CN1713010A - 主动式微型光纤连接器 - Google Patents
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Abstract
一种属于光纤通信技术领域的主动式微型光纤连接器，本发明包括：单晶硅基体、V型槽、光纤、薄膜盖板、微驱动器和悬臂梁，V型槽依照晶相方向设在单晶硅基体上，薄膜盖板设在V型槽上方，微驱动器设在单晶硅基体上，微驱动器通过悬臂梁与薄膜盖板相连，光纤通过薄膜盖板的释放端被准直固定在V型槽中。本发明无需手动操纵盖板，操作的精度和调控能力得到显著提高，光纤可以直接放置到V型槽中，无需插拔操作，节省预留空间，减少光纤受损可能，提供光纤准直固定连接的高精度和高可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的器件，具体地说，是一种主动式微型光纤连接器。
背景技术
光纤通信已经成为大容量信息传输的主要技术途径，它的传输媒介就是光纤，光纤的固定与连接大量存在于通讯光路中，因此，光纤连接器是使用最广泛的无源器件之一，它以低损耗的方法把光纤或光缆相互连接起来，以实现光路的接续。目前的光纤连接器主要有FC型(螺纹连接式)、SC型(直插式)和ST型(卡扣式)3种。随着光纤接入网的发展，光缆密度和光纤配线架上连接器密度不断增加，对光纤固定连接机构的要求越来越高，前述各种连接器已显示出体积过大、价格太贵的缺点。与传统的精密机械技术相比，微机械技术(MEMS)借鉴半导体工艺发展起来的超精密集成加工工艺，具有加工精度高、零件尺寸小、预先对准无需装配等更为优越的加工能力，特别适合微光学器件与系统的研究开发，拥有潜在的低成本批量制造能力，更可以与一些微光学器件的尺寸和结构相匹配。因此，它是光学精密制造的利器，将MEMS技术引入活动光纤固定连接机构的设计也已经获得初步的成功。
经对现有技术文献的检索发现，英国剑桥大学的Bostock R.M、Collier J.D等人在J.Micromech.Microeng.在《微机械工程》8(1998)343-60上发表了“Silicon nitride microclips for the kinematic location of optical fibresin silicon V-shaped grooves”(基于硅V型槽的用于动态定位光纤的氮化硅薄膜微夹具)一文，该结构设计以V型槽结构为基础，采用图形化的平直氮化硅膜覆盖V型槽开口上方，当光纤进入V型槽之后，类似悬臂梁的薄膜夹产生固定压制力使其定位于V型槽内，构成了一体式光纤固定对准结构。其不足之处是：结构限制因素多，弹性膜的成本高，薄膜夹持结构可靠性有待验证，最大的不足还在于盖板结构设计。首先，盖板平直不方便光纤导入，虽然能在导入端增加槽的宽度和深度，试图在硅基体上形成U型结构。但是，硅刻蚀完全受晶面控制，无法在U型导入端与V型槽之间实现平滑过渡，导入端底部宽度呈阶梯变化现象，这样不便于光纤平滑导入，更可能破坏基体。其次，盖板上的图案有损整体功能的实现。为了刻蚀V型槽，必须在盖板上设置一定的开口图案，但是造成了作为悬臂梁使用的盖板结构的不连续，光纤在插入过程中有可能导致盖板损坏而剥落。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种主动式微型光纤连接器，使其无需手动操纵盖板，操作的精度和调控能力得到显著提高，光纤可以直接放置到V型槽中，无需插拔操作，节省预留空间，减少光纤受损可能，提供光纤准直固定连接的高精度和高可靠性。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：单晶硅基体、V型槽、光纤、薄膜盖板、微驱动器和悬臂梁，V型槽依照晶相方向设在单晶硅基体上，薄膜盖板设在V型槽上方，微驱动器设在单晶硅基体上，微驱动器通过悬臂梁与薄膜盖板相连，光纤通过薄膜盖板的释放端被准直固定在V型槽中。
所述的单晶硅基体是经氧化的单晶硅片，氧化层厚度大于1μm。
所述的单晶硅片是500μm厚度(100)硅片。
所述的V型槽，其掩膜的开口宽度小于235μm。
所述的光纤，其最高点与单晶硅基体表面的距离为5μm以上，该距离最佳为10-30μm，距离太大会影响夹持稳定性。
所述的光纤，其直径为125μm的裸光纤。
通过微驱动器的电磁或热驱动作用产生机械力，并且经由悬臂梁控制薄膜盖板，当施加电磁或热驱动力时，薄膜盖板开启就可将光纤置入V型槽内，撤除电磁或热驱动力，则薄膜盖板闭合并且对位于V型槽内的光纤产生了固定准直作用。
本发明设计的薄膜盖板，无需手动操纵盖板，操作的精度和调控能力得到显著提高，光纤可以直接放置到V型槽中，无需插拔操作，节省预留空间，减少光纤受损可能，采用微驱动器驱动薄膜盖板，可以大大简化整体结构设计。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：单晶硅基体1、V型槽2、光纤3、薄膜盖板4、微驱动器5和悬臂梁6，V型槽2依照晶相方向设在单晶硅基体1上，薄膜盖板4设在V型槽2上方，微驱动器5设在单晶硅基体1上，微驱动器5通过悬臂梁6与薄膜盖板4相连，光纤3通过薄膜盖板4的释放端被准直固定在V型槽2中。
所述的单晶硅基体1是经氧化的单晶硅片，氧化层厚度大于1μm。
所述的单晶硅片是500μm厚度(100)硅片。
所述的V型槽2，其掩膜的开口宽度小于235μm。
所述的光纤3，其最高点与单晶硅基体1表面的距离为5μm以上，该距离最佳为10-30μm，距离太大会影响夹持稳定性。
所述的光纤3，其直径为125μm的裸光纤。
Claims (8)
1.一种主动式微型光纤连接器，包括：单晶硅基体(1)、V型槽(2)、光纤(3)、薄膜盖板(4)，其特征在于，还包括：微驱动器(5)和悬臂梁(6)，V型槽(2)依照晶相方向设在单晶硅基体(1)上，薄膜盖板(4)设在V型槽(2)上方，微驱动器(5)设在单晶硅基体(1)上，微驱动器(5)通过悬臂梁(6)与薄膜盖板(4)相连，光纤(3)通过薄膜盖板(4)的释放端被准直固定在V型槽(2)中。
2.根据权利要求1所述的主动式微型光纤连接器，其特征是，所述的单晶硅基体(1)是经氧化的单晶硅片。
3.根据权利要求2所述的主动式微型光纤连接器，其特征是，所述的经氧化的单晶硅片，其氧化层厚度大于1μm。
4.根据权利要求2或3所述的主动式微型光纤连接器，其特征是，所述的单晶硅片是500μm厚度(100)硅片。
5.根据权利要求1所述的主动式微型光纤连接器，其特征是，所述的V型槽(2)，其掩膜的开口宽度小于235μm。
6.根据权利要求1所述的主动式微型光纤连接器，其特征是，所述的光纤(3)，其最高点与单晶硅基体(1)表面的距离为5μm以上。
7.根据权利要求6所述的主动式微型光纤连接器，其特征是，所述的光纤(3)，其最高点与单晶硅基体(1)表面的距离为10-30μm。
8.根据权利要求1或6所述的主动式微型光纤连接器，其特征是，所述的光纤(3)，其直径为125μm的裸光纤。
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