專利名稱：用于對準(zhǔn)及固定耦合到光電組件的光纖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使光纖的光學(xué)軸與光電組件的光學(xué)軸對準(zhǔn)及用于將所述光纖與所述光電組件固定成耦合位置的方法。此方法也適用于其中將光電組件耦合到多條光纖的情形。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所涉及的有源光電組件為可耦合到集成電路的導(dǎo)體的光產(chǎn)生或光檢測組件。特定來說，所述光電組件可為(例如)半導(dǎo)體組件、激光二極管、發(fā)光二極管、光電二極管或光電晶體管。為了使此光電組件以最優(yōu)耦合與光纖相關(guān)聯(lián)，有必要使光纖的光學(xué)軸以極限準(zhǔn)確度對準(zhǔn)于光電組件的光學(xué)軸上。然而，由于光電組件的非常小的尺寸，調(diào)整光纖與光電組件的光學(xué)軸的對準(zhǔn)是非常細(xì)微的操作，因?yàn)樵谝恍┣闆r中所述調(diào)整在所有三個(gè)軸上均需要大約或大于I U m的準(zhǔn)確度。這就是在光電裝置正操作的情況下下通常動態(tài)地調(diào)整此對準(zhǔn)且將借助微型操縱器移動的光纖調(diào)整于適當(dāng)位置中的原因。如果光纖的端相對于光電組件的定位經(jīng)良好調(diào)整，那么所得耦合的質(zhì)量(其意指在輸入耦合的情況下通過所述耦合傳送的信號對通過輸入光纖傳輸?shù)男盘柕谋嚷?較高。在實(shí)踐中，此需要光纖相對于光電組件的非常準(zhǔn)確的定位。光纖相對于光電組件的位置則必須保持將光纖固定到其支座上的最優(yōu)壁。一種已知的方法是基于使光纖沿著三個(gè)正交軸移動(所述三個(gè)正交軸中的一者平行于光電組件的光學(xué)軸且其中的另兩者正交于所述同一軸)因此所述調(diào)整是在笛卡爾坐標(biāo)系中執(zhí)行的。當(dāng)獲得對準(zhǔn)時(shí)，通過激光焊接將各部件固定于適當(dāng)位置中。此方法的缺點(diǎn)是其需要經(jīng)精密機(jī)械加工的平滑表面，此使得所述方法為昂貴的。為了補(bǔ)救此缺點(diǎn)，已提出使用極坐標(biāo)。將光電組件固定于包括凹槽的底座上，且將光纖固持于擱置在那些凹槽上的板之間。為了補(bǔ)救此缺點(diǎn)，還已提出具有使用較低精確度部件的裝置，使光纖傾斜并移動以便獲得最優(yōu)耦合。將光電組件固定于包括狹槽的底座上，且通過其尖端插入到所述狹槽中的鍵孔形夾鉗將光纖鎖定于適當(dāng)位置中。另一方法由使面對光電組件放置的光纖在可凝固產(chǎn)物內(nèi)移動組成。此可凝固產(chǎn)物為熔融軟焊料或聚合膠。調(diào)整光纖的位置直到獲得最大傳送信號，接著在達(dá)到最優(yōu)耦合時(shí)使所述產(chǎn)物凝固；以此方式，將所述光纖固定到適當(dāng)位置中。此方法的缺點(diǎn)為，在所述產(chǎn)物凝固時(shí)，收縮力會使光纖移動且有時(shí)甚至可能使其斷裂。為了免于減少耦合，在相對于光電組件定位光纖時(shí)預(yù)料到由收縮導(dǎo)致的移動。不過，收縮并非始終為可預(yù)見的，且所得對準(zhǔn)不具有所需的準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，光纖與光電組件的耦合并不是一項(xiàng)容易的任務(wù)。這是因?yàn)楣饫w與光電組件的對準(zhǔn)必須使得在光電組件與光纖之間存在最大光耦合。此外，此耦合必須為牢固的且不管溫度及濕度如何改變均隨時(shí)間維持最優(yōu)對準(zhǔn)。此外，所述耦合必須能容忍搬運(yùn)或甚至耦合級的降低。本發(fā)明的目的是提出一種用于準(zhǔn)確地對準(zhǔn)及固定光纖的光學(xué)軸與光電組件的光學(xué)軸的方法。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于使光纖的光學(xué)軸與光電組件的光學(xué)軸對準(zhǔn)及用于固定所述光纖相對于所述光電組件的所得相對位置的方法。根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括以下步驟-向底座中切出狹槽，-在所述狹槽內(nèi)安置光纖，使得其既不觸及各側(cè)也不觸及底部，-將可凝固產(chǎn)物沉積到所述光纖上，-在所述光電組件附近界定所述可凝固產(chǎn)物的有限聚合區(qū)域，-使所述可凝固產(chǎn)物的對應(yīng)于所述有限聚合區(qū)域的一部分部分地凝固以允許所述光纖具有有限的移動范圍，-使所述光纖移動以使其光學(xué)軸與所述光電組件的所述光學(xué)軸對準(zhǔn)，-使所述可凝固產(chǎn)物完全地凝固以將所述光纖固定于所述狹槽內(nèi)。優(yōu)先地，所述可凝固產(chǎn)物含有光可聚合單體。甚至更優(yōu)先地，所述產(chǎn)物可在經(jīng)受紫外線福射時(shí)凝固。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，所述方法包括以下步驟-在所述光纖的安置于所述狹槽內(nèi)的端部分上沉積少量的所述可凝固產(chǎn)物，-使借此沉積的所述可凝固產(chǎn)物的所述部分部分地凝固以允許所述光纖具有有限的移動范圍，-使所述光纖移動以使其光學(xué)軸與所述光電組件的所述光學(xué)軸對準(zhǔn)，-一旦對準(zhǔn)完成，便用可凝固產(chǎn)物填充所述狹槽，且使所述產(chǎn)物完全地凝固以將所述光纖固定于所述狹槽中。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，所述方法包括以下步驟-用可凝固產(chǎn)物填充所述狹槽，-將掩模沉積到所述可凝固產(chǎn)物上，-使可凝固部分的未被掩蔽的部分部分地凝固以允許所述光纖具有有限的移動范圍，-使所述光纖移動以使其光學(xué)軸與所述光電組件的所述光學(xué)軸對準(zhǔn)，-一旦對準(zhǔn)完成，便移除所述掩模，且使所述可凝固產(chǎn)物完全地凝固以將所述光纖固定于所述狹槽中。此方法的優(yōu)點(diǎn)是使有限區(qū)域中的聚合物部分地聚合以便在光纖的靠近于光電組件的前部分中構(gòu)成旋轉(zhuǎn)節(jié)，此保證光纖與光電組件的對準(zhǔn)并使所述對準(zhǔn)更準(zhǔn)確。此旋轉(zhuǎn)節(jié)允許光纖沿三個(gè)維度移動。為了保持其完全移動自由度，光纖不準(zhǔn)與狹槽的底部或各側(cè)接觸。由于光纖將在不與一側(cè)有任何接觸的情況下固定，因此優(yōu)選地使環(huán)繞光纖的可聚合產(chǎn)物的厚度最小化以便減少由于完全聚合所致的潛在收縮所造成的問題。可通過僅沉積界定有限區(qū)域所需要的產(chǎn)物量或通過充足地沉積可聚合產(chǎn)物并掩蔽不意欲聚合的部分來獲得所述區(qū)域。使存在于借此劃界的區(qū)域內(nèi)的可聚合產(chǎn)物經(jīng)受部分
口 o本發(fā)明的另一目標(biāo)是一種用于將光纖的光學(xué)軸與固定到底座上的光電組件的光學(xué)軸對準(zhǔn)及用于將所述光纖固定到相對于所述光電組件的所得相對位置中以便實(shí)施上文所描述的方法的裝置。在所述裝置內(nèi)，向所述底座中切出了狹槽及凹槽，所述凹槽正交于所述狹槽且所述凹槽的深度大于所述狹槽的深度?！┮褜⑺龉饫w浸沒于可凝固產(chǎn)物中，便將透UV的板放置于所述底座上所述狹槽上面，以便平衡沿著垂直軸收縮的影響。接著所述光纖被四個(gè)側(cè)環(huán)繞，此使其保持于適當(dāng)位置中。在一種變化形式中，還平行于所述狹槽切出了兩個(gè)凹槽，所述凹槽分別安置于所述狹槽的任一側(cè)上。


在閱讀對實(shí)施例的以下描述之后，本發(fā)明的其它特性及優(yōu)點(diǎn)將即刻變得顯而易見，所述實(shí)施例是以非限制性實(shí)例的方式且在附圖中自然地給出，附圖中-圖Ia到Id是展示根據(jù)發(fā)明性方法的相對于光電組件對準(zhǔn)光纖的步驟的第一實(shí)施例的示意圖，-圖2a、2b及2c是展示根據(jù)發(fā)明性方法的相對于光電組件對準(zhǔn)光纖的步驟的第二實(shí)施例的示意圖，-圖3示意性地描繪在根據(jù)發(fā)明性方法完成后光纖相對于光電組件的對準(zhǔn)，-圖4a到4c是展示根據(jù)發(fā)明性方法的相對于光電組件對準(zhǔn)光纖的步驟的第三實(shí)施例的示意性透視圖，-圖5a到5d是展示根據(jù)發(fā)明性方法的相對于光電組件對準(zhǔn)光纖的步驟的第四實(shí)施例的示意圖，-圖6是展示根據(jù)發(fā)明性方法的相對于光電組件對準(zhǔn)光纖的步驟的變化實(shí)施例的示意性透視圖，-圖7是展示根據(jù)發(fā)明性方法的相對于光電組件同時(shí)對準(zhǔn)多條光纖的實(shí)施例的示意性透視圖。
具體實(shí)施例方式圖Ia描繪必須耦合在一起的光電組件I及光纖2，光電組件I可為光產(chǎn)生或光檢測組件(舉例來說，激光二極管)。光纖2擱置于已在其內(nèi)切出狹槽4的底座3上。底座3也可支撐光電組件I。將光纖2放置于狹槽4內(nèi)使得其既不觸及各側(cè)也不觸及底部，且使得其延伸略微超過光電組件I的鄰近端且進(jìn)一步超過相對端。微型操縱器工具5靠近于底座3 (舉例來說，Imm或2mm)固持光纖2的與光電組件I相對的向外延伸的端且借此使得可移動所述光纖。在圖Ib中，已將少量的可凝固產(chǎn)物6 (例如，可(例如)在暴露于紫外線輻射時(shí)光聚合的膠)沉積到狹槽4中。將膠滴6沉積到光纖2的端部分上致使光纖2移動7。接著使膠6部分地聚合以變厚而不凝固，以便允許光纖2在由微型操縱器工具5施加的力的影響下移動。一旦已以此方式構(gòu)成旋轉(zhuǎn)節(jié)，光纖的位于光電組件附近的部分便能夠在空間內(nèi)沿著三個(gè)軸作運(yùn)動，所述運(yùn)動與由微型操縱器工具5強(qiáng)加的置于與狹槽相對的端處的運(yùn)動成比例。結(jié)果為影響光纖的定位的準(zhǔn)確度的杠桿。由于工具5的作用8，光纖2沿與其先前移動7相反的方向9移動，如圖Ic中所展示，直到其已實(shí)現(xiàn)與光電組件I的最優(yōu)耦合，從而使其光學(xué)軸與光電組件I的光學(xué)軸對準(zhǔn)。一旦光纖2處于適當(dāng)位置中且由半聚合的膠滴6固持于所述位置中，便用額外量的膠10填充狹槽4(圖Id)。接著在UV輻射的影響下使所有的膠6、10完全聚合。使光纖2處于持久的最優(yōu)耦合位置中且將其牢固地固定到底座3上。圖Ia到Id中所描繪的本發(fā)明實(shí)施例對應(yīng)于其中預(yù)期收縮小于或等于實(shí)際發(fā)生的收縮的情形。圖2a到2c展示在其中預(yù)期收縮大于實(shí)際收縮的情形中的第二實(shí)施例。描繪光電組件20及光纖21，此兩者均擱置于已向其中切出狹槽23的底座22上。已將少量的可聚合產(chǎn)物24沉積到狹槽23中，其致使光纖21移動25。接著使可凝固產(chǎn)物24部分地聚合以便允許光纖21由微型操縱器工具26移動。通過工具26的作用27，光纖21沿與其先前運(yùn)動25相同的方向移動，如圖2c中所展示，直到已實(shí)現(xiàn)與光電組件20的最優(yōu)耦合，從而使其光學(xué)軸與光電組件20的光學(xué)軸對準(zhǔn)。圖3示意性地描繪與安置于向底座33中切出的狹槽32內(nèi)的光纖31耦合的光電組件30。在此處所描繪的情形中，光電組件30與光纖31擱置于相同底座上。圖4a到4c以透視圖展示根據(jù)發(fā)明性方法的一個(gè)實(shí)施例的將光纖40固定到底座41上的步驟。首先(圖4a)，將光纖40安放到向底座41中切出的狹槽42中，底座41還可支撐光電組件(未描繪)，以允許光纖40的鄰近于光電組件的端延伸43略微超過所述光電組件。光纖40由被光學(xué)包層環(huán)繞的芯形成,且其直徑D為大約125 iim。底座41具有大約2mm的高度H。已向底座41中切出具有大約200 iim的寬度L及深度P的狹槽42，底座41由例如陶瓷、聚合物材料、光學(xué)襯底材料(硼硅酸鹽、硅等)的適當(dāng)材料形成。如圖4b中所展示，將含有在紫外線輻射中或通過熱效應(yīng)聚合的材料的膠滴44沉積到狹槽42中。優(yōu)先地，使用在聚合時(shí)不釋放任何氣體的低收縮膠。舉例來說，可使用單組分環(huán)氧樹脂膠。使所述膠部分地聚合以準(zhǔn)予其與粘稠果醬相當(dāng)?shù)恼扯纫恢滦?，此允許光纖40在將充足力施加到其上的情況下具有有限的移動范圍，但此防止其自由移動。為了使此膠滴44免于以不期望的方式散布，可沿垂直于狹槽42的方向切出凹槽45，凹槽45具有大于狹槽42的深度P的深度P'。向第一膠滴與后來添加的其余膠之間的接面中切出此凹槽45。此凹槽的功能是為兩個(gè)分離的區(qū)域劃界靠近于光電組件的第一區(qū)域，其中將沉積將經(jīng)部分地聚合以構(gòu)成旋轉(zhuǎn)節(jié)的一些可聚合產(chǎn)物；及遠(yuǎn)離光電組件的區(qū)域，其將接納額外可聚合產(chǎn)物以便一旦所述可聚合產(chǎn)物已完全聚合便永久地將光纖固定到精確的對準(zhǔn)位置中。根據(jù)未描繪的變化形式，可在狹槽的任一側(cè)上平行地切出兩個(gè)凹槽。這些側(cè)群組有助于為其中沉積可凝固產(chǎn)物的區(qū)域劃界。一旦已將光纖40安裝于與光電組件的耦合最優(yōu)的位置中，便通過經(jīng)部分地聚合的膠滴44使所述光纖保持于適當(dāng)位置中。因此，可以使得如圖4c中所展示浸沒光纖的方式添加膠46，且可使組合件受到UV輻射，所述UV輻射將完成所述第一膠滴44的聚合且將使后來添加的膠46完全地聚合?，F(xiàn)在將考慮圖5a到5d，其圖解說明根據(jù)發(fā)明性方法的另一實(shí)施例的將光纖50固定到底座51上的步驟。在圖5a中，光纖50擱置于向底座51中切出的狹槽52上，狹槽52填充有可凝固產(chǎn)物53。接下來，在可凝固產(chǎn)物53上沉積掩模54，如圖5b中所展示。接著發(fā)送UV輻射55，UV輻射55作用于未受掩模54保護(hù)的區(qū)域56上以使此區(qū)域56中的可凝固產(chǎn)物53部分地凝固以便允許光纖50具有有限的移動范圍。在工具5的作用下，光纖50以使得其光學(xué)軸與光電組件57的光學(xué)軸對準(zhǔn)的方式移動，如圖5c中所展示，直到實(shí)現(xiàn)與光電組件57的最優(yōu)耦合。最后，移除掩模54 (圖5d)且所發(fā)送的UV輻射允許可凝固產(chǎn)物53完全凝固以將光纖50固定于所要的位置中。在圖6中，已將透UV的板60放置于底座61上含有浸沒于在UV輻射的影響下可聚合的膠中的光纖63的狹槽62上面。此板60使得可平衡沿著垂直軸的收縮力。在必須將多條光纖70與同一光電組件71耦合的情況下，向底座73中切出多個(gè)平行狹槽72使得每一光纖70被安放到其自己的狹槽72中。接著根據(jù)先前所描述實(shí)施例中的一者使每一光纖70個(gè)別地與光電組件71對準(zhǔn)。自然地，本發(fā)明并不限于所描述的實(shí)施例，而是具有所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可利用的許多變化形式，此并不背離本發(fā)明的精神。特定來說，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可構(gòu)想出不同結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的凝固產(chǎn)物的使用。
權(quán)利要求
1.一種用于使光纖的光學(xué)軸與光電組件的光學(xué)軸對準(zhǔn)及用于將所述光纖固定到相對于所述光電組件的所得相對位置中的方法，其特征在于 向底座中切出狹槽， 在所述狹槽內(nèi)安置光纖，使得其既不觸及各側(cè)也不觸及底部， 將可凝固產(chǎn)物沉積到所述光纖上， 在所述光電組件附近界定所述可凝固產(chǎn)物的有限聚合區(qū)域， 使所述可凝固產(chǎn)物的一部分部分地凝固以允許所述光纖具有有限的移動范圍， 使所述光纖移動以使其光學(xué)軸與所述光電組件的所述光學(xué)軸對準(zhǔn)， 使所述可凝固產(chǎn)物完全地凝固以將所述光纖固定于所述狹槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對準(zhǔn)及固定方法，其中所述可凝固產(chǎn)物含有光可聚合單體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I及2中任一權(quán)利要求所述的對準(zhǔn)及固定方法，其中 在所述光纖的安置于所述狹槽內(nèi)的端部分上沉積少量的所述可凝固產(chǎn)物， 使借此沉積的所述可凝固產(chǎn)物的所述部分部分地凝固以允許所述光纖具有有限的移動范圍， 一旦對準(zhǔn)完成，便用可凝固產(chǎn)物填充所述狹槽，且使所述產(chǎn)物完全地凝固以將所述光纖固定于所述狹槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對準(zhǔn)及固定方法，其中 用可凝固產(chǎn)物填充所述狹槽， 將掩模沉積到所述可凝固產(chǎn)物上， 使可凝固部分的未被掩蔽的部分部分地凝固以允許所述光纖具有有限的移動范圍，一旦對準(zhǔn)完成，便移除所述掩模，且使所述可凝固產(chǎn)物完全地凝固以將所述光纖固定于所述狹槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一權(quán)利要求所述的對準(zhǔn)及固定方法，其中所述產(chǎn)物可在紫外線輻射的作用下凝固。
6.一種用于使光纖的光學(xué)軸與光電組件的光學(xué)軸對準(zhǔn)及用于將所述光纖固定于相對于所述光電組件的所得相對位置中以實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法的裝置，向底座中切出了狹槽及凹槽，所述凹槽正交于所述狹槽且所述凹槽的深度大于所述狹槽的深度，其中一旦已將所述光纖浸沒于所述可凝固產(chǎn)物中，便將透UV的板放置于所述底座上所述狹槽上面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中平行于所述狹槽另外切出了兩個(gè)凹槽，所述凹槽分別安置于所述狹槽的任一側(cè)上。
全文摘要
本發(fā)明的目標(biāo)是具有一種用于使光纖(2)的光學(xué)軸與光電組件(1)的光學(xué)軸對準(zhǔn)及用于將所述光纖固定到相對于所述光電組件的所得相對位置中的方法。此方法包含以下步驟-向底座(3)中切出狹槽(4)，-在所述狹槽內(nèi)安置光纖，使得其既不觸及各側(cè)也不觸及底部，-將可凝固產(chǎn)物(6)沉積到所述光纖上，-在所述光電組件附近界定所述可凝固產(chǎn)物的有限聚合區(qū)域，-使所述可凝固產(chǎn)物的一部分部分地凝固以允許所述光纖具有有限的移動范圍，-使所述光纖移動以使其光學(xué)軸與所述光電組件的所述光學(xué)軸對準(zhǔn)，-使所述可凝固產(chǎn)物完全地凝固以將所述光纖固定于所述狹槽內(nèi)。
文檔編號G02B6/42GK102985862SQ201180032447
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者菲利普·沙伯尼耶 申請人:阿爾卡特朗訊