TW557379B - Optical module and method of forming the optical module - Google Patents

Description

557379 A7 B7___ 五、發明説明（i ) [技術領域] 本發明係有關於一種包含有光纖區塊和繞射光柵之光 模組與其製作方法。 [習知背景] 目前’結合光纖區塊和微型透鏡基板之光模組可用來作 為光通信用裝置，而該光模組係使來自發光元件之光經由 光纖射入微型透鏡而可取出準直光，或使業經準直之光經 由微型透鏡射入光纖者，·其具體構造係顯示於第8圖（a ) 〜（c ) 〇 第8圖（a)所示之光模組係插有光纖ι〇1之光纖區塊 102與形成有微型透鏡1〇3之微型透鏡基板隔著透明 間隔物105而一體形成者，同圖之（b )所示之光模組係將 光纖區塊102直接固著於微型透鏡基板1〇4者，同圖之（c ) 所示之光模組係將光纖區塊102與微型透鏡基板1〇4固著 於基座106者。 又’第9圖係於光纖區塊1〇2插入多數光纖，並於 伤支型透鏡基板104形成多數對應前述多數光纖IQ!之微型 透鏡103 ’且舉例來說’ s亥構造揭示於日本專利公開公報 特開平2-123301號中。 前述微型透鏡基板104係藉以下方法製成，即：經由掩 膜於玻璃基板表面進行離子交換而形成折射率不同之領域 的方法，將高折射率樹脂填入藉蝕刻而形成之凹部内的方 法，將紫外線硬化樹脂沖壓成形於玻璃基板表面之2p成 形法，及溶膠凝膠法（Sol-Gel)等。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

557379 一 A7 ----B7_ 五、發明説明（） • 另一方面，光纖區塊102係於矽基板等上相距一定間隔 形成V槽，且將光纖固定於該等v槽内。又，除該構造以 外’亦有一已知構造係預先於不銹鋼基板或玻璃基板上形 成孔’並將光纖插入固定於該孔。 欲提高通信精度時，須使光模組之光纖與微型透鏡之光 軸致’右光轴偏移’如第8圖及第9圖所示，物體光便 m 無法與光軸平行。 目前已揭露之如前所述之光模組之光軸調整法有曰本 專利公開公報特開平9-061666號中所揭示之方法。該習知 技術係將具有與光纖區塊及準直透鏡陣列之排列節距相同 排列節距之格栅狀圖案的光罩設置於用以檢測光束形狀之 檢測器之前，且利用該檢測器感應經由光纖區塊射入準直 透鏡陣列，並進而由準直透鏡陣列射出之光中，未遭該光 罩遮蔽而通過之光，並調整光纖區塊及準直透鏡陣列之相 對位置俾使相當於各光纖之光束形狀呈現均等。 不只曰本專利公開公報特開平9-061666號，習知之光 - 軸調整法皆是移動光纖區塊或微型透鏡基板中任一方以進 ▲ 行調整，故需要特別之移動裝置，且調整本身亦極粗糙。 尤其，光模組中結合有多數光纖與多數微型透鏡，且微 型透鏡基板上係可以較高精度地將微型透鏡排列成1維或 2維狀’但光纖區塊上必須形成槽或穿設孔，又，由於光 纖自身外徑不均一且對應光纖外徑之中心位置不均一，所 以無法高精度地將多數光纖排列成1維或2維狀。 又’如第8圖所示’包含有多數光纖之光纖區塊中，各 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（2】0X297公釐） (請先閲讀背面乏注意事項再填寫本頁) 訂— :線丨 557379 A7 __ B7_ 五、發明説明（3 ) 光纖偏移之方向及量參差不齊，即使配合一條光纖而調整 光軸，其他光纖之光軸調整仍會惡化。 [發明之揭示] 用以解決前述課題之第1發明之光模組係構造成：包 含保持有光纖之光纖區塊及一面與該光纖區塊密接之透明 區塊，而於該透明區塊與該光纖區塊相反之側面設有繞射 光柵’該繞射光柵係使從前述光纖射出之來自一方之光學 系統的光與光纖光軸平行或以預定之角度朝另一方之光學 系統射出’或者將由另一方之光學系統射入之光朝光纖端 面聚集的構造。 又，第2發明之光模組係構造成：包含保持有光纖之 光纖區塊及與該光纖區塊相隔預定距離而配置之透明區 塊’而於該透明區塊與該光纖區塊相對之面設有繞射光 柵，該繞射光柵係使從前述光纖射出之來自一方之光學系 統的光與光纖光軸平行或以預定之角度朝另一方之光學系 統射出，或者將由另一方之光學系統射入之光朝光纖端面 聚集的構造。 月ϊ述光纖若為多數時，亦對應該等光纖而設置多數繞 射光柵’且為對應各光纖之位置偏移，各繞射光栅之折射 率也不同。 繞射光栅是由例如光折變（光折射率）材料所構成者。 由於在本發明中’該繞射光栅可依各光纖而變更特性，故 若個別進行光軸調整，便可獲得相同結果。 又’本發明之光模組之製作方法係··將一面形成有光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

4557379 A7 B7 五、發明説明 折變材料層之透明區塊與保持有光纖之光纖區塊密接俾使 該光折變材料層位於與光纖相反之側，又，將來自雷射光 源之雷射光分割成物體光和參考光，使該物體光射入保持 於該光纖區塊之光纖，再將該來自光纖之物體光和該參考 光重合於该光折變材料層’並於該光折變材料層形成可對 應藉該重合而產生之光度之強弱的繞射光栅。 儀| 又’本發明之光模組之另一製作方法係：將保持有光 纖之光纖區塊和一面形成有光折變材料層之透明區塊相隔 預定間隔配置成該光折變材料層與該光纖區塊相對，又， 將來自雷射光源之雷射光分割成物體光和參考光，使該物 體光射入保持於該光纖區塊之光纖，再將該來自光纖之物 體光和該參考光重合於該光折變材料層，並於該光折變材 料層形成可對應藉該重合而產生之光度之強弱的繞射光 栅。 又’刖述參考光可為具有可覆蓋透明區塊全體有效面 積之光束截面積的準直光，或者亦可為具有可覆蓋形成於 前述透明區塊之各繞射光柵有效面積之光束截面積的準直 又，若欲為可覆蓋各繞射光栅有效面積之業經分割之 參考光，前述者是準備微型透鏡陣列，並利用其他光纖區 塊使參考光射入該微型透鏡陣列，經由該微型透鏡睁列之 各微型透鏡而將光束截面積可覆蓋有效面積之準直光照射 於構成光模、组之各燒射光栅。 又，使前述業經平直之參考光之高斯光束腰位於與所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂· :線 B7 五、發明說明（5 ) 7成之繞射光栅相隔預定距離的位置，又，前述參考光宜 為由 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) /、所形成之繞射光柵相隔預定距離之位置散射的散射 球面波。 利用前述之構造，即使光纖與光軸之間多少有偏移， 仍可藉繞射光栅而偏轉光束之方向使物體光朝所期望方向 射出。 又’由於以預先業經固定之光纖為前提而利用參考光 η己錄各繞射光柵，所以可對應各偏移而將物體光偏轉於參 考光之方向。因此，即使光纖區塊中光纖之排列精度未必 特別正確，仍可射出方向一致之光束陣列。 且’多數光纖和與其對應之多數繞射光柵係可同時且 個別進行調整。 [發明之實施形態] 以下，說明本發明之實施型態。第1圖（a )及（b )係 顯不本發明之光模組中，當光纖及微型透鏡為單一時之例 的截面圖。第1圖（a)所示之光模組1係將光纖區塊2 與透明區塊3密接而構成者，且光纖區塊2係於矽基板2 j 上形成槽或孔22，並將單一模式光纖23固定於該槽或孔 2 2。光纖區塊2並不限於前述構造，例如，亦可為預先於 不銹鋼基板或玻璃基板上形成孔，並將光纖插入固定於該 孔的構造。 在透明區塊3與光纖區塊2相反之側面設置繞射光柵4 俾使物體光與光軸平行而射出。在本實施例中，繞射光栅 4係可使物體光之光路與光軸平行，並且亦可發揮作為射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 557379 A7 B7 五、發明説明（ 出平行光之聚光透鏡的作用。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又’第1圖（b )所示之光模組1係將光纖區塊2與透 明區塊3固著於基座5,且於透明區塊3面向光纖23射出 端之面設有繞射光柵4。 依第2圖說明用以形成前述繞射光柵4之機構。光模組 1疋以第1圖（a )所示者為例。首先，將透明區塊3與光 纖區塊2密接。又，在透明區塊3與光纖區塊2相反之側 面預先形成光折變聚合物層6。光折變聚合物層6是具有 可對應照射光之強度而使折射率變化，並於光照射停止後 將”亥變化固疋之特性的材料。亦可使用其他具有前述特性 之光折變（光折射率）材料。 、可丨 又，在第2圖中，11係作為發光源之半導體雷射，12 係用以將來自半導體雷射之雷射光分割成物體光和參考光 之光分割機構，13係使參考光成為與光軸平行之光並由與 物體光相反之側射入光折變聚合物層6的透鏡。 :線丨 藉透鏡13使前述參考光成為具有可覆蓋形成於光折變 聚合物層6之繞射光柵4有效面積之光束截面積的準直 光，又，使業經準直之參考光之高斯光束腰位於與光折變 聚合物層6相隔預定距離的位置，又，參考光為由與光折 變聚合物層6相隔預定距離之位置散射的散射球面波。 如前所述般，使利用分割機構12所分割之物體光射入 光纖23，並使由光纖23射出之物體光射入光折變聚合物 層6。另一方面，使利用分割機構12所分割之參考光由相 反之側照射至光折變聚合物層6。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公旋） -9- 557379 A7 __B7 五、發明説明（7 ) 如此一來，物體光與參考光便會重合於光折變聚合物層 6而形成干涉條紋。該干涉條紋係可對應光度之強弱者， 如刖所述般，由於光折變聚合物層具有可對應照射光之強 度而使折射率變化，並於照射光停止後將該變化固定之特 性，故於光折變聚合物層6可記錄對應干涉條文之繞射光 柵4 〇 如此一來，業經記錄之繞射光柵4會發揮使由光纖23 射出之物體光朝參考光之方向，即，與光纖23之光軸平行 而射出的特性。（按全像術原理，利用物體光與參考光所記 錄之繞射光柵係可在物體光射入時，使其朝原參考光之方 向繞射。） 又’亦利用同樣方法製作第1圖（b )所示之光模組。 第3圖係顯示本發明之光模組中，當光纖及微型透鏡為 多數時之例的截面圖，第4圖係從第3圖之A-A方向箭頭 所視之圖’在本實施例係於光纖區塊2保持有排列成1維 或2維狀之光纖23，並使透明區塊3與光纖區塊2之一面 密接’且於該透明區塊3設有用以對應各光纖23之繞射光 柵4。光模組亦可為第1圖（b )所示之構造。 當光纖23是多數時，由於光纖23之偏移各有不同，故 用以使由各光纖23射出之物體光與光軸成平行狀之各繞 射光栅4在各部分之特性也不同。 第5圖係說明第3圖之光模組之製作方法的圖示。該製 作方法係使利用光分割機構7所分割之物體光經由光纖8 射入光纖區塊2之各光纖23。另一方面，使參考光經由光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

-10- 557379 A7 B7 五、發明説明 分割機構9及微型透鏡陣列1〇射入光折變聚合物層6，接 著和前述實施例相同，於光折變聚合物層6形成對應物體 光與參考光之干涉條紋的繞射光栅4。 在圖示之例中，係使參考光之光束截面積可覆蓋光折變 聚合物層6之各繞射光柵4的有效面積，亦可使用一準直 透鏡取代微型透鏡陣列10而使參考光成為具有可覆蓋光 折變聚合物層6全體有效面積之光束截面積的準直光。 第6圖係顯示光模組之另一實施例的圖示。該實施例係 於透明區塊3之外側配置透明罩15以保護繞射光柵4。 又，此時，利用密封材16將繞射光柵4之外側密封。 以上實施例係顯示藉形成繞射光栅，可使由光模組1 射出之物體光與光軸呈平行之例，依本發明亦可積極地使 物體光對光軸以預定角度射出。即，第7圖係說明光模組 製作方法之另一實施例的圖示，在該實施例中係使參考光 對光轴以預定角度射入。 由於當繞射光栅4之記錄形成時之參考光是與實際使 用狀態時射出之光同一方向，故若使參考光以預定角度射 入，便可形成對應該入射角之繞射光栅4。 [產業可利用性] 如以上所說明者，依本發明，藉繞射光柵偏轉光束方向 且聚光’利用此可在不使用透鏡下使物體光成為平行光而 朝所期望方向射出。 又’由於以預先業經固定之光纖為前提而利用參考光記 錄各繞射光栅’所以可對應光纖之個別偏移而將物體光偏 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210父297公|〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

.、可I :線 -11 - 557379 A7 ~--- B7 五、發明説明^ ) "—〜 "~ ---

9 J 轉於參考光之方向。因此，即使光纖區塊中光纖之排列精 又未必特別正破，仍可射出方向一致之光束陣列。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於特別是即使當光纖區塊保持有多數光纖時，亦可同 時製作對應個別光纖之偏移的繞射光栅，故效果極佳。 [圖式之簡單說明] 第1圖（a )及（b )係顯示本發明之光模組中，當光纖 及微型透鏡為單一時之例的截面圖。 第2圖係說明第〗圖（a )所示之光模組之製作方法的 圖示。 第3圖係顯示本發明之光模組中，當光纖及微型透鏡為 多數時之例的截面圖 第4圖係從第3圖之A-A方向箭頭所視之圖 第5圖係說明第3圖所示之光模組之製作方法的圖示 第6圖係顯示光模組之另一實施例的圖示。 第7圖係說明光模組製作方法之另一實施例的圖示。 第8圖係說明習知光模組之不佳處的圖示。 第9圖係說明習知光模組之不佳處的圖示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -12- 557379 A7 ~ B7 五、發明説明（1Q ) . [元件標號表] 1.. .光模組 2，102…光纖區塊 > 3…透明區塊 4…繞射光柵 5，106…基座 6.. .光折變聚合物層 7,9，12...光分割機構 8,23，101...光纖 10.. .微型透鏡陣列 11.. .半導體雷射 13.. .透鏡 15.. .透明罩 1 6...密封材 2 1…石夕基板 ◦ 22···槽或孔 • 103…微型透鏡 • 104...微型透鏡基板 105…透明間隔物 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） -----------------------裝------------------?τ------------------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -13-

Claims (1)

1. 557379 Λ8 B8 C8 ___ —_D8 六、申請專利範圍 1 · 一種光模組，係將由一方之光學系統射入的光朝另一方 之光學系統射出者，其特徵在於：該光模組包含保持有 光纖之光纖區塊及一面與該光纖區塊密接之透明區 塊，而於該透明區塊與該光纖區塊相反之側面設有繞射 光柵，該繞射光栅係使從前述光纖射出之來自一方之光 學系統的光與光纖光軸平行或以預定之角度朝另一方 之光學系統射出，或者將由另一方之光學系統射入之光 朝光纖端面聚集的構造。 2. —種光模組，係將由一方之光學系統射入的光朝另一方 之光學系統射出者，其特徵在於：該光模組包含保持有 光纖之光纖區塊及與該光纖區塊相隔預定距離而配置 之透明區塊，而於該透明區塊與該光纖區塊相對之面設 有繞射光栅，該繞射光柵係使從前述光纖射出之來自一 方之光學系統的光與光纖光軸平行或以預定之角度朝 另一方之光學系統射出’或者將由另一方之光學系統射 入之光朝光纖端面聚集的構造。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之光模組，其中於前述光纖 區塊保持有一條光纖，，而於前述透明區塊則形成有一用 以對應該條光纖之繞射光柵。 4·如申請專利範圍第1或2項之光模組，其中於前述光纖 區塊保持有排列成1維或2維狀之多數光纖，而於前述 透明區塊則形成有排列成1維或2維狀之用以對應該等 多數光纖之繞射光柵。 5 ·如申請專利範圍第1或2項之光模組，其中前述光纖區 本纸张尺度適用屮國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 一 ' -14_ 557379 Λ8 B8 C8 ' ____D8 六、申請專利範圍 • 塊及透明區塊係固著於基座者。 6·如申請專利範圍第丨或2項之光模組，其中前述繞射光 柵包含有可對應光之強度而使折射率變化並將其固定 _ : 的光折變材料。 7· —種將由一方之光學系統射入的光朝另一方之光學系 統射出之光模組的製作方法，其特徵在於：將一面形成 〇 有光折變材料層之透明區塊與保持有光纖之光纖區塊 密接俾使該光折變材料層位於與光纖相反之侧，又，將 來自雷射光源之雷射光分割成物體光和參考光，使該物 體光射入保持於該光纖區塊之光纖，再將該來自光纖之 物體光和該參考光重合於該光折變材料層，並於該光折 變材料層形成可對應藉該重合而產生之光度之強弱的 繞射光柵。 8. —種將由一方之光學系統射入的光朝另一方之光學系 統射出之光模組的製作方法，其特徵在於：將保持有光 纖之光纖區塊和一面形成有光折變材料層之透明區塊 . 相隔預定間隔配置成該光折變材料層與該光纖區塊相 . 對，又，將來自雷射光源之雷射光分割成物體光和參考 光，使該物體光射入保持於該光纖區塊之光纖，再將該 來自光纖之物體光和該參考光重合於該光折變材料 層，並於該光折變材料層形成可對應藉該重合而產生之 光度之強弱的繞射光柵。 9·如申請專利範圍第7或8項之光模組之製作方法，其中 刖述參考光為具有可覆蓋前述透明區塊全體有效面積 本紙張尺ϋθ屮國g家標準（CNS ) A4規格（2 1 0X297公爱厂 -— ---— -15- 557379 申請專利範圍 之光束截面積的準直光。 H).如申請專利範圍第7或8項之光模組之製作方法，其中 前述參考光為具有可覆蓋前述透明區塊各繞射光拇有 效面積之光束截面積的準直光。 11·如申請專利範圍第8項之光模組之製作方法，其中使業 經準直之前述參考光之高斯光束腰位於與所形成之繞 射光栅相隔預定距離的位置。 12 ·如申請專利範圍第9項之光模組之製作方法，其中使業 經準直之前述參考光之高斯光束腰位於與所形成之繞 射光柵相隔預定距離的位置。 13·如申請專利範圍第8項之光模組之製作方法，其中前述 參考光為由與所形成之繞射光柵相隔預定距離之位置 散射的散射球面波。 14.如申請專利範圍第9項之光模組之製作方法，其中前述 參考光為由與所形成之繞射光柵相隔預定距離之位置 散射的散射球面波。 本纸张尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2ΐ〇χ297公鏠） -16-