WO2016006713A1 - 曲げ光ファイバ内蔵コネクタ及び該曲げ光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

　精度の高い曲げ形状を得ることができると共に、強度を向上することができ、加えて欠陥除去後の光学伝播特性が良好な曲げ光ファイバ内蔵コネクタを提供する。　曲げ光ファイバ内蔵コネクタ（６０）は、曲げ部（１０ｄ）及び直線部（１０ａ，１０ｂ）をそれぞれ有する複数の曲げ光ファイバ（１１）を含む光ファイバアレイ（１０）と、複数の曲げ光ファイバ（１１）の端部（１０ｃ）を配列させる複数の位置決め機構（６１）を有するフェルール（２０）とを備え、曲げ部（１０ｄ）の曲げ角度は８５°～１５０°であり、１本の曲げ光ファイバ（１１）の曲げ部（１０ｄ）を長手方向に沿って１０°ずつ複数の領域に分けたとき、該複数の領域のうち両端の１０°に相当する領域を除いた残りの領域における曲げ半径のばらつきが３．０ｍｍ以下であり、曲げ部（１０ｄ）の光ファイバ外径が、直線部（１０ａ，１０ｂ）の光ファイバ外径よりも小さい。

Description

曲げ光ファイバ内蔵コネクタ及び該曲げ光ファイバの製造方法

　本発明は、曲げ光ファイバの製造方法及び該曲げ光ファイバを内蔵するコネクタに関し、特に、曲げ光ファイバに曲げ加工を施した際に生じる表面欠陥を除去する製造方法、及び該製造方法によって製造された曲げ光ファイバを内蔵する光コネクタに関する。

　近年、電子回路の高速化に伴い、従来使用されてきた銅配線などによる高速化の限界があることから、装置、回路基板あるいは半導体チップ間のデータ伝送に光を用いた通信を行う光インターコネクトの開発が進められている。

　光インターコネクトとして、例えば、ＶＣＳＥＬ（垂直共振型表面発光レーザー）を回路基板に実装し、ＶＣＳＥＬから出射された光信号を光ファイバに入射して伝播させ、回路基板に実装されたフォトダイオードで光信号を受光することで光信号伝送を行う方式のものがある。ＶＣＳＥＬは、回路基板の省スペース化、低背化の観点から、通常、回路基板に平行に実装されることから、該ＶＣＳＥＬから出射されるレーザ光の出射方向は、回路基板に対して垂直である。また、光インターコネクトによる光信号伝送を行うには、回路基板に平行に光を伝播させる必要がある。したがって、ＶＣＳＥＬから出射された光信号を垂直に曲げるための曲げ光ファイバ、並びにその製造方法が提案されている。

　図１２は、従来の曲げ光ファイバの製造方法を説明する斜視図である。本製造方法では、先ず、被覆１０２が除去された光ファイバ１１０の一部を、円筒形状カートリッジヒータ１０４上に配置し、光ファイバ１１０の一端を固定すると共に、他端に重り１０９を取り付ける。これにより、重り１０９の重力によってカートリッジヒータ１０４と接触している部分が約９０°に曲げられる。その後、高温で光ファイバ１１０をアニールし、屈曲部分で生じた歪みを除去している（特許文献１）。

　また、他の従来の曲げ光ファイバの製造方法として、図１３に示すように、光ファイバ２０１の一部２０４を電極２０３間に配置し、アーク放電２０２等により高温（屈曲点以上、軟化点以下）にした状態で、光ファイバ２０１を所定の半径で曲げる方法が提案されている。この光ファイバ２０１の曲げ部は高温状態で曲げられ、曲げられた後に常温となるため、曲げによる歪が除去される（特許文献２）。

　一方、従来の光ファイバの製造方法として、母材から線引きされたリボン型ファイバを、対向配置された一対のガイドコロ間に通し、一対のガイドコロを通過したリボン型ファイバを、連続式再加熱炉を通過させて再加熱する技術がある。この技術では、一対のガイドコロと接触することで生じた傷を加熱により溶けて無くすことにより、高強度を得ることが可能となっている（特許文献３）。

特開昭６４－４９００２号公報 特開２００５－２９２７１８号公報 特開平７－１１３９１８号公報

　しかしながら、上記特許文献１の技術では、カートリッジヒータに押し当てて曲げられた光ファイバの表面には複数の微小傷（表面欠陥）が形成されてしまうことから、光ファイバの強度が著しく低下し、光ファイバ破断の原因となる。

　また、上記特許文献２の技術のように、アーク放電等による非接触の熱源によって光ファイバを曲げる場合、所望の形状、すなわち精度の高い所望角度の曲げ形状を得ることが難しく、また、曲げ角度のばらつきが大きくなる場合がある。

　また、特許文献１の曲げ部に生じた傷を除去するために特許文献３の再加熱方法を適用すると、連続式の再加熱炉に曲げ光ファイバ全体を通過させなければならず、傷を除去した後の曲げ光ファイバの光学伝播特性を維持できない場合がある。

　本発明の目的は、精度の高い曲げ形状を得ることができると共に、強度を向上することができ、加えて欠陥除去後の光学伝播特性が良好な曲げ光ファイバの製造方法及び該曲げ光ファイバ内蔵コネクタを提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ内蔵コネクタは、曲げ部及び該曲げ部と一体成形される直線部をそれぞれ有する複数の曲げ光ファイバを含む光ファイバアレイと、前記複数の曲げ光ファイバの端部を配列させる複数の位置決め機構を有するフェルールと、前記曲げ部の外周に配置され且つ前記フェルール内に充填された樹脂部とを備え、前記曲げ部の曲げ角度は８５°以上１５０°以下であり、１本の前記曲げ光ファイバの前記曲げ部を長手方向に沿って１０°ずつ複数の領域に分けたとき、前記複数の領域のうち両端の１０°に相当する領域を除いた残りの領域における曲げ半径のばらつきが０．３ ｍｍ以下であり、前記曲げ光ファイバの前記曲げ部の光ファイバ外径が、前記直線部の外径よりも小さいことを特徴とする。

　また、前記曲げ光ファイバの本数は４本以上であり、全ての前記曲げ光ファイバにおける複数の曲げ部の最大角度と最小角度の差は２．０°以内である。

　また、前記曲げ部の曲げ角度が９０°以上１０５°以下であってもよい。

　前記曲げ部の曲げ半径は、５ｍｍ以下であるのが好ましく、３ｍｍ以下であるのが更に好ましい。

　また、前記曲げ部の内側面は梨地状である。更に、前記曲げ部の断面形状は、前記曲げ部の内側面と外側面を結ぶ方向が短軸となる略楕円形状である。

　また、前記曲げ光ファイバの直線部の外径は、８０～１２６μｍである。

　また、前記曲げ光ファイバの直線部の外径は１２４～１２６μｍであり、前記曲げ光ファイバ１本当たりの前記曲げ部の強度は、０．２５Ｎ以上であるのが好ましく、０．６２５Ｎ以上であるのが更に好ましい。

　上記目的を達成するために、本発明に係る曲げ光ファイバの製造方法は、石英系の光ファイバに曲げ加工を施すことで得られる曲げ光ファイバの製造方法であって、前記光ファイバを任意形状のヒータに押し当てて、当該光ファイバを前記ヒータの外形に沿って曲げる曲げ工程と、前記曲げ光ファイバの曲げ部における内側面の欠陥を除去する除去工程と、を有することを特徴とする。

　また、前記曲げ光ファイバの製造方法は、前記曲げ工程と前記除去工程の間に、前記曲げ工程によって得られた曲げ光ファイバを冷却する冷却工程を更に有することを特徴とする。

　前記除去工程は、非接触の熱源によって前記内側面を加熱する。

　前記非接触の熱源はアーク放電であってもよく、また、レーザ光であってもよい。
　また、前記除去工程は、前記曲げ部における内側面の少なくとも一部をケミカルエッチングする。

　本発明によれば、精度の高い曲げ形状を得ることができると共に、強度を向上することができ、加えて欠陥除去後の光学伝播特性が良好な曲げ光ファイバ内蔵コネクタ及び該曲げ光ファイバの製造方法を実現することができる。

本発明の実施形態に係る曲げ光ファイバが組み込まれた曲げ光ファイバ内蔵コネクタの構成を概略的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。 図１（ａ）の線Ａ－Ａに沿う断面図である。 本発明の実施形態に係る曲げ光ファイバ内蔵コネクタが回路基板に取り付けられた状態を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る曲げ光ファイバ内蔵コネクタの変形例を概略的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。 曲げ光ファイバの製造方法における加熱工程を説明する図である。 （ａ）は、図２に示す加熱工程後の曲げ光ファイバにおける曲げ部全体を示す画像であり、（ｂ）は、（ａ）で示す曲げ部における内側面の拡大画像であり、（ｃ）は、除去工程後の内側面の拡大画像である。 は、曲げ光ファイバの製造方法における一工程の例として、アーク放電による除去工程を説明する図である。 は、曲げ光ファイバの製造方法における一工程の例として、レーザ光による除去工程を説明する図であり、（ｃ）は異なる形態のレーザ光による除去工程を説明する図である。 （ｃ）レーザ光により微小傷を除去したときの曲げ部の顕微鏡画像である。 曲げ光ファイバの製造方法における一工程の例として、ケミカルエッチングによる除去工程を説明する図である。 １本の曲げ光ファイバの曲げ部における曲げ半径のばらつきを説明する図であり、（ａ）は曲げ半径の測定領域、（ｂ）は測定結果を示すグラフである。 従来の曲げ光ファイバの製造方法を説明する斜視図である。 他の従来の曲げ光ファイバの製造方法を説明する部分側面図である。

　以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

　図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバ内蔵コネクタの構成を概略的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。なお、図１における各構成の長さ、幅あるいは厚さは、その一例を示すものであり、本発明の光ファイバ内蔵コネクタにおける各構成の長さ、幅あるいは厚みは、図１のものに限られないものとする。

　図１（ａ）および（ｂ）に示すように、光ファイバアレイ１０は、複数の曲げ光ファイバ１１が横方向に並べて配置されてなり、曲げ光ファイバ１１は、直線部１０ａ，１０ｂの間に、直線部１０ａ，１０ｂと一体成形される曲げ角度９０°の曲げ部１０ｄを有している。曲げ部１０ｄの光ファイバ外径は、直線部１０ａ，１０ｂの光ファイバ外径よりも小さい。なお、曲げ部１０ｄの曲げ角度は９０°には限定されず、たとえば８５°以上１５０°以下であり、出入射される光の光軸に合わせて選択される。なおここで、曲げ部の曲げ角度は直線部１０ａ，１０ｂをそれぞれ延長させたときの両者のなす角度で定義される。曲げ光ファイバ１１の本数は、特に限定されないが、例えば４本以上であり、ここでは１２本である。

　曲げ光ファイバ１１における曲げ部１０ｄの曲げ半径は、たとえば５ｍｍ以下であり、好ましくは３ｍｍ以下である。曲げ半径は小さい方が小型化の観点からは好ましいが、小さくしすぎると破断しやすくなり、また光ファイバの伝送損失が増加する問題が生じるため、０．５ｍｍ以上が好ましい。

　また、１本の曲げ光ファイバ１１内の曲げ部１０ｄを長手方向に沿って１０°ずつ複数の領域に分けたとき、当該複数の領域のうち両端の１０°に相当する部分を除いた残りの領域における曲げ半径のばらつき（最大－最小）が０．３ｍｍ以下である。

　曲げ光ファイバ内蔵コネクタ１内での光ファイバの損失増加は、１．０ｄＢ以下であることが好ましく、０．８ｄＢ以下であることがさらに好ましい。

　また、光ファイバアレイ１０において、複数の曲げ光ファイバ１１の曲げ部１０ｄにおける曲げ角度のばらつき、すなわち全ての曲げ光ファイバ１１における複数の曲げ部１０ｄの最大角度と最小角度の差は、２．０°以内であり、好ましくは１．０°以内である。

　また、光ファイバアレイ１０を構成する複数の曲げ光ファイバ１１が４本以上の場合、複数の曲げ光ファイバ１１全体での曲げ部１０ｄの強度は、後述する測定方法で１本当たり０．２５Ｎ以上であればコネクタ組立において曲げ光ファイバが簡単には破断しない。さらに好ましくは０．６２５Ｎ以上とすることで、より一層破断を抑制できる。

　直線部１０ａは、被覆部１２によってその全周が覆われている。光ファイバアレイ１０を構成する曲げ光ファイバ１１は、例えば石英系のファイバであり、その外径は８０～１２６μｍである。光ファイバアレイ１０において、ファイバ外径が８０μｍの場合にはたとえばピッチが１２５μｍ又は２５０μｍであり、ファイバ外径が１２５μｍの場合にはたとえばピッチが２５０μｍである。なお、ピッチはこれに限定されず、隣り合うファイバ同士が接触しないように設定すればよい。

　曲げ光ファイバ内蔵コネクタ１は、図２に示すように、曲げ部１０ｄをそれぞれ有する複数の曲げ光ファイバ１１を含む光ファイバアレイ１０と、光ファイバアレイ１０の一方の直線部１０ａを支持すると共にもう一方の直線部１０ｂを支持するフェルール２０と、フェルール２０と協働して直線部１０ｂの側面を支持する板部材３０とを備えている。　

　フェルール２０には、直線部１０ａの軸方向に沿って溝２１が形成されており、溝２１の内部に被覆部１２が収容される。具体的には、溝２１は浅溝部２２及び深溝部２３を有しており、浅溝部２２で直線部１０ａを支持すると共に、深溝部２３で直線部１０ｂを支持する。深溝部２３の側面には、複数の溝２３ａが設けられており、複数の溝２３ａは、曲げ光ファイバ１１を一本ずつ収容することが可能な寸法で形成されている。また、溝２３ａは、曲げ光ファイバの直線部１０ｂの端部を支持することが可能となっている。

　板部材３０は、深溝部２３の上記側面よりも外側に配置される。板部材３０の側面３０ａは、光ファイバアレイ１０の直線部１０ｂを支持し、これにより光ファイバアレイ１０が長手方向に位置決めされる。このように、溝２３ａ及び板部材３０は、複数の曲げ光ファイバ１１の端部１０ｃを位置決めする複数の位置決め機構を構成している。また、曲げ部１０ｄの外周には不図示の樹脂が充填された樹脂部が設けられている。

　上記構成の光ファイバ内蔵コネクタ１は、例えば、図３に示すように、送信側回路４０（Ｔｘ）において、回路基板４１の主面４１ａと平行な発光面４２ａを有するＶＣＳＥＬ４２上に取り付けられる。ＶＣＳＥＬＦ４２は、回路基板４１内の電気配線４３を介してＩＣ４４に電気的に接続されている。このとき、ＶＣＳＥＬ４２からの出射光は、レンズアレイ４５介して直線部１０ｂの端部１０ｃに入力される。端部１０ｃに入力された光は、直線部１０ｂ、曲げ部１０ｄを通って直線部１０ａに伝送され、直線部１０ａから受信側回路５０（Ｒｘ）の光ファイバ内蔵コネクタ１に入力される。受信側回路５０では、ＶＣＳＥＬ４２からの出射光が、同コネクタの直線部１０ａ、曲げ部１０ｄ、直線部１０ｃ、端部１０ｃを通って回路基板５１上のフォトダイオード５２に入力される。そして、フォトダイオード５２の入力光に応じた電気信号が、回路基板５１内の電気配線５３を介してＩＣ５４に入力される。

　図４は、本発明の実施形態に係る光ファイバ内蔵コネクタ１の変形例を概略的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
　同図（ａ）及び（ｂ）に示すように、光ファイバ内蔵コネクタ６０は、曲げ部１０ｄをそれぞれ有する複数の曲げ光ファイバを含む光ファイバアレイ１０と、複数の曲げ光ファイバ１１の端部１０ｃを配列させる複数の位置決め機構６１を有するフェルール６２と、曲げ部１０ｄの外周に充填された樹脂部６３とを備える。フェルール６１は、一体成型された断面略Ｌ字型の部材である。このフェルール６１には、直線部１０ａの軸方向に沿って溝部６４が形成されており（図２（ｂ））、溝部６４の内部に被覆部１２が収容される。

　また、フェルール６２には、溝部６４と連通するように形成された溝部６５が設けられており、溝部６５に曲げ部１０ｄが収容される。溝部６５は傾斜した底面６５ａを有し、底面６５の端部には複数の溝６５ｂが設けられている。複数の溝６５ｂは、曲げ光ファイバ１１を一本ずつ収容することが可能な寸法で形成されている。また、フェルール６２には、複数の溝６５ｂに対応する複数の貫通孔６６が形成されており、複数の貫通孔６６に曲げ光ファイバ１１の直線部１０ｂが挿入される。複数の溝６５ｂ及び複数の貫通孔６６は位置決め機構６１を構成している。これにより、曲げ光ファイバ１１の直線部１０ｂが、端部１０ｃが外部に露出する状態でフェルール６２に支持され、また、位置決め機構６１により、複数の曲げ光ファイバ１１がフェルール６２内で位置決めされる。

　光ファイバ内蔵コネクタ６０の寸法は、例えば厚さ３．５ｍｍ、幅３．７ｍｍ、長さ６．０ｍｍである。また、光ファイバ内蔵コネクタ６０では、例えば曲げ半径Ｒ＝２．５ｍｍで曲げファイバ１１が曲げられており、曲げ角度は例えば９８°である。曲げ部１０ｄの曲げ角度は、８５°以上１５０°以下であり、好ましくは９０°以上１０５°以下である。これにより、曲げ光ファイバの低背化することができ、光ファイバ内蔵コネクタ１の小型を実現することができる。

　曲げ光ファイバ１１は、例えば次のような工程を経て製造される。先ず、図５に示すように、被覆部７１を除去して露出させた光ファイバ７０’の一部を、略円筒状のヒータ７２の外周面７２ａに押し当て、次いで、ヒータ加熱により、光ファイバ７０をヒータ７２の外形に沿って略９０°に曲げる（曲げ工程）。このとき、曲げ部分は、長手方向に沿って連続曲線となる形状を有している。その後、曲げ光ファイバ７０を常温まで冷却する（冷却工程）。この加熱工程および冷却工程により、曲げ部７３を有する曲げ光ファイバ７０が形成される（図６（ａ））。

　曲げ工程直後、曲げ部７３の顕微鏡写真を観察すると、ヒータ７２に接触した光ファイバ７０の曲げ部７３における内側面７３ａには、該曲げ光ファイバの径方向に沿って線状の微小傷（欠陥）が複数形成されている（図６（ｂ））。ヒータ７２の断面形状は、丸型や楕円型などの形状をとり得るが、いずれの形状でも、曲げ光ファイバ７０とヒータ７２が接触する限り、曲げ光ファイバ７０とヒータ７２の接触面に微小傷が発生する。微小傷の長さは、例えば１μｍ～１０μｍである。このような微小傷は、曲げ光ファイバのへき壊の起点となり、小さい衝撃や、引っ張り及び曲げ応力により、容易に破断するため、光ファイバの強度が著しく低下する。

　そこで、このような微小傷を除去するために、曲げ光ファイバ７０の曲げ部７３における内側面７３ａを加熱して、該内側面の微小傷を除去する（除去工程）。微小傷の除去方法の一例としては、曲げ部７３における内側面７３ａすなわち内周面を、非接触式の熱源で加熱する方法がある。曲げ光ファイバ７０の内側面７３ａが非接触式の熱源で加熱されることにより、規定の温度以上に加熱された曲げ光ファイバ７０の内側面７３ａが融解し、内側面７３ａに生じた微小傷は殆ど消失する（図６（ｃ））。この結果、へき壊の起点がなくなり、光ファイバの強度を増大させることが可能となる。

　このとき、曲げ光ファイバ７０の加熱部分、すなわち曲げ部７３の断面形状は、円形ではなくなり、内側面７３ａが融解することにより多少えぐられるため、曲げ部の内側面と外側面を結ぶ方向が短軸、該短軸と垂直な方向が長軸である略楕円形となる。このように曲げ部７３の断面形状が変形することで、より一層曲げに対する強度が増すことになる。

　なお、このとき長軸の寸法は元の光ファイバ径とほぼ同じであるが、短軸の寸法は元の光ファイバ径よりも１μｍ～２μｍ程度小さくなっている。光ファイバ径の減少の度合いが小さすぎると曲げに対する強度を改善する効果が得られないため、元の光ファイバ径よりも０．５μｍ以上小さくなっていることが好ましい。ただし、減少の度合いが大きすぎると引張強度が弱くなり、ファイバの取り扱いが困難となるため、短軸の長さが７０μｍ以上であることが好ましい。　

　非接触式の熱源としては、アーク放電、レーザ光、ガスバーナなどが挙げられる。曲げ光ファイバ７０のコア部の組成（例えば、屈折率分布など）を高熱により変化させないためには、アーク放電やレーザ光による熱源を利用することが好ましい。また、ガスバーナは、簡便な装置であり、曲げ光ファイバ７０を安価で加熱できる点でメリットがある。

　アーク放電やレーザ照射による熱付与は、加熱空間の温度分布や付与時間を精度良く制御することに適しており、微小傷が生じた内側面７３ａ或いはその近傍にのみ高熱を付与することが可能である。これにより、ファイバの特性を損なうこと無く欠陥を除去することができ、曲げ光ファイバの強度を増大することができる。

　非接触式の熱源としてアーク放電を使用する場合、具体的には、図７に示すように、横方向に並べて配置された複数の曲げ光ファイバ７０（図７の例では８本）の両側側方に一対の電極８０，８０を設置する。そして、アーク放電領域８１が、曲げ部７３における内側面７３ａの曲率中心側に位置するように一対の電極８０，８０を配置し、該一対の電極間で放電を行う。

　また、曲げ光ファイバの心数が多い場合（例えば、８本以上）には、図８に示すように、非接触式の熱源としてレーザ光Ｌを使用するのが好ましい。レーザ光Ｌは、光源９０から連続的に光を出射するＣＷレーザ（Continuous wave laser）が好ましい。また、レーザ光Ｌとしては、例えば、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバレーザなどが挙げられ、好ましくはＣＯ_２レーザである。

　微小傷を除去するためには、上述のように光ファイバの微小傷が生じている部分を加熱し溶融させる必要がある。そのため、レーザ光を照射することにより、発熱することが好ましく、この観点からＣＯ_２レーザが好ましい。

　レーザ光Ｌにより微小傷を除去した後、曲げ部７３の内側面７３ａの顕微鏡画像を観察すると、図６（ｃ）に示すように内側面７３ａが梨地状になっている。これにより、へき壊の起点となる微小傷が除去され、光ファイバの強度が増大する。
　また、このとき、曲げ角度が所望の角度になるように調整しながら加熱を行う。たとえば、曲げ光ファイバ７０を所定の角度に固定する固定治具に設置した状態で、当該曲げ光ファイバを加熱する。これにより、曲げ光ファイバ７０の角度が補正され、所望の角度に近づけられるとともに、曲げ角度のばらつきをより一層小さくする（１．０°以内）ことができる。

　アーク放電やレーザ照射による上記加熱工程では、曲げ部７３における内側面７３ａに対して微小傷を除去するのに必要な熱を供給しつつ、曲げ光ファイバ７０内のコア部の屈折率が変化しないように、加熱条件を決める必要がある。曲げ光ファイバ内のコア部まで加熱され、コアの成分が拡散して屈折率が変化すると、伝送特性が劣化する場合があるからである。

　アーク放電やレーザ照射は、熱源及び光ファイバのいずれか、又は双方を移動させながら行ってもよい。すなわち、レーザ光と光ファイバの両方を相対的に移動させながら行ってもよい。

　また、レーザ照射においては、各ファイバの曲げ部７３における内側面７３ａをファイバの長手方向になぞるようにレーザ光と光ファイバとを相対的に移動させ、ファイバ１本ずつを順次加熱してもよい。このように曲げ部を加熱することで、ファイバごとに微小傷を確実に溶融できる。

　また、図８（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ９１等を用いて、レーザ光Ｌを光ファイバの径方向に略平行な線状に集光させてもよい。線状のレーザ光を用いることでスポット状のレーザに比べ、広範囲を加熱することができ、より短時間で微小傷を溶融させることができる。

　また、微小傷の除去方法の別の一例としては、図１０に示すように、曲げ部７３における内側面７３ａの少なくとも一部をケミカルエッチングしてもよい。ケミカルエッチングの方法としては、例えば、容器９２内に、石英系材料を腐食可能な薬品を含有する溶液９３を入れ、溶液９３に曲げ部７３を所定時間浸漬し、曲げ部７３の内側面７３ａを溶かすことで、当該内側面に形成された微小傷を除去することができる。溶液９２の種類としては、例えば、フッ酸が挙げられる。ケミカルエッチングにより微小傷を除去する場合も、内側面７３ａのみが腐食によって溶け、コア部まで侵食しないため、コア成分の遷移による、伝送特性の劣化を防止することができる。

　また、仮に、痕跡が残ったとしても、先鋭部のない、略長円形状に丸められた凹凸が多少残る程度の状態であり、これらはへき壊の起点となる微小傷ではない（図９）。この結果、へき壊の起点がなくなり、曲げ光ファイバの強度を増大させることが可能となる。

　このときケミカルエッチングにより曲げ部のファイバ外径が１μｍ～２μｍ程度小さくなる。ファイバ径が小さくなると、引張強度が若干低下するものの、曲げに対する強度（曲げ強度）が増大する。これにより、より一層曲げに対する強度が増すことになる。
　なお、光ファイバ径の減少の度合いが小さすぎると曲げに対する強度を改善する効果が得られないため、元の光ファイバ径よりも０．５μｍ以上小さくなっていることが好ましい。ただし、減少の度合いが大きすぎると引張強度が弱くなり、ファイバの取り扱いが困難となるため、光ファイバ径が７０μｍ以上であることが好ましい。

（曲げ部の曲げ半径の測定）
　１本の曲げ光ファイバ１１をアーク放電を用いて９０°曲げて、該光ファイバ内の曲げ部半径のばらつきを測定した。また、１本の光ファイバをヒータに押し当てて９０°曲げ、該光ファイバ内の曲げ部半径のばらつきを測定した。
　具体的には、図１１（ａ）に示すように、曲げ部１０ｄにおける１０°～８０°の範囲を１０°ずつに区切って領域１Ａ～７Ａに分け、それぞれの領域における曲げ半径を測定した。曲げ半径の目標値は、放電曲げ、ヒーター曲げのいずれも１ｍｍとした。結果を表１及び図１１（ｂ）に示す。

　表１に示すように、ヒーター加工では、領域１Ａから領域７Ａまでほぼ均一な曲げ半径が得られており、領域１Ａ～７Ａにおける曲げ半径のばらつき（最大－最小）が０．３ｍｍ以下の範囲内である０．１４ｍｍであった。一方、アーク放電では、部分的に曲げ半径が大きい部分があり（例えば、領域６Ａ）、ばらつきが生じた。また、ヒーター加工では断面略丸型のヒータ形状に沿ってファイバが曲げられるため、均一かつ所望の曲げ半径が容易かつ安定して得られるが、アーク放電では加熱条件のみで曲げ半径が決定させるため、ある程度のばらつきが生じる。よって均一かつ所望の曲げ半径を安定して得るには、ヒーター加工が好ましいことが分かる。

（曲げ部の曲げ角度の測定）
　８本の曲げ光ファイバ１１が横方向に並べて配置されてなる光ファイバアレイを用い、光ファイバアレイを２３個作成した。各光ファイバの曲げ部の角度の目標値は９８°とした。
　まず、光ファイバ７０’を断面略丸型のヒータ７２に押し当てて、当該光ファイバをヒータ７２の外形に沿って曲げ、これにより光ファイバに曲げ部７３を形成した。曲げ半径は２．５ｍｍとした。

　そして、各光ファイバアレイにおける８本の光ファイバの中から、最大角度と最小角度のものを選択してその角度差（°）を求め、また、光ファイバアレイを構成する８本の光ファイバの曲げ角度の平均値を求めた。角度差の測定では、通常、８本のファイバ（１ｃｈ～８ｃｈ）の両端に位置する２本の光ファイバが最大角度（＝１ｃｈ）と最小角度（＝８ｃｈ）を有するため、本測定では両端の光ファイバ（１ｃｈと８ｃｈ）の角度（°）を測定し、それらの差を求めた。結果を表２に示す。

　表２に示すように、レーザー処理前では、各光ファイバアレイにおける８本の光ファイバの曲げ部における最大角度と最小角度の差（１ｃｈと８ｃｈの角度差）は、最大でも、２．０°以下の範囲内である１．５６°であり（Ｎｏ．１７）、全ての光ファイバアレイ（Ｎｏ．１～Ｎｏ．２３）における角度差の平均値は０．６２°であった。また、全ての光ファイバにおける曲げ部の角度は、９４．９１°～１０１．５９°の範囲内となった。

　次に曲げ部７３における内側面７３ａを固定治具に固定し、ＣＯ_２レーザで加熱して、内側面７３ａの微小傷を除去した。レーザー処理後の測定結果を表２に示す。微小傷除去した場合、８本の光ファイバの曲げ部における最大角度と最小角度の差は、最大でも、１．０°以下の範囲内である０．７８°（Ｎｏ．７）であり、全ての光ファイバアレイにおける角度差の平均値は０．２７°であった。また、全ての光ファイバにおける曲げ部の角度は、９８°±１.５°の範囲内となった。

　よって、レーザー処理を施すことにより、光ファイバにおける曲げ部の角度のばらつきが小さく、また、複数の光ファイバの位置精度が高い光ファイバアレイを作製することができた。

（曲げ部の強度測定）
　８本の曲げ光ファイバ１１が横方向に並べて配置されてなる光ファイバアレイの中央にＲ＝１ｍｍ、曲げ角度９０°の曲げ部が形成されたサンプルを用意し、強度の測定を行った。
　サンプルは、断面略丸型のヒータ７２に押し当てて、当該光ファイバをヒータ７２の外形に沿って曲げて形成したものであり、光ファイバアレイの中央部に位置する間隔１０ｍｍの部分の被覆が除去されており、それ以外の部分は、ガラス光ファイバの外周に被覆が形成されている。曲げ光ファイバの直線部の外径は約１２５μｍ（１２４～１２６μｍ）であり、レーザを用いて傷を除去した曲げ光ファイバの曲げ部の断面形状は、円形から内側面が１．５μｍ削られた略楕円形状であり、フッ酸を用いて傷を除去した曲げ光ファイバの外径は、直径で直線部よりも１．５μｍ細くなっている。

　そして、（ａ）微小傷の除去を行っていないもの、（ｂ）レーザを用いて傷を除去したもの、及び（ｃ）フッ酸を用いて傷を除去したものを、それぞれ１０個ずつ用意した。
　強度測定では、強度試験機（エー・アンド・デイ社製、装置名「ＴＥＮＳＩＲＯＮ」）を使用し、測定条件を、把持位置を曲げ部から４０ｍｍ、所期チャック間距離７００ｍｍ、引っ張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、ロードセル５ｋｇ（～５０Ｎ）とした。

　具体的には、光ファイバアレイの両端を７００ｍｍの距離で対向して設けられた把持具でそれぞれ把持し、光ファイバアレイの一方の把持部からもう一方の把持部までの長さが７００ｍｍになるようにセットした。

　そして、把持部の一方を固定した状態でもう一方を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で上昇させ、曲げ部を拡張方向へ荷重して当該曲げ部で全心が破断したときの荷重を測定した。破断荷重の目標値は、２Ｎ（０．２５Ｎ×８本）とした。なお本実施例では、引張強度だけでなく曲げ強度のパラメータを含めた測定を行った。

　この結果、微小傷の除去を行っていないものは平均して０．０３Ｎで破断した。一方、レーザを用いて傷を除去したものは平均して７．４Ｎで破断し、フッ酸を用いて傷を除去したものは２．１Ｎで破断した。ファイバ１本当たりに換算すると、レーザを用いて傷を除去したものは平均して０．６２５Ｎ以上の範囲内である０．９２５Ｎであり、フッ酸を用いて傷を除去したものは平均して０．２５以上の範囲内である０．２６２５Ｎであった。

　よってレーザあるいはフッ酸を用いて曲げ部の微小傷を除去することにより、強度が充分に確保され、かつ光ファイバの曲げ部の角度が所望の角度であり、曲げ部の角度のばらつきが小さい曲げ光ファイバを得ることができた。

　上述したように、本実施形態によれば、光ファイバ７０’を断面略丸型のヒータ７２に押し当てて、当該光ファイバをヒータ７２の外形に沿って曲げ、これにより光ファイバに曲げ部７３を形成するため、均一かつ所望の曲げ半径が容易かつ安定して得られる。
　また、その後、曲げ部７３における内側面７３ａの微小傷を除去するため、応力集中の原因となる微小傷が除去され、機械的強度を向上することができる。

　また、微小傷を除去する際に曲げ部７３を加熱する形態においては、曲げ部７３全体を加熱せず、曲げ部７３の一部、つまりヒータ７２との接触によって生じた微小傷が位置する内側面７３ａを加熱するため、曲げ工程時の良好な形状を除去工程後も維持、改善することができ、精度の高い曲げ形状を得ることができる。また、曲げ部７３全体を加熱しないことから、光信号の実質的な伝送路となる曲げ光ファイバ７０のコア部が熱影響を受け難く、微小傷除去後であっても良好な光学伝播特性を実現することができる。

　また、光ファイバを所望の角度に曲げることができるとともに、光ファイバアレイ１０内の複数の光ファイバ１１の曲げ角度のばらつきを小さくする（２．０°以内）ことができる。さらには、曲げ部７３を加熱して微小傷を除去した場合は、さらに曲げ角度が補正され、曲げ角度のばらつきをより一層小さくする（１．０°以内）ことができる。

　また、上記のような曲げ光ファイバを内蔵したコネクタを組み立てる際、曲げ光ファイバを他の部材と当接させるか或いは他の部材に挿入する必要があるところ、曲げ光ファイバ１１の内側面に微小傷が存在しないため、曲げ光ファイバ１１の押し込みによって該曲げ光ファイバに生じる内部応力に耐えることができ、曲げ光ファイバ１１の破断を防止することができる。このため、容易な組み立てを実現できると共に、良好な光学伝播特性を有する光ファイバ内蔵コネクタ１を提供することが可能となる。

　以上、本実施形態に係る曲げ光ファイバの製造方法及び該光ファイバ内蔵コネクタについて述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。

　１　光ファイバ内蔵コネクタ
　１１　曲げ光ファイバ
　１０　光ファイバアレイ
　１０ａ　直線部
　１０ｂ　直線部
　１０ｃ　端部
　１０ｄ　曲げ部
　１２　被覆部
　２０　フェルール
　２１　溝
　２２　浅溝部
　２３　深溝部
　２３ａ　溝
　３０　板部材
　３０ａ　側面
　４０　送信側回路
　４１　回路基板
　４１ａ　主面
　４２　ＶＣＳＥＬ
　４２ａ　発光面
　４３　電気配線
　４４　ＩＣ
　５０　受信側回路
　５１　回路基板
　５２　フォトダイオード
　５３　電気配線
　５４　ＩＣ
　６０　曲げ光ファイバ内蔵コネクタ
　６１　フェルール
　６２　溝部
　６３　溝部
　６３ａ　底面
　６３ｂ　溝
　６４　貫通孔
　７０’　光ファイバ
　７０　曲げ光ファイバ
　７１　被覆部
　７２　ヒータ
　７２ａ　外周面
　７３　曲げ部
　７３ａ　内側面
　７４　直線部
　８０，８０　一対の電極
　８１　アーク放電領域
　９０　光源
　９１　シリンドリカルレンズ
　９２　容器
　９３　溶液

Claims (16)

1. 　曲げ部及び該曲げ部と一体成形される直線部をそれぞれ有する複数の曲げ光ファイバを含む光ファイバアレイと、
   　前記複数の曲げ光ファイバの端部を配列させる複数の位置決め機構を有するフェルールと、
   　前記曲げ部の外周に配置され且つ前記フェルール内に充填された樹脂部とを備え、
   前記曲げ部の曲げ角度は８５°以上１５０°以下であり、１本の前記曲げ光ファイバの前記曲げ部を長手方向に沿って１０°ずつ複数の領域に分けたとき、前記複数の領域のうち両端の１０°に相当する領域を除いた残りの領域における曲げ半径のばらつきが０．３ｍｍ以下であり、
   前記曲げ光ファイバの前記曲げ部の外径は、前記直線部の外径よりも小さいことを特徴とする曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
2. 　前記曲げ光ファイバの本数は４本以上であり、全ての前記曲げ光ファイバにおける複数曲げ部の最大角度と最小角度の差は２．０°以内であることを特徴とする請求項１に記載の曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
3. 　前記曲げ部の曲げ角度が、９０°以上１０５°以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
4. 　前記曲げ部の曲げ半径は、５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
5. 　前記曲げ部の曲げ半径は、３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
6. 　前記曲げ部の内側面は、梨地状であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
7. 　前記曲げ部の断面形状は、前記曲げ部の内側面と外側面を結ぶ方向が短軸となる略楕円形状であることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
8. 　前記曲げ光ファイバの直線部の外径は８０～１２６μｍであることを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
9. 　前記曲げ光ファイバの直線部の外径は１２４～１２６μｍであり、前記曲げ光ファイバ１本当たりの前記曲げ部の強度は、０．２５Ｎ以上であることを特徴とする、請求項８に記載の曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
10. 　前記曲げ光ファイバ１本あたりの前記曲げ部の強度は、０．６２５Ｎ以上であることを特徴とする、請求項９に記載の曲げ光ファイバ内蔵コネクタ。
11. 　石英系の光ファイバに曲げ加工を施すことで得られる曲げ光ファイバの製造方法であって、
    　前記光ファイバを任意形状のヒータに押し当てて、当該光ファイバを前記ヒータの外形に沿って曲げる曲げ工程と、
    　前記曲げ光ファイバの曲げ部における内側面の欠陥を除去する除去工程と、を有することを特徴とする曲げ光ファイバの製造方法。
12. 　前記曲げ工程と前記除去工程の間に、前記曲げ工程によって得られた曲げ光ファイバを冷却する冷却工程を更に有することを特徴とする、請求項１１に記載の曲げ光ファイバの製造方法。
13. 　前記除去工程は、非接触の熱源によって前記内側面を加熱することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の曲げ光ファイバの製造方法。
14. 　前記非接触の熱源はアーク放電であることを特徴とする請求項１３に記載の曲げ光ファイバの製造方法。
15. 　前記非接触の熱源はレーザ光であることを特徴とする、請求項１３に記載の曲げ光ファイバの製造方法。
16. 　前記除去工程は、前記曲げ部における内側面の少なくとも一部をケミカルエッチングすることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の曲げ光ファイバの製造方法。
    　

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