[發明專利]一種小型化Y波導尾纖的制備方法

有效

• 申請號: 201410484197.0
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104238032A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 黃韜;宋武;汪飛琴;鄭國康;夏君磊
• 申請（專利權）人: 北京航天時代光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/36
• 分類號: G02B6/36
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明屬于光電子器件領域，具體地，涉及一種小型化光纖陀螺用小型化Y波導尾纖的制備方法。

背景技術

在諸多光纖陀螺的實現方案中，使用Y波導集成光學器件(簡稱Y波導)的閉環干涉式光纖陀螺具有檢測靈敏度高、標度因數穩定性好、動態范圍寬、易于數字輸出等優點，成為光纖陀螺的主流方案。

目前，閉環干涉式光纖陀螺(簡稱陀螺)已經向小型化方向發展，陀螺直徑從110mm減小到90mm，甚至更小。因此陀螺中的Y波導器件尺寸也得相應減小。Y波導包括封裝殼、芯片、輸入尾纖、輸出尾纖四部分結構，Y波導器件尺寸減小，這四部分結構的尺寸也需要相應減小。

小型化Y波導尾纖與正常尺寸的Y波導尾纖有著相當大的不同，正常尺寸的Y波導尾纖磨拋前，單個硅塊的尺寸約為3.5(長)×2(寬)×1.8(高)mm，保偏光纖位于寬度方向的中心位置，即保偏光纖與硅塊兩側的距離均為1mm，研磨拋光后單個硅塊的尺寸約為3.3(長)×2(寬)×1.8(高)mm。而小型化Y波導尾纖磨拋前，單個硅塊的尺寸約為2.0(長)×1.3(寬)×1.5(高)mm，保偏光纖不位于寬度方向的中心位置，而是與硅塊一個側邊的距離為1mm，與硅塊另一側邊的距離為0.3mm，研磨拋光后單個硅塊的尺寸約為1.8(長)×1.3(寬)×1.5(高)mm，長度與寬度方向幾乎縮小一半。由于存在上述尺寸上及結構上不對稱的差異，小型化Y波導尾纖的制備存在如下技術難點：

(1)由于小型化尾纖的硅塊長度比正常尺寸尾纖的硅塊長度幾乎縮小一半，磨拋前，其長度只有2mm。由于硅塊的端面需要磨拋，磨拋時還需要將硅塊伸出磨拋夾具一段距離。此外，由于在一次磨拋的同時裝夾多排硅塊進行磨拋，需要考慮各排硅塊之間的裝夾公差，避免出現在磨拋結束后，有的硅塊已經拋光到，而有的硅塊還未研磨到的現象，硅塊伸出磨拋夾具的距離不能太短。綜合以上考慮，硅塊能裝夾的長度不能超過1.2mm，如此小的裝夾長度，還必須保證經過研磨拋光后的端面角度在15°±1°的范圍內，要實現該工藝存在很大難度；

(2)由于小型化尾纖的光纖在硅塊上的位置不居中，離最近的一側的距離只有0.3mm，在磨拋結束后，將整排尾纖劃切成單個尾纖時存在很大難度。整排尾纖中，每個尾纖單元的寬度周期是1.5mm，劃切后寬度只有1.3mm，刀片消耗的寬度為0.2mm。劃切難度在于：一是體積過小，劃切時，由于粘接面積小，容易發生硅塊與粘接材料脫離的現象，導致劃切位置與設計時的位置不對應，進而使得整排尾纖報廢；二是在硅塊部位，劃切刀片與光纖之間的距離只有0.3mm，在硅塊外部，由于是整排硅塊上的所有光纖都合成一束纏繞在一起，因此在硅塊外部，劃切刀片與光纖的距離小于0.3mm，劃切刀片與光纖的距離過近，在劃切過程中很容易出現刀片劃到光纖，導致光纖損傷甚至斷裂的現象。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術中的不足，提供一種小型化Y波導尾纖的制備方法，以實現小型化Y波導尾纖的整排定軸、磨拋及劃切成單個，確保光纖端面角度及質量滿足使用要求。

為解決上述技術問題，根據本發明的方法包括以下技術方案：

一種小型化Y波導尾纖的制備方法，包括以下步驟：

S1、將已經腐蝕出V型槽的硅晶圓切成多個長度為2.2mm的硅塊陣列；

S2、用粒度為10μm的磨料對各個硅塊陣列進行研磨，將硅塊陣列磨成長度為2.0mm、端面為15°±0.5°角的硅塊陣列；

S3、分別用丙酮、酒精、去離子水超聲清洗硅塊陣列，然后用氫氟酸將硅塊表面的二氧化硅腐蝕干凈，再用去離子水進行超聲清洗并吹干；

S4、裝夾其中一排硅塊陣列，使得硅塊陣列的第一個V型槽的磨斜成15°角的端面位于電荷耦合探測器的顯微鏡視場的中心位置；旋轉電荷耦合探測器，直至硅塊陣列的V型槽的上表面與電荷耦合探測器的圖像采集系統自帶軟件上的“十”字線的水平線平行；

S5、將保偏光纖按需求長度進行截取，并將截取到的光纖纏繞成光纖線圈，將其中一端的光纖頭用光纖熱撥器剝除涂覆層，再用光纖切割刀切割裸纖的光纖頭，使其端面平整；

S6、裝夾經步驟S5處理后的保偏光纖，使光纖涂覆層剝離端口基本與硅塊陣列的V型槽寬槽與窄槽的交界處對齊；同時，調節光纖的前后位置，使光纖位于硅塊陣列中第一個V型槽的上方；并在硅塊陣列的V型槽內涂適量紫外固化膠；

S7、根據實際需求，使保偏光纖的慢軸垂直于硅塊陣列的上表面或者是平行于硅塊陣列的上表面；