JP2004118130A - 光部品搭載光ファイバ配線ボード - Google Patents

Abstract

【課題】光部品が搭載された光ファイバ配線ボードを提供すること。
【解決手段】ボード上に光ファイバを配線すると共に光部品を搭載し、前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボードとの段差を緩和して前記光部品から延出される光ファイバを前記ボード面に導くチューブにより、或いは樹脂剤を前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボード面間との間の全区間或いは一部区間に塗布することにより保護することに特徴を有する光ファイバ配線ボードとする。これにより、光部品から延出される光ファイバの座屈等の故障を排除することが可能となる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光学装置内或いは光学装置間において、光配線を行う為に用いられる光ファイバ配線ボードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光学装置内或いは光学装置間において、光部品或いは光回路を相互に光学的に接続する目的で、従来よく用いられてきた光ファイバコードによる配線に替えて、基板上に所定のパターンで配線された光ファイバを有する光ファイバ配線ボードが用いられている。この光ファイバ配線ボードを使用することにより、光学的な接続を短時間に誤配線なく実施することができる。また、ボードを使用することにより強度を保ったまま、光ファイバコードよりも細い線材たとえば光ファイバ素線を使用することができるため、配線材の実装体積を削減することができる。一方、光学装置或いは光学装置を含んだシステムは小型化・高密度化が求められており、そのため装置に使用する光部品の小型化が進められている。以上２点の技術的背景から、光ファイバ配線ボードに光カプラ、光アイソレータ、光フィルタ等の光部品を搭載することにより、様々な機能を持った光ファイバ配線ボードを製作することが可能となってきている。またその結果、光学装置或いは光学装置を含んだシステムの小型化・高密度化の要求に応えることが可能となってきている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３１５７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバ配線ボードに光部品を搭載する場合、ボード上に置いた光部品の高さがボード上に配線された光ファイバの高さよりも高くなることが多い。その際、該光部品から引き出された光ファイバがボード上に配線された後、ボードの上から該光ファイバに応力が加えられると、該光部品−ボード間に該光ファイバを保護或いは支持するものがないため、該光ファイバに急激な曲げが生じ、座屈して断線するか、断線しなくても破断確率が上昇し長期信頼性が悪化することがある。或いは、光ファイバが機械的に故障しなくても、光学的な故障、すなわち光ファイバ内を伝送される光に損失が生じたり、時間的な損失変動が生じることがある。それを防ぐ方法として、特許文献１に記載されているように、ボードに光部品が搭載可能な凹部を設けて、その凹部に光部品の一部を埋め込むことにより、光部品から延出される光ファイバをボード平面上に配置できるようにすることが挙げられる。しかしながら、ボードに凹部を設けると、ボードの配線面とは反対側の面に凸部が生じることになる。或いは凸部が生じないようにボードの配線面とは反対側の面を平面にしようとすれば、光部品が埋め込まれる分だけ光部品が埋め込まれていない部分のボードを厚くする必要があり、その場合実装体積が大きくなり高密度化の要求に反してしまう。また、ボードに凹部を設けるために、ボードの材質、製作工具或いは製造装置が制限されてしまうため、製造上の困難さが増す。
【０００５】
従って本発明は上記の問題に鑑み、光部品が搭載された光ファイバ配線ボードであって、容易に製造でき、かつ性能、信頼性の高い光ファイバ配線ボードを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ配線ボードは上記の問題を解決するため、請求項１では、ボード上に光ファイバを配線すると共に光部品を搭載し、前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボードとの段差を緩和して前記光部品から延出される光ファイバを前記ボード面に導く座屈防止用の保護材として、チューブを具備することを特徴とする。本発明によれば、前記光部品から前記光ファイバが延出される部分にチューブがあることにより、該光部品から延出される光ファイバが、該チューブによって支持され、或いは支持されなくとも少なくとも保護され、該光部品を始点として緩やかな円弧を描いた後ボード上に接して配線されるため、該光ファイバの急激な曲げ或いは座屈を防ぐことができる。また、該ボード上に搭載された光部品、配線された光ファイバを固定及び保護する目的で、該ボードの配線面の上にシートが被せられる場合、該チューブがあることにより該シートによる応力が該光部品から延出される光ファイバに直接掛からず和らげられることとなり、該光ファイバの急激な曲げ或いは座屈を防ぐことができる。
【０００７】
請求項２では、請求項１記載の光ファイバ配線ボードにおいて、前記チューブが、前記延出部側では外径が太く、その反対側では外径が細い、テーパ型であることを特徴とする。光ファイバ配線ボード上の光部品の高さがボード上に配線される光ファイバの高さよりも高いとき、チューブの形状をこのようにすれば、チューブ内において光部品から延出される光ファイバのボードの厚さ方向の配線ルートとして、光部品から光ファイバが延出される部分の根本ではボードからの距離が大きく、チューブがボードに接する端面ではボードからの距離を小さくすることができ、チューブ内のスペースにおいて光部品から延出される光ファイバが緩やかな円弧を描くことができる。さらに、該チューブによりその状態の該光ファイバが外力から保護されるため、該光ファイバの急激な曲げ或いは座屈を防ぐことが可能となり、光ファイバ配線ボードの信頼性が向上する。
【０００８】
さらに、請求項３では、請求項１記載の光ファイバ配線ボードにおいて、前記チューブの内径が前記光部品から延出される光ファイバの外径の３倍以上であることを特徴とする。該光ファイバ配線ボード製作後、該チューブに外部から応力が加わり、該チューブが座屈等変形しても、その中の光ファイバにある程度自由に動くスペースがあれば、光ファイバは緩やかな円弧を描くことが可能であり光ファイバに故障が生じないため、該チューブの内径が該光ファイバ外径の３倍以上とするのが好ましい。
【０００９】
請求項４では、請求項１記載の光ファイバ配線ボードにおいて、前記チューブの厚さが前記光部品から延出される光ファイバの外径の１．５倍以下であることを特徴とする。該光部品から延出される光ファイバが緩やかな円弧を描いた後ボード上に接して配線される際、該チューブ厚が厚いとチューブ端においてボード面との間に段差が生じ、該光ファイバがチューブ端で急激に曲げられる。これを防止するため、チューブの厚さはチューブとして強度及び柔軟性が保てて、かつできるだけ薄い厚さ、すなわち光ファイバ外径の１．５倍以下であることが、該光部品から延出される光ファイバに応力を掛けないという点で有効である。
【００１０】
請求項５では、請求項１記載の光ファイバ配線ボードにおいて、前記チューブが熱収縮性のチューブであることを特徴とする。熱収縮により該チューブの形状が固定されるため、熱収縮時に該光部品から延出される光ファイバを緩やかな円弧の状態とし、その状態のまま保持することができる。
【００１１】
また、請求項６では、ボード上に光ファイバを配線すると共に光部品を搭載する光ファイバ配線ボードであって、前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボードとの段差を緩和して前記光部品から延出される光ファイバを前記ボード面に導くため、座屈防止用の保護材として、樹脂剤を前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボード面間との間の全区間或いは一部区間に塗布することを特徴とする。該光部品から引き出される光ファイバが緩やかな円弧を描いた後ボード上に接して配線された後、樹脂剤により、配線形状を固定させることが可能であるため、引き出される光ファイバの急激な曲げ或いは座屈を防ぐことができる。
【００１２】
そして、最後の請求項７では、請求項１から請求項５までに記載された光ファイバ配線ボードにおいて、前記光部品が光ファイバ型の光カプラであることを特徴とする。光ファイバ型の光カプラは、延出される光ファイバに応力が掛けられ、該光ファイバが変形された場合、その中を伝送される光の分岐比が変わることが多く、光学的な性能が劣化しやすい。よって、それを防止するため、光部品の中でも特に上記発明を必要とする。
【００１３】
【作用】
本発明は、ボード上に光ファイバを配線すると共に光部品を搭載する光ファイバ配線ボードであって、前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボードとの段差を緩和して前記光部品から延出される光ファイバを前記ボード面に導く座屈防止用の保護材として、チューブにより、或いは樹脂剤を前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボード面間との間の全区間或いは一部区間に塗布することにより保護することに特徴を有する。これにより、光部品から延出される光ファイバが光部品から緩やかな円弧を描いた後ボード上に接して配線されるため、該光ファイバの急激な曲げ或いは座屈を防ぐことが可能となる。また、チューブを光ファイバ配線ボード或いは該光ファイバ配線ボードに搭載される光部品に取り付けることは製造上容易であるため、本発明により性能、信頼性の高い光ファイバ配線ボードを容易に提供することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態における光ファイバ配線ボードを示している。１は光ファイバ配線ボード、以下その構成部品であり、１１がボード、１２が本発明でいう光部品としての光カプラ、１３が入力側光ファイバ、１４が２本の出力側光ファイバ、１４ａ、１４ｂが出力側の各光ファイバを示しており、１５がチューブ、その中でも１５ａが入力側のチューブ、１５ｂが出力側のチューブを示している。ここで、光カプラ１２、入力側光ファイバ１３、出力側光ファイバ１４ａ、１４ｂはボード１１上に固定されている。本実施例では、光部品として光カプラ１２が搭載されているため、入力側光ファイバ１３から入射された光は、光カプラ１２内で分岐され、出力側光ファイバ１４ａと１４ｂに出力される。
【００１５】
図２は、ボード２側からの側断面図であり、図１の出力側のチューブ１５ｂ付近の拡大図である。ここでは、出力側光ファイバの１４ａと１４ｂは重なって見えている。光カプラ１２から延出された光ファイバである出力側光ファイバ１４ａ、１４ｂは、光カプラ１２から前記光ファイバ１４ａ、１４ｂが延出される部分にチューブ１５ｂがあることにより、チューブ１５ｂの図２の横方向の中央部でチューブ１５ｂの上側内壁に接し、チューブ１５ｂの図２の右端でチューブ１５ｂの下側内壁端面に接している。この結果、出力側光ファイバ１４ａ、１４ｂは緩やかな円弧を描いた後ボード２上に接して配線されている。図示は省略するが、入力側のチューブ１５ａ付近でも上記同様であるため、入力側光ファイバ１３も緩やかな円弧を描いた後ボード２上に接して配線されている。なお、これも図示は省略するが、該ボード上に搭載された光部品、配線された光ファイバを固定及び保護するためには、該ボードの配線面及び光部品の上に樹脂等のシートが被せられることが望ましい。
【００１６】
チューブとしては、円筒形であっても良いが、望ましい形状として、上記実施例に示したようにチューブ側面から見て、前記光部品からの光ファイバ延出部側では外径が太く、前記チューブが前記ボードに接する端面側では外径が細い、テーパ型の形状が挙げられる。このような形状とすれば、光部品から光ファイバが延出される部分の根本ではボードからの距離が大きく、チューブがボードに接する端面ではボードからの距離が小さいという該光ファイバの配線ルートをチューブが妨げないため、該光ファイバの急激な曲げ或いは座屈を防ぐことが可能となる。テーパ型に含まれる形状として、該根本部から途中までチューブを２重にして太くし、途中以降チューブがボードに接する端面までを１層として細くしてテーパ形状とした２層型、或いは一体化されたチューブにおいて該根本部から途中まで太くし、途中以降ボードに接する端面までを段階的に細くしてテーパ形状とした多段型が挙げられる。
【００１７】
チューブの断面形状はその中を通る光ファイバに応力が掛かりにくい形状という点で円形であることが望ましいが、その中を通る光ファイバが複数本である場合、円形ではかえって応力が掛かり、長円形状、長方形の形状が望ましい場合がある。チューブの材質は、光ファイバに応力が掛かりにくいよう柔軟で弾力性のある材質であることが望ましい。光ファイバ配線ボードが使用される範囲内、例えば−４０〜＋８０℃の範囲で環境温度が変わっても、硬度がほとんど変わらず柔軟なままであり、また変形しない材質として、ポリエステルエストラマーとシリコンが例示できる。また、チューブは熱収縮性のものであっても良い。この場合、熱収縮性のチューブは、光部品から延出される光ファイバのみを保護するため光部品からの光ファイバの延出部付近のみに配置しても良いし、該光部品を熱収縮性のチューブで保護して該光部品の機械的強度を向上させるため、該光部品の全体または一部を覆うように配置しても良い。この際の材質は、熱収縮した後も柔軟で弾力性があるという理由から、ポリフッ化ビニリデン樹脂が例示できる。ただし、光部品から延出される光ファイバをボード上に掛けられる応力から保護する目的を達するためには、チューブが必ずしも柔軟な材質である必要はなく、硬質な材質が好ましい場合もある。
【００１８】
さらに、前記実施例において、チューブ１５を省き、樹脂剤を塗布することにより光部品から引き出される光ファイバを保護することも挙げられる。このとき、該光部品から引き出される光ファイバは緩やかな円弧を描いた後ボード上に接して配線される。すなわち、チューブ１５が省かれていても、図２のチューブ内の出力側光ファイバ１４ａ、１４ｂと同様の形状で配線され、樹脂剤によって配線形状が固定される。樹脂剤により、該光部品から引き出される光ファイバは図２でいえば上下方向、左右方向さらには奥手前方向の全方向から支持されるため、外力が印加されたとしても該光ファイバは配線形状を変えることがなく、該光ファイバの急激な曲げ或いは座屈を防ぐことが可能となる。前記樹脂剤の材質としては、光ファイバ配線ボードが使用される範囲内、例えば−４０〜＋８０℃の範囲で環境温度が変わっても、硬度がほとんど変わらず柔軟なままであり、また変形しない特徴を有する材質として、シリコーン系樹脂が例示できる。
【００１９】
ボード１１としては、どのような形状・大きさでも良いが、例えば数百ｍｍ×数百ｍｍの長方形、厚さ１ｍｍのシートが挙げられる。ボード１１の材質には制限はなく、金属であっても、硬質プラスチックであってもよく、ボード上に配線される光ファイバを傷つけにくいという効果のため、柔軟で弾力性のある軟質樹脂であってもよい。
【００２０】
光部品としての光カプラ１２については、同一波長を合分波するタイプのものであってもよいし、波長多重タイプのものであってもよい。さらに構造的には、光ファイバを溶融延伸した光ファイバ型の光カプラであってもよいし、ミラーやプリズム等の微少な光学部品を用いたバルク型、或いは石英基板等に光回路を形成した光導波路型であってもよい。特に、光ファイバ型の光カプラの場合、それから延出される光ファイバに応力がかかると、上記他の構造的な型の光カプラに比べてより分岐比が変わることが多く、光学的な性能が劣化しやすいため、本発明によって、光カプラから延出される光ファイバの機械的或いは光学的な故障を排除することは大変有効である。なお、光ファイバ型の光カプラの形状の１例として長さ４０ｍｍ、外径３ｍｍの円柱形状が挙げられる。
【００２１】
本実施例では光部品として光カプラを挙げたが、他にも光アイソレータ、光フィルタ、光サーキュレータが挙げられ、さらに光ファイバ配線ボードに搭載可能な光部品であれば、それらに限定されるものでもない。本実施例においては、ボード上に光部品を１つしか搭載していないが、光部品の個数は１つに限定されず、多数であっても良い。なお、搭載される光部品が多数であり、各光部品のの厚さに差があるときは、薄い光部品を多段に重ねて搭載することが、光ファイバ配線ボードを高密度に実装できる点で望ましい。
【００２２】
光部品から延出される光ファイバは該光部品の機能が果たせる光ファイバであれば、通常長距離通信用に使用されるシングルモードファイバでも良く、短距離伝送用にファイバパラメータが変更されたシングルモードファイバでも良く、マルチモードファイバでもよい。また、該光ファイバは高密度実装の要求からは太さが細い程よいため、光ファイバ素線と呼ばれる例えば外径０．２５ｍｍの紫外線硬化型樹脂で覆われた光ファイバが望ましいが、それに限定されず、強度との兼ね合いにより、光ファイバ心線と呼ばれる例えば外径０．９　ｍｍのナイロン被覆に覆われた光ファイバであってもよく、光ファイバコードと呼ばれる例えば外径２ｍｍポリ塩化ビニルのチューブに覆われた光ファイバであってもよい。
例えば、チューブ１５として熱収縮性のチューブを使用する場合、熱収縮の際、その中を通る光ファイバに応力が掛かることがあり得るため、光ファイバは光ファイバ素線を使用するより、より強度の高い光ファイバ心線、強度上の必要によってはさらに強度の高い光ファイバコードを使用するのが望ましい。
なお、ボード上に配線される光ファイバは、光部品から延出される光ファイバに限定されるものではなく、例えば、配線用光ファイバ、分散補償光ファイバ、光増幅用光ファイバが挙げられる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ボード上に光ファイバを配線すると共に光部品を搭載し、前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボードとの段差を緩和して前記光部品から延出される光ファイバを前記ボード面に導く座屈防止用の保護材として、チューブにより、或いは樹脂剤を前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボード面間との間の全区間或いは一部区間に塗布することにより保護することに特徴を有する光ファイバ配線ボードであることにより、光部品から延出される光ファイバが光部品から緩やかな円弧を描いた後ボード上に接して配線され、該光ファイバの急激な曲げ或いは座屈を防ぐことが可能となる。すなわち、該光ファイバの機械的或いは光学的な故障を排除することができる。さらに、従来、該光ファイバの機械的或いは光学的な故障のため、実現することが不可能であった高密度に実装された光ファイバ配線ボードを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図　１】本発明に係わる光ファイバ配線ボードの構成図である。
【図　２】図１の要部を拡大した図である。
【符号の説明】
１　　・・・光ファイバ配線ボード
１１　・・・ボード
１２　・・・光カプラ
１３　・・・入力側光ファイバ
１４、１４ａ、１４ｂ・・・出力側光ファイバ
１５、１５ａ、１５ｂ　・・・チューブ

Claims (7)

1. ボード上に光ファイバを配線すると共に光部品を搭載する光ファイバ配線ボードであって、前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボードとの段差を緩和して前記光部品から延出される光ファイバを前記ボード面に導くチューブを具備することを特徴とする光ファイバ配線ボード。
2. 前記チューブが、前記延出部側では外径が太く、その反対側では外径が細い、テーパ型である請求項１記載の光ファイバ配線ボード。
3. 前記チューブの内径が、前記光部品から延出される光ファイバの外径の３倍以上である請求項１記載の光ファイバ配線ボード。
4. 前記チューブの厚さが、前記光部品から延出される光ファイバの外径の１．５倍以下である請求項１記載の光ファイバ配線ボード。
5. 前記チューブが熱収縮性のチューブである請求項１記載の光ファイバ配線ボード。
6. ボード上に光ファイバを配線すると共に光部品を搭載する光ファイバ配線ボードであって、前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボードとの段差を緩和して前記光部品から延出される光ファイバを前記ボード面に導くため、樹脂剤を前記光部品からの光ファイバ延出部と前記ボード面間との間の全区間或いは一部区間に塗布することを特徴とする光ファイバ配線ボード。
7. 前記光部品が光ファイバ型の光カプラである請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光ファイバ配線ボード。

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