JPH07140349A - 光導波路モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、長期間にわたり一定の信頼性を有
する光導波路モジュールの製造方法を提供することを目
的とする。 【構成】 本発明に係る光導波路モジュールの製造方法
は、複数本の光ファイバ４１を支持部材に整列固定させ
ることにより構成された光ファイバアレイを含むファイ
バユニット３の端面と基板に複数の光導波路を形成する
ことにより構成された光導波路基板を導波路ユニット１
の端面との間に樹脂を挟み、調心手段により光ファイバ
４１と光導波路との間の調心を行う第１のステップと、
ファイバユニット３と導波路ユニット１との接合部の周
囲の複数箇所を第１の溶接手段によりスポット溶接する
第２のステップと、樹脂を樹脂硬化手段によって硬化さ
せる第３のステップと、ファイバユニット３と導波路ユ
ニット１との接合部の周囲を第２の溶接手段によりシー
ム溶接して接合部を気密封止する第４のステップとを備
えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信網等で用いられ
る光導波路モジュールの製造方法に関するものであり、
特に詳細にはファイバユニットと導波路ユニットとの接
続方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から光導波路と光ファイバアレイと
の接続方法として、樹脂固定方法、ＹＡＧ溶接固定法な
どが検討されている。このうちＹＡＧ溶接固定法は特に
固定強度が大きいなどの特徴を有しているため優れた固
定法として検討されている。

【０００３】このＹＡＧ溶接固定法を行うためには、一
般に次のように行っていた。まず、光導波路基板を光導
波路基板用の金属ケースに固定した導波路ユニットと、
光ファイバアレイを光ファイバアレイ用の金属ケースに
固定したファイバユニットを用意する。そして、導波路
ユニットとファイバユニットとをＹＡＧレーザーを用い
て溶接固定する。なお、導波路ユニットとファイバユニ
ットとが接続されたものを光導波路モジュールという。

【０００４】ここで、光導波路基板と光ファイバとの間
に空気の層等の屈折率の異なるものが介在すると反射が
生じ、光導波路基板と光ファイバとの相互間での正確な
光信号の伝達が行われない場合が生ずる。このような不
都合を防止するために、屈折率整合剤を用いて屈折率の
整合性を整える必要がある。この屈折率整合剤としては
従来からシリコンオイル等を用いたマッチングオイルや
特開平５−３４５４３号で開示された樹脂等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、屈折率整合剤
としてマッチングオイルを用いた場合には、マッチング
オイルが流れてしまい、長期信頼性の点に欠けるという
欠点がある。また、特開平５−３４５４３号で開示され
た発明では樹脂を気密封止するためにシーム溶接を行
い、気密封止後に樹脂を硬化させなければならないが、
硬化の際に加える熱によって樹脂からガスが発生した場
合に逃げ道がないためにこれが封じ込まれてしまう。こ
のようなガスの存在は光導波路モジュールの性能を著し
く低下させるという欠点がある。

【０００６】そこで、本発明は上記のような欠点がな
く、長期間にわたり一定の信頼性を有する光導波路モジ
ュールの製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明に係る光導波路モジュールの製造方法は、
複数本の光ファイバを支持部材に整列固定させることに
より構成された光ファイバアレイを含むファイバユニッ
トの端面と、基板に複数の光導波路を形成することによ
り構成された光導波路基板を含む導波路ユニットの端面
との間に樹脂を挟み、光ファイバと光導波路との間の調
心を行う第１のステップと、ファイバユニットと導波路
ユニットとの接合部の周囲の複数箇所をスポット溶接す
る第２のステップと、樹脂を硬化させる第３のステップ
と、ファイバユニットと導波路ユニットとの接合部の周
囲をシーム溶接して接合部を気密封止する第４のステッ
プとを備えることを特徴とする。

【０００８】ここで第３のステップは、加熱により樹脂
を硬化させるステップや、ファイバユニットと導波路ユ
ニットとの接合部の周囲の雰囲気から酸素を取り除くこ
とによって樹脂を硬化させるステップであることが望ま
しい。

【０００９】また、上記問題点を解決するために、本発
明に係る光導波路モジュールの製造方法は、複数本の光
ファイバを支持部材に整列固定させることにより構成さ
れた光ファイバアレイを含むファイバユニットと、基板
に複数の光導波路を形成することにより構成された光導
波路基板を含む導波路ユニットとがマッチングオイルに
浸し漬けるとともに光ファイバと光導波路との間の調心
を行う第１のステップと、ファイバユニットと導波路ユ
ニットとの接合部をシーム溶接する第２のステップとを
備えることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記請求項１に係る方法によれば、本発明は、
光導波路と光ファイバとの調心を行った後、ファイバユ
ニットと導波路ユニットとの接合部の周囲の複数箇所を
スポット溶接によって仮固定して、その後、樹脂を硬化
させ、接合部をシーム溶接により気密封止する。従っ
て、スポット溶接による仮固定では接合部の周囲には隙
間が生じており、この状態で樹脂を硬化させるので、樹
脂が硬化する際に発生するガスは接合部内に止まること
なく外部に除去される。

【００１１】上記請求項４に係る方法によれば、本発明
は、ファイバユニットと導波路ユニットとがマッチング
オイルに浸漬された状態で、接合部がシーム溶接される
ので、接合部内にマッチングオイルが充填した状態で接
合部は気密封止される。このため、接合部内でマッチン
グオイルの流動が生じることがない。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明に係るいくつ
かの実施例について説明する。

【００１３】図１乃至図４に基づき、本発明の第１実施
例に係る光導波路モジュールの製造方法について説明す
る。

【００１４】まず、光導波路の形成された光導波路基板
を用意する。この光導波路基板は、Ｓｉ結晶を用いて形
成されたものである。なお、基板の素材としてはＳｉ結
晶以外にも用いることができ、例えば、ＺｎＯ、ＬｉＮ
ｂＯ₃ やカルコゲナイド等を用いることができる。

【００１５】次に、図１に示されるように、断面凹状の
第１の金属ケース１１と第１の金属ケース１１の上面に
設けられる第１の金属板１２との組み合わせからなる基
板固定部材に、光導波路基板２を固定して導波路ユニッ
ト１を形成する。光導波路基板２は、第１の金属ケース
１１内に注入される樹脂により基板固定部材に固定され
る。このとき用いられる樹脂は、一般に（熱硬化型）エ
ポキシ樹脂であるがアクリル樹脂等でもよい。

【００１６】次に、導波路ユニット１の端面を研磨す
る。これは導波路ユニット１とファイバユニット３とを
接続したさいの接続損失を低くするためである。

【００１７】また、これとは別に光ファイバアレイ４を
用意する。光ファイバアレイ４とは、複数の光ファイバ
４１を平面的にあるいは立体的に並べ所定の基板等で固
定したものである。具体的には、この光ファイバアレイ
４は、Ｓｉ結晶からなり複数のＶ溝ガイドを有するＶ溝
基板４２と、このＶ溝ガイドに載置された光ファイバ４
１と、この光ファイバ４１を固定するためにＶ溝基板４
２上に設けられたＳｉ結晶からなる押え板４３とを備え
たものである。なお、光ファイバアレイ４としては、Ｓ
ｉ結晶以外にも用いることができ、例えば、プラスチッ
ク、多成分ガラスやシリコン樹脂等を用いることができ
る。

【００１８】次に、図２に示されるように、断面凹状の
第２の金属ケース３１と第２の金属ケース３１の上面に
設けられる第２の金属板３２とを有するファイバアレイ
固定部材に、光ファイバアレイ４を固定してファイバユ
ニット３を形成する。光ファイバアレイ４は、第２の金
属ケース３１内に注入される樹脂によりファイバアレイ
固定部材に固定される。このとき用いられる樹脂は、一
般に熱硬化型エポキシ樹脂であるがアクリル樹脂等でも
よい。

【００１９】次に、ファイバユニット３の端面を研磨す
る。

【００２０】次に、上記で製造した導波路ユニット１の
端面とファイバユニット３の端面とを樹脂を介在させて
合わせる。この樹脂としてはシリコン系の樹脂を用いる
がこの他にエポキシ系の樹脂などを用いてもよい。この
樹脂は光導波路と光ファイバ４１との間の屈折率の整合
性を整えるために用いられるものであり、通常、光導波
路や光ファイバの屈折率と略等しい屈折率を有するもの
である。従って、光導波路と光ファイバ４１との間には
必ず塗布されていなければならないが、その他の部分
（例えば接合部５の全面）に塗布されていても差し支え
ない。このとき光導波路と光ファイバ４１との調心を行
い光導波路と光ファイバアレイ４に含まれた光ファイバ
４１との間で正確に信号の送受信が行えるように調整す
る。

【００２１】次に、図３に示すように、調心された導波
路ユニット１の端面とファイバユニット３の端面との接
合部５の両側面をそれぞれ３点づつ（１つの接合部５で
計６点）ＹＡＧレーザーでスポット溶接し、導波路ユニ
ット１とファイバユニット３とを仮固定する。

【００２２】なお、本実施例では仮固定のためのスポッ
ト溶接を行う場合にＹＡＧレーザーによる溶接を行って
いるが、これ以外の方法によりスポット溶接を行っても
よいことはいうまでもない。

【００２３】また、本実施例では仮固定点として６点を
選んだが、仮固定する箇所の数はこれに限られず導波路
ユニット１とファイバユニット３とを確実に固定できる
数であればいくつ固定してもよい。

【００２４】次に、樹脂が介在している導波路ユニット
１の端面とファイバユニット３の端面との接合部５に乾
燥した熱風をあてて熱を加えて樹脂を硬化させる。この
とき加えられる熱は温度８０℃を６０分である。ここ
で、接合部５は両側面で仮固定されているにすぎず、接
合部５には隙間が存在している。このため、熱を加えた
際に樹脂から発生したガスは外部に逃げて導波路ユニッ
ト１の端面とファイバユニット３の端面との間に残留す
ることがない。接合部５に熱を加える手段としては、上
述したように乾燥した熱風をあてるほか、ヒータ等を用
いて適当な温度で直接加熱してもよい。

【００２５】なお、樹脂を硬化させる手段としては本実
施例で用いたもののほか、脱酸素処理による方法もあ
る。すなわち、真空引き等を行って製造容器内から酸素
を除去することで樹脂を硬化させるものや、窒素やアル
ゴン等で酸素を置換して製造容器内から酸素を除去する
ことで樹脂を硬化させるものである。

【００２６】次に、樹脂が完全に硬化した後、図４に示
すように、接合部５を気密封止するためにＹＡＧレーザ
ーでシーム溶接を行い光導波路モジュールを形成する。
このシーム溶接とは、接合部５の周囲に沿って溶接位置
を少しずつ前進させながら順次溶接することである。

【００２７】以上のように、本発明の第１実施例によれ
ばシーム溶接による気密封止を行う前に、樹脂を硬化さ
せ樹脂を加熱したときに発生するガスは外部に逃げてし
まうので、導波路ユニット１の端面とファイバユニット
３の端面との間に残留することがない。この結果、第１
実施例に係る製造方法によれば、性能の低下がなく、し
かも長期間にわたり一定の信頼性を有する光導波路モジ
ュールを提供することができる。

【００２８】次に、図５乃至図７にしたがって本発明の
第２実施例に係る光導波路モジュールの製造方法につい
て説明する。

【００２９】導波路ユニット１及びファイバユニット３
を製造する工程については第２実施例に関しても第１実
施例と共通するので、この工程に関する説明を省略す
る。

【００３０】まず、図５に示すように、接続しようとす
る導波路ユニット１とファイバユニット３とをシリコン
オイル６の入ったオイル槽７に浸漬させる。このシリコ
ンオイル６は導波路ユニット１とファイバユニット３と
を接続した際の光導波路と光ファイバ４１との間での屈
折率を整合させるマッチングオイルの役割をはたすもの
である。なお、導波路ユニット１とファイバユニット３
とは図示しない保持手段によってオイル槽７内に保持さ
れている。また、導波路ユニット１およびファイバユニ
ット３のそれぞれの端面に予めシリコンオイル６を均一
に塗布しておくと、さらに斑のないシリコンオイル６の
封入が可能となる。

【００３１】次に、図６に示すように、導波路ユニット
１とファイバユニット３とをシリコンオイル６に浸漬さ
せた状態で光導波路と光ファイバ４１との間の調心作業
を行う。この調心作業は、一方の光ファイバ４１から光
を入射させ、途中で光導波路を通過し他方の光ファイバ
４１から出射した光を観測しながら行う。なお、このと
き光導波路と光ファイバ４１との調心を行い光導波路と
光ファイバアレイ４に含まれた光ファイバ４１との間で
正確に信号の送受信が行えるように調整することはいう
までもない。

【００３２】次に、図７に示すように、調心作業を行っ
た後、導波路ユニット１とファイバユニット３とをシリ
コンオイル６に浸漬させた状態で、調心された導波路ユ
ニット１の端面とファイバユニット３の端面との接合部
５を気密封止するためにＹＡＧレーザー光を照射してシ
ーム溶接を行い光導波路モジュールを形成する。

【００３３】このようにシリコンオイル６内で接合部５
のシーム溶接を行えば、導波路ユニット１の端面とファ
イバユニット３の端面との間にシリコンオイル６を充填
させた状態で気密封止するので、シリコンオイル６の流
動が起こらず、長期間にわたり一定の信頼性を有する光
導波路モジュールが提供される。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、スポット溶接による仮固定では接合部の周囲には
隙間が生じており、この状態で樹脂を硬化させるので、
樹脂硬化手段として加熱手段を用いた場合であっても、
このとき発生するガスは接合部内に止まることなく外部
に除去される。また、接合部の周囲には広い範囲で隙間
が存在することから樹脂硬化手段として熱を加える方法
以外に、脱酸素処理による方法を用いることもできる。

【００３５】さらに、本発明によれば接合部内でマッチ
ングオイルの流動が生じることがない。

【００３６】このため、本発明による光導波路モジュー
ルの製造方法によれば、長期間にわたり一定の信頼性を
有する光導波路モジュールを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る導波路ユニットを示した
斜視図である。

【図２】本発明の実施例に係るファイバユニットを示し
た斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る導波路ユニットとフ
ァイバユニットとを仮固定した状態を説明した斜視図で
ある。

【図４】本発明の第１実施例に係る導波路ユニットとフ
ァイバユニットとをシーム溶接した状態を説明した斜視
図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る導波路ユニットとフ
ァイバユニットとをシリコンオイルの入ったオイル槽に
浸漬させる状態を示した説明図である。

【図６】本発明の第２実施例に係る導波路ユニットとフ
ァイバユニットとの調心作業を示した説明図である。

【図７】本発明の第２実施例に係る導波路ユニットとフ
ァイバユニットとをシーム溶接した状態を示した説明図
である。

【符号の説明】

１…導波路ユニット、２…光導波路基板、３…ファイバ
ユニット、４…光ファイバアレイ、５…接合部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の光ファイバを支持部材に整列固
   定させることにより構成された光ファイバアレイを含む
   ファイバユニットの端面と、基板に複数の光導波路を形
   成することにより構成された光導波路基板を含む導波路
   ユニットの端面との間に樹脂を挟み、前記光ファイバと
   前記光導波路との間の調心を行う第１のステップと、 前記ファイバユニットと前記導波路ユニットとの接合部
   の周囲の複数箇所をスポット溶接する第２のステップ
   と、 前記樹脂を硬化させる第３のステップと、 前記ファイバユニットと前記導波路ユニットとの接合部
   の周囲をシーム溶接して前記接合部を気密封止する第４
   のステップとを備えることを特徴とする光導波路モジュ
   ールの製造方法。
2. 【請求項２】 前記第３のステップは、加熱により樹脂
   を硬化させるステップであるを特徴とする請求項１に記
   載の光導波路モジュールの製造方法。
3. 【請求項３】 前記第３のステップは、前記ファイバユ
   ニットと前記導波路ユニットとの接合部の周囲の雰囲気
   から酸素を取り除くことによって樹脂を硬化させるステ
   ップであるを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジ
   ュールの製造方法。
4. 【請求項４】 複数本の光ファイバを支持部材に整列固
   定させることにより構成された光ファイバアレイを含む
   ファイバユニットと、基板に複数の光導波路を形成する
   ことにより構成された光導波路基板を含む導波路ユニッ
   トとがマッチングオイルに浸し漬けるとともに前記光フ
   ァイバと前記光導波路との間の調心を行う第１のステッ
   プと、 前記ファイバユニットと前記導波路ユニットとの接合部
   をシーム溶接する第２のステップとを備えることを特徴
   とする光導波路モジュールの製造方法。