JP3149542B2

JP3149542B2 - 気密封止光ファイバ端末

Info

Publication number: JP3149542B2
Application number: JP15719292A
Authority: JP
Inventors: 賢治山内
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 2001-03-26
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH0659133A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光デバイスに使用する気
密封止光ファイバ端末に関し、特に気密封止光ファイバ
端末を作製するときの光ファイバの保護に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に光デバイスは光半導体素子やレン
ズ・プリズムなどの光学部品を内蔵している。通常、そ
れらの部品はパッケージやホルダの中に収納されてい
る。これらの部品の中で特に光半導体素子あるいはＬＮ
光導波路などは、その特性を維持するために耐湿性を保
つ必要がある。また、レンズ・プリズムなどの光学部品
は高い気密度を保持する必要はないが、あまり湿度の高
い状態で放置しておくと、表面が結露する、接着剤で固
定している部分が動き光軸がずれるなどの問題が発生す
ることがある。光デバイスの耐湿性を向上させるには、
高精度に固定された光部品を完全に気密を保っているケ
ース内に配置する方法が最も有効である。通常このよう
なケースの気密封止を行なう場合、ケース単体の気密に
ついては、金属ケースであればシーム溶接が適用できる
ため、光デバイスの部品に影響を及ぼすことのない１０
^-8ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ程度の十分な気密度を保つ事が
できる。しかし、光ファイバ導入部だけは光ファイバを
保護している樹脂の材質から、シーム溶接などの高気密
度が確保できる工法を直接適用することができない。そ
のため、接着剤などの樹脂により光ファイバを固定する
ことで気密封止する方法を採っていた。しかしこのよう
な樹脂による気密封止方法では１０^-4ａｔｍ・ｃｃ／ｓ
ｅｃ程度の気密度しか得られず、光デバイスの信頼性確
保には十分ではなかった。

【０００３】光ファイバ導入部の高気密度を達成するた
めの方法としては、光ファイバに金などの金属を蒸着
し、回りのパイプに半田で固定する工法がある。この工
法ではシーム溶接と同程度の気密度が得られるため、光
デバイスの信頼性を十分確保できる。しかし、光ファイ
バを半田により接合するためには光ファイバへの金属の
蒸着が不可欠となるためコストが高い、工程が複雑にな
るなどの問題がある。また、光ファイバのむき寸法を大
きくとっておく必要がある。

【０００４】また最近では、光ファイバを金属パイプに
直接低融点ガラスを溶融して固定する方法も採用されて
いる。図３に低融点ガラスを用いた気密封止光ファイバ
端末の一例を示す。この方法では、まず光ファイバ１に
コーティングしてある紫外線硬化性樹脂２を一部分剥
き、光ファイバ１を露出させる。そして低融点ガラス３
を例えばパイプ状のタブレットに形成しておき、タブレ
ットの貫通穴に剥きだした光ファイバ１を通した状態で
金属パイプ４に挿入する。金属パイプ４の先端には光フ
ァイバ１が一方向に片寄るのを防ぐための位置決め用の
セラミックパイプ５が圧入してある。金属パイプ４の外
側から加熱し、金属パイプ４内部の低融点ガラス３に一
定以上の熱を加えることによって低融点ガラス３を溶融
する。光ファイバ１、低融点ガラス３、金属パイプ４の
順に熱膨張係数が小さいため、加熱状態から冷却される
と外側から順に圧縮されることになる。その熱膨張係数
は例えば金属パイプ４にステンレス（ＳＵＳ３０４）を
使用した場合、光ファイバ１、低融点ガラス３、金属パ
イプ４の順に５×１０^-7、６０×１０^-7、１８０×１０
^-7となる。この熱膨張係数の差により強い圧縮力が発生
し、光ファイバ１、低融点ガラス３、金属パイプ４は完
全に密着した状態で固定できる。そして光デバイスの信
頼性確保に十分な気密封止光ファイバ端末を作製するこ
とができる。

【０００５】しかしこの工法では、低融点ガラス３を溶
融するには約４８０℃の熱を加える必要があり、その熱
が耐熱性の低いナイロン被覆８に伝わるため熱収縮を起
こし、光ファイバ１にマイクロベンディングを発生させ
るという問題があった。そこで、ナイロン被覆８にでき
るだけ熱がかからないように、高周波加熱機７を使用し
て金属パイプ４の先端のみに局部的に、しかもできるだ
け短時間に低融点ガラス３が溶融できるように加熱する
方法がとられていた。しかし、ただ局所加熱にするだけ
では熱の伝導を十分抑えきれず、ナイロン被覆８はダメ
ージを受けてしまうため、光ファイバ１のむき出し長を
長くし、ナイロン被覆８を金属パイプ４からできるだけ
遠ざけることによりナイロン被覆８に熱がかからないよ
うにしていた。さらに熱の伝導を抑えるために金属パイ
プ４の途中に冷却機構９を設けて冷却するなどの方法が
とられていた。

【０００６】しかし、これらの方法では光デバイスに適
用する気密封止光ファイバ端末としての寸法などの要求
を満足することができなかった。つまり、この方法では
金属パイプ全長を十分長くしておく必要があり、実際に
低融点ガラス３で十分な気密度を実現するのに必要な長
さは１〜２ｍｍであるにも関わらず、熱の影響を考慮し
なければならないために金属パイプ４全長は１０ｍｍ以
上になっていた。さらに、ナイロン被覆８を金属パイプ
４からできるだけ遠ざける必要があるため、光ファイバ
１のむきだし長さは必然的に長くなっていた。もともと
光ファイバは脆性が高く、むき出しの状態で扱う場合、
非常に折れやすい。このため歩留りが非常に悪くなって
しまい、かつ製造の作業性が悪いため量産・低価格化の
ネックとなっていた。

【０００７】そこでナイロン被覆を施した通常の光ファ
イバではなく、紫外線硬化性樹脂で保護された光ファイ
バを使用する方法が採られていた。この紫外線硬化性樹
脂で保護された光ファイバを使用した場合、低融点ガラ
ス溶融時に光ファイバコードに４８０℃程度の熱がかか
っても紫外線硬化性樹脂が燃えるだけで、１０００℃以
上の耐熱性がある光ファイバ素線には何の光学的な悪影
響を及ぼすこともなく気密封止固定を行うことができ
た。図４にこの方法を用いた気密封止光ファイバ端末の
構造を示す。紫外線硬化性樹脂２で保護された光ファイ
バ１の一部分の紫外線硬化性樹脂２をむき、光ファイバ
１を露出させる。低融点ガラス３のタブレットに光ファ
イバ１の露出部を通し、金属パイプ４の貫通穴に差し込
む。金属パイプ４の先端には光ファイバ１の片寄りを防
ぐ位置決め用のセラミックパイプ５が圧入されている。
そして、高周波加熱機７で金属パイプ４のセラミックパ
イプ５が圧入されているのと逆側の端部を局部的に加熱
する。この熱で金属パイプ４の内部の低融点ガラス３が
加熱され、溶融することにより光ファイバ１が金属パイ
プ４に固定される。この結果、金属パイプ４と低融点ガ
ラス３、低融点ガラス３と光ファイバ１は密着し、光フ
ァイバ導入部の気密封止固定ができる。低融点ガラス３
を溶融するときの熱は紫外線硬化性樹脂２に伝導する
が、紫外線硬化性樹脂２は上述したナイロン被覆８のよ
うに収縮することはなく、そのまま燃え尽きる。このた
め紫外線硬化性樹脂２に熱が加わっても光ファイバ１に
は影響を与えない。低融点ガラス３の溶融が完了して、
紫外線硬化性樹脂２の一部が燃え尽きて光ファイバ１が
むき出しになるが、その部分だけ樹脂等で補強すれば気
密封止端末を作製できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したような方法で
作製した気密封止光ファイバ端末の場合、低融点ガラス
を溶融したときの熱で紫外線硬化性樹脂が燃え尽きて光
ファイバがむき出しになる。紫外線硬化性樹脂は燃え尽
きても光ファイバに光学的な影響は与えないが、もとも
と脆性の高い光ファイバがむき出しの状態となるため、
その部分の補強が必要となる。むきだし部分を通常は樹
脂等で補強するが、脆性の高い光ファイバがむき出しの
状態となっているため補強するときの作業性が悪いとい
う問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、外周が紫外線
硬化性樹脂を含む保護部材により覆われた光ファイバ
と、この光ファイバが貫通穴を貫通する金属パイプと、
金属パイプと前記光ファイバの間に配された低融点ガラ
スとを含み、低融点ガラスが溶融されて光ファイバが固
定される気密封止光ファイバ端末であって、金属パイプ
の端面近傍において低融点ガラスより高いよう融点を有
するガラスパイプが金属パイプと光ファイバの間に配置
されており、そのガラスパイプの一端面は前記金属パイ
プの端面より外側に出ている。そして、低融点ガラス溶
融後にも光ファイバの保護部材は少なくとも一部が消失
することなくガラスパイプの内部にあることを特徴とし
ている。

【００１０】

【作用】紫外線硬化性樹脂が燃え尽きて光ファイバがむ
き出しになるのを防ぐためには、紫外線硬化性樹脂が燃
え尽きる範囲をパイプで覆っておく方法が有効である。
本発明の気密封止光ファイバ端末では紫外線硬化性樹脂
に熱がかかりにくいように熱伝導率の低い材質のパイプ
で紫外線硬化性樹脂を覆う構造をとっている。

【００１１】従来の気密封止光ファイバ端末では金属パ
イプの片端には位置決め用のセラミックパイプを圧入し
てあるが、もう片端は何もとりつけていなかった。本発
明の気密封止光ファイバ端末では、金属パイプの片端に
は位置決め用のセラミックパイプを圧入し、他端には低
融点ガラスより融点の高いガラスパイプを通す構造を採
ることができる。あるいは、金属パイプの両端ともにガ
ラスパイプを通す構造を採ることができる。ここで、ガ
ラスパイプは熱伝導率が低いため、低融点ガラスを溶融
する時に金属パイプからの熱を紫外線硬化性樹脂まで伝
えにくい。そこで、本発明の気密封止光ファイバ端末で
は、紫外線硬化性樹脂が燃え尽きる範囲をできるだけ小
さくするためにはガラスパイプを金属パイプより飛び出
させるようにしている。その結果、低融点ガラスを溶融
したときに紫外線硬化性樹脂が燃え尽きる範囲はガラス
パイプ内部までとなり、光ファイバがむき出しになるこ
とがない。また、溶融した低融点ガラスは光ファイバと
金属パイプを固定するだけでなく、同時にガラスパイプ
を金属パイプに固定することもできるため、あらためて
樹脂等で光ファイバの保護をする必要がなく、取扱い性
の良い気密封止光ファイバ端末を供給することができ
る。

【００１２】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１に低融点ガラスを溶融する前の気密封止光ファ
イバ端末の概略図を、図２に本発明の気密封止光ファイ
バ端末の構造を示す。

【００１３】まず、図１のように紫外線硬化性樹脂２で
保護された光ファイバ１の一部分の紫外線硬化性樹脂２
をむき、光ファイバ１を露出させる。低融点ガラス３の
タブレットに光ファイバ１の露出部を通し、金属パイプ
４と位置決め用のセラミックパイプ５の貫通穴に差し込
む。そして図２に示されるように、金属パイプ４のセラ
ミックパイプ５を圧入してある側と反対側、すなわち光
ファイバ１が紫外線硬化性樹脂２で保護されている側に
おいて、ガラスパイプ６を金属パイプ４と紫外線硬化性
樹脂２との間に通し、しかも金属パイプ４の端部より外
側に飛び出すようにして配置する。ガラスパイプ６は、
その溶融点が低融点ガラス３の溶融点よりも高いものと
する。そして、高周波加熱機７で金属パイプ４を局部的
に加熱する。この熱で金属パイプ４の内部の低融点ガラ
ス３が加熱され、溶融することにより光ファイバ１が金
属パイプ４に固定される。この結果、金属パイプ４と低
融点ガラス３、低融点ガラス３と光ファイバ１は密着
し、光ファイバ導入部の気密封止固定ができる。と同時
に金属パイプ４とガラスパイプ６も固定される。金属パ
イプ４を局部加熱した熱は金属パイプ４を通って内部の
低融点ガラス３を溶融する。また、金属パイプ４の長手
方向に沿って伝導し、ガラスパイプ６も熱する。従来の
ようにガラスパイプ６が無い状態では金属パイプ４と紫
外線硬化性樹脂２の間の空気層を熱が伝わるため、紫外
線硬化性樹脂２が燃え尽きるほどの熱を受けていた。し
かし本実施例では、金属パイプ４と紫外線硬化性樹脂２
の間に空気よりもはるかに熱伝導率の低いガラスパイプ
６を設けたため、金属パイプ４を伝導してきた熱はガラ
スパイプ６に遮られて紫外線硬化性樹脂２にまで達しに
くくなっている。仮に低融点ガラス３を溶融するときに
ガラスパイプ６内部に部分的に紫外線硬化性樹脂２が燃
え尽きるほどの熱が伝わったとしても、ガラスパイプ６
の金属パイプ４の外に飛び出している部分では、直接金
属パイプ４からガラスパイプ６に伝わる熱よりも小さ
い、空気を伝達してきた熱だけがガラスパイプ６にかか
る。そのため、最悪の場合でも紫外線硬化性樹脂２は金
属パイプ４の内部にある部分のみが燃え尽き、金属パイ
プ４の外側部分は残ることになる。ガラスパイプ６は紫
外線硬化性樹脂２が残っている部分より外側まで覆って
いるため、光ファイバ１がむき出しになることなく低融
点ガラス３の溶融を完了することができる。

【００１４】上述した実施例においては、光ファイバ１
の片側のみが紫外線硬化性樹脂２で被覆された場合を例
示したが、両端ともに被覆されている場合にも適用する
ことができる。すなわち図２において、紫外線硬化性樹
脂２で被覆された光ファイバ１が金属パイプ４の両端側
から飛び出している場合には、金属パイプ４の両端とも
にガラスパイプ６を配して使用することができる。この
場合、ガラスパイプ６は光ファイバ１の位置決め機能も
同時に果たすこととなる。さらに、ガラスパイプ６の端
部に面とり６ａを設けておくことにより、光ファイバ１
の曲げ方向への強度を確保できるため、特別に新たな端
末処理を必要としない。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、低融点ガ
ラスより融点が高いガラスパイプを用いることにより、
光ファイバを低融点ガラスで金属パイプに固定する際に
紫外線硬化性樹脂等の保護部材に熱が伝わるのを防ぐこ
とができるため、光ファイバがむき出しになることなく
気密封止光ファイバ端末を形成することができる。ま
た、光ファイバの位置決めも確実にできるため、安定し
て精度の良い光ファイバ端末を供給することができる。
さらに、低融点ガラスを固定すると同時にガラスパイプ
の固定も行えるため、むき出しの光ファイバを保護する
などの工程も不要になり、工程の簡略化を図ることがで
きる。この結果、製造の際の作業性が向上し、量産性に
優れた、低価格の気密封止光ファイバ端末を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】低融点ガラスを溶融する前の気密封止光ファイ
バ端末を示す縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す縦断面図である。

【図３】従来の気密封止光ファイバ端末の一例を示す縦
断面図である。

【図４】従来の他の例による気密封止端末を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１光ファイバ２紫外線硬化性樹脂２ａ燃え尽きた紫外線硬化性樹脂３低融点ガラス４金属パイプ５セラミックパイプ６ガラスパイプ６ａ面とり７高周波加熱機８ナイロン被覆９冷却機構

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外周が紫外線硬化性樹脂を含む保護部材
により覆われた光ファイバと、前記光ファイバが貫通穴を貫通する金属パイプと、前記金属パイプと前記光ファイバの間に配された低融点
ガラスとを含み、前記低融点ガラスが溶融されて前記光
ファイバが固定される気密封止光ファイバ端末であっ
て、前記金属パイプの端面近傍において、前記低融点ガラス
より高いよう融点を有するガラスパイプが前記金属パイ
プと前記光ファイバの間に配置され、前記ガラスパイプの一端面は前記金属パイプの端面より
外側に出ており、前記低融点ガラス溶融後にも、前記光ファイバの保護部
材は少なくとも一部が消失することなく前記ガラスパイ
プの内部にあることを特徴とする気密封止光ファイバ端
末。
【請求項２】前記ガラスパイプを前記金属パイプの端
部より外側に飛び出させたことを特徴とする請求項１記
載の気密封止光ファイバ端末。
【請求項３】前記ガラスパイプの前記保護部材を通す
貫通穴の端部に面とり部を設けたことを特徴とする請求
項１又は請求項２記載の気密封止光ファイバ端末。