一种用于对接光导纤维（１）、（２）或波导槽的新装置，其中制造了两个匹配的表面轮廓，一个轮廓（７）、（８）在包含光纤或波导槽的边缘面的平面上，而另一轮廓（９）、（１０）在光纤或波导槽被与其匹配的一个表面上。当此二表面被相互连接时，该匹配的表面轮廓以一固定且唯一的位置被端面锁定。由此定位在匹配表面的一预定位置上的光纤或波导槽的边缘。可在光纤（１）、（２）本身的边缘面上，或在边缘表面的外延表面上，产生匹配的表面轮廓。该对接装置可被用于连接诸如透镜或光源的其它光学元器件。定型方法是可行的，其中端面锁定体的组合被堆接在一起以对齐这些光学元器件。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体是属于光学元器件领域，特别是有关光导纤维和其它光学元器件的对接手段。
技术介绍
光导纤维已广泛地应用于许多领域，尤为著名的是光导纤维通讯。在八十年代，光导纤维通讯主要是用于电话中心办公室之间的连接。在这种情况下，一根光导纤维可以运载成千上万个电话(声音)频道，那么，光导纤维元器件(如光导纤维之间的连接器和机械熔接器)的成本就不是一个关键问题。然而，当光导纤维通讯步入独个的办公室及住宅区尤其是作为信息高速公路建设的一部分时，这些光导纤维元器件的成本问题则变得很重要。确切地说，光导纤维元器件的成本问题现在已成为用光导纤维建造信息超高速公路的最大障碍。为使光导纤维得以更广泛的应用，这些元器件的成本应降低10倍左右。光导纤维连接器和机械熔接器的高成本是由于光导纤维的横截面大小的缘故。同样的原因也使得光导纤维和集成光学平面状槽式波导的配对成本很高。最常见的光导纤维，单模光纤，其芯心的直径约9个微米。该芯子外面同心地包有直径约125微米的包层。当两根单模光纤，或一光导纤维与一槽道波导相配对时，光纤芯子之间，或光纤芯子波导的槽道的对齐的横向偏差不得大于一个或二个微米。为了使光导纤维之间的配对能达到如此精度，每根光纤维插入一个管子或插头中。其中，管子或插头的大小约2-3毫米(1毫米＝1000微米)，它的内径(ID)约125微米。通过将这些插头在另一个叫作套筒的管子内对齐就可实现光导纤维之间的对齐。这种对接方法要求套筒中洞孔的直径片插头的直径略大1-2个微米，插头中洞孔与插头中心线的偏差少于1-2微米，插头中洞孔的直径比光纤的直径略大1-2个微米，光纤的直径是在125微米左右，其中偏差不得大于1-2个微米，而且光导纤维芯子须位于该光纤的中心，其偏差不得大于1微米。以上这些对尺寸方面的严格要求使得光导纤维连接的成本大大增加，而且在某种程度上也使光导纤维成本增加。光导纤维与槽道波导之间的连接(比如在集成光学调制器中或平面波导耦合器中)的困难程度与光纤之间连接的困难程度极为相当，这两样也导致这种连接的高成本。只要光导纤维之间的连接必须满足以上的这些严格成本，则光导纤维元器件的成本永远也不可能低到使光导纤维能得以广泛应用的程度。在连接其它光学元器件，如激光二极管，发光二极管和透镜时，相似的技术难题同样存在。这种对接经常也可以在许多与光导纤维有关的包装中发现。举个例子，从激光二极管中发出来的光经过一聚集透镜而耦合到一光导纤维中，这些光学元器件沿光轴方向的对齐程度必须好于1个微米。专利技术公开相应地，本专利技术的主要目的是设计一个变通的办法来实现光导纤维与光导纤维、波导槽道，光源和透镜以及其它光学元器件之间的连接。本专利技术的最终目的是为了降低包括光导纤维，集成光学波导、光源、探测器，以及其它相关光学元器件的光学对接成本，从而最大程度地增加纤维光学对信息高速公路建设的贡献。本专利技术基本上是采用表面构体方式来实现光导纤维与光导纤维或其它光学元器件之间的对接。在本专利技术中，共采用两块表面构体，其中一块表面构体位于一光导纤维的终端面上，或位于该光纤的终端面的拓伸，而另一块相配对的表面构体则位于其它光导纤维或光学元器件的终端面上或该终端面的横向拓伸上。这些终端面上的表面构体是如此设计，使得当两表面构体相对时它们能稳定地锁定在相配对的位置上，这种全新的配对机制在本专利技术中被命名为“端面锁定”。这些表面构体中包含有许多精细结构，而这些精细结构的宽度和深度与光导纤维的大小相当，这使得它们的准齐分辨率可以在微米量级，甚至更高。我们可方便地在光导纤维末端表面上产生轮廓，首先在制造光纤时，在光纤中掺入杂质，使得光纤的横截面上有一恰当杂质分布，然后使用适当的化学刻蚀剂非均匀地刻蚀此光纤的未端，其刻蚀的速率取决于杂质的种类与浓度。另一方法是利用掺杂的区域导引紫外光去照射紫外光硬化的高分子材料，因而在光纤未端形成端面锁定的特征，而且光刻技术可以用来制作具有亚微米精度的表面构体。相似的制作方法也可以应用于集成光学波导的终端面以及其它需要光学对接的光学元器件上。在本专利技术中，模块式对接方式也是可能的。在该方式中，将许多端面锁定构体按一选定的方式堆积组合在一起，一个端面锁定构体位于另一构体之上，从而实现许多光学元器件的对齐。附图简述附图说明图1所示的是二根光导纤维，它们处于终端面相准齐的位置。图2简要地示明了图1中的光导纤维位于常规准齐构体中的连接器插头内。图3所示的是图2中的构体沿U-U′平面的横截面图。图4所示的是本专利技术的一种基本构体。该构体是用于实现如图1中所示的两光导纤维之间的对齐。图5显示图1中光纤的正面及侧面，此光纤的未端被加上一新奇的端面锁定接合的特征。图6显示两个如图1的光纤，它们已被改造以致其末端，俱有相匹配的端面锁定特征。图7显示两个如图1的光纤，它们具有端面锁定的特征，及一个端面锁定插体位于其间。图8显示一光纤于其蕊心之外有额外的槽道，此槽道有较高的折射率。图9显示一种在图8的光纤上产生端面锁定特征的方法藉着额外的槽道使得紫外光硬化的高分子材料得到曝光。图10显示一如图1的光纤，此光纤有掺入杂质的管状同心圆的区域，此掺杂区域可藉由化学方法非均匀地刻蚀。图11与图10相同，但其管状的掺杂已被非均匀地化学刻蚀，以产生一新奇的端面锁定的轮廓。图12显示图11中的光纤，其相同的另一光纤，以及接合此二光纤所需的端面锁定插体。图13显示图12中的端面锁定插体的X-X′截面。图14显示如图12或13中的端面锁定插插其已被改造具有一伸出的薄片在其X-X′面上。图15显示一具有端面锁定特征的光纤，此光纤可与如图11中的光纤直接接合。图16显示一常规光纤。图17显示一如图16中的光纤，其蕊心已被非均匀地刻蚀以产生端面锁定的轮廓。图18显示一如图17的光纤，与其相同的另一光纤，及一端面锁定插体介于其间。图19显示一具有凸起的端面锁定特征的光纤，此光纤可与图17中的光纤直接接合。图20与图18相同，除了端面锁定插体是一段光纤，此光纤的两端有相匹配的轮廓。图21与图18相同，除了在蕊心之外部加了额外的导光槽道。图22显示图21的Y-Y′及Z-Z′截面。图23与图22相同，除了为方向对齐而加上的锁轮。图24与图3相同，除了其光纤末端具有端面锁定轮廓，使得此光纤可与端面锁定插体接合。图25显示一图24中的连接器插头，此插头已被改造以致与端面锁定插体连成一体。图26显示图25中的端面锁定插体的正面。图27与图25相同，除了其中的端面锁定插体被图24或26中所示的那个取代。图28与图24相同，除了其中的端面锁定插件被图20中所示的那个取代。图29显示一具有端面锁定轮廓于其表面的项环。图30显示图29的正面。图31显示一光纤插入图29中的项环的中孔。图32显示一项环，其端面锁定轮廓与图29中的相匹配。图33显示两光纤分别插入如图29及32中的项环的中孔。图34显示图29及32中的项环经过稍加修改。图35显示两光纤插入图34项环的中孔。图36显示两相同的项环及一端面锁定插体位于其间。图37显示图34中的一项环的正面。图38显示两光纤分别插入图36的项环的中孔。图39显示图38中的项环经由端面锁定插体而被锁定在接合位置，因而将光纤对齐。图40显示与图24相同的插头组合，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一光学连接装置包括：一光学元件；第一个端面锁定表面；和第二个端面锁定表面；其中光学元件位于第一端面锁定表面上的预定位置，此第一端面锁定表面上有第一类表面轮廓；第二端面锁定表面上有第二类表面轮廓，此二表面轮廓是相匹配的，因而当 此二表面轮廓面对面压在一起时能相互锁定在一起，藉由此二端硕锁定表面光学元件能固定在恰当的位置上。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：桑K西姆，
申请(专利权)人：桑K西姆，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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