JP2007271993A - Optical fiber end part and its fixing structure - Google Patents

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Keiichi Mori
恵一 森
Yoshichika Kato
嘉睦 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a passive positioning means that has no physical impact onto an optical fiber end face and that uniquely decides a coordinate in the axial direction, in fixedly positioning an optical fiber end part. <P>SOLUTION: In the middle of the bare part 3 of an optical fiber end part, there is provided a fine diameter part 4 which is formed by etching the outer circumference of a clad. In a fixed substrate 10 on which the fine diameter part is to be fixed, there are installed a groove 11 in which the bare part 3 is housed and a projected part 12 which is formed inside the groove 11 so as to be fitted to the fine diameter part 4. The optical fiber end part is prevented from moving in either axial directions by being locked to the projected part 12 at two points, namely, at the near side and the far side with respect to the optical fiber end face of the fine diameter part 4. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ファイバの端部を固定する技術に関し、特に、光ファイバ端部の軸方向位置を1点に束縛するパッシブな位置決めを可能にした光ファイバ端部および光ファイバ端部の固定構造に関する。   The present invention relates to a technique for fixing an end portion of an optical fiber, and more particularly to an optical fiber end portion and an optical fiber end fixing structure capable of passive positioning in which the axial position of the optical fiber end portion is constrained to one point. About.

従来より、光ファイバと他の光学素子や他の光ファイバとの結合をはかるために、光ファイバ端部を位置決め固定するに当たっては、基板の表面に断面V字溝や断面矩形溝などの溝を設けて、その溝上に光ファイバ端部を載置することで、光ファイバ端部の軸に垂直な面内方向の位置決めを行うことが多くなされている。そのような方法によって光ファイバ端部を固定し光導波路と接続する例が、特許文献1に記載される。このような光ファイバ載置用の溝においては、光ファイバ端部は,その軸に垂直な面内方向についてはパッシブな位置決めがなされるが、溝に沿う軸方向の位置決めに関しては、これをパッシブに決定する手段を欠いており、通常、その光ファイバに実際に光を通して結合光量をモニタするなどのアクティブな位置決めが実行されることが多い。   Conventionally, in order to position and fix the end of the optical fiber in order to connect the optical fiber with another optical element or another optical fiber, a groove such as a V-shaped cross section or a rectangular cross section is formed on the surface of the substrate. By providing the optical fiber end portion on the groove, positioning in the in-plane direction perpendicular to the axis of the optical fiber end portion is often performed. An example in which the end portion of the optical fiber is fixed and connected to the optical waveguide by such a method is described in Patent Document 1. In such an optical fiber mounting groove, the end portion of the optical fiber is passively positioned in the in-plane direction perpendicular to the axis, but is passively positioned in the axial direction along the groove. In general, active positioning is often performed such as monitoring the amount of light that is actually transmitted through the optical fiber.

これに対し、光ファイバ端部の軸方向の位置をもバッシブに位置決めする方法としては、その光ファイバの端面を、基板上に形成される壁面等に突き当てる手段が考えられる。そのような手段で、光ファイバ端部を軸方向にも位置決めして光素子との結合をはかっているモジュールの例が、特許文献2に記載される。この他、光ファイバの端面を利用する以外に、光ファイバ端部にその端面に近づくほど細径化するテーパを設けて、そのテーパ部分を基板の貫通孔の開口などに突き当て係止することで、光ファイバの軸方向の位置が決定される手段が、特許文献3に記載されている。
特開平5−188234号公報 特開平9−61674号公報 特開2004−252274号公報
On the other hand, as a method of positioning the axial position of the end portion of the optical fiber in a passive manner, means for abutting the end face of the optical fiber against a wall surface formed on the substrate can be considered. Patent Document 2 describes an example of a module in which the end portion of the optical fiber is also positioned in the axial direction by such means so as to be coupled with the optical element. In addition to using the end face of the optical fiber, the end of the optical fiber is provided with a taper that decreases in diameter as it approaches the end face, and the tapered portion is abutted and locked to the opening of the through hole of the substrate. The means for determining the position of the optical fiber in the axial direction is described in Patent Document 3.
JP-A-5-188234 JP-A-9-61674 JP 2004-252274 A

光ファイバ端部を実際に光を通すなどしてアクティブに位置決めすることは、パッシブに位置決めすることに比べ、その工数および設備について甚だしく不利であり、光ファイバの軸方向についても、可能であればパッシブな位置決め手段を講じることが望ましいことは言うまでもない。
ところが上述の、特許文献2や特許文献3に記載されるような、光ファイバの端面あるいはテーパ部分を突き当てに利用する方法においては、その光ファイバ端部の移動に関し、光ファイバの壁面や開口などの突き当て手段から引き離す向きの軸方向の運動にはなお自由度が存するので、完全な安定性、信頼性を確保した位置決めをパッシブに完了することはできない。加えて、なかでも光ファイバ端面を突き当てに利用する方法においては、その突き当てによって信号光が人出射する光ファイバ端面を傷つける恐れがあり、これによる光特性劣化がさらに問題となる。
Active positioning of the end of the optical fiber, such as actually passing light, is significantly disadvantageous in terms of man-hours and equipment compared to passive positioning, and the axial direction of the optical fiber is also possible if possible. Needless to say, it is desirable to provide passive positioning means.
However, in the method using the end face or tapered portion of the optical fiber for abutment as described in Patent Document 2 and Patent Document 3 described above, the wall surface and the opening of the optical fiber are related to the movement of the end portion of the optical fiber. Since there is still a degree of freedom in the axial movement in the direction away from the abutting means, it is impossible to passively complete positioning that ensures complete stability and reliability. In addition, in particular, in the method using the end face of the optical fiber for abutment, the end face of the optical fiber from which the signal light is emitted may be damaged by the abutment, and the deterioration of the optical characteristics due to this may become a further problem.

これらの問題は特に、光ファイバ端面が結合光軸に偏向の存する斜め端面とされている場合や、光ファイバが偏波面保存光ファイバであって偏波固有軸の整合を必要とする場合などの、光ファイバ端部の軸回り方位の整合を要する位置決めにおいて、顕著に重大となる。すなわちこれらの場合には、光ファイバ端部のx、y、z3方向座標(zを光ファイバ軸方向とする)の他に、z軸回りの回転方位であるθ成分の位置決めも要求されるので、z方向を含む3方向座標を基板の溝あるいは貫通孔および何らかの突き当て手段を利用してパッシブに位置決めした後、光ファイバ端部を、その溝や貫通孔の内部でz軸回りに回転して、通常はアクティブに、θの調整を行うことになる。しかるに、この最後のθ調整の際に、x−y座標のみを束縛する従来の溝や貫通孔では、一意的な位置決め手役を欠如するz方向について、再度わずかなズレを生じてしまうという問題がある。またθ調整後にzを再調整すると、こんどはその過程で調整済みのθに再びわずかなズレを生じる。このようにして、最終的な位置決めは結局何らかの不正確を残さざるを得ず、位置決めの精度には限界がある。   These problems are particularly the case when the end face of the optical fiber is an oblique end face where the coupling optical axis is deflected, or when the optical fiber is a polarization-maintaining optical fiber and requires alignment of the polarization eigen axis. In positioning that requires alignment of the direction around the axis of the end of the optical fiber, it becomes extremely significant. That is, in these cases, in addition to the x, y and z3 direction coordinates of the end of the optical fiber (where z is the optical fiber axis direction), positioning of the θ component, which is the rotational azimuth around the z axis, is also required. After the three-way coordinates including the z direction are passively positioned using the substrate groove or through-hole and any butting means, the optical fiber end is rotated around the z-axis inside the groove or through-hole. Normally, θ is adjusted in an active manner. However, during this final θ adjustment, the conventional groove or through hole that constrains only the xy coordinates causes a slight deviation again in the z direction, which lacks a unique positioning hand. There is. Further, when z is readjusted after the θ adjustment, a slight shift is again caused in the adjusted θ in the process. In this way, the final positioning must end up with some inaccuracy, and the positioning accuracy is limited.

また加えて、光ファイバ端面を壁面に突き当てる方法においては、特にこのθ調整の回転に伴う突き当て手段との衝合や摩擦を伴う過程で、しばしば光学薄膜等も具備して光学的に影響の大きいデリケートな端面に、損傷を与える恐れが大きい。
本発明は、これらの事情に鑑み、他の光学要素との結合を図るための光ファイバ端部の位置決め固定において、損傷を嫌う端面への物理的衝合がなく、また光ファイバへの軸方向の押圧やテンションの適用も要しないで、z座標を一意に決定し束縛する作用を果たし、高精度の位置決めを可能にする、パッシブな位置決めの手段を提供することを目的とする。
In addition, in the method in which the end face of the optical fiber is abutted against the wall surface, particularly in the process involving abutting means and friction with the rotation of the θ adjustment, an optical thin film is often provided and optically affected. There is a high risk of damaging the delicate end face.
In view of these circumstances, the present invention has no physical collision with the end face to which damage is to be avoided in the positioning and fixing of the optical fiber end for coupling with other optical elements, and the axial direction to the optical fiber. It is an object of the present invention to provide a passive positioning means that performs the function of uniquely determining and constraining the z-coordinate without requiring the application of pressure and tension, and enabling highly accurate positioning.

上述の目的を達成するため本発明は、光ファイバの軸方向に関してそのクラッド外径を変化させた光ファイバ端部であって、軸方何の定められた範囲においてクラッドの外周をエッチングして形成される細径部と、その細径部と光ファイバ端面との間に存してクラッドの外径が原径を有する原径部とを備えることを特徴とする。
また、その光ファイバ端部を固定基板に固定してなる光ファイバ端部の固定構造であって、固定基板に、前記光ファイバ端部の原径部が固定できる断面形状を有する溝と、その溝の内部に形成されて光ファイバ端部の前記細径部に嵌合する凸部とが設けられ、前記光ファイバ端部は、その溝上にその前記細径部を溝の前記凸部に嵌合させて固定され、その細径部の光ファイバ端面に近い側と遠い側との2点における前記凸部への係止によって、光ファイバ端部の軸方向の位置決めがされていることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is an optical fiber end portion in which the outer diameter of the clad is changed with respect to the axial direction of the optical fiber, and is formed by etching the outer circumference of the clad within a predetermined range in the axial direction. A narrow-diameter portion, and an original-diameter portion between the narrow-diameter portion and the end face of the optical fiber and having an original diameter as an outer diameter of the clad.
An optical fiber end fixing structure in which the optical fiber end is fixed to a fixed substrate, and a groove having a cross-sectional shape capable of fixing the original diameter portion of the optical fiber end to the fixed substrate, A convex portion that is formed inside the groove and fits into the small-diameter portion of the optical fiber end, and the optical fiber end fits the thin-diameter portion on the groove to the convex portion of the groove. The optical fiber end portion is positioned in the axial direction by locking to the convex portion at two points, a side close to the optical fiber end surface and a side far from the end surface of the optical fiber. And

本発明によれば、他の光学要素との結合を図るための光ファイバ端部の位置決め固定において、損傷を嫌う端面への物理的衝合がなく、また光ファイバへの軸方向の押圧やテンションの適用も要しないで、光ファイバ軸方向の座標を一意に決定し束縛する作用を果たし、高精度の位置決めを可能にする、パッシブな位置決めの手段が提供される。
さらに、特に具体的な発明の利用の形態として、光ファイバ端部の位置決めにおいて軸回り方位の調整(θ調整)を必要とする場合には、端面への突き当て手段の摩擦等もなく、x、y、z3座標成分の完全な位置決め固定を確保した状態での光ファイバ端部の回転調整という、従来の構成ではなし得なかった操作が実現できる。
According to the present invention, in positioning and fixing of an optical fiber end for coupling with another optical element, there is no physical contact with an end face that is not subject to damage, and axial pressing or tension on the optical fiber is not required. Therefore, a passive positioning means is provided that serves to uniquely determine and constrain the coordinates in the optical fiber axis direction and enables highly accurate positioning.
Further, as a specific form of use of the invention, when adjustment of the azimuth around the axis (θ adjustment) is required in positioning the optical fiber end, there is no friction of the abutting means against the end face, and x Thus, an operation that cannot be achieved by the conventional configuration, that is, rotation adjustment of the end portion of the optical fiber in a state in which complete positioning and fixing of the y, z3 coordinate components is secured can be realized.

その他、θ調整を必要としない場合には、光ファイバ端部はx、y、z3座標成分についてパッシブに完全な位置決めが達成される。その場合においては、本発明に係る光ファイバの端部の溝に対する圧入によって、事実上固定が達成される。
また、上述のθ調整を必要とする場合または必要としない場合において、これに従来技術同様の押え板を付加し、接着剤を適用して固定を完了するにしても、従来であれば、接着剤を押え板についてのみならず、光ファイバ端部の軸方向(z方向)の固定のために必ず光ファイバと溝との間にも及ぼして適用する必要があったところ、本発明においてはその必妻がなく、接着剤は例えば押え板と固定基板間にのみ適用してもよい。この利用の形態では、適用すべき接着剤を少量化するとともに不要部位への流出を防ぎ、特にその光ファイバ端面への回り込み等の危険をなくすという効果がある。
In addition, when the θ adjustment is not required, the optical fiber end portion is passively and completely positioned with respect to the x, y, and z3 coordinate components. In that case, the fixing is practically achieved by press-fitting into the groove at the end of the optical fiber according to the invention.
In addition, in the case where the above-described θ adjustment is required or not required, a press plate similar to the conventional technology is added to this, and an adhesive is applied to complete the fixing. It is necessary to apply the agent not only to the holding plate but also to the gap between the optical fiber and the groove in order to fix the end of the optical fiber in the axial direction (z direction). There is no necessity, and the adhesive may be applied only between the press plate and the fixed substrate, for example. This form of use has the effect of reducing the amount of adhesive to be applied and preventing it from flowing out to unnecessary parts, and in particular eliminating the risk of wrapping around the end face of the optical fiber.

以下、図を参照して本発明の実施形態につき説明する。この実施形態では、シングルモード光ファイバについて例示するが、コア径の異なるマルチモード光ファイバについても適応することができる。
〔実施形態〕
図1及び図2は、光ファイバ素線(以下素線という)1にあって、その軸方向端部の被覆材2を剥ぎ取り、この剥ぎ取ったベア部3の中間部にて光ファイバのクラッド外周の一部表層を除去して細径部4を形成した光ファイバ端部の構造を示す。すなわち、素線1は、光ファイバのクラッドの外側に、例えば紫外線硬化型樹脂からなる被覆材(以下UVコートという)2が覆われている。この素線1の軸方向端部でのUVコート2が剥ぎ取られて露出されたベア部3には、クラッド外周の一部表層厚みをエッチング除去した細径部4が形成されている。ベア部3において、細径部4と端面との間は、光ファイバのクラッド径が原径を有する原径部となっている。この細径部4の除去深さは、光の伝送に影響ない範囲で、後述するような原径部との段差による相手部材との係止具合等の使用条件に応じるように決められる。また、細径部4の軸方向長さも上記使用条件によって決められる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a single mode optical fiber is illustrated, but it can also be applied to multimode optical fibers having different core diameters.
Embodiment
FIGS. 1 and 2 show an optical fiber 1 (hereinafter referred to as “element wire”) 1 in which the covering material 2 at the end in the axial direction is peeled off, and the optical fiber is removed at the intermediate portion of the bare portion 3 thus peeled off. The structure of the end part of the optical fiber in which a part of the outer surface of the cladding is removed to form the narrow diameter part 4 is shown. That is, the strand 1 is covered with a coating material 2 (hereinafter referred to as UV coating) 2 made of, for example, an ultraviolet curable resin, on the outer side of the clad of the optical fiber. The bare portion 3 exposed by peeling off the UV coat 2 at the axial end portion of the strand 1 is formed with a small-diameter portion 4 in which a part of the outer layer thickness of the outer periphery of the cladding is removed by etching. In the bare part 3, between the narrow diameter part 4 and the end surface is an original diameter part in which the cladding diameter of the optical fiber is the original diameter. The removal depth of the small-diameter portion 4 is determined in accordance with the use conditions such as the degree of engagement with the mating member due to a step with the original diameter portion as described later within a range that does not affect the transmission of light. Moreover, the axial direction length of the small diameter part 4 is also decided by the said use conditions.

この図1及び図2に示す例では、素線1は、具体的にUVコート2の径が250μmであり、ベア部3の径が125μm長さが6mmであり、細径部4の径が85μm長さが2mmその位置が素線1の光ファイバ端面とUVコート2の端部との中央部分に存在する構造となっている。UVコート2を剥ぎ取るベア部3は、ガラス等からなり損傷を受けやすいので、なるべく短いほうが良い。このため、図1及び図2に示す例では素線1の軸方向端部に露出されるベア部3の長さを6mmとしたが、使用状況によっては更に短いベア部3もありうる。   In the example shown in FIG. 1 and FIG. 2, the strand 1 has a UV coat 2 diameter of 250 μm, a bare portion 3 has a diameter of 125 μm, a length of 6 mm, and a narrow portion 4 has a diameter of 85 μm length is 2 mm, and the position is present in the central portion between the end face of the optical fiber of the strand 1 and the end of the UV coat 2. The bare part 3 from which the UV coat 2 is peeled off is made of glass or the like and is easily damaged. For this reason, in the example shown in FIG.1 and FIG.2, although the length of the bare part 3 exposed to the axial direction edge part of the strand 1 was 6 mm, depending on the use condition, the shorter bear part 3 may also exist.

このような短小なベア部3において、細径部4を形成するに当たっては、次のようにガラスのベア部3に対してフッ酸溶液によるウエットエッチングにてクラッド外周の一部表層厚みを除去する。すなわち、このウエットエッチングは、まず、レジスト塗布装置により、半導体のフォトリソグラフィ技術にて使われるものと同様のレジストをベア部3に塗布する。具体的には図3に示すスプレーコーターノズル20によって一定速度にて回転する素線1のベア部3にレジストを一様に塗布する。この後、オーブンにてプレベークを行い、図4(a)(b)に示す、細径部4の軸方向長さに応じた開口幅を有するパターンが形成されたマスク21を光源と素線1のベア部3との間に介在させ、露光装置を用いてベア部3を一定回転させながら例えばUV露光し、ベア部9には細径部4の軸方向長さに当たるパターニングを施す。この後、現像液にて現像後、オーブンにてポストベークを行う。ついで、ベア部3のパターニングされた部分をフッ酸溶液中に一定時間浸漬し、次いでフッ酸溶液を洗浄して乾燥する。このような工程を採ることにより、図5に示すように角部に丸みを有する細径部4がベア部3に形成される。この場合、細径部4の径方向に形成された軸方向両端の対向壁面41、42は、等方性のウエットエッチングにより形成されるので細径部4の軸心のコアに近づくに従い互いに近づくような丸みを帯びた曲面となっている。本実施形態においては、この互いに対向する2つの曲面で、後述する相手部材の凸部との係止がなされる。また、この図3、図4の細径部4の形成工程は、多数本の素線1を同時に加工する場合に有利であり、殊に図4(b)の工程は一つのマスクの下に多数本の素線1を平行に配置して同時に回転させつつ露光することができ、コスト面で有利である。   In forming such a small diameter portion 4 in such a short bare portion 3, a partial surface layer thickness of the outer periphery of the clad is removed by wet etching with a hydrofluoric acid solution with respect to the bare portion 3 of glass as follows. . That is, in this wet etching, first, a resist similar to that used in a semiconductor photolithography technique is applied to the bare portion 3 by a resist coating apparatus. Specifically, the resist is uniformly applied to the bare portion 3 of the strand 1 rotating at a constant speed by the spray coater nozzle 20 shown in FIG. Thereafter, pre-baking is performed in an oven, and the mask 21 on which a pattern having an opening width corresponding to the axial length of the small-diameter portion 4 is formed as shown in FIGS. For example, UV exposure is performed while rotating the bare portion 3 with an exposure apparatus, and the bare portion 9 is subjected to patterning corresponding to the axial length of the small diameter portion 4. Then, after developing with a developing solution, post-baking is performed in an oven. Next, the patterned part of the bare part 3 is immersed in a hydrofluoric acid solution for a predetermined time, and then the hydrofluoric acid solution is washed and dried. By adopting such a process, a narrow diameter portion 4 having round corners is formed in the bare portion 3 as shown in FIG. In this case, since the opposing wall surfaces 41 and 42 at both axial ends formed in the radial direction of the small diameter portion 4 are formed by isotropic wet etching, they approach each other as they approach the core of the axial center of the small diameter portion 4. It has a rounded curved surface. In the present embodiment, the two curved surfaces facing each other are engaged with a convex portion of a mating member described later. 3 and 4 is advantageous when a large number of strands 1 are processed simultaneously. In particular, the step of FIG. 4B is performed under one mask. Many strands 1 can be arranged in parallel and exposed while rotating simultaneously, which is advantageous in terms of cost.

細径部4のエッチング深さについては、この細径部4は、後述する固定の相手部材である固定基板の溝内に形成された凸部に係止するものであるので、その係止によって素線1が溝内で軸方向に動かないで固定される程の深さの凹部となっていればよい。ただし、この凹部すなわち細径部4の形成は、光ファイバのクラッドの厚さを減少させることになるのだから、その深さはコア内の伝送光を安定に閉じ込めるために十分な厚みを残す範囲でなければならない。図1及び図2に例示する20μmのエッチング深さは、コア径10μm、クラッド原径125μmのシングルモード光ファイバにおいて、この使用条件を満たすものである。   As for the etching depth of the small-diameter portion 4, the small-diameter portion 4 is engaged with a convex portion formed in a groove of a fixed substrate which is a fixing counterpart member described later. It is sufficient that the wire 1 is a recess having a depth enough to be fixed without moving in the axial direction in the groove. However, since the formation of the recess, that is, the narrow-diameter portion 4 reduces the thickness of the clad of the optical fiber, the depth is a range that leaves a sufficient thickness to stably confine the transmitted light in the core. Must. The etching depth of 20 μm illustrated in FIGS. 1 and 2 satisfies this usage condition in a single mode optical fiber having a core diameter of 10 μm and a cladding original diameter of 125 μm.

なお、この細径部4の形成位置については、素線1の端面の位置が正確に固定されるために、基本的にはその端面に近い位置であることが好ましいと言える。ここで素線1の端面は、固定基板の溝内に存在する場合もあるし、溝から突出して位置する場合もある。
図6は、素線1の光ファイバ端部が位置決め固定される溝11が形成された位置決め固定の相手部材である固定基板10について、その溝がアレイ状に形成された実施形態を図示する。この固定基板10は、光源素子や受光素子、光導波路素子やその配列などと光ファイバ(素線1)との結合をはかる光モジュール(図示省略)の一部として、あるいは他の光ファイバやその配列などとの結合をはかる光コネクタモジュール(図示省略)の一部として構成され、溝11は、溝11内に収容された素線1の端面がこれらの結合相手の素子に適切に対向するように固定基板10に形成される。溝11は、矩形断面を有し、固定基板10の端部において素線1のベア部3の原径部が収容される幅を有し、その深さもベア部3の原径部と同じあるいはわずかに浅い寸法となるように形成される。固定基板10の端面より隔てた溝11内には、素線1のベア部3に形成された細径部4に対応するように凸部12が形成されている。この凸部12は、固定基板10に対して素線1のベア部3を位置決めした状態で細径部4の位置に当たる溝11に形成されるもので、細径部4と略同じ長さを有し細径部4の凹みが嵌る厚みを有する。すなわち、ベア部3の細径部4が溝11内に収容されて凸部12にて係止されるように、溝11が狭い幅に形成される。溝11および凸部12の形成に当たっては、好適には例えば、シリコンでなる固定基板10に対して異方性ドライエッチング(反応性イオン・エッチング)による深堀技術で、断面矩形の溝11及び断面矩形の凸部12を形成する。図6に示す溝11は、3本が配列されているが、素線1の本数に応じて溝11の本数は適宜変えられる。
In addition, about the formation position of this small diameter part 4, since the position of the end surface of the strand 1 is fixed correctly, it can be said that it is preferable that it is a position close | similar to the end surface fundamentally. Here, the end face of the strand 1 may exist in the groove of the fixed substrate, or may protrude from the groove.
FIG. 6 illustrates an embodiment in which the grooves are formed in an array for a fixed substrate 10 that is a positioning and fixing counterpart member in which a groove 11 in which the end portion of the optical fiber of the strand 1 is positioned and fixed is formed. The fixed substrate 10 is used as a part of an optical module (not shown) for coupling a light source element, a light receiving element, an optical waveguide element or an arrangement thereof to an optical fiber (element wire 1), or another optical fiber or its The groove 11 is configured as a part of an optical connector module (not shown) for coupling with an array or the like, and the groove 11 is configured so that the end surface of the strand 1 accommodated in the groove 11 appropriately opposes these coupling partner elements. Formed on the fixed substrate 10. The groove 11 has a rectangular cross section, has a width that accommodates the original diameter portion of the bare portion 3 of the strand 1 at the end of the fixed substrate 10, and the depth thereof is the same as the original diameter portion of the bare portion 3 or It is formed to have a slightly shallow dimension. A convex portion 12 is formed in the groove 11 separated from the end face of the fixed substrate 10 so as to correspond to the small diameter portion 4 formed in the bare portion 3 of the strand 1. The convex portion 12 is formed in the groove 11 that contacts the position of the small diameter portion 4 in a state where the bare portion 3 of the strand 1 is positioned with respect to the fixed substrate 10, and has substantially the same length as the small diameter portion 4. It has the thickness which the dent of the thin diameter part 4 fits. That is, the groove 11 is formed to have a narrow width so that the narrow diameter portion 4 of the bear portion 3 is accommodated in the groove 11 and locked by the convex portion 12. In forming the grooves 11 and the protrusions 12, for example, the groove 11 having a rectangular cross section and the rectangular cross section are preferably formed by a deep trench technique using anisotropic dry etching (reactive ion etching) on the fixed substrate 10 made of silicon. The convex portion 12 is formed. Although three grooves 11 shown in FIG. 6 are arranged, the number of grooves 11 can be appropriately changed according to the number of strands 1.

これまでの説明は、図1及び図2に示す素線構造を前提に述べてきたのであるが、図7に示すようなベア部3の先端にレンズ部5が設けられた光ファイバ端部に対しても、またそれらの端面に反射防止膜などの光学薄膜が形成された光ファイバ端部に対しても、あるいはそれらの端面が図9に示す例のように斜め研磨された端面とされる光ファイバ端部であっても、本発明は変わらず適用することができる。特に端面に光学薄膜が形成されている場合は、従来技術における突き当て手段との衝合や摩擦による損傷を嫌うので、本発明の利用は有利である。また、端面が斜め研磨されている場合も、通常、後述するようにその光ファイバ端部の軸周り方位の調整(θ調整)が必要になるので、本発明の利用は極めて有用である。   The description so far has been made on the premise of the wire structure shown in FIGS. 1 and 2, but at the end of the optical fiber in which the lens portion 5 is provided at the tip of the bare portion 3 as shown in FIG. 7. On the other hand, the end surfaces of the optical fibers having an optical thin film such as an antireflection film formed on the end surfaces thereof, or the end surfaces thereof are obliquely polished as in the example shown in FIG. The present invention can be applied to the end portion of the optical fiber without change. In particular, when an optical thin film is formed on the end face, the use of the present invention is advantageous because it is averse to abutting means and damage due to friction in the prior art. Further, even when the end face is obliquely polished, the use of the present invention is extremely useful since adjustment of the azimuth around the optical fiber end (axis adjustment) is usually required as will be described later.

図8は、固定基板10に3本の溝11をアレイ状に形成し、このアレイ状の溝11に3本の素線1の光ファイバ端部をアレイ状に配列させた状態を示し、溝11の凸部12にベア部3の細径部4挿入した状態を示す。図8(a)の平面、図8(b)の断面にて明らかなように、凸部12が、光ファイバ端部の細径部4の上述した互いに対向する2つの曲面に対して接触して係止する作用をし、軸方向の位置決めが一意に決まって、素線1は軸方向のいずれの向きにも動かない。このように素線1の光ファイバ端部を溝11内に収容するには、固定基板の溝11の上に素線1の光ファイバ端部を置いてから適宜調整しつつ押さえ板で上方から圧入すればよい。   FIG. 8 shows a state in which three grooves 11 are formed in an array in the fixed substrate 10 and the optical fiber ends of the three strands 1 are arranged in the array in the grooves 11. 11 shows a state in which the narrow diameter portion 4 of the bear portion 3 is inserted into the 11 convex portions 12. As is apparent from the plane of FIG. 8A and the cross section of FIG. 8B, the convex portion 12 contacts the above-described two curved surfaces facing each other of the small-diameter portion 4 at the end of the optical fiber. The positioning in the axial direction is uniquely determined, and the wire 1 does not move in any axial direction. In order to accommodate the optical fiber end of the strand 1 in the groove 11 as described above, the optical fiber end of the strand 1 is placed on the groove 11 of the fixed substrate and adjusted appropriately from above with the holding plate. Just press fit.

押さえ板30を接着固定して最終的に固定を完了した状態の断面図を図10に示す。ここで従来であれば、接着剤を押さえ板についてのみならず、光ファイバ端部の軸方向(z方向)の固定のために必ず光ファイバと溝との間にも及ぼして適用する必要があったところ、本発明においてはその必要がないので、接着剤は、図示のように押さえ板と固定基板間にのみ適用してもよい。
図9は、素線1の光ファイバ端部の軸回り方位を回転調整(θ調整)する場合を例示する。ここでは、端部にスペーサ6を介してロッドレンズ5を備え、このロッドレンズ5を斜め端面とした構造の光ファイバ端部を位置決めする。この場合、スペーサ6は、ロッドレンズの出射光プロファイルの設計自由度を拡大するために設けられてあり、ロッドレンズ5の斜め端面は、端面での反射戻り光を防ぐためである。このような斜め端面からは、光が軸に対して振れ角を持って偏向して入出射するので、光ファイバ端部の位置決めにおいては、軸回り方位(θ)の調整も必要となる。ところが本発明を適用すると、図9に示す実施形態のように、光ファイバ端部の細径部4と溝11の凸部12とは、おのおのの、対向壁面41、42の曲面と凸部の切り立った軸方向両端角部分の壁面とで線接触にて係止することになり、このため、軸方向には細径部4と凸部12とが位置決め固定状態となる反面、軸方向周りには容易に回動可能となる。
FIG. 10 shows a cross-sectional view of the state where the pressing plate 30 is bonded and fixed and finally fixed. Conventionally, it is necessary to apply the adhesive not only to the pressing plate but also between the optical fiber and the groove for fixing the end of the optical fiber in the axial direction (z direction). However, since this is not necessary in the present invention, the adhesive may be applied only between the pressing plate and the fixed substrate as shown.
FIG. 9 illustrates a case where the orientation around the axis of the end portion of the optical fiber of the strand 1 is rotationally adjusted (θ adjustment). Here, a rod lens 5 is provided at an end portion via a spacer 6, and an end portion of an optical fiber having a structure having the rod lens 5 as an oblique end surface is positioned. In this case, the spacer 6 is provided in order to increase the degree of freedom in designing the outgoing light profile of the rod lens, and the oblique end surface of the rod lens 5 is for preventing reflected return light at the end surface. From such an oblique end surface, light is deflected with a deflection angle with respect to the axis and enters and exits. Therefore, the positioning of the optical fiber end also requires adjustment of the azimuth around the axis (θ). However, when the present invention is applied, as shown in the embodiment shown in FIG. 9, the narrow-diameter portion 4 at the end of the optical fiber and the convex portion 12 of the groove 11 are respectively the curved surface of the opposing wall surfaces 41 and 42 and the convex portion. It will be locked in line contact with the wall surfaces at both corners in the axial direction. Therefore, in the axial direction, the small diameter portion 4 and the convex portion 12 are positioned and fixed, but in the axial direction. Can be easily rotated.

そこで、例えば固定基板10の上方から顕微鏡で斜め端面を観察したり、あるいは光を通して結合相手への結合光量をモニタするアクティブアライメントを行ったりして、軸方向の位置ずれを一切生じることなく、θ成分のみ調整することができるのである。
これまでの説明は、固定基板10の溝11を矩形断面に形成した場合につき説明してきたが、図11に示すようにその断面をV字形に形成することも可能である。すなわち、図11(a)(b)のようにシリコン単結晶基板でなる固定基板10に、異方性ウエットエッチングによって形成される断面V字溝としてこれらを構成することができる。この場合凸部は、断面V字溝の、幅及び深さの相対的に小さく形成された部分として作製される。すなわち結晶異方性のウエットエッチングは、マスクの開口の幅に応じて深さも一意に決定するので、開口幅を変化させたマスクより、断面V字溝の軸方向の一部において相対的に他より幅の狭い断面V字溝を形成すれば、その部分は深さも浅い溝となり、図示のような凸部12を得ることができる。利用方法は、上述の断面矩形溝の場合と変らない。
Therefore, for example, by observing the oblique end surface with a microscope from above the fixed substrate 10 or performing active alignment for monitoring the amount of light coupled to the coupling partner through light, there is no axial misalignment. Only the components can be adjusted.
The description so far has been made on the case where the groove 11 of the fixed substrate 10 is formed in a rectangular cross section, but it is also possible to form the cross section in a V shape as shown in FIG. That is, as shown in FIGS. 11A and 11B, the fixed substrate 10 made of a silicon single crystal substrate can be configured as a V-shaped cross section formed by anisotropic wet etching. In this case, the convex portion is produced as a portion of the V-shaped groove having a relatively small width and depth. That is, in the wet etching with crystal anisotropy, the depth is also uniquely determined according to the width of the opening of the mask. If a narrower cross-sectional V-shaped groove is formed, the portion becomes a shallow groove, and a convex portion 12 as shown in the figure can be obtained. The method of use is not different from the case of the above-described rectangular groove.

光ファイバ素線の端部正面図である。It is an edge part front view of an optical fiber strand. 光ファイバ素線の端部斜視図である。It is an edge part perspective view of an optical fiber strand. レジスト塗布工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a resist application process. 露光工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an exposure process. 細径部の一例の詳細構成図である。It is a detailed block diagram of an example of a thin diameter part. ファイバ溝の一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of a fiber groove. レンズ部を備えた光ファイバ素線の端部正面図である。It is an edge part front view of the optical fiber strand provided with the lens part. 光ファイバ素線の配列状態図である。It is an arrangement | sequence state figure of an optical fiber strand. 光ファイバ素線のθ調整状態図である。It is (theta) adjustment state figure of an optical fiber strand. 光ファイバ素線の固定状態図である。It is a fixed state figure of an optical fiber strand. ファイバ溝の他の例の構成図である。It is a block diagram of the other example of a fiber groove.

Claims (6)

光ファイバの軸方向に関してそのクラッド外径を変化させた光ファイバ端部であって、
軸方向の定められた範囲においてクラッドの外周をエッチングして形成される細径部と、その細径部と光ファイバ端面との間に存してクラッドの外径が原径を有する原径部とを少なくとも備えることを特徴とする光ファイバ端部。
An optical fiber end portion in which the outer diameter of the cladding is changed with respect to the axial direction of the optical fiber,
A narrow-diameter portion formed by etching the outer periphery of the clad within a predetermined range in the axial direction, and a raw-diameter portion between the narrow-diameter portion and the end face of the optical fiber and having an original outer diameter of the clad And at least an optical fiber end portion.
請求項1に記載される光ファイバ端部を固定基板に固定してなる光ファイバ端部の固定構造であって、
固定基板に、前記光ファイバ端部の原径部が固定できる断面形状を有する溝と、その溝の内部に形成されて光ファイバ端部の前記細径部に嵌合する凸部とが設けられ、前記光ファイバ端部は、その溝上にその前記細径部を溝の前記凸部に嵌合させて固定され、その細径部の光ファイバ端面に近い側と遠い側との2点における前記凸部への係止によって、光ファイバ端部の軸方向の位置決めがされていることを特徴とする光フアイバ端部の固定構造。
An optical fiber end fixing structure formed by fixing the optical fiber end described in claim 1 to a fixed substrate,
The fixed substrate is provided with a groove having a cross-sectional shape that can fix the original diameter portion of the optical fiber end portion, and a convex portion that is formed inside the groove and fits into the small diameter portion of the optical fiber end portion. The end portion of the optical fiber is fixed on the groove by fitting the narrow diameter portion to the convex portion of the groove, and the optical fiber end portion is at the two points of the narrow diameter portion near the optical fiber end face and the far side. An optical fiber end fixing structure in which the optical fiber end is positioned in the axial direction by locking to a convex portion.
請求項2に記載される光ファイバ端部を複数本アレイ状に固定基板に固定してなるアレイ状の光ファイバ端部の固定構造であって、
固定基板に、各々前記光ファイバ端部の原径部が固定できる断面形状を有するアレイ状の複数本の溝と、それらの溝の各々の内部に形成されて各光ファイバ端部の前記細径部に嵌合する凸部とが設けられ、前記複数本の前記光ファイバ端部は、各々、それらの各溝上にその前記細径部を各溝の前記凸部に嵌合させて固定され、その各細径部の光ファイバ端面に近い側と遠い側との2点における前記凸部への係止によって、各光ファイバ端部の軸方向の位置決めがされていることを特徴とするアレイ状の光ファイバ端部の固定構造。
An arrayed optical fiber end fixing structure formed by fixing a plurality of optical fiber end portions according to claim 2 to a fixed substrate in an array,
A plurality of array-shaped grooves each having a cross-sectional shape capable of fixing the original diameter portion of each of the optical fiber ends to a fixed substrate, and the small diameter of each end of each optical fiber formed inside each of the grooves. And a plurality of the optical fiber end portions are respectively fixed on the respective grooves by fitting the small diameter portions to the convex portions of the respective grooves. An array shape in which each optical fiber end portion is positioned in the axial direction by engagement with the convex portion at two points, a side closer to the optical fiber end face and a side far from the end face of each small diameter portion. Fixed structure of the optical fiber end.
請求項2または請求項3の何れかに記載される光ファイバ端部の固定構造であって、
前記固定基板に設けられる前記溝は断面矩形溝であり、前記凸部は、その断面矩形溝の溝幅の変化により形成されていることを特徴とする光ファイバ端部の固定構造。
An optical fiber end fixing structure according to any one of claims 2 and 3,
The optical fiber end fixing structure, wherein the groove provided on the fixed substrate is a rectangular cross-sectional groove, and the convex portion is formed by a change in a groove width of the rectangular cross-sectional groove.
請求項2または請求項3の何れかに記載される光ファイバ端部の固定構造であって、
前記固定基板に設けられる溝は断面V字溝であり、前記凸部は、その断面V字溝の溝幅及び深さの変化により形成されていることを特徴とする光ファイバ端部の固定構造。
An optical fiber end fixing structure according to any one of claims 2 and 3,
The groove provided in the fixed substrate has a V-shaped cross section, and the convex portion is formed by changing the groove width and depth of the V-shaped cross section. .
請求項2ないし請求項5の何れかに記載される光ファイバ端部の固定構造を用いて、光ファイバと他の光学素子または光ファイバとを結合している光モジュール。
An optical module in which an optical fiber and another optical element or an optical fiber are coupled by using the optical fiber end fixing structure according to any one of claims 2 to 5.
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