基于柔性eap电极进行光纤耦合对准的自适应调节方法
技术领域
1.本发明涉及光纤耦合技术领域，具体而言，涉及一种基于柔性eap电极驱动器进行光纤耦合对准的自适应调节方法。
背景技术：
2.光电互联结构中硅基光子器件与波导，波导与光纤之间的高精度对准技术是保证光电互联结构满足光传输指标的关键，也是光电互联模块耦合效率的主要影响因素。然而，由于光电互联组件在服役过程中会经历温度突变和振动冲击等严酷的环境，光电互联系统中的光耦合结构各部分热膨胀系数不同，器件在自身发热和外部热冲击的影响下，光耦合结构连接的各部分变形不一致，进而产生热应力，导致光耦合处发生偏移导致光功率的损耗。另外，在机械振动的过程中，也可能会造成光耦合结构发生对准偏移导致光信号出现严重的损耗，甚至出现失效等问题。因此，迫切需要解决由于服役载荷而导致的光电互联对准偏移问题，保证光电互联结构的耦合效率。
3.柔性eap电极驱动器是基于一种新型的智能高分子材料开发的驱动装置。其能够在外加电场的作用下，通过材料内部结构的改变发生伸缩、弯曲、束紧或膨胀等变形，由于它的性能和生物肌肉十分相似，又称“人造肌肉”。电活性聚合物可以直接用来对外做功，不需要结构复杂而低效的传动机构，由其制成的驱动器具有结构简单、质量轻、变形大、输出力大、效率高等特点。因此，电活性聚合物成为现代驱动器制作的热点材料，针对柔性电路模块中存在互联组装困难和界面不稳定等现状，通过柔性电活性聚合物（eap）电极驱动器控制光电互联器件间的耦合对准，对光电互联耦合进行错位补偿，提升耦合效率，实现柔性互联。
技术实现要素：
4.本发明的目的是针对由服役载荷而导致的光纤耦合对准偏移问题，提供一种基于柔性eap电极驱动器进行光纤耦合对准自适应调节的方法，采用本发明的方法能够实现光纤耦合对准的自适应调节，并且工艺流程简单、控制方法容易、设备和环境要求低、降低人力资源成本，适合于实际生产应用。
5.本发明提供的一种基于柔性eap电极驱动器进行光纤耦合对准的自适应调节方法，其特征在于：硅基光子器件与光波导进行接口匹配，由激光器射出的激光光束耦合到光波导中，光束再通过光波导与光纤的端面耦合传输进光纤中，最后由光纤输出光信号。当光纤与波导的端面耦合发生对准错位时，通过柔性eap电极驱动器控制光纤进行水平调整，直至光纤与光波导实现精准耦合。
6.进一步地，所述光纤与波导精准耦合的判断方法为：根据监测光纤输出光源信号的光功率对耦合效率进行评估，由评估的结果对柔性eap电极进行反馈调节，从而达到光纤对准的自适应调节。
7.进一步地，所述的对光纤位置进行调节的驱动器是由包裹在光纤纤芯的包层外部
的电活性聚合物(eap)涂覆层构成的。
8.进一步地，所述对光纤位置进行调节的柔性eap驱动器成对存在，并且在对光纤进行埋置时只对每对柔性eap驱动器中间段的光纤使用胶粘剂进行固定。
9.本发明通过利用柔性电活性聚合物(eap)电极驱动器与光纤进行组装，在光纤纤芯的包层外部增加一层柔性eap电极涂覆层，当光电互联集成系统因振动、热冲击等环境因素产生光纤耦合错位问题时，通过调节光纤外表面柔性eap电极涂覆层的驱动电压，使柔性eap电极涂覆层发生柔性变形，根据监测光纤输出光源信号的光功率对耦合效率进行评估，由评估的结果对柔性eap电极进行反馈调节，从而达到光纤对准的自适应调节，方法简单，成本低，易操作。
附图说明
10.图1本发明试验光电互联系统示意图。
11.图2本发明的结构示意图。
12.图3基于柔性eap电极驱动器进行光纤耦合对准的自适应调节方法流程图。
13.图4柔性eap电极驱动器与光纤组装示意图。
14.图中：1基板，2激光芯片，3激光器，4波导，5光纤，6柔性eap电极驱动器，7纤芯层，8包层，9柔性eap电极涂覆层，10封装层。
具体实施方式
15.下面结合附图论述本发明，本发明试验的光电互联系统如图1所示，系统中采用的长程spp波导(4)，可以一端与光纤(5)匹配一端与硅基光子器件的接口匹配，与传统器件直接耦合方法相比在耦合效率和系统信号完整性等指标上具有显著的优势。由激光器射出的激光光束耦合到光波导中，光束再通过光波导与光纤的端面耦合传输进光纤中，最后由光纤输出光信号。
16.如图2所示，当已经进行耦合对准后的光电互联系统因为环境因素导致长程spp波导与光纤的端面耦合发生错位偏移时，通过对光纤纤芯的包层外部地柔性eap电极涂覆层施加激励电压，产生智能变形，由于每对柔性eap电极驱动器中间部分通过胶粘剂固定在光纤槽内，柔性eap电极驱动器产生的智能变形会对光纤进行水平地对准调整，与此同时，使用光功率计对整个光电互联系统输出的光信号进行测量，根据测量的结果，改变柔性eap电极驱动器调整的方向或角度，从而提高光纤的耦合效率，减少系统的传输损耗，实现对光纤耦合对准的错位补偿，整个调节方法的流程图如图3所示，光纤与柔性eap电极驱动器的组装示意图如图4所示。
技术特征：
1.一种基于柔性eap电极驱动器进行光纤耦合对准的自适应调节方法，其特征在于；在pcb基板(1)上，硅基光子器件(2)的激光器(3)与光波导(4)进行接口匹配，由激光器射出的激光光束耦合到光波导中，光束再通过光波导与光纤(5)的端面耦合传输进光纤中，最后由光纤输出光信号，当光纤与波导的端面耦合发生对准错位时，通过柔性eap电极驱动器(6)控制光纤进行水平调整，直至光纤与光波导实现精准耦合，所述光纤与波导精准耦合的判断方法为；根据监测光纤输出光源信号的光功率对耦合效率进行评估，由评估的结果对柔性eap电极进行反馈调节，从而达到光纤对准的自适应调节。2.根据权利要求1所述的一种基于柔性eap电极驱动器进行光纤耦合对准的自适应调节方法，其特征在于对光纤位置进行调节的驱动器是由包裹在光纤纤芯的包层外部的电活性聚合物(eap)涂覆层构成的。3.根据权利要求1所述的一种基于柔性eap电极驱动器进行光纤耦合对准的自适应调节方法，其特征在于对光纤位置进行调节的柔性eap驱动器成对存在，并且在对光纤进行埋置时只对每对柔性eap驱动器中间段的光纤使用胶粘剂进行固定。
技术总结
本发明提出一种基于柔性EAP电极驱动器进行光纤耦合对准自适应调节方法，它是利用柔性电活性聚合物(EAP)电极驱动器(6)与光纤(5)进行组装，在光纤纤芯的包层外部增加一层柔性EAP电极涂覆层。当光电互联集成系统因振动、热冲击等环境因素产生光纤耦合错位问题时，通过调节光纤外表面柔性EAP电极涂覆层的驱动电压，使柔性EAP电极涂覆层发生柔性变形，根据监测光纤输出光源信号的光功率，进行光纤对准的自适应调节。该方法不仅解决了服役载荷下光纤耦合结构发生对准错位的问题，而且提高了光电互联结构的耦合效率。互联结构的耦合效率。互联结构的耦合效率。
技术研发人员：李春泉 张彪 阎德劲 黄兆岭 黄红艳 王汞 汤鸿宇 成鹏琳 梁锟 林宏锋 尚玉玲
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2022/11/1