專利名稱：光纖陣列及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由多個裸光纖構(gòu)成的光纖陣列，這些裸光纖整齊排列在兩個相對平板構(gòu)件之間，且以端面對端面的布置與連接元件(例如，光纖線，光波導線，或光路板上的光學元件)進行光路連接。更具體地說，本發(fā)明涉及便于裸光纖與連接元件進行光路和機械耦合的光纖陣列，而且還涉及制造這種光纖陣列的方法。
背景技術(shù)：
在這種類型光纖陣列中，高精度設(shè)置各個裸光纖之間的定位間隙，因此，與對應定位間隙布置的光纖線，光波導線或光路板上其他元件有關(guān)，可以容易地實現(xiàn)定位匹配和光路耦合。
在常規(guī)的光纖陣列中，用于精確設(shè)置各個裸光纖之間定位間隙的裸光纖導向板是作為這些光纖陣列的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。圖8A中所示的V形槽構(gòu)件a通常稱之為裸光纖導向板。
更具體地說，上述V形槽構(gòu)件a是這樣配置的，具有近似V形橫截面的多個槽(V形槽)a1是沿縱向形成在它的一個側(cè)面上。然后，如圖8B所示，把裸光纖c分別放置在V形槽構(gòu)件a的V形槽a1中。借助于V形槽a1的兩個橫向傾斜平面，使各個裸光纖c就地固定，并利用上部的加壓板d的向下壓力，設(shè)定這些裸光纖c的固定位置。
制成具有規(guī)則間隙的多個相同尺寸V形槽a1，可以使多個裸光纖c以規(guī)則的間隙排列。利用粘合劑填充裸光纖c(已被剝?nèi)テ渫馄さ奈锤采w光纖，即，由纖芯和包層構(gòu)成的每個光纖稱之為“裸光纖”；窄義上，這個術(shù)語可應用于被剝?nèi)テ漤敹送馄さ墓饫w帶形成的未覆蓋部分)，V形槽構(gòu)件a和加壓板d之間的間隙，并使這個粘合劑固化，可以得到圖8C所示配置的光纖陣列e(見日本專利申請公開出版物No.5-307129，No.11-242127，No.11-326704，No.2000-275465和No.2000-329971)。
現(xiàn)在，對諸如V形槽構(gòu)件a的裸光纖導向板的要求是，它具有很高的尺寸精度，因此，該裸光纖導向板涉及很高的制造成本。
此外，常規(guī)的光纖陣列配備上述的裸光纖導向板作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因此，存在的一個問題是，這種光纖陣列的成本也相應地較高。
為了解決這個問題，最近提出一種制造光纖陣列的方法，利用這種方法可以高精度排列各個裸光纖，而其中無需設(shè)置任何昂貴的裸光纖導向板(見日本專利申請公開出版物No.6-11625)。
更具體地說，如圖9A所示，這種制造方法需要安裝光纖帶定位裝置g，其上表面有多個相等間隙的V形槽；裸光纖定位裝置h，其上表面有多個相等間隙的V形槽(見圖10)；和有梯形凸臺的加壓器i，梯形凸臺嵌入到裸光纖定位裝置h的V形槽中。光纖帶k的頂端部分(被剝?nèi)テ渫馓譲1的光纜j形成的未覆蓋部分，即，覆蓋帶材料k1的光纖帶部分稱之為“光纖帶”)插入到光纖帶定位裝置g的V形槽中，以支承這些平行形式的光纖帶k。裸光纖m的頂端部分(窄義上的裸光纖；指的是被剝?nèi)Р牧蟢1的光纖帶k形成的未覆蓋部分，稱之為“裸光纖”)插入到裸光纖定位裝置h的V形槽中，以支承平行形式的裸光纖m。此外，把加壓器i放置在裸光纖定位裝置h上，以防止裸光纖m發(fā)生向上位移。此后，在裸光纖和光纖帶k的外圍表面上涂敷粘合劑n。
其次，如圖9B所示，底板r(見圖11)是這樣設(shè)置的，它的平坦面p設(shè)置在裸光纖m的下方，而角形槽q設(shè)置在光纖帶k的下方。頂板s(見圖11)也是這樣設(shè)置的，它的平坦面p設(shè)置在裸光纖m的上方，而角形槽q設(shè)置在光纖帶k的上方。因此，裸光纖m夾在頂板s與底板r的中間，在這種狀態(tài)下使粘合劑n固化，從而把頂板s和底板r粘結(jié)在一起。此后，移去沿整體的頂板s和底板r延伸的粘合劑n和裸光纖m，從而得到圖9C所示的光纖陣列t。
按照這種制造方法，借助于光纖帶定位裝置g，裸光纖定位裝置h和加壓器i，排列各個裸光纖m，而制成的光纖陣列t沒有任何裸光纖導向板，從而可以顯著地降低這種光纖陣列的制造成本。
然而，這種制造方法存在一個問題，裸光纖m不可能是高精度排列的，其理由如以下所述，而且，在不減小裸光纖之間定位間隙精度的條件下，它不是一種可以降低制造成本的方法。
更具體地說，在這種制造方法中，可以高精度排列圖9A所示夾在裸光纖定位裝置h與加壓器i中間的部分裸光纖m(然而，如圖9B所示，這些部分對應于從整體頂板s和底板r延伸的部分裸光纖m，在以下描述的方式下，這些部分是與未覆蓋的粘合劑一起被去除的部分)。然而，當裸光纖m從裸光纖定位裝置h向光纖帶定位裝置g延伸時，這部分裸光纖m的張力可能會松弛，因此，高精度排列這些部分的裸光纖m是很困難的。有人提出加張力到光纖帶定位裝置g與裸光纖定位裝置h之間的裸光纖m，作為防止裸光纖m張力松弛的一種方法。然而，這種方法存在這樣一個問題，它可能造成裸光纖m的斷裂。
此外，加粘合劑n到圖9A所示裸光纖m的外圍表面，由于粘合劑n的表面張力，可能使裸光纖m產(chǎn)生互相接近的移動。而且，當頂板s或底板r從上至下或從下至上與涂敷粘合劑n的裸光纖m接觸時，如圖9B所示，由于粘合劑n的表面張力，裸光纖m與頂板s或底板r就互相接近。這些情況都可能使裸光纖m的間隙發(fā)生變化，因此，實現(xiàn)各個裸光纖m的精確排列是很困難的。
此外，使頂板s或底板r從上至下或從下至上與涂敷粘合劑n的裸光纖m接觸，由于頂板s與底板r之間裸光纖m上接觸壓力的微小差別，可能使裸光纖m發(fā)生位移，因此，實現(xiàn)各個裸光纖m的精確排列是很困難的。
由于這些原因，日本專利申請公開出版物No.6-11625中公開的制造光纖陣列方法存在這樣的問題，不能高精度地排列各個裸光纖m。
在這種技術(shù)背景下，本發(fā)明者提出一個光纖陣列制造方法的建議，在不降低裸光纖的定位間隙精度的條件下，通過省略昂貴裸光纖導向板的設(shè)置，可以降低制造成本(見日本專利申請公開出版物No.2000-193844，它相當于美國專利No.6,368,441)。
更具體地說，在這種光纖陣列制造方法中，如圖12A所示，裸光纖m保持在裸光纖導向板h的V形槽h1中，因此，它們之間是整齊排列的。
其次，如圖12B所示，使具有粘合層(未畫出)的平板構(gòu)件A與裸光纖導向板h排列的各個裸光纖m接觸，利用透明的壓力裝置Z加壓力到平板構(gòu)件A的背面而使它們受力，從而使裸光纖m夾在裸光纖導向板h和平板構(gòu)件A的中間，在這種狀態(tài)下，各個裸光纖m通過粘合層固定到平板構(gòu)件A上。此后，使裸光纖m從裸光纖導向板h中分開。
其次，如圖12C所示，平板構(gòu)件B疊合地裝配到平板構(gòu)件A上固定的裸光纖m。此后，使平板構(gòu)件B上的未固化樹脂材料固化以制成固化產(chǎn)品，從而使平板構(gòu)件A和平板構(gòu)件B形成整體。
最后，移去從整體平板構(gòu)件A和平板構(gòu)件B端面向外延伸的裸光纖m。因此，制成這種光纖陣列。
在利用這種方法制成的光纖陣列中，裸光纖m保持在由裸光纖導向板h排列的區(qū)域中，這些裸光纖m安裝到平板構(gòu)件A與平板構(gòu)件B之間。因此，與日本專利申請公開出版物No.6-11625中公開的方法制成的光纖陣列比較，可以高精度設(shè)置該光纖陣列中的定位間隙。
現(xiàn)在，若平板構(gòu)件A的厚度與平板構(gòu)件B的厚度在沿裸光纖m排列方向的長度上是完全相同的，則不存在任何問題。然而，如圖13所示，在裝配光纖陣列時，若與保持裸光纖m相對一側(cè)的平板構(gòu)件B的平坦面是作為排列標準面B1，則平板構(gòu)件B的厚度可能變得不均勻，如圖13所示(d1與d2不相等)。在這種情況下，由于這種厚度尺寸的非均勻性，從各個裸光纖m的中心點到排列標準面B1的距離可能發(fā)生變化，就不可能使排列標準面B1到各個裸光纖m中心點的距離調(diào)整到理想的預置距離H。曾出現(xiàn)過這樣的問題。
例如，安裝到光纖陣列上的單模光纖和引導通過光波導路徑的光線，其直徑約為10μm。因此，若單模光纖和光波導路徑的定位偏差為10μm或更大，則不能保證它們之間的互導，所以，不可能起動可以使導向光強度最大的任何定位調(diào)整操作。曾出現(xiàn)過這樣的問題。
在一些情況下，由于通常使用的平板構(gòu)件B的厚度變化可以達到或超過10μm，不管如何精確地設(shè)置光導路徑的尺寸，仍不能保證導向光。因此，曾出現(xiàn)過這樣的問題，不可能起動使導向光強度最大的任何定位調(diào)整操作。
順便說一下，還存在另一個問題，在平板構(gòu)件B上安裝裸光纖，通過保持平板構(gòu)件B的厚度達到預定值和具有高精度，可以高精度保持設(shè)置裸光纖的定位精度，但這需要具有高精度制作平板構(gòu)件的技術(shù)，它導致成本的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明注意到這些問題。因此，本發(fā)明的目的是提供一種光纖陣列，其中即使利用有不均勻厚度的平板購件，可以調(diào)整排列標準面到各個裸光纖中心點的距離為預置距離H，并提供一種制造這種光纖陣列的方法。
即，按照本發(fā)明的光纖陣列是一種由多個裸光纖構(gòu)成的光纖陣列，這些裸光纖整齊排列在兩個相對的平板構(gòu)件之間，且以端面對端面的布置與連接元件形成光路連接，其中裸光纖設(shè)置成與一個平板構(gòu)件A的平坦面接觸，由粘合劑制成的調(diào)整層置于另一個平板構(gòu)件B與平板構(gòu)件A之間，其中在裝配光纖陣列時，與調(diào)整層相對一側(cè)的平板構(gòu)件B的平坦面作為排列標準面；和滿足條件(dmax+r)＜H的調(diào)整層補償與預置距離H的偏差，偏差是由于平板構(gòu)件B的厚度非均勻性造成的，其中從i)裸光纖的中心線到ii)排列標準面的理想預置距離是用H表示，中心線是通過連接整齊排列的裸光纖端面的中心點形成的，平板構(gòu)件B的最大厚度值是用dmax表示，而各個裸光纖的端面半徑是用r表示，從而使各個裸光纖的中心點到排列標準面的距離設(shè)置成與預置距離H相等或基本相等。
按照本發(fā)明的光纖陣列制造方法是一種制造上述光纖陣列的方法，該方法包括以下步驟把裸光纖定位裝置的各行V形槽中保持的各個裸光纖固定到平板構(gòu)件A的平坦面上，從而制成由平板構(gòu)件A和多個裸光纖構(gòu)成的固定件；在把固定到平板構(gòu)件A平坦面的裸光纖各個外圍表面與標準平面接觸的同時，調(diào)整固定件和預定標準平面中至少一個的姿態(tài)(相對排列)，以保證裸光纖的上述中心線與標準平面之間的平行性，并設(shè)置i)裸光纖的各個外圍表面與ii)標準平面之間的垂直距離為零，裸光纖的各個外圍表面與標準平面保持接觸；在保持固定件中裸光纖的上述中心線與標準平面之間平行性的同時，使固定件與標準平面分開一個預定距離，此后，在標準平面上設(shè)置另一個平板構(gòu)件B；在保持固定件中裸光纖的上述中心線與標準平面之間平行性的同時，使固定件與標準平面接近一個預定距離，此后，在粘合劑置于平板構(gòu)件B與平板構(gòu)件A之間的狀態(tài)下，粘結(jié)置于標準平面上的平板構(gòu)件B和固定件中的平板構(gòu)件A；和使粘合劑固化以形成滿足上述條件(dmax+r)＜H的調(diào)整層，設(shè)定從各個裸光纖的中心點到排列標準面的距離與預置距離H相等或基本相等。


圖1是按照本發(fā)明光纖陣列配置的剖面示意圖。
圖2A，2B和2C是按照例1制造光纖陣列的步驟圖。
圖3A，3B和3C是按照例1制造光纖陣列的后續(xù)步驟圖。
圖4A和4B是按照例1制造光纖陣列的后續(xù)步驟圖。
圖5A，5B和5C是按照例2制造光纖陣列的步驟圖。
圖6A，6B和6C是按照例2制造光纖陣列的后續(xù)步驟圖。
圖7A和7B是按照例2制造光纖陣列的后續(xù)步驟圖。
圖8A是按照常規(guī)例子的V形槽構(gòu)件的透視示意圖；8B是常規(guī)光纖陣列的分解透視圖，其中V形槽構(gòu)件是作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件；和圖8C是常規(guī)光纖陣列的透視示意圖。
圖9A，9B和9C是按照常規(guī)例子制造光纖陣列的步驟圖，其中沒有設(shè)置裸光纖導向板。
圖10是按照常規(guī)例子光纖陣列制造方法中使用的裸光纖定位裝置的透視示意圖，其中沒有設(shè)置裸光纖導向板。
圖11是按照常規(guī)例子光纖陣列制造方法中使用的頂板和底板的透視示意圖，其中沒有設(shè)置裸光纖導向板。
圖12A，12B和12C是按照改進方法制造光纖陣列的步驟圖，其中沒有設(shè)置裸光纖導向板。
圖13是按照常規(guī)例子的光纖陣列中展現(xiàn)不良效果的例子。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細地描述本發(fā)明。
如圖1所示，光纖陣列100主要是由一對平板構(gòu)件，即，平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件B1，整齊排列在這些平板構(gòu)件A2與平板構(gòu)件B1之間的多個裸光纖5和調(diào)整層7構(gòu)成，調(diào)整層7同樣地配置在平板構(gòu)件A2與平板構(gòu)件B1之間并由粘合劑6制成，粘合劑6包含樹脂和無機填充劑的混合物。
各個裸光纖5設(shè)置成與平板構(gòu)件A2的平坦面接觸。調(diào)整層7置于平板構(gòu)件B1和平板構(gòu)件A1的中間，其中在裝配光纖陣列時，與調(diào)整層7相對一側(cè)的平板構(gòu)件B的平坦面作為排列標準面3。滿足條件(dmax+r)＜H的調(diào)整層補償與預置距離H的偏差，偏差是由于平板構(gòu)件B1厚度的非均勻性造成的，其中從i)裸光纖5的中心線到ii)排列標準面3的理想預置距離是用H表示，中心線是由連接整齊排列的裸光纖5端面的中心點形成的，平板構(gòu)件B1的最大厚度值是用dmax表示，而各個裸光纖5的端面半徑是用r表示，從而使各個裸光纖5的中心點到排列標準面3的距離設(shè)置成與預置距離H相等或基本相等。(以下把連接裸光纖5端面的中心點形成的中心線簡單地稱之為中心線。)此外，在這個光纖陣列100中，高精度設(shè)置平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件B1中至少一個構(gòu)件的一側(cè)(側(cè)面)與任何裸光纖5(在圖1中，它是附圖中右側(cè)的裸光纖)端面的中心點之間的水平距離W為理想的預置值。
在這個光纖陣列100中，各個裸光纖5的中心點到排列標準面3的距離設(shè)置成與預置距離H相等或基本相等，而且，高精度設(shè)置平板構(gòu)件A2或平板構(gòu)件B1的一側(cè)(側(cè)面)與任何裸光纖5之間的水平距離為理想的預置值。因此，在裝配這種光纖陣列時，使平板構(gòu)件B1的平坦面作為排列標準面3，這種光纖陣列的優(yōu)點是，它可以與連接元件進行光路和機械耦合，例如，與這個光纖陣列相對配置的光波導路徑。
以下參照附圖描述制造這種光纖陣列100的方法。
首先，如圖2A所示，把表面上有V形槽的裸光纖定位裝置8放置在平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13上。這個裸光纖定位裝置8的一側(cè)(側(cè)面)設(shè)置成緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的水平位置標準墻面15。裸光纖定位裝置8的各個V形槽安排成精確的水平位置，從其緊靠水平位置標準墻面15上的裸光纖定位裝置8的側(cè)面延伸。因此，其結(jié)果是，相對于水平位置標準墻面15，各個V形槽沿精確的水平位置排列。于是，各個裸光纖5分別放入V形槽中以保持對齊。
其次，如圖2B所示，平板構(gòu)件A2放置在平板構(gòu)件A支承裝置上(未畫出)。平板構(gòu)件A2還這樣放置，它的一側(cè)(側(cè)面)緊靠水平位置標準墻面14，標準墻面14是平板構(gòu)件A支承裝置的一部分。此處，水平位置標準墻面14與水平位置標準墻面15之間的水平距離α精確地設(shè)置成圖2A所示的理想值。薄的固定粘合層17也形成在平板構(gòu)件A2上，它的側(cè)面對著裸光纖定位裝置8。例如，利用紫外固化粘合劑作為固定粘合層17。例如，利用紫外線透明的材料作為平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置。
其次，如圖2C所示，降低平板構(gòu)件A2以使其固定粘合層17與裸光纖定位裝置8上對齊的裸光纖5接觸。在這種狀態(tài)下，利用紫外線照射平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置，該紫外線傳輸通過平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A，從而使固定粘合層17固化，因此，裸光纖5固定到平板構(gòu)件A2上。
其次，如圖3A所示，升高由裸光纖5和平板構(gòu)件A2構(gòu)成的固定件10，并從平板構(gòu)件B支承裝置12中移去裸光纖定位裝置8。至于裸光纖定位裝置8，可以重復使用同一個裸光纖定位裝置或有相同尺寸的復制品，因此，總是很容易設(shè)置平板構(gòu)件B支承裝置12的水平位置標準墻面15與裸光纖5之間水平距離為理想的恒定值。
其次，如圖3B所示，降低由裸光纖5和平板構(gòu)件A2構(gòu)成的固定件10，使裸光纖5的外圍下表面緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13。此處，借助于擺動機構(gòu)(未畫出)，可以控制平板構(gòu)件A支承裝置，因此，在平板構(gòu)件A支承裝置的側(cè)面與水平位置標準墻面接觸的狀態(tài)下，可以自由地改變固定件10的姿態(tài)(相對排列)。因此，可以使裸光纖5的外圍下表面精確地沿垂直位置標準墻面13延伸，并使它平行于垂直位置標準墻面13(即，裸光纖5的中心線平行于垂直位置標準墻面13)。在保持這種平行性的狀態(tài)下，借助于卡盤機構(gòu)(未畫出)，使平板構(gòu)件A支承裝置和固定件10的姿態(tài)固定。此外，在裸光纖5的外圍下表面與垂直位置標準墻面13接觸的狀態(tài)下(即，垂直位置標準墻面13與裸光纖5的外圍下表面之間的垂直距離為零，該外圍下表面與標準墻面13保持接觸)，記錄垂直位置標準墻面16的高度h0作為“0”標準值。為了測量垂直位置標準墻面16的高度，可以利用高精度位移測量裝置，例如，激光測距儀。
其次，如圖3C所示，在裸光纖的外圍下表面與垂直位置標準墻面13之間保持平行性(即，裸光纖5中心線與垂直位置標準墻面13之間平行性)，水平位置標準墻面14與水平位置標準墻面15之間的水平距離α保持恒定，以及固定件10中平板構(gòu)件A2的側(cè)面與水平位置標準墻面14保持接觸的狀態(tài)下，升高固定件10到預定高度。此后，把平板構(gòu)件B1放置在平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13上。此處，使平板構(gòu)件B1的一側(cè)(側(cè)向面)緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的水平位置標準墻面15。
其次，如圖4A所示，把粘合劑6送入到平板構(gòu)件B1的上表面，平板構(gòu)件B1的上表面緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的水平位置標準墻面15。例如，可以利用紫外固化粘合劑作為粘合劑6。
此后，在保持由裸光纖5和平板構(gòu)件A2構(gòu)成的固定件10姿態(tài)和平行位置的狀態(tài)下，降低平板構(gòu)件A支承裝置的高度，直至垂直位置標準墻面16的高度到達h1，因此形成圖4B所示的狀態(tài)，其中平板構(gòu)件A2，平板構(gòu)件B1和裸光纖5通過粘合劑6已粘結(jié)在一起。
當垂直位置標準墻面16的高度為h1時，如圖4B所示，由粘合劑6制成的調(diào)整層7置于裸光纖5的外圍下表面與平板構(gòu)件B1的上表面之間。在此階段，利用紫外線照射平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置，該紫外線傳輸通過平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置使粘合劑6固化，所以，平板構(gòu)件A2，平板構(gòu)件B1和裸光纖5粘結(jié)在一起。因此，制成圖1所示的光纖陣列100。
在這個光纖陣列制造方法中，如圖3B所示，降低由裸光纖5和板構(gòu)件A2構(gòu)成的固定件10，使裸光纖5的外圍下表面緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13。因此，裸光纖5的外圍下表面精確地沿垂直位置標準墻面13的方向延伸，它平行于垂直位置標準墻面13。由于高精度設(shè)置每個裸光纖5的直徑為恒定值，其精度為±0.5μm或更小，還設(shè)置裸光纖5的中心線平行于垂直位置標準墻面13，中心線是由連接各個裸光纖5端面的中心點形成的。
在保持這種平行性的狀態(tài)下，由于平板構(gòu)件B1放置在平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13上，以完成平板構(gòu)件B1與固定件10的粘結(jié)，固定件10是由裸光纖5和平板構(gòu)件A2構(gòu)成，如圖4B所示，可以精確地設(shè)置裸光纖5中心線與平板構(gòu)件B1的排列標準面3互相平行。
即使所用平板構(gòu)件B1的厚度尺寸是不均勻的(最大厚度為dmax)，置于裸光纖5的中心線與平板構(gòu)件B1之間的調(diào)整層7補償與預置距離H的偏差，偏差是由于厚度的非非均勻性造成的，從而可以設(shè)置各個裸光纖5的中心點到排列標準面3的距離與預置距離H相等或基本相等。
在這種光纖陣列制造方法中，還調(diào)整圖4A所示垂直位置標準墻面的高度h1，因此，可以使裸光纖5的中心線到排列標準面3的距離調(diào)整到理想的預置距離H。
此處，若光纖陣列的結(jié)構(gòu)是使裸光纖5與平板構(gòu)件B1的平坦面接觸(不同于圖4B所示的情況)，則平板構(gòu)件B1的厚度尺寸不符合從裸光纖5的中心線到排列標準面3的預置距離H。厚度尺寸的絕對值也隨不同的平板構(gòu)件B1而發(fā)生變化。
然而，在按照本發(fā)明的光纖陣列及其制造方法中，若粘合劑(樹脂)在固化之前放入到裸光纖5與平板構(gòu)件B1之間，由于粘合劑的流動，置于裸光纖5與平板構(gòu)件B1之間的調(diào)整層可以任意地改變厚度尺寸。這就可以調(diào)整垂直位置標準墻面16的高度h1，因此，可以使各個裸光纖5的中心線到平板構(gòu)件B1的排列標準面3的距離變得一致，高精度地達到理想的預置距離H。順便說一下，可以利用高精度位移測量裝置，例如，激光測距儀，測量垂直位置標準墻面16的高度，因此，預置距離H可以調(diào)整到微米單位。即使考慮到各個構(gòu)件中保持機構(gòu)的機械定位誤差，很容易設(shè)定預置距離H的精度為±5μm或更小。
此外，在按照本發(fā)明的光纖陣列制造方法中，相對于圖2A所示的水平位置標準墻面15，可以精確地確定裸光纖定位裝置8中各個V形槽的水平位置。因此，相對于水平位置標準墻面15，可以精確地確定各行裸光纖5的水平位置(即，裸光纖5的中心線水平位置)；相對于圖2B所示的水平位置標準墻面14，可以精確地確定平板構(gòu)件A2的水平位置；以及保持水平位置標準墻面14與水平位置標準墻面15之間的水平距離α為圖2C所示的恒定值。因此，也可以高精度地設(shè)定裸光纖5端面的中心點與平板構(gòu)件B1的側(cè)面之間的水平距離W(見圖1)。
以下通過舉例更詳細地描述本發(fā)明。
例1在圖2A所示的步驟中，裸光纖定位裝置8放置在平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13上。裸光纖定位裝置8的一側(cè)(側(cè)面)設(shè)置成緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的水平位置標準墻面15。在裸光纖定位裝置8中，附圖中最右端V形槽的中心位置離光纖定位裝置8的側(cè)面精確地設(shè)置為1000μm，該側(cè)面緊靠水平位置標準墻面15。然后，把裸光纖5分別放入V形槽中以保持對齊。此處，每個裸光纖5的直徑為125μm。
在圖2B所示的后續(xù)步驟中，平板構(gòu)件A2放置在平板構(gòu)件A支承裝置上(未畫出)。平板構(gòu)件A2是由石英玻璃制成的，其厚度為1000μm，和寬度為3500μm。平板構(gòu)件A2是這樣放置的，它的一側(cè)(側(cè)面)緊靠水平位置標準墻面14，標準墻面14是平板構(gòu)件A支承裝置的一部分。此處，精確地設(shè)置水平位置標準墻面14與水平位置標準墻面15之間的水平距離α為250μm。薄的固定粘合層17也形成在平板構(gòu)件A2上，其側(cè)面對著裸光纖定位裝置8。固定粘合層17是由紫外固化環(huán)氧樹脂制成。平板構(gòu)件A支承裝置是由石英玻璃制成，它對紫外線是透明的。
在圖2C所示的步驟中，降低平板構(gòu)件A2，使它的固定粘合層17與裸光纖定位裝置8上對齊的裸光纖5接觸。在這種狀態(tài)下，利用紫外線照射平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置，該紫外線傳輸通過平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件支承裝置，從而使固定粘合層17固化，因此，裸光纖5固定到平板構(gòu)件A2上。
在圖3A所示的步驟中，升高由裸光纖5和平板構(gòu)件A2構(gòu)成的固定件10，并從平板構(gòu)件支承裝置12中移去裸光纖定位裝置8。至于裸光纖定位裝置8，可以重復使用同一個裸光纖定位裝置8。
在圖3B所示的步驟中，降低固定件10，使裸光纖5的外圍下表面緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13。此處，借助于擺動機構(gòu)(未畫出)，可以控制平板構(gòu)件A支承裝置，因此，在固定件10中平板構(gòu)件A支承裝置的側(cè)面與水平位置標準墻面14接觸的狀態(tài)下，可以自由地改變固定件10的姿態(tài)(相對排列)。因此，可以使裸光纖5的外圍下表面精確地沿垂直位置標準墻面13延伸，并使它平行于垂直位置標準墻面13。在保持這種平行性的狀態(tài)下，借助于卡盤機構(gòu)(未畫出)，可以固定平板構(gòu)件A支承裝置和固定件10的姿態(tài)。此外，在裸光纖5的外圍下表面與垂直位置標準墻面13接觸(即，垂直位置標準墻面13與裸光纖5的外圍下表面之間的垂直距離為零，裸光纖5的外圍下表面保持與標準墻面13接觸)的狀態(tài)下，使垂直位置標準墻面16的高度h0復位到“0”標準值。為了測量垂直位置標準墻面16的高度，利用激光側(cè)距儀。
在圖3C所示的步驟中，在裸光纖5的外圍下表面與垂直位置標準墻面13之間保持平行性(即，裸光纖5的中心線與垂直位置標準墻面13之間的平行性)，水平位置標準墻面14與水平位置標準墻面15之間水平距離α保持恒定，以及固定件10中平板構(gòu)件A2的側(cè)面與水平位置標準墻面14保持接觸的狀態(tài)下，上升固定件10，直至垂直位置標準墻面16的高度測量值達到或超過5000μm。此后，平板構(gòu)件B1放置在平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13上。此處，平板構(gòu)件B1的一側(cè)(側(cè)面)設(shè)置成緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的水平位置標準墻面15。平板構(gòu)件B1是由石英玻璃制成，其950μm厚度的非均勻性為±2μm，和寬度為4000μm。
在圖4A所示的步驟中，把粘合劑6送入到平板構(gòu)件B1的上表面。作為粘合劑6，使用紫外固化環(huán)氧樹脂(商標名NA3925，可以從NTT-AT公司購買)，其中已混合重量比為25％的石英填充劑以控制它的固化收縮率等于或小于4％。此后，在保持固定件10姿態(tài)和水平位置的狀態(tài)下，降低平板構(gòu)件A支承裝置，直至垂直位置標準墻面16的高度h1達到1000μm，因此實現(xiàn)圖4B所示的狀態(tài)，其中平板構(gòu)件A2，平板構(gòu)件B1和裸光纖5通過粘合劑6粘結(jié)在一起。
當垂直位置標準墻面16的高度h1為1000μm時，把調(diào)整層7置于裸光纖5的外圍下表面與平板構(gòu)件B1的上表面之間，調(diào)整層7相對于50μm厚度中心值的厚度非均勻性為±2μm。在此階段，利用紫外線照射平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置，該紫外線傳輸通過平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置，使粘合劑6固化，所以，平板構(gòu)件A2，平板構(gòu)件B1和裸光纖5粘結(jié)在一起。因此，制成圖1所示的光纖陣列100。此處，由于固化收縮率，調(diào)整層的厚度減小2μm達到48μm。此外，裸光纖5中心線與平板構(gòu)件B1中排列標準面3之間的預置距離H為1060.5μm。
平板構(gòu)件B1的厚度變化如圖1所示，但這種厚度變化被置于各行裸光纖5與平板構(gòu)件B1之間調(diào)整層7的變化所抵消或補償(由于上述固化之前粘合劑的流動)。因此，各行裸光纖5與平板構(gòu)件B1中排列標準面3之間的預置距離H保持在1060.5μm的恒定值，不考慮平板構(gòu)件B1中的斑痕。最右端裸光纖5端面的中心點與平板構(gòu)件B1的側(cè)面4之間的水平距離W(見圖7B)也設(shè)置為1000μm。
隨后，重復以上的步驟，但改變平板構(gòu)件B1。這此使用的平板構(gòu)件B1厚度為960μm，不同于以上的厚度950μm。按照完全相同的過程，降低平板構(gòu)件A支承裝置，直至垂直位置標準墻面16的高度h1達到1000μm，所以，在裸光纖5的外圍下表面與平板構(gòu)件B1的上表面之間形成厚度為40μm的調(diào)整層7。這個調(diào)整層7在固化收縮之后變成38.4μm。因此，裸光纖5的中心線與平板構(gòu)件B1中排列標準面3之間的預置距離H變成1060.9μm，展示對應于以上高精度情況的結(jié)果。
例2以下參照附圖詳細描述不同于例1的光纖陣列制造方法。
在圖5A所示的步驟中，把裸光纖定位裝置8放置在平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13上，在這個例子中提供倒置的平板構(gòu)件B支承裝置12。裸光纖定位裝置8的一側(cè)(側(cè)面)設(shè)置成緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的水平位置標準墻面15。在裸光纖定位裝置8中，附圖中最右端V形槽的中心位置離光纖定位裝置8側(cè)面的距離精確地設(shè)置為1000μm，該側(cè)面緊靠水平位置標準墻面15。然后，把裸光纖5分別放入V形槽中以保持對齊。此處，光纖定位裝置8的V形槽面朝下，如圖5A所示，其中裸光纖5可以對齊地放入V形槽中，這是由于裸光纖5有剛性(在利用支承裝置(未畫出)把裸光纖5固定到它的基端一側(cè)的條件下，即，它的光纖帶一側(cè))。每個裸光纖5的直徑為125μm。
在圖5B所示的后續(xù)步驟中，平板構(gòu)件A2放置在平板構(gòu)件A支承裝置11上。平板構(gòu)件A2是由石英玻璃制成，其厚度為1000μm，和寬度為3500μm。平板構(gòu)件A2是這樣放置的，它的一側(cè)(側(cè)面)緊靠平板構(gòu)件A支承裝置11的水平位置標準墻面14。此處，水平位置標準墻面14與水平位置標準墻面15之間的水平距離α(見圖5A)精確地設(shè)置為250μm。薄的固定粘合層17也形成在平板構(gòu)件A2上，其側(cè)面朝向裸光纖定位裝置8。固定粘合層17是由紫外固化環(huán)氧樹脂制成。平板構(gòu)件A支承裝置11是由石英玻璃制成，它對紫外線是透明的。
在圖5C所示的后續(xù)步驟中，降低裸光纖定位裝置8，使固定粘合層17與裸光纖定位裝置8上對齊的裸光纖5接觸。在這種狀態(tài)下，利用紫外線照射平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置11，該紫外線傳輸通過平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置11，從而使固定粘合層17固化，所以，裸光纖5固定到平板構(gòu)件A2，形成由裸光纖5和平板構(gòu)件A2構(gòu)成的固定件10。
在圖6A所示的步驟中，升高平板構(gòu)件B支承裝置12，并從平板構(gòu)件B支承裝置12中移去裸光纖定位裝置8。至于裸光纖定位裝置8，可以重復使用同一個裸光纖定位裝置8。
在圖6B所示的步驟中，降低平板構(gòu)件B支承裝置12，使裸光纖5的外圍上表面緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13。此處，借助于擺動機構(gòu)(未畫出)，可以控制平板構(gòu)件B支承裝置12，所以，在水平位置標準墻面15的水平位置保持不變的狀態(tài)下，可以自由地改變垂直位置標準墻面13的傾角。因此，可以使垂直位置標準墻面13精確地沿裸光纖5的外圍上表面延伸，并可以使它平行于裸光纖5的外圍上表面(即，裸光纖5的中心線與垂直位置標準墻面13互相平行)。在保持這種平行性的狀態(tài)下，借助于卡盤機構(gòu)(未畫出)，固定平板構(gòu)件B支承裝置12的姿態(tài)。此外，在裸光纖5的外圍上表面與垂直位置標準墻面13接觸(即，垂直位置標準墻面13與裸光纖5的外圍上表面之間的垂直距離為零，裸光纖5的外圍上表面與標準墻面13保持接觸)，垂直位置標準墻面16的高度h0復位到“0”標準值。為了測量垂直位置標準墻面16的高度，利用激光測距儀。
在圖6C所示的步驟中，在固定到平板構(gòu)件A2的裸光纖5外圍上表面與平板構(gòu)件B支承裝置12中垂直位置標準墻面13之間保持平行性，水平位置標準墻面14與水平位置標準墻面15之間水平距離α保持恒定，以及固定件10中平板構(gòu)件A2的側(cè)面與水平位置標準墻面14保持接觸的狀態(tài)下，升高平板構(gòu)件B支承裝置12，直至量垂直位置標準墻面16的高度測量值達到或超過5000μm。然后，把粘合劑6送入到平板構(gòu)件A2的上表面。作為粘合劑6，使用紫外固化環(huán)氧樹脂(商標名NA3925；可以從NTT-AT公司購買)，其中已混合重量比為25％的球形石英填充劑以控制它的固化收縮率等于或小于4％。
在圖7A所示的步驟中，平板構(gòu)件B1放置在平板構(gòu)件B支承裝置12的垂直位置標準墻面13上。此處，平板構(gòu)件B1的一側(cè)(側(cè)面)設(shè)置成緊靠平板構(gòu)件B支承裝置12的水平位置標準墻面15。平板構(gòu)件B1是由石英玻璃制成，其950μm厚度的非均勻性為±2μm，和寬度為4000μm。
此后，在保持平板構(gòu)件B支承裝置12的姿態(tài)和水平位置的狀態(tài)下，降低平板構(gòu)件B支承裝置12，直至垂直位置標準墻面16的高度h1達到1000μm，因此得到圖7B所示的狀態(tài)，其中平板構(gòu)件A2，平板構(gòu)件B1和裸光纖5通過粘合劑6已粘結(jié)在一起。此處，當垂直位置標準墻面16的高度h1為1000μm時，調(diào)整層7置于裸光纖5的外圍上表面與平板構(gòu)件B1的上表面之間，調(diào)整層7相對于50μm厚度中心值的厚度非均勻性為±2μm。
在此階段，利用紫外線照射平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置11，該紫外線傳輸通過平板構(gòu)件A2和平板構(gòu)件A支承裝置11，從而使粘合劑6固化，所以，平板構(gòu)件A2，平板構(gòu)件B1和裸光纖5粘結(jié)在一起。由于固化收縮率，調(diào)整層7的厚度減小2.5μm而變成48μm。于是，裸光纖5的中心線(由連接裸光纖5橫截面的中心點形成的直線)與平板構(gòu)件B1的上表面(即，排列標準面3)之間的預置距離H變成1060.5μm。
平板構(gòu)件B1的厚度變化如圖7所示，但這種變化被置于各行裸光纖5與平板構(gòu)件B1之間調(diào)整層7的變化(由于上述固化之前粘合劑的流動)所抵消和補償。因此，各行裸光纖5與平板構(gòu)件B1中排列標準面3之間的預置距離H保持為1060.5μm的恒定值，不考慮平板構(gòu)件B1中的斑痕。最右端裸光纖5端面的中心點與平板構(gòu)件B1的側(cè)面4之間的水平距離W(見圖7B)也設(shè)置為1000μm。
隨后，重復以上的步驟，但改變平板構(gòu)件B1。這次使用的平板構(gòu)件B1厚度為960μm，不同于以上的厚度950μm。按照完全相同的過程，降低平板構(gòu)件B支承裝置12，直至垂直位置標準墻面16的高度h1達到1000μm，所以，在裸光纖5的外圍上表面與平板構(gòu)件B1的下表面之間形成厚度為40μm的調(diào)整層7。這個調(diào)整層7在固化收縮之后變成38.4μm。因此，裸光纖5的中心線與平板構(gòu)件B1中排列標準面3之間的預置距離H變成1060.9μm，展示對應于以上高精度情況的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種由多個裸光纖構(gòu)成的光纖陣列，這些裸光纖整齊排列在兩個相對的平板構(gòu)件之間，且以端面對端面的布置與連接元件形成光路連接，其中裸光纖設(shè)置成與一個平板構(gòu)件A的平坦面接觸，由粘合劑制成的調(diào)整層置于另一個平板構(gòu)件B與平板構(gòu)件A之間，其中在裝配光纖陣列時，與調(diào)整層相對一側(cè)的平板構(gòu)件B的平坦面作為排列標準面；和滿足條件(dmax+r)＜H的調(diào)整層補償與預置距離H的偏差，偏差是由于平板構(gòu)件B的厚度非均勻性造成的，其中從i)裸光纖的中心線到ii)排列標準面的理想預置距離是用H表示，中心線是通過連接整齊排列的裸光纖端面的中心點形成的，平板構(gòu)件B的最大厚度值是用dmax表示，而各個裸光纖的端面半徑是用r表示，從而使各個裸光纖的中心點到排列標準面的距離設(shè)置成與預置距離H相等或基本相等。
2.按照權(quán)利要求1的光纖陣列，其中所述調(diào)整層包括樹脂與無機填充劑的混合物。
3.按照權(quán)利要求2的光纖陣列，其中所述樹脂是光固化樹脂的固化產(chǎn)品。
4.按照權(quán)利要求1至3中任何一個的光纖陣列，其中從各個裸光纖的中心點到排列標準面的距離相對于理想預置距離H的精度等于或小于±5μm。
5.按照權(quán)利要求1至3中任何一個的光纖陣列，其中平板構(gòu)件A和平板構(gòu)件B中至少一個構(gòu)件的一個側(cè)面與任何一個裸光纖端面的中心點之間的水平距離W相對于理想預置值的精度等于或小于±5μm。
6.一種制造由多個裸光纖構(gòu)成光纖陣列的方法，多個裸光纖整齊排列在兩個相對的平板構(gòu)件之間，且以端面對端面的布置與連接元件形成光路連接；該方法包括以下步驟把裸光纖定位裝置的各行V形槽中保持的各個裸光纖固定到平板構(gòu)件A的平坦面上，從而制成由平板構(gòu)件A和多個裸光纖構(gòu)成的固定件；在把固定到平板構(gòu)件A平坦面的裸光纖各個外圍表面與標準平面接觸的同時，調(diào)整固定件和預定標準平面中至少一個的姿態(tài)，以保證i)裸光纖的中心線與ii)標準平面之間的平行性，裸光纖的中心線是通過連接固定件中裸光纖端面的中心點形成的，并設(shè)置i)裸光纖的各個外圍表面與ii)標準平面之間的垂直距離為零，裸光纖的各個外圍表面與標準平面保持接觸；在保持固定件中裸光纖的中心線與標準平面之間平行性的同時，使固定件與標準平面分開一個預定距離，此后，在標準平面上設(shè)置另一個平板構(gòu)件B；在保持固定件中裸光纖的中心線與標準平面之間平行性的同時，使固定件與標準平面接近一個預定距離，此后，在粘合劑置于平板構(gòu)件B與平板構(gòu)件A之間的狀態(tài)下，粘結(jié)置于標準平面上的平板構(gòu)件B和固定件中的平板構(gòu)件A；和使粘合劑固化以形成調(diào)整層，設(shè)定從各個裸光纖的中心點到排列標準面的距離與預置距離H相等或基本相等；調(diào)整層滿足條件(dmax+r)＜H，其中從裸光纖的中心線到標準平面的理想預置距離是用H表示，平板構(gòu)件B的最大厚度值是用dmax表示，而各個裸光纖的端面半徑是用r表示。
7.按照權(quán)利要求6的光纖陣列制造方法，其中所述裸光纖定位裝置是這樣設(shè)置的，一行V形槽與平板構(gòu)件A一個側(cè)面之間的水平距離為預定值，且這個裸光纖定位裝置的V形槽中保持的各個裸光纖固定到平板構(gòu)件A的平坦面上，從而制成由平板構(gòu)件A和裸光纖構(gòu)成的固定件。
8.按照權(quán)利要求6或7的光纖陣列制造方法，其中標準平面上設(shè)置的平板構(gòu)件B的一個側(cè)面與固定件中平板構(gòu)件A的一個側(cè)面之間的水平距離調(diào)整到預定值，然后，在粘合劑置于平板構(gòu)件B與平板構(gòu)件A之間的狀態(tài)下，粘結(jié)平板構(gòu)件B和固定件中平板構(gòu)件A，此后使粘合劑固化。
全文摘要
一種有多個裸光纖的光纖陣列，這些裸光纖整齊排列在兩個相對的平板構(gòu)件之間，其特征是，裸光纖5設(shè)置成與平板構(gòu)件A的平坦面接觸，調(diào)整層7置于在另一個平板構(gòu)件B與平板構(gòu)件A之間，其中平板構(gòu)件B的背面作為排列標準面3，滿足條件(dmax+r)＜H的調(diào)整層補償與預置距離H的偏差，偏差是由于平板構(gòu)件B的厚度非均勻性造成的，其中從i)裸光纖的中心線到ii)排列標準面的理想預置距離是用H表示，中心線是通過連接整齊排列的裸光纖端面的中心點形成的，平板構(gòu)件B的最大厚度值是用dmax表示，而裸光纖的半徑是用r表示，從而使裸光纖的中心點到排列標準面的距離設(shè)置成與預置距離H相等或基本相等。
文檔編號G02B6/36GK1492248SQ03158710
公開日2004年4月28日 申請日期2003年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者山田厚 申請人:住友金屬礦山株式會社