CN1295676A - 用于连接光纤和光波导的方法 - Google Patents

Abstract

用激光束照射光纤(2)和波导(1a)之间的交界面(4),在波导和光纤之间产生熔接接头。提供给交界面的空间能量分布,其中心区域的能量相对于周边区域的能量被减少,从而能够使用能量相对较高的激光器,同时避免波导弯曲。一般通过使激光束的中心向波导偏移,使激光束照射在波导上的能量密度大于照射在光纤上的能量密度。在进行熔接的同时用一力F迫使波导和光纤彼此靠近,从而避免在边界处产生空间。可以提供一个辅助的聚合物或矿物接头。一种将不止一个光纤与平面波导内的相应波导区域进行多光纤熔接尾纤化的方法包括使用衍射光学元件(130)产生多个能量分布。

Description

用于连接光纤和光波导的方法

                      发明背景

1．发明领域

本发明总体上涉及高速光纤通信领域，尤其涉及将光纤与集成光波导连接的方法。

2．技术背景

例如当准备一个在通信系统或网络中使用的集成光学器件时，一般要将光纤与光波导相连。本文中使用的术语“光波导”区别于“光纤”，它表示一种光波导媒体，一般形成于矩形截面的平面(石英)衬底(或基片，在本文中两者可互换)上或其中。注意，术语“平面波导”传统上是指一个包括芯和包层区的元件；即，光路和光路所在的衬底；但是，在本申请中，为避免混淆，使光路(波导)区别于衬底(或基片)。一般来说，光波导区域(芯)延伸到的基片的边缘或末端。在集成光学应用中，经常遇到这种类型的波导，例如作为复用器或去复用器的部件，或者更普通地，作为集成光学电路的一部分。

将光纤连接在一起的传统熔接技术使用电弧放电。但是，该项技术因波导的几何特性和波导的热容量大于光纤的热容量而不适于连接光纤和波导。因此，已经提议通过使各元件对接并用激光束将它们熔融在一起，来连接光纤和平面型石英波导。但是，又有一个问题产生；即用来产生熔接接头的高能激光束会使波导芯弯曲，另外光纤会过度熔化。另一方面，如果使用低能量的激光束，那么波导和光纤之间的接头强度会低于应用的要求。

一种建议用来解决上述问题的方法是，用非激光束的手段来预热波导，其中所述激光束是用来完成波导和光纤之间的熔接的。这种预热技术可以降低熔接所需要的激光束功率。但是，这种方法使形成熔接接头的过程复杂化，并且在许多情况下，要求使用专用设备和/或修改与光纤相连的集成光学部件的结构。

另一种考虑是对光通信技术的要求正在不断增长，这些要求使所涉及的硬件和软件复杂化，并且重点强调要获得更有效的制造和部署。例如，目前，地铁网络的发展以及对使用16、32或40或者更多信道的窄带WDM系统进行有关信号路由选择、添加/去除以及切换的要求，使得有利于能够将多根光纤与相应的波导相连(以下称为“多光纤熔接尾纤化”)，具备良好的性能特征、精度、重复能力和效率，胜于单根光纤/波导的连接。

本发明提供了一种在光纤和基片中的光波导之间形成精确熔接接头的方法，该方法的光学损耗低，接头强度大。

本发明还包括一种在多根光纤和基片中的多个波导之间精确进行多光纤熔接尾纤化的方法，该方法和光学损耗低，接头强度大。

                      发明内容

本发明的一个实施例提供了一种将光纤与基片中的光波导相连的方法，该方法包括以下步骤：将光纤与波导对准；将光纤和波导对接；并且用一激光束照射位于光纤和波导之间的对接区，其中激光束具有足够的功率和一空间能量分布；并且阻挡一部分激光束，以致于在所述对接处，相对于与空间能量分布之周边部分对应的能量，减少与所述空间能量分布基本中心部分对应的能量。

本发明该实施例的一个方面包括将一屏蔽物放在激光束光路中所述对接区的上游，以便消除激光器的大体中心部分，同时允许其周边部分通过。

依照本发明的另一方面，相对于周边部分减少空间能量分布大体中心部分中的能量的步骤是通过将对接区上游的激光束分成几个不同的光束并将这些光束射到对接区上而完成的。例如，这可以通过将一分束反射镜放在激光束光路中对接区的上游，然后由抛物面反射镜将不同光束射向对接区来做到。可以将激光束分束得到的不同光束略微散焦到对接区上。

本发明的另一方面涉及，将对接区相对于聚焦的或略微散焦的激光束精确定位，以便将波导与光纤熔接。该方法包括以下步骤：获得激光束在波导基片表面上的象，并且产生一组坐标x₁，y₁，该组坐标对应于激光束大体中心的位置。将坐标x₁和y₁设置成，其分别离开基片边缘或极端的量分别为Δx，Δy。然后，确定第二组坐标x₂和y₂，它们代表了波导的极端位置；并且将波导极端和对接光纤手工或自动地定位在位置ΔX=x₂-x₁，ΔY=y₂-y₁上；也就是说，将对接区最佳且精确地定位在激光束的熔接区域中。用一摄像机获得激光束在基片上的象，其中摄像机与激光器一起相对基片和光纤固定。最好，按时间顺序摄取几个象。依照本发明的定位方法为对接区提供的定位精度大于大约正或负的1微米。

在本发明的另一实施例中，一种用将多个光纤与基片中相应的多个波导相连的方法包括以下步骤：将一个基本上准直的激光束传过一衍射光学元件(DOE)，以便在对接区同时为多个光纤-波导连接中的每一个产生一个需要的空间激光能量分布。

该实施例的一个方面提供了一种将激光束的能量分布精确定位在每个对接区上的方法，并且包括在上述定位方面提到的定位步骤。

上述发明提供了一种将光纤与光学基片中的波导坚固地、精确地和有效地定位的方法。

在该实施例的每个方面，对接区中的能量分布是不对称的；也就是说，射到波导上的能量大于到达光纤上的能量。用这种方法，可以控制光纤的熔化程度。

在本发明实施例的另一方面，在照射对接区期间，在光纤和波导之间沿可以使光纤和波导靠近在一起的方面施加一个力。

在另一方面，如此控制激光器的功率周期，使激光器的功率在第一时间阶段保持相对较高的第一电平，在第二时间阶段保持相对较低的第二电平，其中在第一时间阶段，产生熔接接头，而第二时间阶段跟在第一时间阶段的后面，由此允许熔接接头逐渐冷却。

本发明的方法可以使光纤与平面石英波导相连。为了保证波导材料吸收激光器的能量，用波长大于4微米的激光束执行照射步骤。合适的激光器包括波长为9.8微米的CO激光器，以及波长为10.6微米的CO₂激光器。使用CO₂激光器目前在成本上有优势。

在以下详细描述中叙述本发明的附加特点和优点，并且本领域的熟练技术人员很容易从描述中清楚其中的一部分，或者通过实践如所写说明书和权利要求书以及附图所述的发明来认识这结特点和优点。

应该理解，上述一般描述和以下详细描述都只是本发明的举例，它们试图提供为理解要求保护的本发明特性提供一个概观和框架。

所包含的附图有助于进一步理解本发明，并且包含在此，构成说明书的一部分。附图示出了本发明的实施例，并且与说明文字一起起解释本发明原理和操作的作用。

                      附图概述

图1是一示意图，示出了用来实践本发明一实施例的设备的一般布置；

图2是一示意图，示出了依照本发明一实施例的激光束相对光纤和波导之间边界的偏移；

图3是一曲线图，示出了依照本发明一实施例的激光器的典型工作周期；

图4示出了依照本发明一实施例的在光纤和波导之间的另一接头；

图5示出了用于实现本发明另一实施例的设备；

图6A、6B和6C示出了激光束的能量分布曲线；

图7示出了用图5设备产生的两个激光束的一种特殊布置；

图8是一示意图，示出了依照本发明一实施例的激光点位置控制；

图9是一示意图，示出了依照本发明一实施例的激光点位置控制；

图10是一示意图，示出了依照本发明一实施例的波导末端和光纤接头；

图11是一示意图，示出了依照本发明一实施例的多光纤熔接尾纤化；

图12A、12B、12C和12D是示意图，示出了依照本发明一实施例的在对接区的激光点几何形状；

图13是一示意图，示出了依照本发明一实施例的用于多光纤熔接尾纤化的光学建立；

图14示出了另一种阶梯形基片设备，以便提供与光纤的强有力的连接；

图15是一示意图，示出了依照本发明另一实施例的多光纤熔接尾纤化；和

图16是一示意图，示出了依照图15的用于多光纤熔接尾纤化的光学建立。

较佳实施例的详细描述

现在详细参照本发明的较佳实施例，结合附图进行举例说明。在任何可能的地方，在整个附图中用相同的标号表示相同或类似的部件。

用本文描述的方法，结合图1所示的设备，可以实现依照本发明将光纤与基片中形成的光波导连接的方法。用该设备和方法在石英波导1a和光纤2之末端3之间形成熔接接头，其中石英波导1a位于石英衬底1(它构成集成光学基片)上，而光纤2与波导1a对准。对光纤2的末端3进行剥皮，即除去保护光纤2的护套，露出光纤的石英部分。基片1的末端最好具有一阶梯形部分5，以容纳光纤2被剥皮的末端3和未剥皮的部分。CO₂激光器10产生一激光束，该激光束经部件12扩展和准直，被反射镜14反射，然后由透镜(或者透镜系统)16将其聚焦。激光束基本上被聚焦在光纤和波导之间的交界面4上，在下文中称交界面为对接区或交界区，两者可以互换。由激光束提供给在波导1a与光纤2之剥皮端3之间对接区4的能量呈现一种空间分布，如图6C所示，在该分布中，相对于对应边缘部分的能量，对应基本中心部分的能量被降低。术语“基本中心部分”是指中心区，或者相对光束的能量分布中心稍有偏移的区域。

为了获得这样的空间能量分布，将最好基本上为圆柱形的光束阻挡或屏蔽元件20放在部件12放大和准直后但在元件16聚焦前的激光束路径上。用这种方式，落在屏蔽元件20上的能量密度低于将屏蔽元件放在放大装置前或聚焦透镜16之后的情况。这种放置减少了屏蔽元件20中的局部加热效应。另外，通过将屏蔽元件20放在激光束光路中的一点上，可以提高将屏蔽元件20相对激光束对中的精度。在图1中，将屏蔽元件20放在放大装置12和反射镜14之间，但另一方面，可以将其放在反射镜14和透镜16之间。屏蔽元件20防止激光器10发出的激光束的基本中心部分17到达交界面4。屏蔽元件20消除了与该基本中心部分17对应的能量，同时让光束剩余的周边部分18传向交界面14。考虑到通过激光束横截面的能量呈高斯分布，对激光束中心部分17的屏蔽和阻挡可以消除大部分位于光束中心部分的能量。最好，如此选择屏蔽元件的直径和位置，使得激光器10发出的光束中有20％-80％的能量，最好大约有能量的50％不能到达预在交界面4处熔融的元件。屏蔽元件20应该具有良好的导热率，以便它能发散激光束产生的许多能量。最好，将屏蔽元件20的长度选择成在考虑到整个装置所需尺寸的前提下，在实践上尽可能大，以便使这里的能量发散达到最佳。在一例子中，元件20的直径和长度分别为5毫米和10毫米。另外，屏蔽元件的材料当加热时，要有低的变形，以确保从激光束中去除的能量数量以及剩余能量的空间分布是稳定的和可再现的。例如，钢和碳是合适元件20的材料。

如图2所示，将包含波导1a的基片1和光纤2安装在各自的微定位台阶(未图示)上，彼此对接，并且用传统方法对准(一般使用下述传统方法，即使光纤和波导之间传播的光最大)。当光纤末端3和基片1/波导1a在交界面4处对接时，如以下将更详细描述的，使基片和光纤相对激光束定位。激励CO₂激光器10，以第一较高的功率电平产生光束直径大约为3.5毫米的激光束。放大/准直部件12将该光束扩展到大约14毫米的直径，然后经反射镜14反射，由透镜(或透镜系统)16大致聚焦到位于光张3和波导1a之间的交界面或对接区4上。激光束在经过元件16聚焦后，其直径一般为150-400微米数量级。最好，在对接区4处略微对激光束散焦，以便使光束产生的光点在该区域变得略微模糊。

由于在激光束的光路中存在屏蔽元件20，所以激光器10产生的光束能量中大约有50％的能量不能传播到要熔融的元件。因此，工艺中可以使用功率相对较大的激光束，不会造成波导芯弯曲。最好，激光束在对接区4产生的光点不严格对中于光纤2和波导1a的边界，而是朝波导的方向偏移距离Δx。该偏移使得光束能量中的大部分到达波导1a，而小部分到达光纤2，这是因为光纤的比热容量低于波导的比热容量，所以光纤2会熔化到不希望有的程度。在一典型例子中，激光束在交界面处的直径为350微米左右，那么偏移Δx应该在大约20-60微米之间。这样的一个偏移值保证可以实现需要的温度分布。具体地说，它可以使波导和光纤处于相同的温度。

另外，如图3所示，将激光束设置在第一功率电平，该电平相对较高，可以使波导1a和光纤末端3在边界4上局部熔化。施加一个力F，以便施加一合适的压力迫使光纤挤压波导。另一种方法是，将力F加在波导上，或者将互补力加在波导和光纤2上。如果在波导和光纤之间不施加一相对力迫使它们彼此靠近，那么已经发现光纤2的末端3会在熔化时变形，从而在光纤和波导之间产生空间。因此，需要施加力F，以便产生坚固的熔接接头，降低光学损耗。一般来说，施加力F会在熔接过程中在光纤2和波导1a之间产生相对位移，该相对位移能够达到大约50微米。作为该相对位移的结果，光纤2的末端3会略微渗透到波导材料中。这进一步加强了熔接接头的强度。在熔接波导1a和光纤2之后，将激光束的功率降低到一个较低的电平，并且最好在一个相对较长的时间内逐渐降低该功率电平，以便允许熔接接头逐渐冷却。用这种方法，可以减小熔接接头中的应力。图3示出了在本发明方法的一个周期内CO₂激光器的典型功率周期。图3还示出了因施加力F造成光纤2向波导1a移动的时间，以及为监视连接过程的进展情况而在光纤2和波导1a之间传输的光信号的大小。由图可见，连接周期的各个步骤都非常短。所以最好用计算机控制微定位台阶的移动，以及激光束的功率周期。一般来说，通过用控制信号控制激光器的激励电流，来控制激光器的功率周期。在传统上，根据控制装置的具体实施，改变调节电流或电压，从而固定该控制信号的电平。

在本发明的一个方面，并且为了最终获得强有力的器件，如图4所示，最好为熔接接头进一步提供一个聚合物或矿物接头25。将此辅助接头与基片1末端的阶梯部分5结合，以保证在光纤和波导之间形成一个特别坚固的辅助结合。另一种方法是，如图14所示，单块基片1也提供了强有力的器件，其中基片1包括波导1a，并具有用于与光纤(未图示)相连的阶梯形状152。

在以上对较佳实施例的讨论中，通过将激光束产生的光点偏离边界，在波导和光纤之间的边界两侧建立不对称的温度分布。但是，也可以采用其它装置来获得这种不对称的温度分布。例如，可以通过使用这样一种屏蔽元件20来实现所需的分布，其(垂直于激光束17和18的)横截面形状使得激光束中有较多的能量将聚焦在波导上，而有相对较少的能量聚焦在光纤2上。例如，屏蔽元件20的横截面可以是梨形。另一种方法是，结合两种手段来获得所需的温度分布，一种是偏移激光束，另一种是使用特殊形状的屏蔽元件20。还可以使用与上述不同的屏蔽元件，用于消除激光束的部分能量。例如，不使用圆柱形，而是使用截面为圆形的另一种元件，诸如圆锥。或者，可以使用横截面不是圆形的元件；例如，横截面为星形或椭圆形等形状的元件。从理论上讲，使用大致为两维的圆形(或不同形状)屏蔽物，或者使用盘之类的薄型屏蔽元件可以得到类似的结果。

另外，可以使用非CO₂激光器的激光器，只要波导材料能够吸收该激光器波长处的能量。当使用石英波导时，此条件表示在实践中激光器的波长应大于大约4微米。

在上述实施例的一个较佳方面，参照图8-10描述将激光束精确定位在对接区的方法。首先参照图8和9，摄像机108相对于将要熔融在一起的基片1和光纤末端3固定，摄像机108在包围和包括波导和光纤之间对接区4的视场110内提供一象。将来自CO₂激光器的低功率激光束18聚焦到视场内的基片上，并且用诸如Imasys生产的OptimasTM等象识别软件产生一组坐标x₁，y₁，这组坐标对应于聚焦激光束的大体中心的位置。设置由x₁，y₁表示的光束位置，使其离开基片1的边界(或极端)112以及波导的量为Δx、Δy。波导的极端112也用一组坐标x₂，y₂来标识和表示。计算ΔX=x₂-x₁，和ΔY=y₂-y₁，并且将定义为波导极端/光纤交界面的对接区4定位在此坐标位置。相对于平行基片中波导的X轴，Δx最好约为300微米。如附图9中的坐标系所示，对于波导间距大约为350微米的基片，Δy最好约为175微米，沿垂直于X轴的Y轴。但是，应该理解，在所有情况下，Δy将通过波导间距来激发。

在一例举的实施例中，在大约2-3秒的时间内获得第一象，在前一个象后大约每0.4秒获得一个后继象，要获得四幅后续象。该方法允许将波导的极端定位在对接区中相对大致激光束中心大约1微米的范围内。图10示出了表示波导1之极端112和光纤末端3的指示线。

在本发明的另一个较佳方面，如图5所示，产生几个激光束，同时照射对接区。根据该实施例，由激光光源(未图示)产生的激光束40射向分束反射镜50，分束反射镜50将光束40分离成两个不同的激光束41和42。然后，每束光41和42被各自的抛物面反射镜60、70反射，并由该抛物面反射镜60和70聚焦到光纤2与波导1a之间的交界面4上。分束反射镜50最好是三角棱镜的形式，其三角形截面的中线(在图5的平面内)基本上与激光束40的轴43重合，并且由位于轴43两侧的两个相邻侧面51和52进行反射。抛物面反射镜最好将分别由分束反射镜50之侧面51和52所反射的激光束41和42聚焦到光纤末端3和波导1a之间的对接区4上，以便重叠在上面。图6示出了在照射光纤2与波导1a之间对接区的期间，光学元件50、60和70对激光束40之能量分布的影响。在垂直于图5平面的平面内，在分束反射镜50分束之前，激光束40的能量分布是高斯分布(参见图6A)，而在对接区大体上转变成矩形能量分布曲线(参见图6B中的虚线)。此大体上的矩形分布对应于分别与两个光束41和42相关的两个高斯半曲线的和。

因此，如图6B所示在光纤2和波导1a之间对接区4上的能量分布曲线表示中心部分的能量已被减小到与剩余周边部分的能量具有相同的数量级。用这种方法，避免了在分布中心出现最大能量。但是，应该注意，对接区的能量分布曲线不必为矩形。图6C示出了另一例能量分布，在该分布中，相对于能量分布周边(即，边缘)81部分，减小对应于大体上为中心区80的能量。在图6例示的分布曲线中，边缘81处的能量大于中心80处的能量。此实施例中的这种分布曲线可以用以下方式来获得，即如图7所示将两个激光束41和42加到对接区4的两个不同点上。图6C所示的分布曲线基本上与第一实施例中在屏蔽元件20帮助下获得的分布曲线相同。在实践中，图6B和6C的能量分布在对接区4中产生的效果是非常不同的，对于图6C的分布类型，在光纤2与波导1a之间对接区中的温度分布基本上是均匀的，因为在该对接区会产生热扩散。

依照该实施例的一个方面，将照射光纤2与波导1a之间对接区4的激光束41和42在此对接区略微散焦，以便使光束41和42产生光点在区域4中变得略微模糊。用这种方法，可以扩展能量分布，使后者更加均匀。同样，最好如此地将光束41和42加到对接区4上，以便到达波导1a的能量大于到达光纤2的能量。最后，将光束41和42射向对接区4，致使由此在区域4中产生的光点相对于波导1a和光纤2之间的边界，朝波导方向偏移。

本发明的另一个较佳实施例描述了一种将多根光纤与一基片中的多个波导对应连接的方法，即多光纤熔接尾纤化的方法。以下参照图11-13进行描述。

首先，参照图11。该图示出了一石英基片1，它包括多个波导1a，这些波导将在基片的极端112与各自的光纤2的剥皮末端3相连。示出了许多激光束120，它们分别照射相应波导和光纤之间的对接区4。为了产生如图11所示的一系列激光束及其相关的强度分布曲线，将图13所示的衍射光学元件(DOE)130插入被扩展和准直的激光束光路中。根据对DOE 130的设计，实质上可以产生任何需要的波前或波前系列，从而在对接区4产生较佳的光束强度分布。图12A、12B、12C和12D示出了由DOE 130产生的四种不同的且可能的光束分布，它们包括均匀的矩形分布12A；具有准高斯分布曲线的矩形分布12B，其中分布曲线之尾部和中心部分之间的强度在大约1％-10％之间变化；一系列正方形分布12C；和一系列圆形分布12D，其中后两种分布具有与光纤/波导的间距相对应的周期或间距。相对分布曲线12A来说，12B表示的分布曲线更适于照射相对较窄的基片，因为较小基片中基片边缘对激光束热扩散的影响较大。宽度相对较大的基片对热扩散的影响较小，因为对基片边缘的考虑使分布曲线12A更有利于与较大的基片一起使用。根据DOE 130的制造参数，可以产生优化的波前，它们满足用于熔接接头的熔接温度要求以及对接区的空间能量分布，但不会象以上对传统激光熔接方法所述的问题那样熔化光纤，或者使衬底弯曲。

如图13所示，CO₂激光器10产生一光束，部件12使光束扩展和准直。在本发明的一个较佳实施例中，经准直的光束传播到反射元件140，然后通过DOE 130，在对接区4产生所需的强度分布，该强度分布对一系列光纤2和石英基片1中的波导1a进行多光纤熔接尾纤化。DOE 130提供下述附加功能，即将光束聚集在对接区或者至少提供略微散焦的光束以适合在对接区获得所需能量分布。但是，根据DOE的成本和设计，可以将一个附加的且合适的透镜元件，诸如ZnSe透镜(未图示)放在DOE的上游，以实现聚焦功能。

当有多个能量分布在基片交界面上照射相应的多个对接区时，最好类似于上述单熔接的情况，将光束准确定位。根据目前实施例的一个方面，并且参照图8和图9，来自激光器的低功率强度分布照射摄像机视场内的基片，以便获得基片上激光束的象。对于诸如图12C和12D中的多强度分布情况，只需获得单个强度分布曲线的象，因为如上所述关于DOE的设计固定了全体分布曲线的周期和形状。因此，可以从通过上述象获取软件获得的象来获得坐标x₁，该坐标对应于光束大体中心的位置，沿平行于基片中波导的X轴，并且x₁被设置成，分别离开基片边缘和波导Δx。给波导沿X轴的极端分配坐标x₂。然后将如上所述对接的波导极端和光纤定位在由ΔX=x₂-x₁定义的位置上。依照本文所述方法对光束进行定位，可以提供±1微米或更好的定位精度。这样的定位精度保证了对接区的加热区具有良好的再现性，因为石英基片和光纤之间存在较大的热容量，所以对再现性的要求是严格的。

以下将参照图15和16描述多光纤尾纤化的另一个较佳实施例，该实施例是在多个对接区上扫描激光束，以便将多个光纤与相应的波导相连。来自CO₂激光器的激光束10照射到光束扫描器170上，光束扫描器170例如可以包括一个或多个可移反射镜，这些反射镜至少在正交的X和Y方向上提供光束转向。部件12对光束10进行扩展和准直，并且将其射向扫描器170。如图15所示，扫描器170还包括诸如透镜或透镜系统等部件(未图示)，用于进行光束整形、聚焦、波前处理或其它光束处理，以便最佳地照射基片1。另一种方法是，如图16所示，将扫描器170与标号172表示的透镜或透镜系统分离。在该实施例中，用扫描激光束基本上同时地对所有光纤/波导接头加热。典型的扫描频率是100Hz-10kHz数量级。相对激光点对基片/波导定位的方法基本上与上述单熔接的情况相同。当扫描器170处于非扫描模式下时，激光束光点的大小与单熔接情况下的相同。因此，与单熔接情况中的一样，计算并处理光束中心、波导极端和偏移的坐标。

尽管已经参照特殊实施例描述了本发明，但是应该理解，不脱离后附权利要求书所定义的本发明范围，可以进行各种变化。

Claims (35)

1．一种将光纤与基片中的光波导相连的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将光纤与波导对准；

将光纤和波导对接；并且

用一激光束照射位于光纤和波导之间的对接区，其中激光束具有一功率和一空间能量分布；并且阻挡一部分激光束，以致于在所述对接处，相对于与空间能量分布之周边部分对应的能量，减少与所述空间能量分布基本中心部分对应的能量。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，减少所述空间能量分布的所述步骤包括将一屏蔽物放在激光束光路中所述对接区的上游，以便消除激光器的大体中心部分，同时允许其周边部分通过。

3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，用位于光纤和波导之间对接区上游的屏蔽物消除激光束中20％和80％之间的功率。

4．如权利要求2所述的方法，其特征在于，用屏蔽物消除激光束中大约50％的功率。

5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，照射对接区的所述步骤包括将激光束大致聚焦到对接区上。

6．如权利要求1所述的方法，其特征在于，照射对接区的所述步骤包括将光束略微散焦到所述对接区上。

7．如权利要求2所述的方法，其特征在于，屏蔽物基本上为圆柱形，并且圆柱形的长轴位于激光束的光路中且与激光束的传播方向对准。

8．如权利要求1所述的方法，其特征在于，照射对接区的所述步骤包括在所述对接区将激光束分为多个光束，并且将这些光束射向对接区。

9．如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个光束略微散焦在所述对接区上。

10．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间能量分布使得照射波导的能量大于照射光纤的能量。

11．如权利要求1所述的方法，其特征在于，照射对接区的所述步骤包括所述对接区中的具有一直径的激光束进一步向波导方向移动大约所述直径之5-20％的距离，其中所述光束相对光纤和波导之间的边界偏移。

12．如权利要求1所述的方法，其特征在于，在照射对接区期间，在光纤和波导之间施加一个力，以便移动两者使其靠近在一起。

13．如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述力产生小于或等于大约50微米的相对位移。

14．如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤，即用一种结合物质在光纤和波导之间形成进一步的连接。

15．如权利要求1所述的方法，其特征在于，激光器功率在第一时间阶段为相对较高的第一电平，在第二时间阶段为相对较低的第二电平，以便允许熔接接头逐渐冷却，其中在第一时间期间，在光纤和波导之间形成熔接接头，而第二时间期间接在第一时间期间之后。

16．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波导形成于石英基片中。

17．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光束的波长大于4微米。

18．如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述激光器是CO₂激光器。

19．如权利要求1所述的方法，其特征在于，照射对接区的步骤还包括将激光束定位在对接区的步骤，所述定位步骤包括下述步骤：

获得激光束在基片上的象，并且产生一组坐标x₁，y₁，该组坐标对应于光纤大体中心的位置，并且将x₁和y₁设置成，其分别离开基片边缘和波导的量为Δx，Δy；

确定一组坐标x₂，y₂，它们对应于波导的极端；和

将波导极端和光纤定位在由ΔX=x₂-x₁，ΔY=y₂-y₁定义的位置上，

从而使对接区相对激光束精确定位。

20．如权利要求19所述的方法，其特征在于，从摄像机获得所述象，所述摄像机和所述激光束相对光纤和基片固定。

21．如权利要求19所述的方法，其特征在于，Δx大约为300微米，在平行于波导的X轴上，而Δy等于波导间距的大约一半，沿垂直于X轴的Y轴上。

22．如权利要求19所述的方法，其特征在于，用低功率激光束获得所述象，以便保持基片和波导的整体性。

23．如权利要求19所述的方法，其特征在于，获得象的所述步骤包括按时间顺序的多个象。

24．如权利要求23所述的方法，其特征在于，在大约2-3秒的时间内获得第一象，并且在每个在先象之后，用大约0.4秒的时间获得一个或多个后续象。

25．如权利要求1所述的方法，其特征在于，将波导的极端定位在对接区中相对激光束中心大约1微米的范围内。

26．一种将多个光纤与基片中相应的多个波导相连的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将一激光束传过一衍射光学元件，以便在对接区同时为多个连接中的每一个产生一个需要的空间激光能量分布。

27．如权利要求26所述的方法，其特征在于，激光束在基片上的空间能量分布具有两维形状，该形状由至少一个矩形、至少一个正方形和至少一个圆形中的一种构成。

28．如权利要求26所述的方法，其特征在于，在多个对接区产生空间能量分布的步骤包括将所述空间能量分布相对于所述对接区定位的步骤，该步骤包括下述步骤，即获得激光束在基片上的象，并且产生坐标x₁，该坐标对应于光束大体中心的位置，沿平行于波导的X轴，并且将x₁设置成，其离开基片边缘和波导的量分别为Δx；

确定坐标x₂，该坐标对应于波导的极端，沿X轴；以及

将波导极端和光纤定位在由ΔX=x₂-x₁定义的位置上。

29．如权利要求26所述的方法，其特征在于，将所述衍射光学元件定位在一聚焦透镜的下游。

30．如权利要求26所述的方法，其特征在于，用所述衍射光学元件将所述激光束聚焦在所述基片上。

31．如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述激光束的波长等于或大于4微米。

32．如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述激光器是CO₂激光器。

33．一种将多个光纤与基片中相应的多个波导相连的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将激光束传播到光束扫描器；

将具有所需空间能量分布的光束扫过多个对接区，所述对接区位于多个光纤和基片中多个对其对应相接的波导之间，

从而基本上同时对多个对接区加热。

34．如权利要求33所述的方法，其特征在于，用大约100Hz-10kHz之间的重复速率扫描光束。

35．如权利要求33所述的方法，其特征在于，在扫描步骤之前还包括：

将所述空间能量分布相对于所述对接区定位的步骤，该步骤包括下述步骤，即获得激光束在基片上的象，并且产生坐标x₁，该坐标对应于光束大体中心的位置，沿平行于波导的X轴，并且将x₁设置成，其离开基片边缘和波导的量分别为Δx；

确定坐标x₂，该坐标对应于波导的极端，沿X轴；以及

将波导极端和光纤定位在由ΔX=x₂-x₁定义的位置上。

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