JPH0727952A - 部分的に表面メタライズされた光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 へき開法により鏡面端面を形成でき、この端
面を紫外線硬化型接着剤で接着可能であり、光素子筐体
にハンダ接着封止が可能な光ファイバを提供する。 【構成】 裸光ファイバが露出している先端部分の末端
部がメタライズされることなく露出しており、その他の
部分に金属コート層が形成されており、前記露出部分が
金属コート層の一部を溶解除去するか、又はメタライズ
の際にマスクすることにより形成される、部分的に表面
メタライズされた光ファイバ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部分的に表面メタライ
ズされた光ファイバ、およびその製造方法に係るもので
ある。更に詳しく述べるならば、本発明は、光通信、光
計測等に用いられる光素子部品に接続される光ファイバ
の、接続端部の処理に関するものであり、これら光素子
を収納する筐体のファイバ貫通部で、ファイバをハンダ
付け等により気密に封止固定可能であり、かつファイバ
先端部は、端面加工および素子との接続が非常に容易で
ある、部分的に表面メタライズされた光ファイバおよび
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光素子を収納する筐体に光ファイバを導
き、この光ファイバが筐体に貫通する部分を気密に付着
する際、裸光ファイバ先端部分の表面をメタライズ処理
し、この部分を筐体壁に、直接あるいは間接にハンダ付
けする手段がとられる。

【０００３】（石英）ガラス製のファイバ表面にメタラ
イズを施す方法は、特に新規ではなく、従来からガラス
・セラミックス・樹脂等からなる種々の物品表面に施さ
れた方法と同様の手法を応用できる。例えば、無電解メ
ッキ法、あるいはスパッタリング法、イオンプレーティ
ング法等により強固な付着強度が得られる気相薄膜堆積
法は、比較的低い温度で処理できるため、しばしば利用
されている。

【０００４】一方、光ファイバ心線は、１〜２層の保護
被覆層によりガラス製の裸光ファイバを覆ったものであ
る。従って、筐体とファイバとを気密に接合するには、
保護被覆を除去して裸光ファイバ表面において行う必要
がある。仮に保護被覆表面で接合ができたとしても、被
覆材料は、ナイロン、フッ素系樹脂、又はシリコーンの
ような樹脂で形成されているため、透湿性が大きく不適
当である。

【０００５】従って上記メタライズ処理は、一般に、光
ファイバ心線の保護被覆を除去して、裸光ファイバを露
出させ、その露出表面に、上記手法、例えば無電解メッ
キ等の手法により施される。メタライズ層の付着力を強
固にするために、裸光ファイバ表面に適当な洗浄処理あ
るいは表面改質処理を施してもよい。

【０００６】また、光ファイバと光素子の結合は、特別
な媒質を介さずに適当に離間させて行う空間結合法と、
ファイバあるいは素子と、屈折率をマッチングさせた媒
質、例えば低屈率接着剤を介して行う方法とがある。素
子動作中の振動等による結合効率のふらつきを抑制する
ためには、ファイバ端面と素子端面を固定する後者の方
法が適しており、この結合方式が高信頼部品に採用され
ている。

【０００７】光ファイバと素子との接続に際し、一般
に、裸光ファイバ端面を研磨した後に、素子端面に対し
て光軸調整を行い、適当な接着補強治具を用いて、両者
を紫外線硬化型接着剤により接着固定する。このとき紫
外線硬化型接着剤が用いられる主要な理由は、熱硬化型
・二液混合型等の硬化タイプのものに比べて硬化時間が
格段に短く、このため、（長時間に渡る）硬化中に光軸
ずれが発生するのを防ぐことができるためである。接着
補強治具としては、一般に、合成石英ガラス製のキャピ
ラリ（円筒）を用い、これにファイバを通し、その端面
を素子端面に突き合わせて、光ファイバとともに接着す
る。合成石英ガラス製の治具が用いられるのは、この材
料は、紫外線硬化に必要な４００nm以下の光波を十分に
透過させることができるためである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、光ファイバ表面
のメタライズ処理は、裸光ファイバの露出部分のほぼ全
面に施されていた。このことにより、特に接着剤が用い
て素子と光ファイバの固定する方式を採用する場合、下
記のような問題が発生し、メタライズ処理ファイバの応
用を困難にしていた。

【０００９】光ファイバを素子に接続する前には、光フ
ァイバ端面における光の散乱を防ぐために、端面を精密
に研磨する必要がある。例えば、ファイバコネクタ等の
部品では、光ファイバをフェルールに装着した後、通常
の研磨技術により端面を研磨する。自立した裸光ファイ
バの端面処理は、幸いにも、例えば図１に示した「へき
開」法が応用でき、すでに市販されている工具、例えば
Fujikura Ltd. HighPrecision Fiber Cleaver CT−０
７を用いて、非常に簡便に実施できる。この方法は、図
１（１）−ＡおよびＢに示すように、裸光ファイバ１と
交差させて円形ブレード２を移動させることにより、裸
光ファイバ１の表面の一部に、ブレード２の刃部３によ
りノッチ状傷をつけ、引き続き図１（２）に示したよう
に、ノッチ傷の反対側から裸光ファイバ１を曲げる力を
加えることにより、ノッチ傷４からファイバにへき開面
５を形成させるものである。そのへき開端面５は、図１
（３）−Ａ，Ｂに示すように、深さ１〜３μｍのノッチ
傷４が表面付近に残るが、それ以外は、きれいな鏡面状
態のへき開面が形成され、このことは走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）観察により確認できている。

【００１０】しかし、図２（１）に示されているように
裸光ファイバ１の表面上に、メタライズ処理による金属
コート層６（層厚さ１〜２μｍ）が形成されていると、
上記図１に示された工具を用いて端面処理を施した際
に、図２（２）−Ａ，Ｂに示したように、裸光ファイバ
１表面が金属コート層６で保護されているため、へき開
に必要なノッチ傷を十分に付与することができず、その
状態でへき開させると、ガラスを任意の箇所で破断させ
た場合と同様に、図２（２）−Ｂに示されているような
凹凸の激しい破面７となり、光の入出力にふさわしい端
面は得られない。工具条件を工夫して、仮に適性なノッ
チをメタライズ層を通してファイバ表面に付与できたと
しても、ファイバをへき開破断させた際に、展性・延性
をもつ金属コート層（通常最表面は金層であることが多
い）が、図２（３）Ａ−Ｂに示されているように引きち
ぎられた破面８を形成するようになってしまい不都合で
ある。

【００１１】また、上記簡易工具での問題点を改善する
ために、通常の研磨によるプロセスをとったにせよ、金
属コート層とガラスとを同時に研磨してしまうため、金
属コート層片が研磨中に研磨面を傷つけてしまことがあ
り、研磨条件の設定が難しくなる。

【００１２】また、図３（１）に示したように、キャピ
ラリ９のような接着補強治具を介して裸光ファイバ１を
素子端面に、紫外線硬化型接着剤１０を用いて接着する
際においても、金属コート層がない場合は、紫外光が接
着部全体を透過するため、硬化処理が容易、かつ均一な
硬化結果を得ることができるのに対し、金属コート層が
介在する場合は、図３（２）に示すように、入射した紫
外光が金属コート層６で反射されてしまうため、接着部
全体をむらなく紫外線照射することが難しくなる。これ
は、単純には、部品の全周から紫外線照射することで改
善できるが、部品が狭い筐体中に収納されている状態で
の作業では、必ずしも全面照射が可能なわけではなく、
筐体の開口部からの一方向照射となってしまう。

【００１３】本発明は従来技術の上記問題点を解決し、
光ファイバの、光素子に接着すべき裸光ファイバ端面
を、容易に形成することができ、かつ容易に接着するこ
とが可能な、部分的に表面メタライズされた光ファイ
バ、およびその製造方法を提供しようとするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る部分的に表
面メタライズ処理された光ファイバは、裸光ファイバ
と、これを被覆している被覆層とを有する光ファイバに
おいて、前記光ファイバ先端部分における前記被覆層が
除去されて、前記裸光ファイバが露出しており、前記裸
光ファイバ露出部分の、その端末部分を除く他の部分の
少なくとも一部分に、メタライズ処理による金属コート
層が形成されていることを特徴とするものである。

【００１５】本発明の光ファイバにおいて前記金属コー
ト層が、前記裸光ファイバ露出部分の、前記被覆層の残
存部末端に隣接している部分に形成されていてもよい。

【００１６】本発明の光ファイバにおいて前記金属コー
ト層が、前記裸光ファイバ露出部分の、前記端末部と、
前記被覆層の残存部末端に隣接している部分との中間に
形成されていてもよい。

【００１７】本発明の光ファイバにおいて前記金属コー
ト層が、前記裸光ファイバ露出部分の、前記被覆層の残
存部末端に隣接している部分に形成されており、前記裸
光ファイバ露出部端末部分と、前記金属コート層との間
に、樹脂材料からなるマスク層が形成されていてもよ
い。

【００１８】本発明に係る部分的に表面メタライズされ
た光ファイバの製造方法は、裸光ファイバと、それを被
覆している被覆層とからなる光ファイバの先端部分にお
いて、その前記被覆層を除去して前記裸光ファイバを露
出させ、前記裸光ファイバ露出部分に、メタライズ法に
より金属コート層を形成し、この金属コート層の少なく
とも末端部分にエッチングを施して金属コート層末端部
を除去して、裸光ファイバの少なくとも末端部分を露出
させる、ことを特徴とするものである。

【００１９】本発明に係る他の、部分的に表面メタライ
ズされた光ファイバの製造方法は、裸光ファイバと、そ
れを被覆している被覆層とからなる光ファイバの先端部
分において、その前記被覆層を除去して、前記裸光ファ
イバを露出させ、前記裸光ファイバ露出部分の少なくと
も末端部分に、樹脂材料からなるマスクを施し、前記樹
脂マスク付き裸光ファイバ露出部分にメタライズ処理を
施して、前記裸光ファイバ露出部分のマスクされていな
部分に金属コート層を形成し、少なくとも前記裸光ファ
イバ露出部分の末端部上の樹脂マスクを除去する、こと
を特徴とするものである。

【００２０】また、前記方法において前記金属コート層
の形成の後、前記裸光ファイバ露出部分の末端部上の樹
脂マスクのみを除去し、残余の樹脂マスクを残存させて
もよい。

【００２１】また前記方法において、前記樹脂マスク
が、紫外線硬化性樹脂材料を、裸光ファイバ露出部分の
所望部分に塗布し、これに紫外線を照射してこれを硬化
させることにより形成されてもよい。

【００２２】

【作用】光素子に接続され、かつ光素子を収納する筐体
に気密付着される本発明の光ファイバの構造を、図４お
よび５に示す。図４において光ファイバの１１の先端部
１２の保護被覆層１３が除去され、裸光ファイバ１４を
露出させてある。

【００２３】被覆層１３は、裸光ファイバ１４上を被覆
している一次被覆層１５と、その上を被覆している二次
被覆層１６とからなる。図４において、裸光ファイバ１
４の露出先端部分１２の末端部１７はコートされること
なく完全に露出しており、裸光ファイバ先端部分１２
の、残存被覆層１３の端面１８に隣接している部分１９
には、表面メタライズ処理が施され、金層コート層２０
が形成されている。

【００２４】上記のように、裸光ファイバ端面には、金
属コート層が形成されていないから、例えば、図１に示
されたへき開方法により、接着端面を形成し、図３
（１）に示された方法により、光素子に直接接着するこ
とができる。

【００２５】金属コート層を裸光ファイバ露出面上に形
成するには、前述のような無電解メッキ法、スパッタリ
ング法、およびイオンプレーティング法などの従来方法
を用いることができ、一般に金属コート層は金あるいは
／およびニッケルなどの金属により構成される。

【００２６】図５に示された本発明の光ファイバ１１に
おいて裸光ファイバ１４が露出している先端部分１２に
おいて、その末端部１７は金属コートされることなく完
全に露出しており、また被覆層１３の端面１８に隣接し
ている部分２１においても、裸光ファイバ１４は完全に
露出しており、末端部１７と、隣接部２１との間におい
て、裸光ファイバ１４上に金属コート層２０が形成され
ている。

【００２７】図４に示された本発明の部分表面メタライ
ズ光ファイバを製造するには、図６（１）に示されてい
るように、光ファイバ１１の先端部分１２の被覆層を除
去して、裸光ファイバを露出させ、この裸光ファイバ露
出部分に、表面メタライズを施して金属コート層を形成
する。

【００２８】次に、図６（２）に示されているように、
金属コート層２２によりコートされた裸光ファイバ部分
を、エッチング液２３に浸漬してこれを除去する。エッ
チング液の組成は、それが除去すべき金属コート層の組
成に応じて設定されるが、例えば、金に対しては、ヨウ
素−ヨウ化カリウム溶液などを用い、３０〜４０℃で処
理すればよく、チタンに対してはリン酸、あるいはアン
モニア−過酸化水素水混合液などを用い３０〜７０℃で
処理すればよい。

【００２９】図６（３）に示されているように、得られ
た光ファイバ１１の裸光ファイバ露出先端部１２におい
て、その末端部１７は完全に露出しており、隣接部１９
のみに金属コート層が残存している。

【００３０】図７には、本発明の部分表面メタライズ光
ファイバの他の製造方法が示されている。図７（１）に
おいて、光ファイバ１１の先端部分１２の被覆層を除去
し、裸光ファイバ１４の露出先端部分１２の末端部２３
にマスク２４を施す。マスク２４は紫外線硬化型樹脂、
およびフォトレジストなどの樹脂材料を用いて形成され
る。マスクは、裸光ファイバ１４の露出先端部分１２
の、上記末端部２３以外の所望の部分に更に形成されて
もよい。

【００３１】次に、マスク２４を有する裸光ファイバ先
端部１２に、図７（２）に示されているように、メタラ
イズ処理を施して金属コート層２０を形成する。このと
き、マスク２４表面と、裸光ファイバ露出表面とは、メ
タライズ処理に対する受容性が異なるので、この特性差
を利用して、裸光ファイバ露出面上のみに金属コート層
が形成されるようにしてもよい。スパッタリング法など
により、金属コート層を堆積させた場合は、マスク表面
もメタライズされてしまうことがあるが、特に問題はな
い。

【００３２】図７（３）に示されているように、メタラ
イズ処理の後、マスクをアルコール等の有機溶剤あるい
は濃硫酸等の無機溶剤で、溶解除去することにより、メ
タライズされていない裸光ファイバ先端部を露出させ
る。

【００３３】図８に、本発明の部分的表面メタライズ光
ファイバの他の製造方法が示されている。先ず、図７
（１）および（２）に示されているようにして、裸光フ
ァイバ露出先端部分１２の末端部２３にマスク２４を形
成し、この裸光ファイバ先端部１２にメタライズ処理を
施して、マスクされていない部分に金属コート層２０を
形成する。

【００３４】次に、マスク２４の先端部分を除去して、
端面部分２５において裸光ファイバ１１を再び露出させ
る。このマスク部分除去は、前述と同様の方法によって
行うことができる。この再露出部分２５の長さは、この
部分において端面処理および接着処理が実施できる限り
特に限定はないが、一般に５〜１０mm程度である。この
方法により得られた本発明の光ファイバ−は、その末端
部分２５において、光素子に接着できる端面を形成し、
かつこれを接着固定治具を用いて保護しながら光素子に
接着することが可能になり、裸光ファイバ露出部の被覆
層端面に隣接する部分を金属コート層により保護し、し
かもこれらの中間部をマスク層により保護することがで
きる。

【００３５】上述のマスクを用いる方法では、保護被覆
を除去され露出した裸光ファイバの先端部分表面をマス
クした状態で、ファイバにメタライズ処理を施した後、
マスクされた部分のうち最先端部分のみのマスクを除去
することにより、最先端部分は裸光ファイバを露出させ
られており、マスクされていなかった保護被覆の近傍部
分はメタライズされており、両者の中間部分はマスク材
料により被覆されたままの状態である光ファイバを得る
こともできる。このようなファイバでは、裸光ファイバ
が露出したままの部分をきわめて少なくできるので、フ
ァイバの取扱い中等に裸光ファイバ表面に外部から導入
される可能性の高いマイクロクラックを防ぐことがで
き、このような表面傷に基づくファイバ破断を予防する
ことができる。

【００３６】上記作製方法で用いる前記マスク材料は、
軟質樹脂であり、前記裸光ファイバに塗布した後、熱あ
るいは紫外線照射手段により硬化できることが、裸光フ
ァイバ表面を傷付ける可能性も少なく、処理も容易で好
ましい。上記のような構造に作製した光ファイバは、図
９に示すような手順で、前記光ファイバの裸光ファイバ
が露出した先端部は、端面を切断研磨された後、前記筐
体内に収納された光素子に接着接続されており、保護被
覆近傍のメタライズ表面処理された裸光ファイバ部分
は、前記筐体のファイバ貫通部で筐体にハンダ付着され
ている実装構造をとることができる。

【００３７】図９（１）において、光ファイバ１１の先
端部分の被覆層が除去されており、裸光ファイバ１４の
露出先端部分の、末端部分は完全に露出しており、その
残存被覆層１３に近接した部分に金属コート層２０が形
成されている。この状態の裸光ファイバ−の端面は未た
鏡面加工されていない。

【００３８】本発明の光ファイバの先端部分の裸光ファ
イバ端面は、金属コート層を有していないから、図１に
示されたへき開法によって裸光ファイバ末端部の露出表
面の所望位置に、ノッチ傷を付与し、これをへき開切断
することにより、図９（２）に示されているような鏡面
状端面２６を形成することができる。

【００３９】図９（３）に示されているように、光ファ
イバ１１の先端部分は、光素子２７を収納している筐体
２８の端部２９に形成された透孔３０を通して筐体２８
内に挿入される。裸光ファイバ１４の末端部は、接着補
強治具（キャピラリ）３１に通され、光素子２７の接合
端部と光軸調整された後、接着剤を介して接着される。
接着剤が紫外線硬化型接着剤である場合、裸光ファイバ
端面は金属コート層により被覆されていないから、紫外
線光源３２から照射された紫外線が、接着端面上の接着
剤層に十分に透過し、これを十分に硬化させることがで
きる。すなわち、光ファイバと光素子との接着強度が十
分に高く、かつ安定する。

【００４０】裸光ファイバ上の金属コート層２０は、筐
体２８の透孔３０を通り、これに対向しているから、透
孔３０と、金属コート層２０とをハンダ３３により接着
することで、光ファイバと、筐体とを強固に、かつ安定
に接着封止することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明により、ハンダ付けによる気密封
止が可能なように、表面がメタライズ処理されている一
方、ファイバ先端部は、実装に必要な端面加工・接着作
業が容易な構造の光ファイバを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（１）−Ａは、裸光ファイバをへき開切断
する方法において，裸光ファイバ表面にブレードを押し
当てる操作を示す正面説明図。図１（１）−Ｂは、上記
操作の側面説明図。図１（２）は、上記操作により裸光
ファイバにへき開が生ずる状況の側面説明図。図１
（３）−Ａは、へき開切断された裸光ファイバの端面の
正面説明図。図１（３）−Ｂは、へき開切断された裸光
ファイバの側面説明図。

【図２】図２（１）は、従来のメタライズされた光ファ
イバの断面説明図。図２（２）−Ａは、上記従来のメタ
ライズされた光ファイバのへき開切断端面の正面説明
図。図２（２）−Ｂは、上記メタライズ光ファイバの切
断部の側面説明図。図２（３）−Ａは、上記従来のメタ
ライズされた光ファイバの他のへき開切断端面の正面説
明図。図２（３）−Ｂは、上記メタライズ光ファイバの
切断部の側面説明図。

【図３】図３（１）は、メタライズされていない裸光フ
ァイバ端部を紫外線硬化型接着剤により接着する場合の
紫外線透過状況を示す断面説明図。図３（２）は、メタ
ライズされている裸光ファイバ端部を紫外線硬化型接着
剤により接着する場合の紫外線反射状況を示す断面説明
図。

【図４】図４は、本発明の部分的表面メタライズ光ファ
イバの一例の構成を示す斜視説明図。

【図５】図５は、本発明の部分的表面メタライズ光ファ
イバの他の一例の構成を示す斜視説明図。

【図６】図６（１）〜（３）は、本発明方法の一例の手
順を示す工程説明図。

【図７】図７（１）〜（３）は、本発明方法の他の一例
の手順を示す工程説明図。

【図８】図８は、本発明の部分的表面メタライズ光ファ
イバの他の一例の構成を示す側面説明図。

【図９】図９（１）〜（３）は、本発明の部分的表面メ
タライズ光ファイバを光素子筐体に実装する手順を示す
工程説明図。

【符号の説明】

１…裸光ファイバ ２…ブレード ３…ブレードの刃部 ４…ノッチ傷 ５…へき開面 ６…金属コート層 ７…へき開破面 ８…金属コート層破面 ９…接着補強用キャピラリ １０…紫外線硬化型接着剤 １１…光ファイバ １２…先端部分 １３…被覆層 １４…裸光ファイバ １５…一次被覆層 １６…二次被覆層 １７…末端部 １８…被覆層端面 １９…隣接部 ２０…金属コート層 ２１…隣接部 ２２…金属コート層 ２３…末端部 ２４…マスク ２５…端面部分 ２６…鏡面端面 ２７…光素子 ２８…筐体 ２９…端部 ３０…透孔 ３１…接着補強治具 ３２…紫外線光源 ３３…ハンダ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 裸光ファイバと、これを被覆している被
   覆層とを有する光ファイバにおいて、 前記光ファイバの先端部分における前記被覆層が除去さ
   れて、前記裸光ファイバが露出しており、 前記裸光ファイバ露出部分の、その端末部分を除く他の
   部分の少なくとも一部分に、メタライズ処理による金属
   コート層が形成されていることを特徴とする、部分的に
   表面メタライズ処理された光ファイバ。
2. 【請求項２】 前記金属コートが、前記裸光ファイバ露
   出部分の、前記被覆層の残存部末端に隣接している部分
   に形成されている、請求項１に記載の光ファイバ。
3. 【請求項３】 前記金属コート層が、前記裸光ファイバ
   露出部分の、前記端末部と、前記被覆層の残存部末端に
   隣接している部分との中間に形成されている、請求項１
   に記載の光ファイバ。
4. 【請求項４】 前記金属コート層が、前記裸光ファイバ
   露出部分の、前記被覆層の残存部末端に隣接している部
   分に形成されており、前記裸光ファイバ露出部端末部分
   と、前記金属コート層との間に、樹脂材料からなるマス
   ク層が形成されている、請求項１に記載の光ファイバ。
5. 【請求項５】 裸光ファイバと、それを被覆している被
   覆層とからなる光ファイバの先端部分において、その前
   記被覆層を除去して前記裸光ファイバを露出させ、 前記裸光ファイバ露出部分にメタライズ法により金属コ
   ート層を形成し、 この金属コート層の少なくとも末端部分にエッチングを
   施して金属コート層末端部を除去して、裸光ファイバの
   少なくとも末端部分を露出させる、ことを特徴とする、
   部分的に表面メタライズされた光ファイバの製造方法。
6. 【請求項６】 裸光ファイバと、それを被覆している被
   覆層とからなる光ファイバの先端部分において、その前
   記被覆層を除去して、前記裸光ファイバを露出させ、 前記裸光ファイバ露出部分の少なくとも末端部分に、樹
   脂材料からなるマスクを施し、 前記樹脂マスク付き裸光ファイバ露出部分にメタライズ
   処理を施して、前記裸光ファイバ露出部分のマスクされ
   ていない部分に金属コート層を形成し、 少なくとも前記裸光ファイバ露出部分の末端部上の樹脂
   マスクを除去する、ことを特徴とする、部分的に表面メ
   タライズされた光ファイバの製造方法。
7. 【請求項７】 前記金属コート層の形成の後、前記裸光
   ファイバ露出部分の末端部上の樹脂マスクのみを除去
   し、残余の樹脂マスクを残存させる、請求項６に記載の
   方法。
8. 【請求項８】 前記樹脂マスクが、紫外線硬化性樹脂材
   料を、裸光ファイバ露出部分の所望部分に塗布し、これ
   に紫外線を照射してこれを硬化させることにより形成さ
   れる、請求項６に記載の方法。