JPH06324237A - 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、端面２ａが軸長方向に対して直交面をなす石英系光
ファイバ２の複数本をその先端部がファイバ整列ブロッ
ク１の端面１ｂから突出するように配列し、ついで、例
えば当て板４を用いた石英系光ファイバ２の先端部の突
出長を同一の長さに整えたのち、各石英系光ファイバの
端面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
を非常に簡単に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】その方法としては、従来、例えば次のよう
な方法が適用されている。まず、第１の方法は、予め上
記したようにして先端にレンズ部を形成した石英系光フ
ァイバをファイバ整列ブロックに１本１本配列する方法
である。その場合、ファイバ整列ブロックの端面から突
出している各石英系光ファイバの先端のレンズ部の位置
が全ての石英系光ファイバで揃っていないと、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
ので、全ての石英系光ファイバにつきこの先端レンズ部
の位置合わせをしなければならない。

【００１０】この先端レンズ部の位置合わせには、例え
ば、ファイバ整列ブロックの端面から所定の位置に配設
した当て板にこれら先端レンズ部を当接することにより
全てを同一の突出長に揃えるという方法が考えられる
が、しかし、この方法を適用すると、先端レンズ部が損
傷する虞れが大である。したがって、当て板を用いた方
法を採用することは適切ではない。

【００１１】そのため、この先端レンズ部の位置合わせ
作業は作業者による目視観察によって行われることによ
り、したがって、その作業は非常に煩雑であり、硬度の
熟練を要するという問題がある。また、他の方法として
は、先端にレンズ部が形成されていない石英系光ファイ
バをファイバ整列ブロックにその先端が約１mm程度突出
するように配列して全体を固定したのち、各石英系光フ
ァイバの突出部分に、前記したようにバーナを用いて加
熱延伸することにより、レンズ部を形成する方法があ
る。

【００１２】しかしながら、この方法によると、形成さ
れた先端レンズ部の位置はファイバ整列ブロックの端面
から２mm程度突出した位置にならざるを得ない。このよ
うに先端レンズ部を含む突出長が長くなると、石英系光
ファイバの先端部が自重で曲がったり、または外部から
の振動などによって揺動したりすることがある。そのた
め、ＬＤアレイと光結合したときに、良好な結合効率を
得ることは困難になる。

【００１３】本発明は、従来の光ファイバアレイの製造
方法における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位置に揃えることができ、
しかもその突出位置とファイバ整列ブロックの端面との
距離は非常に短いので光ファイバの先端部が揺動したり
曲がったりすることはなく、したがって、ＬＤアレイと
の結合効率が高く、またその結合効率は全ての光ファイ
バで安定している光ファイバアレイとその製造方法の提
供を目的とする。

【００１４】

【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、
端面が軸長方向に対して直交面をなす石英系光ファイバ
の複数本をその先端部が前記ファイバ整列ブロックの端
面から突出するように配列し、ついで、前記石英系光フ
ァイバの先端部の突出長を同一の長さに整えたのち、各
石英系光ファイバの前記端面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。

【００１５】

【作用】本発明においては、ファイバ整列ブロックに配
列固定された石英系光ファイバの先端部のファイバ整列
ブロックの端面から突出している長さがそれぞれ不揃い
であったとしても、これら光ファイバの先端部の端面
は、軸長方向に対する直交面であり、かつこの時点では
レンズ部が形成されていないので、この端面を例えば前
記した当て板に当接して全体の位置合わせをすること
や、また、先端部を一括して研磨することにより、ファ
イバ整列ブロックの端面からの突出長を全ての光ファイ
バにつき同じにすることができる。そのときに、ファイ
バ整列ブロックと当て板との間隔を小さくし、または一
括研磨時の研磨量を多くすることにより、光ファイバの
先端部の突出長が従来に比べて著しく短くなるように設
定することができる。

【００１６】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、非常に短く、
しかも全ての光ファイバにつき同じであり、したがっ
て、各光ファイバにおける結合効率は高くなり、しかも
そのばらつきは解消する。

【００１７】

【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。 実施例１ 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。

【００１８】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の先端部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。

【００１９】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から突出している先端部の長さは、
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。この
とき、各ファイバ挿入孔１ａに例えばエポキシ系の接着
剤３を充填しておき、全ての光ファイバ２の先端部を後
述するようにして位置合わせしたのちに、その接着剤３
を硬化することにより、各光ファイバ２をファイバ挿入
孔１ａの中に固定できるようにしておく。

【００２０】この石英系光ファイバ２としては、その先
端部における端面２ａが軸長方向に対して直交面となっ
ているようなものが用いられる。この端面２ａが直交面
になっていない場合は、後述する方法で形成したレンズ
部の位置が全ての光ファイバで同じにならないからであ
る。また、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。

【００２１】このような光ファイバ２としては、次のよ
うなものをあげることができる。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Ｇｅ
Ｏ₂ 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。

【００２２】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２ａ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端面におけるコアが円錐
台形状（または円錐形状）に突出するが、このコアの円
錐台形状（または円錐形状）の部分が適正なレンズ機能
を発揮するように調節される。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。

【００２３】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。

【００２４】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、各光ファイバ２の先
端部の端面２ａに当て板４を当接して、ファイバ整列ブ
ロック１の端面１ｂから突出する光ファイバ２の突出長
を揃える。

【００２５】このときの突出長ｌは、後述する端面２ａ
の一括研磨の問題を考えると、通常２０〜１００μｍ程
度であることが好ましい。この突出長ｌが長すぎると、
端面２ａの一括研磨時に、突出している先端部の折損が
多発するようになるからである。また、この突出長が短
すぎると、後述のエッチング時に光ファイバの先端部の
突出長が２０μｍ程度短くなるため、レンズ部の形成時
には、形成されたレンズ部がファイバ整列ブロックの端
面よりも凹没し、そのためＬＤとの結合に不都合が生ず
るようになる。

【００２６】このようにして、各光ファイバ２の先端部
の突出長を全て揃えたのち接着材３を硬化して各光ファ
イバをファイバ挿入孔１ａ内に固定し、つづいて、この
先端部の端面に一括して研磨処理を施す。その結果、図
４で示したように、各光ファイバ２の全ての端面２ａは
ファイバ整列ブロック１の端面１ｂから同じ長さ
（ｌ’）だけ突出した状態になる。すなわち、各端面２
ａはファイバ整列ブロック１の端面１ｂから同じところ
に位置することになる。

【００２７】なお、上記した一括研磨時に、例えば突出
する先端部の一部または全部を樹脂で埋設しておくと、
先端部は補強されることになるので、一括研磨を一層円
滑に行うことができる。ついで、上記した光ファイバの
先端部の端面２ａにレンズ部が形成される。具体的に
は、光ファイバ２の突出先端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。

【００２８】光ファイバの突出先端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２ａ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５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。

【００２９】このエッチング処理で、各石英系光ファイ
バ２の突出先端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
る突出先端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。すなわち、エッチングが施される端面２
ａは光ファイバの軸長方向に対する直交面であるが、こ
の端面２ａは直交面としての状態を保持したまま、その
コアが上記した円錐台形状（または円錐形状）のレンズ
部２ｂに変化していくので、エッチング後における端面
も軸長方向に対し全体として直交面になる。そのため、
ファイバ整列ブロック１の端面１ｂからレンズ部までの
突出長は、光ファイバ２の端面２ａまでの突出長より短
くなる。したがって、レンズ部は、従来の光ファイバア
レイのように揺動したりすることはなく、ＬＤアレイと
の調心状態は良好かつ安定していて、結合効率は高くな
り、かつばらつきは少なくなる。

【００３０】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。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６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。

【００３１】このようなファイバ整列ブロック１を用い
ると、図７で示したように、それを用いてＬＤ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。

【００３２】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。

【００３３】

【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
する光ファイバの先端部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１本１本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。

【００３４】また、得られた光ファイバアレイでは、フ
ァイバ整列ブロックの端面から突出するレンズ部までの
長さは非常に短くできるので、レンズ部が揺動したり曲
がったりすることもなくなり、したがって、この光ファ
イバアレイをＬＤアレイに結合すると両者の結合効率は
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】光ファイバの先端部の端面に当て板を当接した
状態を示す断面図である。

【図４】一括研磨処理後の状態を示す断面図である。

【図５】レンズ部を形成した状態を示す断面図である。

【図６】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７】図６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の端面 ２ 光ファイバ ２ａ 光ファイバ２の研磨面 ２ｂ レンズ面 ３ 接着剤 ４ 当て板 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファイバ整列ブロックに、端面が軸長方
   向に対して直交面をなす石英系光ファイバの複数本をそ
   の先端部が前記ファイバ整列ブロックの端面から突出す
   るように配列し、ついで、前記石英系光ファイバの先端
   部の突出長を同一の長さに整えたのち、各石英系光ファ
   イバの前記端面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。
3. 【請求項３】 石英系光ファイバの先端部の突出長を同
   一の長さに整える方法が、前記石英系光ファイバの端面
   に当て板を当接して行う方法である請求項１の光ファイ
   バアレイの製造方法。
4. 【請求項４】 石英系光ファイバの先端部の突出長を同
   一の長さに整える方法が、前記石英系光ファイバの端面
   に一括して研磨処理を行う方法である請求項１の光ファ
   イバアレイの製造方法。
5. 【請求項５】 前記突出長が２０〜１００μｍである請
   求項４の光ファイバアレイの製造方法。