光纤结构及光纤阵列结构的制作方法

1.本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光纤结构及光纤阵列结构。


背景技术：

2.随着通信技术的快速发展和实际应用的迅猛增长，大容量光纤通信系统的研究具有很大的应用价值。光纤阵列广泛应用于光分路器等产品中，配合基板，组装成为连接光发射器件和光接收器件之间的重要耦合组件。而用于有源光模块中的光纤阵列则有更高的要求。通常，为了达到更高的隔离度，将隔离器直接和光纤阵列端面的纤芯粘接，由于隔离器本身缺乏定位结构、尺寸小，且需要保证贴装时的位置精度，使隔离器贴装的工艺难度大大增加，贴装过程中准确度没法保证，导致目前光纤阵列和光隔离器之间的耦合精度不高。


技术实现要素：

3.有鉴于此，有必要提供一种光纤结构，提高耦合精度及降低组装难度。
4.本发明一实施方式揭露一种光纤结构，包括基板，设置有容置槽；光纤线缆，部分设置于所述容置槽；以及隔离器，包括定位结构，设置于所述容置槽，并对准贴合所述光纤线缆的端面。
5.根据本发明一实施方式，还包括防护平板，设置于所述基板上并覆盖部份所述光纤缆线。
6.根据本发明一实施方式，设置于所述容置槽的部分光纤线缆去除涂覆层。
7.根据本发明一实施方式，所述隔离器呈带有定位平面的圆形。
8.根据本发明一实施方式，所述容置槽包括：第一容置槽，用于放置所述隔离器，所述第一容置槽的槽孔大小根据所述隔离器的直径设定；第二容置槽，用于放置所述光纤线缆，所述第二容置槽的槽孔大小根据所述光纤线缆的直径设定。
9.根据本发明一实施方式，所述光纤线缆的端面通过飞秒激光切割技术处理。
10.有鉴于此，有必要提供一种光纤阵列结构，提高耦合精度及降低组装难度。
11.本发明一实施方式揭露一种光纤阵列结构，包括数个上述任一项所述的光纤结构。
12.根据本发明一实施方式，所述复数个光纤结构之间具有预设间距。
13.本发明另一实施方式揭露一种光纤阵列结构，包括：基板，设置有复数个容置槽；复数个光纤线缆，分别设置于所述复数个容置槽；以及复数个隔离器，包括定位结构，分别设置于所述容置槽，并分别对准贴合对应光纤线缆的端面。
14.根据本发明一实施方式，所述复数个容置槽具有预设间距。
15.根据本发明实施方式所述的光纤结构，将隔离器贴装在容置槽，在容置槽直接与光纤线缆端面贴合对齐，不仅能提高光耦合精度而且使得光纤结构更紧凑，为产品往小型化集成化升级提供基础。进一步地，隔离器包括定位结构，而隔离器具有单向传输特性，通过定位结构，大大降低了组装难度，提高了组装效率。
附图说明
16.图1为根据本发明一实施方式所述的光纤阵列的应用示意图。
17.图2为根据本发明一实施方式所述的光纤结构的外观图。
18.图3为根据本发明一实施方式所述的基板的外观示意图。
19.图4为根据本发明一实施方式所述的隔离器的外观图。
20.图5为根据本发明一实施方式所述的隔离器的侧视图。
21.图6为根据本发明另一实施方式所述的基板的外观示意图。
22.主要元件符号说明
23.10a：光发射模块
24.10b：光接收模块
25.11a：光发射接口
26.11b：光接收接口
27.12a：光复用器
28.12b、36：光解复用器
29.14a：激光器模块
30.14b：光检测器模块
31.16a：发送处理电路
32.16b：接收处理电路
33.20：光纤阵列结构
34.30：光纤阵列
35.31：基板
36.310：容置槽
37.310a：第一容置槽
38.310b：第二容置槽
39.311：第一部
40.312：第二部
41.32：光纤线缆
42.33：隔离器
43.330：定位结构
44.331：定位平面
45.34：防护平板
46.rx_d1、rx_d2、rx_d3、rx_d4、tx_d1、tx_d2、tx_d3、tx_d4：电数据信号
47.l1、l2：光信号
48.λ1、λ2、λ3、λ4：波长
49.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
50.为了便于本发明技术领域的技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施方式对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多
种特定型式实施。本发明技术领域的技术人员可利用这些实施方式或其他实施方式所描述的细节及其他可以利用的结构，逻辑和电性变化，在没有离开本发明的精神与范围之下以实施发明。
51.本发明说明书提供不同的实施方式来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施方式中的各元件的配置是为说明之用，并非用以限制本发明。且实施方式中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施方式之间的关联性。其中，图示和说明书中使用的相同的元件编号表示相同或类似的元件。本说明书的图示为简化的形式且并未以精确比例绘制。为清楚和方便说明起见，方向性用语(例如顶、底、上、下以及对角)是针对伴随的图示说明。而以下说明所使用的方向性用语在没有明确使用在以下所附的申请专利范围时，并非用来限制本发明的范围。
52.再者，在说明本发明一些实施方式中，说明书以特定步骤顺序说明本发明的方法以及(或)程序。然而，由于方法以及程序并未必然根据所述的特定步骤顺序实施，因此并未受限于所述的特定步骤顺序。本发明技术领域的技术人员可知其他顺序也为可能的实施方式。因此，于说明书所述的特定步骤顺序并未用来限定申请专利范围。再者，本发明针对方法以及(或)程序的申请专利范围并未受限于其撰写的执行步骤顺序，且本发明技术领域的技术人员可了解调整执行步骤顺序并未跳脱本发明的精神以及范围。
53.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
54.图1为根据本发明一实施方式所述的光纤阵列的应用示意图。根据本发明实施方式，光纤阵列结构20为连接光发射装置和光接收装置之间的重要耦合组件。光发射装置包括光发射接口11a以及光发射模块(transmitter optical subassembly，tosa)10a。光发射模块10a包括发送处理电路16a、激光器模块14a以及光复用器12a。光发射装置透过光发射接口11a与光纤阵列结构20连接。光接收装置包括光接收接口11b以及光接收模块(receiver optical subassembly，rosa)10b。光接收模块10b包括光解复用器12b、光检测器模块14b以及接收处理电路16b。光纤结构透过光接收接口11b与光纤缆线连接。在本实施方式中，光发射接口11a以及光接收接口11b可以是st型、sc型、fc型、与lc型等形式。
55.密集波长分波多任务(dense wavelength division multiplexing，dwdm)技术利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输。本发明一实施方式利用密集波长分波多任务技术，光模块装置可以使用四个不同的通道波长(λ1、λ2、λ3、λ4)来接收或发送四个通道，因此，光发射接口11a所发射的光信号l1可以具有λ1、λ2、λ3、λ4等四种波长，而光接收接口11b所接收的光信号l2可以具有λ1、λ2、λ3、λ4等四种波长，则光纤阵列20包括4个光纤结构，光检测器模块14b的光检测组件以及激光器模块14a的激光组件个数也与信道的个数对应配置。虽然本实施利是以四个信道配置为例，但是其他信道配置(例如，2、8、16、32等等)也在本发明的范围内。
56.如图1所示，发送处理电路16a接收的电数据信号(tx_d1至tx_d4)，经过转换处理后，输出至激光器模块14a，激光器模块14a将所接收的电数据信号分别调制为光信号。激光
器模块14a可以包括单个或多个垂直腔面发射雷射二极体(vertical cavity surface emitting laser diode，vcsel)，或称面射型雷射二极体，多个垂直腔面发射雷射二极体构成阵列，并由驱动晶片驱动而发射光讯号。在其他实施方式中，亦可使用其他可作为光源的元件，例如发光二极管(led)、边射型雷射二极管(edge emitting laser diode，eeld)、具有衍射光栅的分布式反馈(distributed feedback laser，dfb)激光器或电吸收调制激光(electlro-absorption modulated laser，eml)激光二极管封装。光复用器12a将对应于电数据信号(tx_d1至tx_d4)的调制光信号转换为包括λ1、λ2、λ3、λ4等四种波长的光信号l1，并传送至光发射接口11a以输出至光纤阵列20。
57.光信号l2经由光接收接口11b传送至光解复用器12b，根据本发明实施方式，光解复用器12b利用阵列波导光栅(arrayed waveguide grating，awg)技术将光信号l2区分为对应于λ1、λ2、λ3、λ4等四种波长的光信号。光检测器模块14b(在本实施方式中为四个)检测光信号并产生对应的电信号，根据本发明实施方式，光检测器模块14b可包括pin(p-doped-intrinsic-doped-n)二极管或雪崩式光电二极管(avalanche photodiode，apd)。光检测器模块14b所产生的电信号再经由接收处理电路16b的放大电路(例如跨阻放大器(trans-impedanceamplifier，tia))以及转换电路处理之后，即可取得光信号l2所传送的电数据信号(例如rx_d1至rx_d4)。根据本发明其他实施方式，光解复用器12b也可使用介质膜滤光片(thin-film filter，tff)以及光纤光栅(fiber bragg grating，fbg)等相关技术来将光信号l2转换为不同波长的光信号。
58.根据本发明实施方式，光发射模块10a与光接收模块10b尚包括其他功能电路元件,例如用来驱动激光器模块14a的激光器驱动器、功率控制器(automatic power control；apc)，用来监测激光器功率的监控光学二极管(monitor photo diode,mpd)，及其他实施光信号发射功能以及接收光信号并处理所必要的电路元件，以及用以处理光接收模块10b传来的电讯号和要传送至光发射模块10a的电讯号的数位讯号处理积体电路，此为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述以精简说明。
59.图2为根据本发明一实施方式所述的光纤结构30的外观图。如图2所示，光纤结构30包括基板31、光纤线缆32及隔离器33。复数个光纤结构30组成光纤阵列结构20。基板31设置有容置槽310以放置光纤线缆32，结合附图3，附图3为根据本发明一实施方式所述的基板31的外观示意图。基板31包括第一部311和第二部312，第一部311高于第二部312。容置槽310a、310b设置于第一部311，可为u形槽或v形槽。在本实施方式中，基板30可用不同的材料制作，如塑料材料、环氧材料、复合材料、fr-4材料或陶瓷材料制作。
60.光纤缆线32部分设置于容置槽310，并可透过粘着层固定于容置槽310。粘着层可包括聚酰亚胺(polyimide，pi)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，pet)、铁氟龙(teflon)、液晶高分子(liquid crystal polymer，lcp)、聚乙烯(polyethylene，pe)、聚丙烯(polypropylene，pp)、聚苯乙烯(polystyrene，ps)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，pvc)、尼龙(nylon or polyamides)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,pmma)、abs塑胶(acrylonitrile-butadiene-styrene)、酚树脂(phenolic resins)、环氧树脂(epoxy)、聚酯(polyester)、硅胶(silicone)、聚氨基甲酸乙酯(polyurethane，pu)、聚酰胺-酰亚胺(polyamide-imide，pai)或其组合，但不限于此，只要具有粘着特性的材料皆可应用于本发明。放置于容置槽310处的光纤缆线32的外层涂覆
层可以去除以减小容置槽310的尺寸。
61.在本实施方式中，光纤结构30还可设置防护平板34于基板30上并覆盖光纤缆线32的一部份以保护光纤缆线32。
62.隔离器33包括定位结构330设置于容置槽310，并对准贴合光纤线缆32的端面。隔离器33为一种双端口的具有非互易特性的光器件，其对沿正向传输的光信号衰减很小而对沿相反方向传输的光信号衰减很大，构成光的单向通路。在光发射装置与传输光纤间接入光隔离器，能有效地抑制线路中从光纤远端端面、光纤连接器界面等处产生的反射光返回光发射装置、从而保证光发射装置工作状态的稳定，降低系统因反射光引起的噪声，这对高速率光纤通信相关光纤通信系统更显重要。光纤端面处理为端面制备，是光纤技术中的关键工序，端面质量直接影响光纤的光耦合效率和光输出功率，主要包括剥覆、清洁和切割三个环节。为了使光纤线缆32的端面满足光传输要求，提高光耦合效率和光输出功率，在本实施方式中，光纤线缆32端面通过飞秒激光切割技术处理。
63.隔离器33设置于容置槽310，并可透过粘着层固定于容置槽310。粘着层可包括聚酰亚胺(polyimide，pi)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，pet)、铁氟龙(teflon)、液晶高分子(liquid crystal polymer，lcp)、聚乙烯(polyethylene，pe)、聚丙烯(polypropylene，pp)、聚苯乙烯(polystyrene，ps)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，pvc)、尼龙(nylon or polyamides)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,pmma)、abs塑胶(acrylonitrile-butadiene-styrene)、酚树脂(phenolic resins)、环氧树脂(epoxy)、聚酯(polyester)、硅胶(silicone)、聚氨基甲酸乙酯(polyurethane，pu)、聚酰胺-酰亚胺(polyamide-imide，pai)或其组合，但不限于此，只要具有粘着特性的材料皆可应用于本发明。
64.结合附图4及附图5，附图4为根据本发明一实施方式所述的隔离器33的外观图；附图5为根据本发明一实施方式所述的隔离器33的侧视图。如图所示，隔离器33包括定位结构330，呈带有定位平面331的圆形。
65.在本实施方式中，容置槽310包括第一容置槽310a第二容置槽310b。第一容置槽310a，用于放置隔离器33，第一容置槽310a的槽孔大小根据隔离器33的直径设定；第二容置槽310b，用于放置光纤线缆32，第二容置槽310b的槽孔大小根据光纤线缆32的直径设定。
66.在本实施方式中，复数个光纤结构30可以组成光纤阵列结构20，复数个光纤结构之间具有预设间距，所述预设间距根据实际需求而定。光纤结构30的数量根据实际需求而定，在此不做限定。
67.在本发明的其他实施方式中，光纤结构30设置在同一基板上，具体地，基板上设置有复数个容置槽310，如图6所示，图6为根据本发明另一实施方式所述的基板31的外观示意图，如图所示，复数个容置槽310设置于同一基板上，具有预设间距。将复数个光纤线缆分别设置于所述复数个容置槽从而形成光纤阵列；隔离器，包括定位结构，分别设置于所述容置槽，并分别对准贴合对应光纤线缆的端面。
68.根据本发明实施方式所述的光纤结构，将隔离器贴装在容置槽，在容置槽直接与光纤线缆端面贴合对齐，不仅能提高光耦合精度而且使得光纤结构更紧凑，为产品往小型化集成化升级提供基础。进一步地，隔离器包括定位结构，而隔离器具有单向传输特性，通过定位结构，大大降低了组装难度，提高了组装效率。
69.以上概述之许多实施方式的特征使得本领域的普通技术人员能够更了解本发明之范围。本领域的普通技术人员能够以本揭露为基础而设计或修改其他制程以及结构，以实现在本发明之实施方式所介绍的相同特征及/或达成相同的优点。本领域的普通技术人员也了解，这些等效的结构并不背离本揭露之精神与范围，并且他们也能够在不背离本发明之精神与范围的情况下，改变、替换、以及变动本发明之特征，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。