JP2013047856A - 光導波路部品および光導波路部品の製造方法 - Google Patents
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【解決手段】光導波路1の加熱対象部分が加熱されて加工状態に移行し、加工状態に移行した加熱対象部分9を所定の曲げ半径で曲線状に曲げることで曲げ部分10を形成しており、曲げ部分10は加工歪状態に移行されている光導波路である。加工歪状態に移行する曲げ部分10を固定部材120の空間部分200に収納して、固定部材120に収納された曲げ部分10において曲げ部分10の表面部の屈折率よりも小さな光の屈折率を有する物質350によって表面部19が満たされていることで形成されている。
【選択図】図6
Description
このような90度の光導波方向の変換方法として、光ファイバの端面を45度に研磨し、研磨面に金属蒸着などを施してミラーとし、90度の光導波方向の変換を行う方法や、45度の角度を持ったミラーで光導波方向の変換を行う方法が検討されている。
前記光導波路の前記曲げ部分の両側を直接固定する固定部位と、前記曲げ部分を収納する空間部を有する固定部材に前記光導波路を収納する工程と、前記空間部に前記曲げ部分の表面部の屈折率よりも小さい屈折率を有する屈折率整合剤を充填する工程を有し、前記光導波路は、コアと前記コアを被覆するクラッドを有するマルチモード光ファイバであり、前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの断面積比が1/5以上であり、前記曲げ部分の直径が50μm以上であることを特徴とする。
<第1実施形態>
図1は、本発明の光導波路の好ましい実施形態を示す図である。図1(A)および(B)では、光導波路1と、光導波路部品100と、光導波路1の曲げ部分製造装置200を示している。
次に、図3ないし図5を参照して、光導波路部品100の光導波路1を固定する固定部材について説明する。図3は、本発明の光導波路部品の好ましい実施形態を示す斜視図であり、図4は、図3に示す光導波路部品の固定部材を示す斜視図であり、図5は、図3の光導波路部品の構造例を示す断面図である。
なお、複数本の光導波路1をアレイ状に配置させ、固定部材12で固定させることにより、多チャンネルの信号光を、一括して光導波方向を90度変換することができる。さらに、詳述はしないが、光導波路部品100の入出力部分が、一般の光導波路とMFDが同等の光導波路とすることにより、光導波路部品100は、例えばガイドピン191,192で、はめ合わせにより他のコネクタのような外部の器具に対して精密な位置合わせにより接続が可能となる。
複数の位置決め穴140と空間部分200の一端部分201の接続部分は、テーパー状の部分203を有しており、複数の位置決め穴141と空間部分200の他端部分202の接続部分は、テーパー状の部分204を有している。複数の位置決め穴140,141は、光導波路1の外周部分を保持することができる内径を有している。
2本のガイドピン191,191は、第1部分121の第1端面186においてガイド穴193にはめ込まれており、X方向に突出して固定されている。2本のガイドピン192,192は、第2部分122の第2端面188においてガイド穴194にはめ込まれており、Z方向に突出して固定されている。
図6は、図5に示す固定部材120の空間部分200内に、充填用の屈折率整合部350を形成する屈折率整合剤が充填されている状態を示している。各光導波路1の対象部分300が空間部分200内において屈折率整合剤により覆われた状態を示している。この屈折率整合部350を形成する屈折率整合剤は、開口部170から空間部分200内に充填あるいは注入される。
本発明の第2実施形態の光導波路部品100を説明する。
第2実施形態の光導波路部品100は、屈折率整合部350の特性を除いては、第1実施形態とほぼ同じ構成である。
本発明の光導波路部品の第3実施形態を、図8を参照して説明する。
第3実施形態の光導波路部品100は、屈折率整合部350(図6参照)が空気(空間)であることを除いては、第2実施形態とほぼ同じ構成である。すなわち、第3実施形態の固定部材120の空間部分200は、屈折率整合剤等を充填しないことから、空気が満たされた中空構造となっている。
なお、図8の各光導波路1の固定部位1P、1Pは、それぞれ対応する位置決め穴140,141の内周面に対して熱硬化型樹脂を接着剤600として用いて固定されている。
このコア2とクラッド3の面積比が1/5以上となる光導波路1を使用する。この面積比が大きくなることで、図1に示す曲げ部分10でコア2からクラッド3に漏れる光のパワーが減少し、且つ、コア2からクラッド3に漏れた後、クラッド3と外部環境の境界で反射してコア2に戻ってきてコア2に再結合する光のパワーが増大し、これら複合現象の結果として、曲げ部分10での曲げによる損失を減少させることが可能となる。
図11では、ガラスファイバのような光導波路1の全長に渡ってコアとクラッドの面積比を1/5以上とするか、または図11に示すように曲げ部分10のみでコアとクラッドの面積比を1/5以上とする。
図11に示すように、固定部材12の内にはこの紫外線硬化型樹脂のような屈折率整合部350が形成され、部品組み立ての接着剤としても作用するので、モジュール内部が強固な構造となるという利点がある。
光ファイバの外径が125μm全体をコアとする光導波路として機能し、且つ、コアとクラッドの面積比が1/5以上であることによる、曲げ損失低減効果が働いている。
また、この実施例で光ファイバ内のコアであるGI部分の屈折率分布は、コア中心屈折率(1.474)とクラッド屈折率差が2%である2乗分布形状であり、紫外線硬化型樹脂部分の屈折率を基準に考えると、ファイバ中心は約6%という屈折率差となっている。この実施例では、曲げ半径が1mmとなっており、曲げ損失は約1.3dBである。
前述のように細径化前ではコアとクラッドの面積比は36/625=0.0576と1/5(=0.2)より小さいが、曲げ部分10では、その面積比は36/169=0.213となっている。細径化前では曲げ半径1mmにて、曲げ損失は約2.3dBであったが、細径化後には約0.7dBにまで曲げ損失が低減されている。なお、この実施例でのコア/クラッド面積比0.213が前実施例の細径化前の面積比1/4より小さいのに、曲げ損失が小さいのは、屈折率分布、屈折率差Δが同一でコア径だけが30μmと62.5μmと異なる場合、大きい62.5μmのコア径の方が、光ファイバの伝送モード数が多
く、高次モードが励振された場合に、高次モードの曲げ損失耐性が低い為、損失が大きいと考えられる。
この実施例と、コア径62.5μmの細径化後の実施例のコア/クラッド面積比が、0.391と0.541であるのに、0.391の本実施例の方が曲げ損失が小さいのは、前述したコア径の大小によるモード数の違いによると考えられ、本実施例の50μmのコア径よりも、62.5μmのコア径の方がモード数が多く、高次モードが曲げ損失耐性が小さい為、曲げ損失が大きいと考えられる。
具体的には、コア/クラッドが62.5/125、曲げ部分10のみ62.5/85(曲げ部分以外の残部は62.5/125)、50/80、曲げ部分10のみ30/65(曲げ部分以外の残部は30/125)の合計4種類である。
これにより、構造が簡単であり部品点数が少なく、曲げようとする部分において光ファイバ同士の位置合わせが不要であり、所望の半径で曲げた小さな曲げ部分で大口径のマルチモード光導波路であっても光の導波方向を変換することができる。本発明の光導波路1では、曲げ部分10を屈曲点以上、軟化点以下の範囲内の温度に加熱して、加工状態に移行させている。これにより、加熱する際に、確実に加工状態に移行させることができる。
本発明の光導波路部品は、好ましくは光導波路が複数本アレイ状に並べられており、複数本の前記光導波路の少なくとも一部が位置決め機構を有する前記固定部材により固定されている。
例えば、図1の曲げ部分の製造装置200は、光導波路1において曲げ部分10の形成を行う際に、光導波路1の所望の加熱対象部分9を加熱するために、アーク放電による加熱を行っている。しかし、曲げ部分の製造装置200としては、これに限らずバーナーによる加熱、炉による加熱等の各種の手段を採用できる。
しかし、これに限らず、本発明の実施形態と実施例では、光導波路は、コアのみを有する全コア型光ファイバ、またはクラッドのみを有するガラス棒型の光ファイバであっても良い。本発明の各実施形態は、任意に組み合わせることができる。
光導波路の材料としては、石英系、全プラスチック、プラスチッククラッドなどがある。
1P 光導波路の固定部位
4,5 電極
6 制御部
9 加熱対象部分
10 曲げ部分
19 光導波路1の表面部
100 光導波路部品
120 固定部材
121 固定部材の第1部分
122 固定部材の第2部分
130 位置決め部(位置決め機構)
131 位置決め部(位置決め機構)
140 位置決め穴
141 位置決め穴
170 開口部
200 光導波路の曲げ部分製造装置
300 対象部分
Claims (12)
- 対象部分が所定の曲げ半径で曲線状に曲げられた曲げ部分を有する光導波路と、
前記光導波路の少なくとも前記曲げ部分が収納される固定部材と、を備え、
前記光導波路は、コアと前記コアを被覆するクラッドを有するマルチモード光ファイバであり、
前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの断面積比が1/5以上であり、
前記曲げ部分の直径が50μm以上であり、
前記固定部材は、前記光導波路の前記曲げ部分の両側を直接固定する固定部位と、前記曲げ部分を収納する空間部を有し、
前記空間部には、前記曲げ部分の表面部の屈折率よりも小さい屈折率を有する屈折率整合剤が充填されていることを特徴とする光導波路部品。 - 前記固定部材は、前記光導波路の前記曲げ部分の曲げ中心の方向の端面に開口部を有し、前記開口部から前記屈折率整合剤が充填可能であることを特徴とする請求項1に記載の光導波路部品。
- 前記光導波路の曲げ部分の外径は、直線部分の外径よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の光導波路部品。
- 前記曲げ部分の前記コアの外径が30μm以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光導波路部品。
- 前記曲げ部分の直径が125μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光導波路部品。
- 前記光導波路の曲げ部分の曲げ半径は、5.0mm以下であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の光導波路部品。
- 前記光導波路が複数本並べられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光導波路部品。
- 前記屈折率整合剤は、紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光導波路部品。
- 前記屈折率整合剤は、熱硬化型樹脂であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光導波路部品。
- 光導波路の加熱対象部分を加熱し、前記加熱対象部分を所定の曲げ半径で曲線状に曲げて曲げ部分を形成する工程と、
前記光導波路の前記曲げ部分の両側を直接固定する固定部位と、前記曲げ部分を収納する空間部を有する固定部材に前記光導波路を収納する工程と、
前記空間部に前記曲げ部分の表面部の屈折率よりも小さい屈折率を有する屈折率整合剤を充填する工程を有し、
前記光導波路は、コアと前記コアを被覆するクラッドを有するマルチモード光ファイバであり、
前記曲げ部分の前記コアと前記クラッドの断面積比が1/5以上であり、
前記曲げ部分の直径が50μm以上であることを特徴とする光導波路部品の製造方法。 - 前記光導波路を前記固定部材に収納する前に、
前記光導波路の前記曲げ部分の外径を直線部分の外径よりも小さくする工程を有することを特徴とする請求項10に記載の光導波路部品の製造方法。 - 前記光導波路の前記曲げ部分の外径を小さくする工程は、前記曲げ部分の前記クラッドをフッ酸で溶かす工程であることを特徴とする請求項11に記載の光導波路部品の製造方法。
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