JP6447284B2 - 光接続部品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光接続部品製造方法、光モジュール、および光接続部品に関するものである。

屈曲された複数の光ファイバを備え光路方向の変換を実現する光接続部品が知られている。電子部品の高密度実装に伴い、このような光接続部品を低背化するためには、複数の光ファイバを小径、例えば、数ｍｍの屈曲径に屈曲させることが求められる。

光ファイバを屈曲させる方法として、例えば、特許文献１には、光ファイバを加熱しながら、自重による伝送媒体の屈曲を避けるため、所定の曲率半径を有し、屈曲治具の回転中心と同じ位置に回転軸を有する下支え部材１４により下支え（接触）しながら、張力がかかった状態で屈曲させる方法が開示されている。特許文献１に記載の方法によれば、加熱により光ファイバを所望の径に屈曲させることができる。使用される光ファイバは、その先端が曲げ加工装置１０の一部である固定板１４０より突出して、固定されている。

特開２０１１−８５７１８号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の方法により屈曲させた複数の光ファイバを用いて光接続部品を製造するには、固定板を含む曲げ加工装置から一本以上の複数の光ファイバを取り外し、光接続部品の本体に取り付け、調芯する必要がある。また、微小な屈曲径での屈曲にあたっては、それ用の下支え部材を用意しなければならなかった。また、ファイバ内にコアが複数ある場合や、コア以外の例えば応力付与部材などが存在する場合は、ファイバ断面内のそれらの配列方向など考慮する必要があり、現実的な加工方法ではなかった。テープ心線を用いる場合は、中の光ファイバの回転は束縛されており、一旦個々の光ファイバを分離してからでないと、対応できないので、なおさらである。また、固定板から取り外した屈曲加工部分は、脆弱な状態であり、何らかの保護をしないと、次の作業までの取り扱い中に、外力による損傷を受け易いという問題もある。

本発明は上記問題の全てまたはいくつかを解消するためになされたものであり、低背化のために複数の光ファイバを小径に屈曲させる場合であっても容易に光接続部品を製造することができる方法を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る光接続部品製造方法は、複数の光ファイバと光ファイバの接続部品として接続部の本体を構成する本体とを準備する準備工程と、複数の光ファイバの先端が本体の先端または先端近傍の所定の位置と一致するように複数の光ファイバを配列して本体に固定する第１固定工程と、光ファイバが固定された本体を回転治具に装着する装着工程と、装着工程後に、本体を回転治具により回転させることで、複数の光ファイバの軸方向の一部分である加工部分を加熱が行われる加熱領域に順次移動させ、加工部分の屈曲応力を除去する応力除去工程と、装着工程後に加工部分を屈曲する屈曲工程と、屈曲応力除去後の本体を回転治具から取り外す取外工程とを含む。本体の先端には、接続用のレンズが装着されていてもよく、その場合は、先端近傍の位置に光ファイバが存在する。

本発明によれば、複数の光ファイバを屈曲させ、さらに接続のための調芯をする場合であっても容易に光接続部品を製造することができる。

本実施形態に係る光接続部品の構成図である。 本実施形態に係る光接続部品の本体の構成図である。 本実施形態に係る光接続部品製造方法における屈曲工程開始時の状態の説明図である 本実施形態に係る光接続部品製造方法における屈曲工程終了時の状態の説明図である。

本発明の一形態に係る光接続部品製造方法では、複数の光ファイバを配列し、本体に固定した状態で、回転治具を用いて複数の光ファイバの屈曲部となる加工部分を屈曲する。このため、回転治具に対する装着および取り外しは、本体ごと行うことができる。したがって、屈曲された複数の光ファイバを回転治具から取り外し、再度配列し直して、本体に取り付ける作業が不要となる。また、加工部分を加熱し、加工部分の屈曲応力を除去するので、光ファイバを破断させることなく、小径に屈曲させることができる。

本体は、複数の光ファイバの先端近傍を個々に配置可能な溝または孔を有する第１固定部を有し、第１固定工程において、複数の光ファイバを第１固定部により軸方向、径方向、および回転方向にそれぞれ揃えた状態にし、固定してもよい。この場合、光接続作業時に、複数の光ファイバを軸方向、径方向、および回転方向に再度調心作業を行うことを不要とすることができる。

本体は、第１固定部の後方に屈曲加工された加工部分を保護する湾曲保護部を有し、屈曲工程において、加工部分は、湾曲保護部に沿うように、配置される。湾曲部は第１固定部に連結する連結部として一体化されている。そのため、湾曲保護部は、加工部分に対し、より小さい屈曲径（湾曲径）を有し、加工後に加工部分に対し隙間を保持可能としている。

加工部分は、加熱処理のため、被覆樹脂が除去された状態で、屈曲加熱処理がされており、外力を受けて破断しやすい状態である。そのため、屈曲された加工部分に樹脂を塗布し、湾曲保護部に固定することで加工部分を保護することが望ましい。単に塗布だけでなく、加工部分を覆い、モールド状態とすることが、加工部分の保護の機能を増大させる上で好ましい。

本体は、第１固定部と第２固定部とを連結する連結部と、屈曲加工後の加工部分２３の後方（第１固定部と逆側）となる位置に、複数の光ファイバを固定する第２固定部とを有する。屈曲工程後、第２固定部により複数の光ファイバを配列して固定する第２固定工程を含んでもよい。この場合、加工部分は第１固定部および第２固定部により両側で固定されるので、加工部分の両端に光ファイバ経由の不自然な力が加わり難くなる。

複数の光ファイバは、第２固定部では、被覆樹脂で覆われていることが好ましい。この場合、光ファイバのガラス部分が第２固定部と直接接触することが防止される。

屈曲工程では、屈曲される加工部分を部位ごとに所定の角度に屈曲し、加熱することを繰り返してもよい。また、加工部分全体一括して屈曲し、加熱してもよい。こうすることで、部分ごとに屈曲する場合に比し、短時間で屈曲できるケースも存在する。その際、加工部分の屈曲径は大きな径から小さな径に段階的に変化させ、各屈曲径において加熱処理を行う。このようにすることで、最終的な屈曲径及び屈曲角度へいきなり屈曲した場合の光ファイバの断線を未然に防止し、加熱による屈曲応力除去で破断寿命の長期化が可能になる。なお、屈曲加工部の前部と後部のみ、事前に屈曲し、残りを一括して屈曲するなどの、部分毎の屈曲と一括屈曲を併用した、屈曲加熱処理を行ってもよい。

本発明の一形態に係る光モジュールは、基板と、基板に設けられた複数の受発光素子（受光素子のみまたは発光素子のみを含む）と、上記の光接続部品製造方法により製造された光接続部品とからなり、光接続部品は、受発光素子と直接または間接に光学的に接続される形態であって、基板に対し直接的にまたは間接的に設けられている。小径屈曲された本光接続部品を用いることにより、光モジュール全体の低背化が可能になる。

複数の光ファイバは、マルチコア光ファイバ（以下、「ＭＣＦ」という。）であり、その場合は、各光ファイバ間で、コアの配列が揃った状態で第１固定部により固定されていることが好ましい。こうすることで、複数の光ファイバを屈曲加工後に、調芯作業をしないで済む。屈曲方向とコアの配列方向の違いを気にしながら、光接続部品を製造するのは大変である。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照して、本実施形態に係る光接続部品について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１および図２を参照して、本実施形態に係る光接続部品について説明する。図１は、本実施形態に係る光接続部品の構成図である。図２は、本実施形態に係る光接続部品の本体の構成図である。

図１および図２に示されるように、光接続部品１は、複数の光ファイバ２と、本体３と、を備えている。光ファイバ２は、例えば、ＭＣＦであり、複数のコアおよびそれを内包する共通クラッドを有している。光ファイバ２は、例えば、石英ガラスからなる。光ファイバ２は、最終的に、光接続部品１である本体３外に、例えば、第２固定部３２外に突出していてもよいが、本体３内にあってもよい。その場合は、第２固定部３２でも被覆が除去されていてもよい。また、その際は、第２固定部３２での調芯作業を別に実施してもよい。本体３は、第１固定部３１のみであってもよい。光ファイバ２を配置した第１固定部３１は、他の部品の一部となってもよく、光接続部品１又はその一部として、接続のために機能する。そのため、第１固定部３１では、複数の光ファイバ２は、コアの配列が揃った状態に調芯されている。

光ファイバ２の第１固定部分２１は、光接続部品１の本体３の先端に位置している。本体３（第１固定部３１）の先端と光ファイバ２の先端の位置は、一致している。光ファイバ２の第１固定部分２１および第２固定部分２２は、加工部分２３を介して離間し、固定されていることにより、複数の光ファイバ２がばらけるのを防いでいる。光ファイバ２の加工部分２３は、その両端が固定されることで、外力が加わることにより損傷を受けるのを抑制されている。

複数の光ファイバ２は、第２固定部分２２では、個々に共通クラッドの周囲を被覆樹脂（図示せず）により被覆されている。第１固定部分２１および加工部分２３は、被覆樹脂が除去されている。光ファイバ２は、加工部分２３において、所定曲げ角度θおよび所定曲げ径Ｒで屈曲加工され、且つ、加熱処理で屈曲応力が除去されている。

本体３は、第１固定部３１と、第２固定部３２と、連結部３３で一体となっている。本体３は、連結部３３において加工部分２３の形状に合致した主面３ａを有している。加工部分２３は、連結部３３に樹脂（図示せず）でモールドしてもよい。その場合は、連結部３３は、光ファイバ２の側面からの外力から加工部分２３を保護する湾曲保護部として機能する。本体３は、例えば、ガラスにより構成してもよい。

第１固定部３１は、光接続部品１の接続部として機能するため、複数の光ファイバ２の先端部分を個々に配置可能な、Ｖ字状の溝、または孔を有している。溝の場合は、第１固定部３１はカバー材Ｃを含んでいる。カバー材Ｃは、第１固定部３１の溝と同一素材、例えば、ガラスでもよい。

第２固定部３２は、複数の光ファイバ２の先端近傍を個々に配置可能なＶ字状の溝を主面３ａ側に有している。第２固定部３２はカバー材Ｃを含んでいる。カバー材Ｃは、第２固定部３２の溝と同一素材、例えば、ガラスでもよい。当該溝に第２固定部分２２を配置すると共に、カバー材Ｃで挟み込むことにより、固定している。

連結部３３は、加工部分２３の所定曲げ角度θで第１固定部３１と第２固定部３２とを連結している。連結部３３は、加工部分２３の屈曲形状に合わせ、加工部分２３の屈曲径より小径となるように、主面３ａが湾曲している。

主面３ａが、加工部分２３に対し小径となることで、加工部分２３との間に空隙ができ、この間にモールド用の樹脂が存在することで、外力に対するクッション効果を奏する。

続いて、図３および図４を参照して、本実施形態に係る光接続部品製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係る光接続部品製造方法における屈曲工程開始時の状態の説明図である。図４は、本実施形態に係る光接続部品製造方法における屈曲工程終了時の状態の説明図である。本実施形態に係る光接続部品製造方法は、準備工程と、第１固定工程と、装着工程と、応力除去工程と、屈曲工程と、第２固定工程と、樹脂塗布工程と、取外工程と、を含んでいる。

準備工程では、複数の光ファイバ２と、本体３と、を準備する。上述のように、光ファイバ２は１本でもよい。光ファイバ２の第１固定部分２１と加工部分２３において、被覆樹脂を除去する。これにより、加工部分２３および第１固定部分２１は、被覆が除去された被覆除去部分となる。また、第１固定部分２１の端面を所望の角度に研磨しておいてもよい。これにより、反射光の影響を軽減することができる。なお、端面研磨は、準備工程後でもよい。

光ファイバ２がＭＣＦおよび定偏波光ファイバ（以下、「ＰＭＦ」という。）などの場合は、光ファイバ２内のコアおよび応力付与部材などの配列があり、接続の際は、その位置または回転方向が重要である。第１固定工程では、図３に示されるように、複数の光ファイバ２の先端近傍が第１固定部分２１の先端と一致するように複数の光ファイバ２を配列して、本体３に固定するが、固定した後に先端位置を一致させてもよく、順番は問わない。第１固定部３１の溝または孔に第１固定部分２１を配置し、固定する。溝の場合はカバー材Ｃで複数の光ファイバ２を上から固定する。複数の光ファイバ２の第１固定部分２１は、配列の位置および回転方向を揃えて固定される。接着剤で固定してもよい。

装着工程では、図３に示される形態となるように、複数の光ファイバ２が固定された本体３を回転治具４に装着する。回転治具４は、回転中心軸１０と本体３が、何らかの形態で一体的に装着可能であり、形状は必ずしも円盤状でなくてもよい。図示はしていないが、回転中心軸１０に連結したハンドルがあり、ハンドルを回転させることで、回転中心軸１０が回転し、本体３が回転する。回転中心軸１０と本体３との連結は、連結部３３と回転中心軸１０とが、装着時に連結可能であればよい。

応力除去工程では、屈曲工程中または屈曲工程後に、図３に示されるように、本体３を回転治具４により回転させることで、加工部分２３を加熱が行われる加熱領域Ｈに順次移動させ、加工部分２３の屈曲応力を加熱により除去する。加熱領域Ｈは、例えば、赤外線レーザ５、放電およびガスバーナなどの加熱手段によって形成される。加熱処理により、光ファイバ２の残留応力を除去または軽減する。加工部分２３全体を一括屈曲し、ある屈曲径-屈曲角度の際に屈曲応力により光ファイバ２の破断が生じる場合は、破断の生じない屈曲径-屈曲角度にて一旦応力除去工程を行ってから、最終的な屈曲径−屈曲角度としてもよい。応力除去には、瞬間的破断と経時的劣化による破断があり、加熱処理はその両方に有効である。

屈曲工程では、装着工程後に、図３に示されるように、加工部分２３を屈曲する。屈曲工程では、加工部分２３を連結部３３の主面３ａに沿うように屈曲する。加工部分２３の一部分である各部位ごとに、第１固定部分２１側から第２固定部分２２側へと順に、加熱し応力除去しながら屈曲工程を繰り返す。これにより、最終的に加工部分２３を所定曲げ角度θおよび所定曲げ径Ｒで屈曲する。屈曲工程は、加工部分２３全体を屈曲し屈曲径を変えながら加熱処理を行ってもよいし、加工部分２３全体をある径で一括して屈曲することと部位毎に個別に屈曲することとを任意に組合せながら各屈曲時に加熱処理を行ってもよい。

第２固定工程では、複数の光ファイバ２の第２固定部分２２を、第２固定部３２の溝に配置すると共に、溝とカバー材Ｃで挟み込むことにより、固定する。これにより、加工部分２３は、光ファイバ２の長手方向にかかる外力から保護されることができる。カバー材Ｃと第２固定部３２と第２固定部分２２は、接着剤で一体化してもよい。第２固定部分２２は、被覆が除去されてない部分を有している。

樹脂塗布工程では、屈曲され且つ屈曲応力が除去された加工部分２３に樹脂（不図示）を塗布し、当該樹脂により加工部分２３を連結部３３にモールドする。加工部分２３は被覆樹脂が除去されている。樹脂を塗布することにより加工部分２３を保護し、傷が発生するのを防ぐことができる。加工部分２３は樹脂により連結部３３にモールドされるので、外力から保護される。加工部分２３を保護するカバー（不図示）を取り付けてもよい。加工部分２３とカバー材Ｃとの境界を樹脂などで補強してもよい。

取外工程では、加工部分２３の全体において屈曲され且つ屈曲応力が除去された複数の光ファイバ２と本体３とを備える光接続部品１を回転治具４から取り外す。これにより、光接続部品１が得られる。なお、本願でいう光接続部品は、最低限の構成として、光ファイバの接続端面を有する光接続部品であり、最終的に他の部品と組み合わされ、より完全な光接続部品の一部となる場合も、想定している。

このようにして製造された光接続部品１を複数の受発光素子が設けられた基板上に設けると共に、第１固定部３１側で複数の受発光素子と光学的に接続することにより、低背化された光モジュール（不図示）が得られる。第１固定部３１には、正確に位置決めが可能となるように、複数の受発光素子との位置決め基準が設けられていてもよい。位置決め基準は、例えば、ガイドピン孔である。これに対応して、相手方光学部品である複数の受発光素子は、ガイドピンなどの機構を有していてもよい。また、複数の受発光素子は、装着先である光接続部品の形状に合致するような形状を有していてもよい。

本実施形態に係る光接続部品製造方法では、以下４つのメリットがある。第１に、第１固定部３１に光ファイバ２を調芯した状態で屈曲するので、屈曲加工後に屈曲方向と調芯の整合性を気にするという問題が解消する。光ファイバ２がＭＣＦやＰＭＦの場合には、ファイバ内のコア配置や応力付与部材の配置と、屈曲方向の問題を気にすることがなく加工できる。光ファイバ２が複数存在する場合は、なおさら大変になる。第２に、低背化の場合、固定部と低背屈曲加工部分との距離が近接しており、屈曲加工後に、長さを揃える作業が難しくなる。第３に、屈曲加工した状態では、光ファイバ２は、脆弱な状態に置かれるが、固定部を２つ設けることや、湾曲保護部を設けることで保護され、光接続部品１としての取扱い性が向上する。第４に、複数の光ファイバ２の加工部分２３を湾曲した状態で、一括加熱処理を加えることで、加熱処理を簡易化することが可能になる。その際、多段に屈曲加工や、個別部ごとの屈曲加工を加えることで、破断に対するリスクを低減できる。

１…光接続部品、２…光ファイバ、１０…回転中心軸、２１…第１固定部分、２２…第２固定部分、２３…加工部分、３…本体、３１…第１固定部、３２…第２固定部、３３…連結部（湾曲保護部）、４…回転治具、Ｃ…カバー材、Ｈ…加熱領域。

Claims (7)

1. 複数の光ファイバと、第１固定部と前記第１固定部の後方に連結する湾曲保護部とを有し光接続部品として接続部を構成する本体とを準備する準備工程と、
   前記複数の光ファイバの先端が前記本体の先端または先端近傍の所定の位置となるように前記複数の光ファイバを配列して前記本体の第１固定部に固定する第１固定工程と、
   前記複数の光ファイバが固定された前記本体を加工装置の回転治具に装着する装着工程と、
   前記装着工程後に、前記複数の光ファイバの屈曲される加工部分を、前記湾曲保護部の湾曲径よりも大きな径で屈曲させる屈曲工程と、
   前記装着工程後に、前記加工部分を加熱する加工装置の加熱領域に順次移動させ、前記加工部分の屈曲応力を除去する応力除去工程と、
   前記屈曲工程後且つ前記応力除去工程後、前記本体を前記回転治具から取り外す取外工程と、
   を含む光接続部品製造方法。
2. 前記第１固定部は、前記複数の光ファイバの前記先端を個々に配置可能な溝または孔を有し、
   前記第１固定工程において、前記複数の光ファイバを径方向および回転方向に対し調芯し、固定する、
   請求項１に記載の光接続部品製造方法。
3. 前記本体は、前記加工部分の後方となる位置に、前記第１固定部に連結される第２固定部を有し、前記屈曲工程後に、前記複数の光ファイバを配置・固定する、
   請求項１または２に記載の光接続部品製造方法。
4. 前記複数の光ファイバは、それぞれ被覆樹脂を有し、
   前記屈曲工程前に、前記加工部分は、前記被覆樹脂が除去されており、
   前記屈曲工程後に、前記加工部分に樹脂を塗布し、前記加工部分を前記湾曲保護部に固定する樹脂塗布工程を含む、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の光接続部品製造方法。
5. 前記屈曲工程では、前記加工部分の各部位ごとに屈曲し、加熱する、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光接続部品製造方法。
6. 前記屈曲工程では、前記加工部分の全体または一部の部位を除く残りの部分を一括して、複数回屈曲且つ加熱し、段階的に屈曲径を小さくし、最終的に所定の屈曲径とする、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光接続部品製造方法。
7. 前記屈曲工程では、前記加工部分の一部の部位を部位ごとに、屈曲し、加熱することにより加工し、
   さらに、前記加工部分の特定の部位または前記加工部分の全体を、一括して、複数回屈曲且つ加熱し、段階的に屈曲径を小さくし、前記加工部分の全体を最終的に所定の屈曲径とする、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光接続部品製造方法。

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