JP3236450B2 - 光ファイバの端面処理方法 - Google Patents

光ファイバの端面処理方法

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JP3236450B2 JP20720194A JP20720194A JP3236450B2 JP 3236450 B2 JP3236450 B2 JP 3236450B2 JP 20720194 A JP20720194 A JP 20720194A JP 20720194 A JP20720194 A JP 20720194A JP 3236450 B2 JP3236450 B2 JP 3236450B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの端面処理
方法、より詳細には、光通信、光情報処理、光インター
コネクション等に用いて好適な光モジュールの製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信、光情報処理等においては、光フ
ァイバアレイとレンズアレイとを組み合せた光モジュー
ルを使用するが、その光モジュールの製作方法との一例
として、例えば、1991年電子情報通信学会秋季大会
C−251においては、光ファイバアレイ端部を直接放
電加工により溶融してレンズを一体に形成する方法が提
案されている。この方法は、Si基板上に高精度に作製
したV溝に光ファイバを所定量突出して配置し、エッチ
ングによりこの部分を細径化した後、放電加熱により先
端部を溶融してその表面張力により先球化してレンズを
作製するものである。 また、特開平5−107427
号公報には、光ファイバ端面を感光性樹脂に接触させ、
引き上げた後に光照射を行って該感光性樹脂を硬化させ
ることにより、光ファイバ端面を球面加工する方法が提
案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先球化
によるレンズ形成ではファイバ先端部を溶融しその表面
張力で先球化するため、先端部分の微小な体積を火炎や
放電による熱量でのみ制御して球面加工するため、先球
部分の曲率半径にバラツキを生じやすく、先球化された
部分の精度を十分に取ることができず、大量に生産する
場合などに、生産性に問題が残る。また、光ファイバ端
面に感光性樹脂を付着させる方法では、ファイバ先端部
に付着させる樹脂の量に限界が有り、作製可能なレンズ
の曲率半径に限界が生じ、小さな曲率半径を有するレン
ズを作製することができないなどの問題がある。
【0004】本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされ
たもので、生産性に優れ、形状の自由度の大きい光ファ
イバの端面処理方法を提供することを目的としてなされ
たものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、(1)所定の間隔(ピッチ)に配列され
た複数の光ファイバと、前記光ファイバのピッチに対応
した複数のレンズ形成用孔を有する部材とからなり、前
記孔に光もしくは熱により硬化する透明な樹脂を充填し
た後、前記孔に前記光ファイバを所定量挿入して前記孔
より前記樹脂を突出させて該孔の端部に凸部を形成し、
該凸部に光もしくは熱を加えて硬化して前記ファイバ端
面にレンズを形成すること、或いは、(2)所定の間隔
(ピッチ)に光ファイバ保持溝を設けた基板を有し、該
基板上に光ファイバの端部を所定量突出させて配置して
成る光ファイバ保持部材と、前記光ファイバのピッチに
対応した複数のレンズ形成用孔を有するレンズアレイ部
材とを用い、前記孔に樹脂を充填した後、前記レンズア
レイ部材の端部に前記光ファイバ保持部材の端面を接触
もしくは所定の厚さを有するスペーサを介して対向する
ように配設し、前記孔に前記光ファイバを所定量挿入し
て前記孔より前記樹脂を突出させて該孔の端部に凸部を
形成し、該凸部の形状を制御してファイバ端面にレンズ
を形成することを特徴としたものであり、更には、
(3)前記孔の内部が所定の位置で、挿入される光ファ
イバの外径寸法より小さくなるように加工されており、
前記光ファイバを挿入する際に、該位置で前記光ファイ
バの挿入量を制限して孔端部の前記樹脂の凸部の形状を
制御して光ファイバ端面にレンズを形成すること、更に
は、(4)前記孔を形成するレンズアレイ部材として、
前記光ファイバ内を伝送する光の波長に対し不透明かも
しくは前記孔以外の領域の一部又は全部に光ファイバ内
を伝送する光の波長に対し不透明な膜を形成した部材を
用いることを特徴としたものである。
【0006】
【作用】所定の間隔にピッチ配列された複数の光ファイ
バと、前記光ファイバのピッチに対応した複数のレンズ
形成用孔を有する部材とからなり、前記孔に光もしくは
熱により硬化する透明な樹脂を充填した後、前記孔に前
記光ファイバを所定量挿入して前記孔より前記樹脂を突
出させて該孔の端部に凸部を形成し、該凸部に光もしく
は熱を加えて硬化して前記ファイバ端面にレンズを形成
するようにし、もって、生産性に優れ、形状の自由度の
大きい光ファイバの端面処理を可能とする。
【0007】或いは、所定の間隔(ピッチ)に光ファイ
バ保持溝を設けた基板を有し、該基板上に光ファイバの
端部を所定量突出させて配置して成る光ファイバ保持部
材と、前記光ファイバのピッチに対応した複数のレンズ
形成用孔を有するレンズアレイ部材とを用い、前記孔に
樹脂を充填した後、前記レンズアレイ部材の端部に前記
光ファイバ保持部材の端面を接触もしくは所定の厚さを
有するスペーサを介して対向するように配設し、前記孔
に前記光ファイバを所定量挿入して、前記孔より前記樹
脂を突出させて該孔の端部に凸部を形成し、該凸部の形
状を制御してファイバ端面にレンズを形成するように
し、もって、生産性に優れ、かつ、均一の良いレンズ
の製作を可能とする。
【0008】或いは、前記孔の内部が所定の位置で、挿
入される光ファイバの外径寸法により小さくなるように
加工されており、前記光ファイバを挿入する際に、該位
置で前記光ファイバの挿入量を制限して孔端部の前記樹
脂の凸部の形状を制御して光ファイバ端面にレンズを形
成するようにし、もって、生産性に優れ、かつ、均一
の良いレンズの製作を可能とする。
【0009】前記孔を形成するレンズアレイ部材とし
て、前記光ファイバ内を伝送する光の波長に対し不透明
か、もしくは前記孔以外の領域の一部又は全部に光ファ
イバ内を伝送する光の波長に対し不透明な膜を形成した
部材を用いることにより、光学的クロストークの少ない
高性能な光ファイバアレイを提供可能とする。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を説明するための
図で、図1(a)に斜視図、図1(b)に図1(a)の
B−B線断面図を示し、図中、10は光ファイバ、20
は該光ファイバ10を挿通する孔21を有する部材で、
本発明は、図示のように、所定の間隔(ピッチ)で配列
された複数本の光ファイバ10と、これら光ファイバ1
0のピッチに対応しかつ内径が該光ファイバ10の外径
よりわずかに大きい貫通孔21を有する部材20とを用
い、部材20の孔21内に光もしくは熱により硬化する
透明な樹脂31を充填し、その後、この孔21に光ファ
イバ10を所定長さ挿入して樹脂31を一部押し出し、
押し出した樹脂31をその表面張力によって球面32に
形成し、その後、この樹脂31に光もしくは熱を加えて
硬化させ、各光ファイバ10の先端面にレンズを形成す
る凸部30を形成するようにしたものである。
【0011】図2は、本発明による光ファイバ端面処理
方法の一具体例を説明するための図で、まず、図2
(a)に示すように、例えば、透明な平板ガラス基板2
0にマイクロドリルにより挿入されるファイバの径より
わずかに大きい孔21を所定のピッチをもって作製し、
この孔21に、図2(b)に示すように、紫外線により
硬化するエポキシ系の光硬化性樹脂31を充填する(充
填方法としては、直接注入したり樹脂にガラス基板を浸
した後、表面の余分な樹脂を除去する方法などが考えら
れる)。
【0012】一方、光ファイバは、図2(c)に示すよ
うに、シリコン基板等の部材41a,41bにフォトリ
ソグラフィの手法によるパターニングとエッチング液に
KOH水溶液などを用いた異方性エッチングの手法によ
り、これら部材41aと41bをV溝42a、42bを
対向させて光ファイバを挾持するようにした光ファイバ
保持部材40を用い、所定の間隔(この場合、基板20
のピッチとピッチ)にファイバ保持用のV溝42a,4
2bを作製し、これら部材41a,41bのV溝42
a,42b間に光ファイバ10を挟持し、かつ、先端部
を所定量突出させて固定した光ファイバアレイを構成す
る。
【0013】前述のように、孔21に樹脂31を充填し
た部材20と複数本の光ファイバ10を一体的に形成し
た光ファイバアレイとを、図2(d)に示すように、孔
部21と光ファイバ10とを位置合せして、該光ファイ
バ10を孔21内に所定量挿入すると、図2(e)に示
すように、孔21から樹脂31が押し出され、その表面
張力により押し出された部分30が球面もしくは非球面
化させる。その後、紫外線50を照射して樹脂31を硬
化してファイバの先端部の固定及びファイバ端面部のレ
ンズ形成を行う。このとき、ファイバ保持部材40の端
面を前記孔21を有する部材20の端面に接触させる
か、もしくは、所定の厚さを有する平板(スペーサー)
60を介して対向させるかにより、光ファイバの挿入量
を制御してレンズ形状(押し出された部分30の形状)
を制御する。また、上記ガラス基板20のレンズ形成側
表面に遮光膜を形成したものを用いて光ファイバ間の光
学的クロストークを低減することも可能である。
【0014】さらに、前記レンズ形成部30の作製方法
には、上記の方法に限らず種々の方法が可能で、たとえ
ば、図3(a)に示すように、基板20に所定の結晶方
位(この場合100面)を有するシリコン基板を用い、
正方形の開口部を有する酸化膜をマスクに上記異方性エ
ッチングの手法により所定時間エッチングを行うことに
より開口部に対し約55度傾いた斜面を有する四角柱の
孔26を形成することができる。このときマスク開口部
の大きさを適当に定めることにより前記孔サイズを途中
の適当な位置で光ファイバ10の外径より小さくでき、
ファイバ10の挿入量を制限することが可能である。ま
た、感光性ガラスを用いても作製が可能である。これ
は、例えば、基板20に紫外線感光ガラスを用い、アレ
イ状に紫外線を透過させる円形の開口部を配列したマス
クを通して平行度の高い紫外線を照射後、加熱処理によ
りこの部分を結晶化させ、エッチングによりこの結晶化
部分を除去させることにより孔を形成してレンズ形成部
材20を作製する。または再度基板を紫外線露光および
加熱処理して基板全体を結晶化させてもよい。上記作製
方法ではエッチング条件を制御することにより、図3
(b)に示すように、上記孔26内の壁面の傾斜角を変
化させることにより、内部にファイバ外径より小さくな
る部分27を形成し、光ファイバの挿入量を制限するこ
とも可能である。
【0015】また、前記レンズ形成部材20に樹脂部材
を用いることも可能である。図4は、樹脂部材による前
記レンズ形成部材の作製方法の一実施例を示す図で、図
4(a)は斜視図、図4(b)は図4(a)のB−B線
断面図で、図中、70は使用しようとする光ファイバの
径よりやや太い径の金属棒、71,72は金型を構成す
る部材で、これら金型71,72は内部に空洞部73が
形成されるように組み合わされて使用される。また、こ
れら、金型71,72は使用される光ファイバの径より
もやや大きな径の金属棒70が挿入される孔71a,7
2aを有している。本実施例では内部に箱型の空洞部7
3を形成する金型71及び72に前記箱型の空洞部73
の対向する一対の辺に所定のピッチで使用する光ファイ
バの外径より若干大きめの外径を有する金属棒70を挿
通して樹脂75を充填して熱により硬化させた後、前記
金属棒70および金型71,72を除去して、樹脂75
に金属棒70の外径に相当する径の孔を有するレンズ形
成部材(図1の20に相当)を作製する(必要ならば端
面の研磨等を行ってもよい)。このとき光ファイバを伝
送させる光の波長にたいし不透明な樹脂を用いることに
より各ファイバ間の光学的クロストークを低減すること
が可能である。なお、本発明は上記の方法に限らず、そ
の他この精神に逸脱することなく、種々の変形が可能で
ある。
【0016】
【発明の効果】
請求項1に対する効果:生産性に優れ、形状の自由度の
大きい光ファイバの端面処理方法を提供することが可能
である。 請求項2及び請求項3に対する効果:生産性に優れかつ
均一性のよいレンズを作製することが可能になる。 請求項4に対する効果:光学的クロストークの少ない高
性能な光ファイバアレイを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による光ファイバ端面処理方法を示す
概念図である。
【図2】 光ファイバ端面の処理手順を示す図である。
【図3】 光ファイバ端面の他の処理方法を示す図であ
る。
【図4】 レンズ形成部材の作製方法を説明するための
図である。
【符号の説明】
10…光ファイバ、20…レンズ形成部材、21…孔、
30…凸部(レンズ部)、31…樹脂、40,41a,
41b…ファイバ保持部材、42a,42b…ファイバ
保持用V溝、50…紫外源線、60…スペーサ、70…
孔形成用金属棒、71,72…金型、75…レンズ形成
部材を形成する樹脂。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/00 - 6/02 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/26 G02B 6/30 - 6/44

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の間隔(ピッチ)に配列された複数
    の光ファイバと、前記光ファイバのピッチに対応した複
    数のレンズ形成用孔を有する部材とからなり、前記孔に
    光もしくは熱により硬化する透明な樹脂を充填した後、
    前記孔に前記光ファイバを所定量挿入して前記孔より前
    記樹脂を突出させて該孔の端部に凸部を形成し、該凸部
    に光もしくは熱を加えて硬化して前記ファイバ端面にレ
    ンズを形成することを特徴とする光ファイバの端面処理
    方法。
  2. 【請求項2】 所定の間隔(ピッチ)に光ファイバ保持
    溝を設けた基板を有し、該基板上に光ファイバの端部を
    所定量突出させて配置して成る光ファイバ保持部材と、
    前記光ファイバのピッチに対応した複数のレンズ形成用
    孔を有するレンズアレイ部材とを用い、前記孔に樹脂を
    充填した後、前記レンズアレイ部材の端部に前記光ファ
    イバ保持部材の端面を接触もしくは所定の厚さを有する
    スペーサを介して対向するように配設し、前記孔に前記
    光ファイバを所定量挿入して前記孔より前記樹脂を突出
    させて該孔の端部に凸部を形成し、該凸部の形状を制御
    してファイバ端面にレンズを形成することを特徴とする
    光ファイバの端面処理方法。
  3. 【請求項3】 前記孔の内部が所定の位置で、挿入され
    る光ファイバの外径寸法より小さくなるように加工され
    ており、前記光ファイバを挿入する際に、該位置で前記
    光ファイバの挿入量を制限して孔端部の前記樹脂の凸部
    の形状を制御して光ファイバ端面にレンズを形成するこ
    とを特徴とする特許請求第1又は2項記載の光ファイバ
    の端面処理方法。
  4. 【請求項4】 前記孔を形成するレンズアレイ部材とし
    て、前記光ファイバ内を伝送する光の波長に対し不透明
    かもしくは前記孔以外の領域の一部又は全部に光ファイ
    バ内を伝送する光の波長に対し不透明な膜を形成した部
    材を用いることを特徴とする特許請求第1又は2項記載
    の光ファイバの端面処理方法。
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