JP2005526994A - 光ファイバーを具備するスタブ - Google Patents

Abstract

デバイスはスタブ（２０）及び光ファイバー（３０）を含む。スタブは開口および第１端部（２２）及び第２端部（２４）を具備する。光ファイバーはスタブの開口に取り付けられる。光ファイバーは第１端部（３２）及び第２端部（３４）を具備する。光ファイバーの第１端部はスタブの第１端部と面一になるように研摩される。光ファイバーの第２端部は、光ファイバーの第１端部から光ファイバーの第２端部まで計測された光ファイバーの所定の長さを与えるように所定位置で切り取られる。

Description

本明は、より詳細には、光ファイバーの一端が切り取られ、光ファイバーの他端が研摩されるスタブに取り付けられた光ファイバーに関する。ガラス材料は光ファイバー又は導波管を構成するために使用される。

機械的な手段によって光ファイバーを切り取ることは当該技術分野で知られており、レーザー又は切断ビームで切り取ることも２つの従来技術文献に開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。これらの従来技術文献を参考文献として本願明細書に援用する。従来技術文献１は、レーザーが露出した光ファイバーを切断する取付具に取り付けられた単一の光ファイバーを開示する。従来技術文献２は、レーザーが光ファイバージャケット及び光ファイバーを切り取る取付具に取り付けられた、光ファイバーを包囲するファイバージャケットを含む単一の光ファイバーを開示する。両方のケースでは、その後、切り取られた光ファイバーは、更なる処理用のためにそれらのそれぞれの取付具から取り外される。
米国特許第４，７１０，６０５号明細書 米国特許第６，１３９，１９６号明細書

さらに、レーザーで光ファイバーの端部にレンズを形成することは、当該分野では周知であり、かつ３つの別の従来技術文献に開示されている（例えば、特許文献３乃至５参照）。これらの従来技術文献を本願明細書に参考文献として援用される。従来技術文献３は、取付具に取り付けられた単一の光ファイバーを開示する。この光ファイバーはレーザーで光ファイバーの端部を形成したテーパ付レンズを具備する。従来技術文献４は、取付具に取り付けられた単一の光ファイバーを開示する。この光ファイバーはレーザーで光ファイバーの端部を形成した双曲線レンズを具備する。従来技術文献５は、取付具に取り付けられた単一の光ファイバーを開示する。この光ファイバーはレーザーで光ファイバーの端部を形成した非対称双曲線レンズを具備する。３つのケース全てでは、切り取られ且つレンズが形成された光ファイバーは、更なる処理のためのそれらのそれぞれの取付具から取外される。
米国特許第４，９３２，９８９号明細書 米国特許第５，０１１，２５４号明細書 米国特許第５，２５６，８５１号明細書

通常、切り取られ且つレンズが形成された光ファイバーは、光電送信器又は光電受信器の何れかを含むハウジングに取り付けられる。光電送信器の場合には、光信号が光ファイバー内に効率的に導かれる光ファイバーのレンズ上で光る光信号を放射する。光電受信器の場合には、光信号が光ファイバーの長さに沿って伝播し、光ファイバーを出て、それにより、光電受信器に効率的な態様で光信号を集中させる。切断段階及び従来技術のレンズ化段階の両方は、多大な時間を消費する設定動作を要し、組立体内で光ファイバーを処理し且つ配置する際の困難さに帰着する。

従って、本発明の目的は他の構造体又はハウジング内に容易に組み立てられるデバイスを供することである。

本発明の別の目的は、より短い設定時間を与え、かつこうして生産性を増大させた光ファイバーに取り付けられたスタブを含む終端部のある光ファイバーを供することである。

本発明のまた別の目的は、組立のためにデバイスを別の組立体に送給する組立ラインプロセスの一部である振動送給機によって損傷を受けるには十分強健且つ堅固な切り取られ且つレンズ化すなわちレンズが形成された光ファイバーを供することである。

本発明の一態様では、デバイスはスタブと、光ファイバーと、を含み、スタブは開口と、第１端部及び第２端部と、を具備する。光ファイバーはスタブの開口に取り付けられる。光ファイバーは第１端部及び第２端部を具備する。光ファイバーの第１端部はスタブの第１端部と面一になるように研摩される。研摩された端部は、物理的接触表面仕上基準に従う。光ファイバーの第２端部は、光ファイバーの第１端部から光ファイバーの第２端部まで測定された光ファイバーの所定の長さを供するように所定の位置で終端する。

本発明のまた別の態様では、デバイスはスタブ、接着材料、及び光ファイバーを含み、スタブは開口と、第１端部及び第２端部を具備する。光ファイバーは接着材料によってスタブの開口に取り付けられる。光ファイバーは第１端部及び第２端部を具備する。光ファイバーの第１端部はスタブの第１端部と面位置にあるように研摩される。研摩された端部は、物理的接触表面仕上部基準に従う。光ファイバーの第２端部は、光ファイバーの第１端部から光ファイバーの第２端部まで測定された光ファイバーの所定の長さを供するように所定の位置で切り取られる。

本発明の更にまた別の態様では、上述のデバイスを製作するための方法を述べる。この方法は、開口を有するスタブを選択する段階と、スタブの開口に光ファイバーを挿入する段階と、物理的接触面仕上部を形成するようにスタブの第１端部及び光ファイバーの第１端部を研摩する段階と、光ファイバーの第２端部を形成するように光ファイバーを終端させる段階と、を含む。

本発明の別の態様では、上述した第２のデバイスを作り出すための方法を述べる。この方法は、開口を有するスタブを選択する段階と、スタブ及び光ファイバーの開口の少なくとも１つに接着剤を塗布する段階と、光ファイバーを接着剤によってスタブに固定するように該スタブの開口内に光ファイバーを挿入する段階と、物理的接触面仕上部を形成するようにスタブの第１端部及び光ファイバーの第１端部を研摩する段階と、光ファイバーの第２端部を形成するように光ファイバーを切り取る段階と、を含む。

従って、光ファイバーを具備するスタブがコネクターになるので、本発明のデバイスは既存の解決策より優れている。このデバイスは多量に組み立てられ且つ格納し得る。このデバイスは光電素子を含むハウジング内に組み立てることができるか又は該デバイスを未仕上にするか又はコネクターに成形されていない光ファイバーを具備するボード上に組み立て得る。従って、本発明のデバイスは従来技術デバイスより、よりコスト効果がある。

本発明のより完全な理解及び本発明に付随する多くの利点は、添付図面に関して考慮する時に以下の詳細な説明を参照することによって一層よく理解されるのと同じように容易に得られる。

ここで図面を参照すると、本願明細書の類似の参照符号は幾つかの図面、より詳細にはスタブ２０及び光ファイバー３０を含むデバイスに関する図１〜図３全体に亘る等価又は対応する部分を示す。

図１は、スタブ２０と、光ファイバー３０と、を含むデバイス１０の平面図である。スタブ２０は第１端部２２及び第２端部２４を含む。光ファイバー３０は第１端部３２及び第２端部３４を含む。

図２は、スタブ２０の円筒状に形成された表面２６の輪郭を示すデバイス１０の端部の平面図である。スタブ２０の開口２１も示されている。

図３は、図１のデバイス１０の横断面図である。光ファイバー３０の第１端部３２は、スタブ２０の第１端部２２と面一になるように研摩される。スタブ２０の第１端部２２及び光ファイバー３０の第１端部３２は、デバイス１０を光コネクタ（図示せず）と係合可能にすべく物理的接触（ＰＣ）表面仕上基準に従うように研摩される。光ファイバー３０の第２端部３４は、スタブの第２端部２４を過ぎて延在する。光ファイバー３０の第２端部３４は、図３に示すような光ファイバー３０の長さに対して９０°以外の角度を含む何れの角度とし得る。しかしながら、それは、光ファイバー３０の長さに直角な方向から６〜１０°の角度で通常は切断される。光ファイバー３０の第２端部３４は、約３００ミクロンだけスタブ２０の第２端部２４を越えて延在する。また、そのようなものとして、光ファイバー３０のカンチレバー部分は比較的堅固且つ実質的に曲がりも屈曲もしない。装置の全長Ｌ１は約１／２インチである。スタブ２０の第２端部２４は何れの角度でも切断し得る。しかしながら、それは、スタブ２０の長さに直角な方向から６〜１０°の角度で通常は切断される。

当初は、適切な開口２１を含むスタブ２０が選択される。スタブ２０の開口２１の寸法は光ファイバー３０の寸法に基づく。通常、開口２１の直径は、光ファイバー３０の直径より大きい。組立中に、光ファイバー３０はその外面に塗布された接着剤３８（明瞭化のため、接着剤３８は図３、図４及び図６に示さない）を有する。接着剤３８に加えて光ファイバー３０は、スタブ２０の開口２１内に導かれる。その時に、光ファイバー３０の部分はスタブ２０の第１及び第２端部２２、２４を越えて突出する。接着剤３８は光ファイバー３０をスタブ２０に固定する。通常、接着剤３８はエポキシ材料である。上述したように、光ファイバー３０の第１端部３２及びスタブ２０の第１端部２２が研摩される。研磨は、物理的接触基準に従い、ＳＣ、ＬＣ等のような多くの標準形状の１つとし得る表面を作リ出す。物理的接触基準は、光ファイバー３０の第１表面３２が協働するコネクター（図示せず）の光ファイバーと接触することを必要とする。物理的接触は、挿入損に寄与する表面間の空隙を除去する。

光ファイバー３０及びデバイス１０の長さは予め定められる。従って、第１端部２２、３２が研摩された後で、光ファイバー３０を第２端部３４で切断するための正確な位置は全長Ｌ１を達成するために決定し得る。一旦、光ファイバーの第２端部３４の位置が決定されると、切取段階は切断を行なうために用いられる。切取段階は、機械的に又はレーザー光線を発することによって行ない得る。

機械式切取は、ダイヤモンド又はサファイアの尖端工具で、第２端部３４の位置に光ファイバー３０の表面上にクラックを作リ出すために光ファイバー３０の表面に刻み目を付けることから成る。その後、光ファイバー３０は、光ファイバー３０の直径に亘ってクラックを伝播させるように、通常、曲げ加工によって応力を加えられる。

レーザー切取は、指定位置で光ファイバー３０の一部を除去することから成る。レーザーはスタブ２０材料を傷つけない。スタブ２０は、セラミック材料から、通常、作られる。しかしながら、スタブ２０は、高分子材料又は金属材料で作リ得る。

研磨と比較して、切取プロセスは迅速且つ正確であり、収量を増加させる。また、長さＬ１は制御し得る。

図４は、スタブ２０に類似する、スタブ６０及び光ファイバー７０を含むデバイス５０の別の実施形態の側面図である。光ファイバー７０の第２端部は、スタブ６０の表面と面一より短い。スタブ６０は、レーザー又は切断ビームがスタブ６０の表面より下の光ファイバー７０を切断可能にする凹所６２を含む。

図５は、光電素子９０、缶又は蓋９４、球状ボールレンズのような焦点要素１００、及びデバイス１０を含む組立体の部分的横断面図である。組立体はＬ２によって示される全長を有する。組立体８０は、物理的にデバイス１０に接触する光コネクタのフェルールを受容するフェルール受容穴８２を含む。光電素子９０が送信器である場合、光エネルギーは、光電素子９０から流出し、光軸１０２に沿って焦点要素１００内に流入する。焦点要素１００は、光軸１０３に沿ったデバイス１０の光ファイバーの切り取られた端部に光エネルギーを集中させる。その後、光エネルギーは、デバイス１０の光ファイバーを通じて流れ、次に、光軸１０１に沿ってデバイス１０の第１端部で光コネクタに入る。光電素子が受信器である場合、上述したプロセスが逆になされる。光電素子の中へ又は該光電素子からのエネルギーの流れは、光電素子の光学上活発な部分を通じて生じる。キャップ又は蓋９４は光電素子９０を有害な環境条件から遠ざけて密封する。

本発明の別の変形では、図６は、光ファイバー３０の第２端部上に形成されたレンズ３６を具備する図１〜図３のデバイス１０の横断面図である。レンズは、端部を成形するように、レーザー光線のエネルギーを光ファイバーの先端に選択的に光を照射することにより形成し得る。こうしたレンズ３６は図５に示し且つ説明したように分離焦点要素１００の必要性を削除する。

図７は、光電素子９０を具備する組立体１１０で使用された図６に示すようなデバイス１０の部分的横断面図である。レンズ３６は光ファイバーの端部上に形成されるので、図５に示すような焦点要素１００は必要ではない。従って、図５の組立体８０の缶又は蓋９４は除去し得る。缶９４の除去はよりコンパクトな組立体を供する。組立体１１０の全長Ｌ３は、図５に示すような組立体８０の全長Ｌ２より短い。組立体１１０の残りの構造体は密閉性を見込んでいる。

本発明の更に別の変形では、図８は、スタブ２２０内に収容された光ファイバー２３０を具備するデバイス２１０の横断面図である。デバイス２１０は図４のデバイス５０に似ている。図４のデバイス５０と異なり、図８のデバイス２１０は、スタブ２２０の長さに対して実質的に９０°の角度をなす位置に終端するスタブ２２０の一端部を具備する。光ファイバー２３０を越えて延在するスタブ２２０の一部に帰着するスタブ２２０内に収容された光ファイバー２３０を有することは、機械的に強健で堅固な構成を供する。さらにまた、デバイス２１０は、光電素子に対する又は、もし組立体に設けられれば球レンズのような分離焦点要素に対する光ファイバー２３０の端部の調節を見込んでいる。こうした調節はデバイス２１０の製造に供される。

製造中に、デバイス２１０は、適切な開口を有するスタブ２２０を選択することにより構成される。光ファイバー２３０がスタブ２２０の両端部を過ぎて延在するように、光ファイバー２３０は開口内に挿入される。円錐形状開口を有するスタブ２２０の端部を過ぎて延在する光ファイバー２３０は、切り取られるか又は挿入に先立って予め切り取られていた何れかであり、しかも、光ファイバー２３０の端部はもしレンズがそのように所望されるのであればレンズを形成し得るか又は予めレンズを形成し得る。その後、接着剤は、スタブ２２０の円錐形所開口を過ぎて延在する光ファイバーの一部の近傍で該光ファイバー２３０上に配置される。その後、光ファイバー２３０の端部がスタブ２２０の開口の円錐状部分の頂点近くに位置するように、光ファイバー２３０はスタブ２２０に対して移動される。スタブ２２０の他端を越えて延在する光ファイバー２３０の任意量は、上述の実施形態に説明されるようなスタブ２２０の表面と面一に研摩される。用途に応じて、スタブ２２０の円錐形状開口の近くの光ファイバー２３０の端部の位置は、円錐形状開口の近くに位置するスタブ２３０の端部に対して制御且つ規定し得る。従って、円錐形状開口近くの光ファイバー２３０の端部は、円錐の頂点と面一とし得るか又は円錐状領域内に延在し得る。従って、スタブの機械的長さ及び光ファイバーの長さは、デバイス２１０の組立中に分離し得る。開口の円錐形状部分は、光エネルギーが光ファイバーの端部から生じることを阻止するか、あるいは光エネルギーが開口の円錐形状部分の表面上に作用することを阻止する。

明らかに、本発明の多数の変更及び変形は上記の教示に照らして可能である。従って、添付の特許請求の範囲内で、特に本願明細書で説明した以外に実施し得ることを理解すべきである。

スタブと光ファイバーを含むデバイスの平面図である。 図１のデバイスの端部の平面図である。 図１のデバイスの横断面図である。 デバイスの別の実施形態の横断面図である。 光電素子及び分離焦点レンズと共にハウジングに取り付けられた図４のデバイスの横断面図である。 光ファイバーの端部に形成されたレンズを具備する装置の別の実施形態の横断面図である。 光電素子と共にハウジングに取り付けられた図６のデバイスの横断面図である。 スタブ内に収容された光ファイバーを具備するデバイスの別の実施形態の横断面図である。

符号の説明

１０ デバイス
２０ スタブ
２１ 開口
２２ 第１端部
２４ 第２端部
２６ 表面
３０ 光ファイバー
３２ 第１端部
３４ 第２端部
３６ レンズ
３８ 接着剤
５０ デバイス
６０ スタブ
６２ 凹所
７０ 光ファイバー
８０ 組立体
８２ フェルール受容穴
９０ 光電素子
９４ 缶又は蓋
１００ 焦点要素
１０１、１０２、１０３ 光軸
１１０ 組立体
２１０ デバイス
２２０ スタブ
２３０ 光ファイバー

Claims (38)

1. 開口が形成され、第１端部及び第２端部を具備するスタブと、
   前記スタブの開口に取り付けられ、第１端部及び第２端部を有し、前記光ファイバーの第１端部は、前記スタブの第１端部と実質的に面一になるように研摩され、前記第２端部は前記第１端部から該第２端部まで測定された自身の所定の長さを与えるように所定の位置で終端する光ファイバーと、を備えるデバイス。
2. 開口が形成され、第１端部及び第２端部を具備するスタブと、
   接着剤材料と、
   前記スタブの開口に取り付けられ、第１端部及び第２端部を有し、前記光ファイバーの第１端部は、前記スタブの第１端部と実質的に面一になるように研摩され、前記第２端部は前記第１端部から該第２端部まで測定された自身の所定の長さを与えるように所定の位置で切り取られる光ファイバーと、を備えるデバイス。
3. 前記光ファイバーの第２端部がレーザアブレーションによって切り取られる、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記光ファイバーの第２端部上に形成されたレンズを更に備える、請求項３に記載のデバイス。
5. 前記レンズがレーザー光線放出プロセスによって形成される、請求項４に記載のデバイス。
6. 前記光ファイバーの第２端部が前記スタブの第２端部と面一でない、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記光ファイバーの第２端部が所定の角度で切り取られる、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記光ファイバーはガラス材料製である、請求項７に記載のデバイス。
9. 前記スタブはセラミック材料製である、請求項８に記載のデバイス。
10. ハウジングを更に備え、前記スタブが前記ハウジングに取り付けられる、請求項９に記載のデバイス。
11. 前記ハウジング取り付けられる光電素子を更に備え、前記光電素子は前記光ファイバーの第２端部に実質的に隣接して置かれる、請求項１０に記載のデバイス。
12. 前記光電素子を光コネクターに光学結合するように、前記光ファイバーの第１端部に接触する前記光コネクターを更に備える、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記光ファイバーの第２端部が機械工程によって切り取られる、請求項２に記載のデバイス。
14. 前記光ファイバーの第２端部が前記スタブの第２端部と面一でない、請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記光ファイバーの第２端部が所定の角度で切り取られる、請求項１４に記載のデバイス。
16. 前記光ファイバーはガラス材料製である、請求項１５に記載のデバイス。
17. 前記スタブはセラミック材料製である、請求項１６に記載のデバイス。
18. ハウジングを更に備え、前記スタブが前記ハウジングに取り付けられる、請求項１７に記載のデバイス。
19. 前記ハウジング取り付けられる光電素子を更に備え、前記光電素子は前記光ファイバーの第２端部に実質的に隣接して置かれる、請求項１８に記載のデバイス。
20. 前記光電素子を光コネクターに光学結合するように、前記光ファイバーの第１端部に接触する前記光コネクターを更に備える、請求項１９に記載のデバイス。
21. 前記スタブの円筒表面に取り付けられる金属材料層を更に備える、請求項２０に記載のデバイス。
22. 前記光ファイバーの第１端部が該光ファイバーの第２端部から１．５インチ未満離れて位置する、請求項９に記載のデバイス。
23. 前記光ファイバーの第２端部が前記スタブの第２端部から３００ミクロン未満離れて位置する、請求項２２に記載の方法。
24. デバイスを作る方法であって、
    開口が形成されたスタブを選択する段階と；
    前記スタブの開口内に前記光ファイバーを挿入する段階と；
    物理接触表面仕上部を形成するように前記スタブの第１端部及び前記光ファイバーの第１端部を研摩する段階と；
    前記光ファイバーの第２端部を形成するために該光ファイバーを終端させる段階と、を備える方法。
25. デバイスを作る方法であって、
    開口が形成されたスタブを選択する段階と、
    前記スタブ又は光ファイバーの前記開口の少なくとも１つに接着剤材料を塗布する段階と、
    前記接着剤材料によって前記スタブに前記光ファイバーを固定するように、該光ファイバーを前記開口内に挿入する段階と、
    物理接触表面仕上部を形成するように前記スタブの第１端部及び前記光ファイバーの第１端部を研摩する段階と、
    前記光ファイバーの第２端部を形成するために該光ファイバーを切り取る段階と、を備える方法。
26. 前記光ファイバーの第１端部に対する前記切断段階の間に、該光ファイバーの第２端部の位置を予め選択することによって、該光ファイバーの長さを制御する段階を更に備える、請求項２５に記載の方法。
27. 前記切断段階はレーザーアブレ−ジョンプロセスを含む、請求項３２に記載の方法。
28. 前記切断段階は、前記光ファイバーの長さ方向寸法に対して９０°以外の角度で該光ファイバーの第２端部を切断することを含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記光ファイバーの第２端部に形成する段階を更に備える、請求項３２に記載の方法。
30. レンズを形成する前記段階がレーザー光線放出プロセスを含む、請求項２９に記載の方法。
31. 前記光ファイバーの第２端部にある前記レンズを前記光電デバイスの光学活性部と光学的に協働させる段階を更に備える、請求項３０に記載の方法。
32. 前記切断段階が機械的力の付加を含む、請求項３２に記載の方法。
33. 前記切断段階は、前記光ファイバーの長さ方向寸法に対して９０°以外の角度で該光ファイバーの第２端部を切断することを含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記光ファイバーの第２端部にレンズを形成する段階を更に備える、請求項３２に記載の方法。
35. レンズを形成する前記段階がレーザー光線放出工程を含む、請求項３４に記載の方法。
36. 前記光ファイバーの第２端部にある前記レンズを前記光電デバイスの光学活性部と光学的に協働させる段階を更に備える、請求項３５に記載の方法。
37. 前記光ファイバーの第１端部が該光ファイバーの第２端部から１．５インチ未満離れて位置する、請求項２７に記載の方法。
38. 前記光ファイバーの第２端部が前記スタブの第２端部から３００ミクロン未満離れて位置する、請求項３７に記載の方法。
    

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