JP2005283960A - 光ファイバアレイおよび光ファイバアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 接着剤を用いて組み立てる光ファイバアレイにおいて、接着剤の浸透速度の違いに起因する気泡の発生を防止する。
【解決手段】 第１の基板１０１において、毛管現象により浸透した接着剤が溢れ出す辺を凸型形状の辺１０６とする。浸透が速く進む部分を凸形状の先端に位置させることで、辺１０６の先端から速いタイミングで溢れ出す接着剤が、浸透速度の遅い光ファイバの配列端付近に回り込み逆方向から浸透し、気泡が形成されてしまう事態が防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光導波路等と光ファイバとの接続に用いられる光ファイバアレイおよび光ファイバアレイの製造方法に関する。

大容量の通信路を実現する技術として、光ファイバ通信が知られている。光ファイバを使った通信網を構築する技術において、光ファイバアレイと呼ばれる光デバイスが必要とされる。光ファイバアレイは、例えば光導波路によって１本の光ファイバの信号を複数の光ファイバへと分岐する部分に用いられる。

光ファイバアレイは、一対の基板を用意し、その一方の表面にＶ字型の溝を複数形成し、その溝のそれぞれに光ファイバを位置させ、他方の基板で並べた光ファイバを押さえ付けて接着剤で張り合わせた構造を有している。光ファイバアレイに関しては、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。

図３は、従来技術における光ファイバアレイの概略の構造を示す分解斜視図である。図３に示す光ファイバアレイは、一対の基板４０１および４０２の間に光ファイバ４００を複数並列に配置し、挟んで保持した構造を有している。また、一方の基板４０１の表面には、各光ファイバ４００を所定の位置に配置するためのＶ字型の溝４０４が形成されている。

図３に示す光ファイバアレイは、以下のようにして製造される。まず、基板４０１と４０２の間に複数の光ファイバ４００を挟み込む。そして、基板の隙間に紫外線硬化型の接着剤を浸透させ、浸透後に接着剤を硬化させることで、一体化された光ファイバアレイを得る。

特開２００１−２７２５７０号公報

しかしながら、図３に示す光ファイバアレイは、基板間に接着剤を浸透させる工程において、浸透した接着剤中に気泡が形成され易いという問題がある。光ファイバが存在する部分の一部に気泡が形成されると、光ファイバアレイとしては不良品となってしまう。

以下、この気泡が形成されるメカニズムについて説明する。図４は、図３に示す構造の光ファイバアレイに接着剤を浸透させてゆく状態を段階的に示す概念図である。

まず図３に示すように、基板４０１および４０２によって複数の光ファイバ４００を挟み込み、仮固定した状態とする。この状態で光ファイバ４００を引き出す側の対辺に接着剤４０５を塗布する（図４（Ａ））。基板４０１と４０２との間には隙間があるので、その隙間を毛管現象によって接着剤は浸透してゆく。この際、図４（Ｂ）に示すように、光ファイバ４００が並列に並べられている領域（つまりＶ字型の溝が形成されている領域）において接着剤が速く浸透し、光ファイバ４００が配置されていない周囲の領域４０２では接着剤の浸透が遅れる。

これは、Ｖ字型の溝４００が形成されている領域では、Ｖ字型の溝部分と光ファイバ４００との間の隙間が狭く、それ故毛管現象が強く作用し、接着剤の浸透速度が速くなるためである。また、端付近のＶ字型溝部分では、浸透速度の低い領域４０７における接着剤の影響で中央付近に比較して浸透が遅れがちになる。

さらに接着剤の浸透が進むと、図４（Ｃ）に示すように、基板４０１の端辺４１２および基板４０２の端辺４１３で構成される端辺４１４の中央付近から接着剤が溢れ出し、その溢れ出した接着剤の流れの一部は、符号４０８で示されるように、その段階では接着剤が到達していない領域に回り込もうとする。

この時、中央に比較して浸透の遅れている端付近の光ファイバ部分にも接着剤が前方から回り込む。この結果、図４（Ｄ）に示すように、両側から接着剤が浸透してくる領域４０９が存在することになり、最終的に図４（Ｅ）に示すように、気泡４０９が形成されてしまうことがある。接着剤中に気泡が存在すると、温度変化等により接着剤の耐久性が低下し、接着箇所の剥離等が生じる可能性が高くなる。このため、光ファイバとしては不良となり、製品として使用することができなくなる。

本発明は、光ファイバアレイに関し、上述した気泡が形成されてしまう問題を解決する技術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、一対の基板間に複数の光ファイバを並列に並べて挟んで保持する構造を有する光ファイバアレイであって、前記一対の基板の少なくとも一方は、前記光ファイバの延長方向に突出した凸形状の辺を有することを特徴とする。

本発明によれば、接着剤が浸透する浸透端に位置する辺を凸形状に加工した基板を用いるので、浸透した接着剤が浸透端の辺中央から速いタイミングで溢れ出し、それが周辺に回り込んで気泡が形成されてしまう現象を防止できる。すなわち、接着剤が漏れ出る部分の形状を凸型にすることで、接着剤の浸透距離に意図的に違いを設定し、それにより浸透開始から到達辺に到達するまでの時間差を吸収し、接着剤が浸透先の辺から溢れ出すタイミング差を小さくすることができる。

なお理想的には、溢れ出すタイミング差をなくすことも可能であるが、接着剤が浸透し、溢れ出る部分の辺の形状を凸型にし、接着剤の溢れ出すタイミング差を是正するだけでも、気泡が形成されてしまう問題を解決することができる。

凸型形状としては、丸い曲面形状、中央が凸に出っ張る階段状の形状、凸形状の先端が頂点の一つとなる三角形状、台形形状、曲面形状を近似する多角形形状等が挙げられる。

凸型形状にする辺は、基板の周囲の一辺、あるいは基板に段差を形成し、その段差部分の縁を辺とする場合を挙げることができる。

また、凸形状の辺を備えた光ファイバアレイ用基板は、光ファイバアレイを構成する一対の基板の一方であっても、あるいは両方であってもよい。

上記発明の光ファイバアレイにおいて、前記並列に並べられた複数の光ファイバの中央に位置する光ファイバの軸線上に前記凸形状の先端が位置することが好ましい。この態様によれば、浸透速度が最も速い部分の浸透経路長を最も長くできるので、浸透速度の違いを反映させた浸透到達距離を設定することができ、基板端辺の中央付近（あるいは光ファイバの配列中央付近）から速いタイミングで接着剤が溢れ出すことによる不都合を防止することができる。

上記発明の光ファイバアレイにおいて、凸形状の辺は、前記一対の基板間に浸透される接着剤の浸透端に位置することが好ましい。上述したように、本発明は、基板間を浸透する接着剤の浸透過程において、その浸透先端の形状が凸形状になることに着目し、その形状に合わせて基板の辺の形状を決めることを特徴とする。したがって、凸形状の辺を、接着剤の浸透する先に位置させた場合に、本発明の効果を有効に得ることができる。

本発明の光ファイバアレイにおいて、凸形状は、前記基板間を浸透する接着剤の浸透速度の違いを反映したものであることが好ましい。この態様によれば、浸透速度の速い光ファイバの配列中央付近の経路を長くし、逆に浸透速度の遅い配列端付近の経路を短くできるので、配列中央付近と端付近における接着剤の溢れ出すタイミング差を是正することができる。これにより、一部から先に接着剤が溢れ出し、それが前方から回り込むことによる気泡の形成を防止することができる。

本発明は、光ファイバアレイの製造方法として把握することもできる。すなわち、本発明の光ファイバアレイの製造方法は、一対の基板間に並列に配置された複数の光ファイバを挟んで保持する工程と、前記一対の基板間に接着剤を浸透させる工程とを有し、前記一対の基板の少なくとも一方は、少なくとも一辺が凸形状に形成されており、前記凸形状の辺は、光ファイバの延長方向に突出しており、前記接着剤の浸透は、前記凸形状の辺の対辺から前記凸形状の辺に向かって行われることを特徴とする。

上記光ファイバアレイの製造方法において、凸形状は、基板間を浸透する接着剤の浸透速度の違いを反映したものであることが好ましい。

上記光ファイバアレイの製造方法によれば、接着剤の浸透端の辺が接着剤の浸透速度の違いを反映した形状になっているので、配列中央に位置する光ファイバ部分から先に接着剤が溢れ出し、それが配列端部付近の光ファイバ部分に回り込み、それにより気泡が形成されてしまう不都合が防止される。

つまり、接着剤が到達する辺を、光ファイバの配列中央に当たる部分を突出させた凸形状とすることで、接着剤が光ファイバの配列中央付近から溢れ出すタイミングを遅らせ、さらに接着剤が配列端付近から流れ出すタイミングを相対的に速め、それにより配列中央付近から流れ出た接着剤が配列端付近に前方から流れ込む事態を防止する。

上記本発明の光ファイバアレイの製造方法において、第１の基板および／または第２の基板がモールド成形技術を利用して製造されることは好ましい。モールド成形技術を利用することで、生産性を向上させ、さらに寸法精度を高くすることができる。

本発明によれば、光ファイバアレイを構成する基板における接着剤が溢れ出す端辺の形状を接着剤の浸透速度の違いに対応させて、凸形状にしているので、当該端辺への接着剤の浸透速度の違いを是正することができる。これにより、接着剤が基板の端辺から溢れ出すタイミングの違いによる接着剤の回り込み、さらにその回り込みによる気泡の発生を抑制することができる。そして、光ファイバアレイの製造過程における不良の発生を抑えることができる。

１．実施形態の構成
図１は、発明を利用した光ファイバアレイの概要を示す分解斜視図である。図１に示す光ファイバアレイは、第１の基板１０１、第２の基板１０２および複数並列に配置された光ファイバ１００を備えている。第１の基板１０１の表面には、断面がＶ字型の溝１０４が複数形成されている。この溝１０４によって光ファイバ１００は、位置決めされ、第１の基板１０１上に光ファイバ１００が複数並列に配置される状態となる。

図１には分解された状態が示されているが、第１の基板１０１と第２の基板１０２とは、その間に光ファイバ１００を挟み込み、隙間に接着剤を流し込むことにより一体化される。

図１に示す例では、第１の基板１０１に階段状の段差部分を形成し、その段差部分の辺が凸形状に加工された凸型形状の辺となっている。また第１の基板１０１には、テラス部分１０３が形成されている。テラス部分１０３は、光ファイバ１００の引き出し側において、光ファイバを保持し支える面として機能する。

２．実施形態の製造方法
以下、図１に示す光ファイバアレイの製造方法の一例を説明する。まず、第１の基板１０１と第２の基板１０２とを用意する。これらの基板は、石英ガラスを材料とし、ガラスモールド技術によって形成する。第１の基板１０１および第２の基板１０２を用意したら、光ファイバ１００を複数平行に第１の基板１０１上に溝１０４をガイドとして配置する。

第１の基板１０１上に光ファイバ１００を並べて配置したら、第２の基板１０２をその上に配置して、配列した光ファイバ１００を第１の基板１０１に押さえ付ける。そして、両基板間に光ファイバ１００が複数並列に並べられて保持された状態で、図示しない仮止め用の部材で両基板を挟み、仮固定する。次に光ファイバ１００の先端側の端辺に接着剤を塗布させ、基板間に形成された隙間に接着剤を浸透させる。

図２は、図１に示す光ファイバアレイの製造工程における接着剤の浸透過程を示す概念図である。図２は、第２の基板１０２側から見た透視図であり、第１の基板の凸型形状の辺１０６、ガラスファイバ１００が透けて表現されている。

まず、図２（Ａ）に示すように、光ファイバアレイの一方の辺に接着剤２０５を付着させる。接着剤２０５は、基板間の隙間に毛管現象によって浸透する。接着剤は、浸透が適当になるように粘度を調整したものを用いる。接着剤としては、例えば紫外線硬化型のエポキシ系接着剤を用いる。

接着剤の浸透は、Ｖ字型の溝（図１の１０４参照）部分で速く進むので、図２（Ｂ）の矢印２０６に示すように、溝が形成されていない領域では遅れる。すなわち、光ファイバ１００が複数並列に配列された領域２０７において、他の領域よりも接着剤の浸透が速く進む。これは、光ファイバが配列されている部分では、基板間に狭い隙間が形成され、その部分での毛管作用が強く働くためである。

この際、光ファイバの配列領域２０７の幅方向の端部分（配列した光ファイバの端に位置する光ファイバ部分）は、浸透の遅い外側の接着剤の影響で配列中心位置（領域２０７の幅方向の中心位置）に比較して接着剤の浸透が遅くなる。なお、図２には、接着剤の浸透を誇張して記載してある。

仮に浸透端に位置する辺が直線状であると、さらに接着剤の浸透が進んだ場合に、図４（Ｃ）に示すように領域４０７の中央付近を中心に接着剤が溢れ、浸透の遅い部分に接着剤が回り込む可能性が出てくるが、本発明では浸透端に位置する辺を凸形状にしているため、光ファイバの配列中心位置と配列領域の幅方向の端部分との浸透端とおいて、接着剤が到達するまでの時間差を吸収でき、接着剤が浸透端の辺から溢れ出すタイミング差を小さくすることができる。そのため、接着剤が溢れ出て前方から浸透する前に、図２（Ｄ）に示すように、配列端部の光ファイバ２０９部分の浸透（つまり本来意図した浸透）が完了し、符号２１１で示される部分における気泡の形成が防止される。この接着剤の浸透タイミングの調整は、凸型形状１０６の形状を調整することで任意に可能である。

接着剤が浸透したら、紫外線を照射して浸透した接着剤を硬化させ、さらに接着剤を付着させた端辺を研磨して、図１にその構造を示す光ファイバアレイを得る。

本実施形態において、接着剤の浸透方法は、接着剤を塗布する代わりに、圧力を加えて接着剤を注入するといった方法を採用することができる。

また、基板を構成する材料としては、石英ガラスの他に、パイレックス（登録商標）ガラス、ほう珪酸ガラス等のガラス材料、シリコン、セラミックス等から選ばれた材料を利用することができる。また、接着剤としては、紫外線硬化型エポキシ樹脂の他に、熱硬化性エポキシ樹脂、紫外線および熱硬化併用のエポキシ樹脂、紫外線硬化アクリル樹脂、紫外線硬化ポリイミド樹脂等から選ばれたものを利用できる。

本発明は、光ファイバアレイの構造およびその製造技術に利用することができる。本発明を利用した光ファイバアレイは、多芯光ファイバと光導波路との接続、多芯光ファイバ同士の接続、多芯光ファイバと光デバイス（例えば発光素子や受光素子）との接続、多芯光ファイバの光通信モジュールへの接続、といった用途に利用することができる。

発明を利用した光ファイバアレイの概要を示す分解斜視図である。 発明を利用した光ファイバアレイの製造工程における接着剤の浸透過程を示す概念図である。 従来技術における光ファイバアレイの概要を示す分解斜視図である。 従来技術における光ファイバアレイの製造工程における接着剤の浸透過程を示す概念図である。

符号の説明

１００…光ファイバ、１０１…第１の基板、１０２…第２の基板、１０３…テラス部分、１０４…Ｖ字型の溝、１０６…凸型形状の辺、２０５…接着剤、２０６…接着剤の浸透方向、２０７…光ファイバの配列領域、２０８…回り込む接着剤、２０９…配列端部の光ファイバの部分、２１１…気泡の形成が防止された部分、４００…光ファイバ、４０１…第１の基板、４０２…第２の基板、４０３…テラス部分、４０５…接着剤、４０６…接着剤の浸透方向、４０７…光ファイバの配列領域、４０８…回り込む接着剤、４０９…２方向から接着剤が浸透してくる部分、４１０…気泡。

Claims (6)

1. 一対の基板間に複数の光ファイバを並列に並べて挟んで保持する構造を有する光ファイバアレイであって、
   前記一対の基板の少なくとも一方は、前記光ファイバの延長方向に突出した凸形状の辺を有することを特徴とする光ファイバアレイ。
2. 前記並列に並べられた複数の光ファイバの中央に位置する光ファイバの軸線上に前記凸形状の先端が位置することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバアレイ。
3. 前記凸形状の辺は、前記一対の基板間に浸透される接着剤の浸透端に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバアレイ。
4. 前記凸形状は、前記基板間を浸透する接着剤の浸透速度の違いを反映したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバアレイ。
5. 一対の基板間に並列に配置された複数の光ファイバを挟んで保持する工程と、
   前記一対の基板間に接着剤を浸透させる工程と
   を有し、
   前記一対の基板の少なくとも一方は、少なくとも一辺が凸形状に形成されており、
   前記凸形状の辺は、光ファイバの延長方向に突出しており、
   前記接着剤の浸透は、前記凸形状の辺の対辺から前記凸形状の辺に向かって行われることを特徴とする光ファイバアレイの製造方法。
6. 前記凸形状は、前記基板間を浸透する接着剤の浸透速度の違いを反映したものであ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の製造方法。

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