CN105911647B - 一种多芯扇入扇出模块耦合封装系统 - Google Patents

一种多芯扇入扇出模块耦合封装系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多芯扇入扇出模块耦合封装系统，包括光源、四维调整架、六维调整架、第一夹具、第二夹具、第一陶瓷插芯、第二陶瓷插芯、单芯光纤束、多芯光纤、直角棱镜、第一CCD、第二CCD和光功率计，单芯光纤束插入第一陶瓷插芯，多芯光纤插入第二陶瓷插芯；第一夹具上放置并固定单芯光纤束，第二夹具上放置并固定多芯光纤；四维调整架上放置并固定第一夹具，六维调整架上放置并固定第二夹具；光源与单芯光纤束各尾纤分别连接，光功率计与多芯光纤连接；第一CCD、第二CCD分别与显示器相接；直角棱镜置于单芯光纤束与多芯光纤之间，其下方设置一移动载物板。本发明能够提高多芯扇入扇出模块耦合封装效率，操作方便，并且提高了产品成品率。

Description

一种多芯扇入扇出模块耦合封装系统
技术领域
本发明属于光纤通信技术领域，更具体地，涉及一种多芯扇入扇出模块耦合封装系统。
背景技术
多芯光纤由于增加了空间复用维度，可大幅度提高通信系统容量，因此成为当前研究的热点。多芯光纤通信系统实际应用，要求多芯光纤和单模光纤可实现低损耗高回波损耗连接，即为多芯扇入扇出模块。现有技术中，多芯扇入扇出模块耦合封装系统在多芯扇入扇出模块耦合对准时无端面观测系统，致使各纤芯无法同时精确对准，效率低下。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多芯扇入扇出模块耦合封装系统，其目的在于解决多芯扇入扇出模块耦合封装中的几何对准问题，降低由几何对准偏差导致的插入损耗。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种扇入扇出模块耦合封装系统，包括：光源、四维调整架、六维调整架、第一夹具、第二夹具、第一陶瓷插芯、第二陶瓷插芯、单芯光纤束、多芯光纤、直角棱镜、第一CCD、第二CCD和光功率计，单芯光纤束插入第一陶瓷插芯，多芯光纤插入第二陶瓷插芯；第一夹具上放置并固定单芯光纤束，第二夹具上放置并固定多芯光纤；四维调整架上放置并固定第一夹具，六维调整架上放置并固定第二夹具；光源与单芯光纤束各尾纤分别连接，光功率计通过裸纤适配器与多芯光纤连接；第一CCD、第二CCD分别于显示器相接；第一CCD位置位于单芯光纤束与多芯光纤上方，第二CCD位于单芯光纤束与多芯光纤侧面；直角棱镜置于单芯光纤束与多芯光纤之间，直角棱镜的下方设置有一移动载物板。
在本发明一个较佳实施例中，为能够同时在一个显示器中观测多芯扇入扇出模块端面对准情况，单芯光纤束、多芯光纤和直角棱镜排列于同一水平线上。
更进一步地，通过调整所述四维调整架和所述六维调整架，并同时观测所述光功率计的变化，实现空间耦合，使得所述单芯光纤束与所述多芯光纤的轴线重合。采用所述移动载物板将所述直角棱镜从所述单芯光纤束和所述多芯光纤之间移出，从而当所述光源依次与所述单芯光纤束中的光纤相连时，通过调节所述六维调整架可以使得与所述多芯光纤相连的所述光功率计测得的功率均达到最大并保持稳定，此时已经完全对准达到最佳耦合状态。
更进一步地，六维调整架包括三个独立旋转轴alpha1、beta1、gamma1与三个独立位移轴x1、y1、z1，第三旋转轴gamma1的轴心位于所述多芯光纤的轴线上；三个独立位移轴x1、y1、z1两两垂直，分别控制上下、前后、左右方向移动；所述三个独立旋转轴alpha1、beta1、gamma1分别以三个独立位移轴x1、y1、z1为旋转对称轴，控制三个旋转方向。
更进一步地，四维调整架包括三个独立旋转轴alpha2、beta2、gamma2与一个独立位移轴y2，所述第三旋转轴gamma2的轴心位于单芯光纤束的轴线上；独立位移轴y2与六维调整架的独立位移轴y1平行，控制前后方向移动；三个独立旋转轴alpha2、beta2、gamma2分别与六维调整架的三个独立旋转轴alpha1、beta1、gamma1平行，控制三个旋转方向。
更进一步地，单芯光纤束与多芯光纤的轴线、第一CCD的光轴和第二CCD的光轴三者相互垂直。
更进一步地，所述光源为不同发射波长的激光光源或发光二极管光源。
更进一步地，所述直角棱镜的两个直角面均镀有高反膜，并设置于所述单芯光纤束与所述多芯光纤之间，用于将来自单芯光纤束端面和多芯光纤端面的光线分别偏转90°后进入所述第二CCD，以使第二CCD可同时清晰观察到单芯光纤束端面和多芯光纤端面。
更进一步地，当所述单芯光纤束经过所述四维调整架调整对准后，且当所述多芯光纤经过所述六维调整架调整对准后，将所述单芯光纤束与多芯光纤的端面靠近，使用滴管滴加折射率匹配液于端面之间，吸走多余折射率匹配液；使用六维调整架扩大端面距离，放入玻璃套管，并使用点胶针在所述多芯光纤和单芯光纤束的靠近光纤尾端部分涂覆紫外胶，使紫外胶布满玻璃管尾端表面；将所述单芯光纤束和多芯光纤靠近，使紫外胶浸入玻璃套管和所述单芯光纤束与多芯光纤的缝隙中；经过1～5分钟后，紫外胶浸入充分，采用紫外灯照射紫外胶10～30分钟，使紫外胶充分固化，完成多芯光纤耦合器的封装。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用由CDD和直角棱镜相结合构成的双端面观测系统，来完成多芯扇入扇出模块的对准耦合，简化操作流程，节约大量空间耦合时间，提升工作效率；
(2)本发明在一个显示器中可以同时观察单芯光纤束和多芯光纤端面进行观测，可以提供统一参考线，有利于降低对准误差，配合图像处理程序可实现更加精确的控制，使器件性能更加；
(3)本发明根据实际使用要求，只采用单边六维调整，一边为四维调整，成本更低；
(4)本发明可应用范围广，适用于需要双端面观察基于有源耦合需求的耦合封装系统。
附图说明
图1是多芯扇入扇出模块耦合封装系统示意图；
图2为直角棱镜位置示意图；
图3为显示器中端面对准示意图，(a)为端面对准前示意图，(b)为端面对准后示意图；
图4为多芯光纤耦合器封装结构示意图；
图5为紫外灯示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-光源，2-四维调整架，3-单芯光纤束，4-第一夹具，5-第一陶瓷插芯，6-移动载物板，7-直角棱镜，8-第一CCD，9-第二陶瓷插芯，10-第二夹具，11-六维调整架，12-多芯光纤，13-光功率计，14-第二CCD，15-显示器，16-紫外灯，17-紫外胶，18-玻璃套管，19-折射率匹配液。
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1，本发明实施例包括：光源1、四维调整架2、单芯光纤束3、第一夹具4、第一陶瓷插芯5、移动载物板6、直角棱镜7、第一CCD8、第二陶瓷插芯9、第二夹具10、六维调整架11、多芯光纤12、光功率计13、第二CCD14和显示器15；其中，光源1与单芯光纤束3各尾纤分别连接，单芯光纤束3插入第一陶瓷插芯5，第一夹具4上放置并固定单芯光纤束3，四维调整架2上放置并固定第一夹具4；多芯光纤12插入第二陶瓷插芯9，第二夹具10上放置并固定多芯光纤12，六维调整架11上放置并固定第二夹具10；第一CCD8位置位于单芯光纤束3与多芯光纤12上方，第二CCD14位于单芯光纤束3与多芯光纤12侧面；第一CCD8、第二CCD14分别与显示器15相接；直角棱镜7置于单芯光纤束3与多芯光纤12之间，直角棱镜7的下方设置有一移动载物板6；光功率计13通过裸纤适配器与多芯光纤12连接。
请参阅图2，此时单芯光纤束3的端面和多芯光纤12的端面会经过直角棱镜7反射至第二CCD14，因此我们可以通过与第二CCD14连接的显示器15看到单芯光纤束3的端面和多芯光纤12的端面。
通过调整四维调整架2、六维调整架11同时观测光功率计13变化，实现空间耦合，此时单芯光纤束与多芯光纤轴线重合；通过四维调节架2和六维调节架11来旋转单芯光纤束3和多芯光纤12，在显示器15上可以看到单芯光纤束3和多芯光纤12的端面，此时它们端面的纤芯排布可以准确重合。完成端面对准后，用移动载物板6将直角棱镜7从单芯光纤束3和多芯光纤12之间移出，从而当光源1依次与单芯光纤束3中的光纤相连时，通过调节六维调整架11可以使得与多芯光纤12相连的光功率计13测得的功率均达到最大并保持稳定，此时证明已经完全对准达到最佳耦合状态。
请参阅图4，将单芯光纤束3和多芯光纤12经过四维调整架2和六维调整架11调整对准后，将单芯光纤束3与多芯光纤12的端面靠近，使用滴管滴加折射率匹配液19于端面之间，吸走多余折射率匹配液19；使用六维调整架11扩大端面距离，放入玻璃套管18，并使用点胶针在所述多芯光纤12和单芯光纤束3的靠近光纤尾端部分涂覆紫外胶17，使紫外胶17布满玻璃套管18尾端表面；将单芯光纤束3和多芯光纤12靠近，使紫外胶17浸入玻璃套管18和单芯光纤束3与多芯光纤12的缝隙中；经过1～5分钟后，紫外胶17浸入充分，采用紫外灯16照射紫外胶10～30分钟，使紫外胶充分固化，完成多芯光纤耦合器的封装。
本发明多芯扇入扇出模块耦合封装系统在使用过程中，以七芯单芯光纤束和七芯多芯光纤耦合封装为例：
将插入第一陶瓷插芯5的单芯光纤束3固定在第一夹具4上，将插入第二陶瓷插芯9的多芯光纤12固定在第二夹具10上。在四维调整架2上放置并固定第一夹具4，在六维调整架11上放置并固定第二夹具10；请参阅图2，此时单芯光纤束3的端面和多芯光纤12的端面会经过直角棱镜7反射至第二CCD14，因此我们可以通过与第二CCD14连接的显示器15看到单芯光纤束3的端面和多芯光纤12的端面；
将光源1与单芯光纤束3各尾纤分别连接，光功率计13通过裸纤适配器与多芯光纤12连接；通过调整四维调整架2、六维调整架11同时观测光功率计13变化，实现空间耦合，此时单芯光纤束与多芯光纤轴线重合；请参阅图3(a)，此时单芯光纤束6的端面和多芯光纤7的端面中的纤芯排布是不对准的，因此我们可以通过四维调节架2和六维调节架11来旋转单芯光纤束3和多芯光纤12，请参阅图3(b)，此时它们端面的纤芯排布可以准确重合。完成端面对准后，用移动载物板6将直角棱镜7从单芯光纤束3和多芯光纤12之间移出，从而当光源1依次与单芯光纤束3中的七芯光纤相连时，通过调节六维调整架11可以使得与多芯光纤12相连的光功率计13测得的功率均达到最大并保持稳定，此时证明已经完全对准达到最佳耦合状态；
请参阅图4，将单芯光纤束3和多芯光纤12经过四维调整架2和六维调整架11调整对准后，将所述单芯光纤束3与多芯光纤12的端面靠近，使用滴管滴加折射率匹配液19于端面之间，吸走多余折射率匹配液19；使用六维调整架11扩大端面距离，放入玻璃套管18，并使用点胶针在所述多芯光纤12和单芯光纤束3的靠近光纤尾端部分涂覆紫外胶17，使紫外胶17布满玻璃套管18尾端表面；将所述单芯光纤束3和多芯光纤12靠近，使紫外胶17浸入玻璃套管18和所述单芯光纤束3与多芯光纤12的缝隙中；经过1～5分钟后，紫外胶17浸入充分，采用紫外灯16照射紫外胶10～30分钟，使紫外胶充分固化，完成多芯光纤耦合器的封装。经测试，制得的多芯光纤耦合器的纤芯的平均损耗小于0.7dB，各纤芯的损耗全部小于1dB。
本发明能够提高多芯扇入扇出模块耦合封装效率，操作方便，并且提高了产品成品率。本领域的技术人员容易理解，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 (6)

1.一种多芯扇入扇出模块耦合封装系统，其特征在于，包括光源(1)、四维调整架(2)、单芯光纤束(3)、第一夹具(4)、第一陶瓷插芯(5)、移动载物板(6)、直角棱镜(7)、第一CCD(8)、第二陶瓷插芯(9)、第二夹具(10)、六维调整架(11)、多芯光纤(12)、光功率计(13)、第二CCD(14)和显示器(15)；
所述光源(1)与所述单芯光纤束(3)各尾纤分别连接，所述单芯光纤束(3)插入所述第一陶瓷插芯(5)，所述第一夹具(4)上放置并固定所述单芯光纤束(3)，所述四维调整架(2)上放置并固定所述第一夹具(4)；所述多芯光纤(12)插入所述第二陶瓷插芯(9)，所述第二夹具(10)上放置并固定所述多芯光纤(12)，所述六维调整架(11)上放置并固定所述第二夹具(10)；所述第一CCD(8)设置于所述单芯光纤束(3)与所述多芯光纤(12)的上方，所述第二CCD(14)设置于所述单芯光纤束(3)与所述多芯光纤(12)的侧面；所述第一CCD(8)、所述第二CCD(14)分别与所述显示器(15)相接；所述直角棱镜(7)置于所述单芯光纤束(3)与所述多芯光纤(12)之间，所述直角棱镜(7)的下方设置有所述移动载物板(6)；所述光功率计(13)通过裸纤适配器与所述多芯光纤(12)连接；
通过调整所述四维调整架(2)和所述六维调整架(11)，并同时观测所述光功率计(13)的变化，实现空间耦合，使得所述单芯光纤束(3)与所述多芯光纤(12)的轴线重合；
采用所述移动载物板(6)将所述直角棱镜(7)从所述单芯光纤束(3)和所述多芯光纤(12)之间移出，从而当所述光源(1)依次与所述单芯光纤束(3)中的光纤相连时，通过调节所述六维调整架(11)可以使得与所述多芯光纤(12)相连的所述光功率计(13)测得的功率均达到最大并保持稳定，此时已经完全对准达到最佳耦合状态。
2.如权利要求1所述的多芯扇入扇出模块耦合封装系统，其特征在于，所述单芯光纤束(3)、所述多芯光纤(12)和所述直角棱镜(7)排列于同一水平线上。
3.如权利要求1所述的多芯扇入扇出模块耦合封装系统，其特征在于，单芯光纤束与多芯光纤的轴线、第一CCD的光轴和第二CCD的光轴三者相互垂直。
4.如权利要求1所述的多芯扇入扇出模块耦合封装系统，其特征在于，所述光源为不同发射波长的激光光源或发光二极管光源。
5.如权利要求1-4任一项所述的多芯扇入扇出模块耦合封装系统，其特征在于，所述直角棱镜(7)的两个直角面均镀有高反膜，并设置于所述单芯光纤束与所述多芯光纤之间，用于将来自单芯光纤束端面和多芯光纤端面的光线分别偏转90°后进入所述第二CCD，以使第二CCD可同时清晰观察到单芯光纤束端面和多芯光纤端面。
6.如权利要求1所述的多芯扇入扇出模块耦合封装系统，其特征在于，当所述单芯光纤束经过所述四维调整架调整对准后，且当所述多芯光纤经过所述六维调整架调整对准后，将所述单芯光纤束与多芯光纤的端面靠近，使用滴管滴加折射率匹配液于端面之间，吸走多余折射率匹配液；使用六维调整架扩大端面距离，放入玻璃套管，并使用点胶针在所述多芯光纤和单芯光纤束的靠近光纤尾端部分涂覆紫外胶，使紫外胶布满玻璃管尾端表面；将所述单芯光纤束和多芯光纤靠近，使紫外胶浸入玻璃套管和所述单芯光纤束与多芯光纤的缝隙中；经过1分钟～5分钟后，紫外胶浸入充分，采用紫外灯照射紫外胶10分钟～30分钟，使紫外胶充分固化，完成多芯光纤耦合器的封装。
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