專利名稱：微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法，能夠極大地簡化光纖(光纖線列陣)同半導體激光器的耦合光學系統(tǒng)，同時又能保持很高的耦合效率。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法，其可提高半導體激光器同光纖的耦合效率，耦合難度大大降低，耦合成品率也相應提高。
本發(fā)明一種微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法，在光纖的端頭上裝配一定形狀的微透鏡，微透鏡使半導體激光器的模場同光纖的模場相互匹配，這樣就能獲得滿意的耦合效率并簡化耦合光學系統(tǒng)，其特征在于，其包括如下步驟1)首先用光纖切割刀切割出端面平整呈鏡面的光纖備用；2)在L形支架上，用精密機械加工的方法刻出等間距的V形槽；3)V形槽刻制完成后，將端面切割好的光纖逐個嵌入V形槽中，上面再加蓋上蓋板，用夾持力可微調的夾具將中間嵌有光纖列陣的上蓋板和L形支架夾持在一起，微調夾具的夾持力，使光纖在V形槽中既不能自由滑動，又能在外力的作用下沿V形槽刻槽方向移動其軸向位置；4)在光纖切割端面的一側，用一個由微調架控制的表面光滑平整的可移動滑塊輕靠光纖列陣，使光纖列陣的端面在同一平面上；5)排列好光纖列陣后，用膠粘劑將光纖列陣同L形支架和上蓋板粘接在一起；6)在光纖列陣端面安裝微柱面透鏡。
其中步驟2所述的V形槽的間距應等于將要與之耦合的半導體激光器列陣發(fā)光單元的間距，V形槽的數(shù)目至少要比半導體激光器列陣發(fā)光單元的總數(shù)多兩個。
其中步驟2所述的V形槽可在硅片上刻出，代替L形支架上的V形槽。
其中步驟6所述的微柱面透鏡取自一段單膜或多模光纖。
其中步驟6所述的安裝微柱面透鏡是采用粘接的方法。
圖1是本發(fā)明微柱面透鏡同光纖列陣的實用化裝配示意圖；圖2是光纖列陣的排列過程圖；圖3是光纖列陣端面安裝微柱面透鏡示意圖。
首先用光纖切割刀切割出端面平整呈鏡面的光纖備用。在圖1所示的L形支架1上，用精密機械加工的方法刻出等間距的V形槽2，V形槽2的間距應等于將要與之耦合的半導體激光器列陣發(fā)光單元的間距，V形槽2的數(shù)目至少要比半導體激光器列陣發(fā)光單元的總數(shù)多兩個。V形槽2刻制完成后，將端面切割好的光纖逐個嵌入V形槽2中，上面再加蓋上蓋板5，用夾持力可微調的夾具6將中間嵌有光纖列陣3的上蓋板5和L形支架1夾持在一起，微調夾具的夾持力，使光纖3在V形槽2中既不能自由滑動，又能在外力的作用下沿V形槽2刻槽方向移動其軸向位置，以便端面對齊。在光纖切割端面的一側，用一個由微調架控制的表面光滑平整的可移動滑塊7輕靠光纖列陣3，使光纖列陣3的端面在同一平面上。整個對齊過程在顯微鏡9的觀察下進行，如圖2所示。
另一種方案是利用標準的光刻掩模工藝結合濕法化學腐蝕工藝在硅片上刻蝕出所需尺寸和數(shù)目的V形槽，然后用這種表面刻蝕有V形槽的硅片代替圖1中的上蓋板5，將光纖3倒扣在L形支架1上，光纖端面的對準過程同上述相同。
排列好光纖列陣后，用膠粘劑(例如紫外固化膠)將光纖列陣3同L形支架1和上蓋板5粘接在一起。下一道工序就是在光纖列陣3端面安裝微柱面透鏡4。
在光纖列陣3端面安裝微柱面透鏡4的過程如圖3所示。首先用可移動用夾具10將L形支架1夾持牢固，可移動夾具10安裝在XYZ三維微調架上，以便改變光纖列陣3的空間位置。柱面透鏡4可取自一段單模光纖，或者是按需要拉制的特定外徑的玻璃絲。將柱面透鏡4安放在一對支架11的V形槽里，支架11安裝在一個五維微調架12(包含兩個角度維數(shù))上。調節(jié)五維微調架12，使柱面透鏡4和光纖列陣3精確對準，并使柱面透鏡4的側面同光纖列陣3的平端面相切。然后通過五維微調架12使柱面透鏡4向上平移一端距離H(例如1厘米左右)，暫時離開光纖列陣3的端面以便點膠。在光纖列陣3最外兩側的兩根光纖的端面上點上適量的紫外固化膠，膠量的多少以膠液正好在光纖平端面上形成一個半球形球冠為宜。點完膠后，將柱面透鏡4向下平移相同的一段距離H，然后立刻用紫外光源對紫外膠進行固化，使柱面透鏡和光纖列陣粘接在一起。整個過程須在顯微鏡的觀察下進行。在這種結構中，光纖列陣3最外兩側的兩根光纖只起支撐柱面透鏡的作用，本身并不用來傳光，這樣就避免了固化后的紫外膠在強激光作用下發(fā)生老化，以至于燒毀而污染激光器腔面。
這種微柱面透鏡同光纖列陣裝配方法的優(yōu)點是工藝簡單易行，無須昂貴設備。但更重要的是，通過先將微柱面透鏡同光纖列陣組合為一個整體，然后再同半導體激光器列陣進行耦合的方法，可以將半導體激光器/柱面透鏡/光纖列陣這種三體耦合對準問題簡化為半導體激光器/光纖列陣的兩體耦合對準問題，需要調節(jié)的耦合自由度由原來的十個減少為五個。因此，耦合難度大大降低，耦合成品率也相應提高。
權利要求
1.一種微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法，在光纖的端頭上裝配一定形狀的微透鏡，微透鏡使半導體激光器的模場同光纖的模場相互匹配，這樣就能獲得滿意的耦合效率并簡化耦合光學系統(tǒng)，其特征在于，其包括如下步驟1)首先用光纖切割刀切割出端面平整呈鏡面的光纖備用；2)在L形支架上，用精密機械加工的方法刻出等間距的V形槽；3)V形槽刻制完成后，將端面切割好的光纖逐個嵌入V形槽中，上面再加蓋上蓋板，用夾持力可微調的夾具將中間嵌有光纖列陣的上蓋板和L形支架夾持在一起，微調夾具的夾持力，使光纖在V形槽中既不能自由滑動，又能在外力的作用下沿V形槽刻槽方向移動其軸向位置；4)在光纖切割端面的一側，用一個由微調架控制的表面光滑平整的可移動滑塊輕靠光纖列陣，使光纖列陣的端面在同一平面上；5)排列好光纖列陣后，用膠粘劑將光纖列陣同L形支架和上蓋板粘接在一起；6)在光纖列陣端面安裝微柱面透鏡。
2.根據(jù)權利要求1所述的微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法，其特征在于，其中步驟2所述的V形槽的間距應等于將要與之耦合的半導體激光器列陣發(fā)光單元的間距，V形槽的數(shù)目至少要比半導體激光器列陣發(fā)光單元的總數(shù)多兩個。
3.根據(jù)權利要求1所述的微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法，其特征在于，其中步驟2所述的V形槽可在硅片上刻出，代替L形支架上的V形槽。
4.根據(jù)權利要求1所述的微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法，其特征在于，其中步驟6所述的微柱面透鏡取自一段單膜或多模光纖。
5.根據(jù)權利要求1所述的微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法，其特征在于，其中步驟6所述的安裝微柱面透鏡是采用粘接的方法。
全文摘要
一種微柱面透鏡同光纖的實用化裝配方法，其包括如下步驟1)首先用光纖切割刀切割出端面平整呈鏡面的光纖備用；2)在L形支架上，用精密機械加工的方法刻出等間距的V形槽；3)V形槽刻制完成后，將端面切割好的光纖逐個嵌入V形槽中，上面再加蓋上蓋板，用夾持力可微調的夾具將中間嵌有光纖列陣的上蓋板和L形支架夾持在一起；4)在光纖切割端面的一側，用一個由微調架控制的表面光滑平整的可移動滑塊輕靠光纖列陣，使光纖列陣的端面在同一平面上；5)排列好光纖列陣后，用膠粘劑將光纖列陣同L形支架和上蓋板粘接在一起；6)在光纖列陣端面安裝微柱面透鏡。
文檔編號G02B6/32GK1434312SQ0210271
公開日2003年8月6日 申請日期2002年1月24日 優(yōu)先權日2002年1月24日
發(fā)明者陳少武 申請人:中國科學院半導體研究所