專利名稱：主動式微型光纖連接器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種光纖通信技術領域的器件，具體地說，是一種主動式微型光纖連接器。
背景技術：
光纖通信已經(jīng)成為大容量信息傳輸?shù)闹饕夹g途徑，它的傳輸媒介就是光纖，光纖的固定與連接大量存在于通訊光路中，因此，光纖連接器是使用最廣泛的無源器件之一，它以低損耗的方法把光纖或光纜相互連接起來，以實現(xiàn)光路的接續(xù)。目前的光纖連接器主要有FC型(螺紋連接式)、SC型(直插式)和ST型(卡扣式)3種。隨著光纖接入網(wǎng)的發(fā)展，光纜密度和光纖配線架上連接器密度不斷增加，對光纖固定連接機構的要求越來越高，前述各種連接器已顯示出體積過大、價格太貴的缺點。與傳統(tǒng)的精密機械技術相比，微機械技術(MEMS)借鑒半導體工藝發(fā)展起來的超精密集成加工工藝，具有加工精度高、零件尺寸小、預先對準無需裝配等更為優(yōu)越的加工能力，特別適合微光學器件與系統(tǒng)的研究開發(fā)，擁有潛在的低成本批量制造能力，更可以與一些微光學器件的尺寸和結構相匹配。因此，它是光學精密制造的利器，將MEMS技術引入活動光纖固定連接機構的設計也已經(jīng)獲得初步的成功。
經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，英國劍橋大學的Bostock R.M、Collier J.D等人在J.Micromech.Microeng.在《微機械工程》8(1998)343-60上發(fā)表了“Silicon nitride microclips for the kinematic location of optical fibresin silicon V-shaped grooves”(基于硅V型槽的用于動態(tài)定位光纖的氮化硅薄膜微夾具)一文，該結構設計以V型槽結構為基礎，采用圖形化的平直氮化硅膜覆蓋V型槽開口上方，當光纖進入V型槽之后，類似懸臂梁的薄膜夾產(chǎn)生固定壓制力使其定位于V型槽內，構成了一體式光纖固定對準結構。其不足之處是結構限制因素多，彈性膜的成本高，薄膜夾持結構可靠性有待驗證，最大的不足還在于蓋板結構設計。首先，蓋板平直不方便光纖導入，雖然能在導入端增加槽的寬度和深度，試圖在硅基體上形成U型結構。但是，硅刻蝕完全受晶面控制，無法在U型導入端與V型槽之間實現(xiàn)平滑過渡，導入端底部寬度呈階梯變化現(xiàn)象，這樣不便于光纖平滑導入，更可能破壞基體。其次，蓋板上的圖案有損整體功能的實現(xiàn)。為了刻蝕V型槽，必須在蓋板上設置一定的開口圖案，但是造成了作為懸臂梁使用的蓋板結構的不連續(xù)，光纖在插入過程中有可能導致蓋板損壞而剝落。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的不足之處，提供一種主動式微型光纖連接器，使其無需手動操縱蓋板，操作的精度和調控能力得到顯著提高，光纖可以直接放置到V型槽中，無需插拔操作，節(jié)省預留空間，減少光纖受損可能，提供光纖準直固定連接的高精度和高可靠性。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括單晶硅基體、V型槽、光纖、鎳薄膜彈性偏置蓋板、電阻條和線觸點，V型槽依照晶相方向設在單晶硅基體上，鎳薄膜彈性偏置蓋板設在V型槽的上方，電阻條和線觸點設在鎳薄膜彈性偏置蓋板上，線觸點位于電阻條的首尾兩端，光纖通過鎳薄膜彈性偏置蓋板的釋放端被準直固定在V型槽中。
所述的單晶硅基體是經(jīng)氧化的單晶硅片，氧化層厚度大于1μm。
所述的單晶硅片是500μm厚度(100)硅片。
所述的V型槽，其掩膜的開口寬度小于235μm。
所述的光纖，其直徑為125μm的裸光纖。
所述的光纖，其最高點與單晶硅基體1表面的距離為5μm以上，該距離最佳為10-30μm，距離太大會影響夾持穩(wěn)定性。
所述的電阻條，為鎳鈦合金薄膜，作為彈性偏置蓋板的電熱驅動裝置，受熱時電阻條體積收縮從而帶動彈性偏置蓋板開啟方便光纖置入，溫度降低則電阻條恢復原狀從而帶動彈性偏置蓋板閉合壓緊固定光纖。
當在線觸點之間施加一定電壓時，電阻條發(fā)熱升溫產(chǎn)生相變體積收縮，使鎳薄膜彈性偏置蓋板上翹開啟V型槽，這時可以置入光纖，斷開電流鎳薄膜彈性偏置蓋板則降溫恢復其原來狀態(tài)，并且形成對V型槽中光纖的夾持準直固定力。一對這樣的結構相對安置就可以構成一個主動式微型光纖連接器。
本發(fā)明設計的鎳薄膜彈性偏置蓋板，無需手動操縱蓋板，操作的精度和調控能力得到顯著提高，光纖可以直接放置到V型槽中，無需插拔操作，節(jié)省預留空間，減少光纖受損可能，借助形狀記憶合金薄膜工作的鎳薄膜彈性偏置蓋板、電阻條和線觸點組成的集成蓋板使整體結構得到簡化，不但可以采用MEMS技術批量集成制造，而且能夠在實現(xiàn)小型化和低成本化的同時，提高光纖準直固定連接的高精度和高可靠性。
具體實施例方式
如

圖1所示，本發(fā)明包括單晶硅基體1、V型槽2、光纖3、鎳薄膜彈性偏置蓋板4、電阻條5和線觸點6，V型槽2依照晶相方向設在單晶硅基體1上，鎳薄膜彈性偏置蓋板4設在V型槽2的上方，電阻條5和線觸點6設在鎳薄膜彈性偏置蓋板4上，線觸點6位于電阻條5的首尾兩端，光纖3通過鎳薄膜彈性偏置蓋板4的釋放端被準直固定在V型槽2中。
所述的單晶硅基體1是經(jīng)氧化的單晶硅片，氧化層厚度大于1μm。
所述的單晶硅片是500μm厚度(100)硅片。
所述的V型槽2，其掩膜的開口寬度小于235μm。
所述的光纖3，其直徑為125μm的裸光纖。
所述的光纖3，其最高點與單晶硅基體1表面的距離為5μm以上，該距離最佳為10-30μm，距離太大會影響夾持穩(wěn)定性。
所述的電阻條5為鎳鈦合金薄膜。
權利要求
1.一種主動式微型光纖連接器，包括單晶硅基體(1)、V型槽(2)、光纖(3)、鎳薄膜彈性偏置蓋板(4)，其特征在于，還包括電阻條(5)和線觸點(6)，V型槽(2)依照晶相方向設在單晶硅基體(1)上，鎳薄膜彈性偏置蓋板(4)設在V型槽(2)的上方，電阻條(5)和線觸點(6)設在鎳薄膜彈性偏置蓋板(4)上，線觸點(6)位于電阻條(5)的首尾兩端，光纖(3)通過鎳薄膜彈性偏置蓋板(4)的釋放端被準直固定在V型槽(2)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的主動式微型光纖連接器，其特征是，所述的單晶硅基體(1)是經(jīng)氧化的單晶硅片。
3.根據(jù)權利要求2所述的主動式微型光纖連接器，其特征是，所述的經(jīng)氧化的單晶硅片，其氧化層厚度大于1μm。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的主動式微型光纖連接器，其特征是，所述的單晶硅片是500μm厚度(100)硅片。
5.根據(jù)權利要求1所述的主動式微型光纖連接器，其特征是，所述的V型槽(2)，其掩膜的開口寬度小于235μm。
6.根據(jù)權利要求1所述的主動式微型光纖連接器，其特征是，所述的光纖(3)，其最高點與單晶硅基體(1)表面的距離為5μm以上。
7.根據(jù)權利要求6所述的主動式微型光纖連接器，其特征是，所述的光纖(3)，其最高點與單晶硅基體(1)表面的距離為10-30μm。
8.根據(jù)權利要求1或6所述的主動式微型光纖連接器，其特征是，所述的光纖(3)，其直徑為125μm的裸光纖。
9.根據(jù)權利要求1所述的主動式微型光纖連接器，其特征是，所述的電阻條(5)為鎳鈦合金薄膜。
全文摘要
一種屬于光纖通信技術領域的主動式微型光纖連接器，本發(fā)明包括單晶硅基體、V型槽、光纖、鎳薄膜彈性偏置蓋板、電阻條和線觸點，V型槽依照晶相方向設在單晶硅基體上，鎳薄膜彈性偏置蓋板設在V型槽的上方，電阻條和線觸點設在鎳薄膜彈性偏置蓋板上，線觸點位于電阻條的首尾兩端，光纖通過鎳薄膜彈性偏置蓋板的釋放端被準直固定在V型槽中。本發(fā)明無需手動操縱蓋板，操作的精度和調控能力得到顯著提高，光纖可以直接放置到V型槽中，無需插拔操作，節(jié)省預留空間，減少光纖受損可能，提供光纖準直固定連接的高精度和高可靠性。
文檔編號G02B6/36GK1713011SQ200510027580
公開日2005年12月28日 申請日期2005年7月7日 優(yōu)先權日2005年7月7日
發(fā)明者丁桂甫, 顧東華, 蔡玉麗 申請人:上海交通大學