專利名稱：發(fā)光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備有光纖的發(fā)光模塊。
背景技術(shù)：
在一般的發(fā)光模塊中，其框體內(nèi)容納的發(fā)光元件(LD 激光二極管；或LED 發(fā)光二極管)的發(fā)射端面與光纖的一端(以下稱“入射端”)在該框體內(nèi)以相互對置的方式配置， 且該光纖的另一端(以下稱“發(fā)射端”)從框體的頸部引出至該框體外。具有作為發(fā)光元件的LD的發(fā)光模塊被稱為LD模塊等。具有作為發(fā)光元件的LED的發(fā)光模塊被稱為LED模塊寸。以往的LD模塊或LED模塊中一般存在光纖裸露部，該光纖裸露部是從光纖入射端起至框體頸部為止的被除去了涂敷層的部分。因此會從該光纖裸露部產(chǎn)生漏光，從而導(dǎo)致在框體內(nèi)部或頸部附近發(fā)生局部性溫度上升，這樣便會使LD或LED難以在規(guī)定溫度下工作。關(guān)于與該些問題相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，例如有專利文獻(xiàn)1中揭示的半導(dǎo)體激光模塊。在該半導(dǎo)體激光模塊中，關(guān)于對單模光纖的包層的周圍進(jìn)行包覆的涂敷層以及對內(nèi)側(cè)包層的周圍進(jìn)行包圍的外側(cè)包層，使該涂敷層和外側(cè)包層的折射率小于內(nèi)側(cè)包層的折射率。由此，能夠?qū)⒃趩文９饫w的包層中進(jìn)行波導(dǎo)的包層模式光閉入到該包層中，而不會漏向框體，于是防止了框體內(nèi)部或頸部附近的局部性溫度上升。(現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))專利文獻(xiàn)1 日本國專利申請公開公報(bào)，“特開2001-51166號公報(bào)” ；2001年2月
23日公開。

發(fā)明內(nèi)容
針對專利文獻(xiàn)1中揭示的半導(dǎo)體激光模塊，本發(fā)明的發(fā)明人探討了其結(jié)構(gòu)是否足以防止框體內(nèi)部或頸部附近的溫度上升，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其存在以下的問題點(diǎn)。S卩，在專利文獻(xiàn)1所揭示的半導(dǎo)體激光模塊中，在頸部附近，光纖裸露部的周圍由折射率高于光纖包層的粘接劑所固定，因此導(dǎo)致容易從光纖裸露部產(chǎn)生漏光，其結(jié)果是導(dǎo)致框體內(nèi)部或頸部附近的溫度容易上升。在此，由于專利文獻(xiàn)1中記載了射出至包層外部的光被粘接劑所吸收，因此可明確得知粘接劑的折射率高于光纖裸露部中的包層的折射率。另外，本發(fā)明的發(fā)明人繼續(xù)作了以下探討。即，在專利文獻(xiàn)1中，雖然認(rèn)識到了射出到光纖外部的幾乎所有的光都是在光纖的自激光入射端面起5cm的這一區(qū)間中漏出的， 卻為何沒有考慮上述的光纖裸露部的漏光。首先，專利文獻(xiàn)1的光纖是以單模光纖為前題的，而單模光纖與LD間的耦合效率最多也只有70%左右，這與耦合效率為90% 95%左右的多模光纖與LD間的耦合相比，是相當(dāng)?shù)偷摹?br> 另外，與單模光纖相比，在多模光纖中未能與纖芯耦合的光與包層相耦合的可能性較大，因此，例如當(dāng)使用了輸出功率為IOW左右的高功率LD時(shí)，會有約0. 5W IW的激光與包層耦合的情況。由此，與單模光纖相比，使用多模光纖時(shí)，光纖裸露部的漏光可以說是相當(dāng)大的。但專利文獻(xiàn)1中設(shè)想的LD輸出功率是300mW左右，且是以單模光纖為前題的， 因此相對而言，光纖裸露部的漏光是比較小的。由于專利文獻(xiàn)1的前題是單模光纖，且設(shè)想的輸出功率約為300mW的LD，所以光纖裸露部的漏光不成問題。因而專利文獻(xiàn)1中未考慮到光纖裸露部漏光的這一問題。然而在將來，若LD或LED的輸出功率逐漸增大，且因某些差錯而導(dǎo)致了 LD或LED 與光纖間的耦合效率發(fā)生急劇變化，則一旦從光纖裸露部產(chǎn)生較大的漏光，便有可能燒壞框體或頸部附近的部分，或有可能因漏至外部的光而給周圍造成壞影響。因此從確保安全的觀點(diǎn)來看，很有必要處理從光纖裸露部產(chǎn)生的較大的漏光。另外，與LD相比，雖然LED的輸出功率在將來不大可能會增大很多，但從LED發(fā)射端面射出的光的發(fā)散角有增大的傾向。因此，當(dāng)LED與光纖進(jìn)行光學(xué)耦合時(shí)，未能與纖芯相耦合的光與包層進(jìn)行耦合的可能性也有增大的傾向。因此很有必要考慮來自光纖裸露部的漏光。本發(fā)明是鑒于上述的問題而研發(fā)的，目的在于提供一種能夠減少光纖裸露部附近的漏光的發(fā)光模塊。為解決上述的問題，本發(fā)明的發(fā)光模塊具備了光纖、發(fā)光元件、框體，其中上述發(fā)光元件具有射出光的發(fā)射端面、上述框體中容納有上述發(fā)光元件，上述光纖包含纖芯部， 在光的波導(dǎo)方向上延伸；包層部，折射率低于上述纖芯部，該包層部在上述波導(dǎo)方向上延伸，且包圍上述纖芯部的周圍；光纖涂敷部，在上述波導(dǎo)方向上延伸且含有涂敷層，該涂敷層包覆上述包層部的周圍；光纖裸露部，被除去了上述涂敷層，且具有上述光所入射的入射端部，本發(fā)明的發(fā)光模塊的特征在于上述光纖是多模光纖；上述框體中具有固定部，該固定部對上述光纖裸露部的一部分進(jìn)行固定，使得上述發(fā)光元件的上述發(fā)射端面與上述光纖裸露部的上述入射端部對置；在上述固定部，上述光纖裸露部的一部分由折射率低于上述光纖裸露部中的上述包層部的樹脂材料所固定。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在固定部中，光纖裸露部的一部分由折射率低于光纖裸露部中包層部的樹脂材料所固定。因此，在固定部的附近，未能與光纖的纖芯部以波導(dǎo)模式實(shí)現(xiàn)耦合的包層模式光便不會逃逸至光纖裸露部的包層部的外部，而是閉入在包層部中來進(jìn)行波導(dǎo)，所以能夠在固定部的附近降低光纖裸露部的漏光。從而能夠降低光纖裸露部附近的漏光。(發(fā)明效果)如上所述，在本發(fā)明的發(fā)光模塊中，上述光纖是多模光纖；上述框體中具有固定部，該固定部對上述光纖裸露部的一部分進(jìn)行固定，使得上述發(fā)光元件的上述發(fā)射端面與上述光纖裸露部的上述入射端部對置；在上述固定部，上述光纖裸露部的一部分由折射率低于上述光纖裸露部中的上述包層部的樹脂材料所固定。因此本發(fā)明具有能夠降低光纖裸露部附近的漏光的效果。本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)越點(diǎn)在以下的記述中將會十分明了。另外，本發(fā)明的益處將通過以下的說明和附圖而變得明確。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的發(fā)光模塊的構(gòu)造的截面圖。圖2是關(guān)于上述發(fā)光模塊的、將固定部中的折射率分布與光纖涂敷部中的折射率分布進(jìn)行對比的說明圖；(a)表示了圖1或圖3所示的A-A’截面(或C-C’截面)的截面構(gòu)造(圖中上部)以及該截面中的折射率分布(圖中下部)；(b)表示了圖1或圖3所示的 B-B'截面的截面構(gòu)造(圖中上部)以及該截面中的折射率分布(圖中下部)。圖3是表示本發(fā)明另一實(shí)施方式的發(fā)光模塊的構(gòu)造的截面圖。圖4是關(guān)于上述發(fā)光模塊的、表示以下三者間的關(guān)系的說明圖，該三者為激光 (光線)所入射的光纖入射端面上的光線入射位置與纖芯中心之間的距離、纖芯中心軸與光線的夾角、該激光入射后的光功率分布。圖5的(a)是關(guān)于上述發(fā)光模塊的、表示光纖光學(xué)特性的相關(guān)計(jì)算值的數(shù)據(jù)表。圖5的(b)是關(guān)于上述發(fā)光模塊的、表示4種樹脂材料的機(jī)械特性對比結(jié)果的]
據(jù)表?！哺綀D標(biāo)記說明〕IOaUObLD模塊(發(fā)光模塊)11框體Ila光纖插通管(固定部)lib插通口lie供給孔lid基板lie立板12固定基板13LD (發(fā)光元件)13a發(fā)射端面14裝配座(裝配部、固定部)15光學(xué)耦合系統(tǒng)16a樹脂(樹脂材料、樹脂封裝部、固定部)16b樹脂(樹脂材料、固定部)16c樹脂(樹脂材料、樹脂封裝部、固定部)17光纖(多模光纖)17a纖芯部17b第1包層部(包層部)17c第2包層部(涂敷部、基礎(chǔ)涂敷層)17d涂敷部(輔助涂敷層)17e透鏡部(入射端部)17f入射端面(入射端部)18焊錫(焊錫封裝部)CA光纖涂敷部
CRA光纖裸露部
θ角度
d距離
dl纖芯徑
d2第1包層徑
d3第2包層徑
d4涂敷部外徑
11、12光功率分布曲線
L激光(光)
η、nl n5折射率
0中心軸
RA、RB、RC、RD光功率存在區(qū)域
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)圖1 圖5對本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。(1.關(guān)于 LD 模塊 IOa)首先，根據(jù)圖1來說明本發(fā)明的發(fā)光模塊的一個實(shí)施方式即、LD模塊(發(fā)光模塊)IOa的構(gòu)造。圖1是表示LD模塊IOa的構(gòu)造的截面圖。在本實(shí)施方式中，作為發(fā)光模塊的一實(shí)施方式，雖然對具備有LD (發(fā)光元件)13的激光二極管模塊進(jìn)行說明，但并不限定于此。本發(fā)明也適用于具備有LED的LED模塊。如圖1所示，LD模塊IOa具備框體11、固定基板12、LD13、裝配座(裝配部、固定部)14、樹脂(樹脂材料、樹脂封裝部、固定部)16a、樹脂(樹脂材料、固定部)16b、光纖(多模光纖)17?？蝮w11是具有容納及固定LD13的功能的光學(xué)元件外殼，其由作為框體11頸部的光纖插通管(固定部)11a、基板lid、立板lie等構(gòu)成?？蝮w11的基板Ild上設(shè)置有固定基板12，固定基板12上固定有LD13。優(yōu)選基板Ild的材料是高熱傳導(dǎo)率的材料，例如是銅等。立板lie的材料可以是例如鐵或鐵鎳鈷合金、不銹鋼等含有鐵的合金?？蝮w11的立板lie上設(shè)有光纖插通管11a，光纖插通管Ila是具有筒狀的插通口 lib的導(dǎo)管，該插通口 lib從立板lie起，沿平行于基板Ild的方向延伸，該光纖插通管Ila 朝框體11的內(nèi)部及外部開口。另外，在光纖插通管Ila的側(cè)壁頂部設(shè)有用以充填樹脂16a 的供給孔He。雖然在本實(shí)施方式中，光纖插通管Ila上設(shè)有供給孔11c，但并不限于此類光纖插通管11a，也可以使用未設(shè)有供給孔Ilc的光纖插通管11a。另外，雖然在本實(shí)施方式中，光纖插通管Ila的側(cè)壁頂部設(shè)有供給孔11c，但并不限定于此，例如也可以在光纖插通管Ila的側(cè)壁底部設(shè)置供給孔11c。關(guān)于光纖插通管Ila的材料，優(yōu)選例如鐵鎳鈷合金、鐵鎳合金、鐵、不銹鋼等金屬或合金。本實(shí)施方式中的光纖17是多模光纖，對應(yīng)LD13的使用波長，其在纖芯部17a中進(jìn)行多個波導(dǎo)模式的波導(dǎo)，且光纖17具備有入射端部呈透鏡狀的透鏡部17e (入射端部)，透鏡部17e的入射端部入射從LD13射出的激光(光)L。因而光纖17是所謂的微透鏡光纖。
7透鏡部17e具有將入射的激光L聚光至纖芯部17a的功能，LD13與光纖17介由透鏡部17e 實(shí)現(xiàn)光學(xué)連接。介由光纖插通管Ila使光纖17插通至框體11中后，使射出LD13的激光L的發(fā)射端面13a與光纖17的透鏡部17e以相互對置的方式配置，且對光纖17與LD13進(jìn)行光軸調(diào)芯，從而完成光學(xué)連接。另外，光纖17由兩大部分構(gòu)成，該兩大部分中的一者是光纖涂敷部CA，該光纖涂敷部CA在框體11的外部沿著入射至透鏡部17e的激光L的波導(dǎo)方向延伸，其包括了 在上述波導(dǎo)方向上延伸的纖芯部17a ；包圍著纖芯部17a的周圍，且在上述波導(dǎo)方向上延伸的第1包層部17b ；包圍著第1包層部17b，且在上述波導(dǎo)方向上延伸的第2包層部(涂敷部、 基礎(chǔ)涂敷層)17c ；包覆著第2包層部17c，且在上述波導(dǎo)方向上延伸的涂敷部(輔助涂敷層)17d。構(gòu)成光纖17的兩大部分中的另一者是光纖裸露部CRA，該光纖裸露部CRA沿上述波導(dǎo)方向，從框體11內(nèi)部的透鏡部17e的右端起延伸至光纖插通管Ila的右端開口部。光纖裸露部CRA僅由纖芯部17a及第1包層部17b組成，其是除去了涂敷層(涂敷部)后而得的涂敷除去部。在光纖插通管Ila的插通口 lib的內(nèi)部，光纖17的光纖裸露部CRA呈插通狀態(tài)， 且光纖裸露部CRA的周圍被樹脂16a封裝固定。如此，與專利文獻(xiàn)1中使用箍圈進(jìn)行固定的半導(dǎo)體激光模塊相比，能夠縮小框體 11的頸部大小。另外，在框體11中，在插通至光纖插通管Ila之插通口 lib的光纖裸露部CRA的下部，具備有形成在基板Ild上的裝配座14。此外，光纖17的一部分光纖裸露部CRA通過包覆著光纖裸露部CRA周圍的樹脂 16b而固定在裝配座14的頂部。以下，根據(jù)圖2的(a)及(b)，對光纖17、樹脂16a、樹脂16b的截面構(gòu)造以及它們的折射率分布進(jìn)行說明。圖2的(a)表示了圖1所示的A-A’截面(或C_C’截面)的截面構(gòu)造(圖中上部)以及該截面中的折射率分布(圖中下部)。圖2的(b)表示了圖1所示的B-B’截面的截面構(gòu)造(圖中上部)以及該截面中的折射率分布(圖中下部)。圖2的(a)及(b)中所示的折射率分布的縱軸為折射率η的大小。折射率nl n5分別模式性地表示光纖17的纖芯部17a、第1包層部17b、樹脂16a(或樹脂16b)、第2 包層部17c、涂敷部17d的折射率大小關(guān)系。圖2的(a)及(b)所示的纖芯部17a的纖芯徑dl為105 μ m，第1包層部17b的第 1包層徑d2為125 μ m,涂敷部17d的涂敷部外徑d4為250 μ m。第2包層部17c的第2包層徑d3可以為任意。在本實(shí)施方式中，纖芯部17a的折射率nl為1. 465，第1包層部17b的折射率n2為 1. 450，樹脂16a及樹脂16b的折射率n3為1. 40，第2包層部17c的折射率n4為1. 38。另外，涂敷部17d由UV (Ultra Violet)硬化樹脂構(gòu)成，其折射率n5在本實(shí)施方式中為1. 5 1. 6，但該值可以是任意的(即，即使折射率π5 >折射率η4，也不會影響將光閉入第1包層部17b中。)。另外，若以石英(二氧化硅；SiO2)為主材料，折射率nl、n2(依情況也會涉及n4)便隨相對于石英的摻雜物種類及其添加量而定。折射率nl n5并不限于上述的數(shù)值，其只要滿足下述的條件便可。如圖2的(a)所示，在光纖插通管Ila附近的光纖17的光纖裸露部CRA的A_A， 截面的折射率分布中，折射率nl >折射率n2 >折射率η3的這一關(guān)系得以成立。即，樹脂 16a的折射率π3小于第1包層部17b的折射率n2。由此，能夠在光纖插通管Ila的附近降低光纖裸露部CRA的漏光，同時(shí)能夠在光纖插通管Ila的插通口 lib的內(nèi)部，用樹脂16b來對光纖裸露部CRA的一部分的周圍進(jìn)行封裝固定。同樣地，在裝配座14頂部附近的光纖17的光纖裸露部CRA的C_C’截面的折射率分布中，折射率nl >折射率n2 >折射率η3的這一關(guān)系得以成立。即，樹脂16b的折射率 n3小于第1包層部17b的折射率n2。在本實(shí)施方式中，樹脂16a與樹脂16b的樹脂材料相同，因此它們的折射率也相同。但樹脂16a與樹脂16b也可以由不同樹脂材料構(gòu)成，折射率也可以不同。由此，通過在裝配座14的頂部，用樹脂材料來固定光纖裸露部CRA的一部分，而能夠在裝配座14的頂部附近降低光纖裸露部CRA的漏光，其中裝配座14形成在框體11的基板Ild上。由此能夠緩解框體11內(nèi)部的溫度上升，從而能夠延長LD13的壽命。另外，如圖2的(b)所示，在光纖17的光纖涂敷部CA的B_B’截面的折射率分布中，折射率n5 >折射率nl >折射率π2 >折射率η4的這一關(guān)系得以成立。即，第2包層部 17c的折射率n4小于第1包層部17b的折射率n2。由于位于第1包層部17b周圍的第2包層部17c的折射率n4小于第1包層部17b 的折射率n2，因此，未能與光纖17的纖芯部17a以波導(dǎo)模式實(shí)現(xiàn)耦合的包層模式光便不會逃逸至第1包層部17b的外部，而是閉入在第1包層部17b中來進(jìn)行波導(dǎo)，從而能夠使包層模式光遠(yuǎn)離框體11，而被引至光纖17的另一端(例如熔接點(diǎn))。由此能夠緩解框體11內(nèi)部的溫度上升，從而能夠延長LD13的壽命。另外，在本實(shí)施方式中，折射率n3 >折射率η4。一般而言，樹脂材料具有折射率越高硬度越大的傾向。因此，若折射率η3 >折射率η4，則樹脂16a便比第2包層部17c硬，從而能夠提高光纖插通管Ila的插通口 lib的強(qiáng)度。另外，若折射率π3 >折射率η4，通過將折射率比光纖17的光纖涂敷部CA中第2包層部17c高的樹脂材料作為樹脂16a (16b)的樹脂材料，便能夠使從豚尾型(Pig-tail)光纖接頭部分上漏出的光成分先在光纖插通管Ila 的附近漏出。但樹脂16a的折射率π3與第2包層部17c的折射率n4之間的大小關(guān)系可以是任意的，也可以是折射率n3 <折射率η4。另外，雖然在本實(shí)施方式中，折射率π4 <折射率η5，但涂敷部17d的折射率π5的大小可以是任意的，也可以是折射率η4 >折射率η5。LD13是LD芯片，其介助引線與自外部插入框體11內(nèi)的引腳(無圖示)相連接。如以上所述，在本實(shí)施方式的LD模塊IOa中，光纖裸露部CRA的一部分通過折射率低于第1包層部17b的樹脂16a及/或樹脂16b，被固定在光纖插通管Ila的插通口 lib 的內(nèi)部及/或裝配座14的頂部。因此，在光纖插通管Ila的附近及/或裝配座14的頂部附近，未能與光纖17的纖芯部17a實(shí)現(xiàn)耦合波導(dǎo)模式的包層模式光便不會逃逸至光纖裸露部CRA的第1包層部17b 的外部，而是閉入第1包層部17b中來進(jìn)行波導(dǎo)，所以能夠在光纖插通管Ila的附近及/或裝配座14的頂部附近降低光纖裸露部CRA的漏光。從而能夠降低光纖裸露部CRA附近的漏光。上述的各部件的形狀、構(gòu)造、大小等并不作特別限定，也可以是其他的形狀、構(gòu)造、 大小?？梢愿鶕?jù)LD模塊IOa的用途、目的來進(jìn)行適宜選擇?！?.關(guān)于 LD 模塊 10b〕以下根據(jù)圖3來說明本發(fā)明另一實(shí)施方式的發(fā)光模塊即、LD模塊(發(fā)光模塊)IOb 的構(gòu)造。圖3是LD模塊IOb的構(gòu)造截面圖。在LD模塊IOb中，除以下說明的結(jié)構(gòu)，其他均與LD模塊IOa相同。在本實(shí)施方式的LD模塊IOb中，被射入激光L的光纖17的入射端部為通常的入射端面(入射端部)17f。與LD模塊IOa的不同點(diǎn)在于，LD13與光纖17介由光學(xué)耦合系統(tǒng) 15相耦合。光學(xué)耦合系統(tǒng)可以根據(jù)需要，由透鏡及/或反射鏡等單個或多個光學(xué)元件構(gòu)成。另外，本實(shí)施方式的LD模塊IOb與LD模塊IOa的不同點(diǎn)還在于，光纖裸露部CRA 的一部分通過樹脂(樹脂材料、樹脂封裝部、固定部)16c及焊錫(焊錫封裝部)18而被封裝固定于光纖插通管Ila的插通口 lib的內(nèi)部。樹脂16c的相關(guān)說明與樹脂16a相同，因而在此省略。一般而言，折射率低的樹脂材料比焊錫軟。而焊錫是金屬，其熱傳導(dǎo)率比樹脂材料
尚ο在LD模塊IOb中，光纖插通管Ila的插通口 lib的內(nèi)部設(shè)有樹脂16c與焊錫18。 通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定它們的尺寸，能夠提高插通口 lib內(nèi)部的封裝強(qiáng)度，并能在適當(dāng)?shù)奈恢瞄]入包層模式光，同時(shí)能夠在恰當(dāng)?shù)奈恢糜珊稿a18來吸收漏光，以實(shí)現(xiàn)散熱。如以上所述，在本實(shí)施方式的LD模塊IOb中，光纖裸露部CRA的一部分通過折射率低于第1包層部17b的樹脂16c及/或樹脂16b，被固定在光纖插通管Ila的插通口 lib 的內(nèi)部及/或裝配座14的頂部。因此，在光纖插通管Ila的附近及/或裝配座14的頂部附近，未能與光纖17的纖芯部17a以波導(dǎo)模式實(shí)現(xiàn)耦合的包層模式光便不會逃逸至光纖裸露部CRA的第1包層部 17b的外部，而是閉入到第1包層部17b中來進(jìn)行波導(dǎo)，所以能夠在光纖插通管Ila的附近及/或裝配座14的頂部附近降低光纖裸露部CRA的漏光。從而能夠降低光纖裸露部CRA 附近的漏光。上述的各部件的形狀、構(gòu)造、大小等并不作限定，也可以是其他的形狀、構(gòu)造、大小?？梢愿鶕?jù)LD模塊IOb的用途、目的來進(jìn)行適宜選擇。〔3.入射至光纖17的激光L的光功率分布〕以下，根據(jù)圖4來說明激光L入射至光纖17時(shí)的光功率分布。在圖3所示的LD模塊IOb中，當(dāng)激光L(光)入射至光纖17的入射端面17f時(shí)， 設(shè)該入射端面17f上的光線入射位置與纖芯部17a的纖芯中心(中心軸0)之間的距離為 d，設(shè)中心軸0與光線的夾角為Θ。該距離d由圖4中的橫軸來表示，該夾角θ由圖4中的縱軸來表示。另外，光功率分布曲線Il及光功率分布曲線12分別概念性地表示了 將從紙面背面指向紙面正面的方向設(shè)為光功率的正值方向時(shí)的激光L之光功率分布。根據(jù)由纖芯部17a與第1包層部17b間的折射率差而定的全反射條件，與纖芯部17a中傳播光線的光軸之間的夾角也定有其上限(在此，半值角為8度)，在此，光功率存在區(qū)域RA是滿足了以下兩個條件的激光L的光功率存在區(qū)域。該兩個條件為光線的角度 θ小于上述上限夾角；距離d小于纖芯徑dl的1/2。上述上限夾角是臨界角(90度一臨界角)的余角，該上限夾角應(yīng)該稱為傳播的最大角度，或稱為傳播最大角。但由于繁瑣，以下將其單稱為“最大角”。光功率存在區(qū)域RB是滿足了以下兩個條件的激光L的光功率存在區(qū)域。該兩個條件為角度θ小于由第1包層部17b與樹脂16a(樹脂16b或樹脂16c)之間的折射率差所定的最大角(半值角約為15度)；距離d小于第1包層徑d2的1/2。光功率存在區(qū)域RC是滿足了以下兩個條件的激光L的光功率存在區(qū)域。該兩個條件為角度θ小于由纖芯部17a與樹脂16a(樹脂16b或樹脂16c)之間的折射率差而定的、在纖芯部17a內(nèi)換算后的間接最大角(半值角約為17度)；距離d小于纖芯徑dl的 1/2。在此，由于激光L是在纖芯部17a與第1包層部17b之間的界面上進(jìn)行了折射后再射入樹脂16a(樹脂16b或樹脂16c)的，因此在纖芯部17a內(nèi)換算后的間接最大角便相對較大。光功率存在區(qū)域RD是滿足了以下兩個條件的激光L的光功率存在區(qū)域。該兩個條件為角度θ小于激光L借助空氣階躍層而可實(shí)現(xiàn)閉入的最大角(半值角約為47度)； 距離d小于第1包層徑d2的1/2。關(guān)于借助空氣階躍層而可實(shí)現(xiàn)閉入的最大角，無論光進(jìn)入纖芯部17a，還是進(jìn)入第1包層部17b，該最大角的大小都無大差異。光功率存在區(qū)域RA中含有根據(jù)纖芯部17a與第1包層部17b間的折射率差而滿足全反射條件的波導(dǎo)模式下的傳播光(纖芯模式光)的光功率。光功率存在區(qū)域RA中含有激光L所有光功率的95% 99%左右的光功率。因此，若假設(shè)樹脂16a 樹脂16c的折射率π3比第1包層部17b的折射率n2高，便會有 5%左右的光功率成為從第1包層部17b漏出的漏光，從而成為發(fā)熱等的原因。光功率存在區(qū)域RB及光功率存在區(qū)域RC中含有根據(jù)第1包層部17b與第2包層部17c間的折射率差，或根據(jù)第1包層部17b與樹脂16a 樹脂16c間的折射率差而滿足全反射條件的波導(dǎo)模式下的傳播光(包層模式光)的光功率。光功率存在區(qū)域RB及光功率存在區(qū)域RC有可能含有激光L所有光功率的1 % 5%左右的光功率。因此，通過上述LD模塊IOa及LD模塊10b，能夠防止因激光L所有光功率的 5%左右的光功率成為從第1包層部17b漏出的漏光而導(dǎo)致發(fā)熱。光功率存在區(qū)域RD中包含光線裸露部CRA外側(cè)若是空氣便可得以閉入，但若是市售的低折射率樹脂便無法得以閉入的、光功率。另外，若是精準(zhǔn)的光學(xué)系統(tǒng)，則光功率存在區(qū)域RD中一般僅含有遠(yuǎn)低于的光功率。根據(jù)以上所述，即使與纖芯部17a的耦合效率達(dá)到99%，若激光L的輸出功率為 100W，還是會從光纖裸露部CRA產(chǎn)生高達(dá)IW的漏光?？芍?，其發(fā)熱是不能無視的?！?.關(guān)于光纖17的光學(xué)特性〕以下，根據(jù)圖5的(a)，說明針對光纖17的光學(xué)特性進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算結(jié)果。數(shù)據(jù)A代表將光纖17的纖芯部17a (纖芯)的折射率nl設(shè)定為1. 465，將第1包層部17b (第1包層)的折射率π2設(shè)定為1.450，將樹脂16a 樹脂16c (第2包層)的折射率n3設(shè)定為1. 400時(shí)的光纖17的光學(xué)特性的相關(guān)計(jì)算值數(shù)據(jù)。
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另外，數(shù)據(jù)B代表將折射率nl設(shè)定為1. 465，將折射率n2設(shè)定為1. 450，將第2 包層部17c (第2包層)的折射率n4設(shè)定為1. 380時(shí)的光纖17的光學(xué)特性的相關(guān)計(jì)算值數(shù)據(jù)。首先，無論在數(shù)據(jù)A中還是在數(shù)據(jù)B中，光纖17的入射端面17f外部的數(shù)值孔徑 NA都為0. 211。另外，無論在數(shù)據(jù)A中還是在數(shù)據(jù)B中，纖芯部17a-第1包層部17b之間所涉及的最大角都為8. 21 (度)。此外，關(guān)于纖芯部17a-第2包層部17c之間所涉及的纖芯部17a內(nèi)換算的最大相當(dāng)角，該最大相當(dāng)角在數(shù)據(jù)A中為17. 13 (度)，在數(shù)據(jù)B中為19. 61 (度)。在此，“最大相當(dāng)角”是指在第2包層部17c (或樹脂16a 樹脂16c)中能夠得以閉入的光成分所對應(yīng)的、 纖芯部17a內(nèi)的換算極限角度，該角度不依存于第1包層部17b的折射率n2。根據(jù)數(shù)據(jù)A及數(shù)據(jù)B所示的結(jié)果可知，與使用折射率高于纖芯部17a的樹脂材料來作為光纖17的光纖裸露部CRA周圍的涂敷部(第2包層)材料時(shí)相比，能夠較好地閉入與較大的角度θ相對應(yīng)的光成分?！?.關(guān)于樹脂材料的機(jī)械特性〕以下，根據(jù)圖5的(b)，對4種樹脂材料的機(jī)械特性對比結(jié)果進(jìn)行說明。樹脂1作為第2包層部17c的樹脂材料。另外，樹脂2 4分別作為樹脂16a 樹脂16c的樹脂材料。如圖5的(b)所示，樹脂1的折射率為1.38，其滿足比第1包層部17b的、值為 1. 450的折射率π2小的這一條件。另外，樹脂1的楊氏模量為62. 5 X IO7Pa,與其他樹脂相比較小，且樹脂1的肖氏D硬度為極小的25。由于樹脂1是光纖17的光纖涂敷部CA的構(gòu)成材料，即，是LD模塊IOa或LD模塊IOb中豚尾型光纖接頭部分的構(gòu)成材料，因此優(yōu)選樹脂1是柔軟的樹脂材料。其次，樹脂2、3、4的折射率分別為1. 403、1. 403、1. 43，它們滿足比第1包層部17b的、值為1.450的折射率π2小的這一條件。另外，樹脂2、3、4的楊氏模量分別為 93. 6 X 107Pa、90. 6 X IO^u 116 X IO7Pa,該些楊氏模量比樹脂1大。且它們的肖氏D硬度分別為62、64、68，相比于樹脂1是極為大的。由于樹脂2、3、4是用以對光纖17的光纖裸露部 CRA的一部分進(jìn)行固定的構(gòu)成材料，因此優(yōu)選樹脂2、3、4是硬樹脂材料。另外，樹脂1在40°C時(shí)的線性膨脹率為385X10_6/°C，相比于其他樹脂較大。樹脂2、3、4的線性膨脹率分別為235X 10-6/°C、218X10-6/°C、181X10-6/°C，它們相比于樹脂 1較小。由此可以得知，作為用于對光纖17的光纖裸露部CRA的一部分進(jìn)行固定的構(gòu)成材料，線性膨脹率較小的材料為優(yōu)選。因此從線性膨脹率的觀點(diǎn)來看，樹脂2 4是優(yōu)越于樹脂1的樹脂材料?！?.關(guān)于LD模塊的制造方法〕以下，根據(jù)圖1及圖3，例示上述LD模塊IOa或IOb的制造方法。首先，用焊錫等將裝配座14固定于基板Ild上，并用焊錫將固定基板12及LD13 固定。LD13可以預(yù)先用焊錫等而固定于固定基板12，或LD13與固定基板12間也可以預(yù)先進(jìn)行引線鍵合等。其次，在固定基板12以及從框體11內(nèi)部貫通至外部的引腳(無圖示)之間進(jìn)行布線電連接。優(yōu)選通過引線鍵合來進(jìn)行該布線電連接。另外，使光纖17的光纖裸露部CRA插入并穿過光纖插通管1 Ia的插通口 1 Ib，并直接對著LD13進(jìn)行調(diào)芯(例如制造LD模塊IOa時(shí))，或介由光學(xué)耦合系統(tǒng)15進(jìn)行LD13的調(diào)芯(例如制造LD模塊IOb時(shí))，然后進(jìn)行固定。接著，將樹脂16a充填進(jìn)光纖插通管Ila的插通口 lib (例如制造LD模塊IOa時(shí))， 或充填焊錫18來代替樹脂16a，以進(jìn)行封裝加固?；蛞部梢栽诔涮盍撕稿a18后進(jìn)一步充填樹脂16c來進(jìn)行加固(例如制造LD模塊IOb時(shí))。作為樹脂16a或樹脂16c的材料，若使用UV硬化樹脂，則可以在硬化前充填樹脂 16a或樹脂16c，其后再進(jìn)行UV照射。另外，若是充填焊錫18，則優(yōu)選通過高頻波感應(yīng)加熱來加熱光纖插通管11a，以融化焊錫18。但也可以用加熱器來加熱光纖插通管11a，以融化焊錫18。優(yōu)選根據(jù)必要性而進(jìn)一步使用橡膠套來加固光纖插通管Ila的外側(cè)。本發(fā)明也可以表述如下。S卩，在本發(fā)明的發(fā)光模塊中，上述樹脂材料的折射率可以高于上述光纖的上述光纖涂敷部中的涂敷層的折射率。一般而言，樹脂材料具有折射率越高硬度越大的傾向。因此根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠通過使用較硬的樹脂材料來提高固定部的強(qiáng)度。另外，在本發(fā)明的發(fā)光模塊中，上述固定部可以包含光纖插通管，該光纖插通管具有插通口，該插通口用以插通上述光纖裸露部的上述入射端部側(cè)；在上述光纖插通管的上述插通口的內(nèi)部，在將上述光纖裸露部插通至該插通口的狀態(tài)下，通過以上述樹脂材料來封裝上述光纖裸露部的一部分的周圍而形成有樹脂封裝部。通過上述結(jié)構(gòu)，能夠在光纖插通管的附近減少光纖裸露部的漏光，并能夠在光纖插通管的插通口內(nèi)部，用樹脂材料對光纖裸露部的一部分的周圍進(jìn)行封裝固定。另外，由于是在光纖插通管的插通口內(nèi)部用樹脂材料對光纖裸露部的一部分的周圍進(jìn)行封裝固定，因此與專利文獻(xiàn)1中使用箍圈進(jìn)行固定的半導(dǎo)體激光模塊相比，能夠縮小框體的頸部大小。另外，在本發(fā)明的發(fā)光模塊中，在上述光纖插通管的上述插通口的內(nèi)部，在將上述光纖裸露部插通至該插通口的狀態(tài)下，通過以焊錫來封裝上述光纖裸露部的一部分的周圍而形成有焊錫封裝部。一般而言，折射率低的樹脂材料比焊錫軟。而焊錫是金屬，其熱傳導(dǎo)率比樹脂材料
尚ο因此，在上述結(jié)構(gòu)中，通過在光纖插通管的插通口內(nèi)部設(shè)置樹脂與焊錫，并適當(dāng)設(shè)定它們的尺寸，能夠提高插通口內(nèi)部的封裝強(qiáng)度，并能在適當(dāng)?shù)奈恢瞄]入包層模式光，同時(shí)能夠在恰當(dāng)?shù)奈恢糜珊稿a來吸收漏光，以實(shí)現(xiàn)散熱。另外，在本發(fā)明的發(fā)光模塊中，上述固定部可以包含裝配部，該裝配部位于插通至上述光纖插通管所具備的上述插通口的上述光纖裸露部的下部，且該配裝部形成在上述框體的基板上；在上述裝配部的頂部，上述光纖裸露部的一部分的周圍可以被折射率低于上述光纖裸露部中的上述包層部的樹脂材料所包覆固定。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠在形成于框體基板上的裝配部的頂部，用樹脂材料來固定光纖裸露部的一部分，并能夠在裝配部的頂部附近降低光纖裸露部的漏光。由此能夠減緩框體內(nèi)部的溫度上升，從而能夠延長發(fā)光元件的壽命。另外，在本發(fā)明的發(fā)光模塊中，上述光纖的上述光纖涂敷部可以包含基礎(chǔ)涂敷層以及輔助涂敷層，其中，上述基礎(chǔ)涂敷層在上述波導(dǎo)方向上延伸，且包覆上述包層部的周圍；上述輔助涂敷層在上述波導(dǎo)方向上延伸，且包覆上述基礎(chǔ)涂敷層，上述基礎(chǔ)涂敷層的折射率可以低于上述光纖裸露部中的上述包層部的折射率。在上述結(jié)構(gòu)中，涂敷部由基礎(chǔ)涂敷層和輔助涂敷層構(gòu)成，由于離包層部近的基礎(chǔ)涂敷層的折射率小于包層部的折射率，因此未能與光纖的纖芯部以波導(dǎo)模式實(shí)現(xiàn)耦合的包層模式光便不會逃逸至包層部的外部，而是閉入在包層部中來進(jìn)行波導(dǎo)，從而能夠使包層模式光遠(yuǎn)離框體，而被引向光纖的另一端。由此能夠進(jìn)一步緩解框體內(nèi)部或光纖插通管附近的溫度上升。由此能夠減輕框體內(nèi)部的溫度上升，從而能夠進(jìn)一步延長發(fā)光元件的壽命。(附記事項(xiàng))本發(fā)明并不限于上述各實(shí)施方式，可以根據(jù)權(quán)利要求所示的范圍進(jìn)行各種的變更，適當(dāng)?shù)亟M合不同實(shí)施方式中記述的技術(shù)手段而得到的實(shí)施方式也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍之內(nèi)。(工業(yè)上的利用可能性)本發(fā)明能夠作為例如光通信系統(tǒng)中使用的發(fā)光模塊來使用。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光模塊，具備了光纖、發(fā)光元件、框體，其中上述發(fā)光元件具有射出光的發(fā)射端面，上述框體中容納有上述發(fā)光元件，上述光纖包含纖芯部，在光的波導(dǎo)方向上延伸；包層部，折射率低于上述纖芯部，該包層部在上述波導(dǎo)方向上延伸，且包圍上述纖芯部的周圍；光纖涂敷部， 在上述波導(dǎo)方向上延伸且含有涂敷層，該涂敷層包覆上述包層部的周圍；光纖裸露部，被除去了上述涂敷層，且具有上述光所入射的入射端部， 該發(fā)光模塊的特征在于 上述光纖是多模光纖，上述框體中具有固定部，該固定部對上述光纖裸露部的一部分進(jìn)行固定，使得上述發(fā)光元件的上述發(fā)射端面與上述光纖裸露部的上述入射端部對置，在上述固定部，上述光纖裸露部的一部分由折射率低于上述光纖裸露部中的上述包層部的樹脂材料所固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其特征在于上述樹脂材料的折射率高于上述光纖的上述光纖涂敷部中的涂敷層的折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其特征在于上述固定部包含有光纖插通管，該光纖插通管具有插通口，該插通口用以插通上述光纖裸露部的上述入射端部側(cè)；在上述光纖插通管的上述插通口的內(nèi)部，在將上述光纖裸露部插通至該插通口的狀態(tài)下，通過以上述樹脂材料來封裝上述光纖裸露部的一部分的周圍而形成有樹脂封裝部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光模塊，其特征在于上述固定部包含有光纖插通管，該光纖插通管具有插通口，該插通口用以插通上述光纖裸露部的上述入射端部側(cè)；在上述光纖插通管的上述插通口的內(nèi)部，在將上述光纖裸露部插通至該插通口的狀態(tài)下，通過以上述樹脂材料來封裝上述光纖裸露部的一部分的周圍而形成有樹脂封裝部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光模塊，其特征在于在上述光纖插通管的上述插通口的內(nèi)部，在將上述光纖裸露部插通至該插通口的狀態(tài)下，通過以焊錫來封裝上述光纖裸露部的一部分的周圍而形成有焊錫封裝部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光模塊，其特征在于在上述光纖插通管的上述插通口的內(nèi)部，將上述光纖裸露部插通至該插通口的狀態(tài)下，通過以焊錫來封裝上述光纖裸露部的一部分的周圍，而形成有焊錫封裝部。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光模塊，其特征在于上述固定部包含有裝配部，該裝配部位于插通至上述光纖插通管所具備的上述插通口的上述光纖裸露部的下部，且該裝配部形成在上述框體的基板上，在上述裝配部的頂部，上述光纖裸露部的一部分的周圍被折射率低于上述光纖裸露部中的上述包層部的樹脂材料所包覆固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光模塊，其特征在于上述固定部包含有裝配部，該裝配部位于插通至上述光纖插通管所具備的上述插通口的上述光纖裸露部的下部，且該裝配部形成在上述框體的基板上，在上述裝配部的頂部，上述光纖裸露部的一部分的周圍被折射率低于上述光纖裸露部中的上述包層部的樹脂材料所包覆固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光模塊，其特征在于 上述光纖的上述光纖涂敷部包含基礎(chǔ)涂敷層以及輔助涂敷層， 上述基礎(chǔ)涂敷層在上述波導(dǎo)方向上延伸，且包覆上述包層部的周圍；上述輔助涂敷層在上述波導(dǎo)方向上延伸，且包覆上述基礎(chǔ)涂敷層，上述基礎(chǔ)涂敷層的折射率低于上述光纖裸露部中的上述包層部的折射率。
全文摘要
發(fā)光模塊具備LD、光纖、容納有LD的框體，其中光纖具備纖芯部；第1包層部；包含第2包層部的光纖涂敷部；被除去了第2包層部的光纖裸露部，該光纖裸露部具備從LD發(fā)射端面射出的激光所入射的透鏡部，光纖是多模光纖；框體中具有光纖插通管，該光纖插通管對光纖裸露部的一部分進(jìn)行固定，使得發(fā)射端面與透鏡部對置；在光纖插通管中，光纖裸露部的一部分由折射率低于第1包層部的樹脂所固定。由此，光纖裸露部附近的漏光得以減少。
文檔編號G02B6/42GK102207591SQ20111007628
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者增子幸一郎 申請人:株式會社藤倉