一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构及安装方法

本发明涉及光通信封装与高速光互连，尤其是涉及一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构及安装方法。

背景技术：

1、可拆卸光纤阵列单元是光通信封装与高速光互连系统中的关键光学接口模块，通常用于将多通道光纤阵列与芯片端光耦合结构实现高精度对接，并支持重复插拔与维护。

2、可拆卸光纤阵列单元的结构主要包括三个部分：扩束光学元件、精密对准结构与热匹配保护层三部分组成。fau将光纤中传输的光斑通过扩束光学元件扩大为较大的准直光束，从而达到对准精度要求；当连接端插合时，扩束后光束在耦合区域内实现低损耗的能量传递，进而完成光信号的输入或输出。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构及安装方法，解决现有可拆卸光纤阵列单元多层装配导致对中误差累积、异质材料热膨胀失配引发光轴偏移的核心问题，同时改善传统加工难以兼顾高精度与批量生产效率、多次插拔后对准精度退化、维护性差，进而制约高速信号传输速率提升的缺陷。

2、本发明提供了一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构，包括光纤侧插拔端与透镜侧固定端，光纤侧插拔端包括第一传输光纤、第一可拆卸光纤阵列单元、第一阵列化定位微结构、第一光纤定位v形槽与弹性元件，第一光纤定位v形槽开设于第一可拆卸光纤阵列单元内部；若干个第一传输光纤沿第一光纤定位v形槽的延伸方向排布，第一阵列化定位微结构设置于第一可拆卸光纤阵列单元朝向透镜侧固定端的端面，透镜侧固定端包括第二传输光纤、第二可拆卸光纤阵列单元、第二阵列化定位微结构、第二光纤定位v形槽；第二光纤定位v形槽开设于第二可拆卸光纤阵列单元内部；若干个第二传输光纤沿第二光纤定位v形槽的延伸方向排布；第二阵列化定位微结构设置于第二可拆卸光纤阵列单元朝向光纤侧插拔端的端面；第一阵列化定位微结构与第二阵列化定位微结构位置一一对应且相互嵌合。

3、优选的，第一阵列化定位微结构、第二阵列化定位微结构分别与对应的第一可拆卸光纤阵列单元、第二可拆卸光纤阵列单元组成超精密模压一体成型结构，弹性元件设置于第一可拆卸光纤阵列单元的后端。

4、优选的，第一阵列化定位微结构包括第一锥形导向结构、第一突起定位微结构与第一凹陷定位微结构；第一锥形导向结构、第一突起定位微结构与第一凹陷定位微结构均设置于第一可拆卸光纤阵列单元的对接端面。

5、优选的，第二阵列化定位微结构包括第二锥形导向结构、第二突起定位微结构与第二凹陷定位微结构；第二锥形导向结构、第二突起定位微结构与第二凹陷定位微结构均设置于第二可拆卸光纤阵列单元的对接端面。

6、优选的，第一锥形导向结构与第二锥形导向结构位置相对；第一突起定位微结构与第二凹陷定位微结构匹配且位置相对；第一凹陷定位微结构与第二突起定位微结构匹配且位置相对。

7、优选的，第一可拆卸光纤阵列单元、第二可拆卸光纤阵列单元包括上层基体与下层基体，上层基体与下层基体相互键合。

8、优选的，第一光纤定位v形槽与第二光纤定位v形槽开设于上层基体与下层基体之间。

9、一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构的安装方法，包括以下步骤：

10、步骤s1、双侧阵列单元及定位微结构一体模压制备；采用超精密模压工艺分别制备第一可拆卸光纤阵列单元与第二可拆卸光纤阵列单元；在第一可拆卸光纤阵列单元的对接端面上同步模压成型第一锥形导向结构、第一突起定位微结构与第一凹陷定位微结构，在第一可拆卸光纤阵列单元内部模压成型第一光纤定位v形槽；在第二可拆卸光纤阵列单元的对接端面上同步模压成型第二锥形导向结构、第二突起定位微结构与第二凹陷定位微结构，在第二可拆卸光纤阵列单元内部模压成型第二光纤定位v形槽；

11、步骤s2、光纤侧插拔端光纤排布与封装组装；将若干个第一传输光纤对应置入第一光纤定位v形槽内，键合封装第一可拆卸光纤阵列单元，并在第一可拆卸光纤阵列单元的后端装配弹性元件，得到光纤侧插拔端；

12、步骤s3、透镜侧固定端光纤排布与封装制备；将若干个第二传输光纤对应置入第二光纤定位v形槽内，封装固定第二可拆卸光纤阵列单元，得到透镜侧固定端；

13、步骤s4、透镜侧固定端与cpo芯片装调集成；将透镜侧固定端的第二可拆卸光纤阵列单元与cpo芯片进行高精度光学装调后固定集成；

14、步骤s5、光纤侧插拔端插合对位与精准对中安装；将光纤侧插拔端沿轴向插入透镜侧固定端，通过第一锥形导向结构与第二锥形导向结构补偿初始横向偏差并引导对位，最终使第一突起定位微结构与第二凹陷定位微结构嵌合、第一凹陷定位微结构与第二突起定位微结构嵌合，完成两侧单元的精准对中安装。

15、因此，本发明采用上述的一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构及安装方法，解决现有可拆卸光纤阵列单元多层装配导致对中误差累积、异质材料热膨胀失配引发光轴偏移的核心问题，同时改善传统加工难以兼顾高精度与批量生产效率、多次插拔后对准精度退化、维护性差，进而制约高速信号传输速率提升的缺陷。

16、下面通过附图和实施例；对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构，其特征在于，包括光纤侧插拔端与透镜侧固定端，光纤侧插拔端包括第一传输光纤、第一可拆卸光纤阵列单元、第一阵列化定位微结构、第一光纤定位v形槽与弹性元件，第一光纤定位v形槽开设于第一可拆卸光纤阵列单元内部；若干个第一传输光纤沿第一光纤定位v形槽的延伸方向排布，第一阵列化定位微结构设置于第一可拆卸光纤阵列单元朝向透镜侧固定端的端面，透镜侧固定端包括第二传输光纤、第二可拆卸光纤阵列单元、第二阵列化定位微结构、第二光纤定位v形槽；第二光纤定位v形槽开设于第二可拆卸光纤阵列单元内部；若干个第二传输光纤沿第二光纤定位v形槽的延伸方向排布；第二阵列化定位微结构设置于第二可拆卸光纤阵列单元朝向光纤侧插拔端的端面；第一阵列化定位微结构与第二阵列化定位微结构位置一一对应且相互嵌合。

2.根据权利要求1所述的一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构，其特征在于，第一阵列化定位微结构、第二阵列化定位微结构分别与对应的第一可拆卸光纤阵列单元、第二可拆卸光纤阵列单元组成超精密模压一体成型结构，弹性元件设置于第一可拆卸光纤阵列单元的后端。

3.根据权利要求2所述的一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构，其特征在于，第一阵列化定位微结构包括第一锥形导向结构、第一突起定位微结构与第一凹陷定位微结构；第一锥形导向结构、第一突起定位微结构与第一凹陷定位微结构均设置于第一可拆卸光纤阵列单元的对接端面。

4.根据权利要求3所述的一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构，其特征在于，第二阵列化定位微结构包括第二锥形导向结构、第二突起定位微结构与第二凹陷定位微结构；第二锥形导向结构、第二突起定位微结构与第二凹陷定位微结构均设置于第二可拆卸光纤阵列单元的对接端面。

5.根据权利要求4所述的一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构，其特征在于，第一锥形导向结构与第二锥形导向结构位置相对；第一突起定位微结构与第二凹陷定位微结构匹配且位置相对；第一凹陷定位微结构与第二突起定位微结构匹配且位置相对。

6.根据权利要求5所述的一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构，其特征在于，第一可拆卸光纤阵列单元、第二可拆卸光纤阵列单元包括上层基体与下层基体，上层基体与下层基体相互键合。

7.根据权利要求6所述的一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构，其特征在于，第一光纤定位v形槽与第二光纤定位v形槽开设于上层基体与下层基体之间。

8.根据权利要求7所述的一种基于模压成形的可拆卸光纤阵列单元结构的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：