专利名称：光纤束线列阵的制作方法
技术领域：
本发明属于光电子技术领域，为光学元件及其制造工艺，特别是指一种光纤束线列阵的制作方法。
背景技术：
在医疗、泵浦、材料加工和处理等方面，需要更大的半导体激光器光纤耦合输出功率，而增大半导体激光器光纤耦合输出功率的一个有效方法是用一维光纤束线列阵实现大功率半导体激光器线列阵的光纤耦合输出。另外，由于宽带、高速通讯业务的急剧增加，需要将多根光纤排成光纤束列阵作为输入、输出接口。因此，光纤束线列阵作为一种光学元件，其应用越来越广泛。
目前，通常采用两种方法制造一维光纤束线列阵。第一种方法是在特定晶向的硅基片上，采用制版、光刻、腐蚀等一系列半导体工艺，根据需要刻蚀出一定图形图案的V形、梯形或U形槽，将去掉涂覆层的裸露包层光纤排列于V形或U形槽内，然后在表面平放一基片，再用胶固化，见论文“A Fiber-Optic-Cable Connector”，C.M.Miller，Bell syst.Tech.J.1975 Vol.54，No.9，1547-1555。第二种方法是用激光束或等离子束在一定厚度的基片上打孔径稍大于光纤包层直径的圆孔列阵，将去掉涂覆层的裸露包层光纤一根一根地插入孔内，用UV紫外胶或环氧树脂胶合定位，见论文“Fabrication of fiberbundle arrays for free-space photoric switchingsystem”，Jose M.sasian，Robert A.novotry，Martin G.Beckman，Sonya L.walker，Mickacl J.Wojcik，stepfen J.Hinterlong，Optical Engineering 1994，vol.33，No.9，2979-2985。应用这两种方法制造光纤束线列阵有两个缺点第一，每个光纤束列阵的基片上都需要有光纤定位槽或光纤定位孔，因此成本较高，且工艺复杂；第二，在槽中或孔中胶合固定的都是去掉涂覆层的裸露包层光纤，因此光纤束线列阵的抗拉强度和机械强度很小，在操作和使用中光纤极容易折断。另外，在第二种方法中由于基片的厚度，所得到的光纤列阵的角向误差较大。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种光纤束线列阵的制作方法，具有制造精度高、成本低的优点，同时且具有很好的抗拉强度和机械强度的一维光纤束线列阵。
本发明一种光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中包括如下步骤1)制作一光纤嵌入基板，该光纤嵌入基板为矩形且中间为一矩形方孔，在光纤嵌入基板的上面开有数个用于固定光纤的光纤定位槽；2)制作一盖板，该盖板与光纤嵌入基板的形状相同；3)将光纤依序放入步骤1所述的光纤嵌入基板上的光纤定位槽中，盖上步骤2所述的盖板并固定；4)取两与光纤嵌入基板上的矩形方孔形状相同的基片，使基片嵌入在光纤嵌入基板和盖板上的矩形方孔内；5)用胶将两基片与光纤粘合固定；6)将光纤嵌入基板和盖板分离移走，形成光纤束线列阵。
其中步骤1中所述的用于光纤定位的光纤定位槽是一端宽，一端窄。
其中所述的用胶将两基片与光纤粘合固定，该胶为环氧树脂胶或UV紫外胶，胶固化后，基片与光纤束粘合成为一体。
其中所述的基板、盖板和基片是硅片，陶瓷片或其它有一定硬度的材料。
其中所述的基板上的光纤定位槽是V形、U形、梯形或其它可以将光纤固定的形状。
其中所述的基板上光纤定位槽的个数和周期由所要构成的光纤束线列阵决定。
其中盖板上开有与基板相对应的光纤定位槽或为一平面。
其中基板和盖板上的基片孔是方形，圆形或其它形状。
其中基片贴近光纤束线列阵粘合，用两片基片在两个方向上下粘合光纤束，或用一片基片贴近光纤束粘合，基片与光纤束粘合成为一体，光纤束在粘合过程中以及粘合后不发生变形。
图1是本发明的基板和盖板的结构图；图2是本发明基板和盖板用于固定光纤的结构示意图；图3是本发明的制作工艺流程图。
具体实施例方式
请参阅图3，并结合参阅图1及图2，本发明一种光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中包括如下步骤1)制作一光纤嵌入基板1，该光纤嵌入基板1为矩形且中间为一矩形方孔3，在光纤嵌入基板1的上面开有数个用于固定光纤的光纤定位槽4，光纤定位槽4是一端宽，一端窄，可分别容置光纤5的粗端和细端(粗端为带涂覆层的部分，细端为去掉涂覆层的裸纤部分)；2)制作一盖板2，该盖板2与光纤嵌入基板1的形状相同，同样在中间开有一矩形方孔3，该盖板2上开有与基板1相对应的用于固定光纤的光纤定位槽或为一平面；3)将光纤5依序放入步骤1所述的光纤嵌入基板1上的光纤定位槽4中(本实施例的光纤定位槽为V形)，盖上步骤2所述的盖板2并固定；4)取两与光纤嵌入基板1上的矩形方孔3形状相同的基片6，使基片6嵌入在光纤嵌入基板1和盖板2上的矩形方孔3内；5)用胶将两基片6与光纤5粘合固定，该胶为环氧树脂胶或UV紫外胶，胶固化后，使基片6与光纤束粘合成为一体；6)将光纤嵌入基板1和盖板2分离移走，形成光纤束线列阵7。
其中所述的基板1、盖板2和基片6是硅片，陶瓷片或其它有一定硬度的材料；基板1上的光纤定位槽4是V形、U形、梯形或其它可以将光纤固定的形状；基板1上光纤定位槽的个数和周期由所要构成的光纤束线列阵决定。
其中基板1和盖板2上的基片孔是方形，圆形或其它形状。
其中基片6贴近光纤束线列阵粘合，可以用两片基片6在两个方向上下粘合光纤束，也可以用一片基片6贴近光纤束粘合，基片6与光纤束粘合成为一体，光纤束在粘合过程中以及粘合后不发生变形。
在上述的制造光纤束线列阵的工艺中，用做模板的基板和盖板的外形尺寸相同，基片孔的尺寸也相同，光纤束线列阵的精度与基板和盖板的精度，尤其是光纤定位槽的精度密切相关。根据光纤束线列阵排列方式的需要，基板上的光纤定位槽可以取不同周期；基板上用于固定同一根光纤的光纤定位槽的前端和后端的孔径不同，前端用于固定去掉涂覆层的裸纤，后端用于固定带涂覆层的光纤。为了保证光纤定位槽的精度，通常是在<100>晶向的硅片上刻蚀出相应的V形槽，根据光纤束线列阵排列方式的需要和所用的光纤确定V形槽的周期以及V形槽前端和后端的尺寸；另外，基板和盖板的两接触面经严格的抛光处理。
图2(a)是基板和盖板用于固定光纤操作的立体图，(b)(c)和(d)是基板和盖板用于固定光纤操作的平面视图，分别是俯视图、正视图和侧视图。基板和盖板相配合将光纤固定在光纤定位槽中，基板和盖板相对固定。
图3表示光纤线列阵的制造过程。图3(a)表示光纤被基板和盖板固定在光纤定位槽中后，将两个基片由两个方向放入基板和盖板的基片孔中将光纤夹住粘合；图3(b)表示取下相对固定的基板和盖板；图3(c)表示形成的光纤线列阵。在本专利制造光纤线列阵的工艺方法中，对基片的精度要求很低，只要用基片将光纤粘合固定，光纤线列阵的精度如图1的图示说明中所述，主要由基板和盖板的精度决定。因此，这种工艺方法适合大批量的工业化生产，其成本低、工艺简单。
本发明为一种光纤线列阵和其制造工艺，和以前形成光纤线列阵的工艺相比，具有明显的优点。其制作工艺简单，成本低，光纤线列阵由基片和光纤构成，通常所用的形成光纤线列阵的工艺，每个光纤束线列阵的基片上都需要有光纤定位槽或光纤定位孔，因此成本较高，且工艺复杂，本发明对形成光纤线列阵的基片的精度要求很低，上面不需要有光纤固定槽或光纤固定孔，因此大大降低了成本并简化了工艺。在通常形成光纤线列阵的工艺中，在槽中或孔中胶合固定的都是去掉涂覆层的裸露包层光纤，因此光纤束线列阵的抗拉强度和机械强度很小，在操作和使用中光纤极容易折断；本发明中基板上用于固定同一根光纤的光纤定位槽的前端和后端的孔径不同，前端用于固定去掉包层的裸纤，后端用于固定带包层的光纤，大大增加了光纤线列阵的抗拉强度和机械强度。用做模板的基板和盖板可重复使用，进一步降低了成本，简化了工艺。本发明的光纤线列阵和其制造工艺适合于制造一维光纤线列阵，可用于光电子、光通讯、信息处理和光纤耦合技术。
权利要求
1.一种光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中包括如下步骤1)制作一光纤嵌入基板，该光纤嵌入基板为矩形且中间为一矩形方孔，在光纤嵌入基板的上面开有数个用于固定光纤的光纤定位槽；2)制作一盖板，该盖板与光纤嵌入基板的形状相同；3)将光纤依序放入步骤1所述的光纤嵌入基板上的光纤定位槽中，盖上步骤2所述的盖板并固定；4)取两与光纤嵌入基板上的矩形方孔形状相同的基片，使基片嵌入在光纤嵌入基板和盖板上的矩形方孔内；5)用胶将两基片与光纤粘合固定；6)将光纤嵌入基板和盖板分离移走，形成光纤束线列阵。
2.根据权利要求1所述的光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中步骤1中所述的用于光纤定位的光纤定位槽是一端宽，一端窄。
3.根据权利要求1所述的光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中所述的用胶将两基片与光纤粘合固定，该胶为环氧树脂胶或UV紫外胶，胶固化后，基片与光纤束粘合成为一体。
4.根据权利要求1所述的光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中所述的基板、盖板和基片是硅片，陶瓷片或其它有一定硬度的材料。
5.根据权利要求1所述的光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中所述的基板上的光纤定位槽是V形、U形、梯形或其它可以将光纤固定的形状。
6.根据权利要求1所述的光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中所述的基板上光纤定位槽的个数和周期由所要构成的光纤束线列阵决定。
7.根据权利要求7所述的光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中盖板上开有与基板相对应的光纤定位槽或为一平面。
8.根据权利要求1所述的光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中基板和盖板上的基片孔是方形，圆形或其它形状。
9.根据权利要求1所述的光纤束线列阵的制作方法，其特征在于其中基片贴近光纤束线列阵粘合，用两片基片在两个方向上下粘合光纤束，或用一片基片贴近光纤束粘合，基片与光纤束粘合成为一体，光纤束在粘合过程中以及粘合后不发生变形。
全文摘要
一种光纤束线列阵的制作方法，其中包括如下步骤1)制作一光纤嵌入基板，该光纤嵌入基板为矩形且中间为一矩形方孔，在光纤嵌入基板的上面开有数个用于固定光纤的光纤定位槽；2)制作一盖板，该盖板与光纤嵌入基板的形状相同；3)将光纤依序放入光纤嵌入基板上的光纤定位槽中，盖上盖板并固定；4)取两与光纤嵌入基板上的矩形方孔形状相同的基片，使基片嵌入在光纤嵌入基板和盖板上的矩形方孔内；5)用胶将两基片与光纤粘合固定；6)将光纤嵌入基板和盖板分离移走，形成光纤束线列阵。
文档编号G02B6/08GK1485628SQ0214336
公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月26日 优先权日2002年9月26日
发明者王晓薇, 马骁宇, 肖建伟, 方高瞻 申请人:中国科学院半导体研究所