JPH06324234A - 光ファイバアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＬＤアレイとの結合効率が高い光ファイバア
レイの簡単な製造方法を提供する。 【構成】 この製造方法では、ファイバ整列ブロック１
に複数本の石英系光ファイバ２をその先端がファイバ整
列ブロックの端面１ｂから突出する状態で配列し、端面
１ｂおよび石英系光ファイバ２の突出部を被覆して所望
厚みの被覆層４を形成し、ついで、石英系光ファイバの
突出部を少なくともファイバ整列ブロック１の端部１ｂ
の被覆層４の位置まで研磨することにより、石英系光フ
ァイバ２の突出長を同一の長さに整え、更に、被覆層４
を除去したのち石英系光ファイバの先端２ａに一括して
レンズ部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバアレイの製造
方法に関し、ファイバ整列ブロックの端面から突出する
石英系光ファイバの突出長が全て同じ長さであり、しか
も先端にレンズ部を一体に備えている光ファイバアレイ
を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信システムに組み込む発光素
子モジュールは、光源である半導体レーザ（laser-diod
e 、以下ＬＤという）と石英系光ファイバの間にそのレ
ーザ光を石英系光ファイバのコアに集光するレンズを介
挿することにより構成されている。このモジュールはＬ
Ｄと石英系光ファイバとの間における結合効率を高くす
ることが必要であるため、両者の結合パワーが最大とな
るようにＬＤとレンズと石英系光ファイバのコアとを調
心して組立てられる。

【０００３】ところで最近は、ＬＤの光源を複数個配列
してＬＤアレイを構成し、また、石英系光ファイバの複
数本をファイバ整列ブロックに配列して光ファイバアレ
イとし、ＬＤアレイとこの光ファイバアレイを、複数個
のレンズが配列されているレンズアレイを媒介にして互
いに結合することにより、各光源と各石英系光ファイバ
を一括して結合した構造のＬＤアレイモジュールへの要
求が高まっている。

【０００４】このＬＤアレイモジュールにおいては、各
アレイが高い結合効率で結合されることが望ましいこと
はいうまでもないが、光ファイバアレイに配列されてい
るそれぞれの石英系光ファイバからの出射パワーは均一
であることが要求される。そのため、このＬＤアレイモ
ジュールの製造に際しては、各アレイの寸法精度を高精
度化し、かつ、ＬＤ光源，レンズ，石英系光ファイバな
どをそれぞれ調心することが必要になる。

【０００５】一方、最近は、石英系光ファイバの端面に
直接レンズ部を形成したレンズ付き石英系光ファイバが
提案されている。この石英系光ファイバは、それ自体の
端面がレンズ機能を備えているため、上記モジュールの
製造に際しては、部品点数が減少し、しかも調心作業の
工数を低減することができ、コスト低減に資するという
利点を持っている。

【０００６】上記したレンズ付き石英系光ファイバは、
被覆部を剥離して露出させた石英系光ファイバを例えば
バーナのような加熱手段で局部加熱しながら引張って加
熱部を延伸し、石英系光ファイバの延伸部の外径が約１
０μｍ以下になった時点で延伸作業を停止してその部分
を例えばカッターで切断したのち、石英系光ファイバの
先端部を例えばバーナで加熱して溶融する。このとき、
先端部は表面張力によって球面になり、その結果、この
部分でレンズ機能が発現する。

【０００７】したがって、このレンズ付き石英系光ファ
イバは、先端が球面のレンズになっていて、その先端か
ら徐々に大径となるある長さのテーパ部を形成してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うなレンズ付き石英系光ファイバを用いてＬＤアレイモ
ジュールを製造する場合には、まず前段の作業として、
ファイバ整列ブロックにこのレンズ付き石英系光ファイ
バの複数本を配列固定して光ファイバアレイを製造する
ことが必要になる。

【０００９】その場合、各石英系光ファイバの先端の位
置が揃っていないと、ＬＤアレイとの結合時に、それぞ
れの石英系光ファイバとそれぞれのＬＤ光源との結合効
率にばらつきが発生してしまう。レンズ付き石英系光フ
ァイバの場合は、端面が光軸に対する直交面である従来
の石英系光ファイバの場合と異なり、全ての光ファイバ
につきレンズ部の先端を同一の位置に揃える作業は可成
り煩雑になるという問題がある。

【００１０】本発明は、レンズ付き石英系光ファイバが
ファイバ整列ブロックに配列された光ファイバアレイを
製造するときの上記した問題を解決し、簡単に全ての光
ファイバのレンズ部の先端を同一位置に整えることがで
き、もってＬＤアレイとの結合効率を高めることができ
る光ファイバアレイの製造方法の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、ファイバ整列ブロックに複
数本の石英系光ファイバをその先端が前記ファイバ整列
ブロックの端面から突出する状態で配列し、前記端面お
よび前記石英系光ファイバの突出部を被覆して所望厚み
の被覆層を形成し、ついで、前記石英系光ファイバの突
出部を所定の位置まで研磨することにより、前記石英系
光ファイバの突出長を同一の長さに整え、更に、前記被
覆層を除去したのち前記石英系光ファイバの先端に一括
してレンズ部を形成することを特徴とする光ファイバア
レイの製造方法が提供される。

【００１２】

【作用】本発明においては、ファイバ整列ブロックに配
列された石英系光ファイバがそのファイバ整列ブロック
の端面から突出する長さはそれぞれ不揃いであったとし
ても、これら石英系光ファイバの突出部を一括して研磨
するので、研磨後には全ての光ファイバの突出長は一定
となる。

【００１３】そして、この研磨時においては、石英系光
ファイバの突出部を被覆する被覆層は、石英系光ファイ
バを補強する働きをする。したがって、配列時における
石英系光ファイバの突出長が少々長くなっていても、研
磨作業を円滑に進めることができるようになる。上記し
た一括研磨後にファイバ整列ブロックの端面をある厚み
で被覆している被覆層を除去すると、全ての光ファイバ
の先端はファイバ整列ブロックの端面から同じ長さで突
出するようになる。

【００１４】最後に、これら光ファイバの先端に一括し
てレンズ部が形成されるので、そのレンズ部がファイバ
整列ブロックの端面から突出する長さは全ての光ファイ
バにつき同じになり、各光ファイバにおける結合効率の
ばらつきは解消する。

【００１５】

【実施例】以下に添付図面に基づいて本発明方法を詳細
に説明する。まず、図１で示したように、複数個（図で
は４個）のファイバ挿入孔１ａが穿設されているファイ
バ整列ブロック１の各ファイバ挿入孔１ａに、石英系光
ファイバ２を挿入する。

【００１６】全てのファイバ挿入孔１ａに光ファイバ２
を配列した状態を、図１のII−II線に沿う断面図として
図２に示す。ここで、ファイバ整列ブロック１は、光フ
ァイバ２の先端に後述するようにしてレンズ部を形成す
るときに用いるエッチャントによって侵食されないよう
な材料で構成されている。例えば、エポキシ樹脂のよう
な樹脂で構成されていることが好ましい。そして、その
樹脂のバルク体に機械加工を施すことにより、例えば、
２５０μｍのピッチでファイバ挿入孔１ａが高精度で穿
設されている。なお、このファイバ整列ブロック１は、
従来の多心光コネクタのように成形して作製することも
できる。

【００１７】また、各ファイバ挿入孔１ａに挿入された
光ファイバ２は、それぞれ例えば、エポキシ系の接着剤
３でファイバ挿入孔１ａに固定されている。このとき、
光ファイバ２がファイバ整列ブロック１の端面１ｂから
突出している長さは、全ての光ファイバ２につき同じ長
さである必要はなく、図２で示したように、互いに異な
っていてもよい。

【００１８】石英系光ファイバとしては、それをフッ酸
溶液またはフッ酸とフッ化アンモニウムとの混合溶液の
ようなエッチャントに浸漬したときに、クラッドのエッ
チング速度の方がコアのエッチング速度よりも大きくな
るような光ファイバが用いられる。このような光ファイ
バとしては、次のようなものをあげることができる。

【００１９】まず、最初の光ファイバは、コアを純粋な
石英ガラス（ＳｉＯ₂ ）で構成し、その周囲を取り囲む
クラッドは、石英ガラスにフッ素成分をドープした組成
のガラスで構成したものである。また、別の光ファイバ
としては、コアを石英ガラスにＧｅＯ₂ をドープして構
成したものである。この場合、クラッドは純粋の石英ガ
ラスであってもよいし、また、フッ素成分などがドープ
されているものであってもよい。

【００２０】前者の光ファイバにおいて、クラッドへの
フッ素成分のドープ量は、この光ファイバの端面をエッ
チャントに浸漬したときにクラッドとコアのエッチング
速度に適正な差が生じて、コアの先端が円錐台形状（ま
たは円錐形状）で突出した状態になり、この円錐台形状
（または円錐形状）が適正なレンズ機能を発揮するよう
に調節されるが、同時に、光ファイバの光伝送特性に悪
影響を与えないように調節される。通常、コアとクラッ
ドの屈折率差で0.３〜0.４％程度であることが好まし
い。

【００２１】なお、クラッドは、フッ素成分に代えてリ
ン成分を混入したり、またはフッ素成分に加えてリン成
分を混入して形成してもよい。更に、コアが純粋の石英
ガラスではなく、例えばフッ素成分やＧｅＯ₂ のような
ゲルマニウム成分が混入された組成であった場合は、ク
ラッドには、光伝送特性に影響を与えない範囲内で、ク
ラッド以上の多くのフッ素成分を混入して、コアとクラ
ッドとの間でエッチャントに対するエッチング速度に差
をつけてもよい。

【００２２】後者の光ファイバの場合も同様で、ゲルマ
ニウム成分のコアへのドープ量は、この光ファイバの端
面をエッチャントに浸漬したときにコアとクラッドのエ
ッチング速度に適正な差が生じて、形成されたコアの円
錐台形状（または円錐形状）が適正なレンズ機能を発揮
するように調節される。ついで、図３で示したように、
ファイバ整列ブロック１の端面近傍の部分と、突出して
いる光ファイバ２の表面を被覆して被覆層４を形成す
る。

【００２３】なお、被覆層４による光ファイバ２の表面
被覆の状態は図３で示したような態様に限定されるもの
ではなく、例えば図３の仮想線で示したように、光ファ
イバ２の突出部の全体が埋設するようにファイバ整列ブ
ロック１の端面１ｂに選択的に被覆形成してもよい。こ
の被覆層４は、例えば、被覆層を形成すべき個所に常用
の無電解めっきを行ってその個所に導電性を付与したの
ち、つぎにその無電解めっき層の上に通常の電解めっき
を行うことにより所望厚みの電解めっき層として形成す
ることができる。また、被覆層４は、例えばフォトレジ
ストのような樹脂を用いて形成してもよいが、更には、
後述する研磨処理後に再度剥離できるようなもので形成
されていればよく、その材料は格別限定されない。

【００２４】この被覆層４の厚みは格別限定されるもの
ではないが、後述するレンズ部の形成時に、光ファイバ
２の突出部の長さは約２０μｍ程度減少することがある
ので、その場合であってもファイバ整列ブロック１の端
面１ｂからレンズ部を突出させることを考慮すると、概
ね、５０μｍ程度であることが好ましい。ついで、光フ
ァイバ２の突出部側の面を研磨する。その結果、図４で
示したように、不揃いに突出していた光ファイバ２の先
端部分は研磨除去され、研磨後にあっては、被覆層４の
研磨面４ａと光ファイバ２の研磨面２ａは同一平面を構
成する。

【００２５】その後、被覆層５を除去する。その結果、
図５で示したように、ファイバ整列ブロック１の端面１
ｂからは光ファイバ２の先端が突出するが、そのときの
突出長は全ての光ファイバで同じ長さになっており、研
磨後の被覆層の厚みに相当する長さになっている。つい
で、上記した光ファイバの突出部にレンズ部が形成され
る。

【００２６】具体的には、光ファイバ２の突出部をフッ
酸溶液やフッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液などの
エッチャントに浸漬する。光ファイバの突出部をこれら
エッチャントに浸漬すると、クラッド，コアはいずれも
石英系ガラスであるためエッチングされる。このとき、
クラッドのエッチング速度はコアのエッチング速度より
も大きく、しかも、エッチングは、光ファイバの軸長方
向に進んで光ファイバを短くするエッチングと光ファイ
バの径方向に進んで光ファイバを細くするエッチングと
が合成された状態で進行していくので、結局、所定の時
間が経過すると、光ファイバ２の突出長は全体として短
くなると同時に、光ファイバの端面には、コアが円錐台
形状（または円錐形状）になって突出し、図６で示した
ように、光ファイバ２の先端にはレンズ部２ｂが形成さ
れる。

【００２７】このエッチング処理で、各石英系光ファイ
バ２の突出部に作用するエッチング条件は同じであり、
しかもファイバ整列ブロックの端面１ｂのエッチングは
進行しないのであるから、端面１ｂから突出している突
出部の突出長は全ての石英径光ファイバ２で同じ長さに
なる。なお、この突出部（レンズ部）２ｂの円錐台形状
の部分に、例えば集光レーザ光を照射して加熱溶融する
と、この円錐台形状を球状のレンズに変化させることも
できる。

【００２８】また、本発明においては、ファイバ整列ブ
ロック１として、図７で示したように、ファイバ挿入孔
１ａを位置決めの基準にして一対の穴５，５を穿設した
ものを用いることもできる。このようなファイバ整列ブ
ロック１を用いると、図８で示したように、それを用い
て光モジュールを製造する際に、この光ファイバアレイ
に接続すべきＬＤアレイ６の方にも、前記した穴５，５
と対応する位置に同じく一対の穴７，７を穿設しておけ
ば、両方の穴にガイドピン８，８を挿入することによ
り、簡単にＬＤアレイと光ファイバアレイを接続するこ
とができるようになる。

【００２９】更には、ファイバ整列ブロック１の端面を
予め研磨したのち、本発明方法によって光ファイバアレ
イを製造すると、得られた光ファイバアレイは、それを
ＬＤアレイに組付ける際に、上記したファイバ整列ブロ
ック１の研磨面を基準にして組付けに要する全ての作業
を進めることができるようになり、その組付け作業は非
常に行いやすくなる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、光ファイバをファイバ整列ブロックに配列
するときに、そのファイバ整列ブロックの端面から突出
する光ファイバの突出長が不揃いであっても、最終的に
は、全ての光ファイバの突出長が同じであり、かつその
先端にレンズ部が形成されている光ファイバアレイを製
造することができる。したがって、従来のように、光フ
ァイバの先端を揃えてファイバ整列ブロックに配列する
という煩雑な作業は解消できる。

【００３１】また、得られた光ファイバアレイは、それ
をＬＤアレイと結合すると結合効率は高くなり、しかも
各光ファイバの突出長は同じであるためその結合効率は
各ＬＤと各光ファイバとの間でばらつくことがない。し
たがって、非常に優れたＬＤアレイモジュールを組立て
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバをファイバ整列ブロックに配列する
状態を示す斜視図である。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】被覆層を形成した状態を示す断面図である。

【図４】研磨処理後の状態を示す断面図である。

【図５】被覆層を除去した状態を示す断面図である。

【図６】レンズ部を形成した状態を示す断面図である。

【図７】他のファイバ整列ブロックに光ファイバを配列
する状態を示す斜視図である。

【図８】図７のファイバ整列ブロックを用いて製造した
光ファイバアレイをＬＤアレイに接続した状態を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ ファイバ整列ブロック １ａ ファイバ挿入孔 １ｂ ファイバ整列ブロック１の端面 ２ 光ファイバ ２ａ 光ファイバ２の先端（研磨面） ２ｂ レンズ部 ３ 接着剤 ４ 被覆層 ４ａ 被覆層４の研磨面 ５ ファイバ整列ブロック１に穿設した穴 ６ ＬＤアレイ ７ ＬＤアレイ６に穿設した穴 ８ ガイドピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファイバ整列ブロックに複数本の石英系
   光ファイバをその先端が前記ファイバ整列ブロックの端
   面から突出する状態で配列し、前記端面および前記光フ
   ァイバの突出部を被覆して所望厚みの被覆層を形成し、
   ついで、前記石英系光ファイバの突出部を所定の位置ま
   で研磨することにより、前記石英系光ファイバの突出長
   を同一の長さに整え、更に、前記被覆層を除去したのち
   前記石英系光ファイバの先端に一括してレンズ部を形成
   することを特徴とする光ファイバアレイの製造方法。
2. 【請求項２】 前記石英系光ファイバは、フッ酸または
   フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合溶液によるクラッ
   ドのエッチング速度の方がコアのエッチング速度よりも
   大きい組成の材料から成る請求項１の光ファイバアレイ
   の製造方法。