專利名稱：光纖的膠合固定方法以及配套使用的填充棒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖的膠合固定方法以及配套使用的填充棒，它屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖在無源器件上的固定方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，各光纖耦合器、分路器、波分復(fù)用器等無源器件都是制作好后固定到基板上，所采用的固定方式是膠合，即將這類器件的光纖與光纖基板用膠合劑粘合固定。但是現(xiàn)有的膠合方法在膠合完成和使用過程中基板經(jīng)常出現(xiàn)破損或龜裂。由于基板破損或龜裂使得產(chǎn)品成品率降低，生產(chǎn)成本提高，生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)損失很大。光纖與光纖基板用膠合劑粘合以后發(fā)生龜裂或破損的原因是有機(jī)膠固化過程產(chǎn)生劇烈的收縮。有機(jī)膠固化時，膠合劑與基板之間界面由分子鍵和化學(xué)鍵共同形成牢固鍵合的同時膠合劑從液體變成固體。膠合劑由液體轉(zhuǎn)變成固體過程中體積大幅度收縮。膠合劑劇烈收縮引發(fā)出了基板與膠合劑的界面上強(qiáng)大的應(yīng)力。石英玻璃的硬度雖然很高，但其表面狀況與其他玻璃材料和多數(shù)脆性材料基本相同，也存在著大量的微裂紋和結(jié)構(gòu)缺陷。這些微細(xì)的裂紋和結(jié)構(gòu)缺陷一旦受到外力的作用就會迅速伸長和擴(kuò)展。膠合劑固化時收縮過程在界面上引發(fā)的強(qiáng)大應(yīng)力使基板內(nèi)表面微裂紋及結(jié)構(gòu)缺陷迅速伸長和擴(kuò)展是膠合后基板龜裂甚至破碎的根本原因。光纖耦合器、分路器以及波分復(fù)用器等器件膠合到基板上以后，有機(jī)膠固化過程在基板內(nèi)表面引發(fā)的應(yīng)力不僅會引起部分基板在有機(jī)膠合劑固化過程中龜裂或破損，而且由于有機(jī)膠合劑的溫度系數(shù)與石英玻璃基板相差甚遠(yuǎn)，石英玻璃基板的熱膨脹系約為7×10-7/℃；有機(jī)膠合劑固化以后的熱膨脹系數(shù)大約是4.5×10-4/℃，當(dāng)器件運(yùn)行的環(huán)境溫度變化時會使這個應(yīng)力增加促使殘留的龜裂或破損延伸、擴(kuò)展，同時造成另一部分器件的基板出現(xiàn)新的龜裂或破損。所以基板的龜裂和破損雖然不影響產(chǎn)品出廠時的技術(shù)性能但在實際的運(yùn)行過程中卻潛在著非常大的危險。光纖也是以石英玻璃為基本材料，與石英玻璃基板的溫度特性基本相同。因此當(dāng)光纖耦合器、分路器及波分復(fù)用器等器件在運(yùn)行中遇到環(huán)境溫度變化時，膠合劑較大幅度的膨脹或收縮都會使粘合在中間的光纖承受到應(yīng)力。一旦光纖承受到過量的應(yīng)力就會被迫產(chǎn)生形變。應(yīng)力和形變都會嚴(yán)重?fù)p害光纖的傳輸性能，使器件偏離原有的技術(shù)特性。隨著器件運(yùn)行的時間增長基板的龜裂、破損會逐步延伸和擴(kuò)展，最終會使部分器件喪失運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。如附圖1、2中所示。在現(xiàn)有的生產(chǎn)光纖耦合器、分路器和波分復(fù)用器等器件的過程中，向器件的固定部位的槽內(nèi)滴入膠水時偶爾會發(fā)現(xiàn)膠水順著光纖的底部向器件的中心漫延。這主要是因為膠水的黏度較低；同時也因為裸光纖不能夠完全帖緊基板，光纖底部與基板之間狹小的縫隙有很強(qiáng)的虹吸效應(yīng)。強(qiáng)大的虹吸力使得膠水順著光纖底部向器件的中心漫延。一旦膠水漫延到器件的中心部位會嚴(yán)重毀壞器件的技術(shù)特性。因為膠合劑在固化過程和固化以后施加給了器件要害部位很大的扭曲力，當(dāng)器件的關(guān)鍵部位受到較強(qiáng)的應(yīng)力侵襲或因受到應(yīng)力侵襲產(chǎn)生變形時，器件就會喪失原有的技術(shù)性能。因此膠水向中心部位滲漫也是器件生產(chǎn)過程存在的問題。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效地減低和分散有機(jī)膠合劑與石英玻璃基板之間界面上的應(yīng)力，減少基板內(nèi)表面發(fā)生龜裂或破損，保證光纖無源器件的產(chǎn)品質(zhì)量的光纖的膠合固定方法以及配套使用的填充棒。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種光纖的膠合固定方法，其特征在于它包括如下的步驟首先將光纖置于光纖基板的固定槽的底部，然后將膠合劑加入光纖基板的固定槽中，在膠合劑固化之前將一種填充棒放進(jìn)固定槽中的膠合劑的頂部，然后把填充棒從膠合劑的頂部向下壓，使得所述的填充棒靠近光纖，并淹沒在膠合劑里；或著首先將光纖置于光纖基板的固定槽的底部，然后將填充棒置于被固定的光纖的上面，再將膠合劑由填充棒的頂部滴入固定槽中，將所述的光纖和填充棒固定。
當(dāng)所述的光纖基板的截面為圓形時，所述的填充棒頂端到圓心的距離小于光纖基板圓形截面的半徑。
當(dāng)所述的光纖基板的截面為矩形或正方形時，所述的填充棒頂端到光纖基板的固定槽的底部的距離小于光纖基板的上頂部到固定槽的底部的距離。
一種所述的填充棒為石英玻璃或石墨或陶瓷以及溫度特性與石英玻璃相同或接近的特種合金制成的棒體；所述的填充棒的熱膨脹系數(shù)≤2×10-6/℃，彈性模量≥14Gpa，抗折斷強(qiáng)度≥16Mpa。
所述的填充棒的長度LT≥膠合劑固化后沿光纖基板的軸線的長度LG。
所述的填充棒的長度LT與膠合劑固化后沿光纖基板的軸線的長度LG的關(guān)系為LG≤LT≤120％LG所述的填充棒的截面形狀為圓形或橢圓形或正方形或長方形或多邊形。
當(dāng)填充棒被淹沒在膠水里以后，膠合劑固化時，填充棒與膠合劑之間的黏結(jié)力正好和膠合劑固化過程產(chǎn)生的收縮力的方向相反，這個黏結(jié)力有效地削減了膠合劑固化過程產(chǎn)生的收縮力，同時由于填充棒占居了基板膠合部位槽中上部絕大部分空間，有效地減少了膠合劑固化過程的收縮空間。收縮空間被大量侵占，膠合劑固化時收縮距離被大幅度削減，膠合劑固化時收縮產(chǎn)生的應(yīng)力當(dāng)然也就大幅度地降低了。填充棒不但有效地降低了膠合劑固化過程膠合劑自身產(chǎn)生的收縮力，而且由于填充棒能夠和膠合劑很好粘合，又被包裹在了膠合劑的中間，膠合劑固化時因收縮殘留在膠合劑中的應(yīng)力會直接傳給填充棒，被填充棒吸收。填充棒大幅度降低了膠合劑固化過程產(chǎn)生的收縮力，并且大量吸收了殘留在膠合劑中間的應(yīng)力，因此能夠非常有效地削減膠合劑固化過程在基板的膠合界面引發(fā)的應(yīng)力。一旦膠合界面失去了足夠的應(yīng)力，就不再能夠引起基板內(nèi)表面的微裂紋和結(jié)構(gòu)缺陷延伸和擴(kuò)展，既然裂紋和結(jié)構(gòu)缺陷不再延伸和擴(kuò)展，基板當(dāng)然就不再會產(chǎn)生龜裂或破損了。
本發(fā)明由于填充棒的使用，大量吸收器件工作溫度變化膠合劑膨脹或收縮施加給器件的應(yīng)力，防止了膠合劑固化過程和固化以后基板的龜裂或破損；有效地提高了光纖無源器件的溫度性能和使用壽命還能夠阻止膠水固化前向器件中心部位漫延，因此降低了產(chǎn)品的廢品率、降低了生產(chǎn)成本，延長了光纖無源器件的使用壽命。


附圖1為使用現(xiàn)有技術(shù)膠合后基板發(fā)生龜裂和破損的演示圖附圖2為使用現(xiàn)有技術(shù)膠合后因基板發(fā)生龜裂和破損造成光纖變形的演示圖附圖3為本發(fā)明從填充棒頂部滴入膠合劑的方法演示圖之一附圖4為本發(fā)明從填充棒頂部滴入膠合劑的方法演示圖之二附圖5為本發(fā)明使用單根填充棒時的膠合狀態(tài)演示圖附圖6為本發(fā)明使用多根填充棒時的膠合狀態(tài)演示圖附圖7為本發(fā)明膠合狀態(tài)的縱向演示圖附圖8為本發(fā)明使用的基板截面形狀和填充棒截面形狀均為長方形時膠合狀態(tài)演示圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖3、4、5、6、7、8，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明本發(fā)明是在現(xiàn)有的光纖膠合固定方法的基礎(chǔ)上做的改進(jìn)。主要是為了防止膠合后的基板產(chǎn)生龜裂或破損，從而大幅度提高了產(chǎn)品的成品率。
實施例1如附圖3、4、5、7中所示本發(fā)明所涉及的方法包括如下的步驟首先將光纖4置于光纖基板的固定槽11的底部，然后將膠合劑3加入光纖基板的固定槽11中，在膠合劑固化之前將一種填充棒2放進(jìn)固定槽11中的膠合劑3的頂部，然后把填充棒2從膠合劑3的頂部向下壓，使得所述的填充棒2靠近光纖4，并淹沒在膠合劑3里；或著首先將光纖4置于光纖基板的固定槽11的底部，然后將填充棒2置于被固定的光纖4的上面，再將膠合劑3由填充棒2的頂部滴入固定槽11中，將所述的光纖4和填充棒2固定。本方法中所使用的膠合劑3與現(xiàn)有技術(shù)中的相同，可為有機(jī)膠合劑。如附圖5中所示，當(dāng)所述的光纖基板的截面為圓形時，所述的填充棒2頂端到圓心的距離H小于光纖基板圓形截面的半徑R。所使用的填充棒2可以根據(jù)實際需要放置不同的數(shù)量，可以是一根或多根。本實施例中采用了一根填充棒。所述的填充棒的長度LT≥膠合劑固化后沿光纖基板1的軸線的長度LG。所述的填充棒的長度LT與膠合劑固化后沿光纖基板1的軸線的長度LG的關(guān)系為LG≤LT≤120％LG所述的填充棒2為石英玻璃或石墨或陶瓷以及溫度特性與石英玻璃相同或接近的特種合金制成的棒體；所述的填充棒的熱膨脹系數(shù)≤2×10-6/℃，彈性模量≥14Gpa，抗折斷強(qiáng)度≥16Mpa。在本實施例中，所述的填充棒2的截面形狀為圓形或橢圓形。
實施例2如附圖6中所示，在本實施例中采用了多根填充棒2，使用的填充棒2是兩根。
本實施例的其他部分與實施例完全相同。
實施例3如附圖8中所示，當(dāng)所述的光纖基板的截面為矩形或正方形時，所述的填充棒2頂端到光纖基板的固定槽11的底部的距離H小于光纖基板的上頂部到固定槽11的底部的距離N。為了使得填充棒2與光纖基板相適應(yīng)，填充棒2的截面形狀也為長方形，這樣可以具有更好的應(yīng)力吸收能力。
本實施例的其他部分與實施例完全相同。
權(quán)利要求
1.一種光纖的膠合固定方法，其特征在于它包括如下的步驟首先將光纖(4)置于光纖基板的固定槽(11)的底部，然后將膠合劑(3)加入光纖基板的固定槽(11)中，在膠合劑固化之前將一種填充棒(2)放進(jìn)固定槽(11)中的膠合劑(3)的頂部，然后把填充棒(2)從膠合劑(3)的頂部向下壓，使得所述的填充棒(2)靠近光纖(4)，并淹沒在膠合劑(3)里；或著首先將光纖(4)置于光纖基板的固定槽(11)的底部，然后將填充棒(2)置于被固定的光纖(4)的上面，再將膠合劑(3)由填充棒(2)的頂部滴入固定槽(11)中，將所述的光纖(4)和填充棒(2)固定。
2.如權(quán)利要求1中的光纖的膠合固定方法，其特征在于當(dāng)所述的光纖基板的截面為圓形時，所述的填充棒(2)頂端到圓心的距離(H)小于光纖基板圓形截面的半徑(R)。
3.如權(quán)利要求1中的光纖的膠合固定方法，其特征在于當(dāng)所述的光纖基板的截面為矩形或正方形時，所述的填充棒(2)頂端到光纖基板的固定槽(11)的底部的距離(H)小于光纖基板的上頂部到固定槽(11)的底部的距離(N)。
4.如權(quán)利要求1中的光纖的膠合固定方法，其特征在于所使用的填充棒(2)可以是一根或多根。
5.一種用于權(quán)利要求1中所述的光纖的膠合固定方法的填充棒，其特征在于所述的填充棒(2)為石英玻璃或石墨或陶瓷以及溫度特性與石英玻璃相同或接近的特種合金制成的棒體；所述的填充棒的熱膨脹系數(shù)≤2×10-6/℃，彈性模量≥14Gpa，抗折斷強(qiáng)度≥16Mpa。
6.如權(quán)利要求5中用于光纖的膠合固定方法的填充棒，其特征在于所述的填充棒的長度(LT)≥膠合劑固化后沿光纖基板(1)的軸線的長度(LG)。
7.如權(quán)利要求6中用于光纖的膠合固定方法的填充棒，其特征在于所述的填充棒的長度(LT)與膠合劑固化后沿光纖基板(1)的軸線的長度(LG)的關(guān)系為LG≤LT≤120％LG
8.如權(quán)利要求4或5中用于光纖的膠合固定方法的填充棒，其特征在于所述的填充棒(2)的截面形狀為圓形或橢圓形或正方形或長方形或多邊形。
全文摘要
一種光纖的膠合固定方法以及配套使用的填充棒，它屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于它包括如下的步驟先將光纖置于光纖基板的固定槽的底部，然后將填充棒置于被固定的光纖的上面，再將膠合劑由填充棒的頂部滴入固定槽中，將所述的光纖和填充棒固定。填充棒為石英玻璃或石墨或陶瓷以及溫度特性與石英玻璃相同或接近的特種合金制成的棒體；填充棒的熱膨脹系數(shù)≤2X10－6/℃，彈性模量≥14Gpa，抗折斷強(qiáng)度≥16Mpa。本發(fā)明防止了膠合劑固化過程和固化以后基板的龜裂或破損和膠水固化前向器件中心部位漫延，降低了生產(chǎn)成本，有效地提高了光纖無源器件的溫度性能和延長了光纖無源器件的使用壽命。
文檔編號G02B6/44GK1779494SQ200410052450
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者李德建, 李彥周, 李連周 申請人:李德建