JP3569576B2 - Manufacturing method of optical fiber mounting module - Google Patents

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JP3569576B2
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俊彦 平林
聡 高田
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KYOKUEIKENMA KAKO CO., LTD.
AGC Inc
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KYOKUEIKENMA KAKO CO., LTD.
Asahi Glass Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信公衆回線や、光コンピューター、液晶パネル等種々の光の伝送に利用される極めて小型の光ファイバー実装モジュールを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンピューターが大容量になり、処理速度が上がる中で、いくつもの演算処理部を光ファイバーで結ぶ光インターコネクションの研究が進んでおり、各種光コンピューター、光通信公衆回線等種々の分野に広がっている。
【0003】
このように、光を信号として用いる場合には、電気信号による伝送よりはるかに効率良く信号をやりとりすることができ、信号伝送に雑音が入りにくく、また伝送容量が大きいといった利点があるものの、伝送装置や光ファイバー等の接続部において十分な量の光と確実な光の伝達が要求されるために、光を出来る限り逃さずにこれを集光し、受光部へと伝える高度な技術が要求される。
【0004】
ここで図12には、光伝送装置の一例が示され、レーザーダイオード01から発振される波長780〜1,650nmの光を集光し、光ファイバー02に導くアレイタイプの集光レンズ03が示されている。
【0005】
集光レンズ03には一列に約250μmの径の凸状レンズ031が配されており、レーザーダイオード01から例えば50゜角で拡散するように発振されるレーザービーム04をこの凸状レンズ031で集光して正確に光ファイバー02に導けることが求められる。
【0006】
特に、図示されるような光ファイバーアレイ間の接続系においては、光ファイバーアレイやレンズアレイの中心間隔にバラツキがあると、特定のファイバーとレンズ間の光軸を合わせても、他のファイバーとレンズ間に軸ずれが生じる。この場合、軸ずれした送信側レンズからの光ビームは、その光路が傾き受光側レンズからはみ出したり、レンズを通過しても光ファイバーのコアからはみ出すので出力側ファイバーへの結合効率が低下する。現状においては、ファイバーとレンズ間の軸ずれについては、光ファイバーアレイの中心間隔のバラツキが支配的である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、一体型モジュールにおける光ファイバー実装は、固定と同時に高精度な位置決めが要求され、図13に示されるように上基板05と下基板06にそれぞれ異方性エッチングでV字状の整列溝051、061が形成され、これら上下基板05、06の間に光ファイバー02とハンダ(固定手段)を挟み、さらにこれらを加熱することにより光ファイバーを整列固定するものがある。
【0008】
しかし、V字状の溝のエッチング加工は精度上問題があるとともに、2枚の基板を貼り合わせるため、両基板の平行度および両V字状の溝の中心線が合いにくく、出力側ファイバーへの結合効率が低下してしまうとともに、加工上煩雑な工程が多いものであった。
【0009】
本発明は、光ファイバーを簡単かつ正確に位置決めのできる光ファイバー実装モジュールの製造方法を提供することである。
【0015】
本発明の光ファイバー実装モジュールの製造方法は、基板が、集光面とファイバー取出面との少なくとも2面を有する透光性材料からなる一体基板であり、
基板の前記集光面から、前記基板よりも高硬度のブレードを用いて前記基板を切削あるいは研削により掘削加工し、前記ブレードが基板を貫通する以前の所定の深さ位置において前記ブレードによる掘削加工を停止することにより基板内にレンズを形成し、
かつファイバー取出面から前記基板よりも高硬度のブレードを用いて前記凸状のレンズの中心軸と一致する孔部を穿設し
続いて前記孔部の開口端に前記ブレードもしくは他のブレードを用いて拡径もしくは面取り加工を施して光ファイバーの導入口を形成し、光ファイバーを前記導入口から所定深さ挿入した後、前記光ファイバーと基板の導入口との間の空間に接合手段を充填することを特徴としている。
【0016】
本発明の光ファイバー実装モジュールの製造方法は、基板の上下面の少なくとも片面から、前記基板よりも高硬度のブレードを用いて前記基板を切削あるいは研削により掘削加工し、前記ブレードが基板を貫通する以前の所定の深さ位置において前記ブレードによる掘削加工を停止することにより基板内にレンズを形成し、このレンズから所定距離離れた別の少なくとも2点に所定のブレードで基準ピン孔を穿孔するか基準ピンを突設して集光レンズを形成し、
別の基板の上下面の少なくとも片面から、前記基板よりも高硬度であり、ブレードを用いて前記基板を穿孔してほぼ光ファイバーの径と同径の孔部を形成し、前記孔部から所定距離離れた別の少なくとも2点に所定のブレードで基準ピン孔を穿孔するか基準ピンを突設して光ファイバー実装基板を形成し、
前記集光レンズの基準ピン孔と光ファイバー実装基板の基準ピン孔とをピンで連結するか、もしくは一方の基準ピン孔と他方の基準ピンとを嵌合した際、レンズの中心軸と前記光ファイバー実装基板の孔部の中心軸とが一致するように、集光レンズと光ファイバー実装基板とを一体化することを特徴としている。
この特徴によれば、例えば集光レンズにおけるレンズと各基準ピン孔(または基準ピン)との相対位置と、光ファイバー実装基板における孔部と各基準ピン孔(または基準ピン)との相対位置とを一致させるようにNC工作機械等を用いてそれぞれを加工し、集光レンズと光ファイバー実装基板とを前記基準ピン孔とピン(または基準ピン)とで固定することにより、レンズの中心軸と固定された光ファイバーの中心軸とを正確に一致させることができる。特にレンズアレイと光ファイバーアレイとを組み合わせる場合に好適である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面とともに説明するが、前述の発明をより具体的に説明するものであり、本発明の要旨が実施例に限定されるものではない。
【0018】
図1、図2には光ファイバー実装基板の製造方法が示されており、例えば角柱形状に切断されたシリコン材の基板1の上面(光ファイバー取出面9)からブレードとしてのダイヤモンドドリル2を利用して、研削もしくは切削により掘削加工が開始される。なお、基板1の材料はシリコン材に限らず、コバール、石英等他の材料でもよい。
【0019】
ダイヤモンドドリル2はその先端が同幅もしくは同径の穿孔部7であり、後方部が面取部6から成り、これら穿孔部7と面取部6には、微小なダイヤモンド砥粒が多数ほぼ均一に配列されている。なお、このダイヤモンドドリル2の先端面は平坦になっている。このダイヤモンドドリル2は、ダイヤモンドドリルの回転で円弧状を描く形状であれば十分であるため、平板状でもよく、円柱状のものでもよいが、この穿孔部7で形成される孔部8の第1孔部4は、光ファイバーの直径とほぼ同じで若干の摺接を許す直径(例えば約120μm)になるように設定されている。
【0020】
この工程で重要なことは、図1、図2に示すように基板1を掘り進むことによって光ファイバーの位置決め用の孔部8を形成することであり、特に、本実施例においては、ダイヤモンドドリル2を軸中心に回転させる実施例を示しているが、この実施例に限定されず、基板1を回転させることもできる。要はNC工作機械等を利用してダイヤモンドドリル2と基板1とに相対回転運動を与え、ダイヤモンドドリル2もしくは基板1を回転軸の方向に動かし、両者を当接もしくは圧接させることにより、孔部8を形成できる。
【0021】
この孔部8の光ファイバー取出面9の入口部には、面取部もしくは拡径部として第1孔部4よりも大径の第2孔部5が形成されており、この実施例ではテーパー状の孔になっている。
【0022】
この実施例の工程では、ダイヤモンドドリル2が基板1を貫通する以前の所定位置で正確に掘削を停止し、底面3を形成する。孔部8を複数形成する場合は、図2に示されるように、基板1とダイヤモンドドリル2との相対位置を変え、即ちいずれかを水平にのみ移動させることにより、次の同様な掘削を開始する。ここで例えば、基板1の加工上の固定部としての底面(集光面10)が水平処理され、かつ正確に維持されていれば、孔部8の底面3から前記集光面10までの距離Hが全て均一な多数の孔部8を形成できることになる。この場合は集光面10に対して孔部8の中心軸は直角となる。
【0023】
なお、この光ファイバー実装基板としての基板1を他の伝送装置の一部に固定する場合においては、その被固定部として使用する基板1の側面、底面もしくは上面の平面精度やその寸法を、予め掘削加工前の基板に与えておくとよい。
【0024】
次に、このようにして形成された基板1に光ファイバー11を装着固定するには、図3に示されるように光ファイバー11を孔部8に底面3に当接するまで挿入する。光ファイバー11はこの挿入の際、初め孔部8の入口にある面取部もしくは拡径部として大径に形成された第2孔部5に案内され、さらに光ファイバー11とほぼ同径の第1孔部4へと導かれる。
【0025】
そのため、各光ファイバー11の先端が集光面10からの距離Hの位置に均一に整列することにより、光ファイバー軸方向(Z軸)の位置決めが、さらに前記第1孔部4への嵌合により、各光ファイバー11のX、Y軸方向の位置決めがそれぞれ同時に達成されることになる。
【0026】
この時点で、図3に示されるように第2孔部5は、光ファイバー11の径よりも大径になっており、第2孔部5の内周面と光ファイバー11の外周面との間に空間が形成され、この空間に図4に示されるように接着剤もしくはハンダ等の接着手段12を充填し、固化することにより、光ファイバー11は基板1に強固に固定され、光ファイバー実装モジュールが完成する。ここで、前述したように集光面10と光ファイバー11の先端との距離Hは、集光面10方向からレンズ等で集光される光の焦点位置との位置関係上極めて重要でなものである。
【0027】
次に図5には、本発明の第2実施例が示され、第1実施例と相違する点は、孔部8が基板1を貫通している点である(図5A参照)。この実施例における基板1に光ファイバー11を装着する工程が(B)ないし(D)に示され、(B)において基板1の集光面10に平坦プレート13を当て、光ファイバー11を孔部8に挿入する。この場合も第1実施例と同様、光ファイバー11の基板1に対するX、Y、Z軸方向の位置が決定される。
【0028】
次にこの状態を維持したまま(C)に示されるように、接着剤等の接合手段12を充填し、この接合手段12の固化後、(D)のように平坦プレートを取り去ることにより、光ファイバー実装モジュールが完成する。
【0029】
本実施例においては、光ファイバー11の先端11’が基板1から露出するため、基板1が透光性を有する必要がなく、種々の安価な材料を使用することができる。また、第1実施例の場合のように、孔部8の底面3に透光のための平滑処理を施す必要がない。
【0030】
図6、7には集光レンズの製造方法とこの方法によって製造されたアレイタイプの集光レンズ(レンズアレイ)が示されており、図8、9にはこの集光レンズと光ファイバー実装基板とを連結し、一体化する方法が示されている。
【0031】
そこで図6には集光レンズの製造方法が示されており、例えば角柱形状に切断されたシリコン材の基板111の上面99からブレードとしてのダイヤモンドドリル22を利用して、研削もしくは切削により掘削加工が開始される。
【0032】
ダイヤモンドドリル22はその先端近傍が平板状であり、先端面55が略円弧状に形成され、その先端面55と側面には、微小なダイヤモンド砥粒が多数ほぼ均一に配列されている。
【0033】
ダイヤモンドドリル22と基板111とに相対回転運動を与え、ダイヤモンドドリル22もしくは基板111を軸の方向に動かし、両者を当接もしくは圧接させることにより、ダイヤモンドドリル22の先端面55の凹型形状が、凸状の正確なレンズ44として基板111の凹部33内に転写される。
【0034】
この工程で、必要なことはダイヤモンドドリル22が基板111を貫通する以前の所定位置で、正確に掘削を停止することであり、レンズを複数形成する場合は、基板111とダイヤモンドドリル22との相対位置を変え、すなわちいずれかを水平にのみ移動させることにより、次の同様な掘削を開始することである。ここで例えば、基板111の加工上の固定部としての上面99と反対の面が水平処理され、かつ正確に維持されていれば、この底面を基準にして極めて正確な位置に均一な多数のレンズ44を配列できることになる。この場合は底面に対してレンズ44の中心軸は直角となる。
【0035】
次に、この基板111には、このレンズ加工と同じ工作機械上で例えばドリル66により各レンズ44位置を外して少なくとも2点に基準ピン孔77が穿孔される(本実施例の場合は4点)。
【0036】
次に図示されないが、基板1においても前記集光レンズの基板111に形成されたレンズの中心軸と隣のレンズの中心軸との距離と同じ間隔に前記孔部8が形成され、この孔部の穿孔と同じ工作機械上でやはりドリル66により少なくとも2点の基準ピン孔77が穿孔されている(本実施例の場合は4点)。ここでこれら基板111と基板1との基準ピン孔77が一致した時、即ち基準ピン孔77に図8のようにピン14が複数嵌入された際、各レンズ44の中心軸と光ファイバー11との中心軸が一致するようになっている。
【0037】
本実施例の場合、集光用のレンズ44、光ファイバー固定用の孔部8、そしてそれらの基準ピン孔77が全て基板のドリル加工で形成されるため、それらの位置が、予めセットされたNC工作機械のドリル位置で正確に決定されるため、アレイタイプのレンズ44とアレイタイプの光ファイバー11とのそれぞれの中心軸を極めて正確に一致させることができる。またドリル等を用いて、基板1または基板111のいずれかに図示されない基準ピンを一体に突設させるようにその基板の表面または裏面を加工し、一方の基板の基準ピン孔と嵌合させることも可能である。
【0038】
図9は別の実施例であり、集光レンズの基板111の側面88、88’と光ファイバー実装用の基板1の側面16、16’とを基準にして、前述のようにレンズ44の加工、そして孔部8の穿孔を行い、それらの側面16、16’、88、88’を押さえ板15で位置決めすれば、図8のものと同様アレイタイプのレンズ44とアレイタイプの光ファイバー11とのそれぞれの中心軸を極めて正確に一致させることができる。
【0039】
図10、図11には、レンズ44と光ファイバー固定用の孔部8を基板1の表裏にドリル形成した光ファイバー実装基板であり、集光面10には凹部33内にレンズ44が切削もしくは研削によって形成され、またその裏面である光ファイバー取出面9には前記各レンズ44と同心上に面取りもしくは大径の第2孔部5と光ファイバーとほぼ同径の第1孔部4からなる孔部8が形成される。
【0040】
このように、1枚の基板1を位置決めし、NCドリル加工によって切削、研削等の掘削等を行いレンズと孔部を形成するため、光軸の一致はもとより、レンズ44と孔部8の底面3間の距離H’を正確に設定できるため、レンズの焦点位置をファイバーに正確に合致できることになる。
【0041】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【0042】
例えば、孔部8の第1孔部4は、光ファイバーの所定長さを支持すればよいため、孔部8の一部分に形成されていれば十分であり、また、光ファイバーの第1孔部4の通過時、孔部8内の空気が逃げ場を失わないようにするため、第1孔部4の内周部分に空気の通過通路を適宜付することもできる。
【0051】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であり、ダイヤモンドドリルにより掘削中の基板の断面図である。
【図2】本発明の実施例である光ファイバー実装基板の斜視図である。
【図3】図2の実装基板に光ファイバーを装着する工程を示す断面図である。
【図4】図2の実装基板に光ファイバーを装着固定後の光ファイバー実装モジュールの斜視図である。
【図5】AないしDは、第2実施例の実装基板に光ファイバーを装着する工程を示す断面図である。
【図6】集光レンズ製造時におけるダイヤモンドドリルと基板の斜視図である。
【図7】図6の工程で完成した集光レンズの斜視図である。
【図8】本発明の別の実施例である集光レンズと光ファイバー実装基板との連結構造を示す斜視図である。
【図9】図8のさらに別の実施例である集光レンズと光ファイバー実装基板との連結構造を示す斜視図である。
【図10】図9のさらに別の実施例である集光レンズを有する光ファイバー実装モジュールの斜視図である。
【図11】図10のB−B断面図である。
【図12】従来の光伝送装置の一例を示す斜視図である。
【図13】図2の光ファイバー実装モジュールの断面図である。
【符号の説明】
1 基板
2 ダイヤモンドドリル(ブレード)
3 底面
4 第1孔部
5 第2孔部
6 面取部
7 穿孔部
8 孔部
9 取出面
10 集光面
11 光ファイバー
11’ 先端
12 接合手段
13 平坦プレート
14 ピン
15 押え板
16、16’ 側面
22 ダイヤモンドドリル
33 凹部
44 レンズ
55 先端面
66 ドリル
77 基準ピン孔
88、88’ 側面
99 上面
111 基板
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an extremely small optical fiber mounting module used for transmitting various lights such as an optical communication public line, an optical computer, and a liquid crystal panel.
[0002]
[Prior art]
As computers have increased in capacity and processing speed has increased, research on optical interconnections connecting a number of arithmetic processing units with optical fibers has been progressing, and the technology has spread to various fields such as various optical computers and optical communication public lines.
[0003]
As described above, when light is used as a signal, signals can be exchanged much more efficiently than transmission using an electric signal, and there is an advantage that noise is hardly included in signal transmission and a transmission capacity is large. Since a sufficient amount of light and reliable transmission of light are required at the connection parts of devices and optical fibers, advanced technology is required to condense the light without escaping it as much as possible and transmit it to the light receiving unit. You.
[0004]
Here, FIG. 12 shows an example of the optical transmission device, and shows an array type condenser lens 03 which collects light having a wavelength of 780 to 1,650 nm oscillated from the laser diode 01 and guides the light to the optical fiber 02. ing.
[0005]
The condensing lens 03 is provided with a convex lens 031 having a diameter of about 250 μm in a line, and collects a laser beam 04 oscillated from the laser diode 01 so as to diffuse at, for example, a 50 ° angle. It is required that the light can be guided to the optical fiber 02 accurately.
[0006]
In particular, in the connection system between the optical fiber arrays as shown in the figure, if there is a variation in the center spacing between the optical fiber array and the lens array, even if the optical axis between the specific fiber and the lens is aligned, the connection between the other fiber and the lens will not occur. Axis shift occurs. In this case, the light beam from the transmission-side lens that is misaligned has its optical path inclined so as to protrude from the light-receiving side lens or protrude from the core of the optical fiber even after passing through the lens, so that the coupling efficiency to the output side fiber decreases. At present, the deviation of the center of the optical fiber array is dominant for the axis deviation between the fiber and the lens.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the optical fiber mounting in the integrated module requires high-precision positioning at the same time as fixing, and as shown in FIG. 13, V-shaped alignment grooves 051, V-shaped grooves are formed on the upper substrate 05 and the lower substrate 06 by anisotropic etching. In this case, the optical fiber 02 and solder (fixing means) are sandwiched between the upper and lower substrates 05 and 06, and the optical fibers are aligned and fixed by heating them.
[0008]
However, the etching of the V-shaped groove has a problem in terms of accuracy, and since the two substrates are bonded together, the parallelism of the two substrates and the center line of the two V-shaped grooves are difficult to match, so that the output side fiber can be formed. In addition, the coupling efficiency is reduced, and many steps are complicated in processing.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical fiber mounting module capable of easily and accurately positioning an optical fiber.
[0015]
In the method for manufacturing an optical fiber mounted module of the present invention, the substrate is an integrated substrate made of a light-transmitting material having at least two surfaces, a light-collecting surface and a fiber take-out surface,
From the light-collecting surface of the substrate, the substrate is excavated by cutting or grinding using a blade having a higher hardness than the substrate, and excavation is performed by the blade at a predetermined depth position before the blade penetrates the substrate. Forming a lens in the substrate by stopping
And from the fiber take-out surface, using a blade of higher hardness than the substrate, drilling a hole that coincides with the central axis of the convex lens ,
Followed by forming inlet of the optical fiber is subjected to diameter expansion or chamfering using the blade or other blade to an open end of the hole, after insertion of a predetermined depth an optical fiber from said inlet, and the optical fiber It is characterized in that a space between the substrate and the inlet is filled with a joining means.
[0016]
The method for manufacturing an optical fiber mounting module according to the present invention is characterized in that at least one surface of the upper and lower surfaces of the substrate is cut or ground by cutting or grinding using a blade having a higher hardness than the substrate, and before the blade penetrates the substrate. A lens is formed in the substrate by stopping the excavation processing by the blade at a predetermined depth position, and a reference pin hole is drilled by another predetermined blade at at least two points separated by a predetermined distance from the lens. Protruding pins form a condenser lens,
From at least one of the upper and lower surfaces of another substrate, a hole having a higher hardness than the substrate and having a diameter substantially equal to the diameter of the optical fiber is formed by piercing the substrate using a blade, and a predetermined distance from the hole. Forming an optical fiber mounting board by drilling a reference pin hole or projecting a reference pin at at least two separate points with a predetermined blade,
When the reference pin hole of the condenser lens and the reference pin hole of the optical fiber mounting board are connected by a pin, or when one reference pin hole and the other reference pin are fitted, the center axis of the lens and the optical fiber mounting board are The converging lens and the optical fiber mounting board are integrated so that the center axis of the hole coincides with the center axis of the hole.
According to this feature, for example, the relative position between the lens in the condenser lens and each reference pin hole (or reference pin) and the relative position between the hole in the optical fiber mounting board and each reference pin hole (or reference pin) are determined. Each is processed using an NC machine tool or the like so as to match, and the condenser lens and the optical fiber mounting substrate are fixed with the reference pin hole and the pin (or the reference pin), thereby being fixed to the center axis of the lens. The center axis of the optical fiber can be exactly matched. It is particularly suitable when a lens array and an optical fiber array are combined.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention will be described more specifically, and the gist of the present invention is not limited to the embodiments.
[0018]
1 and 2 show a method of manufacturing an optical fiber mounting substrate, for example, using a diamond drill 2 as a blade from the upper surface (optical fiber extraction surface 9) of a silicon substrate 1 cut into a prismatic shape. Excavation is started by grinding or cutting. The material of the substrate 1 is not limited to the silicon material, but may be another material such as Kovar or quartz.
[0019]
The tip of the diamond drill 2 is a perforated portion 7 having the same width or the same diameter, and the rear portion is formed of a chamfered portion 6. In the perforated portion 7 and the chamfered portion 6, a large number of fine diamond abrasive grains are substantially uniform. Are arranged. The tip surface of the diamond drill 2 is flat. It is sufficient that the diamond drill 2 has a shape that draws an arc shape by rotating the diamond drill. Therefore, the diamond drill 2 may have a flat plate shape or a cylindrical shape. The one hole 4 is set to have a diameter (for example, about 120 μm) that is almost the same as the diameter of the optical fiber and allows a slight sliding contact.
[0020]
The important thing in this step is to form the hole 8 for positioning the optical fiber by digging the substrate 1 as shown in FIGS. 1 and 2. Although the embodiment in which the substrate 1 is rotated about the axis is shown, the present invention is not limited to this embodiment, and the substrate 1 can be rotated. In short, the diamond drill 2 or the substrate 1 is given a relative rotational motion using an NC machine tool or the like, and the diamond drill 2 or the substrate 1 is moved in the direction of the rotation axis, and the two are brought into contact with or pressed against each other. 8 can be formed.
[0021]
A second hole 5 having a larger diameter than the first hole 4 is formed as a chamfer or an enlarged diameter at the entrance of the optical fiber take-out surface 9 of the hole 8, and in this embodiment, the second hole 5 is tapered. It has a hole.
[0022]
In the process of this embodiment, the drilling is accurately stopped at a predetermined position before the diamond drill 2 penetrates the substrate 1, and the bottom surface 3 is formed. In the case where a plurality of holes 8 are formed, as shown in FIG. 2, the next similar excavation is started by changing the relative position between the substrate 1 and the diamond drill 2, that is, moving only one of them horizontally. I do. Here, for example, if the bottom surface (light-collecting surface 10) as a fixed portion in processing of the substrate 1 is horizontally processed and is accurately maintained, the distance from the bottom surface 3 of the hole 8 to the light-collecting surface 10 H can form a large number of holes 8 all of which are uniform. In this case, the central axis of the hole 8 is perpendicular to the light-collecting surface 10.
[0023]
When the substrate 1 as the optical fiber mounting substrate is fixed to a part of another transmission device, the planar accuracy and dimensions of the side, bottom, or top surface of the substrate 1 used as the fixed portion are determined in advance. It is good to give to the substrate before processing.
[0024]
Next, in order to mount and fix the optical fiber 11 on the substrate 1 thus formed, the optical fiber 11 is inserted into the hole 8 until it comes into contact with the bottom surface 3 as shown in FIG. At the time of insertion, the optical fiber 11 is guided to the second hole 5 having a large diameter as a chamfered portion or an enlarged portion at the entrance of the hole 8, and furthermore, the first hole having substantially the same diameter as the optical fiber 11. Guided to part 4.
[0025]
Therefore, the tip of each optical fiber 11 is uniformly aligned at a distance H from the light condensing surface 10, so that the positioning in the optical fiber axial direction (Z axis) is further achieved by fitting into the first hole 4. The positioning of each optical fiber 11 in the X and Y axis directions is achieved simultaneously.
[0026]
At this point, as shown in FIG. 3, the second hole 5 has a diameter larger than the diameter of the optical fiber 11, and is located between the inner peripheral surface of the second hole 5 and the outer peripheral surface of the optical fiber 11. A space is formed, and this space is filled with an adhesive means 12 such as an adhesive or solder as shown in FIG. 4 and solidified, whereby the optical fiber 11 is firmly fixed to the substrate 1 and the optical fiber mounting module is completed. . Here, as described above, the distance H between the light-collecting surface 10 and the tip of the optical fiber 11 is extremely important in terms of the positional relationship with the focal position of light collected by a lens or the like from the light-collecting surface 10 direction. is there.
[0027]
Next, FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the hole 8 penetrates the substrate 1 (see FIG. 5A). The steps of attaching the optical fiber 11 to the substrate 1 in this embodiment are shown in (B) to (D). In (B), the flat plate 13 is applied to the condensing surface 10 of the substrate 1 and the optical fiber 11 is insert. In this case, as in the first embodiment, the positions of the optical fibers 11 in the X, Y, and Z-axis directions with respect to the substrate 1 are determined.
[0028]
Next, while maintaining this state, as shown in (C), the joining means 12 such as an adhesive is filled, and after the joining means 12 is solidified, the flat plate is removed as shown in (D), whereby the optical fiber is removed. The mounting module is completed.
[0029]
In this embodiment, since the tip 11 ′ of the optical fiber 11 is exposed from the substrate 1, the substrate 1 does not need to have translucency, and various inexpensive materials can be used. Further, unlike the case of the first embodiment, it is not necessary to perform a smoothing process for transmitting light on the bottom surface 3 of the hole 8.
[0030]
6 and 7 show a method of manufacturing a condenser lens and an array-type condenser lens (lens array) manufactured by this method. FIGS. 8 and 9 show this condenser lens, an optical fiber mounting board, Are connected and integrated.
[0031]
FIG. 6 shows a method of manufacturing a condensing lens. For example, a drilling process is performed by grinding or cutting from the upper surface 99 of a silicon substrate 111 cut into a prism using a diamond drill 22 as a blade. Is started.
[0032]
The vicinity of the tip of the diamond drill 22 is flat, and the tip face 55 is formed in a substantially arc shape, and a large number of fine diamond abrasive grains are arranged almost uniformly on the tip face 55 and side faces.
[0033]
By giving a relative rotational motion to the diamond drill 22 and the substrate 111 and moving the diamond drill 22 or the substrate 111 in the axial direction and contacting or pressing them, the concave shape of the distal end face 55 of the diamond drill 22 becomes convex. It is transferred into the concave portion 33 of the substrate 111 as an accurate lens 44 having a shape.
[0034]
In this step, it is necessary that the drilling be accurately stopped at a predetermined position before the diamond drill 22 penetrates the substrate 111. When a plurality of lenses are formed, the relative position between the substrate 111 and the diamond drill 22 is required. Changing the position, that is, moving either one only horizontally, starts the next similar excavation. Here, for example, if the surface opposite to the upper surface 99 as a fixed portion in the processing of the substrate 111 is horizontally processed and accurately maintained, a large number of uniform lenses are positioned at extremely accurate positions with respect to the bottom surface. 44 can be arranged. In this case, the central axis of the lens 44 is perpendicular to the bottom surface.
[0035]
Next, on the substrate 111, at least two reference pin holes 77 are drilled on the same machine tool as the lens processing machine, for example, by drilling 66, excluding the position of each lens 44 (four points in the present embodiment). ).
[0036]
Next, although not shown, the hole 8 is formed in the substrate 1 at the same interval as the distance between the center axis of the lens formed on the substrate 111 of the condenser lens and the center axis of the adjacent lens. Also, at least two reference pin holes 77 are drilled by the drill 66 on the same machine tool as the drilling (4 in this embodiment). Here, when the reference pin holes 77 of the substrates 111 and 1 coincide with each other, that is, when a plurality of pins 14 are fitted into the reference pin holes 77 as shown in FIG. The central axes match.
[0037]
In the case of the present embodiment, since the condenser lens 44, the optical fiber fixing hole 8 and the reference pin hole 77 are all formed by drilling the substrate, their positions are set to the preset NC positions. Since it is accurately determined by the drill position of the machine tool, the respective center axes of the array-type lens 44 and the array-type optical fiber 11 can be matched very accurately. Using a drill or the like, the front or rear surface of the substrate 1 is processed so that a reference pin (not shown) is integrally protruded from either the substrate 1 or the substrate 111, and fitted into the reference pin hole of one of the substrates. Is also possible.
[0038]
FIG. 9 shows another embodiment, in which the processing of the lens 44 as described above is performed with reference to the side surfaces 88 and 88 ′ of the substrate 111 of the condenser lens and the side surfaces 16 and 16 ′ of the substrate 1 for mounting an optical fiber. Then, when the hole 8 is pierced and the side surfaces 16, 16 ', 88, 88' are positioned by the pressing plate 15, the array type lens 44 and the array type optical fiber 11 are respectively similar to those in FIG. Can be aligned very accurately.
[0039]
FIGS. 10 and 11 show an optical fiber mounting substrate in which a lens 44 and a hole 8 for fixing an optical fiber are formed by drilling on the front and back surfaces of the substrate 1. A hole 8 formed of a second hole 5 having a large diameter and a first hole 4 having a diameter substantially the same as that of the optical fiber is formed on the optical fiber take-out surface 9 which is formed on the back surface and is concentric with each lens 44. It is formed.
[0040]
As described above, since one substrate 1 is positioned and drilling such as cutting and grinding is performed by NC drilling to form the lens and the hole, not only the coincidence of the optical axis but also the bottom surface of the lens 44 and the hole 8. Since the distance H ′ between the three can be set accurately, the focal position of the lens can be accurately matched with the fiber.
[0041]
As described above, the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and even if there are changes and additions without departing from the gist of the present invention, they are included in the present invention. It is.
[0042]
For example, since the first hole 4 of the hole 8 only needs to support a predetermined length of the optical fiber, it is sufficient that the first hole 4 is formed in a part of the hole 8. In order to prevent the air in the hole 8 from escaping during the passage, an air passage may be appropriately provided in the inner peripheral portion of the first hole 4.
[0051]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a substrate being drilled by a diamond drill according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an optical fiber mounting board according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of mounting an optical fiber on the mounting board of FIG. 2;
FIG. 4 is a perspective view of the optical fiber mounting module after mounting and fixing the optical fiber on the mounting substrate of FIG. 2;
FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views illustrating a process of mounting an optical fiber on a mounting board according to a second embodiment.
FIG. 6 is a perspective view of a diamond drill and a substrate when a condenser lens is manufactured.
FIG. 7 is a perspective view of the condenser lens completed in the step of FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing a connection structure between a condenser lens and an optical fiber mounting board according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a connection structure between a converging lens and an optical fiber mounting board, which is still another embodiment of FIG.
FIG. 10 is a perspective view of an optical fiber package module having a condenser lens according to still another embodiment of FIG. 9;
FIG. 11 is a sectional view taken along line BB of FIG. 10;
FIG. 12 is a perspective view illustrating an example of a conventional optical transmission device.
FIG. 13 is a sectional view of the optical fiber mounting module of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
1 substrate 2 diamond drill (blade)
3 bottom surface 4 first hole 5 second hole 6 chamfered portion 7 perforated portion 8 hole 9 extraction surface 10 light-collecting surface 11 optical fiber 11 'tip 12 bonding means 13 flat plate 14 pin 15 holding plate 16, 16' side surface 22 Diamond drill 33 Recess 44 Lens 55 Tip surface 66 Drill 77 Reference pin holes 88, 88 'Side surface 99 Top surface 111 Substrate

Claims (2)

基板が、集光面とファイバー取出面との少なくとも2面を有する透光性材料からなる一体基板であり、
基板の前記集光面から、前記基板よりも高硬度のブレードを用いて前記基板を切削あるいは研削により掘削加工し、前記ブレードが基板を貫通する以前の所定の深さ位置において前記ブレードによる掘削加工を停止することにより基板内にレンズを形成し、
かつファイバー取出面から前記基板よりも高硬度のブレードを用いて前記凸状のレンズの中心軸と一致する孔部を穿設し
続いて前記孔部の開口端に前記ブレードもしくは他のブレードを用いて拡径もしくは面取り加工を施して光ファイバーの導入口を形成し、光ファイバーを前記導入口から所定深さ挿入した後、前記光ファイバーと基板の導入口との間の空間に接合手段を充填することを特徴とする光ファイバー実装モジュールの製造方法。
The substrate is an integrated substrate made of a translucent material having at least two surfaces, a light-collecting surface and a fiber take-out surface,
From the light-collecting surface of the substrate, the substrate is excavated by cutting or grinding using a blade having a higher hardness than the substrate, and excavation is performed by the blade at a predetermined depth position before the blade penetrates the substrate. Forming a lens in the substrate by stopping
And from the fiber take-out surface, using a blade of higher hardness than the substrate, drilling a hole that coincides with the central axis of the convex lens ,
Followed by forming inlet of the optical fiber is subjected to diameter expansion or chamfering using the blade or other blade to an open end of the hole, after insertion of a predetermined depth an optical fiber from said inlet, and the optical fiber A method for manufacturing an optical fiber mounting module, characterized in that a space between an inlet of a substrate and a joining means is filled.
基板の上下面の少なくとも片面から、前記基板よりも高硬度のブレードを用いて前記基板を切削あるいは研削により掘削加工し、前記ブレードが基板を貫通する以前の所定の深さ位置において前記ブレードによる掘削加工を停止することにより基板内にレンズを形成し、このレンズから所定距離離れた別の少なくとも2点に所定のブレードで基準ピン孔を穿孔するか基準ピンを突設して集光レンズを形成し、
別の基板の上下面の少なくとも片面から、前記基板よりも高硬度であり、ブレードを用いて前記基板を穿孔してほぼ光ファイバーの径と同径の孔部を形成し、前記孔部から所定距離離れた別の少なくとも2点に所定のブレードで基準ピン孔を穿孔するか基準ピンを突設して光ファイバー実装基板を形成し、
前記集光レンズの基準ピン孔と光ファイバー実装基板の基準ピン孔とをピンで連結するか、もしくは一方の基準ピン孔と他方の基準ピンとを嵌合した際、レンズの中心軸と前記光ファイバー実装基板の孔部の中心軸とが一致するように、集光レンズと光ファイバー実装基板とを一体化する光ファイバー実装モジュールの製造方法。
From at least one of the upper and lower surfaces of the substrate, the substrate is excavated by cutting or grinding using a blade having a higher hardness than the substrate, and excavation is performed at a predetermined depth position before the blade penetrates the substrate. By stopping the processing, a lens is formed in the substrate, and a reference pin hole is drilled with a predetermined blade or a reference pin is projected at at least two other points separated by a predetermined distance from the lens to form a condensing lens And
From at least one of the upper and lower surfaces of another substrate, a hole having a higher hardness than the substrate and having a diameter substantially equal to the diameter of the optical fiber is formed by piercing the substrate using a blade, and a predetermined distance from the hole. Forming an optical fiber mounting board by drilling a reference pin hole or projecting a reference pin at at least two separate points with a predetermined blade,
When the reference pin hole of the condenser lens and the reference pin hole of the optical fiber mounting board are connected by a pin, or when one reference pin hole and the other reference pin are fitted, the center axis of the lens and the optical fiber mounting board are A method for manufacturing an optical fiber mounting module, wherein a converging lens and an optical fiber mounting substrate are integrated so that the central axis of the hole coincides with the center axis of the hole.
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