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一種光纖列陣元件制造方法

文檔序號:7743533閱讀:249來源:國知局
專利名稱:一種光纖列陣元件制造方法
技術(shù)領域
本發(fā)明涉及一種光纖列陣元件制造方法,屬于光通信領域。
背景技術(shù)
光纖列陣元件是光纖通信器件中的重要部件。它是波導列陣光纖精密分復用器(AWG-DWDM)、自由空間衍射光柵光纖精密波分復用器(FSDG-DWDM)、光纖MEMS開關(guān)器件等的重要組成部分。光纖列陣是由平行并列又具有精密等同間隔的單模光纖構(gòu)成。并列光纖的數(shù)目N是元件的通道數(shù),通常有N=4,8,16,32等;光纖列陣的間隔G通常是127μm或250μm。光纖列陣元件的襯底材料為石英片或硅片等?,F(xiàn)有的光纖列陣元件制造技術(shù)的核心是采用V形槽工藝。其制造過程中,首先要制作精密的、具有確定通道數(shù)的V形槽部件,而后將單模裸光纖精密地裝配在所對應的V形槽中。光纖列陣的位置排列精度,由V形槽的刻制精度和元件裝配的精度決定。該項工藝中,第一項關(guān)鍵是制作精密的V形槽部件;其二是將單模裸光纖精密地裝配在所對應的V形槽中。現(xiàn)有的光纖列陣元件制造工藝中,精密的V形槽部件,需要用高精度的制造設備;將單模裸光纖精密地裝配在所對應的V形槽中,又是一項難度較大的工藝。由此其成品率很低,一般低于50%。因而,采用V形槽工藝制造光纖列陣元件,其工藝過程復雜,投資大,元件生產(chǎn)成品率低,生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有采用V形槽工藝制造光纖列陣元件的缺點,提供采用納米材料噴涂和磁場光纖列陣排列制造技術(shù)的一種新的光纖列陣元件制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是不采用V形槽工藝,而是采用納米材料噴涂和磁場光纖列陣排列新原理,方法的特點是包括下列步驟(1)光纖列陣的制備它包括a)將具有確定通道數(shù)N為4,8,16或32的單模光纖帶的前端,剝?nèi)ニ栝L度的被復層,將其裸光纖部分垂直掛置;
b)將由鐵磁性納米材料與稀釋的粘結(jié)劑均勻混合制成的納米涂料均勻地噴涂到光纖帶的裸光纖部分;c)經(jīng)噴涂有的納米涂料的單模光纖帶置于恒溫罩中固化處理,由此形成涂層厚度均勻的N通道納米光纖列陣;(2)納米光纖列陣等同的間隔排列它包括a)通過一約束條使N通道納米光纖列陣緊緊地靠在石英基片平面上,同時應用一對陶瓷約束塊,將光纖列陣嚴格限制在一定的寬度尺寸中平移;b)一對陶瓷約束塊分別與基座為非鐵磁性材料的兩個精密測微頭聯(lián)接;c)將經(jīng)組裝好的上述光纖列陣元件置于一個均勻恒定的磁場中,借助于恒定磁場產(chǎn)生的斥力使光纖列陣獲得精密等同的間隔。
(3)用紫外膠固化它包括a)在均勻恒定的磁場中,用紫外膠固化聯(lián)接納米涂層的裸光纖和石英基片,經(jīng)數(shù)秒紫外光照射后,拆除均勻恒定的磁場;b)最后用紫外膠固化聯(lián)接石英蓋片、納米涂層的裸光纖、石英基片和光纖帶,完成整個光纖列陣元件的最后裝配。
本發(fā)明不采用V形槽工藝制造光纖列陣元件,是用納米材料噴涂和磁場光纖列陣排列的方法,因此,使光纖陣列元件的裝配簡便,元件精度高,可大幅度地提高元件生產(chǎn)成品率,大幅度降低其生產(chǎn)成本。


圖1為恒定磁場制作光纖列陣元件示意圖;圖2為光纖列陣元件總體剖面圖;圖3為光纖列陣元件總體俯視圖;圖4為光纖列陣元件總體側(cè)視圖。
具體實施例方式
制造間隔250μm的光纖列陣元件作為本發(fā)明的一個實施例,方法的步驟具體描述如下第一步驟是光纖列陣的制備首先將具有確定通道數(shù)N為4,8,16或32的單模光纖帶的前端,剝?nèi)ニ栝L度的被復層,將其裸光纖部分垂直掛置;把由平均顆粒直徑為50nm的鐵磁性納米材料與為環(huán)氧樹脂、固化劑和環(huán)氧樹脂稀釋劑的均勻混合物的稀釋粘結(jié)劑均勻混合制成的納米涂料均勻地噴涂到光纖帶的裸光纖部分。鐵磁性納米材料具有納米級顆粒尺寸和高磁導率的物理特性,可滿足本項工藝的技術(shù)要求,納米光纖列陣涂層的厚度及其均勻性與納米涂料中納米材料含量、粘結(jié)劑的黏度、噴涂工藝控制以及固化等條件有密切關(guān)系。按照涂層的厚度需要,應嚴格控制這些條件。涂層較厚的納米光纖列陣可獲得較高的鐵磁性,但其厚度有一個控制上限。這是本項工藝的關(guān)鍵。對于制造間隔250μm的光纖列陣元件,即采用上述納米材料噴涂技術(shù),納米涂層厚度的上限,應控制在≤60μm。然后將經(jīng)噴涂有的納米涂料的單模光纖帶置于恒溫罩中固化處理,由此形成涂層厚度均勻的N通道納米光纖列陣。
第二步驟是納米光纖列陣等同的間隔排列由圖1所示,通過一約束條4使N通道納米光纖列陣緊緊地靠在石英基片6的平面上,同時應用一對陶瓷約束塊1、5,操作中,調(diào)整間隔α,使α=W,將光纖列陣2嚴格限制在寬度尺寸W中平移。圖中3表示光纖之間的斥力,它使光纖列陣具有精密等同的間隔G。一對陶瓷約束塊分別與兩個精密測微頭聯(lián)接,其基座為非鐵磁性材料,如硬鋁材料。而后將經(jīng)組裝好的上述光纖列陣元件置于一個均勻恒定的磁場中,于是,N通道光纖列陣的光纖之間產(chǎn)生斥力,隨著磁場強度的增大,使光纖列陣獲得精密等同的間隔G,如圖2所示,因為W=(N-1)G+125N(μm)(1)式中N為納米光纖列陣的通道數(shù);W為光纖列陣被嚴格約束在元件石英基片6平面上的寬度;G為光纖列陣間隔;單根裸光纖的直徑為125μm。
由式(1),光纖列陣間隔G的理論誤差為ΔG=ΔW/(N-1)(μm)(2)式(2)中ΔW為工藝過程中寬度W的控制誤差。
前述的理想條件是光纖列陣中,各根裸光纖具有相同均勻厚度的納米涂層;光纖列陣處于均勻恒定的磁場中;光纖列陣在元件石英基片平面上,具有較小的磨擦力。
第三步驟是用紫外膠固化在均勻恒定的磁場中,應用紫外膠固化聯(lián)接光纖列陣元和石英基片。紫外光照射的固化時間一般僅需數(shù)秒。此過程完成后再拆除均勻恒定的磁場。如圖2、3、4所示,最后應用紫外膠9固化聯(lián)接石英蓋片8、納米涂層的裸光纖2、石英基片6和光纖帶10,完成整個光纖列陣元件的最后裝配。圖2中2為具有納米涂層的裸光纖,單模光纖的直徑為125μm;圖中7表示光纖列陣間隔G為250μm。
權(quán)利要求
1.一種光纖列陣元件制造方法,其特征在于,方法步驟為(1)納米光纖列陣的制備它包括(a)將具有確定通道數(shù)N為4,8,16或32的單模光纖帶的前端,剝?nèi)ニ栝L度的被復層,將其裸光纖部分垂直掛置;(b)將由鐵磁性納米材料與稀釋的粘結(jié)劑均勻混合制成的納米涂料均勻地噴涂到光纖帶的裸光纖部分;(c)經(jīng)噴涂有的納米涂料的單模光纖帶置于恒溫罩中固化處理,由此形成涂層厚度均勻的N通道納米光纖列陣;(2)納米光纖列陣等同的間隔排列它包括(a)通過一約束條(4)使N通道納米光纖列陣緊緊地靠在石英基片(6)平面上,同時應用一對陶瓷約束塊(1、5),將光纖列陣嚴格限制在一定的寬度尺寸W中平移;(b)一對陶瓷約束塊分別與基座為非鐵磁性材料的兩個精密測微頭聯(lián)接;(c)將經(jīng)組裝好的上述光纖列陣元件置于一個均勻恒定的磁場中,借助于恒定磁場產(chǎn)生的斥力使光纖列陣獲得精密等同的間隔G。(3)紫外膠固化它包括(a)在均勻恒定的磁場中,用紫外膠(9)固化聯(lián)接光纖列陣元件和石英基片,經(jīng)數(shù)秒紫外光照射后,拆除均勻恒定的磁場;(b)最后用紫外膠固化聯(lián)接石英蓋片(8)、納米涂層的裸光纖(2)、石英基片(6)和光纖帶(1),完成整個光纖列陣元件的最后裝配。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖列陣元件制造方法,其特征在于,所述的納米涂料是由平均顆粒直徑為50nm的鐵磁性納米材料與為環(huán)氧樹脂、固化劑和環(huán)氧樹脂稀釋劑的均勻混合物的稀釋粘結(jié)劑均勻混合制成。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖列陣元件制造方法,其特征在于,所述的噴涂到光纖帶的裸光纖部分的涂層厚度的上限為≤60μm。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖列陣元件制造方法,其特征在于,所述的光纖列陣等同的間隔G的理論誤差ΔG為N通道納米光纖列陣寬度控制誤差ΔW的(N-1)分之一。
全文摘要
本項發(fā)明涉及一種新的光纖列陣元件制造方法,提供一種采用納米材料噴涂和恒定磁場光纖列陣排列方法,其特點是,首先將鐵磁性納米材料與稀釋的粘結(jié)劑均勻混合,制成納米涂料,采用納米材料噴涂技術(shù),制成涂層厚度均勻的納米光纖列陣;應用約束條,使納米光纖列陣緊緊地靠在元件的石英基片平面上;同時應用一對陶瓷約束塊,將光纖列陣的平移嚴格限制在確定的寬度尺寸中;均勻恒定磁場產(chǎn)生的斥力,使光纖列陣獲得精密等同的間隔;最后應用紫外膠固化工藝,制成具有250μm高精度間隔的光纖列陣元件。該項新的工藝制造技術(shù),使光纖列陣元件的裝配簡便,元件精度高,可大幅度地提高元件生產(chǎn)成品率,大幅度地降低其生產(chǎn)成本。
文檔編號H04B10/12GK1492242SQ0315076
公開日2004年4月28日 申請日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者蘇錦文, 顧玲娟, 鄭繼紅, 莊松林 申請人:上海理工大學
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