專利名稱：光傳輸組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳輸組件及其制造方法，特別是涉及具有形成有光回路的光學(xué)元件和將光纖與光學(xué)元件結(jié)合起來的光結(jié)合單元的光傳輸組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著光通信的高速進(jìn)展，因而謀求其通信速度的高速化及傳輸容量的大容量化。作為可與此相應(yīng)的光通信方法，多采用使用多個(gè)波長(zhǎng)的光來進(jìn)行多路傳送的波分多路復(fù)用通信技術(shù)(WDM)。對(duì)該波分多路復(fù)用通信技術(shù)來說，需要對(duì)波長(zhǎng)間隔在1nm以下的光進(jìn)行合波和分波，因此，在用于WDM的光學(xué)部件中，與此相應(yīng)也需要高精度化。
眾所周知，在光通信中，在由光纖組成的傳輸線路內(nèi)可插入各種光學(xué)元件(參照專利文獻(xiàn)1-日本特開平5-264862號(hào))。作為該光學(xué)元件，能夠大量生產(chǎn)的可高集成化的波導(dǎo)部件受到注目，其中，由于平面光波回路(PLC)能與光傳輸損失低的光纖進(jìn)行低損失的連接，并且，能夠集成多種光學(xué)功能，因而對(duì)其更寄予后望。
因此，要進(jìn)行高速且大容量的光通信，需要對(duì)形成有PLC的PLC基板和光纖進(jìn)行光學(xué)地連接。該P(yáng)LC基板和光纖的連接用光纖陣列進(jìn)行，在光纖陣列和PLC基板安裝之間通過光路形成樹脂進(jìn)行連接。
以前，可形成平面光波回路(PLC)的光學(xué)元件利用石英或硅硼酸耐熱玻璃(Pyrex，注冊(cè)商標(biāo))等構(gòu)成，但近年來，由于小型、輕量化及容易制造等，通過在硅基板上疊層折射率不同的聚合物樹脂，通過形成芯及金屬包層來形成平面光波回路(PLC)的光學(xué)元件被開發(fā)出來。
圖8表示原來的一個(gè)例子的立體圖，圖9表示原來的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
光傳輸組件10做成具有光學(xué)元件30、和將光纖11、12、13與光學(xué)元件30結(jié)合起來的光纖陣列21、22的結(jié)構(gòu)。
光纖11被保持在光纖陣列21上，光纖11的一個(gè)端面從箭頭X2方向的端面露出來。光纖12、13被保持在光纖陣列22上，光纖12、13的一個(gè)端面從光纖陣列22的箭頭X1方向的端面露出來。還有，光纖陣列21、22由例如石英或玻璃材料構(gòu)成。光學(xué)元件30利用光路形成材料41粘接在光纖陣列21在箭頭X2方向的端面上，從而使光纖11的端面和在光學(xué)元件30上形成的了光路的端面一致。另外，光學(xué)元件30利用光路形成材料42粘接在光纖陣列22的箭頭X1方向的端面上，從而使光纖12、13的端面和在光學(xué)元件30上形成了光路的端面一致。
其次，對(duì)光學(xué)元件30進(jìn)行說明。
圖10表示光學(xué)元件30的立體圖。
光學(xué)元件30是使入射的光分波并使之從多個(gè)輸出波導(dǎo)光路輸出的光學(xué)元件，它由基板31、下部金屬包層32、芯33、上部金屬包層34構(gòu)成?；?1由例如硅(Si)基板構(gòu)成。下部金屬包層32、芯33、上部金屬包層34是通過在基板31上疊層樹脂等來形成。
對(duì)光學(xué)元件30的制造方法進(jìn)行說明。
光學(xué)元件30首先在基板31上形成下部金屬包層32。下部金屬包層32由例如氟化聚酰亞胺等透明樹脂構(gòu)成。氟化聚酰亞胺做成的下部金屬包層32在例如通過旋轉(zhuǎn)涂層法等在基板31上形成聚酰胺酸等的層之后，通過加熱處理使之亞胺化來形成。
其次，在下部金屬包層32上形成芯33。芯33構(gòu)成波導(dǎo)光路，它由與下部金屬包層32、上部金屬包層34相同的氟化聚酰亞胺構(gòu)成。還有，對(duì)芯33的樹脂成分進(jìn)行調(diào)整使得它與下部金屬包層32、上部金屬包層34的折射率不同。例如，將下部金屬包層32、上部金屬包層34的折射率設(shè)為n1、芯33的折射率設(shè)為n2時(shí)，對(duì)構(gòu)成樹脂的成分進(jìn)行調(diào)整使得n1＜n2。
此外，折射率n1、n2被設(shè)定成例如n1＝1.525、n2＝1.531。
芯33的形成是首先同樣利用旋轉(zhuǎn)涂層法等在下部金屬包層32上形成聚酰胺層后，通過加熱處理使之亞胺化，形成透明樹脂層。其次，對(duì)光刻膠進(jìn)行圖案成形，例如，利用反應(yīng)離子刻蝕(RIE-reactive ion etching，)裝置等進(jìn)行干刻，刻蝕直到下部金屬包層32露出的程度。這時(shí)，光刻膠形成圖案部分未被刻蝕，其下部的透明樹脂層剩余下來。隨后，除去剩余下來的光刻膠。通過以上步驟，形成具有所要求的圖案的芯33。還有，這時(shí)，芯33形成到例如與光纖11、12、13的直徑大致相同、厚度為9～10μm左右。
其次，形成覆蓋芯33的側(cè)面及上表面的上部金屬包層34。上部金屬包層34由與下部金屬包層32相同的氟化聚酰亞胺構(gòu)成，調(diào)整其成分使之具有與下部金屬包層32相同的折射率n1。上部金屬包層34是利用旋轉(zhuǎn)涂層等形成聚酰胺酸的層之后，進(jìn)行加熱處理，使聚酰胺酸被亞胺化而形成的。
如上那樣，就形成了在基板31上具有所要求圖案的導(dǎo)波光路的光學(xué)元件30。
此外，對(duì)于在硅基板上形成了折射率不同的聚合物樹脂的光學(xué)元件30來說，由于折射率的影響大，而不能夠在上面、側(cè)面、底面形成樹脂材料等。在光學(xué)元件30的周圍形成樹脂材料等的話，通過芯33的光就受到損失。因此，如圖8、圖9所示，僅在光學(xué)元件30的端面進(jìn)行與光纖陣列21、22的結(jié)合。
然而，原來在硅基板上形成的光傳輸組件10由于光學(xué)元件30的端面的面積小，所以，與光纖陣列30的結(jié)合面積小，從而會(huì)有光纖陣列21、22和光學(xué)元件30的結(jié)合變得脆弱等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于以上各點(diǎn)而提出來的，其目的是提供能夠以最小限的光的損失來強(qiáng)化光纖陣列和光學(xué)元件的結(jié)合的光傳輸組件及其制造方法。
本發(fā)明是具有形成有光回路33的光學(xué)元件30和將光纖11、12、13與光學(xué)元件30結(jié)合起來的光結(jié)合單元21、22的光傳輸組件，其特征在于，具有局部或全部填充光學(xué)元件30和光結(jié)合單元21、22的結(jié)合部分的周圍并使其硬化來增強(qiáng)光學(xué)元件30和光結(jié)合單元21、22的結(jié)合的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)111、112、211、212、221、222、311、312、321、322。
其特征在于，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)111、112、211、221、222、311、312、321、322由構(gòu)成光學(xué)元件的材料及構(gòu)成光結(jié)合單元的材料及比結(jié)合光學(xué)元件和光結(jié)合單元的光路形成樹脂的硬度更低的樹脂材料構(gòu)成。
其特征在于，構(gòu)成增強(qiáng)結(jié)構(gòu)111、112、211、221、222、311、312、321、322的樹脂材料的楊氏模量在約9.0×109以下。
其特征在于，構(gòu)成增強(qiáng)結(jié)構(gòu)111、112、211、221、222、311、312、321、322的所述樹脂材料的楊氏模量在約1.0×104以上。
其特征在于，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)111、112、211、221、222、311、312、321、322在光學(xué)元件30和光結(jié)合單元21、22的結(jié)合部分做成角鑲。
另外，本發(fā)明的光傳輸組件的制造方法，用于制造具有形成了光回路33的光學(xué)元件30和將光纖11、12、13與該光學(xué)元件30結(jié)合的光結(jié)合單元21、22的光傳輸組件，其特征在于，具有以下工序利用光路形成樹脂41、42將光學(xué)元件30和光結(jié)合單元21、22結(jié)合起來的結(jié)合工序；在結(jié)合工序中用光路形成樹脂41、42將光學(xué)元件30和光結(jié)合單元21、22結(jié)合起來后，用樹脂局部或全部填充光學(xué)元件30和光結(jié)合單元21、22的結(jié)合部分的周圍并使之硬化來形成增強(qiáng)光學(xué)元件30和光結(jié)合單元21、22的結(jié)合的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)111、112、211、221、222、311、312、321、322的增強(qiáng)工序。
還有，上述參照符號(hào)是為了使說明書易于理解而使用的，權(quán)利要求的范圍不受它們的限定。
采用本發(fā)明，具有以下優(yōu)點(diǎn)，通過用樹脂局部或全部填充光學(xué)元件和光結(jié)合單元的結(jié)合部分的周圍并使之硬化來設(shè)置增強(qiáng)光學(xué)元件和光結(jié)合單元的結(jié)合的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，能夠把光的損失抑制到最小限度，同時(shí)能增強(qiáng)光學(xué)元件和光結(jié)合單元的結(jié)合。


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施例的立體圖。
圖2是本發(fā)明的第1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示光的損失相對(duì)于增強(qiáng)部的楊氏模量的特性圖。
圖4是本發(fā)明的第2實(shí)施例的立體圖。
圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明的第3實(shí)施例的立體圖。
圖7是本發(fā)明的第3實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是原來的一個(gè)例子的立體圖。
圖9是原來的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是光學(xué)元件30的立體圖。
具體實(shí)施例方式
第1實(shí)施例圖1表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的立體圖，圖2表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。圖中，對(duì)與圖8、圖9相同的構(gòu)成部分采用相同的符號(hào)，省略其說明。
本實(shí)施例的光傳輸組件100在光纖陣列21和光學(xué)元件30的結(jié)合部分的周圍設(shè)有角鑲狀增強(qiáng)部111，做成在光纖陣列22和光學(xué)元件30的結(jié)合部分的周圍形成增強(qiáng)部112的結(jié)構(gòu)。還有，光纖陣列21、22相當(dāng)于權(quán)利要求書中所述的光結(jié)合單元。
增強(qiáng)部111由構(gòu)成光學(xué)元件30的樹脂材料、構(gòu)成光纖陣列21的樹脂材料及比把光學(xué)元件30和光纖陣列21結(jié)合起來的光路形成樹脂41的硬度更低的樹脂，例如硅系的樹脂材料構(gòu)成。
圖3是表示光的損失相對(duì)于增強(qiáng)部111、112的楊氏模量的特性圖。
光的損失相對(duì)于增強(qiáng)部111、112的楊氏模量表現(xiàn)出如圖3所示的特性。例如，作為構(gòu)成增強(qiáng)部111、112的樹脂材料，通過使用硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料，從實(shí)驗(yàn)上確認(rèn)了光學(xué)元件30和光纖陣列21、22的結(jié)合部分的光的損失變小。
采用本實(shí)施例，通過在光纖陣列21、22和光學(xué)元件30的結(jié)合部分的周圍形成角鑲狀的增強(qiáng)部111、112，能夠強(qiáng)化光纖陣列21、22和光學(xué)元件30的結(jié)合。這時(shí)，通過利用硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的硅系樹脂來構(gòu)成增強(qiáng)部111、112，就能夠把光的損失抑制到最小限。
其次，對(duì)本實(shí)施例的光傳輸組件100的制造方法進(jìn)行說明。
首先，通過光路形成樹脂41使光學(xué)元件30在箭頭X1方向的端面和光纖陣列21面對(duì)面從而使相互的光路一致，并使光路形成樹脂41硬化。同樣，通過光路形成樹脂42使光學(xué)元件30在箭頭X2方向的端面和光纖陣列22面對(duì)面從而使相互的光路一致，并使光路形成樹脂42硬化。如上那樣，在光學(xué)元件30的箭頭X1、X2方向?qū)⒐饫w陣列21、22粘接在兩個(gè)端面上。
其次，在光學(xué)元件30在箭頭X1方向的端面和光纖陣列21的結(jié)合部分的周圍，環(huán)繞其全周長(zhǎng)填充增強(qiáng)用樹脂材料，進(jìn)行加成縮合反應(yīng)，例如，通過加熱、紫外線照射等使其硬化，形成增強(qiáng)部111。同樣，在光學(xué)元件30在箭頭X2方向的端面和光纖陣列22的結(jié)合部分的周圍，環(huán)繞其全周長(zhǎng)填充增強(qiáng)用樹脂材料，進(jìn)行加成縮合反應(yīng)，例如，通過加熱、紫外線照射等使其硬化，形成增強(qiáng)部112。如上那樣，在環(huán)繞光學(xué)元件30在箭頭X1、X2方向的兩個(gè)端面和光纖陣列21、22的結(jié)合部分的周圍的全周長(zhǎng)形成增強(qiáng)部111、112。
這時(shí)，由于增強(qiáng)部111、112在光學(xué)元件30和光纖陣列21的結(jié)合部分，由光的損失為最小的硬度，即，楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料構(gòu)成，所以，使光學(xué)元件30和光纖陣列21的結(jié)合部分及其周圍光的損失最小，同時(shí)能夠強(qiáng)化光學(xué)元件30和光纖陣列21的結(jié)合。
第2實(shí)施例圖4表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的立體圖，圖5表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。圖中，對(duì)與圖8、圖9相同的構(gòu)成部分采用相同的符號(hào)，省略其說明。
本實(shí)施例的光傳輸組件200，其形成增強(qiáng)部211、212、221、222的地方與第1實(shí)施例不同。
增強(qiáng)部211由硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料構(gòu)成，沿光學(xué)元件30和光纖陣列21在箭頭Z1方向的整個(gè)邊填充成角鑲狀，然后硬化。增強(qiáng)部212由硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料構(gòu)成，沿光學(xué)元件30和光纖陣列21在箭頭Z2方向的整個(gè)邊填充成角鑲狀，然后硬化。
增強(qiáng)部221由硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料構(gòu)成，沿光學(xué)元件30和光纖陣列22在箭頭Z1方向的整個(gè)邊填充成角鑲狀，然后硬化。增強(qiáng)部222由硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料構(gòu)成，沿光學(xué)元件30和光纖陣列22在箭頭Z2方向的整個(gè)邊填充成角鑲狀，然后硬化。
在本實(shí)施例中，通過僅在光學(xué)元件30和光纖陣列21、22在箭頭Z1、Z2方向的邊上形成增強(qiáng)部211、212、221、222，就能夠降低增強(qiáng)部211、211、221、222所導(dǎo)致的光的損失。
第3實(shí)施例圖6表示本發(fā)明的第3實(shí)施例的立體圖，圖7表示本發(fā)明的第3實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。圖中，對(duì)與圖8、圖9相同的構(gòu)成部分采用相同的符號(hào)，省略其說明。
本實(shí)施例的光傳輸組件300，其形成增強(qiáng)部311、312、321、322的地方與第1、第2實(shí)施例不同。
增強(qiáng)部311由硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料構(gòu)成，在光學(xué)元件30和光纖陣列21在箭頭Y1方向的一端的邊上填充成角鑲狀，然后硬化。增強(qiáng)部312由硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料構(gòu)成，在光學(xué)元件30和光纖陣列21在箭頭Y2方向的一端的邊上填充成角鑲狀，然后硬化。
增強(qiáng)部321由硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料構(gòu)成，在光學(xué)元件30和光纖陣列22在箭頭Y1方向的一端的邊上填充成角鑲狀，然后硬化。增強(qiáng)部322由硬化時(shí)的楊氏模量大約為1.0×104～9.0×109的樹脂材料構(gòu)成，在光學(xué)元件30和光纖陣列22在箭頭Y2方向的一端的邊上填充成角鑲狀，然后硬化。
在本實(shí)施例中，通過僅在光學(xué)元件30和光纖陣列21、22在箭頭Y1、Y2方向的邊上形成增強(qiáng)部311、312、321、322，就能夠進(jìn)一步降低增強(qiáng)部311、312、321、322所導(dǎo)致的光的損失。
還有，在本實(shí)施例中，作為光學(xué)元件30的一個(gè)例子，雖以光具有2個(gè)分支的結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件為例進(jìn)行了說明，但光學(xué)元件30并不限于此，本發(fā)明當(dāng)然也能夠使用于各種各樣的光學(xué)元件。
權(quán)利要求
1.一種光傳輸組件，具有形成了光回路的光學(xué)元件和將光纖與該光學(xué)元件結(jié)合的光結(jié)合單元，其特征在于，具有局部或全部填充所述光學(xué)元件和所述光結(jié)合單元的結(jié)合部分的周圍并使其硬化來增強(qiáng)所述光學(xué)元件和所述光結(jié)合單元的結(jié)合的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光傳輸組件，其特征在于，所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)由構(gòu)成所述光學(xué)元件的材料和構(gòu)成所述光結(jié)合單元的材料及比結(jié)合所述光學(xué)元件和所述光結(jié)合單元的光路形成樹脂的硬度更低的樹脂材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光傳輸組件，其特征在于，構(gòu)成所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的所述樹脂材料的楊氏模量在約9.0×109以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光傳輸組件，其特征在于，構(gòu)成所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的所述樹脂材料的楊氏模量在約1.0×104以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中層任何一項(xiàng)所述的光傳輸組件，其特征在于，所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)在所述光學(xué)元件和所述光結(jié)合單元的結(jié)合部分做成角鑲。
6.一種光傳輸組件的制造方法，用于制造具有形成了光回路的光學(xué)元件和將光纖與該光學(xué)元件結(jié)合的光結(jié)合單元的光傳輸組件，其特征在于，具有以下工序利用光路形成樹脂將所述光學(xué)元件和所述光結(jié)合單元結(jié)合起來的結(jié)合工序；在所述結(jié)合工序中用光路形成樹脂將所述光學(xué)元件和所述光結(jié)合單元結(jié)合起來后，用樹脂局部或全部填充所述光學(xué)元件和所述光結(jié)合單元的結(jié)合部分的周圍并使之硬化來形成增強(qiáng)所述光學(xué)元件和所述光結(jié)合單元的結(jié)合的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有形成了光回路的光學(xué)元件及將光纖與光學(xué)元件結(jié)合起來的光結(jié)合單元的光傳輸組件及其制造方法，其目的在于提供一種能夠以最小限的光的損失來強(qiáng)化光纖陣列和光學(xué)元件的結(jié)合的光傳輸組件及其制造方法。本發(fā)明是具有形成了光回路(33)的光學(xué)元件(30)及將光纖(11、12、13)與光學(xué)元件(30)結(jié)合起來的光結(jié)合單元(21、22)的光傳輸組件，其特征在于，具有用樹脂局部或全部填充光學(xué)元件(30)和光結(jié)合單元(21、22)的結(jié)合部分的周圍并使其硬化來增強(qiáng)光學(xué)元件(30)和光結(jié)合單元(21、22)的結(jié)合的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(111、112、211、212、221、222、311、312、321、322)。
文檔編號(hào)H04J14/02GK1773317SQ20051005102
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者小野位 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社