专利名称：光纤的胶合固定方法以及配套使用的填充棒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤的胶合固定方法以及配套使用的填充棒，它属于光纤通信技术领域，特别是涉及一种光纤在无源器件上的固定方法。
背景技术：
在现有技术中，各光纤耦合器、分路器、波分复用器等无源器件都是制作好后固定到基板上，所采用的固定方式是胶合，即将这类器件的光纤与光纤基板用胶合剂粘合固定。但是现有的胶合方法在胶合完成和使用过程中基板经常出现破损或龟裂。由于基板破损或龟裂使得产品成品率降低，生产成本提高，生产厂家的经济损失很大。光纤与光纤基板用胶合剂粘合以后发生龟裂或破损的原因是有机胶固化过程产生剧烈的收缩。有机胶固化时，胶合剂与基板之间界面由分子键和化学键共同形成牢固键合的同时胶合剂从液体变成固体。胶合剂由液体转变成固体过程中体积大幅度收缩。胶合剂剧烈收缩引发出了基板与胶合剂的界面上强大的应力。石英玻璃的硬度虽然很高，但其表面状况与其他玻璃材料和多数脆性材料基本相同，也存在着大量的微裂纹和结构缺陷。这些微细的裂纹和结构缺陷一旦受到外力的作用就会迅速伸长和扩展。胶合剂固化时收缩过程在界面上引发的强大应力使基板内表面微裂纹及结构缺陷迅速伸长和扩展是胶合后基板龟裂甚至破碎的根本原因。光纤耦合器、分路器以及波分复用器等器件胶合到基板上以后，有机胶固化过程在基板内表面引发的应力不仅会引起部分基板在有机胶合剂固化过程中龟裂或破损，而且由于有机胶合剂的温度系数与石英玻璃基板相差甚远，石英玻璃基板的热膨胀系约为7×10-7/℃；有机胶合剂固化以后的热膨胀系数大约是4.5×10-4/℃，当器件运行的环境温度变化时会使这个应力增加促使残留的龟裂或破损延伸、扩展，同时造成另一部分器件的基板出现新的龟裂或破损。所以基板的龟裂和破损虽然不影响产品出厂时的技术性能但在实际的运行过程中却潜在着非常大的危险。光纤也是以石英玻璃为基本材料，与石英玻璃基板的温度特性基本相同。因此当光纤耦合器、分路器及波分复用器等器件在运行中遇到环境温度变化时，胶合剂较大幅度的膨胀或收缩都会使粘合在中间的光纤承受到应力。一旦光纤承受到过量的应力就会被迫产生形变。应力和形变都会严重损害光纤的传输性能，使器件偏离原有的技术特性。随着器件运行的时间增长基板的龟裂、破损会逐步延伸和扩展，最终会使部分器件丧失运行的稳定性和可靠性。如附图1、2中所示。在现有的生产光纤耦合器、分路器和波分复用器等器件的过程中，向器件的固定部位的槽内滴入胶水时偶尔会发现胶水顺着光纤的底部向器件的中心漫延。这主要是因为胶水的黏度较低；同时也因为裸光纤不能够完全帖紧基板，光纤底部与基板之间狭小的缝隙有很强的虹吸效应。强大的虹吸力使得胶水顺着光纤底部向器件的中心漫延。一旦胶水漫延到器件的中心部位会严重毁坏器件的技术特性。因为胶合剂在固化过程和固化以后施加给了器件要害部位很大的扭曲力，当器件的关键部位受到较强的应力侵袭或因受到应力侵袭产生变形时，器件就会丧失原有的技术性能。因此胶水向中心部位渗漫也是器件生产过程存在的问题。
发明目的本发明的目的在于提供一种能够有效地减低和分散有机胶合剂与石英玻璃基板之间界面上的应力，减少基板内表面发生龟裂或破损，保证光纤无源器件的产品质量的光纤的胶合固定方法以及配套使用的填充棒。
本发明的目的是这样实现的一种光纤的胶合固定方法，其特征在于它包括如下的步骤首先将光纤置于光纤基板的固定槽的底部，然后将胶合剂加入光纤基板的固定槽中，在胶合剂固化之前将一种填充棒放进固定槽中的胶合剂的顶部，然后把填充棒从胶合剂的顶部向下压，使得所述的填充棒靠近光纤，并淹没在胶合剂里；或着首先将光纤置于光纤基板的固定槽的底部，然后将填充棒置于被固定的光纤的上面，再将胶合剂由填充棒的顶部滴入固定槽中，将所述的光纤和填充棒固定。
当所述的光纤基板的截面为圆形时，所述的填充棒顶端到圆心的距离小于光纤基板圆形截面的半径。
当所述的光纤基板的截面为矩形或正方形时，所述的填充棒顶端到光纤基板的固定槽的底部的距离小于光纤基板的上顶部到固定槽的底部的距离。
一种所述的填充棒为石英玻璃或石墨或陶瓷以及温度特性与石英玻璃相同或接近的特种合金制成的棒体；所述的填充棒的热膨胀系数≤2×10-6/℃，弹性模量≥14Gpa，抗折断强度≥16Mpa。
所述的填充棒的长度LT≥胶合剂固化后沿光纤基板的轴线的长度LG。
所述的填充棒的长度LT与胶合剂固化后沿光纤基板的轴线的长度LG的关系为LG≤LT≤120％LG所述的填充棒的截面形状为圆形或椭圆形或正方形或长方形或多边形。
当填充棒被淹没在胶水里以后，胶合剂固化时，填充棒与胶合剂之间的黏结力正好和胶合剂固化过程产生的收缩力的方向相反，这个黏结力有效地削减了胶合剂固化过程产生的收缩力，同时由于填充棒占居了基板胶合部位槽中上部绝大部分空间，有效地减少了胶合剂固化过程的收缩空间。收缩空间被大量侵占，胶合剂固化时收缩距离被大幅度削减，胶合剂固化时收缩产生的应力当然也就大幅度地降低了。填充棒不但有效地降低了胶合剂固化过程胶合剂自身产生的收缩力，而且由于填充棒能够和胶合剂很好粘合，又被包裹在了胶合剂的中间，胶合剂固化时因收缩残留在胶合剂中的应力会直接传给填充棒，被填充棒吸收。填充棒大幅度降低了胶合剂固化过程产生的收缩力，并且大量吸收了残留在胶合剂中间的应力，因此能够非常有效地削减胶合剂固化过程在基板的胶合界面引发的应力。一旦胶合界面失去了足够的应力，就不再能够引起基板内表面的微裂纹和结构缺陷延伸和扩展，既然裂纹和结构缺陷不再延伸和扩展，基板当然就不再会产生龟裂或破损了。
本发明由于填充棒的使用，大量吸收器件工作温度变化胶合剂膨胀或收缩施加给器件的应力，防止了胶合剂固化过程和固化以后基板的龟裂或破损；有效地提高了光纤无源器件的温度性能和使用寿命还能够阻止胶水固化前向器件中心部位漫延，因此降低了产品的废品率、降低了生产成本，延长了光纤无源器件的使用寿命。
附图1为使用现有技术胶合后基板发生龟裂和破损的演示图附图2为使用现有技术胶合后因基板发生龟裂和破损造成光纤变形的演示图附图3为本发明从填充棒顶部滴入胶合剂的方法演示图之一附图4为本发明从填充棒顶部滴入胶合剂的方法演示图之二附图5为本发明使用单根填充棒时的胶合状态演示图附图6为本发明使用多根填充棒时的胶合状态演示图附图7为本发明胶合状态的纵向演示图附图8为本发明使用的基板截面形状和填充棒截面形状均为长方形时胶合状态演示图
具体实施例方式下面结合附图3、4、5、6、7、8，对本发明进行进一步的说明本发明是在现有的光纤胶合固定方法的基础上做的改进。主要是为了防止胶合后的基板产生龟裂或破损，从而大幅度提高了产品的成品率。
实施例1如附图3、4、5、7中所示本发明所涉及的方法包括如下的步骤首先将光纤4置于光纤基板的固定槽11的底部，然后将胶合剂3加入光纤基板的固定槽11中，在胶合剂固化之前将一种填充棒2放进固定槽11中的胶合剂3的顶部，然后把填充棒2从胶合剂3的顶部向下压，使得所述的填充棒2靠近光纤4，并淹没在胶合剂3里；或着首先将光纤4置于光纤基板的固定槽11的底部，然后将填充棒2置于被固定的光纤4的上面，再将胶合剂3由填充棒2的顶部滴入固定槽11中，将所述的光纤4和填充棒2固定。本方法中所使用的胶合剂3与现有技术中的相同，可为有机胶合剂。如附图5中所示，当所述的光纤基板的截面为圆形时，所述的填充棒2顶端到圆心的距离H小于光纤基板圆形截面的半径R。所使用的填充棒2可以根据实际需要放置不同的数量，可以是一根或多根。本实施例中采用了一根填充棒。所述的填充棒的长度LT≥胶合剂固化后沿光纤基板1的轴线的长度LG。所述的填充棒的长度LT与胶合剂固化后沿光纤基板1的轴线的长度LG的关系为LG≤LT≤120％LG所述的填充棒2为石英玻璃或石墨或陶瓷以及温度特性与石英玻璃相同或接近的特种合金制成的棒体；所述的填充棒的热膨胀系数≤2×10-6/℃，弹性模量≥14Gpa，抗折断强度≥16Mpa。在本实施例中，所述的填充棒2的截面形状为圆形或椭圆形。
实施例2如附图6中所示，在本实施例中采用了多根填充棒2，使用的填充棒2是两根。
本实施例的其他部分与实施例完全相同。
实施例3如附图8中所示，当所述的光纤基板的截面为矩形或正方形时，所述的填充棒2顶端到光纤基板的固定槽11的底部的距离H小于光纤基板的上顶部到固定槽11的底部的距离N。为了使得填充棒2与光纤基板相适应，填充棒2的截面形状也为长方形，这样可以具有更好的应力吸收能力。
本实施例的其他部分与实施例完全相同。
权利要求
1.一种光纤的胶合固定方法，其特征在于它包括如下的步骤首先将光纤(4)置于光纤基板的固定槽(11)的底部，然后将胶合剂(3)加入光纤基板的固定槽(11)中，在胶合剂固化之前将一种填充棒(2)放进固定槽(11)中的胶合剂(3)的顶部，然后把填充棒(2)从胶合剂(3)的顶部向下压，使得所述的填充棒(2)靠近光纤(4)，并淹没在胶合剂(3)里；或着首先将光纤(4)置于光纤基板的固定槽(11)的底部，然后将填充棒(2)置于被固定的光纤(4)的上面，再将胶合剂(3)由填充棒(2)的顶部滴入固定槽(11)中，将所述的光纤(4)和填充棒(2)固定。
2.如权利要求1中的光纤的胶合固定方法，其特征在于当所述的光纤基板的截面为圆形时，所述的填充棒(2)顶端到圆心的距离(H)小于光纤基板圆形截面的半径(R)。
3.如权利要求1中的光纤的胶合固定方法，其特征在于当所述的光纤基板的截面为矩形或正方形时，所述的填充棒(2)顶端到光纤基板的固定槽(11)的底部的距离(H)小于光纤基板的上顶部到固定槽(11)的底部的距离(N)。
4.如权利要求1中的光纤的胶合固定方法，其特征在于所使用的填充棒(2)可以是一根或多根。
5.一种用于权利要求1中所述的光纤的胶合固定方法的填充棒，其特征在于所述的填充棒(2)为石英玻璃或石墨或陶瓷以及温度特性与石英玻璃相同或接近的特种合金制成的棒体；所述的填充棒的热膨胀系数≤2×10-6/℃，弹性模量≥14Gpa，抗折断强度≥16Mpa。
6.如权利要求5中用于光纤的胶合固定方法的填充棒，其特征在于所述的填充棒的长度(LT)≥胶合剂固化后沿光纤基板(1)的轴线的长度(LG)。
7.如权利要求6中用于光纤的胶合固定方法的填充棒，其特征在于所述的填充棒的长度(LT)与胶合剂固化后沿光纤基板(1)的轴线的长度(LG)的关系为LG≤LT≤120％LG
8.如权利要求4或5中用于光纤的胶合固定方法的填充棒，其特征在于所述的填充棒(2)的截面形状为圆形或椭圆形或正方形或长方形或多边形。
全文摘要
一种光纤的胶合固定方法以及配套使用的填充棒，它属于光纤通信技术领域，其特征在于它包括如下的步骤先将光纤置于光纤基板的固定槽的底部，然后将填充棒置于被固定的光纤的上面，再将胶合剂由填充棒的顶部滴入固定槽中，将所述的光纤和填充棒固定。填充棒为石英玻璃或石墨或陶瓷以及温度特性与石英玻璃相同或接近的特种合金制成的棒体；填充棒的热膨胀系数≤2X10－6/℃，弹性模量≥14Gpa，抗折断强度≥16Mpa。本发明防止了胶合剂固化过程和固化以后基板的龟裂或破损和胶水固化前向器件中心部位漫延，降低了生产成本，有效地提高了光纤无源器件的温度性能和延长了光纤无源器件的使用寿命。
文档编号G02B6/44GK1779494SQ200410052450
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月26日 优先权日2004年11月26日
发明者李德建, 李彦周, 李连周 申请人:李德建