JP3847178B2 - 光ファイバの気密封止構造とこれを用いた光ファイバアレイ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送モジュールに用いるＬＤアレイやＰＤアレイ等から構成される光モジュール等に結合される、光ファイバの気密封止構造及びこれを用いた光ファイバアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光伝送モジュールに用いるＬＤアレイやＰＤアレイ等から構成される光モジュール等では、光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性の点から、外界から密封されることが望ましいとされている。光モジュールに結合される光ファイバ、光ファイバアレイ等には、前記理由より、気密封止構造が求められている。
【０００３】
図３に従来の光ファイバの気密封止構造を示す。図３に示すように従来の光ファイバの気密封止構造は、光ファイバ４の被覆部４ａが一部除去された部分全てにメタライズ部４ｂが形成され、前記光ファイバ被覆部４ａとメタライズ部４ｂを内包することができる貫通孔５ａが設けられている金属製の気密接続部材５を用いて気密封止している。前記貫通孔５ａに光ファイバ４を挿入し、はんだやろう材からなる気密封止材料６を気密接続部材５内に注入し外部より加熱を行って溶融させ、光ファイバのメタライズ部４ｂと気密接続部５を固定することで気密封止を実現している（特開２００１−３０５３８０号公報参照）。
【０００４】
このような従来の光ファイバの気密封止構造は、例えば図４に示すような気密封止してなる光ファイバアレイに使用される。図４に示すように従来の気密封止してなる光ファイバアレイは、高精度なＶ溝加工が施されたＶ溝基板７、Ｖ溝上に整列された前記気密接続部材５を有する光ファイバ９、光ファイバ９が浮き上がらないよう光ファイバ９を押さえる押さえ板８、Ｖ溝基板７、光ファイバ９、押さえ板８の固定を行いかつＶ溝基板７と押さえ板８の間に充填される接着剤１０からなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3に示すような従来の光ファイバの気密封止構造の場合、気密接続部材5内に光ファイバ被覆部4 ａが挿入されているため、気密封止のため外部より加熱を行なう工程の際に、はんだやろう材からなる気密封止材料6だけではなく、光ファイバ被覆部4 ａも溶融してしまう。光ファイバ被覆部4 ａが溶融した場合、被覆部からガスが発生し光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性に悪影響を与えてしまう。また被覆が溶融したときに気密接続部材5内に応力が生じて、その応力によって光ファイバ4が破損しやすくなるという欠点を有している。
【０００６】
また、従来の光ファイバの気密封止構造では気密封止材料６としてはんだを使用するのが一般的であるが、はんだを使用する場合は光ファイバの被覆を除去した部分全域にわたってメタライズ加工を施す必要があり、このメタライズ加工のためコストが高くなるという欠点を有していた。
【０００７】
本発明は、上述の欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は光ファイバの被覆を溶融させないようにするとともに、光ファイバのメタライズ加工の費用を抑えた光ファイバの気密封止構造及びそれを用いた気密光ファイバアレイを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来の問題点に鑑みて、本発明は、光ファイバの被覆の中間部を一部除去し、この被覆除去部を気密封止部材の貫通孔内で気密封止材料にて固定してなり、前記貫通孔の光ファイバが突出する両端部は断面積が中央付近の断面積よりも大きく、且つ、前記両端部の径は前記光ファイバ被覆部の径より大きく形成されており、前記気密封止部材及び気密封止材料と光ファイバの被覆部との間に隙間を有していることを特徴とするものである。
または、光ファイバの被覆の中間部を一部除去し、この被覆除去部を気密封止部材の貫通孔内で気密封止材料にて固定してなり、前記貫通孔の光ファイバが突出する両端部は断面積が中央付近の断面積よりも大きく、且つ、前記両端部の径は前記光ファイバ被覆部の径より大きく形成されており、前記気密封止部材及び気密封止材料と光ファイバの被覆部とが非接触であることを特徴とするものである。
また、上記発明において、前記光ファイバの被覆部は、上記気密封止部材の貫通孔の外側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記気密封止部材の貫通孔は、中央付近の断面積が最も小さく、前記両側に向かって断面積が大きくなる形状であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記光ファイバの被覆部は、上記気密封止部材の貫通孔の外側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、前記気密封止材料が気密封止部材の中央部のみに存在し、両端部は別の材料で充填されていることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、前記気密封止材料が低融点ガラスであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、１以上の光ファイバの被覆の中間部を一部除去した部分に気密封止部材を有する光ファイバにおいて、光ファイバの被覆部が気密封止部材の外側にあることから、光ファイバの被覆が気密封止のため外部より加熱を行う工程の際に被覆が溶融するのを防ぐことができ、また被覆の溶融時に発生するガスによって、光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性に悪影響を与えることを抑えることができ、またさらに、被覆が溶融したときに生じる気密接続部内の応力のよって光ファイバを破損しやすくなるということを防止することができる。
【００１４】
また、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、気密封止部材中央に気密封止材料の注入口を設けたことから、気密封止作業を行う際、中央部付近のみに気密封止材料を注入すればよいため、気密封止材料の使用量を少なくすることができ、また光ファイバがメタライズ加工されている場合にはメタライズ加工部分を小さくすることができるため、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。さらに光ファイバの被覆に加わる熱を減ずることができ、光ファイバの被覆が溶融するのを防ぐこともできるため、安定した光ファイバの気密封止構造を得ることができる。
【００１５】
さらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材において、気密封止部材内部の中央部付近の断面積が一番小さくなっており、両端側に向かって断面積が大きくなる形状を有したことから、光ファイバの被覆に加わる熱を減ずることができ、光ファイバの被覆が溶融するのを防ぐこともできるため、安定した光ファイバの気密封止構造を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材において、気密封止材料が気密封止部材中央部のみに存在し、気密封止部材両端はその他の材料で充填されていることから、気密封止材料の使用量を少なくすることができ、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。
【００１７】
さらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材の気密封止材料が、低融点ガラスであることから、光ファイバに高価なメタライズ加工をする必要がなくなるため、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次いで、本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
【００１９】
本発明の光ファイバの気密封止構造は、図１に示すように、１以上の光ファイバ１の被覆１ａの中間部を一部除去した部分の一部にメタライズ部１ｂが形成され、前記光ファイバ被覆部１ａが除去された部分とメタライズ部１ｂを内包することができる貫通孔２ａおよび中央部に気密封止材料３の注入口２ｂが設けられている金属製の気密接続部材２で気密封止してなる。前記メタライズ部１ｂは光ファイバ被覆部１ａを除去した部分の一部のみに施されていること、光ファイバ被覆部１ａが気密封止部材２の貫通孔２ａの外部に存在し、貫通孔２ａの内部に光ファイバ被覆部１ａが存在しないことが重要である。
【００２０】
前記気密封止部材２の貫通孔２ａの形状は、気密封止材料３の注入口２ｂが設けられている中央部付近の断面積が最も小さく、両端側に向かって断面積が大きくなっていることが好ましい。中央部付近の貫通孔２ａの断面積は、０．５ｍｍ2〜５００ｍｍ2程度であれば、より好ましい。断面積が０．５ｍｍ2より小さい場合は、光ファイバ１を気密封止部材２に挿入するのが困難であるし、５００ｍｍ2より大きい場合は、光ファイバ１と中央部付近の内壁との間のクリアランスが大きくなり過ぎてしまい、光ファイバ１を気密封止部材２に気密封止固定することが難しくなり、さらに気密封止固定のために使用する気密封止材料３の使用量が多くなってしまうためである。
【００２１】
さらに気密封止材料３は気密封止部材２の注入口２ｂが設けられている中央部付近にのみ存在し、気密封止部材２の両端はエポキシやシリコンなどその他の材料（不図示）で充填されていることが好ましい。これは気密封止材料３を注入して気密封止部材２と光ファイバ１を固定する際の熱を断面積が大きくなっている形状によって両端側で放熱させ、光ファイバ被覆１ａに出来るだけ熱を伝えないようにするためである。気密封止材料３が気密封止部材２の注入口２ｂが設けられている中央部付近にのみ存在すれば、より一層前述の効果が期待できる。
【００２２】
また気密封止材料３が気密封止部材２の注入口２ｂが設けられている中央部付近にのみ存在する場合、高価な気密封止材料３の使用量を減らすことができるとともに、光ファイバ１にメタライズ加工を施す長さを短くすることができるため、加工コストを低減させることができる。
【００２３】
気密封止部材２が中央部付近にのみ存在する場合の存在範囲としては、気密封止部材２の中央から両端側へ向かってそれぞれ、片側の長さが０．２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。０．２ｍｍより小さい場合は気密封止するには不十分であり、２０ｍｍより長い場合は気密封止部材３の使用量が多くなり、コストを低減させる効果が十分に得られない。
【００２４】
前記気密封止部材２の形状は図１に示されるようなテーパ形状であってもよいし、図２（ａ）、（ｂ）に示すようなＲ形状や矩形の段付き形状であっても同様の効果が得られる。
【００２５】
前記メタライズ部１ｂの長さは、１〜３０ｍｍ程度であることが好ましい。メタライズ部１ｂの長さが１ｍｍより短い場合は、気密封止材料３を注入して気密封止部材２と固定を行う際の強度が不足したり、十分な気密封止効果が得られないことが考えられる。またメタライズ部１ｂの長さが３０ｍｍより長い場合は、前述の光ファイバにメタライズ加工を施す長さを短くして加工コストを低減させる効果が十分に得られない。
【００２６】
前記気密封止材料３の材料としては、はんだや銀ろうなどのろう材、低融点ガラスなどが好ましい。特に気密封止材料として低融点ガラスを用いた場合、光ファイバに施すメタライズ加工が不要となるため、加工コストを大幅に低減させることができる。
【００２７】
また気密封止部材２の両端に充填する材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン等を用いることが好ましい。これらの材料は、はんだや銀ろうなどのろう材、低融点ガラスなどの気密封止材料よりも安価であるため、気密封止部材全体に気密封止材料を充填する場合よりも、材料費を低減させることができる。
【００２８】
前記光ファイバ被覆部１ａは気密封止部材２よりも１ｍｍ以上離れていることが好ましい。１ｍｍより気密封止部材２に近い場合は、気密封止を行う際の熱によって被覆が溶融する恐れがあるためである。
【００２９】
なお気密封止部材２の材料としては、ステンレス鋼、鉄ニッケル合金、アルミニウム、コバール材等の金属材等から形成することが好ましい。特に、光パッケージに組み込んで固定する際に用いるＹＡＧレーザ溶接の可能な材料を用いるのが好ましい。
【００３０】
なお、本発明の光ファイバの気密封止構造は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更は可能であり、シングルモ−ド光ファイバ、マルチモード光ファイバ、偏波保存光ファイバ、およびこれらの多芯光ファイバ共に適用することができる。また、複数の光ファイバを用いて、上記構造で気密封止することによって光ファイバアレイとすることができる。
【００３１】
【実施例】
図１に示すような光ファイバの気密封止構造を製作した。
【００３２】
まず４芯の多芯シングルモード光ファイバの被覆中間部を１２ｍｍ除去した。次いで、ステンレス鋼材料を切削加工して外径５ｍｍ、長さ８ｍｍの外形を有し、両端部から中央部へ向かって３ｍｍから１ｍｍの径へと徐々に小さくなるテーパと中央部に１ｍｍの長さの平坦部を有する内部形状、中央部に１ｍｍ×１ｍｍの正方形の注入口を有する円筒形の気密封止部材品を作製した。
【００３３】
前述のように得られた光ファイバを、前記気密封止部材に挿入した。この際、光ファイバの被覆部が気密封止部材内部に存在しないよう確認を行った。しかる後、気密封止部材品の注入口より事前に加熱を行い溶融させた低融点ガラスを注入し、光ファイバと気密封止部材を中央部で固定した。
【００３４】
低融点ガラスが十分冷却した後、気密封止部材の両端にエポキシを充填させ、光ファイバの気密封止構造試料を１０本得た。
【００３５】
また比較例として図３に示すような光ファイバの気密封止構造を得るため、まず上述と同様に４芯の多芯シングルモード光ファイバの被覆中間部を６ｍｍ除去した。次いでステンレス鋼材料を切削加工して外径５ｍｍ、長さ８ｍｍ、内径１ｍｍで中央部に１ｍｍ×１ｍｍの正方形の注入口を有する円筒形の気密封止部材を得た。
【００３６】
前述のように得られた光ファイバを、前記気密封止部材に挿入した。この際、光ファイバの被覆部が気密封止部材の内部に挿入されていることの確認を行った。しかる後、気密封止部材の注入口より事前に加熱を行い溶融させた低融点ガラスを気密封止部材内部全体に充填するよう注入し、光ファイバの気密封止構造試料を１０本得た。
【００３７】
そしてそれぞれの光ファイバの気密封止構造のヘリウムリーク試験、４０倍の双眼検査による光ファイバの被覆部の外観検査を行った。
【００３８】
その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１から明らかなように、本発明の光ファイバの気密封止構造は光ファイバ被覆部が溶融することなく、１×１０-9Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ以下の気密度が得られることがわかった。
【００４１】
これに対し、光ファイバ被覆部が気密封止部材内部に存在する従来の光ファイバの気密封止構造では、１×１０-9Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ以下の気密度が得られるものの、試料全ての被覆が溶融することがわかった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、光ファイバの被覆の中間部を一部除去し、この被覆除去部を気密封止部材の貫通孔内で気密固定し、上記光ファイバの被覆部が上記気密封止部材の外側にあることから、光ファイバの被覆が気密封止のため外部より加熱を行う工程の際に被覆が溶融するのを防ぐことができ、また被覆の溶融時に発生するガスによって、光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性に悪影響を与えることを抑えることができ、またさらに、被覆が溶融したときに生じる気密接続部内の応力のよって光ファイバを破損しやすくなるということを防止することができる。
【００４３】
また、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、気密封止部材中央に気密封止材料の注入口を設けたことから、気密封止作業を行う際、中央部付近のみに気密封止材料を注入すればよいため、気密封止材料の使用量を少なくすることができ、また光ファイバがメタライズ加工されている場合にはメタライズ加工部分を小さくすることができるため、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。さらに光ファイバの被覆に加わる熱を減ずることができ、光ファイバの被覆が溶融するのを防ぐこともできるため、安定した光ファイバの気密封止構造を得ることができる。
【００４４】
さらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材の貫通孔は中央部付近の断面積が最も小さく、両端側に向かって断面積が大きくなる形状としたことから、光ファイバの被覆に加わる熱を減ずることができ、光ファイバの被覆が溶融するのを防ぐこともできるため、安定した光ファイバの気密封止構造を得ることができる。
【００４５】
またさらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材において、気密封止材料が気密封止部材中央部のみに存在し、気密封止部材両端はその他の材料で充填されていることから、気密封止材料の使用量を少なくすることができ、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。
【００４６】
またさらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材の気密封止材料が低融点ガラスであることから、光ファイバに高価なメタライズ加工をする必要がなくなるため、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの気密封止構造の一実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の光ファイバの気密封止構造の気密封止部材の他の形状を示す断面図である。
【図３】従来の光ファイバの気密封止構造を示す断面図である。
【図４】従来の気密封止用光ファイバアレイを示す斜視図である。
【符号の説明】
１：光ファイバ
１ａ：光ファイバ被覆部
１ｂ：メタライズ部
２：気密封止部材
２ａ：貫通孔
２ｂ：注入口
３：気密封止材料
３ａ：貫通孔
４：光ファイバ
４ａ：光ファイバ被覆部
４ｂ：メタライズ部
５：気密封止部材
５ａ：貫通孔
６：気密封止材料
７：Ｖ溝基板
８：押さえ板
９：光ファイバ
１０：接着剤
１１：気密封止部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送モジュールに用いるＬＤアレイやＰＤアレイ等から構成される光モジュール等に結合される、光ファイバの気密封止構造及びこれを用いた光ファイバアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光伝送モジュールに用いるＬＤアレイやＰＤアレイ等から構成される光モジュール等では、光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性の点から、外界から密封されることが望ましいとされている。光モジュールに結合される光ファイバ、光ファイバアレイ等には、前記理由より、気密封止構造が求められている。
【０００３】
図３に従来の光ファイバの気密封止構造を示す。図３に示すように従来の光ファイバの気密封止構造は、光ファイバ４の被覆部４ａが一部除去された部分全てにメタライズ部４ｂが形成され、前記光ファイバ被覆部４ａとメタライズ部４ｂを内包することができる貫通孔５ａが設けられている金属製の気密接続部材５を用いて気密封止している。前記貫通孔５ａに光ファイバ４を挿入し、はんだやろう材からなる気密封止材料６を気密接続部材５内に注入し外部より加熱を行って溶融させ、光ファイバのメタライズ部４ｂと気密接続部５を固定することで気密封止を実現している（特開２００１−３０５３８０号公報参照）。
【０００４】
このような従来の光ファイバの気密封止構造は、例えば図４に示すような気密封止してなる光ファイバアレイに使用される。図４に示すように従来の気密封止してなる光ファイバアレイは、高精度なＶ溝加工が施されたＶ溝基板７、Ｖ溝上に整列された前記気密接続部材５を有する光ファイバ９、光ファイバ９が浮き上がらないよう光ファイバ９を押さえる押さえ板８、Ｖ溝基板７、光ファイバ９、押さえ板８の固定を行いかつＶ溝基板７と押さえ板８の間に充填される接着剤１０からなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3に示すような従来の光ファイバの気密封止構造の場合、気密接続部材5内に光ファイバ被覆部4 ａが挿入されているため、気密封止のため外部より加熱を行なう工程の際に、はんだやろう材からなる気密封止材料6だけではなく、光ファイバ被覆部4 ａも溶融してしまう。光ファイバ被覆部4 ａが溶融した場合、被覆部からガスが発生し光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性に悪影響を与えてしまう。また被覆が溶融したときに気密接続部材5内に応力が生じて、その応力によって光ファイバ4が破損しやすくなるという欠点を有している。
【０００６】
また、従来の光ファイバの気密封止構造では気密封止材料６としてはんだを使用するのが一般的であるが、はんだを使用する場合は光ファイバの被覆を除去した部分全域にわたってメタライズ加工を施す必要があり、このメタライズ加工のためコストが高くなるという欠点を有していた。
【０００７】
本発明は、上述の欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は光ファイバの被覆を溶融させないようにするとともに、光ファイバのメタライズ加工の費用を抑えた光ファイバの気密封止構造及びそれを用いた気密光ファイバアレイを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来の問題点に鑑みて、本発明は、光ファイバの被覆の中間部を一部除去し、この被覆除去部を気密封止部材の貫通孔内で気密封止材料にて固定してなり、前記貫通孔の光ファイバが突出する両端部は断面積が中央付近の断面積よりも大きく、且つ、前記両端部の径は前記光ファイバ被覆部の径より大きく形成されており、前記気密封止部材及び気密封止材料と光ファイバの被覆部との間に隙間を有していることを特徴とするものである。
または、光ファイバの被覆の中間部を一部除去し、この被覆除去部を気密封止部材の貫通孔内で気密封止材料にて固定してなり、前記貫通孔の光ファイバが突出する両端部は断面積が中央付近の断面積よりも大きく、且つ、前記両端部の径は前記光ファイバ被覆部の径より大きく形成されており、前記気密封止部材及び気密封止材料と光ファイバの被覆部とが非接触であることを特徴とするものである。
また、上記発明において、前記光ファイバの被覆部は、上記気密封止部材の貫通孔の外側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記気密封止部材の貫通孔は、中央付近の断面積が最も小さく、前記両側に向かって断面積が大きくなる形状であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記光ファイバの被覆部は、上記気密封止部材の貫通孔の外側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、前記気密封止材料が気密封止部材の中央部のみに存在し、両端部は別の材料で充填されていることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、前記気密封止材料が低融点ガラスであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、１以上の光ファイバの被覆の中間部を一部除去した部分に気密封止部材を有する光ファイバにおいて、光ファイバの被覆部が気密封止部材の外側にあることから、光ファイバの被覆が気密封止のため外部より加熱を行う工程の際に被覆が溶融するのを防ぐことができ、また被覆の溶融時に発生するガスによって、光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性に悪影響を与えることを抑えることができ、またさらに、被覆が溶融したときに生じる気密接続部内の応力のよって光ファイバを破損しやすくなるということを防止することができる。
【００１４】
また、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、気密封止部材中央に気密封止材料の注入口を設けたことから、気密封止作業を行う際、中央部付近のみに気密封止材料を注入すればよいため、気密封止材料の使用量を少なくすることができ、また光ファイバがメタライズ加工されている場合にはメタライズ加工部分を小さくすることができるため、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。さらに光ファイバの被覆に加わる熱を減ずることができ、光ファイバの被覆が溶融するのを防ぐこともできるため、安定した光ファイバの気密封止構造を得ることができる。
【００１５】
さらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材において、気密封止部材内部の中央部付近の断面積が一番小さくなっており、両端側に向かって断面積が大きくなる形状を有したことから、光ファイバの被覆に加わる熱を減ずることができ、光ファイバの被覆が溶融するのを防ぐこともできるため、安定した光ファイバの気密封止構造を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材において、気密封止材料が気密封止部材中央部のみに存在し、気密封止部材両端はその他の材料で充填されていることから、気密封止材料の使用量を少なくすることができ、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。
【００１７】
さらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材の気密封止材料が、低融点ガラスであることから、光ファイバに高価なメタライズ加工をする必要がなくなるため、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次いで、本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
【００１９】
本発明の光ファイバの気密封止構造は、図１に示すように、１以上の光ファイバ１の被覆１ａの中間部を一部除去した部分の一部にメタライズ部１ｂが形成され、前記光ファイバ被覆部１ａが除去された部分とメタライズ部１ｂを内包することができる貫通孔２ａおよび中央部に気密封止材料３の注入口２ｂが設けられている金属製の気密接続部材２で気密封止してなる。前記メタライズ部１ｂは光ファイバ被覆部１ａを除去した部分の一部のみに施されていること、光ファイバ被覆部１ａが気密封止部材２の貫通孔２ａの外部に存在し、貫通孔２ａの内部に光ファイバ被覆部１ａが存在しないことが重要である。
【００２０】
前記気密封止部材２の貫通孔２ａの形状は、気密封止材料３の注入口２ｂが設けられている中央部付近の断面積が最も小さく、両端側に向かって断面積が大きくなっていることが好ましい。中央部付近の貫通孔２ａの断面積は、０．５ｍｍ2〜５００ｍｍ2程度であれば、より好ましい。断面積が０．５ｍｍ2より小さい場合は、光ファイバ１を気密封止部材２に挿入するのが困難であるし、５００ｍｍ2より大きい場合は、光ファイバ１と中央部付近の内壁との間のクリアランスが大きくなり過ぎてしまい、光ファイバ１を気密封止部材２に気密封止固定することが難しくなり、さらに気密封止固定のために使用する気密封止材料３の使用量が多くなってしまうためである。
【００２１】
さらに気密封止材料３は気密封止部材２の注入口２ｂが設けられている中央部付近にのみ存在し、気密封止部材２の両端はエポキシやシリコンなどその他の材料（不図示）で充填されていることが好ましい。これは気密封止材料３を注入して気密封止部材２と光ファイバ１を固定する際の熱を断面積が大きくなっている形状によって両端側で放熱させ、光ファイバ被覆１ａに出来るだけ熱を伝えないようにするためである。気密封止材料３が気密封止部材２の注入口２ｂが設けられている中央部付近にのみ存在すれば、より一層前述の効果が期待できる。
【００２２】
また気密封止材料３が気密封止部材２の注入口２ｂが設けられている中央部付近にのみ存在する場合、高価な気密封止材料３の使用量を減らすことができるとともに、光ファイバ１にメタライズ加工を施す長さを短くすることができるため、加工コストを低減させることができる。
【００２３】
気密封止部材２が中央部付近にのみ存在する場合の存在範囲としては、気密封止部材２の中央から両端側へ向かってそれぞれ、片側の長さが０．２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。０．２ｍｍより小さい場合は気密封止するには不十分であり、２０ｍｍより長い場合は気密封止部材３の使用量が多くなり、コストを低減させる効果が十分に得られない。
【００２４】
前記気密封止部材２の形状は図１に示されるようなテーパ形状であってもよいし、図２（ａ）、（ｂ）に示すようなＲ形状や矩形の段付き形状であっても同様の効果が得られる。
【００２５】
前記メタライズ部１ｂの長さは、１〜３０ｍｍ程度であることが好ましい。メタライズ部１ｂの長さが１ｍｍより短い場合は、気密封止材料３を注入して気密封止部材２と固定を行う際の強度が不足したり、十分な気密封止効果が得られないことが考えられる。またメタライズ部１ｂの長さが３０ｍｍより長い場合は、前述の光ファイバにメタライズ加工を施す長さを短くして加工コストを低減させる効果が十分に得られない。
【００２６】
前記気密封止材料３の材料としては、はんだや銀ろうなどのろう材、低融点ガラスなどが好ましい。特に気密封止材料として低融点ガラスを用いた場合、光ファイバに施すメタライズ加工が不要となるため、加工コストを大幅に低減させることができる。
【００２７】
また気密封止部材２の両端に充填する材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン等を用いることが好ましい。これらの材料は、はんだや銀ろうなどのろう材、低融点ガラスなどの気密封止材料よりも安価であるため、気密封止部材全体に気密封止材料を充填する場合よりも、材料費を低減させることができる。
【００２８】
前記光ファイバ被覆部１ａは気密封止部材２よりも１ｍｍ以上離れていることが好ましい。１ｍｍより気密封止部材２に近い場合は、気密封止を行う際の熱によって被覆が溶融する恐れがあるためである。
【００２９】
なお気密封止部材２の材料としては、ステンレス鋼、鉄ニッケル合金、アルミニウム、コバール材等の金属材等から形成することが好ましい。特に、光パッケージに組み込んで固定する際に用いるＹＡＧレーザ溶接の可能な材料を用いるのが好ましい。
【００３０】
なお、本発明の光ファイバの気密封止構造は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更は可能であり、シングルモ−ド光ファイバ、マルチモード光ファイバ、偏波保存光ファイバ、およびこれらの多芯光ファイバ共に適用することができる。また、複数の光ファイバを用いて、上記構造で気密封止することによって光ファイバアレイとすることができる。
【００３１】
【実施例】
図１に示すような光ファイバの気密封止構造を製作した。
【００３２】
まず４芯の多芯シングルモード光ファイバの被覆中間部を１２ｍｍ除去した。次いで、ステンレス鋼材料を切削加工して外径５ｍｍ、長さ８ｍｍの外形を有し、両端部から中央部へ向かって３ｍｍから１ｍｍの径へと徐々に小さくなるテーパと中央部に１ｍｍの長さの平坦部を有する内部形状、中央部に１ｍｍ×１ｍｍの正方形の注入口を有する円筒形の気密封止部材品を作製した。
【００３３】
前述のように得られた光ファイバを、前記気密封止部材に挿入した。この際、光ファイバの被覆部が気密封止部材内部に存在しないよう確認を行った。しかる後、気密封止部材品の注入口より事前に加熱を行い溶融させた低融点ガラスを注入し、光ファイバと気密封止部材を中央部で固定した。
【００３４】
低融点ガラスが十分冷却した後、気密封止部材の両端にエポキシを充填させ、光ファイバの気密封止構造試料を１０本得た。
【００３５】
また比較例として図３に示すような光ファイバの気密封止構造を得るため、まず上述と同様に４芯の多芯シングルモード光ファイバの被覆中間部を６ｍｍ除去した。次いでステンレス鋼材料を切削加工して外径５ｍｍ、長さ８ｍｍ、内径１ｍｍで中央部に１ｍｍ×１ｍｍの正方形の注入口を有する円筒形の気密封止部材を得た。
【００３６】
前述のように得られた光ファイバを、前記気密封止部材に挿入した。この際、光ファイバの被覆部が気密封止部材の内部に挿入されていることの確認を行った。しかる後、気密封止部材の注入口より事前に加熱を行い溶融させた低融点ガラスを気密封止部材内部全体に充填するよう注入し、光ファイバの気密封止構造試料を１０本得た。
【００３７】
そしてそれぞれの光ファイバの気密封止構造のヘリウムリーク試験、４０倍の双眼検査による光ファイバの被覆部の外観検査を行った。
【００３８】
その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
表１から明らかなように、本発明の光ファイバの気密封止構造は光ファイバ被覆部が溶融することなく、１×１０-9Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ以下の気密度が得られることがわかった。
【００４１】
これに対し、光ファイバ被覆部が気密封止部材内部に存在する従来の光ファイバの気密封止構造では、１×１０-9Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ以下の気密度が得られるものの、試料全ての被覆が溶融することがわかった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、光ファイバの被覆の中間部を一部除去し、この被覆除去部を気密封止部材の貫通孔内で気密固定し、上記光ファイバの被覆部が上記気密封止部材の外側にあることから、光ファイバの被覆が気密封止のため外部より加熱を行う工程の際に被覆が溶融するのを防ぐことができ、また被覆の溶融時に発生するガスによって、光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性に悪影響を与えることを抑えることができ、またさらに、被覆が溶融したときに生じる気密接続部内の応力のよって光ファイバを破損しやすくなるということを防止することができる。
【００４３】
また、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、気密封止部材中央に気密封止材料の注入口を設けたことから、気密封止作業を行う際、中央部付近のみに気密封止材料を注入すればよいため、気密封止材料の使用量を少なくすることができ、また光ファイバがメタライズ加工されている場合にはメタライズ加工部分を小さくすることができるため、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。さらに光ファイバの被覆に加わる熱を減ずることができ、光ファイバの被覆が溶融するのを防ぐこともできるため、安定した光ファイバの気密封止構造を得ることができる。
【００４４】
さらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材の貫通孔は中央部付近の断面積が最も小さく、両端側に向かって断面積が大きくなる形状としたことから、光ファイバの被覆に加わる熱を減ずることができ、光ファイバの被覆が溶融するのを防ぐこともできるため、安定した光ファイバの気密封止構造を得ることができる。
【００４５】
またさらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材において、気密封止材料が気密封止部材中央部のみに存在し、気密封止部材両端はその他の材料で充填されていることから、気密封止材料の使用量を少なくすることができ、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。
【００４６】
またさらに、本発明の光ファイバの気密封止構造によれば、前記気密封止部材の気密封止材料が低融点ガラスであることから、光ファイバに高価なメタライズ加工をする必要がなくなるため、安価な光ファイバの気密封止構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの気密封止構造の一実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の光ファイバの気密封止構造の気密封止部材の他の形状を示す断面図である。
【図３】従来の光ファイバの気密封止構造を示す断面図である。
【図４】従来の気密封止用光ファイバアレイを示す斜視図である。
【符号の説明】
１：光ファイバ
１ａ：光ファイバ被覆部
１ｂ：メタライズ部
２：気密封止部材
２ａ：貫通孔
２ｂ：注入口
３：気密封止材料
３ａ：貫通孔
４：光ファイバ
４ａ：光ファイバ被覆部
４ｂ：メタライズ部
５：気密封止部材
５ａ：貫通孔
６：気密封止材料
７：Ｖ溝基板
８：押さえ板
９：光ファイバ
１０：接着剤
１１：気密封止部材
Claims (8)
- 光ファイバの被覆の中間部を一部除去し、この被覆除去部を気密封止部材の貫通孔内で気密封止材料にて固定してなり、前記貫通孔の光ファイバが突出する両端部は断面積が中央付近の断面積よりも大きく、且つ、前記両端部の径は前記光ファイバ被覆部の径より大きく形成されており、前記気密封止部材及び気密封止材料と光ファイバの被覆部との間に隙間を有していることを特徴とする光ファイバの気密封止構造。
- 光ファイバの被覆の中間部を一部除去し、この被覆除去部を気密封止部材の貫通孔内で気密封止材料にて固定してなり、前記貫通孔の光ファイバが突出する両端部は断面積が中央付近の断面積よりも大きく、且つ、前記両端部の径は前記光ファイバ被覆部の径より大きく形成されており、前記気密封止部材及び気密封止材料と光ファイバの被覆部とが非接触であることを特徴とする光ファイバの気密封止構造。
- 前記気密封止部材の貫通孔は、中央付近の断面積が最も小さく、前記両側に向かって断面積が大きくなる形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの気密封止構造。
- 前記光ファイバの被覆部は、上記気密封止部材の貫通孔の外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバの気密封止構造。
- 前記気密封止部材の貫通孔中央部に気密封止材料の注入口を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバの気密封止構造。
- 前記気密封止材料が気密封止部材の中央部のみに存在し、両側部は別の材料で充填されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバの気密封止構造。
- 前記気密封止材料が低融点ガラスであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバ気密封止構造。
- 請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバの気密封止構造を使用して複数の光ファイバを気密封止してなる光ファイバアレイ。
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