光传送用光学零件及其制造方法

专利名称：光传送用光学零件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光传送用光学零件及其制造方法，具体地，涉及将光纤等 光传送路径和具有光学功能的托架组装而制造光传送用光学零件的方法及 其光传送用光学零件。
背景技术：
图1是表示现有的光传送用光学零件的概略立体图(例如，专利文献
1)。该光传送用光学零件11由光连接器12和透镜阵列13构成。光连接器 12在上侧托架14与下侧托架15之间夹入光纤阵列16 (带形芯线)的各芯 线17而构成，在其前面露出各芯线17的端面。透镜阵列13在其前面形成 有多个透镜18，各透镜18的间距与所述芯线17的间距相等。另外，透镜 阵列13使各透镜18的光轴与各芯线17的中心轴一致，利用粘接剂将其背 面粘接到光纤阵列12的前面。
专利文献1:(日本)特开2003 - 107277号公报(图1 )
在上述的光传送用光学零件11中，在其制造工序中，必须使各透镜18 的光轴与光纤阵列16的各芯线17的中心轴一致而进行对位，然后再由粘 接剂将透明阵列13的背面粘接到光连接器12的前面，组装操作或保证精 度方面花费工序，成本也增加。
因此，本发明的发明者们着眼于通过将透镜阵列与光连接器的托架部 分一体成形而从开始就一体化的结构。若这样将透镜阵列与托架部分一体 化，则无需将透镜阵列粘接到光连接器上，另外，通过将芯线定位在光连 接器的托架部分上而能够自动地使透镜的光轴与芯线的中心轴一致。
但是，若将透镜阵列和托架部分一体化，则产生新的问题。即，若透 镜阵列的背面与芯线的端面之间产生空间，则在芯线的端面或透镜阵列的 背面产生光的反射、或从该空间漏光而使光的耦合效率降低。因此，在透 镜阵列的背面与光连接器的前面之间的空间填充粘接剂而由填充剂将空间 埋住，但由于粘接剂填充后的粘接剂固化收缩或透镜阵列、托架、固化后
的粘接剂、光纤材料的热膨胀系数的差异，在透镜阵列背面等产生粘接剂 的剥离或气泡(细微的剥离)，由该剥离或气泡而使光发生漫反射，光纤之 间的光耦合效率大大降低。探究产生这样的剥离或气泡的原因，得知是由 于在将透镜阵列和光连接器连接的树脂部分(连接部分)与在其之间的空 间中填充的粘接剂的线膨胀系数的差异的影响大于粘接剂的固化收缩的影 响。

发明内容
本发明是基于上述的技术见解而构成的，其目的在于提供一种光传送 用光学零件及其制造方法，将对光纤等光传送路径进行保持的托架部分和 透镜阵列等光学功能部一体成形，并且使填充于光学功能部与光传送路径 的端面之间的粘接剂在保管温度范围内不产生剥离或气泡。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种光传送用光学零件的制 造方法，利用连接部将隔开空间配置的光传送路径托架的至少 一部分和光 学功能部连接并由树脂一体成形，将光传送路径保持在所述光传送路径托 架上，使其端面面向所述空间并与所述光学功能部相对，然后，在所述光 学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分填充线膨胀系数比所述 连接部J、的粘接剂，在比光传送用光学零件的保管温度上限值高的环境温 度下使所述粘接剂固化。
在本发明第 一 方面的光传送用光学零件的制造方法中，经由连接部由 树脂将光传送路托架的至少一部分和光学功能部一体成形，因此，减少将 光学功能部和光传送路径托架对位而组装的工序。另外，由于零件数量也 变少，故减轻光传送用光学零件的组装操作，制造成本也变得便宜。另外， 由于将光传送路径托架、光学功能部以及连接部由树脂成形，故与由玻璃 等制造的情况相比、成形形状的自由度提高，适于批量生产。
另外，在本发明第一方面的光传送用光学零件的制造方法中，在光学
粘接剂时，在比光传送用光学零件的保管温度上限值高的环境温度下使粘 接剂固化，因此，在制造后的光传送用光学零件中，填充到光学功能部与 光传送路径的端面之间的间隙部分的粘接剂产生压缩应力。因此，在光传 送用光学零件的制造工序或保管中，在粘接剂界面不易产生剥离或细微的
气泡等，能够提高光传送用光学零件的成品率并提高产品的可靠性。
另外，本发明第二方面提供一种光传送用光学零件的制造方法，利用 连接部将隔开空间配置的光传送路径托架的至少 一部分和光学功能部连接 并由树脂一体成形，将光传送路径保持在所述光传送路径托架上，使其端 面面向所述空间并与所述光学功能部相对，然后，在所述光学功能部与所 述光传送路径的端面之间的间隙部分填充线膨胀系数比所述连接部大的粘 接剂，在比光传送用光学零件的保管温度下限值低的环境温度下使所述粘 接剂固化。
在本发明第二方面的光传送用光学零件的制造方法中，经由连接部由 树脂将光传送路托架的至少一部分和光学功能部一体成形，因此，减少将 光学功能部和光传送路径托架对位而组装的工序。另外，由于零件数量也 变少，故减轻光传送用光学零件的组装操作，制造成本也变得便宜。另外， 由于将光传送路径托架、光学功能部以及连接部由树脂成形，故与由玻璃 等制造的情况相比、成形形状的自由度提高，适于批量生产。
另外，在本发明第二方面的光传送用光学零件的制造方法中，在光学 功能部与光传送路径的端面之间的间隙部分填充线膨胀系数比连接部大的 粘接剂时，在比光传送用光学零件的保管温度下限值低的环境温度下使粘 接剂固化，因此，在制造后的光传送用光学零件中，填充到光学功能部与 光传送路径之间的间隙部分的粘接剂产生压缩应力。因此，在光传送用光 学零件的制造工序或保管中，在粘接剂界面不易产生剥离或细微的气泡等，
能够提高光传送用光学零件的成品率并提高产品的可靠性。
在本发明第一或第二方面的光传送用光学零件的制造方法中，所述粘 接剂是紫外线固化型树脂，其在传送于所述光传送路径中的光的波长区域 内，具有透光性。根据该方面，由于使用具有透光性的粘接剂，粘接剂不 易吸收光，光的耦合效率良好。另外，由于粘接剂使用紫外线固化型树脂， 故通过照射紫外线而能够在短时间内固化，另外，可将与温度相关的可靠 性试验的设备性能随时间的变化抑制在最小限度。
在本发明第 一 方面的光传送用光学零件的制造方法中，使所述粘接剂 固化时的环境温度比所述粘接剂的沸点低。根据该方面，在比光传送用光 学零件的保管温度上限值高的环境温度下使粘接剂固化时，由于使粘接剂 在低于沸点的温度下固化，故能够防止粘接剂沸腾而在粘接剂的内部产生气泡，可防止该气泡将光路遮断。
在本发明第 一 方面的光传送用光学零件的制造方法中，使所述粘接剂
固化时的环境温度比所述保管温度的上限值高出5°C~15°C。根据该方面， 由于在比所述保管温度的上限值高5°C ~ 15。C的温度下使粘接剂固化，故能 够在粘接剂产生适当的压缩应力，可防止在光传送用光学零件的保管中粘 接剂产生剥离或细微的气泡等。即，若为比所述保管温度的上限值高出15°C 以上的温度，则在粘接剂的内部容易产生气泡，另外，若为5。C以下，则在 粘接剂的界面容易产生剥离或细微的气泡。
在本发明第二方面的光传送用光学零件的制造方法中，所述环境温度 是不妨碍所述粘接剂固化的温度(可使粘接剂固化的温度)。根据该方面， 在比光传送用光学零件的保管温度的下限值低的环境温度下使粘接剂固化 时，由于其环境温度是不妨碍粘接剂固化的温度，故能够可靠地使粘接剂 固化。
在本发明第一或第二方面的光传送用光学零件的制造方法中，在所述 光学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分填充的粘接剂的厚度 为10iim以上。即，若粘接剂的厚度小于lOpm,则由于固化收缩而在粘接 剂的界面容易产生剥离或细微的气泡。
在本发明第一或第二方面的光传送用光学零件的制造方法中，所述空 间在所述光学功能部和所述光传送路径的端面相对的间隙部分的上方、向 外方开放，从该空间的开放的部分向所述光学功能部与所述光传送路径的 端面之间的间隙部分注入粘接剂。根据该方面，由于能够从所述光学功能
由于自重而被填充到所述间隙中，能够可靠地将粘接剂供给到间隙部分的 内部，可提高光传送用光学零件的制造成品率。
在本发明第一或第二方面的光传送用光学零件的制造方法中，在所述 光学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分注入所述粘接剂时， 在所述空间内的位于所述间隙部分上方的部分，事先填充补充用的所述粘 接剂。根据该方面，即使粘接剂产生固化收缩，通过将上述补充用粘接剂 向所述光学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分补给，在所述 间隙部分更加难以产生凹坑、剥离、细微的气泡等。
本发明的光传送路径用光学元件，为光传送路径用光学元件，经由连接部对隔开空间配置的光传送路径之间的至少 一部分和光学功能部进行配 置，将光传送路径保持在所述光学路径托架上，使其端面面向所述空间并 与所述光学功能部相对，在所述光学功能部与所述光传送路径的端面之间 的间隙部分填充有施加了压缩应力的粘接剂(在光传送用光学零件的保管 温度范围内施加有压缩应力的状态的粘接剂)。
在本发明的光传送用光学零件中，由于经由连接部由树脂将光传送路 托架的至少一部分和光学功能部一体成形，故减少将光学功能部和光传送 路径托架对位而组装的工序。另外，由于零件数量也变少，故光传送用光 学零件的组装操作减轻，制造成本也变得便宜。'另外，由于将光传送路径 托架、光学功能部以及连接部由树脂成形，故与由玻璃等制造的情况相比、 成形形状的自由度提高，适于批量生产。
另外，在本发明的光传送用光学零件中，由于在光学功能部与光传送 路径的端面之间的间隙部分填充有施加压缩应力的粘接剂(在光传送用光 学零件的保管温度范围内施加有压缩应力的状态的粘接剂)，因此，在光传
送用光学零件的制造工序或保管中，在粘接剂界面不易产生剥离或细微的 气泡等，能够提高光传送用光学零件的成品率，并且可提高产品的可靠性。
在本发明的光传送用光学零件中，在所述空间的内面形成倾斜面，使 所述光传送路径的端面与所述倾斜面抵接而对其进行定位。根据该方面， 通过使光传送路径的端面与空间内的倾斜面抵接，可在光学功能部与光传 送路的端面之间产生规定距离的间隙地将光传送路径简单地定位。
在本发明的光传送用光学零件中，所述空间内设有突起部，使所述光 传送^各径的端面与所述突起部抵接而对其进^亍定位。才艮据该方面，通过使 光传送路径的端面与空间内的倾斜面抵接，可在光学功能部与光传送路的 端面之间产生规定距离的间隙地将光传送路径简单地定位。
在本发明的光传送用光学零件中，所述光传送路径托架通过将上侧托 架部件和下侧托架部件重合而构成，在下侧托架部件的上面形成有用于保
持所述光传送路径的V形槽。根据该方面，在将光传送路径置于下侧托架
部件的v形槽中并定位之后，在光传送路径之上重叠上侧托架部件而在上
侧托架部件与下侧托架部件之间保持光传送路径，由此能够精度良好且简 单地组装光传送用光学零件。
在本发明的光传送用光学零件中，所述光传送路径托架具有用于插入
所述光传送路径的孔，并且形成有用于将插通到所述孔中的所述光传送路 径端面附近的空气向外部排出的排气路径。根据该方面，通过将光传送路 径插入到光传送路径托架的孔中并向所述间隙部分注入粘接剂，就能够组 装光传送用光学零件。另外，由于形成有用于将所述光传送路的端面附近 的空气向外部排出的排气路径，故在将粘接剂注入到光学功能部与光传送 路径的端面之间时，能够防止在光传送路径的端面附近残留空气而阻碍光 信息传送的情况。
在本发明的光传送用光学零件中，所述光学功能部可以具有一个或两 个以上的透镜，或者具有一个或两个以上的棱镜，或者具有一个或两个以 上的滤色器。根据该方面，能够对光传送用光学零件赋予各种功能。
另外，本发明的光传送用光学零件通过与发送或接收光信号用的信号
件的光学功能部相对且与光传送路径的中心轴一致而配置，能够作为信号 发送接收单元而使用。
另外，本发明中的用于解决上述课题的方式，具有将以上说明的构成 要素适当组合的特征，本发明能够将上述构成要素组合而进行各种变更。


图1是表示现有的光传送用光学零件的概略立体图。
图2是本发明实施方式1的光传送用光学零件的外观立体图。
图3是实施方式1的光传送用光学零件的分解立体图。
图4是实施方式1的光传送用光学零件的背面图。
图5是表示实施方式1的光传送用光学零件沿长度方向的截面的剖面图。
图6是实施方式1的光传送用光学零件的注入粘接剂之前的剖面图。 图7 (a)、 (b)、 (c)是表示组装实施方式1的光传送用光学零件的顺 序的相克略剖面图。
图8 (a)、 (b)、 (c)是表示组装实施方式1的光传送用光学零件的顺 序的概略剖面图，是接着图7之后的图。
图9 (a)、 (b)、 (c)是表示组装实施方式1的光传送用光学零件的顺 序的概略剖面图，是接着图7之后的图。
图10 (a)、 (b)是实施方式1的光传送用光学零件的作用说明图。
图11 (a)、 (b)、 (c)是表示组装实施方式1的光传送用光学零件的其 他顺序的概略剖面图。
图12 (a)、 (b)是表示组装实施方式1的光传送用光学零件的其他顺 序的概略剖面图，是接着图ll之后的图。
图13是表示本发明实施方式2的光传送用光学零件的构造的概略剖面图。
图14是表示本发明实施方式3的光传送用光学零件的构造的概略剖面图。
图15是表示本发明实施方式4的光传送用光学零件的构造的概略剖面图。
图16是表示本发明实施方式5的光传送用光学零件的构造的概略剖面图。
图17是表示本发明实施方式6的光传送用光学零件的构造的概略剖面图。
图18是实施方式6的光传送用光学零件的沿长度方向的剖面图。
图19 (a)是表示实施方式6的光传送用光学零件所使用的光学功能阵
列和光纤托架的一体成形件的剖面图，图19 (b)是其背面图。
图20 ( a)是表示本发明的信号发送接收单元的概略剖面图，图20 ( b )
是表示本发明的另 一信号发送接收单元的概略剖面图。
附图标记说明
21、 41、 51、 61、 71、 81:光传送用光学零件；22:光学功能阵列； 23:光纤托架；23a:上侧托架部；23b:下侧托架部；25:光纤芯线；26: V形槽；31:透镜；32:空间；33:连接部；34:间隙部分；35:粘接剂； 36:补充空间；42:倾斜面；52:突起部；62:棱4竟；72:滤色器；82: 槽；83:孔；91:信号发送接收单元；92:激光二极管；93:信号发送接 收单元；94:发光二极管；94:受光元件
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。(实施方式1 )
图2是本发明实施方式1的光传送用光学零件21的外观立体图，图3 是光传送用光学零件21的分解立体图。图4是光传送用光学零件21的背 面图，图5是表示光传送用光学零件21沿长度方向的截面的剖面图。另夕卜， 图6是表示自图5的剖面图中除去粘接剂后的状态的放大剖面图。
光传送用光学零件21由光学功能阵列22 (光学功能部)、光纤托架23 (光传送路径托架)以及光纤阵列24构成。光纤阵列24是具有多个作为 光传送路径的光纤芯线25的带形芯线，以规定间距将各光纤芯线25平行 排列并整体由外装涂材25a覆盖。
光纤托架23被分离成上侧托架部23a和下侧托架部23b。如图3及图 4所示，在下侧4乇架部23b的上面，以与光纤芯线纤25相同的间距在全长 上平行地形成有多个V形槽26。另外，在下侧托架部23b的两侧部形成具 有用于插入导向销(未图示)的导向销插入孔27的导向销保持部28。导向 销保持部28比下侧托架部23b的形成有V形槽26的部分的上面高，将上 侧托架部23a重叠在V形槽26的上方时，上侧托架部23a纟皮收纳在左右的 导向销保持部28之间。另外，在图示例中，上侧托架部23a形成平板状， 但只要是能够按住嵌合在V形槽26中定位的光纤芯线25的形状，则无特 别限定。
如图2所示，光学功能阵列22在长方形的基板29的前面形成有长方 形的凹部30,在该凹部30中以与V形槽26相同的间距成形有多个透镜31 。 由于从基板29的前面引入透镜31，故在对光传送用光学零件21进行处理 时，不易对透镜31造成损伤。
如图3及图6所示，下侧托架部23b以其前面与光学功能阵列22的背 面相接的方式与光学功能阵列22—体成形。具体而言，在光学功能阵列22 的背面与托架23的前面之间设有空间32,隔着空间32相对的光学功能阵 列22和下侧托架部23b由连接部33连"^妄。连^l妾部33在图示例中位于比V 形槽26低的位置和导向销保持部28的前面，但只要不将V形槽26中载置 的光纤芯线25的端面与光学功能阵列22之间的空间遮断，则可以设置在 任意的位置上。另外，设于光学功能阵列22前面的透镜31在将光纤芯线 25载置于V形槽26中时，^使光纤芯线25的中心轴与光轴一致。下侧托架 部23b的设于导向销保持部28中的导向销插入孔27贯通到光学功能阵列
22的前面。
光学功能阵列22、下侧托架部23b以及连接部33通过透明树脂而一体 成形，以使在光纤芯线25中传送的光信号或粘接剂固化用的紫外线透过。 上侧托架部23a由透明玻璃板(罩玻璃)或透明树脂形成，也可以由不透明 的材料形成。
并且，在光传送用光学零件21中，在光学功能阵列22的前面设有起 到光学功能的透镜31，故能够由透镜31将从光纤芯线25射出的光信息聚 光或平行光化而输出。或者，能够将射入透镜31中的光信息聚光到光纤芯 线25的端面。
如图4及图5所示，在该光传送用光学零件21中，载置并定位在V形 槽26上的光纤芯线25被夹入到上侧托架部23a与下侧托架部23b之间，在 所述空间32与V形槽26中、以及上侧托架部23a与下侧托架部23b之间 注入粘接剂35，使粘接剂35固化而进行组装。
在本发明的光传送用光学零件21中，由于将光学功能阵列22和光纤 托架23的一部分、特别是和具有V形槽26的下侧托架部23b —体成形， 故而减轻将光学功能阵列22粘接到光纤托架23上或将透镜31和光纤芯线 25轴对齐而组装的工序。另外，由于零件数量也减少，故光传送用光学零 件21的组装操作减少，制造成本也变得便宜。另外，光学功能阵列22或 光纤托架23由玻璃成形时，对成形形状产生制约，或批量生产变得困难， 但在该光传送用光学零件21中，由于由塑料成形，故提高成形形状的自由 度，适于批量生产。
接着，对上述光传送用光学零件21的制造工序进行说明。首先，基于 图7、图8及图9对使用线膨胀系数比连接部33小的粘接剂35组装光传送 用光学零件21时的制造工序进行说明。另外，在将光纤芯线25载置于V 形槽26中且在光纤芯线25之上重叠放置上侧托架部23a的状态下，在光学 功能阵列22的背面与光纤托架23的前面之间，从与上侧托架部23的上面 同一高度到V形槽26最下位置的深度，形成空间32。以下，将该空间32 中、光纤芯线25的端面与光学功能阵列22的背面之间的空间称为间隙部 分34，将间隙部分34的上方且位于上侧托架部23a的前面与光学功能阵列 22的背面之间的空间称为补充空间36。
在光传送用光学零件21的制造中，预先由透明树脂制造下侧托架部23b、光学功能阵列22以及连接部33的一体成形件。另外，独立地形成有 上侧托架部23a。另外，光纤阵列24将前端部的覆盖剥离掉而使各光纤芯 线25露出需要的长度，光纤芯线25的前端被切齐，以一直线状地对齐。
如图7(a)所示，在将上述零件组装的工序中，在下侧托架部23b的 V形槽26中排列并定位各光纤芯线25，使光纤芯线25的端面与光学功能 阵列22的背面相对。此时，光纤芯线25的端面与光学功能阵列22的背面 之间的间隙部分34的距离a为10pm以上、30|Lim以下。若该距离a比10;im 短，则在此填充粘接剂35时，由于固化收缩，在粘接剂35的界面容易产 生剥离或细微的气泡，另外，若距离a比30imi长，则固化收缩产生的拉伸 应力变大，容易剥离。
接着，如图7(b)所示，在光纤芯线25之上重叠放置上侧托架部23a, 在上侧托架部23a与下侧托架部23b之间夹入各光纤芯线25。此时，在V 形槽26中涂敷粘接剂35而在V形槽26与光纤芯线25之间事先填充有粘 接剂35，另外，也可以在光纤芯线25与上侧托架部23a之间涂敷有粘接剂 35。
空间32的厚度(3、即光学功能阵列22的背面与上侧托架部23a的前面 之间的距离比间隙空间34的厚度a大为好，以在间隙部分34的上方(补 充空间36)中滞留有充分量的粘接剂35。但是，若空间32的厚度(3过大， 则粘接剂35的固化收缩变大，故而空间32的厚度(3为200lam以下、特别 是50(im以下为好。
接着，如图7(c)所示，通过分配器37等从光学功能阵列22背面与 上侧托架部23a前面之间的补充空间36向空间32内注入紫外线固化型的透 明粘接剂35。向空间32内注入的粘接剂35被填充到空间32中。此时，粘 接剂35被充分填充到间隙部分34上的补充空间36中。另外，如果可能的 话，也可以在V形槽26内或上侧托架部23a与光纤芯线25之间不预先涂 敷粘接剂35,向空间32内注入的粘接剂35流入到上侧托架部23a的下面 与光纤芯线25之间的间隙或V形槽26等中。
然后，将组装中的光传送用光学零件21置于高温环境中。若置于高温 环境中，则如图8 (a)的粗箭头标记所示，光学功能阵列22和光纤托架23 的一体成形件、特别是其连接部33热膨胀而延伸。伴随于此，空间32的 容积增加，^_由于向补充空间36中注入充分的粘"^妻剂35，故粘接剂35的界面不比间隙部分34的上端低。若粘接剂35沸腾则粘接剂35中产生起泡， 如果此时的温度必须比粘接剂35的沸腾温度充分低，是比光传送用光学零 件21的保管温度(-40。C以上、85。C以下)的上限值高出5。C 15。C的高 温为好。即，若比所述保管温度的上限值高出15。C以上，则在粘接剂35的 内部容易产生气泡，另外，若在5。C以下，则在粘接剂35的界面容易产生 剥离或细微的气泡。由此，在该实施方式l中，将环境温度设为IO(TC。另 外，所谓保管温度，是指保存光传送用光学零件21时、在输送时等的保管 中所处的周围温度的上限值和下限值的温度范围。
如图8(b)所示，在保持于高温环境中的状态下，从紫外线照射部38 照射紫外线39并使粘接剂35固化。粘接剂35为紫外线固化型，故通过照 射紫外线而固化，但由于被保持在高温环境中，故同时也进行热固化。这 样，通过在光传送用光学零件21的制造工序中，通过与紫外线固化同时进 行热固化，能够将光传送用光学零件21的保管中的热固化减小，可更加有 效地抑制保管中的粘接剂35的剥离等。另外，从上方向粘接剂35照射紫 外线39,但在上侧托架部23a不透明的情况下，也可以从下方进行照射。
若粘接剂35发生紫外线固化以及热固化，则粘接剂35发生固化收缩， 但由于粘接剂35被充分填充到补充空间36中，故在间隙部分34不产生粘 接剂35的收缩。另外，粘接剂35粘接到光学功能阵列22的背面和光纤芯 线25的端面，故连接部33也收缩，如图8(c)粗箭头标记所示，若粘接 剂35固化收缩，则如图8(c)空心箭头标记所示，粘接剂35产生拉伸应 力。其中，此时不会立即在间隙部分34产生剥离或气泡。
之后，立即将光传送用光学零件21自然冷却(放冷)到时效温度。时 效温度是比所述环境温度(100°C )低且比保管温度的上限值高的温度，例 如为85。C以上、100。C以下的温度。在实施方式l中，为90°C。粘接剂35 的线膨胀系数比连接部33的线膨胀系数小，故若使光传送用光学零件21 自然冷却，则连接部33比连"l妾部35更大地热收缩。因此，如图9 (a)所 示的空心箭头标记，对间隙部分34的粘接剂35起作用的拉伸应力变化成 压缩应力。
这样，若规定时间的时效(ageing)完成，则将光传送用光学零件21 自然冷却到常温(25°C )。若自然冷却到常温，则如图9(b)的粗箭头标记 所示，连接部33比粘接剂35更大地热收缩，故接着，如图9(b)空心箭
头标记所示，间隙部分34中的粘接剂35产生压缩应力。这样，在制造的 光传送用光学零件21中，如图9 (c)所示，粘接剂35、特别是间隙部分 34的粘接剂35残留作为残留应力的压缩应力。
这样制造的光传送用光学零件21中，由于粘接剂35在受到压缩应力 的状态下被填充到空间32中，故在保管中或使用中，在光学功能阵列22 和粘接剂35的界面等上不易产生剥离或细微的气泡等，能够提高光传送用 光学零件的成品率并且可提高产品的可靠性。例如，图10(a)表示光传送 用光学零件21的环境温度为40。C时的状态。此时，压缩应力比常温时小， 但残留有施加在粘接剂35上的压缩应力，因此，还是不易产生剥离或气泡。 另外，图10 (b)表示光传送用光学零件21的环境温度为85。C时的状态。 此时，由于比时效温度低的温度，故压缩应力变得相当小，但由于对粘接 剂35施加的压缩应力多少残留，故不易产生剥离或气泡。
另外，虽然未图示，但在光传送用光学零件21的环境温度为保管温度 的下限值即-40。C时，相对时效温度变成最低温度，压缩应力也变得最大。 即，在该温度下也不易产生剥离或气泡。
接着，基于图11及图12说明使用线膨胀系数比连接部33大的粘接剂 35组装光传送用光学零件21时的制造工序。此时，向空间32中填充粘接 剂35的工序由于与图7 (a) ~ (c)相同，故至填充粘接剂35的工序省略。
在粘接剂35填充结束之后，将组装中的光传送用光学零件21放置在 低温环境中。若放置在低温环境中，如图11 (a)粗箭头标记所示，光学功 能阵列22和光纤托架23的一体成形件、特别是其连接部33热收缩而收缩。 若该环境温度过低，则不能够使粘接剂35热固化，因此，该低温环境温度 必须为不妨碍粘接剂35固化的温度(可以使粘接剂固化的温度)。在该实 施方式中，此时的环境温度设为-15。C(使用在_ 15。C下可固化的粘接剂)。
在保持于低温环境中的状态下，如图11 (b)所示，从紫外线照射部 38照射紫外线39并使粘接剂35固化。此时，粘接剂35的紫外线固化緩慢， 因此紫外线39在粘接剂35固化时能够照射充分的时间。
这样，若粘接剂35固化而发生固化收缩，则粘接剂35也收缩，如图 11 (c)的空心箭头标记所示，粘接剂35产生拉伸应力。
之后，将光传送用光学零件21放置到常温(25°C)。若使温度上升到 常温，则如图12 (a)的粗箭头标记所示，由于粘接剂35比连接部33更大
地热膨胀，故如图12 (a)的空心箭头标记所示，在间隙部分34内的粘接 剂35产生压缩应力。这样，在所制造的光传送用光学零件21中，如图12 (b)所示，在粘接剂35、特别是间隙部分34的粘接剂35残留作为残留应 力的压缩应力。
这样制造的光传送用光学零件21中，由于粘接剂35在受到压缩应力 的状态下被填充到空间32中，故在保管中或使用中，在光学功能阵列22 和粘接剂35的界面等不易产生剥离或细微的气泡等，能够提高光传送用光 学零件的成品率且提高产品的可靠性。
另外，在上述实施方式中，V形槽26仅设置在下侧托架部23b的上面， 但也可以将V形槽26延长到连接部33的上面。 (实施方式2)
图13是表示本发明实施方式2的光传送用光学零件41的构造的概略 剖面图。该光传送用光学零件41具有与实施方式1的光传送用光学零件21 大致相同的构造，因此仅对不同的部分的构成进行说明(在以下的实施方 式中也同样)。
该光传送用光学零件41中，在空间32中、从光学功能阵列22的背面 下部到连接部33的上面，在宽度全长上形成有倾斜面42。由此，在V形 槽26中载置各光纤芯线25,通过将各光纤芯线25挤出而使光纤芯线25的 端面下部与倾斜面42抵接，由此，能够将光学功能阵列22的背面与各光 纤芯线25的端面的距离y保持均一。
另外，用于成形光学功能阵列22等的树脂的折射率为1.5左右，粘接 剂35的折射率约为1.45-1.5,若为该程度的折射率差，则倾斜面42的光 路的折射不成为问题。 (实施方式3)
图14是表示本发明实施方式3的光传送用光学零件51的构造的概略 剖面图。在该光传送用光学零件51中，在空间32中使突起部52从光学功 能阵歹l! 22的背面下端部突出。突起部52在空间32的宽度方向全长上形成，
的端面下部与突起部52抵接，由此能够将光学功能阵列22的背面与各光 纤芯线25的端面的距离S保持均一。另外，突起部52设置在光纤芯线25 的芯之下为好，以不使二者相接触。(实施方式4)
图15是表示本发明实施方式4的光传送用光学零件61的构造的概略 剖面图。在该光传送用光学零件61中，在光学功能阵列22的前面设有起 到光学功能的多个棱镜62。因此，能够由棱镜62使向光纤芯线25射入射 出的光信息的光^^弯曲。
(实施方式5 )
图16是表示本发明实施方式5的光传送用光学零件71的构造的概略 剖面图。在该光传送用光学零件71中，在光学功能阵列22的前面设有起 到光学功能的透射波长区域不同的多个滤光器72。因此，能够将从各光纤 芯线25射出的光信息中规定波长区域的光分别向外部输出，另外，能够使 规定波长区域的光与各光纤芯线25耦合。 (实施方式6 )
图17是表示本发明实施方式6的光传送用光学零件81的立体图，图 18是沿其长度方向的剖面图。另外，图19 (a)是光学功能阵列22和光纤 托架23的一体成形件的剖面图，图19 (b)是其背面图。
如图19(a)、 (b)所示，在该光传送用光学零件81中，通过透明树脂 将光学功能阵列23和光纤托架23 —体成形，在光学功能阵列22与光纤托 架23之间、从上面朝向下方形成槽82，该槽82的内部为空间32,槽82 的下部为连接部33。另外，该光纤托架23不像实施方式1那样地被分割为 二，而是整体构成为一个。在该光纤托架23上，从前面到后面穿设有多个 孔83，该孔83用于插通并定位光纤芯线25。该孔83的中心轴与透镜31 的光轴一致。
如图17及图18所示，在该光传送用光学零件81中，在光纤托架23 的孔83中插通各光纤芯线25而使各光纤芯线25的端面面向空间32，从空 间32的上面注入粘接剂35并通过紫外线照射等而使粘接剂35固化。注入 粘接剂35时，光纤芯线25的端面附近的空气从空间32的两侧面排出。另 外，为了防止间隙部分34的粘接剂35的收缩，可以在空间32的上方设置 图7及图8所示的补充空间36。
根据这样的光传送用光学零件81，能够进一步减小零件数量。 另外，无论在粘接剂35的线膨胀率比粘接剂33大的情况下、还是在 粘接剂35的线膨胀率比连接部33小的情况下，该光传送用光学零件81也能够与实施方式1的情况(图7~图9、图11 ~图12)同样地进行制造。 (实施方式7)
本发明的光传送用光学零件可将发光元件或受光元件(信号发送接收 用元件)组合而进行单元化。图20 (a)表示将光传送用光学零件(例如， 实施方式1的光传送用光学零件21 )和多个激光二极管(LD) 92组合而进 行单元化的信号发送接收单元91，使各激光二极管92的光轴与各光纤芯线 25的中心轴(芯) 一致而将激光二极管92配置在各透镜31的前方。根据 该信号接收发送单元91,通过由透镜31将从激光二极管92输出的光信息 聚光，能够与光纤芯线25耦合。根据这样的信号发送接收单元91,在粘接 剂35的界面不易产生剥离或气泡，故能够提高激光二极管92与光纤芯线 25的光信息的耦合效率。
另外，图20 (b)表示将光传送用光学零件(例如，实施方式l的光传 送用光学零件21 )和多个光致二极管94组合而进行单元化的信号发送接收 单元93,使各激光二极管94的光轴与各光纤芯线25的中心轴(芯) 一致 而将光致二极管92配置在各透镜31的前方。根据该信号接收发送单元93, 通过由透镜31将从光纤芯线25输出的光信息聚光，能够聚光到光致二极 管94上。由这样的信号发送接收单元93，在粘接剂35的界面不易产生剥 离或气泡，故能够提高光致二极管94与光纤芯线25的光信息的耦合效率。 (实施方式8)
图21是表示将两个光传送用光学零件(例如，光传送用光学零件21 ) 彼此连接的状态的概略剖面图。在该实施方式中，由于将相同的沟道之间 彼此结合，故在使一个光传送用光学零件上下翻转的状态使其结合，通过 导向销而相互结合。
权利要求
1.一种光传送用光学零件的制造方法，其特征在于，利用连接部将隔开空间配置的光传送路径托架的至少一部分和光学功能部连接并由树脂一体成形，将光传送路径保持在所述光传送路径托架上，使其端面面向所述空间并与所述光学功能部相对，然后，在所述光学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分填充线膨胀系数比所述连接部小的粘接剂，在比光传送用光学零件的保管温度上限值高的环境温度下使所述粘接剂固化。
2. —种光传送用光学零件的制造方法，其特征在于，利用连接部将隔 开空间配置的光传送路径托架的至少 一部分和光学功能部连接并由树脂一 体成形，将光传送路径保持在所述光传送路径托架上，使其端面面向所述 空间并与所述光学功能部相对，然后，在所述光学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分填 充线膨胀系数比所述连接部大的粘接剂，在比光传送用光学零件的保管温 度下限值低的环境温度下使所述粘接剂固化。
3. 如权利要求1或2所述的光传送用光学零件的制造方法，其特征在 于，所述粘接剂是紫外线固化型树脂，其在传送于所述光传送路径中的光 的波长区域内，具有透光性。
4. 如权利要求1所述的光传送用光学零件的制造方法，其特征在于， 使所述粘接剂固化时的环境温度比所述粘接剂的沸点低。
5. 如权利要求1所述的光传送用光学零件的制造方法，其特征在于， 使所述粘接剂固化时的环境温度比所述保管温度的上限值高出5°C ~ 15°C。
6. 如权利要求2所述的光传送用光学零件的制造方法，其特征在于， 所述环境温度是不妨碍所述粘接剂固化的温度。
7. 如权利要求1或2所述的光传送用光学零件的制造方法，其特征在 于，在所述光学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分填充的粘 接剂的厚度为10(im以上。
8. 如权利要求1或2所述的光传送用光学零件的制造方法，其特征在 于，所述空间在所述光学功能部与所述光传送路径的端面相对的间隙部分 的上方、向外方开放，从该空间的开放部分向所述光学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分注入粘接剂。
9. 如权利要求1或2所述的光传送用光学零件的制造方法，其特征在于，在所述光学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分注入所述 粘接剂时，在所述空间内的位于所述间隙部分上方的部分，预先填充补充 用的所述粘接剂。
10. —种光传送用光学零件，其特征在于，其为光传送路径用光学元件， 经由连接部对隔开空间配置的光传送路径托架的至少 一部分和光学功能部 进行配置，将光传送路径保持在所述光学路径托架上，使光传送路径的端 面面向所述空间并与所述光学功能部相对，在所述光学功能部与所述光传送路径的端面之间的间隙部分填充有施 加了压缩应力的粘接剂。
11. 如权利要求10所述的光传送用光学零件，其特征在于，在所述空 间的内面形成倾斜面，使所述光传送路径的端面与所述倾斜面抵接而进行 定位。
12. 如权利要求IO所述的光传送用光学零件，其特征在于，在所述空 间内设有突起部，使所述光传送路径的端面与所述突起部抵接而进行定位。
13. 如权利要求IO所述的光传送用光学零件，其特征在于，所述光传 送路径托架通过将上侧托架部件和下侧托架部件重合而构成，在下侧托架 部件的上面形成有用于保持所述光传送路径的V形槽。
14. 如权利要求10所述的光传送用光学零件，其特征在于，所述光传 送路径托架具有用于插入所述光传送路径的孔，并且形成有排气路径，其 用于将插通到所述孔中的所述光传送路径的端面附近的空气向外部排出。
15. 如权利要求IO所述的光传送用光学零件，其特征在于，所述光学 功能部具有一个或两个以上的透镜。
16. 如权利要求IO所述的光传送用光学零件，其特征在于，所述光学 功能部具有一个或两个以上的棱镜。
17. 如权利要求10所述的光传送用光学零件，其特征在于，所述光学 功能部具有一个或两个以上的滤色器。
18. —种信号发送接收单元，其特征在于，具有权利要求10所述的光 传送用光学零件和用于发送或接收光信息的信号发送接收用元件，使所述信号发送接收用元件与所述光传送用零件的所述光学功能部相对并与所述光传送路径的中心轴一致而进行配置。
全文摘要
本发明提供一种光传送用光学零件及其制造方法。将对光纤等光传送路径进行保持的托架部分和透镜阵列等光学功能部一体成形，并且使填充于光学功能部与光传送路径的端面之间的粘接剂在光传送用光学零件的保管温度范围内不产生剥离或气泡。将光学功能阵列(22)和光纤托架(23)隔开空间(32)而配置，利用透明树脂将具有透镜(31)的光学功能阵列(22)和下侧托架部(23b)一体成形。将光纤芯线(25)载置于下侧托架部(23b)的V形槽(26)中，在其上重叠上侧托架部(23a)而使光纤芯线(25)的端面面向空间(32)，然后，在空间(32)中填充粘接剂(35)。在该粘接剂(35)的线膨胀系数比将光学功能阵列(22)和下侧托架部(23b)连接的连接部(33)的线膨胀系数小(大)的情况下，在比光传送用光学零件(21)的保管温度上限值高(比其下限值低)的环境温度下使所述粘接剂固化。
文档编号G02B6/26GK101206283SQ20071019281
公开日2008年6月25日 申请日期2007年11月20日 优先权日2006年12月14日
发明者山本竜, 竹田誉 申请人:欧姆龙株式会社