JP3047076B2 - 光ファイバを相互接続するための光部品をカプセル化する方法およびカプセル化した部品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ファイバを相互接続するための光部品をカ
プセル化する（encapsulating）方法、ならびにこの方
法によって得られたカプセル化された部品に関する。例
えば、本発明は集積光部品をカプセル化する方法に関す
る。

カプラやマルチプレクサのような光ファイバを接続す
るための光部品は、シングルモードおよびマルチモード
の両方とも、小さくて脆弱なガラス片を含んでいる。こ
のことは、非常に小さい部品に関する米国特許第494313
0号に記載されているもののような集積光部品に特に該
当する。集積型であるか否かに関係なく、これらの部品
を保護するために、部品の機械的保護および／またはこ
れらの部品が用いられる環境に存在し得る化学的、光学
的、熱的あるいは他の種類の損傷に対する保護を確保す
る幾つかの手段が提案されている。

ヨーロッパ特許第106116号は光ファイバカプラのため
の保護構成に関する。その構成はカプラが接着位置で付
着される部分がＶ形トラフ状の支持要素を具備してい
る。それはまた、その支持要素を包囲した管状スクリー
ン、およびその管状スクリーンの端部を気密閉塞するジ
ョイントをも具備している。付加的な充填材を装填され
たハウジングにこの構成を装着することによって保護が
さらに補強され得る。上記ヨーロッパ特許はカプラ自体
と第１の支持要素との間に配置される付加的な支持要素
についても記述している。

結果的には、多数の部材の組み立てを必要とし、どち
らかと言えば複雑な構造となる。この構造によって囲ま
れた空間は、保護されるカプラの寸法よりもはるかに大
きい。

上記ヨーロッパ特許には、Ｖ形トラフ状の支持要素の
開放チャンネル内にカプラを配置し、そのカプラを前記
開放チャンネル内において支持要素に接着剤で付着し、
収縮可能な材料で作成された管状スクリーンで支持要素
を包囲し、サブアセンブリを形成するために支持要素の
まわりでスクリーンを収縮させ、ハウジング内の受容チ
ャンネルにおける空の空間内にそのサブアセンブリを挿
入し、スクリーンとハウジングの間に受容空間を画成す
る寸法を有するジョイントによってカプラのまわりの管
状スクリーンの開放端部を密封し、上記サブアセンブリ
を浸漬した状態で硬化し得る物質を上記受容空間に充填
し、そしてその硬化し得る物質を硬化させることよりな
る上記構造の作製方法も記載されている。

この作製方法は非常に多数の工程を含んでいるので、
高価である。特に、この方法の１つの工程は支持要素上
で管状スクリーンを摺動させることよりなるが、そのた
めには、互いに接続されるファイバのうちの１本以上に
予めねじを形成しておき、その後で、支持要素上でスク
リーンを浮せるようにする必要があり、このような操作
いずれも非常に不便である。

従って、本発明のひとつの目的は、上述の問題を生じ
ない、光部品のためのカプセル化方法、およびこの方法
で得られた光部品を提供することである。

特に、本発明のひとつの目的は、簡単かつ迅速で、従
って比較的安価な、互いに接続される光ファイバのため
のカプセル化方法である。

本発明の他の目的は、保護構造が光ファイバにすでに
接続されていても、１本以上の光ファイバ上の保護構造
に予めねじを形成することなしに、部品上に保護構造を
配置することである。

本発明のさらに他の目的は、裸の部品の閉塞空間より
ほとんど大きくない、大幅に減寸された閉塞空間をもっ
て光接続するためのカプセル化された部品である。

本発明のさらに他の目的は、劣化の危険を伴うことな
しに取扱うことができ、かつ種々の機械的、化学的また
は他の侵入物（incursions）に対し、特に湿度に対して
良く保護されたカプセル化された部品である。

本発明の他の目的は、集積光学技術によって製作され
た部品をカプセル化することである。

これらのおよび他の目的は、光ファイバに接続される
バーを具備し、そのバーが、ファイバの長手方向の軸線
に対して直交する方向に沿って、横断面がＵ字状の細長
いケーシング内に挿入されるようになされた、光ファイ
バを接続するための光部品をカプセル化する方法を含む
本発明に関連して達成される。上記Ｕ字状の内部幅は上
記バーの厚みと実質的に同一である。バーをケーシング
内に固定する態様で上記Ｕ字状の開いた輪郭でそのケー
シングにシール材が適用される。

この方法は、光ファイバを接続するための部品であっ
て、少なくとも１つの光回路通路を形成されたモノリシ
ックなガラスバーよりなり、少なくとも１本の光ファイ
バが少なくとも１つの回路通路端部に接続されるように
なされた部品をカプセル化するために適用される。この
方法は、ファイバとバーとの間の接合領域内に毛管現象
によってシール材が流入するのを防止するような態様に
側璧を配置した状態で、ガラスバーをケーシング内に挿
入することを含む。

本発明の他の実施例によれば、シール材として、熱的
に硬化し得る樹脂が用いられる。

本発明のさらに他の実施例によれば、シール材は流動
半田づけによって析出される半田組成よりなる。

本発明のカプセル化方法の１つの利点は、バーの長手
方向の軸線に対して直交方向の移動によってＵ字状ケー
シング内にそのバーが簡単に装着されることである。こ
のようにして、ケーシングは１本以上の光ファイバに接
続されたバーに沿って押戻される前にそれらのファイバ
に沿って軸線方向に移動される必要がない。

本発明の方法を適用して得られたカプセル化された部
品は、内部幅がバーの厚みと実質的に等しいＵ字状ケー
シングを具備している。このケーシングはバーの保護を
確保するのに適した長さと高さを有しており、かつバー
をケーシングに固着しそしてこのケーシングをシールす
るためにバーの両面に隣接したケーシングの開いた輪郭
部分内にシール材が展入される。

カプセル化された部品が、一部分上に少なくとも１つ
の光回路通路が形成され、その通路の端部に光ファイバ
が接続されるモノリシックのガラスバーを具備した、光
ファイバを接続するための集積光部品である場合には、
ファイバとバーの間の接合領域にシール材が流入するの
を阻止するための手段が設けられる。

本発明の方法の１つの実施例では、これらの手段は、
ケーシングの長手方向の軸線に平行にそのケーシングの
側璧に形成されそのケーシングの内部に向って凹入され
た楕円形の凹部よりなる。これらの凹部はファイバがバ
ーに接合される領域をシール材の毛管現象による流動に
対して保護する。

この構成は、バーのガラスとシール材の熱膨張差から
生じ得る機械的作用に対して、脆弱な上記接合部分を効
果的に保護する点で有益である。

以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

図面は光ファイバを接続するための部品１を示してい
る。この部品は例えばシングルモードまたはマルチモー
ドのカプラまたはマルチプレクサであり得るし、またそ
れは従来の設計のものまたは集積光学技術によって製作
されたものであり得る。そのような集積光部品が上述し
た米国特許第4943130号に記載されている。

第１図および第２図には、断面が矩形状のモノリシッ
クのガラスバー上に形成された集積光学部品が示されて
いる。そのバーの上面の近くには（第１図および第２図
に示されているように）、例えばイオン交換によって形
成された光回路通路２および３が存在している。各通路
はバーのガラスと同じ成分と、その通路の屈折率をバー
のガラスの屈折率より大きい値まで高めるイオンを含ん
でいる。各通路は、それらの通路の端部がそれぞれ光フ
ァイバ６および７に接続される接合領域４および５間で
バーの上面の近くに延長している。例えば重合可能な樹
脂の２つの滴８および９がファイバ６および７とバーと
の接続を確保する。ファイバ６および７は外装10および
11によって覆われている。

１つの実施例では、上述した米国特許第4943130号に
記載されている部品および方法に対応して、ファイバ６
および７とバー１との接合部４および５の近傍において
バーに横方向の出口溝（12、13）が形成されている。こ
れによって、ファイバが接続される光通路に対してファ
イバを精密に配置するためにマイクロマニピュレータを
利用することができる。光通路の端部、すなわち接合部
４および５にファイバを精密かつ安定的に付着させるた
めにアクリル接着剤のような接着剤が用いられ得る。

従って、このような部品は、例えば２本のファイバに
よって伝送される情報の結合あるいは数本のファイバに
よって伝送される情報の多重化のような多数の伝送形式
での１本以上の入力ファイバ（例えばファイバ６）と１
本以上の出力ファイバ（例えばファイバ７）との間の光
情報の伝送を確実にする。これらの伝送形式は公知であ
るから、これ以上の説明は省略する。

上述のカプセル化されていない部品は保護されていな
い、すなわち脆弱であるから、実際の使用おける取扱に
は適していない。典型的には、バー１は長さが数十ミリ
メートルのオーダー、高さがミリメートルのオーダー、
高さが１ミリメートルのオーダーである。

光ファイバネットワーク内での実際の取扱時に光接続
部品の性能が劣化しないように保護するために、包被体
が考えられているが、それの占有空間が単一の部品基板
上に固定され得る部品の密度を占有空間が相当に制限す
ることになる。主な事例として、上述したヨーロッパ特
許第106116号に記述された保護構造は被保護部品の包被
空間を実質的に大きくする。

本発明は、包被空間を実質的に増大させることなしに
効果的に保護される光接続部品を提供することによって
上述の問題点を除去するものである。

従って、バー１は細長いケーシング14で保護されてお
り、このケーシング14は第１図および第２図に示されて
いるように、それの長手方向に直交する断面がＵ字状を
なしており、かつバー１を受入れるのに適した内部形状
を有している。ケーシング14は接続片17によって連結さ
れた側壁15および16を有している（第３図）。第２図に
示されているように、側壁５および16はバー１の対向面
を覆いかつそれに付着されるようになされている。各側
壁の高さと長さは、それらが覆っていてそれに固定され
るバーの対向面の対応する寸法より若干大きい。

後で説明する本発明の本質的な特徴として、楕円形の
凹部18および18′がそれぞれケーシングの長手方向軸線
に平行に、側壁15および16にこれらの凹部は、第２図に
示されているように、凹部18および18′間の間隔がバー
１を受入れるのに充分な距離だけケーシングの内部に向
って凹入されている。

従って、本発明のカプセル化方法によれば、バー１が
第１図に示されているケーシング14内の位置を占有する
ような態様でケーシング14に挿入される。この位置で
は、側壁15および16にそれぞれ形成された楕円形の凹部
18および18′がバー１の対向面に軽く当接する。それら
の凹部はファイバとバー１の間の接合部４、５を越えて
軸線方向に延長している。この特徴は後で説明するよう
に接合部４、５を保護するために重要である。

この設計によれば、ケーシング14がＵ字状の断面を有
しているために、バー１の長手方向の軸線に対して直交
する方向にバー１をケーシング14内に滑り込ませること
によってそのケーシング14内へのバー１の挿入が達成さ
れる。従って、本発明によれば、ケーシングはそれを１
本以上の光ファイバ上に挿通させ次にそれをバー上で摺
動させることなしにバー上に配置される。この点は、バ
ーを保護するために閉断面の外被を利用する従来技術で
用いられていた厄介で不便な方法と明確に異なる点であ
る。

バー１をこのようにケーシング14内に配置してから、
カプセル化の処理が行なわれる。側壁15および16間にお
けるケーシングの開放した周囲にシール材が被着され
る。このシール材は光部品の能動部分（光通路２および
３、およびこれらの光通路と光ファイバ４および５との
間の接合部分４および５に沿った）を、ケーシングを透
過してこの能動部分に到達しうる流体、ガスまたは液体
による外部侵入から保護するために必要な気密シールを
与える。

流体状態で被着されたシール材が第１図のハッチング
の領域19における自由空間に充満する。さらに詳細に
は、このシール材は、ケーシング14の各側壁の縁端の近
傍におけるその側壁とバー１の対向面との間の自由空間
に充満する。その後で、このシール材が毛管現象で上昇
してバーの対向面とそれに隣接した凹部との間のケーシ
ングに入る。しかし、本発明の重要な特徴によれば、ケ
ーシングをバーの対向面から分離する空間が増大し従っ
て毛管現象が直ちに消失するので、シール材は凹部（第
１図）の遠い方の縁端20を越えてまでは上昇しない。従
って、凹部18および18′が接合部分４および５のまわり
にガードを形成するので、これらの接合部分はシール材
と接触しないように保護される。

このようなシール材は例えばCiba−Geigyのカタログ
においてAV1244−２で示されているエポキシ樹脂のよう
に硬化し得る樹脂よりなるものでありうる。このシール
材は、誘導ローラやシリンジのような公知の手段によっ
て流体の状態で被着される。その後で、このシール材は
オーブンに入れて硬化される。

本発明の他の実施例によれば、電子部品基板の製造分
野で公知の流動半田付け（wave−soldering）と呼ばれ
る方法で半田のシール材が被着されうる。その場合に
は、ケーシング14は金属である。このケーシングはカプ
セル化された製品とともに中実体を形成しなければなら
ないから、バー１を形成しているガラスに対応した熱膨
張特性を有する金属で構成されるのが有益である。この
ために、ケーシングはImphy,S.A.によってDILVERという
商品名で市販されている鉄コバルトニッケル合金で作製
されうる。もちろん、例えばINVARという商品名で市販
されている合金のような熱膨張係数の非常に低い他の合
金を用いてもよい。

金属を用いた場合には、ケーシングの側壁15は典型的
には1/10または2/10ミリメートルのオーダーのように非
常に薄くなければならない。その側壁がバーのガラスと
同様の熱膨張係数を有する材料で作製されているとして
も、膨張の動力学は相異しうる。熱衝撃の場合には、ケ
ーシングはバーに追従し、そのバーによって与えられう
る緊張または圧縮効果に対する抵抗が弱くなければなら
ない。通常の環境では、ケーシングは、金属片が表面に
添着される場合に生ずるのに似た標準的な表皮効果によ
って、バーを補強し、かつ曲げに対するバーの抵抗力を
増大させる。

第４図はカプセル化した光部品を最終状態で示してい
る。光ファイバ10、11の出口21、22はこの部品をシール
しかつこれらの出口におけるファイバの曲率半径を予め
定められた値に制限するためにプラッギング（plugge
d）される。その装着手段としては、ファイバの光損失
を最小限に抑えるためあるいはそれらのファイバの機械
的劣化を回避するために、上記出口におけるファイバの
曲率を予め定められた値より低い値に制限する弾性材が
用いられる。

第４図に仮想線で示されているように、ケーシング14
の少なくとも１つの側璧における下方縁端から垂直に延
長したタブ23、24が設けられている。これらのタブは設
けるかどうかは任意であるが、そのタブを部品基板の穴
に挿入することによってその基板に部品を取り付けるこ
とができるようにする。次にこれらのタブは流動半田付
けによって基板の反対側に付着される。

このようにして、電子部品基板に似た光部品基板が構
成されることができ、このような基板に本発明のカプセ
ル化された部品が非常にコンパクトに取り付けられる。

第４図に示された部品は、環境浸食に対する耐性を高
めるためにケーシング14のまわりで成型される保護被覆
でさらにシールされる。ケーシング14はまた、厳しい環
境条件のためにこのような対策が必要であれば、保護被
覆を有しているかあるいは有していないハウジング内に
配置して補強される得る。

しかし、本発明によるカプセル化された部品は、保護
被覆で包んだりあるいはハウジングで保護したりしなく
ても、通常の環境では特別の対策を講じないで取扱われ
るように意図されている。

なお、本発明の好ましい実施例では、シール材が接触
しない内部領域に連通するケーシングの領域においてＵ
字状ケーシング14の１つの側璧15に通気穴が付加されう
る。これはシール材の適用時およびその後の硬化時にケ
ーシングの内側におけるガスに対する逃げ機構として作
用する。この部品は硬化後に炉で脱水され、そしてその
後に通気穴はシール材として用いられるようなエポキシ
でシールされ得る。

このように、本発明は、迅速かつ安価で、カプセル化
された部品が裸の部品と殆ど同じくらいコンパクトで、
従って部品の高密度取り付けを可能にする光接続部品の
ための確実なカプセル化方法を提供する。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、
集積光学技術で実施されるか否かに関係なく、光ファイ
バを接続するためのあらゆる部品をカプセル化すること
ができることを理解すべきである。従って、本発明は特
許請求の範囲によってのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ってカプセル化された、光ファイバ
を接続するための部品を一部破断して示す縦断面図、第
２図は第１図のII−IIに沿って見た本発明のカプセル化
された部品の断面図、第３図は第１および２図に示され
たカプセル化された部品の一部分を構成するケーシング
の下方から見た図、第４図は本発明の方法を実施した後
におけるカプセル化された部品の斜視図である。 1:バー ２、3:光回路通路 ４、5:接合部分 ６、7:光ファイバ ８、9:樹脂の滴８ 10、11:外装 14:ケーシング 15、16:側壁15 17:接続片 18、18′：凹部 21、22:出口 23、24:タブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/30

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバに接続されるバーを具備したそ
   れらの光ファイバを相互に接続するための光部品をカプ
   セル化する方法であって、 Ｕ字状の横断面を有しかつそのＵ字の内側の幅が前記バ
   ーの厚みに実質的に等しい細長いケーシング内に、ファ
   イバの長手方向の軸線に対して直交する方向に挿入し、 前記ケーシング内のバーを固定する態様で前記Ｕ字の開
   いた輪郭部分にシール材を適用することよりなる、光フ
   ァイバを相互接続するための光部品をカプセル化する方
   法。
2. 【請求項２】前記部品が少なくとも１つの光回路通路を
   形成されたモノリシックなガラスバーを具備しており、
   かつ少なくとも１本の光ファイバが少なくとも１つの光
   回路通路に接続される請求項１の方法。
3. 【請求項３】前記バーと前記Ｕ字状ケーシングの側壁と
   の間の接合部分は、それらの接合部分のファイバとバー
   との間の領域内に前記シール材が毛管現象で流入するの
   が実質的に回避されるようになされている請求項１の方
   法。
4. 【請求項４】前記シール材が熱的に硬化され得る樹脂で
   ある請求項１の方法。
5. 【請求項５】前記シール材が流動半田付けで被着される
   半田組成よりなる請求項１の方法。
6. 【請求項６】ファイバが部品から出る少なくとも１つの
   領域にプラッキングし、シールしかつそれらの出口にお
   けるファイバの曲率を制限する工程をさらに含む請求項
   １の方法。
7. 【請求項７】光ファイバが接続されるバーを具備した光
   ファイバを相互に接続するためのカプセル化された部品
   であって、 内側の幅が前記バーの厚みと実質的に等しく、側壁を有
   しており、その側壁が前記バーに実質的に重なり合うよ
   うな長さと高さを有するＵ字状のケーシングと、 前記バーの対向面に隣接した前記ケーシングの開いた輪
   郭部分内に充填されて前記バーを前記ケーシング内に固
   定するとともにそのケーシングをシールするシール材を
   具備した光ファイバを相互に接続するためのカプセル化
   された部品。
8. 【請求項８】前記バーが少なくとも１つの光回路通路を
   形成されていて、少なくとも１つの通路端部に少なくと
   も１本の光ファイバが接続されるようになされており、
   さらに前記ファイバとバーとの間の接合部分の領域への
   シール材の流入を防止するための手段を具備している請
   求項７のカプセル化された部品。
9. 【請求項９】前記シール材の流入を防止する手段が前記
   Ｕ字状のケーシングの側壁にそれの長手方向の軸線に平
   行に形成された楕円形の凹部よりなる請求項８のカプセ
   ル化された部品。
10. 【請求項１０】前記少なくとも１つの光回路通路が光フ
    ァイバを相互接続するための集積回路よりなる請求項９
    のカプセル化された部品。
11. 【請求項１１】前記シール材が熱的に硬化され得る樹脂
    よりなる請求項７のカプセル化された部品。
12. 【請求項１２】前記Ｕ字状のケーシングが金属であり、
    かつ前記シール材が半田組成よりなる請求項７のカプセ
    ル化された部品。
13. 【請求項１３】ファイバが部品から出る少なくとも１つ
    の領域に対するプラッキング手段をさらに具備してお
    り、それにより部品をシールしかるそれらの出口におけ
    るファイバの曲率半径を予め定められた値に制限するよ
    うになされた請求項７のカプセル化された部品。
14. 【請求項１４】前記Ｕ字状のケーシングの少なくとも１
    つの側壁の下方縁端から垂直に延長していて、部品基板
    の穴に挿入することによって部品をその基板に装着する
    ために用いるようになされたタブをさらに具備している
    請求項７のカプセル化された部品。
15. 【請求項１５】シール材の適用時に前記ケーシングの内
    部を通気する工程をさらに含む請求項１の方法。
16. 【請求項１６】前記Ｕ字状のケーシング内に通気手段を
    さらに具備している請求項７のカプセル化された部品。