JP2005115020A

JP2005115020A - 光ファイバ端末構造及び端末加工方法

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Publication number: JP2005115020A
Application number: JP2003349062A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Kawasaki; 崎信幸川; Tadaaki Miyata; 田忠明宮; Kenji Yagi; 木賢二八
Original assignee: Moritex Corp
Current assignee: Moritex Corp
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】
光ファイバアレイ基板や単芯又は多芯フェルール等の先端部品を装着した光ファイバに入射する光がコアの外側に照射されても、その周囲に充填された樹脂や接着剤の劣化しないようにする。
【解決手段】
コア２ａ部分に照射された光を遮ることなく、コア２ａの外側に照射された光のみを遮ることにより、その光が光ファイバ２の周囲に充填された樹脂や接着剤に照射されないようにするため、光ファイバアレイ基板３や単芯又は多芯フェルール等の先端部品に固定された光ファイバ２のコア２ａ部分を透光可能に露出させたまま、その周囲を遮光性コーティング膜８で被服した。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバアレイ基板や単芯又は多芯フェルールなどの先端部品を装着した光ファイバの端末構造とその端末加工方法に関する。

例えば、多芯光ファイバのコネクタ等に用いられる光ファイバアレイ４１は、図８に示すように、複数の光ファイバ２…の先端を光ファイバアレイ基板（先端部品）３に固定することにより形成されている（特許文献１参照）。
光ファイバアレイ基板３は、所定間隔で光ファイバ２…を位置決めする精密Ｖ溝４が形成されると共に、そのＶ溝４に光ファイバ２を並べ、その上から樹脂や接着剤を充填し、押え板５で押しつけて固定し、端面を研磨して使用している。
特開２００１−３５００５６

ここで、光ファイバアレイ４１の光入出射端面を拡大視すると、光ファイバ２と、基板３及び押え板５との隙間７に樹脂や接着剤が充填されていることがわかる。
このような光ファイバアレイ４１を用いて光コネクタを形成し、光ファイバアレイ４１、４１を突き合わせて光ファイバ２…同士を接続すると、発光側の光ファイバ２から照射された光が、受光側の光ファイバ２のコア２ａに入射される。

しかしながら、発光側の光ファイバ２から照射された光が拡散されると、光ファイバ２と、光ファイバアレイ基板３及び押え板５との隙間７に充填された樹脂や接着剤に対して、その端面から光が直接照射されたり、クラッド２ｂ部分に入射された光が漏れて間接的に照射される。
光通信にはエネルギー密度の高いレーザ光が使用されるため、その樹脂や接着剤がレーザ光により劣化したり焼けたりして、長年使用しているうちに通信障害を生ずるという問題を生じた。

そこで本発明は、光ファイバを固定するために光ファイバと先端部品との隙間に充填された樹脂や接着剤の劣化を防ぐことを課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、光ファイバアレイ基板や単芯又は多芯フェルールなどの先端部品を装着した光ファイバの端末構造であって、前記先端部品の端面に光入出射可能に固定された光ファイバのコア部分を除き、その周囲に遮光性コーティング膜が施されたことを特徴としている。

また、本発明に係る光ファイバ端末加工方法は、このような遮光性コーティング膜を施すために、光ファイバの一端側に装着されている先端部品の端面にネガ型フォトレジストを塗布し、光ファイバの他端側から光を入射することによりコア部分を覆うフォトレジストを露光し、フォトレジストを現像してコア部分を除く未露光部分を除去した後、コア部分にフォトレジストを残したまま遮光性コーティング膜を施し、最後に、コア部分のフォトレジストを除去することを特徴としている。

さらに、本発明に係る他の光ファイバ端末加工方法は、遮光性コーティング膜を施すために、光ファイバに装着されている先端部品の端面に透光性保護膜を施して、その上から遮光性コーティング膜を施し、次いで、ポジ型フォトレジストを塗布し、フォトレジストの上から光ファイバのコア部分に光を照射してレジストを露光し、フォトレジストを現像してコア部分のフォトレジストを除去してコア部分を覆う遮光性コーティング層を露出させ、前記露出部分の遮光性コーティング層をエッチングにより除去してコアを透光可能に露出させることを特徴としている。

本発明の光ファイバの端末構造によれば、アレイ基板等の先端部品の端面に光入出射可能に固定された光ファイバのコア部分を除き、その周囲に遮光性コーティング膜が施されているので、コア部分に照射されたレーザ光は、そのままコア部分から光ファイバに入射され、光通信に悪影響を及ぼすおそれはない。
しかも、クラッドやその外側に照射された光は遮光性コーティング層で遮光されるので、光ファイバと先端部品との隙間に充填された樹脂や接着剤がレーザ光で劣化することもない。

このような遮光性コーティング膜を施すために、光ファイバの一端側に装着されている先端部品の端面にネガ型フォトレジストを塗布し、光ファイバの他端側から光を入射すれば、コア部分を覆うフォトレジストのみが確実に露光される。
これを現像すれば、コア部分を除く未露光部分が除去され、コア部分にのみフォトレジストが残る。
そして、コア部分のフォトレジストを残したまま先端部品の端面に遮光性コーティング膜を施せば、コア部分はこれを覆うフォトレジストの上から遮光性コーティングが施されるので、そのフォトレジストを除去することによりコア部分が露出され、それ以外の部分は遮光性コーティング層で遮光される。
したがって、この場合も、クラッドやその外側にレーザ光が照射されても、先端部品と光ファイバの隙間に充填された樹脂や接着剤は遮光性コーティング層で遮光されて保護され、レーザ光による劣化を防止できる。

また、遮光性コーティング膜を施すために、光ファイバに装着されている先端部品の端面に透光性保護膜を施して、その上から遮光性コーティング膜を施した後、さらにポジ型フォトレジストを塗布し、フォトレジストの上から光ファイバのコア部分に光を照射してレジストを露光すれば、フォトレジストを現像したときに、コア部分のフォトレジストが除去されてコア部分を覆う遮光性コーティング層が露出される。
そして、前記露出部分の遮光性コーティング層をエッチングにより除去すれば、コアの周囲を遮光性コーティングで覆ったまま、コアのみが露出される。
したがって、この場合も同様に、クラッドやその外側にレーザ光が照射されても、先端部品と光ファイバの隙間に充填された樹脂や接着剤は遮光性コーティング層で遮光されて保護され、レーザ光による劣化を防止できる。

本例では、光ファイバに入射される光がコアの外側に照射されても、先端部品と光ファイバとの隙間に充填された樹脂や接着剤の劣化を防ぐという目的を、コアの周囲を遮光性コーティング膜で覆うことにより実現している。

以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る光ファイバ端末構造の一例を示す説明図、図２はその端末加工方法を示す説明図、図３はその他の端末加工方法を示す説明図、図４は本発明に係る光ファイバ端末構造の他の例を示す説明図、図５は本発明に係る光ファイバ端末構造の他の例を示す説明図、図６はその端末加工方法を示す説明図、図７はその他の端末加工方法を示す説明図である。

図１は本発明に係る光ファイバ端末構造を示すもので、本例では多芯光ファイバの光コネクタなどに用いられる光ファイバアレイに適用したものである。
光ファイバアレイ１は、複数の光ファイバ２…の先端を光ファイバアレイ基板３に固定することにより形成されている。

基板３には、所定間隔で光ファイバ２…を位置決めする精密Ｖ溝４…が形成されており、夫々の光ファイバ２を精密Ｖ溝４に沿わせて並べた後、樹脂又は接着剤を充填し、押え板５で押し付けて固定した後、端面が研磨されて仕上られている。
なお、本例では、基板３の端面を研磨した後に、その端面をＳｉＯ_２等の透光性保護膜６で被覆して、光ファイバ２及び基板３端面を保護している。

そして、基板３の端面は、光ファイバ２のコア２ａ部分を除き、その周囲のクラッド２ｂや、光ファイバ２と基板３及び押え板５との隙間７に充填された樹脂や接着剤部分が、遮光性コーティング膜８で覆われている。
この遮光性コーティング膜８として、チタン膜又はアルミニウム膜の金属単層膜が形成され、その膜厚は１５０〜５００ｎｍ程度に選定されている。

これにより、光ファイバ２のコア２ａ部分に入射した光はそのまま光ファイバ２内に導入される。
また、コア２ａの外側に光が照射されることがあっても遮光性コーティング膜８で遮光されるので、光ファイバ２と基板３及び押え板５との隙間７に充填された樹脂や接着剤に対して、その光が直接照射されたり、クラッド２ｂ部分に入射された光が漏れて間接的に照射されることがない。
したがって、樹脂や接着剤が劣化したり焼けたりして経年劣化することを防止することができ、商品寿命も長くなり、通信障害を起こすことが少なくなる。

図２はこのような遮光性コーティング膜８を施す光ファイバの先端加工方法を示す。
（１）基板装着工程Ｐ_１：
まず、光ファイバアレイ基板３に形成されたＶ溝４…に光ファイバ２…の先端を並べ、樹脂又は接着剤を充填し、押え板５で押えて固定した後、その端面３ａを研磨しておく（図２（ａ））。
（２）透光性保護膜形成工程Ｐ_２：
この基板３の端面に、７０℃前後の雰囲気でＳｉＯ_２を蒸着させ、膜厚０.５〜５μｍ程度の透光性保護膜６を形成する（図２（ｂ））。
（３）フォトレジストの塗布工程Ｐ_３：
透光性保護膜６の上からネガ型フォトレジスト９を塗布して、７０℃、５分加熱する工程を数回〜十数回繰返し、最後に７０℃、２０分加熱で最終定着させる（図２（ｃ））。
（４）フォトレジストの露光工程Ｐ_４：
光ファイバ２の他端側からピーク波長２６５ｎｍのＵＶ光を２５秒程度入射することにより、基板３に固定された光ファイバ２のコア２ａ部分から出射させて、これを覆うフォトレジスト９を露光する（図２（ｄ））。
（５）フォトレジストの現像・定着工程Ｐ_５：
露光後、フォトレジストを現像し、コア２ａ部分を除く未露光部分のフォトレジスト９を除去し、露光部分を定着させる（図２（ｅ））。
現像は、初期現像用の現像液に常温で９０秒浸漬した後、仕上用の現像液に常温で９０秒浸漬する。その後、純水で９０秒常温洗浄した後、イソプロピルアルコールで９０秒常温洗浄し、さらにＮ２ガスを１０秒間ブローして乾燥させる。
なお、現像液に浸漬することにより、光ファイバ２を固定している樹脂や接着剤は、現像液で劣化するおそれがあるが、本例では、フォトレジスト９と基板３の間に、ＳｉＯ_２の透光性保護膜６が形成されているので、現像液により劣化することがない。
そして現像終了後、８０℃で２０分加熱することにより、コア２ａ部分を覆っているフォトレジストの露光部分を定着させる。
ここで、コア２ａ部のパターンを顕微鏡にて確認し、コア２ａがフォトレジスト９で完全に覆われていない場合は、アセトンでフォトレジスト９を除去し、フォトレジスト９を塗布してやり直す。
（６）遮光性コーティング膜形成工程Ｐ_６：
次いで、コア２ａ部分にフォトレジスト９を残したまま、７０℃前後の雰囲気で基板３の端面にチタン又はアルミニウムを蒸着させ、膜厚１５０〜５００ｎｍ程度の遮光性コーティング膜８を形成する（図２（ｆ））。
（７）フォトレジストの除去工程Ｐ_７：
そして最後に、７０℃前後の剥離液に１５分浸漬して、コア２ａを覆っているフォトレジストを除去すると、これに付着している遮光性コーティング膜８も除去されるので、その外側のクラッド２ｂや、光ファイバ２と基板３及び押え板５との隙間７が遮光性コーティング膜８で覆われたまま、コア２ａ部分のみが露出され、これにより光ファイバ２は光入出射可能な状態に固定される（図２（ｇ））。
このように作成した光ファイバアレイ１の遮光性コーティング膜８の遮光率を測定したところ、９９.９％以上であった。

図３は、上述した遮光性コーティング膜８を形成する他の光ファイバの先端加工方法を示す説明図である。
本例では、ネガ型フォトレジスト９に変えてポジ型フォトレジスト１０を使用する関係上、加工工程が異なる。

（１）基板装着工程Ｐ_１１：
まず、光ファイバアレイ基板３に形成されたＶ溝４…に光ファイバ２…の先端を並べ、樹脂又は接着剤で固定した後、その端面３ａを研磨しておく（図３（ａ））。
（２）透光性保護膜形成工程Ｐ_１２：
この基板３の端面に、７０℃前後の雰囲気でＳｉＯ_２を蒸着させ、膜厚１〜２μｍ程度の透光性保護膜６を形成する（図３（ｂ））。
（３）遮光性コーティング膜形成工程Ｐ_１３：
次いで、透光性保護膜６を覆うように、７０℃前後の雰囲気でチタン又はアルミニウムを蒸着させ、膜厚１５０〜５００ｎｍ程度の遮光性コーティング膜８を形成する（図３（ｃ））。
（４）フォトレジストの塗布工程Ｐ_１４：
遮光性コーティング膜８の上からポジ型フォトレジスト１０を塗布して、７０℃、５分加熱する工程を数回〜十数回繰返し、最後に７０℃、２０分加熱で最終定着させる（図３（ｄ））。
（５）フォトレジストの露光工程Ｐ_１５：
基板３の端面に向って光ファイバ２のコア２ａ部分にピーク波長２６５ｎｍのＵＶ光を２５秒程度照射することにより、光ファイバ２のコア２ａ部分の真上に位置するフォトレジスト１０を露光する（図３（ｅ））。
（６）フォトレジストの現像・定着工程Ｐ_１６：
露光後、フォトレジスト１０を現像し、未露光部分のフォトレジスト１０を残して、コア２ａ部分のフォトレジスト１０を除去し、未露光部分を定着させる（図３（ｆ））。
現像は、図２の現像・定着工程Ｐ_５と同様である。
これにより、コア２ａを覆う遮光性コーティング膜８が露出される。
（７）エッチング工程Ｐ_１７：
最後に、フォトレジスト１０の上からウェットエッチング又ドライエッチングを施すことにより、基板３の端面全体を覆う遮光性コーティング膜８のうち、コア２ａを覆っている部分のみが除去され、透光性保護膜６を介してコア２ａが露出されたら（図３（ｇ））、７０℃前後の剥離液に１５分浸漬して、遮光性コーティング膜８を覆っているフォトレジストを除去して処理を終了する（図３（ｈ））。

図４は、本発明に係る光ファイバ端末構造を光ファイバアレイに適用した他の例を示す説明図を示す図である。
なお、図１と重複する部分は同一符号を付して詳細説明は省略する。
本例では、光ファイバ２を基板３に固定する樹脂や接着剤として、フォトレジスト９の現像液に劣化しないタイプのものが選定されており、図１に示す光ファイバアレイ１のような透光性保護膜６を形成する必要がない。

すなわち、光ファイバアレイ１１は、複数の光ファイバ２…の先端を精密Ｖ溝５に沿わせてＶ溝４に並べ、樹脂又は接着剤により光ファイバアレイ基板３に固定した後、端面が研磨されて面一に仕上られている。
基板３の端面には、光ファイバ２のコア２ａ部分を除き、その周囲のクラッド２ｂや、光ファイバ２と基板３及び押え板５との隙間７に充填された樹脂や接着剤部分が、遮光性コーティング膜８で覆われている。
この遮光性コーティング膜８として、チタン膜又はアルミニウム膜の金属単層膜が形成され、その膜厚は１５０〜５００ｎｍ程度に選定されている。

このような遮光性コーティング膜８を施す光ファイバの先端加工方法は、上述した図２に示す加工方法において、図２（ａ）に示す基板装着工程Ｐ_１から、図２（ｂ）に示す保護膜形成工程Ｐ_２を飛ばして、図２（ｃ）に示すフォトレジストの塗布工程Ｐ_３へ移行する点を除き、これと全く同様である。

図５は、本発明に係る光ファイバ端末構造を光ファイバアレイに適用したさらに他の例を示す説明図を示す図である。
なお、図１と重複する部分は同一符号を付して詳細説明は省略する。
本例の光ファイバアレイ１２は、ＳｉＯ_２からなる透光性保護膜６の上に形成する遮光性コーティング膜８として、その下層側にＳｉＯ_２に対して付着力が強いチタン又はクロム等の剥離防止膜１３を施し、表層側に反射率の高いアルミニウム、ニッケル又はプラチナ等の反射膜１４を施した二層膜が形成されている。

このような遮光性コーティング膜８を形成する場合、図２で説明した基板装着工程Ｐ_１からフォトレジストの現像・定着工程Ｐ_５までの処理を行った後、遮光性コーティング膜形成工程Ｐ_６に替えて、図６に示す剥離防止膜形成工程Ｐ_２１と反射膜形成工程Ｐ_２２を行う。
剥離防止膜形成工程Ｐ_２１は、コア２ａ部分にフォトレジスト９を残したまま、７０℃前後の雰囲気で基板３の端面にチタン又はクロムを蒸着させ、膜厚１５０〜５００ｎｍ程度（本例では１００ｎｍ）の剥離防止膜１３を形成する。
次いで、反射膜形成工程Ｐ_２２では、７０℃前後の雰囲気で剥離防止膜１３の上からアルミニウム、ニッケル又はプラチナを蒸着させ、膜厚１５０〜５００ｎｍ程度（本例では３００ｎｍ）の反射膜１４を形成する。
これによって、剥離防止膜１３と反射膜１４とからなる遮光性コーティング膜８が形成されるので、以後は図２のフォトレジストの除去工程Ｐ_７の処理を行う。

また、ポジ型フォトレジストを用いる場合は、図３で説明した基板装着工程Ｐ_１１及び透光性保護膜形成工程Ｐ_１２の処理終了後、遮光性コーティング膜形成工程Ｐ_１３に替えて、図７に示す剥離防止膜形成工程Ｐ_３１と反射膜形成工程Ｐ_３２の処理を行う。
剥離防止膜形成工程Ｐ_３１は、７０℃前後の雰囲気で透光性保護膜６の上からチタン又はクロムを蒸着させ、膜厚１５０〜５００ｎｍ程度（本例では１００ｎｍ）の剥離防止膜１３を形成する。
次いで、反射膜形成工程Ｐ_３２では、７０℃前後の雰囲気で剥離防止膜１３の上からアルミニウム、ニッケル又はプラチナを蒸着させ、膜厚１５０〜５００ｎｍ程度（本例では３００ｎｍ）の反射膜１４を形成する。
これによって、剥離防止膜１３と反射膜１４とからなる遮光性コーティング膜８が形成されるので、以後、図３のフォトレジストの塗布工程Ｐ_１４からエッチング工程Ｐ_１７までの処理を行えばよい。

なお、本発明は光ファイバアレイ基板３を装着した光ファイバアレイ１、１１、１２だけでなく、単芯フェルールや多芯フェルールなど、光軸合わせ及び先端保護などに用いられる先端部品を装着した光ファイバ２の先端加工にも適用できることはもちろんである。

以上述べたように、本発明は、通信用光ファイバのコネクタ部分において、光ファイバアレイ基板や単芯又は多芯フェルールを装着した光ファイバに入射する光がコアの外側に照射されても、光ファイバの周囲に充填された樹脂や接着剤を劣化させることを防止するという用途に適用できる。

本発明に係る光ファイバ端末構造の一例を示す説明図。その端末加工方法を示す説明図。その他の端末加工方法を示す説明図。本発明に係る光ファイバ端末構造の他の例を示す説明図。本発明に係る光ファイバ端末構造の他の例を示す説明図。その端末加工方法を示す説明図。その他の端末加工方法を示す説明図。従来の光ファイバ端末構造を示す説明図。

符号の説明

１，１１，１２光ファイバアレイ
２光ファイバ
２ａコア
２ｂクラッド
３光ファイバアレイ基板
４精密Ｖ溝
５押え板
６透光性保護膜
７隙間
８遮光性コーティング膜
９，１０フォトレジスト

Claims

光ファイバアレイ基板や単芯又は多芯フェルールなどの先端部品を装着した光ファイバの端末構造であって、前記先端部品の端面に光入出射可能に固定された光ファイバのコア部分を除き、その周囲に遮光性コーティング膜が施されたことを特徴とする光ファイバの端末構造。
前記遮光性コーティング膜が金属膜である請求項１記載の光ファイバの端末構造。
前記金属膜が、チタン又はアルミニウムの単層膜である請求項２記載の光ファイバの端末構造。
前記金属膜が、下層にチタン又はクロムの膜を施し、表層にアルミニウム、ニッケル又はプラチナの膜を施した二層膜で成る請求項２記載の光ファイバの端末構造。
前記金属膜の単層膜の厚さが、１５０〜５００ｎｍである請求項２記載の光ファイバの端末構造。
前記遮光性コーティング膜の下層に透光性保護膜が施された請求項１記載の光ファイバの端末構造。
前記透光性保護膜がＳｉＯ_２膜である請求項６記載の光ファイバの端末構造。
光ファイバアレイ基板や単芯又は多芯フェルールなどの先端部品が装着された光ファイバの光入出射端面のコア部分を除き、その周囲に遮光性コーティング膜を施す光ファイバ端末加工方法であって、
光ファイバの一端側に装着されている先端部品の端面にネガ型フォトレジストを塗布し、光ファイバの他端側から光を入射することによりコア部分を覆うフォトレジストを露光し、フォトレジストを現像してコア部分を除く未露光部分を除去した後、コア部分にフォトレジストを残したまま遮光性コーティング膜を施し、最後に、コア部分のフォトレジストを除去することを特徴とする光ファイバ端末加工方法。
前記ネガ型フォトレジストを塗布する前に先端部品の端面に透光性保護膜を施し、その透光性保護膜の上から前記ネガ型フォトレジストを塗布する請求項８記載の光ファイバ端末加工方法。
光ファイバアレイ基板や単芯又は多芯フェルールなどの先端部品が装着された光ファイバの光入出射端面のコア部分を除き、その周囲に遮光性コーティング膜を施す光ファイバ端末加工方法であって、
光ファイバに装着されている先端部品の端面に透光性保護膜を施して、その上から遮光性コーティング膜を施し、
次いで、ポジ型フォトレジストを塗布し、フォトレジストの上から光ファイバのコア部分に光を照射してレジストを露光し、フォトレジストを現像してコア部分のフォトレジストを除去してコア部分を覆う遮光性コーティング層を露出させ、前記露出部分の遮光性コーティング層をエッチングにより除去してコアを透光可能に露出させることを特徴とする光ファイバ端末加工方法。