JPH11337761A - 光ファイバコネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温時において、損失増が少ない光ファイバ
コネクタを提供する。 【解決手段】 光ファイバは、被覆部３ｂが被覆載置部
１ｂに載置され、被覆を除去した裸光ファイバ３ａがＶ
溝１ａに配置され、押圧部材２で押圧して、接着剤４で
固定されている。押圧部材２の後方の裸光ファイバを覆
う接着剤４の厚さは、被覆部３ｂの高さの２倍以下であ
る。接着剤の量を少なくしたことにより、接着剤が固化
するときの収縮、および、固化された後の低温による収
縮による基板１の曲がりを小さくでき、光ファイバに加
えられる応力を小さくできる。

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、後方に被覆部を載置する被覆載置部が設
けられた基板を用いて、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、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。Ｖ溝に対す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、光ファイバを後方の段差
部として形成された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。

【０００３】図４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４（Ａ）は光ファイバを配置
する前の斜視図、図４（Ｂ）は光ファイバを把持した状
態の斜視図、図４（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
４（Ｂ）では接着剤の図示を省略した。

【０００４】図４（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。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をＶ溝１ａに配列させ
て、図４（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
裸光ファイバの周囲、ならびに、被覆載置部に載置され
た光ファイバの周囲に、接着剤４を注入して、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１
２５μｍ、被覆部３ｂの外径は２５０μｍである。Ｖ溝
１ａに載置されている裸光ファイバ３ａ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４（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５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５
（Ａ）は側面図、図５（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４に戻って説明する。図４（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。

【０００７】図６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６（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３ａに
局所的な応力が加えられる。また、高温時には、図６
（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。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３
ａ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】上述したような変形は、光ファイバコネク
タの構成部材が接着剤に関して非対称であることにも起
因している。特開平８−１２２５７６号公報に記載され
た光ファイバコネクタでは、押圧部材の後方の裸光ファ
イバの上方にチップを被せて接着剤の量を少なくするこ
とが記載されている。図７は、チップを用いた光ファイ
バコネクタの断面図である。図中、図４と同様な部分に
同じ符号を付して説明を省略する。８はチップである。
図７（Ａ）に示すように、被覆載置部の上方にチップ８
を配置したことによって、押圧部材２の後方の裸光ファ
イバを覆っている接着剤の量を少なくできる。

【０００９】しかしながら、チップ８を配置する際に、
図７（Ｂ）に示すように、チップ８が傾斜して配置され
た場合、チップ８の一部が裸光ファイバ３ａに接触した
状態となると、温度特性が劣化するという問題がある。

【００１０】上記特許第２５５７１６４号公報では、押
圧部材の後方に第２の押圧部材を設けている。この第２
の押圧部材は、両側に脚部が設けられているから、特開
平８−１２２５７６号公報のように、曲がって配置され
ることはない。

【００１１】図８は、脚部が設けられた第２の押圧部材
を用いた光ファイバコネクタを説明するためのもので、
図８（Ａ）は光ファイバを把持した状態の斜視図、図８
（Ｂ）は第２の押圧部材の斜視図、図８（Ｃ）は光ファ
イバの中心をとおる縦断面図、図８（Ｄ）は要部を拡大
した説明図である。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。４ａは剥離、４ｂ，４ｃは
クラック、９は押圧部材である。押圧部材２の後方に第
２の押圧部材９が配置されている。図８（Ｃ）に示すよ
うに、押圧部材９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。ま
た、押圧部材９には、図８（Ｂ）に示すように、脚部が
設けられているから。図７（Ｂ）で説明したような問題
は生じない。

【００１２】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、接着剤内部および押圧部
材９でのクラック４ｂ，４ｃの発生は、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。

【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、特に、低温時において、損
失増が少ない光ファイバコネクタ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、光ファイバの被覆を除去して露出させた裸光ファイ
バを整列させる光ファイバ固定溝を有する基板と、前記
裸光ファイバを前記光ファイバ固定溝に押しつける押圧
部材と、前記基板と前記押圧部材と前記光ファイバを接
着する接着剤よりなる光ファイバコネクタにおいて、前
記押圧部材の後方の前記裸光ファイバは前記接着剤のみ
によって覆われ、かつ、前記押圧部材の後方の前記裸光
ファイバを覆っている前記接着剤の厚さは前記光ファイ
バの被覆部の高さの２倍以下であ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、請求項１に記載
の光ファイバコネクタにおいて、前記接着剤が、裸光フ
ァイバの全体を覆ってい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において、前記基板の材
料がシリコンであり、前記押圧部材は紫外線透過性の材
料であり、かつ、前記接着剤は紫外線硬化型接着剤であ
ることを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光ファイバコネ
クタの第１の実施の形態を説明するためのもので、図１
（Ａ）は基板の斜視図、図１（Ｂ）は光ファイバの中心
をとおる縦断面図、図１（Ｃ）はＶ溝内の裸光ファイバ
の配置を示す説明図である。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に形成された裸光ファイバを整列させる光フ
ァイバ固定溝として、Ｖ溝を用いたが、円弧状の溝な
ど、光ファイバ固定溝の断面形状は適宜のものでよい。

【００１８】製造工程を具体例とともに説明するが、本
発明は、具体例に数値に限定されるものではない。光フ
ァイバについては、裸光ファイバの外径が１２５μｍ、
被覆外径が２５０μｍの単心の光ファイバを固定した。
基板１は、Ｖ溝１ａの頂部と被覆載置部１ｂの上面との
段差が１６７．５μｍのものである。しかし、段差の大
きさも、この値に限られるものではない。

【００１９】図１（Ａ）に示した基板１は、シリコン製
基板に１本または複数本のＶ溝１ａが形成されたもので
ある。Ｖ溝１ａ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。Ｖ溝の形状は、図１（Ｃ）に示すよう
に、裸光ファイバ３ａがＶ溝形成面から２０μｍ程度突
き出るようにした。

【００２０】単心の光ファイバの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内に整列させ、石英ガラス製の押圧部材２
で裸光ファイバ３ａを押圧し、裸光ファイバ３ａがＶ溝
の両側面に接するようにＶ溝内に固定する。次に、接着
剤４を流し込み、基板１、押圧部材２、裸光ファイバ３
ａを接着するとともに、基板１の後方の段差部として形
成された被覆載置部１ｂに載せられている光ファイバの
被覆部１ｂを基板１に接着する。接着剤は、硬化収縮率
が７％以下のものを使用した。

【００２１】接着剤４は、押圧部材２の後方の裸光ファ
イバを覆う部分の厚さが被覆部３ｂの高さの２倍以下と
なる厚さとした。上述した具体的な数値では、被覆部３
ｂの高さは２５０μｍであるから、裸光ファイバを覆う
接着剤の厚さは５００μｍ以下である。しかし、接着剤
の厚さが薄くなると、裸光ファイバを接着剤で覆えなく
なり露出する。裸光ファイバに露出部分が生じると、ハ
ンドリング中に裸光ファイバに傷が入りやすくなる。特
に、光ファイバを取り付けた後の光ファイバコネクタの
端面の研磨中に、傷が発生しやすくなる。裸光ファイバ
に傷が発生すると、断線が生じる。したがって、接着剤
の厚さは、裸光ファイバを覆う厚さが必要である。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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２に示す。図中、５，５’
は光ファイバコネクタ、６は単心の光ファイバ、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。単心の光ファイバ６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。

【００２５】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３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。それぞれ８心の平均値である。
接着剤の厚さが被覆部の高さの２倍以上の光ファイバコ
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、０．４ｄＢの損失変動が見
られるが、接着剤の厚さを被覆部の高さと同等にした本
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。

【００２６】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。しかし、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。押圧部材の
材料も同様であるが、紫外線硬化型接着剤を使用する場
合には、紫外線に対して透明であることが望ましい。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。

【００２７】基板に対して、光ファイバ、押圧部材等を
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。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、接着剤の収縮が引き起こす光
ファイバへの応力を低減でき、温度特性が良好な光ファ
イバコネクタを提供することができる。

【００２９】請求項２に記載の発明によれば、接着剤
が、裸光ファイバの全体を覆っていることにより、裸光
ファイバが、ハンドリング等によって傷を受けることを
防止できる。

【００３０】請求項３に記載の発明によれば、光ファイ
バコネクタを製造する際の接着剤として好適な紫外線硬
化型接着剤を用いることを可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバコネクタの第１の実施の形
態を説明するためのもので、図１（Ａ）は基板の斜視
図、図１（Ｂ）は光ファイバの中心をとおる縦断面図、
図１（Ｃ）はＶ溝内の裸光ファイバの配置を示す説明図
である。

【図２】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３】図２の導波路モジュールの温度特性を示す線図
である。

【図４】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５】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６】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７】チップを用いた従来の光ファイバコネクタの断
面図である。

【図８】脚部が設けられた第２の押圧部材を用いた光フ
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８（Ｃ）は光ファイバの中心
をとおる縦断面図、図８（Ｄ）は要部を拡大した説明図
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…光ファイバ、３ａ…裸光ファイバ、３ｂ…被覆
部、４…接着剤、５，５’…光ファイバコネクタ、６…
単心光ファイバ、６’…テープ状光ファイバ、７…導波
路チップ、８…チップ、９…押圧部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバの被覆を除去して露出させた
   裸光ファイバを整列させる光ファイバ固定溝を有する基
   板と、前記裸光ファイバを前記光ファイバ固定溝に押し
   つける押圧部材と、前記基板と前記押圧部材と前記光フ
   ァイバを接着する接着剤よりなる光ファイバコネクタに
   おいて、前記押圧部材の後方の前記裸光ファイバは前記
   接着剤のみによって覆われ、かつ、前記押圧部材の後方
   の前記裸光ファイバを覆っている前記接着剤の厚さは前
   記光ファイバの被覆部の高さの２倍以下であることを特
   徴とする光ファイバコネクタ。
2. 【請求項２】 前記接着剤が、裸光ファイバの全体を覆
   っていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ
   コネクタ。
3. 【請求項３】 前記基板の材料がシリコンであり、前記
   押圧部材は紫外線透過性の材料であり、かつ、前記接着
   剤は紫外線硬化型接着剤であ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。