TWI244561B - Fiber array, method for fabricating the same and optical device using the fiber array - Google Patents

Description

1244561

列固定後用於和 以及使用光纖陣 發明所屬技術領域 、與本發明係有關於將一條或多條光纖整 光子元件之連接之光纖陣列、其製造方法 列之光裝置。 習知技術 士入以往之光纖陣列主要用於光纖和光學元件之導波路之 結合’如表示上視圖之圖3(a)、成為其側視圖之圖3(b)以 及係以其一點鏈線表示之圓形部分之部分放大圖之圖4所 示，利用端面用黏接劑A在光學上固定光纖陣列F和導波路 基板之兩端面，其光纖和導波路D之兩端面之距離有自幾 乎接觸之狀態離開約丨〇 # m之情況。而，光纖陣列如表示 正視圖之圖4(a)、成為自其上面所看到之剖面圖之圖4(c) 所不，因將裸光纖8裝載於V槽基板1後光纖固定基板2將裸 光纖8固定於V槽7之中心，而且利用位於裸光纖8之周面之 周面用黏接劑B固接裸光纖8，利用周面用黏接劑B包覆v槽 和裸光纖8之間隙，即光纖周邊。然後，利用上基板3收藏 包覆光纖9後利用黏接劑固定。此外，光纖固定基板2因用 於將裸光纖8確實的固定於v槽7之中心，有不需要之情 況。 V槽基板1由上部平面4和經由段差5與上部平面4接觸 之下部平面6構成，在上部平面4藉著利用研磨砂輪等之機 械加工法或矽蝕刻加工法形成用以收藏裸光纖8之v槽7。 段差5之高度設為光纖之包覆部之外徑尺寸之約一半，將

7066-4286-PF.ptd

1244561 五、發明說明（2) 光纖之白薄 V槽7之中邛放在下部平面6時適當的調整成裸光纖8位於 ‘中心。又，光纖固定基板2和V槽基板1之上部平面4 板3之在接’將裸光纖8固定於V槽7之中心。而，在上基 、/面形成槽，放在V槽基板1之下部平面6上。 板1之^ 1光纖陣列之製造方法，首先將上基板3放在V槽基 下部平面6上，令上基板3之端面和v槽基板1之段差5 上美 而’將兩構件之縱向定位後，利用下部平面6和 3之下面槽形成隧道狀之孔。若自外側向該孔内部 纖’光纖之裸光纖8和在V槽基板1之上部平面4所形 成之V槽7 + ^ .^ 之中心一致。在此，因包覆收藏部之下面槽配合

^70 〇1 Φ ^ | X V 因此 復河精度的加工，一度插入之光纖保持此狀態。 &二將光纖固定基板2放在v槽基板1之上部平面4上而壓 住裸光纖8後，注入熱硬化性或紫外線硬化性樹脂黏接劑 充填裸光纖8之周面後黏接固定。 其次’研磨和導波路D接觸之面後，利用端面用黏接 劑A在光學上固定光纖ρ和導波路1)基板之兩端面。 發明要解決之課題

可是，包覆在光纖陣列之光纖周邊之周面用黏接劑B 因數年之老化而引起膨脹，體積增加，如圖4(b)所示，向 命方突出而推壓端面用黏接劑A侧，剝離應力強烈的作用 於黏在光纖端面之端面用黏接劑A和光纖端面之黏接境界 面’依據情況出現發生剝離之現象。尤其，裝載光纖之空 隙如圖4(c)所示，變成三角柱形狀，因光纖周邊之周面用

7066-4286-PF.ptd

第6頁 1244561 五、發明說明（3) 黏接劑B如自相合 q 出，應力局部V中=角，部分包含 面，在光鳙诚:Γ I忐纖鈿面端面用黏接劑A之黏接 發生制雜、’ 和知面用黏接劑A之黏接面局部的易開始 光輸ίΪ。這些光纖端面之剝離係微小之位準，也只要在 无纖之<v^部發生制離 引起彳4、、，> 1 馬上發生反射回光，具有對於光源 鑣惡化之缺點。周面用黏接之容量對於光 、θ 1 ·導波路整體而言係小，但是因位於光纖周邊，只 疋引起局=性剝離，报有可能產生反射回光之大問題。 又，若光纖芯之剝離程度大，除了反射以外，也引起 傳送光之損失，這也成為大問題。 、>此外，在利用光纖陣列和導波路之端面間接觸之對接 將光纖陣列和導波路結合之情況，周面用黏接劑8之老化 7伴隨之膨脹所引起之體積增加在光纖周邊產生直接推展 端面之力，引起黏接惡化，成為發生剝離之要因，在該對 接之情況也有可能引起傳送光之反射·損失。 因此’為了用加速測試驗證，製作具有縱向之全長為 12mm、在V槽之光纖固定部長為4mm之尺寸並收容了48芯^ 光纖之光纖陣列，組立所使用之周面用黏接劑B選擇硬化 收縮率2%、吸水率〇· 5%、熱膨脹係率1 X 1〇-4、硬度

ShoreD85之環氧樹脂黏接劑。對該試件進行85°c/85%RHx 2週之加速測試，黏接劑之突出長度之變化在向端面突出 之方向係0 · 1〜1 // m。這係在常溫下之量測，但是高溫時受 到熱膨脹之影響發生更大之突出。該突出因膨脹或在高溫 下也因受到熱膨脹而發生，但是其變化值除了吸水率以

7066-4286-PF.ptd

第7頁 1244561

外’也受到所承受之硬化收縮之影響程度或光纖固定於v 槽之部分之長度、v槽基板和光纖固定基板之黏接構造影 響’實際上因使用之黏接劑、光纖陣列之構造、製造條件 而異。 本發明為解決上述之以往之問題點，其目的在於提供 種光纖陣列’防止因位於光纖周邊之周面用黏接劑B之、 體積增加所引起之反射回光之發生。 解決課題之手段

^ 為解決上述之之課題，如申請專利範圍第1項之發明 係:種光纖陣列，在V槽基板之V槽收藏裸光纖，利用光纖 固定基板將裸光纖固定於該V槽，而且利用位於裸光纖之 周面之周面用黏接劑B將裸光纖固接，其特徵在於··周面 用黏接劑B之端部對於光纖端面相對的後退。因而，因老 化而膨脹、體積增加，也因周面用黏接劑B之端面不會自 光纖端面突出，其變形應力被黏接界面整體緩和，不9合 生如以往之光纖端面之局部剝落，不必擔心引起反二 或4貝失之問題。 光 如申請專利範圍第2項之發明係一 裡无纖陣列，對. 光纖端面之該周面用黏接劑B之端面後退之後 于由

用黏接劑B之吸水率0、光纖黏接於v槽之 ° x，k“L)/2之關係、。因…提供一種【纖陣有 任思之周面用黏接劑，調整黏接長度， 嗝 量，對於老化具有結合力。 了形成適當之後

!244561

此外，吸水率必伤鹏 如申請專利範ί第3項増加率。 周面用黏接劑Β之端面相;之發明係一種光纖陣列，將該 為0.1 以上較好。因而對於該光纖端面後退之後退量χ設 用黏接劑B因老化而體積’右後退量係〇· 1 以上，周面 不會自光纖端面突出Λ加，也因膨服之黏接劑之端部 ‘由往直不會將端面用黏接劑A推展。 中，兮光‘端面Γ ΐ第4項之發明係一種光纖陣列，其 而，因纖陣列端面同-平面或更突出。因 著在和導波路黏接前、主^陣列至少未後退凹陷，藉 縣，1 、、ΐί 可簡單的除去光纖端面之污 波$ ϋέ』=# =物附著於周面用黏接劑B之端面下和導 波路黏=弓丨起黏接力不良或反射回光或損失之問題。 4堪專利粑圍第5項之發明係如f請專利範圍第3或 後、、艮纖陣列，該周面用黏接劑B之端面自光纖陣列端面 = 以下。因而，後退量超過約1〇…周面用黏接 綃B之端面自光纖陣列端面後退1〇"m以下時，光纖陣列製 作製程之端面研磨時研磨砂輪粒子或在其他製程之灰塵 ^物進入凹陷之後退部，也因可將光纖陣列之端面清潔或 $出而可清除雜物，不必擔心引起在雜物附著於黏接劑之 端面下和導波路黏接後之黏接力不良、反射之回 之問題。 4谓天 如甲請專利範圍第6 。^〜《 π ^片〜π q即如甲請專利範圍 丨 項之其中一項之光纖陣列，該周面用黏接劑Β具有 1 數0.03GPa以上之特性。因而’在使用一般之黏接舞=糸

7066-4286-PF.ptd 第9頁 五、發明說明（6) 楊式係數高之環氧 ' 位，可確實的固定=接劑等之情況，光纖也不會移 、如申請專利範圍 方法，係周面用黏接、之發明係一種光纖陣列之製造 退，其中，將所組立之#端部對於光纖端面相對的後 用黏接劑B之端部和 纖陣列之端面研磨後，對於周面 (ashing)處理或蝕刻滑j端面所在之端面進行灰化 列之基材，將周面二^ f。因而，留下石英光纖和光纖陣 部。尤其，若在和導波路^氧人化除去後，可形成後退 黏接劑β之後退部 、、、"5處理正前進行，和周面用 提高將光導波路等来^ \同4時的也除去黏接面之有機物， 劑Α之黏接強度。予儿和光纖陣列黏接之端面用黏接 如申請專利範圍第8項之發明係 面用黏接劑A在光學上脾伞總睡以 禋九裝置利用鈿 連接·以在光Λ將Λ纖Λ列， ^ 在先千疋件上例如有光導波路、二極體、透 鏡、隔離件、各種整體（bulk)型濾光器、偏光元件等。 實施形態 知：照圖面詳細說明本發明之實施形態。此外，在圖3 及圖4省略相同之構件及製造方法。 圖1表示本發明之實施形態1，和圖4 _樣的局部放大 後表示，在V槽基板1所鑿設之V槽7各自將裸光纖8裝載· 定位後，利用周面用黏接劑B固接。 圖1 (a)以自上面看之剖面圖表示起始連接狀態，將裸

7066-4286-PF.ptd 第 10 頁 I244561

^纖定位成向V槽7開口之V槽基板！之端面u突出 不突出，形成和V槽基板1之端面la同一平面。 而黏接 而，在放置於高溫高濕下之情況，如圖1(M 接劑β膨脹而向縱向延伸，比v槽基板丨 ）所不，黏 口之端面向外侧突出，但是因其；：未之二 ^不會賦與和端面用黏接劑Α之黏接面令產生剝離之月^ 圖2和圖1 一樣以自上面看之剖面圖表示本發明 2，圖1所示之光纖陣列係光纖比光纖陣列突出，也 圖2所示之光纖陣列係光纖形成和光纖陣列同一平面’。’ 2 Η Ϊ表不起始狀態之圖2(a)，黏接劑B相對於光纖周邊 =隙形成凹凸面，在凹凸面之中央附近形成為凹陷成相 、於光纖端面令後退〇· 1 //m以上10 /zm以下。 而’在放置於高溫高濕下之情況，如圖2 (b )所示，黏 f劑B膨脹而向縱向延伸，比起始狀態向外侧突出，但是 2其前端未超過裸光纖之前端面及V槽基板1之端面u，疋不 _賦與和端面用黏接劑A之黏接面令產生剝離之應力。 其次，說明周面用黏接劑B之端部相對於光纖端面相 对的後退之光纖陣列之製造方法。 一 &首先，係適合圖1及圖2所示之光纖之製造方法，在係 ^，之製程組裝之光纖陣列之最後製程之研磨製程，對於 =^於導波路之光纖陣列之端面進行灰化（ashing)處理或 於^蝕刻處理。因而，留下石英光纖，將周面用黏接劑B *去後，可形成後退部。尤其，若在和導波路之結合

7066-4286-PF.ptd 第11頁 1244561 五、發明說明（8) ------- 處理正前進行，和周面用黏接劑β之後退部之形成同時的 ^ ^去黏接面之有機物，提高將光導波路等光學元件和光 、、陣列黏接之端面用黏接劑A之黏接強度。

別的製造方法適合圖2所示光纖陣列之製造方法，在 叙之最後研磨製程之前，在令v槽基板丨和光纖固定基板 "寺裸光纖後利用周面用黏接劑β令固接之製程，在一般 =硬化程度之途中在研磨時之可保持及保護之程度之硬度 止硬化處理，進行暫時固定。接著，進行一般之研磨處 理，將黏接劑Β之端面形成為和光纖陣列之端面同一平面 後對於係暫時固疋之黏接劑Β硬化至最終硬度為止。因 =，在係同一平面之黏接劑Β在最後製程發生硬化收縮， 、寸於端面退入内側之光纖端面形成後退部。 實施例 之尺ί = ΐ向 < 全長為12随、在V槽之光纖固定部長為4mm 2寸製作光纖陣列，收容了48芯之光纖。組立之周面用 ^接劑用硬化收縮率2%、吸水率Q.5%、熱膨服係率h 、硬度ShoreD85之環氧樹脂黏接劑。後

:用2上，述r法’製造後退量不同之試件/二 /8 5/e · 2週之加速測試，得到如下之測試結果。 依據該結果，設為〇·1 以上1〇"m以下 ΐ積mr以上，在周面用黏接劑Ba老化而 :積增：：也因膨脹之黏接劑之端部不會比光纖端面突 出，不會使端面用黏接劑A擴展。而，若後退量係1〇#瓜以

1244561

粒子或其他ί:^ J:J:二作製程之基準面後研磨砂輪 清潔或扒出雜物後可拿掉二：：物’將光纖陣列之端面 f之端面、和導ί:::後雜接 損失之問題。 良 反射之回光或 得知使用罝右ΪΪ 展氧樹脂黏接劑之情況， 式係數〇.〇3GPa “上之特性之黏接劑也只 女=疋後退置，就易於防止在黏接面之黏接不良。因為了 ，光纖固f成不會成不會移位而使用環氧樹脂黏接劑，揚 式係數愈高，在黏接面之突出有不良影響，也藉著設定本 發明之後退量，可有效的使用環氧樹脂黏接劑。 又’考慮後退量X和周面用黏接劑B之膨脹係數$、和 光纖黏接之長度L之關係時，x= f ( 0，L )之關係式成立。依 據該關係式，可提供一種光纖，係任意之周面用黏接劑， 調整黏接長度，可形成適當之後退量，對於老化具有結合 力0

【表1】

7066-4286-PF.ptd 第13頁 Ϊ244561 五、發明說明（10) 發明之效果 如以上之說明所示，

之V槽收藏裸光纖，制、u 月之先纖陣列，在V槽基板 槽，而且利用位於 、'纖固定基板將裸光纖固定於該V 纖固接，藉著周面用11周面之周面用黏接劑β將裸光 後退，因老化而 端面不自光纖端面突φ積ί加，也因周面用黏接劑之 和，不會發生如以二忒變形應力被黏接界面整體緩 起反射回光或損失之=纖端面之局部剝落，不必擔心弓丨 圖式簡單說明 圖1係表示本發明之實施形態之說明圖。 圖2係表示別的實施形態之說明圖。 圖3係表示以往之整體圖之說明圖。 圖4係將圖3之圓内局部放大後表示之說明圖。 符號說明 » A端面用黏接劑 β周面用黏接劑 D導波路 F光纖陣列 1 V槽基板 2光纖固定基板 3上基板

1244561 五、發明說明（11) 4 上部平面 5段差 6 下部平面 7 V槽 8裸光纖 8a V槽底 8b剝離 9包覆光纖 «! 7066-4286-PF.ptd 第15頁

Claims (1)

1244561 """" ------案號 90122989 _叫年年月 / 5曰_修正冰___ 六、申請專利範圍 ^ 1 · 一種光纖陣列，在V槽基板之V槽收藏裸光纖，利用 光纖固定基板將裸光纖固定於該V槽，而且利用位於裸光 纖之周面之周面用黏接劑B將裸光纖固接， 其特徵在於： 周面用黏接劑B之端部對於光纖端面相對的後退。 、2.如申睛專利範圍第1項之光纖陣列，其中，對於光 纖^面之該周面用黏接劑B之端面後退之後退量X和周面用 霉占接劑B之吸水率0、光纖黏接於v槽之長度[具有 χ = 1( 0 X L)/2 之關係。 3 ·如申請專利範圍第1項之光纖陣列，其中，將該周 面用黏接劑B之端面相對於該光纖端面後退之後退量χ設為 〇 · 1 # m以上。 4 ·如申請專利範圍第2項之光纖陣列，其中，將該周 面用黏接劑B之端面相對於該光纖端面後退之後退量χ設為 〇 · 1 // m 以上。 其 該周 其 5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之光纖陣列 中，該光纖端面和光纖陣列端面同一平面或更突出 6. 如申請專利範圍第3或4項之光纖陣列，A中 面用黏接劑B之端面自光纖陣列端面後退1〇#瓜^下 7. 如申請專利範圍第i、2、3或4項之光纖陣列，^ 中，該周面用黏接劑B具有揚式係數〇. 〇3GPa以上之特 性。 8. —種光纖陣列之製造方法，申請專利範圍第丨項所 述之周面用黏接劑B之端部對於光纖端面相對的後退，、

7066-4286-PFl.ptc 第16頁 1244561 _案號90122989_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 其中，將所組立之光纖陣列之端面研磨後，對於周面 用黏接劑B之端部和光纖端面所在之端面進行灰化處理或 蝕刻處理。 9. 一種光裝置，其包括：如申請專利範圍第1、2、3 或4項所述之光纖陣列；以及在光學上和上述光纖陣列連 接、固定之光學元件。

7066-4286-PFl.ptc 第17頁