CN103109218A - 用于对准套管中的光传输体的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于组装套管中的多个光传输体的组合。它包括套管（102）和至少一个夹具（200）。所述套管（102）具有沿纵向维度穿过其中以接收成行的光传输体（101）的空腔（114），所述光传输体的至少一部分设置在大致平面层的覆体（304）上。所述套管还具有横向对准特征（108）。所述夹具（200）具有横向对准特征（202），所述横向对准特征（202）适于配合到所述套管的横向对准特征（108）以横向对准所述夹具和所述套管。所述夹具包括其中具有多个槽（208）的表面，其中，所述表面和槽相对于所述夹具的对准特征而定位，并且所述夹具的对准特征相对于所述套管的对准特征而定位，使得当所述夹具经由所述配合对准特征（108/202）而安装在所述套管上时，所述夹具的槽相对于所述套管横向对准。这使所述传输体（101）能够纵向穿过所述套管的空腔且纵向进入所述夹具中、且接收在所述夹具的槽中，从而确保所述传输体将以期望的横向对准方式定位在所述套管的空腔内。所述槽（208/151）限定了一不间断的纵向路径，其具有包括至少第一部分和第二部分的横向型面（151/161/163/165），所述第一部分具有沿大致平行于所述表面的第一横向维度的最小宽度，所述第二部分经由所述第一部分而与所述表面处于连通，并且，所述槽的第二部分沿所述第一横向维度比所述最小宽度更宽。

Description

用于对准套管中的光传输体的方法和装置

技术领域

本发明涉及光学连接器。更具体地，本发明涉及在光学连接器的组装过程中用于对准套管中的光传输体的方法和装置。

背景技术

一般，在诸如光纤或波导(下文统称为光传输体，optical transport)上传输的光学信号必须从该光传输体耦合到另外一个光传输体或耦合到光电设备。因此，所述光传输体的端部组装到具有给定形式要素的光学连接器，例如MT，所述连接器可联接到其它光传输体或光电设备上的配合光学连接器。

通过一对配合连接器彼此连接的光缆可包括单个光传输体。然而，越来越普遍地，光缆包含多个光传输体，并且所述线缆中的各光传输体中的光经由一对配合连接器而耦合到另外一条线缆中的对应的光传输体。现在市售可用的光缆和连接器具有超过1000个传输体或更多。

在通常的光纤中，例如光一般仅包含在光纤的芯内，其通常可以是：对于单模光纤直径为大约10微米，或对于多模光纤直径为大约50微米。波导的截面区域大约同样地小，尽管它们的横截面大致一般由直线形成(rectilinear)(长方形或正方形而不是圆柱形)。因此，一个连接器中的传输体与另一个连接器中的传输体的横向对准必须非常精确，例如1-2微米的量级，以确保大多数光通过所述连接器进入接收传输体中。因而，光学连接器一般必须制造得极其精确，以确保配合光传输体纵向对准、以及可使得尽可能多的光经由配合连接器而传送，从而使传送过程中的信号损失最小化。

通常，光学连接器包括套管(ferrule)组件，其包括用于线缆中的每个光传输体的单独空腔。每个光传输体插入所述空腔之一中，这将所述传输体相对于所述套管组件上的一些基准点进行横向地即水平和竖直地(x和y平面)精确对准，所述基准点例如对准销或对准孔，其将与配合连接器上的对应的对准孔或销进行配合。所述光传输体然后将被切割或抛磨成与套管组件的正面(front face)平齐，以使全部传输体的端部公平面(沿纵向方向或z方向)。

所述套管组件然后置于连接器壳体中，所述连接器壳体通常包括：用于将初始配合的两个连接器的套管近似地对准、并引导所述套管彼此接合的机构，以及用于将所述两个连接器可释放地锁止在一起的机构。

这种套管普遍通过注射模制而制得，并且，因为它们具有复杂的形状以及为了实现期望的公差而要求多个表面的大量抛磨，所以制造相对昂贵和复杂。通常用于光传输体对准的公差为大约1-2微米。

发明内容

本发明涉及用于对准套管中的光传输体的方法和装置。具体地，所述套管具有敞开侧，光传输体可经由所述敞开侧从横向于光传输体的纵向方向的方向插入所述套管中的传输体空腔中。为将传输体组装在所述套管中，所述套管经由所述套管和夹具上的配合精细的横向对准特征而安装在所述夹具上。所述夹具具有与所述套管的空腔大致相同的空腔，所述夹具的空腔与所述套管空腔横向对准。所述夹具在所述空腔的表面中具有槽，从而光传输体的端部将插入所述槽中、以用于与所述套管中的光纤横向对准。所述光纤然后经由套管和夹具的敞开侧而置于套管的和夹具的对准的空腔中，使得：光传输体的前端延伸越过所述套管的前端、且平置于所述夹具的槽中，由此将所述传输体与所述槽沿横向于所述纵向维度(dimension)的两个维度对准。所述光纤被联结到所述套管，并且所述套管可移离所述夹具。延伸到所述夹具的槽中的所述光传输体的前端，然后被切除（cleaved）或另外不同地制成与所述套管的正面平齐。另外的成行的光传输体可利用不同夹具以相同方式插入、对准、联结、和切除，各不同夹具具有相对于该夹具的精细对准特征而不同地定位的槽。

对于至少某些类型的波导光传输体，大于180°弧的C形槽可以提供增强的对准自由度，因为C形槽将所述水平对准与所述竖直对准分开。具体地，水平对准由接合所述光传输体的所述弧的相对的端部处的边缘而实现，竖直对准由搁置在所述槽的顶部上的一行波导的连续覆体层而实现。

对于小节距的光纤阵列来说，可能难以在单个工件中为其制造足够小尺寸的槽，各夹具可包括两个工件，每个工件提供所述槽的一半，并且所述两个工件沿纵向方向一前一后地对准。

根据本发明的一个方面，公开一种用于组装套管中的多个光传输体的组合(combination)。它包括套管和至少一个夹具。所述套管具有沿纵向维度穿过其中以接收成行光传输体的空腔，而所述光传输体的至少一部分设置在大致平面层的覆体上。所述套管还具有横向对准特征。所述夹具具有的横向对适于配合到所述套管的横向对准特征以横向对准所述夹具和所述套管。所述夹具包括其中具有多个槽的表面，其中，所述表面和槽相对于所述夹具的对准特征而定位，并且所述夹具的对准特征相对于所述套管的对准特征而定位，使得：当所述夹具经由所述配合对准特征而安装在所述套管上时，所述夹具的槽相对于所述套管横向对准。这使所述传输体能够纵向穿过所述套管的空腔且纵向进入所述夹具中、且接收在所述夹具的槽中，从而确保所述传输体将以期望的横向对准方式定位在所述套管的空腔内。所述槽限定了一不间断纵向路径，其具有包括至少第一部分和第二部分的横向型面，所述第一部分具有沿大致平行于所述表面的第一横向维度的最小宽度，所述第二部分通过所述第一部分而与所述表面连通，并且，所述槽的第二部分沿所述第一横向维度比所述最小宽度更宽。

附图说明

现在将参考附图以示例的方式描述本发明，在附图中：

图1A是根据本发明第一实施例的套管的透视图。

图1B是图1A的套管的透视图，该套管组装到具有多个光传输体的光学线缆的端部。

图2是第一夹具的透视图，该第一夹具用于将光传输体组装到根据本发明第一实施例的套管。

图3是根据本发明第一实施例的原理、准备用于对准的一行波导的透视图。

图4是波导芯的近距视图。

图5A至图5D示出根据本发明的原理、定位在各种对准的槽上的各种不同的波导芯。

图6A至图6C示出根据本发明的原理的替代的槽型面。

图7A至图7M示出根据本发明的一个实施例、在用于组装套管和多个光传输体的过程中的各种阶段。

图8A是根据图7的实施例处于组装状态的两件式夹具的顶平面视图。

图8B是根据图7的实施例处于组装状态的两件式夹具的半透明正视图。

具体实施方式

图1A是根据本发明的第一实施例的套管102的分解透视图。图1B是端接在根据本发明第一实施例的套管102内的光传输线缆100的透视图。该示例的线缆包括48个光传输体(optical transport)101，其配设为四个堆叠的波导层103，每个波导层包括12个光传输体101。该套管可进一步装入连接器壳体内，所述连接器壳体适于与对应的连接器配合以提供完整的光缆组件。然而，为了便于理解本发明，仅示出了所述套管和线缆，而没有示出连接器壳体，应当理解，组装的套管/线缆组件一般将进一步组装到连接器壳体以得到线缆组件。所述套管包括主体110。如通常所见的一样，套管主体110包括正面106和背面104，其中所述线缆中的光传输体101端接在所述正面106处，所述线缆100经由所述背面104进入所述套管。该示例的套管主体110大体为直线形的(rectilinear)、且因此具有在正面与背面104，106之间纵向延伸的四个横向面，即右侧面115、顶面116、左侧面117和底面118。圆柱形的和其它形状的套管也是熟知的。进一步地，如通常的，套管102的正面106包括用于将该套管(以及因此在它之内的光传输体)与配合连接器的套管进行精确对准的一个或多个对准特征。在此示例中，所述对准特征是对准孔108，该对准孔用于接收配合套管上的配合对准销。主体110限定了纵向空腔114，所述纵向空腔114完全延伸在背面106与正面108之间用于接收穿过其中的光传输体101。空腔114在此实施例中是大体直线形的。所示出的空腔在它的整个长度上是一致的，但这仅是示例性的。所述空腔，例如，在该空腔的后部处可具有扩大部、以容许更大厚度的粘接剂，其目的是对所述套管的后部处的所述线缆提供应力释放。

不像大多数传统套管，用于接收光传输体的空腔114也向套管主体110的横向侧即顶面116敞开。

在现有技术中，用于光传输体的空腔通常是贯通孔而没有通向套管主体的横向侧的开口，除了一个可能的小的开口，该小的开口用于使粘接剂能够被注入所述套管中用以将所述光纤结合在所述套管空腔中。因此，光传输体必须沿纵向方向(图1A和图1B中z方向)插入套管中。在本发明中，另一方面，光传输体可沿横向方向或纵向方向插入空腔114中。

在套管和线缆已被组装在一起之后，可选地用盖体112封闭所述横向开口。

一般，光传输体必须使它们的横向方位相对于套管的对准特征(例如对准孔108)极其精确对准地组装在该套管中，使得它们将与配合连接器中的配合光传输体非常精确地对准。

图2是夹具200的透视图，所述夹具200设计成与套管例如套管102一起使用、以将套管的空腔中的光传输体相对于对准孔108非常精确地对准。夹具200包括用于与套管上的对准特征108配合的对准特征。在此示例中，所述对准特征是用于与套管中的对准孔108配合的对准销202。当然，所述销和孔可以在所述夹具与所述套管之间对换，或者在每个夹具和套管上设置一个销和一个孔。夹具200包括空腔204，所述空腔204在横截面(x-y平面)上大致相似于套管102的空腔114。空腔204的与所述开口侧相对的表面206结合有多个槽208。

在一个特别适合于与波导光传输体或任何其它大体上直线形的光传输体一起使用的实施例中，如所示，所述槽在横截面上为C形，其包括优选地大于180°的圆弧段。在与比如光纤的圆柱形的光传输体一起使用的其它实施例中，比如V形槽或者包括180°或较小度数弧的弧段槽的替代形状的槽可能是更受欢迎。在任何情况下，所述槽208沿水平即x方向相对于对准销202非常精确地对准、以对应于套管中的光传输体的期望的水平对准。底壁206的高度也相对于对准销202的高度而非常精确地设定、以对应于套管102中的光传输体的期望的高度。

如将结合图7A至图7M更详细描述的，套管102上的安装孔108将安装在夹具200的安装销202上，以将夹具200的空腔204与套管102的空腔114进行对准，该对准的方式实质上相同于当两个配合连接器被带至一起时两个配合套管的空腔彼此对准的方式。然后，光传输体101将被放置在此时已对准的套管空腔114和夹具空腔204中，而各光传输体处于对应的槽208中，以在套管102的正面106处将所述光传输体精确地横向(沿x-y平面)对准。光传输体101将被粘接在此位置中，然后套管102可被移离夹具200，并且光传输体101的突出超出套管102的正面106的任何部分可例如通过激光切除(cleaving)、切割和/或研磨抛光而被移除。

由于夹具202沿纵向方向(z)完全一致，它可使用二维电火花线切割(Electron Discharge Machining，EDM)制得，且因此可由此制造得非常精确却又不昂贵。电火花线切割可提供小于1微米的公差。更进一步地，所述夹具可在一个快速电火花线切割制造过程中制得。然而，在电火花线切割中使用的电火花线具有一厚度，使得工件的内部特征通常无法形成为比所述"线"的厚度更小。

关于光纤，如光学连接器中通常的，套管中的光纤的前端被剥除它们的绝缘体，而仅留下芯和覆体层(cladding)，其大体为圆柱形。因此，当所述圆柱形的芯被置于所述槽中时，通过所述圆柱形轮廓与V形槽的壁在两点处进行接触，它们将相对于所述槽以非常精确的位置就位于所述槽中。

另一方面，光学波导通过不同处理以用于组装在本发明的示例的套管102的空腔114中。图3是例如图1B所示的层101之一的一层光学波导的透视图。它包括嵌入支撑于聚合物机械支撑基板层306上的平面覆体层304中的十二个平行的光学波导101。波导通常利用与印制电路板制造普遍关联的取向附生(epitaxial)层处理的平面方式制得。例如，覆体层的第一层304a沉积在机械支撑基板306的顶部上。(请注意，波导层103，相比于它在这里所述的制造过程中的方位，在图3中示出为倒置的)。然后，使用传统光刻(photolithography)技术，多条波导芯材料沉积在第一覆体层304a的顶部以形成波导101。例如，一层光刻胶沉积在第一覆体层304a之上，所述光刻胶通过对应于波导101的期望图案的光刻掩模(mask)而显影，芯材料(通常初始为液体)沉积在经过显影的光刻胶之上并且被固化，余留的光刻胶被洗除(从而带走沉积在它上的任何所述芯材料，由此留下在第一覆体层304a上的波导芯101)。然后，第二层覆体层304b沉积在第一覆体层304a和波导101之上。

以此方式形成的波导101是大体直线形的，如图3所示。然而，由于制造过程中的各种因素，它们的横截面不是完美的矩形。例如，参考图4，其示出通常的波导的近距横截面视图，波导101普遍在它的基部101a处比在它的顶部101b处较厚，如图4中的测量值D1和D2所示，这是由在制造过程中用于固化所述波导材料的光的发散性（divergence）导致的。更进一步地，波导101的顶角部131,132趋于变得圆化，这是由制造过程中在波导材料的固化过程中波导材料中的表面张力导致的。最后，一般在多种取向附生制造过程中，结构的水平维度x制造成比竖直维度y具有更好的公差，这是因为材料的水平维度主要由光刻掩模板和光刻过程控制，而材料的高度h主要由材料沉积过程控制。

为了使波导芯101能够通过置于夹具200的空腔208内而横向地对准，所述波导被制造成使得所述第二层覆体层304b不遮盖所述波导的前端(例如所述波导的开始2mm)，如图3所示。例如，波导层103可利用第二覆体层304b的光刻掩模而制得，使得顶层304b的端部比芯101和第一覆体层304a的端部短大约2mm。然后，仍包括完整覆体层304的波导300的其余部分可置于套管102的空腔114中，而所述芯的半暴露的前端(见图3中的附图标记311)延伸到夹具的空腔204中，且所述芯101就位于夹具200的空腔208中。

图5A是V形槽141中的波导芯101的近距视图。诸如槽141的V形槽对于诸如光纤的圆柱形的光传输体以及诸如光学波导芯的直线形的光传输体两者都工作良好。具体地，圆柱形的光纤和直线形的波导两者都将在两点143,145处与V形槽141接触以将波导101水平地（x方向）准确地定位。此外，波导101的竖直对准由带有所述槽141的壁149的顶表面147控制。更具体地，下部覆体层304a是连续的且搁置于所述顶表面147上，而波导101由其向下延伸到所述槽141中。

可选地，V形槽可也布置在套管102中的空腔114的底表面中，以相对于光传输体的至少最底行提供额外对准精度。

利用V形槽，所述水平对准和竖直对准是独立的，这在例如图5B示出的某些应用中可能是不希望的。特别地，如果所述波导在竖直维度上比所期望的短，则在芯101的侧壁153,155与顶表面157之间的角部131,132接触所述槽表面之前，覆体层304a可能接触表面147，由此使得所述芯在槽内的的水平对准产生"游隙(play)"。即，如果芯101在竖直维度上制造得短于名义维度，例如是45微米而不是50微米，则芯101的两个角部131,132将不触及所述槽表面。由此，所述芯101可能位于一定范围的水平位置处，因为槽141在角部131,132的深度h处比所述芯宽。前述的因素为：（1）芯101的高度比水平维度更不好控制，（2）角部131,132可能由于固化过程中的张力而圆化，以及（3）波导芯101的顶部（其为图5A和图5B中的下部，因为该波导示出为相比于它们在制造过程中的方位呈倒置的）可能没有底部宽，这些因素可以结合而将获取芯101的准确水平对准的问题放大化。

例如图5C和图5D所示的C形槽151，解决了此问题，因为它们可设计成将芯101的竖直对准与水平对准完全分开。具体地，如图5C所示，芯101的竖直对准仍由搁置于带有所述槽的壁149的顶表面147上的下部覆体层304a确定。然而，水平对准稍微不同。具体地，如果C形槽151的弧超过180°，则所述槽中的芯的水平位置将由下述接触确定，所述接触即：芯101的竖直侧153,155与所述槽的表面在所述槽的窄的顶部开口处或槽口157处的接触，而不是所述芯的角部131,132与所述槽中更向下的槽的侧部的接触。这消除了对在所述芯的高度上芯101的水平对准的可能的依赖（只要所述芯和槽在易于达到的公差内制得）。更特别地，如果所述槽设计成确保：芯的竖直的(或大致竖直的)侧壁153,155将接触所述槽表面，而不是侧壁153,155的角部131,132与顶壁157接触，则所述芯的水平对准实质上独立于（1）所述芯的竖直对准、（2）所述芯的高度以及（3）所述芯的角部131,132的任何圆化。

为了确保芯101的侧部153,155接触开口157的边缘并且角部131,132不接触所述槽的表面，所述槽简单地仅需要比开口157(和芯101)宽一深度，所述深度至少等于（考虑所述芯的设计和可用的芯高度公差）所述芯可延伸到的在表面147下方的最大可能深度。

由此，如图5D可见，如果所述芯的高度小于(或大于，就此而论)名义高度，它将对所述芯的水平对准没有影响，因为在任一情况下，所述芯的角部131,132或所述芯的顶部159将不接触所述槽的表面。特别地，图5D以实线示出一特定的短芯（具有45微米的高度，相比50微米的名义高度，或比名义高度短10%），并且以虚线示出一特定的长芯（具有55微米的高度，或比名义高度高出10%）。如可见，这些波导的任一个的顶角部131,132将对该波导在所述槽内的竖直或水平对准没有影响。

因此，所述芯的水平对准（由芯101的竖直侧153,155与开口157中槽141的边缘的接触控制）将独立于竖直对准（由下部覆体层304a的表面与顶表面147的接触控制）。

对所述水平对准（以及竖直对准）仍稍微依赖的因素是：侧壁153,155可能不是完全竖直的。然而，因为所述芯是弹性的并且可稍被挤压，所以此倾斜效果可能实际上被有利地利用。首先，如果所述芯比所述槽的顶部附近的窄开口157宽，使得：当两侧壁153,155都在所述槽的槽口处接触所述槽的表面（及由此阻止所述芯进一步向下移动到所述槽中）时，覆体层304a还没有接触到顶表面147，则所述芯可简单地被强迫（例如通过热压/固化模具）进一步向下进入所述槽中至恰当的竖直对准，即直到覆体层304a接触顶表面147。在侧壁153,155接触所述槽的槽口的边缘的地方，所述芯在水平维度上简单地稍被挤压。然而，更进一步地，如果所述芯是梯形的且所述芯的顶部101b比槽口157窄，而所述芯的基部101a比槽口157宽，使得所述芯将容易进入槽，但在下部覆体层304a接触顶表面147之前，侧壁153,155将接触槽151的表面。

因而，基于所述芯的顶部将可能比芯的基部窄的常识，所述芯可设计成：在基部101a处具有比槽口157的宽度稍宽的名义宽度，以实际上确保：所述芯的基部宽于槽口157（但所述芯的顶部101b可能窄于所述槽口）。以此方式，可实际上确保所述芯的基部不窄于槽口157（其将容许在所述槽内的非期望的水平"游隙"），并且由此确保芯101的侧壁153,155将接触槽口157的相对的槽边缘，从而获得准确的水平对准而无"游隙"。对于侧壁153,155过早接触所述槽口的边缘使得覆体层304A还未与顶表面147接触的情况，则芯101可简单地被强迫进一步向下移动，直到下部覆体层304a确实与顶表面147接触。芯101将简单地在其接触所述槽的槽口157的地方被稍微水平地挤压。

虽然图5C和图5D示出了可大体描述为C形的槽，但这仅是示例的。通常更期望的是，槽具有一型面(profile)（例如正交于纵向即z方向的横截面）的槽，所述型面将确保所述槽表面与所述波导芯之间的接触将是通过它的相对的竖直的(或大致竖直的)侧壁153,155，而不是通过顶表面159或顶表面的水平边缘处的角部131,132。

相比于平表面，其中所述接触将通过所述芯的侧部153,155形成的弯曲的槽表面是更优选的，使得与所述芯的接触将是点接触，而不是较大的表面接触。特别地，通常较小面积（即，点）的精度公差比起较大面积的更易于制造。

图6A至图6C示出一些其它示例的槽型面。图6A示出大体方型的槽161。图6B示出大体梯形的槽163。最后，图6C示出包括圆弧段的大体圆形的槽165，该超过180°的弧段使得槽口167小于槽167的内部169。

图7A至图7M示出用于将多个光传输体组装到根据本发明的套管的一个示例过程。在此示例中，线缆包括四十八个波导芯，该四十八个波导芯由四行构成，每行十二个芯。

返回到图7A，套管102安装在夹具200的对准销208上，使得套管102的正面106抵靠该夹具的表面222。

接下来，如图7B所示，一层粘接剂411沉积在套管空腔114的底表面上。接下来，参考图7C，包括一行十二个芯的第一光波导层103置于套管102中的粘接剂411上，而前部（例如图3中的部分311）延伸到夹具200的空腔204中。特别地，所述波导的前端定位成使得它至少部分地延伸到夹具200的空腔204中，使得该波导芯的整个覆体部完全地延伸穿过所述套管。所述恰当位置在图7D中示出，图7D是第一层波导103和套管102的侧视图。如可见，支撑基板306、第一覆体层304a和芯101延伸越过套管102的正面106，而第二覆体层304b实质上终止于套管102的正面106处。在一些实施例中，所述夹具可包括一个或多个突起，所述突起防止套管102的正面106被嵌到夹具200上且所述正面与夹具102的表面222平齐，而是留出小间隙使得：第二覆体层304b的伸出套管的正面106的任何微小段将不接触所述夹具并可能地干扰芯101在槽208中的准确的高度对准。然而，如果第二覆体层延伸超出所述套管的前表面的所述距离相当小，则对所述芯的准确竖直对准不会产生显著的影响。

接着参考图7E，热压/固化模具工具用于利用模具421向下压在波导芯101的层103上并加热以固化粘接剂411。优选地，模具421的施压面426尺寸和形状设计为基本上填充套管102中的全部空腔114，以在所述套管中的波导层103的整个尺度上在波导层103上保持恒定的压力并均匀地固化粘接剂421。由热压/固化模具421施加的压力可选择成以预定力向下推在波导层103上，以便更加精确地控制所述波导的竖直位置/对准(y维度)。特别地，通常的光波导的芯和覆体层实际上具有很小的弹性，邵氏硬度(Shoredurometer)值通常分别为大约D70和D50。由此，可选取预定量的压力，以将所述芯和覆体层向下压入槽中期望的量，从而在它们被固化在合适位置之前将它们精确地竖直对准。替代地或另外地，所述模具包括止动面425，所述止动面425定位成接触夹具200的顶部，且相对于所述模具的主部424(该部分进入套管空腔114并且接触波导层103)设置在一定高度处，以使主部424的施压面426停止在夹具200的空腔204的底部上方的一具体限定的高度处。

作为对温度固化的替代，所述粘接剂可通过紫外线固化或光固化。这类替代的固化技术具有的优点是无需将所述套管暴露于高温中，而所述将套管暴露于高温可能在被加热的各种材料具有不同热膨胀系数时产生制造困难。

图7F是示出在该过程中此时波导层103和套管102的透视图。可以看出：芯101、基板306、和第一覆体层304a延伸越过套管102的正面106。

接下来，参考图7G，套管102被置于切割模具433中，并且切刀435与套管102的正面106平齐地切割波导层103的端部。或者，波导层103的前部可通过激光切除而移除。图7H示出了切割后的波导层103和套管102。

此时，第一波导层103被完全组装到套管102。

此时，第一波导层103被完全组装到套管102。

实质上，本文以上描述的相同过程可重复用于各附加的波导层103。特别地，参考图7I，套管102接着安装到不同的夹具102a。此夹具102a实质上相同于第一夹具102，除了包含槽208a的壁204a定位成相对于所述对准销(未示出)高出一定量，所述高出的量等于一层波导层103加一层粘接剂层411的厚度。另一层粘接剂411a被置于第一波导层103的顶部上。参考图7J，下一层波导103a被置于粘接剂层411a的顶部上。然后，如图7K所示，热压/固化模具421向下施加向下的压力到波导层103a上，然后加热粘接剂411a以将它固化。

应注意，所述粘接剂层可用于补偿所述波导层的高度的波动，从而更进一步有助于确保所述波导的恰当的竖直对准。例如，如果第一波导层的高度比所期望的小，从而第二波导层在所述套管中的位置将比较靠下，通过简单地使所述粘接剂层更厚，第二波导层的高度就可被升高到适当的水平。事实上，在一个实施例中，在所述套管中构建了用于从所述波导层之间喷出的额外粘接剂的空间，使得比可能所需要的更厚的粘接剂层可置于所述波导层之间。然后，当所述热压模具向下压所述波导层时，阻止所述叠置的波导层被向下压到恰当的高度的任何过量的粘接剂可被喷出到所述附加的空间中。这种附加的空间可简单地通过使空腔114的宽度(例如图1A中的宽度W1)比所述波导层的宽度更宽而得以提供。

图7L是在该过程中此时套管102的透视图。接下来，如图7M所示，套管102被再次置于切割模具433中，并且切割刀435用于与套管102的正面106平齐地切割第二波导层103a。

相同的步骤可重复用于如期望的多个波导层。

接下来，例如为图1A和图1B所示的盖体112的盖体可置于套管102的空腔114的剩余空间中，以封闭所述空腔并使所述套管的顶部完全地平齐。所述盖体可粘接在所述开口中。更特别地，一层粘接剂可置于光波导的最顶层的顶部上，而置于其顶部的盖体112与所述粘接剂层接触。所述粘接剂然后可被固化以将所述盖体附接到位，例如通过加热整个组件、或通过在盖体112的顶部上使用前述的热压/固化模具421。

在所述波导已固定地粘接在所述套管中的情况下，盖体112对于将所述波导捕捉(trap)在所述空腔中的并不是必需的。因此，盖体112可省略。然而，盖体112对所述套管提供了额外的结构稳定性。进一步地，它使所述套管看起来更像传统的套管。更进一步地，它有助于将力均匀地分到两个配合套管之上。特别地，如果根据本发明的套管用于阴阳(hermaphroditic)连接器配合时，则当两个连接器配合时，所述连接器之一中的套管将面向上，并且另一连接器中的套管将面向下。由此，在没有所述盖体的情况下，则因为配合套管的非对称性质，被联接的套管中的力可能不能均匀地分布。所述盖体有助于使所述套管在结构上和在力的分布上更对称。

虽然线电火花线切割可用于制造工件，例如本发明的夹具，达到极小的公差，例如小于一微米，但是这不意味着它必然能够形成那么小的内部特征。特别地，诸如所述槽的工件的内部特征的尺度受到电火花线切割机的"线"的尺寸的限制。例如，如果在电火花线切割处理中使用的"线"的直径是十微米，则它将在实质上不可能在小于十微米宽的工件中产生任何内部空间，因为所述"线"必须装入所述内部空间内以切割该内部空间的侧部。

由此，如果例如C形槽的顶部处的开口，例如图5C和图5D所示的，必须小于所述"线"的直径，则它将不可能制造这类夹具。

图8A和图8B示出一种两件式夹具800，该两件式夹具800可由电火花线切割制得，该电火花线切割有效地产生比电火花线切割机的"线"的直径尺度更小的槽。特别地，通过制造两个单独的夹具件801,803，其中各夹具件中带有一半有效槽壁，各夹具件可制成具有大于期望值的通道、并且两个这种夹具件801,803可纵向地背对背布置、以产生比用于加工所述夹具件的"线"更小的尺度的有效的纵向完整槽。

图8A示出上述的两件式夹具8A的两个夹具件801,803，示出它们将如何组装在一起。图8B是当两个夹具件801和803组装在一起时，所形成的有效槽的俯视纵向视图（z维度）。另外，波导在图8B示出，包括覆体304和基板306。这些图仅示出所述夹具件的大约一半。

一个示例的芯101（即脱离它的覆体和基板层和任何其它波导）仅示出位于所述有效槽之一中，用于示意目的、以演示它置于其中的不间断的纵向路径。

为了避免混淆，在各单件夹具件801,803中的槽部将称为"通道"，并且，通过两个夹具件801,803的联合而产生的有效纵向槽将继续称为“槽”或“有效槽”。更进一步地，将使用术语“型面”或“槽的型面”来意指贯通所述槽的、直的不间断纵向路径，例如，如图8B所示，沿纵向俯视所述槽的孔道所见的敞开空间。如将由以下描述而变得清楚，优选是，不将此型面称为“横截面”，因为穿过所述槽（沿xy方向）的任何单个横截的横向平面或切面将仅取得一半的“有效槽”。

通过将两个夹具件801,802背对背纵向布置并且将两个夹具件801,803横向对准，使得第一夹具件801中的通道805横向地偏离第二夹具件802中的通道807，从而直的不间断的纵向路径809（图8B中的敞开空间）可得以形成具有实际任何期望的尺寸和形状。在图8A和图8B示出的示例中，第一（例如最左的）有效槽809及其后的每隔一个的槽（第三、第五，等）由第一夹具件801中的通道805的左侧与第二夹具件803中的通道807的右侧进行联合确定。第二槽809及其后的每隔一个的槽由第二夹具件803中的通道807的左侧和第一夹具件801中的通道805的右侧确定。

此实施例仅是示例的。例如，图9示出不同的实施例，其中各夹具件901,903中的各通道905,907的仅一半形成槽911的部分，而另一半实质上未使用。

如可见，在所述夹具件之一的通道的左侧与另一夹具件的通道的右侧之间、沿纵向方向的直的不间断的路径，为比两件式夹具的任一件夹具的通道805,807小得多的有效槽809。示例的尺度在图8B中提供。

例如，如所示的，夹具件801和803是几乎相同的，各夹具件分别具有C形通道805,807，从而确定出布置在200微米节距处的150微米宽的槽口。两个夹具件801,803之间的仅有差别在于：它们的对准特征813按所述槽的节距（100微米）的一半而水平地（x方向）偏离于另一者。由此，将所述两个夹具件背对背纵向布置且它们的对准特征813配合成，使得它们的通道彼此水平地偏距节距（100微米）的一半，从而确定出具有有效的50微米开口的型面的有效槽。只要所述光传输体是直的、且延伸超出所述套管的正面足够远以延伸进两夹具件801,803的通道805,807中，则所述传输体将被有效地水平地捕捉(trap)在有效槽809的50微米宽（在槽口处）的型面中。

因此，通过形成具有由纵向背对背布置的两个单独制造的工件所确定的型面的有效槽，从而可制出具有比在单个工件中可制造的小得多的尺度的有效槽。

本发明提供一种用于将套管中的大量光传输体非常高效且精确地对准的简单系统。该过程在时间上是高效的，因为所述光传输体的全部在每层传输体中实质上同步地对准、固化到位和切割。

进一步地，所述夹具可以廉价地生产，因为它们可通过二维电火花线切割制得，所述二维电火花线切割可廉价地生产极其精确的加工件(例如小于一微米公差)。

虽然以上讨论的具体实施例涉及波导，但是应显而易见的是，本发明的方法和装置对于光纤而言是同等有用的。更进一步地，虽然在整个本说明书中使用了术语"光学"，但是它仅是示例的，并非意图限制在此讨论的传输体中可传输的电磁辐射的波长。另外，应注意，在此使用的相对的方向性术语，例如"顶部"和"底部"或"左"和"右"，是仅用于参考目的、和基于相关对象的假定方位而彼此关联地使用、而非意图暗指这类对象必须处于这种方位中。

Claims (9)

1.一种用于组装套管中的多个光传输体的组合，包括：

套管（102），所述套管（102）具有空腔（114）和横向对准特征（108），其中，所述空腔（114）沿纵向维度穿过所述套管以接收成行的光传输体（101），所述光传输体的至少一部分设置在大致平面形层的覆体（304）上；和

具有横向对准特征（202）的至少一个夹具（200），所述夹具的横向对准特征（202）适于配合到所述套管的横向对准特征（108）以横向对准所述夹具和所述套管，所述夹具包括一表面，所述表面中具有多个槽（208），其中，所述表面和槽相对于所述夹具的对准特征而定位，并且所述夹具的对准特征相对于所述套管的对准特征而定位，使得：当所述夹具经由所述配合对准特征（108，202）而安装在所述套管上时，所述夹具的槽相对于所述套管横向对准，从而纵向通过所述套管的空腔、且纵向进入所述夹具中且接收在所述夹具的槽中的传输体（101）以期望的横向对准方式定位在所述套管的空腔内；

其中，所述槽（208，151）限定了一不间断的纵向路径，所述纵向路径具有包括至少第一部分和第二部分的横向型面（151，161，163，165），所述第一部分具有沿大致平行于所述表面的第一横向维度的最小宽度，所述第二部分通过所述第一部分而与所述表面连通，并且其中，所述槽的第二部分沿所述第一横向维度比所述最小宽度宽。

2.如权利要求1所述的组合，其中，所述槽（151）的尺寸相对于所述光传输体（101）设计成，当所述光传输体定位在所述槽中其所述覆体层（304a）与所述表面接触时，所述光传输体延伸通过所述槽的第一部分、且进入但不超出所述槽的第二部分。

3.如权利要求2所述的组合，其中，所述槽（151）的大小和形状相对于所述光传输体（101）设计成，纵向通过所述槽的所述光传输体沿正交于所述第一横向维度的第二横向维度对准，所述对准是借由所述覆体层（304a）接触所述表面且所述光传输体位于所述槽中实现的，并且，所述光传输体沿所述第一横向维度对准，所述对准是借由所述光传输体通过所述槽（151）的第一部分的所述最小宽度装入实现的。

4.如权利要求3所述的组合，其中，所述光传输体（101）是大致梯形的，其第一和第二侧大致正交于所述覆体层（304a）的平面，并且进一步地：

其中，所述最小宽度大致等于在正交于所述覆体层（304a）的平面的方向上所述第一和第二侧之间的距离。

5.如权利要求3所述的组合，其中，所述横向型面是大致C形（151，165）。

6.如权利要求3所述的组合，其中，所述横向型面包括大于180°的弧。

7.如权利要求3所述的组合，其中，所述最小宽度限定在所述槽（151）中的第一点与第二点之间，并且其中，所述夹具（200）包括第一夹具体（801）和第二夹具体（803），所述第一和第二夹具体的每一个限定了所述横向型面（809）的一部分，并且其中，所述第一点位于所述第一夹具体（801）上，所述第二点位于所述第二夹具体（803）上。

8.如权利要求7所述的组合，其中，所述第一夹具体（801）包括多个第一纵向通道（805），所述第二夹具体（803）包括多个第二纵向通道（807），并且其中，所述第一和第二夹具体彼此横向对准，使得所述第一和第二通道彼此横向偏离，使得所述第一通道和所述第二通道沿所述纵向方向部分重叠，所述重叠限定了所述槽（809）的横向型面。

9.如权利要求8所述的组合，其中，所述第一夹具体和所述第二夹具体各包括用于安装到彼此的横向对准特征。

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