JP2004302425A - Optical fiber array and its manufacturing method, and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の光ファイバのピッチを変換して保持するための光ファイバアレイおよびその製造方法、光デバイスに関する。 The present invention relates to an optical fiber array for converting and holding a pitch of a plurality of optical fibers, a method for manufacturing the same, and an optical device.
従来、光ファイバを用いた光通信では、例えば情報伝送路である光路を切り替えるための光スイッチや、光路を伝送する光の光量を減衰させるための光アッテネータ、光を合分波するための導波路等の光ファイバアレイを用いた様々な光デバイスが用いられている。 Conventionally, in optical communication using an optical fiber, for example, an optical switch for switching an optical path as an information transmission path, an optical attenuator for attenuating the amount of light transmitted on the optical path, and a waveguide for multiplexing / demultiplexing light. Various optical devices using an optical fiber array such as a wave path are used.
近年、この種の光デバイスでは、小型化、高密度化が図られており、収容される光ファイバの芯数も2,4,8,16,32本と順次に増加している。一般的に、光ファイバは、クラッド径が125μm、被覆径が250μmであるため、これらの光ファイバの光軸を互いに平行に一列に配列させた場合、被覆径に合わせて250μmピッチで配列されている。 In recent years, this type of optical device has been reduced in size and density, and the number of optical fibers accommodated therein has been gradually increased to 2, 4, 8, 16, and 32. Generally, an optical fiber has a cladding diameter of 125 μm and a coating diameter of 250 μm. Therefore, when the optical axes of these optical fibers are arranged in a line in parallel with each other, they are arranged at a pitch of 250 μm according to the coating diameter. I have.
また、光デバイスには、複数の光ファイバが光軸を互いに平行に一列に配列され、被覆材によって一体に被覆されて形成されたテープ型光ファイバが用いられている。このテープ型光ファイバは、各光ファイバが250μmピッチで配列されている。 Further, the optical device uses a tape-type optical fiber in which a plurality of optical fibers are arranged in a line with their optical axes parallel to each other and are integrally coated with a coating material. In this tape type optical fiber, each optical fiber is arranged at a pitch of 250 μm.
ところで、光デバイスは、小型化、高密度実装化を実現するため、250μmピッチよりも小さいピッチで配列することが要求されている。また、光ファイバアレイの各光ファイバの先端にレンズを取り付けた光コリメータを使用した複数の入出力ポートを備える光スイッチでは、光の損失を均一にするために、各ポートの光出射する光ファイバ端面と光入射する光ファイバ端面との間の距離を等しく、すなわちビームウェイストを光路の中心に位置させる必要があり、光路を構成するミラー等の光学素子の位置に応じて、各光ファイバのピッチ方向の調整による光路長の等長化が必要となる。 By the way, in order to realize miniaturization and high-density mounting, optical devices are required to be arranged at a pitch smaller than a 250 μm pitch. In addition, in an optical switch having a plurality of input / output ports using an optical collimator in which a lens is attached to the tip of each optical fiber of the optical fiber array, an optical fiber that emits light from each port in order to make the loss of light uniform. It is necessary to make the distance between the end face and the end face of the optical fiber on which light is incident equal, that is, to position the beam waste at the center of the optical path, and to adjust the pitch of each optical fiber according to the position of an optical element such as a mirror constituting the optical path. It is necessary to equalize the optical path length by adjusting the direction.
図28に示すように、従来のテープ型光ファイバ110は、被覆材が除去された複数の光ファイバ111が、ピッチ変換部115によって第1のピッチP3よりも小さい第2のピッチP4に変換されている(例えば、特許文献1参照。)。ピッチ変換部115は、各光ファイバ111が挿入される挿入口116と、この挿入口116から挿入された各光ファイバ111を規制して第2のピッチP4に変換するガイド壁117とを有している。そして、各光ファイバ111は、各ガイド壁117間に沿って進入することによって、ピッチが変換されて、各ガイド壁117間に充填された接着材(不図示)によって固定されている。
As shown in FIG. 28, in the conventional tape-type
また、従来の光ファイバアレイは、図29に示すように、被覆材が除去された複数の光ファイバ111が、ファイバ保持基板120に設けられたピッチ変換部122によって第1のピッチP3よりも小さい第2のピッチP4に変換されている(例えば、特許文献1参照。)。
Further, in the conventional optical fiber array, as shown in FIG. 29, the plurality of
ファイバ保持基板120は、テープ型光ファイバ110を保持する第1の保持部121と、各光ファイバ111を規制して第2のピッチP4に変換するピッチ変換部122と、各光ファイバ111を第2のピッチP4で保持する保持溝123aが設けられた第2の保持部123とを備えている。ピッチ変換部122には、光ファイバ111の位置を規制して第1のピッチP3から第2のピッチP4に変換させる内壁122aが形成されている。また、第2の保持部123には、固定部材125が接着材(不図示)によって固定されることで、第2の保持部123の保持溝123aに保持された各光ファイバ111が固定されている。そして、各光ファイバ111は、ピッチ変換部122の内壁122aによってピッチが変換されて、ピッチ変換部122内に充填された接着材によって固定されている。
しかしながら、上述した従来の光ファイバアレイでは、ピッチ変換部の内壁に光ファイバを当接させることで、各光ファイバ間のピッチが変換されている。すなわち、この従来の光ファイバアレイは、光ファイバがピッチ変換部の内壁に接触しているため、使用時に、振動や衝撃等が加わったときや、材料の熱膨張や熱収縮が生じることによって、内壁によって光ファイバが損傷されてしまう虞がある。 However, in the above-described conventional optical fiber array, the pitch between the optical fibers is converted by bringing the optical fibers into contact with the inner wall of the pitch conversion unit. That is, in this conventional optical fiber array, since the optical fiber is in contact with the inner wall of the pitch conversion portion, when used, when vibration or impact is applied, or when thermal expansion or thermal contraction of the material occurs, The optical fiber may be damaged by the inner wall.
また、この従来の光ファイバアレイでは、ファイバ保持基板上に光ファイバが接着材を介して固定されているため、接着材の線膨張率の影響によって、光ファイバが破損してしまう可能性がある。 Further, in this conventional optical fiber array, since the optical fiber is fixed on the fiber holding substrate via the adhesive, the optical fiber may be damaged due to the effect of the linear expansion coefficient of the adhesive. .
さらに、従来の光ファイバアレイが備えるファイバ保持基板は、ピッチ変換部が形成されることで、ファイバ保持基板の構造が複雑化するため、製造コストが嵩んでしまうという不都合がある。 Further, the fiber holding substrate provided in the conventional optical fiber array has a disadvantage that the formation of the pitch conversion section complicates the structure of the fiber holding substrate, thereby increasing the manufacturing cost.
そこで、本発明は、ピッチが変換された光ファイバが破損することを防止し、信頼性を向上することができる光ファイバアレイおよびその製造方法、光デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical fiber array capable of preventing the optical fiber whose pitch has been converted from being damaged and improving reliability, a method of manufacturing the same, and an optical device.
上述した目的を達成するため、本発明に係る光ファイバアレイは、第1のピッチで配列された複数の光ファイバを保持する第1の保持部と、複数の光ファイバを第1のピッチと異なる第2のピッチに配列して保持する第2の保持部と、第1の保持部と第2の保持部との間に位置し複数の光ファイバに非接触で第1のピッチから第2のピッチに変換するための空間部とを備える。 In order to achieve the above-described object, an optical fiber array according to the present invention includes a first holding unit that holds a plurality of optical fibers arranged at a first pitch and a plurality of optical fibers that are different from the first pitch. A second holding unit arranged and held at a second pitch, and a second holding unit which is located between the first holding unit and the second holding unit and which is not in contact with the plurality of optical fibers and is not in contact with the plurality of optical fibers; And a space for converting the pitch into a pitch.
以上のように構成した本発明に係る光ファイバアレイによれば、各光ファイバの第1のピッチから第2のピッチに変換されている部分が、ファイバ保持基板に対して非接触であるため、空間部内で各光ファイバの位置が規制されていない。このため、本発明の光ファイバアレイは、使用時等に振動や衝撃等が加わった場合や、熱膨張や熱収縮が生じた場合に、ピッチが変換されている部分で、光ファイバが損傷することが防止される。また、本発明に係る光ファイバアレイは、比較的簡素な構成であるため、製造コストの低減が図られる。 According to the optical fiber array according to the present invention configured as described above, the portion of each optical fiber that is converted from the first pitch to the second pitch is not in contact with the fiber holding substrate, The position of each optical fiber is not regulated in the space. Therefore, in the optical fiber array of the present invention, when vibration or shock is applied during use or when thermal expansion or thermal contraction occurs, the optical fiber is damaged at the portion where the pitch is converted. Is prevented. Further, since the optical fiber array according to the present invention has a relatively simple configuration, the manufacturing cost can be reduced.
また、本発明に係る光ファイバアレイは、第1の保持部と空間部との境界部、および第2の保持部と空間部との境界部の少なくとも一方の境界部に、この境界部が光ファイバに当接することを避けるための傾斜部が設けられることが好ましい。これによって、境界部で、各光ファイバが破損することが確実に防止される。 Further, in the optical fiber array according to the present invention, at least one of the boundary between the first holding unit and the space and the boundary between the second holding unit and the space is provided with an optical fiber. Preferably, an inclined portion is provided to avoid contact with the fiber. This reliably prevents each optical fiber from being damaged at the boundary.
また、本発明に係る光ファイバアレイは、第1の保持部に保持された光ファイバの光軸の位置と、前記第2の保持部に保持された光ファイバの光軸の位置との該光軸に直交する方向の最大変位量をΔP、空間部内の光ファイバの曲率半径rが30mm以上とし、前記光ファイバの前記光軸方向の空間部の長さLは、L≧√{ΔP(4r−ΔP)}を満たすことが好ましい。これによって、空間部内で湾曲される光ファイバが湾曲部分で損傷することが防止される。なお、上述の最大変位量ΔPとは、空間部内で第1のピッチから第2のピッチに変換される複数の光ファイバのうちで、曲率半径が最小となる光ファイバの変位量を指している。 In the optical fiber array according to the present invention, the position of the optical axis of the optical fiber held by the first holding portion and the position of the optical axis of the optical fiber held by the second holding portion may be different from each other. P the maximum displacement amount in the direction perpendicular to the axis delta, radius of curvature r of the optical fiber in the space portion is not less than 30 mm, the length L of the space of the optical axis direction of the optical fiber, L ≧ √ {delta P it is preferable to satisfy the (4r-Δ P)}. This prevents the optical fiber bent in the space from being damaged at the bent portion. Note that the maximum displacement of delta P described above, among the plurality of optical fibers that is converted from the first pitch in the space portion to the second pitch, points to the displacement amount of the optical fiber radius of curvature is minimum I have.
また、本発明に係る光デバイスは、上述した本発明の光ファイバアレイと、複数の光ファイバに対応する光学素子とを備える。 Further, an optical device according to the present invention includes the above-described optical fiber array according to the present invention, and an optical element corresponding to a plurality of optical fibers.
また、本発明に係る光ファイバアレイの製造方法は、複数の光ファイバを第1のピッチで保持する第1の保持部と、複数の光ファイバを第1のピッチと異なる第2のピッチで保持する第2の保持部と、第1の保持部と第2の保持部との間に位置し複数の光ファイバに非接触で第1のピッチから第2のピッチに変換するための空間部とを有するファイバ保持基板上に、複数の光ファイバを載置する工程を有する。そして、この工程では、複数の光ファイバの配列方向の少なくとも一端側に、第2の保持部の保持溝に案内するためのガイド面が設けられたピッチ変換治具を用いて、光ファイバを保持溝に固定するための固定部材によって複数の光ファイバを押し込むことで、複数の光ファイバを第2のピッチに変換する。 Further, in the method for manufacturing an optical fiber array according to the present invention, the first holding unit holding the plurality of optical fibers at the first pitch, and holding the plurality of optical fibers at the second pitch different from the first pitch. A second holding portion to be formed, and a space portion located between the first holding portion and the second holding portion for converting the first pitch to the second pitch without contacting the plurality of optical fibers. Mounting a plurality of optical fibers on the fiber holding substrate having the above. In this step, the optical fibers are held by using a pitch conversion jig provided with a guide surface for guiding the holding grooves of the second holding portion on at least one end in the arrangement direction of the plurality of optical fibers. The plurality of optical fibers are converted into a second pitch by pushing the plurality of optical fibers by a fixing member for fixing the plurality of optical fibers in the groove.
上述した本発明に係る光ファイバアレイの製造方法によれば、固定部材によって複数の光ファイバを保持溝側に押し込むことで、ピッチ変換治具のガイド面に沿って光ファイバが移動されることによって各光ファイバが規制されて、各光ファイバを第1のピッチから第2のピッチに容易且つ確実に変換される。 According to the above-described method for manufacturing an optical fiber array according to the present invention, by pushing a plurality of optical fibers into the holding groove by the fixing member, the optical fibers are moved along the guide surface of the pitch conversion jig. Each optical fiber is regulated so that each optical fiber is easily and reliably converted from a first pitch to a second pitch.
また、本発明に係る光ファイバアレイの製造方法が有する工程では、第2の保持部の保持溝に複数の光ファイバを案内するための他のガイド面を有するガイド部が、ファイバ保持基板の外周部の第2の保持部側に、複数の光ファイバの配列方向の中途部に位置して設けられたピッチ変換治具を用いる。これによって、第2の保持部が、互いに異なる複数のピッチが複合されてなる保持溝を有する場合にも、各光ファイバを保持溝に容易且つ確実に案内することが可能になる。 Further, in the step of the method for manufacturing an optical fiber array according to the present invention, the guide portion having another guide surface for guiding the plurality of optical fibers into the holding groove of the second holding portion is provided on the outer periphery of the fiber holding substrate. A pitch conversion jig provided on the side of the second holding portion of the portion, which is provided at a middle portion in the arrangement direction of the plurality of optical fibers, is used. Accordingly, even when the second holding unit has a holding groove formed by combining a plurality of pitches different from each other, each optical fiber can be easily and reliably guided to the holding groove.
上述したように本発明に係る光ファイバアレイによれば、第1のピッチで配列された複数の光ファイバを保持する第1の保持部と、複数の光ファイバを第1のピッチと異なる第2のピッチに配列して保持する第2の保持部との間に位置し、複数の光ファイバに非接触で第1のピッチから第2のピッチに変換するための空間部を備えることによって、ピッチが変換された光ファイバの破損を防止し、信頼性を向上することができる。また、本発明に係る光ファイバアレイは、比較的簡素な構成であるため、製造コストを低減することができる。 As described above, according to the optical fiber array of the present invention, the first holding unit that holds the plurality of optical fibers arranged at the first pitch, and the second holding unit that holds the plurality of optical fibers different from the first pitch And a space for converting the first pitch to the second pitch in a non-contact manner with the plurality of optical fibers. It is possible to prevent breakage of the converted optical fiber and improve reliability. Further, since the optical fiber array according to the present invention has a relatively simple configuration, the manufacturing cost can be reduced.
また、本発明に係る光ファイバアレイの製造方法によれば、第2の保持部の保持溝に案内するためのガイド面が設けられたピッチ変換治具を用いて、光ファイバを保持溝に固定するための固定部材によって複数の光ファイバを押し込むことで、各光ファイバを第1のピッチから第2のピッチに容易且つ確実に変換することができる。 Further, according to the method of manufacturing an optical fiber array according to the present invention, the optical fiber is fixed to the holding groove by using a pitch conversion jig provided with a guide surface for guiding the holding groove of the second holding portion. By pressing a plurality of optical fibers by the fixing member for performing the operation, each optical fiber can be easily and reliably converted from the first pitch to the second pitch.
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1(a)〜図1(c)および図2に示すように、光ファイバアレイ1は、複数の光ファイバ11を有するテープ型光ファイバ10と、複数の光ファイバ11のピッチを変換して保持するためのファイバ保持基板12と、ピッチが変換された光ファイバ11を固定するための固定部材13とを備えている。
(1st Embodiment)
As shown in FIGS. 1A to 1C and 2, the
テープ型光ファイバ10は、クラッド径が125μm、被覆径250μmの複数の光ファイバ11が、光軸を互いに平行にして一列に配列されて、紫外線硬化型樹脂材料等の被覆材によって被覆されて一体に形成されている。このテープ型光ファイバ10には、各光ファイバ11が第1のピッチP1、すなわち250μm間隔で配列されている。
In the tape type
ファイバ保持基板12は、例えばシリコンによって平板状に形成されており、複数の光ファイバ11が第1のピッチP1で配列されたテープ型光ファイバ10を保持する第1の保持部16と、複数の光ファイバ11を第2のピッチP2で保持する第2の保持部17と、複数の光ファイバ11に非接触で第1のピッチP1から第2のピッチP2に変換するための空間部18とを一体に有している。
The
第1の保持部16は、図3(a)〜図3(c)に示すように、各光ファイバ11の配列方向であるテープ型光ファイバ10の幅方向に亘って保持するための保持凹部16aが設けられている。テープ型光ファイバ10は、保持凹部16a内に載置されて接着材19によって固定されている。また、第1の保持部16に保持されたテープ型光ファイバ10の一端側は、各光ファイバ11の被覆材が除去されてクラッドを露出させた状態で、空間部18側にそれぞれ導かれている。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the
第2の保持部17には、各光ファイバ11を保持するための断面V字状をなす複数の保持溝17aが、第1のピッチP1より小さい第2のピッチP2でそれぞれ形成されている。この第2のピッチP2は、例えば、125μm間隔に設定されており、後述する導波路に適用される場合に導波路の整列ピッチと等間隔に設定されている。
A plurality of holding
空間部18は、図2および図3(a),図3(b)に示すように、第1の保持部16と第2の保持部17との間に位置して設けられており、第1の保持部16の保持凹部16aに連続する凹部18aが形成されている。
The
図2に示すように、第1の保持部16および空間部18は、ファイバ保持基板12の厚み方向におけるファイバ保持基板12の底面からの高さが等しくされており、連続して形成されている。また、第2の保持部17は、第1の保持部16および空間部18よりもテープ型光ファイバ10の被覆材の厚さ分だけやや高く形成されている。
As shown in FIG. 2, the
したがって、第1の保持部16側から導かれた各光ファイバ11は、空間部18の幅方向の内壁および底面に当接することなく間隔が徐々に狭められて、第2の保持部17に保持されている。
Accordingly, the distance between the
第1の保持部16の保持凹部16a、第2の保持部17の保持溝17a、空間部18の凹部18aは、詳細は後述するが、Si基板上に異方性エッチング処理を施すことによって高精度にそれぞれ形成されている。
The holding
固定部材13は、例えばシリコンやガラスによって直方体をなすブロック状に形成されている。固定部材13は、第2の保持部17の保持溝17aに保持された各光ファイバ11上に跨って当接するように載置されて、接着材19を介して第2の保持部17上に固定されている。また、第1の実施形態では、第2の保持部17の保持溝17aが断面V字状に形成されているが、矩形状または円形状に形成されても良い。
The fixing
次に、上述した光ファイバアレイ1を製造する際に用いるピッチ変換治具21について説明する。
Next, the
図4(a)および図4(b)に示すように、ピッチ変換治具21は、一組のガイド板22a,22bと、これらガイド板22a,22bを支持する基台23とを有している。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
各ガイド板22a,22bは、図5(a)および図5(b)に示すように、ファイバ保持基板12を間に挟んで対称な形状に形成されており、ファイバ保持基板12の空間部18に対応する位置に、図9に示す手法により、各光ファイバ11を第1のピッチP1から第2のピッチP2に円滑に変換するように案内するためのガイド部25がそれぞれ一体に設けられている。各ガイド部25には、各光ファイバ11のピッチを徐々に小さくするためのガイド面25aが傾斜されて形成されている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
各ガイド面25aは、上端側の対向間隔が、第1のピッチP1で配列された各光ファイバ11の幅にされており、下端側の対向間隔が、第2のピッチP2で配列された各光ファイバ11の幅にされている。したがって、ガイド面15aの傾斜量は、第2のピッチP2に応じて適宜設定される。
In each
また、各ガイド板22a,22bには、固定部材13を第2の保持部17に案内するためのガイド凹部26がそれぞれ形成されている。また、各ガイド板22a,22bには、基台23に対して位置決めするための位置決め穴27がそれぞれ設けられている。
In addition, guide recesses 26 for guiding the fixing
基台23は、図6(a)および図6(b)に示すように、主面の略中央に、ファイバ保持基板12が載置される載置凹部29が設けられており、主面上に、各ガイド板22a,22bを位置決めして取り付けるための位置決めピン28がそれぞれ立設されている。基台23は、各ガイド板22a,22bの位置決め穴27に位置決めピン28が挿入されることで、各ガイド板22a,22bが所定の位置にそれぞれ位置決めされて取り付けられる。ここでファイバ保持基板12と各ガイド板22a、22bとの位置関係は、図9に示すように、ガイド面25aの対向間隔の中心とファイバ保持基板12の複数の保持溝17aの最外溝間の中心とを合わせるように位置決めするのが望ましい。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
以上のように構成されたピッチ変換治具21を用いた光ファイバアレイ1の製造方法について、図面を参照して説明する。
A method for manufacturing the
まず、基台23の載置凹部29内にファイバ保持基板12を載置して、各ガイド板22a,22bを取り付けて、ピッチ変換治具21を組み立てる。
First, the
図7および図8(a)に示すように、ステップ31で、テープ型光ファイバ10の被覆材を除去して、クラッドが露出された各光ファイバ11を清掃することで、複数の光ファイバ11に分離する。そして、図8(b)、図8(c)に示すように、ステップ32で、ピッチ変換治具21上に載置されたファイバ保持基板12上に、テープ型光ファイバ10および複数の光ファイバ11を水平に載置する。
As shown in FIGS. 7 and 8 (a), in
次に、図8(d)、図8(e)に示すように、ステップ33で、固定部材13を複数の光ファイバ11の上方かつ各ガイド板22a,22bのガイド凹部26の位置に載置する。続いて、図8(f)、図8(g)に示すように、ステップ34で、テープ型光ファイバ10および複数の光ファイバ11を下方へ移動させ、同時に固定部材13をガイド凹部26に沿って第2の保持部17側に押し込むことで、各ガイド板22a,22bのガイド面25aに沿って光ファイバ11が移動されて、第2のピッチP2に円滑に変換されて保持溝17aに保持される。ステップ35で、第2の保持部17に保持された各光ファイバ11は、固定部材13と第2の保持部17との間に接着材19が充填されて固定される。また、ステップ36で、テープ型光ファイバ10についても、接着材19によって第1の保持部16に固定される。
Next, as shown in FIGS. 8D and 8E, in
各光ファイバ11が固定されたファイバ保持基板12は、ピッチ変換治具21から取り外され図8(h)に示す構造となる。最後に、ステップ37で、ファイバ保持基板12、光ファイバ11、および固定部材13は、第2の保持部17側の端面が研磨されて、光ファイバアレイ1が完成する。
The
したがって、ピッチ変換治具21を用いることで、光ファイバアレイ1を製造する際に、光ファイバ11を第1のピッチP1から第2のピッチP2に確実且つ良好に変換することができる。そして、完成された光ファイバアレイ1は、ピッチ変換治具21から取り外されることで、光ファイバ11を第1のピッチP1から第2のピッチP2に変換するためのガイド面25aがファイバ保持基板12側に残らない。
Therefore, by using the
すなわち、光ファイバアレイ1は、ファイバ保持基板12の空間部18内で各光ファイバ11が僅かながら遊動可能にされているため、衝撃や振動等で各光ファイバ11の破損を防止できる。さらに、光ファイバ11が当接することが無いため破損を防止できる。
That is, in the
なお、各光ファイバ11は、必要に応じて、空間部18の凹部18a内で僅かに撓むように第2の保持部17に固定されてもよい。こうすることにより、空間部18内の光ファイバ11がダンパーとして作用し、部材の膨張、収縮によって、光ファイバアレイ1の端面からの光ファイバ11の突き出し、引き込みが生じることを防止できる。
Note that each
また、空間部18内で湾曲される光ファイバ11について、一般に定められている光ファイバの許容曲率曲げ半径30[mm]以上が保証されるように、第1および第2の保持部に保持された光ファイバの光軸方向に平行な、空間部18の長さを予め設定しておくことが望ましい。空間部18の長さの設定方法については後述する。
Further, the
上述したように、光ファイバアレイ1によれば、第1の保持部16と第2の保持部17との間に空間部18が設けられたファイバ保持基板12を備えることによって、各光ファイバ11の、第1のピッチP1から第2のピッチP2に変換されて僅かに湾曲された部分が、ファイバ保持基板12に非接触にされているため、各光ファイバ11の位置が規制されていない。このため、光ファイバアレイ1は、使用時に振動や衝撃等が加わった場合や、ファイバ保持基板12が熱膨張や熱収縮した場合に、光ファイバ11が損傷することが防止できるので、信頼性を向上することが可能になる。また、光ファイバアレイ1は、比較的簡素な構成であるため、製造コストを低減することができる。
As described above, according to the
そして、光ファイバアレイ1は、各光ファイバ11のピッチを確実に変換することで、後述する導波路の例に適用される場合に、導波路の整列ピッチと等間隔に設定することが可能であるため好適である。
Then, the
また、光ファイバ11には、必要に応じて、第2の保持部17側の端部に、ビームを平行光または集光光に変換するために、例えばコリメータレンズやグレーデッドインデックス型光ファイバ等のレンズ部材が融着接続等によって接合されて設けられてもよい。
If necessary, the
ところで、上述した光ファイバアレイ1を製造する際に用いられたピッチ変換治具21は、テープ型光ファイバ10の配列方向両側の各光ファイバ11を案内するためのガイド面25aが設けられた構成にされたが、第2のピッチP2に応じて各光ファイバ11の配列方向の中央側光ファイバ11を保持溝に案内するためガイド部材が設けられてもよい。
By the way, the
第2の保持部17が、図10(a)〜図10(c)および図11に示すように、互いに異なる複数のピッチが複合された保持溝17bを有する場合には、ピッチ変換治具21上にガイド部材41が設けられる。
As shown in FIGS. 10A to 10C and 11, when the second holding
図10(a)〜図10(c)に示すように、ガイド部材41は、ファイバ保持基板12の外周部の第2の保持部17側に位置して設けられており、第2の保持部17の外周側に突出された光ファイバ11の一端側を案内する。
As shown in FIGS. 10A to 10C, the
ガイド部材41は、図11に示すように、断面三角形状に形成されて、各光ファイバ11の配列方向の中央に位置して設けられており、第2の保持部17の幅方向の中央側の保持溝17bに光ファイバ11を案内するためのガイド面41aをそれぞれ有している。 固定部材13をピッチ変換治具21のガイド凹部26に沿って押し込むことで、各光ファイバ11がガイド面25aおよびガイド面41aに沿ってそれぞれ移動されるため、第2の保持部17の保持溝17bに各光ファイバ11を容易且つ確実に保持させることができる。
As shown in FIG. 11, the
したがって、ピッチ変換治具21は、ガイド部41が設けられることによって、各光ファイバ11の配列方向の中央側に位置する各光ファイバ11間のピッチを、配列方向の両端側の光ファイバ11のピッチよりも大きくさせて配置することができる。
Therefore, the
また、ピッチ変換治具21には、図12に示すように、第2の保持部17が、互いに異なる複数のピッチが複合された保持溝17cを有する場合、各ガイド面42aを有する複数のガイド部材42が設けられてもよく、これらガイド部材42が一体に形成されてもよい。これらガイド部材42によれば、光ファイバ11の配列方向の両端側の各光ファイバ11を、中央側の各光ファイバ11間のピッチよりもピッチを大きくさせて配置することができる。
As shown in FIG. 12, when the second holding
同様に、ピッチ変換治具21には、図13に示すように、第2の保持部17が、互いに異なる複数のピッチが複合された保持溝17dを有する場合、各ガイド面43aを有する複数のガイド部材43が設けられてもよい。このガイド部材43によれば、光ファイバ11の配列方向の一端側の光ファイバ11のみを、他の光ファイバ11間のピッチよりもピッチを大きくさせて配置することができる。
Similarly, in the
なお、これらガイド部材41,42,43は、必要に応じて、ピッチ変換治具21に対して着脱可能に設けられてもよい。以上、図面を参照して説明した一連の光ファイバアレイは、4芯であるが、2芯以上の複数本の光ファイバを用いた場合も同様に製造することが可能である。
In addition, these
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態の光ファイバアレイについて、図面を参照して説明する。なお、第2の実施形態の光ファイバアレイにおいて、上述した光ファイバアレイ1と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, an optical fiber array according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. In the optical fiber array of the second embodiment, the same members as those of the above-described
図14(a)〜図14(c)および図15に示すように、光ファイバアレイ2は、複数の光ファイバ11を有するテープ型光ファイバ10と、複数の光ファイバ11のピッチを変換して保持するためのファイバ保持基板52と、テープ型光ファイバ10および各光ファイバ11を固定するための固定部材53と、ピッチが変換された各光ファイバ11を固定するための固定部材54とを備えている。
As shown in FIGS. 14A to 14C and 15, the
ファイバ保持基板52は、例えばシリコンによって平板状に形成されており、複数の光ファイバ11を第1のピッチP1で保持する第1の保持部56と、複数の光ファイバ11を第2のピッチP2で保持する第2の保持部57と、複数の光ファイバ11を第1のピッチP1から第2のピッチP2に変換するための空間部58とを一体に有している。
The
第1の保持部56は、図16(a)〜図16(c)に示すように、テープ型光ファイバ10の被覆材が除去された各光ファイバ11を保持するための断面V字状をなす保持溝56aが設けられている。テープ型光ファイバ10は、保持溝56a内に載置されて接着材19によって固定されている。また、第1の保持部56に保持されたテープ型光ファイバ10の一端側は、各光ファイバ11の被覆材が除去されてクラッドを露出させた状態で、空間部58側にそれぞれ導かれている。
As shown in FIGS. 16A to 16C, the first holding
第2の保持部57には、各光ファイバ11を保持するための断面V字状をなす複数の保持溝57aが、第1のピッチP1より小さい第2のピッチP2でそれぞれ形成されている。
In the second holding portion 57, a plurality of holding
空間部58は、図15および図16(a)に示すように、第1の保持部56と第2の保持部57との間に位置して設けられており、第1の保持部56の保持溝56aに連続する凹部58aが形成されている。
The
図15に示すように、第1の保持部56および第2の保持部57は、ファイバ保持基板52の底面からの高さが等しくされており、連続して形成されている。また、空間部58の凹部58aは、第1の保持部56および第2の保持部57よりも高さがやや低く形成されており、各光ファイバ11との非接触状態が確保されている。
As shown in FIG. 15, the first holding
したがって、第1の保持部56側から導かれた各光ファイバ11は、空間部58の幅方向の内壁および底面に当接することなく間隔が徐々に狭められて、第2の保持部57に保持されている。
Therefore, the distance between the
第1の保持部56の保持溝56a、第2の保持部57の保持溝57a、空間部58の凹部58aは、Si基板に異方性エッチング処理を施すことによって高精度にそれぞれ形成されている。
The holding
固定部材53は、例えばシリコンやガラスによって略L字状をなすブロック状に形成されている。固定部材53は、一端側が、テープ型光ファイバ10の被覆材が除去されてクラッドが露出されて第1の保持部56の保持溝56aに保持された各光ファイバ11上に跨って当接するように載置されて、接着材19を介して第1の保持部56上に固定されている。また、この固定部材53は、他端側に、テープ型光ファイバ10が接着材19によって固定されている。
The fixing
固定部材54は、例えばシリコンやガラスによって直方体をなすブロック状に形成されている。固定部材54は、第2の保持部57の保持溝57aに保持された各光ファイバ11上に跨って当接するように載置されて、接着材19を介して第2の保持部57上に固定されている。また、第2の実施形態では、第1の保持部56の56a、第2の保持部57の57aをV字状としているが、矩形または円形でも良い。
The fixing
光ファイバアレイ2は、ファイバ保持基板52の空間部58内で各光ファイバ11が僅かながら遊動可能にされているため、衝撃や振動等で各光ファイバ11の破損を防止できる。さらに光ファイバ11が当接することが無いため、破損を防止できる。
In the
なお、各光ファイバ11は、必要に応じて、空間部58の凹部58a内で僅かに撓むように第2の保持部57に固定されてもよい。こうすることにより、空間部の光ファイバがダンパーの働きをし、部材の膨張、収縮による光ファイバアレイ端面の光ファイバの突き出し、引き込みを防止することができる。
In addition, each
また、ファイバ保持基板52には、図17(a),図17(b)、および図18(a),図18(b)に示すように、空間部58の第1の保持部56と、各光ファイバ11を空間部58との境界部に、この境界部が光ファイバ11に当接することを避けるための各傾斜面60が、各保持溝56aと凹部58aの底面とに連続して形成されることが好ましい。これは公に知られていることであるが、ファイバ保持基板52の第1の保持部56と空間部58を、異方性エッチング処理により、1つのマスクパターンにより形成する場合、エッチング処理時の結晶方位によるエッチングレートの差によって、いわゆるアンダーエッチングが生じ、各保持溝56aと凹部58aの底面との境界に連続して傾斜面60が形成される。これら傾斜面60が設けられることによって、各光ファイバ11が、第1の保持部56と空間部58の境界部で損傷することを防止することができる。
As shown in FIGS. 17A and 17B, and FIGS. 18A and 18B, the
(第3の実施形態)
上述した光ファイバアレイ1,2が適用される光スイッチについて、図面を参照して説明する。本実施形態の光スイッチが備える光ファイバアレイは、各光ファイバのピッチが異なる以外は、上述した光ファイバアレイ1と基本構成がほぼ同一であるため、便宜上、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
An optical switch to which the above-described
図19に示すように、光スイッチ3は、各光ファイバ11a〜11dを有する光ファイバアレイ1と、固定ミラー86a〜86dおよび可動ミラー87a,87bが配設された基板81と、この基板81の上方または下方に配置されている図示しない駆動手段とを有している。
As shown in FIG. 19, the optical switch 3 includes an
光ファイバアレイ1は、基板81上に設けられており、各光ファイバ11a〜11dの先端部が非等間隔に配列されて、光路長を後述するように調整するように配置されている。本実施形態では、光ファイバ11aおよび11cの組と、光ファイバ11bおよび11dの組とに分けられ、いずれか一方の組(例えば光ファイバ11aおよび11c)が出射側光ファイバで、他方の組(例えば光ファイバ11bおよび11d)が入射側光ファイバとなる。
The
固定ミラー86a〜86dは、基板81上に直接固定されている。一方、可動ミラー87a,87bは、基板81に対して上方または下方に移動可能な可動部89に設けられている。可動部89は、基板81に設けられた凹部81a内に位置し、平面部89aと、この平面部89aを凹部81aの内周面に接続する弾性を有する梁部89bと、平面部89aから連続して形成されたステージ部89cとからなる。そして、ステージ部89c上に、可動ミラー87a,87bが設けられている。図20に拡大して模式的に示すように、平面的に見ると、光ファイバ11aの先端部の前方に固定ミラー86aが位置し、光ファイバ11bの先端部の前方に可動ミラー87aと固定ミラー86bが位置し、光ファイバ11cの先端部の前方に可動ミラー87bと固定ミラー86cが位置し、光ファイバ11dの先端部の前方に固定ミラー86dが位置している。なお、基板81の厚さ方向に見ると、可動ミラー87a,87bは、可動部89が図19に示すような初期位置にあるときに、光ファイバ11b,11cと対向し、可動部89が上方または下方に移動したときに、光ファイバ11b,11cと対向しない位置に来る。光ファイバ11a〜11dの先端部は非等間隔で配列されているが、これらの光軸は互いに平行であり、固定ミラー86a〜86dおよび可動ミラー87a,87bの反射面は全てこれらの光軸に対して45度傾いた姿勢で配置されている。
The fixed mirrors 86a to 86d are directly fixed on the
本実施形態では、可動部89の、光ファイバ11a〜11dと反対側にも、上述したのと全く同一の、ダミーのステージ部89cおよび可動ミラー87a,87bと固定ミラー86a〜86dが設けられている。これによって、可動部89は完全に対称形状になるため、移動時にねじり等の不要な動きを生じることがない。このため、各可動ミラー87a,87bのビームに対する相対角度や相対位置が正確に保たれる。
In the present embodiment, a
なお、本実施形態の光ファイバ11a〜11dは、グレーデッドインデックス型光ファイバを備えたファイバコリメータであり、端面がクリーブまたは研磨により3〜8度程度傾斜させられ、反射防止コーティングが施されて、反射損失を減じてある。そして、各光ファイバ11a〜11dは、グレーデッドインデックス型光ファイバが設けられた先端部が、ほぼ一直線上に並ぶように配置されている。
Note that the
基板81の上方または下方に設けられている駆動手段は、可動部89に吸引力または反発力を働かせる電磁石または静電アクチュエータであるが、これは従来から周知の構成であるためここでは図示および説明を省略する。なお、駆動手段として電磁石を用いる場合には、図示しない磁性体が可動部89に設けられる。駆動手段として静電アクチュエータを用いる場合には、一対の電極(図示せず)の間に可動部89が挿入される。
The driving means provided above or below the
このような構成の光スイッチ1において、図19に示されている状態では、可動部89の梁部89bは弾性変形せず、平面部89a上の可動ミラー87a,87bは、光ファイバ11b,11cと対向するように位置する。したがって、例えば、図20に実線で示すように、光ファイバ11aから出射されたビームは、固定ミラー86aに反射され、さらに可動ミラー87aに反射されて光ファイバ11bに入射する。光ファイバ11cから出射されたビームは、可動ミラー87bに反射され、さらに固定ミラー86dに反射されて光ファイバ11dに入射する。このようにして、光ファイバ11aから11bに至る光路と、光ファイバ11cから11dに至る光路が形成されている。
In the
一方、駆動手段が駆動されて可動部89に吸引力または反発力を及ぼしたとき、梁部89bが弾性変形して、平面部89aおよびステージ部89cが基板81の上方または下方に移動する。これによって、ステージ部89c上の可動ミラー87a,87bは、光ファイバ11a〜11dの先端部に対向しない位置に移動する。すなわち、可動ミラー87a,87bは光ファイバ11a〜11dの光路から退出するため、例えば、図20に1点鎖線で示すように、光ファイバ11aから出射されたビームは、固定ミラー86aに反射され、さらに固定ミラー86dに反射されて光ファイバ11dに入射する。光ファイバ11cから出射されたビームは、可動ミラー87a,87bが光路上に存在しないため、固定ミラー86cに反射され、さらに固定ミラー86bに反射されて、光ファイバ11bに入射する。このようにして、光ファイバ11aから11dに至る光路と、光ファイバ11cから11bに至る光路が形成されている。
On the other hand, when the driving means is driven to exert a suction force or a repulsive force on the
この場合の光路長について説明する。まず、可動部89が図示されている初期位置にある状態(切り換え前)では、光ファイバ11aから、固定ミラー86aおよび可動ミラー87aを介して光ファイバ11cに至る光路が形成されており、その光路長(各光ファイバの先端部間の距離)は、図20に示すように、E+A+E=A+2Eである。そして、光ファイバ11cから、可動ミラー87bおよび固定ミラー86dを介して光ファイバ11dに至る光路も形成され、その光路長はE+C+E=C+2Eである。これに対し、可動部89が移動した状態では、光ファイバ11aから、固定ミラー86aおよび固定ミラー86dを介して光ファイバ11dに至る光路が形成されており、その光路長はE+A+B+C+E=A+B+C+2Eである。そして、光ファイバ11cから、固定ミラー86cおよび固定ミラー86bを介して光ファイバ11bに至る光路も形成され、その光路長はE+D+B+D+E=B+2D+2Eである。ここで、各光ファイバ11a〜11dと固定ミラー86a〜86dおよび可動ミラー87a,87bの相対位置関係を、A=C=B+2Dと設定することにより、考えられる4通りの光路のうちの3つの光路長が等しくなる。したがって、これらの3つの光路に関しては、光ファイバ11a〜11dがファイバコリメータである場合にも全て最適な条件で光ファイバ間の光の伝達が行える。
The optical path length in this case will be described. First, in a state where the
一般にアド・ドロップ方式といわれる光通信方式の光学手段では、「IN」、「OUT」、「ADD」、「DROP」という4つの光ファイバを組み合わせて光路を構成するが、特に切り換え前後の「IN」−「OUT」という光路と「ADD」−「OUT」という光路と、「IN」−「DROP」という光路が重要であり、これらの光路ができるだけ低損失で良好に光の伝達を行えるようにしたいため、少なくともこれらの光路長、具体的には光ファイバの端部間の距離を一致させて、且つファイバコリメータの特性に応じて最適な距離になるように配置する。しかし、「ADD」−「DROP」という光路は、アド・ドロップ方式の光通信において通常はあまり必要とされないので、光路長についても特に問わない。したがって、図20に示す構成では、光ファイバ11a〜11dを、例えば「ADD」、「OUT」、「IN」、「DROP」の順に設定すれば、「IN」−「OUT」光路の光路長(B+2D+2E)と、「ADD」−「OUT」光路の光路長(A+2E)と、「IN」−「DROP」光路の光路長(C+2E)を等しくすることができ、「ADD」−「DROP」光路の光路長(A+B+C+2E)のみ異なるようにすることができる。これによると、全ての光路の光路長が同一ではないが、十分な効果が得られる。なお、「ADD」、「OUT」、「IN」、「DROP」の組み合わせは上述したものに限られず、光の入射と出射の関係が適正であり、「ADD」−「DROP」以外の3つの光路の光路長が全て等しくなるような組み合わせであれば、自由に設定することができる。
In the optical means of the optical communication system generally called an add-drop system, an optical path is configured by combining four optical fibers “IN”, “OUT”, “ADD”, and “DROP”. "-OUT", "ADD"-"OUT", and "IN"-"DROP" are important so that these paths can transmit light with as low loss as possible. Therefore, at least these optical path lengths, specifically, the distances between the ends of the optical fibers are made to coincide with each other, and are arranged so as to be an optimum distance according to the characteristics of the fiber collimator. However, the optical path "ADD"-"DROP" is usually not required much in the optical communication of the add-drop method, so that the optical path length is not particularly limited. Therefore, in the configuration shown in FIG. 20, if the
上述した通り、A=C=B+2Dと設定することにより3つの光路(アド・ドロップ方式の場合、「IN」−「OUT」、「ADD」−「OUT」、「IN」−「DROP」)の光路長を等しくできる。実際には、ファイバコリメータの特性、ファイバの径や各ミラーの大きさ等を考慮した上で、適切な寸法が選択される。 As described above, by setting A = C = B + 2D, three optical paths (“IN” − “OUT”, “ADD” − “OUT”, “IN” − “DROP” in the case of the add / drop method) are set. The optical path length can be made equal. Actually, appropriate dimensions are selected in consideration of the characteristics of the fiber collimator, the diameter of the fiber, the size of each mirror, and the like.
本実施形態では、1枚のミラーで複数のビームを同時に反射する構成にはなっておらず、1枚のミラーでは1つのビームのみを反射する構成であるため、各ミラーを小型化でき、ミラー配置領域を小さくできるので、それに伴って光ファイバ11a〜11dの先端部をより近接させて、光路長を短くすることができる。そして、光路長を短くすることによって、光ファイバ11a〜11dおよび各ミラー86a〜86d,87a,87bの位置や角度のずれに対する許容範囲が大きくなる。
In the present embodiment, one mirror does not simultaneously reflect a plurality of beams, and one mirror reflects only one beam. Therefore, each mirror can be downsized. Since the disposition area can be reduced, the distal ends of the
また、可動ミラー87a,87bが、好ましくはビームのスポット径の3倍以下、より好ましくは1.5倍程度と小型であるため、可動部全体を小型軽量化して、電磁石などの駆動手段の出力を小さく抑えることができるとともに、共振周波数を高くして高速光通信用にスイッチング速度を速くすることができる。さらに、光スイッチ全体を小型化して1枚のウェハから製造できる光スイッチの個数を増やし、製造コストを低減することも可能である。
Further, since the
ここで、図3(a)〜図3(c)に示したファイバ保持基板12の具体的な製造工程について、図面を参照して説明する。
Here, a specific manufacturing process of the
ファイバ保持基板12をなすSi基板としては、例えば、矩形状をなす長さ12mm、幅4mm、厚み0.4mmの構造体を作製した。
As a Si substrate constituting the
まず、Siウェハの両面上、例えば熱酸化法やCVD(Chemical Vapor Deposition:化学蒸着)法等によって、マスク材をなすSiO2膜を堆積させる。このSiO2膜の膜厚は、エッチング処理によって加工する溝の深さに応じて異なるが、例えば数100μm〜数μm程度に設定される。続いて、保持凹部16a、各保持溝17aおよび空間部18を加工するSiウェハの主面上に、例えばスピンコート法によってフォトレジストを塗布する。同様に、加工を行わないSiウェハの裏面上にも、フォトレジストを塗布する。フォトレジストを塗布した後、露光、現像して、フォトレジストを所望のパターンに形成する。
First, an SiO 2 film serving as a mask material is deposited on both surfaces of a Si wafer by, for example, a thermal oxidation method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. The thickness of the SiO 2 film varies depending on the depth of the groove to be processed by the etching process, and is set, for example, to several hundred μm to several μm. Subsequently, a photoresist is applied on the main surface of the Si wafer on which the holding
そして、図21(a)および図21(b)に示すように、例えばバッファードフッ化水素酸(BHF)、フッ化水素酸(HF)等の溶液によってウエットエッチング処理を施して、Si基板37の主面上のSiO2膜38が所定のマスクパターンに形成される。このマスクパターンには、図21(b)に示すように、アンダーエッチングによって傾斜面60を形成することを考慮して、保持溝17aと凹部18aを形成する境界部分に、所定寸法mの延長分が確保されている。なお、反応性イオンエッチング(RIE)で加工されてもよく、その場合には、裏面上にフォトレジスト(不図示)を塗布する必要がない。
Then, as shown in FIGS. 21A and 21B, the
続いて、図21(c)に示すように、SiO2膜38による所定のマスクパターンが形成されたSi基板37には、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ性水溶液によってウエットエッチング処理を行うことで、保持凹部16a、保持溝17a、および凹部18aを有する空間部18がそれぞれ加工されるとともに、アンダーエッチングにより傾斜面60が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 21C, on the
そして、図21(d)および図21(e)〜図21(g)に示すように、Si基板37に保持溝17a、空間部18等がそれぞれ形成された後、BHF等によるウエットエッチング処理によって、Si基板37の表裏面上のSiO2膜38によるマスクパターンを除去することで、第1および第2の保持部16,17、空間部18が一体に形成されたファイバ保持基板12が得られる。図21(d)および図21(e)〜図21(g)では、1つのファイバ保持基板12のみを示し他のファイバ保持基板を省略するが、実際にはSiウェハに複数個の光ファイバ保持基板12の形状を形成した後に、ダイシング加工によって
長さ×幅の所定の大きさに切断する。
Then, as shown in FIG. 21 (d) and FIGS. 21 (e) to 21 (g), after the holding
次に、図16(a)〜図16(c)に示したファイバ保持基板52の具体的な製造工程について、図面を参照して説明する。
Next, a specific manufacturing process of the
ファイバ保持基板52をなすSi基板としては、例えば、矩形状をなす長さ15mm、幅4mm、厚み0.4mmの構造体を作製した。ファイバ保持基板52の製造工程も、上述したファイバ保持基板12の製造工程と基本的に同様であるため、簡単に説明する。
As the Si substrate constituting the
まず、Si基板37には、上述のファイバ保持基板12の製造工程と同様にフォトリソグラフィ処理によって、SiO2膜38によるマスクパターンを形成される。
First, a mask pattern of the SiO 2 film 38 is formed on the
続いて、図22(a)および図22(b)に示すように、BHF、HF等の溶液によってウエットエッチング処理を施して、Si基板37の主面上のSiO2膜38が所定のマスクパターンに形成される。このマスクパターンには、図22(b)に示すように、アンダーエッチングによって傾斜面60を形成することを考慮して、保持凹部56aと空間部58aを形成する境界部分、保持溝57aと空間部58aを形成する境界部分に、所定寸法mの延長分がそれぞれ確保されている。
Subsequently, as shown in FIGS. 22A and 22B, wet etching is performed using a solution such as BHF or HF, so that the SiO 2 film 38 on the main surface of the
次に、図22(c)に示すように、マスクパターンが形成されたSi基板37には、例えばTMAH、KOH等の溶液によってウエットエッチング処理を行うことで、保持凹部56a、保持溝57a、および凹部58aを有する空間部58がそれぞれ加工されるとともに、アンダーエッチングにより傾斜面60が形成される。
Next, as shown in FIG. 22C, the
そして、図22(d)および図22(e)〜図22(g)に示すように、Si基板37に保持溝57a、空間部58等がそれぞれ形成された後、BHF等によるウエットエッチング処理によってマスクパターンを除去することで、第1および第2の保持部56,57、空間部58が一体に形成されたファイバ保持基板52が得られる。図22(d)および図22(e)〜図22(g)では、1つのファイバ保持基板12のみを示し他のファイバ保持基板を省略するが、実際にはSiウェハに複数個の光ファイバ保持基板12を形成した後に、ダイシング加工によって長さ×幅の所定の大きさに切断される。
Then, as shown in FIG. 22 (d) and FIGS. 22 (e) to 22 (g), after the holding
次に、ファイバ保持基板に設けられる空間部の長さの設定方法を説明する。上述した光ファイバアレイでは、第1の保持部の例えば最外周側に位置する光ファイバや、ピッチ変換による変位量が最大の光ファイバのように、空間部内で最小の曲率半径をもって湾曲される光ファイバが、破損等の防止のために、許容曲率曲げ半径30[mm]以上が保証されるように、第1および第2の保持部に保持された光ファイバの光軸方向に平行な、空間部の長さが設定される必要がある。 Next, a method of setting the length of the space provided in the fiber holding substrate will be described. In the above-described optical fiber array, the light that is curved with the smallest radius of curvature in the space, such as the optical fiber located on the outermost periphery side of the first holding unit or the optical fiber with the largest displacement due to pitch conversion, for example. A space parallel to the optical axis direction of the optical fiber held by the first and second holding portions so that the fiber has an allowable curvature bending radius of 30 [mm] or more to prevent breakage or the like. The length of the part needs to be set.
まず、図23に示すように、光ファイバ11のピッチが空間部63を介して小さく変換される場合には、第1の保持部61に保持された光ファイバ11の光軸の位置Paと、第2の保持部62に保持された光ファイバ11の光軸の位置Pbとの光軸に直交する方向の最大変位量をΔP、空間部63内の光ファイバ11の許容曲率半径rが30mm以上とすれば、|Pa−Pb|=ΔP,r≧30[mm]であり、
光ファイバ11の湾曲部分の変曲点に対して、曲率中心の位置が、空間部63の長さ方向に寸法a、空間部63の幅方向に寸法bとすれば、a2=r2―b2が得られ、
空間部63の長さLは、
b=(2r―ΔP)/2であることから、
a=1/2〔√{ΔP(4r―ΔP)}〕となり、
L=2aであることから、
L≧√{ΔP(4r―ΔP)} ・・・式1
によって算出される。
First, as shown in FIG. 23, when the pitch of the
Assuming that the position of the center of curvature with respect to the inflection point of the curved portion of the
The length L of the
b = from being a (2r-Δ P) / 2 ,
a = 1/2 [√ {Δ P (4r-Δ P)} ], and the
Since L = 2a,
L ≧ √ {Δ P (4r -Δ P)} ···
It is calculated by
また、図24に示すように、光ファイバ11のピッチが空間部68を介して大きく変換される場合も同様に、第1の保持部66に保持された光ファイバ11の光軸の位置Paと、第2の保持部67に保持された光ファイバ11の光軸の位置Pbとの光軸に直交する方向の最大変位量をΔP、空間部68内の光ファイバ11の許容曲率半径rが30mm以上とすれば、空間部68の長さLは、上述の式1によって算出される。
Also, as shown in FIG. 24, similarly, when the pitch of the
したがって、空間部の長さLは、空間部内で最も湾曲される光ファイバが、式1を満たすように設定されることで、空間部内で湾曲される光ファイバの湾曲部分の信頼性が確保される。
Therefore, the length L of the space portion is set so that the optical fiber that is bent most in the space portion satisfies
そして、空間部の長さLは、図25に示すように、光ファイバ11の第2のピッチP2が、各光ファイバ11が被覆材外周で隣接させたときの250μmピッチに対して、変位量が大きくなるのに従って、大きく設定する必要がある。また、各光ファイバ11がクラッド外周で隣接させたときには、第2のピッチP2が125μmピッチになり、空間部の長さLが4mm程度に設定される。
As shown in FIG. 25, the length L of the space portion is such that the second pitch P2 of the
(第4の実施形態)
上述のような光ファイバアレイを、光導波路部材に適用させた光デバイスについて、図面を参照して説明する。
(Fourth embodiment)
An optical device in which the above-described optical fiber array is applied to an optical waveguide member will be described with reference to the drawings.
図26に示すように、光デバイス4は、複数の光ファイバ11のピッチを大きく変換する光ファイバアレイ69と、この光ファイバアレイ69の各光ファイバ11からの出射光を導光するための光導波路部材70と、これら光ファイバアレイ69および光導波路部材70を支持する支持基板(不図示)とを備えている。
As shown in FIG. 26, the optical device 4 includes an optical fiber array 69 that largely changes the pitch of the plurality of
光ファイバアレイ69は、複数の光ファイバ11を第1のピッチP1で保持する第1の保持部71と、各光ファイバ11を第2のピッチP2で保持する第2の保持部72と、各光ファイバ11を第1のピッチP1から第2のピッチP2に変換するための空間部73とを有しており、光ファイバアレイ69と光導波路部材70とが屈折率整合剤を用い接続されている。そして、第2のピッチP2は、第1のピッチP1よりも大きく、且つ、不等間隔にされている。
The optical fiber array 69 includes a first holding unit 71 that holds the plurality of
光導波路部材70は、光ファイバアレイ69の出射端側に対向して設けられている。光導光路部材70には、各光ファイバ11からの出射光を導光するための複数の光路70a,70bが、第1および第2の保持部71,72に保持された各光ファイバ11の光軸方向と平行に整列されて形成されており、任意の光路が選択的に使用される。
The optical waveguide member 70 is provided facing the emission end side of the optical fiber array 69. A plurality of
光導波路部材70は、複数の光路70a,70bのうち、光ファイバアレイ69の各光ファイバ11の出射端が対向された各光路70aにビームがそれぞれ入射され、各光ファイバ11の出射端に対向されていない各光路70bの入射端が、遮光処理が施されて光学的に終端されている。
The optical waveguide member 70 is configured such that a beam is incident on each
(第5の実施形態)
図27に示すように、光デバイス5は、複数の光ファイバ11のピッチを大きく変換する光ファイバアレイ74と、この光ファイバアレイ74の各光ファイバ11からの出射光を導光するための光導波路部材75と、これら光ファイバアレイ74および光導波路部材75を支持する支持基板(不図示)とを備えている。
(Fifth embodiment)
As shown in FIG. 27, the optical device 5 includes an
光ファイバアレイ74は、複数の光ファイバ11を第1のピッチP1で保持する第1の保持部76と、各光ファイバ11を第2のピッチP2で保持する第2の保持部77と、各光ファイバ11を第1のピッチP1から第2のピッチP2に変換するための空間部78とを有しており、光ファイバアレイ69と光導波路部材70とが屈折率整合剤を用い接続されている。そして、第2のピッチP2は、第1のピッチP1よりも小さく、且つ、等間隔にされている。
The
光導波路部材75は、光ファイバアレイ74の出射端側に対向して設けられている。光導光路部材75には、各光ファイバ11からの出射光を導光するための複数の光路75aが、第1および第2の保持部71,72に保持された各光ファイバ11の光軸方向と平行に整列されて形成されており、各光路75aが、第2の保持部72に保持された各光ファイバ11の第2のピッチP2と等しいピッチで形成されている。そして、光導波路部材75は、光ファイバアレイ74の各光ファイバ11の出射端が対向された各光路75aにビームがそれぞれ入射される。
The
なお、本発明に係る光ファイバアレイは、上述した光スイッチや、光導波路を有する光デバイスに適用される構成に限定されるものでなく、光学素子として、例えば、発光素子、受光素子、ミラー、レンズ、減衰フィルタ、波長フィルタ等を備える他の光デバイスに適用されて好適である。 Note that the optical fiber array according to the present invention is not limited to the configuration applied to the optical switch and the optical device having the optical waveguide described above, and as the optical element, for example, a light emitting element, a light receiving element, a mirror, It is suitably applied to another optical device including a lens, an attenuation filter, a wavelength filter, and the like.
1,2 光ファイバアレイ
3 光スイッチ
4,5 光デバイス
10 テープ型光ファイバ
11 光ファイバ
12 ファイバ保持基板
13 固定部材
16 第1の保持部
16a 保持凹部
17 第2の保持部
17a 保持溝
18 空間部
18a 凹部
21 ピッチ変換治具
25 ガイド部
25a ガイド面
60 傾斜面
P1 第1のピッチ
P2 第2のピッチ
1, 2 optical fiber array 3 optical switch 4, 5
Claims (22)
前記複数の光ファイバを前記第1のピッチと異なる第2のピッチに配列して保持する第2の保持部と、
前記第1の保持部と前記第2の保持部との間に位置し、前記複数の光ファイバに非接触で前記第1のピッチから前記第2のピッチに変換するための空間部とを備える光ファイバアレイ。 A first holding unit that holds a plurality of optical fibers arranged at a first pitch;
A second holding unit that holds the plurality of optical fibers arranged and held at a second pitch different from the first pitch;
A space located between the first holding unit and the second holding unit for converting the first pitch to the second pitch without contacting the plurality of optical fibers; Optical fiber array.
L≧√{ΔP(4r−ΔP)}
を満たしている請求項1ないし12のいずれか1項に記載の光ファイバアレイ。 The maximum displacement of the position of the optical axis of the optical fiber held by the first holding portion and the position of the optical axis of the optical fiber held by the second holding portion in a direction orthogonal to the optical axis. the amount of delta P, the aforementioned radius of curvature r of the optical fiber in the space portion is not less than 30 mm, the length L of the space portion of the optical axis of the optical fiber,
L ≧ √ {Δ P (4r -Δ P)}
The optical fiber array according to any one of claims 1 to 12, which satisfies the following.
前記工程では、前記複数の光ファイバの配列方向の少なくとも一端側に、前記第2の保持部の保持溝に案内するためのガイド面が設けられたピッチ変換治具を用いて、前記光ファイバを前記保持溝に固定するための固定部材によって前記複数の光ファイバを押し込むことで、前記複数の光ファイバを前記第2のピッチに変換する光ファイバアレイの製造方法。 A first holding unit that holds a plurality of optical fibers at a first pitch, a second holding unit that holds the plurality of optical fibers at a second pitch different from the first pitch, A fiber holding substrate which is located between a holding portion and the second holding portion and has a space for converting the first pitch to the second pitch without contacting the plurality of optical fibers; Having a step of mounting the plurality of optical fibers,
In the step, at least one end in the arrangement direction of the plurality of optical fibers, using a pitch conversion jig provided with a guide surface for guiding the holding groove of the second holding unit, the optical fiber, A method for manufacturing an optical fiber array for converting the plurality of optical fibers to the second pitch by pushing the plurality of optical fibers by a fixing member for fixing the plurality of optical fibers to the holding groove.
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JP2013137343A (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method for connecting coated optical fiber to optical fiber holding member and method for manufacturing optical module |
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