TWI764505B - 光纖端部固定結構及光纖端部的固定方法 - Google Patents

光纖端部固定結構及光纖端部的固定方法

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TWI764505B TW110101015A TW110101015A TWI764505B TW I764505 B TWI764505 B TW I764505B TW 110101015 A TW110101015 A TW 110101015A TW 110101015 A TW110101015 A TW 110101015A TW I764505 B TWI764505 B TW I764505B
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Abstract

一種光纖端部固定結構及光纖端部的固定方法，該光纖端部固定結構包含：一插芯元件、一基板及一黏結元件，插芯元件呈圓柱狀，插芯元件的軸心具有一貫穿孔用以容納一光纖，基板具有一固定溝槽，固定溝槽的二壁體沿插芯元件的軸向方向延伸，二壁體之間的距離長度小於插芯元件在徑向方向上的直徑長度，插芯元件的外周面與二壁體的頂點呈線接觸，黏結元件填充設置於固定溝槽，黏結元件連接固定溝槽及插芯元件。本發明的光纖端部固定結構及光纖端部的固定方法解決習知技術的光纖耦合精度不足的問題。

Description

光纖端部固定結構及光纖端部的固定方法
本發明係關於一種光通訊元件，更特別的是關於一種光纖端部固定結構及光纖端部的固定方法。
光導纖維(Optical fiber)，簡稱光纖，是一種由玻璃或塑料製成的纖維，利用光在這些纖維中以全內反射原理傳輸的光傳導工具。光纖相對於透過電纜傳輸電訊號具有更低的能量損耗率，因此在傳輸訊號時，如圖1所示，通常利用一雷射發射構件E將電訊號轉換成光訊號，經由透鏡L聚焦，朝向光纖F的端部發送光訊號；光訊號經由光纖F傳輸至另一端，光訊號自光纖F朝向另一透鏡(圖未示)射出、聚焦，由一光訊號接收構件(圖未示)將光訊號轉換為電訊號。
圖2為圖1沿A-A線段的橫剖面示意圖。傳統的光纖F由上蓋C1、下蓋C2夾合，經由黏結構件G1(例如為環氧樹脂)彼此固定，下蓋C2再利用黏結構件G2連接於基板B的表面上。這些元件層層結合，無論製造、組裝都會產生累積公差，例如元件尺寸不夠精確、黏結構件G2的塗佈位置、黏結構件G1、G2過厚或塗佈不均，都會影響到光纖F與雷射發射構件E、透鏡L的相對位置。若公差過大，光纖F就無法與雷射發射構件E、透鏡L等元件順利光耦合，也就是光訊號無法輸入至光纖F，或無法從光纖輸出。而如圖3所示，即使僅存在部分公差，也會影響輸入或輸出的光訊號的強度。
因此，為解決習知光纖耦合精度的種種問題，本發明提出一種光纖端部固定結構及光纖端部的固定方法。
為達上述目的及其他目的，本發明提出一種光纖端部固定結構，其包含：一插芯元件，呈圓柱狀，該插芯元件的軸心具有一貫穿孔用以容納一光纖；一基板，具有一固定溝槽，該固定溝槽的二壁體沿該插芯元件的軸向方向延伸，該二壁體之間的距離長度小於該插芯元件在徑向方向上的直徑長度，該插芯元件的外周面與該二壁體的頂點呈線接觸；以及一黏結元件，填充設置於該固定溝槽，該黏結元件連接該固定溝槽及該插芯元件。
於本發明之一實施例中，該二壁體的頂部為直角結構。
於本發明之一實施例中，該二壁體的頂部為倒角結構。
於本發明之一實施例中，該二壁體的頂部為圓弧，且該圓弧的曲率半徑小於該插芯元件在徑向方向上的曲率半徑。
於本發明之一實施例中，該固定溝槽係由蝕刻形成。
於本發明之一實施例中，該插芯元件為陶瓷材料。
於本發明之一實施例中，包含該光纖，插設於該貫穿孔。
本發明又提出一種光纖端部的固定方法，包含以下步驟：研磨一插芯元件，使該插芯元件呈圓柱狀；使一光纖沿該插芯元件的軸向方向插入該插芯元件的一貫穿孔；在一基板上形成至少一固定溝槽，該固定溝槽的二壁體之間的距離長度小於該插芯元件在徑向方向上的直徑長度；在該至少一固定溝槽中填充一黏結元件；以及設置該插芯元件於該固定溝槽，該插芯元件的外周面與該二壁體的頂點呈線接觸。
藉此，本發明的光纖端部固定結構及光纖端部的固定方法大幅提升了光纖端部結構的精度、減少公差，使光纖與其他光學元件的對位更準確，提高製造良率，並提升光訊號的光耦合效率。
100:光纖端部固定結構
1:插芯元件
11:貫穿孔
2:基板
21:壁體
21’:壁體
211:頂點
21a:壁體
21b:壁體
3:黏結元件
A-A:線段
B:基板
C1:上蓋
C2:下蓋
d1:軸向方向
d2:徑向方向
E:雷射發射構件
F:光纖
G1:黏結構件
G2:黏結構件
L:透鏡
S:固定溝槽
S’:固定溝槽
S101:步驟
S102:步驟
S103:步驟
S104:步驟
S105:步驟
圖1為先前技術的光纖端部結構的縱剖面示意圖。
圖2為圖1沿A-A線段的橫剖面示意圖。
圖3為累計公差影響光訊號強度之示意圖。
圖4係為根據本發明實施例之光纖端部固定結構之立體外觀示意圖。
圖5係為根據本發明實施例之光纖端部固定結構之剖面示意圖。
圖6A係為根據本發明實施例之壁體之第二態樣之剖面示意圖。
圖6B係為根據本發明實施例之壁體之第三態樣之剖面示意圖。
圖6C係為根據本發明實施例之壁體之第四態樣之剖面示意圖。
圖7係為根據本發明實施例之光纖端部的固定方法之流程圖。
為充分瞭解本發明，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的目的、特徵及功效。須注意的是，本發明可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明 本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的申請專利範圍。說明如後：
如圖4及圖5所示，本發明實施例之光纖端部固定結構100，其包含：一插芯元件1、一基板2及一黏結元件3。
插芯元件1為光纖插芯(Fiber Stub)，呈圓柱狀，插芯元件1的軸心具有一貫穿孔11用以容納一光纖F。在本實施例中，插芯元件1為陶瓷材料，具有很好的化學穩定度，並且耐磨，適宜精密加工。
基板2具有一固定溝槽S，固定溝槽S的二壁體21沿插芯元件1的軸向方向d1延伸，二壁體21之間的距離長度小於插芯元件1在徑向方向d2上的直徑長度。並且插芯元件1的外周面與二壁體21的頂點211呈線接觸。
黏結元件3填充設置於固定溝槽S，黏結元件3連接固定溝槽S及插芯元件1。黏結元件3可以是常規用的黏膠，具有黏性，滿足特定條件(例如乾燥或曝光)後黏結元件3固化以固定插芯元件1。
接下來說明本發明的光纖端部的固定方法。
如圖7所示，於步驟S101，首先研磨插芯元件1的外周面，使插芯元件1呈圓柱狀。
於步驟S102，使光纖F沿插芯元件1的軸向方向d1插入插芯元件1的貫穿孔11。
接著，於步驟S103，在基板2上形成至少一固定溝槽S，固定溝槽S的二壁體21之間的距離長度小於插芯元件1在徑向方向d1上的直徑長度。在本實施例中，固定溝槽S係由蝕刻形成，因此可達成優秀的精度控制，並且可製造數百微米等級的尺寸。
於步驟S104，在固定溝槽S中填充黏結元件3。
於步驟S105，設置插芯元件1於固定溝槽S，插芯元件1的外周面與二壁體21的頂點211呈線接觸。
需要注意的是，這些步驟並不需要遵照明確的順序，例如在基板2上形成固定溝槽S的步驟可以在研磨插芯元件1、光纖F插入貫穿孔11等步驟之前。也可以在光纖F插入貫穿孔11後才研磨插芯元件1，或者在設置插芯元件1於固定溝槽S後才將光纖F插入貫穿孔11，且本發明不限於此。
由於圓柱狀的插芯元件1比其他幾合形狀的端部固定件(例如先前技術圖1的上蓋C1及下蓋C2)更容易達到高精度的製造，因此插芯元件1本身的製造公差可有效控制。再者，由圓柱體的軸心製造貫穿孔11，亦比其他幾合形狀的特定位置切割光纖容製槽要來的更精準，因此插芯元件1與光纖F的組裝公差相對先前技術也減少了。最後，由於插芯元件1的外周面與固定溝槽S的頂點211呈線接觸，無論插芯元件1在黏結時有任何角度的偏移旋轉(例如機械手臂夾持插芯元件1時施力不均)，貫穿孔11、光纖F始終保持在固定的位置，因此可準確地對位光纖F與透鏡(圖未示)。綜上所述，本發明大幅提升了光纖端部結構的精度、減少公差，使光纖F與其他光學元件的對位更準確，提高製造良率，並提升光訊號的光耦合效率。
進一步地，在本實施例中，如圖5所示，二壁體21的整體為直角結構，固定溝槽S為平直的矩形空間。然而本發明不限於此，如圖6A所示，在壁體的第二態樣中，壁體21’僅頂部為直角結構，壁體21’的頂部以外為不規則或其他幾何結構，固定溝槽S’的底面亦為不平整。此情況常見於蝕刻製造。由於本發明的光纖端部固定結構100僅限定插芯元件1與固定溝槽S的頂點211呈線 接觸，因此壁體的頂部以外的範圍的形狀都不影響插芯元件1與固定溝槽S的連結關係。
如圖6B所示，在壁體的第三個態樣中，二壁體21a的頂部為倒角結構。可有效保障插芯元件1與固定溝槽S的頂點211呈線接觸，然而此倒角的製造相對較不容易，且結構強度也會被影響。
如圖6C所示，在壁體的第四個態樣中，二壁體21b的頂部為圓弧，且該圓弧的曲率半徑小於插芯元件1在徑向方向d2上的曲率半徑，如此可有效保障插芯元件1與固定溝槽S的頂點211呈線接觸。
進一步地，在本實施例中，本發明的光纖端部固定結構100包含光纖F，插設於貫穿孔11。
本發明在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
100:光纖端部固定結構
1:插芯元件
11:貫穿孔
2:基板
21:壁體
211:頂點
3:黏結元件
d2:徑向方向
S:固定溝槽

Claims (8)

  1. 一種光纖端部固定結構，其包含：一插芯元件，呈圓柱狀，該插芯元件的軸心具有一貫穿孔用以容納一光纖；一基板，具有一固定溝槽，該固定溝槽的二壁體沿該插芯元件的軸向方向延伸，該二壁體的頂點之間的距離長度小於該插芯元件在徑向方向上的直徑長度，該插芯元件的外周面與該二壁體的頂點呈線接觸；以及一黏結元件，填充設置於該固定溝槽，該黏結元件連接該固定溝槽及該插芯元件。
  2. 如請求項1所述之光纖端部固定結構，其中該二壁體的頂部為直角結構。
  3. 如請求項1所述之光纖端部固定結構，其中該二壁體的頂部為倒角結構。
  4. 如請求項1所述之光纖端部固定結構，其中該二壁體的頂部為圓弧，且該圓弧的曲率半徑小於該插芯元件在徑向方向上的曲率半徑。
  5. 如請求項1所述之光纖端部固定結構，其中該固定溝槽係由蝕刻形成。
  6. 如請求項1所述之光纖端部固定結構，其中該插芯元件為陶瓷材料。
  7. 如請求項1所述之光纖端部固定結構，其中包含該光纖，插設於該貫穿孔。
  8. 一種光纖端部的固定方法，包含以下步驟：研磨一插芯元件，使該插芯元件呈圓柱狀；使一光纖沿該插芯元件的軸向方向插入該插芯元件的一貫穿孔；在一基板上形成至少一固定溝槽，該固定溝槽的二壁體的頂點之間的距離長度小於該插芯元件在徑向方向上的直徑長度；在該至少一固定溝槽中填充一黏結元件；以及設置該插芯元件於該固定溝槽，該插芯元件的外周面與該二壁體的頂點呈線接觸。
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