JP3797279B2 - Optical fiber array, manufacturing method thereof, and optical fiber fixing plate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバを用いた光伝送路形成技術に関し、特に光ファイバアレイとその製法及びこの製法の実施に使用する光ファイバ固定板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、2次元光ファイバアレイとしては、図19,20に示すものが本願と同一出願人により既に提案されている(例えば、特願2001−241180号参照)。
【0003】
図19,20に示す光ファイバアレイにあっては、光ファイバホルダ1の一端から他端に貫通するように保持孔J1〜J8を設けると共に、ホルダ1の端部には保持孔J1〜J8に対応する位置決め孔H1〜H8を有する位置決め板2を装着し、位置決め板2を装着した状態で保持孔J1〜J8から位置決め孔H1〜H8にそれぞれ光ファイバF1〜F8を挿通し、固定する構成になっている。このような光ファイバアレイによれば、位置決め板2を薄膜プロセスにより簡単且つ精度よく形成できるので、高精度の位置決めが可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、ホルダ1の端面に金属製の位置決め板2を装着しているため、次のような問題点がある。すなわち、ホルダ1の端面に位置決め板2を装着する際に、各保持孔に対して対応する位置決め孔をミクロンレベルで精密に位置合せする必要があり、位置合せ作業が容易でない。このような位置合せが不十分であると、光ファイバが挿入の途中で折れる事態を招く。
【0005】
この発明の目的は、光ファイバホルダの一端において高精度且つ簡単に光ファイバの位置を決定することができる新規な光ファイバアレイとその製法及び光ファイバ固定板を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光ファイバアレイは、
1又は複数の光ファイバと、
前記1又は複数の光ファイバのうちの各光ファイバに対応する光ファイバ保持孔が一方の端面から他方の端面に貫通するように設けられた光ファイバホルダであって該一方の端面には少なくとも1本の位置決めピン挿入孔が設けられたものと、
前記光ファイバホルダの各光ファイバ保持孔に対応する光ファイバ固定孔が一方の主面から他方の主面に貫通し且つ該他方の主面に近づくにつれてサイズを増大するように設けられると共に前記他方の主面には前記位置決めピン挿入孔に対応する位置決めピンが設けられ、薄膜プロセスにより形成された光ファイバ固定板とを備え、
前記位置決めピン挿入孔に前記位置決めピンを嵌合させるようにして前記光ファイバ固定板を前記光ファイバホルダの一方の端面に装着し且つ各光ファイバを前記光ファイバホルダの対応する光ファイバ保持孔及び前記光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔に挿入した状態で各光ファイバを前記光ファイバ固定板に固定したものである。ここで、孔のサイズとは、孔の直径、孔の一辺の寸法等をいう。
【0007】
この発明の光ファイバアレイによれば、位置決めピンを位置決めピン挿入孔に嵌合させるようにして光ファイバ固定板を光ファイバホルダの一方の端面に装着して光ファイバホルダと光ファイバ固定板とを位置合せするようにしたので、光ファイバホルダの各光ファイバ保持孔に対して光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔を簡単に且つ精度よく位置決めすることができる。
【0008】
また、光ファイバ固定板は、薄膜プロセスによりサブミクロンの精度で作成可能であるため、光ファイバホルダの一端において光ファイバの高精度の位置決めを行なうことができる。光ファイバ固定板は、各光ファイバ固定孔の大サイズ端が光ファイバホルダの他端を向くように光ファイバホルダの一方の端面に装着されるので、光ファイバホルダの他端から各光ファイバ固定孔に光ファイバを簡単に挿入することができる。
【0009】
この発明に係る光ファイバアレイの製法は、
1又は複数の光ファイバと、前記1又は複数の光ファイバのうちの各光ファイバに対応する光ファイバ保持孔が一方の端面から他方の端面に貫通するように設けられると共に該一方の端面には少なくとも1本の位置決めピン挿入孔が設けられた光ファイバホルダと、この光ファイバホルダの各光ファイバ保持孔に対応する光ファイバ固定孔が一方の主面から他方の主面に貫通し且つ該他方の主面に近づくにつれてサイズを増大するように設けられると共に前記他方の主面には前記位置決めピン挿入孔に対応する位置決めピンが設けられ、薄膜プロセスにより形成された光ファイバ固定板とを用意するステップと、
前記位置決めピン挿入孔に前記位置決めピンを嵌合させるようにして前記光ファイバ固定板を前記光ファイバホルダの一方の端面に装着するステップと、
前記光ファイバホルダの一方の端面に前記光ファイバ固定板を装着した状態で各光ファイバを前記光ファイバホルダの他方の端面側から前記光ファイバホルダの対応する光ファイバ保持孔及び前記光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔に挿入するステップと、
前記光ファイバ固定板を前記光ファイバホルダの一方の端面に装着し且つ各光ファイバを前記光ファイバホルダの対応する光ファイバ保持孔及び前記光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔に挿入した状態で各光ファイバを前記光ファイバ固定板に固定するステップと
を含むものである。
【0010】
この発明の光ファイバアレイの製法によれば、前述したこの発明の光ファイバアレイを簡単に且つ精度よく製作することができる。
【0011】
この発明の光ファイバアレイの製法においては、光ファイバ固定板を光ファイバホルダの一方の端面に装着し且つ各光ファイバを光ファイバホルダの対応する光ファイバ保持孔及び前記光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔に挿入した状態で各光ファイバを光ファイバホルダに固定し、各光ファイバを光ファイバ固定板及び前記光ファイバホルダに固定した状態で光ファイバ固定板の一方の主面を研磨して平坦化するようにしてもよい。このようにすると、光ファイバホルダの端部を平坦且つ清浄な面とすることができ、他の光デバイスと結合するときに結合損失を低減することができる。
【0012】
この発明の光ファイバアレイの製法においては、光ファイバホルダの位置決めピン挿入孔が光ファバイ固定板の位置決めピンの長さより大きい深さを有しており、光ファイバ固定板を光ファイバホルダの一方の端面に装着し且つ各光ファイバを光ファイバホルダの対応する光ファイバ保持孔及び光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔に挿入した状態で各光ファイバを光ファイバホルダにおいて位置決めピンの先端位置より深く且つ位置決めピン挿入孔の底より浅い所定位置から奥のホルダ区間にて固定し、各光ファイバを光ファイバ固定板及び光ファイバホルダに固定した状態で光ファイバ固定板及び位置決めピンを除去すると共に光ファイバホルダの一方の端面側にて所定位置より浅いホルダ区間を除去してその除去面を平坦化することにより光ファイバホルダの一方の端面側にて所定位置から奥のホルダ区間で各光ファイバの固定状態を維持し、位置決めピン挿入孔の残存部をガイドピン挿入孔として用いるようにしてもよい。このようにすると、光ファイバホルダの一方の端面側には、ガイドピン挿入孔及びガイドピンを用いて他の光デバイス(又はコネクタ)を簡単に且つ精度よく結合することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の一実施形態に係る2次元光ファイバアレイの組立て前の状態を示すもので、図1のX−X’線に沿う組立て後の断面は図2に示し、図1のY−Y’線に沿う組立て後の断面は図3に示す。
【0014】
光ファイバホルダ10は、セラミック(例えばジルコニア)、アルミナ又は石英等からなるもので、フェルールとも呼ばれる。ホルダ10は、一例として円柱状のもので、ホルダ10の直径は、6mm程度とすることができる。
【0015】
ホルダ10には、光ファイバ群F中の多数(例えば64個)の光ファイバ(光ファイバ芯線)にそれぞれ対応する多数の光ファイバ保持孔を含む保持孔群Hが設けられている。保持孔群H中の多数の光ファイバ保持孔は、ホルダ10中を実質的に平行に延長すると共にホルダ10の一方の端面にて行列状に配置されており、隣り合う光ファイバ保持孔間のピッチP(図5参照)は、0.25mmとすることができる。保持孔群H中の光ファイバ保持孔H11〜H14は、いずれも図2に示すようにホルダ10の一方の端面から他方の端面に貫通し且つ他方の端面に近づくにつれてサイズ(直径)を増大するように設けられており、保持孔H11〜H14には、それぞれ光ファイバF11〜F14を挿通可能である。このような孔構成は、保持孔群H中のH11〜H14以外の他の保持孔についても同様である。ホルダ10の他方の端面に近づくにつれて各保持孔の直径を大きくしたのは、対応する光ファイバの挿入を容易にするためである。
【0016】
ホルダ10の一方の端面には、図1,3に示すように位置決めピン挿入孔10a〜10cが設けられている。ピン挿入孔10a〜10cのうち10cは、中心孔であり、この中心孔10cを基準としてホルダ10の外形を加工する。0.5μm以下の外形寸法精度が可能であり、外形に対する中心孔10cの偏芯精度も±0.5μm以下とすることができる。10a等の各ピン挿入孔は、直径を1mm、長さを3mmとすることができる。
【0017】
光ファイバ固定板12は、ホルダ10の一方の端面の形状に対応して円形状を有するもので、例えば50μm程度の厚さのNi−Fe合金等の金属からなっている。固定板12には、保持孔群H中の多数の光ファイバ保持孔にそれぞれ対応する多数の光ファイバ固定孔を含む固定孔群Sが設けられている。固定孔群S中の多数の光ファイバ固定孔は、行列状に配置されており、隣り合う光ファイバ固定孔間のピッチは、光ファイバ保持孔間のピッチと同じく0.25mmとすることができる。
【0018】
固定孔群S中の光ファイバ固定孔S11〜S14は、いずれも図2に示すように固定板12の一方の主面から他方の主面に貫通し且つ他方の主面に近づくにつれてサイズ(直径)を増大するように設けられており、固定孔S11〜S14には、それぞれ光ファイバF11〜F14を挿入可能である。このような孔構成は、固定孔群S中のS11〜S14以外の他の固定孔についても同様である。固定板12の他方の主面に近づくにつれて各固定孔の直径を大きくしたのは、対応する光ファイバの挿入を容易にするためである。
【0019】
固定板12の一方の主面には、図2に示すように固定孔S11〜S14の小サイズ端にそれぞれ連続していずれも該小サイズ端よりサイズ(直径)の大きい接着孔M11〜M14が設けられておりS11〜S14以外の固定孔についても同様の接着孔が設けられている。M11等の各接着孔は、光ファイバを固定板12に接着・固定するために用いられるものである。なお、図1では、簡単のため、M11等の接着孔の図示を省略した。
【0020】
固定板12の他方の主面には、ホルダ10のピン挿入孔10a,10b,10cにそれぞれ嵌合させるべき位置決めピン12a,12b,12cが設けられており、各位置決めピンは、一例として円柱状である。12a等の各位置決めピンの長さLは、図3に示すように10a等の各ピン挿入孔の深さDより小さい。すなわち、この実施形態では、図5に関して後述するように10a等の各ピン挿入孔の深さDを12a等の各位置決めピンの長さLより大きくしておき、ホルダ10の一方の端面側に研磨処理を施した際に10a等のピン挿入孔の一部を残存させ、この残存部をガイドピン挿入孔として使用するようにしている。しかし、10a等のピン挿入孔の残存部を利用しないときは、10a等のピン挿入孔の深さDと12a等の位置決めピンの長さLとをほぼ等しくしてもよい。
【0021】
図1の光ファイバアレイを組立てる際には、図3に示すように固定板12の位置決めピン12a〜12cをホルダ10のピン挿入孔10a〜10cにそれぞれ嵌合させるようにして固定板12をホルダ10の一方の端面に装着する。嵌合による固定では不十分であるときは、接着剤を用いて固定板12をホルダ10に接着してもよい。固定板12をホルダ10の一方の端面に装着(固定)したことで固定板12がホルダ10に対して位置合せされた状態となり、固定板12の各固定孔は、ホルダ10の対応する保持孔に連通するように位置合せされる。
【0022】
このような位置合わせ状態において、図2に示すように保持孔H11と固定孔S11と接着孔M11との連通孔、保持孔H12と固定孔S12と接着孔12との連通孔、保持孔H13と固定孔S13と接着孔M13との連通孔及び保持孔H14と固定孔S14と接着孔M14との連通孔には、ホルダ10の他方の端面(図2では右側)から光ファイバF11、F12、F13及びF14をそれぞれ挿通する。このことは、他の保持孔と固定孔と接着孔との連通孔についても同様である。各保持孔及び各固定孔には、いずれも大サイズ端から光ファイバが挿通されるので、挿通作業が容易となる。各光ファイバは、対応する保持孔、固定孔及び接着孔に挿通された状態で固定板12及びホルダ10に接着・固定される。
【0023】
図4は、このときの接着・固定構造の一例を光ファイバF11,F12について示すものである。接着作業の際には、固定孔S11,S12及び接着孔M11,M12に予めUV(紫外線)硬化性の接着剤を充填しておく。そして、光ファイバF11及びF12を図4に示すように孔H11,S11,M11の連通孔及び孔H12,S12,M12の連通孔にそれぞれ挿通した状態で光ファイバF11,F12を介して接着剤に紫外光を照射して接着剤を硬化させる。この結果、光ファイバF11は、硬化接着剤からなる接着層A11,B11により固定板12及びホルダ10に固定されると共に、光ファイバF12は、硬化接着剤からなる接着層A12,B12により固定板12及びホルダ10に固定される。
【0024】
この後、固定板12の前面(一方の主面)に突出した光ファイバを切断する。そして、固定板12の前面に研磨処理を施してF11等の光ファイバの切断後の残存部やA11等の接着層の膨出部を除去し、固定板12の前面を平坦化する。このようにすると、組立てに係る光ファイバアレイを固定板12の前面にて他の光デバイスと結合して使用する際に結合損失を低減することができる。
【0025】
このような使用例にあっては、接着層B11,B12を省略したり、接着剤の代りにメッキ金属を用いて各光ファイバを固定板12に固定したりしてもよい。また、研磨処理としては、必要に応じて斜め研磨処理を施してもよい。
【0026】
図5は、上記した光ファイバアレイの他の使用例を示すもので、図1〜4と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0027】
図5の例では、図4に示したように各光ファイバを固定板12及びホルダ10に接着・固定した後、図2〜4に示すようにホルダ10の一方の端面側でZ−Z’線の位置まで研磨処理を施すことにより固定板12及び位置決めピン12a〜12cを除去すると共にホルダ10においてピン12a〜12cの近傍のホルダ区間を除去してその除去面を平坦化する。Z−Z’線の位置は、12a等の各ピンの先端位置より深く且つ10a等の各ピン挿入孔の底より浅く定められた位置であり、各光ファイバは、Z−Z’線位置から奥のホルダ区間においてB11等の接着層により固定されている。このため、Z−Z’線位置まで研磨すると、各光ファイバは、Z−Z’線位置から奥のホルダ区間でB11等の接着層により固定された状態で残される。また、ピン挿入孔10a〜10cは、いずれもZ−Z’線位置より深い部分が残存する。
【0028】
ピン挿入孔10a〜10cのうち例えば10a,10bの残存部は、ガイドピン挿入孔として用いられる。すなわち、孔10a,10bの残存部には、ガイドピン14a,14bをそれぞれ嵌合させ、その嵌合状態においてピン14a,14bをZ−Z’線位置に対応する平坦面から所定長さだけ突出させる。他の光デバイス(又はコネクタ)としてピン14a,14bに対応するピン挿入孔を有するものを用意すると、他の光デバイス(又はコネクタ)のピン挿入孔にピン14a,14bをそれぞれ嵌合させることで図5の光ファイバアレイを他の光デバイス(又はコネクタ)に少ない結合損失で結合することができる。この場合、ホルダ10の外形精度で同軸度を出すと共にピン14a,14bの位置精度でホルダ10の回転方向の位置決めを行なうことができる。
【0029】
なお、ガイドピン挿入孔としては、ピン挿入孔10a,10cの残存部、ピン挿入孔10b,10cの残存部又はピン挿入孔10a〜10cの残存部を用いてもよい。また、他の光デバイス(又はコネクタ)としてガイドピン14a,14bを有するものを用い、ガイドピン14a,14bをホルダ10のガイドピン挿入孔に挿入することで結合を達成するようにしてもよい。
【0030】
上記した実施形態によれば、位置決めピン12a〜12cをピン挿入孔10a〜10cに嵌合させるようにして固定板12をホルダ10の一方の端面に装着することにより固定板12をホルダ10に対して精密に位置決めすることができる。12a等の位置決めピンと10a等のピン挿入孔との嵌合精度を±0.2μmとし、12a等の位置決めピンに対するS11等の固定孔の位置精度を±0.1μmとすると、ホルダ10の外形に対して各光ファイバ端面の位置精度を1μm以内とすることができる。また、固定板12の各固定孔の直径の精度としては、光ファイバの外径に対して1μm以下の精度を出すことができる。従って、ホルダ10の一端においてF11等の光ファイバの高精度の位置決めが可能である。
【0031】
図6〜13は、光ファイバ固定板の製法の一例を示すものである。
【0032】
図6の工程では、例えばガラス又は石英からなる基板20の一方の主面にメッキ下地層としてCu/Cr積層(Cr層にCu層を重ねた積層)22をスパッタ法により形成する。Cr層は、基板20に対するCu層の密着性を向上させるためのもので、Cr層及びCu層の厚さは、それぞれ20nm及び200nm程度とすることができる。Cu/Cr積層22を形成した後、ホトリソグラフィ処理により所望の接着孔パターンにそれぞれ対応するレジスト層R1〜R8をCu/Cr積層22の上に形成する。
【0033】
次に、図7の工程では、ホトリソグラフィ処理によりレジスト層24,R11〜R18を形成する。レジスト層24は、所望の固定板の平面パターンに対応した円形孔24aを有するようにCu/Cr積層22の上に形成し、レジスト層R11〜R18は、円形孔24a内において所望の固定孔パターンに対応する円形状をそれぞれ有するようにレジスト層R1〜R8の上に形成する。
【0034】
図8の工程では、レジスト層R1〜R8,R11〜R18,24をマスクとするNi−Fe合金の選択メッキ処理によりNi−Fe合金層からなる光ファイバ固定板12を形成する。このとき、固定板12は、R11等の各レジスト層の周囲で上方に進むほど各レジスト層から離れるように(上方に進むに従ってサイズが増大する固定孔を有するように)形成される。
【0035】
図14は、このときのメッキ層12の成長状況をレジスト層R1,R11に関して例示するものである。Cu/Cr積層22上においてレジスト層R1の近傍の点Pから見たとき、メッキ層12の表面における図示の点Q,Rは等距離にある。メッキ層12は等方的に成長するので、直下にレジスト層R1があってメッキ下地が露呈していない点Rでは、メッキ層12がP点からレジスト層R1を乗り越えて成長する。このため、メッキ層(固定板)12は、各レジスト層の周囲で上方に進むほど各レジスト層から離れるように形成される。
【0036】
図9の工程では、ホトリソグラフィ処理にレジスト層Ra〜Rcを固定板12の上に形成する。レジスト層Ra〜Rcは、図1,3に示す固定板12において位置決めピン12a〜12cの根元に対応するピン固定部をそれぞれ露呈するようなパターンで形成する。
【0037】
図10の工程では、ホトリソグラフィ処理によりレジスト層26を基板上面に形成する。レジスト層26は、レジスト層Ra〜Rcによって露呈されたピン固定部にそれぞれ連続し且ついずれも対応するピン固定部よりサイズ(直径)の大きいピン形成孔26a〜26cを有するように形成する。
【0038】
図11の工程では、レジスト層Ra〜Rc,26をマスクとするNi−Fe合金の選択メッキ処理によりNi−Fe合金からなる位置決めピン12a〜12bを固定板12の上に形成する。このとき、12a等の各ピンは、上方に進むにつれて直径が小さくなるように(山形状の頂部を有するように)形成される。
【0039】
図15は、このときのメッキ層12aの成長状況を例示するものである。メッキ下地層(固定板)12の上にピン形成孔26aより直径が小さいピン固定部を露呈するレジスト層Raを設けたので、ピン形成孔26aにおいて中央部に比べて内周近傍部でメッキ成長が遅れる。このため、メッキ層(位置決めピン)12aは、山形状の頂部を有するように形成される。12a等の各ピンが山形状の頂部を有すると、各ピンを対応するピン挿入孔に挿入する作業をスムーズに行なうことができる。
【0040】
図12の工程では、薬液処理等によりレジスト層R1〜R8,R11〜R18,Ra〜Rc,24,26を除去して固定板12に固定孔S11〜S18及び接着孔M11〜M18を付与する。この結果、固定板14においては、一方の主面から他方の主面に貫通し且つ他方の主面に近づくにつれてサイズを増大するように固定孔S11〜S18が形成されると共に、固定孔S11〜S18の小サイズ端にそれぞれ連続して該小サイズ端よりサイズが大きい接着孔M11〜M18が形成される。なお、固定孔S15〜S18は、図1,2に示すX−X’線に沿う固定孔S11〜S14の配列の直下において孔S11〜S14の配列方向に沿って一列状に並ぶ4個の固定孔に対応する。
【0041】
図13の工程では、Cu/Cr積層22のうちのCu層をエッチング処理により除去して基板20から位置決めピン12a〜12cを有する固定板12を分離する。基板20上には、Cr層22aが残存する。
【0042】
図1〜4に示した光ファイバ固定板12としては、M11〜M14等の接着孔を省略したものを用いてもよい。この場合、固定板12は、図16〜18に示すようにして製作することができる。図16〜18では、固定板12として2本の位置決めピン12a,12b及び6個の固定孔S21〜S26を有するものを製作する例を示す。
【0043】
図16の工程では、基板20の表面にCu/Cr層22を図6に関して前述したと同様にして形成した後、ホトリソグラフィ処理によりCu/Cr積層22の上にレジスト層28,R21〜R26を形成する。レジスト層28は、所望の固定板の平面パターンに対応した円形孔を有するように形成し、レジスト層R21〜R26は、いずれも該円形孔内において所望の固定孔に対応した円形パターンを有し且つ上部から下部に進むにつれてサイズ(直径)が増大するように形成する。ここで、層R21〜R26のような順テーパー状のレジスト形状を得るためには、ステッパ(縮小投影露光装置)を用いた場合、
(1)フォーカス位置をレジスト内に設定する方法、
(2)レジスト下部にて露光量を小さく設定する方法(ポジレジスト用の方法)、
(3)露光マスクにおいて、マスク部の透過率を徐々に変化させる(レジストの裾にいくに従って透過率を高くする)方法
のうちいずれかの方法を用いることができる。
【0044】
レジスト層R21〜R26を形成した後、レジスト層28,R21〜R26をマスクとするNi−Fe合金の選択メッキ処理によりNi−Fe合金層からなる固定板12を形成する。
【0045】
図17の工程では、固定板12及びレジスト層R21〜R26,28において基板20側とは反対側の面に接着層32を介してガラス又は石英等の基板30を貼付する。そして、Cu/Cr層22のうちのCu層をエッチング処理により除去することにより基板30で保持された固定板12及びレジスト層R21〜R26,28から基板20を分離する。図17には、固定板12及びレジスト層R21〜R26,28を上にした状態で基板30を示す。基板30としては、剥離可能な樹脂基板を用いてもよい。
【0046】
図18の工程では、図9〜12に関して前述したと同様の処理により固定板12の上に位置決めピン12a,12bを形成すると共に固定板12にレジスト層R21〜R26に対応した固定孔S21〜S26を付与する。各固定孔は、対応するレジスト層が図16の工程で上部から下部に進むにつれてサイズが増大するように形成され且つ図17の工程で上下を逆にしたため、固定板12の下面から上面に進むにつれてサイズが増大するように形成される。この後、薬液処理等により接着層32を除去して基板30から位置決めピン12a,12b及び固定孔S21〜S26を有する固定板12を分離する。
【0047】
上記した光ファイバ固定板の製法によれば、孔S11〜S18,M11〜M18,S21〜S26の位置やサイズ及び固定孔間ピッチ並びに12a,12b等の位置決めピンの位置やサイズを0.5μm等のサブミクロンの精度で設定することができ、固定板12を簡単に且つ精度よく製作することができる。
【0048】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、次のような変更が可能である。
【0049】
(1)光ファイバホルダ10の形状は、円柱状に限らず、多角柱(例えば三角柱、四角柱、六角柱)状等であってもよい。
【0050】
(2)光ファイバホルダ10の保持孔やピン挿入孔及び固定板12の固定孔の形状は、円形状に限らず、多角形(例えば三角形、正方形、平行四辺形、六角形)状等であってもよい。ホルダ10のピン挿入孔を多角形にした場合は、位置決めピンの断面形状もピン挿入孔の多角形状に対応する多角形状とする。この場合、位置決めピンが回転しないので、使用する位置決めピンを1本とすることもできる。
【0051】
(3)この発明は、2次元光ファイバアレイに限らず、1次元光ファイバアレイや単芯の光ファイバホルダ(光ファイバ1本の位置決め)にも適用可能である。
【0052】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光ファイバ固定板に設けた位置決めピンを光ファイバホルダの一方の端面に設けた位置決めピン挿入孔に嵌合させるようにして光ファイバ固定板を光ファイバホルダの一方の端面に装着して光ファイバホルダ及び光ファイバ固定板を位置合せする構成にしたので、光ファイバホルダの各光ファイバ保持孔に対して光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔を簡単に且つ精度よく位置決め可能である。また、光ファイバ固定板は、薄膜プロセスを用いて簡単に且つ精度よく製作可能である。従って、光ファイバホルダの一端において各光ファイバの位置決めを簡単に且つ高精度で行なえる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態に係る2次元光ファイバアレイの組立て前の状態を示す斜視図である。
【図2】 光ファイバアレイの組立て後の状態を図1のX−X’線に沿って示す断面図である。
【図3】 光ファイバアレイの組立て後の状態を図1のY−Y’線に沿って示す断面図である。
【図4】 光ファイバ接着部を拡大して示す断面図である。
【図5】 光ファイバアレイの使用例を示す斜視図である。
【図6】 この発明に係る光ファイバ固定板の製法の一例におけるCu/Cr積層形成工程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図7】 図6のレジスト層形成工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図8】 図7の工程に続く選択メッキ工程を示す断面図である。
【図9】 図8の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図10】 図9の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図11】 図10の工程に続く選択メッキ工程を示す断面図である。
【図12】 図11の工程に続くレジスト除去工程を示す断面図である。
【図13】 図12の工程に続く分離工程を示す断面図である。
【図14】 図8の選択メッキ処理におけるメッキ層の成長状況を示す断面図である。
【図15】 図11の選択メッキ処理におけるメッキ層の成長状況を示す斜視図である。
【図16】 この発明に係る光ファイバ固定板の製法の他の例におけるCu/Cr積層形成工程、レジスト層形成工程及び選択メッキ工程を示す断面図である。
【図17】 図16の選択メッキ工程に続く基板交換工程を示す断面図である。
【図18】 図17の基板を用いて固定板に位置決めピン及び固定孔を設ける工程を示す断面図である。
【図19】 従来の2次元光ファイバアレイを示す斜視図である。
【図20】 図19のA−A’線に沿う断面図である。
【符号の説明】
10:光ファイバホルダ、10a〜10c:位置決めピン挿入孔、12:光ファイバ固定板、12a〜12c:位置決めピン、14a,14b:ガイドピン、20,30:基板、22:Cu/Cr積層、22a:Cr層、24,26,28:レジスト層、S:固定孔群、H:保持孔群、F:光ファイバ群、M11〜M14:接着孔、S11〜S14:固定孔、H11〜H14:保持孔、F11〜F14:光ファイバ、R1〜R8,R11〜R18,Ra〜Rc,R21〜R26:レジスト層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical transmission line forming technique using an optical fiber, and more particularly to an optical fiber array, a manufacturing method thereof, and an optical fiber fixing plate used for carrying out this manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as the two-dimensional optical fiber array, those shown in FIGS. 19 and 20 have already been proposed by the same applicant as the present application (for example, see Japanese Patent Application No. 2001-241180).
[0003]
In the optical fiber array shown in FIGS. 19 and 20, the holding hole J extends from one end of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-described prior art, since the
[0005]
An object of the present invention is to provide a novel optical fiber array, a manufacturing method thereof, and an optical fiber fixing plate capable of easily and accurately determining the position of an optical fiber at one end of an optical fiber holder.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An optical fiber array according to the present invention includes:
One or more optical fibers;
An optical fiber holder provided so that an optical fiber holding hole corresponding to each optical fiber of the one or more optical fibers penetrates from one end face to the other end face, and at least one of the end faces is provided on the one end face. One provided with a positioning pin insertion hole;
An optical fiber fixing hole corresponding to each optical fiber holding hole of the optical fiber holder penetrates from one main surface to the other main surface and is provided so as to increase in size as it approaches the other main surface.And the aboveThe other main surface is provided with a positioning pin corresponding to the positioning pin insertion hole.And an optical fiber fixing plate formed by a thin film process,
The optical fiber fixing plate is attached to one end face of the optical fiber holder so that the positioning pin is fitted into the positioning pin insertion hole, and each optical fiber is attached to a corresponding optical fiber holding hole of the optical fiber holder, and Each optical fiber is inserted into the optical fiber fixing plate in a state of being inserted into the corresponding optical fiber fixing hole of the optical fiber fixing plate.FixedIs. Here, the hole size refers to the diameter of the hole, the dimension of one side of the hole, and the like.
[0007]
According to the optical fiber array of the present invention, the optical fiber holder and the optical fiber fixing plate are mounted by attaching the optical fiber fixing plate to one end face of the optical fiber holder so that the positioning pins are fitted into the positioning pin insertion holes. Since the alignment is performed, the corresponding optical fiber fixing hole of the optical fiber fixing plate can be easily and accurately positioned with respect to each optical fiber holding hole of the optical fiber holder.
[0008]
Further, since the optical fiber fixing plate can be formed with submicron accuracy by a thin film process, the optical fiber can be positioned with high accuracy at one end of the optical fiber holder. The optical fiber fixing plate is attached to one end surface of the optical fiber holder so that the large size end of each optical fiber fixing hole faces the other end of the optical fiber holder. An optical fiber can be easily inserted into the hole.
[0009]
The manufacturing method of the optical fiber array according to the present invention is as follows:
One or a plurality of optical fibers and an optical fiber holding hole corresponding to each of the one or a plurality of optical fibers are provided so as to penetrate from one end surface to the other end surface, An optical fiber holder provided with at least one positioning pin insertion hole, and an optical fiber fixing hole corresponding to each optical fiber holding hole of the optical fiber holder penetrate from one main surface to the other main surface and the other It is provided to increase in size as it approaches the main surfaceAnd the aboveThe other main surface is provided with a positioning pin corresponding to the positioning pin insertion hole.Optical fiber fixing plate formed by thin film processAnd a step of preparing
Attaching the optical fiber fixing plate to one end surface of the optical fiber holder so that the positioning pin is fitted into the positioning pin insertion hole;
Each optical fiber is inserted into one end face of the optical fiber holder from the other end face side of the optical fiber holder, and the corresponding optical fiber holding hole of the optical fiber holder and the optical fiber fixing plate are attached. Inserting into a corresponding optical fiber fixing hole of
The optical fiber fixing plate is attached to one end face of the optical fiber holder, and each optical fiber is inserted into the corresponding optical fiber holding hole of the optical fiber holder and the corresponding optical fiber fixing hole of the optical fiber fixing plate. And fixing each optical fiber to the optical fiber fixing plate with
Is included.
[0010]
According to the manufacturing method of the optical fiber array of the present invention, the above-described optical fiber array of the present invention can be easily and accurately manufactured.
[0011]
In the manufacturing method of the optical fiber array according to the present invention, the optical fiber fixing plate is attached to one end face of the optical fiber holder, and each optical fiber corresponds to the corresponding optical fiber holding hole of the optical fiber holder and the optical fiber fixing plate. Each optical fiber is fixed to the optical fiber holder while being inserted into the optical fiber fixing hole, and one optical surface of the optical fiber fixing plate is polished while each optical fiber is fixed to the optical fiber fixing plate and the optical fiber holder. May be flattened. If it does in this way, the edge part of an optical fiber holder can be made into a flat and clean surface, and a coupling loss can be reduced when couple | bonding with another optical device.
[0012]
In the manufacturing method of the optical fiber array of the present invention, the positioning pin insertion hole of the optical fiber holder has a depth larger than the length of the positioning pin of the optical fiber fixing plate, and the optical fiber fixing plate is attached to one of the optical fiber holders. Each optical fiber is attached to the end face and inserted into the corresponding optical fiber holding hole of the optical fiber holder and the corresponding optical fiber fixing hole of the optical fiber fixing plate. The optical fiber fixing plate and the positioning pin are removed in a state where the optical fiber is fixed to the optical fiber fixing plate and the optical fiber holder in a state where the optical fiber is fixed to the optical fiber fixing plate and the optical fiber holder. Remove the holder section shallower than the predetermined position on one end face side of the optical fiber holder and flatten the removal surface. It may be to maintain the fixed state of the optical fiber from the predetermined position at one end surface of the optical fiber holder in the back of the holder section, using the remaining portion of the positioning pin insertion holes as the guide pin insertion holes by. In this way, another optical device (or connector) can be easily and accurately coupled to one end face side of the optical fiber holder using the guide pin insertion hole and the guide pin.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a state before assembly of a two-dimensional optical fiber array according to an embodiment of the present invention. A cross-section after assembly along the line XX ′ of FIG. 1 is shown in FIG. A cross-section after assembly along the line YY 'is shown in FIG.
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 3, positioning pin insertion holes 10 a to 10 c are provided on one end face of the
[0017]
The optical
[0018]
Optical fiber fixing hole S in the fixing hole group S11~
[0019]
As shown in FIG. 2, a fixing hole S is formed on one main surface of the fixing plate 12.11~ S14Bonding holes M each having a size (diameter) larger than each of the small size ends.11~ M14Is provided and S11~ S14Similar adhesive holes are provided for the other fixing holes. M11The bonding holes such as are used for bonding and fixing the optical fiber to the fixing
[0020]
Positioning pins 12a, 12b, and 12c to be fitted in the
[0021]
When assembling the optical fiber array of FIG. 1, the fixing
[0022]
In such an alignment state, as shown in FIG.11And fixing hole S11And bonding hole M11Communication hole, holding hole H12And fixing hole S12And bonding holes12Communication hole, holding hole H13And fixing hole S13And bonding hole M13Communication hole and holding hole H14And fixing hole S14And bonding hole M14In the communication hole with the optical fiber F from the other end face (right side in FIG. 2) of the
[0023]
FIG. 4 shows an example of the bonding / fixing structure at this time.11, F12It shows about. When gluing, the fixing hole S11, S12And adhesive hole M11, M12Are pre-filled with UV (ultraviolet) curable adhesive. And optical fiber F11And F12As shown in FIG.11, S11, M11Communication hole and hole H12, S12, M12The optical fiber F is inserted in the communication holes of11, F12The adhesive is cured by irradiating the adhesive with ultraviolet light. As a result, the optical fiber F11Is an adhesive layer A made of a cured adhesive.11, B11Is fixed to the fixing
[0024]
Thereafter, the optical fiber protruding from the front surface (one main surface) of the fixing
[0025]
In such a use example, the adhesive layer B11, B12May be omitted, or each optical fiber may be fixed to the fixing
[0026]
FIG. 5 shows another example of use of the optical fiber array described above, and the same parts as those in FIGS.
[0027]
In the example of FIG. 5, after each optical fiber is bonded and fixed to the fixing
[0028]
Of the
[0029]
As the guide pin insertion holes, the remaining portions of the
[0030]
According to the above-described embodiment, the fixing
[0031]
6-13 shows an example of the manufacturing method of an optical fiber fixing plate.
[0032]
In the process of FIG. 6, for example, a Cu / Cr laminate (a laminate in which a Cu layer is stacked on a Cr layer) 22 is formed by sputtering as one of the principal surfaces of a
[0033]
Next, in the step of FIG. 7, the resist
[0034]
In the process of FIG. 8, the resist layer R1~ R8, R11~ R18, 24 as a mask, the optical
[0035]
FIG. 14 shows the growth state of the
[0036]
In the process of FIG. 9, resist layers Ra to Rc are formed on the fixing
[0037]
In the step of FIG. 10, a resist
[0038]
In the process of FIG. 11, positioning pins 12 a to 12 b made of a Ni—Fe alloy are formed on the fixing
[0039]
FIG. 15 illustrates the growth state of the
[0040]
In the process shown in FIG.1~ R8, R11~ R18, Ra to Rc, 24, 26 are removed, and the fixing
[0041]
In the process of FIG. 13, the Cu layer in the Cu /
[0042]
As the optical
[0043]
In the process of FIG. 16, after the Cu /
(1) A method of setting the focus position in the resist,
(2) A method of setting a small exposure amount at the bottom of the resist (a method for positive resist),
(3) Method of gradually changing the transmittance of the mask portion in the exposure mask (increasing the transmittance as it goes to the bottom of the resist)
Any one of the methods can be used.
[0044]
Resist layer R21~ R26After forming the resist
[0045]
In the process of FIG. 17, the fixing
[0046]
In the process of FIG. 18, the positioning pins 12a and 12b are formed on the fixing
[0047]
According to the manufacturing method of the optical fiber fixing plate described above, the hole S11~ S18, M11~ M18, S21~ S26The position and size of the pin and the pitch between the fixing holes and the position and size of the positioning pins such as 12a and 12b can be set with submicron accuracy such as 0.5 μm, and the fixing
[0048]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modifications. For example, the following changes are possible.
[0049]
(1) The shape of the
[0050]
(2) The shape of the holding hole or pin insertion hole of the
[0051]
(3) This invention is applicable not only to a two-dimensional optical fiber array but also to a one-dimensional optical fiber array or a single-core optical fiber holder (positioning of one optical fiber).
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the optical fiber fixing plate is fitted to the positioning pin insertion hole provided on one end face of the optical fiber holder so that the positioning pin provided on the optical fiber fixing plate is fitted to the optical fiber holder. Since the optical fiber holder and the optical fiber fixing plate are positioned on one end face of the optical fiber holder, the corresponding optical fiber fixing hole of the optical fiber fixing plate can be easily set to each optical fiber holding hole of the optical fiber holder. And can be positioned with high accuracy. The optical fiber fixing plate can be easily and accurately manufactured using a thin film process. Therefore, it is possible to easily and accurately position each optical fiber at one end of the optical fiber holder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a state before assembly of a two-dimensional optical fiber array according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line X-X ′ of FIG. 1 after the optical fiber array is assembled.
3 is a cross-sectional view taken along the line Y-Y ′ of FIG. 1 after the optical fiber array is assembled.
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing an optical fiber bonding portion.
FIG. 5 is a perspective view showing an example of use of an optical fiber array.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a Cu / Cr lamination forming step and a resist layer forming step in an example of a method for producing an optical fiber fixing plate according to the present invention.
7 is a cross-sectional view showing a resist layer forming step subsequent to the resist layer forming step of FIG. 6. FIG.
8 is a cross-sectional view showing a selective plating step subsequent to the step of FIG.
9 is a cross-sectional view showing a resist layer forming step that follows the step of FIG. 8. FIG.
10 is a cross-sectional view showing a resist layer forming step that follows the step of FIG. 9. FIG.
11 is a cross-sectional view showing a selective plating step following the step of FIG.
12 is a cross-sectional view showing a resist removal step subsequent to the step of FIG.
13 is a cross-sectional view showing a separation step that follows the step of FIG. 12. FIG.
14 is a cross-sectional view showing a growth state of a plating layer in the selective plating process of FIG.
15 is a perspective view showing a growth state of a plating layer in the selective plating process of FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a Cu / Cr lamination forming step, a resist layer forming step, and a selective plating step in another example of the method for producing an optical fiber fixing plate according to the present invention.
17 is a cross-sectional view showing a substrate replacement step subsequent to the selective plating step of FIG.
18 is a cross-sectional view showing a process of providing positioning pins and fixing holes in the fixing plate using the substrate of FIG.
FIG. 19 is a perspective view showing a conventional two-dimensional optical fiber array.
20 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG.
[Explanation of symbols]
10: optical fiber holder, 10a to 10c: positioning pin insertion hole, 12: optical fiber fixing plate, 12a to 12c: positioning pin, 14a, 14b: guide pin, 20, 30: substrate, 22: Cu / Cr laminate, 22a : Cr layer, 24, 26, 28: Resist layer, S: Fixed hole group, H: Holding hole group, F: Optical fiber group, M11~ M14: Adhesive hole, S11~ S14: Fixed hole, H11~ H14: Holding hole, F11~ F14: Optical fiber, R1~ R8, R11~ R18, Ra to Rc, R21~ R26: Resist layer.
Claims (5)
前記1又は複数の光ファイバのうちの各光ファイバに対応する光ファイバ保持孔が一方の端面から他方の端面に貫通するように設けられた光ファイバホルダであって該一方の端面には少なくとも1本の位置決めピン挿入孔が設けられたものと、
前記光ファイバホルダの各光ファイバ保持孔に対応する光ファイバ固定孔が一方の主面から他方の主面に貫通し且つ該他方の主面に近づくにつれてサイズを増大するように設けられると共に前記他方の主面には前記位置決めピン挿入孔に対応する位置決めピンが設けられ、薄膜プロセスにより形成された光ファイバ固定板とを備え、
前記位置決めピン挿入孔に前記位置決めピンを嵌合させるようにして前記光ファイバ固定板を前記光ファイバホルダの一方の端面に装着し且つ各光ファイバを前記光ファイバホルダの対応する光ファイバ保持孔及び前記光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔に挿入した状態で各光ファイバを前記光ファイバ固定板に固定した光ファイバアレイ。One or more optical fibers;
An optical fiber holder provided so that an optical fiber holding hole corresponding to each optical fiber of the one or more optical fibers penetrates from one end face to the other end face, and at least one of the end faces is provided on the one end face. One provided with a positioning pin insertion hole;
Rutotomoni wherein is provided so as to increase the size approaches the main surface of and said other optical fiber fixing hole penetrating from one main surface to the other main surface corresponding to the optical fiber holding hole of said optical fiber holder positioning pins corresponding to the positioning pin insertion holes provided we are on the other main surface, and an optical fiber fixing plate formed by a thin film process,
The optical fiber fixing plate is attached to one end face of the optical fiber holder so that the positioning pin is fitted into the positioning pin insertion hole, and each optical fiber is attached to a corresponding optical fiber holding hole of the optical fiber holder, and The optical fiber array which fixed each optical fiber to the said optical fiber fixing plate in the state inserted in the corresponding optical fiber fixing hole of the said optical fiber fixing plate.
前記位置決めピン挿入孔に前記位置決めピンを嵌合させるようにして前記光ファイバ固定板を前記光ファイバホルダの一方の端面に装着するステップと、
前記光ファイバホルダの一方の端面に前記光ファイバ固定板を装着した状態で各光ファイバを前記光ファイバホルダの他方の端面側から前記光ファイバホルダの対応する光ファイバ保持孔及び前記光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔に挿入するステップと、
前記光ファイバ固定板を前記光ファイバホルダの一方の端面に装着し且つ各光ファイバを前記光ファイバホルダの対応する光ファイバ保持孔及び前記光ファイバ固定板の対応する光ファイバ固定孔に挿入した状態で各光ファイバを前記光ファイバ固定板に固定するステップと
を含む光ファイバアレイの製法。One or a plurality of optical fibers and an optical fiber holding hole corresponding to each of the one or a plurality of optical fibers are provided so as to penetrate from one end surface to the other end surface, An optical fiber holder provided with at least one positioning pin insertion hole, and an optical fiber fixing hole corresponding to each optical fiber holding hole of the optical fiber holder penetrate from one main surface to the other main surface and the other major surface positioning pins corresponding to the positioning pin insertion holes provided we are in Rutotomoni the other main surface provided so as to increase the size approaches the, the optical fiber fixing plate formed by a thin film process Steps to prepare,
Attaching the optical fiber fixing plate to one end surface of the optical fiber holder so that the positioning pin is fitted into the positioning pin insertion hole;
Each optical fiber is inserted into one end face of the optical fiber holder from the other end face side of the optical fiber holder, and the corresponding optical fiber holding hole of the optical fiber holder and the optical fiber fixing plate are attached. Inserting into a corresponding optical fiber fixing hole of
The optical fiber fixing plate is attached to one end face of the optical fiber holder, and each optical fiber is inserted into the corresponding optical fiber holding hole of the optical fiber holder and the corresponding optical fiber fixing hole of the optical fiber fixing plate. And fixing each optical fiber to the optical fiber fixing plate.
前記光ファイバホルダの各光ファイバ保持孔に対応する光ファイバ固定孔が一方の主面から他方の主面に貫通し且つ該他方の主面に近づくにつれてサイズを増大するように設けられると共に前記他方の主面には前記位置決めピン挿入孔に嵌合されるべき位置決めピンが設けられ、薄膜プロセスにより形成された光ファイバ固定板。One or more optical fiber holding holes are provided so as to penetrate from one end face to the other end face, and at least one positioning pin insertion hole is provided on the one end face. An optical fiber fixing plate used by being attached to
Rutotomoni wherein is provided so as to increase the size approaches the main surface of and said other optical fiber fixing hole penetrating from one main surface to the other main surface corresponding to the optical fiber holding hole of said optical fiber holder other positioning pin to be fitted into the positioning pin insertion holes provided we are in the main surface, the optical fiber fixing plate formed by a thin film process.
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