专利名称：可显微制作光学组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于有效地连接诸如光纤之类波导元件末端的装置，尤其涉及使至少一根光纤与至少另一根光纤相互连接，并且具有显微制作的平面结构，且其内形成有光学波导元件的产品。
2.对现有技术的描述随着光纤网络的日益商业化，提供不但能方便可靠地使用，而且能被大量廉价地生产的光学连接装置已经变得日益重要了。光学分路器具有特殊的意义，因为它们可使一单条(输入)光纤与多条(输出)光纤相互连接，或者可使多条输入光纤的信号合并于一单个波导中。分路器在用于通信、有线电视和数据输送的光纤中起着重要的作用。
通常用熔融的光纤，或通过使光纤永久地固定于一可将输入光纤传出的光导向输出光纤(引出)的平面的、玻璃成形的光学装置上来形成光学分路器。引出在生产平面的玻璃成形的光学器件中是决定性的步骤，因为器件的成本是与所要求的光纤接头的数目成正比的。引出步骤包括使在分路器中的光纤波导通道与离子扩散或通道波导路径对准，和将光纤引出端固定于元件的端面上。对准必须非常精确，固定也必须保证在不同的环境下对准的稳定性。而精确地对准常常是困难的，特别是其芯部直径大约为8微米的单模波导。这种劳力集中的引出加工过程不允许经济地大规模生产平面的整件光学装置。
为了降低主动地将光纤与一光学波导装置或耦合器对准的成本，我们已知光纤可首先插入并被永久固定于一光纤对准基板上，随后基板与光学波导基板对准并被永久地固定于其上。由于以一个步骤实现多条光纤的对准，所以是经济的。这种光纤固定方法需要将光纤永久地固定在光学波导装置上，还需在光纤对准基板和光学波导基板相互固定前将它们抛光。见美国专利No.5,197,109。
在专利合作条约申请No.WO 93/21550中公开了一种用于生产一具有完整的光纤-薄片耦合机构的光学聚合物组件的加工过程。这个申请说明了一通过模制聚合材料来制造一完整的光学组件的加工过程。光纤导槽被模制并精确地与完整的光学通道波导管对齐以提供光纤引线与通道波导装置的被动对准。此本明还描述了将玻璃光纤端置于被模制的聚合组件的定位槽中并且开口被填充了一可聚合的单体的加工过程，使用一盖板时，材料在原处聚合。但此发明既未描述快速或可靠地将多条光纤接合或连接到显微制作的波导装置的方法，也未说明任何包围或支撑可显微制作装置的壳体。
在美国专利No.5,311,604中描述了一种类似的生产具有光纤导向结构，并使用模制聚合材料的整个光学波导装置的方法。这个发明涉及同时生产整个光学波导管和用于光纤导向的显微机械组件。一光学基板包括至少一个聚合物的波导结构，并通过模制一聚合物的基板以凹槽的形态提供。凹槽被一种材料填充，这种材料具有比基板更高的折射率。还公开了包含有至少一个具有至少一个聚合物光纤导向结构的波导结构的光学基板。通过采用与WO 93/21550中相同的机构可实现光纤的固定，其中光纤末端被置于模制的聚合组件的定位槽中。还描述了一种通过将光纤插入光纤导向凹槽内而将光纤联接到整体光波导管上的方法；在光纤导向凹槽上方固定一盖板。没有说明用于在光纤和通道波导管之间提供一低损失、低背反射连接的装置，也没有说明使光纤相对于通道波导管精确定向而被固定的任何装置。在那个发明的另一形式中，光纤被插入导向槽内并且开口被填充一可聚合单体；当使用一盖板时，材料仍在原处被聚合。光纤固定的方法仍是不变的并且要求一清洁的空间环境以消除使用高衍射率的可聚合材料时波导通道内有污染物的可能性。地面安装即使不是不可能的，也是相当困难的。‘604仍既未说明使多条光纤以一种可再配合方式快速或可靠地与显微制作的波导装置联接或连接的方法，也未说明一围绕或支撑装置的壳体。
欧洲专利申请560,043公开了一种生产用于光纤网络的平面波导元件的方法，和根据这种方法生产的组件。此发明要求保护的是一制造被动的整个由聚合材料构成的，至少包括一具有光学波导通道、光纤导向槽的模制部分，和至少一被联接的光纤类光学波导管光学组件的方法。光纤可通过将光纤插入到光纤导管内而被联接到整个的波导管中，盖板从凹槽上方伸出以用于光纤导管和光纤，并将光纤压进凹槽内。它既没有说明能够在光纤和通道波导管间提供一低损失，低背反射连接的任何装置，也没有讨论能使光纤相对于通道波导管精确定向而固定的任何装置。此专利讨论另一种将光纤插入光纤导管内从而光纤通过填充进波导通道的可聚合材料被固定在它们的位置上的方法。这项技术仍遇到困难和‘604与地面安装相关的固有的困难相同。这项欧洲专利申请仍然既未说明使多条光纤以一种可再配合方式快速或可靠地与可显微制作波导装置联接或连接的方法，也未说明一围绕或支撑装置的壳体。
德国专利申请4,217,553说明了一种用于将光纤引到一由可聚合材料制成显微制作的整个的光学组件中的方法。聚合波导元件包括被模制的与波导通道精确对准的光纤对准V型槽。将被固定的光纤夹紧在一部件内，且光纤的末端从一个端面伸出。这个带着伸出的光纤末端的安装部件先被放置于波导元件内的光纤对准V型槽的上方，然后再被往下放到V型槽内，被挤压并固定在正确的位置上。一可聚合单体被应用到模制的波导通道，通过流动与光纤接触，并且同时被聚合以在适当的位置形成通道波导管芯部和聚合光纤。这种光纤固定方法是永久性的，并且为了消除使用高反射率的可聚合材料时波导通道中有污染物的可能性还要求一清洁的空间环境；这又使得地面安装不可能了。另外，通过安装部件插入光纤的方法要求所有的光纤被切割到一公差小于10微米的精确长度。‘553申请既没有说明可再配合固定光纤的方法，也不能使光纤能低插入损失，低背反射地连接到模制的波导管产品上。
在美国专利No.5,276,755中公开了一光纤耦合器部分，它包括一聚合材料模制的主体和至少一被永久地封在主体的聚合材料中离散的无源整体薄片。这个专利说明将一将被引出的整个的光学薄片封入连接器聚合主体的方法。它既没有说明可再配合地使光纤引线连接或接合到整个的光学薄片上的方法，也没有说明一不使用一永久固定光纤引线，就可直接接合或可配合连接到薄片上的被连接或接合产品。‘755专利还未说明一种能在光纤和模制通道波导管间得到一低损失、低背反射光学连接的方法或产品。
在美国专利No.5,265,184中显示出一模制的波导管分路器，它有一用于使一光纤带连接器与一模制的波导管装置对准的槽。此申请也未说明能在光纤和通道波导管间提供一低损失，低背反射的连接的任何装置，或者能在相对于通道波导管的准确的固定方位上夹持光纤的任何装置。连接器与模制波导管装置对准的精确度是通过模制在波导管装置和光纤带上的对准部件的精确度所限定的。另外，在带中的各条光纤间的相对间隙限定了在光纤与通道波导管间光学连接的精确度。‘184专利既未说明使光纤与波导管在亚微米的精度下对准的方法(要求单模件应用)，也未说明光纤对准V型槽或光纤进入通道精确地与模制波导通道对准的模制方法。它也缺乏对连接器壳体的公开。
因此，想设计一种能与高性能多光纤接合或连接器相结合的光学波导元件，以用于多条光纤可再配合的现场装配到一整体光学装置上。这样一个装置不必在现场装配前引出光学波导管装置，有效地减小了光纤受损的机会，并保持光纤处置至最小。在显微制作的波导管装置上对高效多光纤联接或连接器的整体化将还能方便和经济的替换或升级波导管装置。
本发明的技术方案本发明提供一光学组件大体上包括一带有一个或多个光纤接合器或连接器并整体形成于一普通基板上的光学波导元件。光学组件可用于提供许多不同的功能，包括，但不限于，一n×m个Y分支耦合器或分路器，一星形耦合器，一波长分隔多路传输器，一衰减器，一光学滤波器，一调相器和一光学分接器。光学组件的较佳实施例有一整个可被显微制作的具有由聚合物、卤代聚合物，聚合物/陶瓷合成物或包括透明的具光特性的玻璃和硅在内的陶瓷材料所组成的对准槽和光纤接纳槽的光学波导元件。组件具有一围绕波导元件的主体或壳体在本发明n×m耦合器的实施例中，元件具有n条光纤接纳槽、n条光纤对准槽，分离或合并成m条波导通道的n条波导通道和m条光纤对准槽和m条光纤接纳槽，其中n和m是分别是在1到1024间的整数，n条光纤对准槽和m条光纤对准槽能使被夹持于其中的光纤正确地与相应的波导通道的端部对准。
在一个实施例中，围绕着波导元件模制的联接主体包括一护套部分和一盖子部分，它们相互锁定而夹持该波导元件。波导元件大体由三块普通的平板构成，一底板具有与光纤对准槽和相应的波导通道相一致的光纤接纳槽，一盖板和一具有用于接纳盖板的凹槽的顶板。底板和盖板通过使用一可聚合材料而相互固定，可聚合材料同时也形成通道波导芯部并将底板与盖板粘接在一起。通过用这种可聚合材料精确地填充波导通道，它的衍射率比波导元件板的要大，这样就提供了一种通过波导通道的光学连接。
在光纤插入和启动楔形物机构前，先对波导通道安装，顶板与底/盖部件松配合。被剥开和切开的光纤插入光纤插入槽，进入光纤对准槽，并且当它们顶着波导通道时停下来。楔形物机构启动以迫使底板与顶板来夹紧光纤对准通道波导管。夹紧力首先主要作用于光纤/通道分界面。通过精确地模制和自我对准光纤槽和波导通道可实现一低插入损失的连接。根据精密地匹配光纤材料的折射率和应用于显微制作的光学波导元件的材料，可实现光纤与通道波导管间的低回程损耗机械连接。另外，通过下列机构中的一个或多个可得到低的背反射(i)在光纤-通道连接中模制一定角度的分界面；(ii)光纤与显微制作的波导通道紧密地接触这样就不会形成空气分界面；或(iii)在光纤-通道连接中使用折射率匹配的材料。具有角度的分界面最好与其他两个机构中的任一个共同使用以达到背反射为-50到-60dB。
在联接主体中设置一叠式波导元件，它不止有底板、盖板和顶板，等，一板架容纳两层波导元件。设置在板的每个端面上的具体的导管可被用来将一些光纤向上引至一波导层而将另一些光纤引至其他层。端盖被用来保护波导元件和暴露的光纤，并且提供一封闭的环境。
附图简介参考附图将能更好地理解本发明，其中
图1是本发明可显微制作光学组件的一个实施例的分解立体图，描述一带有一被楔形物致动的光纤耦合器的整体可显微制作的波导元件；图2是处于未装配状态的、包含有一2×4的波导分路器的本发明的波导元件的立体图；图3是在一单个元件上含有多个光学装置的本发明波导元件的一替换实施例；图4是图2所示的波导元件中光纤槽-波导通道的详细立体图；图5所示为是用于本发明光学组件中的波导元件的另一替换实施例处于未装配状态时的立体图；图6是局部示出图5中波导元件处于已装配状态的立体图；图7是在顶板和底板上都模制了光纤插入和对准槽的本发明波导元件的又一实施例的立体图；图8是图7中波导元件底板上的光纤槽-波导通道的详细立体图。
较佳实施例的说明现在参阅附图，特别参阅附图1，它描述本发明光学耦合器的一个实施例10。耦合器10大体上包括一由护套12和盖子14构成的壳体、和一被结合成整体的接合/波导元件16。壳体与美国专利No.5,155,787所示的壳体相似(被包括在这里)，它的每个组件最好由一耐久的，可模注的聚合物，如由Celanese出售的商标为VECTRA的液晶聚合物构成。护套12有一横截面大体为矩形的用以接纳元件16的纵向槽。护套12比元件16短，这样当耦合器10被完全装配时，元件16的端部伸进到盖子14中。内部的槽的一侧(在图1中的护套下方并且不可见)有一个或多个用于容纳两个启动楔形物18的开口。这些楔形物通过盖子14被固定在应有的位置上，并且，当它从一未启动状态移动到一启动状态时，可对元件16产生一夹紧力。从盖子14延伸出来的舌状物20被插在相应的楔形物和元件16间以减小楔形物和接合/波导元件间的摩擦配合。护套12可有一围绕着接纳元件16的槽的插入-模制的加强管，如美国专利No.5,309,538所示(被包括在这里)。护套12和盖子14限定了多个重叠的表面，这些表面提供了附加的密封环境并且还防止了由于诸如壳体的弯曲之类的应力而引起的这些元件的分离。盖子14也有一用于接纳元件16一部分的槽，并且还具有能容纳元件16末端并且向下面将讨论的光纤接纳槽提供入口的接合区域22。端盖24在耦合器的各端面周围提供一环境的密封。端盖24可沿着一侧面铰接地固定于盖子14上并通过钩子或其他装置使得端盖处于一封闭的位置。一密封材料，例如折射率相匹配的凝胶体，置于端盖24中，使当端盖移向它们的闭合位置时密封材料便朝向接合区域流动。
正如它的名字所提示的，接合/波导元件16包括既作为一接合元件又作为一波导元件的特性，然而这些特性都被集中到一块共同的基板上。在耦合器10中，可以说有两个接合元件，在耦合器的两端上各有一个，同时元件16的中间部分构成了一波导元件。术语“接合”通常被用来说明将两光学波导管永久性的相互连接，而与提供可再配合连接的“连接器”不同。然而正如在这里所使用的，然而，术语“接合”并不局限于这样一种含义；实际上，较佳实施例打算在耦合器每端上的接合装置可再配合地连接光纤。相似地，术语“耦合器”有时被用作一特定类型的至少具有一Y分支的连接器，但在这里，更普遍地是指在至少两根光纤端间提供一定光学连续性的任何装置。术语“相互连接”既指平常(直通的)连接，又指其他类型的光学装置如分路器、衰减器等。
再参阅图2，将更详细地说明处于一未组装的状态的接合/波导元件16。在耦合器10的一个实施例中，元件16包括三块板26，28和30(最好是扁平和矩形的)。在底板26的两端各有一呈V型的接合区域，光纤对准槽32在其中形成，并且一中间部分有一包括波导通道34的波导元件。底板26还有V型的延伸或边缘区域36，并且在其中形成光纤接纳槽38。被插入接合处的光纤一般都有一阻尼涂层，它从光纤终端，即，从位于光纤对准槽32内的光纤部分被剥去。光纤接纳槽38相应地有一容纳光纤阻尼部分的斜面40以用于使光纤从它的阻尼部分过渡到它的露出部分的微量偏移降至最小，并也帮助避免了与此微量偏移有关的光学损失。光纤接纳槽38比光纤对准槽32宽，因为它们要容纳光纤的阻尼部分。熟悉本领域的人员都知道槽32和38的横截面形状并不局限于“V”型，但在较佳实施例中槽是V型的，并有一大约60°的内角。以这种方式，当一光纤被置于一槽内并且元件16被装配进组件壳体中时，板26、30和光纤间的接触点共同组成一等边三角形，它将光纤横向偏移量减到最小，因而还减小了信号损失。
顶板28有一凹槽42当各板处于装配状态且盖板30被置于底板26与顶板28之间时，用于容纳盖板30。可通过任何普通的方法，诸如通过顶板28上的栓钉44与底板26上的孔46相配合从而将顶板28与底板26部分地固定并使之与底板26对准。在这样的装配位置，一根或多根插入元件16中的光纤可通过楔形物18而被固定，由于楔形物的斜坡形状从而在光纤上产生一夹紧力。楔形物18被方便地设置于光纤对准槽32的旁边，这样它们在波导通道/光纤交界面附近比在元件16的中间部分施加更大的夹紧力。当然，楔形物18可单独地启动，这样耦合器10可先仅在一端接合，例如用于引出线，可在以后完成另一个接合。
底板26可由任何耐久材料显微制作而成，较好的板是当光纤被夹紧在其中时，具有足够的硬度以避免槽的过度变形，这些材料包括由聚合物，卤代聚合物，聚合物/陶瓷合成物组成的组群，或包括透明的，具光导性质的玻璃的陶瓷。采用包括注射模塑，传递模塑，模制或铸造和修整的方法可以完成显微制作。可见美国专利Nos.5,311,604和5,343,544。最好使用一如卤代聚合物的材料因为它们通常体现出较低的光导损失。类似的材料也可用于填充波导通道，即，构成波导芯部。虽然不是必要的，但顶板28也可如‘787专利所描述的一样与底板26形成一个整体，并且通过一“集中铰链”48被连接。盖板30可由与底板26和顶板30(28)相同的材料构成。
在图2所示的实施例中，在板26的中间部分形成的波导元件是一2×4分路器，其中两个输入通道分离成四个输出通道。更全面地说，本发明设想的是一n×m耦合器，其中n和m分别为数值在1至1024间的整数。其他n×m结构对于熟悉本领域的人员是显而易见的，例如在一单个波导元件上的多个耦合器。类似的，可提供不同类型的光学组件，诸如一分路器，一星形耦合器，一波长分隔多路传输器，一衰减器，一光学滤波器，一调相器或一光学分接器，并且即使这些装置的组合也能并列的，头尾相连的或以各种树形结构在一单个的波导元件上作显微制作。例如图3说明另一替换的接合/波导元件16’其中两个2×4分路器被并列地装配在一单个波导元件上。最好输入和输出槽在相同的中心上以利于在一个操作中相互连接多根光纤。
现在再参阅放大的图4，可通过在显微制作时使波导通道34对准V型槽的中心从而准确地将光纤的芯部与波导通道34对准。对于单模应用，波导通道宽和深大约是8微米，并具有将光纤光轴与波导通道对准的V型槽，对准精确度大约为0.5微米。当光纤对准槽/通道的交界面是一垂直于光纤轴的平面时，对于典型的模制聚合材料而言，可以将该界面模制成一稍微偏离垂直位置3至10度的面，以在-40至+75°温度范围将分界面上的背反射减至小于-50dB。可选择使用折射率相匹配的凝胶物以进一步降低插入的损失。图4还示出流动通道50，它可以接纳通道成形过程中过量的液态单体，通道成型过程将在下面进行解释。
图2-4中，所有的光纤插入槽、光纤对准槽及波导通道都模制在底板26上，同时具有凹槽42的顶板28用于与盖板30相配合。图5和图6说明本发明的接合/波导元件的另一个实施例16”，其中光纤插入槽38和斜面40被模制在顶板28上，同时光纤对准槽32和波导通道34仍模制在底板26上。插入槽38的光纤被引上斜面40并被引入对准槽32内，在那里它们与波导通道40对准。如图6所示为已装配好的接合/波导元件16”的局部视图，该图示出了各光纤插入槽、斜面、光纤对准槽、底板、顶板及盖板之间的关系。
如图7和8所示为本发明的另一个接合/波导元件16。在元件16中，在底板26和顶板28上都模制有光纤对准槽32，并通过栓钉44和孔46将它们对准。图8示出在本实施例中，如何形成一顶面与V型槽32的顶面在同一平面内的波导通道。最好仅在底板26上模制通道34，同时形成光纤对准槽以使光纤轴对准波导通道光轴的中心，即，在底板26上的V型槽仅比在顶板28上的V型槽稍深一点。通道/槽的交界面可以再被模制成一定角度以减小背反射。折射率相匹配的凝胶也被预加于这交界面上。末端倾斜的光纤可靠着通道34设置，并且如果能够在光纤芯部与通道间实现直接接触，在没有凝胶体时，它表现的损失也能令人满意。
上述所有的接合/波导元件实施例都使用了波导通道34，波导通道是通过就地聚合一单体而形成的。下面使用合适的材料来模制接合/波导元件，插入件(图中未示)被设置于底板26中，抵住波导通道的开口。这些插入件的形状能与光纤-接纳槽38和光纤对准槽32相配合。一液态单体，如一氟化丙烯酸盐或其他可凝固材料被应用于波导通道以在其中形成芯部。盖板30被牢牢地固定在底板26上并对准它的中间部分以形成一波导元件。因为盖板30被压在底板26上，残余的单体被挤出波导通道然后进入流动通道50。这使得波导通道可被填充至一精确的深度并且在波导通道的上面没有由残余物质形成的一薄层。液态单体或其他物质固化以形成波导通道的芯部并使板26和30相互粘合。各插入物被从光纤-接纳和光纤对准槽中移走。顶板28置于(绞接于)盖板30的顶面上，并且板30与凹口42配合，栓钉44与孔46配合。
虽然描述的波导通道34示出的宽度是相同的，但是不同宽度的波导通道也能在同一单个波导元件上被显微制作出来。例如，已知使一单个通道分离成二个不同宽度通道的Y-分支被用于在两个输出通道间提供光学信号不相等的分离。另外，表面呈波纹状波导管栅也能显微制作在相同的波导元件中以作为波导通道，以提供能影响光波长倍增的宽带或狭带光滤波。
虽然本发明结合具体的实施例加以说明，但是这样的说明并不意味着仅局限于此。通过参考本发明的说明而对已公开的实施例进行各种修改和替换本发明的实施例，对于熟悉本领域内的人员来说是显而易见的。例如，光纤短线可预先固定在接合/波导元件中，在光纤接纳槽中，对准波导管芯部并通过环氧的或其他可凝固物质，包括聚合物和陶瓷，固定在适当的位置上；然后，这些光纤短线将与输入或输出光纤接合。因此我们认为这样的修改并没有超出下面所附的权利要求所限定的精神和范围。
权利要求
1.一用于使至少一根光纤与另外至少一根光纤相互连接的产品，包括一具有第一和第二端的细长基板；一整体形成于所述基板上的光学波导元件，所述波导元件具有至少一个波导通道，在波导通道中填充一光学传导物质，所述波导通道具有第一和第二端；整体形成于所述基板上的，用于在所述基板的第一端接纳一根第一光纤，并使这第一光纤与所述波导通道的所述第一端对准的第一联接设备；和整体形成于所述基板上的，用于在所述基板的第二端接纳一根第二光纤，并使这第二光纤与所述波导通道的所述第二端对准的第二联接设备。
2.如权利要求1所述的产品，所述波导元件包括一些能实现下列众多不同功能中的任一项的装置，这些功能可从一耦合器、一分路器、一星形耦合器、一波长分隔多路传输器、一衰减器、一光学滤波器和一调相器或一光学分接器的组群中被选出。
3.如权利要求1所述的产品，其特征在于，所述第一接合装置采用一种可再配合形式接纳第一光纤。
4.如权利要求1所述的产品，其特征在于，填充所述波导通道的所述物质是从由聚合物，卤代聚合物，聚合物/陶瓷合成物或陶瓷组成的组群中挑选出来的。
5.如权利要求1所述的产品，其特征在于，所述的波导元件由一从聚合物，卤代聚合物，聚合物/陶瓷合成物或陶瓷组成的组群中挑选出来的物质所构成。
6.如权利要求1所述的产品，还包括包围所述基板、所述波导元件、和所述第一和第二接合装置的壳体装置。
7.如权利要求1所述的产品，其特征在于，所述基板包括一具有第一和第二端，在所述每端至少有一光纤对准槽，以及具有所述至少一波导通道的中间部分的第一板，所述的波导通道具有分别与所述光纤对准槽对准的第一和第二端。
8.如权利要求2所述的产品，其特征在于所述第一接合装置包括在所述基板的所述第一端上形成的n条光纤接纳槽，以及n条光纤对准槽，具有第一和第二端，它所述的第一端分别与所述n条光纤接纳槽完全对准；所述第二接合装置包括在所述基板的所述第二端上形成有m条光纤接纳槽，以及m条光纤对准槽，具有第一和第二端，它所述的第一端分别与所述m条光纤接纳槽完全对准；所述的波导元件包括一n×m耦合器，还包括分离或合并成m条波导通道的n条波导通道，所述n条波导通道分别与所述n条光纤对准槽的所述第二端完全对准，并且所述m条波导通道分别与所述m条光纤对准槽的所述第二端完全对准，其中n和m分别是在1至1,024间的整数。
9.如权利要求4所述的产品，其特征在于，填充所述波导通道的所述物质是一透明的具光学性质的玻璃。
10.如权利要求5所述的产品，其特征在于，形成所述波导元件的所述物质是一透明的具光学性质的玻璃。
11.如权利要求6所述的产品，其特征在于，所述壳体装置包括一护套部件；固定于所述护套部件上的第一和第二盖子部件；以及分别固定于所述第一和第二盖子上的第一和第二端盖。
12.如权利要求7所述的产品，还包括设在所述基板上的至少一根光纤短线，所述光纤短线具有第一和第二端，所述第一端与所述波导通道的所述第一端对准，并且所述光纤短线的所述第二端与所述光纤对准槽中相关的一个槽对准。
13.如权利要求7所述的产品，还包括一第二板；以及插入所述第一板和第二板间的一第三板，所述第二板有一用于接纳所述第三板的凹槽。
14.如权利要求7所述的产品，其特征在于所述的光纤对准槽中的一个槽有一对准轴线；以及所述第一板有一形成于所述一光纤槽和所述波导通道间的分界面上的一个表面，所述表面被定向于一定的角度，这个角度与所述对准轴线不垂直。
15.如权利要求8所述的产品，其特征在于所述波导通道限定了一个上表面；以及所述光纤接纳槽从所述波导通道的所述上表面上延伸一定高度，以便每个波导通道的芯部都能与它们相对应的光纤接纳槽的中心对准。
16.如权利要求13所述的产品，还包括用于启动所述第一和第二接合装置的楔形装置，当所述楔形装置处于一启动状态时，所述楔形装置使得所述第二板强制顶着所述第一板。
17.如权利要求13所述的产品，其特征在于，所述第一和第三板通过可聚合物质被相互粘接在一起，所述的可聚合物质同时也构成所述波导通道的芯部。
18.如权利要求16所述的产品，其特征在于所述光纤对准槽和所述波导通道限定各自的光纤/通道分界面；和所述楔形装置在所述的光纤/通道分界面处比在所述中间部分施加更大的夹紧力。
19.一光学耦合器包括一具有第一、第二端和一中间部分的细长基板；一光学波导元件整体成形于所述基板的所述中间部分；所述波导元件包括分离或合并成m条波导通道的n条波导通道，所有所述的通道都填充一种具光学传导性的物质，其中n和m分别是从1到1,024的整数。第一接合装置被整体成形于所述基板的所述第一端上，以用于接纳至少一根第一光纤，并使第一光纤与所述的n条波导通道中的一个对准，所述第一接合装置包括n条在所述基板的所述第一端形成的光纤接纳槽，并且n条光纤对准槽具有第一和第二端，所述对准槽的第一端分别完全与所述n条光纤接纳槽对准，并且所述n条光纤对准槽的所述第二端完全与所述n条波导通道对准，第二接合装置被整体成形于所述基板的所述第二端上，以用于接纳至少一根第二光纤，并使第二光纤与所述的m条波导通道中的一个对准，所述第二接合装置包括m条在所述基板的所述第一端形成的光纤接纳槽，并且m条光纤对准槽具有第一和第二端，所述对准槽的第一端分别完全与所述m条光纤接纳槽对准，并且所述m条光纤对准槽的所述第二端完全与所述m条波导通道对准；以及一围绕着所述基板、所述波导元件、所述第一和第二接合装置的壳体。
20.如权利要求19所述的光学耦合器，其特征在于所述第一接合装置以一种可再配合方式接纳第一光纤；并且所述第二接合装置以一种可再配合方式接纳第二光纤。
21.如权利要求19所述的光学耦合器，其特征在于，每个所述的波导通道是通过所述波导元件的显微制作而制成的。
22.如权利要求21所述的光学耦合器，其特征在于，所述基板包括一具有第一和第二端的第一板，还包括一第二板；一被插入所述第一板和第二板间的第三板，所述第二板有一用于接纳所述第三板的凹槽；以及用于启动所述第一和第二接合装置的楔形装置，当所述楔形装置处于一启动状态时，所述楔形装置使得所述第二板强制顶着所述第一板推动。
23.如权利要求22所述的光学耦合器，其特征在于，所述第一和第三板通过可聚合物质被相互粘接在一起，所述的可聚合物质同时也是构成每个所述波导通道芯部的物质。
24.一可显微制作的光学组件，它包括一具有第一和第二端以及中间部分的第一板；一整体成形于所述第一板的所述中间部分上的光学波导元件，所述波导元件包括分离或合并成m条波导通道的n条波导通道，所有所述的通道都被填充了一种具光学传导的物质，其中n和m分别是从1到1,024中的整数，每个所述的波导通道都是通过显微制作所述波导元件而形成的；第一连接元件整体成形于所述第一板的所述第一端上，以用于以一种可再配合方式接纳至少一根第一光纤，并使第一光纤与所述的n条波导通道中的一个对准，所述第一联接元件包括n条在所述第一板的所述第一端形成的光纤接纳槽，并且n条光纤对准槽具有第一和第二端，所述对准槽的第一端分别完全与所述n条光纤接纳槽对准，并且所述n条光纤对准槽的所述第二端完全与所述n条波导通道对准。第二连接元件被整体成形于所述第一板的所述第二端上，以用于以一种可再配合方式接纳至少一根第二光纤，并使第二光纤与所述的m条波导通道中的一个对准，所述第二联接元件包括m条在所述第一板的所述第二端形成的光纤接纳槽，并且m条光纤对准槽具有第一和第二端，所述对准槽的第一端分别完全与所述m条光纤接纳槽对准，并且所述m条光纤对准槽的所述第二端完全与所述m条波导通道对准；一第二板；一被插入所述第一板和第二板间的第三板，所述第二板有一用于接纳所述第三板的凹槽，以及所述第一和第三板通过可聚合物质被相互粘接在一起，所述的可聚合物质同时也是构成每个所述波导通道芯部的物质；一围绕着所述第一、第二、第三板以及所述波导通道元件和所述第一和第二连接元件的壳体；以及固定于所述壳体上的第一和第二装置的，以用于分别独立地启动所述第一和第二连接元件，当所述启动装置处于启动状态时，所述启动装置使得所述第二板顶强制着所述第一板，从而将任何位于所述光纤接纳槽中的光纤夹紧。
全文摘要
一用于连接两条或更多条光纤,具有一整体形成于带有一接合元件的相同基板上可显微制作的波导元件的光学组件。在一个实施例中,组件有三块在同一壳体内的板,即,一底板、一盖板和一顶板。底板在它的端部有光纤接纳槽和光纤对准槽,光纤对准槽与在底板中间部分形成的波导通道以对准。当形成波导通道芯部时使用盖板来迫使残余的可凝固波导材料流入与波导通道相邻的流动通道,当这种材料凝固时,将底板与盖板粘结在一起。顶板被用来夹紧固定于光纤对准槽内的光纤,光纤的中心对准波导槽的芯部。组件的壳体包括独自启动以可再配合的形式将光纤固定在组件任一端的楔形物。
文档编号G02B6/38GK1171844SQ9519726
公开日1998年1月28日 申请日期1995年11月28日 优先权日1995年1月9日
发明者J·R·拜兰德, J·B·卡彭特, D·G·多斯, D·P·希尔, R·A·帕特森, L·A·韦勒－布罗菲 申请人:美国3M公司