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1、(10)申请公布号 CN 103345026 A (43)申请公布日 2013.10.09 CN 103345026 A *CN103345026A* (21)申请号 201310301298.5 (22)申请日 2013.07.18 G02B 6/40(2006.01) (71)申请人 湖南师范大学 地址 410006 湖南省长沙市岳麓区麓山路 36 号 (72)发明人 阳波 王胜春 杨林 李彦文 (74)专利代理机构 长沙新裕知识产权代理有限 公司 43210 代理人 赵登高 (54) 发明名称 无槽式阵列光纤及制造方法 (57) 摘要 本发明公开了一种无槽式光纤阵列和无槽式 光纤阵列的制。
2、作方法， 其特征是， 无槽光纤阵列由 上下两块平面基板和一组光纤带组成， 平面基板 上先制备好的用于光纤带定位的V型或U型槽， 光 纤带的间距定位采用加工方法实现 ； 无槽式光纤 阵列的制作过程中槽型结构的基板仅作为制作夹 具使用， 在完成光纤定位后以及点胶前， 槽型基板 移开不再使用。本发明说明的无槽式光纤阵列结 构简单、 粘合剂分布对称， 成本低、 热稳定好的特 点 ； 本发明说明的无槽式光纤阵列制作方法能制 作出本发明示出的无槽式光纤阵列， 具有光纤带 限位精度高、 操作步骤少、 操作灵活的特点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民。
3、共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103345026 A CN 103345026 A *CN103345026A* 1/1 页 2 1. 一种无槽式阵列光纤， 主要由上平面基板、 下平面基板和光纤带组成， 其特征在于 ： 上、 下平面基板的光纤接触面为平面， 光纤带一端去掉涂覆层形成的裸光纤带， 通过加工方 法定位的裸光纤带与上、 下两块基板的平面接触， 并采用粘合剂固定在上、 下两块基板之 间。 2. 一种无槽式阵列光纤的制造方法， 其特征在于， 包括以下几个步骤 ： （1） 将去涂覆层的裸光纤带放置在下平面基板上，。
4、 用一块槽型基板将裸光纤带扣压在 下平面基板上， 通过压力装置施以紧扣力让槽型基板与各光纤紧扣 ； （2） 在槽型基板的后端扣压一块上平面基板 ； （3） 通过压力装置施以上平面基板一个扣紧力， 移去槽型基板， 采用点胶装置在上平 面基板的后端添加粘合剂， 并利用光纤的毛细管吸附力和重力使得粘合剂从一端流向另一 端 ； （4） 在光或热的作用下， 使得粘合剂固化后， 移去上平面基板的压力装置， 用粘合剂将 未去涂覆层的光纤带固定在下基板的尾部 ； （5） 采用研磨、 抛光的方法， 将光纤阵列加工出各种角度的端面。 3. 一种无槽式阵列光纤的制造方法， 其特征在于， 包括以下几个步骤 ： （1）。
5、 将一块下平面基板和一块下辅助基板放置在同一平面上， 将去涂覆层的祼光纤带 放置在上述两块平面基板上， 用一块槽型基板跨设在上述两块平面基板之间， 并通过压力 装置扣压住裸光纤带 ； （2） 在槽型基板后端扣压一块上平面基板 ； （3） 移去槽型基板， 采用点胶装置在上平面基板的后侧添加粘合剂， 并利用毛细管吸附 力和重力使得粘合剂从一端流向另一端 ； （4） 粘合剂固化后， 移去上基板的加压装置， 用粘合剂将未去涂覆层的光纤带固定在下 基板的尾部 ； （5） 采用研磨、 抛光的方法， 将光纤阵列加工出各种角度的端面。 4.根据权利要求2或3所述的光纤阵列的制作方法， 其特征在于， 槽型基板与。
6、上平面基 板同时紧扣在下平面基板上， 移除槽型基板后， 上平面基板仍然通过压力装置保持扣紧力。 5.根据权利要求2或3所述的光纤阵列的制作方法， 其特征在于， 可在下平面基板的后 端再扣压一块增加限位的效果的， 刻有槽型结构的辅助槽型基板。 6.根据权利要求2或3所述的光纤阵列的制作方法， 其特征在于， 粘合剂填充完成后采 用紫外光、 热固化的方法固化成型。 7. 根据权利要求 4 所述的光纤阵列的制作方法， 其特征在于， 上平面基板与槽型基板 保留间隙， 方便移去槽型结构基板。 权 利 要 求 书 CN 103345026 A 2 1/4 页 3 无槽式阵列光纤及制造方法 技术领域 0001。
7、 本发明属于光纤通信、 光学传感技术领域， 是一种无槽式的光纤阵列和这种光纤 阵列加工制作的方法。 背景技术 0002 现有的光纤阵列是由一块预先刻制有精密槽型结构的基板， 光纤带和一块平面基 板组成， 光纤限定在槽型结构中， 上下基板以及光纤采用粘合剂固定。 事先在基板上刻制各 种精密的槽型结构， 如 V 型、 U 型等， 它的作用是将光纤带中光纤限定在指定的位置。一方 面， 槽型结构基板是光纤阵列的主要关键部件， 槽型结构的精度直接决定了光纤阵列的性 能好坏， 成为光纤阵列的最主要成本 ； 另一方面， 粘合剂在 V 型槽或 U 型槽铺张过程中易产 生微小气泡， 固化过程中易形成应力集中现象。
8、， 降低光纤阵列的热稳定和可靠性。 0003 中华人民共和国国家知识产权局于 2004 年 04 月 28 日公开了名称为光纤阵列及 其制造方法， 公开号为 CN1492248A 的专利文献 ： 光纤阵列由上、 下基板以及祼光纤组成， 祼 光纤与其中一块基板平面接触， 在祼光纤与另外一个基板之间设置一个调整层， 通过调整 层的变化使得光纤阵列中心线与标准面平行， 这种光纤阵列仍然存在胶层不对称， 热稳定 性差等问题， 而且加工复杂， 制造成本高。 0004 中华人民共和国国家知识产权局于 2007 年 10 月 10 日公开了名称为一种新颖高 精度光纤阵列的制造方法， 公开号为 CN10105。
9、1105A 的专利文献 ： 将精密 V 型槽状模具或带 空的基板， 阵列光纤盖板依次放置在工装夹具上， 然后将裸光纤放置在 V 型槽状模具上， 盖 上基板， 利用 V 型槽状模具进行限位阵列光纤的空间位置， 这种方法制备的阵列光纤无需 采用 V 型槽基板。中华人民共和国国家知识产权局于 2013 年 05 月 1 日公开了名称为一种 光纤阵列的制作方法， 公开号为 CN103076651A 的专利文献 ： 提出了一种光纤阵列的制作方 法， 利用 V 型槽基板作为固定光纤阵列的夹具使用， 首先在 V 型槽的基板上涂覆脱模剂， 然 后利用V型槽和玻璃基板将光纤带压紧在玻璃基板上， 固化后去掉V型槽。
10、基板， 最后切断玻 璃基板， 并研磨断面。这两种方法的共同之处是将 V 型槽作为限定光纤阵列位置的夹具使 用， 具有光纤阵列加工原料成本低的特点， 但是前一种方法 V 型槽作为夹具与光纤阵列基 板分离， V 型槽高度与玻璃基高度差可能导致光纤阵列间距定位不精确， 后一种方法需要使 用脱模剂， 且脱模剂对光纤阵列的制造精度和热稳定产生不利的影响， 另外还需切割玻璃 基板， 增加了加工成本。 发明内容 0005 本发明主要解决现有技术中对槽型结构基板依赖性强、 胶层不对称、 易产生气泡、 热稳定性不足和生产成本较高的缺点， 提供一种无槽式的光纤阵列和无槽式光纤阵列制造 的方法。 0006 本发明专。
11、利示出的无槽式光纤阵列针， 对上述技术问题主要通过下述技术方案解 决 ： 一种无槽式光纤阵列， 包括上下两块平面基板和光纤带， 上、 下平面基板的光纤接触面 说 明 书 CN 103345026 A 3 2/4 页 4 为平面， 没有事先制备好的用于光纤带定位的V型或U型等槽型结构 ； 去掉光纤带一端的涂 覆层形成祼光纤带， 采用加工方法将祼光纤带各光纤的间距限定并固定在上、 下两块平面 基板中， 祼光纤带与上、 下平面基板的两个平面接触 ； 在上、 下平面基板和光纤带的间隙中 填充粘合剂并固接 ； 下平面基板的长度大于上平面基板， 采用粘合剂将未去涂覆层的光纤 带固定在下基板的尾部 ； 光纤。
12、带阵列端面研磨成与基板成直角或斜角的平面。 0007 作为优选， 下平面基板的长度足够长， 大于上平面基板长度 3 倍以上， 祼光纤带的 尾部位于下平面基板的后端四分之一处， 避免光纤产生过大的弯曲。 0008 作为优选， 下平面基板大于上平面基板 2 倍以上， 在下基板的尾部约三分之一处， 设计一个台阶， 台阶高度大于光纤涂覆层的高度， 避免光纤带在光纤阵列中产生弯曲。 0009 本发明示出的无槽式光纤阵列的制造方法， 包括两种方法 ： 第一种光纤阵列制造方法是 ： 将光纤带一端去涂覆层形成裸光纤带， 固定放置在下平 面基板上 ； 用一块预先刻有至少两个定位槽的槽型基板， 将裸光纤带扣压在下。
13、平面基板上 ； 裸光纤带的各光纤分别限定在至少两个槽型结构中 ； 为了提高光纤带的定位精度或在上平 面基板的另一侧再扣压一块辅助槽型基板 ； 将上平面基板扣压在下平面基板靠近槽型基板 的位置上， 接着压力装置停止施加压力， 松开且移去槽型结构基板 ； 在上平面基板的后侧点 胶， 即添加粘合剂， 利用毛细管力和重力使得粘合剂从一端流向另一端 ； 最后固化， 研磨制 成光纤阵列。这种方法的特点是光纤阵列制作过程虽然使用了槽型结构的基板， 但是槽型 基板仅作为祼光纤带定位的工具， 并不构成光纤阵列的组件 ； 槽型基板与上平面基板扣压 在下平面基板上， 避免了多块基板高度不一致导致的扣压力不均匀的缺陷。
14、， 提高了槽型基 板的定位精度 ； 点胶、 固化前移去定位槽型基板， 避免槽型基板被粘合剂污染， 提高槽型基 板的使用次数。 0010 第二种光纤阵列制造方法， 将下平面基板和一块下辅助基板放置在同一平面上， 并保持一定的距离 ； 将裸光纤带放置在两块基板上， 利用一块槽型基板将裸光纤扣压在下 平面基板与下辅助基板上， 且扣在下基板上的长度非常短 ； 为了提高光纤的限位精度， 或在 下平面基板的另一侧再扣压一块槽型基板 ； 将上平面基板扣压在离槽型基板非常近的位置 上 ； 松开并移去槽型基板， 在下平面基板靠近上平面基板一侧附近点胶， 利用毛细管力和重 力使得粘合剂从一端流向另一端， 最后固化。
15、， 研磨制成光纤阵列。 这种方法的特点是光纤阵 列制作过程虽然使用了槽型结构的基板， 但是槽型基板仅作为祼光纤带定位的工具， 并不 构成光纤阵列的组件 ； 限位用的槽型结构基板同时扣压在保持有一定间距的两块基板上， 避免两块基板高度不一致导致的压力不均匀的现象， 提高各光纤的定位精度和操作的灵活 性 ； 点胶、 固化前移去定位槽型基板， 避免槽型基板被粘合剂污染。 0011 与现有技术相比， 本发明示出的无槽式光纤阵列， 光纤纤芯周围的胶层是对称的， 具有更好的热稳定性和可靠性 ； 没有采用精密槽型结构， 如V型槽或U型等槽型基板作为光 纤阵列的关键结构， 精度较高， 加工成本高， 所以本发明。
16、制造组件成本更加低廉。槽型基板 可重复使用， 易于维护更换。 附图说明 0012 图 1 是本发明的无槽式光纤阵列的端面结构示意图。 0013 图 2 为本发明的结构示意图之一。 说 明 书 CN 103345026 A 4 3/4 页 5 0014 图 3 为本发明的结构示意图之二。 0015 图 4 为本发明作为优选方案展开出的槽型基板。 0016 图 5 为本发明展示的第一种光纤阵列制作过程。 0017 图 6 为本发明展示的第二种光纤阵列制作过程。 0018 图中 ： 上平面基板 1， 下平面基板 2， 裸光纤带 3， 前端粘合层 31， 后端粘合层 32， 槽 型基板 4， 辅助槽型。
17、基板 5， 光纤带 6， 下辅助基板 7。 具体实施方式 0019 下面通过实施例， 并结合附图对本发明作进一步具体的说明。 0020 实施例 1 ： 本实施例为一种无槽式阵列光纤， 如图 1 至 2 所示， 包括上平面基板 1、 下平面基板 2、 裸光纤带 3， 上平面基板 1 和下平面基板 2 的粘合界面是平面， 没有事先制备 的 V 型或 U 型等槽型结构 ； 光纤带 6 一端去涂覆层形成祼光纤带 3， 祼光纤带 3 夹持在上平 面基板 1、 下平面基板 2 之间， 祼光纤带 3 与上平面基板 1、 下平面基板 2 的平面直接接触， 它们中间的空隙填充粘合剂形成前端粘合层 31 ； 下平。
18、面基板 2 的长度大于上平面基板 1 长 度三倍以上， 或在下平面基板2上刻出一个台阶， 参见附图3， 减少光纤带6因覆盖层产生的 弯曲 ； 光纤带6的尾部采用粘合剂粘接在下平面基板2上， 形成后端粘合层32 ； 光纤阵列的 前端采用研磨方法研磨成与基板成直角或斜角， 如 5、 8或 12等角度的平面。 0021 作为优选方案， 本发明示出的作为夹具使用的槽型基板 4 为 V 型槽基板， 如图 4 所 示。 0022 本发明示出的第一种光纤阵列制造方法的具体步骤如下 ： 步骤 1 ： 参见图 5A 所示， 将光纤带 6 一端去涂覆层， 制成祼光纤带 3， 将光纤带 6 放置在 一块固定在平面或。
19、夹具上的下平面基板 2 上， 祼光纤带 3 的前端超出下平面基板 2， 后端一 部分未去涂覆层的光纤带 6 保留在下平面基板 2 上 ； 步骤2 ： 将一块平面上刻有精密槽型结构， 长度约为3毫米左右的槽型基板4， 作为优选 方案， 其结构选择如图 4 所示 V 型槽基板， 扣压在下平面基板 2 的一端， 并采用压力装置施 加一定的预紧力 Fa 使得祼光纤带 3 与 V 型槽充分接触， 如图 5B 所示 ； 为了提高光纤限位的 精度， 也可以在靠近祼光纤带 3 根部一端扣压一块平面上刻有精密槽型结构的辅助槽型基 板5， 并采用压力装置施加一定的预紧力Fc使得祼光纤带3与V型槽充分接触， 作为优。
20、选方 案， 其结构采用图 4 所示的 V 型槽， 两块槽型基板的间距大于上平面基本 1 的长度 ； 步骤 3 ： 在靠近槽型基板 4 附近扣压一块上平面基板 1， 上平面基板 1 与槽型基板 4 充 分近接， 作为优选方案， 如保留0.5毫米左右的间隙， 方便槽型基板4的移去， 采用压力装置 施加一定的预紧力 Fb 将上平面基板扣压在下平面基板上 ； 步骤 4 ： 去掉压力装置施加的力 Fa， 移去槽型基板 4， 对于如图 5B 所示， 还需去掉压力 装置施加的力Fc， 移去辅助槽型基板5， 得到如图5C所示的结果， 采用点胶装置在上平面基 板 1 的后端添加粘合剂， 并利用毛细管吸附力和重力。
21、作用使得粘合剂从后端流向前端 ； 步骤 5 ： 采用紫外光照射固化粘合剂， 固化完成后去掉压力装置施加的力 Fb ； 步骤 6 ： 采用粘合剂将光纤带 6 的后端粘接在下平面基板 2 上， 采用紫外光或热固化 ； 步骤 7 ： 采用研磨和抛光的方法在阵列光纤的前端研磨成某种角度， 如 0、 5、 8、 12的平面。 说 明 书 CN 103345026 A 5 4/4 页 6 0023 这种方法的特点是槽型基板 4 仅用于祼光纤带 3 中各光纤的定位， 并不构成光纤 阵列的组件， 减少光纤阵列的制造成本 ； 槽型基板4与上平面基本1同时扣压在下平面基板 2上， 扣压力均匀， 操作简单 ； 点胶。
22、、 固化前移去定位的槽型基板4乃至辅助槽型基板5， 避免 槽型基板4或辅助槽型基板5被粘合剂污染 ； 粘合剂从一端流向另一端， 有效去除了祼光纤 带 3 与上、 下基板 1、 2 中的空气， 光纤阵列热稳定性好。 0024 本发明示出的第二种光纤阵列制造方法的具体步骤如下 ： 步骤 1 ： 如图 6A 所示， 将下平面基板 2 和下辅助平面基板 7 放置在工装夹具的同一平 面上， 两基板之间预留一定的间距， 距离小于槽型基板 4 的长度， 将光纤带 6 一端去涂覆层 形成祼光纤带 3， 将祼光纤带 3 放置在下平面基板 2 和下辅助平面基板 7 上， 光纤带 6 尾部 固定在下平面基板 2 上。
23、 ； 步骤 2 ： 将一块平面上刻有精密槽型结构， 长度较长的槽型基板 4 扣压在下平面基板 2 和下辅助平面基板 7 之间， 靠近下平面基板 2 一端的长度较短， 作为优选， 长度约为 2 毫米， 槽型结构如图 4 所示的 V 型槽基板 ； 采用压力装置施加一定的预紧力 Fa 使得祼光纤带 3 与 槽型基板 4 充分接触 ； 作为优选方案， 为了提高光纤限位的精度， 也可以在靠近祼光纤带尾 部一端扣压一块刻有精密槽型结构的辅助槽型基板 5， 参见图 6B 所示 ； 步骤 3 ： 采用压力装置施加的力 Fb 于上平面基板 1， 作为优选方案， 上平面基板 1 与槽 型基板 4 的间隙约为 0.。
24、5 毫米左右， 方便槽型基板 4 的移除 ； 步骤 4 ： 去掉压力装置施加的力 Fa， 移去槽型基板 4， 对于如图 6B 所示， 还需去掉压力 装置施加的力Fc， 移去辅助槽型基板5， 得到如图6C所示的结果， 采用点胶装置在下平面基 板 2 的一端点胶， 并利用毛细管吸附力和重力作用使得粘合剂从一端流向另外一端 ； 步骤 5 ： 采用紫外光照射固化粘合剂， 固化完成后去掉压力装置施加的力 Fb ； 步骤 6 ： 采用粘合剂将光纤带 6 的尾端粘接在下平面基板 2 上， 采用紫外光固化或热固 化 ； 步骤 7 ： 采用研磨和抛光的方法在光纤阵列的前端研磨成某种角度， 如 0、 5 、 8、。
25、 12的平面。 0025 这种方法的特点是槽型基板 4 仅用于祼光纤带 3 中各光纤的定位， 并不构成光纤 阵列的组件， 减少光纤阵列的制造成本 ； 限位用的槽型基板4与上平面基本1同时扣压在保 持有一定间距的下平面基板 2 与下辅助平面基本 7 上， 减轻了两块基板高度差对光纤限位 产生的不利影响， 提高各光纤的定位精度和操作的灵活性 ； 点胶、 固化前移去定位槽型基板 4乃至辅助槽型基板5， 避免槽型基板4等被粘合剂污染 ； 粘合剂从一端流向另一端， 有效地 去除了祼光纤带 3 与上、 下基板 1、 2 中的空气， 光纤阵列热稳定性好。 说 明 书 CN 103345026 A 6 1/4 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103345026 A 7 2/4 页 8 图 4 图 5a 图 5b 说 明 书 附 图 CN 103345026 A 8 3/4 页 9 图 5c 图 6a 图 6b 说 明 书 附 图 CN 103345026 A 9 4/4 页 10 图 6c 说 明 书 附 图 CN 103345026 A 10 。