JP2014215446A - 光ファイバ封止構造体、光ファイバアセンブリ、デバイス、および光ファイバ封止方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光ファイバの断線に対する信頼性を低下させずに、低コストで気密封止可能な光ファイバ封止構造体を提供する。
【解決手段】本発明の一形態の光ファイバ封止構造体10は、金属スリーブ12内に係止したフェルール13の挿通孔13aに、光ファイバ11を挿通し、クラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16を挿通孔13aの内周面と対向させて、その間の隙間をハンダからなるハンダ14により封止している。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の一形態の光ファイバ封止構造体10は、金属スリーブ12内に係止したフェルール13の挿通孔13aに、光ファイバ11を挿通し、クラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16を挿通孔13aの内周面と対向させて、その間の隙間をハンダからなるハンダ14により封止している。
【選択図】図1
Description
本発明は、金属スリーブ内に光ファイバを封止する光ファイバ封止構造体および光ファイバ封止方法、当該構造体を具備した光ファイバアセンブリ、並びに、当該アセンブリを具備したデバイスに関する。
光ファイバを用いた光伝送技術の発展に伴い、光変調器や受信モジュールなどの光デバイスが広く用いられている。これらの光デバイスの筐体には、筐体内に光ファイバを引き込むために、管状のスリーブが設けられている。また、これらの光デバイスにおいては、スリーブの内壁とスリーブに挿通された光ファイバとの間の隙間をハンダ等で封止することによって、筐体内の気密性を確保する構成が採用される。このようなスリーブと光ファイバと封止物(ハンダ等)を併せたものを、以下、光ファイバ封止構造体と呼ぶ。
図12に、従来の光ファイバ封止構造体の一例を示す。図12中の(a)に示す従来構成の光ファイバ封止構造80では、先端の被覆81aを除去した光ファイバ81の表面81bにメッキ81cが設けられており、ハンダ84aによって金属スリーブ82と光ファイバ81との間を気密に封止する封止部84が設けられている。光ファイバ封止構造80は、フェルール83の挿通孔83aに光ファイバ81におけるメッキ81c形成部分を挿通することによって光ファイバ81を金属スリーブ82内に保持している。
また、図12中の(b)に示す従来構成の他の光ファイバ封止構造90では、先端の被覆91aを除去した光ファイバ91の表面にガラスのクラッド91bが露出した構造となっている。また、光ファイバ封止構造90では、低融点ガラス94aによって金属スリーブ92と光ファイバ91との間を気密に封止する封止部94が設けられている。また、光ファイバ封止構造90は、フェルール93の挿通孔93aに光ファイバ91におけるクラッド91bが表面に露出している部分を挿通することによって光ファイバ91を金属スリーブ92内に保持している。
また、特許文献1には、第1の被覆部と第2の被覆部の間で、クラッドの周囲に金属層が設けられた中間部が形成され、中間部とジャケットとの間が封止され、被覆部とジャケットとの間がエポキシ樹脂等の応力を緩和することができるように結合された光ファイバ物品が開示されている。
また、特許文献2には、片方の口がキャップで覆われた管内に光導波路が設けられ、溶融金属が管内に供給されてキャップにまで流れて凝固し、それによって、光導波路と管との間で溶接密封を形成する、溶接密封用の接合機器が開示されている。
しかしながら、光ファイバをメッキ加工した構成は、光ファイバに傷をつけないように高いメッキ加工技術が要求される。また、メッキ加工は非常に高価である。
一方、メッキを施さず、被覆を除去した光ファイバを低融点ガラスによって封止する構成の場合は、被覆を除去した光ファイバが金属スリーブから露出するため、光ファイバが傷付いたり折れたりし易く、信頼性の低下が懸念される。また、低融点ガラスは高価である。なお、被覆を除去した光ファイバは、その表面がガラスからなるクラッドから構成されているため、ハンダの当該表面に対する濡れ性が悪い。そのため、被覆を除去した光ファイバの周囲にある隙間をそのままハンダによって封止することは困難である。
本発明は、上述の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、光ファイバの信頼性を低下させずに、光ファイバとスリーブとの間を低コストで封止可能な光ファイバ封止構造体、光ファイバアセンブリおよびデバイス、並びに光ファイバ封止方法を提供することにある。
前記の課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ封止構造体は、
管状のスリーブと、
前記スリーブの管内に挿通された光ファイバであって、クラッドを覆う外装が除去された外装除去区間が、前記スリーブの管内に位置する光ファイバと、
前記外装除去区間において前記光ファイバと前記スリーブの内壁との隙間を封止するハンダと、を備えており、
前記光ファイバは、前記外装除去区間のクラッドが、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合硬化物によって覆われた構成である、ことを特徴としている。
管状のスリーブと、
前記スリーブの管内に挿通された光ファイバであって、クラッドを覆う外装が除去された外装除去区間が、前記スリーブの管内に位置する光ファイバと、
前記外装除去区間において前記光ファイバと前記スリーブの内壁との隙間を封止するハンダと、を備えており、
前記光ファイバは、前記外装除去区間のクラッドが、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合硬化物によって覆われた構成である、ことを特徴としている。
前記構成によれば、以下の理由により、スリーブの内壁と光ファイバとの間の隙間がハンダによって良好に封止された光ファイバ封止構造体を提供することができる。
すなわち、ハンダの混合硬化物に対する濡れ性は、ハンダのクラッドに対する濡れ性よりも高い。したがって、本発明の前記の構成によれば、ハンダが混合硬化物上に濡れ拡がってスリーブの内壁と光ファイバとの間の隙間に隈なく行き渡る。これにより、スリーブの内壁と光ファイバとの間の隙間を良好に封止することができる。
また、前記混合硬化物は導電性粉体と樹脂バインダーとの混合物であるため、メッキ加工のような高い加工技術は不要であり、製造コストを抑えることが可能である。
また、低融点ガラスに比べて安価なハンダによって封止しているため、低コスト化に寄与することができる。
本発明に係る光ファイバ封止構造体は、前記構成に加えて、
前記スリーブの内径よりも小さい内径を有する挿通孔が少なくとも一つ設けられたフェルールが、前記スリーブの管内に挿嵌されており、
前記挿通孔には、前記光ファイバの前記外装除去区間が挿通されており、
前記挿通孔の内周面と、前記光ファイバの前記外装除去区間を覆う前記混合硬化物との隙間を、前記ハンダが封止していることが好ましい。
前記スリーブの内径よりも小さい内径を有する挿通孔が少なくとも一つ設けられたフェルールが、前記スリーブの管内に挿嵌されており、
前記挿通孔には、前記光ファイバの前記外装除去区間が挿通されており、
前記挿通孔の内周面と、前記光ファイバの前記外装除去区間を覆う前記混合硬化物との隙間を、前記ハンダが封止していることが好ましい。
前記構成によれば、スリーブの管内に挿嵌されたフェルールの各挿通孔に光ファイバを挿通させて、挿通孔の内周面と光ファイバとの隙間をハンダによって封止していることから、各光ファイバをスリーブの管内において位置決めすることができる。
また、前記構成によれば、挿通孔の内周面と光ファイバの外装除去区間を覆う混合硬化物との隙間にハンダが隈なく行き渡っていることから、高い封止性を実現した光ファイバ封止構造体を提供することができる。
本発明に係る光ファイバ封止構造体は、前記構成に加えて、
前記光ファイバにおいて、前記混合硬化物により覆われた混合硬化物被覆部分は、前記外装除去区間外に及び、前記混合硬化物被覆部分の少なくとも一部分は、前記スリーブの管内に在ることが好ましい。
前記光ファイバにおいて、前記混合硬化物により覆われた混合硬化物被覆部分は、前記外装除去区間外に及び、前記混合硬化物被覆部分の少なくとも一部分は、前記スリーブの管内に在ることが好ましい。
仮に、光ファイバの外装除去区間内にのみ混合硬化物が形成されていると、ハンダが光ファイバの外装除去区間外に濡れ拡がらない。このため、外装除去区間と外装被覆区間(外装が除去されていない区間)との境界(混合硬化物が外装除去区間全体に及んでいる場合)、又は、外装除去区間の一部(混合硬化物が外装除去区間全体に及んでいない場合)において、構造的に脆弱な外装除去区間の光ファイバがハンダに埋設されずに露出する虞がある。しかしながら、前記した本発明の構成によれば、外装除去区間外にまで混合硬化物が及んでいることから、外装除去区間の光ファイバがハンダに埋設されずに露出する虞を低減することができる。これにより、信頼性の高い光ファイバ封止構造体を提供することができる。
本発明に係る光ファイバ封止構造体は、前記構成に加えて、
前記光ファイバと前記スリーブの内壁とを接着して当該光ファイバをスリーブ内に引き留める引留部が設けられていることが好ましい。
前記光ファイバと前記スリーブの内壁とを接着して当該光ファイバをスリーブ内に引き留める引留部が設けられていることが好ましい。
前記構成によれば、光ファイバを樹脂によってスリーブ内により一層確実に保持することができる。
本発明に係る光ファイバ封止構造体は、前記構成に加えて、
前記光ファイバにおいて、前記混合硬化物により被覆された混合硬化物被覆部分の一部分が、前記フェルールの前記挿通孔内に位置していることが好ましい。
前記光ファイバにおいて、前記混合硬化物により被覆された混合硬化物被覆部分の一部分が、前記フェルールの前記挿通孔内に位置していることが好ましい。
前記構成によれば、フェルールの挿通孔の全長において挿通孔と光ファイバとの隙間を前記ハンダによって封止することができる。
本発明に係る光ファイバ封止構造体は、前記構成に加えて、
前記スリーブの内壁には、中心軸に向かって突出した、前記フェルールを係止する係止部が設けられていることが好ましい。
前記スリーブの内壁には、中心軸に向かって突出した、前記フェルールを係止する係止部が設けられていることが好ましい。
前記構成によれば、係止部によりフェルールの位置ずれを防ぐことができる。
前記の課題を解決するために、本発明に係る光ファイバアセンブリは、
前記ファイバ封止構造体と、
前記ファイバ封止構造体から露出している前記光ファイバの先端部に設けられ、当該先端部を外部機器に接続するための接続構造体とを備えていることを特徴としている。
前記ファイバ封止構造体と、
前記ファイバ封止構造体から露出している前記光ファイバの先端部に設けられ、当該先端部を外部機器に接続するための接続構造体とを備えていることを特徴としている。
前記構成によれば、前記ファイバ封止構造体による高い封止性(気密性)を実現することができることから、信頼性の高い光ファイバアセンブリを提供することができる。
前記の課題を解決するために、本発明に係るデバイスは、
前記光ファイバアセンブリと、
前記光ファイバアセンブリの前記接続構造体に接続される機器と、
前記機器を収容する筐体と、を具備しており、
前記筐体には、前記光ファイバアセンブリの前記ファイバ封止構造体を固定する固定部が設けられていることを特徴としている。
前記光ファイバアセンブリと、
前記光ファイバアセンブリの前記接続構造体に接続される機器と、
前記機器を収容する筐体と、を具備しており、
前記筐体には、前記光ファイバアセンブリの前記ファイバ封止構造体を固定する固定部が設けられていることを特徴としている。
前記構成によれば、高い封止性(気密性)を実現した前記ファイバ封止構造体を前記筐体の前記固定部に固定することから、前記機器が外部環境によって悪影響を受けず、信頼性の高いデバイスを提供することができる。
前記の課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ封止方法は、
光ファイバの長手方向に沿った一部に、クラッドを覆う外装が除去された外装除去区間を設けた光ファイバを準備する光ファイバ準備工程と、
前記外装除去区間のクラッドの表面を、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合物によって覆い、当該混合物を加熱して硬化させて混合硬化物を形成する混合硬化物形成工程と、
管状のスリーブに、前記混合硬化物が形成された前記光ファイバを挿通して、前記スリーブの内壁と、前記混合硬化物の表面とを対向させて配置する配置工程と、
前記スリーブの内壁と前記混合硬化物の表面との隙間に、未溶融ハンダを充填するハンダ充填工程と、
前記ハンダ充填工程によって充填された未溶融ハンダを溶融させた後に硬化させて、前記隙間を封止する封止工程と、
を含むことを特徴としている。
光ファイバの長手方向に沿った一部に、クラッドを覆う外装が除去された外装除去区間を設けた光ファイバを準備する光ファイバ準備工程と、
前記外装除去区間のクラッドの表面を、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合物によって覆い、当該混合物を加熱して硬化させて混合硬化物を形成する混合硬化物形成工程と、
管状のスリーブに、前記混合硬化物が形成された前記光ファイバを挿通して、前記スリーブの内壁と、前記混合硬化物の表面とを対向させて配置する配置工程と、
前記スリーブの内壁と前記混合硬化物の表面との隙間に、未溶融ハンダを充填するハンダ充填工程と、
前記ハンダ充填工程によって充填された未溶融ハンダを溶融させた後に硬化させて、前記隙間を封止する封止工程と、
を含むことを特徴としている。
前記構成によれば、スリーブの内壁と光ファイバとの間の隙間がハンダによって良好に封止された光ファイバ封止構造体を製造することができる。
具体的には、前記の構成によれば、スリーブの内壁と光ファイバとの間の隙間を封止するハンダは、光ファイバの混合硬化物に接触している。ハンダの混合硬化物に対する濡れ性は、ハンダのクラッドに対する濡れ性よりも高い。したがって、本発明の前記の構成によれば、ハンダと光ファイバ(混合硬化物)表面との密着性がよく、且つ、ハンダが混合硬化物の周囲に濡れ拡がってスリーブの内壁と光ファイバとの間に隙間に隈なく行き渡る。これにより、スリーブの内壁と光ファイバとの間の隙間を良好に封止することができる。
また、前記混合硬化物は導電性粉体と樹脂バインダーとの混合物であるため、メッキ加工のような高い加工技術は不要であり、製造コストを抑えることが可能である。
また、低融点ガラスに比べて安価なハンダによって封止部を構成することができ、低コスト化に寄与することができる。
本発明に係る光ファイバ封止構造体の製造方法は、前記構成に加えて、
前記混合硬化物形成工程では、前記混合物を150〜170℃によって加熱して硬化させる。
前記混合硬化物形成工程では、前記混合物を150〜170℃によって加熱して硬化させる。
本発明は、スリーブの内壁と光ファイバとの間の隙間をハンダによって良好に封止した光ファイバ封止構造体を提供することができるという効果を奏する。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
(1)光ファイバ封止構造体の構成
図1は、本実施形態の光ファイバ封止構造体10の断面図である。なお、図1は、本実施形態の光ファイバ封止構造体10を光ファイバ11の延設方向に沿って切断した状態を示す。また、図2は、図1に示す切断線A−Aにおける矢視断面図である。
図1は、本実施形態の光ファイバ封止構造体10の断面図である。なお、図1は、本実施形態の光ファイバ封止構造体10を光ファイバ11の延設方向に沿って切断した状態を示す。また、図2は、図1に示す切断線A−Aにおける矢視断面図である。
図1および図2に示す光ファイバ封止構造体10では、管状の金属スリーブ12の管内に配設されたフェルール13に光ファイバ11が保持されており、光ファイバ11と金属スリーブ12の内壁との隙間がハンダ14によって気密に封止されている。以下、光ファイバ封止構造体10の構成を詳述する。
<光ファイバ>
光ファイバ11は、コアと、当該コアを取り囲むクラッドとを有している。ここで、クラッドは、一層であってもよいし、多層であってもよい(すなわち、光ファイバ11は、いわゆるシングルクラッドファイバであってもよいし、マルチクラッドファイバであってもよい)。
光ファイバ11は、コアと、当該コアを取り囲むクラッドとを有している。ここで、クラッドは、一層であってもよいし、多層であってもよい(すなわち、光ファイバ11は、いわゆるシングルクラッドファイバであってもよいし、マルチクラッドファイバであってもよい)。
光ファイバ11のコアおよびクラッドの材質としては、例えば石英系ガラス(シリカガラス)等のガラスが好ましく、フッ素樹脂等のプラスチックも使用可能である。外装の材質としては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ブタジエンアクリレート等の紫外線(UV)硬化樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が好ましい。光ファイバ11の外径は、例えばクラッドの外径として125μmや80μm等、外装の外径として0.25mm、0.4mm、0.5mm、0.9mm等が例示される。
また、光ファイバ11には、その長手方向(延伸方向)の途中の一部分において、外装が除去されて外装の下層に在るクラッドが露出したクラッド露出部11b(外装除去区間)が設けられており、且つ、このクラッド露出部11bの外周面を導電性ペースト硬化物16(混合硬化物)が覆っている。この点が、本実施形態の特徴の一つである。すなわち、本実施形態の光ファイバ11は、その長手方向に沿って、クラッドの表面を絶縁性の外装によって被覆している第一の外装被覆部11aと、クラッド露出部11bと、第二の外装被覆部11cとが並んでおり、図1および図2に示すように、クラッド露出部11bを導電性ペースト硬化物16が覆っている。
導電性ペースト硬化物16は、導電性粉体と樹脂バインダーとを少なくとも含む混合物の硬化物である。導電性ペースト硬化物16に対するハンダ14の濡れ性は、クラッドに対するハンダの濡れ性よりも高く構成されている。ハンダ14は、導電性ペースト硬化物16を囲むように導電性ペースト硬化物16の表面を濡れ拡がる。これにより、導電性ペースト硬化物16の表面と金属スリーブ12の内壁12aとの隙間をハンダ14によって封止する際に、当該隙間に隈なくハンダ14を行き渡らせることができ、当該隙間を良好に封止することができる。
また、導電性ペースト硬化物16は、導電性粉体を含むことから、樹脂のみでクラッド露出部を覆った場合に比べて、ハンダ14とクラッド露出部11bとの間において高い気密性を示す。すなわち、ハンダ14と導電性ペースト硬化物16とによって、フェルール13と光ファイバ11との隙間を含む、金属スリーブ12の内壁12aと導電性ペースト硬化物16の表面との隙間を気密性よく封止している。
導電性ペースト硬化物16は、ハンダに対して濡れ性を有し、且つ、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合硬化物であれば、特に限定はない。導電性粉体として、銅などの金属粉体を用いることができる。導電性ペースト硬化物16の一例としては、銅または銅とニッケルとの合金からなるベース粉体を銀によってコートした例えば粒径5〜8μmの導電性粉体と、フェノール系樹脂である樹脂バインダーとの混合物を、クラッド露出部11bに塗布して、熱硬化させて形成することができる。一具体例としては、タツタ電線製のSAP25(http://www.tatsuta.com/global/e_material/jpn/sap25.html)を用いることができる。
導電性ペースト硬化物16に対するハンダの濡れ性は、例えば、導電性ペースト硬化物16を構成する導電性粉体と樹脂バインダーの材料や、その組み合わせに応じて、当該混合物を加熱硬化させる際の加熱温度によって、調整することが可能である。例えば、上述したフェノール系樹脂を用いた具体例の場合、混合物を150〜170℃で加熱硬化することによって、導電性ペースト硬化物16に対するハンダ14の濡れ性を、クラッドに対するハンダの濡れ性よりも高くすることができる。
導電性ペースト硬化物16は、例えば厚さ0.02〜0.05mmという薄い層厚でクラッド露出部11bを被覆している。ここで、クラッド露出部11bの光ファイバ11の外径、すなわち、コアと、当該コアの周囲に形成されたクラッドと、当該クラッドの周囲に形成された導電性ペースト硬化物16とによって構成されるファイバの外径は、例えば0.165〜0.225mmとすることができるが、これに限定されるものではない。
ここで、図1に示すように、導電性ペースト硬化物16は、第一の外装被覆部11aの表面の一部(外装除去区間外)にも及んでおり、且つ、第二の外装被覆部11cの表面の一部(外装除去区間外)にも及んでいる。すなわち、第一の外装被覆部11aの表面の一部と、クラッド露出部11bの全面と、第二の外装被覆部11cの表面の一部とを、一連の導電性ペースト硬化物16が覆っている。
<金属スリーブ>
金属スリーブ12は、光ファイバを挿通させることができる部材である。金属スリーブ12は、光ファイバ11の外周から光ファイバ11の半径方向に離間した内壁12aを有しており、フェルール13に保持された光ファイバ11を覆っている。すなわち、金属スリーブ12は、光ファイバ11の第一の外装被覆部11aと、クラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と、第二の外装被覆部11cとを覆っている。なお、図1に示すように、第一の外装被覆部11aの一部は、金属スリーブ12の第一の開口端部12bから外部に露出しており、第二の外装被覆部11cの一部は、金属スリーブ12の第二の開口端部12cから外部に露出していてよいが、光ファイバ11の金属スリーブ12の管内に位置するスリーブ挿通区間は、導電性ペースト硬化物16が覆っている部分(混合硬化物被覆区間)であることが好ましい。これにより、金属スリーブ12の管内にはその開口端部までハンダ14が形成されるため、開口端部近傍に位置した光ファイバ11の表面にもハンダ14を接触させることができる。
金属スリーブ12は、光ファイバを挿通させることができる部材である。金属スリーブ12は、光ファイバ11の外周から光ファイバ11の半径方向に離間した内壁12aを有しており、フェルール13に保持された光ファイバ11を覆っている。すなわち、金属スリーブ12は、光ファイバ11の第一の外装被覆部11aと、クラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と、第二の外装被覆部11cとを覆っている。なお、図1に示すように、第一の外装被覆部11aの一部は、金属スリーブ12の第一の開口端部12bから外部に露出しており、第二の外装被覆部11cの一部は、金属スリーブ12の第二の開口端部12cから外部に露出していてよいが、光ファイバ11の金属スリーブ12の管内に位置するスリーブ挿通区間は、導電性ペースト硬化物16が覆っている部分(混合硬化物被覆区間)であることが好ましい。これにより、金属スリーブ12の管内にはその開口端部までハンダ14が形成されるため、開口端部近傍に位置した光ファイバ11の表面にもハンダ14を接触させることができる。
金属スリーブ12の材質は、光ファイバ11に用いられるガラスに近い熱膨張率を有する材料が好ましく、ステンレス(SUS等)やFe−Co−Ni合金(Kovar等)、Fe−Ni合金(Invar等)が好ましい。
金属スリーブ12の内壁12aは、例えば金によるメッキ加工が施されている。これにより、後述するハンダ14と、金属スリーブ12の内壁12aとの密着性を向上させることができる。
また、金属スリーブ12の内壁12aには、図1および図2に示すように、金属スリーブ12の中心軸に向かって突出した係止部12dが設けられており、この係止部12dにフェルール13が係止されている。係止部12dとしては、例えば、金属スリーブ12の内壁12aの周方向に沿って1周する環状の突起、周方向の一部分(例えば半周分程度でも、またそれより長くても短くてもよい。)にわたる突起、周方向に離れて配置された複数個の突起が挙げられる。
<フェルール>
フェルール13は、金属スリーブ12の内径と同程度の外径を有しており、金属スリーブ12内に挿嵌されて、金属スリーブ12に設けられた係止部12dによって位置決めされて係止されている。
フェルール13は、金属スリーブ12の内径と同程度の外径を有しており、金属スリーブ12内に挿嵌されて、金属スリーブ12に設けられた係止部12dによって位置決めされて係止されている。
また、フェルール13には、光ファイバ11の第一の外装被覆部11aおよび第二の外装被覆部11cと同程度の内径を有する挿通孔13aが形成されている。光ファイバ11は、導電性ペースト硬化物16の表面と挿通孔13aの内周面(保持面)とが対向する部分(フェルール挿通区間)において後述するハンダ14を介して封止固定されることによって、フェルール13に保持されている。
挿通孔13aの内径は、光ファイバ11の外径よりも大きい。図1では、導電性ペースト硬化物16は、光ファイバ11の第一の外装被覆部11aの表面の一部を被覆している導電性ペースト硬化物16の箇所と、第二の外装被覆部11cの表面の一部を被覆している導電性ペースト硬化物16の箇所とが光ファイバのなかで最も太く構成されている。よって、挿通孔13aの内径は、これらの箇所の外径以上であることが好ましい。また、挿通孔13aの内径は、クラッド露出部11bを被覆している導電性ペースト硬化物16の箇所の外径よりも大きく構成される。これにより、クラッド露出部11bを被覆している導電性ペースト硬化物16の箇所において、導電性ペースト硬化物16と、挿通孔13aの内周面との間にハンダ14を介在させることが可能となる。以上の条件を満たす挿通孔13aの内径であれば特に制限はないが、内径は例えば0.3〜0.6mmとすることができる。
ここで、本実施形態では、1つの金属スリーブ12に、2本の光ファイバ11が中心間距離Pを有して互いに離間して平行に並設されている。これは、金属スリーブ12の内部にフェルール13が設けられていることによる。具体的には、フェルール13には、光ファイバ11を1本挿入できる挿通孔13aが複数個互いに離間して設けられている。この各挿通孔13aに光ファイバ11が1本ずつ挿通されることによって、光ファイバ11同士が互いに離間した状態を実現している。
フェルール13の材質は、金属、ガラス、セラミックス、あるいは、ポリフェニレンスルフィド(PPS)等の耐熱性に優れる樹脂から構成することができる。また、フェルール13の表面は、挿通孔13aの内周面も含めて、例えば金によるメッキ加工が施されている。これにより、ハンダ14と良好な密着性を示す。
なお、フェルール13に挿通される光ファイバ11の本数は特に限定されず、1本、2本、3本以上等が挙げられる。本実施形態のようにフェルール13に複数本の光ファイバ11を保持する場合、各光ファイバ11が互いに離間して保持されることが好ましく、フェルール13がその役割を担う。すなわち、フェルール13は、複数本の光ファイバ11を1列に整列して保持する整列部として構成することが可能である。この場合、光ファイバ11の長手方向に沿った光ファイバ封止構造体10の前後のいずれかで光ファイバアレイを用いるときに、光ファイバ11を整列したまま、金属スリーブ12内に挿通して封止することができる。
また、本実施形態では、フェルール13を境界として、フェルール13の挿通孔13aの全長領域と、フェルール13から金属スリーブ12の第一の開口端部12bまでの領域とを併せてハンダ封止領域と区画することができ、ハンダ封止領域では、光ファイバ11と挿通孔13aとの隙間を含む、光ファイバ11と金属スリーブ12の内壁12aとの隙間をハンダ14によって封止している。一方、金属スリーブ12のフェルール13よりも第二の開口端部12c側の第二の開口端部12cまでの領域を樹脂形成領域と区画することができ、樹脂形成領域では、光ファイバ11と金属スリーブ12の内壁12aとの隙間を樹脂部15(引留部)によって封止している。光ファイバ11の第一の外装被覆部11aは、ハンダ形成領域に配置され、第二の外装被覆部11cは樹脂形成領域に配置される。また、光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16は、図1に示すように、第一の外装被覆部11aに近い側がハンダ形成領域に配置され、第二の外装被覆部11cに近い側が樹脂形成領域に区画される領域に配置されている。
換言すれば、図1に示すように、光ファイバ11において、導電性ペースト硬化物16により被覆された混合硬化物被覆区間は、フェルール13の各挿通孔13a内に位置するフェルール挿通区間を含んでいる。すなわち、フェルール13の各挿通孔13aの光ファイバ11の長手方向(挿通方向)に沿った長さは、光ファイバ11の長手方向に沿った導電性ペースト硬化物16の形成区間の長さよりも短い。これにより、フェルール13の挿通孔13aの全長において挿通孔13aと光ファイバ11との隙間をハンダ14によって封止することができる。
<ハンダ>
ハンダ14は、図1に示すように、導電性ペースト硬化物16と、金属スリーブ12の内壁12aとの隙間(第一の封止領域14a)を封止している部分と、導電性ペースト硬化物16とフェルール13の挿通孔13aの内周面との間の隙間(第二の封止領域14b)を封止している部分から構成されている。
ハンダ14は、図1に示すように、導電性ペースト硬化物16と、金属スリーブ12の内壁12aとの隙間(第一の封止領域14a)を封止している部分と、導電性ペースト硬化物16とフェルール13の挿通孔13aの内周面との間の隙間(第二の封止領域14b)を封止している部分から構成されている。
第一の封止領域14aを封止しているハンダ14は、図1に示すように、第一の外装被覆部11aの導電性ペースト硬化物16形成部分にも接触している。換言すれば、第一の外装被覆部11aの導電性ペースト硬化物16形成部分は、金属スリーブ12内に配置されているため、第一の封止領域14aのハンダの中に埋まる。これにより、第一の外装被覆部11aとクラッド露出部11bとの境界部分が第一の封止領域14aのハンダの外に露出されないため、ベアファイバの傷つきや折れを抑制することができる。
第二の封止領域14bを封止しているハンダ14は、クラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16に隣接して、導電性ペースト硬化物16と、フェルール13の挿通孔13aの内周面とに良好に密着して、導電性ペースト硬化物16と内周面との間の隙間を封止している。
ハンダ14としては、封止性能だけを考慮すると冷却過程で収縮するハンダが好適であるが、そのようなものを用いなくても一般的な無鉛ハンダ、すなわち、Sn,In,Bi等を含む合金で十分である。例えば、Sn−Ag−Cu系合金や、In−Sn系の合金などを用いることができる。光ファイバ封止構造体10は、金属スリーブ12の外面をデバイス筐体等に固定する(例えば気密封止する)際に加熱工程を有する場合があり、このような後工程でハンダ14が再溶融するのを避けるため、ハンダ14の融点が加熱工程の温度より高いことが好ましい。例えばハンダ14は、融点が150℃以上であることが好ましく、具体例として210〜220℃が挙げられる。光ファイバ11の外装(例えば樹脂)の劣化を抑制する観点からは、樹脂被覆の耐熱性の程度にもよるが、ハンダ14の融点は300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましい。
なお、導電性ペースト硬化物16とハンダ14とは明確な界面を有しない場合がある。なぜなら、封止工程において、溶融したハンダの一部が導電性ペースト硬化物16の表面から導電性ペースト硬化物16内に浸潤することがあるからである。導電性ペースト硬化物16内にハンダが浸潤することにより、気密性がより良好となる。また、溶融したハンダの一部が導電性ペースト硬化物16内に浸潤することにより、導電性ペースト硬化物16とハンダ14との密着性を高めることができる。
<樹脂部>
上述した樹脂部15は、光ファイバ11の一部、具体的には、導電性ペースト硬化物16における第二の外装被覆部11cに近い側の部分および第二の外装被覆部11cと、金属スリーブ12の内壁12aとの間に固着して、その隙間を充填している。樹脂部15は、樹脂からなり、導電性ペースト硬化物16の一部と、金属スリーブ12の内壁12aとに固着することにより、光ファイバ11を所定位置に引き留めることができる。すなわち、金属スリーブ12に対して、光ファイバ11が接着され、光ファイバ11の長手方向に沿って引っ張り力が作用しても、光ファイバ11が金属スリーブ12から抜けないようになる。樹脂部15を構成する樹脂としては、例えばエポキシ樹脂や接着剤等が挙げられる。
上述した樹脂部15は、光ファイバ11の一部、具体的には、導電性ペースト硬化物16における第二の外装被覆部11cに近い側の部分および第二の外装被覆部11cと、金属スリーブ12の内壁12aとの間に固着して、その隙間を充填している。樹脂部15は、樹脂からなり、導電性ペースト硬化物16の一部と、金属スリーブ12の内壁12aとに固着することにより、光ファイバ11を所定位置に引き留めることができる。すなわち、金属スリーブ12に対して、光ファイバ11が接着され、光ファイバ11の長手方向に沿って引っ張り力が作用しても、光ファイバ11が金属スリーブ12から抜けないようになる。樹脂部15を構成する樹脂としては、例えばエポキシ樹脂や接着剤等が挙げられる。
(2)光ファイバ封止構造体10の製造方法(光ファイバ封止方法)
本実施形態の光ファイバ封止構造体10は、次の工程を経ることによって製造することができる。
・ 第一の外装被覆部11aと第二の外装被覆部11cとの間に、当該外装によって被覆されていないクラッド露出部11bを有した光ファイバ11を準備する光ファイバ準備工程と、
・ クラッド露出部11bのクラッドの表面を、ハンダに対して濡れ性を有する、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合硬化物によって覆って導電性ペースト硬化物16を形成する硬化物形成工程(混合硬化物形成工程)と、
・ フェルール13の挿通孔13aに、導電性ペースト硬化物16を形成した光ファイバ11を挿通して、挿通孔13aの内周面と、導電性ペースト硬化物16の表面とを対向させる配置工程と、
・ 挿通孔13aの内周面と導電性ペースト硬化物16の表面との間の隙間(第二の封止領域14b)に、未溶融ハンダを充填する第一のハンダ充填工程と、
・ 光ファイバ11を挿通孔13aに挿通させた状態のフェルール13を、金属スリーブ12内に係止する係止工程(挿嵌工程)と、
・ 金属スリーブ12の内壁12aと導電性ペースト硬化物16との間の隙間(第一の封止領域14a)に、未溶融ハンダを充填する第二のハンダ充填工程と、
・ 前記第二のハンダ充填工程後に、第一のハンダ充填工程および第二のハンダ充填工程によって充填された未溶融ハンダを溶融させた後に硬化させて、第一のハンダ充填工程によって充填された部分に相当する第二の封止領域14bと、前記第二のハンダ充填工程によって充填された部分に相当する第一の封止領域14aとにおけるハンダ14を形成する封止工程と、
・ 前記封止工程の後に、金属スリーブ内におけるハンダ14を挟んで金属スリーブの第一の開口端部12bとは反対側において、光ファイバ11の第二の外装被覆部11cに固着して光ファイバ11を金属スリーブ12内に引き留める樹脂部15を形成する樹脂部形成工程と、
を含む。以下、各工程について詳述する。
本実施形態の光ファイバ封止構造体10は、次の工程を経ることによって製造することができる。
・ 第一の外装被覆部11aと第二の外装被覆部11cとの間に、当該外装によって被覆されていないクラッド露出部11bを有した光ファイバ11を準備する光ファイバ準備工程と、
・ クラッド露出部11bのクラッドの表面を、ハンダに対して濡れ性を有する、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合硬化物によって覆って導電性ペースト硬化物16を形成する硬化物形成工程(混合硬化物形成工程)と、
・ フェルール13の挿通孔13aに、導電性ペースト硬化物16を形成した光ファイバ11を挿通して、挿通孔13aの内周面と、導電性ペースト硬化物16の表面とを対向させる配置工程と、
・ 挿通孔13aの内周面と導電性ペースト硬化物16の表面との間の隙間(第二の封止領域14b)に、未溶融ハンダを充填する第一のハンダ充填工程と、
・ 光ファイバ11を挿通孔13aに挿通させた状態のフェルール13を、金属スリーブ12内に係止する係止工程(挿嵌工程)と、
・ 金属スリーブ12の内壁12aと導電性ペースト硬化物16との間の隙間(第一の封止領域14a)に、未溶融ハンダを充填する第二のハンダ充填工程と、
・ 前記第二のハンダ充填工程後に、第一のハンダ充填工程および第二のハンダ充填工程によって充填された未溶融ハンダを溶融させた後に硬化させて、第一のハンダ充填工程によって充填された部分に相当する第二の封止領域14bと、前記第二のハンダ充填工程によって充填された部分に相当する第一の封止領域14aとにおけるハンダ14を形成する封止工程と、
・ 前記封止工程の後に、金属スリーブ内におけるハンダ14を挟んで金属スリーブの第一の開口端部12bとは反対側において、光ファイバ11の第二の外装被覆部11cに固着して光ファイバ11を金属スリーブ12内に引き留める樹脂部15を形成する樹脂部形成工程と、
を含む。以下、各工程について詳述する。
<光ファイバ準備工程>
光ファイバ準備工程では、周知の方法を用いて樹脂からなる外装を除去してクラッド露出部11bを形成する。
光ファイバ準備工程では、周知の方法を用いて樹脂からなる外装を除去してクラッド露出部11bを形成する。
<硬化物形成工程>
硬化物形成工程では、光ファイバ準備工程によって形成されたクラッド露出部11bと、クラッド露出部11bに隣り合う第一の外装被覆部11aの一部と第二の外装被覆部11cの一部とに、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合からなる導電性ペーストを塗布する。塗布方法としては、塗布領域のみが開口したマスクを用いるなどして従来周知の塗布方法を採用して、塗布すれば良い。その後、塗布した導電性ペーストを熱硬化させることによって乾燥および硬化して、導電性ペースト硬化物16を形成する。熱硬化の際の加熱温度としては、150〜170℃とすることができる。
硬化物形成工程では、光ファイバ準備工程によって形成されたクラッド露出部11bと、クラッド露出部11bに隣り合う第一の外装被覆部11aの一部と第二の外装被覆部11cの一部とに、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合からなる導電性ペーストを塗布する。塗布方法としては、塗布領域のみが開口したマスクを用いるなどして従来周知の塗布方法を採用して、塗布すれば良い。その後、塗布した導電性ペーストを熱硬化させることによって乾燥および硬化して、導電性ペースト硬化物16を形成する。熱硬化の際の加熱温度としては、150〜170℃とすることができる。
<配置工程>
フェルール13の挿通孔13aに、導電性ペースト硬化物16を形成した光ファイバ11を挿通させる。この工程では、光ファイバ11はその長手方向に沿って挿通孔13a内を移動することができる。
フェルール13の挿通孔13aに、導電性ペースト硬化物16を形成した光ファイバ11を挿通させる。この工程では、光ファイバ11はその長手方向に沿って挿通孔13a内を移動することができる。
なお、本実施形態では、図1(b)に示すように、金属スリーブ12の内壁12aおよびフェルール13の外面がそれぞれ平滑な円筒面である。これにより、第一の封止領域14aのハンダ14を充填する前は、フェルール13が、金属スリーブ12内で、金属スリーブ12の中心軸の周りで自由に回転可能となるので、光ファイバ11のねじれを抑制した状態でハンダを充填し、フェルール13を金属スリーブ12内に固定することができる。ねじれ抑制は、複数の光ファイバ11をフェルール13で保持する場合や、複数の光ファイバ11をフェルール13で整列させる場合に、特に好ましい。
<第一のハンダ充填工程>
第一のハンダ充填工程は、光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と、フェルール13の挿通孔13aの内周面との間の隙間にハンダを充填する。
第一のハンダ充填工程は、光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と、フェルール13の挿通孔13aの内周面との間の隙間にハンダを充填する。
ハンダの充填方法としては、例えば、粒状あるいは糸状の固形のハンダ片、またはペースト状のハンダを隙間に投入する。
また、第一のハンダ充填工程では、特に狭い隙間である光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と、フェルール13の挿通孔13aの内周面との間の隙間に未溶融ハンダが確実に投入されるように、ハンダ投入中あるいは投入後に、光ファイバ11をその長手方向(挿通方向)に沿って前後に移動して、光ファイバ11と、挿通孔13aとの相対位置をずらすことが効果的である。
<係止工程>
係止工程では、第二の封止領域14bのハンダ14によって光ファイバ11と挿通孔13aの内周面との間の隙間が封止されたフェルール13を、金属スリーブ12内に設けられた係止部12dに係止することにより、金属スリーブ12内にフェルール13を配設する。
係止工程では、第二の封止領域14bのハンダ14によって光ファイバ11と挿通孔13aの内周面との間の隙間が封止されたフェルール13を、金属スリーブ12内に設けられた係止部12dに係止することにより、金属スリーブ12内にフェルール13を配設する。
<第二のハンダ充填工程>
第二のハンダ充填工程では、金属スリーブ12の内壁12aと導電性ペースト硬化物16との間の隙間(第一の封止領域14a)に未溶融ハンダを充填する。充填方法については、第一のハンダ充填工程において説明した方法を採用することができる。
第二のハンダ充填工程では、金属スリーブ12の内壁12aと導電性ペースト硬化物16との間の隙間(第一の封止領域14a)に未溶融ハンダを充填する。充填方法については、第一のハンダ充填工程において説明した方法を採用することができる。
<封止工程>
封止工程では、充填された未溶融ハンダを溶融させた後に冷却して硬化させて、第一の封止領域14aおよび第二の封止領域14bのハンダ14を形成する。
封止工程では、充填された未溶融ハンダを溶融させた後に冷却して硬化させて、第一の封止領域14aおよび第二の封止領域14bのハンダ14を形成する。
加熱溶融方法は、レーザや高周波等を用いることができる。加熱温度としては、ハンダの融点以上とする。
第二の封止領域14bにおいて溶融したハンダは、光ファイバ11に形成された導電性ペースト硬化物16とフェルール13の挿通孔13aの内周面との間の狭い隙間を毛細管現象によって広がり、隙間の端部まで行き渡る。
なお、光ファイバ11に形成された導電性ペースト硬化物16は、既に硬化物して存在するため、例えば170℃以上の熱をかけても再びペースト状に戻ることはない。しかしながら、過度に高温に加熱すると、熱による光ファイバ11の劣化が懸念されるため、ハンダの融点か、それより僅かに高温の温度で加熱溶融することが好ましい。
なお、第二の封止領域14bにおいてハンダが隙間を確実に封止できるように、ハンダが加熱溶融している間に、上述のように光ファイバ11と挿通孔13aとの相対位置をずらすことが効果的である。
なお、位置ずれを避けるため、光ファイバ11を金属スリーブ12の外側で固定することが効果的である。
<引留部形成工程>
引留部形成工程では、第二の封止工程の後に、金属スリーブ12内のうち、ハンダが充填された側とは反対側に樹脂を充填して、樹脂を金属スリーブ12の内壁12aと光ファイバ11の第二の外装被覆部11cとの間の隙間に固着して、光ファイバ11を引き留め、樹脂部15を形成する。
引留部形成工程では、第二の封止工程の後に、金属スリーブ12内のうち、ハンダが充填された側とは反対側に樹脂を充填して、樹脂を金属スリーブ12の内壁12aと光ファイバ11の第二の外装被覆部11cとの間の隙間に固着して、光ファイバ11を引き留め、樹脂部15を形成する。
以上の手順で、光ファイバ封止構造体10を製造する。
以上のように、本実施形態の光ファイバ封止構造体10は、フェルール13の挿通孔13aの内周面と光ファイバ11との間を封止するハンダ14が、光ファイバ11のクラッド露出部11bではなく導電性ペースト硬化物16に接触している。ハンダ14の導電性ペースト硬化物16に対する濡れ性は、ハンダ14のクラッド露出部11bに対する濡れ性よりも高い。したがって、本実施形態の構成によれば、ハンダ14が導電性ペースト硬化物16上に濡れ拡がって金属スリーブ12の内壁12aと光ファイバ11との間の隙間に隈なく行き渡る。これにより、金属スリーブ12の内壁12aと光ファイバ11との間の隙間を良好に封止することができる。
また、導電性ペースト硬化物16は、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合物であるため、フェルール13の挿通孔13aの内周面と光ファイバ11との間において、当該導電性粉体による高い気密性を実現することができる。
また、導電性ペースト硬化物16は導電性粉体と樹脂バインダーとの混合物であるため、メッキ加工のような高い加工技術は不要であり、製造コストを抑えることが可能である。
また、低融点ガラスに比べて安価なハンダによってハンダ14を構成することができ、低コスト化に寄与することができる。
〔変形例〕
本変形例では、上述した製造方法とは異なる方法によって光ファイバ封止構造体を製造する。相違点としては、金属スリーブ12内に、光ファイバを挿通していないフェルール13を先に係止しておき、その後に光ファイバ11の挿通孔13aに挿通して、その後に第一の封止領域14aおよび第二の封止領域14aのハンダ14を形成する点にある。なお、上述の光ファイバ準備工程および硬化物形成工程については本変形例でも同じであるため、これらの工程については説明を省略し、相違点のみを説明する。
本変形例では、上述した製造方法とは異なる方法によって光ファイバ封止構造体を製造する。相違点としては、金属スリーブ12内に、光ファイバを挿通していないフェルール13を先に係止しておき、その後に光ファイバ11の挿通孔13aに挿通して、その後に第一の封止領域14aおよび第二の封止領域14aのハンダ14を形成する点にある。なお、上述の光ファイバ準備工程および硬化物形成工程については本変形例でも同じであるため、これらの工程については説明を省略し、相違点のみを説明する。
<係止工程>
係止工程では、金属スリーブ12内に設けられた係止部12dに、光ファイバを保持していない状態のフェルール13を係止することにより、金属スリーブ12内にフェルール13を配設する。
係止工程では、金属スリーブ12内に設けられた係止部12dに、光ファイバを保持していない状態のフェルール13を係止することにより、金属スリーブ12内にフェルール13を配設する。
<配置工程>
金属スリーブ12内に係止されたフェルール13の挿通孔13aに、導電性ペースト硬化物16を形成した光ファイバ11を挿通させる。この工程では、光ファイバ11はその長手方向に沿って挿通孔13a内を移動することができる。
金属スリーブ12内に係止されたフェルール13の挿通孔13aに、導電性ペースト硬化物16を形成した光ファイバ11を挿通させる。この工程では、光ファイバ11はその長手方向に沿って挿通孔13a内を移動することができる。
なお、本実施形態では、フェルール13が、金属スリーブ12から独立した部材からなり、図1(b)に示すように、金属スリーブ12の内壁12aおよびフェルール13の外面がそれぞれ平滑な円筒面である。これにより、ハンダ14を充填する前は、フェルール13が、金属スリーブ12内で、金属スリーブ12の中心軸の周りで自由に回転可能となるので、光ファイバ11のねじれを抑制した状態でハンダを充填し、フェルール13を金属スリーブ12内に固定することができる。ねじれ抑制は、複数の光ファイバ11をフェルール13で保持する場合や、複数の光ファイバ11をフェルール13で整列させる場合に、特に好ましい。
<ハンダ充填工程>
ハンダ充填工程は、光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と金属スリーブ12の内壁12aとの間の隙間、および、光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と、フェルール13の挿通孔13aの内周面との間の隙間にハンダを充填する。隙間同士は連通しているため、図1に示す金属スリーブ12の上端開口端部からハンダを投入すれば、各隙間にハンダが充填される。
ハンダ充填工程は、光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と金属スリーブ12の内壁12aとの間の隙間、および、光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と、フェルール13の挿通孔13aの内周面との間の隙間にハンダを充填する。隙間同士は連通しているため、図1に示す金属スリーブ12の上端開口端部からハンダを投入すれば、各隙間にハンダが充填される。
ハンダの充填方法としては、例えば、粒状あるいは糸状の固形のハンダ片、またはペースト状のハンダを各隙間に投入する。
なお、隙間と、樹脂部15の形成領域との間には遮断物がないが、光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と、フェルール13の挿通孔13aの内周面との間の隙間は狭く、当該隙間を抜けて樹脂部15の形成領域に入り込むハンダは極僅かである。
また、ハンダ充填工程では、特に狭い隙間である光ファイバ11のクラッド露出部11bを覆う導電性ペースト硬化物16と、フェルール13の挿通孔13aの内周面との間の隙間にハンダが確実に投入されるように、ハンダ投入中あるいは投入後に、光ファイバ11をその長手方向に沿って前後に移動して、光ファイバ11と、挿通孔13aとの相対位置をずらすことが効果的である。
<封止工程>
封止工程では、ハンダ充填工程によるハンダ投入後、金属スリーブ12内でハンダ片をレーザや高周波等により加熱溶融させ、更に冷却してハンダを固化させ、第一の封止領域14aおよび第二の封止領域14bからなるハンダ14を形成する。加熱温度としては、ハンダの融点以上とする。
封止工程では、ハンダ充填工程によるハンダ投入後、金属スリーブ12内でハンダ片をレーザや高周波等により加熱溶融させ、更に冷却してハンダを固化させ、第一の封止領域14aおよび第二の封止領域14bからなるハンダ14を形成する。加熱温度としては、ハンダの融点以上とする。
溶融したハンダは、光ファイバ11に形成された導電性ペースト硬化物16とフェルール13の挿通孔13aの内周面との間の狭い隙間を毛細管現象によって広がり、隙間の端部まで行き渡る。
なお、光ファイバ11に形成された導電性ペースト硬化物16は、既に硬化物して存在するため、例えば170℃以上の熱をかけても再びペースト状に戻ることはない。しかしながら、過度に高温に加熱すると、熱による光ファイバ11の劣化が懸念されるため、ハンダの融点か、それより僅かに高温の温度で加熱溶融することが好ましい。
また、加熱する領域を第一の封止領域14aおよび第二の封止領域14bに限定することにより、樹脂部15の形成領域に入り込んだハンダが溶融固化することを回避することができる。
なお、ハンダが隙間を確実に封止できるように、ハンダが加熱溶融している間に、上述のように光ファイバ11と挿通孔13aとの相対位置をずらしてもよい。
〔第2実施形態〕
以下、本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。
以下、本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。
図3に示す第2実施形態の光ファイバ封止構造体20は、光ファイバ21、金属スリーブ22、フェルール23、封止部24、樹脂部25および導電性ペースト硬化物26を備え、説明の便宜上、部材番号を第1実施形態の各部材に付記した部材番号から変えたものの、基本的な構成は第1実施形態の光ファイバ封止構造体10と同様である。第2実施形態の光ファイバ封止構造体20の場合、フェルール23が金属スリーブ22と一体に形成されている。この場合、図1の係止部12dのような構造は不要である。封止部24において、ハンダが、金属スリーブ22の内壁22aおよびフェルール23の挿通孔23aの内周面と、光ファイバ21の導電性ペースト硬化物26、およびその長手方向両側における第一の外装被覆部21aおよび第二の外装被覆部21cとに固着することにより、光ファイバ21を気密に封止することができる。
〔第3実施形態〕
以下、本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。
以下、本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。
図4に示す第3実施形態の光ファイバ封止構造体30は、光ファイバ31A,31B、金属スリーブ32、フェルール33、ハンダ34、樹脂部35および導電性ペースト硬化物36を備え、説明の便宜上、部材番号を第1実施形態の各部材に付記した部材番号から変えたものの、基本的な構成は第1実施形態の光ファイバ封止構造体10と同様である。第3実施形態の光ファイバ封止構造体30の場合、フェルール33に保持される光ファイバ31A,31Bの太さが異なる。ハンダ34は、金属スリーブ32の内壁32aおよびフェルール33の挿通孔33aの内周面と、光ファイバ31の導電性ペースト硬化物36、およびその長手方向両側における第一の外装被覆部31aおよび第二の外装被覆部31cとに固着することにより、金属スリーブ32の内壁と、光ファイバ31A,31Bとの間の隙間を気密に封止することができる。
〔第4実施形態〕
以下、本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。
以下、本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。
図5に示す第4実施形態の光ファイバ封止構造体40は、光ファイバ41A,41B、金属スリーブ42、フェルール43、ハンダ44、樹脂部45および導電性ペースト硬化物46を備え、説明の便宜上、部材番号を第1実施形態の各部材に付記した部材番号から変えたものの、基本的な構成は第1実施形態の光ファイバ封止構造体10と同様である。第4実施形態の光ファイバ封止構造体40の場合、フェルール43に保持される光ファイバ41A,41Bのうち、光ファイバ41Aは、第二の外装被覆部41cの周囲に外皮やルースチューブ41c´を有する光ファイバコードである。光ファイバ41Aの先端部で被覆部が露出され、その内部の外装(樹脂被覆)の一部が長手方向の一部で除去(中間剥き)されることにより、クラッド露出部41bが形成され、クラッド露出部41bの表面に導電性ペースト硬化物46が形成されている。
ハンダ44は、金属スリーブ42の内壁42aと、光ファイバ41A,41Bの導電性ペースト硬化物36、およびその長手方向両側における第一の外装被覆部41aおよび第二の外装被覆部41cとに固着することにより、金属スリーブ42の内壁と、光ファイバ41A,41Bとの間の隙間を気密に封止することができる。
〔第5実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバアセンブリの一実施形態について図面を参照して説明する。
以下、本発明に係る光ファイバアセンブリの一実施形態について図面を参照して説明する。
図6に、光ファイバ封止構造体50を有する光ファイバアセンブリ100の一例を示す。光ファイバ封止構造体50から延出された光ファイバ51A,51Bの先端には、複数本の光ファイバ51A,51Bを一列に整列させて保持するアレイ部110(接続構造体)が設けられている。図7中の(a)に示すように、光ファイバ51A,51Bのピッチがアレイ部110側で狭く、光ファイバ封止構造体50側で広くなっており、アレイ部110と光ファイバ封止構造体50の間でピッチが徐々に変化している。但し、図7中の(a)は一例に過ぎず、例えば、アレイ部110と光ファイバ封止構造体50の間で光ファイバ51のピッチが変わらないようにすることも勿論可能である。図8に、デバイス筐体に対する光ファイバアセンブリ100の取り付け状態を示す。アレイ部110は、図8に仮想線で示すデバイス筐体121に収容される。
光ファイバアセンブリ100に具備される光ファイバ封止構造体50の構成を図9に示す。光ファイバ封止構造体50は、図9に示すように、光ファイバ51A,51B、金属スリーブ52、フェルール53、ハンダ54、樹脂部55および導電性ペースト硬化物56を備え、説明の便宜上、部材番号を第1実施形態の各部材に付記した部材番号から変えたものの、基本的な構成は第1実施形態の光ファイバ封止構造体10と同様である。ハンダ54は、金属スリーブ52の内壁52aと、光ファイバ51のクラッド露出部51bの表面に形成された導電性ペースト硬化物56、およびその長手方向両側における第一の外装被覆部41aおよび第二の外装被覆部41cとに固着することにより、金属スリーブ52の内壁と、光ファイバ51との間の隙間を気密に封止することができる。図8に示すように、金属スリーブ52の外面がデバイス筐体121の壁部に固定されることで、光ファイバ封止構造体50とデバイス筐体121の間を気密に封止できる。
図9に示すように、樹脂部55側では、光ファイバ51を保護するためにルースチューブ等の保護チューブで覆ったコード部51cが樹脂で固着されている。保護チューブは、Hytrel(登録商標)のようなポリエステルエラストマー等、柔軟で、かつ丈夫な素材から構成されている。図6に示すように、樹脂部55側では、ゴム製のブーツ120が光ファイバの周囲に保護チューブを設けたコード部51cの周囲に設けられている。図8に示すように、ブーツ120をデバイス筐体121のブーツ取付部122(固定部)に取り付けることにより、デバイス筐体121に対してコード部51cを曲げても、光ファイバ51の過度な屈曲を抑制することが可能である。コード部51cの先端には、光コネクタ130が取り付けられている。
図10に示すように、アレイ部110は、光ファイバを位置決めするV溝112を有するV溝基板111と、V溝基板111上に被せられる蓋体113と、蓋体113をV溝基板111に接着固定する接着剤114を備える。V溝112は、V溝基板111の蓋体113に対向する面に形成されている。V溝基板111及び蓋体113の材質としては、石英ガラスや硼珪酸ガラス等のガラスやセラミックス、金属等が挙げられる。
図7に示すように、アレイ部110の先端面115で光ファイバの端面が露出され、図示しないPD(光検出器、フォトダイオード)により光ファイバにより伝送された光が受光される。先端面115は4〜8°程度傾斜し、端面で反射した光が回線に混入することを抑制することができる。
光ファイバのうち1本は、偏波保持光ファイバ101であり、もう1本は、シングルモード光ファイバ105である。偏波保持光ファイバ101は、中心部のコア102と、コア102の周囲に設けられたクラッド103と、クラッド103内でコア102の両側に設けられた応力付与部104を有する。図示例の偏波保持光ファイバ101は、応力付与部104が略円形の断面を有するPANDA形光ファイバであるが、他の種類の偏波保持光ファイバ、例えばボウタイ形光ファイバや、楕円コア形光ファイバも使用可能である。シングルモード光ファイバ105は、中心部のコア106と、コア106の周囲に設けられたクラッド107を有する。
V溝基板111上の偏波保持光ファイバ101の2つの応力付与部104の中心軸を結ぶ面は、所定の角度に固定されている。この角度は、例えばV溝基板111の底面と略平行となる角度である。これにより、アレイ部とPDの間で偏波の方向が一定とされた光接続を実現することができる。
図6および図11に示す光コネクタ130は、ハウジング132にラッチ133等のロック手段を有する光プラグである。この光プラグはコネクタの一種であり、図示しない光レセプタクルや光アダプタ等の別のコネクタに結合させることができる。光コネクタ130の先端には、光ファイバが挿通されたフェルール131が設けられている。偏波保持光ファイバ101の2つの応力付与部104の中心軸を結ぶ面(図11の光ファイバ断面の拡大図では断面上の線)Sは、ハウジング132の基準面134に対して、所定の角度(例えば90°)を有する。これにより、コネクタ間で偏波の方向が一定とされた光接続を実現することができる。
例えば偏波多重4値位相変調(DP−QPSK)では、シングルモード光ファイバ105で伝送したシグナル(信号)光と、偏波保持光ファイバ101で伝送したローカル(LO)光を入力し、両者を干渉させて垂直偏波と水平偏波を分離して出力することができる。このように偏波多重を利用すると、伝送する情報量を40Gbpsや100Gbps等に増大するのに有利である。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明に係る光ファイバ封止構造体および光ファイバアセンブリは、光ファイバを具備する機器において光ファイバを接続する接続物品として利用することができる。
10、20、30、40、50 光ファイバ封止構造体
11、21、31、41、51 光ファイバ
11a、21a、31a、41a 第一の外装被覆部
11b、41b、51b クラッド露出部(外装除去区画)
11c、21c、31c、41c 第二の外装被覆部
12、22、32、42、52 金属スリーブ
12a、22a、32a、42a、52a 内壁
12b 第一の開口端部
12c、22c 第二の開口端部
12d、32d、42d、52d 係止部
13、23、33、43、53 フェルール
13a、23a、33a 挿通孔
14、24、34、44、54 ハンダ
14a 第一の封止領域
14b 第二の封止領域
15、25、35、45、55 樹脂部(引留部)
16、26、36、46、56 導電性ペースト硬化物(混合硬化物)
41c´ ルースチューブ
51c コード部
100 光ファイバアセンブリ
101 偏波保持光ファイバ
102 コア
103 クラッド
104 応力付与部
105 シングルモード光ファイバ
106 コア
107 クラッド
110 アレイ部(接続構造体)
111 V溝基板
112 V溝
113 蓋体
114 接着剤
115 先端面
120 ブーツ
121 デバイス筐体(筐体)
122 ブーツ取付部(固定部)
130 光コネクタ
131 フェルール
132 ハウジング
133 ラッチ
134 基準面
11、21、31、41、51 光ファイバ
11a、21a、31a、41a 第一の外装被覆部
11b、41b、51b クラッド露出部(外装除去区画)
11c、21c、31c、41c 第二の外装被覆部
12、22、32、42、52 金属スリーブ
12a、22a、32a、42a、52a 内壁
12b 第一の開口端部
12c、22c 第二の開口端部
12d、32d、42d、52d 係止部
13、23、33、43、53 フェルール
13a、23a、33a 挿通孔
14、24、34、44、54 ハンダ
14a 第一の封止領域
14b 第二の封止領域
15、25、35、45、55 樹脂部(引留部)
16、26、36、46、56 導電性ペースト硬化物(混合硬化物)
41c´ ルースチューブ
51c コード部
100 光ファイバアセンブリ
101 偏波保持光ファイバ
102 コア
103 クラッド
104 応力付与部
105 シングルモード光ファイバ
106 コア
107 クラッド
110 アレイ部(接続構造体)
111 V溝基板
112 V溝
113 蓋体
114 接着剤
115 先端面
120 ブーツ
121 デバイス筐体(筐体)
122 ブーツ取付部(固定部)
130 光コネクタ
131 フェルール
132 ハウジング
133 ラッチ
134 基準面
Claims (10)
- 管状のスリーブと、
前記スリーブの管内に挿通された光ファイバであって、クラッドを覆う外装が除去された外装除去区間が、前記スリーブの管内に位置する光ファイバと、
前記外装除去区間において前記光ファイバと前記スリーブの内壁との隙間を封止するハンダと、を備えており、
前記光ファイバは、前記外装除去区間のクラッドが、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合硬化物によって覆われた構成である、ことを特徴とする光ファイバ封止構造体。 - 前記スリーブの内径よりも小さい内径を有する挿通孔が少なくとも一つ設けられたフェルールが、前記スリーブの管内に挿嵌されており、
前記挿通孔には、前記光ファイバの前記外装除去区間が挿通されており、
前記挿通孔の内周面と、前記光ファイバの前記外装除去区間を覆う前記混合硬化物との隙間を、前記ハンダが封止していることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ封止構造体。 - 前記光ファイバにおいて、前記混合硬化物により覆われた混合硬化物被覆部分は、前記外装除去区間外に及び、前記混合硬化物被覆部分の少なくとも一部分は、前記スリーブの管内に在ることを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ封止構造体。
- 前記光ファイバと前記スリーブの内壁とを接着して当該光ファイバをスリーブ内に引き留める引留部が設けられていることを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の光ファイバ封止構造体。
- 前記光ファイバにおいて、前記混合硬化物により被覆された混合硬化物被覆部分の一部分が、前記フェルールの前記挿通孔内に位置していることを特徴とする請求項2に記載の光ファイバ封止構造体。
- 前記スリーブの内壁には、中心軸に向かって突出した、前記フェルールを係止する係止部が設けられていることを特徴とする請求項2または5に記載の光ファイバ封止構造体。
- 請求項1から6までの何れか1項に記載の光ファイバ封止構造体と、
前記光ファイバ封止構造体から露出している前記光ファイバの先端部に設けられ、当該先端部を外部機器に接続するための接続構造体とを備えていることを特徴とする光ファイバアセンブリ。 - 請求項7に記載の光ファイバアセンブリと、
前記光ファイバアセンブリの前記接続構造体に接続される機器と、
前記機器を収容する筐体と、を具備しており、
前記筐体には、前記光ファイバアセンブリの前記光ファイバ封止構造体を固定する固定部が設けられていることを特徴とするデバイス。 - 光ファイバの長手方向に沿った一部に、クラッドを覆う外装が除去された外装除去区間を設けた光ファイバを準備する光ファイバ準備工程と、
前記外装除去区間のクラッドの表面を、導電性粉体と樹脂バインダーとの混合物によって覆い、当該混合物を加熱して硬化させて混合硬化物を形成する混合硬化物形成工程と、
管状のスリーブに、前記混合硬化物が形成された前記光ファイバを挿通して、前記スリーブの内壁と、前記混合硬化物の表面とを対向させて配置する配置工程と、
前記スリーブの内壁と前記混合硬化物の表面との隙間に、未溶融ハンダを充填するハンダ充填工程と、
前記ハンダ充填工程によって充填された未溶融ハンダを溶融させた後に硬化させて、前記隙間を封止する封止工程と、
を含むことを特徴とする光ファイバ封止方法。 - 前記混合硬化物形成工程では、前記混合物を150〜170℃によって加熱して硬化させることを特徴とする請求項9に記載の光ファイバ封止方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2013
- 2013-04-25 JP JP2013092535A patent/JP2014215446A/ja active Pending
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