JPH1172658A - 光ファイバアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 押さえ板によって複数の光ファイバをＶ溝に
押付ける際に、光ファイバがずれたり局部的に過剰な応
力が生じることを回避できるような光ファイバアレイを
提供する。 【解決手段】 互いに平行な複数のＶ溝１３からなる溝
群１４を有するＶ溝基板１１と、溝群１４の各Ｖ溝１３
に配置することにより整列する複数本の光ファイバ１５
と、光ファイバ１５を各Ｖ溝１３に押付ける押さえ板１
２と、溝群１４の両側に形成された一対のピン収容溝２
０と、各ピン収容溝２０に配置されたギャップ調整ピン
２５とを具備している。ギャップ調整ピン２５の上端２
５ａは、押さえ板１２を押付ける前の状態において、Ｖ
溝１３上の各光ファイバ１５の上端１５ａよりも低い位
置にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの光学
的接続部に使用されるＶ溝基板を備えた光ファイバアレ
イに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信などに使われる光ファイバを平面
型三次元光導波路等に接続したり、複数本の光ファイバ
どうしを光学的に接続するために、光ファイバアレイ
（光ファイバ整列体）が使用されることがある。光ファ
イバアレイは、例えば特開平８−１５２５３３号公報な
どに記載されているようなＶ溝を有する基板（Ｖ溝基
板）を用いて、光ファイバの端部を整列させた状態で接
着剤等により固定するようにしている。そしてこの光フ
ァイバを含んだＶ溝基板の端面を、光学研磨などの方法
により平坦に加工することにより、導波路との光軸を保
つようにしている。

【０００３】上記のようにＶ溝基板の各Ｖ溝に光ファイ
バを整列固定（実装）したものは、図６に例示する光フ
ァイバアレイ１のような構造となっている。すなわち、
Ｖ溝基板２に形成された複数のＶ溝３のそれぞれに光フ
ァイバ４の端末を配置したのち、光ファイバ４の上から
押さえ板５を被せて押付け、さらにＶ溝基板２と光ファ
イバ４と押さえ板５との間の空隙に接着剤（図示せず）
を充填するなどして、光ファイバ４をＶ溝３に固定して
いる。

【０００４】従来の光ファイバアレイ１では、押さえ板
５とＶ溝基板２との間に僅かなギャップＧ1 をあけてお
くことにより、適度な押付け力を光ファイバ４に与える
ことができるようにしている。光ファイバ４の外径の一
例は１２５μｍであり、その場合の光ファイバ４の配列
ピッチＰ₀ は２５０μｍが一般的であった。

【０００５】近年、経済的な光アクセス網を構築するた
めの低コスト化およびコンパクト化の対策として、いわ
ゆる32出力高密度基板型光導波路が提唱されている。こ
の種の高密度導波路に対応するための光ファイバアレイ
１ａは、図７に例示するように光ファイバ４の配列ピッ
チＰ₁ が従来の約半分の１２７μｍと狭いものとなって
いるため、従来の２５０μｍコアピッチ用16芯光ファイ
バアレイとほぼ等しい６ｍｍ幅でありながら、光ファイ
バ４の実装密度を従来の２倍にすることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の高密度光ファイ
バアレイ１ａでは、Ｖ溝３のピッチＰ₁ が光ファイバ４
の外径よりも僅かに広い１２７μｍであるため、各Ｖ溝
３の溝幅は１２５μｍ程度と、従来の光ファイバアレイ
（２５０μｍピッチ）の溝幅の半分程度となる。すなわ
ち高密度の光ファイバアレイ１ａでは、光ファイバ４を
Ｖ溝３に深く沈み込ませて実装するのに十分な溝幅を確
保することができないため、押さえ板５とＶ溝基板２と
の間のギャップＧ2 が適正なギャップＧ1 （図６に示
す）よりもかなり広くなってしまう。

【０００７】このため光ファイバ４を押さえ板５によっ
て押付けて固定する際に、図８に示すように押さえ板５
が傾くことがあり、次のような問題が発生する。 (1) 各光ファイバ４が均等にＶ溝３に収まらずに位置が
ずれてしまうため、光ファイバ４が整列しない。 (2) 押さえ板５を押付ける力が各光ファイバ４に均等に
作用せず、特定の光ファイバに過剰な応力が働くことに
より光学的な特性が悪化する。 従ってこの発明の目的は、押さえ板によって光ファイバ
をＶ溝基板に押付ける際に、光ファイバがずれたり、特
定の光ファイバに局部的に過剰な応力が生じることを回
避できるような光ファイバアレイを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
の本発明の光ファイバアレイは、請求項１に記載したよ
うに、互いに平行な複数のＶ溝からなる溝群を有するＶ
溝基板と、上記溝群の各Ｖ溝に配置することにより整列
する複数本の光ファイバと、上記光ファイバを上記各Ｖ
溝に押付ける押さえ板と、上記溝群の両側に形成された
一対のピン収容溝と、上記各ピン収容溝に配置されかつ
上記押さえ板を押付ける前の状態においてその上端が上
記Ｖ溝上の各光ファイバの上端よりも低い位置にあるギ
ャップ調整ピンとを具備している。

【０００９】上記押さえ板とギャップ調整ピンとの間の
距離（ギャップ）が所望の値となるように、ギャップ調
整ピンのサイズやピン収容溝の形状あるいは寸法等が設
定される。例えば請求項２に記載したように、ピン収容
溝がＶ状に傾斜する斜面を有する場合には、ピン収容溝
の溝幅を上記Ｖ溝の溝幅よりも大とすることにより、ギ
ャップ調整ピンの上端の位置を各光ファイバの上端の位
置よりも低くすることができる。

【００１０】また、ピン収容溝の溝幅とＶ溝の溝幅とが
互いに同等の場合には、請求項３に記載したように、ピ
ン収容溝の斜面の傾斜角をＶ溝の傾斜角よりも大とする
ことにより、ギャップ調整ピンの上端の位置を各光ファ
イバの上端の位置よりも低くすることができる。

【００１１】このようにピン収容溝の形態に応じて、押
さえ板とギャップ調整ピンとの間の距離（ギャップ）
を、１０μｍ以下（０を除く）に設定するとよい。各Ｖ
溝のうち、溝群の最も外側に位置するＶ溝からピン収容
溝までの距離は、これらＶ溝の配列ピッチよりも十分大
きい５００μｍ以上で、押さえ板が図８のように上下に
ずれないようにするために、できるだけＶ溝基板の端の
近くに形成するのが望ましい。ギャップ調整ピンの形態
は円柱あるいは角柱などであり、その材料はガラス，金
属，セラミックスなどから選択される。また、上記光フ
ァイバと同一外径の光ファイバを適宜長さに切断するこ
とによって得られる円柱部材を上記ピンに使用してもよ
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施形態につい
て図１ないし図５を参照して説明する。図１に示す光フ
ァイバアレイ１０は、Ｖ溝基板１１と押さえ板１２とを
備えている。Ｖ溝基板１１は互いに平行な複数のＶ溝１
３からなる溝群１４を有し、各Ｖ溝１３内に配置された
複数本の光ファイバ１５を、押さえ板１２によって押さ
えるようにしている。図示例の光ファイバ１５は８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。

【００１３】Ｖ溝基板１１と押さえ板１２の材料は、例
えば石英ガラスやセラミックスあるいはシリコン単結晶
などである。Ｖ溝１３は機械加工（研削）あるいは型成
形等によって形成することができるが、シリコン単結晶
からなるＶ溝基板のＶ溝１３は、水酸化カリウム溶液
（ＫＯＨ）を用いた異方性エッチングによって形成する
ことができる。

【００１４】各光ファイバ１５は、それぞれＶ溝１３内
に配置することによって整列させられる。例えば光ファ
イバ１５の外径が１２５μｍの場合、Ｖ溝１３の配列ピ
ッチＰの一例は１２７μｍである。これらの光ファイバ
１５は、押さえ板１２によってＶ溝１３に押付けられ
る。

【００１５】溝群１４の両側すなわちＶ溝基板１１の両
側部付近に、一対のピン収容溝２０がＶ溝１３と平行に
形成されている。これらのピン収容溝２０は、図４に示
すように、その断面においてＶ状に傾斜する斜面２１，
２２を有している。上記Ｖ溝１３のうち最も外側に位置
するＶ溝１３ａからピン収容溝２０までの距離Ｑは、各
Ｖ溝１３の配列ピッチＰよりも十分大きい５００μｍ以
上で、可能な限りＶ溝基板１１の端の近くに形成するの
が好ましい。ピン収容溝２０は、機械加工（研削）ある
いは型成形などによって形成することができるが、シリ
コン単結晶からなるＶ溝基板のピン収容溝２０は、Ｖ溝
１３と同様の異方性エッチングによって形成することが
できる。

【００１６】ピン収容溝２０にギャップ調整ピン２５が
配置される。このピン収容溝２０に配置されたギャップ
調整ピン２５の上端２５ａは，Ｖ溝１３上の各光ファイ
バ１５の上端１５ａよりも低い位置にある。このため、
光ファイバ１５に被せた押さえ板１２の下面１２ａとギ
ャップ調整ピン２５の上端２５ａとの間に、１０μｍ以
下（０を除く）の僅かな寸法のギャップＧ1 が形成され
る。

【００１７】押さえ板１２とギャップ調整ピン２５との
間の距離（ギャップ）Ｇ1 が所望の値となるように、ギ
ャップ調整ピン２５のサイズやピン収容溝２０の形状あ
るいは寸法等が設定される。ギャップ調整ピン２５の材
料はガラス，金属，セラミックスなどから選択される。
例えば上記光ファイバ１５と同じ外径を有する光学ガラ
ス製光ファイバを適宜長さに切断した円柱状の部材が、
ギャップ調整ピン２５として使用される。

【００１８】なお、図３に示すように断面が四角形の角
柱状ギャップ調整ピン２５′が使用されてもよい。その
場合、ピン収容溝２０の底にピン２５′の一辺の幅と同
等以上の幅の平坦な小底面２６を形成しておき、この小
底面２６の上にギャップ調整ピン２５′をのせるように
する。それ以外の構成と作用は前記実施形態（図１）と
同様である。但し、断面が多角形あるいは台形、三角形
などの形態をとる高精度なギャップ調整ピンが採用され
てもよい。

【００１９】図４に示したピン収容溝２０は、その断面
においてＶ状に傾斜する斜面２１，２２を有している。
しかも、斜面２１，２２の傾斜角θ2 すなわちＶ溝基板
１１の表面と平行な線分Ｌとのなす角度θ2 と、Ｖ溝１
３の傾斜角θ1 とが互いに同等である。ギャップ調整ピ
ン２５の外径Ｄ2 は光ファイバ１５の外径Ｄ1 と同等で
ある。この場合は、ピン収容溝２０の溝幅Ｗ2 をＶ溝１
３の溝幅Ｗ1 よりも大とすることにより、ギャップ調整
ピン２５の上端２５ａの高さを各光ファイバ１５の上端
１５ａの高さよりもΔＨだけ低くしている。

【００２０】図５に示したピン収容溝２０もＶ状に傾斜
する斜面２１，２２を有するが、ピン収容溝２０の溝幅
Ｗ3 はＶ溝１３の溝幅Ｗ1 と同等である。また、ギャッ
プ調整ピン２５の外径Ｄ2 は光ファイバ１５の外径Ｄ1
と同等である。この場合は、ピン収容溝２０の斜面２
１，２２の傾斜角θ3 をＶ溝１３の傾斜角θ1 よりも大
きくすることによって、ギャップ調整ピン２５の上端２
５ａの高さを光ファイバ１５の上端１５ａの高さよりも
ΔＨだけ低くしている。

【００２１】上記のように、ピン収容溝２０の形態に応
じて、光ファイバ１５とギャップ調整ピン２５との間に
高低差ΔＨをつけることにより、押さえ板１２の下面１
２ａからピン２５の上端２５ａまでの距離（ギャップ）
Ｇ1 を１０μｍまでとしている。このギャップＧ1 が０
であると、押さえ板１２によって光ファイバ１５をＶ溝
１３に押付けることができなくなる。ギャップＧ1 が１
０μｍを越えると、光ファイバ１５の押付け力が強くな
り過ぎてしまい、光ファイバ１５の光学特性を悪化させ
る原因となる。従ってＧ1 は、０を除く１０μｍ以下の
範囲（０＜Ｇ1≦１０μｍ）が推奨される。

【００２２】上記のように構成されたＶ溝基板１１の各
Ｖ溝１３にそれぞれ光ファイバ１５の端末を配置したの
ち、光ファイバ１５の上から押さえ板１２を被せる。そ
してある程度押付けると、押さえ板１２とギャップ調整
ピン２５の上端２５ａが接触し、押さえ板１２がそれ以
上光ファイバ１５を押付けなくなるとともに、押さえ板
１２と各光ファイバ１５が均等かつ必要な圧力で押付け
られた状態になる。このため各光ファイバ１５はＶ溝１
３からずれることなく正規の位置に整列する。しかも押
付け力が大きくなり過ぎることがないから、光ファイバ
１５の光学的特性が悪化することもなくなる。

【００２３】Ｖ溝基板１１と押さえ板１２と光ファイバ
１５との間の空隙に接着剤（図示せず）を充填し、紫外
線を照射する（接着剤が光硬化タイプの場合）、あるい
は加熱する（接着剤が熱硬化タイプの場合）などの手段
により、光ファイバ１５をＶ溝１３に固定する。なお、
接着剤によって固定する代りに、Ｖ溝１３に予め「はん
だ」をめっきし、押さえ板１２を加熱しながらＶ溝基板
１１に押付けて固定するなどの方法を採用してもよい。

【００２４】こうして製造された光ファイバアレイ１０
は、光ファイバ１５とＶ溝基板１１を含む端面１０ａを
光学研磨などの方法により更に平坦に加工することによ
り、光学的な接続端面が得られる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、光ファイバの配列ピッ
チがファイバ外径よりも僅かに大きい程度の高密度の光
ファイバアレイのようにＶ溝の溝幅が狭いＶ溝基板を用
いていても、押さえ板を押付ける際に押さえ板が傾いた
り各光ファイバがずれるなどの不具合を回避でき、各光
ファイバを各Ｖ溝に均等に整列させることができる。し
かも各光ファイバを必要な圧力で押付けることができる
など、良好な光特性を有する光ファイバアレイが得られ
る。

【００２６】また、ギャップ調整ピンとして、Ｖ溝に配
置する光ファイバと同一外径の光ファイバを適当な長さ
に切断した円柱部材を用いることができ、その場合に、
ピン収容溝の斜面の傾斜角度を変えたり溝幅を広げるな
どの対応により、ギャップ調整ピンの上端の高さすなわ
ち押さえ板との間のギャップを容易に制御することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す光ファイバアレイ
の押さえ板を押付ける前の状態を模式的に示す正面図。

【図２】 図１に示された光ファイバアレイの斜視図。

【図３】 Ｖ溝基板とギャップ調整ピンの変形例を示す
光ファイバアレイの正面図。

【図４】 ピン収容溝の溝幅をＶ溝の溝幅よりも大きく
した例を示す光ファイバアレイの一部の断面図。

【図５】 ピン収容溝の傾斜角をＶ溝の傾斜角よりも大
きくした例を示す光ファイバアレイの一部の断面図。

【図６】 従来の光ファイバアレイの正面図。

【図７】 従来の高密度光ファイバアレイの正面図。

【図８】 図７に示す光ファイバアレイの押さえ板が傾
いた状態の正面図。

【符号の説明】

１０…光ファイバアレイ １１…Ｖ溝基板 １２…押さえ板 １３…Ｖ溝 １４…溝群 １５…光ファイバ ２０…ピン収容溝 ２５，２５′…ギャップ調整ピン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに平行な複数のＶ溝からなる溝群を有
   するＶ溝基板と、 上記溝群の各Ｖ溝に配置することにより整列する複数本
   の光ファイバと、 上記光ファイバを上記各Ｖ溝に押付ける押さえ板と、 上記溝群の両側に形成された一対のピン収容溝と、 上記各ピン収容溝に配置されかつ上端が上記Ｖ溝上の各
   光ファイバの上端よりも低い位置にあるギャップ調整ピ
   ンと、 を具備したことを特徴とする光ファイバアレイ。
2. 【請求項２】上記ピン収容溝はその断面においてＶ状に
   傾斜する斜面を有し、このピン収容溝の溝幅を上記Ｖ溝
   の溝幅よりも大とすることにより、上記ギャップ調整ピ
   ンの上端の位置を各光ファイバの上端の位置よりも低く
   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。
3. 【請求項３】上記ピン収容溝はその断面においてＶ状に
   傾斜する斜面を有し、この斜面の傾斜角を上記Ｖ溝の傾
   斜角よりも大とすることにより、上記ギャップ調整ピン
   の上端の位置を各光ファイバの上端の位置よりも低くし
   たことを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイ。
4. 【請求項４】上記ギャップ調整ピンは、上記光ファイバ
   と同一外径の光ファイバを適宜長さに切断した円柱部材
   からなることを特徴とする請求項２または３記載の光フ
   ァイバアレイ。
5. 【請求項５】上記Ｖ溝上の各光ファイバの上端とギャッ
   プ調整ピンの上端との間のギャップが、０を除く１０μ
   ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイ
   バアレイ。
6. 【請求項６】上記ピン収容溝は、上記溝群の最も外側に
   位置するＶ溝から少なくとも５００μｍ以上離れたとこ
   ろで、かつ、上記Ｖ溝基板の端部近傍に形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイ。