本发明专利技术提供一种具有温度补偿技术所必需的负的热膨胀系数，且热膨胀磁滞小的光通信元件用基材、其制造方法及使用它的光通信元件。本发明专利技术的光通信元件用基材是一种在－４０～＋１００℃下的平均热膨胀系数为－５５～－１２０×１０↑［－７］／℃，并由包含将β－石英固溶体或β－锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材；其特征在于：在从－４０℃到１００℃进行１℃／分的升温，及从１００℃到－４０℃进行１℃／分的降温时，所产生的最大热膨胀磁滞未满１２ｐｐｍ。而且，本发明专利技术的光通信元件用基材的制造方法的特征在于：对基材交互各自进行多数次在２０℃以上的温度下的高温处理和２０℃以下的温度下的低温处理，且高温处理和低温处理的温度差为４０～２４０℃。而且，本发明专利技术的光通信元件的特征在于：光通信元件用基材在从－４０℃到１００℃进行１℃／分的升温，及从１００℃到－４０℃进行１℃／分的降温时所产生的最大热膨胀磁滞未满１２ｐｐｍ。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于一种具有负的热膨胀系数的光通信元件用基材、其制造方法及在该基材上将具有正的热膨胀系数的光构件进行固定形成的光通信元件。
技术介绍
随着通信技术的进步，利用光纤的网络正在急速地发展。在网络中，可使用将复数个波长的光一起进行传送的波长多重技术，波长滤波器、耦合器、波导等正在成为重要的光通信元件。在这种光通信元件中，有的因温度而使特性发生变化，给在室外的使用带来障碍，所以需要一种使这种光通信元件的特性不依靠温度变化而是保持一定的技术，即温度补偿技术。作为需要温度补偿的光通信元件的代表，有光纤布喇格光栅(FiberBragg Gratings)(以下称作FBG)。FBG为在光纤的纤芯内呈格子状形成具有折射率变化的部分，即所谓的光栅部分的光通信元件，并具有依据下述式1所示的关系，将特定波长的光进行反射的特性。因此，作为波长不同的光信号通过1条光纤被多重传送的波分多重传送方式的光通信系统中的重要光通信元件，而备受瞩目。λ＝2nΛ···(式1)这里，λ表示反射波长，n表示纤芯的实效折射率，Λ表示呈格子状在折射率上设置变化的部分的格子间隔。但是，这种FBG具有在温度变化时反射波长产生变动的问题。反射波长的温度依存性，由将式1以温度T进行微分所得的下述的式2进行表示。λ/T＝2{(n/T)Λ+n(Λ/T))＝2Λ{(n/T)+n(Λ/T)/Λ}…(式2)该式2的右边第2项的n(Λ/T)/Λ相当于光纤的热膨胀系数，其值约为0.6×10-6/℃。另一方面，右边第1项为光纤的纤芯部分的折射率的温度依存性，其值约为7.5×10-6/℃。即，虽然反射波长的温度依存性依存于纤芯部分的折射率变化和热膨胀造成的格子间隔的变化这两者，但可知大部分都是折射率的温度变化引起的。作为用于防止这种反射波长的变动的方法，已知有藉由在FBG上施加对应温度变化的张力，使光栅部分的格子间隔进行变化，从而抵消引起折射率变化的成分的方法。作为其具体例子，揭示有藉由在将预先成形为板状的原玻璃体进行结晶化所得的具有负的热膨胀系数的玻璃陶瓷基材上，将施加了一定的张力的FBG进行粘着固定，从而对FBG的张力进行控制的元件(例如参照专利文献1)，和藉由在将陶瓷进行烧结所得的具有负的热膨胀系数的陶瓷基材上，将施加了一定的张力的FBG进行粘着固定，从而对FBG的张力进行控制的元件(例如参照专利文献2)。上述元件在温度上升时，陶瓷基材或玻璃陶瓷基材收缩，使在光纤的光栅部分上所施加的张力减少。另一方面，如温度下降，则玻璃陶瓷基材或陶瓷基材伸长，使在光纤的光栅部分上所施加的张力增加。这样，藉由根据温度变化而使FBG所受到的张力变化，可调节光栅部分的间隔，并能够藉此抵消反射中心波长的温度依存性。日本专利的特表2000-553967号公报日本专利早期公开的特开2003-146693号公报专利文献1、2所述的玻璃陶瓷基材和陶瓷基材，因为其热膨胀系数为负，且由单一构件形成，所以能够以简便的机构进行温度补偿，但在升温时和降温时的最大尺寸差(热膨胀磁滞)大，当将这些玻璃陶瓷基材和陶瓷基材作为光通信元件用基材使用，并将作为具有正的热膨胀系数的光部件的FBG在该基材上进行固定时，光通信元件用基材的尺寸因温度变化的速度而有所不同，因此具有利用FBG的反射中心波长不稳定，作为光通信元件不能发挥稳定的性能的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种鉴于上述问题而形成的，具有温度补偿技术所必需的负的热膨胀系数，且热膨胀磁滞小的光通信元件用基材、其制造方法及使用它的光通信元件。本专利技术人等是发现藉由将具有负的热膨胀系数的陶瓷或玻璃陶瓷，交互各自进行复数次低温处理和高温处理，可使热膨胀磁滞减少，而提出本专利技术的。即，本专利技术的光通信元件用基材是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材；其特征在于在从-40℃到100℃进行1℃/分的升温，及从100℃到-40℃进行1℃/分的降温时，所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm。而且，本专利技术的光通信元件用基材的制造方法是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材的制造方法；其特征在于对基材交互各自进行多数次在20℃以上的温度下的高温处理和20℃以下的温度下的低温处理，且高温处理和低温处理的温度差为40～240℃。而且，本专利技术的光通信元件是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材上，将具有正的热膨胀系数的光构件进行固定而形成的光通信元件；其特征在于在光通信元件用基材中，在从-40℃到100℃进行1℃/分的升温，及从100℃到-40℃进行1℃/分的降温时所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm。本专利技术的光通信元件用基材是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材，其在从-40℃到100℃进行1℃/分的升温，及从100℃到-40℃进行1℃/分的降温时所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm，因此能够将在该基材上所固定的光通信元件的反射中心波长磁滞抑制在20ppm以下。而且，本专利技术的光通信元件用基材即使长时间暴露在高温高湿环境下，也可减小-40～100℃下的平均热膨胀系数和热膨胀磁滞的变化。附图说明图1所示为本专利技术的实施例的光通信元件的平面图。图2所示为-40～100℃的范围的基材的热膨胀磁滞的标绘图。图3所示为实施例8的长期耐久性测试的平均热膨胀系数和热膨胀磁滞的结果的标绘图。图4所示为实施例6和比较例1的长期耐久性测试(温度循环测试)的结果的标绘图。1基材 1a缝隙2FBG3粘着剂10光通信元件具体实施方式本专利技术的光通信元件用基材在-40～+100℃的温度范围中，具有-55～-120×10-7/℃的负的平均热膨胀系数，所以能够抵消光通信元件的温度依存性，并可作为光构件的温度补偿用构件使用。在-40～+100℃的温度范围中，当热膨胀系数较-55×10-7/℃大或为正时，或较-120×10-7/℃小时，不能抵消具有正的热膨胀系数的光构件的温度依存性，所以不能作为光构件的温度补偿用构件使用。而且，本专利技术的光通信元件用基材由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成，所以具有足够的机械强度且机械加工性优良，并可轻松地成形为一定的形状。光通信元件用基材的形状以棱柱状、圆柱状、圆筒状、平板状而易于加工，且在为棱柱状、圆柱状、平板状的情况下，为了收纳光构件也可使缝隙在全长上设置。本专利技术的光通信元件用基材，在从100℃到-40℃以1℃/分进行降温时，如从-40～100℃以每20℃为一块共分为7块的温度范围的平均膨胀系数的最大值和最小值的差在6×10-7/℃以内，则在从-40℃到+100℃以1℃/分进行升温，及从100℃到-40℃以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光通信元件用基材，是一种在－４０～＋１００℃下的平均热膨胀系数为－５５～－１２０×１０↑［－７］／℃，并由包含将β－石英固溶体或β－锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材；其特征在于：在从－４０℃到１００℃进行１℃／分的升温，及从１００℃到－４０℃进行１℃／分的降温时，所产生的最大热膨胀磁滞未满１２ｐｐｍ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：俣野高宏，吉原聡，
申请(专利权)人：日本电气硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。