光学元件耦合结构体及光纤结构体的制作方法

专利名称：光学元件耦合结构体及光纤结构体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤结构体，尤其涉及一种作为使光纤和光波导管耦合的光纤结构体的光学元件耦合结构体。
另外，本发明涉及一种将通过设置在基板上的V字形截面的槽定位的光纤用粘着剂固定在基板与按压部件之间的光纤结构体。
背景技术：
一直以来，作为光纤结构体的一例，已知的有V字形截面槽与光波导管一体地形成且使配置在V字形截面槽上的光纤与光波导管耦合的光学元件耦合结构体(光学模块)(例如，参照专利文献1特开平1-126608号公报(图1)、专利文献2特开2001-281479号公报(第0017段及图1)、专利文献3特开2000-105324号公报(权利要求1、第0052段及图1b))。对该光学元件耦合结构体，以专利文献1及3公开的光学元件耦合结构体为例进行如下说明。
图7是专利文献1中公开的光学元件耦合结构体。光学元件耦合结构体70具有光纤72和应与光纤72对齐而形成光波导管74的基板76。基板76具有在装载光纤72时使光纤72与光波导管74对齐而形成的V字形截面槽78和形成在该槽78的光波导管74侧的凹部80。
光纤72配置在V字形截面槽78上，使其前端部突出于凹部80，而且，使光纤72的前端抵接光波导管74的入口。由此，光纤72与光波导管74对齐，即中心调正。接着，通过粘着剂固定光纤72与V字形截面槽78。由此，可维持光纤72与光波导管74之间的对齐状态。
图8是专利文献3公开的光学元件耦合结构体。光学元件耦合结构体90具有光纤91、形成应与光纤91对齐的光波导管92的基板93、用于固定光纤91的固定槽94和设置在固定槽94中的粘着剂分离槽95。在光纤91与光波导管92之间，少许滴下紫外线硬化型的端面连接用粘着剂96，在光纤91与基板93的固定槽94之间涂敷固定用粘着剂97。
在光纤91与光波导管92中心调正的状态下，通过使在它们之间滴下的紫外线硬化型粘着剂96硬化，便切实地粘结光纤91和光波导管。接着，通过硬化固定用粘着剂97，粘结光纤91与基板93。由于端面连接用粘着剂96与固定用粘着剂97通过粘着剂分离槽95分离，所以即使在固定用粘着剂97硬化时收缩，也能防止端面连接用粘着剂96被固定用粘着剂拉伸，其结果，能防止光纤91与光波导管92之间偏心。光学元件耦合结构体90在室温约25度时的耦合损失在0.5dB或以下。
另外，一直以来，作为光纤结构体其他的例子，已知的有将通过设置在基板上的V字形截面槽定位的光纤用粘着剂固定在基板与按压部件之间的光纤结构体。该光纤结构体已知有例如光纤阵列、V字形截面槽与光波导管一体地形成且使配置在V字形截面槽上的光纤与光波导管耦合的光学元件耦合结构体(光学模块)、使光纤阵列与光波导管耦合的光学元件耦合结构体(光学模块)(例如，参照专利文献4特开2003-322744号公报(图1～图5))。
图26是局部剖切V字形截面槽与光波导管一体地形成且使配置在V字形截面槽中的光纤与光波导管耦合的光学元件耦合结构体(光学模块)的一例的主视图。另外，图27是沿图26的XXVII-XXVII线的剖视图。光学元件耦合结构体200具有具有端面202a且在长度方向延伸的上游侧光纤202；具有在与该上游侧光纤202的端面202a相对的方向上配置的端面204a且在度长方向延伸的下游侧光纤204；和从上游侧光纤202向下游侧光纤204传播光地设置在它们之间的光波导管206。光学元件耦合结构体200还具有设置有用于收纳并定位上游侧光纤202及下游侧光纤204的V字形截面槽208的基板210；从上面分别覆盖上游侧光纤202及下游侧光纤204且将这些光纤202、204向基板210按压的按压块212、214；和为了相互固定基板210、光纤202、204及按压块212、214而向它们之间的空间填充的粘着剂216。按压块212、214具有与上游侧光纤202及下游侧光纤204接触的接触面218。
在该光学元件耦合结构体200中，经上游侧光纤202传播来的光通过光波导管206传到下游侧光纤204。
现有技术中存在的问题例如是，就在对比文献4中公开的光学元件耦合结构体200而言，在光从上游侧光纤202向光波导管206传播时及从光波导管206向下游侧光纤204传播时，传播的光功率产生称为耦合损失的损失。这种耦合损失是用分贝单位表示下游侧的光功率(Po)与上游侧的光功率(Pi)之比的值(10log10(Po/Pi))。
图26及图27所示的光学元件耦合结构体200的耦合损失，即上游侧光纤202与光波导管206之间的耦合损失，或者光波导管206与下游侧光纤204之间的耦合损失，有时随粘着剂的粘度及周围温度的变化而变动。这种变化参照图28及图29进行说明。图28表示周围温度为+25℃、即与光纤202、204固定在基板210的V字形截面槽208上时大致相同的温度时的粘着剂216的粘度与耦合损失的测定值的关系的图。另外，图29是表示周围温度在-40℃～+85℃的范围内粘着剂216的粘度与耦合损失测定值的变化的关系的图。
由图28及图29可知，在粘着剂216的粘度比较低时，+25℃的光学元件耦合结构体200的耦合损失比较小(参照图28)，但温度在-40℃～+85℃的范围内变化时，耦合损失的变动比较大(参照图29)。结果，尽管+25℃的光学元件耦合结构体200的耦合损失很小，但-40℃或+85℃的光学元件耦合结构体200的耦合损失还是相当大。
另外，在粘着剂216的粘度比较高时，+25℃的光学元件耦合结构体200的耦合损失比较大(参照图28)，但温度在-40℃～+85℃范围内变化时的耦合损失的变动比较小(参照图29)。结果，温度为+25℃、-40℃或+85℃的光学元件耦合结构体200的耦合损失还是比较大，没有什么变化。
再有，图30是表示粘着剂的弹性模量与粘度的关系的图。由图30可知，在粘着剂的粘度与弹性模量之间存在比例关系，当粘着剂的粘度变高时，则弹性模量也变高。因而，耦合损失不仅按照粘着剂的粘度及周围温度的变化而变动，而且按照粘着剂的弹性模量而变动。
另一方面，近年来，光纤互联网线路网在各家庭普及起来。向各家庭提供的光纤互联网线路网，在线路提供侧的光纤通过分光器分支为多根光纤，将分支的光纤引入各家庭进行的方法成为主流。在该分光器上，使用上述的耦合光纤与光波导管的光学元件耦合结构体。分光器例如由于配置在安装在各家庭附近的电线杆上的盒子中，所以受到周围环境温度的影响。特别地，该盒子内的温度的变化有时比大气的温度变化更大。其结果，会发生通过利用上述的光学元件耦合结构体的分光器传输给各家庭的光的损失即光学元件耦合结构体的耦合损失因周围环境的温度变化而变动、即增大的情况。
因而，周围温度及光纤结构体的温度例如在-40℃～+85℃变化时，光学元件耦合结构体200的耦合损失最好在规定的水平以下。规定的水平优选0.6dB，进一步优选0.5dB，再进一步优选0.4dB。另外，专利文献3公开的光学元件耦合结构体90实现了25℃时的耦合损失为0.5dB或以下，但希望进一步减少耦合损失，最好耦合损失为0.2dB或以下。

发明内容
因此，本发明的第1目的在于提供一种可减少由于周围环境的温度变化引起的光的传输损失变动即耦合损失变动的、耦合光纤与光波导管的光学元件耦合结构体。
另外，本发明的第2目的在于提供一种可改进使用粘度比较高的粘着剂时的耦合损失的光纤结构体。
另外，本发明的第3目的在于提供一种可使温度在-40℃～+85℃变化时的耦合损失在规定水平或以下的光纤结构体。
对于上述的光学元件耦合结构体的耦合损失变动进行详细地研究时，清楚了以下内容光纤与V字形截面槽之间的粘着剂由于周围环境的温度变化膨胀或收缩，从而光纤相对V字形截面槽移动，随之在光纤的前端部与光波导管之间产生相对移动，其结果，两者中心错开，光学元件耦合结构体的耦合损失增大。
因此，为了实现上述第1目的，本发明第1方案的光学元件耦合结构体是耦合光纤与光波导管的光学元件耦合结构体，其特征在于，具有光纤；和形成有应与光纤对齐光波导管的基板，基板具有在装载光纤时对齐光纤与光波导管中心形成的、且向上开放的V字形截面槽和将比该槽更向下方延伸且向上开放的空间形成在V字形截面槽的光波导管侧的凹部，在V字形截面槽内配置光纤，使得其前端部向凹部突出，并且在此将其用光纤用粘着剂固定，光纤的前端部与光波导管用填充在它们之间及凹部内的光纤用耦合剂耦合。
根据这样构成的本发明的光学元件耦合结构体，使其前端部向凹部突出地将光纤配置在V字形截面槽内，而且，使光纤的前端抵接光波导管。由此，光纤与光波导管对齐，即对中。实际上，在光纤与光波导管之间有很小的间隙。接着，通过光纤用粘着剂固定光纤与V字形截面槽。而且，在光纤的前端部与光波导管之间及凹部内填充光纤用耦合剂，使光纤的前端部与光波导管耦合。由此，可保持光纤与光波导管之间的对齐状态。
详细地，根据周围温度变化，向光纤与V字形截面槽之间填充的光纤用粘着剂或者膨胀或者收缩。此时，在现有技术的光学元件耦合结构体中，光纤前端部与光波导管之间产生相对移动，两者中心错开，使光传输损失即耦合损失增大。与此相反，在本发明的光学元件耦合结构体中，由于用光纤用耦合剂耦合光纤前端部与光波导管，所以限制光纤前端部与光波导管之间的相对移动。由此，可使光学元件耦合结构体的耦合损失减小。
另外，根据在V字形截面槽的光波导管侧形成凹部，使光纤前端部向凹部突出地配置这种结构，如后述的实施方式的说明可知，即使相互不同的光纤粘着剂与光纤用耦合剂接触，也可使光学元件耦合结构体的耦合损失减小。该凹部可与将在通过异向性蚀刻形成V字形截面槽时产生的槽的斜面通过切割加工等除去的工序同时形成，既不需要特意设置专利文献3上公开的粘着剂分离槽95，也不需要单独增加只形成凹部的工序。另外，只要恰当地选择切割加工时的砂粒条件，就可使波导管端面镜面化。由此，可使端面反射衰减量减小，进一步使光学元件耦合结构体的耦合损失减小。
就本发明第1方案的光学元件耦合结构体的实施方式而言，基板最好还具有形成了V字形截面槽的上面，光学元件耦合结构体还具有与上面一起夹持光纤且与上面隔开间隔而配置的按压部件，该按压部件具有覆盖在上述光纤上而配置的宽度比上述光纤的外径还宽的宽幅槽，光纤用粘着剂还填充在宽幅槽与光纤之间及按压部件与上面之间。
在这样构成的光学元件耦合结构体中，光纤通过在其与V字形截面槽之间填充的光纤用粘着剂及光纤与按压部件的宽幅槽之间填充的光纤用粘着剂而固定在基板上。即，光纤大概通过其下方部分的1处、即在光纤与V字形截面槽之间填充的光纤用粘着剂和其上方部分的2处、即在光纤的两侧与宽幅槽之间填充的光纤用粘着剂合计3处来支撑。由此，限制了在周围温度变化后光纤用粘着剂膨胀或收缩时光纤相对于V字形截面槽的相对移动，随之，也限制光纤的前端部相对于光波导管的相对移动。其结果，可进一步减小光学元件耦合结构体的耦合损失。
就上述第1方案的实施方式的光学元件耦合结构体而言，光纤用粘着剂与光纤用耦合剂既可以是相同的粘着剂，也可以是不同的组成物，上述光纤用粘着剂与上述光纤用耦合剂的弹性模量为0.01～0.5GPa，其线膨胀系数为40～300ppm/℃最好。另外，它们的粘度最好为100～1,000mPa·s。
就上述第1方案的实施方式的光学元件耦合结构体而言，光纤用粘着剂与光纤用耦合剂最好是相同的粘着剂。光纤用粘着剂与光纤用耦合剂是相同的粘着剂时，由于用于粘着或耦合的组成物是1种即可，所以可简化制造工序。
在本发明第1方案的实施方式中，光学元件耦合结构体最好还具有覆盖光纤的前端部及光纤用耦合剂地涂敷的密封材料，密封材料的弹性模量比光纤用粘着剂及光纤用耦合剂的弹性模量还大。
在这样构成的光学元件耦合结构体中，在光纤前端部与光波导管之间填充的光纤用耦合剂由于因周围温度的变化而膨胀或收缩，产生应变。可是，由于密封件具有比光纤用耦合剂还大的弹性模量，所以可通过密封件限制光纤用耦合剂的应变。这样，限制光纤前端部与光波导管之间的相对移动，其结果，可减少光的耦合损失变动。而且，密封件与光纤用耦合剂不同，可使用透明性较低的树脂。另外，密封件使用透湿度较小的树脂等这一点是比较有利的。
就上述第1方案的实施方式的光学元件耦合结构体而言，光纤用粘着剂与光纤用耦合剂最好是相同的粘着剂。另外，就上述第1方案的实施方式的光学元件耦合结构体而言，光纤用粘着剂与光纤用耦合剂既可以是相同的粘着剂，也可以是不同的组成物，但最好是它们的弹性模量为0.01～3.0GPa，且它们的线膨胀系数为40～300ppm/℃，密封材料的弹性模量为5～20GPa，且其线膨胀系数为5～30ppm/℃。另外，最好是光纤用耦合剂及光纤用粘着剂的粘度为100～8,000mPa·s，密封材料的粘度为10,000～200,000mPa·s。
就本发明第1方案的实施方式而言，光纤用粘着剂与光纤用耦合剂最好是不同的组成物，光纤用耦合剂的弹性模量比光纤用粘着剂的弹性模量小。
在这样构成的光学元件耦合结构体中，由于光纤用粘着剂与光纤用耦合剂是不同的组成物，所以相比两者是相同的粘着剂的场合，可限制光纤前端部与光波导管之间的相对移动。详细地，在周围环境的温度变化时，光纤用粘着剂、光纤用耦合剂都收缩或膨胀。如果两者是相同的粘着剂，则两者以相同的比率膨胀或收缩。与此相反，如果光纤用耦合剂的弹性模量比光纤用粘着剂低，则对于相同的温度变化，光纤用耦合剂的膨胀或收缩的比例比光纤用粘着剂膨胀或收缩的比例减小。由此，即使在光纤与V字形截面槽之间产生相对移动，也可以限制光纤与光波导管之间的相对移动，其结果，可减小光学元件耦合结构体的耦合损失变动。另外，由于光纤用粘着剂只是用于使光纤固定在V字形截面槽内，所以不需要透明性或折射率匹配性，从而可选择不具有该性质的粘着剂。另外，使用耐湿粘着性较高的粘着剂这一点是比较有利的。
就上述第1方案的实施方式的光学元件耦合结构体而言，覆盖光纤的前端部并密封光纤与光波导管地进一步涂敷光纤用耦合剂最好。
在这样构成的光学元件耦合结构体中，相比只填充在光纤与光波导管之间的场合，光纤用耦合剂可限制周围环境的温度变化所引起的光纤用耦合剂的收缩或膨胀。由此，限制光纤与光波导管之间的相对移动，其结果，可进一步减小光学元件耦合结构体的耦合损失变动。
就上述第1方案的实施方式的光学元件耦合结构体而言，光纤用耦合剂的弹性模量为10-6～10-3Gpa且其线膨胀系数为100～400ppm/℃，光纤用粘着剂的弹性模量为0.01～3.0Gpa且其线膨胀系数为20～100ppm/℃最好。另外，光纤用耦合剂的粘度最好为1,000～5,000mPa·s，光纤用粘着剂的粘度为5,000～100,000mPa·s。
另外，有关专利文献4公开的光纤结构体，本申请的发明者为了寻找使用粘度比较高的粘着剂216时+25℃的耦合损失变大的原因，用金属显微镜观察使用了粘度比较高的粘着剂216的光学元件耦合结构体(光纤结构体)100的剖面。其结果，确认在基板210的V字形截面槽208与光纤204、202之间的间隙残留有粘着剂216。本发明是努力减少V字形截面槽与光纤之间的间隙残留的粘着剂而能得到的发明。
为了实现上述第2目的，本发明第2方案的光纤结构体具有具有端面且在长度方向延伸的光纤；设置有用于收纳并定位光纤的V字形截面槽的基板；将光纤从其上面覆盖且向基板按压光纤的按压部件；和为了相互固定基板、光纤及按压部件而向它们之间的空间内填充的粘着剂，其特征在于，按压部件具有从光纤的端面侧在长度方向上顺次邻接设置的第1接触部分、中间部分及第2接触部分，光纤用按压部件向基板按压时，按压部件的第1接触部分及第2接触部分与光纤接触并向基板按压光纤，按压部件的中间部分通过粘着剂与光纤隔有间隔。
根据这样构成的本发明的光纤结构体，在用按压部件向基板按压光纤时，光纤与基板的V字形截面槽之间的多余的粘着剂被推开，粘着剂从光纤与槽之间的间隙流出。光纤与槽之间的距离接近时，按压部件的第1接触部分及第2接触部分接触的光纤部分向基板被强制地按压。与此相反，与按压部件的中间部分隔有间隔的光纤部分未被强制地推向基板。因而，特别是粘着剂的粘度比较高时，多余的粘着剂不会从向基板被强制地按压的光纤的部分、即对应于第1接触部分及第2接触部分的光纤部分与槽之间的间隙流出，而是从与中间部分隔有间隔的光纤部分、即对应于中间部分的光纤部分与槽之间的间隙流出。这样，对应于第1接触部分及第2接触部分的光纤部分可以更接近基板的槽。可使该光纤部分实际上接触基板的槽最好。这意味着光纤接近耦合损失最少的设计上的位置。其结果，即使使用粘度比较高的粘着剂时，也可改进光纤结构体的耦合损失。当然，使用粘度比较低的粘着剂的光纤结构体也包含在本发明中。
与此相反，在现有技术的光纤结构体中，通过按压部件按压光纤，光纤与槽之间的距离接近时，在整个按压块的长度方向的全长，光纤与基板的V字形截面槽之间的多余的粘着剂从光纤与槽之间的间隙难以流出。特别是粘着剂的粘度比较高时，在光纤与槽之间残留粘着剂。由此，光纤定位在与设计上的位置不同的位置上，耦合损失变大。
就本发明第2方案的实施方式而言，光纤最好由相互平行设置的多根光纤构成，对应于多根光纤的V字形截面槽设置在基板上。
在这样构成的本发明的光纤结构体中，从光纤与槽之间的间隙流向光纤与光纤之间的空间的多余的粘着剂进一步通过按压部件的中间部分与光纤之间的空间越过光纤上部，相对长度方向在横向流动。由此，多余的粘着剂流动，使得对应于按压块的第1部分及第2部分的光纤部分更接近槽。其结果，可改进多根光纤的各个的耦合损失。
这对于相互对齐的V字形截面槽与光波导管芯一体地形成的光纤结构体特别有用。另外，由于可使邻接的光纤的间距更均一，所以对具有光纤阵列的光纤结构体也有用。
与此相反，在现有技术的光纤结构体中，由于按压块在其长度方向的全长上与光纤接触，所以流向光纤与光纤之间的空间的多余的粘着剂不能越过光纤的上面流动。因而，在光纤与光纤之间的间隙易于残留粘着剂。
就本发明第2方案的实施方式而言，按压部件的第1接触部分最好具有与光纤接触并用于向基板按压光纤的接触面和以长度方向为中心设置在接触面的两侧且与基板相对的相对面，接触面构成相对于相对面的凹部，位于该凹部两侧的相对面与基板之间的距离为20～40μm。
在这样构成的本发明的光纤结构体中，可切实地固定按压块与基板，同时可进一步减少光纤结构体关于温度变化的耦合损失的变动。即，当相对面与基板之间的距离过大时，按压块与基板之间的粘着力降低，当相对面与基板之间的距离过小时，在温度变化时粘着剂波及光纤的应力增大，使光纤结构体的结合损伤变差。
另外，由于相对面设置在以长度方向为中心的接触面的两侧、即在横向上设置，所以按压块及基板相对光纤大体对称地配置。由此，温度变化时，粘着剂波及光纤的应力相互抵消，能降低光纤结构体的耦合损失。
就本发明第2方案的实施方式而言，粘着剂的粘度最好为10,000～50,000mPa·s，20,000～40,000mPa·s更好。另外，粘着剂的弹性模量最好为0.01～3.0GPa，其线膨胀系数最好为20～100ppm/℃。
在这样构成的光纤结构体中，光纤相对于温度变化的耦合损失的变动比较小。因而，例如，可使温度在-40℃～+85℃变化时的耦合损失在规定水平以下，从而实现本发明的第3目的。规定的水平最好为0.5dB，0.4dB更好。
就本发明第2方案的实施方式而言，第1接触部分在长度方向的长度最好是光纤直径的0.5～3倍。
在这样构成的光纤结构体中，通过按压部件的第1接触部分光纤可切实地靠近基板的槽，从而可改善光纤的耦合损失。即，当第1接触部分在长度方向长度过短时，将光纤向基板按压的力容易不足，当第1接触部分在长度方向长度过长时，则接近现有技术的光纤结构体的结构。
就本发明第2方案的实施方式而言，基板最好具有设置有V字形截面槽的上面，中间部分具有与基板的上面相对且横断光纤的平坦的下面。
在这样构成的光纤结构体中，通过比较容易的加工，就可改善光纤结构体的耦合损失。
为了实现上述第2目的，本发明的光纤结构体具有具有端面且在长度方向延伸的光纤；设置有用于收纳并定位光纤的V字形截面槽的基板；将光纤从其上面覆盖且向基板按压光纤的按压部件；和为了相互固定基板、光纤及按压部件而向它们之间的空间内填充的粘着剂，其特征在于，基板具有从光纤的端面侧在长度方向上顺次邻接设置的第1带槽部分、中间部分及第2带槽部分，在基板的第1带槽部分及第2带槽部分上设置有V字形截面槽，基板的中间部分通过粘着剂与光纤隔有间隔。
根据这样构成的本发明的光纤结构体，在用按压部件向基板按压光纤时，光纤与基板的V字形截面槽之间的多余的粘着剂被推开，粘着剂从光纤与槽之间的间隙流出。光纤与槽之间的距离接近时，进入基板的第1带槽部分及第2带槽部分的光纤部分向基板强制地被按压。与此相反，与基板的中间部分隔有间隔的光纤部分未被强制地推向基板。因而，特别是在粘着剂的粘度比较高时，多余的粘着剂不会从向基板强制地被按压的光纤的部分、即对应于第1带槽部分及第2带槽部分的光纤部分与槽之间的间隙流出，而是从与中间部分隔有间隔的光纤部分、即对应于中间部分的光纤部分与中间部分之间的空间流出。这样，对应于第1带槽部分及第2带槽部分的光纤部分可更接近基板的槽。最好是可使该光纤部分实际上接触基板的槽。这意味着光纤接近耦合损失最少的设计上的位置。其结果，即使使用粘度比较高的粘着剂时，也可改善光纤结构体的耦合损失。当然，使用粘度比较低的粘着剂的光纤结构体也包含在本发明中。
就本发明第2方案的实施方式而言，光纤结构体既可以是光纤阵列，也可以是V字形截面槽与光波导管一体地耦合并使配置在V字形截面槽上的光纤与光波导管耦合的光学元件耦合结构体(光学模块)，也可以是使光纤阵列与光波导管耦合的光学元件耦合结构体(光学模块)。
根据本发明的耦合光纤与光波导管的光学元件耦合结构体可减小由于周围环境温度的变化所引起的光的耦合损失变动。
如上所述，本发明的光纤结构体可改善使用比较高的粘度的粘着剂时的耦合损失。
另外，本发明的光纤结构体可使温度在-40℃～+85℃变化时的耦合损失在规定水平或以下。


图1是本发明第1方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
图2是沿图1的II-II线的剖视图。
图3是本发明第1方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
图4是沿图3的IV-IV线的剖视图。
图5是本发明第1方案的第3实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
图6是本发明第1方案的第4实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
图7是现有技术的光学元件耦合结构体的主视图。
图8是现有技术的光学元件耦合结构体的正面剖视图。
图9是本发明第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
图10是沿图9的X-X线的剖视图。
图11是沿图9的XI-XI线的剖视图。
图12是沿图9的XII-XII线的剖视图。
图13是沿图9的XIII-XIII线的剖视图。
图14是本发明第2方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
图15是本发明第2方案的第3实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
图16是沿图15的XVI-XVI线的剖视图。
图17是沿图15的XVII-XVII线的剖视图。
图18是沿图15的XVIII-XVIII线的剖视图。
图19是沿图15的XIX-XIX线的剖视图。
图20是在显微镜下观察在按压块的接触部分横向切开的本发明第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体的实施例的剖面时的简图。
图21是在显微镜下观察在按压块上横向切开的现有技术的光学元件耦合结构体的比较例的剖面时的简图。
图22是表示粘着剂厚度与耦合损失的关系的实验例的图。
图23是表示粘着剂厚度与耦合损失变动的关系的实验例的图。
图24是表示进行高压锅测试时的粘着剂厚度与耦合损失变动的关系的实验例的图。
图25是表示进行高温高湿试验时的耦合损失变动的实验例的图。
图26是局部剖切现有技术的光学元件耦合结构体的主视图。
图27是沿图26的XXVII-XXVII线的剖视图。
图28是表示周围温度为+25℃时的粘着剂的粘度与耦合损失的关系的图。
图29是表示周围温度在-40℃～+85℃的范围内变化时的粘着剂的粘度与耦合损失的测定值的变动的关系的图。
图30是表示粘着剂的弹性模量与粘度的关系的图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明第1方案的光学元件耦合结构体的4个实施方式。首先，参照图1及图3进行说明本发明第1方案的第1实施方式。
图1是本发明第1方案的第1实施方式即光纤及光波导管的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图，图2是沿图1的II-II线的剖视图。
如图1及图2所示，耦合光纤及光波导管的光学元件耦合结构体1具有光纤2及形成应与该光纤2对齐的光波导管4的基板6。光纤2具有入口侧光纤2a及出口侧光纤2b，对齐入口侧光纤2a的芯2c的端面2d与光波导管4的入口端面4a，使得在入口侧光纤2a中传输而来的光通过光波导管4传输到出口侧光纤2b，光波导管4的出口端面4b与出口侧光纤2b的芯2e的端面2f对齐。入口侧光纤2a与出口侧光纤2b既可以是1根，也可以横向设置多根，即阵列状。例如，如果入口侧光纤2a是1根，出口侧光纤2b是阵列状，则光学元件耦合结构体1作为分光器而发挥作用；如果入口侧光纤2a是阵列状，出口侧光纤2b是1根，则光学元件耦合结构体1就作为光耦合器而发挥作用。由于光学元件耦合结构体1的入口侧的结构与出口侧的结构相同，所以以下只关于入口侧的结构进行说明，省略说明出口侧的结构。
基板6具有在装载光纤2时使光纤2与光波导管4对齐而形成的、且向上方开放的V字形截面槽8；和在V字形截面槽8的光波导管4侧形成比该槽8更向下方延伸且向上开放的空间的凹部10。详细地，基板6具有从底座部12向上方延伸的、用于支持光纤2的光纤支持部14；和与该光纤支持部14隔有间隔并从底座部12向上方延伸的、在上部形成光波导管4的光波导管部16，在光纤支持部14与光波导管16之间形成凹部10。V字形截面槽8形成在光纤支持部14的上面14a上。形成V字形截面槽8及光波导管4，使得在V字形截面槽8上装载已知外径(例如为125μm)的光纤2时光纤2及光波导管4对齐。凹部10的底面10a与光纤支持部14的上面14a大致平行地形成，凹部10的两个侧面10b与底面10a大致垂直地形成。凹部10在光纤长度方向的长度例如为100～150μm。
配置光纤2，使其前端部18向凹部10突出地配置在V字形截面槽8内，从而，光纤2及光波导管4对齐。光纤2的端面2d最好抵接在光波导管4的入口端面4a上，实际上为了容易使它们自动组装，在光纤2a的端面2d与光波导管4的入口端面4a之间，留有约10～20μm的间隙。另外，光纤2通过填充在其与V字形截面槽8之间的空间20内的光纤用粘着剂22固定在V字形截面槽8上。
而且，光纤2的前端部18及光波导管4通过填充在这些之间及凹部10内的光纤用耦合剂24耦合。光纤用耦合剂24由于从光纤2向光波导管4传输的光通过其中，所以需要对光透明(透明性)且具有适当的折射率(折射率匹配性)，最好是作为折射率调整剂使用的耦合剂。光纤用耦合剂24既可以是紫外线硬化树脂或可见光硬化树脂等光硬化型粘着剂，也可以是预先向其中添加了热硬化催化剂的光热并用硬化型粘着剂，既可以是胶状的组成物，也可以是填充剂。光硬化型粘着剂例如是大金(ダイキン)制紫外线硬化型环氧系列树脂“UV2100”。另外，光热并用硬化型粘着剂是紫外线硬化型环氧系列树脂或紫外线硬化型丙稀系列树脂等，例如EMI制紫外线硬化型环氧系列树脂“3553HM”。
光纤用粘着剂22最好是与光纤用耦合剂24相同的组成物。而且，光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24最好是相同的粘着剂，但也可以是不同的组成物。在图1中，表示光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24是相同的粘着剂的情形。
本发明第1方案的第1实施方式的光纤及光波导管的光学元件耦合结构体1的制造方法的一例如下所述。准备用硅、高分子材料等制作的基板6，通过根据用光刻做成的抗蚀图形来实施异向性蚀刻而形成V字形截面槽8。接着在形成V字形截面槽8的基板6上形成光波导管4。若详细地进行说明，则是在光波导管4由高分子材料形成的场合，通过旋转涂敷或铸模等形成金属包层及其上的芯层后，实施光刻、反应性离子蚀刻等的处理加工及阴模压制等机械加工从芯层形成矩形截面的芯，进一步，通过与上述相同的方法覆盖芯地形成金属包层，从而形成光波导管4。另外，在用石英形成光波导管4的场合，通过火焰堆积法或CVD法在基板6上形成石英层，通过干蚀加工等的处理加工做成矩形石英芯后，覆盖芯地形成金属包层，从而形成光波导管4。进行V字形截面槽8的形成工序及光波导管的形成工序，使得在光纤2装载在V字形截面槽8上时，能够得到光纤2与光波导管4对齐的V字形截面槽8与光波导管4的位置关系。接着，通过干蚀或切割加工等，使装载在V字形截面槽8上的光纤2a的端面2d抵接在光波导管4的入口端面4a上地形成凹部10。接着，光纤用粘着剂22涂敷在V字形截面槽8上。光纤2配置在V字形截面槽8上，使光纤2的前端部18向凹部10突出，由此，使粘结光纤2与光波导管4接合。接着，向光纤2a的端面2d与光波导管4的入口端面4a之间及凹部10内填充光纤用耦合剂24，由此，使光纤2的前端部18与光波导管4耦合。
接着，参照图3及图4进行说明本发明第1方案的光学元件耦合结构体的第2实施方式。图3是本发明第1的第2实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图，图4是沿图3的IV-IV线的剖视图。
本发明第1方案的第2实施方式的光纤及光波导管的光学元件耦合结构体除添加了后述的按压部件以外，与上述的第1方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体相同。因而，在与第1方案的第1实施方式相同的部分标以相同的参照符号，省略其说明，以下只说明不同的部分。
如图3及图4所示，本发明第1方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体30具有与光纤支持部14的上面14a一起夹持光纤2且从上面14a隔有间隔地配置的按压部件32。按压部件32最好由玻璃或高分子材料等制作。按压部件32具有覆盖在光纤2上而配置的宽度比光纤2的外径还宽的宽幅槽34。宽幅槽34的剖面形状既可以是矩形，也可以是U字形等。在宽幅槽34与光纤2之间，在光纤2的两侧形成填充光纤用粘着剂22的空间36。光纤用粘着剂22填充在宽幅槽34及光纤2之间及按压部件32与光纤支持部14的上面14a之间。
本实施方式的光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂24与第1方案的第1实施方式的光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24相同。而且，光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24最好是相同的粘着剂，但也可以是不同的组成物。在图3中，与图1相同，表示光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24是相同的粘着剂的场合。
而且，通过恰当地选择光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24的弹性模量、线膨胀系数及玻化点，可减小周围环境温度变化引起的光纤2及光波导管4之间的相对移动量，也就是减小向光波导管4的光插入损失变动即耦合损失变动。光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24的弹性模量为0.01～0.5GPa，其线膨胀系数最好为40～300ppM/℃，其玻化温度Tg最好为100℃或以上且比周围环境的温度高15℃或以上。另外，光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂24的粘度最好为100～1,000mPa·s，100～500mPa·s更好。光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂24例如是NTT-AT制紫外线硬化型丙稀系列树脂“AT8224”。
就本发明第1方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体30的制造方法的一例而言，通过在上述的第1方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体1的制造方法上进行追加，将适量的光纤用粘着剂22涂敷在光纤2上，进行使按压部件32的宽幅槽36覆盖在光纤2上的工序即可。
接着，参照图5进行说明本发明第1方案的光学元件耦合结构体的第3实施方式。图5是本发明第1方案的第3实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
本发明第1方案的第3实施方式的光学元件耦合结构体，除添加了后述的密封件以外，与上述的第1方案第2实施方式的光学元件耦合结构体相同。因而，在与第1方案的第2实施方式相同的部分标以相同的参照符号，省略其说明，以下只说明不同的部分。再者，第1方案的第3实施方式的光学元件耦合结构体的剖视图与第1方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体的剖视图的图4相同，因此将其省略。
如图5所示，本发明第1方案的第3实施方式的光学元件耦合结构体40具有覆盖光纤2的前端部18及光纤用耦合剂24而涂敷的密封件42。并且密封件42与按压部件32耦合，在基板6的波导管部16上延伸，与出口侧的密封件连接。
本发明第1方案的第3实施方式的光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂24与第1方案第1实施方式的光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24相同。光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24既可以是相同的粘着剂，也可以是不同的组成物，以下作为两者为相同的粘着剂进行说明。在图5中，表示光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24是相同的粘着剂44的场合。粘着剂44例如是EMI制紫外线硬化型环氧系列树脂“3553HM”。
密封件42是与粘着剂44不同的组成物。而且，光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24的弹性模量最好比密封件42的小。密封件42与光纤用耦合剂24不同，也可以是不透明的粘着剂。另外，密封件42既可以是环氧系列的树脂，也可以是无溶剂型液态密封材料(例如，日立化成工业制无溶剂型液态密封材料“CEL-C-1900”)。在使用环氧系列树脂的场合，为了实现在高湿环境下的长寿命化，最好使用透湿度较小的材料。
另外，通过恰当地选择上述密封件42与粘着剂44的弹性模量、线膨胀系数及玻化温度Tg，可减小周围环境温度变化引起的光纤2及光波导管4之间的相对移动量，也就是减小向光波导管4的耦合损失变动。光纤用粘着剂22与光纤用耦合剂24的弹性模量为0.01～3.0GPa，其线膨胀系数最好为40～300ppm/℃，其玻化温度Tg最好为100℃或以上且比周围环境的温度高15℃或以上。光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂24的粘度最好为100～8,000mPa·s，100～2,000mPa·s更好。另外，密封件42的弹性模量为5～20GPa，其线膨胀系数最好为5～30ppm/℃，其玻化温度Tg最好为100℃或以上且比周围环境的温度高15℃或以上。密封件42的粘度最好为10,000～200,000mPa·s，10,000～100,000mPa·s更好。这时，粘着剂44例如是大金制紫外线硬化型环氧系列树脂“UV2100”，密封件例如是日立化成工业制无溶剂型液态密封材料“CEL-C-1900”。
就本发明第1方案的第3实施方式的光学元件耦合结构体的制造方法的一例而言，通过在上述的第1方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体的制造方法上进行追加，进行涂敷密封件42使其覆盖光纤2的前端部18及光纤用耦合剂24的工序即可。
接着，参照图6进行说明本发明第1方案的光学元件耦合结构体的第4实施方式。图6是本发明第1方案的第4实施方式的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
本发明第1方案的第4实施方式的光学元件耦合结构体50除光纤用粘着剂与光纤用耦合剂的组合不同及光纤用耦合剂的涂敷范围不同以外，与上述的第1方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体30类似。因而，在与第1方案的第2实施方式相同的部分标以相同的参照符号，省略其说明，以下只说明不同的部分。再者，第1方案的第4实施方式的光学元件耦合结构体的剖视图与第1方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体的剖视图的图4相同，因此将其省略。
在本实施方式中，光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂52是不同的组成物。而且，光纤用耦合剂52的弹性模量最好比光纤用粘着剂22的弹性模量小。
另外，光纤用耦合剂52不仅涂敷在第1方案的第2实施方式的光纤用耦合剂24填充的区域，还覆盖光纤的前端部并密封光纤与光波导管地进行涂敷。并且光纤用耦合剂52与按压部件32耦合，在基板6的波导管部16上延伸，与出口侧的光纤用耦合剂连接。光纤用耦合剂52与第1方案的第2实施方式的光纤用耦合剂24相同，只要向光纤2的前端部18与光波导管4之间及凹部10的区域内填充即可。
光纤用粘着剂22既可以是与第1方案的第1实施方式相同的组成物，也可以是没有透光性或折射率匹配性的粘着剂。另外，光纤用粘着剂22也可以是耐湿粘着性高的粘着剂。光纤用粘着剂22例如是EMI制紫外线硬化型环氧系列树脂“3553HM”、协立化学制紫外线硬化型环氧系列树脂“WR8774”及“WR8775”。光纤用耦合剂52既可以是粘着剂，也可以是胶状的组成物，也可以是填充剂。光纤用耦合剂52例如是协立化学制阳离子硬化型硅树脂“WR8962H”。
另外，通过恰当地选择上述光纤用耦合剂52及光纤用粘着剂22的弹性模量、线膨胀系数及玻化温度Tg，可减小周围环境温度变化引起的光纤2及光波导管4之间的相对移动量，也就是减小向光波导管4的耦合损失变动。光纤用耦合剂52的弹性模量为10-6～10-3GPa，其线膨胀系数最好为100～400ppm/℃，其玻化温度Tg为任意。光纤用耦合剂52的粘度最好为1,000～5,000mPa·s，2,000～3,000mPa·s更好。另外，光纤用粘着剂22的弹性模量为0.01～3.0GPa，其线膨胀系数最好为20～100ppm/℃，其玻化温度Tg最好为100℃或以上且比周围环境的温度高15℃或以上。光纤用粘着剂22的粘度最好为5,000～100,000mPa·s，5,000～50,000mPa·s更好。这时，光纤用粘着剂22例如是协立化学制紫外线硬化型环氧系列树脂“WR8774”及“WR8775”。光纤用耦合剂52例如是协立化学制阳离子硬化型硅树脂“WR8962H”。
就本发明第1方案的第4实施方式的光纤及光波导管的光学元件耦合结构体的制造方法的一例而言，通过在上述的第1方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体的制造方法上进行追加，涂敷纤用耦合剂52使其覆盖光纤的前端部并密封光纤及光波导管即可。
实施例关于上述的本发明第1方案的各实施方式的实施例进行如下说明。在各实施例中通用的条件如下所述。光纤2使用外径为125μm的光纤。另外，使用单结晶异向性蚀刻容易的硅。为了可以进行光纤用粘着剂22的紫外线硬化，按压部件32为透明，并且，使用具有与作为基板6的材料的硅相同的线膨胀系数(3.2ppm/℃)的派热克斯(注册商标)玻璃。
在第1方案的第1实施方式的实施例1中，作为光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂24，使用弹性模量为2.4Gpa，线膨胀系数为107ppm/℃，粘度为250mPa·s，玻化温度Tg为129℃，用化学式为 Rf为 表示的以氟化环氧化合物为主要成分的紫外线硬化型环氧系列树脂(例如，大金制“UV2100”(参照《光电子材料的开发与应用技术》(オプトエレクトロニクス材料の開発と応用技術)(2001年2月9日株式会社技术信息协会发行)在第90页表1中记载的氟化环氧树脂化合物)。周围环境的温度变化65℃时的光纤2及光波导管4之间的相对移动量为0.8μm，向光波导管4内的光的耦合损失变动为0.8dB。
在第1方案的第2实施方式的实施例2A中，作为光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂24与实施例1相同，使用弹性模量为2.4Gpa，线膨胀系数为107ppm/℃，粘度为250mPa·s，玻化温度Tg为129℃，用上述化学式1、Rf为上述式2表示的以氟化环氧化合物为主要成分的紫外线硬化型环氧系列树脂(例如，大金制“UV2100”)。周围环境的温度变化65℃时的光纤2及光波导管4之间的相对移动量为0.4μm，向光波导管4内的光的耦合损失变动为0.4dB。
在第1方案的第2实施方式的实施例2B中，作为光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂24，使用弹性模量为0.05Gpa，线膨胀系数为200ppm/℃，粘度为180mPa·s，玻化温度Tg为111℃，用化学式为 表示的以氟化环氧丙稀酸酯化合物为主要成分的紫外线硬化型丙稀基系列树脂(例如，NTT-AT制“AT8224”(参照《光电子材料的开发与应用技术》(2001年2月9日株式会社技术信息协会发行)在第91页表2中记载的氟化环氧丙稀酸酯化合物)。周围环境的温度变化65℃时的光纤2及光波导管4之间的相对移动量为0.2μm，向光波导管4内的光的耦合损失变动为0.2dB。
在第1方案的第3实施方式的实施例3中，作为光纤用粘着剂22及光纤用耦合剂24与实施例1及2A相同，使用弹性模量为2.4Gpa，线膨胀系数为107ppm/℃，粘度为250mPa·s，玻化温度Tg为129℃，用上述化学式1、Rf为上述式2表示的以氟化环氧化合物为主要成分的紫外线硬化型环氧系列树脂(例如，大金制“UV2100”)，作为密封材料42，使用弹性模量为15.3Gpa，线膨胀系数为13.4ppm/℃，玻化温度Tg为210℃的无溶剂型液态密封材料(例如，日立化成工业制“CEL-C-1900”)。周围环境的温度变化65℃时的光纤2及光波导管4之间的相对移动量为0.25μm，向光波导管4内的光的耦合损失变动为0.2dB。
在第1方案的第4实施方式的实施例4中，作为光纤用粘着剂22，使用弹性模量为2.5Gpa，线膨胀系数为62ppm/℃，粘度为30,000mPa·s，玻化温度Tg为158℃的紫外线硬化型环氧系列树脂(例如，协立化学制“WR8774”)，作为光纤用耦合剂52，使用弹性模量为5×10-6Gpa，线膨胀系数为300ppm/℃，粘度为2800mPa·s，玻化温度Tg为-123℃的阳离子硬化型硅树脂(例如，协立化学制“WR8962H”)(参照特开2004-196977号公报记载的阳离子硬化型硅树脂)。周围环境的温度变化65℃时的光纤2及光波导管4之间的相对移动量为0.1μm，向光波导管4内的光的耦合损失变动为0.2dB。
另外，在上述的第1方案的第4实施方式的实施例4中，作为光纤用粘着剂22，代替上述的紫外线硬化型环氧系列树脂，使用弹性模量为2.5Gpa，线膨胀系数为88ppm/℃，粘度为7,000mPa·s，玻化温度Tg为145℃的紫外线硬化型环氧系列树脂(例如，协立化学制“WR8775”)时，周围环境的温度变化65℃时的光纤2及光波导管4之间的相对移动量为0.1μm，向光波导管4内的光的耦合损失变动为0.2dB。
再者，在实施例中没有使用，但上述的EMI制紫外线热硬化型环氧系列树脂“3553HM”其弹性模量为1.0Gpa，线膨胀系数为55ppm/℃，粘度为1,000mPa·s，玻化温度Tg为120℃。
上述的粘着剂及密封材料的弹性模量、线膨胀系数及玻化温度Tg的测定方法如下。
弹性模量的测定按照JIS-K7127“塑料薄膜及薄片的拉伸试验方法”测定。
线膨胀系数的测定使用TMA(热机械分析)法进行测定。测定条件是5℃/分的拉伸模式。温度从20℃变化到100℃，记载25℃时的测定值。
玻化温度的测定使用DMA(动态粘弹性模量测定)法进行测定。具体地，使用电流测定科学(レオメトリツク·サイエンテイフイツク)制的动态粘弹性模量测定装置(熔融粘弹性测定用型号ARES)，以拉伸模式使试样振动，同时使温度以3℃/分的升温速度从20℃变化到300℃，采用通过装置运算的玻化温度。
粘度的测定按照JIS-Z8803“粘度测定法”的圆锥—平板形旋转粘度计的粘度测定方法进行测定。具体地，使用东京仪器制的E形粘度计(型号VPU-3B)，在25℃的环境条件下记载测定值。
以下，参照附图，详细说明本发明第2方案的光纤结构体的3个实施方式。
首先，参照图9～图13说明本发明第2方案的光纤结构体的第1实施方式。图9是本发明第2方案的第1实施方式的V字形截面槽与光波导管一体形成的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。另外，图10～图13分别是沿图1的X-X线、XI-XI线、XII-XII线及XIII-XIII线的剖视图。
如图9～图13所示，本发明第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101具有具有端面102a且沿长度方向延伸的上游侧光纤102；具有在与该上游侧光纤102的端面102a相对的方向上配置的端面104a且在长度方向延伸的下游侧光纤104；和从上游侧光纤102向下游侧光纤104传播光而设置在它们之间的光波导管106。光学元件耦合结构体101还具有设置有用于收纳并定位上游侧光纤102及下游侧光纤104的V字形截面槽108的基板110；将上游侧光纤从其上面覆盖102且将上游侧光纤102向基板110按压的上游侧按压块112；将下游侧光纤104从其上面覆盖且将下游侧光纤104向基板110按压的下游侧按压块114；和为了相互固定基板110、光纤102、104及按压块112、114而向它们之间的空间填充的粘着剂116。
上游侧光纤102及下游侧光纤104分别具有光纤芯102b、104b和配置在其周围的光纤金属包层102c、104c。光波导管106具有与上游侧光纤102及下游侧光纤104的光纤芯102b、104b对齐的光波导管芯106a和在其周围形成的光波导管金属包层106b。上游侧光纤102由相对长度方向在横向相互平行设置的多根光纤构成。在本实施方式中，上游侧光纤102设置2根，下游侧光纤104设置1根，光学元件耦合结构体101构成光耦合器。因而，与2根上游侧光纤102对齐地设置2根光波导管芯106a的上流端部106c，这2根光波导管芯106a随着向其接近下流端部106d而耦合为1根，在下流端部106d，与1根的下游侧光纤104对齐。光纤102、104的直径例如为125μm。另外，光纤芯102a、104a例如用石英形成。光波导管芯106a例如用高分子材料或石英形成。
基板110是上游侧光纤102、光波导管106、下游侧光纤104通用的基板。基板110具有固定上游侧光纤102的上游部110a；与光波导管106一体形成的中间部110b；和固定下游侧光纤104的下游部110c。上游部110a与中间部110b之间及中间部110b与下游部110c之间分别形成有在上方及横向开口的上游侧凹部118及下游侧凹部120。上游侧凹部118通过上游部110a的下游侧端面118a和中间部110b及光波导管106的上游侧端面118b构成。这些下游侧端面118a及上游侧端面118b相互平行，随其向下而向上游侧倾斜。另外，下游侧凹部120通过中间部110b及光波导管106的下游侧端面120a和下游部110c的上游侧端面120b构成。这些下游侧端面120a及上游侧端面120b相互平行，随其向下而向下游侧倾斜。上游侧凹部118及下游侧凹部120在长度方向的宽度约为100～200μm，相对上下方向的倾斜角度约为4～8度。
在上游部110a上向上游侧凹部118突出地配置上游侧光纤102，在下游部110b上向下游侧凹部120突出地配置下游侧光纤104。上游侧光纤102的端面102a及下游侧光纤104的端面104a最好尽量接近光波导管106，但实际上为了使光纤102、104容易进行自动组装，在光纤102、104的端面102a、102d与光波导管104之间，设置约10～20μm的间隙。
基板110的上游部110a具有设置有对应多根上游侧光纤102的V字形截面槽108的平坦的上面122。在本实施方式中，在上面122上设置有用于收纳并定位2根上游侧光纤102的在长度方向上延伸且在横向相互平行地配置的2个V字形截面槽108。V字形截面槽108各自通过2个槽面124构成。形成2个槽面124，使得在已知外径的上游侧光纤102抵接2个槽面124而配置时，上游侧光纤102与光波导管106以亚微米的精度对位。上游侧光纤102配置在槽108上时，形成由上游侧光纤102与槽面124最接近的2处126和上游侧光纤102与槽面124包围的空间128。
上游侧按压块112具有从上游侧光纤102的端面102a侧在长度方向上顺次邻接设置的接触部分130a、中间部分132a及接触部分130b。在本实施方式中，接触部分130a、130b设置在上游侧按压块112在长度方向两端部，在其间设置有1个中间部分132a。接触部分130a、130b是在用上游侧按压部件112向基板110按压上游侧光纤102时，与上游侧光纤102接触并向基板110按压上游侧光纤102的部分。中间部分132a是在用上游侧按压部件112向基板110按压上游侧光纤102时，通过粘着剂116与上游侧光纤102隔有间隔的部分。
如图10所示，接触部分130a具有在长度方向上与上游侧光纤102接触并用于向基板110按压上游侧光纤102的接触面134和以上游侧光纤102为中心设置在接触面134的两侧且与基板110的上面相对的相对面136。在本实施方式中，接触面134相对于相对面136构成凹部并包围上游侧光纤102而弯曲。在位于凹部两侧的相对面136与基板110的上面122之间，设置有间隙。相对面136与基板110的上面122之间的距离最好为20～40μm，20～30μm则更好。
由于接触部分130b具有与接触部分130a相同的结构，所以省略其说明。
中间部分132a具有与基板110的上面122相对且横断上游侧光纤102的平坦的下面138。在本实施方式中，下面138是与基板110的上面122大体平行的平面。因而，中间部分132a的下面138与基板110的上面122之间的距离比接触部分130a、130b的相对面136与基板110的上面122之间的距离大。
接触部分130a、130b在长度方向的长度最好为上游侧光纤102直径的0.5～5倍，2～3倍则更好。另外，中间部分132a在长度方向的长度最好为上游侧光纤102直径的1～8倍，5～7倍则更好。因而，上游侧光纤102的直径为125μm时，接触部分130a、130b在长度方向的长度最好为60～625μm，250～375μm则更好。另外，中间部分132a在长度方向的长度最好为125～1,000μm，625～875μm则更好。
如图9、图12及图13所示，除从对应于上游侧光纤102的根数变更成对应于下游侧光纤104的根数的结构以外，以光波导管106为中心与基板110的上游部110a及上游侧按压块112对称地构成基板110的下游部110c及下游侧按压块114。因而，对于与基板110的上游部110a及上游侧按压块112通用的基板110的下游部110c及下游侧按压块114的构成要素，标以相同的参照符号，省略其说明。另外，下游侧按压块114的接触部分130a及中间部分132a的光学元件耦合结构体101的剖面分别为图12及图13。
粘着剂116的粘度是任意的，但为了减小周围环境温度变化引起的光学元件耦合结构体110的耦合损失的变动，最好为10,000～50,000mPa·s，20,000～40,000mPa·s则更好。粘着剂116的弹性模量及线膨胀系数也是任意的，但弹性模量最好为0.01～3.0GPa，线膨胀系数最好为20～100ppm/℃。粘着剂116例如是协立化学制紫外线硬化型环氧系列树脂“WR8774”(粘度为30,000mPa·s，弹性模量为2.5GPa，线膨胀系数为62ppm/℃)。
另外，在上游侧凹部118及下游侧凹部120内，填充与粘着剂116不同种类的耦合剂144。耦合剂144由于从光纤向光波导管传输的光通过其中，所以需要对光透明。另外，耦合剂144最好具有与光纤芯102a、102b大致相同的折射率。耦合剂144既可以是粘着剂，也可以是胶状组成物，也可以是填充剂。耦合剂144例如是协立化学制阳离子硬化型硅树脂“WR8962H”。
接着，对本发明第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的制造方法的一例进行说明。准备用硅、高分子材料等制作的基板110，通过根据光刻做成的抗蚀图形而实施异向性蚀刻而形成V字形截面槽108。接着，在形成了V字形截面槽108的基板110上形成光波导管106。若详细地进行说明，则是在光波导管6由高分子材料形成的场合，通过旋转涂敷或铸模等形成金属包层106b及其上的芯层后，实施光刻、反应性离子蚀刻等的处理加工或阴模压制等机械加工，从芯层形成矩形截面的光波导管芯106a，而且，通过与上述相同的方法覆盖光波导管芯106a地形成金属包层106b，从而形成光波导管106。另外，在用石英形成光波导管106的场合，通过火焰堆积法或CVD法在基板110上形成石英层，通过干蚀加工等的处理加工做成矩形石英芯106a后，覆盖芯106a地形成金属包层106b，从而形成光波导管106。进行V字形截面槽108的形成工序及光波导管106的形成工序，使得在光纤102、104装载在槽108的槽面124上时，能够取得以亚微米的精度使光纤102、104与光波导管106对位的槽面124与光波导管106的位置关系。接着，通过切割加工等，形成上游侧凹部118及下游侧凹部120。
接着，在基板110的槽108及上面122上涂敷适量的粘着剂116。光纤102、104配置在槽124面上，使光纤102、104的端面102a、104a各自向上游侧凹部118及下游侧凹部120突出。如果需要，向光纤102、104上追加涂敷适量的粘着剂116。通过以规定的压力从光纤102、104上按压按压部件112、114规定的时间，光纤102、104接近槽面124。此时，注意不要在按压部件112、114与基板110之间进入气泡。
详细地，在接触部分130a、130b的截面处的光纤102、104与槽108之间的空间128内的粘着剂116不会从接触部分130a、130b的截面处的光纤102、104与槽面124之间的间隙1 26流出(参照图10及图12)，向中间部分132a的截面处的光纤102、104与槽108之间的空间128内移动(参照图11及图13)。接着，从中间部分132a的截面处的光纤102、104与槽面124之间的间隙126流出，向按压块112、114的下面138与基板110的上面122之间的空间移动(参照图11及图13)。另外，在上述侧按压块112的接触部分130a、130b的截面处，位于2根光纤102之间的空间内的粘着剂116(参照图10)，向中间部分132a的截面处的2根光纤102之间的空间内移动(参照图11)。接着，粘着剂116越过光纤102的上面而移动。由此，在接触部分130a、130b处，光纤102、104牢牢地按压在V字形截面槽108的槽面124上。
其后，粘着剂11例如通过紫外线照射而硬化，基板110、光纤102、104及按压部件112、114相互固定。接着，耦合剂144涂敷在上游侧凹部118及下游侧凹部120上，例如通过紫外线照射使其硬化。
接着，参照图14说明本发明第2方案的光纤结构体的第2实施方式。图14是本发明第2方案的第2实施方式的V字形截面槽与光波导管一体地形成的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。
取代上述的第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的上游侧按压块112及下游侧按压块114，分别设置上游侧按压块152与下游侧按压块154，除此以外，本发明第2方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体150具有与光学元件耦合结构体101相同的结构。因而，以下，对于与第2方案的第1实施方式共同的构成要素，标以相同的符号，省略其说明，只说明不同的部分。
光学元件耦合结构体150具有将上游侧光纤从其上面覆盖102且向基板110按压上游侧光纤102的上游侧按压块152和将下游侧光纤104从其上面覆盖且向基板110按压下游侧光纤104的下游侧按压块154。
上游侧按压块152具有从上游侧光纤102的端面102a侧在长度方向上邻接且交错地设置的5个接触部分156a～156e及4个中间部分158a～158d。在本实施方式中，接触部分156a及156e设置在上游侧按压块152在长度方向两端部上。接触部分156a～156e是在用上游侧按压部件152向基板110按压上游侧光纤102时，与上游侧光纤102接触向基板110按压上游侧光纤102的部分。中间部分158a是在用上游侧按压部件152向基板110按压上游侧光纤102时，通过粘着剂116与上游侧光纤102隔有间隔的部分。
接触部分156a～156e的各个具有与第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的接触部分130a相同的构成要素(参照图10)。中间部分158a～158d的各个具有与第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体1的中间部分132a相同的构成要素(参照图11)。因而，对于与第2方案的第1实施方式相同的构成元件，标以相同的参照符号，省略对接触部分156a～156e及中间部分158a～158d的构成要素的说明。
另外，除从对应于上游侧光纤102的根数变更为对应于下游侧光纤104的根数的结构外，以光波导管106为中心与上游侧按压块152对称地构成下游侧按压块154。因而，对于与上游侧按压块152通用的下游侧按压块154的构成要素，标以相同的参照符号，省略对这些的说明。另外，下游侧按压块154的接触部分156a～156e及中间部分158a～158d的光学元件耦合结构体150的剖面分别与第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的下游侧按压块114的接触部分130a及中间部分132a的剖面(分别参照图12及图13)相同。
除取代第2方案第1实施方式的光学元件耦合结构体101的上游侧按压块112及下游侧按压块114，分别使用上游侧按压块152及下游侧按压块154外，本发明第2方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体150的制造方法的一例与第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的制造方法相同，省略其说明。
接着，参照图15～图19说明本发明第2方案的光学元件耦合结构体的第3实施方式。图15是本发明第2方案的第3实施方式的V字形截面槽与光波导管一体形成的光学元件耦合结构体的局部剖切的主视图。另外，图16～图19分别是沿图7的XVI-XVI线、XVII-XVII、XVIII-XVIII线及XIX-XIX线的剖视图。
除分别取代第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的基板110的上游部110a及下游部110c设置上游部110d及下游部110e，分别取代按压块112、114设置按压块172、174以外，本发明第2方案的第3实施方式的光学元件耦合结构体170具有与光学元件耦合结构体101相同的结构。因而，以下，只说明与第2方案的第1实施方式不同的构成要素，对于与第2方案的第1实施方式通用的构成要素，标以与第2方案的第1实施方式相同的参照符号，省略其说明。
如图16及图17所示，上游侧按压块172具有与第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的上游侧按压块112的接触部分130a相同的结构。因而，对于与接触部分130a相同的上游侧按压块172的构成要素，标以相同的参照符号，省略其说明。
基板110的上游部110d具有从上游侧光纤102的端面102a侧在长度方向上顺次邻接设置的带槽部分178a、中间部分180a及带槽部分178b。在本实施方式中，带槽部分178a及178b设置在上游部110d的长度方向两端部上，中间部分180a设置在其中间。
如图16所示，带槽部分178a具有与第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的上游部110d相同的结构。另外，带槽部分178b具有与带槽部分178a相同的结构。因而，对于与光学元件耦合结构体101相同的构成要素，标以相同的参照符号，省略其说明。
如图17所示，中间部分180a在用上游侧按压块172向基板110按压上游侧光纤102时，通过粘着剂116与上游侧光纤102隔有间隔。另外，中间部分180a具有与上游侧按压块172相对且横断上游侧光纤102a的平坦的上面182。在本实施方式中，上面182是与带槽部分178a的上面122大致平行的平面。在上面182上，连续设置有带槽部分178a、178b的槽108的一部分，但也可以不设置这些。中间部分180a的上面182与上游侧按压块172的相对面136之间的距离比带槽部分178a、178b的上面122与上游侧按压块172的相对面136之间的距离大。
带槽部分178a、178b在长度方向的长度最好是上游侧光纤102的直径的2～3倍。另外，中间部分180a在长度方向的长度最好是比上游侧光纤102的直径的5倍还大。因而，在上游侧光纤102的直径是125μm时，带槽部分178a、178b在长度方向的长度最好是约250～375μm，中间部分180a在长度方向的长度最好比625μm还大。
如图15、图18及图19所示，除从对应于上游侧光纤102的根数的结构变更为对应于下游侧光纤104的根数的结构以外，以光波导管106为中心与基板110的上游部110d及上游侧按压块172分别对称地构成基板110的下游部110e及下游侧按压块174，。因而，对于与基板110的上游部110d及上游侧按压块172通用的基板110的下游部110e及下游侧按压块174的构成要素，标以相同的参照符号，省略其说明。另外，下游侧按压块174的第1带槽部分178a及中间部分180a的光学元件耦合结构体170的截面分别为图18及图19。
除取代第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的上游侧按压块112及下游侧按压块114，分别使用上游侧按压块172及下游侧按压块174，以及在形成V字形截面槽108后，追加通过切割加工等，形成基板110的上面182的工序外，本发明第2方案的第3实施方式的光学元件耦合结构体170的制造方法的一例与第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的制造方法相同，省略其说明。
接着，关于上述的本发明第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101及第2方案的第2实施方式的光学元件耦合结构体150的实施例与现有技术的光学元件耦合结构体200的比较例进行说明。就这3个光学元件耦合结构体而言，光纤102、104、202、204的直径为125μm，按压块112、114、152、154、212、214的相对面136与基板110、210的上面122之间的距离为30μm，按压块112、114、152、154、212、214在长度方向的长度为1350μm。粘着剂116采用协立化学制紫外线硬化型环氧系列树脂“WR8774”(粘度为30,000mPa·s，弹性模量为2.5GPa，线膨胀系数为62ppm/℃)。
就光学元件耦合结构体101而言，第1接触部分130a在长度方向的长度为300μm(光纤直径的2.4倍)，中间部分132a在长度方向的长度为750μm(光纤直径的6倍)。
就光学元件耦合结构体150而言，第1接触部分130a在长度方向的长度为110μm(光纤直径的0.89倍)，中间部分132a在长度方向的长度为200μm(光纤直径的1.6倍)。
就光学元件耦合结构体200而言，全长1350μm相当于第1接触部分，中间部分不存在。
按压块112、114、152、154、212、214从光纤102、104、202、204上以适当的压力按压适当的时间，结果，就+25℃时的耦合损失而言，光学元件耦合结构体101为0～0.04dB，光学元件耦合结构体150为0.13～0.47dB，光学元件耦合结构体200为0.77～1.05dB(参照图28)。这样，本发明的光学元件耦合结构体比现有技术的光学元件耦合结构体改善了使用比较高的粘度的粘着剂时的耦合损失。
另外，如图29所示，在使用协立化学制紫外线硬化型环氧系列树脂“WR8774”(粘度30,000mPa·s)时，温度在-40℃～+85℃变化时的耦合损失的变动为0.26dB。因而，温度在-40℃～+85℃变化时的耦合损失由于以温度为+25℃时的耦合损失为中心变动，所以光学元件耦合结构体101的耦合损失为0.13～0.17dB，光学元件耦合结构体150的耦合损失为0.26～0.60dB，光学元件耦合结构体200的耦合损失为0.90～1.18dB。这样，本发明的光学元件耦合结构体可使温度在-40℃～+85℃变化时的耦合损失在0.6dB或以下，或0.4dB或以下。
图20是在金属显微镜下观察在按压块112的接触部分130a上在相对于长度方向的横向切断的本发明的光学元件耦合结构体101的实施例的剖面时的简图。另外，图21是在金属显微镜下观察在按压块212上在相对长度方向的横向切断的现有技术的光学元件耦合结构体200的比较例的剖面时的简图。
由图20及图21可知，在本发明的光学元件耦合结构体101中，光纤102与槽108之间的间隙大体为0μm，光纤102与槽108实际上是接触的，在它们之间的间隙内不存在粘着剂116。与此相反，在现有技术的光学元件耦合结构体200中，在光纤202与槽208之间的0.5～1.0μm的间隙内残留有粘着剂216。再者，在金属显微镜下观察在按压块112的中间部分132a上，在相对长度方向的横向切断的本发明的光学元件耦合结构体101的实施例的截面时，在光纤102与槽108之间的0.5～1.0μm的间隙内残留有粘着剂。
图22是表示本发明第2方案的第1实施方式的光学元件耦合结构体101的上述的实施例的、在+25℃下粘着剂144的厚度，即相对面136与基板110的上面122之间的距离与耦合损失的关系的图。由图22可知，粘着剂厚度为20～40μm时，可使耦合损失在0.5dB或以下。另外，粘着剂厚度比该值小时，在光纤102、104上的应力增大，相应地耦合损失也增大。另外，粘着剂厚度比该值大时，光纤102、104的粘着力降低，相应地耦合损失也增大。另外，粘着剂厚度为30μm时，可使耦合损失在0.2dB或以下。
图23是表示在与图22相同的实施例中，温度在-40℃～+85℃变化时的粘着剂厚度与耦合损失变动的关系的图。由图23可知，粘着剂厚度为10～30μm时，可使耦合损失在0.3dB或以下。粘着剂厚度比该值大时，光纤的粘着力降低，相应地耦合损失变动也增大。
图24是表示在与图22相同的实施例中，进行高压锅测试(试验条件121℃、100％RH，2atm，保持100小时)时的粘着剂厚度与耦合损失变动的关系的图。由图24可知，粘着剂厚度比30μm大时，光纤的粘着力降低，相应地耦合损失变动也增大。再者，图24中将图的纵轴规定为在高压锅测试后耦合损失增大时正。
图25是表示在与图22相同的实施例中，进行粘着剂厚度为20μm，85℃/85％RH的高温高湿试验时的耦合损失变动的图。由图25可知，在整个5,000小时内耦合损失变动在±0.2dB的范围内。再者，图25将纵轴规定为在高压锅测试后耦合损失增大时为负。
以上，说明了本发明第2方案的光纤结构体的实施方式，但本发明不限定于上述的第2方案的实施方式，在专利申请请求保护的范围内所记载的发明范围内可做各种变更，当然这些也包括在本发明的范围内。
在上述的本发明第2方案的实施方式中，作为V字形截面槽与光波导管一体地形成的光学元件耦合结构体101、150、170对本发明的光纤结构体进行了说明，但光纤结构体既可以是光纤阵列，也可以是光纤阵列与光波导管用粘着剂连接的光学元件耦合结构体等。
另外，在上述的本发明第2方案的实施方式中，作为具有2根上游侧光纤102及1根下游侧光纤104的光耦合器对光学元件耦合结构体101、150、170进行了说明，但上游侧光纤102的根数及下游侧光纤104的根数是任意的。例如，也可以做成上游侧光纤102的根数为1根，下游侧光纤104的根数为多根，光波导管106与之对应的构造，以光纤结构体作为分光器形成。
另外，在上述的本发明第2方案的第1及第2实施方式中，按压块112、114、152、154、172、174的接触面134弯曲，在其两侧设置有与基板110的上面122相对的相对面136，但只要按压块112、114、152、154、172、174与光纤102、104接触并将这些向基板110按压，则接触面134及相对面136的形状可以是任意的。例如，接触面134及相对面136既可以构成1个平面或弯曲面，也可以是接触面134与相对面136之间为阶梯状。
另外，在上述的本发明第2方案的第1及第2实施方式中，按压块112、114、152、154的中间部分132a～132d的下面138为平面，但只要与光纤102、104隔有间隔，下面138的形状可以是任意的。例如，既可以包围光纤102、104地弯曲，也可以是下面138的横向两端部与邻接的接触部分130a～130e的相对面136连续。
另外，在上述的本发明第2方案的第3实施方式中，基板110的中间部分180a的上面182为平面，但只要与光纤102、104隔有间隔，上面182的形状可以是任意的。例如，既可以包围光纤102、104地弯曲，也可以是上面182的横向两端部与邻接的带槽部分180a、180b的上面122连续。
另外，就本发明第2方案的第1及第2实施方式的按压块112、114、152、154而言，接触部分130a～130e的个数任意，但最好设置至少2个接触部分。通过设置至少2个接触部分，按压块112、114、152、154可稳定地固定在基板110上，能够减少因温度变化粘着剂116波及光纤102、104的应力。另外，接触部分130a～130e无需设置在按压块112、114、152、154在长度方向的两端部上，中间部分132a～132d也可以设置在按压块112、114、152、154在长度方向的两端部上。另外，接触部分130a～130e在长度方向的长度只要满足规定的耦合损失，可以为任意。
另外，设置在本发明第2方案的第1及第2实施方式的光纤102、104的端面102a、104a最近处的接触部分130a，最好接近于光纤102、104的端面102a、104a。但如上述的第2方案的实施方式那样，只要满足规定的耦合损失，接触部分130a也可以设置在离开光纤102、104的端面102a、104a的位置。
另外，本发明第2方案的第1及第2实施方式的接触部分130a～130e的变型方式对于本发明第2方案的第3实施方式的带槽部分180a、180b也同样适合。
权利要求
1.一种光学元件耦合结构体，耦合光纤与光波导管，其特征在于，具有光纤；和形成有应与上述光纤对齐的光波导管的基板，上述基板具有在装载上述光纤时对齐上述光纤与上述光波导管地形成的、且向上开放的V字形截面槽；和在上述V字形截面槽的上述光波导管侧形成比该槽还向下方延伸且向上开放的空间的凹部，在上述V字形截面槽内配置上述光纤，使得其前端部向上述凹部突出，并且在此将上述光纤用光纤用粘着剂固定，上述光纤的前端部与上述光波导管用填充在它们之间及上述凹部内的光纤用耦合剂耦合。
2.根据权利要求1所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述基板还具有形成有上述V字形截面槽的上表面，上述光学元件耦合结构体还具有与上述上表面一起夹持上述光纤且与上述上表面隔开间隔地配置的按压部件，该按压部件具有覆盖在上述光纤上地配置的宽度比上述光纤的外径还宽的宽幅槽，上述光纤用粘着剂还填充在上述宽幅槽与上述光纤之间及上述按压部件与上述上表面之间。
3.根据权利要求1或2所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光纤用粘着剂与上述光纤用耦合剂是相同的粘着剂。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光纤用粘着剂与上述光纤用耦合剂的弹性模量为0.01～0.5GPa，其线膨胀系数为40～300ppm/℃。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光纤用粘着剂与上述光纤用耦合剂的粘度为100～1,000mPa·s。
6.根据权利要求1或2所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光学元件耦合结构体还具有覆盖上述光纤的前端部及上述光纤用耦合剂地涂敷的密封材料，上述密封材料的弹性模量比上述光纤用粘着剂及上述光纤用耦合剂的弹性模量大。
7.根据权利要求6所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光纤用粘着剂与上述光纤用耦合剂是相同的粘着剂。
8.根据权利要求6或7所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光纤用粘着剂与上述光纤用耦合剂的弹性模量为0.01～3.0GPa，其线膨胀系数为40～300ppm/℃，上述密封材料的弹性模量为5～20GPa，其线膨胀系数为5～30ppm/℃。
9.根据权利要求6～8中任意一项所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光纤用粘着剂与上述光纤用耦合剂的粘度为100～8,000mPa·s，上述密封材料的粘度为10,000～200,000mPa·s。
10.根据权利要求1或2所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光纤用粘着剂与上述光纤用耦合剂是不同的组成物，上述光纤用耦合剂的弹性模量比上述光纤用粘着剂的弹性模量小。
11.根据权利要求10所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，还覆盖上述光纤的前端部并密封上述光纤与上述光波导管地涂敷上述光纤用耦合剂。
12.根据权利要求10或11所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光纤用耦合剂的弹性模量为10-6～10-3GPa，其线膨胀系数为100～400ppm/℃，上述光纤用粘着剂的弹性模量为0.01～3.0GPa，其线膨胀系数为20～100ppm/℃。
13.根据权利要求10～12中任意一项所述的光学元件耦合结构体，其特征在于，上述光纤用耦合剂的粘度为1,000～5,000mPa·s，上述光纤用粘着剂的粘度为5,000～100,000mPa·s。
14.一种光纤结构体，具有具有端面且在长度方向延伸的光纤；设置有用于收纳并定位上述光纤的V字形截面槽的基板；将上述光纤从其上面覆盖且向上述基板按压上述光纤的按压部件；和为了相互固定上述基板、上述光纤及上述按压部件而向它们之间的空间填充的粘着剂，其特征在于，上述按压部件具有从上述光纤的端面侧在长度方向上顺次邻接设置的第1接触部分、中间部分及第2接触部分，用上述按压部件向上述基板按压上述光纤时，上述按压部件的第1接触部分及第2接触部分与上述光纤接触并向上述基板按压上述光纤，上述按压部件的中间部分通过上述粘着剂与上述光纤隔有间隔。
15.根据权利要求14所述的光纤结构体，其特征在于，上述光纤由相互平行设置的多根光纤构成，对应于上述多根光纤的上述V字形截面槽设置在上述基板上。
16.根据权利要求14或15所述的光纤结构体，其特征在于，上述按压部件的第1接触部分具有用于与上述光纤接触并向基板按压上述光纤的接触面和以上述光纤为中心设置在上述接触面的两侧且与上述基板相对的相对面，上述接触面构成相对于上述相对面的凹部，位于该凹部两侧的上述相对面与上述基板之间的距离为20～40μm。
17.根据权利要求14～16中任意一项所述的光纤结构体，其特征在于，上述粘着剂的粘度为10,000～50,000mPa·s。
18.根据权利要求14～17中任意一项所述的光纤结构体，其特征在于，上述粘着剂的弹性模量为0.01～3.0GPa，其线膨胀系数为20～100ppm/℃。
19.根据权利要求11～18中任意一项所述的光纤结构体，其特征在于，上述第1接触部分在长度方向的长度是上述光纤直径的0.5～3倍。
20.根据权利要求14～19中任意一项所述的光纤结构体，其特征在于，上述基板具有设置有上述V字形截面槽的上表面，上述中间部分具有与上述基板的上表面相对且横切上述光纤的平坦的下表面。
21.一种光纤结构体，具有具有端面且在长度方向延伸的光纤；设置有用于收纳并定位上述光纤的V字形截面槽的基板；将上述光纤从其上面覆盖且向上述基板按压上述光纤的按压部件；和为了相互固定上述基板、上述光纤及上述按压部件而向它们之间的空间填充的粘着剂，其特征在于，上述基板具有从上述光纤的端面侧在长度方向上顺次邻接设置的第1带槽部分、中间部分及第2带槽部分，在上述基板的第1带槽部分及第2带槽部分上设置有上述V字形截面槽，上述基板的中间部分通过上述粘着剂与上述光纤隔有间隔。
22.根据权利要求14～21中任意一项所述的光纤结构体，其特征在于，上述光纤结构体是光纤阵列。
23.根据权利要求14～21中任意一项所述的光纤结构体，其特征在于，上述光纤结构体是一体地耦合上述V字形截面槽与光波导管并使配置在V字形截面槽内的光纤与光波导管耦合的光学元件耦合结构体。
24.根据权利要求14～21中任意一项所述的光纤结构体，其特征在于，上述光纤结构体是使光纤阵列与光波导管耦合的光学元件耦合结构体。
全文摘要
本发明提供一种可减小由于周围环境温度变化引起的耦合损失变动的、耦合光纤与光波导管的光学元件耦合结构体。本发明涉及一种耦合光纤和光波导管的光学元件耦合结构体。本发明的光学元件耦合结构体(1)具有光纤(2)和形成了光波导管(4)的基板(6)。基板(6)具有对齐光纤(2)与光波导管(4)而形成的V字形截面槽(8)和在该槽(8)的光波导管(4)侧形成的凹部(10)。光纤(2)通过粘着剂(22)固定在槽(8)上。向凹部(10)突出的光纤(2)的前端部(18)与光波导管(4)通过填充在它们之间及凹部(10)内的耦合剂(24)耦合。
文档编号G02B6/30GK1938622SQ200580010269
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月4日 优先权日2004年3月31日
发明者黑田敏裕, 八木成行, 铃木直也 申请人:日立化成工业株式会社