JP2000298226A - 光ファイバアレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で容易に、且つ高精度に量産できる構造
とし、製造ロット間の寸法精度のばらつきも小さくでき
るようにする。 【解決手段】 テープ状光ファイバ１２の複数本の芯線
先端部分１２ａが、ブロック状に成形されている紫外線
硬化型樹脂製のファイバホルダ１４中に、芯線先端面が
露出するように整列状態で埋設一体化されている構造の
光ファイバアレイ１０である。ファイバホルダ中にテー
プ状光ファイバの被覆部１２ｂの一部も埋設するのがよ
い。有底で枠体構造をなしその枠部の一辺上面に複数の
Ｖ溝を整列形成したＶ溝付き成形治具を用い、芯線先端
部分がＶ溝内に収容されるようにテープ状光ファイバを
搭載し、芯線先端部分と被覆部を押さえ部材で固定し、
成形治具内に紫外線硬化型樹脂を供給し、紫外線を照射
して硬化させ、成形治具から取り出すことでファイバホ
ルダを成形し、その先端面を研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テープ状光ファイ
バの芯線先端部分をファイバホルダによって整列固定す
る光ファイバアレイ及びその製造方法に関し、更に詳し
く述べると、ファイバホルダ全体を紫外線硬化型樹脂の
みからなる一体成型品として芯線先端部分を埋設保持す
る構造の光ファイバアレイ及びその製造方法に関するも
のである。この光ファイバアレイは、例えば光集積回路
や光カプラなど、光ファイバと光導波路の接続が必要な
部分などで使用するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバと光導波路とを接続する箇所
では、光ファイバアレイが用いられている。光ファイバ
アレイは、テープ状光ファイバ中の複数の芯線先端部分
を、ファイバホルダによって正確なピッチで整列保持す
る構造の光部品である。

【０００３】従来の光ファイバアレイでは、Ｖ溝基板と
押さえ基板とを接着剤により接合することでファイバホ
ルダを構成している。Ｖ溝基板は、例えばガラスやシリ
コンあるいはセラミックス等からなる基板表面に、断面
Ｖ型の多数本の細い平行Ｖ溝を、正確なピッチで精密に
作製したものである。各Ｖ溝がテープ状ファイバの芯線
先端部分の配列位置決め・収容部となる。

【０００４】従来技術では、上記のようなＶ溝基板のＶ
溝内にテープ状光ファイバの芯線先端部分を収容し、そ
の上に押さえ基板を載置し、それらを接着剤で固定する
方法でファイバホルダを製作している。接着剤として
は、例えば紫外線硬化型接着剤が用いられ、その場合に
は押さえ基板として透明体であるガラス板が用いられて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような光ファイバ
アレイにおいて問題になるのは、各光ファイバアレイ毎
に１枚のＶ溝基板を必要とし、そのＶ溝基板は常に高精
度で製作しなければならないということである。従来、
Ｖ溝基板の作製方法としては、大別すると、切削法、エ
ッチング法、成形法がある。切削法は、Ｖ型に加工した
砥石を用いて基板を切削していく方法であり、エッチン
グ法は、マスクを施したシリコン基板をＫＯＨ等の溶液
に浸漬してエッチングする方法である。また成形法は、
Ｖ型突条を精度よく形成した金型を作製してガラス基板
にＶ溝を成形する方法である。いずれにしても精密なＶ
溝基板の製造には多くの時間と手間がかかり、また高価
な設備が必要となるために、大幅なコストアップになっ
ている。

【０００６】しかも切削法により例えば直径３インチの
基板にＶ溝を切削加工する場合、Ｖ溝の最後の方では砥
石の磨耗により溝形状の加工精度が悪くなる問題があ
る。そのため高精度でＶ溝基板を作製するには、研削機
械の調整及びメンテナンスを非常に厳密に行わねばなら
ず、その作業は極めて煩瑣である。

【０００７】またエッチング法では、シリコン基板にマ
スクをする際に、シリコン基板の面方位が微妙にずれる
と、Ｖ溝面の表面粗さが大きくなり、精度が悪くなる。
従って、シリコン基板の面方位に精度良く合わせてマス
クしなければならず、非常に難しく極めて煩瑣な作業が
要求される。

【０００８】更に成形法では、ガラス基板を軟化させる
温度まで加熱して成形するため、温度を上げ下げするの
に時間がかかるばかりでなく、温度変化によってガラス
基板が膨張収縮することから、それを抑えるためにガラ
スの組成の検討や成形条件を厳密に制御しなければなら
ない。従って、精度のよいＶ溝基板の作製が非常に難し
く、作業も煩瑣である。

【０００９】本発明の目的は、安価で高精度に量産でき
る構造の光ファイバアレイを提供することである。本発
明の他の目的は、光ファイバアレイを簡単且つ安価に量
産でき、製造ロット間の寸法精度のばらつきを小さくで
きる製造方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、テープ状光フ
ァイバの複数本の芯線先端部分が、ブロック状に成形さ
れている紫外線硬化型樹脂製のファイバホルダ中に、前
記芯線先端面が露出するように平行整列状態で埋設一体
化されている構造の光ファイバアレイである。ここで、
紫外線硬化型樹脂製のファイバホルダ中に、テープ状光
ファイバの被覆部の一部も埋設されるようにするのがよ
い。

【００１１】また本発明は、有底で枠体構造をなしその
枠部の一辺上面に複数のＶ溝を平行に整列形成したＶ溝
付き成形治具を用いる光ファイバアレイの製造方法であ
る。テープ状光ファイバの各芯線先端部分が前記成形治
具の各Ｖ溝内に収容されるように該テープ状光ファイバ
を成形治具に搭載し、テープ状光ファイバの芯線先端部
分と被覆部とをそれぞれ芯線部押さえ部材と被覆部押さ
え部材とで成形治具の枠部に固定し、成形治具の枠体内
の凹陥部に紫外線硬化型樹脂を供給し、紫外線を照射し
て硬化させ、成形治具から取り出すことでファイバホル
ダを成形し、その後、ファイバホルダの先端面を研磨す
る。

【００１２】本発明の製造方法では、Ｖ溝付き成形治具
を工夫し、枠部の一辺上面に複数組のＶ溝群を形成する
ことで、複数の光ファイバアレイを同時に製造すること
もできる。Ｖ溝付き成形治具に複数のテープ状光ファイ
バを並べて搭載し、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、成形
治具から取り出した後、隣接するテープ状光ファイバの
間で樹脂成形体を切断することでファイバホルダを成形
する。

【００１３】

【実施例】図１は本発明に係る光ファイバアレイの一実
施例を示す外観図である。光ファイバアレイ１０は、テ
ープ状光ファイバ１２の複数の芯線先端部分１２ａを、
ファイバホルダ１４によって正確なピッチで平行に整列
固定した光部品である。テープ状光ファイバ１２は、複
数本（ここでは８本）の芯線を平行に配列し、それら全
体を被覆部１２ｂで取り囲み保護・保持したものであ
る。図１では一部分しか描いていないが、一般には長尺
のテープ状である。芯線先端部分１２ａが、ブロック状
に成形されている紫外線硬化型樹脂製のファイバホルダ
１４中で、芯線先端面が露出するように規定ピッチの平
行整列状態で埋設一体化されている。ここでは、紫外線
硬化型樹脂製のファイバホルダ１４中には、テープ状光
ファイバ１２の被覆部１２ｂの一部（先端側）も一緒に
埋設されている。なお、テープ状光ファイバの芯線本数
は、ここでは８本の例を示しているが、任意の芯線本数
のものが適用できることは言うまでもない。

【００１４】紫外線硬化型樹脂は、例えばエポキシ系の
高弾性、高強度、耐熱性を有するものが望ましい。本実
施例で使用した樹脂の仕様は、次の通りである。 ・ヤング率：１×１０４ dyn/cm² 以上（７５℃の時） ・硬度（ショアーＤ硬度）：８０以上（２５℃の時） ・ガラス転移温度：１００℃以上

【００１５】図２は本発明で使用する成形治具の一例を
示す説明図である。この成形治具２０は、例えばステン
レス鋼等の金属材料からなる有底の枠体構造をなしてい
る。その枠部の対向する２辺は低背で他の２辺はそれよ
り高背であり、低背側の一辺２２の上面に複数（ここで
は８本）のＶ溝２４が平行に整列形成されており、低背
側の他辺はテープ状光ファイバの載置部２６となる。Ｖ
溝２４を形成した辺２２の上に、芯線部押さえ部材２８
が装着可能であり、反対辺（テープ状光ファイバの載置
部２６）の上に被覆部押さえ部材３０が装着可能になっ
ている。芯線部押さえ部材２８は単なる直方体形状でよ
く、被覆部押さえ部材３０は、下面に被覆部を逃げるた
めの浅溝３２を有するような断面逆凹型のブロックとす
る。これら枠部によって取り囲まれた凹陥部が樹脂充填
部３４となる。充填した樹脂の剥離性をよくするため、
それら樹脂充填部３４の内面（図２で細かな点々を付し
て表した面）には、離型剤を塗布したり、離型材シート
を貼着しておくのがよい。

【００１６】図３のＡ〜Ｆは、本発明に係る光ファイバ
アレイの製造方法の一実施例を示す工程説明図である。
図３のＡに示すようなＶ溝付き成形治具２０を用意す
る。これは図２に示すものと同様、有底で枠体構造をな
しその枠部の一辺２２の上面に複数のＶ溝２４を平行に
整列形成した構造である。次に図３のＢに示すように、
そのＶ溝付き成形治具にテープ状光ファイバ１２を載置
する。テープ状光ファイバ１２の各芯線先端部分１２ａ
を一辺２２の上面のＶ溝２４に沿ってそれぞれ収容し、
被覆部１２ｂを反対辺（テープ状光ファイバの載置部２
６）の上面に載せる。

【００１７】そして図３のＣに示すように、テープ状光
ファイバ１２の芯線先端部分１２ａと被覆部１２ｂとの
上に、それぞれ芯線部押さえ部材２８と被覆部押さえ部
材３０を被せて動かないように保持する。実際には任意
の留め具など（図示せず）で芯線部押さえ部材２８と被
覆部押さえ部材３０を成形治具２０の本体部分に固定す
る。

【００１８】図３のＤに示すように、成形治具の枠体内
の凹陥部に紫外線硬化型樹脂３６を供給する。使用する
紫外線硬化型樹脂は、無色透明、高硬度、高弾性で比較
的粘度の高いものが好ましい。高粘度のものを使用する
と、成形治具２０の隙間に樹脂が入り込みにくく、硬化
後にバリが生じにくくなるからである。また、成形治具
２０から溢れる寸前まで樹脂を充填するとバリを小さく
できる。ガラス板などで蓋をしてもよい。そして図３の
Ｅに示すように紫外線光源３８によって、所定時間、紫
外線を照射して充填した樹脂を硬化させる。硬化処理
後、芯線部押さえ部材２８及び被覆部押さえ部材３０を
取り外し、成形治具２０から取り出すことでファイバホ
ルダが成形される。必要に応じて、その時点で熱処理を
施し、樹脂をより完全に硬化させることもできる。例え
ば、紫外線硬化処理後、６０〜１００℃で３０〜６０分
間の熱処理を行うと、樹脂を完全に硬化反応させること
ができる。

【００１９】突出している余分な各芯線先端部分を切除
し、ファイバホルダ１４の先端面１４ａを鏡面研磨する
ことにより、図３のＦに示すような光ファイバアレイ１
０が得られる。高硬度、高弾性、耐熱性の樹脂を使用す
ることにより、先端面をきれいに鏡面研磨できる。側面
のバリは切削することで除去できる。テープ状光ファイ
バでは、芯線の配列ピッチ精度が悪いことから、ファイ
バホルダ１４の先端面１４ａの鏡面研磨は、研磨すれば
するほど精度が悪くなる。そのため、研磨量は２〜３μ
ｍ以内に抑えることが好ましい。

【００２０】このような製造方法によって８芯の光ファ
イバアレイを作製し、芯線の位置精度を測定した結果を
図４に示す。図４は各芯線先端面の規定位置からのＸ方
向及びＹ方向のずれを表しており、Ｘ座標は横方向（被
覆部幅方向）のずれ量を、Ｙ座標は縦方向（被覆部厚み
方向）のずれ量を示している。この結果から分かるよう
に、８芯全て±１μｍ以下に収めることができた。これ
は、切削方法によるＶ溝基板を用いた場合とほぼ同等の
良好な精度である。

【００２１】また本発明により得られる光ファイバアレ
イは、ファイバホルダが樹脂製であるために、従来のガ
ラス基板を用いた光ファイバアレイに比べて端面が欠け
にくく、そのため欠けによる不良発生を少なくできる
し、光導波路と光ファイバアレイを接続するときに、そ
れらの端面の平行度を比較的容易に調整できる利点があ
る。

【００２２】図５は本発明で使用する成形治具の他の例
を示す説明図であり、多連作製用の例である。この成形
治具４０も、例えばステンレス鋼などの金属材料からな
る有底の枠体構造をなしている。その枠部の対向する２
辺は低背で他の２辺はそれより高背である。低背側の一
辺４２の上面に複数（ここでは８本）のＶ溝４４が複数
群（ここでは３群）整列形成されており、低背側の他辺
はテープ状光ファイバの載置部４６となる。即ち、この
成型治具４０は、３個の光ファイバアレイを同時に作製
するためのものである。勿論、２個以上任意数の光ファ
イバアレイを同時に作製できるように成形治具を構成で
きるが、２〜５個程度が現実的である。Ｖ溝４４を形成
した辺の上には芯線部押さえ部材４８が装着可能であ
り、反対辺の上には被覆部押さえ部材５０が装着可能に
なっている。芯線部押さえ部材４８は単なる四角柱状で
よく、被覆部押さえ部材５０は、下面に被覆部を逃げる
ための浅溝５２を３箇所有するようなほぼ四角柱状とす
る。これら枠部によって取り囲まれた凹陥部が樹脂充填
部５４となる。充填した樹脂の成形治具からの剥離性を
よくするため、それら樹脂充填部の内面に、離型剤を塗
布したり、離型材シートを貼着しておくのがよいこと
は、前記実施例と同様である。

【００２３】図６のＡ〜Ｃは、本発明に係る光ファイバ
アレイの製造方法の他の実施例を示す工程説明図であ
る。この製造方法は、基本的には図３に示す製造工程と
同様である。図５に示す多連製作用のＶ溝付き成形治具
４０を用い、図６のＡに示すように、そのＶ溝付き成形
治具４０にテープ状光ファイバ１２を３本並べて載置す
る。テープ状光ファイバ１２の各芯線先端部分１２ａを
一辺上面のＶ溝４４に沿ってそれぞれ収容し、被覆部１
２ｂを反対辺の上面に載せる。

【００２４】そして図６のＢに示すように、テープ状光
ファイバ１２の芯線先端部分１２ａと被覆部１２ｂの上
に、それぞれ芯線部押さえ部材４８と被覆部押さえ部材
５０を被せて動かないように保持する。実際には任意の
留め具など（図示せず）で芯線部押さえ部材４８と被覆
部押さえ部材５０を成形治具４０の本体部分に固定す
る。

【００２５】図６のＣに示すように、成形治具４０の枠
体内の凹陥部に紫外線硬化型樹脂５６を充填する。成形
治具４０から溢れる寸前まで樹脂を充填するとバリを小
さくできる。ガラス板などで蓋をしてもよい。そして紫
外線を照射して樹脂を硬化させる。硬化処理後、芯線部
押さえ部材４８と被覆部押さえ部材５０を取り外し、成
形治具４０から取り出す。突出している余分な各芯線先
端部分は切除する。必要に応じて、この時点で熱処理を
施し、樹脂をより完全に硬化させる。

【００２６】このようにして図７のＡに示すような多連
樹脂成形体６０が得られる。隣接するテープ状光ファイ
バ１２の中間位置（破線で示す位置）で該樹脂成形体６
０を切断分離する。その後、樹脂成形体の先端面を鏡面
研磨する。これによって、図７のＢに示すように、テー
プ状光ファイバ１２中の芯線先端部分１２ａを、紫外線
硬化型樹脂製のファイバホルダ１４によって平行に整列
保持した構造の光ファイバアレイ１０が得られる。上記
とは逆に、多連樹脂成形体のまま先端面を鏡面研磨した
後、隣接するテープ状光ファイバの間で樹脂成形体を切
断分離する方法でもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る光ファイバアレイは、上記
のように、紫外線硬化型樹脂のみを一体成形してファイ
バホルダを構成しているため、量産性に優れ、安価に且
つ容易に製造できる構造である。また、芯線先端面の配
列の位置精度も、従来のＶ溝切削基板を使用した場合に
劣ることもなく、極めて良好である。更に、紫外線硬化
型樹脂をファイバホルダに使用しているために、端面の
欠けが生じにくく、光導波路と接続するときに端面の平
行度を比較的容易に調整できる。

【００２８】また本発明に係る光ファイバアレイの製造
方法では、同じ成型治具を繰り返し使用するため、光フ
ァイバアレイを簡単且つ安価に量産でき、しかも製造ロ
ット間の寸法のばらつきを小さくできる。また、基本的
にはテープ状光ファイバを成形治具に搭載し、紫外線を
照射して硬化させればよいため、従来技術に比べて工程
数を削減でき、各工程にかかる時間を大幅に短縮でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバアレイの一実施例を示
す外観図。

【図２】本発明で用いる成形治具の一例を示す説明図。

【図３】本発明に係る光ファイバアレイの製造方法の一
実施例を示す工程説明図。

【図４】製造した光ファイバアレイの配列位置精度の測
定結果を示す説明図。

【図５】本発明で用いる成形治具の他の例を示す説明
図。

【図６】本発明に係る光ファイバアレイの製造方法の他
の実施例を示す工程説明図。

【図７】多連樹脂成形体とその切断位置、及び光ファイ
バアレイの説明図。

【符号の説明】

１０ 光ファイバアレイ １２ テープ状光ファイバ １２ａ 芯線先端部分 １２ｂ 被覆部 １４ ファイバホルダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テープ状光ファイバの複数本の芯線先端
   部分が、ブロック状に成形されている紫外線硬化型樹脂
   製のファイバホルダ中に、前記芯線先端面が露出するよ
   うに平行に整列状態で埋設一体化されている光ファイバ
   アレイ。
2. 【請求項２】 紫外線硬化型樹脂製のファイバホルダ中
   に、テープ状光ファイバの被覆部の一部も埋設されてい
   る請求項１記載の光ファイバアレイ。
3. 【請求項３】 有底で枠体構造をなしその枠部の一辺上
   面に複数のＶ溝を平行に整列形成したＶ溝付き成形治具
   を用い、テープ状光ファイバの各芯線先端部分が前記成
   形治具の各Ｖ溝内に収容されるように該テープ状光ファ
   イバを成形治具に搭載し、テープ状光ファイバの芯線先
   端部分と被覆部とをそれぞれ芯線部押さえ部材と被覆部
   押さえ部材とで成形治具の枠部に固定し、成形治具の枠
   体内の凹陥部に紫外線硬化型樹脂を供給し、紫外線を照
   射して硬化させ、成形治具から取り出すことでファイバ
   ホルダを成形し、ファイバホルダの先端面を研磨する光
   ファイバアレイの製造方法。
4. 【請求項４】 Ｖ溝付き成形治具に複数のテープ状光フ
   ァイバを並べて搭載し、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、
   成形治具から取り出した後、隣接するテープ状光ファイ
   バの間で樹脂成形体を切断することでファイバホルダを
   成形する請求項３記載の光ファイバアレイの製造方法。