多层整体光纤密排模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于光纤与激光器连接的多层整体光纤密排模块，包括经微细加工技术制作的布满微细小孔的基板，以及多根通过粘合剂固定在基板小孔内的光纤，其中，所述的基板为一块整体基板，基板上的小孔呈多层排布，构成小孔阵列。本实用新型专利技术采用微细加工的整块基板，构成光纤规则排布的多层整体结构，达到高精度、高密度排布光纤的效果。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于光纤与激光器连接的光纤密排模块，具体涉及一种多层整体光纤密排模块。
技术介绍
光纤密排模块主要用在激光医疗设施、激光印刷制版等领域的光纤与激光器的连接中，其一边与多路激光器连接，另一边通过透镜聚光后照射到需要激光处理的材料上，起连接激光器、规则排列激光光斑的作用。光纤密排模块通常是将光纤放在周期排列的玻璃或者硅V型槽基板上，压上盖板后固化粘合剂形成的。在光纤密排模块中，为了提高效率，需要排列的光纤数很多。由于模块的长度受到光学系统的限制，单层的情况下光纤数不能很多。 浙江大学侯昌伦、杨国光通过减小光纤直径的办法来实现更高密度的光纤排列，中国技术专利“实现光纤密排线阵列中光点密接的光纤密排模块”(公告号CN201017077)已经在2008年2月6日授权。但是，减小光纤直径后光纤非常容易折断，给设备制造与使用带来了诸多不便。中国技术专利“大通量光纤密排模块”(公告号CN201859247U)采用多个双面对准的硅片实现了多层光纤密排，但由于硅片厚度的限制，不同层之间的间距较大，且多次操作容易带来累积误差。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种具有整体制作的、多层排布的、能在限定的区域内大幅度增加光纤数目的多层整体光纤密排模块。为实现上述目的，本技术采取的技术方案如下—种多层整体光纤密排模块，包括布满微细小孔的基板，以及多根通过粘合剂固定在基板小孔内的光纤，其中，所述的基板为一块整体基板，基板上的小孔呈多层排布，构成小孔阵列。进一步，如上所述的多层整体光纤密排模块，其中，所述的小孔在基板上均匀分布；相邻两层小孔之间交错排列。更进一步，如上所述的多层整体光纤密排模块，其中，基板上所有小孔的尺寸相同，且小孔的尺寸与光纤直径大小相匹配。再进一步，如上所述的多层整体光纤密排模块，其中，所述的小孔为方形柱状孔，小孔内壁与光纤的圆形横截面相切。上述多层整体光纤密排模块采取以下工序制作(I)采用微细加工技术制作布满小孔的基板；(2)在基板的小孔内穿入光纤；(3)在光纤与孔壁之间的缝隙中注入粘合剂并固化；(4)带光纤的基板装入磨抛夹具，并磨平、抛光基板表面。所述微细加工技术包括电火花加工、激光加工、超声加工、光刻、湿法刻蚀、等离子体干法刻蚀。所述的基板为金属片、玻璃片、硅片、陶瓷片、塑料片。所述的光纤为单模光纤、多模光纤、能量光纤。所述的粘合剂是指热固化环氧胶、丙烯酸酯类胶、聚酰亚胺胶、硅树脂胶。本技术的有益效果是1)基板是一次加工形成的整体，加工精度由微细加工技术保证，不存在多次叠加所造成的累积误差；2)小孔之间的距离由微细加工决定，与硅片厚度无关，可以允许更高密度的排列；3)采用二维密排，避免了一维长排所造成的光学 畸变。本技术采用微细加工的整块基板，构成光纤规则排布的多层整体结构，达到高精度、高密度排布光纤的效果。附图说明图I为本技术多层整体光纤密排模块的结构示意图；图2-1至图2-3为制作本技术多层整体光纤密排模块的工艺流程示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。如图I所示，本技术所提供的多层整体光纤密排模块包括一块完整的布满小孔的基板1，多条夹在小孔中间的光纤2，光纤与基板之间通过粘合剂3粘结。基板I上的小孔呈多层排布，构成小孔阵列，小孔在基板上I均匀分布。图I所示的四层四排基板的组装形式仅作为示例，而非对本技术进行限制。在本示例中，基板上相邻两层小孔之间交错排列，并且所有小孔的尺寸相同，小孔的尺寸与光纤直径大小相匹配。本不例中的小孔为方形柱状孔，小孔内壁与光纤2的圆形横截面相切，空隙内填充粘合剂3。当然，这些针对小孔结构的具体设计也仅作为示例，本领域的技术人员完全可以根据情况对具体设计形式进行改动，例如，柱状小孔可以设计成其它多边形结构，小孔的排布形式也可以根据需要进行变化。基板上的小孔可以通过微细加工技术进行制作，微细加工技术包括电火花加工、激光加工、超声加工、光刻、湿法刻蚀、等离子体干法刻蚀等。所述的基板可以采用金属片、玻璃片、硅片、陶瓷片、塑料片；光纤可以为单模光纤、多模光纤、能量光纤等；粘合剂可采用热固化环氧胶、丙烯酸酯类胶、聚酰亚胺胶、硅树脂胶等。本技术多层整体光纤密排模块的制作工艺流程参见图2-1至图2-3所示，包括以下工序(I)在硅片基板I上采用光刻、腐蚀工艺生产柱状小孔4，见图2-1 ；(2)在基板I的小孔4中插入一端裸露的光纤2，光纤的另外一端连接有标准的接头，使光纤紧贴孔壁，见图2-2;(3)在光纤2与孔壁之间的缝隙中注入粘合剂3，并固化，见图2-3 ；(4)将带有光纤的基板装入磨光、抛光夹具，磨平基板表面，将基板表面多余的光纤和粘合剂去除，并抛光基板表面，得到本示例的多层整体光纤密排模块。再请参阅图2-1所示，为本技术的光纤密排模块中布满小孔的基片的示意图。在单晶硅片的两个表面热氧化厚度为200纳米的二氧化硅，化学气相沉积厚度为140纳米的氮化硅。然后在硅片的一个表面旋涂厚度为I. 2微米的光刻胶。在表面带有光刻胶的硅片上方放一块具有特定图形的掩模板，用带有对准功能的光刻机曝光70秒，然后显影、清洗，在硅片表面形成与掩模图形对应的光刻胶图形。将带有光刻胶图形的硅片放入反应离子刻蚀机中，以60标准立方厘米/秒的速度充入四氟化碳气体，在13. 65兆赫兹的射频电场的激励下产生含有氟离子的等离子体，氟离子刻蚀未被光刻胶保护的氮化硅和二氧化硅，得到表面有氮化硅和二氧化硅图形的硅片。将硅片表面剩余的光刻胶去除后，将硅片放入温度为摄氏80度、浓度为40%的氢氧化钾溶液中腐蚀8小时，硅片表面没有氮化硅和二氧化硅保护的地方形成柱状小孔，在反应离子刻蚀机中 用氟离子刻蚀剩下的氮化硅和二氧化硅，得到含有柱状通孔的基板(图中方块部分为小孔，其余部分为基板)。图2-3所示为本技术的光纤密排模块内光纤夹在基板小孔之间的端面的示意图。采用图2-1所示的布满小孔的基板，在小孔中穿入一端裸露的光纤，光纤的另外一端连接有标准接头，环氧胶与固化剂按照4 I的重量比混合，然后涂在光纤与孔壁之间的缝隙中，温度60°C下固化3小时，使环氧胶完全固化。将带有光纤的基板装入磨光、抛光夹具，在2000目砂纸上磨平基板表面，将基板表面多余的光纤和粘合剂去除，并在抛光机上抛光基板表面，得到多层整体光纤密排模块(图中黑色部分为环氧胶，圆形部分为光纤)。实际使用表明，按照上述方法很容易一次性制作诸如八层光纤、每层八排光纤的密排模块，所有光纤集中在很小区域，排列密度更高，因此本技术的光纤模块可有效避免一维长排所带来的畸变以及多层拼接带来的拼接误差，激光像点定位精度更高，实用性更强。显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种形式上的改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。权利要求1.一种多层整体光纤密排模块，包括布满微细小孔的基板(I)，以及多根通过粘合剂(3)固定在基板小孔内的光纤(2)，其特征在于所述的基板(I)为一块整体基板，基板(I)上的小孔(4)呈多层排布，构成小孔阵列。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层整体光纤密排模块，包括布满微细小孔的基板(1)，以及多根通过粘合剂(3)固定在基板小孔内的光纤(2)，其特征在于：所述的基板(1)为一块整体基板，基板(1)上的小孔(4)呈多层排布，构成小孔阵列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任金淼，
申请(专利权)人：北京瑞合航天电子设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：