JPH06300942A - 光素子用筐体の光ファイバ引出し封止スリーブ体、およびその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光素子筐体における光ファイバ引出し封止ス
リーブ体の信頼度を高め、経時劣化のないものにする。 【構成】 光素子用筐体から引き出される光ファイバを
気密に封止するスリーブ体であって、熱可塑性樹脂によ
り形成され、かつ光ファイバ用中空部を有し、その先細
り先端部の末端部分が、光ファイバ被覆層に、溶融圧着
されている、光素子用筐体の光ファイバ引出し封止スリ
ーブ体、およびその形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光素子用筐体の光ファ
イバ引出し封止スリーブ体、およびその形成方法に関す
るものである。更に詳しく述べるならば、本発明は例え
ばＬｉＮｂＯ ₃ といった電気光学結晶基板上に形成され
た光導波路、およびこの光導波路中を伝播する光波を外
部電界により制御するための電極を備えた導波路型光素
子、例えばＴｉ導波路型ＬｉＮｂＯ₃ 光変調器、光スイ
ッチ等を実装するための筐体構造において、それから光
ファイバを引き出し封止するためのスリーブ体、および
その形成方法に関するものである。特に本発明は、非常
に高い信頼度を要求される光通信システムでの使用にか
なう光部品を作製するための筐体構造および実装方法の
うち、光ファイバを気密に筐体中に導くスリーブ体、お
よびその形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信技術が公衆通信手段として注目さ
れるに伴い、光通信システムを構成する光部品の開発に
おいて、その性能のみでなく信頼性についても重要視さ
れるに至っている。電気光学結晶基板上に形成された光
導波路およびこの光導波路中を伝播する光波を外部電界
により制御するための電極を備えた、いわゆる導波路型
光素子においても、光部品としての高信頼化を図るため
に様々な工夫がなされている。

【０００３】しかし、これら電気光学結晶を用いた光素
子の製造工程において、この光素子を構成する光導波路
素子を収容し外界に対し気密封止するための筐体構造、
およびその実装技術は、未だ開発途上にある。

【０００４】光素子を収納し、かつ封止が可能な筐体構
造およびその実装方法において、例えば、光ファイバ引
出し部（スリーブ）の構造として、スリーブ部の貫通孔
へ光ファイバを通した後に生ずるわずかな隙間を、接着
剤あるいは充填剤で充填固定する構造、あるいはゴムの
ような弾性体、ソフトメタルといった材質で作製された
スリーブ中子を光ファイバに密着させる構造などが考え
られている。

【０００５】つまりこれらのスリーブ構造では、一般に
ナイロンのような樹脂で構成される光ファイバの保護被
覆表面に、エポキシ系接着剤、ゴム、金属といった異種
材料を機械的に密着あるいは圧着させることにより、封
止が行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】公衆通信手段としての
光通信システムを構築するための、高い信頼度を有する
光部品、例えば電気光学結晶基板上に形成された光導波
路およびこの光導波路中を伝播する光波を外部電界によ
り制御するための電極を備えた導波路型光素子の製造工
程において、その信頼性を左右する重大要素の一つであ
る気密封止可能な筐体の、光ファイバ引出し封止スリー
ブ体が強く望まれている。

【０００７】従来の筐体スリーブ構造において採用され
ているような、一般にナイロンのような樹脂で構成され
る光ファイバの保護被覆表面に、エポキシ系接着剤、ゴ
ム、金属といった異種材料を機械的に密着あるいは圧着
させることで封止を行なう方式では、これら異種材料間
の界面の密着度の経年変化を予想し難いため、このよう
な問題を生ずることのない気密封止方法が望まれる。

【０００８】また、光ファイバ貫通部の構造は、気密封
止構造を満足する以外に、筐体全体としての構造を単純
にし構成部品の点数を減らすために、小型、かつ可能な
限り一体型の構造であることが望ましい。部品点数の増
加は、より高い信頼度を保証するうえでデメリットであ
る。

【０００９】本発明は、従来技術の上記問題点を解消
し、光素子用筐体から引き出される光ファイバを、高信
頼度をもって封止することができ、かつ経時劣化のない
スリーブ体、およびその形成方法を提供しようとするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光素子用筐体の
光ファイバ引出し封止スリーブ体は、光素子を収納する
筐体から、光ファイバを引出すために、前記筐体に気密
に取りつけられ、かつ前記筐体から外側に伸び出ている
スリーブ体であって、前記スリーブ体は、熱可塑性重合
体材料により形成され、前記筐体に連結された管状部お
よびこの管状部に連続して先細りしながら伸び出ている
先端部とからなり、かつ前記光ファイバを通すための中
空部を有しており、前記先端部の末端部分が前記光ファ
イバの保護被覆層に溶融圧着されており、それによっ
て、前記光ファイバを気密に封止している、ことを特徴
とするものである。

【００１１】本発明の光ファイバ引出し封止スリーブ体
において、前記スリーブ体を形成している熱可塑性重合
体材料が、前記光ファイバ被覆部を形成している材料と
同一であることが好ましい。

【００１２】本発明に係る光素子用筐体の光ファイバ引
出し封止スリーブ体の形成方法は、光素子を収納する筐
体から引き出された光ファイバを気密に封止するスリー
ブ体を形成するために、熱可塑性重合体材料により形成
され、前記筐体に連結された管状部およびこの管状部に
連続して先細りしながら伸び出ている先端部とからな
り、かつ前記光ファイバを通すための中空部を有するス
リーブ前駆体を通して、前記筐体から光ファイバを引き
出し、前記先端部の末端部分を、前記光ファイバの保護
被覆層に溶融圧着し、それによって前記光ファイバを気
密に封止する、ことを特徴とするものである。

【００１３】前記溶融圧着による気密封止をより確実に
行なうには、前述のように、前記光ファイバの保護被覆
を構成する樹脂材料と、前記スリーブ体を構成する熱可
塑性重合体材料とが、同一であることが好ましい。

【００１４】理想的には筐体本体もスリーブ体と同一材
料から形成されていることが望ましいが、例えば高周波
用電極を接続する場合などはこれは必ずしも満足できな
い。この場合、筐体は金属製であることが一般的であ
る。このような場合、前記スリーブ体と筐体との気密接
続は、前記スリーブの接続端部にＯ−リングを密着させ
るためのフランジ構造を設けることで達成できる。

【００１５】Ｏ−リングを用いる封止方法は、必ずしも
完全に気密とはいえないが、再現性の非常に高い加速試
験が可能であり（例えば、橋本雅之監著、「加速試験の
進め方・方法とデータ解析・評価」、応用技術出版、１
９９２）、その封止性能の寿命が予測できるというメリ
ット、例えば接着剤による異種材料部品間の封止構造
（特に界面）にはないメリットがある。

【００１６】

【作用】図１に、従来法による光ファイバ引出し部の封
止構造の代表例として、接着剤により封止されているス
リーブ体の一例を示す。筐体１中に収納される光素子チ
ップ２に、補強治具３を介して裸光ファイバ４が接着固
定されている光ファイバ５は、スリーブ６の中空部６ａ
中を貫通して筐体外部に引き出される。光素子を筐体内
に実装後、スリーブ６の内壁と光ファイバ５の保護被覆
層との隙間に接着剤７を充填することにより、この部分
の封止が行なわれる。

【００１７】スリーブ６の根元部分には、フランジ８が
形成されていて、このフランジ８は筐体１に、スリーブ
取り付け部材９により固定されており、このフランジ８
の内側にはＯ−リング１０が配置され、それによってス
リーブ６の根元部分は、筐体１に気密に接続されてい
る。

【００１８】このような方式、例えば、光ファイバの保
護被覆と真鍮製スリーブとの隙間をエポキシ系接着剤で
充填固化した場合、その接着強度は、光ファイバの保護
被覆の材料強度（約２kgf ）を大きく上回り、封止性能
も高いことが推測できる。しかし、この接着部分を温度
加速された湿度環境下に放置すると、図２，３に示すよ
うに、接着強度の明かな劣化が認められ、このような劣
化は封止性能の長期維持のうえで好ましくない現象であ
る。

【００１９】図２は、エポキシ系接着剤ＥＣＣＯＢＯＮ
Ｄ（グレース ジャパン（株））による接着部分につい
て、放置環境による接着強度の変化を測定した結果であ
る。主剤と硬化剤の重量配合比を４５クリアー／１５ク
リアー＝１００／１００とし、長さ５mm、内径２mmの真
鍮スリーブに通した光ファイバ（藤倉電線（株）、カタ
ログに記載されている保護被覆材質はポリイミド樹脂、
二次被覆外径０．９mm）の隙間に充填後、一次硬化を室
温で４時間、二次硬化を７０℃で１時間行なった。硬化
後、試験ピース１０個づつを、シリカゲル、あるいは純
水をはったデシケータ中に入れ、各々（１）室温／乾燥
（ＲＴ／ＤＲＹ）、（２）５０℃／湿度１００％（５０
℃／ＷＥＴ）、（３）５０℃／乾燥（５０℃／ＤＲ
Ｙ）、の環境条件設定下に１０日間放置した。図２に
は、１０日間放置後に測定した、接着部分の引き抜き強
度を示した。いずれも、接着剤充填部分で光ファイバ保
護被覆が伸び、接着界面が徐々に剥がれるように、引き
抜けた。したがって、乾燥雰囲気で使用する限りにおい
ては、充分な接着強度・界面の密着度が期待できるが、
湿度雰囲気下では、明かな接着強度・密着度の劣化が認
められた。

【００２０】他のエポキシ系接着剤、ＳＵＭＩＭＡＣ
（住友ベークライト（株））について行なった同様の試
験結果を、図３に示す。主剤と硬化剤の重量配合比は、
ＥＣＲ−７１２５／ＥＣＨ−７１２５＝１００／６０。
一次硬化は室温で４時間、二次硬化は６０℃で２時間と
した。

【００２１】上記の結果より、光ファイバ（保護被覆）
とエポキシ系接着剤の密着度は、温度加速された高湿度
環境下では、必ずしも充分とはいえず、さらに確実な封
止手段が必要となる。

【００２２】その手段として、本発明においてはスリー
ブ体と光ファイバ保護被覆部分を、溶融圧着により一体
化し、界面をなくしてしまうことにより、強度・密着度
の両面で確実な封止状態が得られる。

【００２３】本発明に係る光素子用筐体の光ファイバ引
出し封止スリーブ体およびその形成方法を図４（Ａ），
（Ｂ）により説明する。図４（Ａ）において、スリーブ
前駆体１１が、その根元部分において、スリーブ８、取
り付け部材９およびＯ−リング１０により光素子用筐体
１に気密に取りつけられている。この根元部分の取りつ
け機構は、図１に示されたものと同様である。また、筐
体１内の光素子チップ２の端末は光ファイバ補強治具３
を介して、光ファイバ５の裸光ファイバ４の端末に接続
されている。

【００２４】図４（Ａ）に示されたスリーブ前駆体１１
は、筐体１に接続されている筒状部１２と、この筒状部
１２に連続し、先細りしながら伸び出ている先端部１３
とからなり、この筒状部１２および先端部には、筐体１
内の内部空間に連通する中空部１４が形成されている。
光ファイバ５は、このスリーブ前駆体１１の中空部を通
され、外部に引き出される。このとき先端部１３の末端
部分１５を通る光ファイバ５は、保護被覆層により被覆
されていて、この保護被覆層周面が、先端部１３の末端
部分１５の内周面に対向している。

【００２５】本発明に用いられるスリーブ前駆体は、熱
可塑性重合体材料、例えばナイロン又はポリエステルな
どから形成されている。

【００２６】次に、スリーブ前駆体１１の先端部１３の
末端部分１５に加熱圧着操作を施して、スリーブ前駆体
１１を本発明のスリーブ体１６に形成する。すなわち図
４（Ａ）においてスリーブ前駆体１１の先端部１３の末
端部分１５に、矢印で示されている加熱圧着操作を施し
て、末端部１５の一部分を溶融し、これを光ファイバ５
の保護被覆層に融着させる。

【００２７】すると、図４（Ｂ）に示されているよう
に、溶融圧着部１６が形成され、スリーブ体１７が形成
される。このスリーブ体１７の溶融圧着部１６におい
て、先端部１３の末端部分は光ファイバ５の保護被覆層
に融着して一体化し、それによって、光ファイバ５を気
密に封止する。この封止には接着剤は全く使用されてい
ないから経時劣化を生ずることはない。

【００２８】この場合、スリーブ体を形成している熱可
塑性重合体材料と、光ファイバの保護被覆層（特に二次
被覆層）を形成している材料とが同じであれば、両者の
溶融圧着は、きわめて強固に接合一体化される。

【００２９】本発明のスリーブ体において、その先端部
の末端部分が、その中空部に挿入された熱可塑性重合体
材料製中空管を有し、スリーブ体の前記末端部分、中空
管、および光ファイバ保護被覆層の三者が溶融圧着され
一体化していてもよい。

【００３０】筐体から外径０．９mmの光ファイバを引き
出し封止する場合、本発明のスリーブ体において、筒状
部の中空部の直径は約３mm程度でありその先端部末端部
分の中空部の直径（又はそれに挿入された中空管の内
径）は１mm程度である。

【００３１】

【発明の効果】本発明の光素子用筐体の光ファイバ引出
し封止スリーブ体、およびその形成方法は、光素子用筐
体の光ファイバ引出し部に、気密封止を可能にし、実装
操作を容易にするものであって、光素子の信頼度を向上
させるためにきわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の光素子用筐体の光ファイバ引出
し封止スリーブ体の構成の一例を示す断面説明図。

【図２】図２は、従来の光ファイバ引出し封止スリーブ
体に用いられる接着剤の環境条件下における劣化の一例
を示すグラフ。

【図３】図３は、従来の光ファイバ引出し封止スリーブ
体に用いられる他の接着剤の環境条件下における劣化の
一例を示すグラフ。

【図４】図４（Ａ）は、本発明の光素子用筐体の光ファ
イバ引出し封止スリーブ体を形成する方法の一例におい
て、溶融圧着工程前の構成を示す断面説明図。図４
（Ｂ）は図４（Ａ）に示されたスリーブ前駆体に溶融圧
着操作が施して得られた本発明のスリーブ体を示す説明
図。

【符号の説明】

１…筐体 ２…光素子チップ ３…光ファイバ補強治具 ４…裸光ファイバ ５…光ファイバ ６…スリーブ（従来技術） ６ａ…スリーブ中空部 ７…接着剤 ８…フランジ ９…スリーブ取り付け部材 １０…Ｏ−リング １１…スリーブ前駆体（本発明） １２…筒状部 １３…先端部 １４…中空部 １５…先端部末端部分 １６…溶融圧着部 １７…スリーブ体（本発明）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光素子を収納する筐体から、光ファイバ
   を引出すために、前記筐体に気密に取りつけられ、かつ
   前記筐体から外側に伸び出ているスリーブ体であって、 前記スリーブ体は、熱可塑性重合体材料により形成さ
   れ、前記筐体に連結された管状部およびこの管状部に連
   続して先細りしながら伸び出ている先端部とからなり、
   かつ前記光ファイバを通すための中空部を有しており、 前記先端部の末端部分が前記光ファイバの保護被覆層に
   溶融圧着されており、それによって、前記光ファイバを
   気密に封止している、ことを特徴とする、光素子用筐体
   の光ファイバ引出しスリーブ。
2. 【請求項２】 前記スリーブ体を形成している熱可塑性
   重合体材料が前記光ファイバ被覆部を形成している材料
   と同一であることを特徴とする、請求項１に記載の光フ
   ァイバ引出しスリーブ体。
3. 【請求項３】 光素子を収納する筐体から引き出された
   光ファイバを気密に封止するスリーブ体を形成するため
   に、 熱可塑性重合体材料により形成され、前記筐体に連結さ
   れた管状部およびこの管状部に連続して先細りしながら
   伸び出ている先端部とからなり、かつ前記光ファイバを
   通すための中空部を有するスリーブ前駆体を通して、前
   記筐体から光ファイバを引き出し、 前記先端部の末端部分を、前記光ファイバの保護被覆層
   に溶融圧着し、それによって前記光ファイバを気密に封
   止する、ことを特徴とする、光素子用筐体の光ファイバ
   引出し封止スリーブ体の形成方法。