專利名稱：光波導(dǎo)、光波導(dǎo)模塊以及光波導(dǎo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)器件的小型化，特別涉及一種能夠在微小的尺寸大小下變更光波導(dǎo)方向的光波導(dǎo)、光波導(dǎo)模塊、以及光波導(dǎo)方向的變換方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，電路的動(dòng)作速度正在接近光傳輸回路(circuit)的動(dòng)作速度。但是，要進(jìn)一步提高電路的動(dòng)作速度，比提高光傳輸回路的動(dòng)作速度在原理上的障礙要大。這是因?yàn)橛呻娐犯稁У碾娙萘克a(chǎn)生的時(shí)間常數(shù)隨高速動(dòng)作而增大。因此，通過一部分光傳輸路徑對(duì)電路的高速動(dòng)作進(jìn)行補(bǔ)償，使得電路與光路熔接起來的研究開發(fā)正在活躍地進(jìn)行。
具體的說，將VCSEL(垂直腔表面發(fā)射激光器)安裝在電路襯底中，并將由其射出的光信號(hào)入射到光纖或光波導(dǎo)中而傳播，且通過電氣基板上安裝的PD(光電二極管)接收而進(jìn)行信號(hào)傳輸。一直討論著將該光纖或光波導(dǎo)埋入到電路基板自身中的方式，或在多個(gè)電路基板間使用光纖或光波導(dǎo)來代替現(xiàn)有的電線的方式。另外，作為上述用途所使用的光纖或光波導(dǎo)，例如提出了有機(jī)波導(dǎo)板(波導(dǎo)板的代表有聚酰亞胺波導(dǎo)板)或光纖板。
VCSEL是表面發(fā)射激光器，其激光的出射方向垂直于所安裝的電路基板的方向。雖然在激光器的安裝方向垂直于電路基板時(shí)激光出射方向變?yōu)槠叫杏陔娐坊宓姆较?，但是這樣的激光器的安裝使得VCSEL的高密度多重安裝(high-density multiple installation)的優(yōu)點(diǎn)盡失，通常不采用。
另外，埋入電路基板中的光波導(dǎo)或光纖在平行于電路基板的方向上對(duì)光進(jìn)行導(dǎo)波，因此為了將由VCSEL出射的激光與該光波導(dǎo)或光纖相結(jié)合，需要90度光波導(dǎo)方向的變換。
作為這樣的90度光波導(dǎo)方向的變換方法，一直討論有將光纖或波導(dǎo)的端面研磨成45度并對(duì)研磨面實(shí)施金屬蒸鍍等且作為反射鏡進(jìn)行90度的變換的方法，以及通過具有45°角度的反射鏡進(jìn)行變換的方法。
另外，上述的90度光波導(dǎo)方向的變換的必要性因適用領(lǐng)域而不同，但例如運(yùn)用FTTH對(duì)用戶家中布線光纖，由于一般的光纖因?yàn)闄C(jī)械特性與光學(xué)特性的問題就不能在數(shù)cm以下將光纖折彎，因此需要在房間的隅角部分或從室外至室內(nèi)將光纖拉入的空穴部分中確保將光纖平緩折彎的空間，從而有損于家具的配置或室內(nèi)景觀。與此相對(duì)，近年來開發(fā)了即使為最小折彎半徑15mm也能夠在機(jī)械及光學(xué)上折彎的光纖。
進(jìn)而，作為超小型的變換光波導(dǎo)方向的應(yīng)用，將光纖的期望部分縮細(xì)到非常細(xì)微的直徑并進(jìn)行折彎的方法已經(jīng)被提出并已商品化。該方法中，所縮細(xì)部分的光纖直徑為大致數(shù)μm～10μm，在該細(xì)度下光纖例如以折彎直徑1mm折彎而由該折彎引起的折彎變形也為1％以下，由此可在機(jī)械上充分折彎。另外，雖然光學(xué)上僅由該細(xì)微部分的光纖不能夠形成限制光的構(gòu)造，但通過該細(xì)微的光纖部分與其外側(cè)的環(huán)境即空氣的組合，則形成內(nèi)芯為光纖而包層為環(huán)境(空氣)的關(guān)系，由此作為等效于高達(dá)數(shù)十％的超高的折射率差的波導(dǎo)起作用，從而即使是微小的折彎半徑也可在沒有光損耗的情況下進(jìn)行折彎。
專利文獻(xiàn)1美國(guó)專利公開No.2003/0165291Al專利文獻(xiàn)2美國(guó)專利No.5138676專利文獻(xiàn)3特開2000-329950號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1大木等，“60bps級(jí)並列光インタコネクトモジユ一ル(ParaBIT-1F)の開発”2000年電子情報(bào)通信學(xué)會(huì)技術(shù)研究報(bào)告EMD2000-7非專利文獻(xiàn)2清水等，“光I/O內(nèi)臟システムLSIモジユ一ル(3)光結(jié)合系の設(shè)計(jì)”2003年電子情報(bào)通信學(xué)會(huì)エレクトロニクスソサエテイ大會(huì)C-3-125非專利文獻(xiàn)3佐木等，“光I/O內(nèi)臟システムLSIモジユ一ル(5)基板実裝型コネクタの開発” 2003年電子情報(bào)通信學(xué)會(huì)エレクトロニクスソサエテイ大會(huì)C-3-127首先，將上述光纖或波導(dǎo)的端面研磨成45度并對(duì)研磨面實(shí)施金屬蒸鍍等且作為反射鏡進(jìn)行90度的變換的方法中，將光纖或波導(dǎo)以高精度研磨成45度的作業(yè)不容易，并且金屬蒸鍍等進(jìn)一步工序也需要大規(guī)模的制造設(shè)備。在安裝時(shí)也需要將45度面以無彎曲的方式相對(duì)于電路基板沿正上或正下方向進(jìn)行安裝，而這樣的安裝難以說容易。另外，該方式中從光纖的內(nèi)芯或波導(dǎo)的內(nèi)芯變換90度方向之后，由于在非波導(dǎo)構(gòu)造的媒體中對(duì)光進(jìn)行波導(dǎo)，光束直徑擴(kuò)展從而難以獲得良好的耦合。
另外，通過具有45°角度的反射鏡進(jìn)行變換的方法中，由于小型化需要微小的反射鏡而與該微小的反射鏡的位置吻合(對(duì)位)，或者為了抑制由空間中光束傳播至反射鏡部分為止引起的光束擴(kuò)展，必須增加透鏡部件等，導(dǎo)致部件數(shù)目增加，從而它們的對(duì)位不容易。
進(jìn)而，在伴隨著空間傳播的系統(tǒng)中，雖然因?yàn)閺牟▽?dǎo)或光纖到空間的光出射端面中反射衰減量(return loss反射波損耗)較大而需要無反射涂敷或傾斜研磨，但無反射涂敷需要大規(guī)模的裝置，傾斜研磨使光束的輻射方向偏離波導(dǎo)中或光纖中的光軸，因此有時(shí)與45度反射鏡的對(duì)位變得更加困難。
接下來，雖然最小折彎半徑為15mm的在機(jī)械及光學(xué)上可折彎的光纖在室外是有效的，但在室內(nèi)或狹小的空間中允許折彎半徑較小的則更好。在希望比半徑15mm的折彎半徑還小的情況下，無法使用。
在以光纖的期望部分縮細(xì)為非常細(xì)微的直徑的方式進(jìn)行折彎的方法中，作為大致數(shù)μm的外徑這樣非常細(xì)微的直徑，就存在處理時(shí)折斷了等問題。另外，該方式中，折彎部分的光損耗降低，因外部環(huán)境基本上作為包層起作用而對(duì)外部環(huán)境變化較為敏感。也就是，在因環(huán)境濕度或溫度變動(dòng)而在該微小直徑部分中產(chǎn)生水分凝結(jié)的情況下，基于虛擬的(pseudo)超高Δ的微小折彎部分中的光學(xué)限制不起作用。
為了維持微小折彎部分中的光學(xué)限制功能，需要在將該微小直徑部分暴露在空氣等氣體中的狀態(tài)下進(jìn)行空氣密封。也就是，需要在空穴內(nèi)設(shè)置微小直徑部分的空氣密封，但這并不容易實(shí)現(xiàn)。另外，即使微小直徑部分較小，對(duì)其進(jìn)行空氣密封而進(jìn)行保護(hù)的結(jié)構(gòu)部分，也不得不采用比該微小直徑部分大得多的結(jié)構(gòu)。
并且，雖然作為上述光纖或光波導(dǎo)提出了有機(jī)波導(dǎo)板或光纖板的方案，但首先有機(jī)波導(dǎo)板的當(dāng)前技術(shù)水平中的光損耗非常大為0.2dB/cm左右，僅傳輸長(zhǎng)度15cm光功率就損耗3dB即變?yōu)橐话胍韵?。如果考慮到從光電熔接基板向底板進(jìn)一步向其他光電熔接基板傳輸光信號(hào)的情況，則考慮光信號(hào)傳輸大致數(shù)十cm至1m的距離，這種情況下，忽略連接器部分的連接損耗，僅波導(dǎo)的傳輸損耗就產(chǎn)生大致最大20dB的光損耗。其結(jié)果，在當(dāng)前技術(shù)水平中使用有機(jī)波導(dǎo)進(jìn)行光傳輸?shù)那闆r下，限于短距離的傳輸。另外，有機(jī)波導(dǎo)易隨溫度產(chǎn)生特性變動(dòng)，并且如電路那樣的高溫多濕狀態(tài)下的長(zhǎng)期可靠性，比光纖低。
另一方面，光纖板在2張撓性塑料薄膜間布線多根光纖并且其特性由光纖決定。光纖的傳輸損耗與有機(jī)波導(dǎo)的0.2dB/cm相比，石英類的光纖為大致0.2dB/km這樣的cm與km的不同尋常的小，并且是在電氣光學(xué)回路熔接基板內(nèi)的傳輸這樣的最大不過數(shù)m的距離中傳輸損耗可以忽略的大小。在塑料光纖的情況下，雖然存在數(shù)dB～數(shù)十dB/km這樣的傳輸損耗增加，但即使是例如500dB/km的損耗，與有機(jī)波導(dǎo)相比也是大致1/40的低損耗為大致0.5dB/m，在最大不過數(shù)m的距離中傳輸損耗較小，由此實(shí)用上不存在問題。
但是，由于該光纖板將多根光纖以光布線在期望的場(chǎng)所中，因此所布線的光纖相交叉而隨該交叉的程度產(chǎn)生光損耗。雖然為了避免由該交叉引起的光損耗而考慮設(shè)法在布線形狀上的交叉部分中加入緩沖材料等的方案，但這樣的方法導(dǎo)致成品率降低并且引起成本上升。另外，薄板上的布線中存在由于光纖的光學(xué)或機(jī)械強(qiáng)度而使折彎半徑不能減小這一問題。
一般來說，石英類光纖在折彎半徑為15mm以下時(shí)存在光損耗增大而機(jī)械損壞之虞，因此需要以該值以上的半徑進(jìn)行布線并且難以縮小光纖板，從而布線形狀也受到限制。
關(guān)于使用石英類光纖的光纖板的機(jī)械強(qiáng)度，例如特開2000-329950號(hào)公報(bào)中，提出了使用光纖表面中涂布碳的碳涂層光纖，但涂布碳的光纖表面較黑，即使對(duì)該光纖實(shí)施涂覆而著色也存在無法判斷顏色的不同這一問題。
另外，在將光纖板埋入到電路基板內(nèi)制作光電熔接基板的情況下，因電路基板表面的凹凸，導(dǎo)致光纖產(chǎn)生微折彎損耗。關(guān)于這一點(diǎn)，如果看作小凹凸作用在光纖的側(cè)面產(chǎn)生側(cè)壓，在光纖的長(zhǎng)邊方向上連續(xù)產(chǎn)生了細(xì)小的折彎的狀況來考慮，就很容易理解。這樣的微折彎損耗，在光纖板單體為低溫的情況下有時(shí)也產(chǎn)生。這是因?yàn)樾纬杀“宓膿闲运芰媳∧ぴ诘蜏貢r(shí)收縮，而光纖是玻璃使得收縮較小，由此通過收縮長(zhǎng)度之差以光纖細(xì)微折彎的方式而產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決以上問題而作成的，其目的在于提供一種部件數(shù)目較少并不需要對(duì)位，在非常小的部分中變換光的波導(dǎo)方向，對(duì)外部環(huán)境變動(dòng)不敏感且不需要空氣密封等特別的保護(hù)機(jī)構(gòu)的光波導(dǎo)、光波導(dǎo)模塊以及光波導(dǎo)方向的變換方法。
為解決以往的問題，發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行銳意的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在將光波導(dǎo)所期望部分加熱到規(guī)定溫度的情況下，光波導(dǎo)的部分變?yōu)榧庸ぷ冃伍_放狀態(tài)(distortion free state)，如果在該狀態(tài)下以所定折彎半徑進(jìn)行折彎加工，就能夠在沒有變形的狀態(tài)下進(jìn)行折彎。
本發(fā)明基于上述研究成果而做出，本發(fā)明的光波導(dǎo)的第1方案，是一種具有內(nèi)芯與包層的光波導(dǎo)，對(duì)所期望部分進(jìn)行加熱而移入加工變形開放狀態(tài)中，于是，將該移入加工變形開放狀態(tài)后的上述部分以所定的折彎半徑折彎成曲線狀，移入加工變形狀態(tài)。
本發(fā)明的光波導(dǎo)的第2方案，是一種光波導(dǎo)，將所使用的光波導(dǎo)的上述部分加熱到彎曲點(diǎn)(folding point)以上軟化點(diǎn)(soften point)以下范圍內(nèi)的溫度，移入加工變形狀態(tài)。
本發(fā)明的光波導(dǎo)的第3方案，是一種光波導(dǎo)，所使用的光波導(dǎo)為外徑50μm以上的光纖。另外，光纖的材料有石英類、全塑料、塑料包層等。
本發(fā)明的光波導(dǎo)的第4方案，是一種光波導(dǎo)，所使用的光波導(dǎo)的外徑為上述光波導(dǎo)的模場(chǎng)直徑的10倍以上。
本發(fā)明的光波導(dǎo)的第5方案，是一種光波導(dǎo)，所使用的光波導(dǎo)的折彎半徑為5.0mm以下。
本發(fā)明的光波導(dǎo)的第6方案，是一種光波導(dǎo)，所使用的光波導(dǎo)的內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ1在0.8％以上3.5％以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選Δ1處于1.0％以上3.0％以下的范圍內(nèi)。另外，所謂等效折射率差是指成為內(nèi)芯的部分的最大折射率與成為有效的包層部分的折射率之間的折射率差。另外，光纖的折射率輪廓(profile)可以是單峰型輪廓、W型輪廓等，沒有特別的限制。
本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第1方案，是一種光波導(dǎo)模塊，由多根上述任一光波導(dǎo)構(gòu)成，這些光波導(dǎo)排列成陣列狀，至少一部分光波導(dǎo)固定在具有定位機(jī)構(gòu)的部件中。
本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第2方案，是一種光波導(dǎo)模塊，在上述任一光波導(dǎo)的至少一端中，熔化連接內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ2為0.2％以上的光波導(dǎo)，并對(duì)熔化連接的部分進(jìn)行加熱以降低等效折射率差Δ的不匹配與模場(chǎng)直徑的不匹配。
本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第3方案，是一種光波導(dǎo)模塊，上述任一光波導(dǎo)在1張薄板上進(jìn)行完布線的狀態(tài)下被固定。
本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第4方案，是一種光波導(dǎo)模塊，上述任一光波導(dǎo)在至少2張薄板板之間進(jìn)行完布線的狀態(tài)下被固定。
本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第5方案，是一種光波導(dǎo)模塊，所使用的光波導(dǎo)由多根構(gòu)成，在進(jìn)行完布線的狀態(tài)下被固定。
本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第6方案，是一種光波導(dǎo)模塊，所使用的薄板材質(zhì)是具有撓性的材質(zhì)。該材質(zhì)使用聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、低密度或高密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龍6、尼龍66、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚4-甲基戊烯、聚偏二氯乙烯、增塑聚氯乙烯、聚醚酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、軟質(zhì)聚氨酯等的薄膜。
本發(fā)明的光波導(dǎo)的制作方法的第1方案，是一種光波導(dǎo)的制作方法，加熱光波導(dǎo)所期望的部分而使該部分移入加工變形開放狀態(tài)。然后，將移入加工變形狀態(tài)后的光波導(dǎo)的該部分以所定的折彎半徑折彎，并且在該狀態(tài)下移入加工變形狀態(tài)。另外，這里所使用的光波導(dǎo)是光纖并且其材料是全塑料或塑料包層，由此能夠在沒有折彎損耗的情況下較小地折彎。而且不需要石英類光纖時(shí)那樣的高溫作業(yè)。
通過本發(fā)明的光波導(dǎo)，不僅能夠降低熔化連接所引起的連接損耗，而且讓所期望部分以期望的半徑折彎從而光波導(dǎo)方向變換成規(guī)定角度。進(jìn)一步，通過使用它們可實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)模塊的小型化。


圖1為使用電弧放電折彎光波導(dǎo)的示意圖。
圖2為本發(fā)明的光波導(dǎo)的方案3與5的示意圖。
圖3為本發(fā)明的光波導(dǎo)的方案6的示意圖。
圖4為將陣列化的光波導(dǎo)固定在部件中的光波導(dǎo)模塊的示意圖。
圖5為本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的方案2的示意圖。
圖6為本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的方案2的示意圖。
圖7為光纖板的示意圖。
圖8為光波導(dǎo)方向變換模塊適用于室內(nèi)的隅角布線的示意圖。
圖9為光波導(dǎo)方向變換模塊適用于電氣光學(xué)回路熔接基板的示意圖。
圖中1...光纖，2...電弧放電，3...電極，4...期望部分，5...定位機(jī)構(gòu)，6...部件，7...熔化連接部，8...薄板，9...窗口，10...光波導(dǎo)模塊，11...電氣光學(xué)回路熔接基板。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
(實(shí)施方式1)圖1為表示本發(fā)明的光波導(dǎo)的第1方案的示意圖。即，在通過電弧放電讓光波導(dǎo)的期望部分處于高溫(彎曲點(diǎn)以上軟化點(diǎn)以下)的狀態(tài)下，光波導(dǎo)以規(guī)定的半徑折彎。該光波導(dǎo)，其折彎部分在高溫狀態(tài)下折彎而折彎之后在常溫環(huán)境下保持，因此沒有由折彎產(chǎn)生的變形。即，按照使折彎狀態(tài)成為初期狀態(tài)的方式進(jìn)行加工。光波導(dǎo)，加工后如果從所加工的狀態(tài)變形，就會(huì)發(fā)生破裂，通過將加工過的狀態(tài)設(shè)為折彎狀態(tài)就不會(huì)變形或破裂。
但是，該折彎部分在回到直線狀的情況下會(huì)產(chǎn)生變形，導(dǎo)致破裂。結(jié)果是，通過選擇初始的變形開放狀態(tài)是直線狀態(tài)或是折彎狀態(tài)，能夠避免在制作期望的形狀時(shí)的變形所產(chǎn)生的破裂。本發(fā)明中，其目的在于在微小的空間中變換光波導(dǎo)的方向，因此按照將用于進(jìn)行變換的狀態(tài)成為初始的變形開放狀態(tài)的方式進(jìn)行加工，就能夠避免破裂。
進(jìn)行該加工時(shí)，加熱光波導(dǎo)的期望部分的方法，采用電弧放電加熱、燃燒器加熱、爐子加熱等任何手段都可以，其主旨在于通過在加熱的同時(shí)進(jìn)行折彎而在加工變形開放的情況下進(jìn)行加工。
(實(shí)施方式2)圖2為表示本發(fā)明的光波導(dǎo)的第3與第5方案的示意圖。本方案中，在微小的空間中變換光波導(dǎo)方向，根據(jù)所使用的光波導(dǎo)的物理大小規(guī)定現(xiàn)實(shí)中所能夠使用的大小。本方案中，光波導(dǎo)的外徑a為50μm以上。折彎半徑R為5.00mm以下。即，對(duì)于外徑a為50μm的光波導(dǎo)來說，折彎半徑R以50μm折彎在物理上是不可能的。另外，由于外徑a不滿50μm的光波導(dǎo)不容易處理，因此采用通過規(guī)定最小外徑a為50μm的光波導(dǎo)來確保處理的容易度，并且將折彎半徑設(shè)為所使用的光波導(dǎo)的最小外徑的10倍來實(shí)現(xiàn)物理上的折彎的構(gòu)造。
另外，外徑a為125μm的光波導(dǎo)，是與目前一般使用的代表性光波導(dǎo)互換的外徑，因此通過使用該外徑能夠大幅度擴(kuò)大本發(fā)明的適用范圍。進(jìn)而，將折彎半徑R設(shè)為5.0mm以下，還保留了采用本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)。即，在折彎半徑R超過5.0mm時(shí)使用細(xì)直徑的光纖的情況下，不會(huì)因折彎半徑R引起破裂變形，有時(shí)不需要本發(fā)明的變形開放加工，但在折彎半徑R為5.0mm以下的情況下，即使是處理沒有困難的最小外徑a為50μm的光波導(dǎo)，也需要本發(fā)明的變形開放加工。
本實(shí)施例中，將外徑a為80μm的光纖以折彎半徑R為1mm的方式折彎90度。
(實(shí)施方式3)圖3為表示本發(fā)明的光波導(dǎo)的第6方案的示意圖。雖然重點(diǎn)置于實(shí)施方式2的微小空間中光波導(dǎo)方向上避免機(jī)械破裂的方法，但本方案中能夠在維持光學(xué)特性良好的同時(shí)在微小的空間中變換光波導(dǎo)方向。光波導(dǎo)的內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ1為0.8％以上3.5％以下的范圍內(nèi)，Δ1優(yōu)選為1.0％以上3.0％以下的范圍內(nèi)。即，一般所使用的光波導(dǎo)中，其內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ1通常為0.3％左右。但是，在0.3％左右的等效折射率差Δ1的光波導(dǎo)以折彎半徑R為5.0mm以下進(jìn)行折彎的情況下，內(nèi)芯中所限制的光已不再被限制而向包層輻射，由此折彎部分中的光損耗激增。
但是，讓等效折射率差Δ1處于0.8％以上3.5％以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選Δ1處于1.0％以上3.0％以下的范圍內(nèi)，即使折彎半徑R為0.5mm，也能夠?qū)⒃撜蹚澆糠种械墓鈸p耗抑制為0.5dB以下。雖然若采用超過3.5％的高等效折射率差Δ1就能夠在折彎半徑為0.5mm以下時(shí)也使折彎損耗更小，但這種情況下，為了維持單模動(dòng)作，需要使模場(chǎng)直徑極端小而與外部的連接變得困難，因此優(yōu)選讓等效折射率差Δ1處于1.5％以上3.5％以下的范圍內(nèi)。
本實(shí)施例中，對(duì)于外徑a為80μm以折彎半徑R為1mm折彎90度，使用等效折射率差Δ1為2.5％的光纖。使用波長(zhǎng)為1.3μm。
(實(shí)施方式4)圖4為表示本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第1方案的示意圖。本方案的光波導(dǎo)模塊，將本發(fā)明的光波導(dǎo)陣列化并且可將多個(gè)信道一并進(jìn)行光波導(dǎo)方向變換。另外，本發(fā)明的模塊的輸入輸出部分為與一般的光波導(dǎo)之間特性互換的光波導(dǎo)，由此可與外部機(jī)器間以特性良好的方式進(jìn)行連接。
本實(shí)施例中，將外徑a為80μm而等效折射率差Δ1為2.5％的光纖固定在具有定位機(jī)構(gòu)的部件中。另外，從輸入到輸出進(jìn)行90度的光波導(dǎo)方向變換，研磨端面在輸入輸出雙方中按照相對(duì)于90度面均傾斜4度的方式進(jìn)行研磨。根數(shù)為在一橫向直線上12根以125μm間隔排列而成的數(shù)目。
(實(shí)施方式5)圖5為表示本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第2方案的示意圖。本方案的光波導(dǎo)模塊，將內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ1處于0.8％以上3.5％以下的范圍內(nèi)的而優(yōu)選Δ1處于1.0％以上3.0％以下的范圍內(nèi)的第1光波導(dǎo)，與內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ2為0.2％以上的第2光波導(dǎo)熔化連接，并對(duì)熔化連接部分進(jìn)行加熱來降低上述內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ的不匹配及模場(chǎng)直徑的不匹配，且對(duì)光波導(dǎo)的期望部分進(jìn)行加熱而折彎。
即，第2方案的光波導(dǎo)模塊中，使用高等效折射率差的光波導(dǎo)，因此其內(nèi)芯與包層的等效折射率與一般光波導(dǎo)的內(nèi)芯與包層的等效折射率不同。另外，由于等效折射率差Δ也不同，一般光波導(dǎo)的模場(chǎng)直徑與本發(fā)明的光波導(dǎo)方向變換部中所使用的光波導(dǎo)的模場(chǎng)直徑之間就有差別。如果將折射率不同的彼此相接觸并使光信號(hào)通過該部分，光就由折射率的邊界部分反射。這是光通信中必須避免的現(xiàn)象。一般要求該反射衰減量為50dB以上。
另外，在模場(chǎng)直徑不同的彼此相連接的情況下，連接部分中產(chǎn)生基于直徑差的連接損耗。一般光波導(dǎo)的模場(chǎng)直徑雖隨使用波長(zhǎng)而不同，但約為大致10μm，本發(fā)明的光波導(dǎo)方向變換部中所使用的光波導(dǎo)的模場(chǎng)直徑約為3μm。如果在保持該直徑差的狀態(tài)下進(jìn)行連接，連接損耗就為5dB以上。另外，為了使與外部的機(jī)器或激光器的連接容易，將一般的光纖與外部機(jī)器相連接之后再與本發(fā)明的光波導(dǎo)方向變換部相連接，是有效的。
因此，第2方案中，為了降低上述反射及連接損耗，將內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ1處于0.8％以上3.5％以下的范圍內(nèi)的而優(yōu)選為1.0％以上3.0％以下的范圍內(nèi)的第1光波導(dǎo)，與內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ2為0.2％以上的第2光波導(dǎo)熔化連接，并對(duì)熔化連接部分進(jìn)行加熱來降低內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ的不匹配與模場(chǎng)直徑的不匹配，由此增大反射衰減量而抑制連接損耗。通過該方法，反射衰減量變?yōu)?0dB以上，連接損耗變?yōu)榧s0.2dB。
本實(shí)施例中，對(duì)于在外徑a為80μm而折彎半徑R為1mm下折彎90度，使用等效折射率差Δ1為2.5％并且基于使用波長(zhǎng)的光波導(dǎo)模為單模的光纖，其一端與外徑a為80μm而等效折射率差Δ2為0.35％且基于使用波長(zhǎng)的光波導(dǎo)模為單模的光纖熔化連接，通過燃?xì)鉄鞂?duì)熔化連接部分進(jìn)行加熱以使等效折射率差Δ的不匹配與模場(chǎng)直徑的不匹配降低。使用波長(zhǎng)為1.3μm。測(cè)定結(jié)果中反射衰減量為50dB以上而連接損耗為0.2dB。
(實(shí)施方式6)圖6為表示本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第2方案的示意圖。本方案的光波導(dǎo)模塊，在內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ1處于0.8％以上3.5％以下的范圍內(nèi)的優(yōu)選為1.0％以上3.0％以下的范圍內(nèi)的第1光波導(dǎo)的兩端熔化連接內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ2為0.2％以上的第2光波導(dǎo)，并對(duì)熔化連接部分進(jìn)行加熱來降低上述內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ的不匹配與模場(chǎng)直徑的不匹配，且對(duì)光波導(dǎo)的期望部分進(jìn)行加熱而折彎。
在實(shí)施方式5中，只在光波導(dǎo)方向變換部的一側(cè)熔化連接與一般光波導(dǎo)的特性互換的光波導(dǎo)，并對(duì)連接部進(jìn)行加熱來降低等效折射率差Δ的不匹配與模場(chǎng)直徑的不匹配，但實(shí)施方式6中，在光波導(dǎo)方向變換部的兩側(cè)熔化連接與一般光波導(dǎo)的特性互換的光波導(dǎo)，并對(duì)連接部進(jìn)行加熱來降低等效折射率差Δ的不匹配與模場(chǎng)直徑的不匹配。由此，光波導(dǎo)方向變換部的任一側(cè)就變得易于與外部機(jī)器連接。
本實(shí)施例中，對(duì)于在外徑a為80μm而折彎半徑R為1mm下折彎90度，使用等效折射率差Δ1為2.5％且基于使用波長(zhǎng)的光波導(dǎo)模為單模的光纖，其兩側(cè)熔化連接外徑a為80μm而等效折射率差Δ2為0.35％且基于使用波長(zhǎng)的光波導(dǎo)模為單模的光纖，通過燃?xì)鉄鞂?duì)熔化連接部分進(jìn)行加熱以使等效折射率差Δ的不匹配與模場(chǎng)直徑的不匹配降低。使用波長(zhǎng)為1.3μm。測(cè)定結(jié)果中反射衰減量為50dB以上而連接損耗為0.4dB。
(實(shí)施方式7)圖7為表示本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的第4至第6方案的示意圖。根據(jù)本發(fā)明，在制作光波導(dǎo)模塊時(shí)，將內(nèi)置在薄板中的光波導(dǎo)的內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ1設(shè)為0.8％以上3.5％以下的范圍內(nèi)。
本實(shí)施例中，雖然使用玻璃部分的外徑為125μm而涂覆外徑為250μm的一般外徑的光纖，但使用內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ1為2.5％的非常大的等效折射率差Δ1的光波導(dǎo)，而不同于一般的單模光纖的等效折射率差Δ1即大致0.3％。
在使用這樣的具有比一般的單模光纖的等效折射率差Δ1大的等效折射率差Δ1的光纖來制作光波導(dǎo)模塊的情況下，即使對(duì)光波導(dǎo)模塊進(jìn)行彎曲(surge)或折彎，也能夠降低由此引起的損耗。具體的說，將使用一般光纖的光波導(dǎo)模塊夾在2張砂紙之間加壓，在該狀態(tài)下通過-40℃～+80℃的溫度循環(huán)進(jìn)行損耗變動(dòng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是在-40℃的低溫時(shí)損耗最大約為20dB這樣非常差的，與此相對(duì)，在除等效折射率差Δ1為2.5％外的條件完全相同的光波導(dǎo)模具中進(jìn)行完全相同的實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果，-40℃～+80℃的溫度循環(huán)所引起的損耗變動(dòng)最大值約為0.1dB，幾乎沒有出現(xiàn)損耗變動(dòng)。
即使等效折射率差Δ1降低到1.5％為止，上述實(shí)驗(yàn)中的損耗變動(dòng)也還約為大致0.1dB。但是其以下的等效折射率差Δ1中損耗變動(dòng)漸漸增大，一旦等效折射率差Δ1變?yōu)?％，上述實(shí)驗(yàn)中的損耗變動(dòng)最大值就變?yōu)榇笾?.5dB。雖然0.5dB在實(shí)用上也沒有問題，但通過將本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊與前述發(fā)明的光波導(dǎo)方向變換元件相連接進(jìn)行使用，能夠?qū)崿F(xiàn)具有良好的光傳輸特性和連接特性的電氣光學(xué)回路熔接基板，因此考慮到與前述發(fā)明的光波導(dǎo)方向變換元件之間的連接性，規(guī)定前述發(fā)明的光波導(dǎo)方向變換元件中所使用的等效折射率差Δ1的最低值為1.5％以上。
另外，雖然等效折射率差Δ1越增大而損耗變動(dòng)就越減小，但當(dāng)?shù)刃д凵渎什瞀?過大時(shí)，光纖中的模場(chǎng)直徑就會(huì)變小，考慮到要求連接時(shí)的高精度的位置精度以及與前述發(fā)明的光波導(dǎo)方向變換元件之間的連接性，將Δ1設(shè)為3.5％以下。
為了在機(jī)械上折彎得較小，雖然只要將玻璃部分的外徑a更小即可，但如果外徑過小，由于包層太薄而內(nèi)芯中所限制的光就會(huì)逃出，由此發(fā)生傳輸損耗。因而，通過讓包層直徑即光纖外徑至少為模場(chǎng)直徑的10倍以上，就能夠抑制該傳輸損耗。
另外，通過進(jìn)行細(xì)微化，雖然在本方案中所進(jìn)行那樣的-40℃～+80℃的溫度循環(huán)的損耗變動(dòng)實(shí)驗(yàn)中變?nèi)?，但在等效折射率差?為1.5以上且光纖外徑a為50μm的模場(chǎng)直徑為5μm的光纖中，最大損耗變動(dòng)為大致0.1dB，可以確認(rèn)保持了非常良好的特性。
(實(shí)施方式8)圖8為本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊適用于室內(nèi)的隅角布線的示意圖。這樣，室內(nèi)房間中的隅角等中的光波導(dǎo)的布線，以前需要確保光波導(dǎo)的最小折彎半徑即數(shù)cm，但通過使用本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊，即使作為模塊大小在1cm以下的大小下也可以進(jìn)行隅角布線。另外，圖8的b表示出可以90度折彎的情況。
(實(shí)施方式9)圖9為表示本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊應(yīng)用于電氣光學(xué)回路熔接基板的示意圖。電氣光學(xué)熔接基板采用在2塊電路基板中夾有光波導(dǎo)模塊的構(gòu)造，并且在光波導(dǎo)模塊向電路基板面的90度方向光波導(dǎo)變換部端部中安裝有本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊。
通過本發(fā)明的光波導(dǎo)，不僅能夠降低由熔化連接產(chǎn)生的連接損耗，并且將所期望的部分以期望的半徑折彎而使光波導(dǎo)方向在規(guī)定的角度下變換。進(jìn)而，使用它們可使光波導(dǎo)模塊小型化，產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值較高。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)，具有內(nèi)芯與包層，對(duì)期望部分進(jìn)行加熱而移入加工變形開放狀態(tài)，將移入該加工變形開放狀態(tài)后的上述部分以規(guī)定的折彎半徑折彎成曲線狀，移入加工變形狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于將上述光波導(dǎo)的上述部分加熱到彎曲點(diǎn)以上軟化點(diǎn)以下范圍內(nèi)的溫度，移入加工變形狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)，其特征在于上述光波導(dǎo)是外徑50μm以上的光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)，其特征在于上述光波導(dǎo)的外徑為上述光波導(dǎo)的模場(chǎng)直徑的10倍以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一個(gè)所述的光波導(dǎo)，其特征在于上述光波導(dǎo)，其上述折彎半徑為5.0mm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一個(gè)所述的光波導(dǎo)，其特征在于上述光波導(dǎo)的內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ1在0.8％以上3.5％以下的范圍內(nèi)。
7.一種光波導(dǎo)模塊，其特征在于由多根權(quán)利要求1～6中任一個(gè)所述的光波導(dǎo)構(gòu)成，上述多根光波導(dǎo)排列成陣列狀，上述光波導(dǎo)的至少一部分固定在具有定位機(jī)構(gòu)的部件中。
8.一種光波導(dǎo)模塊，其特征在于在權(quán)利要求1～6中任一個(gè)所述的光波導(dǎo)的至少一端中，熔化連接內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ2為0.2％以上的光波導(dǎo)，并且對(duì)熔化連接的部分進(jìn)行加熱來降低上述內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ的不匹配與模場(chǎng)直徑的不匹配。
9.一種光波導(dǎo)模塊，其特征在于權(quán)利要求1～6中任一個(gè)所述的光波導(dǎo)，在1張薄板上在進(jìn)行完布線的狀態(tài)下被固定。
10.一種光波導(dǎo)模塊，其特征在于權(quán)利要求1～6中任一個(gè)所述的光波導(dǎo)，在至少2張薄板之間在進(jìn)行完布線的狀態(tài)下被固定。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的光波導(dǎo)模塊，其特征在于上述光波導(dǎo)由多根光波導(dǎo)構(gòu)成，在進(jìn)行完布線的狀態(tài)下被固定。
12.根據(jù)權(quán)利要求9～11中任一個(gè)所述的光波導(dǎo)模塊，其特征在于上述薄板的材質(zhì)是具有撓性的材質(zhì)。
13.一種光波導(dǎo)的制作方法，對(duì)光波導(dǎo)的期望部分進(jìn)行加熱；使上述光波導(dǎo)的上述部分移入加工變形開放狀態(tài)；將移入加工變形開放狀態(tài)后的上述光波導(dǎo)的上述部分以規(guī)定的折彎半徑折彎；在以規(guī)定的折彎半徑折彎后的狀態(tài)下使上述光波導(dǎo)的上述部分移入加工變形狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光波導(dǎo)，具有內(nèi)芯與包層，其特征在于對(duì)期望部分進(jìn)行加熱而移入加工變形開放狀態(tài)，并將移入該加工變形開放狀態(tài)的上述部分以規(guī)定的折彎半徑折彎成曲線狀，移入加工變形狀態(tài)。將光波導(dǎo)的上述部分加熱到彎曲點(diǎn)以上軟化點(diǎn)以下范圍內(nèi)的溫度，移入加工變形狀態(tài)。光波導(dǎo)是外徑50μm以上的光纖。光波導(dǎo)的外徑為上述光波導(dǎo)的模場(chǎng)直徑的10倍以上。光波導(dǎo)的上述折彎半徑為5.0mm以下。光波導(dǎo)的內(nèi)芯與包層的等效折射率差Δ
文檔編號(hào)G02B6/255GK1973221SQ200580017818
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
發(fā)明者森本政仁, 筱田正雄 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社