[发明专利]包括折射率匹配弹性固体层的可重复光学波导互连及相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学波导及光纤领域，且更明确地说，涉及光纤连接器、波导装置及相关方法。

背景技术

光纤通常在电信中用于短距离及长距离传送数据信号。与其它通信媒体(例如金属线)相比，光纤的优点在于信号以较低损耗沿其行进，且信号还较少受到电磁干扰。光纤还具有极高带宽(即，数据速率)。光纤还可用于照明，且可包裹成束状并用以载运图像，例如在光纤相机中。光纤还可用于其它应用中，例如传感器及激光。

然而，光纤的一个缺点在于与导线导体相比其较难耦合在一起，原因在于连接点处的不连续可导致光反射及光损耗，从而显著降低信号质量。一种接合光纤的方法是使用机械熔接机，其将两个光纤末端对准且熔合在一起。虽然此方法在光纤之间提供损耗极低的连接，但熔合耦合器通常极为昂贵，且因此对于许多实施方案来说并不实用。熔接机形成永久性连接且较不适用于临时拼接或将要成为临时或动态的其它连接。

一些光学界面中所使用的另一种方法是应用折射率匹配的材料，例如液体或凝胶。虽然此类材料一般可经调配以与光学介质的折射率匹配，但可能因折射率匹配的材料的迁移及非所要区域中的污染而出现问题。此外，此类材料有吸引尘埃的倾向，且一旦受污染，通常难以清洁。

吉莉安(Gilliand)等人的第5,778,127号美国专利揭示一种光学收发器设备，其具有外壳，所述外壳包括与透镜对准的二极管封装且具有注入其间的光学填料组合物。光学填料组合物包含可用作折射率匹配元件的硅酮弹性体，作为定位及锁定构件或光学衰减器。用于光纤连接器或终端的其它示范性方法阐述于以下参考文献中：金(King)等人的第5,619,610号美国专利；奥琳(Olin)等人的第5,515,465号美国专利；小阿罗伊西奥(Aloisio，Jr.)等人的第6,501,900号美国专利；费拉斯(Filas)等人的第6,097,873号美国专利；及寇克(Corke)等人的第5,058,983号美国专利。

发明内容

因此，鉴于以上背景技术，本发明的目标是提供实现光纤之间的成本较低且可重复的互连的系统及相关方法。

通过可重复光学波导互连提供这个及其它目标、特征及优点，所述互连可包括具有相应第一及第二端面的第一及第二光学波导。第一及第二光学波导中的每一者可包括具有核心折射率的核心及围绕所述核心且具有小于核心折射率的覆层折射率的覆层。所述可重复光学波导互连可进一步包括第一折射率匹配弹性固体层，其具有以化学方式结合到第一端面的近端面，及与近端面相对以便可重复地以光学方式耦合到第二端面的低粘性远端面。此外，第一折射率匹配弹性固体层可具有至少与核心的折射率匹配的折射率。可重复光学波导互连因此提供一种用于将光纤可重复地耦合在一起的相对持久且低成本的方法。

更明确地说，低粘性远端面可直接以机械方式可重复地耦合到第二端面。另外，第一折射率匹配弹性固体层的低粘性远端面可具有在抵靠着第二端面按压时与所述第二端面界定没有气穴的湿润界面的表面性质。还可包括第二折射率匹配弹性固体层，且其具有以化学方式结合到第二端面的近端面，及与近端面相对以便可重复地以光学方式及以机械方式耦合到第一折射率匹配弹性固体层的低粘性远端面的低粘性远端面。

举例来说，第一折射率匹配弹性固体层可包含丙烯酸酯聚合物。此外，第一端面可与第一光学波导的轴线的垂直线成倾斜角度，且第一折射率匹配弹性固体层可具有均匀厚度且与所述倾斜角度匹配。同时，第一折射率匹配弹性固体层可具有在所需工作波长下与核心匹配或在梯度折射率核心的情况下与其一部分匹配的均匀折射率。

还举例来说，第一及第二光学波导中的每一者可包含玻璃。另外，第一及第二光学波导中的每一者可包含多模光学波导。可重复光纤互连可进一步包括安装第一光纤的第一套圈及安装第二光纤的第二套圈。同时，第一及第二光学波导中的至少一者可包含光纤。

还提供制造第一与第二光学波导(例如上文所简单描述的那些，其具有相应第一及第二端面)之间的可重复光学波导互连的相关方法。所述方法可包括形成第一折射率匹配弹性固体层，其具有以化学方式结合到第一端面的近端面及与近端面相对以便可重复地以光学方式耦合到第二端面的低粘性远端面。第一折射率匹配弹性固体层可具有至少与核心的折射率匹配的折射率。

附图说明

图1A及1B为根据本发明的可重复光纤互连的示意横截面图(分别以耦合及非耦合位置展示)，所述互连包括提供核心折射率匹配的折射率匹配弹性固体层。