光纤阵列及其制造方法

专利名称：光纤阵列及其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种光纤阵列及其制造方法，尤指一种可与透镜阵列准确耦合的光纤阵列及其制造方法。
背景技术：
现在，光学对接的速度、带宽与可升级性成为光通信领域中越来越重要的指标。由于光纤密度的上升，二维多光纤阵列系统必须具有高精确性。例如，在光开关聚光系统里，全部位置公差应该控制在±2μm。当来自光开关的透镜阵列的光束被光纤阵列聚集时，公差的控制显得尤其重要。
现有技术如美国专利第5,241,612号揭示的一种多芯光连接器，其包括第一连接部分和第二连接部分。其中，第一连接部分包括一光纤阵列、一用于防止光漫射的平板和一透镜阵列。该第二连接部分包括一光纤阵列和一透镜阵列。从第二连接部分的透镜阵列输出的平行光的直径比从第一连接部分的透镜阵列输出的平行光的直径大。第一连接部分和第二连接部分的两透镜阵列是互相对应的，借此实现其光学耦合。该多芯光连接器可实现两光纤阵列间的良好准直，并减少两光纤阵列间的轴向和角度偏差。
但是，该多芯光连接器并没有实现光纤阵列和透镜阵列间的光的准确耦合。解释如下因为在制造透镜阵列时，不可避免地存在一定的公差，使得透镜阵列中各透镜的焦距不在同一个平面上，当光信号由透镜阵列聚焦后，难以准确耦合进入光纤阵列，同样，由光纤阵列输出的光也难以准确耦合进入透镜阵列，进而造成光信号的损耗。因此，使光纤阵列与透镜阵列准确耦合，从而完全的接受光信号，具有极为重要的意义。
图1揭示的一种传统的光学组合2包括一光纤阵列3和一透镜阵列4。该光纤阵列3有一收容体6用于收容多根光纤5。该透镜阵列4是由块状石英制成，包括多个透镜7。透镜7是在块状石英的一面通过蚀刻和加工而成。
但是，由于透镜阵列4在制造时存在不可避免的公差，造成透镜7的焦距不在同一平面上，而光纤阵列3各光纤5的光接收端却几乎是共平面的，因此，透镜阵列4很难将光都传输到光纤阵列3中，同样，光纤阵列3也很难将光都传输到透镜阵列4中。

发明内容本发明的目的在于提供一种光纤阵列，其能与透镜阵列准确耦合，使每根光纤皆能准确接收来自透镜阵列中相应透镜的光。
本发明的目的是这样实现的提供一光纤阵列，其中，每根光纤的位置轴向可调，可准确地接收从相对应的透镜阵列传输来的光。该光纤阵列包括多个插针、多根光纤、一收容装置、一固持装置和一壳体。各插针都开有一固持光纤的通道和一用于与一环配合的环形槽。该收容装置上有多个第一通孔和多个与通孔相对应的螺柱。该固持装置有多个第二通孔，并与该收容装置上的第一通孔相对应，用于收容固持该多个插针。多个弹簧两端分别与相应的环和该固持装置相抵靠。各插针的位置可通过一调整工具和一扳手旋动相应的螺柱来精确地调校。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点因本发明光纤阵列中每根光纤的位置皆可根据相应透镜阵列中透镜的焦点来精确的调校，使得光纤阵列中传输的光束可以有效地与透镜阵列耦合，也可使透镜阵列中传输的光束能有效地与光纤阵列耦合。

图1是现有的透镜阵列与光纤阵列配合的示意图，其中该透镜阵列中各透镜具不同焦点。
图2是本发明光纤阵列的分解图。
图3是本发明光纤阵列壳体的剖视图。
图4是本发明光纤阵列放大的环、插针和弹簧的立体图。
图5是本发明光纤阵列实施例收容装置和螺柱的部分剖视图。
图6是本发明光纤阵列的剖视图。
图7是本发明光纤阵列被治具固定的示意性剖视图。
图8是本发明光纤阵列用调整工具和扳手调节插针位置的示意性剖视图。
图9是本发明光纤阵列调整工具的立体图。
图10是本发明光纤阵列扳手的立体图。
具体实施方式
请参阅图2和图6，本发明光纤阵列1包括一壳体10、多个插针30(仅示其一)、多根光纤36(仅示其一)、多根弹簧42(仅示其一)、多个环38(仅示其一)、一收容装置40和一固持装置50。该光纤阵列1和一透镜阵列耦合(图未示)。
请参阅图3，该壳体10可采用不锈钢或塑料等材质制造，包括一圆柱形部分11和一第一矩形部分13。圆柱形部分11有一环形开口23，其外表面形成一外螺纹22。第一矩形部分13用于容纳一收容装置40(如图2所示)，包括一矩形腔体12和一矩形开口16，且其内部形成一台阶14。该矩形腔体12贯通矩形开口16和圆柱形部分11的环形开口23。该台阶14两端分别形成一与螺栓90(如图2所示)配合的盲螺孔18，将该收容装置40固定于壳体10内。
请参阅图4，该插针30大致呈圆柱状，包括一第一末端34和一相对的第二末端35。该插针开有一容纳相应光纤36的纵向收容孔(图未示)，。该光纤36的一端与该插针30的第一末端34平齐，另一端则伸出该插针30的第二末端35。在靠近该插针30的第二末端35处形成一用于容纳一相应的环38的环形槽32，。该环38的外直径比该插针30的直径大。
请一起参阅图2和图5，该收容装置40一般采用金属材质制造，包括一第二矩形部分41和一第三矩形部分44。该收容装置40开有一第一通孔阵列46，且该第一通孔阵列46贯穿该第二矩形部分41和第三矩形部分44。每一第一通孔46包括一第一螺纹部分461和一第二非螺纹部分462。该第二非螺纹部分462的直径略大于该第一螺纹部分461的最小直径。在第二矩形部分41的四角开有四个通孔43，便于螺栓90穿过。在靠近第二矩形部分41的每一相对的边缘分别开有两个螺孔431。四个调整螺钉432与相应的螺孔431配合，用于精确地调校一收容装置40和一固持装置50的相对位置。在靠近该第三矩形部分44的四角开有四个盲螺孔48，用于配合固定螺钉95来固定该固持装置50与该收容装置40。一螺柱45与第一通孔46的第一螺纹部分461配合。该螺柱45的一端从第三矩形部分伸出，与相应插针30的第二末端35相抵靠(如图4所示)。该螺柱45的另一端开有一调整槽451，可利于用一调整工具60(如图9所示)和一扳手70(如图10所示)来准确地调校螺柱45。该螺柱45还沿其中心轴向开有一通道49，用于使相应的光纤36穿过。
请再次参阅图2，该固持装置50包括一矩形块51和一对支架54。该两支架54垂直地从该矩形块51的相对的两边伸出。该固持装置开有一第二通孔阵列52，分别与该收容装置40的第一通孔阵列46相对应。每一第二通孔52的直径大致与每一插针30的直径相当，用于精确的收容该插针30。该固持装置50的四角开有四个埋头螺孔56，分别与该收容装置40的盲螺孔48相对应。
请参阅图6，是本发明光纤阵列的剖视图，其中每根光纤36的一部分已收容于相应的插针30内。每根光纤36插入相应螺柱45的通道49后，用环氧树脂固定。螺柱45的一端从第三矩形部分44伸出，并与相应插针30的第二末端35相抵触。插针30外环绕有相应的弹簧42。该弹簧42的一端抵靠环38，另一端则抵靠该固持装置50的矩形块51的内表面。该插针30收容于该固持装置50的相应的第二通孔52里，并可滑动。该固持装置50的支架54与该收容装置40的第三矩形部分44的主平面相接触。装配时，该固持装置50通过固定螺钉95与该固持装置50的埋头螺孔56和该收容装置40的盲螺孔48的配合以固定在该收容装置40上，同时，弹簧42被压缩在环38和该固持装置50的矩形块51的内表面之间。
请参阅图7，是本发明光纤阵列被治具固定的剖视图，其中一标准块80用于确保收容于该固持装置50的插针30共面。该标准块80包括一基底84和两相对的侧壁82。该基底84有一镜平面86。该镜平面86和两侧壁82一起共同构成一空间88，用于收容该收容装置40和该固持装置50的组合，并可用两扣件87固定。相应插针30的第一末端34可通过调节每一螺柱45来与镜平面86平齐。
请再配合参阅图2及图6，该收容装置40和该固持装置50的组合置于该壳体10的矩形开口16和该矩形腔体12中。该收容装置40的第二矩形部分41的两平面位于第三矩形部分44的相对的两边，且抵在该壳体10的台阶14上。该收容装置40的第二矩形部分41是通过螺栓90穿过通孔43再与壳体10的第一矩形部分13的盲螺孔18配合来固定在台阶14上。该固持装置50的一部分从矩形开口16突伸出壳体10外。调整螺钉432也抵在台阶14上，用于相对于该固持装置50精确地调校该收容装置40，以减少制造公差。
请参阅图8、图9和图10，光纤阵列1和透镜阵列(图未示)的校正方法包括以下步骤(1)提供一透镜阵列，并将其与该光纤阵列1装配；(2)提供调整工具60和扳手70，该调整工具60包括一圆柱形的主体部分61、一第一末端62、一与第一末端62相对的第二末端64和一在该主体部分61内部开设的轴向通道68。该第一末端62包括一调整拴66，该第二末端64呈矩形。该扳手70包括一手柄71和一开在扳手70的一末端，且与手柄71相对的矩形凹口72；(3)将一光纤36收容于该调整工具60的轴向通道68里，并将调整工具60的调整拴66与相应的螺柱45的调整槽451相配合；(4)将调整工具60的第二末端64与扳手70矩形凹口72相配合；(5)旋转该扳手70的手柄71来使相应的插针30向前或向后移动，以使该透镜阵列相应透镜的焦距与该插针30的第一末端34的该相应光纤36的末端准确匹配；重复步骤(3)到(5)来调整其它的光纤36。
本发明光纤阵列的收容装置40和固持装置50亦可一体成型。
权利要求
1.一种光纤阵列，其包括固持有多根光纤的多个插针、一收容装置和一固持装置，其特征在于该收容装置包括多个呈矩阵排列的螺柱，该固持装置开有多个呈矩阵排列的通孔，该通孔对应于相应的螺柱，用于收容该多个插针，该多个螺柱在垂直于收容装置的轴向上可调，用于轴向移动相应的插针。
2.如权利要求1所述的光纤阵列，其特征在于每根插针在其一第一末端开有一环形槽。
3.如权利要求2所述的光纤阵列，其特征在于该光纤阵列还进一步包括与相应插针的环形槽配合的多个环。
4.如权利要求3所述的光纤阵列，其特征在于该多个环与该固持装置间还包括多个弹簧。
5.如权利要求3所述的光纤阵列，其特征在于该多个弹簧的两端分别与相应的环和固持装置相抵。
6.如权利要求1所述的光纤阵列，其特征在于该光纤阵列还进一步包括一收容该收容装置和固持装置的壳体。
7.如权利要求1所述的光纤阵列，其特征在于该收容装置在至少一相对的侧边开有多个螺纹通孔。
8.如权利要求7所述的光纤阵列，其特征在于该光纤阵列还包括多个螺钉与该多个螺纹通孔配合。
9.如权利要求1所述的光纤阵列，其特征在于该收容装置和固持装置可一体成型。
10.一种光纤阵列的制造方法包括以下步骤(1)提供复数螺柱，每个螺主分别开有一轴向通道；(2)将复数光纤的一端穿过伸出于该轴向通道；(3)提供复数插针，每个插针分别开有一环形槽；(4)将复数光纤的另一端穿过伸出该复数插针；(5)提供复数个环，该复数个环分别与复数插针的环形槽相配合；(6)将每根光纤分别套上弹簧，弹簧的一端分别与插针的环形槽相抵靠；(7)提供一开有复数第一通孔的收容装置，使复数螺柱分别收容于其中；(8)提供一开有复数第二通孔的固持装置，使复数插针分别收容于其中，用螺拴将该固持装置于收容装置固定，则弹簧的另一端分别与该固持装置相抵靠；(9)提供一壳体，将该收容装置、固持装置、复数插针和弹簧收容于该壳体中。
11.如权利要求10所述的光纤阵列的制造方法，进一步包括以下步骤提供一具一镜平面的治具，调整每一螺柱使相应的插针与该镜平面平齐。
12.如权利要求10所述的光纤阵列的制造方法，进一步包括以下步骤提供一透镜阵列，与该光纤阵列装配，旋调每一螺柱的位置使该透镜阵列相应透镜的焦距与相应光纤的末端准确匹配。
13.如权利要求12所述的光纤阵列的制造方法，其中螺柱的位置是用一包括一圆柱形的主体部分、一第一末端和一与第一末端相对的第二末端的调整工具。
14.如权利要求13所述的光纤阵列的制造方法，其中该第一末端包括一与相应螺柱配合的调整拴。
15.如权利要求14所述的光纤阵列的制造方法，其中该调整工具的主体部分在第一末段和第二末端之间开有一收容相应光纤的轴相通道。
16.如权利要求15所述的光纤阵列的制造方法，其中该第二末端配合一扳手，呈矩形。
17.如权利要求16所述的光纤阵列的制造方法，其中该扳手包括一手柄并开有一收容该调整工具第二末端的矩形凹口。
全文摘要
一种光纤阵列包括多个插针、多根光纤、一收容装置、一固持装置和一壳体。各插针都开有一通道，用于固持光纤，并开有一环形槽，用于与一环配合。该收容装置上有多个第一通孔和多个与通孔相对应的螺柱。该固持装置有多个第二通孔，并与该收容装置上的第一通孔相对应，用于收容固持该多个插针。多个弹簧两端分别与相应的环和该固持装置相抵靠。各插针的位置可通过一调整工具和一扳手旋动相应的螺柱来精确地调校。
文档编号G02B6/38GK1448747SQ0212875
公开日2003年10月15日 申请日期2002年8月7日 优先权日2002年2月13日
发明者高天禄 申请人:富士康(昆山)电脑接插件有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司