JP2004177675A

JP2004177675A - Optical device and method for manufacturing the same

Info

Publication number: JP2004177675A
Application number: JP2002343973A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kawada; 直樹川和田; Katsunori Honma; 克則本間; Hironobu Ito; 浩信伊藤; Keiichiro Hayashi; 恵一郎林
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and thickness over the entire part of an optical device and to improve the operation reliability thereof under the environment of a high temperature and high humidity. <P>SOLUTION: The optical device is provided with a plurality of optical fibers 10, a casing 8 which houses the plurality of the optical fibers 10 and a connector 7 which is disposed at one end of the plurality of the optical fibers 10 and is used to optically connect the respective optical fibers 10 to other optical members. The connector 7 is disposed by being fixed to the outer peripheral part of the casing 7. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コネクタを介して光ファイバを他の光学部材に接続するための光デバイスおよびこの光デバイスの製造方法に関し、特に、複数の光ファイバを支持する光ファイバユニットと、光ファイバに対応する光学素子を支持する光学ユニットとに分離された光デバイスおよびこの光デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバを用いた光通信では、例えば、情報伝送路である光路を切り換えるための光スイッチや、光ビームを減衰させるためのアッテネータ等の光デバイスが用いられている。
【０００３】
この種の光デバイスは、１本または複数の光ファイバと、この光ファイバに対応して設けられる各種光学素子と、これら光ファイバおよび光学素子を支持する支持基板と、この支持基板を収容する筐体とを備えて構成されている。この光デバイスは、筐体から外方に引き出された光ファイバの一端が、外部コネクタ等の他の光学部材に、融着加工や、コネクタを介して光学的に接続されている。
【０００４】
また、従来の他の光デバイスとしては、光ファイバを埋設したフェルールの一端が筐体の外方に引き出され、このフェルールの一端が、筐体に設けられた筒状部内のスリーブに支持された構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。そして、この従来の光デバイスは、フェルールの一端が、スリーブを介して外部プラグ等に光学的に接続されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２１３７２３号公報（第３欄２２行−３４行、第５欄４行―８行、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、光デバイスによる光通信では、波長多重通信に対応するように高密度化や、小型化、薄型化を図ることが要望されている。さらに、光デバイスには、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ規格ＧＲ−１２２１に準拠した信頼性が求められており、特に温度８５℃、湿度８５％の高温多湿の環境下で使用された場合の動作信頼性が要求されている。
【０００７】
ところで、上述した従来の光デバイスは、光ファイバが、フェルールやスリーブを介して外部プラグ等に光学的に接続されているため、着脱時の外力が、フェルールを介して光ファイバに負荷されてしまう（例えば、特許文献１参照。）。このため、この従来の光デバイスは、光ファイバの光軸等が変化したり、光ファイバを支持する支持基板等を破損したりする虞があり、動作信頼性が乏しいという不都合があった。
【０００８】
また、この従来の光デバイスは、フェルールやスリーブを備えているため、筐体が大型化してしまい、使用環境の温度変化に伴う熱膨張の影響が大きいという不都合があった。さらに、この従来の光デバイスは、光ファイバを収容するフェルールが筐体に固定された構造であるため、筐体等が熱膨張した際に、光ファイバの光軸方向に圧縮力や張力等の外力が加わることで、光ファイバの光軸が変動してしまうという問題もあった。
【０００９】
また近年、光デバイスにＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術が適用されており、いわゆるマイクロマシン構造の従来の光デバイスでは、光ファイバを支持する支持基板上に、ミラー等の光学素子が一体に設けられている。この種の光デバイスは、シリコンからなる支持基板上に、各種光学素子を有する光学ユニットと、光ファイバを支持する光ファイバユニットとがそれぞれ一体に形成されている。また、この光デバイスが備える光ファイバは、挿入損失の低減を図るため、光学ユニットの臨む端面に、光ビームの反射を防止するための傾斜面を形成し、この傾斜面にＡＲ（ＡｎｔｉＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＣｏａｔｉｎｇ）コート処理を施す必要がある。
【００１０】
そして、従来の光デバイスの製造方法では、光学ユニットおよび光ファイバユニットがそれぞれ一体に設けられた比較的大きな支持基板を取り扱うことが困難であるため、光ファイバ単体で研磨加工によって傾斜面が形成され、ＡＲコート処理が施された後に、光ファイバが支持基板上に固定されている。
【００１１】
このような光デバイスでは、光通信の高密度化を図るために、複数の光ファイバを備える構成が考慮されている。
【００１２】
しかしながら、複数の光ファイバを備える構成の場合には、複数の光ファイバを支持基板に固定する前に、光ファイバごとに研磨加工およびＡＲコート処理を施すことが必要になる。また、複数の光ファイバを支持基板にそれぞれ固定する際には、複数の光ファイバの各端面を揃えて位置決めして、支持基板上に固定することになる。さらに、複数の光ファイバを備える構成の場合には、複数の光ファイバの傾斜面の傾斜角を揃えることも必要になる。
【００１３】
したがって、従来の光デバイスの製造方法では、複数の光ファイバを備える構成の場合、加工工程数等が多くなるとともに組立作業が煩雑化し、各光ファイバの組立精度を向上させることが困難であった。また、従来の製造方法では、各光デバイスごとの組立精度のバラツキを抑えることも困難であり、光デバイスの製造コストを低減する上で不都合があった。
【００１４】
また、従来の光デバイスの製造方法では、支持基板上に光ファイバを接着材によって接合した際に発生するガスによって、光ファイバの端面のＡＲコートが汚損されてしまう問題があった。
【００１５】
さらに、従来の光デバイスの製造方法では、光学ユニットに対する光ファイバの光軸の位置を調整することが困難であったため、光ファイバの組立精度を向上する必要があった。
【００１６】
そこで、本発明は、筐体内に複数の光ファイバをコンパクトに収容して、光デバイス全体の小型化および薄型化を図るとともに、高温多湿の環境下での動作信頼性を向上することができる光デバイスおよび光デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明に係る光デバイスは、複数の光ファイバと、これら複数の光ファイバを収容する筐体と、複数の光ファイバの一端に設けられこれら複数の光ファイバを他の光学部材に光学的に接続するためのコネクタとを備える。そして、コネクタは、筐体の外周部に固定されて設けられる。
【００１８】
以上のように構成した本発明に係る光デバイスは、筐体内に複数の光ファイバが設けられ、筐体の外周部にコネクタが固定されて設けられたことで、光デバイス全体のコンパクト化が図られ、光デバイスを小型化および薄型化を図ることが可能になる。また、この光デバイスは、筐体にコネクタが固定されたことによって、光ファイバがコネクタを介して他の光学部材に光学的に接続される際等に、光ファイバに外力が負荷されることが抑えられるため、光ファイバ等の破損が防止され、動作信頼性が向上される。
【００１９】
また、本発明に係る光デバイスが備える筐体には、複数の光ファイバを内部に導入するためのファイバ導入部が設けられ、複数の光ファイバがファイバ導入部にろう付け接合されていることが好ましい。これによって、筐体内の気密性が向上され、特に多湿の環境下での動作信頼性が向上される。
【００２０】
また、本発明に係る光デバイスは、複数の光ファイバをそれぞれ支持する第１の支持基板と、複数の光ファイバに対応して配置される光学素子を支持する第２の支持基板と、これら第１および第２の支持基板を支持する第３の支持基板とを備えることが好ましい。これによって、第３の支持基板に、第１および第２の支持基板を調整して固定することで、光学素子に対する光ファイバの光軸が容易にかつ確実に調整され、組立精度が向上される。また、本発明に係る光デバイスは、複数の光ファイバを支持する第１の支持基板と、光学素子を支持する第２の支持基板とに分離されたことで、第１の支持基板の小型化が図られるため、例えば、第１の支持基板に複数の光ファイバを取り付けた状態で、複数の光ファイバの端面を研磨加工することが可能になり、第１の支持基板に対する複数の光ファイバの組付け精度が大幅に向上される。
【００２１】
また、本発明に係る光デバイスが備える複数の光ファイバは、第１の支持基板に設けられた支持溝にろう付け接合されることが好ましい。これによって、光ファイバを第１の支持基板に固定する際に、ガス等が発生しないため、光ファイバが汚損されることが抑制される。
【００２２】
また、本発明に係る光デバイスが備える複数の光ファイバは、筐体内に、光軸方向に所定量だけ撓まされて配置されることが好ましい。これによって、光デバイスの使用環境下の温度変化に伴って例えば外筐等が熱膨張したときに、光ファイバの光軸方向に圧縮力や張力等の外力が負荷された場合でも、光ファイバの光軸が変動することが防止される。
【００２３】
また、光ファイバの光軸は、コネクタに支持された第１の位置と、前記第２の支持基板に支持された第２の位置とで、筐体内の底面からの高さが異なることが好ましい。これによって、光ファイバを容易に撓ませることが可能になる。
【００２４】
また、本発明に係る光デバイスの製造方法は、複数の光ファイバを互いに平行に第１の支持基板に取り付けて光ファイバユニットを組み立てる工程と、複数の光ファイバに対応する光学素子を第２の支持基板に取り付けて光学ユニットを組み立てる工程と、第１および第２の支持基板を支持する第３の支持基板に、光ファイバユニットおよび光学ユニットの一方を取り付け、該一方に対して他方を、光軸を調整して第３の支持基板に取り付ける工程とを有する。
【００２５】
上述した本発明に係る光デバイスの製造方法によれば、第３の支持基板に、第１および第２の支持基板を容易に調整して固定することが可能になり、光学素子に対する光ファイバの光軸が容易にかつ確実に調整することが可能になり、組立精度が向上される。
【００２６】
また、本発明に係る光デバイスの製造方法では、コネクタを筐体にろう付け接合することが好ましい。これによって、筐体内の気密性が向上され、特に多湿の環境下での動作信頼性が向上される。
【００２７】
また、本発明に係る光デバイスの製造方法では、複数の光ファイバを第１の支持基板にろう付け接合することが好ましい。これによって、光ファイバを第１の支持基板に固定する際に、ガス等が発生しないため、光ファイバが汚損されることが抑制される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態の光スイッチについて、図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１に示すように、光スイッチ１は、複数の光ファイバ１０を有する光ファイバユニット５と、この光ファイバユニット５から出射されたビーム光の光路を切り替えるための光学ユニット６と、光ファイバ１０を他の光学部材（不図示）の光路に光学的に接続するためのコネクタ７と、光ファイバユニット５および光学ユニット６を収容するための筐体８とを備えている。
【００３０】
光ファイバユニット５は、互いに平行に配列された複数の光ファイバ１０と、これら光ファイバ１０を支持する第１の支持基板１１と、この第１の支持基板１１上の光ファイバ１０を挟み込むように固定される固定板１２とを有している。
【００３１】
各光ファイバ１０は、シングルモード型光ファイバ１３（以下、ＳＭＦ１３と称する。）が用いられており、光学ユニットの臨む端部に、ビーム光を平行光に変換するためのグレーディッドインデックス型光ファイバ１４（以下、ＧＩＦ１４と称する。）が設けられている。すなわち、各光ファイバ１０は、光学ユニット６に臨む端部が、コリメータとして構成されている。
【００３２】
各光ファイバ１０には、図示しないが、ＧＩＦ１４の光学ユニット６側の端面に、光軸に対して傾斜された傾斜面が形成されており、この端面に、出射される光ビームの反射を防止するためのＡＲコート（ＡｎｔｉＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＣｏａｔｉｎｇ）処理が施されている。
【００３３】
第１の支持基板１１は、例えばシリコンからなり、断面Ｖ字状をなす複数の支持溝１６が互いに平行にそれぞれ設けられている。各光ファイバ１０は、第１の支持基板１１上の各支持溝１６に支持されて、例えばはんだ等のろう材によってろう付け接合されている。固定板１２は、第１の支持基板１１上に支持された各光ファイバ１０に、重ね合わされている。
【００３４】
光学ユニット６は、光ファイバユニット５から出射された光ビームを反射するためのミラーが一体に形成されたミラー基板１７と、このミラー基板１７のミラーを駆動するための駆動基板１８と、これらミラー基板１７および駆動基板１８を支持する第２の支持基板１９とを有している。
【００３５】
ミラー基板１７には、ミラーが、光ファイバ１０の光軸に対して移動可能に支持されている。駆動基板１８は、ミラーを静電駆動力によって駆動するための静電駆動部を構成しており、光ファイバ１０の光軸に対して移動されたミラーの位置を検出するための位置センサ２１が設けられている。そして、第２の支持基板１９には、主面上に、ミラー基板１７および駆動基板１８がそれぞれ接着されて配設されている。
【００３６】
コネクタ７は、光ファイバ１０の端部に接着材によって接合されて設けられており、筐体８の外周部に固定されて配置されている。コネクタ７としては、例えばＭＴ（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙＴｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）コネクタが用いられており、複数の光ファイバ１０が並列された接続領域の両側に、外部プラグ等の他の光学部材側の光軸に対して各光ファイバ１０の光軸を位置決めするための一組の位置決めピン２２がそれぞれ設けられている。
【００３７】
筐体８は、例えば金属材料によって形成されており、光ファイバユニット５および光学ユニット６を収容する略有底箱状のケース２４と、このケース２４の開口を気密に閉塞するリッド２５とを有している。
【００３８】
ケース２４内には、底面に、光ファイバユニット５の第１の支持基板１１および光学ユニット６の第２の支持基板１９をそれぞれ支持する第３の支持基板２７が、ろう付け接合されている。第３の支持基板２７は、例えば、ガラス材によって形成されている。ろう材としては、例えば、Ａｕ−Ｓｎ合金のろうやＳｎ−Ｐｂ合金のはんだ等が用いられている。また、第３の支持基板２７の主面上には、例えば、第１の支持基板１１がＡｕ−Ｓｎ合金やＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金のはんだによって接合され、第２の支持基板１９が熱硬化型接着材によって接合されている。
【００３９】
ケース２４の底面には、長手方向に平行な両側面に沿って、複数の端子２９がそれぞれ設けられており、図示しないが、これら端子２９を介して光学ユニット６の電極が電力供給部等に電気的に接続されている。
【００４０】
また、ケース２４の一側壁には、互いに平行に配列された各光ファイバ１０をケース２４内に導入するためのファイバ導入部３１が一体に突出されて形成されており、このファイバ導入部３１に、光ファイバ１０が、はんだ等によってろう付け接合されている。
【００４１】
また、ケース２４の一側壁には、ファイバ導入部３１に隣接する位置に、コネクタ７を支持する平板状のコネクタ支持部３２が一体に突出されて形成されており、このコネクタ支持部３２の主面上に、コネクタ７の底面側が係合される係合凹部３３が設けられている。コネクタ７は、係合凹部３３内に係合されて、例えば接着材等によって接合されて、ケース２４内が気密に封止されている。また、コネクタ７は、係合凹部３３内に係合されることによって、筐体８に対して所定の位置に位置決めされて固定されている。なお、コネクタ７は、ケース２４の外周面と、この外周面に対向する対向面との間隔が１ｍｍ程度にされている。
【００４２】
そして、ケース２４の開口には、リッド２５が溶接されて、筐体８内が気密に封止されている。
【００４３】
上述した光スイッチ１の製造方法について、各工程を、図面を参照して説明する。
【００４４】
光スイッチ１の製造方法は、光ファイバユニット５を組み立てる第１の工程と、光学ユニット６を組み立てる第２の工程と、ケース２４内に第３の支持基板２７を組み付ける第３の工程とを有している。なお、これら第１、第２および第３の工程の順序は、他の順序で行われてもよく、少なくとも２つの工程が同時に行われてもよい。
【００４５】
また、光スイッチ１の製造方法は、第３の支持基板２７に光ファイバユニット５を組み付ける第４の工程と、光ファイバ１０にコネクタ７を組み付ける第５の工程と、光ファイバユニット５に対して光学ユニット６の光軸を調整して第３の支持基板２７上に組み付ける第６の工程と、光学ユニット６の電極とケース２４の端子２９とを電気的に接続する第７の工程と、ケース２４にリッド２５を組み付ける第８の工程とを有している。
【００４６】
第１の工程では、図２（ａ）に示すように、所望の長さに切断されたＳＭＦ１３の一端に、ＧＩＦ１４を熱融着等によって接合することによって、各光ファイバ１０を形成する。つぎに、図２（ｂ）に示すように、複数の光ファイバ１０のＧＩＦ１４側を、第１の支持基板１１の支持溝１６にそれぞれ載置して、はんだを介して接合するとともに、固定板１２を重ね合わせて固定する。
【００４７】
そして、図２（ｃ）に示すように、第１の支持基板１１上に固定された各光ファイバ１０のＧＩＦ１４側の端面を、同時に研磨加工することで、１回の加工で、各光ファイバ１０に光軸に対して傾斜させた傾斜面を形成する。続いて、各光ファイバ１０の各傾斜面にＡＲコート処理を施す。
【００４８】
第２の工程では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、第２の支持基板１９の主面上に、ミラー基板１７および駆動基板１８を接着材等によって接合して固定する。続いて、図３（ｃ）に示すように、駆動基板１８上の、ミラー基板１７のミラーに対応する位置に、位置センサ２１を固定する。
【００４９】
第３の工程では、図４（ａ）に示すように、ケース２４内の底面に、第３の支持基板２７をはんだ等によってろう付け接合する。
【００５０】
第４の工程では、図４（ｂ）に示すように、ケース２４内に固定された第３の支持基板２７上に、光ファイバユニット５の第１の支持基板１１をはんだ等によってろう付け接合する。また、ケース２４のファイバ導入部３１内に各光ファイバ１０を挿通させて、これら各光ファイバ１０をはんだ等によってろう付け接合する。
【００５１】
第５の工程で、図４（ｃ）に示すように、ケース２４内に固定された光ファイバユニット５には、ファイバ導入部３１からケース２４の外方に突出された光ファイバ１０のＳＭＦ１３側の端部に、コネクタ７が取り付けられる。コネクタ７は、挿通孔（不図示）に各光ファイバ１０が挿通され、これら光ファイバ１０が接着材等によって接合されて固定される。また、コネクタ７は、ケース２４のコネクタ支持部３２の係合凹部３３に係合されることによって、ケース２４に対して位置決めされ、接着材等によって接合されて固定される。続いて、コネクタ７は、ケース２４の外方に臨む端面が、研磨加工される。また、コネクタ７の端面には、図示しないが、一組の位置決めピン２２がそれぞれ組み付けられる。
【００５２】
ところで、光学ユニット６のミラー基板１７には、エッチング処理によってミラーが一体に形成されて、このミラーに金属反射膜が被覆されて反射面が形成されている。しかしながら、厳密には、ミラーの反射面は、エッチング処理の特性上、ミラー基板１７の主面に直交されておらず、微小な傾斜角をもって傾斜されている。すなわち、従来の光デバイスでは、光ファイバの支持溝とミラーが同一基板上に一体に形成されていたため、光ファイバの光軸とミラーの反射面と高精度に直交されることが困難であり、光ビームの損失が生じていた。
【００５３】
本実施形態では、光ファイバユニット５と光学ユニット６とに分離されているため、光ファイバユニット５の各光ファイバ１０の光軸に対して、ミラー基板１７のミラーの反射面を調整することで、光軸と反射面を高精度に直交させることが可能とされている。
【００５４】
したがって、第６の工程では、光ファイバユニット５が固定された第３の支持基板２７に光学ユニット６を固定する際に、第３の支持基板２７上の各光ファイバ１０の光軸に対して、光学ユニット６のミラーの反射面の傾斜角を調整して、第３の支持基板２７上に第２の支持基板１９を接着材３７によって接合して固定している。図５（ａ）に示すように、光学ユニット６は、保持アーム３６によって保持され、この保持アーム３６を調動することで、光ファイバ１０の光軸に対するミラーの反射面の傾斜角が調整されて、第３の支持基板２７上に傾斜された状態で接合されて固定される。
【００５５】
すなわち、この第６の工程によれば、光ファイバユニット５の各光ファイバ１０の光軸に対して、光学ユニット６のミラーの反射面が高精度に直交されるため、光ビームの損失を抑制することができる。
【００５６】
第７の工程では、図５（ｂ）に示すように、第３の支持基板２７上に固定された光学ユニット６の電極（不図示）と端子２９とを接続配線３８を介して電気的に接続する、いわゆるワイヤーボンディングを行う。
【００５７】
第８の工程では、図５（ｃ）に示すように、光ファイバユニット５および光学ユニット６が組み込まれたケース２４に、リッド２５が溶接されて、筐体８内が気密に封止される。
【００５８】
以上のように構成された光スイッチ１について、各光ファイバ１０の光路を切り替える動作を簡単に説明する。
【００５９】
まず、光スイッチ１は、各光ファイバ１０が、コネクタ７を介して他の光学部材に光学的に接続される。光スイッチ１は、他の光学部材側から入射されたビーム光が、光ファイバユニット５の光ファイバ１０のＳＭＦ１３側から入射され、ＧＩＦ１４で平行光に変換されて、光学ユニット６側に出射される。光学ユニット６に入射されたビーム光は、ミラー基板１７のミラーによって反射され、光ファイバユニット５の他の光ファイバ１０に入射され、コネクタ７側の端部から他の光学部材側に出射される。そして、光スイッチ１は、光学ユニット６のミラーが、駆動基板１８が発生する静電駆動力によって、光ファイバ１０の光軸に対して移動されることで、各光ファイバ１０のＧＩＦ１４側から出射された光ビームの光路が切り替えられる。
【００６０】
上述したように、光スイッチ１によれば、従来の光デバイスのように光ファイバをフェルールやスリーブ等の筒状部材を介して筐体内に固定することなく、筐体８内に複数の光ファイバ１０が第１の支持基板１１上に支持され、従来の光デバイスのように筐体の外部に光ファイバが引き出されることなく、筐体８の外周部に、複数の光ファイバ１０を光学的に接続するためのコネクタ７が固定されて設けられたことで、光学スイッチ全体のコンパクト化が図られ、光スイッチを小型化および薄型化することができる。
【００６１】
また、光スイッチ１は、筐体８にコネクタ７が固定されて設けられたことによって、他の光学部材に対してコネクタ７を着脱操作したときに、光ファイバ１０に外力が負荷されることが無くなり、光ファイバ１０等の破損を防止することができる。光スイッチ１によれば、複数の光ファイバ１０の取り扱いが容易になり、光ファイバ１０の破損を防止することができる。
【００６２】
また、光スイッチ１は、筐体８内に導入される各光ファイバ１０が、ファイバ導入部３１で、はんだ等によってろう付け接合されたことによって、筐体８内が確実に気密に封止されるため、高温多湿の環境下での動作信頼性を向上することができる。さらに、光スイッチ１は、筐体８等の小型化および薄型化が図られているため、使用環境の温度変化によって、例えば筐体８等が熱膨張する程度が比較的少なくなるため、光ファイバ１０の光軸等に及ぼされる悪影響も小さく、動作信頼性が向上されている。
【００６３】
また、上述した光スイッチ１およびそのの製造方法によれば、光ファイバユニット５と光学ユニット６とに分離されているため、光学ユニット６に対する各ファイバ１０の光軸を調整することが可能になり、組立精度を向上することができる。したがって、この製造方法によれば、光スイッチの組立精度のバラツキを抑制することが可能になる。
【００６４】
また、光スイッチ１の製造方法によれば、第１の支持基板１１上に固定された複数の光ファイバ１０のＧＩＦ１４側の端面を、同時に研磨加工することで、１回の加工で、複数の光ファイバ１０に光軸に対して傾斜させた傾斜面を研磨加工し、ＡＲコート処理を行うことが可能になる。このため、この製造方法によれば、加工工数が削減されて作業性の向上が図られるとともに、光ファイバ１０ごとの傾斜面の位置を傾斜角を確実に揃えることが可能になり、第１の支持基板１１に対する各光ファイバ１０の組付け精度を大幅に向上することができる。
【００６５】
また、光スイッチ１の製造方法によれば、第１の支持基板１１の支持溝１６に、各光ファイバ１０が、はんだ等によってろう付け接合されることで、従来のように接着材を介して接合した場合に発生するガスによってＡＲコート処理が施された端面が汚損されることを防止できる。
【００６６】
（第２の実施形態）
つぎに、本発明に係る第２の実施形態の光スイッチについて図面を参照して説明する。なお、第２の実施形態の光スイッチにおいて、上述した光スイッチ１と同一部材には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図６に示すように、第２の実施形態の光スイッチ２は、複数の光ファイバ１０を有する光ファイバユニット５５と、この光ファイバユニット５５から出射されたビーム光の光路を切り替えるための光学ユニット５６と、光ファイバ１０を他の光学部材の光路に光学的に接続するためのコネクタ５７と、光ファイバユニット５５および光学ユニット５６を収容するための筐体５８とを備えている。
【００６８】
光ファイバユニット５５は、互いに平行に配列された複数の光ファイバ１０と、これら光ファイバ１０を支持する第１の支持基板６１と、この第１の支持基板６１上の光ファイバ１０を挟み込むように固定される固定板６２とを有している。
【００６９】
第１の支持基板６１は、例えばシリコンからなり、断面Ｖ字状をなす複数の支持溝６６が互いに平行にそれぞれ設けられている。各光ファイバ１０は、第１の支持基板６１上の各支持溝６６に支持されて、例えばはんだ等のろう材によってろう付け接合されている。固定板６２は、第１の支持基板６１上に支持された各光ファイバ１０に、重ね合わされている。
【００７０】
また、光ファイバユニット５５は、図７に示すように、各光ファイバ１０は、第１の支持基板６１とコネクタ５７とに跨って支持される部分の長さが、第１の支持基板６１とコネクタ５７との間の距離よりもやや長くされており、第１の支持基板６１とコネクタ５７とに支持された状態で、光軸方向に所定の撓み量だけ撓まされている。
【００７１】
すなわち、光ファイバ１０は、使用環境の温度変化によって、筐体５８やコネクタ５７等が熱膨張または熱収縮したときに、光ファイバ１０の光軸方向に圧縮力や張力等の外力が負荷された場合であっても、悪影響が及ぼされないような撓み量が確保されている。したがって、光デバイス２は、例えば高温の環境下で筐体５８等が熱膨張したとき等に、光ファイバ１０の光軸に変化が生じることが防止されるとともに、各光ファイバ１０とコネクタ５７の接合箇所や光ファイバ１０、第１の支持基板６１等の破損が防止されている。
【００７２】
光学ユニット５６は、光ファイバユニット５５から出射された光ビームを反射するためのミラーが一体に形成されたミラー基板６７と、このミラー基板６７のミラーを駆動するための駆動基板６８と、これらミラー基板６７および駆動基板６８を支持する第２の支持基板６９とを有している。
【００７３】
ミラー基板６７には、ミラーが、光ファイバ１０の光軸に対して移動可能に支持されている。ミラー基板６７および第２の支持基板６９には、後述する磁性体および電磁石がそれぞれ設けられており、電磁力によってミラーを駆動するための電磁駆動部が構成されている。また、駆動基板６８には、光ファイバ１０の光軸に対して移動されたミラーの位置を検出するための位置センサ７１が設けられている。そして、第２の支持基板６９には、主面上に、ミラー基板６７および駆動基板６８がそれぞれ接着されて配設されている。
【００７４】
コネクタ５７は、光ファイバ１０の端部に接着材によって接合されて設けられており、筐体５８の外周部に固定されて配置されている。コネクタ５７としては、例えばＭＴコネクタが用いられており、複数の光ファイバ１０が並列された接続領域の両側に、他の光学部材（不図示）の光軸に対して光ファイバ１０の光軸を位置決めするための一組の位置決めピン７２がそれぞれ設けられている。
【００７５】
また、コネクタ５７には、互いに平行に配列された各光ファイバ１０をケース５４内に導入するためのファイバ導入部８１が一体に突出されて形成されており、このファイバ導入部８１に、光ファイバ１０が、接着材によって接合されている。
【００７６】
また、図７に示すように、第１の支持基板６１とコネクタ５７とに跨って支持された各光ファイバ１０は、ケース５４内の底面からの光軸の高さをｈとすれば、コネクタ５７側端部の光軸の第１の高さｈ_１と、第１の支持基板６１側端部の光軸の第２の高さｈ_２とが異なるように、ケース５４の周壁の立上り高さや第３の支持基板の厚みが設定されている。なお、本実施形態では、ｈ１＞ｈ２にされている。このように、光ファイバ１０は、上述した第１の高さｈ_１と第２の高さｈ_２が異なることで、第１の支持基板６１とコネクタ５７との間で、良好に撓まされる。
【００７７】
筐体５８は、例えば金属材料によって形成されており、光ファイバユニット５５および光学ユニット５６を収容する略有底箱状のケース５４と、このケース５４に組み合わされて筐体内５８を気密に閉塞するリッド５５とを有している。
【００７８】
ケース５４内には、底面に、光ファイバユニット５５の第１の支持基板６１および光学ユニット５６の第２の支持基板６９をそれぞれ支持する第３の支持基板７７が、ろう付け接合されている。第３の支持基板７７は、例えば、ガラス材によって形成されている。ろう材としては、例えば、Ａｕ−Ｓｎ合金のろうやＳｎ−Ｐｂ合金のはんだ等が用いられている。また、第３の支持基板７７の主面上には、例えば、第１の支持基板６１がＡｕ−Ｓｎ合金やＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金のはんだによって接合され、第２の支持基板６９が熱硬化型接着材によって接合されている。
【００７９】
ケース５４には、長手方向に平行な両側面に、略Ｌ字状をなす複数の端子７９がそれぞれ設けられており、図示しないが、これら端子７９を介して光学ユニット５６の電極が電力供給部等に電気的に接続されている。
【００８０】
また、ケース５４の一側壁には、コネクタ５７のファイバ導入部８１が係合される係合凹部８２が形成されており、この係合凹部８２にファイバ導入部８１が例えば接着材等によって接合されて、ケース５４内が気密に封止されている。コネクタ５７は、ファイバ導入部８１が係合凹部８２内に係合されることによって、筐体５８に対して所定の位置に位置決めされて固定されている。
【００８１】
そして、ケース５４には、リッド５５が組み合わされて、外周に亘って溶接されて、筐体５８内が気密に封止されている。
【００８２】
上述した光スイッチ２の製造方法について、各工程を、図面を参照して説明する。
【００８３】
光スイッチ２の製造方法は、光ファイバユニット５５を組み立てる第１の工程と、光ファイバユニット５５とコネクタ５７を一時的に連結する第２の工程と、光学ユニット５６を組み立てる第３の工程とを有している。なお、第１および第２の工程と、第３の工程との順序は、逆にして行われてもよい。
【００８４】
また、光スイッチ２の製造方法は、第３の支持基板７７に光学ユニット５６を固定するとともに、この光学ユニット５６に対して光ファイバユニット５５の光軸を調整して第３の支持基板７７上に組み付ける第４の工程と、ケース５４内に第３の支持基板７７を組み付ける第５の工程と、ケース５４にコネクタ５７を組み付ける第６の工程と、光学ユニット５６の電極とケース５４の端子７９とを電気的に接続する第７の工程と、ケース５４にリッド５５を組み付ける第８の工程とを有している。
【００８５】
第１の工程では、図８（ａ）に示すように、所望の長さに切断されたＳＭＦ１３の一端に、ＧＩＦ１４を熱融着等によって接合することによって、各光ファイバ１０を形成する。つぎに、図８（ｂ）に示すように、複数の光ファイバ１０を、第１の支持基板６１の支持溝６６にそれぞれ載置して、はんだを介して接合するとともに、固定板６２を重ね合わせて固定する。
【００８６】
そして、図８（ｃ）に示すように、第１の支持基板６１上に固定された各光ファイバ１０のＧＩＦ１４側の端面を、同時に研磨加工することで、１回の加工で、各光ファイバ１０に光軸に対して傾斜させた傾斜面を形成する。続いて、各光ファイバ１０の各傾斜面にＡＲコート処理を施す。
【００８７】
第２の工程では、図８（ｄ）に示すように、光ファイバユニット５５の固定板６２に、略平板状の連結部材９０の一端を、例えば締具（不図示）等を介して一時的に固定する。続いて、図８（ｅ）に示すように、各光ファイバ１０のＳＭＦ１３側をコネクタ５７内に挿通し、各光ファイバ１０をコネクタ５７に接着材等によって接合する。また、図８（ｆ）に示すように、コネクタ５７には、連結部材９０の他端を、締具等を介して一時的に固定する。
【００８８】
この連結部材９０によって、光ファイバユニット５５のコネクタ５７が遊動することが規制され、各製造工程で光ファイバ１０等が破損することが防止され、組付け時の取り扱いが容易にされている。
【００８９】
そして、コネクタ５７は、ケース５４の外方に臨む端面が、研磨加工される。また、コネクタ５７の端面には、図示しないが、一組の位置決めピン７２がそれぞれ組み付けられる。
【００９０】
第３の工程では、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、ミラー基板６７の底面に磁性体９１を接着材等によって接合するとともに、図９（ｃ）および図９（ｄ）に示すように、第２の支持基板６９の底面に電磁石９２を接着材等によって接合する。次に、図９（ｅ）に示すように、第２の支持基板１９の主面上に、ミラー基板１７および駆動基板１８を接着材等によって接合して固定する。続いて、図９（ｆ）に示すように、駆動基板６８上の、ミラー基板６７のミラーに対応する位置に、位置センサ７１を固定する。
【００９１】
第４の工程では、図１０（ａ）に示すように、載置台９４，９５上に、光ファイバユニット５５および光学ユニット５６をそれぞれ載置する。そして、図１０（ｂ）に示すように、第３の支持基板７７に、載置台９４，９５上に載置されている光ファイバユニット５５の第１の支持基板６１および光学ユニット５６の第２の支持基板６９に、第３の支持基板７７を接着材３７によって接合する。このとき、第３の支持基板７７に対して、光ファイバユニット５５が載置された載置台９４を傾斜させることで、光学ユニット５６のミラーに対する各光ファイバ１０の光軸を調整して、第３の支持基板７７に光ファイバユニット５５を傾斜させた状態で接合する。
【００９２】
すなわち、この第４の工程によれば、光学ユニット５６のミラーの反射面に対して、光ファイバユニット２５の各光ファイバ１０の光軸が高精度に直交されるため、光ビームの損失を抑制することができる。
【００９３】
第５の工程では、図１１（ａ）に示すように、光ファイバユニット５５および光学ユニット５６が固定された第３の支持基板７７を反転させて、この第３の支持基板７７を、ケース５４内の底面に、例えばはんだ等によってろう付け接合する。
【００９４】
第６の工程では、図１１（ｂ）に示すように、光ファイバユニット５５およびコネクタ５７から連結部材９０を取り外し、ケース５４の側壁にコネクタ５７を接着材等によって固定する。
【００９５】
第７の工程では、図１１（ｃ）に示すように、第３の支持基板７７上に固定された光学ユニット５６の電極（不図示）と端子７９とを接続配線３８を介して電気的に接続する、いわゆるワイヤーボンディングを行う。
【００９６】
第８の工程では、図１１（ｄ）に示すように、光ファイバユニット５５および光学ユニット５６が組み込まれたケース５４に、リッド５５が溶接されて、筐体５８内が気密に封止される。
【００９７】
最後に、光スイッチの他の製造方法について、図面を参照して説明する。また、上述した光スイッチ２と同一部材には、同一符号を付して説明を省略する。
【００９８】
他の製造方法は、光ファイバユニット５５を組み立てる第１の工程と、光学ユニット５６を組み立てる第２の工程と、ケース内に第３の支持基板７７を組み付ける第３の工程とを有している。なお、これら第１、第２および第３の工程は、上述した第１の実施形態の光スイッチ１の製造方法と、第１、第２、第３の工程が同一であるため、説明を省略する。
【００９９】
また、この製造方法は、光ファイバ１０にコネクタ５７を組み付ける第４の工程と、第３の支持基板７７に光ファイバユニット５５を組み付ける第５の工程と、光ファイバユニット５５に対して光学ユニット５６の光軸を調整して第３の支持基板７７上に組み付ける第６の工程と、光学ユニット５６の電極とケース９８の端子７９とを電気的に接続する第７の工程と、ケース９８にリッド９９を組み付ける第８の工程とを有している。
【０１００】
第４の工程では、図１２（ａ）に示すように、ケース９８の側面に、コネクタ５７のファイバ導入部側８１が接着材等によって固定される。なお、図示しないが、必要に応じて、例えばコネクタの外筐は、ケース９８の側壁に金属材料によって一体に形成されてもよい。
【０１０１】
第５の工程では、図１２（ｂ）に示すように、ケース９８内に固定された第３の支持基板７７上に、光ファイバユニット５５の第１の支持基板６１をはんだ等によってろう付け接合する。続いて、ケース９８内に固定された光ファイバユニット５５の光ファイバ１０のＳＭＦ１３側の端部が、コネクタ５７内の挿通孔に挿通され、各光ファイバ１０が接着材等によって接合されて固定される。
【０１０２】
次いで、図１２（ｃ）に示すように、光ファイバ１０が固定されたコネクタ５７は、ケース９８の外方に臨む端面が、研磨加工される。また、コネクタ５７の端面には、図示しないが、一組の位置決めピン７２がそれぞれ組み付けられる。
【０１０３】
第６の工程では、図１３（ａ）に示すように、保持アーム３６によって光学ユニット５６が保持され、この保持アーム３６を調動することで、光ファイバ１０の光軸に対するミラーの反射面の傾斜角が調整されて、第３の支持基板７７上に光学ユニット５６が傾斜された状態で接合されて固定される。
【０１０４】
第７の工程では、図１３（ｂ）に示すように、第３の支持基板７７上に固定された光学ユニット５６の電極（不図示）と端子７９とを接続配線３８を介して電気的に接続する、いわゆるワイヤーボンディングを行う。
【０１０５】
第８の工程では、図１３（ｃ）に示すように、光ファイバユニット５５および光学ユニット５６が組み込まれたケース９８に、リッド９９が溶接されて、筐体９７内が気密に封止される。
【０１０６】
この製造方法によれば、上述した光デバイス２の製造方法のように連結部材９０を用いる必要がなく、光デバイス１の製造方法のように保持アーム３６によって、光ファイバユニット５５に対して光学ユニット５６を調動して固定することができる。
【０１０７】
上述した第２の実施形態の光スイッチ２によれば、筐体５８にコネクタ５７が接着材によって固定されているため、上述した光スイッチ１に比較して、筐体５８内を気密に封止する信頼性が低下するが、構成の簡素化が図られるため、製造コストを低減することができる。
【０１０８】
また、光スイッチ２によれば、光デバイス２は、例えば高温の環境下で筐体５８等が熱膨張したとき等に、光軸に悪影響が及ぼされない所定の撓み量が確保されているため、光ファイバ１０の光軸に変化が生じることを防止できるとともに、各光ファイバ１０とコネクタ５７の接合箇所や光ファイバ１０、第１の支持基板６１等の破損を防止することができる。
【０１０９】
なお、本発明に係る光デバイスは、光ビームの光路を切り換えるための光スイッチとして適用されたが、例えば、光学フィルタを有する波長選択器や、減衰板を有する光アッテネータ等に適用されてもよいことは勿論である。
【０１１０】
【発明の効果】
上述したように本発明に係る光デバイスによれば、筐体内に複数の光ファイバが収容され、筐体の外周部にコネクタが固定されて設けられたことによって、光デバイス全体のコンパクト化が図られ、光デバイスの小型化および薄型化を実現することが可能になるとともに、光ファイバ等を破損することが防止され、動作信頼性を向上することができる。
【０１１１】
また、本発明に係る光デバイスは、筐体に、複数の光ファイバを内部に導入するためのファイバ導入部が設けられ、複数の光ファイバがファイバ導入部にろう付け接合されていることによって、筐体内の気密性を向上することが可能になり、特に多湿の環境下での動作信頼性を向上することができる。
【０１１２】
また、本発明に係る光デバイスは、複数の光ファイバをそれぞれ支持する第１の支持基板と、複数の光ファイバに対応して配置される光学素子を支持する第２の支持基板と、これら第１および第２の支持基板を支持する第３の支持基板とを備えることによって、光学素子に対する光ファイバの光軸が容易にかつ確実に調整することが可能になり、組立精度を向上することができる。また、本発明に係る光デバイスは、複数の光ファイバを支持する第１の支持基板と、光学素子を支持する第２の支持基板とに分離されたことで、第１の支持基板に対する複数の光ファイバの組付け精度を大幅に向上することができる。
【０１１３】
また、本発明に係る光デバイスが備える複数の光ファイバは、第１の支持基板に設けられた支持溝にろう付け接合されることによって、製造工程で光ファイバが汚損されることを抑制できる。
【０１１４】
また、本発明に係る光デバイスが備える複数の光ファイバは、筐体内に、光軸方向に所定量だけ撓まされて配置されることによって、光デバイスの使用環境下の温度変化によって光ファイバの光軸が変動することを防止できる。
【０１１５】
また、光ファイバの光軸は、コネクタに支持された第１の位置と、前記第２の支持基板に支持された第２の位置とで、筐体内の底面からの高さが異なることによって、光ファイバを容易に撓ませることができる。
【０１１６】
また、本発明に係る光デバイスの製造方法によれば、第１および第２の支持基板を支持する第３の支持基板に、光ファイバユニットおよび光学ユニットの一方を取り付け、該一方に対して他方を、光軸を調整して第３の支持基板に取り付ける工程とを有することで、光ファイバの光軸等の組立精度を向上することができる。
【０１１７】
また、本発明に係る光デバイスの製造方法では、コネクタを筐体にろう付け接合することによって、筐体内の気密性を向上することが可能になり、特に多湿の環境下での動作信頼性を向上することができる。
【０１１８】
また、本発明に係る光デバイスの製造方法では、複数の光ファイバを第１の支持基板にろう付け接合することによって、製造工程で光ファイバが汚損されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の光スイッチを示す斜視図である。
【図２】光スイッチの製造方法における第１の工程を説明するための模式図である。
【図３】第２の工程を説明するための模式図である。
【図４】第３、第４および第５の工程を説明するための模式図である。
【図５】第６、第７および第８の工程を説明するための模式図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態の光スイッチを示す斜視図である。
【図７】筐体内の光ファイバが撓まされている状態を説明するための模式図である。
【図８】光スイッチの製造方法における第１および第２の工程を説明するための模式図である。
【図９】第３の工程を説明するための模式図である。
【図１０】第４の工程を説明するための模式図である。
【図１１】第５、第６、第７および第８の工程を説明するための模式図である。
【図１２】光スイッチの他の製造方法における第４および第５の工程を説明するための模式図である。
【図１３】第６、第７および第８の工程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１，２光スイッチ
５光ファイバユニット
６光学ユニット
７コネクタ
８筐体
１０光ファイバ
１１第１の支持基板
１２固定板
１３ＳＭＦ
１４ＧＩＦ
１７ミラー基板
１８駆動基板
１９第２の支持基板
２１位置センサ
２２位置決めピン
２４ケース
２５リッド
２７第３の支持基板
２９端子
３１ファイバ導入部
３２コネクタ支持部
３３係合凹部
３６保持アーム
３７接着材
３８接続配線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical device for connecting an optical fiber to another optical member via a connector and a method for manufacturing the optical device, and particularly relates to an optical fiber unit supporting a plurality of optical fibers and an optical fiber. The present invention relates to an optical device separated from an optical unit supporting an optical element and a method for manufacturing the optical device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in optical communication using an optical fiber, for example, an optical switch such as an optical switch for switching an optical path as an information transmission path or an optical device such as an attenuator for attenuating a light beam is used.
[0003]
This type of optical device includes one or a plurality of optical fibers, various optical elements provided corresponding to the optical fibers, a support substrate for supporting the optical fibers and the optical elements, and a housing for accommodating the support substrate. And a body. In this optical device, one end of an optical fiber pulled out from a housing is optically connected to another optical member such as an external connector through fusion bonding or a connector.
[0004]
Further, as another conventional optical device, one end of a ferrule in which an optical fiber is embedded is drawn out of a housing, and one end of the ferrule is supported by a sleeve in a cylindrical portion provided in the housing. A configuration is disclosed (for example, refer to Patent Document 1). In this conventional optical device, one end of the ferrule is optically connected to an external plug or the like via a sleeve.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-21723 (column 3, lines 22-34, column 5, lines 4-8, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, in optical communication using optical devices, there has been a demand for achieving higher density, smaller size, and thinner so as to support wavelength multiplexing communication. Further, the optical device is required to have reliability conforming to the Telcordia standard GR-1221, and particularly to the operation reliability when used in a high-temperature and high-humidity environment of a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%. I have.
[0007]
By the way, in the above-mentioned conventional optical device, since the optical fiber is optically connected to an external plug or the like via a ferrule or a sleeve, an external force at the time of attachment / detachment is applied to the optical fiber via the ferrule. (For example, refer to Patent Document 1). For this reason, this conventional optical device has a risk that the optical axis of the optical fiber or the like may change or a support substrate or the like that supports the optical fiber may be damaged, resulting in poor operation reliability.
[0008]
In addition, since the conventional optical device includes the ferrule and the sleeve, the size of the housing is increased, and there is an inconvenience that the influence of thermal expansion due to a temperature change in the use environment is large. Furthermore, since the conventional optical device has a structure in which the ferrule for housing the optical fiber is fixed to the housing, when the housing or the like thermally expands, a force such as a compression force or a tension is applied in the optical axis direction of the optical fiber. There is also a problem that the optical axis of the optical fiber fluctuates when an external force is applied.
[0009]
In recent years, MEMS (micro-electro-mechanical system) technology has been applied to optical devices. In a conventional optical device having a so-called micro-machine structure, an optical element such as a mirror is integrated on a support substrate that supports an optical fiber. It is provided in. In this type of optical device, an optical unit having various optical elements and an optical fiber unit supporting an optical fiber are integrally formed on a support substrate made of silicon. In addition, in order to reduce insertion loss, an optical fiber included in the optical device has an inclined surface for preventing reflection of a light beam formed on an end surface facing the optical unit, and an AR (Anti-Reflection Coating) is formed on the inclined surface. ) A coating process needs to be performed.
[0010]
In the conventional method for manufacturing an optical device, it is difficult to handle a relatively large supporting substrate in which the optical unit and the optical fiber unit are provided integrally, and therefore, the inclined surface is formed by polishing with the optical fiber alone. After the AR coating process, the optical fiber is fixed on the supporting substrate.
[0011]
In such an optical device, a configuration including a plurality of optical fibers is considered in order to increase the density of optical communication.
[0012]
However, in the case of a configuration including a plurality of optical fibers, it is necessary to perform a polishing process and an AR coating process for each optical fiber before fixing the plurality of optical fibers to the support substrate. Further, when fixing the plurality of optical fibers to the support substrate, the end faces of the plurality of optical fibers are aligned and positioned, and are fixed on the support substrate. Further, in the case of a configuration including a plurality of optical fibers, it is necessary to make the inclination angles of the inclined surfaces of the plurality of optical fibers uniform.
[0013]
Therefore, in the conventional method of manufacturing an optical device, in the case of a configuration including a plurality of optical fibers, the number of processing steps and the like are increased, and the assembling work is complicated, and it is difficult to improve the assembling accuracy of each optical fiber. . Further, in the conventional manufacturing method, it is difficult to suppress variations in the assembly accuracy of each optical device, and there is an inconvenience in reducing the manufacturing cost of the optical device.
[0014]
Further, in the conventional method of manufacturing an optical device, there is a problem that an AR coat on an end face of the optical fiber is stained by a gas generated when the optical fiber is bonded to the supporting substrate with an adhesive.
[0015]
Furthermore, in the conventional method for manufacturing an optical device, it was difficult to adjust the position of the optical axis of the optical fiber with respect to the optical unit, so that it was necessary to improve the assembly accuracy of the optical fiber.
[0016]
In view of the above, the present invention provides an optical device capable of housing a plurality of optical fibers compactly in a housing, reducing the size and thickness of the entire optical device, and improving the operation reliability in a high-temperature and high-humidity environment. It is an object to provide a device and a method for manufacturing an optical device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, an optical device according to the present invention includes a plurality of optical fibers, a housing accommodating the plurality of optical fibers, and a plurality of optical fibers provided at one end of the plurality of optical fibers. And a connector for optically connecting to the optical member. The connector is fixed to the outer peripheral portion of the housing.
[0018]
In the optical device according to the present invention configured as described above, a plurality of optical fibers are provided in the housing, and the connector is fixedly provided on the outer peripheral portion of the housing. Thus, the optical device can be reduced in size and thickness. Further, in this optical device, since the connector is fixed to the housing, an external force may be applied to the optical fiber when the optical fiber is optically connected to another optical member via the connector. As a result, breakage of the optical fiber or the like is prevented, and operation reliability is improved.
[0019]
Further, the housing provided in the optical device according to the present invention is provided with a fiber introduction portion for introducing a plurality of optical fibers into the inside, and the plurality of optical fibers may be brazed to the fiber introduction portion. preferable. Thereby, the airtightness inside the housing is improved, and the operation reliability particularly in a humid environment is improved.
[0020]
In addition, the optical device according to the present invention includes a first support substrate that supports a plurality of optical fibers, a second support substrate that supports an optical element arranged corresponding to the plurality of optical fibers, Preferably, a third support substrate that supports the first and second support substrates is provided. Thus, by adjusting and fixing the first and second support substrates to the third support substrate, the optical axis of the optical fiber with respect to the optical element is easily and reliably adjusted, and assembling accuracy is improved. . Further, the optical device according to the present invention is separated into a first support substrate for supporting a plurality of optical fibers and a second support substrate for supporting an optical element, so that the size of the first support substrate can be reduced. Therefore, for example, in a state where a plurality of optical fibers are attached to the first support substrate, it becomes possible to polish the end faces of the plurality of optical fibers, and the plurality of optical fibers can be polished with respect to the first support substrate. The assembly accuracy is greatly improved.
[0021]
Further, it is preferable that the plurality of optical fibers included in the optical device according to the present invention be brazed to a support groove provided in the first support substrate. Accordingly, when the optical fiber is fixed to the first support substrate, no gas or the like is generated, so that the optical fiber is prevented from being stained.
[0022]
Further, it is preferable that the plurality of optical fibers included in the optical device according to the present invention be disposed in the housing so as to be bent by a predetermined amount in the optical axis direction. Thus, for example, when the outer casing or the like thermally expands due to a temperature change in the use environment of the optical device, even when an external force such as a compression force or a tension is applied in the optical axis direction of the optical fiber, the The optical axis is prevented from changing.
[0023]
Further, it is preferable that the optical axis of the optical fiber has a different height from the bottom surface in the housing between the first position supported by the connector and the second position supported by the second support substrate. . This makes it possible to easily bend the optical fiber.
[0024]
The method for manufacturing an optical device according to the present invention includes a step of assembling an optical fiber unit by attaching a plurality of optical fibers to a first support substrate in parallel with each other, and a step of attaching an optical element corresponding to the plurality of optical fibers to a second optical fiber. Assembling the optical unit by attaching the optical fiber unit and the optical unit to a third support substrate that supports the first and second support substrates; Adjusting the axis and attaching to the third support substrate.
[0025]
According to the above-described method for manufacturing an optical device according to the present invention, the first and second support substrates can be easily adjusted and fixed to the third support substrate, and the optical fiber with respect to the optical element can be fixed. The optical axis can be easily and reliably adjusted, and assembling accuracy is improved.
[0026]
In the method for manufacturing an optical device according to the present invention, it is preferable that the connector is brazed to the housing. Thereby, the airtightness inside the housing is improved, and the operation reliability particularly in a humid environment is improved.
[0027]
In the method for manufacturing an optical device according to the present invention, it is preferable that a plurality of optical fibers be brazed to the first support substrate. Accordingly, when the optical fiber is fixed to the first support substrate, no gas or the like is generated, so that the optical fiber is prevented from being stained.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an optical switch according to a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
(1st Embodiment)
As shown in FIG. 1, the optical switch 1 includes an optical fiber unit 5 having a plurality of optical fibers 10, an optical unit 6 for switching the optical path of the light beam emitted from the optical fiber unit 5, and an optical fiber 10 And a housing 8 for accommodating the optical fiber unit 5 and the optical unit 6 for optically connecting the optical unit to an optical path of another optical member (not shown).
[0030]
The optical fiber unit 5 includes a plurality of optical fibers 10 arranged in parallel with each other, a first support substrate 11 for supporting these optical fibers 10, and an optical fiber 10 on the first support substrate 11 sandwiched therebetween. And a fixing plate 12 to be fixed.
[0031]
As each optical fiber 10, a single mode optical fiber 13 (hereinafter, referred to as SMF 13) is used, and a graded index optical fiber for converting a light beam into a parallel light is provided at an end facing the optical unit. 14 (hereinafter, referred to as GIF 14). That is, the end of each optical fiber 10 facing the optical unit 6 is configured as a collimator.
[0032]
Although not shown, each optical fiber 10 has an inclined surface, which is inclined with respect to the optical axis, at an end surface of the GIF 14 on the optical unit 6 side, and prevents reflection of an emitted light beam on this end surface. AR coating (Anti-Reflection Coating) processing is performed.
[0033]
The first support substrate 11 is made of, for example, silicon, and is provided with a plurality of support grooves 16 having a V-shaped cross section in parallel with each other. Each of the optical fibers 10 is supported by each of the support grooves 16 on the first support substrate 11 and brazed and joined by a brazing material such as solder. The fixing plate 12 is superimposed on each optical fiber 10 supported on the first support substrate 11.
[0034]
The optical unit 6 includes a mirror substrate 17 on which a mirror for reflecting the light beam emitted from the optical fiber unit 5 is integrally formed, a driving substrate 18 for driving the mirror of the mirror substrate 17, and these mirrors. It has a substrate 17 and a second support substrate 19 that supports the drive substrate 18.
[0035]
A mirror is supported by the mirror substrate 17 so as to be movable with respect to the optical axis of the optical fiber 10. The drive substrate 18 constitutes an electrostatic drive unit for driving the mirror by an electrostatic drive force, and a position sensor 21 for detecting the position of the mirror moved with respect to the optical axis of the optical fiber 10 is provided. Is provided. On the main surface of the second support substrate 19, a mirror substrate 17 and a drive substrate 18 are respectively adhered and arranged.
[0036]
The connector 7 is provided by being bonded to the end of the optical fiber 10 with an adhesive, and is fixedly disposed on the outer peripheral portion of the housing 8. As the connector 7, for example, an MT (Mechanically Transferable) connector is used. Each of the optical fibers 10 is disposed on both sides of a connection region in which a plurality of optical fibers 10 are arranged in parallel with respect to the optical axis of another optical member such as an external plug. A pair of positioning pins 22 for positioning the optical axis of the fiber 10 are provided.
[0037]
The housing 8 is formed of, for example, a metal material, and includes a substantially bottomed box-shaped case 24 for housing the optical fiber unit 5 and the optical unit 6, and a lid 25 for hermetically closing an opening of the case 24. are doing.
[0038]
In the case 24, a third support substrate 27 that supports the first support substrate 11 of the optical fiber unit 5 and the second support substrate 19 of the optical unit 6, respectively, is brazed to the bottom surface. The third support substrate 27 is formed of, for example, a glass material. As the brazing material, for example, Au-Sn alloy brazing, Sn-Pb alloy solder, or the like is used. Further, on the main surface of the third support substrate 27, for example, the first support substrate 11 is joined by a solder of Au-Sn alloy or Sn-Ag-Cu alloy, and the second support substrate 19 is thermoset. They are joined by a mold adhesive.
[0039]
A plurality of terminals 29 are provided on the bottom surface of the case 24 along both side surfaces parallel to the longitudinal direction. Although not shown, the electrodes of the optical unit 6 are connected to the power supply unit and the like via these terminals 29. It is electrically connected.
[0040]
On one side wall of the case 24, a fiber introduction portion 31 for introducing the optical fibers 10 arranged in parallel to each other into the case 24 is integrally formed so as to protrude. And the optical fiber 10 are brazed by soldering or the like.
[0041]
A flat connector supporting portion 32 for supporting the connector 7 is integrally formed on one side wall of the case 24 at a position adjacent to the fiber introduction portion 31. An engagement recess 33 with which the bottom surface of the connector 7 is engaged is provided on the surface. The connector 7 is engaged in the engagement concave portion 33 and joined by, for example, an adhesive or the like, and the inside of the case 24 is hermetically sealed. The connector 7 is positioned and fixed at a predetermined position with respect to the housing 8 by being engaged in the engagement recess 33. In the connector 7, the distance between the outer peripheral surface of the case 24 and an opposing surface facing the outer peripheral surface is set to about 1 mm.
[0042]
A lid 25 is welded to the opening of the case 24 to hermetically seal the inside of the housing 8.
[0043]
Each step of the method of manufacturing the above-described optical switch 1 will be described with reference to the drawings.
[0044]
The method of manufacturing the optical switch 1 includes a first step of assembling the optical fiber unit 5, a second step of assembling the optical unit 6, and a third step of assembling the third support substrate 27 in the case 24. are doing. The order of the first, second, and third steps may be performed in another order, and at least two steps may be performed simultaneously.
[0045]
The method of manufacturing the optical switch 1 includes a fourth step of assembling the optical fiber unit 5 on the third support substrate 27, a fifth step of assembling the connector 7 on the optical fiber 10, A sixth step of adjusting the optical axis of the optical unit 6 and assembling it on the third support substrate 27; a seventh step of electrically connecting the electrodes of the optical unit 6 to the terminals 29 of the case 24; An assembling step of assembling the lid 25 with the lid 24.
[0046]
In the first step, as shown in FIG. 2A, each optical fiber 10 is formed by bonding a GIF 14 to one end of the SMF 13 cut to a desired length by heat fusion or the like. Next, as shown in FIG. 2B, the GIFs 14 of the plurality of optical fibers 10 are respectively placed in the support grooves 16 of the first support substrate 11 and joined via solder, and the fixing plate 12 are overlapped and fixed.
[0047]
Then, as shown in FIG. 2C, the end faces of the optical fibers 10 fixed on the first support substrate 11 on the GIF 14 side are simultaneously polished, so that each optical fiber 10 can be processed once. In FIG. 10, an inclined surface inclined with respect to the optical axis is formed. Subsequently, an AR coating process is performed on each inclined surface of each optical fiber 10.
[0048]
In the second step, as shown in FIGS. 3A and 3B, the mirror substrate 17 and the driving substrate 18 are bonded and fixed on the main surface of the second supporting substrate 19 with an adhesive or the like. I do. Subsequently, as shown in FIG. 3C, the position sensor 21 is fixed to a position on the drive substrate 18 corresponding to the mirror of the mirror substrate 17.
[0049]
In the third step, as shown in FIG. 4A, a third support substrate 27 is brazed to the bottom surface in the case 24 by soldering or the like.
[0050]
In the fourth step, as shown in FIG. 4B, the first support substrate 11 of the optical fiber unit 5 is brazed on the third support substrate 27 fixed in the case 24 by soldering or the like. I do. Further, each optical fiber 10 is inserted into the fiber introduction portion 31 of the case 24, and each optical fiber 10 is brazed and joined by solder or the like.
[0051]
In the fifth step, as shown in FIG. 4C, the optical fiber unit 5 fixed in the case 24 has the SMF 13 side of the optical fiber 10 protruding outside the case 24 from the fiber introduction part 31. The connector 7 is attached to the end of. In the connector 7, each optical fiber 10 is inserted through an insertion hole (not shown), and these optical fibers 10 are bonded and fixed by an adhesive or the like. Further, the connector 7 is positioned with respect to the case 24 by being engaged with the engagement concave portion 33 of the connector support portion 32 of the case 24, and is joined and fixed by an adhesive or the like. Subsequently, the end face of the connector 7 facing the outside of the case 24 is polished. Although not shown, a set of positioning pins 22 is attached to the end face of the connector 7, respectively.
[0052]
Meanwhile, a mirror is integrally formed on the mirror substrate 17 of the optical unit 6 by an etching process, and the mirror is coated with a metal reflection film to form a reflection surface. However, strictly speaking, the reflecting surface of the mirror is not perpendicular to the main surface of the mirror substrate 17 due to the characteristics of the etching process, and is inclined with a small inclination angle. That is, in the conventional optical device, since the supporting groove of the optical fiber and the mirror are formed integrally on the same substrate, it is difficult to orthogonally cross the optical axis of the optical fiber and the reflecting surface of the mirror with high accuracy. The light beam was lost.
[0053]
In the present embodiment, since the optical fiber unit 5 and the optical unit 6 are separated, the reflection surface of the mirror of the mirror substrate 17 is adjusted with respect to the optical axis of each optical fiber 10 of the optical fiber unit 5. The optical axis and the reflecting surface can be orthogonalized with high precision.
[0054]
Accordingly, in the sixth step, when fixing the optical unit 6 to the third support substrate 27 to which the optical fiber unit 5 is fixed, the optical axis of each optical fiber 10 on the third support substrate 27 is The tilt angle of the reflection surface of the mirror of the optical unit 6 is adjusted, and the second support substrate 19 is bonded and fixed on the third support substrate 27 with the adhesive 37. As shown in FIG. 5A, the optical unit 6 is held by a holding arm 36, and by adjusting the holding arm 36, the inclination angle of the mirror reflecting surface with respect to the optical axis of the optical fiber 10 is adjusted. Are bonded and fixed on the third support substrate 27 in an inclined state.
[0055]
That is, according to the sixth step, the reflection surface of the mirror of the optical unit 6 is orthogonal to the optical axis of each optical fiber 10 of the optical fiber unit 5 with high accuracy, so that the loss of the light beam is suppressed. can do.
[0056]
In the seventh step, as shown in FIG. 5B, an electrode (not shown) of the optical unit 6 fixed on the third support substrate 27 and the terminal 29 are electrically connected via the connection wiring 38. A so-called wire bonding for connection is performed.
[0057]
In the eighth step, as shown in FIG. 5C, the lid 25 is welded to the case 24 in which the optical fiber unit 5 and the optical unit 6 are incorporated, and the inside of the housing 8 is hermetically sealed. .
[0058]
The operation of switching the optical path of each optical fiber 10 in the optical switch 1 configured as described above will be briefly described.
[0059]
First, in the optical switch 1, each optical fiber 10 is optically connected to another optical member via the connector 7. In the optical switch 1, the light beam incident from the other optical member side is incident from the SMF 13 side of the optical fiber 10 of the optical fiber unit 5, converted into parallel light by the GIF 14, and emitted to the optical unit 6 side. . The light beam incident on the optical unit 6 is reflected by the mirror of the mirror substrate 17, is incident on another optical fiber 10 of the optical fiber unit 5, and is emitted from the end on the connector 7 side to another optical member. . Then, the optical switch 1 emits light from the GIF 14 side of each optical fiber 10 by moving the mirror of the optical unit 6 with respect to the optical axis of the optical fiber 10 by the electrostatic driving force generated by the drive substrate 18. The optical path of the selected light beam is switched.
[0060]
As described above, according to the optical switch 1, a plurality of optical fibers are provided in the housing 8 without fixing the optical fibers in the housing via a cylindrical member such as a ferrule or a sleeve unlike a conventional optical device. The optical fiber 10 is supported on a first support substrate 11 and a plurality of optical fibers 10 are optically connected to the outer peripheral portion of the housing 8 without being pulled out of the housing as in a conventional optical device. Since the connector 7 for connection is fixedly provided, the entire optical switch can be downsized, and the optical switch can be reduced in size and thickness.
[0061]
Further, in the optical switch 1, since the connector 7 is fixedly provided on the housing 8, an external force may be applied to the optical fiber 10 when the connector 7 is attached to or detached from another optical member. The optical fiber 10 can be prevented from being damaged. According to the optical switch 1, handling of the plurality of optical fibers 10 becomes easy, and damage to the optical fibers 10 can be prevented.
[0062]
Further, in the optical switch 1, the inside of the housing 8 is securely hermetically sealed by brazing and joining each of the optical fibers 10 introduced into the housing 8 with solder or the like at the fiber introduction portion 31. Therefore, operation reliability in a high-temperature and high-humidity environment can be improved. Further, since the size and thickness of the housing 8 and the like are reduced in the optical switch 1, the degree of thermal expansion of the housing 8 and the like becomes relatively small due to a temperature change in the use environment. The adverse effect on the optical axis and the like of 10 is small, and the operation reliability is improved.
[0063]
Further, according to the above-described optical switch 1 and the method of manufacturing the same, since the optical switch 1 and the optical unit 6 are separated, the optical axis of each fiber 10 with respect to the optical unit 6 can be adjusted. , Assembling accuracy can be improved. Therefore, according to this manufacturing method, it is possible to suppress variations in the assembly accuracy of the optical switch.
[0064]
Further, according to the method for manufacturing the optical switch 1, the end faces on the GIF 14 side of the plurality of optical fibers 10 fixed on the first support substrate 11 are simultaneously polished, so that a plurality of The optical fiber 10 can be polished on an inclined surface inclined with respect to the optical axis to perform an AR coating process. For this reason, according to this manufacturing method, the number of processing steps is reduced, workability is improved, and the position of the inclined surface for each optical fiber 10 can be surely aligned at the same inclination angle. The assembly accuracy of each optical fiber 10 with respect to the support substrate 11 can be greatly improved.
[0065]
Further, according to the method of manufacturing the optical switch 1, the optical fibers 10 are brazed to the support grooves 16 of the first support substrate 11 by soldering or the like, so that the optical fibers 10 are connected via an adhesive as in the related art. It is possible to prevent the end face subjected to the AR coating treatment from being stained by the gas generated when the bonding is performed.
[0066]
(Second embodiment)
Next, an optical switch according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the optical switch according to the second embodiment, the same members as those of the optical switch 1 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0067]
As shown in FIG. 6, an optical switch 2 according to the second embodiment includes an optical fiber unit 55 having a plurality of optical fibers 10 and an optical unit for switching the optical path of the light beam emitted from the optical fiber unit 55. 56, a connector 57 for optically connecting the optical fiber 10 to the optical path of another optical member, and a housing 58 for housing the optical fiber unit 55 and the optical unit 56.
[0068]
The optical fiber unit 55 includes a plurality of optical fibers 10 arranged in parallel with each other, a first support substrate 61 that supports these optical fibers 10, and an optical fiber 10 on the first support substrate 61. And a fixing plate 62 to be fixed.
[0069]
The first support substrate 61 is made of, for example, silicon, and is provided with a plurality of support grooves 66 having a V-shaped cross section in parallel with each other. Each optical fiber 10 is supported by each support groove 66 on the first support substrate 61 and is brazed and joined by a brazing material such as solder. The fixing plate 62 is superimposed on each optical fiber 10 supported on the first support substrate 61.
[0070]
As shown in FIG. 7, the optical fiber unit 55 is configured such that each optical fiber 10 has a length supported by the first support substrate 61 and the connector 57, and the length of the first support substrate 61. It is slightly longer than the distance between the connector 57 and is bent by a predetermined amount in the optical axis direction while being supported by the first support substrate 61 and the connector 57.
[0071]
That is, when the housing 58, the connector 57, and the like thermally expand or contract due to a temperature change in the use environment, an external force such as a compressive force or a tension is applied to the optical fiber 10 in the optical axis direction of the optical fiber 10. Even in this case, an amount of bending that does not adversely affect is ensured. Therefore, the optical device 2 prevents a change in the optical axis of the optical fiber 10 when, for example, the housing 58 or the like thermally expands in a high-temperature environment, and prevents the optical fiber 10 from being connected to the connector 57. Damage to the joint, the optical fiber 10, the first support substrate 61, and the like is prevented.
[0072]
The optical unit 56 includes a mirror substrate 67 integrally formed with a mirror for reflecting the light beam emitted from the optical fiber unit 55, a driving substrate 68 for driving the mirror of the mirror substrate 67, and a mirror substrate. And a second support substrate 69 that supports the substrate 67 and the drive substrate 68.
[0073]
A mirror is supported on the mirror substrate 67 so as to be movable with respect to the optical axis of the optical fiber 10. The mirror substrate 67 and the second support substrate 69 are provided with a magnetic substance and an electromagnet, respectively, which will be described later, and constitute an electromagnetic drive unit for driving the mirror by an electromagnetic force. The drive board 68 is provided with a position sensor 71 for detecting the position of the mirror moved with respect to the optical axis of the optical fiber 10. On the main surface of the second support substrate 69, a mirror substrate 67 and a drive substrate 68 are respectively bonded and arranged.
[0074]
The connector 57 is provided by being bonded to an end of the optical fiber 10 with an adhesive, and is fixedly disposed on the outer peripheral portion of the housing 58. As the connector 57, for example, an MT connector is used, and the optical axis of the optical fiber 10 is set on both sides of the connection region where the plurality of optical fibers 10 are arranged in parallel with the optical axis of another optical member (not shown). A pair of positioning pins 72 for positioning are provided.
[0075]
The connector 57 is formed with a fiber introduction portion 81 for integrally introducing each of the optical fibers 10 arranged in parallel with each other into the case 54. The fiber introduction portion 81 is provided with an optical fiber. 10 are joined by an adhesive.
[0076]
As shown in FIG. 7, each optical fiber 10 supported across the first support substrate 61 and the connector 57 has a connector whose optical axis height from the bottom surface in the case 54 is h. First height h of the optical axis at the 57th end ₁ And the second height h of the optical axis at the end on the first support substrate 61 side. ₂ The rising height of the peripheral wall of the case 54 and the thickness of the third support substrate are set so as to be different from the above. In the present embodiment, h1> h2. Thus, the optical fiber 10 has the first height h described above. ₁ And the second height h ₂ Is different between the first support substrate 61 and the connector 57.
[0077]
The housing 58 is formed of, for example, a metal material, and has a substantially bottomed box-shaped case 54 that accommodates the optical fiber unit 55 and the optical unit 56, and is combined with the case 54 to hermetically close the inside 58 of the housing. And a lid 55.
[0078]
In the case 54, a third support substrate 77 that supports the first support substrate 61 of the optical fiber unit 55 and the second support substrate 69 of the optical unit 56, respectively, is brazed to the bottom surface. The third support substrate 77 is formed of, for example, a glass material. As the brazing material, for example, Au-Sn alloy brazing, Sn-Pb alloy solder, or the like is used. Further, on the main surface of the third support substrate 77, for example, the first support substrate 61 is joined by a solder of Au-Sn alloy or Sn-Ag-Cu alloy, and the second support substrate 69 is thermoset. They are joined by a mold adhesive.
[0079]
The case 54 is provided with a plurality of substantially L-shaped terminals 79 on both sides parallel to the longitudinal direction. Although not shown, the electrodes of the optical unit 56 are connected to the power supply unit via these terminals 79. Etc. are electrically connected.
[0080]
An engagement recess 82 is formed on one side wall of the case 54 to be engaged with the fiber introduction portion 81 of the connector 57. The fiber introduction portion 81 is joined to the engagement recess 82 by, for example, an adhesive. Thus, the inside of the case 54 is hermetically sealed. The connector 57 is positioned and fixed at a predetermined position with respect to the housing 58 by the engagement of the fiber introduction portion 81 into the engagement recess 82.
[0081]
Then, the lid 55 is combined with the case 54 and welded over the outer periphery to hermetically seal the inside of the housing 58.
[0082]
Each step of the method of manufacturing the above-described optical switch 2 will be described with reference to the drawings.
[0083]
The method for manufacturing the optical switch 2 includes a first step of assembling the optical fiber unit 55, a second step of temporarily connecting the optical fiber unit 55 and the connector 57, and a third step of assembling the optical unit 56. Have. Note that the order of the first and second steps and the third step may be reversed.
[0084]
The method of manufacturing the optical switch 2 is such that the optical unit 56 is fixed to the third support substrate 77, and the optical axis of the optical fiber unit 55 is adjusted with respect to the optical unit 56 so that the optical switch 56 is mounted on the third support substrate 77. A fifth step of assembling the third support substrate 77 in the case 54, a sixth step of assembling the connector 57 in the case 54, the electrodes of the optical unit 56 and the terminals 79 of the case 54. And an eighth step of assembling the lid 55 to the case 54.
[0085]
In the first step, as shown in FIG. 8A, each optical fiber 10 is formed by joining a GIF 14 to one end of the SMF 13 cut to a desired length by heat fusion or the like. Next, as shown in FIG. 8B, the plurality of optical fibers 10 are placed in the support grooves 66 of the first support substrate 61, respectively, are joined via solder, and the fixing plate 62 is overlaid. Fix it together.
[0086]
Then, as shown in FIG. 8C, the end faces of the optical fibers 10 fixed on the first support substrate 61 on the GIF 14 side are simultaneously polished, so that each optical fiber 10 can be processed once. In FIG. 10, an inclined surface inclined with respect to the optical axis is formed. Subsequently, an AR coating process is performed on each inclined surface of each optical fiber 10.
[0087]
In the second step, as shown in FIG. 8D, one end of the substantially flat connecting member 90 is temporarily attached to the fixing plate 62 of the optical fiber unit 55 via, for example, a fastener (not shown). Fixed to. Subsequently, as shown in FIG. 8E, the SMF 13 side of each optical fiber 10 is inserted into the connector 57, and each optical fiber 10 is bonded to the connector 57 with an adhesive or the like. Further, as shown in FIG. 8F, the other end of the connecting member 90 is temporarily fixed to the connector 57 via a fastener or the like.
[0088]
The connecting member 90 restricts the movement of the connector 57 of the optical fiber unit 55, prevents the optical fiber 10 and the like from being damaged in each manufacturing process, and facilitates handling during assembly.
[0089]
Then, the end face of the connector 57 facing the outside of the case 54 is polished. Although not shown, a set of positioning pins 72 is attached to the end face of the connector 57.
[0090]
In the third step, as shown in FIGS. 9A and 9B, the magnetic body 91 is bonded to the bottom surface of the mirror substrate 67 with an adhesive or the like, and at the same time, as shown in FIGS. 9C and 9D. As shown in (), an electromagnet 92 is bonded to the bottom surface of the second support substrate 69 with an adhesive or the like. Next, as shown in FIG. 9E, the mirror substrate 17 and the driving substrate 18 are bonded and fixed on the main surface of the second supporting substrate 19 with an adhesive or the like. Subsequently, as shown in FIG. 9F, the position sensor 71 is fixed to a position on the drive substrate 68 corresponding to the mirror of the mirror substrate 67.
[0091]
In the fourth step, as shown in FIG. 10A, the optical fiber unit 55 and the optical unit 56 are mounted on the mounting tables 94 and 95, respectively. Then, as shown in FIG. 10B, the first support substrate 61 of the optical fiber unit 55 mounted on the mounting tables 94 and 95 and the second support The third support substrate 77 is bonded to the support substrate 69 with the adhesive 37. At this time, by tilting the mounting table 94 on which the optical fiber unit 55 is mounted with respect to the third support substrate 77, the optical axis of each optical fiber 10 with respect to the mirror of the optical unit 56 is adjusted. The optical fiber unit 55 is bonded to the support substrate 77 of No. 3 in an inclined state.
[0092]
That is, according to the fourth step, the optical axis of each optical fiber 10 of the optical fiber unit 25 is orthogonalized with high accuracy to the reflection surface of the mirror of the optical unit 56, so that the loss of the light beam is suppressed. can do.
[0093]
In the fifth step, as shown in FIG. 11A, the third support substrate 77 to which the optical fiber unit 55 and the optical unit 56 are fixed is inverted, and this third support substrate 77 is Brazing to the inner bottom surface by, for example, solder.
[0094]
In the sixth step, as shown in FIG. 11B, the connecting member 90 is removed from the optical fiber unit 55 and the connector 57, and the connector 57 is fixed to the side wall of the case 54 with an adhesive or the like.
[0095]
In the seventh step, as shown in FIG. 11C, the electrode 79 (not shown) of the optical unit 56 fixed on the third support substrate 77 and the terminal 79 are electrically connected via the connection wiring 38. A so-called wire bonding for connection is performed.
[0096]
In the eighth step, as shown in FIG. 11D, the lid 55 is welded to the case 54 in which the optical fiber unit 55 and the optical unit 56 are assembled, and the inside of the housing 58 is hermetically sealed. .
[0097]
Finally, another manufacturing method of the optical switch will be described with reference to the drawings. Further, the same members as those of the optical switch 2 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0098]
Another manufacturing method includes a first step of assembling the optical fiber unit 55, a second step of assembling the optical unit 56, and a third step of assembling the third support substrate 77 in the case. . The first, second, and third steps are the same as the above-described method for manufacturing the optical switch 1 of the first embodiment, and the first, second, and third steps are the same. I do.
[0099]
This manufacturing method includes a fourth step of assembling the connector 57 to the optical fiber 10, a fifth step of assembling the optical fiber unit 55 to the third support substrate 77, and an optical unit 56 for the optical fiber unit 55. A sixth step of adjusting the optical axis of the third unit and assembling the third unit on the third support substrate 77; a seventh step of electrically connecting the electrodes of the optical unit 56 to the terminals 79 of the case 98; An assembling step 99.
[0100]
In the fourth step, as shown in FIG. 12A, the fiber introduction side 81 of the connector 57 is fixed to the side surface of the case 98 with an adhesive or the like. Although not shown, the outer casing of the connector may be integrally formed on the side wall of the case 98 with a metal material, if necessary.
[0101]
In the fifth step, as shown in FIG. 12B, the first support substrate 61 of the optical fiber unit 55 is brazed to the third support substrate 77 fixed in the case 98 by soldering or the like. I do. Then, the end of the optical fiber 10 of the optical fiber unit 55 fixed in the case 98 on the SMF 13 side is inserted into the insertion hole in the connector 57, and the optical fibers 10 are bonded and fixed by an adhesive or the like. You.
[0102]
Next, as shown in FIG. 12C, the end face of the connector 57 to which the optical fiber 10 is fixed, which faces the outside of the case 98, is polished. Although not shown, a set of positioning pins 72 is attached to the end face of the connector 57.
[0103]
In the sixth step, as shown in FIG. 13A, the optical unit 56 is held by the holding arm 36, and by adjusting the holding arm 36, the inclination of the reflecting surface of the mirror with respect to the optical axis of the optical fiber 10 is adjusted. The angle is adjusted, and the optical unit 56 is joined and fixed on the third support substrate 77 in an inclined state.
[0104]
In the seventh step, as shown in FIG. 13B, an electrode (not shown) of the optical unit 56 fixed on the third support substrate 77 and the terminal 79 are electrically connected via the connection wiring 38. A so-called wire bonding for connection is performed.
[0105]
In the eighth step, as shown in FIG. 13C, a lid 99 is welded to a case 98 in which the optical fiber unit 55 and the optical unit 56 are incorporated, and the inside of the housing 97 is hermetically sealed. .
[0106]
According to this manufacturing method, it is not necessary to use the connecting member 90 as in the method for manufacturing the optical device 2 described above, and the optical unit is attached to the optical fiber unit 55 by the holding arm 36 as in the method for manufacturing the optical device 1. 56 can be adjusted and fixed.
[0107]
According to the optical switch 2 of the above-described second embodiment, the connector 57 is fixed to the housing 58 by the adhesive, so that the inside of the housing 58 is more airtightly sealed than the optical switch 1 described above. However, since the configuration is simplified, the manufacturing cost can be reduced.
[0108]
Further, according to the optical switch 2, the optical device 2 has a predetermined amount of flexure that does not adversely affect the optical axis when the housing 58 or the like thermally expands in a high-temperature environment, for example. A change in the optical axis of the optical fiber 10 can be prevented, and damage to the joint portion between each optical fiber 10 and the connector 57, the optical fiber 10, the first support substrate 61, and the like can be prevented.
[0109]
The optical device according to the present invention is applied as an optical switch for switching the optical path of a light beam, but may be applied to, for example, a wavelength selector having an optical filter, an optical attenuator having an attenuation plate, and the like. Of course.
[0110]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical device of the present invention, a plurality of optical fibers are accommodated in the housing, and the connector is fixedly provided on the outer peripheral portion of the housing, so that the entire optical device can be made compact. As a result, the optical device can be reduced in size and thickness, the optical fiber and the like can be prevented from being damaged, and the operation reliability can be improved.
[0111]
Further, the optical device according to the present invention is provided with a fiber introduction portion for introducing a plurality of optical fibers into the housing, and the plurality of optical fibers are brazed to the fiber introduction portion, The airtightness inside the housing can be improved, and the operation reliability particularly in a humid environment can be improved.
[0112]
In addition, the optical device according to the present invention includes a first support substrate that supports a plurality of optical fibers, a second support substrate that supports an optical element arranged corresponding to the plurality of optical fibers, By providing the third support substrate for supporting the first and second support substrates, the optical axis of the optical fiber with respect to the optical element can be easily and reliably adjusted, and assembling accuracy can be improved. it can. Further, the optical device according to the present invention is separated into a first support substrate for supporting a plurality of optical fibers and a second support substrate for supporting an optical element, so that a plurality of The assembly accuracy of the optical fiber can be greatly improved.
[0113]
Further, the plurality of optical fibers provided in the optical device according to the present invention can be suppressed from being stained in the manufacturing process by being brazed to the support groove provided in the first support substrate.
[0114]
Further, the plurality of optical fibers provided in the optical device according to the present invention are arranged in the housing by being bent by a predetermined amount in the optical axis direction. Fluctuation of the optical axis can be prevented.
[0115]
Further, the optical axis of the optical fiber is different in height from the bottom surface in the housing between the first position supported by the connector and the second position supported by the second support substrate. The optical fiber can be easily bent.
[0116]
Further, according to the optical device manufacturing method of the present invention, one of the optical fiber unit and the optical unit is attached to the third support substrate that supports the first and second support substrates, and the other is attached to the other. And adjusting the optical axis to attach the optical fiber to the third support substrate, whereby the assembling accuracy of the optical axis of the optical fiber and the like can be improved.
[0117]
Further, in the method for manufacturing an optical device according to the present invention, it is possible to improve the airtightness in the housing by brazing the connector to the housing, and particularly to improve the operation reliability in a humid environment. Can be improved.
[0118]
In the method for manufacturing an optical device according to the present invention, the plurality of optical fibers are brazed to the first support substrate, so that the optical fibers can be prevented from being contaminated in the manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an optical switch according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a first step in a method for manufacturing an optical switch.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a second step.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining third, fourth, and fifth steps.
FIG. 5 is a schematic view for explaining sixth, seventh and eighth steps.
FIG. 6 is a perspective view showing an optical switch according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a state in which an optical fiber in a housing is bent.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining first and second steps in a method for manufacturing an optical switch.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a third step.
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a fourth step.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining fifth, sixth, seventh, and eighth steps.
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining fourth and fifth steps in another method for manufacturing an optical switch.
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining sixth, seventh, and eighth steps.
[Explanation of symbols]
1,2 optical switch
5 Optical fiber unit
6 Optical unit
7 Connector
8 Case
10 Optical fiber
11 First support substrate
12 Fixing plate
13 SMF
14 GIF
17 Mirror substrate
18 Drive board
19 Second support substrate
21 Position Sensor
22 Positioning pin
24 cases
25 lid
27 Third Support Substrate
29 terminals
31 Fiber introduction section
32 Connector support
33 engagement recess
36 Holding arm
37 adhesive
38 Connection wiring

Claims

複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバを収容する筐体と、
前記複数の光ファイバの一端に設けられ、前記複数の光ファイバを他の光学部材に光学的に接続するためのコネクタとを備え、
前記コネクタは、前記筐体の外周部に固定されて設けられていることを特徴とする光デバイス。A plurality of optical fibers,
A housing for housing the plurality of optical fibers,
A connector is provided at one end of the plurality of optical fibers, and a connector for optically connecting the plurality of optical fibers to another optical member,
The optical device, wherein the connector is fixed to an outer peripheral portion of the housing.

前記筐体内には、前記複数の光ファイバが互いに平行に直線状に配置されている請求項１に記載の光デバイス。The optical device according to claim 1, wherein the plurality of optical fibers are linearly arranged in parallel in the housing.

前記筐体には、前記複数の光ファイバを内部に導入するためのファイバ導入部が設けられ、前記複数の光ファイバが前記ファイバ導入部にろう付け接合されている請求項１または２に記載の光デバイス。The said housing | casing is provided with the fiber introduction part for introduce | transducing the said some optical fiber inside, The said several optical fiber is brazed to the said fiber introduction part, The Claim of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Optical device.

前記複数の光ファイバをそれぞれ支持する第１の支持基板と、
前記複数の光ファイバに対応して配置される光学素子を支持する第２の支持基板と、
前記第１および第２の支持基板を支持する第３の支持基板とを備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光デバイス。A first support substrate that supports each of the plurality of optical fibers,
A second support substrate that supports an optical element arranged corresponding to the plurality of optical fibers;
4. The optical device according to claim 1, further comprising: a third support substrate that supports the first and second support substrates. 5.

前記複数の光ファイバは、前記第１の支持基板に設けられた支持溝にろう付け接合されている請求項４に記載の光デバイス。The optical device according to claim 4, wherein the plurality of optical fibers are brazed to a support groove provided in the first support substrate.

前記第１または第２の支持基板は、主面が、第３の支持基板の主面に対して傾斜されて、前記第３の支持基板上に支持されている請求項４または５に記載の光デバイス。The main surface of the first or second support substrate is inclined with respect to the main surface of the third support substrate, and is supported on the third support substrate. Optical device.

前記筐体には、前記複数の光ファイバを内部に導入するためのファイバ導入部が設けられ、前記ファイバ導入部に隣接する位置に、前記コネクタが配置されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光デバイス。The said housing | casing is provided with the fiber introduction part for introduce | transducing the said some optical fiber inside, The said connector is arrange | positioned in the position adjacent to the said fiber introduction part. Item 2. The optical device according to item 1.

前記コネクタは、前記複数の光ファイバを他の光学部材に光学的に接続する際に、前記複数の光ファイバを位置決めするための位置決め手段が設けられている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光デバイス。8. The connector according to claim 1, wherein the connector is provided with positioning means for positioning the plurality of optical fibers when optically connecting the plurality of optical fibers to another optical member. 9. An optical device according to claim 1.

前記複数の光ファイバは、前記筐体内に、光軸方向に所定量だけ撓まされて配置されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光デバイス。The optical device according to any one of claims 1 to 8, wherein the plurality of optical fibers are arranged in the housing so as to be bent by a predetermined amount in an optical axis direction.

前記光ファイバの光軸は、前記コネクタに支持された第１の位置と、前記第２の支持基板に支持された第２の位置とで、前記筐体内の底面からの高さが異なる請求項９に記載の光デバイス。The height of the optical axis of the optical fiber from a bottom surface in the housing differs between a first position supported by the connector and a second position supported by the second support substrate. 10. The optical device according to 9.

複数の光ファイバを互いに平行に第１の支持基板に取り付けて光ファイバユニットを組み立てる工程と、
前記複数の光ファイバに対応する光学素子を第２の支持基板に取り付けて光学ユニットを組み立てる工程と、
前記第１および第２の支持基板を支持する第３の支持基板に、前記光ファイバユニットおよび前記光学ユニットの一方を取り付け、該一方に対して他方を、光軸を調整して前記第３の支持基板に取り付ける工程とを有することを特徴とする光デバイスの製造方法。Attaching a plurality of optical fibers to the first support substrate in parallel with each other to assemble the optical fiber unit;
Attaching an optical element corresponding to the plurality of optical fibers to a second support substrate to assemble an optical unit;
Attach one of the optical fiber unit and the optical unit to a third support substrate that supports the first and second support substrates, adjust the optical axis to the other, and adjust the optical axis to the third support substrate. Attaching to a support substrate.

前記複数の光ファイバを収容する筐体内に、前記第３の支持基板を取り付ける工程と、
前記筐体内に取り付けられた前記第３の支持基板上に、前記光ファイバユニットを取り付けるとともに、前記複数の光ファイバの一端に、他の光学部材に光学的に接続するためのコネクタを取り付ける工程とを有する請求項１１に記載の光デバイスの製造方法。Mounting the third support substrate in a housing that houses the plurality of optical fibers;
Mounting the optical fiber unit on the third support substrate mounted in the housing and mounting a connector for optically connecting to another optical member at one end of the plurality of optical fibers; The method for manufacturing an optical device according to claim 11, comprising:

前記複数の光ファイバを収容する筐体内に、前記第３の支持基板と、前記複数の光ファイバの一端を他の光学部材に光学的に接続するためのコネクタとをそれぞれ取り付ける工程とを有する請求項１１に記載の光デバイスの製造方法。A step of attaching the third support substrate and a connector for optically connecting one end of the plurality of optical fibers to another optical member in a housing accommodating the plurality of optical fibers. Item 12. The method for manufacturing an optical device according to item 11.

前記光ファイバユニットと、前記複数の光ファイバの一端を他の光学部材に光学的に接続するためのコネクタとを連結部材を介して連結する工程と、
前記連結部材を介して前記コネクタが連結された前記光ファイバユニットを、前記第３の支持基板に取り付ける工程とを有し、
前記光ファイバユニットを、前記複数の光ファイバを収容する筐体内にそれぞれ取り付けた後に、前記光ファイバユニットおよび前記コネクタから前記連結部材を取り去り、前記コネクタを前記筐体に取り付ける請求項１１に記載の光デバイスの製造方法。A step of connecting the optical fiber unit and a connector for optically connecting one end of the plurality of optical fibers to another optical member via a connecting member,
Attaching the optical fiber unit to which the connector is connected via the connection member to the third support substrate,
The optical fiber unit according to claim 11, wherein after attaching the optical fiber units to the housings accommodating the plurality of optical fibers, the connecting member is removed from the optical fiber unit and the connector, and the connector is attached to the housing. Optical device manufacturing method.

前記コネクタを前記筐体にろう付け接合する請求項１３または１４に記載の光デバイスの製造方法。The method for manufacturing an optical device according to claim 13, wherein the connector is brazed to the housing.

前記複数の光ファイバを前記第１の支持基板にろう付け接合する請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。The method for manufacturing an optical device according to claim 11, wherein the plurality of optical fibers are brazed to the first support substrate.

前記筐体に取り付けられた前記コネクタの端面を研磨加工する請求項１３ないし１６のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。The method for manufacturing an optical device according to claim 13, wherein an end face of the connector attached to the housing is polished.