JP2006039079A - 光導波路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 気密封止は比較的高価であるため、通常の通信機器等に用いる光導波路モジュールおいては一般的ではない。本発明は、比較的安価で量産可能な樹脂製光導波路を用いた光モジュールに適した気密封止方法を提供し、樹脂製光導波路の弱点である吸水性・吸湿性の問題を解決する。
【解決手段】 本発明の光導波路モジュールは、樹脂で構成される光導波路型デバイスと光ファイバとが接続され、これを筐体内に固定したものである。筐体への光ファイバの導入口に熱可塑性封止剤を充填内して気密封止する。熱可塑性封止剤はポリイソブチレンを主成分とすることが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は光通信分野で用いられる光導波路モジュールに関し、とくに光導波路型デバイスの実装技術に関する。

通信分野で用いられる各種光部品は高い信頼性が必要とされ、標準的な信頼性試験方法としてはTelcordia規格に準拠した試験法が使用されるのが一般的である。このような高い信頼性を充足するため、従来の光部品はガラス等の無機材料が主として使用されてきた。しかし一方で光ファイバ網が都市内にも構築されるにつれ、安価で大量生産可能な光部品が求められ、樹脂製光部品の適用が試みられ始めている。

光導波路は基本的な光部品であり、近年、量産可能な樹脂導波路用の材料や製造方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、これらの光導波路においてはそのパッケージ（筐体）としては安価な非気密封止型が用いられており、樹脂の吸水性・吸湿性に起因する光学特性の変化や劣化が起こりやすい。吸水性の問題を解決するためには、例えばシリコン樹脂等の疎水性の材料で表面を覆う等の方法を採用することにより、かなり改善することが可能である。一方、吸湿性の問題については、吸湿性の低い樹脂材料を用いることにより改善できる。このような手段により特性の劣化を極力抑制しようとする試みが実施されている。

しかしながら、この吸湿性は高分子材料固有の特性であるため、完全に防止することはできず、また仮に樹脂自体の吸湿性を低く抑えたとしても、光導波路と光ファイバの接続部には樹脂接着剤が使用されるため、その劣化の問題も残されている。

樹脂導波路デバイスの吸水性・吸湿性の問題を同時に解決する一つの方法として気密封止がある。樹脂導波路を気密封止することにより、樹脂特有の吸水性・吸湿性に起因する光学特性の変化や劣化の問題が一気に解決する。
特開２００１−３１８２５７号公報 特開２００２−３１７３２号公報 特開２００２−３０９０９４号公報

しかし、気密封止は比較的高価であるため、特に信頼性が必要な場合には使用されるが、通常の通信機器等においては一般的ではない。低価格化の要求が強い都市内ネットワーク、とくに加入者系回線網における用途ではほとんど使われることはなかった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、比較的安価で量産可能な樹脂製光導波路を用いた光モジュールに適した気密封止方法を提供し、樹脂製光導波路の弱点である吸水性・吸湿性の問題を解決することを目的とする。

本発明の光導波路モジュールは、樹脂で構成される光導波路型デバイスと光ファイバとが接続され、これを筐体内に固定したものであり、光ファイバが筐体内に導入される導入口に熱可塑性封止剤を充填する。
筐体が外気に通じている導入口に熱可塑性樹脂からなる封止剤を充填するという簡便な気密封止手段を提供できる。この気密封止手段により、耐候性が飛躍的に改善された光導波路モジュールを低価格化しかつ量産可能とすることができる。

またこの熱可塑性封止剤はポリイソブチレンを主成分とすることが好ましい。ポリイソブチレンを主成分とする樹脂は透湿性が低く、かつ樹脂であるので容易に封止作業を行うことができる。
この熱可塑性封止剤を充填した導入口の外側をさらに樹脂で覆うことが望ましい。ポリイソブチレンを主成分とする樹脂は室温が完全に硬化しない場合があるため、さらに接着剤等の樹脂で外側覆うことにより、安定した封止を行うことができる。

さらに、筐体内部に乾燥剤を充填することが望ましい。樹脂を僅かながら水分を透過する場合があるが、乾燥剤によってこれを吸収することができる。

本発明の光導波路モジュールは簡便な気密封止手段を採用したため、耐候性が飛躍的に向上するとともに、量産性に優れ大量に使用される用途に応えることができる。

以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の光導波路モジュールの一例の光軸に平行な断面図である。樹脂製光導波路デバイス１の両端には光信号の入口と出口としてそれぞれ光ファイバ３、１３が接続されている。ここで、光ファイバ３、１３は樹脂製ではなく石英系光ファイバである。光ファイバ３、１３は、その先端部をキャピラリ２、１２により固定され、各キャピラリ端面が光導波路デバイス１の両端に接着されている。そしてこの光導波路デバイス１全体が光ファイバ３、１３との接続部を含めて筐体４内に収容されている。

光能動部品の筐体の材料としては、セラミック等が使用されるが、光受動部品では電気的な絶縁を考慮する必要がないため、より加工性に優れ、低コストな材料である金属を使用することができる。本実施形態においては、特別な加工を必要としないステンレスパイプ（直径３ｍｍ、長さ４０ｍｍ）を用いた。

封止用の樹脂としては透湿性の低いポリイソブチレンを主成分とする熱可塑性樹脂が望ましいが、他の樹脂であってもよい。筐体４への光ファイバ３、１３の導入口５、１５にこの樹脂１７を充填するが、この樹脂は室温で完全に固化しないので、これを１次封止剤とし、その外側を硬化性のある接着剤（２次封止剤）１８などの樹脂で覆う必要がある。

気密封止する場合、筐体内に封入する雰囲気ガスは乾燥した不活性ガス（窒素、アルゴン等）が用いられるが、乾燥空気あるいは、ある程度湿度を含んだ空気と共に吸湿樹脂を封入するという方法も可能である。しかし樹脂による封止の場合は、低融点ガラスやはんだなどに比べるといくらか水分を透過する。そこで筐体４内にはさらに乾燥剤１９を封入することが望ましい。乾燥剤としてはゼオライト系乾燥剤等を用いることができる。

直径３ｍｍ、長さ４０ｍｍのパイプ状筐体内部にゼオライト系乾燥剤を封入し、両端に長さ５ｍｍの上記樹脂による１次封止を設けた場合、温度８５℃で湿度８５％の環境下において内部に結露が生じるまで約２０年の年月を要すると予測でき、Telcordia規格に照らしても十分な封止特性であると言える。

以上では光ファイバ３、１３はそれぞれ１本として説明したが、実際の光導波路デバイスでは入力側または出力側のいずれか、あるいは入出力両方の光導波路が複数である場合が多い。この場合、複数の光ファイバを複数のキャピラリに固定してもよいが、基板上にＶ字状の溝を複数平行に形成し、その溝に光ファイバを配列した光ファイバアレイを用いることにより、位置合わせが容易となる。この場合、筐体も断面が矩形状のものなどを使用した方が好ましい場合がある。

図２は光導波路デバイス２１が一方の側にのみ入出力端をもつ場合の構成例を示している。例えば光導波路の一端に反射面が設けられている場合、あるいは光導波路がループ状になっている場合などがある。光ファイバは入力を担うものと出力を担うものがあり、これら複数の光ファイバを光ファイバ束２３としてＶ溝基板に１次元に配列固定した光ファイバアレイ２２が使用される。

この光ファイバアレイ２２の端面と光導波路デバイス２１の端面とを予め調芯し接着する。この光導波路デバイス２１と光ファイバアレイ２２を一方の側にのみ開口を有する筐体２４に導入し、上記同様に光ファイバ束２３の導入口２５を熱可塑性封止剤１７で封止し、さらに接着剤１８で覆った例を示している。この場合も筐体内に乾燥剤１９を充填することが望ましい。

図１は本発明の光導波路モジュールの封止構造の一例を示す断面模式図である。 図２は本発明の光導波路モジュールの他の構造例を示す断面模式図である。

符号の説明

１、２１ 光導波路デバイス
２、１２ キャピラリ
３、１３ 光ファイバ
４、２４ 筐体
５、１５、２５ 導入口
１７ 樹脂
１８ 接着剤
１９ 乾燥剤
２２ 光ファイバアレイ
２３ 光ファイバ束

Claims (4)

1. 樹脂で構成される光導波路型デバイスと光ファイバとを接続し筐体内に固定した光導波路モジュールにおいて、前記光ファイバが前記筐体に導入される導入口に熱可塑性封止剤を充填したことを特徴とする光導波路モジュール。
2. 前記熱可塑性封止剤はポリイソブチレンを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
3. 前記熱可塑性封止剤を充填した導入口の外側をさらに樹脂で覆ったことを特徴とする請求項２に記載の光導波路モジュール。
4. 前記筐体内部に乾燥剤を充填したことを特徴とする請求項１、２または３に記載の光導波路モジュール。
   

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