可顯微制作光學組件制造技術

一用于連接兩條或更多條光纖，具有一整體形成于帶有一接合元件的相同基板上可顯微制作的波導元件的光學組件。在一個實施例中，組件有三塊在同一殼體內的板，即，一底板、一蓋板和一頂板。底板在它的端部有光纖接納槽和光纖對準槽，光纖對準槽與在底板中間部分形成的波導通道以對準。當形成波導通道芯部時使用蓋板來迫使殘余的可凝固波導材料流入與波導通道相鄰的流動通道，當這種材料凝固時，將底板與蓋板粘結在一起。頂板被用來夾緊固定于光纖對準槽內的光纖，光纖的中心對準波導槽的芯部。組件的殼體包括獨自啟動以可再配合的形式將光纖固定在組件任一端的楔形物。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于有效地連接諸如光纖之類波導元件末端的裝置，尤其涉及使至少一根光纖與至少另一根光纖相互連接，并且具有顯微制作的平面結構，且其內形成有光學波導元件的產品。2.對現有技術的描述隨著光纖網絡的日益商業化，提供不但能方便可靠地使用，而且能被大量廉價地生產的光學連接裝置已經變得日益重要了。光學分路器具有特殊的意義，因為它們可使一單條(輸入)光纖與多條(輸出)光纖相互連接，或者可使多條輸入光纖的信號合并于一單個波導中。分路器在用于通信、有線電視和數據輸送的光纖中起著重要的作用。通常用熔融的光纖，或通過使光纖永久地固定于一可將輸入光纖傳出的光導向輸出光纖(引出)的平面的、玻璃成形的光學裝置上來形成光學分路器。引出在生產平面的玻璃成形的光學器件中是決定性的步驟，因為器件的成本是與所要求的光纖接頭的數目成正比的。引出步驟包括使在分路器中的光纖波導通道與離子擴散或通道波導路徑對準，和將光纖引出端固定于元件的端面上。對準必須非常精確，固定也必須保證在不同的環境下對準的穩定性。而精確地對準常常是困難的，特別是其芯部直徑大約為8微米的單模波導。這種勞力集中的引出加工過程不允許經濟地大規模生產平面的整件光學裝置。為了降低主動地將光纖與一光學波導裝置或耦合器對準的成本，我們已知光纖可首先插入并被永久固定于一光纖對準基板上，隨后基板與光學波導基板對準并被永久地固定于其上。由于以一個步驟實現多條光纖的對準，所以是經濟的。這種光纖固定方法需要將光纖永久地固定在光學波導裝置上，還需在光纖對準基板和光學波導基板相互固定前將它們拋光。見美國專利No.5,197,109。在專利合作條約申請No.WO 93/21550中公開了一種用于生產一具有完整的光纖-薄片耦合機構的光學聚合物組件的加工過程。這個申請說明了一通過模制聚合材料來制造一完整的光學組件的加工過程。光纖導槽被模制并精確地與完整的光學通道波導管對齊以提供光纖引線與通道波導裝置的被動對準。此本明還描述了將玻璃光纖端置于被模制的聚合組件的定位槽中并且開口被填充了一可聚合的單體的加工過程，使用一蓋板時，材料在原處聚合。但此專利技術既未描述快速或可靠地將多條光纖接合或連接到顯微制作的波導裝置的方法，也未說明任何包圍或支撐可顯微制作裝置的殼體。在美國專利No.5,311,604中描述了一種類似的生產具有光纖導向結構，并使用模制聚合材料的整個光學波導裝置的方法。這個專利技術涉及同時生產整個光學波導管和用于光纖導向的顯微機械組件。一光學基板包括至少一個聚合物的波導結構，并通過模制一聚合物的基板以凹槽的形態提供。凹槽被一種材料填充，這種材料具有比基板更高的折射率。還公開了包含有至少一個具有至少一個聚合物光纖導向結構的波導結構的光學基板。通過采用與WO 93/21550中相同的機構可實現光纖的固定，其中光纖末端被置于模制的聚合組件的定位槽中。還描述了一種通過將光纖插入光纖導向凹槽內而將光纖聯接到整體光波導管上的方法；在光纖導向凹槽上方固定一蓋板。沒有說明用于在光纖和通道波導管之間提供一低損失、低背反射連接的裝置，也沒有說明使光纖相對于通道波導管精確定向而被固定的任何裝置。在那個專利技術的另一形式中，光纖被插入導向槽內并且開口被填充一可聚合單體；當使用一蓋板時，材料仍在原處被聚合。光纖固定的方法仍是不變的并且要求一清潔的空間環境以消除使用高衍射率的可聚合材料時波導通道內有污染物的可能性。地面安裝即使不是不可能的，也是相當困難的。‘604仍既未說明使多條光纖以一種可再配合方式快速或可靠地與顯微制作的波導裝置聯接或連接的方法，也未說明一圍繞或支撐裝置的殼體。歐洲專利申請560,043公開了一種生產用于光纖網絡的平面波導元件的方法，和根據這種方法生產的組件。此專利技術要求保護的是一制造被動的整個由聚合材料構成的，至少包括一具有光學波導通道、光纖導向槽的模制部分，和至少一被聯接的光纖類光學波導管光學組件的方法。光纖可通過將光纖插入到光纖導管內而被聯接到整個的波導管中，蓋板從凹槽上方伸出以用于光纖導管和光纖，并將光纖壓進凹槽內。它既沒有說明能夠在光纖和通道波導管間提供一低損失，低背反射連接的任何裝置，也沒有討論能使光纖相對于通道波導管精確定向而固定的任何裝置。此專利討論另一種將光纖插入光纖導管內從而光纖通過填充進波導通道的可聚合材料被固定在它們的位置上的方法。這項技術仍遇到困難和‘604與地面安裝相關的固有的困難相同。這項歐洲專利申請仍然既未說明使多條光纖以一種可再配合方式快速或可靠地與可顯微制作波導裝置聯接或連接的方法，也未說明一圍繞或支撐裝置的殼體。德國專利申請4,217,553說明了一種用于將光纖引到一由可聚合材料制成顯微制作的整個的光學組件中的方法。聚合波導元件包括被模制的與波導通道精確對準的光纖對準V型槽。將被固定的光纖夾緊在一部件內，且光纖的末端從一個端面伸出。這個帶著伸出的光纖末端的安裝部件先被放置于波導元件內的光纖對準V型槽的上方，然后再被往下放到V型槽內，被擠壓并固定在正確的位置上。一可聚合單體被應用到模制的波導通道，通過流動與光纖接觸，并且同時被聚合以在適當的位置形成通道波導管芯部和聚合光纖。這種光纖固定方法是永久性的，并且為了消除使用高反射率的可聚合材料時波導通道中有污染物的可能性還要求一清潔的空間環境；這又使得地面安裝不可能了。另外，通過安裝部件插入光纖的方法要求所有的光纖被切割到一公差小于10微米的精確長度。‘553申請既沒有說明可再配合固定光纖的方法，也不能使光纖能低插入損失，低背反射地連接到模制的波導管產品上。在美國專利No.5,276,755中公開了一光纖耦合器部分，它包括一聚合材料模制的主體和至少一被永久地封在主體的聚合材料中離散的無源整體薄片。這個專利說明將一將被引出的整個的光學薄片封入連接器聚合主體的方法。它既沒有說明可再配合地使光纖引線連接或接合到整個的光學薄片上的方法，也沒有說明一不使用一永久固定光纖引線，就可直接接合或可配合連接到薄片上的被連接或接合產品。‘755專利還未說明一種能在光纖和模制通道波導管間得到一低損失、低背反射光學連接的方法或產品。在美國專利No.5,265,184中顯示出一模制的波導管分路器，它有一用于使一光纖帶連接器與一模制的波導管裝置對準的槽。此申請也未說明能在光纖和通道波導管間提供一低損失，低背反射的連接的任何裝置，或者能在相對于通道波導管的準確的固定方位上夾持光纖的任何裝置。連接器與模制波導管裝置對準的精確度是通過模制在波導管裝置和光纖帶上的對準部件的精確度所限定的。另外，在帶中的各條光纖間的相對間隙限定了在光纖與通道波導管間光學連接的精確度。‘184專利既未說明使光纖與波導管在亞微米的精度下對準的方法(要求單模件應用)，也未說明光纖對準V型槽或光纖進入通道精確地與模制波導通道對準的模制方法。它也缺乏對連接器殼體的公開。因此，想設計一種能與高性能多光纖接合或連接器相結合的光學波導元件，以用于多條光纖可再配合的現場裝配到一整體光學裝置上。這樣一個裝置不必在現場裝配前引出光學波導管裝置，有效地減小了光纖受損的機會，并保持光纖處置至最小。在顯微制作的波導管裝置上對高效多光纖聯接或連接器的整體化將還能方便和經濟的替換或升級波導管裝置。本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一用于使至少一根光纖與另外至少一根光纖相互連接的產品，包括：一具有第一和第二端的細長基板；一整體形成于所述基板上的光學波導元件，所述波導元件具有至少一個波導通道，在波導通道中填充一光學傳導物質，所述波導通道具有第一和第二端；整體 形成于所述基板上的，用于在所述基板的第一端接納一根第一光纖，并使這第一光纖與所述波導通道的所述第一端對準的第一聯接設備；和整體形成于所述基板上的，用于在所述基板的第二端接納一根第二光纖，并使這第二光纖與所述波導通道的所述第二端對準的第二 聯接設備。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：JR拜蘭德，JB卡彭特，DG多斯，DP希爾，RA帕特森，LA韋勒布羅菲，
申請(專利權)人：美國三M公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]