專利名稱：精密二維光纖陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖陣列技術(shù)，及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常需要得到非常精密的二維光纖陣列，例如，與全光學(xué)開關(guān)一起使用。尤其，對(duì)于典型用于光學(xué)通訊網(wǎng)絡(luò)中的單模式光纖，這種光纖通常具有直徑6-9微米的纖芯以及直徑125微米的包層，對(duì)于光纖陣列中的每個(gè)光纖，要求其與準(zhǔn)確位置的位置誤差小于2微米，并且角度誤差小于0.5度。在現(xiàn)有技術(shù)中，光纖陣列的制造是制作一個(gè)有孔的板，并且各個(gè)光纖端插入每個(gè)孔中。該板可以由各種材料制成，當(dāng)要求一個(gè)非常精密的陣列時(shí)，硅或者陶瓷是理想的。該孔可以通過使用機(jī)械技術(shù)或通過使用激光，在該板上蝕刻或鉆孔制成。各個(gè)光纖端例如用少量膠定位。之后，從該板前面伸出的剩余的光纖頭被切斷，得到的端部為拋光的平面。
不幸地，由于該板及其孔的技術(shù)限制，能夠制造的板通常很薄。這樣一個(gè)薄板僅能為每個(gè)光纖提供很短的導(dǎo)向及固定，使得不利地，得到的光纖陣列的機(jī)械性質(zhì)低于要求。更不利地，該板必須定制，這通常要求專門的工具及專門技術(shù)。陣列的裝配也要求專門的技術(shù)及精密的夾具。裝配最后的拋光步驟不是無(wú)足輕重的，并且非常耗時(shí)。
此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，光纖組合成束用于各種目的，例如，通過將光纖綁在一起或通過使光纖在一個(gè)套筒如光纖光纜內(nèi)組合。但是，這種組合不在該束的出口處提供精密的對(duì)準(zhǔn)及間隔。此外，最大間隔受到各個(gè)光纖直徑的限制。
在Masayasu Yamaguchi，Tsuyoshi Yamamoto，KatsuhikoHirabayashi，Shinji Matsuo及Kunio Kobayu發(fā)表在量子電子學(xué)精選主題的IEEE期刊1996年4月第2卷第1期上的“使用激子吸收反射開關(guān)(EARS)陣列及微束光學(xué)互連的高密度數(shù)字自由空間光子開關(guān)結(jié)構(gòu)”中，描述了一種2-D光纖陣列，由多層微玻璃套管組成，使用氧化鋯板和黃銅框架的方形包裝。不利地，可達(dá)到的光纖位置重復(fù)性，即光纖中心距所需柵格點(diǎn)的平均位移為±3.1μm，且光纖定向誤差平均為4度。這樣一個(gè)光纖不滿足目前基于MEMS光學(xué)開關(guān)的嚴(yán)格要求，例如來(lái)自朗訊科技的Lamda路由器要求光纖位置重復(fù)性不超過±2μm，且角度定向誤差平均不大于0.5度。
現(xiàn)有技術(shù)中有一個(gè)兒童項(xiàng)目涉及中空的柱形墊圈，可以是六邊形排列，使用具有突出的銷的一個(gè)模殼，每個(gè)墊圈用一個(gè)銷。這些墊圈通過首先鐵封與模殼相對(duì)的墊圈的那側(cè)，然后從模殼上去掉墊圈，并鐵封與模殼相鄰的墊圈的那側(cè)，從而固定在一起。這些墊圈未精確放置，或者對(duì)準(zhǔn)，并且當(dāng)它們被鐵封時(shí)發(fā)生變形。該兒童項(xiàng)目不以任何方式涉及光纖。

發(fā)明內(nèi)容
我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明，可以使用一個(gè)具有六邊形包裝結(jié)構(gòu)的精密套管陣列構(gòu)成一個(gè)精密的光纖陣列，一些套管中插入且粘結(jié)如膠合有一個(gè)光纖端。我們已經(jīng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，目標(biāo)陣列，例如用于朗訊Lamda路由器中的一個(gè)對(duì)應(yīng)MEMS裝置上的微鏡陣列，或者其它探測(cè)器或源陣列，必須配置為六邊形，以與該六邊形光纖陣列對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，至少在最初使用了一個(gè)卡盤，以使一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列。此后，一個(gè)光纖端插入并粘結(jié)到一些套管。該套管也可以彼此粘結(jié)。如果這樣，一旦套管粘結(jié)在一起，則卡盤可以去掉。有利地，這種光纖陣列可以加工到極高的公差，使得在定位用于全光學(xué)開關(guān)的光纖陣列時(shí)很有用。更確切地，該光纖位置重復(fù)性，即光纖中心距所需柵格點(diǎn)的平均位移不超過±2μm且角度定向誤差平均不大于0.5度。
光纖的終端可以拋光?；蛘撸梢允褂妙A(yù)先切斷的光纖終端，例如，通過放置于或相鄰于該套管陣列的光纖終端的一個(gè)光學(xué)平面或其它表面，使各個(gè)終端并列。
所用的套管可以是低成本的常規(guī)的現(xiàn)貨供應(yīng)的陶瓷套管。這種套管被加工到非常嚴(yán)格的公差。更確切地，確定該精密套管a)可以被完全均勻地加工，使得其直徑距規(guī)定的名義套管直徑僅有很小的誤差；b)穿過該套管并完全精確地位于套管中心的孔的直徑距規(guī)定的名義直徑僅有很小的誤差，以及c)比現(xiàn)有技術(shù)面板的厚度大，使得獲得比現(xiàn)有技術(shù)的面板裝置更好的機(jī)械支撐。有利地，本發(fā)明的精密光纖陣列非常合乎比例，使得可以便宜地加工具有大量光纖且滿足嚴(yán)格的Lamda路由器質(zhì)量要求的精密光纖陣列。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，套管有一端至少有些突出，即是一個(gè)尖端，以及在與該突出端相對(duì)的那端具有一個(gè)錐形入口。有利地，這種實(shí)施例允許光纖端通過錐形入口容易地插入并且突出的尖端減少了光纖端需要拋光的量。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以制造卡盤使其將套管固定在直線方向，或者使其將套管固定在有角度的方向。一個(gè)有角度的方向提供了減小光纖中背反射的優(yōu)點(diǎn)。通常需要保證所有套管的光纖端面完全共面。


在圖中圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的側(cè)視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)一個(gè)光纖構(gòu)成；圖2顯示圖1的精密光纖陣列的前視圖；圖3顯示圖2的精密光纖陣列沿軸AA的剖視圖；圖4顯示插入有一個(gè)光纖端的典型現(xiàn)有技術(shù)套管的一個(gè)視圖；圖5顯示插入有一個(gè)光纖端的圖4的典型現(xiàn)有技術(shù)套管的另一個(gè)視圖；圖6顯示插入有一個(gè)光纖端的圖4的典型現(xiàn)有技術(shù)套管沿軸BB的剖視圖；圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)一個(gè)光纖端構(gòu)成；圖8顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)一個(gè)光纖端構(gòu)成；圖9顯示圖8所示本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)視圖；圖10顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)一個(gè)光纖端構(gòu)成；圖11顯示圖10所示本發(fā)明的實(shí)施例沿軸C-C的剖視圖；圖12顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的一個(gè)不對(duì)稱實(shí)施例的前視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)一個(gè)光纖構(gòu)成；以及圖13顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的精密光纖陣列中伸出以與對(duì)準(zhǔn)孔配合的對(duì)準(zhǔn)部件。
具體實(shí)施例方式
以下僅說明本發(fā)明的原理。因此將意識(shí)到那些熟練的技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)那些盡管未在此明確描述或顯示，但體現(xiàn)本發(fā)明的原理以及包括在其精神和范圍內(nèi)的各種裝置。此外，這里所述的所有例子及條件語(yǔ)言主要是明確地打算僅用于教學(xué)目的，以幫助讀者理解本發(fā)明的原理及由發(fā)明者提供的概念以促進(jìn)該技術(shù)，并且應(yīng)解釋為不限于這些明確描述的例子及條件。此外，這里描述本發(fā)明的原理、方面及實(shí)施例的所有陳述，與其特定例子一樣，都打算包含其結(jié)構(gòu)及功能的等價(jià)物。此外，打算這些等價(jià)物既包括目前已知的等價(jià)物，也包括將來(lái)研制的等價(jià)物，即無(wú)論結(jié)構(gòu)如何，研制的執(zhí)行相同功能的任何元件。
在其權(quán)利要求書中作為用于執(zhí)行一個(gè)特定功能的設(shè)備表示的任何元件都打算包含執(zhí)行該功能的任何方式。這個(gè)權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明存在的事實(shí)是各種所述設(shè)備提供的功能性以權(quán)利要求書要求的方式組合和集合在一起。申請(qǐng)人因此將能夠提供那些功能性的任何設(shè)備視為與這里所示的等價(jià)。
這里除非另外明確指出，附圖都未按比例繪制。
此外，這里除非另外明確指出，這里顯示和/或描述的任何透鏡實(shí)際上是具有該透鏡的特殊特定性質(zhì)的一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。這樣一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)可以由單個(gè)透鏡元件實(shí)現(xiàn)，但不是必需限于此。類似地，顯示和/或描述為一個(gè)反射鏡的地方，實(shí)際上顯示和/或描述的是具有這樣一個(gè)反射鏡的特定性質(zhì)的一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，可以由單個(gè)反射鏡元件實(shí)現(xiàn)，但不是必需限于單個(gè)反射鏡元件。這是因?yàn)?，技術(shù)上眾所周知，各種光學(xué)系統(tǒng)可以提供單個(gè)透鏡元件或反射鏡的相同功能但是是以一種高級(jí)的方式，例如，具有較小變形。此外，技術(shù)上眾所周知，一個(gè)曲面反射鏡的功能可以通過透鏡和反射鏡的組合實(shí)現(xiàn)，反之亦然。此外，執(zhí)行一個(gè)特定功能的光學(xué)元件的任何裝置，例如，成像系統(tǒng)、光柵、鍍膜元件及棱鏡，可以用執(zhí)行相同特定功能的光學(xué)元件的任何其它裝置替換。因此，這里除非另外明確指出，對(duì)于本公開，在這里公開的一個(gè)總實(shí)施例中能夠提供特定功能的所有光學(xué)元件或系統(tǒng)都彼此相當(dāng)。
這里使用的術(shù)語(yǔ)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置打算指整個(gè)MEMS裝置或其任何部分。因此，如果一個(gè)MEMS裝置的一部分不工作，或者如果一個(gè)MEMS裝置的一部分關(guān)閉，這樣一個(gè)MEMS裝置對(duì)于本公開仍然被看作一個(gè)MEMS裝置。
在描述中，不同圖中相同數(shù)字的元件指的是相同的元件。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的側(cè)視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)一個(gè)光纖構(gòu)成。注意通過一個(gè)“卡盤”這里意味著包括能夠?qū)⒃撎坠芄潭橹辽僭谠撽嚵械募庸せ蛲瓿蛇^程中的一點(diǎn)處具有必需間距及六邊形包裝的所需陣列形狀的任何裝置。更確切地，圖1顯示卡盤101具有六邊形的孔103，孔中插入有精密套管105。在各個(gè)孔107內(nèi)插入有一些光纖111的各端?？ūP表面可以看見可選的安裝孔109。
卡盤101最初至少通過使用壓力將套管105固定到位。在卡盤101內(nèi)裝配套管105的一個(gè)方法是在卡盤101的孔103內(nèi)插入套管105的大部分。然后加熱卡盤101，使其膨脹到足以能夠在孔103內(nèi)插入套管105的其余部分。然后套管105的其余部分插入孔103內(nèi)，并且然后讓卡盤101冷卻。冷卻時(shí)，卡盤101收縮到足以在套管105上施加必要的壓力。注意在加熱卡盤101時(shí)典型地套管105也被加熱且尺寸膨脹。但是，套管105用一種材料，例如陶瓷制成，對(duì)于相同的溫度變化，其膨脹比典型地為金屬或塑料的卡盤101小。因此，有可能插入剩余的套管。所用套管的外徑公差很高，例如，可以大約為半個(gè)微米，并且孔103與套管陣列的尺寸差異很小，例如，小于兩微米，但是由熱膨脹導(dǎo)致的尺寸差異足以插入剩余的套管。
光纖111的終端插入套管105之后，可以使用膠將光纖固定在套管內(nèi)以及使套管彼此膠合及膠合到卡盤101。此外，耦合到卡盤101的是可選的應(yīng)變消除套筒113，光纖111通過該套筒。光纖111可選地包在應(yīng)變消除套筒111內(nèi)的膠中，使光纖彼此耦合及耦合到應(yīng)變消除套筒113。這些膠為光纖111提供應(yīng)變消除。注意光纖111可以包在膠中并且在膠固化之后，用于使膠成形的任何模具都可以去掉。
光纖111在距應(yīng)變消除套筒113最遠(yuǎn)的孔107的端部終止。每個(gè)光纖111的終端典型地與光纖通過其孔的一個(gè)套管105的端部完全共面。這可以通過拋光光纖直至其與套管端部共面，即向下拋光光纖到套管實(shí)現(xiàn)。同樣典型地，套管的端部也被拋光。實(shí)際上，作為單個(gè)加工步驟的一部分，所有光纖都典型地被拋光，因此它們?nèi)勘粧伖庖员舜思芭c卡盤表面共面。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可以進(jìn)行拋光以使光纖陣列表面獲得一個(gè)不同于平面的形狀。
或者，通過將一個(gè)切斷的光纖端插入該套管孔并且在該光纖終端處使用一個(gè)光學(xué)平面以使光纖端與套管端平齊，使每個(gè)光纖111的終端與一個(gè)套管105的端部完全共面。
不象使用拋光時(shí)，當(dāng)使用切斷的光纖時(shí)，需要保護(hù)該切斷的光纖端免受用于使光纖彼此及與可選的應(yīng)變消除套筒113耦合的膠的作用。為此，當(dāng)光纖與光學(xué)表面平齊時(shí)，僅使用很小的一滴膠將光纖固定到位，當(dāng)光纖插入套管時(shí)膠稍微遠(yuǎn)離光纖的切斷端。一旦所有光纖被最初膠合到位，就在前面使用一個(gè)可溶解的保護(hù)層以保護(hù)光纖。此后，在后面使用膠以使光纖彼此及與可選的應(yīng)變消除套筒113耦合。在膠固化之后，使用一種合適的溶劑溶解該可溶解的保護(hù)層。
使用切斷的光纖允許裝置中光纖稍微伸出套管的表面。因此，如果需要一種不同于平面的形狀，可以使用與所需相反的形狀代替該光學(xué)平面。此外，無(wú)論使用拋光或者表面平齊技術(shù)，都有可能排列套管的前表面外形，例如，通過使用可去掉的三維外形，使得當(dāng)套管被卡盤101固定時(shí)，保持該外形的形狀。
加固套筒113可以是例如通過膠合或其它機(jī)械耦合方法耦合到卡盤101的單獨(dú)元件，或者加固套筒113可以與卡盤結(jié)合以構(gòu)成單個(gè)單元。加固套筒113與卡盤101分離的優(yōu)點(diǎn)是使卡盤101的厚度與套管105的長(zhǎng)度相當(dāng)，這使得容易接近套管105的后面，便于在加工過程中將光纖111的端部插入孔107。
可選的安裝孔109可以用于各種目的，例如1)將光纖陣列安裝到一個(gè)外殼上，2)在拋光過程中固定光纖陣列，或者3)使加固套筒113附在卡盤101上。
有利地，這種光纖陣列可以加工到極高的公差，使得在定位用于全光學(xué)開關(guān)的光纖陣列時(shí)很有用。更確切地，該光纖位置重復(fù)性，即光纖中心距所需柵格點(diǎn)的平均位移不超過±2μm且角度定向誤差平均不大于0.5度。
注意目標(biāo)陣列，例如用于朗訊Lamda路由器中的一個(gè)對(duì)應(yīng)MEMS裝置上的微鏡陣列，或者其它探測(cè)器或源陣列，必須配置為六邊形，以與該六邊形光纖陣列對(duì)應(yīng)。
圖2顯示圖1的精密光纖陣列的前視圖。由于該視圖的性質(zhì)，圖2中無(wú)法看見光纖111。圖2中精密光纖陣列的表面是平面，通過使用拋光或者一個(gè)光學(xué)平面。
圖3顯示圖2的精密光纖陣列沿軸AA的剖視圖。圖3中可以在孔107內(nèi)看見光纖111的端部。注意圖3顯示九(9)個(gè)孔和九(9)個(gè)光纖111?？蛇x的錐形入口115顯示用于孔107。
圖4顯示插入有一個(gè)光纖111端部的典型現(xiàn)有技術(shù)陶瓷套管105的一個(gè)視圖。套管105如圖4中定向，使得可以在錐形尖端421處看見終止于套管105的一個(gè)光纖111的端部。注意該尖端不是必需為錐形的，盡管錐形可能對(duì)其更有利。
圖5顯示插入有一個(gè)光纖111端部的圖4的典型現(xiàn)有技術(shù)套管105的另一個(gè)視圖。該套管如圖5中定向，使得可以看見孔107的錐形入口523。
圖6顯示插入有一個(gè)光纖111端部的圖4的典型現(xiàn)有技術(shù)套管105沿軸BB的剖視圖。剖面上可以看見錐形尖端421和錐形入口523。此外，顯示了膠625。
圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管105緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)一個(gè)光纖111的光纖端構(gòu)成。圖7的精密光纖陣列與圖2所示完全相同，除了用卡盤701代替卡盤101。卡盤701制造成與用作彈簧的柔性梁731結(jié)合。孔103被挖到比套管陣列105剛好稍小。插入套管使彈簧稍微移位，使孔103膨脹。因此，彈簧對(duì)套管施加了一個(gè)恒定的回復(fù)力，使其以所需的精密間隔及對(duì)準(zhǔn)牢固地固定在一起。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，回復(fù)力大約為20磅。但是，所需的回復(fù)力需要給定專門設(shè)計(jì)及所用材料由實(shí)施者確定。那些普通熟練的技術(shù)人員將能夠容易地確定合適大小的力。
柔性梁可以通過使用放電銑削在卡盤701上挖出槽733制成。
可選地，為了改進(jìn)陣列的性能，一薄片彈性材料，例如，塑料或聚酯如杜邦商標(biāo)Mylar，或聚酰亞胺，可以插入構(gòu)成孔103的內(nèi)壁與毗鄰孔103內(nèi)壁的套管105之間。這樣做有助于校平構(gòu)成孔103的內(nèi)壁上的任何不平整。
圖8顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)光纖111的一個(gè)光纖端構(gòu)成。圖8的精密光纖陣列與圖2所示完全相同，除了用卡盤701代替卡盤101以及在卡盤801周圍增加了夾環(huán)841。槽843在卡盤801上挖出。但是，槽843并未貫穿，使得在圖8中無(wú)法看見而圖9中可以看見的卡盤801的底部，保持一個(gè)完整的金屬環(huán)。因此卡盤801看起來(lái)是從一個(gè)實(shí)心環(huán)向上伸出的六個(gè)柔性內(nèi)壁。每個(gè)柔性內(nèi)壁作為一個(gè)彈簧。孔103被挖到與套管陣列105的尺寸相同。夾環(huán)841被用于在卡盤801的柔性內(nèi)壁上施加壓力，以使套管陣列定位。
此外，可選地，為了改進(jìn)陣列的性能，一薄片彈性材料，例如，塑料或聚酯如杜邦商標(biāo)Mylar，或聚酰亞胺，可以插入構(gòu)成孔103的內(nèi)壁與毗鄰孔103內(nèi)壁的套管105之間。這樣做有助于校平構(gòu)成孔103的內(nèi)壁上的任何不平整。
圖10顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)光纖111的一個(gè)光纖端構(gòu)成。圖10的精密光纖陣列與圖7所示完全相同，除了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，孔103的內(nèi)壁以一個(gè)角度挖出。以一個(gè)角度挖出內(nèi)壁的結(jié)果可以在圖11所示的圖10的沿軸C-C的剖視圖中看出。由于內(nèi)壁以一個(gè)角度挖出，因此所有套管105在放置于卡盤1001內(nèi)時(shí)，與光纖111插入套管105時(shí)為相同的角度。一旦陣列的表面被拋光，光纖111的每個(gè)端面都以相同的角度定向。有利地，減少了每個(gè)光纖111中的背反射，即由于光纖與其端部材料之間的折射率差異造成的光在光纖端部反射回來(lái)通過光纖。
又此外，可選地，為了改進(jìn)陣列的性能，一薄片彈性材料，例如，塑料或聚酯如杜邦商標(biāo)Mylar，或聚酰亞胺，可以插入構(gòu)成孔103的內(nèi)壁與毗鄰孔103內(nèi)壁的套管105之間。這樣做有助于校平構(gòu)成孔103的內(nèi)壁上的任何不平整。
圖12顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)精密光纖陣列的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖，該精密光纖陣列通過使用一個(gè)卡盤以使一組精密套管105緊密地固定為一個(gè)陣列，每個(gè)套管中插入且粘結(jié)一個(gè)光纖構(gòu)成。圖12的精密光纖陣列與圖7所示完全相同，除了用卡盤1201代替卡盤701?？ūP1201與卡盤701的基本設(shè)計(jì)相同，制造成與用作彈簧的柔性梁731結(jié)合。但是，卡盤1201是不對(duì)稱的，僅在一側(cè)構(gòu)成彈簧。此外，卡盤1201的壁厚不是各處均勻的。
孔103被挖到比套管陣列105剛好稍小。插入套管使彈簧稍微移位，使孔103膨脹。因此，彈簧對(duì)套管施加了一個(gè)恒定的回復(fù)力，使其牢固地固定在一起。與卡盤701相比，減少數(shù)量的彈簧仍足以充分地及精確地使套管105固定到位。使用這種不對(duì)稱設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可以使一側(cè)比另一側(cè)更窄，使得光束可以跳過它，否則光束將被附加的卡盤材料擋住。
圖7的實(shí)施例可選地，為了改進(jìn)陣列的性能，一薄片彈性材料，例如，塑料或聚酯如杜邦商標(biāo)Mylar，或聚酰亞胺，可以插入構(gòu)成孔103的內(nèi)壁與毗鄰孔103內(nèi)壁的套管105之間。這樣做有助于校平構(gòu)成孔103的內(nèi)壁上的任何不平整。
一些套管105可以不容納光纖，而專門用于容納對(duì)準(zhǔn)部件，可以是銷、光纖、線等等，用于使一個(gè)進(jìn)一步的元件或陣列，例如，透鏡陣列、探測(cè)器陣列、微型電機(jī)陣列等等與該光纖陣列對(duì)準(zhǔn)。為此，每個(gè)對(duì)準(zhǔn)部件必須從陣列的表面伸出，使其可以伸進(jìn)該進(jìn)一步陣列的對(duì)應(yīng)孔中。這種對(duì)準(zhǔn)裝置的截面如圖13所示，圖13顯示對(duì)準(zhǔn)部件1353伸出以與進(jìn)一步陣列1357的對(duì)準(zhǔn)孔1355配合。
類似地，一個(gè)或多個(gè)套管105不需要容納任何光纖。這些套管可以用于容納某種類型的對(duì)準(zhǔn)部件，以對(duì)準(zhǔn)一個(gè)進(jìn)一步的元件或陣列。此外，套管不需要為圓形，并且它們可以具有多個(gè)孔。
盡管在多數(shù)實(shí)施例中卡盤顯示為圓形，但是不是必須這樣。卡盤可以使用所需的任何其它形狀。此外，盡管卡盤的內(nèi)孔顯示為六邊形，但是那些普通熟練的技術(shù)人員將容易地意識(shí)到也可以使用所需的任何其它形狀，只要保持套管的六邊形包裝。
那些普通熟練的技術(shù)人員將容易地意識(shí)到可以通過應(yīng)用本發(fā)明的原理使用與這里明確描述所不同的彈簧設(shè)計(jì)。
注意盡管卡盤被顯示保留作為最終陣列的一部分，即使當(dāng)套管通過使用膠彼此粘結(jié)時(shí)。但是，如果套管被粘結(jié)在一起，則此后卡盤可以去掉。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括多個(gè)精密套管，緊密地固定在一起以構(gòu)成具有六邊形包裝的一個(gè)陣列，每個(gè)所述套管具有至少一個(gè)通孔；以及至少兩個(gè)光纖端，粘結(jié)在各個(gè)所述套管的孔內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，其中所述精密套管通過膠和卡盤構(gòu)成的組中的至少一個(gè)裝置固定在一起。
3.如權(quán)利要求1所定義的本發(fā)明，其中所述套管的所述孔具有以下性質(zhì)組中的至少一個(gè)性質(zhì)a)距正確位置的平均偏差小于3μm；b)累積位移小于3μm；以及c)平均角度位移定向誤差為3.9度或更小。
4.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，其中所述套管被安排于以下安排組中的一個(gè)安排中所述套管垂直于所述卡盤的一個(gè)表面；以及所述套管與所述卡盤的一個(gè)表面成一個(gè)角度。
5.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，其中至少一個(gè)所述套管具有一個(gè)帶錐形尖端的端部。
6.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，其中所述套管的至少一個(gè)孔具有至少一個(gè)錐形入口。
7.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，其中至少兩個(gè)所述光纖的子集的每一個(gè)具有一個(gè)終端，與插入有所述光纖的一個(gè)所述套管的端部平齊，并且所述子集的所有光纖的所述終端共面。
8.如權(quán)利要求7所定義的發(fā)明，其中至少一個(gè)所述光纖具有一個(gè)終端，不與所述光纖的所述子集的所述終端共面。
9.如權(quán)利要求2所定義的發(fā)明，進(jìn)一步包括介于所述卡盤與毗鄰所述卡盤的所述套管之間的一層非剛性材料，所述材料關(guān)于所述卡盤及所述套管是非剛性的。
10.如權(quán)利要求2所定義的發(fā)明，進(jìn)一步包括一個(gè)加固套筒，耦合到或與所述卡盤結(jié)合。
11.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，其中所述設(shè)備的一個(gè)表面是拋光的，所述光纖的所述端部在此表面伸出。
12.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，其中所述光纖是切斷的光纖。
13.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，其中所述卡盤內(nèi)具有安裝孔，適用于將所述設(shè)備安裝到所述設(shè)備被耦合到的一個(gè)進(jìn)一步的裝置上。
14.一種用于制造精密光纖陣列的方法，該方法包括步驟在一個(gè)卡盤中固定以六邊形包裝排列的多個(gè)精密套管，每個(gè)所述套管具有至少一個(gè)通孔；將各個(gè)光纖端插入多個(gè)所述套管的每一個(gè)的孔中；以及將每個(gè)所述光纖端粘結(jié)到各個(gè)所述多個(gè)套管上。
15.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，其中所述設(shè)備使得所述光纖端指向相同的方向。
16.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，進(jìn)一步包括具有至少一個(gè)通孔的至少一個(gè)附加的套管，其中所述至少一個(gè)附加套管的所述孔不具有粘結(jié)在其中的一個(gè)光纖端，不具有粘結(jié)在其中的一個(gè)光纖端的所述套管的所述孔適用于使所述設(shè)備與所述設(shè)備被耦合到的一個(gè)進(jìn)一步的裝置對(duì)準(zhǔn)。
17.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，進(jìn)一步包括具有至少一個(gè)通孔的至少一個(gè)附加的套管，其中所述至少一個(gè)附加套管的所述孔具有粘結(jié)在其上并從其伸出的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)部件，使得適用于使所述設(shè)備與所述設(shè)備被耦合到的一個(gè)進(jìn)一步的裝置對(duì)準(zhǔn)。
18.如權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，進(jìn)一步包括具有至少一個(gè)通孔的至少一個(gè)附加的套管，其中所述至少一個(gè)附加套管的所述孔適用于接收一個(gè)對(duì)準(zhǔn)部件，由此所述設(shè)備與所述設(shè)備被耦合到的一個(gè)進(jìn)一步的裝置對(duì)準(zhǔn)。
全文摘要
使用一個(gè)卡盤，以使具有六邊形包裝的一組精密套管緊密地固定為一個(gè)陣列，該組精密套管中的一些插入并粘結(jié)一個(gè)光纖端，由此構(gòu)成一個(gè)精密光纖陣列。粘結(jié)典型地通過將光纖膠合到套管中完成。套管也可以彼此粘結(jié)。一旦套管粘結(jié)在一起，則卡盤可以去掉。光纖的終端可以是拋光的。或者，可以使用切斷的光纖終端，例如通過一個(gè)光學(xué)平面，各個(gè)終端并列。套管可以具有一個(gè)尖端及一個(gè)錐形入口。卡盤可以將套管固定在直線方向。所有套管的光纖端面可以完全共面。套管可以以六邊形的配置排列。
文檔編號(hào)G02B6/38GK1393717SQ02120348
公開日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
發(fā)明者那吉什·R·貝薩萬(wàn)哈利, 克里斯蒂安·A·鮑里, 保羅·R·克羅德尼, 雷內(nèi)·R·魯爾, 約翰·D·韋爾德 申請(qǐng)人:朗迅科技公司