JPH11218635A - 光ファイバアレイ用ｖ溝基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】クラックを生じにくいとともに、生産性に優れ
低コストな光ファイバアレイ用Ｖ溝基板を提供する。 【解決手段】光ファイバアレイは光ファイバアレイ用Ｖ
溝基板２と押さえ板とを備えている。Ｖ溝基板２は表面
１２に形成された複数のＶ溝１３からなる溝群１４と第
１の基準面１５とを備えた平板状に形成されている。Ｖ
溝１３は互いに平行に形成され光ファイバの素線部が配
置される。第１の基準面１５は前記表面１２の反対側に
位置し光ファイバに沿って平坦に形成されている。光フ
ァイバの伝送方向に位置するＶ溝基板２の一方の端面１
６は段差部を形成する。第２の基板２１は平板状に形成
されその表面２０が平坦に形成されている。前記表面２
０は第１の基準面１５が重なる第２の基準面２１と外部
に露出する延長部２２とを備えている。第２の基準面２
１は光ファイバに沿って平坦に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光通信など
に用いられる信号光伝送用の光ファイバの光学的接続部
などに用いられる光ファイバアレイ用Ｖ溝基板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光通信などに使われる光ファイバを光導
波路等に接続したり、複数本の光ファイバ同士を光学的
に接続するために、例えば特開平８−１１０４４１号公
報などに記載されている光ファイバアレイ（図７に示
す）が使用されることがある。

【０００３】図７に例示された従来の光ファイバアレイ
５１は、複数本の光ファイバ５２を、Ｖ溝基板５３と押
さえ板５４とによって保持する構造である。前記光ファ
イバ５２は、それぞれの素線部５５が被覆部５６によっ
て被覆されているとともに、この被覆部５６によって互
いの光軸が略平行となるように一体にされている。

【０００４】前記Ｖ溝基板５３は、石英ガラスあるいは
シリコン単結晶などからなり、互いに平行な複数のＶ溝
５７からなる溝群５８と、この溝群５８の端に位置する
段差部５９と、この段差部５９に連なる延長部６０とを
一体に備えている。

【０００５】前記光ファイバアレイ５１は、Ｖ溝基板５
３のＶ溝５７に光ファイバ５２の素線部５５を配置しか
つ前記延長部６０に被覆部５６を配置した状態で、この
Ｖ溝基板５３と押さえ板５４とで挟み込む。そして、Ｖ
溝基板５３と押さえ板５４との間の隙間に接着剤などを
充填するなどして、光ファイバ５２、Ｖ溝基板５３およ
び押さえ板５４を互いに固定している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の光ファ
イバアレイ５１のＶ溝基板５３を製造するには、まず、
石英ガラスあるいはシリコン単結晶などからなる基板材
料に研削加工などの機械加工を施して、前記Ｖ溝５７を
等間隔で形成する。次に、研削加工などの機械加工を施
して、前記段差部５９および延長部６０を形成する。最
後にダイシング装置などを用いて、前記基板材料を所定
形状に切断して、個々のＶ溝基板５３を得る。

【０００７】前述したＶ溝５７の加工の際に、このＶ溝
５７の加工精度を例えば設計値の±０．５μｍなどの所
望の範囲内とするために、研削加工の加工速度を遅くし
たり、加工工具が摩耗すると研削加工中においても加工
工具を研ぎ直さなければならなかった。このため、機械
加工に要する作業時間が長くなって、このＶ溝基板５３
の生産性が低下する傾向となり、低コスト化を図ること
は困難であった。

【０００８】また、図７及び図８に示すように、前述し
た機械加工によると、Ｖ溝基板５３の前記段差部５９と
延長部６０とが互いに略直交するように形成される。こ
の場合、前述したように光ファイバ５２などをＶ溝基板
５３などに接着する際に必要以上に接着剤を用いると、
図８に示すように、余分な接着剤６１が前記段差部５９
と延長部６０とに亘って堆積することがある。さらに、
前述したＶ溝５７、段差部５９及び延長部６０の加工の
際に、これらの表面に微細な傷が生じることがある。

【０００９】急激な温度変化が加わると、前述した接着
剤６１と前記Ｖ溝基板５３との熱膨張係数（率）の差に
よって、段差部５９と延長部６０との間に応力が集中し
て図示するようにクラックＣが発生しやすいとともに、
前述した段差部５９及び延長部６０の表面に生じた微細
な傷にも応力が集中してクラックＣが発生しやすいとい
う問題があった。

【００１０】このため、図９に示すように、前記段差部
５９と延長部６０との間に、両者に連なる曲面状の曲面
部６５を形成して、前述したように段差部５９と延長部
６０との間に応力が集中しないようにするのが望まし
い。しかしながらこの曲面部６５を形成する場合、機械
加工に要する作業時間がより一層長くなって、Ｖ溝基板
５３の生産性がより一層低下する傾向となり、低コスト
化を図ることはより一層困難であった。

【００１１】また、前記Ｖ溝基板５３を、異方性エッチ
ングを用いて、基板材料から成形することもできる。こ
の異方性エッチングを用いて得られたＶ溝基板５３は、
図１０に示すように、前記段差部５９及び延長部６０が
それぞれ平坦に形成されかつ互いのなす角θが、例えば
５４．７度となる。異方性エッチングによると、高精度
なＶ溝基板５３を一度に複数成形することができる。

【００１２】しかし、前記段差部５９及び延長部６０が
それぞれ平坦でかつ段差加工がθ＝５４．７度となるの
で、前述したように余分な接着剤６１が堆積すると、急
激な温度変化によって段差部５９と延長部６０との間に
応力が集中して、クラックＣが生じることがある。

【００１３】このため、異方性エッチングによって得ら
れたＶ溝基板５３においても、前記段差部５９と延長部
６０とに連なる曲面状の曲面部６５を、機械加工などに
よって成形する必要が生じる。したがって、異方性エッ
チングによってＶ溝基板５３を成形する場合も、低コス
ト化を図ることは困難であった。

【００１４】従って本発明の目的は、急激な温度変化に
よってもクラックを生じにくいとともに、生産性に優れ
低コストな光ファイバアレイ用Ｖ溝基板を提供すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の光ファイバアレイ用
Ｖ溝基板は、複数の光ファイバが配される互いに平行な
複数のＶ溝からなる溝群と、前記光ファイバに沿う平坦
な第１の基準面と、を有する第１の基板と、前記第１の
基準面に重なる第２の基準面と、この第２の基準面を前
記Ｖ溝基板の第１の基準面に重ね合わせたときに、前記
第１の基板の端面を含む段差部に連なる延長部と、を有
する第２の基板と、を備えたことを特徴としている。

【００１６】請求項２に記載の光ファイバアレイ用Ｖ溝
基板は、請求項１に記載の光ファイバアレイ用Ｖ溝基板
において、前記第１の基板及び第２の基板が、それぞ
れ、シリコン単結晶またはガラスから形成され、両者が
接着剤などによって貼り合わされていることを特徴とし
ている。

【００１７】請求項１に記載の光ファイバアレイ用Ｖ溝
基板は、第１の基板の第１の基準面と第２の基板の第２
の基準面とを互いに重ね合わせる構成となっているの
で、前記第１の基板と第２の基板との厚み方向の相対位
置が確実に定まるとともに、段差部および延長部とを成
形する際に、切削などの機械加工を施す必要が生じな
い。

【００１８】請求項２に記載の光ファイバアレイ用Ｖ溝
基板は、前記第１の基板と第２の基板とが、ガラスまた
はシリコン単結晶から形成されているので、これらの第
１の基板と第２の基板の互いの熱膨張係数（率）の差が
非常に小さくなる。このため、比較的急激な温度変化が
作用しても、段差部と延長部との間などにおけるクラッ
クの発生が抑制される。

【００１９】また、前記第１の基板をシリコン単結晶か
ら場合には、この第１の基板用の基板材料にエッチング
などを用いて前述した溝群を複数組形成し、この基板材
料と前記第２の基板用の基板材料とを接着するなどし
て、一旦、中間成品を構成することができる。そして、
この中間成品を前記溝群ごとに切断するなどして、一度
に複数の光ファイバアレイ用Ｖ溝基板を得ることができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て、図１から図６を参照して説明する。例えば光通信に
は、信号光伝送用の光ファイバを光導波路などに接続し
たり、複数本の光ファイバ同士を光学的に接続するため
に、図１に示す光ファイバアレイ１が用いられる。光フ
ァイバアレイ１は、光ファイバアレイ用Ｖ溝基板２と平
板状の押さえ板３などを備え、複数本の光ファイバ４を
Ｖ溝基板２と押さえ板３との間に保持するようになって
いる。

【００２１】光ファイバ４は、その保護のためにシース
５などによって被覆されている。これらの光ファイバ４
は、シース５によって被覆された被覆部６と、このシー
ス５よって被覆されていない素線部７とを備えている。
光ファイバ４は、被覆部６によって互いの光軸が略平行
な状態で一体にされている。なお、図示例の光ファイバ
４は６本であるが、その本数が限定されないことは言う
までもない。

【００２２】前記Ｖ溝基板２は、図２及び図３に示すよ
うに、第１の基板１０と第２の基板１１とを備えてい
る。第１の基板１０は、例えばシリコン単結晶ならなる
平板状に形成されている。

【００２３】第１の基板１０は、図示例では上面に位置
するその一つの表面１２に形成された互いに平行な複数
のＶ溝１３からなる溝群１４と、この溝群１４が形成さ
れた面１２と反対側に位置する第１の基準面１５とを備
えている。

【００２４】前記溝群１４は、前記光ファイバ４に応じ
た数のＶ溝１３を備えている。Ｖ溝１３は、第１の基板
１０の前述した表面１２から離れるのにしたがって徐々
に開口が狭くなるように、断面形がＶ字状に形成されて
いる。

【００２５】Ｖ溝１３は、それぞれ前記光ファイバ４の
素線部７を配置するようになっており、前記押さえ板３
とともに、これらの光ファイバ４を保持するようになっ
ている。前記第１の基準面１５は、Ｖ溝１３に配置され
る前記光ファイバ４に沿って平坦に形成されている。

【００２６】第１の基板１０の光ファイバ４の伝送方向
に沿いかつ前記Ｖ溝１３の端に連なる一方の端面１６
は、前記第１の基準面１５に対し略直交する方向に沿っ
て平坦に形成されているとともに、Ｖ溝基板２に形成さ
れた際に段差部を形成するようになっている。

【００２７】前述したＶ溝１３は、水酸化カリウム（Ｋ
ＯＨ）溶液などを用いた異方性エッチングによって形成
される。この場合、前述したＶ溝１３の相互間の位置関
係がフォトマスクの精度によって定まるため、高精度に
保たれることとなる。

【００２８】第２の基板１１は、例えばパイレックスガ
ラス（熱膨張係数の低いことを特徴としてコーニング社
で製造されている硼珪酸ガラスの商標名）などのガラス
から形成されている。

【００２９】第２の基板１１は、前記光ファイバ４の伝
送方向に沿う第１の基板１０の長さより長い平板状に形
成されている。第２の基板１１は、その一つの表面２０
が平坦に形成され、Ｖ溝基板２に形成される際に第１の
基準面１５が重なるようになっている。このとき、前記
端面１６と反対側に位置する端面１７と、第２の基板１
１の端面１８とが、互いに同一平面上に位置するように
揃った状態で、第１の基準面１５を重ねるようになって
いる。

【００３０】前記第２の基板１１の面２０のうち、第１
の基準面１５が重なる部分が第２の基準面２１を形成す
るとともに、第１の基準面１５が重ならず露出する部分
が延長部２２を形成する。これらの第２の基準面２１お
よび延長部２２を形成する前述した面２０は、前記第１
の基板１０のＶ溝１３に配置される光ファイバ４に沿っ
て平坦に形成されている。前記延長部２２には、光ファ
イバ４の被覆部６が配置されるようになっている。

【００３１】前記Ｖ溝基板２は、前記第１の基板１０と
第２の基板１１とを、互いの端面１７，１８を揃えかつ
前記第１の基準面１５と第２の基準面２１とを重ね合わ
せた状態で、例えば紫外線などの照射によって硬化する
ＵＶ接着剤などの接着剤によって、前記基板１０，１１
を互いに接着して得られるようになっている。このと
き、前記第１の基板１０の端面１６が段差部を形成し、
第２の基板１１の前述した面２０のうち露出する部分が
延長部２２を形成することとなる。

【００３２】前述した構成のＶ溝基板２の溝群１４のＶ
溝１３それぞれに、光ファイバ４の素線部７を配置し、
かつ延長部２２に被覆部６を配置して、Ｖ溝基板２と押
さえ板３とによって光ファイバ４を挟み込んで光ファイ
バアレイ１を形成する。

【００３３】次に、前述した構成の光ファイバアレイ用
Ｖ溝基板２の製造方法の一例を、以下に説明する。ま
ず、シリコン単結晶基板にフォトリソグラフィ技術を用
いてパターニングを施して、ＫＯＨ溶液などの異方性エ
ッチングを用いて、Ｖ溝１３を形成する。次に、ダイシ
ング装置などを用いて、第１の基板１０用の帯板状の基
板材料を形成し、図４において上半部に示す複数組の溝
群１４を有するＶ溝中間成品２５を得る。このＶ溝中間
成品２５の製造とともに、ダイシング装置などを用い
て、ガラスから第２の基板１１用の帯板状の基板材料２
６（図４において下半部に示す）を形成する。

【００３４】これらの第１の基板１０用のＶ溝中間成品
２５と、第２の基板１１用の基板材料２６とをＵＶ接着
剤などを用いて互いに接着して、中間成品としてのＶ溝
モジュール２７を得る。そして、このＶ溝モジュール２
７を、ダイシング装置を用いて図４に示す二点鎖線Ｐな
どに沿って溝群１４毎に切断して、個々の光ファイバア
レイ用Ｖ溝基板２を得る。

【００３５】前述した構成によれば、第１の基板１０の
溝群１４のＶ溝１３などの成形を、異方性エッチングに
よって行うことができるので、Ｖ溝１３の加工精度を所
望とする値の例えば±０．５μｍ以下の範囲などの問題
とならないほど小さく保つことができる。

【００３６】また、段差部１６の高さＨ（図２に示す）
は、光ファイバ４の素線部７に被覆部６の厚みなどによ
って応力が加わらないようにするために、所望とする値
の±１０μｍ以下の範囲に納めるのが望ましいことが知
られている。

【００３７】前記第１の基準面１５と第２の基準面２１
とを互いに重ね合わせて、前記第１の基板１０と第２の
基板１１とを接着するので、この基板１０，１１同士の
厚み方向の相対位置が確実に定まる。このため、段差部
１６の高さＨの精度を、所望とする値の例えば±１０μ
ｍ以下の範囲などの問題とならないほど小さく保つこと
ができる。

【００３８】したがって、所望の精度の光ファイバアレ
イ用Ｖ溝基板２を得ることができ、光ファイバ４の素線
部７などに応力が作用することによる曲りの発生を回避
できる。

【００３９】本実施形態によれば、Ｖ溝１３をエッチン
グによって形成し、第１の基板１０と第２の基板１１と
を接着することによって、段差部１６と延長部２２とが
得られるので、これらのＶ溝１３、段差部１６及び延長
部２２を成形する際に、切削などの機械加工を施す必要
がない。

【００４０】このため、これらのＶ溝１３、段差部１６
及び延長部２２の表面に、微細な傷が生じにくいととも
に、互いに接着された前記第１の基板１０と第２の基板
１１とが互いに熱膨張係数（率）が略等しいシリコン単
結晶およびガラスからなるため、急激な温度変化が作用
しても、段差部１６と延長部２２との間などにおけるク
ラックなどの発生が抑制される。

【００４１】さらに、エッチングなどのよって複数組の
溝群１４を一括して形成したＶ溝中間成品２５と、第２
の基板１１用の基板材料２６と、を接着してＶ溝モジュ
ール２７を形成し、このＶ溝モジュール２７を切断する
などして個々のＶ溝基板２を得る。このため、一度のエ
ッチングおよび一度の接着によって、複数のＶ溝基板２
を一度に得ることができる。したがって、生産性に優れ
低コストなＶ溝基板２を得ることができる。

【００４２】第１の基板１０の段差部１６は、図５に示
すように、Ｖ溝１３の端から離れるのにしたがって、徐
々に延長部２２に近付くように傾斜して形成されても良
い。この場合、前記第１の基板１０と第２の基板１１と
を接着する際に、余分なＵＶ接着剤が生じても、この余
分なＵＶ接着剤が傾斜した段差部１６に沿って流れやす
くなる。

【００４３】このため、余分なＵＶ接着剤が前記基準面
１５，２１間で硬化しにくくなり、第１の基板１０と第
２の基板１１との厚み方向の相対位置がより正確に定ま
ることとなる。したがって、所望の精度の光ファイバア
レイ用Ｖ溝基板２を得ることができ、光ファイバ４の素
線部７などに応力が作用することによる曲りの発生を回
避できる。

【００４４】また、図６に示すように、第２の基準面２
１と延長部２２との間に、段部２８を設けても良い。こ
の場合、特殊な板厚材を用いなくても、段差部１６の高
さＨを常に所望の値に近付けることができるので、光フ
ァイバ４の素線部７などに応力が作用して曲がることを
より確実に防止できる。なお、前記段部２８は、図示例
のように基準面２２に対して曲面状になめらかに連続す
る形状が望ましい。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載の光ファイバアレイ用Ｖ
溝基板は、段差部および延長部を成形する際に、切削な
どの機械加工などを施す必要がないので、これらの段差
部および延長部の表面に微細な傷が生じない。

【００４６】このため、急激な温度変化が作用しても、
段差部と延長部との間などに、クラックが生じにくくな
るとともに、機械加工を施す必要がないので、製造に要
する作業時間を抑制でき生産性を向上して、低コスト化
を図ることが可能となる。

【００４７】請求項２に記載の光ファイバアレイ用Ｖ溝
基板は、第１の基板と第２の基板との熱膨張係数（率）
の差が非常に小さくなるので、急激な温度変化が作用し
ても段差部と延長部との間などにクラックが生じにくく
なる。

【００４８】また、エッチングおよび接着などの工程を
経て複数の溝群を形成された基板材料からなる中間成品
を、溝群ごとに切断するなどして一度に複数の光ファイ
バアレイ用Ｖ溝基板を得ることができる。したがって、
製造に要する作業時間を抑制でき生産性を向上して、低
コスト化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のＶ溝基板を備えた光ファ
イバアレイを分解して示す斜視図。

【図２】本実施形態の光ファイバアレイ用Ｖ溝基板を示
す斜視図。

【図３】図２に示された光ファイバアレイ用Ｖ溝基板を
分解して示す斜視図。

【図４】本実施形態の光ファイバアレイ用Ｖ溝基板の製
造工程における中間成品としてのＶ溝モジュールを示す
斜視図。

【図５】本発明の光ファイバアレイ用Ｖ溝基板の変形例
を示す斜視図。

【図６】本発明の光ファイバアレイ用Ｖ溝基板の変形例
を示す斜視図。

【図７】従来のＶ溝基板を備えた光ファイバアレイを分
解して示す斜視図。

【図８】従来のＶ溝基板を備えた光ファイバアレイを示
す側面図。

【図９】従来の光ファイバアレイ用Ｖ溝基板を示す側面
図。

【図１０】従来の光ファイバアレイ用Ｖ溝基板を示す側
面図。

【符号の説明】

１…光ファイバアレイ ２…光ファイバアレイ用Ｖ溝基板 ４…光ファイバ １０…第１の基板 １１…第２の基板 １３…Ｖ溝 １４…溝群 １５…第１の基準面 １６…第１の基板の端面（段差部） ２１…第２の基準面 ２２…延長部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の光ファイバが配される互いに平行な
   複数のＶ溝からなる溝群と、前記光ファイバに沿う平坦
   な第１の基準面と、を有する第１の基板と、 前記第１の基準面に重なる第２の基準面と、この第２の
   基準面を前記Ｖ溝基板の第１の基準面に重ね合わせたと
   きに、前記第１の基板の端面を含む段差部に連なる延長
   部と、 を有する第２の基板と、を備えたことを特徴とする光フ
   ァイバアレイ用Ｖ溝基板。
2. 【請求項２】前記第１の基板及び第２の基板が、それぞ
   れ、シリコン単結晶またはガラスから形成されかつ前記
   第１の基準面と第２の基準面を互いに接着したことを特
   徴とする請求項１記載の光ファイバアレイ用Ｖ溝基板。