JP3515243B2 - 光ファイバ整列装置 - Google Patents
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Description
関し、特に、光ファイバの端部を望ましい配置に恒久的
に配列するための装置に関する。
照により含まれる、1993年2月9日に特許されたベ
イサバンホリイ(Basavanhally)等の米国特許第5,185,84
6 号には、自由空間における光スイッチングのような目
的のために、光ファイバの端部をX−Yマトリクス配置
で配列することの必要性が開示されている。こうしたス
イッチングは、1つの光ファイバの束から他の光ファイ
バの束への選択的な光転送を可能にし、2つの束の中の
任意の1対のファイバが一時的に相互接続される。この
装置をうまく機能させるには、各々の束の光ファイバの
自由端部表面を、X−Yマトリクスのような予め定めた
配置に許容誤差1ミクロンまたはそれ以下で配列する必
要がある。
6 号、同特許に開示されたガイド装置の助けにより光フ
ァイバ端部を挿入できる、マトリクス配列された開口部
を作るために、写真石版マスキングとエッチングを用い
ることを教示している。この技術は充分に正確ではある
が、開示された装置の製造組立には、かなりの熟練と時
間を必要とする。こうした装置を作るために必要な熟練
や費用、時間を減らすことが望ましい。
989年4月4日に特許されたボナニ(Bonanni) の米国
特許第4,818,058 号に開示された、複数の平行な光ファ
イバの両側に設けられた一対の支持部材よりなる光ファ
イバコネクタ技術を利用するものである。この支持部材
は単結晶シリコンからなり、その中に、嵌合用V溝が写
真石版マスキングとエッチングにより形成されている。
各ファイバは、2つの支持部材の嵌合用V溝の中に支持
される。このコネクタは、2つの光ファイバアレイを互
いに組み継ぐべく、別の同様のコネクタに接続すること
を可能にさせる一対の整列ピンを含んでいる。
ては、マトリクス配置に光ファイバを保持するための装
置は、ホルダー部材と、X軸方向に延びてホルダー部材
に取り付けられた一対の平行整列部材からなる。各々が
両側に第1の基準面を有する、複数のファイバ支持部材
は、ボナニ特許に開示されているように光ファイバの列
を含み、ファイバの端面は、Y軸方向に連続して配列さ
れている。ファイバ支持部材は、光ファイバの端面がX
−Yマトリクス配置を形成するように、X軸方向に並ん
で配置される。
開示されているように、各ファイバ支持部材の第1の基
準面に当たっている。各整列ピンは、ファイバ支持部材
を越えて延び、整列部材のうちの1つの第2の基準面に
当接している。ホルダー部材に結合された締付け手段
は、整列ピンを整列部材の第2の基準面に押しつける。
第2の基準面を必要な精度に仕上げることにより、ファ
イバ支持部材のお互いに対する相対的配列を確実にする
ことができる。次に、ホルダー部材は、整列部材のわず
かな誤整列を正すために必要な、ファイバ端部のX−Y
マトリクス配置の角度方向を調整するための調整機構を
含んでいる。したがって、本発明は、比較的十分に開発
のなされたボナニ特許の技術を利用して光ファイバの高
精度のX−Yマトリクス配置の組立てを可能にする。
は、添付図面と共に以下の詳細な説明を考慮することに
よりさらに良く理解されるだろう。
法のなかには、説明を明瞭にするためゆがめられている
ものもある。図1は、バネ部材12により上から締付け
られた光ファイバ支持部材11よりなる、前記ボナニ特
許に開示されたタイプの光ファイバコネクタを示してい
る。ファイバ支持部材は、垂直方向に正確に整列された
複数の光ファイバ13を含んでいる。バネ部材12によ
って、一対の整列ピン16が、光ファイバ支持部材11
の基準面に押しつけられている。ボナニ特許では、整列
ピン16は、2つのファイバ列を組み継ぐべく、光ファ
イバ13の端部を他の光ファイバ列と整列させて当接さ
せるために用いられている。本発明においては、整列ピ
ン16は光ファイバをマトリクス配置に配列するために
用いられる。
3を支持するためのV溝がエッチングされた、第1及び
第2のファイバ支持部材17及び18からなる。支持部
材は、シリコンなどの単結晶材料で作られ、その中に、
写真石版マスキングとエッチングでV溝が作られてい
る。支持部材17と18は結晶構造であるため、前記エ
ッチングは異方的になり、V溝の壁は材料の結晶面によ
り正確に規定される。したがって、V溝を非常に高精度
に作ることができ、光ファイバは、図示したように正確
に整列された列に、許容誤差1ミクロン以下で配置する
ことができる。組立て後、ファイバ13の端面は、通
常、それらのファイバが共通の平面に置かれるように、
ファイバ支持部材11に沿って研磨される。光ファイバ
13は、典型的には光ファイバリボンの一部を成してお
り、V溝へ挿入するためリボンから間隔を置かれてい
る。
光ファイバ13の端部がX−Yマトリクス配置に配置さ
れるよう、どのように複数の光ファイバ支持部材11が
並んで保持されるかを示している。ファイバは、内側部
分21と外側部分22からなるホルダー部材20の中に
保持される。図3に示すように、光ファイバ13の自由
端は、ファイバ支持部材11の一面によって規定される
共通面に沿って置かれる。ファイバはZ軸方向に延び、
各支持部材からのファイバは、典型的には光ファイバリ
ボン24としてプラスチックで一緒に保持されている。
X軸方向に延びており、ホルダー部材の内側部分21に
エポキシなどの適当な接着剤で取り付けられている。整
列部材25は、写真石版マスキングとエッチングによる
V溝が作られた、シリコンなどの単結晶材料とすること
ができる。上記に説明したように、V溝は1ミクロン以
下の精度で作られる。各V溝の中には、整列ピン16の
1つが嵌合される。複数のネジ27がホルダー部材の内
側部分21を通って延び、各々、整列ピン16に当たっ
ている。図3に示すように、各ファイバ支持部材11に
付属した各バネ部材12は、整列ピン16のV字状刻み
目に係合して整列ピンを適所に固く保持し、整列ピンが
整列部材25のV溝に挿入されるときの軸方向の動きを
制限する。
溝内に滑り込まされ、その後、光ファイバ支持部材11
を適所に安定させ固く保持するためにネジ27で締付け
られる。その後、構造上の支持のために、(構造支持部
材としての)プラスチック部材28が整列部材25の間
に挿入され、接着剤で接着される。図2は、構造支持部
材としてのプラスチック部材28の一部分しか示してい
ないが、この部材は整列部材25の間を全長にわたって
延びていると理解されねばならない。プラスチック部材
は、各ファイバ支持部材11と関連して光ファイバ13
の列の端部を露出するための窓30を含んでいる。図3
を参照すると、ホルダー部材20の後部は、光ファイバ
リボン24を支持するための支持部32を含んでいる。
ー部材20に対して整列されるかを示す詳細図である。
ホルダー部材20は、円柱状の断面形状の突起33を有
するよう加工されている。一方、整列部材25には(マ
スキングやエッチングにより)V溝が形成されており、
その中に突起33が嵌合する。円柱状突起33は好適に
は電子放電加工で作られる。この放電加工とは、1本の
電線が放電により切断されるべき線を規定する既知の方
法であり、例えば、ジー・エフ・ベネディクト(G.F.Ben
edict)の“非伝統的製造方法”、マルセル・デッカー(M
arcel Dekker)社、ニューヨーク及びスイス・バーゼ
ル、第231−245頁を参照されたい。突起33は、
この方法で許容誤差約1ミクロン以内に作ることができ
る。整列部材25のV溝を突起33の上に設置した後、
整列部材25は、エポキシのような接着剤の層34によ
り、ホルダー部材20に恒久的に接着される。
ングと異方的エッチングによりV溝を形成され、次に、
ホルダー部材20の突起33にV溝を置くことによりホ
ルダー部材20に嵌合され、そしてホルダー部材にエポ
キシで接着されることがわかる。その後、ファイバ支持
部材11は、整列ピン16を整列部材25のV溝へ滑り
込ませることにより挿入され、そこでネジ27が整列ピ
ンを適所に締付ける。図5により詳細を示すように、ネ
ジ27は、整列ピン16に及ぼすネジの力を制御するた
めのバネ35を含むタイプとすることが望ましい。この
タイプは、ネジがシリコン製整列部材25を割るほどの
力を及ぼしてしまうのを防ぐ。
して伸び、ホルダー部材20の内側部分21の表面に当
たっている。これにより、光ファイバ端部で形成される
X−Yマトリクスの最終角度調整ができる。内側及び外
側部分21、22は、鋼鉄などの金属で一体に作るのが
望ましい。したがって、調整ネジ37による内側部分2
1の反りは、ホルダー部材20のたわみから生ずる。わ
ずかな変位を調節するためにたわみを用いることは、こ
こに参照により含まれる、1994年1月25日に特許
されたベイサバンホリイ等の特許第5,281,884 号に、よ
り詳細に記載されている。その後、プラスチック部材2
8が接着剤で取り付けられ、さらに、光ファイバリボン
を構造的に支持するため、図3の支持部32がネジなど
により取り付けられる。
ン以下という正確さのため、一方の整列部材がX軸の正
方向へ1ミクロンだけずれ、他方がX軸の負方向へ1ミ
クロンだけずれて、トータルで2ミクロンずれることが
あり得る。これは、ファイバ支持部材11の相対的位置
には影響を与えないが、ファイバ13の列を、真の垂直
方向すなわちY軸方向から、わずかに傾けてしまう。し
たがって、この角度のずれを補償すなわち修正するため
に、調整ネジ37を使うことができる。
イバコネクタが比較的安価に入手できることを利用する
ものである。本発明は整列部材25とホルダー部材20
の構造を必要とするが、この構造は、ベイサバンホリイ
等の特許に記載された装置や方法より簡単で、費用もか
からない。最近はさらに進歩して、ファイバ支持部材を
プラスチックで大量生産し、バネ部材12もファイバ支
持部材11に一体にすることが可能になっている。こう
した開発は、本発明のコストをさらに下げるだろう。ま
た最近、セラミックの加工において進歩が見られ、これ
により、整列部材25をセラミックで作り、1ミクロン
以下の許容誤差の加工によりV溝を形成することが可能
となっている。
の光ファイバしか含んでいないが、たいていの実際的な
実施例では、各支持部材はかなり多くのファイバを含ん
でいる。整列ピン16を適所に保持するためのネジ27
の代わりのものとして、多分バネ部材を工夫できるだろ
う。自由空間光スイッチは、ファイバ端部のX−Yマト
リクス配置以外の配置を使っても工夫できるだろう。そ
の他種々の実施例や修正が当業者により本発明の範囲と
精神から逸脱することなく行われるだろう。
バコネクタの端面図である。
概略断面図である。
にして整列部材をホルダー部材に対して正確に整列させ
ることができるかを示している。
ようにして整列ピンを整列部材に締付けることができる
かを示している。
Claims (25)
- 【請求項1】 複数の光ファイバの端部を予め定めた形
態にて保持するための装置であって、 ホルダー部材と、 X軸方向に延び、前記ホルダー部材に取り付けられた第
1の整列部材および第2の整列部材から成る一対の平行
な整列部材と、 各々が、その両端に、Y軸方向にて互いに対向しX軸お
よびZ軸方向にて横に延びる第1の基準面を有し、かつ
光ファイバの列を収容する複数のファイバ支持部材であ
って、各光ファイバがX軸と垂直なZ軸方向に大略延び
ており、該光ファイバの端面がX軸およびZ軸方向に垂
直なY軸方向に連続的に配列されているようなファイバ
支持部材と、 各々が1つのファイバ支持部材の第1の基準面と、1つ
の整列部材の第2の基準面とに当る複数の整列ピンと、 該ホルダー部材に取り付けられ、該整列ピンを該整列部
材の該第2の基準面に押しつける締め付け手段とを含
み、 該ファイバ支持部材は、該光ファイバの端面が実質的に
共通のX−Y平面上に配置されるように、X軸方向に並
んで配列されていることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の装置において、さらに、
各ファイバ支持部材と対応づけられ、整列ピンをファイ
バ支持部材の第1の基準面に押しつけるバネ手段を含む
装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の装置において、 各ファイバ支持部材が、各々がその一方の表面に複数の
整列溝の列を有する、第1及び第2のファイバ支持要素
からなり、 各ファイバ支持部材に収容される光ファイバが各々、第
1及び第2のファイバ支持要素の前記整列溝のうちの互
いに1対1に対応するものの間に挟み込まれてる装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の装置において、 該ホルダー部材が外側部分に結合された内側部分を備
え、 該第1および第2の整列部材が該ホルダー部材の該内側
部分に取り付けられ、および 該外側部分が、該光ファイバの位置の微調整を行なうた
めにZ軸方向を横切る方向で該内側部分に当たるように
作られた少なくとも1つの調整部材を備える装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の装置において、 該第1の整列部材と該第2の整列部材の間にプラスチッ
ク部材が接着されており、 前記プラスチック部材は、光ファイバの端面を露出する
ための少なくとも1つの窓を含む装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の装置において、 該ファイバ支持部材と該整列部材が、各々単結晶材料か
ら成り、 該ファイバ支持部材の各々の該整列溝の列と、該整列部
材の該第2の基準面が、フォトリソグラフィマスキング
およびエッチングにより作製されている装置。 - 【請求項7】 請求項1記載の装置において、 該第1の整列部材と第2の整列部材の間に構造支持部材
が接着され、 該構造支持部材が、光ファイバの端面を露出するための
少なくとも1つの窓を含む装置。 - 【請求項8】 請求項4記載の装置において、 該ホルダー部材の内側部分が、Y軸方向に延びる少なく
とも1つの第1の側面を持ち、 該外側部分が、第1の平らな側面と向き合う少なくとも
1つの第2の側面を持ち、 該調整部材が、外側部分の一部を通って延びて内側部分
の第1の面に当たる少なくとも1つの調整ネジからな
り、 ホルダー部材の内側及び外側部分が金属で一体に作製さ
れている装置。 - 【請求項9】 請求項8記載の装置において、締め付け
手段が、ホルダー部材の一部を通って延び、各々が整列
ピンの1つに当たる複数の第2のネジからなる装置。 - 【請求項10】 請求項9記載の装置において、 該ファイバ支持部材の第1の基準面と、該整列部材の第
2の基準面が、各々V溝となっており、 整列部材が、その第2の基準面に、ホルダー部材の突起
(33)と係合するこにより整列部材をホルダー部材に
整列させる別のV溝を含む装置。 - 【請求項11】 請求項10記載の装置において、 各ファイバ支持部材からZ軸方向に延びた光ファイバが
相互に接続されて、光ファイバリボンとなっており、 ホルダー部材の一部は各光ファイバリボンを個別に支持
している装置。 - 【請求項12】 光ファイバを保持するための装置であ
って、 各々が一対のファイバ支持要素からなる複数の光ファイ
バ支持部材であって、各ファイバ支持要素が第1のV溝
の平行な列を有する光ファイバ支持部材と、 該ファイバ支持要素の第1のV溝に嵌合することにより
各ファイバ支持部材内に収容された光ファイバの平行な
列と、 各ファイバ支持部材の第1及び第2の側面に当たり、該
ファイバ支持部材を越えて延びる第1及び第2の整列ピ
ンと、 ホルダー部材と、 第2のV溝を有し、ホルダー部材で保持される第1及び
第2の平行な整列部材とを含み、 該第1及び第2の整列ピンの各々は、第1及び第2の整
列部材の第2のV溝に当接し、複数のファイバ支持部材
が平行な整列状態に維持されるようになっていることを
特徴とする装置。 - 【請求項13】 請求項12記載の装置において、該ホ
ルダー部材が、各々の第1の整列ピンを第1の整列部材
の第2のV溝の中に締め付けるための第1の締め付け手
段と、各々の第2の整列ピンを第2の整列部材の第2の
V溝の中に締め付けるための第2の締め付け手段を含む
装置。 - 【請求項14】 請求項13記載の装置において、該第
1及び第2の締め付け手段が各々、該ホルダー部材の一
部を通って延びる複数のネジであって、各々が該第1お
よび第2の整列ピンのうちの1つに当接するネジからな
る装置。 - 【請求項15】 請求項12記載の装置において、 該ホルダー部材が、外側部分に結合された内側部分から
なり、 該第1および第2の整列部材がホルダー部材の内側部分
に取り付けられおり、 外側部分は、内側部分に保持されている光ファイバの長
手方向を横切る方向で内側部分に当たって前記光ファイ
バの位置を微調整する用に適応された少なくとも1つの
調整部材を含む装置。 - 【請求項16】 請求項12記載の装置において、 各々の光ファイバは、それが収容される光ファイバ支持
部材の第1の面と同一平面となる端面を持ち、 全ての光ファイバの端面が、実質的に共通のX−Y平面
上に配列されている装置。 - 【請求項17】 請求項16記載の装置において、 該第1の整列部材と該第2の整列部材の間に構造支持部
材が接着されており、 前記構造支持部材は、光ファイバ端面を露出する少なく
とも1つの窓を含む装置。 - 【請求項18】 請求項13記載の装置において、 該第1及び第2の整列部材は単結晶材料で作られた細長
い部材であり、 前記第1及び第2の整列部材には、フォトリソグラフィ
マスキングとエッチングで第2のV溝が作られている装
置。 - 【請求項19】 請求項18記載の装置において、 第2のV溝が両整列部材の第1の表面に作られており、 第3のV溝が両整列部材の少なくとも1つの表面に作ら
れており、そして 前記第3のV溝は、ホルダー部材に対する第1及び第2
の整列部材の整列を確保するためにホルダー部材の一部
に嵌合している装置。 - 【請求項20】 請求項19記載の装置において、 各々の光ファイバは、それが収容される光ファイバ支持
部材の第1の面と同一平面となる端面を持ち、 全ての光ファイバの端面が、実質的に共通のX−Y面上
に配列されている装置。 - 【請求項21】 請求項20記載の装置において、 各光ファイバ支持部材に保持された光ファイバの一部
が、ファイバ支持部材の第1の面と反対側のファイバ支
持部材の第2の面から延びており、 各ファイバ支持部材の第2の面から延びた前記光ファイ
バの一部が、相互に接続されて光ファイバリボンとなっ
ており、 該ホルダー部材の一部は各光ファイバリボンを支持して
いる装置。 - 【請求項22】 請求項20記載の装置において、 該第1の整列部材と該第2の整列部材の間プラスチック
部材が接着されており、 該プラスチック部材は、光ファイバ端面を露出するため
の少なくとも1つの窓を含む装置。 - 【請求項23】 請求項22記載の装置において、 該第1及び第2の締付け手段が、ホルダー部材の一部を
通って延び、各々が第1および第2の整列ピンのうちの
1つに当接する複数のネジからなる装置。 - 【請求項24】 請求項23記載の装置において、 該ホルダー部材が外側部分に結合した内側部分からな
り、 該第1および第2の整列部材が、ホルダー部材の内側部
分に取り付けられ、 外側部分は、光ファイバの位置の微調整のために、光フ
ァイバの長手方向を横切る方向で内側部分に当たる少な
くとも1つの調整部材を含む装置。 - 【請求項25】 請求項24記載の装置において、 調整部材が、1つの調整ねじから成り、この調整ねじが
外側部分にねじ込まれるとともに内側部分に当たるよう
になっており、 該ホルダー部材の内側及び外側部分が金属で一体に作製
されている装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/296384 | 1994-08-26 | ||
US08/296,384 US5483611A (en) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | Apparatus for aligning optical fibers in an X-Y matrix configuration |
Publications (2)
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