ITMI942620A1 - Sistema di accoppiamento autoallineante tra fibre ottiche e guide d'onda - Google Patents
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Abstract
Sistema di accoppiamento preferenzialmente comprendente:- un elemento di supporto (41) dotato di almeno una scanalatura longitudinale (43) idonea ad accogliere un corpo longitudinale di posizionamento (61);- un primo substrato (1) su una cui faccia viene depositata almeno una guida d'onda (23) ed è provvisto di almeno una scanalatura longitudinale (31) posta ad una distanza predeterminata rispetto all'asse della guida d'onda (23);- almeno un ulteriore substrato (51) che supporta almeno uno spezzone di fibra ottica (53) per la trasmissione di segnali ottici ed è provvisto di almeno una scanalatura longitudinale anch'essa posta e detta distanza predeterminata rispetto all'asse di detto spezzone di fibra ottica (53).Il suddetto corpo longitudinale di posizionamento (61) è preferenzialmente costituito da uno spezzone di fibra ottica di posizionamento. (Fig. 6).
Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un sistema di accoppiamento tra fibre ottiche e guide d'onda in cui tutti i gradi di libertà del sistema risultano automaticamente allineati.
Nei dispositivi di tipo ottico la problematica concernente il "packaging" assume una importanza rilevante ai fini della possibilità di fabbricazione e di affidabilità dei dispositivi in questione. In particolare l'avvento di tecnologie a geometrìa planare ha reso possibile la realizzazione a basso costo di una molteplicità di componenti ottici, quali ad esempio "splitter ottici".
In figura 1 è rappresentato in forma schematica uno splitter ottico ed in particolare è rappresentato un substrato 1 sui quale vengono depositate in modo noto guide ottiche.
A titolo puramente indicativo viene rappresentata una guida d'onda di ingresso contrassegnate in figura dai numero 2. Tale guida si ramifica quindi in due vie contrassegnate in figura dal riferimento numerico 3 e di conseguenza il segnale ottico che attraversa tale guida d'onda di ingresso si ripartisce nelle due vie della suddetta diramazione.
La figura 2 mostra una sezione eseguita secondo il piano INI di figura 1 onde evidenziare la conformazione delle suddette guide d'onda 2 e di detto substrato 1 .
In particolare tale elemento è costituito da un corpo in materiale semiconduttore 21 (quale ad esempio Niobato di Litio, Arseniuro di Gallio, Fosfuro di Indio, Silicio, etc.) sul quale sono realizzate delle guide d'onda. Diverse sono le tecniche realizzative di dette guide in funzione delol specifico semiconduttore usato come substrato e tra tali tecniche si cita la realizzazione per deposizione, per crescita, per diffusione.
A solo titolo esemplificativo ma non limitativo si farà nel seguito riferimento alla tecnica di deposizione su Silicio. In questo caso su detto substrato viene deposto un primo strato di vetro 22 costituente il mantello (cladding) inferiore delle guide d'onda.
Su tale strato di vetro 22 viene depositato uno strato di materiale dielettrico 23 presentante un indice di rifrazione più elevato rispetto all'indice di rifrazione presentato dallo strato 22 e indi tale strato 23 viene sottoposto ad un procedimento fotolitografico mediante il quale risulta possibile determinare la geometrìa delle guide d'onda. Tale procedimento fotolitografico consente cioè di "attaccare" le porzioni dello strato di materiale dielettrico 23 che non costituiscono le guide d'onda vere e proprie consentendo in tal modo di ottenere guide d'onda 23 presentanti una predeterminata geometria.
Le guide d'onda 23 sono poi ricoperte da un ulteriore strato di vetro 24 presentante un indice di rifrazione inferiore rispetto all'indice di rifrazione presentato dallo strato 23 che costituisce il mantello superiore o cladding delel guide d'onda.
Nei moderni sistemi di telecomunicazioni si presenta la necessità di accoppiare le suddette guide d'onda a fibre ottiche onde ad esempio collegare lo splitter ottico agli organi connessi a monte e/o a valle di tale componente.
US 4.639.074 descrìve un accoppiatore autoallineante fibre-guide ottiche comprendente:
un primo substrato contenente guide ottiche disposte longitudinalmente nella sua faccia superiore;
un secondo substrato che comprende una pluralità di scanalature longitudinali ciascuna delle quali è conformata in modo tale da ricevere una rispettiva fibra ottica;
un elemento di copertura anch'esso comprendente una pluralità di scanalature longitudinali che si sovrappone sia al primo che al secondo substrato.
Tale accoppiatore, grazie alla presenza dei tre elementi di cui sopra consente di realizzare un allineamento automatico di cinque dei sei gradi di libertà insiti nei processo di allineamento fibre-guide ottiche.
In altre parole l'uso dell'accoppiatore descritto in tale brevetto implica l'aggiustamento di un ulteriore grado di libertà conseguibile ad esempio in maniera attiva traslando lateralmente il complesso costituito da detto secondo substrato e da detto elemento di copertura monitorando e massimizzando l'intensità dei segnali ottici che passano dalle fibre alle guide ottiche.
Scopo della presente invenzione è la realizzazione di un sistema di accoppiamento in cui tutti i gradi di libertà del sistema sono allineati in maniera automatica.
Lo scopo viene conseguito mediante il sistema di accoppiamento autoallineante tra fibre ottiche e guide d'onda del tipo comprendente:
un primo substrato su una cui faccia viene realizzata almeno una guida d'onda;
almeno un secondo substrato che supporta almeno uno spezzone di fibra ottica per la trasmissione di segnali ottici che risulta vincolato contro tale substrato per il tramite di un elemento di copertura,
caratterizzato dai fatto che almeno uno dei suddetti substrati prevedono la presenza di una scanalatura longitudinale idonea ad accogliere un corpo longitudinale di posizionamento, detta scanalatura longitudinale essendo posta ad una distanza predeterminata con riferimento all'asse di detta almeno una guida d'onda, e/o con riferimento all'asse di detto almeno uno spezzone di fibra ottica.
Altre vantaggiose caratteristiche dell'invenzione saranno oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Ulteriori caratteristiche dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue relativa ad un esempio non limitativo di realizzazione e corredato dalle figure allegate in cui<*>.
la figura 1, già descritta, mostra in forma schematica un substrato di materiale semiconduttore sul quale à stato ricavato uno splitter ottico;
la figura 2, già descritta, mostra in sezione una porzione del substrato eseguita secondo il piano II -Il di figura 1 ;
la figura 3 mostra una vista in prospettiva di un primo substrato su cui vengono depositate guide d'onda;
la figura 4 mostra una vista in prospettiva di un elemento di supporto; la figura 5 mostra una vista in prospettiva di un secondo substrato idoneo ad accogliere spezzoni di fibre ottiche;
la figura 6 mostra una vista in prospettiva di un primo substrato 1 di figura 3 accoppiato ad un secondo e ad un terzo substrato rispettivamente indicati con 51 e 62;
la figura 7 mostra la sezione dell'elemento di supporto e del secondo substrato eseguita secondo il piano VII-VII di figura 6;
la figura 8 mostra la sezione dell'elemento di supporto e del primo substrato eseguita secondo il piano Vili -Vili di figura 6.
La figura 3 mostra una vista in prospettiva di una forma preferenziale di realizzazione del substrato 1 di figura 2 il quale presenta nella sua faccia superiore le guide d'onda 23 precedentemente illustrate con riferimento alla figura 2. Sul substrato in materiale semiconduttore 21 (vedasi anche figura 2) viene praticata almeno una scanalatura longitudinale 31 che consente di allineare in maniera automatica tutti i gradi di libertà del sistema di accoppiamento come risulterà più chiaro nel seguito con riferimento alle figure da 4 ad 8.
In particolare, secondo una forma preferenziale di realizzazione, viene prevista una prima scanalatura longitudinale 31 alia sinistra della porzione sporgente 32 del substrato 1 (che comprende le guide d'onda 23 nonché il mantello inferiore 22 ed il mantello superiore), nonché una seconda scanalatura longitudinale 31 alla destra di tale porzione sporgente 32. La distanza che intercorre tra l'asse delle due scanalature è pari ad H.
L'invenzione prevede inoltre la presenza di un elemento di supporto 41 illustrato nel dettaglio in figura 4 che comprende un recesso longitudinale 42 idoneo ad accogliere la porzione sporgente 32 del substrato 1.
Tale elemento di supporto prevede la presenza, alla destra ed alla sinistra del recesso longitudinale 42, di una prima e di una seconda scanalatura longitudinale contrassegnate in figura 4 con il riferimento numerico 43 poste tra di loro sempre ad una distanza H. La lunghezza dell'elemento di supporto 41 è sensibilmente superiore alla lunghezza del primo substrato 1 precedentemente illustrato con riferimento alla figura 3.
L'invenzione prevede inoltre la presenza di un secondo substrato illustrato nel dettaglio in figura 5 ed ivi contrassegnato dal riferimento numerico 51. Tale secondo substrato comprende due scanalature longitudinali 52 idonee a ricevere altrettanti spezzoni di fibre ottiche 53 le quali sono destinate ad essere accoppiate alle guide d'onda 23 onde consentire il travaso di segnali ottici dalle guide d'onda 23 alle fibre ottiche 53 o viceversa.
Le fibre ottiche 53 vengono vincolate all'interno delle scanalature longitudinali 52 per il tramite di un elemento di copertura 54. Tale substrato 51 prevede inoltre la presenza di due ulteriori scanalature longitudinali 55 rispettivamente previste alla destra ed alla sinistra delle fibre ottiche 53. Anche in tal caso la distanza che intercorre tra le scanalature longitudinali 55 è pari ad H.
La figura 6 mostra una vista in prospettiva del sistema secondo l'invenzione.
In particolare mostra l'elemento di supporto 41 nelle cui scanalature longitudinali 43 risultano posizionati degli spezzoni di fibre ottiche di posizionamento 61. Secondo una forma alternativa di realizzazione gli spezzoni di fibre ottiche 61 sono sostituiti da un corpo longitudinale a sezione preferenzialmente cilindrica e realizzato con precisione inferiore al μm.
Il primo substrato 1 viene capovolto in modo taie che le scanalature longitudinali 31 risultano essere contrapposte alle scanalature longitudinali 43 e quindi gli spezzoni di fibre ottiche 61 risultano posizionate all'interno di ciascuna coppia di scanalature contrapposte vincolando tale substrato 1 ad assumere una posizione ben precisa nell'ambito dell'elemento di supporto.
La figura 8 mostra una sezione dell'elemento di supporto 41 e del primo elemento di supporto 1 eseguita secondo il piano VIII-VIII di figura 6 onde rendere evidente il fatto che la porzione sporgente 32 del substrato 1 risulta posizionata all'interno del recesso longitudinale 42 dell'elemento di supporto 41.
Sempre su tale elemento di supporto 41 viene posizionato il secondo substrato 51 in modo tale che gli spezzoni di fibre ottiche di posizionamento 61 si posizionino all'interno delle scanalature longitudinali 55.
Quando tale condizione viene conseguita le facce frontali degli spezzoni di fibre ottiche 53 risultano contrapposte alle facce frontali delle guide ottiche 23. In particolare il secondo substrato 51 può essere facilmente spostato longitudinalmente grazie alla presenza degli spezzoni di fibre ottiche di posizionamento 61 che costituiscono in tal modo una sorta di binari che consentono di allineare in maniera pressoché automatica tutti i gradi di libertà del sistema di accoppiamento.
Infatti, se l'asse ad esempio di una delle guide d'onda 23 dista dal vertice deila scanalatura longitudinale 31 di una predeterminata entità D, se viene fótta in modo che l'asse del corrispondente spezzone di fibra 52 disti dal vertice della scanalatura longitudinale 55 della medesima entità D, risulta evidente che quando le scanalature longitudinali 55 poggiano sugli spezzoni di fibre ottiche 61 , le guide ottiche 23 e gli spezzoni di fibre ottiche 53 risultano automaticamente allineati.
In particolare tale autoallineamento viene automaticamente conseguito se in aggiunta all'accorgimento di cui sopra costituito da almeno uno spezzone di fibra ottica 61 che determina un allineamento automatico sull'asse orizzontale viene adottato un secondo accorgimento utile a determinare un allineamento automatico anche sull'asse verticale.
Quest'ultimo allineamento può essere conseguito prevedendo la presenza di un leggero incavo sul substrato 1 in maniera tale che l'asse delle guide d'onda 23 giaccia sullo stesso piano dell'asse di detti spezzoni di fibre ottiche di posizionamento 61, oppure sopprimendo detto leggero incavo e differenziando la profondità delle scanalature longitudinali 43, 55 e 31 nonché calibrando lo spessore del cladding inferiore 22 del substrato 1 in maniera tale che la posizione verticale dell'asse ottico delle guide d'onda 23 e degli spezzoni di fibra ottica 53 sia praticamente coincidente.
In figura 7 è illustrata la sezione dell'elemento di base 41 e del secondo substrato 51 eseguita secondo il piano VII-VII di figura 7 onde illustrare il posizionamento dell'elemento di copertura 54 all'interno del recesso longitudinale 42.
In figura 6 è illustrato un terzo substrato 62 sovrapposto all'elemento di supporto 41 nel caso in cui risulti necessario accoppiare anche la seconda estremità delle guide d'onda 23 ad un ulteriore spezzone di fibra ottica 63.
Senza uscire dall'ambito del trovato risulta possibile interporre tra il primo substrato 1 ed il seconda ovvero tezo substrato, 51 rispettivamente 62, ulteriori substrati sui quali vengono depositate guide d'onda per implementare ad esempio due ulteriori splitters ottici onde ad esempio ripartire il segnale ottico entrante nello spezzone di fibra 63 su quattro spezzoni di fibre ottiche di uscita 53.
Benché l'invenzione sia stata descritta con riferimento ad una forma preferenziale ovvia varianti sono possibili per il tecnico del settore senza fuoriuscire dall'ambito di tutela della presente invenzione.
Una di tali varianti consiste ad esempio nel sopprimere uno dei due spezzoni di fibre ottiche di posizionamento 61 utilizzando in tal modo per tale funzione uno solo di tali due spezzoni e/o sopprimendo l'elemento di supporto 41 e vincolando in qualsivoglia maniera il primo substrato 1 al secondo e/o al terzo substrato 51 e 62 per il tramite di almeno uno spezzone di guida ottica di posizionamento 61 posizionato all'interno di almeno una scanalatura longitudinale.
In altre parole, l'idea di soluzione alla base della presente invenzione è insita nell'uso di almeno uno spezzone di fibra ottica per determinare il posizionamento automatico del substrato che supporta le fibre ottiche rispetto al substrato che supporta le guide d'onda.
Il tecnico del settore può facilmente individuare una molteplicità di forme di implementazione della soluzione di cui sopra senza fuoriuscire però dall'ambito di tutela delle rivendicazioni che seguono.
Una di tali forme di implementazione alternative preferite prevede l'uso di un elemento di copertura che si sovrappone almeno parzialmente sia al substrato che supporta le guide d'onda che al substrato che supporta le fibre ottiche e che prevede la presenza di una scanalatura longitudinale idonea ad accogliere detto almeno uno spezzone di fibra ottica (per il posizionamento automatico degli elementi di cui sopra) che è altresì posizionato all'interno di una scanalatura longitudinale prevista nel primo e/o secondo substrato.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema di accoppiamento autoallineante tra fibre ottiche e guide d'onda del tipo comprendente: un primo substrato (1) su una cui faccia viene realizzata almeno una guida d'onda (23); almeno un secondo substrato (51) che supporta almeno uno spezzone di fibra ottica (53) per la trasmissione di segnali ottici che risulta vincolato contro tale substrato (51) per il tramite di un elemento di copertura (54), caratterizzato dal fatto che almeno uno dei suddetti substrati (1 ovvero 51) prevedono la presenza di una scanalatura longitudinale (31 ovvero 55) idonea ad accogliere un corpo longitudinale di posizionamento (61), detta scanalatura longitudinale essendo posta ad una distanza predeterminata (D) con riferimento all'asse di detta almeno una guida d'onda (23), e/o con riferimento all'asse di detto almeno uno spezzone di fibra ottica (53).
- 2. Sistema secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che comprende anche un elemento di supporto (41) munito anch'esso di almeno una scanalatura longitudinale (43) idonea ad accogliere detto corpo longitudinale di posizionamento (61) ed è provvisto di un recesso longitudinale (42) idoneo ad accogliere: la porzione sporgente (32) del primo substrato, che ingloba detta almeno una guida d'onda (23); detto elemento di copertura (54), quando il primo ed il secondo substrato (1 , 51) vengono posizionati sull'elemento di supporto (41) in modo tale che la faccia frontale della almeno una guida d'onda (23) risulti contrapposta alla faccia frontale dello almeno uno spezzone di fibra ottica (53).
- 3. Sistema secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto corpo longitudinale di posizionamento è costituito da uno spezzone di fibra ottica di posizionamento (61).
- 4. Sistema secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento di copertura (41) e detto primo e secondo substrato (1 , 51) prevedono la presenza di due scanalature longitudinali idonee ad accogliere altrettanti spezzoni di fibre ottiche di posizionamento (61).
- 5. Sistema secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto almeno uno spezzone di fibra ottica (53) per la trasmissione di segnali ottici è allocato all'interno di una sede costituita da due scanalature longitudinali (52) contrapposte ricavate su detto secondo substrato (51) e su detto elemento di copertura (54) e dal fatto che le facce frontali di detto secondo substrato (51), di detto elemento di copertura (54), e di detto almeno uno spezzone di fibra ottica (53) per la trasmissione di segnali ottici sono complanari.
- 6. Sistema secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che: detto secondo substrato (51) è costituito da una superficie piana; detto almeno uno spezzone di fibra ottica (53) per la trasmissione di segnali ottici e detto corpo longitudinale di posizionamento (61) sono allocati all'interno di altrettante scanalature longitudinali previste in detto elemento di copertura (54); l'elemento di copertura (54) si sovrappone almeno parzialmente anche al primo substrato (1 ).
- 7. Sistema secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prevede la presenza di un terzo substrato (62) che supporta almeno uno spezzone di fibra ottica (63) per la trasmissione di segnali ottici che risulta vincolato contro tale substrato (62) per il tramite di un elemento di copertura.
- 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto terzo substrato prevede anch'esso la presenza di almeno una scanalatura longitudinale idonea ad accogliere detto corpo longitudinale di posizionamento (61).
- 9. Sistema secondo le rivendicazioni 7 ed 8, caratterizzato dal fatto che detto terzo substrato (62) viene accoppiato alle guide d'onda previste su detto primo substrato (1) in posizione contrapposta rispetto a quella occupata da detto secondo substrato (51).
- 10. Sistema secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che tra il primo ed il secondo e/o terzo substrato (1, 51 e/o 62) è interposto almeno un ulteriore substrato che ingloba guide d'onda.
- 11. Sistema secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo substrato prevede la presenza di un leggero incavo e lo spessore del cladding inferiore (22) delle guide d'onda (23) viene dimensionato in modo tale che l'asse di detta almeno una guida d'onda (23) coincida con l'asse di detto almeno uno spezzore di fibra ottica (63).
- 12. Sistema secondo le rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che la profondità delle scanalature longitudinali previste su detto elemento di supporto (41) è differenziata rispetto alla profondità delle scanalature longitudinali (31 , 53) previste su detti substrati (1 , 51 , 62).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 0001 | Granted |