm的时间。于是定时信号产生器14产生定时信号ST，它指示信号SL在1520nm的波长。在随后时间，当激光波长达到下一个感兴趣波长，例如1520.01nm时，在定时信号中发送一个指示1520.01nm的随后脉冲。由于信号SL和ST两者都由耦合装置16结合，所以务必保证定时信号是在和信号SL不同的波长，以便信号SL的数据内容不受影响。实质上，定时信号用作能由方块40a使用的标记或指示，更具体地说，用作确定波长信息20的装置，以在与定时信号相对应的特定时间校准信号SL的波长。方便地设置一个分裂器43，以把信号SL和ST分裂成能送到一个或多个其他测试站40b、40c…等(未示出)的其他信号SL和ST。当然，可选择地，定时信号可以是由电装置分配的电信号。
第二方块40a包括取波长分割(WD)过滤器18形式的装置，它适合于分割或结合波长，以把合成信号SL和ST分成两个分开信号。信号ST被提供给用于确定波长信息20的装置，该装置还从探测器22和24接收信息。大致上过滤器18输出的全部信号SL提供给DUT 26，10％的小部分提供给探测器24。DUT 26的输出信号引到探测器22。在操作中，探测器24相对地确定DUT 26的输入信号的强度，并且把这个信息提供给装置20。在DUT 26的输出测量的实际密度或功率由探测器22提供给相同装置20，因此装置20能计算通过DUT 26的损失，并且能根据定时信号，确定对于这个特定损失计算的信号SL的对应波长。由于定时信号指示信号SL在1520nm波长的瞬间，所以在其他瞬间能及时对信号SL的波长做出确定。实现这种功能的实施例将参考图2更详细地叙述。
现在参考图2，可调谐激光器10的输出信号SL的一小部分被5％光分接头12、12b和12c分接，以提供三个分接信号STa、STb和STc，这三个信号提供给定时信号产生电路14。在这个电路14之内，固定标准具31、纤维光栅(FBG)32和电子电路33提供一种产生脉冲调制信号SM的装置，该信号包括一系列脉冲，它们具有信号SL波长下的0.01nm递增。该系列脉冲中的第一脉冲从FGB 32的输出端和固定标准具31的输出端得到，它对应于在1520nm波长下的信号SL；第二脉冲对应于在1520.01nm波长下的信号SL；第三脉冲对应于在1520.02nm波长下的信号SL；等等，并且该系列脉冲中的最后脉冲对应于在1570nm波长下的信号SL。由于固定标准具的输入信号ST波长变化，并且标准具选择为在1520nm到1570nm的范围内具有1.25GHz或约0.01nm的自由光谱范围，所以固定标准具31的输出信号是周期信号。图4表示标准具31的希望输出特性。标准具反射表面之间的距离如下计算标准具FSR[nm]=λ2/2nd标准具FSR[GHz]=c/2nd其中c=光速，n=反射表面之间的材料的折射率，d=标准具反射表面之间的距离。
FBG 32设计成当输入信号的波长为1520nm时反射输入信号，因此向电路提供与脉冲系列中的开始点相对应的指示。这种情况在图3中说明，其中在阈值反射水平下，开始指示为1520nm。电子电路20响应标准具31的周期输出，以及信号SL在1520nm波长时的指示，产生提供给1310nm激光器34的调制信号SM。响应信号SM，激光器产生一系列脉冲，波长为1310nm波长，按时间隔开，对应于可调谐激光信号ST的0.01nm增量。因此，调制信号转换成1310nm激光脉冲信号SSP，它和在1520nm与1570nm之间变化的信号SL具有相当不同的波长。在信号SLP和SL结合之前，信号SL被涂铒纤维放大器(EDFA)放大。EDFA对于保证在各测试站有足够的光强来执行对DUT的损失测量可能是必须的。可调谐过滤器17跟踪激光波长，发射激光信号，但是阻止EDFA的自然发射，或波长与该激光波长不同的激光。
波长分割多路调制器16把放大信号SL和信号SLP结合成合成信号SLSLP，它被供给1×8的分裂器43，从而提供8个测试信号。因此，能对建筑物内不同位置处的8个测试信站40a、40b…40h提供测试光学装置的要求信号和信号信息。使用图2所示装置，为了在1520nm到1570nm的多个波长下，按照对应于约5000个数据点的约0.01nm的递增，则测试DUT需要约1秒。
在图2的电路14所示的实施例中，标准具用作提供周期信号，以用作在1520nm到1570nm之间的输入信号扫描的装置。当然，标准具可以用其他适当的干涉仪装置代替。此外，FBG 32用作获得其输入信号在1520nm的相对精确的指示的装置。再一次，能设想各种其他装置来指示输入信号在1520nm的时间。在该优选实施例中，固定标准具和FBG是在考虑成本和可用性之后选择的。优选地，设置温度稳定装置29，以保证标准具的特性的输出尽可能保持恒定。
定时信号ST不需要与可调谐激光信号SL结合。代替可用第二光导纤维或导线把定时信号发射到各测试站。在本优选实施例中，信号被结合，以简化信号在测试站之间的分配，或者可选择地，可调谐激光器本身能调制发射定时信号。
激光信号SL能分配到多于8个测试站。限制因素是在探测器22和24存在足够的光强来执行损失测量。如果必要，激光信号SL能在17之后分裂，并且再放大和再分裂。这样能由一个可调谐激光器(对它提供多个定时信号ST)操作无限个测试站。
在图2中，示出一个可选偏振状态控制器23，以控制发射到DUT的激光信号SL的偏振状态。通过使用这个控制器23，本系统能测量各波长下随偏振而定的损失(PDL)。控制器23设置为4个偏振状态中的一个，并且进行一个波长扫描，测量在各波长下DUT的损失。然后把控制器23设置为第二偏振状态，并且进行第二波长扫描。在各波长，能用4个偏振状态来计算平均损失(对于所有偏振状态)和PDL。一种测量随偏振而定的损失的系统和方法能在以本申请人名义的美国专利5,371,597中找到。控制器23能直接布置在可调谐过滤器17之后，从而进一步节省和消除在各站需要具有偏振状态控制器23。
现在参考图5，示出本发明的一个选择实施例，其中可调谐激光器50具有一个用于接收或提供同步控制信号的端口53， 和一个以可调谐激光信号SL的形式提供可变波长光信号的输出端口51。频率合成器55响应可调谐激光器50提供的同步控制信号。在接收到起动脉冲时，电路55开始对调制器提供频率合成信号，以用可调谐激光信号调制，从而通过提供取频率斜坡形式的编码或频率调制激光信号SLM，指示激光信号SL的变化波长。信号SLM然后提供给具有输出60a至60n的1xN分裂器60。如图所示，输出60a提供给一个在测试中装置(DUT)62，之后对传过在测试中装置的输出信号进行分析。首先使信号解调，除去临界波长信息或瞬时波长标记，并且从解调信号SL中恢复有关测试信息。可选择地，信号SLM能在提供给DUT 62之前解调。进一步可选择地并且优选地，可以不需要解调，并且例如使用频率分辨探测器来探测调制信号中编码的波长信息，该频率分辨探测器包括测量瞬时频率的频率计数器。可选择地，可以使用本地振荡器和混合器，把调制频率转换成DC电压。
在图6中，示出了装置56，它安排在激光器50与频率合成器55之间，以根据可调谐激光器50提供的波长与信号SL的波长相对应的信号，对频率合成器55得到和提供波长信息。
现在参考图7a，说明图6所示系统的一部分，这里图6所示装置56实施如下。在可调谐扫描激光器50的输出，由分接头耦合器70抽取信号SL的一小部分。两个匹配过滤器72a和72b安排为从一个50∶50分裂器70接收分接信号SLT的相同部分，并且两个探测器74a和74b分别安排为从过滤器72a和72b接收输出信号。使用具有相对(负和正)斜坡的过滤器的区域。电耦合一个微分放大器76，以从探测器74a和74b接收输出信号，并且向调制器57提供一个与信号SL的瞬时波长成比例的信号。如果需要，可以在微分放大器76与调制器57之间安排一个线性化网络78。
图7b说明两个光过滤器72a和72b的输出响应，并且所示两条垂直虚线之间的过滤器的区域用于实现本实施例的优点。
在操作中，图7a的电路按下列方式工作。从可调谐激光器输出信号SL分接信号SLT，并且分接信号SLT在两个过滤器72a和72b之间大致相等地分裂。由探测器74a和74b探测的功率提供给微分放大器76，微分放大器76提供一个大致上与信号SL的波长成比例的输出信号。如果需要，这个输出信号可以线性化，然后提供给一个系统，以用信号SL调制波长比例信号。这个包括其接近瞬时波长信息的调制扫描激光信号SLM然后被提供给在测试中的装置。可选择地，如至此所述，能使用数字或模拟调制技术，把波长信息结合到另一个选择波长的光载波。
现在转到图8，设置一个提供波长信息的电子合成的电路，以把扫描或变化信号SL的几乎瞬时的波长信息提供给一个未示出的光接收器。在本实施例中，信号SL被分接，并且分接信号SLT提供给一个FabryPerot标准具，它对探测器产生光脉冲。必须选择标准具的自由光谱范围。电子计数器86从波长扫描的已知开始点对脉冲数计数。频率合成器88响应计数器86中的计数值，把计数器存储的脉冲数转换成与信号SL的频率相对应的几乎瞬时的频率。如至此所述，这个信号能用作调制，能使用数字或模拟调制技术，把波长信息结合到另一个选择波长的光载波。
至此详细叙述主要关于测试光学元件的测试系统，然而现在将要叙述的本发明的一个方面关于光学元件在它们制造期间的制造和测试。
现在参考图9，示出了根据本发明的装配台900，它用来使用粘合剂909结合光学装置的三个分开元件。在制造期间，特别是当粘合剂909固化的时候，测试元件的对准。在制造过程期间，使用粘合剂909分别把两个管905a和905b附加到一个光学元件906，它包括两个透镜和一个过滤器。管905b包含第一光导纤维908，以从提供不同波长激光的激光源发射光，和第二光导纤维912，以发射在过滤器反射的光。管905a包含光导纤维910，以发射通过过滤器的光。元件905a和905b各分别安装在夹具臂903a和903b上。夹具臂903各包括一个对元件905加热的加热器904，以便加速粘合剂909的固化。夹具臂903各与一个细调节块902连接。各细调节块902可移动地安装在一个粗调节块901上。调节块901和902允许光学元件905a和905b相对元件906调节。用粗调节块901a和901b分别实现光学元件905a和905b相对元件906在x、y和z坐标系统中，沿x、y和z轴的粗调节。粗调节通过手动使元件905a和905b相对元件906按预定距离中心对中心对准来执行。可选择地，粗调节块901a和901b由电动机驱动。此外，粗调节块901a和901b包括使元件905a和905b相对元件906旋转的致动器。
元件905a和905b相对元件906的细调节由细调节块902提供。细调节块902在x、y和z坐标系统中沿x、y和z轴提供元件905的细调节，并且对各方向各由线性电动机驱动。线性电动机由根据本发明的自动对准器920控制。自动对准器920包括一个处理器，以根据输入信号确定控制信号，并且把该控制信号提供给线性电动机。输入信号由与光导纤维910和912连接的探测器922a和922b提供，以捕获通过光学元件906至探测器922a发射，或在光学元件906至探测器922b之内反射的光束的强度。捕获的光强度用功率表924a和924b显示。在操作中，根据本发明的自动对准器根据探测器922提供的输入信号，相对元件906调节元件905，以便捕获的光强度最大。调节是由自动对准器920在施加粘合剂909之前和之后执行的。
可选地，细调节块902包括在z方向移动元件905和/或相对元件906旋转元件905的致动器。
选择地，为了调节元件，可以探测除强度外的其他光特性。例如，为了制造对偏振敏感的光学装置，优选地相对于偏振使元件的对准最佳，并且使PDL减小。
进一步选择地，使用自动对准器调节元件，以便调节对准的元件的输出响应更接近存储在存储器中的希望响应。
如本领域技术人员显而易见，可以对台900进行更改，以用于大量其他光学装置的制造，例如，把一个或多个光导纤维附加在管内，用于连接器的制造。
而且，根据本发明的自动对准器可以用于结合使用透明化以代替粘合剂的光学元件。
在另一个实施例中，从一个激光源对具有根据本发明的自动对准器的多个装配台提供多个测试信号，以根据传过光学元件的测试信号中的至少一个，使光学元件相对对准。例如为了测试元件，其中光是根据波长发射或反射的，测试信号包括多个不同波长。而且，测试信号可以包括多个不同偏振状态，以便对准偏振敏感的元件。
现在参考图10，示出了根据本发明的自动对准器的方块图。指示由探测器922捕获的激光束强度的信号，例如使用逻辑放大器来放大。然后用A/D转换器使放大信号数字化。数字化探测器信号然后提供给基于微处理器的控制器。根据探测器信号，控制器提供控制信号，以控制细调节块902，并且控制加热器904的定时。控制器对细调节块的各线性电动机提供一个控制信号。各控制信号被转换成模拟信号，用于调节恒定电流源，以便根据控制信号对线性电动机提供恒定电流。而且，放大和数字化探测器信号提供给用于显示的功率表924，以便帮助操作员。自动对准器的操作将在后文连同图11所示的流程图叙述。
可选择地，根据本发明的自动对准器包括对两个以上调节块自动对准的装置，以便使多于图9所示的元件对准。自动对准器也可以包括接收两个以上探测器信号的装置。而且，自动对准器提供控制信号，以使元件沿坐标系统的两个以上轴对准，并且/或者使元件相对之间旋转。
现在将连同图11所示流程图，叙述一种使用自动对准器制造根据本发明的装置的方法。在把管905附加到夹具臂903之后，管相对光学元件906居中，并且使用粗调节块901调节元件之间的间隙。例如，使用夹具臂903和夹具之内的V形槽，使管保持就位。粗调节可以手动进行，或使用操作员控制的电动机进行。具有预定波长的光束，例如具有使反射侧与元件905b和906对准而在过滤器反射的波长的光，发射到待装配的装置，并且初始化自动对准器系统。在系统初始化之后，自动对准器执行范围扫描，以便找到元件905b与906之间的相对位置，其中由反射光束的探测器922b捕获的光为最大强度。范围扫描为多峰值探测扫描，以在多峰值光响应中找到最高峰值。如图12所示，范围扫描使用细调节块902b，以4000步扫描60μ的细范围。在扫描整个细范围，并且找到峰值之后，夹具臂903b的定位器锁定在找到的最大值。范围扫描可以如下在水平方向和垂直方向执行从中心开始到范围的右/上限，并且返回到中心；从中心开始到范围的左/下限，并且返回到中心；以及从中心开始到找到强度峰值的位置。
然后，使发射通过过滤器的具有不同预定波长的光束射过装置。然后重复对准过程，以调节元件905a与906之间的相对位置。在范围扫描结束之后，OK LED接通。这个扫描仅执行一次，但是如果需要可以再次起动。
选择地，范围扫描可以在大于如上所述的两个坐标方向执行。
接着范围扫描然后是最佳化扫描，一般由操作员起动。首先在反射侧执行最佳化和随后粘合剂909的施加，并且在粘合剂909固化之后，对发射侧重复该过程。最佳化扫描以和范围扫描相同的方式执行，但是在如图12所示的先前找到的峰值位置附近，按±2μ的范围执行。最佳化扫描在制造期间连续地执行，直到粘合剂909开始稠化为止。当粘合剂稠化时，细调节块对于夹具臂903的移动经受阻力增加，并且当达到预定水平的阻力时，自动对准器停止最佳化扫描。选择地，最佳化扫描由操作员停止。当峰值位置由于光学或机械原因而移动，例如由于固化粘合剂909的收缩引起力作用在元件905和906上而移动时，受自动对准器控制的定位器跟踪峰值，因此保持对准。在制造期间，操作员能够在四个LED上监视进行中的最佳化扫描。四个LED具有相同亮度或接近亮度，指示夹具臂903近似定位在细调节范围的中心。如图13所示，不对称亮度指示峰值位置接近一侧。在这种情况下，必须手动移动夹具臂903，直到所有四个LED具有相同亮度，以使定位器居中。而且，闪烁绿光指示最佳化扫描操作接近细调节范围的极限，而闪烁红光指示达到极限。建议在这种情况下不使粘合剂固化，因为固化粘合剂可能引起进一步漂移。并且因此引起超过范围的情况。
当然，有无数其他指示夹具臂的位置的可能性。
为了使粘合剂固化，在各夹具臂903上附加一个加热器904。加热器904是在找到最佳相对位置之后由操作员起动的。在加热器904起动3或4分钟之后，即当粘合剂开始稠化时，自动关断最佳化扫描。当固化时候，粘合剂稠化，因此增加对任何移动的阻力，并且禁止细调节块进一步移动。在细调节块被禁止任何进一步移动的时候，“GLUE”LED接通，并且10秒之后关断最佳化扫描。加热器继续停留另7分钟，以便完成粘合剂的固化，然后自动关断。在接通加热器之后，但在“GLUE”LED接通之前，操作员能够调节间隙，以便获得最小损失。在“GLUE”LED接通之后，不可能有调节。可选择地，加热器能由操作员在任何时候关断和接通。“CHANNEL”装置确定将加热哪一侧，是反射侧还是发射侧。如果通道设置为“反射”，则如果按下“加热器”按钮，将起动反射侧的加热器。如果随后通道转换到“发射”，“反射”加热器将仍然保持。这样允许在加热一侧时，同时使另一侧最佳化。
加热器904的定时随包括不同元件和/或不同粘合剂的不同施加而改变。而且，有些加热器不需要加热。
在施加粘合剂之前和之后使元件对准有重要优点。例如，已经发现首先使两个元件对准，以便它们对通过其中的光信号提供最佳耦合，然后执行施加粘合剂的最后步骤，则通常提供假结果。随着粘合剂固化，它趋于收缩并拉动元件失去对准。因此，在粘合剂固化期间使用根据本发明的自动对准器自动地对准光学元件，是非常有利的，因为消除了对不满足要求规范的元件丢弃的习惯，从而为制造无数类型的光学装置带来相当大的成本节省。
当然，在不违反本发明的精神和范围下，能展望无数其他实施例。
权利要求
1．一种制造一个装置的方法，其中要求在至少两个元件之间的相对对准，以便有效地耦合地从一个元件传到另一个元件的光，该方法依次包括如下步骤a)使光束发射通过元件中的至少一个，以至少照射在第二元件上；b)探测光束通过元件中的至少一个之后的特性；c)根据步骤b)结果，使用适当编程的处理器，确定两个元件是否最佳地对准，同时使两个元件相互之间相对地移动或定向，以使它们的相对对准最佳；d)对两个元件中的至少一个施加粘合剂，以便使已经确定为光学对准的元件相对固定；e)探测光束通过元件中的至少一个之后的特性；f)根据步骤e)结果，使用适当编程的处理器，确定在施加粘合剂之后，并且在所施加的粘合剂固化时候的至少某一持续时间期间，两个元件是否最佳地对准，而且在粘合剂完全固化之前，使两个元件相互之间相对移动或定向，以使它们的相对对准最佳。
2．如权利要求1限定的制造方法，其中步骤a)包括使光束发射通过两个元件。
3．如权利要求2限定的制造方法，其中特性是强度。
4．如权利要求3限定的制造方法，其中通过确定通过两个元件的光是否为最大强度，执行步骤c)。
5．如权利要求2限定的制造方法，其中通过首先找到感兴趣波长范围内的最大强度峰值，以便消除强度比最大强度峰值小的强度峰值，执行步骤c)。
6．如权利要求2限定的制造方法，还包括在执行步骤c)或f)的时候，自动地改变通过两个元件的光的偏振的步骤。
7．如权利要求6限定的制造方法，还包括自动地旋转元件的相对位置，以减小两个元件的偏振敏感性的步骤。
8．如权利要求6限定的制造方法，还包括在执行步骤d)之后，自动地旋转元件的相对位置，以减小两个元件的偏振敏感性的步骤。
9．如权利要求1限定的制造方法，其中由一个自动对准装置根据反馈信号来执行两个元件相互之间相对移动或定向的步骤，以使它们的相对对准最佳。
10．一种制造光学元件的方法，包括步骤对多个适合于装配光学元件的装配台提供多个光学测试信号，各装配台具有一个自动对准装置，以根据传过两个光学元件的多个测试信号中的至少一个，使这两个光学元件至少部分地自动相对对准。
11．如权利要求10限定的制造光学元件的方法，其中光学测试信号各向自动对准装置提供多个测试波长，以使两个光学元件至少部分地自动相对对准。
12．如权利要求10限定的制造光学元件的方法，其中光学测试信号向自动对准装置提供具有多个测试偏振状态的光，以使两个光学元件自动地相对对准。
13．如权利要求12限定的制造光学元件的方法，其中光学测试信号其中带有一个标记，及时指示在特定瞬间信号的波长。
14．如权利要求13限定的制造光学元件的方法，其中在测试站对于自动对准装置提供标记，以确定在该站的光学信号的波长。
15．一种制造光学元件的方法，包括步骤对一个适合于装配光学元件的装配台提供多个光学波长，该装配台具有一个自动对准装置，以根据光波长中的至少某些，使两个光学元件至少部分地自动相对对准；以测试波长的形式向至少两个元件提供光波长中的至少一个，并且用自动对准装置自动地调节相对对准。
16．如权利要求15限定的方法，其中对于通过两个元件的预定波长光，在确定信号响应之后，自动对准装置调节两个元件的相对对准，以改变对该预定波长的信号响应。
17．如权利要求16限定的方法，其中在自动对准装置调节相对对准之后，施加粘合剂。
18．如权利要求17限定的方法，其中对自动对准装置编程，以在施加粘合剂之后，继续调节两个元件的相对对准。
19．如权利要求18限定的方法，其中对自动对准装置编程，以在施加粘合剂之后，并且在粘合剂固化时候的时间间隔期间，继续调节两个元件的相对对准。
20．一种制造光学元件的方法，包括步骤使光通过待对准的至少两个光学元件，以确定信号响应；使用适当编程的处理器，以把输出响应与存储在存储器中的希望输出响应比较；以及使用自动对准装置调节两个元件之间的相对对准，以使调节对准的元件产生与存储在存储器中的响应较接近的输出响应。
21．如权利要求20限定的制造光学元件的方法，还包括在对两个元件中的至少一个施加粘合剂之后，使用自动对准装置调节两个元件之间的相对对准的步骤。
22．如权利要求20限定的制造光学元件的方法，其中随着对测量的记录，改变通过至少两个元件的光的偏振。
23．如权利要求22限定的制造光学元件的方法，其中通过自动对准器改变对准，以便使至少两个元件的PDL减小。
24．如权利要求23限定的制造光学元件的方法，其中在施加粘合剂之后，改变相对对准，以产生希望的输出响应。
25．如权利要求23限定的制造光学元件的方法，其中在施加粘合剂之后，改变相对对准，以随着粘合剂固化改变装置的PDL。
26．一种自动对准器，在制造光学装置的元件期间使元件自动地对准，它包括至少一个输入通道，以根据发射通过光学装置的元件中的至少一个的光束的特性，接收输入信号；一个基于微处理器的控制器，以接收至少一个输入信号，并且根据输入信号确定至少一个控制信号，以使至少两个光学元件相对之间移动；以及至少一个输出通道，以向至少一个调节块发射控制信号，以根据控制信号使至少两个光学元件相对之间移动。
27．如权利要求26限定的在制造光学装置的元件期间使元件自动地对准的自动对准器，其中特性是强度。
28．如权利要求27限定的在制造光学装置的元件期间使元件自动地对准的自动对准器，其中提供控制信号，以便使发射通过元件的光束为最大强度。
29．如权利要求26限定的在制造光学装置的元件期间使元件自动地对准的自动对准器，其中控制器提供控制信号，以控制至少一个加热器。
全文摘要
公开一种在制造期间使光学装置的元件自动地对准的方法和装置。使光束发射通过光学装置中的至少一个元件。在光束通过元件的中的至少一个之后,探测它的特性。一个自动对准器根据光束的探测特性,向调节机构提供控制信号,以便使至少两个元件相对对准。在为使元件相对固定而施加粘合剂之后,自动对准器控制对准机构,以使元件相互之间相对移动,以使它们的对准最佳。
文档编号G02B27/62GK1288153SQ00127008
公开日2001年3月21日 申请日期2000年9月14日 优先权日1999年9月14日
发明者瓦西尔·普鲁内, 罗伯特·S·泰勒, 保罗·克尔布内 申请人:Jds尤尼费斯公司