CN103246022A - 可插拔式平面光波导器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可插拔式平面光波导器件及其制造方法。本发明的可插拔式平面光波导器件装置具有平面光波导芯片，以及在其两端分别连接的光纤组件或连接插芯；光纤组件及连接插芯内分别具有与平面光波导芯片的波导相对应的光纤，其与波导一一精密对接；连接插芯的外侧端面设有接插件。本发明能够减小器件体积，减少或没有光纤裸露于器件外部，不仅减少了生产环节，降低了生产成本，而且可以使客户大大节省装配空间，方面客户操作，降低运营维护成本。

Description

可插拔式平面光波导器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种平面光波导器件及其制作方法，特别涉及一种可插拔式平面光波导器件及其制作方法。

背景技术

由于体积小、稳定性及可靠性高、以及批量生产成本更低等优势，平面光波导器件已经越来越多地代替传统的微光学或其他分立器件，在光纤通信系统及网络中发挥越来越重要的作用。

商用的平面光波导器件通常以光纤作为信号输入、输出的媒介，应用时会以熔接或者连接器接续等方式接入链路或设备。熔接方式需要昂贵的光纤熔接机，相对而言，连接器成本低廉而且操作方便，而为终端用户所欢迎。附图1为常规的单通道连接器示例图，主要包括插芯11和机械部分12。

以下以平面光波导光功率分路器为例，介绍三种常用的、使用连接器接续的产品形式。

如附图2所示，为一种典型的模块式1x8平面光波导光功率分路器，1x8平面光波导光功率分路器具有一个输入通道和八个输出通道。其模块盒体21外部尺寸为100mm长，80mm宽，10mm厚。每根光纤上套有一定外径的保护套管22，其末端加有单个的连接器23。这种结构的缺点是：模块盒体21外部尺寸大，单个连接器23占用空间多，无法体现平面光波导器件体积小的优势（典型的1x8平面光波导光功率分路器中，即封装外壳32一端为一条光纤31，另一端为8芯带状光纤33，基本封装外壳32的尺寸为40mm长、4mm宽、4mm高），如附图3所示。

附图4为一种典型的19英寸机架式1x8平面光波导光功率光分路器，其外部尺寸为430mm宽，200mm后，44mm高，面板上安装有单个连接器适配器41，主要应用于中心机房。但其尺寸对于宝贵的机房空间而言过于庞大了，而且用户需要做大量的光纤管理工作。

随着用户对连接器密集度要求的提高，多通道连接器应运而生，如MTP/MPO连接器。附图5为一种典型的带有八通道MPO连接器的1x8平面光波导光功率分路器的示意图，其在八芯带状光纤51的末端加有八通道MPO连接器54，能够大幅降低产品占用空间。附图6为八通道MPO连接器2示例图，主要包括导针63、插芯62和机械部分61。但这种结构的缺点是：产品有光纤裸露，客户使用过程中需要小心做好光纤管理，且在使用、操作过程中容易使光纤受损，从而为使用和操作带来困难。

上述附图2、附图4和附图5所示的两种平面光波导光功率光分路器的结构，其生产过程的共同点为：平面光波导光功率光分路器的封装生产与连接器的加工生产是分开进行的。附图7为现有技术的主要生产工艺流程图。尤其是附图2和附图4所示的结构，需要在完成平面光波导光功率光分路器的基本封装生产之后，再进行模块或机架的加工生产。总体上讲，这几种常用的结构生产工序冗长复杂，周转环节多，物料消耗多，并且在用户端应用时也各有弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可插拔式平面光波导器件及其制作方法，将平面光波导芯片直接与连接插芯耦合连接，根据应用需要封装合适的壳体，能够减少生产环节，使产品形式更为紧凑，连接插芯配有接插件，方便客户随时插拔使用。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种可插拔式平面光波导器件，所述可插拔式平面光波导器件包含：平面光波导芯片、连接插芯、光纤组件；所述的平面光波导芯片上具有若干波导通路；所述的连接插芯一端与所述的平面光波导芯片的一端相连接，所述的连接插芯内具有与波导数量及位置相对应的、一一精密对接的光纤；所述的连接插芯的另一端设有接插件；所述的光纤组件一端与所述的平面光波导芯片的另一端相连接，所述的光纤组件内具有与波导数量及位置相对应的、一一精密对接的光纤；所述的光纤组件的另一端为光纤。

所述的连接插芯可以为热膨胀系数符合可插拔式平面光波导器件温度性能要求的任何材料，如玻璃、树脂、陶瓷等。

所述的连接插芯内部具有保持光纤位置及其精度的结构，如沟槽、通孔，及粘合剂等；其与所述平面光波导芯片连接的端面可以加工成斜面，另一端面可以根据需要加工为平面或斜面。

所述的接插件是导针，或插孔，实现所述的可插拔式平面光波导器件装置在插拔应用中的导向或定位作用。

所述平面光波导芯片是单通道或多通道的光功率分路器芯片，或衰减器芯片，或阵列波导光栅芯片，或其他采用平面光波导技术的集成芯片。

所述的光纤组件内部具有保持光纤位置及其精度的结构，如沟槽、通孔，及粘合剂等；其与所述平面光波导芯片连接的端面可以加工成斜面。

所述平面光波导芯片与连接插芯之间的连接、平面光波导芯片与光纤组件之间的连接，均使用粘合剂固化连接。

所述的光纤组件也可以是另一个连接插芯。

所述的可插拔式平面光波导器件，其外部可以根据应用所需封装合适的壳体，以达到理想的插拔配合效果。

本发明还提供了一种可插拔式平面光波导器件的制造方法，第一步，平面光波导芯片的端面以及光纤组件和/或连接插芯的端面加工为相应的斜面；第二步，平面光波导芯片的一个端面与光纤组件精密对接并粘接在一起，其另一个端面与连接插芯精密对接并粘接在一起，形成可插拔式平面光波导器件；第三步，在可插拔式平面光波导器件外部封装合适的壳体。

本发明所述的可插拔式平面光波导器件与现有技术相比，其优点在于：

本发明直接将平面光波导芯片与连接插芯耦合连接，并根据应用需要封装合适的壳体，使得平面光波导器件产品的体积减小，大幅缩减生产环节，从而降低生产成本； 

本发明应用于多通道平面光波导器件，其连接插芯内部具有与波导数量相对应的多根光纤，实现使客户实现多通道光纤的同时连接，节省安装空间，方便用户使用；

本发明的连接插芯通过接插件与外部连接，能够实现平面光波导器件的可插拔，不需要特殊的工具，同时没有裸露的光纤，产品不需要额外的光纤管理，安全性好，安装施工时有良好的操作性，使用时有良好的稳定性；

本发明的平面光波导芯片可以为多种采用平面光波导技术的平面光波导芯片，能够适应多种不同的功能需要。

附图说明

图1是常规的单通道连接器示例图；

图2是一种典型的模块式1x8平面光波导光功率分路器；

图3是典型的1x8平面光波导光功率分路器的基本封装示意图；

图4是一种典型的19英寸机架式1x8平面光波导光功率光分路器示意图；

图5是一种典型的带有八通道MPO连接器的1x8平面光波导光功率分路器的示意图；

图6是八通道MPO连接器示例图；

图7是现有技术的主要生产工艺流程图；

图8是本发明可插拔式平面光波导器件的内部结构示意图；

图9是本发明可插拔式平面光波导分路器的工艺流程图；

图10是一种单通道光纤阵列示意图；

图11是一种八通道连接插芯的示意图；

图12是一种端面加工为斜面的八通道连接插芯的示意图；

图13是一种带插孔的八通道连接插芯的示意图；

图14是一种输入端和输出端均使用连接插芯的可插拔式平面光波导器件示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

请参见图8所示，本发明可插拔式平面光波导器件，包含平面光波导芯片100、连接插芯200和光纤组件300。附图9为本发明可插拔式平面光波导器件的主要生产工艺流程图。

本实施例中采用的平面光波导芯片可以使用平面光波导光功率分路器、衰减器、阵列波导光栅或其他采用平面光波导技术的集成芯片，以适应多种不同的功能需要。在以下实施例中均以1x8平面光波导光功率分路器为例进行说明。

实施例1

在本实施例中，平面光波导芯片100采用单通道输入、八通道输出的平面光波导分路器芯片，其具有一个输入波导和八个输出波导，两端面加工成8度；其输入端连接的光纤组件300使用图10所示的单通道光纤阵列301；其输出端连接图11所示的八通道连接插芯201。

单通道光纤阵列301具有一根光纤，放置并以粘合剂固定于光纤阵列的V型槽中，端面加工成8度与平面光波导光功率分路器芯片的输入波导精密对接；其另一侧可以根据应用需要延伸保留一定长度的光纤400，其末端可以根据应用需要加上常规的单通道连接器。

八通道连接插芯201具有八根光纤，放置并以粘合剂固定于连接插芯的八个V型槽中，它们之间的间距与平面光波导光功率分路器芯片的八根输出波导相一致，如127um，或250um；一个端面加工成8度，八根光纤分别与八根波导的端面一一精密对接；另一个端面可以加工为图11所示的平面，或图12所示的斜面，并具有图11和图12所示导针700或图13所示的插孔800作为接插件210，以保证插拔应用时连接插芯中的光纤与客户端连接器的光纤之间的精密对准。客户端的连接器可以是常规的八通道MTP/MPO连接器。

八通道连接插芯201材料为石英，由于其与光纤及平面光波导光功率分路器芯片之间匹配非常良好的热膨胀系数，可以保证整个产品在环境温度变化情况下稳定和可靠的性能。

平面光波导光功率分路器芯片与连接插芯之间的连接、平面光波导光功率分路器芯片与光纤组件之间的连接，均使用粘合剂500固化连接。该粘合剂可以是环氧树脂胶，或者其它折射率与光纤及波导材料的折射率相匹配、能够满足可插拔式平面光波导光功率分路器器件环境性能及可靠性要求的任何粘合剂。

实施例2

在本实施例中可插拔式平面光波导器件的总体结构与实施例1相类似，唯一不同点在于所述光纤组件使用单通道连接插芯302，如图14所示。

单通道连接插芯302的一个端面加工成8度，其光纤与波导精密对接；另一个端面可以加工为平面，或斜面，并具有导针700或插孔作为接插件，以保证插拔应用时连接插芯中的光纤与客户端连接器的光纤之间的精密对准。客户端的连接器可以是常规的单通道连接器。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种可插拔式平面光波导器件，其特征在于：包含平面光波导芯片、连接插芯、光纤组件； 

所述的平面光波导芯片上具有若干波导通路；

所述的连接插芯一端与所述的平面光波导芯片的一端相连接；所述的连接插芯内具有与波导数量及位置相对应的、一一精密对接的光纤；

所述的连接插芯的另一端设有接插件；

所述的光纤组件一端与所述的平面光波导芯片的另一端相连接；所述的光纤组件内具有与波导数量及位置相对应的、一一精密对接的光纤；

所述的光纤组件的另一端为光纤。

2.如权利要求1所述的可插拔式平面光波导器件，其特征在于，所述的连接插芯是热膨胀系数符合可插拔式平面光波导器件温度性能要求的任何材料；所述材料是玻璃、树脂或陶瓷。

3.如权利要求1所述的可插拔式平面光波导器件，其特征在于，

所述的连接插芯内部具有保持光纤位置及其精度的结构，所述结构包含沟槽、通孔，及粘合剂；

所述的连接插芯与所述平面光波导芯片连接的端面加工成斜面；

所述的连接插芯的另一端面根据需要加工为平面或斜面。

4.如权利要求1所述的可插拔式平面光波导器件，其特征在于，所述的接插件是导针，或插孔，其在所述的可插拔式平面光波导器件装置进行插拔应用时实现导向或定位。

5.如权利要求1所述的可插拔式平面光波导器件，其特征在于，所述平面光波导芯片是采用平面光波导技术的集成芯片；所述平面光波导芯片是单通道或多通道的光功率分路器芯片，或衰减器芯片，或阵列波导光栅芯片。

6.如权利要求1所述的可插拔式平面光波导器件，其特征在于，

所述的光纤组件内部具有保持光纤位置及其精度的结构，所述结构包含沟槽、通孔，及粘合剂；

所述的光纤组件与所述平面光波导芯片连接的端面加工成斜面。

7.如权利要求1所述的可插拔式平面光波导器件，其特征在于，所述平面光波导芯片与连接插芯之间的连接、平面光波导芯片与光纤组件之间的连接，均使用粘合剂固化连接。

8.如权利要求1所述的可插拔式平面光波导器件，其特征在于，所述的光纤组件是另一个连接插芯。

9.如权利要求1所述的可插拔式平面光波导器件，其特征在于，其外部根据应用所需封装有合适的壳体，来配合插拔。

10.一种可插拔式平面光波导器件的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：

第一步，平面光波导芯片的端面以及光纤组件和/或连接插芯的端面加工为相应的斜面；

第二步，平面光波导芯片的一个端面与光纤组件精密对接并粘接在一起，其另一个端面与连接插芯精密对接并粘接在一起，形成可插拔式平面光波导器件；

第三步，在可插拔式平面光波导器件外部封装合适的壳体。

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