JPH01229207A - 光ファイバコネクタとその製造方法 - Google Patents

光ファイバコネクタとその製造方法

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JPH01229207A
JPH01229207A JP1002158A JP215889A JPH01229207A JP H01229207 A JPH01229207 A JP H01229207A JP 1002158 A JP1002158 A JP 1002158A JP 215889 A JP215889 A JP 215889A JP H01229207 A JPH01229207 A JP H01229207A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバコネクタとその製造方法に関する。
［従来技術の説明］ データ伝送及び音声伝送の高容量化に対するニーズの増
加により、光ファイバのアレイ（束）の使用が多くの応
用面で必要とされている。光ファイバーアレイを他の光
ファイバアレイと整合させること、あるいは、光素子と
整合させることは面倒であり、とりわけ非常に小さなコ
ア直径（約８μｍ）を有する単一モード光ファイバの場
合においてはなおさらである。典型的な光ファイバアレ
イ用コネクタは、光ファイバを収納する溝付きシリコン
製プラグを２つ有している。各プラグは、２個のマツチ
ングする部材で形成されており、これらは、光ファイバ
を収納するように結合される。
異方性エツチングにより光ファイバに対応するアレイの
各部材の主表面をエツチングすることによって溝は形成
されており、部材が結合されたとき、各ファイバは他の
アレイ中の全てのファイバが正確に整合している溝に収
納される。
プラグ内のファイバは、互いに正確にかつ近接して並べ
られていてるが、問題が発生するのは、これらのファイ
バを他のファイバと整合したり、光素子のアレイと整合
する時である。ある技術では、各プラグの正確な厚さと
各プラグ端部の正確なラッピングにより、別のプラグと
整合させる際に、４個のスプリングを用いて、各プラグ
を被整合プラグの主表面の１つに接触させている（米国
特許第４７２５１２０号（パルチグナット）参照）。
これは、プラグを整合させるには効果的であるが、プラ
グ表面をこのように精密に機械加工するのは高価である
。他の技術では、各プラグの上下面に深い溝をエツチン
グし、その後、２つのプラグを整合させるのに、プラグ
間に伸びかつ、溝に合う凸部を有するチップからなる手
段を用いている（米国特許第３８６４０１８５号（ミラ
ー）参照）。この方法でもやはり、プラグ表面のこのよ
うな精密な機械加工は高価である。さらに別の方法とし
ては、プラグの端部に溝を機械加工し、整合ピンを用い
て溝の中に挿入し、プラグ間のギャップを埋めるバネク
リップを用いている（シー、エム、ミラー著　「光ファ
イバスプライスと接合」３３６〜３３８頁参照）。やは
りこの方法でも、整合溝は、ファイバ溝に対して正確に
機械加工されなければならず、これによりコネクタが非
常に高価になってしまう。
他の方法は、シリコン部材の同一表面に、ファイバ溝と
同時により深い整合溝を形成し、ガイドロッドをこの整
合溝に板バネでもって圧入し、プラグ間のギャップを繋
いで、整合を形成する（米国特許第４２７’１４Ｂ６号
（ツーレイ）参照）。
それゆえに、本発明の目的は、あるファイバを他のファ
イバと、あるいは光素子と緊密に整合させる光ファイバ
用コネクタを提供することである。
（発明の概要） これらの目的は、本発明により達成される。本発明のコ
ネクタは、主表面と端面を有するブロックを含み、この
ブロックは、主表面に形成された傾斜側壁を有する溝を
含み、この溝は光ファイバを収納するに適する。さらに
、このブロックは、各端面上の主表面から伸びた傾斜部
分を含み、傾斜部分の傾斜は、溝の側壁の一つと等しい
。スプラインが、端面の傾斜部分に接触して配置され、
プラグから突出し、整合の為に他の部分の傾斜部分と係
合するようになっている。傾斜部分と接触するスプライ
ンを保持する手段も含まれる。
本発明の他の面によれば、本発明は、主表面を有するブ
ロックから光ファイバコネクタを製造する方法である。
第１の溝が、ブロックの主表面に形成され、そこに光フ
ァイバを収納するようになっている。一対の溝が主表面
にかつ、第１の溝の両側に形成され、それらはほぼ平行
である。一対の溝は第１の溝よりも深く、第１の溝とほ
ぼ同時に形成される。そして、ブロックは一対の溝の底
部でほぼ第１の溝に平行に切断され、それによりブロッ
クの主表面から伸びる傾斜部分を含む端面を形成する。
（実施例の説明） 本発明のコネクタの一実施例が第１図と第２図に示され
ている。コネクタ（プラグ）１の各半分はブロック１０
と１１を有し、このブロック１０．１１の主表面１２と
１３とは対向している。このプラグは、シリコンのよう
な結晶材料から形成されるのが好ましいが、その理由は
後で説明する。各主表面は溝１４と１５のアレイ（列）
を有している。これらの溝は、２つのブロックが互いに
結合される際に各表面の対応溝が接合されるべき光ファ
イバアレイの光ファイバ１６を収納するに適した大きさ
と形状をしている。図に示されるように、各ファイバは
ブロックの対応する２つの溝の傾斜面に接触する。
ブロックとして、結晶材料を用いることは、溝表面を正
確に形成する為に、ある結晶面を利用できるからである
。例えば、（１００）結晶面に主表面を有するシリコン
ブロックは、異方性エツチングされ、（１１１）結晶面
に表面を有する溝が形成できる。それゆえに、溝の二つ
の傾斜壁の角度（実施例では約５５度）は結晶面の方向
性によって正確に決定される。これは主表面のエツチン
グ時間とは無関係である。開口のサイズはそれゆえに最
初はエツチングマスクの開口のサイズに決定される。オ
ーバーエツチングあるいはアンダーエツチングが生じて
も、溝壁の角度は同一であり、ファイバの位置がブロッ
クの主表面に対して同じ量だけずれる。かくして、ファ
イバは常に直線的である。
ここに記載した溝はＶ字形の形状で示したが、結晶面の
完全なエツチングをせずに、平らな底面を有する溝でも
よい。これでも、同一の方向性を有する傾斜側壁も可能
である。
各プラグのファイバは互いに緊密に整合しているが、他
の同一構造コネクタのプラグ（第１図の３０）と部材を
合せて、別のファイバアレイ（ファイバリボン）　２１
と結合させることは重大な問題を引き起こす。これは他
のプラグを構成するブロワり３０の溝はプラグ１のそれ
と同程度精密にエツチングされていないことに起因する
。そのため、２個のファイバアレイはおのおののブロッ
ク表面に応じてシフｌ−Ｌ、その為、整合しない。この
問題が顕著になるのは、単一モード光ファイバの場合で
あり、その直径は極端に小さい（典型的には８μｍ）か
らである。
本発明の主表面では、ファイバアレイ間の整合は各ブロ
ック１０．１１の端部表面に傾斜部分（１７，１８，１
９，２０）を形成する（傾斜表面は同様にプラグ３０の
ブロック上にも形成される）ことにより達成される。傾
斜部分は各ブロックの主表面（１２，１３）から延在し
、溝の表面と同一の傾斜を有する。
この傾斜部分は第３図に示すように形成される。
各ブロック、例えば１０は大きなシリコンウェハ４０か
ら形成される。標準的なマスク材料（例えば、熱成長Ｓ
　Ｉ　Ｏ２）　４１が（１００）結晶面であるウェハの
主表面上に堆積される。マスク開口は標準的な光りソグ
ラフィ技術により形成され、ファイバ溝がエツチングさ
れるシリコンの領域を露出さぜる。より広いマスク開口
がファイバ溝（両側）に隣接するシリコン領域上に形成
される。典型的には、ファイバ溝をエツチングする開口
は約１４０μｍ幅で、より広いマスク開口をエツチング
する開口は約１０００μｍ幅である。その次に、標準的
な異方性エツチング剤にこの構造か晒され、ファイバ溝
（例えば、１４）と、それに隣接するより深い溝２１．
，２２が形成される。このより深い溝は側壁、例えば１
８と２０を有し、この側壁はファイバ溝と同じ傾斜を有
している。それらは同一の異方性エツチング剤により、
同一の結晶面（（１１１）面）にそって、形成されるか
らである。ファイバ溝は約９８μｍの深さで、隣接する
深い溝（２１，２２）は約５００μｍの深さであるのが
一般的である。
あの種のエツチング剤、例えば、エチレン・ダイアミン
・ピロカテコール（ｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｄ］ａｍｉｎｅ
　ｐｙｒｏｃａｔｅｃｈｏｌ　；　Ｅ　Ｄ　Ｐ　）を用
いると、−回の工程で、２つの溝をエツチングすること
が可能である。その理由はより深い溝がエツチングされ
ている間、ファイバ溝には、マスクのアンダーカットが
余り、発生しないからである。マスクにアンダーカット
を生じさせる傾向のあるエツチング剤（例えば、Ｋ　Ｏ
Ｈ）も単一工程で使用することもできる。ただし、ファ
イバ溝のマスク開口をマスクのアンダーカットを考慮し
て十分に小さくした場合である。
あるいは、２個の溝を２回のエツチング工程で形成する
ことも可能である。第１回の工程では、より深い満の領
域用のみにマスク開口を形成し、この領域をこの溝に必
要とされる深さより浅い所定の深さにエツチングする。
次に、ファイバ溝を含む領域全般にわたってマスクに開
口を形成し、このフィバ溝を所定の深さにエツチングし
ながら、より深い溝のエツチングも完了させる。
これらの溝のエツチング完了後、マスクは除去される。
その後、ウェハは、より深い溝２１．２２のエツチング
された表面（図に４２．４３として示した線）にそって
切断して、個々のブロックに分解する。切断線はより深
い溝（第３図の垂直面として示される）の全体にわたっ
て伸び、これはファイバ溝の長さ方向とほぼ平行である
。切断が完了ずると、複数のブロック（第１，２図の１
０）が生成され、これらはファイバ溝の両側の深い溝の
１つの壁からなる傾斜面（例えば、１８．２０）を有す
る。
プラグはより深い溝の底部表面の一部からなる台座２３
．２４　（第２図）を有する。この台座は図示のように
、そのまま残しておいてもよいし、除去してもよい。
再び第１．２図において、ブロックはアレイのファイバ
を対応する溝に収納し、２個のブロック１０．１１を合
せ、各アイμに適当なハウジング（第２図）を構成する
。２つの主表面はエポキシ等の標準的な手段により結合
される。
第１．２図のプラグ１を類似構成のプラグ３０と整合し
、組み合わせるために、ガイドロッドの形状をした弾力
性のあるスプライン２５．２６が使用される。各ロッド
はプラグ１の対応する端面の傾斜部分１７，１．８，１
９．２０に接触して保持される。ロッドはまた、プラグ
の先端表面から伸び、各ロッドは他のプラグの端部表面
の傾斜部分と接触するようスライドする。はぼシリンダ
状のロッド形状とし−１３＝ て示されたスプラインは挿入しやすくするため、一端を
テーパ状に形成（７てもよい。しかし、スプラインは傾
斜部と接触して保持し、整合するブラッグ間のギャップ
を橋渡しする部祠であればよい。
ロッドであるスプライン２５．２８は傾斜部分と緊密な
接触を維持するためにバネ力を加えられる。この実施例
においては、バネ力は２個のプラグの周囲（狭いギャッ
プ部分を除く）に伸びるクリップ部分２７を含む手段に
より提供される。クリップから伸びているのはプロング
２８．２９で、これは組み立てられたプラグの端部表面
に隣接し、ロッドの直径より小さいギツプを形成する。
ロッドはこのギャップに挿入され、端部表面の傾斜部分
に対向してプロング２８．２９によるバネ力により保持
される。この力はブロック１０．１１の主表面にほぼ平
行、クリップ部分の存在のために、ブロックを離す方向
に働く。ロッドは傾斜部分に対して固定された位置にあ
り、傾斜部分は同時にかつファイバ溝と同一の結晶面に
そってエツチングされるので、ロッドの中心軸（第２図
の３２．３３）はファイバの中６軸（例えば３４）と一
致する。即ち、ロッドとファイバは同一軸にある。この
事は、溝の形成の際に二つのブロック１０と１１のオー
バーエツチングとアンダーエツチングに関わらず、あて
はまる。というのは、ブロックの主表面に対してファイ
バの位置のいかなるズレもガイドロッドにより同程度に
行われるからである。
このガイドロッドは、プロング３５と３６と他のプラグ
３０のブロックの端部表面の傾斜部分（図示せず）との
間に形成されるギャップ内に挿入され、プラグの前端面
同志が物理的に接触するまで行われる（二つのプラグの
バネ手段は同一であるのが一般的である）。それゆえに
ロッド２５と２６は二つのプラグ１と３０の傾斜表面に
緊密に接触して圧入される。前述したようにロッドはプ
ラグ１のファイバと同軸なので他のプラグ３０の傾斜部
分はそのプラグのファイバ溝と同じ傾斜で形成される。
ロッド２５と２６かプラグ３０の傾斜部分に対向して圧
入されると、そのプラグのファイバと同軸になり、２個
のファイバアレイは完全に整合することになる。このこ
とは、両方のプラグを形成するシリコンブロックのオー
バエツチングとアンダエッチングの量にかかわらす言え
る。２本のガイドロッド２５と２６は一つのプラグ１に
接触して示されているが、組み合わせ前に、−本のロッ
ドが各プラグ１と３０の端部表面の一つに接触していて
もよい。
本発明は、二つのファイバアレイを接続する例を用いて
記述されたが、ファイバを光素子に接続したり、単一の
ファイバ同志を接続したりするのにも本発明は適用でき
る。例えば、第４図に示されるごとく、プラグ１は、シ
リコンブロック１０の一つを有して形成されており、半
導体レーザ５０が、接点５１．５２と導波路５３にそっ
て主表面上に形成されつる。もちろん、他の型の素子例
えば、レシーバも表面上に形成されうる。他のプラグ３
０も、単一ファイバ３２を含みロッド２５と２６を保持
して形成されうる。二つのプラグが組み合わさり、ファ
イバ３２はプラグ１のシリコンブロック１０と１１によ
って形成される溝内に予め挿入されたファイバ１６に整
合し、シリコンブロック１１のファイバは、溝の端部に
合さる導波路５３に接触している。ロッドはプラグの１
と３０の傾斜部分に、プラグ３０のプロング３５と３６
により保持される（すなわちブロック１０と１１の間に
はスプリングは不要である）。かくして、ファイバ２０
とレーザ５０が精密に整合結合される。勿論、各プラグ
内の複数のファイバをこの種の装置で結合することもで
きる。
尚、特許請求の範囲に記載した部品番号は審査官あるい
は第三者の理解を容易にするためで、本発明の範囲を限
定するものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の光ファイバコネクタの一実施例を示
す図、 第２図は、第１図のコネクタの端面図、第３図は、本発
明の光ファイバコネクタの製造方法を示す図でコネクタ
の部分の断面図、第４図は、本発明のコネクタの斜視図
である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）端面と主表面を有し、この主表面に対し傾斜側壁
    を有し、その中に光ファイバ（１６）を収納する溝（１
    ４）を有するブロック（１０）と、ブロックの端面の傾
    斜部分に接触して配置され、他のブロックの傾斜部分と
    係合するスプライン（２５または２６）と、前記傾斜部
    分に接触するスプラインを保持する手段（２７、２８、
    ２９）とからなる光ファイバコネクタにおいて、 前記ブロック材料は各端面の主表面から伸びる側壁（１
    ８、２０）を有し、この側壁の傾斜は溝の側壁の１つに
    ほぼ等しいことを特徴とする光ファイバコネクタ。
  2. （２）ブロックの主表面は光ファイバアレイを収納する
    複数の溝を有することを特徴とする請求項１記載の光フ
    ァイバコネクタ。
  3. （３）請求項１記載の光ファイバコネクタは第２のブロ
    ックを有し、 第２のブロックは端面と主表面を有し、かつ、この主表
    面に対し傾斜側壁を有し、その中に光ファイバ（１６）
    を収納する溝（１４）を有し、各端面の主表面から伸び
    る傾斜部分を有し、この傾斜部分の傾斜は溝の側壁の１
    つにほぼ等しく、さらに、第１のブロックの主表面に接
    触する主表面を有し、この２個の溝は光ファイバを収納
    するハウジングを形成し、スプラインは端部で２つのブ
    ロックの傾斜部分に接触していることを特徴とする光フ
    ァイバコネクタ。
  4. （４）ブロックはシリコンからなり、溝の側壁と傾斜部
    分はブロックの（１１１）結晶面にそつてエッチングさ
    れることを特徴とする請求項１記載の光ファイバコネク
    タ。
  5. （５）光ファイバとスプラインの中心軸は直線であるこ
    とを特徴とする請求項３記載の光ファイバコネクタ。
  6. （６）ブロックと溝の傾斜部分は、主表面の異方性エッ
    チングにより、同時に形成されることを特徴とする請求
    項４記載の光ファイバコネクタ。
  7. （７）スプラインは傾斜部分に、ブロックの主表面に平
    行なバネ力により、接触されられることを特徴とする請
    求項４記載の光ファイバコネクタ。
  8. （８）光ファイバ収納用にブロックの主表面に第１の溝
    （１４）を形成する工程、 前記主表面に一対の溝（２１、２２）を形成する工程、
    前記一対の溝は、前記第１の溝の両側に、第１の溝より
    も深く、それとほぼ同時に形成され、前記一対の溝の底
    部をとおって、第１の溝にほぼ平行に、ブロックを切断
    する工程と、 これにより、第１の溝を含むブロックの主表面から伸び
    る傾斜部分を含む端面を形成し、からなることを特徴と
    する光ファイバコネクタの製造方法。
  9. （９）ブロックはシリコンからなり、主表面は（１００
    ）結晶面で、溝の側壁は（１１１）結晶面に形成される
    ことを特徴とする請求項８記載の方法。
  10. （１０）最初に、一対の溝は所定の深度までエッチング
    され、次に、この一対の溝と第１の溝は同時にエッチン
    グされることを特徴とする請求項８記載の方法。
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