光纤光学器件的封装方法与结构技术

一种光纤光学器件的封装方法，其特征在于包括：　　　　一具有特定功能的光学器件的次组合，其两端具有光纤延伸出来；　　　　该光学器件的次组合的第一端套进一环帽，利用接合剂渗入该环帽与该光学器件的次组合间的狭小间隙内，而将其紧密结合及密封；　　　　在该光学器件的次组合的第二端预留一段光纤，长度为ｄ１；　　　　在该光学器件的次组合第二端所预留的一段光纤ｄ１后面，剥除另一段光纤的被覆层，长度为ｄ２；　　　　该光学器件的次组合第二端的光纤套入一套管，该套管具有一仅能容纳光纤通过的中央孔洞，该套管完全覆盖该剥除掉被覆层的光纤，利用接合剂渗入该套管的中央孔洞与该剥除掉被覆层的光纤间的狭小间隙内，而将其紧密结合及密封；　　　　在该环帽及该套管外面套入一金属外封管，利用接合剂渗入金属外封管与环帽及套管间的狭小间隙内，而将其紧密结合及密封。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤通讯的光学器件的封装方法与结构，特别是利用毛细作用将接合剂渗入一光学器件的次组合与各部件之间的微小间隙内，而达到致密接合及密封的封装方法与结构。
技术介绍
目前一般光纤通讯的光学组件的封装，大都是利用接合剂将光学组件及必要部件黏合在一起作成次组合(sub-assembly)，然后再以焊锡技术将其封装成整体密封的产品，图1显示一种利用焊锡技术制造的公知光塞取滤波器(Optical Add/Drop Filter)的封装剖面图，其是先利用接合剂将各组件组合成入射端(common port)30及穿透端(pass port)31，然后再以焊锡技术将入射端30及穿透端31组合。该入射端30的双纤准直器(dual fiber collimator)包括一双光纤尾纤(dual fiber pigtail)2、一对光纤(fiber)3a、3b、一第一折射率渐变透镜(GRIN lens)4、一第一玻璃套管(glass tube)8a及一滤波片(filter)5，而该穿透端31的单纤准直器(single fiber collimator)包括一第二折射率渐变透镜6、一单光纤尾纤7、一光纤3c及一第二玻璃套管8b。当该光塞取滤波器操作时，至少两个以上的不同波长光讯号从入射端30的光纤3b射入，其中某一个特定波长的光讯号会通过滤波片5，然后经第二折射率渐变透镜6聚焦在第二玻璃套圈7的左端面，再由光纤3c输出；其它波长的光讯号则被滤波片5反射，经第一折射率渐变透镜4聚焦在第一玻璃套圈2的右端面，再经由光纤3a输出。光学组件的性能及长期使用的稳定性与环境密封性息息相关，图1中入射端30的第一玻璃套管8a与双光纤尾纤2及第一折射率渐变透镜4间具有一狭小间隙(大约0.005～0.3mm)，利用毛细作用将接合剂渗入该间隙内，以达到紧密接合及密封的效果，接着用一金属套管9a套在第一玻璃套管8a外面，再以接合剂填入两者之间的微小间隙(大约0.005～0.3mm)内，以达到紧密接合及密封的效果；穿透端31的接合方法与前述方法相同，利用接合剂填入第二玻璃套管8b与单光纤尾纤7及第二折射率渐变透镜6间的狭小间隙内，接着用一第二金属套管9b套在第二玻璃套管8b外面，再以接合剂填入两者之间的微小间隙内，以达到紧密接合及密封的效果。当入射端30与穿透端31组合时，入射端30的特定波长光源进入穿透端31的光强度需达到最大值，亦即插入损失(insertion loss)需最小，封装时，为使穿透强度达到最大值，穿透端31的位置相对于入射端30会产生偏移及倾斜，亦即穿透端31与入射端30不会在同一轴线上，因此，外封管(housing tube)11与第一金属套管9a及第二金属套管9b之间的间隙必须预留较大的余裕空间(约0.1～1.5mm)，方能使穿透端31及入射端30在外封管11内得到最佳的耦合。外封管11与第一金属套管9a及第二金属套管9b之间的间隙较大，一般都是用焊锡方法(solder process)接合，首先调整穿透端31及入射端30的相对位置，当两者耦合(coupling)到最佳光强度时，再以焊锡12将外封管11与第一金属套管9a及第二金属套管9b接合密封。公知的光塞取滤波器的封装方法是先以接合剂渗入各组件间的狭小间隙内而形成紧密接合的光学组件的次组合，然后再以焊锡制备过程组合成一体的密封产品。然而在焊锡制备过程中，组件会受热，且同时需作耦光调整，操作不易；焊锡制备过程所造成的微应力会渐渐释放，而影响光学性能及长期使用的稳定性；此外，必须额外使用两个金属套管及两个玻璃套管，且金属套管及外封管需镀金才能与焊料紧密结合，会增加整体组件体积及材料成本。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种光纤光学器件的封装方法与结构，以解决公知的光纤光学器件的封装中的焊锡制备过程的如下缺点在焊锡制备过程中，组件会受热，且同时需作耦光调整，操作不易；焊锡制备过程所造成的微应力会渐渐释放，而影响光学性能及长期使用的稳定性；必须额外使用两个金属套管及两个玻璃套管，且金属套管及外封管需镀金才能与焊料紧密结合，会增加整体组件体积及材料成本。本专利技术的技术手段包括如下方法一具备特定功能的光学器件的次组合，其两端具有光纤延伸出来；该光学器件的次组合的第一端套进一环帽，利用接合剂渗入该环帽与该光学器件的组合间的狭小间隙内，而将其紧密结合及密封；在该光学器件的次组合的第二端预留一段光纤(长度为d1)；在该光学器件的次组合第二端所预留的一段光纤d1后面，剥除另一段光纤的被覆层(长度为d2)；该光学器件的次组合第二端的光纤套入一套管，该套管具有一仅能容纳光纤通过的中央孔洞，该套管完全覆盖该剥除掉被覆层的光纤，利用接合剂渗入该套管的中央孔洞与该剥除掉被覆层的光纤间的狭小间隙内，而将其紧密结合及密封；在该环帽及该套管外面套入一金属外封管，利用接合剂渗入金属外封管与环帽及套管间的狭小间隙内，而将其紧密结合及密封。本专利技术还提供一种采用上述封装方法的光纤光学器件的封装结构，其包括一光学器件的次组合，其两端具有一条或多条光纤延伸出来；该光学器件的次组合的第一端套进一环帽；在该光学器件的次组合的第二端预留一段光纤，长度为d1，并于其后方剥除另一段光纤的被覆层，长度为d2；该光学器件的次组合第二端的光纤套入一套管，该套管具有一仅能容纳该光纤通过的中央孔洞，该套管完全覆盖该剥除掉被覆层的光纤；在该环帽及该套管外面套入一金属外封管。和公知的封装方法比较，本专利技术主要利用接合剂渗入各部件间的狭小间隙内，而达到紧密接合及密封的良好效果，不需在耦光时用到焊锡制程，故能得到光学性能更佳、长期使用稳定及节省成本的光纤光学器件。附图说明图1显示公知的光塞取滤波器以焊锡封装的剖面图；图2显示小型化光塞取滤波器的光学器件的次组合的示意图；图3显示本专利技术的小型化光塞取滤波器封装结构的第一种实施例的剖面图；图4显示本专利技术的小型化光塞取滤波器的封装结构中，在玻璃套管后面预留一段光纤长度以缓冲因温度变化所产生的应力的示意图；图5显示光学器件中的局部区域长度为20mm且光学器件的次组合的膨胀系数为7×10-6/℃时，金属外封管的膨胀系数与预留的光纤长度d1的关系图；图6显示另一种形式的光学器件以本专利技术的封装方法封装的示意图；图7显示本专利技术的封装结构的第二种实施例，光学器件的次组合两端都用套管方式封装；以及图8显示本专利技术的封装结构的第三种实施例。其中，附图标记说明如下2-双光纤尾纤 3a、3b、3c-光纤4-第一折射率渐变透镜 5-滤波片6-第二折射率渐变透镜 7-单光纤尾纤8a-第一玻璃套管 8b-第二玻璃套管9a-第一金属套管 9b-第二金属套管11-外封管12-焊锡30-入射端31-穿透端200-第一渐变折射率透镜 201-第二渐变折射率透镜210-双光纤尾纤 220-单光纤尾纤230-滤波片 241-环帽242-套管 243-金属外封管245-中央孔洞 250-接着剂270、271、272、273-光纤 272c-光纤291、292、293、294、295-间隙 272a、273a-光纤310、330-光学器件的次组合300-光纤准直器320-局部区域 351-罐装结构(TO-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄裕文，高瑞成，黄智伟，
申请(专利权)人：波若威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：