CN1207812A - 与热无关的光学器件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种与热无关的光学器件(如与热无关的光纤反射光栅(20)及其制造方法。光纤反射光栅器件(20)包括负膨胀基材(22)、安装在基材(22)表面上的光纤(24)和限定在光纤(24)中的光栅(26)。与热无关的光纤反射光栅器件(20)的制造方法包括提供负膨胀的基材(22),将限定有至少一个反射光栅(26)的光纤(24)安装在基材(22)的上表面上,并在至少两个间隔的点(30,32)上将光纤(24)固定在基材(22)上。

Description

与热无关的光学器件
发明的领域
本发明涉及一种温度补偿的与热无关的(athermal)光学器件，具体涉及将光纤反射光栅器件安装在负膨胀的β-锂霞石基材上而制得的与热无关的光纤反射光栅器件，并涉及与热无关的光纤反射光栅器件的制造方法。
发明的背景
紫外光引发的折射率变化可用于制造复杂的窄频带光学部件，如滤波器和信道加入/脱离器件。这些器件是多波长通讯***的重要部分。原型的光敏器件是反射光栅(或Bragg光栅)，它在很窄的波段反射光线。通常，这些器件具有纳米级的波道间隔。
已知有各种结构的光学滤波器，其中包括利用Bragg效应选择性滤波的滤波器。美国专利4,725,110公开了一种滤波器的制造方法，它包括使两束紫外光的干涉图形透过包层照射光纤内芯，在光纤的内芯中形成至少一个周期性的光栅，所述两束紫外光以与光纤轴呈互补成180°的两个角度直射光纤。结果形成与光纤轴垂直取向的反射光栅。用这种装有光栅滤波器的光纤反射的光线的频率与光栅的间距有关，这种间距随光栅区所受的应力或者随光栅区的温度以一种明确的相互关系发生变化，对于这些参数中的任何一个来说这种相互关系是基本线性的。
对于有效折射率为n，膨胀系数为a的光纤中间距为L的均匀光栅，中心反射波长lr的变化可由下式表示：
              dlr/dT＝2L[dn/dT+na]
在石英和氧化锗-石英光纤反射光栅中，中心波长的变化主要是由括号中的第一项，即折射率随温度的变化所决定的。在总变化中膨胀项的贡献小于10％。对于反射峰在1550nm的光栅，dlr/dT通常为0.01nm/℃。
在这些光栅的使用中一个实际的困难是它们随温度的变化。在光纤光栅反射的光频率随光栅区的温度而发生变化的情况下，这种基本滤波器不能用于要求反射光频率与温度无关的场合。使光纤反射光栅与热无关的方法可增加这种光栅的用途。
一种使光纤反射光栅与热无关的方法是用一种自动控制的热稳定***控制光栅的热环境。这种热稳定的设备和能源成本高，并且由于其复杂性而会产生可靠性问题。
第二种使光纤反射光栅与热无关的方法是产生补偿dn/dT的负膨胀。使用不同的正的热膨胀材料以获得所需负膨胀的器件是已知的。
美国专利5,042,898公开了一种温度补偿的、内埋光栅、具有光纤光栅的光波导滤光器。光纤的每一端分别连接在两个补偿部件上，所述补偿部件的不同制造材料之间以及它们与光纤材料之间的热膨胀系数的关系，会导致作用于光纤的纵向应变，而其大小随温度变化的方式可基本补偿光栅随温度的变化。
Yoffe，G.W.等在“温度补偿的光纤Beagg光栅”OFC’95 Technical Digest，Paper WI4中公开了一种具有不同热膨胀的多种金属机械装置的器件，在温度上升时它能使光纤固定点之间的间距下降，减少光栅的应变。
这些器件具有一些不合要求的性能。首先，在这种器件中形成与光纤的可靠连接较为困难。其次，这些器件的机械装配和调节使之制造成本高。这些体系还具有热滞，在重复的热循环下热滞会使性能下降。最后，这些方法中的某一些需要悬挂数厘米长的光栅，使之不符合无源器件的其它要求，如对机械冲击和振动不敏感。
可以设想另一种产生负膨胀的方法是提供一种用于在其上固定光纤光栅的基材，它是由本身具有负膨胀系数的材料制成的。
美国专利4,209,229公开了锂-氧化铝-石英型陶瓷玻璃，特别是那种以摩尔比计化学计量为1 Li2O∶0.5-1.5 Al2O3∶3.0-4.5 SiO2的陶瓷玻璃，它特别适合作为熔凝石英和其它光纤波导部件包层材料的保护外层。当这些铝硅酸锂玻璃被陶瓷化(cerammed)，即热处理以产生成核结晶时，主要生成的晶相是β-锂霞石或β-石英固溶体。使用成核试剂(如TiO2和ZrO2)以引发玻璃的结晶。以这种方法制得的玻璃在0-600℃具有平均约为-1.4×10-7/℃的负膨胀系数。可在700-1400℃将涂覆的长丝热处理不超过1分钟而对这些铝硅酸锂玻璃的薄层进行陶瓷化，生成细粒状的晶相。冷却的外层会向涂覆光纤施加压缩应力。
美国专利5,426,714公开了采用具有低或负热膨胀系数的β-锂霞石铝硅酸锂作为聚合物树脂填料的光纤耦合器。该玻璃陶瓷是在1650℃在铂坩埚中熔融组合物而制得的。随后将该玻璃drigaged、陶瓷化并研成粉末。该专利还公开(第4栏第24-28行)了组成为15.56重量％Li2O、53.125重量％Al2O3、31.305重量％SiO2，在-40℃至+80℃测得的负热膨胀系数为-86×10-7/℃的β-锂霞石组合物。
本发明的目的是提供一种温度补偿的光学器件，它是与热无关的器件。
本发明的目的是提供一种温度补偿的光纤反射光栅器件，它是与热无关的器件。
本发明的目的是提供一种可承受冲击和振动的温度补偿的光纤反射光栅器件。
本发明的目的是提供一种具有稳定的中心波长的温度补偿的光纤反射光栅器件。
本发明的目的是提供一种稳定补偿的光纤反射光栅器件，其中光纤的光栅区是直的。
发明的概述
简单地说，本发明提供一种与热无关的光学器件的制造方法，它包括提供一种具有上表面的负膨胀基材；将热敏的正膨胀光学部件安装在该基材的上表面上；在至少两个间隔位置将该部件固定在基材上。
本发明的另一个方面是提供一种与热无关的光学器件，它包括具有上表面的负膨胀基材；在至少两个间隔的位置固定在所述基材上表面上的热敏的正膨胀光学部件。
本发明的另一个方面是提供一种与热无关的光纤光栅器件的制造方法，它包括提供一种具有上表面和第一端及第二端的负膨胀基材；将其中至少限定有一个光栅的光纤安装在基材的上表面上，使得光栅位于两端中间并与各端有一间距处；并在至少两个间隔的位置上将光纤固定在所述基材上。
本发明的再一个方面是提供一种与热无关的光纤光栅器件，它包括具有上表面和第一端及第二端的负膨胀基材；在至少两个间隔的位置上固定在所述基材上表面上的光纤；和限定在光纤中位于两端之间并与各端有一间距处的光栅。
本发明的新的方面具体列于所附的权利要求书中。下面参照附图对本发明较好实例进行的详细描述将进一步说明本发明及其其它目的和优点。
附图简述
图1是与热无关的光纤光栅器件实例的示意图；
图2是与热无关的光纤光栅器件第二个实例的示意图；
图3是与热无关的光纤光栅器件第三个实例的示意图；
图4是图3所示固定槽的放大图；
图5是与热无关的光纤光栅器件第四个实例的示意图；
图6是β-锂霞石玻璃陶瓷的热膨胀曲线图；
图7是β-锂霞石玻璃陶瓷的热膨胀曲线图；
图8是与热无关的光栅中心波长的曲线图；
图9是与热无关的光纤熔凝耦合器件实例的示意图；
图10是与热无关的平面波导器件实例的示意图。
发明的详细描述
本发明热敏光学器件包括光波导、UV光产生的光纤光栅和光纤耦合器。在本发明器件中使用的光纤反射光栅(如Bragg型UV光引发的光栅)是本领域的熟练技术人员所周知的。
在本发明中，采用的使器件与热无关的方法是在温度变化时产生负膨胀以补偿光纤折射率的正变化。要求膨胀系数具有-50×10-7/℃的数量级，由于应力-光学(optic)效应，也许还要更高一些。在这种方法中，将含有光栅的光纤(最好在拉伸状态下)安装在使光纤发生负的热膨胀的基材上。因此，当温度上升时，拉伸减小，但是永不让光纤处于压缩状态(因为这在力学上是不稳定的)。
光纤(如氧化锗-石英光纤)被固定在本身具有负膨胀系数的基材上。主要由热漂移造成的光纤折射率的增加受到负机械膨胀的补偿。这种负膨胀是由本身具有负膨胀系数的石英基玻璃陶瓷材料制成的基材引起的。负膨胀是通过高温加热(例如约1300℃)引发玻璃陶瓷中的微晶进行重建性的相变，形成高度有序的β-锂霞石(即填密的β-石英)结构而获得的。
已确定了一种作为基材的材料(β-锂霞石)，它在宽的温度范围(如-40-85℃)提供补偿，对于蠕动在机械上是坚固的并显示出最小的热滞。在某些应用中甚至可容忍更宽的温度范围。β-锂霞石材料基于高度有序的铝硅酸锂玻璃陶瓷，该玻璃陶瓷本身是含有铝和锂的β-石英的填密衍生物。还需要加入大量的氧化钛(如＞2重量％)作为成核剂以引发固溶体结晶，以便减小粒径并降低由于晶粒间微小断裂造成的热滞。
较好的β-锂霞石固溶体的化学计量处于LiAlSIO4(Li2O∶Al2O3∶2SiO2＝1∶1∶2)和Li2Al2Si3O10(Li2O∶Al2O3∶3SiO2＝1∶1∶3)之间，加入成核试剂TiO2并任选地加入ZrO2的方式应能产生次要相Al2TiO5或ZrTiO4(最好是前者)以获得最小的热膨胀系数。
这种玻璃陶瓷具有真正的负膨胀微晶相，沿一根轴(c-轴)具有强的负膨胀，沿另一根轴(a-轴)具有适度的正膨胀，在一个宽的温度范围内是机械稳定的，无热滞或物理性能下降。
以重量百分数计，合适的玻璃陶瓷的组成如下：SiO2 43-55％，Al2O3 31-42％，Li2O 8-11％，TiO2 2-6％，ZrO4 0-4％。
本发明β-锂霞石基材最好是热膨胀系数为-30×10-7-90×10-7/℃，较好为-50×10-7～-75×10-7/℃，最好为-55×10-7/℃的材料。
为了制造具有这种负膨胀程度的材料，必须对β-锂霞石进行高度排序，形成交替的AlO4和SiO4四面体。这可在接近1300℃的最高温度将结晶相加热至少3小时，最好约4小时而实现。为了防止玻璃破裂，采用一种加热过程，它要求在一个温度范围内对玻璃进行加热，在结晶过程中使粘度保持在要求的接近5×1010泊的范围，从而防止松弛或断裂。
现有技术制得的β-锂霞石材料不是板状的，而是制成薄覆盖层或碾碎的粉末。为了制造具有要求尺寸(可能数厘米长)的玻璃-陶瓷基材，要求玻璃具有一定的稳定性。必须在金属台面或模具中将熔融的玻璃浇铸成薄板(如厚度＜0.5英寸)，使之快速冷却。随后在约700-800℃将玻璃退火数小时，接着缓慢冷却以避免不合要求的应力。
β锂霞石组合物的例子
实施例1
在坩埚中在1600℃熔融含有(以重量百分数计)50.3％SiO2、36.7％Al2O3、9.7％Li2O和3.3％TiO2的组合物，随后将玻璃浇铸在冷钢板上，形成约0.25-0.5英寸厚的圆盘。接着将玻璃板切割成条，将其以300℃/小时的速率加热至715℃，以140℃/小时的速率加热至765℃，以300℃/小时的速率加热至1300℃并将其在该温度放置4小时，接着以炉子的冷却速率将其冷却数小时，冷却至小于约100℃。
图6表示在2英寸(50mm)的实施例1材料组合物试样上的热膨胀测量结果，它给出了-78×10-7/℃的平均负膨胀系数(在25-150℃测得)和适度的热滞(由很相似的加热和冷却曲线为证)。
实施例2
在坩埚中在1600℃熔融含有(以重量百分数计)49.0％SiO2、37.1％Al2O3、9.6％Li2O和4.3％TiO2的组合物，随后将玻璃浇铸在冷钢板上，形成约0.25-0.5英寸(6.3-12.7mm)厚的圆盘。随后将平板切割成条，将其以300℃/小时的速率加热至715℃，以140℃/小时的速率加热至765℃，以300℃/小时的速率加热至1300℃并将其在该温度放置4小时，接着以炉子的冷却速率将其冷却数小时，冷却至小于约100℃。将冷却的试条再加热至800℃并冷却至环境温度，重复4次以将热滞降至最小。
实施例3
将一种与实施例2相同的组合物处理成相同的状态，但是冷却前在1300℃仅保持0.5小时，并且不进一步进行加热循环。
图7表示在实施例2和3的材料组合物上进行的热膨胀测量。实施例2的平均负膨胀系数为-52.8×10-17/℃(在25-150℃测定)并且由很相似的加热和冷却曲线可见其基本无热滞。在相同的温度范围内实施例3显示零膨胀，无热滞。
为了获得要求的负膨胀程度，最好使组合物在1300℃的最高温度放置约3-4小时，以获得高度有序的晶体相。在1300℃仅放置0.5小时的实施例3的材料具有为零的膨胀系数并且仍然相对无序即可为证。
热循环步骤对于获得满意的热滞不是主要的。但是，使用1-4次热循环步骤是有利的。加热速率约为300℃/小时，并在每次循环中将试条在800℃放置约1小时。
图1说明本发明的第一个实例。光纤反射光栅器件20包括由一块平的负膨胀材料块(如β-锂霞石)制成的基材22。在内部至少写有一个UV-产生的光栅26的光纤24被安装在表面28上，并在该表面两端的点30和32上固定于其上。由于重要的是总是保持光纤是直的并不会因为负膨胀而受到压缩，因此通常在拉伸下固定该光纤。固定前在受控的拉伸下放置光纤，在图中示意性地用使用重物34表示。适当地选择拉伸程度可确保在所有预期的使用温度下光纤均不会受到压缩，而使光纤在所有预期的使用温度下均处于拉伸状态。在具体的应用中，本领域的熟练技术人员可容易地计算出用于补偿负膨胀所需的拉伸程度。
固定材料可以是有机聚合物(如环氧胶粘剂)、无机玻璃料(如碾碎的玻璃、陶瓷或玻璃-陶瓷材料)或金属。在一个实例中用UV固化的环氧粘合剂将光纤粘结在基材上。也可以使用机械方法固定光纤。
一般来说，光纤反射光栅具有围绕光纤的覆盖层材料。在较好的封装方法中，光纤的光栅区覆盖层保持完整，而在光栅两端的基材固定区则除去覆盖层。但是可将器件中固定位置之间的覆盖层完全除去。可使用两种方法中的一种来除去覆盖层：非接触、非化学剥离法或常规的化学剥离法。
在另一个实例中(参见图2)，光纤不直接连接在基材上。由与基材不同的材料(如玻璃或陶瓷)制成的粘结垫40、42固定在基材的两端。光纤26在点44、46固定在粘结垫上。由于光纤和基材之间存在很大的热膨胀不匹配，因此与光纤和基材直接相连相比，这种粘结垫能获得更好的粘结垫与光纤的连接性能。合适的粘结垫的热膨胀系数介于光纤和基材的热膨胀系数之间，如在-50×10-7至5×10-7之间，最好约-20×10-7。或者，粘结垫可以是膨胀系数与光纤很匹配的熔凝石英。粘结垫可使得由热失配和光纤拉伸引起的该组合体的应力分散在更大的面积中，降低破裂和脱落的几率。用于连接光纤和粘结垫的连接材料与用于将光纤直接固定在基材上所用的材料相同，例如环氧胶粘剂、无机玻璃材料(如碾碎的玻璃、陶瓷或玻璃-陶瓷材料)或金属。
在另一个实例中(参见图3)，利用基材22的负膨胀在光纤上产生一个夹持力。连接装置(可以是在基材的突出部分54、56中的孔或槽50、52)是在室温形成于基材中的，其间隙稍微小于光纤。参见图4，通过将温度降至比预期的使用温度低的某一点，基材发生膨胀，使得光纤24能嵌入槽50中。随后对基材加热，使基材收缩，产生用于将光纤夹于槽中的夹持力。
在另一个实例中(参见图5)，光纤24在点30、32与基材相连，其中间一段光纤60衬有低模量阻尼材料62。这种在光纤和基材之间的低模量材料(如围绕光纤的硅橡胶覆盖层或硅橡胶衬垫、天然或合成橡胶或其混合物衬垫)可保护光纤免受外部干扰(如机械冲击或振动)。还可将光纤的弯曲减至最小。在另一个实例中，低模量材料被粘合在光纤和基材上。
在拉伸下固定光纤将改变器件的光学性能(如光栅的中心波长)。这可以通过偏置写有反射光栅的器件来顾及拉伸，或者在拉伸下固定未写有反射光栅的光纤(如掺杂氧化锗的石英光纤)，随后将光纤置于紫外光中以便在器件中原位制造光栅。
在本发明的典型实例中，中心波长的温度灵敏度约为0.0125nm/℃，中心波长的应力灵敏度为9克张力漂移0.125nm，裸光纤的直径为125微米，涂覆光纤的直径为250微米。光纤的强度＞200kpsi，因此具有很高的可靠性。
在β-锂霞石基材上的与热无关的光栅的例子
在对光折散敏感的光纤(Corning SMF-228光纤)中写入光栅，在100atm的氢室中对该光纤充氢1星期。从氢室中取出光纤以后，用机械方法剥去一段约30mm的覆盖层并将光纤置于240nm的激光下照射以产生光栅。随后用10kpsi拉力使用可紫外光固化的环氧粘合剂将光纤固定在基本按实施例2方法制得的β-锂霞石基材上。将装配的光栅加热至125℃2小时以扩散出残留的氢并消除紫外光引发的不稳定的空穴。将光纤在-40-125℃进行热循环。用完全相同的方法对一对照光纤进行处理，但是不将其固定在基材上。对于不连接在基材上的光纤，温度由-40℃升至+125℃时光栅中心波长改变约1.9nm(参见图8)，而对于连接在基材上的光纤仅改变0.2nm。
尽管本发明描述了紫外光引发的光栅，但是它也可用于封装其它热敏器件。例如，可将光纤耦合器和光波导固定在负膨胀基材上而使其与热无关。
光纤熔凝耦合器具有两根或多根沿其长度方向的一个或多个点上熔凝在一起的光纤并固定在基材上。这种耦合器是热敏的，具有某种程度的热不稳定性。特别热敏的是其中利用干涉效应，如Mach-Zehnder干涉仪的双锥形耦合器。可将这种耦合器固定在负膨胀的基材(如上面实施例2所述的β-锂霞石)而使其与热无关。参见图9，图9表示熔凝的双锥形耦合器器件70，它包括负膨胀基材72和固定在该基材上的两根光纤74、76。两根光纤在区域78、80熔凝在一起。在接近基材端部的位置82、84，这些光纤以与上面光纤反射光栅相同的方式与基材相连。
波导可限定在例如光纤或平面基材中。这些波导是热敏的，会导致某种程度的热不稳定性。将波导固定在负膨胀基材(如上面实施例所述的β-锂霞石)上可使其与热无关。参见图10，图10说明平面波导器件90，它包括负膨胀基材92，粘结固定在基材上的材料层94，用本领域的熟练技术人员众所周知的方法在该材料中形成的平面波导96。波导材料可以是例如掺杂的石英(如氧化锗硅酸盐)、其它合适的玻璃组合物、聚合物和半导体(包括具有增益的半导体，如激光二极管)。
本发明器件是完全无源的体系，机械上简单并证实是与热无关的。该器件的制造方法是有益的，因为它形成温度补偿的光学器件，这种器件能承受冲击和振动并且是热稳定的。
尽管结合较好的实例对本发明进行了说明，但是本领域的熟练技术人员可理解在不偏离本发明的精神和范围的情况下可进行许多改进和变化，这种变化和改进完全包括在所附的权利要求内。

Claims (40)

1.一种与热无关的光学器件的制造方法，它包括：
提供具有上表面的负膨胀基材；
将热敏的正膨胀光学部件安装在所述基材的上表面上；
在至少两个间隔的位置上将所述部件固定在基材上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述基材包括β-锂霞石玻璃陶瓷。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于以重量百分数计所述β-锂霞石包括SiO2 43-55％、Al2O3 31-42％、Li2O 8-11％、TiO2 2-6％和ZrO4 0-4％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述部件是用一层固定材料所固定的。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述固定材料是聚合物、玻璃料和金属中的一种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述光学部件是光纤光栅。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述光学部件是光纤耦合器，所述光纤耦合器具有至少两根沿其长度方向的一个或多个点上熔凝在一起的光纤。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述光学部件是波导。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述波导是平面波导。
10.一种与热无关的光纤光栅器件的制造方法，它包括：
提供具有上表面和第一端及第二端的负膨胀基材；
将具有至少一个光栅的光纤安装在基材的上表面上，使得光栅位于两端中间并与各端有一间距处；
在至少两个间隔的位置上将光纤固定在所述基材上。
11.如权利要求10所述的方法，它还包括在固定步骤前向光纤施加足够的拉力，以便在所有预期的使用温度下使光纤保持拉伸状态。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于在基材上表面上光栅和第一端之间的位置上以及光栅和第二端之间的位置上固定光纤。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于用一层固定材料固定光纤。
14.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述固定材料是聚合物、玻璃料和金属中的一种。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述聚合物是环氧粘合剂。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于固定步骤包括：将热膨胀系数介于光纤和基材的热膨胀系数之间的材料垫粘结在基材上表面的各个固定位置上，将光纤固定在各个材料垫上。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于在固定位置之间的基本整个光纤长度上的光纤垫有低模量阻尼材料。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于基材上表面的各个固定位置形成有槽，其尺寸在低于任何预期的器件使用温度时能接受光纤，并在通常的使用温度范围能夹持光纤，所述方法还包括：
将基材冷却至所述较低的温度；
将光纤***各个槽中；
将基材温热至通常的使用温度以夹持光纤。
19.如权利要求10所述的方法，其特征在于基材包括β-锂霞石玻璃陶瓷。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于以重量百分数计所述β-锂霞石包括SiO2 43-55％、Al2O3 31-42％、Li2O 8-11％、TiO2 2-6％和ZrO4 0-4％。
21.一种与热无关的光纤光栅器件的制造方法，它包括：
提供具有上表面和第一端及第二端的负膨胀基材；
将光折射敏感的光纤安装在基材的上表面上；
向光纤施加足够的拉力，以便在所有预期的使用温度下光纤均保持在拉伸状态；
在至少两个间隔的位置上将光纤固定在所述基材上；
将光纤置于紫外光照射下，在光纤中形成至少一个光栅，以便在安装步骤前或后使光栅位于两端之间并与各端具有一间距处。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述基材包括β-锂霞石玻璃陶瓷。
23.一种与热无关的光学器件，它包括：
具有上表面的负膨胀基材；
固定在所述基材上表面至少两个间隔的位置上的热敏的正膨胀光学部件。
24.如权利要求23所述的器件，其特征在于所述基材包括β-锂霞石玻璃陶瓷。
25.如权利要求24所述的器件，其特征在于以重量百分数计所述β-锂霞石包括SiO2 43-55％、Al2O3 31-42％、Li2O 8-11％、TiO2 2-6％、和ZrO4 0-4％。
26.如权利要求23所述的器件，其特征在于所述光学部件是光纤光栅。
27.如权利要求23所述的器件，其特征在于所述光纤部件是光纤耦合器，所述光纤耦合器具有至少两根沿其长度方向的一个或多个点上熔凝在一起的光纤。
28.如权利要求23所述的器件，其特征在于所述光学部件是波导。
29.如权利要求28所述的器件，其特征在于所述波导是平面波导。
30.一种与热无关的光纤光栅器件，它包括：
具有上表面和第一端及第二端的负膨胀基材；
固定在基材上表面的至少两个间隔的位置上的光纤；以及
限定在基材各端之间并与各端有一间距处的光纤中的光栅。
31.如权利要求30所述的器件，其特征在于所述光纤固定在基材上表面的第一和第二隔开的位置处，所述第一位置在光栅和第一基材端之间，所述第二位置在光栅和第二基材端之间。
32.如权利要求30所述的器件，其特征在于所述光纤是用一层固定材料所固定的。
33.如权利要求32所述的器件，其特征在于所述固定材料是聚合物、玻璃料和金属中的一种。
34.如权利要求33所述的器件，其特征在于所述聚合物是环氧粘合剂。
35.如权利要求31所述的器件，它还包括在所述第一和第二位置安装在光纤和基材之间的热膨胀系数介于光纤和基材的热膨胀系数之间的粘结垫，光纤被粘结在各个粘结垫上，各个粘结垫固定在基材上。
36.如权利要求31所述的器件，它还包括连接固定位置之间的基本整个光纤长度的低模量阻尼材料。
37.如权利要求31所述的器件，其特征在于各个固定位置包括一个槽，其尺寸在低于任何预期的器件使用温度时能接受光纤，并在通常的使用温度时能夹持光纤。
38.如权利要求30所述的器件，其特征在于所述基材包括β-锂霞石玻璃陶瓷。
39.如权利要求38所述的器件，其特征在于以重量百分数计所述β-锂霞石包括SiO2 43-55％、Al2O3 31-42％、Li2O 8-11％、TiO2 2-6％、和ZrO4 0-4％。
40.如权利要求39所述的器件，其特征在于所述β-锂霞石的负的热膨胀系数为-30×10-7～-90×10-7/℃。
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