CN105242354A - 矩形光纤阵列器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用光纤技术领域，提供了一种矩形光纤阵列器件，包括相对接的上基板、下基板以及光纤阵列，上基板设有多个并列且紧密排布的第一条形V槽，下基板设有多个并列且紧密排布的第二条形V槽，二者的槽间距相同且槽口正对；光纤阵列包括由第一条形V槽定位的第一光纤层、由第二条形V槽定位的第二光纤层以及夹设于第一光纤层和第二光纤层之间的至少一个第三光纤层；还包括抵顶于第三光纤层两侧的抵接件，第一基板和第二基板还设有用于定位抵接件的容置槽。本发明通过第一条形V槽和第二条形V槽定位第一、第二光纤层，保证第一光纤层和第二光纤层正对，采用抵接件保证第三光纤层和第一、第二光纤层正对，使得每列中的多个光纤精确对准。

Description

矩形光纤阵列器件及其制作方法

技术领域

本发明属于光纤技术领域，特别涉及一种矩形光纤阵列器件及其制作方法。

背景技术

光纤阵列是将多根光纤排列成多层形式，每层包含多根光纤，在其前端部，光纤被精确定位，以正确连接到光纤光学传感器和信号调节通道。除了极端的准确性，光纤传输的优点是：具有非常高的精度，属于本质安全型电气，微创(纳米技术)，免疫电台频率、电磁干扰和微波辐射。现有超过2层的光纤阵列技术均采用光纤相切错位排列封装模式，无法做到光纤阵列中所有有效光纤的同一列中的光纤高精确对准定位，进而排列密度和光耦合效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矩形光纤阵列器件，旨在解决传统光纤阵列同列光纤不能精确对位的问题。

本发明是这样实现的，一种矩形光纤阵列器件，包括相对接的上基板、下基板以及被固定于所述上基板和下基板之间的光纤阵列，所述上基板的表面设有多个并列且紧密排布的第一条形V槽，所述下基板的表面设有多个并列且紧密排布的第二条形V槽，所述第一条形V槽的槽间距和第二条形V槽的槽间距相同，所述第一条形V槽的槽口和第二条形V槽的槽口正对；所述光纤阵列包括由所述第一条形V槽定位的第一光纤层、由所述第二条形V槽定位的第二光纤层以及夹设于所述第一光纤层和第二光纤层之间的至少一个第三光纤层；所述矩形光纤阵列器件还包括抵顶于所述第三光纤层两侧使所述第三光纤层与所述第一光纤层和第二光纤层正对的抵接件，所述第一基板和第二基板还设有用于定位所述抵接件的容置槽。

本发明的另一目的在于提供一种矩形光纤阵列器件的制作方法，包括下述步骤：

将待使用的多根光纤平均分成多组，将每组光纤拉制成多芯带纤；

剥除所述多芯带纤的涂敷层，露出包层，使相邻光纤的包层之间的间隙等于所述光纤包层的直径；

将剥除涂敷层后的任意两组所述多芯带纤错位叠加，使其中一组多芯带纤填充另一组多芯带纤的间隙，并将两组多芯带纤固定，形成光纤层；

准备抵接件以及设有第一条形V槽和容置槽的上基板和设有第二条形V槽和容置槽的下基板；

将抵接件固定在所述容置槽中，将上基板和下基板压合，并使第一条形V槽和第二条形V槽正对；

将若干个光纤层依次穿入第一条形V槽和第二条形V槽之间，通过第一条形V槽、第二条形V槽及抵接件固定所述光纤层，使其整齐排列形成矩形的光纤阵列。

本发明提供的矩形光纤阵列器件，在上基板和下基板上分别开设第一条形V槽、第二条形V槽，并且二者正对，槽间距相等，在装配光纤时，多个第一条形V槽可定位第一光纤层，多个第二条形V槽可定位第二光纤层，由于第一条形V槽和第二条形V槽正对且槽间距相同，可以保证第一光纤层和第二光纤层正对，另外由于采用了抵接件，又可以保证中间部位的第三光纤层可以和第一、第二光纤层正对，这样使得每列中的多个光纤精确对准，形成矩形的光纤阵列。

附图说明

图1是本发明实施例提供的矩形光纤阵列器件的端面结构示意图；

图2是本发明实施例提供的上基板侧视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的上基板俯视结构示意图；

图4是本发明实施例提供的下基板侧视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的下基板俯视结构示意图；

图6是本发明实施例提供的光纤阵列的端面结构示意图；

图7是本发明实施例提供的矩形光纤阵列器件的端面局部结构示意图；

图8是本发明实施例提供的矩形光纤阵列器件的制作方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

请参考图1至图5，本发明实施例提供一种矩形光纤阵列器件，包括相对接的上基板10、下基板20以及被固定于上基板10和下基板20之间的光纤阵列30，如图2和图3，上基板10的表面设有多个并列且紧密排布的第一条形V槽101，如图4和图5，下基板20的表面设有多个并列且紧密排布的第二条形V槽201。第一条形V槽101的槽间距和第二条形V槽201的槽间距相同，第一条形V槽101的槽口和第二条形V槽201的槽口正对；如图1和图6，光纤阵列30包括由第一条形V槽101定位的第一光纤层301、由第二条形V槽201定位的第二光纤层302以及夹设于第一光纤层301和第二光纤层302之间的至少一个第三光纤层303；矩形光纤阵列器件还包括抵顶于第三光纤层303两侧使第三光纤层303与第一光纤层301和第二光纤层302正对的抵接件40，上基板10和下基板20还设有用于定位抵接件40的容置槽50。

本发明提供的矩形光纤阵列器件，在上基板10和下基板20上分别开设第一条形V槽101、第二条形V槽201，并且二者正对，槽间距相等，在装配光纤3011时，多个第一条形V槽101可定位第一光纤层301，多个第二条形V槽201可定位第二光纤层302，由于第一条形V槽101和第二条形V槽201正对且槽间距相同，可以保证第一光纤层301和第二光纤层302正对，另外由于采用了抵接件40，又可以保证中间部位的第三光纤层303可以和第一、第二光纤层正对，这样使得每列中的多个光纤精确对准，形成矩形的光纤阵列30。进而更有效的利用空间，提高光纤密度和光耦合效率。本实施例尤其适合至少包括三个光纤层且每层至少含有三根光纤的情况。

进一步参考图1，本实施例中的抵接件40优选为常规光纤，相应的，容置槽50为与第一条形V槽101和第二条形V槽201平行的第三条形V槽，常规光纤固定于所述第三条形V槽内。可以根据光纤阵列30的层数和光纤直径，合理的设置常规光纤的直径和数量。以三层光纤为例，可以在第三光纤层303的两侧各设置一个常规光纤，对于更多层光纤的结构而言，也可以在第三光纤层303的两侧各设置多个常规光纤，其目的都在于将第三光纤层303固定，防止其移位。

在本实施例中，至少包括三个光纤层，每一个光纤层包括至少三条光纤。

在本实施例中，如图7，槽间距P为：D-0.5μm≤P≤D+0.5μm，其中，D为光纤包层直径。相邻的光纤层的纤芯距离(即上下正对的相邻两个光纤的纤芯距离)H为：D-0.5μm≤H≤D+0.5μm，其中，D为光纤包层直径。

进一步地，多个第一条形V槽101和第二条形V槽201的槽底的曲率半径一致，且越小越好，优选地，该曲率半径小于0.05微米。

进一步优选地，第一条形V槽101和第二条形V槽201的结构相同，两侧面的夹角可以为60°±2°。

进一步优选地，如图2、3，上基板10的第一条形V槽101贯穿于上基板10的两端，如图4、5，在下基板20上，第二条形V槽201的一端和下基板20的一端对齐，另一端缩于下基板20内部，并且，在该内缩的端部处，进一步向下基板内部方向开设一与第二条形V槽201连通的凹部202，该凹部202贯通于下基板20的端部，作为容纳光纤涂敷层的空间。优选地，凹部202与第二条形V槽201之间有一45±3°的斜面60。

图1所示为三层八列矩形光纤阵列30的截面图，含有三个光纤层，每层含有八根光纤，每根光纤的包层直径为125微米，常规光纤的包层直径为250微米。该数据仅是一种可行的实施例，本发明中的光纤层数和每层光纤的数目以及直径还有其他多种选择，其排列方式均与本实施例相同。

本发明进一步提供一种矩形光纤阵列30器件的制作方法，如图8，该方法包括下述步骤：

在步骤S101中，将待使用的多根光纤平均分成多组，将每组光纤拉制成多芯带纤；

在步骤S102中，剥除所述多芯带纤的涂敷层，露出包层，使相邻光纤的包层之间的间隙等于所述光纤包层的直径；

在步骤S103中，将剥除涂敷层后的任意两组所述多芯带纤错位叠加，使其中一组多芯带纤填充另一组多芯带纤的间隙，并将两组多芯带纤固定，形成光纤层；

在步骤S104中，准备抵接件40以及设有第一条形V槽101和容置槽50的上基板10和设有第二条形V槽201和容置槽50的下基板20；

在步骤S105中，将抵接件40固定在所述容置槽50中，将上基板10和下基板20压合，并使第一条形V槽101和第二条形V槽201正对；

在步骤S106中，将若干个光纤层依次穿入第一条形V槽101和第二条形V槽201之间，通过第一条形V槽101、第二条形V槽201及抵接件40固定所述光纤层，使其整齐排列形成矩形的光纤阵列30。

进一步地，该方法还可以包括步骤S107：采用胶水填满上基板10和下基板20之间的空隙并固化。

在上述步骤S101：将待使用的多根光纤平均分成多组，将每组光纤拉制成多芯带纤的步骤中，多芯带纤的组数为光纤层数的二倍，每组多芯带纤中的光纤数目等于一个光纤层中光纤数目的二分之一。并且光纤的涂敷层直径优选为光纤包层直径的2倍。这样，适合将两个多芯带纤错位叠加形成一个光纤层。

以三层八列光纤阵列为例，首先选取24根光纤，将其均分为6组，将每组4根光纤拉制成4芯带纤。然后，剥离每个4芯带纤的涂敷层，露出包层，显然相邻光纤的包层之间存在间隙。例如涂敷层直径为250微米，包层直径为125微米，剥离涂敷层之后，相邻光纤包层的间隙恰好为125微米，恰好为包层直径。这样，在步骤S103中，将剥除涂敷层后的两组4芯带纤错位叠加，其中一组4芯带纤恰好填充另一组4芯带纤的间隙，形成一光纤层。

进一步地，在剥离多芯带纤的涂敷层之后，可以用光纤切割刀将端面切好，用占有酒精的无尘纸清洁好再进行错位叠加。

进一步地，在步骤S104中，准备带有第一条形V槽101和容置槽50的上基板10、带有第二条形V槽201和容置槽50的下基板20以及抵接件40待用，仍以三层八列光纤阵列为例，准备两根包层直径为250微米的常规光纤作为抵接件40，剥除光纤涂敷层，露出250微米包层，用光纤切割刀将端面切好，用占有酒精的无尘纸清洁好待使用。然后进行步骤S105、S106，将常规光纤置于容置槽50，将上基板10和下基板20压合，第一条形V槽101和第二条形V槽201相正对，然后将3个光纤层依次穿入第一条形V槽101和第二条形V槽201之间，第一光纤层301由第一条形V槽101定位，第二光纤层302由第二条形V槽201定位，第三光纤层303由第一条形V槽101和第二条形V槽201夹持且两侧由抵接件40固定，进而整齐排列形成三层八列光纤阵列。

在装配好光纤之后，可以进一步在第一条形V槽101和第二条形V槽201的槽口与光纤之间点胶，让胶水完全填满空隙方可进行UV胶固化，然后对光纤阵列端面进行抛光8度或0度，采用200倍放大检查槽口光纤排列效果，不断改善其排列效果。

采用本发明实施例提供的制作方法制作的光纤阵列器件，不同光纤层的光纤可以上下精确对准，提高光纤密度，进而提高空间利用率以及光耦合效率。该方法易于实施且效果明显，适合广泛采用，例如应用于MM耦合器微型集合信号传输产品中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矩形光纤阵列器件，其特征在于，包括相对接的上基板、下基板以及被固定于所述上基板和下基板之间的光纤阵列，所述上基板的表面设有多个并列且紧密排布的第一条形V槽，所述下基板的表面设有多个并列且紧密排布的第二条形V槽，所述第一条形V槽的槽间距和第二条形V槽的槽间距相同，所述第一条形V槽的槽口和第二条形V槽的槽口正对；所述光纤阵列包括由所述第一条形V槽定位的第一光纤层、由所述第二条形V槽定位的第二光纤层以及夹设于所述第一光纤层和第二光纤层之间的至少一个第三光纤层；所述矩形光纤阵列器件还包括抵顶于所述第三光纤层两侧使所述第三光纤层与所述第一光纤层和第二光纤层正对的抵接件，所述第一基板和第二基板还设有用于定位所述抵接件的容置槽。

2.如权利要求1所述的矩形光纤阵列器件，其特征在于，所述抵接件为常规光纤。

3.如权利要求2所述的矩形光纤阵列器件，其特征在于，所述容置槽为与所述第一条形V槽和第二条形V槽平行的第三条形V槽，所述常规光纤固定于所述第三条形V槽内。

4.如权利要求1所述的矩形光纤阵列器件，其特征在于，每一个光纤层包括至少三条光纤。

5.如权利要求1至4任一项所述的矩形光纤阵列器件，其特征在于，所述槽间距P为：D-0.5μm≤P≤D+0.5μm，其中，D为光纤包层直径。

6.如权利要求1至4任一项所述的矩形光纤阵列器件，其特征在于，相邻的光纤层的纤芯距离H为：D-0.5μm≤H≤D+0.5μm，其中，D为光纤包层直径。

7.矩形光纤阵列器件的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：

将待使用的多根光纤平均分成多组，将每组光纤拉制成多芯带纤；

剥除所述多芯带纤的涂敷层，露出包层，使相邻光纤的包层之间的间隙等于所述光纤包层的直径；

将剥除涂敷层后的任意两组所述多芯带纤错位叠加，使其中一组多芯带纤填充另一组多芯带纤的间隙，并将两组多芯带纤固定，形成光纤层；

准备抵接件以及设有第一条形V槽和容置槽的上基板和设有第二条形V槽和容置槽的下基板；

将抵接件固定在所述容置槽中，将上基板和下基板压合，并使第一条形V槽和第二条形V槽正对；

将若干个光纤层依次穿入第一条形V槽和第二条形V槽之间，通过第一条形V槽、第二条形V槽及抵接件固定所述光纤层，使其整齐排列形成矩形的光纤阵列。

8.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在形成所述矩形的光纤阵列之后还包括：采用胶水填满上基板和下基板之间的空隙并固化的步骤。

9.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述将待使用的多根光纤平均分成多组，将每组光纤拉制成多芯带纤的步骤中，多芯带纤的组数为光纤层数的二倍，每组多芯带纤中的光纤数目等于一个光纤层中光纤数目的二分之一。

10.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述光纤的涂敷层直径为包层直径的二倍。