專利名稱：光纖連接元件及應用該元件的光模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖連接元件以及應用該元件的光模塊，其被用于將光纖與發光元件 或受光元件等設置在基板上的光電變換模塊進行機械式及光學式連接。
背景技術：
近年來，為了在計算機或液晶顯示器等機器之間等高速地傳輸大容量的照片或動 畫等，普及了高速地傳輸大容量的數字信號的技術。為了高速地傳輸大容量的數字信號，近 年來，對于在計算機、液晶顯示器、攝像機以及數據記錄儀等的機器之間使用光纖作為傳輸 線路的光互聯(interconnection)方式的開發不斷取得進展。例如，將在具有光纖和信號線(金屬線)的復合電纜的端部，通過與內部包含光電 變換模塊的連接器連接的光纜來連接機器之間的方式作為光互聯方式來使用(例如，參照 專利文獻1-日本特開2006-310197號公報)。在這樣的光纜中，在復合電纜與連接器的連接部分，復合光纜內的光纖的端面通 過光纖連接元件連接設置在光電變換模塊內的基板上的發光元件或受光元件等光元件 (例如，參照專利文獻2-日本特開2007-256372號公報)。在以往，作為光纖，如圖24(a)、圖24(b)所示，使用例如將楊氏模量為IOMPa以下 的低楊氏模量層(內側覆蓋層)242和楊氏模量為IOOMPa以上的高楊氏模量層(外側覆蓋 層)243覆蓋在芯240、包層241周圍的單芯光纖244，或是使用將多根此種單芯光纖244排 成一列(并列)之后，以楊氏模量為IOOMPa以上的高楊氏模量層(覆蓋層)245進行覆蓋 的多芯光纖(帶狀光纖)246。將單芯光纖244或多芯光纖246的終端部與金屬環(ferrule)(光纖連接元件)接 合從而使其連接器化，被用于將連接器的前端與光元件或與其它的光纖光連接的光模塊。在以往的將光纖連接器化的情況下，將光纖插入金屬環。如圖25所示，通常的金 屬環250連通地設有光纖插入孔251和光入射出射孔253，該光纖插入孔251設置在該金 屬環250的一端側，具有比包括單芯光纖244的覆蓋層在內的光纖外徑大的內徑，該光入射 出射孔253具有相當于單芯光纖244的包層241的外徑左右(比包層241的外徑稍大的程 度)的內徑，設置成在金屬環的另一端部252的端面處入射及出射光線。該光纖插入孔251 與光入射出射孔253同心。圖26表示將單芯光纖244接合在圖25的金屬環250上。在金屬環250的內部，在 將除去覆蓋(圖24(a)的低楊氏模量層242和高楊氏模量層243)的，由芯240與包層241 構成的光纖插入設置在金屬環250的另一端部252的光入射出射孔253之后，以粘接材料 260進行固定。然后，研磨金屬環250的光入射出射端面261。此外，作為金屬環250的形 狀，除了在圖25等所表示的圓形之外還有四邊形的情況。多芯光纖246的情況也是一樣，在除去一并覆蓋多芯光纖246的高楊氏模量層245 并將多芯光纖246分離為單芯之后，將其插入進行了單芯光纖244的根數數量的開孔加工 的金屬環內部，并進行與圖26相同的終端處理。
然而，由于插入有除去了覆蓋層的單芯光纖244的金屬環250的光入射出射孔253 其內徑大于除去了覆蓋層的光纖的外徑(包層的外徑)，如圖27所示，每次插入的光纖的 端面相對于面向金屬環250的光入射出射端面261的光入射出射孔253的開口的位置不恒 定，從而存在產生偏差的危險。因此，為了高精度地配置光纖(芯、包層)的端面需要繁瑣 而耗費工時的作業。即，存在制品的可復制性差的問題。
發明內容
因此，本發明的目的在于，提供能夠容易且可復制性良好地在金屬環的一端面的 規定位置配置光纖的端面的光纖連接元件以及應用該元件的光模塊。本發明就是為實現上述目的而做出的，本發明的光纖連接元件，其具備金屬環和 形成為從上述金屬環的一端側貫通至另一端側的端面，將從上述金屬環的一端側插入的光 纖引導至上述金屬環的另一端側的端面的引導孔，其特征是，上述引導孔包括形成在上述 金屬環的一端側，并將上述光纖插入上述金屬環的內部的光纖插入孔；形成在上述金屬環 的另一端側，具有比上述光纖插入孔小的內徑，用于在上述金屬環的另一端側的端面處入 射及出射光線的光入射出射孔；以及配置在上述光纖插入孔與上述光入射出射孔之間，以 隨著朝向上述光入射出射孔其內徑逐漸變小的方式改變形狀，并且連通上述光纖插入孔與 上述光入射出射孔的形狀變化孔；上述形狀變化孔的形狀發生變化，從而使上述光入射出 射孔的中心軸位于相對于上述光纖插入孔的中心軸向約束上述光纖的方向偏移的位置。上述形狀變化孔的形狀也可以發生變化，從而使上述光入射出射孔的中心軸位于 向垂直于上述光纖插入孔的中心軸方向偏移的位置。上述形狀變化孔也可以為其內表面相對于上述光纖的插入方向的傾斜角在圓周 方向上不同。上述光纖插入孔也可以具有垂直地引導被插入的上述光纖的垂直面和與上述垂 直面對置的、從上述光入射出射孔至上述金屬環的一端側形成為圓弧狀的圓弧面。上述引導孔在與上述光纖的插入方向垂直的方向上的剖面也可以為圓形或矩形。上述金屬環也可以在上述另一端側的端面具有形成為一體的透鏡。上述金屬環也可以由透過紫外光(UV光)的材料形成。上述金屬環也可以在上述另一端側的端面上形成有用于與基板接合的孔或銷。上述金屬環也可以形成有多個上述引導孔。此外，本發明的光模塊的特征是，其具備光纖連接元件和插入形成于上述光纖連 接元件上的引導孔中的光纖；上述光纖連接元件具備金屬環和形成為從上述金屬環的一端 側貫通至另一端側的端面，將從上述金屬環的一端側插入的光纖引導至上述金屬環的另一 端側的端面的引導孔；上述引導孔包括形成在上述金屬環的一端側，并將上述光纖插入 上述金屬環的內部的光纖插入孔；形成在上述金屬環的另一端側，具有比上述光纖插入孔 小的內徑，用于在上述金屬環的另一端側的端面處入射及出射光線的光入射出射孔；以及 配置在上述光纖插入孔與上述光入射出射孔之間，以隨著朝向上述光入射出射孔其內徑逐 漸變小的方式改變形狀，并且連通上述光纖插入孔與上述光入射出射孔的形狀變化孔；上 述形狀變化孔的形狀發生變化，從而使上述光入射出射孔的中心軸位于相對于上述光纖插 入孔的中心軸向約束上述光纖的方向偏移的位置。
發明的效果如下。根據本發明，能夠提供一種能夠容易且可復制性良好地在金屬環的一個端面的規定位置配置光纖的端面的光纖連接元件以及應用該元件的光模塊。
圖1是表示本發明的第一實施方式的光纖連接元件的圖，圖1(a)為俯視圖，圖 1(b)為主視圖，圖1(c)為側視圖，圖1(d)為立體圖，圖1(e)為仰視圖。圖2是表示將圖24(a)的光纖接合在圖1的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖 2(a)為俯視圖，圖2(b)為主視圖，圖2(c)為側視圖，圖2(d)為立體圖，圖2(e)為仰視圖， 圖2(f)為主要部分放大圖。圖3是表示將圖24(a)的光纖接合在圖1的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖 3(a)為俯視圖，圖3(b)為A-A線剖視圖，圖3(c)為B部放大圖。圖4是表示本發明所使用的光纖的圖，圖4(a)為單芯光纖的橫剖視圖，圖4(b)為 多芯光纖的橫剖視圖。圖5是表示將圖4 (a)的光纖接合在圖1的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖5 (a) 為俯視圖，圖5(b)為主視圖，圖5 (c)為側視圖，圖5(d)為立體圖，圖5(e)為仰視圖，圖5(f) 為主要部分放大圖。圖6是表示將圖4 (a)的光纖接合在圖1的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖6 (a) 為俯視圖，圖6(b)為A-A線剖視圖，圖6(c)為B部放大圖。圖7是說明在將圖4(a)的光纖插入圖1的光纖連接元件時光纖被金屬環約束的 條件的圖。圖8是表示將光纖接合在圖1的金屬環的底面形成有透鏡的光纖連接元件中的 光模塊的圖，圖8(a)為俯視圖，圖8(b)為主視圖，圖8(c)為側視圖，圖8(d)為立體圖，圖 8(e)為仰視圖。圖9是表示將光纖接合在圖8的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖9(a)為俯視 圖，圖9(b)為A-A線剖視圖。圖10是表示本發明的第二實施方式的光纖連接元件的圖，圖10(a)為俯視圖，圖 10(b)為立體圖，圖10(c)為主視圖，圖10(d)為側視圖，圖10(e)為仰視圖。圖11是表示將光纖接合在圖10的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖10(a)為俯 視圖，圖11(b)為立體圖，圖11(c)為主視圖，圖11(d)為側視圖，圖11(e)為仰視圖。圖12是表示將光纖接合在圖10的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖12(a)為仰 視圖，圖12(b)為B-B線剖視圖，圖12(c)為A-A線剖視圖。圖13是表示本發明的第三實施方式的光纖連接元件的圖，圖13(a)為俯視圖，圖 13(b)為立體圖，圖13(c)為主視圖，圖13(d)為側視圖，圖13(e)為仰視圖。圖14是表示將光纖接合在圖13的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖14(a)為俯 視圖，圖14(b)為立體圖，圖14(c)為主視圖，圖14(d)為側視圖，圖14(e)為仰視圖。圖15是表示本發明的第四實施方式的光纖連接元件的圖，圖15(a)為俯視圖，圖 15(b)為立體圖，圖15(c)為主視圖，圖15(d)為側視圖，圖15(e)為仰視圖。圖16是表示將光纖接合在圖15的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖16(a)為俯視圖，圖16(b)為立體圖，圖16(c)為主視圖，圖16(d)為側視圖，圖16(e)為仰視圖，圖 16(f)為A部放大圖。圖17是表示將光纖接合在圖15的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖17(a)為仰 視圖，圖17(b)為B-B線剖視圖，圖17(c)為A-A線剖視圖。圖18是表示將光纖接合在圖15的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖18(a)為俯 視圖，圖18(b)為立體圖，圖18(c)為主視圖，圖18(d)為側視圖，圖18(e)為仰視圖，圖 18(f)為A部放大圖。圖19是表示本發明的第五實施方式的光纖連接元件的圖，圖19(a)為俯視圖，圖 19(b)為立體圖，圖19(c)為主視圖，圖19(d)為側視圖，圖19(e)為仰視圖。圖20是表示本發明的第五實施方式的光纖連接元件的變形例的圖，圖20 (a)為俯 視圖，圖20(b)為立體圖，圖20(c)為主視圖，圖20(d)為側視圖，圖20(e)為仰視圖。圖21是表示將光纖接合在圖19的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖21 (a)為俯 視圖，圖21(b)為立體圖，圖21 (c)為主視圖，圖21(d)為側視圖，圖21(e)為仰視圖。圖22是表示將光纖接合在圖19的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖22(a)為俯 視圖，圖22(b)為立體圖，圖22(c)為主視圖，圖22(d)為側視圖，圖22(e)為仰視圖。圖23是表示將光纖接合在圖19的光纖連接元件中的光模塊的圖，圖23(a)為俯 視圖，圖23(b)為立體圖，圖23(c)為主視圖，圖23(d)為側視圖，圖23(e)為仰視圖。圖24是表示以往的光纖的圖，圖24(a)為單芯光纖的橫剖視圖，圖24(b)為多芯 光纖的橫剖視圖。圖25是表示以往的光纖連接元件的圖，圖25(a)為俯視圖，圖25(b)為側視圖，圖 25(c)為立體圖。圖26是表示將圖24(a)的單芯光纖接合在圖25的光纖連接元件中的光模塊的 圖。圖27是說明圖25的光纖連接元件的問題的圖，圖27(a)為主視圖，圖27(b)為立 體圖，圖27(c)為仰視圖，圖27(d)為主要部分放大圖。其中1-光纖連接元件，2-底面，3-金屬環，4-引導孔，5-光入射出射孔，6-光纖插入 孔，7-形狀變化孔。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的優選的實施方式進行說明。圖1是表示本發明的第一實施方式的光纖連接元件的圖，圖1(a)為俯視圖，圖 1(b)為主視圖，圖1(c)為側視圖，圖1(d)為立體圖，圖1(e)為仰視圖。如圖1所示，第一實施方式的光纖連接元件1是具備金屬環3和引導孔的光纖連 接元件1，該引導孔形成為從金屬環3的一端側貫通至另一端側的端面(底面)2，并引導從 金屬環3的一端側插入的光纖至金屬環3的另一端側的端面2。在金屬環3的內部形成的引導孔4形成為連通光纖插入孔6、光入射出射孔5以 及形狀變化孔7 ；該光纖插入孔6設置在金屬環3的一端側并使光纖插入金屬環3的內部； 該光入射出射孔5設置在金屬環3的另一端側，具有比光纖插入孔6小的內徑，在金屬環3的另一端側的端面2入射及出射光線；該形狀變化孔7設置在光纖插入孔6與光入射出射 孔5之間，以其內徑從光纖插入孔6至光入射出射孔5逐漸變小的方式改變形狀。并且，如圖1 (b)所示，形狀變化孔7改變形狀，從而使光入射出射孔5的中心軸位 于相對于光纖插入孔6的中心軸向約束光纖的方向(約束方向)偏移的位置。換句話說， 在光纖連接元件1中，插入光纖的光纖插入孔6的中心位置8與向金屬環3外部入射及出 射光纖的光線的光入射出射孔5的中心位置9錯開。此外，形狀變化孔7也可以改變形狀， 從而使光入射出射孔5的中心軸位于相對于光纖插入孔6的中心軸偏移到垂直的方向。此 外，如圖1(b) 圖1(d)所示，形狀變化孔7優選形成為其內表面與光纖的插入方向的傾斜 角在圓周方向上不同。此外，形狀變化孔7用于平緩地連接光入射出射孔5與光纖插入孔6。在不設置該 形狀變化孔7的情況下，由于光入射出射孔5與光纖插入孔6的大小不同，從而在引導孔4 內產生臺階。若在引導孔4產生臺階，則在將光纖插入引導孔4時光纖的前端被臺階卡住， 從而難以使光纖插入至光入射出射孔5。換句話說，形狀變化孔7是用于使光纖易于插入引 導孔4中。此外，使金屬環3的另一端側的底面(光入射出射端面)2與例如圖25等所示的 以往的金屬環或者未圖示的設置在基板上的光元件連接。在與基板連接時，優選為例如通 過透鏡基座等部件進行連接。光纖插入孔6的直徑朝向插入光纖的一端側(圖示上側)逐漸擴大，從而使光纖 易于插入光纖插入孔6中。圖2、圖3表示將圖24的單芯光纖244接合在光纖連接元件1的光模塊26的單芯 光纖244的約束狀態。如圖2、圖3所示，在將單芯光纖244接合在光纖連接元件1中時，首先除去單芯光 纖244的覆蓋層(圖24(a)的低楊氏模量層242和高楊氏模量層243)，從而露出包層241。 接下來，對引導孔4填充粘接材料10，然后，將單芯光纖244插入已填充粘接材料10的引導 孔4中。在插入單芯光纖244之后，使填充在引導孔4中的粘接材料10固化。然后，研磨 金屬環3的底面2，從而在與底面2相同的面上露出單芯光纖244的芯240與包層241的端 面。通過以上的工序，將單芯光纖244與光纖連接元件1接合。在光纖連接元件1中，由于光入射出射孔5與光纖插入孔6的中心位置8、9錯開， 單芯光纖244以在金屬環3的內部彎曲的狀態固定。換句話說，在光入射出射孔5與光纖 插入孔6的連接部(即形狀變化孔7)彎曲單芯光纖244，通過該彎曲應力能夠將單芯光纖 244的位置約束在光入射出射孔5所在的方向上。通過以上方法，采用光纖連接元件1能夠容易且可復制性良好地將光纖的端面配 置在金屬環3的端面2的規定位置。但是，在使用已除去覆蓋層的單芯光纖244的情況下，由于沒有覆蓋層，存在可能 由彎曲導致單芯光纖244斷線的危險。這是因為，在除去覆蓋層時劃傷玻璃面，由彎曲應力 使劃傷擴展而導致斷線。特別是，如圖3(c)所示，在與光入射出射孔5的內表面接觸的單 芯光纖244的包層241的接觸點11、12處，玻璃與金屬環3接觸而使彎曲應力集中。因此， 被破壞的可能性變得更高。此外，在將作為通常光纖的單芯光纖244與光纖連接元件1接合的情況下，單芯光纖244的第一層的覆蓋層的楊氏模量較低(橫跨光纖的長度方向，其目的在于減少因側壓引起的微彎損耗)，因而難以僅除去第二層的覆蓋層。因此，為了在金屬環3的底面2處不露出光纖的玻璃部(包層部)并且以高精度排列光纖，優選使用如圖4所示的光纖。在本發明中使用單芯光纖18或多芯光纖(帶狀光纖)22 ；該單芯光纖18包括芯
13、在芯13的外圓周上形成的包層14、在包層14的外圓周上形成的高楊氏模量層15、在高 楊氏模量層15的外圓周上形成的低楊氏模量層16以及在低楊氏模量層16的外圓周上形 成的高楊氏模量層17 ；該多芯光纖22是將多根包括芯13、在芯13的外圓周上形成的包層
14、在包層14的外圓周上形成的高楊氏模量層15的光纖19排列成一列之后依次覆蓋低楊 氏模量層20、高楊氏模量層21而得。考慮到提高金屬環3的底面2的研磨性和防止由在金屬環3內部的彎曲應力導致 的覆蓋層形狀的變形，高楊氏模量層15優選具有IOOMPa以上的楊氏模量。出于提高低楊氏模量層16、20的覆蓋層的可除去性、在金屬環3內部向光纖產生 彎曲時緩和對覆蓋層除去部的應力集中以及減少因金屬環3外部的側壓引起微彎損耗的 目的，低楊氏模量層16、20優選具有IOMPa以下的楊氏模量。出于保持光纖結構的形狀的目的，高楊氏模量層17、21優選具有50MPa以上的楊
氏模量。此外，最外層的覆蓋層(即高楊氏模量層17或者高楊氏模量層21)，或者全部這些 覆蓋層還優選具有阻燃性。在使用這種結構的光纖(在此作為一個例子的單芯光纖18)時，在除去前端的高 楊氏模量層15以外的覆蓋層之后，如圖5所示，通過將其插入光纖連接元件1，能夠在金屬 環3的底面2處約束光纖的設置位置，并且在金屬環3內部不露出光纖的玻璃部。此時，如 圖6所示，通過第一層的覆蓋層(高楊氏模量層15)能夠防止單芯光纖18的玻璃部直接與 金屬環3接觸。此外，在除去了第二層的覆蓋層(低楊氏模量層16)，第三層的覆蓋層(高 楊氏模量層17)的局部彎曲部23處，雖然由彎曲而使應力集中，但由于第二層的覆蓋層是 低楊氏模量，能夠緩和應力集中。在本發明的光纖連接元件1中，如圖7所示，將光纖被約束在金屬環3內部的條件 為Ll > L4并且L2 > L3。在此，Li、L2、L3、L4在圖7的結構的情況下如下所述。Ll 最外層覆蓋面(高楊氏模量層17)與第一層覆蓋面(高楊氏模量層15)的最 大距離L2 最外覆蓋面(高楊氏模量層17)與第一層覆蓋面(高楊氏模量層15)的最小 距離L3 圖中在X軸方向上的光纖插入孔6面與光入射出射孔5面的最短距離L4 :L3+光入射出射孔5的尺寸通過滿足以上條件，則光纖被約束在金屬環3的內部。在此，如上述那樣，在通過光纖插入孔6插入單芯光纖18時，為了使除去了第二層 的覆蓋層(低楊氏模量層16)與第三層的覆蓋層(高楊氏模量層17)的單芯光纖18易于 插入光纖插入孔6，優選平緩地改變在圖中的Y軸方向的光纖插入孔6與光入射出射孔5之 間的形狀。
此外，如圖8、圖9所示，第一實施方式的光纖連接元件1的結構也能適用于在 與引導孔4的端面對置的金屬環3的底面2上具有形成為一體的透鏡24的結構。此時， 金屬環3的材質優選透光材料，例如耐高溫復合材料(ultem)等材料。此外，能夠使用 熱固化性樹或脂紫外線(UV)固化性樹脂來進行金屬環3與光纖25(單芯光纖18、244 或多芯光纖22、246)的固定。在使用紫外線固化性樹脂的情況下，金屬環3的材料優選 為透過紫外線的材料，例如丙烯酸樹脂，聚碳酸酯樹脂，丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物 樹脂(ABS樹脂=Acrylonitrile Butadiene Styrene)，聚亞苯基硫醚樹脂(PPS樹脂 polyphenylenesulfide)。這是因為，若金屬環3不透過紫外線，則不能使紫外線固化性樹 脂固化。特別是考慮到阻燃性，優選聚碳酸酯樹脂、ABS樹脂以及PPS樹脂。對以上內容進行概括，若采用第一實施方式的光纖連接元件1，由于插入光纖的光 纖插入孔6的中心位置8與向金屬環3外部入射及出射光纖的光線的光入射出射孔5的中 心位置9錯開，因而能夠設置成在金屬環3內部強制地使光纖產生彎曲，并將光纖端面約束 在金屬環3的底面2上的光入射出射孔5的恒定位置。這樣，由于能夠設置為將光纖端面 約束在恒定位置，因而能夠不依賴于光入射出射孔5的大小，制造可復制性良好的光模塊。 因此，能夠提高制造成品率，并且對減少制造成本也有所貢獻。接下來，對第二實施方式的光纖連接元件進行說明。如圖10所示，第二實施方式的光纖連接元件30是被用于使多芯光纖(帶狀光 纖)22連接器化。第二實施方式的光纖連接元件30與第一的實施方式的光纖連接元件1同樣地具 備金屬環32，形成為從該金屬環32的一端側(圖示上側)貫通至另一端側的端面(底 面)31，并將從金屬環32的一端側插入的帶狀光纖引導至金屬環32的另一端側的端面31 的引導孔33。此外，在金屬環32的內部形成的引導孔33形成為連通光纖插入孔36、光入射出射 孔34以及形狀變化孔35 ；該光纖插入孔36設置在金屬環32的一端側并讓帶狀光纖插入 金屬環32的內部；該光入射出射孔34設置在金屬環32的另一端側，其具有比光纖插入孔 36小的內徑，在金屬環32的另一端側的端面31上入射及出射光線；該形狀變化孔35設置 在光纖插入孔36與光入射出射孔34之間，其形狀改變為其內徑從光纖插入孔36至光入射 出射孔34逐漸地變小。并且，如圖10(a)所示，形狀變化孔35改變其形狀，從而使光入射出射孔34的中 心軸位于相對于光纖插入孔36的中心軸向約束帶狀光纖的方向(約束方向)偏移的位置。更具體地說，具備相對于未圖示的基板具有水平的底面31的金屬環32和形成在 金屬環32并配置帶狀光纖22的引導孔33，使帶狀光纖22的端面與基板上的陣列狀光元件 連接。為使來自帶狀光纖22的入射光及出射光向陣列狀光元件入射及出射，引導孔33 具備光入射出射孔34、光纖插入孔36以及形狀變化孔35 ；該光入射出射孔34的剖面為四 邊形，使帶狀光纖22的端面在與基板對置的金屬環32的底面31上與陣列狀光元件對置地 保持；該光纖插入孔36形成為比光入射出射孔34大并且其中心位置與光入射出射孔34的 中心位置錯開，引導帶狀光纖22的插入的下端的開口部35的剖面形成為四邊形；該形狀變 化孔35將從光纖插入孔36插入的帶狀光纖22平緩地引導至光入射出射孔34。
即，與圖1的光纖連接元件1同樣地，光纖連接元件30使插入光纖的光纖插入孔 36的中心位置38從向金屬環32外部入射及出射光纖的光線的光入射出射孔34的中心位 置39在帶狀光纖22的厚度方向及寬度方向上錯開。此外，與光纖連接元件1同樣地，優選使形狀變化孔35改變形狀，從而使光入射出 射孔34的中心軸位于相對于光纖插入孔36的中心軸向約束插入引導孔33的帶狀光纖的 方向(約束方向)偏移的位置。此外，如圖10(a) 圖10(d)所示，形狀變化孔35優選形 成為其內表面的傾斜角相對于帶狀光纖的插入方向在圓周方向上不同。圖11表示光纖連接元件30與圖4 (b)的帶狀光纖22接合的光模塊40，圖12表示 該光模塊40的剖面結構。這樣，通過使光纖插入孔36的中心與光入射出射孔34的中心錯開，若除去帶狀光 纖22的前端的低楊氏模量層20、高楊氏模量層21，并將其插入光纖連接元件30的引導孔 33，則在金屬環32內部帶狀光纖22產生彎曲，在金屬環32的底面31將帶狀光纖22的各 個芯13的位置約束在光入射出射孔34的角落，從而能夠以高精度排列帶狀光纖22的各個 芯13。在此，帶狀光纖22在X軸方向、Y軸方向都被約束在金屬環3內部的條件為，如圖 12 所示，LlX > L4X,并且 L2X > L3X,并且 LlY > L4Y,并且 L2Y > L3Y。在此，L1X、L2X、L3X、L4X以及L1Y、L2Y、L3Y、L4Y在圖12的結構的情況下如下所 述。LlX:在圖12的X軸方向上，最外層覆蓋面(高楊氏模量層21)與第一層覆蓋面 (高楊氏模量層15)的最大距離L2X:在圖12的X軸方向上，最外層覆蓋面(高楊氏模量層21)與第一層覆蓋面 (高楊氏模量層15)的最小距離L3X 在圖12的X軸方向上，光纖插入孔36面與光入射出射孔34面的最短距離L4X 在圖12的X軸方向上，L3X+光入射出射孔34的尺寸LlY:在圖12的Y軸方向上，最外層覆蓋面(高楊氏模量層21)與第一層覆蓋面 (高楊氏模量層15)的最大距離L2Y:在圖12的Y軸方向上，最外層覆蓋面(高楊氏模量層21)與第一層覆蓋面 (高楊氏模量層15)的最小距離L3Y 在圖12的Y軸方向上，光纖插入孔36面與光入射出射孔34面的最短距離L4Y 在圖12的Y軸方向上，L3Y+光入射出射孔34的尺寸通過滿足該條件，光纖被約束在金屬環32內部。采用第二實施方式的光纖連接元件30，與光纖連接元件1同樣地，能夠設置為在 金屬環32的底面31上，在光入射出射孔34的恒定位置約束光纖端面。這樣，由于光纖端 面能夠設置為約束在恒定位置，因而能夠制造不依賴于光入射出射孔34的大小，可復制性 好的光模塊。因此，能夠提高光模塊的制造成品率，還能夠對減少制造成本有所貢獻。接下來，對第三實施方式的光纖連接元件進行說明。如圖13所示，第三實施方式的光纖連接元件50在相對于未圖示的基板具有水平 的底面51的金屬環52中形成有四個引導孔33，并將四組帶狀光纖22 —起與基板上的陣列 狀光元件分別連接。
圖14表示了將帶狀光纖22接合在該光纖連接元件50的各個引導孔33中的光模 塊53。如圖14所示，通過將帶狀光纖22接合在光纖連接元件50中，十六根芯13的排列 能夠不依賴底面51的光入射出射孔34的大小，僅通過以高精度做成約束芯13的光入射出 射孔34的頂點位置54(參照圖13)就能夠以高精度排列芯13。在此，通過將在底面51出 現的各單芯光纖(芯13、包層14、高楊氏模量層15)的高楊氏模量層15的外徑做成與排列 芯13的間距相同，從而還能夠在底面51上以高精度排列芯13。接下來，對第四實施方式的光纖連接元件進行說明。如圖15所示，第四實施方式的光纖連接元件60形成為，在光纖連接元件30中，光 纖插入孔36具有垂直地引導所插入的光纖(帶狀光纖)的垂直面61和作為與該垂直面61 對置的面的，從光入射出射孔34至金屬環62的一端側(圖示上側)形成為圓弧狀的圓弧 面63。垂直面61具有在將帶狀光纖22插入引導孔64時引導帶狀光纖22的厚度方向的 功能，圓弧面63具有在將帶狀光纖22插入引導孔64之后，將帶狀光纖22彎曲(例如，彎 曲為大致90度)配置的功能。圖16表示在該光纖連接元件60的引導孔64中，以沿著圓弧面63的方式接合了 帶狀光纖的光模塊65，圖17表示其剖面結構。如圖16、圖17所示，即使在與金屬環62的光入射及出射方向(與底面66垂直的 方向)垂直地取出帶狀光纖22的情況下，也能夠約束位于金屬環62的底面66的各芯13 的設置位置。此外，如圖18所示，在光纖連接元件60中，通過在引導孔64中以沿著垂直面61 的方式接合帶狀光纖22，也可以與圖10 14的光纖連接元件30、50同樣地，與金屬環62 的光入射及出射方向平行地取出帶狀光纖22。接下來，對第五實施方式的光纖連接元件進行說明。如圖19所示，第五實施方式的光纖連接元件70，在相對于未圖示的基板具有水平 的底面71的金屬環72中形成有四個引導孔64，將四組帶狀光纖22 —起與基板上的陣列狀 光元件分別連接。在金屬環72中，也可以形成考慮到與安裝有陣列狀光元件的基板或相同的光纖 連接元件(金屬環)的嵌合(接合以及對位)的孔73，或如圖20所示的銷74。圖21 圖23表示向光纖連接元件70接合帶狀光纖22的接合例。如圖21所示，既可以是以與光入射及出射方向平行的方式取出全部四組帶狀光 纖22，也可以如圖22所示，以與光入射及出射方向垂直的方式取出全部四組帶狀光纖22， 還可以如圖23所示，以與光入射及出射方向垂直的方式取出兩組帶狀光纖22，而以平行的 方式取出剩余的兩組。本發明并不局限于上述實施方式，而是能夠在不脫離本發明的主旨的范圍內進行 各種變形。
權利要求
一種光纖連接元件，其具備金屬環和形成為從上述金屬環的一端側貫通至另一端側的端面，將從上述金屬環的一端側插入的光纖引導至上述金屬環的另一端側的端面的引導孔，其特征是，上述引導孔包括形成在上述金屬環的一端側，并將上述光纖插入上述金屬環的內部的光纖插入孔；形成在上述金屬環的另一端側，具有比上述光纖插入孔小的內徑，用于在上述金屬環的另一端側的端面處入射及出射光線的光入射出射孔；以及配置在上述光纖插入孔與上述光入射出射孔之間，以隨著朝向上述光入射出射孔其內徑逐漸變小的方式改變形狀，并且連通上述光纖插入孔與上述光入射出射孔的形狀變化孔；上述形狀變化孔的形狀發生變化，從而使上述光入射出射孔的中心軸位于相對于上述光纖插入孔的中心軸向約束上述光纖的方向偏移的位置。
2.如權利要求1所述的光纖連接元件，其特征是，上述形狀變化孔的形狀發生變化，從而使上述光入射出射孔的中心軸位于向垂直于上 述光纖插入孔的中心軸方向偏移的位置。
3.如權利要求1或2所述的光纖連接元件，其特征是，上述形狀變化孔其內表面相對于上述光纖的插入方向的傾斜角在圓周方向上不同。
4.如權利要求1或2所述的光纖連接元件，其特征是，上述光纖插入孔具有垂直地引導被插入的上述光纖的垂直面和與上述垂直面對置的、 從上述光入射出射孔至上述金屬環的一端側形成為圓弧狀的圓弧面。
5.如權利要求1所述的光纖連接元件，其特征是，上述引導孔在與上述光纖的插入方向垂直的方向上的剖面為圓形或矩形。
6.如權利要求1 5中任意一項所述的光纖連接元件，其特征是，上述金屬環在上述另一端側的端面具有形成為一體的透鏡。
7.如權利要求1 6中任意一項所述的光纖連接元件，其特征是，上述金屬環由透過紫外光的材料形成。
8.如權利要求1 6中任意一項所述的光纖連接元件，其特征是，上述金屬環在上述另一端側的端面上形成有用于與基板接合的孔或銷。
9.如權利要求1 8中任意一項所述的光纖連接元件，其特征是，上述金屬環形成有多個上述引導孔。
10.一種光模塊，其特征是，具備如權利要求1 9中的任意一項所述的光纖連接元件和插入形成于上述光纖連接 元件的引導孔中的光纖。
全文摘要
本發明提供一種能夠在金屬環的一個端面的規定位置容易且可復制性良好地配置光纖的端面的光纖連接元件及應用該元件的光模塊。其是具備金屬環(3)和形成為從金屬環的一端側貫通至另一端側的端面(2)，并將從金屬環的一端側插入的光纖引導至金屬環的另一端側的端面(2)的引導孔(4)的光纖連接元件(1)。引導孔(4)包括形成于金屬環(3)的一端側，將光纖插入金屬環(3)的內部的光纖插入孔(6)；形成于金屬環(3)的另一端側，具有比光纖插入孔(6)小的內徑，用于在金屬環(3)的另一端側的端面(2)使光線入射及出射的光入射出射孔(5)；以及連通光纖插入孔(6)與光入射出射孔(5)的形狀變化孔(7)。
文檔編號G02B6/42GK101988978SQ201010236159
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月21日 優先權日2009年7月30日
發明者大越干夫, 小島正嗣, 滑川嘉一, 鈴木香菜子 申請人:日立電線株式會社