專利名稱：高密度光纖陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖。更具體地說，本發(fā)明涉及光纖陣列。
背景技術(shù)：
光纖網(wǎng)絡(luò)例如遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)一般包括多個光纖陣列，所述光纖陣列耦合到其他的光學(xué)設(shè)備，例如光纖交換機(jī)和其他光纖陣列交叉連接件。
從光纖發(fā)射出的光一般按照由光纖的數(shù)值孔徑(NA)確定的錐形模式而發(fā)散。(NA＝nsin(θmax)，其中n是光纖將光發(fā)射到其中的介質(zhì)的折射率，而θmax是所述錐形發(fā)射模式的半角。)為了最小化將光纖陣列連接到光學(xué)系統(tǒng)時的損失，陣列中的光纖所發(fā)射的發(fā)散光束一般由透鏡所準(zhǔn)直和/或重聚焦。將光纖陣列的多條光纖所發(fā)射的光束同時準(zhǔn)直和/或重聚焦以將所發(fā)射的光有效地耦合到另一個光學(xué)系統(tǒng)這一操作需要對齊各條光纖中的每一條，以確保1)光是從每條光纖在陣列中一個精確的已知位置發(fā)射的，2)光是從每條光纖以基本相同的角度發(fā)射的(即光纖被對齊成彼此基本平行)，3)光是從每條光纖在離準(zhǔn)直和/或重聚焦透鏡基本相同的距離處發(fā)射的，并且4)每條光纖具有基本相同的數(shù)值孔徑。
公知的精密光纖陣列例如美國專利No.6,027,253所公開的v型凹槽光纖陣列一般包括少量的光纖(例如最多大約64條)，在單個平面上平行排列。隨著這種單平面陣列所包括的光纖數(shù)量的增長，它們迅速地變得難于處理。例如，人們預(yù)計遠(yuǎn)程通信中的許多應(yīng)用都需要光纖陣列包括多于100(可能多于1000)條光纖。不幸的是，單平面陣列不適用于這些應(yīng)用。而且，與只處理少量光纖相比，在對齊極大量光纖時，將由光纖陣列輸出的光有效地耦合到另一個光學(xué)系統(tǒng)變得更難了。
人們所需要的是包括大量光纖的光纖陣列，其可有效地光學(xué)耦合到另一個光學(xué)設(shè)備或光學(xué)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的光纖陣列包括外框、以第一圖案分布的多個第一孔洞穿過其中的第一平板，以及以第二圖案分布的多個第二孔洞穿過其中的硅板。第一平板固定到所述外框，而所述硅板固定到第一平板，以使得所述多個第二孔洞中的每一個都與所述多個第一孔洞中對應(yīng)的一個基本對齊。所述光線陣列還包括多條光纖，每條光纖都穿過所述多個第一孔洞中對應(yīng)的一個，并延伸到所述多個第二孔洞中對應(yīng)的一個中。
在一個實施例中，外框由不銹鋼制成，而第一平板由因瓦合金制成。第一平板可由例如銅焊而固定到外框。硅板可用一層焊接材料例如銦而固定到第一平板，所述焊接材料層粘附到第一平板和位于硅板上的金屬層。所述焊接材料可在光纖和硅板之間形成密封。硅板中的孔洞可由例如深度活性離子蝕刻(DRIE)和氫氧化鉀蝕刻的結(jié)合而制成。在一個實現(xiàn)中，在通過所述多個第一孔洞而被插入到外框和所述多個第二孔洞中之前，光纖被裝配成多個基本是平面的陣列。
在本發(fā)明的另一方面中，適于在根據(jù)本發(fā)明的光纖陣列中使用的硅板具有第一表面和第二表面。硅板中的孔洞的側(cè)壁具有靠近所述第一表面的第一部分和靠近所述第二表面的第二部分。所述側(cè)壁的第一部分彼此基本平行。所述側(cè)壁的第二部分在硅板的第二表面中形成斜切的開口。在一個實施例中，硅板的厚度大于約0.5毫米，而所述側(cè)壁的第一部分形成多個基本是圓柱形的通道。光纖的裸露部分可被容易地插入到硅板中的斜切開口，并自導(dǎo)向到所述圓柱形通道中，這一點(diǎn)是很有利的。而且，插入到硅板中的光纖的位置可以精確到好于約±1微米，并且光纖的的朝向可以維持在平行的約1毫弧度之內(nèi)。
在本發(fā)明的另一方面中，適于在根據(jù)本發(fā)明的光纖陣列中使用的單平面光纖陣列包括多條光纖，每條光纖具有第一部分和第二部分。所述單平面陣列還包括封裝材料，例如聚酰亞胺薄膜或膠帶(tape)。光纖的第一部分被封裝在所述封裝材料中，以形成一個薄片，在所述薄片中，多個所述第一部分彼此基本等距且基本彼此平行。光纖的所述第二部分被封裝在所述封裝材料中，以形成多個條帶，每個條帶都包括光纖的所述第二部分的一個子集?？梢院苋菀椎靥幚磉@種單平面陣列。具體地說，薄片部分中的光纖可以很容易地插入到上述硅板中的孔洞中。另外，多個所述條帶可被容易地接續(xù)到標(biāo)準(zhǔn)光纖條帶上。
根據(jù)本發(fā)明的光纖陣列可用來將大量光纖有效而可靠地耦合到一個光學(xué)系統(tǒng)，例如光交換結(jié)構(gòu)。這一有效的耦合部分是因為陣列中光纖位置的可已知的精度。而且，光纖陣列中的光纖可以被布置成以基本相同的方向發(fā)射光，并因此有助于有效的光耦合。另外，可以對光纖進(jìn)行選擇以具有基本相同的數(shù)值孔徑。因此，所發(fā)射的光可被有效地準(zhǔn)直和/或重聚焦。根據(jù)本發(fā)明一些實施例的光纖陣列的另一個優(yōu)點(diǎn)是在回流焊(solder reflow)工藝期間在光纖和硅板之間形成的密封。這一密封可以防止?jié)駳膺M(jìn)入光纖陣列所耦合到的光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)設(shè)備。


圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖陣列；圖2A-2B示意性地圖示了包括在根據(jù)本發(fā)明的實施例的光纖陣列中的單平面光纖陣列；圖3A-3C分別是包括在根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖陣列中的金屬外框的立體視圖、俯視圖和側(cè)視圖；圖4A-4B分別是包括在根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖陣列中的金屬板的俯視圖和側(cè)視圖；圖5示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的圖案化了的硅晶片；圖6是圖5的硅晶片的一部分的截面視圖；圖7是示出了一種制造根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖陣列的方法的流程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖陣列的幾個部件的立體視圖及其裝配中所使用的定位環(huán)。
應(yīng)該注意，這些圖中的尺寸未必成比例。各圖中相似的標(biāo)號表示各實施例中的相似部件。
具體實施例方式
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，光纖陣列10(在此也稱為光纖塊組件)包括金屬外框12、金屬板14、硅板16以及多條排列成N個單平面陣列如單平面陣列18-1-18-N的光纖。單平面陣列18-1-18-N部分地插入到外框12中。因此，單平面陣列18-1-18-N在外框12內(nèi)的部分在圖1中不可見。盡管在圖1中只明顯示出了單平面陣列18-1-18-N中的兩個，但是在一個實施例中，光纖陣列10包括N＝30個這種彼此基本平行的單平面陣列。在其他實施例中，N大于或小于30。如下所述，包括在單平面陣列中的光纖的部分穿過金屬板14中的孔洞和硅板16中的孔洞，以在硅板16的表面20處形成一個二維光纖陣列。
在圖2A和2B中更詳細(xì)地示出了示例性單平面陣列18-1。在示出的實施例中，單平面陣列18-1包括40條光纖22-1-22-40。然而，在其他實施例中，單平面陣列18-1包括多于或少于40條光纖。光纖22-1-22-40例如是傳統(tǒng)的康寧公司(Coming Inc.)SMF-28單模光纖，其具有約8.3微米(μm)的芯徑和約125微米±1微米的包層直徑。在一個實現(xiàn)中，光纖22-1-22-40是精密的SMF-28單模光纖，具有約125±0.2微米的包層直徑。
光纖制造商能夠在單匹或單卷光纖內(nèi)保持很好的數(shù)值孔徑控制，但是匹到匹的可再現(xiàn)性沒有這么好。因此，光纖22-1-22-40一般取自同一卷光纖，以確保光纖塊組件中的每條光纖具有大致相同的數(shù)值孔徑。一般地，光纖22-1-22-40的數(shù)值孔徑從其平均值的偏離小于10％。一般還選擇包層和芯的同心度良好的光纖，以使得可精確地獲知光纖芯的位置。在一個實現(xiàn)中，典型的芯-包層同心度小于約±1微米。由于這種高度同心的光纖一般很昂貴，因此光纖22-1-22-40一般較短(長度上小于15厘米)。
光纖22-1-22-40被封裝在彈性膠帶24中，其維持光纖相對于彼此的位置。膠帶24例如是傳統(tǒng)的聚酰亞胺薄膜或膠帶，例如商業(yè)上可獲得的Kapton膠帶。也可使用其他適于將光纖條帶化的材料。為了便于說明，在圖2A中膠帶24被示出為透明的，而在圖2B中被示出為不透明的。
在單平面陣列18-1的部分18a中，光纖22-1-22-40的前導(dǎo)部分被布置成在一個基本是平面的彈性薄片中彼此基本平行，相鄰的光纖之間具有1±0.1毫米(mm)的間隔。在光纖陣列10的裝配期間，光纖的這些前導(dǎo)部分隨后被部分地插入到金屬外框12中。一般地，對單平面陣列的部分18a中的光纖間距進(jìn)行選擇，以與金屬板14和硅板16中的孔洞陣列的間距大致匹配。這一間距的選擇有助于光纖陣列10的裝配。
在單平面陣列18-1的部分18g中，已從光纖中去除膠帶24(或者，膠帶24之前沒有應(yīng)用到光纖上)。在光纖的外部緩沖層部分已被去除后，光纖22-1-22-40的這些自由部分可被插入到金屬板14和硅板16中。在一些實現(xiàn)中，例如使用傳統(tǒng)敷金屬處理工藝來用金對光纖要被插入到硅板16中的孔洞中的部分進(jìn)行敷金屬處理。這種敷金屬處理有助于后續(xù)焊接過程期間在光纖和硅板16之間的氣密焊封的形成。合適的光纖敷金屬處理工藝對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是公知的。光纖22-1-22-40的拖后部分被布置成5個傳統(tǒng)的光纖條帶18b-18f，每個條帶都包括8條光纖。這些傳統(tǒng)光纖條帶隨后可被接續(xù)到任何類型的單模條帶化光纖，這一點(diǎn)是很有利的。
光纖22-1-22-40在單平面陣列18中被定位的精度使得同時可從所有的40條光纖上去除(剝離)包層和緩沖層。因此，對單條光纖的處理(以及損壞的風(fēng)險)就被最小化了。而且，所述40條光纖可作為一個組而被插入到金屬外框12、金屬板14和硅板16中，因此減少了插入步驟的復(fù)雜度。
單平面陣列18可例如使用傳統(tǒng)的條帶化裝置來制造，所述條帶化裝置一般用于生產(chǎn)條帶化光纖底板的技術(shù)。這種條帶化工藝和裝置對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是公知的。大量供應(yīng)商可提供這種條帶化服務(wù)。
圖3A-3C中更詳細(xì)地示出的金屬外框12傳統(tǒng)上可由例如不銹鋼加工而成。在示出的實施例中，金屬外框12具有矩形橫截面，其中邊24A和24B長L1＝43.5毫米，而邊24C和24D長L2＝33.5毫米。所有的4個邊高H1＝35.0毫米，厚T1＝3.0毫米。金屬外框12還包括法蘭26，其高H2＝5.0毫米，寬W1＝7.0毫米。法蘭26包括凹陷28，其深D1＝1.0毫米，寬W2＝2.0毫米。當(dāng)然，其他合適的尺寸也可使用。在已裝配的光纖陣列10(圖1)中，金屬板14放置在凹陷28(圖3A-3C)中。多個無螺紋孔洞30(只標(biāo)出其中之一)穿過法蘭26，使得可用例如螺栓、螺紋件或銷釘來將光纖陣列10固定到另一個光學(xué)元件或光學(xué)系統(tǒng)。在一個實施例中，孔洞30一般直徑為3.0毫米，并且沿著法蘭26的各邊緣彼此間隔8.0毫米。2個無螺紋孔洞32穿過法蘭26相對的角。直徑一般為1.0毫米的孔洞32可與定位銷釘(未示出)一起使用，以可再現(xiàn)地將金屬外框12和光纖陣列10的其他部件對齊，或者可再現(xiàn)地將光纖陣列10與另一個光學(xué)元件或光學(xué)系統(tǒng)對齊。
圖4A-4B中更詳細(xì)地示出了金屬板14。在示出的實施例中，布置成矩形30×40陣列的1200個孔洞34(只標(biāo)出其中之一)穿過金屬板14。在已裝配的光纖陣列10中，光纖包括在單平面陣列18-1-18-N中的部分將穿過孔34進(jìn)入硅板16的匹配孔洞中，如下所述。孔洞34中的每一個的直徑都是0.45±0.05毫米，并距離其最近的臨近孔洞1.00±0.01毫米。也可使用其他孔洞直徑和間距。在此實施例中，金屬板14傳統(tǒng)上由因瓦合金(～36％的鎳，～64％的鐵)制成，具有矩形形狀，邊長L3＝45.0毫米，L4＝35.0毫米，厚T2＝3.0毫米?？锥?4由傳統(tǒng)的激光打孔技術(shù)制造而成，這些技術(shù)對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是公知的。這些傳統(tǒng)的激光打孔技術(shù)可在因瓦平板上精確定位具有小直徑和高縱橫比的孔洞。之前選擇因瓦合金是因為它具有與硅大致相同的熱膨脹系數(shù)。
盡管圖4A-4B示出了1200個穿過金屬板14的孔洞34，在其他實施例中，可在金屬板14中制造多于或少于1200個這樣的孔洞。而且，雖然孔洞34被示出為以特定的行列圖案而分布，但是也可使用其他圖案。應(yīng)該理解到，盡管在圖4A-4B中孤立地示出了具有孔洞34的金屬板14，但是，在下述用于裝配光纖陣列10的過程中，孔洞34是在金屬板14固定到金屬外框12之后形成在金屬板14中的。
在一個實施例中，在光纖陣列10的裝配期間，用焊接材料層38包覆金屬板14的頂表面34(如下所述)。在一個實現(xiàn)中，層38包括沉積在金屬板14上的1000微英寸厚的鎳層，以及沉積在鎳層上的500微英寸厚的銦層。選擇銦是因為它是軟性材料，可在相對較低的溫度下用作焊料。鎳和銦，例如，可用傳統(tǒng)的E-Ni無電鍍技術(shù)來沉積，這些技術(shù)對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是公知的。
在已裝配的光纖陣列10(圖1)中，固定到硅板16的金屬板14在機(jī)械上支撐并加強(qiáng)硅板16。因此可防止硅板16彎曲或扭曲，尤其是在下述的拋光工藝中。
圖5示意性地圖示了硅晶片40，可從其制造2個硅板16。虛線表示已完成的硅板16的形狀。在示出的實施例中，每個硅板16都是矩形的，其邊長L3和L4與金屬板14的邊相匹配。多個孔洞42以與金屬板14中的孔洞34的圖案相匹配的圖案而排列，穿過每個硅板16?？捎脤Ρ绢I(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是公知的(下述)傳統(tǒng)工藝來批量制造硅板16，這一點(diǎn)是很有利的。而且，這些公知工藝使得具有基本平行的通道的孔洞42可以精確的位置和直徑而形成在硅板16中。
在圖6中示出了硅晶片40包括有一個孔洞42的一部分的截面視圖。在此實施例中，硅晶片40具有約T3＝700微米的厚度。每個孔洞42都包括直壁(例如圓柱形的)通道部分42A和斜切部分42B。各孔洞42的通道部分42A的壁43基本上彼此平行。具體地說，通道部分42A一般偏離彼此平行的位置小于約1毫弧度。在示出的實施例中，通道部分43A的壁43基本垂直于晶片40的前表面44。然而，也可使用通道部分42A相對于表面44的其他朝向。
通道部分42A是使用應(yīng)用于晶片40的前表面44的傳統(tǒng)深度活性離子蝕刻(DRIE)工藝而制造的。對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說這些DRIE工藝是公知的，不需要詳細(xì)描述。在示出的實施例中，通道部分42A長約L5＝400微米，并在平行于表面44的平面上具有圓形橫截面，其直徑長約L6＝127微米±1微米。一般選擇L6的大小稍大于光纖的直徑，所述光纖隨后將被插入到孔洞42中。表面44中通道部分42A的開口的位置一般是已知的，精度好于±1微米。
形成通道部分42A之后，對硅晶片40的后側(cè)46(與前表面44相對的側(cè)面)應(yīng)用各向異性的氫氧化鉀(KOH)蝕刻，以形成具有側(cè)壁47的斜切部分42B。這些各向異性的氫氧化鉀蝕刻工藝對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是公知的，不需要詳細(xì)描述。在示出的實施例中，斜切部分42B深約L7＝300微米。斜切部分42B在平行于硅晶片40的表面46的平面上具有大致是方形的橫截面。當(dāng)橫截面的位置向表面46移動時，所述方形橫截面的邊也增長。在表面46處，斜切部分42B的方形橫截面的邊一般長約L8＝700微米。這樣，孔洞42開口于硅晶片40(以及硅板16)的后側(cè)，可允許將光纖容易地插入到孔洞42的通道部分42A并自對齊。一般地，斜切部分42B的側(cè)壁47伸入到通道部分42A，而不產(chǎn)生光纖插入到孔洞42中時可能碰到的任何障礙。
也可對硅晶片40、硅板16以及孔洞42的部分42A和42B使用其他適當(dāng)?shù)某叽?。一般對硅?6的厚度以及孔洞42的部分42A和42B的尺寸進(jìn)行選擇以使得可容易地插入光纖，并使光纖的朝向在平行方向上的偏離保持在1毫弧度之內(nèi)。一般地，硅晶片40和硅板16具有大于約500微米的厚度T3。
在一個實施例中，在如上述地形成孔洞42后，例如通過濺射來將金屬層48涂敷到硅晶片40的表面46。金屬層48使得硅板16可容易地焊接到金屬板14。在一些實現(xiàn)中，金屬層48延伸到孔洞42的斜切部分42B中，以覆蓋側(cè)壁47的一些部分。在這些實現(xiàn)中，在隨后的氣密焊接過程中，金屬層48在側(cè)壁47上的部分可有助于在光纖和硅板16之間形成焊封。在一些實現(xiàn)中，金屬層48包括沉積到表面46上的厚約500的鈦層、沉積在鈦上的厚約2000的鎳層以及沉積在鎳上的厚約2000的金。因此，在這些實現(xiàn)中，金屬層48的總厚度一般約為T4＝4500。也可使用有助于將硅板16焊接到金屬板14的其他金屬層組合。在一些實現(xiàn)中，金屬層48還包括通過傳統(tǒng)無電鍍涂敷的鎳層和銦層。
制造孔洞42之后，可用公知的方法來將硅板16從硅晶片40分離，一般地是例如通過鋸或通過劃刻和劈。
參考圖7所示的流程圖，根據(jù)本發(fā)明的實施例，可通過下述方法49來從上述部件來裝配光纖陣列10。首先，在步驟50中，金屬板14被固定到金屬外框12。如圖8所示，在示出的實施例中，金屬板14位于金屬外框12的凹陷28中，并且傳統(tǒng)上被銅焊到形成凹陷28的金屬外框12的表面上。然后，在步驟52中，如上所述地在金屬板14中形成孔洞34。圖8示出了步驟52得到的部分裝配的光纖陣列。
然后，在步驟54中，拋光金屬板14的表面36(圖4B)，以去除形成孔洞34所產(chǎn)生的碎屑。一般地，用傳統(tǒng)方法來機(jī)械拋光或研磨表面36，然后用傳統(tǒng)方法對之進(jìn)行電拋光。在步驟54之后，在步驟56中焊接材料層38(例如上述的鎳和銦層)被沉積在表面36上，例如通過上述傳統(tǒng)的無電鍍法。
然后，在步驟58中，將硅板16放置成與金屬板14上的焊料層38相接觸，并將之定位成使得硅板16中的孔洞42與金屬板14中的孔洞34對齊。另外，調(diào)整硅板16的朝向，以使得硅板16上的金屬層48面向金屬板14的焊料層38(圖1)。孔洞42與孔洞34的這一對齊可利用圖8所示的定位環(huán)68來完成。定位環(huán)68傳統(tǒng)是上由例如不銹鋼加工而成，以使得它可圍繞金屬板14從金屬外框12突出的部分而配合，以將硅板16暫時保持在相對于金屬板14的所需位置上。在一些實施中，在裝配之前對金屬層48涂敷傳統(tǒng)的焊劑，以有助于隨后的回流焊工藝。
步驟58之后，在步驟60中，多個單平面光纖陣列例如圖1和圖2A-2B的單平面光纖陣列18-1被插入到金屬外框12中，以使得光纖的自由端(圖2A-2B的18g)穿過金屬板14中的孔洞和硅板16中的對應(yīng)孔洞，以從硅板16突出。在將自由端插入到金屬板14和硅板16中之前，去除光纖的外部緩沖層，以暴露光纖自由端的包層。在一些實施中，如上所述，在插入之前，對自由端已暴露的包層的外部表面進(jìn)行敷金屬處理。光纖可以例如容易地通過手動安裝。在示出的實施例中，30個單平面光纖陣列被插入到金屬外框12中，每個單平面光纖陣列包括40條光纖。在此實施例中，單平面陣列中的40條光纖被插入到金屬板14中的40個孔洞34的同一列上的不同孔洞34中，并且因此被插入到硅板16中的40個孔洞42的同一列上的不同孔洞42中。
步驟60之后，在步驟62中，硅板16被固定到金屬板14。在示出的實施例中，以傳統(tǒng)的銦回流焊工藝將金屬板14和硅板16焊接在一起，所述工藝使得焊料層38的銦粘附到金屬層48(圖1、5和6)上。在一些實施例中，所述銦可能會弄濕插入到硅板16中的光纖(或光纖上的敷金屬)的一些部分，以及孔洞42的斜切部分42B的側(cè)壁47(或側(cè)壁47上的敷金屬層48) (圖6)。在這些實施例中，焊料可以在光纖和硅板16之間形成密封。將硅板16固定到金屬板14之后，可去除定位環(huán)68。
在已將光纖插入到硅板16中并且已將硅板16固定到金屬板14之后，在步驟64中，將光纖緊固在金屬外框12中的適當(dāng)位置上。在一個實施例中，通過本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所公知的傳統(tǒng)方法，將環(huán)氧樹脂注入到金屬外框12中，然后使之固化以固定光纖。在一些實現(xiàn)中，環(huán)氧樹脂可以穿透金屬板14中的孔洞34，并進(jìn)入硅板16中的孔洞42部分。
在一些實施例中，可以反轉(zhuǎn)步驟60和62的步驟。即可在插入光纖之前將硅板16固定到金屬板14。在這種實施例中，可通過例如在步驟64中注入的環(huán)氧樹脂來在金屬板14和硅板16中固定光纖。
光纖被固定在適當(dāng)位置之后，在步驟66中，通過傳統(tǒng)的機(jī)械拋光方法，將光纖從硅板16突出的部分拋光成相對于表面20(圖1)齊平。
盡管結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明可包括落在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的所有變動與修改。例如，盡管在示出的實施例中金屬板14中的光纖孔洞的數(shù)量等于硅板16中的光纖孔洞的數(shù)量，但是在其他實施例中，金屬板14和硅板16可具有不同數(shù)量的光纖孔洞。在這些實施例中，所使用的光纖的數(shù)量一般被具有較少數(shù)量光纖孔洞的平板所限制。而且，雖然外框12和平板14已經(jīng)被描述為由金屬制成，但是在其他實施例中，外框12和平板14也可由其他材料制成，例如陶瓷和玻璃。另外，盡管所示出的實施例采用了特定的焊接材料和特定的金屬層，但是也可使用其他的焊接材料和金屬層。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括外框；以第一圖案分布的多個第一孔洞穿過其中的第一平板，所述第一平板固定到所述外框；以第二圖案分布的多個第二孔洞穿過其中的硅板，所述硅板固定到所述第一平板，以使得所述多個第二孔洞中的每一個都與所述多個第一孔洞中對應(yīng)的一個基本對齊；以及多條光纖，每條光纖都穿過所述多個第一孔洞中對應(yīng)的一個，并延伸到所述多個第二孔洞中對應(yīng)的一個中。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述框架由不銹鋼制成。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一平板由因瓦合金制成。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一平板被銅焊到所述框架上。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個第二孔洞中的每一個的直徑約等于所述多條光纖中的對應(yīng)的一條的直徑。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中多個所述第二孔洞中的每一個的鄰近所述第一平板的部分是斜切的。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括金屬層，位于與所述第一平板相鄰的所述硅板的表面上。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括焊接材料層，位于所述第一平板和所述硅板之間。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述焊接材料在所述光纖和所述硅板之間形成密封。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述焊接材料包括銦。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括環(huán)氧樹脂材料，其將所述光纖固定在所述金屬外框中。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光纖的一些部分被裝配到多個基本是平面的陣列中，每個所述陣列包括多條光纖。
13.一種設(shè)備，包括不銹鋼外框；因瓦合金板，以第一圖案分布的多個第一孔洞穿過其中，所述因瓦合金板被銅焊到所述金屬外框；硅板，以第二圖案分布的多個第二孔洞穿過其中，所述多個第二孔洞中的每一個都包括斜切部分和通道部分，所述硅板固定到所述因瓦合金板，以使得所述多個第二孔洞中的每一個都與所述多個第一孔洞中的對應(yīng)的一個基本對齊；以及多條光纖，其中每條光纖都穿過所述多個第一孔洞中的對應(yīng)的一個，并延伸到所述多個第二孔洞中的對應(yīng)的一個中。
14.一種制造光纖陣列的方法，所述方法包括將第一平板固定到外框；將硅板固定到所述第一平板，以使得穿過所述第一平板的多個第一孔洞中的每一個與穿過所述硅板的多個第二孔洞中的對應(yīng)的一個基本對齊；以及將多條光纖中的每一條插入到所述外框中，穿過多個所述第一孔洞中的對應(yīng)的一個，并進(jìn)入到多個所述第二孔洞中的對應(yīng)的一個。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括由不銹鋼制造所述外框，以及由因瓦合金制造所述第一平板。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述第一平板銅焊到所述外框。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括用焊接材料將所述第一平板焊接到位于所述硅板上的金屬層。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述焊接材料包括銦。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括通過深度活性離子蝕刻來形成多個所述第二孔洞中的每一個的一個部分。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括利用氫氧化鉀蝕刻來形成多個所述第二孔洞中的每一個的斜切部分。
21.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括利用環(huán)氧樹脂材料來將所述光纖固定在所述金屬外框中。
22.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括拋光所述光纖的端頭，以與所述硅板的表面基本齊平。
23.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括在將所述光纖插入到所述外框之前，將所述光纖裝配成多個基本是平面的陣列。
24.一種裝置，包括硅板，多個孔洞穿過其中，所述硅板具有第一表面和第二表面，所述孔洞中的每一個都具有側(cè)壁；其中所述側(cè)壁鄰近所述第一表面的第一部分彼此基本平行，并且，所述側(cè)壁臨近所述第二表面的第二部分在所述第二表面中形成斜切的開口。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述硅板具有大于約0.5毫米的厚度。
26.如權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述側(cè)壁的所述第一部分形成基本是圓柱形的通道。
27.如權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述斜切開口具有基本是方形的橫截面。
28.如權(quán)利要求24所述的裝置，還包括位于所述第二表面上的金屬層。
29.一種裝置，包括多條光纖，每條光纖具有第一部分和第二部分；以及封裝材料；其中，所述光纖的所述第一部分被封裝在所述封裝材料中，以形成一個薄片，在所述薄片中，所述第一部分彼此基本等距且基本平行，并且所述光纖的所述第二部分被封裝在所述封裝材料中，以形成多個條帶，所述多個條帶中的每一個都包括所述光纖的所述第二部分的一個子集。
30.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述薄片基本是平面的。
31.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述薄片是彈性的。
32.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述光纖的數(shù)值孔徑對所述光纖的數(shù)值孔徑的平均值的偏離小于約10％。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖陣列包括外框，以第一圖案分布的多個第一孔洞穿過其中的第一平板，以及以第二圖案分布的多個第二孔洞穿過其中的硅板。第一平板固定到外框，并且硅板固定到第一平板，以使得第二孔洞中的每一個都與多個第一孔洞中的對應(yīng)的一個基本對齊。所述光纖陣列還包括多條光纖，其中的每條光纖都穿過多個第一孔洞中的對應(yīng)的一個，并延伸到多個第二孔洞中的對應(yīng)的一個中。
文檔編號G02B6/36GK1549942SQ02812849
公開日2004年11月24日 申請日期2002年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者史蒂文·納西里, 真芳·陳, 萊－萊·李－阿奎拉, 詹姆斯·H·史密斯, H 史密斯, だ 阿奎拉, 史蒂文 納西里, 陳 申請人:英特爾公司