专利名称：平面光学器件连接器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光学元件。尤其是，本发明涉及平面光学器件连接器。
背景技术：
诸如平面波导、光波光学电路及平面玻璃及半导体衬底上的光学器件等平面光学器件在多波长传输系统、入室纤维和个人手机系统中变得越来越重要。
为了起作用，平面光学器件中的光导区域必须与光纤或另一平面光学器件中的光导区域互连或交织(pigtailed)。此互连需要低的损耗(通常为每一连接小于0.2db)、耐热和湿的环境可靠性以及节约的成本。实现低损耗的连接需要光导区域具有极为精确地对准。
使平面光学器件中的波导区域与另一个平面光学器件或光纤中的光导区域对准的一个方法是通过把波导区域对接在一起的主动对准，由光学监测工具来监测该对准，然后把对接的波导区域固定在一起。光学监测工具可以是测量互连处的光辐射损耗的数量的光电检测器。这种两个波导区域对接的主动对准的一个缺点在于，它可能费钱和费时，尤其是在施工现场进行主动对准时。
另一个途径是被动对准，它包括通过机械装置来对准波导区域。例如，可利用一对MT型连接器装置使平面光学器件与纤维阵列或另一平面器件对准，该连接器装置是通过在硅晶片上形成V形槽而制成的，此硅晶片支撑由塑料模制MT型连接器插头所包围的平面波导。V形槽精确地位于晶片上，且V形槽支撑导销(guide pin)。导销如此定位，从而被包含光纤阵列的相对放置的MT型连接器插头上的导孔所接收。两个插头末端的连接使得平面波导与光纤阵列被动对准。在1995年12月的第12期IEEE光子学文件第七卷中描述了利用MT连接器和V形槽的器件的一个例子，这里依据该文件并通过参考引入。
利用上述被动对准V形槽途径有几个缺点。由于必须连接的波导的核心直径小，所以V形槽机械加工的精度不足以实现每一连接小于0.2db的所需损耗。另一个问题在于，导销由硅来支撑和对准，而硅是易碎的，而且会受到导销与MT型连接器插头连接时所传输的转矩和应力的影响而破裂。此外，制造需要以高精度把V形槽研磨到一基准标志线，这是一个昂贵的工艺。此外，在半导体表面上形成V形槽利用最好专用于光学电路的极有价值的芯片表面区。
针对上述缺点，很明显需要一种把上述主动和被动对准方法的优点结合在一起的平面光学器件连接器。因而，它有益于提供每一连接的损耗小于0.2db的连接器器件，其中不必主动地对准毗连的波导区域，也避免了与把V形槽置于半导体衬底上相关的缺点。
发明内容
相应地，本发明提供了一种平面光学器件连接器，它包括具有环面(annulus)和基准面(datum)的主体。平面光学器件与基准面主动对准并位于环面内，且最好通过粘合剂与环面固定。该器件的主体最好是模制的，尤其是，塑料模制的，基准面是导销或用于接收导销的孔(bore)。
本发明的另一个方面包括制造平面光学器件连接器的方法，该方法提供了其中具有适用于接收平面光学器件和基准面的环面的主体。平面光学器件与基准面主动对准，且平面光学器件固定于环面中。基准面可以是导销或导销孔，导销可以与连接器的主体一起整体模制，或单独地制成并插入连接器的主体中。
本发明的器件和方法的主要优点是提供了一种连接损耗低的器件，其中不必在其上形成V形槽而浪费有价值的半导体表面区。本发明的另一个优点在于，可实现低的连接损耗，而不必主动对准光学器件的毗连波导区域。由所述说明书和权利要求书及附图中特别指明的器件和方法，将使本发明的其它特征和优点变得明显起来。应理解，以上的总体描述和随后的详细描述是示意性和解释性的，并将对所要求的本发明提供进一步解释。
所包括的附图通过示出本发明的一个实施例并结合说明本发明的原理的描述使得可进一步理解本发明。在图中，在可能的情况下，以相同的标号来表示相同或相似的部分。应理解，并未按照比例绘制图中的各种元件，有时为了示出本发明而有目的地进行变化。
附图概述
图1是依据本发明的平面光学器件连接器的一个实施例的透视图。
图2是依据本发明的平面光学器件连接器的端视图。
本发明的较佳实施方式现在将详细地参考本发明的较佳实施例，在附图中示出该实施例的一个例子。
在图1中示出本发明的平面光学器件连接器的示例实施例，由标号10从总体上表示该连接器。如这里所述并参考图1，平面光学器件连接器10包括主体12，在主体12中有适用于接收平面光学器件16的环面14。平面光学器件16包含用于接收和传输光学信号的波导区域17。作为在这里所使用的，术语“波导区域”指光学波导器件中传输光学信号的区域。波导区域17最好是二氧化硅或掺杂的二氧化硅，但它可以是诸如硅、铌酸锂等其它材料。主体12的形状类似于典型的MT型连接器，且它是通过诸如注模等任何适当的公知方法来制造。在主体12的制造期间，基准面18与环面对准。作为在本发明中所使用的，基准面是相对于可测量位置的点。基准面18可以是如图1所示的导销，或者它们可以是用于接收导销的孔(未示出)。
如果基准面18为导销，则它们可以由金属、不锈钢、陶瓷或塑料来构成。可以诸如环氧等粘合剂把导销永久地固定于导销孔内，或者可把这些导销从导销孔内移去，以便于分离和重新连接。导销可以单独制造，或者与本发明的连接器器件的主体一起整体制造。应理解，虽然图中所示的基准面18的横截面区域为普通的圆柱形，但基准面18可具有其它横截面区域，例如正方形或矩形。
现在参考图2，图2是依据本发明的平面光学器件连接器的端视图，平面光学器件14的波导区域17与基准面18的中心线主动对准。如图2所示，环面14的横截面面积稍大于插入其中的平面光学器件16。环面14通常形成矩形，以容纳类似形状的平面光学器件，且把环面14制成仅具有大约±10微米的中等尺寸公差。
本发明的另一个实施例包括平面光学器件连接器10的制造方法，该方法包括提供具有适用于接收平面光学器件16和基准面18的环面14的主体12的步骤。如上所述，环面14仅具有中等尺寸精度(±10微米)，且其尺寸稍大于待插入其中的平面光学器件16的横截面面积。本实施例还包括在把平面光学器件插入环面14中后使平面光学器件16与基准面主动对准的步骤。
基准面18与平面光学器件16的主动对准可利用适当的公知方法来实现。例如，可利用功率峰值方法，其中可把包含光波导的MT型连接器插入主体12，通过光电检测器以光学方式来监测MT型连接器与平面光学器件16之间的互连，以确定平面光学器件16中的波导区域17与MT型连接器中的波导区域(未示出)的最佳对准。主动对准还可包括其它方法，诸如图象分析方法，其中利用基准面18与平面光学器件16的图象通过手动或自动的方式使平面光学器件16与基准面18主动对准。本实施例最后包括通过适当的方法把平面光学器件16固定于环面14中的方法。例如，可使用粘合剂或环氧把主动对准的平面光学器件16固定于环面14中。在平面光学器件16已与基准面18对准后，使粘合剂或环氧固化来固定主动对准的平面光学器件。例如可利用热或诸如紫外光等光辐射来进行粘合剂的固化。
在已把平面光学器件固定于环面后，希望抛光器件的端面或以某一角度切割平面光学器件的末端，以把背反射减到最少。有利的是，在平面光学器件已与基准面主动对准并固定在环面中后，可把本发明的平面光学器件连接器连接到包含波导区域的MT型连接器，而无需主动对准毗连的波导区域。由于平面光学器件上的波导区域通常通过诸如光刻等高精度的工艺来形成，所以波导区域的对准是固有的。
在上述实施例中，基准面位于沿连接器表面的侧棱附近，其间有平面光学器件。该配置是逻辑的，但只是示例，其它结构也在本发明的范围内。
已就把平面光学器件连接到MT型连接器的器件描述了本发明。平面光学器件可包括具有波导区域阵列的平面波导或具有波导阵列的光学集成电路。光学集成电路可与调制器、开关、放大器、多路复用器等相连。应理解，与本发明的器件互连的MT连接器可包含纤维阵列或包含光学集成电路中的波导区域阵列的平面光学器件。相应地，使用本发明的器件把各种平面光学器件与能够传输光学信号的各种器件互连在本发明的范围内。
很明显，使用导销把本发明的器件与MT连接器插头互连是把这两个部分连接在一起的最终连接的一部分，导销不必与一个部分或另一个部分相连。
对本领域内的技术人员很明显的是，可对本发明进行各种修改和变化，而不背离本发明的精神或范围。因而，如果对本发明的这些修改和变化在附加权利要求及其等效物的范围内，则本发明试图覆盖这些修改和变化。
权利要求
1.一种平面光学器件连接器，其特征在于包括具有环面和基准面的主体以及与基准面主动对准并位于环面内的平面光学器件。
2.如权利要求1所述的连接器，其特征在于以粘合剂把所述平面光学器件固定于环面。
3.如权利要求1所述的连接器，其特征在于所述主体是塑料模制的。
4.如权利要求1所述的连接器，其特征在于所述基准面为导销。
5.如权利要求1所述的连接器，其特征在于所述基准面是在主体内一起整体地模制的导销。
6.如权利要求1所述的连接器，其特征在于所述基准面是用于接收导销的孔。
7.一种平面光学器件连接器的制造方法，其特征在于包括以下步骤提供具有适用于接收平面光学器件的环面和基准面的主体；把平面光学器件与基准面主动对准；把主动对准的平面光学器件固定于环面内。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述基准面是用于接收导销的孔。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述基准面为导销。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于导销与主体一起整体地模制。
全文摘要
揭示了一种平面光学器件连接器(10)及其制造方法,其中连接器主体(12)包含用于接收平面光学器件(16)的环面(14)以及平面光学器件(16)与其主动对准的基准面(18)。在平面光学器件(16)已与基准面(18)主动对准后,把平面光学器件(16)固定于环面(14)。
文档编号G02B6/30GK1265200SQ98807528
公开日2000年8月30日 申请日期1998年6月24日 优先权日1997年7月28日
发明者A·M·贝甘, H·D·布克, E·A·伯兰, P·J·马耶斯提克, R·O·马施迈尔 申请人:康宁股份有限公司