JP3730479B2 - ２次元光ファイバアレイ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ファイバが規則的に配列された２次元光ファイバアレイに関し、特に、高速複写機のイメージングヘッドや多心コネクタに好適に用いられる２次元光ファイバアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２次元光ファイバアレイは、高速複写機のイメージングヘッドや光通信システムにおける多心コネクタなどに用いられている。従来、２次元光ファイバアレイは、以下の方法を用いて製造されている。
【０００３】
まず、複数の光ファイバを１本ずつ手作業で俵積み（樽積み）する方法がある。この方法で製造された俵積み配列の２次元光ファイバアレイ４００の断面を模式的に図４に示す。図４に示したように、俵積み配列の光ファイバアレイ４００においては、複数の光ファイバ４３０が互いに接するように配列されるので、光ファイバ４３０の充填密度が高い。しかしながら、それぞれの光ファイバ４３０の位置決めをする部材がないので、光ファイバ４３０を正確に配列する作業は熟練を要するとともに効率が悪い。
【０００４】
一方、特開平６−２６５７３６号公報に開示されているように、基板の表面に一定間隔で設けられた断面形状がＶ字状の溝（以下、「Ｖ溝」と称する）内に光ファイバを配置し、この基板を積層することによって、２次元光ファイバアレイを製造する方法がある。この方法は、それぞれのＶ溝内に光ファイバを配置することによって、光ファイバの位置決めがなされるので、熟練を要する作業は必要ない。
【０００５】
また、西村他、１９９８年電子情報通信学会総合大会予稿集、Ｂ−１０−１８、４７９ページには、多心テープファイバ（複数の光ファイバを１列に配列しテープ状に加工したもの）を積層し、得られた積層体を樹脂成形することによって、２次元光ファイバアレイを製造する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の２次元光ファイバアレイの製造方法は、光ファイバの２次元配列の多様性を全く考慮していない。すなわち、俵積み法では、俵積み配列しか形成できず、上記２つの文献は、直交配列しか想定していない。
【０００７】
ｍ本の光ファイバが１列に並べられた層がｎ層積層されている２次元光ファイバアレイについて、その配列の多様性を具体的に説明する。この２次元光ファイバアレイにおけるｎ×ｍ本の光ファイバの端面は、ｎ×ｍ（ｎ行ｍ列）のマトリクス状に配列される。ｎ×ｍマトリクスの配列は、各行（１〜ｎ行）間のピッチＰｖおよび各列（１〜ｍ列）間のピッチＰｈだけでなく、さらに、行間（または列間）の配列の位相のずれ量（例えば、第１列の光ファイバの行方向における位置が行ごとにずれる量、以下「シフト量Ｓ」という）も変化し得る。
【０００８】
しかしながら、上述したように、俵積み法では、ピッチＰｈおよびＰｖならびにシフト量Ｓが、光ファイバの半径をｒとしたときに、Ｐｈ＝２ｒ、Ｐｖ＝３1/2ｒ、Ｓ＝ｒの関係にある配列しか実現できない。また、上記文献は、シフト量Ｓがゼロの直交配列しか想定しておらず、有限のシフト量を有する２次元配列の光ファイバアレイおよびその製造方法を開示も示唆もしていない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、多様で、且つ位置精度が高い２次元配列を有する２次元光ファイバアレイを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の２次元光ファイバアレイは、ｙ方向にピッチＰｖで互いに積層されたｎ枚の基板と、それぞれの端面がｘｙ面内にｎ×ｍ（ｎ、ｍ＞２）のマトリクス状に配列されたｎ×ｍ本の光ファイバとを有する２次元光ファイバアレイであって、前記ｎ枚の基板のそれぞれは、ｚｘ面に平行な主面と、前記主面に形成され、それぞれがｚ方向に延び、ｘ方向にピッチＰｈで配列され、且つｘｙ面内の断面形状がＶ字状のｍ本の溝とを有し、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれは、前記ｎ枚の基板のそれぞれの前記ｍ本の溝のそれぞれ内に、前記ｍ本の溝のそれぞれの斜面が、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの断面の円の接線となるように、配置されており、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの半径をｒ、前記ｍ本の溝のＶ字状断面形状の挟角をθ、前記ｎ枚の基板のそれぞれの厚さをｄとするとき、前記ピッチＰｖはｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋ｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足し、前記ｎ枚の基板のそれぞれの前記ｍ本の溝のｘ方向における位置は、隣接する基板ごとに、一定のシフト量Ｓだけ異なっており、そのことによって上記目的が達成される。
【００１１】
以下、本発明の作用を説明する。
【００１２】
本発明の２次元光ファイバアレイは、ｎ枚の基板のそれぞれは主面に形成されたｍ本のＶ溝を有し、それぞれの光ファイバが各Ｖ溝内に配置されている。それぞれの光ファイバの位置は、Ｖ溝によって制限されるので、俵積み法に比較して高い位置精度が得られるとともに、光ファイバの位置決めに、特別な熟練を要する作業を必要としない。
【００１３】
また、それぞれのＶ溝に対して所定の位置に光ファイバを固定すれば、光ファイバのｘ方向における位置精度をＶ溝の位置精度と実質的に同じにできる。特に、Ｖ溝の斜面が光ファイバの断面の円の接線となるように光ファイバを配置すると、光ファイバの直径にばらつきがあっても、光ファイバの中心はｘ方向にずれることがなく、光ファイバを高い位置精度で容易に配置することができる。
【００１４】
さらに、ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれは、ｍ本の溝のそれぞれの斜面が、ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの断面の円の接線となるように配置され、それぞれの光ファイバの半径をｒ、溝のＶ字状断面形状の挟角をθ、それぞれの基板の厚さをｄとするとき、ピッチＰｖがｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋ｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足する構成においては、それぞれの光ファイバは、Ｖ溝内において基板と接触するとともに、頂点は基板の主面よりも高い位置にある。すなわち、それぞれの光ファイバの外周面がＶ溝の両側の斜面に接する点は、基板の主面よりも低い位置にあるので、Ｖ溝内に配置された光ファイバがＶ溝外に移動することが効果的に防止されるとともに、光ファイバ上に配置する基板の底面で光ファイバを押さえて固定することができる。
【００１５】
また、本発明の２次元光ファイバアレイは、ｙ方向にピッチＰｖで互いに積層されたｎ枚の基板と、それぞれの端面がｘｙ面内にｎ×ｍ（ｎ、ｍ＞２）のマトリクス状に配列されたｎ×ｍ本の光ファイバとを有する２次元光ファイバアレイであって、前記ｎ枚の基板のそれぞれは、ｚｘ面に平行な主面及び底面と、前記主面及び前記底面のそれぞれに形成され、それぞれがｚ方向に延び、ｘ方向にピッチＰｈで配列され、且つｘｙ面内の断面形状がＶ字状のｍ本の溝とを有し、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれは、前記ｎ枚の基板のそれぞれの主面の前記ｍ本の溝のそれぞれとそれに対向する隣接基板底面の溝とによって上下から挟まれるように配置されており、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの半径をｒ、前記ｍ本の溝のＶ字状断面形状の挟角をθ、前記ｎ枚の基板のそれぞれの厚さをｄとするとき、前記ピッチＰｖはｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋２ｒｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足し、前記ｎ枚の基板の主面のそれぞれの前記ｍ本の溝のｘ方向における位置は、隣接する基板ごとに、一定のシフト量Ｓだけ異なっており、そのことによっても上記目的が達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態を説明する。
【００１７】
（実施形態１）
本発明による実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａを備えたアレイ部品１００を図１に模式的に示す。図１（ａ）はアレイ部品１００の外観図（正面図および側面図）であり、図１（ｂ）は２次元光ファイバアレイ１００Ａの正面図である。このアレイ部品１００は、例えば、レーザ光線がそれぞれの光ファイバファイ内に導かれる高速複写機用のイメージングヘッドであり得る。
【００１８】
アレイ部品１００は、ホルダ１０内に２次元光ファイバアレイ１００Ａを備えている。この２次元光ファイバアレイ１００Ａは、４行６列（４×６）のマトリクス状に配列された２４本の光ファイバ１３０を有している。勿論、光ファイバ１３０の本数はこの例に限定されず、本発明は、ｎ×ｍ（ｎ、ｍ＞２）本の光ファイバを有する２次元光ファイバアレイに適用される。
【００１９】
２次元光ファイバアレイ１００Ａの構成を説明するために、まず、図１に示したように、ｘｙｚ座標系を規定する。光ファイバ１３０の端面がマトリクス状に配列されている面をｘｙ面内にとる。マトリクス状配列における行方向がｘ方向で、列方向がｙ方向に対応する。それぞれの光ファイバファイバ１３０の軸方向（すなわちＶ溝１２０の延設方向）はｚ方向（紙面に垂直）に対応する。勿論、この座標系のとり方は例であり、例えば、ｚ軸を中心に９０°回転した座標系を設定（マトリクス状配列の行と列を入れ替えるのに相当）してもよい。本発明は座標系の取り方に依存しない。
【００２０】
２次元光ファイバアレイ１００は、ｙ方向に沿って互いに積層された４枚の基板（４行に対応）１１０を有している。それぞれの基板１１０は、ｚｘ面に平行な主面１１０ｔおよび底面１１０ｂとを有している。それぞれの主面１１０ｔには、ｚ方向に延びる６本のＶ溝１２０（６列に対応）が形成されている。それぞれのＶ溝１２０内に光ファイバ１３０が配置されている。光ファイバ１３０は、Ｖ溝１２０の斜面１２２（図２参照）と２点（厳密には光ファイバ軸方向に平行な２本の線）で接触している。また、それぞれの光ファイバ１３０の頂点（ｙ方向における位置が最も高い点）は、隣接する基板１１０の底面１１０ｂまたは押さえ基板１１４の底面１１４ｂと接触している。このように、２４本の光ファイバ１３０は、それぞれ、Ｖ溝１２０の２つの斜面１２２と隣接する基板の底面と接触し、そのことによって、位置決めされるとともに、保持されている。また、必要に応じて、隣接する基板１１０の間および基板１１０と押さえ基板１１４との間の任意の領域に接着層（不図示）を形成してもよい。勿論、光ファイバ１３０と基板１１０とを接着剤を用いて互いに固定してもよい。
【００２１】
６本のＶ溝１２０は、ｘ方向にピッチＰｈで規則的に設けられている。基板１１０の側面（ｘｙ面に平行）１１０ｌから最も近い位置に設けられているＶ溝１２０のｘ方向における位置（側面からの距離Ｌ）は、隣接する基板１１０ごとに、一定のシフト量Ｓだけ異ならせてあり、且つ４枚の基板１１０の側面１１０ｌが同一平面を形成するように積層されている。その結果、ピッチＰｈで規則的に配列された６本（６つの列に属する）の光ファイバ１３０が構成する各行における、それぞれの光ファイバ１３０のｘ方向における位置は、隣接する行（基板１１０）ごとにシフト量Ｓだけ異なっている。少なくとも押さえ基板１１４と最下層の基板１１０との間に配置される（ピッチＰｈにその厚さが影響する）基板１１０の厚さｄを同一とし、Ｖ溝１２０の大きさおよび形状を同一に形成しておけば、隣接する基板１１０の間隙（主面と底面との距離）ｇも同一であり、光ファイバ１３０の列方向（ｙ方向）に沿ったピッチＰｖは一定となる。勿論、製造工程を簡略化するため、および部品の共通化のために、全ての基板１１０および押さえ基板１１４の厚さを同一にしてもよい。
【００２２】
上述した４×６マトリクス配列は、基板１１０の主面１１０ｔに形成される６本のＶ溝１２０の間隔によってｘ方向ピッチＰｈが規定され、基板１１０の厚さおよびＶ溝１２０の大きさおよび形状（例えば深さと挟角）によってｙ方向ピッチＰｖが規定され、それぞれの基板１１０において側面１１０ｌから最も近い位置に設けられるＶ溝１２０の位置（側面１１０ｌからの距離Ｌ）を変化させる量によってシフト量Ｓが規定されている。従って、ピッチＰｈおよびＰｖならびにシフト量Ｓを規定するパラメータを適宜変更することによって、多様な２次元配列を実現することができる。
【００２３】
ピッチＰｈは、光ファイバ１３０の半径をｒ、直径のばらつきΔｒとすると（以下同じ）、Ｐｈ＞２ｒの範囲で任意に設定することができる。特に、ピッチＰｈは、２ｒ＋Δｒ以上で４ｒ以下であることが好ましい。例えば、光ファイバの直径（２ｒ）が１２５μｍで、Δｒが３μｍの場合、ピッチＰｈは１２８μｍ以上で２５０μｍ以下であることが好ましい。ピッチＰｈが４ｒを越えると光ファイバ１３０の充填密度が低下し、実用性が低下するため好ましくない。
【００２４】
ピッチＰｖは、基板１１０の厚さｄよりも大きい領域で、任意に設定することができる。光ファイバアレイの用途に応じて適宜設定すればよい。典型的には、ピッチＰｖは、０．５〜２ｍｍ程度である。
【００２５】
上記のピッチＰｈおよびＰｖならびにシフト量Ｓで設けられたそれぞれのＶ溝１２０の所定の位置に、光ファイバ１３０のそれぞれを固定すれば、光ファイバのｘ方向における位置精度をＶ溝の位置精度と実質的に同じにできる。特に、Ｖ溝１２０の斜面１２２が光ファイバ１３０の断面の円の接線となるように光ファイバ１３０を配置すると、光ファイバ１３０の直径にばらつきがあっても、光ファイバ１３０の中心はｘ方向にずれることはないので、光ファイバ１３０を高い位置精度で容易に配置することができる。さらに、光ファイバ１３０を安定に保持するためには、以下の条件を満足するように、Ｖ溝１２０の形状および大きさ（深さ、挟角θ等）を設定することが特に好ましい。
【００２６】
光ファイバ１３０のそれぞれは、Ｖ溝１２０の斜面１２２が光ファイバ１３０の断面の円の接線となるように配置されており、且つ、Ｖ溝１２０のＶ字状断面形状の挟角をθ、基板１１０の厚さをｄとすると、ピッチＰｖが、ｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋ｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足する構成とすることが好ましい。図２に示したように、ｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］は、Ｖ溝１２０内に配置された光ファイバ１３０の断面の円とＶ溝１２０の２つの斜面１２２との接点Ｐから、光ファイバ１２０が配置された基板１１０の上に積層された、隣接基板１１０の底面１１０ｂまでの距離ｈを表す。従って、ピッチＰｖが上記の範囲内である場合、光ファイバ１３０は、Ｖ溝１２０内において基板１１０の斜面１２２と接触するとともに、頂点は基板１１０の主面１１０ｔよりも高い位置にある。すなわち、光ファイバ１３０の外周面がＶ溝１２０の両側の斜面に接する点は、基板１１０の主面１１０ｔよりも低い位置にある。従って、Ｖ溝１２０内に配置された光ファイバ１３０がＶ溝１２０外に移動する（転がる）ことが効果的に防止される。
【００２７】
さらに、ピッチＰｖが、ｄ＜Ｐｖ≦ｄ＋ｒの範囲内にあるように、Ｖ溝１２０の形状および大きさ（深さ、挟角θ等）を設定することが好ましい。このような構造にすることによって、光ファイバ１３０の重心（断面の中心）はＶ溝１２０内で基板１１０の主面１１０ｔより下に位置するようにできる。従って、光ファイバ１３０がＶ溝１２０外へ移動することをさらに効果的に抑制できる。
【００２８】
シフト量Ｓは、Ｖ溝１２０の加工精度の制限は受けるが、基本的には任意に設定できる。ピッチＰｈと基板１１０の枚数（行数）等に応じて、適宜設定すればよい。また、図１に示したように、シフト量ＳがピッチＰｈと基板１１０の枚数（行数）ｎと、Ｓ＝Ｐｈ／ｎで表されるように設定することによって、高速複写機のイメージングヘッドに好適に用いられる２次元ファイバアレイが得られる。上述した、光ファイバの直径（２ｒ）が１２５μｍで、Δｒが３μｍの場合、ピッチＰｈは１２８μｍ以上で２５０μｍ以下であることが好ましく、光ファイバの段数（行数）ｎは、典型的には２〜１６段の範囲内にあるので、シフト量Ｓは１５μｍ以上で６４μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
【００２９】
さらに、互いに積層された基板１１０および押さえ基板１１４とを接着剤を用いて相互に固定する場合、接合される主面１１０ｔと底面１１０ｂ（および底面１１４ｂ）との間隙ｇ（図１（ｂ）参照）を５μｍ以上設けることが好ましい。間隙ｇが５μｍよりも小さいと、主面１１０ｔと底面１１０ｂとを重ねる作業において、基板主面の面精度の影響を受けやすくなるため、Ｖ溝によって複数の光ファイバ１３０をうまく挟持することが困難なことがある。この問題は、光ファイバ１３０（すなわちＶ溝１２０）の本数が多いほど顕著となる。また、間隙ｇが大きくなると、毛細管現象が起こりにくくなって接着剤がいきわたりにくくなるので、間隙ｇはｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］よりも小さいことが好ましく、０．３ｒ以下であることがさらに好ましい。上述した例では、間隙ｇは１０μｍから３０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００３０】
本実施形態の２次元光ファイバアレイ１００Ａおよびアレイ部品１００の製造方法を以下に説明する。
【００３１】
まず、基板１１０および押さえ基板１１４を用意する。基板１１０および押さえ基板１１４として、例えば、ジルコニア基板や石英基板（平行平板）を好適に用いることができる。勿論、これら以外のセラミックスまたはガラス基板を用いても良い。光ファイバ１３０を保持するのに十分な強度を有する材料であればよい。
【００３２】
基板１１０の主面に、±１μｍ以内の加工精度で所定のＶ溝１２０を形成する。基板１１０の厚さ、Ｖ溝１２０の大きさおよび形状ならびにピッチＰｈは、目的に応じて、上述したように設定する。Ｖ溝１２０の形成は、公知の方法で実施することができる。例えば、ジルコニア基板や石英基板の主面を切削加工することによって、±１μｍ以内の加工精度でＶ溝１２０を形成することができる。
【００３３】
次に、Ｖ溝１２０が形成された基板１１０の主面１１０ｔ上に光ファイバ１３０を配置する。光ファイバ１３０としては、公知の光ファイバを広く用いることができる。Ｖ溝１２０は、上述したように、光ファイバ１３０を安定に保持するように形成されているので、光ファイバ１３０はそれぞれＶ溝１２０内に容易に配置される。このように、Ｖ溝１２０を用いることによって、特別な治工具や作業者の習熟度に頼ることなく、容易に光ファイバ１３０を所定の位置に配置することができる。
【００３４】
続いて、それぞれ光ファイバ１３０が配置された基板１１０の主面１１０ｔ上に、順次他の基板１１０を必要枚数だけ積層する。最上部の基板１１０の主面上には押さえ基板１１４が積層される。このとき、複数の基板１１０の側面１１０ｌ（または側面１１０ｒ）が同一平面を形成するように、治工具を用いて位置合わせする。積層された基板１１０および押さえ基板１１４の間隙ｇには、接着剤を注入して接着固定する。接着剤としては公知の材料を広く利用することができる。間隙ｇの大きさは、上述したように、用いる接着剤の粘性などを考慮して設定されていることが好ましい。このようにして、図１に示した２次元光ファイバアレイ１００Ａが得られる。
【００３５】
２次元光ファイバアレイ１００Ａにおけるシフト量Ｓの精度は、ピッチＰｈの精度（Ｖ溝の加工精度）と複数の基板１１０の側面１１０ｌ（または側面１１０ｒ）の位置合わせの精度とに依存するが、±３μｍ以内の精度とすることができる。なお、ピッチＰｖのばらつきは、光ファイバ１３０の直径のばらつきΔｒの影響を受けるが、Ｐｖは１つの段を構成する光ファイバのうちの直径の大きいもの（上側に配置される基板の底面に当接する）によって規定されるので、ＰｖのばらつきはΔｒよりも小さくすることができる。
【００３６】
なお、基板１１０を積層する工程と、光ファイバ１３０を配置する工程とを実行する順序は、任意でよい。例えば、光ファイバ１３０を配置した基板１１０の主面上に基板を積層した後、積層した基板１１０の主面１１０ｔ上に光ファイバ１３０を配置し、さらにその上に基板１１０を配置する工程を繰り返してもよい。
【００３７】
得られた２次元光ファイバアレイ１００Ａに、例えばステンレス製のホルダ１０内に固定して、アレイ部品１００が得られる。ホルダ１０を樹脂成形法で形成することもできる。
【００３８】
上述したように、実施形態１によると、多様な２次元配置を高い位置精度で有する２次元光ファイバアレイ１００Ａを得ることができる。また、この２次元光ファイバアレイ１００Ａの製造には、特別な熟練を要する作業を必要としない。
【００３９】
（実施形態２）
図３は、実施形態２の２次元光ファイバアレイ２００Ａの断面図である。２次元光ファイバアレイ２００Ａにおける光ファイバ２３０のマトリクス配列は、実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａと同じである。２次元光ファイバアレイ２００Ａは、マトリクス状配列にシフト量Ｓを付与するための構造において、２次元光ファイバアレイ１００Ａと異なる。
【００４０】
以下では、２次元光ファイバアレイ２００Ａにおけるマトリクス状配列にシフト量Ｓを付与するための構造を説明する。
【００４１】
２次元光ファイバアレイ２００Ａが有する４枚の基板２１０は全て同じ構造を有している。すなわち、実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａの基板１１０と異なり、Ｖ溝２２０が形成されている位置（基板２１０それぞれの側面２１０ｌからの距離Ｌ）は、全て等しい。
【００４２】
２次元光ファイバアレイ２００Ａにおけるマトリクス配列のシフト量Ｓは、互いに積層された基板２１０の側面２１０ｌに当接するように配置された支持部材２５０によって与えられている。支持部材２５０は、基板２１０側の側面２１０ｌに、所定のシフト量Ｓだけ高さが異なる段差２５０ｓを有している。複数の基板２１０は、それぞれの側面２１０ｌが支持部材２５０に当接するように配置されて、互いに段差２５０ｓずつずらされて位置合わせされ、シフト量Ｓが与えられる。２次元光ファイバアレイ２００Ａにおけるシフト量Ｓの精度は、Ｖ溝２２０の加工精度と複数の基板２１０の側面２１０ｌの位置合わせの精度とに依存するが、±３μｍ以内の精度とすることができる。
【００４３】
２次元光ファイバアレイ２００Ａは、基本的に実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａと同様の方法で製造することができる。但し、基板２１０を互いに積層する工程において、支持部材２５０の段差２５０ｓを有する側面に、基板２１０の側面２１０ｌを押し当てながら、基板２１０を積層する点において、上述した２次元光ファイバアレイ１００Ａの製造方法と異なる。なお、支持部材２５０は、基板２１０および押さえ基板２１４を積層し、互いに接着した後は、不要であり、取り除けばよい。２次元光ファイバアレイ１００Ａに代えて、得られた２次元光ファイバアレイ２００Ａを用いることによって、図１に示したアレイ部品１００を得ることができる。
【００４４】
上述したように、本実施形態２の２次元光ファイバアレイ２００Ａは、同一の基板２１０を用いて製造することができるので、実施形態１で説明した利点に加えて、製造工程をさらに簡略化できる利点を有している。
【００４５】
なお、上記の実施形態１および２においては、光ファイバを保持するための溝を基板の主面にのみ形成したが、必要に応じて、対向する底面にも溝を設けてもよい。このとき光ファイバ１３０のそれぞれは、図５に示したように、基板のＶ溝によって上下から挟まれるように配置される。Ｖ溝１２０および１２１の斜面１２２および１２３が光ファイバ１３０の断面の円の接線となるように配置され、且つ、Ｖ溝１２０および１２１のＶ字状断面形状の挟角をθ、基板１１０の厚さをｄとすると、ピッチＰｖが、ｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋２ｒｃｏｓ｛（π−θ）／２｝を満たす構成とすることが好ましい。
【００４６】
図５に示したように、２ｒｃｏｓ｛（π−θ）／２｝は、光ファイバ１３０の断面の円とＶ溝１２０の２つの斜面１２２との接点Ｐ1から、光ファイバ１３０の断面の円とＶ溝１２１の２つの斜面１２３との接点Ｐ2までの距離ｈ2を表す。ピッチＰｖが上記の範囲内である場合、光ファイバ１３０の外周面がＶ溝１２０の両側の斜面に接する点Ｐ1は、基板１１０の主面１１０ｔよりも低く、点Ｐ2は基板１１０の底面１１０ｂよりも高い位置にある。従って、光ファイバ１３０がＶ溝１２０および１２１の外に移動する（転がる）ことが効果的に防止される。
【００４７】
また、毛細管現象によって接着剤がいきわたるように、間隙ｇ2を２ｒｃｏｓ｛（π−θ）／２｝よりも小さくすることが好ましく、０．２ｒ以下とすることがより好ましい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、多様で、且つ位置精度が高い２次元配列を有する２次元光ファイバアレイを提供することができる。特に、シフト量Ｓを自由に、且つ高い精度で設定することができる２次元光ファイバアレイが提供される。また、本発明による２次元光ファイバアレイはその製造工程において、熟練を要する作業を必要としないので、高い生産効率で製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａを有するアレイ部品１００を模式的に示す図であり、（ａ）はアレイ部品１００の外観図であり、（ｂ）は２次元光ファイバアレイ１００Ａの正面図である。
【図２】 ２次元光ファイバアレイ１００Ａの光ファイバ１３０とＶ溝１２０の拡大断面図である。
【図３】 本発明による実施形態２の２次元光ファイバアレイ２００Ａの模式的な断面図である。
【図４】 従来の２次元光ファイバアレイ４００の模式的な断面図である。
【図５】 ２次元光ファイバアレイ１００Ａの光ファイバ１３０とＶ溝１２０および１２１の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ ホルダ
１００ アレイ部品
１００Ａ、２００Ａ ２次元光ファイバアレイ
１１０、２１０ 基板
１１４、２１４ 押さえ基板
１２０、１２１、２２０ Ｖ溝
１２２、１２３ 斜面
１３０、２３０ 光ファイバ
２５０ 支持部材
２５０Ｓ 段差
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ファイバが規則的に配列された２次元光ファイバアレイに関し、特に、高速複写機のイメージングヘッドや多心コネクタに好適に用いられる２次元光ファイバアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２次元光ファイバアレイは、高速複写機のイメージングヘッドや光通信システムにおける多心コネクタなどに用いられている。従来、２次元光ファイバアレイは、以下の方法を用いて製造されている。
【０００３】
まず、複数の光ファイバを１本ずつ手作業で俵積み（樽積み）する方法がある。この方法で製造された俵積み配列の２次元光ファイバアレイ４００の断面を模式的に図４に示す。図４に示したように、俵積み配列の光ファイバアレイ４００においては、複数の光ファイバ４３０が互いに接するように配列されるので、光ファイバ４３０の充填密度が高い。しかしながら、それぞれの光ファイバ４３０の位置決めをする部材がないので、光ファイバ４３０を正確に配列する作業は熟練を要するとともに効率が悪い。
【０００４】
一方、特開平６−２６５７３６号公報に開示されているように、基板の表面に一定間隔で設けられた断面形状がＶ字状の溝（以下、「Ｖ溝」と称する）内に光ファイバを配置し、この基板を積層することによって、２次元光ファイバアレイを製造する方法がある。この方法は、それぞれのＶ溝内に光ファイバを配置することによって、光ファイバの位置決めがなされるので、熟練を要する作業は必要ない。
【０００５】
また、西村他、１９９８年電子情報通信学会総合大会予稿集、Ｂ−１０−１８、４７９ページには、多心テープファイバ（複数の光ファイバを１列に配列しテープ状に加工したもの）を積層し、得られた積層体を樹脂成形することによって、２次元光ファイバアレイを製造する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の２次元光ファイバアレイの製造方法は、光ファイバの２次元配列の多様性を全く考慮していない。すなわち、俵積み法では、俵積み配列しか形成できず、上記２つの文献は、直交配列しか想定していない。
【０００７】
ｍ本の光ファイバが１列に並べられた層がｎ層積層されている２次元光ファイバアレイについて、その配列の多様性を具体的に説明する。この２次元光ファイバアレイにおけるｎ×ｍ本の光ファイバの端面は、ｎ×ｍ（ｎ行ｍ列）のマトリクス状に配列される。ｎ×ｍマトリクスの配列は、各行（１〜ｎ行）間のピッチＰｖおよび各列（１〜ｍ列）間のピッチＰｈだけでなく、さらに、行間（または列間）の配列の位相のずれ量（例えば、第１列の光ファイバの行方向における位置が行ごとにずれる量、以下「シフト量Ｓ」という）も変化し得る。
【０００８】
しかしながら、上述したように、俵積み法では、ピッチＰｈおよびＰｖならびにシフト量Ｓが、光ファイバの半径をｒとしたときに、Ｐｈ＝２ｒ、Ｐｖ＝３1/2ｒ、Ｓ＝ｒの関係にある配列しか実現できない。また、上記文献は、シフト量Ｓがゼロの直交配列しか想定しておらず、有限のシフト量を有する２次元配列の光ファイバアレイおよびその製造方法を開示も示唆もしていない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、多様で、且つ位置精度が高い２次元配列を有する２次元光ファイバアレイを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の２次元光ファイバアレイは、ｙ方向にピッチＰｖで互いに積層されたｎ枚の基板と、それぞれの端面がｘｙ面内にｎ×ｍ（ｎ、ｍ＞２）のマトリクス状に配列されたｎ×ｍ本の光ファイバとを有する２次元光ファイバアレイであって、前記ｎ枚の基板のそれぞれは、ｚｘ面に平行な主面と、前記主面に形成され、それぞれがｚ方向に延び、ｘ方向にピッチＰｈで配列され、且つｘｙ面内の断面形状がＶ字状のｍ本の溝とを有し、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれは、前記ｎ枚の基板のそれぞれの前記ｍ本の溝のそれぞれ内に、前記ｍ本の溝のそれぞれの斜面が、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの断面の円の接線となるように、配置されており、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの半径をｒ、前記ｍ本の溝のＶ字状断面形状の挟角をθ、前記ｎ枚の基板のそれぞれの厚さをｄとするとき、前記ピッチＰｖはｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋ｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足し、前記ｎ枚の基板のそれぞれの前記ｍ本の溝のｘ方向における位置は、隣接する基板ごとに、一定のシフト量Ｓだけ異なっており、そのことによって上記目的が達成される。
【００１１】
以下、本発明の作用を説明する。
【００１２】
本発明の２次元光ファイバアレイは、ｎ枚の基板のそれぞれは主面に形成されたｍ本のＶ溝を有し、それぞれの光ファイバが各Ｖ溝内に配置されている。それぞれの光ファイバの位置は、Ｖ溝によって制限されるので、俵積み法に比較して高い位置精度が得られるとともに、光ファイバの位置決めに、特別な熟練を要する作業を必要としない。
【００１３】
また、それぞれのＶ溝に対して所定の位置に光ファイバを固定すれば、光ファイバのｘ方向における位置精度をＶ溝の位置精度と実質的に同じにできる。特に、Ｖ溝の斜面が光ファイバの断面の円の接線となるように光ファイバを配置すると、光ファイバの直径にばらつきがあっても、光ファイバの中心はｘ方向にずれることがなく、光ファイバを高い位置精度で容易に配置することができる。
【００１４】
さらに、ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれは、ｍ本の溝のそれぞれの斜面が、ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの断面の円の接線となるように配置され、それぞれの光ファイバの半径をｒ、溝のＶ字状断面形状の挟角をθ、それぞれの基板の厚さをｄとするとき、ピッチＰｖがｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋ｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足する構成においては、それぞれの光ファイバは、Ｖ溝内において基板と接触するとともに、頂点は基板の主面よりも高い位置にある。すなわち、それぞれの光ファイバの外周面がＶ溝の両側の斜面に接する点は、基板の主面よりも低い位置にあるので、Ｖ溝内に配置された光ファイバがＶ溝外に移動することが効果的に防止されるとともに、光ファイバ上に配置する基板の底面で光ファイバを押さえて固定することができる。
【００１５】
また、本発明の２次元光ファイバアレイは、ｙ方向にピッチＰｖで互いに積層されたｎ枚の基板と、それぞれの端面がｘｙ面内にｎ×ｍ（ｎ、ｍ＞２）のマトリクス状に配列されたｎ×ｍ本の光ファイバとを有する２次元光ファイバアレイであって、前記ｎ枚の基板のそれぞれは、ｚｘ面に平行な主面及び底面と、前記主面及び前記底面のそれぞれに形成され、それぞれがｚ方向に延び、ｘ方向にピッチＰｈで配列され、且つｘｙ面内の断面形状がＶ字状のｍ本の溝とを有し、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれは、前記ｎ枚の基板のそれぞれの主面の前記ｍ本の溝のそれぞれとそれに対向する隣接基板底面の溝とによって上下から挟まれるように配置されており、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの半径をｒ、前記ｍ本の溝のＶ字状断面形状の挟角をθ、前記ｎ枚の基板のそれぞれの厚さをｄとするとき、前記ピッチＰｖはｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋２ｒｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足し、前記ｎ枚の基板の主面のそれぞれの前記ｍ本の溝のｘ方向における位置は、隣接する基板ごとに、一定のシフト量Ｓだけ異なっており、そのことによっても上記目的が達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態を説明する。
【００１７】
（実施形態１）
本発明による実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａを備えたアレイ部品１００を図１に模式的に示す。図１（ａ）はアレイ部品１００の外観図（正面図および側面図）であり、図１（ｂ）は２次元光ファイバアレイ１００Ａの正面図である。このアレイ部品１００は、例えば、レーザ光線がそれぞれの光ファイバファイ内に導かれる高速複写機用のイメージングヘッドであり得る。
【００１８】
アレイ部品１００は、ホルダ１０内に２次元光ファイバアレイ１００Ａを備えている。この２次元光ファイバアレイ１００Ａは、４行６列（４×６）のマトリクス状に配列された２４本の光ファイバ１３０を有している。勿論、光ファイバ１３０の本数はこの例に限定されず、本発明は、ｎ×ｍ（ｎ、ｍ＞２）本の光ファイバを有する２次元光ファイバアレイに適用される。
【００１９】
２次元光ファイバアレイ１００Ａの構成を説明するために、まず、図１に示したように、ｘｙｚ座標系を規定する。光ファイバ１３０の端面がマトリクス状に配列されている面をｘｙ面内にとる。マトリクス状配列における行方向がｘ方向で、列方向がｙ方向に対応する。それぞれの光ファイバファイバ１３０の軸方向（すなわちＶ溝１２０の延設方向）はｚ方向（紙面に垂直）に対応する。勿論、この座標系のとり方は例であり、例えば、ｚ軸を中心に９０°回転した座標系を設定（マトリクス状配列の行と列を入れ替えるのに相当）してもよい。本発明は座標系の取り方に依存しない。
【００２０】
２次元光ファイバアレイ１００は、ｙ方向に沿って互いに積層された４枚の基板（４行に対応）１１０を有している。それぞれの基板１１０は、ｚｘ面に平行な主面１１０ｔおよび底面１１０ｂとを有している。それぞれの主面１１０ｔには、ｚ方向に延びる６本のＶ溝１２０（６列に対応）が形成されている。それぞれのＶ溝１２０内に光ファイバ１３０が配置されている。光ファイバ１３０は、Ｖ溝１２０の斜面１２２（図２参照）と２点（厳密には光ファイバ軸方向に平行な２本の線）で接触している。また、それぞれの光ファイバ１３０の頂点（ｙ方向における位置が最も高い点）は、隣接する基板１１０の底面１１０ｂまたは押さえ基板１１４の底面１１４ｂと接触している。このように、２４本の光ファイバ１３０は、それぞれ、Ｖ溝１２０の２つの斜面１２２と隣接する基板の底面と接触し、そのことによって、位置決めされるとともに、保持されている。また、必要に応じて、隣接する基板１１０の間および基板１１０と押さえ基板１１４との間の任意の領域に接着層（不図示）を形成してもよい。勿論、光ファイバ１３０と基板１１０とを接着剤を用いて互いに固定してもよい。
【００２１】
６本のＶ溝１２０は、ｘ方向にピッチＰｈで規則的に設けられている。基板１１０の側面（ｘｙ面に平行）１１０ｌから最も近い位置に設けられているＶ溝１２０のｘ方向における位置（側面からの距離Ｌ）は、隣接する基板１１０ごとに、一定のシフト量Ｓだけ異ならせてあり、且つ４枚の基板１１０の側面１１０ｌが同一平面を形成するように積層されている。その結果、ピッチＰｈで規則的に配列された６本（６つの列に属する）の光ファイバ１３０が構成する各行における、それぞれの光ファイバ１３０のｘ方向における位置は、隣接する行（基板１１０）ごとにシフト量Ｓだけ異なっている。少なくとも押さえ基板１１４と最下層の基板１１０との間に配置される（ピッチＰｈにその厚さが影響する）基板１１０の厚さｄを同一とし、Ｖ溝１２０の大きさおよび形状を同一に形成しておけば、隣接する基板１１０の間隙（主面と底面との距離）ｇも同一であり、光ファイバ１３０の列方向（ｙ方向）に沿ったピッチＰｖは一定となる。勿論、製造工程を簡略化するため、および部品の共通化のために、全ての基板１１０および押さえ基板１１４の厚さを同一にしてもよい。
【００２２】
上述した４×６マトリクス配列は、基板１１０の主面１１０ｔに形成される６本のＶ溝１２０の間隔によってｘ方向ピッチＰｈが規定され、基板１１０の厚さおよびＶ溝１２０の大きさおよび形状（例えば深さと挟角）によってｙ方向ピッチＰｖが規定され、それぞれの基板１１０において側面１１０ｌから最も近い位置に設けられるＶ溝１２０の位置（側面１１０ｌからの距離Ｌ）を変化させる量によってシフト量Ｓが規定されている。従って、ピッチＰｈおよびＰｖならびにシフト量Ｓを規定するパラメータを適宜変更することによって、多様な２次元配列を実現することができる。
【００２３】
ピッチＰｈは、光ファイバ１３０の半径をｒ、直径のばらつきΔｒとすると（以下同じ）、Ｐｈ＞２ｒの範囲で任意に設定することができる。特に、ピッチＰｈは、２ｒ＋Δｒ以上で４ｒ以下であることが好ましい。例えば、光ファイバの直径（２ｒ）が１２５μｍで、Δｒが３μｍの場合、ピッチＰｈは１２８μｍ以上で２５０μｍ以下であることが好ましい。ピッチＰｈが４ｒを越えると光ファイバ１３０の充填密度が低下し、実用性が低下するため好ましくない。
【００２４】
ピッチＰｖは、基板１１０の厚さｄよりも大きい領域で、任意に設定することができる。光ファイバアレイの用途に応じて適宜設定すればよい。典型的には、ピッチＰｖは、０．５〜２ｍｍ程度である。
【００２５】
上記のピッチＰｈおよびＰｖならびにシフト量Ｓで設けられたそれぞれのＶ溝１２０の所定の位置に、光ファイバ１３０のそれぞれを固定すれば、光ファイバのｘ方向における位置精度をＶ溝の位置精度と実質的に同じにできる。特に、Ｖ溝１２０の斜面１２２が光ファイバ１３０の断面の円の接線となるように光ファイバ１３０を配置すると、光ファイバ１３０の直径にばらつきがあっても、光ファイバ１３０の中心はｘ方向にずれることはないので、光ファイバ１３０を高い位置精度で容易に配置することができる。さらに、光ファイバ１３０を安定に保持するためには、以下の条件を満足するように、Ｖ溝１２０の形状および大きさ（深さ、挟角θ等）を設定することが特に好ましい。
【００２６】
光ファイバ１３０のそれぞれは、Ｖ溝１２０の斜面１２２が光ファイバ１３０の断面の円の接線となるように配置されており、且つ、Ｖ溝１２０のＶ字状断面形状の挟角をθ、基板１１０の厚さをｄとすると、ピッチＰｖが、ｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋ｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足する構成とすることが好ましい。図２に示したように、ｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］は、Ｖ溝１２０内に配置された光ファイバ１３０の断面の円とＶ溝１２０の２つの斜面１２２との接点Ｐから、光ファイバ１２０が配置された基板１１０の上に積層された、隣接基板１１０の底面１１０ｂまでの距離ｈを表す。従って、ピッチＰｖが上記の範囲内である場合、光ファイバ１３０は、Ｖ溝１２０内において基板１１０の斜面１２２と接触するとともに、頂点は基板１１０の主面１１０ｔよりも高い位置にある。すなわち、光ファイバ１３０の外周面がＶ溝１２０の両側の斜面に接する点は、基板１１０の主面１１０ｔよりも低い位置にある。従って、Ｖ溝１２０内に配置された光ファイバ１３０がＶ溝１２０外に移動する（転がる）ことが効果的に防止される。
【００２７】
さらに、ピッチＰｖが、ｄ＜Ｐｖ≦ｄ＋ｒの範囲内にあるように、Ｖ溝１２０の形状および大きさ（深さ、挟角θ等）を設定することが好ましい。このような構造にすることによって、光ファイバ１３０の重心（断面の中心）はＶ溝１２０内で基板１１０の主面１１０ｔより下に位置するようにできる。従って、光ファイバ１３０がＶ溝１２０外へ移動することをさらに効果的に抑制できる。
【００２８】
シフト量Ｓは、Ｖ溝１２０の加工精度の制限は受けるが、基本的には任意に設定できる。ピッチＰｈと基板１１０の枚数（行数）等に応じて、適宜設定すればよい。また、図１に示したように、シフト量ＳがピッチＰｈと基板１１０の枚数（行数）ｎと、Ｓ＝Ｐｈ／ｎで表されるように設定することによって、高速複写機のイメージングヘッドに好適に用いられる２次元ファイバアレイが得られる。上述した、光ファイバの直径（２ｒ）が１２５μｍで、Δｒが３μｍの場合、ピッチＰｈは１２８μｍ以上で２５０μｍ以下であることが好ましく、光ファイバの段数（行数）ｎは、典型的には２〜１６段の範囲内にあるので、シフト量Ｓは１５μｍ以上で６４μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
【００２９】
さらに、互いに積層された基板１１０および押さえ基板１１４とを接着剤を用いて相互に固定する場合、接合される主面１１０ｔと底面１１０ｂ（および底面１１４ｂ）との間隙ｇ（図１（ｂ）参照）を５μｍ以上設けることが好ましい。間隙ｇが５μｍよりも小さいと、主面１１０ｔと底面１１０ｂとを重ねる作業において、基板主面の面精度の影響を受けやすくなるため、Ｖ溝によって複数の光ファイバ１３０をうまく挟持することが困難なことがある。この問題は、光ファイバ１３０（すなわちＶ溝１２０）の本数が多いほど顕著となる。また、間隙ｇが大きくなると、毛細管現象が起こりにくくなって接着剤がいきわたりにくくなるので、間隙ｇはｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］よりも小さいことが好ましく、０．３ｒ以下であることがさらに好ましい。上述した例では、間隙ｇは１０μｍから３０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００３０】
本実施形態の２次元光ファイバアレイ１００Ａおよびアレイ部品１００の製造方法を以下に説明する。
【００３１】
まず、基板１１０および押さえ基板１１４を用意する。基板１１０および押さえ基板１１４として、例えば、ジルコニア基板や石英基板（平行平板）を好適に用いることができる。勿論、これら以外のセラミックスまたはガラス基板を用いても良い。光ファイバ１３０を保持するのに十分な強度を有する材料であればよい。
【００３２】
基板１１０の主面に、±１μｍ以内の加工精度で所定のＶ溝１２０を形成する。基板１１０の厚さ、Ｖ溝１２０の大きさおよび形状ならびにピッチＰｈは、目的に応じて、上述したように設定する。Ｖ溝１２０の形成は、公知の方法で実施することができる。例えば、ジルコニア基板や石英基板の主面を切削加工することによって、±１μｍ以内の加工精度でＶ溝１２０を形成することができる。
【００３３】
次に、Ｖ溝１２０が形成された基板１１０の主面１１０ｔ上に光ファイバ１３０を配置する。光ファイバ１３０としては、公知の光ファイバを広く用いることができる。Ｖ溝１２０は、上述したように、光ファイバ１３０を安定に保持するように形成されているので、光ファイバ１３０はそれぞれＶ溝１２０内に容易に配置される。このように、Ｖ溝１２０を用いることによって、特別な治工具や作業者の習熟度に頼ることなく、容易に光ファイバ１３０を所定の位置に配置することができる。
【００３４】
続いて、それぞれ光ファイバ１３０が配置された基板１１０の主面１１０ｔ上に、順次他の基板１１０を必要枚数だけ積層する。最上部の基板１１０の主面上には押さえ基板１１４が積層される。このとき、複数の基板１１０の側面１１０ｌ（または側面１１０ｒ）が同一平面を形成するように、治工具を用いて位置合わせする。積層された基板１１０および押さえ基板１１４の間隙ｇには、接着剤を注入して接着固定する。接着剤としては公知の材料を広く利用することができる。間隙ｇの大きさは、上述したように、用いる接着剤の粘性などを考慮して設定されていることが好ましい。このようにして、図１に示した２次元光ファイバアレイ１００Ａが得られる。
【００３５】
２次元光ファイバアレイ１００Ａにおけるシフト量Ｓの精度は、ピッチＰｈの精度（Ｖ溝の加工精度）と複数の基板１１０の側面１１０ｌ（または側面１１０ｒ）の位置合わせの精度とに依存するが、±３μｍ以内の精度とすることができる。なお、ピッチＰｖのばらつきは、光ファイバ１３０の直径のばらつきΔｒの影響を受けるが、Ｐｖは１つの段を構成する光ファイバのうちの直径の大きいもの（上側に配置される基板の底面に当接する）によって規定されるので、ＰｖのばらつきはΔｒよりも小さくすることができる。
【００３６】
なお、基板１１０を積層する工程と、光ファイバ１３０を配置する工程とを実行する順序は、任意でよい。例えば、光ファイバ１３０を配置した基板１１０の主面上に基板を積層した後、積層した基板１１０の主面１１０ｔ上に光ファイバ１３０を配置し、さらにその上に基板１１０を配置する工程を繰り返してもよい。
【００３７】
得られた２次元光ファイバアレイ１００Ａに、例えばステンレス製のホルダ１０内に固定して、アレイ部品１００が得られる。ホルダ１０を樹脂成形法で形成することもできる。
【００３８】
上述したように、実施形態１によると、多様な２次元配置を高い位置精度で有する２次元光ファイバアレイ１００Ａを得ることができる。また、この２次元光ファイバアレイ１００Ａの製造には、特別な熟練を要する作業を必要としない。
【００３９】
（実施形態２）
図３は、実施形態２の２次元光ファイバアレイ２００Ａの断面図である。２次元光ファイバアレイ２００Ａにおける光ファイバ２３０のマトリクス配列は、実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａと同じである。２次元光ファイバアレイ２００Ａは、マトリクス状配列にシフト量Ｓを付与するための構造において、２次元光ファイバアレイ１００Ａと異なる。
【００４０】
以下では、２次元光ファイバアレイ２００Ａにおけるマトリクス状配列にシフト量Ｓを付与するための構造を説明する。
【００４１】
２次元光ファイバアレイ２００Ａが有する４枚の基板２１０は全て同じ構造を有している。すなわち、実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａの基板１１０と異なり、Ｖ溝２２０が形成されている位置（基板２１０それぞれの側面２１０ｌからの距離Ｌ）は、全て等しい。
【００４２】
２次元光ファイバアレイ２００Ａにおけるマトリクス配列のシフト量Ｓは、互いに積層された基板２１０の側面２１０ｌに当接するように配置された支持部材２５０によって与えられている。支持部材２５０は、基板２１０側の側面２１０ｌに、所定のシフト量Ｓだけ高さが異なる段差２５０ｓを有している。複数の基板２１０は、それぞれの側面２１０ｌが支持部材２５０に当接するように配置されて、互いに段差２５０ｓずつずらされて位置合わせされ、シフト量Ｓが与えられる。２次元光ファイバアレイ２００Ａにおけるシフト量Ｓの精度は、Ｖ溝２２０の加工精度と複数の基板２１０の側面２１０ｌの位置合わせの精度とに依存するが、±３μｍ以内の精度とすることができる。
【００４３】
２次元光ファイバアレイ２００Ａは、基本的に実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａと同様の方法で製造することができる。但し、基板２１０を互いに積層する工程において、支持部材２５０の段差２５０ｓを有する側面に、基板２１０の側面２１０ｌを押し当てながら、基板２１０を積層する点において、上述した２次元光ファイバアレイ１００Ａの製造方法と異なる。なお、支持部材２５０は、基板２１０および押さえ基板２１４を積層し、互いに接着した後は、不要であり、取り除けばよい。２次元光ファイバアレイ１００Ａに代えて、得られた２次元光ファイバアレイ２００Ａを用いることによって、図１に示したアレイ部品１００を得ることができる。
【００４４】
上述したように、本実施形態２の２次元光ファイバアレイ２００Ａは、同一の基板２１０を用いて製造することができるので、実施形態１で説明した利点に加えて、製造工程をさらに簡略化できる利点を有している。
【００４５】
なお、上記の実施形態１および２においては、光ファイバを保持するための溝を基板の主面にのみ形成したが、必要に応じて、対向する底面にも溝を設けてもよい。このとき光ファイバ１３０のそれぞれは、図５に示したように、基板のＶ溝によって上下から挟まれるように配置される。Ｖ溝１２０および１２１の斜面１２２および１２３が光ファイバ１３０の断面の円の接線となるように配置され、且つ、Ｖ溝１２０および１２１のＶ字状断面形状の挟角をθ、基板１１０の厚さをｄとすると、ピッチＰｖが、ｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋２ｒｃｏｓ｛（π−θ）／２｝を満たす構成とすることが好ましい。
【００４６】
図５に示したように、２ｒｃｏｓ｛（π−θ）／２｝は、光ファイバ１３０の断面の円とＶ溝１２０の２つの斜面１２２との接点Ｐ1から、光ファイバ１３０の断面の円とＶ溝１２１の２つの斜面１２３との接点Ｐ2までの距離ｈ2を表す。ピッチＰｖが上記の範囲内である場合、光ファイバ１３０の外周面がＶ溝１２０の両側の斜面に接する点Ｐ1は、基板１１０の主面１１０ｔよりも低く、点Ｐ2は基板１１０の底面１１０ｂよりも高い位置にある。従って、光ファイバ１３０がＶ溝１２０および１２１の外に移動する（転がる）ことが効果的に防止される。
【００４７】
また、毛細管現象によって接着剤がいきわたるように、間隙ｇ2を２ｒｃｏｓ｛（π−θ）／２｝よりも小さくすることが好ましく、０．２ｒ以下とすることがより好ましい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、多様で、且つ位置精度が高い２次元配列を有する２次元光ファイバアレイを提供することができる。特に、シフト量Ｓを自由に、且つ高い精度で設定することができる２次元光ファイバアレイが提供される。また、本発明による２次元光ファイバアレイはその製造工程において、熟練を要する作業を必要としないので、高い生産効率で製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による実施形態１の２次元光ファイバアレイ１００Ａを有するアレイ部品１００を模式的に示す図であり、（ａ）はアレイ部品１００の外観図であり、（ｂ）は２次元光ファイバアレイ１００Ａの正面図である。
【図２】 ２次元光ファイバアレイ１００Ａの光ファイバ１３０とＶ溝１２０の拡大断面図である。
【図３】 本発明による実施形態２の２次元光ファイバアレイ２００Ａの模式的な断面図である。
【図４】 従来の２次元光ファイバアレイ４００の模式的な断面図である。
【図５】 ２次元光ファイバアレイ１００Ａの光ファイバ１３０とＶ溝１２０および１２１の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ ホルダ
１００ アレイ部品
１００Ａ、２００Ａ ２次元光ファイバアレイ
１１０、２１０ 基板
１１４、２１４ 押さえ基板
１２０、１２１、２２０ Ｖ溝
１２２、１２３ 斜面
１３０、２３０ 光ファイバ
２５０ 支持部材
２５０Ｓ 段差
Claims (2)
- ｙ方向にピッチＰｖで互いに積層されたｎ枚の基板と、それぞれの端面がｘｙ面内にｎ×ｍ（ｎ、ｍ＞２）のマトリクス状に配列されたｎ×ｍ本の光ファイバとを有する２次元光ファイバアレイであって、
前記ｎ枚の基板のそれぞれは、ｚｘ面に平行な主面と、前記主面に形成され、それぞれがｚ方向に延び、ｘ方向にピッチＰｈで配列され、且つｘｙ面内の断面形状がＶ字状のｍ本の溝とを有し、
前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれは、前記ｎ枚の基板のそれぞれの前記ｍ本の溝のそれぞれ内に、前記ｍ本の溝のそれぞれの斜面が、前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの断面の円の接線となるように、配置されており、
前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの半径をｒ、前記ｍ本の溝のＶ字状断面形状の挟角をθ、前記ｎ枚の基板のそれぞれの厚さをｄとするとき、前記ピッチＰｖはｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋ｒ［１＋ｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足し、
前記ｎ枚の基板のそれぞれの前記ｍ本の溝のｘ方向における位置は、隣接する基板ごとに、一定のシフト量Ｓだけ異なっている２次元光ファイバアレイ。 - ｙ方向にピッチＰｖで互いに積層されたｎ枚の基板と、それぞれの端面がｘｙ面内にｎ×ｍ（ｎ、ｍ＞２）のマトリクス状に配列されたｎ×ｍ本の光ファイバとを有する２次元光ファイバアレイであって、
前記ｎ枚の基板のそれぞれは、ｚｘ面に平行な主面及び底面と、前記主面及び前記底面のそれぞれに形成され、それぞれがｚ方向に延び、ｘ方向にピッチＰｈで配列され、且つｘｙ面内の断面形状がＶ字状のｍ本の溝とを有し、
前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれは、前記ｎ枚の基板のそれぞれの主面の前記ｍ本の溝のそれぞれとそれに対向する隣接基板底面の溝とによって上下から挟まれるように配置されており、
前記ｎ×ｍ本の光ファイバのそれぞれの半径をｒ、前記ｍ本の溝のＶ字状断面形状の挟角をθ、前記ｎ枚の基板のそれぞれの厚さをｄとするとき、前記ピッチＰｖはｄ＜Ｐｖ＜ｄ＋２ｒｃｏｓ｛（π−θ）／２｝］の関係を満足し、
前記ｎ枚の基板の主面のそれぞれの前記ｍ本の溝のｘ方向における位置は、隣接する基板ごとに、一定のシフト量Ｓだけ異なっている２次元光ファイバアレイ。
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|---|---|---|---|---|
| CN102062904A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-05-18 | 杭州梭钠科技有限公司 | 一种实现光纤密排线阵列中光点密接的方法及模块 |
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2000
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| CN102062904A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-05-18 | 杭州梭钠科技有限公司 | 一种实现光纤密排线阵列中光点密接的方法及模块 |
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