一种高精度高效耦合的FA制作方法及FA

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种高精度高效耦合的FA制作方法及FA。

背景技术

随着光通信技术的发展，光纤阵列FA的应用越来越广泛。作为光纤阵列FA的关键应用技术之一，光纤耦合显得尤为重要。常用的耦合方式有耦合器件嵌入、45°镜反射、波导光栅阵列等，但是，是这些方法工艺复杂，且对位精度 不高，同时装配较繁琐。再比如，现有技术中，也有将光纤阵列端部加工成相对于光纤轴线 45°光学平面，将两排加工后的光纤阵列的纤芯端面进行对光耦合，这种方式生产效率低，加工及设备成本高，耦合精度差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高精度高效耦合的FA制作方法及FA。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高精度高效耦合的FA制作方法，包括如下步骤：

S1：在玻璃基片上加工出与陶瓷套筒相适应的圆形通孔，并按照预设尺寸对所述玻璃基片进行分割，再沿着所述圆形通孔的方向对其上表面切割并得到阵列V槽；

S2：将光纤的一端的涂覆层剥离，并洗净后放入所述阵列V槽内，在所述玻璃基片上盖上玻璃盖板并粘接固定，得到第一中间FA；

S3：将所述陶瓷套筒完全插入所述第一中间FA内的圆形通孔内，并进行粘接固定，得到第二中间FA；

S4：对所述第二中间FA进行切割，得到第一FA和第二FA，并分别对所述第一FA和第二FA上的光纤的端面进行研磨后镀膜层；

S5：将与所述陶瓷套筒相匹配的陶瓷插芯插入所述第一FA内的所述陶瓷套筒中，并使得所述陶瓷插芯的一端露出所述第一FA，再将二者进行粘接固化；

S6：将露出所述第一FA的陶瓷插芯完全插入所述第二FA内的所述陶瓷套筒中，并进行耦合，得到最终的成品FA。

本发明的有益效果是：本发明的高精度高效耦合的FA制作方法，通过将同一个所述玻璃基片切成两部分，然后再通过设置在所述圆形通孔内的陶瓷套筒和陶瓷插芯进行精密配合，大大提高了所述第一FA和第二FA的耦合精度，并且陶瓷套筒和陶瓷插芯的机械插拔方式可实现组件的重复使用，可灵活拆分和组合，同时FA的角度、尺寸、通道数等均不受限制，可根据需求自由选择组合。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述S1中，所述圆形通孔的数量至少为两个，且相邻两个所述圆形通孔之间平行间隔设置。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置至少两个圆形通孔，这样可以通过至少两个所述陶瓷套筒和陶瓷插芯同步配合，从而使得切割后的所述第一FA和第二FA在耦合过程中更加精准的对接，避免所述第一FA和第二FA之间发生陶瓷插芯轴向方向以外的位移和角度转动。

进一步：所述陶瓷套筒的长度不大于所述圆形通孔的长度，所述陶瓷插芯的长度不大于所述圆形通孔的长度。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述陶瓷套筒的长度不大于所述圆形通孔的长度，所述陶瓷插芯的长度不大于所述圆形通孔的长度，这样可以保证所述陶瓷套筒和陶瓷插芯在完全插入所述圆形通孔内后不露出所述玻璃基片，一方面方便后续FA与其他的光学器件组合，另一方面可以保证产品的美观。

进一步：所述S2中，在所述玻璃基片上盖上玻璃盖板后，所述粘接固定包括如下步骤：

S21：先在所述阵列V槽内填满UV胶水，并用UV光源进行照射固化，使得所述光纤与所述阵列V槽固化；

S22：在所述玻璃基片上表面一侧的台阶处点满丙烯酸酯胶并用UV光源进行照射固化。

上述进一步方案的有益效果是：通过在所述阵列V槽内填满UV胶水，并照射固化可以方便将所述光纤固定在所述所述阵列V槽内，通过在所述玻璃基片上表面一侧的台阶处点满丙烯酸酯胶并进行照射固化，可以对光纤对应台阶处的部位进行有效保护。

进一步：所述S2中，在所述玻璃基片上盖上玻璃盖板，并粘接固定后，还包括如下步骤：

S23：将粘接固定好的玻璃基片和玻璃盖板放入老化箱和温度循环箱处理。

上述进一步方案的有益效果是：通过将粘接固定好的玻璃基片和玻璃盖板放入老化箱，可以加快UV胶水凝固，并使得所述玻璃基片和玻璃盖板之间的连接更加稳固，通过将粘接固定好的玻璃基片和玻璃盖板放入温度循环箱处理，可以通过反复的热胀冷缩，将胶水的应力释放，进一步提高胶水的粘接效果。

进一步：所述S4中，对所述第二中间FA进行切割前或者切割后，对同一所述第二中间FA对应的所述第一FA和第二FA进行标记。

上述进一步方案的有益效果是：通过对同一所述第二中间FA对应的所述第一FA和第二FA进行标记，这样可以确保同一所述第二中间FA对应的所述第一FA和第二FA在耦合时能达到较高精度，实现完美匹配。

进一步：所述S5中,所有所述陶瓷插芯的一端露出所述第一FA的长度相等。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所有所述陶瓷插芯的一端露出所述第一FA的长度相等，这样有利于所述第一FA和第二FA顺利耦合，并减小所述第一FA和第二FA耦合时发生轴向以外方向的偏移和角度异位。

本发明还提供了一种高精度高效耦合的FA，采用所述高精度高效耦合的FA制作方法制成。

附图说明

图1为本发明一实施例的玻璃基片加工圆形通孔后的截面示意图；

图2为本发明一实施例的玻璃基片加工阵列V槽后的截面示意图；

图3为本发明一实施例的玻璃基片放入光纤后的截面示意图；

图4为本发明一实施例的第一中间FA的截面示意图；

图5为本发明一实施例的第二中间FA的截面示意图；

图6为本发明一实施例的第二中间FA的正视结构示意图；

图7为本发明一实施例的第二中间FA切割研磨镀膜层后的正视结构示意图；

图8为本发明一实施例的陶瓷插芯插入第一FA后的正视结构示意图；

图9为本发明一实施例的陶瓷插芯插入第一FA后的立体结构示意图；

图10为本发明一实施例的第一FA与第二FA耦合的过程示意图；

图11为本发明一实施例的第一FA与第二FA耦合完成后的成品FA的正视结构示意图；

图12为本发明一实施例的高精度高效耦合的FA的爆炸结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、玻璃基片，2、光纤，3、玻璃盖板，4、丙烯酸酯胶，5、第一中间FA，6、第二中间FA，7、第一FA，8、第二FA，9、陶瓷套筒，10、陶瓷插芯，11、成品FA。

实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一种高精度高效耦合的FA制作方法, 包括如下步骤：

S1：在玻璃基片1上加工出与陶瓷套筒9相适应的圆形通孔，如图1所示，并按照预设尺寸对所述玻璃基片1进行分割，再沿着所述圆形通孔的方向对其上表面切割并得到阵列V槽，如图2所示；

S2：将光纤2的一端的涂覆层剥离，并洗净后放入所述阵列V槽内，如图3所示，在所述玻璃基片1上盖上玻璃盖板3并粘接固定，得到第一中间FA5，如图4所示；

S3：将所述陶瓷套筒9完全插入所述第一中间FA5内的圆形通孔内，并进行粘接固定，得到第二中间FA6，如图5和图6所示，；

S4：对所述第二中间FA6进行切割，得到第一FA7和第二FA8，并分别对所述第一FA7和第二FA8上的光纤2的端面进行研磨后镀膜层，如图7所示；

S5：将与所述陶瓷套筒9相匹配的陶瓷插芯10插入所述第一FA7内的所述陶瓷套筒9中，并使得所述陶瓷插芯10的一端露出所述第一FA7，再将二者进行粘接固化，如图8和图9所示；

S6：将露出所述第一FA7的陶瓷插芯10完全插入所述第二FA8内的所述陶瓷套筒9中，并进行耦合，如图10所示，得到最终的成品FA11，如图11和图12所示。

本发明的高精度高效耦合的FA制作方法，通过将同一个所述玻璃基片1切成两部分，然后再通过设置在所述圆形通孔内的陶瓷套筒9和陶瓷插芯10进行精密配合，大大提高了所述第一FA7和第二FA8的耦合精度，并且陶瓷套筒9和陶瓷插芯10的机械插拔方式可实现组件的重复使用，可灵活拆分和组合，同时FA的角度、尺寸、通道数等均不受限制，可根据需求自由选择组合。

在本发明的一个或多个实施例中，所述S1中，所述圆形通孔的数量至少为两个，且相邻两个所述圆形通孔之间平行间隔设置。通过设置至少两个圆形通孔，这样可以通过至少两个所述陶瓷套筒9和陶瓷插芯10同步配合，从而使得切割后的所述第一FA7和第二FA8在耦合过程中更加精准的对接，避免所述第一FA7和第二FA8之间发生陶瓷插芯10轴向方向以外的位移和角度转动。

实际中，为了方便所述陶瓷套筒9顺利插入所述圆形通孔内，所述圆形通孔的直径比所述陶瓷套筒9的外径大0.01mm。

为了保证所述玻璃基片1的分割精度，本发明的实施例中，采用高精度的切割机对加工出圆形通孔的玻璃基片1按照预设尺寸进行分割，然后再沿着所述圆形通孔的方向对其上表面切割并得到阵列V槽。加工出阵列V槽后，将玻璃基片1清洗干净备用。

可选地，在本发明的一个或多个实施例中，所述陶瓷套筒9的长度不大于所述圆形通孔的长度，所述陶瓷插芯10的长度不大于所述圆形通孔的长度。通过将所述陶瓷套筒9的长度不大于所述圆形通孔的长度，所述陶瓷插芯10的长度不大于所述圆形通孔的长度，这样可以保证所述陶瓷套筒9和陶瓷插芯10在完全插入所述圆形通孔内后不露出所述玻璃基片1，一方面方便后续FA与其他的光学器件组合，另一方面可以保证产品的美观。

在本发明的一个或多个实施例中，所述S2中，在所述玻璃基片1上盖上玻璃盖板3后，所述粘接固定包括如下步骤：

S21：先在所述阵列V槽内填满UV胶水，并用UV光源进行照射固化，使得所述光纤2与所述阵列V槽固化；

S22：在所述玻璃基片1上表面一侧的台阶处点满丙烯酸酯胶4并用UV光源进行照射固化。

通过在所述阵列V槽内填满UV胶水，并照射固化可以方便将所述光纤2固定在所述所述阵列V槽内，通过在所述玻璃基片1上表面一侧的台阶处点满丙烯酸酯胶4并进行照射固化，可以对光纤2对应台阶处的部位进行有效保护。

在本发明的一个或多个实施例中，所述S2中，在所述玻璃基片1上盖上玻璃盖板3，并粘接固定后，还包括如下步骤：

S23：将粘接固定好的玻璃基片1和玻璃盖板3放入老化箱和温度循环箱处理。

通过将粘接固定好的玻璃基片1和玻璃盖板3放入老化箱，可以加快UV胶水凝固，并使得所述玻璃基片1和玻璃盖板3之间的连接更加稳固，通过将粘接固定好的玻璃基片1和玻璃盖板3放入温度循环箱处理，可以通过反复的热胀冷缩，将胶水的应力释放，进一步提高胶水的粘接效果。

实际中，在老化箱和温度循环箱处理后，将产品取出进行检验，检查产品的外观是否完好，各部件之间的粘接是否稳固等。

在本发明的一个或多个实施例中，将所述陶瓷套筒9完全插入所述第一中间FA5内的圆形通孔内后，采用点UV胶水进行粘接，并采用UV光源照射固化。

可选地，在本发明的一个或多个实施例中，所述S4中，对所述第二中间FA6进行切割前或者切割后，对同一所述第二中间FA6对应的所述第一FA7和第二FA8进行标记。通过对同一所述第二中间FA6对应的所述第一FA7和第二FA8进行标记，这样可以确保同一所述第二中间FA6对应的所述第一FA7和第二FA8在耦合时能达到较高精度，实现完美匹配。

另外，本发明的实施例中，所述S4中，对光纤2的端面进行研磨后镀膜层，这里，一般是第一FA7和第二FA8中，其中一个的光纤2的端面镀透射层，另一个光纤2的端面镀反射膜层。

需要指出的是，由于研磨后的光纤2端面较小，在镀膜层时单独对光纤2端面不是很方面，实际中，通常是将所述第一FA7和第二FA8中的玻璃基片1的切割面与光纤2的端面一起镀膜层，提高镀膜效率和效果。

可选地，在本发明的一个或多个实施例中，所述S5中,所有所述陶瓷插芯10的一端露出所述第一FA7的长度相等。通过将所有所述陶瓷插芯10的一端露出所述第一FA7的长度相等，这样有利于所述第一FA7和第二FA8顺利耦合，并减小所述第一FA7和第二FA8耦合时发生轴向以外方向的偏移和角度异位。

在本发明的一个或多个实施例中，在所述S5中，将所述陶瓷插芯10插入所述第一FA7内的所述陶瓷套筒9中后，在所述陶瓷套筒9与所述陶瓷插芯10之间的缝隙内点UV胶水，并采用UV光源照射固化，以将二者固本定。

本发明还提供了一种高精度高效耦合的FA，采用所述高精度高效耦合的FA制作方法制成。

本发明的实施例中，对采用本发明的高精度高效耦合的FA制作方法制成的FA进行了测试，测试方法如下：

1、将第一FA7的尾纤与测试线的一端熔接，将测试线的另一端连接光源，将第一FA7的光纤阵列端面对准功率计收光PD，并对功率计进行损耗清零；

2、将第一FA7与第二FA8组合，将第二FA8的光纤阵列端面对准收光PD，微调第一FA7与第二FA8之间的距离，直至功率计显示的数值最小，得到测试的插损（IL）和回损（RL），测试结果如下表1和表2，分别为研磨面角度为0°和8°的测试结果：

表1

表2

从表1和表2可以看出，本发明的高精度高效耦合的FA制作方法制得的FA，与传统的插入损耗（0.2-0.5dB）相比，在大大提高了耦合效率的同时，大大降低了插入损耗，提高了回波损耗。

本发明的高精度高效耦合的FA制作方法及FA，具有如下优点和效果：

1、可实现高对准精度，对准精度保证在±0.5um以内，通过如下创新保证：

①：通过将同一个FA切成两部分再组合，保证两部分FA的通道耦合精度；

②：通过高精度陶瓷插芯和陶瓷套筒的紧配合，保证两部分的组合精度。

2、通过机械插拔的方式可实现组件的重复使用，可灵活拆分和组合。

3.FA上可组合透镜或者隔离器等很多种类的光学器件，实现不同的功能，更多样化的设计使用需求。

4.FA的角度尺寸、通道数、镀膜条件、光纤种类和连接器种类等材料和内部结构均不受限制，可根据需求自由选择组合。

5、通过机械插拔的方式取代点胶耦合工艺，极大的提高了产品的可塑性和使用途径。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。