一种mpo式平面光波导器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种MPO式平面光波导器件，该器件包括MPO式平面光波导器件本体的套筒，以及与所述MPO式平面光波导器件本体的套筒相匹配的外壳；所述MPO式平面光波导器件本体的套筒，封装在外壳的内部。本实用新型所述MPO式平面光波导器件，可以克服现有技术中MPO精度低、稳定性差以及与平面光波导功能器件集成难度大等缺陷，以实现精度高、稳定性好和容易与平面光波导功能器件集成的优点。
【专利说明】一种MPO式平面光波导器件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光通讯和传感网中的光器件【技术领域】，具体地，涉及一种MPO(Mult1-fiber Push On)式平面光波导器件，尤其涉及FTTH (光纤到户)网络的建设和高密度数据中心的网络连接方面的应用。
【背景技术】
[0002]FTTH (FiberToTheHome，顾名思义就是一根光纤直接到家庭)的迅速普及以及数据中心的大规模部署，对光网络器件提出了更高的要求。对于FTTX(Fiber-t0-the-x，光纤接入)的连接方案，要求光器件提高信道容量、提升传输速率、节省布线空间、缩短部署时间、降低综合成本、具有高可靠性；而应用在分光器、40G/100G SFP等光收发设备的连接方面的光器件要求是小型化、高通道的高速连接，易于系统的集成化；特别地，40Gb/s和IOOGb/s以太网应用的主流方案，要求光器件能降低回波损耗、高通道数、高带宽容量、当应用变化的时候，主干线缆可以重复使用。
[0003]MPO式光器件正是为了满足这种日益增长的需求而发展起来的新兴光器件。高质量低成本的MPO光器件，尤其是MPO式光分路器和MPO式光纤连接器，将对全面实现光纤到家庭和光纤到桌面起到关键的作用；同样地，MPO式光器件对于数据中心，将向着高速率、大容量、智能化的光物联网络方向发展，全面实现全光网络云计算和储存起到积极的作用。
[0004]在MPO型器件中要实现与光纤单芯连接的介入损耗相仿的光纤多芯连接，是困难的，需要亚微米级高精度定位的部件。传统的MPO式光器件的套筒是用热固性环氧树脂的制造工艺，通过转移成形(Transfer Modeling)法制造的，也有采用注塑成形的PPS新材料制成的，总的讲，都是通过精密机械注模成形来完成的。这种方式因为热固性树脂需要一定的时间来固化，不仅生产效率低，而且介入损耗比较大、不稳定，更重要的是几乎不能和平面光波导器件实现芯片层次的集成。
[0005]具体到MPO型光纤连接器，其介入损耗主要是多纤芯错位造成的主要因素包括:I)在MPO式光纤连接器的套筒中光纤孔离设计位置的错位；2)光纤与光纤孔之间的间隙；3)光纤芯离光纤中心的错位；4)导引插针与导引插针孔之间的间隙。
[0006]在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在精度低、稳定性差和集成难度大等缺陷。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种MPO式平面光波导器件，以实现精度高、稳定性好和集成难度小的优点。
[0008]本实用新型的第二目的在于，提出一种MPO式平面光波导器件的制备方法。
[0009]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种MPO式平面光波导器件，包括MPO式平面光波导器件本体的套筒，以及与所述MPO式平面光波导器件本体的套筒相匹配的外壳；所述MPO式平面光波导器件本体的套筒，封装在外壳的内部。[0010]进一步地，所述MPO式平面光波导器件本体的套筒，包括基底上带槽的MPO式平面光波导器件本体芯片，嵌入在所述MPO式平面光波导器件本体芯片相应槽体中的光纤带和光纤，以及通过所述光纤定位在MPO式平面光波导器件本体芯片上的导引插针。
[0011 ] 进一步地，所述MPO式平面光波导器件本体的套筒，还包括MPO式平面光波导器件本体芯片的上盖板；所述导入插针、MPO式平面光波导器件本体芯片的基底、以及上盖板，胶合式连接。
[0012]进一步地，沿所述MPO式平面光波导器件本体芯片上MPO式平面光波导器件本体部分和相应槽体的切割线的切开端面，具有7-9度(优选为8度)的研磨抛光角。
[0013]进一步地，所述MPO式平面光波导器件本体芯片，包括具有MPO式平面光波导器件本体的基底，以及通过微电子光刻工艺和深度刻蚀工艺设置在所述基底上的光纤定位槽和导引插针定位槽；
[0014]所述光纤带嵌入在光纤定位槽的内部、且使光纤与光波导对准；所述光纤穿过导引插针、并嵌入在导引插针定位槽的内部。
[0015]进一步地，所述MPO式平面光波导器件本体，包括MPO式平面光波导器件本体芯片或MPO式光纤连接器本体；和/或，
[0016]所述基底，包括石英基底或硅基底；和/或，
[0017]所述导引插针，包括光纤陶瓷插针；和/或，
[0018]所述光纤定位槽和/或导引插针定位槽，包括V形槽和/或U形槽。
[0019]同时，本实用新型采用的另一技术方案是:一种MPO式平面光波导器件的制备方法，包括:
[0020]⑴通过微电子的光刻工艺，在制作MPO式平面光波导器件本体芯片时，在石英或硅基底上，准确定出光纤定位槽和导引插针定位槽的位置；
[0021]⑵在上述MPO式平面光波导器件本体芯片不被损坏的前提下，通过深刻蚀工艺，在已准确定位出光纤定位槽和导引插针定位槽位置的石英或硅基底上，根据预设尺寸制作出光纤定位槽和导引插针定位槽，形成石英或硅基底上带槽的MPO式平面光波导器件本体
-H-* I I
心片；
[0022]⑶将光纤带嵌入到光纤定位槽内，同时将光纤嵌入到导引插针定位槽内；
[0023]⑷选用标准光纤陶瓷插针，通过嵌入到导引插针槽中的光纤，定位好光纤陶瓷插针，做成MPO式平面光波导器件本体的导引插针，形成MPO式平面光波导器件本体的套筒；
[0024](5)将MPO式平面光波导器件本体的套筒，封装到与该套筒匹配的外壳内，得到MPO式平面光波导器件。
[0025]进一步地，在步骤⑶中，将光纤嵌入在光纤定位槽内时，需要使光纤和光波导对准；和/或，
[0026]在步骤⑷中，所述通过嵌入到导引插针槽中的光纤，定位好光纤陶瓷插针的操作，具体包括:用光纤穿过光纤陶瓷插针，并将光纤嵌入到导引针定位槽中，实现导入插针的定位。
[0027]进一步地，在步骤⑴之前，还包括:在石英或硅基底上制作出MPO式平面光波导器件本体芯片，并用掩膜保护好需要制作光纤定位槽和导引针定位槽部分的石英或硅基底；和/或，[0028]在步骤⑷与步骤(5)之间，还包括:
[0029]加上MPO式平面光波导器件本体芯片的上盖板，同时将导入插针、MPO式平面光波导器件本体芯片的基底、以及上盖板胶合；
[0030]MPO式平面光波导器件本体芯片上MPO式平面光波导器件本体部分和光纤定位槽、导引插针定位槽的切割线，切开MPO式平面光波导器件本体芯片；
[0031]将上述切开端面研磨抛光成7-9度角(优选为8度角)，以增加MPO式平面光波导器件的反射损耗。
[0032]进一步地，所述MPO式平面光波导器件本体，包括MPO式平面光波导器件本体或MPO式光纤连接器本体。
[0033]本实用新型各实施例的MPO式平面光波导器件，由于该器件包括MPO式平面光波导器件本体的套筒，以及与MPO式平面光波导器件本体的套筒相匹配的外壳；ΜΡ0式平面光波导器件本体的套筒，封装在外壳的内部；可以实现MPO式平面光波导器件精度的大幅提高，同时也方便和平面光波导器件实现芯片层次的集成；从而可以克服现有技术中精度低、稳定性差和集成难度大的缺陷，以实现精度高、稳定性好和集成难度小的优点。
[0034]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
[0035]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0037]图1为本实用新型中MPO式平面光波导分路器的芯片结构示意图；
[0038]图2a和图2b为沿着MPO式平面光波导分路器的芯片平面光波导部分和光纤、导引插针定位槽的切割线切割后的两端面的侧视图；
[0039]图3a和图3b为是沿着MPO式平面光波导分路器的芯片平面光波导部分和光纤、导引插针定位槽的切割线切割后，并安装定位了标准光纤陶瓷插针的两端面的侧视图；
[0040]图4为本实用新型中MPO式光纤连接器的芯片结构示意图；
[0041]图5a和图5b为沿着MPO式光纤连接器的芯片切割线切割后的两端面的侧视图(两端面图相同)；
[0042]图6a和图6b为沿着MPO式光纤连接器的芯片切割线切割后，并安装定位了标准光纤陶瓷插针的两端面的侧视图(两端面图相同)。
[0043]结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下:
[0044]1-分路器的平面光波导；2-MP0式分路器芯片平面光波导部分和光纤、导引插针定位槽的切割线；3、6_标准光纤陶瓷插针；4_基底(石英或硅);5_光纤定位槽；7_光纤芯；8-光纤；9_平面光波导；10- V形槽(也可以是U形槽);11-光纤陶瓷插针；12-嵌入光纤带到光纤定位槽、嵌入光纤到导引定位槽用的上盖板(石英或硅)。
【具体实施方式】
[0045]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0046]针对传统的MPO式平面光波导器件套筒精度的问题，根据本实用新型实施例，如图1、图2a、图2b、图3a、图3b、图4、图5a、图5b、图6a和图6b所示，提供了一种MPO式平面光波导器件(包括MPO式平面光波导分路器和MPO式光纤连接器)及其制备方法，利用微电子和MEMS工艺中深度刻蚀的方法，来制作MPO式平面光波导器件的套筒，实现了 MPO式平面光波导器件精度的大幅提高，同时也方便和平面光波导器件实现芯片层次的集成，如MPO式平面光波导分路器。
[0047]MPO式平面光波导器件实施例
[0048]本实施例的MPO式平面光波导器件，包括MPO式平面光波导器件本体的套筒，以及与MPO式平面光波导器件本体的套筒相匹配的外壳;ΜΡ0式平面光波导器件本体的套筒，封装在外壳的内部。
[0049]具体地，上述MPO式平面光波导器件本体的套筒，包括基底上带槽的MPO式平面光波导器件本体芯片，嵌入在MPO式平面光波导器件本体芯片相应槽体中的光纤带和光纤(如光纤8，包含光纤芯7)，以及通过光纤定位在MPO式平面光波导器件本体芯片上的导引插针。MPO式平面光波导器件本体的套筒，还包括MPO式平面光波导器件本体芯片的上盖板[如嵌入光纤带到光纤定位槽、嵌入光纤到导引定位槽用的上盖板(石英或硅)12);导入插针、MPO式平面光波导器件本体芯片的基底、以及上盖板，胶合式连接。沿MPO式平面光波导器件本体芯片上MPO式平面光波导器件本体部分和相应槽体的切割线(如MPO式分路器芯片平面光波导部分和光纤、导引插针定位槽的切割线2)的切开端面，具有7-9度(优选为8度)的研磨抛光角。
[0050]上述MPO式平面光波导器件本体芯片，包括具有MPO式平面光波导器件本体的基底(如基地4)，以及通过微电子光刻工艺和深度刻蚀工艺设置在基底上的光纤定位槽(如光纤定位槽5)和导引插针定位槽；光纤带嵌入在光纤定位槽的内部、且使光纤与光波导(如分路器的平面光波导I或平面光波导9)对准；光纤穿过导引插针、并嵌入在导引插针定位槽的内部。
[0051 ] 上述MPO式平面光波导器件本体，包括MPO式平面光波导分路器本体(可形成如图1所示的MPO式平面光波导分路器)或MPO式光纤连接器本体(可形成如图4所示的MPO式光纤连接器)；和/或，基底，包括石英基底或硅基底；和/或，导引插针，包括光纤陶瓷插针(如标准光纤陶瓷插针3、6或光纤陶瓷插针11);和/或，光纤定位槽和/或导引插针定位槽，包括V形槽和/或U形槽(如V形槽10)。
[0052]制备方法实施例
[0053]本实施例的MPO式平面光波导器件的制备方法，包括:
[0054]⑴通过微电子的光刻工艺，在制作MPO式平面光波导器件本体芯片时，在石英或硅基底上，准确定出光纤定位槽和导引插针定位槽的位置；
[0055]在步骤⑴之前，还包括:在石英或硅基底上制作出MPO式平面光波导器件本体芯片，并用掩膜保护好需要制作光纤定位槽和导引针定位槽部分的石英或硅基底；
[0056]⑵在上述MPO式平面光波导器件本体芯片不被损坏的前提下，通过深刻蚀工艺，在已准确定位出光纤定位槽和导引插针定位槽位置的石英或硅基底上，根据预设尺寸制作出光纤定位槽和导引插针定位槽，形成石英或硅基底上带槽的MPO式平面光波导器件本体-H-* I I
心片；
[0057]⑶将光纤带嵌入到光纤定位槽内，同时将光纤嵌入到导引插针定位槽内；在步骤⑶中，将光纤嵌入在光纤定位槽内时，需要使光纤和光波导对准；
[0058]⑷选用标准光纤陶瓷插针，通过嵌入到导引插针槽中的光纤，定位好光纤陶瓷插针，做成MPO式平面光波导器件本体的导引插针，形成MPO式平面光波导器件本体的套筒；在步骤⑷中，通过嵌入到导引插针槽中的光纤，定位好光纤陶瓷插针的操作，具体包括:用光纤穿过光纤陶瓷插针，并将光纤嵌入到导引针定位槽中，实现导入插针的定位；在步骤⑷与步骤(5)之间，还包括:
[0059]加上MPO式平面光波导器件本体芯片的上盖板，同时将导入插针、MPO式平面光波导器件本体芯片的基底、以及上盖板胶合；
[0060]MPO式平面光波导器件本体芯片上MPO式平面光波导器件本体部分和光纤定位槽、导引插针定位槽的切割线，切开MPO式平面光波导器件本体芯片；
[0061]将上述切开端面研磨抛光成7-9度角(优选为8度角)，以增加MPO式平面光波导器件的反射损耗；
[0062](5)将MPO式平面光波导器件本体的套筒，封装到与该套筒匹配的外壳内，得到MPO式平面光波导器件。
[0063]上述实施例的MPO式平面光波导器件(包括MPO式平面光波导分路器和MPO式光纤连接器)的制备方法，具体由以下方法制作而成:
[0064]在制作好MPO式平面光波导器件(如MPO式平面光波导分路器)的石英或硅基底上，通过微电子的光刻准确定出光纤定位槽和导引插针定位槽的位置；
[0065]在保护好MPO式平面光波导器件芯片(如MPO式平面光波导分路器芯片)的情况下，通过深刻蚀工艺制作出尺寸精准的槽，形成石英或硅基的带槽的平面光波导分路器芯片;
[0066]将光纤带嵌入到光纤定位槽内，同时将光纤也嵌入到导引插针定位槽内；
[0067]选用标准光纤陶瓷插针，通过嵌入到导引插针槽中的光纤定位好光纤陶瓷插针做成MPO式平面光波导器件(如MPO式平面光波导分路器)的导引插针，形成MPO式平面光波导器件(如MPO式平面光波导分路器)的套筒；将MPO式平面光波导器件(如MPO式平面光波导分路器)的套筒，封装到外壳内作出MPO式平面光波导器件(如MPO式平面光波导分路器)。
[0068]同理，在没有MPO式平面光波导分路器结构的空白石英或硅基底上，通过上述方法步骤，制成MPO式光连接器。
[0069]上述实施例的MPO式平面光波导器件(包括MPO式平面光波导分路器和MPO式光纤连接器)的制备方法，通过在石英或硅基底上深度刻蚀，形成MPO式光分路器和MPO式光连接器的导引插针定位槽；采用标准光纤陶瓷插针，作为MPO式光分路器和光连接器的导引插针；通过嵌入光纤到导引插针定位槽，同时使光纤穿过光纤陶瓷插针，然后胶连光纤陶瓷插针和定位槽基底，实现MPO式平面光波导器件导引插针的准确定位，得到能够和平面光波导器件实现芯片层次集成的MPO式平面光波导分路器和MPO式光纤连接器。
[0070]例如,在上述实施例中，MPO式平面光波导分路器芯片(相当于MPO式平面光波导器件的套筒)是经过下面的步骤来制作完成的:[0071]⑴在石英或硅基底上制作出平面光波导分路器，并用掩膜保护好需要制作光纤定位槽和导引针定位槽部分的石英或硅基底；
[0072]⑵通过微电子的光刻准确定出光纤定位槽和导引插针定位槽的位置，如图1所示；
[0073]⑶在保护好光分路器部分的情况下，通过深刻蚀工艺制作出尺寸精准的槽，使嵌入槽内的光纤正好对准光分路器的平面光波导，如图2a和图2b所示；
[0074]⑷将光纤嵌入到光纤定位槽内，使光纤和光波导对准；
[0075](5)用光纤穿过光纤陶瓷插针并将光纤嵌入到导引针定位槽中，实现导入插针的定位；
[0076](6)加上芯片的上盖板，同时将导入插针和芯片基底以及上盖板胶合；
[0077](7)沿图1的切割线切开芯片，其切开端面如图3a和图3b所示；
[0078](8)将端面研磨抛光成7-9度角(优选为8度角)，以增加器件的反射损耗，将MPO式光分路器芯片(ΜΡ0式平面光波导器件的套筒)封装到外壳内即可作出MPO式平面光波导分路器。
[0079]同样地，如在上述步骤中去掉平面光波导部分，如图4、图5a、图5b、图6a和图6b所示，即可制作出MPO式光纤连接器。
[0080]综上所述，本实用新型上述各实施例的MPO式平面光波导器件(包括MPO式平面光波导分路器和MPO式光纤连接器)及其制备方法，利用微电子的深度刻蚀工艺，在平面光波导的石英或硅基底上形成定位槽；然后，通过在光纤定位槽中嵌入定位光纤陶瓷插针，作为MPO式光分路器的导引插针，实现光波导阵列和光纤带的准确插拔式对准，形成MPO式平面光波导分路器；同样地，通过在光纤定位槽中嵌入定位光纤陶瓷插针，作为MPO式光连接器的导引插针，实现光纤带与光纤带的准确插拔式对准，形成MPO式光纤连接器。这种MPO式平面光波导器件(包括MPO式平面光波导分路器和MPO式光纤连接器)，对于FTTH网络建设以及数据中心高密度网络连接应用具有实际的意义。
[0081]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种MPO式平面光波导器件，其特征在于，包括MPO式平面光波导器件本体的套筒，以及与所述MPO式平面光波导器件本体的套筒相匹配的外壳；所述MPO式平面光波导器件本体的套筒，封装在外壳的内部。
2.根据权利要求1所述的MPO式平面光波导器件，其特征在于，所述MPO式平面光波导器件本体的套筒，包括基底上带槽的MPO式平面光波导器件本体芯片，嵌入在所述MPO式平面光波导器件本体芯片相应槽体中的光纤带和光纤，以及通过所述光纤定位在MPO式平面光波导器件本体芯片上的导引插针。
3.根据权利要求2所述的MPO式平面光波导器件，其特征在于，所述MPO式平面光波导器件本体的套筒，还包括MPO式平面光波导器件本体芯片的上盖板；所述导入插针、MPO式平面光波导器件本体芯片的基底、以及上盖板，胶合式连接。
4.根据权利要求3所述的MPO式平面光波导器件，其特征在于，沿所述MPO式平面光波导器件本体芯片上MPO式平面光波导器件本体部分和相应槽体的切割线的切开端面，具有7-9度的研磨抛光角。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的MPO式平面光波导器件，其特征在于，所述MPO式平面光波导器件本体芯片，包括具有MPO式平面光波导器件本体的基底，以及通过微电子光刻工艺和深度刻蚀工艺设置在所述基底上的光纤定位槽和导引插针定位槽； 所述光纤带嵌入在光纤定位槽的内部、且使光纤与光波导对准；所述光纤穿过导引插针、并嵌入在导引插针定位槽的内部。
6.根据权利要求5所述的MPO式平面光波导器件，其特征在于，所述MPO式平面光波导器件本体，包括MPO式平面光波导器件本体或MPO式光纤连接器本体；和/或， 所述基底，包括石英基底或硅基底；和/或， 所述导引插针，包括光纤陶瓷插针；和/或， 所述光纤定位槽和/或导引插针定位槽，包括V形槽和/或U形槽。
【文档编号】G02B6/122GK203786323SQ201420005382
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】孙麦可 申请人:孙麦可