專利名稱：多層整體光纖密排模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于光纖與激光器連接的光纖密排模塊，具體涉及一種多層整體光纖密排模塊。
背景技術：
光纖密排模塊主要用在激光醫療設施、激光印刷制版等領域的光纖與激光器的連接中，其一邊與多路激光器連接，另一邊通過透鏡聚光后照射到需要激光處理的材料上，起連接激光器、規則排列激光光斑的作用。光纖密排模塊通常是將光纖放在周期排列的玻璃或者硅V型槽基板上，壓上蓋板后固化粘合劑形成的。在光纖密排模塊中，為了提高效率，需要排列的光纖數很多。由于模塊的長度受到光學系統的限制，單層的情況下光纖數不能很多。 浙江大學侯昌倫、楊國光通過減小光纖直徑的辦法來實現更高密度的光纖排列，中國實用新型專利“實現光纖密排線陣列中光點密接的光纖密排模塊”(公告號CN201017077)已經在2008年2月6日授權。但是，減小光纖直徑后光纖非常容易折斷，給設備制造與使用帶來了諸多不便。中國實用新型專利“大通量光纖密排模塊”(公告號CN201859247U)采用多個雙面對準的硅片實現了多層光纖密排，但由于硅片厚度的限制，不同層之間的間距較大，且多次操作容易帶來累積誤差。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種具有整體制作的、多層排布的、能在限定的區域內大幅度增加光纖數目的多層整體光纖密排模塊。為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案如下—種多層整體光纖密排模塊，包括布滿微細小孔的基板，以及多根通過粘合劑固定在基板小孔內的光纖，其中，所述的基板為一塊整體基板，基板上的小孔呈多層排布，構成小孔陣列。進一步，如上所述的多層整體光纖密排模塊，其中，所述的小孔在基板上均勻分布；相鄰兩層小孔之間交錯排列。更進一步，如上所述的多層整體光纖密排模塊，其中，基板上所有小孔的尺寸相同，且小孔的尺寸與光纖直徑大小相匹配。再進一步，如上所述的多層整體光纖密排模塊，其中，所述的小孔為方形柱狀孔，小孔內壁與光纖的圓形橫截面相切。上述多層整體光纖密排模塊采取以下工序制作(I)采用微細加工技術制作布滿小孔的基板；(2)在基板的小孔內穿入光纖；(3)在光纖與孔壁之間的縫隙中注入粘合劑并固化；(4)帶光纖的基板裝入磨拋夾具，并磨平、拋光基板表面。[0016]所述微細加工技術包括電火花加工、激光加工、超聲加工、光刻、濕法刻蝕、等離子體干法刻蝕。所述的基板為金屬片、玻璃片、硅片、陶瓷片、塑料片。所述的光纖為單模光纖、多模光纖、能量光纖。所述的粘合劑是指熱固化環氧膠、丙烯酸酯類膠、聚酰亞胺膠、硅樹脂膠。本實用新型的有益效果是1)基板是一次加工形成的整體，加工精度由微細加工技術保證，不存在多次疊加所造成的累積誤差；2)小孔之間的距離由微細加工決定，與硅片厚度無關，可以允許更高密度的排列；3)采用二維密排，避免了一維長排所造成的光學 畸變。本實用新型采用微細加工的整塊基板，構成光纖規則排布的多層整體結構，達到高精度、高密度排布光纖的效果。
圖I為本實用新型多層整體光纖密排模塊的結構示意圖；圖2-1至圖2-3為制作本實用新型多層整體光纖密排模塊的工藝流程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖I所示，本實用新型所提供的多層整體光纖密排模塊包括一塊完整的布滿小孔的基板1，多條夾在小孔中間的光纖2，光纖與基板之間通過粘合劑3粘結。基板I上的小孔呈多層排布，構成小孔陣列，小孔在基板上I均勻分布。圖I所示的四層四排基板的組裝形式僅作為示例，而非對本實用新型進行限制。在本示例中，基板上相鄰兩層小孔之間交錯排列，并且所有小孔的尺寸相同，小孔的尺寸與光纖直徑大小相匹配。本不例中的小孔為方形柱狀孔，小孔內壁與光纖2的圓形橫截面相切，空隙內填充粘合劑3。當然，這些針對小孔結構的具體設計也僅作為示例，本領域的技術人員完全可以根據情況對具體設計形式進行改動，例如，柱狀小孔可以設計成其它多邊形結構，小孔的排布形式也可以根據需要進行變化。基板上的小孔可以通過微細加工技術進行制作，微細加工技術包括電火花加工、激光加工、超聲加工、光刻、濕法刻蝕、等離子體干法刻蝕等。所述的基板可以采用金屬片、玻璃片、硅片、陶瓷片、塑料片；光纖可以為單模光纖、多模光纖、能量光纖等；粘合劑可采用熱固化環氧膠、丙烯酸酯類膠、聚酰亞胺膠、硅樹脂膠等。本實用新型多層整體光纖密排模塊的制作工藝流程參見圖2-1至圖2-3所示，包括以下工序(I)在硅片基板I上采用光刻、腐蝕工藝生產柱狀小孔4，見圖2-1 ；(2)在基板I的小孔4中插入一端裸露的光纖2，光纖的另外一端連接有標準的接頭，使光纖緊貼孔壁，見圖2-2;(3)在光纖2與孔壁之間的縫隙中注入粘合劑3，并固化，見圖2-3 ；(4)將帶有光纖的基板裝入磨光、拋光夾具，磨平基板表面，將基板表面多余的光纖和粘合劑去除，并拋光基板表面，得到本示例的多層整體光纖密排模塊。再請參閱圖2-1所示，為本實用新型的光纖密排模塊中布滿小孔的基片的示意圖。在單晶硅片的兩個表面熱氧化厚度為200納米的二氧化硅，化學氣相沉積厚度為140納米的氮化硅。然后在硅片的一個表面旋涂厚度為I. 2微米的光刻膠。在表面帶有光刻膠的硅片上方放一塊具有特定圖形的掩模板，用帶有對準功能的光刻機曝光70秒，然后顯影、清洗，在硅片表面形成與掩模圖形對應的光刻膠圖形。將帶有光刻膠圖形的硅片放入反應離子刻蝕機中，以60標準立方厘米/秒的速度充入四氟化碳氣體，在13. 65兆赫茲的射頻電場的激勵下產生含有氟離子的等離子體，氟離子刻蝕未被光刻膠保護的氮化硅和二氧化硅，得到表面有氮化硅和二氧化硅圖形的硅片。將硅片表面剩余的光刻膠去除后，將硅片放入溫度為攝氏80度、濃度為40%的氫氧化鉀溶液中腐蝕8小時，硅片表面沒有氮化硅和二氧化硅保護的地方形成柱狀小孔，在反應離子刻蝕機中 用氟離子刻蝕剩下的氮化硅和二氧化硅，得到含有柱狀通孔的基板(圖中方塊部分為小孔，其余部分為基板)。圖2-3所示為本實用新型的光纖密排模塊內光纖夾在基板小孔之間的端面的示意圖。采用圖2-1所示的布滿小孔的基板，在小孔中穿入一端裸露的光纖，光纖的另外一端連接有標準接頭，環氧膠與固化劑按照4 I的重量比混合，然后涂在光纖與孔壁之間的縫隙中，溫度60°C下固化3小時，使環氧膠完全固化。將帶有光纖的基板裝入磨光、拋光夾具，在2000目砂紙上磨平基板表面，將基板表面多余的光纖和粘合劑去除，并在拋光機上拋光基板表面，得到多層整體光纖密排模塊(圖中黑色部分為環氧膠，圓形部分為光纖)。實際使用表明，按照上述方法很容易一次性制作諸如八層光纖、每層八排光纖的密排模塊，所有光纖集中在很小區域，排列密度更高，因此本實用新型的光纖模塊可有效避免一維長排所帶來的畸變以及多層拼接帶來的拼接誤差，激光像點定位精度更高，實用性更強。顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種形式上的改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求1.一種多層整體光纖密排模塊，包括布滿微細小孔的基板(I)，以及多根通過粘合劑(3)固定在基板小孔內的光纖(2)，其特征在于所述的基板(I)為一塊整體基板，基板(I)上的小孔(4)呈多層排布，構成小孔陣列。
2.如權利要求I所述的多層整體光纖密排模塊，其特征在于所述的小孔(4)在基板上均勻分布。
3.如權利要求2所述的多層整體光纖密排模塊，其特征在于相鄰兩層小孔(4)之間交錯排列。
4.如權利要求1-3中任意一項所述的多層整體光纖密排模塊，其特征在于基板上所有小孔(4)的尺寸相同，且小孔(4)的尺寸與光纖(2)直徑大小相匹配。
5.如權利要求4所述的多層整體光纖密排模塊,其特征在于所述的小孔(4)為方形柱狀孔，小孔內壁與光纖(2)的圓形橫截面相切。
6.如權利要求I所述的多層整體光纖密排模塊，其特征在于所述的基板(I)為金屬片、玻璃片、硅片、陶瓷片或塑料片。
7.如權利要求I所述的多層整體光纖密排模塊，其特征在于所述的光纖(2)為單模光纖、多模光纖或能量光纖。
專利摘要本實用新型涉及一種用于光纖與激光器連接的多層整體光纖密排模塊，包括經微細加工技術制作的布滿微細小孔的基板，以及多根通過粘合劑固定在基板小孔內的光纖，其中，所述的基板為一塊整體基板，基板上的小孔呈多層排布，構成小孔陣列。本實用新型采用微細加工的整塊基板，構成光纖規則排布的多層整體結構，達到高精度、高密度排布光纖的效果。
文檔編號G02B6/00GK202533600SQ20122004690
公開日2012年11月14日 申請日期2012年2月14日 優先權日2012年2月14日
發明者任金淼 申請人:北京瑞合航天電子設備有限公司