一种基于WGM微腔的滤波器的封装结构及封装方法

技术领域

本发明属于光纤封装技术领域，更具体地，涉及一种基于WGM微腔的滤波器的封装结构及封装方法。

背景技术

回音廊模(WGM)光学微腔具有体积小，高Q值的优势，其高Q的特点可以制成各种窄带滤波器。

通过调整WGM微腔与耦合器件(通常为微纳光纤)之间的距离，可以方便地调整滤波器的带宽。这种调整是非常精密的，通常情况下在微米之下。但是因为回音廊模微腔需要洁净的环境，轻微的污染就会导致其性能的严重劣化。

通常的使用过程都需要使用低折射率胶将其完全与耦合机构封闭。但是这样实际上是以牺牲滤波器的带宽调节为代价的。

现提出一种封装结构及封装方法能够在微腔保证洁净的同时，能够调节滤波器的带宽。

发明内容

本发明的目的是能够在微腔保证洁净的同时，能够调节滤波器的带宽。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种基于WGM微腔的滤波器的封装结构，包括封装壳体，还包括密封块、微腔载物台、壳体上盖以及设置在封装壳体内部的中间固定托架，所述微腔载物台固定在封装壳体的内侧，所述密封块设置于所述封装壳体的两端，所述密封块用于穿设耦合器件，所述中间固定托架设置于所述微腔载物台的两侧，所述中间固定托架用于固定所述耦合器件，所述壳体上盖安装在封装壳体上。

可选地，所述密封块包括第一块和位于第一块下方的第二块，所述第一块和所述第二块分别活动安装在封装壳体的内侧两端。

可选地，所述第二块靠近所述第一块的工作面设置高度与所述中间固定托架对所述耦合器件的固定高度相等。

可选地，所述封装壳体由U形型材根据所需长度切割成型。

可选地，所述微腔载物台由压电陶瓷构成。

可选地，所述微腔载物台与开设在封装壳体上的电驱动接口电连接。

另一方面，本发明提供一种基于WGM微腔的滤波器的封装方法，利用上述的基于WGM微腔的滤波器的封装结构，包括：

S1：提供耦合器件，并将所述耦合器件固定在中间固定托架上；

S2：利用密封块进一步固定所述耦合器件，并安装好耦合端口光纤及耦合端口保护套；

S3：在耦合器件的输入输出端口分别连接带有偏振控制器的扫频激光器和探测装置；

S4：将WGM微腔置于外部固定支架；

S5：利用带有手动调节的三维压电位移台整体移动封装壳体，使WGM微腔贴近耦合器件以及微腔载物台，开启扫频激光器，在探测装置中观察透过率的变化，根据所述探测装置的探测结果优化调节偏振控制器和手动调节三维压电位移台的位置，证实在三维压电位移台加载电压的情况下，可以获得所需要的耦合滤波调节效果；

S6：撤去三维压电位移台的电压，然后将WGM微腔利用固化胶粘接于微腔载物台上；

S7：通过电驱动接口为微腔载物台加载不同的电压，使固化的WGM微腔移动位置，证实所需要的带宽调节范围，后撤去电压；

S8：盖上壳体上盖，形成所述的基于WGM微腔的滤波器的封装结构。

可选地，所述探测装置为安装有光电探头的示波器。

可选地，所述探测装置为光谱分析仪。

可选地，整体步骤均在超净室内进行。

本发明有益效果：

本发明通过在封装壳体内侧两端分别设置密封块，并在封装壳体的内侧安装有微腔载物台，通过利用电驱动接口调节微腔载物台的位置，从而进一步改变WGM微腔与耦合器件之间的距离，以实现调节带宽，具有结构简单、低成本、小型化、适应复杂工作环境以及具有电调耦合距离。通过这种结构，可以为不同的WGM微腔提供良好的工作环境，满足其耦合距离可调的需求，同时最大程度上降低其使用成本。

进一步的，本发明的封装方法，首先将拉制后的耦合器件固定在支架上，而后将微腔耦合器件的另一端接入到探测装置，并将耦合器件固定在中间固定托架上，将紫外固化胶点在两端的壳体密封块以及中间固定托架上，将耦合器件的另一端接在连接带有偏振控制器的扫频激光器上。开启扫频激光器，在探测装置的帮助下测定透过光谱，调节WGM微腔的位置，通过辅助的三维压电平移台确定其在微腔载物台上的位置，并用紫外光照射固化胶固定WGM微腔于微腔载物台，将光纤在壳体外的部分用耦合端口保护套保护起来，并且装好壳体上盖，用胶水充填其余的缝隙完成整体封装，通过这样的结构，可以方便地调整动密封块位置，从而进一步实现调节耦合距离以实现调节带宽的目的并且通过这种封装方法，降低了工艺难度和制造成本。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明一实施例的结构俯视图。

图2示出了本发明一实施例的结构示意图。

图3示出了本发明的一实施例的封装方法的流程示意图。

附图说明：1、封装壳体；2、密封块；3、电驱动接口；4、微腔载物台；5、中间固定托架；6、壳体上盖；7、耦合端口保护套；8耦合端口光纤；9、WGM微腔。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

一方面，本发明提供一种基于WGM微腔的滤波器的封装结构，包括封装壳体，还包括密封块、微腔载物台、壳体上盖以及设置在封装壳体内部的中间固定托架，所述微腔载物台固定在封装壳体的内侧，所述密封块设置于所述封装壳体的两端，所述密封块用于穿设耦合器件，所述中间固定托架设置于所述微腔载物台的两侧，所述中间固定托架用于固定所述耦合器件，所述壳体上盖安装在封装壳体上。

作为一种优选方案，所述密封块包括第一块和位于第一块下方的第二块，所述密封块包括第一块和位于第一块下方的第二块，所述第一块和所述第二块分别活动安装在封装壳体的内侧两端。

作为一种优选方案，所述第二块靠近所述第一块的工作面设置高度与所述中间固定托架对所述耦合器件的固定高度相等。

需要说明的是，第二块处于第一块的下方，第二块工作面设置高度与中间固定托架固定高度相等，是为了保证耦合器件在整个密封壳体中保持水平状态。

作为一种优选方案，所述封装壳体由U形型材根据所需长度切割成型。

需要说明的是，壳体可以是具有槽状结构的U型壳体，也可以采用其它的类似结构，材质可以采用铝型材，优选欧标2010型材，具有低成本以及能够达到较好的适配；壳体的材料也可以是不锈钢或其他合金材料。

作为一种优选方案，所述微腔载物台由压电陶瓷构成。

需要说明的是，微腔载物台可以根据需要设定其工作方向，而一般来说微腔载物台设置的方向与封装壳体的延展方向相垂直。

作为一种优选方案，所述微腔载物台与开设在封装壳体上的电驱动接口电连接。

需要说明的是，微腔载物台与封装壳体上的电驱动接口电连接，能够防止在电连接时微腔载物台受到污染。

另一方面，本发明还提供了一种基于WGM微腔的滤波器的封装方法，利用前述所述的基于WGM微腔的滤波器的封装结构，包括，

S1：提供耦合器件，并将所述耦合器件固定在中间固定托架上；

S2：利用密封块进一步固定所述耦合器件，并安装好耦合端口光纤8及耦合端口保护套7；

S3：在耦合器件的输入输出端口分别连接带有偏振控制器的扫频激光器和探测装置；

S4：将WGM微腔置于外部固定支架；

S5：利用带有手动调节的三维压电位移台整体移动封装壳体，使WGM微腔贴近耦合器件以及微腔载物台，开启扫频激光器，在探测装置中观察透过率的变化，根据所述探测装置的探测结果优化调节偏振控制器和手动调节三维压电位移台的位置，证实在三维压电位移台加载电压的情况下，可以获得所需要的耦合滤波调节效果；

S6：撤去三维压电位移台的电压，然后将WGM微腔利用固化胶粘接于微腔载物台上；

S7：通过电驱动接口为微腔载物台加载不同的电压，使固化的WGM微腔移动位置，证实所需要的带宽调节范围，后撤去电压；

S8：盖上壳体上盖，形成所述的基于WGM微腔的滤波器的封装结构。

需要说明的是，壳体可以是具有槽状结构的U型壳体，通过这种封装方案，不仅能够保证微腔载物台不受污染，还能使两个密封块可以实现位移，从而进一步实现调节耦合距离以实现调节带宽的目的；辅助装置中，三维压电位移台用于调整封装壳体，可以精密地控制封装壳体的整体空间位置；支架用于固定耦合器件。

作为一种优选方案，所述探测装置为安装有光电探头的示波器。

作为一种优选方案，所述探测装置为光谱分析仪。

需要说明的是，在通常情况下，是使用安装有光电探头的示波器作为探测装置，而在微腔Q值较低的情况下，将使用光谱分析仪替代示波器作为探测装置。

作为一种优选方案，整体步骤均在超净室内进行。

需要说明的是，在安装过程中，首先将拉制后的耦合器件固定在支架上，穿设好两个耦合端口保护套，而后将微腔耦合器件的耦合端口光纤一端接入到带有偏振控制器的扫频激光器，另一端接入到探测装置，并将耦合器件固定在中间固定托架上，将紫外固化胶点在两端的壳体密封块以及中间固定托架上，注意耦合端口保护套一同固定于密封块中；将WGM微腔置于外部支架，并接近微腔载物台；开启扫频激光器，利用额外的带有手动功能的三维压电平移台通过对壳体的整体平移对准WGM位置，确定压电调节滤波操作效果后，用紫外光照射固化胶将WGM微腔固化于微腔载物台上，然后再通过电驱动接口加载电压调节微腔载物台平移WGM复现其压电调节滤波效果后，装好壳体上盖，用胶水充填其余的缝隙完成整体封装，通过这样的结构，可以方便地通过压电陶瓷调整耦合距离以实现调节带宽的目的并且通过这种封装方法，降低了工艺难度和制造成本。

实施例1

参照图1和图2，本发明提供一种基于WGM微腔的滤波器的封装结构，包括封装壳体1，还包括密封块2、微腔载物台4、耦合端口保护套7、耦合光纤端口8、壳体上盖6以及设置在封装壳体1内部的中间固定托架5，所述微腔载物台4固定在封装壳体1的内侧，用于承载WGM微腔9；所述密封块2设置于所述封装壳体1的两端，所述密封块2用于穿设耦合器件，所述中间固定托架5设置于所述微腔载物台4的两侧，所述中间固定托架5用于固定所述耦合器件，所述壳体上盖6安装在封装壳体1上。

作为一种优选方案，所述密封块2包括第一块和位于第一块下方的第二块，所述密封块2包括第一块和位于第一块下方的第二块，所述第一块和所述第二块分别活动安装在封装壳体1的内侧两端。

作为一种优选方案，所述第二块靠近所述第一块的工作面设置高度与所述中间固定托架5对所述耦合器件的固定高度相等。

需要说明的是，第二块处于第一块的下方，第二块工作面设置高度与中间固定托架5固定高度相等，是为了保证耦合器件在整个密封壳体中保持水平状态。

耦合端口保护套7套设在耦合端口光纤8上，并在封装后部分位于密封块2中央，起到对耦合端口8的保护作用。

作为一种优选方案，所述封装壳体1由U形型材根据所需长度切割成型。

需要说明的是，壳体可以是具有槽状结构的U型壳体，也可以采用其它的类似结构，材质可以采用铝型材，优选欧标2010型材，具有低成本以及能够达到较好的适配；壳体的材料也可以是不锈钢或其他合金材料。

作为一种优选方案，所述微腔载物台4由压电陶瓷构成，优选行程较大的堆叠压电陶瓷。

需要说明的是，微腔载物台4可以根据需要设定其工作方向，而一般来说微腔载物台4设置的方向与封装壳体1的延展方向相垂直。

作为一种优选方案，所述微腔载物台4通过开设在封装壳体1上的电驱动接口3与封装壳体1电连接。

需要说明的是，微腔载物台4与封装壳体1通过电驱动接口3电连接，能够防止在电连接时微腔载物台4受到污染。

实施例2

参照图3，本发明还提供了一种基于WGM微腔的滤波器的封装方法，利用前述所述的基于WGM微腔的滤波器的封装结构，包括，

S1：提供耦合器件8，并将所述耦合器件固定在中间固定托架5上；

S2：利用密封块2进一步固定所述耦合器件，并安装好耦合端口光纤8及耦合端口保护套7；

S3：在耦合器件的输入输出端口8分别连接带有偏振控制器的扫频激光器和探测装置；

S4：将WGM微腔9置于外部固定支架(图中未显示)；

S5：利用带有手动调节的三维压电位移台整体移动封装壳体，使WGM微腔贴近耦合器件以及微腔载物台，开启扫频激光器，在探测装置中观察透过率的变化，根据所述探测装置的探测结果优化调节偏振控制器和手动调节三维压电位移台的位置，证实在三维压电位移台加载电压的情况下，可以获得所需要的耦合滤波调节效果；

S6：撤去三维压电位移台的电压，然后将WGM微腔9利用固化胶粘接于微腔载物台4上；

S7：通过电驱动端口3为微腔载物台4加载不同的电压，使固化的WGM微腔9移动位置，证实所需要的带宽调节范围，后撤去电压；

S8：盖上壳体上盖6，形成所述的基于WGM微腔9的滤波器的封装结构。

需要说明的是，壳体可以是具有槽状结构的U型壳体，通过这种封装方案，不仅能够保证微腔载物台4不受污染，通过其上的压电陶瓷调节耦合距离以实现调节带宽的目的；辅助装置中，三维压电位移台用于调整封装壳体1，可以精密地控制封装壳体1的整体空间位置；支架用于固定耦合器件。

作为一种优选方案，所述探测装置为安装有光电探头的示波器。

作为一种优选方案，所述探测装置为光谱分析仪。

需要说明的是，在通常情况下，是使用安装有光电探头的示波器作为探测装置，而在微腔Q值较低的情况下，将使用光谱分析仪替代示波器作为探测装置。

作为一种优选方案，整体步骤均在超净室内进行。

需要说明的是，在安装过程中，在安装过程中，首先将拉制后的耦合器件固定在支架上，而后将微腔耦合器件的另一端接入到探测装置，并将耦合器件固定在中间固定托架5上，将紫外固化胶点在两端的壳体密封块2以及中间固定托架5上，将耦合器件的另一端接在连接带有偏振控制器的扫频激光器上。开启扫频激光器，在探测装置的帮助下测定透过光谱，调节WGM微腔的位置，通过辅助的三维压电平移台确定其在微腔载物台4上的位置，并用紫外光照射固化胶固定WGM微腔于微腔载物台4，将光纤在壳体外的部分用耦合端口保护套7保护起来，并且装好壳体上盖，用胶水充填其余的缝隙完成整体封装，通过这样的结构，可以方便地调整动密封块位置，从而进一步实现调节耦合距离以实现调节带宽的目的并且通过这种封装方法，降低了工艺难度和制造成本。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。