JPH1048478A - 光部品及びその製造方法 - Google Patents

光部品及びその製造方法

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JPH1048478A
JPH1048478A JP20505696A JP20505696A JPH1048478A JP H1048478 A JPH1048478 A JP H1048478A JP 20505696 A JP20505696 A JP 20505696A JP 20505696 A JP20505696 A JP 20505696A JP H1048478 A JPH1048478 A JP H1048478A
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JP
Japan
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optical
optical fiber
groove
component
holding
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JP20505696A
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English (en)
Inventor
Shunichi Tono
俊一 東野
Koji Sato
弘次 佐藤
Fumiaki Hanawa
文明 塙
Yoshito Shudo
義人 首藤
Yasuaki Tamura
保暁 田村
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバを簡単な工程で確実かつ経済的に
結合・接続し得る光部品及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 樹脂組成物により形成されたV溝部品1
0に、同じく樹脂組成物により形成された押さえ蓋20
を、光ファイバ30を挟んでツメ状部21が凸部13に
嵌合する如く嵌め込むことにより、光ファイバ心線31
をV溝内に保持・整列させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単芯または多芯の
光ファイバ同士あるいはこれらと半導体光素子や光集積
回路とを簡単な工程で確実かつ経済的に結合・接続し得
る光部品及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光通信システムを支える重要な技術とし
て、光ファイバ同士あるいは光ファイバと半導体レーザ
(LD)、受光素子(PD)等の半導体光素子や光集積
回路とを効率良く結合し、かつ安定に保持する接続技術
があるが、光通信システムの普及に伴い、安価な部品を
用いた、より経済的な接続技術が求められている。
【0003】ところで、光ファイバ、特に単一モード光
ファイバのコア径は約10μmと小さく、接続に際して
は微細で高精度な光学位置合わせが必要なため、光ファ
イバを確実に保持でき、高精度な整列や結合が可能な光
部品、具体的には石英、セラミック、シリコン単結晶等
の高硬度材料に対して高精度の研削加工法もしくは高精
度のリソグラフィ法によってV溝を作製したV溝部品に
よる接続が行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のV溝部品には、以下のような問題があった。
【0005】(i) 精密加工法によって作製されるV溝部
品は高価である。
【0006】(ii)石英やセラミックを用いた研削加工法
による部品では、研削砥石の摩耗により寸法精度の再現
性が乏しく大量生産に適さない。また、リソグラフィ法
ではSiの結晶軸方向とフォトマスクの角度ずれによる
軸ずれが無視できないため、V溝の加工においては角度
が1度ずれることにより、15μmの軸ずれ量が発生す
ることが指摘されている。
【0007】(iii) 光ファイバをV溝部品に固定するた
めには光ファイバをV溝に設置した後、ガラスプレート
等で光ファイバを仮押さえして接着剤の硬化により長期
の保持に供しており、仮押さえが工程の煩雑化を招き、
さらにはコスト増加の一因となる。
【0008】(iv)V溝部品とガラスファイバは共に硬度
が高い材料であるため、両者が直接接触することによ
り、光ファイバ表面にミクロな傷を誘起し、長期的な信
頼性の面で問題がある。
【0009】(v) V溝部品に光ファイバを保持した後に
良好な接合特性を得るため、ファイバ端面を研磨加工す
るが、該V溝部品が高硬度であるため研磨速度が遅く、
コスト増加をもたらす。
【0010】(vi)V溝部品は高硬度材料であるため、形
状作製の任意性に乏しく、複雑な形状の部品を作製する
のは困難であり、無理に作製した場合のコストは莫大な
ものとなる。
【0011】本発明の目的は、光ファイバを簡単な工程
で確実かつ経済的に結合・接続し得る光部品及びその製
造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記課題を
解決するため、少なくとも1本の光ファイバ心線を含む
光ファイバ同士あるいは該光ファイバと半導体光素子や
光集積回路とを接続する光部品において、光ファイバ心
線の本数に対応した個数のV溝を有するV溝部と、光フ
ァイバを被覆付きのまま収容する凹部とが樹脂組成物に
より形成されたV溝部品を具備する光部品を提案する。
【0013】前記構成によれば、光ファイバ同士あるい
はこれらと半導体光素子や光集積回路との接続を、樹脂
組成物により形成された安価な部材により簡便な工程で
実現することができる。
【0014】また、樹脂組成物により形成され、V溝部
品の外周に嵌め込み装着し、バネ機構あるいは圧入機構
により光ファイバを保持・整列させる押さえ蓋を備えた
ものによれば、V溝部品に対する嵌め込み構造により、
光ファイバを短時間でかつ確実にV溝内に保持・整列さ
せることができる。
【0015】また、樹脂組成物により形成され、V溝部
品の内部にバネ機構あるいは圧入機構により嵌め込み、
挿入圧着して装着することにより光ファイバを保持・整
列させる押さえ蓋を備えたものによれば、V溝部品に対
する嵌め込み構造により、光ファイバを短時間でかつ確
実にV溝内に保持・整列させることができる。
【0016】また、押さえ蓋に光ファイバ心線を押圧す
る凸部を設ければ、光ファイバの位置決めを正確かつ迅
速に行える。
【0017】また、各部材を光透過性を有する樹脂組成
物により形成すれば、光ファイバの長期保持のために用
いる光硬化型の接着剤を容易にかつ短時間で硬化させる
ことが可能となり、光ファイバの終端化処理を経済的に
できる。
【0018】また、光部品の各部材を樹脂組成物の射出
成形法またはトランスファ成形法により作製すれば、金
型内に樹脂を充填する事により作製でき、同一形状の光
部品を高精度で安価、かつ大量に作製できる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に従っ
て詳しく説明する。
【0020】
【第1の形態】図1は本発明の光部品の第1の実施の形
態を示すもので、ここでは4本の光ファイバ心線を含む
光テープファイバに対応した例を示す。
【0021】即ち、図中、11は4本の光ファイバ心線
を保持・整列させるV溝部であり、平面上に4個のV溝
11aが形成されている。また、12は光ファイバを被
覆付きのまま収容する凹部であり、V溝部11の後部に
配置されている。13は後述する押さえ蓋を係止するた
めの凸部であり、幅方向の両端にそれぞれ形成されてい
る。これらの各部材11、12及び13は樹脂組成物に
より一体的に形成されてV溝部品10が構成されてい
る。
【0022】成形に使用した樹脂は石英含有エポキシ樹
脂であり、射出成形法により作製した。図2に金型仕様
を、また、図3に射出成形条件を示す。ここで、V溝幅
は140.3μm、V溝深さは121.5μm、V溝角
度は60度、V溝間隔は250μmとし、金型の寸法精
度を±0.3μmとすることにより、1μm以下の形状
精度で作製することができた。
【0023】こうして作製したV溝部品10に、4心テ
ープファイバをガラスプレートを押さえ板に用いて、接
着剤により固定した。接着剤の熱硬化条件は80℃、2
時間とした。こうして作製した整列光ファイバブロック
はファイバ間のピッチ精度が1ミクロン以下となってい
るため、光モジュールとの接続損失が約2dB以下とな
る。接続信頼性を恒温恒湿試験(40℃、90%)によ
り調べた結果、2000時間経過しても接続特性の変化
は10%以内であり、十分な信頼性が確認できた。
【0024】
【第2の形態】図4は本発明の第2の実施の形態を示す
もので、ここでは図1に示したV溝部品10に押さえ蓋
を組み合わせて光テープファイバを保持・整列させるよ
うになした例を示す。
【0025】即ち、図中、20はV溝部品10の外周に
嵌め込み装着し、圧入機構により光ファイバを保持・整
列させる押さえ蓋であり、前述したV溝部品10の凸部
13に嵌め込みが可能なツメ状部21をその両端にそれ
ぞれ有している。この押さえ蓋20は透明な樹脂材料
(例えば、ポリカーボネイト等)で成形した。
【0026】また、30は光テープファイバであり、4
本の光ファイバ心線31が被覆32により略平行に配列
・保持されている。
【0027】ここで、一対のツメ状部21間の長さL1
を凸部13が形成されたV溝部品10の幅L2 より20
0ミクロン程度小さく作製し、押さえ蓋20をV溝部品
10に上方より圧挿することにより、該押さえ蓋20を
V溝部品10に嵌合させることができる。また、この
際、ツメ状部21上部の空隙l1 をV溝部品10の凸部
13の厚みl2 より数ミクロン程度大きく作製し、かつ
押さえ蓋20の厚みを最適に設計することにより、V溝
側の下面で各光ファイバ心線31を数ミクロン押さえ込
むことが可能となり、押さえ蓋20の圧入機構により光
ファイバを保持・整列することができるようになる。
【0028】また、ツメ状部21上部の空隙l1 をV溝
部品10の凸部13の厚みl2 より10〜20ミクロン
程度小さく作製した場合は、押さえ蓋20全体が弾性変
形して光ファイバ心線31を押し込むようなバネ機構を
果たし、結果として光ファイバを保持・整列することが
できる。さらに、樹脂組成物であるから、押さえ蓋20
に光ファイバ心線31を個々に確実に固定し易いように
微細な凸部22を形成することも容易であり、前述の圧
入機構やバネ機構による光ファイバ保持・整列をより簡
単かつ確実に行える構造も実現できる。
【0029】従って、以上のような構造の部材を用いた
場合の光テープファイバの保持・整列の工程は、まず、
光テープファイバ30の被覆32を所要の長さで除去し
た後、V溝部品10のV溝部11及び凹部12に硬化性
の接着材を塗布あるいは滴下し、各光ファイバ心線31
をV溝11a内に設置し、押さえ蓋20を圧挿すること
により、光テープファイバ30が固定され、さらに接着
剤を硬化するための熱処理もしくは紫外線の照射を行う
ことにより、簡単かつ容易にファイバの終端処埋が完了
できることになる。
【0030】
【第3の形態】図5は本発明の第3の実施の形態を示す
もので、ここでは2本の光ファイバ心線を含む光テープ
ファイバに対応した例を示す。
【0031】即ち、図中、40はV溝部41及び凹部4
2を備えたV溝部品、50は押さえ蓋、60は2本の光
ファイバ心線61を含む光テープファイバである。基本
構造は第1、第2の実施の形態の場合と同様であり、成
形条件等も第1、第2の実施の形態の場合と同様であ
る。また、V溝41aの成形精度も第1、第2の実施の
形態の場合と同様であり、全ての寸法精度を1μm以内
とすることができた。
【0032】本例では光ファイバテープを押さえ込む押
さえ蓋50がV溝部品40内に収納できる構造としてあ
る。押さえ蓋50は寸法精度を必要としないため、従来
技術で使われでいる素材、例えばガラスプレートを容易
に用いることができるとともに、透明な樹脂材料を成形
して用いることも可能であることを確認した。
【0033】樹脂材料で押さえ蓋50を作製すると、V
溝部品40との形状設計で噛み合わせ、嵌め込み構造が
容易に作製できるので、光ファイバの固定が容易にでき
る。
【0034】具体的には、押さえ蓋50の両側面にV溝
部品40に向かって厚みが減ずるように形成された楔形
の微小突起51を適宜形成し、一方、V溝部品40には
微小突起51と嵌合する配置で微小窪み43を形成して
おき、押さえ蓋50をファイバの設置してある方向にV
溝部品40へ押し込むことで光ファイバ60を容易に固
定できる。
【0035】ここで、微小突起51及び微小窪み43を
形成する位置を、押さえ蓋50の嵌合の際に、ファイバ
を10ミクロンレベルで押し込むように設定した場合
は、押さえ蓋50が全体に弾性変形してバネ機構として
光ファイバを保持・固定することになり、また、数ミク
ロン以内で接するように設定した場合は、単なる押さえ
蓋50の圧入機構で光ファイバを保持することになる。
このようなバネ機構あるいは圧入機構を選択するのは光
ファイバの固定の仕方の要求程度により任意に選択でき
る。
【0036】本例では光ファイバの固定を確実にするた
め、押さえ蓋50に個別ファイバの押さえ用に微細凸部
52も形成してある。但し、この凸部52は設計により
省略しても本発明の効果を減じることはない。また、第
2の実施の形態と同様に透明樹脂で蓋が形成されると光
硬化型の樹脂接着剤を効率的に硬化することが可能とな
り、部品の経済比とともに、光ファイバの保持、整列工
程の時間を短縮することが可能となり、トータルのコス
トダウンが実現できる。
【0037】第2の実施の形態と同様にして光モジュー
ルの組立を行い、接続損失を評価したところ、約2dB
以下であり、第2の実施の形態と同様であった。また、
接続信頼性を恒温恒湿試験(85温度、85%)により
調べた結果、3000時間経過しても接続特性の変化は
10%以内であり、十分な信頼性が確認できた。
【0038】
【第4の形態】図6は本発明の第4の実施の形態を示す
もので、ここでは第2の実施の形態で示した構造の光部
品を、嵌め込み構造でなく、外側から金属のバネ機構部
品70によって光ファイバを保持・固定した場合の例を
示すものである。この際、V溝部品10及び押さえ蓋2
0は互いに嵌合する構造とせず、つまり嵌め込み用の凸
部及びツメ状部を形成しないで、前記金属バネ部品70
で外側からのバネ機構で該光部品を形成することができ
る。
【0039】
【第5の形態】また、図7は本発明の第5の実施の形態
を示すもので、ここでは第3の実施の形態で示した構造
の光部品を、嵌め込み構造でなく、外側から金属のバネ
機構部品80によって光ファイバを保持・固定した場合
の例を示すものである。この際、V溝部品40及び押さ
え蓋50を嵌合しない構造として金属バネ部品80を外
側からのバネ機構により光ファイバを保持・固定するこ
とも可能である。
【0040】なお、本発明はこれまで説明した実施の形
態に限定されないことはいうまでもなく、全体の形状寸
法、V溝の本数、ピッチ間隔寸法、バネ機構、圧入機構
等の構造は任意に成形できる。また、樹脂材料は所要の
寸法精度を実現できれば、どのような種類のものを使用
できる。また、トランスファ成形法によっても前述した
実施の形態の場合と同等の寸法精度並びに接続特性が得
られることを確認しており、この点でも制限されること
はない。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
樹脂成形により光部品を作製できるので、 極めて安価に作製でき、 寸法精度が良く、接続特性に優れており、さらにま
た、接続信頼性が高く、 光ファイバの保持・整列を極めて簡便、容易、高精
度、かつ経済的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光部品の第1の実施の形態を示す説明
【図2】光部品の金型仕様を示す説明図
【図3】光部品の射出成形条件を示す説明図
【図4】本発明の光部品の第2の実施の形態を示す説明
【図5】本発明の光部品の第3の実施の形態を示す説明
【図6】本発明の光部品の第4の実施の形態を示す説明
【図7】本発明の光部品の第5の実施の形態を示す説明
【符号の説明】
10,40…V溝部品、11,41…V溝部、11a,
41a…V溝、12,42…凹部、13…凸部、20,
50…押さえ蓋、21…ツメ状部、22…凸部、30,
60…光テープファイバ、31,61…光ファイバ心
線、32…被覆、43…微小窪み、51…微小突起、5
2…微細凸部、70,80…バネ機構部品。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 首藤 義人 東京都新宿区西新宿3丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 田村 保暁 東京都新宿区西新宿3丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1本の光ファイバ心線を含む
    光ファイバ同士あるいは該光ファイバと半導体光素子や
    光集積回路とを接続する光部品において、 光ファイバ心線の本数に対応した個数のV溝を有するV
    溝部と、光ファイバを被覆付きのまま収容する凹部とが
    樹脂組成物により形成されたV溝部品を具備することを
    特徴とする光部品。
  2. 【請求項2】 樹脂組成物により形成され、V溝部品の
    外周に嵌め込み装着し、バネ機構あるいは圧入機構によ
    り光ファイバを保持・整列させる押さえ蓋を備えたこと
    を特徴とする請求項1記載の光部品。
  3. 【請求項3】 樹脂組成物により形成され、V溝部品の
    内部にバネ機構あるいは圧入機構により嵌め込み、挿入
    圧着して装着することにより光ファイバを保持・整列さ
    せる押さえ蓋を備えたことを特徴とする請求項1記載の
    光部品。
  4. 【請求項4】 押さえ蓋に光ファイバ心線を押圧する凸
    部を設けたことを特徴とする請求項2または3記載の光
    部品。
  5. 【請求項5】 各部材が光透過性を有する樹脂組成物に
    より形成されていることを特徴とする請求項1乃至4い
    ずれか記載の光部品。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5いずれか記載の光部品の
    製造方法において、 各部材を樹脂組成物の射出成形法またはトランスファ成
    形法により作製したことを特徴とする光部品の製造方
    法。
JP20505696A 1996-08-02 1996-08-02 光部品及びその製造方法 Pending JPH1048478A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000026707A1 (en) * 1998-11-02 2000-05-11 Ngk Insulators, Ltd. Optical fiber array using resin lid substrate
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KR100988299B1 (ko) 2008-10-21 2010-10-18 부산대학교 산학협력단 임프린트 공정을 이용한 고분자 평면광파회로 소자의 제작 방법
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