JP4058629B2

JP4058629B2 - Manufacturing method of optical fiber array substrate

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Publication number: JP4058629B2
Application number: JP2003111459A
Authority: JP
Inventors: 宏和竹内; 伸夫船引; 和也齋藤
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: JP2004086151A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数本の光ファイバを接続する光デバイスに用いられるものであり、複数本の光ファイバを収容して位置決めするための溝部が形成されている光ファイバアレイ用基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信網の大容量化及び高速化の要求が高まり、光ファイバアレイ型の光デバイスが注目されている。一般に、このような複数本の光ファイバのアライメントには直線状のＶ溝を有する基板が用いられており、その作製には、板状材料の研削・研磨加工、ガラス材料やプラスチック材料のプレス加工、またはシリコン単結晶板状材料の異方性エッチング加工等の方法により作製されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１３９１３号公報（第３−５頁、第２−３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の研削・研磨加工方法により光ファイバアレイ用基板に要求される厳しい寸法精度を満足するためには、高い角度精度のＶ溝を一本ずつ精密に研削し、互いのＶ溝を所要の間隔及び高さに仕上げる必要があるので、加工工数が多くかつ煩雑であり、良品率が上がらずコスト高になるという問題がある。
【０００５】
また、上記の研削・研磨加工方法で作製された光ファイバアレイ用基板の場合、直線状のＶ溝の表面が粗くなること、Ｖ溝の形状が非常にシャープになり過ぎるため光ファイバを装着する際に光ファイバを傷つけること、光ファイバアレイ用基板自身にも傷や欠けが発生しやすく、そのため抗折強度が低下して折れる虞等が生じる。その上、労力をかけて仕上がったＶ溝を、加工中やその後の洗浄工程中に傷つけてしまう場合もあり、さらには、Ｖ溝の底部及び頂上部に研削工程等でクラックが入り、抗折強度が小さくなっており、光ファイバアレイ用基板を取り扱う場合には、しばしば破損し、歩留まりの低下により生産効率が低く、大量生産に不適であるという問題もある。
【０００６】
また、ガラス材料やプラスチック材料のプレス加工方法により作製された光ファイバアレイ用基板は、そのままでは寸法公差が大容量で高速の光通信に使用するための規格を満たさず、所定の寸法公差に入るまでＶ溝を精密研磨仕上げする必要がありコスト削減が不十分であるという問題がある。
【０００７】
さらに、シリコン単結晶板状材料の異方性エッチング加工方法により作製された光ファイバアレイ用基板は、材料そのものが高価な上に、加工設備も高価であり、その上、加工に要する時間も長くなるので、工業的量産には不適であるという問題がある。
【０００８】
さらに、図８（Ａ）に示すように、従来の光ファイバアレイ用基板１は、光ファイバ固定用Ｖ溝２のうち、外側のＶ溝２ａ、２ｂを形成する外側の山部２ｄ、２ｅが内側の山部２ｃと形状が大きく異なるので、光ファイバアレイ用基板１に熱硬化性接着剤を使用して光ファイバ４を固着する際や、光ファイバアレイとなった後に、外側の光ファイバ４ａ、４ｂと内側の光ファイバ４ｃとでＶ溝２内に支持されている山部２ｄ、２ｅと山部２ｃとの熱容量の差により、熱履歴に差が生じ、光ファイバアレイの信頼性が劣る要因になるという問題がある。
【０００９】
さらに、図８（Ｂ）に示すように、従来の光ファイバアレイ用基板１では、光ファイバ４を板５で押さえて接着剤６で固定する際、接着剤の量が少ない場合は、すべての光ファイバを固定するのに接着剤６がいき渡らず全ての光ファイバ４が完全に固定されないという問題点がある。逆に接着剤６の量が多過ぎる場合は、図８（Ｃ）に示すように、基板１の側面から接着剤６がはみ出してしまい、所定の寸法を満たすために、はみ出した接着剤６ａを後に拭き取るか光ファイバアレイ用基板１の側面を研磨しなければならないといった手間のかかる作業を要するため、接着剤量を厳しく管理しなければならないという問題点がある。
【００１０】
また、特許文献１には、ガラス母材を加熱・軟化させて１／１０の寸法に線引き（延伸成形と同じ意味）する光ファイバアレイ用基板の作製方法が記載されているが、実際には延伸成形の際に母材を軟化変形させるので、形状の維持及び寸法精度の制御が困難であり、Ｖ溝の形状が変形し、特に、外側のＶ溝の形状が大きく変形する他、それぞれのＶ溝の高さにばらつきが生じて一様にならず、高い精度が要求される用途に用いられる光ファイバアレイ用基板としては使用に耐えないものである。具体的には、従来の延伸成形方法により成形される基板は、Ｖ溝を形成した母材の表面が加熱されて軟化するときに若干引き延ばされ、その中央部分が数μｍ凹状に変形する。この変形によって中央部のＶ溝が、周辺部のＶ溝に対して高さが数μｍ低くなり、このようなＶ溝に光ファイバを並べると、光ファイバのコア中心の高さが数μｍばらつくことになるので、高精度のＶ溝基板を作製が極めて困難であるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高速大容量光通信用途に対応可能な高精度を有し、かつ装着される光ファイバにダメージを与えることがない光ファイバアレイ用基板を生産効率が高く大量生産するために適した光ファイバアレイ用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、ガラス、又は非晶質ガラス中に結晶を析出させた結晶化ガラスからなり、複数の光ファイバ固定用の溝部が形成されている光ファイバアレイ用基板であって、前記基板の溝部に平行な側面の断面形状が凸Ｒ形であることを特徴とする。
【００１３】
本発明で基板の側面の断面形状が凸Ｒ形であるとは、連続的で不規則な凹み等がないＲ状の凸形であれば使用可能であり、寸法管理の便宜上、部分円柱面等が適している。このように基板の側面の断面形状が凸Ｒ形とすることで、約９０°の角張ったコーナーがなくなることから、応力集中部分がなくなり、基板の抗折強度が向上する。また、同様に取り扱い時にぶつけたり、落とした場合でもカケやクラックが発生し難くなる。また、コーナー部分のカケやキズによる不良の発生も激減し、光デバイスを組み立てる際の歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、基板の内部に前記溝部に略平行な孔部を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、基板の内部に溝部に略平行な孔部を有することで、光デバイスを組み上げる際に、この孔部にガイドピンを挿入させることや、接着剤、半田等を嵌入させることで、相手側の光ファイバアレイ用基板や導波路に対して最小の掴み代で容易かつ強固に組み付けることができる。さらに光ファイバを熱硬化型接着剤等で接着硬化させる際に、光ファイバアレイ用基板全体の温度の均質化が容易となり、接着剤硬化時の応力が光ファイバの一部に集中することもなく、光学特性を劣化させることもない。
【００１６】
本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板に設ける孔部としては、略楕円形の孔、略円形の孔、または略円形の複数個の孔等が使用可能であり、本体を貫通する断面積がほぼ一定の孔部であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板では、孔部の断面形状が略楕円形等であると、光ファイバを熱硬化型接着剤で接着硬化させる際、基板全体の温度の均質化がさらに計られ、光ファイバの一部に接着剤硬化時の応力集中がなくなり、光学特性を劣化させることもない。
【００１８】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板では、孔部の断面形状が略円形であり、複数の該孔部を有することで、光デバイスを組み上げる際に、それぞれの孔部に断面形状が円形で所定直径のガイドピンを挿入することで、相手側の光ファイバアレイ用基板や導波路に対して容易かつ安定して正確に組み付けることができる。
【００１９】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、光ファイバ固定用の外側の溝部を形成する外側の山部の少なくとも光ファイバとの接点より先端側が、内側の山部の光ファイバとの接点より先端側と略同形状であることを特徴とする。
【００２０】
光ファイバ固定用の外側の溝部を形成する外側の山部の上側が内側の山部の上側とが異なる高さである場合や、前記光ファイバ固定用の外側の溝部を形成する外側の山部の外側にある底部の高さが溝部を形成する稜線と光ファイバとの接点の高さより低い位置にない場合には、光ファイバと溝部との接点よりも上の部分における外側の山部の形状が内側の山部の形状と異なり、光ファイバアレイ用基板に熱硬化性接着剤を使用して光ファイバを固着する際や、光ファイバアレイとなった後に、外側の光ファイバと内側の光ファイバとで溝内に支持されている山部の熱容量の差により熱履歴に差が生じ、光ファイバアレイの信頼性が劣る要因になる。本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板では、光ファイバ固定用の外側の溝部を形成する外側の山部の上側が内側の山部の上側とほぼ同じ高さに位置し、前記光ファイバ固定用の外側の溝部を形成する外側の山部の外側にある底部の高さが溝部を形成する稜線と光ファイバとの接点の高さより低い位置にあるので作製した光ファイバアレイは溝内に支持されている外側の光ファイバと内側の光ファイバとの間で山部の熱容量の差による熱履歴の差が大きく生じることがない。
【００２１】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は光ファイバ固定用の外側の溝部を形成する外側の山部が内側の山部と略同形状であるので、作製した光ファイバアレイは溝内に支持されている外側の光ファイバと内側の光ファイバとの間で山部の熱容量の差による熱履歴の差がほとんど生じることがない。
【００２２】
さらに、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、前記外側の山部の外側に、所定容積の溝部を設けているので、その溝部が光ファイバ固定用の溝部の外側に光ファイバを固着する際に用いる接着剤の溜まりしろとなり、光ファイバを接着剤で固着させる際、接着剤量が少々多くなっても光ファイバアレイ用基板の側面から接着剤がはみ出る心配がなく、接着剤量を厳しく管理する必要がない。従って接着固定させる作業が容易になり、歩留まりを上げることができる。
【００２３】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、溝部を形成する山部の頂上が平面であることを特徴とする。
【００２４】
光ファイバを装着して位置決めするための光ファイバ固定用溝部が形成されている光ファイバアレイ用基板の山部の頂上が平面であるので、溝部に光ファイバを装着するときや光ファイバアレイ用基板の端面を研磨するときに固定用溝の山部に欠け等の欠陥が発生することがなく、さらには、欠けによって発生する微細な破片の生成もなくなる。
【００２５】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、山部の頂上と溝部に装着された光ファイバの中心を結ぶ線との距離が５２．５μｍ以内であることを特徴とする。
【００２６】
石英系光ファイバの直径は１２５μｍであり、山部の頂上が溝部に装着された光ファイバの中心を結ぶ線から上方向に５２．５μｍを超える距離となる場合は、山部の頂上から石英系光ファイバの外周が山部の頂上よりも１０μｍ未満の突出または溝部中に位置するので、溝部に装着され固定される光ファイバの高さを一定に保持するため上から押し当てる平面板の表面粗さや平面度によっては、光ファイバを溝部の側面に押し当てて固定することができなくなり、結果として光ファイバの高さにばらつきが発生することがある（後述の図４を参照）。他方、山部の頂上が溝部に装着された光ファイバの中心を結ぶ線から下方向に５２．５μｍを超える距離となる場合は、直径が１２５μｍである石英系光ファイバの外周が溝部に１０μｍ未満しか嵌入しておらず、石英系光ファイバに対して溝部が浅くなりすぎて溝部に光ファイバを装着して固定するときに光ファイバがＶ溝に収まらずに外れてしまう可能性が高くなる。従って、光ファイバをＶ溝に収容する上で、山部の頂上が溝部に装着された光ファイバの中心を結ぶ線から下方向に約４０μｍ以内であることが好ましい。このように本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板では、光ファイバを溝部に装着して安定して固定する上で、山部の頂上と溝部に装着された光ファイバの中心を結ぶ線との距離が５２．５μｍ以内であることが重要である。また、光ファイバの中心を結ぶ線と下方向の距離は、４０μｍ以内であることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、ガラス、又は非晶質ガラス中に結晶を析出させた結晶化ガラスからなることが重要である。ガラス、又は非晶質ガラス中に結晶を析出させた結晶化ガラスからなる光ファイバアレイ用基板は、光ファイバと研磨特性が近いので、光ファイバを固着した後に、光ファイバの端面を容易に高精度に研磨仕上げすることができる。また、紫外線等に対して透明なガラスからなる光ファイバアレイ用基板は、Ｖ溝に光硬化性樹脂を塗布して光ファイバを配置し、光ファイバアレイ用基板を透過させて紫外線等を照射させることにより、光ファイバを固着させることが可能である。
【００２８】
光ファイバアレイ用基板は、母材を延伸成形することより作製されてなることが好ましい。本発明では、切削等によって直線状の溝部を加工した母材を熱軟化させ、延伸成形させることで直線状の溝部が熱軟化し、光ファイバアレイ用基板に傷や欠けの発生が少なく折れ難くなる。さらに光ファイバを光ファイバアレイ用基板に装着する際に、光ファイバにも傷がつき難い。
【００２９】
これは、成形される光ファイバアレイ用基板に比べて数十倍以上の大きな断面寸法の母材を延伸成形するため、予め母材に施す直線状の溝部に要求される寸法精度が光ファイバアレイ用基板に比べて数十倍緩和され、特別な加工装置等を使用することなく簡単に母材を加工することができるので、加工にかかる手間やコストを著しく低減することができる。さらに延伸成形時に縮小比を変化させることで、直線状の溝部間隔を自在に変えることもできる。
【００３０】
また、延伸成形によって作製された光ファイバアレイ用基板の表面は、ファイヤポリッシュされた滑らかな表面であり、後に光ファイバを装着するときに、光ファイバ表面に傷がつき難く、さらに基板表面に切削等で発生した傷もなくなり、光ファイバアレイ用基板自体が折れるなどのトラブルもほとんどなくなる。
【００３１】
また、母材から延伸成形して作製された本発明の光ファイバアレイ用基板は、電気炉内で熱軟化し引き延ばされ、その後、急冷されるため、表面に１０ＭＰａ程度の応力値を有する圧縮応力層が形成されている。そのために強度が増し、光ファイバが溝部分を繰り返し移動する場合でも十分な強度を有している。
【００３２】
このように圧縮応力層により機械強度を強化させることによって、たとえ光ファイバアレイ用基板が多少のキズ等を有するものであっても、激しい熱ショックがかかった際や、取り扱い時に外力がかかった際にも破損が起こらず、欠けることもなく、容易に取り扱うことが可能となる。
【００３３】
母材から延伸成形して作製された好ましい光ファイバアレイ用基板は、基板内部にある前記溝部に略平行な孔部の大きさが、溝部が形成されている一面に垂直方向（高さ）の１０％以上となっているものである。
【００３４】
１０％未満の場合は、孔部内を高圧にしても延伸成形時に溝部を有する一面の凹みを十分に解消することができない。
【００３５】
より好ましい光ファイバアレイ用基板は、基板内部にある溝部に略平行な孔部の内径は、基板断面で溝部が形成されている表面に水平方向の大きさが、複数の溝部が形成されている幅寸法の２０％以上となっているものである。
【００３６】
基板断面において、孔部の内径は溝部を有する一面に平行で溝部の幅方向において、複数の溝部全体の幅寸法（例えば、０．２５０ｍｍピッチの８芯光ファイバ用の場合、０．２５０×８＝２．０ｍｍ）の２０％以上が必要になる。また、孔部が複数個の場合は、溝部の幅方向と平行なそれらの内径の合計が２０％以上である。２０％未満の場合、溝部を有する一面の十分な範囲に亘って凹みを補正することができず、結果として溝部の高さのばらつきを小さくすることができない。
【００３７】
本発明に係る光ファイバアレイ用基板の製造方法は、一面に複数の直線状の母材溝部が設けられたガラス、又は結晶化ガラスからなる母材を準備し、該母材を送り込み手段の固定部に固定し、該母材を加熱炉に送り込むことにより母材を所定の温度に加熱し、該母材の下方を引張手段で延伸成形して母材と略相似形の成形体を得、該成形体を所定長さに切断する光ファイバアレイ用基板の製造方法において、前記母材溝部に平行な側面の断面形状が凸Ｒ形である母材を準備することを特徴とする。
【００３８】
本発明で母材の側面の断面形状が凸Ｒ形であるとは、連続的で不規則な凹み等がないＲ状の凸形であれば使用可能であり、寸法管理の便宜上、部分円柱面等が適している。延伸成形を行う際に、母材の側面が平面であると不均一に加熱されることにより平面内に大きい温度分布が生じて成形体の断面形状が変形する。そこでこのように母材側面の断面形状を凸Ｒ形とすることで、母材の側面が均一に加熱され易くなり、軟化した際に表面張力が母材の側面に働いた場合でも、成形体の精密な寸法安定化が可能となり先記の高精度な基板を高い効率で製造することができる。また、延伸成形を行う際に、母材側面の断面形状を凸Ｒ形とすることで、成形体の側面間の最大寸法を管理することで、寸法管理が可能となり先記の高精度な基板を高い効率で製造することができる。さらに、先記の基板と同様に約９０°の角張ったコーナーがなくなることから、応力集中部分がなくなり、母材の抗折強度が向上する。また、同様に取り扱い時にぶつけたり、落とした場合でもカケやクラックが発生し難くなる。また、コーナー部分のカケやキズによる不良の発生も激減し、母材当たりの延伸成形される基板の歩留まりを向上させることができる。
【００３９】
また、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法は、内部に前記母材溝部に略平行な母材孔部を有する母材を準備することを特徴とする。
【００４０】
本発明の製造方法は、予め延伸成形される母材の内部に、長さ方向に沿った母材孔部を形成しておき、延伸成形により本発明の光ファイバアレイ基板を効率的に作製することができるものである。本発明では、母材内部に断面が略円形等の母材孔部を設けてあることが重要であり、断面が略楕円、断面が略円または略円の複数個の母材孔部であれば使用可能であり、一端に開口して母材本体内で断面積がほぼ一定の母材孔部であることが光ファイバアレイ用基板の孔部の寸法制御する上で好ましい。
【００４１】
また、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法は、延伸成形時に母材孔部の内径を変化させることを特徴とし、延伸成形時に母材孔部内の気圧を制御することが好ましい。
【００４２】
予め内部に断面積がほぼ一定の貫通する母材孔部を有する母材を準備し、延伸成形時に母材孔部を任意の大きさに変化させることで、溝部が形成された表面の凹みを修正することができる。特に、延伸成形中に母材孔部内を大気圧よりも高圧に加圧することで、内孔径が大きくなり、溝部を有する一面の孔部に直線距離で最も近い部分を中心にして凹みを修正することができる。さらに減圧することで逆に内孔径を小さくすることもできる。このため、光ファイバアレイ基板の高さを自在に変えることができ、溝部の高さのばらつきを小さくすることができ、寸法精度のよい光ファイバアレイ基板を作製することができる。
【００４３】
また、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法は、一面に設けられ成形後に光ファイバ固定用となる外側の溝部を形成する外側の山部の少なくとも光ファイバとの接点より先端側が、内側の山部の光ファイバとの接点より先端側と略同形状である母材を延伸成形するので、光ファイバ固定用の外側の溝部が変形することなく中央部の溝部と同様に高い精度が要求される用途に耐え得る光ファイバアレイ用基板が得られる。また、母材の一面に設けられ成形後に光ファイバ固定用となる外側の溝部を形成する外側の山部が、内側の山部と略同形状であることが好ましい。
【００４４】
さらに、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法は、延伸成形時の母材断面に対して成形体断面の縮小比を変化させることにより光ファイバ固定用の溝部の幅を任意に変化させるので、光ファイバアレイ用基板の溝部の間隔を変えることができ、装着される光ファイバに要求される様々な間隔についても金型等の新しい設備が必要なく、簡単に早く安価に作製することができる。また、延伸成形時に母材の温度を調整して粘度を制御することにより、溝部の形状及び間隔を微小に変化させることもできる。
【００４５】
本発明の製造方法では、光ファイバアレイ用基板に比べて断面積が数十倍以上の大きな寸法の母材を延伸成形するので、予め母材に施す直線状の溝部に要求される寸法精度が光ファイバアレイ用基板に比べて数十倍緩和され、特別な加工装置等を使用することなく簡単に加工することができるので、加工にかかる手間やコストを低減することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板の一例を、図を用いて説明する。
【００４７】
図１は本発明に係る光ファイバアレイ用基板の説明図であって、１０は透明なホウケイ酸ガラスからなり、８本の光ファイバを整列させて固定する光ファイバアレイ用基板を、１０ａ、１０ｂは断面形状が凸Ｒ形の側面を、１１は光ファイバアレイ用基板１０の内部に形成された孔部を、１２は光ファイバ固定用の８本のＶ溝をそれぞれ示している。
【００４８】
光ファイバアレイ用基板１０は、間隔が０．２５０ｍｍで８個のＶ溝１２が設けてあり、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、側面１０ａ、１０ｂは、光ファイバアレイ用基板１０の中心に曲率中心Ｍが位置する部分円柱面である。また、図１（Ｃ）のように側面１０ａ、１０ｂのそれぞれの曲率中心Ｍが光ファイバアレイ用基板１０内に位置するもの、図１（Ｄ）のように側面１０ａ、１０ｂのそれぞれの曲率中心Ｍが光ファイバアレイ用基板１０外に位置するもの等が使用可能であり、図示は省略するが、曲率が単一のＲ面だけでなく複合Ｒ面でもよい。
【００４９】
また、Ｖ溝１２に略平行な孔部１１として、図１（Ｂ）のような断面形状が略楕円形のもの、図１（Ｃ）のような溝部に略平行な断面形状が略円形の３個の孔部をＶ溝１２下方の中央部分に集中して配設したもの、図１（Ｄ）のような溝部に略平行な断面形状が略円形の３個の孔部をＶ溝１２下方の中央部に１個と両端にそれぞれ一つずつ配設したものがある。
【００５０】
図１（Ｂ）、（Ｃ）は共に延伸成形される際に孔部１１を加圧することによりＶ溝１２を有する一面が修正されて実質的に凹みが形成されておらず、また、図１（Ｄ）は延伸成形される際に中央部の孔部を加圧し、両端の２個の孔部をそれぞれ減圧することによりＶ溝１２を有する一面が修正されているものである。測定は光ファイバアレイ用基板１０の端面が測定用顕微鏡に対して真正面から観測できるよう固定し、ＣＣＤカメラを備えた顕微鏡を介して見た画面上で、光ファイバを固定する直線状のＶ溝１２の形状を画像認識させて、各直線状Ｖ溝１２間の間隔を測定した。その結果、Ｖ溝１２間の間隔は図１（Ｂ）〜（Ｄ）共に、２５０μｍ±０．３μｍであり、Ｖ溝１２の高さのばらつきは図１（Ｂ）が±０．６μｍ以内。図１（Ｃ）が±０．５μｍ以内。図１（Ｄ）が±０．５μｍ以内であった。
【００５１】
また、他の光ファイバアレイ用基板２０は、図２（Ａ）に示すように、側面２０ａ、２０ｂは、光ファイバアレイ用基板２０の中心に曲率中心が位置する部分円筒面であり、上面にＶ溝２２と、Ｖ溝２２を構成する頂上に平面２２ｂが形成された山部２２ａと、Ｖ溝２２の外側に形成された側溝部２３とからなり、外側の山部２２ｃ、２２ｄの頂点は内側の山部２２ａの頂点と同じ高さにあり、図１（Ｂ）の拡大図で示すように、側溝部２３の底部２３ａの高さはＶ溝２２の稜線と光ファイバ１４との接点２２ｅよりも低い位置にある。また、Ｖ溝２２に略平行な断面形状が略円形の孔部２１が設けられている。
【００５２】
図２（Ｂ）に示すように、光ファイバアレイ用基板２０の側面寸法の測定を行った。測定方法は光ファイバアレイ用基板２０の端面が測定用顕微鏡に対して真正面から観測できるよう固定し、ＣＣＤカメラを備えた顕微鏡を介して見た画面上で、光ファイバ１４を固定する直線状のＶ溝２２の形状を画像認識させて、各直線状Ｖ溝２２の谷の角度、及びＶ溝２２間の間隔を測定した。その結果、Ｖ溝２２の谷の角度は９６°で、Ｖ溝２２間の間隔は１２７μｍ±０．３μｍ、Ｖ溝２２の高さのばらつきは±０．５μｍ以内であった。また、側溝部２３は、谷の角度は９８°であった。
【００５３】
また、光ファイバアレイ用基板２０は、図２（Ｃ）に示すように、断面を約２５０倍に拡大して見たところ、Ｖ溝２２の山部２２ａ頂上に形成された平面２２ｂの長さは約１０μｍであった。
【００５４】
また、他の光ファイバアレイ用基板３０は、図３（Ａ）に示すように、側面３０ａ、３０ｂは、光ファイバアレイ用基板３０の中心に曲率中心が位置する部分円筒面であり、上面にＶ溝３２と、Ｖ溝３２を構成する頂上に平面３２ｂが形成された山部３２ａと、Ｖ溝３２の外側に形成された側溝部３３とからなり、外側の山部３２ｃ、３２ｄの形状は内側の山部３２ａと略同じ寸法形状に形成されているものである。また、Ｖ溝３２に略平行な断面形状が略円形の孔部３１が設けられている。
【００５５】
図３（Ｂ）に示すように、光ファイバアレイ用基板３０の側面寸法の測定を行った。測定方法は光ファイバアレイ用基板３０の端面が測定用顕微鏡に対して真正面から観測できるよう固定し、ＣＣＤカメラを備えた顕微鏡を介して見た画面上で、光ファイバ１４を固定する直線状のＶ溝３２の形状を画像認識させて、各直線状Ｖ溝３２の谷の角度、及びＶ溝３２間の間隔を測定した。その結果、Ｖ溝３２の谷の角度は９６°で、Ｖ溝３２間の間隔は１２７μｍ±０．３μｍ、Ｖ溝３２の高さのばらつきは０．５μｍ以内であった。また、側溝部３３は、谷の角度は９８°であった。
【００５６】
また、光ファイバアレイ用基板３０は、図３（Ｃ）に示すように、断面を約２５０倍に拡大して見たところ、Ｖ溝３２の山部３２ａ頂上に形成された平面３２ｂの長さは約２０μｍであった。
【００５７】
また、図４（Ａ）に示すように、光ファイバアレイ用基板３５は、Ｖ溝１２間の間隔Ｐが１２７μｍ±０．３μｍであり、Ｖ溝１２に間隔Ｐで固定された光ファイバ１４の中心１４ａを結ぶ線と山部１２ａの平面１２ｂとの距離Ｌが５２．５μｍ以内の２０μｍである。
【００５８】
また、図４（Ｂ）に示すように、光ファイバアレイ用基板３６は、Ｖ溝１２の谷の角度が９６°であり、Ｖ溝１２の間隔Ｐが２５０μｍのＶ溝１２に固定された光ファイバ１４の中心１４ａを結ぶ線と山部１２ａの平面１２ｂとの距離Ｌが５２．５μｍ以内の３０μｍである。
【００５９】
次に、本発明に係る光ファイバアレイ用基板の製造方法の一例を、図を用いて説明する。
【００６０】
発明者らは、本発明に係る光ファイバアレイ用基板の一例として、予めホウケイ酸ガラス製の円柱材を加工して、図５（Ａ）に示すように部分円柱面である側面４１ａ、４１ｂを残して互いに平行な二つの平面４１ｃ、４１ｄを形成したガラス板４１を作製した。その後、一面４１ｃに加工を施すことにより、図５（Ｂ）に示すように、一面４２ｃに、成形後に光ファイバ固定用のＶ溝となる直線状で谷の角度が９０°である８本の母材溝部４２ｅ及びその外側に母材側溝部４２ｆの加工を施し、母材溝部４２ｅに略平行な断面形状が略円形の母材孔部４２ｄを設けた凸Ｒ形の側面４２ａ、４２ｂを有する母材４２を準備した。
【００６１】
次に、母材４２を、図６に示すような延伸成形装置５０に取り付けて、パイプ５１から母材孔部４２ｄ内を加圧しながら電気炉５２によって加熱し、電気炉５２からでてきた延伸成形部４２ｇを図示しない駆動ローラーで引っ張り、図示しないレーザー光によって延伸成形部４２ｇの側面の直径を測定しながら一定の外径に制御することで、所定寸法の直線状の溝部を有する光ファイバアレイ用基板の断面を有する長尺体４３を形成する。
【００６２】
この延伸成形の時に、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、測定器６０のレーザー光Ｌによって延伸成形部４２ｇの側面の幅（部分円柱面の直径）Ｗを受光部の信号６０ａにより測定するが、延伸成形部４２ｇの側面の断面形状が凸Ｒ形であり、特に部分円柱面であると、延伸成形中に延伸成形部４２ｇが多少斜めになった場合でも、幅（部分円柱面の直径）Ｗが正確に測定されるため、幅（部分円柱面の直径）Ｗ寸法を正確に制御することで光ファイバアレイ用基板の寸法を正確に制御することができる。
【００６３】
これに対して、図７（Ｃ）に示すように、断面形状が略矩形で延伸成形部４２ｈの側面が平面の場合には、延伸成形中に延伸成形部４２ｈが多少でも斜めになると、図７（Ｄ）に示すように、幅Ｗが大きくＷ＋ΔＷに変動するので、正確な寸法情報が得られず、制御が困難でなり、歩留まりが極端に低下する。
【００６４】
その後、形成部をカッター５３により長さ２５０ｍｍに切断し成形体として長尺材４３を得る。このようにして得られた長尺材４３を所定の長さに精密切断することにより、先記の図２（Ａ）に示すような光ファイバアレイ用基板２０の作製を行った。
【００６５】
このように作製した光ファイバアレイ用基板２０のＶ溝１２の表面粗さを測定したところ、表面粗さのＲａ値が、０．０４μｍであった。これは、熱軟化によって光ファイバアレイ用基板の表面がファイヤポリッシュされ、表面が滑らかになったことを示している。
【００６６】
次に、光ファイバアレイ用基板の表面に急冷法（クエンチング）によって圧縮応力層を形成する場合、炉から出てきた所定の断面寸法・形状を有する光ファイバアレイ用基板用の長尺材４３に冷風や冷媒を吹き付けて急冷することによりガラス表面に圧縮応力層を発生させる。
【００６７】
また、イオン交換により強化する場合、約２５０ｍｍの光ファイバアレイ用基板の長尺材をイオン交換槽内の約４００°Ｃに保持されたＫＮＯ₃の溶融塩中に約１０時間浸漬する。その後、洗浄によりＫＮＯ₃を除去し、機械強度として３点曲げによる抗折強度が未処理のものに比べて２倍以上に増加した光ファイバアレイ用基板長尺材を得る。このイオン交換処理では、ガラスを除冷温度よりも低い温度でガラス中のアルカリイオン（Ｎａ⁺）を、それよりもイオン半径の大きいアルカリイオン（Ｋ⁺）で置換することにより、ガラス表面に１００ＭＰａ程度の圧縮応力層を発生させて実用強度を増大させることができる。
【００６８】
次に、図６に示すように、延伸成形装置５０の図示しない駆動ローラーの回転速度を変えることで、同じ母材４２からＶ溝の間隔が１２７μｍと２５０μｍの２種類の光ファイバアレイ用基板３５及び３６を作製した。
【００６９】
先記の図４（Ａ）に示すような、Ｖ溝１２間の間隔Ｐが１２７μｍ±０．３μｍで山部１２ａの平面１２ｂ部分が１０μｍ、Ｖ溝１２に固定された光ファイバ１４の高さのばらつきは±０．５μｍ以内である光ファイバアレイ用基板３５を作製することができた。
【００７０】
また、同じ母材３２から、本発明に係る光ファイバアレイ用基板の他の例として、図４（Ｂ）に示すようなＶ溝１２の谷の角度が９６°で、Ｖ溝１２の間隔Ｐが２５０μｍ±０．３μｍ、山部１２ａの平面１２ｂ部分が２０μｍ、Ｖ溝１２に固定された光ファイバ１４の高さのばらつきは±０．５μｍ以内である光ファイバアレイ用基板３６を作製することができた。
【００７１】
次いで、本発明に係る他の実施の形態として、表１に示す結晶化ガラスからなり、上記実施の形態と同様な寸法形状を有する母材を作製し、このような母材を用いて光ファイバアレイ用基板の作製を行った。
【００７２】
【表１】

【００７３】
この場合も、上記実施の形態と同様なＶ溝の間隔が１２７μｍと２５０μｍである２種類の結晶化ガラス製の光ファイバアレイ用基板をＶ溝の間隔Ｐが２５０μｍ±０．３μｍ、Ｖ溝に固定された光ファイバの高さのばらつきが±０．５μｍ以内である高い寸法精度で作製することができた。また、結晶化ガラス製の光ファイバアレイ用基板は、ガラス製のものに比べて抗折強度が向上していたが、その研磨性は石英系光ファイバに近い優れたものであった。
【００７４】
なお、上記実施の形態では、光ファイバ固定用の溝部の外側に側溝部を形成することにより外側の山部の形状を内側の山部と略同じ寸法に形成しているが、これに限らず、Ｖ溝の外側を全て平らに下げた形状としてもよい。また、谷の角度が９０°であるＶ溝を有する母材から、Ｖ溝の谷の角度が９８°及び９６°の光ファイバアレイ用基板を作製しているが、光ファイバアレイ用基板のＶ溝の角度は９０°や１００°でもよく、また、光ファイバ固定用の溝部の断面形状もＶ溝に限らず、矩形状その他の形状でもよい。
【００７５】
【発明の効果】
本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、ガラス、又は非晶質ガラス中に結晶を析出させた結晶化ガラスからなり、複数の光ファイバ固定用の溝部が形成されている光ファイバアレイ用基板であって、前記基板の溝部に平行な側面の断面形状が凸Ｒ形であるので、角張ったコーナーがなくなることから、応力集中部分がなくなり、基板の抗折強度が向上する。また、同様に取り扱い時にぶつけたり、落としたりした場合でも、カケやクラックが発生し難くなる。また、コーナー部分のカケやキズによる不良の発生もなくなり、デバイスを組み立てる際の歩留まりを向上させることができる。
【００７６】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、前記基板の内部に前記溝部に略平行な孔部を有するので、光デバイスを組み上げる際に、孔部にガイドピン等を挿入することで、相手側の光ファイバアレイ用基板や導波路に容易且つ安定して組み付けることができる。さらに光ファイバを熱硬化型接着剤等で接着硬化させる際に、基板全体の温度の均質化が容易となり、接着剤硬化時の応力が光ファイバの一部に集中することもなく、光学特性を劣化させることもないため、従来にない高い信頼性を有する光デバイスを作製することができる。
【００７７】
発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、光ファイバ固定用の外側の溝部を形成する外側の山部の少なくとも光ファイバとの接点より先端側が、内側の山部の光ファイバとの接点より先端側と略同形状であり、好ましくは母材の一面に設けられ成形後に光ファイバ固定用となる外側の溝部を形成する外側の山部が、内側の山部と略同形状であるので、作製した光ファイバアレイは外側の光ファイバと内側の光ファイバとで溝内に支持されている山部の熱容量の差による熱履歴に差が大きく生じることがなく、光信号の安定性及び信頼性の高いものとなる。
【００７８】
発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、側の山部の外側に、所定容積の溝部を設けたので、この溝部が光ファイバ固定用の溝部の外側に光ファイバを固着する際に用いる接着剤の溜まりしろとなり、光ファイバを接着剤で固着させる際、接着剤量が少々多くなっても光ファイバアレイ用基板の側面から接着剤がはみ出る心配がなく、接着剤量を厳しく管理する必要がない。従って接着固定させる作業が容易になり、歩留まりを上げることができる。
【００７９】
本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、ガラス、又は非晶質ガラス中に結晶を析出させた結晶化ガラスからなり、溝部を形成する山部の頂上が平面であるので、溝部に光ファイバを装着するときや光ファイバアレイ用基板の端面を研磨するときに固定用溝の山部に欠け等の欠陥が発生することがなく、欠けによって発生する微細な破片の生成もなくなる。
【００８０】
本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は山部の頂上と溝部に装着された光ファイバの中心を結ぶ線との距離が５２．５μｍ以内であるので、光ファイバを溝部に装着して安定して固定することが可能となる。
【００８１】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、ガラス、又は非晶質ガラス中に結晶を析出させた結晶化ガラスからなるので、光ファイバの端面を容易に高精度に研磨仕上げすることができ、反射減衰量等の光学特性に優れた光ファイバアレイを作製することが可能となる。
【００８２】
本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、母材を延伸成形することより作製されてなるので、切削によって直線状の溝部を加工した母材を熱軟化させ、延伸成形させることで直線状の溝部部分が熱軟化し、光ファイバアレイ用基板に傷や欠けの発生が少なく折れ難くなり、光ファイバを装着する際に、光ファイバに傷がつき難い。さらに、過去にない高い生産効率で、上記特性を備える光ファイバアレイ用基板が得られ安価となる。
【００８３】
また、本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板は、表面に圧縮応力層が形成されてなるので、多少のキズ等を有するものであっても、激しい熱ショックがかかった際や、取り扱い時に外力がかかった際にも破損が起こらず、欠けることもなく、容易に取り扱うことが可能となり、信頼性が高くなる。
【００８４】
以上のように、光ファイバを装着して各々位置決めする複数の直線状の溝部を有し、光ファイバを各々の溝部に装着した際に、光ファイバ相互のコア同士の間隔や高さにばらつきが生じず、光ファイバアレイ用基板に傷や欠けの発生が少なく折れ難くなり、厳しい要求寸法精度及び信頼性を満足することができる。
【００８５】
本発明に係る光ファイバアレイ用基板の製造方法は、母材溝部に平行な側面の断面形状が凸Ｒ形である母材を準備するので、延伸成形時にレーザー光線等によって延伸成形部の凸Ｒ形側面の幅（直径）を測定しながら一定値に制御することで、所定寸法の直線状の溝部を有する光ファイバアレイ用基板の断面を有する延伸形成部を形成する。この時に側面が凸Ｒ形で延伸成形中に延伸形成部が多少斜めになった場合でも、幅（直径）が正確に測定されるため、正確に測定された幅（直径）寸法を制御することが可能となり、光ファイバアレイ用基板の断面を有する延伸形成部の寸法を正確に制御することができる。そのために高精度の光ファイバアレイ基板を大量かつ安価に作製することができる。
【００８６】
また、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法は、内部に前記母材溝部に略平行な母材孔部を有する母材を準備して延伸成形するので、延伸成形時に孔部を任意の大きさに変化させることで、延伸成形によってＶ溝を有する面が熱軟化されるときに若干引き延ばされ、面の中央部分が数μｍ凹状に変形することを修正することができる。そのため、Ｖ溝の高さのばらつきを１μｍ以下におさえることができ、高精度な光ファイバアレイ用基板を作製することができる。
【００８７】
また本発明に係る光ファイバアレイ用基板の製造方法は、一面に設けられ成形後に光ファイバ固定用となる外側の溝部を形成する外側の山部の少なくとも光ファイバとの接点より先端側が、内側の山部の光ファイバとの接点より先端側と略同形状である母材を延伸成形するので、光ファイバ固定用の外側の溝部形状が変形することなく中央部の溝部と同様であり、高い精度が要求される用途に耐え得る光ファイバアレイ用基板が再現性よく安定して得られる。
【００８８】
さらに、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法は、延伸成形時の母材断面に対して成形体断面の縮小比を変化させることにより光ファイバ固定用の溝部の幅を任意に変化させるので、光ファイバアレイ用基板の溝部の間隔を変えることができ、装着される光ファイバに要求される様々な間隔についても金型等の新しい設備が必要なく、簡単に早く安価に作製することができる。
【００８９】
また、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法は、延伸成形によって縮小されるので、母材に要求される寸法精度が緩和され、加工にかかる手間やコストを大幅に低減することができ、高精度な光ファイバアレイ用基板を短時間で大量に生産することが可能となる。
【００９０】
以上のように、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法によれば、高速大容量光通信用途に対応可能な高精度及び高強度を有し、かつ安価な光ファイバアレイを実現することができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本説明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板の説明図であって、（Ａ）は基板の中心に曲率中心が位置する部分円筒面である光ファイバアレイ用基板の断面図、（Ｂ）は基板の中心に曲率中心が位置する部分円筒面であり、断面形状が略楕円の孔部をもつ光ファイバアレイ用基板の断面図、（Ｃ）は側面のそれぞれの曲率中心が基板内に位置し、Ｖ溝の中央付近に３個の断面形状が略円の孔部をもつ光ファイバアレイ用基板の断面図、（Ｄ）は側面のそれぞれの曲率中心が基板外に位置し、Ｖ溝の中央付近に１個、Ｖ溝の両端に一つずつの断面形状が略円の孔部をもつ光ファイバアレイ用基板の断面図。
【図２】本発明の製造方法によって作製した他の光ファイバアレイ用基板の説明図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＶ溝部拡大写真。
【図３】本発明の製造方法によって作製した他の光ファイバアレイ用基板の説明図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＶ溝部拡大写真。
【図４】本発明の製造方法によって作製した光ファイバアレイ用基板の説明図であって、（Ａ）はＶ溝の間隔Ｐが１２７μｍの光ファイバアレイ用基板の説明図、（Ｂ）はＶ溝部間の間隔Ｐが２５０μｍの光ファイバアレイ用基板の説明図。
【図５】母材の説明図であって、（Ａ）は母材の材料の説明図、（Ｂ）は母材の説明図。
【図６】母材を延伸成形する説明図。
【図７】母材から成形された延伸成形体の寸法測定の説明図。
【図８】従来の光ファイバアレイ用基板の説明図。
【符号の説明】
１０、２０、３０、３５、３６光ファイバアレイ用基板
１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂ側面
１１、２１、３１孔部
１２、２２、３２Ｖ溝
１２ａ、２２ａ、３２ａ山部
２２ｃ、２２ｄ、３２ｃ、３２ｄ外側の山部
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ平面
１４光ファイバ
１４ａ光ファイバの中心
２３、３３側溝部
４１ガラス板
４１ａ、４１ｂガラス板の側面
４１ｃ、４１ｄガラス板の平面
４２母材
４２ａ母材の一面
４２ｂ、４２ｃ母材の側面
４２ｄ母材孔部
４２ｅ母材溝部
４２ｆ母材側溝部
４２ｇ、４２ｈ延伸成形部
４３長尺材
５０延伸成形装置
５１パイプ
５２電気炉
５３カッター
６０測定器
６０ａ受光部の信号
Ｌレーザー光[0001]
[Industrial application fields]
The present invention is used for an optical device for connecting a plurality of optical fibers, and is a base for an optical fiber array in which grooves for accommodating and positioning a plurality of optical fibers are formed. Plank It relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, demands for increasing the capacity and speed of optical communication networks have increased, and optical fiber array type optical devices have attracted attention. In general, a substrate having a straight V-groove is used for the alignment of such a plurality of optical fibers, and for the production thereof, a plate material is ground and polished, and a glass material or a plastic material is pressed. Alternatively, it is fabricated by a method such as anisotropic etching of a silicon single crystal plate material.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2-13913 (page 3-5, Fig. 2-3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to satisfy the strict dimensional accuracy required for the optical fiber array substrate by the above grinding / polishing method, it is necessary to precisely grind V-grooves with high angular accuracy one by one, and to require each other's V-groove. Therefore, there is a problem that the number of processing steps is large and complicated, and the yield rate is high without increasing the yield rate.
[0005]
In addition, in the case of the optical fiber array substrate manufactured by the above grinding / polishing method, the surface of the linear V-groove becomes rough and the shape of the V-groove becomes too sharp, so that the optical fiber is mounted. At this time, the optical fiber is damaged, and the optical fiber array substrate itself is likely to be damaged or chipped. Therefore, there is a possibility that the bending strength is lowered and the optical fiber array substrate is broken. In addition, the finished V groove may be damaged during processing or the subsequent cleaning process, and cracks may occur in the bottom and top of the V groove during the grinding process. When the optical fiber array substrate is handled with a reduced strength, it is often damaged, and there is also a problem that the production efficiency is low due to a decrease in yield and is not suitable for mass production.
[0006]
In addition, the optical fiber array substrate manufactured by the glass material or plastic material pressing method does not satisfy the standard for use in high-speed optical communication with a large dimensional tolerance as it is, and falls within a predetermined dimensional tolerance. There is a problem that the V-groove needs to be precisely polished and the cost reduction is insufficient.
[0007]
Furthermore, the optical fiber array substrate manufactured by the anisotropic etching method of the silicon single crystal plate-like material is not only expensive but also expensive processing equipment, and the processing time is long. Therefore, there is a problem that it is not suitable for industrial mass production.
[0008]
Further, as shown in FIG. 8 (A), the conventional optical fiber array substrate 1 has

outer crests

2d and 2e forming outer V-

grooves

2a and 2b among the optical fiber fixing V-grooves 2. Since the shape is greatly different from that of the inner crest 2c, when the optical fiber 4 is fixed to the optical fiber array substrate 1 using a thermosetting adhesive, or after the optical fiber array is formed, the outer optical fiber 4a is formed. 4b and the inner optical fiber 4c are supported in the V-groove 2 by the difference in heat capacity between the

ridges

2d, 2e and the ridge 2c, resulting in a difference in thermal history, and the reliability of the optical fiber array is inferior. There is a problem of becoming a factor.
[0009]
Further, as shown in FIG. 8 (B), in the conventional optical fiber array substrate 1, when the optical fiber 4 is pressed by the plate 5 and fixed with the adhesive 6, when the amount of the adhesive is small, There is a problem in that all the optical fibers 4 are not completely fixed because the adhesive 6 does not spread to fix the optical fibers. On the contrary, when the amount of the adhesive 6 is too large, as shown in FIG. 8C, the adhesive 6 protrudes from the side surface of the substrate 1, and the protruding adhesive 6a is used to satisfy a predetermined dimension. There is a problem in that the amount of adhesive must be strictly controlled because it requires time-consuming work such as wiping off or polishing the side surface of the optical fiber array substrate 1 later.
[0010]
Patent Document 1 describes a method for producing an optical fiber array substrate in which a glass base material is heated and softened and drawn to a size of 1/10 (the same meaning as stretch molding). Since the base material is softened and deformed during stretch molding, it is difficult to maintain the shape and control the dimensional accuracy, and the shape of the V-groove is deformed. The height of the V-groove varies and does not become uniform, and cannot be used as an optical fiber array substrate used in applications requiring high accuracy. Specifically, the substrate formed by the conventional stretch forming method is slightly stretched when the surface of the base material on which the V-groove is formed is heated and softened, and its central portion is deformed into a concave shape of several μm. . Due to this deformation, the height of the central V-groove is several μm lower than the peripheral V-groove, and when an optical fiber is arranged in such a V-groove, the height of the core center of the optical fiber varies by several μm. Therefore, there is a problem that it is very difficult to manufacture a highly accurate V-groove substrate.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has high accuracy that can be applied to high-speed and large-capacity optical communication applications, and does not damage optical fibers to be mounted. substrate The High production efficiency and mass production Suitable for It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical fiber array substrate.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention Made by the manufacturing method The optical fiber array substrate is made of glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass, and is a substrate for optical fiber array in which a plurality of optical fiber fixing grooves are formed, The cross-sectional shape of the side surface parallel to the groove portion of the substrate is a convex R shape.
[0013]
In the present invention, the cross-sectional shape of the side surface of the substrate being a convex R shape can be used as long as it is an R-shaped convex shape having no continuous and irregular dents. Is suitable. As described above, when the cross-sectional shape of the side surface of the substrate is a convex R shape, the corner having an angle of about 90 ° is eliminated, the stress concentration portion is eliminated, and the bending strength of the substrate is improved. Similarly, even if it is struck or dropped during handling, cracks and cracks are less likely to occur. In addition, the occurrence of defects due to cracks and scratches in the corner portion is drastically reduced, and the yield when assembling the optical device can be improved.
[0014]
In addition, the present invention Made by manufacturing method The optical fiber array substrate has a hole portion substantially parallel to the groove portion inside the substrate.
[0015]
The present invention has a hole portion substantially parallel to the groove portion inside the substrate, and when assembling the optical device, by inserting a guide pin into this hole portion, or by inserting an adhesive, solder, etc. It is possible to easily and firmly assemble the optical fiber array substrate or waveguide on the other side with a minimum gripping allowance. Furthermore, when the optical fiber is bonded and cured with a thermosetting adhesive, etc., it becomes easy to homogenize the temperature of the entire optical fiber array substrate, and the stress at the time of curing the adhesive is not concentrated on a part of the optical fiber. The optical characteristics are not deteriorated.
[0016]
Of the present invention Made by manufacturing method As the hole provided in the optical fiber array substrate, a substantially elliptical hole, a substantially circular hole, or a plurality of substantially circular holes can be used. It is preferable that
[0017]
In addition, the present invention Made by manufacturing method In the optical fiber array substrate, if the cross-sectional shape of the hole is substantially elliptical, the temperature of the entire substrate is further homogenized when the optical fiber is bonded and cured with a thermosetting adhesive. In some cases, stress concentration during curing of the adhesive is eliminated, and optical characteristics are not deteriorated.
[0018]
In addition, the present invention Made by manufacturing method In the optical fiber array substrate, the cross-sectional shape of the hole is substantially circular, and by having a plurality of the holes, when assembling the optical device, each hole has a circular cross-sectional shape and a guide pin having a predetermined diameter. Can be easily, stably and accurately assembled to the other optical fiber array substrate or waveguide.
[0019]
In addition, the present invention Made by manufacturing method The optical fiber array substrate has at least the tip of the outer ridge that forms the outer groove for fixing the optical fiber at the tip side of the contact with the optical fiber, and is substantially the same shape as the tip of the contact with the optical fiber of the inner ridge It is characterized by being.
[0020]
When the upper side of the outer ridge that forms the outer groove for fixing the optical fiber has a height different from the upper side of the inner ridge, or the outer ridge that forms the outer groove for fixing the optical fiber. If the height of the bottom on the outside of the optical fiber is not lower than the height of the contact between the ridge line forming the groove and the optical fiber, the shape of the outer peak at the portion above the contact between the optical fiber and the groove Unlike the shape of the inner crest, when the optical fiber is fixed to the optical fiber array substrate using a thermosetting adhesive, or after the optical fiber array is formed, the outer optical fiber and the inner optical fiber are Due to the difference in heat capacity between the peaks supported in the groove, a difference in thermal history occurs, which causes the reliability of the optical fiber array to deteriorate. Of the present invention Made by manufacturing method In the optical fiber array substrate, the upper side of the outer ridge that forms the outer groove for fixing the optical fiber is positioned at substantially the same height as the upper side of the inner ridge, and the outer groove for fixing the optical fiber is Since the height of the bottom outside the outer crest to be formed is at a position lower than the height of the contact point between the ridge line forming the groove and the optical fiber, the produced optical fiber array is supported by the outer light supported in the groove. There is no significant difference in thermal history between the fiber and the inner optical fiber due to the difference in heat capacity at the peak.
[0021]
In addition, the present invention Made by manufacturing method In the optical fiber array substrate, the outer crest that forms the outer groove for fixing the optical fiber has substantially the same shape as the inner crest, so that the manufactured optical fiber array has the outer light supported in the groove. There is almost no difference in thermal history due to the difference in heat capacity of the peak between the fiber and the inner optical fiber.
[0022]
Furthermore, the present invention Made by manufacturing method Since the optical fiber array substrate is provided with a groove having a predetermined volume outside the outer crest, the groove accumulates an adhesive used when the optical fiber is fixed to the outside of the optical fiber fixing groove. Therefore, when the optical fiber is fixed with an adhesive, there is no fear that the adhesive protrudes from the side surface of the optical fiber array substrate even if the amount of the adhesive is slightly increased, and it is not necessary to strictly control the amount of the adhesive. Therefore, the work of bonding and fixing becomes easy, and the yield can be increased.
[0023]
In addition, the present invention Made by manufacturing method The substrate for an optical fiber array is characterized in that the top of the crest forming the groove is flat.
[0024]
Since the top of the peak portion of the optical fiber array substrate on which the optical fiber fixing groove portion for mounting and positioning the optical fiber is formed is flat, the optical fiber array substrate is used when attaching the optical fiber to the groove portion. When polishing the end face, there is no occurrence of defects such as chipping in the crests of the fixing groove, and furthermore, generation of fine debris generated by chipping is eliminated.
[0025]
In addition, the present invention Made by manufacturing method The optical fiber array substrate is characterized in that the distance between the top of the peak and the line connecting the centers of the optical fibers mounted in the grooves is within 52.5 μm.
[0026]
The diameter of the silica-based optical fiber is 125 μm, and when the top of the peak portion is a distance exceeding 52.5 μm upward from the line connecting the centers of the optical fibers mounted in the groove portions, the quartz-based optical fiber is Since the outer periphery of the optical fiber is located in a protrusion or groove part less than 10 μm from the top of the peak part, the surface roughness of the flat plate pressed from above to keep the height of the optical fiber mounted and fixed in the groove part constant Depending on the sheath flatness, the optical fiber cannot be pressed and fixed to the side surface of the groove, and as a result, the height of the optical fiber may vary (see FIG. 4 described later). On the other hand, when the top of the peak is a distance exceeding 52.5 μm downward from the line connecting the centers of the optical fibers mounted in the groove, the outer periphery of the silica-based optical fiber having a diameter of 125 μm is less than 10 μm in the groove. However, the groove portion becomes too shallow with respect to the silica-based optical fiber, and when the optical fiber is mounted and fixed in the groove portion, there is a high possibility that the optical fiber will not fit in the V-groove and come off. Therefore, when the optical fiber is accommodated in the V-groove, it is preferable that the top of the peak portion is within about 40 μm downward from the line connecting the centers of the optical fibers attached to the groove portion. Thus, the present invention Made by manufacturing method In the optical fiber array substrate, the distance between the top of the peak portion and the line connecting the centers of the optical fibers attached to the groove portions is within 52.5 μm in order to stably fix the optical fibers in the groove portions. This is very important. Further, the distance between the line connecting the centers of the optical fibers and the downward direction is preferably within 40 μm.
[0027]
In addition, the present invention Made by manufacturing method It is important that the optical fiber array substrate is made of glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass. An optical fiber array substrate made of crystallized glass in which crystals are precipitated in glass or amorphous glass has close polishing characteristics to the optical fiber, so that the end face of the optical fiber can be easily raised after fixing the optical fiber. Polishing can be finished with high accuracy. In addition, an optical fiber array substrate made of glass transparent to ultraviolet rays or the like is coated with a photocurable resin in a V-groove, and an optical fiber is disposed, and the optical fiber array substrate is transmitted to irradiate ultraviolet rays or the like. Thus, it is possible to fix the optical fiber.
[0028]
light It is preferable that the fiber array substrate is formed by stretching a base material. The present invention so In this method, the base material obtained by processing the linear groove portion by cutting or the like is heat-softened and stretch-molded, whereby the linear groove portion is heat-softened, and the optical fiber array substrate is less likely to be damaged or chipped. Further, when the optical fiber is mounted on the optical fiber array substrate, the optical fiber is hardly damaged.
[0029]
This is because a preform having a large cross-sectional dimension several tens of times larger than that of the optical fiber array substrate to be molded is stretch-molded, so that the dimensional accuracy required for the linear groove portion preliminarily applied to the preform is the optical fiber array. Since the base material can be easily processed without using a special processing apparatus or the like, the labor and cost required for processing can be significantly reduced. Further, by changing the reduction ratio at the time of stretch molding, the linear groove interval can be freely changed.
[0030]
In addition, the surface of the optical fiber array substrate manufactured by stretch molding is a smooth surface that is polished by fire, and when the optical fiber is mounted later, the surface of the optical fiber is hardly damaged, and further, the surface of the substrate is cut. The optical fiber array substrate itself is broken and there are almost no troubles.
[0031]
Further, the optical fiber array substrate of the present invention produced by stretching from a base material is heat-softened and stretched in an electric furnace, and then rapidly cooled, so that the surface has a stress value of about 10 MPa. A compressive stress layer is formed. Therefore, the strength is increased, and the strength is sufficient even when the optical fiber repeatedly moves in the groove portion.
[0032]
By strengthening the mechanical strength with the compressive stress layer in this way, even when the optical fiber array substrate has some scratches, etc., when a severe heat shock is applied or an external force is applied during handling In addition, no breakage occurs, no breakage occurs, and it can be handled easily.
[0033]
A preferable optical fiber array substrate produced by stretching from a base material has a hole portion that is substantially parallel to the groove portion in the substrate and has a vertical direction (height) in a direction perpendicular to the surface on which the groove portion is formed. It is 10% or more.
[0034]
If it is less than 10%, even if the inside of the hole is at a high pressure, the depression on the one surface having the groove cannot be sufficiently eliminated at the time of stretch molding.
[0035]
In a more preferred optical fiber array substrate, the inner diameter of the hole portion substantially parallel to the groove portion inside the substrate has a horizontal size on the surface where the groove portion is formed in the substrate cross section, and a plurality of groove portions are formed. It is 20% or more of the width dimension.
[0036]
In the cross section of the substrate, the inner diameter of the hole portion is parallel to one surface having the groove portion, and in the width direction of the groove portion, the entire width of the plurality of groove portions (for example, 0.250 × 8 for an 8-core optical fiber having a pitch of 0.250 mm). = 2.0 mm) is required. Moreover, when there are a plurality of holes, the total of their inner diameters parallel to the width direction of the grooves is 20% or more. When it is less than 20%, the dent cannot be corrected over a sufficient range of one surface having the groove, and as a result, the variation in the height of the groove cannot be reduced.
[0037]
The method for manufacturing a substrate for an optical fiber array according to the present invention comprises preparing a base material made of glass or crystallized glass having a plurality of linear base material groove portions on one surface, and fixing the base material to feeding means. The base material is heated to a predetermined temperature by feeding the base material into a heating furnace, and a molded body having a shape substantially similar to the base material is obtained by extending and molding the lower portion of the base material with a tensile means, In the method for manufacturing an optical fiber array substrate in which the molded body is cut to a predetermined length, a base material having a convex R-shaped cross section on a side surface parallel to the base material groove is prepared.
[0038]
In the present invention, the cross-sectional shape of the side surface of the base material is a convex R shape, and can be used as long as it is an R-shaped convex shape having no continuous irregular dents. Etc. are suitable. When stretch molding is performed, if the side surface of the base material is a flat surface, it is heated non-uniformly, resulting in a large temperature distribution in the plane, which deforms the cross-sectional shape of the molded body. Thus, by making the cross-sectional shape of the side surface of the base material into a convex R shape, the side surface of the base material is easily heated uniformly, and even when the surface tension acts on the side surface of the base material when softened, the molded body Therefore, the above-described high-precision substrate can be manufactured with high efficiency. In addition, when the stretch molding is performed, the cross-sectional shape of the side surface of the base material is a convex R shape, and the maximum dimension between the side surfaces of the molded body is managed, so that the dimension management becomes possible and the high-precision substrate described above Can be manufactured with high efficiency. Further, since the corner having an angle of about 90 ° is eliminated as in the substrate described above, the stress concentration portion is eliminated and the bending strength of the base material is improved. Similarly, even if it is struck or dropped during handling, cracks and cracks are less likely to occur. In addition, the occurrence of defects due to cracks and scratches in the corner portion is drastically reduced, and the yield of the substrate to be stretch-formed per base material can be improved.
[0039]
The method for manufacturing a substrate for an optical fiber array according to the present invention is characterized in that a base material having a base material hole portion substantially parallel to the base material groove portion therein is prepared.
[0040]
In the manufacturing method of the present invention, a preform hole along the length direction is formed in advance in a preform that is stretch-molded, and the optical fiber array substrate of the present invention is efficiently produced by stretch molding. It is something that can be done. In the present invention, it is important that a base material hole having a substantially circular cross section is provided inside the base material, and the base material may be a plurality of base material holes having a substantially elliptical cross section and a substantially circular or substantially circular cross section. In order to control the size of the hole portion of the optical fiber array substrate, it is preferable that the hole portion is open at one end and has a substantially constant cross-sectional area in the base material body.
[0041]
The method for producing an optical fiber array substrate of the present invention is characterized in that the inner diameter of the base material hole is changed during stretch molding, and it is preferable to control the pressure in the base material hole during stretch molding.
[0042]
Prepare a base material with a base material hole part that has a substantially constant cross-sectional area inside, and change the base material hole part to an arbitrary size during stretch molding. It can be corrected. In particular, by pressurizing the inside of the base material hole to a pressure higher than atmospheric pressure during stretch molding, the diameter of the inner hole is increased, and the dent is corrected centering on the portion closest to the hole portion of the surface having the groove portion by a linear distance. be able to. Further, by reducing the pressure, the inner hole diameter can be reduced. For this reason, the height of the optical fiber array substrate can be freely changed, the variation in the height of the grooves can be reduced, and an optical fiber array substrate with high dimensional accuracy can be manufactured.
[0043]
Further, in the method for manufacturing an optical fiber array substrate according to the present invention, at least a contact point with an optical fiber at an outer peak portion that forms an outer groove portion that is provided on one surface and is used for fixing an optical fiber after molding is formed on the inner side. Since the base material, which is approximately the same shape as the tip side, is stretch-molded from the contact point with the optical fiber at the peak, the outer groove for fixing the optical fiber is not deformed, and high accuracy is required in the same way as the groove at the center. An optical fiber array substrate that can withstand the intended use is obtained. Moreover, it is preferable that the outer peak part which forms the outer side groove part which is provided in one surface of a preform | base_material and becomes an optical fiber fixing after shaping | molding is substantially the same shape as an inner peak part.
[0044]
Furthermore, the optical fiber array substrate manufacturing method of the present invention can arbitrarily change the width of the groove for fixing the optical fiber by changing the reduction ratio of the cross section of the molded body with respect to the cross section of the base material at the time of stretch molding. It is possible to change the interval of the groove portion of the optical fiber array substrate, and it is possible to easily and quickly produce various intervals required for the optical fiber to be mounted without requiring new equipment such as a mold. . Further, the shape and interval of the groove portions can be changed minutely by adjusting the temperature of the base material and controlling the viscosity at the time of stretch molding.
[0045]
In the manufacturing method of the present invention, a base material having a cross-sectional area that is several tens of times larger than that of the optical fiber array substrate is stretch-molded, so that the dimensional accuracy required for the linear groove portion to be applied to the base material in advance is high. Compared to the optical fiber array substrate, it is relaxed several tens of times and can be easily processed without using a special processing apparatus or the like, so that it is possible to reduce labor and cost for processing.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention Made by the manufacturing method An example of the optical fiber array substrate will be described with reference to the drawings.
[0047]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical fiber array substrate according to the present invention, wherein 10 is made of transparent borosilicate glass, and an optical fiber array substrate on which eight optical fibers are aligned and fixed is denoted by 10a, 10b. Denotes a side surface having a convex R-shaped cross section, 11 denotes a hole formed in the optical

fiber array substrate

10, and 12 denotes eight V-grooves for fixing the optical fiber.
[0048]
The optical fiber array substrate 10 is provided with eight V-grooves 12 with an interval of 0.250 mm. As shown in FIGS. 1A and 1B, the side surfaces 10a and 10b are optical fiber array substrates. 10 is a partial cylindrical surface where the center of curvature M is located at the center of 10. Further, the center of curvature M of each of the side surfaces 10a and 10b is located in the optical fiber array substrate 10 as shown in FIG. 1C, and the center of curvature of each of the side surfaces 10a and 10b as shown in FIG. A material in which M is located outside the optical fiber array substrate 10 can be used. Although illustration is omitted, not only a single R surface but also a composite R surface may be used.
[0049]
Moreover, as the hole part 11 substantially parallel to the V-groove 12, the cross-sectional shape as shown in FIG. 1B is substantially elliptical, and the cross-sectional shape substantially parallel to the groove part as shown in FIG. A structure in which three holes are concentrated in the central portion below the V-groove 12, and three holes having a substantially circular cross-sectional shape substantially parallel to the groove as shown in FIG. There is one arranged at the center part below and one at each end.
[0050]
1 (B) and 1 (C), one surface having the V-groove 12 is modified by pressurizing the hole 11 when both are stretch-molded, so that substantially no dent is formed. In (D), one surface having the V-groove 12 is corrected by pressurizing the hole at the center when stretch-molding and depressurizing the two holes at both ends. In the measurement, the end face of the optical fiber array substrate 10 is fixed so that it can be observed from the front with respect to the measuring microscope, and a linear V-groove for fixing the optical fiber on the screen viewed through the microscope equipped with a CCD camera. The shape of 12 was image-recognized, and the space | interval between each linear V groove 12 was measured. As a result, the interval between the V grooves 12 is 250 μm ± 0.3 μm in both FIGS. 1B to 1D, and the variation in the height of the V groove 12 is within ± 0.6 μm in FIG. FIG. 1 (C) is within ± 0.5 μm. FIG. 1D was within ± 0.5 μm.
[0051]
In addition, as shown in FIG. 2A, in the other optical fiber array substrate 20, the side surfaces 20a and 20b are partial cylindrical surfaces in which the center of curvature is located at the center of the optical fiber array substrate 20, and It consists of a V groove 22, a peak portion 22 a formed with a flat surface 22 b on the top of the V groove 22, and a side groove portion 23 formed outside the V groove 22. The apexes of the

outer peak portions

22 c and 22 d are As shown in the enlarged view of FIG. 1B, the height of the bottom 23a of the side groove 23 is the contact point 22e between the ridge line of the V groove 22 and the optical fiber 14, as shown in the enlarged view of FIG. Is in a lower position. Further, a hole 21 having a substantially circular cross-sectional shape substantially parallel to the V groove 22 is provided.
[0052]
As shown in FIG. 2B, the side dimension of the optical fiber array substrate 20 was measured. The measuring method is such that the end face of the optical fiber array substrate 20 is fixed to the measuring microscope so that it can be observed from the front, and the optical fiber 14 is fixed on a screen viewed through a microscope equipped with a CCD camera. The shape of the V-groove 22 was image-recognized, and the valley angle of each linear V-groove 22 and the interval between the V-grooves 22 were measured. As a result, the valley angle of the V groove 22 was 96 °, the distance between the V grooves 22 was 127 μm ± 0.3 μm, and the height variation of the V groove 22 was within ± 0.5 μm. Further, the side groove portion 23 had a valley angle of 98 °.
[0053]
Further, as shown in FIG. 2C, when the optical fiber array substrate 20 is enlarged by about 250 times in cross section, the length of the flat surface 22b formed on the top of the peak portion 22a of the V groove 22 is shown. Was about 10 μm.
[0054]
In addition, as shown in FIG. 3A, in the other optical fiber array substrate 30, the side surfaces 30a and 30b are partial cylindrical surfaces in which the center of curvature is located at the center of the optical fiber array substrate 30. It consists of a V-groove 32, a crest 32a having a flat surface 32b formed on the top of the V-groove 32, and a side groove 33 formed outside the V-groove 32. The shapes of the

outer crests

32c and 32d are The inner ridge 32a is formed in substantially the same size and shape. In addition, a hole 31 having a substantially circular cross section substantially parallel to the V groove 32 is provided.
[0055]
As shown in FIG. 3B, the side dimension of the optical fiber array substrate 30 was measured. The measuring method is such that the end face of the optical fiber array substrate 30 is fixed to the measuring microscope so that it can be observed from the front, and the optical fiber 14 is fixed on the screen viewed through the microscope equipped with the CCD camera. The shape of the V groove 32 was image-recognized, and the angle of the valley of each linear V groove 32 and the interval between the V grooves 32 were measured. As a result, the valley angle of the V groove 32 was 96 °, the interval between the V grooves 32 was 127 μm ± 0.3 μm, and the variation in the height of the V groove 32 was within 0.5 μm. Further, the side groove portion 33 had a valley angle of 98 °.
[0056]
Further, as shown in FIG. 3C, when the optical fiber array substrate 30 is enlarged by about 250 times in cross section, the length of the flat surface 32b formed on the top of the peak portion 32a of the V groove 32 is shown. Was about 20 μm.
[0057]
Further, as shown in FIG. 4A, the optical fiber array substrate 35 has an interval P between the V grooves 12 of 127 μm ± 0.3 μm, and the optical fiber 14 fixed to the V groove 12 with the interval P. The distance L between the line connecting the centers 14a and the flat surface 12b of the mountain portion 12a is 20 μm within 52.5 μm.
[0058]
Further, as shown in FIG. 4B, the optical fiber array substrate 36 has light that is fixed to the V-groove 12 in which the valley angle of the V-groove 12 is 96 ° and the interval P between the V-grooves 12 is 250 μm. The distance L between the line connecting the center 14a of the fiber 14 and the flat surface 12b of the peak portion 12a is 30 μm within 52.5 μm.
[0059]
Next, an example of the manufacturing method of the optical fiber array substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0060]
As an example of the substrate for an optical fiber array according to the present invention, the inventors previously processed a cylindrical material made of borosilicate glass, and, as shown in FIG. The glass plate 41 in which two

planes

41c and 41d that are parallel to each other were formed was produced. After that, by processing the one surface 41c, as shown in FIG. 5 (B), on the one surface 42c, there are eight linear grooves that are V-grooves for fixing the optical fiber after molding, and the angle of the valley is 90 °. The base material groove portion 42e and the base material side groove portion 42f are processed on the outside thereof, and convex R-shaped side surfaces 42a and 42b provided with a base material hole portion 42d having a substantially circular cross-sectional shape substantially parallel to the base material groove portion 42e are provided. A base material 42 was prepared.
[0061]
Next, the base material 42 is attached to a stretch molding apparatus 50 as shown in FIG. 6 and heated by the electric furnace 52 while pressurizing the inside of the base material hole 42d from the pipe 51. An optical fiber array having a linear groove portion of a predetermined size by pulling the forming portion 42g with a driving roller (not shown) and controlling the outer diameter of the side surface of the stretched forming portion 42g with a laser beam (not shown) while measuring the diameter. A long body 43 having a cross-section of the substrate is formed.
[0062]
At the time of the stretch molding, as shown in FIGS. 7A and 7B, the width (the diameter of the partial cylindrical surface) W of the stretch molded portion 42g is changed by the laser beam L of the measuring device 60 to the signal 60a of the light receiving portion. Although the cross-sectional shape of the side surface of the stretch-molded portion 42g is a convex R shape, particularly a partial cylindrical surface, even when the stretch-molded portion 42g is slightly inclined during stretch molding, the width (partial cylinder) Since the surface diameter (W) is accurately measured, the size of the optical fiber array substrate can be accurately controlled by accurately controlling the width (diameter of the partial cylindrical surface) W.
[0063]
On the other hand, as shown in FIG. 7C, when the cross-sectional shape is substantially rectangular and the side surface of the stretch-molded portion 42h is flat, if the stretch-molded portion 42h is slightly inclined during stretch molding, As shown in FIG. 7D, since the width W is large and fluctuates to W + ΔW, accurate dimensional information cannot be obtained, control becomes difficult, and the yield extremely decreases.
[0064]
Thereafter, the forming portion is cut into a length of 250 mm by the cutter 53 to obtain the long material 43 as a molded body. The long material 43 thus obtained was precisely cut into a predetermined length, whereby the optical fiber array substrate 20 as shown in FIG. 2A was prepared.
[0065]
When the surface roughness of the V groove 12 of the optical fiber array substrate 20 thus manufactured was measured, the Ra value of the surface roughness was 0.04 μm. This indicates that the surface of the optical fiber array substrate was fire-polished due to thermal softening and the surface became smooth.
[0066]
Next, when the compressive stress layer is formed on the surface of the optical fiber array substrate by a quenching method (quenching), the long member 43 for the optical fiber array substrate having a predetermined cross-sectional dimension and shape that has come out of the furnace. A compressive stress layer is generated on the glass surface by blowing cold air or a coolant on the glass and quenching.
[0067]
When strengthening by ion exchange, a long material of an optical fiber array substrate of about 250 mm is KNO held at about 400 ° C. in an ion exchange tank. _Three Soak in the molten salt for about 10 hours. Then, KNO by washing _Three As a result, a long optical fiber array substrate material is obtained in which the bending strength by three-point bending is increased by two times or more as compared with an untreated material. In this ion exchange treatment, the alkali ion (Na) in the glass is cooled at a temperature lower than the cooling temperature. ⁺ ), Alkali ions (K ⁺ ) To generate a compressive stress layer of about 100 MPa on the glass surface and increase the practical strength.
[0068]
Next, as shown in FIG. 6, by changing the rotation speed of a driving roller (not shown) of the stretch molding apparatus 50, two types of optical fiber array substrates 35 having a distance of 127 .mu.m and 250 .mu.m from the same base material 42. And 36 were produced.
[0069]
As shown in FIG. 4A, the distance P between the V-grooves 12 is 127 μm ± 0.3 μm, the flat surface 12b of the peak portion 12a is 10 μm, and the height of the optical fiber 14 fixed to the V-groove 12 An optical fiber array substrate 35 having a variation of ± 0.5 μm or less could be produced.
[0070]
As another example of the optical fiber array substrate according to the present invention from the same base material 32, the V groove 12 has a trough angle of 96 ° as shown in FIG. An optical fiber array substrate 36 having a height of 250 μm ± 0.3 μm, a flat surface 12b portion of the peak 12a of 20 μm, and a variation in height of the optical fiber 14 fixed to the V-groove 12 within ± 0.5 μm is manufactured. I was able to.
[0071]
Next, as another embodiment according to the present invention, a base material made of crystallized glass shown in Table 1 and having the same size and shape as the above embodiment is manufactured, and an optical fiber using such a base material is manufactured. An array substrate was prepared.
[0072]
[Table 1]

[0073]
In this case as well, two types of crystallized glass optical fiber array substrates with V-groove intervals of 127 μm and 250 μm similar to those in the above-described embodiment are used as V-groove intervals P of 250 μm ± 0.3 μm. It was possible to produce the optical fiber with a high dimensional accuracy in which the variation in the height of the fixed optical fiber was within ± 0.5 μm. In addition, the crystallized glass optical fiber array substrate has an improved bending strength compared to the glass one, but its polishing property is superior to that of a quartz optical fiber.
[0074]
In the above embodiment, the shape of the outer ridge is formed to be approximately the same as the inner ridge by forming the side groove on the outer side of the optical fiber fixing groove. However, the present invention is not limited to this. The outer shape of the V-groove may be entirely flat. Also, optical fiber array substrates with V-groove valley angles of 98 ° and 96 ° are fabricated from a base material having a V-groove with a valley angle of 90 °. The angle of the groove may be 90 ° or 100 °, and the cross-sectional shape of the optical fiber fixing groove portion is not limited to the V-groove, and may be a rectangular shape or other shapes.
[0075]
【The invention's effect】
The present invention Made by the manufacturing method The optical fiber array substrate is made of glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass, and is a substrate for optical fiber array in which a plurality of optical fiber fixing grooves are formed, Since the cross-sectional shape of the side surface parallel to the groove portion of the substrate is a convex R shape, there are no angular corners, so there is no stress concentration portion, and the bending strength of the substrate is improved. Similarly, even if it is struck or dropped during handling, cracks and cracks are less likely to occur. Further, the occurrence of defects due to corners and scratches is eliminated, and the yield when assembling the device can be improved.
[0076]
In addition, the present invention Made by manufacturing method Since the optical fiber array substrate has a hole portion substantially parallel to the groove portion inside the substrate, when assembling an optical device, a guide pin or the like is inserted into the hole portion, so that the optical fiber array substrate It can be easily and stably assembled to a substrate or a waveguide. Furthermore, when the optical fiber is bonded and cured with a thermosetting adhesive, etc., it becomes easy to homogenize the temperature of the entire substrate, and the stress at the time of curing the adhesive is not concentrated on a part of the optical fiber, and the optical characteristics are improved. Since the optical device is not deteriorated, an optical device having unprecedented high reliability can be manufactured.
[0077]
Invention Made by manufacturing method The optical fiber array substrate has at least the tip of the outer ridge that forms the outer groove for fixing the optical fiber at the tip side of the contact with the optical fiber, and is substantially the same shape as the tip of the contact with the optical fiber of the inner ridge The outer crest preferably formed on one surface of the base material and forming the outer groove for fixing the optical fiber after molding is substantially the same shape as the inner crest, so the produced optical fiber array is There is no significant difference in thermal history due to the difference in heat capacity of the peaks supported in the groove between the outer optical fiber and the inner optical fiber, and the optical signal is highly stable and reliable.
[0078]
Invention Made by manufacturing method Since the optical fiber array substrate is provided with a groove having a predetermined volume outside the peak portion on the side, the groove serves as a pool for the adhesive used to fix the optical fiber to the outside of the optical fiber fixing groove. When the optical fiber is fixed with an adhesive, there is no fear that the adhesive protrudes from the side surface of the optical fiber array substrate even if the amount of the adhesive is slightly increased, and it is not necessary to strictly control the amount of the adhesive. Therefore, the work of bonding and fixing becomes easy, and the yield can be increased.
[0079]
Of the present invention Made by manufacturing method The substrate for the optical fiber array is made of glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass, and the top of the crest forming the groove is flat, so that when mounting the optical fiber in the groove, When the end face of the optical fiber array substrate is polished, defects such as chips are not generated in the crests of the fixing grooves, and fine fragments generated by the chips are not generated.
[0080]
Of the present invention Made by manufacturing method Since the distance between the top of the peak portion and the line connecting the centers of the optical fibers attached to the groove portions is within 52.5 μm, the optical fiber array substrate can be stably attached and fixed to the groove portions. It becomes possible.
[0081]
In addition, the present invention Made by manufacturing method The optical fiber array substrate is made of glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass, so that the end face of the optical fiber can be polished and polished easily with high accuracy, such as return loss. An optical fiber array having excellent optical characteristics can be manufactured.
[0082]
Of the present invention Made by manufacturing method Since the optical fiber array substrate is made by stretching the base material, the base material obtained by processing the linear groove by cutting is softened by heat, and the straight groove is softened by stretching. However, the optical fiber array substrate is less likely to be scratched or chipped and is not easily broken, and the optical fiber is hardly damaged when the optical fiber is mounted. Furthermore, an optical fiber array substrate having the above characteristics can be obtained at a high production efficiency that has never been obtained, and the cost is reduced.
[0083]
In addition, the present invention Made by manufacturing method Since the optical fiber array substrate has a compressive stress layer on the surface, even if it has some scratches, it will be damaged when subjected to severe heat shock or when external force is applied during handling. Does not occur, is not lost, can be easily handled, and is highly reliable.
[0084]
As described above, there are a plurality of linear grooves that are positioned by mounting the optical fiber, and when the optical fiber is mounted in each groove, there is a variation in the spacing and height between the cores of the optical fibers. It does not occur, and the optical fiber array substrate is less likely to be scratched or chipped and is not easily broken, and can satisfy strict dimensional accuracy and reliability.
[0085]
In the method for manufacturing an optical fiber array substrate according to the present invention, a base material having a convex R shape in cross section on the side surface parallel to the base material groove is prepared. By controlling the width (diameter) of the side surface to a constant value while measuring, a stretch forming portion having a cross section of the optical fiber array substrate having a linear groove portion of a predetermined dimension is formed. At this time, even when the side surface is convex R and the stretch forming part is slightly inclined during stretch molding, the width (diameter) is accurately measured, so the accurately measured width (diameter) size should be controlled. And the dimension of the stretched portion having the cross section of the optical fiber array substrate can be accurately controlled. Therefore, a high-precision optical fiber array substrate can be manufactured in large quantities and at low cost.
[0086]
In the method for manufacturing an optical fiber array substrate according to the present invention, since a preform having a preform hole substantially parallel to the preform groove is prepared inside and stretch-molded, any hole can be formed during stretch molding. By changing the size, it is possible to correct that the surface having the V-groove is stretched slightly when stretch-molded, and the central portion of the surface is deformed into a concave shape of several μm. Therefore, the variation in the height of the V-groove can be suppressed to 1 μm or less, and a highly accurate optical fiber array substrate can be manufactured.
[0087]
Further, in the method for manufacturing an optical fiber array substrate according to the present invention, at least a contact point with an optical fiber at an outer peak portion that forms an outer groove portion that is provided on one surface and is used for fixing an optical fiber after molding, Since the base material, which is approximately the same shape as the tip side from the contact point with the optical fiber at the peak, is stretch-molded, the shape of the outer groove for fixing the optical fiber is the same as the groove at the center without deformation, and high accuracy Therefore, an optical fiber array substrate that can withstand the use that demands is stably obtained with good reproducibility.
[0088]
Furthermore, the optical fiber array substrate manufacturing method of the present invention can arbitrarily change the width of the groove for fixing the optical fiber by changing the reduction ratio of the cross section of the molded body with respect to the cross section of the base material at the time of stretch molding. It is possible to change the interval of the groove portion of the optical fiber array substrate, and it is possible to easily and quickly produce various intervals required for the optical fiber to be mounted without requiring new equipment such as a mold. .
[0089]
In addition, since the manufacturing method of the optical fiber array substrate of the present invention is reduced by stretch molding, the dimensional accuracy required for the base material is relaxed, and the labor and cost required for processing can be greatly reduced. High-precision optical fiber array substrates can be produced in large quantities in a short time.
[0090]
As described above, the optical fiber array substrate of the present invention Plank According to the manufacturing method, there is an excellent effect that it is possible to realize an inexpensive optical fiber array having high accuracy and high strength that can be used for high-speed and large-capacity optical communication.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 Description Made by the manufacturing method It is explanatory drawing of the board | substrate for optical fiber arrays, Comprising: (A) is sectional drawing of the board | substrate for optical fiber arrays which is a partial cylindrical surface in which the center of curvature is located in the center of a board | substrate, (B) is a center of curvature in the center of a board | substrate. Sectional view of a substrate for an optical fiber array, which is a partial cylindrical surface and has a hole with a substantially elliptical cross-sectional shape. (C) shows the center of curvature of each side surface located in the substrate, near the center of the V-groove. FIG. 4D is a cross-sectional view of an optical fiber array substrate having three substantially circular holes in cross-sectional shape. FIG. 4D is a diagram showing one side of the V-groove with the center of curvature of each side surface located outside the substrate. Sectional drawing of the board | substrate for optical fiber arrays which has a hole whose cross-sectional shape is a substantially circle one each at both ends.
FIG. 2 Made by the manufacturing method It is explanatory drawing of the board | substrate for other optical fiber arrays, Comprising: (A) is a perspective view, (B) is a side view, (C) is the V groove part enlarged photograph of (B).
FIG. 3 Made by the manufacturing method It is explanatory drawing of the board | substrate for other optical fiber arrays, Comprising: (A) is a perspective view, (B) is a side view, (C) is the V groove part enlarged photograph of (B).
FIG. 4 of the present invention Made by manufacturing method 2A and 2B are explanatory diagrams of an optical fiber array substrate, wherein FIG. 1A is an explanatory diagram of an optical fiber array substrate with a V-groove interval P of 127 μm, and FIG. 2B is an optical fiber array substrate with an interval P between V-groove portions of 250 μm. Explanatory drawing of a board | substrate.
5A and 5B are explanatory diagrams of a base material, where FIG. 5A is an explanatory diagram of the material of the base material, and FIG. 5B is an explanatory diagram of the base material.
FIG. 6 is an explanatory view of stretch-molding a base material.
FIG. 7 is an explanatory view of dimension measurement of a stretched molded body molded from a base material.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional optical fiber array substrate.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 35, 36 Optical fiber array substrate
10a, 10b, 20a, 20b, 30a, 30b
11, 21, 31 hole
12, 22, 32 V groove
12a, 22a, 32a Yamabe
22c, 22d, 32c, 32d Outside peak
12b, 22b, 32b plane
14 Optical fiber
14a Center of optical fiber
23, 33 Side groove
41 glass plate
41a, 41b Side surface of glass plate
41c, 41d Plane of glass plate
42 Base material
42a One side of base material
42b, 42c Base material side
42d Base material hole
42e Base material groove
42f Base material side groove
42g, 42h Stretch molding part
43 Long material
50 Stretch molding equipment
51 pipe
52 Electric furnace
53 cutter
60 measuring instrument
60a Light receiver signal
L Laser light

Claims

Preparing a base material made of glass or crystallized glass having a plurality of linear base material groove portions on one surface, fixing the base material to a fixing portion of a feeding means, and feeding the base material to a heating furnace For an optical fiber array, the base material is heated to a predetermined temperature by means of the above, and a molded body having a shape substantially similar to the base material is obtained by stretching the lower portion of the base material with a tensile means, and the molded body is cut into a predetermined length A method for manufacturing a substrate for an optical fiber array, comprising preparing a base material having a convex R-shaped cross section on a side surface parallel to the base material groove.

Method of manufacturing a substrate for an optical fiber array according to claim 1, characterized by preparing a base material having a substantially parallel preform hole in the base material groove therein.

3. The method for manufacturing a substrate for an optical fiber array according to claim 2 , wherein the inner diameter of the base material hole is changed during the stretch molding.

4. The method for manufacturing an optical fiber array substrate according to claim 3 , wherein the atmospheric pressure in the hole of the base material is controlled during the stretch molding.

At least the tip of the outer ridge that forms the outer groove for fixing the optical fiber after molding is formed on one side, and the tip side is at least approximately the same shape as the tip of the contact with the optical fiber on the inner ridge method of manufacturing a substrate for an optical fiber array according to claims 2 to any of 4, which comprises stretching the preform is.

Outer ridges from claim 2 the base material is an inner peaks and almost the same shape, characterized in that stretching of 5 forming the outer groove as the optical fiber fixed after molding is provided on one surface The manufacturing method of the board | substrate for optical fiber arrays in any one.

Claims 2, characterized in that arbitrarily changing the width of the groove of the optical fiber fixing by changing the reduction ratio of the compact cross section with respect to the base material section at the time of stretch molding as claimed in any one of 6 A method of manufacturing an optical fiber array substrate.