JP2008225515A

JP2008225515A - 光ファイバアレイ

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Publication number: JP2008225515A
Application number: JP2008168508A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Miura; 昌浩三浦; Masahisa Sugihara; 正久杉原
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: JP4331250B2

Abstract

【課題】光ファイバアレイにおいて、従来よりも光ファイバアレイに対する光ファイバの整列精度及び配置精度を向上させる。
【解決手段】光ファイバアレイの先端に設けられた接続部材２０を構成する押さえ具２２ａには、複数の光ファイバのそれぞれを保持するためのＶ溝を設けている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバアレイに関するものである。

光を測定するまたはモニターする場合、光ファイバを用いてその光を伝送し、そして、その光ファイバ端面を測定用装置またはモニター用装置の入力端に装着するという方法が用いられている。光ファイバを複数用いる場合は、それらの光ファイバの一端を並列させた光ファイバアレイを用いて光を伝送する。

図６は、上記の場合に用いられる光ファイバアレイ５０を示す。光ファイバアレイ５０は、複数の光ファイバの一端が並列してなる光ファイバアレイ本体５１と上記光ファイバアレイ本体５１の端部に設けられた接続部材６０とを備える。接続部材６０は、接続部材本体６１とカバー６４とを備え、接続部材本体６１とカバー６４とで光ファイバアレイ本体５１を構成する光ファイバを挟持する。このとき、接続部材本体６１とカバー６４とで挟持されている光ファイバの側面は、シリコン膜やＵＶ膜などで被覆されていない（以下、この部分のことを「ガラス部」という）。そして、カバー６４とガラス部６６ａとは紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂（図示していない）を用いて接続部材本体６１に固定されている。

ところで、光ファイバアレイ５０では、光ファイバの構造、例えば光ファイバの直径、が相互に異なると、カバー６４が歪んでしまう虞がある。その結果、カバー６４の安定性は低く、光ファイバアレイの崩壊を招く危険性がある。特許文献１には、光ファイバの直径が他の光ファイバよりも小さい光ファイバのクラッド周囲に、紫外線硬化樹脂や珪素化合物溶液などをコーティングすることにより、そのクラッドの外形寸法を大きくすることができ、各々の光ファイバの構造の不均一さを克服するという技術が開示されている。
特開２００３−１６７１６５号公報

しかしながら、図６に示す光ファイバアレイ５０では、各々の光ファイバがもつ構造の不均一さを克服することができたとしても、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度、すなわち、光ファイバアレイにおける光ファイバ相互間の配置の精度及び光ファイバアレイに対する光ファイバの位置の精度、を保証することはできない。従って、このような光ファイバアレイを測定装置またはモニター装置の入力端に装着すると、図７に示すように、装置の入力端６８に対して接続部材６０は平行に装着されているにも関わらず、光ファイバアレイ５０におけるガラス部６６ａの整列精度及び配置精度が良くないため、一部の光は装置に入力されず外部へ漏れる危険性がある。よって、光を正しく測定できないまたはモニターできない虞がある。

そこで、本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度を高めることである。

本発明に係る光ファイバアレイは、複数の光ファイバが少なくとも一端で並列してなる光ファイバアレイ本体と、上記光ファイバアレイ本体の端部に設けられた接続部材と、を備え、上記接続部材は、上記光ファイバアレイ本体の端部を挟持する接続部材本体及び押さえ具を有し、上記押さえ具は、上記光ファイバアレイ本体の端部を挟持する側の面に、該光ファイバアレイ本体に沿って延び該光ファイバアレイ本体を構成する複数の光ファイバのそれぞれを保持するＶ溝が複数形成されており、上記光ファイバアレイ本体を構成する各光ファイバは、上記接続部材本体と上記押さえ具の上記Ｖ溝とで挟持されており、上記押さえ具の上記Ｖ溝には、上記光ファイバアレイ本体を構成する何れかの上記光ファイバが保持されており、上記光ファイバアレイ本体を構成する光ファイバは、上記押さえ具の何れかの上記Ｖ溝に保持されており、上記光ファイバアレイ本体を構成する光ファイバには、少なくとも２本のダミーファイバが含まれており、上記押さえ具の複数のＶ溝のうち上記光ファイバアレイにおける上記光ファイバの並列方向の両端に位置するＶ溝には、上記ダミーファイバのうちの２本が保持されていることを特徴とする。

上記の構成によると、各光ファイバは、接続部材本体と押さえ具のＶ溝とで挟持されるため、平面間で挟持して並列される場合と異なり、Ｖ溝の間隔と略同一のファイバピッチで配設される。また、このようにすると、各光ファイバの自由度は小さいため、光ファイバアレイに対して光ファイバを正確に配置できる。従って、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度は高くなる。

また、上記の構成によると、光ファイバの本数よりもＶ溝の数の方が多いにも関わらず、何等保持されないＶ溝がないため、押さえ具が歪んでしまうことはなく、押さえ具の安定性を図ることができる。そして、各光ファイバは接続部材本体と押さえ具のＶ溝とで挟持されるため、押さえ具の安定性が高くなると、光ファイバアレイにおける光ファイバの配置精度は高くなる。

上記の光ファイバアレイでは、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度は、従来に比べて向上する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
本発明の実施形態１として、光ファイバアレイ１０の構造及びその製造方法を説明する。

まず、光ファイバアレイ１０の構造を説明する。

図１は、本発明の実施形態１に係る光ファイバアレイ１０を示す。光ファイバアレイ１０は、７本の光ファイバの一端が並列してなる光ファイバアレイ本体１１と、光ファイバアレイ本体１１の端部に設けられた接続部材２０と、を備えている。

次に、接続部材２０の構造を簡単に説明する。

図２は、接続部材２０の展開図の一部を示す。左側から順に、端面図、上部側面図、光ファイバアレイ本体の基端となる面（以下、「基端面」という）の図である。図２に示すように、接続部材２０は、その大部分を接続部材本体２１が占め、その端部には、押さえ具２２ａ、保護具２３、カバー２４及び押さえビス２５を備え、その内部には、光ファイバを備えている。そして、その光ファイバは、ガラス部２６ａとガラスファイバの表面をシリコン膜またはＵＶ膜で被覆されている部分（以下、「被覆部」という）とで構成されている。

続いて、図２、３を用いて、光ファイバアレイ１０の製造方法を説明する。

図３は、光ファイバアレイ１０の分解斜視図である。

まず、図３に示すように、接続部材本体２１の基端面上に設けられた小さな長方形の孔から、光ファイバアレイ本体１１を構成する７本の光ファイバを挿入し、押さえ具収容凹部３２及び光ファイバ収容凹部３３に設ける。すなわち、その７本の光ファイバを、接続部材本体２１の長手方向に対して貫設する。

ここで、押さえ具収容凹部３２及び光ファイバ収容凹部３３は、図３に示すように、接続部材本体２１に設けられている収容凹部の一部である。光ファイバ収容凹部３３は、接続部材本体２１の基端面上に設けられた小さな長方形を端面とし、接続部材本体２１の長手方向に対して貫通することなく途中まで設けられている。そして、その先に、押さえ具収容凹部３２が設けられている。押さえ具収容凹部３２は、一方の端面を光ファイバ収容凹部３３と共有して、他方の端面を接続部材本体２１の端面と共有する。また、端面の大きさは、光ファイバ収容凹部３３、押さえ具収容凹部３２、接続部材本体２１の順に大きくなる。

次に、７本の光ファイバを押さえ具２２ａに保持させる。以下に、その工程を示す。

図４（ａ）〜（ｅ）は、光ファイバを押さえ具２２ａに保持させる工程を示す。

まず、ダイヤモンドディスク等を用いてシリコン基板をＶ字型に切削し、７つのＶ溝を作製する。このようにして、押さえ具２２ａ及びファイバ並列用治具２２ｂを製造するため、押さえ具２２ａとファイバ並列用治具２２ｂとは略同一の構造をもつ。なお、Ｖ溝は、エッチング法によっても作製することができる。

次に、７本の光ファイバを用意する。このとき、７本の光ファイバのうち、５本が伝送用光ファイバであり、２本がダミーファイバである。そして、図４（ａ）に示すように、一本の光ファイバにガラス部２６ａと被覆部２６ｂとを形成する。ここで、伝送用光ファイバとは、信号光が伝送される光ファイバのことを意味し、ダミーファイバとは、光が伝送されない光ファイバのことを意味する。

続いて、図４（ｂ）に示すように、ファイバ間に隙間を作るために、ガラス部２６ａの先端付近に、上記の方法で製造したファイバ並列用治具２２ｂを設け、ガラス部２６ａをファイバ並列用治具２２ｂのＶ溝上に整列させる。このとき、１個のＶ溝上に１本の光ファイバを設ける。また、５本の伝送用光ファイバを並べ、その両外側に、ダミーファイバを１本ずつ置く。このようにすると、この一連の工程中に、外力などにより光ファイバが損傷しても、伝送用光ファイバの両外側にダミーファイバを設けているため、伝送用光ファイバが損傷する危険性は低く、その結果、伝送される信号光が支障をきたす危険性は低い。

続いて、図４（ｃ）に示すように、ファイバ長手方向に対して、ファイバ並列用治具２２ｂの両隣にＵＶ樹脂（点を施した領域で図示している）を塗布し、７本のガラス部２６ａを互いに固定する。そして、ファイバ並列用治具２２ｂを取り外す。このとき、エポキシ樹脂で固定された部分に挟まれる部分（以下、「ファイバシート部」という）のガラス部２６ａは、ファイバ並列用治具２２ｂのＶ溝上に並列後、ＵＶ樹脂で固定されるため、固定後にファイバ並列用治具２２ｂが取り外されても、ファイバ並列用治具２２ｂのＶ溝の間隔と略同一のファイバピッチを保持することとなる。

続いて、図４（ｄ）に示すように、ファイバシート部に、押さえ具２２ａを設置し、エポキシ樹脂（図示していない）で固定する。このとき、押さえ具２２ａとファイバ並列用治具２２ｂとは構造が同一であり、且つ、ファイバシート部のガラス部２６ａは、ファイバ並列用治具２２ｂのＶ溝間隔と略同一のファイバピッチを保持しているため、ガラス部２６ａを損傷させることなく押さえ具２２ａのＶ溝に保持させることができるとともに、その設置が容易である。

最後に、図４（ｅ）に示すように、押さえ具２２ａよりもファイバ端末側のガラス部２６ａを切断する。以上の工程を経て、７本の光ファイバは押さえ具２２ａのＶ溝上に保持される。

続いて、図３に示すように、接続部材本体２１の押さえ具収容凹部３２に、上記の工程により光ファイバを保持した押さえ具２２ａを設ける。このとき、押さえ具２２ａの側面のうちＶ溝が設けられた側面の頂点と接続部材本体２１の基準点とを略一致させる。このようにすることで、図２に示すように、ガラス部２６ａは、接続部材本体２１と押さえ具２２ａのＶ溝とにより挟持される。

ここで、基準点とは、接続部材本体２１の端面における押さえ具収容凹部３２の４つの頂点のうち、押さえ具２２ａと対向する側の頂点であり、且つ、後述する押さえビス収容凹部３４が設けられていない側の頂点である。従って、本実施形態１における基準点は、必然的に、図２及び図３に示す点Aとなる。

続いて、押さえ具２２ａを覆うように保護具２３を設ける。ここで、保護具２３は、ステンレス製で端面をＬ字型とする角柱であり、このＬ字のへこんだ箇所（以下、「保護具の収容部」という）が押さえ具２２ａを収容する。従って、保護具２３は、外力などによる押さえ具２２ａの崩壊を防ぐ。以上より、図２に示すように、接続部材本体２１の押さえ具収容凹部３２は、押さえ具２２ａと保護具２３とにより充填されることとなる。

続いて、接続部材本体２１と保護具２３とをマイクロメーター付きクランプ用治具（図示していない）で挟みながら、接続部材本体２１の内部に設けられた押さえビス収容凹部３４に押さえビス２５を挿入し、基準点に対し２方向から保護具２３を圧接する。このように圧接することにより、保護具２３を、結果的には、押さえ具２２ａを、基準点に対して正確に設けることができる。また、クランプ用治具には、マイクロメーターがついているため、加える力を微調整することができる。従って、接続部材本体２１に対して、押さえ具２２ａや保護具２３を更に正確に設けることができるとともに、圧接することによる押さえ具２２ａ及び保護具２３の崩壊の危険性は低くなる。そして、クランプ用治具で挟んだまま、接続部材本体２１の端面に熱を照射し、接続部材本体２１と押さえ具２２ａと保護具２３とが接する側面並びに押さえ具２２ａと保護具２３とが接する側面に予め塗布しておいたエポキシ樹脂（図示していない）を硬化させ、押さえ具２２ａ及び保護具２３を接続部材本体２１に固定する。

ここで、マイクロメーター付きクランプ用治具により挟まれる接続部材本体２１及び保護具２３の側面は、Ｖ溝が設けられている押さえ具２２ａの側面と平行に広がっている。従って、マイクロメーター付きクランプ用治具は、図２に示す端面図の左側と右側とから、力を加えることとなる。また、押さえビス収容凹部３４は、図３に示すように、接続部材本体２１の内部に、７本の光ファイバが並列する方向に対して平行に設けられており、その先端は、保護具２３の側面に接している。従って、保護具２３を、ファイバが並列している方向には押さえビス２５により、その方向に対して垂直な方向にはクランプ用治具により、押さえ具収容凹部３２の側壁に圧接することができる。

最後に、図３に示すように、接続部材本体２１のカバー収容凹部３１にステンレス製のカバー２４を設け、保護具２３を覆う。そして、熱照射により予め塗布しておいたエポキシ樹脂を硬化させ、カバー２４を接続部材本体２１及び保護具２３に固定する。以上より、図２に示すように、接続部材本体２１の複数個の収容凹部には、押さえ具２２ａなどが収容され、その結果、光ファイバアレイ１０が製造される。

ここで、カバー収容凹部３１は、図３に示すように、端面が接続部材本体２１の端面上に設けられており、また、上部側面が接続部材本体２１の上部側面上に設けられている。そして、下部側面は、押さえ具収容凹部３２の上部側面と共有している。すなわち、カバー収容凹部３１は、押さえ具収容凹部３２の上方に面を共有して設けられている。

以上より、本実施形態１の光ファイバアレイ１０は、Ｖ溝を備えた押さえ具２２ａを備えており、光ファイバアレイ本体１１を構成する７本の光ファイバを、このＶ溝と接続部材本体２１とで挟持する。従来は、図６に示すように、複数の光ファイバを、接続部材本体６１とカバー６４とで挟持するだけであるため、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度はそれほど良くないが、本実施形態１の光ファイバアレイ１０では、Ｖ溝間隔と略同一のファイバピッチで光ファイバを配設することができる。また、光ファイバをＶ溝で保持することにより、光ファイバの自由度は低くなるため、光ファイバアレイに対して、光ファイバを正確に配置することができる。従って、従来に比べ、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度は向上する。

また、本実施形態１の光ファイバアレイ１０では、保護具２３は、保護具の収容部に押さえ具２２ａを収め、また、マイクロメーター付きクランプ用治具と押さえビス２５とを用いて、２方向から接続部材本体２１に固定される。よって、光ファイバアレイ１０に対する保護具２３の配置精度は高くなり、結果として、押さえ具２２ａの配置精度は高くなる。更に、マイクロメーターを用いて加える力を微調整することができるため、光ファイバアレイ１０に対して押さえ具２２ａを更に正確に配置することができ、従って、光ファイバアレイ１０に対する光ファイバの配置精度は更に高くなる。

また、本実施形態１の光ファイバを押さえ具２２ａに保持させる方法によると、押さえ具２２ａと同一の構造を示すファイバ並列用治具２２ｂを用いてファイバシート部を作製し、そのシート部を押さえ具２２ａのＶ溝に固定する。よって、この一連の工程中、ファイバシート部のガラス部２６ａのファイバピッチが変化することはなく、従って、光ファイバの整列精度が高くなる。また、この方法を用いると、ファイバシート部のガラス部２６ａをそのまま押さえ具２２ａのＶ溝上に設置すれば良いため、設置が容易であり、且つ、この一連の工程中にガラス部２６ａが傷つく危険性は低い。

上記より、本実施形態１の光ファイバアレイ１０では、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度が高くなる。具体的には、直径が１２５μｍの光ファイバを用いた場合、従来の手法では、±５０μｍの不確かさで整列されるが、本実施形態１の光ファイバアレイ１０では、その不確かさは±２．５μｍとなり、光ファイバの整列精度が向上する。また、従来の手法では、光ファイバアレイに対して±１５０μｍの不確かさで配置されるが、本実施形態１の光ファイバアレイ１０では、その不確かさは±１２．５μｍとなり、光ファイバアレイに対する光ファイバの配置精度も向上する。なお、この不確かさは、基準点、すなわち、図２及び図３に示す点Ａ、を基準として求められている。

（実施形態２）
本発明の実施形態２として、光ファイバアレイ及びその製造方法を説明する。

まず、本発明の実施形態２に係る光ファイバアレイの構造を説明する。

本実施形態２に係る光ファイバアレイは、１２本の光ファイバの一端が並列してなる光ファイバアレイ本体と、光ファイバアレイ本体の端部に設けられた接続部材４０と、を備えている。以上より、本実施形態２の光ファイバアレイは、上記本実施形態１における光ファイバアレイ１０と、光ファイバの本数を異にする。

次に、接続部材４０の構造を簡単に説明する。

図５は、接続部材４０の展開図の一部を示す。左側から順に、端面図、上部側面図、基端面図である。図５に示すように、接続部材４０は、その大部分を接続部材本体４１が占め、その端部には、押さえ具４２ａ、保護具２３、カバー２４及び押さえビス２５を備え、その内部には、光ファイバを備えている。そして、その光ファイバは、ガラス部２６ａと被覆部２６ｂとで構成されている。本実施形態２の光ファイバアレイは、上記実施形態１における光ファイバアレイ１０と、光ファイバの本数を異にするため、それに伴い、押さえ具４２ａに設けられるＶ溝の本数が異なる。

次に、本実施形態２の光ファイバアレイの製造方法を説明する。本実施形態２の光ファイバの製造方法は、上記実施形態１の光ファイバアレイ１０の製造方法と同一であり、製造された光ファイバアレイは、上記実施形態１の光ファイバアレイ１０が示す効果と同一の効果を示す。なお、光ファイバを押さえ具４２ａに保持させる方法は、光ファイバの本数が異なるため若干異なる。本実施形態２の場合、光ファイバを１２本用意し、そのうち、９本が伝送用光ファイバであり、３本がダミーファイバである。そして、９本の伝送用光ファイバと１本のダミーファイバを並べ、その両外側に、ダミーファイバを１本ずつ置く。このようにダミーファイバの本数を３本以上にすると、この一連の工程中に、伝送用光ファイバが損傷する危険性は低いとともに、伝送用光ファイバ同士を２以上のブロックに分離することができる。上記以外の点については、上記実施形態１の光ファイバを押さえ具２２ａに保持させる方法と同一である。

（その他の実施形態）
上記実施形態１、２に記載された接続部材本体２１、４１と保護具２３とカバー２４との材質は、ステンレス製としたが、これに限定されることはなく、硬度の高い樹脂などを用いても構わない。

また、上記実施形態１、２に記載された接続部材２０、４０には、カバー２４が備えられているが、カバー２４は、接続部材の外形がいびつにならないように設けられるため、備えられていなくてもよい。また、上記実施形態１、２において、接続部材本体２１、４１の押さえビス収容凹部３４に押さえビス２５が備えられているが、押さえビス２５は、接続部材本体２１、４１に対して、保護具２３を、結果的には、押さえ具２２ａ、４２ａを、圧接するために設けられるため、この効果を発揮するものであれば、あらゆるものを用いることができる。

また、上記実施形態１に記載された光ファイバアレイ１０では、光ファイバは７本で、そのうちダミーファイバが２本であるとし、上記実施形態２に記載された光ファイバアレイでは、光ファイバは１２本で、そのうち、ダミーファイバが３本であるとしたが、光ファイバの本数はこれらに限定されることはない。ダミーファイバが２本であれば、光ファイバを押さえ具に保持させる工程中に、伝送用光ファイバが損傷する危険性は低く、また、ダミーファイバが３本以上であれば、光ファイバを複数個のブロックに分けることができるという機能が付加される。

また、上記実施形態１、２に記載された光ファイバアレイの製造方法では、接続部材本体２１、４１に固定するさい、押さえ具２２ａ、４２ａと保護具２３とカバー２４との側面に樹脂を塗布後、接続部材本体２１、４１に設置し固定したが、樹脂を塗布するタイミングはこれに限定されることはなく、接続部材本体２１、４１に設置後、生じた隙間に樹脂を流し込み固定しても構わない。また、エポキシ樹脂を用いて固定したが、用いる樹脂はエポキシ樹脂に限定されない。他の熱硬化樹脂であっても構わないし、紫外線硬化樹脂であっても構わない。

また、上記実施形態１、２に記載された光ファイバを押さえ具２２ａ、４２ａに保持させる方法では、ファイバ長手方向に対して、ファイバ並列用治具２２ｂの両隣にエポキシ樹脂を塗布してガラス部２６ａを互いに固定したが、ファイバ並列用治具２２ｂの両隣を固定する必要はない。ファイバ並列用治具２２ｂを取り外してもファイバシート部のガラス部２６ａのファイバピッチが保持されればよいので、片方のみを固定してもよい。

本発明の実施形態１における光ファイバアレイ１０の斜視図である。本発明の実施形態１における光ファイバアレイ１０の接続部材２０の展開図の一部である。本発明の実施形態１における光ファイバアレイ１０の分解斜視図である。本発明の実施形態１における光ファイバアレイ１０の押さえ具の２２ａに光ファイバを保持させる工程を示す説明図である。本発明の実施形態２における光ファイバアレイの接続部材４０の展開図の一部である。従来例における光ファイバアレイの斜視図である。従来例における光ファイバアレイの使用例を示す図である。

符号の説明

１０、５０光ファイバアレイ
１１、５１光ファイバアレイ本体
２０、４０、６０接続部材
２１、４１、６１接続部材本体
２２ａ、４２ａ押さえ具
２２ｂファイバ並列用治具
２３保護具
２４、６４カバー
２５押さえビス
２６ａ、６６ａガラス部
２６ｂ被覆部
３１カバー収容凹部
３２押さえ具収容凹部
３３光ファイバ収容凹部
３４押さえビス収容凹部
６８入力端

Claims

複数の光ファイバが少なくとも一端で並列してなる光ファイバアレイ本体と、
上記光ファイバアレイ本体の端部に設けられた接続部材と、を備え、
上記接続部材は、上記光ファイバアレイ本体の端部を挟持する接続部材本体及び押さえ具を有し、
上記押さえ具は、上記光ファイバアレイ本体の端部を挟持する側の面に、該光ファイバアレイ本体に沿って延び該光ファイバアレイ本体を構成する複数の光ファイバのそれぞれを保持するＶ溝が複数形成されており、
上記光ファイバアレイ本体を構成する各光ファイバは、上記接続部材本体と上記押さえ具の上記Ｖ溝とで挟持されており、
上記押さえ具の上記Ｖ溝には、上記光ファイバアレイ本体を構成する何れかの上記光ファイバが保持されており、
上記光ファイバアレイ本体を構成する光ファイバは、上記押さえ具の何れかの上記Ｖ溝に保持されており、
上記光ファイバアレイ本体を構成する光ファイバには、少なくとも２本のダミーファイバが含まれており、
上記押さえ具の複数のＶ溝のうち上記光ファイバアレイにおける上記光ファイバの並列方向の両端に位置するＶ溝には、上記ダミーファイバのうちの２本が保持されていることを特徴とする光ファイバアレイ。