JP2006084516A - 光ファイバアレイとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光の伝送損失を増加させずに長さ方向の短縮化が図れるハーフピッチの光ファイバアレイとその製造方法を提供する。
【解決手段】 基板10と、基板のテープ心線固定部12に配置されるテープ心線20,30と、テープ心線内に保持され被覆ストリップ端４から基板のファイバ整列部13方向へ伸びる光ファイバ素線21,31群を備え、上記ファイバ整列部の整列面において光ファイバ素線群が平坦状に整列配置される光ファイバアレイであって、一方のテープ心線における配置面とファイバ整列部の整列面との位置関係が非平行となるようにテープ心線間に楔型スペーサ６を介在させ、一対の光ファイバ素線群が被覆ストリップ端からファイバ整列部との間において交差若しくは合同していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、対向して配置される平面光回路等と光ファイバとの光学的および機械的接続作業を容易にさせる光ファイバアレイに係り、特に、光の伝送損失を増加させることなくハーフピッチでかつ長さ方向の短縮化が図られる光ファイバアレイとその製造方法に関するものである。

近年、光回路の汎用化に伴い光回路モジュール全体の小型化が望まれており、光回路の入出力も従来のノーマルピッチである２５０μｍピッチからハーフピッチである１２７μｍピッチへと移ってきている。このハーフピッチ化により、平面光回路と光ファイバとを接続させる光ファイバアレイも、光ファイバ素線（外被が剥がされて露出した光ファイバ自体すなわちコアとクラッドで構成されたものを光ファイバ素線と称するが、狭義にはテープ心線の先端側被覆が剥がされて露出した部位を称する）のコアのピッチが１２７μｍピッチであるハーフピッチ光ファイバアレイへ移行しつつある。

ところで、ハーフピッチ光ファイバアレイを実現するためには光ファイバアレイを構成するファイバ列のピッチを短縮化する必要があり、通常、２５０μｍのノーマルピッチをもつ標準的なテープ心線（コアとクラッドで構成される光ファイバ素線を被覆で覆った光ファイバ心線を、複数平らに並べかつ全体を更に被覆で覆ったもの）を２段に重ね合わせて適用する方法が採られている。すなわち、段差部１１を介してテープ心線固定部１２とファイバ整列部１３を有する基板１０（図７参照）のテープ心線固定部１２に２段に重ねられた２５０μｍノーマルピッチのテープ心線２０、３０（図８参照）を配置し、かつ、一方の光ファイバ素線２１群の各素線間に他方の光ファイバ素線３１群の各素線を割り込ませながら上記ファイバ整列部１３の整列面に平坦状に整列配置してファイバ列のハーフピッチを実現している。尚、上記光ファイバ素線群を整列配置するには、複数の案内溝が１２７μｍピッチ間隔で形成されているハーフピッチ用光ファイバ素線整列治具（図示せず）を用いて行われている。

このハーフピッチ光ファイバアレイは、同じ入出力数のノーマルピッチ光ファイバアレイと比較した場合にピッチ方向に対して小型化が進むことになり、８チャンネル（８芯）でノーマルピッチ光ファイバアレイより約１ｍｍの小型化が可能となる。

しかし、平面光回路の多心化に伴う光回路モジュール全体の大型化を避ける観点から、ピッチ方向の小型化だけでなく長さ方向の短縮化にも強い要請がある。

ところで、特許文献１にはこの種のハーフピッチ光ファイバアレイが開示されている。すなわち、特許文献１に示されたハーフピッチ光ファイバアレイにおいては、図９に示すようにテープ心線２０、３０における被覆の厚み分だけ厚み方向に離れている光ファイバ素線２１、３１群をファイバ整列部１３において横一列に整列配置させるため、テープ心線２０、３０の被覆ストリップ端（テープ心線の被覆が除去されて光ファイバ素線が露出する部位）４からファイバ整列部１３までの間（被覆ストリップ部と称する）において光ファイバ素線２１、３１を緩やかに屈曲させながらファイバ整列部１３まで導く必要があった。尚、光ファイバ素線２１、３１を緩やかに屈曲させている理由は、許容される最小曲げ半径以下の条件で光ファイバ素線２１、３１を屈曲させた場合、光ファイバ素線２１、３１に作用する曲げ応力に起因して光伝送損失が増加してしまうため、上記被覆ストリップ端４からファイバ整列部１３までの間において、光ファイバ素線２１、３１の屈曲部における曲率が許容される最小曲げ半径を常に越えるようにするためであった。

そして、図９に示された従来のハーフピッチ光ファイバアレイにおいては、テープ心線固定部１２におけるテープ心線の配置面とファイバ整列部１３における光ファイバ素線の配置面との位置関係が互いに平行になっているため、被覆ストリップ端４からファイバ整列部１３までの間において光ファイバ素線２１、３１を略Ｓ字形状に２回屈曲させてファイバ整列部１３側へ導く必要があり、光ファイバ素線２１、３１を２回屈曲させる分、上記被覆ストリップ端４からファイバ整列部１３までの間隔が必然的に長くなる。従って、このことが、ガラス、シリコン等にて構成されるファイバアレイブロック部の長さ方向の短縮化を阻害する主要因になっていた。

また、特許文献１には曲げ応力を緩和させる方法として、図１０に示すようにテープ心線２０、３０の被覆端を少しずらして調整する方法も提案されている。しかし、上記被覆端が少しずれるように調整するためには、ハーフピッチ用光ファイバ素線整列治具の案内溝に収容された光ファイバ素線が案内溝から外れないように調整しながら上下に重なり合ったテープ心線を微動させる必要があるため、この調整には時間と手間が掛かる問題が存在した。また、テープ心線２０、３０の被覆端をずらすことにより、図１０に示すように被覆されていないファイバ部分の長さが必然的に長くなるため、保護樹脂１００を含む全長も長くなる問題が存在した。
特開平１１−２４２１２７号公報

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、光の伝送損失を増加させることなくハーフピッチでかつ長さ方向の短縮化が図られる光ファイバアレイとその製造方法を提供することにある。

すなわち、請求項１に係る発明は、
段差部を介してテープ心線固定部とファイバ整列部を有する基板と、基板の上記テープ心線固定部に重ねて配置される少なくとも二組のテープ心線と、各テープ心線内に平坦状に束ねて保持されかつ被覆ストリップ端から上記ファイバ整列部方向へ伸びる少なくとも一対の光ファイバ素線群とを備え、一方の光ファイバ素線群の各素線間に他方の光ファイバ素線群の各素線を割り込ませながら上記ファイバ整列部の整列面において光ファイバ素線群が平坦状に整列して配置されている光ファイバアレイを前提とし、
少なくとも一方のテープ心線における配置面とファイバ整列部の整列面との位置関係が非平行となるように上記二組のテープ心線間にスペーサを介在させ、各テープ心線の被覆ストリップ端から伸びる一対の光ファイバ素線群が上記被覆ストリップ端からファイバ整列部との間において交差若しくは合同していることを特徴とし、
請求項２に係る発明は、
請求項１記載の発明に係る光ファイバアレイを前提とし、
上記スペーサが、特定の角度を有する楔型スペーサで構成されていることを特徴としている。

また、請求項３に係る発明は、
請求項１または２記載の光ファイバアレイの製造方法を前提とし、
上記スペーサの両面に各テープ心線がそれぞれ接着固定されたテープ心線集合体を予め作製し、このテープ心線集合体を上記基板に組み込んで光ファイバアレイを製造することを特徴とする。

請求項１〜２記載の発明に係る光ファイバアレイによれば、
少なくとも一方のテープ心線における配置面とファイバ整列部の整列面との位置関係が非平行となるように上記二組のテープ心線間にスペーサを介在させ、各テープ心線の被覆ストリップ端から伸びる一対の光ファイバ素線群が上記被覆ストリップ端からファイバ整列部との間において交差若しくは合同している。

従って、被覆ストリップ端からファイバ整列部までの間においては、光ファイバ素線を１回屈曲させるだけでファイバ整列部側へ導くことができるため、光の伝送損失を増加させることなくハーフピッチでかつ長さ方向の短縮化が図られる光ファイバアレイを提供することが可能となる。

また、請求項３記載の発明に係る光ファイバアレイの製造方法によれば、
スペーサの両面に各テープ心線がそれぞれ接着固定されたテープ心線集合体を１個の部品として扱うことが可能となるため、光の伝送損失を増加させることなくハーフピッチでかつ長さ方向の短縮化が図られる光ファイバアレイを簡便に製造することが可能となる。

以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

まず、図９に示された従来例に係るハーフピッチ光ファイバアレイにおいては、テープ心線固定部１２におけるテープ心線の配置面とファイバ整列部１３における光ファイバ素線の配置面との位置関係が互いに平行になっているため、図２（Ａ）に示すように光ファイバ素線２１を一度下方側へ屈曲（Ｒ３０）させた後にファイバ整列部１３と平行となるように再度上方側へ屈曲（Ｒ３０）させる必要がある関係上、被覆ストリップ端４からファイバ整列部１３までの間において光ファイバ素線２１、３１を略Ｓ字形状に２回屈曲させてファイバ整列部１３側へ導く必要があった。これに対し、本発明に係るハーフピッチ光ファイバアレイにおいては、図２（Ｂ）に示すように少なくとも一方のテープ心線における配置面とファイバ整列部の整列面との位置関係が非平行となるように二組のテープ心線間にスペーサを介在させているため、被覆ストリップ端からファイバ整列部までの間において光ファイバ素線２１（光ファイバ素線３１も同様）を１回屈曲（Ｒ３０）させるだけでファイバ整列部１３に対し平行にしながら各光ファイバ素線群をファイバ整列部１３側へ導くことが可能となる。

すなわち、本発明に係るハーフピッチ光ファイバアレイは、図１に示すように、段差部１１を介してテープ心線固定部１２とファイバ整列部１３を有する基板１０と、基板１０の上記テープ心線固定部１２に重ねて配置される少なくとも二組のテープ心線２０、３０と、各テープ心線２０、３０内に平坦状に束ねて保持されかつ被覆ストリップ端４から上記ファイバ整列部１３方向へ伸びる少なくとも一対の光ファイバ素線２１、３１群とでその主要部が構成されている。尚、図１中、符号５は基板１０のファイバ整列部１３に位置整合されて設けられたカバー体を示している（図９、図１０中の符号５も同様）。

また、上記二組のテープ心線２０、３０間には楔型スペーサ６が介在され、これにより二組のテープ心線２０、３０における各配置面とファイバ整列部１３の整列面との位置関係が非平行に設定され、かつ、各テープ心線２０、３０の被覆ストリップ端４から伸びる一対の光ファイバ素線２１、３１群が上記被覆ストリップ端４からファイバ整列部１３との間において交差してファイバ整列部１３側に導かれていると共に、基板１０の厚み方向を高さ基準として上記一対の光ファイバ素線２１、３１群が交差する交差位置と上記ファイバ整列部１３における整列面の位置が略同一の高さに設定されている。

このハーフピッチ光ファイバアレイにおいては、図１および図２（Ｂ）に示すように二組のテープ心線２０、３０間に楔型スペーサ６が介在してテープ心線２０、３０における各配置面とファイバ整列部１３の整列面との位置関係が非平行に設定されており、被覆ストリップ端４からファイバ整列部１３までの間において各光ファイバ素線２１、３１を互いに反対方向へ１回屈曲させるだけで、ファイバ整列部１３に対し平行にしながら各光ファイバ素線２１、３１群をファイバ整列部１３側へ導くことができるため、図９、図１０に示した従来例に係るハーフピッチ光ファイバアレイと比較してその長さ寸法の短縮化が図れる。

尚、図１および図２（Ｂ）に示されたハーフピッチ光ファイバアレイにおいては、被覆ストリップ端４から伸びる一対の光ファイバ素線２１、３１群が上記被覆ストリップ端４からファイバ整列部１３との間において交差した後、互いに反対方向へ僅かに屈曲させた構造になっているが、図２（Ｃ）に示すように光ファイバ素線２１、３１群が互いに反対方向へ屈曲しながら交差することなく合同する構造にしてもよい。また、図２（Ｄ）に示すように一方の光ファイバ素線３１群について屈曲させることなくファイバ整列部１３側へ導入し、他方のテープ心線２０の配置面についてのみファイバ整列部１３の整列面との位置関係が非平行に設定された構造にしてもよい。

そして、本発明に係るハーフピッチ光ファイバアレイにおいてテープ心線２０、３０の各配置面がなす角度θは、各光ファイバ素線２１、３１の屈曲部における曲率が許容される最小曲げ半径の制限から設計される。また、上記楔型スペーサ６とこの両面に接着固定されたテープ心線２０、３０とで構成されるテープ心線集合体の長さ寸法についても、基板１０のテープ心線固定部１２に配置されるテープ心線２０、３０が上記カバー体５の上面を超えてはならない制限から容易に設計できる。尚、この制限は、光ファイバアレイ全体の厚みｄ（図１参照）からテープ心線２０、３０が出てしまうと、光ファイバアレイを光回路モジュールに納める際に弊害となる恐れがありこの弊害を避けるための制限である。

本発明に係るハーフピッチ光ファイバアレイにおいては、上下にテープ心線２０、３０を重ねる際、上記テープ心線２０、３０間に楔型スペーサ６を挿入し、上下２本のテープ心線２０、３０における各配置面がなす角度を所望の角度に調整する。このとき、各光ファイバ素線２１、３１の屈曲部における曲率が許容される最小曲げ半径以上となる特定の角度を有し、かつ、テープ心線固定部１２に配置されるテープ心線２０、３０の長さを踏まえた上で、光ファイバアレイ全体の厚みｄからテープ心線２０、３０が外方へ出てしまうことのない長さを有する楔状スペーサを用いて上下テープ心線２０、３０を固定し、上下２本のテープ心線２０、３０における各配置面がなす角度を調整することが望ましい。そして、上記楔型スペーサ６として、θ＝１６°の角度、ファイバアレイと同程度の幅寸法を有し、３ｍｍ程度の長さを有するアクリル樹脂成形体が例示される。

そして、図３に示すように楔型スペーサ６の鋭角部の端に各テープ心線２０、３０の被覆ストリップ端を揃えた状態で、アクリル系紫外線硬化樹脂を用いて楔型スペーサ６の一面側に一方のテープ心線を固定する。次に、先に固定されたテープ心線におけるファイバ素線群の各素線間に他方のテープ心線におけるファイバ素線群の素線が割り込まれるようにしながら上記楔型スペーサ６の他面側にアクリル系紫外線硬化樹脂を用いて他方のテープ心線を貼り付け、楔型スペーサ６とこの両面に接着固定されたテープ心線２０、３０とで構成されるテープ心線集合体８が形成される。

尚、楔型スペーサ６の材質については、アクリル樹脂に限らずファイバアレイブロック部の材質と同じガラスあるいはシリコンでも良く、接着剤として用いる紫外線硬化樹脂もテープ心線とスペーサに接着しやすいものであればよく、アクリル系やエポキシ系の紫外線硬化型接着剤が利用できる。また、楔型スペーサ６裏面への新たなテープ心線の貼り付けは、反対面に先のテープ心線が固定されていることから裸眼作業でも行えるが、ファイバへのダメージや接着剤の回り込みを管理するため顕微鏡作業が好ましい。

次に、図３に示すようにテープ心線集合体８の各光ファイバ素線２１、３１群をハーフピッチ用光ファイバ素線整列治具７の案内溝に沿わせる。このとき、交差して出ている一方の光ファイバ素線群を先に上記案内溝に沿わせると、残り片方の光ファイバ素線群は先の光ファイバ素線群に挟まれていることから容易に案内溝に沿わせることができる。

この状態で被覆ストリップ端からファイバ整列部までの長さを調節することにより各光ファイバ素線２１、３１群の曲げ半径が決定されるが、被覆ストリップ部（被覆ストリップ端からファイバ整列部までの間）において各光ファイバ素線２１、３１群を１回屈曲させるだけでファイバ整列部まで導くことができることから、被覆ストリップ部の長さを短くすることができると共に、テープ心線集合体８として１個の部品位置を制御することで位置調整が可能なため組立作業がより容易である。

このように、テープ心線をスペーサに接着することによりまずテープ心線集合体を形成し、このテープ心線集合体をあたかも１個の部品のように取り扱って、光の伝送損失を増加させることなくハーフピッチでかつ長さ方向の短縮化が図られた光ファイバアレイを簡便に製造することが可能となる。

以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

図４（Ａ）〜（Ｂ）に示すように先端被覆が除去された２本のノーマルピッチ８芯テープ心線３０Ａ，３０Ｂと１本のノーマルピッチ４芯テープ心線３０Ｃについて、その被覆ストリップ端４を揃えた状態で、幅８ｍｍ、角度θ＝１６°、長さ３ｍｍの石英ガラス製楔型スペーサ６の鋭角部端に対し、（＋０ｍｍ，−０．５ｍｍ）の誤差許容条件を目安にして楔型スペーサ６の片面側に紫外線硬化樹脂を用いて固定した。また、楔型スペーサ６の反対面に、最初に付けたファイバ素線部の間に各ファイバ素線が入るようにして、同様に、先端被覆が除去された２本のノーマルピッチ８芯テープ心線と１本のノーマルピッチ４芯テープ心線を貼り付け、８芯テープ心線４本と４芯テープ心線２本が一体となったテープ心線集合体８を作製した。

次に、図５に示すようにテープ心線集合体８の各光ファイバ素線２１、３１群をハーフピッチ用光ファイバ素線整列治具７の案内溝（間隔は１２７μｍ）に配置すると共に、これ等光ファイバ素線２１、３１群に対し、ファイバ整列部１３に薄く紫外線硬化樹脂が塗布された幅８ｍｍ、長さ１１．４ｍｍの石英ガラス製基板１０を載せ、かつ、加圧しながら紫外線硬化樹脂を硬化させた。この状態でハーフピッチ用光ファイバ素線整列治具７とテープ心線集合体８とを分離し、ファイバ整列部１３に固定された光ファイバ素線２１、３１群の下側から図６に示すように紫外線硬化樹脂が盛られた幅８ｍｍ、長さ５ｍｍの石英ガラス製カバー体５を貼り合わせ、かつ、紫外線硬化樹脂を硬化させた。

最後に、テープ心線集合体８をテープ心線固定部１２に保護樹脂１００を用いて固定し、かつ、ファイバ整列部１３とカバー体５の先端面並びにこれ等間から露出する光ファイバ素線２１、３１群の先端を研磨して平坦化し、実施例１に係るハーフピッチ光ファイバアレイ（図１参照）を完成させた。

得られたハーフピッチ光ファイバアレイは、全長が１１．４ｍｍであり、被覆ストリップ端４からファイバ整列部１３までの間に、最小曲げ半径３０ｍｍ以上の屈曲部Ｒ３０を２ケ所持っている従来のファイバアレイ（図２Ａ参照）に比べ、２．２ｍｍの全長短縮となっていた。

また、４０本のファイバ素線は各々のコア間のピッチで１２７μｍ±０．５μｍが実現されていた。

そして、予め光伝送損失の分かっている光回路と上記従来のファイバアレイおよび実施例１に係るハーフピッチ光ファイバアレイをそれぞれ接続し、各々の光伝送損失を測定したところ、共に０．１ｄＢ以下の損失であり問題のない値であった。

本発明に係るハーフピッチ光ファイバアレイは、アレイ導波路格子や光スターカプラなどの平面光回路と光ファイバとの接続に利用することができ、平面光回路モジュールの小型化に貢献できる産業上の利用可能性を有している。

本発明に係る光ファイバアレイの構成断面図。 図２（Ａ）は従来例に係る光ファイバアレイの構成説明図、図２（Ｂ）は本発明に係る光ファイバアレイの構成説明図、図２（Ｃ）は本発明の変形例に係る光ファイバアレイの構成説明図、図２（Ｄ）は本発明の他の変形例に係る光ファイバアレイの構成説明図。 本発明に係る光ファイバアレイに組み込まれるテープ心線集合体の概略斜視図。 図４（Ａ）は実施例に係る光ファイバアレイに組み込まれるテープ心線集合体の構成断面図、図４（Ｂ）は実施例に係る光ファイバアレイに組み込まれるテープ心線集合体の構成平面図。 本発明に係る光ファイバアレイの製造工程を示す断面図。 本発明に係る光ファイバアレイの製造工程を示す断面図。 光ファイバアレイにおける構成部品としての基板の概略斜視図。 光ファイバアレイにおける構成部品としてのテープ心線の概略斜視図。 従来例に係る光ファイバアレイの構成断面図。 他の従来例に係る光ファイバアレイの構成断面図。

符号の説明

４ 被覆ストリップ端
５ カバー体
６ 楔型スペーサ
８ テープ心線集合体
１０ 基板
１１ 段差部
１２ テープ心線固定部
１３ ファイバ整列部
２０ テープ心線
２１ ファイバ素線
３０ テープ心線
３１ ファイバ素線

Claims (3)

1. 段差部を介してテープ心線固定部とファイバ整列部を有する基板と、基板の上記テープ心線固定部に重ねて配置される少なくとも二組のテープ心線と、各テープ心線内に平坦状に束ねて保持されかつ被覆ストリップ端から上記ファイバ整列部方向へ伸びる少なくとも一対の光ファイバ素線群とを備え、一方の光ファイバ素線群の各素線間に他方の光ファイバ素線群の各素線を割り込ませながら上記ファイバ整列部の整列面において光ファイバ素線群が平坦状に整列して配置されている光ファイバアレイにおいて、
   少なくとも一方のテープ心線における配置面とファイバ整列部の整列面との位置関係が非平行となるように上記二組のテープ心線間にスペーサを介在させ、各テープ心線の被覆ストリップ端から伸びる一対の光ファイバ素線群が上記被覆ストリップ端からファイバ整列部との間において交差若しくは合同していることを特徴とする光ファイバアレイ。
2. 上記スペーサが、特定の角度を有する楔型スペーサで構成されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイ。
3. 請求項１または２記載の光ファイバアレイの製造方法において、
   上記スペーサの両面に各テープ心線がそれぞれ接着固定されたテープ心線集合体を予め作製し、このテープ心線集合体を上記基板に組み込んで光ファイバアレイを製造することを特徴とする光ファイバアレイの製造方法。

Images