專利名稱：大通量光纖密排模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，與光纖密排模塊有關(guān)，特別是大通量光纖密排模 塊。光纖密排模塊主要用在激光醫(yī)療設(shè)施、激光印刷制版等領(lǐng)域的光纖與激光器的連 接中，其一邊與多路激光器連接，另一邊通過透鏡聚光后照射到需要激光處理的材料上，起 連接激光器、規(guī)則排列激光光斑的作用。
背景技術(shù)：
光纖密排模塊是將光纖放在周期排列的玻璃或者硅V型槽基板上，壓上蓋板后固 化粘合劑形成的。在光纖密排模塊中，光纖通常密排成一排，由于長度方向受到限制，一般 基板上最多排32根光纖。在應(yīng)用過程中為了減少患者的治療時間，或者提高激光印刷的效 率，往往需要更大通量的激光，這就需要增加光纖的根數(shù)。目前光纖已經(jīng)是密排的，而模塊 的長度又受到限制，現(xiàn)有條件下可以調(diào)節(jié)的變量不多。浙江大學(xué)侯昌倫、楊國光通過減小光纖直徑的辦法來實(shí)現(xiàn)更高密度，專利“實(shí)現(xiàn)光 纖密排線陣列中光點(diǎn)密接的光纖密排模塊”(公告號CN201017077)已經(jīng)在2008年2月6 日授權(quán)，但減小光纖直徑后光纖非常容易折斷，給設(shè)備制造與使用帶來了不便。此外，按照 通常的方法做成模塊后，還可以堆疊起來構(gòu)成多排結(jié)構(gòu)，但由于每排之間是獨(dú)立制作的，位 置調(diào)節(jié)非常麻煩，因此實(shí)際可操作性不強(qiáng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有對準(zhǔn)功能、多層排布的、能在限定的長度內(nèi) 增大激光通量的大通量光纖密排模塊。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是—種大通量光纖密排模塊，包括通過膠層順序粘接固定的上蓋板、基板和下蓋板， 以及固定在基板上的多條光纖，所述基板為多塊；每塊基板的雙面對稱設(shè)有多條硅V型槽， 且分布在基板兩面的硅V型槽位置對準(zhǔn)；所述光纖固定在所述硅V型槽中。其中，所述硅V型槽在基板的雙面均布排列。所有硅V型槽規(guī)格相同。硅V型槽 的槽口與光纖的橫截面大小相匹配，槽口斜面與光纖的圓形橫截面相切。所述大通量光纖密排模塊，相鄰基板之間通過膠層粘接固定?；鍞?shù)量為2 5， 對應(yīng)光纖為3 6層。以上大通量光纖密排模塊采取以下工序制作(1)采用雙面對準(zhǔn)工藝制作具有上下對準(zhǔn)功能的硅V型槽基板；(2)在硅V形槽基板上放上光纖；(3)在光纖上涂粘合劑；(4)蓋板與光纖及基板壓緊后固化；(5)在硅V型槽基板的另外一面放上光纖；[0016](6)在光纖上涂粘合劑；(7)另外一片硅V型槽基板作為蓋板壓緊后固化，通過硅V型槽實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)；(8)重復(fù)5-7步驟，直到最后用蓋板壓緊固化。所述的雙面對準(zhǔn)工藝是指單晶硅的雙面對準(zhǔn)光刻、雙面各向異性刻蝕工藝。所述的硅V型槽基板是指采用雙面對準(zhǔn)光刻、雙面各向異性刻蝕工藝生產(chǎn)的硅V 型槽。所述的粘合劑是指熱固化環(huán)氧膠、丙烯酸酯類膠、聚酰亞胺膠、硅樹脂膠。所述的蓋板是指與基板具有同樣尺寸的玻璃片或硅片。本實(shí)用新型的有益效果是1)采用具有上下對準(zhǔn)功能的硅V型槽基板，上下兩面 都可以放光纖，光纖放入后就自動對準(zhǔn)了 ；幻利用硅V型槽的自對準(zhǔn)特性，不同排之間可以 自動對準(zhǔn)；3)對準(zhǔn)過程無需檢測與操作設(shè)備，容易實(shí)現(xiàn)多排結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型采用上下兩 面雙面對準(zhǔn)的硅V型槽基板同時兼具蓋板功能，構(gòu)成規(guī)則排布的多層結(jié)構(gòu)，達(dá)到在限定的 長度內(nèi)增大激光通量的效果。

為進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn) 行詳細(xì)描述。其中圖1為本實(shí)用新型大通量光纖密排模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為制作本實(shí)用新型大通量光纖密排模塊的工藝流程示意圖；圖3A為實(shí)物大通量光纖密排模塊中雙面硅V型槽端面的光學(xué)顯微鏡照片；圖;3B為實(shí)物大通量光纖密排模塊內(nèi)光纖夾在兩基板之間的硅V型槽端面的光學(xué) 顯微鏡照片。
具體實(shí)施方式
首先請參閱圖1所示，顯示了本實(shí)用新型大通量光纖密排模塊的基本結(jié)構(gòu)。該大通量光纖密排模塊包括數(shù)塊具有雙面硅V型槽的基板1、上蓋板2和下蓋板 3、以及夾在V型槽之間的多條光纖5，蓋板和基板之間、相鄰基板之間通過膠層4粘結(jié)。其中，基板1由雙面對準(zhǔn)的硅V型槽制成，參見圖2中1)所示結(jié)構(gòu)，在基板1的雙 面均設(shè)有周期排列的硅V型槽11，且兩面的V型槽形狀和大小完全相同并位置對準(zhǔn)；V型槽 11的槽口與光纖3的橫截面大小相匹配，以使槽口斜面恰與光纖的圓形橫截面相切；每塊 基板1的尺寸、V型槽11的數(shù)量與排列方式均完全相同，以保證多塊基板1使用時均能對 準(zhǔn)。本實(shí)用新型大通量光纖密排模塊，順序排列上蓋板2、第一基板1、第二基板 1、……第N基板1、下蓋板3，蓋板和基板之間、相鄰基板之間通過膠層4粘結(jié)，每一 V型 槽11內(nèi)用膠固定一根光纖5，所有的V型槽11內(nèi)都固定有光纖5。根據(jù)所需激光通量的要 求，基板1的數(shù)量N最好在2 5之間變化，基板數(shù)量超過5層(每層使用一塊基板)時， 第一層基板和最后一層基板之間的對準(zhǔn)可能會產(chǎn)生組裝上的漂移。當(dāng)然，在精準(zhǔn)加工和準(zhǔn) 確組裝操作的前提下，基板1的數(shù)量可以按需要再增加，只要保證對準(zhǔn)，即能實(shí)現(xiàn)激光大通 量。因此，圖1所示的兩層基板的組裝形式僅作為示例，而非對本實(shí)用新型進(jìn)行限制。[0033]本實(shí)用新型大通量光纖密排模塊的制作工藝流程參見圖2所示，包括以下工序1)采用雙面對準(zhǔn)光刻、雙面腐蝕工藝生產(chǎn)同樣規(guī)格的雙面硅V型槽11基板1數(shù) 塊；2)取第一塊基板1，在硅V型槽向上的一面放置一端裸露的光纖5，光纖的另外一 端連接有標(biāo)準(zhǔn)的接頭，夾持裸露的光纖使之固定在V型槽內(nèi)，然后在光纖上涂粘合劑，壓下 蓋板3，使光纖緊貼V型槽壁，固化粘合劑形成膠層4 ；3)將V型槽翻轉(zhuǎn)，使V型槽沒有放置光纖的另外一面V型槽向上，放置同樣規(guī)格 的光纖5’，夾持光纖5’使之固定在V型槽內(nèi)，然后在光纖上涂粘合劑，壓下第二塊雙面硅V 型槽基板1，，使光纖緊貼V型槽壁，固化粘合劑形成膠層4’ ；4)重復(fù)在V型槽中放置光纖、壓雙面硅V型槽基板并固化粘合劑的過程，直到最后 在最上層放置上蓋板2，使光纖5”緊貼V型槽壁，固化粘合劑形成膠層4”，得到本例具有兩 層基板的大通量光纖密排模塊。再請參閱圖3A所示，為本實(shí)用新型所述方法中雙面硅V型槽基板端面的光學(xué)顯微 鏡照片。在單晶硅片的兩個表面熱氧化厚度為200納米的二氧化硅，化學(xué)氣相沉積厚度為 140納米的氮化硅。然后在硅片的一個表面旋涂厚度為1.2微米的光刻膠。在表面帶有光 刻膠的硅片上方放一塊具有特定圖形的掩模板，用帶有對準(zhǔn)功能的光刻機(jī)曝光70秒，然后 顯影、清洗，在硅片表面形成與掩模圖形對應(yīng)的光刻膠圖形。將帶有光刻膠圖形的硅片放入 反應(yīng)離子刻蝕機(jī)中，以60標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/秒的速度充入四氟化碳?xì)怏w，在13. 65兆赫茲的 射頻電場的激勵下產(chǎn)生含有氟離子的等離子體，氟離子刻蝕未被光刻膠保護(hù)的氮化硅和二 氧化硅，得到表面有氮化硅和二氧化硅圖形的硅片。將硅片表面剩余的光刻膠去除后，在硅 片的另外一個表面旋涂光刻膠。掩模板在光刻機(jī)中固定后，固定在光刻機(jī)上的攝像機(jī)提取 掩模板上的對準(zhǔn)標(biāo)記，插入硅片并使有光刻膠的正面緊貼掩模板，精細(xì)調(diào)整硅片的方向與 位置，使表面有圖形的硅片背面的對準(zhǔn)標(biāo)記與掩模板上的對準(zhǔn)標(biāo)記完全重合。曝光、顯影、 清洗，在反應(yīng)離子刻蝕機(jī)中干法刻蝕氮化硅和二氧化硅，得到雙面都有氮化硅和二氧化硅 圖形的硅片。將硅片表面剩余的光刻膠去除后，將硅片放入溫度為攝氏80度、濃度為40% 的氫氧化鉀溶液中雙面腐蝕3小時，硅片表面沒有氮化硅和二氧化硅保護(hù)的地方形成開口 角度為70. 52度的V型槽(照片中白色部分顯示為槽)，得到雙面硅V型槽基板(照片中黑 色部分為硅)。圖IBB所示為本實(shí)用新型所述方法中光纖密排模塊內(nèi)光纖夾在硅V型槽中的端面 照片。采用圖3A所示的雙面硅V型槽基板，在硅V型槽向上的一面放置一端裸露的光纖， 光纖的另外一端連接有標(biāo)準(zhǔn)接頭，夾持裸露的光纖使之固定在V型槽內(nèi)，環(huán)氧膠與固化劑 按照4 1的重量比混合，然后涂在光纖和V型槽上，壓下硅蓋板，使光纖緊貼V型槽壁，溫 度60°C下固化3小時，使環(huán)氧膠完全固化。將V型槽翻轉(zhuǎn)，使V型槽沒有放置光纖的另外 一面V型槽向上，放置同樣規(guī)格的光纖，夾持光纖使之固定在V型槽內(nèi)，然后在光纖和V型 槽上涂環(huán)氧膠與固化劑，壓下另外一塊雙面硅V型槽代替前面的硅蓋板，使光纖緊貼V型槽 壁，溫度60°C下固化3小時，使環(huán)氧膠完全固化。在第二塊基板雙面硅V型槽中放置光纖， 夾持光纖使之固定在V型槽內(nèi)，然后在光纖和V型槽上涂環(huán)氧膠與固化劑，壓下硅蓋板，使 光纖緊貼V型槽壁，溫度60°C下固化3小時，使環(huán)氧膠完全固化(照片顯示光纖被固定在兩 層基板的V型槽之間，圓圈為光纖截面，正反三角形分別為上下兩塊基板的V型槽截面，中部黑色圓環(huán)為光纖包皮，包皮外與硅V型槽之間為膠層)，得到大通量光纖密排模塊。 實(shí)際使用表明，按照上述方法很容易制作5 6排光纖的密排模塊，這大大高于現(xiàn) 有可見的堆疊式的最大2排的模塊，因此本實(shí)用新型的光纖模塊激光通量更大，激光效率 更高，進(jìn)而提升其可利用性。
權(quán)利要求1.一種大通量光纖密排模塊，包括通過膠層順序粘接固定的上蓋板、基板和下蓋板，以 及固定在基板上的多條光纖，其特征在于所述基板為多塊；每塊基板的雙面對稱設(shè)有多 條硅V型槽，且分布在基板兩面的硅V型槽位置對準(zhǔn)；所述光纖固定在所述硅V型槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大通量光纖密排模塊，其特征在于所述硅V型槽在基板的雙 面均布排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述大通量光纖密排模塊，其特征在于所有硅V型槽規(guī)格相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述大通量光纖密排模塊，其特征在于硅V型槽的槽口與光纖的 橫截面大小相匹配，槽口斜面與光纖的圓形橫截面相切。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述大通量光纖密排模塊，其特征在于所述相鄰基板之 間通過膠層粘接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述大通量光纖密排模塊，其特征在于所述基板數(shù)量為2 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述大通量光纖密排模塊，其特征在于所述光纖為3 6層。
專利摘要本實(shí)用新型一種大通量光纖密排模塊，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，包括通過膠層順序粘接固定的上蓋板、基板和下蓋板，以及固定在基板上的多條光纖，所述基板為多塊，每塊基板的雙面對稱均布設(shè)有多條規(guī)格相同的硅V型槽，且分布在基板兩面的硅V型槽位置對準(zhǔn)，所述光纖固定在所述硅V型槽中。本實(shí)用新型采用上下雙面對準(zhǔn)的V型槽基板，同時兼具蓋板功能，構(gòu)成規(guī)則排布的多層結(jié)構(gòu)，達(dá)到在限定的長度內(nèi)增大激光通量的效果，該大通量光纖密排模塊可作為光纖與激光器的連接廣泛用于激光醫(yī)療設(shè)施、激光印刷制版等行業(yè)提供大通量的激光能量。
文檔編號G02B7/00GK201859247SQ20102027314
公開日2011年6月8日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者任金淼 申請人:任金淼