一种具有导胶功能的V型槽及阵列的制作方法

本实用新型涉及一种具有导胶功能的V型槽，属于光纤通信的技术领域。

背景技术：

随着光电子集成技术研究的不断升温，支持多通道耦合的光无源器件也日益受到科研人员和商家的瞩目。而利用V型槽阵列研制成的光纤阵列，成为与多通道波导器件耦合的最佳器件，例如，它与阵列波导光栅的耦合、与半导体激光器阵列、半导体光探测器阵列的耦合。光纤阵列是光学集成器件和光信号多通道传输不可缺少的耦合器件。

通过光纤把外部光源引入集成波导器件时，为减少偶然因素对耦合效率的影响，需要解决光纤定位问题，以及为提高多通道波导型器件、半导体激光器阵列、光开关阵列等与光纤的耦合效率问题，都需要光纤定位用V型槽。当光纤与波导器件耦合时，光纤与波导准确对准是实际工件中的最大问题。因为单模光纤的芯径和波导端面的尺寸都在微米量级，所以精确对准是很困难的。如果能够实现精密对准，则可实现高效耦合。因此，设计并制造出质量很好的具有高精度定位功能的V型槽及其阵列将十分重要，利用它制成的光纤阵列成为重要的光无源器件。光纤阵列有着重要的应用价值和广阔的市场前景，它可用于集成光电子和光波导器件、波分复用和密集型波分复用器、阵列波导光栅、探测器阵列、光开关、光隔离器等，集成光器件通过与光纤阵列的耦合连接实现了与光纤传输网络的连接。

光纤阵列是采用V型槽做下基板，将光纤一端剥去包层，露出裸光纤，将其放入V型槽内，涂上epoxy环氧胶，然后将平整玻璃盖片做上基板，放于光纤上面，压紧，对齐，使胶固化，再将下基板、光纤、上基板的端面抛光，即为光纤阵列。

国内外生产光纤阵列V型槽大都分为二类。第一类采用机械加工的方法，采用金刚砂切割刀在玻璃片上切割出所需的V型槽，玻璃成本低，但切割过程中金刚刀被磨损，需不断修磨，磨损的金刚刀也导致V型槽形状改变，不能满足精度要求；制作多槽的V型槽时，如大于32槽时，由于设备不断积累的误差从而导致精度降低，良率下降，因此采用机械方法加工大于32槽的V型槽的成本很高。第二类采用的硅晶片作为基材用湿法腐蚀的方法加工V型槽，此方法采用光刻的技术，各向异性湿法刻蚀硅晶片，没有机械加工导致的累积误差，故精度不受V型槽数量的限制，利用硅片的各向异性的特点，腐蚀出的V 型槽形状一致。这种湿法腐蚀的V型槽，定位精度高，重复性好，更加适用于低成本、批量化生产的要求，是目前光纤定位用V型槽的主流制作方法。

目前商用的V型槽及光纤阵列的上基板的尺寸都比较大，几个毫米的量级， V型槽的上表面、玻璃盖片上基板的下表面都是平面。V型槽、光纤及玻璃盖片之间是通过epoxy胶固定在一起的，环氧胶的流动性有限，通常情况下，三者之间的很多区域，环氧胶不能充分地流进去。在尺寸较大的情况下，这种情形在实际使用中，不会带来明显的问题，光纤仍然能够稳定可靠地固定在V型槽内。但是，随着信息通信量的不断增加，光通信正在走向集成化的道路。传统的器件在向体积更小、功能更多、性能更强的方向发展。光集成(OIC)和光电子集成(OEIC)是光电子器件发展的必然趋势。在光通信、测量和其他相关领域，由于光波导器件的广泛应用，与之耦合的光纤阵列的应用越来越广泛，制作方法也随之越来越多，制作质量、技术、效率和集成度也不断提高。在V 型槽、玻璃盖片的尺寸越来越小，减小到1个毫米、甚至亚毫米量级的时候， V型槽、光纤及玻璃盖片之间的接触面积大大缩小，由于环氧胶的有限流动性而带来的三者之间不能充分接触的弊端，充分显露出来，从而使光纤不再稳定可靠地固定在V型槽内。

现有V型槽的顶端表面都是平整的表面，在V槽的尺寸小到亚毫米量级的时候，原有平整的V型槽表面不再能够满足稳定可靠地固定光纤，从而产生可靠性问题(光纤翘起来，顶起压块等等)。

技术实现要素：

为了解决现有存在的技术问题，本实用新型提出了一种“米”字型、具有引导环氧胶充分流动的V型槽，增加V型槽、光纤、盖玻片之间的接触面积，从而实现稳定可靠地固定光纤的作用。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种具有导胶功能的V型槽，所述V型槽的顶端表面设置有多个不同方向的凹槽组合，所述凹槽组合中的凹槽分布于平行于V型槽的方向、垂直于V型槽的方向以及与平行、垂直方向相交的方向。

所述V型槽的顶端表面设置有“米”字型的凹槽组合，所述凹槽组合中的凹槽分布于平行于V型槽的方向、垂直于V型槽的方向以及凹槽对角方向。

所述“米”字型凹槽组合在V型槽的顶端表面设置有两组或者两组以上。

所述V型槽的顶端表面进一步包括不位于“米”字型区域的凹槽。

所述凹槽尺寸设置为微米量级或者微米量级以下。

所述V型槽顶端表面的凹槽截面采用矩形或者V形。

所述V型槽顶端表面设置有2个平行于V型槽方向的凹槽、20个垂直于V 型槽方向的凹槽，2条对角方向的凹槽，所述凹槽截面采用10微米×10微米。

一种阵列，进一步包括光纤、玻璃盖片上基板，光纤设置于V型槽内，玻璃盖片上盖板与V型槽顶端表面贴接，所述玻璃盖片上盖板的粘接表面上设置有多个不同方向的凹槽组合，所述凹槽组合中的凹槽分布于平行于V型槽的方向、垂直于V型槽的方向以及与平行、垂直方向相交的方向。

所述凹槽组合为“米”字型的凹槽组合，所述凹槽组合中的凹槽分布于平行于V型槽的方向、垂直于V型槽的方向以及凹槽对角方向。

所述“米”字型的凹槽组合在玻璃盖片上基板表面设置有两组或者两组以上。

本实用新型提出了一种具有导胶功能的V型槽及阵列，具有如下特点：

1、本实用新型V型槽顶端表面具有“米”字型凹槽，不仅在平行和垂直于V 型槽的方向能引导胶的流动，而且在对角方向，都能引导胶的流动。

2、本实用新型凹槽具有微米量级的微细尺寸，利用的是毛细吸管原理。

3、本实用新型V型槽及阵列的尺寸在毫米量级以下时，这种结构更能稳定可靠地固定光纤。

附图说明

图1是现有技术的光纤阵列的截面结构示意图；

图2是现有技术的V型槽的截面结构示意图；

图3是现有技术的V型槽阵列的截面结构示意图

图4是本实用新型的光纤阵列的截面结构示意图；

图5是本实用新型的V型槽的截面结构示意图；

图6是本实用新型的V型槽及阵列的“米”字型凹槽的立体结构示意图。

图7是本实用新型的V型槽及阵列的“米”字型凹槽的府视结构示意图。

其中：

1—V型槽；2—光纤；3—玻璃盖片上基板；4—环氧胶；5—V型槽的顶端表面；6—玻璃盖片上基板的下表面；7—凹槽；

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型的具有导胶功能的V型槽及阵列做出详细说明。

本实用新型提供一种具有导胶功能的V型槽，所述V型槽的顶端表面设置有多个不同方向的凹槽组合，所述凹槽组合中的凹槽分布于平行于V型槽的方向、垂直于V型槽的方向以及与平行、垂直方向相交的方向

本实用新型实施例具体提供一种具有导胶功能的V型槽，所述V型槽的顶端表面设置有“米”字型的凹槽组合，所述凹槽组合中的凹槽分布于平行于V 型槽的方向、垂直于V型槽的方向以及凹槽对角方向。用现有技术制作的V型槽及光纤阵列如图2、图3及图1所示，现有V型槽及阵列的顶端表面5没有凹槽，是一个平整的表面。以湿法腐蚀制作的硅基V型槽为例，介绍说明。以单晶硅片为原材料基底，在其上通过光刻形成V型槽图案，然后在碱性溶液中湿法腐蚀硅，由于单晶硅的晶体对称结构，不同晶面具有不同的腐蚀速度，从而在腐蚀区域形成“V”字形的槽，最后去掉掩膜，就制作成功V型槽。然后将去掉涂覆层的光纤放入V型槽内，涂上epoxy环氧胶，在其上放置玻璃盖片上基板，固化。这样V型槽、光纤、玻璃盖片上基板三者之间通过环氧胶固定粘合在一起，就制作成功光纤阵列。现有这种技术存在一个弊端，制作光纤阵列的时候，由于上、下基板之间的接触面积较大，而epoxy环氧胶的流动性有限，导致上、下基板及光纤之间有较多的区域没有环氧胶，在V型槽的尺寸较小的时候，光纤固定不牢。如图5、图6、图7所示，为了解决这种弊端，本实用新型在原来平整的V型槽顶端表面，制作了“米”字型凹槽，这种“米”字型凹槽，不仅在平行于V型槽的方向、垂直于V型槽的方向能引导胶的流动，而且在对角方向，也能引导胶的流动。这样大大增加了单位面积内胶与V型槽表面、光纤、玻璃盖片上基板之间的接触面积，依靠毛细吸管原理极大地帮助环氧胶的流动。本实用新型的“米”字型凹槽大大增加固定光纤2的环氧胶4 与V型槽表面、光纤2、玻璃盖片上基板3之间的接触面积，原因有两个，其一是由于毛细吸管的作用，环氧胶与V型槽表面、光纤、玻璃盖片上基板充分接触而增加固定面积；其二是取决于微细凹槽的个数及尺寸，因为凹槽7内都充满了环氧胶，微细凹槽的表面积极大，进一步极大地扩大了接触面积。以单个V型槽为例，在平整表面、仅在平行和垂直于V型槽方向有凹槽及本实用新型的“米”字型凹槽三种情况下，通过简单计算来说明有效接触面积的增加。有效接触面积的增加只体现在V型槽顶端表面与环氧胶接触面积的增加，因此在以下计算中只计算这部分。平整表面的情况，假设V型槽顶端表面长1000 微米、宽200微米，1个V型槽有两个顶端表面，因此有效接触面积为2×1000 ×200＝40万平方微米。仅在平行和垂直于V型槽方向有凹槽的情况，每个顶端表面平行于V型槽方向有2个凹槽、垂直于V型槽方向有20个凹槽，凹槽截面为10微米×10微米，因此相对于平整表面的情形，有效接触面积的增加为2 ×(2×1000×10×3+20×200×10×3)＝36万平方微米，有效面积增加90％。本实用新型的“米”字型凹槽的情况，每个顶端表面平行于V型槽方向有2个凹槽、垂直于V型槽方向有20个凹槽，对角方向有2条凹槽，凹槽截面为10 微米×10微米，因此相对于平整表面的情形，有效接触面积的增加为2×(2 ×1000×10×3+20×200×10×3+2×1020×10×3)＝48.24万平方微米，有效面积增加120.6％。从此计算结果可以看出，本实用新型的“米”字型凹槽能大大增加环氧胶与V型槽的接触面积，进而增加固定光纤的稳定性与可靠性。

如图4所示，光纤阵列包括光纤2、玻璃盖片上基板3、V型槽1，光纤2 设置于V型槽1内，玻璃盖片上盖板3与V型槽顶端表面5贴接，所述玻璃盖片上盖板的粘接表面5上设置有平行于V型槽的方向、垂直于V型槽的方向以及对角方向的凹槽7，所述三个方向的凹槽7形成“米”字型。本实用新型不限于以上的实施例，所述玻璃盖片上盖板的粘接表面上设置有多个不同方向的凹槽组合，所述凹槽组合中的凹槽分布于平行于V型槽的方向、垂直于V型槽的方向以及与平行、垂直方向相交的方向。

采用本实用新型方案，V型槽顶端表面不再是平整的表面，而是具有凸凹不平的表面这种“米”字型凹槽，可以是1个，也可以是任意多个，此时“米”字型凹槽组合在V型槽的顶端表面设置有两组或者两组以上；这种“米”字型凹槽的截面，可以是矩形、V形，也可以其它任意形状；这种“米”字型凹槽截面的尺寸，可以是亚微米、几十微米，也可以是几百微米量级。以上具体的实施例中，本质上都是利用微细结构的毛细吸管原理来促进环氧胶的充分流动。

本实用新型所要解决的技术问题是，在V型槽顶端表面使用“米”字型凹槽，其特征是不但在X和Y方向，而且在对角方向都可以引导环氧胶的流动，增加了单位面积内胶与上、下基板的接触面积，依靠毛细吸管原理极大地帮助环氧胶的流动。使用本方法，只需要在一侧点胶即可，极大地简化了工艺。主要应用在光纤通信领域中进行波导器件与光纤的耦合、阵列波导光栅与光纤的耦合、阵列激光器与光纤阵列的耦合、阵列探测器与光纤阵列的耦合等等。作为本领域技术人员很容易想到的一个变动，这种“米”字型凹槽也可以制作在玻璃盖片上基板的下表面6上，能达到同样的效果。

虽然本实用新型已详细地示出并描述了相关的特定的实施例参考，但本领域的技术人员应该能够理解，在不背离本实用新型的精神和范围内可以在形式上和细节上作出各种改变。这些改变都将落入本实用新型的权利要求所要求的保护范围。