專利名稱：光學(xué)安裝基底及其光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)安裝基底(optical package substrate)及其光學(xué)裝置，尤其涉及一種具有一適合安裝光學(xué)構(gòu)件和或光學(xué)元件的表面結(jié)構(gòu)的安裝基底及其這種安裝基底的模制方法，以及用這種安裝基底構(gòu)成的光學(xué)裝置。
(2)背景技術(shù)采用光纖的光通訊系統(tǒng)正從傳統(tǒng)的長(zhǎng)距離通訊系統(tǒng)發(fā)展到用戶通訊系統(tǒng)。用戶型光通訊系統(tǒng)需要使用小的和便宜的光學(xué)裝置。
在傳統(tǒng)的光學(xué)裝置中，諸如光纖和/或透鏡的光學(xué)構(gòu)件和諸如激光和/或光電二極管的光學(xué)元件要同軸配置。通常，光纖和透鏡的定位對(duì)精度的要求很高，例如，公差在±1微米。因此，已采用了所謂的主動(dòng)對(duì)齊技術(shù)來(lái)裝配光纖裝置，其中用通過(guò)其的激光激發(fā)諸光學(xué)元件時(shí)調(diào)整諸構(gòu)件的定位。但是，該技術(shù)要求完成復(fù)雜的工作，而且費(fèi)時(shí)，因而具有一個(gè)成本高的問(wèn)題。
另一方面，在所謂的被動(dòng)對(duì)齊中，作為簡(jiǎn)化光學(xué)裝置的裝配的技術(shù)，諸構(gòu)件被定位時(shí)不需要前述的調(diào)整，已引起了人們的注意。該技術(shù)的典型例子用在光學(xué)裝置中，使得導(dǎo)通光纖和光腔的光偏轉(zhuǎn)90°，從而被一表面接收型的光電二極管所接收。對(duì)于這種技術(shù)，在諸如日本專利特開(kāi)平11-326662和日本專利2687859中提出了各種觀念。


圖19是一剖視圖，它示出了采用以往提出的偏轉(zhuǎn)方法的光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
如圖19所示，光纖(或光波導(dǎo))191的一端面被磨成45°，并在該端面上設(shè)置有一反射鏡192。光從圖19中的左方入射并導(dǎo)通光纖(光波導(dǎo))191，其光路在鏡子192處轉(zhuǎn)過(guò)(即偏轉(zhuǎn))90°，從而被光電二極管193所接收。光電二極管193屬于如圖19所示的表面接收型的一類，或另一種稱為“波導(dǎo)型”的一類。
表面接收型光電二極管具有用于接收光的大面積，使得它只要求相對(duì)光纖或光波導(dǎo)僅為±10微米左右的定位精度。因此，通過(guò)被動(dòng)對(duì)齊就可實(shí)現(xiàn)表面接收型光電二極管的安裝，這涉及到在基底上形成標(biāo)記，作為安裝過(guò)程中的參考點(diǎn)。但是，當(dāng)導(dǎo)通光纖或光波導(dǎo)的光需要在表面接收型光電二極管的前表面處被直接接收時(shí)，就必需將表面接收型光電二極管以直立位置安裝在基底上，這使大規(guī)模生產(chǎn)更加困難。這種情況的一個(gè)例子是激光輸出的監(jiān)控，其中表面接收型光電二極管是常見(jiàn)的選擇。
另一方面，波導(dǎo)型光電二極管具有在幾個(gè)微米左右的光接收層。因此要求定位精度嚴(yán)格至±1微米，以便確保導(dǎo)通光纖或光波導(dǎo)的光能夠正確地耦合于波導(dǎo)型光電二極管。因此，主動(dòng)對(duì)齊通常用于波導(dǎo)型光電二極管，由此出現(xiàn)了一個(gè)安裝費(fèi)用高的問(wèn)題。
因此，可以從中看出圖19所示的結(jié)構(gòu)，其中來(lái)自于光纖或光波導(dǎo)的光偏轉(zhuǎn)90°，在大規(guī)模生產(chǎn)和安裝費(fèi)用方面是很有效的，這是因?yàn)檫@樣可以通過(guò)被動(dòng)對(duì)齊以面朝下方式安裝一表面接收型光電二極管。
圖20示出了采用日本專利特開(kāi)平11-326662中描述的傳統(tǒng)偏轉(zhuǎn)方法的另一個(gè)光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)的例子。
參閱圖20，該光學(xué)裝置特點(diǎn)是有一反射件201，它是通過(guò)將光波導(dǎo)的一部分加工成反射光的反射表面而形成的。在波導(dǎo)層202中傳播并在其端面輸出的光偏轉(zhuǎn)90°，從而被一表面接收型光電二極管203所接收。
如上述兩個(gè)例子所述，傳統(tǒng)光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)基于偏轉(zhuǎn)從光纖或光波導(dǎo)中輸出的光的光路的概念上，從而使輸出光被一表面接收型光電二極管所接收，對(duì)于降低裝置費(fèi)用而言，這對(duì)接收定位精度的要求很低。
但是，圖19和20所示的傳統(tǒng)光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)要求將光纖(或光波導(dǎo))的端面另外加工成具有45°斜面的表面。此外，為了使被加工表面處的散射損失最小，還必需有一個(gè)較高的平面精度，這樣必需進(jìn)行諸如磨削、干刻、濕刻和切削的加工，而且具有良好的再現(xiàn)性。尤其是在采用被加工成具有傾斜端的光纖的情況下，如果光纖由于轉(zhuǎn)動(dòng)或類似因素沒(méi)有安裝在正確的方位，從光纖輸出的光不可能正確地射入光電二極管。
因此，盡管傳統(tǒng)的光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)化光電二極管安裝相關(guān)方面的優(yōu)點(diǎn)，但它們還需要另外的加工步驟，這就削弱了費(fèi)用上的優(yōu)勢(shì)。
(3)發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種容易制造的光學(xué)安裝基底、一種用于這種光學(xué)安裝基底的模制方法和用這種安裝基底構(gòu)成的光學(xué)裝置，這種光學(xué)安裝基底能夠使諸如光電二極管和激光器的安裝容易，在功能、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性方面都是極佳的。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明有如下的特征。
本發(fā)明的第一方面是針對(duì)其上安裝光學(xué)構(gòu)件和/或光學(xué)元件的光學(xué)安裝基底，它包括一導(dǎo)向部分，用于固定安裝在導(dǎo)向部分中的光纖的光軸，該導(dǎo)向部分是一形成在一基底表面上的并從基底一端面延伸到基底預(yù)定部分的槽；以及一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在導(dǎo)向部分的預(yù)定部分，從而在一位置與安裝在導(dǎo)向部分的光纖光軸相交。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，用于光纖定位的導(dǎo)向部分和通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光的光路偏轉(zhuǎn)部分同時(shí)模制到光學(xué)安裝基底上。其結(jié)果是，在不需要任何附加加工步驟的情況下能容易地實(shí)現(xiàn)光構(gòu)件和光元件的被動(dòng)對(duì)齊。
本發(fā)明的第二方面針對(duì)將光構(gòu)件和/或光元件安裝在其上的光學(xué)安裝基底，它包括作為一形成在基底表面上的并從基底一端面延伸到基底一預(yù)定部分的槽的一波導(dǎo)部分，該波導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)于一預(yù)定的光波導(dǎo)核心式樣；以及一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在波導(dǎo)部分的預(yù)定部分，從而在一位置與限制在波導(dǎo)部分中的光波導(dǎo)的光軸相交。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，對(duì)應(yīng)于一光波導(dǎo)核心式樣的一波導(dǎo)部分和通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光的光路偏轉(zhuǎn)部分同時(shí)模制到光學(xué)安裝基底上。其結(jié)果是，在不需要任何附加加工步驟的情況下能容易地實(shí)現(xiàn)光構(gòu)件和光元件的被動(dòng)對(duì)齊。
本發(fā)明的第三方面針對(duì)將光構(gòu)件和/或光元件安裝在其上的光學(xué)安裝基底，它包括一平臺(tái)部分，用于固定安裝在平臺(tái)部分上的光接收/發(fā)射元件的光軸，該平臺(tái)部分形成在基底的一表面上；以及，一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在基底的表面上，從而在一位置與安裝在平臺(tái)部分上的光接收/發(fā)射元件的光軸相交。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一用于定位光接收/發(fā)射元件的平臺(tái)部分和通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光的光路偏轉(zhuǎn)部分同時(shí)模制到光學(xué)安裝基底上。其結(jié)果是，在不需要任何附加加工步驟的情況下能容易地實(shí)現(xiàn)光構(gòu)件和光元件的被動(dòng)對(duì)齊。
根據(jù)本發(fā)明的基于第三方面的第四方面，進(jìn)一步包括一波導(dǎo)部分，它形成在基底的表面上，該波導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)于一具有一與安裝在平臺(tái)部分上的光接收/發(fā)射元件的光軸一致的光軸的光波導(dǎo)核心式樣。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第四方面，一對(duì)應(yīng)于光波導(dǎo)核心式樣的波導(dǎo)部分、一平臺(tái)部分和一光路偏轉(zhuǎn)部分同時(shí)模制到光學(xué)安裝基底上。其結(jié)果是，在不需要任何附加加工步驟的情況下能容易地實(shí)現(xiàn)光構(gòu)件和光元件的被動(dòng)對(duì)齊。
較好的是，一具有鏡子性質(zhì)的薄膜元件設(shè)置在光路偏轉(zhuǎn)部分上。其結(jié)果是，不僅可以在光路偏轉(zhuǎn)部分反射光，而且還可以根據(jù)光的波長(zhǎng)獲得不同的反射系數(shù)。
或者，一為不同的光波長(zhǎng)形成不同光路的衍射光柵設(shè)置在光路偏轉(zhuǎn)部分上。其結(jié)果是，通過(guò)采用對(duì)不同的波長(zhǎng)具有不同衍射角的衍射光柵的性能，就可獲得一光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置具有接收僅一種特定波長(zhǎng)的光的過(guò)濾功能。
或者，光路偏轉(zhuǎn)部分具有通過(guò)反射會(huì)聚多個(gè)入射光的一曲率。其結(jié)果是，進(jìn)一步放松光接收元件的定位精度，或可會(huì)聚從表面發(fā)射型光發(fā)射元件射出的光，從而高效率地耦合到光纖或光波導(dǎo)。
光學(xué)安裝基底最好包括玻璃。通過(guò)采用玻璃，就可用模具在表面上形成高精度的外形，從而在各種環(huán)境下都具有極好的穩(wěn)定性。由于玻璃能透射紫外(UV)射線，就可以用UV固化粘結(jié)劑取代耗時(shí)的熱固粘結(jié)劑來(lái)固定光纖或類似物件。
此外，光學(xué)安裝基底可以這樣模制而成，將模具壓在一被加熱到高溫而軟化的基底材料上，以將模具的相反輪廓復(fù)制在基底材料上，用常規(guī)的磨削工具和任意精磨工具獲得模具，其中，模具和精磨工具中的至少一個(gè)是通過(guò)微放電加工得到的。
通過(guò)采用生產(chǎn)光學(xué)安裝基底的方法的微放電加工來(lái)生產(chǎn)具有復(fù)雜外形的模具，就可獲得本發(fā)明的光學(xué)安裝基底，而用傳統(tǒng)的磨削加工是很難獲得這種光學(xué)安裝基底的。
本發(fā)明的第五方面是針對(duì)具有安裝在光學(xué)安裝基底上的光學(xué)構(gòu)件和/或光學(xué)元件的光學(xué)裝置，光學(xué)安裝基底包括一導(dǎo)向部分，用于固定安裝在導(dǎo)向部分中的光纖的光軸，該導(dǎo)向部分是一形成在一基底表面上的并從基底一端面延伸到基底預(yù)定部分的槽；以及一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在導(dǎo)向部分的預(yù)定部分，從而在一位置與安裝在導(dǎo)向部分的光纖的光軸相交，其中放置在光學(xué)安裝基底上的導(dǎo)向部分中的光纖被一預(yù)定的基底從上面加壓，從而將光纖固定于光學(xué)安裝基底。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第五方面，光纖可牢固地安裝在光學(xué)安裝基底上，一能夠偏轉(zhuǎn)通過(guò)光纖傳播的光的光學(xué)裝置是通過(guò)很簡(jiǎn)單的幾個(gè)步驟從光學(xué)安裝基底生產(chǎn)出的，導(dǎo)致極好生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。還可以采用預(yù)定的基底作為安裝光電二極管、激光器或類似物件的平臺(tái)。
本發(fā)明的第六方面是是針對(duì)具有安裝在光學(xué)安裝基底上的光學(xué)構(gòu)件和/或光學(xué)元件的光學(xué)裝置，光學(xué)安裝基底包括作為一形成在基底表面上的并從基底一端面延伸到基底一預(yù)定部分的槽的一波導(dǎo)部分，該波導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)于一預(yù)定的光波導(dǎo)核心輪廓；以及一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在波導(dǎo)部分的預(yù)定部分，從而在一位置與限定在波導(dǎo)部分中的光波導(dǎo)的光軸相交，光學(xué)裝置還包括一預(yù)定基底，其中有一折射系數(shù)比光學(xué)安裝基底高的核心材料，該核心材料充填在光學(xué)安裝基底的光導(dǎo)部分內(nèi)，此后，用一折射系數(shù)比核心材料低的粘結(jié)劑將預(yù)定基底固定到波導(dǎo)部分。
因此，根據(jù)第六方面，通過(guò)將一具有高折射系數(shù)的核心材料填充在波導(dǎo)部分內(nèi)，使波導(dǎo)部分起到一光學(xué)波導(dǎo)的作用，通過(guò)很簡(jiǎn)單的幾個(gè)步驟用光學(xué)安裝基底能夠生產(chǎn)出能夠偏轉(zhuǎn)通過(guò)光纖傳播的光的光學(xué)裝置，從而具有極高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明的第七方面是針對(duì)具有安裝在光學(xué)安裝基底上的光構(gòu)件和/或光元件的光學(xué)裝置，該光學(xué)安裝基底包括一平臺(tái)部分，用于固定安裝在平臺(tái)部分上的光接收/發(fā)射元件的光軸，該平臺(tái)部分形成在基底的一表面上；以及，一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在基底的表面上，從而在一位置與安裝在平臺(tái)部分上的光接收/發(fā)射元件的光軸相交，其中光接收/發(fā)射元件固定于光學(xué)安裝基底上的平臺(tái)部分。
因此，根據(jù)第七方面，通過(guò)被動(dòng)對(duì)齊簡(jiǎn)單地將光接收/發(fā)射元件固定在平臺(tái)部分上，通過(guò)很簡(jiǎn)單的幾個(gè)步驟可用光學(xué)安裝基底生產(chǎn)出一能夠在光接收/發(fā)射元件與另一光學(xué)元件之間實(shí)現(xiàn)光的耦合的光學(xué)裝置。因而，獲得了極高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。
根據(jù)本發(fā)明的基于第七方面的第八方面，光學(xué)安裝基底還包括一形成基底表面上的波導(dǎo)部分，該波導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)于一具有一與安裝在平臺(tái)部分上的光接收/發(fā)射元件的光軸一致的光軸的光波導(dǎo)核心輪廓，光學(xué)裝置還包括一預(yù)定基底，其中有一折射系數(shù)比光學(xué)安裝基底高的核心材料，該核心材料充填在光學(xué)安裝基底的光導(dǎo)部分內(nèi)，此后，用一折射系數(shù)比核心材料低的粘結(jié)劑將預(yù)定基底固定到波導(dǎo)部分。
因而，根據(jù)第八方面，通過(guò)被動(dòng)對(duì)齊簡(jiǎn)單地將光接收/發(fā)射元件固定在平臺(tái)部分上，通過(guò)很簡(jiǎn)單的幾個(gè)步驟可用光學(xué)安裝基底生產(chǎn)出一能夠在光接收/發(fā)射元件與另一光學(xué)元件之間實(shí)現(xiàn)光的耦合的光學(xué)裝置。因而，獲得了極高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。
光學(xué)裝置還包括一表面安裝型光接收/發(fā)射元件，它通過(guò)被光路偏轉(zhuǎn)部分偏轉(zhuǎn)的光路光耦合于固定在導(dǎo)向部分中的光纖?；蛘撸鈱W(xué)裝置還包括一表面安裝型光接收/發(fā)射元件，它通過(guò)被光路偏轉(zhuǎn)部分偏轉(zhuǎn)的光路光耦合于限定在導(dǎo)向部分中的光波導(dǎo)?；蛘吖鈱W(xué)裝置還包括一表面安裝型光接收/發(fā)射元件，它通過(guò)被光路偏轉(zhuǎn)部分偏轉(zhuǎn)的光路光耦合于附著在平臺(tái)部分的光接收/發(fā)射元件。因此，由于光接收/發(fā)射元件是表面安裝型的，所以甚至光接收/發(fā)射元件可以以不嚴(yán)格的定位精度安裝。其結(jié)果是，能容易地實(shí)現(xiàn)沒(méi)有調(diào)節(jié)的安裝。
從本發(fā)明的下面的詳細(xì)說(shuō)明中再結(jié)合附圖可更加清楚地了解本發(fā)明的這些和其它的目的、特征、各個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)。
(4)附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的結(jié)構(gòu)；圖2是一剖視圖，它示出了采用第一實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的光學(xué)裝置；圖3是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的結(jié)構(gòu)；圖4是一剖視圖，它示出了采用第二實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的光學(xué)裝置；圖5是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的結(jié)構(gòu)；圖6是一剖視圖，它示出了采用第三實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的光學(xué)裝置；圖7是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的結(jié)構(gòu)；圖8包括立體圖和一剖視圖，它們示出了采用第四實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的光學(xué)裝置；圖9包括一組示意圖(A)和(B)，它們示出了采用一光學(xué)安裝基底上的波導(dǎo)通道形成光波導(dǎo)的方法；圖10是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的結(jié)構(gòu)；圖11是一剖視圖，它示出了采用第五實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的光學(xué)裝置；圖12是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的結(jié)構(gòu)；圖13包括一立體圖和一剖視圖，它們示出了采用第六實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的光學(xué)裝置；圖14是一示意圖，它示出了放電加工的一般原理；圖15是一示意圖，它示出了通過(guò)微放電加工精密加工一工具電極的方法；圖16是一立體圖，它示出了一用于模制第一實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的模具；圖17A是一立體圖，它示出了用微放電加工精密加工的示意性工具電極；
圖17B和圖17C是示意圖，它們示出了怎樣用圖17A所示的工具電極制造模具；圖18A和圖18B示出了一用于模制通常使用的V形槽的模具的傳統(tǒng)加工方法；以及圖19和圖20各剖視圖示出了采用光學(xué)安裝基底的傳統(tǒng)光學(xué)裝置。
(5)具體實(shí)施方式
在下文中，將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的作為舉例說(shuō)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)安裝基底11的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，在光學(xué)安裝基底11的表面上形成一用于定位光纖的導(dǎo)向槽12，其中靠近導(dǎo)向槽12形成一錐形表面13。該錐形表面13相對(duì)光學(xué)安裝基底11的表面構(gòu)成一預(yù)定角度。
圖2是一剖視圖，它示出了采用圖1的光學(xué)安裝基底11的光學(xué)裝置，其中在光學(xué)安裝基底上安裝一光纖15和表面接收型光電二極管16。
如圖2所示，采用光學(xué)安裝基底11的光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)包括一鏡子17，該鏡子17由一能夠反射光的薄膜構(gòu)成并形成在錐形表面13上。例如用一紫外線(UV)固化樹(shù)脂使光纖15附著在導(dǎo)向槽12中。光纖15只要求被放置在導(dǎo)向槽12內(nèi)，但最好是放置成其端面鄰接錐形表面13，如圖2所示。表面接收型光電二極管16安裝在錐形表面13上方，并放置在能夠接收由設(shè)置在錐形表面13上的鏡子17偏轉(zhuǎn)的光的位置。通過(guò)為光學(xué)安裝基底11上的光接收元件提供一定位標(biāo)記(未示出)，用被動(dòng)對(duì)齊安裝表面接收型光電二極管16變得尤其容易。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在光纖15中從圖2的左方傳播到右方的光在其右端面離開(kāi)光纖15，此后從設(shè)置在錐形表面13上的鏡子17反射，從而進(jìn)入表面接收型光電二極管16(見(jiàn)圖2中的箭頭)。因此，采用光學(xué)安裝基底11的圖2所示的光學(xué)裝置用作一光接收組件。
如上所述，通過(guò)采用本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)安裝基底11，就可以生產(chǎn)能夠容易地偏轉(zhuǎn)離開(kāi)光纖15的光的光學(xué)裝置。此外，在安裝一構(gòu)件時(shí)，不需要關(guān)注光纖15的轉(zhuǎn)動(dòng)。
錐形表面13上的鏡子17可通過(guò)電鍍或真空處理直接施加一金屬膜而形成的?；蛘?，通過(guò)將另一基底粘結(jié)到錐形表面13上就可以附著一先前形成在該基底上的一鏡子。作為取代鏡子，可以在錐形表面13上形成反射目標(biāo)光波長(zhǎng)的光的多層膜過(guò)濾器。
實(shí)際上，前述的錐形表面13的角度較佳的在約30°至70°的范圍中。尤其對(duì)于在錐形表面13上形成多層膜過(guò)濾器，該角度較佳的是約60°或更大，以使有關(guān)極化(polarization)特性的任何波動(dòng)最小。
此外導(dǎo)向槽12的橫截面不限于V形。而是只要允許光纖15能夠在其中定位的任何橫截面形狀都可使用，例如矩形、半圓形或其它類似形狀。
作為取代上述的光纖15，可采用圖19所示的光纖191，該光纖191設(shè)置有鏡子，鏡子的一端面磨出一預(yù)定角度，在這種情況下，就不必在錐形表面13上形成鏡子17。即使當(dāng)這種光纖191被采用時(shí)，形成在光學(xué)安裝基底11上的錐形表面13在安裝一構(gòu)件的過(guò)程中能夠防止光纖191轉(zhuǎn)動(dòng)。
(第二實(shí)施例)圖3是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)安裝基底31的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在光學(xué)安裝基底31的表面上形成一用于定位光纖的導(dǎo)向槽32，并靠近導(dǎo)向槽32形成一錐形表面33。該錐形表面33相對(duì)光學(xué)安裝基底31的表面構(gòu)成一預(yù)定角度。安裝基底31的表面在斜面34處拐折。
圖4是一剖視圖，它示出了采用圖3所示的光學(xué)安裝基底3 1的光學(xué)裝置，其中在光學(xué)安裝基底上安裝一光纖35和表面接收型光電二極管36。
在圖4所示的采用光學(xué)安裝基底31的光學(xué)裝置中，在錐形表面33上設(shè)置一使光衍射的衍射光柵37。光纖35附著在導(dǎo)向槽32中。光纖35只要求被放置在導(dǎo)向槽32內(nèi)，但較好的是放置成其一端面緊靠錐形表面33，如圖4所示。光纖35通過(guò)一平的玻璃板38被壓在合適的位置，而玻璃板自身放置成緊靠斜面34。一具有孔和圖案的吸收膜39安裝在平玻璃板38的上面。表面接收型光電二極管36以面朝下的方式安裝，其傳感器部分與吸收膜39中的孔對(duì)齊。通過(guò)為吸收膜39上的光接收元件提供一定位標(biāo)記(未示出)，用被動(dòng)對(duì)齊安裝表面接收型光電二極管36變得尤其容易。光纖35和平玻璃板38例如可以用紫外線固化樹(shù)脂固定。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在光纖35中從圖4的左方傳播到右方的光在其右端面離開(kāi)光纖35，此后被設(shè)置在錐形表面33上的衍射光柵37所衍射。衍射光柵37根據(jù)光的波長(zhǎng)起到提供不同衍射角度的作用。因此，通過(guò)在衍射光柵37與表面接收型光電二極管36之間插入吸收膜39，就可以確保只有特定波長(zhǎng)的光才能在表面接收型光電二極管36被接收(見(jiàn)圖4中的箭頭)。因此，圖4所示的采用光學(xué)安裝基底31的光學(xué)裝置用作一具有選擇波長(zhǎng)功能的光接收組件。
如上所述，通過(guò)采用本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)安裝基底31，就可以生產(chǎn)能夠容易地偏轉(zhuǎn)離開(kāi)光纖35的光和能夠選擇波長(zhǎng)的光學(xué)裝置。此外，在安裝一構(gòu)件時(shí)，不需要關(guān)注光纖35的轉(zhuǎn)動(dòng)。
錐形表面33上的衍射光柵37可通過(guò)直接處理錐形表面而形成。或者，通過(guò)將另一基底粘結(jié)在錐形表面33上就可以附著一先前形成在該基底上的衍射光柵。尤其好的是，在一用于模制光學(xué)安裝基底的模具的一錐形表面上形成一與所需衍射光柵圖案相反的圖案，然后以一使衍射光柵37與其它部分同時(shí)模制的方式壓制形成光學(xué)安裝基底。
實(shí)際上，前述的錐形表面33的角度較佳的在約30°至約70°的范圍中。
為了提高波長(zhǎng)分離的精確性，吸收膜39的孔可制造成較窄，或可以增加平玻璃板38的厚度。
此外，導(dǎo)向槽32的橫截面不限于V形。而是只要允許光纖35能夠在其中定位的任何橫截面形狀都可使用，例如矩形、半圓形或其它類似形狀。
(第三實(shí)施例)圖5是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)安裝基底51的結(jié)構(gòu)。如圖5所示，在光學(xué)安裝基底51的表面上形成一用于定位光纖的導(dǎo)向槽52，并靠近導(dǎo)向槽52形成一預(yù)定的錐形表面53。
圖6是一剖視圖，它示出了采用圖5所示的光學(xué)安裝基底51的光學(xué)裝置，其中在光學(xué)安裝基底上安裝一光纖55和表面發(fā)射型激光器56。
如圖6所示，采用光學(xué)安裝基底51的光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)包括一具有透鏡狀曲率的錐形表面53，一鏡子57由一能夠反射形成在錐形表面53上的光的薄膜構(gòu)成。光纖55附著在導(dǎo)向槽52中。光纖55只要求被放置在導(dǎo)向槽52內(nèi)，但最好是放置成其端面鄰接錐形表面53，如圖6所示。光纖55通過(guò)一平的玻璃板58被壓在合適的位置。用一預(yù)先設(shè)置在光學(xué)安裝基底51上的標(biāo)記(未示出)定位平玻璃板58。表面發(fā)射型激光器56安裝在平玻璃板58的上面，該激光器被放置在一能夠接收設(shè)置在錐形表面53上的鏡子57偏轉(zhuǎn)的光的位置。通過(guò)為平玻璃板58上的光發(fā)射元件提供一定位標(biāo)記(未示出)，用被動(dòng)對(duì)齊安裝表面發(fā)射型激光器56變得很容易。換句話講，通過(guò)根據(jù)標(biāo)記完成平玻璃板58與光學(xué)安裝基底51之間的對(duì)齊以及平玻璃板58與表面發(fā)射型激光器56之間的對(duì)齊，就可使表面發(fā)射型激光器56相對(duì)光學(xué)安裝基底51對(duì)齊?？捎美鏤V固化樹(shù)脂固定光纖55和平玻璃板58。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，離開(kāi)表面發(fā)射型激光器56的光到達(dá)錐形表面53，同時(shí)擴(kuò)散。到達(dá)的光被一設(shè)置在錐形表面53上的鏡子57反射和會(huì)聚，從而耦合到光纖55(見(jiàn)圖6中的箭頭)。因此，圖6所示的采用光學(xué)安裝基底51的光學(xué)裝置用作一光傳輸組件。
通過(guò)用一表面接收型光電二極管代替表面發(fā)射型激光器56，光學(xué)裝置能夠用作一光接收組件，使離開(kāi)光纖55的光被鏡子57反射和會(huì)聚，從而進(jìn)入表面接收型光電二極管。
如上所述，通過(guò)采用本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)安裝基底51，就可以生產(chǎn)能夠容易地偏轉(zhuǎn)離開(kāi)表面發(fā)射型激光器56的光，從而耦合于光纖55。此外，在安裝一構(gòu)件時(shí)，不需要關(guān)注光纖55的轉(zhuǎn)動(dòng)。
錐形表面53上的鏡子57可通過(guò)電鍍或真空處理直接施加一金屬膜而形成?；蛘?，通過(guò)將另一基底粘結(jié)在錐形表面53上就可以附著一先前形成在該基底上的鏡子。作為取代鏡子，在錐形表面53上可以形成反射目標(biāo)光波長(zhǎng)的光的多層膜過(guò)濾器。
此外，導(dǎo)向槽52的橫截面不限于V形。而是只要允許光纖55能夠在其中定位的任何橫截面形狀都可使用，例如矩形、半圓形或其它類似形狀。
(第四實(shí)施例)上述第一至第三實(shí)施例都示出一包括固定光纖的導(dǎo)向槽的光學(xué)安裝基底。在下面的每一個(gè)實(shí)施例中，示出了光學(xué)安裝基底和光學(xué)裝置，它們?cè)O(shè)置有對(duì)應(yīng)于一光波導(dǎo)核心式樣的一波導(dǎo)通道，該通道用于將光包含在核心之內(nèi)，并允許它以光纖的形式通過(guò)其傳送。
圖7是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)安裝基底71的結(jié)構(gòu)。如圖7所示，在光學(xué)安裝基底71的表面上形成對(duì)應(yīng)于一光波導(dǎo)核心圖形的一波導(dǎo)通道72，并靠近波導(dǎo)通道72形成一錐形表面73。該錐形表面73相對(duì)光學(xué)安裝基底71的表面構(gòu)成一預(yù)定角度。光安裝基底71的表面拐折，從而導(dǎo)致在其上形成波導(dǎo)通道72的平面與另一平面之間有一預(yù)定的高度差。
圖8包括一立體圖和一剖視圖，它們示出了采用圖7所示的光學(xué)安裝基底71的光學(xué)裝置，并在光學(xué)安裝基底上安裝一表面接收型光電二極管76。
下面結(jié)合圖9A和9B描述在波導(dǎo)通道72中形成光波導(dǎo)的方法。圖9A和9B是一剖視圖，它示出了形成在光學(xué)安裝基底71中的光波導(dǎo)。
首先，準(zhǔn)備一透明基體材料91，其上施加有較薄的UV固化粘結(jié)劑92。透明基體材料91具有類似于其中形成有波導(dǎo)通道72的光學(xué)安裝基底71的折射率，而UV固化粘結(jié)劑92具有較光學(xué)安裝基底71和透明基體材料91(圖9A)高的折射率。然后，透明基體材料91附著在光學(xué)安裝基底71上，使施加UV固化粘結(jié)劑92的表面面對(duì)波導(dǎo)通道72(圖9B)。最終，用UV射線照射透明基體材料91和光學(xué)安裝基底71，使得它們彼此粘結(jié)。根據(jù)該形成方法，通過(guò)確保以上連接所造成的在波導(dǎo)通道72之外的部分上存在的粘結(jié)劑層足夠薄，使埋入波導(dǎo)通道72內(nèi)的UV固化粘結(jié)劑92起到一光波導(dǎo)的作用。
在圖8所示的采用光學(xué)安裝基底71的光學(xué)裝置中，平玻璃板78通過(guò)UV固化粘結(jié)劑連接到光學(xué)安裝基底71上，從而覆蓋在波導(dǎo)通道72上，其中選擇UV固化粘結(jié)劑具有比光學(xué)安裝基底71和平玻璃板78高的折射率，如上所述。結(jié)果，波導(dǎo)通道72可用作一光波導(dǎo)。平玻璃板78的厚度最好設(shè)置成其上表面(當(dāng)連接于光學(xué)安裝基底71時(shí))與光學(xué)安裝基底71的另一平面齊平。由能夠反射光的薄膜構(gòu)成的一鏡子77形成在錐形表面73上。在光學(xué)安裝基底71和平玻璃板78的上面形成表面接收型光電二極管76，該二極管被放置在一能夠接收設(shè)置在錐形表面73上的鏡子77偏轉(zhuǎn)的光的位置。通過(guò)為光學(xué)安裝基底71或平玻璃板78上的光接收元件提供一定位標(biāo)記(未示出)，用被動(dòng)對(duì)齊安裝表面接收型光電二極管76變得很容易。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)在波導(dǎo)通道72中限定的光波導(dǎo)從圖8的左方傳播到右方的光在其右端面離開(kāi)光波導(dǎo)，此后從設(shè)置在錐形表面73上的鏡子77反射，從而進(jìn)入表面接收型光電二極管76(見(jiàn)圖8中的箭頭)。因此，圖8所示的采用光學(xué)安裝基底71的光學(xué)裝置用作一光接收組件。
如上所述，通過(guò)采用本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)安裝基底71，光波導(dǎo)就能容易地形成，而且還可以生產(chǎn)能夠容易地偏轉(zhuǎn)離開(kāi)光波導(dǎo)的光的光學(xué)裝置。
(第五實(shí)施例)圖10是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的光學(xué)安裝基底101的結(jié)構(gòu)。如圖10所示，在光學(xué)安裝基底101的表面上形成一定位激光器的平臺(tái)(stage)109，并形成一錐形表面103。該錐形表面103相對(duì)光學(xué)安裝基底101的表面構(gòu)成一預(yù)定角度。安裝基底101的表面拐折，從而導(dǎo)致在其上形成平臺(tái)109的平面與另一平面之間有一預(yù)定的高度差。
圖11包括一立體圖和一剖視圖，它們示出了采用圖10所示的光學(xué)安裝基底101的光學(xué)裝置，并在光學(xué)安裝基底上安裝一波導(dǎo)型激光器110和一表面接收型光電二極管106。
如圖11所示，采用光學(xué)安裝基底101的光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)包括能夠反射光的薄膜構(gòu)成的一鏡子107，該鏡子形成錐形薄膜103上。波導(dǎo)型激光器110參考設(shè)置在平臺(tái)109上的定位標(biāo)記(未示出)、通過(guò)被動(dòng)對(duì)齊安裝在平臺(tái)109上。光學(xué)安裝基底101的其上形成平臺(tái)109的平面構(gòu)造成使離開(kāi)放置在其上的波導(dǎo)型激光器110的光在錐形薄膜103上入射。表面接收型光電二極管106也通過(guò)被動(dòng)對(duì)齊、參考一設(shè)置在光學(xué)安裝基底101上的定位標(biāo)記(未示出)安裝，從而放置在一能夠接收設(shè)置在錐形表面103上的鏡子107偏轉(zhuǎn)的光的位置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從波導(dǎo)型激光器110在圖11左方射出的主光通過(guò)一透鏡或類似件耦合于一光纖(未示出)，而在圖11的右方射出的次要光從設(shè)置在錐形表面103上的鏡子107反射，從而進(jìn)入表面接收型光電二極管106(見(jiàn)圖11中的箭頭)。因此，圖11所示的采用光學(xué)安裝基底101的光學(xué)裝置用作一可以監(jiān)控從波導(dǎo)型激光器110輸出的光的光傳輸組件。
如上所述，通過(guò)采用本發(fā)明第五實(shí)施例的光學(xué)安裝基底101，就能生產(chǎn)能夠容易地偏轉(zhuǎn)從波導(dǎo)型激光器110射出的光并能監(jiān)控激光的強(qiáng)度的光學(xué)裝置。
(第六實(shí)施例)圖12是一立體圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的光學(xué)安裝基底121的結(jié)構(gòu)。如圖12所示，在光學(xué)安裝基底121的表面上形成對(duì)應(yīng)于光波導(dǎo)核心形狀的一波導(dǎo)通道122和一放置激光器的平臺(tái)129，還形成一錐形表面123。該錐形表面123相對(duì)光學(xué)安裝基底121的表面構(gòu)成一預(yù)定角度。光學(xué)安裝基底121的表面拐折，從而導(dǎo)致在其上形成波導(dǎo)通道122的平面、其上形成平臺(tái)129的平面與另一平面之間具有預(yù)定的高度差。
圖13包括一立體圖和一剖視圖，它們示出了采用圖12所示的光學(xué)安裝基底121的光學(xué)裝置，其中在光學(xué)安裝基底上安裝一波導(dǎo)型激光器130和一表面接收型光電二極管126。
在圖13所示的采用光學(xué)安裝基底121的光學(xué)裝置中，平玻璃板128通過(guò)UV固化粘結(jié)劑連接到光學(xué)安裝基底121上，從而覆蓋波導(dǎo)通道122，其中選擇UV固化粘結(jié)劑使其具有比光學(xué)安裝基底121和平玻璃板128高的折射率，如第四實(shí)施例那樣。結(jié)果，波導(dǎo)通道122可用作一光波導(dǎo)。波導(dǎo)型激光器130參考設(shè)置在平臺(tái)129上的定位標(biāo)記(未示出)、通過(guò)被動(dòng)對(duì)齊安裝在平臺(tái)129上。光學(xué)安裝基底121的其上形成平臺(tái)129的平面構(gòu)造成使從放置在其上的波導(dǎo)型激光器130射出的主光的光軸線與在波導(dǎo)通道122中構(gòu)成的光波導(dǎo)的光軸線一致，次光的光軸線入射在錐形表面123上。一由能夠反射光的薄膜構(gòu)成的鏡子127形成在錐形表面123上。表面接收型光電二極管126通過(guò)被動(dòng)對(duì)齊、參考一設(shè)置在光學(xué)安裝基底121上的定位標(biāo)記(未示出)安裝，從而放置在一能夠接收被設(shè)置在錐形表面123上的鏡子127偏轉(zhuǎn)的光的位置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從波導(dǎo)型激光器130在圖13的左方射出的主光耦合于在波導(dǎo)通道122中構(gòu)成的光波導(dǎo)，而在圖13的右方射出的次要光從設(shè)置在錐形表面123上的鏡子127反射，從而進(jìn)入表面接收型光電二極管126(見(jiàn)圖13中的箭頭)。因此，圖13所示的采用光學(xué)安裝基底121的光學(xué)裝置用作一光傳輸組件，它組合了第四和第五實(shí)施例的光學(xué)裝置的功能。
如上所述，通過(guò)采用本發(fā)明第六實(shí)施例的光學(xué)安裝基底121，光學(xué)波導(dǎo)的形成將是很容易的，還能生產(chǎn)能夠?qū)⒉▽?dǎo)型激光器130射出的主光耦合到光波導(dǎo)、能容易地偏轉(zhuǎn)次光并能監(jiān)控激光的強(qiáng)度的光學(xué)裝置。
在第四至第六的每一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置在錐形表面73、103或123上的鏡子77、107或127可通過(guò)電鍍或真空處理直接施加金屬膜而形成?；蛘?，通過(guò)將另一基底粘結(jié)到錐形表面上就可以附著預(yù)先形成在該基底上的鏡子。作為取代鏡子，可在錐形表面上形成反射目標(biāo)光波長(zhǎng)的光的多層膜過(guò)濾器。
實(shí)際上，前述的錐形表面73、103、或123的角度較佳的在約30°至約70°的范圍中。尤其對(duì)于在錐形表面上形成多層膜過(guò)濾器的情況，該角度較佳的是約60°或更大，以使有關(guān)極化特性的任何波動(dòng)最小?；蛘咤F形表面是一彎曲表面。
(光學(xué)安裝基底模制方法)最后，描述模制第一至第六實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的一較佳方法。根據(jù)本方法，可生產(chǎn)一用于模制光學(xué)安裝基底的模具，該最終的模具被壓在一已通過(guò)加熱到高溫而軟化的玻璃材料上，以將模具的外形復(fù)制到玻璃材料上(加壓成形)，從而模制出光學(xué)安裝基底。盡管在熱量、機(jī)械和化學(xué)方面穩(wěn)定的玻璃材料作為光學(xué)安裝基底的材料是較佳的，但可以壓制成形的任何其它材料都可使用。發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，對(duì)于在氮?dú)鈿夥罩斜患訜岬?80℃的光學(xué)玻璃基底，擠壓一超硬合金模具能成功地完成壓制成形，并在該模具中形成一由貴重金屬合金構(gòu)成的保護(hù)膜。
下面描述模具的加工方法，該模具構(gòu)成了光學(xué)安裝基底生產(chǎn)過(guò)程中主要部分，并將具體地描述采用微放電加工的模具加工方法。對(duì)于微放電加工的細(xì)節(jié)，請(qǐng)參見(jiàn)日本精密工程協(xié)會(huì)的期刊第61卷第10期第1370頁(yè)(1995)，或光聯(lián)合(Light Alliance)，1995年3月第28頁(yè)。
圖14是一示意圖，它示出了放電加工的基本原理。參閱圖14，一連接在限定了旋轉(zhuǎn)軸線的心軸141的端部的工具電極142和一作為要加工的對(duì)象的機(jī)件143(起到一電極作用)浸在絕緣液體144中。在該常見(jiàn)的放電加工中，使兩個(gè)電極彼此靠近，同時(shí)通過(guò)放電發(fā)生部145在工具電極142與機(jī)件143之間施加預(yù)定的電壓，由此引起使機(jī)件143被熔化的放電。由于機(jī)件143的熔化而形成一較寬的間隙時(shí)，工具電極142進(jìn)一步前進(jìn)一對(duì)應(yīng)的距離。重復(fù)這種加工，以將機(jī)件143加工成所需的形狀結(jié)構(gòu)。
一建筑在類似加工原理基礎(chǔ)上的微放電加工技術(shù)采用一專門(mén)的放電電路來(lái)產(chǎn)生放電能量，通常約使用該能量的1/100，由此完成微米數(shù)量級(jí)的粗加工和亞微米數(shù)量級(jí)的精加工。這種微放電加工技術(shù)主要具有以下的特征(1)由于該技術(shù)以非接觸加工為基礎(chǔ)，故可加工彎曲表面；(2)可加工任何導(dǎo)電材料，不受其機(jī)械硬度的影響；(3)可進(jìn)行微加工(0.1微米的數(shù)量級(jí))；以及(4)由于可使用具有幾個(gè)微米直徑的工具，因此可加工微小形狀。
在本發(fā)明各實(shí)施例的光學(xué)安裝基底的模制中，重要的是不僅機(jī)件而且工具電極本身都要采用微放電加工去加工，這樣可利用微放電加工技術(shù)的精加工能力。其結(jié)果是，任何形狀(三角棱柱形或矩形棱柱形以及圓柱形)的工具電極都能以幾個(gè)毫米或以上的單位完成。例如，由于由燒結(jié)金剛石或類似材料組成的工具電極的端部可被精加工成圓柱或圓錐形，那么這樣的工具電極可用于微磨一模具。
下面結(jié)合圖15描述精加工工具電極的方法。適用于工具電極精加工的加工方法公開(kāi)在日本專利特開(kāi)2001-54808中。
參閱圖15，一要加工的軸狀工具材料152連接在心軸151的端部。工具材料152的位置可通過(guò)一配備有電動(dòng)機(jī)156的Z平臺(tái)157沿旋轉(zhuǎn)軸方向上下移動(dòng)。在放置在X-Y平臺(tái)158上的加工槽159內(nèi)，固定一用于放電加工的電極板153。在圖15所示的例子中，用于放電加工的電極板153被固定成與Y軸平行并相對(duì)X-Y平面成45°。在加工槽159內(nèi)裝有絕緣液體154。由能夠產(chǎn)生一分鐘能量級(jí)的放電脈沖的RC電路組成的放電發(fā)生部155連接在工具材料152與放電加工的電極板153之間。因而，可對(duì)工具電極152進(jìn)行微米級(jí)的微放電加工。
根據(jù)上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，工具材料152的端部通過(guò)微放電加工被加工成一所需的形狀，同時(shí)通過(guò)Z平臺(tái)157使旋轉(zhuǎn)(或往復(fù))的工具材料152朝放電加工的電極板153移動(dòng)。圖15示出一個(gè)例子，即工具材料152在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)被加工成具有圓錐形端部。要指出的是，因?yàn)闊Y(jié)的金剛石是導(dǎo)電的，可以利用燒結(jié)的金剛石作為工具材料152，對(duì)于燒結(jié)的金剛石使用一金屬作為結(jié)合材料。
為了在模具生產(chǎn)中有較高的效率，下面的工作將接著工具材料152的加工。
通過(guò)采用X-Y平臺(tái)158和Z平臺(tái)157，被加工的工具材料152，即工具電極，朝預(yù)先被固定在加工槽159中的機(jī)件160移動(dòng)，和定位在適當(dāng)位置。該定位是通過(guò)檢測(cè)工具電極與機(jī)件160之間的導(dǎo)電實(shí)現(xiàn)的，而且該兩個(gè)電極逐漸接近。其次，工具電極在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在所需的方向移動(dòng)，從而被壓在要求精密加工的機(jī)件160表面上的被預(yù)先加工的一部分(即，如圖15所示的例子中的V形凸起的斜面)。其結(jié)果是，可改進(jìn)所需部分的成形精度和平面精度(即在該例子中的V形凸起的斜面)。
例如，用于模制本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)安裝基底11的模具具有如圖16所示的結(jié)構(gòu)形狀，從而模制導(dǎo)向槽12的一凸起161形成在其表面上。為了在模具上形成這樣一種具有三角棱柱形狀的凸起161，首先要加工如圖17A所示的具有三角棱柱形狀的工具電極171和解剖刀形狀的工具電極172。然后，首先在將機(jī)件173保持在直立位置(圖17B的左側(cè)所示)同時(shí)用工具電極171完成微放電加工的步驟，這樣在機(jī)件173的表面粗加工出一三角棱柱形的凸起。然后，在將機(jī)件173保持在橫臥位置上時(shí)，用工具電極172完成磨削加工(如圖17C的左側(cè)所示)，這樣精加工已形成在機(jī)件173上的凸起161(如圖17C的右側(cè)所示)。
因而，通過(guò)采用利用精加工工具電極的方法，就可具有亞微米級(jí)成形精度的超硬合金模具，該模具被鏡面加工到表面粗糙度為Ra20納米(nm)或更小，而這在以往是不可能的。由于模具表面的平面精度得到提高，所以光纖或其它構(gòu)件的定位精度(例如導(dǎo)向槽的平面精度)也得到了提高，由此改進(jìn)了光耦合效率。此外，由于模具表面的平面精度的改進(jìn)有助于降低與模制相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力，使模具承受較小的應(yīng)力，由此提高了模具的使用壽命，有一較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。
要指出的是，傳統(tǒng)的基于微磨的磨削加工的表面粗糙度是上述數(shù)值的幾倍。這是推測(cè)的，因?yàn)椴捎梦⒛ハ鳈C(jī)的磨削加工自然要求往下連續(xù)和高速加工到相當(dāng)?shù)纳疃?，?dǎo)致最終平面的平面精度較低。
下面為了作個(gè)比較，結(jié)合附圖18A和18B描述用于模制基本為V形的槽的采用微磨削機(jī)的傳統(tǒng)模具加工方法。
用一具有V形邊緣的圓形金剛石磨輪作為微磨削機(jī)的磨輪。如圖18A所示，通過(guò)用一這磨輪181從平面狀超硬合金182一端進(jìn)行磨削加工，就可獲得如圖18B所示的模具183。
但是，通過(guò)微磨削機(jī)加工能獲得的平面精度具有局限性。例如，對(duì)于用于光學(xué)安裝基底11的如圖16所示的模具，對(duì)應(yīng)于錐形表面13的凸起161的一部分不能加工，從而具有顯著的反射系數(shù)。換句話講，很難用微磨削機(jī)加工復(fù)雜的外形，只有外形相當(dāng)簡(jiǎn)單的模具才能用微磨削機(jī)加工生產(chǎn)。
如上所述，由于將微放電加工用于工具電極的加工，就可以生產(chǎn)精度很高的具有各種形狀的工具電極，該工具電極又能生產(chǎn)具有復(fù)雜外形的模具。因此，通過(guò)使用這樣的模具的壓制成形，就能大量地和低成本地生產(chǎn)光學(xué)安裝基底。因此，可以不需調(diào)整就能將光纖、光波導(dǎo)、光接收/發(fā)射元件或類似零件安裝在光學(xué)安裝基底上，從而還可大量地和低成本地生產(chǎn)采用這些元件的光學(xué)裝置(或光學(xué)傳輸/接收組件)。
盡管在上述的說(shuō)明中，將超硬合金列舉為模具材料，但具有足夠耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)電材料都可使用，例如SUS。或者，將超硬合金或類似物用作模具的母體材料；可在模具的表面上形成諸如貴重金屬合金膜的導(dǎo)電膜；以及將該膜加工成所需的形狀。
盡管詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但上述是說(shuō)明在各個(gè)方面都是用于舉例說(shuō)明的，而不是用于限定本發(fā)明的。要知道的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下還可想出許多其它的改變和變體。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)安裝基底，用于將光學(xué)構(gòu)件和/或光學(xué)元件安裝在其上，它包括一導(dǎo)向部分(12，32，52)，用于固定安裝在該導(dǎo)向部分中的光纖(15，35，55)的光軸，該導(dǎo)向部分是一形成在一基底的一表面上的并從基底一端面延伸到基底預(yù)定部分的槽；以及一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分(13，33，53)，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在導(dǎo)向部分(12，32，52)的預(yù)定部分，從而在一位置與安裝在導(dǎo)向部分(12，32，52)內(nèi)的光纖(15，35，55)的光軸相交。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，在光路偏轉(zhuǎn)部分(13)上設(shè)置一具有鏡子特性的薄膜元件(17)。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，在光路偏轉(zhuǎn)部分(33)上設(shè)置一為不同光波長(zhǎng)產(chǎn)生不同光路的衍射光柵(37)。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，光路偏轉(zhuǎn)部分(53)具有通過(guò)反射會(huì)聚多個(gè)入射光線的曲率。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，光學(xué)安裝基底包括玻璃。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，將模具壓在一被加熱到高溫而軟化的基底材料上，以將模具的相反輪廓復(fù)制在基底材料上，從而模制出光學(xué)安裝基底，用常規(guī)的磨削工具和任意精磨工具獲得模具。其中，模具和精磨工具中的至少一個(gè)是通過(guò)微放電加工得到的。
7.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，將模具壓在一被加熱到高溫而軟化的基底材料上，以將模具的相反輪廓復(fù)制在基底材料上，從而模制出光學(xué)安裝基底，用常規(guī)的磨削工具和任意精磨工具通過(guò)微放電加工獲得模具，工具自身是通過(guò)微放電加工生產(chǎn)的。
8.一種光學(xué)安裝基底，用于將光學(xué)構(gòu)件和/或光學(xué)元件安裝在其上，它包括作為一形成在基底一表面上的并從基底一端面延伸到基底一預(yù)定部分的槽的一波導(dǎo)部分(72)，該波導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)于一預(yù)定的光波導(dǎo)核心式樣；以及一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分(73)，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在波導(dǎo)部分(72)的預(yù)定部分，從而在一位置與限制在波導(dǎo)部分(72)中的光波導(dǎo)的光軸相交。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，在光路偏轉(zhuǎn)部分(73)上設(shè)置一具有鏡子特性的薄膜元件(77)。
10.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，在光路偏轉(zhuǎn)部分(73)上設(shè)置一為不同光波長(zhǎng)產(chǎn)生不同光路的衍射光柵。
11.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，光路偏轉(zhuǎn)部分(73)具有通過(guò)反射會(huì)聚多個(gè)入射光線的一曲率。
12.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，光學(xué)安裝基底包括玻璃。
13.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，將模具壓在一被加熱到高溫而軟化的基底材料上，以將模具的相反輪廓復(fù)制在基底材料上，從而模制出光學(xué)安裝基底，用常規(guī)的磨削工具和任意精磨工具通過(guò)微放電加工獲得模具，工具自身是通過(guò)放電加工生產(chǎn)的。
14.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，將模具壓在一被加熱到高溫而軟化的基底材料上，以將模具的相反輪廓復(fù)制在基底材料上，從而模制出光學(xué)安裝基底，用常規(guī)的磨削工具和任意精磨工具通過(guò)微放電加工獲得模具，工具自身是通過(guò)微放電加工生產(chǎn)的。
15.一種光學(xué)安裝基底，用于將光學(xué)構(gòu)件和/或光學(xué)元件安裝在其上，它包括一平臺(tái)部分(109，129)，用于固定安裝在平臺(tái)部分上的光接收/發(fā)射元件(110，130)的光軸，該平臺(tái)部分形成在基底的一表面上；以及，一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分(103，123)，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在基底的表面上，從而在一位置與安裝在平臺(tái)部分(109，129)的光接收/發(fā)射元件(110，130)的光軸相交。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，在光路偏轉(zhuǎn)部分(103)上設(shè)置一具有鏡子特性的薄膜元件(107)。
17.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，在光路偏轉(zhuǎn)部分(103)上設(shè)置一為不同光波長(zhǎng)產(chǎn)生不同光路的衍射光柵。
18.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，光路偏轉(zhuǎn)部分(103)具有通過(guò)反射會(huì)聚多個(gè)入射光線的一曲率。
19.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，光學(xué)安裝基底包括玻璃。
20.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，將模具壓在一被加熱到高溫而軟化的基底材料上，以將模具的相反輪廓復(fù)制在基底材料上，從而模制出光學(xué)安裝基底，用常規(guī)的磨削工具和任意精磨工具通過(guò)微放電加工獲得模具，工具自身是通過(guò)微放電加工生產(chǎn)的。
21.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，將模具壓在一被加熱到高溫而軟化的基底材料上，以將模具的相反輪廓復(fù)制在基底材料上，從而模制出光學(xué)安裝基底，用常規(guī)的磨削工具和任意精磨工具通過(guò)微放電加工獲得模具，工具自身是通過(guò)微放電加工生產(chǎn)的。
22.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，還包括一波導(dǎo)部分(122)，它形成在基底的表面上，該波導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)于一具有一與安裝在平臺(tái)部分(129)上的光接收/發(fā)射元件的光軸一致的光軸的光波導(dǎo)核心式樣。
23.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，在光路偏轉(zhuǎn)部分(123)上設(shè)置一具有鏡子特性的薄膜元件(127)。
24.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，在光路偏轉(zhuǎn)部分(123)上設(shè)置一為不同光波長(zhǎng)產(chǎn)生不同光路的衍射光柵。
25.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，光路偏轉(zhuǎn)部分(123)具有通過(guò)反射會(huì)聚多個(gè)入射光線的一曲率。
26.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，光學(xué)安裝基底包括玻璃。
27.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，將模具壓在一被加熱到高溫而軟化的基底材料上，以將模具的相反輪廓復(fù)制在基底材料上，從而模制出光學(xué)安裝基底，用常規(guī)的磨削工具和任意精磨工具通過(guò)微放電加工獲得模具，工具自身是通過(guò)微放電加工生產(chǎn)的。
28.如權(quán)利要求26所述的光學(xué)安裝基底，其特征在于，將模具壓在一被加熱到高溫而軟化的基底材料上，以將模具的相反輪廓復(fù)制在基底材料上，從而模制出光學(xué)安裝基底，用常規(guī)的磨削工具和任意精磨工具通過(guò)微放電加工獲得模具，工具自身是通過(guò)微放電加工生產(chǎn)的。
29.一種光學(xué)裝置，具有安裝在一光學(xué)安裝基底上的光學(xué)構(gòu)件和/或光學(xué)元件，該光學(xué)安裝基底包括一導(dǎo)向部分(12，32，52)，用于固定安裝在導(dǎo)向部分中的光纖(15，35，55)的光軸，該導(dǎo)向部分是一形成在一基底的一表面上的并從基底的一端面延伸到基底預(yù)定部分的槽；以及一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分(13，33，53)，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在導(dǎo)向部分(12，32，52)的預(yù)定部分，從而在一位置與安裝在導(dǎo)向部分(12，32，52)的光纖(15，35，55)的光軸相交，其中放置在光學(xué)安裝基底(11，31，51)上的導(dǎo)向部分(12，32，52)內(nèi)的光纖(15，35，55)被一預(yù)定的基底(38，58)從上面加壓，由此光纖(15，35，55)固定于光學(xué)安裝基底(11，31，51)。
30.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)裝置，其特征在于，還包括一表面安裝型光接收/發(fā)射元件(16，36，56)，它通過(guò)被光路偏轉(zhuǎn)部分(13，33，53)偏轉(zhuǎn)的光路光耦合于安裝在導(dǎo)向部分(12，32，52)中的光纖(15，35，55)。
31.一種光學(xué)裝置，具有安裝在一光學(xué)安裝基底上的光學(xué)構(gòu)件和/或光學(xué)元件，該光學(xué)安裝基底包括作為一形成在基底的一表面上的并從基底一端面延伸到基底一預(yù)定部分的槽的一波導(dǎo)部分(72)，該波導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)于一預(yù)定的光波導(dǎo)核心式樣；以及一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分(73)，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在波導(dǎo)部分(72)的預(yù)定部分，從而在一位置與限定在波導(dǎo)部分(72)中的光波導(dǎo)的光軸相交，光學(xué)裝置還包括一預(yù)定基底(78)，其中有一折射系數(shù)比光學(xué)安裝基底高的核心材料，該核心材料充填在光學(xué)安裝基底(71)的波導(dǎo)部分(72)中，此后，用一折射系數(shù)比核心材料低的粘結(jié)劑將預(yù)定基底(78)附著到波導(dǎo)部分(72)。
32.如權(quán)利要求31所述的光學(xué)裝置，其特征在于，還包括一表面安裝型光接收/發(fā)射元件(76)，它通過(guò)被光路偏轉(zhuǎn)部分(73)偏轉(zhuǎn)的光路光耦合于限定在導(dǎo)向部分(72)中的光波導(dǎo)。
33.一種光學(xué)裝置，具有安裝在一光學(xué)安裝基底上的光學(xué)構(gòu)件和/或光學(xué)元件，該光學(xué)安裝基底包括一平臺(tái)部分(109，129)，用于固定安裝在平臺(tái)部分上的光接收/發(fā)射元件(110，130)的光軸，該平臺(tái)部分形成在基底的一表面上；以及一通過(guò)反射偏轉(zhuǎn)光路的光路偏轉(zhuǎn)部分(103，123)，該光路偏轉(zhuǎn)部分形成在基底的表面上，從而在一位置與安裝在平臺(tái)部分(109，129)上的光接收/發(fā)射元件(110，130)的光軸相交，其中光接收/發(fā)射元件(110，130)固定于光學(xué)安裝基底(101，121)上的平臺(tái)部分(109，129)。
34.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)裝置，其特征在于，還包括一表面安裝型光接收/發(fā)射元件(106)，它通過(guò)被光路偏轉(zhuǎn)部分(103)偏轉(zhuǎn)的光路光耦合于附著在平臺(tái)部分(109)上的光接收/發(fā)射元件(110)。
35.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)裝置，其特征在于，光學(xué)安裝基底(121)還包括一形成基底表面上的波導(dǎo)部分(122)，該波導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)于具有與安裝在平臺(tái)部分(129)上的光接收/發(fā)射元件的一光軸一致的一光軸的一光波導(dǎo)核心式樣，光學(xué)裝置還包括一預(yù)定基底(128)，其中有一折射系數(shù)比光學(xué)安裝基底(121)高的核心材料，該核心材料充填在光學(xué)安裝基底(121)的光導(dǎo)部分(122)內(nèi)，此后，用一折射系數(shù)比核心材料低的粘結(jié)劑將預(yù)定基底(128)附著于波導(dǎo)部分(122)。
36.如權(quán)利要求35所述的光學(xué)裝置，其特征在于，還包括一表面安裝型光接收/發(fā)射元件(126)，它通過(guò)被光路偏轉(zhuǎn)部分(123)偏轉(zhuǎn)的光路光耦合于限定在波導(dǎo)部分(122)中的光波導(dǎo)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)安裝基底和模制該光學(xué)安裝基底的方法,該方法使生產(chǎn)容易、安裝諸如光電二極管和激光器的光學(xué)元件容易,提高了功能性、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性,還提供一采用該光學(xué)安裝基底的光學(xué)裝置。在一光學(xué)安裝基底(11)的表面上,設(shè)置一用于定位光纖的導(dǎo)向槽(12)和鄰近導(dǎo)向槽(12)的錐形表面(13),該錐形表面(13)具有一預(yù)定角度。在錐形表面(13)上形成一反射光的鏡子(17)。一光纖(15)附著在導(dǎo)向槽(12)中。在錐形表面(13)之上安裝一表面接收型光電二極管(16),該光電二極管(16)放置在一接收被設(shè)置在錐形表面(13)上的鏡子(17)偏轉(zhuǎn)的光的位置。通過(guò)為光學(xué)安裝基底(11)上的一光接收元件提供一定位標(biāo)記(未示出),尤其使通過(guò)被動(dòng)對(duì)齊安裝表面接收型光電二極管(16)變得容易。
文檔編號(hào)H01S5/00GK1423145SQ0215432
公開(kāi)日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月4日
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