JP6368734B2 - 光ファイバ保護構造及び光学要素の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ保護構造及び光学要素の製造方法に係り、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及びこれを用いた光コンバイナ構造に関する。

例えば、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。このような問題を防ぐために、例えば特許文献１に示す光ファイバ保護構造を適用することがある。図１は、このような従来の光ファイバ保護構造を適用した光コンバイナ構造５００を示す平面図である。図１に示すように、光コンバイナ構造５００によれば、光ファイバ５１１，５１２の融着部５１９や素線露出部５１７，５１８が、引っ張り強度の高い材料からなるファイバ収容部５２０のファイバ収容溝５２１内に収容される。このような構成により、これらの部分が衝撃や振動などの外力から保護される。

しかしながら、光コンバイナ構造５００においては、素線露出部５１７，５１８と被覆５１３，５１４との間５１７Ａ，５１８Ａがむき出しになっているため、このような部分５１７Ａ，５１８Ａから湿気が浸入して被覆５１３，５１４が膨潤することにより光ファイバ５１１，５１２が圧迫されることがある。この場合、ビーム品質や開口数などの光ファイバの光学特性を悪化させ得る。

上述の問題を解決するために、例えば特許文献２に記載された光ファイバ保護構造を適用し得る。図２はこのような従来の光ファイバ保護構造を適用した光コンバイナ構造６００を示す平面図、図３及び図４は図２に示す光コンバイナ構造６００のＡ−Ａ線断面図である。図２に示すように、光コンバイナ構造６００は、光ファイバ６１１，６１２と、光ファイバ６１１，６１２の一部を収容するファイバ収容溝６２１が形成されたファイバ収容部６２０とを含んでいる。

図２から図４に示すように、光コンバイナ構造６００では、素線露出部６１７と被覆６１３との境界部６１７Ａ及び素線露出部６１８と被覆６１４との境界部６１８Ａが位置するファイバ収容溝６２１の部分に、樹脂６４０Ａ，６４０Ｂが充填されており、これにより、素線露出部６１７，６１８と被覆６１３，６１４との間６１７Ａ，６１８Ａが外部から封止される。したがって、光コンバイナ構造６００によれば、このような部分６１７Ａ，６１７Ｂから湿気が浸入することが防止される。一般的に、このような樹脂６４０Ａ，６４０Ｂは、光ファイバ６１１，６１２を導波する光が構造６００内に漏れることを防止するために、低屈折率の材料で形成される。なお、図３は樹脂６４０Ａが膨張した状態を示しており、図４は樹脂６４０Ａが収縮した状態を示している。

ところで、図２から図４に示すように、樹脂６４０Ａ，６４０Ｂは、ファイバ収容溝６２１内に充填されることにより左右両側（Ｙ方向における両側）及び下側（−Ｚ方向）の部分においてファイバ収容溝６２１の内面と接触しており、対して樹脂６４０Ａ，６４０Ｂの上側（＋Ｚ方向）の部分は開放された状態となっている。このような樹脂６４０Ａ，６４０Ｂが高温環境下で膨張すると、図３の矢印が示すように、ファイバ収容溝６２１の内面の左右両側及び下側から光ファイバ６１１，６１２側に向かって圧縮応力が作用する。一方、樹脂６４０Ａ，６４０Ｂの上側は外部に対して開放されているため、上側からの圧縮応力は上述の左右両側及び下側からの応力に比べて小さい。すなわち、樹脂６４０Ａ，６４０Ｂの膨張に伴い、異方的な圧縮応力が樹脂６４０Ａ，６４０Ｂ内の光ファイバ６１１，６１２に作用するため、光ファイバ６１１，６１２にマイクロベントが発生してしまう。したがって、光コンバイナ構造６００を適用した場合でも、高温環境下では光ファイバの光学特性が悪化する問題が生じてしまう。

また、樹脂６４０Ａ，６４０Ｂを硬化収縮させると、図４の矢印が示すように、光ファイバ６１１，６１２側からファイバ収容溝６２１の内面の左右両側及び下側に向かって引っ張り応力が作用する。一方、樹脂６４０Ａ，６４０Ｂの上側は開放されているため、上側からの引っ張り応力は上述の左右両側及び下側からの引っ張り応力に比べて小さい。すなわち、樹脂６４０Ａ，６４０Ｂの収縮に伴い、異方的な引っ張り応力が樹脂６４０Ａ，６４０Ｂ内の光ファイバ６１１，６１２に作用するため、光ファイバ６１１，６１２にマイクロベントが発生してしまう。したがって、光コンバイナ構造６００によれば、製造する際に光ファイバの光学特性が悪化する問題が生じてしまう。

ところで、樹脂を硬化収縮させる際に、上述した異方的な応力によって光ファイバにマイクロベントが発生する問題を回避するために、樹脂６４０Ａ，６４０Ｂを硬化収縮率の低い材料で形成して応力を軽減することが考えられる。しかしながら、現在、低硬化収縮率及び低屈折率の双方の物性を具備する材料は僅少であるため、光ファイバ６１１，６１２を導波する光が構造６００内に漏れることを防止するために樹脂６４０Ａ，６４０Ｂを低屈折率の材料で形成する場合には、硬化収縮率の低い材料を用いることが困難である。すなわち、光コンバイナ構造６００においては、マイクロベントが発生することと、光の漏れを防止することとの双方の課題を解決することが困難であり、このような点からも光ファイバの光学特性が悪化する問題が生じてしまう。

特開２００９−１１６０７６号公報 特開２００５−２０２２００号公報

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、高温環境下において光ファイバの光学特性が悪化することを軽減することの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、光学特性の悪化を回避することのできる光学要素の製造方法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、高温環境下において光ファイバの光学特性が悪化することを軽減することの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つの光ファイバの被覆から素線が露出した素線露出部を保護するものであり、上記素線露出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、上記被覆の一部を上記ファイバ収容溝内に固定する固定樹脂と、上記素線露出部の両端部において上記素線と上記被覆との間を封止する２つの封止樹脂とを備えている。上記２つの封止樹脂のうち少なくとも一方は、上記ファイバ収容溝の内面から離間して形成される。

このような構成によれば、２つの封止樹脂が素線露出部の両端部において素線と被覆との間を封止しているため、素線と被覆との間から湿気が光ファイバ内に侵入することが防止される。また、２つの封止樹脂のうち少なくとも一方がファイバ収容溝の内面から離間して形成されることにより等方的に膨張することができるため、高温環境下において光ファイバにマイクロベントが発生することが防止される。その結果、高温環境下における光ファイバの光学特性の悪化が軽減される。

本発明の第２の態様によれば、高温環境下において光ファイバの光学特性が悪化することを軽減することの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つの光ファイバの被覆から素線が露出した素線露出部を保護するものであり、上記素線露出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、上記被覆の一部を上記ファイバ収容溝内に固定する固定樹脂と、上記素線露出部の両端部における上記素線と上記被覆との間を封止する単一の封止樹脂とを備えている。上記単一の封止樹脂は上記ファイバ収容溝の内面から空間を介して離間して形成される。

このような構成によれば、単一の封止樹脂が素線露出部の両端部における素線と被覆との間を封止しているため、素線と被覆との間から湿気が光ファイバ内に侵入することが防止される。また、単一の封止樹脂はファイバ収容溝の内面から離間して形成されることにより等方的に膨張することができるため、高温環境下において光ファイバにマイクロベントが発生することが防止される。その結果、高温環境下における光ファイバの光学特性の悪化が軽減される。

上記封止樹脂は、上記素線内のクラッドよりも屈折率の低い樹脂であることが好ましい。これにより、光ファイバを導波する光が外部に漏れることが軽減される。また、上記封止樹脂は、上記素線内のクラッド及び上記被覆よりも熱伝導度の大きい樹脂であってもよい。これにより、光ファイバを導波する光による熱を外部に放出することができる。

また、上記素線内のクラッド及び上記被覆よりも熱伝導度が大きい放熱樹脂であって、上記ファイバ収容溝内に位置する上記被覆の外周を覆う放熱樹脂をさらに備えてもよい。上記放熱樹脂は、上記ファイバ収容溝の内面から離間して形成される。これにより、光ファイバを導波する光による熱を外部に放出することができる。また、光ファイバを導波する光によって生じる熱の伝導性を高めるために、上記放熱樹脂の少なくとも一部を上記封止樹脂に接触させることが好ましい。さらに、このようにして伝達された熱の外部への放熱性を高めるために、上記放熱樹脂の少なくとも一部を上記固定樹脂に接触させることが好ましい。

本発明の第３の態様によれば、光学特性が悪化することを軽減して光学要素を製造することができる方法が提供される。この光学要素の製造方法は、少なくとも１つの光ファイバの被覆から素線が露出した素線露出部を保護する光ファイバ保護構造を用いた光学要素を製造する方法である。この製造方法によれば、まず、ファイバ収容部に形成されたファイバ収容溝の内部に上記素線露出部を収容した際に少なくとも一方が上記ファイバ収容溝の内面に達しないような厚さとなるように、２つの封止樹脂を上記素線露出部の両端部に形成して上記素線と上記被覆との間を封止する。上記２つの封止樹脂の形成後に、上記２つの封止樹脂のうち少なくとも一方が上記ファイバ収容溝の内面から離間するように上記素線露出部を上記ファイバ収容部の上記ファイバ収容溝の内部に収容する。そして、上記ファイバ収容溝に固定樹脂を充填して上記ファイバ収容溝に収容された上記被覆の一部を上記ファイバ収容溝に固定することにより、上記光学要素を完成させる。

本製造方法は光ファイバをファイバ収容溝に収容する前に２つの封止樹脂を形成するものであり、２つの封止樹脂を形成する際に２つの封止樹脂を等方的に収縮させることができるため、製造の際に光ファイバにマイクロベントが生じることが防止される。その結果、製造の段階で光ファイバの光学特性が悪化してしまうことが軽減される。また、このように封止樹脂を等方的に収縮させることができることにより、硬化収縮率の高い材料で封止樹脂を形成してもマイクロベントの発生が抑制されるため、封止樹脂を低屈折率の材料で形成することが可能となる。

本発明の第４の態様によれば、光学特性が悪化することを軽減して光学要素を製造することができる方法が提供される。この光学要素の製造方法は、少なくとも１つの光ファイバの被覆から素線が露出した素線露出部を保護する光ファイバ保護構造を用いた光学要素を製造する方法である。この製造方法によれば、まず、ファイバ収容部に形成されたファイバ収容溝の内部に上記素線露出部を収容した際に上記ファイバ収容溝の内面に達しないような厚さの単一の封止樹脂を形成して、上記素線露出部の両端部における上記素線と上記被覆との間を封止する。上記単一の封止樹脂の形成後に、上記単一の封止樹脂が上記ファイバ収容溝の内面から空間を介して離間するように上記素線露出部を上記ファイバ収容部の上記ファイバ収容溝の内部に収容する。そして、上記ファイバ収容溝に固定樹脂を充填して上記ファイバ収容溝に収容された上記被覆の一部を上記ファイバ収容溝に固定することにより、上記光学要素を完成させる。

本製造方法は光ファイバをファイバ収容溝に収容する前に単一の封止樹脂を形成するものであり、単一の封止樹脂を形成する際に単一の封止樹脂を等方的に収縮させることができるため、製造の際に光ファイバにマイクロベントが生じることが防止される。その結果、製造の段階で光ファイバの光学特性が悪化してしまうことが軽減される。また、このように封止樹脂を等方的に収縮させることができることにより、硬化収縮率の高い材料で封止樹脂を形成してもマイクロベントの発生が抑制されるため、封止樹脂を低屈折率の材料で形成することが可能となる。

なお、上記素線露出部を上記ファイバ収容溝の内部に収容する前に、上記ファイバ収容溝の内部に上記素線露出部を収容した際に上記ファイバ収容溝の内面に達しないような厚さで上記素線内のクラッド及び上記被覆よりも熱伝導度が大きい放熱樹脂を上記被覆の外周面に形成し、上記素線露出部を上記ファイバ収容溝の内部に収容する際に、上記封止樹脂と上記放熱樹脂とが上記ファイバ収容溝の内面から離間するように上記素線露出部を上記ファイバ収容溝の内部に収容してもよい。これにより、光ファイバを導波する光による熱を外部に放出することのできる光学要素を製造することができる。

本発明の第１の態様に係る光ファイバ保護構造によれば、２つの封止樹脂のうち少なくとも一方がファイバ収容溝の内面から離間して形成されることにより等方的に膨張することができるため、高温環境下において光ファイバにマイクロベントが発生することが防止される。その結果、高温環境下における光ファイバの光学特性の悪化が軽減されるという効果がある。

本発明の第２の態様に係る光ファイバ保護構造によれば、単一の封止樹脂がファイバ収容溝の内面から離間して形成されることにより等方的に膨張することができるため、高温環境下において光ファイバにマイクロベントが発生することが防止される。その結果、高温環境下における光ファイバの光学特性の悪化が軽減されるという効果がある。

また、本発明の第３の態様に係る光学要素の製造方法によれば、光ファイバをファイバ収容溝に収容する前に２つの封止樹脂を形成することができるため、製造段階で光ファイバにマイクロベントが生じることが抑制される。その結果、製造段階で光ファイバの光学特性が悪化することが防止されるとともに、低屈折率の材料で樹脂を形成することが可能となる。

また、本発明の第４の態様に係る光学要素の製造方法によれば、光ファイバをファイバ収容溝に収容する前に単一の封止樹脂を形成することができるため、製造段階で光ファイバにマイクロベントが生じることが抑制される。その結果、製造段階で光ファイバの光学特性が悪化することが防止されるとともに、低屈折率の材料で樹脂を形成することが可能となる。

従来の光ファイバ保護構造を模式的に示す平面図である。 従来の光ファイバ保護構造を模式的に示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図であり、樹脂が膨張した状態を模式的に示す図である。 図２のＡ−Ａ線断面図であり、樹脂が収縮した状態を模式的に示す図である。 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平面図である。 図５に示す光コンバイナ構造のＢ−Ｂ線断面図である。 図５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。 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平面図である。 図１１に示すＧ−Ｇ線断面図である。 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平面図である。 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図１２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図であり、図６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の製造方法の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光コンバイナ構造の製造方法の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光コンバイナ構造の製造方法の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光コンバイナ構造の製造方法の一例を示す図であり、図１８に示すＨ−Ｈ線断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光コンバイナ構造の製造方法の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光コンバイナ構造の製造方法の一例を示す図であり、図６に対応する断面図である。

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５から図２０Ｂを参照して詳細に説明する。図５から図２０Ｂ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５から図２０Ｂ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５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を示す平面図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。図５及び図６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を保護するファイバ収容部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。ファイバ収容部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７は図５のＣ−Ｃ線断面図、図８は図５のＤ−Ｄ線断面図である。図５から図８に示すように、ファイバ収容部２０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、ファイバ収容部２０の上面２０Ａには、Ｘ方向に沿って延びるファイバ収容溝２１が形成されている。

図５及び図６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２０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。このような構成により、融着部１９、素線露出部１７，１８がファイバ収容部２０のファイバ収容溝２１内に収容される。なお、ファイバ収容部２０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を有する単一の光ファイバにより構成され（図７参照）、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本の光ファイバ）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８参照）。このように、本実施形態の光コンバイナ１０は７×１の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６及び図７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固定樹脂４０Ａによりファイバ収容溝２１内に固定されている。この固定樹脂４０Ａは、図７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６及び図８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固定樹脂４０Ｂによりファイバ収容溝２１内に固定されている。この固定樹脂４０Ｂも、図８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。

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２０のファイバ収容溝２１に収容されるため、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。このように、ファイバ収容部２０は、光ファイバ１１，１２及び融着部１９を備える光コンバイナ１０の保護構造として機能する。

図５及び図６に示すように、融着部１９と反対側に位置する素線露出部１７の端部１７Ａの近傍には、素線露出部１７の一部及び被覆１３の一部を覆う封止樹脂４２Ａが設けられている。ここで、図９は図５のＥ−Ｅ線断面図である。図７及び図９に示すように、封止樹脂４２Ａは、端部１７Ａの近傍の素線１５及び被覆１３を全周にわたって覆っている。このような構成により、端部１７Ａにおける素線１５と被覆１３との間が封止樹脂４２Ａによって封止される。

同様に、図５及び図６に示すように、融着部１９と反対側に位置する素線露出部１８の端部１８Ａの近傍には、素線露出部１８の一部及び被覆１４の一部を覆う封止樹脂４２Ｂが設けられている。ここで、図１０は図５のＦ−Ｆ線断面図である。図７及び図１０に示すように、封止樹脂４２Ｂは、端部１８Ａの近傍の素線１６及び被覆１４を全周にわたって覆っている。このような構成により、端部１８Ａにおける素線１６と被覆１４との間が封止樹脂４２Ｂによって封止される。

このように、本実施形態においては、素線露出部１７の端部１７Ａと被覆１３との間及び素線露出部１８の端部１８Ａと被覆１４との間が封止樹脂４２Ａにより封止されているため、端部１７Ａ，１８Ａと被覆１３，１４との間に湿気が浸入することが防止される。したがって、侵入した湿気により被覆１３，１４が膨潤することがないため、光コンバイナ１０の光学特性が悪化することが軽減される。

ここで再び図５及び図６を参照する。上述した封止樹脂４２Ａはファイバ収容溝２１の内面から離間して形成されており、同様に、封止樹脂４２Ｂもファイバ収容溝２１の内面から離間して形成されている。すなわち、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂは、ファイバ収容溝２１の内面に接触することがないように、ファイバ収容溝２１内に設けられている。

このような構成により、光コンバイナ構造１が高温環境下に置かれた場合でも、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂは、ファイバ収容溝２１の内面に阻害されることなく周方向にわたって等方的に膨張し得る。したがって、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂは、膨張の際にファイバ収容溝２１の内面から異方的な応力を受けないため、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂが設けられた光ファイバ１１，１２の部分にマイクロベントが生じることが防止される。その結果、高温環境下において光コンバイナ１０の光学特性が悪化することが軽減される。

なお、図６に示すように、本実施形態では、端部１７Ａにおける素線１５と被覆１３との間を封止する封止樹脂４２Ａと、端部１８Ａにおける素線１６と被覆１４との間を封止する封止樹脂４２Ｂとを設けたが、ファイバ収容溝２１の内面から離間して形成される単一の封止樹脂を素線露出部１７，１８の全長を覆うように設け、この単一の封止樹脂により、端部１７Ａにおける素線１５と被覆１３との間と、端部１８Ａにおける素線１６と被覆１４との間とを封止してもよい。

また、図５に示すように、第１の光ファイバ１１の素線１５は、第２の光ファイバ１２を構成するすべて（７本）の素線と接続するように大径に形成されていることから、第２の光ファイバ１２を構成する小径の素線と比べて、上述の異方的な応力の影響をそれ程多く受けない場合がある。したがって、このような場合には、必ずしも封止樹脂４２Ａをファイバ収容溝２１の内面から離間して形成する必要はなく、その一部又は全部がファイバ収容溝２１の内面と接触していてもよい。

このような封止樹脂４２Ａ，４２Ｂは、素線１５，１６内のクラッドよりも屈折率の低い材料で形成されることが好ましい。このような構成により、光コンバイナ１０を導波する光が、（特に端部１７Ａ，１８Ａの近傍から）外部に漏れてしまうことを効果的に防止することができる。

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１００を示す平面図である。図１２は、図１１に示す光コンバイナ構造１００のＧ−Ｇ線断面図である。図１１に示すように、光コンバイナ構造１００は、被覆１３の外周を覆うように固定樹脂４０Ａと封止樹脂４２Ａとの間に形成された放熱樹脂４４Ａと、被覆１４の外周を覆うように固定樹脂４０Ｂと封止樹脂４２Ｂとの間に形成された放熱樹脂４４Ｂとをさらに備えている。本実施形態では、放熱樹脂４４Ａの少なくとも一部が固定樹脂４０Ａと封止樹脂４２Ａに接触するように形成されており、放熱樹脂４４Ｂの少なくとも一部が固定樹脂４０Ｂと封止樹脂４２Ｂに接触するように形成されている。

図１２に示すように、放熱樹脂４４Ａは、ファイバ収容溝２１の内面から離間して形成されており、同様に、図示は省略するが、放熱樹脂４４Ｂもファイバ収容溝２１の内面から離間するように形成されている。このような放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂは、素線１５，１６内のクラッド及び被覆１３，１４よりも熱伝導度の大きい材料で形成される。

このような構成により、光ファイバ１１，１２を導波する光によって生じた熱が放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂを介して外部に放出され、その結果、光ファイバ内の温度が上昇することが抑制される。また、放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂは、ファイバ収容溝２１の内面から離間して形成されているため、放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂが高温環境下に置かれた場合でも、上述の理由により光ファイバ１１，１２にマイクロベントが生じることがない。したがって、本実施形態によれば、高温環境下において光コンバイナ１０の光学特性が悪化することが防止される。

特に、本実施形態では、放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂの少なくとも一部が封止樹脂４２Ａ，４２Ｂと接触するように形成されているため、光ファイバ１１，１２を導波する光によって封止樹脂４２Ａ，４２Ｂで生じた熱が放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂ中を軸方向に沿って伝達しやすくなる。また、放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂの少なくとも一部が固定樹脂４０Ａ，４０Ｂと接触するように形成されているため、上述のようにして放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂ内を伝達する熱が固定樹脂４０Ａ，４０Ｂを介してファイバ収容部２０に伝達しやすくなり、外部への放熱性が向上する。

なお、本実施形態においては、放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂが固定樹脂４０Ａ，４０Ｂから封止樹脂４２Ａ，４２Ｂの間の領域をすべて覆うように形成されているが、これらの領域の一部を覆うように形成してもよい。また、放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂのいずれか一方のみを設けてもよい。

図１３は、本発明の第３の実施形態における光コンバイナ構造２００を示す平面図である。図１４は、光コンバイナ構造２００の図１２に対応する断面図である。図１３に示すように、光コンバイナ構造２００の封止樹脂３４２Ａ，３４２Ｂは、光コンバイナ構造１の封止樹脂４２Ａ，４２Ｂを固定樹脂４０Ａ，４０Ｂに接する位置まで延長したものである。図１４に示すように、封止樹脂３４２Ａは、ファイバ収容溝２１の内面から離間して形成されており、同様に、図示は省略するが、封止樹脂３４２Ｂもファイバ収容溝２１の内面から離間するように形成されている。このような封止樹脂３４２Ａ，３４２Ｂは、素線１５，１６内のクラッド及び被覆１３，１４よりも熱伝導度の大きい材料で形成される。

このような構成により、光ファイバ１１，１２を導波する光によって生じた熱が封止樹脂３４２Ａ，３４２Ｂを介して外部に放出され、その結果、光ファイバ内の温度が上昇することが抑制される。すなわち、本実施形態において、封止樹脂３４２Ａ，３４２Ｂは、素線１５，１６と被覆１３，１４との間を封止するだけでなく、光ファイバ１１，１２の熱を外部に放出する放熱樹脂としても機能する。したがって、本実施形態によれば、同一の材料で封止樹脂及び放熱樹脂を形成できるため、製造工程を単純化することができ、製造コストを抑えることができる。また、封止樹脂３４２Ａ，３４２Ｂは、ファイバ収容溝２１の内面から離間して形成されているため、封止樹脂３４２Ａ，３４２Ｂが高温環境下に置かれた場合でも、上述した理由により光ファイバ１１，１２にマイクロベントが生じることがない。したがって、本実施形態によれば、高温環境下において光コンバイナ１０の光学特性が悪化することが防止される。

図１５は、本発明の第４の実施形態における光コンバイナ構造４００を示す図であり、図６に対応する断面図である。上述の他の実施形態では、被覆１３，１４の端部１３Ａ，１４Ａと、素線露出部１７，１８の端部１７Ａ，１８Ａとの間に形成される被覆端面Ｓ１，Ｓ２の全面が封止樹脂４２Ａ，４２Ｂによって覆われている（図６参照）。一方、本実施形態では、被覆端面Ｓ１，Ｓ２の一部のみが封止樹脂４４２Ａ，４４２Ｂによって覆われている。すなわち、本実施形態では、被覆端面Ｓ１，Ｓ２のうち素線１５，１６側の部分のみが封止樹脂４４２Ａ，４４２Ｂによって覆われており、これにより、素線１５，１６と被覆１３，１４との間が封止される。

このように、光コンバイナ構造４００は、被覆端面Ｓ１，Ｓ２の全面を覆うことなく、被覆端面Ｓ１，Ｓ２の一部のみを封止樹脂４４２Ａ，４４２Ｂで覆うように構成されていることにより、他の実施形態に比べて少ない量の封止樹脂で素線１５，１６と被覆１３，１４との間を封止することができるため、製造コストを抑えることができる。なお、被覆端面Ｓ１，Ｓ２のいずれか一方にのみ本実施形態を適用してもよい。

次に、本発明の第２の実施形態における光コンバイナ構造１００の製造方法の一例について、図１１及び図１６から図２０Ｂを参照して説明する。なお、図１６、図１７、図１８、及び図２０Ａは図１１に対応する平面図、図１９は図１８のＨ−Ｈ線断面図、図２０Ｂは図６に対応する断面図である。

まず、第１の光ファイバ１１の端部から一定距離にわたって被覆１３を剥離することにより素線露出部１７を形成する。同様に、第２の光ファイバ１２の端部から一定距離にわたって被覆１４を剥離することにより素線露出部１８を形成する。そして、図１６に示すように、素線露出部１７と素線露出部１８とを融着することにより、融着部１９を有する光コンバイナ１０を形成する。

次に、図１７に示すように、融着部１９と反対側に位置する素線露出部１７の端部１７Ａの近傍に、素線露出部１７の一部及び被覆１３の一部を覆う封止樹脂４２Ａを設ける。この際、封止樹脂４２Ａをファイバ収容部２０のファイバ収容溝２１の内面に達しないような厚さに形成する。同様に、融着部１９と反対側に位置する素線露出部１８の端部１８Ａの近傍に、素線露出部１８の一部及び被覆１４の一部を覆う封止樹脂４２Ｂを設ける。この際、封止樹脂４２Ｂをファイバ収容部２０のファイバ収容溝２１の内面に達しないような厚さに形成する。

なお、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂを設ける代わりに、ファイバ収容溝２１の内面に達しないような厚さの単一の封止樹脂を、素線露出部１７，１８の全長を覆うように形成してもよい。

また、図１８に示すように、被覆１３の外周上に、融着部１９と反対側に向かって放熱樹脂４４Ａを設ける。この際、放熱樹脂４４Ａをファイバ収容部２０のファイバ収容溝２１の内面に達しないような厚さに形成する。なお、この際、放熱樹脂４４Ａが封止樹脂４２Ａの少なくとも一部に被さるように放熱樹脂４４Ａを形成してもよい。また、放熱樹脂４４Ａを封止樹脂４２Ａから固定樹脂４０Ａの間の全領域にわたるように形成してもよい。同様に、被覆１４の外周上に、融着部１９と反対側に向かって放熱樹脂４４Ｂを設ける。この際、放熱樹脂４４Ｂをファイバ収容部２０のファイバ収容溝２１の内面に達しないような厚さに形成する。なお、この際、放熱樹脂４４Ｂが封止樹脂４２Ｂの少なくとも一部に被さるように放熱樹脂４４Ｂを形成してもよい。また、放熱樹脂４４Ｂを封止樹脂４２Ｂから固定樹脂４０Ｂの間の全領域にわたるように形成してもよい。

なお、第１の実施形態における光コンバイナ構造１を製造する場合等、放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂを設けない場合には、図１８に示す工程が不要となる。

光コンバイナ１０に封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂを設けた後、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂを硬化させる。すなわち、光ファイバ１１，１２をファイバ収容溝２１内に収容する前に、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂを硬化させる。これにより、図１９に示すように、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂが周方向にわたって等方的に収縮するため、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂが設けられた部分において、光ファイバ１１，１２にマイクロベントが発生することが防止される。

封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂを硬化させた後、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂがファイバ収容溝２１の内面から離間するように光ファイバ１１，１２をファイバ収容溝２１内に収容するとともに、光ファイバ１１，１２をその収容位置に保持する。そして、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂがファイバ収容溝２１の内面から離間した状態を保持したまま、ファイバ収容溝２１の両端部に固定樹脂４０Ａ，４０Ｂを充填することにより、光ファイバ１１，１２（光コンバイナ１０）をファイバ収容溝２１内に固定する。これにより、光コンバイナ構造１００が完成する（図１１参照）。このとき、固定樹脂４０Ａ，４０Ｂが放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂの少なくとも一部に被さるように形成してもよい。

以上のように、本製造方法は、光ファイバ１１，１２をファイバ収容溝２１内に収容する前に封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂを硬化させるものである。すなわち、本製造方法によれば、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂを周方向にわたって等方的に硬化収縮させることができるため、光ファイバ１１，１２がこれらの樹脂から異方的な応力を受けることが防止される。したがって、硬化収縮率の高い材料で封止樹脂４２Ａ，４２Ｂ及び放熱樹脂４４Ａ，４４Ｂを形成する場合でも、これらの樹脂が設けられた部分においてマイクロベントが発生することが防止される（図１９参照）。その結果、封止樹脂４２Ａ，４２Ｂの材料として低屈折率の材料を選択することが可能となる。以上のように、本製造方法によれば、低屈折率の材料で封止樹脂を形成した場合でもマイクロベントの発生が防止されるため、製造段階における光コンバイナ構造の光学特性の悪化を軽減できるとともに、光学特性に優れた光コンバイナ構造を提供することができる。

なお、上述したように、第１の光ファイバ１１の素線１５は、第２の光ファイバ１２を構成するすべて（７本）の素線と接続するように大径に形成されていることから、第２の光ファイバ１２を構成する小径の素線と比べて、上述の異方的な応力の影響をそれ程多く受けない場合がある。したがって、このような場合には、必ずしも封止樹脂４２Ａをファイバ収容溝２１の内面に達しないような厚さに形成する必要はなく、その一部又は全部がファイバ収容溝２１の内面と接触するような厚さに形成してもよい。

なお、本明細書において使用した用語「左」、「右」、「下」、「上」、「上側」、「下側」、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。

これまで本発明の好ましい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ことは言うまでもない。

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及びその製造方法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及びその製造方法にも適用できるものであることは言うまでもない。

１，１００，２００，４００ 光コンバイナ構造
１０ 光コンバイナ
１１ 第１の光ファイバ
１１Ａ，１２Ａ コア
１２ 第２の光ファイバ
１３，１４ 被覆
１３Ａ，１４Ａ，１７Ａ，１８Ａ 端部
１５，１６ 素線
１７，１８ 素線露出部
１９ 融着部
２０ ファイバ収容部
２１ ファイバ収容溝
２０Ａ 上面
４０Ａ，４０Ｂ 固定樹脂
４２Ａ，４２Ｂ，３４２Ａ，３４２Ｂ，４４２Ａ，４４２Ｂ 封止樹脂
４４Ａ，４４Ｂ 放熱樹脂
Ｓ１，Ｓ２ 被覆端面

Claims (10)

1. 少なくとも１つの光ファイバの被覆から素線が露出した素線露出部を保護する光ファイバ保護構造であって、
   前記素線露出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、前記被覆の一部を前記ファイバ収容溝内に固定する固定樹脂と、
   前記素線露出部の両端部において前記素線と前記被覆との間を封止する２つの封止樹脂と、
   を備え、
   前記２つの封止樹脂のうち少なくとも一方が前記ファイバ収容溝の内面から離間して形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つの光ファイバの被覆から素線が露出した素線露出部を保護する光ファイバ保護構造であって、
   前記素線露出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、前記被覆の一部を前記ファイバ収容溝内に固定する固定樹脂と、
   前記素線露出部の両端部における前記素線と前記被覆との間を封止する単一の封止樹脂であって、前記ファイバ収容溝の内面から空間を介して離間して形成される単一の封止樹脂と
   を備えたことを特徴とする光ファイバ保護構造。
3. 前記封止樹脂は、前記素線内のクラッドよりも屈折率の低い樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ保護構造。
4. 前記封止樹脂は、前記素線内のクラッド及び前記被覆よりも熱伝導度の大きい樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ保護構造。
5. 前記素線内のクラッド及び前記被覆よりも熱伝導度が大きい放熱樹脂であって、前記ファイバ収容溝内に位置する前記被覆の外周を覆う放熱樹脂をさらに備え、
   前記放熱樹脂は、前記ファイバ収容溝の内面から離間して形成される
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光ファイバ保護構造。
6. 前記放熱樹脂の少なくとも一部が前記封止樹脂に接触することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ保護構造。
7. 前記放熱樹脂の少なくとも一部が前記固定樹脂に接触することを特徴とする請求項５又は６に記載の光ファイバ保護構造。
8. 少なくとも１つの光ファイバの被覆から素線が露出した素線露出部を保護する光ファイバ保護構造を用いた光学要素を製造する方法であって、
   ファイバ収容部に形成されたファイバ収容溝の内部に前記素線露出部を収容した際に少なくとも一方が前記ファイバ収容溝の内面に達しないような厚さとなるように、２つの封止樹脂を前記素線露出部の両端部に形成して前記素線と前記被覆との間を封止し、
   前記２つの封止樹脂の形成後に、前記２つの封止樹脂のうち少なくとも一方が前記ファイバ収容溝の内面から離間するように前記素線露出部を前記ファイバ収容部の前記ファイバ収容溝の内部に収容し、
   前記ファイバ収容溝に固定樹脂を充填して前記ファイバ収容溝に収容された前記被覆の一部を前記ファイバ収容溝に固定する
   ことを特徴とする光学要素の製造方法。
9. 少なくとも１つの光ファイバの被覆から素線が露出した素線露出部を保護する光ファイバ保護構造を用いた光学要素を製造する方法であって、
   ファイバ収容部に形成されたファイバ収容溝の内部に前記素線露出部を収容した際に前記ファイバ収容溝の内面に達しないような厚さの単一の封止樹脂を形成して、前記素線露出部の両端部における前記素線と前記被覆との間を封止し、
   前記単一の封止樹脂の形成後に、前記単一の封止樹脂が前記ファイバ収容溝の内面から空間を介して離間するように前記素線露出部を前記ファイバ収容部の前記ファイバ収容溝の内部に収容し、
   前記ファイバ収容溝に固定樹脂を充填して前記ファイバ収容溝に収容された前記被覆の一部を前記ファイバ収容溝に固定する
   ことを特徴とする光学要素の製造方法。
10. 前記素線露出部を前記ファイバ収容溝の内部に収容する前に、前記ファイバ収容溝の内部に前記素線露出部を収容した際に前記ファイバ収容溝の内面に達しないような厚さで前記素線内のクラッド及び前記被覆よりも熱伝導度が大きい放熱樹脂を前記被覆の外周面に形成し、
    前記素線露出部を前記ファイバ収容溝の内部に収容する際に、前記封止樹脂と前記放熱樹脂とが前記ファイバ収容溝の内面から離間するように前記素線露出部を前記ファイバ収容溝の内部に収容する
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の光学要素の製造方法。

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