当时，国际上只有德国ficonTEC和日本Suruga公司制造同轴型器件的自动化封装装备，价格昂贵，我国企业购置不起：而盒式高速器件和板载芯片器件尚未商业化，国际上没有这两类器件的自动化耦合封装装备。“买不起”、“造不出”，面对我国光纤通信器件封装制造产业的重大需求，国内早期采用“手工耦合”模式进行光收发器件封装制造，铺垫基础、积累经验。

自2000年起，全球光纤通信器件的封装生产逐渐转移到我国，到2010年我国已成为全球主要生产基地，占全球85%以上的产能。

精准定位，孵化自动化技术

光收发器件的耦合封装是将光电子芯片、透镜、光纤等元件进行高精度耦合对准，然后进行激光焊接或者胶粘固接。光纤纤芯直径只有8~10μm,光芯片特征尺寸为2~5um,要求耦合对准达到亚微米精度。

在自动化高性能耦合封装技术层面，主要面临三个难题：一是光电子芯片和光纤的最佳耦合位置无法在元件制造过程中确定，导致耦合位置需要在线搜索，有如“大海捞针”；二是器件封装需要在三维空间六个自由度达到亚微米耦合精度；三是耦合固接界面需要精准贴平，将位置偏移控制在亚微米量级，避免破坏耦合精度。

团队在实验室进行封装实验

“简单来说，我们的工作就是将光从一个地方传输到另一个地方。”段吉安介绍，“要确保发射、接收两端能对准、对齐，第一步就是要找光、找位置。”根据“耦合误差与器件功率损耗的相关规律”，段吉安团队提出了“盲搜索+光功率引导精确搜索”的自动化耦合工艺，采用多项式拟合的全局寻优耦合搜索算法，快速找到精确耦合位置。此外，段吉安团队还研制出低阈值的高灵敏光功率检测系统，检测阈值从-40dB减小到-70dB，显著提高了盲搜索速度，实现了光电子器件封装制造从手工到自动的“华丽转身”。

新的系列成果及装备，现已全部批量化应用，获发明专利授权39项，占国内领域90%以上。此外，上述工艺和装备广泛用于深圳九州、武汉联特等龙头企业，并出口韩国，新增器件产值20亿元，有力推动了我国光收发器件制造行业的技术跨越发展。

“通过这些技术、设备，我们在本行业实现了从人工作业到自动化、高性能操作的技术跨越。”谈及行业发展的未来，段吉安说，“现在解放了双眼，极大程度上解放了双手。在未来，我们将以智能化为目标，推动耦合封装技术进一步发展。”

(来源：中南大学)

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