用于尾纤连接系统的自动光学芯片保持器技术方案

一种自动光学芯片保持器，用于在一尾纤连接系统中将一光学芯片精确地定位在一个三维空间的预定位置上，以使光学芯片在尾纤连接系统中对准。一步进电动机在ＰＬＣ控制器的控制下驱动可调组件来定位光学芯片。在对准之后，在尾纤连接过程中，通过可调夹盘组件将光学芯片夹紧以防止光学芯片移动离开对准位置。这样可以大大减少由于胶接失败和由于收缩应力所造成的不对准。夹紧件在与芯片的接触点上采用柔软的弹性材料。因此，可对芯片施加均匀的压力，可吸收微振，减少芯片的损坏，并且无须对夹盘组件的运动进行精确的控制。这种自动芯片保持器的设计可允许用最小的操作劳力来自动地装载光学芯片以及自动地卸载尾纤连接后的光学芯片。这种自动的芯片保持器还可以适应各种不同尺寸的芯片，而无须改变保持器件的夹盘组件的尺寸。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1.专利
本专利技术总的涉及尾纤连接系统(pigtailing system)中的光学芯片(optical chip)保持器，特别是涉及用于在一个自动化的大规模尾纤连接(mass-pigtailing)系统中装载光学芯片和卸载尾纤连接后的光学芯片的自动光学芯片保持器。2.
技术介绍
在尾纤连接过程中，必须使光纤精确地、牢靠地对准集成光学芯片波导件。否则，通过最终形成的装置传播的光信号就会由于衰减和其它光学损失而严重地退化。此外，还不希望采取劳动强度高的加工工艺。从效率角度出发，最希望的是，用于装载光学芯片、精确对准、进行尾纤连接和卸载的整个尾纤连接过程是自动的和可重复的。已经考虑的一种方案涉及采用真空夹盘。通常，将光学芯片放置在一夹盘平台表面上，该表面具有连通于一气室(plenum)的空气管道。接着，将气室中的空气抽空，所形成的真空吸力可将光学芯片保持抵靠在所述平台表面上。然而，该方案有几个缺陷。首先，真空夹盘趋向于生成可能导致光学芯片发生小震动和摇晃的空气波动。因此，在胶合剂固化过程中，不能使光学芯片保持稳定。更重要的是，胶合剂固化过程中的收缩应力将导致光学芯片的波导件不能对准光纤或光纤集束块。结果是，该装置的可靠性较低，最终形成的光学损失较高。该方法的另一个缺陷是，它取决于劳动熟练程度。需要操作者用手来装载光学芯片以及卸下尾纤连接后的光学芯片。由于这是一个非常细致的操作，尾纤连接过程成功与否在很大程度上取决于操作者的经验。在另一个已考虑的方案中，采用一滑动机构来将光学芯片保持在位。利用光学芯片的基底来作为支承基准。虽然这样可以提高光学装置的稳定性，但最终形成的芯片的厚度偏离(thickness dispersion)会给该过程的可重复性带来负面影响。与上述方法一样，该方法也需要操作者用手来装载光学芯片以及卸下尾纤连接后的光学芯片。同样地，由于这是一个非常细致的操作，尾纤连接过程成功与否在很大程度上取决于操作者的经验。因此，需要一种能使光学芯片在尾纤连接系统中精确地、牢靠地和可重复地定位和对准的自动芯片保持器。另外，还需要这样一种自动芯片保持器，它只需操作者付出最小的劳动就可以自动地装载光学芯片以及卸载尾纤连接后的光学芯片。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上所讨论的传统系统中的问题。本专利技术的自动芯片保持器能自动地、精确地将光学芯片装载和定位在预定的位置上。芯片被夹紧在用于进行尾纤连接的位置上，这是通过能将芯片固定在二维平面中的柔软的弹性材料来实现的。弹性夹紧材料可弥补夹盘平台的硬表面上的不规整，从而使施加于芯片的压力更均匀地分布。因此，可大大减小微振现象并避免对芯片造成损坏，从而提高生产率。此外，在定位和对准过程中，夹紧材料的弹性可对相对较粗的定位调节加以弥补。在尾纤连接之后，操作者只需最小的劳力就可以将尾纤连接后的芯片自动地卸载。芯片保持器可适应各种形状和尺寸的光学芯片。本专利技术的一个方面是，涉及一种用于将光学芯片定位在一尾纤连接系统中的自动芯片保持器。光学芯片具有一配准边缘和一配准表面。该自动芯片保持器可将光学芯片定位在一个三维空间内，这个三维空间是一个具有x轴、y轴和z轴的直角坐标系。自动芯片保持器包括一支承座，该支承座具有一设置成平行于x轴的滑轨；一配准元件，该配准元件固定于支承座，用以在三维空间内限定一个对准位置；一可调夹盘组件，该组件可滑动地设置在滑轨上，用以使光学芯片在一器件互换位置和对准位置之间移动，可调夹盘组件可沿x轴方向移动，并且可响应沿x轴方向的一个力沿z轴方向调节；以及一驱动单元，该驱动单元连接于可调夹盘组件，用以对可调夹盘组件施加x轴的力。在另一个方面，本专利技术包括一种用于在一采用自动芯片保持器的尾纤连接系统中对一光学器件进行自动定位的方法。光学器件包括一配准边缘和一配准表面。自动芯片保持器包括一具有一滑轨的支承座、一固定于支承座并用于限定光学芯片在一个三维空间内的对准位置的配准元件，三维空间是一个具有x轴、y轴和z轴的直角坐标系。该定位方法包括如下步骤提供一可调夹盘组件，该组件可滑动地设置在滑轨上，用以使光学芯片在一器件互换位置和对准位置之间移动，可调夹盘组件可沿x轴方向移动，并且可响应沿x轴方向的一个力沿z轴方向作调节；以及施加x轴方向的力，以使光学芯片从一器件互换位置移动至对准位置。本专利技术的其余特征和优点将通过以下的详细描述来加以阐述，熟悉本领域的人员从描述中很容易部分地理解或实施本专利技术，本专利技术的揭示内容包括以下的描述、权利要求书以及附图。应该理解，前面的总的描述和以下的详细描述都仅仅是本专利技术的举例描述，旨在提供一个用于理解本专利技术的特性和特征的概括或框架。揭示内容中所包括的附图是为了进一步地理解本专利技术，这些附图构成说明书的一部分。各附图示出了本专利技术的各种实施例，它们与说明书中的文字一起用来解释本专利技术的原理和操作。附图简要说明附图说明图1是本专利技术的自动芯片保持器的侧视图；图2是本专利技术的自动芯片保持器的后视图；图3是一详示图，示出了在对准过程中沿Z方向施加的均匀的力；图4是本专利技术之配准元件的详示图；图5是本专利技术之可调夹盘组件的侧面详示图；图6是一详示图，示出了在对准过程中沿X方向施加的均匀的力；图7是本专利技术之可调夹盘组件的后侧详示图；图8是本专利技术之自动芯片保持器的器件互换位置的详示图；图9是本专利技术之自动芯片保持器的对准位置的详示图。对较佳实施例的详细描述现请参见本专利技术的较佳实施例，附图中示出了其中的一个例子。只要可能，附图中凡是相同的标号表示相同或类似的部件。图1中示出了本专利技术的自动芯片保持器的一个实施例，该保持器由标号10总的表示。按照本专利技术，该自动芯片保持器10包括一可调夹盘组件40，该组件可将光学芯片100移至三维空间中的一个精确的位置上。光学芯片100被设置在一弹性垫上，并靠近一弹性楔子，以保护芯片在夹紧过程中免遭损坏。在尾纤连接过程中，弹性材料可沿着水平方向和垂直方向施加均匀的夹紧力。这是一个重要的特征，藉此可以吸收微振，消除由于收缩应力所造成的芯片不对准。采用弹性材料还有其它的优点。其中，夹头的增量移动并不要求像具有硬的非弹性表面的夹紧件那样精确。如果非弹性夹紧件在芯片上施加过高的力，就可能损坏芯片。因此，必须以更严格的误差来进行运动控制，以避免这种损坏。另一方面，弹性材料是包容的，可以适应在夹紧时具有较粗增量移动的夹盘组件。因此，可以避免精确的运动控制以及相关的成本。还应注意，弹性楔子是可互换的，从而允许可调夹盘组件40接纳各种尺寸和性质的光学芯片。如上所述，自动芯片保持器10可以将光学芯片100定位在三维空间内的一个精确的位置上。在本文中，所谓“三维空间”是指具有相互垂直的x、y和z轴的特定坐标系。自动芯片保持器10的长度对应于x轴，宽度对应于y轴，高度对应于z轴。如文中所述和如图1所示，自动芯片保持器10包括一支承座12，该支承座可作为自动芯片保持器10的底座。支承座12包括滑轨14，滑轨是用来引导夹盘组件40沿x轴双向移动的突起部分。配准元件20连接于支承座12，并限定了光学芯片100在三维空间内的对准位置。可调夹盘组件40可滑动地设置在支承座12上，并在一器件互换位置和所述对准位置之间携带光学芯片100。可调夹盘组件40包括一可沿x轴移动的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在尾纤连接系统中对一光学芯片进行定位的自动芯片保持器，所述光学芯片具有一配准边缘和一配准表面，所述自动芯片保持器可将所述光学芯片定位在一个三维空间内，这个三维空间是一个具有ｘ轴、ｙ轴和ｚ轴的直角坐标系，所述自动芯片保持器包括：一 支承座，该支承座具有一设置成平行于所述ｘ轴的滑轨；一配准元件，该配准元件相对于支承座固定，用以在所述三维空间内限定一个对准位置；一可调夹盘组件，该组件可滑动地设置在所述滑轨上，用以使所述光学芯片在一器件互换位置和所述对准位置之间移动 ，所述可调夹盘组件可沿ｘ轴方向移动，并且可响应沿ｘ轴方向的一个力沿ｚ轴方向调节；以及一驱动单元，该驱动单元连接于所述可调夹盘组件，用以对所述可调夹盘组件施加ｘ轴的力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田永，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]