專利名稱：光纖耦合器的制作方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種光纖耦合器的制作方法及裝置，尤其有關(guān)一種體積超小型且因光纖芯核未受破壞的微型光纖耦合器的制作方法及裝置。
(2)背景技術(shù)光纖耦合器(Fiber Coupler，又稱光纖分歧器Fiber Splitter)，主要作用是將光信號(hào)由一條光纖中分至多條光纖的元件。由于在通訊應(yīng)用上有許多不同的需求，今日光纖耦合器的種類已相當(dāng)復(fù)雜。
從功能上光纖耦合器可分為1對(duì)2、1對(duì)多及多對(duì)多的耦合器，提供光信號(hào)多種輸出模式。由制作方式來(lái)分，則可分成纖核交互作用型(core interactiontype)及表面交互作用型(surface interaction type)光纖耦合器兩種。
在制作方法上，Kawasaki首先于1981年提出的熔燒式(Biconic tapering)單模光纖耦合器的制作方法，至今仍廣為世界上所采用，其利用丙烷-氧火焰加熱于剝除纖衣且緊密靠合的兩光纖，同時(shí)施以光纖軸向的拉力，以使光纖逐漸熔化與靠近；當(dāng)光纖中的芯模(core mode)因芯核逐漸細(xì)化而失掉導(dǎo)光的效果，傳輸模態(tài)就會(huì)轉(zhuǎn)換成殼模(cladding mode)而與另一光纖產(chǎn)生光耦合的效果；當(dāng)光纖加熱延伸到所需的分光比后停止熔燒程序，即將此區(qū)域封入一有凹槽的石英基板中，最后套以一不繡鋼鋼管即成。但此方法受限于光纖材質(zhì)熔化的溫度是使用丙烷-氧火焰的溫度所難以達(dá)到的攝氏1500度，因此需在火焰加熱的同時(shí)對(duì)光纖施以拉伸力量，以使熔點(diǎn)下降而發(fā)生熔合，并使光纖芯核細(xì)化至失去作用，使得光模場(chǎng)藉殼模擴(kuò)大至另一光纖形成耦合，此時(shí)熔合區(qū)域的光殼形成新的芯核，并以外在空氣當(dāng)新的纖殼，整個(gè)光纖熔合區(qū)域形成有如啞鈴形的結(jié)構(gòu)，如圖6所示，因此，將易誘發(fā)極化雙折射效應(yīng)(polarization birefringence effect)，而熔合區(qū)域直徑也只剩30微米左右，加上光纖熔燒拉伸形成的錐角必須控制在緩慢變化的情形下，始能達(dá)到光能量的絕熱(adiabatic)狀態(tài)，然而仍避免不了存在激發(fā)光多重模態(tài)的缺點(diǎn)；另外，火焰寬度約5mm左右，這么長(zhǎng)的加熱區(qū)域易造成光纖加熱拉伸時(shí)受地心引力影響而下垂，且用來(lái)熔燒的火焰有氣體噴出流動(dòng)也會(huì)使光纖產(chǎn)生形變，若要制作較高等級(jí)的光耦合器，例如窄波道光合分波器，則光纖熔燒拉伸區(qū)域勢(shì)必加長(zhǎng)，導(dǎo)致光學(xué)損耗快速增加，機(jī)械強(qiáng)度急遽下降，同時(shí)累積更嚴(yán)重的極化雙折射現(xiàn)象，造成信號(hào)通道隔離度(channel isolation)變差。故此種作法，對(duì)于窄波道光合分波器和光極化態(tài)敏感的光纖元件有其瓶頸。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有良好性能的光纖耦合器的制作方法及裝置。
本發(fā)明一方面提供一種光纖耦合器的制作方法，其步驟包含(a)提供一第一光纖及一第二光纖，它們分別具有一第一消逝場(chǎng)裸露面及一第二消逝場(chǎng)裸露面；(b)將該第一及第二光纖疊合固定在一起，使得該第一消逝場(chǎng)裸露面及該第二消逝場(chǎng)裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合而形成一接合區(qū)域；以及(c)以具有一第一溫度的電弧熔燒該接合區(qū)域以形成一光纖耦合器，其中，該第一消逝場(chǎng)裸露面及該第二消逝場(chǎng)裸露面之間形成一耦合區(qū)域。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一消逝場(chǎng)裸露面及該第二消逝場(chǎng)裸露面的形成方式可為一光纖研磨方式或激光切削方式。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電弧是一可在一固定范圍內(nèi)移動(dòng)的電弧。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電弧是一溫度可改變的電弧。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中步驟(b)和(c)之間還包含另一步驟；降低該電弧所具有的該第一溫度，使其具有一第二溫度，以具有該第二溫度的電弧對(duì)該接合區(qū)域?qū)嵤┣鍧崱?br> 根據(jù)上述構(gòu)想，其中步驟(c)之后還包含另一步驟降低該電弧所具有的該第一溫度，使其具有一第三溫度，以具有該第三溫度的電弧對(duì)該耦合區(qū)域?qū)嵤┩嘶稹?br> 根據(jù)上述構(gòu)想，其中還包含一步驟于熔燒該接合區(qū)域時(shí)，調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該光學(xué)特性是指一分光比。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中還包含一步驟于熔燒該接合區(qū)域時(shí)，于該接合區(qū)域周圍引入一凈化氣體。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該凈化氣體可為空氣、氮?dú)狻⒍栊詺怏w或排放時(shí)合乎環(huán)保與安全條件的氣體。
本發(fā)明另一方面提供一種光纖耦合器的制作裝置，其是用以將一第一光纖所具有的一第一光芯裸露面及一第二光纖所具有的一第二光芯裸露面互相耦合，進(jìn)而形成一光纖耦合器，其中該制作裝置包含一平臺(tái)；一第一固定單元及一第二固定單元，它們分別位于該平臺(tái)上的兩端，用以將該第一光纖的該第一光芯裸露面及該第二光纖的該第二光芯裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合，并形成一接合區(qū)域；一承載架，其是位于該平臺(tái)上，并可沿著該第一光纖及該第二光纖貼合固定后的平行方向在該第一固定部及該第二固定部之間移動(dòng)；一放電部，其是位于該承載部上，并電連接于一電源供應(yīng)裝置，可利用該電源供應(yīng)裝置提供的電力產(chǎn)生一電弧，以熔燒該接合區(qū)域形成該光纖耦合器；以及一夾持調(diào)制器，其是位于該平臺(tái)上，可夾持住該第一及第二光纖位于該第一及第二固定部之外的部分，并以拉伸的方式調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一光芯裸露面及該第二光芯裸露面的形成方式可為一光纖研磨方式或激光切削方式。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一固定單元是包含一第一組對(duì)準(zhǔn)裝置及一第二組對(duì)準(zhǔn)裝置，其中，該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置是為位于該接合區(qū)域外側(cè)，該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置是為位于該接合區(qū)域內(nèi)側(cè)，并可隨該放電部同步移動(dòng)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置包含兩個(gè)各自具有一V型溝槽的突塊，以該V型溝槽上下相對(duì)的方式將兩突塊疊合而成，并以該V型溝槽上下相對(duì)時(shí)形成的一菱形空間固定該第一及第二光纖。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該兩突塊的制作材料可為半導(dǎo)體硅晶片、金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料、高分子材料的其中一種。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置包含一其上具有一溝槽的矩塊及一大小等同于該溝槽的突件，以該突件嵌入該溝槽的方式而成，其中，該突件是以本身的重量固定該第一及第二光纖于該溝槽內(nèi)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該矩塊及該突件的制作材料可為半導(dǎo)體硅晶片、金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料、高分子材料的其中一種。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第二固定單元與該第一固定單元的構(gòu)造完全相同。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該放電部是由一對(duì)電極互相相對(duì)所構(gòu)成。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該放電部還具有一紫外光源或一激光裝置，可產(chǎn)生紫外光、藍(lán)光激光或綠光激光以穩(wěn)定該電弧的產(chǎn)生。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該對(duì)電極周圍是充滿一凈化氣體。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該凈化氣體可為空氣、氮?dú)?、惰性氣體或排放時(shí)合乎環(huán)保與安全條件的氣體。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該對(duì)電極材質(zhì)可為鎢、鉬、鈦、鉭、鉻、鎳、釩、鋯、鉿、鉑、不銹鋼或其合金。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電源供應(yīng)裝置還可利用所提供電力大小的不同于該放電部產(chǎn)生溫度不同的電弧。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該光學(xué)特性是指一分光比。
本發(fā)明再一方面提供一種光纖耦合器的制作裝置，其是用以將一第一光纖所具有的一第一光芯裸露面及一第二光纖所具有的一第二光芯裸露面互相耦合，進(jìn)而形成一光纖耦合器；其中該制作裝置包含一平臺(tái)；一第一固定單元及一第二固定單元，它們分別位于該平臺(tái)上的兩端，用以將該第一光纖的該第一光芯裸露面及該第二光纖的該第二光芯裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合，并形成一接合區(qū)域；一放電部，其是位于該平臺(tái)上，并電連接于一電源供應(yīng)裝置，可利用該電源供應(yīng)裝置提供的電力產(chǎn)生一電弧，以熔燒該接合區(qū)域形成該光纖耦合器；以及一夾持調(diào)制器，其是位于該平臺(tái)上，可夾持住該第一及第二光纖位于該第一及第二固定部之外的部分，并以拉伸的方式調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一光芯裸露面及該第二光芯裸露面的形成方式可為一光纖研磨方式或激光切削方式。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一固定單元包含一第一組對(duì)準(zhǔn)裝置及一第二組對(duì)準(zhǔn)裝置，其中，該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置是位于該接合區(qū)域外側(cè)，該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置是位于該接合區(qū)域內(nèi)側(cè)，并可隨該放電部同步移動(dòng)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置包含兩個(gè)各自具有一V型溝槽的突塊，以該V型溝槽上下相對(duì)的方式將兩突塊疊合而成，并以該V型溝槽上下相對(duì)時(shí)形成的一菱形空間固定該第一及第二光纖。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該兩突塊的制作材料可為半導(dǎo)體硅晶片、金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料、高分子材料的其中一種。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置包含一其上具有一溝槽的矩塊及一大小等同于該溝槽的突件，以該突件嵌入該溝槽的方式而成，其中，該突件是以本身的重量固定該第一及第二光纖于該溝槽內(nèi)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該矩塊及該突件的制作材料可為半導(dǎo)體硅晶片、金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料、高分子材料的其中一種。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第二固定單元與該第一固定單元的構(gòu)造完全相同。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該放電部可沿著該第一光纖及該第二光纖貼合固定后的平行方向在該第一固定部及該第二固定部之間移動(dòng)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該放電部包含一對(duì)互相相對(duì)的電極及一承載架，其中該對(duì)電極是固定于該承載架上。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該放電部還具有一紫外光源或一激光裝置，可產(chǎn)生紫外光、藍(lán)光激光或綠光激光以穩(wěn)定該電弧的產(chǎn)生。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該對(duì)電極的材質(zhì)可為鎢、鉬、鈦、鉭、鉻、鎳、釩、鋯、鉿、鉑、不銹鋼或其合金。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該對(duì)電極周圍充滿一凈化氣體。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該凈化氣體可為空氣、氮?dú)狻⒍栊詺怏w或排放時(shí)合乎環(huán)保與安全條件的氣體。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電源供應(yīng)裝置還可利用所提供電力大小的不同于該放電部產(chǎn)生溫度不同的電弧。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該光學(xué)特性是指一分光比。
本發(fā)明再一方面提供一種光纖耦合器的制作裝置，其是用以將一第一光纖所具有的一第一光芯裸露面及一第二光纖所具有的一第二光芯裸露面互相耦合，進(jìn)而形成一光纖耦合器；其中該制作裝置包含一平臺(tái)；一第一固定單元及一第二固定單元，它們分別位于該平臺(tái)上的兩端，用以將該第一光纖的該第一光芯裸露面及該第二光纖的該第二光芯裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合，并形成一接合區(qū)域；一承載架，其是位于該平臺(tái)上，并可沿著該第一光纖及該第二光纖貼合固定后的平行方向在該第一固定部及該第二固定部之間移動(dòng)；以及一放電部，其是位于該承載部上，并電連接于一電源供應(yīng)裝置，可利用該電源供應(yīng)裝置提供的電力產(chǎn)生一電弧，以熔燒該接合區(qū)域形成該光纖耦合器；根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一光芯裸露面及該第二光芯裸露面的形成方式可為一光纖研磨方式或激光切削方式。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一固定單元包含一第一組對(duì)準(zhǔn)裝置及一第二組對(duì)準(zhǔn)裝置，其中，該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置是位于該接合區(qū)域外側(cè)，該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置是位于該接合區(qū)域內(nèi)側(cè)，并可隨該放電部同步移動(dòng)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一固定單元還包含一夾持調(diào)制器，可夾持住該第一及第二光纖位于該第一及第二固定部之外的部分，并以拉伸的方式調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該光學(xué)特性是指一分光比。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置包含兩個(gè)各自具有一V型溝槽的突塊，以該V型溝槽上下相對(duì)的方式將兩突塊疊合而成，并以該V型溝槽上下相對(duì)時(shí)形成的一菱形空間固定該第一及第二光纖。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該兩突塊的制作材料可為半導(dǎo)體硅晶片、金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料、高分子材料的其中一種。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置包含一其上具有一溝槽的矩塊及一大小等同于該溝槽的突件，以該突件嵌入該溝槽的方式而成，其中，該突件是以本身的重量固定該第一及第二光纖于該溝槽內(nèi)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該矩塊及該突件的制作材料可為半導(dǎo)體硅晶片、金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料、高分子材料的其中一種。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第二固定單元與該第一固定單元的構(gòu)造完全相同。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該放電部是由一對(duì)電極互相相對(duì)所構(gòu)成。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該對(duì)電極材質(zhì)可為鎢、鉬、鈦、鉭、鉻、鎳、釩、鋯、鉿、鉑、不銹鋼或其合金。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該放電部還具有一紫外光源或一激光裝置，可產(chǎn)生紫外光、藍(lán)光激光或綠光激光以穩(wěn)定該電弧的產(chǎn)生。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該對(duì)電極周圍充滿一凈化氣體。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該凈化氣體可為空氣、氮?dú)?、惰性氣體或排放時(shí)合乎環(huán)保與安全條件的氣體。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電源供應(yīng)裝置還可利用所提供電力大小的不同于該放電部產(chǎn)生溫度不同的電弧。
本發(fā)明再一方面提供一種光纖耦合器的制作裝置，其是用以將多條光纖所具有的多個(gè)光芯裸露面互相耦合，進(jìn)而形成一光纖耦合器；其中該制作裝置包含一平臺(tái)；一固定元件，其是位于該平臺(tái)上，具有多個(gè)固定單元，用以將該多條光纖所具有的該多個(gè)光芯裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合，并形成一接合區(qū)域；以及一放電部，其是位于該平臺(tái)上，可產(chǎn)生一電弧，以熔燒該接合區(qū)域形成一光纖耦合器。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個(gè)光芯裸露面的形成方式可為一光纖研磨方式或激光切削方式。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該固定元件還包含一夾持調(diào)制器，可以?shī)A持住該多條光纖，并以拉伸的方式調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該光學(xué)特性是指一分光比。
根據(jù)上述構(gòu)想，還包含一電源供應(yīng)裝置，其是電連接于該放電部，并利用其所提供的電力于該放電部產(chǎn)生該電弧。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該放電部還可沿著該多條光纖貼合固定后的平行方向在一定的范圍內(nèi)移動(dòng)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電源供應(yīng)裝置還可利用所提供電力大小的不同于該放電部產(chǎn)生溫度不同的電弧。
本發(fā)明得藉由下列附圖及詳細(xì)說(shuō)明可獲得一更深入的了解(4)


圖1是本發(fā)明的光纖耦合器制作裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明第一組對(duì)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖；圖3是本發(fā)明第二組對(duì)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖4是本發(fā)明第二組對(duì)準(zhǔn)裝置剖面示意圖；圖5是本發(fā)明放電部的熔燒示意圖；圖6是習(xí)知熔燒方法所產(chǎn)生的光纖耦合器結(jié)構(gòu)；圖7是本發(fā)明熔燒方法所產(chǎn)生的光纖耦合器結(jié)構(gòu)。
(5)具體實(shí)施方式
將一第一光纖11及一以一第二光纖12分別加以研磨或激光切削，使得該第一光纖具有一第一消逝場(chǎng)裸露面13且該第二光纖具有一第二消逝場(chǎng)裸露面14，將該第一消逝場(chǎng)裸露面13及該第二消逝場(chǎng)裸露面14互相對(duì)準(zhǔn)，且以如圖1所示的方式將該第一光纖及該第二光纖上下疊合，并以固定于一平臺(tái)15上的一第一組對(duì)準(zhǔn)裝置16及一第二組對(duì)準(zhǔn)裝置17之間，使得該第一消逝場(chǎng)裸露面13及該第二消逝場(chǎng)裸露面14貼合后形成一接合區(qū)域18；再利用一電源供應(yīng)裝置19提供較低的電壓于一放電部20產(chǎn)生一溫度較低的第一電弧，以該第一電弧并配合一可在該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置17之間移動(dòng)的一承載架21對(duì)該接合區(qū)域18實(shí)施一清潔效應(yīng)；接著將該電源供應(yīng)裝置19的輸出電壓調(diào)高，使得該放電部20產(chǎn)生一溫度較高的第二電弧，以該第二電弧對(duì)該接合區(qū)域18實(shí)施熔燒，并以該承載架21的來(lái)回移動(dòng)調(diào)整熔燒區(qū)域的長(zhǎng)度，同時(shí)以一夾持調(diào)制器22以拉伸的方式調(diào)整該接合區(qū)域18的延伸長(zhǎng)度，使得該接合區(qū)域18所具有的分光比為所要求的；之后再將該電源供應(yīng)裝置19的輸出電壓調(diào)低，使得該放電部20產(chǎn)生一溫度較低的第三電弧，以該第三電弧對(duì)該接合區(qū)域18實(shí)施一退火效應(yīng)，以完成一光纖耦合器。
如圖2所示，其為該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置16固定該第一及第二光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置16是由其上分別具有一曲率半徑相同的V型溝槽23、24、25、26的四個(gè)突塊27、28、29、30所構(gòu)成。將突塊27、28以該V型溝槽23、24上下相對(duì)，同樣將該突塊29、30以該V型溝槽25、26上下相對(duì)，并將已上下貼合的該第一及第二光纖置于該V型溝槽23、24與25、26上下相對(duì)形成的菱形空間中，以該突塊27、28及29、30彼此疊合的方式固定該第一光纖11及該第二光纖12。
如圖3所示，其為該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置17固定該第一及第二光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；將已上下貼合的該第一及第二光纖置于兩矩塊31、32分別具有的矩形溝槽33、34之中，其中該矩形溝槽33、34的寬度恰為一完整裸光纖的外徑，再將兩大小相等于該矩形溝槽33、34的突件35、36分別置于該矩形溝槽33、34中，并以重力的方式固定該第一光纖11及該第二光纖12，如圖4所示。
如圖5所示，其為該放電部20的熔燒示意圖。該放電部20是由一對(duì)周圍布滿一凈化氣體39的互相相對(duì)的電極37、38所構(gòu)成(該對(duì)電極的制作材料可為鎢、鉬、鈦、鉭、鉻、鎳、釩、鋯、鉿、鉑、不銹鋼或其合金)，可產(chǎn)生溫度不同的電弧對(duì)該第一消逝場(chǎng)裸露面13及該第二消逝場(chǎng)裸露面14互相對(duì)準(zhǔn)貼合而形成的一接合區(qū)域18實(shí)行清潔、熔燒及退火，以完成該光纖耦合器。其中較特別的是，該放電部20更可裝設(shè)一紫外光源或一激光裝置(圖中并未畫(huà)出)與其搭配，作用是在將該放電部20的電壓調(diào)整到電極37、38將放電但未放電的狀態(tài)時(shí)，利用紫外光(或該激光裝置產(chǎn)生的藍(lán)光激光或綠光激光)照射于電極中間，藉由電壓未達(dá)釋放電弧的強(qiáng)度時(shí)，兩電極中間的原子分子處在一個(gè)不是很穩(wěn)定但又未達(dá)導(dǎo)通的強(qiáng)度的狀態(tài)，藉由紫外光(或該激光裝置產(chǎn)生的藍(lán)光激光或綠光激光)的強(qiáng)力游離特性，協(xié)助兩電極中間的原子分子達(dá)電荷分離而形成電離子通道的狀態(tài)，使得電弧具有較為穩(wěn)定的產(chǎn)生狀態(tài)，同時(shí)也使電弧釋放時(shí)的電壓可以維持每次皆大部份相同。
由以上的說(shuō)明可知，本發(fā)明是利用電弧熔燒光纖形成一光纖耦合器，由于光纖加熱的溫度足夠高(高于攝氏1500)，因此不需要如同傳統(tǒng)的熔燒方式那樣在加熱的同時(shí)以拉伸光纖的方式破壞光纖的芯核，且電弧面積較小，加熱狀態(tài)亦穩(wěn)定，又可以以移動(dòng)的方式調(diào)整熔燒區(qū)域的長(zhǎng)度，因此制作出的光纖耦合器不但沒(méi)有傳統(tǒng)的熔燒方式的氣體流動(dòng)所造成的光纖變形的情形，如圖7所示，同時(shí)機(jī)械強(qiáng)度也比傳統(tǒng)方式制作的來(lái)得強(qiáng)；更特別的是制作出的光纖耦合器，擁有較低的極化雙折射效應(yīng)(polarization birefringenceeffect)，故可以使用在高碼速傳輸光通訊系統(tǒng)中，同時(shí)制造過(guò)程中亦可避免氫氧基離子被引入光纖，因此亦極適用于制造橫跨E頻帶的光纖耦合器，也可用來(lái)制作CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)全光纖型合波器及光塞取多路復(fù)用器的次元件(sub-component)。
權(quán)利要求
1.一種光纖耦合器的制作方法，其特征在于，包含以下步驟(a)提供一第一光纖及一第二光纖，它們分別具有一第一消逝場(chǎng)裸露面及一第二消逝場(chǎng)裸露面；(b)將該第一及第二光纖疊合固定在一起，使得該第一消逝場(chǎng)裸露面及該第二消逝場(chǎng)裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合而形成一接合區(qū)域；以及(c)以具有一第一溫度的電弧熔燒該接合區(qū)域以形成一光纖耦合器，其中，該第一消逝場(chǎng)裸露面及該第二消逝場(chǎng)裸露面之間形成一耦合區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，該第一消逝場(chǎng)裸露面及該第二消逝場(chǎng)裸露面的形成方式可為一光纖研磨方式或激光切削方式。
3.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，該電弧是一可在一固定范圍內(nèi)移動(dòng)的電弧，及/或是一溫度可改變的電弧。
4.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，步驟(b)和(c)之間還包含另一步驟降低該電弧所具有的該第一溫度，使其具有一第二溫度，以具有該第二溫度的電弧對(duì)該接合區(qū)域?qū)嵤┣鍧崱?br> 5.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，步驟(c)的后還包含另一步驟降低該電弧所具有的該第一溫度，使其具有一第三溫度，以具有該第三溫度的電弧對(duì)該耦合區(qū)域?qū)嵤┩嘶稹?br> 6.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，還包含一步驟于熔燒該接合區(qū)域時(shí)，調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性，而該光學(xué)特性是指一分光比。
7.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，還包含一步驟于熔燒該接合區(qū)域時(shí)，于該接合區(qū)域周圍引入一凈化氣體，而該凈化氣體可為空氣、氮?dú)?、惰性氣體或排放時(shí)合乎環(huán)保與安全條件的氣體。
8.一種光纖耦合器的制作裝置，其是用以將一第一光纖所具有的一第一光芯裸露面及一第二光纖所具有的一第二光芯裸露面互相耦合，進(jìn)而形成一光纖耦合器；其特征在于，該制作裝置包含一平臺(tái)；一第一固定單元及一第二固定單元，其是分別位于該平臺(tái)上的兩端，用以將該第一光纖的該第一光芯裸露面及該第二光纖的該第二光芯裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合，并形成一接合區(qū)域；一承載架，其是位于該平臺(tái)上，并可沿著該第一光纖及該第二光纖貼合固定后的平行方向在該第一固定部及該第二固定部之間移動(dòng)；一放電部，其是位于該承載部上，并電連接于一電源供應(yīng)裝置，可利用該電源供應(yīng)裝置提供的電力產(chǎn)生一電弧，以熔燒該接合區(qū)域形成該光纖耦合器；以及一夾持調(diào)制器，其是位于該平臺(tái)上，可夾持住該第一及第二光纖位于該第一及第二固定部之外的部份，并以拉伸的方式調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性。
9.如權(quán)利要求8所述的制作裝置，其特征在于，該第一固定單元包含一第一組對(duì)準(zhǔn)裝置及一第二組對(duì)準(zhǔn)裝置，其中，該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置是位于該接合區(qū)域外側(cè)，該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置是位于該接合區(qū)域內(nèi)側(cè)，并可隨該放電部同步移動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的制作裝置，其特征在于，該第一組對(duì)準(zhǔn)裝置是包含兩個(gè)各自具有一V型溝槽的突塊，以該V型溝槽上下相對(duì)的方式將兩突塊疊合而成，并以該V型溝槽上下相對(duì)時(shí)形成的一菱形空間固定該第一及第二光纖，該兩突塊的制作材料可為半導(dǎo)體硅晶片、金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料、高分子材料的其中一種。
11.如權(quán)利要求9所述的制作裝置，其特征在于，該第二組對(duì)準(zhǔn)裝置包含一其上具有一溝槽的矩塊及一大小等同于該溝槽的突件，以該突件嵌入該溝槽的方式而成，其中，該突件是以本身的重量固定該第一及第二光纖于該溝槽內(nèi)，而該矩塊及該突件的制作材料可為半導(dǎo)體硅晶片、金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料、高分子材料的其中一種。
12.如權(quán)利要求8所述的制作裝置，其特征在于，該第二固定單元與該第一固定單元的構(gòu)造完全相同。
13.如權(quán)利要求8所述的制作裝置，其特征在于，該放電部是由一對(duì)電極互相相對(duì)所構(gòu)成，而該對(duì)電極周圍充滿一凈化氣體，且該對(duì)電極材質(zhì)可為鎢、鉬、鈦、鉭、鉻、鎳、釩、鋯、鉿、鉑、不銹鋼或其合金。
14.如權(quán)利要求8所述的制作裝置，其特征在于，該電源供應(yīng)裝置還可利用所提供電力大小的不同于該放電部產(chǎn)生溫度不同的電弧。
15.一種光纖耦合器的制作裝置，其是用以將一第一光纖所具有的一第一光芯裸露面及一第二光纖所具有的一第二光芯裸露面互相耦合，進(jìn)而形成一光纖耦合器；其特征在于，該制作裝置包含一平臺(tái)；一第一固定單元及一第二固定單元，它們分別位于該平臺(tái)上的兩端，用以將該第一光纖的該第一光芯裸露面及該第二光纖的該第二光芯裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合，并形成一接合區(qū)域；一放電部，其是位于該平臺(tái)上，并電連接于一電源供應(yīng)裝置，可利用該電源供應(yīng)裝置提供的電力產(chǎn)生一電弧，以熔燒該接合區(qū)域形成該光纖耦合器；以及一夾持調(diào)制器，其是位于該平臺(tái)上，可夾持住該第一及第二光纖位于該第一及第二固定部之外的部分，并以拉伸的方式調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性。
16.如權(quán)利要求15所述的制作裝置，其特征在于，該放電部可沿著該第一光纖及該第二光纖貼合固定后的平行方向在該第一固定部及該第二固定部之間移動(dòng)。
17.如權(quán)利要求15所述的制作裝置，其特征在于，該放電部包含一對(duì)互相相對(duì)的電極及一承載架，其特征在于，該對(duì)電極是固定于該承載架上。
18.一種光纖耦合器的制作裝置，其是用以將一第一光纖所具有的一第一光芯裸露面及一第二光纖所具有的一第二光芯裸露面互相耦合，進(jìn)而形成一光纖耦合器；其特征在于，該制作裝置包含一平臺(tái)；一第一固定單元及一第二固定單元，它們分別位于該平臺(tái)上的兩端，用以將該第一光纖的該第一光芯裸露面及該第二光纖的該第二光芯裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合，并形成一接合區(qū)域；一承載架，其是位于該平臺(tái)上，并可沿著該第一光纖及該第二光纖貼合固定后的平行方向在該第一固定部及該第二固定部之間移動(dòng)；以及一放電部，其是位于該承載部上，并電連接于一電源供應(yīng)裝置，可利用該電源供應(yīng)裝置提供的電力產(chǎn)生一電弧，以熔燒該接合區(qū)域形成該光纖耦合器；
19.如權(quán)利要求8所述的制作裝置，其特征在于，該第一固定單元還包含一夾持調(diào)制器，可夾持住該第一及第二光纖位于該第一及第二固定部之外的部分，并以拉伸的方式調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性。
20.一種光纖耦合器的制作裝置，其是用以將多條光纖所具有的多個(gè)光芯裸露面互相耦合，進(jìn)而形成一光纖耦合器；其特征在于，該制作裝置包含一平臺(tái)；一固定元件，其是位于該平臺(tái)上，具有多個(gè)固定單元，用以將該多條光纖所具有的該多個(gè)光芯裸露面互相對(duì)準(zhǔn)貼合，并形成一接合區(qū)域；以及一放電部，其是位于該平臺(tái)上，可產(chǎn)生一電弧，以熔燒該接合區(qū)域形成一光纖耦合器。
21.如權(quán)利要求20所述的制作裝置，其特征在于，該固定元件還包含一夾持調(diào)制器，可以?shī)A持住該多條光纖，并以拉伸的方式調(diào)制該接合區(qū)域的長(zhǎng)度，以改變?cè)摻雍蠀^(qū)域所具有的一光學(xué)特性。
22.如權(quán)利要求20所述的制作裝置，其特征在于，還包含一電源供應(yīng)裝置，其是電連接于該放電部，并利用其所提供的電力于該放電部產(chǎn)生該電弧，且該電源供應(yīng)裝置還可利用所提供電力大小的不同于該放電部產(chǎn)生溫度不同的電弧。
23.如權(quán)利要求20所述的制作裝置，其特征在于，該放電部還可沿著該多條光纖貼合固定后的平行方向在一定的范圍內(nèi)移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明是指一種光纖耦合器的制作方法及裝置，是利用可移動(dòng)式電弧熔燒已經(jīng)過(guò)側(cè)磨或激光切削的光纖元件，以制成一體積小穩(wěn)定性高的光纖耦合器。它最大的優(yōu)勢(shì)在于擁有較低的極化雙折射效應(yīng)(polarization birefringence effect)，故可以使用在高碼速傳輸光通訊系統(tǒng)中，制造過(guò)程可避免氫氧基離子被引入光纖，故極適用于制造橫跨E頻帶的光纖耦合器，也可用來(lái)制作CWDM(Coarse WavelengthDivision Multiplexing)全光纖型合波器及光塞取多路復(fù)用器的次元件(sub－component)，而這是目前其它技術(shù)所不易實(shí)現(xiàn)的。
文檔編號(hào)G02B6/26GK1540377SQ03122999
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月21日
發(fā)明者祁甡, 曾孝明, 陳南光, 祁 申請(qǐng)人:祁甡, 祁