本發(fā)明涉及到一種新型光纖陣列基板，主要應(yīng)用于光纖通訊領(lǐng)域的平面光波導(dǎo)器件。

背景技術(shù)：

光纖陣列在集成光學(xué)器件、光學(xué)成像及探測(cè)系統(tǒng)中都有非常廣泛的應(yīng)用，對(duì)于光學(xué)器件，光纖與芯片之間的耦合都是一大難題，這是因?yàn)轳詈系膶?duì)準(zhǔn)精度要求十分嚴(yán)格。V型槽又稱光纖陣列基板，是光纖陣列、準(zhǔn)直器、PLC分路器、波分復(fù)用器等光無(wú)源器件的基礎(chǔ)部件。

目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)光纖陣列V型槽主要有兩類工藝：

第一類，采用的硅片作為基材用濕法腐蝕的方法加工V型槽，此方法采用光刻的技術(shù)，各項(xiàng)異性濕法刻蝕硅片，沒(méi)有機(jī)械加工導(dǎo)致的累積誤差，故精度不受V槽數(shù)量的限制，利用硅片的各向異性的特點(diǎn)，腐蝕出的V槽形狀一致；但腐蝕后的V槽表面潤(rùn)濕性較差，若在組裝光纖陣列前不進(jìn)行表面處理，會(huì)使得膠水與V槽接觸不良，造成氣泡及光纖與V槽粘結(jié)性能差。

第二類，采用機(jī)械加工的方法，此方法采用金剛砂切割刀在玻璃片上切割出所需的V槽，玻璃成本低，但切割過(guò)程中金剛刀被磨損，需不斷修磨，磨損的金剛刀也導(dǎo)致V槽形狀改變，不能滿足精度要求；制作多通道的V型槽時(shí)，如大于32槽時(shí)，由于設(shè)備的不斷積累的誤差從而導(dǎo)致精度降低，良率下降，因此采用機(jī)械方法加工大于32通道的V型槽的成本很高。我國(guó)已掌握光纖陣列機(jī)械加工的整套加工工藝，但切槽設(shè)備和紫外膠水還沒(méi)有國(guó)產(chǎn)化，導(dǎo)致加工成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新型光纖陣列及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種新型光纖陣列，包括V形槽基板、蓋板和光纖，V形槽基板與光纖固定座一體成型，V形槽基板的上表面設(shè)置有均勻排列的一列V形槽，光纖去除端部的包覆后排列并配置在V型槽內(nèi)，蓋板覆蓋于V形槽基板上方，且V形槽基板、光纖和蓋板粘接于一體，V形槽基板的厚度大于光纖固定座的厚度，并且V形槽基板靠近光纖固定座的側(cè)面與光纖固定座上表面形成的夾角α為鈍角，所述蓋板下邊沿靠近V形槽基板處設(shè)有倒角。

所述V形槽基板與光纖固定座是聚合物基復(fù)合材料一體成型。

所述夾角α為135°。

所述蓋板下邊沿的倒角為30°。

一種新型光纖陣列制備方法，其特征在于包括如下步驟：

a.利用機(jī)械加工或硅刻蝕方法獲得光纖陣列V型槽；

b.利用金屬玻璃在過(guò)冷液相區(qū)黏度低的特點(diǎn)進(jìn)行熱壓成型，復(fù)制V型槽；

c.進(jìn)行微注射模具的設(shè)計(jì)、加工和裝配；

d.將帶有V型槽陣列結(jié)構(gòu)的塊體金屬玻璃鑲塊嵌入模板，構(gòu)成微模具型腔；

e.利用微熱壓機(jī)或微注射機(jī)注射成型光纖陣列。

本申請(qǐng)利用Pd基或Zr基塊體金屬玻璃的超塑性成型技術(shù)在過(guò)冷液相區(qū)制備V型槽模具嵌塊，或者是利用電鑄技術(shù)獲得鎳及鎳合金模具鑲塊，將V型槽模具嵌塊裝入模板，模板可以布置一模多腔，采用微注射機(jī)和微注射成型工藝，以熱塑性塑料為注塑材料，注射成型塑料光纖陣列。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，減小了光纖陣列的加工難度；封裝采用超聲波精密焊接技術(shù)，取代之前高成本的膠水封裝；利用低收縮率高耐候性聚合物基復(fù)合材料代替現(xiàn)有的硅基和玻璃材料，使光纖陣列的加工周期短、制造成本低、產(chǎn)品合格率高，適合在光纖通信領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的立體示意圖。

圖2為本發(fā)明的主視圖。

圖3為圖2的左視圖。

圖4為V型槽玻璃模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為光線陣列V型槽原理示意圖。

圖6為熱塑性成型金屬玻璃模具嵌件和聚合物V型槽原理示意圖。

圖7微熱壓成型的塑料光纖陣列。

圖8為多種通道的光纖陣列V型槽結(jié)構(gòu)圖。

圖9為光纖陣列V型槽尺寸示意圖。

圖10為光纖陣列封裝夾具示意圖。

圖11為光纖陣列封裝前后結(jié)構(gòu)變化示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1～3所示，一種新型光纖陣列，包括V形槽基板1、蓋板2和光纖3，V形槽基板1與光纖固定座4一體成型，V形槽基板1的上表面設(shè)置有均勻排列的一列V形槽5，光纖3去除端部的包覆后排列并配置在V型槽5內(nèi)，蓋板2覆蓋于V形槽基板1上方，且V形槽基板1、光纖3和蓋板2粘接于一體，V形槽基板1的厚度大于光纖固定座4的厚度，并且V形槽基板1靠近光纖固定座的側(cè)面與光纖固定座4上表面形成的夾角α為鈍角，所述蓋板2下邊沿靠近V形槽基板處設(shè)有倒角。

α為鈍角主要是為封裝光纖的時(shí)候，光纖與從V槽出來(lái)到光纖固定座4有一個(gè)平緩的過(guò)渡。

所述V形槽基板1與光纖固定座4是聚合物基復(fù)合材料一體成型。

所述夾角α為135°。

所述蓋板2下邊沿的倒角為30°。倒角的跟鈍角α用處一樣，光纖與從V槽出來(lái)到光纖固定座4有一個(gè)平緩的過(guò)渡。還可以給點(diǎn)膠留有一定空間。

本申請(qǐng)中，塑料光纖陣列V型槽的制作方法包括如下步驟：

a.利用機(jī)械加工或硅刻蝕方法獲得光纖陣列V型槽，其原理如圖5和6所示；如圖8所示，可以制備不同通道的V型槽，如32通道、16通道等等；光纖陣列V型槽具體尺寸如圖9和表1所示；

表1各種通道數(shù)光纖陣列參考尺寸

b.利用金屬玻璃在過(guò)冷液相區(qū)黏度低的特點(diǎn)進(jìn)行熱壓成型，復(fù)制V型槽，得到的V型槽玻璃模具如圖4所示；

c.進(jìn)行微注射模具的設(shè)計(jì)、加工和裝配；

d.將帶有V型槽陣列結(jié)構(gòu)的塊體金屬玻璃鑲塊嵌入模板，構(gòu)成微模具型腔；

e.利用微熱壓機(jī)或微注射機(jī)注射成型光纖陣列，如圖7所示。

本申請(qǐng)中，采用金屬玻璃超塑性成型加工或或者采用電鑄工藝制備得到模具，尺寸誤差在2μm內(nèi)。蓋板與V型槽基本的大小相同且匹配。

光纖陣列的存儲(chǔ)溫度和工作溫度為-40℃～+85℃，為了確保聚合物光纖陣列具有足夠的強(qiáng)度和剛度，必須使用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高的聚合物，防止聚合物在工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)入高彈態(tài)。此外，通常聚合物的線膨脹系數(shù)要高于石英玻璃、硼硅、硅等材料，因此為了保證尺寸精度，必須使用線膨脹系數(shù)較低的聚合物，使聚合物光纖陣列由于環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的尺寸誤差控制在精度要求范圍之內(nèi)。綜合上述因素，可用于制備光纖陣列的聚合物材料有：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，聚甲醛(Polyoxymethylene，POM)，聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide，PPS)，聚苯砜(Polyphenylene sulfone，PPSU)，聚醚酰亞胺(Polyetherimide，PEI)，聚醚醚酮(Polyetheretherketone，PEEK)，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(Polybutyleneterephthalate，PBT)，聚苯醚(Polyphenylether，PPE)，聚酰胺酰亞胺(Polyamide-imide，PAI)等。

為了降低樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)，提供制品尺寸穩(wěn)定性，需要通過(guò)填充無(wú)機(jī)或金屬填料(充填質(zhì)量比例一般在40％以上)降低在成型過(guò)程中的收縮率和服役過(guò)程中的熱膨脹系數(shù)。

通常情況下蓋板和V槽是通過(guò)專用紫外膠水進(jìn)行封裝，本發(fā)明還提出一種利用超聲焊接進(jìn)行封裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖10所示，蓋板2設(shè)有導(dǎo)能帶11，V形槽基板1上設(shè)有熔接凹槽12，可以利用高頻低功率超聲振動(dòng)實(shí)現(xiàn)快速封裝。

焊頭7可傳遞超聲波同時(shí)起到約束蓋板6的作用；8為V槽陣列，下模具9用于固定V槽陣列，光纖3固定在V槽中的光纖。圖11中(a)為焊接之前的結(jié)構(gòu)，11為導(dǎo)能帶，(b)為焊接之后的結(jié)構(gòu)。蓋板上的導(dǎo)能帶11在高頻超聲波作用下與V超上的熔接凹槽摩擦熔融，使接觸界面聚合物熔合，冷卻后連接在一起，實(shí)現(xiàn)蓋板和V槽陣列的封裝。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。