包含光纖的導體棒的製作方法
2023-12-04 03:11:01
專利名稱：包含光纖的導體棒的製作方法
技術領域：
本發明屬於光纖領域。本發明尤其涉及一種安裝在導體棒上的光纖，其中，光纖的一端是劈裂的，而其另一端是拋光的。玻璃物質被用於構造光纖或波導。
背景技術：
通過機械手段劈裂光纖在本領域已為人們所知，通過雷射或切割束劈裂在本領域也已為人們所知並且被公開在美國專利No.4710605和No.6139196中。美國專利No.4710605和No.6139196在本申請中作為參考而被結合使用。美國專利No.4710605公開了單個光纖被安裝在一夾具上，其中，雷射劈裂一裸露的光纖。美國專利No.6139196公開了單個光纖被安裝在一夾具上，一纖維罩包圍該光纖，其中，雷射劈裂纖維罩和光纖。在兩種情形下，被劈裂的光纖隨後從其各自的夾具移開並作進一步處理。
此外，通過雷射在光纖的一個端部形成透鏡在本領域已為人們所知並且被公開在美國專利No.4932989和No.5011254以及No.5256851中。美國專利No.4932989和No.5011254以及No.5256851在這裡作為參考而被結合使用。美國專利No.4932989公開了單個光纖被安裝在一夾具上，其中，光纖在其一端具有一通過雷射形成的錐形透鏡。美國專利No.5011254公開了單個光纖被安裝在一夾具上，其中，光纖在其一端具有一個通過雷射形成的雙曲透鏡。美國專利No.5256851公開了單個光纖被安裝在一夾具上，其中，光纖在其一端具有一個通過雷射形成的非對稱的雙曲透鏡。在所有這三種情形中，被劈裂的並具有透鏡的光纖隨後從其各自的夾具移開並作進一步處理。
典型地，被劈裂的並具有透鏡的光纖被安裝在一外殼內，該外殼包含光電子發射機或光電子接收機。在包含光電子發射機這一情形下，該光電子發射機發射一光信號，該光信號照射到光纖的透鏡，其中，光信號被有效地引入到光纖。在包含光電子接收機這一情形下，光信號沿光纖的長度傳播並離開光纖，於是在光電子接收機上以一有效的方式聚焦該光信號。
現有技術中的劈裂步驟以及形成透鏡的步驟都需要花費大量的時間來安排操作，其產量低，且在組件中難於處理和移動光纖。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種設備，其可容易地安裝到其它結構或外殼中。
本發明的另一目的是提供一端接的光纖，其包括一連接到光纖的導體棒，該導體棒可使裝配時間較短並因此增大生產率。
本發明的另一目的是提供一劈裂的並裝有透鏡的光纖，其足夠堅固並且耐震，以使其不為震動的進料機所破壞，該進料機為裝配流水作業工藝的一部分，其將設備輸送到另一結構以用於裝配。
在本發明的一形式中，該裝置包括一導體棒，和一光纖，該導體棒具有一個孔，一第一端部和一第二端部。光纖安裝在該導體棒的孔內。該光纖具有一第一端部和一第二端部。光纖的第一端部被研磨以便其與導體棒的第一端部相平齊。其研磨端符合物理接觸表面光潔度標準。光纖的第二端部終止於一預定位置，以便從光纖的第一端部量至光纖的第二端部而提供該光纖的一預定的長度。
在本發明的另一形式中，該裝置包括一導體棒，一粘性物質，和一光纖，該導體棒具有一個孔，一第一端部和一第二端部。光纖通過該粘性物質連接到導體棒的孔。該光纖具有一第一端部和一第二端部。該光纖的第一端部被研磨以便其與導體棒的第一端部相平齊。該研磨端部符合物理接觸表面光潔度標準。導纖維的第二端部在一預定位置處被劈裂，以便從光纖的第一端部量至光纖的第二端部而提供該光纖的一預定的長度。
在本發明的另一形式中提供了一種製造上述裝置的方法。該方法包括如下步驟選擇一具有孔的導體棒；將光纖插入到該導體棒的孔中；研磨導體棒的第一端部和光纖的第一端部，以便形成一物理接觸表面光潔度；以及終止該光纖，以便形成光纖的第二端部。
在本發明的另一形式中提供了一種製造上述第二種裝置的方法。該方法包括如下步驟選擇一具有孔的導體棒；將粘性物質施加到至少該導體棒的一個孔和光纖；將光纖插入到導體棒的孔中，以便通過該粘性物質將光纖粘附到導體棒；研磨導體棒的第一端部和光纖的第一端部，以便形成一物理接觸表面光潔度；以及劈裂該光纖，以形成該光纖的第二端部。
這樣，由於具有光纖的導體棒被製成了連接器，本發明的裝置優於現存的解決方案。該裝置可被大量裝配和儲存。該裝置可被安裝到一包括光電設備的外殼或被安裝到一電路板上，電路板具有需要被終止的未完成的或未連接的光纖。因此，本發明的裝置比現有裝置具有更好的成本效率。
結合附圖並通過參照下面的詳細說明可對本發明及其附加優點進行清楚的理解。其中圖1所示為具有導體棒和光纖的一種裝置的平面圖；圖2所示為圖1中裝置的一個端部的平面圖；圖3所示為圖1中裝置的剖視圖；圖4所示為該裝置另一實施例的剖視圖；圖5所示為圖4中的裝置與一光電設備和一獨立的聚焦透鏡被一起安裝到一外殼上的剖視圖；圖6所示為該裝置另一實施例的剖視圖，其具有一形成在光纖的一個端部的透鏡；圖7所示為圖6中的裝置與一光電設備被一起安裝到一外殼的剖視圖；
圖8所示為該裝置另一實施例的剖視圖，其具有容納在導體棒內的光纖。
具體實施例方式
現在參照附圖，在所有附圖中，同樣的附圖標記指示相同或相應的部件，具體地，在附圖1-3中，裝置10包括一導體棒20和一光纖30。
圖1所示為包括導體棒20和光纖30的裝置10的平面圖。導體棒20包括一第一端部22和一第二端部24。光纖包括一第一端部32和一第二端部34。
圖2所示為裝置10的一個端部的平面圖，其示出了導體棒20的圓柱形表面26的側面。還示出了導體棒20的孔21。
圖3所示為圖1中裝置10的剖視圖。光纖30的第一端部32被研磨以便其與導體棒20的第一端部22相平齊。導體棒20的第一端部22和光纖30的第一端部32被研磨以便符合物理接觸(PC)表面光潔度標準從而允許裝置10與一光連接器(未示出)相配合。光纖30的第二端部34延伸超過導體棒的第二端部24。光纖30的第二端部34相對於光纖30的長度可以是除如圖3所示的為90度之外的其它任何角度，但是，典型地，其被切割的角度從垂直於光纖30的長度方向為6至10度。光纖30的第二端部34延伸超過導體棒20的第二端部24約300微米，這樣光纖30的懸臂部分相對較硬並且基本上不會彎曲或扭曲。該裝置的整體長度L1大約為0.5英寸。導體棒20的第二端部24可以任何角度被切割，但是，典型地，其從垂直於光纖30的長度方向為6至10度的角度被切割。
最初，被挑選的導體棒20包括一適當的孔21。導體棒20的孔21的尺寸取決於光纖30的尺寸。典型地，孔21的直徑大於光纖30的直徑。在裝配過程中，光纖30在其外表面施加有粘性物質38(為清楚起見，粘性物質38未顯示在圖3，4和6中)。光纖30連同粘性物質38一起被引入導體棒20的孔21中。此時，光纖30的一些部分伸出導體棒20的第一和第二端部22，24。粘性物質38將光纖30固定到導體棒20。典型地，該粘性物質38為環氧樹脂材料。光纖30的第一端部32和導體棒20的第一端部22按照前面的描述被研磨。研磨後所產生的表面符合物理接觸標準並且其可以是很多標準的形狀，例如SC，LC等。物理接觸標準需要光纖30的第一表面32接觸相關聯的連接器的光纖(未顯示)。該物理接觸消除了造成插入損失的表面之間的空氣間隙。
光纖30的長度L1被預先確定，從而將裝置10預先確定。這樣，在第一端部22，32被研磨後，用於在第二端部34處切割光纖30的確切位置可被確定以得到整體長度L1。一旦光纖第二端部34的位置被確定，可進行劈裂步驟以實行該切割。該切割步驟可通過機械或雷射來實行。
機械劈裂包括通過頂部裝有金剛石或藍寶石的工具在光纖30的表面進行刻劃，以便在光纖30的第二端部34的位置處產生裂縫。光纖30隨後被加壓，典型地通過彎曲，以便使裂縫橫跨光纖30的直徑而擴散。
雷射劈裂包括在指定位置對光纖30的部分進行燒蝕。雷射並不損害導體棒20的材料。導體棒20典型地由陶瓷材料製成。但是，導體棒20也可由聚合物或金屬材料製成。
與研磨相比，劈裂工藝快且精確，並且增加了產量，長度L1也可被控制。
圖4所示為裝置50另一實施例的側視圖，其包括一相似於導體棒20的導體棒60，和一光纖70。光纖70的第二端部在其底部與導體棒60的表面相平齊。導體棒60包括一凹槽62，其能使雷射或切割束在導體棒60的表面之下切割光纖70。
圖5所示為組件80的部分剖視圖，其包括一光電設備90，一外殼或蓋子94，一聚焦單元100，例如球形透鏡，以及裝置10。該組件的整體長度以L2表示。組件80包括一金屬箍接收孔82，其用於接收與裝置10物理接觸的光連接器的金屬箍。如果光電設備90為一發射機，光能從光電設備90流出並沿光軸102流入聚焦單元100。聚焦單元100沿著光軸103聚焦裝置10的光纖劈裂端部上的光能。隨後，光能流過裝置10的光纖並隨後沿著光軸101進入裝置10第一端部處的光連接器。如果光電設備為一接收機，則反向進行上述過程。能量流入或流出光電設備發生在光電設備的光活動部分。罩子或蓋子94密封地封住光電設備90以使其遠離外部有害環境。
在本發明的另一實施例中，圖6所示為圖1-3所示裝置10的剖視圖，其具有一形成在光纖30第二端部上的透鏡36。該透鏡可通過選擇性地將雷射束能量施加到光纖的端部以將該端部定形而形成。這樣的透鏡36不再需要在圖5中示出並描繪的單獨的聚焦單元100。
圖7所示為圖6所示裝置10的部分剖視圖，其被用在具有一光電設備90的組件110中。由於在光纖的端部形成有透鏡36，則不再需要如圖5所示的聚焦單元100。這樣，圖5中組件80的罩子或蓋子94可被除掉。罩子94的去除提供了更緊湊的裝配。組件110的整體長度L3小於圖5中組件80的整體長度L2。組件110的剩餘結構提供了密封性。
在本發明的另一實施例中，圖8所示為裝置210的剖視圖，其具有一被容納在導體棒220內的光纖230。裝置210與圖4中的裝置50相似。與圖4中的裝置50不同，圖8中的裝置210的導體棒220的一個端部終止在相對於導體棒220的長度大約90度的位置處。光纖230容納在導體棒220內，這導致導體棒220的一部分延伸超出光纖230從而提供了機械堅固性和剛性設計。而且，裝置210允許相對於光電設備或者相對於獨立的聚焦單元如球形透鏡(如果有一個透鏡被設置在該組件中的話)來調節光纖230的端部。這種調節是在裝置210的製造過程中進行的。
在製造過程中，裝置210通過選擇一具有適當孔的導體棒220來構造。一光纖230被插入到該孔，以使光纖230延伸並超過導體棒220的兩端。延伸超過具有錐形孔的導體棒220的光纖230被劈裂或者在其插入之前被劈裂，並且光纖230的端部可裝上透鏡或著如果需要透鏡的話被預先裝上透鏡。隨後，將粘結劑放置在靠近延伸超過導體棒220的錐形孔的那部分光纖230上。光纖230隨後相對於導體棒220移動，以使光纖230的端部位於導體棒220的孔的錐形部分的頂點附近。任何延伸超過導體棒220另一端部的光纖230被研磨並如前述實施例那樣與導體棒220的表面平齊。根據本申請，導體棒220錐形孔附近的光纖230的端部的位置可相對於位於錐形孔附近的導體棒230的端部被控制且被確定。因此，在錐形孔附近的光纖230的端部可與圓錐體的頂部相平齊或者其可延伸到錐形區域。這樣，導體棒的機械長度和光纖的長度可在裝置210的裝配過程中被分開。孔的錐形部分的尺寸被確定，以便阻止光能從光纖230的端部發散，或者進入，以及阻止光能撞擊到該孔的錐形部分的表面上。
顯然，根據上述示教內容對本發明進行大量改進和變形是可能的。因此，可以理解，在附加的權利要求所限定的範圍內可以與本申請所述的具體方式不同的方式來實現本發明。
權利要求
1.一種裝置，包括含有一個孔的導體棒，該導體棒具有一第一端部和一第二端部；安裝在該導體棒的孔內的光纖，該光纖具有一第一端部和一第二端部，其中該光纖的第一端部被研磨以使其與導體棒的第一端部大體上相平齊，並且光纖的第二端部終止在一預定位置，以從光纖的第一端部量至光纖的第二端部而提供該光纖的一預定的長度。
2.一種裝置，包括含有一個孔的導體棒，該導體棒具有一第一端部和一第二端部；粘性物質；光纖，其通過該粘性物質連接到該導體棒的孔，該光纖具有一第一端部和一第二端部，其中該光纖的第一端部被研磨以便其與導體棒的第一端部大體上相平齊，並且光纖的第二端部在一預定位置處被劈裂，以便從光纖的第一端部量至光纖的第二端部而提供該光纖的一預定的長度。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中光纖的第二端部通過雷射燒蝕而被劈裂。
4.根據權利要求3所述的裝置還包括一形成在光纖第二端部的透鏡。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中透鏡通過雷射處理形成。
6.根據權利要求5所述的裝置，其中光纖的第二端部與導體棒的第二端部不相平齊。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中光纖的第二端部以一預定角度被劈裂。
8.根據權利要求7所述的裝置，其中光纖由玻璃材料製成。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中導體棒由陶瓷材料製成。
10.根據權利要求9所述的裝置還包括一外殼，並且導體棒被附加到該外殼上。
11.根據權利要求10所述的裝置還包括附加到該外殼上的光電設備，其中該光電設備位於大體上靠近光纖的第二端部。
12.根據權利要求11所述的裝置，還包括一與光纖的第一端部相接觸的光連接器，以便將光電設備與光連接器進行光連接。
13.根據權利要求2所述的裝置，其中光纖的第二端部通過機械工藝被劈裂。
14.根據權利要求13所述的裝置，其中光纖的第二端部與導體棒的第二端部不相平齊。
15.根據權利要求14所述的裝置，其中光纖的第二端部以一預定角度被劈裂。
16.根據權利要求15所述的裝置，其中光纖由玻璃材料製成。
17.根據權利要求16所述的裝置，其中導體棒由陶瓷材料製成。
18.根據權利要求17所述的裝置，還包括一外殼，並且導體棒被附加到該外殼。
19.根據權利要求18所述的裝置，還包括一連接到該外殼的光電設備，其中該光電設備位於大體上靠近光纖的第二端部。
20.根據權利要求19所述的裝置，還包括一與光纖的第一端部接觸的光連接器，以便將光電設備與光連接器進行光連接。
21.根據權利要求20所述的裝置，還包括一層附加到導體棒的圓柱形表面的金屬材料。
22.根據權利要求9所述的裝置，其中光纖的第一端部定位在遠離光纖的第二端部小於1.5英寸的地方。
23.根據權利要求22所述的裝置，其中光纖的第二端部定位在遠離導體棒的第二端部小於300微米的地方。
24.一種製造裝置的方法，該方法包括步驟選擇一具有孔的導體棒；將光纖插入到該導體棒的孔中；研磨導體棒的第一端部和光纖的第一端部，以便形成一物理接觸表面光潔度；以及終止該光纖，以便形成光纖的第二端部。
25.一種製造裝置的方法，該方法包括步驟選擇一具有孔的導體棒；將粘性物質施加到至少該導體棒的一個孔或光纖；將光纖插入到導體棒的孔中，以便通過該粘性物質將光纖粘附到導體棒；研磨導體棒的第一端部和光纖的第一端部，以便形成一物理接觸表面光潔度；以及劈裂該光纖，以便形成該光纖的第二端部。
26.根據權利要求25所述的方法，還包括在相對於光纖的第一端部進行劈裂步驟的過程中，通過預先選擇光纖第二端部的位置而控制光纖長度的步驟。
27.根據權利要求26所述的方法，其中劈裂步驟包括通過雷射燒蝕處理。
28.根據權利要求27所述的方法，其中劈裂步驟包括以相對於光纖的長度尺寸為除90度之外的其它角度劈裂光纖的第二端部。
29.根據權利要求27所述的方法，還包括在光纖的第二端部形成一透鏡的步驟。
30.根據權利要求29所述的方法，其中形成透鏡的步驟包括雷射處理。
31.根據權利要求30所述的方法，還包括以一光電設備的光活動部分將透鏡光學地連接到光纖第二端部的步驟。
32.根據權利要求26所述的方法，其中劈裂步驟包括運用機械力。
33.根據權利要求32所述的方法，其中劈裂步驟包括以相對於光纖的長度尺寸為除90度之外的其它角度劈裂光纖的第二端部。
34.根據權利要求32所述的方法，還包括在光纖的第二端部形成一透鏡的步驟。
35.根據權利要求34所述的方法，其中形成透鏡的步驟包括雷射處理。
36.根據權利要求35所述的方法，還包括以一光電設備的光活動部分將透鏡光學地連接到光纖第二端部的步驟。
37.根據權利要求27所述的方法，其中光纖的第一端部定位在遠離光纖的第二端部小於1.5英寸的地方。
38.根據權利要求37所述的方法，其中光纖的第二端部定位在遠離導體棒的第二端部小於300微米的地方。
全文摘要
一種包括導體棒(20)和光纖(30)的裝置。該導體棒具有一孔、一第一端部(22)以及一第二端部(24)。該光纖安裝在該導體棒的孔內。該光纖具有一第一端部(32)和一第二端部(34)。光纖的第一端部被研磨以便其與導體棒的第一端部相平齊。光纖的第二端部在一預定位置被劈裂，以便從光纖的第一端部量至光纖的第二端部而提供該光纖的一預定的長度。
文檔編號G02B6/25GK1666123SQ03816037
公開日2005年9月7日 申請日期2003年5月16日 優先權日2002年5月20日
發明者理察·C·E·拉蘭特, 亞歷山大·蘭茨曼, 大衛·G·米德, 克里斯多福·M·瓦爾斯, 特奧多雷·沃什伯恩 申請人:斯徹特斯光波公司