JP2005148616A - 光ファイバアレイおよび光デバイスとそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ファイバのピッチを変換するために加えられる応力に起因して光ファイバの先端部の位置ずれが生じるのを防ぐ。
【解決手段】 光ファイバアレイ１５の支持基板２には、光ファイバ１の基部１ａを広い間隔Ｐ１で整列させる保持溝２ａと、先端部１ｃおよびその近傍を狭い間隔Ｐ２で整列させる保持溝２ｂが設けられ、両保持溝２ａ，２ｂ間にピッチ変換用の空間２ｃが設けられている。光ファイバ１の基部１ａと先端部１ｃおよびその近傍との間の中間部（ピッチ変換部分）が、応力緩和部材４によって支持基板２に押し付けられて応力が抑制された状態で、押さえ部材３が、先端部１ｃおよびその近傍を支持基板２との間に挟み込んで固着される。応力緩和部材４によって光ファイバ１が保持溝２ｂから脱出しようとする力が抑制されているため、先端部１ｃは位置精度よく固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光ファイバを有する光ファイバアレイと、その光ファイバアレイを含む光デバイスと、それらの製造方法に関する。

従来、例えば光通信分野等において、光ファイバを用いた光デバイスが多用されており、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、ビームを減衰させるための光アッテネータ等の様々な光デバイスが用いられている。近年、このような光デバイスにおいて、小型化および高密度化が図られており、収容される光ファイバの数も１６本や３２本などと増加する傾向にある。

最も一般的な光ファイバは、クラッド径が１２５μｍ、被覆径が２５０μｍであり、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る場合には、被覆径に合わせて２５０μｍ以上のピッチで配列される。また、複数の光ファイバが光軸を互いに平行にして一列に配列された状態で一体的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ることもある。このテープ型光ファイバは、通常、各光ファイバの被覆径に合わせて配列されており、各光ファイバが２５０μｍ以上のピッチで配列される。

前記したように近年の光デバイスは小型化および高密度化が求められているため、複数の光ファイバを２５０μｍよりも小さいピッチで配列することが要求される場合がある。また、光スイッチの場合には、光路の切り換えに関わらず各光路長が常に一定になることが望ましいため、ミラー等の光機能部品の位置に応じて、各光ファイバのピッチが厳密に調整され、場合によっては複数の光ファイバのピッチを均一にしないこともある。このような場合、複数の光ファイバの基部、すなわち被覆部ではピッチが一定であっても、芯線がむき出しになっている先端部では、基部とは異なるピッチに変換する必要がある。

例えば、特許文献１に開示されている構成のように、複数の光ファイバ１０１の基部（被覆部）１０１ａが一定のピッチ（例えば２５０μｍ）で整列しており、先端部１０１ｂがそれより小さいピッチまたは不均一なピッチで配列される場合には、基部１０１ａと先端部１０１ｂの間の、被覆が剥かれた芯線露出部において、ピッチが変換される（図２３参照）。すなわち、光ファイバ１０１の基部１０１ａが支持基板１０３の保持溝１０３ａに挿入されて一定のピッチで配列される一方、光ファイバの先端部１０１ｂおよびその近傍が、変換後のピッチに対応している別の保持溝１０３ｂに挿入されており、基部１０１ａと先端部１０１ｂとの間で光ファイバ１０１のピッチが変換される。そして、光ファイバ１０１の先端部１０１ｂは、押さえ部材１０４によって支持基板１０３に固定されている。

また、特許文献２に開示されている構成のように、基部１０５ａが一体のテープ状になっているテープ型光ファイバ１０５が用いられる場合にも、同様に光ファイバ１０５のピッチを変換する部分が存在する（図２４参照）。この構成では、光ファイバ１０５は、ガイド用の内壁１０６に従って部分的に変形してピッチが変換される。光ファイバ１０５の先端部１０５ｂは、押さえ部材１０４によって支持基板１０３に固定されている。

前記した２つの従来例において、光ファイバ１０１，１０５の、押さえ部材１０４により押さえつけられている部分と基部１０１ａ，１０５ａとの間の部分を、接着剤等を用いて固定してしまうと、熱による接着剤の膨張または収縮の影響で光ファイバ１０１，１０５や支持基板１０３等に大きな負荷がかかるおそれがあるため、この部分は接着せず比較的フリーな状態にしておくことが好ましい。
特許第３３５２７１０号公報（図１，図２） 特開２０００−１２１８６２号公報（３頁、図２，図３）

前記した第２の従来例の光ファイバアレイでは、ピッチ変換用空間の内壁１０６に光ファイバ１０５を当接させることによって、光ファイバ１０５を強制的に変形させてピッチを変換させている。すなわち、この構成では、光ファイバ１０５がピッチ変換用空間の内壁１０６に圧接しているため、外部から振動や衝撃等を受けると、内壁１０６から光ファイバ１０５に直接力が加わり、光ファイバ１０５が損傷してしまうおそれがある。また、熱によってピッチ変換用空間の内壁１０６の膨張や収縮が生じたときには、その膨張や収縮が光ファイバ１０５に対する引張力や押圧力として直接的に作用して、光ファイバが損傷してしまうおそれがある。従って、第２の従来例のように、光ファイバ１０５が常に内壁１０６に当接する構成は好ましくなく、第１の従来例のように、光ファイバ１０１の中間部はあまり規制されていない構成が好ましい。

そして、第１，２の従来例のいずれにおいても、ピッチ変換部分では、光ファイバ１０１，１０５に撓み変形させる応力が常に加わった状態にある。従って、図２５に示すように、光ファイバ１０１，１０５は、その応力に反発しようとし、先端部１０１ｂ，１０５ｂにおいても保持溝１０３ｂから脱出する方向に移動し、所望の位置関係が保たれない可能性がある。

光ファイバ１０１，１０５の先端部１０１ｂ，１０５ｂは、押さえ部材１０４によって支持基板１０３上に固定されているものの、押さえ部材１０４により押さえつけられている部分と基部１０１ａ，１０５ａとの間の部分が比較的フリーな状態に保たれているため、光ファイバ１０１，１０５が撓み変形状態から復帰しようとする力が抑制できない。先端部１０１ｂ，１０５ｂにおいても、押さえ部材１０４によって押さえつけられている力に抗して広がろうとして、保持溝１０３ｂから脱出する方向に僅かに移動するおそれがある。特に、製造工程中に、接着剤１０７の硬化する途中であって押さえ部材１０４および光ファイバ１０１，１０５が支持基板１０３上に完全に接着されてしまう前の段階で、光ファイバ１０１，１０５が移動してしまうと、所望の光軸の位置が得られなくなる。従って、光ファイバアレイの精度が低くなり、これを用いた光デバイスの品質および信頼性が悪くなる。

そこで、本発明は、ピッチ変換部分において光ファイバが破損することを防止するとともに、光ファイバを変形させるために加わる応力によって位置精度が低下することを防止して、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れを含む光デバイスと、それらの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の光ファイバアレイは、支持基板と、基部と先端部では異なるピッチになるように支持基板上に整列されている複数の光ファイバと、光ファイバの先端部を支持基板に対して押し付けて固定する押さえ部材と、押さえ部材よりも基部側で、光ファイバを支持基板に対して押し付ける応力緩和部材とを有する。応力緩和部材は、基部と先端部でピッチが変わるように光ファイバの少なくとも一部を変形させるために加わる応力を吸収する。これによって、光ファイバの、特に先端部の位置精度が向上する。

複数の光ファイバの各基部は、支持基板に形成されている保持溝によってピッチが固定されており、複数の光ファイバの各先端部は、押さえ部材と支持基板とに挟まれてピッチが固定されており、複数の光ファイバのピッチは保持溝と押さえ部材の間の領域内で変換されており、応力緩和部材は前記領域内に設けられていることが好ましい。

光ファイバの基部は芯線が被覆された部分であり、被覆が剥かれた芯線露出部の一端が前記先端部であってもよい。または、光ファイバは異なる種類の光ファイバが接合されたものであり、先端部は基部とは異なる種類の光ファイバの一端部であってもよい。

本発明の光デバイスは、前記したいずれかの構成の光ファイバアレイと、光ファイバアレイの光ファイバの先端部の前方に位置する光機能部品とを有する。

本発明の光ファイバアレイの製造方法は、複数の光ファイバを支持基板上に配置し、光ファイバの先端部と基部でピッチが変わるように、光ファイバに応力を加えて少なくとも一部を変形させる工程と、応力緩和部材を、複数の光ファイバの中間部を支持基板に対して押し付ける状態で、支持基板上に固定する工程と、押さえ部材を、前記中間部が応力緩和部材と支持基板の間に挟まれた状態の複数の光ファイバの先端部を支持基板に対して押し付けながら支持基板上に固定する工程とを含む。

応力緩和部材を支持基板上に固定する工程の後に、光ファイバへ加える応力を解除する工程をさらに含んでもよい。

本発明のもう１つの光ファイバアレイの製造方法は、複数の光ファイバを支持基板上に配置し、光ファイバの先端部と基部でピッチが変わるように、光ファイバに応力を加えて少なくとも一部を変形させる工程と、応力緩和部材によって、複数の光ファイバの中間部を支持基板に対して押し付ける工程と、前記中間部が応力緩和部材と支持基板の間に挟まれた状態の複数の光ファイバの先端部を、押さえ部材によって支持基板に対して押し付けながら支持基板上に固定する工程と、押さえ部材によって光ファイバの先端部を支持基板上に固定する工程の後に、応力緩和部材を前記支持基板上から取り外す工程とを含む。

光ファイバに応力を加えて少なくとも一部を変形させる工程は、ピッチ変換治具を用いて行われてもよい。

応力緩和部材によって、光ファイバの少なくとも一部を変形させる工程で光ファイバに加わる応力を吸収する。

光ファイバを支持基板上に配置する際に、複数の光ファイバの各基部のピッチを、支持基板に形成されている保持溝によって固定し、押さえ部材を支持基板上に固定する工程で、複数の光ファイバの各先端部のピッチを固定する。

光ファイバの基部は芯線が被覆された部分であり、被覆が剥かれた芯線露出部の一端が前記先端部であってもよい。または、光ファイバは異なる種類の光ファイバが接合されたものであり、前記先端部は基部とは異なる種類の光ファイバの一端部であってもよい。

本発明の光デバイスの製造方法は、前記したいずれかの光ファイバアレイの製造方法の各工程と、光ファイバアレイの光ファイバの先端部の前方に光機能部品を配置する工程とを含む。

本発明によると、光ファイバは、応力緩和部材によってピッチ変換部分が支持基板上に押し付けられた状態で、先端部およびその近傍が押さえ部材によって支持基板上に固定される。すなわち、光ファイバの先端部およびその近傍が押さえ部材と支持基板の間に固着される時点では、中間部が、応力緩和部材と支持基板の間に挟まれている。従って、この時点では光ファイバが撓み変形から復帰するように反発する力は、応力緩和部材に抑制されている。従って、光ファイバは精度よく位置決めされた状態で固定される。それによって、光軸の位置精度の高い光ファイバアレイが得られる。

少なくとも、押さえ部材と支持基板との間に光ファイバを固定するための接着剤が固化するまでの間、応力緩和部材が光ファイバを支持基板に押し付けて、撓み変形状態から復帰しようとする力を抑制すれば、仮にその後に応力緩和部材を取り外したとしても、大きな効果が得られる。

このような本発明の光ファイバアレイを光デバイスに組み込むことによって、精度および信頼性が高い光デバイスを製造することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に本発明の第１の実施形態の光ファイバアレイ１５を示している。この光ファイバアレイは、従来同様の複数の光ファイバ１と支持基板２と押さえ部材３に加えて、応力緩和部材４を有している。具体的には、光ファイバ１は、被覆された基部１ａと、被覆が剥かれている芯線露出部１ｂとからなる。支持基板２には、光ファイバ１の基部１ａを一定の広い間隔Ｐ１で整列させるための保持溝２ａと、芯線露出部１ｂの先端部１ｃを狭い間隔Ｐ２で整列させるための保持溝２ｂが設けられており、保持溝２ａと２ｂの間には、ピッチ変換用の空間２ｃが設けられている。光ファイバ１の基部１ａが支持基板２の保持溝２ａに、先端部１ｃおよびその近傍が保持溝２ｂに挿入されている。従って、両者の中間部であり芯線露出部１ｂの一部が、ピッチＰ１からピッチＰ２へ変換するピッチ変換部分である。このピッチ変換部分において、応力緩和部材４が、光ファイバ１の芯線露出部１ｂを支持基板２に押し付けた状態で固定されている。なお、本明細書中で言うピッチ変換部分とは、ピッチが変換可能な範囲全体を指しており、ピッチが一定である個所も含む表現であり、ピッチ変換部分の全ての個所でピッチが変わっているわけではない。

この構成によると、光ファイバ１の芯線露出部１ｂが、ピッチ変換のために中央に向かって撓み変形しているが、図１（ｃ）に示すように先端部１ｃは保持溝２ｂ内の所定の位置に収容され接着剤８によって接着されており、光軸が位置精度よく整列している。その要因は、光ファイバ１をピッチ変換のために変形させる応力に反発して先端部１ｃが保持溝２ｂから脱出する方向に移動することが、押さえ部材３のみでなく、応力緩和部材４によっても防止されるからである。

次に、このように応力緩和作用を有する本実施形態の光ファイバアレイ１５の製造方法について、図２〜６を参照して説明する。

まず、光ファイバ１の被覆を部分的に剥離し、図３（ａ）に示すように、被覆されている基部１ａと、芯線露出部１ｂとを設ける（ステップＳ１）。そして、芯線露出部１ｂを、アルコールを浸み込ませた紙で拭くなどして清浄にする（ステップＳ２）。

次に、保持溝２ａ，２ｂおよび空間２ｃが設けられている支持基板２を、ピッチ変換治具２１にセットする（ステップＳ３）。

ここで、ピッチ変換治具２１について説明する。ピッチ変換治具２１は、図４に示すように、１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。各ガイド板２２ａ，２２ｂは、図５に示すように、前記した支持基板２を間に挟んで対称に位置し得るように形成されており、支持基板２の空間２ｃに対応する位置に、光ファイバ１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１のピッチを徐々に小さくするためのガイド傾斜面２５ａが形成されている。各ガイド傾斜面２５ａは、上端側の対向間隔が、第１のピッチＰ１で整列する光ファイバ１の全幅に一致し、下端側の対向間隔が、第２のピッチＰ２で整列する光ファイバ１の全幅に一致する。したがって、ガイド傾斜面２５ａの傾斜量は、ピッチＰ１，Ｐ２に応じて適宜設定される。また、各ガイド板２２ａ，２２ｂには、押さえ部材３、応力緩和部材４、および押し込み部材７を保持溝２ｂ形成部上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。さらに、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。基台２３は、図６に示すように、主面の略中央に、支持基板２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。

ステップＳ３において支持基板２をピッチ変換治具２１にセットする際には、以上説明した構成の基台２３の載置凹部２９内に支持基板２を載置してから、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。

続いて、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、ピッチ変換治具２１の両ガイド傾斜面２５の間に光ファイバ１をセットし（ステップＳ４）、図３（ｄ）〜（ｇ）に示すように、例えば押し込み部材７等を用いるなどの方法で、光ファイバ１を、各ガイド板２２ａ，２２ｂのガイド傾斜面２５ａに沿って移動させて、支持基板２の保持溝２ａ，２ｂ内に挿入させる（ステップＳ５）。この際に、各光ファイバ１は、中央（内側）に向かう応力を受けて撓み変形し、第１のピッチＰ１から第２のピッチＰ２に円滑に変換される。ただし、応力を受ける量は各光ファイバ１によって様々であり、中央付近に位置する光ファイバ１は殆ど応力を受けないと考えられる。

次に、応力緩和部材４を、各光ファイバ１を押さえつけるようにしながら支持基板２上に載置し、紫外線硬化型接着剤８等を用いて支持基板２上に固着する（ステップＳ６）。応力緩和部材４は、光ファイバ１の、保持溝２ａ内に位置しピッチＰ１で整列する基部１ａと、保持溝２ｂ内に位置しピッチＰ２で整列する先端部１ｃおよびその近傍との間の、いわばピッチ変換部分の一部を支持基板２上に押し付けて固定する。

続いて、押し込み部材７を取り外して押し込み部材７から光ファイバ１に加えられる応力を解除する（ステップＳ７）。そして、押さえ部材３を、光ファイバ１の、保持溝２ｂ内に位置しピッチＰ２で整列する部分を押し付けるようにしながら、支持基板２上に載置し、接着剤８により固定する（ステップＳ８）。

その後、図３（ｈ）に示すように、光ファイバアレイ１５をピッチ変換治具２１から取り外し（ステップＳ９）、光ファイバアレイ１５の端面を研磨して、図１（ｂ）に示すように、光ファイバ１の先端部１ｃを光軸に垂直な面に対して数度傾斜させる（ステップＳ１０）。このとき、光ファイバ１の先端部１ｃと同時に押さえ部材３および支持基板２の端面も研磨する。先端部１ｃを傾斜させ、さらに図示しない非反射コーティングを施すことによって、反射損失を低減することができる。このようにして、本実施形態の光ファイバアレイ１５が完成する。

なお、ここでは述べなかったが、光ファイバ１の基部１ａを他の押さえ部材（図示せず）によって支持基板上に押し付けて固着してもよいし、単に基部１ａ上に接着剤を塗布して固化させることによって固定してもよい。また、押し込み部材７の形態は特に限定せず、その他の手段を用いてもよい。そして、押し込み部材７を取り外すなどして光ファイバ１に加わる応力を解除するステップＳ７と、押さえ部材３を固定するステップＳ８の順番を入れ替えてもよい。

以上説明した本実施形態によると、光ファイバ１は、ステップＳ７において応力緩和部材４によってピッチ変換部分が支持基板２上に押し付けられて、応力緩和部材４が支持基板２上に固定された後に、ステップＳ８において押さえ部材３によって先端部１ｃおよびその近傍が支持基板２上に押し付けられて、押さえ部材３が支持基板２上に固定される。光ファイバ１の先端部１ｃおよびその近傍がピッチＰ２で押さえ部材３と支持基板２の間に固着される時点では、既に中間部（ピッチ変換部分の一部）が、応力緩和部材４と支持基板２の間に挟まれて固着されている。従って、この時点では、先端部１ｃが保持溝２ｂから脱出して外部へ広がろうとする力、すなわち撓み変形から復帰するように反発する力は、応力緩和部材４に抑えられて小さくなっている。従って、押さえ部材３を支持基板２上に固定するための接着剤８（図１（ｃ）参照）が固化するまでに先端部１ｃが保持溝２ｂから脱出することはなく、光ファイバ１の先端部１ｃの所望の光軸位置が保たれる。

図２４に示すような従来の構成であると、光ファイバ１０１，１０５は、基部１０１ａ，１０５ａと先端部１０１ｂ，１０５ｂおよびその近傍のみが接着され、両者の間の比較的広いピッチ変換部分は固定されない場合が多かった。従って、ピッチ変換のための撓み変形に抗して直線的な状態に復帰しようとする力は、光ファイバ１０１，１０５に残留する。そのため、光ファイバ１０１，１０５の固着力が弱い場合には、図２５に示すように、所定のピッチよりも広がろうとして僅かな位置ずれを生じることがある。また、製造工程中に、先端部１０１ｂ，１０５ｂを保持溝１０３ｂ内に固着するための接着剤１０７が固化する前に、先端部１０１ｂ，１０５ｂが保持溝１０３ｂから僅かに脱出するように移動してしまうこともある。その場合、光ファイバ１０１，１０５の位置がずれたまま固定される可能性がある。特に、先端部１０１ｂ，１０５ｂが保持溝１０３ｂから僅かに脱出するように移動すると、光軸がずれて、光ファイバアレイとして所望の特性が得られなくなる。

これに対し本実施形態では、前記したように光ファイバ１のピッチ変換部分を押さえつける応力緩和部材４が存在することによって、特に先端部１ｃに加わる、撓み変形に抗して復帰しようとする力が大幅に緩和される。従って、接着剤８が固化するまでの間を含めて、光ファイバ１の先端部１ｃが保持溝２ｂから脱出するように移動することが防げる。その結果、高精度の光ファイバアレイ１５が得られる。

なお、支持基板２、押さえ部材３、および応力緩和部材４のいずれかまたは全ての材料としては、ガラスやシリコンが用いられる。その場合作製が容易である。また、これらの部材が同一の材料から構成されていると、接合が容易であるとともに、熱膨張係数が同じであるため熱による破損が生じにくいという利点がある。支持基板２と、押さえ部材３および応力緩和部材４との接合は、接着剤による接着や、はんだ付けや、ワックスによる接合などが考えられる。押さえ部材３と応力緩和部材４は全く同一の構成であってもよい。

次に、本実施形態の様々な変形例について説明する。

図７に示す例では、光ファイバ１の基部１ａに比べて先端部１ｃの方がピッチが広がっている構成である。この場合にも、ピッチ変換部分が応力緩和部材４によって支持基板２に固定されていることによって、特に先端部１ｃに加わる、撓み変形に抗して復帰しようとする力（内側に縮まろうとする力）が大幅に緩和される。従って、接着剤８が固化するまでの間を含めて、光ファイバ１の先端部１ｃが保持溝２ｂから脱出するように移動することが防げ、高精度の光ファイバアレイが得られる。このように、本発明は、光ファイバ１の通常のピッチ（例えば２５０μｍ）よりも、先端部１ｃのピッチが小さい場合にも大きい場合にも有効である。また、各光ファイバ１のピッチは必ずしも均一でなくてもよく、不均一なピッチの場合にも本発明は有効である。

図８に示す例では、光ファイバ１の先端１ｃの傾斜が図１（ｂ）に示す構成と反対になっている。それ以外は図１に示す光ファイバアレイと実質的に同じ構成であり、同様の作用効果が得られる。

図１に示す構成は、押さえ部材３および応力緩和部材４には光ファイバ用の保持溝は形成されていない。これに対して図９に示す例は、支持基板２のみならず押さえ部材３にも保持溝３ａが形成されている構成である。図９（ａ）の構成では支持基板２の保持溝２ｂも押さえ部材３の保持溝３ａも矩形溝であり、図９（ｂ）の構成では支持基板２の保持溝２ｂも押さえ部材３の保持溝３ａもＶ溝である。これらの構成では、光ファイバ１の先端部１ｃの保持の信頼性が高まる。なお、応力緩和部材４にも同様に保持溝が形成されていてもよい。

図１０に示す例はテープ状の光ファイバ１を用いた構成である。すなわち、複数の光ファイバ１の基部１ａがまとめて被覆されて一体化している。この場合、支持基板２の一方の保持溝２ａが個別の複数の保持溝ではなく単一の広い溝であってよく、基部１ａの固定が容易になる。さらに、基部１ａのピッチが狂う可能性はない。それ以外の構成、すなわち、芯線露出部１ｂとその周囲の構成や、それに伴う作用効果は前記した例と全く同様である。

図１１に示す例は、複数の応力緩和部材４Ａ，４Ｂを有する構成である。この構成のように、応力緩和部材４Ａ，４Ｂは複数個設けられていても構わない。また、図１２に示すように、光ファイバ１は、複数段階に分けてピッチ変換されていてもよい。いずれにしても、本発明は、光ファイバ１の狭いピッチで固定される部分と、広いピッチで固定される部分との間に、少なくとも１つの応力緩和部材４が設けられている構成を広く含むものである。なお、複数の応力緩和部材４が用いられる場合には、先端部１ｃから遠い位置の応力緩和部材４から順番に支持基板２に固定することが好ましい。

なお、図１３に示すように、支持基板２にボール溝状の位置決め部５を設け、図示しないがボール状の位置決め手段を間に挟んで他部材との位置決めを行う構成とすると、支持基板２と他部材との相対位置精度が向上し、光ファイバアレイ１５のさらなる高精度化が可能である。特に、エッチングなどによって保持溝２ａ，２ｂと同時に位置決め部５を形成すると両者の相対位置精度が高く、ひいては、保持溝２ａ，２ｂに位置決めされる光ファイバ１と、位置決め部５および位置決め手段により位置決めされる他部材との相対位置精度が向上する。また、支持基板２の、押さえ部材３および応力緩和部材４が接着される位置の外側に流れ込み防止溝６が設けられていると、過剰に塗布された接着剤８を収容して、他部材への影響、例えばファイバアレイ１５を他部材に取り付ける際に使用する位置決め部５を埋没させるなどの不都合を防ぐことができる。

次に、本発明の第２の実施形態の光ファイバアレイについて説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を付与し説明を省略する。

図１４に示す本実施形態の光ファイバ１２は、種類の異なる２つの光ファイバ１０，１１を接合したものである。例えば、本実施形態では、シングルモード型光ファイバ（ＳＭ型光ファイバ）１０とグレーデッドインデックス型光ファイバ（ＧＩ型光ファイバ）１１が一体に接合された光ファイバ１２が用いられている。すなわち、ＳＭ型光ファイバ１０は、被覆されている基部１０ａと被覆が剥かれている芯線露出部１０ｂとからなり、芯線露出部１０ｂに、被覆されておらず芯線が剥き出しであるＧＩ型光ファイバ１１の一端が融着されている。従って、ＧＩ型光ファイバ１１の先端部１１ａが外部に露出しており、他端部とＳＭ型光ファイバ１０の融着部１２ａは融着工程によって径が太くなっている。そこで、本実施形態では、部分的に太くなっている融着部１２ａを収容するために、支持基板２と押さえ部材３に、凹部１３が設けられている。凹部１３は、ウエットエッチング、ドライエッチング、ダイシングなどによって形成される。融着部１２ａは、融着工程の条件を調整することによって太くならないように作製されていても良い。この場合には、凹部１３は形成されなくても良い。

次に、本実施形態の光ファイバアレイ１５の製造方法について、図１５を参照して説明する。まず、ＳＭ型光ファイバ１０の被覆を部分的に剥離して、基部１０ａと芯線露出部１０ｂとを設け（ステップＳ１）、芯線露出部１ｂを、アルコールを浸み込ませた紙で拭くなどして清浄にする（ステップＳ２）。一方、ＧＩ型光ファイバ１１の被覆も剥いて清浄にする（ステップＳ１１）。それから、両光ファイバ１０，１１の端部を切断して平滑にし（ステップＳ１２）、図示しない融着機に両光ファイバ１０，１１をセットして融着する（ステップＳ１３）。ＧＩ型光ファイバ１１を所定の長さに切断して、外部に露出する先端部１１ａを形成する（ステップＳ１４）。

その後、第１の実施形態と同様に、支持基板２をピッチ変換治具２１にセットし（ステップＳ３）、接合されて１本になった光ファイバ１２をピッチ変換治具２１にセットし（ステップＳ４）、この光ファイバ１２を支持基板２の保持溝２ａ，２ｂ内に挿入させる（ステップＳ５）。この際に、各光ファイバ１２は応力を受けて撓み変形する。なお、本実施形態では、光ファイバ１２の太くなった融着部１２ａが支持基板２の凹部１３内に収容されるように、光ファイバ１２と支持基板２の位置を調節する（ステップＳ１５）。

次に、第１の実施形態と同様に、応力緩和部材４を、各光ファイバ１２を押さえつけるようにしながら支持基板２上に載置し支持基板２上に固着する（ステップＳ６）。そして、光ファイバ１２に加えられる応力を解除し（ステップＳ７）、押さえ部材３を、光ファイバ１２の先端部１１ａおよびその近傍を押し付けるようにしながら、支持基板２上に載置し固定する（ステップＳ８）。その後、光ファイバアレイをピッチ変換治具２１から取り外す（ステップＳ９）。こうして図１４に示す状態にした後、光ファイバアレイの端面を研磨して、図１（ｂ）に示すのと同様に、光ファイバ１２の先端部１１ａを研磨して傾斜させる（ステップＳ１０）。このようにして、本実施形態の光ファイバアレイ１５が完成する。

本実施形態では、ＳＭ型光ファイバ１０の一端にＧＩ型光ファイバ１１を接合して、光ファイバ１２からビームを入出射するためのいわゆるファイバコリメータを構成している。このような構成であっても、第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。

また、図１６に示すように、支持基板２に凹部１３を設ける一方、押さえ部材３には凹部を設けずに、押さえ部材３と応力緩和部材４の間の間隙に融着部１２ａを収容する構成にしてもよい。その場合、構成および製造工程は簡略化される。

なお、本実施形態において、接合される複数の光ファイバ１２はＳＭ型光ファイバ１０とＧＩ型光ファイバ１１に限定されることはなく、あらゆる種類の光ファイバによって構成することができ、また同種の光ファイバを接合する構成であっても構わない。

図１７〜１８に示すように、接合される複数（図示する例では２つ）の光ファイバの径が異なっていてもよい。その場合、径が太い部分と径が細い部分では適宜に保持溝の深さを変更すればよく、押さえ部材３の形状は、光ファイバ１２に不要な負荷を与えないように任意の形状にすることが考えられる。例えば、ＧＩ型光ファイバ１１の長さが短く押さえ部材３のうち実際に光ファイバ１２に当接する部分は小面積であっても、製造工程や位置決め工程や組立工程の簡略化や取り扱いの容易さを考慮すると押さえ部材３全体はある程度大きい方が好ましい場合には、図１８に示すように押さえ部材３をＬ字状に形成することが考えられる。

次に、本発明の第３の実施形態の光ファイバアレイ１５について説明する。なお、第１，２の実施形態と同様の部分については同一の符号を付与し説明を省略する。

図１９に示す本実施形態の光ファイバアレイ１５は、応力緩和部材４を組立用治具として用いて、完成状態では取り外した構成である。従って、完成状態では従来の光ファイバアレイと見分けがつかない構成である。

本実施形態の光ファイバアレイの製造方法について、図２０を参照して説明すると、第１，２の実施形態と同様に、光ファイバ１の被覆を部分的に剥いて、基部１ａと芯線露出部１ｂとを設け（ステップＳ１）、芯線露出部１ｂを、アルコールを浸み込ませた紙で拭くなどして清浄にする（ステップＳ２）。そして、支持基板２をピッチ変換治具２１にセットし（ステップＳ３）、光ファイバ１をピッチ変換治具２１にセットし（ステップＳ４）、この光ファイバ１２を支持基板２の保持溝２ａ，２ｂ内に挿入させる（ステップＳ５）。この際に、各光ファイバ１２は応力を受けて撓み変形する。

次に、第１，２の実施形態と同様に、応力緩和部材４を、各光ファイバ１を押さえつけるようにしながら支持基板２上に載置する（ステップＳ６）。ただし、応力緩和部材４を支持基板４上に接着はしない。そして、光ファイバ１２に加えられる応力を解除し（ステップＳ７）、押さえ部材３を、光ファイバ２の先端部１ｃおよびその近傍を押し付けるようにしながら、支持基板２上に載置し固定する（ステップＳ８）。それから、本実施形態では、応力緩和部材４を支持基板から取り外す（ステップＳ１６）。その後、光ファイバアレイをピッチ変換治具２１から取り外し（ステップＳ９）、光ファイバアレイの端面を研磨して、光ファイバ１の先端部１ｃを研磨して傾斜させる（ステップＳ１０）。このようにして、本実施形態の光ファイバアレイ１５が完成する。

本実施形態によると、光ファイバ１は、ステップＳ７において応力緩和部材４によってピッチ変換部分が支持基板２上に押し付けられた状態で、ステップＳ８において押さえ部材３によって先端部１ｃおよびその近傍が支持基板２上に押し付けられて、押さえ部材３が支持基板２上に固定される。光ファイバ１の先端部１ｃおよびその近傍が押さえ部材３と支持基板２の間に固着される時点では、中間部（ピッチ変換部分の一部）が、応力緩和部材４と支持基板２の間に挟まれている。従って、この時点では、先端部１ｃが保持溝２ｂから脱出して外部へ広がろうとする力、すなわち撓み変形から復帰するように反発する力は、応力緩和部材４に抑えられて小さくなっている。従って、押さえ部材３を支持基板２上に固定するための接着剤８が固化するまでに先端部１ｃが保持溝２ｂから脱出することはなく、光ファイバ１の先端部１ｃの所望の光軸位置が保たれる。このように光ファイバ１のピッチ変換部分を押さえつける応力緩和部材４が存在することによって、特に先端部１ｃに加わる、撓み変形に抗して復帰しようとする力が大幅に緩和され、押さえ部材３を接着する接着剤８が固化するまでの間、光ファイバ１の先端部１ｃが保持溝２ｂから脱出するように移動することが防げる。接着剤８が固化してしまえば、その後に光ファイバ１が移動するおそれは小さいので、比較的高精度の光ファイバアレイが得られる。このように、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。

前記した本発明の光ファイバアレイ１５を含む光デバイスについて以下に説明する。本発明は、光スイッチ、光減衰器、光波長選択装置など、光ファイバアレイ１５を含むあらゆる光デバイスに採用できる。

図２１には、本発明の光ファイバアレイ１５を有する光スイッチが示されている。すなわち、本発明の光ファイバアレイ１５の光ファイバ１の先端部１ｃの前方にミラー手段１６が配置されており、このミラー手段１６が図示しない駆動手段によって平行移動可能である。この構成では、ミラー手段１６を構成する第１のミラー群１６ａが光ファイバアレイ１５の光ファイバ１の先端部１ｃの前方に位置するとき（図２１（ａ）参照）と、第２のミラー群１６ａが光ファイバアレイ１５の光ファイバ１の先端部１ｃの前方に位置するとき（図２１（ｂ）参照）とで、出射用の光ファイバ１から入射用の光ファイバ１へ至る光路が変わり、すなわち、出射する光ファイバ１とそのビームを入射する光ファイバ１の組み合わせが変わる。こうしてスイッチング機能を果たすことができる。この構成において、本発明の光ファイバアレイ１５を採用することによって、高精度化な光スイッチを構成することが可能である。なお、この光ファイバアレイ１５は、前記した第１〜３の実施形態に限られず、本発明の範囲に含まれるいかなる構成であってもよい。また、ミラー手段１６および駆動手段の構成は任意に変更でき、例えば、水平ではなく垂直方向にミラー手段１６が移動する構成であってもよい。

この光スイッチの製造方法としては、前記した第１〜３の実施形態に例示したような工程で光ファイバアレイ１５を製造した後、その光ファイバアレイ１５の光ファイバ１の先端部の前方にミラー手段１６および駆動手段を配置する工程を実施すればよい。

図２２には、本発明の光ファイバアレイ１５を１対有する光波長選択装置が示されている。すなわち、本発明の光ファイバアレイ１５が、光ファイバ１の先端部１ｃ同士が対向するように配置され、両先端部１ｃ間に光フィルタ１７が配置され、この光フィルタ１７が駆動手段１８によって平行移動可能である。この構成では、光フィルタ１７が両光ファイバ１間に位置するとき（図２２参照）には所定の波長のみの光を透過させ、光フィルタ１７が両光ファイバ１間に位置しないとき（図示せず）には光をそのまま透過させるようにして、光波長選択機能を果たすことができる。この構成でも、本発明の光ファイバアレイ１５を採用することによって、波長選択装置の高精度化が可能である。

この光波長選択装置の製造方法としては、前記した第１〜３の実施形態に例示したような工程で１対の光ファイバアレイ１５を製造した後、その光ファイバアレイ１５の光ファイバ１の先端部１ｃ同士が対向するように配置し、両先端部１ｃ間に光フィルタ１７および駆動手段１８を配置する工程を実施すればよい。

（ａ）は本発明の第１の実施形態の光ファイバアレイの平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はＡ−Ａ線拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態の光ファイバアレイの製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｈ）は、本発明の第１の実施形態による光ファイバアレイの製造方法を工程順に示す平面図および側面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態による光ファイバアレイの製造方法において用いられるピッチ変換治具の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は図４に示すピッチ変換治具のガイド板の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は図４に示すピッチ変換治具の基台の平面図、（ｂ）はその側面図である。 第１の実施形態の光ファイバアレイの第１の変形例の平面図である。 第１の実施形態の光ファイバアレイの第２の変形例の正面図である。 （ａ）〜（ｂ）は第１の実施形態の光ファイバアレイの第３の変形例の拡大側面図である。 （ａ）は第１の実施形態の光ファイバアレイの第４の変形例の平面図、（ｂ）はその正面図である。 （ａ）は第１の実施形態の光ファイバアレイの第５の変形例の平面図、（ｂ）はその正面図である。 （ａ）は第１の実施形態の光ファイバアレイの第５の変形例の他の例の平面図である。 は第１の実施形態の光ファイバアレイの第６の変形例の平面図である。 本発明の第２の実施形態の光ファイバアレイの正面図である。 本発明の第２の実施形態の光ファイバアレイの製造方法を示すフローチャートである。 第２の実施形態の光ファイバアレイの第１の変形例の正面図である。 第２の実施形態の光ファイバアレイの第２の変形例の正面図である。 第２の実施形態の光ファイバアレイの第３の変形例の正面断面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態の光ファイバアレイの完成状態の平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はＡ−Ａ線拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態の光ファイバアレイの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の光デバイスの第１の例を示す概略平面図である。 本発明の光デバイスの第２の例を示す概略平面図である。 従来の光ファイバアレイの第１の例を示す斜視図である。 従来の光ファイバアレイの第２の例を示す分解斜視図である。 従来の光ファイバアレイの拡大側面図である。

符号の説明

１，１２ 光ファイバ
１ａ，１０ａ 基部
１ｂ，１０ｂ 芯線露出部
１ｃ，１１ａ 先端部
２ 支持基板
２ａ，２ｂ 保持溝
２ｃ ピッチ変換用の空間
３ 押さえ部材
４，４Ａ，４Ｂ 応力緩和部材
５ 位置決め部
６ 流れ込み防止溝
７ 押し込み部材
８ 接着剤
１０ シングルモード型光ファイバ
１１ グレードインデックス型光ファイバ
１２ａ 融着部
１３ 凹部
１５ 光ファイバアレイ
１６ ミラー手段
１６ａ 第１のミラー群
１６ｂ 第２のミラー群
１７ 光フィルタ
１８ 駆動手段
２１ ピッチ変換治具
２２ａ，２２ｂ ガイド板
２３ 基台

Claims (15)

1. 支持基板と、
   基部と先端部では異なるピッチになるように前記支持基板上に整列されている複数の光ファイバと、
   前記光ファイバの前記先端部を前記支持基板に対して押し付けて固定する押さえ部材と、
   前記押さえ部材よりも前記基部側で、前記光ファイバを前記支持基板に対して押し付ける応力緩和部材とを有する光ファイバアレイ。
2. 前記応力緩和部材は、前記基部と前記先端部でピッチが変わるように前記光ファイバの少なくとも一部を変形させるために加わる応力を吸収する、請求項１に記載の光ファイバアレイ。
3. 複数の前記光ファイバの前記各基部は、前記支持基板に形成されている保持溝によってピッチが固定されており、
   複数の前記光ファイバの前記各先端部は、前記押さえ部材と前記支持基板とに挟まれてピッチが固定されており、
   複数の前記光ファイバのピッチは前記保持溝と前記押さえ部材の間の領域内で変換されており、前記応力緩和部材は前記領域内に設けられている、請求項２に記載の光ファイバアレイ。
4. 前記光ファイバの前記基部は芯線が被覆された部分であり、被覆が剥かれた芯線露出部の一端が前記先端部である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバアレイ。
5. 前記光ファイバは異なる種類の光ファイバが接合されたものであり、前記先端部は前記基部とは異なる種類の光ファイバの一端部である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバアレイ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバアレイと、前記光ファイバアレイの前記光ファイバの前記先端部の前方に位置する光機能部品とを有する光デバイス。
7. 複数の光ファイバを支持基板上に配置し、前記光ファイバの先端部と基部でピッチが変わるように、前記光ファイバに応力を加えて少なくとも一部を変形させる工程と、
   応力緩和部材を、複数の前記光ファイバの中間部を前記支持基板に対して押し付ける状態で、前記支持基板上に固定する工程と、
   押さえ部材を、前記中間部が前記応力緩和部材と前記支持基板の間に挟まれた状態の複数の前記光ファイバの前記先端部を前記支持基板に対して押し付けながら前記支持基板上に固定する工程とを含む、光ファイバアレイの製造方法。
8. 前記応力緩和部材を前記支持基板上に固定する工程の後に、前記光ファイバへ加える応力を解除する工程をさらに含む、請求項７に記載の光ファイバアレイの製造方法。
9. 複数の光ファイバを支持基板上に配置し、前記光ファイバの先端部と基部でピッチが変わるように、前記光ファイバに応力を加えて少なくとも一部を変形させる工程と、
   応力緩和部材によって、複数の前記光ファイバの中間部を支持基板に対して押し付ける工程と、
   前記中間部が前記応力緩和部材と前記支持基板の間に挟まれた状態の複数の前記光ファイバの前記先端部を、押さえ部材によって支持基板に対して押し付けながら前記支持基板上に固定する工程と、
   前記押さえ部材によって前記先端部を固定する工程の後に、前記応力緩和部材を前記支持基板上から取り外す工程とを含む、光ファイバアレイの製造方法。
10. 前記光ファイバに応力を加えて少なくとも一部を変形させる工程は、ピッチ変換治具を用いて行われる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の光ファイバアレイの製造方法。
11. 前記応力緩和部材によって、前記光ファイバの少なくとも一部を変形させる工程で前記光ファイバに加わる応力を吸収する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の光ファイバアレイの製造方法。
12. 前記光ファイバを前記支持基板上に配置する際に、複数の前記光ファイバの前記各基部のピッチを、前記支持基板に形成されている保持溝によって固定し、
    前記押さえ部材を前記支持基板上に固定する工程で、複数の前記光ファイバの前記各先端部のピッチを固定する、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の光ファイバアレイの製造方法。
13. 前記光ファイバの前記基部は芯線が被覆された部分であり、被覆が剥かれた芯線露出部の一端が前記先端部である、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の光ファイバアレイの製造方法。
14. 前記光ファイバは異なる種類の光ファイバが接合されたものであり、前記先端部は前記基部とは異なる種類の光ファイバの一端部である、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の光ファイバアレイの製造方法。
15. 請求項７〜１４のいずれか１項に記載の光ファイバアレイの製造方法の各工程と、
    前記光ファイバアレイの前記光ファイバの前記先端部の前方に光機能部品を配置する工程とを含む、光デバイスの製造方法。

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