[发明专利]光波导模块及其制造方法

说明书

本发明涉及一种光波导模块及其制造方法。其用于光通信网或类似场所，通过连接光波导支座和光纤支座制造。

近年来，随着光通信、光信息处理或类似技术的进步，非常希望能实现单模传输光纤（下文略作单模光纤）和光波导的连接，从而构成具有高可靠性的光耦合电路或光学支路。这种情况下，单模光纤芯的直径约几μm到10μm。因而，当单模光纤与光波导连接时，它们之间相对位置的偏移必须在1μm以下，以防止连接损耗的增加。

通常，当光波导与单模光纤相连时，其相对位置被对准的同时还要监控连接损耗。支承光波导的支座的接触面紧靠支承光纤支座的接触面以获得连接损耗最小的定位。两支座间的对接部分通过粘接或激光焊接固定。在光波导和光纤间的连接部分使用折射率匹配剂（agent）（如匹配（matching）油）以防止光的反射。

常规的光波导模块中，与光纤相连的光纤连接器与光波导衬底的两边通过折射率匹配剂耦合，该衬底带有如1×8支路的光波导。这种光波导衬底固定在一不锈钢的光波导支座上，该支座的截面大致为U形。每个光纤连接器安装在有一底面和一大致为U形的截面的不锈钢光纤支座上。

去掉包覆部分的一个单模光纤埋在一光纤连接器中。去掉包覆部分且连接端部分相互耦合的多个单模光纤埋在另一个光纤连接器中。光波导支座和光纤支座间的对接部分用紫外粘接或用YAG（钇铝石榴石）激光器点焊形成。利用这种结构中，从与一光纤连接器相连的光纤入射的光线在光波导衬底的光波导中被分成8束并被传输给与其它光纤连接器相连的8根光纤。

这种光波导模块中，光波导的端面与支承光波导的支座的端面，或光纤的端面与支承光纤的支座的端面是被抛光的，这些端面被对准以形成平面。由于这个原因，当光波导和光纤的端面相接以调整光波导和光纤定位的位置时，它们之间的光学连接部分便受到磨损或被损坏以致于引起连接损耗的增加。

另外，折射率匹配剂仅填充在光波导衬底、光纤连接器及其支座接触面间形成的很小的间隙中。这种情况下，折射率匹配剂会随温度或类似条件的变化流出从而使光耦合特性不稳定。

为解决上述问题，在根据本申请人的在先申请的日本专利申请4-58116号（未公开）中，光波导衬底或光纤连接器的端面从其支座的端面后退以获得用来填充折射率匹配剂的空间。然而，在日本专利申请4-58116中，这些元件必须这样固定得使光波导衬底或光纤连接器的端面从其支座的端面后退-预定距离，这导致装配复杂。

此外，日本专利延迟公开4-355413中公开的结构中，在连接部分或光波导的支座和光纤支座的侧面形成一防水包层，从而防止由湿热引起的各光学部件的退化。然而，日本专利延迟公开4-355413中，当光波导和光纤被对准时，其间的连接部分会受损。

此外，在紫外粘接中，流体状的紫外硬化树脂（curing  resin）材料被涂覆在光波导支座和光纤支座间的对接部分以粘接两元件。但是，紫外树脂材料变硬时会收缩。因此，光波导衬底和光纤连接器偏离从而引起光波导和光纤间的光轴不准直。然而，由于光纤连接的对准精度必须保持在0.1μm以内，所以光轴非准直的问题不能忽略。

另一方面，采用YAG激光器焊接时，如，光波导支座和光纤支座对接部分的两侧面的四个部分被焊接。当这些焊接部分被焊时，产生的热应力使光波导衬底和光纤连接器在与对接面垂直的方向上偏移更多。这一移动在每面的焊接部分尤其易变得不均匀。因此因此光波导衬底和光纤连接器的固定是不可靠的，同时，易出现光轴不准直。

为解决以上问题，在日本专利公报3-75708中公开的结构中，在光波导支座和光纤支座间的连接部分装入石蜡介质，并调整YAG激光器的输出以避免光轴不对准。然而，在日本专利公报3-75708中，光波导衬底、光纤连接器和其支座的材料是不同的。因此，由于温度变化引起的热胀或收缩，不能获得稳定的光耦合特性。

如上所述，在常规耦合方法中，光波导支座和光纤连接器支座的端面彼此对接，且接触面用紫外粘接或YAG焊接固定光波导衬底与光纤连接器的固定是不可靠的，或在光波导和光纤的连接部分出现光轴未校准。

由于可增加固定强度（例如），YAG焊接已被检定为一种极好的固定方法。然而，当具有不同于光波导衬底或光纤连接器的折射率的空气层插在光波导衬底和光纤连接器间引起光的反射时，光信号不能在光波导衬底和光纤连接器间正确传输。为避免这一不利之处，两元件间需通过采用折射率匹配剂实现折射率匹配。作为折射率匹配剂，通常采用硅油或类似东西或日本专利公报5-34543中公开的树脂作匹配油。