JP2007171725A - 光学モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂導波路をパッケージ内に収納するための、安価で耐湿性に優れた光導波路装置を提供する。
【解決手段】光導波路モジュール１４は、ケース１１と封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂからなるパッケージ内に封止されている。光導波路モジュール１４に繋がれている光ファイバ素線１５（ファイバ心線１６の被覆のない部分）は、封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂのファイバ通路１３に挿通されており、ファイバ通路１３の内壁面と光ファイバ素線１５との間にはエポキシ樹脂等の封止用樹脂１８が充填されている。ケース１１の封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂとの間の隙間にも１７が充填されている。ここで、光ファイバ素線１５はファイバ通路１３の内壁面に接しないようにして、好ましくは１０μｍ以上の距離を隔ててファイバ通路１３内に挿通されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路モジュール等の光学部品を気密的に封止した光学モジュールに関する。

光導波路には、耐環境性に優れるが製造コストが高くつく石英導波路と、耐環境性に劣るが製造コストが安価な樹脂導波路とがある。このうちの樹脂導波路は、製造コストが安価であるため多量に使用する用途に望ましいが、耐環境性に劣るので、湿気などで特性が劣化し易い問題がある。そのため樹脂導波路を用いて光導波路装置を製作する場合には、耐湿性に優れたパッケージの内部に光導波路を収納する必要がある。

しかしながら、樹脂導波路にこれまでの一般的なパッケージを用いると、耐環境性が充分なレベルまで到達することはできず、また、耐湿性を向上させようとした場合に、ハーメチック材料を用いたパッケージを使用することとなり、コストが高くつくという問題があった。

特開平７−２１８７５８号公報

本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、主として樹脂導波路をパッケージ内に収納するための、安価で耐湿性に優れた光学モジュールを提供することにある。

本発明にかかる光学モジュールは、光ファイバを接続された光学部品と、前記光学部品を収納するパッケージとを備えた光学モジュールにおいて、前記パッケージは、前記光学部品に接続された光ファイバを挿通させるための通路を有し、前記通路は、挿通された光ファイバとの隙間に封止用樹脂を充填され、前記光ファイバは、前記封止用樹脂内に封止された部分の少なくとも一部で被覆を除去され、かつ、前記被覆を除去された部分が前記パッケージに接触していないものである。

本発明の光学モジュールは、光ファイバの被覆を除去された部分が封止用樹脂内に封止されているので、光ファイバの被覆を通じて浸入する湿気を被覆の除去された部分で遮断することができ、パッケージ内に湿気が浸入するのを防ぐことができる。さらに、被覆を除去された部分がパッケージに接触していないので、封止用樹脂の入り込む空間が一部においても狭くなり過ぎることがなく、封止用樹脂の充填性と密着性を良好にしてパッケージ内に湿気が浸入するのを防ぐことができる。また、本発明の光学モジュールは、光ファイバを通した通路に樹脂を充填するという簡単な方法で封止しているので、製造コストも安価に抑えることができる。

本発明にかかる光学モジュールのある実施態様は、前記パッケージの通路に、被覆の除去された部分どうしが接触しないようにして複数本の光ファイバが挿通されている。かかる実施態様では、パッケージの通路に複数本の光ファイバを挿通させるとき、被覆の除去された部分どうしが接触しないように挿通しているので、被覆の除去された部分どうし間の封止用樹脂が入り込む空間が狭くなり過ぎることがなく、封止用樹脂の充填性と密着性を良好にしてパッケージ内に湿気が浸入するのをより確実に防ぐことができる。

本発明にかかる光学モジュールの別な実施態様は、光ファイバの被覆が除去されており、かつ、光ファイバと前記通路の内壁面との隙間に前記封止用樹脂が充填されている領域の長さが、光ファイバの長さ方向に沿って２ｍｍ以上となっている。被覆には湿気が浸入する恐れがあるので、封止用樹脂内に封止されており光ファイバの被覆が除去されている部分の長さが２ｍｍよりも短いと湿気を遮断する働きが充分でなくなるからである。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、光ファイバの被覆が除去された部分と前記通路の内壁面との距離がいずれの方向においても１０μｍ以上であり、かつ、少なくとも３方向においては３００μｍ以下となっている。前記通路内を封止している封止用樹脂の厚みはある程度以上必要である。封止用樹脂の入り込む空間があまり薄くなると、その部分で封止用樹脂の充填性が悪くなったり、密着性が低下したりし、湿気が通る恐れがあるためである。そのため、光ファイバと前記通路の壁面との間の封止用樹脂が入り込む空間が狭くならないように、各方向で光ファイバと前記通路の間の距離がある範囲に収まるようにしている。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記通路に充填された封止用樹脂が、ヤング率１ＧＰａ以上の樹脂であることを特徴としている。ヤング率が１ＧＰａよりも小さな樹脂では架橋密度が低く、湿気を通しやすくなり封止性能が低下するからである。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記通路に充填された封止用樹脂が、エポキシ樹脂であることを特徴としている。封止用樹脂としてエポキシ樹脂を用いれば取り扱いが用意となり、コストも安価にできる。ちなみに、封止用樹脂として、シリカ、アルミナなどのフィラーを混入したエポキシ樹脂を用いれば、封止用樹脂の低透湿度化、低熱膨張化が可能になり、その結果さらに耐湿性が向上する。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記パッケージが、前記光学部品を収納するケースと前記ケースの開口部分を封止するための封止用ブロックとからなり、前記封止用ブロックに前記通路が開口されていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、ケース内に光学部品を納め、光ファイバを通した封止用ブロックをケースの開口部分に取り付けて封止するだけでよく、光学モジュールのパッケージ構造を簡略にすることができる。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記ケースが筒状を成し、前記ケースの両端部に前記封止用ブロックが装着されている。かかる実施態様によればパッケージ構造がさらに簡略になる。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記ケースと前記封止用ブロックとの間の隙間を、２ｍｍ以上の長さに亘って充填された樹脂によって封止したものである。ケースと封止用ブロックの間の樹脂の長さが２ｍｍよりも短いと湿気を遮断する働きが充分でなくなるからである。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記ケースと前記封止用ブロックとの間の隙間を、１０μｍ以上３００μｍ以下の厚みの樹脂によって封止したものである。ケースと封止用ブロックとの間の隙間を封止する樹脂の厚みはある程度以上必要である。封止に用いる樹脂の入り込む空間があまり薄くなると、その部分で樹脂の充填性が悪くなったり、密着性が低下したりし、湿気が通る恐れがあるためである。そのため、ケースと封止用ブロックとの間の樹脂が入り込む空間が狭くならないように、ケースと封止用ブロックとの間の隙間がある範囲に収まるようにしている。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記ケースと前記封止用ブロックとの間の隙間を溶接、半田又はロウ材により封止したものである。かかる実施態様では、ケースと封止用ブロックの接合を強固にすることができる。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記通路が溝状に形成されていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、封止用ブロックに設けられた通路が溝状をしているので、孔状の通路に比べて光ファイバを通す作業が容易になる。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記ケースが、溝形をした２つのケース分割体をはめ合わせることによって形成され、前記ケースの重なり部分を封止したことを特徴としている。かかる実施態様によれば、光学部品を納めてからケース分割体どうしを組み立てることができ、筒状のケースの場合に比べて、光学部品をケース内に納める作業が用意になる。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記ケース分割体の重なり部分を、２ｍｍ以上の長さに亘って充填された樹脂によって封止したものである。ケース分割体の重なり部分に充填する樹脂の長さが２ｍｍよりも短いと湿気を遮断する働きが充分でなくなるからである。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記ケース分割体の重なり部分を、厚みが１０μｍ以上３００μｍ以下の厚みの樹脂によって封止したものである。ケース分割体の重なり部分に充填する樹脂は、薄すぎると湿気を遮断する働きが低下する。また、この樹脂の厚みが大きいと樹脂の硬化収縮等による変形が大きくなる。従って、この樹脂の厚みは１０μｍ〜３００μｍとすればよい。

本発明にかかる光学モジュールのさらに別な実施態様は、前記ケース分割体の重なり部分を、溶接、半田又はロウ材により封止したものである。かかる実施態様では、ケース分割体どうしの接合を強固にすることができる。

なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。以下の実施例においては、光学部品である光導波路モジュールをパッケージ内に封止した光導波路装置を例にとって説明するが、本発明の光学モジュールは光ファイバを接続される光学部品を内蔵したものであればよく、光導波路装置に限定されるものではない。

図１（ａ）は本発明の実施例１による光導波路装置１０１（光学モジュール）を示す水平断面図、図１（ｂ）は光導波路装置１０１の縦断面図である。図２（ａ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。また、図３は光導波路装置１０１のパッケージを構成するケース１１と封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂを示す斜視図である。

光学部品としては、光導波路モジュール１４を示している。図示の光導波路モジュール１４では、一方に１本の光ファイバ素線１５を接続しており、他方に複数本の光ファイバ素線１５を接続している。

図３に示すように、ケース１１は角筒状に形成され、その両端が開口しており、内部に光導波路モジュール１４を収納するための空間を有している。ケース１１の材料は、湿気を通さない材料または構造であればよい。例えば、ハーメチック材料、これらと樹脂との複合材、アルミニウム、ステンレス等を用いればよい。封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂは、前後に貫通した貫通孔状のファイバ通路１３を有しており、いずれもケース１１の両端に挿入できるようになっている。封止用ブロック１２Ａのファイバ通路１３と封止用ブロック１２Ｂのファイバ通路１３とは、通過させる光ファイバ素線１５の本数に応じた断面積を有している。

封止用ブロック１２Ａのファイバ通路１３には、光導波路モジュール１４の一方に接続されている１本の光ファイバ素線１５が挿通している。封止用ブロック１２Ｂのファイバ通路１３には、光導波路モジュール１４の他方に接続されている複数本の光ファイバ素線１５が挿通している。光導波路モジュール１４は、ケース１１の両端に装着された封止用ブロック１２Ａと封止用ブロック１２Ｂ間においてケース１１内に収納されている。なお、封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂも、湿気を通さず耐久性を有するハーメチック材料であれば特に限定されないが、例えばアルミニウム、ステンレス、セラミック等を用いればよい。

封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂの外周面とケース１１の内周面との間には、接着剤の浸入する程度の隙間がある。この隙間に気密性を有するエポキシ樹脂等の接着樹脂１７を流し込んで硬化させ、封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂとケース１１の間の隙間を気密的に封止している。

封止用ブロック１２Ａに挿通されている光ファイバ素線１５は、１芯のファイバ心線１６の被覆を剥がしたものであって、このファイバ心線１６の被覆部分も封止用ブロック１２Ａのファイバ通路１３内に入り込んでいる。ファイバ通路１３内に気密性を有する封止用樹脂１８を充填することにより、この光ファイバ素線１５及びファイバ心線１６は封止用ブロック１２Ａ内に固定されており、また封止用ブロック１２Ａのファイバ通路１３が気密的に封止されている。封止用樹脂１８としては、１ＧＰａ以上のヤング率のエポキシ樹脂が望ましい。１ＧＰａよりもヤング率の小さなエポキシ樹脂では、気密性が十分でないためである。

封止用ブロック１２Ｂに挿通されている光ファイバ素線１５は、多芯のファイバ心線１６（テープ心線）の被覆を剥がしたものであって、このファイバ心線１６の被覆部分も封止用ブロック１２Ｂのファイバ通路１３内に入り込んでいる。ファイバ通路１３内に気密性を有するエポキシ系の封止用樹脂１８を充填することにより、この光ファイバ素線１５及びファイバ心線１６は封止用ブロック１２Ｂ内に固定されており、また封止用ブロック１２Ｂのファイバ通路１３が気密的に封止されている。

なお、光ファイバ素線１５は、ファイバ心線１６から１次被覆（内部被覆）や２次被覆（外部被覆）等の被覆を剥がしたものであって、通常はコアとクラッドからなる光ファイバの表面をＵＶプラスチック被覆によって覆われている。

こうして光導波路モジュール１４は、ケース１１及び封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂからなるパッケージ内に気密的に封止されており、湿気や腐食性のガスなどから保護されている。また、このパッケージ内には、乾燥空気や不活性ガスなどを入れておいてもよい。また、内部を加圧状態にしておけば、外部からパッケージ内に湿気が浸入するのを妨げることができる。

ファイバ心線１６の被覆部分は湿気を伝え易い。そのため、この光導波路装置１０１では、封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂのファイバ通路１３内で封止用樹脂１８内に封止されたファイバ心線１６乃至光ファイバ素線１５うち、少なくとも一部は光ファイバ素線１５となっている。よって、被覆部分を伝って封止用樹脂１８内を湿気が浸入しようとしても、湿気は被覆のない光ファイバ素線１５の部分で遮断され、湿気はパッケージ内に浸入することができない。

また、ファイバ通路１３内を封止している封止用樹脂１８の厚みはある程度以上必要である。封止用樹脂１８の入り込む空間があまり薄くなると、その部分で封止用樹脂１８の充填性が悪くなったり、密着性が低下したりし、湿気が通る恐れがあるためである。そのため、図２（ａ）（ｂ）に示すように、光ファイバ素線１５とファイバ通路１３の壁面との間の封止用樹脂１８が入り込む空間が狭くならないよう、光ファイバ素線１５はファイバ通路１３の内壁面に接触しないようにしている。特に、次に述べるように、各方向で光ファイバ素線１５とファイバ通路１３の間の距離がある範囲に収まるようにしている。なお、以下においては、１本の光ファイバ素線１５を通す封止用ブロック１２Ａと複数本の光ファイバ素線１５を通す封止用ブロック１２Ｂとを区別する必要のない場合には、封止用ブロック１２として説明するものとする。

図５（ａ）（ｂ）の断面図は、ファイバ通路１３を通過する１本（複数本のうちの１本であってもよい。）の光ファイバ素線１５を表している。図５では各方向における光ファイバ素線１５とファイバ通路１３の内壁面との距離をＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４で表している。このうち三方向の距離、例えばＤ１、Ｄ２、Ｄ３は１０μｍ以上３００μｍ以下となっている。封止用樹脂１８が１０μｍより薄すぎると湿気を遮断する働きが低下し、また、封止用樹脂の厚みが３００μｍより大きいと封止用樹脂の硬化収縮等による変形が大きくなるからである。もう一方でも、距離Ｄ４が１０μｍ以上３００μｍ以下となっていることが望ましい。しかし、複数の光ファイバ素線１５をファイバ通路１３に通す場合には、光ファイバ素線１５の配列されている方向では、すべての光ファイバ素線１５についてすべての方向で光ファイバ素線１５とファイバ通路１３の内壁面との距離を３００μｍ以下にすることは困難である。よって、一方の方向においては、３００μｍ以下という条件が満たされていなくても許容せざるを得ない。

複数本の光ファイバ素線１５を通過させる側では、光ファイバ素線１５どうしがくっついて光ファイバ素線１５間の隙間が狭くなると、その部分に充填された封止用樹脂１８の充填性や密着性が悪くなる。したがって、光ファイバ素線１５間で封止用樹脂１８が薄くなって封止性が低下しないよう、光ファイバ素線１５どうしの距離もある程度の間隔を開けている。特に、複数本の光ファイバ素線１５を通過させる側では、図２（ｂ）のように光ファイバ素線１５を一列に並べるのでなく、図４に示すように各光ファイバ素線１５を配列方向と直角な方向に互いに位置をずらせておけば、光ファイバ素線１５どうしの間隔を広くすることができ、封止用樹脂１８による封止性を高くできる。

また、本発明の光導波路装置１０１では、図６に示す光ファイバ素線１５とファイバ通路１３の間に封止用樹脂１８が充填されている領域（ファイバ心線１６の部分は除く。）の長さＬ１が、光ファイバ素線１５の長さ方向に沿って２ｍｍ以上となるようにしている。被覆には湿気が浸入する恐れがあるので、封止用樹脂１８内に封止されている光ファイバ素線１５の部分の長さが、２ｍｍ以下になると湿気を遮断する働きが充分でなくなるためである。

さらに、光導波路装置１０１では、封止用ブロック１２とケース１１との間の隙間にエポキシ樹脂等の接着樹脂１７を充填して当該隙間を封止すると共に封止用ブロック１２をケース１１に固定している。また、ケース１１と封止用ブロック１２との間の隙間では、接着樹脂１７を充填している長さＬ２が２ｍｍ以上の長さとなっている。ケース１１と封止用ブロック１２の間の接着樹脂１７の長さＬ２が短いと湿気を遮断する働きが充分でなくなるので、接着樹脂１７の長さＬ２は２ｍｍ以上としている。

図７（ａ）（ｂ）に示すように、ケース１１内の封止用ブロック１２の位置はいずれかの方向に偏っていても差し支えない。しかし、封止に用いる接着樹脂１７は、薄すぎると湿気を遮断する働きが低下する。また、封止に用いる接着樹脂１７の厚みが大きいと接着樹脂１７の硬化収縮等による変形が大きくなる。したがって、接着樹脂１７の厚みは１０μｍ〜３００μｍとするのが好ましく、ケース１１と封止用ブロック１２の間の隙間Ｔを１０μｍ以上３００μｍ以下となるようにして接着樹脂１７を充填している。

また、この光導波路装置１０１では、パッケージが光導波路モジュール１４を収納する筒状のケース１１と、ケース１１の開口部分を封止するための封止用ブロック１２とからなり、ケース１１の両端部に封止用ブロック１２を装着してケース１１と封止用ブロック１２の間の隙間を接着樹脂１７で封止し、封止用ブロック１２にファイバ通路１３が開口され、光ファイバ素線１５を通したファイバ通路１３に封止用樹脂１８を充填するという簡単な構造を有しており、製造コストも安価になる。

なお、上記実施例１では、ケース１と封止用ブロック１２の間の隙間をエポキシ樹脂等の接着樹脂１７で封止したが、溶接、半田又はロウ材により封止してもよい。溶接、半田又はロウ材により封止すれば、ケース１１と封止用ブロック１２の接合を強固にすることができる。

図８は、本発明の実施例２による光導波路装置１０２の構造を示す断面図である。実施例２の光導波路装置１０２では、封止用ブロック１２の全長に亘って貫通し、かつ、全長に亘って側面が開口した溝状のファイバ通路１３を封止用ブロック１２に設けている。また、封止用ブロック１２の外周面に充填する接着樹脂１７としては、ファイバ通路１３内に充填する封止用樹脂１８と同じものを用いている。他の構成部分の構造については、実施例１と同様であるので説明を省略する（以下の実施例でも同様。）。

このような光導波路装置１０２によれば、ファイバ通路１３内に光ファイバ素線１５を通す際、側面の開口からファイバ通路１３内に光ファイバ素線１５を入れることができるので、実施例１のように貫通孔状のファイバ通路１３に光ファイバ素線１５を通す場合に比べると、光導波路装置１０２の組立が容易になり、組立作業を簡略化することができる。

図９は、本発明の実施例３による光導波路装置１０３の構造を示す断面図である。実施例３の光導波路装置１０３では、封止用ブロック１２を全長に亘ってブロック分割体１９ａとブロック分割体１９ｂとに分割している。ブロック分割体１９ａには、実施例２と同様に溝状をしたファイバ通路１３が形成されており、ブロック分割体１９ｂはファイバ通路１３の側面の開口を塞ぐように形成されている。

かかる光導波路装置１０３によっても、ファイバ通路１３内に光ファイバ素線１５を通す際、側面の開口からファイバ通路１３内に光ファイバ素線１５を入れることができるので、実施例１のように貫通孔状のファイバ通路１３に光ファイバ素線１５を通す場合に比べると、光導波路装置１０３の組立が容易になり、組立作業を簡略化することができる。

図１０は、本発明の実施例４による光導波路装置１０４の構造を示す断面図である。実施例４の光導波路装置１０４では、封止用ブロック１２の外周面の外周４面にそれぞれ突起２０を設けている。突起２０が封止用ブロック１２の全長に亘って設けられていると、突起２０がケース１１の内外に貫通して封止性能が低下する恐れがあるので、突起２０を設ける場合には、樹脂による封止長が２ｍｍ以上確保されるように考慮する必要がある。例えば、封止用ブロック１２の長さに比べて短い突起２０を設けてもよく、また、複数に分割された短い突起２０や針状の突起２０を適宜間隔（２ｍｍ以上）をあけて封止用ブロック１２の表面に設けてあってもよい。各突起２０はケース１１の内面に当接しており、それによって封止用ブロック１２の外周面とケース１１の内周面との間には、接着樹脂１７を充填させるための所定厚みの空間が形成されている。

このような光導波路装置１０４によれば、封止用ブロック１２とケース１１との間に充填される接着樹脂１７の厚みを所定厚み、あるいは均一な厚みに整えることができる。よって、ケース１１内で封止用ブロック１２が偏って一方で接着樹脂１７の厚みが極端に薄くなるのを防ぐことができ、組立時のばらつき等によってパッケージの封止性が損なわれるのを防止できる。

図１１は実施例４の変形例による光導波路装置を示す断面図である。この変形例では、突起２０はケース１１の両端部において各内周４面に設けられている。それぞれの突起２０は、封止用ブロック１２の外周面に当接しており、封止用ブロック１２の外周面とケース１１の内周面との間には接着樹脂１７を充填させるための所定厚みの空間が形成されている。なお、この変形例でも、１つの突起２０が封止用ブロック１２の全長に亘って当接していると、突起２０がケース１１の内外に貫通して封止性能が低下する恐れがあるので、突起２０を設ける場合には、樹脂による封止長が２ｍｍ以上確保されるように考慮する必要がある。例えば、封止用ブロック１２の長さに比べて短い突起２０を設けてもよく、また、複数に分割された短い突起２０や針状の突起２０を適宜間隔（２ｍｍ以上）をあけてケース１１の内面に設けてあってもよい。

図１２は、本発明の実施例５による光導波路装置１０５Ａの構造を示す断面図である。実施例５では、ケース１１のコーナー部と封止用ブロック１２のコーナー部をＲ形状にすることで、密着性を良くしている。その際ケース１１と封止用ブロック１２の間の接着樹脂１７の厚みを直線部とＲ部（円弧状に湾曲したコーナー部）で一定にするために封止用ブロック１２の曲率半径の方がケース１１の内面側曲率半径よりも接着樹脂１７の厚みの分だけ小さくなるようにしている。

例えば、民生向けなどの一般機器レベルの用途において接着樹脂１７の厚みを一定にする場合には、封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径を０.２ｍｍ以上（０.２５未満）とし、ケース１１の内面側のＲ部の曲率半径を０.２５ｍｍとすればよい。この場合には、封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径が０.２ｍｍ以上となるので、民生機器などの一般機器レベルの環境で発生する応力を緩和でき、充分な信頼性を実現することができる。また、屋内用機器レベルの用途において接着樹脂１７の厚みを一定にする場合には、封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径を０.３ｍｍ以上（０.３５未満）とし、ケース１１の内面側のＲ部の曲率半径を０.３５ｍｍとすればよい。この場合には、封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径が０.３ｍｍ以上となるので、より高信頼性が求められる屋内用などの機器レベルの環境で発生する応力を緩和でき、充分な信頼性を実現することができる。また、屋外用機器レベルの用途において接着樹脂１７の厚みを一定にする場合には、封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径を０.５ｍｍ以上（０.５５未満）とし、ケース１１の内面側のＲ部の曲率半径を０.５５ｍｍとすればよい。この場合には、屋外に設置されるようなより高いレベルの信頼性が求められる機器レベルの環境で発生する応力を緩和でき、充分な信頼性を得ることができる。

さらにＲ部の密着性を向上させる手段としては、図１３に示す光導波路装置１０５Ｂのように、封止用ブロック１２の外周面におけるコーナー部の曲率半径が、ケース１１の内周面におけるコーナー部の曲率半径と等しいか、それよりも大きくなるようにしてもよい。このような構成によれば、コーナー部における接着樹脂１７の厚みを辺部分における接着樹脂１７の厚みよりも厚くすることができ、光導波路装置１０５Ｂのコーナー部分における応力集中を緩和して接着樹脂１７とケース１１や封止用ブロック１２との剥離を防ぐことができる。このような構成にすることで、ケース１１の容積が大きくなるので、充分な実装体積を確保できてなお良い。

例えば、ケース１１内面のＲ部の曲率半径が０.２５ｍｍで、ケース１１内面と封止用ブロック１２外面との間の接着樹脂１７の厚みが辺部分で０.０５ｍｍであったすると、封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径を０.２ｍｍとすれば、図１４に示すように、封止用ブロック１２とケース１１の内面との間の接着樹脂１７の厚みは、辺部分でもＲ部でも０.０５ｍｍとなる（図１４のＡ点はこのときのケース１１及び封止用ブロック１２のＲ部の曲率中心である）。これに対し、封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径を大きくすることによって、封止用ブロック１２とケース１１の内面との間のＲ部の対角方向における接着樹脂１７の厚みが辺部分の１.５倍以上になるようにすれば、封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径に起因して実装体積を減少させられることなく、また透湿断面積を増加させることなく（或いは、防湿性に影響のない透湿断面積を確保しつつ）Ｒ部の接着樹脂１７によって応力を吸収させることができる。例えば、ケース１１内面のＲ部の曲率半径が０.２５ｍｍ、ケース１１内面と封止用ブロック１２外面との間の辺部分における接着樹脂１７の厚みが０.０５ｍｍであるのに対し、図１４に示すように、封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径を０.３ｍｍとすれば、Ｒ部の対角方向におけるケース１１内面と封止用ブロック１２との間の接着樹脂１７の厚みは、０.０９１ｍｍとなる（図１４のＢ点はこのときの封止用ブロック１２のＲ部の曲率中心である）。従って、これによれば、屋外に設置されるようなより高いレベルの信頼性が求められる機器レベルの環境下で発生する応力を緩和でき、充分な信頼性を実現しつつ、パッケージの内容積を確保することができる。

さらに封止用ブロック１２のＲ部の曲率半径を大きくして、封止用ブロック１２とケース１１の内面との間のＲ部の対角方向における接着樹脂１７の厚みが辺部分の３.５倍以上になるようにすれば、Ｒ部における応力吸収の許容値をさらに増大させることができ、より一層の信頼性を確保できることになり、最も望ましい。例えば、図１４に示すように、封止用ブロック１２のＲ部を点Ｃを曲率中心とする曲率半径０.５ｍｍの円弧であるとすると、Ｒ部の対角方向におけるケース１１内面と封止用ブロック１２との間の接着樹脂１７の厚みは、０.３２ｍｍとなる。

図１５は、本発明の実施例６による光導波路装置１０６の構造を示す断面図である。図１６は光導波路装置１０６に用いられているパッケージの分解斜視図である。実施例６では、ケース１１が、断面Ｕ字形をした角溝状のケース分割体２１ａと断面逆Ｕ字形をした角溝状のケース分割体２１ｂとからなる。ケース分割体２１ａとケース分割体２１ｂは、それぞれの側壁面を重ね合わせるようにして組み合わせられ、両分割体２１ａ、２１ｂの側壁面間の隙間２２に接着樹脂２３を充填して接着され、ケース１１が構成される。なお、ケース分割体２１ａとケース分割体２１ｂを接着するための接着樹脂２３は、封止用ブロック１２とケース１１を接着するための接着樹脂１７と同じものであってもよく、異なるものであってもよい。

光導波路装置１０６では、ケース１１がケース分割体２１ａとケース分割体２１ｂに分割されているので、ケース１１内に光ファイバ素線１５のつながった光導波路モジュール１４を納める際、一方のケース分割体２１ｂに光導波路モジュール１４を納めた後、ケース分割体２１ｂにケース分割体２１ａを被せてケース１１を組立てることができるので、光導波路装置１０６の組立が容易になり、組立作業を簡略化することができる。

また、ケース１１と封止用ブロック１２との間の隙間には、２ｍｍ以上の長さＬ３に亘って接着樹脂１７を充填している。ケース１１と封止用ブロック１２の間の接着樹脂１７の長さが短いと湿気を遮断する働きが充分でなくなるので、接着樹脂１７の長さは２ｍｍ以上としている。

さらに、ケース１１と封止用ブロック１２との間の隙間に充填されている接着樹脂１７の厚みは、１０μｍ以上３００μｍ以下としている。封止に用いる樹脂は、薄すぎると湿気を遮断する働きが低下する。また、封止に用いる樹脂の厚みが大きいと封止用樹脂の硬化収縮等による変形が大きくなる。従って、接着樹脂１７の厚みは１０μｍ〜３００μｍとしている。

図１７は実施例６の変形例を示す断面図である。この変形例では、ケース分割体２１ａとケース分割体２１ｂの側壁面どうしを溶接、ハンダ付け、ロウ付けなどを行なって一体化させ、両側壁面どうしの隙間２２の一部又は全体に溶接材や半田、ロウ材等のハーメチック材料２４を充填させたものである。

図１８は本発明の実施例７による光導波路装置で用いられているパッケージ１０７の分解斜視図である。実施例１で用いられたパッケージでは、ケース１１と封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂとが別々の部品となるように構成されていたが、実施例７で用いられているパッケージ１０７では、一方の封止用ブロック、例えば１２Ａがケース１１と一体に構成されており、他方の封止用ブロック１２Ｂだけがケース１１と別体となっている。

このようなパッケージ１０７を用いれば、ケース１１と一方の封止用ブロック１２Ａとを接合させる必要がないので、光導波路装置の組立が容易になるとともに、光導波路装置の封止性能も向上する。

図１９は本発明の実施例８による光導波路装置で用いられているパッケージ１０８の分解斜視図である。実施例６で用いられたパッケージでは、ケース分割体２１ａ、２１ｂと封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂとが別々の部品となるように構成されていたが、実施例８で用いられているパッケージ１０８では、両封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂが一方のケース分割体２１ａと一体に構成されており、封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂが一体化されたケース分割体２１ａにケース分割体２１ｂを被せて接着剤２３で接合するようになっている。

このようなパッケージ１０８を用いれば、ケース分割体２１ａと封止用ブロック１２Ａ、１２Ｂとを接合させる必要がないので、光導波路装置の組立が容易になるとともに、光導波路装置の封止性能も向上する。なお、この実施例では、ファイバ通路１３を図８などに示したようなＵ溝状のものにすれば、組立がより簡略化される。

図２０は、本発明の実施例９による光導波路装置１０９の構造を示す断面図である。実施例９の光導波路装置１０９では、被覆を有するファイバ心線１６どうしの中間において被覆を剥がして光ファイバ素線１５を露出させてあり、この中間の光ファイバ素線１５の部分をファイバ通路１３の壁面に接触させることなくファイバ通路１３に通過させ、ファイバ通路１３と光ファイバ素線１５の間を封止用樹脂１８で封止している。

このような光導波路装置１０９でも、中間の被覆を剥がした光ファイバ素線１５の部分で湿気を遮断することができるので、被覆を伝って内部に湿気が浸入するのを防ぐことができ、光導波路装置１０９の封止性を高めることができる。

またこの際に、パッケージの内部に位置するファイバ心線１６の被覆の端部がファイバ通路１３の中まで入っていて封止用樹脂１８で接着されていれば、パッケージの内部側のファイバ心線１６の強度が増すため、組み立て工程で光ファイバ素線１５やファイバ心線１６が折れることがなく、より望ましい実施例となる。

図２１は、本発明の実施例１０による光導波路装置１１０の構造を示す断面図である。実施例１０にあっては、封止用ブロック１２にあけたファイバ通路１３の入口部分１３ａを奥部１３ｂよりも広くしている。この光導波路装置１１０にあっては、ファイバ通路１３の奥部１３ｂの内径が小さくなっているので、ファイバ通路１３の奥部１３ｂを湿気が通りにくく、ファイバ通路１３における封止性がより高くなっている。さらに、変形例としては、図２２又は図２３に示すように、封止用ブロック１２の外周面の入口部分１２ａと奥部１２ｂとで外径の大きさに差をつけることで、ケース１１の内面と封止用ブロック１２の外面との間の接着樹脂１７が、ケース１１の内部へ向けて引けるのを防止し、接着樹脂１７の封止性能を安定させることが可能となる。なお、封止用ブロック１２の外周面の入口部分１２ａと奥部１２ｂとで外径の大きさに差をつける方法としては、図２２のように封止用ブロック１２の外周面をテーパー状にしてもよく、あるいは、図２３のように封止用ブロック１２の外周面にステップ状の段差を形成してもよい。一方、入口部分１３ａは奥部１３ｂよりも広くなっているので、ファイバ通路１３に光ファイバ素線１５を通したり、ファイバ通路１３内に封止用樹脂１８を充填したりする作業が行ない易くなっている。なお、図２１では入口部分１３ａと奥部１３ｂとの間はステップ状に内径が変化しているが、テーパー状に徐々に内径が変化していてもよい。

図２４は、本発明の実施例１１による光導波路装置１１１の構造を示す断面図である。実施例１１においては、封止用ブロック１２の内部を空洞にして封止用ブロック１２の肉厚を小さくしている。また、封止用樹脂１８はファイバ通路１３の端には充填していない。よって、この光導波路装置１１１では、封止用ブロック１２が変形し易く、ファイバ通路１３をケース１１内に挿入し易くなっている。また、封止用樹脂１８の硬化収縮がファイバ通路１３の変形によって吸収されるので、封止用樹脂１８とファイバ通路１３の内壁面との間が剥離して隙間が生じにくくなり、光導波路装置１１１の封止性がより向上する。

図２５は、本発明の実施例１２による光導波路装置１１２の構造を示す断面図である。実施例１２においては、光ファイバ素線１５を撓ませた状態で光導波路モジュール１４に接続している。この実施例では、封止用ブロック１２と光導波路モジュール１４との間の空間で光ファイバ素線１５が撓んでいるので、熱膨張によりケースが延びても光ファイバ素線１５に引張応力が加わらず、光ファイバ素線１５が断線したり、光ファイバ素線１５の端面と光導波路モジュール１４のコア端面との距離がずれたりする事故を防ぐことができる。

光ファイバ素線１５を撓ませる方法のうち、好ましい手段の一つとして、製造工程においてパッケージの内部を減圧しておく方法がある。パッケージの内部を減圧しておいて接着樹脂１７と封止用樹脂１８を硬化させれば、その硬化中に封止用ブロック１２や光ファイバ素線１５をケース１１内部に引っ張り込む力が働くので、自然に光ファイバ素線１５を撓ませることができる。また、パッケージの内部を減圧状態にしておくだけで、光ファイバ素線１５が撓むレベルとならずとも、光ファイバ素線１５に対し圧縮方向の応力が働くため同様の効果が得られる。

図２６は、本発明の実施例１３による光導波路装置１１３の構造を示す断面図である。実施例１３の光導波路装置１１３においては、ファイバ心線１６の２次被覆２５を剥がす位置と１次被覆２６を剥がす位置をずらせている。すなわち、ファイバ心線１６のある位置で２次被覆２５を剥がして１次被覆２６を露出させてあり、さらに、２次被覆２５を剥がした位置よりも先端側のある位置で１次被覆２６を剥がして光ファイバ素線１５を露出させ、光ファイバ素線１５をファイバ通路１３内で封止用樹脂１８により封止している。

実施例１〜１２では、ファイバ心線１６の２次被覆２５と１次被覆２６を一度に剥がして光ファイバ素線１５を露出させていたが、この実施例のように、２次被覆２５と１次被覆２６は異なる位置で剥がしても差し支えない。

図１（ａ）は、本発明の実施例１による光導波路装置を示す水平断面図、図１（ｂ）は、当該光導波路装置の縦断面図である。 図２（ａ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。 図３は、実施例１の光導波路装置のパッケージを構成するケースと封止用ブロックを示す斜視図である。 図４は、実施例１の変形例を示す断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ファイバ通路を通過する光ファイバ心線の位置を説明するための概略断面図である。 図６は、光ファイバ心線を封止する封止用樹脂の領域を説明するための断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、ケースと封止用ブロックの間に充填する接着樹脂の量を説明するための断面図である。 図８は、本発明の実施例２による光導波路装置の構造を示す断面図である。 図９は、本発明の実施例３による光導波路装置の構造を示す断面図である。 図１０は、本発明の実施例４による光導波路装置の構造を示す断面図である。 図１１は、本発明の実施例４の変形例を示す断面図である。 図１２は、本発明の実施例５による光導波路装置の構造を示す断面図である。 図１３は、本発明の実施例５の異なる例を示す断面図である。 図１４は、封止用ブロックの曲率半径の設計例を説明する図である。 図１５は、本発明の実施例６による光導波路装置の構造を示す断面図である。 図１６は、実施例６の光導波路装置に用いられているパッケージの分解斜視図である。 図１７は、実施例６の変形例を示す断面図である。 図１８は、実施例７の光導波路装置に用いられているパッケージの分解斜視図である。 図１９は、実施例８の光導波路装置に用いられているパッケージの分解斜視図である。 図２０は、本発明の実施例９による光導波路装置の構造を示す断面図である。 図２１は、本発明の実施例１０による光導波路装置の構造を示す断面図である。 図２２は、実施例１０の変形例を示す断面図である。 図２３は、実施例１０の変形例を示す断面図である。 図２４は、本発明の実施例１１による光導波路装置の構造を示す断面図である。 図２５は、本発明の実施例１２による光導波路装置の構造を示す断面図である。 図２６は、本発明の実施例１３による光導波路装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０１〜１１３ 光導波路装置
１１ ケース
１２、１２Ａ、１２Ｂ 封止用ブロック
１３ ファイバ通路
１４ 光導波路モジュール
１５ 光ファイバ素線
１６ ファイバ心線
１７ 接着樹脂
１８ 封止用樹脂
１９ａ ブロック分割体
１９ｂ ブロック分割体
２０ 突起
２１ａ ケース分割体
２１ｂ ケース分割体
２３ 接着樹脂
２４ ハーメチック材料
２５ ２次被覆
２６ １次被覆

Claims (16)

1. 光ファイバを接続された光学部品と、前記光学部品を収納するパッケージとを備えた光学モジュールにおいて、
   前記パッケージは、前記光学部品に接続された光ファイバを挿通させるための通路を有し、前記通路は、挿通された光ファイバとの隙間に封止用樹脂を充填され、
   前記光ファイバは、前記封止用樹脂内に封止された部分の少なくとも一部で被覆を除去され、かつ、前記被覆を除去された部分が前記パッケージに接触していないことを特徴とする光学モジュール。
2. 前記パッケージの通路に、被覆の除去された部分どうしが接触しないようにして複数本の光ファイバが挿通されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学モジュール。
3. 光ファイバの被覆が除去されており、かつ、光ファイバと前記通路の内壁面との隙間に前記封止用樹脂が充填されている領域の長さが、光ファイバの長さ方向に沿って２ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の光学モジュール。
4. 光ファイバの被覆が除去された部分と前記通路の内壁面との距離がいずれの方向においても１０μｍ以上であり、かつ、少なくとも３方向においては３００μｍ以下となっていることを特徴とする、請求項１に記載の光学モジュール。
5. 前記通路に充填された封止用樹脂が、ヤング率が１ＧＰａ以上の樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の光学モジュール。
6. 前記通路に充填された封止用樹脂が、エポキシ樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の光学モジュール。
7. 前記パッケージが、前記光学部品を収納するケースと前記ケースの開口部分を封止するための封止用ブロックとからなり、前記封止用ブロックに前記通路が開口されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学モジュール。
8. 前記ケースが筒状を成し、前記ケースの両端部に前記封止用ブロックが装着されていることを特徴とする、請求項７に記載の光学モジュール。
9. 前記ケースと前記封止用ブロックとの間の隙間を、２ｍｍ以上の長さに亘って充填された樹脂によって封止したことを特徴とする、請求項７に記載の光学モジュール。
10. 前記ケースと前記封止用ブロックとの間の隙間を、１０μｍ以上３００μｍ以下の厚みの樹脂によって封止したことを特徴とする、請求項７に記載の光学モジュール。
11. 前記ケースと前記封止用ブロックとの間の隙間を溶接材、半田又はロウ材により封止したことを特徴とする、請求項７に記載の光学モジュール。
12. 前記通路は溝状に形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の光学モジュール。
13. 前記ケースが、溝形をした２つのケース分割体をはめ合わせることによって形成され、前記ケースの重なり部分を封止したことを特徴とする、請求項７に記載の光学モジュール。
14. 前記ケース分割体の重なり部分を、２ｍｍ以上の長さに亘って充填された樹脂によって封止したことを特徴とする、請求項１３に記載の光学モジュール。
15. 前記ケース分割体の重なり部分を、厚みが１０μｍ以上３００μｍ以下の厚みの樹脂によって封止したことを特徴とする、請求項１３に記載の光学モジュール。
16. 前記ケース分割体の重なり部分を、溶接、半田又はロウ材により封止したことを特徴とする、請求項１３に記載の光学モジュール。

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