一種光纖微小組件及其聯接方法
2023-04-28 04:03:36 1
專利名稱：一種光纖微小組件及其聯接方法
技術領域：
本應用涉及到光纖微小組件及其裝配的一種方法。
現有技術結構通常是在光學器件之間採用具有高透明度的環氧膠。但環氧膠並不完全透明而且其光傳輸也不均勻。光經過環氧粘接層進行傳輸會產生一些損耗。為清除光路上的環氧膠，當前製造技術中只是在元件耦合表面的周界上進行上粘接劑。這樣可以大大減小受膠面積，從而減小了元件間的接合力。
光學器件必須對環境和物理壓力有很強的承受能力。不過，器件的可靠性是較難達到的，而且由於要達到其可靠性的成本昂貴而難以實現、維持或替換，但是器件的可靠性又是至關重要的。通過對器件測試可知該器件至少能承受500G的重力。
UV固化環氧膠有著良好的透明度並且便於加工製造。不過，其粘接的牢固強度不如其他膠。當粘合的表面面積減小到可以產生一條無障礙的光路時，此時的粘接就不夠牢固。將UV環氧固化膠暴置於潮溼空氣中將會進一步減弱其牢固性。在現有的技術中加固該結構的方法之一便是在UV環氧固化膠的粘接處外表面再上一層熱固化膠，如
圖1所示。
但是，當熱固化膠能給連接處提供足夠的應力時，又會產生熱膨脹問題。熱固化膠有相對大的熱膨脹係數，隨溫度變化而產生的不同熱膨脹將會導致裝配物光耦合的中斷。
為了在不影響光路條件下提高粘接處應力和抗震能力，需要一種更好的光學元件粘接方法。所改進的方法應該有足夠靈活性，並且能夠適應不同幾何形狀組件的粘接。此組裝方法不能過分的增加組件的體積也不能導致該組件熱膨脹的不相容性。另外，所改進的方法應與該組件的製造技術相一致，並且不會給製造增加太大的複雜性。
本發明提供了的一種光纖微小組件包括以下幾個部分第一個光學元件，其中一條光路經過該光學元件，同時該光學元件還有一個耦合端面；第二個光學元件，其中一條光路經過該光學元件，同時該光學元件也有一個耦合端面，並且此耦合端面被光耦合到第一個光學元件的耦合端面中去，並在其間形成一接頭，這樣，在第一光學元件中傳輸的光就被耦合到第二光學元件的光路中去；為了加固微小元件的聯接頭，要固定第一個和第二個光學元件外表面的若干條具有柔韌性的加固帶。
在另一優化裝置中，加固帶被固定在第一個元件的第一端面和第二個元件的第二端面上。該粘接處還可以包括一層環繞在耦合端面外表面的粘結層。加固帶可以穿過該粘接層。為保證粘膠不會進入光路，最好在第一個和第二個光學元件耦合端面的連接處塗上一粘接層。加固帶最好選用細長的，而且柔韌性好的光纖、裸光纖條或金屬細棒等，如裸光纖條。再者，第一個光學元件還包括了至少可以支持一條光纖的毛細管，而且第二個光學元件包括了一個透鏡。
這樣，另一方面，本發明還提供了將第一個光學元件連接到第二個光學元件一種方法，它包括以下步驟準備具有一條光路的第一個光學元件，並且該光學元件有一個耦合端面；使光通過第一個光學元件的光路；準備具有一條光路的第二個光學元件，並且該光學元件有一個耦合端面；至少改變一個光學元件的位置，直到通過第一個光學元件光路上的光以光耦合的形式最佳耦合到第二個元件的光路中去，連接耦合端面；將若干條加固帶的第一端固定在第一個光學元件的外表面上；將若干條加固帶的第二端固定在第二個光學元件的外表面上，這樣加固帶便能將耦合端面聯接起來。
一些光學元件，如濾波片等，會受到塗在其表面的環氧膠產生的壓力的影響。不過，可以通過儘量減少耦合表面上的環氧膠來減輕這種影響。
需要注意的是附圖中用相同參考數字來代表相同結構特徵。
圖1所示為現有技術的粘接處，通過給直徑較小的隔物周圍塗上UV固化膠來除去光路上環氧膠。但它自身不會形成足夠牢固的粘接點。不過，可以將具有更強粘合性的熱固化膠105塗在粘接處的上方，以加固器件。由於熱固化膠熱膨脹係數較高，因此這種加固方法並不令人滿意。隨溫度的變化，熱固化膠和該裝置其他元件間的細微膨脹將可能導致光學元件粘接的移位，從而使該裝置成為不合格產品。
如圖2所示，本發明的實施例中，輸入和輸出光纖201、202由毛細管209支撐著。光纖201、202以光耦合方式耦合到透鏡210中。通過在端面外圍塗上少量UV固化膠，可將毛細管209平面的耦合端面(圖中未標出)與透鏡210的耦合端面粘合在一起。在聯接處的外表面塗上一滴的UV固化膠204。用環氧膠203將至少兩條由裸光纖組成的加固帶205固定在毛細管209和透鏡210的外端面上。由於膠的熱效應不會損壞該器件，在這些位置中，環氧膠203可以是UV、熱固化膠或者其他粘劑。利用環形滴膠207可以將一濾波器208固定在透鏡210的另一端面。
圖3為圖2的毛細管209在A-A處的橫截面圖。光纖201、202被固定在陶瓷或玻璃套管209的孔內。三條均勻分布的加固帶被埋入套管209的外表面周圍。每條加固帶都被固定在環氧膠203中。加固帶必須具有柔韌性，相對小一些的帶子，如光纖，金屬條或裸光纖，玻璃片，及金屬聚合物等。
圖4為圖2所示的粘接點在端面(線B-B)處的橫截面圖(注意此處的比例與圖2、3、5中的不同)。它顯示了透鏡210的端面和環形粘接層或環氧膠球204，及埋入環氧粘接層中的加固帶205。
圖5為圖2所示的透鏡210在C-C處的橫截面圖。與圖3相似，用環氧膠203可將光纖加固帶205固定在透鏡210外表面的附近。加固帶只能固定在末端。或者不用塗上一層環形粘接層204，而是沿著加固帶的邊塗上一些環氧膠來加強粘接處的連接力度。
透鏡與光纖毛細管的組裝是最為普通的。不過，根據本發明的組裝方法可以應用於組裝其他多種光纖微小元件。例如，通過把加固帶固定在兩透鏡之間的方法可將一對GRIN透鏡固定在濾波片兩端。用此發明中的方法可將支撐光纖微小元件的大孔套管更牢固的粘接起來。
根據本發明，一種組裝方法包括第一步，在無上粘接劑的光路中排列和固定兩個光學元件；第二步，在兩個光學元件的外表面上塗上粘接劑並將加固帶光纖穿過粘接處置於粘接劑中。裝配光學元件時可能會使元件中心軸有所偏離。因而加固帶的柔韌性就顯得很重要，它使加固帶進行自我調整以適應不同結構的器件並能給粘接處提供應力。可將加固帶置於環氧環形粘接層中，也可以將環氧膠塗在加固帶上。
上述實施裝置只是一個範例。因此，本發明的應用範圍只受以下附加權利要求書的限制。
權利要求
1.一種光纖微小組件包括第一個光學元件，其中一條光路經過該光學元件，同時該光學元件還有一個耦合端面；第二個光學元件，其中一條光路經過該光學元件，同時該光學元件也有一個耦合端面，並且此耦合端面被光耦合到第一個光學元件的耦合端面中去，並在其間形成一接頭，這樣，在第一光學元件中傳輸的光就被耦合到第二光學元件的光路中去；為了加固微小元件的聯接頭，固定在第一個和第二個光學元件的外表面上的若干條具有柔韌性的加固帶。
2.根據權利要求1所述的一種光纖微小組件，其特徵在於加固帶的一端與第一個光學元件相連，另一端與第二個光學元件相連。
3.根據權利要求2所述的一種光纖微小組件，其特徵在於接頭還包括一層粘接層，並且該粘接層環繞於耦合端面的外表面。
4.根據權利要求3所述的一種光纖微小組件，其特徵在於加固帶穿過粘接層。
5.根據權利要求2所述的一種光纖微小組件，其特徵在於還包括了在第一個和第二個光學元件耦合端面連接處的一層粘接層，但此粘劑不進入光路。
6.根據權利要求5所述的一種光纖微小組件，其特徵在於接頭處的粘接層還包括一層環繞在耦合端面外表面的粘接層。
7.根據權利要求2所述的一種光纖微小組件，其特徵在於加固帶可以由細長的柔韌元件組成，它可以選自光纖，裸光纖棒或金屬條。
8.根據權利要求2所述的一種光纖微小組件，其特徵在於加固帶包含了光纖。
9.根據權利要求8所述的一種光纖微小組件，其特徵在於第一個光學元件包括了至少可以支撐一條光纖的毛細管，並且第二個光學元件包括了一個透鏡。
10.將第一個光學元件連接到第二個光學元件的一種方法包括以下幾個步驟準備具有一條光路通過第一個光學元件，並且該光學元件有一個耦合端面；使光通過第一個光學元件的光路；準備具有一條光路通過第二個光學元件，並且該光學元件有一個耦合端面；至少改變一個光學元件的位置，直到通過第一個光學元件光路上的光以光耦合的形式最佳耦合到第二個元件的光路中去；連接耦合端面；將若干條加固帶的第一端聯接在第一個元件的外表面上；將若干條加固帶的第二端聯接在第二元件的外表面上，這樣加固帶能將耦合端面聯接起來。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於連接耦合端面的步驟包括了在光路外的至少一個耦合端面上塗上粘接劑。
12.根據權利要求11所述的方法，還包括給相連的耦合端面的外表面上塗上一層環形粘接層。
13.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於將若干條加固帶的兩端分別與第一個和第二個光學元件的外表面相連的步驟包括了給沿著加固帶方向的第一個和第二個光學元件的外表面塗上粘膠。
全文摘要
本發明涉及到一種光纖微小組件及其裝配的一種方法。根據本發明，此光學元件的聯接方法在不影響光路的情況下提高了光纖微小器件中粘接強度和抗震能力。本發明的粘接在不增大器件體積或不引起器件熱膨脹不相容的前提下，具有足夠的柔韌性來滿足不同幾何外形的連接需要。再者，所改進的方法與該器件的加工製造技術相一致而且不會給製造增加太大的複雜性。根據本發明，一種光學器件包括第一個光學元件，其中一條光路經過該光學元件，同時該光學元件還有一個耦合端面；第二個光學元件，其中一條光路經過該光學元件，同時該光學元件也有一個耦合端面，並且此耦合端面被光耦合到第一個光學元件的耦合端面中去，這樣在第一個光學元件光路傳輸的光被耦合到第二個光學元件的光路中去；在第一個和第二個光學元件耦合端面之間有個一個粘接處，這樣此粘劑就不會進入光路；若干條具有柔韌性的加固帶被固定在第一個光學元件和第二個光學元件的外表面上，用以提高粘接的牢固性。
文檔編號G02B6/26GK1414406SQ01134119
公開日2003年4月30日 申請日期2001年10月26日 優先權日2001年10月26日
發明者吳礪, 凌吉武, 陳衛民, 辛承剛, 繆珍, 詹翠蓮 申請人:福建華科光電有限公司