一種具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的制作方法及其基板與流程

本發明屬于光通信技術領域，涉及一種具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的制作方法及其基板，特別涉及一種可以克服裸露光纖在研磨拋光過程中裸光纖斷裂、崩損，并顯著提高制作成品率，減少材料損耗，降低制作成本的用于具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的制作方法。

背景技術：

隨著人類社會的不斷發展，對通信技術要求越來越高，特別對大容量，高速率光通信器件的需求越來越大。

光纖陣列是廣泛應用于平面光波導器件，并行光電收發模塊，有源光纜等產品的核心組件。特別是在并行光電收發模塊，有源光纜產品中需要光纖帶角度的光纖裸露型光纖陣列。在此類應用中，需要將光纖裸露型光纖陣列的裸光纖部分研磨成一定角度（一般研磨成42°、45°或48°），來實現對光信號的90°轉向。

為了將裸露光纖研磨成一定角度，一種方法是先用可溶解的粘接劑將裸光纖、基板和蓋板粘接在一起，此時光纖不裸露出來；然后對光纖、基板和蓋板組成的整體進行角度研磨；研磨完成后將粘接劑溶解，取出已經研磨成一定角度的裸光纖，再將該裸光纖重新排列入新的基板，并使研磨成一定角度的裸光纖突出基板一部分，最后加上蓋板用紫外膠固化形成一個帶一定角度的光纖裸露型光纖陣列。該制作方法在中國專利公開號CN102520495A，公開日期2011年11月22日，名稱為“用于與陣列VCSEL或PD芯片直接耦合的光纖陣列及其制造方法”的發明專利中有論述。

但是該專利中論述的方法存在以下問題：1）在將研磨好角度的裸光纖重新排入新的基板的過程中，無法保證每一根光纖都不發生輕微扭轉，特別是光纖數量大于1根時，因此會導致每根裸光纖的反射面角度可能存在不一致現象；2）在重新排入裸光纖的過程中無法保證每根光纖伸出的長度完全一致，會導致某些通道光纖耦合困難；3）研磨成一定角度的裸光纖的研磨端面非常脆弱，重新排入基板的過程很容易發生碰撞導致破損而無法使用；4）需要兩次排光纖，工藝復雜，人力成本偏高；5）第一次研磨拋光后的基板與蓋板無法重復利用，材料損耗偏高。

為了克服上述專利中遇到的問題，中國專利公開號CN103383482 A公開日期2013年11月06日，名稱為“用于與 VSCEL 或 PIN 陣列耦合的光纖陣列及其制造方法”的發明專利提出了一種解決方法，將裸光纖排入基板，將蓋板壓在裸光纖上，并使裸光纖伸出基板及蓋板前端，再點紫外膠固化，然后用石蠟滴注在伸出的裸光纖上使裸光纖與基板和蓋板形成一個整體形成光纖陣列半成品，將制作好的光纖陣列半成品裝進研磨夾具后放入研磨設備的研磨盤上對該整體進行角度研磨，研磨過程中需往研磨盤上滴入研磨砂，研磨完成后用清洗劑將石蠟清洗干凈，形成一個光纖裸露型光纖陣列。

雖然公開號為CN103383482 A的專利提供的制作方法避免了公開號為CN102520495A的專利中碰到的問題，但是還是存在一些新的問題：1）研磨過程中上好石蠟的裸光纖與研磨盤直接接觸，研磨夾具的重力、研磨砂的摩擦力以及不可控外力均容易導致裸光纖部分連同石蠟一起發生脫落或斷裂，導致產品報廢；2）由于裸露光纖非常脆弱，在對伸出基板和蓋板前端的部分上石蠟的過程中操作比較復雜，需要非常小心以避免裸光纖變形；3）需要特殊性質的石蠟，石蠟硬度過高易碎，石蠟韌性過高易發生變形，導致材料工藝復雜。

技術實現要素：

為了克服制作具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的過程中裸光纖在上石蠟時易發生變形，裸光纖部分在研磨過程中易發生脫落或斷裂，另外為了降低對石蠟性質的要求，降低制作過程的報廢率，降低對材料要求，減小裸光纖部分發生形變，本發明提供一種具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的制作方法及其基板。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：

一種具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的基板，包括平臺結構、刻槽結構和壓力分散結構，所述刻槽結構位于平臺結構和壓力分散結構之間，且所述刻槽結構上表面高于壓力分散結構和平臺結構的上表面，所述刻槽結構表面有刻槽。

進一步，所述刻槽結構的刻槽為V型槽或U型槽。

進一步，所述刻槽結構與壓力分散結構的高度差大于0.15mm。

進一步，所述刻槽結構與平臺結構的高度差大于0.25mm。

進一步，所述壓力分散結構的形狀為矩形、或梯形、或球形，以及其他不規則形狀。

進一步，所述壓力分散結構長度大于0.2mm。

進一步，所述平臺結構與刻槽結構的連接處設有斜面，所述斜面角度為30°至60°。

進一步，所述斜面角度為45°。

一種利用所述的基板制作具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的方法，包括基板、光纖、蓋板、石蠟；

按以下步驟制作具有傾斜端面的裸露型光纖陣列：

步驟1：將光纖一端的包覆層剝離干凈，形成去除包覆層的裸光纖，用酒精清潔裸光纖表面的殘渣，并切割整齊；

步驟2：將所述裸光纖放入所述刻槽結構的刻槽中，且裸光纖的端面從所述壓力分散結構伸出；

步驟3：將所述蓋板壓在所述刻槽結構上方的裸光纖區域，且蓋板的寬度不超過基板的寬度，蓋板的長度不超過基板的長度；

步驟4：將紫外固化膠從蓋板的尾端、刻槽結構與平臺結構的交界區域滴入，紫外固化膠緩慢滲透充滿全部蓋板下表面區域后用紫外燈對紫外膠進行固化，使得蓋板、基板、光纖在紫外膠的粘合下形成一個整體光纖陣列。

步驟5：將固化好的光纖陣列的端面進行角度研磨加工，形成特定角度的光學斜面。

進一步，所述步驟5的具體過程包括：

步驟5-1：將石蠟融化后滴在壓力分散結構上方的裸光纖上，使得蓋板的前端伸出的裸光纖與壓力分散結構在石蠟的組合下形成一個整體；

步驟5-2：將光纖陣列裝配進特定角度設計的研磨夾具中，對光纖端面進行研磨拋光；

步驟5-3：將研磨拋光后的光纖裸露型光纖陣列進行超聲波清洗，去除剩余的石蠟；

步驟5-4：用石蠟清洗劑對光纖裸露型光纖陣列的前端裸露光纖殘留的石蠟進行再次清潔。

本發明的一種具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的制作方法及其基板，由于設計了基板前段的壓力分散結構，該壓力分散結構與裸光纖部分通過石蠟融合為一個整體，使得在研磨過程中基板前段壓力分散結構與研磨盤直接接觸，受力點在基板前段壓力分散結構上，減小石蠟與裸光纖的受力，可以克服裸光纖在上石蠟過程中易發生變形，裸光纖部分在研磨過程中易發生脫落或斷裂，降低對石蠟性質的要求，而且還能降低制作過程的報廢率，降低對材料要求，減小裸光纖部分發生形變，該方法結構簡單，成本低廉，便于使用。

附圖說明

圖1為本發明一種具有傾斜端面的裸露型光纖陣列制作方法中的基板俯視圖；

圖2為本發明一種具有傾斜端面的裸露型光纖陣列制作方法中的基板側視圖；

圖3為本發明裸光纖、基板和蓋板固定后的俯視圖；

圖4為本發明裸光纖、基板和蓋板固定后的側視圖；

圖5為本發明上蠟后光纖陣列的俯視圖；

圖6為本發明上蠟后光纖陣列的側視圖；

圖7為本發明裸露光纖研磨成一定角度后的俯視圖；

圖8為本發明裸露光纖研磨成一定角度后的側視圖；

附圖中各標號所代表的部件列表如下：

1光纖，11帶包覆層的光纖部分，12去除包覆層的裸光纖部分，13裸光纖端面，2基板，21基板后段平臺結構，22基板中段刻槽結構，23基板前段壓力分散結構，3蓋板，30蓋板尾端，31蓋板前端，4石蠟。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1、圖2所示，一種具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的基板，包括平臺結構21、刻槽結構22和壓力分散結構23，所述刻槽結構22位于平臺結構21和壓力分散結構23之間，且所述刻槽結構22上表面高于壓力分散結構23和平臺結構21的上表面，所述刻槽結構22表面有刻槽。

刻槽結構22的刻槽為V型槽或U型槽。

刻槽結構12與壓力分散結構13的高度差大于0.15mm，該高度差在0.2mm是較佳選擇。

刻槽結構12與平臺結構11的高度差大于0.25mm，較為典型的高度差在0.29mm。

基板前段的壓力分散結構13的形狀為矩形、或梯形、或球形以及其他不規則形狀。

基板前段的壓力分散結構13的寬度與基板寬度一致，長度大于0.2mm，考慮制作效率因素，壓力分散結構13長度為0.4mm較佳。

平臺結構11與刻槽結構12的連接處設有斜面，所述斜面角度為30°至60°，較為典型的斜面角度為45°。

一種利用本發明的基板制作具有傾斜端面的裸露型光纖陣列的方法，包括基板2、光纖1、蓋板3、石蠟4；

按以下步驟制作具有傾斜端面的裸露型光纖陣列：

步驟1：用清洗劑清洗基板2和蓋板3，使基板2和蓋板3表面潔凈無臟污，所述清洗方法一般采用超聲波清洗工藝，超聲波強度設置在30%~90%之間，超聲溫度設置在40℃~60℃之間，超聲時間不少于10分鐘。將光纖1一端的包覆層剝離干凈，具體地可用光纖熱剝鉗進行剝纖操作，形成去除包覆層的裸光纖12，另外一端為帶包覆層的光纖部分11，用酒精清潔裸光纖12表面的殘渣，并切割整齊；

步驟2：將所述裸光纖12排入所述刻槽結構22的刻槽中，且裸光纖的端面13從所述壓力分散結構23伸出，裸光纖12與帶包覆層的光纖部分11分界面位于基板后段平臺結構平臺21前方1~5mm，所述裸光纖12的方向與基板前段壓力分散結構23方向一致，參見圖3、圖4；

步驟3：將所述蓋板3壓在所述刻槽結構22上方的裸光纖區域，且蓋板3的寬度不超過基板2的寬度，蓋板3的長度不超過基板3的長度；優選地，蓋板3的長度小于基板中段刻槽結構22的刻槽的長度，蓋板3的寬度小于基板中段刻槽結構22的刻槽的寬度。蓋板3與基板中段刻槽結構刻槽22尾端平齊，參見圖3、圖4；

步驟4：將紫外固化膠從蓋板3的尾端30、刻槽結構22與平臺結構21的交界區域滴入，紫外固化膠緩慢滲透充滿全部蓋板下表面區域后用紫外燈對紫外膠進行固化，使得蓋板3、基板2、光纖1在紫外膠的粘合下形成一個整體光纖陣列，參見圖3、圖4；

步驟5：將固化好的光纖陣列的端面13進行角度研磨加工，形成特定角度的光學斜面。

所述步驟5的具體過程包括：

步驟5-1：將石蠟4融化后滴在基板前段的壓力分散結構23上方的裸光纖12上，使得蓋板3的前端31伸出的裸光纖12與壓力分散結構23在石蠟4的組合下形成一個整體，參見圖5、圖6；

步驟5-2：用金剛刀將伸出石蠟4前端的裸光纖切割整齊，將光纖陣列裝配進特定角度設計的研磨夾具中，對光纖端面13進行研磨拋光，光纖陣列基板2底部與夾具側面平面需完全接觸，參見圖7、圖8；

步驟5-3：將研磨拋光后的光纖裸露型光纖陣列進行超聲波清洗，去除剩余的石蠟4；

步驟5-4：用石蠟清洗劑對光纖裸露型光纖陣列的前端13裸露光纖殘留的石蠟4進行再次清潔。

上述方法中，所述蓋板3寬度小于基板中段刻槽結構22的刻槽寬度，可有效避免紫外膠滲透時溢出基板側面，導致光纖陣列側邊不整齊。

上述方法適用于各種不同光纖通道數的FA制作，一般應用較多的有4芯光纖裸露型光纖陣列，12芯光纖裸露型光纖陣列，24芯光纖裸露型光纖陣列。

上述方法適用于任意不同角度光纖端面的光纖裸露型光纖陣列的制作，一般應用較多的角度有42°光纖裸露型光纖陣列，45°光纖裸露型光纖陣列。

上述方法的步驟4中，紫外固化膠采用粘度系數低于4000cps的膠水，較低的粘度系數可以保證較佳的流動性，便于膠水滲透。

上述方法的步驟5中，用金剛刀將伸出石蠟4前端的裸光纖切割整齊，可以避免裸光纖在研磨過程中碎裂成光纖渣子破壞光纖陣列的研磨端面導致光纖陣列報廢。

上述方法的步驟5中，用特定角度設計的研磨夾具，可以通過夾具的角度設計來實現光纖陣列的研磨角度，一般常用的角度有8°、42°、45°、48°等。

由于設計有基板前段壓力分散結構23，石蠟4可以較為簡便的滴到基板前段壓力分散結構23上方的裸光纖處13上，同時在研磨拋光過程中基板前段壓力分散結構23作為第一受力點，減小了裸光纖13與石蠟4的壓力，可以有效減少裸光纖發生斷裂、崩損的風險，降低報廢率。

以上所述為本發明的最佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍落入本發明的保護范圍內。