光模块和光调制装置的制造方法
光模块和光调制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本文讨论的实施方式涉及光模块和光调制装置。
【背景技术】
[0002]近年来，例如，在光传输系统中诸如DP-QPSK(双偏振差分正交相移键控)方法的光相位调制方法已引起注意。DP-QPSK方法是在传输期间生成较少劣化并且能够实现增大的容量的方法。其标准化已由OIF(光互联论坛)进行。
[0003]采用这种光相位调制方法的光调制器的示例是利用半导体芯片来执行调制的光调制器。例如，与采用诸如铌酸锂(LiNbO3)的铁电晶体的光调制器相比，对于采用半导体芯片的光调制器，期望在能够减小其尺寸的同时光纤与半导体芯片之间能够精确光耦合。
[0004]更具体地讲，鉴于单模光纤的束径例如为大约10 μ m，，入射在半导体芯片上的束径例如为大约I至2 μπι。因此，如果光纤与半导体芯片之间的相对位置移位，则光耦合的精度降低，从而增加其耦合损耗。具体地讲，例如，如果光纤与半导体芯片之间的位置偏离量为0，则它们之间的耦合损耗也为0(如图9中所指示)。另一方面，例如，如果位置偏离量为大约0.3 μπι，则生成-1dB的親合损耗。
[0005]由于如上所述采用半导体芯片的光调制器期望高精度光耦合，所以可取的是光纤的位置被精确地固定。具体地讲，例如，当利用焊料固定光纤时，已考虑利用激光测微仪测量光纤的位置以将光纤固定在精确的位置处。
[0006]专利文献1:日本特开2004-157208号公报
[0007]然而，由于焊料具有至少100°C或更高的熔点，在固定光纤时将熔融并凝固的焊料的温度极大地不同于例如在室温下工作的光调制器的工作环境的温度。因此，在光调制器的工作期间，利用焊料固定的光纤的位置随着由于焊料的热膨胀引起的体积变化而变化。具体地讲，焊料在其凝固之后随着冷却而收缩，可能导致在光调制器的工作环境下利用焊料固定的光纤的位置偏离。
[0008]鉴于此，当利用焊料固定光纤时，采用在固定光纤的过程中测量由于焊料的热膨胀引起的位置变化，然后再次使焊料熔融并调节光纤的位置的方法。因此，存在这样的问题:为了利用焊料固定光纤并且实现光纤与半导体芯片之间的高精度光耦合，步骤数增加。
[0009]因此，本发明的实施方式的一个方面的目的是提供一种能够在抑制步骤数增加的同时实现高精度光耦合的光模块和光调制装置。
【发明内容】
[0010]根据实施方式的一方面，一种连接到用于传输光的光纤的光模块包括:基板；套圈，其由能够使具有预定波长的光透过的材料形成，容纳光纤的端部，并且利用固定剂固定在所述基板上，所述固定剂是通过照射能够透过所述材料的光而固化的；以及半导体芯片，其被设置在所述基板上，并且对从容纳在所述套圈中的所述光纤的端部发射的光进行调制。
【附图说明】
[0011]图1是示出根据一个实施方式的光调制器的配置的示图；
[0012]图2是示出根据一个实施方式的基板上的配置的立体图；
[0013]图3是示出根据一个实施方式的基板上的配置的侧视图；
[0014]图4是示出根据一个实施方式的温度控制器的配置的框图；
[0015]图5是示出根据一个实施方式的套圈的配置的一个示例的示图；
[0016]图6是示出根据一个实施方式的套圈的配置的另一示例的示图；
[0017]图7是示出根据一个实施方式的套圈的配置的另一示例的示图；
[0018]图8是示出根据一个实施方式的基板的配置的一个示例的示图；以及
[0019]图9是表示位置偏离量与耦合损耗之间的关系的一个示例的示图。
【具体实施方式】
[0020]将参照【附图说明】本发明的优选实施方式。需要注意的是，本发明不受该实施方式限制。
[0021]图1是示出根据一个实施方式的光调制器100的配置的示图。图1所示的光调制器100连接到光纤IlOa和110b。光调制器100包括:套圈120a和120b ;透镜130 ;光调制芯片140 ;微透镜阵列(以下简写为“MLA”)150 ;偏振耦合单元160 ;透镜170 ;以及基板180。
[0022]套圈120a和120b分别容纳光纤IlOa和IlOb的顶端，并且固定光纤IlOa和IlOb的位置。在图1所示的光调制器100中，信号光从光纤IlOa和套圈120a输入，并且信号光从套圈120b和光纤IlOb输出。
[0023]此外，套圈120a利用粘合剂粘附到基板180，所述粘合剂通过利用具有预定波长的光照射来固化。套圈120a由能够使具有使得粘合剂固化的波长的光透过的材料形成。套圈120a将稍后详细描述。
[0024]透镜130会聚从容纳在套圈120a中的光纤IlOa的顶端发射的信号光，然后将所获得的光束输入到光调制芯片140中。透镜130具有例如5至10倍放大率，以便通过吸收光纤IlOa的模场直径与入射在光调制芯片140上的光束的束径之间的差异来减小连接损耗。因此，从光纤IlOa的顶端发射的束径为大约10 μ m的光束被透镜130转换成束径为大约I μ m S 2 μ m的光束。
[0025]光调制芯片140由半导体材料形成。光调制芯片140将从透镜130输入的光束分成两束，并且在各个光束上叠加电信号。然后，光调制芯片140经由MLA 150将两个光束输出给偏振耦合单元160。此外，除了叠加有电信号的两个光束以外，光调制芯片140还输出用于监测光调制芯片140的工作的监测光束。
[0026]MLA 150将由光调制芯片140叠加了电信号的光束转换为平行光，并且将该平行光朝着偏振耦合单元160输出。换言之，MLA 150将两个平行地行进的光束输出给偏振耦合单元160。由MLA 150输出的两个光束具有相同的偏振方向。
[0027]偏振耦合单元160将从MLA 150输出的两个光束合成在一起，并且输出包含偏振方向彼此垂直的两个偏振的光束。更具体地讲，偏振耦合单元160首先使从MLA150输出的多个光束中的一个光束的偏振方向旋转，将该光束与该多个光束中的另一个光束合成，并输出所获得的单个光束。
[0028]透镜170使得从偏振耦合单元160输出的光束照射在容纳在套圈120b中的光纤IlOb的顶端上。
[0029]基板180上安装有套圈120a、透镜130、光调制芯片140和MLA 150。如稍后将描述的，通过温度控制器使基板180的温度保持恒定。由此防止安装的部件的位置由于温度变化而变化。
[0030]图2是示出根据一个实施方式的基板180上的配置的立体图。如图2所示，基板180被设置在温度控制器190上。套圈120a、透镜130、光调制芯片140和MLA 150安装在基板180上。
[0031]光调制芯片140被设置在基板180的成板形状凸起的一部分上，用于光调制的光束穿过其在光纤IlOa—侧的表面进入。此光束的束径例如为大约I μπι至2 μπι。因此，与诸如铌酸锂(LiNbO3)的铁电晶体相比，光调制芯片140的尺寸较小。因此，光调制器100的尺寸可减小。
[0032]另一方面，期望光纤IlOa与光调制芯片140之间的高精度光耦合。根据本实施方式，在光调制芯片140被设置在基板180上之后，套圈120a和透镜130粘附到基板180上。这使得能够根据光调制芯片140的位置最佳地调节光纤IlOa的位置，从而实现光纤IlOa与光调制芯片140之间的高精度光耦合。
[0033]下面将具体描述套圈120a的结构和粘附方法。
[0034]套圈120a由能够使例如大约360nm波长的紫外光(UV)透过的材料(例如，硼硅酸盐玻璃)形成。套圈120a中容纳光纤IlOa的顶端。套圈120a在透镜130 —侧的表面(以下称作“前表面”)与光纤IlOa的端面一起被抛光，以形成齐平表面。这里，为了防止从光纤IlOa发射的光被反射并返回到光纤IlOa中，套圈120a的前表面和光纤IlOa的端面可被成角度抛光，以使得光束的发射方向不同于光纤IlOa的延伸方向。在这种情况下，透镜130被设置为使得其光轴大致平行于光束的发射方向。具体地讲，透镜130的光轴和光束的发射方向所形成的角度优选地落在±3度内。
[0035]套圈120a利用通过UV照射而固化的UV粘合剂粘附到基板180。换言之，套圈120a被固定在由UV粘合层210限定的位置处，因此实现光纤IlOa与光调制芯片140之间的高精度光耦合。如上所述，由于套圈120a由UV透射材料形成，所以在套圈120a粘附到基板180时，可通过利用UV从与粘附表面相对的表面照射套圈120a来使UV粘合剂固化。更具体地讲，其粘附表面施加有UV粘合剂的套圈120a根据光调制芯片140的位置设置。当UV从上方照射在套圈120a上时，UV透过套圈120a并且使粘附表面上的UV粘合剂固化。结果，套圈120a被固定在UV粘合层210上。
[0036]此时，通过调节施加到粘附表面的UV粘合剂的量，可调节UV粘合层210的高度，因此可按照高度精确的方式控制套圈120a的高度。此外，由于通过UV照射使UV粘合剂固化，所以在粘附套圈120a时无需对其施加热，因此无需考虑由于热膨胀引起的体积变化的影响。换言之，由于UV粘合层210的温度在使套圈120a粘附时和在操作光调制器100时之间没有很大变化，所以一旦通过UV照射固定套圈120a，就可实现高精度光耦合。
[0037]另外，根据本实施方式，如图3所示，温度控制器190被设置在基板180下面以与基板180接触。更具体地讲，温度控制器190与基板180的后表面接触，该后表面与安装有诸如套圈120a的部件的表面相对。通过温度控制器190使基板180的温度保持恒定。因此，UV粘合层210的温度也保持恒定，因此在UV粘合层210中没有发生膨胀或收缩。因此，可使套圈120a的位置偏离最小化。
[0038]图4是示出根据一个实施方式的温度控制器190的配置的框图。如图4所示，温度控制器190包括温度存储单元191、温度检测单元192、比较单元193和温度调节单元194。
[0039]温度存储单元191存储由例如管理者等指定为基板180的温度的指定温度。温度检测单元192包括电阻器，该电阻器的电阻值根据温度而变化，例如铂和热敏电阻。温度检测单元192监测基板180的温度并将所检测到的温度通知给比较单元193。比较单元193将温度存储单元191所存储的指定温度与温度检测单元192所通知的温度进行比较。比较单元193根据比较结果使得温度调节单元194调节基板180的温度。温度调节单元194包括能够发热或冷却的元件，例如电阻加热元件和?自耳帖(Peltier)元件。温度调节 单元194依据来自比较单元193的指示来增大或减小基板180的温度。
[0040]如此配置的温度控制器190在基板180的温度高于温度存储单元191所存储的指定温度时冷却基板180。另一方面，当基板180的温度低于指定温度时，温度控制器190加热基板180。结果，基板180的温度收敛于等于指定温度的温度并保持恒定。
[0041]接下来将参照具体示例描述根据一个实施方式的套圈120a的配置。图5至图7是各自示出根据一个实施方式的套圈120a的配置的具体示例的示图。
[0042]如上所述，套圈120a由UV透射材料形成。当套圈120a粘附到基板180时，利用UV经由套圈120a照射施加到粘附表面的UV粘合剂。结果，在套圈120a与基板180之间形成UV粘合层210，套圈120a在其高度方向上的位置根据UV粘合层210的厚度来限定。这里，存在这样的情况:根据施加到套圈120a的粘附表面的UV粘合剂的量，UV粘合剂流出粘附表面的边缘。如果流出边缘的UV粘合剂的量较大，则流出边缘的UV粘合剂可能沿着套圈120a的侧表面向上移动，从而可能导致例如覆盖光纤IlOa的端面。
[0043]鉴于此，优选的是，在本实施方式中套圈120a被设置有用于抑制流出粘附表面的边缘的UV粘合剂的影响的结构。作为一个示例，例如如图5所示，可在套圈120a中设置突出部122，以便防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂向上移动。更具体地讲，如图5的左图所示，尽管在套圈120a的前表面121处光纤IlOa的端面111暴露，但是在比端面111更靠近基板180的位置处设置突出部122。这使得在粘附套圈120a时可利用突出部122阻挡流出粘附表面的边缘并沿着前表面121向上移动的UV粘合剂。结果，防止光纤IlOa的端面111被UV粘合剂覆盖。因此，从光纤IlOa发射光束不受妨碍。
[0044]此外，如图5的右图所示，突出部122可以连续直至套圈120a的侧表面123或者可围绕套圈120a。这防止UV粘合剂向上移动超过突出部122。因此，可防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂干扰其它部件等。
[0045]作为另一示例，例如如图6所示，套圈120a可设置有沟槽部124，以便防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂向上移动。更具体地讲，如图6的左图所示，在比套圈120a的前表面121处暴露的光纤IlOa的端面111更靠近基板180的位置处设置凹陷的沟槽部124。这使得在粘附套圈120a时可利用沟槽部124阻挡流出粘附表面的边缘并沿着前表面121向上移动的UV粘合剂。结果，防止光纤IlOa的端面111被UV粘合剂覆盖。因此，从光纤IlOa发射光束不受妨碍。
[0046]此外，如图6的右图所示，沟槽部124可以连续直至套圈120a的侧表面123或者可围绕套圈120a。这防止UV粘合剂向上移动超过突出部122。因此，可防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂干扰其它部件等。
[0047]作为另一示例，例如如图7所示，套圈120a可设置在基座125上，基座125可粘附到基板180。更具体地讲，如图7的左图和右图所示，套圈120a被设置在面积大于套圈120a的底表面的基座125上，基座125粘附到基板180。这防止在基座125粘附到基板180时流出粘附表面的边缘的UV粘合剂到达套圈120a。结果，防止光纤IlOa的端面111被UV粘合剂覆盖。因此，从光纤IlOa发射光束不受妨碍。
[0048]需要注意的是，基座125显然由套圈120a中一样的UV透射材料形成。当基座125粘附到基板180时，从上方利用UV照射套圈120a和基座125。另选地，基座125可与套圈120a —体地形成。
[0049]如刚才所述，套圈120a包括用于防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂沿着侧表面向上移动并覆盖光纤IlOa的端面111的结构。此外，UV粘合剂流出粘附表面的边缘的原因在于，过量的UV粘合剂被施加到粘附表面。鉴于此，基板180可设置有用于将适当量的UV粘合剂供应给粘附表面的结构。
[0050]具体地讲，如图8所示，基板180包括粘合剂贮存器181、引导沟槽182和粘合剂供应单元183。
[0051]粘合剂贮存器181是通过使没有设置部件的基板180的一部分凹进而形成的凹部。粘合剂贮存器181中保持有UV粘合剂。UV粘合剂在通过UV固化之前的阶段是具有相对高的粘度的液态。因此，UV粘合剂可被保持在粘合剂贮存器181中。
[0052]引导沟槽182是在粘合剂贮存器181与粘合剂供应单元183之间连接的细长沟槽。引导沟槽182将保持在粘合剂贮存器181中的UV粘合剂引导至粘合剂供应单元183。
[0053]粘合剂供应单元183是通过使粘附套圈120a (图中用虚线指示)的地方凹进而形成的凹部。粘合剂供应单元183将通过引导沟槽182引导的UV粘合剂供应给套圈120a的底表面。
[0054]当套圈120a粘附到如此配置的基板180时，被引导至粘合剂供应单元183的UV粘合剂首先施加到套圈120a的底表面。然后，在调节套圈120a的位置的同时套圈120a的底表面远离基板180移动。此时，由于UV粘合剂的凝聚力和毛细管现象，从粘合剂贮存器181通过引导沟槽182传送并且从粘合剂供应单元183供应填满套圈120a的底表面与基板180之间的空间的量的UV粘合剂。因此，从粘合剂供应单元183供应根据套圈120a的底表面与基板180之间的距离的适当量的UV粘合剂。因此，可防止UV粘合剂过多从而流出粘附表面的边缘。
[0055]如上所述，根据本实施方式，容纳光纤的顶端的套圈由UV透射材料形成，并且利用通过UV照射固化的粘合剂粘附到与光调制芯片相同的基板。因此，可使得使套圈粘附时和操作光调制器时之间由于热膨胀而引起的粘合层的体积变化较小。因此，套圈的位置不改变。因此，一旦通过UV照射固定套圈，容纳在套圈中的光纤的顶端与光调制芯片之间不会发生位置偏离。因此可在抑制步骤数的增加的同时实现高精度光耦合。
[0056]尽管在如上所述的一个实施方式中套圈120a利用UV粘合剂粘附到基板180，但是透镜130、MLA 150等可利用UV粘合剂粘附到基板180。在这种情况下，透镜130和MLA150可设置有类似于图5至图7所示的突出部122、沟槽部124或基座125的结构。另选地，可针对透镜130和MLA 150设置图8所示的用于供应UV粘合剂的结构。
[0057]此外，尽管在如上所述的一个实施方式中使用通过UV照射固化的UV粘合剂，但是可使用还通过热固化的UV粘合剂。利用通过UV照射或加热固化的UV粘合剂，在首先通过UV照射固定套圈120a的位置之后，可通过加热使UV照射不足的那部分UV粘合剂固化。
[0058]另外，用于粘附套圈120a的粘合剂不限于UV粘合剂。可使用采用通过UV以外的光固化的光固化树脂的任何其它光固化固定剂。在这种情况下，套圈120a由能够透过使光固化固定剂固化的光的材料形成。
[0059]根据本申请公开的光模块和光调制装置的一方面，可在抑制步骤数的增加的同时获得实现高精度光耦合的效果。
【主权项】
1.一种连接到用于传输光的光纤的光模块，该光模块包括: 基板； 套圈，该套圈由能够使具有预定波长的光透过的材料形成，该套圈容纳光纤的端部，并且利用固定剂固定在所述基板上，所述固定剂是通过照射能够透过所述材料的光而固化的；以及 半导体芯片，该半导体芯片被设置在所述基板上，并且对从容纳在所述套圈中的所述光纤的端部发射的光进行调制。2.根据权利要求1所述的光模块，该光模块还包括: 第一透镜，该第一透镜将从所述光纤的端部发射的光会聚并且使得所述光入射在所述半导体芯片上；以及 第二透镜，该第二透镜将从所述半导体芯片发射的光转换为平行光，其中， 所述基板上安装有所述第一透镜和所述第二透镜。3.根据权利要求2所述的光模块，其中，所述第一透镜和所述第二透镜中的至少一个利用与用于将所述套圈固定在所述基板上的固定剂相同的固定剂固定在所述基板上。4.根据权利要求1所述的光模块，该光模块还包括使所述基板的温度保持恒定的温度控制器，其中， 所述温度控制器包括: 检测单元，该检测单元检测所述基板的温度； 比较单元，该比较单元将所述检测单元所检测到的温度与预定温度进行比较；以及 调节单元，该调节单元根据所述比较单元所获得的比较结果来调节所述基板的温度。5.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述套圈包括暴露所述光纤的端面的表面以及在比所述表面处暴露的所述光纤的端面更靠近所述基板的位置处从所述表面突出的突出部。6.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述套圈包括暴露所述光纤的端面的表面以及在比所述表面处暴露的所述光纤的端面更靠近所述基板的位置处从所述表面凹陷的沟槽部。7.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述套圈被设置在面积大于所述套圈的底表面的基座上，并且经由所述基座固定在所述基板上。8.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述基板包括: 第一凹部，该第一凹部是通过使没有设置部件的地方凹进而形成的； 第二凹部，该第二凹部是通过使设置有所述套圈的地方凹进而形成的；以及 细长的沟槽部，该沟槽部连接在所述第一凹部与所述第二凹部之间。9.一种连接到用于传输光的第一光纤和第二光纤的光调制装置，该光调制装置包括: 基板； 第一套圈，该第一套圈由能够使具有预定波长的光透过的材料形成，该第一套圈容纳所述第一光纤的端部，并且利用固定剂固定在所述基板上，所述固定剂是通过照射能够透过所述材料的光而固化的； 半导体芯片，该半导体芯片被设置在所述基板上，并且对从容纳在所述第一套圈中的所述第一光纤的端部发射的光进行调制； 合成单元，该合成单元将通过由所述半导体芯片进行调制而获得的多个光束合成在一起；以及 第二套圈，该第二套圈在由所述合成单元合成的光束入射的位置处容纳所述第二光纤的端部。
【专利摘要】光模块和光调制装置。一种连接到用于传输光的光纤的光模块包括：基板；套圈，其由能够使具有预定波长的光透过的材料形成，容纳光纤的端部，并且利用固定剂固定在所述基板上，所述固定剂是通过照射能够透过所述材料的光而固化的；以及半导体芯片，其被设置在所述基板上，并且对从容纳在所述套圈中的所述光纤的端部发射的光进行调制。
【IPC分类】G02B6/42
【公开号】CN104898210
【申请号】CN201510087868
【发明人】柴田康平, 佐佐木诚美, 久保辉洋, 丸山真示, 竹内信太郎, 加藤大织, 田中刚人
【申请人】富士通光器件株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月25日
【公告号】US20150253595
【技术领域】
[0001]本文讨论的实施方式涉及光模块和光调制装置。
【背景技术】
[0002]近年来，例如，在光传输系统中诸如DP-QPSK(双偏振差分正交相移键控)方法的光相位调制方法已引起注意。DP-QPSK方法是在传输期间生成较少劣化并且能够实现增大的容量的方法。其标准化已由OIF(光互联论坛)进行。
[0003]采用这种光相位调制方法的光调制器的示例是利用半导体芯片来执行调制的光调制器。例如，与采用诸如铌酸锂(LiNbO3)的铁电晶体的光调制器相比，对于采用半导体芯片的光调制器，期望在能够减小其尺寸的同时光纤与半导体芯片之间能够精确光耦合。
[0004]更具体地讲，鉴于单模光纤的束径例如为大约10 μ m，，入射在半导体芯片上的束径例如为大约I至2 μπι。因此，如果光纤与半导体芯片之间的相对位置移位，则光耦合的精度降低，从而增加其耦合损耗。具体地讲，例如，如果光纤与半导体芯片之间的位置偏离量为0，则它们之间的耦合损耗也为0(如图9中所指示)。另一方面，例如，如果位置偏离量为大约0.3 μπι，则生成-1dB的親合损耗。
[0005]由于如上所述采用半导体芯片的光调制器期望高精度光耦合，所以可取的是光纤的位置被精确地固定。具体地讲，例如，当利用焊料固定光纤时，已考虑利用激光测微仪测量光纤的位置以将光纤固定在精确的位置处。
[0006]专利文献1:日本特开2004-157208号公报
[0007]然而，由于焊料具有至少100°C或更高的熔点，在固定光纤时将熔融并凝固的焊料的温度极大地不同于例如在室温下工作的光调制器的工作环境的温度。因此，在光调制器的工作期间，利用焊料固定的光纤的位置随着由于焊料的热膨胀引起的体积变化而变化。具体地讲，焊料在其凝固之后随着冷却而收缩，可能导致在光调制器的工作环境下利用焊料固定的光纤的位置偏离。
[0008]鉴于此，当利用焊料固定光纤时，采用在固定光纤的过程中测量由于焊料的热膨胀引起的位置变化，然后再次使焊料熔融并调节光纤的位置的方法。因此，存在这样的问题:为了利用焊料固定光纤并且实现光纤与半导体芯片之间的高精度光耦合，步骤数增加。
[0009]因此，本发明的实施方式的一个方面的目的是提供一种能够在抑制步骤数增加的同时实现高精度光耦合的光模块和光调制装置。
【发明内容】
[0010]根据实施方式的一方面，一种连接到用于传输光的光纤的光模块包括:基板；套圈，其由能够使具有预定波长的光透过的材料形成，容纳光纤的端部，并且利用固定剂固定在所述基板上，所述固定剂是通过照射能够透过所述材料的光而固化的；以及半导体芯片，其被设置在所述基板上，并且对从容纳在所述套圈中的所述光纤的端部发射的光进行调制。
【附图说明】
[0011]图1是示出根据一个实施方式的光调制器的配置的示图；
[0012]图2是示出根据一个实施方式的基板上的配置的立体图；
[0013]图3是示出根据一个实施方式的基板上的配置的侧视图；
[0014]图4是示出根据一个实施方式的温度控制器的配置的框图；
[0015]图5是示出根据一个实施方式的套圈的配置的一个示例的示图；
[0016]图6是示出根据一个实施方式的套圈的配置的另一示例的示图；
[0017]图7是示出根据一个实施方式的套圈的配置的另一示例的示图；
[0018]图8是示出根据一个实施方式的基板的配置的一个示例的示图；以及
[0019]图9是表示位置偏离量与耦合损耗之间的关系的一个示例的示图。
【具体实施方式】
[0020]将参照【附图说明】本发明的优选实施方式。需要注意的是，本发明不受该实施方式限制。
[0021]图1是示出根据一个实施方式的光调制器100的配置的示图。图1所示的光调制器100连接到光纤IlOa和110b。光调制器100包括:套圈120a和120b ;透镜130 ;光调制芯片140 ;微透镜阵列(以下简写为“MLA”)150 ;偏振耦合单元160 ;透镜170 ;以及基板180。
[0022]套圈120a和120b分别容纳光纤IlOa和IlOb的顶端，并且固定光纤IlOa和IlOb的位置。在图1所示的光调制器100中，信号光从光纤IlOa和套圈120a输入，并且信号光从套圈120b和光纤IlOb输出。
[0023]此外，套圈120a利用粘合剂粘附到基板180，所述粘合剂通过利用具有预定波长的光照射来固化。套圈120a由能够使具有使得粘合剂固化的波长的光透过的材料形成。套圈120a将稍后详细描述。
[0024]透镜130会聚从容纳在套圈120a中的光纤IlOa的顶端发射的信号光，然后将所获得的光束输入到光调制芯片140中。透镜130具有例如5至10倍放大率，以便通过吸收光纤IlOa的模场直径与入射在光调制芯片140上的光束的束径之间的差异来减小连接损耗。因此，从光纤IlOa的顶端发射的束径为大约10 μ m的光束被透镜130转换成束径为大约I μ m S 2 μ m的光束。
[0025]光调制芯片140由半导体材料形成。光调制芯片140将从透镜130输入的光束分成两束，并且在各个光束上叠加电信号。然后，光调制芯片140经由MLA 150将两个光束输出给偏振耦合单元160。此外，除了叠加有电信号的两个光束以外，光调制芯片140还输出用于监测光调制芯片140的工作的监测光束。
[0026]MLA 150将由光调制芯片140叠加了电信号的光束转换为平行光，并且将该平行光朝着偏振耦合单元160输出。换言之，MLA 150将两个平行地行进的光束输出给偏振耦合单元160。由MLA 150输出的两个光束具有相同的偏振方向。
[0027]偏振耦合单元160将从MLA 150输出的两个光束合成在一起，并且输出包含偏振方向彼此垂直的两个偏振的光束。更具体地讲，偏振耦合单元160首先使从MLA150输出的多个光束中的一个光束的偏振方向旋转，将该光束与该多个光束中的另一个光束合成，并输出所获得的单个光束。
[0028]透镜170使得从偏振耦合单元160输出的光束照射在容纳在套圈120b中的光纤IlOb的顶端上。
[0029]基板180上安装有套圈120a、透镜130、光调制芯片140和MLA 150。如稍后将描述的，通过温度控制器使基板180的温度保持恒定。由此防止安装的部件的位置由于温度变化而变化。
[0030]图2是示出根据一个实施方式的基板180上的配置的立体图。如图2所示，基板180被设置在温度控制器190上。套圈120a、透镜130、光调制芯片140和MLA 150安装在基板180上。
[0031]光调制芯片140被设置在基板180的成板形状凸起的一部分上，用于光调制的光束穿过其在光纤IlOa—侧的表面进入。此光束的束径例如为大约I μπι至2 μπι。因此，与诸如铌酸锂(LiNbO3)的铁电晶体相比，光调制芯片140的尺寸较小。因此，光调制器100的尺寸可减小。
[0032]另一方面，期望光纤IlOa与光调制芯片140之间的高精度光耦合。根据本实施方式，在光调制芯片140被设置在基板180上之后，套圈120a和透镜130粘附到基板180上。这使得能够根据光调制芯片140的位置最佳地调节光纤IlOa的位置，从而实现光纤IlOa与光调制芯片140之间的高精度光耦合。
[0033]下面将具体描述套圈120a的结构和粘附方法。
[0034]套圈120a由能够使例如大约360nm波长的紫外光(UV)透过的材料(例如，硼硅酸盐玻璃)形成。套圈120a中容纳光纤IlOa的顶端。套圈120a在透镜130 —侧的表面(以下称作“前表面”)与光纤IlOa的端面一起被抛光，以形成齐平表面。这里，为了防止从光纤IlOa发射的光被反射并返回到光纤IlOa中，套圈120a的前表面和光纤IlOa的端面可被成角度抛光，以使得光束的发射方向不同于光纤IlOa的延伸方向。在这种情况下，透镜130被设置为使得其光轴大致平行于光束的发射方向。具体地讲，透镜130的光轴和光束的发射方向所形成的角度优选地落在±3度内。
[0035]套圈120a利用通过UV照射而固化的UV粘合剂粘附到基板180。换言之，套圈120a被固定在由UV粘合层210限定的位置处，因此实现光纤IlOa与光调制芯片140之间的高精度光耦合。如上所述，由于套圈120a由UV透射材料形成，所以在套圈120a粘附到基板180时，可通过利用UV从与粘附表面相对的表面照射套圈120a来使UV粘合剂固化。更具体地讲，其粘附表面施加有UV粘合剂的套圈120a根据光调制芯片140的位置设置。当UV从上方照射在套圈120a上时，UV透过套圈120a并且使粘附表面上的UV粘合剂固化。结果，套圈120a被固定在UV粘合层210上。
[0036]此时，通过调节施加到粘附表面的UV粘合剂的量，可调节UV粘合层210的高度，因此可按照高度精确的方式控制套圈120a的高度。此外，由于通过UV照射使UV粘合剂固化，所以在粘附套圈120a时无需对其施加热，因此无需考虑由于热膨胀引起的体积变化的影响。换言之，由于UV粘合层210的温度在使套圈120a粘附时和在操作光调制器100时之间没有很大变化，所以一旦通过UV照射固定套圈120a，就可实现高精度光耦合。
[0037]另外，根据本实施方式，如图3所示，温度控制器190被设置在基板180下面以与基板180接触。更具体地讲，温度控制器190与基板180的后表面接触，该后表面与安装有诸如套圈120a的部件的表面相对。通过温度控制器190使基板180的温度保持恒定。因此，UV粘合层210的温度也保持恒定，因此在UV粘合层210中没有发生膨胀或收缩。因此，可使套圈120a的位置偏离最小化。
[0038]图4是示出根据一个实施方式的温度控制器190的配置的框图。如图4所示，温度控制器190包括温度存储单元191、温度检测单元192、比较单元193和温度调节单元194。
[0039]温度存储单元191存储由例如管理者等指定为基板180的温度的指定温度。温度检测单元192包括电阻器，该电阻器的电阻值根据温度而变化，例如铂和热敏电阻。温度检测单元192监测基板180的温度并将所检测到的温度通知给比较单元193。比较单元193将温度存储单元191所存储的指定温度与温度检测单元192所通知的温度进行比较。比较单元193根据比较结果使得温度调节单元194调节基板180的温度。温度调节单元194包括能够发热或冷却的元件，例如电阻加热元件和?自耳帖(Peltier)元件。温度调节 单元194依据来自比较单元193的指示来增大或减小基板180的温度。
[0040]如此配置的温度控制器190在基板180的温度高于温度存储单元191所存储的指定温度时冷却基板180。另一方面，当基板180的温度低于指定温度时，温度控制器190加热基板180。结果，基板180的温度收敛于等于指定温度的温度并保持恒定。
[0041]接下来将参照具体示例描述根据一个实施方式的套圈120a的配置。图5至图7是各自示出根据一个实施方式的套圈120a的配置的具体示例的示图。
[0042]如上所述，套圈120a由UV透射材料形成。当套圈120a粘附到基板180时，利用UV经由套圈120a照射施加到粘附表面的UV粘合剂。结果，在套圈120a与基板180之间形成UV粘合层210，套圈120a在其高度方向上的位置根据UV粘合层210的厚度来限定。这里，存在这样的情况:根据施加到套圈120a的粘附表面的UV粘合剂的量，UV粘合剂流出粘附表面的边缘。如果流出边缘的UV粘合剂的量较大，则流出边缘的UV粘合剂可能沿着套圈120a的侧表面向上移动，从而可能导致例如覆盖光纤IlOa的端面。
[0043]鉴于此，优选的是，在本实施方式中套圈120a被设置有用于抑制流出粘附表面的边缘的UV粘合剂的影响的结构。作为一个示例，例如如图5所示，可在套圈120a中设置突出部122，以便防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂向上移动。更具体地讲，如图5的左图所示，尽管在套圈120a的前表面121处光纤IlOa的端面111暴露，但是在比端面111更靠近基板180的位置处设置突出部122。这使得在粘附套圈120a时可利用突出部122阻挡流出粘附表面的边缘并沿着前表面121向上移动的UV粘合剂。结果，防止光纤IlOa的端面111被UV粘合剂覆盖。因此，从光纤IlOa发射光束不受妨碍。
[0044]此外，如图5的右图所示，突出部122可以连续直至套圈120a的侧表面123或者可围绕套圈120a。这防止UV粘合剂向上移动超过突出部122。因此，可防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂干扰其它部件等。
[0045]作为另一示例，例如如图6所示，套圈120a可设置有沟槽部124，以便防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂向上移动。更具体地讲，如图6的左图所示，在比套圈120a的前表面121处暴露的光纤IlOa的端面111更靠近基板180的位置处设置凹陷的沟槽部124。这使得在粘附套圈120a时可利用沟槽部124阻挡流出粘附表面的边缘并沿着前表面121向上移动的UV粘合剂。结果，防止光纤IlOa的端面111被UV粘合剂覆盖。因此，从光纤IlOa发射光束不受妨碍。
[0046]此外，如图6的右图所示，沟槽部124可以连续直至套圈120a的侧表面123或者可围绕套圈120a。这防止UV粘合剂向上移动超过突出部122。因此，可防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂干扰其它部件等。
[0047]作为另一示例，例如如图7所示，套圈120a可设置在基座125上，基座125可粘附到基板180。更具体地讲，如图7的左图和右图所示，套圈120a被设置在面积大于套圈120a的底表面的基座125上，基座125粘附到基板180。这防止在基座125粘附到基板180时流出粘附表面的边缘的UV粘合剂到达套圈120a。结果，防止光纤IlOa的端面111被UV粘合剂覆盖。因此，从光纤IlOa发射光束不受妨碍。
[0048]需要注意的是，基座125显然由套圈120a中一样的UV透射材料形成。当基座125粘附到基板180时，从上方利用UV照射套圈120a和基座125。另选地，基座125可与套圈120a —体地形成。
[0049]如刚才所述，套圈120a包括用于防止流出粘附表面的边缘的UV粘合剂沿着侧表面向上移动并覆盖光纤IlOa的端面111的结构。此外，UV粘合剂流出粘附表面的边缘的原因在于，过量的UV粘合剂被施加到粘附表面。鉴于此，基板180可设置有用于将适当量的UV粘合剂供应给粘附表面的结构。
[0050]具体地讲，如图8所示，基板180包括粘合剂贮存器181、引导沟槽182和粘合剂供应单元183。
[0051]粘合剂贮存器181是通过使没有设置部件的基板180的一部分凹进而形成的凹部。粘合剂贮存器181中保持有UV粘合剂。UV粘合剂在通过UV固化之前的阶段是具有相对高的粘度的液态。因此，UV粘合剂可被保持在粘合剂贮存器181中。
[0052]引导沟槽182是在粘合剂贮存器181与粘合剂供应单元183之间连接的细长沟槽。引导沟槽182将保持在粘合剂贮存器181中的UV粘合剂引导至粘合剂供应单元183。
[0053]粘合剂供应单元183是通过使粘附套圈120a (图中用虚线指示)的地方凹进而形成的凹部。粘合剂供应单元183将通过引导沟槽182引导的UV粘合剂供应给套圈120a的底表面。
[0054]当套圈120a粘附到如此配置的基板180时，被引导至粘合剂供应单元183的UV粘合剂首先施加到套圈120a的底表面。然后，在调节套圈120a的位置的同时套圈120a的底表面远离基板180移动。此时，由于UV粘合剂的凝聚力和毛细管现象，从粘合剂贮存器181通过引导沟槽182传送并且从粘合剂供应单元183供应填满套圈120a的底表面与基板180之间的空间的量的UV粘合剂。因此，从粘合剂供应单元183供应根据套圈120a的底表面与基板180之间的距离的适当量的UV粘合剂。因此，可防止UV粘合剂过多从而流出粘附表面的边缘。
[0055]如上所述，根据本实施方式，容纳光纤的顶端的套圈由UV透射材料形成，并且利用通过UV照射固化的粘合剂粘附到与光调制芯片相同的基板。因此，可使得使套圈粘附时和操作光调制器时之间由于热膨胀而引起的粘合层的体积变化较小。因此，套圈的位置不改变。因此，一旦通过UV照射固定套圈，容纳在套圈中的光纤的顶端与光调制芯片之间不会发生位置偏离。因此可在抑制步骤数的增加的同时实现高精度光耦合。
[0056]尽管在如上所述的一个实施方式中套圈120a利用UV粘合剂粘附到基板180，但是透镜130、MLA 150等可利用UV粘合剂粘附到基板180。在这种情况下，透镜130和MLA150可设置有类似于图5至图7所示的突出部122、沟槽部124或基座125的结构。另选地，可针对透镜130和MLA 150设置图8所示的用于供应UV粘合剂的结构。
[0057]此外，尽管在如上所述的一个实施方式中使用通过UV照射固化的UV粘合剂，但是可使用还通过热固化的UV粘合剂。利用通过UV照射或加热固化的UV粘合剂，在首先通过UV照射固定套圈120a的位置之后，可通过加热使UV照射不足的那部分UV粘合剂固化。
[0058]另外，用于粘附套圈120a的粘合剂不限于UV粘合剂。可使用采用通过UV以外的光固化的光固化树脂的任何其它光固化固定剂。在这种情况下，套圈120a由能够透过使光固化固定剂固化的光的材料形成。
[0059]根据本申请公开的光模块和光调制装置的一方面，可在抑制步骤数的增加的同时获得实现高精度光耦合的效果。
【主权项】
1.一种连接到用于传输光的光纤的光模块，该光模块包括: 基板； 套圈，该套圈由能够使具有预定波长的光透过的材料形成，该套圈容纳光纤的端部，并且利用固定剂固定在所述基板上，所述固定剂是通过照射能够透过所述材料的光而固化的；以及 半导体芯片，该半导体芯片被设置在所述基板上，并且对从容纳在所述套圈中的所述光纤的端部发射的光进行调制。2.根据权利要求1所述的光模块，该光模块还包括: 第一透镜，该第一透镜将从所述光纤的端部发射的光会聚并且使得所述光入射在所述半导体芯片上；以及 第二透镜，该第二透镜将从所述半导体芯片发射的光转换为平行光，其中， 所述基板上安装有所述第一透镜和所述第二透镜。3.根据权利要求2所述的光模块，其中，所述第一透镜和所述第二透镜中的至少一个利用与用于将所述套圈固定在所述基板上的固定剂相同的固定剂固定在所述基板上。4.根据权利要求1所述的光模块，该光模块还包括使所述基板的温度保持恒定的温度控制器，其中， 所述温度控制器包括: 检测单元，该检测单元检测所述基板的温度； 比较单元，该比较单元将所述检测单元所检测到的温度与预定温度进行比较；以及 调节单元，该调节单元根据所述比较单元所获得的比较结果来调节所述基板的温度。5.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述套圈包括暴露所述光纤的端面的表面以及在比所述表面处暴露的所述光纤的端面更靠近所述基板的位置处从所述表面突出的突出部。6.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述套圈包括暴露所述光纤的端面的表面以及在比所述表面处暴露的所述光纤的端面更靠近所述基板的位置处从所述表面凹陷的沟槽部。7.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述套圈被设置在面积大于所述套圈的底表面的基座上，并且经由所述基座固定在所述基板上。8.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述基板包括: 第一凹部，该第一凹部是通过使没有设置部件的地方凹进而形成的； 第二凹部，该第二凹部是通过使设置有所述套圈的地方凹进而形成的；以及 细长的沟槽部，该沟槽部连接在所述第一凹部与所述第二凹部之间。9.一种连接到用于传输光的第一光纤和第二光纤的光调制装置，该光调制装置包括: 基板； 第一套圈，该第一套圈由能够使具有预定波长的光透过的材料形成，该第一套圈容纳所述第一光纤的端部，并且利用固定剂固定在所述基板上，所述固定剂是通过照射能够透过所述材料的光而固化的； 半导体芯片，该半导体芯片被设置在所述基板上，并且对从容纳在所述第一套圈中的所述第一光纤的端部发射的光进行调制； 合成单元，该合成单元将通过由所述半导体芯片进行调制而获得的多个光束合成在一起；以及 第二套圈，该第二套圈在由所述合成单元合成的光束入射的位置处容纳所述第二光纤的端部。
【专利摘要】光模块和光调制装置。一种连接到用于传输光的光纤的光模块包括：基板；套圈，其由能够使具有预定波长的光透过的材料形成，容纳光纤的端部，并且利用固定剂固定在所述基板上，所述固定剂是通过照射能够透过所述材料的光而固化的；以及半导体芯片，其被设置在所述基板上，并且对从容纳在所述套圈中的所述光纤的端部发射的光进行调制。
【IPC分类】G02B6/42
【公开号】CN104898210
【申请号】CN201510087868
【发明人】柴田康平, 佐佐木诚美, 久保辉洋, 丸山真示, 竹内信太郎, 加藤大织, 田中刚人
【申请人】富士通光器件株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月25日
【公告号】US20150253595
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