JP2001188144A

JP2001188144A - 光ファイバアレイおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2001188144A
Application number: JP2000000199A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kuroba; 敏明黒羽
Original assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Current assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2001-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバコアと同一または類似する組成の
Ｖ溝基板を用いて光ファイバ先端形状が揃ったファイバ
アレイを提供する。【解決手段】本発明による光ファイバアレイは、複数
の光ファイバ２，２・・２を整列させて受け入れる溝を
有する石英基板１と、前記基板１に整列接着固定された
複数本の光ファイバ素線端とを含んでいる。前記基板１
と光ファイバ端を研磨して平滑にし、前記基板と光ファ
イバ端面のエッチング速度の差を利用して光ファイバコ
ア先端を前記光ファイバクラッドから突出するように加
工する。前記光ファイバアレイにおいて前記化学的エッ
チングの後に機械研磨を行い、端面の光ファイバのコア
部の突出した量を０．１〜２．０μｍとしたＰＣ接続に
適した光ファイバアレイとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光ファイバ
を基板等に固定した後に前記光ファイバの先端を同時加
工した多心光ファイバアレイおよび前記アレイの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】接続損失低減のために、光ファイバ端面
の曲率半径を５〜２０ｍｍ程度に加工しておいた単心の
光ファイバ同士を突き合わせ、光ファイバコア間に空気
間隙を発生させないＰＣ(Physical Contact)接続が知ら
れている。光ファイバと発光素子であるレーザダイオー
ドとの光結合効率向上のためには、光ファイバ端面を球
面にレンズ加工することも広く知られている。しかしな
がら、ファイバアレイに関して、前述した接続または結
合のためには、光ファイバ先端をあらかじめ単心ファイ
バの段階で端面加工する必要がある。このようにして加
工した光ファイバを基板のＶ溝に注意深く整列させて光
ファイバアレイを構成する手法が考えられる。しかしな
がら、この手法ではＶ溝端面から端面を加工した光ファ
イバの先端までの長さをサブミクロンの精度で調整する
ことが極めて困難で不可能に近い。

【０００３】光ファイバの多心アレイは平面導波路との
接続、あるいはアレイ発光素子との結合など、高密度伝
送における並列光伝送モジュールに欠くことのできない
要素部品の一つである。平面導波路との接続では、光フ
ァイバ先端間のＰＣ接続のための球面加工が、アレイ発
光素子との結合では、レンズドファイバなどが期待され
ている。ＰＣ接続を実現するためのファイバアレイの加
工例としては、あらかじめテープファイバの端面をＰＣ
研磨し、これをアレイ状のスリーブを介してファイバの
曲げによる座屈力を利用してファイバ端面を押し付ける
ものがある。また、ＭＴコネクタの端面を特殊研磨し、
ＭＴコネクタ端面から１〜２μｍファイバを突き出させ
たものなどがある。

【０００４】また発光素子との結合では、あらかじめ端
面加工を施したファイバを基板のＶ溝に整列したもの、
あるいはＶ溝の先端からファイバを数ｍｍ突出させてア
レイ化した後に、光ファイバの先端をアーク放電加工に
より球形化したもがある。特開平５−２２４０９８号に
係る光結合回路とその製造方法に係る発明は、シリコン
Ｖ溝基板を用いて、単一モード光ファイバ素線を前記Ｖ
溝に固定し、光ファイバ先端のみを一括して平坦研磨
し、入射端面をエッチングしてさらに放電により加熱溶
融する例を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、先に
端面加工された光ファイバのアレイ化は調整が煩雑であ
り、精度が不十分なものが多い。また光ファイバを基板
等に先に固定しておいて後に、アーク放電による加工を
施したものも、均一性と、精度について満足することが
できるものではない。本発明の目的は、光ファイバコア
と同一または類似する組成をもち光ファイバの整列手段
を有する基板を用いて、光ファイバ先端の形状が揃った
ファイバアレイを提供することにある。本発明のさらに
他の目的は、前記光ファイバアレイの製造方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による光ファイバアレイは、複数の光ファイ
バを整列支持する整列手段を受け入れる手段を有する石
英基板と、前記基板に整列接着固定された複数本の光フ
ァイバ素線端とを含み、前記基板と光ファイバ端を研磨
して平滑にし、前記基板と光ファイバ端面のエッチング
速度の差を利用して光ファイバコア先端を前記光ファイ
バクラッドから突出するように加工して構成されてい
る。複数の光ファイバを整列させて受け入れる手段とし
て基板の表面に複数本Ｖ溝等を設けたものが知られてい
る。この他に基板内に光ファイバ素線を受け入れる貫通
孔を設けたもの等が利用できる。前記光ファイバアレイ
において前記化学的エッチングの後に機械研磨を行い、
端面の光ファイバのコア部の突出した量を０．１〜２．
０μｍとしたＰＣ接続に適した光ファイバアレイとする
ことができる。前記光ファイバアレイにおいて前記化学
的エッチングの後に機械研磨を行い、コア部先端の曲率
半径を２〜１５μｍとした端面の光ファイバが、発光素
子との結合に適した光ファイバアレイとすることができ
る。前記光ファイバアレイにおいて、前記化学的エッチ
ングの後に機械研磨を行うことなく、光ファイバコアの
先端を截頭円錐形にした光ファイバアレイとすることが
できる。前記のさらに他の目的を達成するために、本発
明による光ファイバアレイの製造方法は、複数本の光フ
ァイバ素線、前記素線を整列支持する整列手段を有する
石英製基板、接着剤を準備するステップと、前記光ファ
イバ素線を前記基板に整列接着固定するステップと、前
記光ファイバ素線端面と前記整列溝端面を平滑化するス
テップと、および沸化水素酸，水，および塩化アンモニ
ウムを組成とするエッチング液に前記平滑面を浸積する
ステップと、を含んでいる。前記方法により基板端面に
突出させられた光ファイバ素線端面を機械研磨するステ
ップをさらに含むことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面等を参照して本発明によ
る装置の実施の形態を説明する。本発明方法は、単心フ
ァイバの端面加工に用いられるエッチング手法をファイ
バアレイに適用したものである。Ｖ溝基板、光ファイバ
のクラッド材である石英SiO₂および光ファイバのコア部
を構成するドープト石英のエッチャントに対する溶解速
度の差を利用して、Ｖ溝基板に固定された光ファイバを
前記基板とともにエッチングして、希望する光ファイバ
先端形状を得るものである。Ｖ溝基板自体もエッチング
の対象である。

【０００８】純粋石英と数％以上のゲルマニウムを含有
するドープト石英の間では、塩化アンモニウム溶液と沸
化水素酸水溶液を含むエッチャントに対して、エッチャ
ントの組成によりエッチング速度に差が現れる。例え
ば、沸化水素酸：水：４０％塩化アンモニウム溶液の組
成比が１：１：１では、ゲルマニウムがドープされたド
ープト石英の方がエッチングされやすい。沸化水素酸：
水：４０％塩化アンモニウム溶液の組成比が１：１：１
０では純粋石英のエッチング速度が速くなる。このこと
はＶ溝基板に純粋石英を用いた場合は、Ｖ溝基板と光フ
ァイバのクラッド部分は同じ純粋石英であるから同じ速
度でエッチングされることになり、エッチャントの選択
によりドープト石英のコア部のみをクラッドとＶ溝基板
から突出させることができる。

【０００９】図１Ａは、本発明による光ファイバアレイ
の実施例の製造過程におけるＶ溝端面研磨終了状態の正
面図である。図１Ｂは前記状態に対応する平面図であ
る。純粋石英製の多心Ｖ溝基板１の複数のＶ溝この例で
は８本に光ファイバ素線２，２・・２を整列させ同じく
石英製のカバー３を用いて抑え、接着剤４を用いて接着
固定する。そして端面をよく知られた研磨方法で研磨
し、光ファイバ素線端面とＶ溝基板端面を平滑面に調整
する。図１Ａ、１Ｂは前記平滑面が形成された状態を示
し、図１Ｂの(2)-(2) の示す線は研磨終了面を示してい
る。

【００１０】図２は、図１Ａの(1)-(1) の示す線で切断
して示した拡大断面図である。(2)-(2) は前述した研磨
終了面である。図３は、図２の示す状態からある一定時
間エッチングをした状態を示す断面図である。図４は、
図３の状態からさらにエッチングを行いコア先端を機械
的に研磨した状態を示す断面図である。ＰＣ接続用の光
ファイバでは、図３に示すように、光ファイバコア２ａ
のクラッドからの突出量ｄが１μｍ以上程度になるま
で、エッチング処理を施した後、それぞれの光ファイバ
の端面を研磨し、光ファイバの突出量ｈが１μｍ程度と
なるようにしてある。

【００１１】発光素子との結合用のアレイは例えば図３
に示す状態から、さらにエッチングを継続してコア先端
が円錐状になるまでエッチング処理を施した後、それぞ
れ端面を研磨する。そしてコア先端の曲率半径が３〜１
０μｍ程度となるように研磨を施し調整する。Ｖ溝基板
端面に介在するＶ溝と光ファイバ間の接着剤は、エッチ
ング処理により数μｍ程度基板端面に突出し残留する
が、エッチング後の先端調整研磨の際に取り除かれる。

【００１２】

【実施例】（実施例１）１．３μｍ用のシングルモード
光ファイバの８心テープ、石英製Ｖ溝基板、接着剤を準
備する。光ファイバ素線端面を露出させる。表面にＶ溝
が設けられている石英基板に接着固定しＶ溝端面より現
れる光ファイバ先端面とＶ溝端面を平面に研磨する。前
記研磨面を４０°Ｃに保温した沸化水素酸：水：４０％
塩化アンモニウム溶液の組成比が１：１：１０のエッチ
ング液に１０分間浸積する。その後、引き上げ水洗す
る。バフ研磨紙を用いて軽く光ファイバ端面を研磨す
る。得られたサンプルの端面を観察した結果、光ファイ
バのコア部が石英基板面および、クラッド面から０．５
μｍ（図３、ｈ＝０．５μｍ）突出していることが確認
された。なお、エッチング液に浸積していた石英基板１
のエッチング量は約１μｍ（図３、Ｈ＝１．０μｍ）で
あった。なおエッチング液に浸積していたカバー３のエ
ッチング量も同様である。このとき光ファイバコアの先
端は截頭円錐形である。

【００１３】（実施例２）実施例１と同様に操作し、エ
ッチング液に３分間浸積した後引き上げ水洗する。コア
の突出した量が約０．２μｍ（ｈ＝０．２μｍ）（実施例３）実施例１と同様に操作し、エッチング液に
３０分間浸積した後引き上げ水洗する。突出した量６μ
ｍ（ｈ＝６．０μｍ）であった。このとき光ファイバコ
アの先端は前記実施例よりも高い截頭円錐形である。（実施例４）実施例１と同様に操作し、エッチング液に
７０分間浸積する。その後引き上げて水洗し、バフ研磨
紙を用いて軽く光ファイバ端面を研磨する。得られたサ
ンプルの端面を観察した結果、光ファイバのコア部が石
英基板端面から３μｍ（図４、ｈ' ＝３μｍ）突出しコ
ア先端部の曲率半径は約４μｍ（図４、Ｒ＝４μｍ）で
あることが確認された。このときの石英基板および、カ
バー３のエッチング量は約１３μｍであった。この量は
図３のＨに相当する量である。

【００１４】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
る光ファイバアレイでは、光ファイバ先端形状が均一で
揃っており、ＰＣ接続、光源との結合に好適に利用でき
る。また本発明による光ファイバアレイの製造方法によ
れば、新規な方法により、希望する形状の光ファイバ先
端をもつ光ファイバアレイの製造が可能となった。

【００１５】以上詳しく説明した実施例について、本発
明の範囲内で種々の変形を施すことができる。光ファイ
バ先端が基板より突出した例を示したが、光源との結合
の場合には、光ファイバのクラッドやコアの先端が、基
板表面より下がっていてもよい。光ファイバ整列手段と
して、基板の表面に複数本の平行Ｖ溝を設ける例を示し
たが、多数本の平行貫通孔とか、他の形状の一つの貫通
孔に光ファイバ素線を密着挿入するようにすることもで
きる。製造の基本ステップは異ならない。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明による光ファイバアレイの実施例の製
造過程におけるＶ溝端面研磨終了状態の正面図である。

【図１Ｂ】光ファイバアレイの実施例の図１Ａの状態に
対応する平面図である。

【図２】図１Ａの（１）−（１）に示す線で切断して示
す拡大断面図である。

【図３】図１Ａに示した状態からある時間エッチングを
行った状態を示す拡大断面図である。

【図４】図１Ａに示した状態からある時間エッチングを
行い、機械研磨を行った状態を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１石英製Ｖ溝基板１ａＶ溝２光ファイバ素線２ａ光ファイバコア３カバー４接着剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光ファイバを整列支持する整列手
段を有する石英基板と、前記基板に整列接着固定された
複数本の光ファイバ素線端とを含み、前記基板と光ファ
イバ端を研磨して平滑にし、前記基板と光ファイバ端面
のエッチング速度の差を利用して光ファイバコア先端を
前記光ファイバクラッドから突出するように加工して構
成した光ファイバアレイ。
【請求項２】請求項１記載の光ファイバアレイにおい
て前記化学的エッチングの後に機械研磨を行い、端面の
光ファイバのコア部の突出した量を０．１〜２．０μｍ
としたＰＣ接続に適した光ファイバアレイ。
【請求項３】請求項１記載の光ファイバアレイにおい
て前記化学的エッチングの後に機械研磨を行い、コア部
先端の曲率半径を２〜１５μｍとした端面の光ファイバ
が、発光素子との結合に適した光ファイバアレイ。
【請求項４】請求項１記載の光ファイバアレイにおい
て、前記化学的エッチングの後に機械研磨を行うことな
く、光ファイバコアの先端を截頭円錐形にした光ファイ
バアレイ。
【請求項５】複数本の光ファイバ素線、前記素線を整
列支持する整列手段を有する石英製基板、接着剤を準備
するステップと、前記光ファイバ素線を前記基板に整列
接着固定するステップと、前記光ファイバ素線端面と前
記整列溝端面を平滑化するステップと、および沸化水素
酸，水，および塩化アンモニウムを組成とするエッチン
グ液に前記平滑面を浸積するステップと、を含む光ファ
イバアレイの製造方法。
【請求項６】前記方法により基板端面に突出させられ
た光ファイバ素線端面を機械研磨するステップをさらに
含む請求項５記載の光ファイバアレイの製造方法。