JPH11223742A - 光ファイバコネクタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温時における温度特性が良好な光ファイバ
コネクタの製造方法を提供する。 【解決手段】 光ファイバ先端部の被覆を除去して、裸
光ファイバ３ａを露出させて、基板１のＶ溝内に整列さ
せ、第１の押圧部材２で押圧し、後方に第２の押圧部材
８を配置する（Ａ）。接着剤注入口８ａから接着剤４を
流し込む（Ｂ）。押圧部材８により、最適の接着剤層が
形成される。接着剤を硬化をさせる（Ｃ）過程におい
て、硬化時に発生する収縮により、押圧部材８は容易に
剥がれ、除去することができる。したがって、接着剤４
の収縮時に、剥離やクラックの発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路等の光デ
バイスに光ファイバを接続するために用いられる、光フ
ァイバを固定した光ファイバコネクタおよびその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特許第２５５７１６４号公報には、前方
にＶ溝を有し、後方にＶ溝から段差をもって形成された
被覆載置部が設けられた基板を用いて、被覆光ファイバ
の被覆を除去して露出させた裸光ファイバをＶ溝に整列
させ、被覆部分を被覆載置部に載置して、裸光ファイバ
を押圧部材によってＶ溝に押しつけ、接着剤によって光
ファイバを固定した光ファイバコネクタが記載されてい
る。被覆載置部の段差は、光ファイバの被覆部の直径の
約１／２であり、光ファイバを被覆載置部に載置したと
きに、光ファイバがＶ溝の中心に位置するようになされ
ている。

【０００３】図５は、このような光ファイバコネクタを
説明するためのもので、図５（Ａ）は光ファイバを配置
する前の斜視図、図５（Ｂ）は光ファイバを把持した状
態の斜視図、図５（Ｃ）は光ファイバの中心をとおる縦
断面図である。図中、１は基板、１ａはＶ溝、１ｂは被
覆載置部、２は押圧部材、３は被覆光ファイバ、３ａは
裸光ファイバ、３ｂは被覆部、４は接着剤である。な
お、図５（Ｂ）では接着剤の図示を省略した。

【０００４】図５（Ａ）に示すように、基板１の前方に
は、上面にＶ溝１ａが形成され、後方に段差をもって被
覆載置部１ｂが形成されている。被覆光ファイバ３の被
覆を除去して露出させた裸光ファイバ３ａをＶ溝１ａに
配列させて、図５（Ｂ）に示すように、上から押圧部材
２によって押さえつけた状態で、Ｖ溝１ａと押圧部材２
との間の裸光ファイバ３ａの周囲、ならびに、被覆載置
部１ｂに載置された光ファイバの周囲に、接着剤４を塗
布して、光ファイバ３を固定する。例えば、裸光ファイ
バ３ａの外径は１２５μｍ、被覆部３ｂの外径は２５０
μｍである。Ｖ溝１ａに載置されている裸光ファイバ３
ａの中心と被覆載置部１ｂの上面との段差は１２５μｍ
であり、Ｖ溝１ａに載置された裸光ファイバ３ａから被
覆部３ｂにかけて、光ファイバコネクタ内においては、
図５（Ｃ）に示すように、光ファイバの中心はほぼ直線
となるように位置されている。なお、前端の端面は、導
波路等と接続するために研磨される。通常は、反射戻り
光を低減させるため８゜に斜め研磨される。

【０００５】光ファイバコネクタと、導波路との接続例
について説明しておく。図６は、光ファイバコネクタの
使用状態の一例を説明するためのものであり、図６
（Ａ）は側面図、図６（Ｂ）は平面図である。なお、内
部を見易くするために、細線で図示した。図中、１１，
１１’は光ファイバコネクタ、１２，１２’は８心のテ
ープ状光ファイバ心線、１３は導波路チップ、１４は導
波路である。導波路チップ１３の両端面は、８゜の傾斜
角度に研磨され、両側から調心されて光ファイバコネク
タ１１，１１’が接着される。導波路チップ１３には、
導波路１４で４組のカプラが形成されており、両側の８
つのポートがそれぞれ両側の光ファイバコネクタ１１，
１１’のテープ状光ファイバ心線１２，１２’に結合さ
れており、合波・分波を行なう。

【０００６】図５に戻って説明する。図５（Ｃ）に示す
ように、光ファイバコネクタの各部材と光ファイバが接
着剤で固定された状態においては、光ファイバの中心が
ほぼ直線状であると説明したが、実際は、接着剤を硬化
させるときに接着剤が収縮する。また、使用環境温度が
変化すると接着剤の膨張収縮が生じる。このような接着
剤の体積変化は、光ファイバコネクタの各構成部材の変
形を引き起こし、光ファイバに応力を与え、光ファイバ
コネクタが接続された光導波路などのデバイスの温度特
性を劣化させる。図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、被
覆載置部の段差部分と押圧部材２の後端面とがほぼ一致
しているから、接着剤４は、押圧部材２の後端面に沿っ
て上方に這いあがり、Ｖ溝後部の接着剤の量が多くな
る。

【０００７】図７に低温時と高温時における光ファイバ
コネクタの変形の様子を模式図で示す。低温時には、接
着剤４が収縮し、図７（Ａ）に示すように、押圧部材２
の後方の角部であるＡ部において、裸光ファイバ３ａに
局所的な応力が加えられる。また、高温時には、図７
（Ｂ）に示すように、Ｖ溝の角部であるＢ部において、
裸光ファイバ３ａに局所的な応力が加わられる。このよ
うな応力は、Ｖ溝後部の接着剤の量が多いと大きくな
る。モデル計算によると、室温から６０℃の温度変化が
あるとＡ部またはＢ部で約２ｋｇ／ｍｍ² の応力が裸光
ファイバ３ａに加わることが分かった。実際には、接着
剤の一般的な特性から、低温になるほどヤング率は大き
くなるので、低温時と高温時とでは発生する応力は、ヤ
ング率が大きい低温時の方が、裸光ファイバに加えられ
る応力が大きくなる。さらに、接着剤の硬化による収縮
は常に伴うので、Ａ部に加わる応力を減らすことが重要
となる。

【０００８】この問題を解決するために、押圧部材の後
方の接着剤の量を適量にするために、図８に示すよう
に、第２の押圧部材を固定する方法を試みた。図８
（Ａ）は光ファイバを把持した状態の斜視図、図８
（Ｂ）は第２の押圧部材の斜視図、図８（Ｃ）は光ファ
イバの中心をとおる縦断面図、図８（Ｄ）は要部を拡大
した説明図である。図中、図５と同様の部分には同じ符
号を付して説明を省略する。４ａは剥離、４ｂはクラッ
ク、８は押圧部材である。押圧部材２の後方に第２の押
圧部材８を配置した。図８（Ｃ）に示すように、押圧部
材８によって、押圧部材２の後面での接着剤の這い上が
りを抑えることができるとともに、押圧部材２の後方で
の接着剤の量を制限することができる。

【０００９】しかしながら、この方法も、問題があるこ
とが分かった。接着剤４が硬化の際に収縮し、収縮応力
が接着剤の界面の接着力を上回ることによって、図８
（Ｄ）に示すように、接着剤界面での剥離４ａや、接着
剤内部でクラック４ｂの発生があることが分かった。こ
の接着剤界面での剥離４ａや、接着剤内部でクラック４
ｂの発生は、光ファイバに局部的な応力を及ぼして損失
の増加が生じたり、光ファイバを断線させることがあ
る。したがって、第２の押圧部材を用いて、接着剤の量
を制限する方法にも問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、温度特性、特に低温時にお
ける温度特性が良好な光ファイバコネクタおよびその製
造方法を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光ファイバを前方にＶ溝を有し後方に被覆載置部を
有する基板に配列させ、前記Ｖ溝に配列された光ファイ
バを第１の押圧部材により押圧し、前記光ファイバ、前
記基板、前記第１の押圧部材を接着剤により固定する光
ファイバコネクタの製造方法において、前記第１の押圧
部材の後方に第２の押圧部材を配設して、前記接着剤を
塗布、硬化させ、硬化過程において前記第２の押圧部材
を除去することを特徴とするものである。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の光ファイバコネクタの製方法において、前記第２の押
圧部材の少なくとも接着剤に接する面がテフロンで構成
されていることを特徴とするものである。

【００１３】請求項３に記載の発明は、光ファイバコネ
クタにおいて、請求項１の光ファイバコネクタの製造方
法により製造されたことを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光ファイバコネ
クタの製造方法に用いられる光ファイバコネクタの主要
な構成部分の組立前の斜視図である。図中、図５，図８
と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。８
ａは接着剤注入口である。この実施の形態では、押圧部
材８の一部に接着剤注入口８ａを設けた。接着剤注入口
８ａは、必ずしも必要とするものではないが、押圧部材
８を所定の位置に配設した状態で接着剤を塗布する場合
には、接着剤注入口８ａを設けるのが有効である。な
お、接着剤注入口８ａの位置と数は適宜でよい。基板１
は、前方に１本または複数本のＶ溝１ａが形成され、段
差をもって被覆載置部１ｂが設けられている。押圧部材
２の長さは、Ｖ溝１ａの長さとほぼ等しくして、Ｖ溝１
ａの後端面と押圧部材２の後端面とがほぼ同一面となる
ようにしたが、押圧部材２の後端面がＶ溝１ａの後端面
に対して、多少の前後があってもよい。Ｖ溝１ａのピッ
チは、整列された裸光ファイバ３ａのピッチにほぼ等し
くなるように形成される。Ｖ溝の形状は、裸光ファイバ
３ａがＶ溝１ａの両側面に接して配置されたときに、裸
光ファイバの頂部がＶ溝形成面より突出するように選定
する。具体例では、突出量は約２０μｍである。

【００１５】製造工程を具体例とともに説明するが、本
発明は、具体例の数値に限定されるものではない。裸光
ファイバの外径が１２５μｍ、被覆外径が２５０μｍの
光ファイバを用いた場合を例にして説明する。

【００１６】図２は、製造工程を説明するための光ファ
イバの中心をとおる縦断面図である。図中、図１，図
５，図８と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略
する。

【００１７】図２（Ａ）は、基板１に光ファイバを把持
させた状態である。基板１は、シリコン製基板に１本ま
たは複数本のＶ溝を形成されたものである。Ｖ溝はダイ
サーにより加工すると容易に精度良く作製できる。単心
の被覆光ファイバの１本または複数本の先端部の被覆を
除去して、裸光ファイバ３ａを露出させて、Ｖ溝内に整
列させ、石英ガラス製の押圧部材２で裸光ファイバ３ａ
を押圧し、第１の押圧部材２の後方に第２の押圧部材８
を配置する。

【００１８】図２（Ｂ）は、接着剤の注入工程である。
接着剤注入口８ａから接着剤４を流し込み、基板１、押
圧部材２、裸光ファイバ３ａの隙間に塗布するともに、
基板１の後方の段差部として形成された被覆載置部１ｂ
と第２の押圧部材８と裸光ファイバ３ａに続く被覆部３
ｂとの間に塗布する。押圧部材８の内面の高さを、Ｖ溝
後端部の応力が大きくならないように、最適の接着剤層
が形成されるようにするのがよい。

【００１９】図２（Ｃ）は、硬化工程である。塗布され
た接着剤４は、硬化される。接着剤４として、紫外線硬
化型接着剤を用いる場合は、硬化工程において、紫外線
が照射される。

【００２０】図２（Ｄ）は、第２の押圧部材の除去工程
である。押圧部材８の接着剤４が塗布される面は、接着
されにくい材質のものとするのが望ましい。接着剤４の
硬化時に発生する収縮により、押圧部材８は容易に剥が
れ、除去することができる。したがって、接着剤４の収
縮時に、押圧部材８が接着剤４に大きい接着力で接着さ
れることがなく、接着剤４に、図８（Ｄ）で説明したよ
うな剥離やクラックの発生はない。硬化がさらに進行し
ても、押圧部材８がすでに除去されているから、問題は
生じない。なお、押圧部材８の除去は、接着剤４の硬化
が進行する過程において、押圧部材８を除去しても、塗
布した接着剤のダレが生じない程度となれば、接着剤か
ら押圧部材８を剥がすようにして除去をしてもよい。

【００２１】押圧部材８の材質は、上述したように、少
なくとも、接着剤に接する面に接着されにくい材料の層
を設けてもよく、押圧部材全体を接着されにくい材料と
してもよい。また、グリース等、接着剤に接着されにく
い塗布層を設けてもよい。接着されにくい材料としてテ
フロンは好適である。

【００２２】なお、光ファイバコネクタに把持される光
ファイバは、上述したような単心の光ファイバに限られ
るものではなく、複数本の光ファイバを並行してならべ
て共通被覆を施したテープ状光ファイバを用いることも
できる。

【００２３】接着剤４により各部材と光ファイバが固定
された基板１の前端は、押圧部材２の前面とともに、導
波路等と接続するために研磨される。通常は、反射戻り
光を低減させるため８゜に斜め研磨される。

【００２４】このようにして製造された光ファイバコネ
クタの使用の態様の一例を図３に示す。図中、５，５’
は光ファイバコネクタ、６，６’はテープ状光ファイ
バ、７は導波路チップである。テープ状光ファイバ６，
６’はこの例では、８心のテープ状光ファイバを用い
た。導波路チップ７は、１×８分岐導波路とした。テー
プ状光ファイバ６の１心の光ファイバから光を入れ、導
波路チップ７の分岐導波路を通った光を８心の光ファイ
バコネクタ５’で受光し、導波路と光ファイバの光軸を
調整して最大パワーが得られるように調心する。調心
後、導波路チップ７と光ファイバコネクタ５，５’の接
続部に屈折率整合の取れた接着剤を流し込み硬化させ固
定して、導波路モジュールが作製できる。

【００２５】上記のように作製された導波路モジュール
の温度特性を図４に示す。図には、比較例として、従来
構造の光ファイバコネクタで作製された導波路モジュー
ルの結果も示してある。従来構造の光ファイバコネクタ
は、第２の押圧部材として、シリコンで製造されもので
あり、接着剤の硬化後も固定したままとしたものであ
る。温度を変化させた場合の損失変動の８心の平均値で
ある。従来構造の光ファイバコネクタによる導波路モジ
ュールでは、特に低温側で接着剤の収縮により応力を受
け、０．３〜０．４ｄＢの損失変動が見られるが、本発
明の光ファイバコネクタによる導波路モジュールでは、
損失変動は約０．１ｄＢに低減されている。なお、高温
の時には、接着剤の量が少ないことと、接着剤のヤング
率が低くなるため、大きな損失増加は起こらない。

【００２６】なお、基板の材料としては、上述したシリ
コンの他に、ガラス、成形樹脂体、セラミックなどＶ溝
が加工できる材料であれば、適当なものを用いることが
できる。シリコンを用いた場合には、ＫＯＨ等でウェッ
トエッチング加工で基板を作製してもよい。しかし、基
板の材料は、光ファイバの材料であるガラスの膨張係数
に近い膨張係数をもつ材料が望ましい。押圧部材の材料
も同様であるが、紫外線硬化型接着剤を使用する場合に
は、紫外線に対して透明であることが望ましい。導波路
には石英系導波路の他に、高分子導波路、半導体導波路
などを適用してもよい。

【００２７】基板に対して、光ファイバ、押圧部材等を
固定する接着剤には、すばやく硬化できる紫外線硬化型
接着剤のほか、熱硬化型接着剤やホットメルトなども使
用できる。光ファイバへ応力を与えることを考えると、
ヤング率、膨張係数、硬化収縮率はできるだけ小さい方
が好ましい。導波路との接続に用いる接着剤は、導波路
と光ファイバとで屈折率整合が取れた紫外線硬化型接着
剤が望ましいが、熱硬化型接着剤も使用可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、Ｖ溝上において裸光ファイバを押圧する押圧
部材の後方に第２の押圧部材を配置することにより接着
剤の塗布量を減らして、接着剤の膨張・収縮が引き起こ
す光ファイバへの応力を低減でき、温度特性が良好な光
ファイバコネクタを提供することができる。さらに、接
着剤の硬化過程において第２の押圧部材を除去するの
で、接着剤の剥離やクラックの発生を防止することがで
き、光ファイバの損失増加は断線を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバコネクタの製造方法に用い
られる光ファイバコネクタの主要な構成部分の組立前の
斜視図である。

【図２】製造工程を説明するための光ファイバの中心を
とおる縦断面図である。

【図３】本発明の光ファイバコネクタの使用の態様の一
例の説明図である。

【図４】図３の導波路モジュールの温度特性を示す線図
である。

【図５】従来の光ファイバコネクタを説明するためのも
ので、（Ａ）は光ファイバを配置する前の斜視図、
（Ｂ）は光ファイバを把持した状態の斜視図、（Ｃ）は
光ファイバの中心をとおる縦断面図である。

【図６】光ファイバコネクタの使用状態の一例を説明す
るためのものであり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図
である。

【図７】低温時と高温時における光ファイバコネクタの
変形の様子を示す模式図である。

【図８】第２の押圧部材を用いた光ファイバコネクタの
一例を説明するためのもので、図８（Ａ）は光ファイバ
を把持した状態の斜視図、図８（Ｂ）は第２の押圧部材
の斜視図、図８（Ｃ）は光ファイバの中心をとおる縦断
面図、図８（Ｄ）は要部を拡大した説明図である。

【符号の説明】

１…基板、１ａ…Ｖ溝、１ｂ…被覆載置部、２…押圧部
材、３…被覆光ファイバ、３ａ…裸ファイバ、３ｂ…被
覆部、４…接着剤、４ａ…剥離、４ｂ…クラック、５，
５’…光ファイバコネクタ、６，６’…テープ状光ファ
イバ、７…導波路チップ、８…押圧部材、８ａ…接着剤
注入口。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバを前方にＶ溝を有し後方に被
   覆載置部を有する基板に配列させ、前記Ｖ溝に配列され
   た光ファイバを第１の押圧部材により押圧し、前記光フ
   ァイバ、前記基板、前記第１の押圧部材を接着剤により
   固定する光ファイバコネクタの製造方法において、前記
   第１の押圧部材の後方に第２の押圧部材を配設して、前
   記接着剤を塗布、硬化させ、硬化過程において前記第２
   の押圧部材を除去することを特徴とする光ファイバコネ
   クタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記第２の押圧部材の少なくとも接着剤
   に接する面がテフロンで構成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の光ファイバコネクタの製方法。
3. 【請求項３】 請求項１の光ファイバコネクタの製造方
   法により製造されたことを特徴とする光ファイバコネク
   タ。