CN117355778A - 光连接器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的光连接器(10)包括：前级块(11)，光纤安装在所述前级块中；后级块(12)，聚合物波导安装在所述后级块中；自成型波导(18)，所述自成型波导布置于所述前级块和所述后级块之间，所述自成型波导被配置为连接所述光纤和所述聚合物波导；以及包层部分(19)，所述包层部分形成在所述自成型波导的外周上，所述自成型波导是通过将树脂固化光照射在布置于所述前级块和所述后级块之间的自成型波导材料中而固化的部分。通过这种配置，本发明可以提供一种光连接器，其中，通过简单的结构降了低光纤和聚合物波导之间的连接损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种连接光纤、光波导等的光连接器及其制造方法。
背景技术
作为将诸如聚合物波导或光纤带芯线之类的光波导连接到诸如光纤之类的光学部件的光波导连接器，使用MT(机械可传输)光连接器(以下称为“MT连接器”)。当将MT连接器彼此连接时，MT连接器的光纤芯可以使用导销对准，并且单模连接所需的亚微米级的精确连接是可能的。
非专利文献1公开了一种连接光纤和聚合物波导的光连接器。在光连接器20中，如图4A所示，MT连接器21和PMT连接器22通过导销24连接，并由夹紧弹簧28固定。此处，PMT连接器22是通过将聚合物波导固定到PMT套管并抛光其端面以使得其成为通向另一个光连接器的连接表面来构造的。
相关技术文献
非专利文献
非专利文献1：Y.Hatakeyama等人，“PMT connectors for multi-channel filmwaveguides(用于多通道薄膜波导的PMT连接器)”，SPIE的会议论文集，第7213卷，72130V-1至V-9)。
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在PMT连接器22中，如图4B所示，当将固定光纤的MT连接器21连接到PMT连接器22时，在固定光纤的MT连接器21的光纤26和PMT连接器22的聚合物波导的波导27之间容易发生光轴偏移，并且光轴对准是困难的。
更具体地说，在安装在MT连接器21上的光纤26中，芯的中心与包层的外形(外周)之间的精度，即，光纤的外形小于1μm(亚微米)。由于该精度是单模连接所必需的精度，所以芯的位置可以由光纤的外形(尺寸精度)决定。
另一方面，安装在PMT连接器22上的聚合物波导的波导27的位置精度由PMT连接器22中的聚合物波导固定部分的尺寸精度(公差)决定。此处，由于固定部分的尺寸精度(公差)约为10μm、难以通过聚合物波导固定部分的外形(尺寸精度)精确地确定聚合物波导的波导27的位置。
因此，当在PMT连接器22中组装聚合物波导时，难以以单模连接所需的高精度连接MT连接器21的光纤和PMT连接器22的聚合物波导。
为了准确地连接MT连接器的光纤和PMT连接器的聚合物波导，需要在PMT连接器中形成聚合物波导定位机构(狭缝等)的特殊工艺，这会导致大量时间和成本的问题。
解决该问题的方法
为了解决上述问题，根据本发明，提供了一种光连接器，所述光连接器包括：前级块，光纤安装在所述前级块上；后级块，聚合物波导安装在所述后级块上；自成型波导，所述自成型波导布置于所述前级块和所述后级块之间，所述自成型波导被配置为连接所述光纤和所述聚合物波导；以及包层部分，所述包层部分形成为环绕所述自成型波导，其中，所述自成型波导是通过将树脂固化光照射在布置于所述前级块和所述后级块之间的自成型波导材料中而固化的部分。
在根据本发明的光连接器中，所述自成型波导材料可以被布置为被所述树脂固化光从所述光纤和所述聚合物波导的两侧照射。
在根据本发明的光连接器中，可以在所述前级块和所述后级块中的至少-个中设置自成型波导保持部分。
在根据本发明的光连接器中，如果所述光纤和所述聚合物波导被布置为使得其光轴不匹配，则所述自成型波导可以在所述光纤与所述聚合物波导之间弯曲。
在根据本发明的光连接器中，所述前级块的与所述自成型波导材料接触的表面可以被倾斜地处理。
在根据本发明的光连接器中，所述光纤可以是具有透镜的光纤。
根据本发明，还提供了一种连接光连接器的前级块和后级块的光连接器的制造方法，所述方法包括：将所述前级块的连接表面和所述后级块的连接表面布置成朝向彼此的步骤；将自成型波导材料注入到所述前级块和所述后级块之间的自成型波导材料保持部分中的步骤；使树脂固化光从安装在所述前级块上的光纤和安装在所述后级块上的聚合物波导的波导出射的步骤；通过照射所述树脂固化光来光固化所述自成型波导材料以形成自成型波导的步骤；和环绕所述自成型波导形成包层部分的步骤。
本发明的效果
根据本发明，可以提供一种能够以低损耗准确且容易地连接聚合物波导的光连接器及其制造方法。
附图说明
图1A是根据本发明的第一实施例的光连接器的鸟瞰透视图；
图1B是根据本发明的第一实施例的光连接器的顶部透视图；
图1C是根据本发明的第一实施例的光连接器的IC-IC’截面图；
图2是根据本发明的第一实施例的光连接器在连接之前的鸟瞰透视图；
图3A是用于说明根据本发明的第一实施例的光连接器的制造方法的视图；
图3B是用于说明根据本发明的第一实施例的光连接器的制造方法的视图；
图3C是用于说明根据本发明的第一实施例的光连接器的制造方法的视图；
图3D是用于说明根据本发明的第一实施例的光连接器的制造方法的视图；
图3E是用于说明根据本发明的第一实施例的光连接器的制造方法的视图；
图4A是传统光连接器的鸟瞰透视图；和
图4B是传统光连接器的侧剖视图。
具体实施方式
<第一实施例＞
将参照图1A至图2描述根据本发明的第一实施例的光连接器。图1A、1B和1C分别是根据本实施例的光连接器10的鸟瞰透视图、俯视透视图和IC-IC’截面图。图2示出了光连接器10在连接之前的状态。
<光连接器的结构＞
光连接器1 0包括前级块11、后级块12、聚合物波导13、自成型波导材料保持部分14和自成型波导部分15。
在前级块11中，安装一根或多根光纤16，并抛光要连接到另一个光连接器的端面。要连接到另一个光连接器的端面的相对侧的表面可以被抛光为0°或者倾斜地。可选地，该表面可以是0°或者光纤的倾斜劈开平面。此处，前级块11中的倾斜抛光的角度和光纤的倾斜裂开平面的角度通常约为8°，优选为10°或更小。前级块11以亚微米精度以低损耗将所安装的光纤16连接到另一个连接器中的光纤。
后级块12包括固定聚合物波导13的聚合物波导固定部分。聚合物波导13以大约10μm的精度固定在后级块12中。聚合物波导13的端面通过例如划片形成。聚合物波导13通过例如粘合剂固定。如果使用固化之后的折射率接近聚合物波导芯部分的折射率的粘合剂，则粘合剂可以到达聚合物波导13的端面部分。
后级块12包括自成型波导材料保持部分14，如图2所示。自成型波导材料保持部分14是形成在后级块12与前级块11的连接表面中的凹部部分，并且具有侧表面和底表面。当形成自成型波导时，自成型波导材料(例如，光固化树脂)被注入到自成型波导材料保持部分14中(稍后描述)。
在本实施例中，自成型波导材料保持部分14形成在后级块12中。然而，自成型波导材料保持部分14可以形成在前级块11中，或者可以形成在前级块11和后级块12两者中。
自成型波导部分15包括自成型波导18和围绕自成型波导18的包层部分19，并且形成在前级块11和后级块12之间。
自成型波导18形成在光固化树脂的折射率通过树脂固化光的照射而改变的部分中。树脂固化光是用于固化光固化树脂的光。如图1C所示，自成型波导18连接前级块11中的光纤16和后级块12中的聚合物波导的波导17。
包层部分19通过例如施加包层材料以覆盖自成型波导18而形成在前级块11和后级块12之间。结果，包层部分19被布置成环绕自成型波导18。
在本实施例中，已经描述了使用光固化树脂作为自成型波导18的材料(以下称为“自成型波导材料”)的示例。然而，可以使用折射率通过光照射而改变的任何材料。
以这种方式，前级块11中的光纤16和后级块12中的聚合物波导的波导17可以通过自成型波导1 8以低损耗连接。
<光连接器的制造方法＞
将参照图3A至图3E描述了根据本实施例的光连接器10的制造方法。图3A至3E图是光连接器的侧截面图，其示出了光连接器10的制造步骤。
首先，前级块11的连接表面和后级块12的连接表面被布置为使得它们对向并连接。此处，自成型波导材料保持部分14布置在前级块11和后级块12之间(图3A)。
接下来，将凝胶或液体自成型波导材料，例如光固化树脂29，注入(布置)在前级块11和后级块12之间的自成型波导材料保持部分14中(图3B)。
接下来，树脂固化光30从前级块11中的光纤16和后级块12中的聚合物波导的波导17射出(图3C)。
因此，用树脂固化光30从两侧照射光固化树脂29并使其光固化，从而形成自成型波导18(图3D)。
此处，光固化树脂29从用树脂固化光30照射的部分开始依次固化。结果，在从前级块11中的光纤16和后级块12中的聚合物波导的波导17两者都射出树脂固化光30的情况下，例如，即使在垂直于光纤16和聚合物波导的波导17的光轴方向的方向上发生光轴偏移，也形成了被弯曲以补偿光轴偏移的自成型波导18。
如上所述，即使光纤16的光轴和聚合物波导的波导17的光轴不匹配，也就是说，即使发生光轴偏移，也可以以低损耗实现光学连接。
接下来，使用诸如乙醇的清洁液体去除未固化的光固化树脂。
最后，环绕自成型波导18注入包层材料，从而形成自成型波导的包层部分19(图3E)。
以这种方式，可以通过在前级块11和后级块12之间形成自成型波导部分15来制造根据本实施例的光连接器10。
在本实施例中，描述了在形成包层部分时，在冲洗掉未固化的光固化树脂之后，注入包层材料的示例。然而，本发明不限于此。在通过用光照射光固化树脂而形成自成型波导18之后，可以进行热处理，并且可以固化环绕自成型波导的未固化的光固化树脂以形成包层部分。可选地，可以通过照射波长不同于已经固化了自成型波导的芯部分的光的波长的树脂固化光来固化光固化树脂，从而形成包层部分。
根据本实施例的光连接器，具有高尺寸精度(亚微米级)并且能够以低损耗实现单模连接的前级块与具有低尺寸精度(约10μm)的后级块之间的尺寸精度间隙通过自成形波导进行校正(补偿)，从而在连接前级块和后级块的光连接器中实现具有低损耗的单模连接。
此外，由于自成型波导材料保持部分设置在光连接器内部，因此可以容易地形成自成型波导并形成对自成型波导芯的包层。
此外，由于自成型波导材料保持部分防止光连接器连接所需的外力被施加到自成型波导部分，因此可以确保光连接器的可靠性。
此外，根据本实施例的光连接器，可以在不执行诸如聚合物波导中的定位机构(狭缝)之类的特殊工艺的情况下容易地实现具有低损耗的单模连接的光连接器。
此外，根据本实施例的光连接器，由于前级块中的光纤与自成型波导是倾斜连接的，因此可以实现低反射的连接。
＜变型例＞
根据第一实施例的变型例的光连接器使用带有透镜的光纤作为安装在前级块上的光纤。
在使用普通光纤的情况下，当将光连接器连接到另一个光连接器时，为了保持光纤光束的耦合效率，需要使用例如弹簧的弹性机构按压光连接器并使其彼此紧密接触。
根据该变型例的光连接器，光纤光束可以通过透镜耦合，并且可以在不按压光连接器和使光连接器紧密接触的情况下保持耦合效率。因此，例如弹簧的弹性机构是不必要的，并且光连接器可以通过简单的结构以低损耗连接到另一个连接器。
在本发明的实施例中，关于光连接器的结构和制造方法，仅描述了部件的结构、尺寸和材料的示例。然而，本发明不限于此。能够获得光连接器的功能并表现出效果的任何结构、尺寸和材料都是可用的。
工业上的实用性
本发明可以被应用于将光波导连接到光通信等中的光学部件的光连接器。
附图标记的说明
10光连接器
11前级块
12后级块
13聚合物波导
14自成型波导材料保持部分
15自成型波导部分
16光纤芯
17聚合物波导芯
18自成型波导
19包层部分。
Claims (7)
1.一种光连接器，包括：
前级块，光纤安装在所述前级块上；
后级块，聚合物波导安装在所述后级块上；
自成型波导，所述自成型波导布置于所述前级块和所述后级块之间，所述自成型波导被配置为连接所述光纤和所述聚合物波导；和
包层部分，所述包层部分形成为环绕所述自成型波导，
其中，所述自成型波导是通过将树脂固化光照射在布置于所述前级块和所述后级块之间的自成型波导材料中而固化的部分。
2.根据权利要求1所述的光连接器，其中，所述自成型波导材料被布置为被所述树脂固化光从所述光纤和所述聚合物波导的两侧照射。
3.根据权利要求1或2所述的光连接器，其中，在所述前级块和所述后级块中的至少一个中设置自成型波导保持部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光连接器，其中，如果所述光纤和所述聚合物波导被布置为使得其光轴不匹配，则所述自成型波导在所述光纤与所述聚合物波导之间弯曲。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光连接器，其中，所述前级块的与所述自成型波导材料接触的表面被倾斜地处理。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光连接器，其中，所述光纤是具有透镜的光纤。
7.一种连接光连接器的前级块和后级块的光连接器的制造方法，包括：
将所述前级块的连接表面和所述后级块的连接表面布置成朝向彼此的步骤；
将自成型波导材料注入到所述前级块和所述后级块之间的自成型波导材料保持部分中的步骤；
使树脂固化光从安装在所述前级块上的光纤和安装在所述后级块上的聚合物波导的波导出射的步骤；
通过照射所述树脂固化光来光固化所述自成型波导材料以形成自成型波导的步骤；和
环绕所述自成型波导形成包层部分的步骤。
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