专利名称：大通量光纤密排模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光技术领域，与光纤密排模块有关，特别是大通量光纤密排模 块。光纤密排模块主要用在激光医疗设施、激光印刷制版等领域的光纤与激光器的连 接中，其一边与多路激光器连接，另一边通过透镜聚光后照射到需要激光处理的材料上，起 连接激光器、规则排列激光光斑的作用。
背景技术：
光纤密排模块是将光纤放在周期排列的玻璃或者硅V型槽基板上，压上盖板后固 化粘合剂形成的。在光纤密排模块中，光纤通常密排成一排，由于长度方向受到限制，一般 基板上最多排32根光纤。在应用过程中为了减少患者的治疗时间，或者提高激光印刷的效 率，往往需要更大通量的激光，这就需要增加光纤的根数。目前光纤已经是密排的，而模块 的长度又受到限制，现有条件下可以调节的变量不多。浙江大学侯昌伦、杨国光通过减小光纤直径的办法来实现更高密度，专利“实现光 纤密排线阵列中光点密接的光纤密排模块”(公告号CN201017077)已经在2008年2月6 日授权，但减小光纤直径后光纤非常容易折断，给设备制造与使用带来了不便。此外，按照 通常的方法做成模块后，还可以堆叠起来构成多排结构，但由于每排之间是独立制作的，位 置调节非常麻烦，因此实际可操作性不强。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种具有对准功能、多层排布的、能在限定的长度内 增大激光通量的大通量光纤密排模块。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是—种大通量光纤密排模块，包括通过胶层顺序粘接固定的上盖板、基板和下盖板， 以及固定在基板上的多条光纤，所述基板为多块；每块基板的双面对称设有多条硅V型槽， 且分布在基板两面的硅V型槽位置对准；所述光纤固定在所述硅V型槽中。其中，所述硅V型槽在基板的双面均布排列。所有硅V型槽规格相同。硅V型槽 的槽口与光纤的横截面大小相匹配，槽口斜面与光纤的圆形横截面相切。所述大通量光纤密排模块，相邻基板之间通过胶层粘接固定。基板数量为2 5， 对应光纤为3 6层。以上大通量光纤密排模块采取以下工序制作(1)采用双面对准工艺制作具有上下对准功能的硅V型槽基板；(2)在硅V形槽基板上放上光纤；(3)在光纤上涂粘合剂；(4)盖板与光纤及基板压紧后固化；(5)在硅V型槽基板的另外一面放上光纤；[0016](6)在光纤上涂粘合剂；(7)另外一片硅V型槽基板作为盖板压紧后固化，通过硅V型槽实现自对准；(8)重复5-7步骤，直到最后用盖板压紧固化。所述的双面对准工艺是指单晶硅的双面对准光刻、双面各向异性刻蚀工艺。所述的硅V型槽基板是指采用双面对准光刻、双面各向异性刻蚀工艺生产的硅V 型槽。所述的粘合剂是指热固化环氧胶、丙烯酸酯类胶、聚酰亚胺胶、硅树脂胶。所述的盖板是指与基板具有同样尺寸的玻璃片或硅片。本实用新型的有益效果是1)采用具有上下对准功能的硅V型槽基板，上下两面 都可以放光纤，光纤放入后就自动对准了 ；幻利用硅V型槽的自对准特性，不同排之间可以 自动对准；3)对准过程无需检测与操作设备，容易实现多排结构。本实用新型采用上下两 面双面对准的硅V型槽基板同时兼具盖板功能，构成规则排布的多层结构，达到在限定的 长度内增大激光通量的效果。
为进一步说明本实用新型的结构、特征，
以下结合附图及实施例对本实用新型进 行详细描述。其中图1为本实用新型大通量光纤密排模块的结构示意图；图2为制作本实用新型大通量光纤密排模块的工艺流程示意图；图3A为实物大通量光纤密排模块中双面硅V型槽端面的光学显微镜照片；图;3B为实物大通量光纤密排模块内光纤夹在两基板之间的硅V型槽端面的光学 显微镜照片。
具体实施方式
首先请参阅图1所示，显示了本实用新型大通量光纤密排模块的基本结构。该大通量光纤密排模块包括数块具有双面硅V型槽的基板1、上盖板2和下盖板 3、以及夹在V型槽之间的多条光纤5，盖板和基板之间、相邻基板之间通过胶层4粘结。其中，基板1由双面对准的硅V型槽制成，参见图2中1)所示结构，在基板1的双 面均设有周期排列的硅V型槽11，且两面的V型槽形状和大小完全相同并位置对准；V型槽 11的槽口与光纤3的横截面大小相匹配，以使槽口斜面恰与光纤的圆形横截面相切；每块 基板1的尺寸、V型槽11的数量与排列方式均完全相同，以保证多块基板1使用时均能对 准。本实用新型大通量光纤密排模块，顺序排列上盖板2、第一基板1、第二基板 1、……第N基板1、下盖板3，盖板和基板之间、相邻基板之间通过胶层4粘结，每一 V型 槽11内用胶固定一根光纤5，所有的V型槽11内都固定有光纤5。根据所需激光通量的要 求，基板1的数量N最好在2 5之间变化，基板数量超过5层(每层使用一块基板)时， 第一层基板和最后一层基板之间的对准可能会产生组装上的漂移。当然，在精准加工和准 确组装操作的前提下，基板1的数量可以按需要再增加，只要保证对准，即能实现激光大通 量。因此，图1所示的两层基板的组装形式仅作为示例，而非对本实用新型进行限制。[0033]本实用新型大通量光纤密排模块的制作工艺流程参见图2所示，包括以下工序1)采用双面对准光刻、双面腐蚀工艺生产同样规格的双面硅V型槽11基板1数 块；2)取第一块基板1，在硅V型槽向上的一面放置一端裸露的光纤5，光纤的另外一 端连接有标准的接头，夹持裸露的光纤使之固定在V型槽内，然后在光纤上涂粘合剂，压下 盖板3，使光纤紧贴V型槽壁，固化粘合剂形成胶层4 ；3)将V型槽翻转，使V型槽没有放置光纤的另外一面V型槽向上，放置同样规格 的光纤5’，夹持光纤5’使之固定在V型槽内，然后在光纤上涂粘合剂，压下第二块双面硅V 型槽基板1，，使光纤紧贴V型槽壁，固化粘合剂形成胶层4’ ；4)重复在V型槽中放置光纤、压双面硅V型槽基板并固化粘合剂的过程，直到最后 在最上层放置上盖板2，使光纤5”紧贴V型槽壁，固化粘合剂形成胶层4”，得到本例具有两 层基板的大通量光纤密排模块。再请参阅图3A所示，为本实用新型所述方法中双面硅V型槽基板端面的光学显微 镜照片。在单晶硅片的两个表面热氧化厚度为200纳米的二氧化硅，化学气相沉积厚度为 140纳米的氮化硅。然后在硅片的一个表面旋涂厚度为1.2微米的光刻胶。在表面带有光 刻胶的硅片上方放一块具有特定图形的掩模板，用带有对准功能的光刻机曝光70秒，然后 显影、清洗，在硅片表面形成与掩模图形对应的光刻胶图形。将带有光刻胶图形的硅片放入 反应离子刻蚀机中，以60标准立方厘米/秒的速度充入四氟化碳气体，在13. 65兆赫兹的 射频电场的激励下产生含有氟离子的等离子体，氟离子刻蚀未被光刻胶保护的氮化硅和二 氧化硅，得到表面有氮化硅和二氧化硅图形的硅片。将硅片表面剩余的光刻胶去除后，在硅 片的另外一个表面旋涂光刻胶。掩模板在光刻机中固定后，固定在光刻机上的摄像机提取 掩模板上的对准标记，插入硅片并使有光刻胶的正面紧贴掩模板，精细调整硅片的方向与 位置，使表面有图形的硅片背面的对准标记与掩模板上的对准标记完全重合。曝光、显影、 清洗，在反应离子刻蚀机中干法刻蚀氮化硅和二氧化硅，得到双面都有氮化硅和二氧化硅 图形的硅片。将硅片表面剩余的光刻胶去除后，将硅片放入温度为摄氏80度、浓度为40% 的氢氧化钾溶液中双面腐蚀3小时，硅片表面没有氮化硅和二氧化硅保护的地方形成开口 角度为70. 52度的V型槽(照片中白色部分显示为槽)，得到双面硅V型槽基板(照片中黑 色部分为硅)。图IBB所示为本实用新型所述方法中光纤密排模块内光纤夹在硅V型槽中的端面 照片。采用图3A所示的双面硅V型槽基板，在硅V型槽向上的一面放置一端裸露的光纤， 光纤的另外一端连接有标准接头，夹持裸露的光纤使之固定在V型槽内，环氧胶与固化剂 按照4 1的重量比混合，然后涂在光纤和V型槽上，压下硅盖板，使光纤紧贴V型槽壁，温 度60°C下固化3小时，使环氧胶完全固化。将V型槽翻转，使V型槽没有放置光纤的另外 一面V型槽向上，放置同样规格的光纤，夹持光纤使之固定在V型槽内，然后在光纤和V型 槽上涂环氧胶与固化剂，压下另外一块双面硅V型槽代替前面的硅盖板，使光纤紧贴V型槽 壁，温度60°C下固化3小时，使环氧胶完全固化。在第二块基板双面硅V型槽中放置光纤， 夹持光纤使之固定在V型槽内，然后在光纤和V型槽上涂环氧胶与固化剂，压下硅盖板，使 光纤紧贴V型槽壁，温度60°C下固化3小时，使环氧胶完全固化(照片显示光纤被固定在两 层基板的V型槽之间，圆圈为光纤截面，正反三角形分别为上下两块基板的V型槽截面，中部黑色圆环为光纤包皮，包皮外与硅V型槽之间为胶层)，得到大通量光纤密排模块。 实际使用表明，按照上述方法很容易制作5 6排光纤的密排模块，这大大高于现 有可见的堆叠式的最大2排的模块，因此本实用新型的光纤模块激光通量更大，激光效率 更高，进而提升其可利用性。
权利要求1.一种大通量光纤密排模块，包括通过胶层顺序粘接固定的上盖板、基板和下盖板，以 及固定在基板上的多条光纤，其特征在于所述基板为多块；每块基板的双面对称设有多 条硅V型槽，且分布在基板两面的硅V型槽位置对准；所述光纤固定在所述硅V型槽中。
2.根据权利要求1所述大通量光纤密排模块，其特征在于所述硅V型槽在基板的双 面均布排列。
3.根据权利要求2所述大通量光纤密排模块，其特征在于所有硅V型槽规格相同。
4.根据权利要求3所述大通量光纤密排模块，其特征在于硅V型槽的槽口与光纤的 横截面大小相匹配，槽口斜面与光纤的圆形横截面相切。
5.根据权利要求1至4任一所述大通量光纤密排模块，其特征在于所述相邻基板之 间通过胶层粘接固定。
6.根据权利要求5所述大通量光纤密排模块，其特征在于所述基板数量为2 5。
7.根据权利要求6所述大通量光纤密排模块，其特征在于所述光纤为3 6层。
专利摘要本实用新型一种大通量光纤密排模块，属于激光技术领域，包括通过胶层顺序粘接固定的上盖板、基板和下盖板，以及固定在基板上的多条光纤，所述基板为多块，每块基板的双面对称均布设有多条规格相同的硅V型槽，且分布在基板两面的硅V型槽位置对准，所述光纤固定在所述硅V型槽中。本实用新型采用上下双面对准的V型槽基板，同时兼具盖板功能，构成规则排布的多层结构，达到在限定的长度内增大激光通量的效果，该大通量光纤密排模块可作为光纤与激光器的连接广泛用于激光医疗设施、激光印刷制版等行业提供大通量的激光能量。
文档编号G02B7/00GK201859247SQ20102027314
公开日2011年6月8日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者任金淼 申请人:任金淼