当前,光电探测器及探测器组件的生产和测试大多仍靠手工方式,其中探测器焦距的测试需要操作员手工寻找焦点,效率低下。国外已有不少自动化设备应用到光器件及模块的自动测试和耦合封装工作中,而国内采用自动化测试和耦合的光电企业较少,且大都在未统计光纤出光的分布规律的情况下进行耦合,耗时长,不能保证接收光效率达到了最大。论文的主要创新点在于通过分析光纤尾端和器件对接时的光强分布规律,来提出一种高效的自动寻找焦点的算法。比起通用的智能搜索算法,论文的变步长十字扫描法利用了平面内最大点与任一点存在的某种联系,使得焦距测试的时间更短,能提高自动化耦合测试的效率。此外论文还采用多种方法来提高测试结果的精度,软件上,在十字扫描中考虑了局部极值,焦距的结果通过拟合采样点得到;硬件上,从电路和系统层面减少了电流干扰和机械误差。本文的主要研究工作如下:(1)研究并实现稳定的激光光源。分析影响激光光源稳定性的主要因素,采用负反馈回路方案,并设计自动光功率控制电路和自动温度控制电路,来保证光源输出光功率的稳定性。同时对光源模块的供电电路进行优化,保证激光器稳定工作。(2)研究并实现低噪的光电检测模块。在分析电路各元件对检测电路输出信噪比的影响的基础上,提出电路模块的设计原则及低噪声抗干扰措施,实现本系统的光电流检测电路。另外还分析系统的线缆噪声、电源噪声,以及抑制方法,减少影响微弱光电流检测的各种噪声。(3)研究并实现高效的自动测试焦距的算法。首先分析提高焦距测试效率的关键在于减少扫描点、避免陷入局部极值点、优化电机运动参数及器件移动轨迹。然后做实验采集数据分析三维空间内光电转换效率值的分布规律,寻找空间任一点与最佳点的联系。接着针对最佳点在空间上的特点,提出在光电转换效率较小的区域进行螺旋回形扫描,在主收光区域进行十字扫描。最后从理论分析和实验角度来证明本文寻找焦点的运动方法相比以往传统方法的优势。系统的测试结果证明,本文设计实现的ROSA焦距自动测试系统的焦距测试误差小于50um,测试耗时15s。能大大提高工作效率,满足实际应用需求。