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本申请主张于2020年1月31日递交的美国申请号no.16/778,000的优先权权益，依赖其内容并通过引用将其内容作为整体并入本文中。
本公开内容大体上涉及光学连接，且更具体地涉及具有通过激光工艺制造的对齐零件的基于透镜的连接器组件。
背景技术：
光学通信的优势包括极宽的带宽和低噪声操作。由于这些优点，光纤正越来越多地用于各种应用，包括但不限于，宽带语音、视频、和数据传输。连接器通常用于数据中心和电信系统中，以向机架安装的设备提供服务连接并提供机架间的连接。
数据中心中的光学互连使用包含数百或数千根光纤的电缆，这些光纤被拉伸穿过管道长达2km。这些光学互连通常在它们被接合至更短长度的光纤(预先已在工厂组装至连接器)之前就被安装在管道中。通过熔融接合将如此大量的光纤连接成尾纤(pigtails)(例如，3,456根)通常产生光学损耗非常低的接点，但其因工作的复杂性、工艺的水平、和需要的长加工时间而昂贵。熔融接合也可产生偶发的高损耗连接。
可得到以12、16、24、或32根单模纤维围绕精确注塑孔阵列构建的多纤维连接器，但具有更多纤维的连接器提出了极大的技术挑战。这种挑战之一是需要具有精确纤维阵列，在其中大量的纤维(例如，96或更多根)被固定在精确位置中，位置误差小于1μm。这超出了用于当前商用产品的连接器模塑工艺的能力。
另一项挑战涉及需要确保配对的高纤维数量连接器中的每个纤维对之间的正接触。这通常通过将所有成品纤维的高度保持在相对于套圈端面表面的亚微米精度并施加配对力以弹性地适应任何剩余误差来实现。增加纤维的数量需要在大阵列上不可实现的精确纤维突起和不可接受的高轴向力以成功配对，这使得这些要求超出了当前连接器设计和制造的范围。
可能需要用于将大量光纤光学耦接在一起的替代结构和方法。
技术实现要素：
在一个实施方式中，基于透镜的连接器组件包括基于玻璃的光学基板，所述基于玻璃的光学基板包括在所述光学基板内的至少一个光学元件；和位于所述基于玻璃的光学基板的边缘处的至少一个对齐零件，其中所述至少一个对齐零件位于相对于所述至少一个光学元件沿着x方向和y方向的预定位置的0.4μm内。所述基于透镜的光学连接器组件进一步包括连接器元件，所述连接器元件包括具有内表面的凹槽，所述内表面具有至少一个连接器对齐零件。所述基于玻璃的光学基板设置在所述凹槽内，使得所述基于玻璃的光学基板的至少一个对齐零件与所述至少一个连接器对齐零件啮合。
在另一实施方式中，制造基于玻璃的光学基板的方法包括通过将激光光束施加至玻璃片材而在所述玻璃片材内形成至少一个激光损伤区域。所述至少一个激光损伤区域至少部分地限定至少一个对齐零件，并且所述至少一个激光损伤区域位于相对于所述至少一个光学元件沿着x方向和y方向的预定位置的0.4μm内。所述方法进一步包括在蚀刻液中蚀刻所述玻璃片材以移除一部分所述基于玻璃的光学基板，由此限定所述至少一个对齐零件。所述方法也包括从所述玻璃片材单体化至少一个基于玻璃的光学基板，使得所述至少一个对齐零件位于所述基于玻璃的光学基板的边缘处。
要理解的是，前述的一般描述和以下的详细描述均仅为示例性的，且意在提供概述和框架以理解权利要求的本质和特征。包括随附的附图以提供进一步的理解，并且随附的附图被并入并构成本说明书的一部分。附图图解了实施方式，并与该描述一起用以解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有四个精确边缘的示例透镜阵列基板；
图2描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有对齐止动器的示例套圈端面；
图3描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的耦接至图2的套圈端面的图1的透镜阵列基板；
图4描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的耦接至具有多个对齐杆的另一示例套圈端面的另一示例透镜阵列基板；
图5描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的耦接至示例套圈端面的透镜阵列基板的示例部分阵列；
图6描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的耦接至图5的示例套圈端面的透镜阵列基板的示例全组装阵列；
图7描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的用于将多个示例透镜阵列基板单体化的示例玻璃片材；
图8描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有非精确边缘中的对齐零件且耦接至示例套圈端面的示例透镜阵列基板；
图9描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的用于如图8中所示将多个透镜阵列基板单体化的示例玻璃片材；
图10描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的在激光损伤及蚀刻工序之后图9的示例玻璃片材的透视图；
图11描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图10的示例玻璃片材的近视图；
图12描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的将图9描绘的玻璃片材单体化的切割工序；
图13描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有负对齐零件的示例纤维孔阵列基板的透视图；
图14描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的用于将具有v形负对齐零件的多个透镜阵列基板单体化的示例玻璃片材；
图15描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的用于将具有半圆形负对齐零件的多个透镜阵列基板单体化的示例玻璃片材；
图16描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的用于将具有四分之一圆形负对齐零件的多个透镜阵列基板单体化的示例玻璃片材；
图17描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的在每个角处具有四分之一圆形负对齐零件的示例图解阵列基板；
图18描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的耦接至示例套圈端面的图17的透镜阵列基板；
图19描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的耦接至示例套圈端面的如图17中所示的透镜阵列基板的示例阵列；
图20描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有在两个斜对角处的四分之一圆形负对齐零件的示例透镜阵列基板；
图21描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有正对齐零件的示例纤维孔阵列基板；
图22描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的用于形成具有开口(该开口用于形成图21的正对齐零件)的纤维孔阵列基板的示例玻璃片材的透视图；
图23描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图22的玻璃片材的另一透视图；
图24描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图22和图23的玻璃片材的前视图；
图25描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有正对齐零件和负对齐零件两者的示例纤维孔阵列基板的透视图；
图26描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图25的纤维孔阵列基板的示例部分阵列的透视图；
图27描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的示出与负对齐零件配对的正对齐零件的纤维孔阵列基板的示例部分阵列的近视图；
图28描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的配对的正弦对齐零件；
图29描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的配对的正弦对齐零件的透视图；
图30描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有正弦对齐零件和正对齐零件的示例基于玻璃的光学基板的部分视图；
图31a至图31d描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有正对齐零件和负对齐零件两者的示例对齐零件；
图32描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的部分地延伸进基于玻璃的光学基板中的示例激光损伤区域；
图33a描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的设置在支撑基板上的图32的示例基于玻璃的光学基板；
图33b描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的在用划片机切割之后图33a的示例基于玻璃的光学基板和支撑基板；
图33c描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的在蚀刻激光损伤区域之后图33b的示例基于玻璃的光学基板；
图34描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的形成图33c的基于玻璃的光学基板的示例玻璃片材；
图35描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的通过图33a至图33c的工序形成的示例纤维孔阵列基板；
图36描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图35的纤维孔阵列基板的负对齐零件的近视图；
图37描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图35的纤维孔阵列基板的正对齐零件的近视图；
图38描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图35的纤维孔阵列基板的示例部分阵列；
图39描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有带着精确边缘的透镜阵列基板的示例基于透镜的连接器组件；
图40描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有带着精确边缘的透镜阵列基板和纤维孔阵列基板的另一示例基于透镜的连接器组件；
图41描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有带着精确边缘的透镜阵列基板的另一示例基于透镜的连接器组件；
图42描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的具有套圈端面和端面凹槽的示例套圈的透视图；
图43描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的对齐零件被插入图42的示例套圈的端面凹槽中的示例纤维孔阵列基板和示例透镜阵列基板的透视图；
图44描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的设置在图42的示例套圈的端面凹槽内的图43的示例纤维孔阵列基板和示例透镜阵列基板的前视图；
图45描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的设置在图42的示例套圈的端面凹槽内的图43的示例纤维孔阵列基板和示例透镜阵列基板的透视图；
图46描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的两个配对的套圈的透视图；
图47描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的套圈套管内的两个配对的套圈；
图48描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的示例纤维阵列套圈；
图49描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的示例套圈环；
图50描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的耦接至示例套圈主体的示例纤维阵列套圈；
图51描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的示例光学组件的部分组装视图；
图52描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图51的示例光学组件的另一部分组装视图；
图53描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图51的示例光学组件的另一部分组装视图，其中透镜阵列基板与纤维阵列套圈对齐；
图54描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图53的示例光学组件的透视图；
图55描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的另一示例光学组件；
图56描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的图55的示例光学组件的透视图；
图57描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的另一示例光学组件；以及
图58描绘了根据本文中描述和图解的一个或多个实施方式的另一示例光学组件。
具体实施方式
本文中描述的实施方式有关光学组件、基于透镜的连接器、和制造光学组件及基于透镜的连接器的方法。本公开内容的实施方式将精确匹配的透镜阵列定位在光纤端面前方，并在轴向和横向容许的扩展光束空间中实现连接器对连接器的配对。更具体而言，实施方式提供了高纤维数扩展光束连接器(hfc/eb)，其已精确地形成了孔和透镜的匹配阵列、精确地且永久地将这两种元件和它们的匹配光纤安装在一起、并在控制了用于成功光学耦合的所有必要自由度的连接器主体中包含这种子组件。实施方式确保了透镜阵列和光纤阵列在诸如hfc/eb连接器之类的基于透镜的光学连接器的主体内的准确位置。
本文中描述的实施方式利用用于生产纤维孔阵列自身且能够约束三个关键自由度：滚动、x平移和y平移的相同的激光损伤及蚀刻工艺，有效地建立了纤维孔阵列的一组高度准确的物理参照物。
在美国专利公开号2013/0208358和美国专利号8,270,784中描述了示例激光损伤及蚀刻工艺。激光损伤及蚀刻工艺在两步中产生了诸如孔、透镜、边缘、切口、通道、及类似者之类的零件。首先，合适的激光和精确运动控制设备将损伤图案写入玻璃主体中。其次，蚀刻液蚀刻玻璃以移除激光诱导的损伤区域并在玻璃主体中留下精确形成的表面。然而，可使用其他激光工艺，诸如烧蚀和喷射形成表面的材料的激光损伤工艺。
激光损伤及蚀刻工艺能够提供任意的三维表面，其包含彼此相对定位具有亚微米准确度的零件。然而，将这种近于完美的表面阵列准确对齐成更高水平的组装应当要么通过主动对齐、视觉系统来完成，要么理想地通过被动机械定位来完成。因此，不仅形成诸如用于纤维定位的孔之类的零件阵列，还同时形成支撑子组件在hfc/eb连接器中的定位的适当基准表面，这可以是有帮助的。
通过激光损伤及蚀刻工艺来形成这些表面和零件可能非常耗时且昂贵。激光损伤及蚀刻工艺的局限在于：尽管可迅速地引导聚焦的激光光斑穿过该部件的主体，但激光自身的焦斑非常小(大约1微米左右的特征尺寸)并因此以mm2/秒测量的损伤速率非常低。这导致了长的加工时间，并且由于所使用的设备的费用而导致了成品产品的每单位表面积的高成本。因此，尽管在一次配置中写入孔表面和所有单体化表面从物理上是可行的，而且这会为阵列定位提供有用且准确的参照表面，但这种方法可能不切实际，因为它给所得的部件增加了高昂且不必要的成本。
本公开内容的实施方式用于以比上述讨论的少得多的时间和成本形成适当的基准或参照表面(本文中也被称为对齐表面)以用于将零件组对齐成更高水平的组件。这通过将粗糙且低成本的单体化工艺与高度准确但慢且昂贵的激光铭刻工艺组合来完成。一般而言，实施方式写入和蚀刻非常短长度的基准表面，这些基准表面然后通过藉由激光的蚀刻、划线和切割、或划片机而被移除。
实施方式包括具有激光形成的机械参照表面的基于光学玻璃的光学部件，其具有任一或全部下述属性：
·最小化的激光形成的零件长度，其仅构成单体化路径的一部分；
·最小化的激光形成的零件高度，具有机械移除的材料的垂直平衡；
·在光子晶圆的多个单元中反复形成机械参照表面；
·通过激光烧蚀、激光热分离、划线和切割、或用金刚石锯切割而间断地单体化个体单元；
·要么凹入成品零部件的边缘中、要么凸出于成品零部件的边缘的激光形成的机械参照表面；
·可提供与配对部件的准确定位的任一形状的激光形成的机械参照表面；和
·具有减小的表面积但相对于外部参照物支撑光学或机械零件的准确定位的机械参照表面。
一种商用损伤及蚀刻形成工艺要求显著的时间来写入96个孔并要求额外显著量的时间来勾勒或“单体化”具有精确外观的部件。本文中描述的实施方式将写入工序的单体化部分从数小时减少至数分钟，并潜在地减少至几分之一分钟。这表示该工艺的写入阶段的成本降低了至少50％，并且在具有更少内表面的设计中降低得更多。
可通过控制损伤区域在玻璃厚度方向上的程度、然后在单体化之前切除损伤区域上和/或下的材料来进一步降低形成这些基准表面的成本。由于激光写入时间是待受损的面积的函数，因而减少基准零件的厚度大致成比例地降低了它们的形成成本。
额外地，用于产生有用的基准零件的缩进或负写入表面具有以下优点：它能够实现藉由切割仪器(例如，通过锯切割、划线和切割、激光分离)的任一通常使用的晶圆单体化方法，且无需分布或间断的切割图案。这是没错的，因为从多单元晶圆的一个边缘延伸的单个单体化直线只会穿过已在基准图样的附近移除了玻璃的空置空间。特别是，零部件的主轮廓内的这些基准图样允许通过具有理想的成本和可靠性的方法(诸如利用划片机的单体直线切割，或诸如激光穿孔之类的其他简单单体化方法)来进行单体化。
以下详细地描述具有带着精确对齐零件的基于玻璃的光学部件的光学组件和基于透镜的光学连接器的各种实施方式。
现在参照图1，示意性地图解了示例基于玻璃的光学基板，其用于基于透镜的连接器组件且被配置为具有透镜14的阵列的透镜阵列基板10。如以下更详细地描述一样，透镜阵列基板10可与诸如套圈、套管、连接器壳体及类似者之类的其他部件组合以形成基于透镜的光学连接器。应当理解的是，例如，透镜阵列基板10的零件和工艺可用于诸如纤维孔阵列基板(参见图2)之类的其他基于玻璃的光学基板中。
可利用任一透镜形成工艺(诸如通过基于激光的透镜形成工艺、光激活进而热处理以产生局部玻璃膨胀、或者热玻璃压制)来形成透镜阵列。本文中描述的方法可应用于具有位于其基板中或上的任一精确定位的光学元件的基于玻璃的基板，包括诸如孔或沟槽之类的蚀刻零件、和利用iox(离子交换)、介电材料沉积、和/或波导蚀刻工艺制造的平面光学波导。
如本文中所用，“基于玻璃的基板”包括玻璃材料、陶瓷材料、和玻璃陶瓷材料。
图1的示例透镜阵列基板10被配置为具有第一精确边缘12a、第二精确边缘12b、第三精确边缘12c、和第四精确边缘12d的矩形。然而，应当理解的是，透镜阵列基板10可采用诸如圆形、正方形、三角形、和任意形状之类的其他形状。
如本文中所用，“精确边缘”、“精确零件”、“对齐零件”、和类似的术语是指通过精确激光工艺形成的边缘和零件，该精确激光工艺形成了光学基板的精确零件和光学元件两者(例如，透镜基板情形下的透镜和纤维孔阵列基板情形下的纤维孔)。精确边缘、精确零件、对齐零件、和类似者具有比通过快速且低成本的其他方法形成的边缘和零件更小的公差。
用于使透镜阵列基板更小的一种技术涉及围绕着基于玻璃的基板(例如，透镜阵列基板10)的边界产生精确激光形成的边缘。透镜阵列基板10的透镜阵列14和边缘12之间的边距mx和my可做得很小(例如，0.1-0.5μm)，这允许透镜阵列基板10更加紧凑。在本文中描述的实施方式中，对齐零件和/或精确边缘位于相对于最近的光学元件沿着x方向和y方向的预定位置的0.4μm内、或者相对于最近的光学元件沿着x方向和y方向的预定位置的0.3μm内、或者相对于最近的光学元件沿着x方向和y方向的预定位置的0.2μm内、或者相对于最近的光学元件沿着x方向和y方向的预定位置的0.1μm内。这些精确对齐零件和/或精确边缘允许基于玻璃的基板与光学组件中的其他光学部件精确地对齐。
扩展光束光学连接器要求光纤的阵列与准直透镜14的阵列精确对齐，其中光纤中心和透镜中心之间的横向(在垂直于光纤轴的方向上)失齐优选小于0.5μm。图2图解了在示例套圈20的套圈端面25中形成的纤维孔24的阵列。套圈20可通过精确注塑工艺来形成，其中纤维孔阵列24与套圈20的外表面(其可以是圆形，或者如图2中所示的正方形)对齐。套圈端面25也提供了被配置为突出的l状精确模塑的对齐止动器26的对齐零件，其中第一表面26a位于透镜阵列基板10相对于纤维孔24的阵列的第一边缘12a，第二表面26b位于透镜阵列基板10相对于纤维孔24的阵列的第四边缘12d(图3)。因此，l状精确模塑的对齐止动器26在x方向和y方向上将透镜14的阵列与纤维孔24的阵列对齐。可利用uv可固化的粘合剂将透镜阵列基板10附接至套圈端面25，该uv可固化的粘合剂与用于低背反射的熔融石英指数匹配，例如epotek353hyb。
激光形成的边界边缘方法的缺点在于它要求相对长的激光损伤边缘长度，增加了激光加工时间和成本。现在参照图4，图3的套圈端面l状对齐止动器26可被数个对齐杆26′替换(例如，第一对齐杆26a′、第二对齐杆26b′和第三对齐杆26c′)。对齐杆26′可被模塑进上述的套圈端面25中。或者，对齐杆26′可被配置为插入在套圈端面25中形成的精确孔(未示出)中的针脚。这种方法在一些实施方式中更具吸引力，因为它允许被插入套圈孔中的纤维在透镜阵列基板10′附接之前易进行抛光。
由于图3和图4各自的透镜阵列基板10、10′仅在两个精确边缘(即，第一边缘12a和第四边缘12d)上接触套圈20、20′的对齐零件，因而只有两个边缘可以是精确边缘或者在其上具有精确零件。图4图解了透镜阵列基板10′的第二边缘12b′和第三边缘12c′是具有比精确第一边缘12a和精确第四边缘12d更大公差的非精确表面。非精确边缘可通过诸如机械切割、机械划痕和断裂、或者不太精确的激光切割工艺之类的不太昂贵的切割工艺来形成。为了清楚和图解，非精确边缘在本文中被图解为虚线。
在图4的示例中，利用被模塑进套圈端面25中的固定夹零件(例如，第一固定夹零件17a和第二固定夹零件17b)，在组装期间将透镜阵列基板10′临时定位在套圈端面25上。然后，例如可通过uv可固化的粘合剂将透镜阵列基板10固定至套圈端面25。然而，应当理解的是，实施方式不限于固定夹零件。
在一些实施方式中，多个透镜阵列基板(例如，透镜阵列基板10a、10b、10c、和10d)可通过平铺在阵列中而附接至套圈120的相同套圈端面125，如图5和图6中所示。套圈端面125包括被配置为第一对齐零件126a、第二对齐零件126b、和第三对齐零件126c的对齐零件，其被配置为提供用于接触透镜阵列基板10a-10d的精确平坦表面的正方形。应当理解的是，可设置任一数量的对齐零件。额外地，用于平铺的透镜阵列基板组件的对齐零件可被配置为如图2和图3中所示的凸出的l状精确模塑的对齐止动器26。
由于精确地形成了透镜阵列基板10a-10d的边缘12，因而随着透镜阵列基板10a-10d在x方向和y方向两者上被彼此挤压，每一个透镜阵列基板10a-10d上的透镜14变得与套圈端面125上的纤维对齐孔124中心对齐。因此，透镜阵列基板10a-10d的每一个边缘12是通过精确激光工艺形成的精确边缘。图5图解了被定位到套圈端面125上的第三透镜阵列基板10c，图6图解了定位到套圈端面125上的所有四个透镜阵列基板10a-10d。对齐零件126a-126c接触第一透镜阵列基板10a、第二透镜阵列基板10b、和第四透镜阵列基板10d的边缘12，以提供x方向对齐和y方向对齐。每一个透镜阵列基板10a-10d的精确边缘12也提供了对齐。
现在参照图7，如果只将单个透镜阵列基板10应用于套圈端面，那么制造透镜阵列基板10的玻璃片材130(例如，基于玻璃的片材)可被这样切割——利用激光损伤及蚀刻边缘的组合来形成精确边缘12，并沿着切割线19利用划片机进行锯切割以形成非精确边缘12′。这种方法将与激光形成精确边缘12相关的时间量和成本减半，从而提供助益。从玻璃片材130分离的透镜阵列基板10在分离之后包括两个精确边缘12和两个非精确边缘12′。
实施方式可进一步减少加工精确边缘和/或零件所需的时间量。现在参照图8，用于减少与玻璃基板边缘精确激光形成相关的加工时间和成本的一种方法是仅在透镜阵列基板10上的特定位置处形成精确边缘。图8图解了具有非精确边缘12′的透镜阵列基板。然而，被配置为第一基准切口112a、第二基准切口112b、和第三基准切口112c的负对齐零件形成在非精确边缘12′中。应当理解的是，可设置任一数量的基准切口。第一基准切口到第三基准切口112a-112c进行定位，使得它们与套圈端面125上的第一对齐杆到第三对齐杆126a-126c粗糙地对齐。基准切口的使用减少了精确边缘所需的表面积，并因此减少了加工时间和成本。
在将玻璃片材切割成个体光学基板(诸如个体透镜阵列基板或个体纤维孔阵列基板)之前形成基准切口112a-112c。图9图解了在其中沿着个体透镜阵列基板10a′、10b′、10c′、和10d之间的切割线19形成了一系列矩形112′的示例玻璃片材130′。通过激光工艺形成了矩形112′。在距透镜阵列14精确距离偏移处制造该矩形的平行于边界线的两个相对侧壁。这两个相对侧壁被间隔开这样一种距离：其大于划片机锯口加上针对因锯对齐边界而产生的不确定性的边距。示例侧壁间隔可以是0.5-1.0mm。
随着从玻璃片材130′释放了内部矩形插入件(未示出)，蚀刻工序然后导致形成了矩形开口112″。图10和图11提供了玻璃片材130″在蚀刻工序并形成矩形开口112″之后的等轴视图。注意，为了便于图解，透镜阵列14仅示出在了图12的左下角。
在形成了矩形开口112″之后，利用划片机或其他切割工具将玻璃片材130′切割为个体透镜阵列基板10′。图12图解了划片机沿着如垂直切割箭头clv和水平切割箭头clh表示的切割线19的路径，使得每个激光形成的矩形开口112′被一分为二。因此，如图8中所示，所得的透镜阵列基板10′具有带着三个基准切口112a、112b、和112c的非精确边缘12′。
如上所述，也可将精确边缘基准工艺应用于提供纤维对齐孔24的阵列的纤维孔阵列基板200。图13描绘了在切割后的纤维孔阵列基板200，其中基板边界(由非精确边缘212a′、212b′、212c′、和212d′所限定)上的基准切口212a、212b、和212c相对于纤维孔阵列24进行了精确地对齐。
本文中描述的激光损伤及蚀刻工艺能够实现制造具有其他形状的基准切口。图14图解了玻璃片材230和如何通过切割穿过菱形的蚀刻区域212′而可形成v形基准切口。图15图解了玻璃片材330和如何通过切割穿过圆形蚀刻区域312′而形成半圆形基准切口。应当理解的是，具有其他形状的基准切口也是可行的。
透镜阵列基板或纤维孔阵列基板上用于基准切口的其他位置也是可行的。图16图解了具有基准切口312a-312d的透镜阵列基板310，这些基准切口被配置为在透镜阵列基板310的每一个角处的四分之一圆形切口。利用上述的精确激光工艺形成了基准切口312a-312d。示例透镜阵列基板310具有如上所述的非精确边缘12a′-12d′。因此，只有基准切口312a-312d有助于例如透镜阵列基板310与诸如套圈端面或纤维孔阵列基板之类的另一光学部件的精确对齐。
图17图解了可用于形成图16所示出的示例透镜阵列基板310的示例玻璃片材330′。在切割线19的相交处形成了精确激光圆。在蚀刻之后，形成了圆形开口，然后通过划片机沿着切割线并穿过圆形开口切割玻璃片材330′，以形成图16的具有被配置为四分之一圆形的基准切口312a-312d的透镜阵列基板310。
在切割之后，个体透镜阵列基板310可设置在套圈320的套圈端面325上并通过被配置为圆形对齐杆326a-326d的对齐零件而与纤维孔阵列(未示出)被动地对齐。如以上参照图4所述，对齐杆326a-326d可被集成至套圈端面325，或者可作为单独的部件而增加。基准切口312a-312d与圆形对齐杆326a-326d之间的配合将透镜阵列基板310的透镜阵列14与套圈端面325处的纤维孔阵列对齐。
在本文中描述的所有实施方式中，基于玻璃的光学基板(例如，透镜阵列基板)可在共同的套圈端面上被编组在一起。图19图解了示例基于透镜的连接器组件，其包括在套圈420的套圈端面425上被编组在一起的透镜阵列基板310的阵列。多个圆形对齐杆326接触透镜阵列基板310的阵列的多个基准切口312。中心圆形对齐杆326接触每个透镜阵列基板310的角基准切口312使得其被四个角基准切口312围绕。只有角基准切口312有助于对齐，因为透镜阵列基板310的非精确边缘12′未彼此接触或接触圆形对齐杆326。
用于基准切口的其他位置也是可行的。在类似的方法中，图20图解了少至两个角切口基准零件512可被用于将透镜阵列基板510与套圈520的套圈端面525上的套圈纤维对齐孔(未示出)被动地对齐。四分之一圆形切口位于第一角处和与所述第一角斜对角的第二角处。两个对齐杆526可被用于准确地定位透镜阵列基板510并在uv粘合剂固化期间将其保持在原位。
上述对齐零件中的一些可被配置为负对齐零件，因为它们延伸进基于玻璃的光学基板的非精确边缘中。然而，用于制造对齐零件的另一种方法涉及形成远离非精确边缘延伸的正对齐零件。
图21图解了示例基于玻璃的光学基板，其包括具有正对齐零件的纤维孔阵列基板610，该正对齐零件被配置为利用精确激光损伤及蚀刻工艺形成的凸出的脊基准零件560。如以下更详细地描述一样，脊基准零件650例如可被配置为与诸如模塑的套圈主体之类的单独的光学部件的精确负零件配对。示例脊基准零件由正半圆形突起所限定。正对齐零件例如可呈现诸如矩形突起之类的其他形状。应当理解的是，本文中描述的正对齐零件也可形成在诸如透镜阵列基板之类的其他基于玻璃的光学基板中。
也可利用激光损伤及蚀刻工艺来形成邻接于脊基准零件650的边缘表面，但缓慢的写入时间可能使得这种方法昂贵。因此，在一些实施方式中，围绕脊基准零件650的边缘表面是通过利用更加迅速的低成本制造工艺(例如，激光切割或划痕和断裂工艺)来形成的非精确边缘12′。可将这些工艺选择性地应用于沿着基板边缘的位置处，诸如应用于每个正对齐零件(例如，脊基准零件650)的左侧和右侧，同时避免对于正对齐零件自身的任何损伤。尽管这些工艺可提供不太精确的边缘表面，但它们是可接受的，只要沿着相邻的边缘表面的最高点低于正对齐零件的高度即可。利用划片机的基板切割可能并不可行，因为在形成相邻的边缘表面时，锯片会切割穿过突起物基准零件。
图22和图23描绘了用于形成诸如图21中所示的脊基准零件之类的正对齐零件的快速低成本制造工艺。图22是用于形成多个纤维孔阵列基板610的玻璃片材630的部分视图。图23是图22中示出的玻璃片材630的近视图。
首先，通过诸如上述的精确激光损伤及蚀刻工艺之类的精确激光工艺穿过玻璃片材630的厚度形成一个或多个半圆形开口652a、652b、652c。这些半圆形开口652a、652b、652c距纤维孔阵列24(或透镜阵列)偏移了精确的偏移距离。可选择这一偏移距离使得所得的正对齐零件在制造之后将会落在基板之间的边界线上。可选择用于形成脊基准零件650的半圆形开口652a、652b、652c的宽度以紧密匹配通过选定的分离工艺(例如，激光切断或者划痕和断裂工艺)而在纤维孔阵列基板610之间产生的间隙。这确保了下基准零件的下凸部在分离之后可与上凹部接触并对齐。
其次，在图24中示出的后续步骤中，沿着围绕个体纤维孔阵列基板610a、610b、610c、和610d延伸的分离的切割线19应用基板分离工艺(例如，激光切断或者划痕和断裂工艺)。用于分离纤维孔阵列基板610a-610d的实现方案并未穿过半圆形开口652。可采用任一基板分离工艺，只要在分离之后仍保留精确正对齐零件(例如，脊基准零件650)即可。
图25图解了在完成一个或多个分离工序之后的示例纤维孔阵列基板610。图25的示例纤维孔阵列基板610具有基准切口612a、612b、和612c(即，负对齐零件)和配对的脊基准零件650a、650b、和650c两者。在图解的实施方式中，基准切口612a、612b、和612c具有平坦表面来代替图21至图23中示出的凹状表面。可通过改变开口652a-652c的形状来生成平坦表面。然而，应当理解的是，实施方式可以具有任一组合的圆形基准切口和/或矩形脊基准零件。
为了减少激光加工时间，可利用薄片玻璃来制作纤维孔阵列基板610。例如，纤维孔阵列基板610可以是200-300μm厚，但不限于此。由于孔阵列基板可被安装在诸如套圈端面之类的支撑表面上，因而它无需特别坚硬，由此能够实现薄片方案。
多个具有激光形成的正对齐零件和负对齐零件的纤维孔阵列基板可进行平铺或者镶嵌，从而形成以高产出率制造原本可能不切实际的更大阵列。纤维孔阵列基板660的阵列的部分组装示例示出在图26中，其中一个纤维孔阵列基板610a-610d(在这一部分组装的视图中未示出610b)上的正脊基准零件650接触相邻的纤维孔阵列基板610a-610d上的基准切口612。图27是图解个体脊基准零件650和相应的基准切口612之间的配对的近视图。利用这种方法，可组装大的纤维孔的阵列，其中孔中心横跨这些多个纤维孔阵列全部彼此精确地对齐。
激光损伤及蚀刻工艺也可用于产生同时提供正零件和负零件两者(例如，突起和切口两者)的对齐零件。图28图解了具有第一正弦对齐零件770a的示例第一纤维孔阵列基板710a，第一正弦对齐零件770a包括限定正对齐零件的突起物772a和限定负对齐零件的凹槽774a。第一正弦对齐零件与具有突起物772a和凹槽774b的第二纤维孔阵列基板710b的相应的第二正弦对齐零件770b配对。图29是配对的第一正弦对齐零件770a和第二正弦对齐零件770b的近透视图。正弦对齐零件的对称性允许其被用于围绕基于玻璃的光学基板的边缘的任一位置处，其中它可以以两性的模式(hermaphroditicmode)与另一基于玻璃的光学基板或套圈上的类似零件配对。这在可扩展系统的设计中提供了灵活性，这些系统可以针对不同的通道数应用以不同的方式进行布置，而无需担心上述的配对的正对齐零件和负对齐零件。
这些正弦对齐零件提供了相对长的倾斜表面，其有助于提供两个成对的基于玻璃的光学基板(在平行于基板边缘的方向上)的横向对齐。尽管其他对齐零件可提供这些长的倾斜表面，但它们通过增加突起物远离边缘的突起距离而如此。这些更大的突起物可能更差，并且在横向负载下更有可能失效。正弦对齐零件提供了以下优点：被更加良好地支撑且不太可能在组装时失效，同时在组装和配对期间提供了可媲美的横向对齐公差。
如有需要，可沿着共同的边缘并入正弦对齐零件和其他正和/或负对齐零件两者。图30示出了其中正弦对齐零件770和正脊基准零件750两者在相同边缘上的示例。
交错的对齐零件的具体情形(在其中激光铭刻同时在晶圆的两个相邻单元上写入正或突起对齐零件)的优点在于减少了部件分离所需的个体间断的单体化线的数量。在两个交错的对齐零件共用表面的情况下，对于激光单体化线的单个间断(对于正几何体而言最有可能的工序)释放了两个对齐零件，而非如具有离散孤立的单个对齐零件的情形一样只有一个。
正弦对齐零件是可彼此镶嵌以提供配对基板的精确对齐的对齐零件的无限类别中的一员。图31a-图31d提供了对齐零件的一些示例，它们提供了正对齐零件和负对齐零件两者。图31a图解了包括圆形正零件772-1和圆形负零件774-1的对齐零件770-1。图31b图解了限定具有三角形正零件772-2和三角形负零件774-2的v形槽基准的对齐零件。在其他示例中，对齐零件可以利用类似双重楔形榫的接口设计而制作成彼此互锁。图31c图解了具有弯曲的正零件772-3和弯曲的负零件774-3的楔形榫对齐零件770-3。图31d图解了具有楔状正对齐零件772-4和楔状负对齐零件774-4的楔形榫对齐零件770-4。
由于激光损伤及蚀刻工艺可产生在基板法线方向上移动的宽度变化的零件，因而也可制造其中榫元件和槽元件为锥形或楔形的互锁楔形榫接口。这允许基板在与来自于激光损伤及蚀刻区域的有限宽度的最小横向作用配对之后被锁在一起。诸如770-3和770-4之类的楔形榫对齐零件可在玻璃基板的前表面和/或背表面附近放大，以在平铺组装期间协助对齐楔形榫对齐零件。放大的零件像漏斗或锥形体一样操作，以将楔形榫对齐零件引导在一起。
在通过在单次操作中同时在两个相邻的基板上形成表面而利用在激光铭刻中耗费的最小量的时间来产生基准表面和/或对齐零件中也可具有一些效率。在制造共享的零件中耗费的时间被有效地减半，因为它被在所形成的两个边缘之间共享。可完成这样的一种方式是通过将相邻的基板上的正零件和负零件同时嵌套在一起。即，可例如通过切割矩形的三条边而在一个基板上制作正零件并在其相邻的基板上制作负零件，造成单次操作上的两个精确表面。这可通过在该零件的工作端处增加小的曲率来完善，以确保在投入使用时正零件对平坦表面的正接触和在投入使用时负零件对于弯曲表面的正接触。
也可制造相互嵌套的基板，使得只有部分的有用边缘被相邻的基板共享。这在这样的情形下是没错的：在正弦或任意形状中各自凸向两个相邻基板之一的正面的两个曲面被连接在一起，基板被这种正弦或任意形状所分离。在这种情形下，共享激光加工的时间负担的表面并非凸承载面本身，而是连接线或曲面的在单体化手段的锯口宽度内的任何部分。
图32图解了部分穿过玻璃片材830的厚度形成了激光损伤区域880的示例。在完成激光损伤之后，将玻璃片材830翻转并临时安装在用于切割的支撑基板889上，如图33a中所示。然后将划片机与激光损伤区域880粗糙地对齐，使得划片机的锯口向激光损伤区域880的左侧和右侧延伸足够的边距(例如，＞100μm)。设定锯的深度使其部分地切入激光损伤区域880中但没有完全切开玻璃片材。与激光损伤区域880粗糙地对齐的锯开的沟槽882源自切割操作，如图33b中所示。
然后将玻璃片材从支撑基底889移除并进行蚀刻以移除激光损伤的区域880，生产如图33c中所示一样的精确激光损伤的并且蚀刻的区域881。这种方法生产了多个玻璃基板(例如，透镜阵列基板和/或纤维孔阵列基板)，其中玻璃基板的边缘由激光损伤及蚀刻工艺和划片机工艺两者来限定。激光损伤及蚀刻边缘为相邻的玻璃基板的随后对齐提供了精确基准零件。这种方法减少了激光写入时间，因为利用激光损伤工艺仅需要形成基板边缘的一部分。或者，该工艺可通过首先提供浅激光损伤、然后蚀刻、再然后安装在用于切割的临时支撑基板上来实施。
现在参照图34，可围绕待与玻璃片材830分离的玻璃基板的整个边界提供浅激光损伤及蚀刻区域881。或者，也可在对齐零件区域885中仅应用浅激光损伤及蚀刻工艺，同时可利用诸如激光烧蚀或者划痕和断裂工艺之类的另一工艺来形成剩余边缘。
图35图解了利用以上参照图32至图34描述的浅激光损伤及蚀刻工艺制造的示例纤维孔阵列基板810。纤维孔阵列基板810例如包括通过划片机工艺形成的纤维孔阵列24、第一非精确边缘812a′、第二非精确边缘812b′、第三非精确边缘812c′、和第四非精确边缘812d′。纤维孔阵列基板810进一步包括第一精确边缘812a和第二精确边缘812b。第一非精确边缘812a′和第二非精确边缘812b′与第一精确边缘812a和第二精确边缘812b相交。由于激光损伤及蚀刻工艺较浅，因而第一精确边缘812a和第二精确边缘812b由壁架部817c来限定，如图36的近视图中所示。在图解的实施方式中，壁架部817包括被配置为第一基准切口到第三基准切口854a-854c的负对齐零件。设置了被配置为从第三非精确边缘812c′延伸的第一脊基准零件850a、和从第四非精确边缘812d′延伸的第二脊基准和第三脊基准850b、850c的正对齐零件。如图37中所示，这一实施方式的脊基准零件850a-850c并未延伸各自非精确表面的全部长度。
可通过对齐正对齐零件和负对齐零件而将多个纤维孔阵列基板或者透镜阵列基板堆叠在一起。图38图解了个体纤维孔阵列基板610a-610d的阵列860的部分组装视图(纤维孔阵列基板610b未示出在图38中)。脊基准零件650设置在相邻的纤维孔阵列基板的基准切口612内。可在诸如套圈端面或透镜阵列基板的阵列之类的另一光学部件上设置阵列860。
基于玻璃的光学基板上的精确边缘能够实现基于透镜的连接器部件的被动对齐。以下是利用精确边缘的三种不同的被动组装技术的简要概述。
图39是示例基于透镜的连接器组件1000，其包括被配置为套圈1090的连接器元件、被配置为套圈套管1095的外主体、具有透镜14的阵列的透镜阵列基板1010、和一个或多个光纤阵列1091。示例透镜阵列基板1010具有通过激光工艺以距位于围绕透镜阵列14的边界的透镜的光轴精确偏移距离a形成的精确边缘1012。作为非限制性示例，套圈1090是利用位于端面凹槽1092的底部处的纤维孔阵列1094制造的精确模塑的塑料套圈。也设置了纤维阵列空腔1093以接纳光纤阵列1091。使凹槽1092尺寸合适以接纳透镜阵列基板1010。凹槽1092也设有与围绕纤维孔阵列1094的边界的纤维孔的中心相距精确偏移距离a的侧壁基准1096。
当如箭头5所示将透镜阵列基板1010插入套圈端面凹槽1092中时，透镜中心与套圈1090的纤维孔阵列1094中保持的光纤的纤芯中心对齐。这导致来自于透镜阵列14的准直光束平行于透镜阵列基板1010的法线表面延伸。例如，粘合剂可被用于将透镜阵列基板1010保持在套圈端面凹槽1092中。
套圈1090在凹槽侧壁基准1096和套圈1090的外表面之间提供了精确偏移距离b。套圈外表面被设计为以另一间隙公差c放入套圈套管1095的通道1097中。套管的长度l(例如，5mm)与预期变化间隙公差c一起确保了套圈1090在套圈套管1095中的倾斜失齐将足以确保配对的连接器的扩展光束的低损耗耦合。与偏移距离b的变化组合的间隙公差c确保了光束的横向失齐足以提供扩展光束的低损耗耦合。也可设置旋转对齐键(未示出)以维持套圈1090在套圈套管1095中的旋转对齐。利用这种方法，两个透镜阵列套圈可在共同的套圈套管中彼此对齐，并具有低光学损耗。
图40图解了与图39的基于透镜的连接器组件1000类似的另一示例基于透镜的连接器组件1000′，不同之处在于套圈1090′并未包括纤维孔阵列。相反，基于透镜的连接器组件1000′包括具有纤维孔阵列24的纤维孔阵列基板1020。通过将透镜阵列基板1010与纤维孔阵列基板1020对齐来组装基于透镜的连接器组件1000′。通过将透镜阵列基板边缘1012和纤维孔阵列基板边缘1022两者挤压入提供平坦参照表面的共同临时夹具1029中来实施对齐。在对齐之后，可利用uv可固化的粘合剂将透镜阵列基板1010和纤维孔阵列基板1020连接在一起。这生产了在其中发射的光束垂直于透镜阵列基板表面的准直透镜阵列套圈。在粘合剂固化之后，移除临时对齐夹具1029。在优选实施方式中，用离型涂料或膜涂覆临时对齐夹具1029以防止uv可固化的粘合剂结合至临时对齐夹具1029。
然后如箭头5所示将纤维孔阵列基板1020插入套圈端面凹槽1092中，使得纤维孔阵列基板1020的精确边缘1022与凹槽侧壁基准1096对齐。设计套圈端面1025使其表面垂直于套圈的外表面。一个或多个光纤阵列1091穿过纤维阵列空腔1093′，并且将光纤阵列1091的个体光纤设置在纤维孔阵列24中。如以上参照图39所述，利用准直光束的横向失齐公差来控制凹槽侧壁基准1096和套圈外表面之间的偏移距离b。
现在参照图41的示例基于透镜的连接器组件1000″，透镜阵列基板1010的精确边缘1012被用于与套圈套管1095的内直径直接接触并对齐。因此，与标准陶瓷套圈类似地操作透镜阵列基板1010′的边界边缘1012，因为精确地控制了纤芯中心和外表面之间的距离。在这一示例中，光纤1192被保持在由套圈1090″提供的纤维孔阵列1094中。精确边缘1012也可包括简化将透镜阵列基板1010′插入套圈1090″中的工序的倒角或其他锥形边缘零件。这一实施方式的套圈1090″并非不得不提供精确的外表面，因为透镜阵列基板1010′的精确边缘1012已经提供了这一功能。这简化了例如(可以是注塑的)套圈1090″的设计和制造。可放松套圈1090″的外表面与套圈套管1095的内直径之间的间隙公差c(例如，2-5μm，取决于套圈1090″的长度)，同时仍然为通过透镜阵列基板1010′准直的光束提供足够的倾斜对齐。
现在将描述用于将具有精确边缘的一个或多个透镜阵列基板插入套圈端面凹槽中的示例组装工序。图42图解了具有端面凹槽1092的示例套圈1090的透视图。如有需要，可在围绕凹槽侧壁1096的位置处设置被配置为棱状正对齐零件1099的连接器对齐零件。示例套圈1090还包括用于在套圈对套圈的配对期间旋转键控的外表面通道1098。
参照图43，将纤维孔阵列基板1020和透镜阵列基板101插入端面凹槽1092中。纤维孔阵列基板1020和透镜阵列基板1010两者具有激光形成的对齐零件。基板的两个相邻边缘设有正对齐零件，同时剩余的两个边缘设有切口基准零件。特别是，透镜阵列基板1010和纤维孔阵列基板1020各自包括三个基准切口1054和三个脊基准零件1050。注意，凹槽侧壁1096的正对齐零件1099在图43中并未可视。
图44提供了端面视图，图45提供了在纤维孔阵列基板1020和透镜阵列基板1010已插入端面凹槽1092中之后套圈1090的透视图。凹槽侧壁1096的正对齐零件1099与透镜阵列基板1010和纤维孔阵列基板1020的相应的基准切口1050配对，同时透镜阵列基板1010和纤维孔阵列基板1020的脊基准零件1054接触裸露的(即，无零件的)凹槽侧壁1096。
可能难以精确地控制端面凹槽1092的宽度。如果正是这种情形，对于透镜阵列基板1010而言，端面凹槽1092可能要么过大要么过小。为了避免这一问题，可制造端面凹槽1092使其比必要的稍宽。在组装期间，透镜阵列基板1010偏向凹槽的两个相邻侧壁，导致透镜阵列基板1010的脊基准零件1054与凹槽侧壁1096接触并对齐。
如图46中所示，在连接器配对期间，布置第一套圈1090a中的第一透镜阵列基板1010a(在图46中不可视)，使其面向第二套圈1090b中的第二透镜阵列基板1010b。基于玻璃的光学基板和套圈上的各种精确边缘和对齐零件确保了在将两个套圈放置在共同的对齐套管1095中时对齐了耦合光束的光轴，如图47中所示。
通常由注塑的塑料或者陶瓷材料来制造纤维阵列套圈，其中套圈在距外圆柱表面偏移的精确间距上设有对齐孔的阵列。现在将描述利用精确激光损伤及蚀刻工艺来制造纤维阵列套圈的方法。图48提供了可耦接至套圈主体的基于玻璃的纤维阵列套圈1100的前视图。示例纤维阵列套圈1100包括在第一端面和第二端面之间延伸的对齐孔1124的阵列。在精确的x和y间距上激光形成了对齐孔1124的阵列。示例纤维阵列套圈1100具有圆形边界1112，但实施方式不限于此(例如，正方形、矩形、六边形、三角形等)。也可通过激光损伤及蚀刻工艺来制造圆形边界。纤维阵列套圈1100也包括在外表面处的纤维阵列套圈对齐零件1102(例如，切口)，其在将套圈插入套圈套管中时被用于套圈组件的倾斜键控，如以下更详细地描述一样。应当理解的是，在一些实施方式中，纤维阵列套圈对齐零件1102被配置为从纤维阵列套圈1100的边缘延伸的正零件。
如果可提供快速激光写入工艺，则纤维阵列套圈1100的长度可以较长(例如，5-10mm，延伸进页面中)以提供耦合的扩展光束的精确倾斜对齐。可通过围绕在一个或者两个端面附近的边缘1112利用精确激光写入工艺(例如，表面变化＜0.1-0.2μm)来减少写入时间。可利用产生更大的行程和不太精确的表面(即，更高的表面粗糙度，诸如1-5μm)的更加迅速的激光写入工艺来形成剩余的侧壁表面。这种更加粗糙且不太精确的表面形成为稍小于外直径，使得在将套圈组件插入套圈套管中时，更加粗糙且不太精确的表面未对套圈对齐产生作用。更一般而言，可以使表面粗糙度沿套圈轴向下移动而变化。本文中描述的精确边缘和/或对齐零件的表面粗糙度因形成精确边缘和/或对齐零件的蚀刻工序而小于非精确边缘的表面粗糙度。
为了减少总激光写入时间和加工成本，可优选用薄片玻璃(例如，0.5-1.0mm厚)制作纤维阵列套圈1100。如上所述针对长套圈利用粗糙和精细激光写入工艺的相同方法可用于进一步减少纤维阵列套圈1100的制造时间。
然而，由于准直光束的倾斜对齐可能仍然要求长套圈(例如，5-10mm)，因而另一种方法是利用上述的激光损伤及蚀刻工艺制造如图49中所示一样的额外单独的套圈环1200。套圈环1200可设有与上述的纤维阵列套圈1100相同的外表面零件，诸如精确圆形边缘1222和用于倾斜键控的环对齐零件1202(例如，切口)。应当理解的是，在优选实施方式中，环对齐零件1202被配置为从套圈环1200的边缘延伸的正零件。套圈环1200也包括中心开口1204，使中心开口1204的尺寸允许光纤阵列穿过套圈环1200进料。在一些实施方式中，套圈环1200也可在一个或两个端面上进行倒角。
在以下更详细描述的组装工序中，纤维阵列套圈1100被安装在套圈主体的一个端面上，该套圈主体可以是注塑的塑料套圈主体。图50提供了具有纤维阵列空腔1093的示例套圈主体1090的端面视图，示出了其外表面如何稍小于附接的纤维阵列套圈1100的边界。
现在将描述可用于基于透镜的连接器中的示例光学组件。现在参照图51，以横截面图解了被配置为透镜阵列套圈组件的示例光学组件1400。在这一示例中，利用对齐孔1124的激光损伤及蚀刻的阵列制造纤维阵列套圈1100，其中孔可具有或不具有便于插入光纤1192的锥形部1125。如图49中所示的套圈环1200附接至套圈主体1090的一个端面，套圈主体1090可由注塑的塑料来制作。一个或多个光纤带1091被剥开、穿过套圈环1200的开口1204和套圈主体1090的空腔1093进料、然后被插入对齐孔1124的阵列中。在一些实施方式中，纤维阵列套圈1100可具有倒角1117，使得前端面的面积小于后端面的面积以简化将纤维阵列套圈1100插入对齐套管(未示出)中。
接下来，例如，诸如通过使用uv可固化的粘合剂将纤维阵列套圈1100的端面附接至套圈主体1090的相应端面。粘合剂也可被用于填充套圈主体1090内部的空腔1093和套圈环1200的开口1204，完全包围裸露的纤维并且也提供用于光纤带1091的应变释放零件1300，如图52中所示。
经由切断和抛光来移除光纤1192延伸穿过对齐孔1124的阵列的任何过度长度1194，如图53中所示。将透镜阵列基板10与纤维阵列套圈1100的抛光端面1127对齐，使得透镜14的中心与插入对齐孔1124的阵列中的光纤1192的纤芯中心对齐。图54图解了图53中描绘的光学组件1400的等轴视图。注意，图54的等轴视图并未示出在纤维阵列套圈1100上的任选的倒角的边缘1117。
然后，例如利用uv可固化的粘合剂如图55和图56中所示一样将透镜阵列基板10附接至纤维阵列套圈1100。在图55的示例中，套圈1200包括倒角的边缘以在将套圈插入对齐套管1095中时防止套圈环1200的边缘卡住。
图57图解了一种设计变形，其中纤维阵列套圈1100′包括集成的透镜阵列14，而非将透镜阵列设置在单独的透镜阵列基板上。纤维阵列套圈1100′也进行了激光损伤及蚀刻以提供盲对齐孔1124′的阵列和与每个透镜相对的任选的锥形体1125。
套圈主体1090′可设置有稍大孔1093′的阵列以将裸露的光纤1192引导至盲对齐孔1124′的阵列。孔1093′可如图57中示出的一样长度可变、成排布置以产生在纤维插入工序期间允许连续的纤维带与套圈主体1090′的孔1093′对齐的阶梯结构1094。在一些实施方式中，可在套圈主体1090′中设置侧开口1302以在将光纤对齐并插入套圈主体1090′的孔1093′中期间实现光纤的视觉观测。
在图58中示出的另一实施方式中，套圈主体1090″以精确的间距设置了纤维对齐孔1308的阵列。将裸露的光纤1192插入纤维对齐孔1308的阵列中、用粘合剂结合在原位、然后切断并抛光以移除任何多余长度。主动地对齐具有精确激光形成的边缘1112″的透镜阵列基板1110、倒角的边缘1117和对齐零件1102，使得每个透镜14中心与光纤阵列中的每个光纤1192的每个纤芯对齐。然后利用uv可固化的粘合剂将透镜阵列基板1110附接至套圈主体1090″的端面。
对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下可做出各种改进和变形。由于本领域技术人员可想到所公开的实施方式并入有本公开内容的精神和实质的改进、组合、子组合和变形，因而本公开内容应当被解读为包括在随附权利要求书和它们的等同物的范围内的一切内容。
1.一种基于透镜的连接器组件，包括：
基于玻璃的光学基板，所述基于玻璃的光学基板包括：
在所述光学基板内的至少一个光学元件；和
位于所述基于玻璃的光学基板的边缘处的至少一个对齐零件；和
连接器元件，所述连接器元件包括具有内表面的凹槽，所述内表面包括至少一个连接器对齐零件，其中所述基于玻璃的光学基板放置于所述凹槽内，使得所述基于玻璃的光学基板的所述至少一个对齐零件啮合所述至少一个连接器对齐零件。
2.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件位于相对于所述至少一个光学元件沿着x方向和y方向的预定位置的0.4μm内。
3.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个光学元件包括透镜阵列。
4.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个光学元件包括纤维孔阵列。
5.如权利要求4所述的基于透镜的连接器组件，进一步包括具有透镜阵列的透镜阵列基板，其中所述透镜阵列基板耦接至所述基于玻璃的光学基板，使得所述透镜阵列与所述纤维孔阵列对齐。
6.如权利要求4所述的基于透镜的连接器组件，其中所述连接器元件包括具有纤维镗孔阵列的套圈。
7.如权利要求6所述的基于透镜的连接器组件，进一步包括设置在所述套圈的所述纤维镗孔阵列内和所述基于玻璃的光学基板的所述纤维孔阵列内的光纤阵列。
8.如权利要求4所述的基于透镜的连接器组件，其中：
所述连接器元件包括套圈套管；
所述光学组件进一步包括套圈，所述套圈包括纤维镗孔阵列；
所述光学组件进一步包括设置在所述纤维镗孔阵列内和所述基于玻璃的光学基板的所述纤维孔阵列内的光纤阵列；
并且所述套圈和所述基于玻璃的光学基板设置在所述套圈套管内。
9.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件的表面粗糙度小于所述基于玻璃的光学基板的所述边缘的表面粗糙度。
10.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个光学元件包括光学元件阵列。
11.如权利要求10所述的基于透镜的连接器组件，其中所述预定位置是相对于所述光学元件阵列中最接近于所述至少一个对齐零件的单个光学元件的。
12.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件存在于所述基于玻璃的光学基板的两个或更多个边缘上。
13.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件包括负对齐零件，并且所述至少一个连接器对齐零件包括正对齐零件。
14.如权利要求13所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件包括在所述光学基板的所述边缘处的基准切口，并且所述至少一个连接器对齐零件包括突起。
15.如权利要求13所述的基于透镜的连接器组件，其中所述基准切口是矩形、v形槽、或半圆形。
16.如权利要求13所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件包括在所述基于玻璃的光学基板的一个或多个角处的四分之一圆形切口。
17.如权利要求16所述的基于透镜的连接器组件，其中所述四分之一圆形切口位于第一角处和与所述第一角斜对角的第二角处。
18.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件是正对齐零件并且所述至少一个连接器对齐零件是负对齐零件。
19.如权利要求18所述的基于透镜的连接器组件，其中所述正对齐零件包括半圆形突起。
20.如权利要求18所述的基于透镜的连接器组件，其中所述正对齐零件包括矩形突起。
21.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件包括至少一个正对齐零件和至少一个负对齐零件。
22.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件包括在第一边缘处的至少一个正对齐零件和在第二边缘处的至少一个负对齐零件。
23.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件包括正零件和负零件两者。
24.如权利要求23所述的基于透镜的连接器组件，其中所述至少一个对齐零件包括正弦对齐零件。
25.如权利要求1所述的基于透镜的连接器组件，其中所述基于玻璃的光学基板包括在所述边缘处的壁架部，并且所述至少一个对齐零件位于所述壁架部内。
26.一种制造基于玻璃的光学基板的方法，所述方法包括：
通过将激光光束施加至玻璃片材而在所述玻璃片材内形成至少一个激光损伤区域，其中所述至少一个激光损伤区域至少部分地限定至少一个对齐零件；
在蚀刻液中蚀刻所述玻璃片材以移除一部分所述基于玻璃的光学基板，由此限定所述至少一个对齐零件；和
从所述玻璃片材单体化至少一个基于玻璃的光学基板，使得所述至少一个对齐零件位于所述基于玻璃的光学基板的边缘处。
27.如权利要求26所述的方法，其中：
所述至少一个激光损伤区域包括沿着多个相交的切割线的多个损伤区域；并且
从所述玻璃片材单体化所述至少一个基于玻璃的光学基板包括通过沿着所述多个相交的切割线切割所述玻璃片材来将多个基于玻璃的光学基板单体化。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述切割通过应用划片机来执行。
29.如权利要求26所述的方法，其中所述切割通过沿着所述多个相交的切割线施加切割激光光束、然后沿着所述多个相交的切割线施加弯曲力来执行。
30.如权利要求26所述的方法，其中所述至少一个损伤区域是矩形、菱形、或圆形。
31.如权利要求26所述的方法，其中所述至少一个对齐零件是负对齐零件。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述至少一个对齐零件包括在所述光学基板的边缘处的基准切口。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述基准切口是矩形、v形槽、或半圆形。
34.如权利要求32所述的方法，其中所述至少一个对齐零件包括在所述基于玻璃的光学基板的一个或多个角处的四分之一圆形切口。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述四分之一圆形切口位于第一角处和与所述第一角斜对角的第二角处。
36.如权利要求26所述的方法，其中所述至少一个对齐零件是正对齐零件。
37.如权利要求26所述的方法，其中所述至少一个对齐零件包括正零件和负零件两者。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述至少一个对齐零件包括正弦对齐零件。
39.如权利要求26所述的方法，其中从所述玻璃片材单体化所述基于玻璃的光学基板的切割仪器在通过蚀刻所述玻璃片材而形成的开口的每一侧上切割所述玻璃片材，使得所述至少一个对齐零件是正对齐零件。
40.如权利要求26所述的方法，其中：
在玻璃片材内形成所述至少一个激光损伤区域包括围绕限定所述基于玻璃的光学基板和所述至少一个对齐零件的边界施加激光光束，并且所述损伤区域部分地从所述玻璃片材的第一表面延伸进所述玻璃片材的厚度中；和
从所述玻璃片材单体化所述至少一个基于玻璃的光学基板包括在所述玻璃片材的第二表面上施加切割仪器，所述切割仪器沿着所述边界和所述至少一个对齐零件切割所述玻璃片材至达到所述至少一个激光损伤区域和在蚀刻所述玻璃片材之后的开口之一的深度；并且
所述基于玻璃的光学基板包括在所述边缘处的壁架部，并且所述至少一个对齐零件位于所述壁架部内。
技术总结