什么是FA(Fiber Array),加工FA有哪些技术难度?

一、什么是 FA(Fiber Array)

Fiber Array(光纤阵列),一般是指按照一定间距(Pitch)将多根光纤(通常是单模或多模光纤)精确排布并固定在 V-Groove 基板(V槽阵列基板) 上的光纤组件。

  • 常见的规格有 4芯、8芯、12芯、16芯、32芯等。

  • Pitch(光纤中心间距)常用 127 μm250 μm,以匹配 MT 端面或硅光芯片。

  • FA 是硅光(SiPh)、光模块、PLC 分路器、AWG、光开关等器件里的 输入/输出接口

它的本质作用是:把单根光纤转化为阵列化接口,便于与光波导芯片或阵列端口对接耦合。

二、加工 FA 的主要流程

  1. V-Groove 基板加工

    • 通常用硅基片,采用光刻 + 湿法刻蚀(KOH)得到高精度 V 槽。

    • 槽间距要控制在 ±0.5 μm 甚至更小。

  2. 光纤放置与定位

    • 将光纤放入 V 槽,并通过端面对准定位治具控制位置。

    • 要保证每根光纤与槽的紧密贴合,同时保持 Pitch 精度。

  3. 粘接固定(胶水封装)

    • 使用低收缩、低挥发的 UV 胶或环氧胶。

    • 胶水需要光学性能稳定,固化时应避免应力导致光纤偏移。

  4. 端面研磨与抛光

    • 固定后对光纤端面进行切割、研磨和抛光。

    • 表面要求光洁无划痕,平整度和角度严格控制(常见 8° 斜角,减少反射)。

  5. 检测与测试

    • 包括 Pitch 精度、光纤高度、端面质量。

    • 光学测试:插入损耗(IL)、回波损耗(RL)。

三、加工 FA 的技术难点

  1. Pitch 精度控制

    • 光纤与芯片/MT 端的对接误差要 <1 μm,否则耦合损耗大幅上升。

  2. 光纤定位与胶水收缩

    • 胶水在固化时可能产生收缩,导致光纤位置漂移。

    • 需要控制工艺窗口,或者选用低收缩胶水。

  3. 端面研磨抛光

    • 光纤端面的角度、平整度要求极高。

    • 研磨角度(如 8°)不均匀会导致反射和插损。

  4. 热稳定性与长期可靠性

    • 光纤与硅基热膨胀系数不同,热循环可能导致位置偏移。

    • 胶水老化也会影响长期稳定性。

  5. 批量一致性

    • 做单个还好,量产时每一片 Pitch、端面、损耗都要保持一致,非常考验工艺稳定性。

  6. 高芯数阵列加工

    • 芯数越多,累积误差越大。

    • 例如 32 芯 Pitch 误差累计后,最边缘光纤可能与设计偏差数 μm,需要补偿设计或工艺控制。

四、总结

  • FA 是光模块/硅光中最关键的连接接口。

  • 加工难度集中在:Pitch 精度、胶水控制、端面研磨、批量一致性

  • 高端厂商(日本、中国台湾)在工艺稳定性和良率上优势明显。

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