CN1178085C - 光纤拼接用聚合物夹持元件 - Google Patents

光纤拼接用聚合物夹持元件 Download PDF

Info

Publication number
CN1178085C
CN1178085C CNB008153078A CN00815307A CN1178085C CN 1178085 C CN1178085 C CN 1178085C CN B008153078 A CNB008153078 A CN B008153078A CN 00815307 A CN00815307 A CN 00815307A CN 1178085 C CN1178085 C CN 1178085C
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
groove
clamper
substrate
fiber splicing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB008153078A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1387629A (zh
Inventor
R��A��ŵ�߿�
R·A·诺尔伍德
B·布朗
J·霍尔曼
�ɳ��
L·W·沙克莱特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN1387629A publication Critical patent/CN1387629A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1178085C publication Critical patent/CN1178085C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3632—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means
    • G02B6/3636—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the mechanical coupling means being grooves
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3648—Supporting carriers of a microbench type, i.e. with micromachined additional mechanical structures
    • G02B6/3652—Supporting carriers of a microbench type, i.e. with micromachined additional mechanical structures the additional structures being prepositioning mounting areas, allowing only movement in one dimension, e.g. grooves, trenches or vias in the microbench surface, i.e. self aligning supporting carriers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3801—Permanent connections, i.e. wherein fibres are kept aligned by mechanical means
    • G02B6/3806—Semi-permanent connections, i.e. wherein the mechanical means keeping the fibres aligned allow for removal of the fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/1215—Splitter
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3632—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means
    • G02B6/3636—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the mechanical coupling means being grooves
    • G02B6/364—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the mechanical coupling means being grooves inverted grooves, e.g. dovetails
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3684—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the manufacturing process of surface profiling of the supporting carrier
    • G02B6/3692—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the manufacturing process of surface profiling of the supporting carrier with surface micromachining involving etching, e.g. wet or dry etching steps

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

本发明涉及光纤的拼接技术。更具体地，本发明涉及光纤与其它光纤或波导的拼接方法。本发明提供一种光纤拼接元件，用于使光纤耦合和光纤与波导的对准。此拼接元件使得被拼接的光纤能够进行横向和纵向的精确对准，并改善其共线性，实现低的耦合损失。本发明提供一种光纤的拼接方法，该方法包括：A)提供一种光纤拼接元件，该元件包括：一个基片和在该基片上的至少一个光纤夹持器，其中所述夹持器包括互相平行的相邻聚合物条，每个条都具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面与基片平行的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；以及B)将第一和第二光纤的互补端并列放置在该沟槽中。

Description

光纤拼接用聚合物夹持元件
本发明的背景
发明领域
本发明涉及光纤的拼接(splicing)技术，本发明更具体涉及光纤与其它光纤或与光波导拼接的方法。本发明进一步提供可用于光纤耦合(coupling)和用于光纤和波导对接的光纤拼接元件。此拼接元件能够在横向和纵向都做到精确对准(alignment)，并改善拼接光纤的共线性，实现低的耦合损失。
背景技术
近来在光通讯领域的发展，为控制光线和为光线导向提供了大量的装备。这些装备按其特征可以分成无源装备和有源装备，前者的功能仅是沿着特定的路径引导光线的传播，而后者能够控制传播光线的某些功能，比如强度或者偏振，或者它们能动态地控制光线传播的路径。在光通讯领域里，由于其优异的传播特性，以及可以加工成几千米的长度，光纤一直是被选择用于长距离传播光线的介质。
光线通过光纤的芯区传播，此芯区的直径可以小到几个微米。在某些点，必须把多根光纤连接在一起，连接得越紧密、引起的损失越小就越好。
因此，为了避免大量的光线通过耦合而损失，光纤的精确对准是十分关键的。再有，由于光学器件在继续不断地缩小，将许多器件集成在单一个芯片上变得更加普遍，平面纤维定位元件变得更有价值。在现有技术中发明出许多制品和方法，以提供平面纤维定位元件，使得光纤能够有效地与基片耦合。对对准公差的要求使现有技术的这些器件和方法具有高度的复杂性和很高的成本。
对使用硅“V型槽”作为纤维定位元件的方法已经有许多叙述。美国专利4,767,174利用了可以优选地以高精确度对某些结晶取向的硅基片进行蚀刻这一事实。通过一系列的平版印刷的步骤包括涂敷抗蚀膜、曝光，然后是液体蚀刻就能够做到这一点。然而，一旦加工出V型槽，其作用仅仅是使光纤相对于硅基片的表面定位。仍然需要给光纤的端口(end)相对于基片上任何其它器件，比如光波导的端口定位。这一般是通过对相互对应的两个组件进行微操作来实现的，然后用光学级的胶水将对准固定。在制造过程中采用微操作是非常昂贵的，也是非常费时的。
可选择地，可以用另外的定位元件使V型槽和光纤相对于波导定位，但这也增加了此方法的复杂性，提高了成本。即使如在美国专利4973126中所述，当只用V型槽技术将两根光纤互相连接时，也还需要几个其它的定位元件。V-型槽技术也用来给光纤相对于某些表面的定位，比如硅表面本身，但此V型槽并不提供任何力以将光纤保留在此位置上。这就是说，如果没有一个或几个附加的元件提供某些保留力，此光纤很容易从槽中滑出。一般用向下的力使一个盖板或带有V型槽的第二基片与光纤接触，将其保持在V型槽中，并用光学胶粘剂或光敏聚合物使组件保持在一起。
美国专利4,735,677叙述了一种方法，用于在硅基片表面上提供对准光纤的导向。在此方法中，首先必须用积淀(soot)法在硅晶片上生长出一层玻璃，其中，通过火焰水解的方法处理玻璃前体，将玻璃颗粒沉积在硅上，然后在电炉中加热使玻璃固结。然后在此层玻璃上通过平版印刷形成花纹，再通过反应离子蚀刻(RIE)形成定位元件。在形成这些元件以后，将光纤插在它们之间，用粘合剂或者用二氧化碳激光束使玻璃熔融实现固定。这个技术涉及到多个加工步骤，并且限于不被高温加工损坏的基体或不含有会受到RIE蚀刻损害的敏感电子器件的基片。再有，象V型槽技术一样，此方法仅用来给纤维定位，除非通过使用粘合剂或其它高温熔融方法，否则还不能给耦合提供刚度或保持力。
美国专利4,796,975公开了一种方法，使光纤与基片光波导对准并与其相连。一个或几个优选可蚀刻材料的板和波导基片彼此相邻地面朝下放在一个平面上，使该板的上部和波导的上部对齐。一个背板固定在背表面上使整个组件保持在一起。然后将优选可蚀刻材料进行蚀刻，形成V型槽，与波导基片的光引导区对齐。再以后，光纤以与光引导区光学对准的方式固定在其上。在另一方面，该发明涉及到按照此方法制造的具有纤维引出端的波导基片。
美国专利4,750,799公开了一种混合型光集成电路，其具有在硅基片上形成的高二氧化硅玻璃光波导、在光学上与光波导耦合的光纤和光器件，以及用于将此光纤和光器件分别在预定位置相对于光波导对准的光纤导件和光器件导件。携带电导体的岛(island)分布在基片上，在基片上形成了第一电导体膜，在光波导的上表面上形成第二电导体膜，光纤导件、光器件导件和岛在电气上都是和第一电导体膜绝缘的。
美国专利5,359,687公开了一种光耦合器件，该器件包括一个在所述基片表面的预定位置具有放置光波导用表面区的基片、一个在该基片表面上用于将光纤和在预定位置上的光波导进行光对准和耦合的沟槽，其中该沟槽的纵轴与预定位置对准，使得在该光纤放置在沟槽中和该光波导放置到位时，该光纤导光的芯部和该波导是基本上光学对准的。
在这些以前的公开中都没有提及在占据很小的空间的情况下将纤维在几乎任何平面基片上精密和准确定位的能力。本发明的目的就是给光纤提供一个固定保持力，而无需通过光学粘合剂或热处理定位的附加元件，无需使用复杂的制造步骤或者用微操作进行精巧的对准。本发明提供一种聚合物拼接元件条，也叫做弹性聚合物夹持器(gripper)，为光纤提供一种拼接手段。一旦将这种夹持器沉积在基片上，就能够在其间抓住光纤并使其处于紧密接触的位置，在最大程度上减小传播中的损失。还有，通过调节此夹持器的长度及其间隔距离，就能够很容易地控制横向和纵向的对准以及共线性。
发明概述
本发明提供一种光纤的拼接方法，该方法包括：
A)提供一种光纤拼接元件，该元件包括一个基片和至少一个在该基片上的光纤夹持器，其中所述夹持器包括互相平行的相邻聚合物条，每个条都具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面与基片平行的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；以及B)将第一和第二光纤的互补端并列放置在该沟槽中。
本发明还提供一种光纤拼接方法，该方法包括如下的步骤：A)提供一个基片；B)将一种可光聚合的组合物基本均匀地沉积在该基片上；C)在光化辐射下将可光聚合的组合物进行影象曝光，并除去无影象的区域，留下有影象的区域，其形状是至少一个在基片上的光纤夹持器，其中所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；以及D)将第一和第二光纤的互补端并列放置在该沟槽中。
本发明进一步提供一个光纤拼接方法，该方法包括如下步骤：A)提供一个基片；B)将可聚合的组合物基本均匀地沉积在该基片上；C)在可聚合组合物上压出花样，其形状是至少一个在该基片上的光纤夹持器，其中所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；D)将可聚合的组合物固化；以及E)将第一和第二光纤的互补端并列放置在该沟槽中。
本发明的另一方面是一种光纤拼接元件，该元件包括i)一个基片；和ii)一个在该基片上包括至少两个光纤夹持器的阵列，其中每个所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；该夹持器在该基片上的定位使得其沟槽是共线的。
本发明的再一方面是一种光纤拼接元件，该元件包括i)一个基片；和ii)至少一个在该基片上的光纤夹持器，其中夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁，而且其中聚合物条在侧壁之间具有可以弹性变形的内部。
本发明的又一个方面提供一种光纤拼接制品，该制品包括i)一个基片；ii)至少一个在该基片上的光纤夹持器，其中夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；iii)至少一根插在该沟槽中的光纤，使得该光纤的一部分在超过该沟槽的高度上呈弧形，该光纤的末端与另一根光纤或波导的互补端并列放置；以及iv)每根光纤、其它光纤或波导、至少一个光纤夹持器和该基片的至少一部分都被封装(encapsulate)在一个基本上是固体的物质中。
本发明还提供一种光纤拼接制品，该制品包括i)一个基片；ii)一个在该基片上包括至少两个光纤夹持器的阵列，其中每个所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；该夹持器在该基片上的定位使得其沟槽是共线的；以及iii)至少一根插在该沟槽中的光纤使得该光纤的一端与固定在该基片上波导的互补端并列放置。
附图简述
图1是一个夹持器的侧视图，显示两个相邻的聚合物条的横截面；
图2是在其沟槽中把持住两个光纤末端的夹持器的顶视图；
图3是夹持一根光纤的断续分段夹持器的顶视图；
图4是一个夹持器的侧视图，显示两个相邻聚合物条的横截面，该夹持条在侧壁之间具有可高弹性变形的内部；
图5是夹持两根光纤的断续夹持器阵列的顶视图；
图6是夹持一根与基片载波导对准的光纤的夹持器的顶视图；
图7是夹持一根光纤的断续夹持器的侧视图，其中光纤的一部分在超过夹持器的高度上呈弧形；
图8显示具有集成夹持器阵列的1×16分线器的示意图；
图9显示在夹持器中包括凸起的高台结构的设计，该设计具有与断续夹持器互相交叉的指状物；
图10显示定位于夹持器沟槽中的光纤横截面，使得该沟槽在夹持器基部的宽度(w2)大于夹持器顶部沟槽的宽度(w1)。
优选实施方案的详细说明
本发明的拼接元件适合于拼接光纤和用于光纤与波导或其它光器件的耦合。此夹持器可用于单模拼接，包括带状拼接，实现的耦合损失低于大约0.1dB。形成夹持器的聚合物条具有凹进(undercut)的形状，此形状使夹持器能够相对向地夹持住光纤，刚好给一根光纤提供水平对准。如在图1中所显示，该夹持元件包括一个位于基片4表面上的夹持器2，其中该夹持器2包括相邻的平行聚合物条6。每个聚合物条6具有附着在基片4表面上的基部14、所在平面平行于基片4的顶部表面10和在条6之间形成沟槽8的侧壁12。优选每个沟槽在夹持器基部的宽度大于此沟槽在夹持器顶部表面上的宽度。基片4的一部分表面形成沟槽8的底面，使得此沟槽在夹持器基部的宽度(w2)大于此沟槽在夹持器顶部的宽度(w1)，或者在此夹持器的顶部可能不是平的情况下，大于此夹持器在超过光纤直径一半的横截面高度以上的最宽处的宽度。
如在图10中所示，为了得到垂直和水平地沿着其轴线和垂直于该轴线保持纤维的夹持作用，必须符合如下的要求：w2＞w1，w2≥d，h＞d/2和w1＜d，这里d是光纤直径，h是其夹持器在其超过光纤直径一半的横截面高度以上最宽处的高度。进一步要求，侧壁12要足够平，使得每个夹持条(strip)6在至少一个点与光纤接触，使该弹性体的夹持条6在光纤上施加一个垂直于光纤轴的力。在插入光纤以后，该沟槽在夹持器基部的宽度大致大于或等于光纤的直径。该沟槽在大于该光纤直径一半的高度上的宽度小于该光纤的直径，而且该夹持器在基片上方的高度至少是该光纤直径的一半。
图2是显示在沟槽8中夹持两根光纤16和18末端的夹持器2的顶视图。一旦在基片4上制造出夹持条6，通过将第一光纤16和第二光纤18的互补端并列放入沟槽8，则把这些光纤插入到沟槽8中就是很简单的了。这些光纤在沟槽8中是这样定位的，光纤16和18的导光芯在光学上是彼此对准的，或者在光学上是基本对准的，使得光线在此芯部中以最小的光能损失传播。为了确保尽可能小的损失，光纤16和18的末端应该是彼此互补的。如果这些光纤的末端不是已经互补的，则可以将其切成互补的角度，比如垂直于其轴线的角度或者范围在约5～约10度的角度，以得到具有极大降低了的背反射的良好性能的夹持效果。每根光纤在沟槽8中定位时，一次插入一根，插入第二根光纤时优选将其向下推入沟槽中靠近第一根光纤，然后沿着沟槽将其滑动，直至每根光纤的末端间隔的距离为大约10μm或者更小，优选5μm或者更小，最优选1μm或者更小。另外，如在图6中所看到的，可以将一根光纤插入夹持器中，与固定在基片上包括覆盖层和芯部的波导并排，通过在此夹持器的沟槽中使该光纤滑动，直至波导和该光纤之间的距离为10μm或者更小为止。在波导底下可以使用一个任选的平台(plateau)，以抬高该波导的芯部，使其与光纤的芯部垂直对准。也可以使用一个垫片(shim)，其一部分在夹持器条6内和在其之间，其作用也是类似地用来调节光纤芯部的高度，使之与波导的芯部匹配。
此光纤可以是通常的单模光纤、保持偏振光纤、多模光纤或光缆、紫外-近红外透射纤维光缆或硬聚合物包敷光缆。在本发明中使用的适当的波导的截面可以基本上是抛物面形、高斯(Gaussian)型、梯形、正方形、矩形或半球形。
可以确定此夹持器的尺寸比例以夹持和定位各种普通直径比如50、125、140、250和900μm的光纤。此夹持器的高度必须大于光纤直径的一半，但无需大于光纤直径。夹持器越高，使其与光纤接触的间隔距离必须越小。但是，最小间隔距离越小，就越难将光纤插入沟槽中。此夹持器的宽度必须足够大使其能附着在该基片上，还要足够窄使其能够弯曲和易于插入光纤。
在光纤上使用涂层以防止其断裂是普通的做法。此涂层可以保留在原位，或可以从光纤上剥掉以实现更精确的对准。当留在原位时，夹持器及其沟槽的尺寸必须按比例放大以适应更大的光纤直径。
类似地，本发明可以允许在每个夹持器中插入两根或多根光纤，由此进行两对或多对光纤间的拼接。在此情况下，夹持器的各个条必须放得更远离，以使夹持器容纳多根光纤。
作为直径125μm普通通讯光纤夹持用的一个设计的例子，在基片4上，条6中心至中心的间隔距离优选从大约160μm至大约250μm，更优选为大约180μm至大约220μm。最优选的中心至中心的间隔距离为大约200μm。条6的高度在大约70μm～大约130μm的范围，更优选在大约100μm～大约120μm的范围。在条6的上表面，沟槽8的宽度在大约100μm～大约120μm的范围，更优选在大约105μm～大约115μm的范围，而在条6的底表面，沟槽8的宽度可以为大约120μm～大约140μm，更优选为大约125μm～大约135μm。条6的长度优选为大约0.1mm～大约20mm，最优选为大约1mm～大约10mm。
聚合物条6是用已知的平版印刷方法，用可光聚合组合物等形成的。首先，将可光聚合组合物基本上均匀地沉积在基片4的表面上。然后，让此可光聚合组合物在光化辐射下进行影象曝光，在与计算机控制的载物台一起使用时，曝光可以使用激光，用紫外激光束时，激光可以使精确区域的组合物曝光，也可以与具有基本透明和基本不透明区域花纹的遮光层一起使用准直紫外灯。然后用溶剂比如用甲醇，除掉无影象的区域，在该基片4上留下形状为至少一个光纤夹持器的影象区。
在另一个实施方案中，聚合物条6是用软而柔韧的压花工具使可聚合的组合物形成在基体上的形状为至少一个光纤夹持器的花纹。这样的柔软工具一般用聚硅氧烷制造。然后将该组合物固化并除去工具。此工具的柔韧性必须足够大，以使其能够从固化的聚合物上除去而不损坏夹持器。可聚合组合物可以用许多手段固化，比如光化辐射或加热，此组合物应该具有足够的粘度，以适应工具上突起的特征。在从固化的组合物上除去工具以后，根据花纹特征的不同，在该基片上将留下至少一个夹持器。如果希望的话，工具的花纹可以包括多个夹持器，用于多根夹持。在固化步骤以后，可以将该基片任选地进行修整，以将夹持器分隔在一个小的区域里。
适当的可光聚合组合物包括由单体或单体与适当光引发剂的混合物进行光聚合而形成的光聚合物，这些单体例如有环氧化物，丙烯酸和甲基丙烯酸聚氨酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的酯、丙烯酸和甲基丙烯酸环氧酯、丙烯酸和甲基丙烯酸多乙二醇酯、乙烯基醚、其它含乙烯基的有机单体和它们的混合物。这种丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体的例子有二丙烯酸或甲基丙烯酸、三丙烯酸或甲基丙烯酸、四丙烯酸或甲基丙烯酸的芳基酯，比如单、二、三和四丙烯酸或甲基丙烯酸的苯酯、萘酯、双酚A酯、联苯酯、甲烷联苯酯、二-(三氟甲基)甲烷联苯酯、苯氧基苯酯等。
有用的单体还包括脂肪族的丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯和四丙烯酸酯，比如丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸β-羧基乙酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯、丙烯酸环己酯、单丙烯酸丙二醇酯、丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮、二丙烯酸或二甲基丙烯酸1，6-己二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸或二甲基丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸或二甲基丙烯酸的三甘醇酯、二丙烯酸或二甲基丙烯酸的四乙二醇酯、二丙烯酸或二甲基丙烯酸的多乙二醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸乙氧基化的新戊二醇酯、二丙烯酸丙氧基化的新戊二醇酯、二丙烯酸脂族酯、二丙烯酸烷氧基化的脂族酯、二丙烯酸脂族碳酸酯、三丙烯酸或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸乙氧基化三羟甲基丙烷酯、三丙烯酸丙氧基化三羟甲基丙烷酯、丙氧基化三丙烯酸甘油酯、三丙烯酸三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、四丙烯酸季戊四醇酯、五丙烯酸二季戊四醇酯、四丙烯酸二(三羟甲基丙烷)酯、烷氧基化四丙烯酸酯。
最优选的单体包括三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸乙氧基化三羟甲基丙烷酯、丙氧基化三丙烯酸甘油酯、四丙烯酸季戊四醇酯、五丙烯酸二季戊四醇酯、四丙烯酸二(三羟甲基丙烷)酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸环己酯、二丙烯酸1，4-丁二醇酯、二丙烯酸乙氧基化双酚A酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸二甘醇酯、二甲基丙烯酸二醇酯、二丙烯酸1，6-己二醇酯和四丙烯酸季戊四醇酯。
特别有用的是一种混合物，其中至少一种单体是多官能单体，比如二丙烯酸酯或三丙烯酸酯，因为它们将在反应的光聚合物中产生交联网络。在本发明的方法中使用的优选单体混合物是33％的丙烯酸聚氨酯和67％的二丙烯酸1，6-己二醇酯的混合物以及67％的二丙烯酸乙氧基化双酚A酯和33％的三丙烯酸三羟甲基丙烷酯的混合物。
许多光引发剂适用于由紫外线引发的单体混合物的光聚合。优选的光引发剂是可以溶解于优选的单体而且在辐照所选用的光波长下具有有用吸收的引发剂。如果光聚合物元件必要独特的几何形状将会造成在通过单体层的厚度中形成一个光引发作用的梯度，那么在辐照的波长下，此单体层有明显的光吸收是很重要的。如果在此波长下单体组分的光吸收太小，就可以用光引发提供必要的吸收。联合使用几种光引发剂用于拓宽波长的敏感度或者增加加入料的溶解度，或者使单体系统的感光速度与要使用的特定光源相匹配。特别有用的包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(Darocur 1173)、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(Irgacure 651)和用1∶1的二苯酮增感的1-羟基环己基苯基酮(Irgacure 500)。特别优选的混合光引发剂是这三种增感剂按1∶1∶1的比例的混合物。
在光引发单体混合物中使用的引发剂的量取决于在辐照光源中可以获得的光能下所需的感光速度，以及所需的侧壁角度和聚合物定位元件的厚度。一般说来，对于高亮度、聚焦的光源，比如扫描激光束需要较少的引发剂，而对低亮度光源，比如汞灯，它散布复盖到很大面积如印刷电路板上，那就需要较多的引发剂。光引发剂的可用加入量，按混合单体层总重量的百分比计，是0.1～10％，优选0.5～8％，最优选是2～6％。
聚合物的分子量优选等于或大于大约50,000，更优选等于或大于100,000。在本发明的一个最优选的实施方案中，聚合物材料是一种光聚合物，这是一种在其凝胶点以上的交联聚合物，这就是说其分子量基本是无限的。此聚合物应该是基本无定形的(结晶度小于30％)，而不是结晶的，其玻璃化转变温度(Tg)应该低于其使用温度，以保证高度的链段迁移性。
此聚合物的结晶度优选低于大约25％，更优选低于大约10％，以得到高度韧性的聚合物。
由于将光纤与另外的光纤或者与光波导器件连接使用的温度是室温，此光聚合物的玻璃化温度，即Tg，优选低于室温，这样，Tg优选低于大约30℃，更优选低于大约20℃，最优选的光聚合物材料的Tg低于10℃。此光聚合物的Tg优选是聚合物的固有性能。然而，也认识到，可以通过聚合物科学的通用技术中已知的几种方法来调节Tg，比如添加增塑剂或用溶剂溶涨聚合物，而如此处理过的聚合物，在本发明的方法中也是可以使用的，并不超出本发明的范围。
任何包埋在光聚合物基片中的未反应单体都可能起着增塑剂的作用。进一步说，一旦光纤被插入本发明的沟槽结构中，就不再要求聚合物定位元件的Tg处在所述的关键范围之内。在以后的时间里，此Tg可以通过蒸发掉溶剂或增塑剂或者使聚合物进一步交联而调节到更高的值。与此类似，虽然不太方便，如果器件的组装是在等于或高于聚合物Tg的高温度下进行，然后冷却到低于Tg的温度，就可以使用其Tg高于室温，即在大约30℃以上的聚合物。
组成聚合物条6的聚合物优选含有一定程度的交联，以防止聚合物链的整体移动，因此在将光纤引入到夹持条6之间的沟槽以后恢复聚合物条6的必要几何形状。夹持条6形状的恢复是与弹性聚合物的回弹性相联系的。在优选的情况下，其中组成夹持条6的聚合物材料是在其凝胶点以上的交联聚合物，每个聚合物链就必须有最少量的单个主化学键交联。在一个更优选的组合物中，至少一个活性单体是多功能单体，即它在同一个分子中含有两个或多个活性官能团。当这样的多功能单体作为单体混合物的主要成分而存在时，得到的聚合物将更广泛地交联，每个聚合物链将有许多交联。
在本发明中可以使用的聚合物所表现出的拉伸强度优选为大约100～大约850kg/cm2，更优选为大约150～大约300kg/cm2。在本发明的方法中使用的交联光聚合物的百分比伸长率优选为大约2～大约300％，更优选为大约2～大约100％，这是因为在更优选的组合物中的交联度增加了。可用的硬度值优选为大约20～大约200s(摆锤硬度)，更优选的值是大约40～大约150s。
一旦进行了聚合，该聚合物条6必须是柔韧的，以提供一定程度的弹性强度，使得其在将光纤插入沟槽8的时候在施加的应力作用下发生变形。此聚合物还不应该太脆，否则在插入时它会被损坏，它也不能太硬否则可能引起光纤的损坏。然而，此变形不应该是永久性的，并且夹持器应该尽可能快地恢复或基本恢复到其初始的尺寸形状，以给光纤提供有用的保持力。
基片4可以是任何用于形成通常光器件基片的固体材料。这些材料所希望的特性包括在该器件的典型使用温度下的力学稳定性和光学稳定性，它优选是具有大约2μm或者更薄氧化物层的晶片。用于制造基片4的优选材料包括印刷电路板材料、包括聚亚胺膜的聚合物、石英、玻璃、半导体晶片、无机晶体和硅。更优选的基片材料是硅和石英。最优选的基片材料是石英。基片4优选用适当的偶联剂作为底涂料，以改善和聚合物条6的粘接。适当的偶联剂包括硅烷，比如丙烯酰氧基丙基三氯硅烷。
在图3中显示的是本发明的一个优选实施方案，它具有包括至少两个在基片上制造的光纤夹持器的共线夹持器阵列。这样的阵列在此已表述为断续的，或者分段的夹持器。参见图1和图3，夹持器2位于基片上的位置使得其沟槽8是共线的，形成了适合于插入光纤的纵向阵列。此阵列可以对整个光纤拼接的性能进行更好的控制，即控制拼接中的横向对准、纵向对准和共线性，或者角度偏差。此外，如在图5中所示，在单个的基片4上还可以有一个或多个附加的阵列，每个都包括至少两个光纤夹持器2。优选每个阵列的位置是互相平行的。
许多参数都影响沿着光纤长度对其的夹持力。这包括沿着光纤长度上夹持器的数目、每个夹持器的长度、沟槽和光纤16直径的尺寸差、聚合物的弹性模量、每根聚合物条6的厚度和聚合物与玻璃之间静摩擦系数的大小。这些因素可以在一起进行调节，以控制沿着光纤轴线方向对其的夹持力。在一个优选的实施方案中，由于静摩擦而产生的力可在正常处置时足以保持纤维定位，但它又要低得足可以让光纤在适当的力的作用下沿着其长度滑动，以使其与可能已经固定到位的第二根光纤或波导更紧密地接触。
在图4中显示了另一个实施方案，其中每根夹持条6的内部20受到的光化辐照比侧壁12所受到的辐照要少，由此形成了具有较低弹性模量的内部20的夹持器。此结构将在每根夹持条的内部引起更大部分的某种弹性形变。夹持条的这种夹心结构可以通过平版印刷的方法，使用具有基本透明和基本不透明区域的花纹遮光板来实现，其中基本透明的区域具有半不透光的区域，此区域使得在夹持条6内部20产生的聚合度小于侧壁12的聚合度。当水平的夹持器阵列2在单个的基片上时，此实施方案是特别适用的。如在图5中所见到的，这样的实施方案包括多个彼此相邻的夹持器2，使得不是在最外边的聚合物条6为具有沟槽8的两个相邻夹持器形成了侧壁12。这就是说，中心的聚合物条6是由两个夹持器2共享的。因此，如果所连接的光纤数目是n，则需要的夹持条6的数目就是n+1。当把光纤插入夹持器2中时，条6就被强迫向外移动一点位置。可是当夹持器2在水平阵列中排列时，每个随后的沟槽8变得变窄，越来越难以把每根光纤插到下一个夹持器中。再者，当插入的光纤要与固定的波导阵列对准时，由于在阵列内侧插入光纤引起的变形的累计，靠近阵列外侧的光纤就被推向外面，在横向上不能与其相应的波导对准。因此，使用具有可弹性形变内部的聚合物条6是有用的。当使用这种聚合物条时，由插入光纤产生的压力将引起其内部20向上变形，而不是横向变形离远光纤，因而减小了对相邻夹持器的影响。
在图7中显示的是另一个可选实施方案，在该方案中，在夹持器2的沟槽8上方的高度上光纤可以呈弧形。图7显示了两个断续夹持器之间呈弧形的光纤。此实施方案有助于降低拼接处的应力，减小随着时间产生的对光纤的损害。此拼接元件可以任选地包封在封装材料比如聚硅氧烷或环氧树脂中，以进一步降低拼接处的应力。当一个光纤阵列要和另一个光纤阵列或者波导阵列拼接时，光纤的弧形就更加有用。当这样的阵列待拼接时，可以通过弯曲某些光纤或全部光纤来补偿阵列元件之间的长度差。
在图1～8的实施方案中，需要使用放大视象的精心组装，因为光纤和夹持器的尺寸都很小。如在图9中所示，在图3的夹持器设计中包括一个突起的平台结构24，就可以消除组装时的许多困难。此平台24优选具有与图3分段夹持器相互交叉的指状物。该平台24附着在基片上，其高度优选在基片以上，此高度与夹持条6的高度相似，但更高。在组装的过程中，如果光纤16没有和夹持条6形成的沟槽8对准，它就会跨在平台24的上面。可以用手横向移动此光纤，直到它“找到”沟槽并卡入到位。可以对第二根光纤做类似的处理，然后沿着其长度推送，直到两个光纤的端面靠紧。最后，可以用粘合剂将它们固定。
对于本发明的每个实施方案，都可能使用在现有技术中已知的指数匹配流体，以降低背反射和拼接时的损失。此流体应该施涂在两根拼接的光纤端面之间的缝隙处，或者在光纤和波导的端面之间的缝隙处。在拼接是永久性的情况下，可以用透明的光学粘合剂代替指数匹配流体。虽然任何透明粘合剂或流体都能够提供优点，但当粘合剂或流体的折光指数与光纤或波导的有效指数相匹配时会得到最好的性能。可以用粘接促进剂如硅烷类化合物对光纤玻璃进行预处理来增强粘合剂的结合力。
虽然参照优选的实施方案具体显示和叙述了本发明，本领域的一般技术人员都可以容易地理解，只要不偏离本发明的精神和范围，可以做各种变化和修改。可以理解为，这里提出的权利要求覆盖了所公开的实施方案、上面讨论过的可替代方案和所有与它们等效的内容。
下面的非限定性实施例用来说明本发明。
实施例1
对一个在250μm输出芯部具有等间隔波导的1×16单模分光器制造一个掩膜。此掩膜上还加入了花纹，产生聚合物光纤夹持器的阵列，此夹持器适用于把16根光纤对准和连接到1×16分光器的每个输出上。掩膜的输出部分包含设计的特征，以产生输出波导的末段和光纤对准夹持器阵列。此掩膜是一种暗背景的掩膜，其中线条和被包围的结构(比如被包围的矩形)以透明的开孔再现于掩膜上。此掩膜设计得能够连接直径125μm光纤的阵列。由掩膜上间隔很近的一对矩形开孔产生相邻光纤之间的每个夹持元件。这些开孔的宽度是60μm，一对开孔内的间隔是20μm，每对间隔110μm。二官能的丙烯酸类单体混合物在紫外辐射下曝光形成弹性体的夹持元件，辐射的花纹是通过接触印刷印在整个掩膜上的。在曝光时使用了垂直的间隔元件，使夹持器的高度为大约100μm。在曝光以后，除去掩膜，通过用丙酮洗涤表面，除去未反应的单体使整个1×16的结构显影。由于在掩膜上每对矩形之间沟槽的高宽比很大(20μm宽比100μm深)，在显影的过程中，夹持器的此区域是未清除的。通过对间隔很近的一对掩膜开孔进行曝光得到一个单个的合成夹持器元件，其边缘处的聚合度比较高，而内部填充着柔软的凝胶(如在图4和图8所示)。曝光和显影的过程导致夹持器边缘(竖壁)下部凹进，使得夹持元件之间的间隔从其顶部(w1)的大约110μm到其基部(w2)的大约130μm。由于光纤被卡到位于夹持元件之间，在垂直方向上具有斜度的沟槽空间里，夹持元件所受的必要的压力主要发生在每个夹持器的中心部分，这部分充填着凝胶，而且比边缘部分软得多。每个夹持器的中心部分很容易变形，这就减轻了由于依次插入光纤而逐渐积累起来的应力。由于最大地减轻了应力的积累，也由于对阵列的末端进行了制约，就保持了整个阵列相应光纤和波导的对准，上述的制约是由在夹持条阵列的端点由宽的矩形形成的大单片夹持元件实现的。
实施例2
制造聚合物夹持器用于两根单模光纤之间的低损耗机械拼接。此夹持条的目标是100μm高和95μm宽。此夹持条由10mm长的20个区段的阵列组成，每个区段由一对聚合物条构成。在每对夹持条当中，在其最靠近处夹持条的间隔是110μm。
将一片硅晶片仔细清洗和干燥用作基片。在此基片的一面涂敷上一薄层丙烯酰氧丙基三氯硅烷作为粘接促进剂，然后用丙酮冲洗掉多余的促进剂并用氮气干燥晶片。使用一块2mm厚，暗背景的适于形成图3所示的夹持结构的铬夹持器掩膜。此掩膜被放在两根直径100μm的钨丝的顶部，以在基片和掩膜之间造成间隙。在掩膜的边缘处，将丙烯酸类单体涂在基片上，让其在毛细管作用下在掩膜的底下逐渐渗透，直到整个夹持器的面积上都被单体淹没。然后透过掩膜用功率为11mw/cm2的高压紫外汞灯对单体曝光5秒。除去掩膜和钨丝，用甲醇温和地漂洗基片和夹持器1～2分种，以除去过量的未聚合单体。在用氮气温和地干燥以后，在氮气吹扫下再用紫外灯将夹持器曝光附加的10秒。
将一根直径125μm的单模光纤垂直于其轴线截断，然后卡入靠近夹持器中点处。第二根光纤以其被截断的端面对着第一根的端面放置，将其卡入此夹持器中，并且沿着其轴线推动，直到与第一根光纤靠紧。
然后测试拼接性能。监测在波长1550nm处的插入损失，此时将拼接处放在加热板上，从25℃加热到130℃，然后再返回到25℃，如此反复进行。随着拼接组件被加热，损失呈现出波动。损失的波动范围是0.05dB～0.15dB。可以认为硅基片随着受热而膨胀，光纤端面与端面的间隔发生变化，引起插入损失的Fabry Perot型变化。用与第一次拼接相同的方法拼接的第二个接头重复此测试，不同点是在两根光纤的端面的间隙之间和周围涂布上指数匹配的光学粘合剂。此粘合剂是Norland 61，这是一种设计用于光学上的巯基酯类的粘合剂。在此情况下，随温度的波动大致相当于在前面不用粘合剂时所观察到的十分之一。平均损失是0.01dB，伴有温度导致的波动±0.005dB。

Claims (44)

1.光纤的拼接方法，该方法包括：
A)提供一种光纤拼接元件，该元件包括：
i)一个基片；
ii)在该基片上的至少一个光纤夹持器，其中所述夹持器包括互相平行的相邻聚合物条，每个条都具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面与基片平行的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；以及
B)将第一和第二光纤的互补端并列放置在该沟槽中。
2.如权利要求1的方法，该方法还包括在步骤B以前垂直切断第一光纤和第二光纤的末端。
3.如权利要求1的方法，其中实施步骤B是将第一光纤压入沟槽中，然后将第二光纤压入沟槽中。
4.如权利要求1的方法，其中实施步骤B是将第一光纤压入沟槽中，然后在沟槽中滑动第二光纤，直到第一和第二光纤末端以等于或小于大约10μm的距离相隔。
5.如权利要求1的方法，其中所述提供一种光纤拼接元件的步骤A)包括下列步骤：
a)提供一个基片；
b)将一种可光聚合的组合物基本均匀地沉积在该基片上；以及
c)在光化辐射下将可光聚合的组合物进行影象曝光，并除去无影象的区域，而留下有影象的区域，其形状是至少一个在基片上的光纤夹持器，其中所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，而且每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁。
6.如权利要求5的方法，其中至少一个光纤夹持器含有柔韧材料。
7.如权利要求5的方法，其中每个条的内部的光化辐射曝光量少于侧壁的曝光量，借此形成可弹性变形的内部。
8.如权利要求1的方法，其中所述提供一种光纤拼接元件的步骤A)包括下列步骤：
a)提供一个基片；
b)将可聚合的组合物基本均匀地沉积在该基片上；
c)在可聚合组合物上压出花样，其形状是至少一个在该基片上的光纤夹持器，其中所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；以及
d)将可聚合的组合物固化。
9.一种光纤拼接元件，该元件包括：
i)一个基片；和
ii)一个在该基片上包括至少两个光纤夹持器的阵列，
其中每个所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；该夹持器在该基片上的定位使得其沟槽是共线的。
10.如权利要求9的光纤拼接元件，此元件还包括至少一个附着在基片上的平台，其位置与夹持器相邻，此平台在基片表面以上的高度具有一个上表面，其高度高于或等于位于基片表面以上的夹持器顶部表面的高度；此平台与夹持器的间隔使得待拼接的光纤不会通过夹持器和此平台之间。
11.如权利要求10的光纤拼接元件，其中，该平台部分扩展入夹持器之间。
12.如权利要求9的光纤拼接元件，该元件还包括一对插入到沟槽之中的光纤，使得光纤的末端以互补的角度并排放置。
13.如权利要求9的光纤拼接元件，其中每个沟槽在夹持器基部的宽度大于此沟槽在夹持器上表面处的宽度。
14.如权利要求9的光纤拼接元件，其中每个条上表面的宽度基本上比在此上表面处沟槽的宽度更宽。
15.如权利要求9的光纤拼接元件，其中该阵列包括两个以上的夹持器。
16.如权利要求9的光纤拼接元件，该元件包括一个或多个每个都含有在基片上的至少两个光纤夹持器的附加阵列，其中，在每个阵列中的每个所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁，其中该沟槽在夹持器基部的宽度大于在夹持器上表面处沟槽的宽度；在每个阵列中夹持器在基片上的定位使其沟槽是共线的。
17.如权利要求16的光纤拼接元件，其中的聚合物条在其侧壁之间具有可弹性变形的内部。
18.如权利要求16的光纤拼接元件，其中每个阵列互相平行。
19.如权利要求16的光纤拼接元件，该元件还包括一个以上的附加阵列，而且其中每个阵列包括两个以上的夹持器。
20.一种光纤拼接元件，该元件包括：
i)一个基片；和
ii)在该基片上的至少一个光纤夹持器，其中夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁，而且其中该聚合物条在该侧壁之间具有可弹性变形的内部。
21.如权利要求20的光纤拼接元件，该元件包括含有在基片上的至少两个光纤夹持器的阵列，其中每个所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁，其中每个沟槽在夹持器基部的宽度大于该沟槽在夹持器上表面处的宽度；此夹持器在基片上的定位使得其沟槽是共线的。
22.如权利要求21的光纤拼接元件，其中每个条的上表面基本上比在上表面处沟槽的宽度更宽。
23.如权利要求21的光纤拼接元件，其中该阵列包括两个以上的夹持器。
24.如权利要求21的光纤拼接元件，该元件包括一个或多个每个都含有在基片上的至少两个光纤夹持器的附加阵列，其中在每个阵列中的每个所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁，其中沟槽在夹持器基部的宽度大于该沟槽在夹持器上表面处的宽度；在每个阵列中夹持器在基片上的定位使得其沟槽是共线的，而且其中聚合物条在其侧壁之间具有可弹性变形的内部。
25.如权利要求24的光纤拼接元件，其中每个阵列都互相平行。
26.如权利要求24的光纤拼接元件，该元件还包括一个以上的附加阵列，而且其中每个阵列都包括两个以上的夹持器。
27.如权利要求20的光纤拼接元件，其中所述侧壁和内部每个都含有聚合的物质，其中内部的聚合度小于侧壁的聚合度。
28.一种光纤拼接制品，该制品包括：
i)一个基片；
ii)至少一个在该基片上的光纤夹持器，其中所述的夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；
iii)至少一根插在该沟槽中的光纤，使得该光纤的一部分在超过该沟槽的高度上呈弧形，该光纤的末端与另一根光纤或波导的互补端并列放置；以及
iv)每根光纤、另一根光纤或波导、至少一个光纤夹持器和至少一部分基片都被包封在一个基本上为固体的物质中。
29.如权利要求28的光纤拼接制品，该制品包括含有多个夹持器的阵列，这些夹持器在基片上的位置使得它们的沟槽是共线的。
30.如权利要求29的光纤拼接制品，其中的光纤在相邻夹持器之间是弯曲的。
31.如权利要求29的光纤拼接制品，该制品包括至少一个含有多个夹持器的附加阵列，这些夹持器在基片上的位置使得它们的沟槽是共线的。
32.如权利要求29的光纤拼接制品，其中在至少一个附加阵列中，光纤在相邻夹持器之间是弯曲的。
33.如权利要求28的光纤拼接制品，其中光纤与固定在基片上的波导并列放置。
34.如权利要求28的光纤拼接制品，其中的波导的截面主要是抛物面形、高斯型、梯形、正方形、矩形或半球形。
35.一种光纤拼接制品，该制品包括：
i)一个基片；
ii)一个包括至少二个在该基片上的光纤夹持器的阵列，其中每个所述夹持器包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁；该夹持器在基片上的定位使得其沟槽是共线的；以及
iii)至少一根插在该沟槽中的光纤，使得该光纤的末端与固定在该基片上的波导互补端并列放置。
36.如权利要求35的光纤拼接制品，其中每个条的上表面基本上比在此上表面处沟槽的宽度更宽。
37.如权利要求35的光纤拼接制品，其中该阵列包括两个以上的夹持器。
38.如权利要求35的光纤拼接制品，该制品还包括一个或多个每个都含有在基片上的至少两个光纤夹持器的附加阵列，其中在每个阵列中的每个所述夹持器都包括相邻的平行聚合物条，每个条具有附着在该基片表面上的基部、一个其所在平面平行于基片的顶部表面和在相邻条之间形成沟槽的侧壁，其中沟槽在夹持器基部的宽度大于该沟槽在夹持器上表面处的宽度；在每个阵列中的夹持器在基片上的定位使得其沟槽是共线的；以及至少一根光纤被插入到多个阵列的沟槽中，使得该光纤的末端与固定在基片上的波导的互补端并列放置。
39.如权利要求35的光纤拼接制品，其中聚合物条在其侧壁之间具有可弹性变形的内部。
40.如权利要求38的光纤拼接制品，其中每个阵列互相平行。
41.如权利要求38的光纤拼接制品，该制品还包括一个以上的附加阵列，而且其中每个阵列包括两个以上的夹持器。
42.如权利要求41的光纤拼接制品，其中的聚合物条在其侧壁之间具有可弹性变形的内部。
43.如权利要求35的光纤拼接制品，该制品包括至少一根插入到沟槽中的光纤，使得此光纤的一部分在超过此沟槽的高度上呈弧形；每根光纤、波导、至少一个光纤夹持器和至少一部分基片都被包封在基本上为固体的物质中。
44.如权利要求35的光纤拼接制品，其中的波导的截面主要是抛物面形、高斯型、梯形、正方形、矩形或半球形。
CNB008153078A 1999-09-03 2000-08-31 光纤拼接用聚合物夹持元件 Expired - Fee Related CN1178085C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/390,112 US6266472B1 (en) 1999-09-03 1999-09-03 Polymer gripping elements for optical fiber splicing
US09/390,112 1999-09-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1387629A CN1387629A (zh) 2002-12-25
CN1178085C true CN1178085C (zh) 2004-12-01

Family

ID=23541113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB008153078A Expired - Fee Related CN1178085C (zh) 1999-09-03 2000-08-31 光纤拼接用聚合物夹持元件

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6266472B1 (zh)
EP (1) EP1208396B1 (zh)
JP (1) JP4663940B2 (zh)
KR (1) KR20020039336A (zh)
CN (1) CN1178085C (zh)
AT (1) ATE251762T1 (zh)
AU (1) AU7982800A (zh)
CA (1) CA2383552A1 (zh)
DE (1) DE60005848T2 (zh)
IL (1) IL148226A0 (zh)
TW (1) TWI245137B (zh)
WO (1) WO2001018581A1 (zh)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030174943A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-18 Caracci Stephen J. Optical devices and methods of manufacture
US6928226B2 (en) * 2002-03-14 2005-08-09 Corning Incorporated Fiber and lens grippers, optical devices and methods of manufacture
GB2389916A (en) * 2002-06-20 2003-12-24 Bookham Technology Plc Fine alignment of optic fibres to optical components
WO2004010190A1 (en) * 2002-07-23 2004-01-29 Corning Incorporated Optoelectronic module with passive alignment of optical elements
US20040101439A1 (en) * 2002-11-21 2004-05-27 Fusco Adam J Biological and chemical reaction devices and methods of manufacture
US20040114874A1 (en) * 2002-12-12 2004-06-17 Katsumi Bono Optical fiber array devices and methods of manufacture
US6810195B2 (en) * 2002-12-19 2004-10-26 Cornining Incorporated Securing optical elements and optical devices
US6816653B2 (en) * 2003-02-25 2004-11-09 Corning Incorporated Passive alignment of optical fibers with optical elements
US20040190851A1 (en) * 2003-03-31 2004-09-30 Garner Sean M. Two-dimensional optical element arrays
US20050018199A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 Leblanc Philip R. Fiber array interferometer for inspecting glass sheets
KR20050058794A (ko) * 2003-12-12 2005-06-17 엘지전자 주식회사 고분자 렌즈와 광섬유를 이용한 광통신용 시준 렌즈계
US20060096358A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-11 University Of Washington Optical projection tomography microscope
KR20070030028A (ko) * 2005-09-12 2007-03-15 삼성전자주식회사 사무기기의 절전제어방법
US20110075976A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 James Scott Sutherland Substrates and grippers for optical fiber alignment with optical element(s) and related methods
US8477298B2 (en) * 2009-09-30 2013-07-02 Corning Incorporated Angle-cleaved optical fibers and methods of making and using same
US8295671B2 (en) * 2009-10-15 2012-10-23 Corning Incorporated Coated optical fibers and related apparatuses, links, and methods for providing optical attenuation
KR20110091236A (ko) * 2010-02-05 2011-08-11 한국전자통신연구원 광 커넥터 및 그를 구비하는 광연결장치
JP5708009B2 (ja) 2011-02-17 2015-04-30 セイコーエプソン株式会社 光モジュールおよび電子機器
JP2012181266A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Hitachi Chem Co Ltd 光ファイバコネクタ及びその製造方法
US9323010B2 (en) * 2012-01-10 2016-04-26 Invensas Corporation Structures formed using monocrystalline silicon and/or other materials for optical and other applications
WO2017223461A1 (en) * 2016-06-24 2017-12-28 Commscope, Inc. Of North Carolina Elastomeric optical fiber alignment and coupling device
CN109564334B (zh) * 2016-08-26 2021-03-30 康普连通比利时私人有限公司 轻质光纤接头和光纤管理系统
EP3418784B1 (en) * 2017-06-21 2021-09-08 ADVA Optical Networking SE Photonic chip/optical device for aligning and connecting an optical fiber and a photonic integrated waveguide and method of its production
DE102017122537B4 (de) * 2017-09-28 2024-09-26 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Faserklemme
US10895687B2 (en) 2018-10-31 2021-01-19 Corning Research & Development Corporation Alignment ferrule assemblies and connectors for evanescent optical couplers and evanescent optical couplers using same
CN109375319B (zh) * 2018-11-20 2023-06-06 成都信息工程大学 一种光纤整理装置及光纤装配流水线
CN109375318A (zh) * 2018-11-20 2019-02-22 成都信息工程大学 一种光纤穿芯装置及光纤装配流水线
WO2022125443A1 (en) * 2020-12-08 2022-06-16 Ofs Fitel, Llc Methods and apparatus for aligning and splicing optical fibers
EP4367539A1 (en) * 2021-07-09 2024-05-15 Corning Research & Development Corporation Relative position control for fibers

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2522740C3 (de) * 1975-05-22 1981-05-14 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zum Verbinden eines ankommenden Lichtleitfaserkabels mit einem weiterführenden und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung
GB2038016B (en) * 1978-12-20 1982-10-27 Standard Telephones Cables Ltd Optical fibre splices and terminations
US4474423A (en) 1980-06-13 1984-10-02 At&T Bell Laboratories Automatic alignment apparatus for optical fiber splicing
JPS5729022A (en) * 1980-07-29 1982-02-16 Fujitsu Ltd Optical integrated circuit
US4950318A (en) * 1982-08-02 1990-08-21 Andrew Corporation Method of joining self-aligning optical fibers
US4755021A (en) * 1982-08-02 1988-07-05 Andrew Corporation Self-aligning optical fiber directional coupler and fiber-ring optical rotation sensor using same
DE3370792D1 (en) 1982-10-08 1987-05-14 British Telecomm Improvements in and relating to the connection of optical fibres by fusion splicing
JPS59187305A (ja) 1983-04-08 1984-10-24 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 光フアイバ融着接続時のコア軸合せ方法
FR2546311B1 (fr) 1983-05-17 1986-03-28 France Etat Procede et dispositif de connexion entre une fibre optique et un composant d'optique integree comportant un guide d'onde
DE3329293A1 (de) 1983-08-12 1985-02-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Einrichtung zum ausrichten eines lichtwellenleiters fuer spleisszwecke
CA1255382A (en) 1984-08-10 1989-06-06 Masao Kawachi Hybrid optical integrated circuit with alignment guides
US4659175A (en) 1984-09-06 1987-04-21 American Telephone And Telegrraph Company, At&T Bell Laboratories Fiber waveguide coupling device
GB8516108D0 (en) 1985-06-26 1985-07-31 Gen Electric Co Plc Optical switch
SE453334B (sv) 1985-09-13 1988-01-25 Ericsson Telefon Ab L M Anordning for centrering av optiska fibrer vid svetsning
JPS63249116A (ja) * 1987-04-03 1988-10-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光フアイバ接続器
US4796975A (en) 1987-05-14 1989-01-10 Amphenol Corporation Method of aligning and attaching optical fibers to substrate optical waveguides and substrate optical waveguide having fibers attached thereto
US4883743A (en) * 1988-01-15 1989-11-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Optical fiber connector assemblies and methods of making the assemblies
US5138681A (en) * 1988-04-18 1992-08-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical fiber splice
US5189717A (en) * 1988-04-18 1993-02-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical fiber splice
US5159653A (en) * 1988-04-18 1992-10-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical fiber splice
US5046813A (en) 1988-09-07 1991-09-10 Fujikura Ltd. Method and apparatus for aligning a plurality of single-fiber cables, and method of simultaneously fusion-splicing such cables
US5170456A (en) 1988-09-07 1992-12-08 Fujikura Ltd. Apparatus for aligning a plurality of single-fiber cables
JP2533014Y2 (ja) 1989-02-10 1997-04-16 日本電気硝子 株式会社 リボン状多心光ファイバの永久接続器
US4973127A (en) 1989-05-31 1990-11-27 At&T Bell Laboratories Multifiber optical connector and method of making same
DE59010576D1 (de) 1989-06-02 1997-01-09 Siemens Ag Verfahren zur Ausrichtung zweier Lichtwellenleiter-Faserenden und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US4958905A (en) * 1989-06-19 1990-09-25 Tynes Arthur R Method and apparatus for forming high strength splices in optical fibers
US5046809A (en) 1989-09-29 1991-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Coupling arrangement for optically coupling a fiber to a planar optical waveguide integrated on a substrate
US5046808A (en) 1989-12-18 1991-09-10 Litton Systems, Inc. Integrated optics chip and method of connecting optical fiber thereto
US5031984A (en) * 1990-01-17 1991-07-16 Alcatel Na Optical fiber electro-optical module
US4969705A (en) 1990-01-19 1990-11-13 Kingston Technologies, L.P. Memory polymer multiple cavity fiber splicer
FR2659148B1 (fr) 1990-03-01 1993-04-16 Commissariat Energie Atomique Procede de connexion entre une fibre optique et un microguide optique.
US5080458A (en) 1990-10-22 1992-01-14 United Technologies Corporation Method and apparatus for positioning an optical fiber
US5134470A (en) 1991-06-10 1992-07-28 Hughes Aircraft Company Optical fiber interconnections and method of forming same
US5222171A (en) 1991-10-21 1993-06-22 Jozef Straus Fused optical fiber splice element
US5249246A (en) 1992-06-29 1993-09-28 Szanto Attila J Self-contained fiber splicing unit and method for splicing together optical fibers
US5359687A (en) 1993-08-23 1994-10-25 Alliedsignal Inc. Polymer microstructures which facilitate fiber optic to waveguide coupling
JP3853866B2 (ja) * 1995-02-21 2006-12-06 日本碍子株式会社 光ファイバー固定用基板
JPH0993764A (ja) * 1995-09-21 1997-04-04 Toyota Motor Corp ワイヤーハーネスの取り付け装置
DE19625260A1 (de) * 1996-06-25 1998-01-02 Bosch Gmbh Robert Faserbändchen für optische Breitband-Inhouse-Verkabelung
JP3456685B2 (ja) * 1996-09-13 2003-10-14 日本電信電話株式会社 導波路型光学素子の作製法
JPH10309944A (ja) * 1997-05-08 1998-11-24 Hashimoto Forming Ind Co Ltd 車両用ウエザーストリップ

Also Published As

Publication number Publication date
DE60005848D1 (de) 2003-11-13
CN1387629A (zh) 2002-12-25
DE60005848T2 (de) 2004-08-12
JP2003508815A (ja) 2003-03-04
AU7982800A (en) 2001-04-10
KR20020039336A (ko) 2002-05-25
EP1208396B1 (en) 2003-10-08
WO2001018581A1 (en) 2001-03-15
IL148226A0 (en) 2002-09-12
EP1208396A1 (en) 2002-05-29
JP4663940B2 (ja) 2011-04-06
TWI245137B (en) 2005-12-11
CA2383552A1 (en) 2001-03-15
ATE251762T1 (de) 2003-10-15
US6266472B1 (en) 2001-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1178085C (zh) 光纤拼接用聚合物夹持元件
JP3836127B2 (ja) 光ファイバーの、導波路への連結を容易にする高分子ミクロ構造体
US7212713B2 (en) Optical transmission substrate, method for manufacturing optical transmission substrate and optoelectronic integrated circuit
CN1049503C (zh) 集成光耦合器
CN1050906C (zh) 排成片状形光纤端部的组装方法及装置
CN1035563A (zh) 光纤连接器组件及其制造方法
US20040021237A1 (en) Process for producing polymer optical waveguide
JP2007509372A (ja) パターニングされたクラッドを有する平板導波路及びその製造方法
JP2006017885A (ja) 導波路フィルム型光モジュール、光導波路フィルム及びその製造方法
US20040114874A1 (en) Optical fiber array devices and methods of manufacture
US6810195B2 (en) Securing optical elements and optical devices
US6993233B2 (en) Laminated polymer optical waveguide and process for producing the same
JP2006023385A (ja) 積層型光導波路フィルム及びその製造方法、並びに導波路型光モジュール
US20050025430A1 (en) Apparatus and methods for passive alignment of optical elements
CN108897105B (zh) 应用于激光器器件的单透镜耦合方法
CN1739048A (zh) 具有控制的地形和折射率分布的聚合物光学器件结构
CN1875304A (zh) 波导管形成方法和从该方法制造的波导管
CN1773317A (zh) 光传输组件及其制造方法
JP4337559B2 (ja) 高分子光導波路製造用鋳型及び高分子光導波路の製造方法
JP2004233982A (ja) 光導波路部品およびその製造方法
JP2002328247A (ja) 光導波路の形成方法
JP2005300572A (ja) 高分子光導波路の製造方法
JP2005181584A (ja) 光モジュール
JP2003344707A (ja) 高密度ファイバアレイの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20041201

Termination date: 20090930