JP3068941B2 - 光ファイバアレイ装置およびその製造方法 - Google Patents
光ファイバアレイ装置およびその製造方法Info
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Description
置およびその製造方法に関する。
は、コアの先端をエッチングによって凸レンズ状に形成
して行う、いわゆる先球ファイバ結合が行われていた。
コアの先端に凸レンズ型突起を形成する技術は、例えば
学会報告:昭和60年電子通信学会全国大会、講演番号
2615『エッチング加工した先球ファイバとレーザダ
イオードとの結合特性』に開示されている。
ため、従来行われていたエッチング工程について図6の
(A)〜(C)を参照して説明する。
示す図である。光ファイバは、通常は光ファイバ心線2
2といい、これは、コアとクラッドからなる裸光ファイ
バ18を一次被覆14で覆って光ファイバ素線20を構
成し、さらにこれを二次被覆16で覆って構成する(図
6の(A))。
心線22の一次被覆14、および二次被覆16を除去し
て裸光ファイバ18を露出させる(図6の(A))。次
にエッチング液30に裸光ファイバ18の先端部を浸し
て、この浸した部分をエッチングする。(図6の
(B))。
なったとき、光ファイバ心線22をエッチング液30か
ら引き上げて付着したエッチング液を洗浄して除去す
る。
F)と40%NH4 Fを1:10に混合した緩衝フッ酸
溶液を用いている。
突出した先球光ファイバの一例を図6の(C)に示す。
図6の(C)は、エッチング終了後の光ファイバ心線の
部分のうち、裸光ファイバ18の部分を断面として示し
てある。
ッチングするとき、通常、エッチング液に裸光ファイバ
の先端部を数mm程度浸す。エッチングによってコア先
端部に凸レンズ型突起26が形成されるが、クラッド1
2もエッチングによってテーパ状に細くなってしまう。
このように変形したクラッドを図6の(C)に28で示
す。
ドの先端がエッチングによってテーパ状に細くなってい
る裸光ファイバを、これらを固定するための基板のガイ
ド溝、例えばV字溝の各々に整列させて、いわゆる光フ
ァイバアレイを形成した場合、裸光ファイバ相互間の整
列ピッチが不揃いとなり、結合相手となる光学系との結
合精度が保てない恐れがあった。
球光ファイバを形成しても、整列ピッチの精度を維持で
きる先球光ファイバアレイ装置およびその製造方法を提
供することにある。
め、この発明の方法によれば、(a)複数の並行したガ
イド溝付きシリコン基板、このガイド溝付きシリコン基
板を覆うことのできるシリコンの押さえ板および裸光フ
ァイバのそれぞれの少なくとも一方の端部側の部分をエ
ッチング耐性を有する材料でメタライズ加工する工程
と、(b)前記メタライズ加工されたガイド溝に、前記
メタライズ加工された裸光ファイバを1本ずつ整列さ
せ、この上にエッチング耐性を有する材料からなるシー
トハンダをのせ、さらにこの上に前記メタライズ加工さ
れた押さえ板をのせ、その後、この押さえ板を加熱し
て、前記シートハンダを熔融して裸光ファイバを前記ガ
イド溝に固定して、光ファイバアレイを形成する工程
と、(c)この光ファイバアレイを裸光ファイバの整列
方向に垂直な面で、裸光ファイバの端部に近い、メタラ
イズ加工されている個所で切断した後、残った光ファイ
バアレイの切断面を研磨する工程と、(d)研磨した側
の光ファイバアレイの先端部をフッ化水素酸系のエッチ
ング液でエッチングして、光ファイバのコアの先端を凸
レンズ状に形成する工程と、を含むことを特徴とする。
しているコアおよびクラッド以外はエッチング耐性を有
する材料でメタライズ加工が施されているので、エッチ
ング液に浸漬された場合、エッチングされるのは切断面
において露出しているコアおよびクラッドのみで、クラ
ッドの側面はエッチングされず、従って、テーパ状に細
くなることがない。
つ整列したとき、整列ピッチの精度を保つことができ、
しかも、エッチング後も整列ピッチの精度は低下しな
い。また、エッチングの前工程で研磨しているので、エ
ッチング速度は、ほぼ光ファイバ素線間でバラツキなく
安定している。従って、光ファイバアレイの端面から裸
光ファイバのクラッドおよびコアの軸方向の引っ込み量
は正確に保つことができる。
例を説明する。
各構成成分の形状、大きさ、および配置関係は概略的に
示してあるにすぎない。また、図6において示した構成
成分と同様な構成成分については同一符号を付してあ
る。
製造方法を中心に説明する。
字溝34付きのシリコン基板36と、シリコンの押さえ
板40と、光ファイバ心線の一次、および二次被覆14
および16を部分的に除去した裸光ファイバ18とを用
意する。次にこれら基板、裸光ファイバおよび押さえ板
のそれぞれの接合時に対応する部分をメタライズ加工す
る。
イバの先端部を破断してその構成を示す図である。ま
ず、裸光ファイバ18の側面をメタライズ加工する。メ
タライズはメッキまたは蒸着により形成する。図中、こ
のメタライズ層、すなわちメッキまたは蒸着層を24で
示してある。
あるが、メッキ法では、無電解ニッケル(Ni)メッキ
を約500A°(A°はオングストロームを表す単位)
を行い、その上に金(Au)メッキを1000〜200
0A°行う。
00A°、次いで白金(Pt)約1000A°、さらに
金(Au)を1000〜2000A°蒸着する。
工したV字溝付きシリコン基板36の断面図を示す。
4をエッチングにより形成する。次に、V字溝34に蒸
着法によりメタライズ加工を施す。これを図3の(B)
を参照して説明する。図3の(B)は、図中○で囲った
部分を拡大して示してある。この実施例では、メタライ
ズ層50を三層構造として形成してある。
中で酸化して表面に酸化シリコン(SiO2 )膜42を
形成する。このSiO2 膜42は、TiやCrのメタラ
イズ層との密着強度を高める。そのためメタライズ層5
0の第1層44はTiかCrを使用する。メタライズ層
50の第2層46は、白金(Pt)層とする。この層4
6は、金(Au)の拡散防止の作用を有している。メタ
ライズ層50の第3層48は、金(Au)の層とする。
この金(Au)層48は、金(Au)とスズ(Sn)の
合金シートハンダ(以下、Au/Snシートハンダと称
する)とのハンダ接着性をよくするためのものである。
ライズ層50をチタン(Ti)の第1層44を約500
A°、次いで白金(Pt)の第2層46を約1000A
°、さらに金(Au)の第3層48を1000〜200
0A°蒸着して構成してある。
500A°、次いで白金(Pt)の第2層46を約10
00A°、さらに金(Au)の第3層48を1000〜
2000A°としてメタライズ層50を形成してもよ
い。
ファイバアレイの組み立て工程を説明する。
板36のV字溝34にメタライズ加工済みの裸光ファイ
バ18をのせる。
の図示を省略してある。
んで押さえ板40をのせる。押さえ板40はSi板にV
字溝に行ったと同様のメタライズ加工を施したものを用
いる。(図1の(A))次に、押さえ板40を加熱す
る。そのため、例えば押さえ板40上にハンダこてを当
てて、これを加熱し、Au/Snシートハンダ38を熔
融させる。熔融ハンダが固まると、裸光ファイバ18が
V字溝34にハンダ付け固定される。
法は、光ファイバの一次、二次被覆に熱が加わらない方
法であればハンダこて以外の他の手段を用いてもよい。
例えば、V字溝付き基板36の下からホットプレートで
加熱してもよい。
されて一体となったV字溝付き基板36、裸光ファイバ
19、および押さえ板40を、それぞれメタライズ加工
されている領域において切断する(図1の(C))。そ
の切断個所を図中、I−I線で示してある。
ァイバの端面およびV字溝の端面および押さえ板の端面
を同一の面内で揃うようにする(図1の(D))。図中
研磨面を52で示す。このようにして、裸光ファイバ1
8をV字溝付きシリコン基板36に押さえ板40とハン
ダ38とで固定した構造体54を得る。
メタライズ加工されている端部側をエッチング液30に
その液面に垂直に立てて浸して、コアおよびクラッドを
エッチングする。この状態を図4の(A)に示してあ
り、図中構造体の一部分を切り欠いて内部を示してあ
る。このエッチングにより研磨面よりコアおよびクラッ
ド部を引っ込め、コアの先端に凸面を形成し、目的とす
る先球光ファイバアレイができあがる(図4の
(B))。
んで示すアレイ先端部の拡大図の一部分を図4の(B)
に示す。この図は図4の(A)と同様に、構造体54を
垂直に立て、その側面から見た断面図(ただし、断面図
を示すハッチング等は省略してある。)である。メタラ
イズ加工を施したV字溝付きシリコン基板36に、コア
10とクラッド12からなる裸光ファイバ18がAu/
Snシートハンダ38によって固定され、その上を押さ
え板40が覆っている。コア10とクラッド12がエッ
チングによって研磨面より引込み(引込み量をEで示
す)、エッチング速度がクラッド12より遅いコア10
が、先端部において凸レンズ状26となっている。図中
に示すコア10の凸面の研磨面からの引込量Eはエッチ
ング時間を加減することによって制御することができ
る。
に配列している光ファイバアレイ装置60が完成する。
この光ファイバアレイ装置60の実施例の斜視図を図5
に示す。
レイ装置60を用いた多芯ファイバコネクタプラグ80
を示す。先球光ファイバアレイ装置60を、第1ケース
62と第2ケース64とで挟んで固定したところであ
る。
い、V字溝付き基板36にガイドピン(オス型)66を
取り付けてあり、結合されるもう一方のアレイ(例えば
レーザダイオード(LD)アレイ)のガイドピンがガイ
ド穴(メス型)68に挿入されて接続を精密に行うこと
ができる。
によれば以下のことが可能となる。
からの引込量を正確に位置決めできるので、レーザダイ
オード(LD)アレイなどとの結合を正確に行うことが
できる。
リコンを使用しているので、このまま半導体プロセスに
応用でき、量産性に優れる。
バアレイ装置の製造工程図である。
る。
説明図であり、(B)はメタライズ部の拡大図である。
図であり、(B)は、同エッチングにより形成されたア
レイ先端部の拡大図である。
示す斜視図である。
チング方法の説明図である。
多芯光ファイバコネクタの斜視図である。
Claims (2)
- 【請求項1】(a)複数の並行したガイド溝付きシリコ
ン基板、このガイド溝付きシリコン基板を覆うことので
きるシリコンの押さえ板および裸光ファイバのそれぞれ
の少なくとも一方の端部側の部分をエッチング耐性を有
する材料でメタライズ加工する工程と、(b)前記メタ
ライズ加工されたガイド溝に、前記メタライズ加工され
た裸光ファイバを1本ずつ整列させ、この上にエッチン
グ耐性を有する材料からなるシートハンダをのせ、さら
にこの上に前記メタライズ加工された押さえ板をのせ、
その後、この押さえ板を加熱して、前記シートハンダを
熔融して裸光ファイバを前記ガイド溝に固定して、光フ
ァイバアレイを形成する工程と、(c)この光ファイバ
アレイを裸光ファイバの整列方向に垂直な面で、裸光フ
ァイバの端部に近い、メタライズ加工されている個所で
切断した後、残った光ファイバアレイの切断面を研磨す
る工程と、(d)研磨した側の光ファイバアレイの先端
部をフッ化水素酸系のエッチング液でエッチングして、
光ファイバのコアの先端を凸レンズ状に形成する工程
と、を含むことを特徴とする先球光ファイバアレイ装置
の製造方法。 - 【請求項2】 それぞれメタライズ加工したガイド溝付
きシリコン基板、押さえ板および裸光ファイバを備え、
該裸光ファイバは、前記ガイド溝内に1本ずつ整列させ
た状態で、前記押さえ板でこれを押さえ、さらに、前記
裸光ファイバ素線はシートハンダで前記ガイド溝内に固
定してあり、さらに、前記光ファイバのコアおよびクラ
ッドの先端は、前記シリコン基板および押さえ板の端面
より内側に引き込んでいて、該コアの先端が凸レンズ形
状をなしていて、前記クラッドの先端から突出している
ことを特徴とする光ファイバアレイ。
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