JP3004700B2 - Optical component manufacturing method - Google Patents

Optical component manufacturing method

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JP3004700B2
JP3004700B2 JP24731590A JP24731590A JP3004700B2 JP 3004700 B2 JP3004700 B2 JP 3004700B2 JP 24731590 A JP24731590 A JP 24731590A JP 24731590 A JP24731590 A JP 24731590A JP 3004700 B2 JP3004700 B2 JP 3004700B2
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plastic optical
waveguide
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肇 宗國
真一 豊島
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旭化成工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 異なった光部品の接続や光の分岐などに使用する光部
品で、光通信、光センサー、光学機器などに使用する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application field] An optical component used for connecting different optical components or branching light, and is used for optical communication, optical sensors, optical devices, and the like.

〔従来技術〕(Prior art)

大口径の光部品と小口径の光部品を接続するための部
品や、一つの小さな光源の光を数本の光ファイバに分散
させたり、あるいは数個の光を1個に集合したりすると
きには、従来はレンズ、鏡、光硬化による導波路や鋳型
重合による導波路の作製方法があった。
When connecting large-diameter optical components to small-diameter optical components, when dispersing light from one small light source into several optical fibers, or when combining several lights into one Conventionally, there has been a method of manufacturing a lens, a mirror, a waveguide by photocuring, or a waveguide by mold polymerization.

しかし、これらは部品の組み合わせや操作の繁雑さか
ら高価であり、性能の安定性にも欠けていた。
However, these are expensive due to the combination of parts and the complexity of operation, and lack stability in performance.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明はこれらの問題を解決した方法である。即ち、
透明な樹脂からなる芯とそれより屈折率の低い樹脂から
なる鞘から構成された導波路と、その導波路を保持する
保持体からなる光部品において、 導波路の材料としては延伸倍率1.1以上のプラスチ
ック光ファイバを用い、保持体材料としてはプラスチッ
ク光ファイバの芯樹脂のTg以上の温度では変形の度合が
光ファイバの変形の度合よりも少ない材料を用いること 保持体には導波路として必要な形状に穴を開けてお
き、この中に延伸したプラスチック光ファイバを挿入
し、プラスチック光ファイバの芯樹脂のTgより高い温度
の加熱槽でプラスチック光ファイバと保持体をすべてま
とめて加熱し、プラスチック光ファイバが保持体の穴部
に膨大化して充填せしめること を特徴とする光部品の製造方法である。
The present invention is a method that has solved these problems. That is,
In a waveguide composed of a core made of a transparent resin and a sheath made of a resin having a lower refractive index, and an optical component composed of a holder holding the waveguide, the material of the waveguide has a draw ratio of 1.1 or more. Use a plastic optical fiber, and use a material whose degree of deformation is less than the degree of deformation of the optical fiber at a temperature equal to or higher than the Tg of the core resin of the plastic optical fiber. The plastic optical fiber and the holder are all heated together in a heating tank at a temperature higher than the Tg of the core resin of the plastic optical fiber. Is a method of manufacturing an optical component, characterized in that the holes in the holder are enormously filled.

ここでいう導波路とは、片端から入射した光を他端に
伝送するものであり、特に本発明ではプラスチック光フ
ァイバを加熱により、特定の形状に変形させた部分を言
う。
The waveguide here transmits light incident from one end to the other end. In particular, in the present invention, it refers to a portion where a plastic optical fiber is deformed into a specific shape by heating.

プラスチック光ファイバは芯がポリメチルメタクリレ
ートのもの、ポリカーボネートのものなどの他に、他の
透明性のある樹脂が使用できる。本発明の部品が数セン
チメートル程度以下の部品として使用される場合にはも
とのプラスチック光ファイバとしては伝送損失はかなり
大きなものも使用できる。芯ポリマーと鞘ポリマーの屈
折率は芯ポリマーのものは鞘ポリマーのものより高く設
定する必要があり、その屈折率の差は、結合する光部品
の受光面の大きさや、許容入射角に対応させて適当に選
ぶ必要がある。
As the plastic optical fiber, other transparent resins can be used in addition to those having a core of polymethyl methacrylate or polycarbonate. When the component of the present invention is used as a component having a size of several centimeters or less, a plastic optical fiber having an extremely large transmission loss can be used. The refractive index of the core polymer and the sheath polymer must be set higher for the core polymer than for the sheath polymer.The difference in the refractive index depends on the size of the light receiving surface of the optical component to be combined and the allowable incident angle. It is necessary to choose appropriately.

プラスチック光ファイバはあらかじめ延伸したものを
使用する必要がある。プラスチック光ファイバを芯ポリ
マーのTg付近の温度で張力をかけながら引き伸ばし、冷
却したものは、そのファイバを再度加熱していくと、分
子配向が緩和し、ファイバはもとの長さに縮んでくる。
この再現性の度合いはファイバの引き伸ばし条件によ
る。ここで延伸倍率を定義する。ここで言う延伸倍率と
はプラスチック光ファイバの芯ポリマーのTgを20℃以上
上回る温度で一時間加熱したときのファイバの長さでも
とのファイバの長さを除した時の値と定義する。ここで
もとのファイバの長さは1mとする。
It is necessary to use a plastic optical fiber drawn in advance. When a plastic optical fiber is stretched under tension at a temperature near the Tg of the core polymer and cooled, the molecular orientation is relaxed when the fiber is heated again, and the fiber shrinks to its original length. .
The degree of this reproducibility depends on the stretching conditions of the fiber. Here, the stretching ratio is defined. Here, the draw ratio is defined as a value obtained by dividing the length of the original fiber by the length of the fiber when heated for 1 hour at a temperature higher than the Tg of the core polymer of the plastic optical fiber by 20 ° C. or more. Here, the length of the original fiber is 1 m.

延伸倍率 B=L1/L2 L1:もとのファイバ長さ1m L2:加熱後のファイバ長さ 一般に市販されているPMMA系のプラスチック光ファイ
バではこの延伸倍率は1.3−2.5程度である。
Stretching ratio B = L1 / L2 L1: Original fiber length 1 m L2: Fiber length after heating Generally, a commercially available PMMA plastic optical fiber has a stretching ratio of about 1.3-2.5.

加熱は、加熱槽の中にプラスチック光ファイバと保持
体をすべてまとめて入れることにより行う。これは光学
的に歪みのない成形体を得るために不可欠である。加熱
槽は、市販されているオーブン類などの他にドライヤ等
で簡易的に形成したものを含む。
Heating is performed by putting all the plastic optical fibers and the holder together in a heating tank. This is indispensable for obtaining a molded product without optical distortion. The heating tank includes not only commercially available ovens and the like, but also those easily formed with a drier or the like.

さて、仮に延伸倍率N倍のプラスチック光ファイバを
芯ポリマーのTgより20℃高い温度におくと、ファイバは
凡そ1/Nの長さに縮み、直径はN0.5倍に膨大化できる。
0.5倍に膨大化できることを考慮して、延伸倍率を決
める。延伸倍率は1.1以上であり、市販品が1.3〜2.5倍
であるが、これを上まわる2.5倍以上のプラスチック光
ファイバを使用することがある。そこでプラスチック光
ファイバを、この加熱処理温度で十分な耐熱性のある保
持体に、特定の形状の穴を開けておき、それにプラスチ
ック光ファイバを挿入したのち膨大化させると、延伸倍
率に応じたファイバの膨大化により、保持体の形状どお
りに変形せしめた導波路が形成できるのである。
If a plastic optical fiber having a draw ratio of N times is placed at a temperature 20 ° C. higher than the Tg of the core polymer, the fiber shrinks to a length of about 1 / N, and the diameter can be increased to 0.5 times N.
The stretching ratio is determined in consideration of the fact that it can be enlarged to 0.5 times N. Although the draw ratio is 1.1 or more, and the commercial product is 1.3 to 2.5 times, a plastic optical fiber of 2.5 times or more which exceeds this may be used. Therefore, when a plastic optical fiber is made to have a hole of a specific shape in a holder having sufficient heat resistance at this heat treatment temperature, a plastic optical fiber is inserted into the hole, and then the fiber is enlarged, the fiber according to the draw ratio is increased. As a result, a waveguide deformed according to the shape of the holder can be formed.

充填後は、保持体の端面を切断、研磨、熱板押し当て
などの通常処理方法でしあげることができる。
After the filling, the end face of the holding body can be cut by a usual processing method such as cutting, polishing, or pressing against a hot plate.

保持体は金属、樹脂、ガラス、セラミック、木などで
よく、導波路に必要な穴加工がほどこせるものが好まし
い、穴の開け方は、ドリルによるもの、鋳型で成形する
もの、射出成形によるもの、レーザ加工などが採用でき
る。
The holder may be metal, resin, glass, ceramic, wood, etc., and it is preferable that the hole can be processed in the waveguide, and the hole should be drilled, molded with a mold, or injection molded. , Laser processing and the like can be adopted.

導波路の形状は内部の光ファイバが容易に移動しない
ように、端末部を拡大することも可能であるし、また、
導波路の入りと出の間になめらかに口径を変化させるよ
うにし、結合を容易にする工夫も可能である。また、複
数の導波路を一個の保持体に配置し、光を収束させたり
分離したりする光部品とすることもできる。
The shape of the waveguide can be enlarged at the end so that the optical fiber inside does not move easily.
It is also possible to smoothly change the aperture between the entrance and exit of the waveguide to facilitate coupling. Also, a plurality of waveguides may be arranged on one holding body to form an optical component that converges or separates light.

以下実施例に基づいてのべる。 Hereinafter, description will be made based on examples.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 延伸倍率2.5倍の芯がPMMA、鞘がビニリデンフロライ
ド系樹脂からなる1.0mmプラスチック光ファイバを用い
た。保持体はPBT樹脂でてきており、内部には1.1mm〜1.
5mmに内径が連続的に内径が連続的に変化したものであ
る。
Example 1 A plastic optical fiber having a draw ratio of 2.5 mm and having a core made of PMMA and a sheath made of a vinylidene fluoride resin was used. The holder is made of PBT resin and has 1.1mm to 1.
The inner diameter is continuously changed to 5 mm.

保持体の長さは2センチメートルであり、保持体の1.
1mm径の穴の側には、同心円状に1.5mm径で深さ0.5mmの
窪みが形成されている第1図に示されたような光部品を
使用した。
The length of the holder is 2 cm and 1.
On the side of the hole having a diameter of 1 mm, an optical component as shown in FIG. 1 having a concavity of 1.5 mm in diameter and a depth of 0.5 mm was used.

この保持体の穴にプラスチック光ファイバ10センチメ
ートルを挿入し、120℃で10分間保持したのち、両端面
を切断し、研磨して光ファイバ部品を得た。保持体の穴
にはプラスチック光ファイバが形通りに充満されてい
た。
A plastic optical fiber of 10 cm was inserted into the hole of the holder, kept at 120 ° C. for 10 minutes, and then both end faces were cut and polished to obtain an optical fiber part. The holes in the holder were filled with plastic optical fibers as they were.

実施例2 延伸倍率4倍のプラスチック光ファイバでその直径が
0.5mmのものを用いた。
Example 2 A plastic optical fiber having a draw ratio of 4 times and a diameter of
The thing of 0.5 mm was used.

保持体の導波路穴は片端面には1.1mmの穴1個と片端
面には0.75mmの穴を2個あけ、それぞれをなめらかに結
んだ穴を形成せしめた構造の保持体を製作した。保持体
はポリカーボネート樹脂とした。
As for the waveguide hole of the holder, a holder having a structure in which one hole of 1.1 mm was formed on one end surface and two holes of 0.75 mm were formed on one end surface, and holes were formed to smoothly connect the holes. The holder was a polycarbonate resin.

この穴にプラスチック光ファイバを二本挿入し120℃
で15分加熱したのち取り出し、端面の研磨を行い第2図
のような光部品を製造方法した。
Insert two plastic optical fibers into these holes and insert at 120 ° C
After heating for 15 minutes, the substrate was taken out and the end face was polished to produce an optical component as shown in FIG.

1.1mm側片端には、プラスチック光ファイバが膨大し
穴のなかを半月状に充満していた。この面をLEDに接続
して、反対側の0.75mm径の2つの他端から出射される光
パワーは両者均等であった。
One end of the 1.1 mm side was filled with plastic optical fiber and filled the inside of the hole half-moon-shaped. This surface was connected to the LED, and the light powers emitted from the two other ends of the opposite side having a diameter of 0.75 mm were equal.

【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明実施例1で用いる光部品である。 1……保持体 2……プラスチック光ファイバ 第2図は本発明実施例2で製造方法した光部品の断面図
である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an optical component used in Embodiment 1 of the present invention. 1... Holder 2... Plastic optical fiber FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical component manufactured in the second embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/26 G02B 6/30 - 6/34 G02B 6/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/12-6/14 G02B 6/26 G02B 6/30-6/34 G02B 6/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】透明な樹脂からなる芯とそれより屈折率の
低い樹脂からなる鞘から構成された導波路と、その導波
路を保持する保持体からなる光部品において、 導波路の材料としては延伸倍率1.1以上のプラスチ
ック光ファイバを用い、保持体材料としてはプラスチッ
ク光ファイバの芯樹脂のTg以上の温度では変形の度合
が、光ファイバの変形の度合よりも少ない材料を用いる
こと 保持体には導波路として必要な形状に穴を開けてお
き、この中に延伸したプラスチック光ファイバを挿入
し、プラスチック光ファイバの芯樹脂のTgより高い温度
の加熱槽でプラスチック光ファイバと保持体をすべてま
とめて加熱し、プラスチック光ファイバが保持体の穴部
に膨大化して充填せしめること を特徴とする光部品の製造方法。
An optical component comprising a waveguide made of a core made of a transparent resin and a sheath made of a resin having a lower refractive index, and an optical component consisting of a holder for holding the waveguide, the material of the waveguide is Use a plastic optical fiber with a draw ratio of 1.1 or more, and use a material that has a degree of deformation that is less than the degree of deformation of the optical fiber at a temperature equal to or higher than the Tg of the core resin of the plastic optical fiber. Open a hole in the required shape as a waveguide, insert the drawn plastic optical fiber into it, and collect all the plastic optical fiber and the holder in a heating tank at a temperature higher than the Tg of the core resin of the plastic optical fiber. A method for producing an optical component, comprising heating and filling a hole of a holding body with a plastic optical fiber in an enormous amount.
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