包括提供核心和覆层折射率匹配的折射率匹配弹性固体层的光纤开关及相关方法技术

本发明专利技术涉及一种光纤开关(230)，其可包括具有相应第一端面和第二端面(203，204)的第一成角度光纤和第二成角度光纤(231，232)。所述第一成角度光纤和第二成角度光纤(231，232)各自可包括具有核心折射率(n1)的核心(235，236)和围绕所述核心且具有不同于所述核心折射率的覆层折射率(n2)的覆层(237，238)。所述光纤开关(230)可进一步包括第一折射率匹配弹性固体层(240)，其具有耦合到所述第一端面(203)的近端面和与所述近端面相对以便可重复以光学方式耦合到所述第二端面(204)的远端面。所述第一折射率匹配弹性固体层(240)可具有与所述核心和所述覆层的折射率匹配的折射率型态。所述光纤开关(230)也可包括至少一个致动器(255)以用于在耦合位置与非耦合位置之间相对移动所述第一成角度光纤和第二成角度光纤(231，232)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学波导和光纤领域，且更具体说来，涉及光纤连接器、波导装置和相关方法。
技术介绍
光纤通常在电信中用于短距离和长距离传送数据信号。相对于其它通信媒体，例如金属线，光纤的优点在于信号以较低损耗沿其传播，且信号也较少受到电磁干扰。光纤也采用极高带宽(即数据传输率)。光纤还可用于照明，且可包裹成束状且在例如光纤相机中用于载运影像。光纤也可用于其它应用中，例如传感器和激光。然而，光纤的一个缺点在于与导线导体相比其较难耦合在一起，原因在于连接点处的不连续可导致光反射和光损耗，从而显著降低信号质量。一种接合光纤的方法为使用机械熔接机，其将两个光纤末端对准且熔合在一起。虽然此方法在光纤之间提供损耗极低的连接，但熔合耦合器通常极为昂贵，且因此对于许多实施方案都不实用。熔接机形成永久性连接且不太适于临时拼接或打算制成临时或动态的其它连接。用于一些光学界面中的另一种方法是应用折射率匹配材料，例如液体或凝胶。虽然这些材料一般可经调配以匹配光学介质的折射率，但可能会因折射率匹配材料的迁移和非所要区域的污染而出现问题。此外，所述材料有吸引尘埃的倾向，并且一旦污染，通常难以清除。吉尔兰德(Gilliand)等人的美国专利第5，778，127号揭示一种光学收发装置，其具有外壳，所述外壳包括与透镜对准的二极管封装且具有注入其间的光学填料组合物。光学填料组合物包含可用作折射率匹配元件的硅酮弹性体作为定位和锁定构件，或光学衰减器。用于光纤连接器或终端的其它示范性方法阐述于以下参考文献中金(King)等人的美国专利第5，619，610号；奥林(Olin)等人的美国专利第5，515，465号；阿洛伊西奥Jr. (Aloisio, Jr.)等人的美国专利第6，501，900号；菲拉斯(Filas)等人的美国专利第6，097，873号；和柯克(Corke)等人的美国专利第5，058，983号。
技术实现思路
因此，鉴于前述
技术介绍
，本专利技术的一个目的为提供一种提供增强的光学互连的光纤开关及相关方法。此目的和其它目的、特征和益处是由光纤开关提供，所述光纤开关可包括具有相应第一端面和第二端面的第一成角度光纤和第二成角度光纤。第一成角度光纤和第二成角度光纤各自可包括具有核心折射率的核心，和围绕所述核心且具有不同于核心折射率的覆层折射率的覆层。光纤开关可进一步包括第一折射率匹配弹性固体层，其具有耦合到第一端面的近端面，和与近端面相对以便可重复以光学方式耦合到第二端面的远端面。第一折射率匹配弹性固体层可具有匹配核心和覆层的折射率的折射率型态。光纤开关也可包括至少一个致动器以用于在耦合位置与非耦合位置之间相对移动第一成角度光纤和第二成角度光纤。因此，光纤开关由此为相对较持久的且提供所要以光学方式耦合特性。更具体说来，近端面可以化学方式结合到第一端面，且远端面可具有低粘性以便可以机械方式直接重复耦合到第二端面。此外，第一折射率匹配弹性固体层的低粘性远端面与第二端面相对挤压时其表面性质可界定缺少气穴的湿润界面。另外，光纤开关可进一步包括第二折射率匹配弹性固体层，其具有以化学方式结合到第二端面的近端面，和与近端面相对以便可以机械方式重复以光学方式耦合到第一折射率匹配弹性固体层的低粘性远端面的低粘性远端面。举例来说，第一成角度光纤可包括接合在一起的第一对横向光纤末端，且第二成角度光纤可包括接合在一起的第二对横向光纤末端。另外，第一折射率匹配弹性固体层可包含例如丙烯酸酯聚合物。在一些实施例中，第一端面可与第一光纤的轴线的垂直线成倾斜角度，且第一折射率匹配弹性固体层可具有均一厚度且匹配所述倾斜角度。举例来说，第一光纤和第二光纤各自可包含多模光纤，且所述至少一个致动器可包含至少一个压电致动器。另外，第一折射率匹配弹性固体层可包含具有在所需工作波长下匹配核心的第一折射率的中心区，和围绕核心且具有在所需工作波长下匹配覆层的第二折射率的区域。第一折射率匹配弹性固体层也可包含具有在所需工作波长下匹配核心的第一梯度折射率的中心区，和围绕核心且具有在所需工作波长下匹配覆层的第二折射率的区域。用于制造光纤开关的相关方法可包括形成具有相应第一端面和第二端面的第一成角度光纤和第二成角度光纤。第一成角度光纤和第二成角度光纤各自可包括具有核心折射率的核心，和围绕所述核心且具有不同于核心折射率的覆层折射率的覆层。所述方法可进一步包括形成具有耦合到第一端面的近端面和与近端面相对以便可重复以光学方式耦合到第二端面的远端面的第一折射率匹配弹性固体层，其中第一折射率匹配弹性固体层可具有匹配核心和覆层的折射率型态的折射率型态。所述方法也可包括定位至少一个致动器以用于在耦合位置与非耦合位置之间相对移动第一成角度光纤和第二成角度光纤。附图说明图IA和IB为可重复光纤互连装置的横截面示意图(分别以耦合和非耦合位置显示)，其包括提供根据本专利技术的核心折射率匹配的折射率匹配弹性固体层。图2A和2B为包括第一折射率匹配弹性固体层和第二折射率匹配弹性固体层的图IA和IB的可重复光纤互连装置的一个替代性实施例的横截面示意图。图3和4为用于图IA和IB的互连装置的一个替代性实施例中的具有成角度末端的光纤的横截面示意图，分别以存在和不存在相应折射率匹配弹性固体层显示。图5A和5B为包括用于光纤的套圈座架的图IA和IB的可重复光纤互连装置的一个替代性实施例的横截面示意图。图6为说明用于制造图IA和IB的互连装置的方法方面的流程图。图7A和7B为可重复光纤互连装置的横截面示意图(分别以耦合和非耦合位置显示)，其包括提供根据本专利技术的核心和覆层折射率匹配的折射率匹配弹性固体层。图8为图7A和7B的折射率匹配弹性固体层的端视图。图9为具有梯度折射率的图8的折射率匹配弹性固体层的一个替代性实施例的端视图。图10为说明用于制造图7A和7B的互连装置的方法方面的流程图。图11为说明用于制造图8的折射率匹配弹性固体层的方法的一系列示意图。图12为用于图7A和7B的互连装置的一个替代性实施例中的具有成角度末端和相应折射率匹配弹性固体层的光纤的横截面示意图。图13为用于图7A和7B的互连装置的一个替代性实施例中的光纤和相应套圈座架的横截面示意图。图14为图7A和7B的互连装置的一个替代性实施例的横截面示意图，其中第一光纤和第二光纤具有不同核心尺寸，且折射率匹配弹性固体层具有梯度核心部分，由此提供GRIN透镜互连结构。图15A和15B为包括根据本专利技术的折射率匹配弹性固体层的光纤开关(分别以耦合和非耦合位置显示)的横截面示意图。图16为说明用于制造图15A和15B的光纤开关的方法的流程图。图17为说明用于制造图15A和15B的光纤开关的一个替代性实施例的方法的流程图，所述光纤开关包括提供核心和覆层折射率匹配的折射率匹配弹性固体层。图18为一系列表格，其可用以计算适用于根据本专利技术的互连装置和光纤开关中的折射率匹配弹性固体层的初始组成。图19为可用于形成适用于根据本专利技术的互连装置化光纤开关中的折射率匹配弹性固体层的示范性丙烯酸酯单体的一系列化学式。图20和21为示范性光引发剂的化学式，所述光引发剂可包括在适用于根据本专利技术的互连装置乎光纤开关中的折射率匹配弹性固体材料调配物中。图22为适用于根据本专利技术的互连装置和光纤开关中的折射率匹配弹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：劳伦斯·韦恩·沙克莱特，
申请(专利权)人：贺利实公司，
类型：发明
国别省市：