CN1009223B

CN1009223B - 光纤连接器和光纤接合器

Info

Publication number: CN1009223B
Application number: CN87101894A
Authority: CN
Inventors: 柿井俊昭; 浅野康雄; 铃木修三
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1987-03-14
Publication date: 1990-08-15
Also published as: AU7006187A; AU595011B2; KR950003438B1; US4952263A; EP0241724A2; CN87101894A; CA1283569C; KR870009245A; DE3783639D1; EP0241724B1; US4818059A; EP0241724A3; DE3783639T2

Abstract

光导连接器和接合器包括有定位光纤元件，以使光纤实现光耦合，至少有两个导向销辅助实现该光耦合，定位元件有一由硬脆材料做的基板和平板，基板做有光纤槽和导向销槽，两板间无接合的部分构成裸露区以便于光纤插入各槽。制造该器的方法：先用硬脆材料构成的单片制成一基板；在板上连续形成一定图形的光纤槽和导向销槽将一平板粘到基板上于是得出许多槽孔；切该组件成段，每段即成为一定位元件将各光纤粘到光纤槽孔中。

Description

本发明涉及一种在光波通讯系统中进行连接或交换操作时能精确耦合多股光纤的光纤连结器和接合器。本发明还涉及一种制造这种连接器和接合器的方法。连接器用来使光纤活动连接，而接合器使光纤永久接合。

图1A和1B示出一种常规结构的多股光纤连结器套管的构思，在连接一排包层多股带状光纤时，它使用了两个导纤。图1A是这种常规结构的俯视图，图1B是从图1A中X₃-X₃箭头所示侧面着入的侧视图。

在图1A和1B中，标号10表示一排包层多股光纤，11表示一根单股的裸光纤，21是连接器的套管，22是导针，23是导针插孔，套管21上的导针22插入导针插孔23内。

多股光纤连结器的套管21整个都是由塑料模压制成的，其特点是定位精度为3～4μm（微米）或更低，这通过使用尺寸精确的模具和适当的模压技术就能实现。图1A和1B所示的连接套管假设所连接的每排包层光纤都有5股光纤11，直线排列，间距为0.3mm（毫米）。两导针的间距为3.6mm，每个导针的直径为0.7mm。

按以下方法制做即可实现多股光纤11的同时连接，将两导针22插入一个连接器套管上形成的两个导针插孔23内;然后插入与该套管对准孔位的另一套管的两个相应的孔内;按这种方式配对的两套管21用一个适合的装置（如压住各套管后部的夹子）将它们牢固地固定在一起;最后将该组件安装在一个圆柱形外壳内。

这种多股光纤连结器套管21是用型模模压法制成的，其操作程序如下：将各外径比一根单股光纤11的外径稍大的多个插针和为插入导针而制做插孔23用的两个插棒放在模具中的定位组件上;将成形用的树脂在该模具中被模压，直到它凝固为止插件一直是竖立着的;然后拔出插针和插棒，于是光纤的导孔和导针插孔就留在定位组件中。成形用的树脂可以是环氧树脂，它能在低压下成形。

由于全部采用塑料模压法制造。因此先有技术的多股光纤连结器存在如下问题：

（1）在塑料模压过程中，由于材料的改变或模压压力和温度条件的变化，树脂收缩率的变化是不可避免的，因此产品不可能实现符合成形物品的间距和定位精度保持在1μm或以下的要求;

（2）引导光纤用的长而不变形的孔用直径为0.125mm那样小的插针来制做是困难的，由于在制做较长的孔（≥4～5mm）时遇到的困难太大，所以能制造的光纤导孔的长度范围是1～2mm。这也就是说，因为所用的模压压力或插针的位置相对于定位组件有所偏离，因此插针会变形，制出了变形的光纤导孔，这就导致由于光纤弯曲而增大连接损耗;

（3）塑料材料不具有高的尺寸稳定性，并且很难保证：在模塑期间，作为吸湿的结果或面临100℃（即从-30℃～+70℃）温度变化的情况下发生的尺寸变化不超过1μm。

（4）连接器套管的对准连接是通过将导针插入两套管的相应导针插孔实现的。然而由树脂模压形成的导针插孔易于磨损或损坏或是当金属导针插入这两插孔时被变形。因此不可能精确地保持住亚微米级的尺寸，并且在实现光纤高精度的连接中还会遇到更大的困难。

（5）树脂的热膨胀比制造光纤的石英大得多，这就增加了由于湿度变化而增大内部损耗的机会。

（6）由于用树脂模压制出的套管有下垂的边缘，这就难以达到亚微米级的精确测量，因此这样制出的连接器套管的尺寸测量和鉴定是很难进行的。

为使上述型式的多股光纤连结器实现光纤高精度连接，导针插孔23与导针22间的空隙要尽量小，在实际的连接操作中，必须使用给出不大于1μm空隙的导针。但是如果图2A所示的在一个套管21上两导针插孔23之间的间距P₁与另一套管上两导针插孔的间距P₂大，例如大4μm，两套管的端表面就不会彼此完全接触，在两套管之间有间隙g，如图2B所示。形成的间隙g的大小可能由于随着在连接两套管时施加压力的增大而减少，但是如果施加的压力过大，则造成套管或导针自身的断裂。

图3是一个多股光纤硅片排连接器31的剖面图，这种连接器通常用来作为光纤连接部件。两个硅片导向排32的表面都被蚀刻，它们彼此层迭成一个导槽，其中夹有已对准表面的光纤11。具有连接导槽的硅导向板33装配在每个硅片导向排32的另一面上，该组件由一个夹板（图中未画出）固定，以保证光纤的连接。

上述光纤的硅片排连接器有如下问题：

（1）为了组装该连接器，要把光纤11放在一个蚀刻了的硅片导槽32上，此硅片导槽32要与光纤成直线地放置。这种处理当很多光纤必须放入很多凹槽内时会有很多困难。另外夹在凹槽和光纤之间的灰尘粒子将会产生尺寸误差。简单地说，常规的硅片排连接器的问题是组装容易，但在组装时带来尺寸误差。

（2）虽然光纤的连接是利用蚀刻形成的导向槽实现的，但是被连接的光纤必须依次用夹板夹住。该硅片排连接器不能象普通的光纤连接器那样容易地被连接或被分开或交换到另一信道上。

（3）硅是硬的材料，但同时它又很脆，在它的边沿上容易刻槽，因此很难精确地实现光纤的定向连接。

（4）被组装的光纤连接部件的元件简单地用夹板连接，这样，如果将它放在湿热的环境中，它们就会分开。换句话说，连接部件提供的连接是非常不可靠的。

本发明的一个目的是提供一种没有上述问题的多股光纤连结器套管。

本发明的另一目的是提供一种带有定位组件的光纤连结器套管。定位组件具有帮助单根光纤和导针定位的凹槽，并由一个导向基片和一个盖板组成，它们都是由硬而脆的材料制做的。这种硬而脆的材料指的是玻璃、超硬合金、陶瓷合金、陶瓷制品（氧化物、碳化物、氮化物）、单晶体、多晶体等。

本发明的又一目的是提供一种光纤连结器套管，它具有给定光纤槽和导针槽的导向基片和放在上述导向基片上用来限定槽孔的导板。导向基片比导板长，这样当它们一端对齐上下放置时，由于该基片和该板由一薄层粘合剂粘接在一起，因此就可使一部分光纤导槽暴露在外面。

本发明再一个目的是提供一种制造多股光纤连结器套管的方法，该方法包括以下步骤：将一块硬而脆的材料的单片通过用同一机具不断地研磨，譬如在上述单片上形成预定图形的光纤导槽和导针槽，而准备好一个导向基片组件;将一个或多个平面板利用一薄的粘合层粘在上述导向基片组件的预定区上;将粘接的组件切成许多小段，每段都具有一根导管的预定尺寸;接着将光纤固定在用粘合层粘接的上述光纤导向槽内。

本发明还有一个目的是提供一种加工光纤定位组件的方法。该方法具有如下特征：通过加工，在基片板的上表面内形成一组以上的光纤导向槽;将一块平板连接到上述基片板上;用一个切削轮将上述连接好的平板削去一部分，只要该组件用切削轮切成许多分离的定位组件小片时，其中有一部分光纤导向槽是露出的，就会使基片板上表面中的部分光纤导向槽露出。

插图的简单说明：

图1A和1B示出一种常规结构的多股光纤连结器套管的构思，在连接两排包层光纤时使用了两个导针。

图2A和2B是说明用常规的连接器套管连接光纤时所遇问题的示意图。

图3是一种多股光纤硅片排连接器的剖面图，这种连接器通常用作光纤连接部件。

图4A～4C是本发明一个实施例的多股光纤连结器套管的示意图，其中图4A是轴向剖面图，图4B是图4A中X₁-X₁线截取的剖面图，图 4C是从图4A中X₂-X₂箭头所指的面看入的剖面图。

图5是本发明多股光纤连结器套管的一个基本定位部位的透视图。

图6是体现图4A～4C所示的本发明连接器套管的多股光纤连结器的轴向剖面图。

图7是图6所示连接器的两个连接单元的总装图。

图8是本发明另一实施例的多股光纤连结器套管的透视图。

图9是图8改进的实施例的多股光纤连结器套管的透视图。

图10A是本发明光纤连结器套管的两连接单元未连接状态的示意图。

图10B是图10A所示的两连接单元连接状态的示意图。

图11A和11B是本发明的套管的一个导管元件的示意图。其中图11A是透视图，图11B是安装在一个下部外壳内的导管透视图。

图12是本发明的多股光纤连结器套管装有光纤时的轴向剖面图。

图13是说明具有下部外壳的改进实施例的横向剖面图，在其外壳底部的转角处形成一个槽。

图14A和14B是本发明又一实施例的一根的光纤连结器的示意图。其中图14A是套管一端的正视图，图14B是图14A所示的无平板的套管的俯视图。

图15是一个套管与另一个具有不同的两导针孔间距的套管相连接的俯视图。

图16是说明图15所示的间隙扩大部分的活动模式的示意图。

图17A和17B是本发明第四实施例的一根光纤的连接器的示意图。其中图17A是透视图，图17B是通过图17A所示的连接器的中心截取的轴向剖面图。

图18A～18D是本发明第五实施例的一根光纤的连结器的示意图。其中图18A是一个光纤导向部件的透视图;图18B是通用的矩形套筒的透视图;图18C是带有光纤的光纤连结器的轴向剖面图，其中光纤导向部件是装在该通用矩形套筒内;图18D是图18C中右手端光纤取出后的正视图。

图19A～19E是说明通用矩形套筒的各种变形的示意透视图。

图20是说明将光纤插入光纤导向部件的一种方法的示意图。

图21是说明本发明连接器的两个用紧固件定位的单元的侧视图。

图22是装在一个具有后夹板并用紧固件定位的矩形套筒内的连接器的两个单元的侧视图。

图23A～23D示出本发明一个实施例的程序顺序。

图24A～24E示出本发明另一实施例的操作过程的顺序。

图25是用本发明加工方法制造的多股光纤精密套筒或接合器的透视图。

图26A和26B是本发明加工方法制造的多股光纤连结器套管的示意图。其中图26A是透视图，图26B是图26A的轴向剖面图。

图27是本发明改进实施例的定位部件的剖面图。

首先，应该指出：图5和25分别说明本发明的一个定位部件和一个光纤组合器的最重要的图。

本发明的几个较佳实施例将结合附图加以说明。

图4A～4C是本发明一个实施例的多股光纤连结器套管的示意图。图4A示出该套管的轴向剖面图;图4B示出图4A中X₁-X₁线截取的横向剖面图;图4C示出从图4A中X₂-X₂箭头指示的侧面看入的剖面图。图5是本发明多股光纤连结器套管的一个基本定位组件元件（或一个定向导管）的透视图。如图4A和图5所示，A所指明的该基本定位组件包括基片1和盖板（或一个平板）2，每个都是由一种硬而脆的材料（如硅、陶瓷或玻璃）制成的。基片1提供光纤槽3和导针槽4，它们都是采用高精度研磨技术而制出的。盖板2的两侧都是平面的，盖板2比基片1短，以致当这两部件组装在一起时，定位槽3和4在区域5中是露着的。当基片1与盖板2组合时形成的露出区域具有极方便地使光纤11插入定位组件的优点。此外，该区域可使定位组件A与一个塑料外壳6（下文说明）组合，没有额外的、枯燥的对准光纤插入孔的工作。因此套管的整个组件能以高生产率来组装。

盖板2的平表面形成了为插入光纤和定向针的光纤槽和导针孔。然而，如果在光纤或导针周围的部分盖板2是平的，则盖板2的平表面有台阶9，在台阶9形成光纤槽孔或导针槽孔，如图27所示，是由光纤槽孔和导针孔由一个三角形的内切圆基本确定的，这个三角形是通过将基片1和盖板2组装在一起而形成的。光纤槽和导针槽可以表示为V形槽。

定位组件A用模压法装在一个塑料外壳6内，以提供一个完整的多股光纤连结器套管的组件。塑料外壳6的顶部比定位组件A短，这样可使定位组件A形成两个突出区域7和8。这两个突出区域作为在塑料壳6传导模压期间用上部模具压着定位组件A的部分。

图6示出应用图4A～4C所示的本发明连接器套管的多股光纤连接器的轴向剖面图。光缆10中的单根光纤11在定位组件A中对准光纤槽3后固定，复盖外壳12包在基片1和露出区域5和盖板的露出区域7上，橡皮套13套在各复盖外壳12和塑料外壳6的一端，以完成这个多股光纤连结器B。在该连接器的另一端，定位组件A的突出部分超出了塑料外壳6。

图7示出连在一起的两个光纤连结器的总装图。图6所示的连接器B的两个单元，靠导针（图中未画出）插入每个定位组件A中的导针槽3内，实现对准而将这两个单元连在一起，而两个光纤连结器B的可靠连接是靠连接器上装了一个弹簧片14来保证的。

由塑料模压法制出所有部件的常规光纤连结器套管不可能达到1μm以内的高精度。本发明的连接器套管应用了一个硬而脆的材料制做的定位组件，这种材料易受研磨或超高精度的加工工艺加工，因此该连接器套管达到1μm以内的高精度。尤其是硅非常适于亚微米级的研磨率的材料，因为如果适当地选择磨石和加工条件，硅就可被加工，研磨率（成形率）至少为30000～40000或以上。掺入氧化镁或硫磺的可加工陶瓷以及玻璃也能够实现10000～20000范围内的高研磨率，并且容易被加工，以提供非常高的精度或镜面。由于使用磨石，因此研磨（剃刮）工艺能够容易地制出长为4～5cm的凹槽。即使将这样长度的槽分为10段，单个槽的长度也有4～5mm，这比用塑料模压法制出的槽长得多。

在用于制造常规的光纤连结器套管的塑料模压过程中，由于吸湿和温度变化引起的尺寸变化是不可避免的，这是因为所用的树脂材料的固有特性的缘故。本发明的连接器套管使用硅、陶瓷或玻璃做定位部件的材料，它们的热稳定性比塑料高得多（热膨胀系数0.3～0.7×10^-5℃与3×10^-5℃的对比）。尤其是使用石英玻璃（热膨胀系数为0.5×10^-6℃）可以得到高可靠性和抗环境因子。

在本发明的光纤连结器套管中，定位部件的盖板比基片短，以使当两个部件组装在一起时基片表面内制出的槽的一部分露出来。露出区域的优点是极大地便利于光纤插入光纤定位部件。此外，该区域可使定位部件与塑料外壳组合，没有对准光纤插孔这一额外的枯燥的工作。因此套管的整个组件能以高生产率组装。

在这个实施例的试验中，定位组件的基片通过使用具有60°棱角的金刚石砂轮自动研磨一块3mm厚硅片而制做的。由于该轮的切削深度可适当调节，所以还用这个研磨砂轮在该基片表面内制出导针槽和光纤槽。假定在一排光纤中有5根光纤的情况下制造光纤槽，并使制出的所有槽的长度为50mm。在基片内制出的槽在间距和深度上的变化通过对100个试样进行光学测量自动地加以评定。可以看出，研磨的精度是很高的，与设计值偏差量平均0.23μm，最大值为0.47μm。

将加工后的硅基片分成10段，每段都与一个盖板（由表面研磨的硅片制做，长度为8mm）组合，以制出一个具有长度为2mm的槽露出部分定位组件。然后将该组件插入一个模子，并在环氧树脂中低压模压，制出一个具有如图4A～4C所示结构的光纤连结器套管，定位组件除了从塑料壳末端突出的部分（约长2mm）以外都装在塑料壳内。在具有外径125μm、芯径10μm的单模光纤插入之前，将粘合剂喷入光纤槽内。然后安装复盖外壳，研磨并磨光定位组件的突出端，以制造一个如图6所示的多股光纤连结器。

两个这样的多股光纤连结器单元经插入多个导针（每个直径为0.7mm）后使它们连接在一起，并且藉助跨装在两个连接器上的弹簧夹夹紧该连接，如图7所示，然后，估算出该连接器的连接损耗和其它行为特性，从120个抽样样品（n＝120）来看，为在具有指数匹配介质的情况下连接损耗很低，也即平均为0.22dB，而最大值为0.62dB，该连接器的工况十分稳定，即在一次热循环（-30℃到+70℃）试验中和在60℃和95%RH情况下进行的抗湿热试验中，连接损耗的变化不大于0.05dB。此外，本发明的连接器套管极易装配，因为在把该纤维的末端送到与露出光纤槽的面积相接触之后，各光纤只能被滑到该套管内。

本发明的多股光纤连结器具有下述优点：

1.定位组件系由一种坚硬且脆的材料构成，例如用硅或陶瓷，具有的研磨率至少为10，000以及在较高生产率条件下能取得的尺寸精度优于0.5μm，因而多股光纤连接器套管的装配精度优于1μm，这是现有技术中用塑料模压法生产所无法达到的。

2.由于这项优点，本发明的套管能满意地用于大批生产一种多股光纤连接器，以用于对具有芯径为10μm的单股光纤的连接。在该连接器中产生的平均连接损耗仅为0.22dB，远低于以前所能达到的约为1-2dB的数值。

3.应用一种研磨工艺，能做出长达4-5mm的光纤槽，并且它们可以通过定位元件的导向而降低所需的光纤的弯曲角度，结果能取得一种低损耗的多股光纤连接器套管。

4.藉助于一种比以前采用模压塑料部件具有更低热膨胀系数的材料以致使各股光纤与各导针直线排列，由此而能取得具有超热稳定的套管。由于所用材料对湿气吸收也具有高的耐受力，所以本发明的套管即使处于湿热环境之中也是稳定的。

5.在基片中有一部分光纤槽是露裸在外面的，这样就将光纤的末端很容易与该裸露处相接触而将它们分别插入到各槽中。

6.定位组件是这样地放在一个塑料外壳中的，即使定位组件稍微从该外壳的一端凸出些，也能进行有效地磨光操作，因为这项操作只须在定位组件凸出端进行。

图8表示本发明的多股光纤连接器套管的另一实施例的透视图。如图所示，本发明的多股光纤连接器套管具有一个导向管（或定位元件）40收容在一个外壳6中，该导管40是由一个导向基片1和一个导板2粘合在一起而构成的。外壳6是由一个底壳41和一个顶壳42合成的，在底壳41的后端设有一个槽口43，当安装时，用一个夹具24用力夹在该槽口43处，从而将本发明的两个套管单元固定在如图10B所示的位置。

图9表示一个改进的实施例，其中被夹具所夹住的面积增大了，它是由在底壳41后端的两侧上，各形成一个凸端41a，作为如图8所示多股光纤连接器套管的整体部分而加大面积的。

图11A和11B为导管的示意图，它是本发明的多股光纤连接器的套管的主要部件;图11A是一个透视图，而图11B是图11A的导管40被放置到底壳41上的透视图。

导管40是由导向基片1和导板2粘合在一起而复合构成的，板2置于基片1上，导向基片1和导板2都是用一种硬且脆的材料构成，例如用硅，不可切割的陶瓷或玻璃等。

该导向基片1的顶面设有许多V形光纤槽3和导针槽4，是通过磨削（刮削）加工形成的，当平面的导板2放在导向基板1上时，在这两个元件之间限定出各槽孔。导向基片1比放在其上的导板2长，这两个元件是用一薄层粘合剂16，例如，可以同低熔点的玻璃、粘在其间而将它们粘合在一起。当导板2放在基片1上在一端对准时，部分导针槽4和光纤导槽3即在其纵长方向上裸露出来。

具有如上所述结构的导管40被收容到底壳41中时，该导管的一端便超过该外壳而凸出（如图12所示长度1）见图11B。然后将该顶壳42放在该导管40之上，于是构成图8所示型式的一个多股光纤连接器套管。

图12是具有光纤11装在该套管中时，该多股光纤连接器套管的纵剖面。

底壳41和顶壳42两者相互合并而构成一个完整的外壳6，它是由塑料模压而成的，底壳41的形状是这样的，即它要包住容纳在其内的导管40的两个侧面，底壳41的内壁设有一个台阶45，它有助于该导管40的定位;还有一个台阶44，它足够高到能使一排包层光纤10固定住，该顶壳42的内壁也设有一个台阶44′，它的高度足能固定住该排光纤10。

导管40装入下部外壳41中后，使其尾端与台阶45形成的接触面46相接触，并用粘合剂将导管40固定在这一位置上。如图13所示，在下部外壳41底部的角上可以开有凹槽47，这样的凹槽能为用来粘合导管40和接触面46的粘合剂起到有效的疏散通道的作用。

图10A和10B显示了本发明的两个多股光纤光学连接器的套管单元是如何连接在一起的。图10A表示的是未连接状态时的套管，图10B则显示了它们连接后的状态。

两个多股光纤光导连接器21通过两根导针22连接一起，在两个套管上安装一个夹紧装置就能确保它们的连接。夹紧装置应这样装，就是使它与每个套管尾端的缺口43相啮合。在外壳6的尾端上形成一凸缘41a（如图9所示）即可增大夹紧装置与每个套管的啮合面积。图10A和10B中的数字13是一排包层光纤10外面的橡胶保护罩。

制备一硅（作为既硬又脆的材料）片，并用金刚石轮进行连续磨削（刨削）从而在其顶部表面上形成光纤导槽及导针槽，导向基片组件就这样制成了。在制造这一组件的过程中，只用同一种的金刚石轮。平面硅板则是用另一种操作步骤制成，其表面经过氧化。接着，采用一种适当的工艺如溅镀，旋涂或真空蒸发在硅板经过氧化的表面上形成一粘合剂（如光刻胶或低熔点玻璃）薄层（约0.1微米厚）。把这块具有一薄层粘合剂的硅板放在导槽基片组件的预定区域上，并把它们加热至约500℃，然后进行冷却，直至两部分互相牢固粘紧为止。

导管的典型尺寸如下：宽7mm，厚2.2mm，总长8mm，光纤导槽的暴露区域长度为3mm。导向基片有两个互相间距为3.3mm的导针槽（直径0.7mm），五个光纤导槽的间距为0.3mm。在上面描述的实验中，所有形成的“V”形槽都具有相同的60°角。

接下来，把导管装入由注模法制成的下部外壳中，这两部分由粘合剂粘牢。下部外壳的底部有两个台阶;一个用于使导管固定在某个位置上，另一个则提供与一排包层光纤尺寸一样大的区域，使光纤固定在某一位置上。下部外壳的总长度为13mm，一排包层光纤的固定区域的长度为5mm。

如图12所示，导管的一端稍微比外壳凸出一些（凸出长度为1），这样便于以后对管端进行磨削和抛光。实验中，导管的凸出量大约为0.5mm。

在下部外壳中的导管中插入五根光纤，并用粘合剂固定住。在导管上盖上上部外壳，它与下部外壳结合起来构成了一个完整的多股光纤光学连接器的套管。然后，把套管进行热固化，并对凸出的端面进行磨削、抛光。

在准备检验套管间的连接性能时，把两个这样制造好的多股光纤光连接套管用两根导针连接在一起，并用夹紧装置稳固地定位。所用的光纤均为单模光纤，每根光纤的芯直径为10μm，外直径为125μm。

在使用指标匹配的凝胶的情况下，对50个样品（n＝50）进行测试，发现连接损耗平均只有0.18dB，最大为0.53dB，并不比平均值高多少。至少温度特性，进行以-30℃至+70℃的热循环测试时样品的损耗变化在0.1dB之内。这些结果的取得与硅的热膨胀性能较常规使用的塑料有所改善有关。

发生在本发明的套管中的连接损耗很低，也很稳定，当它们进行为期10天80℃95%相对湿度的抗湿热测试时，连接损耗的变化也在0.05db之内。套管在进行200次（N＝200）连接/断开试验后，连接损耗的变化只有0.2dB，此外，没有发生如磨损、变形之类的有害现象。

依靠所用加工工艺的特性，我们可以得到极直的V形槽，这就防止了光纤在导管中发生弯曲。硅可以以很高的效率加工并达到至少30，000的磨削率（grinding ratio）;硅也很适合于精密加工，得到的边缘足够尖锐，这在对边缘进行尺寸测量时提供了很大的方便。如用玻璃或无切削陶瓷替代硅，上述的优点也能得到。除低熔点玻璃之外，进行旋涂低粘度树脂（如抗蚀剂）也可以用来形成粘合剂薄膜。

本发明的多股光纤光学连接套管具有下列优点：

（1）导管由一种又硬又脆的材料构成，这种材料可以进行磨削加工，能得到较高的尺寸精度和生产率。此外，由这种硬又脆的材料制成的导管不会有任何尺寸变化，而尺寸变化在模制塑料部件构成的常规产品中是屡见不鲜的。

（2）本发明中光纤导槽和导针导槽是磨削成型的，常规产品中则是用成型针制成的，因此，本发明中光纤引导孔弯曲的机会大大低于常规产品中的机会。

（3）在原先的技术中，连接套管是靠金属导针连接起来的，这些金属导针要插入塑料模制成的导针孔中，因此，导针的重复性连接/断开循环使导针孔极易变形。在发明的导管不存在导针孔变形这一问题，因为本发明中的导针孔是由又硬又脆的材料制成的。

（4）使光纤固定地对准的导管是由又硬又脆的材料制成的，这种材料产生的热膨胀远比常规使用的塑料要小，因此，导管在与石英制光纤的匹配方面得到了显著改进。

（5）硬脆材料不易因加工而产生毛刺，因此用这种材料来制造导管还能为进行精密尺寸测量提供方便。

（6）导管装入外壳内能有效地得到加固。

（7）下部外壳底表面上的台阶能给导管定位和给定一排已对准的包层光纤的固定提供方便。

（8）把导向基板和导板用中间的一薄层低熔点玻璃粘合，即可形成具有高尺寸精度的导槽孔。

（9）下部外壳尾端上的缺口给夹紧装置提供了一个压紧或夹紧的区域，这样不仅给装配连接套管时提供了很大方便，还提高了施加在套管上的压力的一致性。

（10）因为导槽角度相同，可用相同的工具制造，因此能以高生产率进行高精度生产。

（11）下部外壳底部角上的槽不仅为把导管和下部外壳粘合的粘合剂提供了疏散通道，还消除了要对导管底边进行去毛刺加工这一麻烦。

（12）采用下面的方法可以以很高的生产率生产本发明的连接套管，这个方法基本上包括：在一块基片的表面上进行连续加工形成很多导槽，然后把该基片切割成更小的功能片。

图14A和14B是本发明一特殊实施例的带有导针插入孔的光纤连接器的示意图，图中每个导针插入孔都有一个间隙扩大部分。图14A是一个套管一端的正视图，图14B是不带图14A中所示的平板的套管的俯视图。

图14A及14B中，数字1表示带V型槽的基板，这个基板的顶表面上有光纤导槽3，一排包层光纤的导槽的两边均有一导针孔4;数字2表示一个平面板，它将与带V型槽的基板1结合;48是从导针孔4的入口部分起沿轴向延伸一定深度的间隙扩大部分。48的入口部分的直径大于导针的直径。在图14A和14B中，10表示一排包层光纤，11表示在基板1上的光纤导槽3内已被对准和固定的光纤。

图15是套管2与一个具有不同的导针孔4间距的套管21′连接后的俯视图。如图所示，每根导针22插入两个套管，在间隙扩大部分发生变形。

如图16所示，如果导针22的直径、其杨氏模量、变形量及两个连接的间隙扩大部分的轴向长度分别记为d。E，δ和1，则在导针22上产生的弯曲应力σ_b和剪切力τ可表示为：

σ_b＝ (3Ed)/(1²) δ

τ＝ (3Ed²)/(41³) δ

为保证两个套管的安全连接，σ_b和τ必须都不超过导针22允许的值。套管本身的强度不用说也必须大于这些值。

简单地计算一下就能说清楚这一点：如果导针22允许的弯曲应力为100Kg/mm²，E＝21，000Kg/mm²d＝0.35mm，δ＝0.005mm，则l＝1.05mm。换句话说，一个套管中的间隙扩大部分的轴向长度至少应为0.53mm。如果导针允许的切剪力τ为35Kg/mm²，则在上面设定的条件下l＝0.65mm。因这个值小于计算弯曲应力时所得到1.05mm，在此时讨论的情况下确定间隙扩大部分的长度时应考虑的唯一因素是弯曲应力。

间隙扩大部分的形状一般可以象图14B至图16所示的那样逐渐变细，一直到向导针孔的某一深度为止，或者也可以是延伸一定深度的笔直的区段和锥形底部分相结合。应该注意到还可以有许多种方案来提供一个有效的间隙扩大部分。

上面的描述是针对多股光纤光学连接套管而言的，应该注意到的是本发明的概念也适用于单股光纤连接套管。

在本实施例中，对硅基板进行加工，形成V形光纤导槽和导针槽。一平面板装在基板的上面，形成一个套管。每条导针槽都有一个间隙扩大部分，如图14A和14B所示。导针将插入V形导针槽中，每根导针就象一个三角形的内接圆一样，间隙扩大部分的深度为0.6mm，可以用直径等于导针槽的三角形的外接圆的直径的钻头钻孔。

从这样制成的多股光纤连接套管的样品选出那些导针孔间距在4mm±0.002mm的范围内的样品，然后把它们随机地和直径为0.35mm的导针相连接。结果发现导针和导针孔间的间隙即使达0.5μm时，也能实现满意的连接。

分成两排的8根单模光纤（芯直径为10μm）用任何两个套管样品就能加以连接。在所有经测试的样品中，连接损耗平均为0.35dB，最大为0.82dB。这些数据表明两个套管的导针孔的间距之间的任何偏差所造成的影响已被有效地减轻了。

正如前几页所述的那样，本发明的光纤连接套管的两个导针孔的每一个都有一个间隔扩大部分。由于套管间导针孔间距之间的任何差异所造成的影响可以通过使插入的导针在这些间隙扩大部分中发生变形而有效地加以减小，因此，采用本发明的套管可以自始至终地实现满意的光纤连接。

间隙扩大部分也是引导导针插入的一种有效的装置。此外，任何尘埃或重复安装/折卸导针而刮下的粒屑都将被导入该部分中，这样两个套管可直接连接而不必担心损伤它们的匹配端面。

图17A和17B表示了又一实施例，这个实施例中的光纤引导组件50装在一夹紧部件中，因而被压力所压紧。为保证有足够的压力加到引导组件51上，在夹紧部件52的内壁上设有沿长度方向伸展的脊柱53。除此之外，夹部部件52的尾端部分暴露在外，这样其上表面就能提供一个将一排包层光纤10固定的区域。

夹紧部件52在光纤导向组件51的上方的上端表面上开有一窗口55。这个窗口55不仅能供操作者观察夹紧部件中的光纤11，还能用紫外线照射光纤以固化光纤固定粘合剂的树脂。如果平板2是由能透过紫外线的材料如玻璃或丙烯脂树脂制成的，那么上述两个目的就更容易达到。

为了使操作者能方便地对光纤导向组件51进行磨削和抛光，它的顶端从夹紧部件52稍微向外突出，如图17B所示。光纤导向组件51和夹紧部件52的对准通过夹紧部件内壁上的一个台阶56来实现。夹紧部件52的尾端设有缺口43，缺口43和为把两个待连接的连接器固定住而和给它们施加压力的一个夹子相啮合。

综上所述，夹紧部件52实现以下目的：

（1）它用压力夹夹住平板2和开槽基片1，形成一个整体的光纤导向组件51。

（2）它提供了一排包层光纤10进行连接的区域54。

（3）它提供了一个缺口43，当两个待连接的连接器用夹子或其它固定装置连接时，缺口43被压紧。

（4）它提供了窗口55，操作者在可用紫外线固化的粘合树脂的帮助下把光纤固定在凹槽中时，可以通过该窗口进行紫外线照射并能观察光纤11。

（5）它对硬脆材料制成的光纤导向组件51有保护作用。

在本实施例中，硅基片的上表面割出了两条用于插入导针（直径0.3mm）的凹槽和12条用于插入光纤（直径0.125mm）的凹槽。一块玻璃板通过厚度约为0.3μm的一层中间的粘合剂薄层接合在开槽基片的顶面，这样，一个光纤导向组件就制成了。玻璃板比开槽基片短些，这样导向组件中的光纤槽就有1mm左右暴露出来。

夹紧部件用树脂通过注模法制成，在其顶部对应于光纤槽部分的区域上开有一窗口。两个约长度方向延伸的脊柱如图17A所示设置在夹紧部件的内壁上，目的是确保在光纤导向组上均匀地施加压力。光纤导向组件通过从内部粘合的办法固定在夹紧部件中。

把12根单模光纤（芯直径10μm，外直径125μm）组成的一排光纤插入这样制成的连接器中，然后注入可用紫外线照射固化的粘合剂，之后进行紫外线照射以完成光纤的固定，这样，这一排包层光纤就可以工作了。完成粘合剂的固化一般需30秒。进行固化操作时，还要用橡胶或其它合适的材料把导针孔的暴露区域密封起来，这样，粘合剂才不致于流入导针槽中。

发明人对20个这样制造的12股单模光纤连接器进行了抽样性能评价。它们在使用指数匹配的介质下平均连接损耗低达0.18dB，纤芯的横向偏差也只有1μm。进行从-30℃至+70℃的热循环测试时，连接损耗也小于0.05dB。这些连接器的连接/断开特性也很稳定，进行100次连接/断开循环之后连接损耗也在±0.07dB之内。

在上面讨论的实施例中，开槽基片是用硅制成的，不用说它也可以用玻璃或无切割陶瓷来制造。

在上面所讨论的实施例中，夹紧部件是用适宜大批量生产的制造工艺-塑料模压工艺来制造的，另一方面，夹紧部件也可以采用模具冲压金属材料来制成。如果需要的话，夹紧部件可以由金属-树脂的组合物来构成，在这样的情况下，组合物可以具有许多不同的结构。例如：与光纤导向组件相对应的部分可以用金属夹子，而为一排包层光纤提供固定区域的尾端部分则可以由插有金属夹子的模压树脂部件来构成。

夹紧部件顶部形成的窗口可以具有能用紫外线照射以固化内部注入树脂所允许的任何尺寸，不必大到使所有的光纤都暴露在外。这是因为照射入夹紧部件中的紫外射线因随机反射会沿光纤槽传播，所以即使不处于窗口以下区域中的树脂也能得到固化。从高速进行光纤粘合这一目的出发，用紫外射线照射可用紫外线固化的粘合剂是一种有效的方法。当然也可以象原先技术中那样使用热固型树脂或两部分粘合（two-part adhesive）。既使在这样的情况下，窗口的存在和透明平板的使用将使操作者能观察夹紧部件的内部，检查树脂充实程度或是否存在有害的气泡。

上面讨论的光纤连接器具有下列优点：

（1）光纤导向组件和夹紧部件之间的夹紧确保了对导向部件的两元件（即平板和开槽基片）的可靠结合的保护。

（2）用透明材料制成平板和提供一个窗口能使检查装入光纤导向组件中的光纤变得十分容易。此外，用作光纤连接粘合剂的是一种可用紫外线固化的树脂，这将使光纤的粘合与固定所需的时间大为减少。

（3）夹紧部件同时达到下列目的：形成一排包层光纤的连接区域，形成一个能供弹性夹子夹紧的区域，保护光纤导向组件。

（4）夹紧部件内壁上沿长度方向伸展的脊柱能使光纤导向组件容易达到均匀加压。

（5）光纤导向组件的开槽基片由硬脆材料（如硅）制成，具有优异的尺寸稳定性，因为这种材料的热膨胀系数很小，吸收水分时也不胀大。此外，这种基片无毛刺，适合于高精度测量。

（6）只要简单地把光纤导向组件插入用注模法或其它合适工艺在另一步骤中制成的，夹紧部件中，一个光纤连接器马上就装好了。

图18A至18D是本发明的另一个实施例的光纤连接器示意图，在这个实施例中，光纤连接器在压力下被保持在大致呈长方体的外壳之中，这个外壳的作用是使光纤保持对准。图18A是使光纤保持对准的光纤导向组件51的立体图，图18B是在压力下把光纤导向组件51固定在位置上的外壳的立体图，这个外壳大致呈长方体，图18C是本发明的光纤连接器的长度方向上的剖面图，图中光纤11和一排包层光纤10被保持对准。图18D是在图18C中取走包层光纤10后右侧方的正视图。

本发明的光纤连接器主要由光纤导向组件51和大致呈长方体的外壳60（图18B所示）所构成。光纤导向组件51由其上表面上设有光纤导槽3和导针槽4的开槽基片和与上述基片用中间粘合剂薄层16粘合在一起的平板2组成。这个光纤导向组件51在压力下固定安装在外壳60内。

如上所述，光纤导向组件是开槽基片1和平板2结合在一起所形成的一个组件。操作者可以简单地把光纤11插入每个导槽3中，完全不必遵循装配常规的硅片排连接器时所遵循的复杂的步骤，这些复杂的步骤包括：把光纤放在经蚀刻的硅导向片上，再与光纤对准放置另一导向片。为便于插入光纤11，光纤导向组件51尾端部分的一个区域5上暴露出了部分光纤导槽3。导向组件51的尾端部分上也有一个台阶，在这个台阶提供的区域54上一排包层光纤10被固定。

开槽基片1最好由适合于高精度磨削加工的硅制造，但根据连接器的具体使用情况也可以选用热膨胀小，吸潮气低的无切割陶瓷、玻璃或高精度模铸的塑料部件。平板2可以用硅或玻璃来制造。但如果想要观察光纤导向组件的内部或者是想用可用紫外线固化的粘合剂把光纤11固定在导槽3中，那么平板最好应由能透过紫外线的玻璃来制造。从要在基片上造出很小的光纤导槽3和很大的导针槽4的目的考虑，用V形磨石进行磨削是个高效率的办法。但是在受控条件下进行光刻或用精密模具进行塑料模铸也能实现同样的目的。图18A至18D和图19A至19D中的连接器都是用以连接多股光纤的，当然应该理解的是本发明的概念也适用于单根光纤连接器。

如图18B所示，大致呈长方体的外壳60有一块悬着的弹性压缩压紧板63，这块压紧板63位于外壳60的上表面上，与光纤导向组件51的平板2所在区域相对应。板63所施加的弹性压缩力能使光纤导向组件51在压力下固定在外壳60之中。外壳60尾端的上部被切开，这个切口61将使光纤11的插入变得容易。外壳60的尾端有一区域62供夹紧装置夹住。用夹紧装置夹住夹紧区域62连接两个连接器时，用硬脆材料（如硅）制成的开槽基片就能得到保护，免受损伤。大致呈长方体的外壳60最好由金属压制或冲制而成，但也可以用塑料模压而成。

图19A～19E表示了大致上长方形的套筒60的各种变型。图19A所示的套筒上方有一个压板64，它从相对边横向延伸出来，以便在光纤导向组件51上施加弹性压力。在图19B所示的套筒的上表面上有一些下沉处65，它们在导向组件51上施加弹性压力。如果用UV幅射可固化粘合剂来固定光纤11，则最好使用图19C所示的基本上长方形的套筒60，该套筒具有从两边横向伸出的压板64。在这种情况下，在压板之间要形成一个窗口66，紫外线幅射67可以通过该窗口照射进去。图19D表示了另一个实施例，其中用于固定一排包层光纤的地区没有在光纤导向组件51中形成，相反在基本上长方形的套筒60的后部形成了一个台阶68，以提供一个区域用来，固定一排包层光纤。在这种情况下，套筒内部的其他区域用来为开了槽的基片1的定位导向。在图19E所示的实施例中，用于固定一排包层光纤的加强板69与光纤导向组件51后部中的台阶54结合在一起。这种结构可以有效地增加一排包层光纤的连接长度，以保证这一排光纤继有可靠的固定。

下面参照图20叙述把光纤11插入导向组件51的光纤导向槽3中的其它的方法。如图20所示，通过把一种粘合树脂16旋涂冷压赶形加工成一个薄膜（比如不超过0.5μm厚），把开了槽的基片1和平板2接合起来，光纤11便插在所形成的光纤导孔3′之中。

图21表示了本发明的两个连接器单元，它们由一个紧固件70连接在一起。在每个单元中，用上述方法之一把光纤导向组件51容纳在大致呈长方形的套筒60中。图22表示了一种改善方法，用以连接两个连接器，在此，两个连接器被压入一个具有横向压板的大致呈长方形的套筒中，并用紧固件70把它们连接在一起。使用第二个大致呈长方形的套筒71可以有下述优点：相对于第一个大致呈长方形的套筒60，光纤导向组件51将没有横向偏移。如果把一个连接器的套筒60的外表面对准另一与其连接的连接器的套筒，导针可以很容易地插入光纤导向组件51的导针孔4中，从而很容易地以高度一致方式连接光纤。

在此例中，硅片表面内形成12个光纤导向槽。相邻槽的间距为0.25mm。在一排光纤导向槽的两边形成一个槽，用来插入φ0.3mm的导针。用0.3μm厚的粘合剂薄膜把一个扁平玻璃板与硅片开槽表面粘合在一起。把该组件切成一些独立的光纤导向组件片。

图19A所示的大致呈长方形的衬套筒是用0.2mm厚的金属片制成的。每个光纤导向组件被置入大致呈长方形的套筒中，如此组装好的光纤连接器的总长度为大约10mm，其宽度和高度分别不超过6mm和2.5mm。

12个单模光纤（内直径10μm，外直径125μm）被插入连接器中，并用UV幅射可固化的树脂使之固定。在仅仅10分钟内便可以完成这些操作。

在此之后，连接器的端面被研磨，两个如此制备的连接器样品用导针（φ0.3mm）连接，并用一个紧固件固定起来。对于50个连接样品（n＝50）而言，连接损耗是很低的，平均仅有0.23dB。这些样品的温度特性非常稳定，在热循环试验范围-30℃～+70℃之中，连接损耗的变化在±0.08dB以内。在连接/断开试验中（n＝20），连接器端面出现裂痕，但是连接损耗变化没有大到引起实际应用问题的程度，这是因为起始连接损耗与第20次连接后的损耗之差处于±0.1dB。

连接器内的光纤导向槽具有很好的维护特性，因为它被大致呈长方形的套筒所保护。另外，导向槽的尺寸非常小，很适用于装有连接器的光缆。

本发明的光纤连接器有下述优点：

（1）因为事先通过把一个开槽基片与一个平板接合的方式制备了光纤导向组件，所以可以容易地插入光纤和连接器组件。如果在导向组件中形成了一个区域（在此，部分光纤导向槽暴露在外），如果在大致呈长方形的套筒（导向组件便装在该套筒中）后端的上部形成了切口，光纤便可以很容易地插到光纤导向组件之中。

（2）如果光纤导向组件的后部形成一个区域，一排包层光纤将安装在此区域内，就可以很高的生产率来组装这些很小的连接器。

（3）大致呈长方形的套筒弹性地夹住了光纤导向组件，连接器以很可靠的方式工作，不致于造成导向组件的各元件间的分离。例如，在一次试验（执行时间100小时，80℃，90%RH）中，没有发生明显的连接损耗的变化。

（4）光纤导向组件的四周由大致呈长方形的套筒所保护。当导向组件是用硅一类的硬且脆的材料制成时，套筒的加强效果特别显著。如果将大致呈长方形的套筒的后端面一个面积用来承受紧固体的压力，可以用紧固件连接两个连接器，而对光纤导向组件没有任何损害。

（5）如果平板是用透明材料造成的，并在大致呈长方形的套筒上表面开有一个窗口，便可以用UV幅射可固化的粘合剂固定住那些插入导向组件的光纤，此时，树脂固化时间可以减少到1分钟以内，而现有技术中它需要大约30分钟。

（6）在大致呈长方形的套筒的后部形成一个台阶便能提供一个用于固定一排包层光纤的区域。

（7）使用一个加强板固定住一排包层光纤，就可以更可靠地固定住一排包层光纤。

（8）使用大直径导针或热变形热融树脂，可以形成一个扩大的间隙，使插入光纤更加便利。光纤插入扩大的间隙之后，大致呈长方形的套筒的弹性压力使该间隙减小，并夹紧每个光纤的周围表面。

参照附图来说明本发明的加工方法。

首先，在实验过程中，发明人已经执行了下述的方法。

如图23A所示，沿着几条线，以两个不同方向切割基板1（在它的上表面形成有多组光纤导向槽3和导针槽4），一个方向114与槽3和4平行，另一方向115与方向114垂直。这样便得到了多个基板片C，它们便作为具有导向槽的基片。

以相似方式，沿两个方向118和119（它们互相垂直）切割平板12，获得多个平板片D（见图23B）。为了便于把光纤插入光纤导向槽3，单个的平板片D做得比单个基片C短，使基片C上形成的部分光纤导向槽暴露在外面（见图23C）。

然后，用薄膜粘合剂把平板D与基片C粘合在一起（见图23D）。对组件的端面研磨，以达到后续尺寸检验所需的平直度。然后把多个光纤插入导向槽3，并用粘合剂把它们固定在位置上。再对组件的端面研磨，得到一个多股光纤连接器套管。插入光纤之前，对组件端面研磨，达到尺寸检验所需的平直度，因为端面上出现的任何实质上的台阶，都将使单维测量时不得不做一次以上的显微镜聚焦操作。

但是，上述第一种加工光纤连接器的套管的方法有下述问题：

（1）在粘合单个基片和平板片之前，以不同的操作步骤切割基片板1和平板2是相当费时的。

（2）被切割开来的小基片（和平板片D太小，很难进行高效率的加工处理，把它们粘成组件所需时间太长。

（3）把基片C和平板片D粘合，使其在一端完全配准是非常困难的。这需要在尺寸检验前进行研磨操作，以减小剩余边沿上的失配（图23D中的1）。

参照图24A和24E说明本发明第二种加工方法。

如图24A和24B（24B是24A的截面图）所示，基片板1的上表面有一组以上的导向槽，每组包括多个光纤导向槽3和导针槽4，导针槽4位于每组光纤导向槽3的两边。把一个平板2覆盖在该基片板1之上，中间具有一粘接剂薄膜16（例如光保护膜），这样，两个组件便结合在一起了（见图24C）。用冷压赶形加工、溅射或真空蒸发方式把粘合剂16加在平板2的整个表面上。根据定位组件的具体使用情况，粘合剂16的薄膜层将有所不同，但旋涂在冷压赶形加工时最好适当选择转速、树脂材料、温度和其它条件，使一个薄膜层的厚度大约为0.3μm。此时，在基片板1上或者平板2上或者两者上形成小槽，提供了增加的接合面积，为了在两个板之间得到更强的连接，这是一种有效的方法。

如图24D所示，沿平行于光纤导向槽的方向115和垂直于115的方向114，用同样的切割轮对已制备好的导向组件B进行两种加工操作，一种操作是使部分光纤导向槽3暴露在外部，另一种是将把导向组件切割成各分离的组件片。在第一种操作中，切割刃80a通过平板2切入一个深度，该深度不超过光纤导向槽3，使平板2上的一个预定面积被去掉，提供了一个区域5，在此区域内，光纤导向槽3是暴露在外面的。在切割操作中，用切割刃80b切割导向组件B，得到各段分离的导向组件51（见图24E）。

以连续的方式，用同样的切割轮执行该两种操作，如果切割刃的宽度小于暴露区域S的长度，则以几种状态执行第一种操作，直到获得所需的暴露区域的长度为止。

用上述加工方法制作的导向组件51的各段分离的组件片，在它们的端子上具有平切割表面，不用进行尺寸检验之前第一种方法所需的制备过程。此外，不需要把互相独立的片子接合在一起。结果，大大减小了整个加工时间，改善了生产率。

前面叙述了用本发明的加工方法做多股光纤连接器的套管的情况，该方法也适用于加工多股光纤精密套筒和图25所示结构的接合器，其中在导向基片1上仅仅形成光纤导向槽3，并且以平板2放在基片之上使导向槽的两端暴露在外面。此时，平板2最好用玻璃或任何透明材料制成，使检验者可以看到套筒中的光纤连接是否正确。

图26A和26B表示了本发明的加工方法的另一种应用。在此应用中，用同样的磨石进行多次加工操作，产生一个台阶H，提供了一个区域P，一排包层光纤100将固定在此处。例如，为了制造长度为5mm的将一排光纤固定的区域P，则需要用刃宽度不小于1mm的研磨轮执行至少五步加工操作。

用本发明的加工方法，从起始导向组件生产出分离的导向组件片。起始导向组件包括，块平面硅板，它与一个制备好的、具有一组以上导向槽的基板相接合，上述每组导向槽包括多组光纤导向槽和每组光纤导向槽两边设置的导针槽，它们是利用研磨技术在硅片上研磨出来的。

在此例中，为了加大接合面积，在硅平板表面切割20μm深的槽。在平板的开槽后的表面旋涂低粘性粘合剂，形成厚度为0.2μm的粘合层。粘合剂涂层面向下，把平板置于开槽的基板上，两个组件接合在一起，施加0.1Kg/cm²压力，在80℃左右的温度中持续1小时。

用钻石轮（刃宽1mm）加工制备好的起始导向组件，以提供一个使光纤导向槽暴露在外面的区域。用同样的钻石轮，把导向组件切割成具有图5所示结构的多股光纤连接器的分离的组件片。

与第一种加工方法比较，第二种方法不仅免除了将单个片子接合在一起的过程，而且也不必用后续研磨技术加工端面，结果，该方法达到的生产率至少高于传统方法的几十倍。

参照用于使多股光纤定位的组件的制造，已经叙述了本发明的方法，值得注意的是，它还适用于生产单股光纤连接器、精密套筒和接合器。由所述组件定位的多股光纤可以是一些单根包层光纤，或是一排包层光纤，形成一个带。

本发明第二种加工方法具有以下优点：

（1）第一种方法中，单个片子必须被接合在一起，但本发明的第二种方法中并不需要这一操作，可达到很高的生产率。

（2）基板和平板接合之后再对其切割，得到的片子具有平的端面，则不需进行研磨操作，对端面做进一步的制备（第一种方法中这是需要的），从而改善了生产率。

（3）可以用同样的切割轮，连续地进行操作，产生暴露出光纤导向槽部分的区域，并把起始导向组件切割成分离的片子，这也提高了生产率。

（4）在基板和平板间用旋涂或冷压赶形加工方法形成一粘合剂薄膜，使两板粘合在一起。

（5）为了加大结合面积，在任何一板上或两个板上切出槽来，可以获得基板和平板间的更强的结合。

（6）如果一个台阶（它产生的一个用于固定一排包层光纤的区域）的形成包括在本发明的加工方法之中，则定位组件的分离片子本身就足以固定一排包层光纤，不需要把它们与任何其它元件结合在一起，形成固定一排包层光纤的区域。这使光纤极器、精密套筒和结合器的生产率大为提高。

如上所述，本发明的光连接器和接合器可以实现高精度的光纤接合，并且能以很高的生产率进行生产。

Claims

1、一个光连接器包括有一个光纤维定位组件；用于光纤的光耦合中，所述的耦合至少要利用两个导针，所述的连接器包括有：

一个基板，它至少有一个光纤导向槽和导针槽，这两个槽都开在同一个表面上，它们至少分别能使一根光纤和所述的导针定位；以及

一块装在该基板上面的平板，并且面对着基板的一个表面是一块平面，该平板的长度短于该块基板，平板与基板的一部分面积相粘合，以限定至少一个光纤夹持部分和多个导针夹持部分，所述基板上不与该平板相接合的其余面积限定了一个裸露区域，以便于将光纤插入到所述的光纤夹持部分中，这里的定位元件是由基片和平板组成的；

定位元件在上述裸露区域的一边提供有用以固定光纤的台阶，该台阶可以不仅由基片形成，而且也可由不同元件形成；

形成在基板上的导针槽有一个开口端部分；光纤维导向槽和导针槽是用磨削工艺形成的。

2、如权利要求1中所述的光纤连结器，其中所述的基片和平板由一硬而脆的材料所组成的。

3、一个光纤连接器如权利要求1所述，所述的定位元件还包括有一粘结薄层，它介于基板和平板之间，用于将该平板与基板的部分面积相粘合。

4、如权利要求1所述的一个光纤连结器，其中所述的硬且脆的材料是由硅构成。

5、如权利要求1所述的一个光纤连结器，其中所述的硬且脆的材料是由陶瓷构成。

6、如权利要求1所述的一个光纤连结器，其中所述的硬且脆的材料是玻璃构成。

7、如权利要求2所述的一个光纤连结器，其中所述的粘结薄层是由一种低粘度且能冷压成形加工（旋涂）的树脂构成。

8、如权利要求6所述的一个光纤连结器，其中所述的低粘度且能施涂或冷压成形加工的树脂是一种抗蚀剂。

9、如权利要求1所述的一个光纤连接器，还有一个外壳围住所述的定位元件以保护和压紧定位元件。

10、如权利要求1所述的一个光纤连结器，其中每个所述的导针夹持部分具有一个开启的端部，这一部分形成扩大的空隙部分。

11、如权利要求1所述的一个光纤连结器，其中的光纤导槽和导针槽的都是V形槽。

12、如权利要求10所述的一个光纤连结器，其中的光纤导槽和导针槽的V形结构都具有相同的角度。

13、如权利要求1所述的光纤连结器，其中所述光纤夹持部分和导针夹持部分由一个三角形的内切圆所确定。

14、如权利要求1所述的一个光纤连结器，其中的定位元件具有一个台阶，位于所述裸露区域的一侧，用于固定一排包层光纤。

15、如权利要求1所述的一个光纤连结器，其中所述的平板是由透明材料构成。

16、一个光纤接合器用于永久连接一根光导纤维，包括：

一个基板，在它的上表面至少有一个光纤导槽，用于将至少一根光纤沿着该光纤导槽定位;

一块平板，它的长度短于所述基板的长度，所述平板被接合到所述基板上的部分面积，用于限定至少一个光纤夹持部分，所述基板上与该平板无接合的其余面积限定出一个裸露区域便于将所述光纤插入到所述光纤夹持部分中，所述的裸露区域系形成在所述基板上表面纵向的两侧，该基板和各平板是由硬且脆的材料构成。

在上述裸露区的一边设有用以固定光纤的台阶，该台阶的不仅可由基片形成，而且也可由不同的元件形成;

光纤导向槽和导针槽是用磨削工艺形成的。

17、如权利要求16所述的一个光纤接合器，其中所述的平板是用透明材料构成。

18、一种制造带有一个定位元件的光纤连结器和结合器的方法包括如下步骤：

用一个由硬且脆的材料构成的单片装配成一个基板组件;

在所述的基板组件的一个表面上连续地形成一预定图形的光纤导槽和导针槽的预定形状;

用一层薄粘合层将至少一个平板粘合到所述基板组件的所述平面上，以致提供出多个光纤夹持部分和导针夹持部分;

将该已粘合的组件切割成多段，每段形成具有预定尺寸的定位元件;以及

用一种粘合剂将所述各根光纤粘牢在所述的光纤夹持部分。

19、如权利要求18的方法，其中开槽的操作步骤是这样的，即是用一种能有选择地改变切割深度的切割工具，对导针槽的开槽进行深切割，而对于光纤导槽的开槽则进行浅切割。

20、如权利要求18所述的一种方法，其中所述的切割步骤是这样做的，将所述平板切去的一部分至少应提供出便于将多根光纤插入所述的光纤夹持部分中的裸露面积，并且粘合的组件全部切去，以提供各自的定位元件。

21、如权利要求20所述的一种方法，还包括这样的一步，即将所述基板切去一部分为提供一个能容纳一排包光纤的台阶。

22、如权利要求20和21所述的一种方法，其中所述的各种切割是用同一种切割砂轮进行的。

23、如权利要求18所述的一种方法，其中所述的粘合是用冷压成形膜层（旋涂）完成的。

24、如权利要求18所述的一种方法，其中所述的粘合是用喷镀实现的。

25、如权利要求18所述的一种方法，其中所述的粘合是用真空蒸发实现的。

26、如权利要求18所述的一种方法，其中所述的粘合是用光致抗蚀剂法完成的。