CN104090338A - 耦合器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耦合器及其制作方法，耦合器包括石英基板、固定管和不锈钢管，其中，耦合器还包括两个光纤组件，每一个光纤组件包括多根光纤，多根光纤熔融拉锥，两个光纤组件设置在石英基板内，石英基板包括两个半圆基板，每一个半圆基板沿轴向开设有通槽，每一个通槽内设置有一个光纤组件，每一个通槽与一个光纤组件之间填充有环氧胶，环氧胶位于通槽的两个端部，每一个所述半圆基板在所述通槽的两侧上设有沿轴向延伸的端面，两个所述半圆基板相互倒扣配合，两个所述半圆基板的所述端面相互邻接。以及制作该耦合器的方法。通过将两个光纤组件高度集成化地集成在一个耦合器中，有效地提高了耦合器内部空间的使用率。

Description

耦合器及其制作方法

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种耦合器以及这种耦合器的制作方法。

背景技术

光纤耦合器又称分歧器、连接器或适配器，是用于实现光信号分路或者合路，或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到。光纤耦合器是一类重要的无源器件,而单模光纤耦合器是光纤通信系统、光纤传感器、光纤测量技术和信号处理系统中一种应用十分广泛的无源器件。

目前，国内外普遍采用熔融拉锥法(FBT)制作光纤耦合器，熔融拉锥法是将两根或两根以上除去涂覆层的光纤后通过一定的方式靠拢，同时在高温加热状态下呈熔融状态，然后通过将光纤向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，从而实现传输光功率耦合。

参照图1和图2，图1是现有的耦合器1的径向剖视图，图2是现有的耦合器1的轴向剖视图。耦合器1包括不锈钢管11、硅胶12、石英管13、石英基板14、环氧胶15、光纤161和光纤162。制作耦合器1时，首先将光纤161和光纤162除去涂覆层后，再通过高温加热状态后呈熔融状态后，最后加工成双锥体形式的耦合结构163。由于石英基板14向内开设有梯形凹槽，所以将耦合结构163、光纤161的一部分和光纤162的一部分设置到石英基板14的凹槽中，再向石英基板14的凹槽与耦合结构163、光纤161、光纤162之间的间隙填充环氧胶15。然后将固化胶17涂覆在石英管13的两个端部上，以此通过固化胶17将光纤161和光纤162的位置固定。然后将石英管13套在石英基板14外，随后再将不锈钢管11套在石英管13外，并在不锈钢管11和石英管13之间的间隙中填充硅胶。通过上述步骤即可完成现有常用的耦合器1的制作。

然而上述耦合器1的尺寸大小一般为直径3mm的圆柱体，通讯系统中常需要在一个模块空间内设置多个上述的耦合器，通过多个耦合器对多路信号进行分光或监控，由于需要放置多个耦合器才能满足需求，这样会造成系统模块的体积较大，不利于系统模块的小型化。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种提高空间利用率且高集成化的耦合器。

本发明的第二目的是提供一种制作提高空间利用率且高集成化的耦合器的制作方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种耦合器，包括石英基板、固定管和不锈钢管，固定管套在石英基板外，不锈钢管套在固定管外，固定管和不锈钢管之间涂覆有硅胶，其中，耦合器还包括两个光纤组件，每一个光纤组件包括多根光纤，多根光纤熔融拉锥，两个光纤组件设置在石英基板内，石英基板包括两个半圆基板，每一个半圆基板沿轴向开设有通槽，每一个通槽内设置有一个光纤组件，每一个通槽与一个光纤组件之间填充有环氧胶，所述环氧胶位于所述通槽的两个端部，每一个所述半圆基板在所述通槽的两侧上设有沿轴向延伸的端面，两个所述半圆基板相互倒扣配合，两个所述半圆基板的所述端面相互邻接。

由上述方案可见，通过两个半圆基板分别开设通槽，且在通槽放置由多个光纤熔融拉锥而成的光纤组件，使得该耦合器在相同规格尺寸的下能够容纳下两个经过耦合后的光器组件，通过将两个经过耦合后的光器组件高度集成化地集成在一个耦合器中，有效地提高了耦合器内部空间的使用率。同时由于半圆基板相比于方形的基板或三角基板的加工制作更为容易，而两个半圆基板相互倒扣配合后，其外周的各个方向受力较为均匀，所以由半圆基板组成的耦合器的稳固性更为良好。

更进一步的方案是，固定管管的两端设置有固化胶。

由上可见，固化胶有利于将两个光器组件、石英基板和固定管固定在一起，以保持稳定性，从而提高耦合器的稳定性。

更进一步的方案是，固定管为热缩管。

更进一步的方案是，固定管为石英管，石英管的长度大于或等于石英基板。。

由上可见，热缩管或石英管均可以作为固定管将相互倒扣配合的两个半圆基板进行固定，通过热缩管或石英管的固定有效地提高耦合器的稳定性。

更进一步的方案是，通槽的横截面为半圆形。

由上可见，通过将通槽的横截面设置为半圆形，使得相互倒扣配合的石英基板呈圆环状，由于圆环在周向上的厚度均相等，所以更进一步地使外周的各个方向受力更为均匀，更进一步地提升耦合器的稳固性。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种耦合器的制作方法，其中，制作方法包括：将第一光纤组件进行熔融拉锥；将熔融拉锥后的第一光纤组件放置到第一半圆基板的通槽中；在第一半圆基板的两个端部与第一光纤组件之间的间隙中填充第一环氧胶；将第二光纤组件进行熔融拉锥；将熔融拉锥后的第二光纤组件放置到第二半圆基板的通槽中；在第二半圆基板的两个端部与第二光纤组件之间的间隙中填充第二环氧胶；将第一半圆基板和第二半圆基板相互倒扣配合，所述第一半圆基板的沿轴向延伸的端面与所述第二半圆基板的沿轴向延伸的端面相互邻接；将固定管套在第一半圆基板和第二半圆基板外；将不锈钢管套在固定管外；在不锈钢管与固定管之间的间隙中填充硅胶。更进一步的方案是，在将固定管套在第一半圆基板和第二半圆基板外后，制作方法还包括在固定管的两端设置有固化胶。

由上可见，通过将两个熔融拉锥后的光纤组件分别放置到半圆基板的通槽中，再利用环氧胶分别对其进行固定后，然后将两个半圆基板相互倒扣配合，使得该耦合器在相同规格尺寸的下能够容纳下两个经过耦合后的光器组件，通过将两个经过耦合后的光器组件高度集成化地集成在一个耦合器中，有效地提高了耦合器内部空间的使用率。同时由于半圆基板相比于方形的基板或三角基板的加工制作更为容易，而两个半圆基板相互倒扣配合后，其外周的各个方向受力较为均匀，所以由半圆基板组成的耦合器的稳固性更为良好。

更进一步的方案是，固定管为热缩管，将固定管套在第一半圆基板和第二半圆基板外的步骤包括：将热缩管套在第一半圆基板和第二半圆基板外；对热缩管进行加热。

由上可见，由于热缩管具有遇热收缩的特性，其热缩管具有柔软阻燃、绝缘防蚀功能等功能，使用热缩管作为固定管有利于简化加工步骤，提高生产效率的同时，也提高耦合器的抗弯曲性能。

更进一步的方案是，固定管为石英管，石英管的长度大于或等于石英基板，将固定管套在第一半圆基板和第二半圆基板外的步骤包括将石英管套在第一半圆基板和第二半圆基板外。

由上可见，由于石英管相比于热缩管具有更好的刚性硬度，所以采用石英管作为固定管，有利于提高耦合器的刚度以及稳定性，使得耦合器不容易遭受破坏。

更进一步的方案是，通槽的横截面为半圆形。

由上可见，半圆形的通槽加工更为容易，由于相互倒扣配合的石英基板呈圆环状，由于圆环在周向上的厚度均相等，所以更进一步地使外周的各个方向受力更为均匀，更进一步地提升耦合器的稳固性。

附图说明

图1是现有的耦合器的径向剖视图。

图2是现有的耦合器的轴向剖视图。

图3是本发明耦合器第一实施例的径向剖视图。

图4是本发明耦合器第一实施例中半圆基板的结构图。

图5是本发明耦合器第一实施例的轴向剖视图。

图6是本发明耦合器制作方法实施例的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

耦合器第一实施例：

参照图3和图5，图3是耦合器2的剖视图，图5是耦合器2的结构示意图。耦合器2包括不锈钢管21、硅胶22、热缩管23、半圆基板241、半圆基板242、环氧胶251、环氧胶252、光纤261、光纤262、光纤263和光纤264。半圆基板241和半圆基板242由石英材料制成而成，且半圆基板241和半圆基板242相互倒扣配合形成本实施例中的石英基板，光纤261和光纤262组成本实施例的第一光纤组件，光纤263和光纤264组成本实施例的第二光纤组件，热缩管23是作为本实施例的固定管。

参照图4，图4是半圆基板241的结构图。半圆基板241沿其轴线开设有通槽243，且通槽243的横截面为半圆形，半圆基板241在开设通槽243后，其为沿轴线以半环状结构延伸形成的结构。在通槽243的两侧设置有沿轴向延伸的端面244和端面245。

光纤261和光纤262通过熔融拉锥后，将拉锥后的第一光纤组件放置在半圆基板241的通槽243中，并在半圆基板241与第一光纤组件之间的空隙上填充有环氧胶251，并将环氧胶251设置在半圆基板241轴向的两个端部上，并且，填充后的环氧胶251顶部端面与半圆基板241的端面244、端面245在同一平面上。

光纤263和光纤264通过熔融拉锥后，将拉锥后的第二光纤组件放置在半圆基板242的通槽中，并在半圆基板242与第二光纤组件之间的空隙上填充有环氧胶252，并将环氧胶252设置在半圆基板242轴向的两个端部上，并且，填充后的环氧胶252顶部端面与半圆基板242的轴向延伸的端面在同一平面上。

安装有第一光纤组件的半圆基板241与安装有第二光纤组件的半圆基板242相互倒扣配合后，半圆基板241轴向延伸的端面244、端面245与半圆基板242轴向延伸的两个端面邻接。通过热缩管23套在相互倒扣配合后的石英基板外，由于热缩管23具有高温收缩的特性，所以对热缩管23加热后市的热缩管23收缩，继而将相互倒扣配合后的石英基板进行夹持固定。

热缩管23的两个端部涂覆有光固化胶27，光固化胶27将第一光纤组件和第二光纤组件的其中一部分进行包围，并与热缩管23、半圆基板241、半圆基板242、环氧胶251和环氧胶252(图5未标示对环氧胶进行标示)连接，通过紫外线对光固化胶27进行光固化后，使得第一光纤组件和第二光纤组件更进一步稳固在石英基板中。

不锈钢管21套在热缩管23外，并在不锈钢管21与热缩管23、第一光纤组件、第二光纤组件之间的空隙中填充有硅胶22。

耦合器第二实施例：

在耦合器第一实施例的基础上，除了使用热缩管23是作为耦合器第一实施例的固定管外，固定管还可以采用石英管对相互倒扣配合的半圆基板进行固定。具体地，设置一石英管套，该石英管套的长度大于或等于石英基板，通过将石英管套在石英基板外后，再利用双固化胶进行加热以及紫外光，最后形成固化，继而有效地对光纤组件进行固定，这样是可以实现本发明的这样目的。双固化胶的具体使用方法及其原理可参照2007年安徽理工大学硕士王涛发表的论文《双?重?固?化?技?术?在?U?V?固?化?胶?粘?剂?中?的?应?用?研?究》。

耦合器制作方法实施例：

参照图6，并结合图3、图4和图5，图6是耦合器制作方法流程图。制作耦合器2时，首先执行步骤S1，首先将第一光纤组件的光纤261和光纤262上的涂覆层进行去除，然后将光纤261和光纤262进行熔融拉锥，然后执行步骤S2，将熔融拉锥后的第一光纤组件放置到半圆基板241中，随后再执行步骤S3，在半圆基板241与第一光纤组件之间的间隙中填充环氧胶251，并将环氧胶251设置在半圆基板241轴向的两个端部上。

随后执行步骤S4，将第二光纤组件的光纤263和光纤264上的涂覆层进行去除，然后将光纤263和光纤264进行熔融拉锥，然后执行步骤S5，将熔融拉锥后的第二光纤组件放置到半圆基板242中，随后再执行步骤S5，在半圆基板242与第二光纤组件之间的间隙中填充环氧胶252，并将环氧胶252设置在半圆基板242轴向的两个端部上，。

然后，执行步骤S7，将半圆基板241与半圆基板242相互倒扣配合，随后再执行步骤S8，将固定套套在半圆基板241与半圆基板242外，具体地，如果采用热缩管作为固定套时，首先将热缩管套在半圆基板241与半圆基板242外，然后再对热缩管进行加热，使得热缩管遇热收缩后对半圆基板241与半圆基板242进行固定。如果采用石英管作为固定套，则将石英管套在半圆基板241与半圆基板242外。

随后执行步骤S9，在固定管的两端涂覆有固定胶，具体地，如果采用热缩管作为固定套时，则采用光固化胶作为固定胶，即将光固化胶涂覆在热缩管的两个端部上，再经紫外光对光固化胶进行照射后，光固化胶继而固化。如果采用石英管作为固定套时，则采用双固化胶作为固定胶，即将双固化胶涂覆在石英管的两个端部上，再经紫外光和加热对光固化胶进行处理后，双固化胶继而实现固化。

然后执行步骤S10，将不锈钢管21套在固定管外，再执行步骤S11，在不锈钢管21和固定套之间的间隙中填充硅胶22，继而完成耦合器2的制作。

由上述实施例可见，通过将两个熔融拉锥后的光纤组件分别放置到半圆基板的通槽中，再利用环氧胶分别对其进行固定后，然后将两个半圆基板相互倒扣配合，使得该耦合器在相同规格尺寸的下能够容纳下两个经过耦合后的光器组件。通过将两个经过耦合后的光器组件高度集成化地集成在一个耦合器中，有效地提高了耦合器内部空间的使用率，使得光学系统在需要对多个光路进行耦合时，通过高度集成化的耦合器可以使得光学系统更加小巧化。而两个半圆基板相互倒扣配合后，其外周的各个方向受力较为均匀，所以由半圆基板组成的耦合器的稳固性更为良好。

上述是本发明较佳的实施例，实际应用时还可以将三根、四根或五跟光纤去除涂覆层后进行熔融拉锥，从而形成光纤组件，再将熔融拉锥后的光纤组件放置到半圆基板中，同样是可实现本发明的目的。

Claims (10)

1. 耦合器，包括

石英基板；

固定管，所述固定管套在所述石英基板外；

不锈钢管，所述不锈钢管套在所述固定管外，所述固定管和所述不锈钢管之间涂覆有硅胶；

其特征在于：

所述耦合器还包括两个光纤组件，每一个光纤组件包括多根光纤，多根所述光纤熔融拉锥，两个所述光纤组件设置在所述石英基板内；

所述石英基板包括两个半圆基板，每一个所述半圆基板沿轴向开设有通槽，每一个通槽内设置有一个光纤组件，每一个所述通槽与一个所述光纤组件之间填充有环氧胶，所述环氧胶位于所述通槽的两个端部；

每一个所述半圆基板在所述通槽的两侧上设有沿轴向延伸的端面，两个所述半圆基板相互倒扣配合，两个所述半圆基板的所述端面相互邻接。

2. 根据权利要求1所述的耦合器，其特征在于：

所述固定管的两端设置有固化胶。

3. 根据权利要求1或2所述的耦合器，其特征在于：

所述固定管为热缩管。

4. 根据权利要求1或2所述的耦合器，其特征在于：

所述固定管为石英管，所述石英管的长度大于或等于所述石英基板。

5. 根据权利要求1或2所述的耦合器，其特征在于：

所述通槽的横截面为半圆形。

6. 耦合器的制作方法，其特征在于：包括

将第一光纤组件进行熔融拉锥；

将熔融拉锥后的所述第一光纤组件放置到第一半圆基板的通槽中；

在所述第一半圆基板的两个端部与所述第一光纤组件之间的间隙中填充第一环氧胶；

将第二光纤组件进行熔融拉锥；

将熔融拉锥后的所述第二光纤组件放置到第二半圆基板的通槽中；

在所述第二半圆基板的两个端部与所述第二光纤组件之间的间隙中填充第二环氧胶；

将所述第一半圆基板和所述第二半圆基板相互倒扣配合，所述第一半圆基板的沿轴向延伸的端面与所述第二半圆基板的沿轴向延伸的端面相互邻接；

将固定管套在所述第一半圆基板和所述第二半圆基板外；

将不锈钢管套在所述固定管外；

在所述不锈钢管与所述固定管之间的间隙中填充硅胶。

7. 根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：

在将所述固定管套在所述第一半圆基板和所述第二半圆基板外后，所述制作方法还包括在所述固定管的两端设置有固化胶。

8. 根据权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于：

所述固定管为热缩管；

所述将固定管套在所述第一半圆基板和所述第二半圆基板外的步骤包括

将所述热缩管套在所述第一半圆基板和所述第二半圆基板外；

对所述热缩管进行加热。

9. 根据权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于：

所述固定管为石英管，所述石英管的长度大于或等于所述石英基板；

所述将固定管套在所述第一半圆基板和所述第二半圆基板外的步骤包括

将所述石英管套在所述第一半圆基板和所述第二半圆基板外。

10. 根据权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于：

所述通槽的横截面为半圆形。