[实用新型]光纤与波导元件的有源对准及固定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光通讯领域，特别涉及一种用于实现光纤与波导元件有源对准的装置

背景技术

在目前的市场上，随着微纳米加工技术的日益成熟，微纳尺寸元器件在半导体集成和光通讯领域得到了广泛的应用，对微纳尺寸元件的利用和研究也成为工业生产及实验研究中的热点。然而在对这一领域的开发中，始终伴随着许多问题。其中最关键的问题便是如何解决微米尺寸与纳米尺寸元件之间的集成。特别对于光通讯领域，如何解决微纳米尺度上光源与光学元件之间的耦合。对这一工作的研究最早始于上世纪七八十年代，在Ramer发表于J.Opt.Comm.2.122(1981)的文章“Single mode Fiber-To-ChannelWaveguide Coupling”中就曾探讨过单模光纤与平板波导的耦合。随后的若干年中，在光纤和微加工技术不断发展的背景下，一系列解决问题的方式先后被提出。主要归为四类：光纤与波导之间加入微型透镜二次聚焦、将波导制作成渐变的taper结构、光纤输出端进行修饰成为各种聚焦透镜、波导上层覆盖聚合物材料形成模式转换器。对于加入微型透镜的方式，需要透镜与光纤及样品之间的相对位置极其精确，增加了制作过程中的难度同时由于透镜的存在增加了封装后的体积。Taper式的波导可以解决输入输出端尺寸变化的要求，但是不可避免的对光信号的模式造成影响。覆盖聚合物材料是近年来新提出的方法，但是制作工艺复杂难度大无益于简易化操作和降低生产科研成本。透镜光纤的方法是应用最为普遍也是为实践所检验的最有效的方法。光纤输出端经过磨锥、拉锥、融接、扩芯等方法处理后输出光产生自聚焦效应，输出光的模场直径可达几微米甚至纳米尺寸。同时光纤自身聚焦免去了使用透镜的繁琐工序，简便、稳固、减小了体积。

光源尺寸的缩小仅仅是解决了微纳米光学器件集成的一个方面。更重要的问题在于，如何在如此小尺寸的元件间实现高效稳定的耦合。特别是近年来纳米光学元件如光子晶体器件、金属等离子体器件、硅线和硅材料上制作的其他纳米级耦合器件都对高效稳定的耦合和封装提高了更高的要求。目前已出现的耦合方法包括两种：有源对准和无源对准。无源对准因其造价低操作简便已经广泛的应用于光通讯领域，但是无源对准本身插损较大并且仅适用于微米尺寸的对准，因而无法用于纳米器件的集成中。有源对准虽然设备要求高，但是精确可靠，耦合强度高正是纳米光学元件集成中所需要的。

工业生产中需要将所有元件封装一体化而科研过程中则需要样品的可拆卸和重复利用。任何一种好的对准耦合方法必须同时满足上述两种需求。此外操作的简便和成本的低廉同样是衡量一种方法可行性的准则。前人的工作中有Donald J.Albares小组在1990年提出的利用紫外曝光装置以及真空夹持器等复杂设备制作的光纤-波导管耦合器，2004年adhumita Datta等提出了光纤上下表面焊接技术等等。但是这些装置复杂费用昂贵等因素都不利于工业和研究领域的推广使用。

发明人所在工作小组在先前的工作中提出了名称为“一种单模透镜光纤与平板脊形波导的有源对准固定装置”(申请号：CN200510135498.3)。这种方法简便易行成本低，但是仍具有环境适应性差、封装耗时长、对错误的处理困难等不利因素。这就需要一套更好的方法来增加光源与元件之间耦合确定性的方法，同时兼具一体化和可重复利用的优势。

发明内容

因此，本实用新型的任务是提供一种实现光纤与波导元件的对准和固定的装置，该装置可以提高光纤与波导元件的有源对准耦合确定性。

本实用新型的用于实现聚焦光纤与波导元件有源对准及固定的装置，其特征在于，包括激光器1、光纤传送器3、光纤传送固定器4、第一调节架5、样品托盘6、样品架7、样品传送片8、样品传送固定器9、第二调节架10以及成像放大系统11，其中，所述聚焦光纤固定在所述光纤传送器3上，且所述光纤传送器3通过所述光纤传送固定器4安装在第一调节架5上，所述样品传送片8通过所述样品传送固定器9安装在所述第二调节架10上，所述样品架7设置在所述第一调节架5与第二调节架10之间，所述样品托盘6可拆卸性地安装在所述样品架7上，所述成像放大系统11设置在所述样品托盘6上方，且可以进行定量移动。

上述装置中，所述成像放大系统11优选红外/可见光双成像放大系统，例如CCD成像放大系统。

上述装置中，所述光纤传送器3包括一个V型槽，以及分别设置于所述V型槽两侧的至少两个斜槽，所述聚焦光纤固定在所述V型槽中，且所述V型槽的槽顶角优选为90度，所述斜槽倾斜角度优选为60度。