专利名称：一种阵列准直器制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤通讯领域，尤其是指一种阵列准直器的制作方法。
随着光纤通讯的迅速发展，很多光无源器件制作对准直器提出了新的要求，如阵列准直器。所谓阵列准直器如一维阵列准直器，是要求光束之间较严格的相互平行，间隔相等(其精度要求是两个阵列组准直器对调，可同时使插损达到准直器最小值；当然很多时候是要求两光束之间间隔尽可能的小；对二维阵列准直器则要求相邻最近准直器之间间隔相等，光束之间相互平行)。
阵列准直器制作首先必须解决普通光纤准直器其机械轴与其出射光之间有一定夹角，而且是随机分布的问题。普通准直器结构如
图1所示。光纤头与微透镜相邻的两个通光面一般均磨成8°角，以保证回损达到65dB。由于通光面8°楔角，光纤头、透镜与玻璃管的配合间隙存在，一般制作出光纤准直器出光方向与其自身机械轴有一定夹角，一般小于1°，而对于一对准直器，如采用NSG公司SLW-1.8的自聚焦制作准直器其接收角所容忍的偏差应小于0.02°，准直器接收角所容忍偏差角与其微透镜焦距近似成反比，即光斑直径越大，其容忍接收角的偏差就被要求越小。所以目前定位两个准直器方法是将两个准直器分别在精密五维调整架上调到插损最小值后采用焊接或胶合两种方式固定。用焊接方式时，其优点是温度稳定性好，固定稳定，但它的弱点是占用的固定空间较大，因而体积较大；用胶合方式时，由于准直器出光方向与其机械轴的夹角存在，因而准直器外壳与固定外壳之间间隙较大，而且不均匀，而不均分布胶层的各方向的热膨冷缩不均匀，从而引起器械件温度性能较差，但胶合方法可使固定架所占体积相对减小。
本发明的目的在于提供一种固定位置精确的阵列准直器制作方法。
本发明的目的是这样实现的与机械轴线的偏角先进行初步校正。将用楔角片对普通准直器出光方向标准准直器放置在一五维调整架上，同时接入光源，调整架在垂直标准准直器出光方向平面上，可以作x、y平移，同时可以精确读出位移的距离。在固定基座的S1表面上紧贴一片两面相互平行的全反射，固定基座上孔均垂直于S1面。调整标准准直器使其出射光回到标准准直器，并使光插损值达到最小值，将偏角准直器放置于固定基座的一个孔洞中，调节偏角准直器，仅仅平移标准准直器，使偏角准直器接受光强达到最大值，再用环氧胶固化定位或焊接方式固定偏角准直器。
本发明所需用于调整的间隙较小，间隙用胶固化，温度稳定性很好，从而可制作较好性能的阵列准直器。
现结合实施例及附图进一步详述图1是本普通准直器结构图。
图2是初步经楔角片校正后的普通准直器装配图。
图3是本发明多孔式面板主视图。
图4是本发明多孔式面板侧剖视图。
图5是本发明制作方法示意图。
图6是本发明准直器与基座固定孔间隙大小分析图。
图7是本发明阵列准直器装配侧剖视图。
图8是本发明阵列准直器装配正视图。
图2中，201为光纤头，202为镀金钢管，203为微透镜，204为不锈钢管，不过其外形直径略小于镀金钢管202的外径，205为光学楔角片，所有元件之间连接均采用环氧粘结。
如果准直器出射光纤方向与其机械轴线夹角为θ；一般准直器θ＜1°，光学楔角片楔角为α，其折射率为n，则α＝θ/(n-1)时，准直器出射光方向可校正到与其机械轴平行状态。由于实际每个准直器θ均不一样，只会如前所述的一般仅小于1°，所以实际中可取一组α，如α1...αn；如当用K9玻璃作楔角片，n＝1.5，在(1)式中α＝2θ；如α均小于1°；则θ最大值为2°；可取α1＝0.1°，α2＝0.2°，...αn＝2°，这样对不同θ用不同α，如θ＝0.52°，则用α＝1°，则其校正后的光束偏角小于0.02°，这样一组α角楔角片可将偏角θ校正在小于0.05°范围。
当然，亦可以采用两片楔角片相对位置变化来校正光束，使光束偏角达到更小数值。校正方法及步骤详见专利00135413.2，这里采用单楔角片可使制作工艺更为简洁实用。
本发明采用多孔式面板作为阵列准直器的基座。如图3、图4所示，各孔间隔相等，或按要求设计。本发明核心思想是使基座孔与其准直器外径之间有微小间隙，利用其间隙对准直器的方向作微调整，本发明制作方法如图5所示，501为固定基座，502、503为偏角准直器，504为偏角准直器，偏角准直器502与固定基座501之间起固定作用环氧胶或焊锡。505为一标准准直器，为制作阵列准直器作检测和调试标准用。
制作方法和过程如下先将标准准直器505放置在一五维调整架上，同时接入光源，在固定基座501的S1表面上紧贴一片两面相互平行的全反射镜。这样反射镜与S1面相互平行。这里需说明的是固定基座501上的孔均垂直于S1面。调整标准准直器505使其出射光回到标准准直器505，并使光插损值达到最小值，这时可认为固定标准准直器505光垂直S1表面。固定标准准直器505的调整架在垂直固定标准准直器505出光方向平面上可以作x，y平移，同时以精密读出位移的距离。
将偏角准直器502置于固定基座501的一个孔中，调节偏角准直器502，同时仅仅平移固定标准准直器505，使偏角准直器502接受光强达到最大，也就使偏角准直器的插损达到可接受范围，再用环氧固化定位或采用焊接方式固定偏角准直器502。
把标准准直器505作现有位置平移固定基座501之间孔距d，到下一个孔，再装入偏角准直器503，同样方法制作；如此反复，制作好同一排偏角准直器，再将标准准直器505垂直方向平移固定基座501的孔距d制作一排偏角准直器。反复操作，直至所有二维准直器得到固定。
这里将对偏角准直器与基座固定孔所需间隙大小进行分析，如图6所示，501为基座，β2为基座孔直径，502是偏角准直器，β1为偏角准直器外径，O1′-O1″为β2孔中心轴线，它垂直于固定基座501表面S1，O2′-O2″为偏角准直器中心轴线方向，O3′-O3″为偏角准直器出射光方向，设偏角准直器偏角为θ，且O2′-O2″与O3′-O3″之间夹角为θ；固定基座501的厚度为L1，L2为出光点中心离开孔中心距离。
所谓调整阵列准直器只要调节到O3′-O3″∥O1′-O1″即可同为所有孔中心线均垂直S1，如果保证所有准直器出光方向均保证平行于自己定位孔的中心轴线，则所有准直器出射光之间相互平行。当然最好使L2≈0，但一般这个值不大。
不难看出，如保证对偏角为θ准直器调整到出射光方向平行定位孔中心轴线。其表达式为β2＞β1/cosθ+L1tgθ(1)由于θ＜＜1，则(1)可简化为β2＞β1+L1θ(2)即Δβ＝β2-β1＞L1θ(3)如取θ＜0.1°，L1＝5mm，则Δβ＞8.7um。
不难看出所需用于调整间隙很小，这样间隙用胶固化，温度稳定性应很好。
在实际准直器中将其端面出光离自己中心轴偏离加进去，则上(3)式可改为Δβ＞L1θ+L2一般准直器对平移引起插损不敏感，由于L2一般量较小，可以忽略这样问题。
不难看出，如采用偏角小于0.1°，其用于调节间隙在10μm左右，这使固定过程中胶层厚度不一致问题较小，所以本发明有较大的实用价值。
图7为n×n阵列准直器的装配图。图8是阵列准直器装配正视图
权利要求
1.一种阵列准直器制作方法，用楔角片对偏角准直器输出光方向与机械轴线的偏角先进行初步校正，其特征在于a.先将标准准直器(505)放置在一五维调整架上，同时接入光源，调整架在垂直标准准直器(505)出光方向平面上，可以作x、y平移，同时可以精确读出位移的距离；b.在固定基座(501)的S1表面上紧贴一片两面相互平行的全反射，固定基座(501)上孔均垂直于S1面；c.调整标准准直器(505)使其出射光回到标准准直器(505)，并使光插损值达到最小值，这时可以认为标准准直器(505)光垂直S1表面；d.将偏角准直器(502)放置于固定基座(501)的一个孔洞中，调节偏角准直器(502)，仅仅平移标准准直器(505)，使偏角准直器(502)接受光强达到最大值，再用环氧胶(504)固化定位或焊接方式固定偏角准直器(502)；e.把标准准直器(505)作现有位置平移孔距d到下一个孔，再装入偏角准直器(503)，同样方法制作；如此反复制作，固定好同一排普通准直器，再将标准准直器(505)垂直方向平移孔距d制作一排偏角准直器；反复操作，直至所有二维准直器得到固定。
全文摘要
本发明涉及光纤通讯领域，在固定基座的S
文档编号G02B27/30GK1394009SQ01113758
公开日2003年1月29日 申请日期2001年7月3日 优先权日2001年7月3日
发明者吴砺, 凌吉武, 陈铭星, 林守锋 申请人:福建华科光电有限公司