專利名稱：安裝光纖的波導(dǎo)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連接損失小且生產(chǎn)率高的安裝光纖的波導(dǎo)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
一直以來，在安裝光纖的波導(dǎo)元件(以下，稱為安裝光纖的波導(dǎo)元件)上 設(shè)有光纖槽，以便將光纖向芯部的延長線上引導(dǎo)，并且容易穩(wěn)定地固定光纖。
包層上設(shè)置階梯部并將該階梯部的底部作為光纖槽的底面，使在該光纖槽上放 置并安裝的光纖的端面與包層及芯部的端面接觸。
專利文獻1:日本特開2006 - 184754號公報。 專利文獻2:日本特開2002 - 267860號公報。
如圖4所示，現(xiàn)有的安裝光纖的波導(dǎo)元件101的被包層103包圍周圍的芯 部104形成至包層103的端面，通過安裝在光纖槽102上的光纖105的端面與 包層103的端面接觸，光纖105中的芯部和安裝光纖的波導(dǎo)元件101的芯部 104光結(jié)合。
但是，若將包層103的端面附件放大之后仔細觀察，則如圖5所示，芯部 104的前端104a呈圓形。這是因為，例如在安裝光纖的波導(dǎo)元件101利用光 刻技術(shù)(直接曝光)制造的場合，為了在作為原料的波導(dǎo)基板上劃分成所需形 狀而形成芯部104和包層103，在放置光掩模進行曝光時，在光掩模的邊緣產(chǎn) 生光的衍射等，在光掩模上成直角棱邊的掩模圖形變成圓形而被曝光。由于包 層103的端面位于光掩模的邊緣，所以即使光掩模上的芯部圖形變成直角棱 邊，所形成的芯部104的前端104也呈圓形。尤其是，在芯部直徑(粗細)小 的場合，芯部104的前端104a容易形成圓形。
另外，呈圓形的芯部104的前端104a與包層103的端面103a之間，用包 層103填埋。
如圖5所示，若芯部104的前端104a呈圓形，則在芯部的前端104a的曲面與光纖105之間進入包層103，芯部104與包層103的界面彎曲，所以光產(chǎn) 生折射而光路改變，從而光大量泄漏到鄰接芯部等從而使光隔離惡化，而且連 接損失增大。而且，若芯部的前端104a呈圓形并被包層103覆蓋，則由于與光纖105 的相對位置(沿著端面的方向的位置)而光結(jié)合的良好程度發(fā)生較大變化，所 以因制造不均引起的芯部前端部與光纖的相對位置(沿著端面的方向)的變化 所產(chǎn)生的損失的不均勻變大，安裝光纖的波導(dǎo)元件的生產(chǎn)率下降。另外，在如專利文獻2所示的光波導(dǎo)元件中，也存在如上所述的芯部端面 變成圓形，并且在與光纖連接時連接損失變大的問題。而且，如圖6所示，由 于是通過將芯部61的光連接端面形成于包層62的凹部內(nèi)之后，除去覆蓋了光 連接端面的包層材料及基板，從而制作使芯部61從包層端面突出的光波導(dǎo)的 方法，因此在包層62的除去工序中存在芯部61被破壞的問題。 發(fā)明內(nèi)容于是，本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種連接損失小且生產(chǎn)率高 的安裝光纖的波導(dǎo)元件及其制造方法。為達到上述目的，本發(fā)明的安裝光纖的波導(dǎo)元件在基板上形成內(nèi)包層、芯安裝槽，該波導(dǎo)元件具有與上述光纖安裝槽面對的覆蓋包層的端面，在該光纖 安裝槽一側(cè)上述芯部和上述內(nèi)包層比上述覆蓋包層的端面還突出。另外，本發(fā)明的安裝光纖的波導(dǎo)元件在基板上形成內(nèi)包層、芯部和覆蓋包波導(dǎo)元件具有與上述光纖安裝槽面對的覆蓋包層的端面，在該光纖安裝槽一側(cè) 上述芯部比上述覆蓋包層的端面還突出，而且以L字狀形成至上述光纖安裝 槽的底面。具有多個上述芯部，這些芯部在比上述覆蓋包層的端面靠外的位置彼此連 接也可以。具有多個上述芯部，這些芯部在比上述覆蓋包層的端面靠外的位置向鄰接 的芯部的方向擴展也可以。在上述光纖安裝槽上安裝光纖，該光纖的端面與上述芯部接觸，通過在上述光纖的端面與上述覆蓋包層、芯部層及內(nèi)包層的端面之間填充粘接劑并使其 硬化，使上述芯部和上述光纖連接，上述芯部和硬化后的上述粘接劑的折射率
的差在± 0.005的范圍內(nèi)也可以。
上述芯部和上述粘接劑是相同材料也可以。
另外，其制造方法是在基板上形成內(nèi)包層、芯部和覆蓋包層而構(gòu)成的安裝 光纖的波導(dǎo)元件的制造方法，在上述安裝光纖的波導(dǎo)元件上形成用于安裝光纖 的光纖安裝槽，且形成為具有與上述光纖安裝槽面對的覆蓋包層的端面，在該 光纖安裝槽一側(cè)上述芯部和上述內(nèi)包層比上述覆蓋包層的端面還突出。
而且，其制造方法是在基板上形成內(nèi)包層、芯部和覆蓋包層而構(gòu)成的安裝 光纖的波導(dǎo)元件的制造方法，在上述安裝光纖的波導(dǎo)元件上形成用于安裝光纖 的光纖安裝槽，且形成為具有與上述光纖安裝槽面對的覆蓋包層的端面，在該 光纖安裝槽一側(cè)上述芯部比上述覆蓋包層的端面還突出，而且以L字狀形成 至上述光纖安裝槽的底面。
具有多個上述芯部，這些芯部在比上述覆蓋包層的端面靠外的位置彼此連 接也可以。
具有多個上述芯部，這些芯部在比上述覆蓋包層的端面靠外的位置向鄰接 的芯部的方向擴展也可以。
在上述光纖安裝槽上安裝光纖，將該光纖的端面與上述芯部接觸，通過在 上述光纖的端面與上述覆蓋包層、芯部層及內(nèi)包層的端面之間填充粘接劑并使 其硬化，從而連接上述芯部和上述光纖，使上述芯部和硬化后的上述粘接劑的 折射率的差在± 0.005的范圍內(nèi)也可以。
上述芯部和上述粘接劑使用相同材料也可以。
本發(fā)明發(fā)揮以下優(yōu)良的效果。
(1) 連接損失小。
(2) 生產(chǎn)率高。


圖l是表示本發(fā)明的一個實施方式的安裝光纖的波導(dǎo)元件的圖，(a)是俯 視圖，(b)是安裝光纖時的俯^L圖，(c)是(b)的A-A剖^L圖。
圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式的安裝光纖的波導(dǎo)元件的圖，(a)是俯視圖，(b)是安裝光纖時的俯視圖，(c)是(b)的A-A剖視圖。圖4是現(xiàn)有例1的安裝光纖的波導(dǎo)元件的俯視圖。圖5是圖4的局部放大圖。圖6是現(xiàn)有例2的波導(dǎo)元件的剖視圖。圖8(a) ~ (d)是說明本發(fā)明的制造方法的圖。 圖9 (a) ~ (e)是說明本發(fā)明的制造方法的圖。 圖中l(wèi)-安裝光纖的波導(dǎo)元件，2-光纖安裝槽，3-包層，4-芯部。
具體實施方式
以下，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的一個實施方式。如圖1 (a)及圖1 (b)所示，本發(fā)明的安裝光纖的波導(dǎo)元件1在基板8 上形成作為包層3的內(nèi)包層3u、芯部4及作為包層3的覆蓋包層3o而構(gòu)成， 在安裝光纖的波導(dǎo)元件1上形成用于安裝光纖6的光纖安裝槽2，具有與光纖 安裝槽2面對的覆蓋包層3o的端面3a,在該光纖安裝槽一側(cè)芯部4和內(nèi)包層 3u比覆蓋包層3o的端面3a還突出。本實施方式的安裝光纖的波導(dǎo)元件1具有等間距且平行的4個芯部4,在 各芯部之間的中心軸的延長線上形成光纖固定用楔7，并形成光纖安裝槽2。本實施方式的安裝光纖的波導(dǎo)元件1的從覆蓋包層3o的端面3a向外突出 的芯部4a的正下方成為內(nèi)包層3u。安裝光纖的波導(dǎo)元件1用直接曝光法制造。如圖8 (a)所示，用旋轉(zhuǎn)涂敷機等將UV硬化用包層材料涂敷在基板8 上，進行UV照射從而在所需的部分形成內(nèi)包層3u,并使UV硬化用包層材 料硬化。然后，將未曝光部分的UV硬化用包層材料用顯影液除去。接著，如 圖8(b)所示，在內(nèi)包層3u上涂敷芯部材料后，進行直接曝光，并用顯影液 除去未曝光部分的芯部材料而形成芯部4。而且，如圖8(c)所示，在芯部4 上涂敷用于形成覆蓋包層的包層材料之后，設(shè)置用于形成芯部4a的掩模10, 進行直接曝光。如圖8(d)所示，若用顯影液除去未曝光部分，則曝光部分作為覆蓋包層3o留下。
通過該工序，如圖1 (c)所示，以在光纖安裝槽2—側(cè)芯部4和內(nèi)包層 3u從覆蓋包層3o的端面3a突出相同程度的方式形成芯部4和覆蓋包層3o。
如圖1 (b)所示，安裝光纖的波導(dǎo)元件l在光纖安裝槽2上安裝光纖6， 該光纖6的端面與從覆蓋包層3o的端面3a向外突出的芯部4a及內(nèi)包層3u的 前端接觸。在光纖的端面與覆蓋包層3o的端面3a、芯部4a及內(nèi)包層3u之間， 填充折射率與芯部4相同的粘接劑9。粘接劑9在填充后硬化，但只要在硬化 之后折射率與芯部4相同即可。
以下，敘述本發(fā)明的作用效果。
圖1的安裝光纖的波導(dǎo)元件1在光纖6安裝在光纖安裝槽2上時，光纖的 端面與從覆蓋包層3o的端面3a向外突出的芯部4a的前端接觸。此時，安裝 光纖的波導(dǎo)元件1用直接曝光法形成，從覆蓋包層3o的端面3a向外突出的芯 部4a的前端位于光掩模的邊緣，因此芯部4a的前端在放大后仔細觀察時與現(xiàn) 有的同樣呈圓形。
但是，由于與現(xiàn)有的不同，芯部4a從覆蓋包層3o的端面3a向外突出， 所以在芯部4a的前端的曲面與光纖之間沒有包層。因此，在光纖的端面與覆 蓋包層3o的端面3a之間填充了粘接劑9時，該粘接劑9進入到芯部4a的前 端的曲面與光纖之間。
由于硬化后的粘接劑與芯部4的折射率相同，因此在芯部4和光纖6的連 接部，光從芯部4直接進入到波導(dǎo)元件或從波導(dǎo)元件直接進入到芯部4。因而， 能夠防止光向鄰接芯部的泄漏，光隔離的惡化及連接損失變得非常小。
而且，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，因與光纖的相對位置所引起的光結(jié)合的惡化量小。 因此，光纖的安裝公差變好，安裝光纖的波導(dǎo)元件的生差率提高。
還有，在上述實施方式中，從覆蓋包層3o的端面3a向外突出的芯部4a 的正下方成為內(nèi)包層3u。該內(nèi)包層3o雖然不是必須的，但是通過內(nèi)包層3u， 向外突出的芯部4a的機械強度被加強。因此，在光纖安裝槽2上安裝光纖并 按壓到芯部4a時，相對該按壓壓力的耐性增加，所以^接壓壓力的強弱的余氺谷 度變大。其結(jié)果，按壓壓力的調(diào)節(jié)粗劣也可以，所以提高安裝光纖的波導(dǎo)元件 的生產(chǎn)率。在本發(fā)明的制造方法中，可直接制作具有從覆蓋包層3o的端面3a向外突 出的芯部4a的芯部4，所以不用擔(dān)心該制作程序中的芯部破損，提高安裝光 纖的波導(dǎo)元件的生產(chǎn)率。而且，由于不需要包層除去工序等多余的程序，所以 能夠以低成本制造安裝光纖的波導(dǎo)元件。接著，說明本發(fā)明的其他實施方式。如圖2所示，在該安裝光纖的波導(dǎo)元件中，芯部4在比覆蓋包層3o的端 面3a靠外的位置以L字狀形成至橫向槽2a的底面(與光纖安裝槽2的底面 2b相同的平面)。換言之，本來在圖1 (b)的狀態(tài)下為內(nèi)包層3u的部分成為 芯部4b。該安裝光纖的波導(dǎo)元件的制造方法，首先，如圖9 (a)所示，在基板8 上形成內(nèi)包層3u之后，如圖9(b)所示，在內(nèi)包層3u及與光纖安裝槽2面 對的基板8a上涂敷芯部材料。然后，如圖9 (c)所示，設(shè)置可形成芯部4、 4a、 4b的掩模11并進行直接曝光，并用顯影液除去未曝光部分的芯部材料。 然后，如圖9(d)所示，在芯部4、 4a上涂敷用于形成覆蓋包層的包層材料， 并設(shè)置用于形成芯部4a的掩模10，進行直接曝光。如圖9(e)所示，若用顯 影液除去未曝光部分，則曝光部分作為覆蓋包層30留下。根據(jù)該工序，如圖2 (c)所示，在光纖安裝槽2 —側(cè)芯部4從覆蓋包層 3o的端面3a突出，芯部4到達橫向槽2a的底面，芯部4形成為L字狀，作 以為該L字狀的芯部4的一部分的芯部4a從覆蓋包層3o的端面3a向外突出 的方式可形成覆蓋包層3o。在該方式中，由于從覆蓋包層3o的端面3a向外突出的芯部4a的正下方 成為芯部4b，所以向外突出的芯部4a的機械強度通過芯部4b加強。因此， 安裝光纖的波導(dǎo)元件的成品率提高。而且，由于光纖的按壓壓力的強弱的余裕 度變大，所以安裝光纖的波導(dǎo)元件的生產(chǎn)率提高。而且，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由與光纖的相對位置所引起的光結(jié)合的惡化量小。 因此，光纖的安裝公差變好，安裝光纖的波導(dǎo)元件的生產(chǎn)率提高。另外，如圖7所示，芯部4的前端部4d在比覆蓋包層3o的端面3a更靠 外側(cè)的位置向鄰接的芯部方向(橫向)擴展而形成擴展部4e也可以。在該方 式中，即使作為芯部4的前端的擴展部4e呈圓形，與光纖6接觸的芯部4的前端部4d的面積也變大。因此，在將光纖6和芯部4對接時，能夠穩(wěn)定地進 行連接，所以不會在覆蓋包層3o的端面3a和芯部前端部4a的邊界施加過剩 的負載，機械強度被加強。
還有，如圖3所示，最好芯部4具有多個，且這些芯部4在比覆蓋包層 3o的端面3a靠外的位置利用橫向芯部4c連接鄰接的芯部4彼此。
在本實施方式中，作為光纖6使用了 G150 (芯部直徑50jum、光纖直徑 125 pm),光波導(dǎo)元件的包層3使用了丙稀酸系樹脂(折射率1.52)，芯部4 使用了丙烯酸系樹脂(折射率1.57 ),粘接劑9使用了環(huán)氧系樹脂(折射率1.57 )。 而且，其結(jié)構(gòu)設(shè)計成內(nèi)包層3u的層厚為45 ju m,芯部4為35 y m,而且從芯 部4的正上方到覆蓋包層3o的層厚為45 Mm。
由于環(huán)氧系粘接劑的粘接力比丙烯酸系粘接劑還大，因此最好使用環(huán)氧系 粘接劑作為粘接劑9。而且，在作為粘接劑9使用丙烯酸系粘接劑的場合，可 使用與芯部4相同的材料，所以容易使折射率一致。但是，粘接劑9的材料并 不特別局限于此。重要的是粘接劑相對使用的光波長是透明的；硬化后的折 射率與芯部4相同，或者芯部4與硬化后的粘接劑9的折射率的差在± 0.005 的范圍內(nèi)；以及相對光纖及安裝光纖的波導(dǎo)元件具有足夠的粘接力。這是因為， 若芯部4和硬化后的粘接劑9的折射率的差在± 0.005的范圍內(nèi)，則可減小與 光纖6的連接損失。
在該方式中，由于從覆蓋包層3o的端面3a向外突出的芯部4a利用橫向 芯部4c連接，所以芯部4a的機械強度進一步加強。此時，芯部4c的一部分 進入包層3中也沒問題。
從覆蓋包層3o的端面3a向外突出的芯部4a的突出長度最好為10 ~ 50 ja m。下限的10lam是在直接曝光法中的光掩模的位置偏移的允許量，如果芯部 4a的突出的長度比該尺寸大，則可高精度地制造。而且，芯部4a的突出長度 成為70ym左右時，連接損失增大，但如果是50pm以下則光不會擴展到光 纖的芯部直徑以上，所以連接損失的增大比較小而可以忽視。
權(quán)利要求
1. 一種安裝光纖的波導(dǎo)元件，在基板上形成內(nèi)包層、芯部和覆蓋包層而構(gòu)成，其特征在于，在上述安裝光纖的波導(dǎo)元件上形成用于安裝光纖的光纖安裝槽，該波導(dǎo)元件具有與上述光纖安裝槽面對的覆蓋包層的端面，在該光纖安裝槽一側(cè)，上述芯部和上述內(nèi)包層比上述覆蓋包層的端面還突出。
2. —種安裝光纖的波導(dǎo)元件，在基板上形成內(nèi)包層、芯部和覆蓋包層而構(gòu)成，其特征在于，件具有與上述光纖安裝槽面對的覆蓋包層的端面，在該光纖安裝槽一側(cè)，上述芯部比上述覆蓋包層的端面還突出，而且以L字狀形成至上述光纖安裝槽的底面o
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安裝光纖的波導(dǎo)元件，其特征在于， 具有多個上述芯部，這些芯部在比上述覆蓋包層的端面靠外的位置彼此連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安裝光纖的波導(dǎo)元件，其特征在于，具有多個上述芯部，這些芯部在比上述覆蓋包層的端面靠外的位置向鄰接 的芯部的方向擴展。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 4中任一項所述的安裝光纖的波導(dǎo)元件，其特征在于， 在上述光纖安裝槽上安裝光纖，該光纖的端面與上述芯部接觸，通過在上述光纖的端面與上述覆蓋包層、芯部層及內(nèi)包層的端面之間填充粘接劑并使其 硬化，而使上述芯部和上述光纖連接，上述芯部和硬化后的上述粘接劑的折射 率的差在土 0.005的范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的安裝光纖的波導(dǎo)元件，其特征在于， 上述芯部和上述粘接劑是相同材料。
7. —種安裝光纖的波導(dǎo)元件的制造方法，用于制造在基板上依次形成內(nèi) 包層、芯部和覆蓋包層而構(gòu)成的安裝光纖的波導(dǎo)元件，其特征在于，纖安裝槽相對的位置依次形成規(guī)定的上述內(nèi)包層及上述芯部之后，形成具有與 上述光纖安裝槽面對的包層的端面且在該光纖安裝槽一側(cè)上述芯部和上述內(nèi) 包層比上述覆蓋包層的端面還突出的掩模圖形，在上述內(nèi)包層及上述芯部上涂 敷包層材料之后，通過曝光形成上述覆蓋包層。
8. —種安裝光纖的波導(dǎo)元件的制造方法，用于制造在基板上依次形成內(nèi)包層、芯部和覆蓋包層而構(gòu)成的安裝光纖的波導(dǎo)元件，其特征在于，纖安裝槽相對的位置形成規(guī)定的上述內(nèi)包層之后，在上述光纖安裝槽一側(cè)的基 板及上述內(nèi)包層上涂敷芯部材料，通過直接曝光而形成覆蓋從上述內(nèi)包層到上述光纖安裝槽一側(cè)的上述基板表面的L字狀的上述芯部，并且形成具有與上 述光纖安裝槽面對的覆蓋包層的端面且在該光纖安裝槽一側(cè)上述芯部比上述 覆蓋包層的端面還突出的掩模圖形，在上述內(nèi)包層及上述芯部上涂敷包層材料 之后，通過曝光形成上述覆蓋包層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的安裝光纖的波導(dǎo)元件的制造方法，其特征 在于，形成多個上述芯部，這些芯部在比上述覆蓋包層的端面靠外的位置彼此連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的安裝光纖的波導(dǎo)元件的制造方法，其特征 在于，形成多個上述芯部，這些芯部在比上述覆蓋包層的端面靠外的位置向鄰接 的芯部的方向擴展。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7~11中任一項所述的安裝光纖的波導(dǎo)元件的制造方 法，其特征在于，在上述光纖安裝槽上安裝光纖，將該光纖的端面與上述芯部接觸，通過在 上述光纖的端面與上述覆蓋包層、芯部層及內(nèi)包層的端面之間填充粘接劑并使 其硬化，從而連接上述芯部和上述光纖，使上述芯部和硬化后的上述粘接劑的 折射率的差在± 0.005的范圍內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的安裝光纖的波導(dǎo)元件的制造方法，其特征在于，上述芯部和上述粘接劑使用相同材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種連接損失小且生產(chǎn)率高的安裝光纖的波導(dǎo)元件及其制造方法。安裝光纖的波導(dǎo)元件(1)在基板上形成內(nèi)包層(3u)、芯部(4)和覆蓋包層(3o)而構(gòu)成，在安裝光纖的波導(dǎo)元件(1)上形成用于安裝光纖(6)的光纖安裝槽(2)，該波導(dǎo)元件(1)具有與光纖安裝槽(2)面對的覆蓋包層(3o)的端面，在該光纖安裝槽一側(cè)上述芯部(4)和上述內(nèi)包層(3u)比上述覆蓋包層(3o)的端面還突出。
文檔編號G02B6/13GK101303434SQ20081009286
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者安田裕紀(jì), 平野光樹, 牛渡剛真 申請人:日立電線株式會社