CN100354670C - 光纤连接器的制造方法 - Google Patents

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朱从善
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Abstract

一种用于光通讯的光纤连接器的制造方法。该方法结合飞秒激光照射、化学处理在石英玻璃，硼酸盐玻璃，微晶玻璃或透光性陶瓷等基板材料表面制造出V型微槽或U型微槽，然后将光纤放入微槽内，然后采用粘接剂将一压板覆盖并固定在所述的基板上，形成光纤连接器。本方法避免了以往制造方法在机械加工过程中精度差的缺点。具有光纤列阵间距的精度高、制造工艺简单和生产成本低的特点。

Description

光纤连接器的制造方法
技术领域
本发明涉及光纤通讯，是一种结合飞秒脉冲激光照射和化学处理方法的光通讯用的光纤连接器的制造方法。
背景技术
迄今为止，用于固定光纤、连接光纤与光通讯部件以及光纤间的连接器及光纤列阵连接器一般在微晶玻璃、硅基板、石英玻璃等表面机械加工成V形槽，或采用ZrO2陶瓷通过使用金属模具生产毛坯，然后烧结，最后机械加工形成小孔。V形槽的机械加工精度为±5μm，为保证V形槽的精度需要经过切削抛光进行形状修正，工序繁琐，生产效率低。另外，用ZrO2陶瓷，孔之间距离的精度为±2μm，由于加工时的应力作用，烧结过程中晶体结构从正方晶系向单斜晶系转变，使得连接器产生膨胀，影响尺寸精度。这些方法制备的光纤连接器和光纤阵列连接器，虽然插入光纤后可用粘接剂进行加固，操作比较简单的一面，但有两个以上孔的贯穿孔的孔间距离的精度受成形、烧结、加工过程的种种因素的影响，要将精度控制在1μm以下是十分困难的。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种光纤列阵连接器的制造方法，该方法应具有光纤列阵间距的精度高、制造工艺简单和生产成本低的特点。
该方法在制造过程中不需要切削抛光等机械加工工序，精度由三维移动平台来控制，很容易就可以将孔间距的精度控制在1μm以下。
本发明的技术解决方案如下：
通过用飞秒激光聚焦照射扫描玻璃或陶瓷等基板表面，并经后续的化学腐蚀，形成V字或U字形槽。将光纤放入微槽内，然后采用粘接剂将一压板覆盖并固定在所述的基板上，形成光纤连接器或光纤列阵连接器，在飞秒激光的照射过程中，我们使用了高精度的三维移动平台(精度为100nm)，从而可以实现将槽的尺寸和槽间距离的精度控制在1μm内。
本发明方法的具体做法：
一种光纤连接器的制造方法，其特征在于包括下列步骤：
①将用于制备光纤连接器的基板置于一高精度的三维移动平台上；
②将一飞秒激光束聚焦后照射在位于焦平面的所述的光纤连接器的基板上，驱动三维移动平台让飞秒激光束对所述基板进行扫描，扫描出有一定间隔排列的线条；
③将飞秒激光扫描过的基板浸泡在氢氟酸中腐蚀，形成V形微槽或U形微槽；
④在基板的每一条V形槽或U形槽中放置一光纤，然后采用粘接剂将一压板覆盖并固定在所述的基板上，形成光纤连接器或光纤列陈连接器。
所述的三维移动平台的移动精度为小于1μm。
所述的基板为微晶玻璃，石英玻璃，硅或ZrO2陶瓷材料制成表面经抛光的平板。
所述的飞秒激光光束的平均功率为5mW～400mW，脉冲频率为10Hz～200KHz，波长为750nm～850nm。
所述的飞秒激光束的光斑焦点与基板上表面的距离为-10μm～10μm，扫描速度为5μm/s～5mm/s。
本发明的技术效果：
本发明结合飞秒激光照射和化学处理，可以高精度在石英玻璃、硼硅酸盐、微晶玻璃和透明陶瓷材料表面形成能放入光纤的V型或U型微槽。
该方法在制造过程中不需要切削抛光等机械加工工序，精度由三维移动平台来控制，很容易就可以将孔间距的精度控制在1μm以下。
本发明方法具有光纤列阵间距的精度高、制造工艺简单和生产成本低的特点。
附图说明
图1为飞秒激光扫描后形成的列阵线
图2为氢氟酸腐蚀后形成的V型微槽
图3为在V型微槽内放入光纤并用压板固定的示意图
图中：1-基板，2-V型微槽，3-光纤，4-扫描线，5-压板
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1和图2，本发明光纤连接器的制造方法，包括下列步骤：
①将用于制备光纤连接器的基板1置于一高精度的三维移动平台上；
②将一飞秒激光束聚焦后照射在位于焦平面的所述的光纤连接器的基板上，驱动三维移动平台让飞秒激光束对所述基板进行扫描，扫描出有一定间隔排列的线条，如图1所示；
③将飞秒激光扫描过的基板浸泡在氢氟酸中腐蚀，形成V形微槽或U形微槽，如图2所示；
④在基板的每一条V形槽或U形槽中放置一光纤，然后采用粘接剂将一压板覆盖并固定在所述的基板上，形成光纤连接器或光纤列陈连接器，如图3所示。
本方法通过控制飞秒激光的各项参数(平均功率、脉冲频率、波长等)、飞秒激光聚焦点的位置(指聚焦点与石英玻璃表面的距离)、激光的扫描速度(指三维平台的移动速度)以及使用不同倍率的聚焦镜头，来获得不同形状和尺寸的微槽。具体要求如下：
飞秒激光的平均功率为：5mW～400Mw，脉冲频率为：10Hz～200KHz，波长：750nm～850nm。
飞秒激光聚焦点的位置：聚焦点与基板表面的距离为-10μm(表面以下)～10μm(表面以上)。
扫描速度：5μm/s～5000μm/s。
聚焦镜头：2×～100×。
下面是实施例：
实施例1：
将5mW、脉冲频率为10Hz、波长为800nm的飞秒激光经100×的透镜聚焦到抛光基板表面以上10μm处，以5μm/s扫描形成10条间隔为200μm的线。然后浸泡在4wt％的氢氟酸溶液中，并施加超声波1小时后拿出在显微镜下观察，表明形成了V字形槽，并且槽间的尺寸精度为200±0.4μm。在槽中放入光纤，用与基板相同材质做的压板和粘接剂将光纤、压板与基板固定，形成光通讯用的连接器。
实施例2：
将200mW、脉冲频率为1kHz、波长为750nm的飞秒激光经50×的透镜聚焦到抛光基板表面上，以100μm/s扫描形成10条间隔为200μm的线。然后浸泡在4wt％的氢氟酸溶液中，并施加超声波1小时后拿出在显微镜下观察，表明形成了V字形槽，并且槽间的尺寸精度为200±0.4μm。在槽中放入光纤，用与基板相同材质做的压板和粘接剂固定，形成光通讯用的连接器。
实施例3：
将400mW、脉冲频率为200kHz、波长为850nm的飞秒激光经5×的透镜聚焦到抛光基板表面以下10μm处，以5000μm/s扫描形成10条间隔为200μm的线。然后浸泡在4wt％的氢氟酸溶液中，并施加超声波1小时后拿出在显微镜下观察，表明形成了U字形槽，并且槽间的尺寸精度为200±0.4μm。在槽中放入光纤，用与基板相同材质做的压板和粘接剂固定，形成光通讯用的连接器。
实施例4：
将100mW、脉冲频率为100Hz、波长为775nm的飞秒激光经5×的透镜聚焦到抛光基板表面以下10μm，以500μm/s扫描形成50条间隔为500μm的线，然后浸泡在4wt％的氢氟酸溶液中并施加超声波10分钟后在显微镜下观察形成了U字形槽，并且槽间的尺寸精度为500±1μm。在槽中放入光纤，用与基板相同材质做的压板和粘接剂固定，形成光通讯用的连接器。

Claims (4)

1.一种光纤连接器的制造方法，其特征在于包括下列步骤：
①将用于制备光纤连接器的基板(1)置于一高精度的三维移动平台上；
②将一飞秒激光束聚焦后照射在位于焦平面的所述的光纤连接器的基板(1)上，驱动三维移动平台让飞秒激光束对所述基板进行扫描，扫描出有一定间隔排列的线条(4)，所述的飞秒激光光束的平均功率为5mW～400mW，脉冲频率为10Hz～200KHz，波长为750nm～850nm；
③将飞秒激光扫描过的基板浸泡在氢氟酸中腐蚀，形成V形微槽(2)或U形微槽；
④在基板的每一条V形槽或U形槽(2)中放置一光纤(3)，然后采用粘接剂将一压板(5)覆盖并固定在所述的基板(1)上，形成光纤连接器。
2、根据权利要求1所述的光纤连接器的制造方法，其特征在于所述的三维移动平台的移动精度为小于1μm。
3、根据权利要求1所述的光纤连接器的制造方法，其特征在于所述的基板为微晶玻璃，石英玻璃，硅或ZrO2陶瓷材料制成表面经抛光的平板。
4、根据权利要求1所述的光纤连接器的制造方法，所述的飞秒激光束的光斑焦点与基板上表面的距离为-10μm～10μm，扫描速度为5μm/s～5mm/s。
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