CN102520495B - 用于与阵列vcsel或pd芯片直接耦合的光纤阵列及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列，包括型槽基片、压盖基片以及夹于所述型槽基片和所述压盖基片之间的光纤带，所述光纤带的端部突出于所述型槽基片端面和所述压盖基片端面共同定义的平面，且所述光纤带的端面为倾角为45°的光学平面。当上述光纤阵列与光波导集成器件直接耦合时，由于光纤带端部已按需要研磨加工成45°的光学平面，并且完全伸出光纤阵列端面外足够距离，没有上下两侧的型槽基片、玻璃压盖对激光束的阻挡，使用时每一条纤芯与光波导集成器件的每一象元容易实现一对一对准，耦合操作也更方便，具有更高的耦合效率。本发明还提供一种上述光纤阵列的制造方法。

Description

用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及一种光纤产品，尤其是涉及一种用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列及其制造方法。

【背景技术】

传统的光纤阵列一般是由包括型槽(通常是用V型槽或U型槽)基片、玻璃压盖基片以及位于它们之间的光纤带，通过粘合剂粘结构成的，配合精密研磨工艺制作的一种用于传输激光能量的光纤组件，光纤阵列的型槽基片通常采用石英玻璃、硼硅玻璃或硅材料。

当光纤阵列与并行发射激光器阵列VCSEL(Vertical Cavity Surface EmittingLaser，垂直腔面发射激光器)芯片或者光电探测器(PD)芯片直接耦合时，光纤阵列的每一条纤芯与并行发射激光阵列芯片每一象元或者阵列探测器PIN(或GaAs)芯片每一象元一对一对准。为了提高耦合效率，一般要对光纤阵列端面进行研磨抛光成一定角度，常见的研磨角度有：45°，这种研磨都是针对光纤阵列的端面进行整体研磨，光纤是没有突出端面的，也就是说在光纤阵列的端面是由型槽基片、玻璃压盖和光纤端面构成一个完整平面。此时的光纤的轴方向与激光器阵列发射光方向或探测器接收光的方向是成90度的，利用45°反射角将激光器阵列VCSEL芯片发出的激光反射耦合进入光纤或将光纤传输光束偏转90°照射到阵列探测器感光面上，但因光纤与型槽基片、玻璃压盖构成一个完整45°平面，并且光纤夹于型槽基片、玻璃压盖之间，上下两侧的型槽基片、玻璃压盖会对发射的激光束或接收的激光束形成一个阻档，从而影响耦合效率和使用方便性。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种耦合效率较高的用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列及其制备方法。

一种用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列，包括型槽基片、压盖基片以及夹于所述型槽基片和所述压盖基片之间的光纤带，所述光纤带的端部突出于所述型槽基片端面和所述压盖基片端面共同定义的平面，且所述光纤带的端面为倾角为45°的光学平面。

在优选的实施例中，所述型槽基片、所述压盖基片及所述光纤带之间通过第二粘结剂固定。

一种用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列，包括MT连接器插芯以及位于所述MT连接器插芯中心的光纤带，所述光纤带的端部突出于所述MT连接器插芯的端面，且所述光纤带的端面为倾角为45°的光学平面。

一种用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、将前端去除了涂覆层的光纤带放置在预成型型槽基片的型槽中，并将预成型盖板基片放置在所述光纤带上，再在所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带之间加入第一粘结剂，使所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带固定形成一个预成型构件；

步骤二、将步骤一的预成型构件进行研磨，使所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带的端部共同形成倾角为45°的斜面；

步骤三、将步骤二的预成型构件进行热处理，使所述第一粘结剂失去黏性，然后将所述光纤带从所述预成型型槽基片和所述预成型压盖基片中取出；及

步骤四、将步骤三的光纤带放置在型槽基片的型槽中，并将盖板基片放置在所述光纤带上，并使所述光纤带的端部突出于所述型槽基片端面和所述压盖基片端面共同定义的平面，再在所述型槽基片、所压盖基片及所述光纤带之间加入第二粘结剂，使所述型槽基片、所述压盖基片及所述光纤带固定形成用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列。

在优选的实施例中，步骤三中，所述第一粘结剂为正构烷烃的混合物。

在优选的实施例中，步骤四中，所述第二粘结剂为环氧树脂。

在优选的实施例中，步骤三中，所述热处理的温度为80～120℃。

一种用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、将前端去除涂覆层的光纤带放置在预成型型槽基片的型槽中，并将预成型盖板基片放置在所述光纤带上，再在所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带之间加入第一粘结剂，使所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带固定形成一个预成型构件；

步骤二、将步骤一的预成型构件进行研磨，使所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带的端部共同形成倾角为45°的斜面；

步骤三、将步骤二的预成型构件进行热处理，使所述第一粘结剂失去黏性，然后将所述光纤带从所述预成型型槽基片和所述预成型压盖基片中取出；及

步骤四、将步骤三的光纤带放置在MT连接器插芯的插孔中，且使所述光纤带的端部突出于所述MT连接器插芯的端面，再在所述MT连接器插芯及所述光纤带之间加入第三粘结剂，使所述型槽基片、所述压盖基片及所述光纤带固定形成用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列。

在优选的实施例中，所述第三粘结剂为热固型环氧树脂。

当上述光纤阵列与光波导集成器件直接耦合时，由于光纤带端部已按需要研磨加工成45°的光学平面，并且完全伸出光纤阵列端面外足够距离，没有上下两侧的型槽基片、玻璃压盖对激光束的阻挡，使用时每一条纤芯与光波导集成器件的每一象元容易实现一对一对准，耦合操作也更方便，具有更高的耦合效率。

【附图说明】

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为第一实施例的光纤阵列的立体示意图；

图2为图1所示光纤阵列的主视图；

图3为图1所示光纤阵列的左视图；

图4为图1所示光纤阵列的俯视图；

图5为第二实施例的光纤阵列的立体示意图；

图6为图5所示光纤阵列的主视图；

图7为图5所示光纤阵列的左视图；

图8为图5所示光纤阵列的俯视图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1至图4，第一实施例的光纤阵列100主要用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合，其包括型槽基片10、压盖基片20以及夹于型槽基片10和压盖基片20之间的光纤带30。

型槽基片10的材料通常采用石英玻璃、硼硅玻璃或硅材料。型槽基片10包括基板11和与基板11相连的光纤带固定座13。基板11上开设有多个并列排布的V字形型槽111。可以理解，型槽111的形状也可以是U字形或其它形状。基板11的厚度略大于光纤带固定座13的厚度。

压盖基片20的大小与基板11大致相同，其材料一般为玻璃。压盖基片20的前端面与基板11的前端面共面。

光纤带30包括多根前端剥离去除了涂覆层的纤芯31。每根纤芯31的端部突出于基板11的前端面和压盖基片20的前端面共同定义的平面，且每根纤芯31的端面为倾角为45°的光学平面。每根纤芯31的长度相同，即光纤带30所包含的所有纤芯31的端面都位于同一平面上。

型槽基片10、压盖基片20及光纤带30之间通过第二粘结剂固定形成一个整体。

当上述光纤阵列100与并行发射激光器阵列VCSEL芯片或者光电探测器(PD)芯片直接耦合时，由于光纤带30端部已按需要研磨加工成45°的光学平面，并且完全伸出光纤阵列端面外足够距离，没有上下两侧的型槽基片10、玻璃压盖20对激光束的阻挡，使用时每一条纤芯与并行发射激光器阵列VCSEL芯片或者并行阵列探测器PIN(或GaAs)芯片的每一象元容易实现一对一对准，耦合操作也更方便，具有更高的耦合效率。

上述光纤阵列100的制造方法包括如下步骤：

步骤S101、第一次装配。

提供预成型型槽基片(图未示)和预成型盖板基片(图未示)。预成型型槽基片、预成型盖板基片的结构与型槽基片10、压盖基片20相类似。在光纤阵列组装装置上依次排列预成型型槽基片，将前端去涂覆层的光纤带均匀放置在预成型型槽基片的型槽中并加以固定，然后将预成型压盖基片放置在光纤带上，在预成型压盖基片上放置控制装置，使得位于预成型型槽基片的光纤带中各光纤纤芯位于同一平面上；然后从预成型压盖基片的后端添加第一粘合剂并使其固化；在位于预成型型槽基片上的未被预成型压盖基片盖住的光纤带上添加第一粘合剂并使其与光纤带固定座固化；当第一粘合剂固化后，预成型型槽基片、预成型压盖基片及光纤带固定形成一个预成型构件。

其中，第一粘合剂为正构烷烃的混合物，例如正二十二烷(C₂₂H₄₆)和正二十八烷(C₂₈H₅₈)的混合物。

步骤S102、预成型阵列的研磨。

在步骤S101形成的整体构件的基础上，使用光纤阵列精密研磨工艺对此整体构件的端部进行研磨，使预成型型槽基片、预成型压盖基片及光纤带的端部共同形成倾角为45°的斜面。

步骤S103、预成型阵列的构件分解。

对步骤S102形成的预成型阵列进行热处理，使第一粘结剂失去黏性，然后将光纤带从预成型型槽基片和预成型压盖基片中取出。

由于第一粘合剂为正构烷烃的混合物，加热可以使其熔化，由此丧失粘性。优选的，所述热处理的温度为80～120℃。当光纤带从预成型型槽基片和预成型压盖基片中取出后，还可以对光纤带作清洗处理。

步骤S104、第二次装配。

将步骤S103的光纤带放置在型槽基片的型槽中，并将盖板基片放置在光纤带上，并使光纤带的端部突出于型槽基片端面和压盖基片端面共同定义的平面，再在型槽基片、盖基片及光纤带之间加入第二粘结剂，使型槽基片、压盖基片及光纤带固定形成用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列。

优选的，第二粘结剂为环氧树脂。

请参阅图5至图8，第二实施例的光纤阵列200与第一实施例的光纤阵列100的结构大致相同，其不同之处在于，光纤阵列200用MT连接器插芯40取代了型槽基片10和压盖基片20。光纤带30的端部突出于MT连接器插芯40的端面，且光纤带30的端面为倾角为45°的光学平面。MT连接器插芯40与光纤带30之间通过第三粘结剂固定形成一个整体。

光纤阵列200的制造方法与光纤阵列100的制造方法大致相同，也包括步骤S201、第一次装配；步骤S202、预成型阵列的研磨；及步骤S203、预成型阵列的构件分解。区别在于，还包括：

步骤S204、第二次装配。

将步骤S203的光纤带放置在MT连接器插芯的插孔中，且使光纤带的端部突出于所述MT连接器插芯的端面，再在MT连接器插芯及光纤带之间加入第三粘结剂，使型槽基片、压盖基片及光纤带固定形成用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列200。

其中，所述第三粘结剂为热固型环氧树脂。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将前端去除了涂覆层的光纤带放置在预成型型槽基片的型槽中，并将预成型盖板基片放置在所述光纤带上，再在所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带之间加入第一粘结剂，使所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带固定形成一个预成型构件；

步骤二、将步骤一的预成型构件进行研磨，使所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带的端部共同形成倾角为45°的斜面；

步骤三、将步骤二的预成型构件进行热处理，使所述第一粘结剂失去黏性，然后将所述光纤带从所述预成型型槽基片和所述预成型压盖基片中取出；及

步骤四、将步骤三的光纤带放置在型槽基片的型槽中，并将盖板基片放置在所述光纤带上，并使所述光纤带的端部突出于所述型槽基片端面和所述压盖基片端面共同定义的平面，再在所述型槽基片、所压盖基片及所述光纤带之间加入第二粘结剂，使所述型槽基片、所述压盖基片及所述光纤带固定形成用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列；

所述型槽为V字形；

步骤三中，所述第一粘结剂为正二十二烷和正二十八烷的混合物；

步骤三中，所述热处理的温度为80～120℃；

步骤四中，所述第二粘结剂为环氧树脂。

2.一种用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将前端去除涂覆层的光纤带放置在预成型型槽基片的型槽中，并将预成型盖板基片放置在所述光纤带上，再在所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带之间加入第一粘结剂，使所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带固定形成一个预成型构件；

步骤二、将步骤一的预成型构件进行研磨，使所述预成型型槽基片、所述预成型压盖基片及所述光纤带的端部共同形成倾角为45°的斜面；

步骤三、将步骤二的预成型构件进行热处理，使所述第一粘结剂失去黏性，然后将所述光纤带从所述预成型型槽基片和所述预成型压盖基片中取出；及

步骤四、将步骤三的光纤带放置在MT连接器插芯的插孔中，且使所述光纤带的端部突出于所述MT连接器插芯的端面，再在所述MT连接器插芯及所述光纤带之间加入第三粘结剂，使所述型槽基片、所述压盖基片及所述光纤带固定形成用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列；

步骤三中，所述第一粘结剂为正二十二烷和正二十八烷的混合物；

步骤三中，所述热处理的温度为80～120℃；

所述第三粘结剂为热固型环氧树脂。