JP4331250B2 - 光ファイバアレイ - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバアレイに関するものである。
光を測定するまたはモニターする場合、光ファイバを用いてその光を伝送し、そして、その光ファイバ端面を測定用装置またはモニター用装置の入力端に装着するという方法が用いられている。光ファイバを複数用いる場合は、それらの光ファイバの一端を並列させた光ファイバアレイを用いて光を伝送する。
図6は、上記の場合に用いられる光ファイバアレイ50を示す。光ファイバアレイ50は、複数の光ファイバの一端が並列してなる光ファイバアレイ本体51と上記光ファイバアレイ本体51の端部に設けられた接続部材60とを備える。接続部材60は、接続部材本体61とカバー64とを備え、接続部材本体61とカバー64とで光ファイバアレイ本体51を構成する光ファイバを挟持する。このとき、接続部材本体61とカバー64とで挟持されている光ファイバの側面は、シリコン膜やUV膜などで被覆されていない(以下、この部分のことを「ガラス部」という)。そして、カバー64とガラス部66aとは紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂(図示していない)を用いて接続部材本体61に固定されている。
ところで、光ファイバアレイ50では、光ファイバの構造、例えば光ファイバの直径、が相互に異なると、カバー64が歪んでしまう虞がある。その結果、カバー64の安定性は低く、光ファイバアレイの崩壊を招く危険性がある。特許文献1には、光ファイバの直径が他の光ファイバよりも小さい光ファイバのクラッド周囲に、紫外線硬化樹脂や珪素化合物溶液などをコーティングすることにより、そのクラッドの外形寸法を大きくすることができ、各々の光ファイバの構造の不均一さを克服するという技術が開示されている。
特開2003−167165号公報
しかしながら、図6に示す光ファイバアレイ50では、各々の光ファイバがもつ構造の不均一さを克服することができたとしても、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度、すなわち、光ファイバアレイにおける光ファイバ相互間の配置の精度及び光ファイバアレイに対する光ファイバの位置の精度、を保証することはできない。従って、このような光ファイバアレイを測定装置またはモニター装置の入力端に装着すると、図7に示すように、装置の入力端68に対して接続部材60は平行に装着されているにも関わらず、光ファイバアレイ50におけるガラス部66aの整列精度及び配置精度が良くないため、一部の光は装置に入力されず外部へ漏れる危険性がある。よって、光を正しく測定できないまたはモニターできない虞がある。
そこで、本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度を高めることである。
本発明に係る光ファイバアレイは、複数の光ファイバが少なくとも一端で並列してなる光ファイバアレイ本体と、光ファイバアレイ本体の端部に設けられた接続部材と、を備え、接続部材は、光ファイバアレイ本体の端部を挟持する接続部材本体及び押さえ具を有し、押さえ具は、光ファイバアレイ本体の端部を挟持する側の面に、該光ファイバアレイ本体に沿って延び該光ファイバアレイ本体を構成する複数の光ファイバのそれぞれを保持するV溝が複数形成されており、光ファイバアレイ本体を構成する各光ファイバは、接続部材本体と押さえ具のV溝とで挟持されており、押さえ具のV溝には、光ファイバアレイ本体を構成する何れかの光ファイバが保持されており、光ファイバアレイ本体を構成する光ファイバは、押さえ具の何れかのV溝に保持されており、光ファイバアレイ本体を構成する光ファイバには、少なくとも本のダミーファイバと少なくとも2本の伝送用光ファイバとが含まれている。ダミーファイバは、光ファイバアレイ本体における光ファイバの並列方向の両端に位置する端側ダミーファイバと、光ファイバアレイ本体における光ファイバの並列方向の内側に位置する内側ダミーファイバとを有している。端側ダミーファイバは押さえ具の複数のV溝のうち光ファイバアレイ本体における光ファイバの並列方向の両端に位置するV溝に保持されており、内側ダミーファイバは押さえ具の複数のV溝のうち光ファイバアレイ本体における光ファイバの並列方向の内側に位置するV溝に保持されている。光ファイバアレイ本体における光ファイバの並列方向において、端側ダミーファイバが保持されているV溝と内側ダミーファイバが保持されているV溝との間に存在する少なくとも1つのV溝にはそれぞれ端側ダミーファイバと内側ダミーファイバとの間に存在する伝送用光ファイバが保持されている。
上記の構成によると、各光ファイバは、接続部材本体と押さえ具のV溝とで挟持されるため、平面間で挟持して並列される場合と異なり、V溝の間隔と略同一のファイバピッチで配設される。また、このようにすると、各光ファイバの自由度は小さいため、光ファイバアレイに対して光ファイバを正確に配置できる。従って、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度は高くなる。
また、上記の構成によると、光ファイバの本数よりもV溝の数の方が多いにも関わらず、何等保持されないV溝がないため、押さえ具が歪んでしまうことはなく、押さえ具の安定性を図ることができる。そして、各光ファイバは接続部材本体と押さえ具のV溝とで挟持されるため、押さえ具の安定性が高くなると、光ファイバアレイにおける光ファイバの配置精度は高くなる。
上記の光ファイバアレイでは、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度は、従来に比べて向上する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
本発明の実施形態1として、光ファイバアレイ10の構造及びその製造方法を説明する。
まず、光ファイバアレイ10の構造を説明する。
図1は、本発明の実施形態1に係る光ファイバアレイ10を示す。光ファイバアレイ10は、7本の光ファイバの一端が並列してなる光ファイバアレイ本体11と、光ファイバアレイ本体11の端部に設けられた接続部材20と、を備えている。
次に、接続部材20の構造を簡単に説明する。
図2は、接続部材20の展開図の一部を示す。左側から順に、端面図、上部側面図、光ファイバアレイ本体の基端となる面(以下、「基端面」という)の図である。図2に示すように、接続部材20は、その大部分を接続部材本体21が占め、その端部には、押さえ具22a、保護具23、カバー24及び押さえビス25を備え、その内部には、光ファイバを備えている。そして、その光ファイバは、ガラス部26aとガラスファイバの表面をシリコン膜またはUV膜で被覆されている部分(以下、「被覆部」という)とで構成されている。
続いて、図2、3を用いて、光ファイバアレイ10の製造方法を説明する。
図3は、光ファイバアレイ10の分解斜視図である。
まず、図3に示すように、接続部材本体21の基端面上に設けられた小さな長方形の孔から、光ファイバアレイ本体11を構成する7本の光ファイバを挿入し、押さえ具収容凹部32及び光ファイバ収容凹部33に設ける。すなわち、その7本の光ファイバを、接続部材本体21の長手方向に対して貫設する。
ここで、押さえ具収容凹部32及び光ファイバ収容凹部33は、図3に示すように、接続部材本体21に設けられている収容凹部の一部である。光ファイバ収容凹部33は、接続部材本体21の基端面上に設けられた小さな長方形を端面とし、接続部材本体21の長手方向に対して貫通することなく途中まで設けられている。そして、その先に、押さえ具収容凹部32が設けられている。押さえ具収容凹部32は、一方の端面を光ファイバ収容凹部33と共有して、他方の端面を接続部材本体21の端面と共有する。また、端面の大きさは、光ファイバ収容凹部33、押さえ具収容凹部32、接続部材本体21の順に大きくなる。
次に、7本の光ファイバを押さえ具22aに保持させる。以下に、その工程を示す。
図4(a)〜(e)は、光ファイバを押さえ具22aに保持させる工程を示す。
まず、ダイヤモンドディスク等を用いてシリコン基板をV字型に切削し、7つのV溝を作製する。このようにして、押さえ具22a及びファイバ並列用治具22bを製造するため、押さえ具22aとファイバ並列用治具22bとは略同一の構造をもつ。なお、V溝は、エッチング法によっても作製することができる。
次に、7本の光ファイバを用意する。このとき、7本の光ファイバのうち、5本が伝送用光ファイバであり、2本がダミーファイバである。そして、図4(a)に示すように、一本の光ファイバにガラス部26aと被覆部26bとを形成する。ここで、伝送用光ファイバとは、信号光が伝送される光ファイバのことを意味し、ダミーファイバとは、光が伝送されない光ファイバのことを意味する。
続いて、図4(b)に示すように、ファイバ間に隙間を作るために、ガラス部26aの先端付近に、上記の方法で製造したファイバ並列用治具22bを設け、ガラス部26aをファイバ並列用治具22bのV溝上に整列させる。このとき、1個のV溝上に1本の光ファイバを設ける。また、5本の伝送用光ファイバを並べ、その両外側に、ダミーファイバを1本ずつ置く。このようにすると、この一連の工程中に、外力などにより光ファイバが損傷しても、伝送用光ファイバの両外側にダミーファイバを設けているため、伝送用光ファイバが損傷する危険性は低く、その結果、伝送される信号光が支障をきたす危険性は低い。
続いて、図4(c)に示すように、ファイバ長手方向に対して、ファイバ並列用治具22bの両隣にUV樹脂(点を施した領域で図示している)を塗布し、7本のガラス部26aを互いに固定する。そして、ファイバ並列用治具22bを取り外す。このとき、エポキシ樹脂で固定された部分に挟まれる部分(以下、「ファイバシート部」という)のガラス部26aは、ファイバ並列用治具22bのV溝上に並列後、UV樹脂で固定されるため、固定後にファイバ並列用治具22bが取り外されても、ファイバ並列用治具22bのV溝の間隔と略同一のファイバピッチを保持することとなる。
続いて、図4(d)に示すように、ファイバシート部に、押さえ具22aを設置し、エポキシ樹脂(図示していない)で固定する。このとき、押さえ具22aとファイバ並列用治具22bとは構造が同一であり、且つ、ファイバシート部のガラス部26aは、ファイバ並列用治具22bのV溝間隔と略同一のファイバピッチを保持しているため、ガラス部26aを損傷させることなく押さえ具22aのV溝に保持させることができるとともに、その設置が容易である。
最後に、図4(e)に示すように、押さえ具22aよりもファイバ端末側のガラス部26aを切断する。以上の工程を経て、7本の光ファイバは押さえ具22aのV溝上に保持される。
続いて、図3に示すように、接続部材本体21の押さえ具収容凹部32に、上記の工程により光ファイバを保持した押さえ具22aを設ける。このとき、押さえ具22aの側面のうちV溝が設けられた側面の頂点と接続部材本体21の基準点とを略一致させる。このようにすることで、図2に示すように、ガラス部26aは、接続部材本体21と押さえ具22aのV溝とにより挟持される。
ここで、基準点とは、接続部材本体21の端面における押さえ具収容凹部32の4つの頂点のうち、押さえ具22aと対向する側の頂点であり、且つ、後述する押さえビス収容凹部34が設けられていない側の頂点である。従って、本実施形態1における基準点は、必然的に、図2及び図3に示す点Aとなる。
続いて、押さえ具22aを覆うように保護具23を設ける。ここで、保護具23は、ステンレス製で端面をL字型とする角柱であり、このL字のへこんだ箇所(以下、「保護具の収容部」という)が押さえ具22aを収容する。従って、保護具23は、外力などによる押さえ具22aの崩壊を防ぐ。以上より、図2に示すように、接続部材本体21の押さえ具収容凹部32は、押さえ具22aと保護具23とにより充填されることとなる。
続いて、接続部材本体21と保護具23とをマイクロメーター付きクランプ用治具(図示していない)で挟みながら、接続部材本体21の内部に設けられた押さえビス収容凹部34に押さえビス25を挿入し、基準点に対し2方向から保護具23を圧接する。このように圧接することにより、保護具23を、結果的には、押さえ具22aを、基準点に対して正確に設けることができる。また、クランプ用治具には、マイクロメーターがついているため、加える力を微調整することができる。従って、接続部材本体21に対して、押さえ具22aや保護具23を更に正確に設けることができるとともに、圧接することによる押さえ具22a及び保護具23の崩壊の危険性は低くなる。そして、クランプ用治具で挟んだまま、接続部材本体21の端面に熱を照射し、接続部材本体21と押さえ具22aと保護具23とが接する側面並びに押さえ具22aと保護具23とが接する側面に予め塗布しておいたエポキシ樹脂(図示していない)を硬化させ、押さえ具22a及び保護具23を接続部材本体21に固定する。
ここで、マイクロメーター付きクランプ用治具により挟まれる接続部材本体21及び保護具23の側面は、V溝が設けられている押さえ具22aの側面と平行に広がっている。従って、マイクロメーター付きクランプ用治具は、図2に示す端面図の左側と右側とから、力を加えることとなる。また、押さえビス収容凹部34は、図3に示すように、接続部材本体21の内部に、7本の光ファイバが並列する方向に対して平行に設けられており、その先端は、保護具23の側面に接している。従って、保護具23を、ファイバが並列している方向には押さえビス25により、その方向に対して垂直な方向にはクランプ用治具により、押さえ具収容凹部32の側壁に圧接することができる。
最後に、図3に示すように、接続部材本体21のカバー収容凹部31にステンレス製のカバー24を設け、保護具23を覆う。そして、熱照射により予め塗布しておいたエポキシ樹脂を硬化させ、カバー24を接続部材本体21及び保護具23に固定する。以上より、図2に示すように、接続部材本体21の複数個の収容凹部には、押さえ具22aなどが収容され、その結果、光ファイバアレイ10が製造される。
ここで、カバー収容凹部31は、図3に示すように、端面が接続部材本体21の端面上に設けられており、また、上部側面が接続部材本体21の上部側面上に設けられている。そして、下部側面は、押さえ具収容凹部32の上部側面と共有している。すなわち、カバー収容凹部31は、押さえ具収容凹部32の上方に面を共有して設けられている。
以上より、本実施形態1の光ファイバアレイ10は、V溝を備えた押さえ具22aを備えており、光ファイバアレイ本体11を構成する7本の光ファイバを、このV溝と接続部材本体21とで挟持する。従来は、図6に示すように、複数の光ファイバを、接続部材本体61とカバー64とで挟持するだけであるため、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度はそれほど良くないが、本実施形態1の光ファイバアレイ10では、V溝間隔と略同一のファイバピッチで光ファイバを配設することができる。また、光ファイバをV溝で保持することにより、光ファイバの自由度は低くなるため、光ファイバアレイに対して、光ファイバを正確に配置することができる。従って、従来に比べ、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度は向上する。
また、本実施形態1の光ファイバアレイ10では、保護具23は、保護具の収容部に押さえ具22aを収め、また、マイクロメーター付きクランプ用治具と押さえビス25とを用いて、2方向から接続部材本体21に固定される。よって、光ファイバアレイ10に対する保護具23の配置精度は高くなり、結果として、押さえ具22aの配置精度は高くなる。更に、マイクロメーターを用いて加える力を微調整することができるため、光ファイバアレイ10に対して押さえ具22aを更に正確に配置することができ、従って、光ファイバアレイ10に対する光ファイバの配置精度は更に高くなる。
また、本実施形態1の光ファイバを押さえ具22aに保持させる方法によると、押さえ具22aと同一の構造を示すファイバ並列用治具22bを用いてファイバシート部を作製し、そのシート部を押さえ具22aのV溝に固定する。よって、この一連の工程中、ファイバシート部のガラス部26aのファイバピッチが変化することはなく、従って、光ファイバの整列精度が高くなる。また、この方法を用いると、ファイバシート部のガラス部26aをそのまま押さえ具22aのV溝上に設置すれば良いため、設置が容易であり、且つ、この一連の工程中にガラス部26aが傷つく危険性は低い。
上記より、本実施形態1の光ファイバアレイ10では、光ファイバアレイにおける光ファイバの整列精度及び配置精度が高くなる。具体的には、直径が125μmの光ファイバを用いた場合、従来の手法では、±50μmの不確かさで整列されるが、本実施形態1の光ファイバアレイ10では、その不確かさは±2.5μmとなり、光ファイバの整列精度が向上する。また、従来の手法では、光ファイバアレイに対して±150μmの不確かさで配置されるが、本実施形態1の光ファイバアレイ10では、その不確かさは±12.5μmとなり、光ファイバアレイに対する光ファイバの配置精度も向上する。なお、この不確かさは、基準点、すなわち、図2及び図3に示す点A、を基準として求められている。
(実施形態2)
本発明の実施形態2として、光ファイバアレイ及びその製造方法を説明する。
まず、本発明の実施形態2に係る光ファイバアレイの構造を説明する。
本実施形態2に係る光ファイバアレイは、12本の光ファイバの一端が並列してなる光ファイバアレイ本体と、光ファイバアレイ本体の端部に設けられた接続部材40と、を備えている。以上より、本実施形態2の光ファイバアレイは、上記本実施形態1における光ファイバアレイ10と、光ファイバの本数を異にする。
次に、接続部材40の構造を簡単に説明する。
図5は、接続部材40の展開図の一部を示す。左側から順に、端面図、上部側面図、基端面図である。図5に示すように、接続部材40は、その大部分を接続部材本体41が占め、その端部には、押さえ具42a、保護具23、カバー24及び押さえビス25を備え、その内部には、光ファイバを備えている。そして、その光ファイバは、ガラス部26aと被覆部26bとで構成されている。本実施形態2の光ファイバアレイは、上記実施形態1における光ファイバアレイ10と、光ファイバの本数を異にするため、それに伴い、押さえ具42aに設けられるV溝の本数が異なる。
次に、本実施形態2の光ファイバアレイの製造方法を説明する。本実施形態2の光ファイバの製造方法は、上記実施形態1の光ファイバアレイ10の製造方法と同一であり、製造された光ファイバアレイは、上記実施形態1の光ファイバアレイ10が示す効果と同一の効果を示す。なお、光ファイバを押さえ具42aに保持させる方法は、光ファイバの本数が異なるため若干異なる。本実施形態2の場合、光ファイバを12本用意し、そのうち、9本が伝送用光ファイバであり、3本がダミーファイバである。そして、9本の伝送用光ファイバと1本のダミーファイバを並べ、その両外側に、ダミーファイバを1本ずつ置く。このようにダミーファイバの本数を3本以上にすると、この一連の工程中に、伝送用光ファイバが損傷する危険性は低いとともに、伝送用光ファイバ同士を2以上のブロックに分離することができる。上記以外の点については、上記実施形態1の光ファイバを押さえ具22aに保持させる方法と同一である。
(その他の実施形態)
上記実施形態1、2に記載された接続部材本体21、41と保護具23とカバー24との材質は、ステンレス製としたが、これに限定されることはなく、硬度の高い樹脂などを用いても構わない。
また、上記実施形態1、2に記載された接続部材20、40には、カバー24が備えられているが、カバー24は、接続部材の外形がいびつにならないように設けられるため、備えられていなくてもよい。また、上記実施形態1、2において、接続部材本体21、41の押さえビス収容凹部34に押さえビス25が備えられているが、押さえビス25は、接続部材本体21、41に対して、保護具23を、結果的には、押さえ具22a、42aを、圧接するために設けられるため、この効果を発揮するものであれば、あらゆるものを用いることができる。
また、上記実施形態1に記載された光ファイバアレイ10では、光ファイバは7本で、そのうちダミーファイバが2本であるとし、上記実施形態2に記載された光ファイバアレイでは、光ファイバは12本で、そのうち、ダミーファイバが3本であるとしたが、光ファイバの本数はこれらに限定されることはない。ダミーファイバが2本であれば、光ファイバを押さえ具に保持させる工程中に、伝送用光ファイバが損傷する危険性は低く、また、ダミーファイバが3本以上であれば、光ファイバを複数個のブロックに分けることができるという機能が付加される。
また、上記実施形態1、2に記載された光ファイバアレイの製造方法では、接続部材本体21、41に固定するさい、押さえ具22a、42aと保護具23とカバー24との側面に樹脂を塗布後、接続部材本体21、41に設置し固定したが、樹脂を塗布するタイミングはこれに限定されることはなく、接続部材本体21、41に設置後、生じた隙間に樹脂を流し込み固定しても構わない。また、エポキシ樹脂を用いて固定したが、用いる樹脂はエポキシ樹脂に限定されない。他の熱硬化樹脂であっても構わないし、紫外線硬化樹脂であっても構わない。
また、上記実施形態1、2に記載された光ファイバを押さえ具22a、42aに保持させる方法では、ファイバ長手方向に対して、ファイバ並列用治具22bの両隣にエポキシ樹脂を塗布してガラス部26aを互いに固定したが、ファイバ並列用治具22bの両隣を固定する必要はない。ファイバ並列用治具22bを取り外してもファイバシート部のガラス部26aのファイバピッチが保持されればよいので、片方のみを固定してもよい。
本発明の実施形態1における光ファイバアレイ10の斜視図である。 本発明の実施形態1における光ファイバアレイ10の接続部材20の展開図の一部である。 本発明の実施形態1における光ファイバアレイ10の分解斜視図である。 本発明の実施形態1における光ファイバアレイ10の押さえ具の22aに光ファイバを保持させる工程を示す説明図である。 本発明の実施形態2における光ファイバアレイの接続部材40の展開図の一部である。 従来例における光ファイバアレイの斜視図である。 従来例における光ファイバアレイの使用例を示す図である。
符号の説明
10、50 光ファイバアレイ
11、51 光ファイバアレイ本体
20、40、60 接続部材
21、41、61 接続部材本体
22a、42a 押さえ具
22b ファイバ並列用治具
23 保護具
24、64 カバー
25 押さえビス
26a、66a ガラス部
26b 被覆部
31 カバー収容凹部
32 押さえ具収容凹部
33 光ファイバ収容凹部
34 押さえビス収容凹部
68 入力端

Claims (1)

  1. 複数の光ファイバが少なくとも一端で並列してなる光ファイバアレイ本体と、
    上記光ファイバアレイ本体の端部に設けられた接続部材と、を備え、
    上記接続部材は、上記光ファイバアレイ本体の端部を挟持する接続部材本体及び押さえ具を有し、
    上記押さえ具は、上記光ファイバアレイ本体の端部を挟持する側の面に、該光ファイバアレイ本体に沿って延び該光ファイバアレイ本体を構成する複数の光ファイバのそれぞれを保持するV溝が複数形成されており、
    上記光ファイバアレイ本体を構成する各光ファイバは、上記接続部材本体と上記押さえ具の上記V溝とで挟持されており、
    上記押さえ具の上記V溝には、上記光ファイバアレイ本体を構成する何れかの上記光ファイバが保持されており、
    上記光ファイバアレイ本体を構成する光ファイバは、上記押さえ具の何れかの上記V溝に保持されており、
    上記光ファイバアレイ本体を構成する光ファイバには、少なくとも本のダミーファイバと少なくとも2本の伝送用光ファイバとが含まれており、
    上記ダミーファイバは、上記光ファイバアレイ本体における上記光ファイバの並列方向の両端に位置する端側ダミーファイバと、上記光ファイバアレイ本体における上記光ファイバの並列方向の内側に位置する内側ダミーファイバとを有し、
    上記端側ダミーファイバは、上記押さえ具の複数のV溝のうち上記光ファイバアレイ本体における上記光ファイバの並列方向の両端に位置するV溝に保持されており、
    上記内側ダミーファイバは、上記押さえ具の複数のV溝のうち上記光ファイバアレイ本体における上記光ファイバの並列方向の内側に位置するV溝に保持されており、
    上記光ファイバアレイ本体における上記光ファイバの並列方向において、
    上記端側ダミーファイバと上記内側ダミーファイバとの間には、少なくとも1本の上記伝送用光ファイバが存在しており、
    上記端側ダミーファイバが保持されているV溝と上記内側ダミーファイバが保持されているV溝との間には、少なくとも1つのV溝が存在しており、
    上記端側ダミーファイバが保持されているV溝と上記内側ダミーファイバが保持されているV溝との間に存在する上記少なくとも1つのV溝には、それぞれ、上記端側ダミーファイバと上記内側ダミーファイバとの間に存在する上記伝送用光ファイバが保持されていることを特徴とする光ファイバアレイ。
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