JP5323800B2 - Array type optical element - Google Patents
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Description
本発明は、アレイ型光学素子に関するものである。 The present invention relates to an array type optical element.
光ファイバアレイ及びロッドレンズアレイ等のアレイ型光学素子は、ガラス基板やシリコン基板上に複数のV溝を形成することによって作成されたV溝基板上に複数の光ファイバ又はロッドレンズ等の光学要素を二次元上に整列配置させ、整列配置した複数の光ファイバ又はロッドレンズを挟み込むように2つのV溝基板を光学接着剤等で固定した光部品である。このようなアレイ型光学素子は、他のアレイ型素子への光入出力や空間光学系の光処理装置に用いられている。光ファイバ又はロッドレンズを二次元上に配列する方法として、特許文献1に示されるように、光ファイバを整列配置した一対のV溝基板を対向させて接合する方法がすでに報告されている。特許文献1に示される光ファイバアレイは、2つのV溝基板にそれぞれ形成された複数のV溝ごとに光ファイバが配置され、複数のV溝に配置された光ファイバを2つのV溝基板で挟み込んだ構成となっている。
An array type optical element such as an optical fiber array and a rod lens array is an optical element such as a plurality of optical fibers or rod lenses formed on a V-groove substrate formed by forming a plurality of V-grooves on a glass substrate or a silicon substrate. Are two-dimensionally arranged, and two V-groove substrates are fixed with an optical adhesive or the like so as to sandwich a plurality of aligned optical fibers or rod lenses. Such an array type optical element is used for light input / output to / from other array type elements and an optical processing apparatus of a spatial optical system. As a method of arranging optical fibers or rod lenses two-dimensionally, as shown in
しかしながら、上述のような光ファイバ又はロッドレンズを二次元上に配列するための従来の方法では、1つのV溝基板に配置された各光ファイバ間の間隔はV溝によって正確に保持されるものの、対向する2つのV溝基板間の相互位置関係を正確に保つ手段がなく、対となる2つのV溝基板上に配置された光ファイバ間の相互位置精度は高くない。 However, in the conventional method for arranging the optical fibers or rod lenses in the two-dimensional manner as described above, the distance between the optical fibers arranged on one V-groove substrate is accurately maintained by the V-groove. There is no means for accurately maintaining the mutual positional relationship between the two V-groove substrates facing each other, and the mutual positional accuracy between the optical fibers arranged on the two paired V-groove substrates is not high.
また、光ファイバアレイ又はロッドレンズを二次元上に配列するための従来の方法では、V溝基板ごとにV溝の製造誤差等が生じるため、V溝基板ごとに光ファイバ又はロッドレンズ間の距離にバラツキが生じる。 Further, in the conventional method for arranging the optical fiber array or the rod lens two-dimensionally, a manufacturing error of the V groove occurs for each V groove substrate, and therefore the distance between the optical fiber or the rod lens for each V groove substrate. Variation occurs.
上記述べたように、従来の二次元光ファイバアレイ及びロッドレンズアレイの構造では、対向する2つのV溝基板間の相互位置関係を正確に保つ手段がないため、対向する2つのV溝基板における光ファイバ又はロッドレンズ間の相互位置精度を高精度に保つことが困難であるという問題があった。 As described above, in the conventional two-dimensional optical fiber array and rod lens array structure, there is no means for accurately maintaining the mutual positional relationship between the two opposing V-groove substrates. There is a problem that it is difficult to keep the mutual positional accuracy between the optical fiber or the rod lens highly accurate.
また、従来の二次元光ファイバアレイ及びロッドレンズアレイの製造方法では、V溝基板ごとにV溝の製造誤差等が生じるため、V溝基板ごとに光ファイバ又はロッドレンズ間の距離にバラツキが生じるという問題があった。 Further, in the conventional manufacturing method of the two-dimensional optical fiber array and the rod lens array, a V-groove manufacturing error or the like occurs for each V-groove substrate, so that the distance between the optical fiber or the rod lens varies for each V-groove substrate. There was a problem.
本発明は上記欠点を鑑みてなされたものであり、V字形状で形成された複数の第1のV溝を有する第1基板と、V字形状で形成された複数の第2のV溝を有する第2基板と、前記複数の第1のV溝に配置された第1の光学要素群と、前記複数の第2のV溝に配置された第2の光学要素群とを備え、前記複数の第1のV溝と前記複数の第2のV溝とを対向させて、前記第1基板及び前記第2基板によって前記第1の光学要素群及び前記第2の光学要素群を挟み込むことによって構成されるアレイ型光学素子であって、前記複数の第1のV溝のうちの1つは、前記第1基板及び前記第2基板を位置決めするための第3のV溝であり、前記複数の第2のV溝のうちの1つは、前記第1基板及び前記第2基板を位置決めするための第4のV溝であり、前記第3のV溝及び前記第4のV溝は互いに対向するように位置付けられ、前記第3のV溝及び前記第4のV溝に前記第1基板及び前記第2基板を支持する支持部材が配置され、前記支持部材は、前記第3のV溝を形成する2つの面と前記第4のV溝を形成する2つの面とに接触することにより前記第1基板及び前記第2基板を支持し、前記複数の第1のV溝、前記複数の第2のV溝、前記第3のV溝及び前記第4のV溝の開口角は60度であり、前記第1基板及び前記第2基板によって前記第1の光学要素群及び前記第2の光学要素群を挟み込んだ状態における前記第1基板と前記第2基板との間隔を2aとし、前記第1の光学要素群及び前記第2の光学要素群の各光学要素の半径をrとした場合、前記複数の第1のV溝及び前記複数の第2のV溝の深さは3r−aであり、前記第3のV溝及び前記第4のV溝の深さは2r−aであることを特徴とするアレイ型光学素子を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above disadvantages, and includes a first substrate having a plurality of first V grooves formed in a V shape and a plurality of second V grooves formed in a V shape. A plurality of first optical element groups disposed in the plurality of first V grooves, and a plurality of second optical element groups disposed in the plurality of second V grooves. The first V-groove and the plurality of second V-grooves are opposed to each other, and the first optical element group and the second optical element group are sandwiched between the first substrate and the second substrate. An array type optical element configured, wherein one of the plurality of first V-grooves is a third V-groove for positioning the first substrate and the second substrate, One of the second V-grooves is a fourth V-groove for positioning the first substrate and the second substrate; The third V-groove and the fourth V-groove are positioned so as to face each other, and a support member that supports the first substrate and the second substrate in the third V-groove and the fourth V-groove And the support member contacts the two surfaces forming the third V-groove and the two surfaces forming the fourth V-groove, thereby allowing the first substrate and the second substrate to contact each other. The plurality of first V-grooves, the plurality of second V-grooves, the third V-groove, and the fourth V-groove have an opening angle of 60 degrees, and the first substrate and the first V-groove The distance between the first substrate and the second substrate in a state in which the first optical element group and the second optical element group are sandwiched by two substrates is 2a, and the first optical element group and the second optical element group When the radius of each optical element of the optical element group is r, the plurality of first V grooves and the plurality of first elements The depth of the V groove is 3r-a, the depth of the third V-shaped groove and said fourth V-groove is to provide an array type optical element which is a 2r-a .
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載のアレイ型光学素子において、前記第1基板及び前記第2基板は、前記第1のV溝ないし前記第4のV溝となる複数のV溝を形成したV溝形成部を有するV溝基板において、前記V溝形成部を前記複数のV溝の長手方向に対して垂直に切断することによって分割された基板であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the array-type optical element according to the first aspect, the first substrate and the second substrate are a plurality of first V-grooves or fourth V-grooves. A V-groove substrate having a V-groove forming portion formed with a V-groove, wherein the substrate is divided by cutting the V-groove forming portion perpendicularly to the longitudinal direction of the plurality of V-grooves. .
請求項3に記載された発明は、請求項2に記載のアレイ型光学素子において、前記第1基板において前記第1のV溝が形成される位置及び前記第2基板において前記第2のV溝が形成される位置は、前記第1基板と前記第2の基板とを対向させた場合に、前記第1の光学要素群が配置されるV溝と前記第2の光学要素群が配置されるV溝とを鏡像関係で合成した位置であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the array-type optical element according to the second aspect, a position where the first V-groove is formed on the first substrate and the second V-groove on the second substrate. Is formed when the first substrate and the second substrate are opposed to each other, the V-groove in which the first optical element group is disposed and the second optical element group are disposed. It is a position where the V-groove and the mirror image are combined.
請求項4に記載された発明は、請求項2に記載のアレイ型光学素子において、前記第1基板において前記第1のV溝が形成される位置及び前記第2基板において前記第2のV溝が形成される位置は、前記第1基板と前記第2の基板とを同一方向に並べた場合に、前記第1の光学要素群が配置されるV溝と前記第2の光学要素群が配置されるV溝とを重ね合わせて合成した位置であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the array-type optical element according to the second aspect, a position where the first V-groove is formed in the first substrate and the second V-groove in the second substrate. Is formed when the first substrate and the second substrate are arranged in the same direction, the V-groove in which the first optical element group is arranged and the second optical element group are arranged. It is the position which overlap | superposed and synthesize | combined with the V groove | channel to be formed.
請求項5に記載された発明は、請求項1から4のいずれかに記載のアレイ型光学素子において、前記第1の光学要素群と前記第2の光学要素群との間にスペーサを配置したことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the array type optical element according to any one of the first to fourth aspects, a spacer is disposed between the first optical element group and the second optical element group. It is characterized by that.
請求項6に記載された発明は、請求項1から5のいずれかに記載のアレイ型光学素子において、前記第3のV溝及び前記第4のV溝は、前記第1のV溝及び前記第2のV溝と同一の形状及び寸法で形成されていることを特徴とする。
The invention described in
請求項7に記載された発明は、請求項1から6のいずれかに記載のアレイ型光学素子において、前記第1の光学要素群及び前記第2の光学要素群が配置されていない前記第1のV溝及び前記第2のV溝にダミーファイバを配置したことを特徴とする。
The invention described in claim 7 is the array type optical element according to any one of
請求項8に記載された発明は、請求項1から7のいずれかに記載のアレイ型光学素子において、前記第1の光学要素群及び前記第2の光学要素群は、複数の光ファイバからなることを特徴とする。また、請求項9に記載された発明は、請求項1から7のいずれかに記載のアレイ型光学素子において、前記第1の光学要素群及び前記第2の光学要素群は、複数のロッドレンズからなることを特徴とする。
The invention described in claim 8, in an array type optical element according to any one of
本発明に係るアレイ型光学素子により、高精度に光ファイバ又はロッドレンズが配列されたアレイ型光学素子を提供することができる。 The array type optical element according to the present invention can provide an array type optical element in which optical fibers or rod lenses are arranged with high accuracy.
以下、本発明の実施例を、図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る光ファイバアレイを説明するための図である。図1(a)は、本発明の実施例1に係る光ファイバアレイを光出射端面から見た図である。図1(a)に示されるように、光ファイバアレイ100は、第1基板1と、第2基板2と、8心テープ光ファイバ3と、8心テープ光ファイバ4と、単芯光ファイバからなる円柱状位置決め部材5と、紫外線硬化型接着剤6とから構成されている。第1基板1上には、光ファイバ整列用V溝11及び基板位置決め用V溝12が形成され、第2基板2上には、光ファイバ整列用V溝21及び基板位置決め用V溝22が形成されている。第1基板1及び第2基板2は、例えばガラス又はシリコン等で形成される。8心テープ光ファイバ3及び8心テープ光ファイバ4は、8本の光ファイバ心線が被膜で覆われて一体形成されたものである。
FIG. 1 is a diagram for explaining an optical fiber array according to
光ファイバ整列用V溝11及び光ファイバ整列用V溝21は、250ミクロン間隔で形成された8つのV溝である。すなわち、光ファイバ整列用V溝11は、8心テープ光ファイバ3の8本の光ファイバ心線を収容することができ、光ファイバ整列用V溝21は、8心テープ光ファイバ4の8本の光ファイバ心線を収容することができる。以下、第1基板1、8心テープ光ファイバ3、8心テープ光ファイバ4、第2基板2の順で積層している方向を積層方向と称し、8心テープ光ファイバ3又は8心テープ光ファイバ4の各光ファイバが、それぞれ、光ファイバ整列用V溝11又は光ファイバ整列用V溝21に配列されている方向をV溝配列方向と称する。
The optical fiber alignment V-
本発明においては、第1基板1に基板位置決め用V溝12を設け、第2基板2に基板位置決め用V溝22を設け、基板位置決め用V溝12及び基板位置決め用V溝22に円柱状位置決め部材5を配置して円柱状位置決め部材5を挟み込む構成をとっている。本構成により、第1基板1と第2基板2とが円柱状位置決め部材5によって支持されて、第1基板1と第2基板2とが位置決めされる。具体的には、円柱状位置決め部材5が、基板位置決め用V溝12を形成する2つの面と基板位置決め用V溝22を形成する2つの面とに接触することにより、第1基板1及び第2基板2を支持することができる。このため、第1基板1及び第2基板2との間のズレが低減され、対向する2つのV溝基板間の光ファイバの相互位置関係を正確に保つことができる。
In the present invention, the substrate positioning V-
図1(b)は、本発明の実施例1に係る光ファイバアレイを製造する方法を説明するための図である。図1(b)には、第1基板1と、第2基板2と、8心テープ光ファイバ3と、8心テープ光ファイバ4と、円柱状位置決め部材5とが示されており、第1基板1上には、光ファイバ整列用V溝11及び基板位置決め用V溝12が形成され、第2基板2上には、光ファイバ整列用V溝21及び基板位置決め用V溝22が形成されている。
FIG. 1B is a diagram for explaining a method of manufacturing the optical fiber array according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B shows a
図1(b)に示されるように、第1基板1及び第2基板2によって挟み込まれる部分の8心テープ光ファイバ3、4及び円柱状位置決め部材5の被膜を除去して8本の光ファイバ心線を露出させ、第1基板1の光ファイバ整列用V溝11上に8心テープ光ファイバ3の光ファイバ心線を整列配置し、第2基板2の光ファイバ整列用V溝11上に8心テープ光ファイバ4の光ファイバ心線を整列配置し、基板位置決め用V溝12又は22に円柱状位置決め用部材5を配置する。次に、第1基板1及び第2基板2で円柱状位置決め用部材5及び8心テープ光ファイバ3、4を挟み込む。基板位置決め用V溝12、22及び円柱状位置決め用部材5により、第1基板1と第2基板2との間の位置決めが行われ、8心テープ光ファイバ3及び4の光ファイバ心線の位置決めも行われる。このような位置決めが行われた状態において、図1(a)に示されるように、第1基板1と第2基板2と間の間隙に紫外線硬化型接着剤6を浸透させ、紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤6を硬化させることにより固定する。この後、端面を研磨加工して、光ファイバアレイを完成させる。
As shown in FIG. 1B, the coatings of the 8-core tape
ここで、光ファイバ整列用V溝11、21及び基板位置決め用V溝12、22の開口角は60度とし、光ファイバ心線を挟み込んだ状態における第1基板1と第2基板2との間の間隔を2aとし、8心テープ光ファイバ3及び8心テープ光ファイバ4の光ファイバ心線の半径をrとした場合、光ファイバ整列用V溝11、21の深さを3r−aとし、基板位置決め用V溝12、22の深さを2r−aとするように設計する。光ファイバ整列用V溝11、21及び基板位置決め用V溝12、22の深さをこのように設定して製造すると、8心テープ光ファイバ3及び8心テープ光ファイバ4の光ファイバ心線の半径と同じ半径を有する円柱状位置決め部材5を使用することができる。
Here, the opening angles of the optical fiber alignment V-
具体的には、間隔aを10ミクロン、光ファイバ心線の半径rを62.5ミクロンとした場合、光ファイバ整列用V溝11、21の深さは177.5ミクロンとなり、基板位置決め用V溝12、22の深さは115ミクロンとなり、円柱状位置決め部材5の直径を125ミクロンとすることができ、ちょうど光ファイバ心線と同じ直径となる。このため、円柱状位置決め部材5として、加工精度が高い光ファイバ心線を使うことができるという利点がある。
Specifically, when the distance a is 10 microns and the radius r of the optical fiber core wire is 62.5 microns, the depth of the optical fiber alignment V-
このようにして製造した光ファイバアレイにおいて、第1基板1及び第2基板2において互いに接する光ファイバ心線の中心間のV溝配列方向の間隔を測定したところ、V溝配列方向の間隔の寸法誤差は±1ミクロン以内となっており、極めて高精度に光ファイバが整列されていることが確認された。このように、光ファイバアレイを実施例1の構成とすることによって、光ファイバ配列精度が向上し、極めて精度の高い光ファイバアレイを提供できる。
In the optical fiber array manufactured as described above, the distance in the V-groove arrangement direction between the centers of the optical fiber core wires in contact with each other in the
図2は、本発明の実施例2に係る光ファイバアレイを製造する方法を説明するための図である。図2には、V溝形成部55を有するV溝基板50が示されており、V溝形成部55は、光ファイバ整列用V溝11、基板位置決め用V溝12、光ファイバ整列用V溝21、及び基板位置決め用V溝22となるV溝からなる。図2に示されるように、V溝基板50は、V溝形成部の両側に被覆を除去していない光ファイバを設置するため、テラス部40を設けた構造となっている。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing an optical fiber array according to
各光ファイバ間の位置精度を確保するためには、光ファイバ整列用V溝11と基板位置決め用V溝12との距離及び光ファイバ整列用V溝21と基板位置決め用V溝22との距離を等しく形成することが重要である。
In order to ensure the positional accuracy between the optical fibers, the distance between the optical fiber alignment V-
通常、基板上にV溝を形成する際は精密機械加工技術が用いられるが、機械加工精度に限界があるため、V溝基板ごとにV溝加工位置や形状にバラツキがでるのが普通である。従って、従来の精密機械加工技術を用いて作成されたV溝基板を用いて実施例1に係る光ファイバアレイを形成した場合、V溝基板ごとに異なる位置に基板位置決め用V溝が形成されるため、第1基板1及び第2基板2において互いに接する光ファイバ心線の中心間の距離にバラツキが生じる。
Normally, precision machining technology is used when forming V-grooves on a substrate, but since there is a limit to the machining accuracy, it is normal for V-groove substrates to vary in V-groove machining position and shape. . Therefore, when the optical fiber array according to the first embodiment is formed using a V-groove substrate prepared using a conventional precision machining technique, substrate positioning V-grooves are formed at different positions for each V-groove substrate. Therefore, the distance between the centers of the optical fiber core wires that are in contact with each other in the
本実施例は、上記の問題を解決するためのものであり、1つのV溝基板を2つに分割することによって第1基板1及び第2基板2を作成することにより、ともに同一の形状及び寸法である第1基板1及び第2基板2を利用できることを最大の特徴とする。
The present embodiment is for solving the above-described problem. By forming the
実施例2に係る光ファイバアレイの製造方法において、第1基板1及び第2基板2は、V溝基板50のV溝形成部55をV溝の長手方向に対して垂直(図2に示されるA−A’方向)に切断することにより、すなわちV溝基板50のV溝形成部55にそれぞれ光ファイバを配置したときの光ファイバの光軸に対して垂直(図2に示されるA−A’方向)に切断することにより、製造されている。V溝形成部55は、光ファイバ整列用V溝11及び21となるV溝の深さが177.5ミクロンとなり、基板位置決め用V溝12及び22となるV溝の深さが115ミクロンとなるように設計されている。この後、V溝形成部55を切断することによって製造された第1基板1及び第2基板2のV溝にそれぞれ、8心テープ光ファイバ3、4及び円柱状位置決め部材5を配置して挟み込むことにより、光ファイバアレイを製造した。
In the method for manufacturing an optical fiber array according to the second embodiment, the
このようにして製造された第1基板1における光ファイバ整列用V溝11及び基板位置決め用V溝12は、第2基板2における光ファイバ整列用V溝21及び基板位置決め用V溝22と同一の形状及び寸法であり、第1基板1及び第2基板において、光ファイバ整列用V溝11と基板位置決め用V溝12との距離及び光ファイバ整列用V溝21と基板位置決め用V溝22との距離が等しいことは明らかである。
The optical fiber alignment V-
実施例2に係る方法で製造した光ファイバアレイにおいて、第1基板1及び第2基板2の光ファイバ心線のピッチをそれぞれ測定したところ、第1基板1に配置された各光ファイバの中心と第2基板2に配置された各光ファイバの中心と間のV溝配列方向の位置のバラツキは、0.1ミクロン未満と極めて高い精度が得られた。このように本実施例の光ファイバアレイ製造方法は、高精度の光ファイバアレイ製造に有効であることが明らかである。
In the optical fiber array manufactured by the method according to Example 2, when the pitches of the optical fiber cores of the
図3は、本発明の実施例3に係る光ファイバアレイの製造方法を説明するための図である。実施例3に係る光ファイバアレイ100は、第1基板1及び第2基板2において、光ファイバ整列用V溝11、光ファイバ整列用V溝21が形成されている部分と基板位置決め用V溝12及び22が形成されている部分との間を切断することにより基板位置決め用V溝12及び22を除去したものである。図3に示されるように、実施例3に係る光ファイバアレイ100は、基板位置決め用V溝12及び22が形成されている部分がB−B’断面で切除されている。このように、基板位置決め用V溝12及び22が形成されている部分を切除することにより、より小型の光ファイバアレイ100を製造することができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing an optical fiber array according to
図4は、本発明の実施例4に係る光ファイバアレイを示す。図4に示されるように、光ファイバアレイ100は、第1基板1と、第2基板2と、8心テープ光ファイバ3と、8心テープ光ファイバ4と、円柱状位置決め部材5と、紫外線硬化型接着剤6と、スペーサ30とから構成されている。第1基板1上には、光ファイバ整列用V溝11及び基板位置決め用V溝12が形成され、第2基板2上には、光ファイバ整列用V溝21及び基板位置決め用V溝22が形成されている。
FIG. 4 shows an optical fiber array according to Embodiment 4 of the present invention. As shown in FIG. 4, the
本発明の実施例4に係る構成は、8心テープ光ファイバ3と8心テープ光ファイバ4との間にギャップが生じることにより、光ファイバごとに積層方向の位置誤差が生じることを解決するためのものである。実施例4においては、図4に示されるように、第1基板1と第2基板2との間にスペーサ30を配置することにより、位置誤差が生じることを防いでいる。
The configuration according to the fourth embodiment of the present invention is to solve the occurrence of a positional error in the stacking direction for each optical fiber due to a gap generated between the 8-fiber ribbon
図5は、光ファイバ間のギャップの拡大図である。図5(a)は、スペーサ30を挟まない場合の光ファイバ間のギャップの拡大図を示す。上述の8心テープ光ファイバ3と8心テープ光ファイバ4との間のギャップは、例えば、V溝基板のV溝形成部においてV溝が形成されていない平坦部に対して、V溝が深く形成されている場合に生じる。図5(a)に示されるように、光ファイバ整列用V溝11に設置される8心テープ光ファイバ3の各コア中心を結んだ直線と、光ファイバ整列用V溝21に設置される8心テープ光ファイバ4の各コア中心を結んだ直線との距離をdとし、光ファイバの半径をrとする。8心テープ光ファイバ3、4をそれぞれ光ファイバ整列用V溝11、21に密着させて配置させた際の8心テープ光ファイバ3と8心テープ光ファイバ4との間のギャップをgとするとき、ギャップg=d−2rとなる。光ファイバとV溝との密着が不十分な場合、ギャップg相当の位置誤差が生じうる。
FIG. 5 is an enlarged view of a gap between optical fibers. FIG. 5A shows an enlarged view of the gap between the optical fibers when the
図5(b)は、スペーサ30をV溝基板間に挟む場合の拡大図を示す。8心テープ光ファイバ3、4がそれぞれ光ファイバ整列用V溝11、21に密着して配置されている場合は、ギャップgによる位置誤差は問題とはならないが、光ファイバ整列用V溝11、21への密着が不十分である場合には、ギャップg相当の位置誤差が生じることとなる。そこで、許容位置誤差をδとすると、t=g−δの厚みを有するスペーサを図4に示すように第1基板1上に整列配置された8心テープ光ファイバ3と第2基板2上に整列配置された8心テープ光ファイバ4との間に配置すれば、8心テープ光ファイバ3と8心テープ光ファイバ4との間の積層方向の位置誤差をδ以下に抑えることができるので、積層方向距離を正確に保つことができる。
FIG. 5B shows an enlarged view when the
図4の例では、8心テープ光ファイバ3及び8心テープ光ファイバ4の直径125ミクロンの各光ファイバをV溝配列方向に250ミクロン間隔で配置し、積層方向に200ミクロン間隔で配置している。スペーサ30を挟まない場合の積層方向の距離誤差は、75ミクロンとなるのに対し、スペーサ30を挟んだ本構成では、積層方向の距離誤差δは5ミクロンに改善されており、本発明の構成は、高精度の光ファイバ配列に有効であることが明らかである。
In the example of FIG. 4, the optical fibers having a diameter of 125 microns of the 8-fiber ribbon
本発明の実施例5に係る光ファイバアレイの製造方法について、図6を用いて説明する。図6は、実施例5に係る光ファイバアレイを示す。図6に示されるように、実施例5に係る光ファイバアレイは、第1基板1と、第2基板2と、8心テープ光ファイバ3と、8心テープ光ファイバ4と、円柱状位置決め部材5と、紫外線硬化型接着剤6と、スペーサ30とから構成されている。第1基板1上には、光ファイバ整列用V溝11、基板位置決め用V溝12が形成され、第2基板2上には、光ファイバ整列用V溝21、基板位置決め用V溝22が形成されている。
A method for manufacturing an optical fiber array according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows an optical fiber array according to the fifth embodiment. As illustrated in FIG. 6, the optical fiber array according to the fifth embodiment includes a
光ファイバ整列用V溝11、21は、基板位置決め用V溝12、22と同一の形状、寸法で形成されている。このため、各基板にV溝を加工する際、V溝加工深さを変更する必要がなく、V溝配列方向への基板送り動作のみでV溝加工が完了する。このように、加工装置の動作が単純であるので、機械誤差が小さく、高いV溝加工精度が得られる。
The optical fiber alignment V-
このようにして製造した光ファイバアレイの第1基板1及び第2基板2の光ファイバ心線のピッチをそれぞれ測定したところ、第1基板1に配置された各光ファイバの中心と第2基板2に配置された各光ファイバの中心と間のV溝配列方向の位置のバラツキは、0.5ミクロン未満と極めて高い精度が得られた。このように、実施例6に係る光ファイバアレイ製造方法は、高精度の光ファイバアレイ製造に有効である。
When the pitches of the optical fiber cores of the
図7は、本発明の実施例6に係る光ファイバアレイを示す。図7に示されるように、光ファイバアレイ100は、第1基板1と、第2基板2と、8心テープ光ファイバ3と、8心テープ光ファイバ4と、円柱状位置決め部材5と、紫外線硬化型接着剤6と、スペーサ30とから構成されている。第1基板1上には、光ファイバ整列用V溝11及び基板位置決め用V溝12が形成され、第2基板2上には、光ファイバ整列用V溝21及び基板位置決め用V溝22が形成されている。
FIG. 7 shows an optical fiber array according to
実施例1ないし5に係る光ファイバアレイ100は、第1基板1の光ファイバ整列用V溝11における各V溝の開口部が第2基板2の光ファイバ整列用V溝21における各V溝の開口部のいずれかと対向しており、互いの開口部が対向した1対のV溝が8つ構成されている。
In the
図7に示される光ファイバアレイ100においては、第1基板1に形成されたV溝の位置は、第1基板2に形成されたV溝の位置と同一ではない。すなわち、図7に示される光ファイバアレイ100においては、第1基板1の光ファイバ整列用V溝11及び第2基板2の光ファイバ整列用V溝21は、スペーサ30に関して互いに非対称な位置に形成され、第1基板1の光ファイバ整列用V溝11における各V溝の開口部が第2基板2の光ファイバ整列用V溝21における各V溝の開口部のいずれかにも対向していないものもある。
In the
図7に示されるように、光ファイバアレイ100においては、第1基板1及び第2基板2とで非対称の位置にV溝を形成してそれぞれのV溝に光ファイバを配置する場合もある。しかしながら、図7に示されるような光ファイバアレイ100は、第1基板1に形成されたV溝の位置と第1基板2に形成されたV溝の位置とが異なるため、実施例2に係る高精度光ファイバアレイ製造方法が適用できない。従って、第1基板1及び第2基板2のV溝形成位置の精度がV溝加工装置の機械精度の制約を受けるため、高精度の光ファイバアレイの作製には限界がある。さらに、光ファイバアレイを製造する際に二種類の基板を用意する必要があり、部品在庫管理、製造管理の点で煩雑であるという欠点がある。
As shown in FIG. 7, in the
図8は、本発明の実施例7に係る光ファイバアレイを製造する方法を説明するための図である。図8(c)には、第1基板1のV溝加工位置と第2基板2のV溝加工位置とを鏡像合成したV溝加工形状を有するV溝基板が示されている。ここで、「鏡像合成したV溝加工形状を有するV溝基板」を作製するための方法について図8(a)ないし(c)を参照して説明する。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of manufacturing an optical fiber array according to Embodiment 7 of the present invention. FIG. 8C shows a V-groove substrate having a V-groove machining shape in which the V-groove machining position of the
図8(a)は、第1基板1に形成されたV溝の位置と第2基板2に形成されたV溝の位置とが異なる光ファイバアレイ100を示す。V溝の長手方向に対して垂直且つ基板面と平行な第1の軸を想定して、図8(a)の矢印に示されるように第2基板2を第1の軸に関して180度回転させて、図8(b)のように第1基板1のV溝及び第2基板2のV溝のV字が同じ向きになり、且つ基板位置決め用V溝12の位置と基板位置決め用V溝22の位置とが同一になるように第1基板1と第2基板2とを並べた場合を想定する。ここで、基板面とは、第1基板1及び第2基板2において、V溝が形成される面であって、V溝のV字を形成している面を除く面のことを指す。
FIG. 8A shows an
図8(b)のように並べて第1基板1及び第2基板2同士の各V溝の形成位置を重ね合わせたことを想定した場合に、第1基板1においてV溝が形成されている位置且つ第2基板2においてV溝が形成されている位置にV溝が形成されているV溝基板が、図8(c)に示される「鏡像合成したV溝加工形状を有するV溝基板」である。実施例7に係る光ファイバアレイ100においては、第1基板1及び第2基板2として、図8(c)のように設計されたV溝基板を使用する。
The position where the V-groove is formed in the
第1基板1及び第2基板2を図8(c)に示されるようなV溝加工形状を有するV溝基板とすることにより、第1基板1及び第2基板2のV溝加工形状は同じものとなるので、実施例2に係る製造方法を適用することが可能となる。
By making the
図8(c)に示されるV溝基板を用いて製造した光ファイバアレイの端面図を図8(d)に示す。図8(d)に示されるように、V溝形成位置が第1基板1と第2基板2とで等しく、光ファイバの配置は図7に示される配置と同一であることがわかる。
An end view of an optical fiber array manufactured using the V-groove substrate shown in FIG. 8C is shown in FIG. As shown in FIG. 8D, it can be seen that the V-groove formation position is the same between the
実施例7に係る方法で製造した光ファイバアレイの第1基板1及び第2基板2の光ファイバ心線のピッチをそれぞれ測定したところ、第1基板1に配置された各光ファイバの中心と第2基板2に配置された各光ファイバの中心と間のV溝配列方向の位置のバラツキは、0.1ミクロン未満であり、極めて高い精度が得られた。このように実施例7に係る光ファイバアレイ製造方法は、高精度の光ファイバアレイ製造に有効である。さらに、V溝基板が一種類で済むため、部品在庫管理、製造管理の手間が省けるという利点がある。
When the pitches of the optical fiber core wires of the
図9は、本発明の実施例8に係る光ファイバアレイの製造方法を説明するための図である。図9(c)は、第1基板1のV溝加工位置と第2基板2のV溝加工位置とを同一方向に並べて合成したV溝加工形状を有するV溝基板を示す。ここで、「同一方向に並べて合成したV溝加工形状を有するV溝基板」を作製するための方法について図9(a)ないし(d)を参照して説明する。
FIG. 9 is a view for explaining a method of manufacturing an optical fiber array according to Embodiment 8 of the present invention. FIG. 9C shows a V-groove substrate having a V-groove machining shape in which the V-groove machining position of the
図9(a)は、第1基板1に形成されたV溝の位置と第2基板2に形成されたV溝の位置とが異なる光ファイバアレイ100を示す。V溝の長手方向に対して平行且つ基板面と平行な第2の軸を想定して、図9(a)の矢印に示されるように第2基板2を第2の軸に関して180度回転させて、図9(b)のように第1基板1のV溝及び第2基板2のV溝のV字が同じ向きになるように第1基板1と第2基板2とを並べた場合を想定する。図9(b)のように並べて第1基板1及び第2基板2同士の各V溝の形成位置を重ね合わせたことを想定した場合に、第1基板1においてV溝が形成されている位置且つ第2基板2においてV溝が形成されている位置にV溝が形成されているV溝基板が、図9(c)に示される「同一方向に並べて合成したV溝加工形状を有するV溝基板」である。実施例8に係る光ファイバアレイ100においては、第1基板1及び第2基板2として、図9(c)のように設計されたV溝基板を使用する。
FIG. 9A shows an
第1基板1及び第2基板2を図9(c)に示されるようなV溝加工形状を有するV溝基板とすることにより、第1基板1及び第2基板2のV溝加工形状は同一となる。
By making the
図9(c)に示されるV溝基板を用いて製造した光ファイバアレイの端面図を図9(d)に示す。図9(d)に示されるように、V溝形成位置が第1基板1と第2基板2とで等しく、光ファイバの配置は図7に示される配置と同一であることがわかる。実施例8に係る方法で製造された光ファイバアレイは、V溝基板が一種類で済むため、部品在庫管理、製造管理の手間が省けるという利点がある。
An end view of the optical fiber array manufactured using the V-groove substrate shown in FIG. 9C is shown in FIG. As shown in FIG. 9D, it can be seen that the V-groove formation position is the same between the
図10は、本発明の実施例9に係る光ファイバアレイの製造方法を説明するための図である。図10(a)は、光ファイバが設置されない空きV溝が生じた光ファイバアレイの一例を示す。図10(a)に示される例では、光ファイバが第1基板1の光ファイバ配列用V溝11と第2基板2の光ファイバ配列用V溝21とのそれぞれにおいてV溝配列方向に250ミクロン間隔で配置され、且つ第1基板1と第2基板2との間でV溝配列方向に125ミクロンシフトして配置されている。
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of manufacturing an optical fiber array according to Embodiment 9 of the present invention. FIG. 10A shows an example of an optical fiber array in which an empty V-groove in which no optical fiber is installed is generated. In the example shown in FIG. 10A, the optical fiber is 250 microns in the V-groove arrangement direction in each of the optical fiber arrangement V-
図10(a)に示されるような光ファイバの配置では、光ファイバが設置されない空きV溝が生じる。このような空きV溝は、光ファイバをV溝上に整列配置する際に、誤って本来空きV溝であるべき位置に光ファイバを配置するという組み立てミスが生じやすい。 In the arrangement of the optical fiber as shown in FIG. 10A, an empty V-groove in which no optical fiber is installed is generated. Such an empty V-groove is likely to cause an assembly error in that the optical fiber is erroneously arranged at a position that should be an empty V-groove when the optical fiber is aligned on the V-groove.
図10(b)は、空きV溝位置にダミーファイバ7を配置した光ファイバアレイを示す。図10(b)に示すように、空きV溝位置にダミーファイバ7を配置することにより、光ファイバの配置時に生じる組み立てミスが生じないため、組み立て歩留まりが向上するという利点がある。 FIG. 10B shows an optical fiber array in which dummy fibers 7 are arranged at empty V-groove positions. As shown in FIG. 10B, by arranging the dummy fiber 7 at the position of the empty V-groove, there is an advantage that the assembly yield is improved because the assembly error that occurs when the optical fiber is disposed does not occur.
上記光ファイバを用いた実施例について記載したが、ロッドレンズを用いた場合も同様にしてロッドレンズアレイを製造することができる。 Although the embodiment using the optical fiber has been described, a rod lens array can be manufactured in the same manner when a rod lens is used.
1 第1基板
2 第2基板
3、4 8心テープ光ファイバ
5 円柱状位置決め部材
6 紫外線硬化型接着剤
7 ダミーファイバ
11、21 光ファイバ整列用V溝
12、22 基板位置決め用V溝
30 スペーサ
40 テラス部
50 V溝基板
100 光ファイバアレイ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
V字形状で形成された複数の第2のV溝を有する第2基板と、
前記複数の第1のV溝に配置された第1の光学要素群と、
前記複数の第2のV溝に配置された第2の光学要素群とを備え、
前記複数の第1のV溝と前記複数の第2のV溝とを対向させて、前記第1基板及び前記第2基板によって前記第1の光学要素群及び前記第2の光学要素群を挟み込むことによって構成されるアレイ型光学素子であって、
前記複数の第1のV溝のうちの1つは、前記第1基板及び前記第2基板を位置決めするための第3のV溝であり、前記複数の第2のV溝のうちの1つは、前記第1基板及び前記第2基板を位置決めするための第4のV溝であり、前記第3のV溝及び前記第4のV溝は互いに対向するように位置付けられ、前記第3のV溝及び前記第4のV溝に前記第1基板及び前記第2基板を支持する支持部材が配置され、前記支持部材は、前記第3のV溝を形成する2つの面と前記第4のV溝を形成する2つの面とに接触することにより前記第1基板及び前記第2基板を支持し、
前記複数の第1のV溝、前記複数の第2のV溝、前記第3のV溝及び前記第4のV溝の開口角は60度であり、
前記第1基板及び前記第2基板によって前記第1の光学要素群及び前記第2の光学要素群を挟み込んだ状態における前記第1基板と前記第2基板との間隔を2aとし、前記第1の光学要素群及び前記第2の光学要素群の各光学要素の半径をrとした場合、前記複数の第1のV溝及び前記複数の第2のV溝の深さは3r−aであり、前記第3のV溝及び前記第4のV溝の深さは2r−aであることを特徴とするアレイ型光学素子。 A first substrate having a plurality of first V grooves formed in a V shape;
A second substrate having a plurality of second V-grooves formed in a V-shape;
A first optical element group disposed in the plurality of first V-grooves;
A second optical element group disposed in the plurality of second V grooves,
The plurality of first V grooves and the plurality of second V grooves are opposed to each other, and the first optical element group and the second optical element group are sandwiched between the first substrate and the second substrate. An array type optical element constituted by:
One of the plurality of first V grooves is a third V groove for positioning the first substrate and the second substrate, and one of the plurality of second V grooves. Is a fourth V-groove for positioning the first substrate and the second substrate, the third V-groove and the fourth V-groove are positioned so as to face each other, and A support member that supports the first substrate and the second substrate is disposed in a V groove and the fourth V groove, and the support member includes two surfaces that form the third V groove and the fourth surface. Supporting the first substrate and the second substrate by contacting two surfaces forming a V-groove ;
The opening angles of the plurality of first V grooves, the plurality of second V grooves, the third V groove, and the fourth V groove are 60 degrees,
The distance between the first substrate and the second substrate in the state where the first optical element group and the second optical element group are sandwiched between the first substrate and the second substrate is 2a, and the first substrate When the radius of each optical element of the optical element group and the second optical element group is r, the depths of the plurality of first V grooves and the plurality of second V grooves are 3r-a, The depth of each of the third V-groove and the fourth V-groove is 2r-a .
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