专利名称：用于对准套管中的光传输体的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学连接器。更具体地，本发明涉及在光学连接器的组装过程中用于对准套管中的光波导和光纤的方法和装置。
背景技术：
在通常的情况中，在光纤或波导(下文统称为光传输体，optical transport)上传输的光学信号必须从该光传输体耦合到另外一个光传输体或耦合到光电设备。通常，所述光传输体的端部组装到具有给定形式要素的光学连接器，例如MT，所述连接器可联接到其它光传输体(或光电设备)上的配合光学连接器。通过一对配合连接器彼此连接的光缆可包括单个光传输体。然而，越来越普遍地，光缆包含多个光传输体，并且所述线缆中的各光传输体中的光经由一对配合连接器而耦合到另外一条线缆中的对应的光传输体。现在市售可用的光缆和连接器具有超过1000个传输体或更多。在通常的光纤中，例如光一般仅包含在光纤的芯内，其通常可以是:对于单模光纤直径为大约10微米，或对于多模光纤直径为大约50微米。波导的截面大约同样地小。因此，一个连接器中的传输体与另一个连接器中的传输体的横向对准必须非常精确。因而，光学连接器一般必须制造得极其精确，以确保配合光传输体纵向对准、以及可使得尽可能多的光经由配合连接器而传送，从而使传送过程中的信号损失最小化。通常，光学连接器包括套管(ferrule)组件，其包括用于线缆中的每个光传输体的单独空腔。每个光传输体插入所述空腔之一中，这将所述传输体相对于所述套管组件上的一些基准点进行横向地即水平和竖直地(X和y平面)精确对准，所述基准点例如对准销或对准孔，其将与配合连接器上的对应的对准孔或销进行配合。所述光传输体然后将被切割或抛磨成与套管组件的正面(front face)平齐，以将所述传输体的端部沿纵向方向(z方向)对准。所述套管组件然后置于连接器壳体中，所述连接器壳体通常包括:用于引导所述套管与配合连接器的套管进行接合的机构，以及用于将所述两个连接器可释放地锁止在一起的机构。这种套管普遍通过注射模制而制得，并且，因为它们具有复杂的形状以及为了实现期望的公差而要求多个表面的大量抛磨，所以制造相对昂贵和复杂。通常用于光传输体对准的公差为大约1-2微米。
发明内容
本发明涉及用于对准光学连接器的套管中的光传输体的方法和装置，所述光传输体例如波导和光纤。特别地，所述套管具有敞开侧，光传输体可经由所述敞开侧从横向于光传输体和套管的纵向方向的方向插入所述套管中的传输体空腔中。为了将光纤组装在所述套管中，所述套管定位成以它的正面抵靠夹具，所述夹具具有大致相同于所述套管空腔(带敞开侧)的开口、并且与所述套管开口横向和纵向对准。可固化的粘接剂布置在所述套管的空腔中。所述夹具在所述空腔的底表面中具有槽，所述光传输体将插入所述槽中以用于横向对准所述光纤。所述光纤然后经由所述套管和夹具的敞开侧而下放到所述套管和夹具的对准的空腔中，使得所述光传输体的前端至少部分地位于所述夹具的V形槽中，由此将所述传输体沿横向于与所述传输体的纵向维度的两个维度(即高度方向和水平方向)对准到所述V形槽。所述粘接剂然后例如通过经由所述套管的敞开侧所注入的热压而固化，由此将所述光传输体固定到所述套管。所述套管然后可移离所述夹具，并且所述光传输体被切除或另外不同地被切割成与所述套管的正面平齐。光学连接器中的传输体常配设成多行的多个传输体(例如六行，每行包括12个传输体)。由此，整行传输体可作为一个单元同时地插入、对准、固化到位和切割。在第一行光传输体之后，各行可以相同的方式插入、对准、固化到位和切割。所述夹具中的空腔的底部的高度对于各后续行按一定量进行调节，所述调节量等于一行所述光传输体的厚度。这可例如通过为各行提供不同夹具而实现，其中，相对于将所述套管对准到所述夹具的机构，各后续夹具的空腔的底部高于前一夹具的底部。如果需要的话，在全部光传输体已被布置之后，盖体可置于所述套管的敞开侧中并且粘接以封闭所述套管空腔。根据本发明，一种对准套管中的多个光传输体的方法，包括下述步骤:提供具有套管主体的套管，所述套管主体具有正面、背面、和延伸在所述正面与所述背面之间的至少一个横向的侧面。所述套管还具有:从所述正面延伸到所述背面用于接收多个光传输体的纵向空腔，并且所述纵向空腔具有穿过所述至少一个横向面的横向侧开口。所述套管进一步具有:位于所述套管的正面上的横向对准特征。所述方法还提供第一夹具，所述第一夹具具有:第一面、相反的第二面、在所述第一面与所述第二面之间延伸的至少一个横向侧面、从所述第一面延伸到所述第二面用于接收所述多个光传输体的纵向窗口和位于所述夹具的第一面上的横向对准特征，其中所述纵向窗口具有穿过过所述至少一个横向面的横向开口，所述横向对准特征适于配合到所述套管的横向对准特征以横向对准所述第一夹具和所述套管。所述第一夹具的窗口包括带有多个纵向槽的表面，所述多个纵向槽用于在其中接收所述多个光传输体。当所述第一夹具经由所述配合对准特征而安装在所述套管上时，所述第一夹具的所述表面和槽相对于所述套管横向对准，使得:纵向通过过所述套管的空腔且纵向进入所述第一夹具的窗口中、且搁置在所述第一夹具中的所述槽的每一个中的光传输体，将以期望的横向对准方式定位在所述套管的空腔内。所述方法进一步包括下述步骤:将所述套管经由所述配合对准特征而安装在所述第一夹具上；将多个光传输体布置成纵向通过所述套管中的空腔且延伸进入所述第一夹具的窗口中，从而所述光传输体的每一个搁置在所述槽之一中；以及，在所述多个光传输体搁置在所述第一夹具的槽中的同时，将所述多个光传输体联结到所述套管。
现在将参考附图以示例的方式描述本发明，在附图中:图1A是根据本发明第一实施例的套管的透视图。图1B是组装到具有多个光传输体的光缆的端部的图1A的套管的透视图。
图2是第一夹具的透视图，该第一夹具用于将光传输体组装到根据本发明第一实施例的套管。图3是根据本发明第一实施例的原理、准备用于对准的一行波导的透视图。图4A至图40示出根据本发明的一个实施例、在用于将套管与多个光传输体进行组装的一个过程中的各不同阶段。图5A至图是根据本发明的一个实施例、用于将光传输体组装到套管的一套四个夹具的正平面视图。图6是根据本发明的一个实施例、用于将套管与多个光传输体进行半自动组装的安装工具操作台的透视图。图7A是根据本发明的一个实施例、用于在单个工作台单元中将套管与多条光纤进行组装的手动组装工具的透视图。图7B是图7A的工具的一部分的近距视图。图8A至图8D是根据本发明的一个实施例、图7A和图7B的用于组装套管的工具的使用的各种阶段的透视图。
具体实施例方式图1A是根据本发明的一个实施例的套管102的分解透视图。图1B是端接在根据本发明第一实施例的套管102内的光传输线缆100的透视图。该示例的线缆包括48个光传输体(optical transport) 101,其配设为四个堆叠的波导层103,每个波导层包括12个光传输体101。该套管可进一步装入连接器壳体内，所述连接器壳体适用于与对应的连接器配合以提供完整的光缆组件。然而，为了便于理解本发明，在所有附图中仅示出所述套管和线缆，而没有示出连接器壳体，应当理解，组装的套管/线缆组合一般将进一步组装到连接器壳体以得到线缆组件。所述套管包括主体110。如通常所见的一样，套管主体110包括正面106和背面104，其中所述线缆中的光传输体101在所述正面106处被端接以用于与紧邻的线缆组件或光电设备配合，所述线缆100经由所述背面104进入所述套管。该示例的套管主体110呈大体直线形的、且因此具有在正面与背面104，106之间纵向延伸的四个横向面，即右侧面115、顶面116、左侧面117和底面118。圆柱形的和其它形状的套管也是熟知的。进一步地，如典型的，套管102的正面106包括用于将该套管(以及因此在它之内的光传输体)与配合连接器的套管进行对准的一个或多个对准机构。在此示例中，所述对准机构是对准孔108，该对准孔用于接收配合套管上的配合对准销。主体110限定了纵向空腔114，所述纵向空腔114在背面106与正面108之间完全延伸用于接收穿过其中的光传输体。空腔114在此实施例中是大体直线形的。所示出的空腔在它的整个长度上是一致的，但这仅是示例性的。所述空腔，例如，在该空腔的后部处可具有扩大部、以容许更大厚度的粘接剂，其目的是对所述套管的后部处的所述线缆提供额外的应力释放。不像大多数传统套管，用于接收光传输体的空腔114也向套管主体110的横向侧即顶面116敞开。在现有技术中，用于光传输体的空腔通常是贯通孔而没有通向套管主体的横向侧的开口，除了一个可能的小的开口，该小的开口用于使粘接剂能够被注入所述套管中用以将所述光纤结合在所述套管空腔中。因此，光传输体必须沿纵向方向(图1A和图1B中z方向)插入套管中。在本发明中，另一方面，光传输体可沿横向方向或纵向方向插入空腔114中。在套管和线缆已被组装在一起之后，可选地用盖体112封闭所述横向开口。一般，光传输体必须使它们的横向方位相对于套管的对准机构(例如对准孔108)极其精确对准地组装在该套管中，使得它们将与配合连接器中的配合光传输体非常精确地对准。图2是夹具200的透视图，所述夹具200设计成与套管例如套管102 —起使用、以将套管的空腔中的光传输体相对于对准孔108非常精确地对准。夹具200包括用于与套管上的对准机构108配合的对准机构。在此示例中，所述对准机构是用于与套管中的对准孔108配合的对准销202。当然，所述销和孔可以在所述夹具与所述套管之间对换。夹具200包括窗口 204，所述窗口 204在截面(x-y平面)上大致相似于套管102的空腔114。通常，它是沿z方向的窗口且在它的顶部横向地敞开。窗口 204的底表面206为具有多个槽208的锯齿状。在一个优选实施例中，如所示，所述槽是大体V形的槽208。槽208沿水平即X方向相对于对准销202非常精确地对准，以对应于套管中的光传输体的期望的水平对准。底壁206的高度也相对于对准销202的高度而非常精确地设定，以对应于套管102中的光传输体的期望的高度。如将结合图4A至图40更详细描述的，套管102上的安装孔108将安装在夹具200的安装销202上，以将夹具200上的窗口 204与套管102的空腔114进行对准，该对准的方式实质上相同于当两个配合连接器被带至一起时两个配合套管的空腔彼此对准的方式。然后，光传输体101将被放置在此时已对准的套管空腔114和夹具窗口 204中，而各光传输体处于对应的V形槽208中、以在套管102的正面106处将所述光传输体精确地横向(沿x_y平面)对准。光传输体101将被粘接在此位置中，然后套管102可被移离夹具200，并且光传输体101的突出超出套管102的正面106的任何部分可例如通过激光切除(cleaving)、切割和/或研磨抛光而被移除。由于夹具202沿纵向方向(Z)完全一致，它可使用二维电火花线切割(ElectronDischarge Machining,EDM)制得,且因此可由此制造得非常精确却又不昂贵。电火花线切割可提供小于I微米的公差。更进一步地，所述夹具可在一个快速电火花线切割制造过程中制得。关于光纤，如光学连接器中通常的，套管中的光纤的前端被剥除它们的绝缘体，而仅留下芯和覆盖层(cladding)，其大体为圆柱形。因此，当所述圆柱形的芯被置于所述槽中时，通过所述圆柱形轮廓与V形槽的壁在两点处进行接触，它们将相对于所述槽以非常精确的位置就位于所述槽中。另一方面，光学波导通过不同处理以用于组装在本发明的示例的套管102的空腔114中。图3是例如图1B所示的层101之一的一层光学波导的透视图。它包括嵌入支撑于聚合物机械支撑层306上的平面覆盖层304中的十二个平行的光学波导101。波导通常利用与印制电路板制造普遍关联的取向附生(epitaxial)层处理的平面方式制得。例如，覆盖层的第一层304a沉积在机械支撑结构306的基板的顶部上。(请注意，波导层103，相比于它在这里所述的制造过程中的方位，在图3中示出为倒置的)。然后，使用传统光刻(photolithography)技术,多条波导芯材料沉积在第一覆盖层304a的顶部以形成波导101。例如,一层光刻胶沉积在第一覆盖层304a之上,所述光刻胶通过对应于波导101的期望图案的光刻掩模(mask)而显影，芯材料(通常初始为液体)沉积在经过显影的光刻胶之上并且被固化，余留的光刻胶被洗除(从而带走沉积在它上的任何所述芯材料，由此留下在第一覆盖层304a上的波导芯101)。然后，第二层覆盖层304b沉积在第一覆盖层304a和波导101之上。因此，为了使波导芯101能够通过置于夹具200的V形槽208内而横向地对准，所述波导被制造成使得所述第二层覆盖层304b不遮盖所述波导的前端(例如所述波导的开始2mm)，如图3所示。例如，波导层103可利用第二覆盖层304b的光刻掩模而制得，使得顶层304b的端部比芯101和第一覆盖层304a的端部短2mm。然后，仍包括完整覆盖层304的波导300的其余部分可置于套管102的空腔114中，而所述芯的半暴露的前端(见图3中的附图标记311)延伸到夹具的窗口 204中，且所述芯101就位于夹具200的V形槽208中。光学波导层103中的芯101是直线形的，而非如用于光纤的圆柱形。不过，所示的V形槽208实际上对于圆柱形的光纤和直线形的光学波导芯两者都工作良好。具体地，波导芯101将不围绕它们的纵向轴线旋转因为它们被附接到第一覆盖层304a。由此，就像圆柱形光纤芯一样，波导芯101将与V形槽208在两点处接触，以同时在水平和竖直方向(X和y方向)恰当地定位所述传输体。因此，虽然槽208对于关于光纤的应用可以是圆柱形的，或者对于关于光学波导的应用可以是直线形的，然而V形槽对于所述两类应用都是可接受的。可选地，V形槽可也布置在套管102中的空腔114的底表面中，以相对于光传输体的至少最底行提供额外对准精度。图4A至图4M示出用于将多个光传输体组装到根据本发明的套管的一个示例过程。在此示例中，线缆包括四十八个芯，该四十八个芯由四行构成，每行十二个芯。返回到图4A，套管102安装在夹具200的对准销208上，使得套管102的正面106抵靠该夹具的表面222。接下来，如图4B所示，一层粘接剂411沉积在套管窗口 114的底表面上。接下来，参考图4C，包括一行十二个芯的第一光学波导层103置于套管102中的粘接剂411上、而前部(例如图3中的部分311)延伸到夹具200的窗口 204中。特别地，所述波导的前端定位成使得它至少部分地延伸到夹具200的窗口 204中，使得该波导芯的全部覆盖层部完全地延伸穿过所述套管。所述恰当位置在图4D中示出，图4D是第一层波导103和套管102的侧视图。如可见，支撑基板306、第一覆盖层304a、和芯101延伸越过套管102的正面106，而第二覆盖层304b实质上终止于套管102的正面106。在一些实施例中，所述夹具可包括一个或多个突起，所述突起防止套管102的正面106被嵌到夹具200上且所述正面与夹具102的表面222平齐，而是留出小间隙使得:第二覆盖层304b的伸出套管的正面106的任何微小段将不接触所述夹具并且不会干扰V形槽208中的芯101的恰当高度的对准。然而，如果第二覆盖层延伸超出所述套管的前表面的所述距离相当小，则不大可能对所述芯的恰当高度的对准产生显著的影响。参考图4E，图4E是装在夹具200的V形槽208中的芯101的近距视图，可以看出，所述芯在它们的两个下方角部处与V形槽接触，由此将所述芯水平(X维度)对准。芯101的高度大致由所述槽的顶部的高度限定。更具体地，所述芯之间的覆盖层304a的部分搁置在所述槽的顶部上，而所述芯向下延伸到所述槽中。接着参考图4F，热压/固化模具工具用于利用模具421向下压在波导芯101的层103上并加热以固化粘接剂411。优选地，模具421的施压面426尺寸和形状设计为基本上填充套管102中的全部空腔114，以在所述套管中的波导层103的整个尺度上在波导层103上保持恒定的压力并均匀地固化粘接剂411。由热压/固化模具421施加的压力可选择成以预定力向下推在波导层103上，以便更加精确地控制所述波导的竖直位置/对准(y维度)。特别地，通常的光波导的芯和覆盖层实际上具有很小的弹性，邵氏硬度(Shore durometer)值通常分别为大约D70和D50。由此，可选取预定量的压力，以将所述芯和覆盖层向下压入V形槽中期望的量，从而在它们被固化在合时位置之前将它们精确地竖直对准。替代地或另外地，所述模具包括止动面425，所述止动面425定位成接触夹具200的顶部，且相对于所述模具的主部424(该部分进入套管空腔114并且接触波导层103)设置在一定高度处，以使主部424的施压面426停止在夹具200的窗口 204的底部上方的一具体限定的高度处，如将结合图5A至图更详细讨论的。作为对温度固化的替代，所述粘接剂可通过紫外线固化或光固化。这类替代的固化技术具有的优点是无需将所述套管暴露于高温中，而所述将套管暴露于高温可能在被加热的各种材料具有不同热膨胀系数时产生制造困难。图4G是示出在该过程中此时波导层103和套管102的透视图。可以看出:芯101、基板306和第一覆盖层304a延伸越过套管102的正面106。接下来，参考图4H，套管102被置于切割模具433中，并且切刀435与套管102的正面106平齐地切割波导层103的端部。或者，波导层103的前部可通过激光切除而移除。图41示出了切割后的波导层103和套管102。此时，第一波导层103被完全组装到套管102。实质上，本文以上描述的相同过程可重复用于各附加的波导层103。特别地，参考图4J，套管102接着安装到不同的夹具102a。此夹具102a实质上相同于第一夹具102，除了包含V形槽208a的底壁204a定位成相对于所述对准销(未示出)高出一定量，所述高出的量等于一层波导层103加一层粘接剂层411的厚度。然后，另一层粘接剂411a被置于第一波导层103的顶部上。参考图4K，下一层波导103a被置于粘接剂层411a的顶部上。然后，如图4L所示，热压/固化模具421向下施加向下的压力到波导层103a上，然后加热粘接剂411a以将它固化。[45]应注意，所述粘接剂层可用于补偿所述波导层的高度的波动，从而更进一步有助于确保所述波导的恰当的竖直对准。例如，如果第一波导层的高度比所期望的小，从而第二波导层在所述套管中的位置将比较靠下，通过简单地使所述粘接剂层更厚，第二波导层的高度就可被升高到适当的水平。事实上，在一个实施例中，在所述套管中构建了用于从所述波导层之间喷出的额外粘接剂的空间，使得比可能所需要的更厚的粘接剂层可置于所述波导层之间。然后，当所述热压模具向下压所述波导层时，阻止所述叠置的波导层被向下压到恰当的高度的任何过量的粘接剂可被喷出到所述附加的空间中。这种附加的空间可简单地通过使空腔114的宽度(例如图1A中的宽度Wl)比所述波导层的宽度更宽而得以提供。图4M是在该过程中此时套管102的透视图。接下来，如图4N所示，套管102被再次置于切割模具433中，并且切割刀435用于与套管102的正面106平齐地切割第二波导层103a。图40示出了该过程此时的套管。相同的步骤可重复用于所述套管包含的多个波导层。接下来，例如为图1A和图1B所示的盖体112的盖体可置于套管102的空腔114的剩余空间中，以封闭所述空腔并使所述套管的顶部完全地平齐。所述盖体可粘接到所述开口。更特别地，一层粘接剂可置于光传输体的最顶层的顶部上，而置于其顶部的盖体112与所述粘接剂层接触。所述粘接剂然后可被固化以将所述盖体附接在位，例如通过加热整个组件、或通过在盖体112的顶部上使用前述的热压/固化模具421。在所述波导已固定地粘接在所述套管中的情况下，盖体112对于将所述波导捕捉(trap)在所述空腔中的并不是必需的，因此可省略。然而，它对所述套管提供了额外的结构稳定性。进一步地，它使所述套管看起来更像传统的套管。更进一步地，它有助于将力均匀地分到两个配合套管之上。特别地，如果根据本发明的套管用于阴阳(hermaphiOditic)连接器配合时，则当两个连接器配合时，所述连接器之一中的套管将面向上(例如以盖体向上)，并且另一连接器中的套管将面向下(例如以盖体面向下)。由此，在没有所述盖体的情况下，则因为没有盖体的配合套管的非对称性质，被联接的套管中的力可能不能均匀地分布。所述盖体有助于使所述套管更对称，至少在结构上和在力的分布上。图5A至图是根据本发明的一个实施例将要使用的四个夹具500a、500b、500c、500d的正平面视图，该四个夹具适用于组装一种用于四十八个波导的连接器，其包括四层波导层(或行)每层十二个波导。在该特定的实施例中，四个夹具500a、500b、500c、500d彼此相同，除了窗口 504a-504d的底壁506a - 506d相对于对准销518a_518d的高度不同。在此特定实施例中，各层粘接剂和波导的组合高度是0.25毫米。因此，在图5A示出的第一波导层501a中，V形槽508a的顶部定位成在对准销的纵向中心下方0.350毫米处。在此实施例中，这四个夹具500a-500d中的每一个使用不同的热压/固化模具521a，521b，521c，521d。各模具 521a_521d 设计有带有施压面 526a, 526b, 526c, 526d 的主部524a-524d，所述施压面526a，526b，526c，526d进入所述套管(未示出)的空腔并且向下压在所述光传输体上。各模具521a-521d进一步包括具有止动面525a，525b，525c，525d的两个翼部528a，528b，528c，528d，所述止动面525a，525b，525c，525d设计成:当相应模具的施压面526a-526d在所述套管空腔的底表面上方预定距离时，抵靠相应夹具500a_500d的顶面551a-551d。由于所述芯的直径为大约0.25mm，所述芯插入V形槽208a_208d内大约
0.1llmm0在第二夹具500b中，窗口 504b的底壁506b中的V形槽508b的顶部相对于对准销518b定位成:比第一夹具500a中的V形槽508a的顶部高出0.25毫米。具体地，它定位成在对准销518b的纵向中心轴线下方0.100毫米处。同样地，该夹具的顶表面551b比第一夹具500a的顶表面551a在对准销518b的纵向中心轴线上方延伸远0.25mm。具体地，各夹具500a-500d的顶表面551a_551d设计成:当止动面525a_525b与各不同模具500a-500d的顶表面551a_551d相遇时，在模具521a_521d的主部524a_524d的底部与V形槽508a-508d的顶部之间存在预定的竖直间隙。图5C和图示出了对于第三和第四夹具根据上述方案设定的尺寸。例如，在第三夹具500c中，V形槽508c的顶部位于对准销508c的纵向中心轴线上方0.150毫米的高度处，并且顶表面551c在对准销508c的纵向中心轴线上方2.0Omm处。在第四夹具500d中，V形槽208d的顶部在对准销508d的纵向中心轴线上方0.400毫米处，并且顶表面551d在对准销508d的纵向中心轴线上方2.25mm处。图6是用于根据本发明的原理基本上手动地组装线缆/套管组件的一种可能的安装工具600的透视图。可以看出，该安装工具600具有四个操作台(station)601a，601b，601c，601d，一个操作台对应于四个夹具中的一个(继续所述套管中的四层光传输体的示例)。各操作台600a-600d包括:不同的夹具(例如分别包括夹具500a-500d)、z止动件602、套管钳603、和波导钳605，其中相应的夹具将靠在所述z止动件602以将该夹具沿z方向设定。所有的z止动件602、套管钳603和波导钳605可彼此相同。图6示出在使用中的第一操作台601a，套管102被夹在其中。特别地，套管钳603可滑动地安装在导轨上(图6中不可见)，以使套管102能够安装在对应的夹具500a的对准销上。一旦所述套管到位，套管钳就向前滑动并且锁止以将套管102牢固地保持在夹具500a上、并且推动套管102和夹具500a抵靠z止动件602。然后，第一层粘接剂和波导置于所述套管和夹具中，并且光纤钳605围绕它的铰链旋转且锁止在闭合位置，以就在所述套管后方在所述波导层上向下施加压力。波导钳605例如可具有闩锁机构，该闩锁机构用于将波导钳保持在操作台601a的图6所示的闭合位置，以在波导上维持的恒定向下的压力。(操作台601b-601d的其它波导钳602示出为处于打开位置)。安装工具600然后将置于热压/固化模具工具中，而操作台601A处于所述模具下，用于固化所述粘接剂，如结合图4A至图40之前所描述的一样。安装工具600进一步包括切割操作台610。在一个实施例中，在各层波导被固化后，套管102可移离操作台601a-601d、并且被带至切割操作台610上用于将所述传输体切割成与所述套管的正面平齐。图7A和图7B示出了热压/固化模具工具700的一个示例实施例。此实施例适用于自动化过程，且并非必需适用于与图6的工具操作台600 —起工作。图7A是整个工具700的透视图。图7B是工具700的操作部分的近距视图。如所示出的，在此具体实施例中，模具工具700实质上包括:安装在可竖直平移的(y_方向)台架704上的烙铁(solderingiron) 702。由套管、夹具、套管钳和波导钳构成的组件701可被带至模具工具700且置于对准块706的安装台707内，所述对准块706沿全部三个维度将组件701精确地定位在模具工具700中。图8A至图8D示出了根据本发明的原理的示例的热压/固化模具工具的操作。图8A是图7A和图7B的模具工具700的安装台区801的近距视图，第一夹具500a被夹具钳60夹到合适的位置。接着，如图8B所示，套管102已被安装在夹具102上，并且套管钳603已向前滑动和锁止将套管102牢固地保持抵靠在夹具500a上。接着，如图SC所示，第一粘接剂层(不可见)和波导层103已置于套管102中，并且波导钳605已旋转到闭合位置。最后，在图8D中，模具421已被向下配置以向下压波导层103。模具421被启用来对它加热以固化所述粘接剂。套管102然后可移离工具700并被带至切割操作台，在所述切割操作台处，如前所述，所述波导可被切割成与所述套管的正面平齐。虽然未通过附加的处理步骤附图示出，但接下来，第二夹具500b将置于模具工具800中以取代第一夹具500a，第一模具421将由第二模具取代，并且，所述过程将重复用于下一层等，直到最后的波导层得以完成。如果需要的话，例如为图1A和图1B所示的盖体112的盖体可粘接在所述套管的空腔114的剩余空间中以封闭所述空腔。所述方法可通过运用标准的拾取和放置工具以及其它常见的自动化机构使所述套管在各不同操作台之间移动、切换所述夹具和模具、将所述光传输体引入所述套管、将粘接剂引入所述套管空腔等，从而可完全自动化地实施。本发明提供一种用于将套管中的大量光传输体非常高效且精确地对准的简单系统。该过程在时间上是高效的，因为所述光传输体的全部在每层传输体中实质上同步地对准、固化到位和切割。进一步地，所述夹具可以廉价地生产，因为它们可通过二维电火花线切割制得，所述二维电火花线切割可廉价地生产极其精确的加工件(例如小于一微米公差)。虽然以上讨论的具体实施例涉及波导，但是应显而易见的是，本发明的方法和装置对于光纤而言是同等有用的。更进一步地，虽然在整个本说明书中使用了术语〃光学"，但是它仅是示例的，并非意图限制在此讨论的传输体中可传输的电磁辐射的波长。另外，应注意，在此使用的相对的方向性术语，例如〃顶部〃和〃底部〃或〃左〃和〃右"，是仅用于参考目的、和基于相关对象的假定方位而彼此关联地使用、而非意图暗指这类对象必须处于这种方位中。
权利要求
1.一种对准套管(102)中的多个光传输体(101)的方法，包括: 提供套管(102)，所述套管具有:具有正面(106)、背面(104)和延伸在所述正面与所述背面之间的至少一个横向侧面(116)的套管主体(102);从所述正面延伸到所述背面用于接收多个光传输体(101)的纵向空腔(114);和位于所述套管的正面(106)上的横向对准特征(108)，其中所述纵向空腔具有穿过所述至少一个横向面(116)的横向侧开口 ； 提供第一夹具(200)，所述第一夹具(200)具有第一面、相反的第二面、延伸在所述第一面与所述第二面之间的至少一个横向侧面、从所述第一面延伸到所述第二面用于接收所述多个光传输体的纵向窗口(204)、和位于所述夹具的第一面上的横向对准特征(202),其中所述纵向窗口具有穿过所述至少一个横向面的横向侧开口，所述横向对准特征(202)适于配合到所述套管的横向对准特征(108)以横向对准所述第一夹具和所述套管；所述第一夹具的窗口包括带有多个纵向槽(208)的表面，所述多个纵向槽(208)用于在其中接收所述多个光传输体(101)，其中，所述表面和所述槽相对于所述第一夹具的对准特征定位，并且所述第一夹具的对准特征相对于所述套管的对准特征而定位，使得当所述第一夹具(204)经由所述配合对准特征(108/202)安装在所述套管(102)上时，所述第一夹具的所述表面和槽相对于所述套管 横向对准，从而纵向通过所述套管的空腔且纵向进入所述第一夹具的窗口并且搁置在所述第一夹具中的所述槽的每一个中的光传输体，将以期望的横向对准方式定位在所述套管的空腔内； 经由所述配合对准特征(108/202)将所述套管(102)安装在所述第一夹具(200)上； 将多个光传输体(101)布置成纵向通过所述套管中的空腔(114)且延伸进入所述第一夹具的窗口(204)中，使得所述光传输体中的每一个搁置在所述槽(208)之一中；以及 在所述多个光传输体(101)搁置在所述第一夹具的槽(208)中时,将所述多个光传输体(101)联结到所述套管。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 在所述联结之后，将所述光传输体(101)的延伸超出所述套管的正面(106)的任何部分移除。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括: 将粘接剂引入所述套管的空腔(114)中；以及 其中，所述联结包括固化所述粘接剂(411)。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述联结包括:利用模具(421)将所述光传输体(101)压在所述套管的空腔(114)中，并加热所述模具以固化所述粘接剂(411)。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个光传输体(101/103)包括若干行光传输体，每行包括若干个光传输体，所述方法进一步包括: 提供第二夹具(102a)，所述第二夹具(102a)具有第一面、相反的第二面、延伸在所述第一面与所述第二面之间的至少一个横向侧面、从所述第一面延伸到所述第二面用于接收所述多个光传输体的纵向窗口、和位于所述夹具的第一面上的横向对准特征，其中所述第二夹具的纵向窗口具有穿过所述至少一个横向面的横向侧开口，所述第二夹具的横向对准特征适于配合到所述套管的横向对准特征以横向对准所述第一夹具和所述套管；所述第一夹具(200)的窗口包括带有多个纵向槽(208)的表面，所述多个纵向槽(208)用于在其中接收所述多个光传输体，其中所述表面和槽相对于所述第一夹具(200)的对准特征定位，并且所述第一夹具的对准特征相对于所述套管的对准特征定位，使得当所述第一夹具(200)经由所述配合对准特征而安装在所述套管上时，所述第一夹具的所述表面和槽(208)相对于所述套管横向对准，从而纵向通过所述套管的空腔且纵向进入所述第一夹具的窗口中、且搁置在所述第一夹具中的所述槽的每一个中的光传输体将以期望的横向对准方式定位在所述套管的空腔内；其中，所述第一夹具的所述表面和槽相对于所述第一夹具的对准特征而横向地定位，并且所述第二夹具(102a)的所述表面和槽(208a)相对于所述第二夹具的对准特征而横向地定位，以对准不同行的所述光传输体； 在所述联结后，将所述套管(110)经由所述配合对准特征而安装在所述第二夹具(102a)上； 将多个光传输体布置成纵向通过所述套管中的空腔且延伸进入所述第一夹具的窗口中，使得所述光传输体的每一个搁置在所述槽之一中；以及 在所述多个光传输体搁置在所述第一夹具的槽中时，将所述多个光传输体联结到所述套管。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括: 在所述套管的空腔中将一层 粘接剂(411)施加在各行光传输体(101/103)下； 其中，所述联结包括固化所述层粘接剂(411)。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述固化包括:对于每行光传输体，利用模具(421)的施压面(426)将该行光传输体(101/103)压到所述套管(114)的空腔中，并加热所述模具。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述模具(421)包括止动面(425)，所述止动面(425)相对于所述施压面(426)定位，使得所述止动面将接触所述夹具，并且阻止所述模具的施压面向所述空腔内移动超过所述模具的施压面距所述空腔的表面一预定距离的点。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述模具(421)包括多个模具，每个模具提供不同的预定距离。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述预定距离选择成使得所述模具的施压面(426)将接触所述光传输体层并且向着所述套管的空腔的所述表面压所述光传输体层。
11.如权利要求5所述的方法，其中，所述移除包括激光切除。
12.如权利要求5所述的方法,其中，各行光传输体包括波导层(103),各波导层包括:被覆盖层(304)至少部分包围的多个共面的光芯(101)、其第一纵向段和第二纵向段，在所述第一纵向段中所述光芯被所述覆盖层完全横向包围，并且在所述第二纵向段中所述芯被至少部分地横向暴露，并且其中，所述布置包括将所述波导布置成所述波导层的第一纵向段位于所述套管中，并且所述第二纵向段没有位于所述套管中而是位于所述夹具中，其中所述光芯接触所述槽。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述槽(208)是V形的。
全文摘要
一种对准套管(102)中的多个光传输体(101)的方法，包括下述步骤提供具有套管主体(102)的套管(102)，所述套管主体(102)具有正面(106)、背面(104)、和在所述正面与所述背面之间延伸的至少一个横向的侧面(116)。所述套管还具有从所述正面延伸到所述背面用于接收多个光传输体(101)的纵向空腔(114)，并且其具有穿过所述至少一个横向面(116)的横向侧开口。所述套管进一步具有位于所述套管的正面(106)上的横向对准特征(108)。所述方法还提供第一夹具(200)，第一夹具具有第一面；相反的第二面；在第一面与所述第二面之间延伸的至少一个横向侧面；从第一面延伸到第二面用于接收多个光传输体的纵向窗口(204)，并且纵向窗口具有穿过所述至少一个横向面的横向开口；和位于夹具的第一面上的横向对准特征(202)，其适于配合到套管的横向对准特征(108)以横向对准第一夹具和套管。第一夹具的窗口包括带有多个纵向槽(208)的表面，多个纵向槽(208)用于在其中接收多个光传输体(101)。当第一夹具(204)经由配合对准特征(108/202)而安装在套管(102)上时，第一夹具的所述表面和槽相对于套管横向对准，使得纵向经过套管的空腔且纵向进入第一夹具的窗口中、且搁置在第一夹具中的槽的每一个中的光传输体，将以期望的横向对准方式定位在套管的空腔内。所述方法进一步包括下述步骤将套管(102)经由配合对准特征(108/202)而安装在第一夹具(200)上；将多个光传输体(101)布置成纵向通过套管中的空腔(114)且延伸进入第一夹具的窗口(204)中、从而光传输体的每一个搁置在槽(208)之一中；以及，在多个光传输体(101)搁置在第一夹具的槽(208)中的同时，将多个光传输体(101)联结到套管。
文档编号G02B6/38GK103109217SQ201180044586
公开日2013年5月15日 申请日期2011年7月7日 优先权日2010年7月15日
发明者J·A·M·杜伊斯, J·W·里特维尔德, J·埃伦巴斯 申请人:泰科电子荷兰公司