埃因霍温理工大学 实现的光纤阵列组装机
学分:埃因霍温理工大学 光子芯片可以在自动驾驶或医疗成像等应用中发挥至关重要的作用，因为它们具有极快的速度和高能效的数据传输能力
然而，它们的采用目前受到生产这些装置所涉及的相当大的成本的阻碍
公共卫生
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候选人Matthijs van Gastel开发了使用胶水组装光子器件的新方法，这种胶水在亚微米尺度上是精确的
3月25日，机械工程系控制系统技术组的研究员为他的论文进行了辩护
在当今社会，对数据传输的需求呈指数级增长
光子芯片在高带宽高能效数据传输方面显示出巨大的潜力
这些芯片依靠基于光的信息传递，而不是传统电子芯片中的电子
光子芯片能够实现许多新的应用，例如用于自动驾驶汽车的传感器或新的医学成像技术
实现光子芯片大规模应用的一个日益重要的问题是它们的组装和封装
这些工艺目前估计占光子器件总成本的50%以上
尤其是用于将光导入和导出光子器件的光纤的耦合是至关重要的，因为它们需要亚微米级的对准
目前的光纤对准方法要么不能满足这些对准要求，要么不适合大规模生产
此外，目前的方法通常是劳动密集型和耗时的
光纤阵列 在他的论文中，范·加斯特尔描述了一种新的光纤阵列的开发，用于将多根光纤有效地耦合到光子芯片，这种光纤阵列在亚微米尺度上是精确的
论文的第一部分主要研究新型光纤阵列的发展
在该阵列中，多根光纤彼此相邻放置，并使用胶水固定到玻璃板上
目前的光纤阵列难以达到光子芯片的亚微米级精确对准，因为它们不能补偿光纤生产质量的变化(所谓的生产公差)
在新的光纤阵列中，使用摄像系统测量光纤的位置，以补偿这些生产公差
然后，胶水可以固化，以将纤维固定在玻璃板上
胶水容易收缩，这会干扰纤维的排列
随着时间的推移，它还会慢慢改变形状，这会破坏光纤的排列
研究人员进行了模拟和实验，以研究胶水固定工艺对纤维排列的适用性
结果表明，胶合过程具有非常可预测的行为，使其适用于光纤对准
光纤阵列组装机的设计 论文的第二部分着重于新研制的光纤阵列组装机的设计
为此，研究人员使用自动化，从而确保高精度的光纤对准，同时降低成本和增加吞吐量
机器设计由三个平移运动轴组成，以在最关键的对齐方向上对齐基底上的纤维
设计的高精度运动轴能够以纳米精度对准光纤
由于其紧凑和模块化的设计，对齐机可以很容易地扩展到更大的生产线
从设计到机器 在这个博士学位期间
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研究人员范·加斯特尔还建立并测试了一个机器设计的硬件实现
该机器能够在4分钟内组装一个16光纤阵列，明显快于传统光纤对准方法，传统光纤对准方法每根光纤需要2分钟到1小时
此外，与目前使用的光纤阵列相比，组装的阵列显示出大约18倍的对准误差
因此，通过提供更快、更精确和更具成本效益的光纤组装过程，该研究对于实现光子芯片的大规模适配可以是重要的一步
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