专利名称：M×n二维光纤阵列及其制作方法
技术领域：
本发明涉及光电子器件领域，特别是涉及MXN 二维光纤阵列及其制作方法。
背景技术：
本发明涉及的二维光纤阵列主要应用于高密度的PLC(平面光学波导)产品中，如 WSS (波长选择型光开关)以及MEMS (光微机电系统)光开关等。目前的二维双层光纤阵列及其制作方法(申请人中国科学院半导体研究所，申请号200810112204. 9)中涉及的二维双层光纤阵列是制作于同一块硅片的上下两个表面，如图1所示，但是本发明的发明人发现，这种设置在空间上形成大量浪费，不易工业化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种MXN 二维光纤阵列及其制作方法，能够大大提高了光纤阵列的密度，节约了空间，适合于工业化生产。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种MXN 二维光纤阵列，其中，N为二维光纤阵列的层数，M为最顶层光纤的数量，底层的光纤数为L，M、N和L均为整数，且M > N，L > M+N ；而且上层光纤数比相邻下层数量少m，m为整数，m ^ 1，其特征在于， 底层光纤阵列固定在带有固定槽的定位基板内，第二层光纤阵列固定在所述底层光纤阵列的两相邻光纤组成的固定槽上，使第二层光纤阵列中的每根光纤与第一层光纤阵列的两相邻光纤相切；重复叠加到第N层，第N层光纤阵列固定在第N-I层光纤阵列的两相邻光纤组成的V型槽上，使第N层光纤阵列中的每根光纤与第N-I层光纤阵列的两相邻光纤相切；所述第N层光纤阵列上盖有固定盖板。所述定位基板的固定槽的槽间距为P，其中，D+2 μ m < P < 2D-2 μ m，D为光纤包层直径。所述两层光纤阵列之间的间距为H，其中，H = SQRT{D*D_(P/2)*(P/2)}，P为固定槽的槽间距，D为光纤包层直径。所述相邻两层光纤阵列之间错位距离为F，F = D/2 ；其中，D为光纤包层直径。所述的第偶数层光纤阵列由假光纤组成，实现调节光纤的间距以及调整光纤阵列的层间距H或相邻光纤的间距以及相邻层光纤的错位距离F。所述定位基板的固定槽为V型槽或U型槽。所述固定盖板是平板或具有定位槽的盖板，有定位槽的盖板的下表面带有和定位基板一致的固定槽。所述两相邻光纤组成的固定槽为类V槽。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是还提供一种MXN 二维光纤阵列的制作方法，包括以下步骤(1)准备光纤，去除光纤包层外的保护层；(2)准备假光纤，去除光纤阵列的保护层，将用于调节间距的假光纤在剥纤部位处用光纤切割刀沿径向划一条切割线；(3)将裸露包层的光纤的包层部分放置到定位基板内，光纤依顺序排列在定位基板的固定槽内，加盖定位盖板并施以压力固定；(4)在定位基板的尾部光纤的下侧点胶，胶水沿着光纤往定位槽前端进行渗透，控制胶水的使用量避免胶水渗入光纤与定位盖板之间；(5)胶水固化后，取下定位盖板；(6)将第二层光纤放置在第一层光纤阵列的两相邻光纤组成的类V型槽上，将定位盖板置于第二层光纤上，光纤依顺序排列在第一层相邻光纤组成的类V槽内并与这两相邻光纤相切，然后施以压力使光纤定位，同步骤C3)进行点胶，同步骤(4)进行固化，取下定位盖板，以此类推，实现第N-I层光纤阵列的固定；(7)将第N层光纤放置在第N-I层光纤阵列的两相邻光纤组成的类V型槽上，将固定盖板放置在第N层光纤上，施加压力使定位盖板与第N层相切，然后点胶，让胶水充满固定盖板和定位基板以及中间的裸光纤，胶水固化；(8)对端面进行抛光。所述步骤(8)中对端面进行抛光的角度为8度或0度。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本发明将第一层光纤固定在固定槽定位基板内，第二层光纤固定在第一层光纤的上表面，若需要第三层光纤固定在第二层光纤的上表面，以此类推，可以制作2-256层的二维光纤阵列，由于通道数量比一层光纤阵列的通道数量提高，故大大提高了光纤阵列的密度，节约了空间。其中，第偶数层光纤可以为假光纤，假光纤是基于结构上实现间距的调整。
图1是现有技术中二维双层光纤阵列结构示意图；图2是本发明的二维光纤阵列结构示意图；图3是本发明的两层光纤阵列间距示意图；图4是本发明制作工艺流程图；图5-图9是本发明各步骤示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的第一实施方式涉及一种二维光纤阵列，如图2所示，包括N层光纤阵列2， 其中，2 256 ；第一层光纤阵列2固定在带有固定槽的定位基板1内，所述的第二层光纤阵列2固定在所述第一层光纤阵列2的两相邻光纤组成的类V型槽上，使第二层光纤阵列2中的每根光纤与第一层光纤阵列2的两相邻光纤相切；以此类推，第N层光纤阵列2 固定在第N-I层光纤阵列2的两相邻光纤组成的类V型槽上，使第N层光纤阵列2中的每根光纤与第N-I层光纤阵列的两相邻光纤相切；所述第N层光纤阵列2上盖有固定盖板3。 其中，第N层光纤阵列2由M根光纤组成，其中，2 < MS 256。定位基板的固定槽可以是各种形态，如规则的U型槽或V型槽等。第一层光纤阵列可以放置(M+N)条光纤，然后在第一层光纤上制作第二层光纤阵列，第二层光纤阵列固定在第一层光纤阵列的两相邻光纤组成的类V型槽上，使第二层光纤中的每根光纤与第一层光纤阵列的两相邻光纤相切，第二层可以放置(M+N-1)条光纤阵列。以此类推，可以制作N(1彡N< 256)层光纤阵列。偶数层光纤可以为假光纤，光纤固定后将相应的假光纤的尾纤切断，实现加大每层光纤间距的需求，如此可基于结构上实现间距的调整，并且可以实现光纤的无损耗层叠。 假光纤只是裸光纤，不具有传输能量的功能。各层光纤阵列之间的间距可以是由第一层光纤之间的间距决定的，通过调整第一层光纤的间距实现层间距的参数满足器件设计的要求。如图3所示，所述两层光纤阵列之间的间距为H，H = SQRT{D*D-(P/^)*(P/2)}微米，其中，P为固定槽的槽间距，满足D+2微米< P < 2D-2微米，D为光纤包层直径。需要说明的是，每一层相邻光纤间距可以是均勻的，也可以是非等间距的。每一层相邻光纤间隔为127微米至2M微米。定位基板尾部具有固定和保护光纤涂覆层功能的结构，该结构和固定槽有一定的高度差，固定最顶层光纤的固定盖板为和底层定位基板具有相同间距且具有相同深度角度的槽，可以是玻璃或硅片；但是该固定盖板不具有与定位基板一样的保护尾部光纤涂覆层功能。本发明的第二实施方式涉及一种二维光纤阵列的制作方法，该方法比一层光纤阵列制作工艺相对复杂，但二维光纤阵列的通道数量比一层光纤阵列的通道数量提高了，节约了空间，提高了光纤阵列的密度。该制作方法包括M2 < N < 256)层二维光纤阵列，第 N层光纤阵列的数量为MQSMS 256)。第一层光纤阵列被安放及固定在V型槽定位基板内，采用玻璃、硅片或者具有与第一层V型槽定位基板相同间距的V型槽作为定位盖板， 让光纤和定位盖板和底层定位基板组成的三角形相切，在基板的的尾部带纤的下侧点胶， 胶水沿着光纤底部区域进行渗透，然后施以压力固定，固化，撤掉定位盖板；光纤底部第一层可以放置(M+N)条光纤。在第一层光纤阵列上制作第二层光纤阵列，第二层光纤阵列固定在第一层光纤阵列的两相邻光纤组成的类V型槽上，使第二层光纤阵列中的每根光纤与第一层光纤阵列的两相邻光纤相切，加定位盖板，在基板的尾部第二层带纤的下侧点胶，胶水沿着光纤底部区域进行渗透，实现与第二层光纤阵列相切并施以压力固定，固化，撤掉定位盖板；第二层可以放置(M+N-1)条光纤。其中第二层光纤阵列可以是假光纤，当其为假光纤时，光纤固定后需将相应的假光纤的尾纤切断。同制作第二层光纤阵列的方法制作第 N(2^N^8)层光纤阵列，其中偶数层光纤阵列为假光纤，且同制作第二层的方法处理假光纤。第N层光纤阵列可以用玻璃、硅片或用与底层定位基板具有相同间距定位盖板固定，但是该定位盖板不具有与定位基板一样的保护尾部光纤涂覆层功能。下面以二维光纤阵列以NXM(即3X32ch)为具体实施例，其中，X方向P = 127 μ m，Y方向H = 214 μ m，本发明提出的二维光纤阵列制作方法及步骤，如图4所示，包括
a)光纤阵列的准备阶段去除光纤阵列的保护层；对于需要采用假光纤的情况其中偶数层光纤为假光纤，用于定位用的假光纤在裸纤的部位处用光纤切割刀沿径向划一条明显的切割线(见图5)，定位后将假光纤尾纤去除。b)底层光纤阵列的固定；光纤阵列的固定方法，可参考申请号为99118583. 8，名称为制造光纤阵列的方法及制造光纤阵列的设备的申请文件。如图6所示，将去除保护层的裸光纤阵列2放置到定位基板1内，加盖定位盖板4，光纤阵列2依顺序排列在定位基板1的V型槽内并施以压力固定。其中，定位盖板4可以是玻璃或硅片；也可以是具有与底层定位基板1相同间距的固定槽，定位盖板4的固定槽比定位基板1的固定槽短Imm以上，深10 μ m 30 μ m，角度为 60度 120度，而且定位盖板4尾部不具有保护光纤涂覆层功能。该定位盖板4仅作为在制作第N-I层光纤的过程中起定位作用，光纤加胶固定后即从光纤上撤离。c)点胶；在定位基板的的尾部带纤的下侧点胶，胶水沿着光纤底部区域进行渗透，控制胶水的使用量避免胶水渗入光纤与定位盖板之间。d)固化；胶水固化后，取下定位盖板。e)第N-I层光纤阵列的固定；将第二层光纤阵列2放置在第一层光纤阵列2的两相邻光纤组成的类V型槽上， 将定位盖板4置于第二层光纤阵列2上，光纤依顺序排列第一层光纤阵列2组成的槽内并施以压力使光纤落入槽内并与槽相切固定，见图7。同步骤c)进行点胶，同步骤d)进行固化，取下定位盖板4。以此类推，可以实现第N层光纤阵列的固定。对于需要采用假光纤的情况如图8所示，将光纤阵列2的尾纤往定位盖板4方向向上提，光纤阵列2将在切割处断开，去除假光纤尾纤后进行固化，取下定位盖板4。f)第N层光纤阵列的固定；同步骤e)放置顶层光纤阵列2 (光纤数M)，将固定盖板3放置与光纤阵列2上， 施加压力使光纤阵列2与固定盖板3相切，然后点胶。让胶水充满固定盖板3和定位基板 1以及中间的裸光纤，如图9所示。g)胶水固化。h)端面抛光，实现能量的低损耗传输。
权利要求
1.一种MXN 二维光纤阵列，其中，N为二维光纤阵列的层数，M为最顶层光纤的数量， 底层的光纤数为L，M、N和L均为整数，且M > N, L^ M+N ；而且上层光纤数比相邻下层数量少m，m为整数，m > 1，其特征在于，底层光纤阵列固定在带有固定槽的定位基板内，第二层光纤阵列固定在所述底层光纤阵列的两相邻光纤组成的固定槽上，使第二层光纤阵列中的每根光纤与第一层光纤阵列的两相邻光纤相切；重复叠加到第N层，第N层光纤阵列固定在第N-I层光纤阵列的两相邻光纤组成的V型槽上，使第N层光纤阵列中的每根光纤与第 N-I层光纤阵列的两相邻光纤相切；所述第N层光纤阵列上盖有固定盖板。
2.根据权利要求1所述的MXN二维光纤阵列，其特征在于，所述定位基板的固定槽的槽间距为P，其中，D+2 μ m彡P彡2D-2 μ m, D为光纤包层直径。
3.根据权利要求1所述的MXN二维光纤阵列，其特征在于，所述两层光纤阵列之间的间距为H，其中，H = SQRT{D*D-(P/2)*(P/2)}，P为固定槽的槽间距，D为光纤包层直径。
4.根据权利要求1所述的MXN二维光纤阵列，其特征在于，所述相邻两层光纤阵列之间错位距离为F，F = D/2 ；其中，D为光纤包层直径。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的MXN二维光纤阵列，其特征在于，所述的第偶数层光纤阵列由假光纤组成，实现调节光纤的间距以及调整光纤阵列的层间距H或相邻光纤的间距以及相邻层光纤的错位距离F。
6.根据权利要求1所述的MXN二维光纤阵列，其特征在于，所述定位基板的固定槽为 V型槽或U型槽。
7.根据权利要求1所述的MXN二维光纤阵列，其特征在于，所述固定盖板是平板或具有定位槽的盖板，有定位槽的盖板的下表面带有和定位基板一致的固定槽。
8.根据权利要求1所述的二维光纤阵列，其特征在于，所述两相邻光纤组成的固定槽为类V槽。
9.一种MXN 二维光纤阵列的制作方法，其特征在于，包括以下步骤(1)准备光纤，去除光纤包层外的保护层；(2)准备假光纤，去除光纤阵列的保护层，将用于调节间距的假光纤在剥纤部位处用光纤切割刀沿径向划一条切割线；(3)将裸露包层的光纤的包层部分放置到定位基板内，光纤依顺序排列在定位基板的固定槽内，加盖定位盖板并施以压力固定；(4)在定位基板的尾部光纤的下侧点胶，胶水沿着光纤往定位槽前端进行渗透，控制胶水的使用量避免胶水渗入光纤与定位盖板之间；(5)胶水固化后，取下定位盖板；(6)将第二层光纤放置在第一层光纤阵列的两相邻光纤组成的类V型槽上，将定位盖板置于第二层光纤上，光纤依顺序排列在第一层相邻光纤组成的类V槽内并与这两相邻光纤相切，然后施以压力使光纤定位，同步骤C3)进行点胶，同步骤(4)进行固化，取下定位盖板，以此类推，实现第N-I层光纤阵列的固定；(7)将第N层光纤放置在第N-I层光纤阵列的两相邻光纤组成的类V型槽上，将固定盖板放置在第N层光纤上，施加压力使定位盖板与第N层相切，然后点胶，让胶水充满固定盖板和定位基板以及中间的裸光纤，胶水固化；(8)对端面进行抛光。
10.根据权利要求9所述的MXN 二维光纤阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤(8) 中对端面进行抛光的角度为8度或0度。
全文摘要
本发明涉及一种M×N二维光纤阵列，其中底层光纤阵列固定在带有固定槽的定位基板内，第二层光纤阵列固定在所述底层光纤阵列的两相邻光纤组成的固定槽上，使第二层光纤阵列中的每根光纤与第一层光纤阵列的两相邻光纤相切；重复叠加到第N层，第N层光纤阵列固定在第N-1层光纤阵列的两相邻光纤组成的V型槽上，使第N层光纤阵列中的每根光纤与第N-1层光纤阵列的两相邻光纤相切；所述第N层光纤阵列上盖有固定盖板。本发明还涉及上述二维光纤阵列的制作方法。本发明有效的提高了光纤阵列的密度，节约了空间。
文档编号G02B6/12GK102375177SQ201110357658
公开日2012年3月14日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者黄雪钦 申请人:博创科技股份有限公司