JP2007233265A - 光モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成部品が紫外線を透過しない材料であっても紫外線硬化型、または紫外線アシスト型の接着剤の使用が可能であり、接着固定時の位置ずれ、特性劣化が少なく長期的な安定性に優れる光モジュールを製造可能な光モジュールの製造方法を提供すること。
【解決手段】 光ファイバモジュールの構成部品である光アイソレータ素子１４を固定すべきフェルール１９の端面２８に紫外線アシスト型接着剤を塗布し、光ファイバの他の端面２４にアダプタ２６を介して紫外線照射機の出力光ファイバ２５を接続して紫外線を照射し、光ファイバ２０中を、照射された紫外線の少なくとも一部を伝搬させ、前記フェルール１９の端面２８から放射された紫外線によって前記接着剤に紫外線を照射する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光通信装置などで使用される光モジュールの製造方法に係り、特に、光ファイバの一端の先端部分に構成部品を固定してなる光モジュールの製造方法に関する。

一般に、光通信用に使用される光モジュールとしては、光コネクタや光信号を送信するためのＬＤモジュールや光信号を受信するためのＰＤモジュールが知られている。又、特に大容量、高速、長距離中継通信機能が要求される光情報処理システムの場合、ＬＤとして分散特性に優れるＤＦＢレーザが用いられ、このＤＦＢレーザは反射光による戻り光に対しては非常に敏感であり、光ファイバヘの結合端面やその他の不連続界面からの反射光が戻ると特性が不安定状態となってしまうという難点がある。そこで、このような場合には、反射光がＬＤへ戻るのを防止するため、ＬＤと光ファイバとの間に光の一方向透過機能（順方向の光を透過し、逆方向の光を遮断する）を有する下記特許文献１に示されるような光アイソレータモジュールが使用される。

この光アイソレータモジュールの一例の断面図を図５に示す。一般に、光コネクタや光アイソレータなどの光モジュールを構成する場合、その構成部品と一体化する上で光ファイバの端面部分の保護および固定に十分な機械強度を得るために光ファイバの先端部分はフェルールに固定される。図５において、光ファイバ１０の光モジュールが構成される先端部は光ファイバの被覆材が除去されて光ファイバ素線１１となり、円筒形状で中心に光ファイバ挿入孔を有するジルコニアや金属などの材料からなるフェルール１２に挿入され接着固定されている。

図５においては、そのフェルール１２の端面１３は、光ファイバ素線１１の端面と一体に研磨され、その研磨端面はそこでの反射光が光透過方向に結合して戻るのを防ぐため斜めになっている。端面１３には光アイソレータ素子１４が直接的に接着固定された構造となっている。ここでの光アイソレータ素子１４は、相対角が約４５度の入射側偏光子及び出射側偏光子の間にファラデー回転子を設置固定し、その周囲に円筒型の永久磁石１５を配置して構成されるもので、ファラデー回転子が永久磁石から印加される磁界により光信号の偏波面を回転させる作用を有し、入射側偏光子、出射側偏光子が或る一定方向の偏光のみを通過させる作用を有する。図５においては、永久磁石１５はフェルール１２を保持する円筒型の金属管１６の端面上に設置固定されている。

ここで、光モジュールの構成部品の固定には、通常、接着や溶接、半田などの方法が使用されている。この中で接着による固定方法は、構成部品の材料に限定されないこと、固定物と被固定物の形状の自由度が大きいこと、安価であることなどから最も多く用いられている。しかし、接着による固定では、接着剤の硬化時の収縮による構成部品の位置ずれ、熱硬化後の構成部品への応力印加による特性のずれ、劣化、長期的な安定性などが問題となる。

そこで、接着硬化時の収縮が小さく、熱による歪の影響がなく、安定性の高い紫外線硬化型の接着剤が最近は多く使用されている。また、紫外線により接着剤全体を硬化させるのでなく、紫外線の照射により一部が硬化して仮固定され、その硬化した部分がトリガーとなり後の加熱により残り部分が完全に硬化されるタイプの接着剤（紫外線アシスト型接着剤）も収縮が小さく安定性の高い接着剤として使用されている。

特開２００６−１１０１９号公報

上記の紫外線硬化型の接着剤を使用できるためには接着剤が塗布された部分に紫外線を照射する必要がある。上述のように、フェルールは通常ジルコニアや金属が用いられるので紫外線を通さない。そこで、上述の光モジュールに使用されるフェルール１２の固定には、通常、熱硬化型の接着剤が使用されている。また、光アイソレータ素子１４に使用されるファラデー回転子も紫外線を通さない材料である。そこで、やはり光アイソレータ素子１４とフェルール１２の端面１３との固定には熱硬化型の接着剤を使用せざるを得ない。

また、上記の紫外線照射をトリガーとして後に熱硬化させる紫外線アシスト型接着剤も紫外線が硬化部分に一部でも照射されないと硬化が不十分となってしまう。例えば、図５の光アイソレータモジュールの製造において光アイソレータ素子１４の端面１３への固定にこの紫外線アシスト接着剤を用いた場合、光アイソレータ側から紫外線１７を照射し、接着する部材同士の隙間からもれる紫外線を接着面から染み出た接着剤に照射して固定すると、紫外線が行き渡らずに接着剤に未硬化の部分が生じる等の問題があった。

以上のように、従来の光モジュールの製造方法では光ファイバ先端部に固定する構成部品が紫外線を透過しないものである場合熱硬化型接着剤を使用せざるを得なく、その固定において接着剤の硬化時の収縮による構成部品の位置ずれ、熱硬化後の構成部品への応力印加による特性のずれ、劣化、長期的な安定性などの問題は十分に解決されてはいない。

そこで、本発明の課題は、光ファイバの先端部分に構成部品を固定してなる光モジュールの製造方法において、構成部品が紫外線を透過しない材料であっても紫外線硬化型、または紫外線アシスト型の接着剤の使用が可能であり、接着固定時の位置ずれ、特性劣化が少なく長期的な安定性に優れる光モジュールを製造可能な光モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の光モジュールの製造方法においては、上記の課題を解決するため、光ファイバの一端の先端部分に構成部品を固定してなる光モジュールの製造方法において、前記光ファイバの前記構成部品を固定すべき箇所に紫外線照射により硬化する接着剤を塗布し、前記光ファイバの他の端部に紫外線を照射して該光ファイバ中を前記照射された紫外線の少なくとも一部を伝搬させ、前記固定すべき箇所から放射された紫外線によって前記接着剤の少なくとも一部に紫外線を照射する。

また、前記構成部品が前記光ファイバを挿入して固定するための挿入孔を有するフェルールであってもよい。

また、前記構成部品が前記光ファイバの端面に固定される構成部品であってもよい。

また、前記光ファイバの他の端面から該光ファイバに測定光を入射する手段、および前記光ファイバおよび前記構成部品を通過して出射する前記測定光の光強度を測定する手段を有し、該光強度を測定することにより前記構成部品を最適となる位置に調整した後、前記紫外線を照射することもできる。

本発明の光モジュール製造方法は、上記のように接着剤に照射する紫外線を構成部品を固定する光ファイバの他端より入射して伝搬させ構成部品の固定部まで導くことにより、構成部品が紫外線を透過しない材料であっても紫外線硬化型、または紫外線アシスト型の接着剤の使用が可能であり、接着固定時の位置ずれ、特性劣化が少なく長期的な安定性に優れる光モジュールを製造可能な光モジュールの製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明による光モジュールの製造方法の第一の実施例を説明するための製造工程図であり、光モジュール製造工程の一部であるフェルール付き光ファイバ端末の製造工程を示す図である。図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）は、それぞれ前処理工程、接着工程、端面研磨工程を説明するための図である。

図１（ａ）に示す前処理工程では、ジルコニアや金属などからなり円筒形状で中心に光ファイバを挿入して固定するための挿入孔２２を有するフェルール１９に光ファイバ２０を挿入する。まず、光ファイバ２０の一方の先端部分の樹脂製の被覆を取り除き、コアとクラッドのみの素線の状態とする。その後、フェルール１９の長さ方向と同等の長さになるよう上記先端部分の光ファイバ素線を切断する。上記処理された光ファイバ素線２１の表面に少量の紫外線アシスト型の接着剤を塗布し、挿入孔２２に挿入する。挿入時には接着剤が全方位に行き渡るように回転させながら挿入する。

次に、図１（ｂ）に示す接着工程では、光ファイバ出力型の紫外線光源２３を使用して光ファイバ２０のフェルール１９が固定される側と反対側の端面２４に紫外線を照射する。本実施例では、紫外線光源２３からの出力光ファイバ２５をアダプタ２６を使用して端面２４に結合する。通常、紫外線照射機に接続されて紫外線を導く出力光ファイバ２５の端面形状は、光通信用の光ファイバより大きい。本実施例の光ファイバ２０は、通常はコア径は１０μｍ程度、クラッド径は１２５μｍ程度であり、端面２４に照射された紫外線はその一部がコアとクラッドの全体に広がって光ファイバ２０中を光ファイバ素線２１の部分まで伝搬する。このとき、通常、伝搬される紫外線は、完全には光ファイバ２０中には閉じ込められないで、光ファイバ２０のクラッドからエネルギーを放出しながら伝搬する。しかし、光ファイバ２０の長さが通常の光モジュールに使用される数ｍ以下では、紫外線硬化接着剤の硬化に必要なエネルギーは固定箇所まで送ることが可能である。また、最近では１００〜２００μｍ程度の口径の出射分布形状の出力光ファイバを持つ紫外線照射機も市販されており、本実施例ではそのような紫外線照射機を用いることにより、大きな紫外線照射強度を得ることができる。

上記光ファイバ２０内を伝搬した紫外線は、フェルール１９に挿入された光ファイバ素線２１から同様にその一部のエネルギーを放出する。この放出された紫外線が挿入孔２２と光ファイバ素線２１の間にある接着剤に照射され、その接着剤を硬化させる。その後、熱硬化も施し、接着剤を更に硬化させる。硬化後は、図１（ｃ）に示すようにフェルール１９の端面２８に８度の斜め研磨を施した後、この部品を使用する光モジュール製品の仕様に応じて反射防止膜を施す。

本実施例により製造した図１（ｃ）に示した形態のフェルール付き光ファイバ端末において、使用する波長帯域を１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍとし、その波長に対応する反射防止膜を施したところ、この光ファイバ端末の透過率は９９．５％の値が得られた。また温度サイクル試験（−４０〜８５℃）を２０サイクル行っても上記透過率の変化は０．１％以内と良好な結果となった。以上より、本発明の製造方法により、紫外線アシスト接着剤を用いてフェルールと光ファイバの固定を行ったとき、接着固定時の位置ずれ、特性劣化が少なく長期的な安定性に優れる光ファイバ端末が得られることが確認できた。

図２は、本発明による光モジュールの製造方法の第二の実施例を説明するための製造工程図であり、光アイソレータモジュール製造工程の一部である光アイソレータ素子接着工程を示す図である。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、それぞれ、前処理工程、接着工程、磁石固定工程を説明するための図である。なお、図２においては構成部品などは断面図で示している。

図２（ａ）に示す前処理工程において、光ファイバ２０、フェルール１９からなる図１で作製したフェルール付き光ファイバ端末が図５に示したものと同様な円筒型の金属管１６に挿入され、また、図５に示した偏光子２枚とファラデー回転子より成る光アイソレータ素子１４が別途作製され準備される。まず、フェルール１９の端面２８に紫外線アシスト型接着剤を塗布する。

次に、図２（ｂ）に示すように、光アイソレータ素子１４を端面２８上に配置し、光アイソレータ素子１４を保持する調整治具にて、透過する光通信用の信号光の光線が光アイソレータ素子１４の側面で蹴られないように位置決めを行う。その後、図１の実施例と同様に光ファイバ出力型の紫外線光源を使用して光ファイバ２０のフェルール１９が固定される側と反対側の端面２４に出力光ファイバ２５をアダプタ２６を使用して結合し紫外線を照射する。

本実施例においては、光ファイバ２０中を伝搬する紫外線は主に光ファイバ素線２１の端面から放出され接着剤に照射され接着剤を硬化させる。その後、熱硬化を施し、接着剤を更に硬化させる。

最後に、図２（ｃ）に示すように永久磁石１５がフェルール１２を保持する円筒型の金属管１６の端面上に接着、溶接などの方法により設置固定される。

本実施例により製造した図２（ｃ）に示した形態の光アイソレータモジュールにおいて、使用する波長帯域を１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍとしたとき、挿入損失０．２ｄＢ、アイソレーション３８ｄＢの良好な特性が得られた。また、温度サイクル試験（−４０〜８５℃）を２０サイクル行っても、挿入損失０．２２ｄＢ、アイソレーション３８．５ｄＢとほとんど変動なく、良好な結果となった。以上より、本発明の製造方法により、紫外線アシスト型接着剤を用いて光アイソレータ素子の固定を行ったとき、接着固定時の位置ずれ、特性劣化が少なく長期的な安定性に優れる光アイソレータモジュールが得られることが確認できた。

図３は、本発明による光モジュールの製造方法の第三の実施例を説明するための図であり、光アイソレータモジュール製造工程の一部である光アイソレータ素子接着工程を示す図である。本実施例の製造方法は、基本的には実施例２の製造方法と同じであるが、本実施例においては、ＬＤ３０とレンズ３１からなる測定用光源３２を用いて光アイソレータ素子１４を通して光ファイバ素線２１の端面から光ファイバ２０に測定光を入射し、光アイソレータ素子１４および光ファイバ２０を通過して出射する測定光の光強度を測定するため１×２光分岐素子３３を介して光ファイバ２０の他端に光パワーメータ３４を接続している。１×２光分岐素子３３の一端は紫外線照射機の出力光ファイバ２５に光ファイバおよびアダプタ２６を介して接続されている。

本実施例では、測定光の光強度を測定することにより光アイソレータ素子１４を最適となる位置に調整した後、その状態のまま紫外線を照射することができる。すなわち、光アイソレータ素子１４の挿入損失が最小となる位置になるようにその位置を調整し、挿入損失が最小の位置で紫外線を出力し接着剤を硬化させる。その後、熱硬化を施し、接着剤を更に硬化させる。

本実施例では、測定光の出力により位置調整を行った直後に装置や治具などの設定を変えることなく接着剤の硬化が可能であるので調整ずれによる特性劣化を抑えることができる。また、本実施例では、光モジュール構成部品として光アイソレータ素子の接着を行う場合を示し、測定光は光アイソレータ素子１４の側から入射する必要があったが、紫外線の伝搬方向と同じ方向に測定光を伝搬させることが可能な光モジュール構成部品、例えば非相反性がない光フィルターなどの固定の場合は光パワーメータ３４の代わりに測定光の光源を接続し、測定用光源３２の位置に光パワーメータを配置して同様な工程を実施することができる。

図４は、本発明による光モジュールの製造方法の第四の実施例を説明するための図であり、図４（ａ）は本実施例が製造を目的とするレセプタクル型光アイソレータモジュールの断面図、図４（ｂ）はその製造工程の一部である光アイソレータ素子接着工程を示す図である。

レセプタクル型光アイソレータモジュールは、図４（ａ）に示すように、ジルコニアや金属などからなり円筒形状で中心の挿入孔に光ファイバ素線４２を挿入して固定したフェルール４１の斜め研磨された端面４３に、光アイソレータ素子１４が接着固定されている。フェルール４１の他の端面４４は平坦に研磨され、光結合をする相手となる同様に平坦に端面研磨されたフェルールを有する光ファイバ端末や光コネクタのそのフェルール部分がレセプタクルの金属ホルダ４５中に挿入されたスリーブ４６中に挿入されて両フェルールの端面同志が突き当てられる。

本実施例の光アイソレータ素子１４の接着工程は実施例２の図２の工程と基本的に同じであるが、本実施例では図４（ｂ）に示すように、照射する紫外線を光ファイバ素線４２中に導くために先端が平坦に研磨されたフェルール４７を有する光ファイバ端末４８を用い、その光ファイバ端末４８のフェルール４７と反対側の端部をアダプタ２６を用いて紫外線照射機の出力光ファイバ２５と結合している。

以上述べたように、本発明によれば、構成部品が紫外線を透過しない材料であっても紫外線硬化型、または紫外線アシスト型の接着剤の使用が可能であり、接着固定時の位置ずれ、特性劣化が少なく長期的な安定性に優れる光モジュールを製造可能な光モジュールの製造方法がえられる。

なお、上記実施例では、接着剤として紫外線アシスト型の接着剤を用いたが、紫外線の照射だけで硬化する紫外線硬化型接着剤を用いることができることはいうまでもない。紫外線照射機の強度、光ファイバへの入射方法などの選択により接着剤への照射量を適正に設定することができる。また、本発明の製造方法を適用可能な光モジュールを構成する構成部品としては上記の実施例に限定されず、プリズム、レンズなどの部品、光導波路により構成される部品などの接着固定にも適用可能である。

本発明による光モジュールの製造方法の第一の実施例を説明するための製造工程図、光モジュール製造工程の一部であるフェルール付き光ファイバ端末の製造工程を示す図。図１（ａ）は前処理工程説明するための図、図１（ｂ）は接着工程を説明するための図、図１（ｃ）は端面研磨工程を説明するための図。 本発明による光モジュールの製造方法の第二の実施例を説明するための製造工程図であり、光アイソレータモジュール製造工程の一部である光アイソレータ素子接着工程を示す図。図２（ａ）は前処理工程説明するための図、図２（ｂ）は接着工程を説明するための図、図２（ｃ）は磁石固定工程を説明するための図。 本発明による光モジュールの製造方法の第三の実施例を説明するための図であり、光アイソレータモジュール製造工程の一部である光アイソレータ素子接着工程を示す図。 本発明による光モジュールの製造方法の第四の実施例を説明するための図であり、図４（ａ）は本実施例が製造を目的とするレセプタクル型光アイソレータモジュールの断面図、図４（ｂ）はその製造工程の一部である光アイソレータ素子接着工程を示す図。 光アイソレータモジュールの一例の断面図。

符号の説明

１０，２０ 光ファイバ
１１，２１，４２ 光ファイバ素線
１２，１９，４１，４７ フェルール
１３，２４，２８，４３，４４ 端面
１４ 光アイソレータ素子
１５ 永久磁石
１６ 金属管
１７ 紫外線
２２ 挿入孔
２３ 紫外線光源
２５ 出力光ファイバ
２６ アダプタ
３０ ＬＤ
３１ レンズ
３２ 測定用光源
３３ １×２光分岐素子
３４ 光パワーメータ
４５ 金属ホルダ
４６ スリーブ
４８ 光ファイバ端末

Claims (4)

1. 光ファイバの一端の先端部分に構成部品を固定してなる光モジュールの製造方法において、前記光ファイバの前記構成部品を固定すべき箇所に紫外線照射により硬化する接着剤を塗布し、前記光ファイバの他の端部に紫外線を照射して該光ファイバ中を前記照射された紫外線の少なくとも一部を伝搬させ、前記固定すべき箇所から放射された紫外線によって前記接着剤の少なくとも一部に紫外線を照射することを特徴とする光モジュールの製造方法。
2. 前記構成部品が前記光ファイバの前記先端部分を挿入して固定するための挿入孔を有するフェルールであることを特徴とする請求項１記載の光モジュールの製造方法。
3. 前記構成部品が前記光ファイバの前記先端部分の端面に固定される構成部品であることを特徴とする請求項１記載の光モジュールの製造方法。
4. 前記光ファイバに結合する測定光を発生させる手段、および前記光ファイバおよび前記構成部品を通過して出射する前記測定光の光強度を測定する手段を有し、該光強度を測定することにより前記構成部品を最適となる位置に調整した後、前記紫外線を照射することを特徴とする請求項３記載の光モジュールの製造方法。

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