專利名稱：M×n二維光纖陣列及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子器件領(lǐng)域，特別是涉及MXN 二維光纖陣列及其制作方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及的二維光纖陣列主要應(yīng)用于高密度的PLC(平面光學(xué)波導(dǎo))產(chǎn)品中，如 WSS (波長選擇型光開關(guān))以及MEMS (光微機電系統(tǒng))光開關(guān)等。目前的二維雙層光纖陣列及其制作方法(申請人中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所，申請?zhí)?00810112204. 9)中涉及的二維雙層光纖陣列是制作于同一塊硅片的上下兩個表面，如圖1所示，但是本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這種設(shè)置在空間上形成大量浪費，不易工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種MXN 二維光纖陣列及其制作方法，能夠大大提高了光纖陣列的密度，節(jié)約了空間，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種MXN 二維光纖陣列，其中，N為二維光纖陣列的層數(shù)，M為最頂層光纖的數(shù)量，底層的光纖數(shù)為L，M、N和L均為整數(shù)，且M > N，L > M+N ；而且上層光纖數(shù)比相鄰下層數(shù)量少m，m為整數(shù)，m ^ 1，其特征在于， 底層光纖陣列固定在帶有固定槽的定位基板內(nèi)，第二層光纖陣列固定在所述底層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的固定槽上，使第二層光纖陣列中的每根光纖與第一層光纖陣列的兩相鄰光纖相切；重復(fù)疊加到第N層，第N層光纖陣列固定在第N-I層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的V型槽上，使第N層光纖陣列中的每根光纖與第N-I層光纖陣列的兩相鄰光纖相切；所述第N層光纖陣列上蓋有固定蓋板。所述定位基板的固定槽的槽間距為P，其中，D+2 μ m < P < 2D-2 μ m，D為光纖包層直徑。所述兩層光纖陣列之間的間距為H，其中，H = SQRT{D*D_(P/2)*(P/2)}，P為固定槽的槽間距，D為光纖包層直徑。所述相鄰兩層光纖陣列之間錯位距離為F，F(xiàn) = D/2 ；其中，D為光纖包層直徑。所述的第偶數(shù)層光纖陣列由假光纖組成，實現(xiàn)調(diào)節(jié)光纖的間距以及調(diào)整光纖陣列的層間距H或相鄰光纖的間距以及相鄰層光纖的錯位距離F。所述定位基板的固定槽為V型槽或U型槽。所述固定蓋板是平板或具有定位槽的蓋板，有定位槽的蓋板的下表面帶有和定位基板一致的固定槽。所述兩相鄰光纖組成的固定槽為類V槽。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是還提供一種MXN 二維光纖陣列的制作方法，包括以下步驟(1)準備光纖，去除光纖包層外的保護層；(2)準備假光纖，去除光纖陣列的保護層，將用于調(diào)節(jié)間距的假光纖在剝纖部位處用光纖切割刀沿徑向劃一條切割線；(3)將裸露包層的光纖的包層部分放置到定位基板內(nèi)，光纖依順序排列在定位基板的固定槽內(nèi)，加蓋定位蓋板并施以壓力固定；(4)在定位基板的尾部光纖的下側(cè)點膠，膠水沿著光纖往定位槽前端進行滲透，控制膠水的使用量避免膠水滲入光纖與定位蓋板之間；(5)膠水固化后，取下定位蓋板；(6)將第二層光纖放置在第一層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的類V型槽上，將定位蓋板置于第二層光纖上，光纖依順序排列在第一層相鄰光纖組成的類V槽內(nèi)并與這兩相鄰光纖相切，然后施以壓力使光纖定位，同步驟C3)進行點膠，同步驟(4)進行固化，取下定位蓋板，以此類推，實現(xiàn)第N-I層光纖陣列的固定；(7)將第N層光纖放置在第N-I層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的類V型槽上，將固定蓋板放置在第N層光纖上，施加壓力使定位蓋板與第N層相切，然后點膠，讓膠水充滿固定蓋板和定位基板以及中間的裸光纖，膠水固化；(8)對端面進行拋光。所述步驟(8)中對端面進行拋光的角度為8度或0度。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果本發(fā)明將第一層光纖固定在固定槽定位基板內(nèi)，第二層光纖固定在第一層光纖的上表面，若需要第三層光纖固定在第二層光纖的上表面，以此類推，可以制作2-256層的二維光纖陣列，由于通道數(shù)量比一層光纖陣列的通道數(shù)量提高，故大大提高了光纖陣列的密度，節(jié)約了空間。其中，第偶數(shù)層光纖可以為假光纖，假光纖是基于結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)間距的調(diào)整。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中二維雙層光纖陣列結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的二維光纖陣列結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的兩層光纖陣列間距示意圖；圖4是本發(fā)明制作工藝流程圖；圖5-圖9是本發(fā)明各步驟示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的第一實施方式涉及一種二維光纖陣列，如圖2所示，包括N層光纖陣列2， 其中，2 256 ；第一層光纖陣列2固定在帶有固定槽的定位基板1內(nèi)，所述的第二層光纖陣列2固定在所述第一層光纖陣列2的兩相鄰光纖組成的類V型槽上，使第二層光纖陣列2中的每根光纖與第一層光纖陣列2的兩相鄰光纖相切；以此類推，第N層光纖陣列2 固定在第N-I層光纖陣列2的兩相鄰光纖組成的類V型槽上，使第N層光纖陣列2中的每根光纖與第N-I層光纖陣列的兩相鄰光纖相切；所述第N層光纖陣列2上蓋有固定蓋板3。 其中，第N層光纖陣列2由M根光纖組成，其中，2 < MS 256。定位基板的固定槽可以是各種形態(tài)，如規(guī)則的U型槽或V型槽等。第一層光纖陣列可以放置(M+N)條光纖，然后在第一層光纖上制作第二層光纖陣列，第二層光纖陣列固定在第一層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的類V型槽上，使第二層光纖中的每根光纖與第一層光纖陣列的兩相鄰光纖相切，第二層可以放置(M+N-1)條光纖陣列。以此類推，可以制作N(1彡N< 256)層光纖陣列。偶數(shù)層光纖可以為假光纖，光纖固定后將相應(yīng)的假光纖的尾纖切斷，實現(xiàn)加大每層光纖間距的需求，如此可基于結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)間距的調(diào)整，并且可以實現(xiàn)光纖的無損耗層疊。 假光纖只是裸光纖，不具有傳輸能量的功能。各層光纖陣列之間的間距可以是由第一層光纖之間的間距決定的，通過調(diào)整第一層光纖的間距實現(xiàn)層間距的參數(shù)滿足器件設(shè)計的要求。如圖3所示，所述兩層光纖陣列之間的間距為H，H = SQRT{D*D-(P/^)*(P/2)}微米，其中，P為固定槽的槽間距，滿足D+2微米< P < 2D-2微米，D為光纖包層直徑。需要說明的是，每一層相鄰光纖間距可以是均勻的，也可以是非等間距的。每一層相鄰光纖間隔為127微米至2M微米。定位基板尾部具有固定和保護光纖涂覆層功能的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)和固定槽有一定的高度差，固定最頂層光纖的固定蓋板為和底層定位基板具有相同間距且具有相同深度角度的槽，可以是玻璃或硅片；但是該固定蓋板不具有與定位基板一樣的保護尾部光纖涂覆層功能。本發(fā)明的第二實施方式涉及一種二維光纖陣列的制作方法，該方法比一層光纖陣列制作工藝相對復(fù)雜，但二維光纖陣列的通道數(shù)量比一層光纖陣列的通道數(shù)量提高了，節(jié)約了空間，提高了光纖陣列的密度。該制作方法包括M2 < N < 256)層二維光纖陣列，第 N層光纖陣列的數(shù)量為MQSMS 256)。第一層光纖陣列被安放及固定在V型槽定位基板內(nèi)，采用玻璃、硅片或者具有與第一層V型槽定位基板相同間距的V型槽作為定位蓋板， 讓光纖和定位蓋板和底層定位基板組成的三角形相切，在基板的的尾部帶纖的下側(cè)點膠， 膠水沿著光纖底部區(qū)域進行滲透，然后施以壓力固定，固化，撤掉定位蓋板；光纖底部第一層可以放置(M+N)條光纖。在第一層光纖陣列上制作第二層光纖陣列，第二層光纖陣列固定在第一層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的類V型槽上，使第二層光纖陣列中的每根光纖與第一層光纖陣列的兩相鄰光纖相切，加定位蓋板，在基板的尾部第二層帶纖的下側(cè)點膠，膠水沿著光纖底部區(qū)域進行滲透，實現(xiàn)與第二層光纖陣列相切并施以壓力固定，固化，撤掉定位蓋板；第二層可以放置(M+N-1)條光纖。其中第二層光纖陣列可以是假光纖，當其為假光纖時，光纖固定后需將相應(yīng)的假光纖的尾纖切斷。同制作第二層光纖陣列的方法制作第 N(2^N^8)層光纖陣列，其中偶數(shù)層光纖陣列為假光纖，且同制作第二層的方法處理假光纖。第N層光纖陣列可以用玻璃、硅片或用與底層定位基板具有相同間距定位蓋板固定，但是該定位蓋板不具有與定位基板一樣的保護尾部光纖涂覆層功能。下面以二維光纖陣列以NXM(即3X32ch)為具體實施例，其中，X方向P = 127 μ m，Y方向H = 214 μ m，本發(fā)明提出的二維光纖陣列制作方法及步驟，如圖4所示，包括
a)光纖陣列的準備階段去除光纖陣列的保護層；對于需要采用假光纖的情況其中偶數(shù)層光纖為假光纖，用于定位用的假光纖在裸纖的部位處用光纖切割刀沿徑向劃一條明顯的切割線(見圖5)，定位后將假光纖尾纖去除。b)底層光纖陣列的固定；光纖陣列的固定方法，可參考申請?zhí)枮?9118583. 8，名稱為制造光纖陣列的方法及制造光纖陣列的設(shè)備的申請文件。如圖6所示，將去除保護層的裸光纖陣列2放置到定位基板1內(nèi)，加蓋定位蓋板4，光纖陣列2依順序排列在定位基板1的V型槽內(nèi)并施以壓力固定。其中，定位蓋板4可以是玻璃或硅片；也可以是具有與底層定位基板1相同間距的固定槽，定位蓋板4的固定槽比定位基板1的固定槽短Imm以上，深10 μ m 30 μ m，角度為 60度 120度，而且定位蓋板4尾部不具有保護光纖涂覆層功能。該定位蓋板4僅作為在制作第N-I層光纖的過程中起定位作用，光纖加膠固定后即從光纖上撤離。c)點膠；在定位基板的的尾部帶纖的下側(cè)點膠，膠水沿著光纖底部區(qū)域進行滲透，控制膠水的使用量避免膠水滲入光纖與定位蓋板之間。d)固化；膠水固化后，取下定位蓋板。e)第N-I層光纖陣列的固定；將第二層光纖陣列2放置在第一層光纖陣列2的兩相鄰光纖組成的類V型槽上， 將定位蓋板4置于第二層光纖陣列2上，光纖依順序排列第一層光纖陣列2組成的槽內(nèi)并施以壓力使光纖落入槽內(nèi)并與槽相切固定，見圖7。同步驟c)進行點膠，同步驟d)進行固化，取下定位蓋板4。以此類推，可以實現(xiàn)第N層光纖陣列的固定。對于需要采用假光纖的情況如圖8所示，將光纖陣列2的尾纖往定位蓋板4方向向上提，光纖陣列2將在切割處斷開，去除假光纖尾纖后進行固化，取下定位蓋板4。f)第N層光纖陣列的固定；同步驟e)放置頂層光纖陣列2 (光纖數(shù)M)，將固定蓋板3放置與光纖陣列2上， 施加壓力使光纖陣列2與固定蓋板3相切，然后點膠。讓膠水充滿固定蓋板3和定位基板 1以及中間的裸光纖，如圖9所示。g)膠水固化。h)端面拋光，實現(xiàn)能量的低損耗傳輸。
權(quán)利要求
1.一種MXN 二維光纖陣列，其中，N為二維光纖陣列的層數(shù)，M為最頂層光纖的數(shù)量， 底層的光纖數(shù)為L，M、N和L均為整數(shù)，且M > N, L^ M+N ；而且上層光纖數(shù)比相鄰下層數(shù)量少m，m為整數(shù)，m > 1，其特征在于，底層光纖陣列固定在帶有固定槽的定位基板內(nèi)，第二層光纖陣列固定在所述底層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的固定槽上，使第二層光纖陣列中的每根光纖與第一層光纖陣列的兩相鄰光纖相切；重復(fù)疊加到第N層，第N層光纖陣列固定在第N-I層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的V型槽上，使第N層光纖陣列中的每根光纖與第 N-I層光纖陣列的兩相鄰光纖相切；所述第N層光纖陣列上蓋有固定蓋板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MXN二維光纖陣列，其特征在于，所述定位基板的固定槽的槽間距為P，其中，D+2 μ m彡P(guān)彡2D-2 μ m, D為光纖包層直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MXN二維光纖陣列，其特征在于，所述兩層光纖陣列之間的間距為H，其中，H = SQRT{D*D-(P/2)*(P/2)}，P為固定槽的槽間距，D為光纖包層直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MXN二維光纖陣列，其特征在于，所述相鄰兩層光纖陣列之間錯位距離為F，F(xiàn) = D/2 ；其中，D為光纖包層直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的MXN二維光纖陣列，其特征在于，所述的第偶數(shù)層光纖陣列由假光纖組成，實現(xiàn)調(diào)節(jié)光纖的間距以及調(diào)整光纖陣列的層間距H或相鄰光纖的間距以及相鄰層光纖的錯位距離F。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MXN二維光纖陣列，其特征在于，所述定位基板的固定槽為 V型槽或U型槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MXN二維光纖陣列，其特征在于，所述固定蓋板是平板或具有定位槽的蓋板，有定位槽的蓋板的下表面帶有和定位基板一致的固定槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維光纖陣列，其特征在于，所述兩相鄰光纖組成的固定槽為類V槽。
9.一種MXN 二維光纖陣列的制作方法，其特征在于，包括以下步驟(1)準備光纖，去除光纖包層外的保護層；(2)準備假光纖，去除光纖陣列的保護層，將用于調(diào)節(jié)間距的假光纖在剝纖部位處用光纖切割刀沿徑向劃一條切割線；(3)將裸露包層的光纖的包層部分放置到定位基板內(nèi)，光纖依順序排列在定位基板的固定槽內(nèi)，加蓋定位蓋板并施以壓力固定；(4)在定位基板的尾部光纖的下側(cè)點膠，膠水沿著光纖往定位槽前端進行滲透，控制膠水的使用量避免膠水滲入光纖與定位蓋板之間；(5)膠水固化后，取下定位蓋板；(6)將第二層光纖放置在第一層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的類V型槽上，將定位蓋板置于第二層光纖上，光纖依順序排列在第一層相鄰光纖組成的類V槽內(nèi)并與這兩相鄰光纖相切，然后施以壓力使光纖定位，同步驟C3)進行點膠，同步驟(4)進行固化，取下定位蓋板，以此類推，實現(xiàn)第N-I層光纖陣列的固定；(7)將第N層光纖放置在第N-I層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的類V型槽上，將固定蓋板放置在第N層光纖上，施加壓力使定位蓋板與第N層相切，然后點膠，讓膠水充滿固定蓋板和定位基板以及中間的裸光纖，膠水固化；(8)對端面進行拋光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的MXN 二維光纖陣列的制作方法，其特征在于，所述步驟(8) 中對端面進行拋光的角度為8度或0度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種M×N二維光纖陣列，其中底層光纖陣列固定在帶有固定槽的定位基板內(nèi)，第二層光纖陣列固定在所述底層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的固定槽上，使第二層光纖陣列中的每根光纖與第一層光纖陣列的兩相鄰光纖相切；重復(fù)疊加到第N層，第N層光纖陣列固定在第N-1層光纖陣列的兩相鄰光纖組成的V型槽上，使第N層光纖陣列中的每根光纖與第N-1層光纖陣列的兩相鄰光纖相切；所述第N層光纖陣列上蓋有固定蓋板。本發(fā)明還涉及上述二維光纖陣列的制作方法。本發(fā)明有效的提高了光纖陣列的密度，節(jié)約了空間。
文檔編號G02B6/12GK102375177SQ201110357658
公開日2012年3月14日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者黃雪欽 申請人:博創(chuàng)科技股份有限公司