WO2016181778A1 - 光ファイバアレイ及び光スイッチ - Google Patents

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基博 中原
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株式会社中原光電子研究所
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    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/36Mechanical coupling means
    • G02B6/40Mechanical coupling means having fibre bundle mating means

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical fiber array and an optical switch.
  • optical switch composed of an optical fiber array and a tilt mirror array.
  • the optical fiber array in the optical switch includes a capillary array and a microlens array.
  • the configuration of the optical fiber array and tilt mirror array of the optical switch according to the related technology is shown in FIG.
  • the optical switch according to the related art includes an optical fiber array on the signal light incident side, a first tilt mirror array 14, a second tilt mirror array 15, and an optical fiber array on the signal light emission side (for example, , See Patent Document 1).
  • the optical fiber array on the signal light incident side includes a plurality of optical fibers 10-1, a first capillary array 11-1, and a first microlens array 13-1.
  • the optical fiber array on the signal light emission side includes a second capillary array 11-2, a second microlens array 13-2, and a plurality of optical fibers 10-2.
  • the first microlens array 13-1 and the second microlens array 13-2 have a plurality of microlenses arranged regularly.
  • signal light can be transmitted by bringing the optical fibers 10-1 and 10-2 arranged at high density close to the microlens arrays 13-1 and 13-2, respectively.
  • the first capillary array 11-1 and the second capillary array 11-2 each have a hole portion in which holes are formed in a matrix, and the optical fiber 10-1 and the optical fiber 10-2 are respectively provided in the hole portion. Inserted.
  • the first microlens array 13-1 and the second microlens array 13-2 are optical fibers inserted in the hole portions of the first capillary array 11-1 and the second capillary array 11-2, respectively. Microlenses arranged at positions corresponding to 10-1 and 10-2 are provided.
  • the first capillary array 11-1 and the first microlens array 13-1 are bonded with an adhesive so as to optically couple the signal light output from each optical fiber and each microlens.
  • the second capillary array 11-2 and the second capillary array 11-2 and the second capillary array 11-2 and the second optical fiber 10-2 are bonded with an adhesive so as to optically couple the signal light and each microlens. Two microlens arrays 13-2 are joined.
  • the first tilt mirror array 14 and the second tilt mirror array 15 have a plurality of mirrors disposed at the condensing position of the signal light transmitted through the optical fiber.
  • Each mirror is a MEMS mirror manufactured using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the tilt mirror array is rotatably supported and controlled to an angle corresponding to the position of the output port set as the output destination of each signal light. Thereby, the signal light reflected by each tilt mirror array can be output to a desired output destination.
  • the accuracy of each module varies greatly.
  • the capillary array has a relatively low processing accuracy of ⁇ 2 ⁇ m
  • the microlens array has a comparison of ⁇ 0.1 ⁇ m.
  • High machining accuracy For this reason, when assembling the module as an assembly, it is difficult to suppress the positional deviation of the focal position of the signal light and the loss of optical characteristics due to the low accuracy of the capillary array, and the signal light can be transmitted with a stable light intensity. It becomes difficult to communicate.
  • a one-dimensional V-groove array is used instead of a capillary array and is stacked in a multilayer structure to form a matrix-like fiber array. The variation of 5 ⁇ m is so large that the focal position of the signal light is deviated and it is difficult to accurately switch and transmit the signal light.
  • an object of the present disclosure is to provide a highly accurate and easy-to-assemble optical fiber array by attaching a fiber guide prepared in advance to the exit of the optical fiber in the capillary array.
  • each optical fiber is aligned in a capillary array, a positioning array as a fiber guide prepared in advance is arranged between the capillary array and the microlens array, and the aligned optical fibers are positioned in the positioning array. Insert into.
  • the optical fiber array according to the present disclosure is: A plurality of optical fibers; A plurality of through-holes arranged in alignment, and a capillary array in which the respective optical fibers are inserted so as to protrude into the respective through-holes; A plurality of optical fiber guide holes having a diameter gradually narrowing from an introduction port for introducing the optical fiber toward a holding port for holding the optical fiber, are formed so as to correspond to the arrangement positions of the through holes.
  • a microlens that converts light emitted from each optical fiber held in the plurality of optical fiber guide holes into parallel light is formed so as to correspond to the arrangement position of each optical fiber guide hole.
  • a lens array may be further provided.
  • an outer shape of the capillary array on a surface on which the plurality of through holes are arranged may be a circle having a larger diameter than the positioning array.
  • the outer shape of the capillary array may include a cutout portion having an equal distance from a through-hole arranged linearly on an outer edge of the plurality of through-holes.
  • the optical switch according to the present disclosure is: A first optical fiber array that converts light from a plurality of optical fibers into parallel light using the optical fiber array described above; A first MEMS mirror having a plurality of rotatable reflecting portions arranged to correspond to each parallel light transmitted from a microlens array included in the first optical fiber array; A second MEMS mirror having a plurality of rotatable reflectors arranged to correspond to each parallel light reflected from each reflector of the first MEMS mirror; A second optical fiber array that uses the above-described optical fiber array to inject each parallel light reflected from the respective reflecting portions of the second MEMS mirror into the optical fiber.
  • An example of the structure of the optical fiber array which concerns on related technology is shown.
  • An example of the structure of the optical fiber array which concerns on this embodiment is shown.
  • An example of the shape of the fiber guide hole of the positioning array which concerns on this embodiment is shown.
  • An example of the shape of the fiber guide hole of the positioning array which concerns on this embodiment is shown.
  • the 1st example of the cross-sectional shape of a capillary array is shown.
  • the 2nd example of the cross-sectional shape of a capillary array is shown.
  • An example of the structure of the optical fiber array which concerns on this embodiment is shown.
  • the optical fiber array includes a plurality of optical fibers 20, a capillary array 21, and a positioning array 22.
  • the optical fiber array may further include a microlens array 23.
  • the material of the capillary array 21 may be made of silica glass or plastic.
  • the capillary array 21 has a plurality of through holes arranged in parallel so that each optical fiber 20 can be inserted.
  • the plurality of through-holes of the capillary array 21 are formed in a direction perpendicular to the main surface forming the capillary array 21 and parallel to the insertion direction of the optical fibers 20 inserted into the through-holes.
  • the degree of parallelism between the through-holes may be within a range that falls within the accuracy error.
  • the main surface of the capillary array 21 indicates one surface on the insertion side of the optical fiber 20 to be inserted into the plurality of through holes.
  • each through hole is formed so as to provide a clearance between the optical fiber 20 to be inserted and the through hole, the insertion operation of the optical fiber 20 can be easily performed when the optical fiber 20 is inserted. It is possible to prevent the optical fiber 20 from being damaged due to the contact between the fiber 20 and the insertion port of the through hole. Further, since each through hole is formed so as to provide a clearance between the optical fiber 20 to be inserted and the through hole, interference between the optical fiber 20 and the through hole can be reduced during the insertion process of the optical fiber 20. it can.
  • the positioning array 22 has a plurality of fiber guide holes arranged in parallel so as to correspond to the positions of the openings from which the optical fibers 20 inserted into the through holes of the capillary array 21 protrude.
  • the specific shape of the fiber guide hole is shown in FIG.
  • Each fiber guide hole of the positioning array 22 introduces and positions each optical fiber 20 protruding from the opening of the through hole of the capillary array 21.
  • the introduction port 25 for introducing the optical fiber 20 and the holding port 26 for holding the optical fiber 20 are formed in a substantially concentric axis shape, and each has an opening shape with a different diameter. ing.
  • a specific example of the shape of the fiber guide hole is shown in FIG.
  • the shape of the fiber guide hole may be a funnel shape machined by machining using a drill, and the cross-sectional shape is linear as indicated by the alternate long and short dash line A or like a monotone curve B having no discontinuous points.
  • a curved wall shape may be used.
  • the shape of these fiber guide holes may be formed by etching.
  • the diameters of the introduction port 25 and the holding port 26 of the positioning array 22 are formed so that the diameter of the introduction port 25 is larger than the diameter of the holding port 26. The diameter decreases from the introduction port 25 side toward the holding port 26 side.
  • the optical fiber 20 that has passed through the through-holes of the capillary array 21 passes through the introduction port 25 and the holding port 26 in this order as shown in FIG.
  • the optical fiber 20 can be accurately positioned on the holding port 26 side, and chipping and breakage due to contact between the corner of the end face of the optical fiber 20 and the corner of the inlet 25 can be suppressed. Can do.
  • the capillary array 21 is preferably formed by using hot stretching of the base glass.
  • a base glass whose cross-sectional shape is similar to that of the capillary array 21 is thinned by hot drawing and cut into a predetermined length.
  • borosilicate glass is used as the base glass.
  • FIG. 2 shows an example in which the outer shape of the capillary array 21 has a square shape as a first example of the outer shape of the capillary array 21.
  • the outer shape of the capillary array 21 is preferably circular.
  • transformation of the shape of a through-hole and the position shift which may occur according to the conditions of hot drawing can be prevented.
  • crystallization on the surface and inside of the glass is less likely to occur, dimensional fluctuations and cracks in a minute region can be prevented.
  • FIG. 5 shows a second example of the cross-sectional shape of the capillary array 21.
  • the outer periphery of the capillary array 21 is circular.
  • the diameter ⁇ 21 of the capillary array 21 is longer than the diagonal length L 22 of the outer shape of the positioning array 22.
  • FIG. 6 shows a third example of the cross-sectional shape of the capillary array 21.
  • the third example of the cross-sectional shape of the capillary array 21 has a D-cut shape including the notch 31.
  • the notch 31 is disposed so that the distances from the through holes H 41 , H 42 , H 43 , and H 44 arranged linearly on the outer edge of the through hole are equal.
  • the third example of the cross-sectional shape of the capillary array 21 includes the cutout portion 31, so that the arrangement direction of the through holes can be specified, the formation of the base glass is facilitated, and deformation during stretching is performed. Can be prevented.
  • the length L S of the portion where the notch portion 31 is arranged is preferably 4.7 mm. If the diameter phi 21 of capillary array 21 is 3.3 mm, the length L S of the arrangement has been that portion of the notch 31 is preferably 3.1 mm. As described above, the length L S of the portion where the notch 31 is disposed is preferably about 0.94 times the diameter ⁇ 21 of the capillary array 21.
  • the notch part 31 is not limited to one.
  • the through-holes H 41, H 42, H 43 , H 44 opposed to the through-hole H 11 which is aligned with, H 12, H 13, notches distance is arranged to be equal from H 14 May be further provided.
  • the flexible optical fiber 20 inserted in advance in the through hole of the capillary array 21 is injected with an adhesive into the insertion port or opening of the through hole in a state where the optical fiber 20 protrudes from the opening of the capillary array 21 to form a capillary tube.
  • the adhesive may be fixed by supplying an adhesive to the gap between the capillary array 21 and the optical fiber 20.
  • the optical fiber 20 that has been bonded and fixed adheres and fixes the positioning array 22 to the facing surface that faces the main surface of the capillary array 21 while protruding from the opening of the through hole of the capillary array 21.
  • the positioning array 22 may be fixed in advance with an adhesive to the capillary array 21 in which the optical fibers 20 are inserted into the through holes.
  • the optical fiber 20 may be inserted into a hole portion where the through hole of the capillary array 21 and the fiber guide hole of the positioning array 22 are connected.
  • the optical fiber 20 is inserted into the hole portion, and an adhesive is injected into the insertion port of the through hole of the capillary array 21 or the holding port 26 of the fiber guide hole of the positioning array 22, and between the hole portion and the optical fiber 20 due to capillary action.
  • the optical fiber 20 may be bonded and fixed to the hole portion by supplying an adhesive to the gap.
  • the capillary array 21 and the positioning array 22 are temporarily brought into contact with each other, and a flat plate is installed on the end surface of the positioning array 22 on the holding port 26 side. Then, each optical fiber 20 is inserted so that the end face of the optical fiber 20 polished in advance is abutted against the flat plate, so that the end face on the holding port 26 side of the positioning array 22 is flush and fixed with an adhesive.
  • the optical fiber 20 inserted through the capillary array 21 is bonded and fixed using an adhesive in a state of protruding from the positioning array 22.
  • the surface of the positioning array 22 on the holding port 26 side of the fiber guide hole may be polished so that the positioning array 22 and the optical fiber 20 are flush with each other when bonded and fixed.
  • an ultraviolet curable adhesive that cures the adhesive by irradiating ultraviolet rays
  • a visible light curable adhesive that cures the adhesive by irradiating visible light.
  • An agent may be used.
  • a thermosetting adhesive may be used.
  • the positioning array 22 is made of silicon, glass, or metal when it is precisely processed by etching using lithography. When drilling, ceramic or plastic can be added as a material.
  • the microlens array 23 located at the rear stage of the positioning array 22 has a plurality of microlenses arranged in parallel so as to correspond to the positions of the holding ports of the fiber guide holes of the positioning array 22, respectively.
  • Signal light of the optical fiber 20 emitted from the holding port of each fiber guide hole is converted into parallel light by each microlens.
  • the incident signal light of the optical fiber 20 is collected by each microlens.
  • the positioning array 22 and the microlens array 23 are aligned automatically by an image recognition device and bonded and fixed with an adhesive, or positioned while observing the bonded surface on an image monitor and with an adhesive. It may be bonded and fixed.
  • optical switch including a tilt mirror array as a MEMS mirror and the optical fiber array according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the basic functions are the same as those of the optical switch according to the related art shown in FIG.
  • the optical fiber array on the signal light incident side the first tilt mirror array 24, the second tilt mirror array 25, and the optical fiber array on the signal light output side .
  • the configuration of each optical fiber array is different from the optical switch according to the related art in that the optical fiber array according to this embodiment includes a positioning array 22 between the capillary array and the microlens array.
  • the propagation light used in the optical fiber array and the optical switch according to the present embodiment is not limited to the signal light on which the signal is superimposed, and may be light on which the signal is not superimposed.
  • a plurality of optical fibers 20 and a plurality of aligned through holes are provided, and a capillary array 21 in which each optical fiber 20 is inserted so as to protrude into each through hole, and the optical fiber 20 are introduced.
  • a positioning array 22 in which a plurality of optical fiber guide holes having diameters gradually narrowing from the introduction port 25 toward the holding port 26 holding the optical fiber 20 are formed so as to correspond to the arrangement positions of the respective through holes; An optical fiber array according to this embodiment is used.
  • the optical fiber array on the signal light incident side converts parallel light, which is signal light incident from the optical fiber 20 inserted in advance, into the signal light output side through the first tilt mirror array and the second tilt mirror array.
  • the light can be emitted to an optical fiber array.
  • the first tilt mirror array 24 and the second tilt mirror array 25 according to the present embodiment are modules capable of rotational movement for each mirror.
  • the signal light can be deflected by rotating each tilt mirror array.
  • the signal light is deflected by rotating the first tilt mirror array 24 in the vertical direction, and the second tilt mirror array 25 rotates the signal light deflected by the first tilt mirror array 24 in the horizontal direction.
  • the row light of the signal light can be controlled.
  • the first tilt mirror array 24 is rotated in the horizontal direction to deflect the signal light, and the signal light deflected by the first tilt mirror array 24 is rotated in the vertical direction.
  • the row light of the signal light may be controlled.
  • the signal light is deflected by rotating the first tilt mirror array 24 in the vertical and horizontal directions, and the signal light deflected by the first tilt mirror array 24 is converted into the second tilt mirror.
  • the array light 25 can be controlled in the vertical and horizontal directions to control the signal light.
  • the capillary array 21, the positioning array 22, and the microlens array 23 included in the optical fiber array according to the present embodiment may have a one-dimensional array shape such as 1 ⁇ 8 or 1 ⁇ 48, Each may have a two-dimensional array shape such as 4 ⁇ 4 or 8 ⁇ 8.
  • the optical fiber array according to the present embodiment can independently deflect the signal light of each mirror without affecting each other. Therefore, the signal light incident on an arbitrary mirror in the first tilt mirror array 24 can be independently deflected to an arbitrary mirror in the second tilt mirror array 25, and 1 ⁇ having a very high degree of freedom. It can be provided as an N or M ⁇ N wavelength cross-connect device.
  • This disclosure can be applied to the information and communication industry.

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Abstract

 本開示は、キャピラリアレイにおける光ファイバの出口に、予め作製したファイバガイドを装着することで、高精度かつ組立容易の光ファイバアレイを提供することを目的とする。 本開示に係る光ファイバアレイは、複数の光ファイバ20と、整列配置された複数の貫通孔を有し、各光ファイバ20をそれぞれの貫通孔に突き出すように挿入したキャピラリアレイ21と、光ファイバ20を導入する導入口25から光ファイバ20を保持する保持口26に向かって徐々に狭まる直径を有する複数の光ファイバガイド孔が、各貫通孔の配置位置に対応するように形成された位置決めアレイ22と、を備える。

Description

光ファイバアレイ及び光スイッチ
 本開示は、光ファイバアレイ及び光スイッチに関する。
 信号光の伝送手段として、関連技術では、光ファイバアレイ及びチルトミラーアレイで構成された光スイッチが用いられている。光スイッチにおける光ファイバアレイは、キャピラリアレイ及びマイクロレンズアレイで構成される。
 関連技術に係る光スイッチの光ファイバアレイ及びチルトミラーアレイの構成を図1に示す。関連技術に係る光スイッチでは、信号光入射側の光ファイバアレイと、第1のチルトミラーアレイ14と、第2のチルトミラーアレイ15と、信号光出射側の光ファイバアレイと、を備える(例えば、特許文献1参照。)。
 信号光入射側の光ファイバアレイは、複数の光ファイバ10-1と、第1のキャピラリアレイ11-1と、第1のマイクロレンズアレイ13-1と、を備える。信号光出射側の光ファイバアレイは、第2のキャピラリアレイ11-2と、第2のマイクロレンズアレイ13-2と、複数の光ファイバ10-2と、を備える。第1のマイクロレンズアレイ13-1及び第2のマイクロレンズアレイ13-2は、規則的に配列された複数のマイクロレンズを有する。
 関連技術に係る光ファイバアレイでは、高密度に配列した光ファイバ10-1及び10-2をそれぞれマイクロレンズアレイ13-1及び13-2に近接させることで信号光の伝送を行うことができる。第1のキャピラリアレイ11-1及び第2のキャピラリアレイ11-2は、マトリックス状に孔が開いた空孔部を有し、光ファイバ10-1及び光ファイバ10-2が空孔部にそれぞれ挿入される。
 第1のマイクロレンズアレイ13-1及び第2のマイクロレンズアレイ13-2は、それぞれ第1のキャピラリアレイ11-1及び第2のキャピラリアレイ11-2の空孔部に挿入された各光ファイバ10-1及び10-2の対応する位置に、配列形成されたマイクロレンズを有する。各光ファイバの出力する信号光と各マイクロレンズとを光学的に結合するように接着剤で第1のキャピラリアレイ11-1及び第1のマイクロレンズアレイ13-1を接合する。第2のキャピラリアレイ11-2及び光ファイバ10-2を介して入射された信号光と、各マイクロレンズと、を光学的に結合するように接着剤で第2のキャピラリアレイ11-2及び第2のマイクロレンズアレイ13-2を接合する。
 第1のチルトミラーアレイ14及び第2のチルトミラーアレイ15は、光ファイバを伝送される信号光の集光位置に配設された複数のミラーを有する。各ミラーは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて製作されたMEMSミラーである。第1のチルトミラーアレイ14に到達した各信号光は、対応する第2のチルトミラーアレイ15に向かってそれぞれ反射される。
 ここで、チルトミラーアレイは、回転可能に支持され、各信号光の出力先として設定された出力ポートの位置に対応する角度に制御される。これにより、各チルトミラーアレイで反射された信号光は、所望の出力先に出力することができる。
特開2011-28235号公報
 しかし、上述した関連技術に係る光ファイバアレイでは、各モジュール同士の精度のバラツキが大きく、例えば、キャピラリアレイは±2μmの比較的低い加工精度を有し、マイクロレンズアレイは±0.1μmの比較的高い加工精度を有する。このため、当該モジュールを組立品としてアセンブリする場合、キャピラリアレイが有する低い精度により、信号光の焦点位置の位置ズレや光学特性の損失を抑えることが困難であり、安定した光強度で信号光を伝達するのが困難となる。また、他の関連技術としてキャピラリアレイではなく、1次元のV溝アレイを使用しこれを重層構造に積み上げてマトリックス状のファイバアレイにする場合もあったが、各ファイバ間の位置は±2~5μmとバラツキが大きく信号光の焦点位置がずれて正確な信号光のスイッチングや伝達を行うことが困難であった。
 前記課題を解決するために、本開示は、キャピラリアレイにおける光ファイバの出口に、予め作製したファイバガイドを装着することで、高精度かつ組立容易の光ファイバアレイを提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示では、キャピラリアレイで各光ファイバを整列させて、キャピラリアレイ及びマイクロレンズアレイ間に予め作製したファイバガイドとしての位置決めアレイを配置し、整列した光ファイバを位置決めアレイに挿入する。
 具体的には、本開示に係る光ファイバアレイは、
 複数の光ファイバと、
 整列配置された複数の貫通孔を有し、前記各光ファイバをそれぞれの前記貫通孔に突き出すように挿入したキャピラリアレイと、
 前記光ファイバを導入する導入口から前記光ファイバを保持する保持口に向かって徐々に狭まる直径を有する複数の光ファイバガイド孔が、前記各貫通孔の配置位置に対応するように形成された位置決めアレイと、を備える。
 本開示に係る光ファイバアレイでは、
 前記複数の光ファイバガイド孔に保持された各光ファイバから出射された光をそれぞれ平行光に変換するようなマイクロレンズが、前記各光ファイバガイド孔の配置位置に対応するように形成されたマイクロレンズアレイをさらに備えてもよい。
 本開示に係る光ファイバアレイでは、前記複数の貫通孔が整列配置されている面における前記キャピラリアレイの外形は、前記位置決めアレイよりも大きな直径の円形を有していてもよい。
 ここで、前記キャピラリアレイの外形は、前記複数の貫通孔のうちの外縁に直線上に配置された貫通孔からの距離が等しい切欠き部を備えていてもよい。
 具体的には、本開示に係る光スイッチは、
 上述に記載の光ファイバアレイを用いて、複数の光ファイバからの光を平行光に変換する第1の光ファイバアレイと、
 前記第1の光ファイバアレイが有するマイクロレンズアレイから送出された各平行光に対応するように配置された回転可能な複数の反射部を有する第1のMEMSミラーと、
 前記第1のMEMSミラーの前記各反射部から反射された各平行光に対応するように配置された回転可能な複数の反射部を有する第2のMEMSミラーと、
 上述に記載の光ファイバアレイを用いて、前記第2のMEMSミラーの前記各反射部から反射されたそれぞれの平行光を光ファイバに入射する第2の光ファイバアレイと、を備える。
 なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。
 本開示によれば、キャピラリアレイにおける光ファイバの出口に、予め作製したファイバガイドを装着することで、高精度かつ組立容易の光ファイバアレイを提供することができる。
関連技術に係る光ファイバアレイの構成の一例を示す。 本実施形態に係る光ファイバアレイの構成の一例を示す。 本実施形態に係る位置決めアレイのファイバガイド孔の形状の一例を示す。 本実施形態に係る位置決めアレイのファイバガイド孔の形状の一例を示す。 キャピラリアレイの断面形状の第1例を示す。 キャピラリアレイの断面形状の第2例を示す。 本実施形態に係る光ファイバアレイの構成の一例を示す。
 以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
(実施形態1)
 本実施形態に係る光ファイバアレイを図2に示す。光ファイバアレイは、複数の光ファイバ20と、キャピラリアレイ21と、位置決めアレイ22と、を備える。また、光ファイバアレイは、マイクロレンズアレイ23をさらに備えてもよい。キャピラリアレイ21の材料としては、シリカガラス又はプラスチックで構成されていてもよい。キャピラリアレイ21は、各光ファイバ20をそれぞれ挿入できるよう並列配置された複数の貫通孔を有する。
 キャピラリアレイ21の有する複数の貫通孔は、キャピラリアレイ21を形成する主面に対し垂直方向に貫通され、かつ、貫通された貫通孔に挿入する光ファイバ20の挿入方向に平行に形成され、各貫通孔同士の平行度が精度誤差に収まる程度の範囲内であってもよい。ここで、キャピラリアレイ21の主面とは、複数の貫通孔に挿入する光ファイバ20の挿入側の1面を示す。
 各貫通孔は、挿入する光ファイバ20及び貫通孔の間にクリアランスを設けるように形成されているため、光ファイバ20の挿入時に際し、光ファイバ20の挿入作業を容易に行うことができ、光ファイバ20及び貫通孔の挿入口との接触による光ファイバ20の破損を防ぐことができる。また、各貫通孔は、挿入する光ファイバ20及び貫通孔の間にクリアランスを設けるように形成されているため、光ファイバ20の挿入過程に際し、光ファイバ20及び貫通孔の干渉を低減することができる。
 位置決めアレイ22は、キャピラリアレイ21の貫通孔に挿入された各光ファイバ20が突き出る開口部の位置に対しそれぞれ対応するように並列配置された複数のファイバガイド孔を有する。ここで、ファイバガイド孔の具体的な形状を図3に示す。位置決めアレイ22の有する各ファイバガイド孔は、キャピラリアレイ21の貫通孔の開口部から突き出たそれぞれの光ファイバ20を導入するとともに位置決めする。図3に示すように、ファイバガイド孔において、光ファイバ20を導入する導入口25と光ファイバ20を保持する保持口26は、ほぼ同心軸状に形成され、それぞれ異なる直径で開口形状が形成されている。ファイバガイド孔の形状の具体例を図4に示す。ファイバガイド孔の形状は、ドリルを用いた機械加工で加工した漏斗形状であってもよく、断面形状が一点鎖線Aに示すように直線的であり又は不連続点の無い単調曲線Bのように曲線的な壁面形状であってもよい。これらのファイバガイド孔の形状は、エッチング加工で形成してもよい。
 位置決めアレイ22の導入口25及び保持口26のそれぞれの直径の大きさは、保持口26の直径に対し導入口25の直径が大きく形成されている。導入口25側から保持口26側に向かうにつれて直径が小さくなる。
 キャピラリアレイ21の貫通孔を通過した光ファイバ20は、図3に示すように導入口25及び保持口26の順に通過する際、導入口25側から保持口26側に向かうにつれて直径が小さくなる通過経路の形状により、保持口26側での光ファイバ20の位置決めを正確に行うことができ、光ファイバ20端面の角部と、導入口25の角部との接触による欠けや破損を抑制することができる。
 加工速度の短縮のためには、母材ガラスの熱延伸を用いることが好ましい。そのため、キャピラリアレイ21は、母材ガラスの熱延伸を用いて形成することが好ましい。例えば、キャピラリアレイ21と断面形状が相似形の母材ガラスを熱延伸で細径化し、予め定めた長さに切断する。母材ガラスは、例えば、ホウケイ酸ガラスを用いる。
 図2では、キャピラリアレイ21の外形の第1例として、キャピラリアレイ21の外形が方形を有する例を示した。しかし、熱延伸を用いる場合、キャピラリアレイ21の外形は、円形を有することが好ましい。これにより、熱延伸の条件によって起こりうる、貫通孔の形状の変形や、位置ずれを防ぐことができる。さらには、ガラスの表面や内部での結晶化が起きにくくなるため、微小領域での寸法の変動やひび割れを防ぐことができる。
 図5に、キャピラリアレイ21の断面形状の第2例を示す。キャピラリアレイ21の断面形状の第2例は、キャピラリアレイ21の外周が円形である。キャピラリアレイ21の直径φ21は、位置決めアレイ22の外形の対角線の長さL22よりも長い。
 図6に、キャピラリアレイ21の断面形状の第3例を示す。キャピラリアレイ21の断面形状の第3例は、切欠き部31を備えるDカット形状を有する。切欠き部31は、貫通孔のうちの外縁に直線上に配置された貫通孔H41,H42,H43,H44からの距離が等しくなるように配置されている。このように、キャピラリアレイ21の断面形状の第3例は、切欠き部31を備えるため、貫通孔の配列方向を特定可能にするとともに、母材ガラスの形成を容易にし、かつ延伸時の変形を防ぐことができる。
 ここで、キャピラリアレイ21の直径φ21が5mmの場合、切欠き部31の配置されている部分の長さLは、4.7mmであることが好ましい。キャピラリアレイ21の直径φ21が3.3mmの場合、切欠き部31の配置されている部分の長さLは、3.1mmであることが好ましい。このように、切欠き部31の配置されている部分の長さLは、キャピラリアレイ21の直径φ21の0.94倍程度であることが好ましい。
 なお、切欠き部31は1つに限定されない。例えば、貫通孔H41,H42,H43,H44と対向して整列配置された貫通孔H11,H12,H13,H14からの距離が等しくなるように配置された切欠き部をさらに備えていてもよい。
 以下に光ファイバ20、キャピラリアレイ21及び位置決めアレイ22の配置及び固定手順を具体的に説明する。キャピラリアレイ21の貫通孔に予め挿入されたたわみ状態の光ファイバ20は、キャピラリアレイ21の開口部から光ファイバ20を突き出した状態で貫通孔の挿入口又は開口部に接着剤を注入し、毛細管現象によりキャピラリアレイ21及び光ファイバ20間の間隙に接着剤を供給することで接着固定してもよい。接着固定した光ファイバ20は、キャピラリアレイ21の貫通孔の開口部から突き出た状態のまま、位置決めアレイ22をキャピラリアレイ21の主面に対抗する対抗面に接着固定する。
 位置決めアレイ22は、各光ファイバ20が貫通孔に挿入されたキャピラリアレイ21に対し、予め接着剤で固定されていてもよい。ここで、キャピラリアレイ21及び位置決めアレイ22を予め接着固定された後、光ファイバ20を、キャピラリアレイ21の貫通孔及び位置決めアレイ22のファイバガイド孔が連結した空孔部に挿入してもよい。光ファイバ20を空孔部に挿入し、キャピラリアレイ21の貫通孔の挿入口又は位置決めアレイ22のファイバガイド孔の保持口26に接着剤を注入し、毛細管現象により空孔部及び光ファイバ20間の間隙に接着剤を供給することで光ファイバ20を空孔部に接着固定してもよい。
 上述した、光ファイバ20、キャピラリアレイ21及び位置決めアレイ22の配置及び一方の固定手順では、キャピラリアレイ21及び位置決めアレイ22を仮突合せし、位置決めアレイ22の保持口26側端面に平板を設置しておき、予め研磨した光ファイバ20の端面を当該平板に突き当てるように各光ファイバ20を挿入することで、位置決めアレイ22の保持口26側端面で面一にし、接着剤で接着固定する。
 または、光ファイバ20、キャピラリアレイ21及び位置決めアレイ22の配置及び他方の固定手順では、キャピラリアレイ21を介して挿入した光ファイバ20が位置決めアレイ22から突き出た状態で接着剤を用いて接着固定する。接着固定した際、位置決めアレイ22及び光ファイバ20を面一にするように位置決めアレイ22のファイバガイド孔の保持口26側の表面を研磨してもよい。
 各構成部を接着固定する際は、紫外線を照射して同接着剤を硬化させる紫外線硬化型接着剤を用いてもよいし、可視光を照射して同接着剤を硬化させる可視光硬化型接着剤を用いてもよい。また、各構成部を接着固定する際は、熱硬化の接着剤を用いてもよい。
 位置決めアレイ22は、リソグラフィーを用いてエッチング加工で精密に加工する場合は、シリコン、ガラス又は金属を材料とする。ドリル加工する場合は、さらにセラミック又はプラスチックを材料として追加できる。
 位置決めアレイ22の後段に位置するマイクロレンズアレイ23は、位置決めアレイ22の各ファイバガイド孔の保持口の位置に対しそれぞれ対応するように並列配置された複数のマイクロレンズを有する。各ファイバガイド孔の保持口から出射される光ファイバ20の信号光をそれぞれのマイクロレンズで平行光に変換する。又は、入射された光ファイバ20の信号光をそれぞれのマイクロレンズで集光する。
 位置決めアレイ22とマイクロレンズアレイ23との位置合わせは、画像認識装置で自動的に位置出しするとともに接着剤で接着固定するか、接着面を画像モニタ上で観測しながら位置出しするとともに接着剤で接着固定してもよい。
 MEMSミラーとしてのチルトミラーアレイ及び本実施形態に係る光ファイバアレイを備える光スイッチを図7で説明する。図7における本実施形態に係る光スイッチにおいて、基本的機能は、図1に示す関連技術に係る光スイッチと同じである。
 しかし、本実施形態に係る光スイッチにおける構成では、信号光入射側の光ファイバアレイと、第1のチルトミラーアレイ24と、第2のチルトミラーアレイ25と、信号光出射側の光ファイバアレイと、を備える。ここで、各光ファイバアレイの構成は、本実施形態に係る光ファイバアレイにおいて、それぞれキャピラリアレイとマイクロレンズアレイ間に位置決めアレイ22を備える点で関連技術に係る光スイッチと異なる。なお、本実施形態に係る光ファイバアレイ及び光スイッチで用いられる伝搬光は、信号を重畳した信号光に限定されず、信号の重畳されていない光であってもよい。
 なお、光スイッチにおいて、複数の光ファイバ20と、整列配置された複数の貫通孔を有し、各光ファイバ20をそれぞれの貫通孔に突き出すように挿入したキャピラリアレイ21と、光ファイバ20を導入する導入口25から光ファイバ20を保持する保持口26に向かって徐々に狭まる直径を有する複数の光ファイバガイド孔が、各貫通孔の配置位置に対応するように形成された位置決めアレイ22と、を備える本実施形態に係る光ファイバアレイを用いる。
 信号光入射側の光ファイバアレイは、予め挿入された光ファイバ20から入射された信号光である平行光を、第1のチルトミラーアレイ及び第2のチルトミラーアレイを介して信号光出射側の光ファイバアレイに出射することができる。なお、本実施形態に係る第1のチルトミラーアレイ24及び第2のチルトミラーアレイ25は、各ミラーごとに回転運動が可能なモジュールである。
 このため、それぞれのチルトミラーアレイを回転させることで信号光を偏向させることができる。例えば、第1のチルトミラーアレイ24を縦方向に回転させることで信号光を偏向し、第1のチルトミラーアレイ24で偏向した信号光を第2のチルトミラーアレイ25は横方向に回転させることで信号光の行光を制御することができる。
 また、第1のチルトミラーアレイ24を横方向に回転させることで信号光を偏向し、第1のチルトミラーアレイ24で偏向した信号光を第2のチルトミラーアレイ25は縦方向に回転させることで信号光の行光を制御してもよい。さらに、信号光の偏向方法では、第1のチルトミラーアレイ24を縦及び横方向に回転させることで信号光を偏向し、第1のチルトミラーアレイ24で偏向した信号光を第2のチルトミラーアレイ25は縦及び横方向に回転させることで信号光の行光を制御することもできる。
 ここで、本実施形態に係る光ファイバアレイが備えるキャピラリアレイ21、位置決めアレイ22及びマイクロレンズアレイ23は、それぞれ1×8又は1×48などの1次元配列のアレイ形状であってもよいし、それぞれ4×4又は8×8などの2次元配列のアレイ形状であってもよい。
 以上の構成により本実施形態に係る光ファイバアレイは、各ミラーの信号光は互いに影響を与えることなく、それぞれ独立に偏向が可能である。したがって、第1のチルトミラーアレイ24において任意のミラーに入射された信号光を、第2のチルトミラーアレイ25における任意のミラーに独立に偏向することが可能であり、極めて自由度の高い1×N又はM×N波長クロスコネクト装置として提供することができる。
 本開示は情報通信産業に適用することができる。
10-1、10-2、20、20-1、20-2:光ファイバ
11-1、21-1:第1のキャピラリアレイ
13-1、23-1:第1のマイクロレンズアレイ
14、24:第1のチルトミラーアレイ
15、25:第2のチルトミラーアレイ
13-2、23-2:第2のマイクロレンズアレイ
11-2、21-2:第2のキャピラリアレイ
21:キャピラリアレイ
22、22-1、22-2:位置決めアレイ
23、23-1、23-2:マイクロレンズアレイ
25:導入口
26:保持口

Claims (5)

  1.  複数の光ファイバと、
     整列配置された複数の貫通孔を有し、前記各光ファイバをそれぞれの前記貫通孔に突き出すように挿入したキャピラリアレイと、
     前記光ファイバを導入する導入口から前記光ファイバを保持する保持口に向かって徐々に狭まる直径を有する複数の光ファイバガイド孔が、前記各貫通孔の配置位置に対応するように形成された位置決めアレイと、
     を備えることを特徴とする光ファイバアレイ。
  2.  前記複数の貫通孔が整列配置されている面における前記キャピラリアレイの外形は、前記位置決めアレイよりも大きな直径の円形を有することを特徴とする、
     請求項1に記載の光ファイバアレイ。
  3.  前記キャピラリアレイの外形は、前記複数の貫通孔のうちの外縁に直線上に配置された貫通孔からの距離が等しい切欠き部を備えることを特徴とする、
     請求項2に記載の光ファイバアレイ。
  4.  前記複数の光ファイバガイド孔に保持された各光ファイバから出射された光をそれぞれ平行光に変換するようなマイクロレンズが、前記各光ファイバガイド孔の配置位置に対応するように形成されたマイクロレンズアレイをさらに備える
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光ファイバアレイ。
  5.  請求項4に記載の光ファイバアレイを用いて、前記複数の光ファイバからの光を平行光に変換する第1の光ファイバアレイと、
     前記第1の光ファイバアレイが有する前記マイクロレンズアレイから送出された前記各平行光に対応するように配置された回転可能な複数の反射部を有する第1のMEMSミラーと、
     前記第1のMEMSミラーの前記各反射部から反射された前記各平行光に対応するように配置された回転可能な複数の反射部を有する第2のMEMSミラーと、
     請求項4に記載の光ファイバアレイを用いて、前記第2のMEMSミラーの前記各反射部から反射されたそれぞれの平行光を光ファイバに入射する第2の光ファイバアレイと、
    を備えることを特徴とする光スイッチ。
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