JP2009300824A - 光学接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 光伝送媒体の位置合わせが容易で、接続損失も生じにくい光学接続構造を提供する。
【解決手段】 光伝送媒体１０と光機能部品２０または光伝送媒体１０と他の光伝送媒体とを接続する光学接続構造であって、前記光伝送媒体１０の少なくとも一端は、斜めにカットされた反射部１６と側面が削られた接続部１７とを有し、該接続部１７近傍に光機能部品２０または他の光伝送媒体が配置されていることを特徴とする光学接続構造。光伝送媒体１０と光機能部品２０または光伝送媒体１０と他の光伝送媒体とを接続する光学接続構造であって、前記光伝送媒体１０の少なくとも一端は、斜めにカットされた反射部１６と側面が削られた接続部１７とを有し、該接続部１７に接触して光機能部品２０または他の光伝送媒体が配置されていることを特徴とする光学接続構造。
【選択図】 図１

Description

本発明は光学接続構造に関するものである。

従来、基板上で光機能部品を接続するのに光伝送媒体を有する光学接続構造が用いられている。光学接続構造には、フェルールに光伝送媒体である光ファイバを装着して基板に沿って光機能部品に突き合わせるといった基板と平行方向に接続するものと、基板に対し垂直方向に開口された接続点を持つ光機能部品に光ファイバの先端を斜めに切断して接触させるといった基板と垂直方向に接続するものとがある。

基板と垂直方向に接続する光学接続構造では配線の自由度は高いものの、有効な位置合わせ方法がなかった。そのため、安定して接続を行うことが難しく、例えば光機能部品と光ファイバとの接触の際に、光機能部品を破損させる恐れがあった。

ファイバレンズ等の特殊な部品を用いて光学接続させることも可能である（例えば、特許文献１を参照）。しかし、部品点数が多くなり高コストになるだけでなく、光ファイバのコアと光機能部品との距離で光が拡散して接続損失が生じやすい問題点があった。

特表２００５−５１９３４２号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、光伝送媒体の位置合わせが容易で、接続損失も生じにくい光学接続構造を提供することにある。

（１）光伝送媒体と光機能部品または光伝送媒体と他の光伝送媒体とを接続する光学接続構造であって、前記光伝送媒体の少なくとも一端は、斜めにカットされた反射部と側面が削られた接続部とを有し、該接続部近傍に光機能部品または他の光伝送媒体が配置されていることを特徴とする光学接続構造。
（２）光伝送媒体と光機能部品または光伝送媒体と他の光伝送媒体とを接続する光学接続構造であって、前記光伝送媒体の少なくとも一端は、斜めにカットされた反射部と側面が削られた接続部とを有し、該接続部に接触して光機能部品または他の光伝送媒体が配置されていることを特徴とする光学接続構造。
（３）前記反射部に反射膜が形成されていることを特徴とする前記（１）または（２）記載の光学接続構造。
（４）前記光伝送媒体は、側面が保護膜で覆われていることを特徴とする前記（１）または（２）記載の光学接続構造。
（５）前記接続部は、粘着性接続部材を備えることを特徴とする前記（１）または（２）記載の光学接続構造。

本発明によれば、光伝送媒体の位置合わせが容易で、接続損失も生じにくい光学接続構造を提供することができる。

（実施形態１）
図１を用いて実施形態１について説明する。
図１（ａ）は本発明の実施形態１の光学接続構造を示す側面図、図１（ｂ）は本発明の実施形態１の光学接続構造を示す正面図である。
１０は光伝送媒体である光ファイバ、１１はコア、１２はクラッド、１６は反射部、１７は接続部、２０は面発光レーザ等の光機能部品、Ｌは光である。
実施形態１の光学接続構造は、光ファイバ１０と光機能部品２０とを接続する光学接続構造であって、光ファイバ１０の少なくとも一端は、斜めにカットされた反射部１６と側面が削られた接続部１７とを有し、接続部１７近傍に光機能部品２０が配置されていることを特徴とする。

まず、反射部１６は斜めにカットされている必要があり、その角度は３０〜６０°が好ましく、より好ましくは４０〜５０°である。
反射部１６は接続部１７から入射してくる光Ｌをコア１１へ反射させることができる。または、コア１１内を伝送されてきた光を接続部１７へ反射させることができる。
次に、接続部１７は、光ファイバ１０の側面が削られて構成されている。
したがって、光機能部品２０とコア１１との距離が短くなり光Ｌが拡散しにくくなる。
また、接続部１７は平面なので光を透過しやすく接続損失が生じにくい。
そして、接続部１７の面を光機能部品２０の上面に合わせて配置すれば、光ファイバ１０と光機能部品２０とを容易に位置合わせできる。
なお、接続部１７と光機能部品２０は接触していてもよい。
実施形態１の光学接続構造によれば、光機能部品２０から出射された光Ｌが接続部１７を透過して反射部１６で反射され、コア１１内を伝送される。または、コア１１内を伝送されてきた光が反射部１６で反射され、接続部１７を透過して光機能部品２０へ出射される。
なお、光機能部品２０に代えて図示していない他の光ファイバ等を用いてもよい。
また、光ファイバ１０は、一端だけでなく両端に反射部１６と接続部１７とを有してもよい。

（実施形態２）
図２を用いて実施形態２について説明する。
図２（ａ）は本発明の実施形態２の光学接続構造を示す側面図、図２（ｂ）は本発明の実施形態２の光学接続構造を示す正面図である。
１８は反射膜である。
他の構成は実施形態１と同一であるので説明を省略する。
実施形態２の光学接続構造は、反射部１６に反射膜１８が形成されていることを特徴とする。
反射膜１８は金属メッキ等が好ましい。具体的には、金、銀、銅、ニッケル等が好ましく使用される。また、反射膜の膜厚は、スペースを取らないくらいの膜厚であれば、特に規定されないが、０．０５μｍ〜３μｍ程度が好ましい。
実施形態２の光学接続構造によれば、反射部１６を透過する光が少なくなり、さらに接続損失を低減できる。

（実施形態３）
図３を用いて実施形態３について説明する。
図３（ａ）は本発明の実施形態３の光学接続構造を示す側面図、図３（ｂ）は本発明の実施形態３の光学接続構造を示す正面図である。
１９は保護膜である。
他の構成は実施形態１と同一であるので説明を省略する。
実施形態３の光学接続構造は、光ファイバの側面が保護膜１９で覆われていることを特徴とする。
保護膜１９は光を透過する樹脂等が好ましいが、光を吸収する保護膜であっても、所望の光強度が得られるのであれば、特に限定されない。具体的にはアクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系等のいずれかが好ましい。
実施形態３の光学接続構造は、接続部１７の強度不足を補うことができるので、細い光ファイバを用いる場合等に特に有効である。

（実施形態４）
図４を用いて実施形態４について説明する。
図４（ａ）は本発明の実施形態４の光学接続構造を示す側面図、図４（ｂ）は本発明の実施形態４の光学接続構造を示す正面図である。
Ｘは粘着性接続部材である。接続部１７は粘着性接続部材Ｘを介して光機能部品２０と接触している。
他の構成は実施形態１と同一であるので説明を省略する。
実施形態４の光学接続構造は、接続部１７が粘着性接続部材Ｘを備えることを特徴とする。

粘着性接続部材Ｘとしては、光伝送媒体に接触した際、適度なタック性を伴って密着する屈折率整合体であればよい。
適度なタック性を有するには、粘着力が１〜１００ｇｆ／２５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜５０ｇｆ／２５ｍｍ、特に好ましくは１０〜３０ｇｆ／２５ｍｍである。粘着力が１ｇｆ／２５ｍｍ未満だと接続が安定せず、１００ｇｆ／２５ｍｍを超えるとのり残りが発生して好ましくない。
なお、上記の粘着力はＪＩＳ Ｚ ０２３７の９０度引きはがし粘着力に準拠して測定した値である。
次に、屈折率整合体であるには、光伝送媒体と屈折率が近ければよい。具体的には、フレネル反射の回避による伝送損失の面から屈折率の差が±０．１以内であることが好ましく、特に０．０５以内であることが好ましい。なお、上記屈折率は２０℃での値であり、測定には波長１３１０ｎｍの光源を用いる。
また、粘着性接続部材Ｘは、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であれば凝集破壊が起こり難く、そのまま再接続可能となるので好ましい。さらに好ましくは２０〜９０である。
上記の硬度はＪＩＳ Ｋ−６２５３に準拠して測定した値である。なお、粘着性接続部材Ｘを交換して再接続することもできる。
粘着性接続部材Ｘには、高分子材料、例えばアクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系等の各種粘着材料を用いることが好ましい。
中でも、耐環境性及び接着性の面から、シリコーン系及びアクリル系の粘着材料が特に好ましい。また、適宜架橋剤、添加剤、軟化剤、粘着調整剤等の添加により接着力、濡れ性を調節してもよく、耐水性や耐湿性、耐熱性を付加してもよい。
実施形態４の光学接続構造は、接続が安定し、損失が生じにくくなる点で好ましい。

なお、本発明に用いられる光伝送媒体は単心の光ファイバに限られず、光ファイバを複数本テープ化したテープ心線等でもよく、一度に接続される光伝送媒体の数量に制限はない。
また、光伝送媒体としては、石英ファイバ等を好適に用いることができるが、これは簡単に加工できる光ファイバの一例であり、その材料は限定されない。また、光伝送媒体として、光導波路を用いることができ、その形状および材質は、適宜選択して使用することができる。さらに、光伝送媒体における屈折率分布は、ステップ分布やグレーテッド分布等、使用目的により適宜選択することができる。

また、本発明に用いられる光機能部品としては、光学レンズ、フィルタ、測定器、レーザーダイオード、フォトダイオードなどがあげられ、その種類に関しては特に限定されるものではない。光学レンズは、例えば両凸、両凹、凹凸、平凸、非球面等の各種形状を有するものや、コリメートレンズ、ロッドレンズなどがあげられ、フィルタとしては、例えば一般光通信用フィルタのほか、多層膜フィルタやポリイミドフィルタ等があげられる。

次に、本発明の光学接続構造の作製方法を説明する。
まず、光伝送媒体に反射部１６および接続部１７を形成する。
反射部１６は光伝送媒体が樹脂等硬度の低い材料で構成されている場合は先端をカッター等で切断することで形成できる。また、ガラス等硬度の高い材料で構成されている場合は、ダイシングソーや、研磨により形成することができる。
なお、反射部１６に反射膜１８を設ける場合、切断後に金属メッキ等を施すことで形成できる。
また、接続部１７は光伝送媒体の側面を耐水サンドペーパー、研磨ペースト、研磨スラリー、研磨シート等で研磨することで形成できる。
なお、光伝送媒体の側面に保護膜１９を設ける場合、研磨後に樹脂コート等を施すことで形成できる。
次に、予め基板上等に設置された光機能部品等に接続部１７を位置合わせして、当該光伝送媒体を配置する。
なお、接続部１７に粘着性接続部材Ｘを設ける場合、塗布や貼付により形成してから配置できる。
また、光機能部品等に粘着性接続部材Ｘを塗布または貼付し、そこに接続部１７を配置してもよい。

以下、実施例を用いて説明する。
＜実施例１＞
実施例１では実施形態１の光学接続構造を作製した。
まず、光伝送媒体として石英系シングルモードの光ファイバ（住友電工社製、外径０．２５ｍｍ、長さ０．３ｍ、２０℃での屈折率１．４５２）を用意した。
そして、一端を研磨装置により４５°に研磨し、反射部を形成した。
次に、当該一端の側面を研磨スラリーであるダイヤモンドコンパウンド（ＥＮＧＩＳ社製、商品名：「Ｈｙｐｒｅｚ」）で長さ２ｍｍ、深さ２５μｍ程度研磨し、接続部を形成した。
次に、予め基板上に設置された面発光レーザ（富士ゼロックス社製、波長８５０ｎｍ）と該接続部とを位置合わせして、面発光レーザと接続部とが０．０５ｍｍ程度離間するように光伝送媒体を配置した。
これにより、接続部近傍に光機能部品を配置した。
以上により実施例１の光学接続構造を作製した。

＜実施例２＞
実施例２では実施形態２の光学接続構造を作製した。
切断により反射部を形成した後に、厚さ１μｍの銀メッキを施すことで反射膜を形成した。
その他は実施例１と同様にして実施例２の光学接続構造を作製した。

＜実施例３＞
実施例３では実施形態３の光学接続構造を作製した。
研磨後に厚さ１０μｍの透明なシリコーン樹脂コートを施すことで保護膜を形成した。
その他は実施例１と同様にして実施例３の光学接続構造を作製した。

＜実施例４＞
実施例４では実施形態４の光学接続構造を作製した。
光ファイバに反射部と接続部を形成した後、接続部に粘着性接続部材（ＴＯＭＯＥＧＡＷＡ社製、商品名：「ＦＩＴＷＥＬＬ」、２０℃での屈折率１．４６）を貼付し、該粘着性接続部材と面発光レーザとを接触させ、固定した。
その他は実施例１と同様にして実施例４の光学接続構造を作製した。

＜比較例１＞
比較例１では、図５に示すように、接続部を設けなかった。
図５（ａ）は比較例の光学接続構造を示す側面図、図５（ｂ）は比較例の光学接続構造を示す正面図である。
その他は実施例１と同様にして比較例１の光学接続構造を作製した。

実施例および比較例の主な条件を表１に示す。

実施例および比較例の光学接続構造について、以下の方法で評価した。

＜評価方法＞
（位置合わせに要した時間）
まず、光ファイバの接続部と面発光レーザとを位置合わせして配置するのに掛かった時間を測定した。
なお、実施例４では接続部に粘着性接続部材を貼着する時間も含めた。

（接続損失）
次に、接続損失の評価を行った。
［基準実験］
まず、接続箇所がない状態で接続損失０の標準状態を示すために基準実験を行った。
両端にＳＣコネクタを有する光ファイバを用意し、ＳＣコネクタをそれぞれ光パワーメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製、商品名：「ＯＰＴＩＣＡＬ ＭＵＬＴＩ ＰＯＷＥＲ ＭＥＴＥＲ 「Ｑ８２２１」」）の入射用端子と出射用端子に接続した。
そして、波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定して基準値とした。

［実施例および比較例の評価］
次に実施例および比較例の光学接続構造について接続損失を評価した。
実施例および比較例の光学接続構造の光ファイバについて、面発光レーザと接続していない一端にＳＣコネクタ（住友電工社製、商品名：「単心光コネクタＳＣ」）を取り付け、該ＳＣコネクタを測定器（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製、商品名：「ＯＰＴＩＣＡＬ ＭＵＬＴＩ ＰＯＷＥＲ ＭＥＴＥＲ 「Ｑ８２２１」」）の出射用端子に接続した。
次に、面発光レーザから１５５０ｎｍの光を入射させ、測定器に出射された光のパワーを測定した。
そして、基準値との差を算出し、接続損失［ｄＢ］とした。

結果を表２に示す。

＜評価結果＞
表２から明らかなように、実施例１〜４では、短時間で位置合わせが可能となり、１．２ｄＢ以下の小さい接続損失で接続可能であった。
これに対し、比較例１では、ファイバ表面が曲面であるため、位置合わせに時間がかかり、さらに光が拡散し接続損失は大きくなった。

（ａ）は本発明の実施形態１の光学接続構造を示す側面図、（ｂ）は本発明の実施形態１の光学接続構造を示す正面図 （ａ）は本発明の実施形態２の光学接続構造を示す側面図、（ｂ）は本発明の実施形態２の光学接続構造を示す正面図 （ａ）は本発明の実施形態３の光学接続構造を示す側面図、（ｂ）は本発明の実施形態３の光学接続構造を示す正面図 （ａ）は本発明の実施形態４の光学接続構造を示す側面図、（ｂ）は本発明の実施形態４の光学接続構造を示す正面図 （ａ）は比較例の光学接続構造を示す側面図、（ｂ）は比較例の光学接続構造を示す正面図

符号の説明

１０ 光ファイバ
１１ コア
１２ クラッド
１６ 反射部
１７ 接続部
１８ 反射膜
１９ 保護膜
２０ 光機能部品
Ｌ 光
Ｘ 粘着性接続部材

Claims (5)

1. 光伝送媒体と光機能部品または光伝送媒体と他の光伝送媒体とを接続する光学接続構造であって、
   前記光伝送媒体の少なくとも一端は、斜めにカットされた反射部と側面が削られた接続部とを有し、
   該接続部近傍に光機能部品または他の光伝送媒体が配置されていることを特徴とする光学接続構造。
2. 光伝送媒体と光機能部品または光伝送媒体と他の光伝送媒体とを接続する光学接続構造であって、
   前記光伝送媒体の少なくとも一端は、斜めにカットされた反射部と側面が削られた接続部とを有し、
   該接続部に接触して光機能部品または他の光伝送媒体が配置されていることを特徴とする光学接続構造。
3. 前記反射部に反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学接続構造。
4. 前記光伝送媒体は、側面が保護膜で覆われていることを特徴とする請求項１または２記載の光学接続構造。
5. 前記接続部は、粘着性接続部材を備えることを特徴とする請求項１または２記載の光学接続構造。

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