[发明专利]用于尾纤连接系统的自动光学芯片保持器

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明总的涉及尾纤连接系统(pigtailing system)中的光学芯片(optical chip)保持器，特别是涉及用于在一个自动化的大规模尾纤连接(mass-pigtailing)系统中装载光学芯片和卸载尾纤连接后的光学芯片的自动光学芯片保持器。

2.背景技术

在尾纤连接过程中，必须使光纤精确地、牢靠地对准集成光学芯片波导件。否则，通过最终形成的装置传播的光信号就会由于衰减和其它光学损失而严重地退化。此外，还不希望采取劳动强度高的加工工艺。从效率角度出发，最希望的是，用于装载光学芯片、精确对准、进行尾纤连接和卸载的整个尾纤连接过程是自动的和可重复的。

已经考虑的一种方案涉及采用真空夹盘。通常，将光学芯片放置在一夹盘平台表面上，该表面具有连通于一气室(plenum)的空气管道。接着，将气室中的空气抽空，所形成的真空吸力可将光学芯片保持抵靠在所述平台表面上。然而，该方案有几个缺陷。首先，真空夹盘趋向于生成可能导致光学芯片发生小震动和摇晃的空气波动。因此，在胶合剂固化过程中，不能使光学芯片保持稳定。更重要的是，胶合剂固化过程中的收缩应力将导致光学芯片的波导件不能对准光纤或光纤集束块。结果是，该装置的可靠性较低，最终形成的光学损失较高。该方法的另一个缺陷是，它取决于劳动熟练程度。需要操作者用手来装载光学芯片以及卸下尾纤连接后的光学芯片。由于这是一个非常细致的操作，尾纤连接过程成功与否在很大程度上取决于操作者的经验。

在另一个已考虑的方案中，采用一滑动机构来将光学芯片保持在位。利用光学芯片的基底来作为支承基准。虽然这样可以提高光学装置的稳定性，但最终形成的芯片的厚度偏离(thickness dispersion)会给该过程的可重复性带来负面影响。与上述方法一样，该方法也需要操作者用手来装载光学芯片以及卸下尾纤连接后的光学芯片。同样地，由于这是一个非常细致的操作，尾纤连接过程成功与否在很大程度上取决于操作者的经验。

因此，需要一种能使光学芯片在尾纤连接系统中精确地、牢靠地和可重复地定位和对准的自动芯片保持器。另外，还需要这样一种自动芯片保持器，它只需操作者付出最小的劳动就可以自动地装载光学芯片以及卸载尾纤连接后的光学芯片。

发明内容

本发明旨在解决以上所讨论的传统系统中的问题。本发明的自动芯片保持器能自动地、精确地将光学芯片装载和定位在预定的位置上。芯片被夹紧在用于进行尾纤连接的位置上，这是通过能将芯片固定在二维平面中的柔软的弹性材料来实现的。弹性夹紧材料可弥补夹盘平台的硬表面上的不规整，从而使施加于芯片的压力更均匀地分布。因此，可大大减小微振现象并避免对芯片造成损坏，从而提高生产率。此外，在定位和对准过程中，夹紧材料的弹性可对相对较粗的定位调节加以弥补。在尾纤连接之后，操作者只需最小的劳力就可以将尾纤连接后的芯片自动地卸载。芯片保持器可适应各种形状和尺寸的光学芯片。

本发明的一个方面是，涉及一种用于将光学芯片定位在一尾纤连接系统中的自动芯片保持器。光学芯片具有一配准边缘和一配准表面。该自动芯片保持器可将光学芯片定位在一个三维空间内，这个三维空间是一个具有x轴、y轴和z轴的直角坐标系。自动芯片保持器包括：一支承座，该支承座具有一设置成平行于x轴的滑轨；一配准元件，该配准元件固定于支承座，用以在三维空间内限定一个对准位置；一可调夹盘组件，该组件可滑动地设置在滑轨上，用以使光学芯片在一器件互换位置和对准位置之间移动，可调夹盘组件可沿x轴方向移动，并且可响应沿x轴方向的一个力沿z轴方向调节；以及一驱动单元，该驱动单元连接于可调夹盘组件，用以对可调夹盘组件施加x轴的力。

在另一个方面，本发明包括一种用于在一采用自动芯片保持器的尾纤连接系统中对一光学器件进行自动定位的方法。光学器件包括一配准边缘和一配准表面。自动芯片保持器包括一具有一滑轨的支承座、一固定于支承座并用于限定光学芯片在一个三维空间内的对准位置的配准元件，三维空间是一个具有x轴、y轴和z轴的直角坐标系。该定位方法包括如下步骤：提供一可调夹盘组件，该组件可滑动地设置在滑轨上，用以使光学芯片在一器件互换位置和对准位置之间移动，可调夹盘组件可沿x轴方向移动，并且可响应沿x轴方向的一个力沿z轴方向作调节；以及施加x轴方向的力，以使光学芯片从一器件互换位置移动至对准位置。