CN1936635A - 多光纤端口平台及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的多光纤端口平台包括插芯以及包含多根光纤的光纤束，其中的多根光纤之间的间隙为亚微米级，其制造方法包括：除去多根光纤的被覆层，在清洁光纤后将热缩套管套置其上，并将光学热固胶施加到其与光纤重叠处；然后加热热缩套管直到光纤之间的间隙为亚微米级别；冷却热缩套管后将之除去，清洁光纤束并将之置入到插芯，并用紫外胶或光学热固胶将之在插芯中固定，构造成多光纤尾纤；可以使用紫外胶代替光学热固胶，不同的是在加热之后，施加紫外胶至所述空隙，使用紫外固化灯固化紫外胶。最后将光纤束尾纤进行抛光或切割，从而构造成多光纤端口平台。本发明提供的多光纤端口平台可靠性高、体积较小、其中的光纤数目不受限制，其制造成本低。

Description

多光纤端口平台及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种光纤端口，特别地涉及一种多光纤端口平台及其制造方法。
背景技术
对于新的应用和要求，尤其是随着光纤到户、楼、路边和桌面(FTTX)时代的来临，在要求保持良好的可靠性的前提下，新的多光纤系统设备明显朝着更低技术成本以及更小的体积方向发展，这就要求构成新系统设备的多光纤端口应以良好的可靠性、低成本和小体积进行设计。
公知的构造多光纤端口的现有方法以及由该方法构成的多光纤端口通常有三种。第一种是通过将各条光纤设置在高精密的玻璃毛细管中来构造多光纤端口，该方案构造出的光纤端口能提供的端口数目有限，一般只能提供三光纤的端口，当应用于四光纤或以上时，现有精密加工装置由于达不到毛细管孔要求的加工精度，不能达到实用化要求。第二种方案是采用高精密加工的玻璃、硅质V型槽或聚合物方形插芯来构造多光纤端口，由于各个光纤分别布置在V型槽或聚合物方形插芯中，其排布呈直线排列结构，应用于许多需要用到比如说透镜的微光学元件的系统时，因为其固有光纤排列结构特征会造成传输损耗较高而不适合用于大多数需要微光学元件的多光纤系统。第三种是采用机械冲击装配的方法来构造多光纤端口，该方案通过机械元件对环绕多条光纤的金属件进行冲击，从而依靠金属件紧束多光纤装配构成多光纤端口，由此构成的多光纤端口的光纤由于容易被挤压或者受温度变化的影响而受到较大的应力，导致多光纤系统的可靠性不高。
此外，按照公知技术构成的只能提供有限的光纤数目的多光纤端口其应用范围受到较多的限制，成本较高。因此需要提供一种可靠性高、体积较小、其中的光纤数目不受限制并且应用范围更宽的多光纤端口以及其制造方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低应力、可靠性高、体积较小、制造成本低，其中的光纤数目不受限制并且应用范围更宽的多光纤端口平台以及其制造方法。
为了解决所述的技术问题，本发明提供一种多光纤端口平台，其特点是：包括插芯以及包含多根光纤的光纤束，其中的多根光纤彼此之间的间隙为亚微米级，并且光纤束容纳在插芯中。
本发明还公开了按照以下步骤制造所述多光纤端口平台的方法：首先除去多根光纤的被覆层，对光纤进行清洁处理，将热缩套管套置在光纤上，并将光学热固胶施加到热缩套管与在其中的多根光纤重叠的区域；然后加热热缩套管直到热缩套管将多根光纤彼此之间的间隙可压缩至亚微米级别，从而多根光纤形成具有一几何结构的光纤束；冷却被加热的热缩套管后，除去在光纤束上的热缩套管，并将光纤束进行清洁处理并放置到插芯中，将光纤束用光学热固胶或紫外胶在插芯中的位置固定，从而构造成多光纤尾纤；最后将光纤束尾纤进行抛光或切割，从而构造成本发明提供的多光纤端口平台。
上述的光学热固胶可以用紫外胶取代，相应地，紫外胶的固化通过紫外固化灯来固化。同时，根据需要可对此多光纤端口平台断面作镀膜处理，形成应用所需之膜系。
上述的多根光纤可以是四根或以上彼此靠近的多根光纤，或者环绕中心替代光纤材质的多根光纤，中心替代光纤材质可以是玻璃棒、玻璃丝、硅棒、硅丝、陶瓷棒或者陶瓷丝等。插芯的横截面可以成圆环状，并且由玻璃或硅材构成。
在所述的步骤过程中，预先进行某根或几根光纤的光路进行对中调整，可以制成多光纤连接器；将多光纤端口平台与C透镜或渐变折射率透镜进行光路调整，并用胶水固化，可以制成多光纤准直器；用多光纤准直器与滤波片直接调整透射光路，并封装在一起，可以制成多光纤滤波器；用多光纤准直器与隔离器芯直接调整透射光路，并封装在一起，可以制成多光纤隔离器；用多光纤准直器与滤波片调整反射光路及透射光路，封装在一起，可以制成多光纤波分复用器；用多光纤准直器与分光片调整反射光路及透射光路，并封装在一起，可以制成多光纤分路/合路器；用多光纤平台准直器与电控光学导向组件结合，并调整相关光路，进行封装，可以制成多光纤光开关；用多光纤准直器对与电控衰减元件结合，并调整相关光路，进行封装，可以制成多光纤可变衰减器。
热缩套在加热时，可以把相邻的光纤之间的距离缩小至亚微米级别，由热缩套紧固后的光纤束的结构由粘性剂来保持，光纤的变形可忽略不计，从而光纤束包含的光纤受到的应力较小，所以根据本发明提供的方法可以制造出的多光纤端口平台可靠性高并且体积小；由于热缩套可以容纳任意数目的光纤，所以根据本发明提供的方法可以制造出一种光纤数目不受限制的多光纤端口平台，制造过程简单，成本较低；多光纤端口平台可以应用于多种光纤器件和模块，其应用范围变宽。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，在附图中，相同的标号指示相同的部件。
图1是根据本发明提供的一种多光纤端口平台的实施例的示意图；
图2(a)根据本发明提供的多光纤端口平台的横断面的第一实施例的示意图；
2(b)是根据本发明提供的多光纤端口平台的横断面的第二实施例的示意图；
2(c)是根据本发明提供的多光纤端口平台的横断面的第三实施例的示意图；
2(d)是根据本发明提供的多光纤端口平台的横断面的第四实施例的示意图；
2(e)是根据本发明提供的多光纤端口平台的横断面的第五实施例的示意图；
图3(a)是根据本发明的方法加热之前的处于自由状态的多根光纤的示意图；
图3(b)是在图3(a)中的多根光纤的示意性剖面图；
图4(a)是根据本发明的方法加热之后的多根光纤的示意图；
图4(b)是在图4(a)中的多根光纤的示意性剖面图；
图5是根据本发明的方法除去热套缩管后的光纤束的示意图；
图6是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤连接器的实施例的示意图；
图7(a)是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤准直器的
实施例的示意图；
图7(b)是在图7(a)中的多光纤准直器的示意性局部剖视图；
图8(a)是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤滤波器的实施例的示意图；
图8(b)是在图8(a)中的多光纤滤波器的示意性局部剖视图；
图9(a)是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤隔离器的实施例的示意图；
图9(b)是在图9(a)中的多光纤隔离器的示意性局部剖视图；
图10(a)是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤波分复用器的第一实施例的示意图；
图10(b)是在图10(a)中的多光纤波分复用器的示意性局部剖视图；
图10(c)是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤波分复用器的第二实施例的示意图；
图10(d)是在图10(c)中的多光纤波分复用器的示意性局部剖视图；
图11(a)是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤分路/合路器的实施例的示意图；
图11(b)是在图11(a)中的多光纤分路/合路器的示意性局部剖视图；
图11(c)是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤分路/合路器的第二实施例的示意图；
图11(d)是在图11(c)中的多光纤分路/合路器的示意性局部剖视图；
图12(a)是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤光开关的
实施例的示意图；
图12(b)是在图12(a)中的多光纤光开关的示意性局部剖视图；
图13(a)是本发明提供的一种包括所述多光纤端口平台的多光纤可变衰减器的实施例的示意图；
图13(b)是在图13(a)中的多光纤可变衰减器的示意性局部剖视图；
具体实施方式
图1示例了本发明提供的多光纤端口平台，包括含有被覆层的多根光纤1、包括在多根光纤1的一端除去被覆层的多根光纤的光纤束2和插芯3，光纤束2中的多根光纤彼此之间的间隙为亚微米级，光纤束2的本体间的空隙由光学热固胶或紫外胶占据，整个光纤束2容纳在插芯3中，并且可以通过施加光学热固胶或者紫外胶方式固定在插芯3中。
光纤束2可以有多种横截面形状。在图2(a)中，光纤束2由18根光纤100环绕中心光纤100′构成；在图2(b)中，光纤束2由12根光纤100环绕中心替代光纤材质4构成，中心替代光纤材质4可以是玻璃棒、玻璃丝、硅棒、硅丝、陶瓷棒或者陶瓷丝；在图2(c)中，光纤束2包括环绕中心替代光纤材质4的12根光纤100，以及在中心替代光纤材质4的中心孔内的中心光纤100′。
在图2(b)和图2(d)中的光纤束2结构相似，但在后者中的光纤束2由72根光纤100构成；同样地，在图2(c)和图2(e)中的光纤束2结构相似，但在后者中的光纤束2由73根光纤构成。
在此，本领域的一般技术人员应该明白，在图2(a)到图2(e)中示出不同的光纤数目的目的不是要穷举出所有可能的光纤数目，而是要说明在本发明提供的多光纤端口平台中的光纤数目是不受限制的，比如说可以是4或以上。
上述的插芯3可以是由陶瓷、玻璃或硅材等材料构成，其横断面形状可以是圆环状也可以是方形，一端的内径大小与光纤束2的结构匹配，另一端的内径大小与多根光纤1匹配。
本发明还提供了一种制造上述多光纤端口平台的方法，该方法包括四个步骤。步骤一是对多根光纤的预处理，步骤二是对经过预处理的多根光纤加热处理，在步骤三中，装配经过加热处理生成的光纤束，从而形成光纤束尾纤，步骤四包括对光纤束尾纤进行抛光处理或激光切割处理。在后面叙述的内容中，对包括该四个步骤的优选实施例做进一步的详细描述。
包含被覆层的多根光纤之间的间隙较大，以至于现有的光纤束的横断面面积很大。参照图3(a)和3(b)，在根据本发明的实施例的步骤一中，先将多根光纤1预先根据需要除去被覆层至需要的长度，并对之后得到的光纤100进行清洁处理；将光纤100置入热缩套管5中，一定量的光学热固胶6施加至热缩套管5与多根光纤100重叠的区域及附近，此时的多根光纤100之间的间隙是数十微米级别。
接下来，开始步骤二的加热处理。首先给热缩套管5加热，由于热缩套管5的收缩多根光纤100之间的间隙变小，本领域的一般技术人员应该知道，光纤本身具有高精密尺寸，邻近的光纤之间的间隙可以压缩至亚微米级别。如图4(a)和4(b)所示，热缩套管5中的多根光纤100由于热缩套管5在受热后的收缩形成所需要的亚微米级别的紧密结构的光纤束2，此外，由于在热缩套管5和多根光纤100重叠的区域及附近施加有光学热固胶，因此所述光纤束2能够在光学热固胶的固化作用下保持其紧密结构。当光纤束2的紧密结构形成并能保持后，停止对热缩套管5加热。在该步骤里，可以使用紫外胶代替光学热固胶，不同点在于，即在此处理过程中不使用光学热固胶，热缩套管在加热时将光纤束紧密地收缩在一起后，施加紫外胶在光纤束的空隙之间，使用紫外固化灯固化位于光纤束的空隙之间的紫外胶，其余过程相同。在热缩套管5和其中的多根光纤100冷却之后，由多根光纤100形成的具有紧密结构的光纤束2在光学热固胶或紫外胶的作用下仍然能保持原有的结构，即使在冷却的过程中多根光纤100会产生残余应力，但是这样的残余应力远远小于根据现有技术构成的光纤束的内部所承受的残余应力。
在步骤三中，首先去除光纤束2上的热缩套管5，对光纤束2进行清洁处理，去除热缩套管5之后的光纤束2如图5所示。将光纤束2置入由诸如玻璃或硅材构成的陶瓷插芯3，并用光学热固胶或紫外胶将具有紧密结构的光纤束2在陶瓷插芯3的位置固定，从而构成了光纤束尾纤。
在步骤四中，对在步骤三中所形成的光纤束尾纤的端部进行抛光处理或激光切割处理，从而构成了如图1所示的多光纤端口平台；并根据需要，可以对抛光或激光切割处理好的多光纤端口平台端面进行光学镀膜处理。
虽然在上述的实施例中仅示出了具有相似于如图2(a)所示的横断面结构的光纤束2，但是根据本发明的教导，本领域的技术人员应该明白，按照本发明的方法可以很容易地制造出具有相似于如图2(b)或2(c)所示的横断面结构的光纤束2，并且光纤数目是不受限制的。
此外，在所述步骤三中，还可以对光纤束的某根或某几根光纤进行光路调整，经过步骤四的方法处理后的多光纤端口平台可以制成多光纤连接器，如图6所示，该多光纤连接器包括多光纤端口平台201′、定位键(没有显示)、弹簧(没有显示)、壳体203、尾座(没有显示)、尾套201等组件，其外结构形状还可以是光纤行业标准规定的光纤连接器的FC，SC或ST型，或类FC，类SC或类ST型。
用上述多光纤端口平台与C透镜或诸如G透镜的渐变折射率透镜进行光路调整，并用胶水固化，可以制成多光纤准直器，如图7(a)和7(b)所示，所述多光纤准直器包括本发明提供的多光纤端口平台201′、尾套201、C透镜301′、套管302等构成，各组件之间的连接可以是胶接。
用上述多光纤准直器与滤波片直接调整透射光路，并封装在一起，可以制成多光纤滤波器，如图8(a)和8(b)所示，所述多光纤滤波器包括如图7所示的多光纤准直器210、滤波片211、套管212等，各组件之间的连接可以是胶接。
用上述多光纤准直器与隔离器芯直接调整透射光路，并封装在一起，可以制成多光纤隔离器，如图9(a)到9(b)所示，该多光纤隔离器包括如图7所示的多光纤准直器210、隔离器芯221、套管212等，各组件之间的连接可以是胶接。
用上述多光纤准直器与滤波片调整反射光路及透射光路，并封装在一起，可以制成多光纤波分复用器，如图10(a)到10(d)所示，该多光纤波分复用器包括如图7所示的多光纤准直器210、滤波片231、套管212等，各组件之间的连接可以是胶接。
用上述多光纤准直器与分光片调整反射光路及透射光路，并封装在一起，可以制成多光纤分路/合路器，如图11(a)到11(d)所示，该多光纤分路/合路器包括如图7所示的多光纤准直器210、分光片241、套管212，各组件之间的连接可以是胶接。
用上述多光纤准直器与电控反射片结合，并调整相关光路，进行封装，可以制成多光纤光开关，如图12(a)和12(d)所示，该多光纤光开关包括如图7所示的多光纤准直器210、驱动电路模块251、光学导向组件252、传感装置253以及套管212等，各组件之间的连接可以是胶接。
用上述多光纤准直器对与电控衰减元件结合，并调整相关光路，进行封装，可以制成多光纤可变衰减器，如图13(a)和13(d)所示，该多光纤可变衰减器包括如图7所示的多光纤准直器210、衰减元件261、驱动电路262、套管212等，各组件之间的连接可以是胶接。
对于本领域的一般技术人员来说，在得到本发明在此公开的内容的启示后，无需创造性劳动即可实现上述的调整光路以及封装，并且可以以多种变型来实现上述的调整光路以及封装，但是这些变型都是依据本发明的精神而实现。所述的实施例应在所有方面仅考虑成示例性的而不是限制性的。本发明的范围因此由附带的权利要求书来指出，而不是前面的说明内容。在权利要求书的等价的意义和范围内的所有变化都将包含于这个范围。

Claims (14)

1.一种多光纤端口平台，其特征在于：包括插芯以及包含多根光纤的光纤束，所述多根光纤彼此之间的间隙为亚微米级别，并且所述光纤束容纳在所述插芯中。
2.如权利要求1所述的多光纤端口平台，其特征在于：光学热固胶或紫外胶占据所述多根光纤之间的空隙并固化在其中，所述光纤束通过光学热固胶或紫外胶固定所述插芯中，所述多根光纤的数目是四根或以上，所述多根光纤是环绕一中心光纤或一中心替代光纤材质的多根光纤，所述中心替代光纤材质是玻璃棒、玻璃丝、硅棒、硅丝、陶瓷棒或者陶瓷丝，所述插芯是横截面成圆环状或方形的玻璃、陶瓷或硅材。
3.一种制造如权利要求1或2的多光纤端口平台的方法，其特征在于：首先除去多根光纤的被覆层，对除去被覆层的所述多根光纤进行清洁处理，将热缩套管套置在被清洁处理过的所述多根光纤上，并将光学热固胶施加到所述热缩套管与在其中的所述多根光纤重叠的区域；
然后加热所述热缩套管直到所述热缩套管将所述多根光纤彼此之间的间隙压缩至亚微米级别，从而所述多根光纤形成具有一几何结构的光纤束；
冷却所述热缩套管，然后除去在所述光纤束上的所述热缩套管，并将所述光纤束进行清洁处理之后放置到插芯中，将所述光纤束粘接在所述插芯中的位置，从而构造成多光纤尾纤；
最后将所述的光纤束尾纤进行抛光或切割，从而构造成所述多光纤端口平台。
4.如权利要求3所述的制造多光纤端口平台的方法，其特征在于：所述多根光纤的数目是4根或以上，所述多根光纤环绕一中心光纤或一中心替代光纤材质而布置，所述中心替代光纤材质是玻璃棒、玻璃丝、硅棒、硅丝、陶瓷棒或者陶瓷丝。
5.如权利要求1或2所述多光纤端口平台，其特征在于：其构成多光纤连接器。
6.如权利要求1或2所述多光纤端口平台，其特征在于：其与C透镜或渐变折射率透镜结合以构成多光纤准直器。
7.如权利要求1或2所述多光纤端口平台，其特征在于：其与C透镜或渐变折射率透镜、滤波片结合以构成多光纤滤波器。
8.如权利要求1或2所述多光纤端口平台，其特征在于：其与C透镜或渐变折射率透镜、隔离器芯结合以构成多光纤隔离器。
9.如权利要求1或2所述多光纤端口平台，其特征在于：其与C透镜或渐变折射率透镜、滤波片结合以构成光纤平台波分复用器。
10.如权利要求1或2所述多光纤端口平台，其特征在于：其与C透镜或渐变折射率透镜、分光片结合以构成多光纤分路/耦合器。
11.如权利要求1或2所述多光纤端口平台，其特征在于：其与C透镜或渐变折射率透镜、高反膜片、驱动电路结合以构成多光纤光开关。
12.如权利要求1或2所述多光纤端口平台，其特征在于：其与C透镜或渐变折射率透镜、衰减元件、驱动电路结合以构成多光纤可变光衰减器。
13.如权利要求3所述的制造多光纤端口平台的方法，其特征在于：所述光学热固胶由紫外胶代替，在加热所述热缩套管直到所述热缩套管将所述多根光纤彼此之间的间隙压缩至亚微米级别之后，施加所述紫外胶至所述多根光纤之间的空隙，使用紫外固化灯固化位于所述空隙中的所述紫外胶。
14.如权利要求3或13所述的制造多光纤端口平台的方法，其特征在于：还包括在所述多光纤端口平台的端面上镀镆。
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