CN100460907C - 光纤阵列及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供通过进行高密度光纤阵列的构成零件的最优化，能够高效率地稳定地制作高密度且高精度的光纤阵列，还有，能够抑制与光学零件的连接损失从而维持良好的特性的光纤阵列及其制造方法。光纤阵列，将去除端部的包覆的多条光纤排列并配置在平行地形成于V型槽基板上的多个V型槽内，并用粘结剂将上述各光纤固定在用于盖住上述光纤的盖板和上述V型槽基板之间。而且，上述光纤阵列其上述V型槽的间距的平均值，形成为实际上与上述各条光纤的外径的平均值相等且上述各条光纤的光纤卷曲的曲率半径为8m以上。

Description

光纤阵列及其制造方法

本申请在主张根据于2005年11月28日在日本申请的特愿2005-342027号的优先权的同时，将其全部内容引用在本说明书中。

技术领域

本发明涉及光纤阵列及其制造方法。

背景技术

近年来，光纤以通信领域为中心备受瞩目。尤其在IT(信息技术)领域中，在高速互联网的配置上使用光纤的通信技术必不可少。

光纤具有低损失、宽频带、直径小·重量轻、无感应、省资源等特征。因此，使用了这种光纤的通信系统与现有的使用了金属电缆的通信系统相比，能够大幅度地削减转发器数量，且构筑、维护容易。其结果，能够实现通信系统的经济性、可靠性的提高。

还有，光纤不仅能够传输一个波长的光，还能用一条光纤同时多重传输多个不同波长的光。因此，具有能够实现可应对多种用途的大容量的传输通道还能够应对影像辅助装置的较大的益处。

还有，在使用了光纤的光通信中，使用了并列地配置有多条光纤并在这些光纤周围形成有包覆树脂层的光纤带。而且，为了将该光纤带连接到受光元件或发光元件以及各种终端设备(个人电脑、移动通信设备、游戏机等)上，通常使用多条光纤按规定间距隔开配置的光纤阵列。光纤，通过去除光纤带的端部的包覆树脂层，使多条光纤的端部露出后，将该露出的光纤安装在具有V型槽的基板槽内固定，并借助于粘接层进一步将覆盖露出的光纤的盖部安装到上述基板上构成。

这种光纤阵列，例如，如特开2005-181724号公报所公开那样，按下述过程制得。首先，在设有并列多条光纤的光纤定位用的多个V型槽的V型槽基板上，将多条光纤以其前端突出于V型槽基板的端面的状态并列。接着，在上述V型槽的开口一侧(上一侧)盖上盖后用V型槽和盖夹持光纤。接着，在突出于该V型槽和盖的光纤的夹持部的光纤突出部上涂敷粘接剂，并通过该粘接剂的表面张力使粘接剂浸透到上述夹持部内。接着，使粘接剂固化，从而将光纤固定在V型槽基板上。接着，去除光纤的上述突出部使光纤端面与V型槽的端面一致。

然而，最近越来越要求光纤阵列的更进一步的高密度化。例如，在最大为48个的槽部的间距的平均值与光纤的外径d大致相同(d的1.0倍～1.1倍范围)地形成的基板上，要求有安装了光纤的光纤阵列。这里，上述槽部的间距是指相邻的V型槽之间的间距，槽部的间距的平均值是指在一个基板上所形成的多个槽部的间距的平均值。

在用与现有技术相同的方法制作如此形成的光纤阵列的场合，由于V型槽和盖部的构成材料通过切削加工等以与现有技术相同的超微精度完工，因此，没有问题。但越来越发现在组装作业性方面存在费功夫的一面，或者即使组装顺利也在与PLC(Planar Lightwave Circuit)等光学零件的连接方面存在加大连接损失的一面。

其原因在于，在现有的光纤阵列中，只重视V型槽和盖部的尺寸精度管理，而完全忽略了与V型槽和盖部同样是构成光纤阵列的构成零件的“光纤”的尺寸精度。

例如，即使在外径为“125μm”的光纤的情况下，该125μm数值是标称值，实际上，如JIS_C6835所述那样，由分散到124μm～126μm的外径的光纤构成。因此，无论怎样用超微单位管理V型槽基板和盖部的尺寸精度，若不管理尤其重要的光纤本身的尺寸精度，也无法确保所期望的传输特性。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的之一在于最优化高密度光纤阵列的构成零件，并据此能够高效率地稳定地制作高密度且高精度的光纤阵列，还有，能够抑制与光学零件的连接损失从而维持良好的特性的光纤阵列及其制造方法。

另外，本说明书中所使用的用语，只要未作特别规定，就遵从JIS_C6835所规定的用语的定义。

为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种光纤阵列，具备：

平行地形成有多个V型槽的V型槽基板；

盖板；以及

去除端部的包覆后排列并配置在上述多个V型槽内，并被上述盖板按压后用粘结剂固定在上述盖板和上述V型槽基板之间的多条光纤，

上述V型槽的间距，形成为实际上与上述多条光纤的平均外径d相等，且上述多条光纤的光纤卷曲的曲率半径为8m以上。

根据本发明的其他方面，提供上述V型槽的间距的平均值处在上述多条光纤的外径的平均值d的1.0倍～1.1倍范围内的光纤阵列。

根据本发明的其他方面，提供上述多条光纤的外径的来自平均值d的偏差Δd为0.3μm以下的光纤阵列。

根据本发明的其他方面，提供上述多条光纤的芯偏心Δe为0.4μm以下的光纤阵列。

根据本发明的其他方面，提供上述多条光纤的外径的来自平均值d的偏差Δd和芯偏心Δe之和为0.5μm以下的光纤阵列。

根据本发明的其他方面，提供上述V型槽基板及盖板和上述多条光纤之间的粘接剂层的厚度的最小值为5nm～1000nm的光纤阵列。

根据本发明的其他方面，提供上述V型槽基板的各个V型槽和上述多条光纤之间的粘接剂层的厚度的最小值为5nm～1000nm，且上述盖板和上述多条光纤之间的粘接剂层的厚度的最小值为5nm～500nm的光纤阵列。

根据本发明的其他方面，提供上述粘接剂是固化前的粘度为0.1～3.0Pa·s(100～3000cP(cps))的紫外线固化型或热固化型的树脂的光纤阵列。

根据本发明的其他方面，提供上述粘接剂是固化后的拉伸弹性模量为500Mpa以上且固化收缩率为5％以下的紫外线固化型或热固化型的环氧系树脂的光纤阵列。

根据本发明的再其他方面，提供一种光纤阵列制造方法，包括：

将各自的光纤卷曲的曲率半径为8m以上的多条光纤，在以实际上与该各条光纤的外径相等的间距平行地形成于V型槽基板上的多个V型槽内，以上述多条光纤的前端突出于上述V型槽基板的端面的状态排列配置的工序；

通过用盖板盖住上述多条光纤并施加第一载荷，而用上述V型槽基板和上述盖板夹持上述多条光纤的工序；

在突出于上述V型槽基板及上述盖板的端面的上述多条光纤的突出部分涂敷粘接剂，并使上述粘接剂通过其表面张力浸透到由夹持上述多条光纤的上述V型槽基板和上述盖板所形成的空间内的工序；

一边在上述盖板上施加比第一载荷更大的第二载荷一边使上述粘接剂固化，从而将上述多条光纤与上述V型槽基板及上述盖板一体固定的工序；以及，

去除上述多条光纤的上述突出部分，以使该多条光纤的端面与上述V型槽基板及上述盖板的端面一致的工序。

附图说明

图1是本发明的光纤阵列的一个实施方式的概略剖视图。

图2是表示两枚光纤带芯线的立体图。

图3是表示两枚光纤带芯线的组装配置的立体图。

图4是表示利用光纤阵列的样品对剥离试验和传输特性进行评价时的结果的表。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。

图1是根据本发明的光纤阵列的一个实施方式的概略剖视图，该光纤阵列10为多条光纤，例如是具备4条光纤的光纤阵列。

即，光纤阵列10通过在平行地形成于V型槽基板20上的多个(4个)V型槽21a、21b、21c、21d上排列去除端部的包覆层的多根(4根)光纤1a、1b、1c、1d(参见图2)而配置。而且用粘接剂40将光纤1a、1b、1c、1d固定在覆盖光纤1a、1b、1c、1d的盖板30和V型槽基板20之间。

形成于V型槽基板20上的各个V型槽21a、21b、21c、21d的张角，例如为60°。还有，各条光纤1a、1b、1c、1d的半径，例如为62.5μm。

而且，该光纤阵列10形成为，V型槽21a、21b、21c、21d的间距的平均值实际上与光纤1a、1b、1c、1d的外径的平均值相等。

例如，V型槽21a、21b、21c、21d的间距的平均值处在各条光纤1a、1b、1c、1d的外径d的平均值的1.0倍～1.1倍范围内。

在这种情况下，必须将各条光纤1a、1b、1c、1d的光纤卷曲(ファイバカ—ル)的曲率半径做成8m以上。若光纤旋度的曲率半径不满8m，则将各条光纤1a、1b、1c、1d安装到V字型槽21a、21b、21c、21d上时，往往不是进入规定的V槽内而是突出于邻接的V槽的上方，因此，显著地影响组装作业性。

这里，各条光纤1a、1b、1c、1d的光纤卷曲，是通过JIS_C6821所示的检测法检测的，是指去除包覆着的光纤的包覆层而处于裸线状态下的光纤的曲率半径。

还有，该光纤阵列10，在各条光纤1a、1b、1c、1d中，来自这些外径的平均值d的偏差Δd最好是0.3μm以下。

这里，若光纤阵列10具备n条光纤时，多条光纤的外径的平均值dave，以dave＝∑di/n(i＝1～n)表示。还有，第i条光纤的外径的来自平均值的偏差Δdi为Δdi＝|di-dave|。

还有，该光纤阵列10最好是各条光纤1a、1b、1c、1d的芯偏心Δe为0.4μm以下。

还有，该光纤阵列10最好是来自各条光纤1a、1b、1c、1d的外径的平均值的偏差Δd和芯偏心Δe之和为0.5μm以下。

满足这些偏差Δd和芯偏心Δe的条件，对于抑制构成光纤阵列10的各条光纤1a、1b、1c、1d的偏移非常有效。还有，对于在V字型槽21a、21b、21c、21d上安装各条光纤1a、1b、1c、1d时的简化组装作业性方面非常有效。

还有，该光纤阵列10，最好是V型槽基板20及盖板30和各条光纤1a、1b、1c、1d之间的粘接剂40的层的厚度tg、tc的最小值为5nm～1000nm。

再有，最好是V型槽基板20的各个V型槽21a、21b、21c、21d和各条光纤1a、1b、1c、1d之间的粘接剂40的层的厚度tg的最小值为5nm～1000nm。还有，最好是盖板30和各条光纤1a、1b、1c、1d之间的粘接剂40的层的厚度tc的最小值为5nm～500nm。

通过做成各个V型槽21a、21b、21c、21d和光纤1a、1b、1c、1d之间及盖板30和各条光纤1a、1b、1c、1d之间的粘接剂40的层的厚度tg、tc的最小值处在该范围内，如下述的试验结果所示那样，粘接剂40的层能够吸收过于苛刻的环境下的因V型槽基板20及盖板30和粘接剂40的热膨胀系数不同所产生的应力。

因此，即使长期放置在过于苛刻的环境下，V型槽基板20及盖板30以及通过粘接剂40固定在V型槽基板20及盖板30上的各条光纤1a、1b、1c、1d也不容易剥离，且各条光纤1a、1b、1c、1d的光轴也不易从初始位置偏位。因此，能够维持良好且稳定的特性。

即，例如能够防止起因于任意的光纤1a、1b、1c、1d的光轴偏离规定位置导致与连接着的光学零件之间增加传输损失于未然。

还有，在该光纤阵列10中，粘接剂40最好是固化前的粘度为0.1～3.0Pa·s(100～3000cP(cps))的紫外线固化型或热固化型的树脂。

若粘接剂40固化前的粘度未满0.1Pa·s(100cP(cps))的场合，则由于粘度过低，因而流入由V型槽基板20及盖板30和各条光纤1a、1b、1c、1d构成的间隙内的紫外线固化型树脂成分具有固化前流出的危险。还有，若粘接剂40固化前的粘度超过3.0Pa·s(300cP(cps))，则具有上述间隙不被可靠地填充的危险。

再有，粘接剂40最好是固化后的拉伸弹性模量为500Mpa以上且固化收缩率为5％以下的紫外线固化型或热固化型的环氧系树脂。

通过选定这种物性的粘接剂40，V型槽基板20及盖板30和各条光纤1a、1b、1c、1d由粘接剂40充分地固定。由此，在下一个工序以后的研磨等的操作中，能够降低各条光纤1a、1b、1c、1d的前端欠缺或折断的危险性。

这里，参照图2、图3对如上所述的光纤阵列10中的适合作为光纤使用的光纤带芯线及其使用方法进行说明。

光纤带芯线是将包覆有紫外线固化型树脂的多条光纤横向并排成一列后总括起来实施包覆的。而且，为了构成光纤阵列10，去除两片光纤带芯线1A、1B的端部的包覆层后，交互配置光纤并横向排列成一列。

如图2所示，例如，在4芯光纤带芯线1A的情况下，去除端部的包覆层形成光纤1Aa、1Ab、1Ac、1Ad。相同地、在4芯光纤带芯线1B的情况下，去除端部的包覆形成光纤1Ba、1Bb、1Bc、1Bd。

而且，如图3所示，通过交互配置光纤带芯线1A的光纤1Aa、1Ab、1Ac、1Ad和光纤带芯线1B的光纤1Ba、1Bb、1Bc、1Bd，构成横向一列地排列的8条光纤1Aa、1Ba、1Ab、1Bb、1Ac、1Bc、1Ad、1Bd。

在此基础上，在平行地形成于V型槽基板20上的至少8个光纤型槽21a～21h上分别一条一条地配置该8条光纤1Aa、1Ba、1Ab、1Bb、1Ac、1Bc、1Ad、1Bd，盖住盖板30后用粘接剂40固定。由此构成具备8条光纤1Aa～1Bd的光纤阵列10。

下面关于上述光纤阵列10的制造方法进行说明。

(1)首先，将去除端部的包覆层的多条光纤1a、1b…以其前端突出于V型槽基板20的端面的状态排列并配置在平行地形成在V型槽基板20上的多个V型槽21a、21b…上。

例如，在以16条光纤1a～1p构成光纤阵列10的情况下，准备至少具有16个V型槽21a～21p的V型槽基板20。

而且，去除2片8芯光纤带芯线1A、1B的包覆层，并将各条光纤1Aa～1Ah、1Ba～1Bh露出规定长度后叠合成2层。

通过交互配置叠合的2片光纤带芯线1A、1B的各条光纤1Aa～1Ah、1Ba～1Bh而横向排列成一列(参见图3)后，分别一条一条地配置在16个V型槽21a～21p内。

(2)接着，通过用盖板30盖住光纤1a、1b…并施加第一载荷，而用V型槽基板20和盖板30夹持各条光纤1a、1b…。

例如，在用16条光纤1a～1p构成光纤阵列10的情况下，用V型槽21a～21p和盖板30夹持各条光纤1Aa、1Ba～1Ah、1Bh。

此时，由于各条光纤1Aa～1Bh在V型槽21a～21p和包覆部之间被弯曲，因此，通过光纤自身的刚度产生浮上的力。因此，第一载荷选择在调节V型槽基板20和盖板30之间的间距的同时，以1Aa～1Bh不完全地接触V型槽21a～21p且多少浮上程度的载荷。

(3)接着，在从V型槽基板20及盖板30突出的光纤1a、1b…的前端上涂敷粘接剂40，并使粘接剂40通过其表面张力浸透到由夹持各条光纤1a、1b…的V型槽基板20和盖板30所形成的空间(间隙)内。

例如，在用16条光纤1a～1p构成光纤阵列10的情况下，在各条光纤1Aa～1Bh的突出部上涂敷粘接剂40，并使粘接剂40通过其表面张力浸透到夹持部内。

(4)接着，边在盖板30上施加比第一载荷更大的第二载荷边使粘接剂40固化，从而使各条光纤1a、1b…与V型槽基板20及盖板30一体固定。

此时，第二载荷选择按压各条光纤1a、1b…到完全地接触V型槽21a、21b…为止的程度的载荷。

通过选择上述第一载荷和第二载荷，使得V型槽基板20及盖板30和各条光纤1a、1b…之间的粘接剂40的层的厚度tg、tc的最小值处于5nm～1000nm范围内。

还有，通过选择上述第一载荷和第二载荷，使得V型槽基板20的各个V型槽21a、21b…和各条光纤1a、1b…之间的粘接剂40的层的厚度tg的最小值处于5nm～1000nm范围内。还有，使得盖板30和各条光纤1a、1b…之间的粘接剂40的层的厚度tc的最小值处于5nm～500nm范围内。

(5)接着，去除光纤1a、1b…的突出的前端，以使各条光纤1a、1b…的端面与V型槽基板20及盖板30的端面一致。

图4是表示用光纤阵列的粘接剂40种样品进行环境试验(煮沸试验)并对剥离试验和传输特性进行评价时的结果的表。这些光纤阵列的样品，通过使用光纤结构参数不同的光纤带芯线，变化第一载荷和第二载荷，并由此改变粘接剂40的层的厚度而制成。

剥离试验是以将光纤阵列放进沸腾的水中，并观察规定时间经过后的剥落发生状况的方式进行的。○表示观察不到剥落发生的良好的状态(合格)，×表示发生剥落的状态(不合格)。

还有，传输特性，以与作为基准的PLC(Planar Lightwave Circuit)的连接损失在0.1dB以下定为◎(合格)，0.3dB以下定为○(合格)，0.5dB以下定为△(合格)，超过0.5dB定为(不合格)。另外，测定波长为1550nm。

从图4所示试验结果可知，本发明的光纤阵列，通过进行高密度光纤阵列的构成零件的最优化，能够高效率地稳定地制作高密度且高精度的光纤阵列，还有，能够抑制与光学零件的连接损失从而维持良好的特性。

还有，本发明的光纤阵列，由于即使长期置放在过于苛刻的环境下，V型槽基板及盖板和用粘接剂固定在这些上的光纤也不容易剥离，且各条光纤的光轴也不易从初始位置偏位，因此，能够维持良好的特性。

Claims (6)

1.一种光纤阵列，其特征在于，包括：

平行地形成有多个V型槽的V型槽基板；

盖板；以及，

去除端部的包覆后排列并配置在上述多个V型槽内，被上述盖板按压后用粘结剂固定在上述盖板和上述V型槽基板之间的多条光纤，其中，

上述V型槽的间距基本上与上述光纤的平均外径d相等，其中上述V型槽的间距的平均值处在上述光纤的外径的平均值的1.0倍～1.1倍范围内；

来自上述光纤的外径平均值d的每一条光纤外径的偏差Δd为0.3μm以下；

每一条光纤的芯偏心Δe为0.4μm以下；且

每一条光纤的光纤卷曲的曲率半径为8m以上。

2.根据权利要求1所述的光纤阵列，其特征在于，来自每一条光纤的外径的平均值d的偏差Δd和芯偏心Δe之和为0.5μm以下。

3.根据权利要求2所述的光纤阵列，其特征在于，上述V型槽基板、上述盖板和上述光纤之间的粘接剂层的厚度的最小值为5nm～1000nm。

4.一种光纤阵列，其特征在于，包括：

平行地形成有多个V型槽的V型槽基板；

盖板；以及，

去除端部的包覆后排列并配置在上述多个V型槽内，被上述盖板按压后用粘结剂固定在上述盖板和上述V型槽基板之间的多条光纤，上述粘结剂在上述V型槽基板、上述盖板和上述光纤之间的粘接剂层的厚度的最小值为5nm～1000nm，其中，

上述V型槽的间距基本上与上述光纤的平均外径d相等；

上述V型槽的间距的平均值处在上述光纤的外径的平均值的1.0倍～1.1倍范围内；

来自上述光纤的外径平均值d的每一条光纤外径的偏差Δd为0.3μm以下；

每一条光纤的芯偏心Δe为0.4μm以下；且

每一条光纤的光纤卷曲的曲率半径为8m以上，其中，上述V型槽基板的V型槽和上述光纤之间的粘接剂层的厚度的最小值为5nm～1000nm，上述盖板和上述光纤之间的粘接剂层的厚度的最小值为5nm～500nm。

5.根据权利要求4所述的光纤阵列，其特征在于，

上述粘接剂是固化前的粘度为0.1～3.0Pa·s的紫外线固化型或热固化型的树脂。

6.根据权利要求5所述的光纤阵列，其特征在于，

上述粘接剂是固化后的拉伸弹性模量为500Mpa以上且固化收缩率为5％以下的紫外线固化型或热固化型的环氧系树脂。

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