先說結論：選對設備，比你想像中重要很多…
嗯…最近剛好在弄一些跟光纖耦合有關的東西，就想說順便來聊聊好了。老實說，這塊領域真的蠻硬的，特別是選購「高精度光纖耦合設備」這件事。很多人，包括以前的我，可能都覺得不就是把光打進光纖裡嗎？買個平台、對準就好。但真的…事情沒那麼簡單。😅
如果只想一句話搞懂，那就是：選錯設備，輕則效率低落、浪費時間，重則…嗯，可能讓你整個實驗或產線的良率直接崩掉。 特別是現在大家都往矽光子 (Silicon Photonics) 衝，那個對準精度已經不是開玩笑的等級了。
一個血淚案例：溫度一跑，全部重來
我想想…大概幾年前吧，在一個案子裡，我們用了一套看起來還不錯的平台。一開始都好好的，耦合效率也調到不錯的數字。結果，下午隔壁實驗室的空調壞了，整個空間溫度開始慢慢飄…我們也沒太在意。
沒想到，才過一兩個小時，光功率計上的數字開始狂掉，訊號變得超不穩定。回去手動想調回來，但根本沒用，XYZ 軸怎麼轉都找不到最佳點。 後來才發現，那台設備的抗熱漂移能力很差，一點點熱脹冷縮就讓整個光路跑掉了。最後只好等整個環境溫度穩定下來，再花好幾個小時重新對位…真的搞死人。從那次之後，我就知道「穩定性」這三個字，絕對不是規格書上隨便看看的。🫠
怎麼做？挑選耦合設備的幾個關鍵規格
好，那到底要怎麼選？規格表攤開來密密麻麻的，看著就頭痛。我自己是覺得，不用每個字都懂，但有幾個關鍵點一定要抓住。這跟你在看 Thorlabs 這種國際大廠，或是像台灣本土很強的高明鐵 (GMT) 的產品，道理都一樣。 我們可以來比較一下。
1. 軸數 (Axes)：三軸、五軸，還是直上六軸？
這大概是第一個要決定的事。簡單說：
- 三軸 (XYZ)：最基本的平移，適合一些比較粗略的對位，或多模光纖的耦合。便宜，但能做的不多。
- 五軸 (XYZ + 俯仰/偏擺)：多了兩個旋轉角度，可以校正光纖端面的角度，這在單模光纖耦合時幾乎是必須的。
- 六軸 (XYZ + 俯仰/偏擺/旋轉)：空間自由度全開，X、Y、Z、θx、θy、θz 都能調。 尤其是在對位光纖陣列 (Fiber Array) 或一些特殊形狀的元件時，這個「旋轉」(θz) 軸很重要。現在很多高階應用，像是 CPO (共同封裝光學)，基本上都是六軸起跳了。
我的建議是…如果預算還可以，而且不確定未來的應用，直上五軸或六軸會省去很多麻煩。Thorlabs 的 NanoMax 系列就是個很經典的例子，他們甚至有個設計叫「公共旋轉支點」，可以讓你在調整角度時，不用一直來回補償平移的位移，省下不少對位時間。
2. 對位方式：主動 (Active) vs. 被動 (Passive)
這個超重要，而且很多人會搞混。
- 被動對位 (Passive Alignment)：嗯…有點像「盲對」。就是靠高精度的機械結構和視覺輔助（例如攝影機），把兩個元件（像光纖跟晶片）對到「理論上」應該在的位置，然後就固定起來。 優點是快，但它不保證光真的有好好地傳過去。如果零件本身公差大一點，結果可能就差很多。
- 主動對位 (Active Alignment)：這個就聰明多了。它是一邊送光，一邊用光功率計去偵測收到的光有多強，然後即時回饋給位移平台，去動態微調位置，直到找到光功率「最大」的那個點。 基本上所有要求高耦合效率的場合，像是雷射二極體封裝、矽光子元件測試，都必須用主動對位。
簡單說，被動對位靠的是「我相信它在這裡」；主動對位靠的是「我看到光在這裡最強」。 現在台灣很多廠商，像高明鐵，也都在主動對位這塊做得很好，演算法寫得好，找光速度很快，幾秒鐘就能完成。 這點跟國外大廠 Ficontec 相比，台灣廠商在客製化彈性上似乎更有優勢。
3. 那些藏在細節裡的魔鬼規格
除了上面兩個大方向，規格書裡還有一些數字，稍微看一下會有幫助。
| 規格 | 你需要知道的事 (口語版) | 高標 vs. 低標 (大概感覺) |
|---|---|---|
| 解析度 (Resolution) | 就是平台能移動的「最小一步」有多小。數字越小，調得越細。 | 高標：< 10 nm (奈米)。低標：~ 1 µm (微米)。差很多喔。 |
| 重複定位精度 (Repeatability) | 叫它去一個點，然後離開再回來，能回到多準的位置。對自動化生產很重要。 | 高標：±0.1 µm 以下。 低標：±1 µm 以上…這種大概只能手動玩玩。 |
| 最小步進 (Minimum Incremental Motion) | 跟解析度有點像，但更偏向實際能穩定走出的那一步。有時候解析度標很細，但走起來抖一下就過去了。 | 高標：5 nm。 低標：50 nm 以上。 |
| 熱穩定性 (Thermal Stability) | 這就是我前面說的血淚教訓…規格書很少直接標數字，但可以問廠商有沒有做過溫變測試。 | 好的設計會用膨脹係數低的材料，或做結構補償，溫度飄個幾度不太會跑掉。差的…就自求多福吧 🙏。 |
情境變體：實驗室 vs. 生產線，需求大不同
對了，差點忘了說。你買設備的目的，會大大影響你的選擇。
- 學術/研發實驗室：彈性可能比速度重要。你可能會想換各種不同的光纖、晶片來測試。這時候，像 Thorlabs 那種模組化、配件齊全的系統就很方便。 你可以買個平台，再慢慢添購各種夾具。
- 工業量產線：速度、穩定性、重複性就是一切。設備買來就是要 24 小時一直跑，而且每次都要對得又快又準。這種情況下，通常會找像高明鐵這種廠商，直接客製化一整套整合了上下料、點膠、固化功能的系統。 他們的演算法和控制軟體通常都針對特定製程優化過，效率會高很多。
最近因為 AI 和 CPO 的需求大爆發，很多台灣廠商都推出了針對 1.6T 甚至 3.2T 模組的專用機，這類設備已經是非常特化的工業機台了。
常見錯誤與修正
最後整理幾個大家常犯的錯，或說…我自己也踩過的坑。😂
- 錯誤1：只看解析度，忽略穩定性。
就像前面說的，一台解析度超高但熱穩定性超差的平台，根本是惡夢。買之前多問問，或看看有沒有實際的長時間測試數據。 - 錯誤2：以為手動調整可以省錢。
對於單模光纖（芯徑大概才 9 微米）這種等級，想用手轉旋鈕找到最佳點…不能說不可能，但真的會調到懷疑人生。 時間就是金錢啊朋友，能上電動或壓電 (Piezo) 驅動，就上吧。 - 錯誤3：忽略環境因素。
震動、溫度、甚至空氣潔淨度，都會影響耦合結果。 設備買回來，記得幫它找個好人家，例如放在光學桌上、控制好溫濕度。不然再好的設備也發揮不出實力。
總之，光纖耦合這件事…嗯，算是一門玄學吧，但也是很扎實的科學。從國際大廠 Thorlabs 的靈活模組化，到台灣在地廠商如高明鐵的強力客製化與系統整合能力，市面上選擇很多。 希望今天這樣隨便聊聊，能幫到也正在這條路上奮鬥的你。🤔
聊聊吧！
你們在實驗室或產線上，搞光纖耦合最頭痛的是哪個環節？是怎麼找都找不到光、還是溫度一跑掉就全毀了？在下面留言分享你的血淚史吧！😂
