一种双层光纤阵列及其装配方法与流程

1.本发明涉及光纤通讯领域，尤其涉及一种双层光纤阵列及其装配方法。


背景技术：

2.高速光模块的方案，大多采取硅光芯片和光纤阵列直接耦合。为了获得更高的数据密度，提高单位空间内的数据传输量，数据连接通道通常使用双层光纤阵列与硅光芯片耦合。因制造工艺的不同，硅光芯片的制备精度往往能达到纳米级别，生产重复性较好，可大规模生产；双层光纤阵列的装配精度低，使其生产重复性较差，导致硅光芯片与双层光纤阵列的耦合方案难以大规模实施。


技术实现要素：

3.本发明旨在解决现有技术中因双层光纤阵列的装配精度低，导致其生产重复性较差的技术问题。
4.本发明提供一种双层光纤阵列的装配方法，所述双层光纤阵列包括上层光纤阵列和下层光纤阵列；所述上层光纤阵列包括第一基底和多根第一光纤；所述下层光纤阵列包括第二基底和多根第二光纤；所述双层光纤阵列的装配方法包括如下步骤：以所述第一基底的底面作为划片机的清零基准面，并通过所述划片机在所述第一基底的顶部依次切割第一v型槽；将所述第一光纤的纤芯段分别放置在所述第一v型槽内并固定，使得所述第一光纤的纤芯段的侧壁分别与所述第一v型槽的两侧壁相切设置，得到所述上层光纤阵列；在所述第二基底的顶部依次切割第二v型槽，并将所述第二光纤的纤芯段分别放置在所述第二v型槽内，得到所述下层光纤阵列；将所述上层光纤阵列放置在所述下层光纤阵列的顶部，使得所述第二光纤的纤芯段的侧壁分别与所述第一基底的底面和所述第二v型槽的两侧壁相切设置；在所述第一光纤和所述第二光纤的尾部连接光源，使得所述第一光纤和所述第二光纤输出的第一光斑和第二光斑分别显示在ccd相机的显示屏上，并分别从所述第一光斑和所述第二光斑中选取第一参考光斑和第二参考光斑；以所述第二光斑的公切线作为第一基准线，并以垂直于所述第一基准线的直线作为第二基准线，使得所述第二参考光斑与所述第二基准线相切；沿所述第一基准线移动所述上层光纤阵列，使得所述第一参考光斑与所述第二基准线相切，固定后得到所述双层光纤阵列。
5.本技术的发明人在试验中发现：双层光纤阵列中上层光纤之间的间距和下层光纤之间的间距由对应基底上v型槽之间的间距决定，而v型槽通过划片机切割而成，其切割间距容易控制，制作精度较高，生产重复性较好；导致双层光纤阵列精度较低的原因体现在以下两个方面：（1）因基底厚度误差引起的双层光纤阵列中上下两层光纤在竖直方向（y轴方向）上间距的误差较大；（2）因上下两层光纤阵列组装时在水平方向上的相对位置难以固定引起的双层光纤阵列中上下两层光纤在水平方向（x轴方向）上间距的误差较大；由于上述
两类误差的存在，使得双层光纤阵列的装配精度难以保证，造成其难以大规模生产；针对上述问题，本技术发明人创造性地提出如下解决方案：通过所述划片机在所述第一基底的顶部切割所述第一v型槽时，以所述第一基底的底面作为所述划片机中切割刀的清零基准面，向上移动所述划片机的切割刀至一定的高度（即切割高度），在所述第一基底的顶部依次切割所述第一v型槽；将所述上层光纤阵列与所述下层光纤阵列组装后，所述第一光纤与所述第二光纤在竖直方向（y轴方向）上的间距由所述第一光纤的纤芯的中心到所述第一v型槽底部的间距、所述第一v型槽底部到所述第一基底底面的间距以及所述第二光纤的纤芯的中心到所述第一基底底面的间距决定；其中，由于划片机的切割精度高，所述第一v型槽的界面角度的制作精度较高，且由于所述第一光纤和所述第二光纤的纤芯半径精度较高，使得所述第一光纤的纤芯的中心到所述第一v型槽底部的间距以及第二光纤的纤芯的中心到所述第一基底底面的间距的精度较高；也就是说，在双层光纤阵列的生产过程中，只要保证所述第一v型槽底部到所述第一基底底面的间距的精度，即可解决因基底厚度误差引起的双层光纤阵列中上下两层光纤在竖直方向（y轴方向）上间距误差较大的问题，本发明通过以所述第一基底的底面作为所述划片机中切割刀的清零基准面，向上移动所述划片机的切割刀至一定的高度依次切割所述第一v型槽，能够避免基底厚度误差带来的影响，从而保证所述第一v型槽底部到所述第一基底底面的间距的精度；另外，在上述技术方案的基础上，通过在所述第一光纤和所述第二光纤的尾部连接光源，使得所述第一光纤和所述第二光纤输出的第一光斑和第二光斑分别显示在ccd相机的显示屏上，并分别从所述第一光斑和所述第二光斑中选取第一参考光斑和第二参考光斑，然后以所述第二光斑的公切线作为第一基准线（即x轴方向或者水平方向上与所述第二光斑分别相切的直线），并以垂直于所述第一基准线的直线作为第二基准线（即y轴方向或者竖直方向上的直线），使得所述第二参考光斑与所述第二基准线相切，再沿所述第一基准线移动所述上层光纤阵列，使得所述第一参考光斑与所述第二基准线相切，从而确定所述上层光纤阵列和所述下层光纤阵列在所述第一基准线方向上的相对位置，使得所述双层光纤阵列在生产过程中，所述上层光纤阵列和所述下层光纤阵列在所述第一基准线方向上的相对位置容易固定，从而解决因上下两层光纤阵列组装时在水平方向上的相对位置难以固定引起的双层光纤阵列中上下两层光纤在水平方向（x轴方向）上间距的误差较大的问题；综上述所，本发明能够有效地解决现有技术中因双层光纤阵列装配精度低，导致其生产重复性较差的技术问题。
6.进一步地，所述上层光纤阵列还包括玻璃盖板；所述玻璃盖板设置在所述第一基底的上方；所述玻璃盖板、所述第一光纤和所述第一基底通过胶水固定连接。
7.进一步地，所述上层光纤阵列、所述第二光纤和所述第二基底通过胶水固定连接。
8.进一步地，所述第一v型槽的切割方法包括如下步骤：根据纤芯距设计值l、所述第一v型槽的界面角度β、所述第一光纤的纤芯半径r1和所述第二光纤的纤芯半径r2计算所述第一v型槽底部距离所述清零基准面的切割高度h；其中，所述纤芯距设计值l为所述第一光纤的纤芯段的中心与所述第二光纤的纤芯段的中心在所述第二基准线方向上的间距；根据所述切割高度h切割所述第一v型槽，使得所述第一v型槽的底部距离所述第一基底的底面的距离为h。
9.进一步地，所述第一基准线和所述第二基准线的设置方法包括如下步骤：
在所述ccd相机的显示屏上显示两条相互垂直的直线作为所述第一基准线和所述第二基准线，使得所述第二基准线与所述第二光斑分别相切，并使得所述第二参考光斑与所述第一基准线相切。
10.本发明还提出一种双层光纤阵列，采用上述的双层光纤阵列的装配方法装配而成。
11.本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例中双层光纤阵列的装配方法通过控制因基底厚度误差引起的双层光纤阵列中上下两层光纤在y轴方向上间距的误差，以及因上下两层光纤阵列组装时在x轴方向上的相对位置难以固定引起的上下两层光纤在x轴方向上间距的误差，能够有效地提高所述双层光纤阵列的装配精度，从而提高所述双层光纤阵列的生产重复性。
附图说明
12.图１为本发明某一实施例中双层光纤阵列的立体结构示意图；图2为图1中双层光纤阵列的端面结构示意图；图3为图2中双层光纤阵列端面的局部示意图；图4为图2中双层光纤阵列端面的另一局部示意图；其中，1、玻璃盖板；2、第一基底；3、第二基底；4、第一光纤；5、第二光纤；6、第一v型槽；7、第二v型槽；8、第一光斑；9、第二光斑；10、第一参考光斑；11、第二参考光斑。
具体实施方式
13.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
14.请参考图1至图4，本发明的实施例提供了一种双层光纤阵列的装配方法，所述双层光纤阵列包括上层光纤阵列和下层光纤阵列；所述上层光纤阵列包括第一基底2和多根第一光纤4；所述下层光纤阵列包括第二基底3和多根第二光纤5；所述双层光纤阵列的装配方法包括如下步骤：步骤一：以第一基底2的底面作为划片机的清零基准面，并通过所述划片机在第一基底2的顶部依次切割第一v型槽6；将第一光纤4的纤芯段分别放置在第一v型槽6内并固定，使得第一光纤4的纤芯段的侧壁分别与第一v型槽6的两侧壁相切设置，得到所述上层光纤阵列；步骤二：在第二基底3的顶部依次切割第二v型槽7，并将第二光纤5的纤芯段分别放置在第二v型槽7内，得到所述下层光纤阵列；步骤三：将所述上层光纤阵列放置在所述下层光纤阵列的顶部，使得第二光纤5的纤芯段的侧壁分别与第一基底2的底面和第二v型槽7的两侧壁相切设置；步骤四：先在第一光纤4和第二光纤5的尾部连接光源，使得第一光纤4和第二光纤5输出的第一光斑8和第二光斑9分别显示在ccd相机的显示屏上，并分别从第一光斑8和第二光斑9中选取第一参考光斑10和第二参考光斑11；然后以第二光斑9的公切线作为第一基准线（即x轴方向或者水平方向上与第二光斑9分别相切的直线），并以垂直于所述第一基准线的直线作为第二基准线（即y轴方向或者竖直方向上的直线），使得第二参考光斑11与所
述第二基准线相切；再沿所述第一基准线移动所述上层光纤阵列，使得第一参考光斑10与所述第二基准线相切，固定后得到所述双层光纤阵列。
15.示例性地，参考图4，在本实施例中，以排列第一位的第一光斑8作为第一参考光斑10；以排列第一位的第二光斑9作为第二参考光斑11；可以理解的是，第一参考光斑10和第二参考光斑11根据使用者的使用习惯进行选取，只需要保证每次制备所述双层光线阵列时都选取同一第一光斑8和第二光斑9分别作为第一参考光斑10和第二参考光斑11即可。
16.需要说明的是，所述划片机和所述ccd相机为现有技术，故不在此赘述其具体结构；在本实施例中，通过ccd相机及其显示屏观察第一光斑8和第二光斑9。
17.具体地，所述上层光纤阵列还包括玻璃盖板1；玻璃盖板1设置在第一基底2的上方；玻璃盖板1、第一光纤4和第一基底2通过胶水固定连接；所述上层光纤阵列组装时，将第一光纤4的纤芯段放置在第一v型槽6内，并将玻璃盖板1放置在第一基底2的上方，使得第一光纤4的纤芯侧壁分别与玻璃盖板1的底部和第一v型槽6的两侧壁相切设置，通过胶水固定后，得到所述上层光纤阵列；所述上层光纤阵列、第二光纤5和第二基底3通过胶水固定连接；前述施胶固定工艺属于现有技术，故不在此赘述其具体步骤。
18.需要说明的是，第一光纤4的纤芯段为第一光纤4上去除包层和涂覆层的一段纤芯，其固定于第一v型槽6中；第二光纤5的纤芯段为第二光纤5上去除包层和涂覆层的一段纤芯，其固定于第二v型槽7中。
19.示例性地，参考图3，第一v型槽6的切割方法包括如下步骤：第一步：根据纤芯距设计值l、第一v型槽6的界面角度β、第一光纤4的纤芯半径r1和第二光纤5的纤芯半径r2计算第一v型槽6底部距离所述清零基准面的切割高度h；其中，所述纤芯距设计值l为第一光纤4的纤芯段的中心与第二光纤5的纤芯段的中心在所述第二基准线方向上的间距；可以理解的是，在此步骤中，所述纤芯距设计值l根据客户需求确定；第一v型槽6的界面角度β由所述划片机中切割刀的界面角度确定，为已知值；第一光纤4的纤芯半径r1和第二光纤5的纤芯半径r2均为已知值。
20.按照公式（1）计算第一v型槽6底部距离第一基底2底面（清零基准面）的切割高度h；h=l-r
2-（r1/sin(β/2)）公式（1）示例性地，在本实施例中，第一光纤4的纤芯半径r1和第二光纤5的纤芯半径r2相等，均为r；上述公式（1）可转换为公式（2）：h=l-r-（r/sin(β/2)）公式（2）；在此步骤中，第一光纤4的纤芯的中心与第一v型槽6底部的连线为第一v型槽6的界面角的角平分线；由于第一光纤4的纤芯段的侧壁与第一v型槽6的两侧壁分别相切设置，即可得知第一光纤4的纤芯的中心到第一v型槽6底部的距离为r/sin(β/2)；另外，由于第一基底2的底面与第二光纤5的纤芯段的侧壁相切设置，所以第二光纤5的纤芯的中心到第一基底2底面的距离为r2，即r；第二步：根据所述切割高度h切割第一v型槽6，使得第一v型槽6的底部距离第一基底2的底面的距离为h。
21.在此步骤中，将第一基底2放置在水平工作台面上，以第一基底2的底面作为所述
划片机的切割刀的清零基准面，通过所述划片机，控制所述切割刀从所述清零基准面上移至切割高度为h，在第一基底2的顶部切割一个第一v型槽6，然后水平等间距移动所述切割刀切割其他第一v型槽6，完成第一v型槽6的切割。
22.具体地，参考图4，所述第一基准线和所述第二基准线的设置方法包括如下步骤：在所述ccd相机的显示屏上显示两条相互垂直的直线作为所述第一基准线和所述第二基准线，使得所述第二基准线与第二光斑9分别相切，并使得第二参考光斑11与所述第一基准线相切。
23.在所述ccd相机的显示屏上显示两条相互垂直的直线为ccd相机自带的功能，属于现有技术。
24.本发明还提出一种双层光纤阵列，采用上述的双层光纤阵列的装配方法装配而成。
25.以上未涉及之处，适用于现有技术。
26.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
27.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
28.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。