光纤接口组件及其制备方法_3

文档序号:9373927阅读:来源:国知局
纤连接器的插针200 (见图2b)接触;其下表面122为平面或者是带有一定角度的斜面。
[0091]玻璃器件120例如可以由光学玻璃或者石英玻璃材料形成。其中,玻璃器件120的上表面121和下表面122的粗糙度可以不超过100纳米。
[0092]当玻璃器件120的上表面121为曲面时,所述曲面的曲率半径至少要大于4mm。
[0093]粘结体130,用于将上述玻璃器件120封接在所述壳体110内。粘结体可以包括环氧胶水或者为玻璃焊料。
[0094]此外,壳体100还可以具有阻挡表面111,该阻挡表面111和玻璃器件的上表面121齐平,误差不超过±0.1mm,从而可以使得所述阻挡平面和所述玻璃器件的上表面共同阻挡插针的端面,并且起到接触光纤连接器端面的作用。
[0095]此外,壳体100还可以具有倒角112,该倒角起到导入粘结体130的作用。
[0096]根据本公开的该实施例,玻璃器件直径d2可以小于或等于壳体的内径dl。
[0097]当上述光纤接口组件100用作接收端时,玻璃器件120的直径d2、长度h和插入的所述光纤连接器的插针200的数值孔径NA之间需要遵循以下公式:
[0098]h < d2/ (2*NA)
[0099]从而确保从所述插针发出的光能够全部到达所述玻璃器件120的下表面122,而不会从所述玻璃器件的圆柱面折射出去。
[0100]图2b是根据本公开的与图1的光纤接口组件相配合的光纤连接器插针200的示意图。
[0101]光纤连接器的插针200,其被用于插入上述光纤接口组件100的直径为dl的桶状结构中。当被插入时,玻璃器件120的上表面121和光纤插针的玻璃纤芯210之端面211是紧密接触的(physical contact),插针端面201被壳体中的阻挡平面111和玻璃器件上表面121共同阻挡,其中该壳体中的阻挡平面111和玻璃器件的上表面121齐平。
[0102]图3是根据本公开的第二实施例的光纤接口组件的示意图。
[0103]本公开的第二实施例类似于上述第一实施例,但不同之处在于玻璃器件的直径d2大于或等于壳体的内径dl。这样,壳体110中对光纤连接器插针起阻挡作用的面111 (见图2a)就消失了,玻璃器件上表面121独自和光纤连接器端面201及纤芯端面211接触。
[0104]图4是根据本公开的第三实施例的光纤接口组件的示意图。
[0105]本公开的第三实施例类似于上述第一实施例,但不同之处在于粘接体可以很薄,以至于肉眼很难看到;或者玻璃器件120可以通过模压成型的方式直接在例如金属的壳体里面成型,这样从根本上省却了粘结体。
[0106]图5a是根据本公开的第四实施例的光纤接口组件的示意图。
[0107]本公开的第四实施例类似于上述第一实施例,但不同之处在于为了方便生产,该光纤接口组件100还包括一个小零件140。在制作过程中,先把玻璃器件120用粘结体130封接到小零件140里面,小零件上表面141和玻璃圆柱体上表面121齐平,然后把包含玻璃器件的小零件140通过压配或者粘接的方式组装在壳体110里面(图5a);特别需要指出的是小零件的材料可以是金属,陶瓷和塑料,其外径d3可以大于、等于或者小于壳体的内径dl。
[0108]图5b是根据本公开的第五实施例的光纤接口组件的示意图。本公开的第五实施例类似于上述第四实施例,但不同之处在于小零件是桶状结构,小零件上表面141和玻璃圆柱体上表面121齐平,小零件下表面142和玻璃圆柱体下表面122齐平。
[0109]图6是根据本公开的第六实施例的光纤接口组件的示意图。
[0110]本公开的第六实施例类似于上述第一实施例,但不同之处在于玻璃器件120,玻璃器件的下表面122除了可以是平面外,为提高抗反射的效果,还可以是一个有角度Θ的斜面,优选角度Θ为O?30°。
[0111]图7a是根据本公开的第七实施例的光纤接口组件的示意图。
[0112]本公开的第七实施例类似于上述第四和第五实施例,但不同之处在于壳体110里面还增加了一个闭口套筒150。
[0113]在对壳体内径dl公差精度要求比较高不容易加工的情况下(例如直径公差I微米之内),可以做一个内径为dl套筒放在壳体之内用来代替壳体桶状结构。图7a的套筒是一个O型闭口套筒150,套筒150可以通过粘接或者过盈配合的方式固定在壳体110之内。本公开的套筒可以是陶瓷套筒,由于陶瓷是硬脆材料,所以很容易通过超精细加工使得内径公差做到I微米之内。
[0114]图7b是根据本公开的第八实施例的光纤接口组件的示意图。
[0115]如果OSA对套筒的拉拔力有需求,图7b的套筒160可以是有弹性握紧力的C型开口套筒。C型开口套筒放入壳体并握紧小零件后,通过在壳体加一个顶盖的方式(见图7b之170),把套筒封闭在壳体内,需要指出的是本公开的第八实施例的小零件外径d3要做到和插针200的外径一致,且外径公差要非常小(一般I微米之内)才能被开口套筒160适当握紧,从而使套筒160对插针200产生合适的拉拔力。
[0116]根据本公开的上述套筒材料可以选择为氧化锆陶瓷。
[0117]图8a为采用本公开的光纤接口组件的光学次组件(OSA)的示意图。
[0118]如图8a所示,本公开的光纤接口组件100安装于光学次组件(OSA)中,其中玻璃器件120的下表面122的中心点位于123处。与图1传统型含陶瓷插芯光纤接口组件的OSA相比,可以看出,本公开光纤接口组件的OSA总光路长度B为透镜光路长度LI加上光线在长度为h的玻璃器件中传播所产生的光程差d,即B = Ll+d,其中d = h*(l-l/n),n为玻璃折射率,
[0119]因此,本公开的光纤接口组件的总光路长度B比含陶瓷插芯的光纤接口组件的光路长度A要短A-B的长度,即L2-d。
[0120]特别地,若η ?1.5,则 d = h/3,即有 B = Ll+h/3。
[0121]即总光路长度B = Ll+h/3,其中LI (参见图1)为透镜光路长度,h为玻璃器件的长度。
[0122]如前所述,由于本公开的光纤接口组件还往往要求玻璃器件的长度h < d2/(2*NA),其中d2为玻璃器件的直径,h为玻璃器件的长度,NA为插入的所述光纤连接器的插针的数值孔径,因此h也不能很长。比较常用的h为1.2mm。因此有d = 1.2/3 = 0.4mm。
[0123]而传统的含陶瓷插芯光纤接口组件,为了满足插芯被金属件和套筒夹持的要求,一般要求插芯长度L2 > 3mm。
[0124]由以上可知,本公开的光纤接口组件做成的OSA往往比由含陶瓷插芯光纤接口组件做成的OSA至少短L2_d = 3-0.4 = 2.6mm,对于总长度不到1mm的OSA来说,这是一个很可观的数字。
[0125]图8b为采用本发明光纤接口组件的光发射次组件(TOSA)示意图,其中光线从管芯500发出。由示意图Sb可以看到,只有玻璃器件下表面的中心点123处,反射光线有可能进入管芯500。由于123处不是发射光线的聚焦点,所以123处发散的反射光线没法通过透镜聚焦在管芯500处。加上管芯的发射面极小(微米量级),其反射进入管芯的光只有极小的量。根据光路可逆原理,只有聚焦点211处的反射光线可以原路返回聚焦在管芯500处,但是由于玻璃器件120折射率(n2)和光纤插针中的纤芯210折射率(nl) —致或者相差不大,根据反射率公式Rf = (η1-η2Γ2/(η1+η2Γ2,聚焦点211处的反射被消除了。所以这种含平面玻璃器件的光纤接口组件对于TOSA的近端反射有很大改善。
[0126]图Sc为采用本发明光纤接口组件的光接收次组件(ROSA)示意图,其中光线从纤芯下表面211处发出,并在管芯500处聚焦被接收,光信号被接收管芯500转换成电信号。
[0127]由示意图Sc可以看到,整个玻璃器件122面上,只有中心点123处的光线有可能反射回光纤连接器的玻璃纤芯端面211。由于在点123处反射的激光在玻璃器件120中的发散作用,加上玻璃纤芯210的直径极小(单模光纤纤芯直径一般为9微米),其反射进入光纤的光只有极小的量。所以这种含平面玻璃器件的光纤接口组件对于消弱ROSA的远端反射有很大改善。以玻璃器件为石英玻璃材质为例,据实测回损数据统计,普遍优于38dB,远远大于OSA生产所需的27dB。
[0128]而当玻璃器件下表面为一个斜面时,见图6和图7b,以8度角为例,实测回损数值会高达60dB以上。
[0129]通过上述图Sb和图Sc的描述,可知本公开通过用封装一个玻璃器件的方法,消除了光线聚焦点处的反射,把反射点移动到了玻璃器件的下表面把光线聚焦点和反射点分开,破坏了光线原路返回并聚焦的可能性,使其产生回向反射的量降到了最低。
[0130]另外,本公开还提供了一种制作光纤接口组件的方法,所述光纤接口组件用于接收及定位光纤连接器,该方法包括以下步骤:
[0131]步骤1:将直径为d2的玻璃圆棒通过激光,锯片或者切割刀切割成相等的许多小段,所述玻璃圆柱小段的长度略大于所要求的长度h,以便留出研磨余量;
[0132]步骤2:将上述步骤I中切割出的玻璃圆柱小段放入夹具,然后把夹具放入单面或者双面研磨机,用研磨机将玻璃圆柱小段上下两端磨平并抛光,并严格控制玻璃圆柱小段的长度,使其为抛光完成后长度为h,其中所述玻璃圆柱小段在所述光纤接口组件内的作用是和光纤连接器的插针接触。另外,可选地,如果需要玻璃圆柱小段一端具有角度,则需要把步骤2中的玻璃圆柱体放入带有特定角度的夹具,然后把夹具放入单面研磨机,使得玻璃圆柱体的一段磨出斜面并抛光。如果不需要玻璃圆柱一端具有角度,则略过此步骤。
[0133]步骤3:在采用粘结体直接将所述玻璃圆柱小段粘结至所述光纤接口组件的壳体内的情况下,先将从上述步骤2中制备的玻璃圆柱小段放入所述壳体中,并通过夹具把其固定在合适的位置,然后把所述粘接体放入壳体中,通过加热或者紫外光固化所述粘接
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