一种任意纤芯距离的M×N二维光纤阵列及其制造方法与流程

本发明涉及光电子器件领域，尤其是一种任意纤芯距离的M×N二维光纤阵列及其制造方法。

背景技术：

二维光纤阵列是指多根光纤按二维形式有序地精确地排列在一起的一种光纤组件，在光学系统中应用的二维光纤阵列对光纤定位精度要求达到微米级。二维光纤阵列在光波导器件、微机电系统(MEMS)、集成光学、光学成像等有广泛的应用，同时也是多通道光学准直器阵列的其中关键部件。

在现有二维光纤阵列技术中，通常使用V型槽、平板或凹槽作外围定位，多根光纤紧密堆叠在一起，成矩形(见图1)或菱形(见图2)排列。这种二维光纤阵列，其光纤纤芯距离由光纤直径所决定，这样，当光纤类型一旦确定下来，光纤纤芯距离也就固定不变。但在实际应用中，二维光纤阵列作为一个光学部件，需要与其它光学部件(如透镜阵列、光波导芯片、MEMS微反射镜阵列)配套使用，因而往往有不同的纤芯距离要求，现有技术会局限了二维光纤阵列的使用范围。

同时，现有二维光纤阵列排列结构中光纤互相影响，当其中一根光纤错位时，其周围光纤也会受影响产生错位，因此，当光纤层数越多时，越容易造成排列失真(有畸变的矩形或菱形)，尤其是矩形排列，当外围定位有误差时更容易产生光纤错位现象。

技术实现要素：

本发明提供一种任意纤芯距离的M×N二维光纤阵列及其制造方法，可按实际使用需要改变纤芯距离，且各根光纤独立定位，不会互相干扰。

本发明具体采用如下技术方案实现：

一种任意纤芯距离的M×N二维光纤阵列，其中，M为每层的光纤数量，N为光纤层，M、N均为正整数，包括：二维微孔玻璃块和M×N根光纤，所述二维微孔玻璃块用于固定光纤，所述二维微孔玻璃块上设有若干个呈二维排列的微小通孔，所述微小通孔穿入所述光纤的一侧设有微小倒角，M×N根所述光纤贯穿所述微小通孔，并通过固化胶粘结。

作为优选，若干个所述微小通孔的内径为0.3～0.7μm。

作为优选，相邻所述微小通孔的圆心距离为0.8μm～1.5μm。

一种任意纤芯距离的M×N二维光纤阵列的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：将二维玻璃微孔块进行超声波清洗，以去除微孔内杂质；

步骤2：将M×N根光纤的前端一小段光纤(比微孔玻璃块厚度长约5～10毫米)的涂覆层剥除，然后用无尘纸蘸酒精进行清洁已剥涂覆层部份；

步骤3：在显微镜下将光纤已剥除涂覆层的一端对准微小通孔穿入，直至已剥除涂覆层部份全部进入微孔内，此时光纤已在二维微孔玻璃块前端突出；

步骤4：重复上述步骤3，将M×N根光纤全部穿入二维微孔玻璃块中；

步骤5：在二维玻璃微孔块的前端点胶水A，在显微镜下可观察到胶水沿微孔内壁与光纤之间的微小间隙流动，直至充满整个微孔；

步骤6：固化胶水A；

步骤7：在二维玻璃微孔块的后端点胶水B，胶水B需要将所有光纤根部包裹住；

步骤8：固化胶水B；

步骤9：整个二维光纤阵列放入高温烘箱进行烘烤，温度在70℃～90℃，烘烤时间在90min～150min，以彻底固化胶水；

步骤10：对二维光纤阵列进行端面研磨和抛光；

步骤11：检查二维光纤阵列研磨端面。

本发明提供的一种任意纤芯距离的M×N二维光纤阵列及其制造方法，其有益效果在于：

1.光纤纤芯距离不受限于光纤芯径，可按实际使用需要改变纤芯距离；

2.在此二维光纤阵列中光纤可等距离排列，也可不等距离排列；

3.各根光纤独立定位，不会互相干扰从而影响位置精度；

4.使用高精度的二维微孔玻璃块作为光纤的定位装置，相对现有靠人工操作进行光纤堆叠排列的制作方法，其精度更高更可控，制作难度也更低。

附图说明

图1是现有矩形二维光纤阵列示意图；

图2是现有菱形二维光纤阵列示意图；

图3是本发明任意纤芯距离的M×N二维光纤阵列的立体结构示意图；

图4是为图3的主视图。

图中：1-平面光波导分路器芯片；11-微小通孔；2-单通道保偏光纤阵列。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图3、4所示，本实施提供的一种任意纤芯距离的M×N二维光纤阵列，其中，M为每层的光纤数量，N为光纤层，M、N均为正整数，包括：二维微孔玻璃块1和M×N根光纤2，二维微孔玻璃块1用于固定光纤2，二维微孔玻璃块1上设有若干个呈二维排列的微小通孔11，这些微小通孔11具有高精度位置和孔内径，成二维排列，通过超精密加工而成，其中本实施例的微小通孔11的内径为0.5μm，相邻微小通孔11的圆心距离为1μm。在微小通孔11穿入光纤2的一侧设有微小倒角(未图示)，以便于光纤进入，M×N根光纤贯穿所述微小通孔，并通过固化胶粘结。

相应的，该任意纤芯距离的M×N二维光纤阵列的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：将二维玻璃微孔块进行超声波清洗，以去除微孔内杂质；

步骤2：将M×N根光纤的前端一小段光纤(比微孔玻璃块厚度长约5～10毫米)的涂覆层剥除，然后用无尘纸蘸酒精进行清洁已剥涂覆层部份；

步骤3：在显微镜下将光纤已剥除涂覆层的一端对准微小通孔穿入，直至已剥除涂覆层部份全部进入微孔内，此时光纤已在二维微孔玻璃块前端突出；

步骤4：重复上述步骤3，将M×N根光纤全部穿入二维微孔玻璃块中；

步骤5：在二维玻璃微孔块的前端点胶水A，在显微镜下可观察到胶水沿微孔内壁与光纤之间的微小间隙流动，直至充满整个微孔；

步骤6：固化胶水A；

步骤7：在二维玻璃微孔块的后端点胶水B，胶水B需要将所有光纤根部包裹住；

步骤8：固化胶水B；

步骤9：整个二维光纤阵列放入高温烘箱进行烘烤，温度在85℃，烘烤时间在120min，以彻底固化胶水；

步骤10：对二维光纤阵列进行端面研磨和抛光；

步骤11：检查二维光纤阵列研磨端面。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。