JP6293813B2 - 光ファイバ保護構造及びこれを用いた光コンバイナ構造 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ保護構造に係り、特に内部に光ファイバの少なくとも一部を収容した光ファイバ保護構造に関する。

光ファイバ同士を接続する場合には、光ファイバの被覆を除去して光ファイバの素線同士を融着して接続することが多いが、このように光ファイバの被覆が除去された部分は、外力に対して弱く、衝撃や振動が加わった際に破断してしまう可能性がある。このため、融着点など光ファイバの被覆が除去された部分を、引っ張り強度が高い材料からなるファイバ収容部に収容し、樹脂などで固定することが行われる。

また、ポリマークラッドファイバの場合には、被覆が除去された部分ではエアクラッドによって光が閉じ込められるが、この被覆が除去された部分に異物が付着すると、光ファイバ内の光が付着異物に漏れ出してしまい、高出力光の場合には光ファイバが焼損してしまうおそれがある。このため、上述したファイバ収容部上に蓋部を配置し、被覆が除去された部分に異物が付着することも防止した光ファイバ保護構造が知られている（例えば特許文献１参照）。

図１はこのような従来の光ファイバ保護構造８００を模式的に示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図である。図１及び図２に示すように、従来の光ファイバ保護構造８００は、溝８１０が形成されたファイバ収容部８２０と、ファイバ収容部８２０上に載置された蓋部８３０とを備えている。図２及び図３に示すように、この光ファイバ保護構造８００の溝８１０には、２本の光ファイバ８４０，８４０の被覆が除去された部分と融着部８６０とが収容される。光ファイバ８４０，８４０は、溝８１０の両端部で樹脂８７０によりファイバ収容部８２０に固定されている。ファイバ収容部８２０上には蓋部８３０が固定されている。ファイバ収容部８２０及び蓋部８３０は引っ張り強度が高い材料から形成される。

このような従来の光ファイバ保護構造８００においては、光ファイバ８４０を固定する樹脂８７０の上に堅い蓋部８３０が載置されているため、高温環境下や高湿環境下において樹脂８７０が膨張した場合、樹脂８７０の上に載置された蓋部８３０によって樹脂８７０の膨張が阻害される。その結果、図３の矢印で示すように、光ファイバ８４０を圧迫するように応力が作用する。これにより、光ファイバ８４０を導波する光がより高次のモードに結合して光ファイバ８４０から漏洩し、光損失が増加してしまう。例えばファイバレーザからの高出力光が光ファイバ８４０内を伝搬する場合には、光ファイバ８４０及び光ファイバ保護構造８００が光損失により高温になってしてしまうおそれもある。

特許第４７７６４２０号明細書

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、高温環境下や高湿環境下において光ファイバの光損失の増加を抑制することができる光ファイバ保護構造を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、高温環境下や高湿環境下においても光損失が増加しにくい光コンバイナ構造を提供することを第２の目的とする。

本発明の第１の態様によれば、高温環境下や高湿環境下において光ファイバの光損失の増加を抑制することができる光ファイバ保護構造が提供される。この光ファイバ保護構造は、少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、上記ファイバ収容溝内に充填される第１の樹脂とを備える。上記第１の樹脂は、上記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を上記ファイバ収容溝内に固定する。上記光ファイバ保護構造は、上記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように上記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、上記蓋部を上記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、上記蓋部に向かって上記第１の樹脂の膨張を許容して上記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段とを備えている。前記第１の応力緩和手段及び前記固定手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部との間及び前記ファイバ収容部の上面と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成される。
本発明の第２の態様によれば、高温環境下や高湿環境下において光ファイバの光損失の増加を抑制することができる光ファイバ保護構造が提供される。この光ファイバ保護構造は、少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、前記ファイバ収容溝内に充填される第１の樹脂とを備える。上記第１の樹脂は、前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を前記ファイバ収容溝内に固定する。上記光ファイバ保護構造は、前記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、前記蓋部を前記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、前記蓋部に向かって前記第１の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段とを備える。前記第１の応力緩和手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成される。前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部の全外周は前記第１の樹脂に包囲されている。
本発明の第３の態様によれば、高温環境下や高湿環境下において光ファイバの光損失の増加を抑制することができる光ファイバ保護構造が提供される。この光ファイバ保護構造は、少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、前記ファイバ収容溝内に充填される第１の樹脂とを備える。上記第１の樹脂は、前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を前記ファイバ収容溝内に固定する。上記光ファイバ保護構造は、前記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、前記蓋部を前記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、前記蓋部に向かって前記第１の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段とを備える。前記第１の応力緩和手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部とを連結するように前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成される。
本発明の第４の態様によれば、高温環境下や高湿環境下において光ファイバの光損失の増加を抑制することができる光ファイバ保護構造が提供される。この光ファイバ保護構造は、少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、前記ファイバ収容溝内に充填される第１の樹脂とを備える。上記第１の樹脂は、前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を前記ファイバ収容溝内に固定する。上記光ファイバ保護構造は、前記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、前記蓋部を前記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、前記蓋部に向かって前記第１の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段とを備える。前記第１の応力緩和手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成される。前記固定手段は、前記ファイバ収容部の上面と前記蓋部との間及び前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される第３の樹脂であって、前記第２の樹脂よりもヤング率の高い第３の樹脂により構成される。
本発明の第５の態様によれば、高温環境下や高湿環境下において光ファイバの光損失の増加を抑制することができる光ファイバ保護構造が提供される。この光ファイバ保護構造は、少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、前記ファイバ収容溝内に充填される第１の樹脂とを備える。上記第１の樹脂は、前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を前記ファイバ収容溝内に固定する。上記光ファイバ保護構造は、前記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、前記蓋部を前記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、前記蓋部に向かって前記第１の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段と、前記ファイバ収容溝内の前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容溝内に設けられる第４の樹脂と、前記蓋部に向かって前記第４の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第２の応力緩和手段とを備える。前記第２の応力緩和手段には、前記第４の樹脂と前記蓋部とを連結するように前記第４の樹脂と前記蓋部との間に形成される第５の樹脂であって、前記第４の樹脂よりもヤング率の低い第５の樹脂により構成される。

このような構成により、光ファイバの少なくとも一部をファイバ収容溝内に固定する第１の樹脂が高温環境下や高湿環境下で膨張した場合であっても、第１の応力緩和手段によって蓋部に向かって第１の樹脂の膨張が許容されるので、第１の樹脂から光ファイバに作用する応力が緩和される。したがって、光ファイバに作用する応力によって光ファイバの光損失が増加することを効果的に抑制することができる。

上記第１の応力緩和手段は、上記第１の樹脂と上記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、上記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成されていてもよい。

上記固定手段は、上記ファイバ収容部の上面と上記蓋部との間に形成される第３の樹脂により構成されていてもよい。この場合において、上記第３の樹脂のヤング率が、上記第２の樹脂のヤング率よりも高いことが好ましい。このように第２の樹脂よりもヤング率の高い第３の樹脂によって蓋部をファイバ収容部上に固定することによって、相対的にヤング率の低い（変形しやすい）第２の樹脂により光ファイバに作用する応力を緩和しつつ、相対的にヤング率の高い（変形しにくい）第３の樹脂によって蓋部をファイバ収容部上に強固に固定することができる。

また、上記第１の樹脂と上記蓋部との間及び上記ファイバ収容部の上面と上記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、上記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により、上記第１の応力緩和手段及び上記固定手段を構成してもよい。このような構成によれば、同一の樹脂により応力緩和手段と固定手段とを実現できるので、製造工程を簡略化できるとともに、製造コストも抑えることができる。

上記光ファイバ保護構造は、上記ファイバ収容溝内の上記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を覆うように上記ファイバ収容溝内に設けられる第４の樹脂と、上記蓋部に向かって上記第４の樹脂の膨張を許容して上記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第２の応力緩和手段とをさらに備えていてもよい。ここで、上記第４の樹脂を上記光ファイバのクラッドよりも屈折率が低い材料で形成してもよい。このような構成により、素線露出部を導波する光が外部に漏洩することが防止される。あるいは、上記第４の樹脂を上記光ファイバのクラッドよりも屈折率が高い材料で形成してもよい。この場合には、光ファイバのクラッドを伝搬する不要光を除去しつつ、この不要光により生じる発熱が光ファイバに与える影響を緩和することができる。

上記第２の応力緩和手段は、上記第４の樹脂と上記蓋部との間に形成される第５の樹脂であって、上記第４の樹脂よりもヤング率の低い第５の樹脂により構成されていてもよい。あるいは、上記第２の応力緩和手段は、上記第４の樹脂と上記蓋部との間に形成される間隙により構成されていてもよい。このような構成により、蓋部に向かって第４の樹脂の膨張が許容されるため、光ファイバに作用する応力が緩和される。

本発明の第６の態様によれば、高温環境下や高湿環境下においても光損失が増加しにくい光コンバイナ構造が提供される。この光コンバイナ構造は、上記光ファイバ保護構造と、第１の光ファイバと、第２の光ファイバと、上記第１の光ファイバと上記第２の光ファイバとを融着した融着部とを有する光コンバイナとを備えている。上記光ファイバ保護構造における上記ファイバ収容部の上記ファイバ収容溝内には、上記光コンバイナの上記第１の光ファイバの少なくとも一部、上記第２の光ファイバの少なくとも一部、及び上記融着部が収容される。

本発明によれば、光ファイバの少なくとも一部をファイバ収容溝内に固定する第１の樹脂が高温環境下や高湿環境下で膨張した場合であっても、第１の応力緩和手段によって蓋部に向かって第１の樹脂の膨張が許容されるので、第１の樹脂から光ファイバに作用する応力が緩和される。したがって、光ファイバに作用する応力によって光ファイバの光損失が増加することが効果的に抑制される。

従来の光ファイバ保護構造を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光コンバイナ構造を示す正面図である。 図４のＣ−Ｃ線断面図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。 図５のＥ−Ｅ線断面図である。 図５のＦ−Ｆ線断面図である。 図６に示す光コンバイナ構造において第１の樹脂が膨張した状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光コンバイナ構造を示す断面図であり、図４のＣ−Ｃ線断面に対応する断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光コンバイナ構造を示す断面図であり、図５のＤ−Ｄ線断面に対応する断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る光コンバイナ構造を示す断面図であり、図５のＤ−Ｄ線断面に対応する断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る光コンバイナ構造を示す断面図であり、図４のＣ−Ｃ線断面に対応する断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る光コンバイナ構造を示す断面図であり、図５のＤ−Ｄ線断面に対応する断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光コンバイナ構造を示す断面図であり、図５のＤ−Ｄ線断面に対応する断面図である。 図１５に示す光コンバイナ構造において第１の樹脂が膨張した状態を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る光コンバイナ構造を示す断面図であり、図５のＦ−Ｆ線断面に対応する断面図である。 図１７のＧ−Ｇ線断面図である。 本発明に係る光ファイバ保護構造の実施例と比較例における温度と透過率の変化率との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る光ファイバ保護構造及びこれを用いた光コンバイナ構造の実施形態について図４から図１９を参照して詳細に説明する。図４から図１９において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図４から図１９においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図４は本発明の第１の実施形態における光コンバイナ構造１を示す正面図、図５は図４のＣ−Ｃ線断面図である。図４及び図５に示すように、光コンバイナ構造１は、互いに融着された光ファイバ１１，１２を含む光コンバイナ１０と、光ファイバ１１，１２の融着部１９を保護する光ファイバ保護構造２０とを含んでいる。光コンバイナ１０は、第１の光ファイバ１１と、第２の光ファイバ１２と、第１の光ファイバ１１と第２の光ファイバ１２とを互いに融着した融着部１９とを有している。光ファイバ保護構造２０は、光ファイバ１１，１２及び融着部１９を外力や衝撃、振動から保護するものである。

図６は図５のＤ−Ｄ線断面図、図７は図５のＥ−Ｅ線断面図、図８は図５のＦ−Ｆ線断面図である。光ファイバ保護構造２０は、ファイバ収容溝２１がＸ方向に沿って上面２２Ａに形成されたファイバ収容部２２と、ファイバ収容部２２上に配置された蓋部２４とを備えている。ファイバ収容部２２はＸ方向を長手方向とする略直方体の外形を有しており、蓋部２４は、平面視においてファイバ収容部２２と実質的に同一の寸法となるように構成されている。

図５及び図８に示すように、第１の光ファイバ１１の被覆１３は、端部から一定距離にわたって剥がされており、これにより素線１５が露出した素線露出部１７が形成されている。また、第２の光ファイバ１２の被覆１４は、端部から一定距離にわたって剥がされており、これにより素線１６が露出した素線露出部１８が形成されている。第１の光ファイバ１１の素線露出部１７と第２の光ファイバ１２の素線露出部１８とは融着部１９において互いに融着され接続されている。

ファイバ収容部２２のファイバ収容溝２１には、第１の光ファイバ１１の素線露出部１７と第２の光ファイバ１２の素線露出部１８とが融着部１９で融着された状態で配置される。ファイバ収容部２２のファイバ収容溝２１に蓋部２４を被せることによって、融着部１９、素線露出部１７，１８がファイバ収容部２２及び蓋部２４によって覆われ、これらが外力、衝撃、及び振動から保護される。なお、ファイバ収容部２２及び蓋部２４は、例えばネオセラム（商標）や石英などのガラス材料から形成することができる。

本実施形態では、第１の光ファイバ１１は、コア１１Ａを有する単一のファイバにより構成され（図６参照）、第２の光ファイバ１２は、コア１２Ａを有する複数の光ファイバ（図示の例では７つの光ファイバ）が束ねられてバンドル化されたバンドルファイバとして構成される（図７参照）。このように、本実施形態の光コンバイナ１０は７×１の光コンバイナとして構成されている。なお、第１の光ファイバ１１のコア１１Ａの数及び第２の光ファイバ１２のコア１２Ａの数は適宜変更できることは言うまでもない。

図５及び図６に示すように、第１の光ファイバ１１は、ファイバ収容溝２１のＸ方向の一端部に充填された第１の樹脂４０Ａによりファイバ収容溝２１内に固定されている。この第１の樹脂４０Ａは、図６に示すように、第１の光ファイバ１１の被覆１３の全外周を包囲している。また、同様に、図５及び図７に示すように、第２の光ファイバ１２は、ファイバ収容溝２１のＸ方向の他端部に充填された第１の樹脂４０Ｂによりファイバ収容溝２１内に固定されている。この第１の樹脂４０Ｂも、図７に示すように、第２の光ファイバ１２の被覆１４の全外周を包囲している。

図５及び図６に示すように、第１の樹脂４０Ａと蓋部２４との間には第２の樹脂４２Ａが形成されており、この第２の樹脂４２Ａにより第１の樹脂４０Ａと蓋部２４とが互いに連結されている。同様に、図５及び図７に示すように、第１の樹脂４０Ｂと蓋部２４との間には第２の樹脂４２Ｂが形成されており、この第２の樹脂４２Ｂにより第１の樹脂４０Ｂと蓋部２４とが互いに連結されている。第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂは、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂよりもヤング率の低い材料からなる。

図５から図７に示すように、ファイバ収容部２２と蓋部２４との間には、第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂが形成されている部分を除いて、ファイバ収容部２２の縁部に沿って第３の樹脂４４が形成されている。主にこの第３の樹脂４４によってファイバ収容部２２と蓋部２４とが互いに固定されている。したがって、本実施形態では、第３の樹脂４４が、蓋部２４をファイバ収容部２２上に固定する固定手段としての役割を有する。このような第３の樹脂４４としては、例えばＲＴＶ（Room Temperature Vulcanizing）樹脂などを用いることができる。

このように、ファイバ収容部２２の上面２２Ａの縁部には、第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び第３の樹脂４４が全周にわたって形成され、これらの樹脂の上に蓋部２４が載置されている。したがって、蓋部２４をファイバ収容部２２に密着させた状態で固定することができ、ファイバ収容部２２の内部に外部から実質的に密閉された密閉空間Ｓを形成することができる。本実施形態においては、この密閉空間Ｓ内の空気により光ファイバ１１，１２の素線露出部１７，１８に対するエアクラッドが構成される。

上述したように、光ファイバ１１，１２の素線露出部１７，１８及び融着部１９は、ファイバ収容部２２のファイバ収容溝２１に収容され、ファイバ収容部２２及び蓋部２４によって包囲される。したがって、光ファイバ１１，１２の特に外力の影響を受けやすい素線露出部１７，１８及び融着部１９が外力や衝撃、振動から保護される。また、光ファイバ１１，１２の素線露出部１７，１８は密閉空間Ｓ内に配置されるため、埃などの異物が素線露出部１７，１８に付着することを防止することができる。したがって、光ファイバ１１，１２内の光が付着異物に漏れ出して光ファイバの焼損を招いてしまうことを防止することができる。

上述した構造の光コンバイナ構造１が高温環境下や高湿環境下に置かれると、図９に示すように、光ファイバ１１，１２をファイバ収容溝２１に固定する第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂが膨張する。本実施形態においては、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂと蓋部２４との間に、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂよりもヤング率の低い（すなわち変形しやすい）第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂが形成されているので、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂが高温環境下や高湿環境下で膨張した場合であっても、第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂが変形することによって蓋部２４に向かって第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂの膨張が許容される。これにより、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂから光ファイバ１１，１２に作用する応力が緩和されるため、光ファイバ１１，１２の光損失の増加が抑制される。このように、本実施形態における第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂは、蓋部２４に向かって第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂの膨張を許容して光ファイバ１１，１２に作用する応力を緩和する応力緩和手段として機能する。

この場合において、蓋部２４をファイバ収容部２２上に固定する固定手段としての第３の樹脂４４のヤング率は、第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂのヤング率よりも高いことが好ましい。このように第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂよりもヤング率の高い第３の樹脂４４によって蓋部２４をファイバ収容部２２上に固定することによって、相対的にヤング率の低い（変形しやすい）第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂにより光ファイバ１１，１２に作用する応力を緩和しつつ、相対的にヤング率の高い（変形しにくい）第３の樹脂によって蓋部２４をファイバ収容部２２上に強固に固定することができる。

なお、本実施形態では、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂ及び第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂをファイバ収容溝２１の両端部に形成しているが、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂ及び第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂをファイバ収容溝２１の端部からＸ方向中央側にずらして形成することも可能である。また、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂ及び第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂを形成する箇所は２箇所に限られず、１箇所であってもよく、あるいは３箇所以上であってもよい。

図１０及び図１１は、本発明の第２の実施形態における光コンバイナ構造１０１を示す断面図である。すなわち、図１０は、図４のＣ−Ｃ線断面に対応する断面図であり、図１１は、図５のＤ−Ｄ線断面に対応する断面図である。上述した第１の実施形態においては、第２の樹脂４２Ａ，４２ＢのＹ方向に沿った幅が、第１の樹脂４０Ａ，４０ＢのＹ方向に沿った幅と略同一であったが、第２の実施形態では、第２の樹脂１４２Ａ，１４２ＢのＹ方向に沿った幅が第１の樹脂４０Ａ，４０ＢのＹ方向に沿った幅よりも長くなっている。図示の例では、第２の樹脂１４２Ａ，１４２Ｂがファイバ収容部２２のＹ方向に沿った全幅にわたって形成されている。このような構成によれば、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂの膨張を許容する第２の樹脂１４２Ａ，１４２Ｂの領域が第１の実施形態に比べて広がるため、光ファイバ１１，１２に作用する応力をより効果的に軽減することが可能となる。

図１２は、本発明の第３の実施形態における光コンバイナ構造２０１を示す図であり、図５のＤ−Ｄ線断面に対応する断面図である。本実施形態は、第２の実施形態とは逆に、第２の樹脂２４２Ａ，２４２ＢのＹ方向に沿った幅を第１の樹脂４０Ａ，４０ＢのＹ方向に沿った幅よりも小さくしている。このようにすることで、ファイバ収容部２２と蓋部２４とを固定するための第３の樹脂２４４の領域が第１の実施形態と比べて広がるため、ファイバ収容部２２と蓋部２４とをより強固に固定することが可能となる。

図１３及び図１４は、本発明の第４の実施形態における光コンバイナ構造３０１を示す断面図である。すなわち、図１３は、図４のＣ−Ｃ線断面に対応する断面図であり、図１４は、図５のＤ−Ｄ線断面に対応する断面図である。図１３及び図１４に示すように、本実施形態においては、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂと蓋部２４との間に第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂよりもヤング率の低い材料からなる第２の樹脂３４２が形成されており、この第２の樹脂３４２は、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂと蓋部２４との間だけではなく、ファイバ収容部２２の縁部に沿って形成されている。このように、本実施形態における第２の樹脂３４２は、蓋部２４に向かって第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂの膨張を許容して光ファイバ１１，１２に作用する応力を緩和する応力緩和手段としてだけではなく、蓋部２４をファイバ収容部２２上に固定する固定手段としても機能する。本実施形態によれば、同一の樹脂により応力緩和手段と固定手段とを実現できるので、製造工程を簡略化できるとともに、製造コストも抑えることができる。

図１５は、本発明の第５の実施形態における光コンバイナ構造４０１を示す断面図であり、図５のＤ−Ｄ線断面に対応する断面図である。図１５に示すように、本実施形態では、第１の樹脂４０Ａと蓋部２４との間に間隙Ｇが形成されている。このような構成の光コンバイナ構造４０１が高温環境下や高湿環境下に置かれると、図１６に示すように、第１の樹脂４０Ａが膨張するが、第１の樹脂４０Ａと蓋部２４との間に間隙Ｇが形成されているので、蓋部２４に向かって第１の樹脂４０Ａの膨張が許容される。これにより、第１の樹脂４０Ａから光ファイバ１１に作用する応力が緩和されるため、光ファイバ１１の光損失の増加が抑制される。すなわち、本実施形態では、第１の樹脂４０Ａと蓋部２４との間に形成された間隙Ｇが、蓋部２４に向かって第１の樹脂４０Ａの膨張を許容して光ファイバ１１に作用する応力を緩和する応力緩和手段として機能する。

図１７及び図１８は、本発明の第６の実施形態における光コンバイナ構造５０１を示す断面図である。すなわち、図１７は、図５のＦ−Ｆ線断面に対応する断面図であり、図１８は図１７のＧ−Ｇ線断面図である。上述した第１〜第５の実施形態においては、素線露出部１７，１８から光が漏洩することを防止するために、密閉空間Ｓ内の空気によりエアクラッドが形成されている例を説明したが、本実施形態では、この密閉空間Ｓに樹脂を充填している。

図１７に示すように、光コンバイナ構造５０１のファイバ収容溝２１のＸ方向における両端部には、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂが設けられており、第１の実施形態と同様に、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂと蓋部２４との間には第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂが設けられている。図１７及び図１８に示すように、ファイバ収容溝２１内には、これら第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂが設けられた部分を除いて、光ファイバ１１，１２の全周を包囲するように第４の樹脂５４６が充填されている。第４の樹脂５４６は、素線１５，１６のクラッドよりも屈折率の低い材料で形成されており、この第４の樹脂５４６と蓋部２４との間には間隙Ｔが形成されている。

このように、光コンバイナ構造５０１内の光ファイバ１１，１２は、素線１５，１６のクラッドよりも屈折率の低い材料で形成された第４の樹脂５４６で覆われているため、素線露出部１７，１８を導波する光が外部に漏洩することが防止される。また、第４の樹脂５４６と蓋部２４との間には間隙Ｔが形成されているため、第４の樹脂５４６が高温環境下や高湿環境下で膨張した場合であっても、この間隙Ｔが、蓋部２４に向かって第４の樹脂５４６の膨張を許容し、光ファイバ１１，１２に作用する応力が緩和される。すなわち、この間隙Ｔは、蓋部２４に向かって第４の樹脂５４６の膨張を許容して光ファイバ１１，１２に作用する応力を緩和する応力緩和手段として作用する。したがって、高温環境下や高湿環境下において光ファイバ１１，１２の光損失が増加することが抑制される。

また、第４の樹脂５４６と蓋部２４との間に、間隙Ｔに代えて、あるいは間隙Ｔに加えて、第４の樹脂５４６よりもヤング率の低い第５の樹脂（図示せず）を応力緩和手段として形成してもよい。第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂのヤング率が第４の樹脂のヤング率よりも低い場合には、第２の樹脂４２Ａ，４２Ｂをこのような第５の樹脂として用いることができる。

また、被覆１３，１４から光が漏洩することを軽減するために、第４の樹脂５４６を被覆１３，１４よりも屈折率の低い材料で形成してもよい。さらに、製造コストの増大を抑えるために、第１の樹脂４０Ａ，４０Ｂと第４の樹脂５４６とを同じ材料で形成してもよい。また、素線露出部１７，１８の一部のみを覆うように第４の樹脂５４６を設けてもよい。

また、上述した第６の実施形態では、第４の樹脂５４６を素線１５，１６のクラッドよりも屈折率が低い材料で形成することとしたが、コアと少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバ同士の接続においては、クラッドよりも屈折率が高い材料で第４の樹脂を形成して、該第４の樹脂を融着部１９近傍に設けるようにしてもよい。このような構成により、光ファイバ１１，１２のクラッドを伝搬する不要光を除去しつつ、この不要光により生じる発熱が光ファイバ１１，１２に与える影響を緩和することができる。

上述した実施形態では、平面視におけるファイバ収容部２２及び蓋部２４の寸法を同一とし、蓋部２４がファイバ収容溝２１の全長を覆うようにファイバ収容部２２上に配置されているが、蓋部２４はファイバ収容溝２１の全長を覆う必要はなく、ファイバ収容溝２１の少なくとも一部を覆うように構成されていればよい。

上述した実施形態では、蓋部２４をファイバ収容部２２上に固定する固定手段として樹脂を用いた例を説明したが、このような固定手段としては様々なものが考えられる。例えば、ボルトなどの機械的な手段を用いてファイバ収容部２２と蓋部２４とを固定してもよいし、磁気を用いてファイバ収容部２２と蓋部２４とを固定することもできる。あるいは、ファイバ収容部２２と蓋部２４との間に大きな摩擦力が作用するように蓋部２４の重量をファイバ収容部２２よりも重くするなどの手段を採ることもできる。

また、上述の実施形態では、本発明に係る光ファイバ保護構造を用いた光コンバイナ構造を例として説明したが、本発明に係る光ファイバ保護構造は、光コンバイナ以外の光学要素にも適用できるものであることは言うまでもない。

発明者等は、本発明に係る光ファイバ保護構造の性能を調べるために以下のような実験を行った。具体的には、本発明に係る光ファイバ保護構造の実施例として図１０及び図１１に示す光ファイバ保護構造を用い、この光ファイバ構造を２５℃から７０℃までの温度環境下に置いて光ファイバの光透過率を測定した。また、比較例として、図１３及び図１４に示す光ファイバ保護構造における第２の樹脂３４２に代えて、第１の樹脂４０Ａよりもヤング率の高いＲＴＶ樹脂を用いたものについても同様の実験を行い、光ファイバの光透過率を測定した。

図１９は、２５℃のときの光透過率を１とした場合の各温度における光透過率の変化率を示すグラフである。図１９においては、本発明に係る光ファイバ保護構造の実施例についての光透過率を実線で表し、比較例についての光透過率は破線で表している。図１９に示すように、本発明に係る光ファイバ保護構造の実施例では、２５℃から７０℃の温度変化に対して光透過率がほとんど変化していないが、比較例においては７０℃において光透過率が大きく低下していることが分かる。このことから、本発明に係る光ファイバ保護構造では、比較例の光ファイバ保護構造に比べて、高温環境下においても光透過率が低下しにくくなることが判明した。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいものであることはいうまでもない。なお、本明細書において使用した用語「下」、「上」、「上側」、「下側」、「左」、「右」、「左側」、「右側」、その他の位置関係を示す用語は、図示した実施形態との関連において使用されているのであり、装置の相対的な位置関係によって変化するものである。

１ 光コンバイナ構造
１０ 光コンバイナ
１１ 第１の光ファイバ
１２ 第２の光ファイバ
１３，１４ 被覆
１５，１６ 素線
１７，１８ 素線露出部
１９ 融着部
２０ 光ファイバ保護構造
２１ ファイバ収容溝
２２ ファイバ収容部
２４ 蓋部
４０Ａ，４０Ｂ 第１の樹脂
４２Ａ，４２Ｂ 第２の樹脂
４４ 第３の樹脂
１０１ 光コンバイナ構造
１４２Ａ，１４２Ｂ 第２の樹脂
２０１ 光コンバイナ構造
２４２Ａ，２４２Ｂ 第２の樹脂
２４４ 第３の樹脂
３０１ 光コンバイナ構造
３４２ 第２の樹脂
４０１ 光コンバイナ構造
Ｇ 間隙

Claims (15)

1. 少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、
   前記ファイバ収容溝内に充填され、前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を前記ファイバ収容溝内に固定する第１の樹脂と、
   前記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、
   前記蓋部を前記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、
   前記蓋部に向かって前記第１の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段と
   を備え、
   前記第１の応力緩和手段及び前記固定手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部との間及び前記ファイバ収容部の上面と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成される
   ことを特徴とする光ファイバ保護構造。
2. 少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、
   前記ファイバ収容溝内に充填され、前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を前記ファイバ収容溝内に固定する第１の樹脂と、
   前記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、
   前記蓋部を前記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、
   前記蓋部に向かって前記第１の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段と
   を備え、
   前記第１の応力緩和手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成され、
   前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部の全外周は前記第１の樹脂に包囲されている
   ことを特徴とする光ファイバ保護構造。
3. 少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、
   前記ファイバ収容溝内に充填され、前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を前記ファイバ収容溝内に固定する第１の樹脂と、
   前記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、
   前記蓋部を前記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、
   前記蓋部に向かって前記第１の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段と
   を備え、
   前記第１の応力緩和手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部とを連結するように前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成される
   ことを特徴とする光ファイバ保護構造。
4. 少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、
   前記ファイバ収容溝内に充填され、前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を前記ファイバ収容溝内に固定する第１の樹脂と、
   前記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、
   前記蓋部を前記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、
   前記蓋部に向かって前記第１の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段と
   を備え、
   前記第１の応力緩和手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成され、
   前記固定手段は、前記ファイバ収容部の上面と前記蓋部との間及び前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される第３の樹脂であって、前記第２の樹脂よりもヤング率の高い第３の樹脂により構成される
   こと特徴とする光ファイバ保護構造。
5. 前記第３の樹脂は、前記第２の樹脂の幅方向における端面まで延びていることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ保護構造。
6. 少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を内部に収容するファイバ収容溝が形成されたファイバ収容部と、
   前記ファイバ収容溝内に充填され、前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を前記ファイバ収容溝内に固定する第１の樹脂と、
   前記ファイバ収容溝の少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容部上に配置される蓋部と、
   前記蓋部を前記ファイバ収容部上に固定する固定手段と、
   前記蓋部に向かって前記第１の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第１の応力緩和手段と、
   前記ファイバ収容溝内の前記少なくとも１つの光ファイバの少なくとも一部を覆うように前記ファイバ収容溝内に設けられる第４の樹脂と、
   前記蓋部に向かって前記第４の樹脂の膨張を許容して前記少なくとも１つの光ファイバに作用する応力を緩和する第２の応力緩和手段と
   を備え、
   前記第２の応力緩和手段には、前記第４の樹脂と前記蓋部とを連結するように前記第４の樹脂と前記蓋部との間に形成される第５の樹脂であって、前記第４の樹脂よりもヤング率の低い第５の樹脂により構成される
   ことを特徴とする光ファイバ保護構造。
7. 前記第４の樹脂は、前記光ファイバのクラッドよりも屈折率が低い材料からなることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ保護構造。
8. 前記第４の樹脂は、前記光ファイバのクラッドよりも屈折率が高い材料からなることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ保護構造。
9. 前記第１の応力緩和手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成されること特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の光ファイバ保護構造。
10. 前記固定手段は、前記ファイバ収容部の上面と前記蓋部との間に形成される第３の樹脂であって、前記第２の樹脂よりもヤング率の高い第３の樹脂により構成されることを特徴とする請求項１から３及び９のいずれか一項に記載の光ファイバ保護構造。
11. 前記固定手段は、前記ファイバ収容部の上面と前記蓋部との間に形成される第３の樹脂により構成される特徴とする請求項１から３及び６から９のいずれか一項に記載の光ファイバ保護構造。
12. 前記第１の応力緩和手段及び前記固定手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部との間及び前記ファイバ収容部の上面と前記蓋部との間に形成される第２の樹脂であって、前記第１の樹脂よりもヤング率の低い第２の樹脂により構成されること特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の光ファイバ保護構造。
13. 前記第１の応力緩和手段は、前記第１の樹脂と前記蓋部との間に形成される間隙により構成されることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の光ファイバ保護構造。
14. 前記第２の応力緩和手段には、前記第４の樹脂と前記蓋部との間に形成される間隙が含まれることを特徴とする請求項６から１３のいずれか一項に記載の光ファイバ保護構造。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の光ファイバ保護構造と、
    第１の光ファイバと、第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを融着した融着部とを有する光コンバイナと、
    を備え、
    前記光ファイバ保護構造における前記ファイバ収容部の前記ファイバ収容溝内には、前記光コンバイナの前記第１の光ファイバの少なくとも一部、前記第２の光ファイバの少なくとも一部、及び前記融着部が収容される
    ことを特徴とする光コンバイナ構造。

Images