JPH07104459B2 - 光ファイバ結合部材及びその製造方法 - Google Patents

光ファイバ結合部材及びその製造方法

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JPH07104459B2
JPH07104459B2 JP62224373A JP22437387A JPH07104459B2 JP H07104459 B2 JPH07104459 B2 JP H07104459B2 JP 62224373 A JP62224373 A JP 62224373A JP 22437387 A JP22437387 A JP 22437387A JP H07104459 B2 JPH07104459 B2 JP H07104459B2
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guide
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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を位置決め保持し結合を実現すると
ころの着脱可能な光コネクタ及び接着剤で結合面を固定
するメカニカルスプライス等の構成部材となる光ファイ
バ結合部材に関するものである。
(従来技術及び解決しようとする問題点) 第3図(イ)及び(ロ)は従来の光ファイバ結合部材の
一例の説明図である。図面に示すように、上面に光ファ
イバガイド溝(23)を加工したガイド溝基板(21)の上
記光ファイバガイド溝(23)内に、光ファイバ(B)を
挿入し、接着剤(24)を介してその上部より押え板(2
2)でサンドイッチ状に加圧固定して光ファイバ(B)
を光ファイバガイド溝(23)に固定して形成されてい
た。
しかし、このような光ファイバガイド部材では次に列記
するような問題点があった。
光ファイバをガイド溝基板と押え板によりサンドイッ
チ状にクランプすることにより組立てるが、多心数の光
ファイバを一括して組立てる場合には、光ファイバの取
扱い性がガイド溝基板と押え板が分れているため複雑に
なり、精密な組立てが困難である。
接着剤がガイド溝基板と押え板の間隙部のサイドから
流れ出すことがあり、又この流れ出した接着剤の処理が
厄介である。
光ファイバを光ファイバガイド溝にセットする場合、
接着剤を先に上記ガイド溝に塗布すると、ガイド溝の確
認がやり難く、逆に光ファイバを先にセットして、その
上から接着剤を塗布すると、ガイド溝の下方に十分接着
剤が充填されない。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上述の問題点を解決した光ファイバ結合部材と
その製造方法を提供するもので、その第1の特徴は、上
面に光ファイバガイド溝、又は光ファイバガイド溝とガ
イドピン溝を加工してあるガイド溝基板とその上に接合
して光ファイバガイド穴、又は光ファイバガイド穴とガ
イドピン穴を形成するカバープレートの、少くともその
一部分が接着剤を介することなく接合して一体化されて
おり、前記光ファイバガイド溝の一部がカバープレート
の切欠部より露出している光ファイバ結合部材にある。
又その第2の特徴は、上面に多数本の光ファイバガイド
溝、又は光ファイバガイド溝とガイドピン溝加工を施し
たガイド溝ウエハー上に、多数の方形状穴を設けたカバ
ーウエハーを高温加熱処理によって接合して一体化し、
しかる後、上記光ファイバガイド溝と平行な方向及びカ
バーウエハーに設けた方形状穴を横断し、かつ光ファイ
バガイド溝と交差する方向に切断、分離することにより
チップ状のガイド溝基板とカバープレートが接合された
複数の光ファイバ結合部材を得る光ファイバ結合部材の
製造方法にある。
第1図は本発明の光ファイバ結合部材の具体例の説明図
で、同図(イ)は斜視図、同図(ロ)は(イ)図の左端
面図である。
図面に示すように、上面に光ファイバガイド溝(13)及
びガイドピン溝(14)を加工したガイド溝基板(11)の
上面に、カバープレート(12)が、接着剤を介すること
なく、高温加熱処理により接合されて一体化をなし、内
部に光ファイバガイド穴(13′)及びガイドピン穴(1
4)を形成している。又上記カバープレート(12)の後
端部には光ファイバの挿入を容易にするための切欠部
(15)を有し、光ファイバガイド溝(13)の一部が露出
している。
前記ガイド溝基板(11)とカバープレート(12)の接合
は、両者の接合表面を高精度に研磨した後に、互いにリ
ンギングさせて仮りに直接接合し、その後例えば1000℃
以上の高温に加熱して接合面間に存在していた不純物、
水等を蒸発、揮発させて互いの表面を活性化させて接合
し、一体化する。特に、後述するように、一枚のプレー
ト単位、例えばウエハー状のものを用い、一方を光ファ
イバガイド溝を多数本加工してあるガイド溝ウエハーと
し、他方をカバーウエハーとして、上記のように接合
し、切断、分離して、チップ状の多数の結合部材を一括
して量産性高く加工することができる。
上述した本発明の光ファイバ結合部材(10)には、すで
に光ファイバガイド穴(13′)が形成されているので、
そこに光ファイバを挿入し固定するだけで、光コネクタ
やメカニカルスプライスを実現でき、従来のような困難
な組立て作業が不要となる。
第2図(イ)〜(ハ)は第1図の光ファイバ結合部材を
用いた光コネクタの形成の手順の説明図である。同図
(イ)に示すように光ファイバ結合部材(10)のカバー
プレート(12)の後端部切欠部(15)より、光ファイバ
心線(A)の光ファイバ(B)を光ファイバガイド穴
(13′)内に挿入し、同図(ロ)のように接着剤(16)
にて光ファイバ(B)を光ファイバガイド穴(13′)内
に固定する。ついで、同図(ハ)のように前記光ファイ
バ結合部材(10)をハウジング(17)に収納し、このよ
うな光コネクタの2ケを対向させ、ガイドピン(C)を
ガイドピン穴(14′)に挿入して相互の結合を実現し、
クランパ(D)にて固定する。
(製造方法) 第4図(イ)〜(ヘ)は本発明の光ファイバ結合部材を
量産化する製造方法の手順の説明図である。
同図(イ)に示すように多数の方形状の穴(34)を設け
た例えばシリコンのカバーウエハー(32)と、同図
(ロ)に示すように多数の光ファイバガイド溝(33)を
加工したシリコンのガイド溝ウエハー(31)を、その接
合面を高精度に研磨した後に、互いにリンギングさせて
仮接合し、その後例えば1000℃以上に加熱して接合面を
活性化させ、接着剤を用いずに強化に接合した一体化物
を得る(同図ハ)。
シリコン直接接合技術原理に関しては、例えば電子情報
通信学会誌「Vol.70 No6 P593−595 1987年6月号」
に次のように説明されている。即ち、「一般にシリコン
酸化膜の表面は水と反応してOH基を形成している。シリ
コンの表面も自然酸化膜があるので同じ状態にある。こ
のOH基を活性化させて直接接触させれば水素結合が形成
される(第5図イ)。ここで、さらに加熱するとOH基が
脱水縮合してSi−O−Si結合を生じる(同図ロ)。シリ
コン同志の結合で酸化膜が極めて薄い場合は、さらに酸
素がシリコン内部に拡散してきてSi−Siの結合か形成さ
れる。(同図ハ)。」 このように、通常のシリコン表面には不純物や水分が吸
着しており、これにより接合が阻害されるが、高温、例
えば1000℃以上に加熱することによりこの種の吸着物を
揮散させ、接合面を活性化させることができる。しか
し、一般に広い面にわたってこれを実現しようとする
と、吸着物の揮散の通路がないために、結局接合面間で
のこのような処理がうまくいかない。しかるに本発明で
はガイド溝ウエハーには多数本の光ファイバガイド溝が
形成されており、さらにカバーウェハーに多数の方形状
穴を設けることによりウエハー同志の接合が効果的に生
じるよう作用している。
このように接合されたガイド溝ウエハー(31)とカバー
ウエハー(32)の一体化物(35)は、第4図(ニ)に示
すように光ファイバガイド溝(33)と平行する方向(3
7)及びカバーウエハーに設けた方形状穴に横断し、か
つ光ファイバガイド溝と直交ないしは交差する方向(3
6)に切断、分離することによって、同図(ホ)のよう
なチップ状の多数個の光ファイバ結合部材(10)を得る
ことが出来る。この場合、光ファイバガイド溝(33)と
直交する方向(37)の切断は、カバーウエハー(32)に
設けた穴(34)を横断することにより、切断と同時にカ
バープレート(12)後端部の切欠部(15)を形成するこ
とができる。
このように切断、分離されたチップ状の光ファイバ結合
部材(10)の光ファイバガイド穴(13′)に光ファイバ
心線(A)の光ファイバを位置決め固定し、これをハウ
ジング(17)に収納することにより第4図(ヘ)のよう
な光コネクタが形成される。
(実施例) 表面が鏡面に研磨されたシリコンウエハーの一つにV形
状の光ファイガイド溝と同形状のガイドピン溝を連続し
て同一砥石で、深さを変えて加工した。なお、加工方式
は一例であって、エッチング処理や成形加工で施しても
よく、形状もV形状に限定されるものではない。光ファ
イバガイド溝及びガイドピン溝はいずれも約60゜のV形
溝で、それぞれ0.125mmφ、0.500mmφの内接円を有する
ように、0.1μmで精密加工されている。又光ファイバ
ガイド溝は0.25mmピッチで6本あり、2本のガイドピン
溝ピッチは5mmとした。そして、もう一つのシリコンウ
エハーを互いによく接合面を洗滌後、リンギングさせて
仮接合した後、約1000℃で加熱処理した。なお、加熱処
理中も両者がよく接合するように、セラミッククランプ
を用いて加圧した。その結果、略全面にわたって両ウエ
ハーは接合され、それを所望のサイズに切断、分離して
チップ状の複数の光ファイバ結合部材を得た。
このようにして得られたチップ状の光ファイバ結合部材
に光ファイバを装置し、ハウジングに収納して6心光コ
ネクタを作成し、0.499mmのガイドピンをガイドピン穴
に挿入して結合させ、単一モードファイバの結合損失を
測定したところ、n=120心で平均0.21dBときわめて低
損失であり、かつ組立て性も非常に良好であった。
又接合面の信頼性を確認するために、ヒートサイクルテ
スト(−40℃〜+70℃)、濕熱テスト(80℃、95%R、
H)、衝撃テスト、破壊テスト等実施したが、いずれも
実用上問題となるような現象は生じなかった。
なお、本実施例では光コネクタについて説明したが、第
6図に示すようなガイド溝基板(11)上にカバープレー
ト(12)を接合したとき、両側に光ファイバガイド溝
(13)が露出し、光ファイバを光ファイバガイド穴内で
突合せるメカニカルスプライスにも応用できる。又第7
図のように、ガイド溝基板(11)とカバープレート(1
2)を端面を揃えて接合したとき、光ファイバガイド溝
(13)の一部が露出しており、さらにガイド溝基板(1
1)の後端部に光ファイバ心線固定用の段差部(18)を
設けてもよい。
(発明の効果) 上述したように、本発明の光ファイバ結合部材によれ
ば、従来のように光ファイバを接着剤を介してサンドイ
ッチ状に形成するのではなく、接着剤を用いることな
く、ガイド溝基板とカバープレートが加熱処理により直
接接合されて光ファイバガイド穴を形成しているので、
そこに光ファイバを挿入することにより容易に組立てが
可能である。又このため接合強度も強く、精密な寸法出
しが可能で信頼性が高い。
又本発明の製造方法によれば、ウエハー単位にガイド溝
加工して接合し、切断、分離してガイド溝基板とカバー
プレートが一体化された結合部材をチップ化して生産で
きるので量産性に適している。さらに、ウエハー単位で
加熱処理して接合する際に、表面にある水分や不純物の
除去が必要であるが、ガイド溝等の貫通溝を利用するこ
とにより、これらの除去が効率的に実施できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光ファイバ結合部材の具体例の説明図
で、同図(イ)は斜視図、同図(ロ)は(イ)図の左端
面図である。 第2図(イ)〜(ハ)は第1図の光ファイバ結合部材を
用いた光コネクタの形成の手順の説明図である。 第3図(イ)及び(ロ)は従来の光ファイバ結合部材の
一例の説明図である。 第4図(イ)〜(ヘ)は本発明の光ファイバ結合部材の
製造方法の手順の説明図である。 第5図(イ)〜(ハ)はシリコンの直接接合技術の説明
図である。 第6図及び第7図はいずれも本発明の光ファイバ結合部
材の他の具体例の斜視図である。 10……光ファイバ結合部材、11……ガイド溝基板、12…
…カバープレート、13……光ファイバガイド溝、13′…
…光ファイバガイド穴、14……ガイドピン溝、14′……
ガイドピン穴、15……切欠部、31……ガイド溝ウエハ
ー、32……カバーウエハー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−215208(JP,A) 特開 昭59−222805(JP,A) 電気情報通信学会誌「Vol.70,N o.6,P.593〜595 1987年6月号」

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバを位置決め保持し結合を実現す
    る光ファイバ結合部材において、上面に光ファイバガイ
    ド溝、又は前記ガイド溝とガイドピン溝を加工してある
    ガイド溝基板と、その上に接合して光ファイバガイド穴
    又は前記ガイド穴とガイドピン穴を形成するカバープレ
    ートの、少くともその一部分が接着剤を介することなく
    接合して一体化されており、前記光ファイバガイド溝の
    一部がカバープレートの切欠部より露出していることを
    特徴とする光ファイバ結合部材。
  2. 【請求項2】ガイド溝基板とカバープレートがシリコン
    材であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    光ファイバ結合部材。
  3. 【請求項3】上面に多数本の光ファイバガイド溝、又は
    前記ガイド溝とガイドピン溝加工を施したガイド溝ウエ
    ハー上に、多数の方形状穴を設けたカバーウエハーを高
    温熱処理によって接合して一体化し、しかる後、上記光
    ファイバガイド溝と平行な方向及び上記カバーウエハー
    に設けた方形状穴を横断し、かつ光ファイバガイド溝と
    交差する方向に切断、分離することにより、チップ状の
    ガイド溝基板とカバープレートが接合された複数の光フ
    ァイバ結合部材を得ることを特徴とする光ファイバ結合
    部材の製造方法。
  4. 【請求項4】ガイド溝ウエハーとカバープレートウエハ
    ーがシリコンウエハーであることを特徴とする特許請求
    の範囲第3項記載の光ファイバ結合部材の製造方法。
  5. 【請求項5】加熱処理温度が1000℃以上であることを特
    徴とする特許請求の範囲第3項記載の光ファイバ結合部
    材の製造方法。
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