CN113985532A - Mt插芯及其制备方法 - Google Patents

Mt插芯及其制备方法 Download PDF

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CN113985532A CN202111248238.2A CN202111248238A CN113985532A CN 113985532 A CN113985532 A CN 113985532A CN 202111248238 A CN202111248238 A CN 202111248238A CN 113985532 A CN113985532 A CN 113985532A
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易洪波
苏文琪
庄晓科
刘伟基
赵刚
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Abstract

本申请实施例提供了一种MT插芯及其制备方法，涉及光学通讯器件领域。其中，MT插芯的端面开设有若干个用于安装光纤的光纤孔，光纤孔包括对应于光纤纤芯的通光区；插芯的端面在除通光区以外的区域布设有HR膜，在HR膜之上及通光区布设有AR膜。本申请实施例在保障MT插芯光纤接头的数据传输能力的同时，解决了现有技术中MT插芯端面受强激光照射易被烧毁的技术问题。

Description

MT插芯及其制备方法
【技术领域】
本申请涉及光学通讯器件应用领域，尤其涉及一种MT插芯及其制备方法。
【背景技术】
在通信领域中，DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波复用)系统对多芯高密度连接器的需求一直在增长，而光纤的负载功率也越来越大，对MT插芯的质量要求也越来越高。
用于光纤连接的MT插芯在工作状态时，MT插芯的端面将接收到强激光，在其与MPO(Multi-fiber Push On，多芯多通道)连接器带光插拔过程中，纤芯以外的PPS塑胶材质接触到激光的过程中很容易被烧毁，影响MT插芯的使用寿命。
【发明内容】
本申请针对现有技术的缺点，提出一种MT插芯及其制备方法，用以解决现有技术中MT插芯端面受强激光照射易被烧毁的技术问题。
为解决上述问题，本申请的发明内容，具体如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种MT插芯，插芯的端面开设有若干个用于安装光纤的光纤孔，光纤孔包括对应于光纤纤芯的通光区；插芯的端面在除通光区以外的区域布设有HR膜。
在一种可能的实施例中，插芯的端面还布设有AR膜，AR膜布设于HR膜之上。
在一种可能的实施例中，AR膜镀制有m层膜层；HR膜镀制有n层膜层，其中m大于等于1，n大于等于1。
在一种可能的实施例中，HR膜的单层膜层的物理厚度为104.00-530.00nm；AR膜的单层膜层的物理厚度为53.00-514.00nm。
在一种可能的实施例中，在1260～1650nm的激光波长范围内，AR膜的反射率R小于0.2％且透射率T大于99.5％；
在1260～1650nm的激光波长范围内，所述HR膜的反射率R大于90％。
第二方面，本申请实施例还提供一种MT插芯的制备方法，包括以下步骤：
在插芯端面的光纤孔区域涂覆负性光刻胶；
对MT插芯进行烘烤；
采用光源对准通光区后，对插芯的端面进行曝光处理；
溶解插芯端面中非通光区的光刻胶；
在插芯的端面镀制HR膜，以使插芯端面除通光区以外的区域均布设有HR膜。
在一种可能的实施例中，还包括：
清除镀制HR膜后通光区的光刻胶；
在插芯的端面镀制AR膜，以使插芯的端面在HR膜之上还布设有AR膜。
在一种可能的实施例中，采用光源对准通光区后，对插芯的端面进行曝光处理，包括：
采用掩膜部件控制光源的光斑处于插芯端面的通光区内。
在一种可能的实施例中，掩膜部件包括掩膜板和MT插芯中的至少一种。
在一种可能的实施例中，通过离子束辅助蒸发镀膜机进行薄膜沉积镀制HR膜和AR膜中的至少一种。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本申请实施例通过在MT插芯的端面除通光区以外的区域均布设有HR膜，使得MT插芯在实际应用过程中，插芯端面通光区以外的区域中的PPS塑胶材质可反射插拔过程中的强激光，防止MT插芯端面的PPS塑胶材质被激光照射而烧毁，解决了MT插芯端面受强激光照射易被烧毁的技术问题。
本申请实施例的插芯端面还布设有AR膜，使得通光区也布设有AR膜，其中，AR膜具有较强的透过率，有利于提高MT插芯光纤接头的数据传输能力。
本申请实施例还提供了一种制备MT插芯的方法，在对MT插芯进行曝光时，采用光源对准通光区，且通过掩膜板或另一MT插芯控制光源的光斑处于插芯端面的通光区内，有效提高在微米级大小的通光区进行曝光的精准度，提高MT插芯的使用寿命。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
【附图说明】
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例MT插芯的端面示意图；
图2为本申请实施例MT插芯端面中光纤孔区域示意图；
图3为本申请实施例MT插芯制备流程图。
附图标记：
1-针孔
2-光纤孔
3-MT插芯端面除光纤孔和针孔以外的区域
4-通光区
5-光纤端面
【具体实施方式】
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释：
MT插芯的端面：为MT插芯与MPO光纤连接器进行对接的端面。
光纤端面：为单模光纤端面，直径约125μm的圆形区域。
通光区：为MT插芯安装有光纤时光纤端面的中心区域，直径约9-10μm圆形区域。
薄膜沉积：在目标材料制成的特定设计部件上涂上一层薄薄的涂层，并使其表面具有一定的性能，传统的薄膜沉积工艺主要有物理气相沉积、化学气相沉积等，例如在真空条件下，采用物理方法，将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积主要方法包括真空蒸度、溅射镀膜等，不仅可沉积金属膜、合金膜，还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等，所涉及材料包括所有固体(C、Ta、W困难)、卤化物和热稳定化合物；或者，利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。化学气相沉积法可制作薄膜材料包括碱及碱土类以外的金属(Ag、Au困难)、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、硫化物、硒化物、稀化物、金属化合物、合金等。
本申请的发明人在进行研究时，发现在MT插芯端面的PPS塑胶材质在接触到激光的过程中很容易被烧毁，影响其使用寿命。
针对上述技术中所存在的上述至少一个技术问题或需要改善的地方，本申请提供了一种MT插芯及其制备方法，该方案通过在MT插芯的端面的通光区4以外的区域镀制HR膜，使该区域可以实现反射激光、保护MT插芯端面，延长了MT插芯的寿命。
下面通过对几个实施例实施方式的描述，对本申请实施例的技术方案以及本申请的技术方案产生的技术效果进行说明。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。
参见图1和图2所示，本申请实施例提供了一种MT插芯，插芯的端面开设有若干个用于安装光纤的光纤孔2，光纤孔2包括对应于光纤纤芯的通光区4；插芯的端面在除通光区4以外的区域布设有HR膜。其中，HR膜是由具有高低折射率的两种材料镀制而成的多层膜，对光线具有高反射作用的膜层。其中，膜料对膜层效果有决定性的影响，除了理想的折射率，每次所镀制的膜层的均匀性、低吸收性、牢固性等也会非常重要。
参见图1所示，图中显示区域1表示针孔，图中显示区域2表示光纤孔，图中显示区域3表示MT插芯端面除光纤孔和针孔以外的区域。
参见图2所示，图中显示区域4对应于光纤纤芯的通光区。图中显示区域5表示光纤端面。
本申请实施例在MT插芯端面除通光区4以外的区域镀制HR膜，具体的，HR膜是高反射膜，对激光具有较强的反射能力，极大程度的减少激光对PPS塑胶材料的损伤，防止MT插芯的端面的PPS塑胶材料被烧毁，延长使用寿命。
可选地，插芯的端面还布设有AR膜，AR膜布设于HR膜之上。其中，AR膜是由不同材料镀制而成的多层膜，对光线具有高透射作用的膜层。其中，膜料对膜层效果有决定性的影响，除了理想的折射率，每次所镀制的膜层的均匀性、低吸收性、牢固性等也会非常重要。
具体的，AR是具有增透作用，不易受激光损伤且具有较强的透过率，提升光纤接头的数据传输能力。在HR膜之上设置AR膜，激光穿过AR膜之后接触到HR膜，HR膜将激光反射出去，不影响HR膜的反射效果；其中，镀制AR膜时，通光区4也会被镀制上AR膜，可提高了MT插芯端头的数据通信能力。
可选地，AR膜镀制有m层膜层；HR膜镀制有n层膜层，其中m大于等于1，n大于等于1。
可选地，HR膜的单层膜层的物理厚度为104.00-530.00nm；AR膜的单层膜层的物理厚度为53.00-514.00nm。
具体的，上述HR膜的材料包括SIO2，及Ta2O5、Ti3O5、ZrO2和HfO2至少一种，上述AR膜的材料包括SIO2，及ZrO2和HfO2至少一种，其中材料的选择跟材料的NK值有关系，其中，N表示折射率(Refractive index)，K表示消光系数(extinction coefficient)，折射率影响光的折射情况，与材料的厚度、光的波长等有关系，消光系数是指对光的吸收情况，与光的波长等有关系。
其中，在MT插芯的端面利用离子束辅助蒸发薄膜机进行薄膜沉积，使得MT插芯端面上的膜层不易脱落，有较好的稳定性。
其中通过薄膜沉积技术，可以沉积符合要求的膜层，影响膜层的特性的因素包括物理厚度、光学厚度及膜层数量至少一种，使得膜层在一定波长范围具有透光或者全反光的特点。
基于上述内容，将在一种可能的实施例中，对HR膜和AR膜进行简要说明，具体如下：
HR膜堆镀制有12层膜层(如n为12)，膜层1的材料为Ta2O5，其物理厚度为190.20nm，膜层2的材料为SIO2,物理厚度为267.24nm，膜层3的材料为Ta2O5，物理厚度为190.20nm，膜层4的材料为SIO2，物理厚度为267.24nm，……，膜层9的材料为Ta2O5，物理厚度为190.20nm，膜层10的材料为SIO2，膜层11的材料为Ta2O5，物理厚度为529.87nm，膜层12的材料为SIO2，物理厚度为104.35nm。
AR膜堆镀制有6层膜层(如m为6)，膜层1的材料为ZrO2，物理厚度为53.71nm，膜层2的材料为SIO2，物理厚度为78.28nm，膜层3的材料为ZrO2，物理厚度为284.95nm，膜层4的材料为SIO2，物理厚度为513.43nm，膜层5的材料为ZrO2，物理厚度为191.77nm，膜层6的材料为SIO2，物理厚度为264.68nm。
可选地，在一种可能的实施例中，在1260～1650nm的激光波长范围内，AR膜的反射率R小于0.2％且透射率T大于99.5％；
在1260～1650nm的激光波长范围内，HR膜的反射率大于90％。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种MT插芯的制备方法，参见图3所示，本申请实施例对以下步骤进行详细说明：
需要说明地是以下步骤除开镀膜以外，其他所有步骤都可以在黄光灯下操作。
S100：在插芯端面的光纤孔区域涂覆负性光刻胶。
具体地，在插芯端面的光纤孔区域涂覆负性光刻胶之前，还包括对MT插芯端面进行清洁，例如可选用酒精对MT插芯端面进行彻底地清洁。其中，在MT插芯端面的光纤孔区域，采用涂胶刷均匀地涂上一层负性光刻胶。
S200：对MT插芯进行烘烤。
具体的，为了避免直接放置擦掉光刻胶或撞花MT插芯端面造成不良，将涂胶完毕的MT插芯贴于固定模块，固定模块可以是铝块，其中，为了避免光线对MT插芯造成影响，将已固定的MT插芯放入不锈钢盒中，再放入烤箱进行烘烤。可选地，烤箱的温度可设置为100℃，烘烤时间可设置为1H以上。
S300：采用光源对准通光区4后，对插芯的端面进行曝光处理。
可选地，采用掩膜部件控制光源的光斑处于插芯端面的通光区4内；
可选地，掩膜部件包括掩膜板和MT插芯中的至少一种。
具体地，在一种可选的实施例中，为了对MT插芯的通光区4进行曝光，本申请采用UV(Ultra-Violet Ray，紫外线)灯泡作为光源并通过制作具有对应形状的掩膜板，利用掩膜板对不需要光照的区域进行掩盖，再对特定的区域进行曝光，使得通光区4上的负性光刻胶会因曝光而交联固化而不溶于阻显影液中。其中为了使UV光源的光斑刚好落于通光区4中，需要控制UV光源与MT插芯的端面保持预设距离。
具体地，在另一种可选的实施例中，本申请实施例采用UV灯泡作为光源，利用FA光纤作为光源线，使FA光纤一端对准光源，同时利用厚度为0.3㎜(可以是其他厚度，本申请对此不作限定)的垫片固定一端对准UV光源的FA光纤，可选地，采用另一MT插芯(非制备对象)控制光源的光斑大小刚好落于MT插芯端面的通光区4内，使FA光纤的另一端对准需要曝光的MT插芯端面的通光区4以进行曝光使得通光区4上的负性光刻胶会因曝光而交联固化。
由上述两个实施例可知，前者实施例需要制作具有对应形状的掩膜板，对不需要进行光照的地方进行掩盖，但由于每个MT插芯端面设有多个(如12或24)用于安装光纤的光纤孔，且每个光纤孔对应的通光区4直径为9-10μm，因此制作具有若干个直径为9-10μm通光孔的掩膜板的难度较大，同时由于光的散射，使得UV光源光斑刚好落于MT插芯端面的通光区4的技术要求也比较高，故本申请还提供一种采用另一MT插芯(非制备对象)代替前者实施例中的掩膜板的实施例，以解决制作带有若干个直径为9-10μm通光孔的掩膜板成本高，难度大的技术问题，同时还有利于提高控制光斑落于MT插芯(制备对象)端面的通光区4内的精度。
可选地，当采用另一MT插芯控制光源的光斑时，控制两个MT插芯头的相对角度是8°对8°，保证正在制备的MT插芯端面的通光孔与另一MT插芯(非制备对象)的通光孔一一对应。
可选地，曝光过程中照光时间可以设置在20min以上，照光率可以设置为100％。
具体地，本申请实施例通过采用光源线和掩膜部件确保了在微米级大小的通光区4进行曝光的精准度。
S400：溶解插芯端面中非通光区的光刻胶。
具体地，负性光刻胶因交联固化不溶于阻显影液，而未曝光部分溶于显影液，需要进一步说明地是光刻胶的厚度，均匀度和显影液的使用会时间都会影响MT插芯在显影液中的浸泡时长。
S500：在插芯的端面镀制HR膜，以使插芯端面除通光区4以外的区域均布设有HR膜。
具体地，在插芯的端面镀制HR膜之前，还包括为了清洗显影过后的光纤端面5残余光刻胶，利用纯净水把MT插芯的端面彻底地清洗干净，然后装入夹具，镀制HR膜，可选地，同时放入石英片作为测试比较片，镀制完HR膜之后，通过测试石英片的HR曲线，评估所镀制HR膜的透过率。
具体地，HR膜是高反射膜，对激光具有较强的反射能力，极大程度的减少激光对PPS塑胶材料的损伤，防止MT插芯的端面的PPS塑胶材料被烧毁，延长使用寿命。
可选地，还包括S600：清除镀制HR膜后通光区的光刻胶。
具体地，MT插芯需要在去胶液中浸泡30min以上，并用棉签稍微用力擦拭，以达到除去通光区4的光刻胶的目的。
S700：在插芯的端面镀制AR膜，以使插芯的端面在HR膜之上还布设有AR膜。
具体地，需要在超声波环境中用酒精超声5min以上，设置超声功率为100％。可选地，同时放入石英片作为测试比较片，镀制完AR膜之后，通过测试石英片基片的AR曲线，评估所镀制AR膜的反射率。
具体地，AR是具有增透作用，不易受激光损伤且具有较强的透过率，提升光纤接头的数据传输能力。激光穿过AR膜之后接触到HR膜，HR膜将激光反射出去，不影响HR膜的反射效果；其中，镀制AR膜时，通光区4也会被镀制上AR膜，可提高了MT插芯端头的数据通信能力。
可选地，通过离子束辅助蒸发镀膜机进行薄膜沉积镀制HR膜和AR膜中的至少一种。
具体地，通过离子束辅助蒸发镀膜机可进行预设厚度的薄膜沉积；预设厚度包括光学厚度、物理厚度；光学厚度是物理厚度乘以介质折射率；物理厚度为膜层材料的几何厚度。
进一步需要说明的是，通过在薄膜沉积的过程中，放入石英片作为测试比较片，在镀制膜层完毕后，可以通过检测石英片的膜层曲线，基于膜层光学指标评估MT插芯端面所镀制膜层的特性。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种MT插芯，其特征在于：
所述插芯的端面开设有若干个用于安装光纤的光纤孔，所述光纤孔包括对应于所述光纤纤芯的通光区；
所述插芯的端面在除通光区以外的区域布设有HR膜。
2.根据权利要求1所述的MT插芯，其特征在于，所述插芯的端面还布设有AR膜，所述AR膜布设于HR膜之上。
3.根据权利要求2所述MT插芯，其特征在于，所述AR膜镀制有m层膜层；所述HR膜镀制有n层膜层，其中所述m大于等于1，所述n大于等于1。
4.根据权利要求3所述的MT插芯，其特征在于，
所述HR膜的单层膜层的物理厚度为104.00-530.00nm；
所述AR膜的单层膜层的物理厚度为53.00-514.00nm。
5.根据权利要求4所述的MT插芯，其特征在于，
在1260～1650nm的激光波长范围内，所述AR膜的反射率R小于0.2％且透射率T大于99.5％；
在1260～1650nm的激光波长范围内，所述HR膜的反射率R大于90％。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述MT插芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述插芯端面的光纤孔区域涂覆负性光刻胶；
对所述插芯进行烘烤；
采用光源对准所述通光区后，对所述插芯的端面进行曝光处理；
溶解所述插芯端面中的非通光区的光刻胶；
在所述插芯的端面镀制HR膜，以使所述插芯端面除通光区以外的区域均布设有所述HR膜。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：
清除镀制HR膜后所述通光区的光刻胶；
在所述插芯的端面镀制AR膜，以使所述插芯的端面在所述HR膜之上还布设有AR膜。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述采用光源对准所述通光区后，对所述插芯的端面进行曝光处理，包括：
采用掩膜部件控制所述光源的光斑处于所述插芯端面的通光区内。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述掩膜部件包括掩膜板和MT插芯中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，通过离子束辅助蒸发镀膜机进行薄膜沉积镀制HR膜和AR膜中的至少一种。
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