JP2003248141A - 光ファイバアレイおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光ファイバアレイの光ファイバ位置を高精度に
制御できない。 【解決手段】１以上のＶ溝を有する基板に１以上の光フ
ァイバ３を整列し、光ファイバの上方から押さえ板２で
光ファイバ３を挟んで光ファイバ３を固定する光ファイ
バアレイにおいて、Ｖ溝のテーパ面１ａと光ファイバ３
との間にすき間５を設け、該すき間５には接着剤４が存
在している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光通信分野におい
て、光信号を伝送する光伝送モジュールに用いるＬＤア
レイやＰＤアレイ等から構成される光モジュール等に結
合される、光ファイバアレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバアレイは、複数の光ファイバ
を非常に高い精度で基板上に整列配置したもので、例え
ば半導体レーザや導波路等との光素子へ結合する際に使
用される部品である。

【０００３】図２（ａ）に従来の光ファイバアレイの斜
視図、図２（ｂ）に横断面図を示す。図２（ｂ）に示す
ように従来の光ファイバアレイは、高精度なＶ溝加工が
施されたＶ溝基板６、Ｖ溝上に整列された光ファイバ
８、光ファイバ８が浮き上がらないよう光ファイバ８を
押さえる押さえ板７、これらの部材の固定を行いかつＶ
溝基板６と押さえ板８の間に充填される接着剤９からな
る。

【０００４】従来の光ファイバアレイの製造方法を説明
する。まず、高精度なＶ溝加工が施されたＶ溝基板６に
光ファイバ８を整列させ、上部より接着剤９を滴下後、
押さえ板７によって光ファイバ８を押圧する。もしく
は、Ｖ溝基板６に光ファイバ８を整列させ、押さえ板７
によって光ファイバ８を押圧した後に、接着剤９をＶ溝
基板６、押さえ板７と光ファイバ８のすき間に浸透させ
てもよい。次に紫外線の照射または加熱、もしくは紫外
線の照射と加熱の併用によって接着剤９を硬化させる
（特開２００１−３４３５４７号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光ファイバアレイで
は、結合される光モジュールとの結合効率を上げるため
光ファイバ８の位置を非常に高精度に制御することが求
められており、それを実現するためには、Ｖ溝基板６に
整列される全ての光ファイバ８がＶ溝基板６のテーパ面
６ａの２点および押さえ板７の押さえ面７ａの３点全て
に接していることが理想的である。

【０００６】しかしながら、図２に示すような従来の光
ファイバアレイの場合、光ファイバ８はＶ溝基板６のテ
ーパ面６ａの２点に必ず接しているが、光ファイバ８自
身が外径公差を持っているため、整列された光ファイバ
８が全て押さえ板７の押さえ面７ａに接することは不可
能である。実際には配置された光ファイバ８の内で最大
の外径および２番目に大きい外形をもつ光ファイバの少
なくとも２本しか、押さえ板７の押さえ面７ａに接する
ことができず、他の光ファイバは押さえ面７ａに接して
いない。そのため光ファイバ８の位置にバラツキが生じ
るという欠点を有している。

【０００７】また、従来の光ファイバアレイは光ファイ
バ８がＶ溝基板６のテーパ面６ａの２点に必ず接するよ
うに製作されるが、Ｖ溝基板６に施されるＶ溝加工によ
ってＶ溝自身が位置、深さ、テーパ面の傾き角度等に公
差をもってしまうため、光ファイバ８を整列させる際に
前述のＶ溝の公差によって、光ファイバ８の位置にバラ
ツキが生じるという欠点を有していた。

【０００８】本発明は、上述の欠点に鑑み案出されたも
のであり、その目的は光ファイバアレイに整列させる光
ファイバの位置を高精度に制御した、光ファイバアレイ
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来の問題点に鑑み
て、本発明は、１以上のＶ溝を有する基板に１以上の光
ファイバを整列し、光ファイバの上方から押さえ板で光
ファイバを挟んで光ファイバを固定する光ファイバアレ
イにおいて、Ｖ溝のテーパ面と光ファイバを接触させず
にすき間を設け、前記すき間には接着剤が存在している
ことを特徴とするものである。

【００１０】また、前記光ファイバアレイにおいて、前
記Ｖ溝のテーパ面と光ファイバ間のすき間の距離が０．
０５〜１μｍの範囲であることを特徴とするものであ
る。

【００１１】さらに、前記光ファイバアレイの製造方法
において、Ｖ溝基板、光ファイバ、押さえ板の固定に使
用する接着剤として、硬化前の粘度が５０〜５０００ｍ
Ｐａ・ｓｅｃのものを用いることを特徴とするものであ
る。

【００１２】本発明の光ファイバアレイによれば、１以
上のＶ溝を有する基板に１以上の光ファイバを整列し、
光ファイバの上方から押さえ板で光ファイバを挟んで光
ファイバを固定する光ファイバアレイにおいて、Ｖ溝の
テーパ面と光ファイバを接触させずにすき間を設け、前
記すき間には接着剤が存在していることから、光ファイ
バが押さえ板に必ずしも接していなくても、前記すき間
によって光ファイバのそれぞれの位置を制御することが
できるとともに、Ｖ溝基板に施されたＶ溝自身の位置、
深さ、テーパ面の傾き角等の公差を前記すき間およびす
き間に存在する接着剤によって補正できるため、非常に
高精度に光ファイバの位置を制御した光ファイバアレイ
を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次いで、本発明の実施の形態を図
面に基いて説明する。

【００１４】本発明の光ファイバアレイは図１に示すよ
うに、高精度なＶ溝加工が施されたＶ溝基板１、Ｖ溝上
に整列された光ファイバ３、光ファイバ３が浮き上がら
ないよう光ファイバ３を押さえる押さえ板２、これらの
部材の固定を行い、Ｖ溝基板１と押さえ板２の間に充填
され、かつＶ溝のテーパ面１ａと光ファイバ３の間のす
き間５に存在する接着剤４からなる。光ファイバ３は、
押さえ板２の押さえ面２ａを基準に整列されており、整
列された光ファイバ３は押さえ板２に接している。

【００１５】すき間５は、光ファイバ３自身が有する外
径公差によって生じる外形の差３ａを補正出来る分の距
離を持っている。またすき間５とすき間５に存在する接
着剤４によって、Ｖ溝基板１にＶ溝加工を行う際に生じ
る、Ｖ溝自身の位置、深さ、テーパ面の傾き角等も同時
に補正することができる。

【００１６】またＶ溝基板１にＶ溝加工を行う場合のＶ
溝自身の位置、深さ、テーパ面の傾き角等の公差より
も、押さえ板２の押さえ面２ａを平面加工する場合の公
差の方が精度よく加工できるため、光ファイバ３を整列
させる際の基準を押さえ板２の押さえ面２ａにしたこと
により、非常に高精度に光ファイバ３の位置を制御する
ことができる。

【００１７】前記すき間５の距離は、０．０５〜１μｍ
であることが好ましい。すき間５の距離が０．０５μｍ
より小さい場合は、光ファイバ３の位置を補正する効果
が十分に得られない。また１μｍより大きい場合は、一
般的に光ファイバアレイに使用される光ファイバの外径
公差が±０．５μｍであることから、光ファイバ３の位
置補正よりも、ズレの効果が大きく出てしまうからであ
る。

【００１８】また前記のＶ溝基板１、光ファイバ３、押
さえ板２の固定かつＶ溝基板１と押さえ板２の間に充填
されるのに使用される接着剤４は硬化前の粘度が、５０
〜５０００ｍＰａ・ｓｅｃの範囲であることが好まし
い。この範囲の粘度の接着剤を使うことによって、押さ
え板２の押さえ面２ａを基準に光ファイバ３を整列させ
る際に、押さえ板２の押圧力を管理するだけで、後述す
るようにあとは接着剤４の流動によりそれぞれの光ファ
イバ３が自然に位置補正される。粘度が５０ｍＰａ・ｓ
ｅｃより小さい場合は、流動性が良好すぎてすき間５に
接着剤４がとどまることができずに、十分な距離のすき
間５を得ることが出来ない。また粘度が５０００ｍＰａ
・ｓｅｃより大きい場合は、流動性が悪いためすき間５
の距離が大きくなり過ぎてしまい、適したすき間５の距
離を得ることが出来ない。

【００１９】押さえ板２の押さえ面２ａは非常に高精度
に製作されているので、押さえ板２に押圧力を加えた初
期の段階では光ファイバ３の各ファイバ芯線に等しい圧
力が加えられる。しかし光ファイバ３の各ファイバ芯線
は外径公差を持っているため、Ｖ溝のテーパ面１ａに光
ファイバ３の各ファイバ芯線が接した瞬間から、圧力は
不均一になる。このとき、押さえ板２に加えている押圧
力を弱めることによって、Ｖ溝のテーパ面１ａと光ファ
イバ３の間にすき間５を設ければ、圧力の不均一さを解
消でき等しい圧力を維持することができる。また、その
時にすき間５に接着剤４が存在すれば、接着剤４にも２
ヶ所のＶ溝のテーパ面１ａから等しい圧力が加わること
になり、接着剤４は２ヶ所のＶ溝のテーパ面１ａから等
距離となるように流動しようとする。前記流動の作用に
より、光ファイバ３も接着剤４とともに動くこととな
り、２ヶ所のＶ溝のテーパ面１ａから等距離となるよう
に位置補正される。この位置補正の作用が働いていると
きに、押さえ板２に加えている押圧力を光ファイバ３が
Ｖ溝のテーパ面１ａに接することが無い程度の力に強め
れば、２ヶ所のＶ溝のテーパ面１ａから等距離となろう
とする力を働かせつつ、光ファイバ３の全ての芯線を押
さえ板２に接させることが可能となる。従って、ファイ
バ３の各ファイバ芯線の外径公差に関わらず、非常に高
精度に光ファイバ３の位置を制御することが可能とな
る。

【００２０】本発明の光ファイバアレイの製造方法につ
いて説明する。Ｖ溝基板１に、エッチングもしくは研削
加工にて高精度にＶ溝を加工する。前記Ｖ溝基板１に、
光ファイバ３を整列治具によって整列し、上部から接着
剤４を滴下させ、高精度に研削加工された押さえ板２に
よって光ファイバ３を押圧する。もしくはＶ溝基板１
に、光ファイバ３を整列治具によって整列し、高精度に
研削加工された押さえ板２によって光ファイバ３を押圧
し、Ｖ溝基板１、光ファイバ３、押さえ板２の間にでき
た空間に接着剤４を浸透させてもよい。次に押さえ板２
に加えている押圧力を弱めることによって、Ｖ溝のテー
パ面１ａと光ファイバ３の間にすき間５を設け、その後
再度押圧力を強めてすき間５の距離を適正なものにす
る。この押圧力の調整はすき間５の距離が適正な距離に
なるまで何度も繰り返してよいが、最後は必ず押圧力を
強め、しかもそのときの押圧力は最初に加えた押圧力よ
りも弱くすることが重要である。上記押圧力によって、
Ｖ溝のテーパ面１ａと光ファイバ３の間にすき間５を設
けつつ、押さえ板２に光ファイバ３の全ての芯線が接す
ることが可能になるからである。この状態で紫外線の照
射または加熱、もしくは紫外線の照射と加熱の併用によ
って接着剤４を硬化させ、Ｖ溝基板１、光ファイバ３、
押さえ板２を固定する。

【００２１】前記Ｖ溝基板１と押さえ板２の材料として
は、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、ほ
う珪酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス材料、ジルコニ
ア、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウ
ム、コージュライト、ムライト等を主成分とする結晶粒
子を有するセラミックス等、シリコンが好ましい。Ｖ溝
基板１と押さえ板２の材料は同一材料で構成されていて
もよいし、上記材料のうち必要に応じた異なる材料を組
み合わせ使用してもよい。

【００２２】また前記押さえ板２の表面粗さは、Ｖ溝基
板１、光ファイバ３、押さえ板２の接着強度を高めるた
め、わずかに粗面処理（例えば、算術平均粗さＲａが
０．０１〜６．３μｍの範囲）されていることが好まし
い。

【００２３】またさらに前記押さえ板２の押さえ面２ａ
の平面度は、２μｍ以下であることが好ましい。平面度
が２μｍ以上では、高精度に光ファイバ３の位置を制御
することは非常に困難である。

【００２４】また前記接着剤４の種類としては、紫外線
硬化エポキシ樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂、紫外線およ
び熱硬化併用のエポキシ樹脂、紫外線硬化アクリル樹
脂、紫外線硬化ポリイミド樹脂、熱硬化性アクリル樹
脂、熱硬化性ポリイミド樹脂等を使用することが好まし
い。

【００２５】また上記の接着剤に、ガラス繊維、ガラス
粉、カーボン繊維、鉱物粉等を添加してもよい。

【００２６】なお、本発明の光ファイバアレイは上述の
実施形態に限定されるものではなく、種々の変更は可能
であり、シングルモ−ド光ファイバ、マルチモード光フ
ァイバ、偏波保持光ファイバおよびこれらの多芯光ファ
イバ共に適用することができる。

【００２７】

【実施例】ここで、本発明の実施例を説明する。 （実験１）図１に示すような、光ファイバアレイを製作
する。

【００２８】石英ガラス基板に８本のＶ溝を研削加工
し、Ｖ溝基板を得た。また石英ガラス板を平面研摩し、
押さえ板を作製した。次いで、８芯の多芯シングルモー
ド光ファイバを前記Ｖ溝基板に整列させ、粘度８８０ｍ
Ｐａ・ｓｅｃの紫外線硬化型接着剤を使用し、押さえ板
の押圧力をさまざまな圧力に設定することで、Ｖ溝のテ
ーパ面と光ファイバのすき間を０．０１〜１．５μｍに
した光ファイバアレイ試料をそれぞれ３個作成した。

【００２９】そして、得られた光ファイバアレイ試料の
光ファイバのピッチズレ量を、光ファイバアレイの逆端
の光ファイバから可視光を入れて光ファイバコアを光ら
せ、光ファイバアレイ側で光ファイバコアの画像を取り
込み、取り込んだ画像の画像処理によってそれぞれの光
ファイバコアの中心位置を計算によって求めることで測
定した。

【００３０】その結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１から明らかなように、本発明の光ファ
イバアレイの光ファイバのピッチズレ量は、Ｖ溝のテー
パ面と光ファイバのすき間が０．０５〜１μｍの範囲に
あるときに±０．５μｍ以下の精度良い値にできること
がわかった。 （実験２）また紫外線硬化型接着剤の粘度を様々な値に
変更し、かつ押さえ板の押圧力をさまざまな圧力に変更
して、Ｖ溝のテーパ面と光ファイバのすき間の得ること
の出来る最小値と最大値を測定した。なおすき間の測定
には、電子顕微鏡を用いた。

【００３３】その結果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２から明らかなように、本発明の光ファ
イバアレイのＶ溝のテーパ面と光ファイバのすき間は、
使用する接着剤の粘度が５０〜５０００ｍＰａ・ｓｅｃ
の範囲にあるときに、０．０５〜１μｍの範囲に制御で
きることがわかった。 （実験３）また比較例として図２に示すような光ファイ
バアレイをＶ溝のテーパ面と光ファイバが接するよう、
前述と同様の方法で３個作成した。

【００３６】そしてそれぞれの光ファイバアレイのピッ
チズレ量を、前述の方法で測定した。なおここで本発明
の光ファイバアレイは、Ｖ溝のテーパ面と光ファイバの
すき間が０．２〜０．７μｍの範囲にあるものを測定し
た。

【００３７】その結果を表３に示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】表３から明らかなように、本発明の光ファ
イバアレイの光ファイバのピッチズレ量は、±０．５μ
ｍ以下であることがわかった。

【００４０】これに対し、Ｖ溝のテーパ面と光ファイバ
が接する従来の光ファイバアレイの光ファイバのピッチ
ズレ量は、±１μｍ以下しか実現できないことがわかっ
た。

【００４１】

【発明の効果】本発明の光ファイバアレイによれば、１
以上のＶ溝を有する基板に１以上の光ファイバを整列
し、光ファイバの上方から押さえ板で光ファイバを挟ん
で光ファイバを固定する光ファイバアレイにおいて、Ｖ
溝のテーパ面と光ファイバとの間にすき間を設け、該す
き間には接着剤が存在していることから、光ファイバが
押さえ板に必ずしも接していなくても、前記すき間によ
って光ファイバのそれぞれの位置を制御することができ
るとともに、Ｖ溝基板に施されたＶ溝自身の位置、深
さ、テーパ面の傾き角等の公差を前記すき間およびすき
間に存在する接着剤によって補正できるため、非常に高
精度に光ファイバの位置を制御した光ファイバアレイを
得ることができる。

【００４２】また、本発明の光ファイバアレイによれ
ば、前記Ｖ溝のテーパ面と光ファイバ間のすき間の距離
が０．０５〜１μｍの範囲としたことから、光ファイバ
アレイの光ファイバのピッチズレ量を±０．５μｍ以下
の精度良い値にすることができる。

【００４３】さらに、本発明の光ファイバアレイによれ
ば、前記Ｖ溝を有する基板、光ファイバ、押さえ板を硬
化前の粘度が５０〜５０００ｍＰａ・ｓｅｃの接着剤を
用いて固定することから、光ファイバアレイのＶ溝のテ
ーパ面と光ファイバのすき間を０．０５〜１μｍの範囲
に制御することが可能となり、それによって光ファイバ
アレイの光ファイバのピッチズレ量を±０．５μｍ以下
の精度良い値にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバアレイの一実施形態を示す
断面図である。

【図２】（ａ）は従来の光ファイバアレイの一実施形態
を示す斜視図であり、（ｂ）は同図の断面図である。

【符号の説明】

１：Ｖ溝基板 １ａ：テーパ面 ２：押さえ板 ２ａ：押さえ面 ３：光ファイバ ３ａ：光ファイバ径差 ４：接着剤 ５：すき間 ６：Ｖ溝基板 ６ａ：テーパ面 ７：押さえ板 ７ａ：押さえ面 ８：光ファイバ ９：接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１以上のＶ溝を有する基板に１以上の光フ
   ァイバを整列し、光ファイバの上方から押さえ板で光フ
   ァイバを挟んで光ファイバを固定する光ファイバアレイ
   において、Ｖ溝のテーパ面と光ファイバとの間にすき間
   を設け、該すき間には接着剤が存在していることを特徴
   とする光ファイバアレイ。
2. 【請求項２】前記Ｖ溝のテーパ面と光ファイバ間のすき
   間の距離が０．０５〜１μｍの範囲であることを特徴と
   する請求項１記載の光ファイバアレイ。
3. 【請求項３】前記Ｖ溝を有する基板、光ファイバ、押さ
   え板を硬化前の粘度が５０〜５０００ｍＰａ・ｓｅｃの
   接着剤を用いて固定することを特徴とする請求項１また
   は２記載の光ファイバアレイの製造方法。