[发明专利]一种小型化Y波导尾纤的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子器件领域，具体地，涉及一种小型化光纤陀螺用小型化Y波导尾纤的制备方法。

背景技术

在诸多光纤陀螺的实现方案中，使用Y波导集成光学器件(简称Y波导)的闭环干涉式光纤陀螺具有检测灵敏度高、标度因数稳定性好、动态范围宽、易于数字输出等优点，成为光纤陀螺的主流方案。

目前，闭环干涉式光纤陀螺(简称陀螺)已经向小型化方向发展，陀螺直径从110mm减小到90mm，甚至更小。因此陀螺中的Y波导器件尺寸也得相应减小。Y波导包括封装壳、芯片、输入尾纤、输出尾纤四部分结构，Y波导器件尺寸减小，这四部分结构的尺寸也需要相应减小。

小型化Y波导尾纤与正常尺寸的Y波导尾纤有着相当大的不同，正常尺寸的Y波导尾纤磨抛前，单个硅块的尺寸约为3.5(长)×2(宽)×1.8(高)mm，保偏光纤位于宽度方向的中心位置，即保偏光纤与硅块两侧的距离均为1mm，研磨抛光后单个硅块的尺寸约为3.3(长)×2(宽)×1.8(高)mm。而小型化Y波导尾纤磨抛前，单个硅块的尺寸约为2.0(长)×1.3(宽)×1.5(高)mm，保偏光纤不位于宽度方向的中心位置，而是与硅块一个侧边的距离为1mm，与硅块另一侧边的距离为0.3mm，研磨抛光后单个硅块的尺寸约为1.8(长)×1.3(宽)×1.5(高)mm，长度与宽度方向几乎缩小一半。由于存在上述尺寸上及结构上不对称的差异，小型化Y波导尾纤的制备存在如下技术难点：

(1)由于小型化尾纤的硅块长度比正常尺寸尾纤的硅块长度几乎缩小一半，磨抛前，其长度只有2mm。由于硅块的端面需要磨抛，磨抛时还需要将硅块伸出磨抛夹具一段距离。此外，由于在一次磨抛的同时装夹多排硅块进行磨抛，需要考虑各排硅块之间的装夹公差，避免出现在磨抛结束后，有的硅块已经抛光到，而有的硅块还未研磨到的现象，硅块伸出磨抛夹具的距离不能太短。综合以上考虑，硅块能装夹的长度不能超过1.2mm，如此小的装夹长度，还必须保证经过研磨抛光后的端面角度在15°±1°的范围内，要实现该工艺存在很大难度；

(2)由于小型化尾纤的光纤在硅块上的位置不居中，离最近的一侧的距离只有0.3mm，在磨抛结束后，将整排尾纤划切成单个尾纤时存在很大难度。整排尾纤中，每个尾纤单元的宽度周期是1.5mm，划切后宽度只有1.3mm，刀片消耗的宽度为0.2mm。划切难度在于：一是体积过小，划切时，由于粘接面积小，容易发生硅块与粘接材料脱离的现象，导致划切位置与设计时的位置不对应，进而使得整排尾纤报废；二是在硅块部位，划切刀片与光纤之间的距离只有0.3mm，在硅块外部，由于是整排硅块上的所有光纤都合成一束缠绕在一起，因此在硅块外部，划切刀片与光纤的距离小于0.3mm，划切刀片与光纤的距离过近，在划切过程中很容易出现刀片划到光纤，导致光纤损伤甚至断裂的现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中的不足，提供一种小型化Y波导尾纤的制备方法，以实现小型化Y波导尾纤的整排定轴、磨抛及划切成单个，确保光纤端面角度及质量满足使用要求。

为解决上述技术问题，根据本发明的方法包括以下技术方案：

一种小型化Y波导尾纤的制备方法，包括以下步骤：

S1、将已经腐蚀出V型槽的硅晶圆切成多个长度为2.2mm的硅块阵列；

S2、用粒度为10μm的磨料对各个硅块阵列进行研磨，将硅块阵列磨成长度为2.0mm、端面为15°±0.5°角的硅块阵列；

S3、分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗硅块阵列，然后用氢氟酸将硅块表面的二氧化硅腐蚀干净，再用去离子水进行超声清洗并吹干；

S4、装夹其中一排硅块阵列，使得硅块阵列的第一个V型槽的磨斜成15°角的端面位于电荷耦合探测器的显微镜视场的中心位置；旋转电荷耦合探测器，直至硅块阵列的V型槽的上表面与电荷耦合探测器的图像采集系统自带软件上的“十”字线的水平线平行；

S5、将保偏光纤按需求长度进行截取，并将截取到的光纤缠绕成光纤线圈，将其中一端的光纤头用光纤热拨器剥除涂覆层，再用光纤切割刀切割裸纤的光纤头，使其端面平整；

S6、装夹经步骤S5处理后的保偏光纤，使光纤涂覆层剥离端口基本与硅块阵列的V型槽宽槽与窄槽的交界处对齐；同时，调节光纤的前后位置，使光纤位于硅块阵列中第一个V型槽的上方；并在硅块阵列的V型槽内涂适量紫外固化胶；

S7、根据实际需求，使保偏光纤的慢轴垂直于硅块阵列的上表面或者是平行于硅块阵列的上表面；