CN108318971A - 一种光波导芯片免研抛方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光波导芯片免研抛方法，其特征在于：依次包括如下步骤：步骤①：在树脂刀片上固定金刚石，使得金刚石的颗粒度达到4000目以上，金刚石的粒径小于0.25μm，使树脂刀片形成研抛刀片；步骤②：将研抛刀片安装在刀架上，将刀架安装到刀轴上；步骤③：转动研抛刀片，使树脂刀片对光纤、光纤陈列或光芯片进行切割，在树脂刀片切割过程中，树脂刀片上的金刚石同时完成对光纤、光纤陈列或光芯片的研磨和抛光。本发明通过在对光纤、光纤陈列或光芯片切割过程中直接进行镜面化，从而省去了现有技术中切断后还要进行研磨与抛光的步骤，减少三分之二的工艺步骤、减少研抛设备与材料消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种光波导芯片免研抛方法，属于光通信领域。
背景技术
随着运营商骨干网、城域网全面走向100G，甚至400G，光纤入户全面普及，以及数据中心大规模建设和即将启动的5G建设，将拉动新一轮投资周期。多因素叠加共振，将推动光通信产业链光器件的需求增长，各种技术层出不穷，竞争激烈，因此，生产出高可靠性及低本的光器件，是现有技术的主要研发方向。
光器件生产中最重要的二个指标是插入损耗与回波损耗，除了保证传输信号功率的插入损耗，回波损耗也是非常重要的，回损值小表面在该接头处反射较大，容易造成线路误码。如果离源端较近，还容易造成发光激光器工作不稳定。在光纤连接处，后向反射光(连续不断向输入端传输的散射光)相对输入光的比率的分贝数，回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。通常要求反射功率尽可能小，这样就有更多的功率传送到负载。典型情况下设计者的目标是至少40dB的回波损耗。各种器件与器件、器件与光纤之间相连，势必都会产生插入损耗与回波损耗，现有工艺都是对光纤或光纤陈列与光芯片切割后进行研磨抛光，以使插入损耗与回波损耗达到要求的值，原有的工艺是切割、研磨、抛光三步完成，切割是切断、研磨是得到粗糙度较小的面，抛光是镜面端面。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种步骤简便的光波导芯片免研抛方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种光波导芯片免研抛方法，其特征在于：依次包括如下步骤：
步骤①：在树脂刀片上固定金刚石，使得金刚石的颗粒度达到4000目以上，金刚石的粒径小于0.25μm，接近现有技术中抛光过程中使用金刚石的大小，使树脂刀片形成研抛刀片；
步骤②：将研抛刀片安装在刀架上，将刀架安装到刀轴上；
步骤③：转动研抛刀片，使树脂刀片对光纤、光纤陈列或光芯片进行切割，在树脂刀片切割过程中，树脂刀片上的金刚石同时完成对光纤、光纤陈列或光芯片的研磨和抛光。
本发明通过在对光纤、光纤陈列或光芯片切割过程中直接进行镜面化，从而省去了现有技术中切断后还要进行研磨与抛光的步骤，减少三分之二的工艺步骤、减少研抛设备与材料消耗。
本发明步骤③中，研抛刀片的转速大于35000RPM，进刀速度小于0.5毫米/秒。
本发明当研抛刀片的转速大于30000RPM，步骤②中，刀轴与刀架拆卸式安装，研抛刀片于刀架固定安装，以保证研抛刀片、刀架及刀轴相匹配，减少锤击效应，以保证光纤、光纤陈列或光芯片的端面镜面化与研抛刀片的使用寿命。当转速在30000RPM以上时，影响工艺的最大的因素是研抛刀片的“适配”过程，研抛刀片如果无法准确匹配到金属刀架上，金属刀架也无法完美匹配到刀轴上。匹配误差会造成(上下跳动)锤击效应，会损害研抛刀片寿命，以及切割质量，所以需要刀轴上各刀架可进行分离，使刀架与研抛刀片一道作为整从刀轴上拆卸。
本发明步骤③结束后的光纤、光纤陈列或光芯片的表面粗糙度为20nm，回波损耗大于45dB。
本发明相比现有技术，本发明采用切割、研磨以及抛光一步完成，极大节省了研抛设备与材料消耗，同时生产效率也得到了极大的提高。
附图说明
图1是本发明对比实施切割后AFM示意图。
图2是图1中X向粗糙度分布图。
图3是图1中Y向粗糙度分布图。
图4是本发明对比实施抛光后AFM示意图。
图5是图4中X向粗糙度分布图。
图6是图5中Y向粗糙度分布图。
图7是本发明实施生产样品端面的AFM示意图。
图8是图7中X向粗糙度分布图。
图9是图8中Y向粗糙度分布图。
图10是本发明对比实施和实施例的回波损耗数据比较图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
通过实际生产和实验测试，总结出如要使回波损耗大于45dB，光纤及其接触端面的表面粗糙度Ra值小于30nm才能满足要求。在此基础上，结合对比实施例和实施例进行说明。
对比实施例。
本对比实施例首先使用刀片对光纤、光纤陈列或光芯片进行切断。
参见图1-3，采用现有技术的工艺进行切断后的光纤、光纤陈列或光芯片的表面粗糙度Ra值在150nm左右。
而后对切断后的光纤、光纤陈列或光芯片的表面进行研磨以及抛光形成样品。
而后对样品的表面进行测试，参见图4-6，得到其表面粗糙度Ra值在15nm左右，满足回波损耗大于45dB的需求。
实施例。
本实施例中光波导芯片免研抛方法包括如下步骤：
步骤①：在树脂刀片上固定金刚石，使得金刚石的颗粒度达到4000目以上，金刚石的粒径小于0.25μm，本实施例的金刚石接近现有技术中抛光过程中使用金刚石的大小，使树脂刀片形成研抛刀片；
步骤②：将研抛刀片安装在刀架上，将刀架安装到刀轴上；
步骤③：转动研抛刀片，使树脂刀片对光纤、光纤陈列或光芯片进行切割，在树脂刀片切割过程中，树脂刀片上的金刚石同时完成对光纤、光纤陈列或光芯片的研磨和抛光，得到样品。
作为优选，步骤③中，研抛刀片的转速大于35000RPM，进刀速度小于0.5毫米/秒。
当研抛刀片的转速大于30000RPM，步骤②中，刀轴与刀架拆卸式安装，研抛刀片于刀架固定安装，以保证研抛刀片、刀架及刀轴相匹配，减少锤击效应，以保证光纤、光纤陈列或光芯片的端面镜面化与研抛刀片的使用寿命。当转速在30000RPM以上时，影响工艺的最大的因素是研抛刀片的“适配”过程，研抛刀片如果无法准确匹配到金属刀架上，金属刀架也无法完美匹配到刀轴上。匹配误差会造成(上下跳动)锤击效应，会损害研抛刀片寿命，以及切割质量，所以需要刀轴上各刀架可进行分离，使刀架与研抛刀片一道作为整从刀轴上拆卸。
参见图7-9，本实施例样品的端面表面粗糙度Ra值在20nm左右，基本接近研抛工艺生产的表面粗糙度Ra值。同样满足回波损耗大于45dB的需求。
为了更为直观比较对比实施例与本实施例制备的样品结果，采用对比实施例与本实施例制备的多个样品的回波损耗进行比较，以说明批量生产情况下其二者区别。
参见表1和图10。对比实施例和本实施例均各选取15个样品进行测试。表1中分别为对比实施只进行切割后的15个样品、切割后再进行抛光研磨的15个样品以及本实施例的15个样品的回波损耗比较图。
表1
| 样品 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| 原工艺只切割 | 23.5 | 22.6 | 22.4 | 23 | 22.7 | 23.2 | 23.2 | 22.3 | 22.7 | 22.9 | 22.7 | 22.8 | 23.2 | 23.4 | 22.5 |
| 原工艺切割后磨抛 | 52.2 | 52.6 | 53.2 | 52.5 | 52.1 | 52.8 | 52.6 | 52.2 | 52.6 | 52.5 | 52.6 | 52.4 | 52.7 | 53.1 | 52.6 |
| 新工艺只切割 | 50.2 | 51.2 | 50.8 | 50.7 | 50.7 | 50.8 | 50.5 | 50.7 | 50.6 | 50.8 | 51.4 | 51.2 | 50.6 | 50.7 | 51.2 |
其中，对比实施例的切割后再进行抛光研磨的15个样品其平均值为52.58dB，方差为0.293，与之相对，本实施例的15个样品其平均值为50.8dB，方差为0.3。通过该数据比较可以知道，采用本实施例的方法制备的样品的器件性能以及器件稳定性均能够与现有技术相近。与之相对，本实施例通过在对光纤、光纤陈列或光芯片切割过程中直接进行镜面化，从而省去了现有技术中切断后还要进行研磨与抛光的步骤，减少三分之二的工艺步骤、减少研抛设备与材料消耗，同时能够保证与现有技术相近的产品品质。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种光波导芯片免研抛方法，其特征在于：依次包括如下步骤：
步骤①：在树脂刀片上固定金刚石，使得金刚石的颗粒度达到4000目以上，金刚石的粒径小于0.25μm，使树脂刀片形成研抛刀片；
步骤②：将研抛刀片安装在刀架上，将刀架安装到刀轴上；
步骤③：转动研抛刀片，使树脂刀片对光纤、光纤陈列或光芯片进行切割，在树脂刀片切割过程中，树脂刀片上的金刚石同时完成对光纤、光纤陈列或光芯片的研磨和抛光。
2.根据权利要求1所述的光波导芯片免研抛方法，其特征在于：步骤③中，研抛刀片的转速大于35000RPM，进刀速度小于0.5毫米/秒。
3.根据权利要求1所述的光波导芯片免研抛方法，其特征在于：当研抛刀片的转速大于30000RPM，步骤②中，刀轴与刀架拆卸式安装，研抛刀片于刀架固定安装，以保证研抛刀片、刀架及刀轴相匹配，减少锤击效应，以保证光纤、光纤陈列或光芯片的端面镜面化与研抛刀片的使用寿命。
4.根据权利要求2所述的光波导芯片免研抛方法，其特征在于：步骤③结束后的光纤、光纤陈列或光芯片的表面粗糙度为20nm，且回波损耗大于45dB。
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|---|---|---|---|---|
| JP2007190642A (ja) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Allied Material Corp | 軟質被削材料の乾式切削用サーキュラーソーおよび加工法 |
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