專利名稱：使用光子帶隙光纖的光纖組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光纖組件，尤其涉及使用一個(gè)或多個(gè)光子帶隙光纖的光纖組件。
背景技術(shù)：
在過(guò)去，各種電子設(shè)備通過(guò)電連接與其它電子設(shè)備進(jìn)行通信。因?yàn)樾枰螂娡ㄐ?鏈路提供更大的速度和帶寬，所以已開(kāi)發(fā)了不同類型的高速、高帶寬電纜，比如同軸電纜?，F(xiàn)在，隨著更高的數(shù)據(jù)和視頻傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)(比如10(ib/S以太網(wǎng)、無(wú)窮大 頻帶、高分辨率多媒體接口(HDMI)和USB 3.0)，越來(lái)越需要使用光纖光纜在各電子設(shè)備之 間進(jìn)行通信。使用這種纜線就需要在纜線的每個(gè)末端處進(jìn)行電光(EO)和光電(OE)轉(zhuǎn)換， 以對(duì)這種Ε0/0Ε系統(tǒng)的任一末端處的用戶保留純粹的電學(xué)接口。盡管常規(guī)的光纖具有比電纜大的帶寬，但是它們也具有許多缺點(diǎn)。第一個(gè)缺點(diǎn)是 它們具有固體玻璃芯，這種玻璃芯會(huì)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)玻璃-空氣界面，這種界面會(huì)引起反 射。這種反射會(huì)引入光損耗，也會(huì)產(chǎn)生不想要的光反饋。當(dāng)使光纖與用于執(zhí)行EO或OE轉(zhuǎn) 換的光電器件相接時(shí)，玻璃-空氣界面通常也需要耦合光學(xué)器件。第二個(gè)缺點(diǎn)是它們不是特別能耐受彎曲，即，它們?cè)诮?jīng)受嚴(yán)重的彎曲(比如使其 彎曲半徑為2”或更小)時(shí)可能被破壞和/或可能使在光纖中穿行的光信號(hào)發(fā)生顯著的衰 減。這是很不方便的，特別是在內(nèi)部空間極為寶貴的設(shè)備里的電路板之中或之上形成EO和 OE設(shè)備的時(shí)候。常規(guī)的光纖及其連接器并不允許很容易地接入并連接到大多數(shù)光學(xué)和光電 子設(shè)備嚴(yán)密的邊界內(nèi)所包含的電路板，因?yàn)樗枰诠饫w中引入顯著的彎曲損耗。這一點(diǎn) 在需要用足夠嚴(yán)密的半徑以直角來(lái)形成上述連接且同時(shí)保持低損耗和高可靠性的情況下 尤其是真實(shí)的。需要一種光纖組件，它能夠在EO和OE設(shè)備之間提供堅(jiān)固的通信鏈路且不具有上 述與常規(guī)光纖相關(guān)聯(lián)的諸多缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面是一種光纖組件，用于使第一和第二電子設(shè)備光學(xué)地連接起 來(lái)。該組件包括至少一個(gè)光子帶隙光纖。第一和第二光電子設(shè)備被分別耦合到至少一個(gè)光 子帶隙光纖的各個(gè)末端，并且被配置成執(zhí)行電光(EO)和/或光電(OE)轉(zhuǎn)換。相對(duì)于第一 和第二光電子設(shè)備可操作地設(shè)置第一和第二電學(xué)接口，并且配置成向第一和第二電子設(shè)備 提供各個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電連接。本發(fā)明的第二方面是一種彎曲的光纖耦合器，它包括上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件和下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件。 上光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件具有凹面，下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件具有用于定義耦合器輸出末端的底面以及凸面。將下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件和上光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件安排成形成第一光纖引導(dǎo)通道，所述第一光纖引 導(dǎo)通道定義了第一耦合器輸入/輸出(I/O)末端、通道末端以及由所述凸面和凹面限定的 中心曲線。該耦合器也包括至少一個(gè)光子帶隙光纖，這種光纖的末端部分具有近端端面。在 第一光纖引導(dǎo)通道之內(nèi)固定至少一個(gè)光子帶隙光纖的至少一部分，以便在與上述中心曲線 相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光子帶隙光纖中形成一種彎曲，并且使光纖端面定位于下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件 的底面處或附近從而定義第二耦合器I/O末端。本發(fā)明的第三方面是一種用于形成光耦合器的方法。該方法包括提供至少一個(gè) 光子帶隙光纖，這種光纖的末端部分具有近端端面；以及使至少一個(gè)光子帶隙光纖固定在 上光纖對(duì)準(zhǔn)引導(dǎo)件和下光纖對(duì)準(zhǔn)引導(dǎo)件的各個(gè)凹面和凸面之間，從而在至少一個(gè)光子帶隙 光纖中形成一種彎曲。在示例實(shí)施方式中，這種彎曲是直角彎曲。本發(fā)明的第四方面是一種用于使第一和第二電學(xué)設(shè)備光學(xué)地連接起來(lái)的方法。該 方法包括提供至少一個(gè)光子帶隙光纖，這種光纖具有中空的芯以及第一和第二末端。該方 法也包括將第一和第二光電子設(shè)備連接到至少一個(gè)光子帶隙光纖的第一和第二末端，其 中，第一和第二光電子設(shè)備被配置成執(zhí)行電光(EO)和/或光電(OE)轉(zhuǎn)換。該方法還包括 相對(duì)于第一和第二光電子設(shè)備，可操作地放置第一和第二電學(xué)接口，以便提供在第一和第 二光電子設(shè)備以及第一和第二電學(xué)設(shè)備之間的各個(gè)電連接。將在下面的詳細(xì)描述中闡明本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員從說(shuō) 明書中將很容易看得出或通過(guò)按詳細(xì)描述、權(quán)利要求書和附圖所描述的那樣來(lái)實(shí)施本發(fā)明 而認(rèn)識(shí)到這些特征和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)該理解，上面的一般性描述和下面的詳細(xì)描述都呈現(xiàn)出本發(fā) 明的各種實(shí)施方式，并且旨在對(duì)權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的本質(zhì)和特征作概要或框架式 的理解。所包括的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并入說(shuō)明書中且構(gòu)成其一部分。這 些圖示出了本發(fā)明的各種實(shí)施方式，與詳細(xì)說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明的原理和操作。


結(jié)合附圖，閱讀下面的詳細(xì)描述，就可以更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方 面和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是一段光子帶隙光纖的側(cè)視圖；圖2是沿著線2-2截取圖1的光子帶隙光纖的橫截面示意圖；圖3是具有不同節(jié)距和孔洞尺寸的兩個(gè)光子帶隙結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖；圖4是用于制造本發(fā)明的示例光子帶隙光纖的示例方法的橫截面示意圖；圖5是耦合到光源的光子帶隙光纖的末端的局部放大圖，該光纖的數(shù)值孔徑(NA) 大于光源的數(shù)值孔徑；圖6是根據(jù)本發(fā)明使用一個(gè)或多個(gè)光子帶隙光纖的示例彎曲的光纖耦合器的示 意性橫截面分解圖；圖7是相似但未分解的橫截面圖，并且也包括在輸入/輸出(I/O)末端之一處的 應(yīng)變消除元件，還包括安排在另一個(gè)I/O末端處的光電子設(shè)備；圖8是一種光子帶隙光纖的示意性側(cè)面圖，該圖示出了在該光纖中以四分之一圓 彎曲為形式的直角彎曲的概念；圖9是包括本發(fā)明的光纖耦合器的光電子組件的示意圖10相似于圖9，并且示出了以VSCEL組件為形式的示例光電子設(shè)備；圖11是上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件和下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件的局部放大分解圖，示出了被安排在凹面和凸 面之間的劃分器構(gòu)件，用于將彎曲的光纖引導(dǎo)通道劃分成多個(gè)通道，每個(gè)通道包括一排光 子帶隙光纖；圖12A示出了在制造過(guò)程中的耦合器的示例實(shí)施方式，示出了下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件和未彎 曲的光子帶隙光纖，其末端部分被插入到下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件中的光纖引導(dǎo)件之中；圖12B示出了在示例制造過(guò)程中的下一步，其中，光纖的末端部分被插入到下對(duì) 準(zhǔn)構(gòu)件光纖引導(dǎo)件中，同時(shí)光纖從中垂直地延伸出來(lái)；圖12C示出了在示例制造過(guò)程中的下一步，其中，光纖是彎曲的以符合下對(duì)準(zhǔn)構(gòu) 件的凸面部分；圖12D示出了示例制造過(guò)程中的下一步，其中，上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件采用一種可固化粘合 劑的形式，該粘合劑被涂到下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件和其上的光子帶隙光纖上以便形成耦合器主體；圖13A是一種對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的示例實(shí)施方式的示意性分解側(cè)面圖，用該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)使耦 合器與光電子組件中的光電子設(shè)備相對(duì)準(zhǔn)；圖1 示出了圖13A的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)被安排在以VCSEL組件為形式的光電子設(shè)備之 上；圖14A是通信系統(tǒng)的示例實(shí)施方式的示意圖，該通信系統(tǒng)使用了根據(jù)本發(fā)明的光 子帶隙光纖組件；以及圖14B相似于圖14A，但示出了包括圖7的彎曲的光纖耦合器的系統(tǒng)的示例實(shí)施方式。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參照本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，其示例可以在附圖中示出。在 可能的情況下，所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)將指代相同或相似的部件。在下面的描述中，術(shù)語(yǔ) “上”、“下”、“前”、“后”、“頂部”、“底部”、“垂直”、“水平”等都是相對(duì)的術(shù)語(yǔ)，是為了描述而 沒(méi)有限定的意思。光子帶隙光纖本發(fā)明使用光子帶隙光纖來(lái)形成光纖組件并啟用一種彎曲的光纖耦合器。光子 帶隙光纖引導(dǎo)光的機(jī)理與常規(guī)光纖所使用的全內(nèi)反射機(jī)理是根本不同的。光子帶隙光纖 (PBGF)具有一種形成于光纖包層中的光子帶隙結(jié)構(gòu)。例如，光子帶隙結(jié)構(gòu)可以是一種周期 性的孔洞陣列，這些孔洞的間距具有光波長(zhǎng)的量級(jí)。光子帶隙結(jié)構(gòu)具有被稱為“帶隙”的多 種頻率與傳播常數(shù)的范圍，對(duì)于這些“帶隙”而言，禁止光在該光子帶隙結(jié)構(gòu)中傳播。光纖 的芯區(qū)域是由光子帶隙結(jié)構(gòu)包層中的缺陷構(gòu)成的。例如，該缺陷可以是與光子帶隙結(jié)構(gòu)的 孔洞相比其尺寸和/或形狀很不一樣的孔洞?；蛘?，該缺陷可以是光子帶隙結(jié)構(gòu)之內(nèi)所嵌 入的固體結(jié)構(gòu)。被引入到芯中的光將具有由光的頻率和芯的結(jié)構(gòu)所決定的傳播常數(shù)。若在 光纖的芯中傳播的光的頻率和傳播常數(shù)落在光子帶隙結(jié)構(gòu)的帶隙之內(nèi)，則該光將不會(huì)在光 子帶隙包層中傳播，因此將被限制在芯中。光子帶隙光纖可以具有一種芯區(qū)域，這種芯區(qū)域 是由一種比圍繞著的光子帶隙結(jié)構(gòu)的孔洞要大的孔洞構(gòu)成的；這種芯區(qū)域被稱為“中空的 芯”區(qū)域。在這種中空-芯光纖中，基本上可以在中空的芯區(qū)域之內(nèi)引導(dǎo)光。在下列文獻(xiàn)中描述適合用于本發(fā)明的示例光子帶隙光纖美國(guó)專利6，243, 522， 美國(guó)專利6，847，771，美國(guó)專利6，444，133，美國(guó)專利6，788，862，美國(guó)專利6，917，741，美國(guó)專利申請(qǐng)公報(bào)2004/0258381，美國(guó)專利申請(qǐng)公報(bào)2004/02^592，以及PCT專利申請(qǐng)公報(bào)WO 01/37008，所有這些都引用在此作為參考。圖1是一段光子帶隙光纖10的示例實(shí)施方式的側(cè)視圖，該光纖具有各個(gè)末端12、 14以及中心軸16。圖2是適用于本發(fā)明的光子帶隙光纖10的橫截面示意圖，正如沿著圖1 的2-2所觀察到的那樣。光子帶隙光纖10包括光子帶隙結(jié)構(gòu)M。在圖2所示的示例實(shí)施 方式中，光纖10具有光子帶隙結(jié)構(gòu)24，該結(jié)構(gòu)包括形成于基質(zhì)材料觀中的周期性孔洞陣列 26。盡管將圖2的孔洞沈示意性地畫成了橫截面是圓形的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí) 到，這些孔洞可以具有多種差異很大的橫截面形狀中的任一種。光子帶隙光纖20也包括芯區(qū)域30，包層區(qū)域22的光子帶隙結(jié)構(gòu)M圍繞著該芯區(qū) 域30。在圖2的示例中，在基質(zhì)材料觀中，芯區(qū)域30構(gòu)成一個(gè)孔洞。用于定義芯區(qū)域30 的孔洞比光子帶隙結(jié)構(gòu)的孔洞沈大很多。這樣，芯區(qū)域30用作光子帶隙結(jié)構(gòu)M中的缺陷。 芯區(qū)域30可以填充有氮或氬等惰性氣體、空氣、或液體。芯區(qū)域30也可以是基本上真空的 區(qū)域(比如，約小于20mm Hg)。盡管在下文所描述的本發(fā)明的光纖組件和彎曲的光纖耦合 器的較佳實(shí)施方式中芯區(qū)域30可以是實(shí)心的，但是芯區(qū)域30是中空的。在示例實(shí)施方式中，本發(fā)明所使用的光子帶隙光纖基本上在芯區(qū)域30之內(nèi)引導(dǎo) 著輻射。被引入到芯區(qū)域30中的輻射所具有的傳播常數(shù)是由輻射的頻率和芯的結(jié)構(gòu)所決 定的。在芯30中傳播的、并且頻率和傳播常數(shù)落在光子帶隙結(jié)構(gòu)的帶隙之內(nèi)的輻射將不會(huì) 在光子帶隙結(jié)構(gòu)中傳播，因此將被基本上限制在芯中。這樣，光子帶隙結(jié)構(gòu)充當(dāng)上述芯區(qū)域 的包層。在本發(fā)明的示例實(shí)施方式中，本發(fā)明所使用的光子帶隙光纖10基本上在芯區(qū)域之 內(nèi)弓丨導(dǎo)著其頻率處于光子帶隙結(jié)構(gòu)的帶隙內(nèi)的輻射。不像常規(guī)的光纖那樣，光子帶隙光纖中的輻射的引導(dǎo)并不依賴于比包層的折射率 要高的芯的折射率。結(jié)果，在光能量的波長(zhǎng)處，芯區(qū)域30可以具有比包層區(qū)域更低的有效 折射率。在本文中，定義一個(gè)區(qū)域的有效折射率如下其中，neff是有效折射率，ζ是光子帶隙結(jié)構(gòu)中的不同的折射率Iii的總數(shù)，并且& 是折射率Iii的體積分?jǐn)?shù)。因?yàn)榛|(zhì)材料觀的存在，包層區(qū)域22的有效折射率將高于芯區(qū) 域30的有效折射率。當(dāng)光波長(zhǎng)比該結(jié)構(gòu)的尺度大很多時(shí)，使用有效折射率。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，光子帶隙結(jié)構(gòu)的帶隙所跨越的精確的頻率強(qiáng) 烈地取決于其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)小心設(shè)計(jì)光子帶隙結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)上述帶 隙。本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的計(jì)算方法可以有利地用于設(shè)計(jì)光子帶隙結(jié)構(gòu)。可以從MIT 獲得用于計(jì)算光子帶隙結(jié)構(gòu)的自由軟件包(MIT光子帶隙軟件包，互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一資源定位符 http://ab-initio.mit. edu/mpb/)?？梢詭缀蔚囟x具有期望的形狀和折射率分布的電 介質(zhì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)麥克斯韋方程組的計(jì)算機(jī)解來(lái)計(jì)算給定電介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的電磁模式的頻率 以及電場(chǎng)和磁場(chǎng)。通過(guò)將磁場(chǎng)表達(dá)為平面波之和且具有任意的(隨機(jī)數(shù)字)系數(shù)，來(lái)構(gòu)建 一個(gè)試探解。通過(guò)改變平面波系數(shù)，對(duì)麥克斯韋方程組進(jìn)行求解，直到電磁能量達(dá)到最小。 這通過(guò)預(yù)處理的共軛梯度最小化算法而變得更容易一些。由此，計(jì)算出每個(gè)模式的模式頻 率、電場(chǎng)禾口強(qiáng)度分布。 ^t Johnson, S. J.禾口 Joannopoulos，J. D.的文章〃 Block-Iterativefrequency-domain methods for Maxwell' s equations in a ρlanewave basis"中更詳細(xì)描述這種計(jì)算技術(shù)(參見(jiàn) Optics Express，8 (3)，173-190，2001)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，帶隙的波長(zhǎng)范圍隨著光子帶隙結(jié)構(gòu)的縮放而縮放。例 如，如圖3所示，如果孔洞的三角形陣列40具有約為4. 7 μ m的節(jié)距42、約為4. 6 μ m的孔 洞尺寸44以及波長(zhǎng)介于約1400nm到約ISOOnm的帶隙，則一種經(jīng)縮放的孔洞的三角形陣列 50具有約為9. 4 μ m的節(jié)距52、約為9. 2 μ m的孔洞尺寸44，并且該陣列50具有波長(zhǎng)介于約 2800nm到約3600nm的帶隙?？梢杂门c制造常規(guī)光纖所使用的那些方法相類似的方法來(lái)制造下文詳細(xì)描述的 本發(fā)明的耦合器中所使用的示例光子帶隙光纖10。形成一種預(yù)制棒，其具有期望的芯與包 層特征的排列，然后，使用熱和張力將該預(yù)制棒拉成光纖。圖4以橫截面的形式詳細(xì)地示出了用于制造光子帶隙光纖的合適的示例方法。通 過(guò)用熱和張力來(lái)拉伸六角形-側(cè)壁玻璃管62而制造中空的六角形毛細(xì)管60。這些毛細(xì)管 被層疊在一起以形成組件64，該組件具有周期性的晶格結(jié)構(gòu)。在組件64的中心處，除去了 一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)管60。為了制造中空-芯光纖，可以任選地將薄管子66插入到通過(guò)除去中心毛細(xì)管而形 成的孔洞中，正如圖4所示那樣。為了制造實(shí)心芯光纖，可以將實(shí)心的六角形棒插入到上述 孔洞中。通過(guò)使用固體棒70，將層疊的組件64放置到套管68之內(nèi)，以將該組件固定在恰當(dāng) 的位置。用熱和張力重新拉伸帶套管的組件72，以減小其尺寸，從而形成基本上單塊的主體 74。在重新拉伸步驟中，會(huì)期望在層疊的毛細(xì)管之間的空間拉出真空，以使毛細(xì)管的外表面 之間的任何填隙空位閉合。然后，用NH4F. HF對(duì)主體74進(jìn)行蝕刻，以增大周期性陣列的孔 洞的尺寸以及芯區(qū)域的孔洞的尺寸。例如，上述美國(guó)專利6，444，133中描述了重新拉伸和 蝕刻過(guò)程。在蝕刻步驟中，除去了用于將芯區(qū)域的孔洞76與光子帶隙結(jié)構(gòu)的最里面的孔洞 行列分開(kāi)的那些側(cè)壁，從而極大地增大了芯區(qū)域的孔洞的尺寸。通過(guò)使用本領(lǐng)域技術(shù)人員 熟悉的方法，經(jīng)重新拉伸且經(jīng)蝕刻的主體78被拉伸成一種光子帶隙光纖80。在被拉伸成光 纖之前，用外包層管子(未示出)將經(jīng)重新拉伸且經(jīng)蝕刻的主體76套住，以提供一種具有 更大的外直徑的光纖。光子帶隙光纖80可以涂有主和次光纖涂層，這在光纖領(lǐng)域是很常見(jiàn) 的。期望形成這樣一種預(yù)制棒，使得該預(yù)制棒的內(nèi)部材料的軟化點(diǎn)高于該預(yù)制棒的外 表材料的軟化點(diǎn)，正如上述美國(guó)專利6，847，771所描述的那樣。例如，軟化點(diǎn)的差異可以約 為50°C或更大、約100°C或更大、甚至約150°C或更大。實(shí)現(xiàn)這種差異的一種方式是將二氧 化硅玻璃用于毛細(xì)管，并且將摻雜的二氧化硅管子(比如摻鍺的、摻氟的、摻硼的)用作套 管?；蛘?，可以將具有共同的摻雜劑但濃度不同的多種玻璃用于預(yù)制棒的內(nèi)部和外部。在 使用特定形狀的芯結(jié)構(gòu)的情況下，期望用軟化點(diǎn)更高的材料來(lái)形成芯結(jié)構(gòu)(比如摻鉭的二 氧化硅)。這種軟化點(diǎn)的差異允許預(yù)制棒的內(nèi)部在拉伸時(shí)具有稍微更高一點(diǎn)的粘度，從而使 該結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的扭曲更少。為了減小拉伸過(guò)程中發(fā)生破損的可能性并降低拉伸的光纖中的衰減程度，期望提 供這樣一種預(yù)制棒，其污染物的量更少(比如粒子污染物、有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物)并且 OH含量也更小(即表面-吸附水)。這樣，期望在制造過(guò)程的各個(gè)階段用含氯氣體(比如 氯和氦的混合物)清洗預(yù)制棒。如本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到的那樣，氯氣可有效地除去許多 類型的污染物。例如，氯氣可以與水(比如采用表面OH的形式)以及許多無(wú)機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)以形成易揮發(fā)的物質(zhì)，在后續(xù)的掃氣循環(huán)期間除去這些易揮發(fā)的物質(zhì)。氯也可以用于 使各種有機(jī)物質(zhì)發(fā)生氧化。也可以期望包括在清潔狀況中暴露于氧，以便更充分地除去有 機(jī)污染物。上述美國(guó)專利6，917，741詳細(xì)描述了清潔處理過(guò)程?？梢杂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其它方法制造在制造本發(fā)明的光纖中所使用的預(yù) 制棒。例如，可以使用重新拉伸技術(shù)，以減小預(yù)制棒的直徑?？梢允褂肧F6、NF3或水性NH4F. HF進(jìn)行蝕刻，以增大這些孔洞的尺寸。例如，上述美國(guó)專利6，444，133中描述了重新拉伸和 蝕刻過(guò)程。通過(guò)使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的方法，可以將預(yù)制棒重新拉伸成微結(jié)構(gòu)化的光 纖。另外，在拉伸過(guò)程中可以對(duì)預(yù)制棒的孔洞施加壓力，以使它們因表面張力而不會(huì)閉合。 或者，在與拉伸一端相反的預(yù)制棒的一端，這些孔洞可能會(huì)閉合，以使預(yù)制棒的孔洞內(nèi)部保 持正壓力，由此防止它們因表面張力而閉合。期望對(duì)預(yù)制棒的不同的孔洞組施加不同的壓 力，正如共同擁有的美國(guó)專利申請(qǐng)10/171,335所描述的那樣，該申請(qǐng)于2002年6月12日 提交且標(biāo)題為“METHODS AND PREFORMS FOR DRAWING MICROSTRUCTURED OPTICAL FIBERS，，， 其說(shuō)明書引用在此作為參考。例如，光子帶隙光纖的大的芯孔洞可以被耦合到第一壓力系 統(tǒng)，并且光子晶體結(jié)構(gòu)的孔洞可以被耦合到第二壓力系統(tǒng)?？梢詫⒌谝粔毫ο到y(tǒng)設(shè)置到比 第二壓力系統(tǒng)更低的壓力，使得內(nèi)部芯孔洞不會(huì)相對(duì)于光子晶體結(jié)構(gòu)的孔洞而膨脹。在示例實(shí)施方式中，光子帶隙光纖10的數(shù)值孔徑(NA)是由NAltl = nsin θ 1(|給出 的，并且最好大于光電子設(shè)備的數(shù)值孔徑NAu = nsin θ &該光電子設(shè)備采用光源LS的形 式，該光源LS光學(xué)地耦合到納米-設(shè)計(jì)的光纖10的末端12，正如圖5所示那樣。例如，光 纖的NAltl最好大于垂直腔面發(fā)射激光源(VCSEL)的ΝΑ。光子帶隙光纖10的一個(gè)重要的性質(zhì)是與常規(guī)光纖甚至納米-設(shè)計(jì)的對(duì)彎曲不敏 感的光纖相比，它相對(duì)地對(duì)彎曲不敏感。換句話說(shuō)，光子帶隙光纖10可以具有其彎曲半徑 非常小的彎曲，并且在其中傳播的光將不會(huì)遭受顯著的衰減。例如，對(duì)于5mm的彎曲半徑以 及1550nm的波長(zhǎng)而言，該衰減比其它類型的光纖要小30-40dB。與其它類型的光纖相比，對(duì) 于光子帶隙光纖而言，輻射導(dǎo)致的損耗也是顯著地更少的。彎曲的光纖耦合器本發(fā)明的一個(gè)方面是一種光纖耦合器，它使用一個(gè)或多個(gè)光子帶隙光纖，其中，該 耦合器具有嚴(yán)重的彎曲，使得可以在緊密的空間中做出各種連接。圖6是使用一個(gè)或多個(gè) 光子帶隙光纖10的示例性彎曲的光纖耦合器(“耦合器”)100的示意性橫截面分解圖。耦 合器100包括上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110，上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110具有頂面112 ；“內(nèi)部”表面114，它包括平 整的部分116 ；以及凹的彎曲的部分118。在示例實(shí)施方式中，凹的彎曲的表面118包括四 分之一圓的曲線。上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110也具有平整的底面120以及前端126和后端128。在示 例實(shí)施方式中，上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110包括預(yù)先形成的基板。耦合器100也包括下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140，下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140具有帶有“內(nèi)部”表面144 的頂面142，“內(nèi)部”表面144包括平整的部分146、凸的彎曲的部分148、底面150以及前端 156和后端158。在示例實(shí)施方式中，凸的彎曲的表面148包括四分之一圓的曲線。在示例 實(shí)施方式中，下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140包括預(yù)先形成的基板。下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140也包括光纖引導(dǎo)件160，該光纖引導(dǎo)件160位于平整的表面部分 146和彎曲的表面部分148相遇之處，并且用于將內(nèi)表面144連接到底面150。將光纖引導(dǎo)件160配置成容納一個(gè)或多個(gè)光子帶隙光纖10。在示例實(shí)施方式中，光纖引導(dǎo)件160包括 一個(gè)或多個(gè)錐形的通透孔，用于使光纖10的插入更容易一些?，F(xiàn)在參照?qǐng)D7，使上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110和下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140合并到一起，以形成耦合器主 體166，該主體166具有第一和第二輸入/輸出(I/O)末端168和170，這些末端處于正交 的平面中。在形成耦合器主體166時(shí)，上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110和下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140的平面部分116 和146彼此接觸，并且鄰接著放置各個(gè)彎曲的表面部分118和148從而限定一彎曲的光纖 引導(dǎo)件200。在第一 I/O末端168處，光纖引導(dǎo)件200具有第一末端202。在示例實(shí)施方式 中，彎曲的光纖引導(dǎo)件200定義了中心彎曲半徑為RC的直角彎曲(例如，四分之一圓的彎 曲)。一般，在光纖10中，彎曲的光纖引導(dǎo)件200定義了相對(duì)較強(qiáng)的彎曲，比如介于45° 到135°之間。圖8是一種光子帶隙光纖10的示意性側(cè)面圖，該圖示出了在該光纖中以四 分之一圓彎曲為形式的“直角彎曲”的概念。一般，直角彎曲是這樣一種彎曲，其中，到該曲 線的兩個(gè)切線TLl和TL2會(huì)相交從而形成直角211。在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，將凹的和 凸的彎曲的表面118和148配置成在光纖10中形成直角彎曲210，并且在示例實(shí)施方式中 是四分之一圓曲線，即一個(gè)圓的周長(zhǎng)的1/4。一般，曲線210的曲線角度211的范圍可以從 45°到135°，示例性的直角彎曲范圍從85°到95°。示出將耦合器100配置成在光纖10 中形成了直角彎曲，以便于說(shuō)明。耦合器100也包括一個(gè)或多個(gè)光子帶隙光纖10(此后，為了便于說(shuō)明，簡(jiǎn)稱為“光 纖10”)，光纖10位于上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110和下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140之間且在彎曲的光纖引導(dǎo)件200 之內(nèi)。這使光纖10具有相應(yīng)的彎曲210，該彎曲210對(duì)應(yīng)于中心彎曲半徑RC。光纖10具 有與光纖端面12相關(guān)聯(lián)的末端部分212。光纖末端部分212被包含在光纖引導(dǎo)件160之 內(nèi)，并且最好用粘合劑216將其固定在其中。在示例實(shí)施方式中，光纖端面12與下對(duì)準(zhǔn)構(gòu) 件140的底面150齊平。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)彎曲的夾具(在示例實(shí)施方式中，該夾具可以包 括下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140)上的光纖10進(jìn)行激光退火，可以在耦合器100的組裝之前執(zhí)行光纖彎 曲210。這一方法使光纖應(yīng)力達(dá)到最小，以確保在耦合器100的使用壽命期間有高可靠性。 在另一個(gè)示例實(shí)施方式中，例如，通過(guò)使光纖10在下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140的彎曲表面部分148上 進(jìn)行彎曲，然后，將上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110放置并固定在下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件上，使得光纖10被固定在彎曲 的光纖引導(dǎo)件200中，這樣，就在耦合器100的組裝過(guò)程中形成了光纖彎曲210。在示例實(shí) 施方式中，凹槽或其它控制特征(未示出)形成了一個(gè)或兩個(gè)彎曲的表面部分118和148， 以幫助對(duì)準(zhǔn)并控制處于光纖引導(dǎo)件160之內(nèi)的光纖10的彎曲。在示例實(shí)施方式中，光纖引 導(dǎo)件160提供與光纖10的緊配合，使得光纖牢固地固定在其中。在示例實(shí)施方式中，中心彎曲半徑RC是在Imm彡RC彡15mm所定義的范圍中，而 在另一個(gè)示例實(shí)施方式中則是在5mm < RC < 15mm所定義的范圍中，并且在另一個(gè)示例實(shí) 施方式中是在2mm < RC < 3mm所定義的范圍中。在示例實(shí)施方式中，光纖彎曲半徑RC能 提供不大于IdB的衰減，不大于0. 5dB更佳，不大于0. IdB最佳。在另一個(gè)示例實(shí)施方式 中，最小中心彎曲半徑RC是光纖10的直徑的四倍，而在另一個(gè)示例實(shí)施方式中，最小中心 彎曲半徑是包含光纖10的光纖外套沈0的直徑的四倍。在另一個(gè)示例實(shí)施方式中，選擇彎 曲半徑RC，以確保在該產(chǎn)品的使用壽命內(nèi)有高可靠性(比如小于100 FIT)。在示例實(shí)施方式中，通過(guò)在下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件內(nèi)額外模制一個(gè)另外的元件(未示出)，就實(shí)現(xiàn)了光纖10的對(duì) 準(zhǔn)。這種元件包括很小的硅V形溝槽基板或具有精確凹槽、溝槽、孔洞等的其它部件。繼續(xù)參照?qǐng)D7，在上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110和下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140接合到一起以將彎曲的光纖 10包含在光纖引導(dǎo)件200中之后，在第一 I/O末端168處將一個(gè)應(yīng)變消除元件250附連于 耦合器主體166。這是為了防止在光纖10上有過(guò)大的軸向或側(cè)面-拉伸負(fù)載的情況下對(duì)耦 合器造成破損，光纖10在示例實(shí)施方式中被包括在光纖外套沈0中，光纖外套260終止于 應(yīng)變消除元件250之內(nèi)。光電子組件圖9是包括本發(fā)明的耦合器100的光電子組件300的示意圖。光電子組件300的 其它示例實(shí)施方式具有下文所討論的“筆直的”耦合器，并且為了說(shuō)明而用耦合器100。光電子組件300包括光電子設(shè)備310，比如光學(xué)發(fā)送器(比如光學(xué)發(fā)送器陣列、 寬面發(fā)射器等)或光學(xué)檢測(cè)器(比如光學(xué)檢測(cè)器陣列、寬面檢測(cè)器、垂直腔面發(fā)射激光器 (VCSEL)、LED等)。在示例實(shí)施方式中，光纖10在端面12處直接光學(xué)地耦合到光電子設(shè)備 310而沒(méi)有中間的耦合光學(xué)器件，這就是中空-芯光子帶隙光纖的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。光纖端面12 可以位于光纖引導(dǎo)件160之內(nèi)，使得它與底面150齊平?；蛘撸梢栽试S光纖端面12從光 纖引導(dǎo)件160中突出來(lái)。在示例實(shí)施方式中，下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140的底面150包括在第二 I/O末端170處的突 出物151 (也可以參見(jiàn)圖6)。在示例實(shí)施方式中，突出物151足夠窄，以允許光纖端面12非 ?？拷怆娮釉O(shè)備310而不干擾其它物件或部件，比如光電子設(shè)備中的導(dǎo)線接合。在上文提到的示例實(shí)施方式中，光電子設(shè)備310包括寬面光學(xué)檢測(cè)器，它就像 VCSEL那樣是用平面制造工藝以普通方式實(shí)現(xiàn)的。也像VCSEL那樣，可以優(yōu)化檢測(cè)器有效區(qū) 域，以提供低損耗的光纖到檢測(cè)器的耦合以及高設(shè)備數(shù)據(jù)速率。平面工藝能夠?qū)崿F(xiàn)一維或 二維布局以及檢測(cè)器放大電路的共同定位，以便于高速設(shè)備操作。典型的光電子設(shè)備310是用成熟的封裝技術(shù)進(jìn)行封裝的。例如，設(shè)備基板是共用 的，同時(shí)該基板平行于封裝安裝表面(比如印刷電路板)。對(duì)于光電子部件的有效的熱管 理而言，這種配置是令人期望的，并且，它也能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)低成本電互連方法(比如導(dǎo)線接 合)。在光學(xué)設(shè)備的情況下，該配置也能夠在最終組裝之前實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單的測(cè)試。在下文中 討論這種封裝的示例。圖10相似于圖9，并且示出了一種示例光電子設(shè)備310，其形式是VSCEL組件(也 被稱為310)，例如，該光電子設(shè)備310被用作EO發(fā)送器。VCSELS很適合于低損耗耦合到光 子帶隙光纖中，并且可以修改VCSEL的發(fā)射面積使耦合效率最大化，同時(shí)也平衡其它要求， 比如最大數(shù)據(jù)速率和功率耗散。平面制造工藝能在一維(ID)或二維OD)陣列中實(shí)現(xiàn)密集 的VCSEL布局以及激光器驅(qū)動(dòng)電路的共同定位，以便實(shí)現(xiàn)高性能操作。VCSEL組件310包括VCSEL基板314，該基板314可操作地支撐VCSEL設(shè)備320。 封裝基板3M支撐著VCSEL基板314，封裝基板3M包括含電通孔(未示出)的電結(jié)構(gòu)，該 電結(jié)構(gòu)通過(guò)接合導(dǎo)線322而電連接到VCSEL設(shè)備320。通過(guò)球形柵格陣列340，帶有電布線 332的印刷電路板330連接到封裝基板和電通孔(未示出)。在示例實(shí)施方式中用對(duì)準(zhǔn)結(jié) 構(gòu)400來(lái)對(duì)準(zhǔn)、并以其它方式可操作地耦合耦合器100和VCSEL組件310。此處，注意到，這里表示的耦合器100的橫截面視圖描繪了一個(gè)或多個(gè)光纖10的一維陣列來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明也可預(yù)想到二維陣列。參照?qǐng)D11，例如，通過(guò)提供至少一個(gè)對(duì) 準(zhǔn)構(gòu)件和/或間隔物(“劃分器構(gòu)件”)346以使每一排一維的光纖10與相鄰的排相比有偏 移，就可以形成這種實(shí)施方式。下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140包括多個(gè)光纖引導(dǎo)件160，以容納多排光纖 10。二維陣列圖案可以包括不規(guī)則的光纖波導(dǎo)節(jié)距或二維圖案，同時(shí)有一些傾斜量以使與 光電子設(shè)備310的光耦合達(dá)到最大。耦合器制造方法圖12A示出了在制造過(guò)程中的耦合器100的示例性實(shí)施方式，示出了下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件 140和尚未彎曲的光子帶隙光纖10，其末端部分12被插入到光纖引導(dǎo)件160之中。在圖 12B中，光纖10的末端部分12插入到光纖引導(dǎo)件160之中，并且光纖從中垂直地延伸出來(lái)。 用粘合劑370(比如紫外(UV)可固化粘合劑)將光纖10固定到光纖引導(dǎo)件160之內(nèi)。圖12C示出了在使光纖10發(fā)生彎曲(參見(jiàn)圖12B的箭頭376)以便沿著下對(duì)準(zhǔn)構(gòu) 件140的彎曲表面部分148而定位之后的光纖10。參見(jiàn)圖12D，將粘合劑(比如UV-可固 化粘合劑)施加到下對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件140和由此支撐的光纖10上，以便形成上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件110和彎 曲的光纖引導(dǎo)件200。然后，將應(yīng)變消除元件250任選地附接到(比如用粘合劑)耦合器主 體I/O末端168。圖13A是一種對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)400的示例實(shí)施方式的示意性分解側(cè)面圖，用該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 400使耦合器100與光電子設(shè)備310相對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)400包括基板410，基板410具有上 表面412和下表面414以及外圍416。在示例實(shí)施方式中，基板410包括透明的中心部分 (或孔徑)420。對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件(比如蓋子)430，430被安排在基板上表 面412之上(比如通過(guò)粘合劑434)，以便形成一開(kāi)口 440，開(kāi)口 440的大小用于接收耦合器 I/O末端170并且使其中的光纖10與光電子設(shè)備310對(duì)準(zhǔn)。圖1 示出了安排在以VCSEL組件為形式的光電子設(shè)備310之上的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)400。 上文所討論的圖10示出了對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)400位于VCSEL組件310上合適的位置，還示出了與該 對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)嚙合的耦合器100。在示例實(shí)施方式中，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)400是與光電子設(shè)備310對(duì)準(zhǔn) 的，并且附接到光電子設(shè)備310上。上述對(duì)準(zhǔn)過(guò)程可以是主動(dòng)的或被動(dòng)的，這取決于對(duì)準(zhǔn)的 容限。注意到，在圖13B中，通過(guò)連接到封裝基板3M的支撐元件450，將對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)400集成 到光電子組件300中。例如，通過(guò)將預(yù)先形成的構(gòu)件接合到基板410上，可以形成對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件430。對(duì)準(zhǔn)構(gòu) 件430可以是一個(gè)模制的部分，或是由通過(guò)穿透晶片KOH蝕刻而制成的硅基板構(gòu)成的。一旦相對(duì)于光電子設(shè)備310而恰當(dāng)?shù)匕才艑?duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)400 (如有必要，將兩者附接起 來(lái))，耦合器100就與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相對(duì)準(zhǔn)并且與之嚙合。通過(guò)鎖定元件(未示出)，可以將耦 合器100暫時(shí)地固定在合適的位置，或者通過(guò)使用對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件430中和/或周圍的粘合劑薄 層460，可以將耦合器100永久地固定在合適的位置。具有光子帶隙光纖組件的通信系統(tǒng)圖14A是通信系統(tǒng)590的示例實(shí)施方式的示意圖，該通信系統(tǒng)590使用了根據(jù)本 發(fā)明的光子帶隙(PBG)光纖組件600，并允許在兩個(gè)電學(xué)設(shè)備660之間進(jìn)行光學(xué)通信。PBG 光纖組件600包括一個(gè)或多個(gè)中空-芯光子帶隙光纖10，在示例實(shí)施方式中，該光纖10構(gòu) 成光纖光纜606。在示例實(shí)施方式中，將多個(gè)光子帶隙光纖10安排成一種光纖帶。纜線606包括在其相反的兩端處的各個(gè)耦合器(連接器)612。PBG光纖組件600包括光電子設(shè)備310，這些光電子設(shè)備310被安排在各個(gè)纜線末端處并且被配置成在其各 個(gè)末端處用作Ε0/0Ε轉(zhuǎn)換器(即每個(gè)光電子設(shè)備310可以執(zhí)行EO和OE轉(zhuǎn)換)。在另一個(gè) 示例實(shí)施方式中，光電子設(shè)備310之一僅僅用作EO轉(zhuǎn)換器，而另一個(gè)用作OE轉(zhuǎn)換器。連接 器612和光電子設(shè)備310的組合構(gòu)成了上述的光電子組件300。在圖14B所示的示例實(shí)施 方式中，連接器612之一是上文詳細(xì)討論的彎曲的光耦合器100。在示例實(shí)施方式中，一個(gè)或兩個(gè)光電子組件300向PBG光纖組件600的一端或兩 端處的電子設(shè)備660提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)銅連接(接口)650(比如SFP、MTF、USB等)。在示例實(shí) 施方式中，接口 650是固定的或可移除的。在通信系統(tǒng)590的操作過(guò)程中，光電子設(shè)備310之一初始用作EO轉(zhuǎn)換器，并且通 過(guò)接口 650接收來(lái)自電子設(shè)備660的輸入電子信號(hào)。然后，這種光電子設(shè)備310將電子信號(hào) 轉(zhuǎn)換成輸出光信號(hào)622，通過(guò)連接器612將該輸出光信號(hào)622耦合到一個(gè)或多個(gè)光纖10的 一個(gè)或多個(gè)中空的芯30中。為了說(shuō)明起見(jiàn)，所示出的連接器612和發(fā)送器310是分開(kāi)的； 它們也可以通過(guò)壓縮配合、環(huán)氧樹脂或其它固定手段而彼此接觸。光纖光纜606中的一個(gè) 或多個(gè)光纖10中的一個(gè)或多個(gè)中空的芯30將光信號(hào)622引導(dǎo)至其它的連接器612(比如 圖14B的耦合器100)，其中，光電子設(shè)備310接下來(lái)接收光信號(hào)。這種光電子設(shè)備310接下 來(lái)用作一種OE轉(zhuǎn)換器以將檢測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后，再通過(guò)接口 650將電信號(hào) 提供給電子設(shè)備660。在示例實(shí)施方式中，光電子設(shè)備310使這一過(guò)程反過(guò)來(lái)而重復(fù)，從而 切換它們的EO和OE功能。與使用常規(guī)光纖的組件相比，PBG光纖組件600提供了許多優(yōu)點(diǎn)。首先，中空芯區(qū) 域中的光傳播不再需要用常規(guī)纜線組件中的光學(xué)子部件使激光輸出聚焦，并使該激光輸出 從其自然的“處于空氣中的”狀態(tài)光束圖案轉(zhuǎn)換成適于固體玻璃光纖的光束圖案，反之亦 然。這也減少了玻璃-空氣界面的數(shù)目，因常規(guī)纜線組件中的玻璃-空氣界面處的反射的 緣故，這些界面引起了損耗和光學(xué)反饋。這也能夠使用無(wú)隔離器的實(shí)現(xiàn)方式。此外，因?yàn)槭褂昧斯庾訋豆饫w10，所以纜線606是更堅(jiān)固耐用的，特別是，它可 以嚴(yán)重地彎曲而不會(huì)導(dǎo)致破損或光損耗。這意味著這些纜線可以制造得具有更少的防護(hù)和 總體積。另外，與常規(guī)光纖相比，光子帶隙光纖10的使用提供了增強(qiáng)的光學(xué)隔離，使得這些 光纖可以被密集地捆扎起來(lái)。光子帶隙光纖10的輻射耐受特征使PBG光纖組件600適用 于許多嚴(yán)酷的環(huán)境中，比如太空以及核反應(yīng)器。最終，光子帶隙光纖10的彎曲-不敏感性允許彎曲的耦合器100向光纖施加很強(qiáng) 的彎曲，使得PBG纜線606可以被連接到緊密空間中的光電子設(shè)備。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，很明顯，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可 以對(duì)本發(fā)明做出各種修改和變化。由此，本發(fā)明旨在覆蓋本發(fā)明的這些修改和變化，只要它 們落在所附的權(quán)利要求書及其等價(jià)方案中就可以。
權(quán)利要求
1.一種光纖組件，用于光學(xué)地連接第一和第二電學(xué)設(shè)備，所述光纖組件包括至少一個(gè)光子帶隙光纖；第一和第二光電子設(shè)備，所述第一和第二光電子設(shè)備在其各個(gè)末端處分別耦合到所述 至少一個(gè)光子帶隙光纖，并且被配置成執(zhí)行電光(EO)和/或光電(OE)轉(zhuǎn)換；以及第一和第二電學(xué)接口，所述第一和第二電學(xué)接口可操作地相對(duì)于第一和第二光電子設(shè) 備而設(shè)置，并且被配置成向第一和第二電學(xué)設(shè)備提供各個(gè)電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖組件，其特征在于，所述至少一個(gè)光子帶隙光纖包括排列在條帶中的多個(gè)光子帶隙光纖。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖組件，其特征在于，所述至少一個(gè)光子帶隙光纖具有中空的芯。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖組件，其特征在于，所述至少一個(gè)光子帶隙光纖的至少一個(gè)末端包括具有彎曲的光纖耦合器。
5.如權(quán)利要求4所述的光纖組件，其特征在于，所述彎曲是直角彎曲。
6.如權(quán)利要求4所述的光纖組件，其特征在于，所述光纖耦合器包括具有凹面的上光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件；下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件，所述下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件具有用于定義耦合器輸出末端的底面以及凸 面，下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件和上光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件被安排成形成第一光纖引導(dǎo)通道，所述第一光纖引 導(dǎo)通道定義了第一耦合器輸入/輸出(I/O)末端、通道末端以及由所述凸面和凹面限定的 中心曲線；以及其中，所述至少一個(gè)光子帶隙光纖的末端部分具有近端端面，同時(shí)所述至少一個(gè)光子 帶隙光纖的至少一部分被固定在所述第一光纖引導(dǎo)件通道之內(nèi)，以便在與所述中心曲線相 對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光子帶隙光纖中形成一中心彎曲，并且使光纖端面定位于下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件 的底面處或附近從而定義第二耦合器(I/O)末端。
7.如權(quán)利要求6所述的光纖組件，其特征在于，下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件包括第二光纖引導(dǎo)通道，所述第二光纖引導(dǎo)通道位于第一光纖引導(dǎo)通 道末端附近并且朝著底面打開(kāi)，還被配置成固定光纖末端部分。
8.如權(quán)利要求1所述的光纖組件，其特征在于，第一和第二光電子設(shè)備中的至少一個(gè)包括垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。
9.如權(quán)利要求1所述的光纖組件，其特征在于，第一和第二光電子設(shè)備中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)有效表面，并且還包括對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)被設(shè)置在光纖光纜與所述至少一個(gè)有效表面之間，還被配置 成提供在所述至少一個(gè)光子帶隙光纖和所述至少一個(gè)有效表面之間的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。
10.一種彎曲的光纖耦合器，包括具有凹面的上光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件；下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件，所述下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件具有用于定義耦合器輸出末端的底面以及凸 面，下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件和上光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件被安排成形成第一光纖引導(dǎo)通道，所述第一光纖引 導(dǎo)通道定義了第一耦合器輸入/輸出(I/O)末端、通道末端以及由所述凸面和凹面限定的 中心曲線；以及至少一個(gè)光子帶隙光纖，這種光纖的末端部分具有近端端面，至少一個(gè)光子帶隙光纖的至少一部分被固定在第一光纖引導(dǎo)通道之內(nèi)，以便在與所述中心曲線相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè) 光子帶隙光纖中形成一種彎曲，并且使光纖端面定位于下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件的底面處或附近從 而定義第二耦合器I/O末端。
11.如權(quán)利要求10所述的耦合器，其特征在于，下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件包括第二光纖引導(dǎo)通道，所述第二光纖引導(dǎo)通道位于第一光纖引導(dǎo)通 道末端附近并且朝著底面打開(kāi)，還被配置成固定光纖末端部分。
12.如權(quán)利要求10所述的耦合器，其特征在于， 所述凸面和凹面中的至少一個(gè)包括直角彎曲。
13.如權(quán)利要求10所述的耦合器，其特征在于，所述至少一個(gè)光子帶隙光纖被一外套圍繞著，所述耦合器還包括 應(yīng)變消除構(gòu)件，所述應(yīng)變消除構(gòu)件被安排在第一耦合器I/O末端處以便圍繞著所述外 套，從而向所述至少一個(gè)光子帶隙光纖提供應(yīng)變消除。
14.如權(quán)利要求10所述的耦合器，其特征在于，上光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件包括模制的基板和固化的粘合劑中的至少一個(gè)。
15.如權(quán)利要求10所述的耦合器，其特征在于， 下光纖對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件包括模制的基板。
16.如權(quán)利要求8所述的光纖組件，其特征在于，所述至少一個(gè)光子帶隙光纖具有一直徑，并且，其中，所述至少一個(gè)光子帶隙光纖中的 彎曲所具有的最小中心彎曲半徑是所述直徑的四倍。
17.如權(quán)利要求10所述的耦合器，還包括劃分器構(gòu)件，所述劃分器構(gòu)件被安排在第一光纖引導(dǎo)通道內(nèi)以將其劃分成多個(gè)通道， 所述多個(gè)通道中的每一個(gè)包含至少一個(gè)光子帶隙光纖。
18.一種用于形成光學(xué)耦合器的方法，包括提供至少一個(gè)光子帶隙光纖，這種光纖的末端部分具有近端端面； 使至少一個(gè)光子帶隙光纖固定在上光纖對(duì)準(zhǔn)引導(dǎo)件和下光纖對(duì)準(zhǔn)引導(dǎo)件的各個(gè)凹面 和凸面之間，從而在至少一個(gè)光子帶隙光纖中形成一種彎曲。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于， 所述彎曲并不引起大于IdB的衰減。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括使下對(duì)準(zhǔn)引導(dǎo)件的凹面之上的至少一個(gè)光子帶隙光纖彎曲；將可固化的粘合劑層施加到所述凹面和至少一個(gè)光子帶隙光纖以形成上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件；以及使可固化的粘合劑層固化。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括 使光纖近端端面光學(xué)地耦合到第一光電子設(shè)備。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)光子帶隙光纖具有遠(yuǎn)端端面，并且所述方法還包括使所述遠(yuǎn)端端面光學(xué) 地耦合到第二光電子設(shè)備。
23.一種用于光學(xué)地連接第一和第二電學(xué)設(shè)備的方法，包括提供至少一個(gè)光子帶隙光纖，這種光纖具有中空的芯以及第一和第二末端； 將第一和第二光電子設(shè)備連接到至少一個(gè)光子帶隙光纖的第一和第二末端，其中，第 一和第二光電子設(shè)備被配置成執(zhí)行電光(EO)和/或光電(OE)轉(zhuǎn)換；以及相對(duì)于第一和第二光電子設(shè)備而可操作地放置第一和第二電學(xué)接口，以便提供在第一 和第二光電子設(shè)備以及第一和第二電學(xué)設(shè)備之間的各個(gè)電連接。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述連接包括提供至少一個(gè)連接器，這種連接器被配置成固定所述至少一個(gè)光子帶隙 光纖，使得所述至少一個(gè)光子帶隙光纖具有一種彎曲。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括提供多個(gè)光子帶隙光纖，這些光子帶隙光纖被安排在光纖纜線中或被安排在一排或多 排光纖帶中。
全文摘要
一種光纖組件具有至少一個(gè)光子帶隙光纖和光電子設(shè)備，它們被耦合到任一末端處的至少一個(gè)光纖。光電子設(shè)備用作電光(EO)和光電(OE)轉(zhuǎn)換器，并且向各個(gè)電子設(shè)備提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電學(xué)接口。光子帶隙光纖具有中空的芯，使得光穿過(guò)空氣而非玻璃穿行著，由此提供了比用于連接電子設(shè)備的基于玻璃的光纖組件更佳的諸多優(yōu)點(diǎn)。也揭示了一種彎曲的光纖耦合器，用于上述光纖組件中。
文檔編號(hào)G02B6/42GK102047163SQ200980120904
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者B·R·赫曼維, J·G·倫弗羅, K·W·科奇 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司