JP3908999B2 - 光ファイバの接続方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光素子、光回路パッケージ、光回路装置などの光通信、光情報処理に用いられる光素子、部品、装置間から引き出された光ファイバを相互に接続する光ファイバの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光回路パッケージ内の複数の光素子の接続や、複数の光回路パッケージ相互間、あるいは光回路パッケージを搭載する光回路装置などにおける光ファイバを用いた光学接続では、一般的に光素子、光回路パッケージ、光回路装置などから引き出された光ファイバの端部に、光コネクタ、メカニカルスプライサを配置して光ファイバを接続するか、または融着接続により光ファイバ同士を相互に接続している。
【０００３】
しかしながら、現状の光コネクタでは、光ファイバを接続するためにＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）接続が必要であり、そのためにジルコニア、ガラス、セラミック等で作られているフェルールに光ファイバを挿入して接着した後に、光ファイバを研磨することが必要となり、光ファイバ同士を接続するための工程がかなり煩雑であり、また、この研摩工程に多大な時間を必要としていた。
【０００４】
一方、研摩工程を必要としないメカニカルスプライスによる接続及び融着接続は、光ファイバ素線を剥き出しの状態で、Ｖ溝上、または、キャピラリ内で位置合わせする必要があり、その場合には光ファイバ素線が破損する恐れがあった。特に、特開平１１−１６０５６４号公報に記載のようにガラスキャピラリ中で光ファイバを位置合わせする場合には、キャピラリに光ファイバ素線が接触し、光ファイバ素線端部が破損する可能性が大きく、作業時間が長くなったり、歩留りに大きな影響があったりした。
【０００５】
また、上記公報および特開平１１−２６４９１４号公報には、キャピラリにスリワリを設けて光ファイバの接続部に接着剤または屈折率整合剤を入れる場合が示されているが、その場合、スリワリを設けることによりキャピラリの強度が非常に弱くなり、接続操作を行う際にスリワリ部が破損する場合があり、問題となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術における上記のような問題点を解決することを目的としてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、上記のように光素子、光回路パッケージ、光回路装置などの端部から引き出された光ファイバを接続する場合、光ファイバ、特に被覆を除去した光ファイバ素線同士の位置合わせにおいて、接続時に位置合わせの確実性が高く、作業時間が短く、省スペースで作業性が良好な光ファイバ接続方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバの接続方法の第１の方法は、複数の貫通孔を有する２つの接続部材の各々の該貫通孔に、光ファイバを挿入して、光ファイバの端面が該貫通孔の出口または出口近傍に位置する状態にする工程と、該貫通孔を有する２つの接続部材の端面同士を対向させて突き合わせる工程と、該貫通孔を有する２つの接続部材を光ファイバの中心軸方向にスライドさせ、一方の接続部材の複数の貫通孔内で光ファイバを接続させる工程とを有することを特徴とする。それにより、互いに突き合わされている複数の貫通孔を有する２つの接続部材と、該接続部材の各々の貫通孔に挿入された複数の光ファイバとよりなり、複数対の光ファイバが一方の接続部材の貫通孔内で接続している光ファイバ接続構造が形成される。
【０００８】
本発明の第２の方法は、１つの貫通孔を有する２つの接続部材よりなる複数対の接続部材の各々の該貫通孔に、光ファイバを挿入して、光ファイバの端面が該貫通孔の出口または出口近傍に位置する状態にする工程と、貫通孔に光ファイバが挿入された複数対の接続部材を整列部材の上に載置し、各対の２つの接続部材の端面同士を対向させて突き合わせる工程と、突き合わされた複数対の接続部材を該整列部材と固定部材によって挟み込んで固定した後、整列部材と固定部材とを光ファイバの中心軸方向にスライドさせ、各対の一方の接続部材の貫通孔内で光ファイバを接続させる工程とを有することを特徴とする。それによって、互いに突き合わされている１つの貫通孔を有する２つの接続部材と、該接続部材の貫通孔に挿入された２本の光ファイバとよりなり、該２本の光ファイバが一方の接続部材の貫通孔内で接続している光ファイバ接続構造が複数個形成される。
【０００９】
上記の場合、整列部材としては、複数本の溝、例えば断面Ｖ字形の溝を有するのが好ましい。また、光ファイバの端面に屈折率整合剤を塗布して光ファイバを接続するのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、本発明の光ファイバの接続構造について説明する。
図１〜４は、１つの貫通孔を有する接続部材を用いる本発明の第２の接続方法を説明する図であって、図１は一つの貫通孔を有する接続部材における光ファイバの接続状態を説明する縦断面図である。２本の光ファイバ１１および１２が接続部材１３および１４の貫通孔に挿入され、ており、その一方の接続部材１４の貫通孔内で、２本の光ファイバ１１および１２が接続されている。図２は、本発明の第２の接続方法において使用する一つの貫通孔を有する接続部材の一例の斜視図である。図３は、２本の光ファイバ１１および１２が屈折率整合剤１９を介して接続されている状態を示す図である。図４は、本発明の第２の接続方法によって接続された光ファイバの多心接続構造の一例の一部破砕した平面図である。この図の場合、図１に示す接続構造が４個接合されて、４心の光ファイバ接続構造が形成されたものになっている。
【００１１】
また、図５〜図８は、複数の貫通孔を有する接続部材を用いる本発明の第１の接続方法を説明する図であって、図５は、第１の接続方法により接続された光ファイバ接続構造の一部破砕平面図である。２本の光ファイバの複数対（１１ａと１２ａ〜１１ｄと１２ｄ）が接続部材１３′および１４′の複数（図においては４つ）の貫通孔にそれぞれ挿入され、それら接続部材を矢印方向にスライドさせることによって、その一方の接続部材１４′の貫通孔内で、光ファイバ１１ａ〜１１ｄと１２ａ〜１２ｄとが接続されている。図６は、本発明において使用する複数の貫通孔を有する接続部材の一例の斜視図である。図においては、接続部材に設けた貫通孔の数は４個であるが、貫通孔の数には特に制限はなく、２個以上設けることができる。
【００１２】
図７および図８は、本発明の第１の接続方法によって接続された光ファイバの接続構造の他の例を説明するためのものであって、接続部材の複数の貫通孔の一部が光ファイバの接続に使用されていない場合を示す。すなわち、図７において、複数の貫通孔の一部に光ファイバが挿入されていない場合を示し、図８においては、接続部材をずらした形で突き合わせた場合を示す。
【００１３】
本発明において、接続される光ファイバは、特に限定されるものではなく、光学接続の適用目的に応じて適宜選択して使用され、例えば、石英またはプラスチック製のシングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ等が好ましく使用される。
【００１４】
また、本発明において用いる１つまたは複数の貫通孔を有する接続部材は、材質および構造がそれぞれ同一でも異なっていてもよく、光ファイバ種、設置環境、設置方法により適用目的に応じて適宜選択して使用されるが、１つの貫通孔を有する接続部材としては、キャピラリ状のもの、例えば、ガラス毛細管、プラスチック毛細管、金属毛細管、セラミック毛細管等が好ましく使用される。接続部材に設ける貫通孔の穴形は、光ファイバの形状によって適宜選択して使用される。例えば、円柱状の光ファイバ同士を接続する際には円筒状のものが好ましく使用される。これら貫通孔は、光ファイバの挿入をより容易にするために、その内径が貫通孔端面において最も大きく、中央部付近で最も小さくなっているのが好ましく、例えば、貫通孔端面が面取り、又はコーン形状のものが好ましく使用される。また、接続部材の外形は、接続部材を固定する構造体の形状や、光ファイバの位置合わせ方法等により、任意の形状とすることができるが、１つの貫通孔を有する接続部材の場合は、一般には円筒形のものが好ましく使用され、複数の貫通孔を有する接続部材の場合は直方体の形状のものが好ましく使用される。また、本発明において貫通孔に光ファイバを挿入する方法は、特に限定されることはなく、既存の方法が適宜使用できる。
【００１５】
本発明において、光ファイバ同士を、屈折率整合剤を介して接続してもよい。屈折率整合剤としては、光ファイバの屈折率に合わせて適宜材料を選択して使用することができ、例えば、シリコーンオイル、シリコーングリス等が好ましく使用される。
【００１６】
本発明の方法によって接続された個々の光ファイバの接続構造は、接続された光ファイバの接続状態を保持するために固定してもよい。固定材料および固定方法としては、接続状態を維持できる強度であれば、特に限定されるものではなく、適用目的に応じて適宜選択して用いればよいが、例えば、樹脂系の材料で接着したり、機械的に接続構造の部位を固定してもよい。固定用接着剤としては、接着により光ファイバに応力ひずみがかからないものであれば、如何なるものでも使用でき、例えばウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ナイロン系、フェノール系、ポリイミド系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系など各種の感圧接着剤（粘着材）、熱可塑性接着剤、熱硬化性接着剤、紫外線（ＵＶ）硬化性接着剤を使用することができる。作業の容易さからは、ＵＶ硬化性接着剤および熱可塑性接着剤が好ましく使用される。
【００１７】
一つの貫通孔を有する接続部材を用いる本発明の第２の方法において、光ファイバの接続構造を２個以上接合して多心接続構造のものとする場合には、その固定および整列部品や治具は、従来の如何なるものでも使用でき、特に限定されることはない。それらの部品に光ファイバを接続固定する場合には、上記の固定材料によって光ファイバの接続構造を接合固定すればよい。また、接続部材を他の構造体に固定する場合も、従来公知の方法を適宜使用することができ、機械的または上記の固定材料を用いて固定することができる。
【００１８】
次に、上記の接続構造のものを得るための本発明の光ファイバの接続方法について説明する。
【００１９】
図９は、本発明の第１の接続方法を説明する工程図である。なお、この図は、接続部材の複数の貫通孔の１つのみを示したものである。図９（ａ）に示すように、まず、複数の貫通孔を有する接続部材１３および１４の各貫通孔に、光ファイバ１１および１２を挿入して、光ファイバの端面が貫通孔の出口近傍に位置する状態にする。次いで、図９（ｂ）に示すように、光ファイバを挿入した複数の貫通孔を有する接続部材１３および１４を、それぞれの貫通孔出口端面１５および１６が向き合うようにして突き合わせる。その後、図９（ｃ）に示すように、一方の複数の貫通孔を有する部材１３を光ファイバ中心軸方向（図においては矢印方向）にスライドさせることにより、各２本の光ファイバ端部１７および１８が接続部材１３の各貫通孔内で接続した接続構造が形成される。なお、図９（ｃ）においては、接続部材１３を右方向にスライドさせているが、接続部材１４を左方向にスライドさせると、接続部材１４の複数の貫通孔内で２本の光ファイバが接続した接続構造が形成することができる。
【００２０】
上記の場合、図９（ｂ）に示すように、接続部材の貫通孔出口端部１５および１６が突き合されるが、貫通孔に挿入されている光ファイバ１１および１２は、接続部材１３および１４によって保護されているため、他の構造物に接触しても、光ファイバ１１および１２は破損されることがない。
【００２１】
図１０は、本発明の第１の接続方法の他の一例を説明する図である。この図の場合は、接続部材の複数の貫通孔の１つのみを示したものである。図１０（ａ）において、光ファイバ１１および１２を複数の貫通孔を有する接続部材１３および１４の各貫通孔に挿入して、光ファイバの端面が各貫通孔の出口近傍に位置する状態にする。次いで、光ファイバ同士の接続状態をより良好にするために、光ファイバの端面１７および１８に屈折率整合剤１９を塗布する。その後、図１０（ｂ）に示すように、光ファイバを挿入した複数の貫通孔を有する接合部材１３および１４を、それぞれの貫通孔出口端面１５および１６が向き合うようにして突き合わせる。次いで、図１０（ｃ）に示すように、複数の貫通孔を有する部材１３を光ファイバ中心軸方向にスライドさせて、２本の光ファイバを接続させ、本発明の光ファイバの接続構造を形成する。この場合、屈折率整合剤として、ＵＶ硬化型接着剤、熱硬化型接着剤等を用いて、光ファイバ端面の接続部を接合保持してもよい。
【００２２】
また、光ファイバの端面に屈折率整合剤を塗布する方法として、それぞれの貫通孔を有する接続部材の端部に屈折率整合剤を塗布しておき、光ファイバを挿入する際にその端部に付着させてもよく、それにより貫通孔内部で光ファイバ間に屈折率整合剤を挿入することができる。
【００２３】
図１１は、１つの貫通孔を有する複数対の接続部材、整列部材および固定部材を用いて光ファイバを接続する本発明の第２の方法を説明するものである。
【００２４】
図１１においては、まず、図９（ａ）に示すと同様に、１つの貫通孔を有する複数対の接続部材１３および１４の貫通孔に、光ファイバ１１および１２を挿入して、光ファイバの端面が貫通孔の出口近傍に位置する状態にする（図１１（ａ））。次いで、図１１（ｂ）に示すように、光ファイバを挿入した貫通孔を有する複数対の接続部材１３および１４を、平面状の整列部材３０の上で、それぞれの貫通孔出口端面１５および１６が向き合うようにして突き合わせる。次いで、接続部材１３および１４の上に平面状の固定部材４０を置き、整列部材３０と固定部材４０で接続部材１３、１４を挟み込み、固定する。その後、この整列部材３０と固定部材４０を接続部材１３および１４と共に光ファイバの中心線方向（図においては矢印方向）にスライドさせる（図１１（ｃ））。それにより、２本の光ファイバ端面１７および１８が各対の接続部材１３の貫通孔内で接続した接続構造が形成される。なお、図１１（ｃ）においては、接続部材１３を右方向にスライドさせているが、接続部材１４を左方向にスライドさせると、各対の接続部材１４の貫通孔内で２本の光ファイバが接続した接続構造を形成することができる。
【００２５】
上記のように接続した後、整列部材３０および固定部材４０を取り去ることにより、図１１（ｄ）に示す接続構造が形成される。この場合、接続時に必要なスペースは、整列部材および固定部材をスライドさせる程度でよいため、作業時の省スペース化が可能となる。なお、整列部材３０および固定部材４０は、取り去ることなく接続部材を固定した状態（図１１（ｃ）の状態）で使用することも可能である。
【００２６】
本発明において、整列部材の材質は、金属、プラスチック、ガラス、セラミック等、貫通孔を有する接続部材を変形させずに整列できるものが好ましく使用される。また、整列部材は複数個の溝を有してもよい。また、溝の形状は、貫通孔を有する接続部材を光ファイバの中心軸方向に直線状に位置合わせするために、直線状であることが好ましく、また、溝の断面形状がＶ字形であれば、精度よく貫通孔を有する接続部材の位置合わせをすることができるので好ましい。
【００２７】
また、固定部材は、接続部材を整列部材と挟み込むことにより確実に接続部材を固定できるものであれば、如何なる形状のものでもよいが、一般には、接続部材にかかる押圧力を平均的にすることができる平面状のものが好ましい。また、材質としては、セラミック、ガラス、金属、プラスチック、ゴム状物質等から、貫通孔を有する接続部材の材質に応じて適宜選択することができるが、これらの中でも、ゴム状物質がより好ましく使用される。また、貫通孔を有する接続部材と接する部分のみゴム状物質を用いたガラス、プラスチック、セラミック等のハイブリッド材料も好ましく使用される。
【００２８】
なお、貫通孔を有する部材を突き合わせる際に、前述の如く、接続部材の位置合わせができていれば接続部材の端面が接触していても、または端面間に隙間があっても構わない。隙間がある場合でも、貫通孔を有する接続部材１３および１４の位置合わせがなされていれば、貫通孔に挿入された光ファイバは、破損せずに容易に他の接続部材の貫通孔に挿入することができる。より良い光ファイバの接続を行うためには、上記のように接続部材の端面を突き合わせた後、光ファイバを押し込むことにより、光ファイバの端面同士を接触させることが好ましい。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
実施例１
光ファイバ心線２１および２２（古河電工社製、２５０μｍ径）の被覆を端部から２０ｍｍ除去して光ファイバ素線（１２５μｍ径）を剥き出しにし、端部から５ｍｍのところ で光ファイバ素線をカットし、光ファイバ素線部２３および２４の長さを１５ｍｍに調整した。その後、ホウ珪酸ガラスよりなる一対のマイクロキャピラリ（日本電気硝子社製、外径０．２５ｍｍ、内径０．１２６ｍｍ、長さ１０ｍｍ）２５および２６の一端部から光ファイバ素線部を挿入し、他方の端部近傍に光ファイバ素線端面を位置合わせした。このようにして光ファイバを挿入した１６個のマイクロキャピラリを用意した（図１２（ａ））。これらのマイクロキャピラリを、８つの断面Ｖ字形の溝を有する整列部材３３（８心ガラスＶ溝基板、モリテックス社製、２５０μｍピッチ）の各々の溝に、それらの端部が対向するように載置して端部を突き合わせた（図１２（ｂ））。次いで、固定部材４０（ガラス板、サイズ：２０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：１．５ｍｍ）と整列部材３３とによって位置合わせされた状態でマイクロキャピラリを挟み込み固定した。その断面形状を図１３に示す。その後、固定部材および整列部材を光ファイバの中心線に沿って、マイクロキャピラリ２６が光ファイバ心線２２の被覆と接触するまで右方向にスライドさせた。それにより１６個のマイクロキャピラリ２５および２６も右方向に移動し、光ファイバ素線２３、２４がマイクロキャピラリ２５の中で接続した８対の接続構造を形成した（図１２（ｃ））。その後、整列部材と固定部材を取り外すことによって、８対の接続構造が一括して作製された。
【００３１】
得られた光ファイバの接続構造においては、光ファイバの８心を一括して接続しても、破損し易い光ファイバ素線がマイクロキャピラリに挿入されているので、光ファイバが破損することがなく、また、容易に８心全ての光ファイバ同士の接続が実施できた。
その後、光ファイバの接続点において接続損失を測定したところ、０．７ｄＢ以下であり、光学接続構造として十分使用可能であった。
【００３２】
実施例２
実施例１において、光ファイバ素線の端部に屈折率整合剤（古河電工社製、多心Ｖ溝突き合わせ用屈折率整合剤）を塗布した以外は、実施例１と同様にして光ファイバの接続を行った。
【００３３】
得られた光ファイバの接続構造においては、光ファイバの８心を一括して接続しても、破損し易い光ファイバ素線がマイクロキャピラリに挿入されているので、光ファイバが破損することがなく、また、容易に８心全ての光ファイバ同士の接続が実施できた。
その後、光ファイバの接続点において接続損失を測定したところ、０．５ｄＢ以下であり、光学接続構造として十分使用可能であった。
【００３４】
実施例３
図１４に示すようにして光ファイバの接続を行った。すなわち、１６本の光ファイバ心線２１ａ〜２１ｈ、２２ａ〜２２ｈ（古河電工社製、２５０μｍ径）の被覆を端部から２０ｍｍ除去して光ファイバ素線（１２５μｍ径）を剥き出しにし、端部から５ｍｍのところで光ファイバ素線をカットし、光ファイバ素線部２３ａ〜２３ｈ、２４ａ〜２４ｈの長さを１５ｍｍに調整した。その後、ポリアセタール樹脂よりなる８本の１２６μｍ内径の貫通孔を有する幅７ｍｍ、長さ１０ｍｍ、高さ３ｍｍの接続用ブロック４１、４２の一端部から光ファイバ素線部を挿入し、接続用ブロック４１、４２の他方の端部近傍に光ファイバ素線端面が位置するように位置合わせした。このように光ファイバを挿入した接続用ブロックを２個用意した（図１４（ａ））。次いで、これらの接続用ブロック４１と４２の端面同士を突き合わせた（図１４（ｂ））。その後、接続用ブロック４２が光ファイバ心線２２ａ〜２２ｈの被覆と接触するまで、両接続用ブロックを光ファイバの中心軸に沿って右方向にスライドさせた。それにより本発明の光ファイバの接続構造が形成された（図１４（ｃ））。
【００３５】
得られた光ファイバの接続構造においては、光ファイバの接続に際して、破損し易い光ファイバ素線が接続用ブロックの貫通孔に挿入されているので、光ファイバが破損することがなく、また、容易に光ファイバ同士の接続が実施できた。 その後、光ファイバの接続点において接続損失を測定したところ、０．７ｄＢ以下であり、光学接続構造として十分使用可能であった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の光ファイバの接続方法は、上記の構成を有するから、光素子、光回路パッケージ、光回路装置などの端部から引き出された光ファイバを接続する場合、光ファイバ、特に被覆を除去した光ファイバ素線同士の位置合わせ時に、光ファイバが破損することがなく、また光ファイバを研磨する必要がない。したがって、接続に要する作業時間が短縮され、歩留まりが向上して、接続作業効率が向上するという効果を生じる。また、本発明により、容易に多心接続構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第２の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の一例の縦断面図である。
【図２】 本発明の第２の接続方法に使用する接続部材の一例の斜視図である
【図３】 本発明の第２の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の他の一例の縦断面図である。
【図４】 本発明の第２の接続方法を説明するための光ファイバの多心接続構造の一例の一部破砕した平面図である。
【図５】 本発明の第１の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の一例の一部破砕した平面図である。
【図６】 本発明の第１の接続方法に使用する接続部材の一例の斜視図である
【図７】 本発明の第１の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の他の一例を説明する図である。
【図８】 本発明の第１の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の他の一例を説明する図である。
【図９】 本発明の第１の接続方法を説明する工程図である。
【図１０】 本発明の第１の接続方法の他の一例を説明する工程図である。
【図１１】 本発明の第２の接続方法を説明する工程図である。
【図１２】 実施例１における光ファイバの一括接続方法を説明する工程図である。
【図１３】 実施例１における接続部材が固定された状態を示す断面図である。
【図１４】 実施例３における光ファイバの一括接続方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
１１（ａ〜ｄ），１２（ａ〜ｄ）…光ファイバ、１３（ａ〜ｄ），１４（ａ〜ｄ）…貫通孔を有する接続部材、１３′，１４′…複数の貫通孔を有する接続部材、１５，１６…貫通孔出口端面、１７，１８…光ファイバの端面、１９…屈折率整合剤、２１（ａ〜ｈ），２２（ａ〜ｈ）…光ファイバ心線、２３（ａ〜ｈ），２４（ａ〜ｈ）…光ファイバ素線部、２５，２６…マイクロキャピラリ、３０，３３…整列部材、４０…固定部材、４１，４２…接続用ブロック。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光素子、光回路パッケージ、光回路装置などの光通信、光情報処理に用いられる光素子、部品、装置間から引き出された光ファイバを相互に接続する光ファイバの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光回路パッケージ内の複数の光素子の接続や、複数の光回路パッケージ相互間、あるいは光回路パッケージを搭載する光回路装置などにおける光ファイバを用いた光学接続では、一般的に光素子、光回路パッケージ、光回路装置などから引き出された光ファイバの端部に、光コネクタ、メカニカルスプライサを配置して光ファイバを接続するか、または融着接続により光ファイバ同士を相互に接続している。
【０００３】
しかしながら、現状の光コネクタでは、光ファイバを接続するためにＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）接続が必要であり、そのためにジルコニア、ガラス、セラミック等で作られているフェルールに光ファイバを挿入して接着した後に、光ファイバを研磨することが必要となり、光ファイバ同士を接続するための工程がかなり煩雑であり、また、この研摩工程に多大な時間を必要としていた。
【０００４】
一方、研摩工程を必要としないメカニカルスプライスによる接続及び融着接続は、光ファイバ素線を剥き出しの状態で、Ｖ溝上、または、キャピラリ内で位置合わせする必要があり、その場合には光ファイバ素線が破損する恐れがあった。特に、特開平１１−１６０５６４号公報に記載のようにガラスキャピラリ中で光ファイバを位置合わせする場合には、キャピラリに光ファイバ素線が接触し、光ファイバ素線端部が破損する可能性が大きく、作業時間が長くなったり、歩留りに大きな影響があったりした。
【０００５】
また、上記公報および特開平１１−２６４９１４号公報には、キャピラリにスリワリを設けて光ファイバの接続部に接着剤または屈折率整合剤を入れる場合が示されているが、その場合、スリワリを設けることによりキャピラリの強度が非常に弱くなり、接続操作を行う際にスリワリ部が破損する場合があり、問題となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術における上記のような問題点を解決することを目的としてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、上記のように光素子、光回路パッケージ、光回路装置などの端部から引き出された光ファイバを接続する場合、光ファイバ、特に被覆を除去した光ファイバ素線同士の位置合わせにおいて、接続時に位置合わせの確実性が高く、作業時間が短く、省スペースで作業性が良好な光ファイバ接続方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバの接続方法の第１の方法は、複数の貫通孔を有する２つの接続部材の各々の該貫通孔に、光ファイバを挿入して、光ファイバの端面が該貫通孔の出口または出口近傍に位置する状態にする工程と、該貫通孔を有する２つの接続部材の端面同士を対向させて突き合わせる工程と、該貫通孔を有する２つの接続部材を光ファイバの中心軸方向にスライドさせ、一方の接続部材の複数の貫通孔内で光ファイバを接続させる工程とを有することを特徴とする。それにより、互いに突き合わされている複数の貫通孔を有する２つの接続部材と、該接続部材の各々の貫通孔に挿入された複数の光ファイバとよりなり、複数対の光ファイバが一方の接続部材の貫通孔内で接続している光ファイバ接続構造が形成される。
【０００８】
本発明の第２の方法は、１つの貫通孔を有する２つの接続部材よりなる複数対の接続部材の各々の該貫通孔に、光ファイバを挿入して、光ファイバの端面が該貫通孔の出口または出口近傍に位置する状態にする工程と、貫通孔に光ファイバが挿入された複数対の接続部材を整列部材の上に載置し、各対の２つの接続部材の端面同士を対向させて突き合わせる工程と、突き合わされた複数対の接続部材を該整列部材と固定部材によって挟み込んで固定した後、整列部材と固定部材とを光ファイバの中心軸方向にスライドさせ、各対の一方の接続部材の貫通孔内で光ファイバを接続させる工程とを有することを特徴とする。それによって、互いに突き合わされている１つの貫通孔を有する２つの接続部材と、該接続部材の貫通孔に挿入された２本の光ファイバとよりなり、該２本の光ファイバが一方の接続部材の貫通孔内で接続している光ファイバ接続構造が複数個形成される。
【０００９】
上記の場合、整列部材としては、複数本の溝、例えば断面Ｖ字形の溝を有するのが好ましい。また、光ファイバの端面に屈折率整合剤を塗布して光ファイバを接続するのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、本発明の光ファイバの接続構造について説明する。
図１〜４は、１つの貫通孔を有する接続部材を用いる本発明の第２の接続方法を説明する図であって、図１は一つの貫通孔を有する接続部材における光ファイバの接続状態を説明する縦断面図である。２本の光ファイバ１１および１２が接続部材１３および１４の貫通孔に挿入され、ており、その一方の接続部材１４の貫通孔内で、２本の光ファイバ１１および１２が接続されている。図２は、本発明の第２の接続方法において使用する一つの貫通孔を有する接続部材の一例の斜視図である。図３は、２本の光ファイバ１１および１２が屈折率整合剤１９を介して接続されている状態を示す図である。図４は、本発明の第２の接続方法によって接続された光ファイバの多心接続構造の一例の一部破砕した平面図である。この図の場合、図１に示す接続構造が４個接合されて、４心の光ファイバ接続構造が形成されたものになっている。
【００１１】
また、図５〜図８は、複数の貫通孔を有する接続部材を用いる本発明の第１の接続方法を説明する図であって、図５は、第１の接続方法により接続された光ファイバ接続構造の一部破砕平面図である。２本の光ファイバの複数対（１１ａと１２ａ〜１１ｄと１２ｄ）が接続部材１３′および１４′の複数（図においては４つ）の貫通孔にそれぞれ挿入され、それら接続部材を矢印方向にスライドさせることによって、その一方の接続部材１４′の貫通孔内で、光ファイバ１１ａ〜１１ｄと１２ａ〜１２ｄとが接続されている。図６は、本発明において使用する複数の貫通孔を有する接続部材の一例の斜視図である。図においては、接続部材に設けた貫通孔の数は４個であるが、貫通孔の数には特に制限はなく、２個以上設けることができる。
【００１２】
図７および図８は、本発明の第１の接続方法によって接続された光ファイバの接続構造の他の例を説明するためのものであって、接続部材の複数の貫通孔の一部が光ファイバの接続に使用されていない場合を示す。すなわち、図７において、複数の貫通孔の一部に光ファイバが挿入されていない場合を示し、図８においては、接続部材をずらした形で突き合わせた場合を示す。
【００１３】
本発明において、接続される光ファイバは、特に限定されるものではなく、光学接続の適用目的に応じて適宜選択して使用され、例えば、石英またはプラスチック製のシングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ等が好ましく使用される。
【００１４】
また、本発明において用いる１つまたは複数の貫通孔を有する接続部材は、材質および構造がそれぞれ同一でも異なっていてもよく、光ファイバ種、設置環境、設置方法により適用目的に応じて適宜選択して使用されるが、１つの貫通孔を有する接続部材としては、キャピラリ状のもの、例えば、ガラス毛細管、プラスチック毛細管、金属毛細管、セラミック毛細管等が好ましく使用される。接続部材に設ける貫通孔の穴形は、光ファイバの形状によって適宜選択して使用される。例えば、円柱状の光ファイバ同士を接続する際には円筒状のものが好ましく使用される。これら貫通孔は、光ファイバの挿入をより容易にするために、その内径が貫通孔端面において最も大きく、中央部付近で最も小さくなっているのが好ましく、例えば、貫通孔端面が面取り、又はコーン形状のものが好ましく使用される。また、接続部材の外形は、接続部材を固定する構造体の形状や、光ファイバの位置合わせ方法等により、任意の形状とすることができるが、１つの貫通孔を有する接続部材の場合は、一般には円筒形のものが好ましく使用され、複数の貫通孔を有する接続部材の場合は直方体の形状のものが好ましく使用される。また、本発明において貫通孔に光ファイバを挿入する方法は、特に限定されることはなく、既存の方法が適宜使用できる。
【００１５】
本発明において、光ファイバ同士を、屈折率整合剤を介して接続してもよい。屈折率整合剤としては、光ファイバの屈折率に合わせて適宜材料を選択して使用することができ、例えば、シリコーンオイル、シリコーングリス等が好ましく使用される。
【００１６】
本発明の方法によって接続された個々の光ファイバの接続構造は、接続された光ファイバの接続状態を保持するために固定してもよい。固定材料および固定方法としては、接続状態を維持できる強度であれば、特に限定されるものではなく、適用目的に応じて適宜選択して用いればよいが、例えば、樹脂系の材料で接着したり、機械的に接続構造の部位を固定してもよい。固定用接着剤としては、接着により光ファイバに応力ひずみがかからないものであれば、如何なるものでも使用でき、例えばウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ナイロン系、フェノール系、ポリイミド系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系など各種の感圧接着剤（粘着材）、熱可塑性接着剤、熱硬化性接着剤、紫外線（ＵＶ）硬化性接着剤を使用することができる。作業の容易さからは、ＵＶ硬化性接着剤および熱可塑性接着剤が好ましく使用される。
【００１７】
一つの貫通孔を有する接続部材を用いる本発明の第２の方法において、光ファイバの接続構造を２個以上接合して多心接続構造のものとする場合には、その固定および整列部品や治具は、従来の如何なるものでも使用でき、特に限定されることはない。それらの部品に光ファイバを接続固定する場合には、上記の固定材料によって光ファイバの接続構造を接合固定すればよい。また、接続部材を他の構造体に固定する場合も、従来公知の方法を適宜使用することができ、機械的または上記の固定材料を用いて固定することができる。
【００１８】
次に、上記の接続構造のものを得るための本発明の光ファイバの接続方法について説明する。
【００１９】
図９は、本発明の第１の接続方法を説明する工程図である。なお、この図は、接続部材の複数の貫通孔の１つのみを示したものである。図９（ａ）に示すように、まず、複数の貫通孔を有する接続部材１３および１４の各貫通孔に、光ファイバ１１および１２を挿入して、光ファイバの端面が貫通孔の出口近傍に位置する状態にする。次いで、図９（ｂ）に示すように、光ファイバを挿入した複数の貫通孔を有する接続部材１３および１４を、それぞれの貫通孔出口端面１５および１６が向き合うようにして突き合わせる。その後、図９（ｃ）に示すように、一方の複数の貫通孔を有する部材１３を光ファイバ中心軸方向（図においては矢印方向）にスライドさせることにより、各２本の光ファイバ端部１７および１８が接続部材１３の各貫通孔内で接続した接続構造が形成される。なお、図９（ｃ）においては、接続部材１３を右方向にスライドさせているが、接続部材１４を左方向にスライドさせると、接続部材１４の複数の貫通孔内で２本の光ファイバが接続した接続構造が形成することができる。
【００２０】
上記の場合、図９（ｂ）に示すように、接続部材の貫通孔出口端部１５および１６が突き合されるが、貫通孔に挿入されている光ファイバ１１および１２は、接続部材１３および１４によって保護されているため、他の構造物に接触しても、光ファイバ１１および１２は破損されることがない。
【００２１】
図１０は、本発明の第１の接続方法の他の一例を説明する図である。この図の場合は、接続部材の複数の貫通孔の１つのみを示したものである。図１０（ａ）において、光ファイバ１１および１２を複数の貫通孔を有する接続部材１３および１４の各貫通孔に挿入して、光ファイバの端面が各貫通孔の出口近傍に位置する状態にする。次いで、光ファイバ同士の接続状態をより良好にするために、光ファイバの端面１７および１８に屈折率整合剤１９を塗布する。その後、図１０（ｂ）に示すように、光ファイバを挿入した複数の貫通孔を有する接合部材１３および１４を、それぞれの貫通孔出口端面１５および１６が向き合うようにして突き合わせる。次いで、図１０（ｃ）に示すように、複数の貫通孔を有する部材１３を光ファイバ中心軸方向にスライドさせて、２本の光ファイバを接続させ、本発明の光ファイバの接続構造を形成する。この場合、屈折率整合剤として、ＵＶ硬化型接着剤、熱硬化型接着剤等を用いて、光ファイバ端面の接続部を接合保持してもよい。
【００２２】
また、光ファイバの端面に屈折率整合剤を塗布する方法として、それぞれの貫通孔を有する接続部材の端部に屈折率整合剤を塗布しておき、光ファイバを挿入する際にその端部に付着させてもよく、それにより貫通孔内部で光ファイバ間に屈折率整合剤を挿入することができる。
【００２３】
図１１は、１つの貫通孔を有する複数対の接続部材、整列部材および固定部材を用いて光ファイバを接続する本発明の第２の方法を説明するものである。
【００２４】
図１１においては、まず、図９（ａ）に示すと同様に、１つの貫通孔を有する複数対の接続部材１３および１４の貫通孔に、光ファイバ１１および１２を挿入して、光ファイバの端面が貫通孔の出口近傍に位置する状態にする（図１１（ａ））。次いで、図１１（ｂ）に示すように、光ファイバを挿入した貫通孔を有する複数対の接続部材１３および１４を、平面状の整列部材３０の上で、それぞれの貫通孔出口端面１５および１６が向き合うようにして突き合わせる。次いで、接続部材１３および１４の上に平面状の固定部材４０を置き、整列部材３０と固定部材４０で接続部材１３、１４を挟み込み、固定する。その後、この整列部材３０と固定部材４０を接続部材１３および１４と共に光ファイバの中心線方向（図においては矢印方向）にスライドさせる（図１１（ｃ））。それにより、２本の光ファイバ端面１７および１８が各対の接続部材１３の貫通孔内で接続した接続構造が形成される。なお、図１１（ｃ）においては、接続部材１３を右方向にスライドさせているが、接続部材１４を左方向にスライドさせると、各対の接続部材１４の貫通孔内で２本の光ファイバが接続した接続構造を形成することができる。
【００２５】
上記のように接続した後、整列部材３０および固定部材４０を取り去ることにより、図１１（ｄ）に示す接続構造が形成される。この場合、接続時に必要なスペースは、整列部材および固定部材をスライドさせる程度でよいため、作業時の省スペース化が可能となる。なお、整列部材３０および固定部材４０は、取り去ることなく接続部材を固定した状態（図１１（ｃ）の状態）で使用することも可能である。
【００２６】
本発明において、整列部材の材質は、金属、プラスチック、ガラス、セラミック等、貫通孔を有する接続部材を変形させずに整列できるものが好ましく使用される。また、整列部材は複数個の溝を有してもよい。また、溝の形状は、貫通孔を有する接続部材を光ファイバの中心軸方向に直線状に位置合わせするために、直線状であることが好ましく、また、溝の断面形状がＶ字形であれば、精度よく貫通孔を有する接続部材の位置合わせをすることができるので好ましい。
【００２７】
また、固定部材は、接続部材を整列部材と挟み込むことにより確実に接続部材を固定できるものであれば、如何なる形状のものでもよいが、一般には、接続部材にかかる押圧力を平均的にすることができる平面状のものが好ましい。また、材質としては、セラミック、ガラス、金属、プラスチック、ゴム状物質等から、貫通孔を有する接続部材の材質に応じて適宜選択することができるが、これらの中でも、ゴム状物質がより好ましく使用される。また、貫通孔を有する接続部材と接する部分のみゴム状物質を用いたガラス、プラスチック、セラミック等のハイブリッド材料も好ましく使用される。
【００２８】
なお、貫通孔を有する部材を突き合わせる際に、前述の如く、接続部材の位置合わせができていれば接続部材の端面が接触していても、または端面間に隙間があっても構わない。隙間がある場合でも、貫通孔を有する接続部材１３および１４の位置合わせがなされていれば、貫通孔に挿入された光ファイバは、破損せずに容易に他の接続部材の貫通孔に挿入することができる。より良い光ファイバの接続を行うためには、上記のように接続部材の端面を突き合わせた後、光ファイバを押し込むことにより、光ファイバの端面同士を接触させることが好ましい。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
実施例１
光ファイバ心線２１および２２（古河電工社製、２５０μｍ径）の被覆を端部から２０ｍｍ除去して光ファイバ素線（１２５μｍ径）を剥き出しにし、端部から５ｍｍのところ で光ファイバ素線をカットし、光ファイバ素線部２３および２４の長さを１５ｍｍに調整した。その後、ホウ珪酸ガラスよりなる一対のマイクロキャピラリ（日本電気硝子社製、外径０．２５ｍｍ、内径０．１２６ｍｍ、長さ１０ｍｍ）２５および２６の一端部から光ファイバ素線部を挿入し、他方の端部近傍に光ファイバ素線端面を位置合わせした。このようにして光ファイバを挿入した１６個のマイクロキャピラリを用意した（図１２（ａ））。これらのマイクロキャピラリを、８つの断面Ｖ字形の溝を有する整列部材３３（８心ガラスＶ溝基板、モリテックス社製、２５０μｍピッチ）の各々の溝に、それらの端部が対向するように載置して端部を突き合わせた（図１２（ｂ））。次いで、固定部材４０（ガラス板、サイズ：２０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：１．５ｍｍ）と整列部材３３とによって位置合わせされた状態でマイクロキャピラリを挟み込み固定した。その断面形状を図１３に示す。その後、固定部材および整列部材を光ファイバの中心線に沿って、マイクロキャピラリ２６が光ファイバ心線２２の被覆と接触するまで右方向にスライドさせた。それにより１６個のマイクロキャピラリ２５および２６も右方向に移動し、光ファイバ素線２３、２４がマイクロキャピラリ２５の中で接続した８対の接続構造を形成した（図１２（ｃ））。その後、整列部材と固定部材を取り外すことによって、８対の接続構造が一括して作製された。
【００３１】
得られた光ファイバの接続構造においては、光ファイバの８心を一括して接続しても、破損し易い光ファイバ素線がマイクロキャピラリに挿入されているので、光ファイバが破損することがなく、また、容易に８心全ての光ファイバ同士の接続が実施できた。
その後、光ファイバの接続点において接続損失を測定したところ、０．７ｄＢ以下であり、光学接続構造として十分使用可能であった。
【００３２】
実施例２
実施例１において、光ファイバ素線の端部に屈折率整合剤（古河電工社製、多心Ｖ溝突き合わせ用屈折率整合剤）を塗布した以外は、実施例１と同様にして光ファイバの接続を行った。
【００３３】
得られた光ファイバの接続構造においては、光ファイバの８心を一括して接続しても、破損し易い光ファイバ素線がマイクロキャピラリに挿入されているので、光ファイバが破損することがなく、また、容易に８心全ての光ファイバ同士の接続が実施できた。
その後、光ファイバの接続点において接続損失を測定したところ、０．５ｄＢ以下であり、光学接続構造として十分使用可能であった。
【００３４】
実施例３
図１４に示すようにして光ファイバの接続を行った。すなわち、１６本の光ファイバ心線２１ａ〜２１ｈ、２２ａ〜２２ｈ（古河電工社製、２５０μｍ径）の被覆を端部から２０ｍｍ除去して光ファイバ素線（１２５μｍ径）を剥き出しにし、端部から５ｍｍのところで光ファイバ素線をカットし、光ファイバ素線部２３ａ〜２３ｈ、２４ａ〜２４ｈの長さを１５ｍｍに調整した。その後、ポリアセタール樹脂よりなる８本の１２６μｍ内径の貫通孔を有する幅７ｍｍ、長さ１０ｍｍ、高さ３ｍｍの接続用ブロック４１、４２の一端部から光ファイバ素線部を挿入し、接続用ブロック４１、４２の他方の端部近傍に光ファイバ素線端面が位置するように位置合わせした。このように光ファイバを挿入した接続用ブロックを２個用意した（図１４（ａ））。次いで、これらの接続用ブロック４１と４２の端面同士を突き合わせた（図１４（ｂ））。その後、接続用ブロック４２が光ファイバ心線２２ａ〜２２ｈの被覆と接触するまで、両接続用ブロックを光ファイバの中心軸に沿って右方向にスライドさせた。それにより本発明の光ファイバの接続構造が形成された（図１４（ｃ））。
【００３５】
得られた光ファイバの接続構造においては、光ファイバの接続に際して、破損し易い光ファイバ素線が接続用ブロックの貫通孔に挿入されているので、光ファイバが破損することがなく、また、容易に光ファイバ同士の接続が実施できた。 その後、光ファイバの接続点において接続損失を測定したところ、０．７ｄＢ以下であり、光学接続構造として十分使用可能であった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の光ファイバの接続方法は、上記の構成を有するから、光素子、光回路パッケージ、光回路装置などの端部から引き出された光ファイバを接続する場合、光ファイバ、特に被覆を除去した光ファイバ素線同士の位置合わせ時に、光ファイバが破損することがなく、また光ファイバを研磨する必要がない。したがって、接続に要する作業時間が短縮され、歩留まりが向上して、接続作業効率が向上するという効果を生じる。また、本発明により、容易に多心接続構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第２の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の一例の縦断面図である。
【図２】 本発明の第２の接続方法に使用する接続部材の一例の斜視図である
【図３】 本発明の第２の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の他の一例の縦断面図である。
【図４】 本発明の第２の接続方法を説明するための光ファイバの多心接続構造の一例の一部破砕した平面図である。
【図５】 本発明の第１の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の一例の一部破砕した平面図である。
【図６】 本発明の第１の接続方法に使用する接続部材の一例の斜視図である
【図７】 本発明の第１の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の他の一例を説明する図である。
【図８】 本発明の第１の接続方法を説明するための光ファイバの接続構造の他の一例を説明する図である。
【図９】 本発明の第１の接続方法を説明する工程図である。
【図１０】 本発明の第１の接続方法の他の一例を説明する工程図である。
【図１１】 本発明の第２の接続方法を説明する工程図である。
【図１２】 実施例１における光ファイバの一括接続方法を説明する工程図である。
【図１３】 実施例１における接続部材が固定された状態を示す断面図である。
【図１４】 実施例３における光ファイバの一括接続方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
１１（ａ〜ｄ），１２（ａ〜ｄ）…光ファイバ、１３（ａ〜ｄ），１４（ａ〜ｄ）…貫通孔を有する接続部材、１３′，１４′…複数の貫通孔を有する接続部材、１５，１６…貫通孔出口端面、１７，１８…光ファイバの端面、１９…屈折率整合剤、２１（ａ〜ｈ），２２（ａ〜ｈ）…光ファイバ心線、２３（ａ〜ｈ），２４（ａ〜ｈ）…光ファイバ素線部、２５，２６…マイクロキャピラリ、３０，３３…整列部材、４０…固定部材、４１，４２…接続用ブロック。
Claims (6)
- 複数の貫通孔を有する２つの接続部材の各々の該貫通孔に、光ファイバを挿入して、光ファイバの端面が該貫通孔の出口または出口近傍に位置する状態にする工程と、貫通孔に光ファイバが挿入された２つの接続部材の端面同士を対向させて突き合わせる工程と、突き合わされた２つの接続部材を光ファイバの中心軸方向にスライドさせ、一方の接続部材の複数の貫通孔内で光ファイバを接続させる工程とを有することを特徴とする光ファイバの接続方法。
- １つの貫通孔を有する２つの接続部材よりなる複数対の接続部材の各々の該貫通孔に、光ファイバを挿入して、光ファイバの端面が該貫通孔の出口または出口近傍に位置する状態にする工程と、貫通孔に光ファイバが挿入された複数対の接続部材を整列部材の上に載置し、各対の２つの接続部材の端面同士を対向させて突き合わせる工程と、突き合わされた複数対の接続部材を該整列部材と固定部材によって挟み込んで固定した後、整列部材と固定部材とを光ファイバの中心軸方向にスライドさせ、各対の一方の接続部材の貫通孔内で光ファイバを接続させる工程とを有することを特徴とする光ファイバの接続方法。
- 光ファイバの端面に屈折率整合剤を塗布して光ファイバを接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバの接続方法。
- 整列部材が、接続部材を載置するための複数本の溝を有することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバの接続方法。
- 溝が断面Ｖ字形を有する請求項４に記載の光ファイバの接続方法。
- 固定部材が平面板である請求項２に記載の光ファイバの接続方法。
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