JPH0713046A - 単一光ファイバ／装置アセンブリ - Google Patents

単一光ファイバ／装置アセンブリ

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JPH0713046A
JPH0713046A JP6153087A JP15308794A JPH0713046A JP H0713046 A JPH0713046 A JP H0713046A JP 6153087 A JP6153087 A JP 6153087A JP 15308794 A JP15308794 A JP 15308794A JP H0713046 A JPH0713046 A JP H0713046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
receptacle
base
opening
section
Prior art date
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Pending
Application number
JP6153087A
Other languages
English (en)
Inventor
Davis H Hartman
デービス・エイチ・ハートマン
Michael S Lebby
マイケル・エス・レビー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of JPH0713046A publication Critical patent/JPH0713046A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被覆層１７によって囲まれるコア１６を含
み、勾配を持つ端部を有する光ファイバ１４を、光ファ
イバ１４のコア１６の断面よりも大きな能動領域５０を
有する光学装置１５に整合させ固定する取付具１１。 【構成】 取付具１１は、内部で画定されるレセプタク
ル３０を有するベース１２を含む。レセプタクル３０
は、第１側面３２から第２側面２２へとベース全体に伸
び、第１側面３２のところでは、光ファイバの断面より
も実質的に大きい。レセプタクル３０は、第２側面２２
においては、光ファイバ１４の断面よりも小さく、少な
くとも光ファイバのコア１６の断面と同じくらいの大き
さである。またベース１２は、光ファイバの端部の勾配
とほぼ等しい勾配を持つテーパー領域４０を、レセプタ
クル３０内に画定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバや、光検出
器および光学的発光器（optical light generator ）な
どの光学装置のアセンブリ(assembly)に関し、さらに詳
しくは、光ファイバを整合し固定する取付具を含むアセ
ンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバの多くの電気通信用途では、
光ファイバを、光検出器，またはレーザーもしくは発光
ダイオードなどの発光装置の能動領域に固定する（また
はピグテール接続する:pigtailing ）必要がある。この
固定プロセスはいくつかの機能を提供しなければなら
ず、これらの機能には、１）光ファイバが伝達する信号
を光学装置に光学的に整合させること；２）時間，温
度，衝撃，振動およびその他の環境条件に対し安定した
整合性を保つためのファイバの恒久的な物理的付着；
３）光ファイバ，整合および光学装置における接続の望
ましくない引張，ねじれもしくは曲げに対するひずみの
解放または保護；および４）電気接続および信号の完全
性の保護が含まれる。このため、アセンブリからホスト
回路板までの電気信号接点を提供するワイヤ・ボンディ
ング，半田またはその他を提供しなければならないこと
を意味する。多くの用途でもまた、アセンブリ内の寄生
容量および／またはインダクタンスを最小限にする必要
がある。
【０００３】光ファイバを光学装置に整合し固定するプ
ロセスは、上記の基準すべてを満たすが、かなりコスト
がかかる可能性がある。仮に整合が、「能動整合(activ
e alighnment) 」（整合する間すなわち、光電子的に誘
導された信号を監視する）という技術による手順によっ
て達成される場合、この手順は労働集約型であるために
コストが非常にかかる。特定の電気通信用途、すなわ
ち、副搬送波多重用途（subcarrier multiplexing appl
ications: ＣＡＴＶ受信機など）で使用されるアナログ
光学受信機は、この固定プロセスを特に必要とする。こ
の用途では、コアの直径約８μｍの単一モード光ファイ
バを、光検出器の直径６０μｍの能動領域の中心に整合
しなければならない。光検出器の線形性を維持するに
は、光検出器の能動領域の直径が６０μｍであっても、
光ファイバの中心もしくはコアは光検出器の能動領域の
中心から約１０μｍの範囲内に整合しなければならな
い。
【０００４】この分野の先行技術では、光学装置に対し
て光ファイバが自由に動けるような精密機械加工セラミ
ック取付具内に光ファイバを固定具を必要とし、その後
接着剤で固定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
の改良された単一光ファイバ／装置アセンブリを提供す
ることである。
【０００６】本発明のさらなる目的は、製造および使用
が比較的単純な新規の改良された単一光ファイバ／装置
アセンブリを提供することである。
【０００７】本発明のもう一つの目的は、アセンブリの
労力を軽減し、その結果、製品を実質的に低価格にする
単一光ファイバ／装置アセンブリを提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記およびその他の問題
の少なくとも一部、ならびに上記およびその他の目的
は、被覆層によって囲まれる中心コアおよび、予め決め
られたテーパー(taper)を付けた一つの端部を有する光
ファイバを有し、光ファイバのコアの断面より大きな能
動領域を有する光学装置，および光ファイバと光学装置
を接続し整合させる取付具を含む単一光ファイバ／装置
アセンブリによって解決・実現される。この取付具は、
平らな取付面を有するベース，ベース内に定められ、第
１側面から第２側面へとベース全体に伸びるファイバ・
レセプタクル(fiber receptacle)を含み、レセプタクル
の開口部は第１側面において、光ファイバの断面より実
質的に大きく、レセプタクル開口部は第２側面におい
て、光ファイバの断面より小さく、少なくとも光ファイ
バのコアの断面と同じくらいの大きさであり、またベー
スはレセプタクル内でベースの第１側面と第２側面の開
口部との間に、光ファイバの端部の予め決められたテー
パーとほぼ等しいテーパーを持つテーパー領域を定め
る。光ファイバのテーパー端部は、取付具の第１側面に
あるレセプタクル開口部内に挿入され、光ファイバのテ
ーパー端部が、ベース内に定められたレセプタクルのテ
ーパー領域とかみ合う。接着剤の充填物は、取付具の第
１側面にあるレセプタクル開口部内に置かれて、開口部
内で光ファイバを囲み固定する。光学装置は、取付具の
第２側面のレセプタクル開口部に光学的に整合し、その
上に位置する能動領域とともに取付具の一つの表面に固
定される。
【０００９】
【実施例】本発明を実施する単一光ファイバ／装置アセ
ンブリ１０を、図１拡大して示す。アセンブリ１０は、
適切な外部形状に鋳造されたベース１２を有する取付具
１１を含む。本実施例では、平面に取り付けやすい平ら
な長方形である。アセンブリ１０は、光ファイバ１４お
よび光学装置１５をさらに含む。光学装置１５は、フォ
トダイオードなどの光検出器，または発光ダイオードも
しくは垂直空洞表面発光レーザー（vertical cavity su
rface emitting laser）などの発光器となる可能性であ
ってもよく、光ファイバ１４は、用途に応じて、単一モ
ード・ファイバまたは複数モード・ファイバでもよい。
光ファイバ１４は、中心コア１６および周囲の被覆層１
７（図２に示す）を含む。ベース１２内に固定された光
ファイバ１４の一つの端部には通常１０°の約半分の角
度のテーパーがつけられる。
【００１０】取付具１１は、ベース１２の上に光学装置
１５を電気的および物理的に取り付けるために第１電気
接点２０および第２電気接点２４をさらに含む。電気接
点２０は、ベース１２の前部端２２または底面（図示せ
ず）の一方もしくは両方に形成される。電気接点２０
は、スクリーン印刷(screen printing) ，スパッタリン
グ(sputtering)などを含む多岐に渡る可能な技術によっ
て形成できる。光学装置１５を固定する第２電気接点２
４は、アクセスするのに便利なように、ベース１２の上
部表面上に形成される。電気接点２０，２４と光学装置
１５との接続は、ベース１２内に鋳造されるリードフレ
ーム（"Optical Waveguide With ContactsUtilizing Le
adframe" と題され、１９９２年７月２７日に出願され
た米国特許出願番号第０７／９２０，０７３号の同時係
属米国特許出願に詳述），またはベース１２の外部表面
に固定されるフレキシブル・リード（"Optoelectronic
Mount Including Flexible Substrate and Method For
Making Same"と題され、１９９２年８月３１日に出願さ
れた米国特許出願番号第０７／９３７，０１３号の同時
係属米国特許出願に詳述）などの任意の適切な手段によ
って作られる。
【００１１】ベース１２の内部構造を図２に示す。これ
は図１の線２−２から見たさらに拡大した断面図であ
る。ベース１２は、側面もしくは端部３２内の第１レセ
プタクル開口部３４から、側面もしくは端部２２内の第
２レセプタクル開口部３５まで伸びる光ファイバ・レセ
プタクル３０を定める構造である。側面３２内に定めら
れるレセプタクル開口部３４は、光ファイバ１４の断面
より実質的に大きい（数倍大きい）。側面２２内に定め
られるレセプタクル開口部３５は、光ファイバ１４の断
面より小さく、少なくとも光ファイバ１４のコア１６の
断面と同じくらいの大きさである。レセプタクル３０
は、さらにテーパー領域または傾斜付き領域４０を定め
る。これは、レセプタクル３０の大きな部分４２からレ
セプタクル開口部３５へと先細りになる。この具体的な
実施例において、レセプタクル３０は、レセプタクル開
口部３４に隣接し、部分４２よりさらに大きな直径を有
する、外側のテーパー付き部分４４を有する。部分４４
は、光ファイバ１４のテーパー端部をテーパー部４０の
方へさらに誘導し、ここで説明するように、ベース１２
内に光ファイバを最終的に固定するのに利用される。
【００１２】光学装置１５は能動領域５０を有し、この
領域は光検出器の場合、直径６０μｍである。側面２２
内のレセプタクル開口部３５は、能動領域５０の直径と
ほぼ同じである。この実施例において能動領域５０は、
光ファイバ１４のコア１６よりも大きい形で示される
が、コア１６および能動領域５０は同じ大きさか、また
は一部の用途では、コア１６の方が能動領域５０より大
きい場合もあると理解されたい。取付具１１は、これら
すべての状況において等しく良好に動作して、コア１６
を能動領域５０と光学的に整合させることが十分に予想
される。
【００１３】電気接点２０，２４は、いくつかの適切な
手段によって、これに光学装置１５の電気接点が電気的
および物理的に接続されるように構成される。この具体
的な開示では、光学装置１５は、半田，金，導電接着剤
などによって形成されるバンプ５２が利用されるバンプ
結合によって、電気接点２０，２４と電気的および物理
的に接続される。一般に、導電接着剤が望ましいのは、
材料が硬化するにつれ、当初の整合を維持できるからで
ある。電気接点２０，２４との接続に関連して、以前引
用した同時係属出願に詳述されるような特定の接点領域
を提供すれば、光学装置１５は、ロボット視覚システム
などを使用して、ベース１２の側面２２の上に設置でき
る。
【００１４】光学装置１５との光通信に光ファイバ１４
を固定するには、光ファイバ１４のテーパー端部を、レ
セプタクル開口部３４を介して、ベース１２のレセプタ
クル３０に挿入する。光ファイバ１４のテーパー端部
は、レセプタクル３０内のテーパー領域４０によってレ
セプタクル開口部３５と軸方向に整合するように導か
れ、その結果、光学装置１５の能動領域５０に導かれ
る。一般に、コア１６および被覆層１７のほかに、ほと
んどの光ファイバは外部保護コーティング５５を含む。
この実施例では、保護コーティング５５が剥されてお
り、その端部は、レセプタクル３０の部分４４に位置す
る。光ファイバ１４が図２に示す位置にしっかり固定さ
れた状態で、接着剤がレセプタクル開口部３４に投入さ
れて、保護コーティング５５および少なくともレセプタ
クル３０の一部を取り囲む。
【００１５】当然ながら、光学装置１５および光ファイ
バ１４がベース１２に固定される具体的順序は重要では
なく、適宜いずれの順序を使用してもよいことを当業者
によって理解されたい。また、具体的な接着剤について
は技術上周知であり、用途に応じて異なる場合があるの
で、ここでは言及しない。さらに、アセンブリ内のなん
らかの適切なポイントで、軟質プラスチックもしくはゴ
ム製のジャケット５７がレセプタクル開口部３４に固定
的に配置されて、光ファイバ１４を囲み保護する。一般
にジャケット５７は、レセプタクル開口部３４の周囲で
あって、光ファイバ１４との連結部を囲む形でベース１
２に固定的に付着されて、光ファイバ１４に不適切に加
わるおそれのあるいずれの力もジャケット５７によって
吸収されるようにする。ジャケット５７は、ベース１２
付近の光ファイバ１４の望ましくない引張，ねじれまた
は曲げに対して、光ファイバ１４のひずみ解放を提供す
る。
【００１６】図３を参照して、アセンブリ１０はプリン
ト回路板６０に結合されて図示される。この視点から見
ると、ベース１２の具体的な形状に関する利点が分か
る。ベース１２の平面は、プリント回路板６０の平面上
にアセンブリを、接着剤，電気接点２０の半田づけまた
はその他の適切な構造物を使用して容易に取り付けるの
に便利な手段を提供する。さらに接点２０は、プリント
回路板６０上の接点と単に半田づけされるが、電気接点
２４は、たとえばワイヤ・ボンド６２によってプリント
回路板６０に容易に接続できる。
【００１７】既述した取付具１１は、単一光ファイバを
単一光学装置に整合し光学的に接続するのに利用される
が、複数のレセプタクルを１つのベースに組み込んで、
個々の用途に応じて数個の光ファイバ／装置を接続でき
る。したがって、ここに開示する光ファイバ／装置アセ
ンブリは、光ファイバを光学装置の動作領域と整合し、
光ファイバ／装置を整合した形で恒久的に固定し、光フ
ァイバのひずみ解放および光学装置の電気接続も提供す
る。整合は自動であるので、アセンブリは主に、コスト
のかかる人手による作業がほとんどいらないロボットな
どで実施できる。さらに取付具は鋳造されるので、極め
て低コストで大量に作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による単一光ファイバ／装置アセンブ
リを拡大した斜視図である。
【図２】 図１中線２−２で切断した部分をさらに拡大
した断面図である。
【図３】 図１のアセンブリをプリント回路板に付着す
る場合の斜視図を拡大したものである。
【符号の説明】
１０ 単一光ファイバ／装置アセンブリ １１ 取付具 １２ ベース １４ 光ファイバ １５ 光学装置 １６ 中心コア １７ 被覆層 ２０ 第１電気接点 ２２ 第２側面 ２４ 第２電気接点 ３０ ファイバ・レセプタクル ３４ 第１レセプタクル開口部 ３５ 第２レセプタクル開口部 ４０ テーパー領域 ５０ 能動領域 ５５ 保護コーティング ５７ ジャケット ６０ プリント回路板 ６２ ワイヤ・ボンド

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被覆層（１７）に囲まれた中心コア（１
    ６）を含み、予め決められたテーパーを付けた一つの端
    部を有する光ファイバ（１４）を光学装置（１５）の能
    動領域（５０）に整合し固定する取付具であって：ベー
    ス（１２）；前記ベース内に定められ、第１側面（３
    ２）から第２側面（２２）へと前記ベース全体に伸びる
    ファイバ・レセプタクル（３０）であって、前記レセプ
    タクルは前記第１側面（３２）において、固定する前記
    光ファイバ（１４）の断面よりも実質的に大きな開口部
    （３４）を定め、前記レセプタクルは前記第２側面（２
    ２）において、前記光ファイバ（１４）の断面よりも小
    さく、前記光ファイバ（１４）の前記コア（１６）の断
    面と少なくとも同じくらいの大きさの開口部（３５）を
    定めるファイバ・レセプタクル（３０）；および前記ベ
    ース（１２）は、前記レセプタクル内の、前記ベースの
    前記第１側面（３２）および前記第２側面（２２）にお
    ける前記レセプタクル開口部（３４，３５）間に、前記
    光ファイバ（１４）の前記予め決められたテーパーとほ
    ぼ等しい勾配をもつテーパー領域（４０）をさらに定め
    ることを特徴とする取付具。
  2. 【請求項２】 単一光ファイバ／装置アセンブリであっ
    て：被覆層（１７）によって囲まれる中心コア（１６）
    を含み、予め決められたテーパーのある一つの端部を有
    する光ファイバ（１４）；前記光ファイバ（１４）の前
    記コア（１６）の断面よりも大きな能動領域（５０）を
    有する光学装置（１５）；平らな取付面を有するベース
    （１２），前記ベース内に定められ、第１側面（３２）
    から第２側面（２２）へと前記ベース全体に伸びるファ
    イバ・レセプタクル（３０）を含む取付具（１１）であ
    って、前記レセプタクルは前記第１側面において、前記
    光ファイバ（１４）の断面よりも実質的に大きな開口部
    （３４）を定め、前記レセプタクルは前記第２側面にお
    いて、前記光ファイバ（１４）の断面よりも小さく、前
    記光ファイバの前記コア（１６）の前記断面と少なくと
    も同じくらいの大きさの開口部（３５）を定め、前記ベ
    ース（１２）は、前記レセプタクル内の、前記ベースの
    前記第１側面（３２）および前記第２側面（２２）にお
    ける前記レセプタクル開口部（３４，３５）間で、前記
    光ファイバ（１４）の前記予め決められたテーパーとほ
    ぼ等しいテーパーをもつテーパー領域（４０）をさらに
    定めるベース（１２）；前記取付具（１１）の前記第１
    側面（３２）における前記レセプタクル（３０）の前記
    開口部（３４）に挿入される前記光ファイバ（１４）の
    テーパー端部であって、前記ベース内に定められる前記
    レセプタクルのテーパー領域とかみあう、前記光ファイ
    バ（１４）のテーパー端部；および前記取付具（１１）
    の前記第１側面における前記レセプタクル開口部内の接
    着剤の充填物であって、前記開口部（３４）内で前記光
    ファイバ（１４）を囲み固定する接着剤の充填物、前記
    取付具の表面に固定され、前記能動領域（５０）が、前
    記取付具の前記第２側面（２２）において、前記レセプ
    タクル（３０）の前記開口部（３５）と光学的に整合さ
    れ、その上に位置する前記光学装置（１５）；によって
    構成されることを特徴とする単一光ファイバ／装置アセ
    ンブリ。
  3. 【請求項３】 単一光ファイバ／装置アセンブリであっ
    て：被覆層（１７）によって囲まれる中心コア（１６）
    を含み、予め決められたテーパーのある一つの端部を有
    する光ファイバ（１４）；前記光ファイバ（１４）の前
    記コア（１６）の断面よりも大きな能動領域（５０）を
    有する光学装置（１５）；平らな取付面を有するベース
    （１２），前記ベース内に定められ、第１側面（３２）
    から第２側面（２２）へと前記ベース全体に伸びるファ
    イバ・レセプタクル（３０）を含む取付具（１１）であ
    って、前記レセプタクルは前記第１側面において、前記
    光ファイバ（１４）の断面よりも実質的に大きな開口部
    （３４）を定め、また前記レセプタクルは前記第２側面
    において、前記光ファイバ（１４）の断面よりも小さ
    く、前記光ファイバの前記コア（１６）の前記断面と少
    なくとも同じくらいの大きさの開口部（３５）を定め、
    前記ベース（１２）は、前記レセプタクル内の、前記ベ
    ースの前記第１側面（３２）および前記第２側面（２
    ２）における前記レセプタクル開口部（３４，３５）間
    で、前記光ファイバ（１４）の前記予め決められたテー
    パーとほぼ等しいテーパーをもつテーパー領域（４０）
    をさらに定めるベース（１２）；前記取付具（１１）の
    前記第１側面（３２）における前記レセプタクル（３
    ０）の前記開口部（３４）に挿入される前記光ファイバ
    （１４）のテーパー端部であって、前記ベース内に定め
    られる前記レセプタクルの前記テーパー領域とかみあ
    う、前記光ファイバ（１４）の前記テーパー端部；およ
    び前記取付具（１１）の前記第１側面における前記レセ
    プタクル開口部内の接着剤の充填物であって、前記開口
    部（３４）内で前記光ファイバ（１４）を囲み固定する
    接着剤の充填物、前記取付具の表面に固定され、前記能
    動領域（５０）が、前記取付具の前記第２側面（２２）
    において、前記レセプタクル（３０）の前記開口部（３
    ５）と光学的に整合され、その上に位置する前記光学装
    置（１５）；前記ベースの前記第１側面（３２）におい
    て、前記レセプタクル（３０）の前記開口部（３４）と
    隣接し、前記光ファイバ（１４）の一部分を囲むフレキ
    シブルなひずみ解放素子（５７）であって、前記ベース
    の前記第１側面において前記ベースの一つの領域と固定
    され、前記ベースから外部に予め決められた距離だけ伸
    びる前記フレキシブルなひずみ解放素子（５７）；によ
    って構成されることを特徴とする単一光ファイバ／装置
    アセンブリ。
JP6153087A 1993-06-14 1994-06-13 単一光ファイバ／装置アセンブリ Pending JPH0713046A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US075430 1993-06-14
US08/075,430 US5361317A (en) 1993-06-14 1993-06-14 Assembly with fixture aligning and affixing an optical fiber to an optical device

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