与二十年前电信革命时代的典型器件相比，当今典型的硅光子学(SiP)器件具有更多的通道、更小的外形尺寸和呈指数级增长的生产量。横向对准公差通常远低于50纳米，并且为了优化和平衡跨输入或输出阵列的耦合，多通道输入和输出至少需要一个额外的θ-Z对准。在透镜应用中通常也必须优化θ-X和θ-Y方向，并且必须通过视觉、通过接触感应或通过寻腰方法来设置Z间隙。这些多自由度对准使得工程师面临着棘手的几何相互作用，例如当绕位置不当的枢轴点进行角度调整时将会在X和Y方向上取消对准。并且当今的短SiP波导往往会出现转向现象，其中输入耦合的调整会导致输出处适宜耦合的偏转，从而将整体对准呈现为运动目标。总之，这些属性传统上需要使用循环迭代方法来收敛于全局优化-这是一个很耗时的过程。PI的快速多通道硅光子学对准(FMPA)引擎集成了新颖的基于固件的算法，从而允许同步并行执行多个线性和角度数字梯度搜索对准。每个梯度搜索都可以自行提供高效、可重复的对准，但采用FMPA，跨所有输入、输出和自由度的全局优化可以减少到一个快速步骤。与以往的对准技术相比，对准流程吞吐量提高1至2个数量级以上再寻常不过了。
数以千计的现场演示
PI延续其传统，在盛况空前的2017年美国西部光电展(Photonics West)会场上展示了面向富有挑战性应用的解决方案。阵列对准应用是展台上引人注目的焦点，该应用部署了一个六自由度的H-811六足位移台和一个P-616 Nanocube来对准两个光纤阵列。该应用的关键在于可并行执行角度和横向对准。Nanocube通过跟踪执行横向梯度搜索以锁定到阵列的第一条通道，而六足位移台则在阵列的第N条通道上执行θ-Z梯度搜索。六足位移台的可控制枢轴点允许将旋转中心点置于非常接近第一个阵列元件的光轴的位置。Nanocube的XY锁定补偿了因定位光轴不当而引起的微小残余横向跳动。
当与会者观看时，系统则开始重复取消对准和重新对准阵列。整个过程只需几秒钟时间，包括为了帮助可视化而插入的延迟。制作该流程的动画即基于PI丰富的软件库构建一个用户友好的、可编写脚本的GUI，该软件库为多种流行的编程语言提供了跨平台支持。然后用Python编写一条测试执行指令以自动操作GUI（MATLAB也是实现此操作的一种流行语言），从而可以为展台的参观者执行数千次无差错的对准。
独特的工厂级架构
FMPA完全基于闭环数字技术，在不跟踪的情况下几乎消除了漂移。除了并行梯度搜索功能外，控制器固件还包括带自动拟合的快速平面扫描以确定形心，从而允许快速而稳健地对准顶帽等富有挑战性的耦合。FMPA系统基于100x100x100微米行程的紧凑型XYZ“Nanocube”纳米定位器，可提供典型对准硬件25倍的捕获面积。在大多数应用中，Nanocube安装在高性能长行程的平台上或紧凑型高分辨率的6自由度六足位移台上，具体取决于要对准的器件是否需要角度优化。
![[Translate to Chinese:] Histograms of terminal X, Y and theta-Z positions (units: μm and degrees), N=100 (Image: PI) A Unique, Fab-Class Architecture](/fileadmin/_processed_/b/4/csm_XYZ_histograms_136be5eb4f.jpg)
行业推动者
FMPA采用更为快速、强大、灵活且准确的架构，已部署在从晶圆测试到封装自动化和中间芯片级测试的整条SiP生产链中。其独特的基于固件的并行功能可实现跨多条通道和多个自由度的一步全局优化，因此代表了可加快产品上市时间并确保硅光子学器件盈利性制造的真正使能技术。
新应用
最近一篇有关单片模式选择性少模多芯光纤多路复用器的论文由。来自澳大利亚阿德莱德的光子学和高级传感研究所(IPAS)和物理科学学院的N. Riesen等人撰写，介绍了一种通过空分多路复用来提高光纤网络带宽的技术。此外，还有包括模分多路复用和多芯光纤应用在内的其他解决方案。凭借如上所述的并行对准引擎，FMPA系统对于加速这些新技术从实验室到现场的落地具有重要价值。
