JPH11231163A - 光ファイバコネクタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温時における温度特性が良好な光ファイバ
コネクタの製造方法を提供する。 【解決手段】 光ファイバ先端部の被覆を除去して、裸
光ファイバ３ａを露出させて（Ａ）、基板１のＶ溝内に
整列させる（Ｂ）。Ｖ溝状の裸光ファイバを押圧部材２
で押圧し（Ｃ）、接着剤４を注入する（Ｄ）。接着剤を
硬化をさせる過程において、硬化時に発生する収縮によ
り、押圧部材は容易に剥がれ、除去することができる
（Ｄ）。押圧部材を接着剤で固定した構造における低温
での損失増加を抑えることができるとともに、接着の際
に押圧部材で押圧するから、軸ずれを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路等の光デ
バイスに光ファイバを接続するために用いられる、光フ
ァイバを固定した光ファイバコネクタおよびその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特許第２５５７１６４号公報には、前方
にＶ溝を有し、後方にＶ溝から段差をもって形成された
被覆載置部が設けられた基板を用いて、被覆光ファイバ
の被覆を除去して露出させた裸光ファイバをＶ溝に整列
させ、被覆部分を被覆載置部に載置して、裸光ファイバ
を押圧部材によってＶ溝に押しつけ、接着剤によって光
ファイバを固定した光ファイバコネクタが記載されてい
る。被覆載置部の段差は、光ファイバの被覆部の直径の
約１／２であり、光ファイバを被覆載置部に載置したと
きに、光ファイバがＶ溝の中心に位置するようになされ
ている。

【０００３】図８は、このような光ファイバコネクタを
説明するためのもので、図８（Ａ）は光ファイバを配置
する前の斜視図、図８（Ｂ）は光ファイバを把持した状
態の斜視図、図８（Ｃ）は光ファイバの中心をとおる縦
断面図である。図中、１は基板、１ａはＶ溝、１ｂは被
覆載置部、２は押圧部材、３は被覆光ファイバ、３ａは
裸光ファイバ、３ｂは被覆部、４は接着剤である。な
お、図８（Ｂ）では接着剤の図示を省略した。

【０００４】図８（Ａ）に示すように、基板１の前方に
は、上面にＶ溝１ａが形成され、後方に段差をもって被
覆載置部１ｂが形成されている。被覆光ファイバ３の被
覆を除去して露出させた裸光ファイバ３ａをＶ溝１ａに
配列させて、図８（Ｂ）に示すように、上から押圧部材
２によって押さえつけた状態で、Ｖ溝１ａと押圧部材２
との間の裸光ファイバ３ａの周囲、ならびに、被覆載置
部１ｂに載置された光ファイバの周囲に、接着剤４を塗
布して、光ファイバ３を固定する。例えば、裸光ファイ
バ３ａの外径は１２５μｍ、被覆部３ｂの外径は２５０
μｍである。Ｖ溝１ａに載置されている裸光ファイバ３
ａの中心と被覆載置部１ｂの上面との段差は１２５μｍ
であり、Ｖ溝１ａに載置された裸光ファイバ３ａから被
覆部３ｂにかけて、光ファイバコネクタ内においては、
図８（Ｃ）に示すように、光ファイバの中心はほぼ直線
となるように位置されている。なお、前端の端面は、導
波路等と接続するために研磨される。通常は、反射戻り
光を低減させるため８゜に斜め研磨される。

【０００５】光ファイバコネクタと、導波路との接続例
について説明しておく。図９は、光ファイバコネクタの
使用状態の一例を説明するためのものであり、図９
（Ａ）は側面図、図９（Ｂ）は平面図である。なお、内
部を見易くするために、細線で図示した。図中、１１，
１１’は光ファイバコネクタ、１２，１２’は８心のテ
ープ状光ファイバ心線、１３は導波路チップ、１４は導
波路である。導波路チップ１３の両端面は、８゜の傾斜
角度に研磨され、両側から調心されて光ファイバコネク
タ１１，１１’が接着される。導波路チップ１３には、
導波路１４で４組のカプラが形成されており、両側の８
つのポートがそれぞれ両側の光ファイバコネクタ１１，
１１’のテープ状光ファイバ心線１２，１２’に結合さ
れており、合波・分波を行なう。

【０００６】図８に戻って説明する。図８（Ｃ）に示す
ように、光ファイバコネクタの各部材と光ファイバが接
着剤で固定された状態においては、光ファイバの中心が
ほぼ直線状であると説明したが、実際は、接着剤を硬化
させるときに接着剤が収縮する。また、使用環境温度が
変化すると接着剤の膨張収縮が生じる。このような接着
剤の体積変化は、光ファイバコネクタの各構成部材の変
形を引き起こし、光ファイバに応力を与え、光ファイバ
コネクタが接続された光導波路などのデバイスの温度特
性を劣化させる。図８（Ｂ），（Ｃ）に示すように、被
覆載置部の段差部分と押圧部材２の後端面とがほぼ一致
しているから、接着剤４は、押圧部材２の後端面に沿っ
て上方に這いあがり、Ｖ溝後部の接着剤の量が多くな
る。

【０００７】図１０に低温時と高温時における光ファイ
バコネクタの変形の様子を模式図で示す。低温時には、
接着剤４が収縮し、図１０（Ａ）に示すように、押圧部
材２の後方の角部であるＡ部において、裸光ファイバ３
ａに局所的な応力が加えられる。また、高温時には、図
１０（Ｂ）に示すように、Ｖ溝の角部であるＢ部におい
て、裸光ファイバ３ａに局所的な応力が加わられる。こ
のような応力は、Ｖ溝後部の接着剤の量が多いと大きく
なる。モデル計算によると、室温から６０℃の温度変化
があるとＡ部またはＢ部で約２ｋｇ／ｍｍ² の応力が裸
光ファイバ３ａに加わることが分かった。実際には、接
着剤の一般的な特性から、低温になるほどヤング率は大
きくなるので、低温時と高温時とでは発生する応力は、
ヤング率が大きい低温時の方が、裸光ファイバに加えら
れる応力が大きくなる。さらに、接着剤の硬化による収
縮は常に伴うので、Ａ部に加わる応力を減らすことが重
要となる。

【０００８】この問題を解決するために、押圧部材の後
方の接着剤の量を適量にするために、図１１に示すよう
に、第２の押圧部材を固定する方法を試みた。図１１
（Ａ）は光ファイバを把持した状態の斜視図、図１１
（Ｂ）は第２の押圧部材の斜視図、図１１（Ｃ）は光フ
ァイバの中心をとおる縦断面図、図１１（Ｄ）は要部を
拡大した説明図である。図中、図８と同様の部分には同
じ符号を付して説明を省略する。４ａは剥離、４ｂはク
ラック、８は押圧部材である。押圧部材２の後方に第２
の押圧部材８を配置した。図１１（Ｃ）に示すように、
押圧部材８によって、押圧部材２の後面での接着剤の這
い上がりを抑えることができるとともに、押圧部材２の
後方での接着剤の量を制限することができる。

【０００９】しかしながら、この方法も、問題があるこ
とが分かった。接着剤４が硬化の際に収縮し、収縮応力
が接着剤の界面の接着力を上回ることによって、図１１
（Ｄ）に示すように、接着剤界面での剥離４ａや、接着
剤内部でクラック４ｂの発生があることが分かった。こ
の接着剤界面での剥離４ａや、接着剤内部でクラック４
ｂの発生は、光ファイバに局部的な応力を及ぼして損失
の増加が生じたり、光ファイバを断線させることがあ
る。また、第２の押圧部材を用いることによる材料費や
加工費も増大する。したがって、第２の押圧部材を用い
て、接着剤の量を制限する方法にも問題がある。

【００１０】図１２は、特開昭６３−３１１２１２号公
報に記載された光導波路の実装方法の説明図である。図
中、２１は基板、２１ａ，２１ｂ，２１ｃはＶ溝、２１
ｄは凹部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃは光ファイバ、２３
は導波路チップ、２３ａは導波路である。基板２１に、
凹部２１ｄを形成し、凹部２１ｄに導波路チップ２３を
設置した状態において、導波路チップ２３に形成された
導波路２３ａに合致するＶ溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃを
形成し、導波路チップ２３を凹部２１ｄに設置し、基板
２１に形成したＶ溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃに、光ファ
イバ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを接着剤で固定して、光導
波路を実装した光ファイバコネクタを作製することがで
きる。光ファイバの固定に際しては、押圧部材を用いて
いないから、上述したような問題は生じない。

【００１１】図１３は、特開昭６４−６５５１４号公報
に記載された光導波路と光ファイバの結合構造である。
図中、２４は基板、２５は光ファイバ、２６は基台、２
７は光回路基板、２８は光導波路である。基台２６に載
置された光回路基板２７に対して、Ｖ溝が形成された基
板２４に光ファイバ２５を接着した光ファイバアレイを
位置合わせして接着したものである。Ｖ溝が形成された
基板２４に接着される光ファイバ２５は、押圧部材を用
いていないから、上記特開昭６３−３１１２１２号公報
記載のものと同様に、上述したような問題は生じない。

【００１２】しかしながら、特開昭６３−３１１２１２
号公報や特開昭６４−６５５１４号公報に記載された光
ファイバの固定構造では、図２（Ｂ）に示すように、光
ファイバの被覆を除去して露出させた裸光ファイバ１ａ
が接着剤４で基板１のＶ溝１ａに接着された状態におい
て、Ｖ溝１ａの側壁に必ずしも密着されるものではな
く、基板に対する光ファイバの固定位置にずれが生じ、
光軸ずれが発生しやすいという新たな問題がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、温度特性、特に低温時にお
ける温度特性が良好な光ファイバコネクタおよびその製
造方法を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光ファイバコネクタの製造方法において、光ファイ
バをＶ溝を有する基板に配列させ、前記Ｖ溝に配列され
た光ファイバを押圧する押圧部材を配設した後、前記光
ファイバを前記基板に接着させる接着剤を塗布し、前記
押圧部材により前記光ファイバを押圧した状態で前記接
着剤を硬化させ、硬化過程において前記押圧部材を除去
することを特徴とするものである。

【００１５】請求項２に記載の発明は、光ファイバコネ
クタの製造方法において、光ファイバをＶ溝を有する基
板に配列させ、前記光ファイバを前記基板に接着させる
接着剤を塗布した後、前記Ｖ溝に配列された光ファイバ
を押圧部材により押圧して前記接着剤を硬化させ、硬化
過程において前記押圧部材を除去することを特徴とする
ものである。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の光ファイバコネクタの製造方法において、前
記押圧部材の少なくとも接着剤に接する面がテフロンで
構成されていることを特徴とするものである。

【００１７】請求項４に記載の発明は、光ファイバコネ
クタにおいて、請求項１または２の光ファイバコネクタ
の製造方法により製造されたことを特徴とするものであ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光ファイバコネ
クタの製造方法の第１の実施の形態を説明するための工
程図である。図中、図８と同様の部分には同じ符号を付
して説明を省略する。

【００１９】基板１は、シリコン製基板に１本または複
数本のＶ溝を形成されたものであり、図１（Ａ）に示す
ように、Ｖ溝１ａの後方に、段差をもって被覆載置部１
ｂが設けられている。Ｖ溝はダイサーにより加工すると
容易に精度良く作製できる。被覆載置部１ｂに段差を設
けたことによって、光ファイバに大きな曲げを与えるこ
とがない。単心の被覆光ファイバの１本または複数本の
先端部の被覆を除去して、裸光ファイバ３ａを露出させ
て、Ｖ溝１ａに整列させる。

【００２０】図１（Ｂ）は、基板１に光ファイバを配列
させた状態である。被覆が除去された裸光ファイバ３ａ
の一部分は、Ｖ溝１ａから後方の被覆載置部１ｂの一部
にまで延びていてもよい。

【００２１】図１（Ｃ）に示すように、押圧部材２によ
り裸光ファイバ３ａを押圧する。押圧部材２の押圧によ
って、裸光ファイバ３ａはＶ溝１ａの側壁に密着され
る。押圧部材２の長さは、Ｖ溝１ａの長さとほぼ等しく
して、Ｖ溝１ａの後端面と押圧部材２の後端面とがほぼ
同一面となるようにしたが、押圧部材２の後端面がＶ溝
１ａの後端面に対して、多少の前後があってもよい。Ｖ
溝１ａのピッチは、整列された裸光ファイバ３ａのピッ
チにほぼ等しくなるように形成される。Ｖ溝の形状は、
裸光ファイバ３ａがＶ溝１ａの両側面に接して配置され
たときに、裸光ファイバの頂部がＶ溝形成面より突出す
るように選定する。

【００２２】図１（Ｄ）は、接着剤の塗布・硬化工程で
ある。基板１と押圧部材２とに間、および、後方の被覆
載置部１ｂの上に接着剤４が注入されて、塗布される。
塗布された接着剤４は硬化される。接着剤４として、紫
外線硬化型接着剤を用いる場合は、硬化工程において、
紫外線が照射される。

【００２３】図１（Ｅ）は、押圧部材の除去工程であ
る。押圧部材２の接着剤４に接する面は、接着されにく
い材質のものとするのが望ましい。接着剤４の硬化時に
発生する収縮により、押圧部材２は容易に剥がれ、除去
することができる。したがって、接着剤４の収縮時に、
押圧部材２の後面に接着剤４が這いあがっていても、押
圧部材２が接着剤４に接着されることはないから、図１
０（Ａ）で説明したような基板１に曲げを与えるような
力は生じない。また、第２の押圧部材を用いないから、
図１１（Ｄ）で説明したような剥離やクラックの発生も
ない。硬化がさらに進行しても、押圧部材２がすでに除
去されているから、問題は生じない。なお、接着剤４の
硬化が進行する過程において、押圧部材８を除去して
も、裸光ファイバの位置ずれが生じない状態となれば、
接着剤４から押圧部材２を剥がすようにして除去をして
もよい。

【００２４】なお、図１（Ｄ），（Ｅ）では、Ｖ溝の後
方の接着剤４を見やすくするために、接着剤４を厚く盛
ったように図示した。しかし、実際は、接着剤４は必要
最小限となるように、薄く塗布するのが好ましい。

【００２５】押圧部材２の材質は、上述したように、少
なくとも、接着剤に接する面に接着されにくい材料の層
を設けてもよく、押圧部材全体を接着されにくい材料と
してもよい。また、グリース等、接着剤に接着されにく
い塗布層を設けてもよい。接着されにくい材料としてテ
フロンは好適である。

【００２６】なお、光ファイバコネクタに把持される光
ファイバは、上述したような単心の光ファイバに限られ
るものではなく、複数本の光ファイバを並行してならべ
て共通被覆を施したテープ状光ファイバを用いることも
できる。

【００２７】接着剤４により各部材と光ファイバが固定
された基板１の前端は、押圧部材２の前面とともに、導
波路等と接続するために研磨される。通常は、反射戻り
光を低減させるため８゜に斜め研磨される。

【００２８】図２は、本発明の光ファイバコネクタの製
造方法の第２の実施の形態を説明するための工程図であ
る。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して説明
を省略する。

【００２９】この実施の形態では、図２（Ｂ）に示すよ
うに、光ファイバを基板１に載置した状態において、図
２（Ｃ）に示すように、接着剤４を塗布し、ついで、接
着剤４の上から、図２（Ｄ）に示すように、押圧部材２
で押圧して、接着剤４を硬化させる。硬化過程におい
て、押圧部材２を除去することは、第１の実施の形態と
同様である。

【００３０】本発明によれば、接着剤で光ファイバが固
定されるまでは、押圧部材によって光ファイバが押圧力
を受けてＶ溝に位置されるから、図３（Ａ）に示すよう
に、光ファイバは、正確にＶ溝に位置され、図３（Ｂ）
に示すような光軸ずれの発生を防止できる。

【００３１】このようにして製造された光ファイバコネ
クタの使用の態様の一例を図６に示す。図中、５，５’
は光ファイバコネクタ、６，６’はテープ状光ファイ
バ、７は導波路チップである。テープ状光ファイバ６，
６’はこの例では、８心のテープ状光ファイバを用い
た。導波路チップ７は、１×８分岐導波路とした。テー
プ状光ファイバ６の１心の光ファイバから光を入れ、導
波路チップ７の分岐導波路を通った光を８心の光ファイ
バコネクタ５’で受光し、導波路と光ファイバの光軸を
調整して最大パワーが得られるように調心する。調心
後、導波路チップ７と光ファイバコネクタ５，５’の接
続部に屈折率整合の取れた接着剤を流し込み硬化させ固
定して、導波路モジュールが作製できる。

【００３２】上記のように作製された導波路モジュール
の温度特性を図７に示す。図には、比較例として、従来
構造の光ファイバコネクタで作製された導波路モジュー
ルの結果も示してある。従来構造の光ファイバコネクタ
は、第２の押圧部材として、シリコンで製造されもので
あり、接着剤の硬化後も固定したままとしたものであ
る。温度を変化させた場合の損失変動の８心の平均値で
ある。温度を滑らかに変化させた図７（Ａ）の場合も、
温度を急激に変化させた図７（Ｂ）の場合も、従来構造
の光ファイバコネクタによる導波路モジュールでは、特
に低温側で接着剤の収縮により応力を受け、０．３〜
０．４ｄＢの損失変動が見られるが、本発明の光ファイ
バコネクタによる導波路モジュールでは、損失変動は約
０．１ｄＢに低減されている。なお、高温の時には、接
着剤の上面が開放されていることと、接着剤のヤング率
が低くなるため、大きな損失増加は起こらない。

【００３３】図４は、光ファイバコネクタと導波路チッ
プを接続する方法の説明図である。図中、図１，図２と
同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。９は
光導波路基板、１０は接着剤である。この実施の形態で
は、基板１には、光ファイバのみが固定されている。固
定方法は、図１または図２で説明した方法を用いる。基
板１と裸光ファイバの端面を研磨した後、光導波路基板
９と突き合わせて調心し、接着剤１０で接着する。接着
剤１０は、導波路と光ファイバとで屈折率整合が取れた
ものを用いることができるが、他の接着剤を用いてもよ
い。

【００３４】図５は、本発明の光ファイバコネクタの製
造方法の第３の実施の形態により作製した光ファイバコ
ネクタの斜視図である。図中、図４と同様の部分には同
じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、
基板１のＶ溝部の前方に、光導波路が形成された光導波
路基板９を取り付けることができるようにした。光導波
路基板９を基板１上に載置するとともに、光ファイバの
裸光ファイバ３ａをＶ溝に載置して、図示しない押圧部
材で押圧した状態で、光導波路基板９を調心し、接着剤
を塗布して、これらを接着する。硬化過程において押圧
部材を除去して、光ファイバコネクタが作製される。押
圧部材で接着剤を塗布してから押圧部材で押圧してもよ
い。

【００３５】なお、基板の材料としては、上述したシリ
コンの他に、ガラス、成形樹脂体、セラミックなどＶ溝
が加工できる材料であれば、適当なものを用いることが
できる。シリコンを用いた場合には、ＫＯＨ等でウェッ
トエッチング加工で基板を作製してもよい。しかし、基
板の材料は、光ファイバの材料であるガラスの膨張係数
に近い膨張係数をもつ材料が望ましい。導波路には石英
系導波路の他に、高分子導波路、半導体導波路などを適
用してもよい。

【００３６】基板に対して、光ファイバを固定する接着
剤には、すばやく硬化できる紫外線硬化型接着剤のほ
か、熱硬化型接着剤やホットメルトなども使用できる。
光ファイバへ応力を与えることを考えると、ヤング率、
膨張係数、硬化収縮率はできるだけ小さい方が好まし
い。導波路との接続に用いる接着剤は、導波路と光ファ
イバとで屈折率整合が取れた紫外線硬化型接着剤が望ま
しいが、熱硬化型接着剤も使用可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、Ｖ溝上に裸光ファイバを接着剤で固定する際
に押圧部材で押圧するから、裸光ファイバをＶ溝の側壁
に密着させることができ、軸ずれを防止できる。さら
に、押圧部材は、接着剤の硬化過程において除去される
から、従来の押圧部材を用いた光ファイバコネクタにお
ける押圧部材び後部に這い上がった接着剤による温度特
性への影響を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバコネクタの製造方法の第１
の実施の形態を説明するための工程図である。

【図２】本発明の光ファイバコネクタの製造方法の第２
の実施の形態を説明するための工程図である。

【図３】光ファイバの軸ずれの説明図である。

【図４】光ファイバコネクタと導波路チップを接続する
方法の説明図である。

【図５】本発明の光ファイバコネクタの製造方法の第３
の実施の形態により作製した光ファイバコネクタの斜視
図である。

【図６】本発明の光ファイバコネクタの使用の態様の一
例の説明図である。

【図７】図６の導波路モジュールの温度特性を示す線図
である。

【図８】従来の光ファイバコネクタを説明するためのも
ので、（Ａ）は光ファイバを配置する前の斜視図、
（Ｂ）は光ファイバを把持した状態の斜視図、（Ｃ）は
光ファイバの中心をとおる縦断面図である。

【図９】光ファイバコネクタの使用状態の一例を説明す
るためのものであり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図
である。

【図１０】低温時と高温時における光ファイバコネクタ
の変形の様子を示す模式図である。

【図１１】第２の押圧部材を用いた光ファイバコネクタ
の一例を説明するためのもので、図１１（Ａ）は光ファ
イバを把持した状態の斜視図、図１１（Ｂ）は第２の押
圧部材の斜視図、図１１（Ｃ）は光ファイバの中心をと
おる縦断面図、図１１（Ｄ）は要部を拡大した説明図で
ある。

【図１２】従来の光導波路の実装方法の一例の説明図で
ある。

【図１３】従来の光導波路と光ファイバの結合構造の一
例の説明図である。

【符号の説明】

１…基板、１ａ…Ｖ溝、１ｂ…被覆載置部、２…押圧部
材、３…被覆光ファイバ、３ａ…裸ファイバ、３ｂ…被
覆部、４…接着剤、４ａ…剥離、４ｂ…クラック、５，
５’…光ファイバコネクタ、６，６’…テープ状光ファ
イバ、７…導波路チップ、８…押圧部材、９…光導波路
基板、１０…接着剤。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバをＶ溝を有する基板に配列さ
   せ、前記Ｖ溝に配列された光ファイバを押圧する押圧部
   材を配設した後、前記光ファイバを前記基板に接着させ
   る接着剤を塗布し、前記押圧部材により前記光ファイバ
   を押圧した状態で前記接着剤を硬化させ、硬化過程にお
   いて前記押圧部材を除去することを特徴とする光ファイ
   バコネクタの製造方法。
2. 【請求項２】 光ファイバをＶ溝を有する基板に配列さ
   せ、前記光ファイバを前記基板に接着させる接着剤を塗
   布した後、前記Ｖ溝に配列された光ファイバを押圧部材
   により押圧して前記接着剤を硬化させ、硬化過程におい
   て前記押圧部材を除去することを特徴とする光ファイバ
   コネクタの製造方法。
3. 【請求項３】 前記押圧部材の少なくとも接着剤に接す
   る面がテフロンで構成されていることを特徴とする請求
   項１または２に記載の光ファイバコネクタの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２の光ファイバコネクタ
   の製造方法により製造されたことを特徴とする光ファイ
   バコネクタ。