专利名称：光波导模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及光波导模块，尤其涉及利用粘结剂将光波导元件和光纤端部的光纤阵列进行光学和机械连接所构成的光波导模块。
背景技术：
对于光波导模块而言，必不可少的光学特性是当光在光波导元件和光纤阵列的连接部分传播时受到的光学损失要小。为此，必须在粘结后保持光纤的芯线和光波导元件的光波导处于中心一致的状态。
因此，粘结是破坏光纤的芯线和光波导元件的光波导的中心一致的状态的重要原因。这是因为包含以下许多不稳定的因素，即粘结剂在固化过程中引起收缩、而且粘结剂的扩展状况随着制品的不同由固化的粘结剂形成的粘结剂部分的形状等易于出现参差不齐的情况。而且，光波导模块中光波导元件的端面和光纤阵列的端面相接触的部分为面积狭窄的部分，粘结剂部分的形状等的参差不齐对芯线的吻合具有极大的影响。
因此，必须使粘结剂具有固定的量，平稳地处于固定的位置，尽可能地使粘结剂部分的形状形成理想的形状，从而使粘结状态实现稳定。
因此，应使粘结剂定位，使其具有固定的量，平稳地处于固定位置。
图13及图14表示以往的光波导模块1。多条光纤2的端部通过光纤阵列10排列并固定。光纤阵列10由上面并列形成V形槽的底座部件11和盖板12构成，光纤2的芯线2a的端部嵌合在底座部件11上的V形槽11a中处于被定位的状态并以被粘结的盖板12覆盖固定。13为粘结剂层。高分子光波导元件5的结构为在基板6的上面形成由高分子层构成的光波导7。底座部件11的端面11b及基板6的端面6a都为镜面状的平面。
光纤阵列10和高分子光波导元件5的芯线2a和光波导7处于中心一致的状态，通过使底座部件11的端面11b和基板6的端面6a对接，端面11b和端面6a通过由固化的粘结剂构成的粘结剂部分20粘结而成。
理想的粘结剂部分的结构为，对接的端面11b和端面6a之间的整个表面接触，并且，沿对接的部分的上边、下边、右边、左边所见到的对接部分均相同。将该所见到的对接部分称为粘结剂带(Fillet)。
以上所述的背景技术可见专利文献1-日本特开平5-196838号公报。
底座部件11的端面11b及基板6的端面6a都为镜面而且经平面精加工。因此，在底座部件11的端面11b和基板6的端面6a处于对接状态下，在端面11b和端面6a之间难于形成滞留粘结剂的空间。这样，由于端面11b和端面6a处于难于形成滞留粘结剂的空间的状况下，在对接时所施加的负荷的方向与理想的方向有微小偏差，粘结剂的定位就会错动、粘结剂部分的形状也会发生改变。即，过去的结构难于使粘结剂的定位可靠。
因此，根据粘结作业时的状况，粘结剂部分的形状成为如图15(A)、(B)及图16(A)、(B)所示的各种形式。图15(A)、(B)是粘结剂集中到上方的情况，粘结剂部分20A在端面11b和端面6a之间的部分20A1未充满，而且在高分子光波导元件5的上面一侧具有多挤出的粘结剂带20A2。相反，图16(A)、(B)是粘结剂集中在下边的情况，粘结剂部分20B在端面11b和端面6a之间的部分20B1未充满，而且在高分子光波导元件5的下面一侧具有多挤出的粘结剂带20B2。图15(A)、(B)的场合，光纤阵列10和高分子光波导元件5具有与倒V字形相反的倾向，图16(A)、(B)的场合，光纤阵列10和高分子波导元件5具有与V字形相反的倾向。另外，也有粘结剂集中于左侧或右侧的情况。因此，组装好的光波导模块中由于纤芯中心一致的状态不佳可导致光学损失增大，合格率降低，可靠性不好。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种解决了上述问题的光波导模块。
为了解决上述问题，本发明的光波导模块的结构是光波导元件的光波导的端部露出的端面和光纤的多条芯线的端部露出的光纤阵列的端面通过介于其间的粘结剂粘结，其特征是，将光波导元件的端面51a和光纤阵列的端面41b都做成粗面的结构。
采用本发明，在相对的粗面之间形成极狭窄的间隙，该间隙沿着整个相对的端面形成开放的、确定的间隔。该间隙提供了粘结剂可滞留的部分，从而可促使粘结剂定位稳定。这样，可稳定地形成具有理想形状的粘结剂部分。
图1是表示本发明实施例1的光波导模块的立体图。
图2是表示使图1中的光纤阵列和高分子光波导元件相对置的立体图。
图3是图1的光波导模块的剖视图。
图4是表示图1的光波导模块的粘结剂部分的立体图。
图5是表示本发明的实施例2的光波导模块的立体图。
图6是表示使图4中的光纤阵列和高分子光波导元件相对置的同时，表示光纤阵列的端面的形状图。
图7是图4的光波导模块的剖视图。
图8是表示图4的光波导模块的粘结剂部分的立体图。
图9是表示本发明的实施例3的光波导模块的立体图。
图10是表示使图9中的光纤阵列和高分子光波导元件相对置的立体图。
图11是图9的光波导模块的剖视图。
图12是表示图9的光波导模块的粘结剂部分的立体图。
图13是表示过去的光波导模块的立体图。
图14是使图13中的光纤阵列和高分子光波导元件相对的立体图。
图15是表示图13的光波导模块的粘结剂部分的一种问题的例子图。
图16是表示图13的光波导模块的粘结剂部分的另一种问题的例子图。
具体实施例方式
下面，对本发明的实施例进行说明。
图1和图3表示本发明的实施例1的光波导模块30。图1是立体图，图3是剖切表示连接部分的纵剖主视图，图2表示使光波导元件和光缆的连接部分相对置的情况。Z1-Z2为长度方向，X1-X2为宽度方向，Y1-Y2为高度方向。
多条光纤2的端部通过光纤阵列40排列固定。光纤阵列40由上面并列形成V形槽的底座部件41和盖板42构成，光纤2的芯线2a的端部在与底座部件41的V形槽41a嵌合并定位的状态下，利用被粘结的盖板42覆盖并固定。43为粘结层。
高分子光波导元件50的结构为，在基板51的上表面形成由树脂材料制成的高分子层形成的光波导52。
光纤阵列40的底座部件41的端面41b和高分子光波导元件50的基板51的端面51b均为平面，并且为平均粗糙度Ra为例如0.2μm±0.1μm的粗面。盖板42的端面42a也为粗面。这些粗面通过进行研磨机械加工形成。此外，也可以采用如下方法来代替机械加工形成粗面，即离子研磨、等离子蚀刻等干蚀刻，或者使用NF或NH4F的化学湿蚀刻。
光纤阵列40和高分子光波导元件50要在芯线2a和光波导52处于中心一致的状态下，使底座部件41的端面41b与基板51的端面51a相互紧贴通过粘结剂部分70将端面41b和端面51a连接固定。粘结剂部分70是紫外线固化型的粘结剂，其粘度低达约30cp，在已固化状态下具有光学透明性，而且具有一定的折射率和杨氏模量。
由于端面41b及端面51a都是粗面，当粗略地看端面41b和端面51a时，处于凸部之间彼此紧贴、凹部之间彼此相对的状态，在相互紧贴的端面41b和51a之间形成极薄的空间(间隙)。该极薄的空间沿着相互紧贴的端面41b和5a的上边、下边、右边、左边的整个表面敞开到外部。即，端面41b和端面51a所处的状态是从相互紧贴的内部到端面41b、51a的周围形成了无数通道。
因此，相互紧贴时所作用的负荷的方向为理想方向的情况自不必说，就是该负荷的方向与理想方向出现偏差时，由于毛细管现象作用经渗透扩展而介于并滞留于端面41b、51a的整个面之间，并且，多余的粘结剂向端面41b、51a的周围挤出，使其沿着端面41b、51a的整个周边处于相同的状态。即，粘结剂由于端面41b和51a之间的极薄的空间而促使两者的定位稳定并实现定位。粘结剂在该状态下固化而形成粘结剂部分70。此外，本发明人通过实验发现，若端面41b和端面51a的平均粗糙度Ra为0.1μm或其以上，粘结剂出现毛细管现象。
如图4所示，粘结剂部分70由布满端面41b和端面51a整个面之间大小的层状部分70a和沿端面41b和端面51a的整个周边同样围成的粘结剂带70b构成。
因此，由于层状部分70a在端面41b、51a的整个面上形成，因而光纤阵列40和高分子光波导元件50的粘结具有足够高的强度。进而，由于端面41b和51a都是粗面，与端面为镜面的场合相比，层状部分70a与端面41b、51a的粘结面积更宽，从而可获得所谓“锚定”效果，粘结强度进一步提高。
另外，由于粘结剂带70b沿由端面41b、51a的上边、下边、右边、左边构成的整个周边同样地形成，因而在这部分发生的收缩力沿端面41b、51a的整个周边同样的发生，不作用于使光纤阵列40和高分子光波导元件50弯成V字形的方向上，即，不会破坏光纤的芯线和光波导元件的光波导的中心一致的状态。因此，光纤阵列40和高分子光波导元件50可维持中心一致的状态。
图5至图7表示本发明的实施例2的光波导模块30A。图5为立体图，图7为剖切表示连接部分的纵剖正视图，图6表示使光波导元件和带状光缆的连接部分对置的状况。
光纤阵列40A在露出光纤2的芯线2a的端头一侧具有端面40Aa。端面40Aa由底座部件41A的端面41Ab、盖板部件42A的端面42Ab、芯线2a的端面、粘结剂层43A的端面43Aa构成。该端面40Aa在图6(B)中具有以线80表示的形状。图6(B)的线80是在图6(A)中在从Y1到Y2的方向上沿线81使表面粗糙度测定仪的针尖相对地追踪光纤阵列40A的端面40Aa的情况下的测定结果。图6(B)中的线82是图14所示的过去的光纤阵列的相应的端面阵列的形状。
端面40A中，芯线2a的端面最为突出，底座部件41A的端面41Ab及盖板42A的端面42Ab相对于芯线2a的端面按-0.1～-0.2μm/mm的比例倾斜，形成向Z1方向后退的相对芯线2a缓慢倾斜的主面。芯线2a的端面在Z2方向比端面41Ab中芯线2a侧的位置突出尺寸A(0.2μm左右)。
该端面40Aa(41Ab、42Ab)可通过控制研磨处理时施加在光纤阵列上的负荷的状态及固定光纤阵列的方法来形成。
光纤阵列40A和高分子光波导元件50在芯线2a和光波导52处于中心一致的状态下通过粘结剂部分70将底座部件41A的端面41Ab与基板51的端面51a连接而成。
由于端面41Ab相对芯线2a的端面形成在Z1方向后退的缓慢倾斜的主面，因而在芯线中心一致的状态下在端面41Ab和端面51a之间形成极薄的空间。因此，粘结剂部分70A如图8所示由占据端面41Ab和端面51a之间的整个面大小的层状部分70Aa和沿端面41Ab、51a的整个周边同样围成的粘结剂带70Ab构成。
由于层状部分70Aa形成于端面41Ab、51a的整个面上，还由于带状部分70Ab同样地形成于端面41Ab、51a的整个周边，因而光纤阵列40A和光波导元件50具有足够的粘结强度。另外，由于带状部分70Ab沿端面41Ab、51a的整个周边同样地形成，该部分产生的收缩力沿端面41Ab、51a的整个周边同样地发生，因而，不会对光纤阵列40A和高分子光波导元件50施加使其弯曲成V字形方向的力，即，光纤的芯线和光波导元件的光波导的中心一致的状态没有变化。因此，可保持光纤阵列40A和高分子光波导元件50的芯线中心一致的状态。
另外，芯线2a的端面和光波导52的端面比过去更接近，可降低光学损失。
图9及图11表示本发明实施例3的光波导模块30B。图9是立体图，图11是剖切表示连接部分的纵剖主视图，图10表示光波导元件和带状光缆的连接部分的对置状况。
光纤阵列40B在露出光纤2的芯线2a的端头一侧具有端面40Ba。端面40Ba由底座部件41B的端面41Bb、盖板42B的端面42Bb、芯线2a的端面和粘结层43B的端面43Ba构成。端面41Bb、42Bb都为镜面状的平面。该端面40Ba只有粘结层43B的端面43Ba与图14所示的过去的光纤阵列的相应的端面的形状不同。
粘结剂层43B的端面43Ba比芯线2a的端面向Z1方向后退0.1～0.3μm。
端面41Bb、42Bb均为平面状的镜面，粘结层43B的端面43Ba比芯线2a的端面凹下去的状态是利用粘结层43B的研磨速度比底座部件41B、盖板部件42B、芯线2a的研磨速度更高，从而使粘结层43B形成过研磨状态来形成的。即，无需特殊加工工序形成。
光纤阵列40B和高分子光波导元件50在芯线2a和光波导52处于芯线中心一致的状态下通过粘结剂部分70B将底座部件41B的端面41Bb和基板51的端面51a连接起来。
在光纤阵列40B和高分子光波导元件50紧贴，芯线2a和光波导52处于中心一致的状态下，在粘结层43B的端面43Ba和基板51的端面51a之间形成狭窄的空间90。而且，该空间90在Y1侧及X1、X2侧与外界连通。
该空间90具有使粘结剂滞留之类的作用，由于粘结剂滞留于该空间而定位。
粘结剂部分70B如图12所示，由占据端面41Bb和端面51a之间的整个面大小的层状部分70Ba和主要在端面41Bb、51a的周围中突出于粘结层43B的端面43Ba周围的部分并包围上侧的部分的粘结剂带70Bb构成。
因此，光纤阵列40B和高分子光波导元件50具有足够的粘结强度，而且，光纤阵列40B和高分子光波导元件50保持芯线中心一致的状态。
此外，还可以将以上3个实施例的结构适当组合，即上述第1实施例的特征部分即将表面做成粗面的结构，上述第2实施例的特征部分即芯线2a的端面突出的结构和上述第3实施例的特征部分即粘结层43B的端面43Ba凹下去的结构。
权利要求
1.一种光波导模块，其结构为露出光波导元件的光波导的端头的端面与露出光纤的多条芯线的端头的光纤阵列的端面通过介于其间的粘结剂部分粘结而成，其特征在于光波导元件的端面及光纤阵列的端面都为粗面结构。
2.根据权利要求1所述的光波导模块，其特征在于，上述光波导元件的端面及光纤阵列的端面均做成平均粗糙度Ra为0.1μm或其以上数量级的粗面的结构。
3.一种光波导模块，其结构为露出光波导元件的光波导的端头的端面与露出光纤的多条芯线的端头的光纤阵列的端面通过介于其间的粘结剂部分粘结而成，其特征在于光纤阵列的端面做成光纤的多条芯线的端头突出的结构。
4.一种光波导模块，其结构为露出光波导元件的光波导的端头的端面与露出光纤的多条芯线的端头的光纤阵列的端面通过介于其间的粘结剂部分粘结而成，其特征在于该光纤阵列为粘结上述光纤的多条芯线的粘结剂层的端面露出在其上述的端面上，上述光纤阵列做成上述粘结层的端面比芯线的端面凹下去的结构。
全文摘要
本发明涉及光波导模块，尤其涉及利用粘结剂将光波导元件和光纤端部的光纤阵列进行光学和机械连接所构成的光波导模块。本发明的目的在于，在将光纤阵列和高分子光波导元件粘结而构成的光波导模块中实现使粘结剂的定位稳定的结构。本发明的光波导模块是将光纤阵列(40)的底座部件(41)的端面(41b)形成平均粗糙度Ra为0.2μm±0.1μm的粗面。高分子光波导元件(50)的基板(51)的端面(51a)也形成平均粗糙度Ra为0.2μm±0.1μm的粗面。在作为粗面的端面(41b)和作为粗面的端面的端面(51a)之间形成间隙从而使粘结剂定位，形成具有理想形状的粘结剂部分(70)。
文档编号G02B6/36GK1621878SQ20041005705
公开日2005年6月1日 申请日期2004年8月25日 优先权日2003年11月27日
发明者小野位, 御宿麻衣子 申请人:三美电机株式会社