一种光学器件及其制造方法与流程

1.本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种光学器件及其制造方法。


背景技术：

2.在基于光波导芯片并通过光纤输入和/或输出的光学器件中，通常在光纤与光波导芯片连接缝隙处设置可紫外固化的介质（胶水），且介质为有机物，来实现连接或者其它光学功能。比如，光学器件为光功率分配器件时，该介质还有减少缝隙处的发射和光散射的功能。但是，这些光学器件在实际使用中发现，当通过光的光功率超过一定值（大约为500mw）的时候，连接缝处的介质在经过长时间被高功率的光照射后会产生收缩或透光率下降的现象，从而导致光学器件失效，无法实现大功率传输。
3.例如，平面光波导光分路器是上述光学器件的一种，是目前在光纤通信系统中普遍使用的一种光功率分配器件，它的特点是集成化、小型化和可靠性高。它的工作原理是在线路中把一根光纤里的光传送功率经过光波导的引导分成多路，分别输出到多根光纤里。在它的结构设计中，光波导部件跟光纤的光耦合及光传递要求几乎100%的耦合效率，这就需要在光纤跟波导部件的连接缝中涂一种具有一定折射率的且可以用紫外光固化的介质（胶水），目的是消除由于光波导端面和光纤端面经研磨抛光后在对接处形成空气间隙后产生的端面反射和引起光散射，避免这种反射和散射会造成光功率衰减，给光路增加杂光信号，降低光路的耦合效率等。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种光学器件及其制造方法。
5.为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种光学器件，包括光波导部件，在所述光波导部件上设置有第一光输入/输出端口和第二光输入/输出端口，所述第一光输入/输出端口包括至少一个第一连接部；还包括与所述第一连接部接触连接的第一光纤；在所述第一连接部的与所述第一光纤连接的端面上设置有光学膜，和/或，在所述第一光纤的与所述第一连接部连接的端面上设置有光学膜；所述第一连接部的与所述第一光纤连接的端面为平整光滑端面，所述第一光纤的与所述第一连接部连接的端面为平整光滑端面；光学膜对通过光的能量进行调节，或者从通过光中选择出预设波长的光束，或者从通过光中选择出预设偏振方向的光束。
6.上述技术方案：采用了光纤与光波导部件无缝光耦合对接技术，采用第一光纤端面和/或第一连接部端面镀光学膜后，两个端面无缝式接触连接的方式实现光耦合，舍弃了使用长期高光功率照射下性能下降的紫外线固化介质，一方面，无缝接触连接能够减少连接处的光散射，进而减小连接处的温升，另一方面，光学膜具有强光照射稳定性的特点，使得该光学器件能够用于高功率系统，填补了之前光波导光学器件在高功率系统中应用的空白。此外，可以通过光学膜调节光学膜透射光的能量大小或输出光束的波长或输出波束的
偏振方向，实现增透减反或增反减透或滤光或选择偏振光的作用，相比在使用其他光功能器件实现同等作用的情况下，能够减小空间，使得光学器件整体体积可以更小。并且，在光学膜具有增透减反作用时，还可以进一步地减少连接处的反射光和散射光，能够进一步减少连接处处光损耗和降低连接处温度。
7.为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种光学器件制造方法，用于制造本发明第一方面所述的光学器件，包括步骤s1和/或步骤s2，以及步骤s3；步骤s1，通过第一夹持部件夹持第一光纤，对第一光纤端面连带第一夹持部件端面进行研磨抛光，研磨抛光后，至少在第一光纤端面上镀光学膜；步骤s2，对光波导部件上所述第一光输入/输出端口所在的出纤端面进行研磨抛光，研磨抛光后，至少在第一光输入/输出端口的第一连接部端面上镀光学膜；步骤s3，将第一光纤端面与第一连接部端面接触连接。
8.上述技术方案：对需要镀膜的端面先进性研磨抛光，能够减少端面漫反射以及光学膜的覆盖均匀性。两个端面无缝式接触连接的方式实现光耦合，采用了光纤与光波导部件无缝光耦合对接技术，采用第一光纤端面和/或第一连接部端面镀光学膜后，两个端面无缝式接触连接的方式实现光耦合，舍弃了使用长期高光功率照射下性能下降的紫外线固化介质，一方面，无缝接触连接能够减少连接处的光散射，进而减小连接处的温升，另一方面，光学膜具有强光照射稳定性的特点，使得该光学器件能够用于高功率系统，填补了之前光波导光学器件在高功率系统中应用的空白。此外，可以通过光学膜调节光学膜透射光的能量大小或输出光束的波长或输出波束的偏振方向，实现增透减反或增反减透或滤光或选择偏振光的作用，相比在使用其他光功能器件实现同等作用的情况下，能够减小空间，使得光学器件整体体积可以更小。并且，在光学膜具有增透减反作用时，还可以进一步地减少连接处的反射光和散射光，能够进一步减少连接处处光损耗和降低连接处温度。
附图说明
9.图1是本发明一具体实施方式中光学器件的结构示意图。
10.附图标记：1第一光纤；2第一夹持部件；3光波导部件；4第二夹持部件；5第二光纤；6光学膜。
具体实施方式
11.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
12.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横 向”、“上”、
“ꢀ
下
ꢀ”
、
“ꢀ
前
ꢀ”
、
“ꢀ
后
ꢀ”
、
“ꢀ
左
ꢀ”
、
“ꢀ
右
ꢀ”
、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平
ꢀ”
、“顶
ꢀ”
、“底
ꢀ”“ꢀ
内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
13.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可
以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
14.本发明公开了一种光学器件，在一种优选实施方式中，该光学器件包括光波导部件3，在光波导部件3上设置有第一光输入/输出端口和第二光输入/输出端口，第一光输入/输出端口包括至少一个第一连接部；还包括与第一连接部接触连接的第一光纤1；在第一连接部的与第一光纤1连接的端面上设置有光学膜6，和/或，在第一光纤1的与第一连接部连接的端面上设置有光学膜6；光学膜6对通过光的能量进行调节，或者从通过光中选择出预设波长的光束，或者从通过光中选择出预设偏振方向的光束。通过光是指通过光学膜6的光。
15.在本实施方式中，光波导部件3优选但不限于为平面光波导器件。第一光输入/输出端口为第一光纤连接端口，优选的，第一连接部的数量为1或大于1，如图1所示，第一连接部为1个，第一光纤1数量也为1。当然，若第一连接部的数量大于1，同时第一光纤1大于1时，多个第一光纤1可组成光纤阵列的形式输入。
16.在本实施方式中，第一光输入/输出端口和第二光输入/输出端口可在光波导部件3的同一端面上，也可如图1所示，在不同的端面上。第二光输入/输出端口可为与光纤连接的端口（如图1所示），也可为直接向外部输出光线的端口。
17.在本实施方式中，为简便描述，将第一连接部的与第一光纤1连接的端面命名为第一连接部端面，将第一光纤1的与第一连接部连接的端面命名为第一光纤1端面。第一连接部的与第一光纤1连接的端面为平整光滑端面，第一光纤1的与第一连接部连接的端面为平整光滑端面，具体的，第一连接部端面和第一光纤1端面均为平整光滑端面，可在镀光学膜6前对两个端面进行研磨抛光处理以获得平整光滑的端面，有利于减少接触连接时两个端面间的缝隙。为了减少传输损失，进一步优选的，第一连接部端面和第一光纤1端面的光轴在同一直线上，以实现光路对准，较少光能量路径损耗。
18.在本实施方式中，优选的，光学膜6为增透减反膜或增反减透膜或滤光膜或偏振膜。第一连接部端面和第一光纤1端面无缝的接触连接，能够减少各端面的散射能够降低连接处温度，同时光学膜6在长时间大功率光照射下性能稳定不受影响，这样使得本发明提供的光学器件可应用于大功率领域。当光学膜6为增透减反膜或增反减透膜时，通过设置不同透射光和反射光之比的光学膜6 ，在光学膜6透射端就能得到不同大小的光能量。当光学膜6为滤光膜时，能够从光学膜6的入射光线中滤出波长与滤光膜6预设滤出波长相同的光线，进而达到调节输出光波长的目的。当光学膜6为偏振膜时，能够从光学膜6的入射光线中选出与光学膜6预设输出偏振方向相同的光线，进而达到筛选输出光偏振方向的目的。
19.在本实施方式中，光学膜6可仅设置在第一连接部端面，或者可仅设置在第一光纤1端面，或者可同时设置在第一连接部端面和第一光纤1端面。第一连接部端面和第一光纤1端面同时设置光学膜6时，两个光学膜6可功能相同，比如，两者可均为增透减反膜或增反减透膜或滤光膜或偏振膜，这样能够加强光学膜6的光功能。也可以两者功能不相同，比如，第一连接部端面的光学膜6为滤光膜，第一光纤1端面的光学膜6为增透减反膜，这样保证第一连接部端面的光学膜6滤出的光线尽可能全部进入到光波导部件3中；又如，第一连接部端面的光学膜6为偏振膜，第一光纤1端面的光学膜6为增透减反膜，这样保证第一连接部端面的光学膜6选出的偏振方向光线尽可能全部进入到光波导部件3中。
20.在本实施方式中，优选的，如图1所示，光波导部件3上设置有分别与第一光输入/输出端口和第二光输入/输出端口连接的光波导微带线，光波导微带线具有分光或光耦合或仅光传输（即不分光也不光耦合）的作用。
21.在本实施方式中，优选的，还包括用于夹持第一光纤1的第一夹持部件2。第一夹持部件2优选但不限于为毛细管。
22.在一种优选实施方式中，当第二光输入/输出端口与光纤连接时，为可用于大光功率场景，第二光输入/输出端口包括至少一个第二连接部，还包括与第二连接部接触连接的第二光纤5；在第二连接部的与第二光纤5连接的端面上设置有光学膜6，和/或，在第二光纤5的与第二连接部连接的端面上设置有光学膜6。光学膜6对通过光的能量进行调节，或者从通过光中选择出预设波长的光束，或者从通过光中选择出预设偏振方向的光束。通过光是指通过光学膜6的光。这里的光学膜6的作用与之前的光学膜6（在第一连接部端面和/或第一光纤1端面的光学膜6）功能一样，在此不再赘述。
23.在本实施方式中，第二连接部可以为多个也可为1个，同样的，第二光纤5可以为一个也可为多个，如图1所示，第二连接部和第二光纤5均为多个。第二光纤5为多个时可组成光纤阵列。为简便描述，将第二连接部的与第二光纤5连接的端面命名为第二连接部端面，将第二光纤5的与第二连接部连接的端面命名为第二光纤5端面。进一步优选的，第二连接部端面和第二光纤5端面为平整光滑端面，可在镀光学膜6前对两个端面进行研磨抛光处理以获得平整光滑端面，以便减少接触连接时存在的缝隙。为了减少传输损失，进一步优选的，第二连接部端面和第二光纤5端面的光轴在同一直线上，实现光路对准。
24.在本实施方式中，仅在第二连接部端面设置光学膜6，或者仅在第二光纤5端面设置光学膜6，或者同时在第二连接部端面和第二光纤5端面设置光学膜6。
25.在本实施方式中，第一连接部端面和/或第一光纤1端面处设置的光学膜6可以和第二连接部端面、第二光纤5端面处设置的光学膜6功能相同或者不完全相同，可根据需要具体设置。
26.在本实施方式中，优选的，还包括用于夹持第二光纤5的第二夹持部件4。优选的，第二夹持部件4为光纤阵列基片。
27.在一种优选实施方式中，还包括基底，该基底用于固定上述光学器件，可采用胶水粘接或者热固化等方式进行固定。
28.本发明还公开了一种光学器件制造方法，该制造方法用于制造上述光学器件，在一种优选实施方式中，该制造方法包括步骤s1和/或步骤s2，以及步骤s3；步骤s1，通过第一夹持部件2夹持第一光纤1，对第一光纤1端面连带第一夹持部件2端面进行研磨抛光，研磨抛光后，至少在第一光纤1端面上镀光学膜6，以节约光学膜液。具体地，可在整个第一加持部件2的整个端面镀膜，以确保第一光纤1端面镀上了光学膜6，以便于实施。镀光学膜6优选但不限于采用现有的真空镀膜技术。
29.步骤s2，对光波导部件3上第一光输入/输出端口所在的出纤端面进行研磨抛光，研磨抛光后，至少在第一光输入/输出端口的第一连接部端面上镀光学膜6，以节约光学膜液。具体地，可在第一光输入/输出端口所在的整个出纤端面镀膜，以确保第一连接部端面镀上了光学膜6，以便于实施。
30.步骤s3，将第一光纤1端面与第一连接部端面接触连接，优选的，将第一光纤1端面
与第一连接部端面光学对准后无缝接触连接，对准是指光轴对准，可借助现有的对光设备进行对准。
31.在一种优选实施方式中，该制造方法还包括步骤a和/或步骤b，以及步骤c；步骤a，通过第二夹持部件4夹持第二光纤5，对第二光纤5端面连带第二夹持部件4端面进行研磨抛光，研磨抛光后，至少在第二光纤5端面上镀光学膜6，也可在第二夹持部件4的整个端面镀上光学膜6；步骤b，对光波导部件3上第二光输入/输出端口所在的出纤端面进行研磨抛光，研磨抛光后，至少在第二光输入/输出端口的第二连接部端面上镀光学膜6，也可在第二光输入/输出端口所在的整个出纤端面镀膜；步骤c，将第二光纤5端面与第二连接部端面接触连接。
32.在本实施方式中，优选的，将第二光纤5端面与第二连接部端面光学对准后无缝接触连接。
33.在一种优选实施方式中，按照上述步骤制造出光学器件后，可借助粘接或加热连接等方式将光学器件固定在基底上，以便加固光学器件作用，避免振动等外部扰动对光学器件性能的影响。
34.在本发明的一种应用场景中，提供了一种光波导分路器，可参照图1，包括第一光纤1、夹持第一光纤1的第一夹持部件2，光波导部件3上设置有分属不同出纤面的第一光输入/输出端口和第二光输入/输出端口，第一光输入/输出端口仅包括一个第一连接部与一根第一光纤1无缝接触连接，第二光输入/输出端口包括多个第二连接部，第二连接部分别与多个第二光纤5一一对应无缝接触连接。还包括夹持第二光纤5的光纤阵列基片，第一夹持部件2为毛细管，光波导部件3为平面光波导芯片，平面光波导芯片上的光波导微带线呈树状，具有光分路和光耦合作用。在第一连接部端面、第一光纤1端面、第二连接端面、第二光纤5端面均镀有光学膜6，光学膜6为增透减反膜。
35.在本应用场景中，以光波导跟光纤直接无缝对接，无需再使用紫外线固化的胶水，消除了界面的反射和散射，因此成为了一种可以在超过瓦级光功率的光纤传送系统中使用的光波导光分路器。本应于场景提供的光波导分路器，已经在高功率光纤传送系统中批量使用，并证明了其性能完全可以满足高功率光传送系统要求。
36.本应用场景中，光波导光分路器的制造过程为：第一光纤1被毛细管夹持后，第一光纤1端面连带毛细管端面一起进行研磨抛光后，在端面镀光学膜，该光学膜为增透减反膜，以减少第一光纤1出光的反射和散射。同样在平面光波导芯片的两个出纤端面和由第二光纤5排成的光纤阵列基片经过研磨抛光的前端面，也镀上光学膜。再用专用的对光设备，将毛细管、平面光波导芯片和光纤阵列无缝固定连接，构成光分配通道。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一种优选实施方式”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。