JP4106616B2 - Manufacturing method of optical fiber array substrate - Google Patents

Manufacturing method of optical fiber array substrate Download PDF

Info

Publication number
JP4106616B2
JP4106616B2 JP2003068493A JP2003068493A JP4106616B2 JP 4106616 B2 JP4106616 B2 JP 4106616B2 JP 2003068493 A JP2003068493 A JP 2003068493A JP 2003068493 A JP2003068493 A JP 2003068493A JP 4106616 B2 JP4106616 B2 JP 4106616B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
fiber array
groove
array substrate
base material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003068493A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003337245A (en
Inventor
宏和 竹内
伸夫 船引
和也 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to JP2003068493A priority Critical patent/JP4106616B2/en
Publication of JP2003337245A publication Critical patent/JP2003337245A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4106616B2 publication Critical patent/JP4106616B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

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固定用溝が形成されている光ファイバアレイ用基板の製造方法及びその製造方法を用いて作製された光ファイバアレイ用基板に関する。
【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、プレス加工、板状材料の切削加工、またはシリコン単結晶板状材料の方向性エッチング加工による作製方法等が用いられている。
【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、上記の作製方法で、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、上記のような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や、Ｖ溝間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ファイバを傷つけることや、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】
一方、特許文献１には、ガラスプリフォームを加熱・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ので、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った。
【０００７】
また、図６（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。
【０００８】
さらに、図６（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６（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。
【０００９】
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、かつ光ファイバアレイ用基板及び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及び生産効率が高く大量生産に適する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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る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。
【００１１】
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。
【００１２】
また、本発明の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。
【００１３】
さらに、本発明の光ファイバアレイ用基板は、前記外側の山部の外側に、側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。
【００１４】
本発明の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。
【００１５】
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。
【００１６】
また、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、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面荒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。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ある。本発明の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。
【００１７】
また、本発明の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、溝部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。
【００１８】
本発明の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。本発明の光ファイバアレイ用基板では、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にくい。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、複数の直線状の溝部が設けられたガラスまた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把持部に把持し、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所定長さに切断することにより母材と略相似形で所望範囲の寸法の長尺体を得、該長尺体を所望の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。
【００２４】
また、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法は、延伸成形時の母材断面に対して長尺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変化させることもできる。
【００２５】
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。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光ファイバアレイ用基板の一例を、図を用いて説明する。
【００２７】
図１は光ファイバアレイ用基板の説明図であって、１１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、１２は光ファイバ固定用の８本のＶ溝を、１３はＶ溝１２の両側に形成された側溝部をそれぞれ示している。
【００２８】
光ファイバアレイ用基板１１は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上面にＶ溝１２と、Ｖ溝１２を構成する頂上に平面１２ｂが形成された山部１２ａと、Ｖ溝１２の外側に形成された側溝部１３とからなり、外側の山部１２ｃ、１２ｄの頂点は内側の山部１２ａ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１３の底部１３ａの高さはＶ溝１２の稜線と光ファイバ１４との接点１２ｅよりも低い位置にある。
【００２９】
図１（Ｂ）に示す光ファイバアレイ用基板１１の側面の寸法測定を行った。測定方法は光ファイバアレイ用基板１１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１２の形状を画像認識させて、各直線状Ｖ溝１２の谷の角度、及びＶ溝１２間の間隔を測定した。その結果、Ｖ溝１２の谷の角度は９６°で、Ｖ溝１２間の間隔は１２７μｍ±０．５μｍ、Ｖ溝１２の高さのばらつきは±０．５μｍ以内であった。また、側溝部１３は、谷の角度は９８°であった。
【００３０】
光ファイバアレイ用基板１１は、図１（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１２の山部１２ａ頂上に形成された平面１２ｂの長さは約１０μｍであった。
【００３１】
光ファイバアレイ用基板１５は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上面にＶ溝１２と、Ｖ溝１２を構成する頂上に平面１２ｂが形成された山部１２ａと、Ｖ溝１２の外側に形成された側溝部１７とからなり、外側の山部１２ｃ、１２ｄの形状は内側の山部１２ａと略同じ寸法形状に形成されているものである。
【００３２】
次に図２（Ｃ）に示すように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１２ａと略同形状であるような外側の山部１２ｃ、１２ｄによって形成される側溝部１７が設けてある、２５０μｍピッチで８芯の光ファイバアレイ用基板１５を作製した。この光ファイバアレイ用基板１５に接着剤１６を介して８芯の光ファイバ１４を固着させた。尚、この光ファイバアレイ用基板１５と板ガラス１８の横幅は２．８ｍｍ、奥ゆきは１０ｍｍである。このとき８芯の光ファイバ１４全てを接着するために必要な接着剤量は約１．０×１０-3ｍｌであるが、これよりも少し多い量の接着剤１６を用いて接着を行っても、接着剤１６は光ファイバアレイ用基板１５の側面からはみ出さず、接着もきれいに行うことができる。実際、接着剤１６がはみ出さないように接着剤量を管理するには、接着剤１６の溜まりしろとなる側溝部１７がない場合で約１．０×１０-3ｍｌ以上、１．４×１０-3ｍｌ以下であることが必要である。１．０×１０-3ｍｌより少ない場合は８芯の光ファイバすべてに接着剤１６が行き渡らない状態であり、１．４×１０-3ｍｌを超えてしまうと接着剤１６は基板１５側面からはみ出してしまう。すなわち約０．４×１０-3ｍｌの範囲で接着剤量を管理しなければならないのに対して、接着剤１６の溜まりしろとなる側溝部１７を設けた場合では、約１．０×１０-3ｍｌ以上、１．７×１０-3ｍｌ以下であり約０．７×１０-3ｍｌの範囲まで許容することができる。
【００３３】
また、図３（Ａ）に示すように、Ｖ溝１２間の間隔Ｐが１２７μｍ±０．５μｍである光ファイバアレイ用基板１１では、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。
【００３４】
また、図３（Ｂ）に示すように、Ｖ溝２０の谷の角度が９６°である光ファイバアレイ用基板１９は、Ｖ溝２０の間隔Ｐが２５０μｍのＶ溝２０に固定された光ファイバ１４の中心１４ａを結ぶ線と山部２０ａの平面２０ｂとの距離Ｌが５２．５μｍ以内の３０μｍである。
【００３５】
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。
【００３６】
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、予め図４（Ａ）に示すようなホウケイ酸ガラス製のガラス角材２１の一面２１ａに加工を施すことにより、図４（Ｂ）に示すような一面２２ａ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本の溝部２２ｂ及びその外側に側溝部２２ｃの加工を施した母材２２を準備した。
【００３７】
次に、母材２２を、図５に示すような延伸成形装置３０に取り付けて、電気炉４０によって加熱し、電気炉４０からでてきた部分を図示しない駆動ローラーで引っ張り、所望の光ファイバアレイ用基板と同じ所定寸法の直線状の溝部及び断面形状を有する延伸部を形成する。その延伸部をカッター５０により長さ２５０ｍｍに切断して長尺材２３を得る。このようにして得られた長尺材２３を所定の長さに精密切断することにより、図１に示すような光ファイバアレイ用基板１１の作製を行った。
【００３８】
このように作製した光ファイバアレイ用基板１１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。
【００３９】
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長尺材２３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。
【００４０】
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、ガラスを徐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。
【００４１】
次に、図５に示すように、延伸成形装置３０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２２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を作製した。
【００４２】
先記の図１及び図３（Ａ）に示すような、Ｖ溝１２間の間隔Ｐが１２７μｍ±０．５μｍ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１１を作製することができた。
【００４３】
また、同じ母材２２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３（Ｂ）に示すようなＶ溝２０の谷の角度が９６°で、Ｖ溝２０の間隔Ｐが２５０μｍ±０．５μｍ、山部２０ａの平面２０ｂ部分が２０μｍ、Ｖ溝２０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１９を作製することができた。
【００４４】
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。
【００４５】
【表１】

Figure 0004106616
【００４６】
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作製した。そして、これら２種類の結晶化ガラス製の光ファイバアレイ用基板について、上記と同様の測定方法で寸法測定を行ったところ、Ｖ溝の間隔Ｐは前者では１２７μｍ±０．５μｍ、後者では２５０μｍ±０．５μｍ、Ｖ溝に固定された光ファイバの高さのばらつきは前後者共に±０．５μｍ以内であり、何れの光ファイバアレイ用基板も高い寸法形状精度を有していた。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。
【００４７】
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。
【００４８】
【発明の効果】
発明の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。
【００４９】
発明の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ほとんど生じることがなく、光信号の安定性及び信頼性の高いものとなる。
【００５０】
発明の光ファイバアレイ用基板は、外側の山部の外側に、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。
【００５１】
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。
【００５２】
本発明の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。
【００５３】
また、本発明の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。
【００５４】
本発明の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。
【００５５】
本発明に係る光ファイバアレイ用基板の製造方法は、前記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。
【００５６】
また、本発明の光ファイバアレイ用基板の製造方法は、延伸成形時の母材断面に対して長尺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。
【００５７】
また、本発明の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。
【００５８】
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。
【００５９】
本発明に係る光ファイバアレイ用基板の製造方法は、延伸成形の縮小比を変えることで光ファイバアレイ用基板の直線状溝部の間隔を変えるので、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。
【００６０】
以上のように、本発明の光ファイバアレイ用基板及びそ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】本発明に係る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２】本発明に係る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）は光ファイバを接着剤で固着したときの光ファイバアレイ用基板の説明図。
【図３】本発明の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４】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５】母材を延伸成形する説明図。
【図６】従来の光ファイバアレイ用基板の説明図。
【符号の説明】
１、１１、１５、１９ 光ファイバアレイ用基板
２、１２、２０ Ｖ溝
２ａ、２ｂ 外側のＶ溝
２ｃ、１２ａ、２０ａ 山部
２ｄ、２ｅ、１２ｃ、１２ｄ 外側の山部
４、４ｃ、１４ 光ファイバ
４ａ、４ｂ 外側の光ファイバ
５ 板
６、６ａ、１６ 接着剤
１２ｂ、２０ｂ 平面
１２ｅ 光ファイバとの接点
１３、１７ 側溝部
１３ａ 側溝底
１４ａ 光ファイバの中心
１８ 板ガラス
２１ ガラス角材
２１ａ ガラス角材の一面
２２ 母材
２２ａ 母材の一面
２２ｂ 溝部
２２ｃ 側溝部
２３ 長尺材
３０ 延伸成形装置
４０ 電気炉
５０ カッター[0001]
[Industrial application fields]
The present invention for use in an optical device for connecting a plurality of optical fibers, the manufacture of the optical fiber array for board that fixing grooves for positioning and accommodating a plurality of optical fibers are formed The present invention relates to an optical fiber array substrate manufactured using the method and the manufacturing method thereof .
[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 linear V-groove is used for alignment of such a plurality of optical fibers, and for the production thereof, pressing, cutting of a plate-like material, or silicon single crystal plate-like material is used. A manufacturing method by directional etching is used.
[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 manufacturing method, the V grooves with high angular accuracy are precisely ground one by one and the V grooves are separated from each other at the required interval. Moreover, since it is necessary to finish to a height, there is a problem that the number of processing steps is large and complicated, and the yield rate is not increased and the cost is increased.
[0005]
In addition, in the case of the optical fiber array substrate manufactured by the method as described above, the surface of the straight V-groove becomes rough and the shape between the V-grooves becomes too sharp. In doing so, the fiber is damaged, and the optical fiber array substrate itself is liable to be damaged or chipped. 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]
On the other hand, Patent Document 1 describes a method for producing an optical fiber array substrate in which a glass preform is heated and softened and drawn to a size of 1/10 (the same meaning as stretch molding). The shape of the V-groove is deformed at the time of stretch molding, and especially the shape of the outer V-groove is greatly deformed. Therefore, it cannot be used as an optical fiber array substrate used in applications requiring high accuracy. there were.
[0007]
Also, as shown in FIG. 6A, the conventional optical fiber array substrate 1 has outer crests 2d and 2e that form outer V-grooves 2a and 2b among the V-grooves 2 for fixing optical fibers. 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. It becomes a factor.
[0008]
Further, as shown in FIG. 6 (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, all of the adhesives can be used 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. 6C, 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.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, has high accuracy that can be used for high-speed and large-capacity optical communication, and damages an optical fiber array substrate and an optical fiber to be mounted. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical fiber array substrate having no optical fiber array and an optical fiber array substrate having high production efficiency and suitable for mass production.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An optical fiber array substrate according to the present invention is made of glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass, and is an optical fiber array substrate in which a plurality of optical fiber fixing grooves are formed. The tip side from at least the contact point with the optical fiber of the outer peak portion forming the outer groove portion for fixing the optical fiber is substantially the same shape as the tip side from the contact point with the optical fiber at the inner peak portion. It is characterized by.
[0011]
When the upper side of the outer ridge that forms the outer groove for fixing the optical fiber has a different height from the upper side of the inner ridge, or the outer ridge that forms the outer groove for fixing the optical fiber. When the height of the bottom on the outside is not lower than the height of the contact point between the ridge line forming the groove and the optical fiber, the shape of the outer peak in the portion above the contact point between the optical fiber and the groove is 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 Thus, a difference in heat history occurs due to the difference in heat capacity of the peaks supported in the grooves, which becomes a factor of inferior reliability of the optical fiber array. In the optical fiber array substrate of the present invention, the upper side of the outer crest forming the outer groove for fixing the optical fiber is positioned at substantially the same height as the upper side of the inner crest, and the outer side for fixing the optical fiber The height of the bottom on the outside of the outer crest forming the groove is lower than the height of the contact between the ridge line forming the groove and the optical fiber, so that the manufactured optical fiber array is supported in the groove. A difference in thermal history due to a difference in heat capacity at the peak portion between the outer optical fiber and the inner optical fiber does not occur.
[0012]
In addition, the optical fiber array substrate of the present invention has an outer crest that forms an outer groove for fixing an optical fiber, and has the same shape as the inner crest, so that the manufactured optical fiber array is supported in the groove. There is almost no difference in thermal history between the outer optical fiber and the inner optical fiber due to the difference in the heat capacity of the peaks.
[0013]
Furthermore, substrates for optical fiber array of the present invention, the outside of the outer ridges, so are provided side groove, used when the groove portion is to secure the optical fiber on the outside of the groove of the optical fiber fixing adhesive When the optical fiber is fixed with adhesive, there is no risk of the adhesive protruding from the side of the optical fiber array substrate, and the amount of adhesive must be strictly controlled. Absent. Therefore, the work of bonding and fixing becomes easy, and the yield can be increased.
[0014]
The optical fiber array substrate of the present invention is an optical fiber array substrate that is made of glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass and in which a plurality of optical fiber fixing grooves are formed. The top of the peak forming the groove is a flat surface.
[0015]
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.
[0016]
In addition, when the top of the ridge exceeds a distance of 52.5 μm upward from the line connecting the centers of the optical fibers mounted in the grooves, the height of the optical fiber mounted and fixed in the grooves is kept constant. Therefore, depending on the surface roughness and flatness of the flat plate pressed from above, 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. On the other hand, when the top of the crest is a distance exceeding 52.5 μm downward from the line connecting the centers of the optical fibers mounted in the groove, the optical fiber is V-grooved when the optical fiber is mounted and fixed in the groove. There is a possibility that it will come off without being fit. In the optical fiber array substrate of the present invention, the distance between the top of the ridge and the line connecting the centers of the optical fibers attached to the groove is 52.5 μm for stably fixing the optical fiber in the groove. It is important to be within.
[0017]
Moreover, it is important that the optical fiber array substrate of the present invention 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. For optical fiber array substrates made of glass that is transparent to ultraviolet rays, etc., a photocurable resin is applied to the grooves and optical fibers are arranged, and the optical fiber array substrate is transmitted and irradiated with ultraviolet rays and the like. Thus, it is possible to fix the optical fiber.
[0018]
The optical fiber array substrate of the present invention is preferably produced by stretching a base material. In the optical fiber array substrate of the present invention, the base material obtained by cutting the linear groove portion by cutting is heat-softened and stretch-molded to heat-soften the linear groove portion, and the optical fiber array substrate is scratched or chipped. Is less likely to break. Furthermore, when the optical fiber is mounted on the optical fiber array substrate, the optical fiber is hardly damaged.
[0019]
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.
[0020]
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.
[0021]
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.
[0022]
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.
[0023]
The method for manufacturing an optical fiber array substrate according to the present invention comprises preparing a base material made of glass or crystallized glass having a plurality of linear grooves on one surface, and supplying the base material to a gripping portion of a feeding means. The base material is heated to a predetermined temperature by gripping and feeding the base material into a heating furnace, and the lower part of the base material is stretch-molded by a pulling means and cut into a predetermined length, thereby substantially similar to the base material. in give long body size of the desired range, the method of manufacturing a substrate for an optical fiber array you cut the long elongated body to a desired length, the outer comprising an optical fiber fixing after molding provided on the one surface crests of the outer forming the grooves, because the stretch-molding a preform which is inside the mountain portion and substantially the same shape, similar to the groove of the central portion without the outer groove of the optical fiber fixing is deformed high accuracy An optical fiber array substrate that can withstand It is.
[0024]
In the method for manufacturing an optical fiber array substrate of the present invention, the width of the groove for fixing the optical fiber is arbitrarily changed by changing the reduction ratio of the cross section of the elongated body with respect to the cross section of the base material at the time of stretch molding. Therefore, 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. it can. In addition, the shape and interval of the groove portions can be minutely changed by adjusting the temperature of the base material and controlling the viscosity at the time of stretch molding.
[0025]
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.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of an optical fiber array substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical fiber array substrate, 11 is made of transparent borosilicate glass, 8 is an optical fiber array substrate on which optical fibers are aligned and fixed, and 12 is an optical fiber fixing substrate. Eight V-grooves and 13 are side groove portions formed on both sides of the V-groove 12, respectively.
[0028]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the optical fiber array substrate 11 includes a V groove 12 on the upper surface, a peak portion 12 a having a flat surface 12 b formed on the top of the V groove 12, and a V groove. 12 and the outer crests 12c and 12d are at the same height as the apex of the inner crest 12a, as shown in the enlarged view of FIG. The height of the bottom portion 13 a of the side groove portion 13 is lower than the contact point 12 e between the ridge line of the V groove 12 and the optical fiber 14.
[0029]
The dimension of the side surface of the optical fiber array substrate 11 shown in FIG. 1B was measured. The measuring method is such that the end face of the optical fiber array substrate 11 is fixed so that it can be observed from the front of the measuring microscope, and the optical fiber 14 is fixed on the screen viewed through the microscope equipped with a CCD camera. The shape of the V-groove 12 was image-recognized, and the angle of the valley of each linear V-groove 12 and the interval between the V-grooves 12 were measured. As a result, the angle of the valley of the V groove 12 was 96 °, the interval between the V grooves 12 was 127 μm ± 0.5 μm, and the variation in the height of the V groove 12 was within ± 0.5 μm. Further, the side groove portion 13 had a valley angle of 98 °.
[0030]
As shown in FIG. 1C, when the optical fiber array substrate 11 is enlarged by about 250 times in cross section, the length of the flat surface 12b formed on the top of the peak portion 12a of the V groove 12 is about It was 10 μm.
[0031]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the optical fiber array substrate 15 includes a V-groove 12 on the upper surface, a peak portion 12a in which a flat surface 12b is formed on the top of the V-groove 12, and a V-groove. The outer crests 12c and 12d are formed in substantially the same size and shape as the inner crests 12a.
[0032]
Next, as shown in FIG. 2C, the outer ridges that form the outer grooves for fixing the optical fiber are formed by outer ridges 12c and 12d that have substantially the same shape as the inner ridge 12a. An optical fiber array substrate 15 having an 8-core structure with a pitch of 250 μm, in which side grooves 17 are provided. An eight-core optical fiber 14 was fixed to the optical fiber array substrate 15 via an adhesive 16. The lateral width of the optical fiber array substrate 15 and the plate glass 18 is 2.8 mm, and the depth is 10 mm. At this time, the amount of adhesive necessary to bond all the eight-core optical fibers 14 is about 1.0 × 10 −3 ml, but bonding is performed using a slightly larger amount of the adhesive 16. However, the adhesive 16 does not protrude from the side surface of the optical fiber array substrate 15, and the bonding can be performed cleanly. Actually, in order to control the amount of the adhesive so that the adhesive 16 does not protrude, about 1.0 × 10 −3 ml or more, 1.4 × in the absence of the side groove portion 17 where the adhesive 16 accumulates. It must be 10 -3 ml or less. When the amount is less than 1.0 × 10 −3 ml, the adhesive 16 does not reach all of the 8-core optical fibers. When the amount exceeds 1.4 × 10 −3 ml, the adhesive 16 is removed from the side surface of the substrate 15. It will stick out. That is, the amount of the adhesive must be controlled in the range of about 0.4 × 10 −3 ml, whereas when the side groove portion 17 that allows the adhesive 16 to accumulate is provided, it is about 1.0 × 10 6. -3 ml or more and 1.7 x 10 -3 ml or less, and a range of about 0.7 x 10 -3 ml is acceptable.
[0033]
Further, as shown in FIG. 3A, in the optical fiber array substrate 11 in which the interval P between the V grooves 12 is 127 μm ± 0.5 μm, the center of the optical fiber 14 fixed to the V groove 12 with the interval P. The distance L between the line connecting 14a and the flat surface 12b of the peak 12a is 20 μm within 52.5 μm.
[0034]
As shown in FIG. 3B, the optical fiber array substrate 19 in which the valley angle of the V-groove 20 is 96 ° is an optical fiber fixed to the V-groove 20 in which the interval P between the V-grooves 20 is 250 μm. The distance L between the line connecting the 14 centers 14a and the flat surface 20b of the peak 20a is 30 μm within 52.5 μm.
[0035]
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.
[0036]
As an example of the substrate for an optical fiber array according to the present invention, the inventors previously processed one surface 21a of a glass square member 21 made of borosilicate glass as shown in FIG. 8) straight groove 22b having a trough angle of 90 ° and a base material 22 having a side groove portion 22c formed on the outside thereof. Prepared.
[0037]
Next, the base material 22 is attached to a stretch molding apparatus 30 as shown in FIG. 5, heated by an electric furnace 40, and a portion coming out of the electric furnace 40 is pulled by a driving roller (not shown), and a desired optical fiber array is obtained. A linear groove portion having the same predetermined dimensions as the substrate for use and an extending portion having a cross-sectional shape are formed. The elongated portion is cut into a length of 250 mm by the cutter 50 to obtain the long material 23. The long material 23 thus obtained was precisely cut into a predetermined length, whereby the optical fiber array substrate 11 as shown in FIG. 1 was produced.
[0038]
When the surface roughness of the V-groove 12 of the optical fiber array substrate 11 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.
[0039]
Next, when a compressive stress layer is formed on the surface of the optical fiber array substrate by a quenching method (quenching), the long optical fiber array substrate member 23 having a predetermined cross-sectional dimension and shape that has come out of the furnace is used. A compressive stress layer is generated on the surface of the glass by quenching by blowing cold air or a coolant.
[0040]
When strengthening by ion exchange, a long material of an optical fiber array substrate of about 250 mm is immersed in a molten salt of KNO 3 held at about 400 ° C. in an ion exchange tank for about 10 hours. Thereafter, KNO 3 is removed by washing, and an optical fiber array long substrate having a mechanical strength that is twice or more greater than that of an untreated one is obtained. In this ion exchange treatment, the glass surface is replaced with 100 MPa by replacing alkali ions (Na + ) in the glass with alkali ions (K + ) having a larger ion radius at a temperature lower than the annealing temperature. A practical compressive stress layer can be generated to increase the practical strength.
[0041]
Next, as shown in FIG. 5, by changing the rotation speed of a driving roller (not shown) of the stretch molding device 30, two types of optical fiber array substrates having the same base material 22 with V-groove intervals of 127 μm and 250 μm are obtained. Produced.
[0042]
As shown in FIG. 1 and FIG. 3 (A), the optical fiber 14 in which the interval P between the V grooves 12 is 127 μm ± 0.5 μm, the flat surface 12b portion of the peak portion 12a is 10 μm, and is fixed to the V groove 12. The optical fiber array substrate 11 having a variation in height of ± 0.5 μm or less could be produced.
[0043]
As another example of the optical fiber array substrate according to the present invention from the same base material 22, the angle of the valley of the V groove 20 as shown in FIG. An optical fiber array substrate 19 having a thickness of 250 μm ± 0.5 μm, a flat surface 20b of the peak 20a of 20 μm, and a variation in height of the optical fiber 14 fixed to the V-groove 20 within ± 0.5 μm is manufactured. I was able to.
[0044]
Next, as another embodiment according to the present invention, a base material made of crystallized glass shown in Table 1 and having the same dimensional shape as that of the above embodiment is manufactured, and an optical fiber is manufactured using such a base material. An array substrate was prepared.
[0045]
[Table 1]
Figure 0004106616
[0046]
Also in this case, two types of crystallized glass optical fiber array substrates having the V-groove intervals of 127 μm and 250 μm similar to those in the above embodiment were manufactured. Then, when these two kinds of crystallized glass optical fiber array substrates were subjected to dimension measurement by the same measuring method as described above, the V-groove interval P was 127 μm ± 0.5 μm in the former and 250 μm ± in the latter. The variation in the height of the optical fiber fixed to the V-groove of 0.5 μm was within ± 0.5 μm for both the former and the former, and any of the optical fiber array substrates had high dimensional shape accuracy. 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.
[0047]
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.
[0048]
【The invention's effect】
An optical fiber array substrate of the invention is an optical fiber array substrate comprising glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass, and having a plurality of groove portions for fixing optical fibers. The tip side from at least the contact point with the optical fiber of the outer crest forming the outer groove for fixing the optical fiber is substantially the same shape as the tip side from the contact point with the optical fiber at the inner crest, preferably Since the outer crest that is provided on one surface of the base material and forms the outer groove for fixing the optical fiber after molding is substantially the same shape as the inner crest, the manufactured optical fiber array is the same as the outer optical fiber. There is no significant difference in the thermal history due to the difference in heat capacity of the peaks supported in the groove with the inner optical fiber, and the optical signal is highly stable and reliable.
[0049]
An optical fiber array substrate of the invention is an optical fiber array substrate comprising glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass, and having a plurality of groove portions for fixing optical fibers. 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 is formed in the groove by the outer optical fiber and the inner optical fiber. Therefore, there is almost no difference in the thermal history due to the difference in the heat capacity of the peaks supported by the ridge, and the stability and reliability of the optical signal become high.
[0050]
The optical fiber array substrate of the present invention has a groove of a predetermined volume outside the outer crest, so that 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.
[0051]
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.
[0052]
In the optical fiber array substrate of the present invention, the distance between the top of the peak and the line connecting the centers of the optical fibers mounted in the groove is within 52.5 μm, so the optical fiber is mounted in the groove and fixed stably. It becomes possible to do.
[0053]
Moreover, since the substrate for an optical fiber array of the present invention is made of glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass, the end face of the optical fiber can be easily polished with high accuracy, An optical fiber array having excellent optical characteristics such as return loss can be manufactured.
[0054]
Since the optical fiber array substrate of the present invention is manufactured by stretching a preform, a linear groove portion is formed by heat-softening and stretching a preform obtained by processing a linear groove by cutting. Is softened, and 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.
[0055]
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 is provided on the one surface and forms an outer groove portion for fixing an optical fiber after molding, the tip side is on the inner side. 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.
[0056]
In the method for manufacturing an optical fiber array substrate of the present invention, the width of the groove for fixing the optical fiber is arbitrarily changed by changing the reduction ratio of the cross section of the elongated body with respect to the cross section of the base material at the time of stretch molding. Therefore, 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. it can.
[0057]
In addition, since the optical fiber array substrate of the present invention has a compressive stress layer formed on the surface, even if it has some scratches, an external force is applied when it is subjected to severe heat shock or handling. In this case, no breakage occurs, no chipping occurs, and it can be handled easily and reliability is improved.
[0058]
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.
[0059]
In the method for manufacturing an optical fiber array substrate according to the present invention, since the distance between the linear groove portions of the optical fiber array substrate is changed by changing the reduction ratio of the stretch molding, the dimensional accuracy required for the base material is relaxed, It is possible to greatly reduce the labor and cost for processing, and it is possible to mass-produce high-precision optical fiber array substrates in a short time.
[0060]
As described above, according to the optical fiber array substrate and the manufacturing method thereof of the present invention, 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 applications. It has an excellent effect of being able to.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view of an optical fiber array substrate according to the present invention, in which (A) is a perspective view, (B) is a side view, and (C) is an enlarged photograph of a V-groove part of (B).
2A and 2B are explanatory views of another optical fiber array substrate according to the present invention, in which FIG. 2A is a perspective view, FIG. 2B is a side view, and FIG. 2C is a view when the optical fiber is fixed with an adhesive; Explanatory drawing of the board | substrate for optical fiber arrays.
3A and 3B are explanatory views of an optical fiber array substrate of the present invention, wherein FIG. 3A is an explanatory view of an optical fiber array substrate having a V-groove interval P of 127 μm, and FIG. 3B is an interval P between V-groove portions; Explanatory drawing of the board | substrate for optical fiber arrays whose diameter is 250 micrometers.
4A and 4B are explanatory diagrams of a base material, where FIG. 4A is an explanatory diagram of the material of the base material, and FIG. 4B is an explanatory diagram of the base material.
FIG. 5 is an explanatory view of stretch-molding a base material.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional optical fiber array substrate.
[Explanation of symbols]
1, 11, 15, 19 Optical fiber array substrate 2, 12, 20 V-grooves 2a, 2b V-grooves 2c, 12a, 20a outside ridges 2d, 2e, 12c, 12d ridges 4, 4c, 14 outside Fibers 4a, 4b Outer optical fiber 5 Plates 6, 6a, 16 Adhesives 12b, 20b Plane 12e Contact point with optical fiber 13, 17 Side groove 13a Side groove bottom 14a Optical fiber center 18 Plate glass 21 Glass corner 21a One side of glass corner 22 Base material 22a One surface 22b of base material Groove 22c Side groove 23 Long material 30 Stretch molding device 40 Electric furnace 50 Cutter

Claims (7)

一面に、複数の直線状の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把持部に把持し、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所定長さに切断することにより母材と略相似形で所望範囲の寸法の長尺体を得、該長尺体を所望の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母材を延伸成形することを特徴とする光ファイバアレイ用基板の製造方法。By preparing a base material made of glass or crystallized glass provided with a plurality of linear grooves on one side, holding the base material in the gripping part of the feeding means, and feeding the base material into a heating furnace The base material is heated to a predetermined temperature, and the lower part of the base material is stretch-molded by a tensile means and cut into a predetermined length to obtain a long body having a shape similar to the base material and having a desired range of dimensions, the method of manufacturing a substrate for an optical fiber array you cut the elongate body to a desired length, the mountain portion of the outer forming the groove of the outer as the optical fiber fixing after provided molded into the one surface, the inside of the mountain A method for producing a substrate for an optical fiber array, wherein a base material having substantially the same shape as the portion is stretch-molded. 延伸成形時の母材断面に対して長尺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ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバアレイ用基板の製造方法。2. The optical fiber array according to claim 1 , wherein the width of the groove for fixing the optical fiber is arbitrarily changed by changing a reduction ratio of the cross section of the elongated body with respect to a cross section of the base material at the time of stretch molding. A method for manufacturing a substrate. 請求項１又は２に記載の製造方法によって作製され、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光ファイバアレイ用基板。An optical fiber array produced by the manufacturing method according to claim 1, made of glass or crystallized glass in which crystals are precipitated in amorphous glass, and having a plurality of groove portions for fixing optical fibers. A front end side of at least a contact point with the optical fiber of the outer crest forming the outer groove portion for fixing the optical fiber, and substantially the same shape as a front end side with respect to the contact with the optical fiber of the inner crest portion An optical fiber array substrate, characterized in that 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ことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバアレイ用基板。4. The optical fiber array substrate according to claim 3 , wherein an outer crest forming an outer groove for fixing an optical fiber has substantially the same shape as an inner crest. 前記外側の山部の外側に、側溝部を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光ファイバアレイ用基板。The optical fiber array substrate according to claim 3 or 4, wherein a side groove is provided outside the outer ridge. 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請求項３〜５の何れかに記載の光ファイバアレイ用基板。The optical fiber array substrate according to any one of claims 3 to 5 , wherein the top of the crest forming the groove is a flat surface. 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請求項３〜６の何れかに記載の光ファイバアレイ用基板。The optical fiber array substrate according to any one of claims 3 to 6 , wherein the distance between the top of the peak and the line connecting the centers of the optical fibers attached to the grooves is within 52.5 µm.
JP2003068493A 2002-03-15 2003-03-13 Manufacturing method of optical fiber array substrate Expired - Fee Related JP4106616B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003068493A JP4106616B2 (en) 2002-03-15 2003-03-13 Manufacturing method of optical fiber array substrate

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002072098 2002-03-15
JP2002-72098 2002-03-15
JP2003068493A JP4106616B2 (en) 2002-03-15 2003-03-13 Manufacturing method of optical fiber array substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003337245A JP2003337245A (en) 2003-11-28
JP4106616B2 true JP4106616B2 (en) 2008-06-25

Family

ID=29714211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003068493A Expired - Fee Related JP4106616B2 (en) 2002-03-15 2003-03-13 Manufacturing method of optical fiber array substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4106616B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3584614A1 (en) * 2018-06-20 2019-12-25 Fujin Precision Industrial (Jincheng) Co., Ltd Fiber array unit and fiber array apparatus having the same

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005284157A (en) 2004-03-30 2005-10-13 Ibiden Co Ltd Optical fiber array
JP2007051030A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Mitsumi Electric Co Ltd Glass, glass powder, optical fiber, optical fiber array, and optical waveguide
JP2011247951A (en) * 2010-05-24 2011-12-08 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical module
WO2021106163A1 (en) * 2019-11-28 2021-06-03 日本電信電話株式会社 Optical fiber array

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3584614A1 (en) * 2018-06-20 2019-12-25 Fujin Precision Industrial (Jincheng) Co., Ltd Fiber array unit and fiber array apparatus having the same
US10520678B1 (en) 2018-06-20 2019-12-31 Fujin Precision Industrial (Jincheng)Co., Ltd. Fiber array unit and fiber array apparatus having the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003337245A (en) 2003-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7616857B2 (en) Optical fiber array substrate
US3920432A (en) Method of fabricating an optical fiber ribbon
JP4606954B2 (en) Ferrule holding member for optical receptacle, method for manufacturing the same, and optical receptacle using the same
EP0522571B1 (en) Optical connector
US20050152044A1 (en) Method for making micro-lens array
JP3917033B2 (en) Fiber array for optical communication and manufacturing method thereof
JP4106616B2 (en) Manufacturing method of optical fiber array substrate
CN113589448A (en) High density FAU and optical interconnect device and related methods
US6499886B1 (en) Method of manufacturing glass parts for connection of optical fibers, method of manufacturing mother glass to produce glass parts, and glass parts for connection of optical fibers
JP3917034B2 (en) Optical connector and manufacturing method thereof
CA2478641A1 (en) Prism and method of producing the same
JP4292522B2 (en) Optical fiber array substrate
JP4058629B2 (en) Manufacturing method of optical fiber array substrate
US7435011B2 (en) Substrate for optical fiber array and method for fabricating the same
JP3973699B2 (en) Optical fiber fixing member, optical fiber fixing member manufacturing method, optical fiber array, and optical fiber array manufacturing method
EP0905099A2 (en) Shaping mold and shaping process
JP2004070280A (en) Substrate for optical fiber array and manufacturing method therefor
US6512877B2 (en) Optical fiber array
US20010021301A1 (en) Substrate having V-shaped grooves and a manufacturing method therefor, and optical fiber array
JP2883221B2 (en) Manufacturing method of optical fiber fixing substrate
US6510709B1 (en) Shaping mold optical fiber guide block processes for the production thereof and optical fiber array
JP2004010399A (en) Method for manufacture glass molding
JPH10236829A (en) Production of glass formed article
JPH11194226A (en) Member for optical fiber fixation, optical fiber array, and optical waveguide module
WO2021067180A1 (en) Methods of forming glass-polymer stacks for holographic optical structure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051111

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071018

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071030

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071225

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080306

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080319

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140411

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees