專利名稱：光波導(dǎo)模塊的制作方法
領(lǐng)域領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)模塊，通過(guò)將主要用于光通信的光波導(dǎo)電路芯片儲(chǔ)存在封裝外殼中形成。
通常，通過(guò)將芯片與光纖連接來(lái)使用這種光波導(dǎo)電路芯片。例如，用粘結(jié)劑等將光波導(dǎo)電路芯片與光纖塊固定，使得光波導(dǎo)電路芯片與光纖維彼此連接。通過(guò)將光纖固定到光纖布置工具上形成該光纖塊。
光波導(dǎo)電路芯片通常具有大約從0.5mm到1mm的芯片尺寸，并且在外力作用下很脆弱。如上面所提到的，當(dāng)光波導(dǎo)電路芯片與光纖塊彼此相互連接時(shí)，光纖塊與光波導(dǎo)電路芯片的連接部分的強(qiáng)度同樣脆弱。因此，光波導(dǎo)電路芯片和光波導(dǎo)電路芯片與光纖塊之間的連接部分常常儲(chǔ)存在封裝外殼中使用。
大力研究和開(kāi)發(fā)的光波長(zhǎng)多路分割是極大地提高光通信中的傳輸容量的方法，并且促進(jìn)它的實(shí)踐使用。在光波長(zhǎng)多路分割中，例如對(duì)具有彼此不同的波長(zhǎng)的多個(gè)光進(jìn)行多路化和傳輸。在近些年中，諸如陣列光波導(dǎo)電路芯片和光開(kāi)關(guān)等光波導(dǎo)電路芯片，和通過(guò)將陣列波導(dǎo)光柵和光開(kāi)關(guān)組合構(gòu)成的具有高性能的集成型的光波導(dǎo)電路芯片用于波長(zhǎng)多路分割已得到實(shí)際使用。
諸如陣列波導(dǎo)光柵等光波導(dǎo)電路芯片和高性能的集成型的光波導(dǎo)電路芯片的尺寸范圍大約從30×30mm到80×80mm，并且大于諸如分光器和耦合器的傳統(tǒng)的光波導(dǎo)電路芯片的尺寸。


圖1B是第一個(gè)實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖2A是表示作用到第一個(gè)實(shí)施例中的彈性元件的剖面示意圖。
圖2B是表示作用到第一個(gè)實(shí)施例中的彈性元件的平面示意圖。
圖2C是表示作用到第一個(gè)實(shí)施例中的彈性元件的透視示意圖。
圖3是表示本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第二個(gè)和第三個(gè)實(shí)施例的主結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第三個(gè)實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖5A是表示作用到本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的另一個(gè)實(shí)施例中的彈性元件的結(jié)構(gòu)示例的透視示意圖。
圖5B是表示作用到本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的另一個(gè)實(shí)施例中的彈性元件的結(jié)構(gòu)示例的透視示意圖。
圖6是表示中心波長(zhǎng)的偏移關(guān)系和位于陣列波導(dǎo)光柵中的光輸入波導(dǎo)和光輸出波導(dǎo)的位置的示意圖。
例如，當(dāng)本發(fā)明人將尺寸為32mm×34mm的光波導(dǎo)電路芯片儲(chǔ)存到封裝外殼中并且進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)時(shí)，得到以下結(jié)果。光波導(dǎo)電路芯片與光纖塊之間的連接部分在200G×1ms中斷裂(8次/方向，x，y，z軸的3個(gè)方向)，和光傳輸損耗增大0.25dB。該結(jié)果不能滿足作為被動(dòng)光學(xué)元件的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的GR-1221-CORE，這是個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。
本發(fā)明一方面涉及一種光波導(dǎo)模塊，它具有很高的穩(wěn)定性和很高的抗振動(dòng)性能，甚至當(dāng)光波導(dǎo)模塊在運(yùn)輸過(guò)程中振動(dòng)和掉下時(shí)能夠防止在光波導(dǎo)電路芯片和光波導(dǎo)電路芯片與光纖塊之間的連接部分中引起的斷裂等等。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1A表示本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第一個(gè)實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)圖。第一個(gè)實(shí)施例的光波導(dǎo)模塊包括具有頂蓋的封裝外殼，并且圖1A表示在去掉了封裝外殼的頂蓋的狀態(tài)中的光波導(dǎo)模塊平面圖。圖1B是沿圖1A中的直線A-A′的剖面圖。圖1B表示具有封裝外殼頂蓋的安裝狀態(tài)。
如圖1A和1B中所示，通過(guò)將光波導(dǎo)電路芯片11儲(chǔ)存到位于封裝外殼30中的儲(chǔ)存部分28中，形成第一個(gè)實(shí)施例的光波導(dǎo)模塊。光波導(dǎo)電路芯片11支撐和儲(chǔ)存在封裝外殼30的周邊部分的至少一個(gè)邊緣部分中。封裝外殼30具有封裝外殼盒體30a和封裝外殼頂蓋30b。光波導(dǎo)電路芯片11的儲(chǔ)存部分28形成在封裝外殼盒體30a中，并且儲(chǔ)存部分28中填充了用來(lái)作為折射率匹配劑的硅油。
通過(guò)在基板1上形成光波導(dǎo)形成區(qū)域10構(gòu)成該光波導(dǎo)電路芯片11，并且，它的重量是大約10g。光波導(dǎo)電路芯片11的平面形狀設(shè)定成四邊形，光波導(dǎo)電路芯片11具有50mm的寬度(在Y軸方向中的長(zhǎng)度)，和在X方向中的70mm的長(zhǎng)度。
第一個(gè)實(shí)施例的特征在于，用來(lái)緩沖光波導(dǎo)電路芯片11的沖擊的彈性元件12設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片11的三個(gè)或更多個(gè)(這里是四個(gè))邊角部分附近。在該結(jié)構(gòu)中，彈性元件12設(shè)置在與光波導(dǎo)電路芯片11的相對(duì)的兩組邊角的附近中。
如圖1B中所示，彈性元件12的剖面形成為U形形狀，其中光波導(dǎo)電路芯片11從光波導(dǎo)電路芯片11的前和后兩側(cè)狹窄。彈性元件12由例如氟橡膠等氟化橡膠制成。
圖2A至2C表示作用到第一個(gè)實(shí)施例中的四個(gè)彈性元件12中的一個(gè)彈性元件12的結(jié)構(gòu)。與用到第一個(gè)實(shí)施例中的四個(gè)彈性元件12的結(jié)構(gòu)彼此相似。圖2A表示彈性元件12的剖面圖。圖2B表示彈性元件12的平面圖。圖2C表示彈性元件12的透視圖。
如圖1A和1B中所示，將彈性元件12裝配到其中的裝配凹入部分14形成在封裝外殼30的封裝外殼盒體30a中。在光波導(dǎo)電路芯片11與彈性元件12之間形成大約80μm的間隙，并且在彈性元件12與封裝外殼30的裝配凹入部分14之間也形成該間隙。這些間隙使得光波導(dǎo)電路芯片11能在封裝外殼30中或多或少地運(yùn)動(dòng)。
光波導(dǎo)電路芯片11是陣列波導(dǎo)光柵，具有按100GHz間隔分開(kāi)的50個(gè)波長(zhǎng)數(shù)的波長(zhǎng)多元光多路分解或多路傳輸?shù)墓δ?。下面的波?dǎo)結(jié)構(gòu)形成在光波導(dǎo)形成區(qū)域10中。
也就是說(shuō)，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)光輸入波導(dǎo)2，與至少一個(gè)光輸入波導(dǎo)2的輸出側(cè)連接的第一板條形波導(dǎo)3，與第一板條形波導(dǎo)3的輸出側(cè)連接的波導(dǎo)陣列4，與波導(dǎo)陣列4的輸出側(cè)連接的第二板條形波導(dǎo)5，和與第二板條形波導(dǎo)5的輸出側(cè)連接并且并排排列的多個(gè)光輸出波導(dǎo)6。波導(dǎo)陣列4包括多個(gè)信道波導(dǎo)4a，用于擴(kuò)散由第一板條形波導(dǎo)3傳輸?shù)牟⑶揖哂斜舜讼嗖钪付〝?shù)量的長(zhǎng)度的光。
在第一個(gè)實(shí)施例中，第一板條形波導(dǎo)3和第二板條形波導(dǎo)5中的至少一個(gè)(這里是第一板條形波導(dǎo)3)在一個(gè)平面(交叉分隔平面8)上分開(kāi)穿過(guò)第一板條形波導(dǎo)3的交叉光通路，以形成分開(kāi)的板條形波導(dǎo)3a、3b。
從光波導(dǎo)形成區(qū)域10的一個(gè)側(cè)端(圖1A中的頂側(cè)端)到光波導(dǎo)形成區(qū)域的中間部分形成交叉分離平面8。形成與該交叉分離表面8連接但不與第一板條形波導(dǎo)3交叉的非交叉分離表面18。非交叉分離表面18設(shè)置成與交叉分離表面8垂直。不需要將非交叉分離表面18設(shè)定成與交叉分離表面8垂直，但圖1A表示非交叉分離表面18與交叉分離表面8相垂直的一個(gè)情況。
光波導(dǎo)形成區(qū)域10分離成包括位于一側(cè)上的分離板條形波導(dǎo)3a的第一光波導(dǎo)形成區(qū)域10a，和第二光波導(dǎo)形成區(qū)域10b，包括通過(guò)交叉分離表面8和非交叉分離表面18在另一側(cè)上形成的分離的板條形波導(dǎo)3b。與光波導(dǎo)形成區(qū)域10a、10b一致，還通過(guò)交叉分離表面8和非交叉分離表面18分離基板1。
以穿過(guò)第一光波導(dǎo)形成區(qū)域10a和第二光波導(dǎo)形成區(qū)域10b的方式，形成具有大于基板1和光波導(dǎo)形成區(qū)域10的熱膨脹系數(shù)的滑動(dòng)元件7。滑動(dòng)元件7的末端側(cè)通過(guò)固定部分13分別固定到第一光波導(dǎo)形成區(qū)域10a和第二光波導(dǎo)形成區(qū)域10b上。
滑動(dòng)元件7使得分離的板條形波導(dǎo)3a、3b(這里是分離的板條形波導(dǎo)3a)的至少一側(cè)，隨波導(dǎo)陣列拉伸溫度沿著交叉分離表面8滑動(dòng)?；瑒?dòng)元件7使得第一光波導(dǎo)形成區(qū)域10a沿著交叉分離表面8相對(duì)于第二光波導(dǎo)形成區(qū)域10b滑動(dòng)。
滑動(dòng)元件7設(shè)置在光波導(dǎo)形成區(qū)域10a、10b的表面上，并且以穿過(guò)第一光波導(dǎo)形成區(qū)域10a和第二光波導(dǎo)形成區(qū)域10b的方式設(shè)置，由此得到下面的效果。也就是說(shuō)，滑動(dòng)元件7具有防止第一光波導(dǎo)形成區(qū)域10a在第一光波導(dǎo)形成區(qū)域10a的滑動(dòng)過(guò)程中，在與基板表面垂直的Z方向中移動(dòng)的作用。
例如，通過(guò)具有1.65×10-5(1/K)的熱膨脹系數(shù)的鋼板形成滑動(dòng)元件7，并且形成為使得滑動(dòng)元件7具有能夠補(bǔ)償與陣列波導(dǎo)光柵的溫度有關(guān)的中心波長(zhǎng)的長(zhǎng)度。
本發(fā)明人注意到陣列波導(dǎo)光柵的線性散射性，并且，著重研究了該特性。然后本發(fā)明人考慮到通過(guò)根據(jù)溫度由滑動(dòng)元件7移動(dòng)分離的板條形波導(dǎo)3a和偏移光輸入波導(dǎo)2的輸出端的位置，以補(bǔ)償陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)。
也就是說(shuō)，如圖6中所示，第一板條形波導(dǎo)3的焦點(diǎn)中心設(shè)定為點(diǎn)O′，和從該點(diǎn)O′在X方向中偏移距離dx′的點(diǎn)設(shè)定為點(diǎn)P′。此時(shí)，當(dāng)光入射到點(diǎn)P′時(shí)，由光輸出波導(dǎo)6輸出的輸出波長(zhǎng)從光入射到點(diǎn)O′的情況中的輸出波導(dǎo)偏移了dλ′。因此，可以通過(guò)偏移光輸入波導(dǎo)2的輸出末端的位置，偏移來(lái)自光輸出波導(dǎo)6的輸出波長(zhǎng)。
這里，上述波長(zhǎng)偏移量dλ′與光輸入波導(dǎo)2的輸出末端位置在X方向中的移動(dòng)量dx′之間的關(guān)系如下面的公式1所示。 在公式1中，L1′表示第一板條形波導(dǎo)3的焦距長(zhǎng)度，和ΔL表示相鄰的信道波導(dǎo)4a之間的長(zhǎng)度差值，和ns分別表示第一板條形波導(dǎo)3和第二板條形波導(dǎo)5的當(dāng)量反射率。另外，在公式1中，d表示相鄰的信道波導(dǎo)之間的距離，和λ0表示在衍射角Φ＝0處的中心波長(zhǎng)，和ng表示波導(dǎo)陣列的集合反射系數(shù)。另外，在公式1中，通過(guò)利用波導(dǎo)陣列4的當(dāng)量反射系數(shù)ne和從光輸出波導(dǎo)6輸出的光的中心波長(zhǎng)λ，由下面的公式2給出ng。 因此，如果光輸入波導(dǎo)2的輸出端位置在上面X方向中偏移了距離dx′，從而當(dāng)從陣列波導(dǎo)光柵的光輸出波導(dǎo)6輸出的中心波長(zhǎng)根據(jù)溫度偏移Δλ時(shí)，形成dλ′＝Δλ，能夠去掉不具有在例如焦點(diǎn)O形成的光輸出波導(dǎo)6中的波長(zhǎng)偏移的光。
由于相對(duì)于另一個(gè)光輸出波導(dǎo)6引起類似的作用，能夠校正(解決)從每個(gè)光輸出波導(dǎo)6輸出的中心波長(zhǎng)偏移Δλ。在第一個(gè)實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定滑動(dòng)元件7的熱膨脹系數(shù)和固定位置間隔(圖1A中的E)，和通過(guò)根據(jù)溫度伸展和壓縮滑動(dòng)元件7，補(bǔ)償陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)。
也就是說(shuō)，滑動(dòng)元件7構(gòu)造成使得滑動(dòng)元件7根據(jù)熱膨脹系數(shù)伸展和壓縮一個(gè)長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于分離的板條形波導(dǎo)3a根據(jù)與陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)的的偏移量有關(guān)的溫度的移動(dòng)量。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，滑動(dòng)元件7使得分離的板條形波導(dǎo)3a和光輸入波導(dǎo)2的輸出端在X方向中移動(dòng)，和補(bǔ)償與陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)有關(guān)的溫度。
在第一個(gè)實(shí)施例中，光纖塊21與光波導(dǎo)電路芯片11的一個(gè)末端連接，而光纖塊22與光波導(dǎo)電路芯片11的另一個(gè)末端連接。與陣列波導(dǎo)光柵的光輸入波導(dǎo)2和光輸出波導(dǎo)6相一致，至少一個(gè)光纖23、24分別設(shè)置和固定到光纖塊21、22上。
對(duì)應(yīng)于每個(gè)光輸出波導(dǎo)2的光纖23排成一列并且對(duì)應(yīng)于每個(gè)光輸出波導(dǎo)6的光纖24也排成一列，并且固定光波導(dǎo)電路芯片11和光纖塊21、22。通過(guò)作為環(huán)氧樹(shù)脂的粘結(jié)劑的cemedine high super5(商品名稱)，將光纖23、24固定到來(lái)自封裝外殼30的起出部分的附近中。
如上所述構(gòu)成第一個(gè)實(shí)施例，和通過(guò)將用于緩沖光波導(dǎo)電路芯片11的沖擊的彈性元件12設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片11的周邊部分附近的四個(gè)邊角的附近，形成該光波導(dǎo)模塊。因此，即使第一個(gè)實(shí)施例中的光波導(dǎo)模塊在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中受到振動(dòng)和掉下時(shí)，能夠防止例如在光波導(dǎo)電路芯片11和光波導(dǎo)電路芯片11與光纖塊21、22的連接部分中引起的裂縫，使得光波導(dǎo)模塊能夠設(shè)定成具有高的抗沖擊性。
也就是說(shuō)，如在第一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)將用于緩沖光波導(dǎo)電路芯片11的沖擊的彈性元件12設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片11的周邊部分附近的至少一部分中，得到上述效果，其中光波導(dǎo)電路芯片11的結(jié)構(gòu)在于封裝外殼30將光波導(dǎo)電路芯片11支承和儲(chǔ)存在周邊部分的至少一部分中。
如果彈性元件12設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片11的周邊部分附近的至少一部分中，可以提到光波導(dǎo)模塊的抗沖擊性。但是，第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)可以更可靠地顯示抗沖擊性的改善效果。
也就是說(shuō)，它能夠緩沖在容易引起裂縫的部分中的沖擊，即能緩沖例如在如第一個(gè)實(shí)施例中由在彈性元件12設(shè)置光波導(dǎo)電路芯片11的至少一組正對(duì)的邊角附近的結(jié)構(gòu)所引起的沖擊。
另外，與在第一個(gè)實(shí)施例中相同，當(dāng)彈性元件12設(shè)置在具有四邊形平面形狀的光波導(dǎo)電路芯片11的三個(gè)或更多個(gè)部分附近中時(shí)，可以更好地顯示光波導(dǎo)電路芯片11的沖擊緩沖效果。
另外，在第一個(gè)實(shí)施例中，如在圖2A、2B和2C所示，彈性元件12以U形形狀的剖面形成，其中光波導(dǎo)電路芯片11從它的前和后側(cè)變狹窄。因此，在第一個(gè)實(shí)施例中，很好地緩沖光波導(dǎo)電路芯片11的沖擊，從而可以設(shè)定優(yōu)選的抗沖擊性和優(yōu)選的抗振動(dòng)性。
另外，在第一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)例如氟橡膠等氟化橡膠制成彈性元件12。氟化橡膠具有很好的抗潮濕性能和抗化學(xué)腐蝕性能，即使當(dāng)封裝外殼30的內(nèi)部充滿例如硅油等折射率匹配劑時(shí)，也不容易受到損壞。因此，第一個(gè)實(shí)施例中的光波導(dǎo)模塊可以設(shè)定為具有能夠長(zhǎng)時(shí)間保持上述效果的高穩(wěn)定性的光波導(dǎo)模塊。
另外，用來(lái)將彈性元件12裝配到其中的裝配凹入部分14設(shè)置在第一個(gè)實(shí)施例中的光波導(dǎo)模塊中的封裝外殼30中，通過(guò)將彈性元件12裝配到裝配凹入部分14中，可以更容易地安置該彈性元件12。
另外，在第一個(gè)實(shí)施例的光波導(dǎo)模塊中，在光波導(dǎo)電路芯片11與彈性元件12之間，和在彈性元件12與封裝外殼30的裝配凹入部分14之間形成使光波導(dǎo)電路芯片11在封裝外殼30中能或多或少地移動(dòng)的間隙。因此，在第一個(gè)實(shí)施例的光波導(dǎo)模塊中，通過(guò)該間隙的游隙量，可以緩沖作用到光波導(dǎo)電路芯片11與例如光纖塊21、22等光學(xué)元件上的額外應(yīng)力，可以防止連接部分的損壞和在連接部分中的傳輸損耗的增大。
另外，即使當(dāng)溫度升高和滑動(dòng)元件7在第一個(gè)實(shí)施例的光波導(dǎo)模塊中伸展時(shí)，通過(guò)位于封裝外殼30中的光波導(dǎo)電路芯片11的干擾，沒(méi)有外力加到光波導(dǎo)電路芯片11，使得光纖23、24和光纖塊21、22可以根據(jù)滑動(dòng)元件7的伸縮而移動(dòng)。另外，可以充分地減小在光纖塊21、22與光波導(dǎo)電路芯片11之間的連接部分之間產(chǎn)生的拉伸力，使得在連接部分中不會(huì)引起裂縫和連接部分不會(huì)分離。
另外，在第一個(gè)實(shí)施例的光波導(dǎo)模塊中，光波導(dǎo)電路芯片11的光波導(dǎo)形成區(qū)域設(shè)定成陣列波導(dǎo)光柵，和第一板條形波導(dǎo)3分離成分離的板條形波導(dǎo)3a、3b。通過(guò)滑動(dòng)元件7使得分離的板條形波導(dǎo)3a沿著交叉分離表面8移動(dòng)，可以降低與陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)有關(guān)的溫度。
因此，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)實(shí)施例中的光波導(dǎo)模塊用來(lái)作為波長(zhǎng)多路分割的光波導(dǎo)模塊時(shí)，可以與溫度無(wú)關(guān)穩(wěn)定地多路分割和多路傳輸具有一組波長(zhǎng)的光，可以實(shí)際應(yīng)用這種波長(zhǎng)多路分割。
在具有下面結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)模塊中同樣能夠顯示這種效果，該效果如同在第一個(gè)實(shí)施例中那樣，通過(guò)滑動(dòng)元件7使得分離的板條形波導(dǎo)3a沿著交叉分離表面8移動(dòng)，能夠降低與陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)有關(guān)的溫度。
也就是說(shuō)，當(dāng)通過(guò)位于穿過(guò)通過(guò)板條形波導(dǎo)的光路的表面上的至少一個(gè)第一板條形波導(dǎo)3和第二板條形波導(dǎo)5分離，形成分離的板條形波導(dǎo)時(shí)，和設(shè)置用于分離的板條形波導(dǎo)的至少一側(cè)并沿著分離的表面，隨溫度滑動(dòng)的滑動(dòng)移動(dòng)元件，可以顯示上面的效果。
接下來(lái)，將解釋本發(fā)明中的光波導(dǎo)模塊的第二個(gè)實(shí)施例。第二個(gè)實(shí)施例中形成基本上與第一個(gè)實(shí)施例類似的光波導(dǎo)模塊。第二個(gè)實(shí)施例與第一個(gè)實(shí)施例不同的特征在于，在圖3中所示的陣列波導(dǎo)光柵中的分離表面上沒(méi)有受到分離的光波導(dǎo)電路芯片11。另外，在第二個(gè)實(shí)施例中還省略了設(shè)置在第一個(gè)實(shí)施例中的滑動(dòng)元件7。
如上所述構(gòu)造成第二個(gè)實(shí)施例。因此，與第一個(gè)實(shí)施例類似，通過(guò)第二個(gè)實(shí)施例中的彈性元件12的作用，能夠得到具有抗沖擊性和抗振動(dòng)性的高穩(wěn)定性的光波導(dǎo)模塊。
本發(fā)明人制備了第二個(gè)實(shí)施例的光波導(dǎo)模塊和具有基本上與該光波導(dǎo)模塊類似的結(jié)構(gòu)，但不具有用粘結(jié)劑固定在封裝外殼30的拔出部分中的光纖23、24的光波導(dǎo)模塊。然后本發(fā)明人對(duì)每個(gè)光波導(dǎo)模塊進(jìn)行了抗沖擊試驗(yàn)。在不具有用粘結(jié)劑固定在封裝外殼30的拔出部分中的光纖23、24的光波導(dǎo)模塊中，制備了封裝外殼30中的彈性光纖23、24和非彈性光纖23、24。
結(jié)果是，與封裝外殼30中的光纖23、24的拔出部分的固定方法無(wú)關(guān)，每個(gè)光波導(dǎo)模塊都能承受1000G×1ms(x，y，z軸3個(gè)方向中，10次/方向)的抗沖擊性。也就是說(shuō)，這些光波導(dǎo)模塊滿足作為上述被動(dòng)光學(xué)元件的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的GB-1221-CORE。
另外，每個(gè)光波導(dǎo)模塊都具有能夠承受20G×10~2000Hz·min/cy(6min/cy，6cy/axis)的抗振動(dòng)性。這些光波導(dǎo)模塊也滿足GB-1221-CORE。另外，在抗沖擊試驗(yàn)和抗振動(dòng)試驗(yàn)之前和之后的光傳輸損耗的變化是0.004dB并且根本沒(méi)有問(wèn)題。因此，可以證實(shí)這些光波導(dǎo)模塊的穩(wěn)定性。
圖4表示本發(fā)明中的光波導(dǎo)模塊的第三個(gè)實(shí)施例的剖面圖。在第三個(gè)實(shí)施例中，與第一個(gè)和第二個(gè)實(shí)施例中相同的部分由同樣的附圖標(biāo)記表示，并且這里省略了對(duì)它們的重復(fù)解釋。
第三個(gè)實(shí)施例的基本上結(jié)構(gòu)與第二個(gè)實(shí)施例類似。第三個(gè)實(shí)施例與第二個(gè)實(shí)施例不同的特征之處有以下兩點(diǎn)。第一點(diǎn)是發(fā)熱器40設(shè)在光波導(dǎo)電路芯片11的基板1的底側(cè)。第二點(diǎn)是用于緩沖光波導(dǎo)電路芯片11的彈性元件12a設(shè)在光波導(dǎo)電路芯片11的頂側(cè)和底側(cè)。
在第三個(gè)實(shí)施例中，光波導(dǎo)電路芯片11具有40mm的寬度和50mm的長(zhǎng)度，而發(fā)熱器40具有28mm的寬度、35mm的長(zhǎng)度和100g的重量。發(fā)熱器40設(shè)定成使得光波導(dǎo)電路芯片11的溫度保持在一個(gè)恒定的溫度，例如高于室溫的70℃。通過(guò)該結(jié)構(gòu)恒定地保持陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)，第三個(gè)實(shí)施例能夠具有基本上與第一個(gè)實(shí)施例類似的效果。
在第三個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)置發(fā)熱器40使得光波導(dǎo)模塊的重量變大。因此，在第三個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)將彈性元件12a設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片11的頂側(cè)和底側(cè)上，實(shí)現(xiàn)具有很高的抗沖擊性和抗振動(dòng)性的穩(wěn)定的光波導(dǎo)模塊。
本發(fā)明人對(duì)于第三個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了抗沖擊試驗(yàn)和抗振動(dòng)試驗(yàn)。第三個(gè)實(shí)施例中的光波導(dǎo)模塊具有能承受500G×1ms(x，y，z軸3個(gè)方向中，8次/方向)的抗沖擊性。另外，第三個(gè)實(shí)施例中的光波導(dǎo)模塊具有能夠承受20G×10~2000Hz·min/cy(6min/cy，6cy/axis)的抗振動(dòng)性。因此，第三個(gè)實(shí)施例中的光波導(dǎo)模塊滿足GB-1221-CORE。另外，在抗沖擊試驗(yàn)和抗振動(dòng)試驗(yàn)之前和之后的光傳輸損耗的變化是0.006dB，并且根本沒(méi)有問(wèn)題。
本發(fā)明不限于上述的每個(gè)實(shí)施例，而是可以采用各種實(shí)施例形式。例如，在上面所述的每個(gè)實(shí)施例中彈性元件12設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片11的四個(gè)邊角中，但是將彈性元件12設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片11的周邊部分附近的至少一個(gè)部分中就足夠了。但是，如上述的每個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)彈性元件12設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片11的邊角部分(特別是當(dāng)光波導(dǎo)電路芯片11具有四邊形時(shí)的四個(gè)邊角)中時(shí)，利用彈性元件12的光波導(dǎo)電路芯片11的緩沖沖擊的效果很好。
在上述每個(gè)實(shí)施例中，設(shè)在光波導(dǎo)電路芯片11的每個(gè)邊角部分中的彈性元件12具有如圖2中所示的形狀，但不具體限制彈性元件12的形狀，而是可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。例如，也可以以如圖5A和5B中所示的形狀形成彈性元件12。
另外，在第三個(gè)實(shí)施例中，彈性元件12a同時(shí)設(shè)在光波導(dǎo)電路芯片11的前側(cè)和后側(cè)上，但彈性元件12a也可以設(shè)在光波導(dǎo)電路芯片11的前側(cè)和后側(cè)中的一側(cè)上。
另外，在上述每個(gè)實(shí)施例中，彈性元件12和12a由氟化橡膠制成，但也可以用除了例如氟橡膠的氟化橡膠以外的橡膠彈性體等制成。
另外，在上述每個(gè)實(shí)施例中，在光波導(dǎo)電路芯片11與彈性元件12之間以及在彈性元件12與封裝外殼30的裝配凹入部分14都設(shè)有大約80μm的間隙。但是，該間隙不限于80μm，而可以設(shè)定成從幾微米~幾百微米的范圍。不是必須要形成該間隙。但是，由于形成該間隙能夠防止光波導(dǎo)電路芯片11與光纖塊21、22之間的連接部分的損壞和連接損失的增大，優(yōu)選的做法是形成該間隙。
另外，在上述每個(gè)實(shí)施例中，光波導(dǎo)電路芯片11設(shè)定成陣列波導(dǎo)光柵，但不具體限制該光波導(dǎo)電路芯片11的結(jié)構(gòu)，而是可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。本發(fā)明可以應(yīng)用到其中多個(gè)光波導(dǎo)電路芯片11儲(chǔ)存和形成在封裝外殼30中的光波導(dǎo)模塊中。該應(yīng)用該結(jié)構(gòu)能制成具有良好的抗沖擊性和良好的抗振動(dòng)性的光波導(dǎo)模塊。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)模塊，包括光波導(dǎo)電路芯片，具有形成在基板上的光波導(dǎo)形成區(qū)域；和封裝外殼，用于在至少周邊部分的邊緣區(qū)域中支承和儲(chǔ)存光波導(dǎo)電路芯片；其中，用于緩沖光波導(dǎo)電路芯片的沖擊的彈性元件設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片的周邊部分附近的至少一個(gè)部分中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)模塊，其中，彈性元件的剖面形成為U形形狀，其中光波導(dǎo)電路芯片從它的前側(cè)和后側(cè)狹窄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)模塊，其中，彈性元件設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片的正對(duì)的至少一組邊角的附近。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)模塊，其中，光波導(dǎo)電路芯片具有四邊形的平面形狀；和彈性元件設(shè)置在所述光波導(dǎo)電路芯片的三個(gè)或更多個(gè)邊角部分的附近。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)模塊，其中，用于緩沖所述光波導(dǎo)電路芯片的沖擊的彈性元件設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片的前側(cè)和后側(cè)中的至少一側(cè)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)模塊，其中，用于將彈性元件裝配到其中的裝配凹入部分設(shè)置在封裝外殼中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)模塊，其中，至少在光波導(dǎo)電路芯片與彈性元件之間的部分和彈性元件與封裝外殼之間的部分中形成間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)模塊，其中，彈性元件由氟化橡膠制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)模塊，其中，光波導(dǎo)芯片的光波導(dǎo)形成區(qū)域具有至少一個(gè)光輸入波導(dǎo)；與光輸入波導(dǎo)的輸出側(cè)連接的第一板條形波導(dǎo)；波導(dǎo)陣列，與第一板條形波導(dǎo)的輸出側(cè)連接，和通過(guò)長(zhǎng)度彼此相差指定數(shù)量并且并排設(shè)置的多個(gè)信道波導(dǎo)構(gòu)成；與波導(dǎo)陣列的輸出側(cè)連接的第二板條形波導(dǎo)；和與第二板條形波導(dǎo)的輸出側(cè)連接的一個(gè)或多個(gè)光輸出波導(dǎo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)模塊，其中，光波導(dǎo)芯片的光波導(dǎo)形成區(qū)域具有至少一個(gè)光輸入波導(dǎo)；與光輸入波導(dǎo)的輸出側(cè)連接的第一板條形波導(dǎo)；波導(dǎo)陣列，它與第一板條形波導(dǎo)的輸出側(cè)連接，和通過(guò)長(zhǎng)度彼此相差指定數(shù)量并且并排設(shè)置的多個(gè)信道波導(dǎo)構(gòu)成；與波導(dǎo)陣列的輸出側(cè)連接的第二板條形波導(dǎo)；和與第二板條形波導(dǎo)的輸出側(cè)連接的一個(gè)或多個(gè)光輸出波導(dǎo)；其中通過(guò)將所述第一和第二板條形波導(dǎo)中的至少一個(gè)在穿過(guò)通過(guò)板條形波導(dǎo)的光通路的表面上分離，形成分離的板條形波導(dǎo)；和設(shè)有滑動(dòng)移動(dòng)元件，用于使得分離的板條形波導(dǎo)的至少一側(cè)根據(jù)溫度沿著所述分離表面滑動(dòng)和運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明是一種光波導(dǎo)模塊,具有例如良好的抗沖擊性和良好的抗振動(dòng)性。光波導(dǎo)電路芯片受到周邊部分的至少一個(gè)邊緣部分的支承并且儲(chǔ)存在封裝外殼的儲(chǔ)存部分中。通過(guò)在基板上設(shè)有光波導(dǎo)形成區(qū)域形成該光波導(dǎo)芯片。用于緩沖光波導(dǎo)電路芯片的沖擊的彈性元件設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片的周邊部分附近的至少一個(gè)部分中。例如,彈性元件設(shè)置在光波導(dǎo)電路芯片的每四個(gè)邊角的附近中。
文檔編號(hào)G02B6/36GK1375711SQ0210823
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2002年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月19日
發(fā)明者根角昌伸, 齋藤恒聰, 柏原一久 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社