一种具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的制作方法及其基板与流程

本发明属于光通信技术领域，涉及一种具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的制作方法及其基板，特别涉及一种可以克服裸露光纤在研磨抛光过程中裸光纤断裂、崩损，并显著提高制作成品率，减少材料损耗，降低制作成本的用于具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的制作方法。

背景技术：

随着人类社会的不断发展，对通信技术要求越来越高，特别对大容量，高速率光通信器件的需求越来越大。

光纤阵列是广泛应用于平面光波导器件，并行光电收发模块，有源光缆等产品的核心组件。特别是在并行光电收发模块，有源光缆产品中需要光纤带角度的光纤裸露型光纤阵列。在此类应用中，需要将光纤裸露型光纤阵列的裸光纤部分研磨成一定角度（一般研磨成42°、45°或48°），来实现对光信号的90°转向。

为了将裸露光纤研磨成一定角度，一种方法是先用可溶解的粘接剂将裸光纤、基板和盖板粘接在一起，此时光纤不裸露出来；然后对光纤、基板和盖板组成的整体进行角度研磨；研磨完成后将粘接剂溶解，取出已经研磨成一定角度的裸光纤，再将该裸光纤重新排列入新的基板，并使研磨成一定角度的裸光纤突出基板一部分，最后加上盖板用紫外胶固化形成一个带一定角度的光纤裸露型光纤阵列。该制作方法在中国专利公开号CN102520495A，公开日期2011年11月22日，名称为“用于与阵列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纤阵列及其制造方法”的发明专利中有论述。

但是该专利中论述的方法存在以下问题：1）在将研磨好角度的裸光纤重新排入新的基板的过程中，无法保证每一根光纤都不发生轻微扭转，特别是光纤数量大于1根时，因此会导致每根裸光纤的反射面角度可能存在不一致现象；2）在重新排入裸光纤的过程中无法保证每根光纤伸出的长度完全一致，会导致某些通道光纤耦合困难；3）研磨成一定角度的裸光纤的研磨端面非常脆弱，重新排入基板的过程很容易发生碰撞导致破损而无法使用；4）需要两次排光纤，工艺复杂，人力成本偏高；5）第一次研磨抛光后的基板与盖板无法重复利用，材料损耗偏高。

为了克服上述专利中遇到的问题，中国专利公开号CN103383482 A公开日期2013年11月06日，名称为“用于与 VSCEL 或 PIN 阵列耦合的光纤阵列及其制造方法”的发明专利提出了一种解决方法，将裸光纤排入基板，将盖板压在裸光纤上，并使裸光纤伸出基板及盖板前端，再点紫外胶固化，然后用石蜡滴注在伸出的裸光纤上使裸光纤与基板和盖板形成一个整体形成光纤阵列半成品，将制作好的光纤阵列半成品装进研磨夹具后放入研磨设备的研磨盘上对该整体进行角度研磨，研磨过程中需往研磨盘上滴入研磨砂，研磨完成后用清洗剂将石蜡清洗干净，形成一个光纤裸露型光纤阵列。

虽然公开号为CN103383482 A的专利提供的制作方法避免了公开号为CN102520495A的专利中碰到的问题，但是还是存在一些新的问题：1）研磨过程中上好石蜡的裸光纤与研磨盘直接接触，研磨夹具的重力、研磨砂的摩擦力以及不可控外力均容易导致裸光纤部分连同石蜡一起发生脱落或断裂，导致产品报废；2）由于裸露光纤非常脆弱，在对伸出基板和盖板前端的部分上石蜡的过程中操作比较复杂，需要非常小心以避免裸光纤变形；3）需要特殊性质的石蜡，石蜡硬度过高易碎，石蜡韧性过高易发生变形，导致材料工艺复杂。

技术实现要素：

为了克服制作具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的过程中裸光纤在上石蜡时易发生变形，裸光纤部分在研磨过程中易发生脱落或断裂，另外为了降低对石蜡性质的要求，降低制作过程的报废率，降低对材料要求，减小裸光纤部分发生形变，本发明提供一种具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的制作方法及其基板。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的基板，包括平台结构、刻槽结构和压力分散结构，所述刻槽结构位于平台结构和压力分散结构之间，且所述刻槽结构上表面高于压力分散结构和平台结构的上表面，所述刻槽结构表面有刻槽。

进一步，所述刻槽结构的刻槽为V型槽或U型槽。

进一步，所述刻槽结构与压力分散结构的高度差大于0.15mm。

进一步，所述刻槽结构与平台结构的高度差大于0.25mm。

进一步，所述压力分散结构的形状为矩形、或梯形、或球形，以及其他不规则形状。

进一步，所述压力分散结构长度大于0.2mm。

进一步，所述平台结构与刻槽结构的连接处设有斜面，所述斜面角度为30°至60°。

进一步，所述斜面角度为45°。

一种利用所述的基板制作具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的方法，包括基板、光纤、盖板、石蜡；

按以下步骤制作具有倾斜端面的裸露型光纤阵列：

步骤1：将光纤一端的包覆层剥离干净，形成去除包覆层的裸光纤，用酒精清洁裸光纤表面的残渣，并切割整齐；

步骤2：将所述裸光纤放入所述刻槽结构的刻槽中，且裸光纤的端面从所述压力分散结构伸出；

步骤3：将所述盖板压在所述刻槽结构上方的裸光纤区域，且盖板的宽度不超过基板的宽度，盖板的长度不超过基板的长度；

步骤4：将紫外固化胶从盖板的尾端、刻槽结构与平台结构的交界区域滴入，紫外固化胶缓慢渗透充满全部盖板下表面区域后用紫外灯对紫外胶进行固化，使得盖板、基板、光纤在紫外胶的粘合下形成一个整体光纤阵列。

步骤5：将固化好的光纤阵列的端面进行角度研磨加工，形成特定角度的光学斜面。

进一步，所述步骤5的具体过程包括：

步骤5-1：将石蜡融化后滴在压力分散结构上方的裸光纤上，使得盖板的前端伸出的裸光纤与压力分散结构在石蜡的组合下形成一个整体；

步骤5-2：将光纤阵列装配进特定角度设计的研磨夹具中，对光纤端面进行研磨抛光；

步骤5-3：将研磨抛光后的光纤裸露型光纤阵列进行超声波清洗，去除剩余的石蜡；

步骤5-4：用石蜡清洗剂对光纤裸露型光纤阵列的前端裸露光纤残留的石蜡进行再次清洁。

本发明的一种具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的制作方法及其基板，由于设计了基板前段的压力分散结构，该压力分散结构与裸光纤部分通过石蜡融合为一个整体，使得在研磨过程中基板前段压力分散结构与研磨盘直接接触，受力点在基板前段压力分散结构上，减小石蜡与裸光纤的受力，可以克服裸光纤在上石蜡过程中易发生变形，裸光纤部分在研磨过程中易发生脱落或断裂，降低对石蜡性质的要求，而且还能降低制作过程的报废率，降低对材料要求，减小裸光纤部分发生形变，该方法结构简单，成本低廉，便于使用。

附图说明

图1为本发明一种具有倾斜端面的裸露型光纤阵列制作方法中的基板俯视图；

图2为本发明一种具有倾斜端面的裸露型光纤阵列制作方法中的基板侧视图；

图3为本发明裸光纤、基板和盖板固定后的俯视图；

图4为本发明裸光纤、基板和盖板固定后的侧视图；

图5为本发明上蜡后光纤阵列的俯视图；

图6为本发明上蜡后光纤阵列的侧视图；

图7为本发明裸露光纤研磨成一定角度后的俯视图；

图8为本发明裸露光纤研磨成一定角度后的侧视图；

附图中各标号所代表的部件列表如下：

1光纤，11带包覆层的光纤部分，12去除包覆层的裸光纤部分，13裸光纤端面，2基板，21基板后段平台结构，22基板中段刻槽结构，23基板前段压力分散结构，3盖板，30盖板尾端，31盖板前端，4石蜡。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2所示，一种具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的基板，包括平台结构21、刻槽结构22和压力分散结构23，所述刻槽结构22位于平台结构21和压力分散结构23之间，且所述刻槽结构22上表面高于压力分散结构23和平台结构21的上表面，所述刻槽结构22表面有刻槽。

刻槽结构22的刻槽为V型槽或U型槽。

刻槽结构12与压力分散结构13的高度差大于0.15mm，该高度差在0.2mm是较佳选择。

刻槽结构12与平台结构11的高度差大于0.25mm，较为典型的高度差在0.29mm。

基板前段的压力分散结构13的形状为矩形、或梯形、或球形以及其他不规则形状。

基板前段的压力分散结构13的宽度与基板宽度一致，长度大于0.2mm，考虑制作效率因素，压力分散结构13长度为0.4mm较佳。

平台结构11与刻槽结构12的连接处设有斜面，所述斜面角度为30°至60°，较为典型的斜面角度为45°。

一种利用本发明的基板制作具有倾斜端面的裸露型光纤阵列的方法，包括基板2、光纤1、盖板3、石蜡4；

按以下步骤制作具有倾斜端面的裸露型光纤阵列：

步骤1：用清洗剂清洗基板2和盖板3，使基板2和盖板3表面洁净无脏污，所述清洗方法一般采用超声波清洗工艺，超声波强度设置在30%~90%之间，超声温度设置在40℃~60℃之间，超声时间不少于10分钟。将光纤1一端的包覆层剥离干净，具体地可用光纤热剥钳进行剥纤操作，形成去除包覆层的裸光纤12，另外一端为带包覆层的光纤部分11，用酒精清洁裸光纤12表面的残渣，并切割整齐；

步骤2：将所述裸光纤12排入所述刻槽结构22的刻槽中，且裸光纤的端面13从所述压力分散结构23伸出，裸光纤12与带包覆层的光纤部分11分界面位于基板后段平台结构平台21前方1~5mm，所述裸光纤12的方向与基板前段压力分散结构23方向一致，参见图3、图4；

步骤3：将所述盖板3压在所述刻槽结构22上方的裸光纤区域，且盖板3的宽度不超过基板2的宽度，盖板3的长度不超过基板3的长度；优选地，盖板3的长度小于基板中段刻槽结构22的刻槽的长度，盖板3的宽度小于基板中段刻槽结构22的刻槽的宽度。盖板3与基板中段刻槽结构刻槽22尾端平齐，参见图3、图4；

步骤4：将紫外固化胶从盖板3的尾端30、刻槽结构22与平台结构21的交界区域滴入，紫外固化胶缓慢渗透充满全部盖板下表面区域后用紫外灯对紫外胶进行固化，使得盖板3、基板2、光纤1在紫外胶的粘合下形成一个整体光纤阵列，参见图3、图4；

步骤5：将固化好的光纤阵列的端面13进行角度研磨加工，形成特定角度的光学斜面。

所述步骤5的具体过程包括：

步骤5-1：将石蜡4融化后滴在基板前段的压力分散结构23上方的裸光纤12上，使得盖板3的前端31伸出的裸光纤12与压力分散结构23在石蜡4的组合下形成一个整体，参见图5、图6；

步骤5-2：用金刚刀将伸出石蜡4前端的裸光纤切割整齐，将光纤阵列装配进特定角度设计的研磨夹具中，对光纤端面13进行研磨抛光，光纤阵列基板2底部与夹具侧面平面需完全接触，参见图7、图8；

步骤5-3：将研磨抛光后的光纤裸露型光纤阵列进行超声波清洗，去除剩余的石蜡4；

步骤5-4：用石蜡清洗剂对光纤裸露型光纤阵列的前端13裸露光纤残留的石蜡4进行再次清洁。

上述方法中，所述盖板3宽度小于基板中段刻槽结构22的刻槽宽度，可有效避免紫外胶渗透时溢出基板侧面，导致光纤阵列侧边不整齐。

上述方法适用于各种不同光纤通道数的FA制作，一般应用较多的有4芯光纤裸露型光纤阵列，12芯光纤裸露型光纤阵列，24芯光纤裸露型光纤阵列。

上述方法适用于任意不同角度光纤端面的光纤裸露型光纤阵列的制作，一般应用较多的角度有42°光纤裸露型光纤阵列，45°光纤裸露型光纤阵列。

上述方法的步骤4中，紫外固化胶采用粘度系数低于4000cps的胶水，较低的粘度系数可以保证较佳的流动性，便于胶水渗透。

上述方法的步骤5中，用金刚刀将伸出石蜡4前端的裸光纤切割整齐，可以避免裸光纤在研磨过程中碎裂成光纤渣子破坏光纤阵列的研磨端面导致光纤阵列报废。

上述方法的步骤5中，用特定角度设计的研磨夹具，可以通过夹具的角度设计来实现光纤阵列的研磨角度，一般常用的角度有8°、42°、45°、48°等。

由于设计有基板前段压力分散结构23，石蜡4可以较为简便的滴到基板前段压力分散结构23上方的裸光纤处13上，同时在研磨抛光过程中基板前段压力分散结构23作为第一受力点，减小了裸光纤13与石蜡4的压力，可以有效减少裸光纤发生断裂、崩损的风险，降低报废率。

以上所述为本发明的最佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍落入本发明的保护范围内。