[发明专利]光导材料及连结

说明书

发明领域

本发明领域涉及光导材料(optically transmissive material)，以及适用于连结两个器件(例如光纤和/或平面构件)以形成一光网络(optical network)的方法。

发明背景

制成平面形式的光波导构件可在光径中执行许多功能，包括各种配置的光耦合，诸如多通道星形阵列，以及通过移相器或光栅装置进行多路复用或信号分离。这类波导可望比由光纤和微型光学零件制成的、分立的光学器件的成本来得低。将来它们可能提供一个供混合式的光-电器件用的平台。

对于每一个要处理的信号，必须将光波导连接于一根载有一输入信号的光纤上，同时还要连接到载有经处理后的信号的另一根光纤上。传统的做法是采用一些有机粘结剂，如甲基丙烯酸酯或环氧粘合剂来进行这种连结，通常也称之为“装上猪尾巴(pigtails)”。这类聚合物粘结剂使用方便，能提供良好的折射率匹配和粘结性能。

然而，这类粘合剂遇水不够稳定。这就限制了它们在潮湿环境中的应用，例如在水中和高湿度条件下的应用。还有一些报告称许多这类粘合剂在极端的温度和压力的环境中，其稳定性有问题。

这类粘合剂的光学性能哪怕是极轻微地变差都会严重地影响光信号通过光纤-波导网络的传输。因而，这种不稳定性会导致灾难性的后果，致使这种有机的或“软”的连结不适合许多应用。

对一种稳定的光纤与平面波导连接的需求导致一种玻璃状密封的出现，它使用玻璃料之类，或再掺合以少量添加剂。所制成的接头对水十分稳定，而且相对牢固。然而，由于两个器件之间的热膨胀系数不同，会产生应力，而且，封接温度也较所期望的来得高。

本发明针对性地克服了现有技术中的这些以及其它方面的缺点。发明综述

本发明涉及一种无机-有机混合材料，包含一种含有硅和氧原子的拉伸的基体，在该拉伸的基体中至少有一部分硅原子与至少一个烃部分直接键合。

本发明还涉及一种由所述材料生产一种制品的方法，包括：

制备一种材料前体，它包含至少一种选自四烷氧基硅烷、烷基三烷氧基硅烷或芳基三烷氧基硅烷的硅烷，以及烃部分的供源。

至少部分地使所述前体材料水解并凝固到一适于制品形成的粘度。

在一个特定方面，本发明是一种光导制品，以及一种在两个光导器件之间作成一种连接的方法。该方法包括使用上述部分水解和固化的材料作为一种粘结剂组合物，将两器件对齐并略为隔开以形成一间隙，将所述粘结剂组合物填充入间隙中以在两器件之间形成一个连接，在能使一种无机-有机混合材料形成一种键合的有效条件下完成粘合剂组合物的水解和固化，所述混合材料包含一种含有硅和氧原子的拉伸的基体，其中至少一部分硅原子与至少一个烃部分直接键合，由此将两个光导器件连接到一起。

本发明还涉及一种可水解并可固化的溶胶-凝胶组合物。该溶胶-凝胶组合物包含选自四烷氧基硅烷、烷基三烷氧基硅烷或芳基三烷氧基硅烷中的至少一种硅烷。

本发明的方法和组合物已经开发出来用于联接光导网络中的器件，并获得推广。这类网络包括光纤和平面光波导，用无机-有机的“硬”的接头连接起来。这样作成的接头显示出对水的良好的稳定性，以及对温度、压力和湿度的极端情况的良好耐受力。通过对波导芯部提供很接近的折射率匹配，这种接头还能使背反射减至最小，从而不需要在光导材料上制作昂贵的、精密加工的小刻面。此外，制造这种接头用不着高温加热。这也就避免了在两个器件之间因热膨胀系数不同所产生的应力。

然而，在这些新材料中所发现的优异的性能组合也期望能在批量产品中体现出其价值。这些产品包括如模制的光网络，它们可与基体、专门设计的器件和类似的光导制品进行任意层叠。

附图的简要说明

图1是在一光纤和一平面光波导之间的一种接头的剖视图，表示本发明的光导制品的一种形式。

图2是一剖示图，表示本发明的在一平面光波导和一旋光器件之间的一种变化了的接头。

发明详述

本发明的制品是一光网络，包含至少两个用一粘结物连接起来的光导器件。本发明源起于对将一光纤粘结到一平面波导构件的研究，这种操作俗称为“装猪尾巴”。因而也按此进行描述。然而很明显，它还可有更广泛的应用。

前面已经介绍过“软的”有机连接和“硬的”玻璃连接的缺点。本发明的关键之处是一种连接光导器件的、改良的“硬的”连接。