JP7279611B2 - 光ファイバモジュール及び光スイッチ - Google Patents

Description

本開示は、光ファイバモジュール及び光スイッチに関する。

特許文献１には、光スイッチに関する技術が開示されている。この光スイッチは、第１～第４の光ファイバ、キャピラリ、コリメートレンズ、平面マイクロミラー、及び傾斜部を備える。キャピラリは、第１～第４の光ファイバを同一平面上に線対称に並列に配列する。コリメートレンズは、キャピラリに近接して配置され、キャピラリの光ファイバより出射される光を平行光に変換して所定の焦点位置に集束すると共に、入射した平行光を光ファイバに集束する。平面マイクロミラーは、コリメートレンズを出射した光を反射する。傾斜部は、平面マイクロミラーの角度を所定角度傾斜させる。傾斜部が平面マイクロミラーの傾きを変化させることにより、第１と第３の光ファイバの間、及び第２と第４の光ファイバの間が光学的に接続される第１の状態と、第１と第３の光ファイバの間が光学的に接続される第２の状態とが相互に切換えられる。

特許文献２には、光ファイバ保持用キャピラリに関する技術が開示されている。この光ファイバ保持用キャピラリは、径方向の断面が略同形状を有する光ファイバを縦方向及び横方向にそれぞれ複数本配列させた光ファイバの束を、貫通孔内に収納する。少なくとも１本の光ファイバは、縦方向において、その上段または下段に位置する、互いに隣接した２本の光ファイバと接触する。縦方向における最下段の光ファイバは、貫通孔の底壁面と接触する。縦方向における最上段の光ファイバは、底壁面と略平行な貫通孔の天井壁面と接触する。

非特許文献１には、光スイッチに関する技術が開示されている。この光スイッチは、複数の光ファイバをフェルール内に結束してなるファイババンドルと、一の光ファイバから出射された光を他のいずれかの光ファイバへ選択的に反射する角度可変の平面ミラーとを備える。複数の光ファイバとミラーとの間には、レンズが設けられている。

特開２００４－７００５０号公報 特開２０１４－２２８７４２号公報

Joseph E. Ford and David J. DiGiovanni, "1×N Fiber Bundle ScanningSwitch", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 10, No. 7, July 1998

或る方式の光スイッチは、先端面を揃えて束ねられた複数本の光ファイバと、これらの光ファイバの先端面と対向して配置された角度可変の光反射面を有する光反射部とを備える（例えば非特許文献１を参照）。光反射面は、一の光ファイバの先端面から出射する光を、他のいずれかの光ファイバの先端面へ向けて選択的に反射する。このような光スイッチでは、光ファイバの本数が多くなるほど、光ファイバのコア同士の最大間隔が広くなり、光反射面においてより大きな反射角が必要になる。反射角を大きくすることは、光反射面の角度変化量を大きくすることを意味する。しかしながら、この方式では例えばＭＥＭＳなどの微細構造を用いて光反射面の角度を可変とすることが多く、その場合、光反射面の可変角度範囲を大きくすることは難しい。従って、より多くのチャネル数を実現するためには、光ファイバのコア同士の間隔をできるだけ小さくして、狭い範囲に多くのコアを配置することが望ましい。

そこで、複数のコアを有するマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）を用いることが考えられる。例えばＮ個のコアをそれぞれ有するＭ本のＭＣＦを束ねる場合、シングルコア光ファイバ（ＳＣＦ）を（Ｍ×Ｎ）本束ねる場合と比較して、単位面積当たりのコア密度を高め、コア同士の最大間隔を小さくすることができる。言い換えると、コア同士の最大間隔を維持しつつ、より多くのコアを配置することができる。故に、より多くのチャネル数を実現することができる。

しかしながら、ＭＣＦを用いるこのような方式には、次の課題が存在する。ＭＣＦは、中心軸上に１つのコアのみを有するＳＣＦとは異なり、中心軸から外れた位置に少なくとも１つのコアを有する。従って、ＭＣＦを光スイッチに用いる場合、ＭＣＦの中心軸周りの回転角度を調整する必要がある。しかし、複数のＭＣＦを束ねると、互いの樹脂被覆同士が接触するので、或るＭＣＦの回転角度を調整する際、該ＭＣＦに隣接する調整済みのＭＣＦも、樹脂被覆同士の摩擦によって回転する。故に、複数のＭＣＦの回転角度を個別に調整する作業が煩雑になってしまう。また、樹脂被覆を長い区間にわたって除去すると、光ファイバの強度が低下し、断線のおそれが生じる。

そこで、本開示は、光スイッチのために複数のＭＣＦを束ねた構成を有する光ファイバモジュールおよび該光スイッチにおいて、複数のＭＣＦの回転角度を個別に調整する作業を容易にすることを目的とする。

一実施形態に係る光ファイバモジュールは、ＭＣＦである第１の光ファイバと、第１の光ファイバに沿って延在するＭＣＦである複数の第２の光ファイバと、第１の光ファイバを接着剤を介して保持する第１の光ファイバ保持孔、及び複数の第２の光ファイバをそれぞれ接着剤を介して保持する複数の第２の光ファイバ保持孔を有し、第１の光ファイバ保持孔及び複数の第２の光ファイバ保持孔それぞれが互いに独立している第１のファイバ保持部と、第１のファイバ保持部に対して第１及び第２の光ファイバの先端側に配置され、第１の光ファイバ及び複数の第２の光ファイバを保持するとともに、第１の光ファイバの先端面及び複数の第２の光ファイバの先端面を一端において露出させる第２のファイバ保持部と、を備える。第２のファイバ保持部は、複数の第２の光ファイバを接着剤を介して一括して保持する第３の光ファイバ保持孔を有する。第１の光ファイバ及び複数の第２の光ファイバのそれぞれは、クラッドの外周面が樹脂膜により被覆された第１の部分、及び、第１の部分に対して先端面側に位置しクラッドの外周面が樹脂膜から露出した第２の部分を有する。第１のファイバ保持部は第１の部分を保持し、第２のファイバ保持部は第２の部分を保持する。第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部との間には空間が設けられており、第１の部分と第２の部分との境界は空間内に位置し、該空間内において第１の光ファイバ及び複数の第２の光ファイバの第１の部分は互いに離間している。第１の光ファイバの先端面における各コアの位置と、複数の第２の光ファイバの先端面における各コアの位置とは互いに１８０°回転対称である。

本開示によれば、光スイッチのために複数のＭＣＦを束ねた構成を有する光ファイバモジュールおよび該光スイッチにおいて、複数のＭＣＦの回転角度を個別に調整する作業を容易にすることが可能となる。

図１は、一実施形態に係る光ファイバモジュール１Ａの外観を示す斜視図である。 図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図であって、光ファイバの延在方向に沿った光ファイバモジュール１Ａの断面を示している。 図３の（ａ）は、光ファイバ１１１，１１２の側面図である。図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示すＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線に沿った断面図であって、被覆ファイバ部分１１ａの延在方向に垂直な断面を示す。図３の（ｃ）は、図３の（ａ）に示すＩＩＩｃ－ＩＩＩｃ線に沿った断面図であって、裸ファイバ部分１１ｂの延在方向に垂直な断面を示す。 図４は、ファイバ保持部５の延在方向に垂直な断面を示す図である。 図５は、ファイバ保持部７の延在方向に垂直な断面を示す図である。 図６は、前端面７ａの中央付近を示す正面図である。 図７（ａ）から図７（ｃ）は、一実施形態の光スイッチの構成を概略的に示す図である。 図８は、光ファイバ１１１が有する複数のコア１１ｄと、各光ファイバ１１２が有する複数のコア１１ｄとの結合を説明するための図である。 図９は、光ファイバモジュール１Ａを組み立てる方法について説明するための図である。 図１０は、光ファイバモジュール１Ａの別の組み立て方法を説明するための図である。 図１１は、光ファイバモジュール１Ａの別の組み立て方法を説明するための図である。 図１２は、クラッド１１ｅの外周面が樹脂膜１１ｆから露出した部分１１ｇを各光ファイバ１１１，１１２に設け、光ファイバ１１１の部分１１ｇを光ファイバ保持孔５１内に配置し、光ファイバ１１２の部分１１ｇを光ファイバ保持孔５２内に配置した様子を示す斜視図である。 図１３は、一変形例に係る光ファイバモジュール１Ｂの外観を示す斜視図である。 図１４は、図１３に示されたＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面図であって、光ファイバの延在方向に沿った光ファイバモジュール１Ｂの断面を示している。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態を列記して説明する。一実施形態に係る光ファイバモジュールは、ＭＣＦである第１の光ファイバと、第１の光ファイバに沿って延在するＭＣＦである複数の第２の光ファイバと、第１の光ファイバを接着剤を介して保持する第１の光ファイバ保持孔、及び複数の第２の光ファイバをそれぞれ接着剤を介して保持する複数の第２の光ファイバ保持孔を有し、第１の光ファイバ保持孔及び複数の第２の光ファイバ保持孔それぞれが互いに独立している第１のファイバ保持部と、第１のファイバ保持部に対して第１及び第２の光ファイバの先端側に配置され、第１の光ファイバ及び複数の第２の光ファイバを保持するとともに、第１の光ファイバの先端面及び複数の第２の光ファイバの先端面を一端において露出させる第２のファイバ保持部と、を備える。第２のファイバ保持部は、複数の第２の光ファイバを接着剤を介して一括して保持する第３の光ファイバ保持孔を有する。第１の光ファイバ及び複数の第２の光ファイバのそれぞれは、クラッドの外周面が樹脂膜により被覆された第１の部分、及び、第１の部分に対して先端面側に位置しクラッドの外周面が樹脂膜から露出した第２の部分を有する。第１のファイバ保持部は第１の部分を保持し、第２のファイバ保持部は第２の部分を保持する。第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部との間には空間が設けられており、第１の部分と第２の部分との境界は空間内に位置し、該空間内において第１の光ファイバ及び複数の第２の光ファイバの第１の部分は互いに離間している。第１の光ファイバの先端面における各コアの位置と、複数の第２の光ファイバの先端面における各コアの位置とは互いに１８０°回転対称である。

この光ファイバモジュールでは、第１のファイバ保持部において各々独立した光ファイバ保持孔に各光ファイバが保持されており、且つ、樹脂膜により被覆された第１の部分と樹脂膜からクラッドが露出した第２の部分との境界が、第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部との間に設けられた空間内に位置する。そして、該空間内において、第１の光ファイバ及び複数の第２の光ファイバの第１の部分は互いに離間している。故に、各光ファイバの回転角度を調整する際、隣接する光ファイバが樹脂膜同士の摩擦により回転してしまうことを回避できる。よって、各光ファイバの回転角度を個別に調整する作業を容易にすることができる。加えて、樹脂膜からクラッドが露出した（すなわち裸ファイバである）複数の第２の部分が、第２のファイバ保持部において第３の光ファイバ保持孔に一括して保持されている。従って、光ファイバのコア同士の間隔を小さくして狭い範囲に多くのコアを配置し、より多くのチャネル数を実現することができる。

更に、この光ファイバモジュールでは、第１の光ファイバの先端面における各コアの位置と、複数の第２の光ファイバの先端面における各コアの位置とが互いに１８０°回転対称とされている。これにより、第１の光ファイバの複数のコアと第２の光ファイバの複数のコアとを互いに対応させて、光スイッチング動作を好適に行うことができる。

上記の光ファイバモジュールは、第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部とを相互に連結する部材を更に備えてもよい。この場合、第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部との間の空間を容易に確保することができる。

上記の光ファイバモジュールにおいて、上記部材は筒状部分を含み、筒状部分の一方の開口に第１のファイバ保持部が挿入及び固定され、筒状部分の他方の開口に第２のファイバ保持部が挿入及び固定されてもよい。この場合、第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部との間の空間を筒状部分により囲むので、空間内に配設される光ファイバ（特に、樹脂膜からクラッドが露出した第２の部分）を効果的に保護することができる。

上記の光ファイバモジュールにおいて、第１のファイバ保持部は、第２のファイバ保持部に連結するための連結部を更に有してもよい。この場合であっても、第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部との間の空間を容易に確保することができる。

上記の光ファイバモジュールにおいて、連結部は空間を囲む筒状を呈し、該連結部の開口に第２のファイバ保持部が挿入及び固定されてもよい。この場合、第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部との間の空間を連結部により囲むので、空間内に配設される光ファイバ（特に、樹脂膜からクラッドが露出した第２の部分）を効果的に保護することができる。

上記の光ファイバモジュールにおいて、第１の光ファイバ及び複数の第２の光ファイバのそれぞれは、クラッドの外周面が樹脂膜から露出した第３の部分を更に有し、第１の光ファイバの第３の部分は第１の光ファイバ保持孔内に位置し、第２の光ファイバの第３の部分は第２の光ファイバ保持孔内に位置してもよい。この場合、各光ファイバのクラッドの外周面を、樹脂膜を介してではなく直接に光ファイバ保持孔に固定することができる。故に、樹脂膜とクラッドとの密着不足にかかわらず、各コアの位置を確実に固定することができる。

上記の光ファイバモジュールにおいて、第１のファイバ保持部は光透過性を有し、第１及び第２の光ファイバと第１及び第２の光ファイバ保持孔との間に介在する接着剤は、紫外線硬化型または可視光硬化型であってもよい。この場合、第１のファイバ保持部を透過させて紫外線または可視光を接着剤に照射することができ、各光ファイバを光ファイバ保持孔内に容易に接着固定することができる。

上記の光ファイバモジュールにおいて、第２のファイバ保持部は光透過性を有し、複数の第２の光ファイバと第３の光ファイバ保持孔との間に介在する接着剤は、紫外線硬化型または可視光硬化型であってもよい。この場合、第２のファイバ保持部を透過させて紫外線または可視光を接着剤に照射することができ、各光ファイバを光ファイバ保持孔内に容易に接着固定することができる。

一実施形態に係る光スイッチは、上記いずれかの光ファイバモジュールと、角度を可変に構成され、第１の光ファイバの先端面の各コアから出射された光を、複数の第２の光ファイバのうちいずれかの第２の光ファイバの先端面の各コアに向けて選択的に反射する光反射部とを備える。この光スイッチによれば、上記いずれかの光ファイバモジュールを備えるので、各光ファイバの回転角度を個別に調整する作業を容易にすることができる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の光ファイバモジュール及び光スイッチの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、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は、一実施形態に係る光ファイバモジュール１Ａの外観を示す斜視図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図であって、光ファイバの延在方向に沿った光ファイバモジュール１Ａの断面を示している。図１及び図２に示すように、光ファイバモジュール１Ａは、ＭＣＦである複数の光ファイバ１１と、ファイバ保持部５（第１のファイバ保持部）と、ファイバ保持部７（第２のファイバ保持部）と、連結部材９とを備える。

複数の光ファイバ１１には、１本の光ファイバ１１１（第１の光ファイバ）と、光ファイバ１１１に沿って延在する複数の光ファイバ１１２（第２の光ファイバ）とが含まれる。図３の（ａ）は、光ファイバ１１１，１１２の側面図である。光ファイバ１１１，１１２は、被覆ファイバ部分１１ａ（第１の部分）と、被覆ファイバ部分１１ａに対して先端面１１ｃ側に位置する裸ファイバ部分１１ｂ（第２の部分）とを有する。一例では、裸ファイバ部分１１ｂは先端面１１ｃを含む。図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示すＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線に沿った断面図であって、被覆ファイバ部分１１ａの延在方向に垂直な断面を示す。図３の（ｃ）は、図３の（ａ）に示すＩＩＩｃ－ＩＩＩｃ線に沿った断面図であって、裸ファイバ部分１１ｂの延在方向に垂直な断面を示す。

図３の（ｂ）に示すように、被覆ファイバ部分１１ａは、断面円形状の複数のコア１１ｄと、複数のコア１１ｄを囲む断面円形状のクラッド１１ｅと、クラッド１１ｅの外周面を覆う樹脂膜１１ｆとを有する。また、図３の（ｃ）に示すように、裸ファイバ部分１１ｂは、複数のコア１１ｄ及びクラッド１１ｅを有するが、樹脂膜１１ｆを有していない（除去されている）。

複数のコア１１ｄの個数は任意であり、図では一例として４つのコア１１ｄが示されている。これらのコア１１ｄは、光ファイバ１１１，１１２の中心軸Ｏを中心とする円上において、互いに等間隔でもって配置されている。なお、コア１１ｄは中心軸Ｏ上に更に配置されてもよい。各コア１１ｄの直径は例えば９．０μｍであり、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド直径は９．２μｍである。クラッド１１ｅの断面は、中心軸Ｏを中心とする円形を呈する。クラッド１１ｅの屈折率は、各コア１１ｄの屈折率よりも小さい。一例では、コア１１ｄ及びクラッド１１ｅはガラス製である。クラッド１１ｅの直径は、例えば１２５μｍである。クラッド１１ｅの外周面は、樹脂膜１１ｆから露出しており、裸ファイバ部分１１ｂの最外面を構成する。樹脂膜１１ｆは、クラッド１１ｅの外周面を全周にわたって完全に被覆する。樹脂膜１１ｆの厚さは、例えば６２μｍである。樹脂膜１１ｆは、例えばアクリルといった樹脂材料を主に含んで構成され得る。樹脂膜１１ｆの外周面は、被覆ファイバ部分１１ａの最外面を構成する。

再び図１及び図２を参照する。ファイバ保持部５は、複数の光ファイバ１１の延在方向に延びる円柱形状の部材であって、複数の光ファイバ１１の被覆ファイバ部分１１ａを保持する。図４は、ファイバ保持部５の延在方向に垂直な断面を示す図である。図４に示すように、ファイバ保持部５は、光ファイバ１１１の被覆ファイバ部分１１ａを保持する光ファイバ保持孔５１（第１の光ファイバ保持孔）と、複数の光ファイバ１１２の被覆ファイバ部分１１ａをそれぞれ保持する複数の光ファイバ保持孔５２（第２の光ファイバ保持孔）とを有する。光ファイバ保持孔５１及び複数の光ファイバ保持孔５２は、互いに離れてそれぞれ独立して形成されており、延在方向におけるファイバ保持部５の前端面５ａと後端面５ｂと（それぞれ図２を参照）の間を貫通している。光ファイバ保持孔５１，５２の断面形状は例えば円形であり、その内径は例えば被覆ファイバ部分１１ａの外径の１．１倍から１．３倍の範囲内である。

光ファイバ１１１，１１２の被覆ファイバ部分１１ａは、接着剤５３を介して光ファイバ保持孔５１，５２に固定されている。すなわち、光ファイバ１１１，１１２は、延在方向の一部において樹脂膜１１ｆ（図３の（ｂ）を参照）が接着剤５３によって光ファイバ保持孔５１，５２の内側面に固着することにより、ファイバ保持部５に保持されている。接着剤５３は、紫外線硬化型または可視光硬化型である。その場合、紫外線（例えば波長３００ｎｍ～４００ｎｍ）または可視光を接着剤５３に容易に照射するために、ファイバ保持部５は光透過性を有してもよい。なお、本実施形態の説明において光透過性を有するとは、例えば紫外線及び／または可視光を、３０％以上透過する性質をいう。或いは、接着剤５３は、熱硬化型または常温自然硬化型であってもよい。ファイバ保持部５は、例えばガラス製または樹脂（プラスチック）製である。接着剤５３が紫外線硬化型である場合にはファイバ保持部５はガラス製であることが望ましく、接着剤５３が可視光硬化型である場合にはファイバ保持部５はガラス製または樹脂製であることが望ましい。

再び図１及び図２を参照する。ファイバ保持部７は、複数の光ファイバ１１の延在方向に延びる円柱形状の部材であって、ファイバ保持部５に対して複数の光ファイバ１１の先端側に配置されている。ファイバ保持部７は、複数の光ファイバ１１の裸ファイバ部分１１ｂを保持する。なお、理解の容易の為、図１ではファイバ保持部７の内部を隠れ線（破線）ではなく実線にて示している。図５は、ファイバ保持部７の延在方向に垂直な断面を示す図である。図５に示すように、ファイバ保持部７は、光ファイバ１１１の裸ファイバ部分１１ｂを保持する光ファイバ保持孔７１と、複数の光ファイバ１１２の裸ファイバ部分１１ｂを一括して保持する光ファイバ保持孔７２（第３の光ファイバ保持孔）とを有する。複数の光ファイバ１１２の裸ファイバ部分１１ｂは、光ファイバ保持孔７２内において一つの束（ファイババンドル）を構成する。

光ファイバ保持孔７１及び７２は、互いに離れてそれぞれ独立して形成されており、延在方向におけるファイバ保持部７の前端面７ａと後端面７ｂと（それぞれ図２を参照）の間を貫通している。但し、図２に示すように、光ファイバ保持孔７１，７２の後端面７ｂ寄りの部分は互いに１つの孔に結合されていてもよく、更に、その孔は、後端面７ｂに向けてテーパ状に拡幅してもよい。光ファイバ保持孔７１の断面形状は例えば円形である。光ファイバ保持孔７２の断面形状は、例えば光ファイバ１１２の本数に応じた略正多角形（４本の場合は略正方形）である。なお、ここでいう略とは、角が丸められる等の僅かな変形を含む意味である。光ファイバ１１１，１１２の裸ファイバ部分１１ｂは、接着剤５４を介して光ファイバ保持孔７１，７２に固定されている。すなわち、光ファイバ１１１，１１２は、延在方向の先端部においてクラッド１１ｅ（図３の（ｃ）を参照）が接着剤５４によって光ファイバ保持孔７１，７２の内側面に固着することにより、ファイバ保持部７に保持されている。接着剤５４は、紫外線硬化型または可視光硬化型である。その場合、紫外線（例えば波長３００ｎｍ～４００ｎｍ）または可視光を接着剤５４に容易に照射するために、ファイバ保持部７は光透過性を有してもよい。ファイバ保持部７は、例えばガラス製である。図２に示すように、接着剤５４は、複数の光ファイバ１１に沿って、後端面７ｂからファイバ保持部５へ向けて突出してもよい。

更に、ファイバ保持部７は、複数の光ファイバ１１の先端面１１ｃを、前端面７ａにおいて露出させる。一実施例では、各光ファイバ１１の先端面１１ｃはファイバ保持部７の前端面７ａとともに研磨されて平坦となっており、各先端面１１ｃと前端面７ａとは互いに面一となっている。図６は、前端面７ａの中央付近を示す正面図である。図６に示すように、複数の光ファイバ１１２の先端面１１ｃにおいて、中心軸Ｏを基準とする複数のコア１１ｄの位置は、互いに同一である。更に、光ファイバ１１１の先端面１１ｃにおける複数のコア１１ｄの位置と、各光ファイバ１１２の先端面１１ｃにおける複数のコア１１ｄの位置とは、互いに１８０°回転対称とされている。なお、中心軸Ｏの周囲に並ぶコア１１ｄ（周辺コア）の個数が４つであり且つ互いに等間隔である場合、１８０°回転対称は、９０°回転対称及び２７０°回転対称と同義である。また、ここでいう１８０°といった角度値は、厳密に理解されるべきではなく、製造誤差（例えば±３°程度）を含む意である。

再び図１及び図２を参照する。ファイバ保持部５の前端面５ａとファイバ保持部７の後端面７ｂとは互いに対向し、且つ互いに間隔をあけて設けられている。これにより、ファイバ保持部５の前端面５ａとファイバ保持部７の後端面７ｂとの間には空間Ｓが設けられている。そして、被覆ファイバ部分１１ａと裸ファイバ部分１１ｂとの境界（すなわち樹脂膜１１ｆの端縁）は、空間Ｓ内に位置する。言い換えると、被覆ファイバ部分１１ａと裸ファイバ部分１１ｂとの境界は、ファイバ保持部５の前端面５ａとファイバ保持部７の後端面７ｂとの間に位置する。従って、被覆ファイバ部分１１ａはファイバ保持部５の前端面５ａからファイバ保持部７へ向けて延びており、裸ファイバ部分１１ｂはファイバ保持部７の後端面７ｂからファイバ保持部５へ向けて延びている。但し、複数の光ファイバ１１の被覆ファイバ部分１１ａは、空間Ｓ内において互いに接触しておらず、互いに離間している。

連結部材９は、ファイバ保持部５とファイバ保持部７とを相互に連結して固定するための部材であって、筒状部分を含む。図示例では、連結部材９は円筒状（チューブ状）部分のみからなる。そして、該円筒状部分の一方の開口９ａには、ファイバ保持部５の前端面５ａ側の一部が挿入（嵌入）され、接着剤（不図示）を介して固定されている。また、該円筒状部分の他方の開口９ｂには、ファイバ保持部７の後端面７ｂ側の一部が挿入（嵌入）され、接着剤（不図示）を介して固定されている。なお、理解の容易の為、図１では連結部材９の内部を隠れ線（破線）ではなく実線にて示している。ファイバ保持部５の前端面５ａとファイバ保持部７の後端面７ｂとは、連結部材９の内側において互いに対向している。従って、空間Ｓは、連結部材９の内側面、前端面５ａ及び後端面７ｂによって画成される閉塞空間となる。連結部材９は、例えばガラスまたは樹脂（プラスチック）といった材料により構成され得る。連結部材９とファイバ保持部５，７との間の接着剤は、例えば紫外線硬化型または可視光硬化型である。その場合、紫外線（例えば波長３００ｎｍ～４００ｎｍ）または可視光を透過し得るように、連結部材９の少なくとも一部は光透過性であるとよい。

ここで、本実施形態の光ファイバモジュール１Ａを備える光スイッチについて説明する。図７（ａ）から図７（ｃ）は、本実施形態の光スイッチの構成を概略的に示す図である。この光スイッチは、光ファイバモジュール１Ａに加えて、平面ミラー２１と、集光レンズ２２とを備える。平面ミラー２１は、光ファイバモジュール１Ａを構成する複数の光ファイバ１１の先端面１１ｃと対向して配置されている。集光レンズ２２は、複数の光ファイバ１１の先端面１１ｃと平面ミラー２１との間に配置されている。

平面ミラー２１は、本実施形態における光反射部であって、互いに直交する２軸周りの光反射面の角度を可変として構成されている。一例では、平面ミラー２１は微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）により駆動される。ＭＥＭＳは、シリコン製の櫛歯状の電極に電圧を印加し、それにより生じる静電引力によって、電圧に応じた角度だけ傾きを付与する装置である。そして、平面ミラー２１は、共通（ＣＯＭ）ポートとしての光ファイバ１１１の先端面１１ｃの各コア１１ｄから出射された光を、複数の光ファイバ１１２のうちいずれかの光ファイバ１１２の先端面１１ｃの各コア１１ｄに向けて選択的に反射する。すなわち、図７の（ａ）に示すように、平面ミラー２１が或る角度に傾斜すると、光ファイバ１１１から出射された光Ｌは、平面ミラー２１を経て或る光ファイバ１１２に入射する。また、図７の（ｂ）に示すように、平面ミラー２１が別の角度に傾斜すると、光ファイバ１１１から出射された光Ｌは、平面ミラー２１を経て別の光ファイバ１１２に入射する。また、図７の（ｃ）に示すように、平面ミラー２１が更に別の角度に傾斜すると、光ファイバ１１１から出射された光Ｌは、平面ミラー２１を経て更に別の光ファイバ１１２に入射する。このように、平面ミラー２１の傾斜角度を制御することにより、複数の光ファイバ１１２の中から光ファイバ１１１と結合する光ファイバ１１２を任意に選択することができる。

図８は、光ファイバ１１１が有する複数のコア１１ｄと、各光ファイバ１１２が有する複数のコア１１ｄとの結合を説明するための図である。いま、平面ミラー２１が或る所定の傾斜角度に維持されており、光ファイバ１１１と、４つの光ファイバ１１２のうち１つの光ファイバ１１２とが互いに光結合されているものとする。便宜上、光ファイバ１１１，１１２が有する４つのコア１１ｄに対し、それぞれ番号１～４を付与する。光ファイバ１１１，１１２間において、同じ番号のコア１１ｄ同士が光結合するものとする。この場合、図８に示すように、光ファイバ１１１の番号１～４のコア１１ｄの位置と、光ファイバ１１２の番号１～４のコア１１ｄの位置とは、互いに１８０°回転対称となる。このことは、他の光ファイバ１１２においても同様である。すなわち、図６に示したように、前端面７ａにおいて、光ファイバ１１１の先端面１１ｃにおける複数のコア１１ｄの位置と、各光ファイバ１１２の先端面１１ｃにおける複数のコア１１ｄの位置とが互いに１８０°回転対称とされていることにより、光ファイバ１１１の複数のコア１１ｄと光ファイバ１１２の複数のコア１１ｄとの間で光結合を好適に行うことができる。

以上の構成を備える光ファイバモジュール１Ａを組み立てる方法について、図９を参照しつつ説明する。まず、複数の光ファイバ１１の先端部の樹脂膜１１ｆを除去することにより、被覆ファイバ部分１１ａ及び裸ファイバ部分１１ｂを有する光ファイバ１１１と、被覆ファイバ部分１１ａ及び裸ファイバ部分１１ｂを有する複数の光ファイバ１１２とを準備する。次に、光ファイバ１１１の被覆ファイバ部分１１ａをファイバ保持部５の光ファイバ保持孔５１に挿通させるとともに、複数の光ファイバ１１２の被覆ファイバ部分１１ａをファイバ保持部５の複数の光ファイバ保持孔５２にそれぞれ挿通させる。このとき、接着剤５３はまだ充填しない。次に、光ファイバ１１１の裸ファイバ部分１１ｂをファイバ保持部７の光ファイバ保持孔７１に挿通させるとともに、複数の光ファイバ１１２の裸ファイバ部分１１ｂをファイバ保持部７の光ファイバ保持孔７２に挿通させる。このとき、接着剤５４はまだ充填しない。

続いて、各光ファイバ１１１，１１２の先端面１１ｃをカメラにより観察しながら、各光ファイバ１１１，１１２の回転角度の調整を行う（図中の矢印Ａ）。すなわち、各光ファイバ１１２の複数のコア１１ｄの位置が、光ファイバ１１１の複数のコア１１ｄの位置に対して１８０°回転対称となるように、各光ファイバ１１１，１１２の回転角度を調整する。調整が完了した後、光ファイバ保持孔７１，７２内に接着剤５４を充填し、硬化させる。次いで、光ファイバ保持孔５１，５２内に接着剤５３を充填し、硬化させる。更に、連結部材９とファイバ保持部５，７とを互いに固定する。最後に、ファイバ保持部７の前端面７ａ及び各光ファイバ１１１，１１２の先端面１１ｃを研磨して平坦化する。こうして、光ファイバモジュール１Ａの組み立てが完了する。

図１０及び図１１は、光ファイバモジュール１Ａの別の組み立て方法を説明するための図である。この方法では、まず、上記の方法と同様に、被覆ファイバ部分１１ａ及び裸ファイバ部分１１ｂを有する光ファイバ１１１と、被覆ファイバ部分１１ａ及び裸ファイバ部分１１ｂを有する複数の光ファイバ１１２とを準備する。次に、図１０に示すように、光ファイバ１１１の被覆ファイバ部分１１ａをファイバ保持部５の光ファイバ保持孔５１に挿通させるとともに、複数の光ファイバ１１２の被覆ファイバ部分１１ａをファイバ保持部５の複数の光ファイバ保持孔５２にそれぞれ挿通させる。このとき、接着剤５３はまだ充填しない。続いて、各光ファイバ１１１，１１２の先端面１１ｃをカメラにより観察しながら、各光ファイバ１１１，１１２の回転角度の調整を行う。すなわち、各光ファイバ１１２の複数のコア１１ｄの位置が、光ファイバ１１１の複数のコア１１ｄの位置に対して１８０°回転対称となるように、各光ファイバ１１１，１１２の回転角度を調整する。調整が完了した後、光ファイバ保持孔５１，５２内に接着剤５３を充填する。接着剤５３の充填により各光ファイバ１１１，１１２の回転角度がずれた場合、その回転角度を再調整する。そして、接着剤５３を硬化させる。

続いて、図１１に示すように、光ファイバ１１１の裸ファイバ部分１１ｂをファイバ保持部７の光ファイバ保持孔７１に挿通させるとともに、複数の光ファイバ１１２の裸ファイバ部分１１ｂをファイバ保持部７の光ファイバ保持孔７２に挿通させる。そして、光ファイバ保持孔７１，７２内に接着剤５４を充填し、硬化させる。更に、連結部材９とファイバ保持部５，７とを互いに固定する。最後に、ファイバ保持部７の前端面７ａ及び各光ファイバ１１１，１１２の先端面１１ｃを研磨して平坦化する。こうして、光ファイバモジュール１Ａの組み立てが完了する。

なお、この組み立て方法において、接着剤５３を硬化させたのち、組み立ての過程において各光ファイバ１１１，１１２の回転角度がずれる場合がある。これは、各光ファイバ１１１，１１２のクラッド１１ｅと樹脂膜１１ｆとが互いに密着していないことに起因する。すなわち、接着剤５３を介して樹脂膜１１ｆを光ファイバ保持孔５１，５２に固定したとしても、ガラス製のクラッド１１ｅと樹脂膜１１ｆとが互いに密着していない場合、クラッド１１ｅの回転角度がずれてしまうことがある。

このような問題を解決するには、例えば、図１２に示すように、クラッド１１ｅの外周面が樹脂膜１１ｆから露出した部分１１ｇ（第３の部分）を各光ファイバ１１１，１１２に設け、光ファイバ１１１の部分１１ｇを光ファイバ保持孔５１内に配置し、光ファイバ１１２の部分１１ｇを光ファイバ保持孔５２内に配置してもよい。この場合、各光ファイバ１１１，１１２のクラッド１１ｅの外周面を、樹脂膜１１ｆを介してではなく直接に、光ファイバ保持孔５１，５２に固定することができる。故に、樹脂膜１１ｆとクラッド１１ｅとの密着不足にかかわらず、各コア１１ｄの位置を確実に固定することができる。部分１１ｇにおいて樹脂膜１１ｆを除去する際には、ＣＯ₂レーザまたはＹＡＧレーザなどのレーザ光を用いて樹脂膜１１ｆを除去するとよい。その場合、機械的なクリーバを用いる場合と比較して、樹脂膜１１ｆの逆剥けを抑制し、光ファイバ保持孔５１，５２内において光ファイバ１１１，１１２を滑らかに回転させることができる。

以上に説明した本実施形態による光ファイバモジュール１Ａによって得られる効果について説明する。この光ファイバモジュール１Ａでは、ファイバ保持部５において各々独立した光ファイバ保持孔５１，５２に各光ファイバ１１が保持されており、且つ、樹脂膜１１ｆにより被覆された被覆ファイバ部分１１ａと樹脂膜１１ｆからクラッド１１ｅが露出した裸ファイバ部分１１ｂとの境界が、ファイバ保持部５とファイバ保持部７との間に設けられた空間Ｓ内に位置する。そして、空間Ｓ内において、光ファイバ１１１及び複数の光ファイバ１１２の被覆ファイバ部分１１ａは互いに離間している。故に、各光ファイバ１１１，１１２の回転角度を調整する際、隣接する調整済みの光ファイバ１１１または１１２が、摩擦係数が高い樹脂膜１１ｆ同士の摩擦により回転してしまうことを回避できる。よって、各光ファイバ１１１，１１２の回転角度を個別に調整する作業を容易にすることができる。加えて、複数の裸ファイバ部分１１ｂが、ファイバ保持部７において１つの光ファイバ保持孔７２に一括して保持されている。従って、複数の光ファイバ１１２のコア１１ｄ同士の間隔を小さくして狭い範囲に多くのコア１１ｄを配置し、より多くのチャネル数を実現することができる。或いは、平面ミラー２１の可変角度範囲を小さくでき、平面ミラー２１の駆動に必要な消費電力を低減できる。

更に、この光ファイバモジュール１Ａでは、光ファイバ１１１の先端面１１ｃにおける各コア１１ｄの位置と、複数の光ファイバ１１２の先端面１１ｃにおける各コア１１ｄの位置とが互いに１８０°回転対称とされている。これにより、光ファイバ１１１の複数のコア１１ｄと光ファイバ１１２の複数のコア１１ｄとを互いに対応させて、光スイッチング動作を好適に行うことができる。

近年の光通信ネットワークにおいては、拠点間を結ぶ光ファイバ伝送路を使用して、インターネット信号を含む大量のトラフィック信号を送受信する。従って、送受信装置の故障、或いは災害等による伝送路の切断等が生じた場合には、多くのユーザの通信に多大な影響を及ぼす。そこで、光通信ネットワークの信頼性を高める目的で、拠点間の光ファイバ伝送路を予め複数本用意して冗長化し、通常の光ファイバ伝送路に異常が発生した場合に、予備の光ファイバ伝送路に切り替える。この光ファイバ伝送路の切り替えに、光スイッチが用いられる。本実施形態のように、複数のコアを有するＭＣＦを用いて光スイッチを構成することにより、１つの光スイッチにおいて従来の複数個分の光スイッチを実現することができる。従って、通信機器の簡素化及び省スペース化が可能になる。

本実施形態のように、光ファイバモジュール１Ａは、ファイバ保持部５とファイバ保持部７とを相互に連結する連結部材９を備えてもよい。この場合、ファイバ保持部５とファイバ保持部７との間の空間Ｓを容易に確保することができる。また、この場合、連結部材９は筒状部分を含み、筒状部分の一方の開口９ａにファイバ保持部５が挿入及び固定され、筒状部分の他方の開口９ｂにファイバ保持部７が挿入及び固定されてもよい。この場合、ファイバ保持部５とファイバ保持部７との間の空間Ｓを筒状部分により囲むので、空間Ｓ内に配設される光ファイバ１１１，１１２（特に、樹脂膜１１ｆからクラッド１１ｅが露出した裸ファイバ部分１１ｂ）を効果的に保護することができる。

本実施形態のように、ファイバ保持部５は光透過性を有し、光ファイバ１１１，１１２と光ファイバ保持孔５１，５２との間に介在する接着剤５３は、紫外線硬化型または可視光硬化型であってもよい。この場合、ファイバ保持部５を透過させて紫外線または可視光を接着剤５３に照射することができ、各光ファイバ１１１，１１２を光ファイバ保持孔５１，５２内に容易に接着固定することができる。

本実施形態のように、ファイバ保持部７は光透過性を有し、光ファイバ１１１，１１２と光ファイバ保持孔７１，７２との間に介在する接着剤５４は、紫外線硬化型または可視光硬化型であってもよい。この場合、ファイバ保持部７を透過させて紫外線または可視光を接着剤５４に照射することができ、各光ファイバ１１１，１１２を光ファイバ保持孔７１，７２内に容易に接着固定することができる。

（変形例）
図１３は、上記実施形態の一変形例に係る光ファイバモジュール１Ｂの外観を示す斜視図である。図１４は、図１３に示されたＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面図であって、光ファイバの延在方向に沿った光ファイバモジュール１Ｂの断面を示している。図１３及び図１４に示すように、光ファイバモジュール１Ｂは、複数の光ファイバ１１と、ファイバ保持部５Ａ（第１のファイバ保持部）と、ファイバ保持部７（第２のファイバ保持部）とを備える。なお、複数の光ファイバ１１及びファイバ保持部７の構成は、上記実施形態と同様である。

本変形例のファイバ保持部５Ａは、上記実施形態のファイバ保持部５の構成に加えて、ファイバ保持部７に連結するための連結部５５を有する。連結部５５は、ファイバ保持部５Ａの前端面５ａからファイバ保持部７に向けて突出しており、空間Ｓを囲む円筒状を呈する。言い換えると、ファイバ保持部５Ａは、上記実施形態のファイバ保持部５と連結部材９とが一体化した構成を有する。そして、連結部５５の開口５５ａには、ファイバ保持部７の後端面７ｂ側の一部が挿入され、接着剤（不図示）を介して固定されている。

本変形例のように、ファイバ保持部５Ａは、ファイバ保持部７に連結するための連結部５５を有してもよい。この場合であっても、ファイバ保持部５Ａとファイバ保持部７との間の空間Ｓを容易に確保することができる。また、本変形例のように、連結部５５は空間Ｓを囲む筒状を呈し、連結部５５の開口５５ａにファイバ保持部７が挿入及び固定されてもよい。この場合、ファイバ保持部５Ａとファイバ保持部７との間の空間Ｓを連結部５５により囲むので、空間Ｓ内に配設される光ファイバ１１１，１１２（特に、樹脂膜１１ｆからクラッド１１ｅが露出した裸ファイバ部分１１ｂ）を効果的に保護することができる。

本開示による光ファイバモジュール及び光スイッチは、上述した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では各光ファイバ１１が４つのコア１１ｄを有する場合を例示したが、各光ファイバ１１のコア１１ｄの個数は２個、３個、または５個以上であってもよい。また、第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部とを接続する形態は、上記実施形態及び変形例に限られず、他に様々な形態を採用することができる。

１Ａ，１Ｂ 光ファイバモジュール
５，５Ａ （第１の）ファイバ保持部
５ａ 前端面
５ｂ 後端面
７ （第２の）ファイバ保持部
７ａ 前端面
７ｂ 後端面
９ 連結部材
９ａ，９ｂ 開口
１１ 光ファイバ
１１ａ 被覆ファイバ部分
１１ｂ 裸ファイバ部分
１１ｃ 先端面
１１ｄ コア
１１ｅ クラッド
１１ｆ 樹脂膜
１１ｇ 部分
２１ 平面ミラー
２２ 集光レンズ
５１ （第１の）光ファイバ保持孔
５２ （第２の）光ファイバ保持孔
５３，５４ 接着剤
５５ 連結部
５５ａ 開口
７１ 光ファイバ保持孔
７２ （第３の）光ファイバ保持孔
１１１ （第１の）光ファイバ
１１２ （第２の）光ファイバ
Ｏ 中心軸
Ｓ 空間

Claims (9)

1. マルチコア光ファイバである第１の光ファイバと、
   前記第１の光ファイバに沿って延在するマルチコア光ファイバである複数の第２の光ファイバと、
   前記第１の光ファイバを接着剤を介して保持する第１の光ファイバ保持孔、及び複数の前記第２の光ファイバをそれぞれ接着剤を介して保持する複数の第２の光ファイバ保持孔を有し、前記第１の光ファイバ保持孔及び複数の前記第２の光ファイバ保持孔それぞれが互いに独立している第１のファイバ保持部と、
   前記第１のファイバ保持部に対して前記第１及び第２の光ファイバの先端側に配置され、前記第１の光ファイバ及び複数の前記第２の光ファイバを保持するとともに、前記第１の光ファイバの先端面及び複数の前記第２の光ファイバの先端面を一端において露出させる第２のファイバ保持部と、
   を備え、
   前記第２のファイバ保持部は、複数の前記第２の光ファイバを接着剤を介して一括して保持する第３の光ファイバ保持孔を有し、
   前記第１の光ファイバ及び複数の前記第２の光ファイバのそれぞれは、クラッドの外周面が樹脂膜により被覆された第１の部分、及び、前記第１の部分に対して前記先端面側に位置しクラッドの外周面が前記樹脂膜から露出した第２の部分を有し、前記第１のファイバ保持部は前記第１の部分を保持し、前記第２のファイバ保持部は前記第２の部分を保持し、
   前記第１のファイバ保持部と前記第２のファイバ保持部との間には空間が設けられており、前記第１の部分と前記第２の部分との境界は前記空間内に位置し、該空間内において前記第１の光ファイバ及び複数の前記第２の光ファイバの前記第１の部分は互いに離間しており、
   前記第１の光ファイバの前記先端面における各コアの位置と、複数の前記第２の光ファイバの前記先端面における各コアの位置とは互いに１８０°回転対称である、光ファイバモジュール。
2. 前記第１のファイバ保持部と第２のファイバ保持部とを相互に連結する部材を更に備える、請求項１に記載の光ファイバモジュール。
3. 前記部材は筒状部分を含み、
   前記筒状部分の一方の開口に前記第１のファイバ保持部が挿入及び固定され、前記筒状部分の他方の開口に前記第２のファイバ保持部が挿入及び固定されている、請求項２に記載の光ファイバモジュール。
4. 前記第１のファイバ保持部は、前記第２のファイバ保持部に連結するための連結部を更に有する、請求項１に記載の光ファイバモジュール。
5. 前記連結部は前記空間を囲む筒状を呈し、該連結部の開口に前記第２のファイバ保持部が挿入及び固定されている、請求項４に記載の光ファイバモジュール。
6. 前記第１の光ファイバ及び複数の前記第２の光ファイバのそれぞれは、前記クラッドの外周面が前記樹脂膜から露出した第３の部分を更に有し、
   前記第１の光ファイバの前記第３の部分は前記第１の光ファイバ保持孔内に位置し、前記第２の光ファイバの前記第３の部分は前記第２の光ファイバ保持孔内に位置する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバモジュール。
7. 前記第１のファイバ保持部は光透過性を有し、
   前記第１及び第２の光ファイバと前記第１及び第２の光ファイバ保持孔との間に介在する前記接着剤は、紫外線硬化型または可視光硬化型である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ファイバモジュール。
8. 前記第２のファイバ保持部は光透過性を有し、
   複数の前記第２の光ファイバと前記第３の光ファイバ保持孔との間に介在する前記接着剤は、紫外線硬化型または可視光硬化型である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光ファイバモジュール。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光ファイバモジュールと、
   角度を可変に構成され、前記第１の光ファイバの前記先端面の各コアから出射された光を、複数の前記第２の光ファイバのうちいずれかの前記第２の光ファイバの前記先端面の各コアに向けて選択的に反射する光反射部と、
   を備える、光スイッチ。

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