JP2004117617A - 光ファイバアレイ及び光ファイバアレイ用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を充填する間隙部分に気泡が生じないようにすると共に、溝形成部の段差により急激な応力集中を緩和し、Ｖ字状溝の後端部エッジが光ファイバに接触しない光ファイバアレイとそれに使用される光ファイバアレイ用基板を提供する。
【解決手段】溝形成部３ａと平坦部３ｂとを段差９をつけて形成した基板３と蓋板４とからなり、基板３の溝形成部３ａに設けた複数のＶ字状溝５に光ファイバ２を収納配列して蓋板４で押さえて位置決めし、光ファイバ２と基板３及び蓋板４との間に生じる間隙部分７，８に接着剤６ａを充填して接着一体化する光ファイバアレイ１であって、基板３の溝形成部３ａの段差９側で、Ｖ字状溝５の開き角度を徐々に広げるか、又はＶ字状溝５の深さを深くする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ファイバを位置決めして接着剤により一体化する光ファイバアレイと、そのための光ファイバアレイ用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバアレイは、複数本の光ファイバを所定のピッチで平行に位置決めして配列し、プレーナ型の光導波路（ＰＬＣ）との接続又は多心光ファイバ同士を接続するのに用いられる。図４は一般的な光ファイバアレイの概略を示す図で、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は部分側面図を示す。図中、１は光ファイバアレイ、２は光ファイバ、２ａはファイバ被覆部、３は基板、３ａは溝形成部、３ｂは平坦部、４は蓋板、５はＶ字状溝、５ａは頂部、５ｂは谷部、５ｃは後端部エッジ、６ａ，６ｂは接着材、７，８は間隙、９は段差部を示す。
【０００３】
図４（Ａ）に示すように、光ファイバアレイ１は、基板３と蓋板４との間に複数の光ファイバ２を所定のピッチで平行一列に保持固定して構成される。基板３は、溝形成部３ａと平坦部３ｂとを段差部９で示すように段差をつけて形成され、溝形成部３ａの上面には、光ファイバ２を収納する複数のＶ字状溝５が平行に形成されている。光ファイバ２は、Ｖ字状溝５の両側面と蓋板４の押さえ面の３点で位置決めされる。
【０００４】
上記の光ファイバアレイ１を製造する場合、光ファイバ２の先端の被覆を除去してガラスの裸ファイバを露出させて基板３のＶ字状溝５に収納配列し、上方から蓋板４で押さえて位置決めする。この後、基板３の溝形成部３ａの先端側又は後端側から接着剤６ａを注入する。接着剤６ａは、光ファイバ２と基板３と蓋板４との間に生じる間隙７内、並びに光ファイバ２とＶ字状溝５との間に生じる間隙８内に毛細管作用で浸入し、これらの間隙を埋めて、光ファイバ２と基板３と蓋板４とを接着一体化する。
【０００５】
光ファイバ２を蓋板４で押さえて位置決めし接着剤６ａで接着固定した後、溝形成部３ａの後端の段差部９から延びている部分の光ファイバ２を、ファイバ被覆部２ａの先端部を含むように平坦部３ｂ上で、他の接着剤６ｂにより保護固定している。溝形成部３ａの段差部９において、光ファイバ２は接着剤６ｂによる応力集中で損失増加を生じ、また、Ｖ字状溝５の後端部エッジ５ｃで傷つきやすく、断線する恐れがある。
【０００６】
これを改善する技術として、例えば、特開２０００−２７５４７８号公報が知られている。図４は、前記公報に開示の技術の概略を示しており、溝形成部３ａの後端の段差部９を凸状に湾曲させている。これにより、Ｖ字状溝５の後端部の頂部５ａも緩やかな湾曲した形状となり、接着剤６ｂによる応力が緩やかに増加する。また、Ｖ字状溝５の後端部エッジ５ｃと光ファイバ２の接する位置が光ファイバ先端側に僅かに移動して応力支点がずれるため応力集中を防止することができる。さらに、Ｖ字状溝５の後端部エッジ５ｃと光ファイバ２の接する距離が湾曲により長くなり、光ファイバに加わる応力を分散することができるとされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構成において、接着剤６ａは、光ファイバ２と基板３と蓋板４との間の間隙７内、並びに光ファイバ２とＶ字状溝５との間の間隙８内に毛細管作用で浸透させている。しかし、接着剤６ａが浸入する間隙７，８の横断面積は小さく、気泡等が混入すると接着力が低下し、基板３が剥離するという問題があった。
【０００８】
また、上記公報で開示された技術により、溝形成部３ａの後端の段差部９での急激な応力集中は緩和できるとしても、Ｖ字状溝５の開き角度と谷部５ｂの高さは一定でＶ字状溝５の後端部エッジ５ｃが光ファイバ２に接触する構成であることには変わりはない。溝の後端部エッジ５ｃが光ファイバ２に接触していると、光ファイバアレイ１の組立て時に光ファイバ２に傷をつける恐れがある。また、光ファイバ２と接着剤６ａの熱膨張係数の違いにより、温度変化等で光ファイバ２が動き、溝の後端部エッジ５ｃで光ファイバ２に傷をつける恐れもある。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、接着剤を充填する間隙部分に気泡が生じないようにすると共に、溝形成部の段差により急激な応力集中を緩和し、Ｖ字状溝の後端部エッジが光ファイバに接触しない光ファイバアレイとそれに使用される光ファイバアレイ用基板の提供を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバアレイは、溝形成部と平坦部とを段差をつけて形成した基板と蓋板とからなり、基板の溝形成部に設けた複数のＶ字状溝に光ファイバを収納配列して蓋板で押さえて位置決めし、光ファイバと基板及び蓋板との間に生じる間隙部分に接着剤を充填して接着一体化する光ファイバアレイであって、基板の溝形成部の段差側で、Ｖ字状溝の開き角度を徐々に広がる形状としたものである。また、Ｖ字状溝の開き角度を徐々に広がる形状に代えて、基板の溝形成部の段差側で、Ｖ字状溝の深さを徐々に深くなる形状とする。
【００１１】
また、本発明による光ファイバアレイ用基板は、複数の光ファイバを、平坦部と段差をつけて形成した溝形成部に設けたＶ字状溝に収納配列して蓋板で押さえて位置決めし、光ファイバと基板及び蓋板との間に生じる間隙部分に接着剤を充填して接着一体化する光ファイバアレイ用基板であって、溝形成部の段差側で、Ｖ字状溝の開き角度が徐々に広がる形状としたものである。また、Ｖ字状溝の開き角度を徐々に広がる形状に代えて、基板の溝形成部の段差側で、Ｖ字状溝の深さを徐々に深くなる形状とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２により、本発明の第１の実施形態の概略を説明する。図１（Ａ）は本発明による光ファイバアレイの概略を示す斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のａ−ａ方向から見た部分断面図を示し、図２（Ａ）は基板の部分斜視図、図２（Ｂ）はＶ字状溝の開き角度の変化状態を説明する図である。図中の符号は、図４で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００１３】
本発明による光ファイバアレイ１は、図１（Ａ）に示すように従来例で説明したのと同様に、基板３と蓋板４との間に複数の光ファイバ２を所定のピッチで平行一列に保持固定して構成される。基板３は、溝形成部３ａと平坦部３ｂとを段差部９で示すように段差をつけた形状で形成され、溝形成部３ａの上面には光ファイバ２を収納する複数のＶ字状溝５が平行に形成されている。光ファイバ２は、先端部分の被覆が除去されてガラスの裸ファイバを露出した状態とされ、溝形成部３ａのＶ字状溝５に収納配列され、被覆が除去されていないファイバ被覆部２ａは平坦部３ｂに載置される。
【００１４】
図１（Ｂ）に示すように、光ファイバ２がＶ字状溝５内に収納されたとき、開き角度を有するＶ字状溝の両側壁と接する２点と、蓋板４の押さえ面で接する１点の合計３点で、光ファイバ２の位置決めが行なわれる。なお、蓋板４は光ファイバ２の位置決めができる程度で軽く押さえ、接着により一体化された後は、押さえ力は解放される。光ファイバ２が蓋板４により押さえられ接着剤６ａで接着固定された後、平坦部３ｂには他の接着剤（図４（Ｂ）参照）が塗布され、ファイバ被覆部２ａが接着固定される。
【００１５】
光ファイバ２を接着する接着剤６ａには、例えば、硬化前の粘度が２．０Ｐａ・ｓ程度のエポキシ系紫外線硬化型の接着剤が用いられる。また、基板３と蓋板４には、光ファイバ２と熱膨張係数が近似するガラス（パイレックス（登録商標）ガラス、石英ガラス等）又はセラミック等が用いられ、溝加工は切削又はプレス成形で形成される。
【００１６】
光ファイバ２を基板３のＶ字状溝５にそれぞれ収納配列し、上から蓋板４で押さえて位置決めした後、接着剤６ａが基板３の溝形成部３ａの先端側又は後部側から注入される。接着剤６ａは、図１（Ｂ）に示すように、光ファイバ２と基板３の上面と蓋板４の下面との間に生じる間隙７内、並びに光ファイバ２とＶ字状溝５との間に生じる間隙８内に毛細管作用で浸入し、これらの間隙７，８を埋めて、光ファイバ２と基板３と蓋板４とを接着一体化する。
【００１７】
図２は、本発明の第１の実施形態の光ファイバアレイに用いる基板を示す図である。図に示すように、本発明の第１の実施形態は、基板３の溝形成部３ａの上面に形成されたＶ字状溝５の開き角度θを、溝形成部３ａの後端の段差部９側で次第に大きくなるように形成する。なお、図に示す例は、Ｖ字状溝５の谷部５ｂの深さ位置を溝形成部３ａの上面から一定とした場合である。
【００１８】
光ファイバ２の配列ピッチが小さく、図２のように頂部５ａが先鋭形状となる場合は、Ｖ字状溝５の開き角度θが次第に大きくなるにしたがって、Ｖ字状溝５の頂部５ａの高さも次第に低くなり、谷部５ｂとの差が小さい浅い形状のＶ字状溝となる。しかし、光ファイバ２の配列ピッチが大きく、Ｖ字状溝５の頂部５ａが平坦となる場合は、図２（Ａ）の右端に示すＶ字状溝５の変化部５ｅで示すように、平坦な部分が次第に狭くなる形状となる。
【００１９】
図２（Ａ）に示すように、Ｖ字状溝５の開き角度θは、例えば、Ｖ字状溝５の長手方向中央部以降の位置から段差部９側に向けて、滑らかに次第に拡大させていくのが望ましい。なお、光ファイバ２の位置決めは、少なくともＶ字状溝５の長手方向の中央位置より前方の開き角度θが変化していない直線状の部分で行なわれる。
【００２０】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＶ字状溝５の長手方向のｂ−ｂ，ｃ−ｃ，ｄ−ｄ位置における溝断面の変化状態を示した図である。ｂ−ｂ位置におけるＶ字状溝５の開き角度はθ１で、ｃ−ｃ位置ではθ２、ｄ−ｄ位置ではθ３で、θ１＜θ２＜θ３となる。長手方向の各位置におけるＶ字状溝５の谷部５ｂの深さ位置Ｈを溝形成部３ａの上面ラインから一定とすると、頂部５ａの高さが次第に低くなり、谷部５ｂとの差が小さい浅い形状のＶ字状溝となる。
【００２１】
Ｖ字状溝５を以上のように形成することにより、溝形成部３ａの段差部９側でＶ字状溝５と蓋板４との間の間隔が次第に拡大する。この結果、段差部９側の樹脂充填間隙の横断面積が増加し、接着剤が浸入しやすい形態となる。したがって、接着剤を段差部９側から基板の先端側に向けて毛細管作用により浸入させることにより、間隙内に気泡を生じさせることなくスムーズに間隙内に接着剤を充填することができ、接着力の低下を防止できる。また、従来技術で説明したのと同様に、段差部９が緩やかに変化するため、後部に付与される接着剤６ｂ（図４（Ｂ）参照）による応力集中を軽減し、損失増加を防止することができる。
【００２２】
更に上記構成により、光ファイバ２は、溝形成部３ａの段差部９側でＶ字状溝５の両側壁との接触から次第に離れ、後端部エッジ５ｃとは接触しない浮いた状態となる。また、蓋板４の下面側のエッジを円弧状（図４（Ｂ）参照）にすることにより、光ファイバ２を溝形成部３ａからの出口端でエッジとの接触を回避することができる。この結果、溝形成部３ａの段差部９で光ファイバ２に傷が付かず、断線の発生を防止することができる。
【００２３】
図３は本発明の第２の実施形態の光ファイバアレイに用いる基板を示す図で、図３（Ａ）は基板の部分斜視図、図３（Ｂ）はＶ字状溝の深さの変化状態を説明する図である。なお、図中の符号は、図１及び図２で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。また、本発明の第２の実施形態で、光ファイバアレイの構成自体は、図１で説明したのとほぼ同様であるので説明を省略し、光ファイバアレイ用基板についてのみ説明する。
【００２４】
図３に示す実施形態は、基板３の溝形成部３ａの上面に形成されたＶ字状溝５の深さを、溝形成部３ａの後端の段差部９側で次第に深くなるように形成する。図に示す例は、Ｖ字状溝５の開き角度θを一定とし、谷部５ｂの深さ位置を溝形成部３ａの上面から次第に深くした場合である。
【００２５】
光ファイバ２の配列ピッチが小さく、図３のように頂部５ａが先鋭形状となる場合は、Ｖ字状溝５の谷部５ｂが次第に深くなるにしたがって、頂部５ａの高さも次第に低くなり、頂部５ａと谷部５ｂの相対高さは不変で、Ｖ字状溝５の横断面積もほぼ一定となる。しかし、光ファイバ２の配列ピッチが大きく、Ｖ字状溝５の頂部５ａが平坦となる場合は、図３（Ａ）の右端に示すＶ字状溝５の変化部５ｅで示すように、平坦な部分が次第に狭くなる形状となる。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、Ｖ字状溝５の谷部５ｂは、例えば、Ｖ字状溝５の長手方向中央部以降の位置から段差部９側に向けて、滑らかに次第に深くさせていくのが望ましい。なお、光ファイバ２の位置決めは、少なくともＶ字状溝５の長手方向の中央位置より前方の谷部５ｂの深さが変化していない直線状の部分で行なわれる。
【００２７】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＶ字状溝５の長手方向のｂ−ｂ，ｃ−ｃ，ｄ−ｄ位置における溝の深さの変化状態を示した図である。ｂ−ｂ位置におけるＶ字状溝５の谷部５ｂの深さは、溝形成部３ａの上面ラインからｂ−ｂ位置ではＨ１、ｃ−ｃ位置ではＨ２、ｄ−ｄ位置ではＨ３で、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３となる。
【００２８】
Ｖ字状溝５を以上のように形成することにより、図２の例の場合と同様に、溝形成部３ａの段差部９側でＶ字状溝５と蓋板４との間の間隙が次第に拡大する。この結果、段差部９側の樹脂充填間隙の横断面積が増加し、接着剤が浸入しやすい形態となる。したがって、接着剤を段差部９側から基板の先端側に向けて毛細管作用により浸入させることにより、間隙内に気泡を生じさせることなくスムーズに接着剤を充填することができ、接着力の低下を防止できる。また、従来技術で説明したのと同様に、段差部９が緩やかに変化するため、後部に付与される接着剤に対する応力集中を軽減し、損失増加を防止することができる。
【００２９】
更に上記構成により、図２の例と同様に光ファイバ２は、溝形成部３ａの段差部９側でＶ字状溝５の両側壁との接触から次第に離れ、後端部エッジ５ｃとは接触しない浮いた状態となる。また、蓋板４の下面側のエッジを円弧状にする（図４（Ｂ）参照）ことにより、光ファイバ２を溝形成部３ａからの出口端でエッジとの接触を回避することができる。この結果、溝形成部３ａの段差部９で光ファイバ２に傷が付かず、断線の発生を防止することができる。
【００３０】
なお、上記第１の実施形態と第２の実施形態を組合せた構成とすることもできる。すなわち、Ｖ字状溝５の開き角度θを、溝形成部３ａの後端の段差部９側で次第に大きくなるように形成すると同時に、Ｖ字状溝５の深さＨを、溝形成部３ａの後端の段差部９側で次第に深くなるように形成するようにしてもよい。Ｖ字状溝５の形状は、多少複雑になるが実施形態１及び２と同様な作用効果を奏することができる。
【００３１】
上述した、本発明による光ファイバアレイ用基板の形成は、上下金型を用いたプレス成形で形成するのが好ましい。Ｖ字状溝が長手方向で直線状の均一な形状でないことから、研削による機械加工は高度の制御と精密作業となり、生産性がよくない。しかし、プレス成形の場合は、金型を一旦作製すればよいので、金型のコストは多少増加するが、生産性の問題は生じない。また、プレス成形で形成されたＶ字状溝は、研削加工したものと比べて表面粗さが均一で滑らかなため、間隙内への接着剤の流れ性もよく、信頼性の高い光ファイバアレイ用基板及び光ファイバアレイを製造することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光ファイバと基板と蓋板との間に生じる間隙部分に、気泡の発生を軽減して接着剤を充填することができ、基板が剥れを防止することができると共に、段差部における応力集中を緩和し損失増加を抑えることができる。また、段差部におけるエッジとの接触をなくし、光ファイバに傷が付くのを回避でき、断線の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ファイバアレイの概略を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図４】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１…光ファイバアレイ、２…光ファイバ、２ａ…ファイバ被覆部、３…基板、３ａ…溝形成部、３ｂ…平坦部、４…蓋板、５…Ｖ字状溝、５ａ…頂部、５ｂ…谷部、５ｃ…後端部エッジ、５ｅ…変化部、６ａ，６ｂ…接着剤、７，８…間隙、９…段差部。

Claims (7)

1. 溝形成部と平坦部とを段差をつけて形成した基板と蓋板とからなり、前記基板の溝形成部に設けた複数のＶ字状溝に光ファイバを収納配列して前記蓋板で押さえて位置決めし、前記光ファイバと前記基板及び前記蓋板との間に生じる間隙部分に接着剤を充填して接着一体化する光ファイバアレイであって、
   前記基板の溝形成部の段差側で、前記Ｖ字状溝の開き角度が徐々に広がっていることを特徴とする光ファイバアレイ。
2. 溝形成部と平坦部とを段差をつけて形成した基板と蓋板とからなり、前記基板の溝形成部に設けた複数のＶ字状溝に光ファイバを収納配列して前記蓋板で押さえて位置決めし、前記光ファイバと前記基板及び前記蓋板との間に生じる間隙部分に接着剤を充填して接着一体化する光ファイバアレイであって、
   前記基板の溝形成部の段差側で、前記Ｖ字状溝の深さが徐々に深くなっていることを特徴とする光ファイバアレイ。
3. 複数の光ファイバを、平坦部と段差をつけて形成した溝形成部に設けたＶ字状溝に収納配列して蓋板で押さえて位置決めし、前記光ファイバと前記基板及び前記蓋板との間に生じる間隙部分に接着剤を充填して接着一体化する光ファイバアレイ用基板であって、
   前記溝形成部の段差側で、前記Ｖ字状溝の開き角度が徐々に広がっていることを特徴とする光ファイバアレイ用基板。
4. 前記開き角度は、前記Ｖ字状溝の長手方向の中央部以降で広がっていることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバアレイ用基板。
5. 複数の光ファイバを、平坦部と段差をつけて形成した溝形成部に設けたＶ字状溝に収納配列して蓋板で押さえて位置決めし、前記光ファイバと前記基板及び前記蓋板との間に生じる間隙部分に接着剤を充填して接着一体化する光ファイバアレイ用基板であって、
   前記溝形成部の段差側で、前記Ｖ字状溝の深さが徐々に深くなっていることを特徴とする光ファイバアレイ用基板。
6. 前記溝の深さは、前記Ｖ字状溝の長手方向の中央部以降で深くなっていることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバアレイ用基板。
7. プレス成形により形成されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の光ファイバアレイ用基板。

Images