CN101398513A - 紧凑结构型光纤阵列装置及其制造方法 - Google Patents

紧凑结构型光纤阵列装置及其制造方法 Download PDF

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CN101398513A CNA200710046410XA CN200710046410A CN101398513A CN 101398513 A CN101398513 A CN 101398513A CN A200710046410X A CNA200710046410X A CN A200710046410XA CN 200710046410 A CN200710046410 A CN 200710046410A CN 101398513 A CN101398513 A CN 101398513A
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丁勇
刘琳
徐赛庆
赵豫宾
朱伟
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Abstract

本发明提供了一种光纤阵列装置及其制造方法,包括:水平放置具有V型槽和下凹部的下基板;将前端剥去涂覆层的光纤均匀地放置于下基板的V型槽中,将光纤的后端固定于光纤固定座上;将上基板相对地压置于下基板上,上基板具有与下基板的下凹部相对应的上凹部,上基板的上凹部与下基板的下凹部形成一空间,并使得位于所述上基板和下基板之间的各光纤的纤芯位于同一平面;用第一种粘合剂填充上基板和下基板的V型槽间的间隙,并通过固化该粘合剂使光纤中的纤芯的相对位置固定;用第二种粘合剂填充下基板与上基板之间的空间并固化。通过本发明的装置和方法能有效地降低光纤阵列装置的体积和成本,并能对光纤提供更加优越的缓冲保护。

Description

紧凑结构型光纤阵列装置及其制造方法技术领域本发明涉及一种新颖的紧凑结构型光纤阵列装置及其制造方法。 背景技术随着平面光波导器件被广泛使用,光纤阵列作为各器件的输入输出端具有广 泛的应用前景。任何设备的发展除了在功能的多样化和性能的优化进行改进外,还 有一个重要的改进方向,那就是要求体积越变越小。因此,光纤阵列做为光电通信 系统中的重要器件,除了对各光纤位置精度和光学性能有严格的要求之外,尽可能 地减小其体积也变得越来越重要。光纤阵列由三部分组成,从结构上可分为:上基板,光纤,下基板。图1A为 传统光纤阵列的结构示意图。光纤阵列的传统结构是:下基板ll分为两部分, 前部分是V型槽,后半部分是指定深度的台阶;上基板13是同下基板V型槽 部分宽度长度对应的基板。光纤阵列传统的制造方法为:将前端去涂覆层的光 纤13均匀排布在下基板11的V型槽中,再将上基板12盖在光纤13上,中间用粘合剂14粘接固化,下基板的台阶区域和露出的光纤用粘结剂15粘结固化 (截面如图1B, 1C所示)。后部分露出的光纤13只与下基板11粘结,因此, 光纤13的粘结强度只有下基板11对其有作用,而为满足光纤13的粘结强度 只有两种方法:使用硬度较大的粘结剂15和增加台阶的长度。然而,粘结剂越硬,其对外界对光纤13冲击的缓冲所起的作用就越小;下基板ll的台阶长度越长,光纤阵列的总体积就越大,而且粘结剂15的用量就越大,起不了降低成本和减小体积的目的。 发明内容本申请与本发明的申请人于同一申请日提交的发明名称为"一种结构优化的 光纤阵列"的专利申请互为参照。本发明的目的在于减小体积和降低成本的前提下,增加对光纤的缓冲保护。
因此,本发明提供了一种光纤阵列装置的制造方法,包括:步骤一,水平放置前部具有V型槽、后部具有下凹部的下基板,并在该下基板的后方设置一光纤固定座;步骤二,将前端剥去涂覆层的光纤均匀地放置于所述下基板的V型槽中,并将所述光纤的后端固定于所述光纤固定座上,所述去涂覆层的光纤的长度足以使其 露出V型槽的另一端;步骤三,将一上基板相对地压置于所述下基板上,所述上基板也具有位置与 所述下基板的下凹部相对应的上凹部,并使所述上基板与所述下基板两端对齐,所 述上基板的上凹部与所述下基板的下凹部形成一空间,并使得位于所述上基板和下 基板之间的各光纤的纤芯位于同一平面;步骤四,用第一种粘合剂填充所述上基板和所述下基板的V型槽间的间隙, 并通过固化该粘合剂使所述光纤中的纤芯的相对位置固定;步骤五,在所述下基板的下凹部与所述上基板的上凹部之间形成的空间填充 第二种粘合剂并使其固化。此外,本发明的光纤阵列装置的制造方法,还包括步骤六,将所述上基板和 下基板的前端面抛光成一斜面。本发明还提供一种光纤阵列装置,包括前端具有V型槽、后端具有下凹部的 下基板、与下基板粘合的上基板、以及夹在所述上基板和下基板之间的光纤,所述 光纤的去涂覆层被置于所述下基板的V型槽内,其特征在于,所述上基板具有位置与所述下基板的下凹部相对应的上凹部,所述下基板的 下凹部与所述上基板的上凹部之间形成一空间;所述下基板的V型槽部分通过第一种粘合剂与所述上基板粘合,在所述下基 板的下凹部与所述上基板的上凹部之间的空间中填充的第二种粘合剂相互粘合。此外,在本发明的光纤阵列装置中,所述下基板与上基板的前端面为一斜面。在上述制造方法和光纤阵列装置中,所述上基板的上凹部为一上凹的台阶、 与水平面成一斜角的倒角台阶或倒圆弧台阶;所述下基板的下凹部为一上凹的台 阶、与水平面成一斜角的倒角台阶或倒圆弧台阶。在上述制造方法和光纤阵列装置中,所述上基板的台阶与所述下基板的台阶 深度与光纤的外径有关。与所述上基板的台阶深度与所述下基板的台阶深度与光纤 外径的关系符合下式-1/2*D+0.5》T》1/2*D
其中D为光纤外径,T为所述上基板台阶深度和下基板的台阶深度。 在上述制造方法和光纤阵列装置中,所述固化后的第一种粘合剂的硬度大于 所述固化后的第二种粘合剂的硬度。由于在本发明中对光纤阵列的结构作了改进,使得上基板与下基板之间形成 一空间,可以使得台阶的长度可以至少减少一半,从而能减小整个装置的体积。应当理解,本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性 的,并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。附图说明包括附图是为提供对本发明进一步的理解,它们被收录并构成本申请的一部 分,附图示出了本发明的实施例,并与本说明书一起到解释本发明原理的作用。附 图中:图1A为传统光纤阵列的结构的示意图; 图1B是传统光纤阵列的端面的剖视图; 图1C是传统光纤阵列的侧视图;图2A-B分别示出两种不同外径的单根光纤的外形示意图;图2C-D分别示出两种不同排列的8芯光纤带排列示意图;图3A是示出第一种光纤阵列制造方法的光纤阵列结构的示意图;图3B是该第一种光纤阵列制造方法过程中的光纤阵列结构的侧剖视图;图3C是通过该第一种光纤阵列制造方法制成的光纤阵列结构的侧剖视图;图3D是通过该第一种光纤阵列制造方法制成的光纤阵列结构的前端剖视图;图4是示出另一光纤阵列结构的示意图;图5是示出了又一光纤阵列结构的示意图。具体实施方式现在将详细参考附图描述本发明的实施例。目前单模光纤的标准规格为:1.涂覆层22直径为250微米且包层21直径为 125微米,这种光纤的最终使用规格可以是单根光纤,请参见图2A,也可以是按通 道数要求数根光纤进行并带后的光纤带。此外,光纤阵列根据其纤芯间距的不同要 求存在两种标准规格:250微米和127微米,由此产生两种排列方式,请参见图2C-D, 图2C示出一种光纤带前后端均为单层的情况(对应纤芯间距为250微米的情况), 图2D示出一种光纤前端去涂覆层的部分为单层,后端为双层的情况(对应纤芯间 距为127微米的情况)。2.最外层保护紧包层23为900微米、涂覆层22直径为 250微米且包层21直径为125微米,请参见图2B,这种光纤通常只用于单通道的 光纤阵列。下面我们根据上述第l种光纤的单根光纤组装方式描述本发明的方法, 但应理解,本发明的方法同样适用于多通道单层光纤和双层光纤排列方式。根据一个实施例,如图3B所示,光纤阵列下基板31的后部无V型槽部分是 台阶,台阶的深度与光纤33的外径有关,简单地说,台阶的深度随光纤33的外径 增加而增加,两者之间成正比。较佳地,它们之间应当符合如下的关系:1/2*D+0.5》T》1/2*D其中D为光纤外径,其长度单位采用毫米,T为上基板的台阶深度和下基板的 台阶深度。在一个实施例中,使用的光纤33的外径为250微米,则台阶的深度可在0.2 毫米左右;而若使用900微米外径光纤,则台阶的深度可设为0.5毫米左右。 以下,详细描述本发明的光纤阵列的制造方法。步骤一:如图3A所示,水平放置前部具有V型槽、后部具有台阶的下基板 31,并在该下基板31的后方设置一光纤固定座34;步骤二:如图3A,将前端剥去涂覆层的光纤33放置在V型槽37上,并用固 定夹将光纤的后端固定在位于所述下基板后端的光纤固定座34上,所述去涂覆层 的光纤的长度足以使其露出V型槽前端;步骤三:如图3A,对光纤阵列上基板32的后部磨出台阶,台阶的深度与光纤 的外径有关,且与下基板的台阶要求相一致。将上基板32放置在下基板31上,将 上下基板的前端对齐,在上基板32上放置控制装置(图中用方向向下的箭头表示), 通过调整控制装置的施力点和施力大小移动上基板使光纤与V型槽充分接触,使得 位于上下基板之间的光纤落入V型槽中。此外,位于图3A左下方的向右的箭头表 示通过在固定座34上固定一夹板来夹紧光纤33;步骤四:如图3B,添加第一种粘合剂35,使粘合剂35充满所述上基板与所 述下基板间的间隙,并通过固化粘合剂35使所述光纤固定;步骤五:如图3B,为防止光纤阵列根部损伤,在位于所述下基板与上基板的 台阶区域及光纤处添加第二种粘合剂36并使其固化;步骤六:如图3B,除去所述控制装置、所述光纤固定座,取下光纤阵列。
步骤七:如图3C-D,去除光纤阵列端面多余光纤,将上基板32与下基板31 的前端面抛光成一定角度,通常为5度、8度、10、 12度,由此增大回波损耗,防 止反射光对入射光产生信号干扰。应理解,上述两种粘合剂性质不一样,第一种粘合剂的功能是使上基板和下 基板可靠粘合,因此,第一种粘合剂固化后的硬度大,强度高。第二种的功能是保 护光纤不受损伤,因此,硬度较软,远小于第一种粘合剂,有一定弹性。虽然在图3实施例中,将上基板32的后部形成与下基板31相对应的台阶, 但就当理解,在上基板32的后部也可以形成如图4的倒角结构46。在选择合适的 倒角角度(如45度)的条件下,若使用250ura外径的光纤,倒角在光纤带涂覆层 区域的最小深度d可在0. 2毫米左右;而若使用900咖外径光纤,则倒角在光纤涂 覆层区域的最小深度d可设为0. 5毫米左右;倒角长度由整体结构要求决定。在阵 列组装过程中,上基板的下表面的后端与阵列光纤的接触可能会造成光纤的断裂。 通过对该后端部分进行倒角处理就能改良接触情况,避免对光纤造成损伤。将上基 板42放置在下基板41上,将上下基板的前端对齐,在上基板42上放置控制装置 (图中用箭头表示),通过调整控制装置的施力点和施力大小调节上基板使光纤与 V型槽充分接触,使得位于上下基板之间的光纤落入V型槽中。此外,如图5所示,也可以在上基板32的后部形成倒圆弧台阶56。该倒圆弧 也可以是光滑的曲面形状。因此,结合图3C、图4和图5实施例可了解,上基板3 的后部可以形成与下基板的台阶相对应的上凹部,以使上基板的上凹部与下基板的 上凹部之间形成一空间。虽然在图4和图5的实施例中以上基板为例描述了上基板后部上凹部的各种 形状,但可以理解,上凹部的各种形状都可以应用于下基板的下凹部,而且,上基 板的上凹部与下基板的下凹部只要位置相对应即可,而不需要形状相对应。举例而 言,如果上凹部采用倒圆弧形,则下凹部可以采用倒圆弧形,也可以采用台阶形或 倒角台阶。以上三种光纤阵列的制造方法用于单通道光纤阵列的情况,对于多通道纤芯 间距为127微米和多通道纤芯间距为250微米的光纤阵列的排列,以上二种光纤阵 列的制造方法其步骤与上述的区别仅在于光纤纤芯在下基板V型槽排布方法如下 所述。对于250微米的光纤阵列的排列:先将前端去涂覆层的光纤带按次序放入下基板的V型槽内;然后用固定夹将两层光纤带的后端固定在光纤带固定座上。
对于127微米的光纤阵列的排列:先将一组前端去涂覆层的光纤带按次序放 入下基板的奇数槽V型槽内,即每两根纤芯之间留一个V型槽;再将另一组前端去 涂覆层的光纤带放入偶数V型槽内(由于光纤带纤芯间距是250微米,因此两层光 纤带前端去涂覆层的裸光纤可以自然排成一排);然后用固定夹将两层光纤带的后 端固定在光纤带固定座上。光纤的两种排布方式见图2C、图2D。在上述二种制造方法中,两种粘合剂可以选用UV粘合剂或热敏固化粘合剂, 也可以选用其他固化条件的粘合剂。上述具体的步骤均仅为了方便说明而举例而已,并不是对本发明的范围的限 制。上述的一些步骤并不是必需的,并且歩骤间的相对顺序并不是固定的,对于本 技术领域的一般人员来说,可以在不脱离本发明的精神的情况下,做出种种变化。 因此,本发明所主张的范围应以权利要求书中的权利要求所述的为准。

Claims (12)

1. 一种光纤阵列装置的制造方法,包括:步骤一,水平放置前部具有V型槽、后部具有下凹部的下基板,并在该下基板的后方设置一光纤固定座;步骤二,将前端剥去涂覆层的光纤均匀地放置于所述下基板的V型槽中,并将所述光纤的后端固定于所述光纤固定座上,所述去涂覆层的光纤的长度足以使其露出V型槽的另一端;步骤三,将一上基板相对地压置于所述下基板上,所述上基板也具有位置与所述下基板的下凹部相对应的上凹部,并使所述上基板与所述下基板两端对齐,所述上基板的上凹部与所述下基板的下凹部形成一空间,并使得位于所述上基板和下基板之间的各光纤的纤芯位于同一平面;步骤四,用第一种粘合剂填充所述上基板和所述下基板的V型槽间的间隙,并通过固化该粘合剂使所述光纤中的纤芯的相对位置固定;步骤五,在所述下基板的下凹部与所述上基板的上凹部之间形成的空间填充第二种粘合剂并使其固化。
2. 如权利要求1所述的光纤阵列装置的制造方法,其特征在于,还包括:步骤 六,将所述上基板和下基板的前端面抛光成一斜面。
3. 如权利要求1所述的光纤阵列装置的制造方法,其特征在于,所述上基板的 上凹部为一上凹的台阶、与水平面成一斜角的倒角台阶或倒圆弧台阶;所述下基板 的下凹部为一上凹的台阶、与水平面成一斜角的倒角台阶或倒圆弧台阶。
4. 如所述权利要求3所述的光纤阵列装置的制造方法,其特征在于,所述上基 板的台阶深度和所述下基板的台阶深度与光纤的外径有关。
5. 如权利要求4所述的光纤阵列装置的制造方法,其特征在于,与所述上基 板的台阶深度与所述下基板的台阶深度与光纤外径的关系符合下式:1/2*D+0.5>T》1/2*D其中D为光纤外径,T为所述上基板台阶深度和下基板的台阶深度。
6. 如权利要求1所述的光纤阵列装置的制造方法,其特征在于,所述固化后的 第一种粘合剂的硬度大于所述固化后的第二种粘合剂的硬度。
7. —种光纤阵列装置,包括前端具有V型槽、后端具有下凹部的下基板、与 下基板粘合的上基板、以及夹在所述上基板和下基板之间的光纤,所述光纤的去涂 覆层被置于所述下基板的V型槽内,其特征在于,所述上基板具有位置与所述下基板的下凹部相对应的上凹部,所述下基板的 下凹部与所述上基板的上凹部之间形成一空间;所述下基板的V型槽部分通过第一种粘合剂与所述上基板粘合,在所述下基板的下凹部与所述上基板的上凹部之间的空间中填充的第二种粘合剂相互粘合。
8. 如权利要求7所述的光纤阵列装置,其特征在于,所述下基板与上基板的前端面为一斜面。
9. 如权利要求7所述的光纤阵列装置,其特征在于,所述上基板的上凹部为一上凹的台阶、与水平面成一斜角的倒角台阶或倒圆弧台阶;所述下基板的下凹部为 一上凹的台阶、与水平面成一斜角的倒角台阶或倒圆弧台阶。
10. 如权利要求9所述的光纤阵列装置,其特征在于,所述上基板的台阶与所 述下基板的台阶深度与光纤的外径有关。
11. 如权利要求10所述的光纤阵列装置,其特征在于,与所述上基板的台阶深度与所述下基板的台阶深度与光纤外径的关系符合下式:1/2*D+0.5>T》1/2*D其中D为光纤外径,T为所述上基板台阶深度和下基板的台阶深度。
12. 如权利要求7所述的光纤阵列装置,其特征在于,所述固化后的第一种粘 合剂的硬度大于所述固化后的第二种粘合剂的硬度。
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