[發明專利]具有可插拔結構的透鏡光纖、透鏡光纖陣列及其制備方法

無效

• 申請號: 201110101140.4
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102162879A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 楊成樾;周靜濤;劉煥明;申華軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G02B6/32
• 分類號: G02B6/32
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及光纖通信和微光子器件測試領域，尤其涉及一種具有可插拔結構的透鏡光纖、透鏡光纖陣列及其制備方法。

背景技術

半導體激光器（LD）與光纖特別是與單模光纖（SMF）的耦合是光纖通信、光學傳感、光電子器件領域的一項關鍵技術。而幾乎所有的光纖系統都涉及到光纖端面耦合的問題，高效的耦合可以使從激光器發出的更多信號被光纖接收，提高信號噪聲比。相反，耦合效率低時，有用信號將被淹沒在背景噪聲之中使得系統性能變差，為了提高信噪比，就需要提高激光器的輸出功率這不僅會加重激光器的負擔、增加能耗，而且更大的功率會產生更多的熱量，對于光器件來說溫度的升高造成器件性能的漂移是嚴重的，這就需要在散熱方面做出更多、更精細的設計，必要時甚至還要額外增加制冷器件。所以說高效的耦合可以大大降低設計難度和封裝成本。采用透鏡光纖進行光路耦合是一種提高耦合效率的有效方式。此外，隨著光學器件尺寸的不斷減小，在實驗室中光學器件的測量也經常會使用到這種透鏡光纖，其目的也是為了提高耦合效率，以便更準確的評價光學器件性能。

透鏡光纖是在直徑125um的裸光纖端部磨削成錐狀的光纖，雖然合適的透鏡光纖使用起來非常方便，但是在調試中為了找到適合的光纖需要配備不同的錐角、不同的磨錐長度反復調試以達到最佳耦合效果。而一根這樣的透鏡光纖價格通常是普通平頭光纖的5-6倍。這無疑增加了成本。而且這種光纖的清洗維護非常不便，稍不注意就會損壞錐尖，更為危險的是因為其無色、透明且又非常堅硬的材料特性，使得損壞的錐尖一旦扎進手指或其他部位將很難被剔除出去。一旦錐尖隨著血液流動到身體其他部位對于使用者的生命也是一種潛在的威脅。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種安全可靠的具有可插拔結構的透鏡光纖、透鏡光纖陣列及其制備方法。

根據本發明的一個方面，提供具有可插拔結構的透鏡光纖包括：

微透鏡、平頭光纖；所述微透鏡與所述平頭光纖通過設置在所述微透鏡上的定位通孔活動連接。

根據本發明的另一個方面，提供一種制作具有可插拔結構的透鏡光纖的方法包括：制備帶有定位通孔的微透鏡；根據所述帶有定位通孔的微透鏡制備所述透鏡光纖。

根據本發明的另一個方面，提供一種具有可插拔結構的透鏡光纖陣列包括多個光纖構成的光纖排和陣列微透鏡；所述光纖排通過所述陣列微透鏡上的定位通孔與所述陣列微透鏡活動連接。

根據本發明的另一個方面，提供一種制作具有可插拔結構的透鏡光纖陣列的方法包括：制備帶有構成陣列的定位通孔的微透鏡；?根據所述帶有定位通孔的微透鏡制備所述透鏡光纖陣列。

本發明提供的具有可插拔結構的透鏡光纖在使用時不僅安全，而且可以實現微光學透鏡的批量生產。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的具有插拔結構的透鏡光纖的結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的帶有定位通孔的玻璃襯底的結構示意圖；

圖3是本發明實施例提供的具有可插拔結構的陣列透鏡光纖陣列的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明實施例提供的一種具有可插拔結構的透鏡光纖，其包括：微透鏡101、平頭光纖103。平頭光纖103通過定位通孔102與微透鏡101活動連接。如圖2所示，微透鏡103包括玻璃襯底204。玻璃襯底204一面涂覆有光刻膠，光刻膠定義出分離的不同大小的圖形區域。其中，各圖形區域幾何中心與玻璃襯底背面定位通孔102的圓心重合。玻璃襯底204另一面粘結有帶有定位通孔102的硅襯底203。定位通孔102的外徑與光纖的外徑相同。

該具有可插拔結構的透鏡光纖可通過以下方法進行制備：

步驟S1：具有定位結構襯底的制備。如圖2所示首先在硅襯底203上通過干法刻蝕形成與光纖外徑相同的定位通孔102。硅襯底203經過必要清洗后與玻璃襯底201通過直接鍵合工藝粘結在一起，形成新的帶有定位通孔102的玻璃襯底204。

步驟S2：微透鏡制備。在玻璃襯底204上涂覆光刻膠，并通過具有背面對準功能的光刻工藝，將光刻膠定義出分離的不同大小的圖形區域。各圖形區域幾何中心要與背面通孔的圓心重合。將光刻膠加熱至使膠體呈熔融狀態，此時，光刻膠由于表面張力形成凸透鏡結構。通過選擇性刻蝕將膠體透鏡轉移到玻璃襯底204上形成玻璃微透鏡。

步驟S3：透鏡光纖制備。將上述步驟中制備好的微透鏡的玻璃襯底204劃片分割后套裝在平頭裸光纖端部即可。其中，劃片是用高速旋轉的金剛刀將整片襯底切割成小片。