JP2019040112A

JP2019040112A - 光ファイバ保持具

Info

Publication number: JP2019040112A
Application number: JP2017163103A
Authority: JP
Inventors: 原　裕貴; Hirotaka Hara; 裕貴原; 新海　正博; Masahiro Shinkai; 正博新海; 菊川　隆; Takashi Kikukawa; 隆菊川; 正美佐々木; Masami Sasaki; 亮平福▲崎▼; Ryohei Fukuzaki; 基博中原; Motohiro Nakahara; 哲雄宮; Tetsuo Miya; 修司田地; Shuji Taji
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2037-08-28
Also published as: JP6977397B2

Abstract

【課題】本開示は、光ファイバを固定している部品を大型化せずに曲げ半径の制御を可能にすることを目的とする。【解決手段】本開示の光ファイバ保持具は、一端に光ファイバ（２６）の端部が配置され、他端において光ファイバ（２６）が延在するように配置される保持部材（２３）と、第１の保持部材（２３）の他端に光ファイバ（２６）を固定するスペーサ（２１）と、第１の保持部材（２３）と共に光ファイバ（２６）を挟持する第２の保持部材（２４）と、を備え、保持部材（２３）の他端は、光ファイバ（２６）の延在方向Ｄ１に沿った予め定められた曲率半径で湾曲する湾曲部（２３Ｅ）を備え、湾曲部（２３Ｅ）とスペーサ（２１）の間に光ファイバ（２６）が固定されている。【選択図】図１

Description

本開示は、光ファイバが保持されている光ファイバ保持具に関する。

光通信分野においてＳｉ−Ｐは従来のものと比較し小型、低コスト、低消費電力であり、Ｄａｔａｃｏｍ分野での活躍が期待されている。Ｓｉを使用することで光導波路の小型化が実現可能であり、また光／電子回路を同一基板上に積層できるため、さらに小型化が可能となるためである。

シリコン導波路と光ファイバの接続方法の一つが表面結合（グレーティングカップリング）である。表面結合は導波路面に格子形状を形成し、光の干渉により上方に光線を導き、導波路面に接続した光ファイバに入光させる。または、光ファイバから光を導波路へと入光させる。

表面結合の長所としてはスポット径が９μｍ程度となるため通常の光ファイバを使用し接続させることができる点である。

特開２０１６−０７１０２５号公報ＷＯ２０１７−０２２０２６号公報

表面結合のデメリットとして、光ファイバ保持具がシリコン導波路上を突き出た形状となるため実装の際に体積を要する。この問題の解決策として特許文献１の方法が挙げられるが、この方法では曲げ半径の制御ができないという課題が存在する。また、特許文献２は、光ファイバを保持している部品を回転させるための装置が必要であり、光ファイバのＲ曲げ部分が光ファイバ保持具の外側となるため大型になるという課題が存在する。

そこで、本開示は、光ファイバを固定している部品を大型化せずに曲げ半径の制御を可能にすることを目的とする。

本開示の光ファイバ保持具は、
一端に光ファイバの端部が配置され、他端において前記光ファイバが延在するように配置される第１の保持部材と、
前記第１の保持部材の前記他端に前記光ファイバを固定するスペーサと、
前記第１の保持部材と共に前記光ファイバを挟持する第２の保持部材と、
を備え、
前記第１の保持部材の前記他端は、前記光ファイバの延在方向に沿った予め定められた曲率半径で湾曲する湾曲部を備え、
前記湾曲部と前記スペーサの間に前記光ファイバが固定されている。

本開示によれば、光ファイバを固定している部品を大型化せずに曲げ半径の制御を可能にすることができる。

第１の実施形態の光ファイバ保持具の光回路への接続例である。第１の実施形態の光ファイバ保持具の第１の形態例を示す側面図及び断面図である。第１の実施形態の光ファイバ保持具の第２の形態例を示す側面図及び断面図である。第１の実施形態の光ファイバ保持具の第３の形態例を示す側面図及び断面図である。押圧面が湾曲している第１の実施形態の光ファイバ保持具の形態例である。第２の実施形態の光ファイバ保持具の第１の形態例である。第２の実施形態の光ファイバ保持具の第２の形態例である。第２の実施形態の光ファイバ保持具の第３の形態例である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（第１の実施形態）
図１に、本実施形態に係る光ファイバ保持具の一例を示す。本実施形態に係る光ファイバ保持具は、光ファイバ２６を挟持する２つの保持部材２３、２４と、スペーサ２１と、を備える。保持部材２３は、光ファイバ２６の延在する方向Ｄ１に配置され、第１の保持部材として機能する。保持部材２４は第２の保持部材として機能する。

本開示は、保持部材２３の一端である端面２３Ａと保持部材２４の一端である端面２４Ａに挟まれる形で光ファイバ２６の端面２６Ａが配置され、保持部材２３の他端である端面２３Ｂに光ファイバ２６が湾曲して延在する。例えば、図１のように、光ファイバ２６の端面２６Ａが光回路３の上面３Ａに接続される場合、光ファイバ２６の方向Ｄ１は光回路３の上面３Ａに沿った方向となる。ここで、方向Ｄ１は、一例として上面３Ａに平行方向な方向が例示できるが、本開示はこれに限らず、上面３Ａに垂直な方向を除く任意の方向とすることができる。また光回路３は、例えば、光導波路や光カプラを備えるフォトニック光回路（以下光回路と称す）である。

保持部材２３の端面２３Ａは、光回路３の上面３Ａに接合されている。接合は紫外線硬化樹脂等の光硬化樹脂を用いることが好ましい。保持部材２３の端面２３Ａと保持部材２４の一端である端面２４Ａとが同一面上に配置され、光回路３の上面３Ａに接合されることが好ましい。光回路３の上面３Ａとの接合面積が大きくなるため、接合強度を補強することができる。保持部材２４は、光ファイバ２６および光ファイバ２６を固定した保持部材２３と共に端面研磨されてもよい。

光ファイバ２６の端面２６Ａでの光軸と保持部材２３の端面２３Ａとのなす角度αは、９０°ではないことが好ましく、これにより端面２６Ａでの反射による減衰を防ぐことができる。また、角度αは、光回路３からの光入出射方向に合わせた角度であることが好ましい。

保持部材２３及び２４は、Ｖ溝を用いた保持部材であり、保持部材２３及び２４の少なくともいずれかにＶ溝が形成されている。例えば、図２に示すように保持部材２３のみにＶ溝が形成されていてもよいし、図３に示すように保持部材２４のみにＶ溝が形成されていてもよいし、図４に示すように保持部材２３及び２４の両方にＶ溝が形成されていてもよい。光ファイバ２６のうちの保持部材２３及び２４のＶ溝で挟持される部分は被覆２６Ｂが除去されたベアファイバ２６Ｃとなっている。保持部材２３にＶ溝が形成される場合、ベアファイバ２６Ｃを保持する部分のみにＶ溝が形成されていてもよいが、湾曲部２３ＥにもＶ溝が形成されていてもよい。

保持部材２３及び２４の挟持する光ファイバの本数は、任意の数とすることができる。例えば、図２（ａ）、図３（ａ）及び図４（ａ）に記載のように１本であってもよいし、図２（ｂ）、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に記載のように４本であってもよい。保持部材２３及び２４の挟持する光ファイバの本数が複数本の場合、本開示の光ファイバ保持具は、ファイバアレイを構成することができる。

保持部材２３は、光ファイバ２６の方向Ｄ１に沿った予め定められた曲率半径で湾曲する湾曲部２３Ｅを備える。予め定められた曲率半径は、光ファイバ２６が過剰に曲がって折れることを防止することの可能な値であり、且つ光回路３の上面３Ａに沿った方向へ引き出すことが可能な値である。光ファイバ２６は湾曲部２３Ｅに接着剤により固定されていることが好ましい。

スペーサ２１は、光ファイバ２６が湾曲部２３Ｅに沿って湾曲するよう、光ファイバ２６を湾曲部２３Ｅに押さえる機能を有する。これにより、光ファイバ２６の端面２６Ａを光回路３に固定した状態で、光ファイバ２６を方向Ｄ１に延在させることができる。

スペーサ２１は、柱状又は筒状の構造体であり、柱状又は筒状の断面形状は任意である。例えば、図１〜図４に示すような方形断面であってもよいし、円形断面であってもよい。光ファイバ２６と接する押圧面２１Ｄの少なくとも一部は、湾曲部２３Ｅに沿って配置されていることが好ましく、例えば、図５に示すように、湾曲部２３Ｅの曲率半径に応じて湾曲していることが好ましい。

保持部材２３，２４及びスペーサ２１の素材は任意であるが、例えば、ガラスや樹脂のほか、金属を用いることができる。保持部材２３，２４及びスペーサ２１が金属である場合は、熱硬化樹脂を用いて保持部材２３とスペーサ２１との間に光ファイバ２６を固定することができる。保持部材２３，２４及びスペーサ２１がＵＶに対して透明であるガラスや樹脂の場合は、ＵＶ硬化樹脂を用いて保持部材２３とスペーサ２１との間に光ファイバ２６を固定することができる。このように、保持部材２３，２４及びスペーサ２１がＵＶを透過することで、ＵＶ硬化樹脂で固定ができ、製造が簡便化される。

以上説明したように、本実施形態は、湾曲部２３Ｅにスペーサ２１を用いて光ファイバ２６を押し当てることで、湾曲部２３Ｅの曲率半径で光ファイバの曲げを制御することができる。ここで、本実施形態は、保持部材２３が湾曲部２３Ｅを有し、これによって保持部材２３と保持部材２４との間に生じた空隙にスペーサ２１を設けている。このため、本実施形態は、光ファイバ２６を固定している部品保持部材２３、２４及びスペーサ２１を大型化せずに光ファイバ２６の曲げ半径の制御を行うことができる。

（第２の実施形態）
図６に、本実施形態に係る光ファイバ保持具の一例を示す。光ファイバ２６の曲げ応力の負荷によって、光ファイバ２６が保持部材２３から離れる方向にスペーサ２１が押し上げられ、スペーサ２１が剥離する可能性がある。そこで、本実施形態に係る光ファイバ保持具は、スペーサ２１が押し上げられないよう、スペーサ２１と保持部材２４とが平面２１Ｃと側面２４Ｃで固定されている。

本実施形態では、スペーサ２１と保持部材２４とが接着剤で接合できるよう、光回路３の上面３Ａから端面２４Ｅまでの高さＨ_２４は、光回路３の上面３Ａから光ファイバ２６までの高さＨ_２６よりも高いことが好ましい。また、図６では、スペーサ２１の断面形状が楔形状である例を示したが、本実施形態においても第１の実施形態と同様にスペーサ２１の断面形状は任意の形状とすることができる。

スペーサ２１と保持部材２４との固定は強固であることが好ましく、保持部材２４とスペーサ２１は面で接触することが好ましい。そこで、本実施形態は、保持部材２４と当接する平面２１Ｃがスペーサ２１に設けられ、保持部材２４のうちの保持部材２３側の側面２４Ｃが平坦面となっている。このように、平面同士で接合することで、保持部材２３、２４とスペーサ２１の接触面積を増加させることができる。これにより、本実施形態は、光ファイバ２６の曲げの応力負荷によるスペーサ２１の剥離を防止することができる。

ここで、本実施形態においても、スペーサ２１の押圧面２１Ｄは、図７に示すように、湾曲部２３Ｅの曲率半径に応じて湾曲していることが好ましい。

さらに、図８に示すように、スペーサ２１の面２１Ｅは、保持部材２４の端面２４Ｅと固定されていることが好ましい。これにより、保持部材２４とスペーサ２１との接着面積が増えるため、光ファイバ２６を湾曲部２３Ｅへより効率よく押し当てることができる。また、製造の際に保持部材２３、２４とスペーサ２１の位置固定を簡便化することができる。さらに、保持部材２４とスペーサ２１は、一体に形成されていてもよい。

また、スペーサ２１は、光ファイバ２６が方向Ｄ１に延在する程度に、十分な長さを有することが好ましい。例えば、図７及び図８に示すように、光ファイバ２６の端面２６Ａを基準とした距離Ｄ_２１と距離Ｄ_２３を比較することによって定めてもよい。ここで、距離Ｄ_２１は、保持部材２３のうちの光ファイバ２６の端面２６Ａの位置から方向Ｄ１へのスペーサ２１の端部までの方向Ｄ１上での距離である。距離Ｄ_２３は、保持部材２３のうちの光ファイバ２６の端面２６Ａの位置から方向Ｄ１への保持部材２３の端部までの方向Ｄ１上での距離である。例えば、スペーサ２１に備わる押圧面２１Ｄと光ファイバ２６とが接触する長さが、保持部材２３に備わる湾曲部２３Ｅと光ファイバ２３とが接触する長さよりも長い。

また、図８に示すように、保持部材２４の端面２４Ｅをスペーサ２１と平面同士で接合する場合、光回路３の上面３Ａから端面２４Ｅまでの高さＨ_２４は、第２の実施形態の記載に関らず、光回路３の上面３Ａから光ファイバ２６までの高さＨ_２６と同程度とすることができ、光回路３の上面３Ａから光ファイバ２６までの高さＨ_２６よりも低くてもよい。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

２１：スペーサ
２３、２４：保持部材
２６：光ファイバ
３：光回路

Claims

一端に光ファイバの端部が配置され、他端において前記光ファイバが延在するように配置される第１の保持部材と、
前記第１の保持部材の前記他端に前記光ファイバを固定するスペーサと、
前記第１の保持部材と共に前記光ファイバを挟持する第２の保持部材と、
を備え、
前記第１の保持部材の前記他端は、前記光ファイバの延在方向に沿った予め定められた曲率半径で湾曲する湾曲部を備え、
前記湾曲部と前記スペーサの間に前記光ファイバが固定されている、
光ファイバ保持具。
前記スペーサのうちの前記光ファイバを押さえる押圧面の少なくとも一部は、前記湾曲部の曲率半径に応じて湾曲しており、
前記光ファイバは、湾曲している前記押圧面と前記湾曲部の間に挟持されている、
請求項１に記載の光ファイバ保持具。
前記第２の保持部材と前記スペーサとが固定されている、
請求項１又は２に記載の光ファイバ保持具。
前記第２の保持部材のうちの前記第１の保持部材側に位置する側面が前記スペーサと固定されている、
請求項３に記載の光ファイバ保持具。
前記第２の保持部材のうちの前記一端に対向する端面が前記スペーサと固定されている、
請求項３又は４に記載の光ファイバ保持具。
前記スペーサは、前記第２の保持部材と当接する平面を有し、
前記第２の保持部材と前記スペーサとが平面で固定されている、
請求項３から５のいずれかに記載の光ファイバ保持具。
前記光ファイバの延在方向における、前記光ファイバの端部から前記スペーサの端部までの長さが、前記光ファイバの端部から前記第１の保持部材の端部までの長さよりも長い、
請求項１から６のいずれかに記載の光ファイバ保持具。