专利名称：光纤束列阵器件和其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明为光学元件及其制造工艺，可用于光电子、光通讯和计算机系统等信息领域。
由于宽带、高速通讯业务急剧增加，宽带、大容量的交换系统、并行处理高性能计算机系统等各种通讯和信息处理设备高速发展，需要成百上千条光纤排列成一维或二维光阵列阵器件作为输入和输出接口。因此，高密度、高精度的光纤束列阵器件成为这些设备的关键器件之一。目前已采取两种方法研制此类器件。其一，在特定晶向方向的硅基片上，采用制版、光刻、腐蚀等工艺刻蚀等间距的锯齿形槽，将裸露包层光纤排列于锯齿形槽内，表面平放一基片，用胶固化，见论文“A fiber optic-cable connector”C.M.Miller，Bellsyst.Tech.J.1975 Vol.54，No.9，1547-1555。制作二维光纤列阵时，需将已排放好的一维光纤列阵在垂直方向一片片地堆叠而成，见论文“High precision two dimensional fiber-array in silicon V-groovetechnique”U.Danzer，P.kipfer，k.zurl，J.Lindolf and J.Schwider，Annual repost，Angewandte Cptik，physikalisches Insttitute derUniversity Erlangcn(1992)。利用这种方法硅片薄形加工太困难，因此垂直方向光纤间距较大，每层之间定位误差也大，不易实现二维光纤列阵。其二，用激光束或等离子束在一定厚度的基片上打孔径为200μm-250μm的圆孔二维列阵，将光纤一根一根地插入孔内，用UV紫外胶固化定位，见论文“Fabrication of fiberbundle arrays forfree-space photoric switching system”，Jose M.sasian，Robert A.Novotry，Martin G.Beckman，sonya L.walker，Mickacl J.Wojcik，stepfen J.Hinterlong，Optical Engineering 1994，vol.33，No.9，2979-2985.由于基片的厚度，此方法角向误差较大，对单模光纤二维列阵很难达到要求。
本发明的目的在于制造高精度，高密度的一维和二维光纤列阵器件，为此提出光纤在矩形定位槽内无间隙逐根排放的新型光纤束列阵器件，并提出制造这种器件的工艺。
本发明的光纤束列阵器件，由基片和光纤构成，其特征在于
(1)所述基片包括基层基片、底层基片和两片侧边基片，各基片均为平板形状，(2)基层基片水平放置、底层基片水平放置于基层基片上，两片侧边基片垂直侧立在基层基片上，它们的侧面贴合在底层基片两侧并与基层基片和底层基片粘合定位，构成光纤定位槽，(3)光纤在上述光纤定位槽内无间隙逐根排放。
2.如权利要求1所述的光纤束列阵器件，其特征在于所述光纤定位槽内紧贴第一层光纤束水平放置中层基片，紧贴中层基片上表面无间隙逐根排放第二层光纤，可按此结构形成M层光纤列阵，M≥2，构成二维光纤束列阵。
上述光纤束列阵器件对于基片的要求可以是(1)基层基片上下表面平行度≤2′，(2)底层基片及侧边基片两表面平行度＜1′、侧面和两表面垂直度为90°±20″，(3)底层基片宽度为N×125μm±2μm，N为自然数根据实际要求而定，(4)中层基片宽度同底层基片，两表面平行度＜2″，厚度误差≤0.2μm，(5)各基片表面抛光度≥2级。
5.权利要求1所述的光纤束列阵器件的制造工艺，其步骤为(1)建立相互垂直的下方水平激光束和垂直向下激光束A.水平支撑一支准直的激光束器，激光束经λ/2波片和偏光棱镜，分为下方水平激光束和垂直向上激光束，下方水平激光束传播路径上放置两个下方小孔光阑，用以定位下方水平激光束，B.在偏光棱镜上方设置第一全反射镜，使得垂直向上激光束反射形成上方水平激光束、与下方水平激光束平行，在上方水平激光束传播路径上放置两个上方小孔光阑，用以定位上方水平激光束，C.在上方水平激光束和下方水平激光束传播方向上悬挂两条铅直细线，调整第一全反射镜，使得所述两束水平激光束的光斑中心对称轴同时通过两铅直细线，保证两束水平激光束处于同一垂直平面上，此时固定第一全反射镜空间位置，撤去两条铅直细线，D.上方水平激光束传播路径上两上方小孔光阑之后放置第二全反射镜，将上方水平激光束反射形成垂直向下激光束与下方水平激光束相交，该交点下面设置三维可旋转小平台，其上放置五角棱镜，E.调整第二全反射镜，使下方水平激光束通过五角棱镜垂直向上反射，经第二全反射镜后通过两上方小孔光阑，并使垂直向下激光束经五角棱镜二次反射后水平方向出射通过两下方小孔光阑，此时固定第二全反射镜空间位置、撤走五角棱镜；(2)制作光纤定位槽A.将基层基片定位在所述三维可旋转小平台上，让垂直向下激光束入射在基层基片中心位置，调整小平台，让基层基片上表面反射光经第二全反射镜通过两上方小孔光阑，B.在基层基片上平行放置底层基片，两基片中心线大致重合，移入U字形调整架，将其两臂上的调整螺钉尖端轻压在底层基片上，调整两螺钉使得垂直向下激光束在底层基片上表面反射光经第二全反射镜通过两上方小孔光阑原路返回，用胶将底层基片和基层基片固化定位，C.将一片侧边基片侧立在基层基片上，侧面完全贴合在底层基片一侧，旋转所述三维小平台，保持底层基片的反射光，通过两上方小孔光阑，并用U字形调整架的调整螺钉尖端轻压在该边基片的侧面上端，调整两螺钉使该侧边基片的侧面上端，调整两螺钉使该侧边基片内表面对上方水平激光束的光通过两下方小光阑，然后将该侧面基片与基层基片和底层基片完全粘合定位，D.用C所述同样过程将另一片侧边基片与基层基片和底层基片完全粘合定位，形成光纤定位槽，(3)排放光纤束A.在所述光纤定位槽前后固定一前台阶面和一后台阶面，它们宽度略大于光纤定位槽宽度、上表面均铺一层双面胶，且使它们表面高度略低于底层基片上表面，B.待排放光纤束一端剥除塑料外层，每一支光纤均有裸露包层部分，C.在X、Y、Z俯仰和左右摆动可调的五维支架上固定装夹光纤的光纤槽，该光纤槽与所述光纤定位槽侧边基片和底层基片平行，然后将一支光纤装夹在光纤槽内，用五维支架调整，让光纤裸露包层部分平行移到底层基片相应位置、裸露包层的始端超出后台阶面，再竖直往下排放，最后将裸露包层的光纤贴合在前台阶面和后台阶面的双面胶上，
D.按C所述方法在高倍显微镜监视下从左至右或从右至左逐根无间隙排放光纤，当排放最后一支光纤时，若最后一支光纤不能无间隙排放，则需重新选择最后几支光纤，并重新排放到全部光纤无间隙排放，E.将中层基片平放在光纤定位槽内第一层光纤表面，用U字形调整架两臂螺钉尖端轻压中层基片，调整两螺钉，让垂直向下激光束在中层基片表面的反射光原途返回两上方小孔光阑，这时从定位槽前后端部注胶，待胶固化后，沿定位槽前端截断第一层光纤，F.除掉前台阶面上剩余光纤头的双面胶，然后在前台阶面和后台阶面裸露包层的光纤束表面上铺放硬度好的纸和双面胶，使它们的高度稍低于中层基片上表面，按照第一层排放光纤的操作，排放第二层至第M层，按E所述步骤加装顶层基片，最后，将多层光纤列阵器件固化加固，对其前端面进行粗磨、细磨、抛光，并保持抛光端面垂直于中层基片即垂直于排放在定位槽内的光纤轴线，G.也可在D所述步骤之后，在光纤定位槽内已排好的第一层光纤表面，先放一层双面胶陪衬纸，在陪衬纸上平放一片中层基片，用U字形调整架两臂螺钉尖端轻压中层基片，调整两螺钉，让垂直向下激光束在中层基片表面的反射光原途返回两上方小孔光阑，此时从光纤定位槽前后两端注胶，让胶沿相邻光纤之间凹部均匀渗入、固化，然后撤除中层基片和陪衬纸，再按照第一层排放光纤的操作，排放第二层至第M层，最后加装顶层基片、按F所述步骤制成光纤束列阵器件。
上述光纤束列阵器件制造工艺在逐根无间隙排放各层光纤时，可以在排放至倒数第二支光纤后检测一次将一中层基片平行铺放在定位槽内，其下表面紧贴已排放好的光纤束，观察垂直入射在中层基片上表面的垂直向下激光束反射光应通过两上方小孔光阑，如能原途返回，则取出该中层基片，排放最后一支光纤，若中层基片上表面反射光不能原途返回，则已排放的光纤束出现交叠，需检查排除此情况、重新检测通过后再排放最后一支光纤。
在前述光纤束列阵器件制造工艺中，可采用以下数据(1)所述两下方小孔光阑相距1.0-1.5m，所述两个上方小孔光阑相距1.0-1.5m，(2)所述两条铅直细线直径≤15μm、相距1.5-2.0m，(3)所述五角棱镜误差≤2″，
(4)所述前台阶面和后台阶面铺双面胶后，表面高度低于底层基片上表面5-10μm，(5)待排放光纤同心度＜0.6％，其包层直径为124.9±0.1μm，(6)所述光纤槽孔径250μm，正公差1μm(7)排放第一层以后的光纤时，所述前台阶面铺纸和双面胶后，表面高度低于前一中层基片上表面或前一层光纤束表面5-10μm。
本发明为高精度、高密度光纤束列阵器件，制作工艺相对简单、或本低，水平×方向的光纤中心间距可为125μm，垂直Z方向的光纤中心间距可以为125μm、250μm、500μm等间距。光纤束列阵器件端面上，每条光纤相对于理想位置的误差小于2μm，角向误差小于0.02°。本发明的光纤束列阵器件结构和制作工艺适合制作一维或二维单模光纤束和多模光纤束列阵器件，可应用于电子、光通讯、并行处理计算机系统等各种设备和各种列阵式一维和二维光纤耦合技术。
图1表示二维光纤束列阵器件的结构。图2表示两束相互垂直的激光束的调整。图3表示光纤定位槽的制作工艺。图4表示排放光纤束的操作。
以下进一步说明本发明的实施状态。图1中，二维光纤束列阵器件由基层基片A、底层基片B、若干中层基片M1、M2、……Mi和侧边基片S1、S2组成，各基片都是高精度的2级抛光平面。基层基片A长度约为22mm，厚度约为2mm，宽度大于N×0.125mm+侧边基片S1和S2厚度，上下表面平行度约为1，N为每层一维列阵的光纤数。侧边基片S1和S2长度为10-15mm，厚度约为2mm，宽度大于(M×h+底层基片A厚度)+2mm，M为垂直Z方向光纤的层数，h为光纤在垂直Z方向的中心间距，两表面的平行度＜20″，侧面和两表面的垂直度为90°±20″。底层基片B厚度2-3mm，宽度N×125μm，误差＜2μm，长度和侧边基片S1及S2相同，为10-15mm，Z方向光纤层数多时取15mm，层数少时取10mm，两表面的平行度＜20″，侧面和表面的垂直度为90°±20″。中层基片M1、M2、……Mi，宽度N×125μm，误差＜2μm，厚度可为375μm，或125μm的整数倍，倍数＞3，误差＜0.2μm，长度可在10-15mm变化，最底层M1取15mm，上层比下层的中层基片长度小0.3-0.5mm，便于光纤尾端固定。加工中层基片时，在该基片的周围相隔大约120°位置放置三片晶片作为陪片一起加工，用检测晶片位相变化的方法检测中层基片厚度，此加工方法可将其厚度误差控制在0.2μm以内。
本发明光纤束列阵器件的制造工艺，可由图2、图3和图4说明。图2表示用于校准的两束相互垂直激光束的调整。水平支持的氦氖激光器He-Ne Laser发射激光束经λ/2波片和偏光棱镜分成相互垂直的下方水平激光束H和垂直向上激光束V1，下方水平激光束H严格平行于水平平台表面，在H传播路径上相距1.2m之处放置两个下方小孔光阑P1和P2，用以定位H并随时检测其变化。垂直向上激光束V1通过第一全反射镜R1反射形成上方水平激光束V2，在H和V2传播方向上，相距1.8m之处悬挂两条直径为15μm的铅直细线W1和W2，调整R1，让H和V2的光斑中心对称轴同时通过W1和W2，并在其后的衍射光斑上可观察到一条暗线和对称分布的亮条纹，这就是说，V2和H同时处于同一垂直的平面上。在V2传播路径上，相距1.2m放置两上方小孔光阑P3和P4，用以检测和定位V2严格平行于下方水平激光束H。V2经第二全反射镜R2反射形成垂直向下激光束V3，并与H相交于O点，在O点下面三维可旋转小平台M上放置有五角棱镜K，调整R2使得H通过K垂直向上反射，再经R2反射后通过两上方小孔光阑P4和P3，并使V3经K二次反射后水平方向出射通过两下方小孔光阑P2和P1，这时V3和H严格相互垂直，并在同一垂直平面上，相交于O点。此时可撤走五角棱镜K。
图3说明光纤定位槽的制作。在制作光纤定位槽之前，后续工序中需要的所有基片放入丙酮液体内清洗，再放入去离子水的超声小槽内清洗干净备用。然后，将基层基片A用双面胶定位在三维可旋转小平台M上，让激光束V3入射在A中心位置，调整M让A上表面反射光经R2通过P4和P3原路返回。在A上平行放置底层基片B，其前端和基片A对齐，两基片中心对称线大致重合，将U字形调整架F移入，V字形两臂上有两个上下可调的螺钉，将螺钉尖端轻压在B上，调整两螺钉，使得V3在B上表面反射光经R2通过P4和P3原路返回。用很少量的502胶或UV紫外胶从基片B后端渗入，固化定位。将侧边基片S1侧立在A上，侧面完全贴合在基片B一侧，旋转小平台M，注意观察并保持基片B的反射光通过P4和P3，观察S1内外表面对激光束H的两反射光在小孔光阑P2上的两光斑是否重合，若不重合，用在S1外表面吹气的方法，辨认出内外表面的反射光斑(外表面光斑有从模糊到清晰的变化过程)。用F的两螺钉尖端轻压在S1的侧面上端，调整两螺钉使S1内表面的反射光通过P2和P1，然后从S1外侧注入502胶或UV紫外胶，将S1与A和B完全粘合定位。用上述同样方法将另一侧边基片S2与A和B完全粘合定位，此时光纤定位槽两侧基片S1和S2的两内表面完全平行，其间距决定于底层基片B的宽度。用电荷耦合器件CCD观察光纤定位槽的前端面，检查胶合处是否满足要求，最后在S1和S2外侧边缘涂一层环氧树脂胶，固化加固。
图4说明排放光纤束的操作。首先选择光纤质量和均匀性好且同心度小于0.6％激光反射光的光纤产品，其包层直径为124.9μm误差小于0.1μm的光纤，许多厂家近期更新的设备拉制的光纤都能满足上述要求。将光纤截下1-2m长度，粘好顺序标志。一端剥除塑料外层约60mm，每一条光纤都有约60mm的包层裸露部分，先后用丙酮溶液和去离子水将包层裸露部分清洗干净备用。定位槽的前面放置电荷耦合器件CCD对定位槽前端成像观察监视，照明光从上而下照明，也可以将一只灯泡放在一个显微镜观察筒内提供照明光，用另一观察筒作观察。排放二维光纤，是一层一层从下至上，从左至右或从右至左逐根光纤排放。为了排放光纤方便，在光纤定位槽前后，放置光纤预定位前台阶面D和后台阶面C，后台阶面C为玻璃基片，用502胶(或UV胶)固定在基片A上，平行放在基片B后约4mm处，宽度略大于基片B的宽度+2×基片S厚度之和。小台阶C上铺一层双面胶，C表面高度略低于基片B表面高度5μm-10μm，长度大约为8mm-10mm。小台阶D固定在小平台M上，位于定位槽前面约2mm-4mm，长度约8mm-10mm，宽度与小台阶C相同，其上表面铺一层双面胶，高度略低于基片B上表面高度5μm-10μm。孔径为125μm、正公差1μm的装夹光纤的光纤槽L固定在精密的x，y，z，上下俯仰和左右摆动可调的五维支撑架上。装夹光纤槽平行于光纤定位槽侧边基片和底层基片B，见图4。排列光纤之前，注意严格检查并调整入射在底层基片B上表面的激光束V3和入射在侧边基片内表面的激光束H的反射光分别通过小孔P4和P3，P2和P1。然后将一根光纤装夹在光纤槽内，让裸露包层的始端距小台阶C之后约2mm-4mm，用五维支架调整，让裸露包层光纤部分平行移到基片B上的理想位置，再坚直往下排放，最后将光纤贴合在预定位小台阶C和D的双面胶上。按上述方法在高倍显微镜MIC的监视下一根一根地无间隙排放光纤。排放至倒数第二根光纤后，注意做一次检测。将中层基片M1平行铺放在定位槽内排放好的光纤顶部，轻轻加一定压力，让已排放的光纤紧贴在基片B上表面和中层基片M1下表面之间(但用力不能过大导致小平台变化)，观察垂直入射在中层基片M1上表面的激光束V3的反射光应通过小孔光阑P4和P3，如果能够沿途返回，说明已排放在基片B表面的N-1条光纤是完全平行的。然后再排放最后一根光纤，若最后一根光纤不能无间隙排放，则需将最后几条光纤的直径重新选择，重新排放到全部光纤无间隙排放。然后再重新将中层基片M1平放在定位槽内的第一层一维光纤顶部。将U字型定位架两臂螺钉端点轻压在中层基片M1表面。调整两螺钉的压力，让垂直入射在基片M1表面的激光束V3的反射光原途返回小孔P4和P3。这时先后从定位槽前后端部注入很少许502胶(或UV紫外胶)，可观察到胶沿光纤纵向渗透入内。待胶固化后，沿定位槽前端约2mm处，用金刚刀截断第一层光纤，除掉小台阶D上剩余光纤头的双面胶，用CCD观察定位槽前端部的光纤排放情况，可检测到第一层一维光纤列阵的上、下顶部是否完全与底层基片B上表面和中层基片M1下表面贴合，相邻光纤之间是否完全无间隙。如果完全符合要求，则可在中层基片M1上排放第二层光纤。
在排放第二层光纤之前，首先用高倍显微镜观察定位槽内中层基片M1上是否堆积有502胶痕迹，若有，应小心清除干净。然后在前后小台阶C和D上面铺放一定厚度的硬度好的纸和双面胶，使其高度稍低于中层基片M1的上表面5μm-10μm。按照第一层排放光纤的操作，排放第二层，第三层……第m层。然后再在定位槽最顶层基片Mm上表面，两侧和前后以及后部光纤包层裸露部分涂一层环氧树脂胶，固化加固。最后，将固化好的多层光纤列阵的定位槽前端面进行粗磨、细磨、抛光，并保持抛光端面垂直于A下表面。以上是水平X方向间距为125μm。垂直方向间距为500μm的二维光纤列阵器件的制作工艺过程。
垂直Z方向间距为250μm的二维光纤列阵的制作工艺，与垂直Z方向间距为500μm的二维光纤列阵完全相同。仅有不同的是中层基片Mi的材料和加工问题。此时中层基片M1的厚度为125μm。此类材料可选择硬度较好的胶片制作，厚度为125μm。均匀性好，误差为2μm。
垂直Z方向间距125μm。水平方向间距为125μm的二维光纤列阵制作工艺制作过程与垂直方向间距为500μm的二维光纤列阵基本相同。仅不同之处，没有中层基片Mi。所以，在排放完每一层光纤之后，在光纤定位槽内已排好光纤的顶部，先放一层宽度与底层基片B相同，长度约为20mm的双面胶陪衬纸，在陪衬纸上平放一片中层基片Mi，用U字型定位架两臂螺钉尖端压住基片M1，让垂直入射基片M1上表面的激光束的反射光原途返回通过小孔光阑P4和P3。此时，从定位槽前后两端注入少许502胶，让502胶沿相邻光纤之间的凹部均匀渗入，固化。撤除基片M1和陪衬纸，在高倍显微镜下可观察到已排好的光纤包层脊背。此时再排放第二层，第三层……第m层。
权利要求
1.一种由基片和光纤构成的光纤束列阵器件，其特征在于(1)所述基片包括基层基片、底层基片和两片侧边基片，各基片均为平板形状，(2)基层基片水平放置、底层基片水平放置于基层基片上，两片侧边基片垂直侧立在基层基片上，它们的侧面贴合在底层基片两侧并与基层基片和底层基片粘合定位，构成光纤定位槽，(3)光纤在上述光纤定位槽内无间隙逐根排放。
2.如权利要求1所述的光纤束列阵器件，其特征在于所述光纤定位槽内紧贴第一层光纤束水平放置中层基片，紧贴中层基片上表面无间隙逐根排放第二层光纤，可按此结构形成M层光纤列阵，M≥2，构成二维光纤束列阵。
3.如权利要求1所述的光纤束列阵器件，其特征在于所述光纤定位槽紧贴第一层光纤束无间隙逐根排放第二层光纤，可按此结构形成M层光纤列阵，M≥2，构成二维光纤束列阵。
4.如权利要求1、2或3所述的光纤束列阵器件，其特征在于(1)基层基片上下表面平行度≤2′，(2)底层基片及侧边基片两表面平行度＜1′、侧面和两表面垂直度为90°±20″，(3)底层基片宽度为N×125μm±2μm，N为自然数根据实际要求而定，(4)中层基片宽度同底层基片，两表面平行度＜2″，厚度误差≤0.2μm，(5)各基片表面抛光度≥2级。
5.权利要求1所述的光纤束列阵器件的制造工艺，其步骤为(1)建立相互垂直的下方水平激光束和垂直向下激光束A.水平支撑一支准直的激光束器，激光束经λ/2波片和偏光棱镜，分为下方水平激光束和垂直向上激光束，下方水平激光束传播路径上放置两个下方小孔光阑，用以定位下方水平激光束，B.在偏光棱镜上方设置第一全反射镜，使得垂直向上激光束反射形成上方水平激光束、与下方水平激光束平行，在上方水平激光束传播路径上放置两个上方小孔光阑，用以定位上方水平激光束，C.在上方水平激光束和下方水平激光束传播方向上悬挂两条铅直细线，调整第一全反射镜，使得所述两束水平激光束的光斑中心对称轴同时通过两铅直细线，保证两束水平激光束处于同一垂直平面上，此时固定第一全反射镜空间位置，撤去两条铅直细线，D.上方水平激光束传播路径上两上方小孔光阑之后放置第二全反射镜，将上方水平激光束反射形成垂直向下激光束与下方水平激光束相交，该交点下面设置三维可旋转小平台，其上放置五角棱镜，E.调整第二全反射镜，使下方水平激光束通过五角棱镜垂直向上反射，经第二全反射镜后通过两上方小孔光阑，并使垂直向下激光束经五角棱镜二次反射后水平方向出射通过两下方小孔光阑，此时固定第二全反射镜空间位置、撤走五角棱镜；(2)制作光纤定位槽A.将基层基片定位在所述三维可旋转小平台上，让垂直向下激光束入射在基层基片中心位置，调整小平台，让基层基片上表面反射光经第二全反射镜通过两上方小孔光阑，B.在基层基片上平行放置底层基片，两基片中心线大致重合，移入U字形调整架，将其两臂上的调整螺钉尖端轻压在底层基片上，调整两螺钉使得垂直向下激光束在底层基片上表面反射光经第二全反射镜通过两上方小孔光阑原路返回，用胶将底层基片和基层基片固化定位，C.将一片侧边基片侧立在基层基片上，侧面完全贴合在底层基片一侧，旋转所述三维小平台，保持底层基片的反射光通过两上方小孔光阑，并用U字形调整架的调整螺钉尖端轻压在该侧边基片的侧面上端，调整两螺钉使该侧边基片内表面对下方水平激光束的反射光通过两下方小光阑，然后将该侧面基片与基层基片和底层基片完全粘合定位，D.用C所述同样过程将另一片侧边基片与基层基片和底层基片完全粘合定位，形成光纤定位槽，(3)排放光纤束A.在所述光纤定位槽前后固定一前台阶面和一后台阶面，它们宽度略大于光纤定位槽宽度、上表面均铺一层双面胶，且使它们表面高度略低于底层基片上表面，B.待排放光纤束一端剥除塑料外层，每一支光纤均有裸露包层部分，C.在X、Y、Z俯仰和左右摆动可调的五维支架上固定装夹光纤的光纤槽，该光纤槽与所述光纤定位槽侧边基片和底层基片平行，然后将一支光纤装夹在光纤槽内，用五维支架调整，让光纤裸露包层部分平行移到底层基片相应位置、裸露包层的始端超出后台阶面，再竖直往下排放，最后将裸露包层的光纤贴合在前台阶面和后台阶面的双面胶上，D.按C所述方法在高倍显微镜监视下从左至右或从右至左逐根无间隙排放光纤，当排放最后一支光纤时，若最后一支光纤不能无间隙排放，则需重新选择最后几支光纤，并重新排放到全部光纤无间隙排放，E.将中层基片平放在光纤定位槽内第一层光纤表面，用U字形调整架两臂螺钉尖端轻压中层基片，调整两螺钉，让垂直向下激光束在中层基片表面的反射光原途返回两上方小孔光阑，这时从定位槽前后端部注胶，待胶固化后，沿定位槽前端截断第一层光纤，F.除掉前台阶面上剩余光纤头的双面胶，然后在前台阶面和后台阶面裸露包层的光纤束表面上铺放硬度好的纸和双面胶，使它们的高度稍低于中层基片上表面，按照第一层排放光纤的操作，排放第二层至第M层，按E所述步骤加装顶层基片，最后，将多层光纤列阵器件固化加固，对其前端面进行粗磨、细磨、抛光，并保持抛光端面垂直于中层基片即垂直于排放在定位槽内的光纤轴线，G.也可在D所述步骤之后，在光纤定位槽内已排好的第一层光纤表面，先放一层双面胶陪衬纸，在陪衬纸上平放一片中层基片，用U字形调整架两臂螺钉尖端轻压中层基片，调整两螺钉，让垂直向下激光束在中层基片表面的反射光原途返回两上方小孔光阑，此时从光纤定位槽前后两端注胶，让胶沿相邻光纤之间凹部均匀渗入、固化，然后撤除中层基片和陪衬纸，再按照第一层排放光纤的操作，排放第二层至第M层，最后加装顶层基片、按F所述步骤制成光纤束列阵器件。
6.如权利要求5所述的光纤束列阵器件制造工艺，其特征在于逐根无间隙排放各层光纤时，排放至倒数第二支光纤后检测一次将一中层基片平行铺放在定位槽内，其下表面紧贴已排放好的光纤束，观察垂直入射在中层基片上表面的垂直向下激光束反射光应通过两上方小孔光阑，如能原途返回，则取出该中层基片，排放最后一支光纤，若中层基片上表面反射光不能原途返回，则已排放的光纤束出现交叠，需检查排除此情况、重新检测通过后再排放最后一支光纤。
7.如权利要求5或6所述的光纤束列阵器件制造工艺、其特征在于(1)所述两下方小孔光阑相距1.0-1.5m，所述两个上方小孔光阑相距1.0-1.5m，(2)所述两条铅直细线直径≤15μm、相距1.5-2.0m，(3)所述五角棱镜误差≤2″，(4)所述前台阶面和后台阶面铺双面胶后，表面高度低于底层基片上表面5-10μm，(5)待排放光纤同心度＜0.6％，其包层直径为124.9±0.1μm，(6)所述光纤槽孔径250μm，正公差1μm(7)排放第一层以后的光纤时，所述前台阶面铺纸和双面胶后，表面高度低于前一中层基片上表面或前一层光纤束表面5-10μm。
全文摘要
光纤束列阵器件,基层基片和粘合其上的底层基片水平放置,两侧边基片垂直于基层基片,侧面粘合在底层基片两侧,光纤在此槽形空间无间隙逐根逐层排放。制作工艺为:建立两束相互垂直的激光束;以此为基准制作光纤定位槽;在槽中排放光纤。本发明提供高精度高密度的列阵器件,工艺简单、成本低,水平光纤中心间距125μm,垂直方向可为125μm或其倍数,可应用于光电子、光通讯、信息处理和光纤耦合技术。
文档编号G02B6/06GK1195111SQ9811344
公开日1998年10月7日 申请日期1998年2月24日 优先权日1998年2月24日
发明者曹明翠, 罗风光, 胡巧燕 申请人:华中理工大学