アクティブアライメント - 精巧な光学システムの組み立てで増大し続ける要件への答え

きわめて高速

従来の組み立てオートメーション技術では、今日の環境に必要なコストや収益の継続的な改善を実現できません。PIの画期的な並列勾配検索では、複数の自由度、要素、チャネルを同時に最適化できます。自由度の間、要素の間では依存関係が不可欠なため、今まではこれらのアライメントを繰り返し、時間をかけて、連続して実行する必要がありました。例えば、θ-X/θ-Yの要素のアライメントでは通常、XとYに導入された幾何学エラーを修正するために中断しなければならず、その後プロセスを繰り返します。PIの並列テクノロジーを利用すると、これらのアライメントを通常1つの手順で実行し、必要な時間を99 %以上短縮する一方で、収益を改善できます。同様に、要素間の依存関係は、以前は繰り返して徐々に順次アライメントし、全体で一致したアライメントを行う必要がありました。並列最適化を使用すれば、これらのアライメントは1つの手順で実行できます。

アクティブアライメントで必要なのはこれだけ

PIのアクティブアライメントシステムの中心は、F-712.HU1高速マルチチャネルフォトニクスアライメントシステムで、これにはE-712モーションコントローラーが搭載されています。コントローラーのファームウェアに勾配検索アルゴリズムが組み込まれています。光学の能力が最適化の性能指数となる場合、F-712.PM1パワーメーターが役立ちます。MTF、消光比、モーダル品質、その他のメトリクスなど、他の性能指数には通常簡単に対応できます。

PI独自の並列勾配検索テクノロジー

このアルゴリズムは、アライメントシステムのミクロスケールまたはナノメートルスケールの検索モーションに基づいて性能指数の局所勾配を測定します。例えば、カメラレンズシステムの画像品質やレーザーの出力などです。必要な要素の位置や方向に達するまで、この勾配に自動的に従います。ルーチンによって優れたトラッキングが可能で、そのため、ドリフト効果の補正が可能となっています。PI独自の手法により、複数の勾配検索ルーチンを並行して実行できます。つまり、複数の要素、自由度、チャネルなどの最適化を同時に進めることができます。この飛躍的な機能により、最適化にかかる全体の時間を数桁短縮できます。

複数の単一要素の同時調整

しかし、この新しいクラスのポジショニングの真の力が発揮されるのは、複数の単一要素を一度に並列でまたは同時に調整する場合のみです。 単一の要素を何度も繰り返して次々と測定する、またはその他の処理を行う時間のかかる最適化とは異なり、勾配検索アルゴリズムでは、複数の要素を一度に同時にまたは並列してアライメントできます。

これにより処理時間が大幅に短縮され、以前のアプリケーションではスループット時間が99 %以上短縮されます。

PI – 自動マルチチャネルファイバーアレイアライメント

光ファイバー(シングルモードファイバーまたはマルチモードファイバー)のシリコンフォトニックデバイス(SiP)への接続は、これらのデバイスのテストやパッケージングで最も複雑で難しいタスクの1つです。
独自の「高速マルチチャネルフォトニックアライメント」システムに基づいて、PIは高スループットのウェハープローブ用自動サブシステムを開発しました。このビデオでは、チップレベルでのテストおよびパッケージングのオートメーションの方法を示します。

アクティブアライメント向けの多数のアプリケーション

ますます多くのフォトニクスシステムや光学システムで、各要素の正確な幾何学ポジショニングが機能全体において重要な役割を担っています。アクティブアライメントは、以下のような独自の最適化の可能性を提供します。

  • シリコンフォトニクスの品質保証での利用は、高速スループットフォトニックウェハープローバー、大量生産、組み立てツールが最初に出現した2015年~2016年頃にすでに確立していました。ウェハープローブとチップテストのどちらも、パッケージングの前に、アクティブおよびパッシブなチップの光学構造(ウェーブガイド、ライト、フォトダイオードなど)の機能を確認することが重要です。そのため、品質チェックを実行可能な対応するチップ構造に、グラスファイバーが正確にポジショニングされます。
  • HDMI、USB、Thunderboltなどの高ビットレートの家庭用光ケーブルの大量生産においては、PIの並列最適化テクノロジーの大きなメリットを受けることができます。PIの並列最適化の適用により、ケーブルコネクターのマルチ自由度のアライメントが大幅に迅速化されるだけでなく、ケーブルの両側を同時に組み立てることができます。
  • スマートフォンカメラは毎年何十億台も製造されますが、進化し続ける品質や高倍率の光学ズーム、シーン認識、フォーカス検出などの機能の導入により、猛烈な勢いでイノベーションが追求されています。PIの並列最適化テクノロジーは、これらの複雑なメカニズムをきわめて小さい誤差で構築するのに必要な時間を大幅に短縮できます。
  • 大量のレーザー製造では、複雑なキャビティー設計によって複数の屈折、反射、および回折の要素が統合され、電力出力やモーダル品質の仕様に対応するために、それらすべてを手動で最適化する必要があります。PIの並列アライメントテクノロジーは、製造オペレーション中にドリフトをリアルタイムで補正しながら、これを実行するのに必要な時間を大幅に短縮できます。
  • 技術光学(LIDARシステムなど)、ライフサイエンス、量子コンピューティング、データストレージの分野のその他多数のアプリケーションが、アクティブアライメントテクノロジーのメリットを受けることができます。
パンフレット

Overview: System Components for Automated, Fast Multi-DOF Alignment

Gain Reliability and Save Development and Process Time
日付 / バージョン
2019-08
ドキュメントの言語 英語
ホワイトペーパー

Enabling Large-Format Industrial Productivity

Award-Winning PI Fast Alignment Technology Comes to ACS Controls
日付 / バージョン
WP4023E 2019-06
ドキュメントの言語 英語