CN1116715A - 光学器件模件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光学器件模件，包括由已述组成的一个模件体，即一个光学器件，一个与光学器件一端耦合支持第一光纤的第一光纤连接器，以及与光学器件另一端耦合支持第二光纤的第二光纤连接器；以及一个用树脂如环氧树脂，氨酯树脂涂在模件体上而整个地模塑的壳体。几乎整个模件体被涂以整个地模塑的环氧树脂，从而模件体能有效地防护外界的热，湿气，机械震动等。

Description

光学器件模件及其制造方法

本发明涉及一种用于光纤通信网络及其它方面的光学器件模件，以及涉及制造这种光学器件模件的方法。

一种光学器件模件包括通常是一个具有在其表面上形成的光学波导的波导基片的光学器件，以及在波导基片的两端耦合的光纤连接器，该光纤连接器被布置得使得由光纤连接器支持的每个光纤与波导基片上相应光学波导光学地耦合。这里，光学器件包括一个波导基片本身，一个具有各种光学元件的波导基片，以及一个波导形成面覆盖树脂或其它物质的波导基片。

在光学器件模件中，如果波导基片和光纤连接器之间的耦合部分露于周围空气中，耦合部分中粘合剂的粘合强度会因热、湿气等而降低，这样增加了在光学耦合部分中的光损失和光反射。进一步说，如果耦合部分裸露，光学器件模件抗机械震动能力变弱。

传统的对策是，波导基片和光纤连接器被容纳在一个盒子里面，而且盒中充满胶冻状的树脂作为弹性垫料。这样的技术在日本专利No.HEI5—27139(27139/1993)，日本专利No.HEI5—45531(45531/1993)等之中被公开。

然而，在上述现有技术中，因为盒子是由两个相同的半体组合成的一个两块盒子，存在着在半体间不能密封的可能性。结果，横件可能受外界热、湿气等的影响。

又，在两块盒子的情况下，很难不留任何空间地在盒中注入胶冻状树脂。

因此，本发明的目的就是提供一种光学器件模件，该模件能够充分有效地防止模件体受机械震动，热，湿气等的影响，以及提供一种制造这种光学器件模件的方法。

为实现前述目的，本发明的光学器件模件包括，一个包含一个光学器件的模件体，一个被耦合在光学器件的一端支持一个第一光纤的第一光纤连接器，以及一个被耦合在光学器件的另一端支持一个第二光纤的第二光纤连接器；以及一个与一个第一树脂模压在一起而密封整个模件体的壳体。

在这种光学器件模件中，第二树脂最好是胶滞体形式如硅树脂，氨脂树脂(urethan resin)被放入在壳体和模件体之间。

利用本发明的上述构造制造光学器件模件的方法包括，一个将模件体放入一个制模装置的模具中的步骤，一个支持模件体从而至少第一和第二光纤连接器与光纤连接器和光学器件之间耦合部分从模具内壁表面分离的步骤，以及一个将熔化的第一树脂注入其中放有模件体的模具中并固化树脂而形成壳体的步骤。

为了在壳体与模件体之间放入第二树脂，在将模件体放入模具之前，处于胶滞状形式的第二树脂被施加于整个模件体之上。

具有上述结构的光学器件模件中，几乎整个模件体都被涂上了模制第一树脂，从而模件体能有效地防止外部的热，湿气，机械震动等。特别是，由于在壳体和模件体之间注入胶滞形态的第二树脂，这种胶滞状树脂起到弹性垫料的作用，并接受由于光纤连接器与光学器件间粘合物的热膨胀或热收缩而引起的光纤连接器运动。

从下面的详述和示出的附图；本发明会更易于理解，但不能认为成局限本发明。

以下的详述会清楚本发明更广泛的应用。然而，应该明白，代表本发明最佳实施例的详述和具体例子仅通过举例说明的方式给出，因为对于本领域熟练人员来说，这些详述将使得在本发明精神和范围之内的各种变化和改进变得明了。

图1是根据本发明第一实施例一种光学器件模件的截面图；

图2是图1中光学器件模件制造过程的图示，其中是模件体的分解透视图；

图3是图1中光学器件模件制造过程的图示，其中是已完成的模件体透视图；

图4是图1中光学器件模件制造过程的图示，其中所示模件体象桥一样悬浮。

图5是图1中光学器件模件制造过程的图示，其中所示模件体被放在制模装置的模具中；

图6是根据本发明第二实施例一个光学器件模件的截面图；

图7是根据本发明的第三实施例一个光学器件模件的截面图；

图8是根据本发明的第四实施例一个光学器件模件的截面图；

图9是图8中光学器件模件制造过程的图示，其中所示为由在制模装置的模具中一个支撑杆支持的一个模件体。

下面参照附图述叙本发明的最佳实施例。在以下述叙中，几个图中相似代码表示相似或相应部分。

图1是第一实施例光学器件模件100的截面图。图2至图5是图1中光学器件模件100制造过程图。随着过程的叙述，光学器件模件的结构就会清楚。图中，参考数10表示在光学器件模件100中是光学器件的波导基片，在其表面形成有1×4支光学波导12。通常，利用通过火焰水解(FHD.火焰水解沉积法)在一个硅基片的一个面上沉积SiO₂的细粒的方法而形成这样的波导基片10。

光学波导12的端面分别设置于波导基片10的端面，支持第一光纤16的一端的第一光纤连接器14及支持第二光纤20的一端的第二光纤连接器18被分别粘结。

第一光纤16包括裸露光纤16a，涂于裸露光纤16a上的第一涂层(未示出)如一层硅树脂，以及涂于第一涂层上的第二涂层16b如一层尼龙。如图2中清晰所示，第一光纤连接器14包括一个在其表面形成有一个V形槽的V形槽基片，以及一个与V形槽基片22的表面粘合的支持片26。具有露出裸露光纤16a的光纤16的一端被放置在V形槽基片22的V形槽24内。然后，支持片26由粘合剂28粘合在V形槽基片22上，这样使光纤16由光纤连接器14而支撑。

第二光纤20被称作带纤光缆(tape fiber optic cable)或色带状纤维光缆(ribbon fibet optic cable)光纤20具有许多相互并行排列的第一涂层的裸露光纤20a(本实施例中4个)和捆在一起的如涂上尼龙的第二涂层20b。第二光纤连接器18，与第一光纤连接器14相似，包括一个V形槽基片30和一个支持片32。在V形槽基片30的表面有相互平行的4个V形槽34。光纤20的暴露的裸露光纤20a的端被分别放在V形槽34中。然后，支持片32由粘合剂36粘合在V形槽基片30上，这样第二光纤20被第二光纤连接器18支持。

应当注意的是，如图2和图3所示，在光纤连接器14，18与光纤16，20耦合之前，最好事前分别在光纤16，20上放上套在成品上的橡皮保护套38，40。而且，可以通过磨或蚀刻硅基片而形成V形槽基片22，30。

接下来，发图3所示，第一和第二光纤连接器14，18用粘合剂分别在波导基片10的端面粘合，最好用强紫外线硫化粘合物42。此处，第一和第二光纤连接器14，18相对于波导基片10放置，使得光纤16，20的每个裸露光纤16a，20a的端面与各自光学波导12的端面光学地耦合。

包括波导基片10和光纤连接器14，18的模件体44以上述方式形成后，如图4所示，第一和第二光纤16，20的适当部分分别由支撑器件或夹持器46，48夹住。然后，夹持器46，48中的一个或两个移动，从而一个夹持器46或48与另一夹持器件48或46分开。结果，一定的张力作用在光纤16，20上，并且模件体44象桥一样悬浮在夹持器46，48之间。

此后，在整个模件体44上不留任何空间地施加具有适当粘度的胶状或胶冻状树脂50。树脂50必须具有流动性以便能够施加在模件体44上，而且树脂在施加后必须具有适当的粘着性或粘附力以便树脂不从模件体44上滴下来。此外，树脂50最好具有耐热性和耐湿性。硅树脂〔如商品名称：Sin—Etsu公司的硅胶(SiliconeGel)产品〕或氨脂树脂(urethan resin)(如商品名称：NipponPelnox公司的PEL—URETHANE产品)可用于树脂50。

接下来，如图5所示，在模件体44悬在夹持器46，48之间时，将上面施加树脂50的模件体44放在制模装置的模具52中。此处，模件体44被悬挂地放在模具52空间的中央并与模具52的内壁面隔开。此后，在模具52中注入适当的树脂54并硫化。树脂54硫化后形成一定的形状并具有热抗性和湿抗性。树脂54最好是一种热固环氧树脂(如商品名称：Epoxy Technology公司的EPOTECH产品)。在利用这种热固环氧树脂时，模件根据转移模塑被有效地成型。另一方面，可以利用紫外线硫化树脂(如商品名称：DAIKIN公司的OPTO—DAINE产品)，硅树脂(如商品名称：Sin—Etsu公司的Silicone Gel产品)，氨脂树脂(Urethanresin)(如Nipppon Pelnox公司的URETHANE产品)等等。

树脂52被硫化之后，去掉模具52并从光纤16，20上去掉夹持器46，48。连接套部分56，58(图1)与前述保护套38，40相连并在固化的树脂54即壳体54的两端形成。保护套38，40被套在连接套56，58上时，如图1所示的光学器件模件100就完成了。

在以这种方式形成的光学器件模件100中，包围模件体44的壳体54由环氧树脂或其它同类东西模塑的，从而外形是不变的。此外，由于模件体44被包围模塑树脂54，模件体44完全与外界环境密封。从而，模件体44可有效地防护外界的热，湿气，机械震动等。又，由于在模件体44和壳体54之间注入胶状树脂50，模体44通过树脂50抵御外部环境。

模体44浸入胶状树脂50之中，然后被淹没并被支持在壳体54里面。由于树脂50具有适当的粘度，如果从外面给光学器件模件100施加机械震动，震动通过胶状树脂50吸收。从而，胶状树脂50作为弹性垫料。此外，即使对光学器件模件100施热及在模件体44的耦合部分的粘合物42热膨胀或收缩，胶状树脂50能接纳光纤连接器14，18的运动。

图6所示为根据本发明第二实施例形成的一个光学器件模件200。第二实施例的光学器件模件200与第一实施例中光学器件模件的不同在于，胶状树脂50没有被施加在整个模体44上。在这种情况下，胶状树脂被施加在整个第一和第二光纤连接器上以及与这些光纤连接器14，18临近的波导基片10的部分上。因为受外部机械震动、热和湿气影响的是在光纤连接器14，18和波导基片10之间的耦合部分，以及光纤连接器14，18，如果至少这些部分被胶状树脂50所保护，可以获得和第一实施例中相同的效果。

当氨脂树脂被用作胶状树脂50时，可在胶状形式使用。但是，因为固化的氨脂树脂在弹性方面占优，可作为一种弹性垫料利用。因此，象如图7所示的一种光学器件模件300那样，直接在模件体44的周围形成由氨脂树脂作成的壳体60。

图8所示为根据本发明第四实施例形成的一种光学器件模件400。在第一实施例中形成光学器件模件100的情况下，模件体44由夹持器44，46支持并悬挂。然而，在第四实施例的光纤器件模件400的情况下，没有用夹持器，在模件体44中波导基片10的底面由至少一个支撑杆支撑。

具体讲，在第一和第二光纤连接器14，18与波导基片10耦合后，除了波导基片10底面中央部分外，在模件体44的其它地方施加胶状树脂50。此后，如图9所示，波导基片10的中央部分支撑在从制模装置的模具52的底面突出的一个支撑杆62的上端面上。然后，熔化树脂54如环氧树脂被注入模具52并被固化。以这种方式形成如图8所示的光学器件模件400。在图8中，在支撑杆62被移开时形成了一个由数64表示的洞。此洞与用于各种测量，如，测量光学器件模件400的内部温度。应该注意，由于环绕在洞64上端的壳体54的一部分66与波导基片10的底面紧紧地接触，水及其它东西不能穿入洞64，而且永远不能到达光纤连接器14，18。

已经详述了本发明的最佳实施例，不用说，本发明并不限于上述实施例。例如，构成光学器件模件壳体的树脂及胶状树脂不限于上述采用的，任何合适的树脂都能用。又，光学器件可以是这样一个即一个光学元件被放在光学波导上形成波导基片的表面。

如上所述，根据本发明，几乎整个模件体被整个地涂上了模塑树脂如环氧树脂，从而模体能有效地防护外界的热，湿气，机械震动等。即使光纤连接器与光学器件之间的粘合物热膨胀或收缩，胶状树脂接收了光纤连接器的运动。因此，剩余力不会作用于模件体。

根据本发明的方法，在模件体上施加胶状树脂后，形成了壳体，如根据移动模塑方法。因此，模件体被不留任何空间地弹性地浸入胶状树脂中。

从已述的发明中，很明显本发明可以多种方式变化。这些变化不被认为成违背本发明的精神和范围，并且所有本领域熟练人员显见的这些改进预定被包括在以下权利要求的范围内。

1993年12月28日提出的Nos.338445/1993及1993年12月28日提出的338475/1993基本日本专利申请这里一并作为参考。

Claims (21)

1.一种光学器件模件，包括：

一个模件体，包括：

一个光学器件，

一个支持第一光纤，与所述光学器件一端耦合的第一光纤连接器，及

一个支持第二光纤，与所述光学器件另一端耦合的第二光纤连接器；以及

一个整个地与第一树脂模塑而封闭整个所述模件体的壳体。

2.根据权利要求1所述的光学器件模件，包括注入到所述壳体和所述模件体之间的第二树脂为胶状形式。

3.根据权利要求2所述的光学器件模件，其中所述第二树脂至少设置在所述第一和第二光纤连接器周围以及所述光纤连接器和所述光学器件之间耦合部分的周围。

4.根据权利要求2所述的光学器件模件，其中所述第二树脂是硅树脂。

5.根据权利要求2所述的光学器件模件，其中所述树脂是氨脂树脂(urethan resin)。

6.根据权利要求1所述光学器件模件，其中，所述第一树脂是环氧树脂。

7.根据权利要求1所述光学器件模件，其中所述第一树脂是氨脂树脂。

8.根据权利要求1所述光学器件模件，其中所述光学器件是一个具有一个在其表面形成的光学波导的波导基片。

9.根据权利要求1所述光学器件模件，其中所述第一和第二光纤连接器与所述光学器件用一种粘合物耦合。

10.一种制造光学器件模件的方法，所述光学器件模件的组成为，一个包括以下部分的模件体，即一个光学器件，一个与所述光学器件一端耦合支持第一光纤的第一光纤连接器，及一个与所述光学器件另一端耦合支持第二光纤的第二光纤连接器；以及一个用第一树脂整个地模塑而将所述模件体整个地封入的壳体，所述制造光学器件模件的方法包括：

一个将所述模件体放入一个制模装置的一个模具内的步骤；

一个支持所述模件体而至少使所述第一和第二光纤连接器及在所述光纤连接器与所述光学器件之间耦合的部分与所述模具的内壁面隔开的步骤；及

一个将所述溶化的第一树脂注入所述其中放有所述模件体的模具中并固化所述树脂而形成所述壳体的步骤。

11.一种根据权利要求10所述制造光学器件模件的方法，其中所述模件体通过由支撑器件支撑所述第一和第二光纤而被支撑，从而所述模件体在所述支撑器件之间象桥一样被悬挂。

12.一种根据权利要求10所述制造光学器件模件的方法，其中所述模件体通过将所述模件体的所述光学器件放置在从所述模具的底面向上突出的支撑杆的一个上端面上而被支撑。

13.一种根据权利要求10所述制造光学器件模件的方法，包括一个在将所述模件体放入所述模具内之前给所述模件体施加胶状形式的第二树脂的步骤。

14.一种根据权利要求13所述制造光学器件模件的方法，其中所述第二树脂被施加在所述第一和第二光纤连接器的周围以及所述光纤连接器与所述光学器件之间耦合的部分的周围。

15.一种根据权利要求13所述制造光学器件模件的方法，其中所述第二树脂是硅树脂。

16.一种根据权利要求13所述制造光学器件模件的方法，其中所述第二树脂是氨脂树脂。

17.一种根据权利要求10的制造光学器件模件的方法，其中所述第一树脂是环氧树脂。

18.一种根据权利要求10所述制造光学器件模件的方法，其中所述第一树脂是氨脂树脂。

19.一种根据权利要求17所述制造光学器件模件的方法，其中所述壳体是根据移动模塑由所述第一树脂制成的。

20.一种根据权利要求10所述制造光学器件模件的方法，其中所述光学器件是一个具有在其表面形成的一个光学波导的波导基片。

21.一种根据权利要求10所述制造光学器件模件的方法，其中所述第一和第二光纤连接器由一种粘合剂与所述光学器件耦合。

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