KR0139133B1 - 광파이버와 광도파로의 결합구조 - Google Patents

광파이버와 광도파로의 결합구조

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KR0139133B1
KR0139133B1 KR1019940016928A KR19940016928A KR0139133B1 KR 0139133 B1 KR0139133 B1 KR 0139133B1 KR 1019940016928 A KR1019940016928 A KR 1019940016928A KR 19940016928 A KR19940016928 A KR 19940016928A KR 0139133 B1 KR0139133 B1 KR 0139133B1
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coupling structure
adhesive
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신저 이시카와
히로시 스가누마
다이 유이
시게루 세무라
마사히데 사이토
시게루 히라이
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쿠라우찌 노리타카
스미도모덴기오고교오 가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은 단시간내에 프로세스에 의해 합리적으로 제조하는 것이 가능하고, 다심의 광파이버와 광도파로를 양호하게 정렬할 수 있고, 또한 장시간에 걸쳐서 광전송손실이 적고, 온도변화 등에 대한 내환경성에도 뛰어난 광파이버와 광도파로의 결합구조를 제공하는 것을 목적으로 하며, 그 구성에 있어서 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)를 단부면끼리 서로 맞대서 정렬하는 동시에, 단부면 사이에 접착제(4)를 개재해서 경화시키고 있다. 접착제(4)는 광경화형이다. 광파이버배열커넥터(1)는 접착제(4)를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시키지 않는 재료제의 파이버배열기판(12)과, 파이버고정부재(11)에 의해서 사이에 끼워지도록 내부에 테이프형상 광파이버(2)로부터 도출한 복수의 광파이버를 고정하고 있다. 도파로디바이스(3)는, 도파로기판(32), 광도파로층(33) 및 도파로피복부재(32)를 순차적으로 적층해서 광도파로를 유지하고 있다. 여기서 단부면끼리 서로 대향하는 영역에 있어서의 적어도 일부이고, 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)의 적어도 한쪽의 단부면 근처가 접착제(4)를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

광파이버와 광도파로의 결합구조
제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 광파이버와 광도파로의 결합구조의 전체구성을 표시한 사시도
제2도는 제1도에 도시된 광파이버와 광도파로의 결합구조의 주요부의 분해구성을 표시한 사시도
제3도(a)는 제1도에 도시된 광파이버와 광도파로의 결합단부면의 근처에 있어서의 세로방향구조를 표시한 단면도
제3도(b)는 제3도(a)의 결합단부면의 가로방향구조를 표시한 단면도
제4도(a), 제4도(b)는 제1도의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 배열기판과 도파로기판의 각 단부면을 접착시킨 변형예의 세로방향구조를 표시한 단면도
제5도(a) 내지 제5도(c)는 제1도의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 고정부재와 도파로기판의 각 단부면을 접착시킨 변형예의 세로방향구조를 표시한 단면도
제6도(a) 내지 제6도(g)는 제1도의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 배열기판과 도파로기판의 각 단부면과, 고정부재와 피복부재의 각 단부면을 각각 접착시킨 변형예의 세로방향구조를 표시한 단면도
제7도(a) 내지 제7도(g)는 제1도의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 배열기판과 피복부재의 각 단부면과, 고정부재와 도파로기판의 각 단부면을 각각 접착시킨 변형예의 세로방향구조를 표시한 단면도
제8도(a)는 제1도의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 배열기판과 도파로기판의 각 단부면을 접착시킨 변형예의 결합단부면 근처의 세로방향구조를 표시한 단면도
제8도(b)는 제8도(a)의 고정부재를 평판형상으로 한 결합구조에 있어서의 결합단부면의 가로방향구조를 표시한 단면도
제8도(c)는 제8도(a)의 고정부재의 단부면을 「ㄷ」자 형상으로 한 결합구조에 있어서의 결합단부면의 가로방향구조를 표시한 단면도
제9도는 제8도(c)에 도시된 주요부의 분해구성을 표시한 사시도
제10도(a) 내지 제10도(c)는 제1도의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 고정부재와 배열기판의 각 형상을 여러가지로 설정한 변형예의 결합단부면의 가로방향구조를 표시한 단면도
제11도는 각종의 광투과성재료에 있어서 입사광의 파장과 광투과율의 관계를 표시한 그래프
제12도는 광파이버배열 커넥터에 있어서 광파이버의 주위에 수지 등을 몰드성형하는 공정을 표시한 단면도
제13도는 단일모드파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 정렬어긋남량과 광전송손실의 관계를 표시한 그래프
제14도는 본 발명의 실시예 1에 의한 광파이버와 광도파로의 결합구조의 결합단부면의 가로방향구조를 표시한 단면도
제15도는 광파이버와 광도파로의 결합구조에 대해서 히트사이클시험(heat cycle test)을 행하는 측정계의 구성을 표시한 개략적인 배치도
제16도는 실시예 1의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 8개의 광파이버로부터 임의로 선택된 2개의 파이버부착광도파로에 대해서 광전송손실의 시간적 변동을 표시한 그래프
제17도는 비교예 1의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 8개의 광파이버로부터 임의로 선택된 2개의 파이버부착광도파로에 대해서 광전송손실의 시간적 변동을 표시한 그래프
제18도(a)는 본 발명의 실시예 3에 의한 광파이버와 광도파로의 결합구조의 전체구성을 표시한 상면도
제18도(b)는 제18도(a)의 결합구조의 측면도
제18도(c)는 제8도(a)의 결합구조의 하면도
제19도는 제18도의 도파로기판에 있어서의 가로방향구조를 표시한 단면도
제20도(a) 내지 제20도(c)는 제18도의 도파로기판에 있어서의 광도파로층의 구성을 표시한 평면도
제21도는 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 정렬어긋남량과 광전송손실의 이론적 관계를 표시한 그래프
제22도는 실시예 3의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 대해서 행한 히트 사이클시험에 있어서 설정온도의 시간적 변화를 표시한 그래프
제23도는 본 발명의 실시예 4에 의한 광파이버와 광도파로의 결합구조의 전체구성을 표시한 사시도
제23도는 제23도에 도시된 광파이버와 광도파로의 결합방법에 있어서 접착제의 광경화후와 열경화후의 광전송손실의 변동을 표시한 도표
제25도는 종래의 광파이버와 광도파로의 결합구조로서 용접에 의해서 결합된 결합구조의 주요부에 있어서의 세로방향구조를 표시한 단면도
제26도는 종래의 광파이버와 광도파로의 결합구조로서, 광경화형 접착제를 사용해서 결합된 결합구조의 주요부에 있어서의 세로방향구조를 표시한 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1:광파이버배열커넥터2:테이프형상 광파이버
3:도파로디바이스4:접착제
11:파이버고정부재12:파이버배열기판
13:배열홈21,73,74:광파이버
31:도파로기판32:도파로피복부재
33:광도파로층34:광도파로
35:버퍼층36:보호층
41,42:금속부재51:유리제부재
60:수지61,62:형틀
70:항온조71:광도파로모듈
72:LED75:광파워미터
76:PC
본 발명은, 광통신시스템에서 광도파회로를 가진 광도파로모듈로서 사용되는 광파이버와 광도파로의 결합구조에 관한 것이다.
광통신의 분야에 있어서는 광파이버로부터의 신호를 광도파로에 의해서 처리하는 것 등의 목적으로부터, 광파이버와 광도파로를 광학적으로 결합한 결합구조를 필요로 하는 경우가 있고, 예를 들면 제25도에 표시한 바와 같은 것이 알려져 있다.
제25도는, 종래의 광파이버와 광도파로의 결합구조로서 용접에 의해서 결합된 결합구조의 주요부에 있어서의 세로방향구조를 표시한 단면도이다. 이 결합구조는, 테이프형상 광파이버(2)로부터 도출된 다심의 광파이버를 배열한 광파이버배열커넥터(1)와, 다심의 광도파로를 포함하는 광도파로층(33)을 형성한 도파로기판(31)을, 각각 다른 금속부재(41),(42)에 고정하고, 쌍방을 단부면끼리 맞대고, 광파이버와 광도파로를 정렬한 후, 금속부재(41),(42) 상호를 YAG 레이저 등에 의해서 용접한 것이다.
그러나, 상기의 결합구조에서는, 용접시에 금속부재가 변형함으로써, 광파이버와 광도파로가 정렬어긋남을 발생해서, 결합구조의 광전송손실이 증가한다는 문제가 있다. 또, 광파이버와 광도파로커넥터와 도파로기판에 대해서 금속부재(41),(42)를 금속하우징으로서 사용하므로, 제조코스트가 매우 고가가 된다는 문제가 있다. 그래서 이와 같은 문제점을 해결한 광파이버와 광도파로의 결합구조가 요망되고, 제26도에 표시한 바와 같은 것이 알려져 있다.
제26도는, 종래의 광파이버와 광도파로의 결합구조로서 광경화형 접착제를 사용해서 결합된 결합구조의 주요부에 있어서의 세로방향구조를 표시한 단면도이다. 이 결합구조는, 테이프형상 광파이버(2)로부터 도출한 다심의 광파이버를 유리제의 광파이버배열커넥터(1)의 V홈 등에 고정해서 배열하는 한편, 다심의 광도파로를 포함하는 광도파로층(33)를 형성한 도파로기판(31)을 유리제의 부재(51)에 장착하고, 광파이버와 광도파로를 정렬하는 동시에, 이들의 결합해야 할 단부면 사이에 광경화형 접착제(4)를 주입하고, 광을 주위로부터 조사해서 경화시킨 것이다. 여기서, 광경화형 접착제(4)를 충분히 경화시키기 위하여, 광파이버배열커넥터(1)는 상기와 같이 접착제(4)(예를 들면 자외선경화수지)를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 높은 비율로 투과하는 유리재로(예를 들면 석영유리)로 형성되어 있다.
또한, 제25도 및 제26도에서는, 도파로기판의 일단부에 접속된 광파이버배열커넥터가 표시되어 있으나, 도파로기판의 양단부, 즉 입력부 및 출력부에 각각 접속된 광파이버배열커넥터의 한쪽을 생략해서 표시하고 있는 것이다.
여기서, 광경화형 접착제를 사용해서 광파이버배열커넥터와 도파로기판을 접착시키는 광파이버와 광도파로의 결합구조에 관한 선행기술에 대해서는, 문헌 'IEEE Photonics Technology, Letters, vol. 4, no. 8, pp.906∼908, Aug, 1992' 등에 상세하게 기재되어 있다. 기계적으로 광파이버배열커넥터와 도파로기판을 고정시키는 광파이버와 광도파로의 결합구조에 관한 선행기술에 대해서는 문헌 「세라믹스 29, No. 4, pp. 319∼321, 1994」 등에 상세하게 기재되어 있다.
또, 도파로기판을 가공해서 광파이버를 직접 끼워맞춤시키는 광파이버와 광도파로의 결합구조에 관한 선행기술에 대해서는, 공보 「일본국 특개소 63-279206호」(프랑스, No.8703385, 1987년 3월 12일), 공보 「일본국 특개평 1-186905호」(프랑스. No. 8716398, 1987년 11월 26일) 및 공보 「일본국 특개평 4-507153호」(프랑스 No. 9002575, 1990년 3월 1일) 등에 상세하게 기재되어 있다.
또, 도파로기판과 광파이버배열커넥터를 각각 내장하는 석영유리제의 하우징 끼리를 가열용착시키는 광파이버와 광도파로의 결합구조에 관한 선행기술에 대해서는, 공보 「일본국 특개평 2-253206호」 등에 상세하게 기재되어 있다. 도파로기판에 광파이버를 직접적으로 접착시키는 광파이버와 광도파로의 결합구조에 관한 선행기술에 대해서는, 공보 「일본국 특개평 5-173039호」(아메리카중합국, No. 518535, 1993년 2월 9일) 등에 상세하게 기재되어 있다.
그러나, 광경화형 접착제를 사용해서 결합한 종래예에서는, 광파이버배열커넥터를 구성하는 파이버배열기판은, 접착제를 경화할 수 있는 파장의 광을 높은 비율로 투과하는 석영유리와 같은 광투과성재료로 형성될 필요가 있다. 즉, 일반적으로는 파이버배열기판에는 가공용이성으로부터 실리콘기판을 사용하나, 이와 같이 하면 접착제를 경화시키는 파장의 광이 높은 비율로는 단부면 사이에 도달하지 않고, 접착강도의 확보에 있어서 가장 중요한 단부면 사이의 대부분의 영역에서 접착제가 액상상태로 그대로 잔존하기 때문이다. 이 때문에, 종래예에서는 석영유리판 등이 파이버배열기판에 사용되고 있으나, 이것으로는 가공의 곤란성이라는 새로운 문제점을 초래한다. 즉, 정렬정밀도를 높이기 위해서는, 이 배열기판에 정밀연삭가공을 실시하고, 광파이버배열을 위한 배열홈을 높은 정밀도로 형성하지 않으면 안되나, 이것은 석영유리 등의 기존의 광투과성재료로는 용이하지 않다. 따라서, 배열기판에 석영유리판 등을 사용함에 따라서, 배열홈의 형성작업이 매우 번거러워서 결합구조의 제조시간이 길어질 뿐만아니라, 높은 위치정밀도로 광파이버를 배열하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
즉, 광경화형 접착제에 의해서 광파이버배열커넥터와 광도파로디바이스를 결합할때에, 배열기판에 있어서의 광파이버배열홈의 가공용이성을 고려해서 배열기판의 재료를 선정하면, 광투과가 불충분하게 되어서 상기 접착제가 특히 단부면 사이에서 충분히 경화하지 않고, 접착제의 경화전에 미리 정렬해두어도, 시간의 경과나 온도변화에 의해서 정렬어긋남이 크게되어, 광전송손실의 증가나 내환경성의 저하를 초래한다. 다른 한편, 광투과성을 고려해서 배열기판의 재료를 선정하면, 광파이버배열홈의 가공곤란성에 의해 광파이버배열의 위치정밀도가 저하하고, 접착제경화의 전공정에서 다심의 광파이버와 광도파로의 전부를 양호하게 정렬시키는 것이 곤란하게 되어, 광디바이스로서의 기본특성의 저하를 초래한다. 이와 같이, 광경화형 접착제를 사용한 광결합구조의 종래예에서는, 제조단계에서 광파이버와 광도파로를 양호하게 정렬한다는 요청과, 제조된 광결합구조의 신뢰성을 경시적으로 유지한다는 요청의 사이에서 말하자면 트레이드오프의 관계가 발생하고 있었던 것이다.
그래서, 광경화형 접착제가 아니고 열경화성접착제를 사용함으로써, 파이버배열기판으로서 실리콘기판을 채용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 접착제의 열경화에 요하는 시간이 통상 30분 이상이나 필요하게 되고, 생산성이 나쁘다는 문제점이 있다. 또한, 광파이버와 광도파로에 대한 정렬용 스테이지가 가열되어서 변형하므로 정렬완료한 코어가 접착제의 경화시에 위치어긋남을 발생시킨다는 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제에 비추어 이루어진 것으로서, 단시간내에 합리적인 프로세스에 의해 제조하는 것이 가능하고, 다심의 광파이버와 광도파로를 양호하게 정렬할 수 있고, 또한 장시간에 걸쳐서 광전송손실이 적고, 온도변화 등에 대한 내환경성에도 뛰어난 광파이버와 광도파로의 결합구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 광파이버와 광도파로의 결합구조는, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 제1부재와 제2부재에 의해서 사이에 끼우도록해서 내부에 광파이버를 고정한 광파이버배열커넥터와, 표면에 광도파로가 형성된 도파로기판을 가진 도파로디바이스를, 단부면끼리 맞대서 정렬하는 동시에, 단부면 사이에 접착제를 개재해서 경화시킨 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서, 접착제는 광경화형이고, 제1부재는 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시키지 않는 재료제이고, 광파이버배열커넥터와 도파로디바이스의 단부면이 서로 대향하는 영역의 적어도 일부이고, 광파이버배열커넥터와 도파로디바이스의 적어도 한쪽의 단부면근처가, 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 도파로기판의 단부면은 접착제를 개재해서 파이버고정부재의 단부면과 대향하고, 도파로기판의 적어도 단부면 근처의 적어도 일부는 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.
또, 도파로디바이스는, 도파로기판과, 이 광도파로형성면을 피복하는 도파로피복재료를 가지고 있는 것을 특징으로 해도 된다. 이 경우, 도파로피복부재의 단부면은 접착제를 개재해서 파이버고정부재의 단부면과 대향하고, 도파로피복부재의 적어도 단부면 근처의 적어도 일부는 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 특히 광투과성재료는, 광파이버배열커넥터의 단부면과 대향한 도파로피복부재의 단부면의 일부로서 1.0mm2이상의 단면적을 가지고 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또, 제1부재는, 평면에 상기 광파이버의 배열홈이 형성된 파이버배열기판인 것을 특징으로 해도 된다. 이 경우, 파이버배열기판은 실리콘제이고, 배열홈은 기계가공 또는 이방성에칭가공에 의한 홈인 것이 바람직하다. 파이버배열기판은 세라믹제이고, 배열홈은 세라믹재의 소결시에 성형된 홈인 것이 바람직하다. 파이버배열기판은 플라스틱제이고, 배열홈은 플라스틱재의 몰드시에 성형된 홈인 것이 바람직하다. 특히 플라스틱재는 필러를 함유하는 페놀수지인 것이 바람직하다. 파이버배열기판은 1×105미만의 열팽창계수를 가진 세라믹 또는 플라스틱인 것이 바라미ㅈ갛다. 배열홈은 V자형상의 단면을 가지고 형성되어 있는 것이 바람직하다. 제2부재는 파이버배열기판에 맞붙여져 광파이버를 배열홈에 고정하는 파이버고정부재인 것이 바람직하다. 특히 파이버고정부재의 단부면은 접착제를 개재해서 도파로디바이스의 단부면과 대향하고, 파이버고정부재의 적어도 단부면 근처의 적어도 일부는 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또, 제1부재와 제2부재는, 플라스틱재의 몰드성형에 의해서 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.
또, 광투과성재료는 SiO2를 주성분으로 하는 유리인 것을 특징으로 해도 된다. 이 경우, 광투과성재료는 실리콘의 열팽창계수와 ±20% 이내에서 일치한 열팽창계수를 가진 유리인 것이 바람직하다. 광투과성재료는 450nm 이하의 파장에서 광의 흡수단부를 가지는 수지인 것을 특징으로 해도 된다. 광투과성재료는 1×105미만의 열팽창계수를 가진 유리 또는 수지인 것을 특징으로 해도 된다.
또, 접착제는, 광경화개시제에 추가해서 열경화개시제를 함유하는 광열경화형인 것을 특징으로 해도 된다. 이 경우, 접착제는 광파이버배열커넥터의 단부면과 도파로디바이스의 단부면의 사이에 개재해서 도포되고, 광조사에 의해서 광경화된 후에 가열에 의해서 열경화되는 것이 바람직하다.
또, 도파로디바이스의 한쪽의 단부면은 광입력부로서 제1광파이버배열커넥터의 단부면과 대향하고, 도파로디바이스의 다른쪽의 단부면은 광출력부로서 제2광파이버배열커넥터의 단부면과 대향하고 있는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서는, 광파이버배열커넥터는 광파이버를 내부에 고정하는 제1부재 및 제2부재로 구성되어 있다. 여기서, 제1부재는 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시키지 않는 재료로 형성되어 있다. 이에 의해, 제1부재는 석영유리와 같은 광투과성재료가 아니고, 예를 들면 실리콘 등으로 형성되기 때문에 용이하게 가공되므로, 광파이버의 배열홈을 단시간 또한 간단한 프로세스에서 제1부재에 높은 위치정밀도로 형성할 수 있다. 그 때문에 다심의 광파이버와 다심의 광도파로가 높은 정밀도로 정렬될 수 있으므로, 결합단부면에서의 광전송손실이 적은 결합구조가 된다.
한편, 단부면끼리가 서로 대향하는 영역에 있어서의 일부에서는, 광파이버배열커넥터와 도파로디바이스의 적어도 한쪽의 단부면 근처가 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료로 형성되어 있다. 이에 의해, 광투과성재료로 이루어진 광투과부를 개재해서 광조사를 행함으로써, 단부면 사이 특히 광파이버와 광도파로의 결합단부면 근처에 개재된 광경화형 접착제가 형성하는 얇은 막은, 넓은 면적에 걸쳐서 용이하게 또한 확실하게 경화할 수 있다. 그 때문에, 광파이버와 광도파로를 접착제의 경화전에 정렬해두면, 이 정렬상태를 그후에도 안정적으로 유지할 수 있다.
따라서, 광파이버를 고정하는 배열홈의 가공정밀도가 높고 또한 접착제의 경화성이 양호하므로서, 장시간에 걸쳐서 광전송손실이 적고, 내환경성에도 뛰어난 결합구조를 실현할 수 있다.
또한, 먼저 도파로디바이스의 광도파로와 광파이버배열커넥터의 광파이버를 정렬하고, 이어서, 도파로디바이스의 단부면에 광파이버배열커넥터의 단부면을 광열경화형 접착제에 의해서 중합접착한다. 이렇게해서 중합접착이 종료하면, 접착제가 도포된 접착면의 둘레가장자리부에 광을 소정의 강도로 소정의 시간 조사해서 광경호시키고, 그후, 광모듈을 소정의 온도로 소정의 시간동안 가열해서 열경화시키고, 접착제를 실질적으로 또한 최종적으로 경화하여 고정시키면, 광도파로와 광파이버를 양호하게 실장하여 고정할 수 있다.
또, 도파로디바이스가 도파로기판상의 광도파로형성면을 피복하는 도파로피복부재를 가진 경우, 광투과성재료로 이루어진 도파로피복부재가 1.0mm2이상의 단면적을 가지고 광파이버배열커넥터와 도파로디바이스의 접속영역의 일부에 미리 부설되면, 이 도파로피복부재가 광경화시에 완전히 고정되어 있지 않은 접착면의 일부를 고정한다.
그 때문에 열경화반응시의 손실변동이 억제된다.
이하, 본 발명에 관한 실시예의 구성 및 작용에 대해서, 제1도 내지 제24도를 참조해서 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서는 동일요소에는 동일 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다. 또, 도면의 치수비율은 설명의 것과 반드시 일치하지 않는다.
제1도는 본 발명의 실시예에 의한 광파이버와 광도파로의 결합구조의 전체구성을 표시한 사시도이다. 제2도는 제1도의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서의 주요부의 분해구성을 표시한 사시도이다. 이 광파이버와 광도파로의 결합구조에서는 제1도에 표시한 바와 같이, 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)가 단부면끼리 서로 맞대서 자외선경화형 수지접착제(4)에 의해서 고정되어 있다.
광파이버배열커넥터(1)는 제2도에 표시한 바와 같이, 대략 「ㄷ」자형의 단면을 가진 오목부가 형성된 석영유리제의 고정판(11)과, 이 오목부에 끼워맞춤하는 사이즈로 정형된 실리콘제의 배열기판(12)을 가지고 구성되어 있다. 배열기판(12)의 하면에는, V자형상의 단면을 가진 5개의 배열홈(131)∼(135)이 서로 평행하게 등간격으로 형성되어 있다. 이들의 배열홈(131)∼(135)에는, 수지에 의해서 일괄피복한 테이프형상 광파이버(2)로부터 도출된 5개의 광파이버(211)∼(215)가 각각 매설되어 있다. 배열기판(12)이 고정판(11)의 오목부에 끼워넣어 고정됨으로써, 5개의 광파이버(211)∼(215)는 정렬배치해서 유지되고 있다.
도파로디바이스(3)는, 실리콘제의 도파로기판(31)과, 이 상부에 형성된 광투과성 도파로피복부재(32)를 가지고 구성되어 있다. 도파로기판(31)의 상면, 즉 도파로피복부재(32)(단, 후술하는 바와 같이, 이 도파로피복부재(32)는 본 발명에 필수적인요소는 아니다)와 접하는 도파로기판(31)의 표면에는 이 도파로기판(31)과 일체적으로 얇은 광도파로층(33)이 형성되어 있다. 그리고, 광도파로층(33)의 내부에는, 5개의 광도파로(341)∼(345)가 형성되고, 코어로서 기능하고 있다.
또한, 광도파로층(33)에 대해서는, 일반적으로는 실리콘기판(도파로기판(31))위에 화염퇴적법(flame deposition method)에 의해서 SiO2유리층(클래드층)을 형성하고, 이어서, 도펀트를 함유한 고굴절률의 SiO2층을 퇴적해서 에칭함으로써 코어(광도파로(341)∼(345))를 형성하고, 또 상부클래드로서의 SiO2층을 퇴적해서 형성된다. 따라서, 광도파로(341)∼(345)의 배열피치는 고정밀도로 설정할 수 있고, 이것은 광파이버배열커넥터(1)에 있어서의 광파이버(211)∼(215)의 배열피치와 일치하고 있다.
이와 같은 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)의 단부면끼리를 맞대서 수지접착제(4)에 의해서 고정한 광파이버와 광도파로의 결합구조에서는, 실리콘제의 배열기판(12)의 단부면은 광투과성의 도파로피복부재(32)의 단부면에 대향하고, 실리콘제의 도파로기판(31)의 단부면은 석영유리제의 고정판(11)과 대향하고 있다. 또한, 수지접착제(4)의 일부는, 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)의 단부면 바깥 가장자리부에 부풀어 올라서 존재할뿐만 아니라, 이들 단부면 사이에도 얇은 막으로서 개재하고 있다.
여기서, 본 실시예의 제1특징은, 배열기판(12)이 실리콘웨이퍼를 가공해서 성형되어 있는 점이다. 실리콘은 정밀연삭가공이 용이하기 때문에, 배열홈(131)∼(135)에 대해서는 다이아몬드블레이드 등을 사용함으로써, 높은 위치정밀도로 형성할 수 있다. 또, 반도체프로세스에 있어서의 이방성에칭기술을 응용하여도 배열홈(131)∼(135)을 정확한 V자형상으로 높은 위치정밀도로 형성할 수 있다.
본 발명의 제2특징은, 배열홈(131)∼(135)위에 고정하는 고정판(11)과, 도파로디바이스(3)의 상부에 배치되는 도파로피복부재(32)가, 모두 광투과성의 재료(예를 들면 석영유리, 자외선투과성 수지)로 형성되고, 또한 실리콘제이고 자외선 및 가시광을 투과하지 않는 배열기판(12)과 도파로기판(31)이, 각각 자외선 및 가시광투과성의 고정판(11)과 도파로피복부재(32)에 대향하고 있는 점이다. 이 때문에, 수지접착제(4)를 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)의 단부면 사이에 개재시키고, 광투과성(수지접착제(4)를 경화시킬 수 있는 파장의 광의 투과성)의 고정판(11) 및 도파로피복부재(32)를 통해서 광조사하면, 노출된 수지접착제(4)뿐만 아니라 단부면 사이의 얇은 수지접착제(4)의 막까지 경화가 진행되고, 강고하게 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)가 고정된다.
따라서, 상기의 2개의 특징이 어울려서 본 실시예에 의하면 하기와 같이 각별한 효과를 얻을 수 있다.
첫째로, 배열기판(12)이 실리콘제이기 때문에 배열홈(131)∼(135)은 형상 및 위치의 모두 고정밀도로 가공할 수 있으므로, 고정판(11)에 의해서 고정하는 것만으로 광파비어(211)∼(215)를 고정밀도로 배열할 수 있다. 이 때문에, 수지접착제(4)를 경화시키는 공정전의 공정에서 광파이버(211)∼(215)와 광도파로(341)∼(345)의 정렬을 용이하게 고정밀도로 할 수 있다.
두번째로, 단부면 사이에 있어서도 수지접착제(4)를 양호하게 경화할 수 있으므로, 정렬상태를 안정하게 유지할 수 있다. 즉, 사용중의 기계적 충격이나 온도변화에 의한 스트레스가 있어도, 정렬어긋남을 발생하지 않으므로 광전송특성을 장기에 걸쳐서 유지할 수 있다.
제3도(a)는, 제1도의 광파이버와 광도파로의 결합단부면의 근처에 있어서의 세로방향구조를 표시한 단면도이다. 제3도(b)는 제3도(a)의 결합단부면에 있어서의 가로방향구조를 표시한 단면도이다. 제3도(a)에 표시한 바와 같이, 대향하는 단부면을 구성하는 한쪽의 요소가 광투과성이면, 이 부분의 수지접착제(4)는 경화한다. 그 때문에, 제3도(b)에 해칭으로 표시한 바와 같이, 경화한 접착제의 영역은 넓은 범위가 된다.
본 발명에 대해서는, 상기 실시예 이외에도 여러가지 변형이 가능하다. 이하, 이것을 제4도 내지 제7도의 종단면도에 의해 설명한다.
제4도(a),(b)는 배열기판과 도파로기판의 각 단부면을 접착시킨 변형예의 세로방향구조를 표시한 단면도이다. 제도(a) 내지 제5도(c)는, 고정부와 도파로기판의 각 단부면을 접착시킨 변형예의 세로방향구조를 표시한 단면도이다. 제6도(a) 내지 제6도(g)는, 배열기판과 도파로기판의 각 단부면, 고정부재와 피복부재의 각 단부면을 각각 접착시킨 변형예의 세로방향구조를 표시한 단면도이다. 제7도(a) 내지 제7도(g)는 배열기판과 피복부재의 각 단부면, 고정부재와 도파로기판의 각 단부면을 각각 접착시킨 변형예의 세로방향구조를 표시한 단면도이다.
먼저, 도면중의 표현법에 대해서 설명하면, 실리콘제의 파이버배열기판에 대해서는, 크로스해칭에 의해서 모두 도면중의 왼쪽아래에 도시하고, 광파이버는 그 상면의 배열홈에 매설되는 것으로 되어 있다. 그리고, 파이버고정부재는 광파이버배열기판의 상면에 세트되는 것으로 하고, 광파이버와 광도파로의 광도파로가 정렬되도록 그려져 있다.
또한, 흰색으로 표시한 것은 광투과성재료(광경화형 접착제를 경화시킬 수 있는 광의 투과성을 가진 재료, 예를 들면 석영유리)인 것을 의미하고, 해칭으로 표시한 것은 광투과성을 가지지 않은 재료(예를 들면, 실리콘)인 것을 의미하고, 검게 도포한 접착제는 광경화한 것을 의미하고, 해칭을 한 접착제는 액상인 것을 의미한다.
도파로기판이 광투과성을 가지고 있을때는, 적어도 그 단부면에서 접착제가 경화하므로, 양호한 결합을 할 수 있다(제4도(a),(b), 제5도(a),(b), 제6도(a),(c),(e),(g), 제7도(a),(c),(e),(g)참조). 또 도파로피복부재가 광투과성을 가질때도 사정은 마찬가지이다(제6도(a),(b),(e),(f), 제7도(a),(b),(e),(f)참조). 이에 대하여, 파이버고정부재만이 투명할 경우에는, 그 단부면이 도파로기판 또는 도파로피복부재의 단부면과 대향하는 경우만 결합을 양호하게 할 수 있다(제5도(c), 제6도(d), 제7도(d) 등을 참조).
또한, 도파로피복부재만이 광투과성일때에는, 광파이버배열커넥터와 도파로디바이스의 사이의 결합강도의 관점에서, 도파로피복부재의 광파이버배열커넥터와 대향하는 단부면의 면적이, 도파로기판의 광파이버배열커넥터와 대향하는 단부면의 면적의 대략 1/3 이상인 것이 바람직하다(제6도(f), 제7도(f) 등을 참조).
본 발명의 결합구조는, 광파이버배열커넥터와 도파로디바이스의 서로 대향하는 단부면 사이의 적어도 일부에 있어서, 막형상으로 개재된 접착제를 경화시킬 수 있는 구조에 관한 것이므로, 단부면의 형상이 변경되면, 당연히 배치관계도 다르게 된다. 즉 광투과성의 도파로피복부재를 가지지 않고, 파이버배열기판과 도파로기판이 모두 실리콘제이고 서로 대향하는 것(이와 같은 것은 제3도에는 표시되어 있지 않음)이어도, 광투과성 파이버고정판(고정부재)의 단부면형상 여하에 따라서는, 제8도 및 제9도에 표시한 바와 같이, 본 발명의 구성의 범위내가 된다.
제8도(a)는 배열기판과 도파로기판의 각 단부면을 접착시킨 변형예의 결합단부면의 근처의 세로방향구조를 표시한 단면도이다. 제8도(b)는 제8도(a)의 고정부재를 평판형상으로 한 결합구조에 있어서의 결합단부면의 가로방향구조를 표시한 단면도이다. 제8도(c)는 제8도(a)의 고정부재의 단부면을 「ㄷ」자형상으로 한 결합구조에 있어서의 결합단부면의 가로방향구조를 표시한 단면도이다. 제9도는 제8도(c)에 도시된 주요부의 분해 구성을 표시한 사시도이다.
여기서, 제8도(b)에 표시한 바와 같이, 유리제의 고정부재가 평판형상일때에는, 실리콘제 도파로기판과의 대향단부면을 거의 확보할 수 없고, 개재된 접착제는 조금밖에 경화되지 않는다. 그러나, 제8도(c) 및 제9도에 표시한 바와 같이, 유리제의 고정부재가 「ㄷ」자 형상의 단면을 가지고 있을 때에는 돌출부의 단부면 사이(도면중의 해칭영역)에서의 넓은 범위에서 개재된 접착제가 경화된다.
따라서, 광파이버배열커넥터 및도파로디바이스의 단부면형상에 대해서도 여러가지 변형이 존재하는 것이고, 이들 조합에 의해 본 발명의 결합구조가 실현된다.
제10도(a) 내지 제10도(c)는 고정부재와 배열기판의 각 형상을 여러가지로 설정한 변형예의 결합단부면의 가로방향구조를 표시한 단면도이다. 이와 같이, 광파이버배열커넥터의 단부면형상은 여러가지로 설정된다. 이 사정은 도파로디바이스에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 본 발명에 적용될 수 있는 접착제는 광경화형이면 되고, 상기한 자외선경화수지에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 가시광의 입사에 의해 경화하는 가시광경화수지도 적용될 수 있다. 열경화촉매가 미리 첨가된 광열경화형 접착제도 적용될 수 있다. 또, 광경화형 접착제로서는, 럭스트랙(Luxtrak)·시리즈(ICI사제. 영국)의 접착제가 바람직하다. 특히, 상품명 「LCR509A」의 접착제가 보다 바람직하다.
또, 본 발명에 적용될 수 있는 광투과성재료는, SiO2를 주성분으로 하는 석영유리에 한정된 것이 아니고, 상기와 같은 광경화형 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과할 수 있는 것이면 된다. 예를 들면, 450nm 이하의 파장에서 광의 흡수단부를 가지는 폴리카보네이트나 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 수지도 적용될 수 있다. 특히, 광투과성재료는, 1×105미만의 열팽창계수를 가진 유리 또는 수지인 것이 바람직하다. 또, 광투과성재료는 실리콘의 열팽창계수와 ±20% 이내에서 일치한 열팽창계수를 가진 유리인 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명의 결합구조는, 광투과성재료를 개재해서 광을 조사함으로써, 단부면 사이에 막형상으로 개재한 광경화형 접착제를 경화시킨 것이므로, 사용하는 접착제의 종류에 따라서 사용하는 광투과성재료를 선택하지 않으면 안된다.
제11도는, 각종 광투과성재료에 있어서 입사광의 파장과 광투과율의 관계를 표시한 그래프이다. 이 그래프로부터 명백한 바와 같이, 폴리카보네이트나 PMMA는 가시광경화수지의 경화에 적합하고, 석영유리는 자외선경화수지 및 가시광경화수지의 쌍방의 경화에 적합하다.
또, 본 발명에 적용될 수 있는 파이버배열기판은, 상기한 실리콘으로 형성된 것에 한정되는 것이 아니고, 상기한 배열홈의 가공용이성을 가진 재료로 형성되는 것이면 된다. 예를 들면 세라믹재는, 소결시에 배열홈을 성형함으로써 적용될 수 있다. 또, 플라스틱재로 몰드성형시에 배열홈을 성형함으로써 적용될 수 있다. 특히, 플라스틱재로서는, 필러를 함유하는 페놀수지나 MID(Molded Interconnection Device) 등에 성형된 액정폴리머 등이 바람직하다. 또, 파이버배열기판은 1×105미만의 열팽창계수를 가진 세라믹 또는 플라스틱으로 이루어진 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 적용될 수 있는, 광파이버배열커넥터는, 상기한 바와 같이 따로따로 분리해서 형성한 고정부재와 배열기판에 의해서 광파이버를 사이에 끼워서 구성된 것에 한정되는 것은 아니고, 광파이버의 주위에 수지 등을 몰드성형해서 구성되는 것이어도 된다.
제12도는 광파이버배열커넥터에 있어서의 광파비어의 주위에 수지 등을 몰드성형하는 공정을 표시한 단면도이다. 먼저, 테이프형상 광파이버(2)로부터 도출된 복수개의 광파이버를 서로 평행하게 등간격으로 배치한다. 계속해서, 이들 광파이버를 중공인 내부에 삽입하도록 금속제의 형틀(61),(62)을 맞대서 고정하고, 형틀(61),(62)에 포위된 영역에 수지(60)를 주입해서 냉각한다. 다음에, 형틀(61),(62)을 광파이버로부터 제거하고, 수지(60)의 단부면으로서 광파이버가 돌출한 일단부를 기계적으로 연마한다. 이와 같이해서, 일체적으로 몰드성형한 광파이버배열커넥터가 완성한다.
상기와 같이 함으로써, 본 발명에 있어서는, 매우정렬정밀도가 높은 결합구조를 실현할 수 있다. 이에 더하여 정렬어긋남은 광전송손실을 발생시키는 큰 요인의 하나이고, 특히 단일모드파이버와 광도파로의 손실을 억제해서 접속하기 위해서는, 정렬은 0.5μm 이하의 정렬정밀도로 행해지는 것이 바람직하다. 이것은 통상, 정렬어긋남 이외의 요인(접속단부면의 부정합이나, 단부면 사이의 간격 등)도, 정렬어긋남과 동시에 손실을 발생시키는 것을 고려한 값이다.
제13도는 단일모드파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 정렬어긋남량과 광전송손실의 관계를 표시한 그래프이다. 이 그래프에 의하면 정렬어긋남량이 클수록 손실치가 크다는 것을 알 수 있다.
본 발명자들은, 본 발명에 관한 결합구조의 유용성과 실용성을 확인하기 위하여, 이하와 같은 결합구조를 시작했다. 이하, 실시예 및 비교예로서 이것을 설명한다.
[실시예 1]
제14도는 본 발명의 실싱 1에 의한 광파이버와 광도파로의 결합구조의 결합단부면의 가로방향구조를 표시한 단면도이다. 실시예 1의 광파이버와 광도파로의 결합구조를 이해하는데 있어서, 제1도 내지 제3도가 참고로 되지만, 구성에 다소의 차이가 있다. 파이버고정부재(11) 및 파이버배열기판(12)의 단부면 형상은, 제10도(c)에 표시된 것과 동일하다. 제14도에 표시되는 바와 같이, 본 실시예의 결합구조는 도파로피복부재를 가지지 않고 석영유리제의 거일와 실리콘제의 도파로기판(31)이 단부면끼리 대향하고 있다. 또 접착제에는 에폭시계 자외선경화수지(4)를 사용하고, 파이버배열기판(12)은 실리콘제이다.
광파이버배열커넥터(1)는, 시릴콘제의 파이버배열기판(12)과, 석영유리제의 파이버고정부재(11)로 구성된다. 파이버배열기판(12)은, 제14도에 표시된 바와 같이 대략 「ㄷ」자 형상의 단면을 가진 오목부가 형성되고, 오목부의 하면에 V자 형상 단면의 홈(131)∼(138)이 평행하게 형성되어 있다. 이 V홈(131)∼(138)은, 다이아몬드 블레이드에 의해 그라인딩 함으로써 한번에 연속해서 형성되어, 깊이 150Aμm, 피치 250μm를 가진다. 그리고 이 V홈(131)∼(138)에는 8개의 광파이버(211)∼(218)(CCITT 규격에 의거해서, 외경 125μm, 코어직경 50μm)가 매설되어 있다. 또, 파이버고정부재(11)는 파이버배열기판(12)의 오목한 부분에 끼워넣어지고, 광파이버(211)∼(218)를 압압해서 고정하고 있다. 또한 본 실시예에서는 고정부재(11)를, 에폭시계 자외선경화수지(4)를 사용해서, 배열기판(12)에 접착했다. 구체적으로는 고정부재(11)의 배열기판(12)과의 접착면에 수지를 도포하고, 석영유리제의 고정부재(11)를 개재해서 고압수은 램프로부터 출사한 365nm의 자외광을 접착제에 입사시키고 경화시킴으로써 접착했다. 이와 같이 해서 얻어지는 광파이버배열커넥터(1)의 내부에, 광파이버(211)∼(218)는 정렬배치되어 있다. 또, 결합단부면의 부정합이 발생해서 손실이 증가하지 않도록, 광파이버배열커넥터(1)의 단부면은 광학연마를 실시해서 정형되었다.
도파로디바이스(3)는 실리콘제의 도파로기판(31)에 8심의 광도파로층(33)을 형성한 것이고, 상기한 바와 같이 도파로피복부재는 형성되어 있지 않다. 이 광도파로층(33)은, SiO2-BO3-P2O5유리로 이루어진 클래드층(35)과, SiO2-GeO2-P2O5-B2O3유리로 이루어지고, 피치 250±0.5μm로 형성되고, 깊이 4cm의 직방체형상(8×8μm 단면)으로 형성된 8개의 광도파로(341)∼(348)로 구성된다. 이들 광도파로(341)∼(348)는 코어로서 기능한다. 본 실시예에서는 코어와 클래드의 비굴절률차는 0.3%로 했다.
상기한 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)는, 단부면끼리 서로 맞대고, 광파이버(211)∼(218)와, 광도파로(311)∼(318)를 일괄해서 정렬하는 동시에 단부면 사이에 에폭시계 자외선경화수지(4)를 주입하고, 이 수지를 경화시킴으로써 고정되고, 본 실시예의 광파이버와 광도파로의 결합구조를 형성하고 있다. 여기서, 단부면 사이에 개재하는 막형상의 접착제의 경화를 촉구하기 위하여, 석영유리제의 파이버고정부재(11)의 단부면은, 실리콘제의 도파로기판(31)의 단부면과 대향하고 있다. 또, 자외선경화수지는 고압수은 램프로부터 출사한 365nm의 자외광을 주위로부터 조사함으로써 경화되었다. 또한, 고압수은램프로서는, 토스큐어 201(도시바레이틱사제)을 자외광원으로서 사용했다.
본 실시예의 광파이버와 광도파로의 결합구조에는, 광파이버(211)∼(218)와 8개의 광도파로(341)∼(348)가 결합된 8개의 파이버부착광도파로가 포함된다. 이 파이버부착광도파로의 광전송손실을 측정한 바, 손실의 평균치는 0.18dB였다. 또, 결합구조의 주변의 온도를, -10∼70℃의 범위에서 반복순환(1사이클 6시간)시킨 바, 손실의 시간적 변동은 안정되어 적고, 변동치는 ±0.1dB의 범위에 들어간다. 모두, 양호한 결과이다. 전자의 결과는, 본 실시예의 결합구조에 있어서의 광파이버와 광도파로의 다심접속의 정렬정밀도의 높이를 표시한 것이고, 후자의 결과는 본 실시예의 결합구조의 뛰어난 내환경성을 표시한 것이다.
제15도는 광파이버와 광도파로의 결합구조에 대해서 히트사이클시험을 행하는 측정계의 구성을 표시한 개략적인 배치도이다. 여기서는 실시예 1로서 형성된 광도파로모듈(71)이 항온조(70)의 내부에 설치되고, 광도파로모듈(71)의 입력부 및 출력부인 테이프형상 광파이버(2)가 항온조(70)의 외부에 도출되고 있다. 한쪽의 테이프형상 광파이버(2)는 LED(72)의 발광부에 접속된 광파이버(73)와 융착접속되어 있다. 다른쪽의 테이프형상 광파이버(2)는 광파워미터(75)의 수광부에 접속된 광파이버(74)와 융착접속되어 있다. 또한 광파워미터(75)의 출력부와 PC(76)의 입력부는 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 측정대상인 광도파로모듈(71)은 항온조(70)의 내부에 설정된 소정의 온도환경으로 유지되고, LED(72)로부터 소정의 파장을 가지고 발광된 광은, 광파이버(73)를 개재해서 광도파로모듈(71)의 내부로 전송된 후, 광파이버(74)를 개재해서 광파워미터(75)에 의해서 검출된다. 광파워미터(75)로부터 출력된 검출신호는, PC(76)에 입력해서 소정의 연산처리를 받아서 PC(76)의 내장모니터에 표시된다.
제16도는, 실시예 1의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 8개의 광파이버로부터 임의로 선택된 2개의 파이버부착광도파로에 대해서 광전송손실의 시간적 변동을 표시한 그래프이다.
[실시예 2]
본 실시예의 광파이버와 광도파로의 결합구조는, 먼저, 파이버고정부재(11)를 구성하는 투과재료의 종류가, 실시예 1의 결합구조와 다르다. 본 실시예에서는 광투과성재료로서, 수지의 일종인 폴리카보네이트를 사용했다. 다음에, 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)를 접착하는 경우에, 에폭시계 가시광경화수지를 접착제로서 사용하고, 파이버고정부재(11)를 개재해서 가시광을 입사시켜서 이것을 경화시켰다. 또, 파이버고정부재(11)를 파이버배열기판(12)상에 접착하기 위한 접착제에도, 에폭시계 가시광경화수지를 사용했다. 이들의 차이점을 제외하고는 본 실시예의 광파이버와 광도파로의 결합구조의 구성은 실시예 1과 동일하다.
실시예 2의 결합구조에 포함되는 8개의 파이버부착광도파로의 손실을 측정한 바, 그 평균치는 0.20dB였다. 또, 주변의 온도를 실시예 1과 동일한 온도사이클로 실시한 바, 실시예 1과 거의 마찬가지의 결과를 얻었다. 즉, 손실의 시간적 변동은 안정되어 적고, ±0.1dB의 범위에 들어갔다. 모두 양호한 결과이다.
다음에, 비교예에 대해서 설명한다. 이하 설명하는 비교예의 결합구조는, 그 구성이나, 고정부재(11), 배열기판(12), 도파로기판(31)의 형상, 또한, 고정부재(11)와 도파로기판(31)이 대향하고 있는 것도 실시예 1과 마찬가지이나, 비교예 1에서는 고정부재(11), 비교예 2에서는 배열기판(12)을 구성하는 재료가 실시예 1과 다르다. 또 접착제에도 실시예 1과 마찬가지로 에폭시계 자외선경화수지를 사용했다.
[비교예 1]
비교예 1의 광파이버와 광도파로의 결합구조는, 파이버고정부재(11)가, 실시예 1 및 실시예 2와 달리, 실리콘으로 형성된다. 그외의 점은 실시예 1의 결합구조와 동일하다. 따라서, 본 비교예의 결합구조에는, 석영유리와 같은 자외선을 높은 비율로 투과하는 재료는 사용되고 있지 않다.
본 비교예의 결합구조에 있어서의 8개의 파이버부착광도파로의 광전송손실을 측정한 바, 그 평균치는 0.25dB였다. 또, 제15도에 표시한 측정계를 사용하고, 주변의 온도를 실시예 1과 동일한 온도사이클로 실시한 바, 시간의 경과와 함께 손실치가 변동했다.
제17도는, 비교예 1의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 8개의 광파이버로부터 임의로 선택된 2개의 파이버부착광도파로에 대해서 광전송손실의 시간적 변동을 표시한 그래프이다. 이들의 손실치는, 1사이클을 경과할때마다 증가하는 경향이 있고, 0.7dB를 넘는 손실치의 증가도 볼 수 있었다.
[비교예 2]
비교예 2의 광파이버와 광도파로의 결합구조는, 파이버고정부재(11)이 실시예 1, 실시예 2와 달리, 석영유리로 형성된다. 그 이외의 점은 실시예 1의 결합구조와 동일하다.
이 결합구조에 있어서의 8개의 파이버부착광도파로의 손실을 측정한 바, 최소치는 0.15dB이었고, 최대치는 1.25dB이었고, 평균치는 0.52dB이었다.
상기한 바와 같이, 비교예 1의 결합구조에서는 석영유리와 같은 광투과성재료를 사용하지 않았기 때문에, 자외선경화수지에 자외광이 충분히 입사하지 않고, 수지의 경화가 불충분하고, 광전송손실, 내환경성의 악화를 초래했다.
이에 대하여 실시예 1,2의 결합구조에서는, 석영유리제의 고정부재(11)와 실리콘제의 도파로기판(31)의 단부면끼리 대향되고 있으므로, 광파이버(211)∼(218)와 광도파로(341)∼(348)의 결합단부면 근처에 개재하는 막형상의 광경화형 접착제를, 용이하게 또한 확실하게 경화시킬 수 있다. 따라서, 실시예에서 설명한 바와 같이, 광전송손실이 적고 내환경성에 뛰어난 결합구조를 실현할 수 있다.
비교예 2의 결합구조에서는 광투과성재료인 석영유리를 파이버배열기판의 재료에 사용했으므로, 광투과성재료의 경화는 충분하다. 그러나, 배열기판에 형성된 V홈의 가공정밀도를 조사해본바, 최초에 형성한 V홈은 깊이 150μm였으나, 최후에 형성한 홈은 깊이 140μm밖에 안되었다. 이것은, 석영유리의 가공곤란성에 따른 블레이드의 마모에 기인하기 때문이다. 그리고, V홈의 가공정밀도가 나쁘기 때문에 정렬정밀도가, 악화하고, 1.25dB만큼 큰 손실이 발생한 것이다.
이것을 개선하기 위해서는, 높은 정밀도로 V홈을 형성하지 않으면 안되나, 석영유리와 같은 광투과성재료로는 높은 위치정밀로 광파이버를 배열하는 것이 곤란하고, 형성작업이 매우 어려워서, 결합구조의 제조시간이 길어진다.
이에 대하여 실시예 1 및 실시예 2의 결합구조에서는, 배열기판(12)은 가공이 용이한 실리콘제이므로, 단시간 또한 간단한 프로세스에 의해 V홈이 높은 위치정밀도로 형성되고, 또한, 다심의 광파이버와 광도파로는 높은 정밀도로 정렬되고, 결합단부면에서의 광전송손실이 적은 결합구조를 실현할 수 있다.
이상, 비교예와의 비교에 의해 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 관한 광파이버(211)∼(218)와 광도파로(341)∼(348)의 결합구조는, 실리콘제의 파이버배열기판(12)과, 광투과성재료로 이루어진 파이버고정부재(11)를 구비하고 있으므로, 단시간내에 합리적인 제조프로세스에 의해 제조되면서도, 광파이버가 높은 위치정밀로 배열되고, 다심의 광파이버와 광도파로를 양호하게 정렬할 수 있고, 또한 광경화형 접착제가 용이하게 또한 확실하게 경화되고, 장시간에 걸쳐서 광전송손실이 적고, 온도변화 등에 대한 내환경성에도 뛰어난 광파이버와 광도파로의 결합구조를 실현할 수 있다.
[실시예 3]
제18도(a)는, 본 발명의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 관한 실시예 8의 전체구성을 표시한 상면도이다. 제18도(b),(c)는 각각 제1도(a)의 측면도 및 하면도이다. 비굴절률차 0.3%의 매립형으로서 직선형 또는 분기형을 나타낸 코어로서 반응성이 온에칭법(RIE)에 의해서 성형되고 있다. 도파로디바이스(3)의 일단부에는 광이 입사되는 입력부로서, 도파로디바이스(3)의 타단부에도 광을 출사하는 출력부로서 광도파로(34)의 단부면이 노출되어 배치되어 있다.
본 실시예의 광파이버와 광도파로의 결합구조는 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)를 접속할 때에 접착하는 경우에, 광열경화형 접착제(4)를 사용하도록 하고 있다.
광파이버배열커넥터(1)는 실리콘제의 파이버배열기판(12)과, 석영유리제의 파이버고정부재(11)로 구성되어 있다. 파이버배열기판(12)에 형성된 대략 「ㄷ」자 형상의 단면을 가진 오목부의 하면에는, 복수의 V자 형상의 단면을 가진 배열홈이 평행하게 형성되어 있다.
테이프형상 광파이버(2)로부터 도출한 복수의 광파이버는, 파이버배열기판(12)의 배열홈에 매설되고, 파이버배열기판(12)의 오목부에 끼워넣은 파이버고정부재(11)에 의해서 압압되어 있다. 광파이버배열커넥터(1)의 일단부에는, 광파이버의 단부면이 노출해서 배치되어 있다.
또한, 광파이버배열커넥터(1)의 사이즈로서는 길이(L1), 폭(W1) 및 높이(H1)가 각각 약 8mm, 약 5mm 및 약 2mm이다. 또, 테이프형상 광파이버의 사이즈로서는, 폭(W2)이 약 2.3mm이다.
제19도는 제18도의 도파로기판에 있어서의 가로방향구조를 표시한 단면도이다. 이 도파로디바이스(3)는 실리콘제의 도파로기판(31)과, 그 상면에 화염퇴적법(FHD)에 의해서 각 유리층을 순차 적층해서 형성된 광도파로층(33)으로 구성되어 있다. 광도파로층(33)은, 도파로기판(31)위에 클래드층으로서 형성된 버퍼층(35)과, 그 상면에 코어층으로서 형성된 복수의 광도파로(34)와 이들 버퍼층 및 광도파로를 피복해서 형성된 보호층(36)을 가지고 있다. 광도파로(34)는, 코어직경 8μm, 비굴절률차 0.3%의 매립형으로서 직선형 또는 분기형을 나타낸 코어로서 반응성이온에칭법(RIE)에 의해서 성형되고 있다. 도파로디바이스(3)의 일단부에는 광이 입사되는 입력부로서, 도파로디바이스(3)의 타단부에도 광을 출사하는 출력부로서 광도파로(34)의 단부면이 노출되어 배치되어 있다.
제20도(a)∼(c)는 제18도의 도파로기판에 있어서의 광도파로층의 구성을 표시한 평면도이다. 광도파로(34)로서는 여러가지의 구조가 설정될 수 있다. 예를 들면 제20도(a)에 표시한 바와 같은 8분기소자형, 제20도(b)에 표시한 바와 같은 2×2분기소자의 4회로집적형, 제20도(c)에 표시한 바와 같은 2×8분기소자형이 실용적이다.
또한, 도파로디바이스(3)의 사이즈로서는, 길이(L3), 폭(W3) 및 높이(H3)가 각각 약 40mm, 약 5mm 및 약 1.1mm이다. 보다 상세하게는, 도파로기판(31), 버도파로기판층(35) 및 보호층(36)의 각 층두께 H31, H35및 H36은 각각 약 1mm, 약 30μm 및 약 40μm이다. 또, 광도파로(34)의 폭 및 층 두께는 모두 약 8μm이다. 특히, 제20도(b)에 표시한 2×2분기소자의 4회로집적형으로 구성된 광도파로층(33)을 가진 도파로디바이스(3)의 길이(L3')는 약 25mm이다.
여기서, 광파이버배열커넥터(1)의 단부면과 도파로디바이스(3)의 단부면은, 후술하는 광열경화형 접착제(4)를 개재해서 중합접착된다. 그리고, 이 중합접착에 의거해서, 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로와의 광축이 상호 일치하도록 배치되어 있다. 또한 광파이버배열커넥터(1), 1개 또는 2개의 도파로디바이스(3)는, 광도파로모듈을 구성한다.
또, 광열경화형 접착제(4)는, 접착강도가 높고, 넓은 온도범위의 사용에 바람직한 에폭시계의 광경화접착제로 이루어지고, 이 에폭시계의 광경화접착제에는 열경화촉매가 미리 첨가되어 있다. 여기서, 에폭시계의 광경화접착제에 열경화촉매가 첨가되는 것은, 열경화접착제뿐이면 경화중에 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로와의 광축이 어긋나므로, 이것을 방지할 필요성에 의거한 것이다. 즉, 열경화성수지는 경화에 필요한 시간이 30분∼12시간으로 장시간이므로, 경화중에, 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로와의 광축이 어긋날 염려가 있다.
제21도는, 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서 정렬어긋남량과 광전송손실의 이론적 관계를 표시한 그래프이다. 이 그래프에 의하면, 정렬어긋남량이 클수록 광전송손실가 크다는 것을 알 수 있다.
그래서, 이것을 방지하기 위하여, 접착제(4)에 광경화개시제와 열경화개시제를 함유시키고, 광열경화형 접착제(4)의 외주부를 광조사에 의해서 단시간(1분∼15분)동안에 경화시키고, 그후, 광의 미조사 부분을 가열경화(30분∼12시간)함으로써, 광열경화형 접착제(4)를 실질적으로 또한 최종적으로 경화하여 고정하고, 테이프형상 광파이버(2)로부터 도출한 광파이버를 배열고정한 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)를 접속고정하도록 하고 있다. 또한, 광열경화형 접착제(4)속의 경화개시제는, 광 내지 열에 의해 래디컬을 형성하고, 접착제(4)의 주성분의 모노머 및/또는 올리고머의 중합반응을 진행시키는 성분이므로 각각의 성분단위에서도 경화반응을 90% 이상 일으킬 수 있는 양 이상이 광열경화형 접착제(4)속에 첨가되어 있는 것이 바람직하다. 단, 경화개시제의 과잉첨가는 광열경화형 접착제(4)속에 있어서의 경화개시재의 잔류에 의한 접착강도의 저하를 초래하므로, 피할 필요가 있다. 그러므로, 경화개시제는, 광에 의한 성분, 열에 의한 성분이 각각 0.5wt% 이상, 5.0wt% 미만 함유되는 것이 바람직하다. 이것은 0.5wt% 미만이면, 경화반응이 충분히 진행되지 않는 동시에, 경화처리후에도 미경화 성분이 잔류하고, 또한, 접착강도가 낮아지므로, 외부 환경의 변화(온도, 기계적 충격 등)에 의한 손실의 변동이 발생하기 쉬워진다는 이유에 의거한다. 또한 5.0wt% 이상의 첨가가 있으면, 경화개시제의 잔류에 의한 접착강도의 저하가 첨가량이 적은 경우와 마찬가지로 문제화된다는 이유에 의거한 것이다.
또한, 에폭시계접착제의 광경화개시제와 열경화개시제에 대해서는, 서적 「실용플라스틱사전, 발행(주)산업조사회, 1993년」의 표 1-6(pp.218), 표 1-7(pp. 219), 표 2-4-5(pp. 577) 등에 상세하게 기재되어 있다. 또, 광열경화형 접착제로서는, 스리본드(Three Bond)3000, 3100시리즈(스리본드사제, 일본)가 바람직하고, 특히 상품명 「3042」, 「3102」, 「3103」, 「3112」 및 「3113」의 것이 보다 바람직하다.
따라서, 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로를 실장하기 위해서는, 먼저, 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로를 정렬하고, 이어서 도파로디바이스(3)의 입력부인 단부면에, 입력용 광파이버를 배열한 광파이버배열커넥터(1)의 단부면에 광열경화형 접착제(4)를 충분히 도포하는 동시에, 도파로디바이스(3)의 출력부인 단부면에, 출력용 광파이버를 배열한 광파이버배열커넥터(1)의 단부면에 광열경화형 접착제(4)를 충분히 도포한다(제18도(b)참조).
이와 같은 방식으로 충분한 도포를 종료하면 광열경화형 접착제(4)가 도포된 접착면의 둘레가장자리부(이음매부 부근)에, 외불부터 자외선광(고압수은램프 365nm)을 10mW/cm2의 강도로 200초 조사해서 광경화시키고, 그후, 광모듈을 80℃에서 10시간 가열해서 열경화시키고, 광열경화형 접착제(4)를 실질적으로 또한 최종적으로 경화하여 고정시키면, 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로를 실장하여 고정할 수 있다. 또한, 입력용 광파이버 및 출력용 광파이버의 각 접속부를 포함하는 손실은 열경화종료후, 0.31dB이었고, 반사감쇠량은 -45dB이었다.
제22도는, 실시예 3의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 대해서 행한 히트사이클시험에서 설정온도의 시간적 변화를 표시한 그래프이다. 그리고, 이 광도파로모듈의 -40℃∼-75℃의 온도사이클에 있어서의 손실변동을 측정한 바, 최대·최소의 손실차는 0.08dB로서 매우 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
[비교예 3]
다음에 본 발명의 효과를 비교관점에서 설명하기 위하여, 실시예 3과 달리, 열경화촉매가 첨가되어 있지 않은 단순한 에폭시계 광경화형 접착제를 사용해서, 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로를 실장하는 방법에 대해서 설명한다. 또한, 이 비교예에 있어서의 광도파로모듈도, 상기 실시예 3과 마찬가지의 구조로 구성되어 있다.
이 비교예에 있어서는, 먼저, 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로를 정렬하고, 이어서, 3도파로디바이스(3)의 입력부인 단부면에, 입력용 광파이버를 배열고정한 광파이버배열커넥터(1)의 단부면에 에폭시계 광경화형 접착제를 충분히 도포하는 동시에 도파로디바이스(3)의 출력부인 단부면에 출력용 광파이버를 배열고정한 광파이버배열커넥터(1)의 단부면에 에폭시계 광경화형 접착제를 충분히 도포한다.
이와 같은 방식으로 충분한 도포를 종료하면, 에폭시계 광경화형 접착제가 도포된 접착면의 둘레가장자리부에, 외부로부터 자외선광(고압수은램프 365nm)을 10mW/cm2의 강도로 200초 동안 조사해서 광경화시키고, 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로를 실장하여 고정했다.
또한, 입력용 광파이버 및 출력용 광파이버의 각 접속부를 포함하는 손실은 0.31dB이었고, 반사감쇠량은 -45dB이었다. 그리고, 실시예 3과 마찬가지로해서 이 광도파로모듈의 -40℃∼75℃의 온도사이클에 있어서의 손실변동을 측정한 바, 최대·최소의 손실차는 0.45dB로서 변동이 매우 컸다.
실시예 3에 표시한 방법에 의하면, 광열경화형 접착제(4)가 도포된 접착면 둘레가장자리부에, 자외광을 조사해서 광경화시키고, 그후, 광모듈을 가열해거 열경화시키고, 광열경화접착제(11)를 실질적으로 또한 최종적으로 경화하여 고정시키므로, 광파이버배열커넥터(1)와 도파로디바이스(3)의 전부가 광투과성을 가진 재료가 아니어도 된다. 따라서, FHD법으로 대표되는 제법이 적용되는 도파로기판(31)의 재료로서, 광투과성을 가지지 않는 실리콘을 사용하는 경우, 광파이버배열커넥터(1)가 광투과성재료에 한정되는 문제점을 확실하게 해소할 수 있다. 또, 광파이버배열커넥터(1) 및 도파로디바이스(3)를 금속하우징의 내부에 각각 고정하지 않아도 되므로, 고정기법이 매우 고가가 된다는 문제점을 용이하게 해소하는 것이 가능하게 된다.
[실시예 4]
제23도는, 본 발명의 실시예 4에 의한 광파이버와 광도파로의 결합구조의 전체구성을 표시한 사시도이다. 이 경우, 광파이버배열커넥터(1)에서는, 파이버배열기판(12) 및 파이버고정부재(11)로서 실리콘이 사용되고 있다. 한편, 도파로디바이스(3)에서는, 도파로피복부재(32)가 에폭시계 광경화형 접착제(4)를 개재해서 도파로기판(31)의 상면 양단부에 각각 미리 놓여 있다.
도파로피복부재(32)는, 광투과성재료인 SiO2제의 유리판으로 형성되고, 도파로기판(31)의 단부면과 동일면을 구성하도록 단부면이 연마가공되어 있다. 이 도파로피복부재(32)는, 에폭시계 광경화형 접착제(4)를 개재해서 도파로기판(31)의 상면 양단부와 광파이버배열커넥터(1)의 입면부에, 각각 놓여서 접착되어, 열경화시의 손실변동을 억제하는 기능을 가지고 있다. 여기서, 도파로피복부재(32)의 단부면이 도파로기판(31)의 단부면과 동일면을 구성하도록 연마가공되는 동시에, 광파이버배열커넥터(1)의 광파이버와 도파로디바이스(3)의 광도파로를 실장하기 전에 도파로피복부재(32)가 도파로기판(31)에 미리 접착된다. 그렇지 않으면, 광경화시에 접착제(4)의 경화수축에 의해 손실이 변동하기 쉽기 때문에, 결합구조의 그 밖의 부분에 대해서는 상기 실시예 3과 마찬가지이다.
또한, 도파로피복부재(32)는 길이(I), 폭(W), 높이(h)로서 각각 약 5mm, 약 5mm 및 약 1mm를 가지도록 직사각형으로 성형되고, 광파이버배열커넥터(1)에 대향하는 단부면으로서 단면적 약 5mm2을 가지고 있다.
제24도는, 제23도의 광파이버와 광도파로의 결합방법에 있어서 접착제의 광경화후와 열경화후의 광전송손실의 변동을 표시한 표이다. 본 실시예에 있어서도 실시예 3과 마찬가지의 작용효과를 기대할 수 있는 것은 명백하다. 여기서, 광도파로모듈에 실시예 3에서 설명한 광열경화형 접착제(4)를 사용하고, 자외선조사 고정후와 열경화 고정후의 손실변동을 조사한 바, 0.02dB로서 매우 작은 변동으로 억제하는 것이 가능하게 되는 것을 확인했다. 또한, 도파로피복부재(32)를 생략한 경우, 열경화 프로세스 전후의 손실변동은 0.15dB라는 큰 값이 되었다. 또, 본 실시예에서는 SiO2제의 유리판으로 이루어진 도파로피복부재(32)를 사용했으나, SiO2-Na2O-Al2O3계 유리로 이루어진 도파로피복부재(32)를 사용해도 거의 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있었다.
또한, 실시예 3 및 실시예 4에서는 광열경화형 접착제로서, 열경화 촉매가 미리 첨가된 에폭시계의 광경화접착제를 사용하는 것을 표시했으나, 열경화 촉매가 미리 첨가된 아크릴레이트계의 접착제 등과 같이 마찬가지의 작용을 하는 접착제를 사용해도, 상기 여러 실시예와 마찬가지의 작용효과를 나타낸다. 또, 실시예 3 및 실시예 4에서는 광파이버배열커넥터로서, 실리콘제의 파이버배열기판상에 V 홈을 형성해서 작성한 것을 표시했으나, 파이버배열기판의 재질로서 플라스틱제의 것을 사용해도, 마찬가지의 작용효과를 나타낸다.
또, 실시예 4에서는, 도파로피복부재로서, 광파이버배열커넥터의 단부면과 대향해서 약 5.0mm2의 단면적을 가진 것을 표시했으나, 1.0mm2이상의 단면적을 가진 것이면, 마찬가지의 작용효과를 나타낸다.
이상, 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 광파이버와 광도파로의 결합구조에 의하면, 광파이버배열커넥터를 구성하는 제1부재는, 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시키지 않는 재료, 예를 들면 가공이 용이한 실리콘 등으로 형성된다. 그 때문에, 간단한 프로세스에 의해 단시간내에 높은 위치정밀도로 광파이버의 배열홈을 형성할 수 있다. 또 단부면끼리 서로 대향하는 영역에 있어서의 일부에서는, 광파이버배열커넥터와 도파로디바이스의 적어도 한쪽의 단부면 근처가 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료로 형성되어 있다. 그 때문에, 광투과성재료로 이루어진 광투과부를 개재한 광조사에 의해, 단부면 사이에 개재한 광경화형 접착제의 얇은 막이 넓은 면적에 걸쳐서 용이하게 또한 확실하게 경화된다.
따라서, 단시간내에 합리적인 제조프로세스에 의해, 다심의 광파비어와 다심의 광도파로가 높은 정밀도로 정렬되어, 광전송손실을 저감하고, 또한, 이와 같은 광파이버와 광도파로의 정렬상태가 장시간에 걸쳐서 안정적으로 유지되어, 내환경성에도 뛰어난 광파이버와 광도파로의 결합구조가 실현된다.
여기서, 도파로디바이스의 광도파로와 광파이버배열커넥터의 광파이버를 정렬하고, 이어서, 도파로디바이스의 단부면에 광파이버배열커넥터의 단부면을 광열경화형 접착제에 의해서 중합 접착하는 경우, 접착제가 도포된 접착면의 둘레가장자리부에 광을 소정의 강도로 소정의 시간동안 조사해서 광경화시킨 후, 광도파로모듈을 소정의 온도에서 소정의 시간동안 가열해서 열경화시키면, 접착제가 실질적으로 도한 최종적으로 경화하여 고정된다. 그 때문에, 광파이버와 광도파로를 양호하게 실장하여 고정할 수 있다.
또, 도파로디바이스가 도파로기판상의 광도파로 형성면을 피복하는 도파로피복부재를 가지는 경우, 광투과성재료로 이루어진 도파로피복부재가 1.0mm2이상의 단면적을 가지고 광파이버배열커넥터와 도파로디바이스의 접속영역의 일부에 미리 부설되면, 이 도파로피복부재가 광경화시에 완전히 고정되어 있지 않은 접착면의 일부를 고정한다. 그 때문에, 열경화반응시의 손실변동이 대폭으로 억제된다.

Claims (22)

  1. 제1부재와 제2부재에 의해서 사이에 끼우도록해서 내부에 광파이버를 고정한 광파이버배열커넥터와, 표면에 광도파로가 형성된 도파로기판을 가진 도파로디바이스를, 단부면끼리 맞대서 정렬하는 동시에, 단부면 사이에 접착제를 개재해서 경화시킨 광파이버와 광도파로의 결합구조에 있어서, 상기 제1부재와 상기 제2부재 및 상기 광파이버의 단면은 1개의 평면을 이루고, 상기 접착제는 광경화형이고, 제1부재는 상기 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시키지 않는 재료제이고, 상기 광파이버배열커넥터와 상기 도파로디바이스의 단부면이 서로 대향하는 영역의 적어도 일부이고, 상기 광파이버배열커넥터와 상기 도파로디바이스의 적어도 한쪽의 단부면근처가, 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도파로기판의 단부면은 상기 접착제를 개재해서 상기 파이버고정부재의 단부면과 대향하고, 상기 도파로기판의 적어도 상기 단부면 근처의 적어도 일부는 상기 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도파로디바이스는, 상기 도파로기판과, 상기 광도파로 형성면을 피복하는 도파로피복재료를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1부재는, 표면에 상기 광파이버의 배열홈이 형성된 파이버배열기판인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1부재와 상기 제2부재는, 플라스틱재의 몰드성형에 의해서 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광투과성재료는 SiO2를 주성분으로 하는 유리인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광투과성재료는, 450nm 이하의 파장에서 광의 흡수단부를 가지는 수지인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광투과성재료는 1×105미만의 열팽창계수를 가진 유리 또는 수지인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  9. 제1항에 있어서, 상기 접착제는, 광경화개시제에 부가해서 열경화개시제를 함유하는 광열경화형인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광파이버배열커넥터는 제1광파이버배열커넥터와 제2광파이버배열커넥터로 이루어지고, 상기 도파로디바이스의 한쪽의 단부면은 광입력부로서 상기 제1광파이버배열커넥터의 단부면과 대향하고, 상기 도파로디바이스의 다른쪽의 단부면은 광출력부로서 상기 제2광파이버배열커넥터의 단부면과 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  11. 제3항에 있어서, 상기 도파로피복부재의 단부면은 상기 접착제를 개재해서 상기 파이버배열커넥터의 단부면과 대향하고, 상기 도파로피복부재의 적어도 상기 단부면 근처의 적어도 일부는 상기 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  12. 제4항에 있어서, 상기 파이버배열기판은 실리콘제이고, 상기 배열홈은 기계가공 또는 이방성 에칭가공에 의한 홈인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  13. 제4항에 있어서, 상기 파이버배열기판은 세라믹제이고, 상기 배열홈은 상기 세라믹재의 소결시에 성형된 홈인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  14. 제4항에 있어서, 상기 파이버배열기판은 플라스틱제이고, 상기 배열홈은 플라스틱재의 몰드시에 성형된 홈인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  15. 제4항에 있어서, 상기 파이버배열기판은 1×105미만의 열팽창계수를 가진 세라믹 또는 플라스틱인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  16. 제4항에 있어서, 상기 배열홈은 V자형상의 단면을 가지고 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  17. 제4항에 있어서, 상기 제2부재는 상기 파이버배열기판에 맞붙여져 상기 광파이버를 상기 배열홈에 고정하는 파이버고정부재인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  18. 제6항에 있어서, 상기 광투과성재료는 실리콘의 열팽창계수와 ±20% 이내에서 일치한 열팽창계수를 가진 유리인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  19. 제9항에 있어서, 상기 접착제는, 상기 광파이버배열커넥터의 단부면과 상기 도파로디바이스의 단부면의 사이에 개재해서 도포되고, 광조사에 의해서 광경화된 후에 가열에 의해서 열경화되는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  20. 제11항에 있어서, 상기 광투과성재료는, 상기 파이버배열커넥터의 단부면과 대향한 상기 도파로피복부재의 단부면의 일부로서 1.0mm2이상의 단면적을 가지고 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  21. 제14항에 있어서, 상기 플라스틱재는 필러를 함유하는 페놀수지인 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
  22. 제17항에 있어서, 상기 파이버고정부재의 단부면은 상기 접착제를 개재해서 상기 도파로디바이스의 단부면과 대향하고, 상기 파이버고정부재의 적어도 상기 단부면 근처의 적어도 일부는 상기 접착제를 경화시킬 수 있는 파장의 광을 투과시킬 수 있는 광투과성재료에 의해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버와 광도파로의 결합구조.
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