CN1492242A

CN1492242A - 一种光纤列阵元件制造方法

Info

Publication number: CN1492242A
Application number: CNA031507646A
Authority: CN
Inventors: 苏锦文; 顾玲娟; 郑继红; 庄松林
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2004-04-28
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: CN1226642C

Abstract

本项发明涉及一种新的光纤列阵元件制造方法，提供一种采用纳米材料喷涂和恒定磁场光纤列阵排列方法，其特点是，首先将铁磁性纳米材料与稀释的粘结剂均匀混合，制成纳米涂料，采用纳米材料喷涂技术，制成涂层厚度均匀的纳米光纤列阵；应用约束条，使纳米光纤列阵紧紧地靠在元件的石英基片平面上；同时应用一对陶瓷约束块，将光纤列阵的平移严格限制在确定的宽度尺寸中；均匀恒定磁场产生的斥力，使光纤列阵获得精密等同的间隔；最后应用紫外胶固化工艺，制成具有250μm高精度间隔的光纤列阵元件。该项新的工艺制造技术，使光纤列阵元件的装配简便，元件精度高，可大幅度地提高元件生产成品率，大幅度地降低其生产成本。

Description

一种光纤列阵元件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光纤列阵元件制造方法，属于光通信领域。

背景技术

光纤列阵元件是光纤通信器件中的重要部件。它是波导列阵光纤精密分复用器(AWG-DWDM)、自由空间衍射光栅光纤精密波分复用器(FSDG-DWDM)、光纤MEMS开关器件等的重要组成部分。光纤列阵是由平行并列又具有精密等同间隔的单模光纤构成。并列光纤的数目N是元件的通道数，通常有：N＝4，8，16，32等；光纤列阵的间隔G通常是127μm或250μm。光纤列阵元件的衬底材料为石英片或硅片等。现有的光纤列阵元件制造技术的核心是采用V形槽工艺。其制造过程中，首先要制作精密的、具有确定通道数的V形槽部件，而后将单模裸光纤精密地装配在所对应的V形槽中。光纤列阵的位置排列精度，由V形槽的刻制精度和元件装配的精度决定。该项工艺中，第一项关键是制作精密的V形槽部件；其二是将单模裸光纤精密地装配在所对应的V形槽中。现有的光纤列阵元件制造工艺中，精密的V形槽部件，需要用高精度的制造设备；将单模裸光纤精密地装配在所对应的V形槽中，又是一项难度较大的工艺。由此其成品率很低，一般低于50％。因而，采用V形槽工艺制造光纤列阵元件，其工艺过程复杂，投资大，元件生产成品率低，生产成本高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有采用V形槽工艺制造光纤列阵元件的缺点，提供采用纳米材料喷涂和磁场光纤列阵排列制造技术的一种新的光纤列阵元件制造方法。

本发明的技术方案是不采用V形槽工艺，而是采用纳米材料喷涂和磁场光纤列阵排列新原理，方法的特点是包括下列步骤：

(1)光纤列阵的制备

它包括：

a)将具有确定通道数N为4，8，16或32的单模光纤带的前端，剥去所需长度的

被复层，将其裸光纤部分垂直挂置；

b)将由铁磁性纳米材料与稀释的粘结剂均匀混合制成的纳米涂料均匀地喷涂到光纤带的裸光纤部分；

c)经喷涂有的纳米涂料的单模光纤带置于恒温罩中固化处理，由此形成涂层厚度均匀的N通道纳米光纤列阵；

(2)纳米光纤列阵等同的间隔排列

它包括：

a)通过一约束条使N通道纳米光纤列阵紧紧地靠在石英基片平面上，同时应用一对陶瓷约束块，将光纤列阵严格限制在一定的宽度尺寸中平移；

b)一对陶瓷约束块分别与基座为非铁磁性材料的两个精密测微头联接；

c)将经组装好的上述光纤列阵元件置于一个均匀恒定的磁场中，借助于恒定磁场产生的斥力使光纤列阵获得精密等同的间隔。

(3)用紫外胶固化

它包括：

a)在均匀恒定的磁场中，用紫外胶固化联接纳米涂层的裸光纤和石英基片，经数秒紫外光照射后，拆除均匀恒定的磁场；

b)最后用紫外胶固化联接石英盖片、纳米涂层的裸光纤、石英基片和光纤带，完成整个光纤列阵元件的最后装配。

本发明不采用V形槽工艺制造光纤列阵元件，是用纳米材料喷涂和磁场光纤列阵排列的方法，因此，使光纤阵列元件的装配简便，元件精度高，可大幅度地提高元件生产成品率，大幅度降低其生产成本。

附图说明

图1为恒定磁场制作光纤列阵元件示意图；

图2为光纤列阵元件总体剖面图；

图3为光纤列阵元件总体俯视图；

图4为光纤列阵元件总体侧视图。

具体实施方式

制造间隔250μm的光纤列阵元件作为本发明的一个实施例，方法的步骤具体描述如下：

第一步骤是光纤列阵的制备：首先将具有确定通道数N为4，8，16或32的单模光纤带的前端，剥去所需长度的被复层，将其裸光纤部分垂直挂置；把由平均颗粒直径为50nm的铁磁性纳米材料与为环氧树脂、固化剂和环氧树脂稀释剂的均匀混合物的稀释粘结剂均匀混合制成的纳米涂料均匀地喷涂到光纤带的裸光纤部分。铁磁性纳米材料具有纳米级颗粒尺寸和高磁导率的物理特性，可满足本项工艺的技术要求，纳米光纤列阵涂层的厚度及其均匀性与纳米涂料中纳米材料含量、粘结剂的黏度、喷涂工艺控制以及固化等条件有密切关系。按照涂层的厚度需要，应严格控制这些条件。涂层较厚的纳米光纤列阵可获得较高的铁磁性，但其厚度有一个控制上限。这是本项工艺的关键。对于制造间隔250μm的光纤列阵元件，即采用上述纳米材料喷涂技术，纳米涂层厚度的上限，应控制在≤60μm。然后将经喷涂有的纳米涂料的单模光纤带置于恒温罩中固化处理，由此形成涂层厚度均匀的N通道纳米光纤列阵。

第二步骤是纳米光纤列阵等同的间隔排列：由图1所示，通过一约束条4使N通道纳米光纤列阵紧紧地靠在石英基片6的平面上，同时应用一对陶瓷约束块1、5，操作中，调整间隔α，使α＝W，将光纤列阵2严格限制在宽度尺寸W中平移。图中3表示光纤之间的斥力，它使光纤列阵具有精密等同的间隔G。一对陶瓷约束块分别与两个精密测微头联接，其基座为非铁磁性材料，如硬铝材料。而后将经组装好的上述光纤列阵元件置于一个均匀恒定的磁场中，于是，N通道光纤列阵的光纤之间产生斥力，随着磁场强度的增大，使光纤列阵获得精密等同的间隔G，如图2所示，

因为：

W＝(N-1)G+125N (μm) (1)

式中：N为纳米光纤列阵的通道数；W为光纤列阵被严格约束在元件石英基片6平面上的宽度；G为光纤列阵间隔；单根裸光纤的直径为125μm。

由式(1)，光纤列阵间隔G的理论误差为：

ΔG＝ΔW/(N-1) (μm) (2)

式(2)中：ΔW为工艺过程中宽度W的控制误差。

前述的理想条件是：光纤列阵中，各根裸光纤具有相同均匀厚度的纳米涂层；光纤列阵处于均匀恒定的磁场中；光纤列阵在元件石英基片平面上，具有较小的磨擦力。

第三步骤是用紫外胶固化：

在均匀恒定的磁场中，应用紫外胶固化联接光纤列阵元和石英基片。紫外光照射的固化时间一般仅需数秒。此过程完成后再拆除均匀恒定的磁场。如图2、3、4所示，最后应用紫外胶9固化联接石英盖片8、纳米涂层的裸光纤2、石英基片6和光纤带10，完成整个光纤列阵元件的最后装配。图2中2为具有纳米涂层的裸光纤，单模光纤的直径为125μm；图中7表示光纤列阵间隔G为250μm。

Claims

1、一种光纤列阵元件制造方法，其特征在于，方法步骤为：

(1)纳米光纤列阵的制备

它包括：

(a)将具有确定通道数N为4，8，16或32的单模光纤带的前端，剥去所需长度的被复层，将其裸光纤部分垂直挂置；

(b)将由铁磁性纳米材料与稀释的粘结剂均匀混合制成的纳米涂料均匀地喷涂到光纤带的裸光纤部分；

(c)经喷涂有的纳米涂料的单模光纤带置于恒温罩中固化处理，由此形成涂层厚度均匀的N通道纳米光纤列阵；

(2)纳米光纤列阵等同的间隔排列

它包括：

(a)通过一约束条(4)使N通道纳米光纤列阵紧紧地靠在石英基片(6)平面上，同时应用一对陶瓷约束块(1、5)，将光纤列阵严格限制在一定的宽度尺寸W中平移；

(b)一对陶瓷约束块分别与基座为非铁磁性材料的两个精密测微头联接；

(c)将经组装好的上述光纤列阵元件置于一个均匀恒定的磁场中，借助于恒定磁场产生的斥力使光纤列阵获得精密等同的间隔G。

(3)紫外胶固化

它包括：

(a)在均匀恒定的磁场中，用紫外胶(9)固化联接光纤列阵元件和石英基片，经数秒紫外光照射后，拆除均匀恒定的磁场；

(b)最后用紫外胶固化联接石英盖片(8)、纳米涂层的裸光纤(2)、石英基片(6)和光纤带(1)，完成整个光纤列阵元件的最后装配。

2、据权利要求1所述的光纤列阵元件制造方法，其特征在于，所述的纳米涂料是由平均颗粒直径为50nm的铁磁性纳米材料与为环氧树脂、固化剂和环氧树脂稀释剂的均匀混合物的稀释粘结剂均匀混合制成。

3、据权利要求1所述的光纤列阵元件制造方法，其特征在于，所述的喷涂到光纤带的裸光纤部分的涂层厚度的上限为≤60μm。

4、据权利要求1所述的光纤列阵元件制造方法，其特征在于，所述的光纤列阵等同的间隔G的理论误差ΔG为N通道纳米光纤列阵宽度控制误差ΔW的(N-1)分之一。