JP4306585B2

JP4306585B2 - 光ファイバアレイの製造方法

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Publication number: JP4306585B2
Application number: JP2004311127A
Authority: JP
Inventors: 洋二浦野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: JP2006126285A

Description

本発明は、光通信分野などにおける導波路チップなどとの間で光信号の授受を行うための光ファイバアレイの製造方法に関する。

従来、光通信分野において光導波路を集積した導波路チップが用いられている。このような導波路チップや導波路チップを実装した光モジュール、又はその他の光モジュールなどにおいて、導波路などに光信号を入力するためや、導波路などから光信号出力を受け取るために光ファイバが用いられる。このような光ファイバは、複数光信号の入出力接続を簡便に行う必要から複数の光ファイバを一括して扱えるように光ファイバの末端を集合状態に処理した、いわゆる光ファイバアレイを形成して用いられる。光ファイバアレイは、光ファイバのピッチ変換の機能を有しており、導波路チップの導波路ピッチ（間隔）の違いに対応するためや、複数の光ファイバを所定ピッチでテープ状に結合して市販されている光ファイバテープ芯線をピッチの異なる導波路に光結合するために用いられる。後者の場合、例えば、光ファイバテープ芯線は、２５０μｍピッチの配列規格が一般的であるので、このピッチと異なるピッチを有する光モジュールとの接続には光ファイバのピッチ変換が必要となる。

ピッチ変換の機能を有する従来の光ファイバアレイとして、図２０に示すものがある。この光ファイバアレイ９５は、複数の光ファイバ４を光ファイバ保持部材９０の平行Ｖ溝９１に配置して、接着剤及び蓋部品９２により固定し、光コネクタフェルール９３における光ファイバ孔９４に挿通して固定することにより、光ファイバのピッチをピッチＰ１からピッチＰ２に変換するものである。平行Ｖ溝９１から光ファイバ孔９４に至る空間には、光ファイバ４が自在に撓むことが可能なファイバ曲げ空間が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２２７６１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示されるような従来の光ファイバアレイにおいては、ファイバ曲げ空間によりピッチ変換時の光ファイバの許容最小曲げ半径を管理しているが、ファイバ曲げ空間部を形成するためにファイバ保持部材９０を光ファイバアレイ毎に設けている。このファイバ保持部材９０は寸法精度の良い微細加工が必要とされるため、光ファイバアレイ毎に設けるとコストが高くなる。光ファイバは、曲げにより光損失が発生し、曲げ半径が小さいほど光損失が増加することが知られている。光損失低減のため、ピッチ変換時の光ファイバ屈曲は、許容最小曲げ半径よりも小さくならないよう管理する必要がある。例えば、シングルモードの光ファイバの場合、許容曲げ半径は３０ｍｍとするのが一般的である。また、光信号機器の小型化のために、できるだけ短い距離でピッチ変換することが望まれる。

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により低コストかつ光損失が少なく長手方向に小型である、光ファイバピッチ変換の機能を備えた光ファイバアレイの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、基板と、互いに対向する端面の一端面から他端面に向けて平面上に形成された複数の平行な直線溝を有し当該直線溝形成面と前記基板の主面とが併せ面となるように当該基板に固定された固定板と、前記固定板の直線溝と前記基板の主面とで形成される第１の挿通空間に位置決め固定された光ファイバと、を備えた光ファイバアレイの製造方法において、前記第１の挿通空間に前記光ファイバを挿入するために、互いに対向する端面の一端面に入口端を有し他端面に出口端を有する複数の案内溝が平面上に形成された案内板が用いられ、前記案内溝の溝ピッチは前記出口端付近では前記固定板の直線溝群の溝ピッチと略同一であり、前記案内溝は出口端と同一溝深さの入口端を有する第１の案内溝と、出口端とは異なる溝深さの入口端を有し溝深さが傾斜する第２の案内溝とを交互に配置して構成されており、前記案内板及び前記固定板の各溝を形成した案内溝形成面及び直線溝形成面をそれぞれ前記基板の主面に対向させ、かつ、前記案内板の出口端側の端面と前記固定板の端面とを互いの溝の中心軸が略一致するように対向させて前記基板、固定板、及び案内板を配置する板配置工程と、前記基板の主面と前記第１の案内溝及び第２の案内溝とで形成される第２の挿通空間に各案内溝の入口端から光ファイバを挿入し、前記各案内溝を経由して前記出口端から出てきた光ファイバを前記第１の挿通空間に挿入する光ファイバ挿入工程と、前記基板に前記光ファイバ及び前記固定板を固定する光ファイバ固定工程と、を備えてなるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光ファイバアレイの製造方法において、前記第１の案内溝及び第２の案内溝の出口端から出てくる各光ファイバの前記基板の主面からの距離を前記固定板の直線溝群の入口付近において略同一とするものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光ファイバアレイの製造方法において、前記第１の案内溝及び第２の案内溝の入口端における溝の深さの差が、前記入口端において前記第１の案内溝でガイドされる第１群光ファイバと前記第２の案内溝でガイドされる第２群光ファイバを互いに接近させることができる溝深さ方向の最小接近距離と略等しいものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ファイバアレイの製造方法において、前記光ファイバは複数の光ファイバをテープ状に構成したテープ芯線における光ファイバであり、前記第１の案内溝の入口端の配列ピッチ及び第２の案内溝の入口端の配列ピッチが、前記テープ芯線における光ファイバの配列ピッチとそれぞれ略同一であるものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光ファイバアレイの製造方法において、前記第１の案内溝は直線状に形成され、前記第２の案内溝は前記案内溝形成面に垂直な面内に当該案内溝の深さの変化が当該溝の入口端と出口端の間で曲線状となるように形成されており、前記固定板の直線溝は複数の光ファイバをテープ状に構成したテープ芯線における光ファイバの配列ピッチの略半分のピッチで配列されており、前記第１の案内溝及び第２の案内溝は前記固定板の直線溝群に前記テープ芯線を構成する光ファイバをガイドするとともに整列させて挿入するものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光ファイバアレイの製造方法において、前記基板は当該基板の主面における前記案内溝の入口端に対応する領域に凹部を形成しており、前記光ファイバ挿入工程の後に、前記入口端において前記第１群光ファイバと第２群光ファイバを互いに接近させることができる溝深さ方向の最小接近距離の略半分の量だけ、前記入口端における前記第１群光ファイバと第２群光ファイバを前記基板に形成した凹部側にオフセットさせるものである。

請求項１の発明によれば、案内板を用いて基板の主面と第１の案内溝及び第２の案内溝とで形成される第２の挿通空間に各案内溝の入口端から光ファイバを挿入し、各案内溝を経由して出口端から出てきた光ファイバを第１の挿通空間に挿入することにより、第１の案内溝でガイドされる第１群光ファイバと、第２の案内溝でガイドされる第２群光ファイバとを相互に干渉なく固定板の直線溝群に容易に配列することができる。また、固定板の直線溝と基板とで形成される第１の挿通空間に光ファイバを容易に挿入することができるので、生産性が向上し、さらに、加工コストの高い案内板を使い回しすることができるので、低コスト化が図られる。また、入口端の溝深さの異なる第１の案内溝及び第２の案内溝を用いることにより入口端において光ファイバを平面配列だけでなく立体的に配列するので、隣接する光ファイバの被膜（保護被覆）同士が干渉する状態においても平面配列の場合よりも狭く、かつ短い空間で光ファイバを集合させて光ファイバの狭ピッチ化変換の可能な光ファイバアレイを容易に製造でき、低コストかつ光損失が少なく長手方向に小型の狭ピッチ光ファイバアレイを製造できる。

請求項２の発明によれば、案内板の出口端から出てくる各光ファイバと主面との距離が略同一であるので、第１群及び第２群光ファイバを固定板に設けた直線溝群に確実に導くことができる。

請求項３の発明によれば、第２群光ファイバの屈曲量を必要最小限に抑えることができるので、挿入損失の増加を抑制できる。

請求項４の発明によれば、第１群及び第２群光ファイバとしてテープ芯線を用いることができるので、単線の光ファイバを用いる場合よりも製造効率が向上する。

請求項５の発明によれば、テープ芯線における光ファイバの配列ピッチの半分のピッチを有する、いわゆるハーフピッチ光ファイバアレイを容易に製造できる。

請求項６の発明によれば、第１群光ファイバと第２群光ファイバの屈曲量が平均化されて同一となるので、第２群光ファイバの屈曲量を低減でき、従って挿入損失の増加を抑制できる。

以下、本発明に係る光ファイバアレイの製造方法について、図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）は本発明の製造方法により製造された光ファイバアレイ１０であって、それぞれ案内板３が取り外されたもの及び固定されたものを基板透視状態で示す。図１（ａ）に示す光ファイバアレイ１０は、基板１と、表面に所望ピッチの平行な直線溝２２の群を有する固定板２と、光を導波するクラッド部及びコア部からなり端部付近において被膜４２を除去した光ファイバ４と、を備えている。固定板２は、直線溝形成面２１が基板１の主面１１に対向して直線溝形成面２１と基板１の主面１１とが併せ面となるように基板１に固定されている。各光ファイバ４は、その一端を固定板２の端面（出口端）で終端し、他端を被膜４２に保護されて所定長さの遠方（図示略）において終端している。

また、これらの光ファイバ４は、基板１の領域に入る部分では、上下の２層配列となっており、固定板２の端面部分では上下の光ファイバ４が互い違いに入り交じって一層配列となっている。そして、各光ファイバ４は、被膜４２の端部近傍部分、及び基板１と直線溝２２とで形成される空間に挿入された部分の２ヶ所において基板１に接着剤により位置決め固定されている。ここに示した光ファイバアレイ１０は、上下２層にそれぞれ４本づつ配置した光ファイバ４が、それぞれ元の配列ピッチを保ったまま１層にまとめられて８本配列となっている。すなわち、固定板２の端面においては、光ファイバ４の配列ピッチが元の各層におけるピッチの半分のピッチに変換されている。

このように、光ファイバアレイ１０では、入口端において光ファイバ４を上下２層に立体的に配列しており、隣接する光ファイバ４の被膜４２（保護被覆）同士が干渉する状態を回避して、１層のみの平面配列だけの場合よりも狭くかつ短い空間で、光ファイバ４を集合させて狭ピッチ化変換を行うことが可能である。本発明によると、このような光ファイバアレイ１０を容易に製造でき、低コストかつ光損失が少なく長手方向に小型の狭ピッチ光ファイバアレイ１０を製造できる。

図１（ｂ）に示す光ファイバアレイ１０は、上述の光ファイバアレイ１０における基板１、固定板２、及び光ファイバ４の他に、後工程で取り外す案内板３を備えている。案内板３は、基板１の主面１１に対向する面である案内溝形成面３１に複数の案内溝３２を有している。案内溝３２は、固定板２の直線溝２２と基板１の主面１１とにより形成される第１の挿通空間に光ファイバ４をガイドして挿入するために用いられる。このような案内板３は、治具等により基板１に対して着脱可能に固定されており、光ファイバ４を挿入位置決めして基板１及び固定板２に固定した後に、基板１から取り外して使い回しすることができる。なお、図１において、光ファイバアレイ１０の内部構造を示すため、基板１を破線により示している。基板１については、以下に示す図においても同様の表示を行っている。また、説明中に現れた図は、その後の説明において随時参照される。

図２は、光ファイバアレイ１０を製造する製造工程フローを示す。光ファイバアレイ１０の製造は、上述したように、互いに対向する端面の一端面に入口端を有し他端面に出口端を有して形成され、出口端付近では固定板２の直線溝２２群の溝ピッチと略同一の溝ピッチである複数の案内溝３２を表面に備えた使い回しの可能な案内板３を用いて行われる。案内板３は、光ファイバアレイ１０の製造途中において、次の光ファイバアレイ１０の製造に使うため、治具等による固定を解除して取り外される。図２に従って製造工程の概要を説明し、その後に、各製造工程の詳細について説明する。

まず、被膜除去工程（Ｓ１）において、光ファイバ４の端部付近における被膜４２を除去してクラッド部とコア部からなる光ファイバ４を剥き出しにする。続いて、板配置工程（Ｓ２）において、固定板２の直線溝形成面２１及び案内板３の案内溝形成面３１を基板１の主面１１に対向させ、かつ、案内板３の出口端側の端面と固定板２の端面とを互いの溝の中心軸が略一致するように対向させて、基板１、固定板２、及び案内板３を配置する。続いて、光ファイバ挿入工程（Ｓ３）において、基板１と案内溝３２とで形成される第２の挿通空間に案内溝３２の入口端から光ファイバ４を挿入し、案内溝３２を経由して出口端から出てきた光ファイバ４を基板１と直線溝２２とで形成される第１の挿通空間に挿入する。

次の光ファイバ位置決め工程（Ｓ４）において、基板１と固定板２との隙間を小さくすることにより各光ファイバ４を位置決めする。続いて、光ファイバ固定工程（Ｓ５）において、基板１に光ファイバ４及び固定板２を固定する。続いて、案内板取り除き工程（Ｓ６）において、案内板３を取り除く。案内板取り除き工程（Ｓ６）は、光ファイバ固定工程（Ｓ５）の前、つまり光ファイバ位置決め工程（Ｓ４）の後に行うこともできる。また、被膜なし光ファイバ４などのように光ファイバ４の構造によっては被膜除去工程（Ｓ１）を行わない場合もある。次に、図１（ａ）（ｂ）に示した光ファイバアレイ１０を製造する製造工程を、上述した各工程に沿って、図３乃至図１１に示す実施形態により詳細説明する。

（光ファイバの被膜除去工程Ｓ１）
図３（ａ）〜（ｄ）は、被膜除去工程Ｓ１を示す。この工程では、基板１と固定板２に設けた直線溝２２とで形成される空間に光ファイバ４を挿入するため、クラッド部とコア部からなる光ファイバ４を保護している被膜４２を除去して光ファイバ４の部分を剥き出しにして光ファイバ集合束４０を準備する。一般的には、光ファイバ皮膜ストリッパを用いて被膜除去が行われる。必要に応じて被膜除去後の光ファイバ４をアルコール等により洗浄、脱脂する。図１に示した光ファイバアレイ１０を製造するため、それぞれ４本の光ファイバ４からなる第１群光ファイバ４ａと第２群光ファイバ４ｂとが準備される。これらの光ファイバ４は、後述するように、例えば４本をそれぞれ被膜４２により保護して集合してテープ状に構成したテープ芯線４３を用いて準備することができる。この場合、テープ芯線は、被膜４２により保護されて所定の配列ピッチを保っている光ファイバ部分と、被膜４２を除去されて個別の光ファイバ４に分離された部分とになり、分離された各光ファイバ４のピッチは、所定の許容曲げ半径以上となる曲率範囲内で、広げたり外径で決まる最小接近距離以上の範囲において狭めたりすることができる。

（基板・固定板・案内板配置工程Ｓ２）
図４は、基板１、固定板２、及び案内板３の相互配置関係を示し、図５（ａ）〜（ｃ）は固定板２の構造を示し、図６（ａ）〜（ｄ）は案内板３の構造を示す。板配置工程Ｓ２は、図４に示すように、これらの基板１、固定板２、及び案内板３を所定の位置間隔を保って配置する工程である。基板１は、平滑な面からなる主面１１を備えている。固定板２は、互いに対向する端面の一端面（入口端ＩＮ）から他端面（出口端ＥＸ）に向けて平面上に形成された複数の平行な直線溝２２を有している。案内板３は、複数の案内溝３２を案内溝形成面３１に備えている。

固定板２の直線溝形成面２１及び案内板３の案内溝形成面３１を基板１の主面１１に対向させ、かつ、案内板３の出口端ＥＸ側の端面と固定板２の端面とを互いの溝３２，２２の中心軸が略一致するように対向させて、基板１、固定板２、及び案内板３を配置する。固定板２と案内板３との端面間には所定の隙間が設けられている。また、案内板３の入口端ＩＮ側の面は、基板１端面よりも基板１の内部側に配置する構成になっている。

上述の板配置工程Ｓ２から後述する光ファイバ固定工程Ｓ５に至る工程においては、光ファイバアレイ製造治具（不図示）が用いられる。この光ファイバアレイ製造治具は、基板１、固定板２、案内板３、及び光ファイバ４の位置を調整し、かつ、これらを保持する治具であり、このような機能を有するいずれの治具でも用いることができる。以下に各板の材質や構造を説明する。

基板１は、石英やパイレックスガラス等の光学ガラスを用いて形成される（パイレックスは登録商標）。

固定板２は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、直線溝２２の断面構造が光ファイバ４の位置決めの観点からＶ溝形状とされている。固定板２は、石英やパイレックスガラス等の光学ガラス、又はシリコン（Ｓｉ基板、酸化シリコン基板）等を用いて形成される。直線溝２２の加工は、光学ガラスの場合には機械加工（研磨、ブラスト加工）等により、またシリコンの場合には異方性エッチングや、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）等により行われる。

案内板３は、案内溝３２の溝ピッチが出口端ＥＸ付近では固定板２の直線溝２２群の溝ピッチと略同一に構成されている。案内溝３２は、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、溝深さが一定の第１の案内溝３２ａと、溝深さが傾斜する第２の案内溝３２ｂとを交互に配置して構成されている。第２の案内溝３２ｂは、出口端ＥＸから入口端ＩＮに向かって溝深さが次第に増大している。

案内板３は、石英やパイレックスガラス等の光学ガラス、金属、又はシリコン（Ｓｉ基板、酸化シリコン基板）等を用いて形成される。案内溝３２の加工は、光学ガラスや金属の場合には切削加工やブラスト加工等の機械加工により行われる。曲線を伴う案内溝３２の形成には、金属の機械加工が有効であり、平滑な加工面を有する案内溝を形成できる。案内溝３２の断面形状は、通常、溝加工の観点から四角溝形状とされる。

（光ファイバ挿入工程Ｓ３）
図７は、光ファイバ挿入工程を段階順に示す。光ファイバ挿入工程Ｓ３は、光ファイバ４を基板１と直線溝２２により形成された空間に納める工程である。挿入される光ファイバ４の長さは、基板１の全長を十分越える長さ、言い換えると、最長の案内溝３２と直線溝２２の長さの和を十分越える長さである。光ファイバ４のピッチと入口端ＩＮにおける案内溝３２の配列ピッチとは一致させてある。より細かく述べると、図３（ｃ）に示した第１群光ファイバ４ａの配列ピッチと図６（ａ）〜（ｄ）に示した第１の案内溝３２ａの配列ピッチ、同様に、図３（ｃ）に示した第２群光ファイバ４ｂの配列ピッチと図６（ａ）〜（ｄ）に示した第２の案内溝３２ｂの配列ピッチがそれぞれ互いに同じピッチとされている。これらの光ファイバ４を、基板１と案内溝３２とで形成される第２の挿通空間に、案内溝３２の入口端から挿入する（図７の上段）。

光ファイバ４の挿入を進めると、案内溝３２の出口端から光ファイバ４の先端が突出する（図７の中段）。この段階で、光ファイバ集合束４０を構成する各光ファイバ４の先端部分は１つの平面上に配列されており、その配列ピッチは、直線溝２２のピッチに一致したピッチとなっている。また、光ファイバ４は、突出した部分において互いに平行となっている。

光ファイバ４の挿入を進めると、上記の突出した光ファイバ４の先端は、それぞれ直線溝２２に進入し、さらに進んで直線溝２２から突出し、被膜４２の端が基板１の端面に達してこの工程が終了する（図７の下段）。このように、第１の案内溝３２ａでガイドされる第１群光ファイバ４ａと、第２の案内溝３２ｂでガイドされる第２群光ファイバ４ｂとが相互に干渉なく固定板２の直線溝２２群に配列される。

（光ファイバ位置決め工程Ｓ４）
図８は、光ファイバ４の位置決めの様子を示す。光ファイバ位置決め工程Ｓ４は、固定板２と光ファイバ４、及び光ファイバ４と基板１を互いに密着状態にする工程である。上述の光ファイバ挿入工程Ｓ３においては、基板１と固定板２とは、図８（ａ）（ｂ）に示すように、主面１１と直線溝形成面２１との間に隙間ａを有している。この隙間ａは、主面１１と直線溝２２との空間を光ファイバ４が進入できる程度に余裕を持たせ、かつ、この空間から光ファイバ４が外れない程度に空間を制限する寸法とされている。主面１１と案内溝形成面３１についても同様の余裕を持たせて隙間が形成されている。このような隙間構成により、光ファイバ挿入工程Ｓ３における光ファイバ挿入作業が容易となる。

この光ファイバ位置決め工程Ｓ４では、図８（ｃ）に示すように、少なくとも基板１と固定板２とで形成される隙間を隙間ａより狭めて隙間ｂとする。隙間ｂは、直線溝２２のＶ溝形状を構成する両側の溝斜面と主面１１とが光ファイバ４に外接し、光ファイバ４を３点支持して光ファイバを位置決めする寸法になっている。

（光ファイバ固定工程Ｓ５）
図９は、光ファイバ４を固定するための接着剤の注入／塗布後の接着剤硬化工程を示す。光ファイバ固定工程Ｓ５は、基板１、固定板２、及び光ファイバ４を接着により一体化する工程である。光ファイバ４の接着固定は、少なくとも２箇所で行われる。１箇所は、例えば、基板１と固定板２の隙間であって光ファイバ４の周囲の空間である。この空間に接着剤５ａ，５ｂを注入して固定する。他の１箇所は、基板１の端部と光ファイバ４の被膜４２端付近であり、ここに接着剤５ｃを塗布して固定する。

光ファイバ４の接着固定は、案内板３の案内溝３２の出口端ＥＸ側の端面近傍において基板１に光ファイバ４及び固定板２を固定し、案内板３の入口端ＩＮ側の端面近傍において光ファイバ４を基板１に固定するようにしてもよい。いずれにしても、光ファイバ４を２箇所で接着固定するので、光ファイバ４の抜けが生じ難くなる。また、案内板３は固定しないので、案内板３を取り除くことができ、使い回しすることができる。

上述の接着剤として、ＵＶＯ−１１４（Ｅｐｏ−Ｔｅｋ製）等のＵＶ硬化性接着剤（エポキシ系）や３５３ＮＤ（Ｅｐｏ−Ｔｅｋ製）等の熟硬化性接着剤（エポキシ系）を用いることができる。ＵＶ硬化性接着剤を用いる場合、少なくとも基板１、固定板２のいずれかをＵＶ光を透過する材質（石英やパイレックスガラス等の光学ガラス）とし、いずれかの板を透過させて接着剤にＵＶ光を照射する。ＵＶＯ−１１４を用いる場合には、図に示すように、ＵＶ光ランプＬからのＵＶ光を、例えば、照射強度１００（ｍＷ／ｃｍ^２）、照射時間１（ｈｒ）のＵＶ光照射条件のもとで照射して、各部材間の固着が完了する。

また、熟硬化性接着剤を用いる場合、加熱により、基板１、固定板２、及び光ファイバ４を固着する。上述の３５３ＮＤを用いる場合には、例えば、加熱温度１５０（℃）、加熱時間１（ｍｉｎ）の加熱条件により、各部材間の固着が完了する。

（案内板取り除き工程Ｓ６）
案内板３の機能は、光ファイバ４を直線溝２２に挿入することにあり、また、案内板３の案内溝３２を介して、例えば、テープ芯線における光ファイバ配列のピッチと異なるピッチの光ファイバ配列とした光ファイバアレイを作製可能とすることにある。従って、光ファイバ位置決め工程Ｓ４の後であれば、例えば、光ファイバ固定工程Ｓ５の後に案内板３を取り除くことができる。光ファイバ固定工程Ｓ５において各部が接着固定される前であっても、基板１、固定板２、光ファイバ４が前述の光ファイバアレイ製造治具により保持されているので、案内板３以外の各部の配置を保ったまま、案内板３を取り除くことができる。製造コストの高い案内板３を最終製品に付属させる必要がなく、案内板３を取り除いて使い回しすることが可能となるので、安価に所望のピッチの光ファイバアレイを作製できる。

（突出光ファイバ端切断工程、端面研磨工程）
図１０は、突出光ファイバ端切断工程を示し、図１１は、端面研磨工程を示す。少なくとも上述の光ファイバ固定工程Ｓ５を経た後の製造工程途中の光ファイバアレイ１０は、例えば、直線溝２２のパターンを位置決め基準にして、図１０に示すように、基板１と固定板２の端面から突出した光ファイバ４を回転ブレード６１等により切断除去される。このとき、光ファイバ４のみを切断するのではなく、基板１と固定板２の一部を光ファイバ４とともに切断しても良い。切断は、例えば、ブレード＃８００を用いて、回転速度３０、０００（ｒｐｍ）、送り速度２（ｍｍ／ｓｅｃ）以下、の条件のもとで行うことにより、光ファイバアレイ１０、すなわち基板１、固定板２、及び光ファイバ４からなる一体物端面のチッピング発生を抑えた切断ができる。この結果、切削面における表面粗さＲａとして、約３０ｎｍを実現できる。

上述の切断工程の後、必要に応じて、図１１に示すように、研磨機６２を用いて切断面を研磨しても良い。研磨を行うことにより、光の入出射面となる切断面の表面租さＲａを約５（ｎｍ）まで向上させることができる。

次に、本発明の光ファイバ製造方法において用いられる案内板３の案内溝３２の構造について図１２乃至図１５を参照して説明する。図１２、図１３は、案内板３の異なる２つの実施形態を示す。これらの案内板３の案内溝３２は、上述したように、溝深さが一定の第１の案内溝３２ａと溝深さが傾斜する第２の案内溝３２ｂの２種類からなっている。通常、光ファイバ４として同一構造のものを用いるので、前者の溝によってガイドされる第１群光ファイバ４ａと後者の溝によってガイドされる第２群光ファイバ４ｂの、案内溝３２の入口端における溝の深さ方向の光軸間隔ｅ１，ｅ２は、両溝の入口端における溝の深さの差つまり溝底面間隔ｆ１，ｆ２と同じ（ｅ１＝ｆ１、ｅ２＝ｆ２）になっている。

図１３（ａ）（ｂ）に示す案内板３は、図１２（ａ）（ｂ）に示す案内板とは異なり、案内溝３２ｂの入口端において第１群光ファイバ４ａと第２群光ファイバ４ｂが被膜４２の表面で接している。つまり、各群の光ファイバを互いに接近させることができる溝深さ方向の最小接近距離にとなるように各溝が形成されている。従って、ｅ２＜ｅ１、ｆ２＜ｆ１である。他の構造は両者において同じである。第２群光ファイバ４ｂを構成する光ファイバ４は、通常、案内溝３２ｂの位置口端から出口端に向かう間に２回だけ同じ曲率で湾曲し、案内溝３２ｂの出口端から、その先の固定板２の直線溝２２（不図示）に平行な状態となって出てくる。そこで、光ファイバ４が湾曲する曲率半径を、図１２でＲ１、図１３でＲ２とすると、Ｒ２＞Ｒ１である。つまり、長手方向の寸法が同一の場合、図１３に示す案内板３の方が、第２群光ファイバ４ｂの屈曲量を小さくできるので、光ファイバ湾曲に起因する挿入損失の増加を抑制できる。

図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、さらに他の案内板３の実施形態を示す。この案内板３は、図１４（ｃ）に示すような、複数の光ファイバ４をその被膜４２の部分で一体化してテープ状に構成したテープ芯線４３における光ファイバ４をガイドする案内板３である。案内溝３２は、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、上下２層に配置するテープ芯線４３が互いに接した状態（最近接状態）で配置されるように形成されている。すなわち、溝底面間隔ｆがテープ芯線４３の厚みに所定の余裕を持たせた程度とされている。また、第１の案内溝３２ａの入口端の配列ピッチ及び第２の案内溝３２ｂの入口端の配列ピッチが、テープ芯線４３における光ファイバ４の配列ピッチとそれぞれ略同一とされている。従って、第１群及び第２群光ファイバ４ａ，４ｂとしてテープ芯線４３を用いることができるので、単線の光ファイバを用いる場合よりも製造効率が向上する。

図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、さらに他の案内板３の実施形態、及び案内溝３２ｂの形状を決定する方法を示す。ここで説明する案内板３は、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、第２の案内溝３２ｂの溝底面３２ｃの形状を、例えば光ファイバの最小許容曲げ半径Ｒの２倍（２×Ｒ）の曲率を有する曲面とするものである。図１５（ｂ）において、点Ａは第２の案内溝３２ｂの入口端を示し、点Ｂは第２の案内溝３２ｂの出口端を示し、線分ＡＯ，ＢＱは、それぞれ入口端、出口端における光ファイバ４の光軸方向を示している。また、溝底面３２ｃは、点Ａにおいて、滑らかに線分ＡＯに接続されている（線分ＡＯは溝底面３２ｃを構成する曲線の接線）。

上述の溝底面３２ｃの構造について説明する。図１５（ｃ）に示すように、点Ａ〜Ｈ，Ｏ，Ｑを決める。ここで、曲線Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２は円弧であり、点Ｃは線分ＡＢの中点であり、線分ＡＯ，ＢＱは平行であり、線分ＡＯと円弧Ｃ１は点Ａで接し、線分ＢＱと円弧Ｃ２は点Ｂで接している。このとき、△ＡＤＦ、△ＢＥＧ、及び△ＡＣＨは相似であり、各線分の比が、ＡＤ：ＢＥ：ＡＣ＝１：１：２となるので、各円弧Ｃ１，Ｃ２，Ｃ０の半径は、Ｒ，Ｒ，２×Ｒとなる。また、線分ＡＢの中点Ｃは、連続する円弧Ｃ１，Ｃ２から成る曲線の変曲点となる。つまり、図１５（ｂ）に示すように、入口端の点Ａにおいて接する半径２×Ｒの円と、直線ＡＯを距離ｋだけ平行移動させた直線が交わる点Ｂを出口端とする円弧ＡＢを溝底面３２ｃの形状とする。このような溝底面形状の案内溝に沿ってガイドされた光ファイバは、案内溝に挿入される部分と案内溝から導出される部分とが互いに平行であり、光ファイバアレイ１０の構造として適した状態となる。また、案内溝構造の決定、及び案内溝の形状による光ファイバの曲率管理を容易に行うことができ、挿入損失の増加を抑制した光ファイバアレイを容易に製造できる。

次に、テープ芯線４３を用いた光ファイバアレイ１０を説明する。図１６（ａ）は製造途中の光ファイバアレイを示し、図１６（ｂ）（ｃ）は光ファイバ４の配列状態を示す。案内板３の案内溝構造は、前述の図１４や図６に示した案内板３の案内溝構造と略同様であり、第１の案内溝３２ａは直線状に形成され、第２の案内溝３２ｂは案内溝形成面３１に垂直な面内に案内溝３２ｂの深さの変化が溝の入口端と出口端の間で曲線状となるように形成されている。固定板２の直線溝２２は、テープ芯線４３における光ファイバ４の配列ピッチＰ１の略半分のピッチＰ２（Ｐ２＝Ｐ１／２）で配列されている。第１の案内溝３２ａ及び第２の案内溝３２ｂは、固定板２の直線溝２２群にテープ芯線４３を構成する光ファイバ４をガイドするとともに整列させて挿入する。このような直線溝２２を有する固定板２、及び案内溝を有する案内板３を用いることにより、テープ芯線４３における光ファイバ４の配列ピッチＰ１の半分のピッチＰ２を有する、いわゆるハーフピッチ光ファイバアレイを容易に製造できる。

次に、図１７、図１８、図１９を参照して、本発明の光ファイバ製造方法において用いられる基板１の他の例とこの基板１を用いた光ファイバレイについて説明する。図１７（ａ）（ｂ）に示す基板１は、それぞれの主面１１における案内溝の入口端に対応する領域に凹部１２が成されている。ここで、図１７（ａ）に示す基板１を用いて光ファイバアレイの製造を行う場合を説明する。板配置工程Ｓ２後の各板の相互配置状態が、図１９（ａ）示されている。前述したように、第１の案内溝３２ａは、固定板２の直線溝と直線的に配置されており、第２の案内溝３２ｂは、溝深さの深いところから出発して固定板２の直線溝に接続される。

また、光ファイバ挿入工程Ｓ３後の状態では、図１８（ａ）、図１９（ｂ）に示すように、基板１に設けられた凹部１２による空間が、案内板３の案内溝の入口端上部に存在する。ここで、入口端において第１群及び第２群の光ファイバを構成する上層及び下層のテープ芯線４３を互いに接近させることができる溝深さ方向の光軸間最小接近距離をｄとする。上層のテープ芯線４３を構成する光ファイバ４は、直線状に固定板２の直線溝に挿入される。そこで、上層のテープ芯線４３の光ファイバ４の光軸の配列平面のレベルＬＶに対して、距離ｄだけ下がった位置に下層のテープ芯線４３の光ファイバ４の光軸がある。また、この下層の光ファイバ４は、溝深さ方向の距離ｄを解消して固定板２の直線溝に挿入されるように屈曲される。

そこで、図１８（ｂ）、図１９（ｃ）に示すように、上述の距離ｄの略半分の距離ｄ／２だけ、入口端における上層及び下層のテープ芯線４３を基板１に形成した凹部１２からなる空間に側に移動（オフセット）させる。これにより、上層及び下層のテープ芯線４３を構成する光ファイバ４は、それぞれ、固定板２の直線溝に挿入されるように、溝深さ方向の距離ｄ／２を解消するため屈曲される。つまり、第１群光ファイバと第２群光ファイバの屈曲量が平均化されて同一となるので、第２群光ファイバの屈曲量を低減でき、従って挿入損失の増加を抑制できる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、光ファイバの構成は、上述したテープ芯線４３における４本や、全体の本数８本に限られることなく所望の本数の光ファイバ４を用いて光ファイバアレイ１０を構成できる。また、上述では、光ファイバ集合束４０を上下２層で構成しているが、これに限らず３層や多層構造とすることもできる。また、第１の案内溝３２ａの溝深さは、第２の案内溝３２ｂと同じ溝構造、つまり全ての案内溝構造を同じ構造とすることもできる。この場合、同一構造という観点において、案内板の設計や加工の容易さが得られる。

（ａ）は本発明の光ファイバアレイの製造方法により製造された光ファイバアレイを基板透視状態で示した斜視図、（ｂ）は同製造方法により製造された光ファイバアレイの他の例を基板透視状態で示した斜視図。本発明の一実施形態に係る光ファイバアレイの製造方法についての製造工程フロー図。（ａ）〜（ｄ）は同上製造方法における被膜除去工程を説明する光ファイバの斜視図。同上製造方法における板配置工程を説明する基板、固定板、及び案内板の斜視図、及び板配置工程後のこれらの板の配置状態を示す一部破断斜視図。（ａ）は同上製造方法において用いられる固定板の（ｂ）におけるＡ１矢視側面図、（ｂ）は同固定板の直線溝形成面側の平面図、（ｃ）は同固定板の（ｂ）におけるＡ２矢視側面図。（ａ）は同上製造方法において用いられる案内板の（ｂ）におけるＢ１矢視側面図、（ｂ）は同案内板の案内溝形成面側の平面図、（ｃ）は同案内板の（ｂ）におけるＢ２矢視側面図、（ｄ）は同案内板の（ｂ）におけるＢ３−Ｂ３断面図。同上製造方法における光ファイバ挿入工程を時系列的に説明する基板、固定板、及び案内板の一部破断斜視図。（ａ）は同上製造方法における光ファイバ位置決め工程を説明する基板と固定板の端面の斜視図、（ｂ）は同製造方法における光ファイバ位置決め前の状態を示す基板、固定板、及び光ファイバの断面図、（ｃ）は同製造方法における光ファイバ位置決め後の状態を示す基板、固定板、及び光ファイバの断面図。同上製造方法における光ファイバ固定工程を説明するため基板透視状態で示した光ファイバレイの斜視図。同上製造方法における光ファイバ固定工程後の光ファイバ切断工程を説明する光ファイバレイの一部破断斜視図。同上製造方法における光ファイバ切断工程後の端面研磨を説明する光ファイバアレイと研磨機の斜視図。（ａ）は同上製造方法において用いられる案内板の案内溝を説明する断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ１−Ｄ１断面図。（ａ）は同上製造方法において用いられる案内板の他の例の案内溝を説明する断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ２−Ｄ２断面図。（ａ）は同上製造方法において用いられる案内板のさらに他の例の案内溝を説明する断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ３−Ｄ３断面図、（ｃ）は同案内板を適用する光ファイバからなるテープ芯線の部分斜視図。（ａ）は同上製造方法において用いられる案内板のさらに他の例の案内溝を説明する断面図、（ｂ）（ｃ）は同案内板の案内溝の形状を決定する方法を説明する概念図。（ａ）は本発明の光ファイバアレイの製造方法による製造途中の光ファイバアレイの一部破断斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＥ１矢視図、（ｃ）は（ａ）におけるＥ２矢視図。（ａ）（ｂ）は同上製造方法において用いられる基板の他の例を示す斜視図。（ａ）は図１７（ａ）に示す基板を用いた場合の同上製造方法による製造途中の光ファイバアレイを基板透視状態で示した斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した光ファイバアレイに光ファイバの位置調整を行った後、基板透視状態で示した部分破断斜視図。（ａ）は図１７（ａ）に示す基板を用いた場合の同上製造方法における板配置工程後の各板の配置状態を案内板の入口端側から見た正面図、（ｂ）（ｃ）はそれぞれ図１８（ａ）（ｂ）に示した製造途中の光ファイバアレイを案内板の入口端側から見た正面図。従来の光ファイバアレイの構成部材、及び組立られた光ファイバアレイの斜視図。

符号の説明

１基板
２固定板
３案内板
４光ファイバ
１０光ファイバアレイ
１１主面
１２凹部
２１直線溝形成面
２２直線溝
３１案内溝形成面
３２案内溝
３２ａ第１の案内溝
３２ｂ第２の案内溝
４ａ第１群光ファイバ
４ｂ第２群光ファイバ
４３テープ芯線
ｄ距離
ｆ，ｆ１，ｆ２溝の深さの差
ＩＮ入口端
ＥＸ出口端
Ｐ１，Ｐ２ピッチ

Claims

基板と、互いに対向する端面の一端面から他端面に向けて平面上に形成された複数の平行な直線溝を有し当該直線溝形成面と前記基板の主面とが併せ面となるように当該基板に固定された固定板と、前記固定板の直線溝と前記基板の主面とで形成される第１の挿通空間に位置決め固定された光ファイバと、を備えた光ファイバアレイの製造方法において、
前記第１の挿通空間に前記光ファイバを挿入するために、互いに対向する端面の一端面に入口端を有し他端面に出口端を有する複数の案内溝が平面上に形成された案内板が用いられ、前記案内溝の溝ピッチは前記出口端付近では前記固定板の直線溝群の溝ピッチと略同一であり、前記案内溝は出口端と同一溝深さの入口端を有する第１の案内溝と、出口端とは異なる溝深さの入口端を有し溝深さが傾斜する第２の案内溝とを交互に配置して構成されており、
前記案内板及び前記固定板の各溝を形成した案内溝形成面及び直線溝形成面をそれぞれ前記基板の主面に対向させ、かつ、前記案内板の出口端側の端面と前記固定板の端面とを互いの溝の中心軸が略一致するように対向させて前記基板、固定板、及び案内板を配置する板配置工程と、
前記基板の主面と前記第１の案内溝及び第２の案内溝とで形成される第２の挿通空間に各案内溝の入口端から光ファイバを挿入し、前記各案内溝を経由して前記出口端から出てきた光ファイバを前記第１の挿通空間に挿入する光ファイバ挿入工程と、
前記基板に前記光ファイバ及び前記固定板を固定する光ファイバ固定工程と、を備えてなることを特徴とする光ファイバアレイの製造方法。
前記第１の案内溝及び第２の案内溝の出口端から出てくる各光ファイバの前記基板の主面からの距離を前記固定板の直線溝群の入口付近において略同一とす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の製造方法。
前記第１の案内溝及び第２の案内溝の入口端における溝の深さの差が、前記入口端において前記第１の案内溝でガイドされる第１群光ファイバと前記第２の案内溝でガイドされる第２群光ファイバを互いに接近させることができる溝深さ方向の最小接近距離と略等しいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ファイバアレイの製造方法。
前記光ファイバは複数の光ファイバをテープ状に構成したテープ芯線における光ファイバであり、前記第１の案内溝の入口端の配列ピッチ及び第２の案内溝の入口端の配列ピッチが、前記テープ芯線における光ファイバの配列ピッチとそれぞれ略同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ファイバアレイの製造方法。
前記第１の案内溝は直線状に形成され、前記第２の案内溝は前記案内溝形成面に垂直な面内に当該案内溝の深さの変化が当該溝の入口端と出口端の間で曲線状となるように形成されており、前記固定板の直線溝は複数の光ファイバをテープ状に構成したテープ芯線における光ファイバの配列ピッチの略半分のピッチで配列されており、前記第１の案内溝及び第２の案内溝は前記固定板の直線溝群に前記テープ芯線を構成する光ファイバをガイドするとともに整列させて挿入することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光ファイバアレイの製造方法。
前記基板は当該基板の主面における前記案内溝の入口端に対応する領域に凹部を形成しており、前記光ファイバ挿入工程の後に、前記入口端において前記第１群光ファイバと第２群光ファイバを互いに接近させることができる溝深さ方向の最小接近距離の略半分の量だけ、前記入口端における前記第１群光ファイバと第２群光ファイバを前記基板に形成した凹部側にオフセットさせることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光ファイバアレイの製造方法。