WO2019189620A1 - 光ファイバアレイ - Google Patents

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侑季 荒生
中西　哲也
林　哲也
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住友電気工業株式会社
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    • G02B6/02395—Glass optical fibre with a protective coating, e.g. two layer polymer coating deposited directly on a silica cladding surface during fibre manufacture

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical fiber array.
  • the multi-core optical fiber includes a plurality of cores covered with a common cladding, and increases the transmission capacity per optical fiber.
  • the multi-core optical fibers are arranged in a V-shaped groove (V-groove), and the core arrangement is aligned in a specific direction (also referred to as rotational alignment).
  • V-groove V-shaped groove
  • rotational alignment A technique of pressing with a presser plate from above is known.
  • Patent Document 1 discloses a structure of a multi-core optical fiber having a substantially D-shaped cross section perpendicular to the longitudinal direction, in which a part of the outer surface of the cladding is cut out to be a flat surface.
  • An optical fiber array includes: A multi-core optical fiber comprising a glass fiber having a plurality of cores and a clad surrounding the plurality of cores, and a resin coating covering the glass fibers, wherein the outer peripheral shape of the clad is a first convex curved surface, a second convex curved surface, The first convex curved surface and the second convex curved surface in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core optical fiber have a first surface and a second surface, and project so that the shapes of the first convex surface and the second convex curved surface are symmetrical with respect to the first axis and are separated from the first axis.
  • the shapes of the first surface and the second surface in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the multi-core optical fiber are symmetrical with respect to the second axis orthogonal to the first axis, and the first convex curved surface and the second convex curved surface are extended.
  • a multi-core optical fiber cut into the second axis side, A groove that accommodates the glass fiber exposed from the resin coating at one end of the multi-core optical fiber, and the inner circumferential shape of the groove in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the groove is opposed to the groove so as to approach the groove bottom.
  • An arrangement part having a trapezoidal groove with a first side surface and a second side surface, and a bottom surface facing the opening and continuing to the first side surface and the second side surface, and arranging the glass fiber;
  • a pressing member that pushes the glass fiber toward the placement component and fixes it in the groove;
  • the first convex curved surface of the cladding is in contact with the first side surface and the second convex curved surface is in contact with the second side surface in a state where the first surface of the cladding is in surface contact with the pressing member.
  • the boundary portion between the first convex curved surface and the second surface is in contact with the first side surface
  • the boundary portion between the second surface and the second convex curved surface is in contact with the second side surface.
  • FIG. 1 shows the state before rotational alignment of the barrel-shaped glass fiber arrange
  • FIG. 1 shows the state after rotational alignment of the barrel-shaped glass fiber arrange
  • FIG. 1 shows the state before rotational alignment of the barrel-shaped glass fiber arrange
  • FIG. 1 It is a figure which shows the state after carrying out rotation alignment of the barrel-shaped glass fiber arrange
  • FIG. 1 shows the state before rotational alignment of the barrel-shaped glass fiber arrange
  • FIG. 1 It is a figure which shows the state before rotational alignment of the barrel-shaped glass fiber arrange
  • FIG. 1 shows the state before rotational alignment of the barrel-shaped glass fiber arrange
  • An optical fiber array is a multi-core optical fiber including (1) a glass fiber including a plurality of cores and a cladding that surrounds the plurality of cores, and a resin coating that covers the glass fibers.
  • a glass fiber including a plurality of cores and a cladding that surrounds the plurality of cores and a resin coating that covers the glass fibers.
  • the first surface and the second surface in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the multi-core optical fiber are symmetrical with respect to the axis and protrude from the first axis, and the shapes of the first surface and the second surface are orthogonal to the first axis.
  • a multi-core optical fiber that is symmetrically cut to the second axis side relative to the extension of the first convex curved surface and the extension of the second convex curved surface;
  • a groove that accommodates the glass fiber exposed from the resin coating at one end of the multi-core optical fiber, and the inner circumferential shape of the groove in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the groove is opposed to the groove so as to approach the groove bottom.
  • An arrangement part having a trapezoidal groove with a first side surface and a second side surface, and a bottom surface facing the opening and continuing to the first side surface and the second side surface, and arranging the glass fiber;
  • a pressing member that pushes the glass fiber toward the placement component and fixes it in the groove;
  • the first convex curved surface of the cladding is in contact with the first side surface and the second convex curved surface is in contact with the second side surface in a state where the first surface of the cladding is in surface contact with the pressing member.
  • the boundary portion between the first convex curved surface and the second surface is in contact with the first side surface
  • the boundary portion between the second surface and the second convex curved surface is in contact with the second side surface.
  • the trapezoidal shape is such that the first convex curved surface of the clad contacts the first side surface of the groove, and the boundary portion between the first convex curved surface and the second surface contacts the bottom surface.
  • the second convex curved surface has a shape capable of contacting the second side surface.
  • the trapezoidal shape allows the first convex curved surface of the cladding to contact the first side surface and the bottom surface of the groove, and the second surface to contact the second side surface. Shape. Thereby, the multi-core optical fiber can be easily rotated in the groove.
  • ⁇ is an angle formed by the extension of the first side surface and the extension of the second side surface with respect to the opening, ⁇ may be ⁇ / 2 or more.
  • FIG. 1D is a front sectional view of the trapezoidal groove 50.
  • the inner peripheral shape of the trapezoidal groove 50 is, for example, a downward isosceles trapezoid.
  • the trapezoidal groove 50 has a first side surface 51 and a second side surface 52 arranged to face each other, and the first side surface 51 and the second side surface 52 approach from the opening 53 toward the lower side (groove bottom). Tapered.
  • the angle formed by the extension of the first side surface 51 and the extension of the second side surface 52 is ⁇ .
  • the bottom surface 54 is provided at a position facing the opening 53, and is continuous with the lower end of the first side surface 51 and the lower end of the second side surface 52.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view orthogonal to the Z-axis of the barrel fiber.
  • the cores 20 are arranged at equal intervals along the illustrated second axis direction.
  • the clad 30 surrounds the entire circumference of the four cores 20 and has a non-circular shape (for example, a barrel shape) that is line-symmetric with respect to both the X axis and the Y axis shown in the figure.
  • the outer peripheral shape of the cladding 30 includes a first convex curved surface 31 and a second convex curved surface 32 that are line-symmetric with respect to the minor axis (first axis) of the cladding, and a major axis of the cladding orthogonal to the minor axis of the cladding ( It has an upper surface (first surface) 33 and a lower surface (second surface) 34 that are line-symmetric with respect to the second axis.
  • the core and clad are mainly composed of quartz glass, and an additive for adjusting the refractive index may be added as necessary.
  • the core may be made of silica glass to which GeO 2 is added, and the clad may be made of pure silica glass.
  • the core may be pure silica glass, and the cladding may be silica glass to which an F element is added.
  • the diameter and refractive index of each core may not be the same.
  • the maximum height of the clad 30 is h, in order for the glass fiber 12 to be pressed and rotated by the flat plate 60, it is necessary that h 1 ⁇ line segment BC.
  • Equation 2 When Equation 2 is solved for h 1 , the following Equation 3 is obtained.
  • W has an upper limit value and a lower limit value for preventing the displacement of the core 20.
  • the length W of the bottom surface 54 is the maximum value Wmax (equation 4) when the lower surface 34 of the cladding 30 is arranged in parallel with the bottom surface 54 and is equal to the length of the lower surface 34.
  • the straight line dropped from the center of the first convex curved surface 31 (second side surface 52) to the point B (point C) is orthogonal (tangent) to the first side surface 51 (second side surface 52).
  • h 2 is expressed by the following formula 5 if the heading amount of the clad 30 is expressed using h head and the maximum value Wmax of the length of the bottom surface 54.
  • the length W of the bottom surface 54 is such that, as shown in FIGS. 3B and 3C, the second axis passing through the center of the first convex curved surface 31 and the center of the second convex curved surface 32 (the major axis of the cladding 30) is the first.
  • the boundary portion 35 (point B) between the first convex curved surface 31 and the lower surface 34 is in contact with the bottom surface 54, the minimum value Wmin is obtained.
  • the first convex curved surface 31 of the cladding 30 contacts the first side surface 51 with a line (a line extending in the optical axis direction, the same applies hereinafter).
  • the boundary portion 35 between the first convex curved surface 31 and the lower surface 34 is in contact with the bottom surface 54 with a line
  • the second convex curved surface 32 is in contact with the second side surface 52 with a line.
  • the trapezoidal groove 50 of the sample 1 sinks the barrel-shaped glass fiber 12 when the angle formed between the second axis (indicated by a one-dot chain line in the figure) passing through the center of the clad 30 and the first side surface 51 is ⁇ .
  • the shape is preferably such that ⁇ is ⁇ / 2 or less.
  • the depth h 2 of the trapezoidal groove 50 is a depth at which ⁇ satisfies ⁇ / 2 or less.
  • FIG. 5A and 5B are conceptual diagrams illustrating a second specific example of the optical fiber array according to the present disclosure
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a state before rotationally aligning barrel-shaped glass fibers.
  • the shape of the trapezoidal groove 50 (specimen 2) is such that the first convex curved surface 31 of the cladding 30 is the first side surface 51 before the barrel-shaped glass fiber 12 is pushed downward by the flat plate 60.
  • the bottom surface 54 is in contact with the bottom surface 54 by a line, and the bottom surface 34 is in contact with the second side surface 52 by the surface.
  • the trapezoidal groove 50 of the sample 2 when the angle formed by the extension of the first side surface 51 and the extension of the second side surface 52 is ⁇ , ⁇ is ⁇ / ⁇ in order to reliably prevent the barrel-shaped glass fiber 12 from sinking.
  • the shape is preferably 2 or more.
  • the groove depth is d th
  • the depth h 2 of the trapezoidal groove 50 is smaller than d th .
  • the trapezoidal groove 50 (sample 1) has a shape that holds even when the angle ⁇ formed by the first side surface 51 and the second side surface 52 is ⁇ / 2 or less. It is good also as above.
  • FIG. 5B is a diagram showing a state after rotating and aligning the barrel-shaped glass fiber.
  • the flat surface 61 is, for example, the upper surface 33 of the cladding 30 and the second convex curved surface 32. Touching near the boundary.
  • the flat plate 60 pushes the barrel-shaped glass fiber 12 further downward, the first convex curved surface 31 is separated from the bottom surface 54 and the surface contact between the lower surface 34 and the second side surface 52 is released, and the barrel-shaped glass fiber 12 is released.
  • the upper surface 33 is in surface contact with the flat surface 61, and the lower surface 34 is parallel to the bottom surface 54.
  • the height from the bottom surface 54 of the line where the boundary portion 35 of the first convex curved surface 31 and the lower surface 34 contacts the first side surface 51, and the boundary portion 36 and the second side surface 52 of the lower surface 34 and the second convex curved surface 52 are The height of the contacting line from the bottom surface 54 is equal.
  • FIG. 6A, FIG. 6B, FIG. 6C, and FIG. 6D are diagrams showing a state before the barrel-shaped glass fiber is rotationally aligned.
  • the length W of the bottom surface 54 is made longer than the lower surface 34 of the clad 30.
  • the lower surface 34 is in surface contact with the bottom surface 54, and the first convex curved surface 31 (second convex curved surface 32) is not in contact with the first side surface 51 (second side surface 52).
  • the flat plate 60 is lowered toward the barrel-shaped glass fiber 12, the flat surface 61 comes into surface contact with the upper surface 33, but the barrel-shaped glass fiber 12 moves in the left-right direction.
  • the maximum core eccentricity did not fall within ⁇ 1.0 ( ⁇ m).
  • the angle ⁇ formed between the second axis (indicated by a one-dot chain line in the drawing) passing through the center of the clad 30 and the first side surface 51 is ⁇ / 2.
  • the barrel-shaped glass fiber 12 is sinking downward. Therefore, the first convex curved surface 31 is in contact with the first side surface 51 and the bottom surface 54 with lines, and the boundary portion 36 between the lower surface 34 and the second convex curved surface 32 is in contact with the second side surface 52 with lines.
  • the angle ⁇ formed by the extension of the first side surface 51 and the extension of the second side surface 52 is less than ⁇ / 2, and the barrel-shaped glass fiber 12 is located downward. Is sinking in. Therefore, the first convex curved surface 31 is in line contact with the first side surface 51, and the lower surface 34 is in surface contact with the second side surface 52.
  • the flat plate 60 is lowered toward the barrel-shaped glass fiber 12
  • the flat surface 61 comes into contact with the vicinity of the boundary between the upper surface 33 and the second convex curved surface 32, but the first convex curved surface 31 is the first side surface 51.
  • the barrel-shaped glass fiber 12 cannot rotate.
  • SYMBOLS 1 Optical fiber array, 10 ... Multi-core optical fiber, 11 ... Resin coating, 12 ... Barrel type glass fiber, 20 ... Core, 30 ... Cladding, 31 ... First convex curved surface, 32 ... Second convex curved surface, 33 ... Top surface , 34 ... lower surface, 35 ... boundary portion between the first convex curved surface and the lower surface, 36 ... boundary portion between the lower convex surface and the second convex curved surface, 40 ... groove substrate, 50 ... trapezoidal groove, 51 ... first side surface, 52 ... first. 2 side surfaces, 53 ... opening, 54 ... bottom surface, 60 ... flat plate, 61 ... flat surface.

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Abstract

長手方向に直交する断面におけるガラスクラッドの外周形状が, 第１軸に関して対称で第１軸から離間するように突出している第１凸曲面と第２凸曲面、および、第１軸に直交する第２軸に関して互いに対称で第１凸曲面の延長および第２凸曲面の延長よりも第２軸側に切り込まれている第１面と第２面を有するマルチコア光ファイバと、長手方向に直交する断面における形状が、開口から溝底に向けて近づくように対向配置された第１側面および第２側面と開口に対向する底面とによる台形状である溝を有する配置部品と、ガラスファイバを配置部品に向けて押して溝に固定する押圧部材とを備え、第1面が押圧部材と面で接触した状態で、第１凸曲面が第１側面に接触し第２凸曲面が第２側面に接触する、あるいは、第１凸曲面と第２面の境界部分が第１側面に接触し第２面と第２凸曲面の境界部分が第２側面に接触している光ファイバアレイ。

Description

光ファイバアレイ
　本開示は、光ファイバアレイに関する。
　本願は２０１８年３月２９日に出願された日本特許出願第２０１８－０６４３８５号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠するとともに、その全体を参照して本明細書に組み込む。
　マルチコア光ファイバは、共通のクラッドに覆われた複数のコアを含み、光ファイバ１本当たりの伝送容量を大きくしている。２本のマルチコア光ファイバ同士を接続するには、例えば、まず、マルチコア光ファイバをＶ型の溝（Ｖ溝）に配置し、コアの配列を特定の方向に揃え（回転調芯ともいう）、上方から押え板で押さえつける手法が知られている。
　マルチコア光ファイバが断面視で円形状の場合には、コアの配列方向を特定の方向に揃えにくい。このため、例えば、特許文献１には、クラッドの外表面の一部を切り取って平坦面にした、長手方向に垂直な断面が略Ｄ型のマルチコア光ファイバの構造が開示されている。
米国特許出願公開第２０１１／０２２９０８６号明細書
　本開示の一態様に係る光ファイバアレイは、
　複数のコアと複数のコアを取り囲むクラッドとを備えたガラスファイバと、ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを備えるマルチコア光ファイバであって、クラッドの外周形状が第１凸曲面、第２凸曲面、第１面、第２面を有し、マルチコア光ファイバの長手方向に直交する断面における第１凸曲面と第２凸曲面の形状が第１軸に関して対称で第１軸から離間するように突出しており、マルチコア光ファイバの長手方向に直交する断面における第１面と第２面の形状が第１軸に対して直交する第２軸に関して互いに対称で第１凸曲面の延長および第２凸曲面の延長よりも第２軸側に切り込まれているマルチコア光ファイバと、
　マルチコア光ファイバの一端で樹脂被覆から露出したガラスファイバを収容する溝であって、溝の長手方向に直交する断面における溝の内周形状が、開口から溝底に向けて近づくように対向配置された第１側面および第２側面と、開口に対向し第１側面および第２側面に連なる底面と、による台形状である溝を有し、ガラスファイバを配置する配置部品と、
　ガラスファイバを配置部品に向けて押して溝に固定する押圧部材と、
を備えた光ファイバアレイであって、クラッドの第1面が押圧部材と面で接触した状態で、クラッドの第１凸曲面が第１側面に接触し第２凸曲面が第２側面に接触する、あるいは、第１凸曲面と第２面の境界部分が第１側面に接触し第２面と第２凸曲面の境界部分が第２側面に接触している。
本開示の一態様に係る光ファイバアレイの斜視図である。
図１ＡのＩＩ－ＩＩ線矢視断面図である。
図１Ｂの部分拡大図である。
図１Ａの光ファイバアレイが含む溝基板が有する台形溝の正面断面図である。
樽型ファイバの長手方向に対して垂直な断面図である。
樽型のガラスファイバと台形溝との関係を説明するための図である。
樽型のガラスファイバと台形溝との関係を説明するための図である。
樽型のガラスファイバと台形溝との関係を説明するための図である。
試料１の台形溝に配置された樽型のガラスファイバの、回転調芯する前の状態を示す図である。
試料１の台形溝に配置された樽型のガラスファイバの、回転調芯した後の状態を示す図である。
試料２の台形溝に配置された樽型のガラスファイバの、回転調芯する前の状態を示す図である。
試料２の台形溝に配置された樽型のガラスファイバの、回転調芯した後の状態を示す図である。
試料３の台形溝に配置された樽型のガラスファイバの、回転調芯する前の状態を示す図である。
試料４の台形溝に配置された樽型のガラスファイバの、回転調芯する前の状態を示す図である。
試料５の台形溝に配置された樽型のガラスファイバの、回転調芯する前の状態を示す図である。
試料６の台形溝に配置された樽型のガラスファイバの、回転調芯する前の状態を示す図である。
　最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。本開示の一態様に係る光ファイバアレイは、（１）複数のコアと複数のコアを取り囲むクラッドとを備えたガラスファイバと、ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを備えるマルチコア光ファイバであって、クラッドの外周形状が第１凸曲面、第２凸曲面、第１面、第２面を有し、マルチコア光ファイバの長手方向に直交する断面における第１凸曲面と第２凸曲面の形状が第１軸に関して対称で第１軸から離間するように突出しており、マルチコア光ファイバの長手方向に直交する断面における第１面と第２面の形状が第１軸に対して直交する第２軸に関して互いに対称で第１凸曲面の延長および第２凸曲面の延長よりも第２軸側に切り込まれているマルチコア光ファイバと、
　マルチコア光ファイバの一端で樹脂被覆から露出したガラスファイバを収容する溝であって、溝の長手方向に直交する断面における溝の内周形状が、開口から溝底に向けて近づくように対向配置された第１側面および第２側面と、開口に対向し第１側面および第２側面に連なる底面と、による台形状である溝を有し、ガラスファイバを配置する配置部品と、
　ガラスファイバを配置部品に向けて押して溝に固定する押圧部材と、
を備えた光ファイバアレイであって、クラッドの第1面が押圧部材と面で接触した状態で、クラッドの第１凸曲面が第１側面に接触し第２凸曲面が第２側面に接触する、あるいは、第１凸曲面と第２面の境界部分が第１側面に接触し第２面と第２凸曲面の境界部分が第２側面に接触している。
（２）本開示の光ファイバアレイの一態様では、台形状は、クラッドの第１凸曲面が溝の第１側面に接触し、第１凸曲面と第２面との境界部分が底面に接触し、第２凸曲面が第２側面に接触することが可能な形状である。これにより、マルチコア光ファイバを溝内で容易に回転させることができる。この場合、（３）クラッドの中心を通る第２軸と第１側面あるいは第２側面とのなす角をφとした場合、φがπ／２以下であってもよい。
（４）本開示の光ファイバアレイの一態様では、台形状は、クラッドの第１凸曲面が溝の第１側面および底面にそれぞれ接触し、第２面が第２側面に接触することが可能な形状である。これにより、マルチコア光ファイバを溝内で容易に回転させることができる。この場合、（５）開口に対する第１側面の延長と第２側面の延長とのなす角をθとした場合、θがπ／２以上であってもよい。
（６）本開示の光ファイバアレイの一態様では、配置部品は、マルチコア光ファイバの一端で樹脂被覆から露出したガラスファイバを並列配置している。これにより、並列配置された各マルチコア光ファイバを各溝内で容易に回転させることができる。
［本発明の実施形態の詳細］
　以下、添付図面を参照しながら、本開示による光ファイバアレイの好適な実施の形態について説明する。
　特許文献１に記載のマルチコア光ファイバは、中心軸を含み平坦面に平行な平面に関して非対称である。光ファイバ母材の外表面の一部を切り取って平坦面にしてから線引きすると、光ファイバが、平坦面の側に反りやすく（カールしやすく）なる。これを解決するために、マルチコア光ファイバの外周形状を、対向する二つの平坦面を有するようにすることが考えられる。しかし、対向する二つの平坦面を有するマルチコア光ファイバをＶ溝に配置すると、マルチコア光ファイバがＶ溝の底に沈み込むので、コアの配列方向を特定の方向に揃えにくくなるという問題がある。本開示は、複数のコアの配列方向を容易に所望の方向に揃えられる光ファイバアレイを提供することを目的とする。
　図１Ａは、本開示の一態様に係る光ファイバアレイ１の斜視図である。光ファイバアレイ１は、溝基板４０、平面板６０、複数本のマルチコア光ファイバ１０から構成される。なお、溝基板４０が本開示の配置部品に相当し、平面板６０が本開示の押圧部材に相当する。溝基板４０は、上方（図示のＹ軸の正方向）に向けて開口した台形溝５０を有している。台形溝５０が本開示の溝に相当する。台形溝５０は図示のＺ軸方向に沿い、マルチコア光ファイバ１０の一端で露出した樽型のガラスファイバ１２を支持可能である。
　図１Ｂは図１のＩＩ－ＩＩ線矢視断面図である。本実施形態の台形溝５０は、複数（例えば８本）設けられており、図示のＸ軸方向に並んでいる。本実施形態では、台形溝５０をアレイ状に８本有する例を挙げて説明するが、本発明は、台形溝５０を１本のみ有する場合にも適用可能である。平面板６０は、例えば平板状で、平坦面６１が台形溝５０を覆ってマルチコア光ファイバ１０の先端から露出した石英系ガラスからなる樽型のガラスファイバ１２の上方への移動を規制する。本実施形態では、マルチコア光ファイバ１０は、図示のＸ軸方向に例えば８本並んでいる。なお、樽型のガラスファイバ１２が本開示のガラスファイバに相当する。図１Ｃは図１Ｂの部分拡大図である。樽型のガラスファイバ１２は、複数（例えば４個）のコア２０と、各コア２０の周囲にクラッド３０を有しており、図示のＺ軸方向（光軸に相当する）に延びている。
　図１Ｄは台形溝５０の正面断面図である。台形溝５０の内周形状は、例えば、下向きの等脚台形である。詳しくは、台形溝５０は、対向配置された第１側面５１および第２側面５２を有し、第１側面５１および第２側面５２は、開口５３から下方（溝底）に向けて近づくようなテーパ状である。第１側面５１の延長と第２側面５２の延長とのなす角はθである。また、底面５４は、開口５３に対向する位置に設けられ、第１側面５１の下端および第２側面５２の下端に連なっている。
　図２は、樽型ファイバのＺ軸に直交する断面図である。コア２０は、図示の第２軸方向に沿って等間隔に配列されている。クラッド３０は、４個のコア２０の全周を取り囲んでおり、図示のＸ軸およびＹ軸の双方に対して線対称な非円形状（例えば樽型）である。クラッド３０の外周形状は、クラッドの短軸（第１軸）に対して線対称の位置にある第１凸曲面３１および第２凸曲面３２と、クラッドの短軸と直交するクラッドの長軸（第２軸）に対して線対称の位置にある上面（第１面）３３および下面（第２面）３４と、を有する。
　詳しくは、第１凸曲面３１は、クラッド３０の短軸（言葉を換えれば、クラッドの中心）から離間するように突出して湾曲している。第２凸曲面３２は、例えば第１凸曲面３１を構成する円周とは異なる円周上にあり（なお、第１凸曲面３１を構成する円周と同一の円周上にあってもよい）、第１凸曲面３１と同様に、クラッド３０の短軸から離間するように突出して湾曲している。上面３３は、第２軸に平行で、第１凸曲面３１および第２凸曲面３２を構成する円周の延長よりも第２軸側（クラッド３０の中心に向けて内側）に切り込まれている。下面３４は、上面３３とは反対側の位置で第２軸に平行であり、上面３３と同様に、第１凸曲面３１および第２凸曲面３２を構成する円周の延長よりも第２軸側に切り込まれている。
　このように、クラッド３０の外周形状を、交差する第１軸および第２軸の双方に対して対称形状にしたので、ファイバのカールを防止することができる。なお、コアおよびクラッドは、石英系ガラスを主成分とし、必要に応じて屈折率調整用の添加物を加えてもよい。例えば、コアはＧｅＯ2が添加された石英系ガラスとし、クラッドは純石英系ガラスとすることも可能である。あるいは、例えば、コアは純石英系ガラスとし、クラッドはＦ元素が添加された石英系ガラスとしてもよい。また、各コアの径や屈折率は同一でなくてもよい。
　図３Ａ，図３Ｂ、図３Ｃは、樽型のガラスファイバ１２と台形溝５０との関係を説明するための図である。樽型のガラスファイバ１２のクラッド３０は、断面形状が曲面と平面で構成されるため、上面３３と第１凸曲面３１との境界部分Ａ点、第１凸曲面３１と下面３４との境界部分Ｂ点３５、下面３４と第２凸曲面３２との境界部分Ｃ点３６や、第２凸曲面３２と上面３３との境界部分Ｄ点がエッジとなっている。
　第１凸曲面３１（第２凸曲面３２）の曲率半径をｒ、第１凸曲面３１の中心から第２凸曲面３２の中心までの距離をｄとすると、線分ＢＣは、次の式１で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 クラッド３０の最大高さをｈとすると、ガラスファイバ１２が平面板６０に押圧されて回転するためには、ｈ１≦線分ＢＣ　であることが必要であるから、次の式２となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 この式２をｈ1について解くと、次の式３となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　台形溝５０の底面５４の長さ（図示のＸ軸方向、以下同じ）をＷとした場合、Ｗには、コア２０の位置ずれを防止するための上限値と下限値がある。具体的には、図３Ａに示すように、底面５４の長さＷは、クラッド３０の下面３４が底面５４と平行に配置されており、下面３４の長さと等しい場合に最大値Ｗｍａｘ（式４）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 この場合、第１凸曲面３１（第２側面５２）の中心からＢ点（Ｃ点）に降ろした直線は、第１側面５１（第２側面５２）と直交（正接）する。
　台形溝５０の深さｈ2とした場合、ｈ2は、クラッド３０の頭出し量をｈhead、底面５４の長さの最大値Ｗｍａｘを用いて表せば、次の式５となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　一方、底面５４の長さＷは、図３Ｂ、図３Ｃに示すように、第１凸曲面３１の中心、および第２凸曲面３２の中心を通る第２軸（クラッド３０の長軸）が第１側面５１と直交し、第１凸曲面３１と下面３４との境界部分３５（Ｂ点）が底面５４に接触する場合に最小値Ｗｍｉｎとなる。図３Ｂ、図３Ｃに示したｃ、ａ、ｅ、ｆ、ｇを用いると、ｃ＋ａ＋ｅ＝ｆ＋ｇの関係があり、ｃ＝ｈ1／２だから、ａは次の式６、ｅは次の式７となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 なお、ｉ＝ｒ－√（ｒ2－ｃ2）である。
　また、ｆ＝（ｄ＋ｒ）／ｔａｎθであり、ｇ＝ｒ／ｓｉｎθであるから、これらを式６に代入すると、次の式８となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　図４Ａ，図４Ｂは、本開示の光ファイバアレイの第１具体例を説明する概念図であり、図４Ａは樽型のガラスファイバを回転調芯する前の状態を示す図である。台形溝５０の形状は、樽型のガラスファイバ１２が平面板６０で下方に押される前に、クラッド３０の第１凸曲面３１から下面３４を経て第２凸曲面３２までの範囲が、台形溝５０の第１側面５１、底面５４、および第２側面５２の計３箇所で接触する形状である。
　より詳しくは、図４Ａに示した台形溝５０（試料１とする）は、クラッド３０の第１凸曲面３１が第１側面５１に線（光軸方向に延びた線、以下同じ）で接触し、第１凸曲面３１と下面３４との境界部分３５が底面５４に線で接触し、第２凸曲面３２が第２側面５２に線で接触する形状である。試料１の台形溝５０は、クラッド３０の中心を通る第２軸（図中に１点鎖線で示す）と第１側面５１とのなす角をφとした場合、樽型のガラスファイバ１２の沈み込みを確実に防ぐために、φがπ／２以下となる形状であることが好ましい。この場合、台形溝５０の深さｈ2は、φがπ／２以下を満たす深さである。
　図４Ｂは、樽型のガラスファイバを回転調芯した後の状態を示す図である。試料１の台形溝５０に樽型のガラスファイバ１２を配置した後、平面板６０を樽型のガラスファイバ１２に向けて降ろすと、平坦面６１がクラッド３０の例えば上面３３と第２凸曲面３２の境界付近に接触する。平面板６０が樽型のガラスファイバ１２をさらに下方に押すと、第１凸曲面３１と下面３４との境界部分３５が底面５４から離れて、樽型のガラスファイバ１２が時計回りに回転し、上面３３が平坦面６１に面で接触し、下面３４が底面５４と平行になる。この時、第１凸曲面３１と第１側面５１が接触する線の底面５４からの高さと、第２凸曲面３２と第２側面５２が接触する線の底面５４からの高さはほぼ等しくなっている。
　このように、台形溝５０を、樽型のガラスファイバ１２が下方に押された後には、クラッド３０の上面３３および下面３４が平坦面６１に平行に配置されるような台形状なので、樽型のガラスファイバ１２を台形溝５０に配置した際に、樽型のガラスファイバ１２が従来に比べて下方に沈み込まない。そして、試料１の台形溝５０に配置した樽型のガラスファイバ１２について、平面板６０で押した後のコア２０の配列位置を評価したところ、理想位置からのずれ量（最大コア偏心量）が±１．０（μｍ）以内に収まった。
　図５Ａ，図５Ｂは、本開示の光ファイバアレイの第２具体例を説明する概念図であり、図５Ａは樽型のガラスファイバを回転調芯する前の状態を示す図である。第２具体例では、台形溝５０（試料２とする）の形状は、樽型のガラスファイバ１２が平面板６０で下方に押される前に、クラッド３０の第１凸曲面３１が第１側面５１および底面５４にそれぞれ線で接触し、下面３４が第２側面５２に面で接触する形状である。試料２の台形溝５０は、第１側面５１の延長と第２側面５２の延長とのなす角をθとした場合、樽型のガラスファイバ１２の沈み込みを確実に防ぐために、θがπ／２以上となる形状であることが好ましい。溝深さをｄthとした場合、台形溝５０の深さｈ2は、ｄthよりも小さな深さである。なお、台形溝５０（試料１）は、第１側面５１と第２側面５２とのなす角θがπ／２以下の場合でも成り立つ形状であるが、試料１の場合にもθをπ／２以上としてもよい。
　図５Ｂは、樽型のガラスファイバを回転調芯した後の状態を示す図である。試料２の台形溝５０に樽型のガラスファイバ１２を配置した後、平面板６０を樽型のガラスファイバ１２に向けて降ろすと、平坦面６１がクラッド３０の例えば上面３３と第２凸曲面３２の境界付近に接触する。平面板６０が樽型のガラスファイバ１２をさらに下方に押すと、第１凸曲面３１が底面５４から離れるとともに、下面３４と第２側面５２の面接触が解かれて、樽型のガラスファイバ１２が時計回りに回転し、上面３３が平坦面６１に面で接触し、下面３４が底面５４と平行になる。この時、第１凸曲面３１と下面３４の境界部分３５と第１側面５１が接触する線の底面５４からの高さと、下面３４と第２凸曲面５２の境界部分３６と第２側面５２が接触する線の底面５４からの高さは等しくなっている。この試料２の台形溝５０に配置した樽型のガラスファイバ１２について、平面板６０で押した後のコア２０の配列位置を評価したところ、最大コア偏心量が±１．０（μｍ）以内に収まった。
　図６Ａ，図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄは、樽型のガラスファイバを回転調芯する前の状態を示す図である。図６Ａに示した台形溝５０（試料３とする）は、底面５４の長さＷがクラッド３０の下面３４よりも長くされている。このため、下面３４が底面５４に面接触し、第１凸曲面３１（第２凸曲面３２）が第１側面５１（第２側面５２）に接触していない。平面板６０を樽型のガラスファイバ１２に向けて降ろした場合には、平坦面６１が上面３３に面接触するが、樽型のガラスファイバ１２が左右方向に動いてしまう。コア２０の配列位置を評価したところ、最大コア偏心量が±１．０（μｍ）以内に収まらなかった。
　図６Ｂに示した台形溝５０（試料４とする）は、台形溝５０の深さｈ2が大きいため、樽型のガラスファイバ１２が下方に沈み込んでいる。また、底面５４の長さＷがクラッド３０の最大高さをｈ1よりも短くされている。このため、第１凸曲面３１が第１側面５１および底面５４にそれぞれ線で接触し、第１凸曲面３１と下面３４との境界部分３５が第２側面５２に線で接触している。平面板６０を樽型のガラスファイバ１２に向けて降ろした場合には、平坦面６１が第２凸曲面３２に接触して、第１凸曲面３１が底面５４に押し付けられることから、樽型のガラスファイバ１２は回転できない。
　図６Ｃに示した台形溝５０（試料５とする）は、クラッド３０の中心を通る第２軸（図中に１点鎖線で示す）と第１側面５１とのなす角φがπ／２を超えており、樽型のガラスファイバ１２が下方に沈み込んでいる。このため、第１凸曲面３１が第１側面５１および底面５４にそれぞれ線で接触し、下面３４と第２凸曲面３２との境界部分３６が第２側面５２に線で接触している。平面板６０を樽型のガラスファイバ１２に向けて降ろした場合には、平坦面６１が第２凸曲面３２に接触して、第１凸曲面３１が第１側面５１や底面５４に押し付けられるので、樽型のガラスファイバ１２は回転できない。
　図６Ｄに示した台形溝５０（試料６とする）は、第１側面５１の延長と第２側面５２の延長とのなす角θがπ／２未満であり、樽型のガラスファイバ１２が下方に沈み込んでいる。このため、第１凸曲面３１が第１側面５１に線で接触し、下面３４が第２側面５２に面接触している。平面板６０を樽型のガラスファイバ１２に向けて降ろした場合には、平坦面６１が上面３３と第２凸曲面３２との境界付近に接触するが、第１凸曲面３１が第１側面５１に、下面３４が第２側面５２にそれぞれ押し付けられるので、樽型のガラスファイバ１２は回転できない。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
符号の説明
１…光ファイバアレイ、１０…マルチコア光ファイバ、１１…樹脂被覆、１２…樽型のガラスファイバ、２０…コア、３０…クラッド、３１…第１凸曲面、３２…第２凸曲面、３３…上面、３４…下面、３５…第１凸曲面と下面との境界部分、３６…下面と第２凸曲面との境界部分、４０…溝基板、５０…台形溝、５１…第１側面、５２…第２側面、５３…開口、５４…底面、６０…平面板、６１…平坦面。

Claims (6)

  1. 　複数のコアと前記複数のコアを取り囲むクラッドとを備えたガラスファイバと、前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを備えるマルチコア光ファイバであって、前記クラッドの外周形状が第１凸曲面、第２凸曲面、第１面、第２面を有し、前記マルチコア光ファイバの長手方向に直交する断面における前記第１凸曲面と前記第２凸曲面の形状が第１軸に関して対称で前記第１軸から離間するように突出しており、前記マルチコア光ファイバの長手方向に直交する断面における前記第１面と前記第２面の形状が前記第１軸に直交する第２軸に関して互いに対称で、前記第１凸曲面の延長および前記第２凸曲面の延長よりも前記第２軸側に切り込まれているマルチコア光ファイバと、
    　前記マルチコア光ファイバの一端で前記樹脂被覆から露出した前記ガラスファイバを収容する溝であって、前記溝の長手方向に直交する断面における前記溝の内周形状が開口から溝底に向けて近づくように対向配置された第１側面および第２側面と、前記開口に対向し前記第１側面および前記第２側面に連なる底面と、による台形状である溝を有し、前記ガラスファイバを配置する配置部品と、
    　前記ガラスファイバを前記配置部品に向けて押して前記溝に固定する押圧部材と、
    を備えた光ファイバアレイであって、
    　前記クラッドの第1面が前記押圧部材と面で接触した状態で、前記クラッドの前記第１凸曲面が前記第１側面に接触し、前記第２凸曲面が前記第２側面に接触する、あるいは、前記第１凸曲面と前記第２面の境界部分が前記第１側面に接触し、前記第２面と前記第２凸曲面の境界部分が前記第２側面に接触している、光ファイバアレイ。
  2. 　前記台形状は、前記クラッドの前記第１凸曲面が前記溝の前記第１側面に接触し、前記第１凸曲面と前記第２面との境界部分が前記底面に接触し、前記第２凸曲面が前記第２側面に接触することが可能な形状である、請求項１に記載の光ファイバアレイ。
  3. 　前記クラッドの中心を通る前記第２軸と前記第１側面あるいは前記第２側面とのなす角をφとした場合、φがπ／２以下である、請求項２に記載の光ファイバアレイ。
  4. 　前記台形状は、前記クラッドの前記第１凸曲面が前記溝の前記第１側面および前記底面にそれぞれ接触し、前記第２面が前記第２側面に接触することが可能な形状である、
    請求項１に記載の光ファイバアレイ。
  5. 　前記開口に対する前記第１側面の延長と前記第２側面の延長とのなす角をθとした場合、θがπ／２以上である、請求項２から４のいずれか一項に記載の光ファイバアレイ。
  6. 　前記配置部品は、前記マルチコア光ファイバの一端で樹脂被覆から露出した前記ガラスファイバを並列配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の光ファイバアレイ。
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