(57)【要約】【課題】気密封止は比較的高価であるため、通常の通信機器等に用いる光導波路モジュールおいては一般的ではない。本発明は、比較的安価で量産可能な樹脂製光導波路を用いた光モジュールに適した気密封止方法を提供し、樹脂製光導波路の弱点である吸水性・吸湿性の問題を解決する。【解決手段】本発明の光導波路モジュールは、樹脂で構成される光導波路型デバイスと光ファイバとが接続され、これを筐体内に固定したものであり、筐体内を外気に対して気密封止する。光導波路モジュールの筐体は金属あるいは表面をメッキされた金属の部材をはんだを用いて組み立てる。これらの部材は、引抜き加工、圧延加工、またはプレス加工で加工された胴部と切削加工またはプレス加工で加工された蓋部から構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂で構成される光導波路型デバイスと光ファイバとを接続し筐体内に固定した光導波路モジュールにおいて、前記筐体内は外気に対して気密封止されていることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項２】
前記筐体は複数の金属あるいは表面をメッキされた金属の部材がはんだを用いて組み立てられていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
【請求項３】
前記部材は、引抜き加工、圧延加工、またはプレス加工で加工された胴部と切削加工またはプレス加工で加工された蓋部から構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光導波路モジュール。
【請求項４】
前記胴部はステンレス鋼製であることを特徴とする請求項３に記載の光導波路モジュール。
【請求項５】
前記光ファイバと前記筐体とは該筐体の導入口において低融点ガラスまたははんだにより接合され、封止されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信分野で用いられる光導波路モジュールに関し、とくに光導波路型デバイスの実装技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信分野で用いられる各種光部品は高い信頼性が必要とされ、標準的な信頼性試験方法としてはＴｅｌｃｏｒｄｉａ規格に準拠した試験法が使用されるのが一般的である。このような高い信頼性を充足するため、従来の光部品はガラス等の無機材料が主として使用されてきた。しかし一方で光ファイバ網が都市内にも構築されるにつれ、安価で大量生産可能な光部品が求められ、樹脂製光部品の適用が試みられ始めている。
【０００３】
光導波路は基本的な光部品であり、近年、量産可能な樹脂導波路用の材料や製造方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、これらの光導波路においてはそのパッケージ（筐体）としては安価な非気密封止型が用いられており、樹脂の吸水性・吸湿性に起因する光学特性の変化や劣化が起こりやすい。吸水性の問題を解決するためには、例えばシリコン樹脂等の疎水性の材料で表面を覆う等の方法を採用することにより、かなり改善することが可能である。一方、吸湿性の問題については、吸湿性の低い樹脂材料を用いることにより改善できる。このような手段により特性の劣化を極力抑制しようとする試みが実施されている。
【０００４】
しかしながら、この吸湿性は高分子材料固有の特性であるため、完全に防止することはできず、また仮に樹脂自体の吸湿性を低く抑えたとしても、光導波路と光ファイバの接続部には樹脂接着剤が使用されるため、その劣化の問題も残されている。
【０００５】
樹脂導波路デバイスの吸水性・吸湿性の問題を同時に解決する一つの方法として気密封止がある。樹脂導波路を気密封止することにより、樹脂特有の吸水性・吸湿性に起因する光学特性の変化や劣化の問題が一気に解決する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１８２５７号公報
【特許文献２】特開２００２−３１７３２号公報
【特許文献３】特開２００２−３０９０９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、気密封止は比較的高価であるため、特に信頼性が必要な場合には使用されるが、通常の通信機器等においては一般的ではない。低価格化の要求が強い都市内ネットワーク、とくに加入者系回線網における用途ではほとんど使われることはなかった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、比較的安価で量産可能な樹脂製光導波路を用いた光モジュールに適した気密封止方法を提供し、樹脂製光導波路の弱点である吸水性・吸湿性の問題を解決することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光導波路モジュールは、樹脂で構成される光導波路型デバイスと光ファイバとが接続され、これを筐体内に固定したものであり、筐体内を外気に対して気密封止する。
樹脂製の光導波路は吸水性、吸湿性が大きく、耐候性が十分でない場合が多いが、気密封止することにより、光導波路モジュール全体としての耐候性を飛躍的に改善することができる。
【００１０】
光導波路モジュールの筐体は金属あるいは表面をメッキされた金属の部材をはんだを用いて組み立てたものであるのが望ましい。これらの部材は、引抜き加工、圧延加工、またはプレス加工で加工された胴部と切削加工またはプレス加工で加工された蓋部から構成されるのが望ましい。
【００１１】
金属部材は引抜き加工、圧延加工、プレス加工あるいは切削加工を使い分けることができるので、種々の形状を容易に提供することができる。
とくに胴部はステンレス鋼製であることが望ましい。ステンレス鋼は熱伝導率が低いので、筐体の組み立ての際、温度上昇を接合部付近だけに限ることが可能となる。
光ファイバと筐体とは筐体の導入口において低融点ガラス、またははんだにより接合され、封止されていることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１に本発明の光導波路モジュールの一例を断面図として示す。樹脂製光導波路デバイス１の両端には光信号の入口と出口としてそれぞれ光ファイバ３、１３が接続されている。ここで、光ファイバとしては樹脂製ではなく石英系光ファイバを対象としている。光ファイバ３、１３は、その先端部をキャピラリ２、１２により固定し、各キャピラリと光導波路デバイス１の両端に接着されている。そしてこの光導波路デバイス１全体が光ファイバ３、１３との接続部を含めて筐体内に収容されている。
【００１３】
光能動部品の筐体の材料としては、セラミック等が使用されるが、光受動部品では電気的な絶縁を考慮する必要がないため、より加工性、コストに優れた金属材料を使用することができる。本発明においては筐体は気密封止とする。このため筐体は胴部４と蓋部５を接合して構成した。胴部は１体の筒状部材または２つ以上に分割された部材から構成された筒状部材であるが、金属部材においては引抜き加工、圧延加工、またはプレス加工で加工することができる。一方蓋部は平板状部材であり、切削加工またはプレス加工で加工することができ、必要に応じて光ファイバの導入口として貫通孔を設ける。
【００１４】
接合部は胴部と蓋部を接合する筐体封止部６と蓋部（あるいは胴部の一部）と光ファイバを接合する光ファイバ封止部７の２箇所がある。
筐体封止部は金属同士の接合であり、接合時の温度を低くし、かつ有害物を除去するため、無鉛はんだを用いた。光ファイバ封止部は光ファイバの被覆を除去した光ファイバ心線と金属との接合であるので、低融点ガラスを使用してガラス封止する。光ファイバ心線の外周を金属でコーティング（メタライズ）すれば、無鉛はんだで接合することもできる。光ファイバの金属コーティングは、金属材料と光ファイバとの付着性を確保するため真空プロセスによる方法が一般的であり、比較的高価であるため、ガラス封止が望ましい。
【００１５】
一般に光導波路に用いる樹脂としては金スズはんだに耐えられる温度まで耐熱性の高い材料を使用できるが、光導波路と光ファイバとの接合に樹脂接着剤を使用する場合、位置精度を維持するためには接合部の温度上昇を１５０℃程度以下に維持するのが望ましい。しかしながら、低融点ガラスの封止温度は３３０℃〜４３０℃程度、はんだでは１８３℃程度までしか接合温度を下げられない。無鉛はんだは、例えばＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系で２２７℃、Ａｕ−Ｓｎ系で２７８℃となる。このため、光導波路と光ファイバとの接合においては、その接合部分を局所冷却しながら接合作業を行う必要があるが、この際、筐体材料としては熱伝導率が低いことが望ましい。比較的安価なステンレス鋼が望ましい材料といえる。
【００１６】
光ファイバの線膨張係数は０．５ｐｐｍ／℃であり、低融点ガラスのそれ（４〜８ｐｐｍ／℃）に比較して大幅に小さい。このため、ガラス封止時には光ファイバに大きな圧縮応力が加わることになるが、軸対称な圧縮応力であるため、強度・光学特性ともに問題は発生しない。また、筐体蓋部の材料としては、低融点ガラスに大きな応力を発生させない、コバール（線膨張係数：５ｐｐｍ／℃）や４２アロイ（６ｐｐｍ／℃）等が望ましいが、高価であるため炭素鋼（１０．７ｐｐｍ／℃）やステンレス鋼（１４．７ｐｐｍ／℃）も使用可能である。一般的に、胴部と蓋部は異なる材料を使うため、筐体封止材料としては伸縮の大きいはんだ材料が望ましい。この意味で、無鉛はんだとしては、Ａｕ−Ｓｎ系はんだに比較して、特開２０００−１９７９８８号公報に開示されているＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系はんだが望ましい。
【００１７】
気密封止する場合、筐体内に封入する雰囲気ガスは乾燥した不活性ガス（窒素、アルゴン等）が用いられるが、乾燥空気あるいは、ある程度湿度を含んだ空気と共に吸湿樹脂を封入するという方法も可能である。
【００１８】
以上では光ファイバ３、１３はそれぞれ１本として説明したが、実際の光導波路デバイスでは入力側または出力側のいずれか、あるいは入出力両方の光導波路が複数である場合が多い。この場合、複数の光ファイバを複数のキャピラリに固定してもよいが、基板上にＶ字状の溝を複数平行に形成し、その溝に光ファイバを配列した光ファイバアレイを用いることにより、位置合わせが容易となる。
【００１９】
図２は光導波路デバイス２１が一方の側にのみ入出力端をもつ場合の構成例を示している。例えば光導波路の一端に反射面が設けられている場合、あるいは光導波路がループ状になっている場合などがある。光ファイバは入力を担うものと出力を担うものがあり、これら複数の光ファイバをＶ溝基板２２に配列固定した光ファイバアレイ２３が使用される。図２（ａ）は光ファイバアレイ２３を筐体蓋部２５に接合した場合であり、図２（ｂ）は光ファイバアレイ２３を筐体胴部３４に接合し、この接合部と反対側の筐体胴部と筐体蓋部３５を接合した構成例を示している。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光導波路モジュールは気密封止されているため、耐候性が飛躍的に向上し、樹脂製光導波路デバイスを用いた場合でもそれ自身が外界の影響を受けることがない。樹脂製光導波路は量産性に優れているため、大量に使用される用途に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路モジュールの一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の光導波路モジュールの他の例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１、２１  光導波路デバイス
２、１２  キャピラリ
３、１３  光ファイバ
４、２４、３４  筐体胴部
５、２５、３５  筐体蓋部
６  筐体封止部
７  光ファイバ封止部
２２  Ｖ溝基板
２３  光ファイバアレイ
【図１】
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【図２】
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