CN103345026B - 无槽式阵列光纤及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无槽式光纤阵列和无槽式光纤阵列的制作方法，其特征是，无槽光纤阵列由上下两块平面基板和一组光纤带组成，平面基板上先制备好的用于光纤带定位的V型或U型槽，光纤带的间距定位采用加工方法实现；无槽式光纤阵列的制作过程中槽型结构的基板仅作为制作夹具使用，在完成光纤定位后以及点胶前，槽型基板移开不再使用。本发明说明的无槽式光纤阵列结构简单、粘合剂分布对称，成本低、热稳定好的特点；本发明说明的无槽式光纤阵列制作方法能制作出本发明示出的无槽式光纤阵列，具有光纤带限位精度高、操作步骤少、操作灵活的特点。

Description

无槽式阵列光纤及制造方法

技术领域

本发明属于光纤通信、光学传感技术领域，是一种无槽式的光纤阵列和这种光纤阵列加工制作的方法。

背景技术

现有的光纤阵列是由一块预先刻制有精密槽型结构的基板，光纤带和一块平面基板组成，光纤限定在槽型结构中，上下基板以及光纤采用粘合剂固定。事先在基板上刻制各种精密的槽型结构，如V型、U型等，它的作用是将光纤带中光纤限定在指定的位置。一方面，槽型结构基板是光纤阵列的主要关键部件，槽型结构的精度直接决定了光纤阵列的性能好坏，成为光纤阵列的最主要成本；另一方面，粘合剂在V型槽或U型槽铺张过程中易产生微小气泡，固化过程中易形成应力集中现象，降低光纤阵列的热稳定和可靠性。

中华人民共和国国家知识产权局于2004年04月28日公开了名称为光纤阵列及其制造方法，公开号为CN1492248A的专利文献：光纤阵列由上、下基板以及祼光纤组成，祼光纤与其中一块基板平面接触，在祼光纤与另外一个基板之间设置一个调整层，通过调整层的变化使得光纤阵列中心线与标准面平行，这种光纤阵列仍然存在胶层不对称，热稳定性差等问题，而且加工复杂，制造成本高。

中华人民共和国国家知识产权局于2007年10月10日公开了名称为一种新颖高精度光纤阵列的制造方法，公开号为CN101051105A的专利文献：将精密V型槽状模具或带空的基板，阵列光纤盖板依次放置在工装夹具上，然后将裸光纤放置在V型槽状模具上，盖上基板，利用V型槽状模具进行限位阵列光纤的空间位置，这种方法制备的阵列光纤无需采用V型槽基板。中华人民共和国国家知识产权局于2013年05月1日公开了名称为一种光纤阵列的制作方法，公开号为CN103076651A的专利文献：提出了一种光纤阵列的制作方法，利用V型槽基板作为固定光纤阵列的夹具使用，首先在V型槽的基板上涂覆脱模剂，然后利用V型槽和玻璃基板将光纤带压紧在玻璃基板上，固化后去掉V型槽基板，最后切断玻璃基板，并研磨断面。这两种方法的共同之处是将V型槽作为限定光纤阵列位置的夹具使用，具有光纤阵列加工原料成本低的特点，但是前一种方法V型槽作为夹具与光纤阵列基板分离，V型槽高度与玻璃基高度差可能导致光纤阵列间距定位不精确，后一种方法需要使用脱模剂，且脱模剂对光纤阵列的制造精度和热稳定产生不利的影响，另外还需切割玻璃基板，增加了加工成本。

发明内容

本发明主要解决现有技术中对槽型结构基板依赖性强、胶层不对称、易产生气泡、热稳定性不足和生产成本较高的缺点，提供一种无槽式的光纤阵列和无槽式光纤阵列制造的方法。

本发明专利示出的无槽式光纤阵列针，对上述技术问题主要通过下述技术方案解决：一种无槽式光纤阵列，包括上下两块平面基板和光纤带，上、下平面基板的光纤接触面为平面，没有事先制备好的用于光纤带定位的V型或U型等槽型结构；去掉光纤带一端的涂覆层形成祼光纤带，采用加工方法将祼光纤带各光纤的间距限定并固定在上、下两块平面基板中，祼光纤带与上、下平面基板的两个平面接触；在上、下平面基板和光纤带的间隙中填充粘合剂并固接；下平面基板的长度大于上平面基板，采用粘合剂将未去涂覆层的光纤带固定在下基板的尾部；光纤带阵列端面研磨成与基板成直角或斜角的平面。

作为优选，下平面基板的长度足够长，大于上平面基板长度3倍以上，祼光纤带的尾部位于下平面基板的后端四分之一处，避免光纤产生过大的弯曲。

作为优选，下平面基板大于上平面基板2倍以上，在下基板的尾部约三分之一处，设计一个台阶，台阶高度大于光纤涂覆层的高度，避免光纤带在光纤阵列中产生弯曲。

本发明示出的无槽式光纤阵列的制造方法，包括两种方法：

第一种光纤阵列制造方法是：将光纤带一端去涂覆层形成裸光纤带，固定放置在下平面基板上；用一块预先刻有至少两个定位槽的槽型基板，将裸光纤带扣压在下平面基板上；裸光纤带的各光纤分别限定在至少两个槽型结构中；为了提高光纤带的定位精度或在上平面基板的另一侧再扣压一块辅助槽型基板；将上平面基板扣压在下平面基板靠近槽型基板的位置上，接着压力装置停止施加压力，松开且移去槽型结构基板；在上平面基板的后侧点胶，即添加粘合剂，利用毛细管力和重力使得粘合剂从一端流向另一端；最后固化，研磨制成光纤阵列。这种方法的特点是光纤阵列制作过程虽然使用了槽型结构的基板，但是槽型基板仅作为祼光纤带定位的工具，并不构成光纤阵列的组件；槽型基板与上平面基板扣压在下平面基板上，避免了多块基板高度不一致导致的扣压力不均匀的缺陷，提高了槽型基板的定位精度；点胶、固化前移去定位槽型基板，避免槽型基板被粘合剂污染，提高槽型基板的使用次数。

第二种光纤阵列制造方法，将下平面基板和一块下辅助基板放置在同一平面上，并保持一定的距离；将裸光纤带放置在两块基板上，利用一块槽型基板将裸光纤扣压在下平面基板与下辅助基板上，且扣在下基板上的长度非常短；为了提高光纤的限位精度，或在下平面基板的另一侧再扣压一块槽型基板；将上平面基板扣压在离槽型基板非常近的位置上；松开并移去槽型基板，在下平面基板靠近上平面基板一侧附近点胶，利用毛细管力和重力使得粘合剂从一端流向另一端，最后固化，研磨制成光纤阵列。这种方法的特点是光纤阵列制作过程虽然使用了槽型结构的基板，但是槽型基板仅作为祼光纤带定位的工具，并不构成光纤阵列的组件；限位用的槽型结构基板同时扣压在保持有一定间距的两块基板上，避免两块基板高度不一致导致的压力不均匀的现象，提高各光纤的定位精度和操作的灵活性；点胶、固化前移去定位槽型基板，避免槽型基板被粘合剂污染。

与现有技术相比，本发明示出的无槽式光纤阵列，光纤纤芯周围的胶层是对称的，具有更好的热稳定性和可靠性；没有采用精密槽型结构，如V型槽或U型等槽型基板作为光纤阵列的关键结构，精度较高，加工成本高，所以本发明制造组件成本更加低廉。槽型基板可重复使用，易于维护更换。

附图说明

图1是本发明的无槽式光纤阵列的端面结构示意图。

图2为本发明的结构示意图之一。

图3为本发明的结构示意图之二。

图4为本发明作为优选方案展开出的槽型基板。

图5为本发明展示的第一种光纤阵列制作过程。

图6为本发明展示的第二种光纤阵列制作过程。

图中：上平面基板1，下平面基板2，裸光纤带3，前端粘合层31，后端粘合层32，槽型基板4，辅助槽型基板5，光纤带6，下辅助基板7。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明作进一步具体的说明。

   实施例1：本实施例为一种无槽式阵列光纤，如图1至2所示，包括上平面基板1、下平面基板2、裸光纤带3，上平面基板1和下平面基板2的粘合界面是平面，没有事先制备的V型或U型等槽型结构；光纤带6一端去涂覆层形成祼光纤带3，祼光纤带3夹持在上平面基板1、下平面基板2之间，祼光纤带3与上平面基板1、下平面基板2的平面直接接触，它们中间的空隙填充粘合剂形成前端粘合层31；下平面基板2的长度大于上平面基板1长度三倍以上，或在下平面基板2上刻出一个台阶，参见附图3，减少光纤带6因覆盖层产生的弯曲；光纤带6的尾部采用粘合剂粘接在下平面基板2上，形成后端粘合层32；光纤阵列的前端采用研磨方法研磨成与基板成直角或斜角，如5°、8°或12°等角度的平面。

作为优选方案，本发明示出的作为夹具使用的槽型基板4为V型槽基板，如图4所示。

本发明示出的第一种光纤阵列制造方法的具体步骤如下：

      步骤1：参见图5A所示，将光纤带6一端去涂覆层，制成祼光纤带3，将光纤带6放置在一块固定在平面或夹具上的下平面基板2上，祼光纤带3的前端超出下平面基板2，后端一部分未去涂覆层的光纤带6保留在下平面基板2上；

      步骤2：将一块平面上刻有精密槽型结构，长度约为3毫米左右的槽型基板4，作为优选方案，其结构选择如图4所示V型槽基板，扣压在下平面基板2的一端，并采用压力装置施加一定的预紧力Fa使得祼光纤带3与V型槽充分接触，如图5B所示；为了提高光纤限位的精度，也可以在靠近祼光纤带3根部一端扣压一块平面上刻有精密槽型结构的辅助槽型基板5，并采用压力装置施加一定的预紧力Fc使得祼光纤带3与V型槽充分接触，作为优选方案，其结构采用图4所示的V型槽，两块槽型基板的间距大于上平面基本1的长度；

      步骤3：在靠近槽型基板4附近扣压一块上平面基板1，上平面基板1与槽型基板4充分近接，作为优选方案，如保留0.5毫米左右的间隙，方便槽型基板4的移去，采用压力装置施加一定的预紧力Fb将上平面基板扣压在下平面基板上；

      步骤4：去掉压力装置施加的力Fa，移去槽型基板4，对于如图5B所示，还需去掉压力装置施加的力Fc，移去辅助槽型基板5，得到如图5C所示的结果，采用点胶装置在上平面基板1的后端添加粘合剂，并利用毛细管吸附力和重力作用使得粘合剂从后端流向前端；

      步骤5：采用紫外光照射固化粘合剂，固化完成后去掉压力装置施加的力Fb；

步骤6：采用粘合剂将光纤带6的后端粘接在下平面基板2上，采用紫外光或热固化；

步骤7：采用研磨和抛光的方法在阵列光纤的前端研磨成某种角度，如0°、5°、8°、12°的平面。

这种方法的特点是槽型基板4仅用于祼光纤带3中各光纤的定位，并不构成光纤阵列的组件，减少光纤阵列的制造成本；槽型基板4与上平面基本1同时扣压在下平面基板2上，扣压力均匀，操作简单；点胶、固化前移去定位的槽型基板4乃至辅助槽型基板5，避免槽型基板4或辅助槽型基板5被粘合剂污染；粘合剂从一端流向另一端，有效去除了祼光纤带3与上、下基板1、2中的空气，光纤阵列热稳定性好。

本发明示出的第二种光纤阵列制造方法的具体步骤如下：

      步骤1：如图6A所示，将下平面基板2和下辅助平面基板7放置在工装夹具的同一平面上，两基板之间预留一定的间距，距离小于槽型基板4的长度，将光纤带6一端去涂覆层形成祼光纤带3，将祼光纤带3放置在下平面基板2和下辅助平面基板7上，光纤带6尾部固定在下平面基板2上；

      步骤2：将一块平面上刻有精密槽型结构，长度较长的槽型基板4扣压在下平面基板2和下辅助平面基板7之间，靠近下平面基板2一端的长度较短，作为优选，长度约为2毫米，槽型结构如图4所示的V型槽基板；采用压力装置施加一定的预紧力Fa使得祼光纤带3与槽型基板4充分接触；作为优选方案，为了提高光纤限位的精度，也可以在靠近祼光纤带尾部一端扣压一块刻有精密槽型结构的辅助槽型基板5，参见图6B所示；

      步骤3：采用压力装置施加的力Fb于上平面基板1，作为优选方案，上平面基板1与槽型基板4 的间隙约为0.5毫米左右，方便槽型基板4的移除；

      步骤4：去掉压力装置施加的力Fa，移去槽型基板4，对于如图6B所示，还需去掉压力装置施加的力Fc，移去辅助槽型基板5，得到如图6C所示的结果，采用点胶装置在下平面基板2的一端点胶，并利用毛细管吸附力和重力作用使得粘合剂从一端流向另外一端；

      步骤5：采用紫外光照射固化粘合剂，固化完成后去掉压力装置施加的力Fb；

步骤6：采用粘合剂将光纤带6的尾端粘接在下平面基板2上，采用紫外光固化或热固化；

步骤 7：采用研磨和抛光的方法在光纤阵列的前端研磨成某种角度，如  0°、5° 、8°、12°的平面。

这种方法的特点是槽型基板4仅用于祼光纤带3中各光纤的定位，并不构成光纤阵列的组件，减少光纤阵列的制造成本；限位用的槽型基板4与上平面基本1同时扣压在保持有一定间距的下平面基板2与下辅助平面基本7上，减轻了两块基板高度差对光纤限位产生的不利影响，提高各光纤的定位精度和操作的灵活性；点胶、固化前移去定位槽型基板4乃至辅助槽型基板5，避免槽型基板4等被粘合剂污染；粘合剂从一端流向另一端，有效地去除了祼光纤带3与上、下基板1、2中的空气，光纤阵列热稳定性好。

Claims (6)

1.一种无槽式阵列光纤的制造方法，无槽式阵列光纤主要由上平面基板、下平面基板和光纤带组成，上、下平面基板的光纤接触面为平面，光纤带一端去掉涂覆层形成的裸光纤带，通过加工方法定位的裸光纤带与上、下两块基板的平面接触，并采用粘合剂固定在上、下两块基板之间，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）将去涂覆层的裸光纤带放置在下平面基板上，用一块槽型基板将裸光纤带扣压在下平面基板上，通过压力装置施以紧扣力让槽型基板与各光纤紧扣；

（2）在槽型基板的后端扣压一块上平面基板；

（3）通过压力装置施以上平面基板一个扣紧力，移去槽型基板，采用点胶装置在上平面基板的后端添加粘合剂，并利用光纤的毛细管吸附力和重力使得粘合剂从一端流向另一端；

（4）在光或热的作用下，使得粘合剂固化后，移去上平面基板的压力装置，用粘合剂将未去涂覆层的光纤带固定在下基板的尾部；

（5）采用研磨、抛光的方法，将光纤阵列加工出各种角度的端面。

2.一种无槽式阵列光纤的制造方法，无槽式阵列光纤主要由上平面基板、下平面基板和光纤带组成，上、下平面基板的光纤接触面为平面，光纤带一端去掉涂覆层形成的裸光纤带，通过加工方法定位的裸光纤带与上、下两块基板的平面接触，并采用粘合剂固定在上、下两块基板之间，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）将一块下平面基板和一块下辅助基板放置在同一平面上，将去涂覆层的祼光纤带放置在上述两块平面基板上，用一块槽型基板跨设在上述两块平面基板之间，并通过压力装置扣压住裸光纤带；

（2）在槽型基板后端扣压一块上平面基板；

（3）移去槽型基板，采用点胶装置在上平面基板的后侧添加粘合剂，并利用毛细管吸附力和重力使得粘合剂从一端流向另一端；

（4）粘合剂固化后，移去上基板的加压装置，用粘合剂将未去涂覆层的光纤带固定在下基板的尾部；

（5）采用研磨、抛光的方法，将光纤阵列加工出各种角度的端面。

3.根据权利要求1或2所述一种无槽式阵列光纤的制造方法，其特征在于，槽型基板与上平面基板同时紧扣在下平面基板上，移除槽型基板后，上平面基板仍然通过压力装置保持扣紧力。

4.根据权利要求1或2所述的一种无槽式阵列光纤的制造方法，其特征在于，可在下平面基板的后端再扣压一块增加限位的效果的，刻有槽型结构的辅助槽型基板。

5.根据权利要求1或2所述的一种无槽式阵列光纤的制造方法，其特征在于，粘合剂填充完成后采用紫外光、热固化的方法固化成型。

6.根据权利要求3所述的一种无槽式阵列光纤的制造方法，其特征在于，上平面基板与槽型基板保留间隙，方便移去槽型结构基板。