CN101652691B - 光学组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学组件，该光学组件在将光纤插入到光纤插孔中时不容易形成微细颗粒物质，并且旨在防止光学耦合效率的任何降低和抗噪特性的劣化。该光学组件包括：插芯，其具有形成于端面上的光纤插孔，在端面上形成有电路；光电转换元件，其与电路连接并且面对光纤插孔；以及光纤，其与光电转换元件直接光学耦合。该光纤具有玻璃纤维和保护涂层，玻璃纤维被定位成与光纤插孔对准，并且保护涂层位于玻璃纤维与光纤插孔之间，并且在玻璃纤维不与光纤插孔接触的状态下将光纤保持在光纤插孔中。

Description

光学组件
技术领域
本发明涉及这样一种光学组件：其包括器件阵列和插芯，在器件阵列中布置有光电转换元件，光纤插入插芯中，光电转换元件与光纤直接光学耦合。 
背景技术
在JP-A-2005-43622中描述了这样的光学半导体组件(光学组件)：将光纤和光电转换元件直接光学耦合在一起(对接)，而不需在光纤与光电转换元件之间设置例如透镜等光学元件。图5(a)是示出传统光学组件组装前的剖视图。该光学组件具有器件阵列1和光学插芯3。 
器件阵列1具有耦合表面5，并且在耦合表面5的中部多个光电转换元件9设置成一排(沿着与附图平面垂直的方向)。多个隆起部11与成排的光电转换元件9平行设置并且用作光电转换元件的连接端子。插芯3具有耦合表面7，并且用于将光纤13保持在位的多个光纤插孔15在耦合表面7上以敞开状态设置成一排。与隆起部11连接的多个电路(未示出)与插孔15的成排方向平行地设置在耦合表面7上，并且连续地向上形成至与耦合表面7相邻的正交表面。插芯3由包含聚酯树脂、PPS树脂或环氧树脂的材料制成。 
器件阵列1和插芯3设置成使耦合表面5和耦合表面7彼此面对。插孔15和光电转换元件在位置上对准，并且隆起部11被固定在电气配线上，从而将插芯3与器件阵列1一体地耦合在一起。在光纤13的末端移除合适长度的保护涂层19以露出玻璃纤维21，并且将光纤13插入到插孔15中，从而使光纤13与光电转换元件9光学耦合。利用插孔15中的限位孔部分15a使光纤13与光纤插芯3在位置上对准，限位孔部分15a的直径在耦合表面7侧更小。具体地说，13由不布置涂层19的玻璃纤维21实现位置对准。 
图5(b)是传统光学组件在组装之后的玻璃纤维21的末端周围部分的放大剖视图。当将玻璃纤维21插入到插孔15中时，玻璃纤维21的末端会刮擦到比玻璃纤维21柔软的塑料材料，例如限位孔部分15a的内周表面。当内周表面受到这样的磨损时，会产生微细颗粒物质。这种颗粒还会存在于插孔15内。在一些情况下，颗粒25附着在玻璃纤维21的末端的表面21a上，从而降低光纤与器件阵列1光学耦合的效率，并且降低光学组件的抗噪特性。 
专利文献1：JP-A-2005-43622 
发明内容
技术问题 
本发明的目的在于提供这样一种光学组件：在将光纤插入到光 
纤插孔中时不产生微细颗粒物质，从而防止光学组件的光学耦合效率降低并且防止光学组件的抗噪特性劣化。 
技术方案 
为了达到上述目的，提供一种光学组件，包括：插芯，其具有形成于端面上的光纤插孔，在所述端面上形成有电路；光电转换元件，其与所述电路连接并且面对所述光纤插孔；以及光纤，其与所述光电转换元件直接光学耦合。所述光纤包括玻璃纤维和保护涂层，并且所述光纤在如下的状态下插入所述光纤插孔中：所述玻璃纤维被定位成与所述光纤插孔对准，并且所述保护涂层位于所述玻璃纤维与所述光纤插孔之间，所述玻璃纤维在所述光纤的末端部从所述保护涂层向外突出长度L，并且所述突出长度L设定为使所述玻璃纤维不与所述光纤插孔发生刮擦。 
所述光纤插孔可以具有从所述端面侧开始依次布置的保持部分、渐缩部分和直径扩大部分。在这样的情况下，所述光纤在所述保持部分处被保持在所述光纤插孔中；并且突出长度L设定为：在所述保护涂层的边缘与所述渐缩部分接触的状态下，所述玻璃纤维的末端面的边缘不与所述渐缩部分接触。突出长度L优选地为5微米以上、以及100微米以下。所述保护涂层的末端优选地布置在所述光纤插孔内。优选地，通过从所述保护涂层的上方向所述保护涂层的材料和所述玻璃纤维照射激光，在所述光纤的末端部一起切断所述保护涂层的材料和所述玻璃纤维。 
附图说明
图1是本发明实施例的光学组件的剖视图。 
图2是示出在图1的光学组件组装之后光纤的末端部周围的局部放大剖视图。 
图3是用于说明本发明实施例光学组件的第一修改例中的突出长度的局部放大剖视图。 
图4是示出本发明实施例光学组件的第二修改例中光纤的末端部周围的局部放大剖视图。 
在图5中，图5(a)是传统光学组件组装之前的剖视图，而图5(b)是组装之后玻璃纤维的末端周围的局部放大剖视图。 
具体实施方式
下面，将参照附图描述本发明的实施例。附图是用于说明的目的，而不是为了限制本发明的范围。为了避免重复说明，在附图中用相同的附图标记表示相同的部分。附图所使用的比例不一定是精确的。 
图1是本发明实施例的光学组件100的剖视图。光学组件100包括器件阵列1、多根光纤13和光学插芯31。 
器件阵列1具有在器件阵列1的面对插芯31的表面(耦合表面5)上设置成一排(沿着与附图平面垂直的方向)的多个光电转换元件9。如果用作光源部件，则光电转换元件9的代表例是表面发射激光器(VCSEL)，如果用作光接收部件，则光电转换元件9的代表例是光电探测器(PD)。光电转换元件的布置节距为例如250微米。在光电转换元件9上设置光接收/发射部分9a。在器件阵列1的耦合表面5上设置多个隆起部11，并且隆起部与光电转换元件平行地设 置。上述多个隆起部11用做向光电转换元件9供电或者传送来自光电转换元件9的信号的电极端子。 
插芯31具有光纤插孔33，光纤插孔以与光电转换元件9的布置节距对应的节距设置成一排，并且光纤13插入光纤插孔中。插孔33朝向与器件阵列1的耦合表面5面对的端面(耦合表面35)敞开。插孔33的用于保持光纤13的保持部分用例如填充插孔33的热固性粘接剂固定光纤13。在耦合表面35上设置与隆起部11连接的电路37。电路37连续地形成于与耦合表面35正交地相邻的表面(底面)39上。 
上述多根光纤13设置成一排。在插芯31之外，光纤形成被一体式保护涂层(未示出)涂敷的光纤带。优选地使用多模光纤作为光纤13。可以使用的光纤的实例的纤芯直径为50微米，包层直径为80微米并且涂层外径为125微米。使用多模光纤允许在安装期间在轴向上或在调节方向上发生微小位移。 
为形成光学组件100，将器件阵列1和插芯31耦合在一起。隆起部11固定在电路37上，从而将器件阵列1一体地耦合到插芯31上。在将插芯31与器件阵列1耦合到一起之后将光纤13插入到插孔33中。光纤13的位置设定成使位于光纤13的末端部的玻璃纤维21的端面定位在光电转换元件9的光接收/发射部分9a的附近。将插芯31的底面39安装到基板等上，从而允许光学组件100通过电路37向光电转换元件9容易地供电或从光电转换元件9接收信号。 
图2是示出在组装光学组件100之后光纤13的末端部周围的局部放大剖视图。从光纤13的末端部移除涂层的末端19a从而使玻璃纤维21从保护涂层19突出。结果，当将光纤13插入到插孔33中时，在玻璃纤维21的外周形成环形空间43。 
突出长度L设定为5微米以上以及100微米以下。因此，在长度L设定为5微米以下的情况下可能发生的颗粒25从体积不足的环形空间43中溢出的现象在本实施例中发生的可能性更低。此外，可以有效地防止在长度为100微米以上的情况下可能发生的玻璃纤维的末端与内周表面的刮擦。 
虽然从光纤13上移除涂层的少量末端19a，但是在插入光纤13时玻璃纤维21的末端不会刮擦到插孔33的内周表面。即使比玻璃纤维21柔软的涂层19刮擦到插孔33的内周表面，也几乎不可能使内周表面受到磨损而产生微细颗粒物质。 
为了有利于插入操作，插孔33可以具有从耦合表面35开始依次布置的保持部分、渐缩部分47和直径扩大部分45(第一修改例)。在这样的情况下，光纤13在保持部分处被保持在插孔33中。玻璃纤维21的突出长度L设定为：在涂层19的边缘51与渐缩部分47接触的状态下，玻璃纤维21的末端面21a的边缘53不与渐缩部分47接触(图3)。 
可以使用激光器将光纤13的末端切断。在这样的情况下，由于在激光器的照射下趋于将保护涂层烧熔(熔化)，因此可以容易地形成台阶部。此外，光纤13的周围被轻微地熔化，并且末端的边缘部分变圆；因此，在插入到光纤插孔中时，即使光纤13的末端与插孔33的内周表面接触也不会产生碎屑，并且也几乎不存在使树脂受到磨损并产生微细颗粒物质的风险。 
图4是示出在本发明实施例光学组件的第二修改例中光纤13的末端部周围的局部放大剖视图。在第二修改例中，玻璃纤维21在光纤13的末端部稍微突出，并且玻璃纤维21的外周被透明树脂所制成的粘接剂55覆盖。与涂层19延伸至末端的情况相比，这使光纤13和粘接剂55彼此牢固地粘接在一起，并且即使在例如温度改变等外部因素的影响下，也降低了与光接收/发射部分9a的位置对准产生偏差的可能性。粘接剂55用作这样的增强手段：其使得光电转换元件9与在插入方向上从光纤13末端露出的玻璃纤维21之间的连接强度得到改善，同时还固定光纤。 
优选地，粘接剂的折射率与玻璃纤维的折射率大致匹配。使得折射率差所引起的反射最小，从而能够改善光学特性。优选地用UV/热固性树脂作为粘接剂。在使用UV光来执行初步固定之后，可以从夹具中取出制品并进行加热以便使得因超出范围而未被UV光硬化的部分硬化。相应地改善生产率。 
在光学组件100中，当将光学组件13插入到插孔33中时，涂层19的外周与插孔33的内周表面接触并在该内周表面上滑动，并且使光纤13在插孔33内沿着径向的移动受到限制。玻璃纤维21保持与插孔33的内周表面分离，并且不与插孔33的内周表面接触地滑动。因为涂层19由柔软的材料制成，因此，即使涂层19与插孔33的内周表面接触并且在该内周表面上滑动，也几乎不存在因刮擦而产生微细颗粒物质的风险。即使偶尔产生或存在颗粒，环形空间43也会变为容纳颗粒25的空间，从而降低颗粒25附着在光纤的末端面21a上的可能性。因为涂层的末端19a布置在光纤插孔33内，所以所容纳的颗粒25不会从插孔中溢出并且也不会附着在光接收/发射部分9a上。 
因此，根据光学组件100，颗粒25不会附着在光纤的末端面21a上或者光电转换元件上，从而防止光纤与器件阵列的光学耦合效率降低并防止光学组件的抗噪特性劣化。 
本申请基于2007年11月26日提交的JP-A-2007-303996，该申请的内容通过引用并入本文。 
工业实用性 
根据本发明的光学组件适用于电气装置内部或电气装置之间的光传输。 

Claims (5)

1.一种光学组件，包括：
插芯，其具有形成于端面上的光纤插孔，在所述端面上形成有电路；
光电转换元件，其与所述电路连接并且面对所述光纤插孔；以及
光纤，其与所述光电转换元件直接光学耦合并且具有玻璃纤维和保护涂层，所述玻璃纤维被定位成与所述光纤插孔对准，并且所述保护涂层位于所述玻璃纤维与所述光纤插孔之间，所述玻璃纤维在所述光纤的末端部从所述保护涂层突出长度L，并且所述突出长度L设定为：在所述玻璃纤维不与所述光纤插孔发生刮擦的状态下将所述光纤插入所述光纤插孔中。
2.根据权利要求1所述的光学组件，其中，
所述光纤插孔具有从所述端面侧开始依次布置的保持部分、渐缩部分和直径扩大部分；所述光纤在所述保持部分中被保持在所述光纤插孔中；并且所述突出长度L设定为：当所述保护涂层的边缘处于与所述渐缩部分接触的状态时，所述玻璃纤维的末端面的边缘不与所述渐缩部分接触。
3.根据权利要求1所述的光学组件，其中，
所述突出长度L为5微米以上、以及100微米以下。
4.根据权利要求1所述的光学组件，其中，
所述保护涂层的末端布置在所述光纤插孔内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学组件，其中，
从所述保护涂层的上方向所述保护涂层和所述玻璃纤维照射激光，从而在所述保护涂层的末端部一起切断所述保护涂层和所述玻璃纤维。
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