JP2018194802A - Optical module and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

To provide an optical module having resistance to high power light and heat resistance, and a method for manufacturing the same.SOLUTION: An optical module 100 comprises: an optical fiber 101; a planar light wave circuit 102; a fiber block 103 having the optical fiber 101 inserted and fixed; a UV curable resin adhesives layer 104 for bonding and fixing the fiber block 103 and the planar light wave circuit 102; a glass layer 105 for bonding and fixing the fiber block 103 and the planar light wave circuit 102. The UV curable resin adhesives layer 104 is provided in a portion not passing light inputted or outputted between the optical fiber 101 and the planar light wave circuit 102, between the connection end surfaces of the fiber block 103 and the planar light wave circuit 102, and the glass layer 105 is provided in a portion passing light inputted or outputted between the optical fiber 101 and the planar light wave circuit 102, between the connection end surfaces.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、光通信や光センシングに用いられる可視光などの高エネルギーな光に耐性がある、平面光波回路と光ファイバとが光接続された光モジュール及びその作製方法に関する。   The present invention relates to an optical module in which a planar lightwave circuit and an optical fiber are optically connected, and a manufacturing method thereof, which is resistant to high-energy light such as visible light used for optical communication and optical sensing.

近年、スマートフォンの普及だけでなく、IoT(Internet of Things)を利用したサービスの拡大により、通信トラフィックの増大が顕著である。この大容量光通信を支える部品の1つに平面光波回路(PLC)がある。PLCは、現在の通信網で実際に利用されており、光を分岐するスプリッタや、光信号の経路を切り替える光スイッチ、また光源となるレーザや変調器なども広義のPLCで実現される。PLCは、石英系材料、シリコン系材料、半導体系材料などで構成される。PLCは通常、単一では用いられず、ほとんどの場合、PLCにおける入出力光を光ファイバに結合することにより用いられる。   In recent years, not only the spread of smartphones but also the expansion of services using IoT (Internet of Things) has led to a remarkable increase in communication traffic. One of the components that support this large-capacity optical communication is a planar lightwave circuit (PLC). A PLC is actually used in a current communication network, and a splitter that branches light, an optical switch that switches a path of an optical signal, and a laser and a modulator that serve as a light source are also realized in a broad sense. The PLC is composed of a quartz material, a silicon material, a semiconductor material, or the like. A PLC is usually not used alone, but in most cases is used by coupling input / output light in the PLC to an optical fiber.

図1を用いて、PLCと光ファイバを接続する方法の一例を説明する。図1には、レーザ光源(LD)1と、LD1に接続された光ファイバ2と、光ファイバ2から入力された光を伝搬して出力するPLC3と、光ファイバ2をPLC3に固定するためのファイバブロック4と、を備えた光モジュールが示されている。PLC3から出力された光を受光するフォトダイオード(PD)5は光ファイバ6に接続されており、PLC3とファイバブロック4との間は、UV硬化樹脂接着剤7で接着されている。   An example of a method for connecting a PLC and an optical fiber will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a laser light source (LD) 1, an optical fiber 2 connected to the LD 1, a PLC 3 that propagates and outputs light input from the optical fiber 2, and an optical fiber 2 for fixing the optical fiber 2 to the PLC 3. An optical module comprising a fiber block 4 is shown. A photodiode (PD) 5 that receives light output from the PLC 3 is connected to an optical fiber 6, and the PLC 3 and the fiber block 4 are bonded together with a UV curable resin adhesive 7.

ファイバブロック4は、PLC3に対して接着面積を得るために光ファイバ2の先端に設置される。ファイバブロック4としては、V溝基板やマイクロキャピラリ等のガラス部材を用いるのが一般的である。   The fiber block 4 is installed at the tip of the optical fiber 2 in order to obtain a bonding area with respect to the PLC 3. As the fiber block 4, a glass member such as a V-groove substrate or a microcapillary is generally used.

光ファイバ2とPLC3との位置は、PLC3と光ファイバ2及び6とを微動調心装置に固定した後、光ファイバ2が挿入されたファイバブロック4をPLC3に近接させた状態でUV硬化樹脂接着剤7を接続隙間に塗布した後に、PD5の受光強度が最大になるようにサブミクロンオーダーの精度で調整することによって決定される。その後、UV光を照射してUV硬化樹脂接着剤7を硬化させることにより、光ファイバ2及びPLC3を固定する。   The positions of the optical fiber 2 and the PLC 3 are fixed to each other after the PLC 3 and the optical fibers 2 and 6 are fixed to the fine motion aligning device, and the fiber block 4 in which the optical fiber 2 is inserted is brought close to the PLC 3. After the agent 7 is applied to the connection gap, it is determined by adjusting with submicron order accuracy so that the light receiving intensity of the PD 5 is maximized. Thereafter, the optical fiber 2 and the PLC 3 are fixed by irradiating UV light to cure the UV curable resin adhesive 7.

ここで、必要に応じて、PD5に代えて、PLC3の出力端に光ファイバを直接接続し、この光ファイバをパワーメータに接続して出力光強度を測定して、パワーメータで測定した出力光強度が最大になるように微動調心装置により光ファイバ2とPLC3との位置を調整してもよい。また、光ファイバ2及びPLC3の接続に限らず、PLC3と別のPLCを接続してもよい。   Here, if necessary, an optical fiber is directly connected to the output end of the PLC 3 instead of the PD 5, and the output light intensity is measured by connecting the optical fiber to a power meter, and the output light measured by the power meter. The positions of the optical fiber 2 and the PLC 3 may be adjusted by a fine alignment device so that the intensity becomes maximum. Further, not only the connection between the optical fiber 2 and the PLC 3, but another PLC and another PLC may be connected.

このように、光ファイバとPLCとの接続には、UV硬化樹脂接着剤を用いるのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。光ファイバとPLCの光接続においてUV硬化樹脂接着剤を用いる利点としては、次の3点が挙げられる。   As described above, a UV curable resin adhesive is generally used for connection between the optical fiber and the PLC (see, for example, Patent Document 1). The following three points can be cited as advantages of using the UV curable resin adhesive in the optical connection between the optical fiber and the PLC.

1つ目の利点は、UV硬化樹脂接着剤を用いた場合、相対位置精度よく光ファイバをPLCに固定することができるという点である。仮に熱硬化型接着剤を用いて光接続する場合、熱硬化型接着剤を硬化するために加熱すると、ファイバブロックを押圧・固定するための治具の熱膨張により光ファイバとPLCの相対位置がずれ、光ファイバが微動調心装置上から動いてしまうため、精度良く固定することが難しい。また、室温硬化型接着剤を用いた場合には、室温硬化型接着剤が硬化するのに時間がかかってしまい、硬化中に治具自体の相対位置が保てなくなる。そのため、光接続における光ファイバとPLCとの相対位置がずれ、光ファイバが微動調心装置上から動いてしまうことが予想される。   The first advantage is that when a UV curable resin adhesive is used, the optical fiber can be fixed to the PLC with high relative positional accuracy. If optical connection is made using a thermosetting adhesive, the relative position between the optical fiber and the PLC is changed by the thermal expansion of the jig for pressing and fixing the fiber block when heated to cure the thermosetting adhesive. It is difficult to fix the optical fiber accurately because the optical fiber moves from the fine alignment device. In addition, when a room temperature curable adhesive is used, it takes time for the room temperature curable adhesive to cure, and the relative position of the jig itself cannot be maintained during curing. Therefore, it is expected that the relative position between the optical fiber and the PLC in the optical connection is shifted, and the optical fiber moves from the fine alignment device.

一方で、UV硬化樹脂接着剤は硬化時間が短いため、光ファイバとPLCとの相対位置を維持した状態のまま接続することができる。したがって、UV硬化樹脂接着剤を用いる場合には、光ファイバを微動調心装置上から動かすことなくPLCに接続することができるため、相対位置精度の良好な光接続が可能となる。   On the other hand, since the UV curing resin adhesive has a short curing time, it can be connected while maintaining the relative position between the optical fiber and the PLC. Therefore, in the case of using the UV curable resin adhesive, the optical fiber can be connected to the PLC without moving from above the fine movement aligning device, so that an optical connection with a good relative position accuracy is possible.

2つ目の利点は、PLCを含むデバイスの量産性を考えた時、生産スループット良く光ファイバとPLCとを接続することができるという点である。   The second advantage is that the optical fiber and the PLC can be connected with high production throughput when considering the mass productivity of the device including the PLC.

微動調心装置を用いた光接続工程は、サンプル一つ一つについて実施するため、サンプル一つについての微動調心装置の占有時間が長ければ生産スループットが劣化する。スループットを上げるためには光接続工程の並列処理が考えられるが、光接続に用いられるLD、パワーメータ及び微動調心装置等は安価なものでないため、これらの複数台用意することによる設備投資が多くなるという課題がある。   Since the optical connection process using the fine motion aligning device is performed for each sample, if the occupation time of the fine motion aligning device for each sample is long, the production throughput deteriorates. In order to increase the throughput, parallel processing of the optical connection process can be considered. However, the LD, power meter, fine adjustment device, etc. used for the optical connection are not inexpensive, so there is a capital investment by preparing a plurality of these. There is a problem of increasing.

この点、UV硬化樹脂接着剤はUV光を照射して数分程度で硬化するため、数時間放置して硬化する室温硬化型接着剤や2液性接着剤に比べて硬化時間がはるかに短い。従って、UV硬化樹脂接着剤を用いることにより、生産スループットが良好な光接続が可能となる。   In this respect, since the UV curable resin adhesive is cured in about several minutes by being irradiated with UV light, the curing time is much shorter than that of a room temperature curable adhesive or a two-component adhesive that is cured by being left for several hours. . Therefore, by using the UV curable resin adhesive, an optical connection with a good production throughput is possible.

3つ目の利点は、UV硬化樹脂接着剤は樹脂であるため、光接続損失に大きく影響するUV硬化樹脂接着剤の屈折率をPLCの出射端面におけるコア層の屈折率に整合するように調整することができるという点である。   The third advantage is that since the UV curable resin adhesive is a resin, the refractive index of the UV curable resin adhesive, which greatly affects the optical connection loss, is adjusted to match the refractive index of the core layer at the outgoing end face of the PLC. Is that you can.

レンズを用いて空間を介して光ファイバとPLCとを光接続する場合など、反射の影響を無くすためにPLCの出射端面にAR(アンチリフレクション)処理を実施したりするが、これらはコスト増につながる。一方で、UV硬化樹脂接着剤を用いてその屈折率を調整することにより、安価に低損失な光接続が実現可能である。   When the optical fiber and the PLC are optically connected through a space using a lens, AR (anti-reflection) processing is performed on the emission end face of the PLC in order to eliminate the influence of reflection, but this increases the cost. Connected. On the other hand, a low-loss optical connection can be realized at low cost by adjusting the refractive index using a UV curable resin adhesive.

このような利点から、多くの場合、光ファイバとPLCとの光接続にはUV硬化樹脂接着剤が用いられている。   Due to such advantages, in many cases, a UV curable resin adhesive is used for optical connection between the optical fiber and the PLC.

特開2014−048628号公報JP 2014-048628 A

今まで、PLCは主に光通信用の部品として用いられていたが、最近では光プローブ型センサ等へも適応先が拡大している。また、PLCは、調芯工数が少なく、振動にも強いことから、RGB三原色光源を合分波するプロジェクタ内の光学部品として用いられることも期待されている。   Up to now, PLC has been mainly used as a component for optical communication, but recently, the application destination is expanding to an optical probe type sensor or the like. Further, since the PLC has a small number of alignment steps and is strong against vibration, it is also expected to be used as an optical component in a projector that multiplexes / demultiplexes RGB three primary color light sources.

このように、PLCの適応先拡大に伴って、PLCに伝搬させる光も通信波長帯の光だけでなく、可視光波長帯の光を用いることも増えてきた。従って、PLCや光ファイバ等、光モジュールを構成する部品だけでなく、それらを接続する光接続部分についても可視光を伝搬させるための対策が必要である。   As described above, with the expansion of application destinations of PLCs, not only the light in the communication wavelength band but also the light in the visible light wavelength band is used as the light propagated to the PLC. Therefore, it is necessary to take measures for propagating visible light not only to components constituting the optical module, such as PLC and optical fiber, but also to optical connection portions connecting them.

先に説明したように、従来の光接続技術では、光接続部分にUV硬化型接着剤を用いている。しかし、このUV硬化樹脂接着剤は、高エネルギーな可視光を吸収して劣化してしまうことが知られている。この現象は、通信波長帯であっても数mW級のハイパワーな光をUV硬化樹脂接着剤に伝搬させることで生じてしまう。   As described above, in the conventional optical connection technology, a UV curable adhesive is used for the optical connection portion. However, this UV curable resin adhesive is known to absorb high energy visible light and deteriorate. This phenomenon occurs by propagating high power light of several mW class to the UV curable resin adhesive even in the communication wavelength band.

図2は、PLCと光ファイバを接続する方法の他の例を示す。図2に示す構成では、PLC3及びファイバブロック4間において光が通過する部分が空隙となっている。このように、UV硬化樹脂接着剤の劣化を避けるために、PLC3及びファイバブロック4間において光が通過しない部分のみをUV硬化樹脂接着剤7で固定しておき、光が通過する部分を空隙にしておく接続方法が取られることもある。しかし、この接続方法では、光が通過する空隙部分に集塵現象が生じ、接続損失が増大してしまうという問題がある。   FIG. 2 shows another example of a method for connecting a PLC and an optical fiber. In the configuration shown in FIG. 2, a portion where light passes between the PLC 3 and the fiber block 4 is a gap. Thus, in order to avoid the deterioration of the UV curable resin adhesive, only the portion where the light does not pass between the PLC 3 and the fiber block 4 is fixed with the UV curable resin adhesive 7, and the portion where the light passes is made a gap. Connection methods may be taken. However, this connection method has a problem that a dust collection phenomenon occurs in a gap portion through which light passes and connection loss increases.

さらに、PLCを通信用に用いる場合には通常室温下で使用されているが、光センサとして用いる場合には、さらに過酷な温度条件下、例えば車のエンジンルーム内や、鉱山における地熱高温下など常時200℃程度の環境下での利用等も想定される。しかし、光接続に一般的に用いられているUV硬化樹脂接着剤は、85℃以上の耐熱性が担保されていないため、このようなUV硬化樹脂接着剤を用いて光接続した光モジュールを200℃程度の環境下においた場合、UV硬化樹脂接着剤が軟化し、光接続位置がずれて接続損失が増加してしまう。   Furthermore, when PLC is used for communication, it is usually used at room temperature. However, when it is used as an optical sensor, even severer temperature conditions, such as in the engine room of a car or at high geothermal temperatures in a mine, etc. Use in an environment of about 200 ° C at all times is also assumed. However, since the UV curable resin adhesive generally used for optical connection does not have a heat resistance of 85 ° C. or higher, an optical module optically connected using such a UV curable resin adhesive is 200. When placed in an environment of about ° C., the UV curable resin adhesive is softened, the optical connection position is shifted, and the connection loss increases.

最近では、200℃程度の高温で加熱しても軟化しない耐熱性の高いUV硬化樹脂接着剤が現れている。しかし、このような耐熱性の高いUV硬化樹脂接着剤を用いて光接続した光モジュールを200℃程度の環境下においた場合、熱によってUV硬化樹脂接着剤は軟化しないものの、湿度等の要因によってUV硬化樹脂接着剤の経時的劣化が生じ、PLCと光ファイバとの相体位置がずれて接続損失が増加してしまう。このため、従来、耐熱性の有する光接続を実現できていなかったため、PLCと光ファイバとを光接続した光モジュールを高温環境下で使用できなかった。   Recently, UV curable resin adhesives with high heat resistance that do not soften even when heated at a high temperature of about 200 ° C. have appeared. However, when an optical module optically connected using such a highly heat-resistant UV curable resin adhesive is placed in an environment of about 200 ° C., the UV curable resin adhesive is not softened by heat, but depending on factors such as humidity. The UV curable resin adhesive is deteriorated with time, and the position of the phase difference between the PLC and the optical fiber is shifted to increase the connection loss. For this reason, since an optical connection having heat resistance has not been realized conventionally, an optical module in which a PLC and an optical fiber are optically connected cannot be used in a high temperature environment.

以上のように、従来の光接続技術では、可視光などの高エネルギーな光を伝搬させたり、過酷な温度条件下においたりすると、光接続部に用いるUV硬化樹脂接着剤が劣化してしまうため、安定でかつ長期信頼性のある光接続が実現できないという課題があった。   As described above, in the conventional optical connection technology, when high energy light such as visible light is propagated or subjected to severe temperature conditions, the UV curable resin adhesive used for the optical connection portion is deteriorated. There is a problem that a stable and long-term reliable optical connection cannot be realized.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ハイパワーな光に耐性があり、かつ熱耐性がある光モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical module that is resistant to high-power light and is heat resistant, and a method for manufacturing the same.

本発明の一態様に係る光モジュールは、1又は複数の光ファイバと、前記1又は複数の光ファイバと光接続される平面光波回路と、前記1又は複数の光ファイバが挿入・固定されたファイバブロックと、前記ファイバブロックと前記平面光波回路とを接着・固定するUV硬化樹脂接着剤層と、前記ファイバブロックと前記平面光波回路とを接着・固定するガラス層と、を備えた光モジュールであって、前記UV硬化樹脂接着剤層は、前記ファイバブロックと前記平面光波回路との接続端面間において、前記1又は複数の光ファイバと前記平面光波回路との間で入力又は出力される光が通過しない部分に設けられ、前記ガラス層は、前記接続端面間において、前記1又は複数の光ファイバと前記平面光波回路との間で入力又は出力される光が通過する部分に設けられていることを特徴とする。   An optical module according to an aspect of the present invention includes one or more optical fibers, a planar lightwave circuit that is optically connected to the one or more optical fibers, and a fiber in which the one or more optical fibers are inserted and fixed. An optical module comprising a block, a UV curable resin adhesive layer for bonding and fixing the fiber block and the planar lightwave circuit, and a glass layer for bonding and fixing the fiber block and the planar lightwave circuit. The UV curable resin adhesive layer allows light input or output between the one or more optical fibers and the planar lightwave circuit to pass between the connection end surfaces of the fiber block and the planar lightwave circuit. The glass layer is provided between the connection end faces, and the glass layer allows light input or output between the one or more optical fibers and the planar lightwave circuit to pass therethrough. Characterized in that it is provided in a portion.

本発明の一態様に係る光モジュールの製造方法は、ファイバブロックに挿入・固定された1又は複数の光ファイバと平面光波回路とが光接続された光モジュールを作製する方法であって、微動調心装置を用いて、前記ファイバブロックに挿入・固定された前記光ファイバと前記平面光波回路との接続位置を調整するステップと、前記ファイバブロックと前記平面光波回路との接続端面間において、前記1又は複数の光ファイバと前記平面光波回路との間で入力又は出力される光が伝搬しない部分にUV硬化樹脂接着剤を塗布するステップと、前記UV硬化樹脂接着剤にUV光を照射して、前記ファイバブロックと前記平面光波回路とを接着・固定するステップと、前記接続端面間において、前記1又は複数の光ファイバと前記平面光波回路との間で入力又は出力される光が伝搬する部分にガラス前駆体材料を充填し、液相合成法によって前記ガラス前駆体材料を硬化させるステップと、を含むことを特徴とする。   An optical module manufacturing method according to an aspect of the present invention is a method for manufacturing an optical module in which one or a plurality of optical fibers inserted and fixed in a fiber block and a planar lightwave circuit are optically connected. The step of adjusting the connection position between the optical fiber inserted into and fixed to the fiber block and the planar lightwave circuit using a core device, and between the connection end faces of the fiber block and the planar lightwave circuit, Or a step of applying a UV curable resin adhesive to a portion where light input or output does not propagate between a plurality of optical fibers and the planar lightwave circuit, and irradiating the UV curable resin adhesive with UV light, Bonding and fixing the fiber block and the planar lightwave circuit, and between the connection end surfaces, the one or more optical fibers and the planar lightwave circuit Is input or the light output was filled with glass precursor materials in a portion propagating between, characterized in that it comprises the steps of: curing the glass precursor material by liquid phase synthesis.

本発明によれば、ハイパワーな光に耐性があり、かつ熱耐性がある光モジュール及びその作製方法を提供することが可能となり、PLCの適応先拡大に大きく貢献するものである。   According to the present invention, it is possible to provide an optical module that is resistant to high-power light and is heat-resistant, and a method for manufacturing the same, and greatly contributes to the expansion of PLC application destinations.

PLCと光ファイバを接続する方法の従来例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the prior art example of the method of connecting PLC and an optical fiber. PLCと光ファイバを接続する方法の他の従来例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other prior art example of the method of connecting PLC and an optical fiber. 本発明の実施例1に係る光モジュールを例示する図である。It is a figure which illustrates the optical module which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る光モジュールにおけるPLCとファイバブロックを接続する前の状態の斜視図である。It is a perspective view of the state before connecting PLC and a fiber block in the optical module which concerns on Example 1 of this invention. 本発明に係る光モジュールについてのハイパワー耐性の測定系を示す図である。It is a figure which shows the measurement system of high power tolerance about the optical module which concerns on this invention. 本発明に係る光モジュールの経時的な損失変動の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the time-dependent loss fluctuation | variation of the optical module which concerns on this invention. 本発明に係る光モジュールの信頼性試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the reliability test of the optical module which concerns on this invention. 本発明に係る光モジュールの耐熱性試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the heat resistance test of the optical module which concerns on this invention. 本発明の実施例3に係る光モジュールを例示する図である。It is a figure which illustrates the optical module which concerns on Example 3 of this invention.

(実施例1)
図3は、本発明の実施例1に係る光モジュールの上面断面図を示す。図3には、光ファイバ101と、光ファイバ101と光接続されるPLC102と、光ファイバ101を挿入・固定するファイバブロック103と、PLC102とファイバブロック103との接続端面間において光ファイバ101及びPLC102間で入出力される光が通過しない部分を接着・固定するUV硬化樹脂接着剤層104と、PLC102とファイバブロック103との接続端面間において光ファイバ101及びPLC102間で入出力される光が通過する部分を接着・固定するガラス層105と、を備えた光モジュール100が示されている。図3に示されるように、ファイバブロック103には、接着剤堰き止め用溝106が設けられている。
Example 1
FIG. 3 is a top cross-sectional view of the optical module according to Embodiment 1 of the present invention. 3, the optical fiber 101, the PLC 102 that is optically connected to the optical fiber 101, the fiber block 103 into which the optical fiber 101 is inserted and fixed, and the optical fiber 101 and the PLC 102 between the connection end faces of the PLC 102 and the fiber block 103. Light that is input / output between the optical fiber 101 and the PLC 102 passes between the UV curable resin adhesive layer 104 that bonds and fixes a portion through which light input / output does not pass and the connection end surface between the PLC 102 and the fiber block 103. An optical module 100 having a glass layer 105 for adhering and fixing a portion to be fixed is shown. As shown in FIG. 3, the fiber block 103 is provided with an adhesive dam groove 106.

ガラス層105は、液相合成法で生成される。液相合成法としては、例えば、液体原料が重合することによりゲル状になりこれを室温放置または焼成することにより硬化させてガラスを生成するゾル−ゲル法や、ゾル−ゲル法の一種でありポリシラザンを室温放置又は焼成することにより硬化させてガラスを生成するポリシラザン法や、液体原料が加水分解することにより硬化してガラスを生成する液相析出法を用いることができる。   The glass layer 105 is produced by a liquid phase synthesis method. The liquid phase synthesis method is, for example, a sol-gel method in which a liquid raw material is polymerized to form a glass by curing at room temperature or by baking, and is a kind of sol-gel method. A polysilazane method in which polysilazane is cured by standing or baking at room temperature to generate glass, or a liquid phase precipitation method in which liquid raw material is cured by hydrolysis to generate glass can be used.

ここで、本実施例では、ガラス層105の前駆体材料は、ポリシラザンを用いる。以下、ポリシラザンについて簡単に説明する。ポリシラザンは、SiH2NHを基本ユニットとする無機ポリマー材料であり、水と反応させることにより硬化して高純度なシリカ膜を形成する。硬化後のシリカ膜は、無色透明であり、可視光に対して吸収端を持たず、高い透明性を有する。また、ポリシラザンは、硬化後に無機のSiO2となるため、高エネルギーな光への耐性もあり、さらには1000℃程度の耐熱性も有する。さらに、ポリシラザンは、一液タイプの溶液であるため、接続端面の微小な隙間にも容易に充填させることができる。 Here, in this embodiment, polysilazane is used as the precursor material of the glass layer 105. Hereinafter, polysilazane will be briefly described. Polysilazane is an inorganic polymer material having SiH 2 NH as a basic unit, and is cured by reacting with water to form a high-purity silica film. The cured silica film is colorless and transparent, has no absorption edge with respect to visible light, and has high transparency. Moreover, since polysilazane becomes inorganic SiO 2 after curing, it has resistance to high-energy light, and further has heat resistance of about 1000 ° C. Furthermore, since polysilazane is a one-pack type solution, it can be easily filled into minute gaps on the connection end faces.

ポリシラザンには、シリカへの転化温度を下げるために、脱水素及び酸化触媒であるPb化合物や水分との反応を促進させるアミン系の触媒がドーパントとして添加されていることが多い。ポリシラザンの硬化速度、反応速度はポリシラザンに含まれるドーパントや硬化温度、高湿雰囲気中で硬化するなどの硬化環境によって異なる。   In order to lower the conversion temperature to silica, polysilazane is often added as a dopant with an amine-based catalyst that promotes the reaction with dehydrogenation and oxidation catalyst Pb compound and moisture. The curing rate and reaction rate of polysilazane vary depending on the dopant contained in polysilazane, the curing temperature, and the curing environment such as curing in a high humidity atmosphere.

液相合成法で生成されるガラス層105の前駆体材料としては、ポリシラザンのようなSiH2NHを基本ユニットとする無機ポリマー材料の他に、例えば、シリコンアルコシドSi(OC254を主成分とするものやケイフッ化水素(H2SiF6)を主成分にするものなどを用いることができる。 As a precursor material of the glass layer 105 produced by the liquid phase synthesis method, for example, silicon alkoxide Si (OC 2 H 5 ) 4 in addition to an inorganic polymer material having SiH 2 NH as a basic unit such as polysilazane. Can be used, and those mainly composed of hydrogen silicofluoride (H 2 SiF 6 ) can be used.

図4は、本発明の実施例1に係る光モジュールにおけるPLCとファイバブロックを接続する前の状態の斜視図である。図4では、簡略化のため、PLCの出力側のみにファイバブロックを接続する際の構成を示している。   FIG. 4 is a perspective view of a state before connecting the PLC and the fiber block in the optical module according to Embodiment 1 of the present invention. For the sake of simplicity, FIG. 4 shows a configuration when a fiber block is connected only to the output side of the PLC.

図4に示されるように、PLC102は、Si基板上でコア層をクラッド層で埋め込んだ埋め込み型導波路構造を有することができる。PLC102の入出力端の間は、コア層をS字状に形成することによって構成されたS字状の曲げ導波路によって接続されている。   As shown in FIG. 4, the PLC 102 can have an embedded waveguide structure in which a core layer is embedded with a cladding layer on a Si substrate. The input / output ends of the PLC 102 are connected by an S-shaped bending waveguide formed by forming a core layer in an S-shape.

以下、本発明に係る光モジュールの作製方法を説明する。PLC102は、例えば、次の手順で作製することができる。Si基板上に厚さ20μmの石英ガラスで構成されたアンダークラッド層と、Geドープにより屈折率を高めた厚さ2μmの石英ガラスで構成されたコア層と、を順に堆積する。一般的な露光現像技術及びエッチング技術により、コア層を光導波路のパターンに成形する。その後、石英ガラスで構成されたオーバークラッド層を15μm積層して光導波路を形成した後に、ウエハをカットし、5.0×10.0mmのサイズのチップを切り出すことにより、石英系のPLC102を作製した。石英系のPLC102は、耐熱温度が500℃を超えている。   Hereinafter, a method for manufacturing an optical module according to the present invention will be described. The PLC 102 can be manufactured, for example, by the following procedure. An under cladding layer made of quartz glass having a thickness of 20 μm and a core layer made of quartz glass having a thickness of 2 μm whose refractive index has been increased by Ge doping are sequentially deposited on the Si substrate. The core layer is formed into an optical waveguide pattern by a general exposure development technique and etching technique. Then, after forming an optical waveguide by laminating an overcladding layer made of quartz glass by 15 μm, the wafer is cut, and a 5.0 × 10.0 mm size chip is cut out to produce a quartz PLC 102 did. Quartz-based PLC 102 has a heat-resistant temperature exceeding 500 ° C.

ファイバブロック103は、例えば、V溝基板やマイクロキャピラリを用いることができる。ファイバブロック103は、V溝基板を用いた例では、次の手順で作製することができる。   As the fiber block 103, for example, a V-groove substrate or a microcapillary can be used. The fiber block 103 can be manufactured by the following procedure in an example using a V-groove substrate.

厚さ1mm、5×5mmのサイズのガラス板にφ125μmのファイバ固定用のV溝を機械加工により形成する。当該V溝が形成されたV溝基板に光ファイバ101をセットし、V溝基板にセットされた光ファイバ101を厚さ1mm、5mm×3mmのサイズのガラス板で挟み込む。2枚のガラス板とこれらのガラス板に挟み込まれた光ファイバ101とをUV硬化樹脂接着剤で接着し、UV光を照射して固定した後、端面を研磨する。このようにして組み立てたファイバブロック103の接続端面に、幅150μm、深さ500μmの接着剤堰き止め用溝106を、接続端面の中心部分から左右2箇所に形成する。   A V-groove for fixing a fiber having a diameter of 125 μm is formed by machining on a glass plate having a thickness of 1 mm and a size of 5 × 5 mm. The optical fiber 101 is set on the V-groove substrate on which the V-groove is formed, and the optical fiber 101 set on the V-groove substrate is sandwiched between glass plates having a thickness of 1 mm, 5 mm × 3 mm. The two glass plates and the optical fiber 101 sandwiched between these glass plates are bonded with a UV curable resin adhesive, fixed by irradiating with UV light, and then the end face is polished. Adhesive damming grooves 106 having a width of 150 μm and a depth of 500 μm are formed on the connection end face of the fiber block 103 assembled in this way at two locations on the left and right sides from the central portion of the connection end face.

このように接着剤堰き止め用溝106を形成することにより、UV硬化樹脂接着剤が接続端面における光通過部分に侵入することを防止することができる。そのため、UV硬化樹脂接着剤層104を接続端面において光が通過しない部分のみに設けつつ、ガラス層105を光通過部分にのみ設けながら、ファイバブロック103とPLC102とを接着固定することが可能となる。接着剤堰き止め用溝106は、例えば、幅100μm以上、深さ100μm以上あればよい。   By forming the adhesive damming groove 106 in this way, it is possible to prevent the UV curable resin adhesive from entering the light passing portion on the connection end face. Therefore, it is possible to bond and fix the fiber block 103 and the PLC 102 while providing the UV curable resin adhesive layer 104 only in the portion where light does not pass on the connection end face and providing the glass layer 105 only in the light passing portion. . The adhesive blocking groove 106 may be, for example, a width of 100 μm or more and a depth of 100 μm or more.

次に、PLC102とファイバブロック103とを微動調心装置に固定し、PLC102とファイバブロック103との接続端面を1μm程度離した状態で接続位置を調整した後、UV硬化樹脂接着剤を接続端面間において光が通過しない部分に塗布する。このとき、UV硬化樹脂接着剤は毛細管現象により接続端面全体に広がろうとするが、接着剤堰き止め用溝106によってUV硬化樹脂接着剤が堰き止められ、接続端面における光通過部分にUV硬化樹脂接着剤が達しない。その後、PLC102とファイバブロック103との接続端面に広がったUV硬化樹脂接着剤に対してUV光を照射して硬化させることによりUV硬化樹脂接着剤層104を形成し、PLC102とファイバブロック103とを接着・固定する。   Next, after fixing the PLC 102 and the fiber block 103 to the fine-motion aligning device and adjusting the connection position with the connection end surface of the PLC 102 and the fiber block 103 separated by about 1 μm, the UV curable resin adhesive is applied between the connection end surfaces. Apply to the part where light does not pass through. At this time, the UV curable resin adhesive tends to spread over the entire connection end surface due to capillary action, but the UV curable resin adhesive is dammed by the adhesive damming groove 106, and the UV curable resin is bonded to the light passing portion of the connection end surface. The adhesive does not reach. Thereafter, the UV curable resin adhesive layer 104 is formed by irradiating and curing the UV curable resin adhesive spread on the connection end surface between the PLC 102 and the fiber block 103 by irradiating the UV light. Glue and fix.

接着固定したPLC102とファイバブロック103とを微動調心装置から取り外した後、接続端面間における光通過部分の空隙にポリシラザンを充填し、室温で12時間放置することによってポリシラザンを硬化させることにより、ガラス層105を光通過部分に形成する。以上のようにして、本発明の実施例1に係る光モジュール100を作製した。   After removing the bonded PLC 102 and the fiber block 103 from the fine adjustment device, the polysilazane is hardened by filling the gap in the light passage portion between the connection end faces with polysilazane and leaving it at room temperature for 12 hours. The layer 105 is formed in the light passage portion. As described above, the optical module 100 according to Example 1 of the present invention was manufactured.

このようにして作製した本発明の実施例1に係る光モジュール100に対して接続損失を評価した。図5は、本の実施例1に係る光モジュール100についてのハイパワー耐性の測定系を示す。図5に示されるように、光モジュール100の入力端にはLD110から波長405nmの光が入射され、光モジュール100の出力端から出射された光の出力パワーをパワーメータ120で測定した。   The connection loss was evaluated for the optical module 100 according to Example 1 of the present invention thus manufactured. FIG. 5 shows a high power tolerance measurement system for the optical module 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, light having a wavelength of 405 nm is incident on the input end of the optical module 100 from the LD 110, and the output power of the light emitted from the output end of the optical module 100 is measured with the power meter 120.

光モジュール100全体の挿入損失は3.0dBであった。PLC102の透過損失は既存の測定から1.0dBと見積もられるため、入出力端の2か所の接続損失はそれぞれ1.0dBと考えられる。   The insertion loss of the entire optical module 100 was 3.0 dB. Since the transmission loss of the PLC 102 is estimated to be 1.0 dB from the existing measurement, the connection loss at the two input / output ends is considered to be 1.0 dB, respectively.

一方、図5に示す測定系において、光モジュール100に代えて、光通過部分を空隙にした従来の光モジュールを用いてその接続損失を同様に測定した場合、接続損失が1.0dBであった。従って、ポリシラザンを光通過部分に充填しても光の透過性に問題がなく、損失の少ない接続が実現できていることが確認できた。   On the other hand, in the measurement system shown in FIG. 5, the connection loss was 1.0 dB when the connection loss was measured in the same manner using a conventional optical module having a light passage portion as a gap instead of the optical module 100. . Therefore, it was confirmed that even if polysilazane was filled in the light passage part, there was no problem in light transmission and a connection with little loss was realized.

図6は、波長405nm、20mWの光を入射した時の実施例1に係る光モジュール100の損失変動を2000時間測定し続けた時の結果を示す。図6に示すように、実施例1に係る光モジュール100では、2000時間経過しても出力パワーが3dBで変化しないことが分かった。   FIG. 6 shows a result when the loss variation of the optical module 100 according to the first embodiment when light with a wavelength of 405 nm and 20 mW is incident is continuously measured for 2000 hours. As shown in FIG. 6, in the optical module 100 according to Example 1, it was found that the output power did not change at 3 dB even after 2000 hours.

一方、光通過部分を空隙にした図2に示す従来の光モジュールの接続損失を同様に測定すると、100時間程度で出力パワーが劣化する。これは前述したように、集塵効果により空隙に埃を集めてしまい、それらが透過損失を増大させてしまうことで出力パワーが劣化することが分析により確認されている。   On the other hand, when the connection loss of the conventional optical module shown in FIG. 2 in which the light passage portion is a gap is measured in the same manner, the output power deteriorates in about 100 hours. As described above, it has been confirmed by analysis that the dust is collected in the gap due to the dust collecting effect, and the output power is deteriorated by increasing the transmission loss.

次に、図7(a)は、本発明の実施例1に係る光モジュール100を湿度85%、温度85℃の高温高湿試験に2000時間かけた時の接続損失の経時的変化を示し、図7(b)は、−40℃〜70℃のヒートサイクル試験を行った時の接続損失の経時的変化を示す。   Next, FIG. 7A shows a temporal change in connection loss when the optical module 100 according to Example 1 of the present invention was subjected to a high temperature and high humidity test at 85% humidity and 85 ° C. for 2000 hours. FIG.7 (b) shows the temporal change of the connection loss when the heat cycle test of -40 degreeC-70 degreeC is done.

図7(a)に示すように、本発明の実施例1に係る光モジュール100では、高温高湿条件下で2000時間経過しても出力パワーが3dBで変化しないことが分かった。また、図7(b)に示すように、本発明の実施例1に係る光モジュール100では、−40℃〜70℃のヒートサイクルを与えた場合であっても、出力パワーが3dBで変化しないことが分かった。したがって、本発明の実施例1に係る光モジュール100では、光伝搬特性の経時的劣化は生じなかった。   As shown in FIG. 7A, in the optical module 100 according to Example 1 of the present invention, it was found that the output power did not change at 3 dB even after 2000 hours passed under high temperature and high humidity conditions. Moreover, as shown in FIG.7 (b), in the optical module 100 which concerns on Example 1 of this invention, even when it is a case where a -40 degreeC-70 degreeC heat cycle is given, output power does not change at 3 dB. I understood that. Therefore, in the optical module 100 according to Example 1 of the present invention, the light propagation characteristics did not deteriorate with time.

従って、図7(a)及び(b)に示した結果から、ポリシラザンを用いた本発明の実施例1に係る光モジュール100は信頼性試験にも耐えることが分かった。このことから、本実施例のように、ポリシラザンを用いて光ファイバ101とPLC102とを光接続した場合、可視領域の高エネルギーな光に耐性のある光接続が可能であることが示された。   Therefore, from the results shown in FIGS. 7A and 7B, it was found that the optical module 100 according to Example 1 of the present invention using polysilazane can withstand a reliability test. From this, when the optical fiber 101 and PLC102 were optically connected using polysilazane like a present Example, it was shown that the optical connection resistant to the high energy light of a visible region is possible.

実施例1に係る光モジュール100について光接続部の耐熱性を評価した。図8は、実施例1に係る光モジュール100を、室温下、100℃、200℃、300℃で1時間加熱したときの接続損失を示す。図8では、図5に示す測定系と同様の測定系を用いて、一方の光ファイバ101にLD110から波長1550nmの光を入射し、他方の光ファイバ101から出力された光の出力パワーをパワーメータ120で測定することで接続損失を評価した。図8に示されるように、実施例1に係る光モジュール100を100℃〜300℃の高温下で加熱し続けても接続損失が変化しないことが示された。   For the optical module 100 according to Example 1, the heat resistance of the optical connection portion was evaluated. FIG. 8 shows connection loss when the optical module 100 according to Example 1 is heated at 100 ° C., 200 ° C., and 300 ° C. for 1 hour at room temperature. In FIG. 8, using a measurement system similar to the measurement system shown in FIG. 5, light having a wavelength of 1550 nm is incident on one optical fiber 101 from the LD 110, and the output power of the light output from the other optical fiber 101 is expressed as power. Connection loss was evaluated by measuring with the meter 120. As shown in FIG. 8, it was shown that the connection loss does not change even if the optical module 100 according to Example 1 is continuously heated at a high temperature of 100 ° C. to 300 ° C.

このように、本発明では、UV硬化樹脂接着剤層104を構成するUV硬化樹脂接着剤を微動調心装置上での接続位置の仮固定のために使用し、その後にガラス層105を形成して接続位置を本固定している。そのため、たとえUV硬化樹脂接着剤層104が熱により劣化したとしても、ガラス層105で接続位置、接続強度、透明性、信頼性を担保できることから、常時高温環境下でも耐え得る耐熱性を有する光接続が実現可能である。   Thus, in the present invention, the UV curable resin adhesive constituting the UV curable resin adhesive layer 104 is used for temporarily fixing the connection position on the fine alignment device, and then the glass layer 105 is formed. To fix the connection position. Therefore, even if the UV curable resin adhesive layer 104 is deteriorated due to heat, the glass layer 105 can secure the connection position, connection strength, transparency, and reliability, so that it has heat resistance that can withstand even in a high temperature environment at all times. Connection is feasible.

本発明の実施例1に係る光モジュール100の製造方法の量産性について考えた時、実施例1に係る光モジュール100の製造方法では、光が通過しない部分をUV硬化樹脂接着剤層104で固定しておき、光通過部分をガラス前駆体材料で充填するため、図1に示すような従来の光モジュールの製造方法に比べて、ガラス前駆体材料を充填させて室温に長時間放置して硬化させる分だけ製造工程が増えてしまう。   When considering the mass productivity of the manufacturing method of the optical module 100 according to the first embodiment of the present invention, in the manufacturing method of the optical module 100 according to the first embodiment, a portion through which light does not pass is fixed by the UV curable resin adhesive layer 104. In addition, since the light passage portion is filled with the glass precursor material, the glass precursor material is filled and cured at room temperature for a long time, compared with the conventional optical module manufacturing method as shown in FIG. The manufacturing process increases as much as it is made.

しかしながら、この充填工程は、微動調心装置を用いたサンプル一つ一つ実施する工程ではなく、多数光モジュールの接続端面にまとめてガラス前駆体材料を充填して硬化させればよいので、量産性が大きく低下するものではない。   However, this filling step is not a step of performing each sample using a fine alignment device, but it is sufficient to fill and cure the glass precursor material together on the connection end faces of many optical modules. The property is not greatly reduced.

よって、本発明の実施例1に係る光モジュール100の製造方法により、従来のUV硬化樹脂接着剤を用いた光接続の利点を生かしつつ、高エネルギーな光に耐性のあり、かつ熱耐性がある光接続が実現できた。従って、本発明は、PLCの適応先拡大に大きく貢献するものである。   Therefore, the manufacturing method of the optical module 100 according to the first embodiment of the present invention is resistant to high energy light and has heat resistance while taking advantage of the optical connection using the conventional UV curable resin adhesive. Optical connection was realized. Therefore, the present invention greatly contributes to the expansion of PLC application destinations.

なお、本実施例1では、簡略化のため、入出力端にそれぞれ1本の光ファイバ101を接続した構成を例示しているが、これに限定されず、ファイバブロック103に複数の光ファイバ101を挿入・固定するための複数のV溝を形成し、PLC102に複数本の光導波路を形成して、その入出力端にそれぞれ複数の光ファイバ101を接続した構成とすることができる。以下の実施例2でも同様である。   In the first embodiment, for the sake of simplification, a configuration in which one optical fiber 101 is connected to each of the input and output ends is illustrated. A plurality of V-grooves for inserting and fixing the optical fiber 101, a plurality of optical waveguides formed in the PLC 102, and a plurality of optical fibers 101 connected to the input / output ends of the optical waveguide 101, respectively. The same applies to Example 2 below.

(実施例2)
以下、本発明の実施例2に係る光モジュールについて説明する。本実施例2に係る光モジュールでは、光が通過しない部分を接着するUV硬化樹脂接着剤層104を構成するUV硬化樹脂接着剤として、200℃程度で加熱しても軟化しないUV硬化樹脂接着剤を使用し、ガラス前駆体材料を加熱することによって硬化させてガラス層105を形成している。
(Example 2)
Hereinafter, an optical module according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the optical module according to the second embodiment, the UV curable resin adhesive that does not soften even when heated at about 200 ° C. is used as the UV curable resin adhesive constituting the UV curable resin adhesive layer 104 that adheres a portion through which light does not pass. And the glass precursor material is cured by heating to form the glass layer 105.

ポリシラザンなどのガラス前駆体材料は、加熱すると酸素や水と反応が早く進み、室温放置した場合に比べて硬化にかかる時間を短縮することができることが知られている。本実施例2に係る光モジュールでは、UV硬化樹脂接着剤層104を構成するUV硬化樹脂接着剤として200℃以上で加熱しても軟化しないUV硬化樹脂接着剤を使用することにより、ガラス前駆体材料の充填後に加熱処理によってガラス前駆体材料を硬化させてガラス層105を形成することを可能にしている。そのため、本実施例2に係る光モジュールによると、ポリシラザンを室温での12時間放置によって硬化させる実施例1に比べて、硬化時間をはるかに短縮することができることから、量産スループットの向上を実現することが可能となる。   It is known that when a glass precursor material such as polysilazane is heated, the reaction with oxygen and water proceeds faster, and the time required for curing can be shortened than when the glass precursor material is left at room temperature. In the optical module according to the second embodiment, a glass precursor is used by using a UV curable resin adhesive that does not soften even when heated at 200 ° C. or higher as the UV curable resin adhesive constituting the UV curable resin adhesive layer 104. It is possible to form the glass layer 105 by curing the glass precursor material by heat treatment after filling the material. Therefore, according to the optical module according to the second embodiment, the curing time can be significantly shortened compared to the first embodiment in which polysilazane is cured by being left at room temperature for 12 hours, thereby realizing an improvement in mass production throughput. It becomes possible.

実施例2では、ファイバブロックの組み立て時に用いるUV硬化樹脂接着剤として200℃で加熱しても剥離や劣化が生じないUV硬化樹脂接着剤を用いたことを除き、PLC102とファイバブロック103を実施例1と同様の手順で作製した。また、実施例2では、接続端面において光が通過しない部分の接続に用いるUV硬化樹脂接着剤として200℃で1時間加熱しても軟化しないUV硬化樹脂接着剤を用いたこと、ポリシラザンとして200℃で加熱すると1時間で硬化可能なものを用いたこと、及び、ポリシラザンを充填後に、室温で12時間放置せずに、200℃程度で1時間加熱することによってポリシラザンを硬化させたこと、を除き、実施例1と同様の手順でこれらを接続した。   In Example 2, the PLC 102 and the fiber block 103 were used except that a UV curable resin adhesive that does not peel or deteriorate even when heated at 200 ° C. was used as the UV curable resin adhesive used when assembling the fiber block. 1 was prepared in the same procedure. Further, in Example 2, a UV curable resin adhesive that does not soften even when heated at 200 ° C. for 1 hour is used as a UV curable resin adhesive used for connection of a portion where light does not pass on the connection end surface, and 200 ° C. as polysilazane. Except for using a material that can be cured in 1 hour when heated at, and curing polysilazane by heating at about 200 ° C. for 1 hour without filling it for 12 hours at room temperature after filling with polysilazane. These were connected in the same procedure as in Example 1.

このようにして作製した実施例2に係る光モジュールについて接続損失を評価したところ、接続損失は1.0dBで実施例1と同等であった。また、光接続部のハイパワー耐性を評価するために、波長405nm、1mWの光を2000時間、光モジュールに透過し続けたが、出力パワーに変動は生じなかった。実施例2に係る光モジュールの耐熱性を評価したところ、実施例1に係る光モジュール100と同様に、100℃〜300℃の高温下で加熱し続けても接続損失が変化しなかった。よって、実施例2でも、実施例1と同様に、ハイパワー耐性及び耐熱性のある光接続を実現することができた。   When the connection loss of the optical module according to Example 2 manufactured in this way was evaluated, the connection loss was 1.0 dB, which was the same as that of Example 1. In addition, in order to evaluate the high power resistance of the optical connection portion, light having a wavelength of 405 nm and 1 mW was transmitted through the optical module for 2000 hours, but the output power did not vary. When the heat resistance of the optical module according to Example 2 was evaluated, the connection loss did not change even when the heating was continued at a high temperature of 100 ° C. to 300 ° C., similarly to the optical module 100 according to Example 1. Therefore, also in Example 2, similarly to Example 1, it was possible to realize an optical connection having high power resistance and heat resistance.

以上のように、実施例2では、ポリシラザンを室温での12時間放置によって硬化させる実施例1に比べ、硬化時間を1/12にすることができるため、ハイパワー耐性及び耐熱性のある光接続を実現しつつ、量産スループットの向上を実現することが可能となる。   As described above, in Example 2, the curing time can be reduced to 1/12 compared to Example 1 in which polysilazane is cured by standing at room temperature for 12 hours, so that the optical connection has high power resistance and heat resistance. It is possible to improve the mass production throughput while realizing the above.

(実施例3)
図9は、本発明の実施例3に係る光モジュールを示す。図9には、光ファイバ201と、光ファイバ201と光接続されるPLC202と、光ファイバ201を挿入・固定するマイクロキャピラリ203と、PLC202とマイクロキャピラリ203との接続端面間において光が通過しない部分を接着・固定するUV硬化樹脂接着剤層204と、PLC202とマイクロキャピラリ203との接続端面間において光が通過する部分を接着・固定するガラス層205と、を備えた光モジュール200が示されている。図9に示されるように、マイクロキャピラリ203には、接着剤堰き止め用溝206が設けられている。
Example 3
FIG. 9 shows an optical module according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 9 shows an optical fiber 201, a PLC 202 optically connected to the optical fiber 201, a microcapillary 203 into which the optical fiber 201 is inserted and fixed, and a portion where light does not pass between the connection end faces of the PLC 202 and the microcapillary 203. An optical module 200 having a UV curable resin adhesive layer 204 for adhering / fixing and a glass layer 205 for adhering / fixing a portion through which light passes between the connection end surfaces of the PLC 202 and the microcapillary 203 is shown. Yes. As shown in FIG. 9, the microcapillary 203 is provided with an adhesive damming groove 206.

PLC202は、実施例1及び2と同様の手順で作製した。   The PLC 202 was produced in the same procedure as in Examples 1 and 2.

マイクロキャピラリ203は、例えば、φ0.126mmの穴が開いたφ1mm、長さ5mmの円柱状のガラス部材で構成することができる。このようなガラス製のマイクロキャピラリ203は、耐熱温度が500℃を超えている。マイクロキャピラリ203にポリイミド被覆の耐熱温度300℃の光ファイバ201を挿入し、200℃の耐熱性を有するUV硬化樹脂接着剤を用いて固定した。   The microcapillary 203 can be constituted by, for example, a cylindrical glass member having a diameter of 1 mm and a length of 5 mm with a hole having a diameter of 0.126 mm. Such a glass microcapillary 203 has a heat-resistant temperature exceeding 500 ° C. An optical fiber 201 coated with polyimide having a heat resistance of 300 ° C. was inserted into the microcapillary 203 and fixed using a UV curable resin adhesive having a heat resistance of 200 ° C.

PLC202と、光ファイバ201を挿入・固定したマイクロキャピラリ203との接続手順は実施例2と同様である。   The connection procedure between the PLC 202 and the microcapillary 203 into which the optical fiber 201 is inserted and fixed is the same as that in the second embodiment.

本実施例3でも実施例2と同様に、ハイパワー耐性及び耐熱性のある光接続を実現しつつ、量産スループットの向上を実現することが可能となる。   In the third embodiment, as in the second embodiment, it is possible to realize an improvement in mass production throughput while realizing an optical connection having high power resistance and heat resistance.

ここで、本実施例3では、簡略化のため、入出力端にそれぞれ1本の光ファイバ201を接続した構成を例示しているが、これに限定されず、マイクロキャピラリ203ととして複数の光ファイバ201を挿入可能な多芯マイクロキャピラリを使用し、PLC202に複数本の光導波路を形成することにより、その入出力端にそれぞれ複数の光ファイバ201を接続した構成とすることができる。   Here, in the third embodiment, for the sake of simplification, a configuration in which one optical fiber 201 is connected to each of the input and output ends is illustrated. By using a multi-core microcapillary into which the fiber 201 can be inserted and forming a plurality of optical waveguides in the PLC 202, it is possible to have a configuration in which a plurality of optical fibers 201 are connected to their input / output ends.

なお、上記実施例では、PLCとファイバブロック又はマイクロキャピラリとの接続について説明したが、本発明の原理は、PLC同士の接続、ファイバ同士の接続など、光導波路デバイス全般に応用することが可能である。また、PLCの材料は石英系に限らず、シリコン系、半導体系など、どのような材料であってもよい。さらに、上記実施例では、接着剤堰き止め用溝をファイバブロック又はマイクロキャピラリに設けた構成を示しているが、接着剤堰き止め用溝をPLCに設けてもよい。   In the above embodiment, the connection between the PLC and the fiber block or the microcapillary has been described. However, the principle of the present invention can be applied to optical waveguide devices in general, such as connection between PLCs and connection between fibers. is there. Further, the material of the PLC is not limited to quartz, but may be any material such as silicon or semiconductor. Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the adhesive damming groove is provided in the fiber block or the microcapillary is shown, but the adhesive damming groove may be provided in the PLC.

Claims (6)

1又は複数の光ファイバと、
前記1又は複数の光ファイバと光接続される平面光波回路と、
前記1又は複数の光ファイバが挿入・固定されたファイバブロックと、
前記ファイバブロックと前記平面光波回路とを接着・固定するUV硬化樹脂接着剤層と、
前記ファイバブロックと前記平面光波回路とを接着・固定するガラス層と、
を備えた光モジュールであって、
前記UV硬化樹脂接着剤層は、前記ファイバブロックと前記平面光波回路との接続端面間において、前記1又は複数の光ファイバと前記平面光波回路との間で入力又は出力される光が通過しない部分に設けられ、
前記ガラス層は、前記接続端面間において、前記1又は複数の光ファイバと前記平面光波回路との間で入力又は出力される光が通過する部分に設けられていることを特徴とする光モジュール。
One or more optical fibers;
A planar lightwave circuit optically connected to the one or more optical fibers;
A fiber block in which the one or more optical fibers are inserted and fixed;
A UV curable resin adhesive layer for bonding and fixing the fiber block and the planar lightwave circuit;
A glass layer for bonding and fixing the fiber block and the planar lightwave circuit;
An optical module comprising:
The UV curable resin adhesive layer is a portion where light input or output between the one or more optical fibers and the planar lightwave circuit does not pass between connection end surfaces of the fiber block and the planar lightwave circuit. Provided in
The optical module, wherein the glass layer is provided in a portion where light input or output passes between the one or more optical fibers and the planar lightwave circuit between the connection end faces.
前記UV硬化樹脂接着剤層は、耐熱温度が200℃以上であることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the UV curable resin adhesive layer has a heat resistant temperature of 200 ° C. or higher. 前記ファイバブロック又は前記平面光波回路には、前記UV硬化樹脂接着剤層を構成するUV硬化樹脂接着剤が前記光が通過する部分に侵入することを防止するための接着剤堰き止め用溝が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光モジュール。   The fiber block or the planar lightwave circuit is provided with an adhesive damming groove for preventing the UV curable resin adhesive constituting the UV curable resin adhesive layer from entering the portion through which the light passes. The optical module according to claim 1, wherein the optical module is provided. ファイバブロックに挿入・固定された1又は複数の光ファイバと平面光波回路とが光接続された光モジュールを作製する方法であって、
微動調心装置を用いて、前記ファイバブロックに挿入・固定された前記光ファイバと前記平面光波回路との接続位置を調整するステップと、
前記ファイバブロックと前記平面光波回路との接続端面間において、前記1又は複数の光ファイバと前記平面光波回路との間で入力又は出力される光が伝搬しない部分にUV硬化樹脂接着剤を塗布するステップと、
前記UV硬化樹脂接着剤にUV光を照射して、前記ファイバブロックと前記平面光波回路とを接着・固定するステップと、
前記接続端面間において、前記1又は複数の光ファイバと前記平面光波回路との間で入力又は出力される光が伝搬する部分にガラス前駆体材料を充填し、液相合成法によって前記ガラス前駆体材料を硬化させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
A method for producing an optical module in which one or a plurality of optical fibers inserted and fixed in a fiber block and a planar lightwave circuit are optically connected,
Adjusting a connection position between the optical fiber inserted and fixed in the fiber block and the planar lightwave circuit using a fine alignment device;
A UV curable resin adhesive is applied to a portion where light input or output between the one or more optical fibers and the planar lightwave circuit does not propagate between the connection end faces of the fiber block and the planar lightwave circuit. Steps,
Irradiating the UV curable resin adhesive with UV light to bond and fix the fiber block and the planar lightwave circuit;
Between the connection end faces, a glass precursor material is filled in a portion where light input or output propagates between the one or more optical fibers and the planar lightwave circuit, and the glass precursor is formed by a liquid phase synthesis method. Curing the material; and
A method comprising the steps of:
前記ガラス前駆体材料を硬化させるステップは、室温で前記ガラス前駆体材料を放置することにより前記ガラス前駆体材料を硬化させることを特徴とする請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the step of curing the glass precursor material comprises curing the glass precursor material by allowing the glass precursor material to stand at room temperature. 前記UV硬化樹脂接着剤は、耐熱温度が200℃以上であり、
前記ガラス前駆体材料を硬化させるステップは、前記ガラス前駆体材料を加熱することにより前記ガラス前駆体材料を硬化させることを特徴とする請求項4に記載の方法。
The UV curable resin adhesive has a heat resistant temperature of 200 ° C. or higher,
The method of claim 4, wherein the step of curing the glass precursor material comprises curing the glass precursor material by heating the glass precursor material.
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