專利名稱：具有懸臂光纖陣列的光學(xué)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種懸臂光纖陣列(CFA)。這種CFA能夠與諸 如平面光波導(dǎo)(PLC)的集成式平面波導(dǎo)器件一起使用。
背景技術(shù)：
光學(xué)部件工業(yè)目前正在研制將一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)功能結(jié)合到單個(gè) 部件上的集成式平面波導(dǎo)器件。問題是光學(xué)地連接到這些集成器件/從 這些集成器件連接的方法。當(dāng)前的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是有源地對(duì)準(zhǔn)光纖陣列和 光學(xué)部件之間的對(duì)接接頭。這種方法通常需要使用昂貴的設(shè)備并且可 能相對(duì)比較費(fèi)時(shí)。
例如，直接光纖連接能夠用于試圖減少組裝成本，而同時(shí)保持光 學(xué)傳輸質(zhì)量。制造商正試圖將光纖對(duì)準(zhǔn)特征直接地放置在光學(xué)器件上。 用于光纖連接的常規(guī)方法包括"一次單個(gè)光纖"和大量光纖連接。
由于小尺寸和空間緊湊，"一次單個(gè)光纖"方法需要精確地固定 于各個(gè)位置，并且然后在結(jié)合時(shí)間內(nèi)將全部光纖保持在位。此外，處 理各個(gè)光纖將很費(fèi)時(shí)。
例如，美國(guó)6,859,588、 6,795,634號(hào)專利和2003/0142922號(hào)臨時(shí)申請(qǐng)描述了常規(guī)的光纖模塊(block)結(jié)構(gòu)和制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一示例性實(shí)施例，光纖對(duì)準(zhǔn)裝置包括具有至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽 的基底，定位在該至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中的光纖的剝露部分，其中光纖的 端子伸出超過(guò)基底的端面和結(jié)合于基底的蓋的端面的至少其中之一， 蓋用以將光纖固定在基底和蓋之間，其中蓋的端面和基底的端面基本 上是不平行的。在一方面，光纖的端子延伸超過(guò)基底的端面。另一方 面，光纖對(duì)準(zhǔn)裝置可以構(gòu)造成使得蓋的端面延伸超過(guò)基底的端面。另 一方面，基底端面延伸超過(guò)蓋的端面。另一方面，光纖的端子在從蓋 的端面和基底的端面基本相同的距離處延伸。又一方面，在基底和蓋 之間設(shè)置有空隙粘結(jié)層。
又一方面，光纖對(duì)準(zhǔn)裝置還可以包括設(shè)置在蓋端面和基底端面的 至少其中之一中的粘性鑲條(fillet)。另一方面，基底還包括用以支 撐光纖未剝露部分的支撐區(qū)。另一方面，蓋還包括支撐區(qū)。
另一方面，基底還包括基本平行地間隔開的多個(gè)槽，以接納多個(gè) 光纖。另一方面，這多個(gè)光纖從光纖帶纜延伸出來(lái)。
另一方面，當(dāng)光纖定位在對(duì)準(zhǔn)槽中時(shí)，光纖主體在基底的第一表 面上方延伸。
另一方面，設(shè)置在上述被定位的光纖上的蓋的表面基本上是平面 的。在替代性方面，設(shè)置在上述被定位的光纖上的蓋的表面包括至少 一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽。
另一方面，蓋和基底的至少其中之一包括沿著橫交于至少一個(gè)對(duì) 準(zhǔn)槽的方向形成的通道。
另一方面，基底包括硅、石英和硼硅酸鹽玻璃其中之一。另一方
面，蓋包括石英。又一方面蓋包括熔融的二氧化硅。
又一方面，蓋的至少一個(gè)邊緣是被倒角的。
在又一個(gè)實(shí)施例中，光纖對(duì)準(zhǔn)裝置包括具有至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽的基 底，定位在至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中的光纖的剝露部分，其中光纖的端子伸 出超過(guò)基底的端面，和連接于基底基片的蓋，蓋將光纖固定于基底基 片和蓋之間，其中蓋的端面延伸超過(guò)基底的端面。
另一方面，蓋的端面位于光纖的端面附近。
另一方面，光纖的端子延伸超過(guò)蓋。
另一方面，基底還包括用于支撐至少一根光纖的未剝露部分的支 撐區(qū)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，光纖對(duì)準(zhǔn)裝置包括具有至少一個(gè)對(duì) 準(zhǔn)槽的基底，定位在至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中的光纖的剝露部分，其中光纖 的端子伸出超過(guò)基底的端面，和結(jié)合于基底基片的頂部表面上的蓋， 蓋用以將光纖固定在基底和蓋之間，其中基底端面延伸超過(guò)蓋的端面。
在另一個(gè)實(shí)施例中，用于光纖對(duì)準(zhǔn)裝置的在線結(jié)構(gòu)包括具有至少 一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽的基底，定位在至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中、具有端子的光纖的剝 露部分，和結(jié)合于基底、將光纖固定在基底和蓋之間的蓋，其中蓋和 基底的至少其中之一具有一個(gè)犧牲區(qū)。
另一方面，橫向通道防止了設(shè)置在蓋和基底之間的粘結(jié)劑的流動(dòng)。
另一方面，至少一個(gè)橫向通道是設(shè)置在蓋和基底兩者中的通道。
另一方面，橫向通道基本上垂直于對(duì)準(zhǔn)槽定向。
另一方面，橫向通道具有V形形狀的截面。
另一方面，橫向通道具有基本矩形形狀的截面。
另一方面，基底還包括以基本平行的方式間隔開的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽， 以接納多個(gè)光纖。另一方面，這多個(gè)光纖從光纖帶纜延伸出來(lái)。
另一方面，當(dāng)至少一個(gè)光纖定位在對(duì)準(zhǔn)槽中時(shí)，光纖主體在基底 的第一表面上方延伸。
另一方面，設(shè)置在被定位的光纖上的蓋的表面基本上是平面的。 在替代性方面，設(shè)置在被定位的光纖上的蓋的表面包括至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽。
另一方面，基底包括硅、石英和硼硅酸鹽玻璃的其中之一。另一 方面，蓋包括熔融的二氧化硅。
又一方面，蓋的一個(gè)邊緣是被倒角的。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，形成光纖對(duì)準(zhǔn)裝置的方法包括以下 步驟，提供具有形成在其第一表面上的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽的基底，提供 蓋，并且在基底的第一表面和蓋的第一表面的至少其中之一上，形成 橫交于至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽定向的橫向通道。這種方法還包括將光纖的 剝露部分放置在至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中。這種方法還包括將蓋結(jié)合于基 底上，以將光纖固定在基底的第一表面和蓋的第一表面之間。這種方 法還包括釋放(release)在橫向通道處的基底和蓋的至少其中之一的 一部分。
另一方面，這種方法還包括拋光光纖的端子。另一方面，拋光在 釋放步驟之前進(jìn)行。
另一方面，光纖的端子是扁平的拋光端子、錐形的拋光端子、成 角度的拋光端子和楔形的拋光端子的其中之一。
另一方面，在釋放步驟之后，光纖的端子延伸超過(guò)蓋的端面和基 底的端面的至少其中之一。
另一方面，在釋放步驟之后，光纖的端子延伸超過(guò)蓋和基底兩者 的端面。
另一方面，釋放步驟包括對(duì)基底的犧牲區(qū)和蓋的犧牲區(qū)的至少 其中之一施加力，其中力的方向橫交于基底的平面和蓋的平面的至少 其中之一。
另一方面，基底還包括形成在基底的第一表面上的支撐區(qū)。
另一方面，這種方法還包括對(duì)支撐區(qū)涂敷粘結(jié)劑，以固定光纖 的至少一個(gè)非剝露部分。
另一方面，橫向通道的形成包括切割工藝、蝕刻工藝和磨削工 藝的其中之一。
在另一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)光纖對(duì)準(zhǔn)裝置的方法包括以下步驟， 提供具有基底部分陣列的基底，其中每個(gè)基底部分均具有在基底的第 一表面上的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽。這種方法還包括在基底中形成橫向通 道，其中橫向通道橫交于至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽定向。這種方法還包括將
光纖的剝落部分放置在每個(gè)基底部分中的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中。這種方 法還包括將蓋結(jié)合于基底基片的頂部表面上，以將至少一個(gè)光纖固
定在基底和蓋之間。這種方法還包括使基底單個(gè)化(singulating)，以 形成多個(gè)對(duì)準(zhǔn)裝置，并且去除基底和蓋的至少其中之一的犧牲區(qū)。
另一方面，每個(gè)基底部分還包括形成在基底的第一表面上的應(yīng)力 減輕區(qū)。
另一方面，這種方法還包括在去除步驟之前拋光光纖的端子。
另一方面，光纖端子由偏平的拋光端子、錐形的拋光端子、成角 度的拋光端子和楔形的拋光端子的其中之一形成。
在另一個(gè)實(shí)施例中，形成光纖對(duì)準(zhǔn)裝置的方法包括以下步驟制 備包含多個(gè)光纖的光纜，其中制備步驟包括巻繞光纜的一個(gè)或多個(gè)光 纖、剝離光纜的一個(gè)或多個(gè)光纖和破開光纜的一個(gè)或多個(gè)光纖的至少
其中之一。這種方法還包括制備基底，用以接納所制備的光纖，其 中這個(gè)制備步驟還包括在基底的第一表面上形成多個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽。這個(gè)制 備步驟還可以包括在基底上形成應(yīng)力減輕區(qū)。這個(gè)制備步驟還可以包 括在基底上形成橫向通道，其中橫向通道橫交于對(duì)準(zhǔn)槽定向。這種方 法還包括提供蓋。蓋可以包括基本上平面的內(nèi)表面，并且還可以包括 形成在基本上平面的內(nèi)表面中的橫向通道。
這種方法還可以包括將來(lái)自光纜的光纖的剝露部分放置在多個(gè)對(duì) 準(zhǔn)槽中，并且將光纖的非剝露部分放置在應(yīng)力減輕區(qū)。這種方法還可 以包括將蓋對(duì)準(zhǔn)填塞光纖的基底。這種方法還可以包括將填塞光纖的 基底結(jié)合于蓋，以形成在線光纖陣列結(jié)構(gòu)?？梢允褂媒Y(jié)構(gòu)粘結(jié)劑用于 將光纖結(jié)合于基底和蓋上。
這種方法還可以包括磨光在線光纖陣列結(jié)構(gòu)的端子或者拋光在線 光纖陣列結(jié)構(gòu)的端子的其中之一。拋光提供了光纖的扁平的拋光端子、 楔形的拋光端子、錐形的拋光端子或者成角度的拋光端子的至少其中之一。這種方法還包括釋放來(lái)自蓋的犧牲部分和基底的犧牲部分的至 少其中之一的光纖。這種方法還可以包括清潔所釋放的光纖。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)器件包括耦合于平面光波導(dǎo)(PLC)的懸臂光纖陣列(CFA)。懸臂光纖陣列包括支撐光纖引導(dǎo)通道中的至少一個(gè)光纖的一部分的基底，和結(jié)合于基底和/或至少一個(gè)光 纖的蓋，其中所述至少一個(gè)光纖的端子延伸超過(guò)基底和蓋的至少其中 之一的端部。平面光波導(dǎo)包括形成在基片上的平面波導(dǎo)，平面波導(dǎo)包 括波導(dǎo)芯。懸臂光纖陣列的光纖的端子設(shè)置在形成于平面光波導(dǎo)基片 的一部分的對(duì)準(zhǔn)槽中。橫向通道在波導(dǎo)芯和至少一個(gè)光纖的端子之間 的光學(xué)交界面處形成在平面光波導(dǎo)基片中。 一方面，懸臂光纖陣列包 括設(shè)置在可以基本平行地間隔開的多個(gè)光纖引導(dǎo)通道中的多個(gè)光纖。 在這方面，平面光波導(dǎo)包括具有多個(gè)波導(dǎo)芯的波導(dǎo)和形成在平面光波 導(dǎo)基片中的多個(gè)槽。
另一方面，所述至少一個(gè)光纖包括光纖帶纜。
另一方面，至少一 個(gè)光纖的剝露部分設(shè)置在光纖引導(dǎo)槽中。
另一方面，懸臂光纖陣列包括用以將至少一個(gè)光纖結(jié)合于光纖引 導(dǎo)槽和蓋上的結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑。
另一方面，基底端面以一定角度形成。
另一方面，至少一個(gè)橫向通道形成在蓋和基底兩者上。
另一方面，橫向通道形成在蓋中，基本上垂直于基底的對(duì)準(zhǔn)槽定向。
另一方面，可紫外光固化的折射率匹配粘結(jié)劑用于將懸臂光纖結(jié) 合于平面光波導(dǎo)上。
另一方面，懸臂光纖陣列包括具有至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽的基底，定位在至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中的光纖的剝露部分，其中光纖的端子伸出超過(guò)基 底的端面；和結(jié)合于基底基片的頂部表面、將光纖固定在基底基片和 蓋之間的蓋，其中蓋的端面延伸超過(guò)基底的端面。另一方面，蓋的端 面位于光纖的端面附近。
在另一個(gè)實(shí)施例中，將諸如CFA的光纖對(duì)準(zhǔn)裝置耦合于諸如PLC
的光波導(dǎo)器件的方法，包括以下步驟提供光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，光纖對(duì)準(zhǔn) 裝置具有保護(hù)至少一個(gè)光纖的浮起的懸臂端子部分的伸展的蓋。這種
方法還包括將至少一個(gè)光纖的裸露端子部分該與光波導(dǎo)器件表面上 的對(duì)準(zhǔn)特征對(duì)準(zhǔn)。這種方法還包括將光纖對(duì)準(zhǔn)裝置結(jié)合于光波導(dǎo)器件上。
一方面，光波導(dǎo)器件包括形成在基片上的平面波導(dǎo)，平面波導(dǎo)包 括波導(dǎo)芯。橫向通道在對(duì)準(zhǔn)特征的端部和波導(dǎo)芯的第一面之間形成在 光波導(dǎo)器件的基片上。將光纖對(duì)準(zhǔn)裝置連接于光波導(dǎo)器件的方法還可 以包括將至少一個(gè)光纖設(shè)置在對(duì)準(zhǔn)特征中，其中至少一個(gè)光纖的端 子設(shè)置得靠近形成于光波導(dǎo)器件的基片上的橫向通道。
另一方面，涂布并固化紫外可固化的折射率匹配粘結(jié)劑，以將懸 臂光纖陣列結(jié)合于光波導(dǎo)器件。
在另一個(gè)實(shí)施例中，懸臂光纖陣列是可拆卸的連接器組件的部件， 可拆卸的連接器組件與PLC配合，而PLC與插座部件配合，這樣當(dāng)連 接器與插座配合時(shí)，懸臂光纖陣列中的光纖插入到集成在PLC上的接
納槽中，以實(shí)現(xiàn)光纖和波導(dǎo)之間的光耦合。
在另一個(gè)實(shí)施例中，懸臂光纖陣列是讀出系統(tǒng)的部件，讀出系統(tǒng)
用于詢問構(gòu)成為傳感器的PLC器件。在這種情況下，懸臂光纖陣列與 PLC接納槽和和光波導(dǎo)對(duì)齊，以便讀出系統(tǒng)能夠耦合進(jìn)出PLC傳感器 的光信號(hào)。
本發(fā)明的上述概述并不是想要描述本發(fā)明的每個(gè)示出的實(shí)施例或 者每個(gè)裝置。附圖和下面的詳細(xì)描述更具體地舉例說(shuō)明這些實(shí)施例。


圖1是示例性懸臂光纖陣列的等軸視圖。
圖2A — 2F示出懸臂光纖陣列的另一個(gè)示例性構(gòu)造的側(cè)視圖。
圖3A示出示例性的在線光纖陣列結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖3B示出用于在線光纖陣列結(jié)構(gòu)的基底構(gòu)造的三個(gè)例子。
圖4是說(shuō)明制造懸臂光纖陣列的方法的流程圖。
圖5A示出示例性CFA-PLC器件的側(cè)視圖。
圖5B示出以批量形式制造的CFA和PLC的頂視圖，包括未切片 的CFA條帶和未切片的PLC條帶。
圖6是示例性的PLC的等軸視圖。
圖7A示出另一個(gè)CFA器件的等軸視圖，圖7B示出圖7A的另一 個(gè)CFA器件的分解的等軸視圖。
圖8示出構(gòu)造成傳感器的PLC器件的等軸視圖。 圖9示出另一個(gè)CFA-PLC器件的等軸視圖。
圖10A和10B示出另一個(gè)CFA插頭式元件的等軸視圖和分解視圖。
圖11A—IIE示出圖9的CFA-PLC器件的連接順序圖。
雖然對(duì)于各種實(shí)施例和替代性形式、在附圖中通過(guò)以舉例的方式 示出的細(xì)節(jié)，本發(fā)明都是可修改的，并且將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。但是本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于所描述的具體實(shí)施例， 相反的是，本發(fā)明要覆蓋其所有的修改、等同物和替代方案。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中將參考附圖，附圖構(gòu)成本發(fā)明的一部分，并且附 圖中以圖解說(shuō)明的方式示出可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。在這方面，方
向性的術(shù)語(yǔ)，例如"頂"、"底"、"前"、"后"、"前端"、"后 端"等"都根據(jù)被描述的附圖的定向使用。由于本發(fā)明實(shí)施例的部件 能夠以許多不同的定向被定位，因此方向性的術(shù)語(yǔ)用于說(shuō)明的目的， 而不是用于限制的目的。應(yīng)當(dāng)理解，可以利用其他實(shí)施例，并且在不 脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以已進(jìn)行結(jié)構(gòu)和邏輯變化。
本發(fā)明的實(shí)施例總的涉及稱為懸臂光纖陣列(CFA)的器件。CFA 可以用于與諸如平面光波導(dǎo)(PLC)的平面波導(dǎo)器件耦合。本發(fā)明也提 供制造、裝配和拋光CFA的方法，CFA能夠提供無(wú)源地執(zhí)行大量端子 直接通到光學(xué)部件的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明還提供了方便自動(dòng)組裝并且加工處 理(許多)寬光纖陣列的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明還提供了將一個(gè)或多個(gè)CFA無(wú) 源地耦合到PLC的方法。
如圖1的等軸視圖所示，示例性的CFA IOO包括例如來(lái)自諸如光 纜帶115的一個(gè)或多個(gè)光纖110。光纖的剝露部分被安裝在基底或基片 120 (在這里也叫做基底基片)?；?20包括諸如V形槽的多個(gè)光纖 導(dǎo)向器或通道125，光纖110的剝露部分被設(shè)置于其中并且在其中被引 導(dǎo)。蓋130可以選擇地設(shè)置在基片/被引導(dǎo)的光纖上，以防止光纖在通 道或槽內(nèi)位移，并且提供了附加的支撐作用。此外，可以提供諸如結(jié) 構(gòu)粘結(jié)劑(例如，熱加速的或可熱固化的結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑(例如雙組分環(huán) 氧樹脂等))的粘結(jié)劑(見圖2A — 2F)，以將光纖結(jié)合于基片120和 導(dǎo)向器125上，并且將蓋130結(jié)合于基片120上。如圖1所示，相對(duì) 比較薄的粘結(jié)劑層140可以形成在蓋130和基片120之間。形成CFA 和將CFA耦合于PLC的方法在下面詳細(xì)地描述。
基底或基片120為被對(duì)準(zhǔn)的光纖的剝露部分和非剝露部分提供支 撐作用。示例性的基底或基片120的材料是具有[100]晶體取向的硅
(Si)，其提供用常規(guī)的硅光刻法基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)而精確地形成的V形槽。 也可以利用其他材料(例如石英、熔融的二氧化硅、硼硅酸鹽玻璃等)。
例如，熔融的二氧化硅提供了與被對(duì)準(zhǔn)的光纖基本相同的化學(xué)特性、機(jī)械特性和熱特性。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，利用常規(guī)的二氧化硅基 的遠(yuǎn)程通信光纖，例如可以從Coming Inc. (Coming,美國(guó)紐約州)買 到的，外徑(OD)為125u m的SMF-28 Photonic光纖。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)清楚，根據(jù)這里描述的實(shí)施例，可以利用不同外徑的許多不 同類型的常規(guī)光纖。
實(shí)例性的蓋130的材料是二氧化硅基材料，例如熔融的二氧化硅 或石英，其近似地匹配被引導(dǎo)的光纖的化學(xué)特性、機(jī)械特性和熱特性。 而且，用于清潔光纖的化學(xué)物品也可以用于蓋，而不會(huì)在光纖上留下 任何類型剩余物。熔融的二氧化硅制成的蓋可以利用與用于硅晶片的 同樣的設(shè)備切割。正如在下面更詳細(xì)地說(shuō)明的一樣，在磨光/拋光操作 時(shí)，熔融的二氧化硅蓋材料被干凈地除去，而不會(huì)涂覆光纖。此外， 熔融二氧化硅蓋能夠?qū)ψ贤?UV)光透明，當(dāng)將CFA結(jié)合于諸如PLC 的波導(dǎo)器件時(shí)，這能夠允許利用示例性的UV激活熱固化的折射率匹配 光學(xué)粘結(jié)劑。例如，可以利用從日本大阪(Osaka)的Daikin Industries, Ltd.得到的諸如Optodyne UV-2100或UV-3100的粘結(jié)劑。合適的粘 結(jié)劑也在共同擁有的待審査美國(guó)專利申請(qǐng)11/423,191號(hào)中進(jìn)行了描述， 此申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容通過(guò)參考結(jié)合與此。在替代性實(shí)施例中，諸如硅的 材料或其他二氧化硅基的材料可以用于形成蓋130。
此外，粘結(jié)劑層140可以用結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑，例如熱固性或熱加速的 環(huán)氧樹脂形成。例如，可以用從美國(guó)明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M公司得 到的諸如3MDP-190 Scotch-Weld粘結(jié)劑的粘結(jié)劑。而且，根據(jù)適合于 基底和蓋的材料的結(jié)合性能和機(jī)械性質(zhì)，也可以用其他類型的粘結(jié)劑。
在圖2A — 2F中以側(cè)視圖形式示出多個(gè)示例性實(shí)施例的更詳細(xì)的 視圖。雖然在每個(gè)示例性的實(shí)施例中只示出一根光纖，但是每個(gè)CFA 實(shí)施例都可以根據(jù)希望的用途包含一根或多根光纖。
圖2的CFA 200包括類似于上面所述的基底或基片120的基底或基片220。這種基底或基片220包括光纖支撐區(qū)225，和光纖引導(dǎo)區(qū)226， 光纖引導(dǎo)區(qū)226包括諸如V形槽的光纖引導(dǎo)通道。位于光纖引導(dǎo)區(qū)內(nèi) 的V形槽的數(shù)目可與被對(duì)準(zhǔn)的光纖的數(shù)量相同或多于被對(duì)準(zhǔn)的光纖的 數(shù)量。光纖支撐區(qū)225支撐光纖210的非剝露部分，而光纖的剝露部 分可以設(shè)置在形成于光纖引導(dǎo)區(qū)226內(nèi)的通道中。光纖210的"剝露 的"部分212叫做光纖芯/光纖的包層光導(dǎo)部分，其可以具有一個(gè)或多 個(gè)被去除的保護(hù)緩沖涂層，用以露出光纖的玻璃芯/光纖的包層。光纖 是"懸臂形式"的，其中其端子延伸超過(guò)端面223、 233的其中之一或 兩個(gè)端面。
諸如熱固化粘結(jié)劑的粘結(jié)劑240可以設(shè)置在基底或基片220上， 以將光纖結(jié)合于支撐部。粘結(jié)劑也用于將可選擇的蓋230結(jié)合于基底 或基片220。雖然蓋230示為具有大體平面的/扁平的結(jié)構(gòu)，但是在替 代性方面，蓋220可以構(gòu)造成包括類似于基底或基片220上的區(qū)225 的支撐區(qū)。根據(jù)用于形成CFA 200A的在線器件的結(jié)構(gòu)(在下面描述)， 還將粘結(jié)劑鑲條(fillet) 242形成在基底-基片或蓋的端面上，或者兩 者的端面上。粘結(jié)劑鑲條242可以提供應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)，即"減慢"在 基底和蓋之間的從很少支撐/無(wú)支撐的懸臂區(qū)向完全支撐區(qū)的轉(zhuǎn)移。
此外，如圖2A所示，并且如下面詳細(xì)地描述的，基底基片的端面 223和蓋的端面233是不平行的。而且，在這種結(jié)構(gòu)中，可以是扁平的 拋光端子、錐形的拋光端子、楔形的拋光端子或者成角度的拋光端子 的光纖端子延伸超過(guò)端面223、 233。
在圖2A的實(shí)施例中，端面223、 233相對(duì)于延伸的光纖相互靠近 (即，端面223、 233與懸臂光纖的端子213距離大約同樣的距離)。 在如圖2B所示的不同的實(shí)施例中，CFA 200B包括端面234延伸到光 纖的端子213的蓋230。在這個(gè)實(shí)施例中，延伸到光纖的端子的蓋能夠 最大程度減小由用于將CFA連接于PLC的粘結(jié)劑中的內(nèi)部應(yīng)力而引起 的光纖的潛在位置變化。在這個(gè)實(shí)施例中，蓋端面234可以是拋光成
扁平的、成角度拋光的、錐形拋光的或楔形拋光的端面，而基底端面 223是成角度的。
在如圖2C所示的另一個(gè)實(shí)施例中，CFA200C的蓋230是截頭的， 使得基底基片的端面223沿著光纖延伸的距離大于蓋230的端面233 延伸的距離。在如圖2D所示的又一個(gè)實(shí)施例中，CFA 200D的蓋230 的端面233沿著光纖以大于基底基片端面223延伸的距離延伸。
在如圖2E所示的再一個(gè)實(shí)施例中，蓋230可以延伸超過(guò)剝露光纖 的端子213。在如圖2F所示的另一個(gè)實(shí)施例中，CFA包括延伸超過(guò)剝 露光纖的端子213的基底或基片220。
此外，在圖2A — 2F的每個(gè)實(shí)施例中，基底端面/蓋端面223、 233 都是不平行的。
在替代性實(shí)施例(未示出)中，由于結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑用于將光纖在槽 區(qū)域226中結(jié)合在位，因而沒有蓋230。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，CFA100，和200A — 200F可以用直截了當(dāng)?shù)?方法制造。例如，圖3A示出在線結(jié)構(gòu)300的一個(gè)例子，其能夠用于制 造不同結(jié)構(gòu)的CFA。圖4示出可以用于制造工藝的方法步驟的流程圖 400。
在步驟402中，制備光纖。光纖制備包括巻繞、剝離、清潔和/或 切開各個(gè)光纜，或者清潔、剝離和/或切開光纖帶纜中的各個(gè)光纖。在 這個(gè)步驟中，光纜能夠被切割成具體應(yīng)用的一定長(zhǎng)度，例如，光纖在 長(zhǎng)度上可以切割成從幾個(gè)毫米到幾百米的長(zhǎng)度。巻繞光纜在制造期間 可以保護(hù)光纖不受處理?yè)p壞，并且使光纖管理更加直接了當(dāng)。然后， 巻繞起來(lái)的光纜的一個(gè)自由端被剝離、切開并且清潔。光纖剝離可以 用常規(guī)技術(shù)完成，例如化學(xué)的和/或機(jī)械的技術(shù)。然后，懸臂光纖能夠
切開成長(zhǎng)度等于基底基片的長(zhǎng)度(減去了光纜護(hù)套的應(yīng)力減輕覆蓋部 分)。作為光纖制備部分，在將光纖放置在基片的引導(dǎo)槽或V形槽之 前，光纖可以用下述方法進(jìn)行清潔用稀釋的氫氧化鉀浸泡，然后進(jìn) 行一系列的去離子水沖洗和干燥。
在步驟404中，可以制造基底和蓋基片。正如上面所提到的，基 底基片為光纖的剝露部分和非剝露部分提供支撐作用。示例性的基底 基片材料是具有[100]晶體取向的硅(Si)，利用常規(guī)的硅光刻法基礎(chǔ) 結(jié)構(gòu)，這提供了精確地形成的諸如V形槽的通道。也可以利用其他材 料(例如石英、熔融的二氧化硅、硼硅酸鹽玻璃等)。例如，熔融的 二氧化硅近似地提供與被對(duì)準(zhǔn)的光纖相同的化學(xué)特性、機(jī)械特性和熱 特性。其他的基片材料(例如石英)可以通過(guò)用其他方法研磨、拉制 或者成形。
在裝配時(shí)，為了減少整個(gè)裝配時(shí)間，可以采用多個(gè)基底部分或者
多個(gè)基片的條帶?；谆瑮l帶可以包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)CFA的基底基片 部分?；谆暮穸瓤梢?，例如，在從約100iim到約500iim的范 圍內(nèi)，并且基底寬度構(gòu)造成寬得足以支撐來(lái)自特定光纖帶纜、或者來(lái) 自多個(gè)光纖帶纜的光纖(例如，4根光纖寬、8根光纖寬、12根光纖寬 等)?；谆拈L(zhǎng)度選擇為足夠得長(zhǎng)，以支撐光纖的非剝露部分和 光纖的剝露部分。
用硅晶片制造出來(lái)的示例性的基底基片能夠用常規(guī)的硅光刻法制 造，以形成CFA的基底基片結(jié)構(gòu)。例如，如圖3A的分解側(cè)視圖所示， 在線CFA結(jié)構(gòu)300包括基底結(jié)構(gòu)320，其制造成包括四個(gè)主要區(qū)域 應(yīng)力減輕區(qū)/光纖支撐區(qū)325、光纖引導(dǎo)通道區(qū)326、犧牲部分或犧牲區(qū) 329、以及在這里稱作"卡合間隙"的橫向通道區(qū)328。
CFA的基底基片的應(yīng)力減輕區(qū)325為較厚的帶護(hù)套光纖310提供 空隙，以使光纖能夠平直地位于區(qū)域326的引導(dǎo)通道中，而在光纖中
沒有任何劇烈的彎曲。這種空隙能夠通過(guò)將應(yīng)力減輕區(qū)形成為基底的 凹進(jìn)部分而形成。此外，應(yīng)力減輕區(qū)325提供了結(jié)合區(qū)域，以將光纜 護(hù)套粘接到基底基片上。在硅基的基片上，能夠用常規(guī)的蝕刻技術(shù)形
成應(yīng)力減輕區(qū)325，而且同時(shí)還蝕刻出諸如V形槽，作為引導(dǎo)通道，
并且蝕刻出"卡合間隙"。
CFA光纖引導(dǎo)通道區(qū)326是容納適當(dāng)數(shù)目的通道或V形槽的基底 基片320的那一部分，其中通道或V形槽形成在適當(dāng)?shù)闹行牡街行牡?間隔上，以便于匹配接納PLC器件的通道間隔。剝露的光纖部分被引 導(dǎo)并且結(jié)合于這個(gè)區(qū)域中的基底基片通道中。例如，合適的127um中 心到中心的間隔間隔開的V形槽可以用產(chǎn)生緊湊寬度的CFA。根據(jù)最 終耦合的PLC的用途和類型，也可以用其他的中心到中心間隔。
引導(dǎo)通道的形狀和深度可以通過(guò)利用諸如KOH各向異性的蝕刻 法的常規(guī)的蝕刻技術(shù)，通過(guò)對(duì)示例性硅基片的預(yù)形成圖案的Si3N4層 形成。
在示例性的實(shí)施例中，V形槽通道的深度可以根據(jù)剝落光纖的直 徑形成，并且可以設(shè)置基底320和蓋330之間的距離?；?蓋間隙的 高度(例如，在約10u m和約70tx m之間，并且在一些情況下在約40 一55um之間)設(shè)置成減少所利用的粘結(jié)劑的量，同時(shí)為了部件強(qiáng)度 而增加基底/蓋的粘合力。在優(yōu)選方面，光纖引導(dǎo)槽形成于這樣的深度 形成，即使得光纖主體的一部分能夠定位在光纖引導(dǎo)區(qū)的頂部表面 上。
CFA基底基片的犧牲部分或犧牲區(qū)329也包括引導(dǎo)通道，犧牲部 分或犧牲區(qū)329與光纖引導(dǎo)通道區(qū)326被橫交于光纖引導(dǎo)通道方向形 成的一個(gè)或多個(gè)"卡合間隙"通道分隔開。盡管在圖3A中，在所述在 線CFA結(jié)構(gòu)300中示出一個(gè)卡合間隙328，但是多于一個(gè)的卡合間隙 可以形成在基底上。在研磨/拋光過(guò)程中，犧牲部分或犧牲區(qū)329支撐
對(duì)準(zhǔn)的光纖，并且保護(hù)光纖，直到它們被"釋放"為止。因此，犧牲 部分或犧牲區(qū)329能夠減少光纖在研磨/拋光期間可能被碎裂和/或斷裂的可能性。此外，犧牲部分或犧牲區(qū)329能夠用來(lái)增加光纖端面光學(xué)上干凈的可能性和所有的光纖基本上具有同樣長(zhǎng)度(微米級(jí)內(nèi)的公差)并且具有相同的結(jié)構(gòu)的可能性。犧牲部分或犧牲區(qū)329在研磨和拋光 期間還提供了防止光纖側(cè)向以及前后移動(dòng)移動(dòng)的側(cè)向支撐作用，并且 防止了其他部件移動(dòng)。
CFA基底基片的"卡合間隙"328包括橫交于光纖對(duì)準(zhǔn)通道形成 的至少一個(gè)通道或狹槽。"卡合間隙"也將光纖引導(dǎo)區(qū)和犧牲部分或 者犧牲區(qū)分開。卡合間隙通道或狹槽328可以在形成光纖引導(dǎo)通道的 同時(shí)用蝕刻形成。正如在下面進(jìn)一步所描述的，或者，當(dāng)基底基片被 切割成包含多個(gè)CFA的若干條帶時(shí)，卡合間隙通道或狹槽328可以通 過(guò)用諸如金剛石切片鋸的切割工具切割進(jìn)基底基片320的頂部表面中 而形成。
"卡合間隙"也能夠限制或者阻止結(jié)合粘結(jié)劑的毛細(xì)作用地流動(dòng) 到基底基片的犧牲部分或犧牲區(qū)329內(nèi)。蓋和基底基片的犧牲部分或 犧牲區(qū)之間的任何粘結(jié)劑均能夠?qū)⑸w和基底部件結(jié)合在一起，從而使 得在單個(gè)化(singulation)之后釋放光纖變得非常困難，即便如果不是 不可能的話。而且，"卡合間隙"328能夠提供分離犧牲部分或者犧牲 區(qū)的機(jī)構(gòu)，以便于釋放光纖，從而將光纖釋放成懸臂狀態(tài)，且因此如 下面所述提供直接了當(dāng)?shù)姆绞?，以在連接時(shí)將懸臂光纖部分設(shè)置在 PLC的引導(dǎo)槽中。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，卡合間隙328被蝕刻或 者切割成V形形狀，從而在釋放步驟時(shí)提供單個(gè)應(yīng)力點(diǎn)，并且為做好 的CFA的基底基片320的光纖引導(dǎo)區(qū)326提供成角度的端面?？ê祥g 隙也能夠形成為方形形狀的或者其他形狀的通道。
例如，圖3B示出三種不同實(shí)驗(yàn)性的硅CFA基底基片的頂視圖。 這些基底都已經(jīng)被單個(gè)化(siiigulate)成適當(dāng)?shù)膶挾龋?一次一個(gè)CFA組件(在實(shí)際應(yīng)用中，做好的CFA能夠比較靠近光纖/V形槽被切片)。
所有的實(shí)驗(yàn)性的CFA基底基片均具有八個(gè)V形槽并且具有不同的整體 長(zhǎng)度5mm、 7.5mm禾卩12mm (從上到下分別的長(zhǎng)度)。中間基底具有 蝕刻出來(lái)的卡合間隙，并且上部和下部基底(如圖中所示)具有用切 片鋸切割出來(lái)的卡合間隙。
而且，在步驟404 ，能夠制造蓋基片(如果在做好的CFA中使用 的話)。圖3A示出示例性的蓋330。在示例性的實(shí)施例中，在如下所 述的光纖研磨/拋光制造操作期間，CFA蓋330將剝落的光纖夾緊在基 底的犧牲部分或者犧牲區(qū)的通道或V形槽中。此外，蓋能夠保護(hù)光纖 在切片加工期間不受到過(guò)多的移動(dòng)。在CFA組裝和CFA/PLC連接時(shí)， 蓋還能夠?qū)冶酃饫w壓進(jìn)V形槽中。蓋還能夠?yàn)楣饫w/PLC交界面提供 一定的支撐作用。
在制造加工時(shí)，例如，多個(gè)蓋基片可以被切割成多個(gè)陣列寬的條 帶，以匹配基底的寬度。根據(jù)所用的工具，蓋條帶可以被切割成稍微 長(zhǎng)于基底基片條帶，較長(zhǎng)的蓋條帶能夠用于接觸對(duì)準(zhǔn)設(shè)備，以正確地 相對(duì)于基底基片設(shè)置蓋的位置。根據(jù)具體應(yīng)用所需要的剛度，示例性 的蓋的厚度可以在從約500um到約1500um (或更大)的范圍內(nèi)，但 用其他的蓋厚度也是可行的。例如，具有增加的厚度的蓋330可以增 加CFA/PLC間隙光纖支撐部的強(qiáng)度。此外，增加的熔融的二氧化硅制 成的蓋的厚度能夠增加具有如光纖一樣的機(jī)械特性、熱特性的系統(tǒng)中 的部件的強(qiáng)度。而且，蓋的剛度隨著厚度而增加，因此在結(jié)合過(guò)程中 減少蓋的柔性。
蓋330可以具有基本平面的或者扁平的內(nèi)表面(即，與基底基片 接觸的表面)，或者內(nèi)表面可以包括對(duì)應(yīng)于基底基片中的引導(dǎo)通道的 引導(dǎo)通道。在另一個(gè)替代性方面，蓋330可以構(gòu)造成包括類似于上面 所述的光纖支撐區(qū)。在示例性實(shí)施例中，蓋330具有扁平的內(nèi)表面， 扁平的蓋生產(chǎn)成本不太昂貴。此外，覆蓋設(shè)置在V形槽中的光纖的扁平蓋基片的截面減少了光纖周圍的空隙區(qū)域的量，這在結(jié)合后減少了 能夠圍繞光纖的粘結(jié)劑的量。圍繞設(shè)置的光纖的過(guò)多的粘結(jié)劑能夠影 響光學(xué)性能。
正如基底基片的情況一樣，蓋330可以包括卡合間隙或者通道338。類似于基底的卡合間隙，CFA蓋的"卡合間隙"338包括橫交于 基底的光纖對(duì)準(zhǔn)通道形成的至少一個(gè)通道或狹槽，并且其能夠?qū)⒅饕?蓋區(qū)域336與蓋犧牲部分或犧牲區(qū)域339分開?？ê祥g隙通道或狹槽 338能夠通過(guò)蝕刻或者用諸如金剛石鋸的切割工具形成。
此外，根據(jù)CFA的結(jié)構(gòu)，蓋330的邊緣可以被倒角，以便為光纖 提供低應(yīng)力引入作用。在形成蓋的卡合間隙時(shí)，蓋邊緣的倒角可以在 蓋中切割出來(lái)?；蛘?，在切片步驟之后，可以在邊緣上磨削出蓋的倒 角。在本申請(qǐng)的上下文中，蓋的倒角包括將蓋的邊緣切成圓角，防止 裸露的光纖與蓋的鋒利的邊緣直接接觸。在示例性的方面，在CFA裝 配之前,蓋的后邊緣在應(yīng)力減輕區(qū)附近被倒角.
"卡合間隙"338也能夠限制或阻止結(jié)合粘結(jié)劑的毛細(xì)作用地流 動(dòng)進(jìn)蓋的犧牲部分或犧牲區(qū)339。如上所述，蓋和基底基片的犧牲部分 或犧牲區(qū)之間的任何粘結(jié)劑均能夠?qū)⑸w和基底部件結(jié)合在一起，使得 在單個(gè)化(singulation)之后釋放光纖變得非常困難。而且，在一些示 例性實(shí)施例中，"卡合間隙"338能夠提供分離犧牲部分或犧牲區(qū)的機(jī) 構(gòu)，以釋放光纖。在示例性的實(shí)施例中，卡合間隙338被蝕刻或者切 割成V形形狀，因此在釋放步驟時(shí)提供單個(gè)應(yīng)力點(diǎn)。根據(jù)各種實(shí)施例， 蓋的卡合間隙338可以沿著光纖設(shè)置在與基底的卡合間隙328相同的 位置處，或者沿著光纖的長(zhǎng)度設(shè)置在一個(gè)不同的位置處。
在步驟406之前可以清潔基底基片和蓋，以便除去碎屑。例如， 引導(dǎo)槽或V形槽基片可以被清潔，并且對(duì)它們進(jìn)行檢查，以確保除去 了顆粒物和任何化學(xué)污染物。清潔可以通過(guò)利用一系列溶液浸泡完成， 例如用超聲攪拌的洗滌劑/去離子水/丙酮/HFE溶液。可以用視覺檢査 來(lái)證實(shí)有無(wú)碎屑或其他污染物的存在。
參考圖4，在步驟406中，進(jìn)行光纖對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，光 纖通過(guò)將剝露光纖的端部放置在基底基片的光纖引導(dǎo)槽中而被對(duì)準(zhǔn)。 一旦各個(gè)光纜的所有光纖都被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在引導(dǎo)槽中，則光纜可以被 夾緊在位。光纜可以被一個(gè)一個(gè)地對(duì)準(zhǔn)和夾緊，以填塞位于基底基片 上的所有的光纖通道組。通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)墓饫|護(hù)套/基底基片應(yīng)力減輕 區(qū)重疊部，可以進(jìn)行進(jìn)一步的對(duì)準(zhǔn)，使得光纜護(hù)套的端部大致居中地處在應(yīng)力減輕區(qū)上。
在步驟408中，進(jìn)行蓋與填塞光纖的基底基片的對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí) 施例中，蓋上的卡合間隙338可以與基底基片上的卡合間隙338對(duì)準(zhǔn)。 基底和蓋可以通過(guò)，例如，夾具、真空夾盤等而保持在位，于是相互 接觸。為了避免光纖的潛在的不對(duì)準(zhǔn)，蓋保持成使得蓋的內(nèi)表面基本 上平行于基底的光纖引導(dǎo)表面。 一旦適當(dāng)?shù)囟ㄎ缓蒙w之后，降低結(jié)合 頭，以將基底、光纖、蓋組件夾緊在一起。
在步驟410中，進(jìn)行結(jié)合。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)在基底的應(yīng)力 減輕區(qū)325上涂布諸如熱固化粘結(jié)劑的結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑來(lái)完成結(jié)合。在涂 敷粘結(jié)劑之前，夾緊基底320和蓋330之間的光纖能夠?qū)е旅總€(gè)光纖 與基底和蓋之間的三點(diǎn)線接觸。毛細(xì)作用將引起粘結(jié)劑沿著光纖/V形 槽并且在蓋和基底基片之間流動(dòng)。在蓋/基底的卡合間隙的收集開口處， 毛細(xì)作用力將變小，并且粘結(jié)劑流動(dòng)能夠停止。粘結(jié)劑的固化外形取 決于粘結(jié)劑。示例性的粘結(jié)劑包括可以從美國(guó)明尼蘇達(dá)州圣保羅市的 3M公司得到的3M DP-190 Scotch-Weld粘結(jié)劑，其中，這種粘結(jié)劑是 熱加速固化結(jié)構(gòu)的雙組分環(huán)氧樹脂。正如前面所提到的，也可以用其 他的粘結(jié)劑。
此外，在示例性實(shí)施例中，在基底基片中的光纖對(duì)準(zhǔn)槽可以構(gòu)造成使得在光纖附近聚集的結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑的量減小到最小，至少一些聚合 物粘結(jié)劑在使用時(shí)能夠影響光在光纖內(nèi)的傳播。而且，在伴隨高彈性 模量粘結(jié)劑的固化時(shí)，過(guò)多的粘結(jié)劑收縮能夠?qū)е鹿饫w的某種縱向縮 短，這能夠在光纖內(nèi)引起微彎曲損失。為此，光纖引導(dǎo)區(qū)內(nèi)的通道或V 形槽的中心到中心的間隔和形狀/類型都可以是光纖附近的結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑 的量的一個(gè)因素。
在步驟412中，對(duì)在線CFA300的端子進(jìn)行研磨和/或拋光。在這
個(gè)步驟中，光纖端子能夠成批地被拋光，以提供扁平的拋光端子、錐 形的拋光端子、成角度的拋光端子和楔形的拋光端子。
在示例性實(shí)施例，CFA300包括在批量研磨/拋光時(shí)保護(hù)光纖的蓋 330。在研磨/拋光時(shí)，使光纖能夠前后彎曲將會(huì)引起光纖破損、碎裂或 其他損壞。而且，利用在位的蓋330，不需要臨時(shí)地將光纖結(jié)合到通道 或V形槽中。
例如，可以利用諸如改進(jìn)的Ultra-TecUltrapo^研磨/拋光系統(tǒng)的常
規(guī)拋光裝置進(jìn)行研磨/拋光。示例性的研磨/拋光設(shè)備保持拋光質(zhì)量和表 面平整度，例如，通過(guò)利用振蕩式擺動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，以簡(jiǎn)化光纜管理。在 通過(guò)研究者進(jìn)行的試驗(yàn)中，振蕩式擺動(dòng)壁被改進(jìn)成包括一個(gè)可調(diào)節(jié)的 浮動(dòng)頭機(jī)構(gòu)，同時(shí)仍然包含角度調(diào)節(jié)特征，以便當(dāng)改變壓盤或者研磨 薄膜(lapping film)時(shí)，提供豎直拋光高度調(diào)節(jié)。這種可調(diào)節(jié)的浮動(dòng) 頭能夠在保持角度調(diào)節(jié)裝置的同時(shí)提供容易調(diào)節(jié)的研磨/拋光力。
此外，利用振蕩式擺動(dòng)臂機(jī)構(gòu)能夠有助于保持CFA組件對(duì)旋轉(zhuǎn)壓 盤的方位。保持CFA組件對(duì)旋轉(zhuǎn)壓盤的方位使光纖能夠被連續(xù)地?cái)D壓 在V形槽中，這使光纖可能的移動(dòng)達(dá)到最小化程度。
在示例性的實(shí)施例中，在研磨/拋光操作中，蓋和基底的基片被大 致上防止彎曲，因?yàn)樯w或基底的基片的彎曲能夠使光纖沿著引導(dǎo)通道移動(dòng)。
蓋和基底的基片的彎曲也能夠?qū)е略诠饫w與蓋和基底的基片之間 形成聚集碎屑的空間。這些碎屑能夠改變光纖被拋光的角度，稍微偏 離希望的端面角度。為了在拋光時(shí)有助于使在引導(dǎo)通道中的光纖移動(dòng) 達(dá)到最小化程度，CFA組件可以被剛性地夾緊成盡可能接近完成的端 部的長(zhǎng)度。例如， 一種機(jī)構(gòu)能夠集成于夾具中，以將夾具緊固在擺動(dòng) 臂組件。
在步驟412中，能夠使用示例性的研磨/拋光研磨介質(zhì)，例如，可 以從美國(guó)明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M公司得到的3M Diamond Lapping Films。研磨用于將光纖制備到適當(dāng)長(zhǎng)度，而拋光用于限定出光纖端子 的形狀，并且用于除去在研磨階段形成的凹坑。在試驗(yàn)中，CFA的試 樣進(jìn)行磨削和拋光(例如，每片大約30秒)，利用逐漸減少磨砂尺寸 的研磨片，從30微米的磨砂尺寸連續(xù)地減小到15， 9.0， 6.0，然后到 3.0微米的磨料(用于研磨)，和用于拋光的1.0， 0.5，禾P 0.1微米的 磨砂尺寸。在這個(gè)例子中所說(shuō)的次數(shù)可以隨著在子組件中CFA的數(shù)目 和應(yīng)用規(guī)定的尺寸和CFA部件的寬度而變化。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員將會(huì)明白的一樣，對(duì)于給出的本發(fā)明的說(shuō)明，可以用多種替代性 的研磨/拋光裝置。
上述的研磨/拋光步驟可以成批地進(jìn)行；其中單個(gè)CFA或CFA條 帶的所有光纖同時(shí)都被研磨和拋光，從而使各個(gè)光纖之間的變化最小 化。
如上所述，多個(gè)CFA可以作為一個(gè)到多個(gè)CFA的條帶批量地構(gòu) 造、蝕刻、組裝以及研磨/拋光。在步驟414中，可以進(jìn)行單個(gè)化 (singulation),其中CFA的條帶被單個(gè)化或切片成各個(gè)的單個(gè)的CFA。 這個(gè)步驟的時(shí)間間隔是應(yīng)用指定的。如果多個(gè)CFA批量連接于同樣數(shù) 目的PLC，則單個(gè)化可以在端部被連接之后進(jìn)行。對(duì)于單寬口 (singlewide)裝置，CFA條帶可以用晶片切片鋸或者 其他合適的切割工具而切片成適當(dāng)?shù)膶挾取?br> 在步驟416中，光纖從基底和/或蓋的基片被釋放，以形成懸臂光 纖。在示例性實(shí)施例中，釋放在單個(gè)化之后進(jìn)行。在釋放步驟416中， 基底和/或蓋基片的犧牲部分被斷開，從而露出懸臂光纖。釋放步驟能 夠通過(guò)對(duì)基底和/或蓋基片的犧牲部分施加適當(dāng)?shù)牧?例如用手或用工 具)進(jìn)行。施加力的方向優(yōu)選橫交于基底/蓋的平面(例如，可以對(duì)基 底施加向下的力，以釋放基底)。"卡合間隙"的存在使蓋犧牲部分 能夠被徹底地?cái)嚅_，這是由于"卡合間隙"形成單個(gè)應(yīng)力點(diǎn)，并且防 止粘結(jié)劑流動(dòng)到基底和/或蓋基片的犧牲部分。根據(jù)用于具體應(yīng)用所希 望的結(jié)構(gòu)類型(參見，例如圖2A — 2F所示的示例結(jié)構(gòu))，基底和/或 蓋基片的犧牲部分的其中之一或者兩者的犧牲部分能夠被釋放。
而且，相對(duì)于圖2E和2F所示的實(shí)施例，可以形成另外的鋸切口 227、 228，以得到比蓋或基底短的光纖。具體地說(shuō)，在圖2E的實(shí)施例 中，CFA從基底的底面被切割，使得切片鋸的刀片通過(guò)基底和光纖切 割，并且進(jìn)入蓋中，以形成狹槽227。在形成狹槽之后，可以釋放其余 的基底的犧牲部分。類似的過(guò)程可以用于制造根據(jù)圖2F的CFA，只是 鋸切口通過(guò)蓋并且進(jìn)入基底，以形成狹槽228，接著釋放其余的蓋的犧 牲部分。
在步驟418中，可以利用清潔步驟。例如，如果CFA將要連接于 PLC，則清潔可以是連接之前的最后的操作。研磨/拋光和切片操作可 以形成大量的碎屑或者污染物，這些碎屑或污染物會(huì)阻止光纖被完全 設(shè)置在PLC器件的接納槽中，并且會(huì)阻止正確的光傳播。例如，可以
用熱酸(例如硫酸)浴進(jìn)行清潔，以除去任何多余的結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑，并 且用稀釋的氫氧化鉀槽以除去顆粒物。
在另一個(gè)實(shí)施例中，為了大量生產(chǎn)，整個(gè)硅晶片可以布置上CFA， 以使得陣列數(shù)目最大化，或者可能匹配波導(dǎo)器件基底的的中心到中心 的間隔。在兩種情況的任何一種情況下，都可以以類似于上面描述的 方式大量組裝、研磨/拋光和清潔光纖陣列，以使制造產(chǎn)量達(dá)到最大。
最后，正如本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所明白的，上面的工藝可 以變化。例如，陣列基底基片的布置可以設(shè)計(jì)成匹配不同PLC器件結(jié) 構(gòu)的布置，包括通道或V形槽的數(shù)目以及通道或V形槽的中心到中心
的間隔。如上所述，用于每個(gè)PLC的通道或V形槽的數(shù)目可以從1到 X，其中x可以是任何的數(shù)目(僅由晶片的寬度限制)。
在如圖7A-7B所示的替代性實(shí)施例中，CFA 600可以構(gòu)造成結(jié)合 多個(gè)光纖帶纜的光纖。在這個(gè)示例性實(shí)施例中，利用了兩個(gè)單獨(dú)的光 纖帶纜610、 611。例如，可以如上所述制備光纖帶纜610和611的光 纖612和614。光纖帶610和611可以以堆疊設(shè)置的形式設(shè)置(如圖所 示)，或者以并排設(shè)置的形式設(shè)置?；谆?20可以包括諸如V形 槽的多個(gè)光纖導(dǎo)向器或通道625，在通道625中，光纖612和614的剝 露部分被設(shè)置和引導(dǎo)。在這個(gè)實(shí)施例中，光纖612和614相互交錯(cuò)并 且在光纖導(dǎo)向器或通道625上被引導(dǎo)。此外，蓋630可以包括通道或 切口 638,當(dāng)利用粘結(jié)劑將CFA結(jié)合于例如PLC時(shí)，切口 628能夠阻 止粘結(jié)劑的流動(dòng)。
如上所述，在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，上面所述的CFA可以耦合 于平面光波導(dǎo)(PLC) 。 PLC的光波導(dǎo)部分是能夠以各種方式構(gòu)造的平 面光波導(dǎo)，包括、但不限于，直線光波導(dǎo)(1對(duì)1)、分光器光波導(dǎo)(1 對(duì)2n)、陣列的波導(dǎo)光柵波長(zhǎng)多路器、熱光開關(guān)、微諧振器傳感器陣 列，以及交叉連接式光波導(dǎo)。正如本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所明白 的，不同類型的波導(dǎo)方式都可以用于PLC。
圖5A以側(cè)視圖的形式示出示例性的CFA-PLC結(jié)構(gòu)，光學(xué)器件
500。器件500的兩個(gè)主要部件是CFA 501和PLC 550。 CFA 501包括 例如來(lái)自諸如光纖帶纜的光纜的一個(gè)或多個(gè)光纖510。光纖511的剝露 部分被安裝在基底520上。基底620包括多個(gè)光纖導(dǎo)向器或通道，諸 如V形槽，光纖510的剝露部分被設(shè)置于其中并在其中被引導(dǎo)。蓋530 可以可選擇地設(shè)置在基片/被引導(dǎo)的光纖上，以防止光纖在通道或槽內(nèi) 位移，并且用于當(dāng)耦合于PLC 550時(shí)提供另外的支撐作用。此外，可 以提供結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑540，諸如熱加速固化的結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑(例如雙組分環(huán) 氧樹脂)，用于將光纖結(jié)合于基底520以及通道或V形槽上，并且將 蓋530結(jié)合于基底520上。
由于在上述釋放步驟中的犧牲部分釋放的結(jié)果，基底端面523 (和 /或在另一個(gè)實(shí)施例中的蓋端面)可以以一定角度形成。此外，蓋530 可以包括通道或切口 538，其能夠阻止粘結(jié)劑的流動(dòng)。CFA501的結(jié)構(gòu) 和制造可以以類似于上面描述的用于CFA 100和CFA 200A — 200F的 方式進(jìn)行，使得CFA可以呈許多種替代性形式中的其中之一。例如， 在替代性結(jié)構(gòu)中，CFA的定向可以顛倒過(guò)來(lái)(例如，基底在光纖和蓋 的上面)，使得基底基片的端部延伸超過(guò)蓋的端部。在這種實(shí)施方式 中，基底基片的引導(dǎo)槽可以為耦合于PLC的懸臂光纖提供豎直(上或 下)和水平(側(cè)到側(cè))的支撐作用。
PLC 550 (下面關(guān)于圖6更詳細(xì)地描述)可以包括支撐波導(dǎo)芯570 (為了簡(jiǎn)單起見，波導(dǎo)包覆層從圖5A中被省掉)的波導(dǎo)基片560，其
能夠選擇地耦合于CFA的懸臂光纖的輸出端。波導(dǎo)基片560還包括多個(gè)對(duì)準(zhǔn)特征，例如諸如V形槽的光纖導(dǎo)向器或通道，以接納并對(duì)準(zhǔn)來(lái) 自CFA的懸臂光纖。折射率匹配的粘結(jié)劑580，例如可UV固化的折射率匹配的粘結(jié)劑，可以用于將CFA結(jié)合于PLC，但是也可以用其他類型的粘結(jié)劑。
在待審査的并且共同擁有的美國(guó)專利申請(qǐng)2005/0284181 Al號(hào)中 進(jìn)一步詳細(xì)地公開了 PLC的例子和制造PLC的示例性的方法，此專利
申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容通過(guò)參考結(jié)合于此。如圖6所示，示例性的PLC可以
包括平面波導(dǎo)組件20，其具有用于定位光纖24 (例如來(lái)自CFA)的一 體的對(duì)準(zhǔn)特征22。在這個(gè)示例性實(shí)施例中，單個(gè)化的(singulated)波 導(dǎo)組件包括具有形成在其中的對(duì)準(zhǔn)特征22的基片26。蝕刻阻止層28 覆蓋基片26。蝕刻阻止層28包括形成圖案的部分(在圖6中被隱藏)， 該部分對(duì)應(yīng)于對(duì)準(zhǔn)特征22的圖案。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)32設(shè)置在蝕刻頂層28上， 其中只有蝕刻阻止層28的圖案部分未被波導(dǎo)結(jié)構(gòu)32覆蓋，或者露出。 蝕刻阻止層28的未被覆蓋的或露出的圖案部分在形成對(duì)準(zhǔn)特征22之 后可以可選擇地除去。即便形成圖案的部分被去掉，但是蝕刻阻止層 28的一部分也保持定位在基片26和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)32之間。
在示例性的實(shí)施例中，波導(dǎo)組件包括具有形成在其中的多個(gè)V形 形狀(或其他形狀)的對(duì)準(zhǔn)特征的硅基片26。氮化硅蝕刻阻止層28在 基片26和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)32之間覆蓋基片26。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)32包括夾在下側(cè)包 覆層42和上側(cè)包覆層44之間的多個(gè)波導(dǎo)芯40 (每個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)對(duì)準(zhǔn) 特征22)。
此外，PLC 20還包括例如通過(guò)鋸切口或其他類似操作形成的橫向 通道50，其形成在波導(dǎo)芯40和對(duì)準(zhǔn)特征22的接合處，以除去在接合 處的任何剩余圓角，并且在波導(dǎo)芯40的端部提供適合與光纖或其他光 學(xué)器件配合的扁平的表面。為了減少光反射，橫向通道50的壁可以垂 直于晶片表面，或者成一定角度。在部件的切片操作時(shí)，可以執(zhí)行通 道的形成。波導(dǎo)芯片(未示出)的條帶從基片26切片，并且波導(dǎo)芯40 的端部可以給予另外的光學(xué)拋光加工。波導(dǎo)芯片的條帶還可以進(jìn)一步 切片，以分開成各個(gè)平面波導(dǎo)組件20。然后，單個(gè)化組件準(zhǔn)備用于清 潔并且與來(lái)自CFA的光纖組裝。
在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置在PLC基片上的光纖接納槽的數(shù)目與設(shè)置 在PLC的波導(dǎo)芯的數(shù)目和從CFA延伸出來(lái)的光纖的數(shù)目相匹配。在替 代性實(shí)施例中，PLC基片的光纖接納槽的數(shù)目可以多于從CFA延伸出
來(lái)的光纖的數(shù)目或者設(shè)置在PLC的波導(dǎo)芯的數(shù)目。例如，由于PLC通道和CFA光纖通道之間的可能的對(duì)稱性差別，在制造時(shí)，在硅蝕刻速 度方面可能有微小的差別(對(duì)于PLC基片和CFA基片兩者都是硅基的 實(shí)施例中)。在蝕刻工藝不匹配的情況下，在PLC基片上提供額外的 光纖接納通道能夠補(bǔ)償不同的蝕刻速度。為了保持對(duì)稱性，額外的光 纖接納通道可以是與同樣的中心到中心的間隔的確切復(fù)制，并且能夠 放置在有源光纖接納通道的外面。類似地，額外的光纖引導(dǎo)通道或V 形槽可以添加在CFA上。此外，假光纖可以用于填塞不工作的外側(cè)光 纖通道。
如圖5B所示，在頂視圖上，CFA和PLC可以以批量的形式制造， 例如用未切片的CFA條帶501A和/或501B，和未切片的PLC條帶550。 這些條帶可以被切片成(如上所述)以形成單個(gè)的CFA-PLC器件，或 者CFA-PLC-CFA器件(其中PLC的兩端均耦合于CFA)。
本發(fā)明還提供用于一種精確快速的無(wú)源耦合CFA和PLC的方法。 無(wú)源對(duì)準(zhǔn)是有利的，其中減少了對(duì)傳輸光通過(guò)光源光纖以及檢測(cè)和測(cè) 量輸出光的幅值的有源設(shè)備的需要。有源方法的固有問題是只有有 源光纖通道的光耦合被最大化，其他的光通道根據(jù)各個(gè)光纖/波導(dǎo)橫向 偏移和PLC晶片和形成偏移的光纖陣列基片兩者的翹曲和曲率而可能 具有非常低的輸出水平。此外，有源耦合技術(shù)可以需要操作者手動(dòng)調(diào) 節(jié)光纖陣列的初始位置，直到至少實(shí)現(xiàn)少量的光耦合為止。在大多數(shù) 情況下，輸入和輸出光纖都必需定位并對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)試圖實(shí)現(xiàn)最大的光 通過(guò)量，這增加問題的復(fù)雜性。
利用諸如上面所述的CFA，在提供無(wú)源光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的同時(shí)，減少了 實(shí)際光學(xué)部件的某些機(jī)械公差。CFA還減少對(duì)準(zhǔn)部件的精確性和復(fù)雜 性，而且還減少制造成本。上面所述的CFA的懸臂光纖能夠容許各個(gè) PLC光程之間的中心到中心間隔差異。
在這個(gè)示例實(shí)施例中，諸如PLC器件的V形槽的對(duì)準(zhǔn)特征22可
以設(shè)置在懸臂光纖的水平和豎直位置處。CFA不受PLC或光纖陣列基 片的(非)平面度的影響，這是因?yàn)閼冶酃饫w具有豎直和水平浮動(dòng)的 能力，以匹配實(shí)際無(wú)源對(duì)準(zhǔn)所需要的部件的V形槽間隔。這對(duì)于PLC 的對(duì)準(zhǔn)特征的V形槽的深度變化也是適用的，因?yàn)閬?lái)自PLC的懸臂光 纖能夠適應(yīng)PLC的V形槽的形狀。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，CFA被設(shè)計(jì)成手動(dòng)地或自動(dòng)連接于PLC器 件。正如本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所明白的，雖然有許多不同的方 式定向、對(duì)準(zhǔn)和結(jié)合CFA和PLC，但是本實(shí)例提供了一種一次一個(gè)的 結(jié)合方法。
在這個(gè)示例性實(shí)施例中，利用恒定力結(jié)合器(bonder)，將PLC 連接于CFA，其中PLC/CFA其中之一開始地保持靜止，而另一個(gè)部件 移動(dòng)到位，使得CFA的懸臂光纖被PLC的光纖接納通道所接納。在一 個(gè)實(shí)例中，結(jié)合器可以包括具有一體的真空吸盤的固定熱電極，將PLC 器件保持在位。結(jié)合頭可以設(shè)置在熱電極的上面。結(jié)合頭可以安裝在 可豎直移動(dòng)的x/y平面化工作臺(tái)上。這個(gè)豎直工作臺(tái)可以用電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 其中空氣驅(qū)動(dòng)的子工作臺(tái)控制結(jié)合壓力。在結(jié)合之前，結(jié)合頭接觸表 面可以利用x/y平面化工作臺(tái)，平行于熱電極調(diào)節(jié)。結(jié)合頭可以用石英 構(gòu)造，以允許使用可UV固化的粘結(jié)劑。結(jié)合頭可以設(shè)計(jì)成僅僅接觸在 PLC的光纖接納槽上面的CFA蓋?？紤]到V形槽高度方面的極微小的 高度差異，結(jié)合頭可以涂覆上非常薄的適應(yīng)層(例如Teflon膠帶)。 結(jié)合器還可以包括用于視覺檢査耦合情況的一個(gè)或多個(gè)顯微鏡。
在CFA/PLC連接期間，與適應(yīng)層一起的過(guò)多的蓋寬度可以導(dǎo)致蓋 的外邊緣的向下彎曲。彎曲力矩能夠?qū)⒔Y(jié)合頭純粹豎直的運(yùn)動(dòng)改變成 豎直加上一個(gè)很小的水平分量的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)水平力可能會(huì)引起橫向位 移發(fā)生。在示例性的實(shí)施例中，較厚、較窄的蓋能夠減少這個(gè)潛在問 題的可能性。
CFA能夠被夾緊在多軸工作臺(tái)上，例如5軸平移工作臺(tái)(x、 y、 z、 俯仰和左右擺動(dòng))。保持CFA的夾緊裝置能夠夾緊在CFA上或光纜上。 柔性的懸臂彈簧可以安裝在夾緊裝置上，以對(duì)CFA的頂部施加一個(gè)小 量的壓力。優(yōu)選的，這個(gè)彈簧只在應(yīng)力減輕區(qū)內(nèi)接觸CFA，其中懸臂 光纖朝著熱電極的向外伸出。彈簧可以控制CFA的轉(zhuǎn)動(dòng)(roll)、進(jìn)一 步平移的程度。懸臂彈簧還允許結(jié)合時(shí)限制量的豎直移動(dòng)和俯仰變化， 而不會(huì)損壞CFA或PLC。
能夠調(diào)節(jié)光纖的俯仰(例如，大約2°的俯仰角)以便光纖的末端 向下定向(更靠近V形槽)。光纖能夠被定位在PLC的V形槽方上， 并且能夠調(diào)節(jié)得平行，并且在V形槽上居中。然后，光纖的端部能夠 被定位在位于波導(dǎo)/V形槽的交界面端部處的橫向通道上(例如圖6所 示的通道50)。 一旦平行并居中之后，光纖被降低到V形槽中，直到 蓋/PLC間隙達(dá)到最小并平行為止?？紤]到熱膨脹，波導(dǎo)/光纖間隙可以 通過(guò)將光纖移動(dòng)更靠近PLC波導(dǎo)而設(shè)置成適當(dāng)?shù)牧?例如大約5微米)， 優(yōu)選光纖端子不接觸波導(dǎo)芯。
結(jié)合頭能夠居中，并且然后降低到將光纖壓緊在PLC器件的V形 槽中的CFA蓋上。折射率匹配的粘結(jié)劑可以涂敷到光纖/波導(dǎo)交界面 上，然后向下流到光纖/V形槽空隙中，從而填滿蓋的卡合間隙和 CFA/PLC間隙。合適的粘結(jié)劑在共同擁有的待審査美國(guó)專利申請(qǐng) 11/423,191號(hào)中進(jìn)行了描述，其整個(gè)內(nèi)容通過(guò)參考結(jié)合于此。這樣， CFA的懸臂光纖被CFA、 PLC基片和所用的粘結(jié)劑封裝起來(lái)并且受到 保護(hù)。在優(yōu)選方面，由于蓋可以用熔融二氧化硅或石英材料制造，因 而可以通過(guò)蓋施加UV光，以促使UV固化粘結(jié)劑的固化，隨后加熱， 以結(jié)束固化。當(dāng)固化周期完成時(shí)，去掉熱，并且在壓力下使組件冷卻。 或者，如下所述，夾緊方法可以用于耦合CFA和PLC。
在上面的結(jié)合實(shí)例中，CFA—次一個(gè)地連接。利用對(duì)結(jié)合器進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的修改，在單個(gè)結(jié)合周期中，CFA能夠被連接于PLC的兩端。對(duì)于兩端的結(jié)合，在操作過(guò)程的熱電極固化部分期間，可以考慮到PLC的熱膨脹增長(zhǎng)的適應(yīng)。
如上所述，用于將CFA結(jié)合于PLC的光學(xué)粘結(jié)劑可以在光纖被 完全設(shè)置在V形槽中并且相對(duì)于波導(dǎo)端面定位之后涂敷。這個(gè)過(guò)程可 以防止需要擠壓粘結(jié)劑，以便不成為光纖的障礙，這是因?yàn)檫M(jìn)入光纖 和V形槽壁之間的粘結(jié)劑能夠引起位置偏移，從而不利地影響到光學(xué)耦合。
諸如上面所的CFA-PLC裝置可以用于寬陣列的應(yīng)用中，包括無(wú)源 分光器、波長(zhǎng)多路器、光學(xué)開關(guān)、極化控制器、集成光學(xué)激光器和放 大器，以及光學(xué)傳感器。
例如，圖8示出設(shè)計(jì)成光學(xué)傳感器芯片650的示例性的PLC。這 種傳感器芯片650可以包括支撐一個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)的670的波導(dǎo)基片 660，其能夠可選擇地耦合于CFA的懸臂光纖的輸出端。波導(dǎo)基片660 還包括諸如光纖導(dǎo)向器或通道665的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)特征，以便接納并對(duì)準(zhǔn) 來(lái)自CFA的懸臂光纖?？梢赃M(jìn)行例如在波導(dǎo)和對(duì)準(zhǔn)特征的接合處，通 過(guò)鋸切口或其他類似操作形成的橫向通道668，以除去在接合處的任何 剩余的圓角，并且在波導(dǎo)的端部提供適合與CFA光纖配合的扁平表面。 此外，傳感器元件可以安裝在傳感器芯片上。在這個(gè)示例性實(shí)施例中， 環(huán)形諧振器675設(shè)置在芯片650上，以便與一個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)670光學(xué) 相互作用。例如，正如在待審査的共同擁有的美國(guó)專利申請(qǐng)11/277,770 號(hào)中所描述的，可以進(jìn)行檢測(cè)，此專利申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容通過(guò)參考結(jié)合 于此。
在一些應(yīng)用中，CFA和PLC的永久結(jié)合可能是不希望的。例如， 許多遠(yuǎn)程通信部件必需被容納在保護(hù)性機(jī)殼內(nèi)，保護(hù)它們不受機(jī)械和 環(huán)境的損壞。這些部件通常具有永久光纜長(zhǎng)度，或者連接于它們的"引出線"，它們被接合于其他光纖，以完成光路。這導(dǎo)致過(guò)多的光纜長(zhǎng) 度，其盤繞并放置在機(jī)殼內(nèi)，從而經(jīng)常造成需要附加的空間來(lái)用于存 放過(guò)多的光纖長(zhǎng)度。因此，希望具有這樣的PLC部件，其具有集成在 PLC封裝中的光學(xué)連接器接口，而不是"引出線"。正如從這里的描述所明白的，如果PLC封裝具有保持機(jī)構(gòu)，以將CFA光纖保持與PLC 對(duì)準(zhǔn)槽對(duì)齊，那么能夠?qū)崿F(xiàn)適合于多次連接-斷開連接操作循環(huán)的連接 器接口。示例性連接器接口的示意圖示于圖9至圖11E.
如圖9所示，CFA-PLC器件可以構(gòu)造成插頭和插座連接系統(tǒng)。具 體地說(shuō)，裝置700可以包括構(gòu)造成被PLC插座或插座元件750接納的 插頭元件701，其中插座元件750作為可釋放的連接件。
具體地說(shuō)，如圖IOA和圖10B更詳細(xì)地所示的，CFA插頭元件 701包括CFA 705，其能夠以類似于上面所述的方式構(gòu)造和制造。在這 個(gè)示例性實(shí)施例中，CFA 705可以用諸如圖5A所示并且上面描述的 CFA501的方式構(gòu)造。在這個(gè)示例性實(shí)施例中，CFA 705可以包括多個(gè) 制備的來(lái)自光纖帶纜710的光纖端712。這些光纖可以安裝在CFA基 底基片720上。蓋730可以保護(hù)這些懸臂光纖。
CFA插頭元件701可以包括蓋部分745和基底部分740?；撞?分和蓋部分可以用注模法制造，并且形狀做成被PLC插座元件750接 納。而且，蓋部分745還可以包括引導(dǎo)針或引導(dǎo)凸起747，其能夠與形 成在PLC插座元件750中的接納/引導(dǎo)通道759接合。CFA 705，特別 是能夠用作參照表面的蓋730，能夠結(jié)合在蓋部分745的表面746上。 可選擇地，光纖帶纜710也可以結(jié)合于蓋部分745的表面?；撞糠?740為CFA的基底基片720提供了支撐表面，并且能夠結(jié)合于蓋部分 745上，以完成插頭部分。
如圖11A—11E的連接順序所示，CFA插頭701可以釋放地連接 于PLC插座或插座結(jié)構(gòu)750。在這個(gè)示例性實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)合適的耦合，CFA不需要結(jié)合于PLC。
圖IIA示出裝置700的側(cè)視圖，其包括CFA插頭701和PLC插 座或者插孔750。 PLC插座750包括用注模材料制造的插座主體751 。 PLC插座750還包括波導(dǎo)模具支架782，其支撐安裝在其上的PLC波 導(dǎo)模具752，例如上面描述的PLC 650，并且波導(dǎo)模具支架782可在PLC 插座750內(nèi)移動(dòng)。在這個(gè)實(shí)例中，在PLC插座保持部分757可以對(duì)PLC 波導(dǎo)模具752提供一個(gè)彈性/壓縮力，以將它在可移動(dòng)的模具支架782 上保持在位。PLC插座750還包括鎖銷785，用于完成連接過(guò)程。在圖 11A-11D中，鎖銷785顯示為處于其插入位置。PLC插座750還包括 鎖定機(jī)構(gòu)或保持部分755，其保持CFA插頭701于開口 758中。PLC 插座750還包括開口 753，其允許使用者進(jìn)入PLC的表面，以用于測(cè) 試和分析。在這方面，如果用于測(cè)試，流體被放置在PLC波導(dǎo)模具上， 則PLC插座保持部分757能夠構(gòu)造成防止流體流向PLC與其連接的 CFA光纖。
如圖11B所示，CFA插頭701可以通過(guò)開口 758插入PLC插座 750中。保持部分755可以彎曲到CFA插頭701路徑的外面。圖IIC 示出CFA插頭701插入PLC插座750約75%的形式。如圖IID所示， CFA插頭701約100%插入PLC插座750中。CFA保持部分755往回 彎曲到其正常狀態(tài)，并且防止CFA插頭701滑出插座750。此夕卜，PLC 插座主體的一部分(圖11D中顯示為部分756)對(duì)CFA蓋部分745施 加向下的力，從而迫使懸臂光纖進(jìn)入該P(yáng)LC基片的接納槽中。接納槽 可以可選擇地包括折射率匹配流體。
在示例性的實(shí)施例中，通過(guò)進(jìn)一步朝著鎖定的CFA的光纖移動(dòng) PLC模具，使波導(dǎo)與CFA光纖更優(yōu)化地光耦合。如圖11E所示，鎖銷 785可以沿著箭頭789的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)鎖銷785移動(dòng)時(shí)，模具支架782 的一部分被伸出部分786接合，其中伸出部分786朝著CFA光纖的端 子推動(dòng)模具支架782。旋轉(zhuǎn)之后，鎖銷785可以被諸如插銷(未示出)的鎖緊機(jī)構(gòu)臨時(shí)地鎖定在位。因此，與結(jié)合材料相反，機(jī)械系統(tǒng)可以
完成CFA光纖與PLC的波導(dǎo)的連接。此外，通過(guò)釋放保持部分755， 并且將插頭701滑出PLC開口 758， CFA插頭部分可以從PLC插座750 上拆卸下來(lái)。
如上所述，PLC可以構(gòu)造成進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的傳感裝置的部件。這 個(gè)傳感器可以是用于對(duì)生物流體進(jìn)行醫(yī)學(xué)測(cè)試的一次性裝置。在這個(gè) 示例性的實(shí)施例中，傳感器芯片可以構(gòu)造成在一次使用之后丟棄掉。 在上述實(shí)例中，與永久結(jié)合相反，PLC模具752利用壓力保持。因此， CFA可以作為包括讀出系統(tǒng)的一次性使用的PLC芯片和比較昂貴的光 學(xué)部件(例如激光光源、光譜儀、功率計(jì))之間的臨時(shí)光學(xué)接口而引 入在讀出系統(tǒng)中。
雖然為了描述優(yōu)選實(shí)施例的目的而在這里示出并描述了具體實(shí)施 例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，用于實(shí)現(xiàn)同樣目的的各種替代 性方案和等同實(shí)施方式都可替代所示出和所描述的具體實(shí)施例，而會(huì) 不脫離本發(fā)明的范圍。機(jī)械、電、化學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易 理解，本發(fā)明可以以各種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。本申請(qǐng)旨在覆蓋這里所討論的 各種實(shí)施例的任何修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，包括具有至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽的基底；設(shè)置在所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中的光纖的剝露部分；和蓋，其中光纖的端子伸出超過(guò)基底的端面和蓋的端面的至少其中之一，其中所述蓋連接于所述基底，以將光纖固定在基底和蓋之間，其中蓋的端面和基底的所述端面基本不平行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，其中光纖的端子伸出超過(guò)基 底的所述端面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，其中光纖對(duì)準(zhǔn)裝置構(gòu)造成使 得蓋的端面延伸超過(guò)基底的所述端面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，其中基底的所述端面延伸超 過(guò)蓋的所述端面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，其中蓋和基底的至少其中之 一包括支撐區(qū)，用以支撐光纖的非剝露部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，其中基底還包括基本平行地 間隔開的多個(gè)槽，用以接納多個(gè)光纖。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，其中蓋和基底的至少其中之 一包括沿著橫交于所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽的方向形成的通道。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，其中基底包括硅、石英和硼 硅酸亞玻璃的其中之一，并且其中蓋包括熔融的二氧化硅或石英，其 中蓋的至少 一 個(gè)邊緣是被倒角的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，其中蓋的所述端面位于光纖 的端面附近。
10. —種光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，包括； 具有至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽的基底；設(shè)置在所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中并且具有端子的光纖的剝露部分，和 連接于基底的蓋，將光纖固定于基底和蓋之間，其中蓋和基底的 至少其中之一具有橫交于所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽定向的至少一個(gè)橫向通 道，并且該蓋和該基底至少其中之一具有至少一個(gè)犧牲區(qū)。
11. 一種光學(xué)器件，包括耦合于平面光波導(dǎo)的懸臂光纖陣列， 其中懸臂光纖陣列包括將所述至少一個(gè)光纖的至少一部分支撐在光纖引導(dǎo)通道中的基底，和結(jié)合于基底和/或所述至少一個(gè)光纖的蓋，其中所述至少一個(gè)光纖的端子延伸超過(guò)基底和蓋的至少其中之一的端部，其中平面光波導(dǎo)包括形成在基片上的平面波導(dǎo)，所述平面波導(dǎo)包 括波導(dǎo)芯，其中懸臂光纖陣列的光纖的端子被設(shè)置在形成于所述平面 光波導(dǎo)的基片的一部分中的對(duì)準(zhǔn)槽中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)器件，其中平面光波導(dǎo)包括在所述波 導(dǎo)芯和所述至少一個(gè)光纖的端子的光學(xué)交界面處形成在所述平面光波 導(dǎo)基片上的橫向通道。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)器件，其中懸臂光纖陣列包括設(shè)置在 多個(gè)光纖對(duì)準(zhǔn)槽中、基本平行地間隔開的多個(gè)光纖，其中所述平面光 波導(dǎo)包括具有多個(gè)波導(dǎo)芯的波導(dǎo)和形成在所述平面光波導(dǎo)基片上的多 個(gè)槽。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)器件，還包括紫外光可固化的折射率 匹配粘結(jié)劑，以將懸臂光纖結(jié)合于平面光波導(dǎo)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)器件，其中平面光波導(dǎo)包括形成在基 片上的平面波導(dǎo)，所述平面波導(dǎo)包括波導(dǎo)芯，和在對(duì)準(zhǔn)特征和所述波 導(dǎo)芯的第一面之間形成在所述平面光波導(dǎo)的基片上的橫向通道。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的光學(xué)器件，其中懸臂光纖陣列是可拆卸的連接器組件的部件，所述連接器組件與平面光波導(dǎo)配合，所述平面光 波導(dǎo)與插座部件配合，其中所述可拆卸的連接器組件與所述插座部件匹配，并且懸臂光纖陣列的光纖插入集成在所述平面光波導(dǎo)上的V形 槽中，以在光纖和波導(dǎo)之間提供光學(xué)耦合。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的光學(xué)器件，其中懸臂光纖陣列是讀出系統(tǒng)的部件，所述讀出系統(tǒng)用于詢問構(gòu)成為傳感器的平面光波導(dǎo)器件，其中懸臂光纖陣列與所述平面光波導(dǎo)器件的V形槽和波導(dǎo)對(duì)齊，以便讀 出系統(tǒng)能夠耦合進(jìn)出所述平面光波導(dǎo)傳感器的光學(xué)信號(hào)。
18. —種形成光纖對(duì)準(zhǔn)裝置的方法，包括以下步驟提供基底，所述基底具有形成在其第一表面中的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽； 提供蓋；在基底的所述第一表面和蓋的第一表面的至少其中之一中，形成 橫交于所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽定向的橫向通道；將光纖的剝露部分放置在所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中；將蓋連接于基底上，以將光纖固定在基底的所述第一表面和蓋的 所述第一表面之間；以及釋放在橫向通道處的基底和蓋的至少其中之一的一部分。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，還包括在釋放步驟之前，拋光光 纖的端子。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中在釋放步驟之后，光纖的端子延伸超過(guò)蓋的端面和基底的端面的至少其中之一。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中釋放步驟包括對(duì)基底的犧牲區(qū)和蓋的犧牲區(qū)的至少其中之一施加力，其中所述力的方向橫交于基 底的平面和蓋的平面的至少其中之一。
22. —種形成多個(gè)光纖對(duì)準(zhǔn)裝置的方法，包括以下步驟提供具有基底部分陣列的基底，其中每個(gè)基底部分均具有形成在基底的第一表面中的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽；在基底上形成橫向通道，其中橫向通道橫交于所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽定向；將光纖的剝露部分放置在每個(gè)基底部分中的所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中；將蓋結(jié)合于基底基片的頂部表面上，以將所述至少一個(gè)光纖固定 在基底和蓋之間；使基底單個(gè)化，以形成所述對(duì)準(zhǔn)裝置；以及 去除基底和蓋的至少其中之一的犧牲部分。
23. —種形成光纖對(duì)準(zhǔn)裝置的方法，包括以下步驟 制備包含多個(gè)光纖的光纜，其中制備步驟包括巻繞光纜的一個(gè)或多個(gè)光纖、剝離光纜的一個(gè)或多個(gè)光纖和劈開光纜的一個(gè)或多個(gè)光 纖的至少其中之一；制備基底，以接納所制備的光纖，其中制備步驟還包括在基底的 第一表面上形成多個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽；提供蓋，其中蓋可以包括基本上平的內(nèi)表面，和形成在所述基本 上平的內(nèi)表面中的橫向通道；將所制備的光纖放置在對(duì)準(zhǔn)槽中，以及將蓋結(jié)合于基底基片的頂部表面上，以將所制備的光纖固定在基 底和蓋之間。
全文摘要
一種光纖對(duì)準(zhǔn)裝置，包括具有至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽的基底，定位在所述至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽中的光纖的剝露部分；和蓋，其中光纖的端子伸出超過(guò)所述基底的端面和蓋的端面至少其中之一，并且所述蓋的端面連接于所述基底，以將光纖固定在基底和蓋之間，其中蓋的端面和基底的所述端面基本上不平行。
文檔編號(hào)G02B6/36GK101208624SQ200680022845
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者巴里·S·卡蓬特, 斯蒂芬·J·茲納梅羅斯基, 特里·L·史密斯 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司