JP7424290B2 - 光接続部品 - Google Patents
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Description
本開示は、光接続部品に関する。
本出願は、２０１８年８月１日出願の日本出願第２０１８－１４４６７７号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、２０１８年８月１日出願の日本出願第２０１８－１４４６７７号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
特許文献１には、樹脂製の光路変換素子を用いて光路方向を変更させる技術が開示され、特許文献２には、ガラス製の光接続部品を用いて低背化を図る技術が開示されている。
本開示の一態様に係る光接続部品は、第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面から前記第２面に貫通する複数の第１の貫通孔と、を有し、紫外線を透過可能なガラス材料で形成されたガラス板と、前記ガラス板の前記第１面に固定され、前記複数の第１の貫通孔の中心軸それぞれと同軸上に中心軸を有する複数の第２の貫通孔を有する樹脂フェルールと、ガラスファイバと該ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂とを含む複数の光ファイバとを備え、前記複数の光ファイバそれぞれの先端において前記被覆樹脂から露出した前記ガラスファイバが、前記複数の第１の貫通孔および前記複数の第２の貫通孔に収容されており、前記複数の第１の貫通孔それぞれと前記複数の第２の貫通孔それぞれとは間隔をあけて対向し、前記ガラス板と前記樹脂フェルールとの間の前記複数本のガラスファイバそれぞれに接する領域に、空気層が存在する。
また、本開示の一態様に係る光接続部品は、第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面から前記第２面に貫通する複数の第１の貫通孔と、を有し、紫外線を透過可能なガラス材料で形成されたガラス板と、前記ガラス板の前記第１面に固定され、前記複数の第１の貫通孔の中心軸それぞれと同軸上に中心軸を有する複数の第２の貫通孔を有する樹脂フェルールと、ガラスファイバと該ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂とを含む複数の光ファイバとを備え、前記複数の光ファイバそれぞれの先端において前記被覆樹脂から露出した前記ガラスファイバが、前記複数の第１の貫通孔および前記複数の第２の貫通孔に収容されており、前記複数の第１の貫通孔それぞれと前記複数の第２の貫通孔それぞれとは間隔をあけて対向する。
また、本開示の一態様に係る光接続部品は、第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面から前記第２面に貫通する複数の第１の貫通孔と、を有し、紫外線を透過可能なガラス材料で形成されたガラス板と、前記ガラス板の前記第１面に固定され、前記複数の第１の貫通孔の中心軸それぞれと同軸上に中心軸を有する複数の第２の貫通孔を有する樹脂フェルールと、ガラスファイバと該ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂とを含む複数の光ファイバとを備え、前記複数の光ファイバそれぞれの先端において前記被覆樹脂から露出した前記ガラスファイバが、前記複数の第１の貫通孔および前記複数の第２の貫通孔に収容されており、前記複数の第１の貫通孔それぞれと前記複数の第２の貫通孔それぞれとは間隔をあけて対向する。
［本開示が解決しようとする課題］
光接続部品は、光ファイバを内蔵し、例えば電子基板と機器内光配線（または外部光伝送路）とを光学的に接続するために使用される。
光接続部品は、光ファイバを内蔵し、例えば電子基板と機器内光配線（または外部光伝送路）とを光学的に接続するために使用される。
電子基板に実装される光モジュールの小型化等に伴い、光路方向の変更や、光接続部品の低背化が求められることがある。例えば特許文献１には、樹脂製の光路変換素子を用いて光路方向を変更させる技術が開示され、特許文献２には、ガラス製の光接続部品を用いて低背化を図る技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１の光路変換素子は樹脂製であるので、紫外線（以下、ＵＶと称する）を透過できない。このため、光路変換素子を、ＵＶ接着剤を用いて、例えばシリコンフォトニクス等のＳｉ基板上に形成された光集積回路（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ：以下、Ｓｉ－ＰＩＣと称する）に固定するのは困難である。
一方、特許文献２の光接続部品はガラス製であるので、光ファイバを通すための長い貫通孔を高精度に形成するのは難しい。
本開示は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、高精度で長い貫通孔を有し、ＵＶ接着剤を用いて光集積回路に固定可能な光接続部品を提供することを目的とする。
［本開示の効果］
本開示によれば、ＵＶ接着剤を用いて光ファイバをＳｉ－ＰＩＣ等の光集積回路に高精度に固定することができる。
本開示によれば、ＵＶ接着剤を用いて光ファイバをＳｉ－ＰＩＣ等の光集積回路に高精度に固定することができる。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
本開示の一態様に係る光接続部品は、（１）第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面から前記第２面に貫通する複数の第１の貫通孔と、を有し、紫外線を透過可能なガラス材料で形成されたガラス板と、前記ガラス板の前記第１面に固定され、前記複数の第１の貫通孔の中心軸それぞれと同軸上に中心軸を有する複数の第２の貫通孔を有する樹脂フェルールと、ガラスファイバと該ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂とを含む複数の光ファイバとを備え、前記複数の光ファイバそれぞれの先端において前記被覆樹脂から露出した前記ガラスファイバが、前記複数の第１の貫通孔および前記複数の第２の貫通孔に収容されており、前記複数の第１の貫通孔それぞれと前記複数の第２の貫通孔それぞれとは間隔をあけて対向し、前記ガラス板と前記樹脂フェルールとの間の前記複数本のガラスファイバそれぞれに接する領域に、空気層が存在する。
ガラス板が紫外線を透過可能であるので、光接続部品を、ＵＶ接着剤を用いてＳｉ－ＰＩＣ等の光集積回路に固定することができる。また、光集積回路への位置決め構造をガラス板とガラス板に固定された樹脂フェルールとで構成すれば、長い貫通孔を高精度に形成できる。また、樹脂フェルールは種々な形状で成形できるので、光路方向を変える、光接続部品の低背化を図る等の光接続部品に対する要求に容易に応えることができる。
さらに、ガラス板の熱膨張係数と樹脂フェルールの熱膨張係数との差が大きい場合であっても、ガラスファイバにはせん断力が掛からないため、ガラスファイバの断線を防止することができる。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
本開示の一態様に係る光接続部品は、（１）第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面から前記第２面に貫通する複数の第１の貫通孔と、を有し、紫外線を透過可能なガラス材料で形成されたガラス板と、前記ガラス板の前記第１面に固定され、前記複数の第１の貫通孔の中心軸それぞれと同軸上に中心軸を有する複数の第２の貫通孔を有する樹脂フェルールと、ガラスファイバと該ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂とを含む複数の光ファイバとを備え、前記複数の光ファイバそれぞれの先端において前記被覆樹脂から露出した前記ガラスファイバが、前記複数の第１の貫通孔および前記複数の第２の貫通孔に収容されており、前記複数の第１の貫通孔それぞれと前記複数の第２の貫通孔それぞれとは間隔をあけて対向し、前記ガラス板と前記樹脂フェルールとの間の前記複数本のガラスファイバそれぞれに接する領域に、空気層が存在する。
ガラス板が紫外線を透過可能であるので、光接続部品を、ＵＶ接着剤を用いてＳｉ－ＰＩＣ等の光集積回路に固定することができる。また、光集積回路への位置決め構造をガラス板とガラス板に固定された樹脂フェルールとで構成すれば、長い貫通孔を高精度に形成できる。また、樹脂フェルールは種々な形状で成形できるので、光路方向を変える、光接続部品の低背化を図る等の光接続部品に対する要求に容易に応えることができる。
さらに、ガラス板の熱膨張係数と樹脂フェルールの熱膨張係数との差が大きい場合であっても、ガラスファイバにはせん断力が掛からないため、ガラスファイバの断線を防止することができる。
（２）本開示の光接続部品の一態様では、前記複数の第１の貫通孔の開口と、前記複数の第２の貫通孔の開口とが、離れている。
ガラス板側と樹脂フェルール側を離しているので、温度変化に伴うせん断力が掛かり難くなり、ガラス板と樹脂フェルールとの間におけるガラスファイバの断線を防止することができる。
ガラス板側と樹脂フェルール側を離しているので、温度変化に伴うせん断力が掛かり難くなり、ガラス板と樹脂フェルールとの間におけるガラスファイバの断線を防止することができる。
（３）本開示の光接続部品の一態様では、前記ガラスファイバのうち前記ガラス板と前記樹脂フェルールの間に配置された部分に掛かる引張応力が２０００ＭＰａ以下である。ガラスファイバの当該部分に掛かる引張応力を２０００ＭＰａ以下にすれば、－４０℃～８５℃の温度変化があってもガラスファイバの断線を防止することができる。
（４）本開示の光接続部品の一態様では、前記複数の第１の貫通孔の前記開口および前記複数の第２の貫通孔の前記開口が、前記ガラスファイバの外径よりも大きい。
第１，２の貫通孔の外径をガラスファイバの外径よりも大きくすれば、－４０℃～８５℃の温度変化があっても、第１，２の貫通孔とガラスファイバとの接触を容易に回避できるので、この点もガラスファイバの断線防止に貢献する。
第１，２の貫通孔の外径をガラスファイバの外径よりも大きくすれば、－４０℃～８５℃の温度変化があっても、第１，２の貫通孔とガラスファイバとの接触を容易に回避できるので、この点もガラスファイバの断線防止に貢献する。
（５）本開示の光接続部品の一態様では、前記光接続部品は、前記ガラス板の一断面において２次元配列された前記複数の第１の貫通孔を有する。第１の貫通孔が２次元配置された複数の貫通孔であるので、従来のＶ溝基板を用いた場合に比べて多くの光ファイバを実装でき、ファイバ実装密度が向上する。
（６）本開示の光接続部品の一態様では、前記複数の第１の貫通孔を有する前記ガラス板および前記複数の第２の貫通孔を有する前記樹脂フェルールの間であって、前記ガラスファイバそれぞれに接する領域を除いた領域に、ヤング率が１００ＭＰａ以下の樹脂が充填されている。
ガラス板の熱膨張係数と樹脂フェルールの熱膨張係数との差が大きい場合であっても、ガラスファイバにはせん断力が掛からないため、ガラスファイバの断線を防止することができる。
ガラス板の熱膨張係数と樹脂フェルールの熱膨張係数との差が大きい場合であっても、ガラスファイバにはせん断力が掛からないため、ガラスファイバの断線を防止することができる。
（７）本開示の光接続部品の一態様では、前記ガラス板および前記樹脂フェルール各々が、互いに同軸上に位置するガイド孔を有する。ガイド孔を利用すれば、第１の貫通孔と第２の貫通孔との位置合わせが容易になる。
（８）本開示の光接続部品の一態様では、前記ガラスファイバの外径が１００μｍ以下である。
ガラスファイバの外径が１００μｍ以下の光ファイバを用いれば、ガラスファイバが曲げられても、引張歪みと圧縮歪みのいずれも小さな値で済む。よって、この点もガラスファイバの断線防止に貢献する。また、種々な形状で成形可能な樹脂フェルールを用いて光接続部品の低背化も容易に達成できる。
ガラスファイバの外径が１００μｍ以下の光ファイバを用いれば、ガラスファイバが曲げられても、引張歪みと圧縮歪みのいずれも小さな値で済む。よって、この点もガラスファイバの断線防止に貢献する。また、種々な形状で成形可能な樹脂フェルールを用いて光接続部品の低背化も容易に達成できる。
（９）本開示の光接続部品の一態様では、前記複数の光ファイバそれぞれが、１つのクラッドに複数のコアを有するガラスファイバを含む複数のマルチコア光ファイバである。
マルチコア光ファイバを本構造に適用することで、高いコア密度を有する光接続部品を実現することができる。これにより、１つのＳｉ－ＰＩＣから１００ｃｈを超えるような高密度な光の入出力を必要とする形態にも対応することができる。
（１０）本開示の一態様に係る光接続部品は、第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面から前記第２面に貫通する複数の第１の貫通孔と、を有し、紫外線を透過可能なガラス材料で形成されたガラス板と、前記ガラス板の前記第１面に固定され、前記複数の第１の貫通孔の中心軸それぞれと同軸上に中心軸を有する複数の第２の貫通孔を有する樹脂フェルールと、ガラスファイバと該ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂とを含む複数の光ファイバとを備え、前記複数の光ファイバそれぞれの先端において前記被覆樹脂から露出した前記ガラスファイバが、前記複数の第１の貫通孔および前記複数の第２の貫通孔に収容されており、前記複数の第１の貫通孔それぞれと前記複数の第２の貫通孔それぞれとは間隔をあけて対向する。
マルチコア光ファイバを本構造に適用することで、高いコア密度を有する光接続部品を実現することができる。これにより、１つのＳｉ－ＰＩＣから１００ｃｈを超えるような高密度な光の入出力を必要とする形態にも対応することができる。
（１０）本開示の一態様に係る光接続部品は、第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面から前記第２面に貫通する複数の第１の貫通孔と、を有し、紫外線を透過可能なガラス材料で形成されたガラス板と、前記ガラス板の前記第１面に固定され、前記複数の第１の貫通孔の中心軸それぞれと同軸上に中心軸を有する複数の第２の貫通孔を有する樹脂フェルールと、ガラスファイバと該ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂とを含む複数の光ファイバとを備え、前記複数の光ファイバそれぞれの先端において前記被覆樹脂から露出した前記ガラスファイバが、前記複数の第１の貫通孔および前記複数の第２の貫通孔に収容されており、前記複数の第１の貫通孔それぞれと前記複数の第２の貫通孔それぞれとは間隔をあけて対向する。
［本開示の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら、本開示による光接続部品の好適な実施の形態について説明する。
以下、添付図面を参照しながら、本開示による光接続部品の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本開示の第１実施形態による光接続部品１の外観斜視図、図２は、図１の光接続部品の分解斜視図、図３は、図１の光接続部品が含むガラス板の正面図であり、図４は、図１の光接続部品のＩＶ－ＩＶ線矢視断面図である。光接続部品１は、例えば光集積回路チップ等を含む電子基板と、構内配線（または外部伝送路）とを光学的に接続するために使用される。
図１に示すように、光接続部品１は、ファイバリボン１０と、このファイバリボン１０に並べて配置されるファイバリボン１０ａを有する。ファイバリボン１０，１０ａは、いずれも途中に屈曲部分を有しており、ファイバリボン１０，１０ａの一端がファイバ固定部品２０を介して電子基板に固定され、ファイバリボン１０，１０ａの他端がコネクタ（図示省略）を介して構内配線に接続される。
ファイバ固定部品２０は、多孔ガラス板２１と、多孔樹脂フェルール３１とからなる。なお、多孔ガラス板２１が本開示のガラス板に、多孔樹脂フェルール３１が本開示の樹脂フェルールにそれぞれ相当する。
図２に示すように、多孔ガラス板２１は、例えば直方体形状のガラス板本体２２を有する。ガラス板本体２２は、紫外線を透過可能であり、矩形状の表面２３が多孔樹脂フェルール３１の裏面３４に対向配置され、同じく矩形状の裏面２４が電子基板に対向配置される。この裏面２４がＵＶ接着剤を用いて電子基板に固定される。表面２３が本開示の第１面に、裏面２４が本開示の第２面にそれぞれ相当する。
ガラス板本体２２の表面２３と裏面２４との間の厚さ（図示のＺ方向の長さ）は、例えば１ｍｍ程度と薄く、ガラス板本体２２には、表面２３と裏面２４とを貫通する第１の貫通孔２５を有している。図３に示すように、第１の貫通孔２５は、複数の貫通孔であり、例えば、ガラス板本体２２の幅方向（図示のＹ方向）および長さ方向（図示のＸ方向）に沿って２次元的に配置されている。
第１の貫通孔２５は、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）等のドライエッチングを組み合わせたプロセスや、レーザーを用いた孔開け技術を用いて作成することができる。しかし、孔の位置が所定の設計位置に対し１μｍ以下の誤差を持ち、孔の内径が所定の径に対し±１μｍ以下を実現できるガラス孔開け技術であれば、上記の技術に限定されない。なお、複数個の第１の貫通孔２５の例を挙げて説明したが、第１の貫通孔２５は１個であってもよい。この場合、ファイバリボン１０、ファイバリボン１０ａは、各々一本の光ファイバである。
このように、多孔ガラス板２１が紫外線を透過させるので、多孔ガラス板２１を、ＵＶ接着剤を用いてＳｉ－ＰＩＣ等の光集積回路に固定することができる。また、光集積回路への位置決め構造をガラス板とガラス板に固定された樹脂フェルールとで構成すれば、長い貫通孔の位置や径を高精度に形成できる。
そして、多孔ガラス板２１に対して第１の貫通孔２５を２次元に配置することができるため、高ｃｈ密度の光接続部品１を得ることができる。具体的には、多孔ガラス板２１の面積をＳ、実装されたファイバ数がｎとしたときに、ｎ／Ｓが１０／ｍｍ２を超える高ｃｈ密度の光接続部品を得ることができる。
また、図示のＹ方向でみたガラス板本体２２の両端近傍には、ガイド孔２６を有している。なお、多孔樹脂フェルール３１にもガイド孔（図示省略）を有しており、図２に示すガイドピン５０をガイド孔２６と多孔樹脂フェルール３１のガイド孔にそれぞれ通すことができる。これにより、第１の貫通孔２５と多孔樹脂フェルール３１の図４で説明する第２の貫通孔３８とを容易に位置合わせできる。
なお、ガイドピン５０は、多孔ガラス板２１と多孔樹脂フェルール３１を固定した後に、多孔ガラス板２１や多孔樹脂フェルール３１から引き抜いてもよい。ガイドピン５０を引き抜かずに残したままでは、多孔ガラス板２１の熱膨張係数と多孔樹脂フェルール３１の熱膨張係数との差が大きい場合には、ファイバリボン１０の曲げによるせん断力の影響があるからである。
多孔樹脂フェルール３１は、図２に示すように、側面視で略Ｌ字状のフェルール本体３２を有し、多孔ガラス板２１に載置される。フェルール本体３２は、ファイバリボン１０ａを載置可能な表面３３と、表面３３の一端側でガラス板本体２２の表面２３に対向配置される裏面３４とを有している。多孔樹脂フェルール３１は、フェルール本体３２の表面３３の一端に、ファイバリボン１０，１０ａの屈曲部１３に対向する正面３５を有する。また、フェルール本体３２の表面３３の側方には、ファイバリボン１０，１０ａの側端にそれぞれ対向する側面３６を有している。
図４に示すように、フェルール本体３２の表面３３から裏面３４までの厚さ（図示のＺ方向の長さ）は、ガラス板本体２２の表面２３から裏面２４までの厚さ（１ｍｍ）よりも大きい。フェルール本体３２は、表面３３と裏面３４とを貫通する第２の貫通孔３８を複数有している。第２の貫通孔３８は、第１の貫通孔２５と同様に、フェルール本体３２の幅方向（図示のＹ方向）および長さ方向（図示のＸ方向）に沿って２次元で配置されている。
第２の貫通孔３８の外径や多孔ガラス板２１の第１の貫通孔２５の外径は、ファイバリボンの先端から露出したガラスファイバ１１の外径よりも大きい。第２の貫通孔３８や第１の貫通孔２５には、ガラスファイバ１１が挿通される。また、第２の貫通孔３８は、フェルール本体３２の表面３３近傍に、光ファイバの個別被覆樹脂層１２を遊嵌可能なファイバ保持孔３７を有している。
多孔樹脂フェルール３１の材料はポリフェニレン-スルフィド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｓｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）やポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ：ＰＥＩ）を用いることができる。これらの樹脂は光学部品が通常使用される－４０℃～＋８５℃の領域において変性せず、湿度に対しても高い耐久性を有する。また樹脂の流動性も良く、比較的成形しやすいという特徴を有する。このように、多孔樹脂フェルール３１は種々な形状で成形できるので、光路方向を変える、光接続部品の低背化を図る等の光接続部品に対する要求に容易に応えることができる。
なお、略Ｌ字状のフェルール本体３２を有した多孔樹脂フェルールの例を挙げて説明したが、ガラス板本体２２の表面２３に対向配置される裏面３４以外の部分については、様々な形状を取ることができる。例えば図１に示した屈曲光ファイバに適用可能な形状に限定されず、屈曲してない直線状の光ファイバに適用可能な形状であってもよい。
図２に示すように、ファイバリボン１０，１０ａは、図示のＹ方向に沿って複数本並べられたガラスファイバ１１を有する。ガラスファイバ１１は、石英系ガラスからなるコアおよびクラッドを有しており、ガラスファイバ１１の外径は例えば１００μｍ以下である。なお、ガラスファイバ１１は、単一コアを有するシングルコア光ファイバであっても、複数コアを有するガラスファイバを含むマルチコア光ファイバであってもよい。
ガラスファイバ１１の外側には個別被覆樹脂層１２が施され、さらに、屈曲部１３よりも後方（図示のＸの正方向）では、個別被覆樹脂層１２の周囲が一括被覆樹脂層１４で覆われている。
なお、ガラスファイバ１１が柔軟な曲げ形状に対応可能とするため、低曲げ損失ファイバであることが望ましい。低曲げ損失ファイバとするには、コアの屈折率を高くした構造や、トレンチ構造と呼ばれる屈折率構造を適用してコアへの光の閉じ込めを強くした光ファイバが好適に用いられる。また、ガラスファイバ１１の組成は、ＳｉＯ２ガラスを用いて適宜屈折率を制御するためのドーパントを添加することで作成できる。しかし、中心コアは、ＧｅＯ２が添加されたＳｉＯ２ガラス、光学クラッド部は純ＳｉＯ２ガラス、ないしはフッ素が添加されたＳｉＯ２ガラスで構成し、ジャケット部は純ＳｉＯ２ガラスで構成してもよい。これにより、経済性と形状制御性の良い光ファイバを得ることができる。ジャケット部はＣｌを含んでいても含まなくてもよい。また中心コアは、ＧｅＯ２とＦが共添加されていてもよい。
また、光ファイバの強度を高くするため、ガラスファイバ１１の外周にカーボンコートを行う方法、また線引き時の熱履歴を調整し、ガラスファイバ１１の外周に圧縮歪みを与える方法等を好適に組み合わせることができる。
また、図１に示した屈曲光ファイバは、予め加熱して曲げられていてもよい。この加熱手段としては、バーナー、ＣＯ２レーザー、アーク放電、ヒーター等を用いることができる。
ＣＯ２レーザーは、照射強度、照射範囲、照射時間を容易に調整することができるため、曲率分布の精緻な制御に有利な特性を有する。ＣＯ２レーザーの一般的な波長である１０μｍ付近では、ガラスは不透明であるため、ＣＯ２レーザーの照射エネルギーはガラスファイバ１１の表層で吸収され、再輻射と熱伝導により伝わると考えられる。ＣＯ２レーザーのパワーが高すぎる場合、ガラスファイバ１１の表層温度は、ガラスが蒸発する温度まで急峻に上昇し形状を維持できなくなる。このため、ＣＯ２レーザーの照射パワーは、ガラスファイバ１１の表層のガラスが蒸発せず、且つ加熱されるガラスファイバ１１の断面が、所定の時間、作業点（１０３Ｐａ・Ｓ）以上の温度に上昇して歪みを除去できるように、適切に調整される。ＣＯ２レーザーで曲げた場合におけるガラスファイバ１１の温度の冷却速度は、１０４℃／ｓ以下とし、歪みを取り除くためにゆっくり冷やすことが望ましい。
図４に示すように、多孔ガラス板２１の表面２３に位置する第１の貫通孔２５の開口と、この第１の貫通孔２５と同軸上に設けられた多孔樹脂フェルール３１の裏面３４に位置する第２の貫通孔３８の開口とは、間隔Ｈだけ離れている。多孔ガラス板２１の表面２３と多孔樹脂フェルール３１の裏面３４との間に位置するガラスファイバ１１それぞれの周囲や、隣接するガラスファイバ１１の間には、例えば空気層４０が存在する。
図６は、第１実施形態の変形例における多孔ガラス板２１と樹脂フェルール３１との間の断面図である。変形例のように、隣接するガラスファイバ１１の間であって、ガラスファイバ１１の周囲１５それぞれを除いた領域１６については、ヤング率が１００ＭＰａ以下の樹脂を充填してもよい。
多孔ガラス板２１と多孔樹脂フェルール３１を隙間なく接触させた場合には、多孔ガラス板２１の熱膨張係数と多孔樹脂フェルール３１の熱膨張係数との差により、第１，２貫通孔２５，３８間のガラスファイバ１１には、温度変化に伴ってせん断力が掛かり、光ファイバが断線することがある。しかし、上記のように、多孔ガラス板２１の表面２３と多孔樹脂フェルール３１の裏面３４を間隔Ｈで離して、ガラスファイバ１１が曲がる余裕を設けている。よって、温度変化に伴うせん断力がガラスファイバ１１に掛かり難くなり、第１，２貫通孔２５，３８間における光ファイバの断線を防止することができる。
また、第１，２の貫通孔２５，３８の外径をガラスファイバ１１の外径よりも大きくすれば、－４０℃～８５℃の温度変化があっても、第１，２の貫通孔２５，３８とガラスファイバ１１との接触を容易に回避できるので、この点も光ファイバの断線防止に貢献する。
次に、光ファイバの断線を防止可能な間隔Ｈを求める。図５は、図１の光接続部品において、ガラス板と樹脂フェルールとの間に配置されたガラスファイバを説明するための概念図である。
上記のように、多孔ガラス板２１の熱膨張係数と多孔樹脂フェルール３１の熱膨張係数との差があると、第１の貫通孔２５と第２の貫通孔３８との間に位置するガラスファイバ１１が曲げられる。
多孔ガラス板２１の熱膨張係数と多孔樹脂フェルール３１の熱膨張係数との差をΔＣ（１／℃）、第１の貫通孔２５のピッチ（第２の貫通孔３８も同じ）をＬ（ｍ）とする。また、図５に示すように、熱膨張係数の差ΔＣと温度変化により発生する第１の貫通孔２５と第２の貫通孔３８との相対孔位置の誤差をＷ（ｍ）とする。温度変化は－４０℃～＋８５℃を想定しており、その変化量は１２５℃であるから、Ｗ＝－ΔＣ×Ｌ×１２５／２ （式１）で示すことができる。
ガラスファイバ１１の半径をｄ（ｍ）、ガラスファイバ１１の曲率半径をＲ（ｍ）、ガラスファイバ１１のヤング率をＥ（Ｐａ）、ガラスファイバ１１に掛かる引張応力の目標値をσ（Ｐａ）とすると、Ｒ＝σ×ｄ／Ｅ （式２）で示すことができる。
そして、間隔がＨ（ｍ）の位置では、曲率半径Ｒのガラスファイバ１１が直列に接続していると考えられ、Ｒｓｉｎθ＝Ｈ／２、Ｒｃｏｓθ＝Ｒ－Ｗ／２である。よって、θを消去すれば、Ｈ＝２Ｒｓｉｎ（ｃｏｓ－１（１－Ｗ／２Ｒ））となる。Ｗ、Ｒは式１，２から求められる。
このように、間隔Ｈが以下の不等式（式３）を満たせば、ガラスファイバ１１に掛かる引張応力を目標値に抑えることができるので、多孔ガラス板２１と多孔樹脂フェルール３１との間における光ファイバの断線を防止することができる。
Ｈ≧２Ｒｓｉｎ（ｃｏｓ－１（１－Ｗ／２Ｒ）） （式３）
Ｈ≧２Ｒｓｉｎ（ｃｏｓ－１（１－Ｗ／２Ｒ）） （式３）
なお、上記引張応力の目標値σは２０００（ＭＰａ）以下（より好ましくは１０００（ＭＰａ）以下）とすることが好ましい。
また、上記引張応力の目標値σは、ＯＦＤＲ法（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ．４１ Ｎｏ．１２ ２８１９－２８２２頁参照）によって測定することができる。またＸ線ＣＴを用いてガラスファイバ１１の曲率半径Ｒを計測すれば、式２を変形したσ＝Ｅ×Ｒ／ｄから、上記引張応力の目標値σを求めることもできる。
図７は、第２実施形態による光接続部品の断面図である。
第１実施形態では、第１，２の貫通孔２５，３８がいずれもストレート形状の孔で構成された例を挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの例に限定されない。例えば、図７に示すように、ガラス板本体２２に設けられた第１の貫通孔２５は、ガラスファイバ１１を挿通するストレート部２５ａと、ガラス板本体２２の表面２３に向けて拡径するテーパ部２５ｂとを有している。また、フェルール本体３２に設けられた第２の貫通孔３８は、ガラスファイバ１１を挿通するストレート部３８ａと、フェルール本体３２の裏面３４に向けて拡径するテーパ部３８ｂとを有している。
第１実施形態では、第１，２の貫通孔２５，３８がいずれもストレート形状の孔で構成された例を挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの例に限定されない。例えば、図７に示すように、ガラス板本体２２に設けられた第１の貫通孔２５は、ガラスファイバ１１を挿通するストレート部２５ａと、ガラス板本体２２の表面２３に向けて拡径するテーパ部２５ｂとを有している。また、フェルール本体３２に設けられた第２の貫通孔３８は、ガラスファイバ１１を挿通するストレート部３８ａと、フェルール本体３２の裏面３４に向けて拡径するテーパ部３８ｂとを有している。
このように、テーパ部２５ｂ，３８ｂを設ければ、第１の貫通孔２５の開口と第２の貫通孔３８の開口との間隔は、ガラス板本体２２の表面２３からフェルール本体３２の裏面３４までの間隔Ｈよりも、テーパ部２５ｂ，３８ｂだけ大きくなるので、ガラスファイバ１１に掛かるせん断力を小さくすることができる。
図８は、第３実施形態による光接続部品が含むガラス板の断面図である。
第１実施形態、第２実施形態では、ガラス板本体２２の表面２３に対して垂直方向（図示のＺ方向）に延びた第１の貫通孔２５の例で説明した。しかし、第１の貫通孔２５は、表面２３に垂直な線に対して例えば８°程度傾いたストレート部２５ａを有してもよい。これにより、電子基板との接続界面における反射を抑制することができる。
第１実施形態、第２実施形態では、ガラス板本体２２の表面２３に対して垂直方向（図示のＺ方向）に延びた第１の貫通孔２５の例で説明した。しかし、第１の貫通孔２５は、表面２３に垂直な線に対して例えば８°程度傾いたストレート部２５ａを有してもよい。これにより、電子基板との接続界面における反射を抑制することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味およ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。
１…光接続部品、１０…ファイバリボン、１０ａ…別のファイバリボン、１１…ガラスファイバ、１２…個別被覆樹脂層、１３…屈曲部、１４…一括被覆樹脂層、１５…ガラスファイバの周囲、１６…ガラスファイバの周囲それぞれを除いた領域、２０…ファイバ固定部品、２１…多孔ガラス板、２２…ガラス板本体、２３…表面、２４…裏面、２５…第１の貫通孔、２５ａ…ストレート部、２５ｂ…テーパ部、２６…ガイド孔、３１…多孔樹脂フェルール、３２…フェルール本体、３３…表面、３４…裏面、３５…正面、３６…側面、３７…ファイバ保持孔、３８…第２の貫通孔、３８ａ…ストレート部、３８ｂ…テーパ部、４０…空気層、５０…ガイドピン、Ｓ…多孔ガラス板の面積、ｎ…実装されたファイバ数、Ｈ…第１の貫通孔の開口と第２の貫通孔の開口との間隔、ΔＣ…多孔ガラス板の熱膨張係数と多孔樹脂フェルールの熱膨張係数との差、Ｌ…第１の貫通孔のピッチ、Ｗ…第１の貫通孔と第２の貫通孔との相対孔位置の誤差、ｄ…ガラスファイバの半径、Ｒ…ガラスファイバの曲率半径、Ｅ…ガラスファイバのヤング率、σ…ガラスファイバに掛かる引張応力の目標値。
Claims (10)
- 第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面から前記第２面に貫通する複数の第１の貫通孔と、を有し、紫外線を透過可能なガラス材料で形成されたガラス板と、
前記ガラス板の前記第１面に固定され、前記複数の第１の貫通孔の中心軸それぞれと同軸上に中心軸を有する複数の第２の貫通孔を有する樹脂フェルールと、
ガラスファイバと該ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂とを含む複数の光ファイバとを備え、
前記複数の光ファイバそれぞれの先端において前記被覆樹脂から露出した前記ガラスファイバが、前記複数の第１の貫通孔および前記複数の第２の貫通孔に収容されており、
前記複数の第１の貫通孔それぞれと前記複数の第２の貫通孔それぞれとは間隔をあけて対向し、
前記ガラス板と前記樹脂フェルールとの間の前記複数本のガラスファイバそれぞれに接する領域に、空気層が存在する、光接続部品。 - 前記複数の第１の貫通孔の開口と、前記複数の第２の貫通孔の開口とが、離れている、請求項１に記載の光接続部品。
- 前記ガラスファイバのうち前記ガラス板と前記樹脂フェルールの間に配置された部分に掛かる引張応力が２０００ＭＰａ以下である、請求項１または請求項２に記載の光接続部品。
- 前記複数の第１の貫通孔の前記開口および前記複数の第２の貫通孔の前記開口が、前記ガラスファイバの外径よりも大きい、請求項２に記載の光接続部品。
- 前記光接続部品は、前記ガラス板の一断面において２次元配列された前記複数の第１の貫通孔を有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光接続部品。
- 前記複数の第１の貫通孔を有する前記ガラス板および前記複数の第２の貫通孔を有する前記樹脂フェルールの間であって、前記ガラスファイバそれぞれに接する領域を除いた領域に、ヤング率が１００ＭＰａ以下の樹脂が充填されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光接続部品。
- 前記ガラス板および前記樹脂フェルール各々が、互いに同軸上に位置するガイド孔を有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光接続部品。
- 前記ガラスファイバの外径が１００μｍ以下である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光接続部品。
- 前記複数の光ファイバそれぞれが、１つのクラッドに複数のコアを有するガラスファイバを含む複数のマルチコア光ファイバである、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光接続部品。
- 第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面から前記第２面に貫通する複数の第１の貫通孔と、を有し、紫外線を透過可能なガラス材料で形成されたガラス板と、
前記ガラス板の前記第１面に固定され、前記複数の第１の貫通孔の中心軸それぞれと同軸上に中心軸を有する複数の第２の貫通孔を有する樹脂フェルールと、
ガラスファイバと該ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂とを含む複数の光ファイバとを備え、
前記複数の光ファイバそれぞれの先端において前記被覆樹脂から露出した前記ガラスファイバが、前記複数の第１の貫通孔および前記複数の第２の貫通孔に収容されており、
前記複数の第１の貫通孔それぞれと前記複数の第２の貫通孔それぞれとは間隔をあけて対向する、光接続部品。
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