JPH1068853A - 圧縮性ラミネートを備えた光学デバイス - Google Patents
圧縮性ラミネートを備えた光学デバイスInfo
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Abstract
おいて、従来の光ファイバーが高い温度と圧力に曝され
て性能低下をもたらすといった欠点を解消し、高い温度
と圧力が回避された仕方で得られる光学デバイスを提供
する。 【解決手段】 第1ラミネート、第2ラミネート、及び
それらの間に介在して第1面の中に配置された複数の光
学成分を備え、第1ラミネート又は第2ラミネートの少
なくとも一方が、高い機械的強度を有する第1層と高い
圧縮性を有する第2層を備えた光学デバイス。好ましく
は、第1ラミネート又は第2ラミネートが、光学成分を
固定するための固定手段をさらに備え、前記固定手段が
接着剤層を含む。これにより第1の複数の光学成分の隣
接面に少なくとも部分的に配置された第2の複数の光学
成分をさらに備え、後者の光学成分の少なくとも1つが
前者の光学成分の少なくとも1つと交差する場合も、光
学成分の損傷が回避される。
Description
第2ラミネートを備え、それらの間に第1の複数の光学
成分が配置された光学デバイスに関する。
の光学デバイスは、 AT&T Bellラボラトリィズ社の米国
特許第5292390号(発明者 Burack ら)より公知
である。この特許は、平らな可撓性のあるプラスチック
基板の上面に接合され、次いでポリウレタンのようなプ
ラスチック材料で被覆されて複合構造を形成した、複数
の光ファイバーを有する光学デバイスの製造方法を教示
している。この特許で教示されるデバイスは、第1工程
において、100℃を超える第1の高温で圧縮され、次
いで25psiの圧力で1分間圧縮される必要がある。
冷却の後、このデバイスは、次いで第2工程において2
00℃に加熱され、6psiの圧力で圧縮される。第1
工程の目的は、複合体の層間の良好な接着を確保するこ
とである。第2工程は、ポリウレタン又は他の熱可塑性
プラスチック層が溶融し、光ファイバーをぴったりと包
囲することを可能にする。
バーが高い温度と圧力に曝されるといった欠点を有す
る。周知のように、光ファイバーは圧力と温度に非常に
敏感である。応力に供されると、ファイバーの中に微小
クラックが発生し、これがその性能の低下をもたらすこ
とがある。したがって、本発明の課題は、高い温度と圧
力が回避された方法で製造される光学デバイスを提供す
ることである。
の中の光学成分の位置が容易に変更され得る光学デバイ
スを提供することである。
これら及びこの他の課題は、光学成分用のラミネートと
して、いずれもが高い機械的強度を有する第1層と高い
圧縮性を有する第2層を備えた第1ラミネートと第2ラ
ミネートを使用することによって解決される。好ましく
は、ラミネートは、光学成分を固定するための固定手段
を有する。より好ましくは、この固定手段は接着層を含
んでなる。
ス内の光学成分が本光学デバイスに加えられる長手方向
の力による損傷から保護されることを保証するため、本
光学デバイスに機械的強度を与えるように設計される。
第2層は、本光学デバイス内の光学成分を支持するクッ
ションとして作用する。これは、本光学デバイスが曲げ
られたり本光学デバイスの表面に圧力が加えられたとき
に本光学デバイスが供される応力の殆どを吸収する。
イスは、第1の複数の光学成分と同じ面に配置され、前
記複数の光学成分の少なくとも1つと交差する第2の複
数の光学成分をさらに備える。光ファイバーのような光
学成分が相互に交差する光学デバイスは、米国特許第5
204925号(発明者 Bonanniら、ニュージャージ州
の Murray Hillにある AT&T Bellラボラトリィズ社に譲
渡)より公知である。この発明に記載されたラミネート
は、光学成分が相互に交差する箇所で光学成分に及ぼさ
れる点応力の殆どを第2層が吸収可能なため、従来技術
のデバイスに比較し、光学デバイス内の光学成分の損傷
が低減されるといった長所を提供する。
は、高い圧縮性を有する層と少なくとも1つの光学成分
固定用接着剤層をやはり備えた第3ラミネートをさらに
提供されることができる。この態様によるデバイスにお
いて、光学成分の全ての直接的交差箇所が除去され、こ
のため、機械的点応力が大きく低減される。第3ラミネ
ートは、機械的応力を吸収するための付加的なクッショ
ンとして作用する。
000psi、好ましくは12000psiの引張強度
を有し、ポリエステルで作成される。第2層は18%〜
73%の気孔率を有するべきである。これは、延伸膨張
ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンフォーム、
及びポリウレタンフォームからなるポリマーの群より作
成される。好ましくは、第2層は延伸膨張ポリテトラフ
ルオロエチレン(ePTFE)から作成される。延伸膨
張ポリテトラフルオロエチレンは、非常に低い熱膨張係
数を有し、化学的に不活性であるといった特長を有す
る。したがって、これは、化学物質やその他の環境的影
響による損傷から光学成分を保護する。
るいは、室の温度と圧力下で粘着性であって50℃〜1
00℃の温度で硬化する特性を有する接着剤の群より選
択される。このことは、光学成分がラミネートの表面上
に載置され、それらの位置が製造プロセスの間に変化さ
れることを可能にする。接着剤の硬化温度より高い温度
にラミネートを加熱すると、接着剤は硬化し、光学成分
を固定する。光学デバイスを冷却した後であっても、光
学成分はそれらの位置に固定されたままである。米国特
許第5292390号により公知の従来技術の方法に比
較すると、光学成分が高い温度に加熱されず、したがっ
て、光学成分の損傷が解消される。光ファイバーは、例
えば、一般に、120℃までの温度で機能する仕様にさ
れる。ePTFEの特長は、この製造方法においてさら
に例証されるが、これは、ePTFEが非常に低い熱膨
張係数を有し、このため、接着剤を硬化させる温度まで
光学デバイスが加熱されても膨張しないためである。
に吸収されたシリコーン、エポキシ又はアクリル系接着
剤を含有する接着剤テープの群から選択された接着剤テ
ープ、あるいは、アクリル、シリコーン又はエポキシ接
着剤の群から選択されて適用された接着剤フィルムであ
る。
ート5が図1に示されている。このラミネートは、第2
ポリマー層20にラミネートされて少なくとも1つの側が
接着剤層30でコーティングされた第1ポリマー層10を含
んでなる。図1において、ラミネート5は、複数の光フ
ァイバー40を包囲する例示の仕方で使用される。また、
ラミネート5は、光増幅器や導波管のような他の光学成
分を包囲するために使用されることもできる。
される機械的応力による、包囲された光学成分40の損傷
に抵抗するために、ラミネート5に高い機械的強度を与
えるよう選択される。このような機械的応力は、外的作
用によってラミネートに及ぼされる長手方向の力によっ
て引き起こされ得る。十分な機械的強度を与えるため、
第1ポリマー層は、高い引張強度を有する必要がある。
適切な機械的保護を与えるには、8000〜15000
psi、好ましくは12000psiの引張強度で十分
である。また、第1ポリマー層10の熱膨張係数は、光学
成分40のそれと同等であるべきである。使用に適切なポ
リマーはポリエステルであることが見出されている。こ
こで、必要な特性を有するその他のポリマーも使用可能
である。このような適切なポリマー材料の1つの例は、
W.L.Gore & Associates社から入
手可能なMIL−ENE(商標)である。
40を剪断応力から保護する目的で、ラミネート5に緩衝
性を与えるように選択される。これらの応力は、ラミネ
ート5を曲げることによって、又はラミネート5の表面
に圧力を加えることによって発生し得る。十分な緩衝性
を付与する目的で、第2ポリマー層は高い圧縮性を有す
る必要がある。適切な緩衝性を与えるには、0.6g/
cm3 〜1.8g/cm3 の密度を有する微細多孔質材
料が満足できることが見出されている。また、その熱膨
張係数は、光学成分40のそれ及び第1ポリマー10のそれ
と同等であるべきである。使用するのに適切なポリマー
は微細多孔質ポリマーであることが見出されている。こ
のようなポリマーの例は延伸膨張PTFE、ポリエチレ
ンフォーム、及びポリウレタンフォームである。好まし
くは、0.6g/cm3 〜1.8g/cm3 の密度を有
する延伸膨張PTFEが使用される。このポリマーは、
したがって、18%〜73%の気孔率を有する。使用さ
れる延伸膨張PTFEは、好ましくは、米国特許第39
53566号、米国特許第3962153号、米国特許
第4096227号、米国特許第4187390号に開
示され記載されたものである。このような材料の1つの
例はW.L.Gore & Associates社か
ら商標GORE−TEXとして販売されている。
第1ポリマー層10に熱可塑性接着剤をコーティングし、
次いでラミネートに圧力と熱を加えることによって一緒
にラミネートされる。適切な熱可塑性接着剤は、ポリエ
ステル基剤の接着剤、ポリウレタン接着剤、フッ化エチ
レンプロピレンコポリマー(FEP)接着剤、PTFE
ポリマーのペルフルオロアルキルエーテルの適切な熱可
塑性ポリマー接着剤を含む接着剤の群から選択されるこ
とができるが、W.L.Gore & Associa
tes社から入手可能なMIL−ENE(商標)ポリマ
ー層には既に適切な接着剤が施されている。加えられる
べき温度と圧力は、熱可塑性接着剤の組成によって決ま
る。
ー層20にラミネートするのに感圧接着剤が使用されるこ
ともできる。このようなテープの例は、ミネソタ州のセ
ントポールにあるスリーエム社によって製造されてお
り、改質アクリル系接着剤から製造される。それらは商
標名SCOTCHTMとして販売されている。この方法に
おいて、感圧接着剤テープが、第1ポリマー層10の表面
上に配置される。その感圧接着剤テープの上に第2ポリ
マー層20が配置される。次いで圧力が第2ポリマー層20
の表面に加えられ、それによって第1ポリマー層10と第
2ポリマー層20が一緒にラミネートされるに至る。
緒にラミネートした後、固定手段としての接着剤層30
が、第2ポリマー層20の表面に施される。接着剤30は、
光学成分40をラミネート5に取り付けるために使用され
る。これは、室温で粘着性であるが、光学成分が破壊さ
れる温度より低い温度にラミネート5と光ファイバー40
を加熱することによって硬化され得るものが選択され
る。光ファイバー40は、例えば、125℃の特定の溶融
温度を有するアクリルコーティングのガラスファイバー
でよい。この場合に使用される接着剤30は、ラミネート
5を熱硬化させて接着剤30を固化させるときの光学成分
の損傷を避けるため、約120℃より低い温度で固化す
る必要がある。
化すべきであり、これは、光学成分40が加熱される温度
が高いほど、光学成分が受ける熱応力を最小とすること
が必要なためである。この熱応力は、光学成分40を完全
に破壊しなくても、光学成分40の性能を低下させること
がある。したがって、約80℃の温度で固化する接着剤
を選択することが好ましい。使用に適切な接着剤は、ア
クリル基剤の接着剤、シリコーン基剤の接着剤、及びエ
ポキシ基剤の接着剤からなる接着剤の群より選択され
る。このような接着剤には、エポキシ−ジシアナミド、
シリコーン又はシアノアクリレートが挙げられる。これ
らの接着剤は、第2ポリマー20の表面上の層として適用
されることができる。この適用は、例えば、第2ポリマ
ー20の表面にスプレーする又はコーティングすることに
よって行われることができる。あるいは、接着剤層30
は、上記の接着剤の1種に、延伸膨張PTFEやポリエ
ステルのような多孔質ポリマーの薄いフィルムを浸し、
感圧接着剤テープを形成することによって作成されるこ
ともできる。このような感圧接着剤テープは、光学成分
40が接着剤層30の上に配置されることができ、適所に支
持されるが除去されることもできるといった利点を有す
る。圧力を加えただけで、光学成分40が接着剤テープに
恒久的に取り付けられるに至るのである。上記のよう
に、感圧接着剤テープはスリーエム社によって製造さ
れ、商標名SCOTCHTMとして販売されている。
20の表面に取り付けられることを想定している。ここ
で、接着剤層30は、本発明の作用に変化をもたらすこと
なく、第1ポリマー10の表面に同等に首尾よく取り付け
られることもできる。上記に示した例において、光学成
分40はアクリルコーティングされたガラスファイバーで
あるものとした。ここで、本発明は、石英やプラスチッ
クのファイバーにも用途を見出すことができる。ガラス
クラッディング上のコーティングは、所望により、シリ
コーン、アクリル、ポリアミド、又はその他の剥離剤と
ポリマーコーティングであることもできる。
ー40がラミネート5の間にサンドイッチされた、図2に
示したような多層光回路に用途を見出すことができる。
この図において、図1と同じものを示すために同じ参照
記号が使用されている。複数の光ファイバー40を備えた
2つの層40a と40b の間に、中間層45が配置される。こ
の中間層45は微細多孔質材料60の層を有し、この微細多
孔質材料60は、付加的な固定手段としての接着剤50の付
加的な層で両側をコーティングされる。この微細多孔質
層は、機械的応力を吸収することができる延伸膨張PT
FE、ポリエステルフォーム又はポリウレタンフォーム
のようなポリマーから作成されることができる。この微
細多孔質材は、好ましくは、0.6g/cm3 〜1.8
g/cm 3 の密度を有する延伸膨張PTFEから作成さ
れる。このような材料は、W.L.Gore & As
sociates社から商標GORE−TEXとして販
売されている。この材料は、光ファイバー間の応力を吸
収する緩衝層として作用する。本接着剤層は、接着剤層
30と同じタイプの接着剤から作成される。
走る光ファイバーが示されている。ラミネート5は、図
3Aと図3Bに示されたような光ファイバー40が互いに
交差する光学デバイスに特に有用である。図3Aは、光
学デバイスの構造を例示するための模式的図である。こ
こで、本発明によると、これらの層は第2層20であり、
光ファイバー40の荷重を吸収するため、図3Bに示され
たように圧縮され得る。また、第1ポリマー層10も若干
変形されることができる。しかしながら、これは圧縮性
の同じ利点を提供せず、したがって、この図では圧縮さ
れないものとして示されている。図3Aと図3Bにおい
て、光ファイバー40は互いに直接交差するように示され
ている。機械的損傷からより的確に保護するため、図4
に模式的に示されたように、ラミネート5が、光ファイ
バー40を隔てるために中間層45と併用されることができ
る。この図4の態様は、光ファイバー40が互いに直接接
触しないため、交差箇所で各光ファイバー40に及ぼされ
る点荷重が大きく低減されるといった利点を有する。光
ファイバー40の交差箇所がこのように緩衝される。この
ことは、個々の光ファイバー40に及ぼされる機械的応力
を大きく低減する。実際には、図4の態様の第2ポリマ
ー層20もまた、図3Bに示されたと同様に圧縮されるで
あろう。ここで、このことは、簡明のために図には示さ
れていない。
204925号に例示されたと同様な伝達デバイスの製
造に使用されることができる。この特許明細書に開示さ
れた伝達デバイスにおいて、光ファイバーが同じ面に配
置されて互いに交差し、上記のように、光ファイバーに
機械的応力をもたらす。本発明のラミネートを用いる
と、光ファイバーが、図4に示されたように、ラミネー
トによって各面が隔てられて複数の面に配置されること
ができる。上記の本発明を使用した光ファイバー40の緩
衝は、光ファイバーの交差箇所に及ぼされる機械的応力
を低減させ、このことが、光ファイバーの低下された機
械的損傷とそれによるより長い製品寿命をもたらし、同
時に光ファイバー40の中のより少ない伝導損失をもたら
す。
詳細に説明したが、当業者は、本願で開示した新規な教
示や特長から本質的に逸脱することなく多くの変更が可
能であることを容易に認識するであろう。したがって、
そのような変更はいずれも特許請求の範囲に規定される
本発明の範囲に含められるべきである。
である。
横断面図である。
デバイスの横断面図である。図3Bは、ラミネートの圧
縮性が例示された、本発明のラミネートを使用した光学
デバイスの横断面図である。
備えた光学成分のラミネートの横断面図である。
Claims (22)
- 【請求項1】 第1ラミネート(5) 、第2ラミネート
(5) 、及びそれらの間に介在して第1面の中に配置され
た複数の光学成分(40)を備え、第1ラミネート(5) 又は
第2ラミネート(5) の少なくとも一方が、高い機械的強
度を有する第1層(10)と高い圧縮性を有する第2層(20)
を備えたことを特徴とする光学デバイス。 - 【請求項2】 第1ラミネート(5) 又は第2ラミネート
(5) が、光学成分(40)を固定するための固定手段(30)を
さらに備えた請求項1に記載の光学デバイス。 - 【請求項3】 前記固定手段が接着剤層(30)を含む請求
項2に記載の光学デバイス。 - 【請求項4】 第1の複数の光学成分(40b) と同様に隣
接面に少なくとも部分的に配置された第2の複数の光学
成分(40a) をさらに備え、前記第2の複数の光学成分(4
0a) の少なくとも1つが前記複数の光学成分(40b) の少
なくとも1つと交差する請求項1に記載の光学デバイ
ス。 - 【請求項5】 前記第1面と異なる第2面に配置された
第2の複数の光学成分(40a) をさらに備え、第1面と第
2面が第3ラミネート(45)によって互いに隔てられ、前
記第3ラミネート(45)が高い圧縮性を有する層(60)を備
えた請求項1に記載の光学デバイス。 - 【請求項6】 第3ラミネートが、光学成分(40)を固定
するための少なくとも1つの付加的な固定手段(50)をさ
らに備えた請求項5に記載の光学デバイス。 - 【請求項7】 少なくとも1つの固定手段が付加的な接
着剤層(50)である請求項6に記載の光学デバイス。 - 【請求項8】 前記第1層(10)が8000〜15000
psiの引張強度を有する請求項1〜7のいずれか1項
に記載の光学デバイス。 - 【請求項9】 前記第1層(10)が12000psiの引
張強度を有する請求項8に記載の光学デバイス。 - 【請求項10】 前記第1層(10)がポリエステルからな
る請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学デバイス。 - 【請求項11】 前記第2層(20)が18%〜73%の気
孔率を有する請求項1〜10のいずれか1項に記載の光
学デバイス。 - 【請求項12】 前記第2層(20)が、延伸膨張ポリテト
ラフルオロエチレン、ポリエチレンフォーム、及びポリ
ウレタンフォームからなるポリマーの群より選択された
請求項1〜11のいずれか1項に記載の光学デバイス。 - 【請求項13】 前記第2層(20)が延伸膨張ポリテトラ
フルオロエチレンである請求項12に記載の光学デバイ
ス。 - 【請求項14】 前記接着剤層(30)又は前記付加的な接
着剤層(50)が、室の温度と圧力下で粘着性であって且つ
50℃〜100℃の間の温度で硬化する特性を有する接
着剤の群から選択された請求項3〜13のいずれか1項
に記載の光学デバイス。 - 【請求項15】 前記接着剤層(30)又は前記付加的な接
着剤層(50)が70℃〜85℃の間の温度で硬化する請求
項14に記載の光学デバイス。 - 【請求項16】 前記接着剤層(30)又は前記付加的な接
着剤層(50)が感圧接着剤である請求項3〜13のいずれ
か1項に記載の光学デバイス。 - 【請求項17】 前記接着剤層(30)又は前記付加的な接
着剤層(50)が接着剤テープからなる請求項14、15又
は16のいずれか1項に記載の光学デバイス。 - 【請求項18】 前記接着剤テープが、延伸膨張ポリテ
トラフルオロエチレンに吸収されたシリコーン、エポキ
シ又はアクリル系接着剤を含む接着剤テープの群から選
択された請求項17に記載の光学デバイス。 - 【請求項19】 前記接着剤層(30)が、アクリル、シリ
コーン又はエポキシ系接着剤の群から選択された接着剤
で形成された請求項14又は15に記載の光学デバイ
ス。 - 【請求項20】 前記光学成分(40)がガラスファイバー
である請求項1〜19のいずれか1項に記載の光学デバ
イス。 - 【請求項21】 前記光ファイバーが少なくとも100
℃の温度で安定である請求項20に記載の光学デバイ
ス。 - 【請求項22】 前記ガラスファイバー(40)が少なくと
も85℃の温度で安定である請求項21に記載の光学デ
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