1.本发明涉及光通信器件，特别是涉及一种光纤阵列连接装置及其制作方法。


背景技术：

2.在电子芯片互连的架构中，现在使用的金属互联的通信带宽((如cpu与内存之间、gpu与显存之间)受限与芯片之间以及内部基于电子的信息传输速度，很难再进行提升。
3.随着硅基micro-led和芯片的3d生产工艺的发展，开始出现了微电子芯片光互连、短距高速光通信以及高度集成的光学传感与探测的产品，从而开始需要高密度，高精度的光纤阵列连接设备，能够和芯片上焊接的硅基micro-led的发光进行耦合。
4.传统的光连接接口，其光纤阵列主要通过v槽技术进行定位，将光纤按照要求排列，以达到和光源的耦合。然而，v槽的使用使得光连接接口体积过大，光纤密度也无法满足光连接的需求。目前的micro-led的尺寸已经能够达到2um*2um,而v槽的本身尺寸的大小和v槽之间的间距要求，很难满足于芯片间连接需要的尺寸和光纤纤数。
5.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种光纤阵列连接装置及其制作方法。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种光纤阵列连接装置，包括光纤连接器和光纤阵列，所述光纤阵列包括多根整齐排列的光纤，其中每一根光纤与其周围的光纤以外表面相切的方式紧密地贴合在一起；其中，所述光纤连接器上开设有通槽，所述光纤阵列的末端由约束块固定在所述通槽内；或者，所述光纤连接器上开设有通孔，所述光纤阵列以光纤束的形式整个插入所述通孔内并进行固定；或者，所述光纤连接器上开设有点阵孔，所述光纤阵列的光纤分别插入相应的点阵孔内并进行固定。
9.所述约束块是预先制作好的带通孔的块，再通过胶水粘合将所述光纤阵列的末端在所述约束块的通孔内固定，使所述约束块的通孔内表面与光纤阵列的最外层光纤的表面相切，然后将所述约束块放入所述通槽并通过胶水粘合使所述约束块固定于所述光纤连接器上；或者，所述约束块是在所述光纤阵列的末端注塑成型形成，然后将所述约束块放入所述通槽并通过胶水粘合使所述约束块固定于所述光纤连接器上；或者，是将光纤阵列的末端放置于所述通槽内，然后对所述通槽进行灌胶而形成固定于所述光纤连接器上的所述约束块。
10.所述光纤连接器的两侧设有矩形凸起，方便操作连接器插入终端；优选地，所述矩形凸起上设置有定位结构，用于与终端设备连接时进行定位固定，更优选地，所述定位结构为设置在所述矩形凸起的顶面和前端面的定位结构，分别对所述光纤连接器的水平和竖直
两个平面位置进行定位；或者，所述光纤连接器的上表面和下表面设置有凸起的定位壁，优选地，所述定位壁包括两条平行的定位条或两条成夹角的定位块。
11.所述通槽为矩形槽，所述约束块为矩形约束块；优选地，所述的矩形槽长为1mm～15mm，宽为0.5mm～10mm。
12.所述光纤阵列排列成矩形、圆形、三角形、梯形、平行四边形中的任一种。
13.所述光纤阵列包括层层堆叠的多个光纤层，每个光纤层均包括多根整齐排列铺设的光纤。
14.所述光纤阵列所使用的光纤为单一或多种光纤种类的组合，光纤在光纤阵列中的作用为传输或者辅助；其中辅助作用为在制作光纤阵列结构中起到堆积作用的光纤、在进行耦合时作为定位的光纤或者在通信中起到冗余作用的光纤。
15.所述光纤连接器的外侧端面经过研磨而具有达到光学要求的表面光滑度。
16.所述光纤连接器安装到pcb板或者芯片的接口后，所述光纤阵列的端面能够直接或者间接的和设备、pcb板或芯片上的光发射器、光接收器进行耦合。
17.所述光纤连接器上的定位结构与待连接设备的接口上对应的定位结构进行配合定位，所述定位结构与光纤的排列具有确定的位置关系，以便保持所述光纤阵列相对于待连接设备的接口的整体位置，且待连接设备发出的光能够耦合到对应的光纤内。
18.在一些实施例中，所述通孔形状根据光纤阵列的外形，为矩形、圆形、三角形、梯形、平行四边形中的任一种，光纤束制作完成后一次性插入所述通孔，通过胶水粘合使所述光纤连接器和所述光纤阵列固化在一起并固定光纤的相对位置。
19.在一些实施例中，所述通孔的排列方式为，所述光纤连接头端面为单一通孔或者通孔阵列；所述通孔阵列为若干个通孔组成；通孔阵列的使用方式为一对一的光纤连接头上分布通孔阵列；或者，为一对多的光纤连接头上分布通孔阵列；一对多的光纤连接器指一个具有通孔阵列的光纤连接头通过分支或者扇出连接至多个具有通孔阵列或者单一通孔的光纤连接头。
20.在一些实施例中，所述点阵孔为根据光纤数量而在所述光纤连接器上打的小孔阵列，小孔的直径为单根光纤的直径，小孔阵列的形状为矩形、圆形、三角形、梯形、平行四边形中的任一种。
21.在一些实施例中，所述矩形凸起上的定位结构，其几何形态为圆柱体、圆台、棱锥、棱台中的任一种；所述定位壁为矩形、三角形和半圆形中的任一种。所述矩形凸起上的定位结构可以是公头或母头的形式，例如可以是凸起或者孔位的形式。
22.一种光纤阵列连接装置的制作方法，包括：
23.将多根光纤整齐排布形成光纤阵列；优选地，将多根光纤排成光纤带，光纤带层层堆叠，并且用夹具固定调节每层的相对位置，形成定制形状的光纤阵列，其中每根光纤固定于其下层光纤带中每两根光纤紧贴所形成的夹缝处；
24.将所述光纤阵列的末端由约束块固定在光纤连接器的通槽内；或者，将所述光纤阵列以光纤束的形式整个插入光纤连接器的通孔内并进行固定；或者，将所述光纤阵列的光纤分别插入光纤连接器的相应的点阵孔内并进行固定；
25.优选地，还研磨所述光纤连接器的表面，使其符合光学要求；光纤连接器的表面研磨成使光纤连接器的端面和竖直面之间的夹角为0
°±5°
、45
°±5°
或者8
°±5°
。
26.本发明具有如下有益效果：
27.本发明提供一种光纤阵列连接装置及其制作方法，其中通过光纤连接器上的通槽与约束块、或通过光纤连接器上的通孔、或通过光纤连接器上的点阵孔，对光纤进行固定，使光纤阵列的排列具有确定的位置关系，由于光纤阵列无需采用v槽进行定位，而是通过光纤连接器上的通槽和约束块结构、或通孔、或点阵孔来实现定位与固定，本发明能够在保证达到与光源的耦合效果的前提下，提高光纤纤数和光纤密度，实现小尺寸、高密度的光纤阵列连接，有效避免了v槽的使用使得光连接接口体积过大，光纤密度难以提高，无法满足高密度光连接需求的问题。
28.本发明有利于在小尺寸内实现光纤分布高密度的光纤阵列，可根据终端需求，实现不同形状排布的光纤阵列连接，可应用于设备间或芯片之间的光信号通信，如应用于硅基micro led的光通信，芯片间的通信，作为pcb板上的芯片之间的接口连线，达到芯片间高速数据传输的目的。
附图说明
29.图1是本发明实施例的一种光纤阵列连接装置的结构示意图。
30.图2是本发明实施例的一种将光纤束一端做成带纤的光纤带结构的结构示意图；
31.图3是本发明实施例的一种用于制作菱形排布光纤阵列的光纤约束夹具结构示意图；
32.图4是本发明实施例的一种用于约束光纤阵列的矩形约束块的结构示意图；
33.图5是本发明实施例的一种带定位壁的光纤连接器的结构示意图；
34.图6是本发明实施例的另一种带定位壁的光纤连接器的结构示意图。
具体实施方式
35.以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
36.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
37.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.参阅图1至图4，本发明实施例提供一种光纤阵列连接装置，包括光纤连接器1和光纤阵列2，所述光纤阵列2包括多根整齐排列的光纤，其中每一根光纤与其周围的光纤以外
表面相切的方式紧密地贴合在一起，所述光纤连接器1上开设有通槽3，所述通槽3内设置与所述通槽3适配的约束块4，所述光纤阵列2的两端或任一端由对应的约束块4固定在所述通槽3内，并由此固定光纤的相对位置。
40.在替代的实施例中，也可以不采用通槽配合约束块的形式，在所述光纤连接器上开设适配于插入光纤束的通孔，所述光纤阵列以光纤束的形式整个插入所述通孔内并进行固定。
41.在替代的实施例中，也可以不采用通槽配合约束块或通孔的形式，所述光纤连接器上开设有适配于插入光纤的点阵孔，所述光纤阵列的光纤分别插入相应的点阵孔内并进行固定。
42.在一些实施例中，所述约束块4是预先制作好的带通孔9的块，再通过胶水粘合将所述光纤阵列2的一端在所述约束块4的通孔9内固定，使所述约束块4的通孔9内表面与光纤阵列2的最外层光纤的表面相切，然后将所述约束块4放入所述通槽3并通过胶水7粘合使所述约束块4固定于所述光纤连接器1上。
43.可将光纤阵列穿过约束块4的中间通孔9，再通过点胶粘合在一起。约束块4的中间通孔9形状尺寸略大约光纤阵列外径，使光纤阵列能够在空位中心位置。
44.在另一些实施例中，所述约束块4是在所述光纤阵列2的一端注塑成型形成，然后将所述约束块4放入所述通槽3并通过胶水粘合使所述约束块4固定于所述光纤连接器1上。注塑使用的材料可为abs、pp、pc、pps中的任一种。
45.在另一些实施例中，是先将光纤阵列2的一端放置于所述通槽3内，然后对所述通槽3进行灌胶而一体形成固定于所述光纤连接器1上的所述约束块4。
46.胶水可以使用uv胶水，也可以使用快固胶。胶水粘合稳定固定光纤彼此的相对位置，又不会因为胶水固化对光纤表面产生较大的应力。
47.在优选的实施例中，所述通槽3为矩形槽，所述约束块4为矩形约束块4；更优选的，所述的矩形槽长为1mm～15mm，宽为0.5mm～10mm。
48.在更优选的实施例中，所述光纤连接器1的两侧设有矩形凸起5，方便操作连接器插入终端，所述矩形凸起5上设置有定位结构6，用于与终端设备连接时进行定位固定。更优选的，所述定位结构6为设置在所述矩形凸起5的顶面和前端面的圆形定位结构6，分别对所述光纤连接器1的水平和竖直两个平面位置进行定位。
49.在不同的实施例中，所述光纤阵列2可排列成矩形、圆形、三角形、梯形、菱形中的任一种。
50.在优选的实施例中，所述光纤阵列2包括层层堆叠的多个光纤层，每个光纤层均包括多根整齐排列铺设的光纤。
51.在优选的实施例中，所述光纤连接器1的外侧端面经过研磨或激光切割而具有达到光学要求的表面光滑度。
52.在优选的实施例中，所述光纤连接器1安装到pcb板或者芯片的接口后，所述光纤阵列2的端面能够直接或者间接地和设备、pcb板或芯片上的光发射器、光接收器进行耦合。
53.在优选的实施例中，所述光纤连接器1上的定位结构6与待连接设备的接口上对应的定位结构6进行配合定位，所述定位结构6与光纤的排列具有确定的位置关系，以便保持所述光纤阵列2相对于待连接设备的接口的整体位置，且待连接设备发出的光能够耦合到
对应的光纤内。
54.所述光纤阵列所使用的光纤可为单一或多种光纤种类的组合，光纤在光纤阵列中的作用可为传输或者辅助；其中辅助作用为在制作光纤阵列结构中起到堆积作用的光纤、在进行耦合时作为定位的光纤或者在通信中起到冗余作用的光纤。
55.在不同的实施例中，光纤的类型可以包括单模光纤、多模光纤、特种光纤中的任一种，可根据不同的光纤耦合精度选择。光纤的结构类型也可以包括带纤、裸纤、光纤束中的任一种。光纤阵列2的长度和纤数可根据实际需求情况而定。光纤连接器1可以为金属、塑料、陶瓷等各种材质。
56.参阅图1至图4，本发明实施例还提供一种光纤阵列连接装置的制作方法，包括：
57.将多根光纤整齐排布形成光纤阵列2；优选地，将多根光纤排成光纤带，光纤带层层堆叠，并且用夹具8固定调节每层的相对位置，形成定制形状的光纤阵列2，其中每根光纤固定于其下层光纤带中每两根光纤紧贴所形成的夹缝处；
58.将所述光纤阵列2的一端与预先制作好的带通孔9的约束块4通过胶水粘合固定，使所述约束块4的通孔9内表面与光纤阵列2的最外层光纤的表面相切，然后将所述约束块4放入所述光纤连接器1的通槽3并通过胶水粘合使所述约束块4固定于所述光纤连接器1上；或者，在所述光纤阵列2的一端注塑成型形成约束块4，然后将所述约束块4放入所述光纤连接器1的通槽3并通过胶水粘合使所述约束块4固定于所述光纤连接器1上；或者，将所述光纤阵列2的一端放置于所述光纤连接器1的通槽3内，然后对所述通槽3进行灌胶而形成固定于所述光纤连接器1上的约束块4，由此将所述光纤阵列2固定于所述光纤连接器1上；
59.优选地，还研磨所述光纤连接器1的表面，使其符合光学要求，由此，能够更加高效、低损耗地实现光的通过。
60.在不同的实施例中，光纤连接器1的表面可以按照需求，将端面和竖直面之间的夹角研磨成0
°±5°
、45
°±5°
或者8
°±5°
。
61.本发明提供的光纤阵列连接装置及其制作方法，其中通过光纤连接器上的通槽与约束块、或通过光纤连接器上的通孔、或通过光纤连接器上的点阵孔，对光纤进行固定，使光纤的排列具有确定的位置关系，由于光纤阵列无需采用v槽进行定位，而是由光纤外表面的紧密贴合相切后通过光纤连接器上的通槽和约束块结构来实现定位与固定，本发明能够在保证达到与光源的耦合效果的前提下，提高光纤纤数和光纤密度，实现小尺寸、高密度的光纤阵列连接，有效避免了v槽的使用使得光连接接口体积过大，光纤密度难以提高，无法满足高密度光连接需求的问题。
62.以下进一步描述本发明具体实施例。
63.一个实施例中，光纤阵列连接装置包括光纤连接器和光纤阵列，连接器采用可插拔结构，可以单端使用或者双端使用(可以两端使用相同的连接器或者不同的连接器)；光纤连接器中心挖去一个槽，优选长为1mm～15mm，宽为0.5mm～10mm的矩形槽，将光纤阵列固定于一个矩形约束块，而后将约束块放入矩形槽后通过点胶使约束块固定于连接器上。光纤连接器端面为矩形形状，连接器两端有矩形凸起，方便操作光纤连接器插入终端设备接口；两个矩形凸起上分别打有一个定位孔，用于与终端设备连接时进行定位固定。
64.矩形约束块可预先制作，或者对光纤阵列注塑成型形成约束块，或者直接将光纤阵列平放于光纤连接器的矩形槽内，然后对矩形槽进行灌胶，形成矩形约束块。
65.光纤阵列可通过对光纤进行精密定位排列形成所需要的形状，排列外形可包括矩形、圆形、梯形、菱形中的任一种。一个实施例中，光纤的数量为36根以上。
66.约束块用来放置光纤阵列的通孔和光纤阵列的外形对应，放置光纤阵列时保证光纤阵列的最外层能够与通孔内表面平行相切。在光纤阵列制作完毕后，通过工装夹具将光纤阵列整体插入约束块。光纤阵列的最外表面与约束块的内部表面相切或者平行。光纤阵列、约束块与光纤连接器粘合固化后，研磨光纤连接器的表面，使光纤连接器的表面符合光学要求。
67.一个实施例中，光纤排列方式为光纤单层水平排列铺设，再竖直层层堆叠，后用约束治具整体定型制成各种形状；其中每根光纤固定于其下层光纤带中每两根光纤紧贴所形成的夹缝处；后通过胶水定形形成固定形状的光纤组合体。
68.层层堆叠时，每层光纤的光纤数量和光纤位置可通过夹具控制，待光纤调整至理想位置后点胶进行固定，每层光纤的排列位置可通过光学显微镜进行观察和测量，同时通过夹具调节相应的光纤空间位置。
69.未加连接器部分的中间段光纤可采用热缩管、喷胶和塑料套管中的任一种方法进行分装保护。
70.粘合光纤阵列时，胶水均匀分布在光纤阵列的内部和周边。粘结后的胶层厚度均匀统一，以防止胶层厚度影响整体位置导致偏差。
71.光纤连接器在顶面和前端面两侧上都设置定位柱，以保持连接器在和pcb板或者芯片接口耦合后，能保持和接口的相对位置稳固。可设两组圆形定位柱，分别对连接器的水平和竖直两个平面位置进行定位。
72.光纤连接器的外形与芯片pcb板上的透镜模块接口相配合，连接器安装在透镜模块接口上后光纤阵列的表面保持与透镜的表面平行。
73.光纤阵列可为多条光纤带，按照需求外形要求排列组合后用胶水粘合而成。光纤连接器和光纤阵列通过胶水粘合。光纤阵列依靠光纤的外表面以互相相切的方式排列。光纤阵列的长度和数量可以根据使用场景来调整。使用的光纤的外径可以是125μm,也可以是50μm,30μm等。光纤阵列的几何外形可以根据情况进行改变，具体的外形结构满足和光纤阵列的最外层相切的要求。
74.本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
75.以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了
本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。