專利名稱：具有全玻璃外部殼體的校準(zhǔn)器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及校準(zhǔn)器組件。
現(xiàn)有技術(shù)
現(xiàn)有技術(shù)校準(zhǔn)器組件包括殼體和尾纖組件，其中，所述殼體容納準(zhǔn)直透鏡和校準(zhǔn)器。沒有外部殼體，水分和其它污染物將侵入校準(zhǔn)器組件，從而損害校準(zhǔn)器組件的光學(xué)性能。
因而，需要具有全玻璃外部殼體的校準(zhǔn)器組件。
根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，ー種校準(zhǔn)器組件，包括內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體包括準(zhǔn)直透鏡和校準(zhǔn)器；尾纖組件，所述尾纖組件相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡在光學(xué)上對(duì)齊且附連到內(nèi)部殼體；和具有內(nèi)部腔室的外部玻璃殼體，內(nèi)部殼體附連到外部玻璃殼體的第一端，容納ー個(gè)或多個(gè)密封電引線的玻璃集管附連到外部玻璃殼體的與第一端相対的第二端。
根據(jù)第二實(shí)施例，ー種校準(zhǔn)器組件，包括內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體具有設(shè)置在內(nèi)部殼體內(nèi)靠近第一端的準(zhǔn)直透鏡和設(shè)置在內(nèi)部殼體內(nèi)靠近第二端的校準(zhǔn)器，所述第二端與第一端相對(duì)；尾纖組件，所述尾纖組件具有設(shè)置在尾纖管內(nèi)的雙光纖尾纖，所述雙光纖尾纖終止于尾纖組件的傾斜表面處，其中，尾纖管附連到內(nèi)部殼體的第一端，使得尾纖組件的傾斜表面面向準(zhǔn)直透鏡的傾斜表面；具有相対的第一端和第二端的外部玻璃殼體，內(nèi)部殼體和尾纖組件位于所述殼體內(nèi)，使得尾纖組件的一部分從外部玻璃殼體的第一端延伸，且內(nèi)部売體的校準(zhǔn)器位于外部玻璃殼體的第二端附近；加熱元件，所述加熱元件熱耦合到校準(zhǔn)器且容納在外部玻璃殼體內(nèi)；和玻璃集管，所述玻璃集管容納附連到外部玻璃殼體的第二端的ー個(gè)或多個(gè)密封電引線。


圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)色散補(bǔ)償器(TDC)芯的截面圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另ー個(gè)實(shí)施例的TDC芯的截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的安裝在外部殼體內(nèi)部的TDC芯的截面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的安裝在外部殼體內(nèi)部的TDC芯的截面圖。
圖5示出了中心管，其中，準(zhǔn)直透鏡和導(dǎo)熱塊定位成準(zhǔn)備用于組裝TDC。
圖6示出了準(zhǔn)直透鏡組裝到中心管的斜面開口內(nèi)且由結(jié)合線與其結(jié)合。
圖7示出了準(zhǔn)直透鏡和導(dǎo)熱塊組裝在中心管內(nèi)部，從而形成密封中心件組件，其中沒有加熱器。
圖8示出了尾纖組件抵靠密封中心件組件對(duì)接且結(jié)合到密封中心件組件。
圖9示出了具有附連到密封中心件組件的加熱器和熱敏電阻的TDC芯，從而完成TDC芯的組裝。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例TDC芯組裝在外部殼體內(nèi)。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TDC芯，其具有在中心管的側(cè)壁中形成的排氣預(yù)留孔。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TDC芯的截面圖，其具有在中心管的內(nèi)部側(cè)壁中形成的周向凹槽。
具體實(shí)施例方式 圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)色散補(bǔ)償器(TDC)芯100的截面圖。TDC芯100是配置有密封的、低濕度和低污染物的容積的微光裝置，所述容積容納準(zhǔn)直器和校準(zhǔn)器組件。由于準(zhǔn)直器和校準(zhǔn)器組件被密封在清潔的低濕度容積內(nèi)，因而TDC芯100與附連光纖的精確光學(xué)對(duì)齊和耦合可以在標(biāo)準(zhǔn)清潔室環(huán)境中而不是在超清潔環(huán)境中執(zhí)行。TDC芯100包括在粘結(jié)劑結(jié)合線101處結(jié)合在一起的尾纖組件110和密封中心件組件120。尾纖組件110包括結(jié)合到尾纖管117的雙光纖尾纖112，密封中心件組件120包括中心管121、準(zhǔn)直透鏡122、安裝到導(dǎo)熱塊124上的校準(zhǔn)器123、密封腔室125和加熱器I。雙光纖尾纖112是固體玻璃件，例如硼硅玻璃，具有在其中形成的毛細(xì)管115。封裝在毛細(xì)管115中的是兩個(gè)光纖，輸入光纖113和輸出光纖114。輸入光纖113是將光信號(hào)傳送到TDC芯100的光學(xué)輸入光纖，輸出光纖114是將信號(hào)從TDC芯100傳送的光學(xué)輸出光纖。輸入光纖113和輸出光纖114終止于雙光纖尾纖112的傾斜表面116，且被拋光井用防反射(AR)涂層涂覆。傾斜表面116從垂直于輸入光纖113和輸出光纖114的縱軸線的平 面以小角度傾斜。在圖I中，輸入光纖113和輸出光纖114的縱軸線與z軸相對(duì)應(yīng),其中，y軸平行于頁面，且X軸在頁面之外。在一些實(shí)施例中，傾斜表面116從垂直于z軸的平面以8度傾斜。輸入光纖113和輸出光纖114隔開小的緊密公差的距離，在大約100微米的量級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入光纖113和輸出光纖114配置有125±3微米的間隔。尾纖管117是用于雙光纖尾纖112的安裝結(jié)構(gòu)，其提供用于將尾纖組件110與密封中心件組件120結(jié)合的平坦表面118。尾纖管117的內(nèi)直徑被選擇稍大于雙光纖尾纖112的外直徑119，以允許在它們之間形成結(jié)合層111，例如粘結(jié)劑結(jié)合層。在一些實(shí)施例中，尾纖管117配置的內(nèi)直徑實(shí)質(zhì)上大于準(zhǔn)直透鏡122的外直徑140。在這種實(shí)施例中，在尾纖組件110和中心件組件120的笛卡爾對(duì)齊期間發(fā)生的尾纖組件110和中心件組件120之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將不會(huì)導(dǎo)致尾纖管117和準(zhǔn)直透鏡122之間的機(jī)械干渉。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，尾纖組件110和中心件組件120的笛卡爾對(duì)齊在下文結(jié)合圖8更詳細(xì)地描述。中心管121是由玻璃材料形成的管，例如硼硅玻璃，配置有斜面開ロ 126、127且用作TDC芯100的微光部件的殼體。準(zhǔn)直透鏡122定位在斜面開ロ 126中，導(dǎo)熱塊124定位在斜面開ロ 127中，如圖所示。Z軸間距129表示將準(zhǔn)直透鏡122和校準(zhǔn)器123沿中心管121的縱軸線隔開的距離，且被選擇以使得在光從輸入光纖113進(jìn)入TDC芯100、由校準(zhǔn)器123反射且光稱合到輸出光纖114時(shí)的插入損失最小化。如本文定義的，兩個(gè)光學(xué)兀件在定位成使得光從ー個(gè)光學(xué)元件通到另ー個(gè)時(shí)是“光耦合”的。在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)器123定位在來自于輸入光纖113的入射準(zhǔn)直光束的光束腰處。準(zhǔn)直透鏡122用結(jié)合線130或適合用于微光裝置的其它技術(shù)上可行的密封技術(shù)(例如，激光焊接、釬焊、燒結(jié)、銅焊等)在斜面開ロ 126中固定到位。在結(jié)合線130是粘結(jié)劑結(jié)合線的實(shí)施例中，結(jié)合線130具有與粘結(jié)劑結(jié)合線131類似的厚度和長(zhǎng)度，以確保密封腔室125不經(jīng)受不希望的水分滲透。導(dǎo)熱塊124用粘結(jié)劑結(jié)合線131在斜面開ロ 127中固定到位，粘結(jié)劑結(jié)合線131的長(zhǎng)度和厚度在下文更詳細(xì)描述。粘結(jié)劑結(jié)合線131用環(huán)氧樹脂或有機(jī)粘結(jié)劑形成，例如熱固化粘結(jié)劑、UV固化粘結(jié)劑等。中心管121、準(zhǔn)直透鏡122和導(dǎo)熱塊124 —起形成密封腔室125。準(zhǔn)直透鏡122是配置成準(zhǔn)直離開輸入光纖113的發(fā)散光束的簡(jiǎn)單或復(fù)合透鏡。準(zhǔn)直透鏡122的半徑基于離開輸入光纖113的光的發(fā)散角和行進(jìn)通過準(zhǔn)直透鏡122的距離，其中發(fā)散角取決于輸入光纖113的數(shù)值孔徑。例如，在一些實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡122配置成準(zhǔn)直離開輸入光纖113且在傾斜表面116處具有10微米光束寬度的發(fā)散光束,從而發(fā)散光束被轉(zhuǎn)換為具有大約500微米光束寬度的準(zhǔn)直光束，其朝校準(zhǔn)器123引導(dǎo)。為了防止光損失，準(zhǔn)直透鏡122可以在傾斜表面132上用AR涂層涂覆。在圖I所示的實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡122配置成裝配在斜面開口 126內(nèi)。在其它實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡122配置為端蓋而不是插入到斜面開口 126內(nèi)，跨過斜面開口 126定位，且使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法固定到位。校準(zhǔn)器123可以是本領(lǐng)域已知的任何合適校準(zhǔn)器，其配置成允許TDC芯100的期望操作特性。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)器123的本體包括從大塊單個(gè)結(jié)晶硅晶片切割的矩形本體，所述晶片已經(jīng)被精確地拋光至提供期望自由光譜范圍的厚度。在其它實(shí)施例中，校準(zhǔn)器123的形狀可以是圓形或者矩形，而不是方形。校準(zhǔn)器123的一側(cè)用100%反射體涂覆，且相對(duì)側(cè)用部分反射體涂覆。校準(zhǔn)器123可以基于TDC芯100的總體尺寸、配置和功能合適地定尺寸。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)器123可以大達(dá)2. O mmX2. O mm。在其它實(shí)施例中,校準(zhǔn)器123可以小至1.0 mmXl.O mm或更小。在圖I所示的實(shí)施例中，校準(zhǔn)器123直接安裝到硅塊124上，如圖所示。校準(zhǔn)器123相對(duì)于來自于輸入光纖113的入射準(zhǔn)直光束定向，使得入射光被鏡反射回到輸出光纖。例如，在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)器123不垂直于TDC芯100 的z軸定向，而是相對(duì)于z軸稍微傾斜。導(dǎo)熱塊124在密封腔室125內(nèi)部提供用于校準(zhǔn)器123的平坦支撐表面，且用作校準(zhǔn)器123和加熱器156之間的導(dǎo)熱路徑。此外，導(dǎo)熱塊124填充斜面開口 127，使得校準(zhǔn)器123和準(zhǔn)直透鏡122的污染物敏感性表面135、136在密封腔室125中與環(huán)境污染物(例如，水分、灰塵、揮發(fā)性可冷凝材料等)隔離。導(dǎo)熱塊124由適合用于微光裝置的高導(dǎo)熱材料制成，例如多晶或單晶硅。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)熱塊124包括平坦部133，熱敏電阻可以安裝到平坦部133上以利于操作時(shí)TDC芯100的精確控制。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)熱塊124配置為端蓋而不是插入到斜面開口 127內(nèi)，跨過斜面開口 127定位，且使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法固定到位。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)熱塊124配置有確保在TDC芯100的壽命內(nèi)粘結(jié)劑結(jié)合線131可以有效地防止水分和/或其它污染物滲透進(jìn)入密封腔室125的尺寸。具體地，所述尺寸包括接觸長(zhǎng)度134 (S卩，導(dǎo)熱塊124與中心管121的內(nèi)表面接觸的長(zhǎng)度)和外直徑137。形成粘結(jié)劑結(jié)合線131的粘結(jié)劑對(duì)水分的抵抗性與粘結(jié)劑結(jié)合線131的長(zhǎng)度除以粘結(jié)劑結(jié)合線131的厚度成比例。因而，當(dāng)粘結(jié)劑結(jié)合線131配置為非常長(zhǎng)的薄結(jié)合線時(shí)，盡管粘結(jié)劑結(jié)合線131由熱或UV固化粘結(jié)劑制成，粘結(jié)劑線131可以用于防潮密封，且密封腔室125可以在非常長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持無水分。在一些實(shí)施例中，粘結(jié)劑結(jié)合線131的接觸長(zhǎng)度134是粘結(jié)劑結(jié)合線131的厚度的至少大約40倍。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，粘結(jié)劑結(jié)合線131的接觸長(zhǎng)度134是粘結(jié)劑結(jié)合線131的厚度的至少100倍，以確保非常高的防潮性，從而對(duì)于粘結(jié)劑結(jié)合線131的每10微米厚度，接觸長(zhǎng)度134的長(zhǎng)度至少I毫米。因而，當(dāng)粘結(jié)劑結(jié)合線131厚50微米時(shí)，接觸長(zhǎng)度134的長(zhǎng)度至少5 mm,當(dāng)粘結(jié)劑結(jié)合線131厚20微米時(shí)，接觸長(zhǎng)度134的長(zhǎng)度至少2 _，等等。例如，在一些實(shí)施例中，粘結(jié)劑結(jié)合線131配置成允許密封腔室125在標(biāo)準(zhǔn)大氣下在85°C和85%相對(duì)濕度時(shí)在1000-2000小時(shí)內(nèi)保持防潮性。在一個(gè)這種實(shí)施例中，外直徑137被選擇使得粘結(jié)劑結(jié)合線131厚30微米且接觸長(zhǎng)度134配置為3 mm。要注意的是，在這種實(shí)施例中，由于使用下文結(jié)合圖5-10所述的組裝方法，因而密封腔室125可以具有小于5000 ppm的水蒸汽濃度和/或小于2500 ppm的揮發(fā)性可冷凝材料濃度。在另一個(gè)這種實(shí)施例中，粘結(jié)劑結(jié)合線131具有20微米或更小的厚度以及至少2 mm的長(zhǎng)度，并且在標(biāo)準(zhǔn)大氣下在85°C和85%相對(duì)濕度時(shí)在至少1000小時(shí)內(nèi)提供防潮的密封，由Telecordia GR-468-C0RE限定。在該實(shí)施例中，粘結(jié)劑結(jié)合線131在標(biāo)準(zhǔn)大氣下已經(jīng)展現(xiàn)出具有<5X 10_8 cmVsec的氦泄漏率，密封腔室125已經(jīng)展現(xiàn)出具有不大于1000 ppm的壽命開始水蒸汽濃度和不大于500 ppm的壽命開始揮發(fā)性可冷凝材料濃度。在其它實(shí)施例中，密封腔室125可具有達(dá)到15000 ppm的壽命開始水蒸汽濃度和達(dá)到7500 ppm的壽命開始揮發(fā)性可冷凝材料濃度。密封腔室125是TDC芯100中的低濕度和低污染物密封容積，其分別容納和保護(hù)準(zhǔn)直透鏡122和校準(zhǔn)器123的污染物敏感性表面135、136。由于粘結(jié)劑結(jié)合線131和結(jié)合線130的長(zhǎng)薄配置以及形成密封腔室125的方法(在下文結(jié)合圖5-7描述)，密封腔室125基本上是無污染物的。如上所述，盡管在粘結(jié)劑結(jié)合線131中使用有機(jī)粘結(jié)劑或基于環(huán)氧樹脂的材料，但是在一些實(shí)施例中密封腔室125可以形成為具有小于15000 ppm的水蒸汽 濃度和小于7500 ppm的揮發(fā)性可冷凝材料濃度，在其它實(shí)施例中具有小于5000 ppm的水蒸汽濃度和小于2500 ppm的揮發(fā)性可冷凝材料濃度。在另外的實(shí)施例中，例如在粘結(jié)劑結(jié)合線131的接觸長(zhǎng)度134與厚度的比率是100或更大時(shí)，在密封腔室125內(nèi)可獲得小于大約1000 ppm的水蒸汽濃度和小于500 ppm的揮發(fā)性可冷凝材料濃度。為了進(jìn)一步減少密封腔室125內(nèi)水分和/或揮發(fā)性可冷凝材料的存在，在一些實(shí)施例中，吸氣材料128(例如，水分或揮發(fā)性有機(jī)化合物吸收漿料)可以設(shè)置在密封腔室125的非光學(xué)表面上。密封腔室125內(nèi)的低污染物環(huán)境使得污染物敏感性表面135、136上的污染物凝結(jié)最小化，從而防止由TDC芯100引起的大量光損失。例如，當(dāng)密封腔室125中的水分濃度超過15000 ppm和/或揮發(fā)性可冷凝材料濃度超過7500 ppm時(shí)，在正常操作期間可發(fā)生密封腔室125表面上的凝結(jié)，且將引入非常大的光損失，例如10-20 dB量級(jí)。此外，密封腔室125中灰塵和其它顆粒污染物的存在可具有類似影響，且如本文所述形成密封腔室125的方法也防止密封腔室125內(nèi)的顯著顆粒污染物。加熱器156安裝在導(dǎo)熱塊124上且配置成在TDC芯100的正常操作期間提供校準(zhǔn)器123的溫度控制。在圖I所示的實(shí)施例中，加熱器156是圍繞導(dǎo)熱元件138定位的環(huán)狀環(huán)147，導(dǎo)熱元件138繼而耦合到導(dǎo)熱塊124，但是加熱器156的其它技術(shù)上可行的配置也可以使用且仍落入本發(fā)明范圍內(nèi)。由于加熱器125和校準(zhǔn)器123由導(dǎo)熱塊124隔開，因而校準(zhǔn)器123不太可能經(jīng)受由于不均勻加熱引起的應(yīng)力。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的TDC芯200的截面圖。除了校準(zhǔn)器123和準(zhǔn)直透鏡122的污染物敏感性表面135、136設(shè)置在開口腔室225內(nèi)而不是密封腔室內(nèi)之夕卜，TDC芯200在結(jié)構(gòu)和操作方面基本上類似于TDC芯100。在這種實(shí)施例中，污染物敏感性表面135、136通過外部殼體(在下文結(jié)合圖5描述)與水分、揮發(fā)性可冷凝材料和顆粒污染物隔離。如圖所示，校準(zhǔn)器123直接安裝在加熱器156上。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的安裝在外部殼體300內(nèi)部的TDC芯100的截面圖。外部殼體300可以使用下文所示的方法密封，以用作污染物敏感性表面135、136的附加污染物隔離。外部殼體300還給TDC芯100提供顯著的熱絕緣，從而使得TDC芯100的熱損失和功率使用最小化。外部殼體300包括外部管301、端板302和端蓋303。外部管301可以由與中心管121類似的材料制成，即，硼硅玻璃或適合用于微光組件的其它材料。端板302是使用基于環(huán)氧樹脂或有機(jī)粘結(jié)劑的結(jié)合層或適合用于微光裝置的任何技術(shù)上可行的結(jié)合技術(shù)(例如，激光焊接、釬焊、燒結(jié)、銅焊等)結(jié)合到外部管301的玻璃板。端蓋303可以是硼硅玻璃材料且通過粘結(jié)劑結(jié)合線304結(jié)合到外部管301。如同導(dǎo)熱塊124 —樣，端蓋303的長(zhǎng)度和外直徑可以被選擇，使得粘結(jié)劑結(jié)合線304提供高防潮性密封，例如，在85°C和85%相對(duì)濕度時(shí)能夠在1000-2000小時(shí)內(nèi)保持防潮性的密封。類似地，尾纖管117的長(zhǎng)度和外直徑可以被選擇，使得第二粘結(jié)劑結(jié)合線305可以在尾纖管117和外部管301之間形成 ，其中，第二粘結(jié)劑結(jié)合線305提供類似的高防潮性密封。因而，外部殼體300可以用作將TDC芯100與環(huán)境條件隔離的第二防污染殼體。如圖所示，端蓋303包括電連接件310，其允許給TDC芯100形成必需的電連接，例如用于控制TDC芯100的熱敏電阻輸出和用于加熱器156的輸入功率。電連接件310最初穿過端蓋303中的開口，所述開口然后填充玻璃粉且被加熱至所述粉的熔點(diǎn)以圍繞電連接件形成常規(guī)氣密密封。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的安裝在外部殼體400內(nèi)部的TDC芯200的截面圖。外部殼體400在結(jié)構(gòu)上基本上類似于外部殼體300，但是配置用于具有未密封芯(例如，開口腔室225)的TDC。因而，外部殼體400可以使用下文所示的方法密封，以用作TDC芯200的污染物敏感性表面135、136的主污染物隔離。外部殼體400還給TDC芯200提供顯著的熱絕緣，從而使得TDC芯200的熱損失和功率使用最小化。現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成TDC芯100或其它密封微光裝置的方法。圖5-10示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例形成的TDC芯100的示意性側(cè)視圖。圖5示出了中心管121，其中，準(zhǔn)直透鏡122和導(dǎo)熱塊124定位成準(zhǔn)備用于組裝TDC100。在組裝TDC 100之前，校準(zhǔn)器123安裝到導(dǎo)熱塊124上。圖6示出了準(zhǔn)直透鏡122組裝到中心管121的斜面開口 126內(nèi)且由結(jié)合線130與其結(jié)合。結(jié)合線130可以通過在組裝之前涂覆到準(zhǔn)直透鏡122的外表面、中心管121的內(nèi)表面或兩者上的熱固化環(huán)氧樹脂或有機(jī)粘結(jié)劑形成?？蛇x地，在一些實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡122使用任何其它技術(shù)上可行的結(jié)合技術(shù)(例如，激光焊接、釬焊、銅焊、燒結(jié)等)而不是使用熱固化粘結(jié)劑與中心管121結(jié)合。在準(zhǔn)直透鏡插入斜面開口 126中之后，結(jié)合線130通過將準(zhǔn)直透鏡122、中心管121和粘結(jié)劑加熱至合適的粘結(jié)劑固化溫度(例如，120°C)而形成。在固化之后,準(zhǔn)直透鏡122和中心管121 (此時(shí)由結(jié)合線130結(jié)合)在氮?dú)獯祾叩臓t中烘焙，以去除殘余污染物，例如揮發(fā)性有機(jī)化合物(V0C)、揮發(fā)性可冷凝材料等。在一些實(shí)施例中，烘焙過程在TDC芯100的操作溫度處或以上進(jìn)行，其中，操作溫度限定為在正常操作期間TDC芯100的任何部件達(dá)到的最高溫度。由此，在TDC芯100的表面上存在的水分和揮發(fā)性可冷凝材料將充分地脫氣，以避免在TDC芯100操作期間的進(jìn)一步顯著脫氣，這可能導(dǎo)致在TDC芯100的重要表面上的冷凝。因而，這種烘焙過程通常在大約100°C至120°C的范圍內(nèi)。在其它實(shí)施例中，烘焙過程在水的沸點(diǎn)處或以上進(jìn)行，因而水分通常是微光組件中存在的最常見污染物。因而，當(dāng)TDC芯100是大氣微光組件的一部分時(shí)，這種烘焙過程在100°C處或以上進(jìn)行。
圖7示出了準(zhǔn)直透鏡122和導(dǎo)熱塊124組裝在中心管121內(nèi)部，從而形成密封中心件組件120，其中沒有加熱器156。如圖所示，導(dǎo)熱塊124的外直徑通過粘結(jié)劑結(jié)合線131結(jié)合到斜面開口 127的內(nèi)直徑。導(dǎo)熱塊124定位成使得校準(zhǔn)器123與準(zhǔn)直透鏡122隔開z軸間隔129。在一些實(shí)施例中，z軸間隔129被選擇使得校準(zhǔn)器123定位在從準(zhǔn)直透鏡122引導(dǎo)的準(zhǔn)直入射光的光束腰處。由此，校準(zhǔn)器123水平地定位，即沿TDC芯100的z軸，以使得輸入光纖113和輸出光纖114之間的插入損失最小化。要注意的是，在使用粘結(jié)劑或其它聚合材料形成結(jié)合線131時(shí)，“活塞效應(yīng)”可能復(fù)雜化和/或阻止導(dǎo)熱塊124的精確定位，如圖7所示。具體地，由于用于形成粘結(jié)劑結(jié)合線131的聚合材料還在導(dǎo)熱塊124和中心管121之間形成不透空氣的密封，因而當(dāng)聚合材料在導(dǎo)熱塊124插入斜面開口 127中之前涂覆時(shí)，導(dǎo)熱塊124將類似于起空氣壓縮活塞的作用。因而，捕獲在密封腔室125內(nèi)的空氣將通過導(dǎo)熱塊124插入斜面開口 127中而被高度壓縮，且將在可以形成粘結(jié)劑結(jié)合線131之前促使導(dǎo)熱塊124在不當(dāng)位置。在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行粘結(jié)劑芯吸操作以允許在形成粘結(jié)劑結(jié)合線131時(shí)導(dǎo)熱塊124的精確定位。在這種實(shí)施例中，中心管121和導(dǎo)熱塊124被加熱至粘結(jié)劑固化溫度處或 以上的升高溫度(例如，110°C)，然后導(dǎo)熱塊124插入斜面開口 127中。一旦根據(jù)需要定位，例如在校準(zhǔn)器123位于來自于輸入光纖113的入射準(zhǔn)直光的光束腰處時(shí)，導(dǎo)熱塊124用夾具、通過重力或通過任何其它技術(shù)上可行的方式保持到位，且導(dǎo)熱塊124和中心管121的溫度稍微降低，例如5至10攝氏度量級(jí)。然后，合適的熱固化粘結(jié)劑涂覆到導(dǎo)熱塊124和中心管121之間的間隙。由于導(dǎo)熱塊124和中心管121的冷卻使得在密封腔室125中形成輕微真空，因而粘結(jié)劑被芯吸到導(dǎo)熱塊124和中心管121之間的間隙中。導(dǎo)熱塊124和中心管121然后保持在升高溫度合適時(shí)間，直到所涂覆的粘結(jié)劑固化，粘結(jié)劑結(jié)合線131形成，且導(dǎo)熱塊124固定在期望位置。本領(lǐng)域已知的任何合適的熱固化粘結(jié)劑可以用于形成粘結(jié)劑結(jié)合線131。由于密封腔室125通過處于升高溫度的部件形成，因而部件表面極度清潔和干燥。因而，一旦通過將導(dǎo)熱塊124插入斜面開口 127中且將粘結(jié)劑涂覆到斜面701而完全封閉，密封腔室125內(nèi)部的環(huán)境是低污染物環(huán)境。這種低污染物環(huán)境通常僅能夠通過在高度控制的環(huán)境(例如，低濕度、超清潔手套式工作箱)中執(zhí)行密封腔室的組裝而產(chǎn)生。然而，上述組裝操作可以在不需要超清潔環(huán)境的情況下在標(biāo)準(zhǔn)清潔室中(例如，在級(jí)10000清潔室中)執(zhí)行。圖8示出了尾纖組件110抵靠密封中心件組件120對(duì)接且結(jié)合到密封中心件組件120。尾纖組件110的平坦表面118與密封中心件組件120的中心管121的相應(yīng)表面接觸且通過粘結(jié)劑結(jié)合線101或其它技術(shù)上可行的結(jié)合技術(shù)結(jié)合。在構(gòu)成粘結(jié)劑結(jié)合線101的粘結(jié)劑材料固化之前，尾纖組件110沿X軸(頁面之外)和y軸與密封中心件組件120對(duì)齊，以使得TDC芯100的插入損失最小化。平坦表面118利于尾纖組件110與密封中心件組件120的笛卡爾對(duì)齊，即尾纖組件110沿TDC芯100的x軸和y軸移動(dòng)，從而可以實(shí)現(xiàn)期望對(duì)齊。在笛卡爾對(duì)齊過程中，用于形成粘結(jié)劑結(jié)合線101的粘結(jié)劑材料涂覆到平坦表面118、密封中心件組件120的相應(yīng)表面和/或兩者上，然后調(diào)節(jié)尾纖組件110的X和y位置，直到實(shí)現(xiàn)TDC芯100的最小插入損失。一旦實(shí)現(xiàn)尾纖組件110的期望X和y位置，尾纖組件110和密封中心件組件120就被固定到位且粘結(jié)劑結(jié)合線101通過固化形成。
圖9示出了具有附連到密封中心件組件120的加熱器156和熱敏電阻901的TDC芯100，從而完成TDC芯100的組裝。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例TDC芯100組裝在外部殼體300內(nèi)。如上所述，外部殼體300用作將TDC芯100與環(huán)境條件隔離的第二防污染殼體。因而，在一些實(shí)施例中，外部殼體300組裝有密封腔室950，其具有高防潮性密封且環(huán)繞密封腔室125。在這種實(shí)施例中，外部殼體300用與上文針對(duì)在TDC芯100中形成密封腔室125所述大致類似的方法組裝。具體地，首先通過固化形成將尾纖管117與外部管301結(jié)合的粘結(jié)劑線305，然后TDC芯100和外部管301被烘焙以從先前的粘結(jié)劑固化過程去除水分和任何殘余揮發(fā)性可冷凝材料。然后，將端蓋303與外部管301結(jié)合的粘結(jié)劑結(jié)合線304使用與上文結(jié)合圖7所述的粘結(jié)劑芯吸過程形成。由此，可以形成封裝密封腔室125的密封腔室950，從而提供用于將TDC芯100與環(huán)境條件隔離的熱絕緣和附加防污染和防潮殼體。在一個(gè)實(shí)施例中，上述活塞效應(yīng)可以在TDC芯100組裝期間借助于在中心管121的側(cè)壁中形成排氣預(yù)留孔(we印hole)而規(guī)避。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TDC芯700，其具有在中心管121的側(cè)壁中形成的排氣預(yù)留孔702。當(dāng)導(dǎo)熱塊124插入斜面開口 127中時(shí)，排氣預(yù)留孔702允許過量空氣從密封腔室125逸出，甚至在未固化粘結(jié)劑或其它聚合 結(jié)合材料在中心管121和導(dǎo)熱塊124之間形成不透空氣的密封時(shí)也是如此。在這種實(shí)施例中，排氣預(yù)留孔702在導(dǎo)熱塊124插入中心管121的斜面開口 127中之前形成。在將合適的粘結(jié)劑涂覆到導(dǎo)熱塊124和/或斜面開口 127的表面之后，導(dǎo)熱塊124插入且排氣預(yù)留孔702通過任何技術(shù)上可行的密封技術(shù)(例如，激光焊接、燒結(jié)、釬焊、銅焊和粘結(jié)劑密封等)密封。在一個(gè)實(shí)施例中，上述活塞效應(yīng)可以在TDC芯100組裝期間借助于在中心管121的內(nèi)部側(cè)壁中形成周向凹槽而規(guī)避。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TDC芯1200的截面圖，其具有在中心管121的內(nèi)部側(cè)壁1202中形成的周向凹槽1201。周向凹槽1201的位置被選擇為當(dāng)導(dǎo)熱塊124插入斜面開口 127中時(shí)鄰近導(dǎo)熱塊124。在一個(gè)實(shí)施例中，在導(dǎo)熱塊124插入斜面開口 127中之前，用于形成粘結(jié)劑結(jié)合線131的粘結(jié)劑涂覆到導(dǎo)熱塊124的側(cè)壁1203、中心管121的內(nèi)部側(cè)壁1202和/或兩者上。在另一個(gè)實(shí)施例中，在導(dǎo)熱塊124插入斜面開口 127中之前，用于形成粘結(jié)劑結(jié)合線131的粘結(jié)劑涂覆到周向凹槽1201上。上述本發(fā)明實(shí)施例設(shè)想了一種校準(zhǔn)器組件，其為可調(diào)色散補(bǔ)償器的部件且具有設(shè)置在同一側(cè)上的輸入和輸出光纖。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，由所附權(quán)利要求限定的校準(zhǔn)器組件可具有設(shè)置在相對(duì)側(cè)上的輸入和輸出光纖且可以是采用校準(zhǔn)器的其它光學(xué)裝置的部件，包括其它類型的全通濾波器、時(shí)延干涉儀、可調(diào)濾波器、ASE錐形濾波器等?？傊?，本發(fā)明實(shí)施例提供具有與環(huán)境污染物隔離的污染物敏感性表面的微光組件和形成微光組件的方法。微光組件適合用于多種應(yīng)用。由于微光組件的校準(zhǔn)器和準(zhǔn)直透鏡封裝在單個(gè)玻璃管中，因而微光組件的尺寸可以非常小一促進(jìn)低功率消耗的特征，因?yàn)樵诓僮髌陂g加熱較少的質(zhì)量。此外，本文公開的微光組件的小尺寸減少的微光組件的響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)樵诓僮髌陂g存在要加熱的較少熱質(zhì)量。另外，微光組件的緊湊結(jié)構(gòu)使得其中包含的校準(zhǔn)器和準(zhǔn)直透鏡的尺寸和成本最小化。雖然前文涉及本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不偏離本發(fā)明基本范圍的情況下，可以作出本發(fā)明的其它和進(jìn)一步的實(shí)施例，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.ー種校準(zhǔn)器組件，包括 內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體包括準(zhǔn)直透鏡和校準(zhǔn)器； 尾纖組件，所述尾纖組件相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡在光學(xué)上對(duì)齊且附連到內(nèi)部殼體；和具有內(nèi)部腔室的外部玻璃殼體，內(nèi)部殼體附連到外部玻璃殼體的第一端，容納ー個(gè)或多個(gè)密封電引線的玻璃集管附連到外部玻璃殼體的與第一端相対的第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的校準(zhǔn)器組件，其中，內(nèi)部殼體具有腔室，所述腔室被密封以便防潮且在所述腔室中設(shè)置準(zhǔn)直透鏡和校準(zhǔn)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校準(zhǔn)器組件，其中，密封腔室在85°C和85%濕度時(shí)至少1000小時(shí)暴露于濕熱的情況下是防潮的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校準(zhǔn)器組件，其中，密封腔室內(nèi)的水蒸汽濃度小于15000ppmD
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的校準(zhǔn)器組件，其中，密封腔室內(nèi)的水蒸汽濃度小于5000ppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校準(zhǔn)器組件，其中，密封腔室內(nèi)的揮發(fā)性可冷凝材料濃度小于 7500 ppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的校準(zhǔn)器組件，其中，密封腔室內(nèi)的揮發(fā)性可冷凝材料濃度小于 2500 ppmο
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校準(zhǔn)器組件，還包括附連到校準(zhǔn)器的加熱器，所述加熱器設(shè)置在密封腔室外部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的校準(zhǔn)器組件，其中，加熱器聯(lián)接到電引線。
10.ー種校準(zhǔn)器組件，包括 內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體具有設(shè)置在內(nèi)部殼體內(nèi)靠近第一端的準(zhǔn)直透鏡和設(shè)置在內(nèi)部殼體內(nèi)靠近第二端的校準(zhǔn)器，所述第二端與第一端相對(duì)； 尾纖組件，所述尾纖組件具有設(shè)置在尾纖管內(nèi)的雙光纖尾纖，所述雙光纖尾纖終止于尾纖組件的傾斜表面處，其中，尾纖管附連到內(nèi)部殼體的第一端，使得尾纖組件的傾斜表面面向準(zhǔn)直透鏡的傾斜表面； 具有相対的第一端和第二端的外部玻璃殼體，內(nèi)部殼體和尾纖組件位于所述殼體內(nèi)，使得尾纖組件的一部分從外部玻璃殼體的第一端延伸，且內(nèi)部殼體的校準(zhǔn)器位于外部玻璃殼體的第二端附近； 加熱元件，所述加熱元件熱耦合到校準(zhǔn)器且容納在外部玻璃殼體內(nèi)；和 玻璃集管，所述玻璃集管容納附連到外部玻璃殼體的第二端的ー個(gè)或多個(gè)密封電引線。
全文摘要
一種校準(zhǔn)器組件用于光學(xué)裝置中。校準(zhǔn)器組件包括內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體包括準(zhǔn)直透鏡和校準(zhǔn)器。校準(zhǔn)器組件還包括尾纖組件，所述尾纖組件相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡在光學(xué)上對(duì)齊且附連到內(nèi)部殼體。此外，校準(zhǔn)器組件包括具有內(nèi)部腔室的外部玻璃殼體。內(nèi)部殼體附連到外部玻璃殼體的第一端，容納一個(gè)或多個(gè)密封電引線的玻璃集管附連到外部玻璃殼體的與第一端相對(duì)的第二端。
文檔編號(hào)G02B6/32GK102819067SQ20111022363
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者P.G.維利, M.A.薩馬, E.T.格林, G.G.方 申請(qǐng)人:奧蘭若技術(shù)有限公司