JP2011090156A - 光ファイバ用フェルール、光導波路と光ファイバとの接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路が形成された光回路基板と光ファイバを内挿したフェルールとを光硬化型接着剤で接着する際、当該接着剤を硬化させるための光の照射ムラを低減し、短時間で硬化させることができるフェルールを提供する。
【解決手段】光導波路１１０が形成された光回路基板１０１において、当該光導波路が開口する側の端面１０２に光硬化型接着剤１２０によって接着される光ファイバ用フェルール１ａであって、光透過性素材で形成され、前後に平坦面（２１，２２）を有する平板状で、前面を前記光回路基板との接着面とする壁部２と、前記壁部の後面に一体的に形成されて、当該後面の法線方向に延長するとともに、前記壁部より前面投影面積が小さい光ファイバ保持部３と、前記壁部の前面と前記光ファイバ保持部の後端面３１とを前記法線方向に貫通する光ファイバ挿通孔４とを備えた光ファイバ用フェルールとしている。
【選択図】図３

Description

この発明は、光ファイバ用フェルールに関し、具体的には、光回路基板に形成された光導波路と光ファイバとを接続するために用いられる光ファイバ用フェルールに関する。また、光導波路と光ファイバとの接続方法にも関する。

マッハツェンダー干渉計など、光導波路を利用した光素子を含んで構成される光回路部品には、光源からの光を入射したり、出射した光を外部の受光素子などに導いたりするために、光ファイバが接続される。周知のごとく、光導波路は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などからなる光回路基板にチタン拡散やプロトン交換などの技術を適用してその基板面に沿って形成される。そして、光ファイバをその光回路基板の端面に開口する光導波路に接続することで、光回路部品に光を入射したり、光回路部品からの出射光を導いたりすることができる。

図１７に光ファイバ４０と光導波路１１０との接続技術についての従来例を示した。図１７（Ａ）に示したように、光回路部品１００において、光導波路１１０が形成される光回路基板１０１の端面１０２には、その光導波路１１０の末端１１１が開口している。そして、光回路基板１０１と光ファイバ４０が内挿されたフェルール１の双方をクランプや真空チャックなどの治具を用いて、機械的に把持したり吸着したりして保持しながら相対移動させ、フェルール１の端面（以下、フェルール端面）２１に開口する光ファイバ４０の端面（以下、ファイバ端面）４１と光導波路１１０の末端（以下、導波路端面）１１１との光結合に伴う損失が最小となるように調整（調心）する。そして、このフェルール端面２１と、光回路基板１０１において光導波路１１０が開口する側の端面１０２とを接着することで光ファイバ４０と光導波路１１０とを接続する。

一般的には、接着剤の硬化時間を可能な限り短くしたり、加熱時における光回路基板１１０とフェルール１との熱膨張差によって、双方の位置関係が調心されている状態からずれることを防止したりするために、光回路基板１０１とフェルール１とは、光硬化型接着剤１２０により接着される。そして、光硬化型接着剤１２０を使用するために、フェルール１には、ホウ珪酸ガラスなどの光透過性素材でできたものが採用される。そして、図１７（Ｂ）に示したように、光ファイバ４０と光導波路１１０とが正しく調心された後、あるいは調心しながら、光硬化型接着剤１２０を塗布し、フェルール１と光導波路１１０とが正しく調心されているときに、フェルール１の背後から光回路基板１０１の端面１０２に向け、光硬化型接着剤１２０を硬化させるための波長成分を含んだ光（可視光、紫外線など、以下、硬化光）１３０を照射する。

硬化光１３０は、光透過性素材できたフェルール１を透過し、フェルール端面２１と光回路基板１０１の端面１０２との間に介在する光硬化型接着剤１２０に照射され、当該光硬化型接着剤１２０が硬化する。それによって、フェルール１と光回路基板１０１とが接着し、光ファイバ４０と光導波路１１０とが調心された状態で接続される。

なお、硬化光１３０は、光回路基板１０１の端面１０２の法線方向に対して斜めの方向から照射される。これは、調心のためにフェルール１を保持する治具や、光回路部品１００やフェルール１などを収容する筐体（壁面）などがこの法線方向に設置されており、現実として、当該法線方向に硬化光１３０を照射するための光源を配置することができないからである。仮に、この法線方向に光源を設置し、フェルール１の延長方向に沿ってフェルール１の背後から硬化光１３０を照射できたとしても、その硬化光１３０がフェルール１をその長手方向に透過し、光回路基板１０１の端面２１に達するまでには、照射した硬化光１３０のエネルギーが大きく減衰し、光硬化型接着剤１２０が十分に硬化しない可能性がある。

また、光導波路１１０は、普通、光回路基板１０１の表面１０３付近に配設されているので、図１７（Ｃ）に示したように、光回路基板において、光導波路１１０が配設されている側の表面１０３に保持ブロック１４０を積層するとともに、その保持ブロック１４０を光回路基板１０１の端面１０２と面一となるように配置し、そして、光回路基板１０１の端面１０２と、当該端面１０２と面一となっている保持ブロック１４０の面１４１の双方にフェルール端面２１を対面させた状態で接着する場合もある。以下の特許文献１には、フェルールを用いず、光ファイバ自体を保持ブロックを用いて光導波路に接続する技術について記載されている。

特許第２７６４１４１号公報

上述したように、光ファイバと光導波路は、正しく調心されている状態で維持されながら、その端面同士が付き合わされて相互に接着される。そして、その接着には光硬化型接着剤が使用されている。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、フェルールを用いず、細いファイバ端面を直接導波路端面に接着しているため、接着面積が少なく、接着強度が不足する。そのため、振動などにより、接続不良が発生する可能性が高い。したがって、図１７に示したようにフェルール１を用いて光ファイバ４０と光導波路１１０を接続する方が信頼性が高く、一般的でもある。なお、フェルール端面２１と光回路基板１０１の端面１０２との接着強度を確保するために、すなわちフェルール端面２１の面積は、大きいほど好ましい。

ところで、図１７（Ｂ）（Ｃ）に示したように、フェルール１と光回路基板１０１とを光硬化型接着剤１２０により接着して光ファイバ４０と光導波路１１０とを接続する場合では、その硬化のための照射光１３０を、フェルール１の背後斜め方向から照射している。すなわち、フェルール端面２１と光回路基板１０１の端面１０２との間に塗布されている光硬化型接着剤１２０には、フェルール１を斜めに透過した硬化光１３０が照射される。そのため、硬化光１３０がフェルール１内を透過する距離が光硬化型接着剤１２０の塗布領域内の各位置によって大きく異なり、光硬化型接着剤１２０に照射される光のエネルギーに偏りが生じる。すなわち「照射ムラ」が生じる。この照射ムラにより、光硬化型接着剤１２０の一部が十分な光エネルギーで感光されず、その一部が未硬化状態になっていれば、フェルール１と光回路基板１０１との接着強度が低下し、光導波路１１０と光ファイバ４０との調心状態が振動や経時変化によりずれる可能性がある。

また、十分なエネルギーで照射するために、照度を高くしたり照射時間を長くしたりした場合では、最終的に塗布された光硬化型接着剤１２０の全てが硬化したとしても、照射ムラ自体は解消されていないので、硬化までの時間が場所によって異なることになる。一般的に、光硬化型接着剤１２０における硬化前後の収縮率は１０％程度であるため、早く硬化した部分と未硬化部分との界面に応力が生じ、硬化光１３０を照射しているときに、正しく調心されている状態にあるファイバ端面４１と導波路端面１１１との位置関係がずれる可能性がある。もちろん、照射ムラの問題だけではなく、硬化光１３０のエネルギーを大きくするために、照度を大きくすれば、高性能で高価な光源が必要となり、照射時間を長くすれば、硬化に要する時間が長くなる。

したがって本発明の目的は、光回路基板とフェルールとを光硬化型接着剤により接着して光回路基板に形成されている光導波路と光ファイバとを接続する際、光硬化型接着剤を硬化させるための光の照射ムラを低減し、短時間で硬化させることができるフェルールを提供することにある。なお、その他の目的については、以下の記載で明らかにする。

上記目的を達成するための主たる発明は、光導波路が形成された光回路基板において、当該光導波路が開口する側の端面に光硬化型接着剤によって接着される光ファイバ用フェルールであって、
光透過性素材で形成され、
前後に平坦面を有する平板状で、前面を前記光回路基板との接着面とする壁部と、
前記壁部の後面に一体的に形成されて、当該後面の法線方向に延長するとともに、前記壁部より前面投影面積が小さい光ファイバ保持部と、
前記壁部の前面と前記光ファイバ保持部の後端面とを前記法線方向に貫通する光ファイバ挿通孔と、
を備えたことを特徴としている。

本発明における光ファイバ用フェルールによれば、自身に内挿する光ファイバと、光回路基板に形成されている光導波路とを接続するために、フェルール端面と光回路基板の端面とを光硬化型接着剤を用いて接着する際、光硬化型接着剤を硬化させるための光の照射ムラを低減し、短時間で硬化させることができる。そのため、光回路基板に形成されている光導波路にフェルールに内挿された光ファイバを接続した構造を含んで構成される各種光学機器の信頼性を高め、さらに、その光学機器を安価に提供することが期待できる。

本発明の第１の実施例におけるフェルールの外観図である。 上記第１の実施例におけるフェルールの内部に形成されている光ファイバ挿通孔の構造を示す図である。 上記第１の実施例におけるフェルールを光回路基板に接着する際の状態を示す図である。 上記第１の実施例におけるフェルールの変形例を示す図である。 本発明の第２の実施例におけるフェルールの外観図である。 上記第２の実施例におけるフェルールを光回路基板に接着する際の状態を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第３の実施例におけるフェルールの外観図であり、（Ｂ）と（Ｃ）は、当該第３の実施例におけるフェルールと光回路基板との接着方法を示す図である。 上記第３の実施例におけるフェルールと光回路基板との接着方法のその他の例を示す図である。 （Ａ）は、上記第１の実施例におけるフェルールの側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）における円内の拡大図であり、端面研磨時の問題を説明するための図である。 本発明の第４の実施例におけるフェルールの概略図である。 上記第４の実施例におけるフェルールの変形例を示す図である。 上記第４の実施例におけるフェルールを端面研磨した状態の一例を示す図である。 上記第４の実施例におけるフェルールの変形例を示す図である。 上記第４の実施例におけるフェルールの変形例を示す図である。 上記第２の実施例のフェルールに端面研磨を施す際の研磨方向を示す図である。 本発明のその他の実施例におけるフェルールを示す図である。 光ファイバと光導波路とを接続する技術の従来例を示す図である。

＝＝＝本発明の実施形態＝＝＝
本発明の実施例には、上記主たる発明に対応する実施例の他に、以下の特徴を備えた実施例もある。

前記壁部の後面と前記光ファイバ保持部との境界面の形状は、当該壁部の後面を横断する扁平形状であること。さらに、前記壁部の後面が前記境界面によって二分されていること。
前記壁部は、前記光回路基板の前記端面に形成された基準線と平行となる直線が形成された形状を有していること。さらに、前記光ファイバは偏波保持光ファイバであること。および、前記光ファイバ保持部は、前記偏波保持光ファイバが伝搬する光の偏波面に直交、あるいは平行する方向を法線とした面を備えていること。また、前記壁部は、前記偏波保持光ファイバが伝搬する光の偏波面に直交、あるいは平行する方向を法線とした面を備えていること。
前記壁部の後面と前記光ファイバ保持部とに一体的に形成されて後方に延長する平板状の壁面補強部を備えていること。
光透過性樹脂で成型されていること。

また、本発明は、光導波路と光ファイバとを接続する方法にも及んでおり、当該方法に係る発明に対応する実施例は、光導波路が形成されている光回路基板の端面に開口している光導波路と、フェルールに内挿されている光ファイバとを接続する方法であって、
前記フェルールは、光透過性素材で形成されて、前後に平坦面を有する平板状で、前面を前記光ファイバの開口端面とするとともに前記光回路基板との接着面とする壁部と、前記壁部の後面に一体的に形成されて、当該後面法線方向に延長する光ファイバ保持部と、前記壁部の前面と前記光ファイバ保持部の後面とを前記法線方向に貫通する光ファイバ挿通孔とを備え、
前記光ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とを直線上に配置する調心ステップと、
前記壁部の前記前面と前記光回路基板の前記端面との間に光硬化型接着剤を介在させる接着剤塗布ステップと、
前記光硬化型接着剤を硬化させるための光を照射する光照射ステップと
を含み、
前記光照射ステップでは、前記壁部の後面に対して斜め方向から、当該後面に光を直接照射し、当該壁部を透過した光によって前記光硬化型接着剤を硬化させる
ことを特徴としている。

また、光ファイバと光導波路との接続方法に係る発明に対応する実施例において、前記光ファイバ保持部は、前記光ファイバ挿通孔を軸とする柱状で、前端面が前記壁部の後面を二分するように横断する扁平形状であり、
前記光照射ステップでは、前記二分された前記壁部の後面のそれぞれに対して２方向から光を照射することを特徴とすることもできる。

そして、上記各実施形態についての作用、効果などについて、以下の記載により明らかにする。

＝＝＝第１の実施例＝＝＝
本発明の実施例として、上記各実施形態についての具体例をいくつか挙げる。図１は、本発明の第１の実施例に係るフェルール１ａの外観図である。ここで、図中に示したように、前後、左右、および上下方向を規定すると、（Ａ）は、フェルール１ａを前上方から見たときの斜視図であり、（Ｂ）は、後上方からの斜視図である。フェルール１ａは、光学用プラスチック（例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネイト）や光学ガラス（例えば、ホウ珪酸ガラス）などの光透過性素材からなり、扁平な二つの箱体（２，３）がＬ字型に形成されるような外観形状を有している。具体的には、前後に扁平で、前方からの投影形状が略矩形となる箱状部分（壁部）２と、上下に扁平で前後に延長する箱状部分（光ファイバ保持部）３とからなり、光ファイバ保持部３は、壁部２の後面２２の下端に一体的に形成されている。そして、フェルール１ａの内部には、光ファイバが挿通される孔（光ファイバ挿通孔）４が穿設されている。この光ファイバ挿通孔４は、光ファイバ保持部３の後端面３１から、壁部２の前面２１まで、前後方向に貫通している。なお、光ファイバ４０（例えば、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）、分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）、後述の偏波保持光ファイバなどの光ファイバ）の前端側は被膜が除去されてベアファイバの状態となっており、この前端側が光ファイバ挿通孔４に挿通されて、ファイバ端面が壁部２の前面２１と面一となるように露出する。すなわち、壁部２の前面２１がフェルール端面２１となる。また、光ファイバ挿通孔４の前端開口４１が、実質的にファイバ端面となる。そこで、当該第１の実施例を含め、以下の各実施例の説明に際しては、壁部２の前面２１、および光ファイバ挿通孔４の前端開口４１は、それぞれ、場合に応じてフェルール端面２１、およびファイバ端面４１と称することとする。

一方、光ファイバ挿通孔４の後端開口４２側、すなわち光ファイバ保持部３の後端面３１側には、光ファイバ４０の被膜のある心線（もしくは素線）部分とベアファイバの部分との境界付近が挿入される。そのため、光ファイバ挿通孔４は、後端開口４２側において、その径が後方に向かって徐々に拡大し、略ラッパ状となっている。図２に、光ファイバ挿通孔４の概略構造を例示した。この図では、図１（Ａ）におけるｘ−ｘ矢視断面図を示した。（Ａ）は、光ファイバ挿通孔４の後端開口４２から前方に向かって孔径が徐々に縮径している例であり、前端開口４１からベアファイバの部分が挿通される細管部４３が後方に延長し、その延長途上で、徐々に拡径して光ファイバ保持部３の後端面３１に至っている。（Ｂ）は、光ファイバ４０の心線（もしくは素線）部分の径より若干大きい後端開口４２の径を維持したまま前方に延長し、その延長途上から前方に向かって徐々に縮径し、ベアファイバが挿通される細管部４３に連続している。

図３に、第１の実施例におけるフェルール１ａを用いて光回路基板に形成されている光導波路１１０と光ファイバ４０とを接続する際の状態を示した。具体的には、光回路基板１０１とフェルール１ａとの配置関係や、光硬化型接着剤１２０を硬化させるための硬化光１３０の照射方向などを示した。当該図３において、光回路部品１００は、光導波路１１０が形成された光回路基板１０１を主体に構成され、その光回路基板１０１の表面（この例では下面）１０３の表層近傍に光導波路１１０が配設されている。そして、光導波路１１０は、光回路基板１０１において、フェルール１ａと接着される側の端面（この例では後端面）１０２に開口している。フェルール１ａは、自身に内挿される光ファイバ４０のファイバ端面４１と、導波路端面１１１とが付き合わされるように、フェルール端面２１が光回路基板１０１の後端面１０２と対面するように配置される。

次に、光ファイバ４０と光導波路１１０とを正しく調心した状態で保持したまま、フェルール端面２１と光回路基板１０１の後端面１０２との間に光硬化型接着剤１２０を塗布し、壁部２の後面２２に向けて硬化光１３０を照射する。この硬化光１３０は、主に壁部２を透過して光硬化型接着剤１２０を感光させる。壁部２は、前後に扁平な平板状なので、光回路基板１０１との接着面積が大きく、高い接着強度を得ることができる。そして、光ファイバ保持部３との境界部分３２を除けば、広い面積に亘って前後方向の厚さがほぼ一定となっている。そのため、光硬化型接着剤１２０に硬化光１３０が均一に照射される。また、硬化光１３０は、前後に薄い壁部２を透過して光硬化型接着剤１２０に照射されるので、フェルール１ａを構成する光透過性素材を透過する距離が短い。したがって、少ないエネルギーでも十分に光硬化型接着剤１２０を硬化させることができる。すなわち、照度が大きな高価な光源を用いることなく短時間の照射で接着が完了する。そのため、十分な接着強度を確保した上で、接着工程に掛かる時間とコストを削減し、結果的に、光回路基板に形成されている光導波路にフェルールに内挿された光ファイバを接続した構造を含む各種光学機器の信頼性を向上させるとともに、その光学機器を安価に提供することが可能となる。

なお、光ファイバ保持部３は、壁部２の後面２２と一体的に形成されて前後延長し、その内部に自身の後端面３１から壁部２の前面２１まで貫通する光ファイバ挿通孔４が形成されていればよく、例えば、図４に示したフェルール１ｂのように、平板状の壁部２の後面２２に筒状の光ファイバ保持部３を形成した形状であってもよい。もちろん、光ファイバ保持部３を円柱状としたり、壁部２を円板状としたりすることもできる。

また、光ファイバ保持部３は、調心に際し、クランプや真空チャックなどの治具によって把持されたり吸着されたりする部位となることが多く、光ファイバ保持部３の形状は、その治具の種別に応じた形状とすればよい。いずれにしても、壁部２の前面投影面積より、光ファイバ保持部３の前面投影面積の方が小さく、壁部２の後方から照射する硬化光１３０が光透過性素材を透過する際、その透過距離がほぼ均一になるのであれば、フェルール各部の形状は適宜に設定することができる。なお、フェルールの素材については、成形のし易さや、原材料費などの理由により、樹脂（光学用プラスチック）の方がガラスよりは好ましいと言える。もちろん、光学機器に要求される仕様に応じて、適宜な素材を選択すればよい。

＝＝＝第２の実施例＝＝＝
図５に本発明の第２の実施例に係るフェルール１ｃの外観を示した。そして、図示したように、フェルールの前後、左右、上下の各方向を規定した。図１や図４に示した第１の実施例におけるフェルール（１ａ，１ｂ）では、左右から見たときの側面形状がＬ字型であったが、第２の実施例では、図５に示したように、Ｔ字型となっている。ここに示した例では、光ファイバ保持部３が、壁部２との境界部分３２で当該壁部２の後面２２を上下対称に二分している。もちろん、壁部２の後面２２が光ファイバ保持部３によって上下（あるいは左右）に二分されていれば、フェルール１ｃの前面（後面）からの平面形状は、必ずしも、上下対称（あるいは左右対称）となっている必要はない。

そして、この第２の実施例のフェルール１ｃを用いて光ファイバ４０と光導波路１１０とを接続する場合には、図６に示したように、保持ブロック１４０を用いればよい。すなわち、光回路基板１０１に保持ブロック１４０を積層し、その保持ブロック１４０を光導波路１１０が開口する端面（後端面）１０２と面一となるように配置し、その面一となっている光回路基板１０１と保持ブロック１４０の双方の端面（１０２，１４１）にフェルール端面２１を対面させた状態で接着すればよい。図６（Ａ）に示した例では、フェルール１ｃを基準にして、左右に光回路基板１０１と保持ブロック１４０とが互いに接触するように配置されている。そして、硬化光１３０は、フェルール１ｃに対して、左あるいは右後方斜めから照射することとしている。なお、前述の第１実施例においても、光回路基板１０１に保持ブロック１４０を積層してもよい。第１実施例のようなＬ字型のフェルール１ａであれば、第２実施例よりも保持ブロック１４０の厚みを薄くすることも可能である。

光ファイバ保持部３は、その側面形状が壁部２の後面２２を二分するように形成されているので、図６（Ｂ）に示したように、硬化光１３０を、光ファイバ保持部３の延長方向に対して対称となるように、二分された壁部２の後面２２のそれぞれの領域に対して２方向から照射してもよい。図６（Ａ）に示した照射方向では、光ファイバ保持部３と壁部２との境界部分３２を透過する硬化光１３０が、光透過性素材中を長く通っていたが、その距離を短くすることができる。また、２方向からの硬化光１３０が境界部分３２で重複するため、光エネルギーが不足することがなく、光硬化型接着剤をより確実に、かつ短時間で硬化させることができる。もちろん、図６（Ｂ）に示した配置で、１方向から硬化光を照射すると、光ファイバ保持部３に入射した硬化光１３０が一度光ファイバ保持部３から出射して再度壁部２に入射することになり、光透過性素材の内外で硬化光１３０が反射したり屈折したりして損失が大きくなる。したがって、光ファイバ保持部３が壁部２の後面２２を上下に二分するように形成されている場合に、上下方向から硬化光を照射する場合は、２方向から照射することが望ましい。

なお、第２の実施例のフェルール１ｃは、第１の実施例のフェルール（１ａ，１ｂ）に対し接着面積を大きくでき、接着強度を高めることができる。しかし、光導波路１１０が光回路基板１０１の表層付近に配設されている場合は、保持ブロック１４０を用いて接着することになる。第１の実施例のフェルールでは、光回路基板１０１の表層付近に光導波路１１０が配設されていても、接着に際して光ファイバ保持部３を光導波路１１０の端面１１１側に配置するだけでよく、光回路部品を小型化し易いという利点がある。いずれにしても、光回路部品に求められる性能などを考慮してフェルールの形状を決定すればよい。

＝＝＝第３の実施例＝＝＝
光ファイバには、ＰＡＮＤＡファイバなど、入射された光の偏光方向を保持したまま出射する偏波保持光ファイバがある（なお、偏波保持光ファイバは、偏波保存光ファイバや偏波面保存光ファイバなどとも呼ばれることがある）。そして、偏波を扱う光回路部品には、この偏波保持光ファイバを用いて、所定方向に偏波面を有する偏光を入力したり、光回路部品から出射される偏光の偏波面を維持したまま外部の受光素子などに導いたりすることになる。したがって、光導波路と偏波保持光ファイバとの接続に際しては、光導波路への入射光や光導波路からの出射光の偏波面と光ファイバが伝搬する光の偏波面とを正確に一致させる必要がある。第３の実施例は、このような光保持型光ファイバを光導波路に接続するのに適した構造を備えたフェルールである。

図７（Ａ）〜（Ｃ）に第３の実施例におけるフェルール１ｄの概略を示した。（Ａ）は、フェルール１ｄの外観図であり、（Ｂ）は、光回路基板１０１とフェルール１ｄとを接着する際の配置関係を示す斜視図である。（Ｃ）は、（Ｂ）に示した配置関係における後方からの平面図である。図７に示した例では、壁部２は、前後両面（２１，２２）が正方形となる平板状で、光ファイバ保持部３は、扁平な６角形状を端面とした扁平角柱状で、壁部２の後面２２との境界面では、正方形の後面２２を、対角線方向２４に対して対称となるように二分している。なお、ここでは光ファイバ保持部３と壁部２の後面２２との境界面が扁平な６角形状であるが、これに限られるものではなく、扁平な矩形状や、扁平な三角形状などでもよく、若しくは、多角形状でなくてもよい。

また、フェルール１ｄの光ファイバ挿通孔４には偏波保持光ファイバが挿通され、その偏波面は、扁平角柱状の光ファイバ保持部３の平坦面３３の法線方向に平行、あるいは直交しているものとする。すなわち、光ファイバ保持部３の平坦面３３によって偏波面方向を表現している。ここでは、偏波面と光ファイバ保持部３の平坦面３３の法線方向とが直交しているものとする。すなわち、光ファイバ保持部３の平坦面３３と偏波面とが平行となっている。そして、光ファイバ保持部３の平坦面３３は、壁部２の上面２３に対して４５゜の角度をなしているものとする。

そして、図７（Ａ）に示したフェルール１ｄに内挿されている光ファイバ４０と、光回路基板１０１に配設されている光導波路１１０とをその偏波面を一致させて接続するためには、図７（Ｂ）に示したように、光回路基板１０１の上面１０４を基準面とし、この基準面１０４と、フェルール１ｄの壁部２の上面２３とが平行となる配置関係を維持しつつ調心し、その上でフェルール端面２１と光回路基板１０１の後端面１０２とを接着する。すなわち、光ファイバ４０、および光導波路１１０が伝搬する光は、この基準面１０４に対して４５゜傾いた方向に振動するものとしている。

具体的には、図７（Ｃ）に示したように、光回路基板１０１における矩形状の端面１０２の上辺延長方向を基準線１０５とし、この基準線１０５に対して光の振幅方向（偏光軸）５０が４５゜傾いている。一方、光ファイバ保持部３は、扁平な角柱状で、その角柱の平坦面３３は、壁部２の上面２３の長手方向２５に対して４５゜傾いて、光ファイバの偏光軸５０に一致している。そのため、フェルール端面２１を光回路基板１０１の後端面１０２に接着する作業者は、光ファイバ保持部３の形状によって偏光軸５０の方向を確認することができる。

次いで作業者は、偏光軸５０が正しい方向となるように、壁部２の上面２３と光回路基板１０１の基準面１０４、すなわち壁部２の上面２３の前方縁辺２５と、光回路基板１０１における基準線１０５とが平行となるように維持しながら調心し、その上で、図６に示した第２の実施例のフェルール１ｃと同様に、光ファイバ保持部３によって二分された壁部２の後面２２に、光ファイバ保持部３の端面３１の長手方向３３に沿って１方向から、あるいは、当該長手方向に対して対称となるように２方向から硬化光を照射し、光回路基板１０１の後端面１０２とフェルール端面２２とを接着すればよい。なお、図８に示したように、壁部２の上面２３の前方縁辺２５と、光回路基板１０１における基準線１０５とを一致させたときに、ほぼ正しく調心されるように、光回路基板１０１の後端面１０２やフェルール１ｅの壁部２のサイズを設計しておけば、調心作業に係る時間を短縮することができる。

もちろん、光ファイバ４０と光導波路１１０の偏光軸５０が一致するようにフェルール１ｄと光回路基板１０１とを接着できるのであれば、光回路基板１０１の基準面１０４や基準線１０５、および壁部２における上面２３や当該上面２３の前縁辺２５の近傍に何らかの印を付記しておいてもよい。それによって、これらの面や線（１０４，１０５，２３，２５）が互いに平行配置されるべきものであることが認識できる。また、光ファイバ保持部３の形状は、必ずしも光ファイバの偏光軸５０が確認できるようにしておく必要はない。すなわち、基準となる面や線（１０４，１０５，２３，２５）が平行となるようにフェルール１ｄと光回路基板１０１とを接着すれば、自ずと光ファイバ４０と光導波路１１０の双方の偏光軸５０が一致するようになっていればよい。また、光ファイバ保持部３の平坦面３３が壁部２の上面２３に対して４５°傾いていたが、４５°に限られるものではなく、光機器に要求される仕様に応じて角度を変更してもよい。

また、光ファイバ保持部３の平坦面を偏波面に直交あるいは平行にするのではなく、壁部２の側面を偏波面に直交あるいは平行にしてもよい。このようにしても、作業者が、フェルールの形状によって偏光軸５０の方向を確認することができる。

＝＝＝第４実施例＝＝＝
ファイバ端面４１と導波路端面１１１間に接着剤１２０などが介在して双方が離間した状態で接続されている場合、光ファイバ４０の開口端面４１からの出射光が光導波路１１０に入射される際、その出射光の一部が導波路端面１１１で反射し、その反射光がファイバ端面４１に戻ってくる場合がある。このとき、ファイバ端面４１と導波路端面１１１の双方が平行となるように、すなわち互いに接着されるフェルール端面２１と光回路基板１０１の後端面１０２とが平行となるように対面していると、上記の反射光が、光ファイバ４０に対して垂直に入射し、その光ファイバ４０内を出射光とは逆の方向に伝搬してしまう。それによって、光ファイバ４０の他端にある光源などが破損してしまう可能性がある。そのため、フェルール端面２１は、光ファイバ４０の光軸に対して微少角度（例えば６゜〜８゜）傾斜するように端面研磨（いわゆる「斜め研磨」）が施されることが多い。なお、斜め研磨に際しては、光ファイバ４０の光軸に対して直交する当初のフェルール端面２１に対して所定角度となるように研磨材を押し当てながら研磨することになる。

ところで、ガラスなどの硬度が高い素材でできたフェルールに対して斜め研磨を施す場合、経験的に、その研磨時に壁部の角の部分に欠けが生じ易い、ということを知見している。また、光ファイバ４０の光軸に対して直交する角度に研磨する端面研磨（いわゆる「直角研磨」）の場合にも、斜め研磨の場合より可能性は低いものの同様の問題が生じることがある。壁部に欠けが生じれば、光回路基板との接着面積が減少し、接着強度が低下する。したがって、フェルールの素材は、上述した成形容易性や原材料費に関わる優位性とともに、この端面研磨に関わる問題からも光学用プラスチックを採用することが望ましいと考えられる。

しかし、プラスチックは、ガラスと比較すると柔らかく変形し易く、そのプラスチックでできたフェルールでは、端面研磨に際して壁部が後方に撓む可能性がある。図９に、先に第１実施例として示したフェルール１ａに対して端面研磨をする例を挙げた。（Ａ）は、このフェルール１ａの右方からの側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）における円内の拡大図である。例えば、左右方向を軸として鉛直面を後方に角度θ傾けた面がフェルール面２１となるように端面研磨しようとして、フェルール端面２１の前方から研磨材を押し当てた場合、フェルール１ａが柔らかい素材でできていると、図９（Ｂ）に示したように、壁部２が光ファイバ保持部３との境界部分３２を支点にして後方に撓み、正確な角度θで研磨することができなくなる。また、フェルール端面２１の各所でその撓みの度合いが異なれば、フェルール端面２１の平坦性が損なわれる。そこで、本発明の第４の実施例は、そのフェルール端面２１を研磨することを考慮した構造を備えたフェルールとしている。

図１０に第４の実施例におけるフェルール１ｅの構造を示した。（Ａ）は、後上方からの斜視図であり、（Ｂ）は、右方からの側面図である。このフェルール１ｅは、基本的には、図１に示した第１の実施例のフェルール１ａと同様に、壁部２の後面２２下端に光ファイバ保持部３を形成した構造であるが、平板状の部材（壁面補強部）５が、壁部２の後面２２と光ファイバ保持部３の上面３４の両面に一体的に形成して後方に延長するように形成されている点が異なっている。

この第４の実施例に係るフェルール１ｅでは、端面研磨時に壁部２の前面２１に加わる後方への力が、壁部２の後面２２にて壁面補強部５の前端５１にて受け止められて、最終的に、その後方への力が光ファイバ保持部３の上面３４で支えられる構造となっている。それによって、壁部２が後方に撓むのを防止し、正確な角度で、かつ平坦となるようにフェルール端面２１を研磨することができる。なお、端面研磨に際しては、フェルール１ｅの一部表面を基準にして研磨する角度を設定することになるが、図９に示した例では、光ファイバ保持部３の下面３５などを基準面とすればよい。

ところで、端面研磨に際し、その基準面３５が研磨材に対して所定の角度となるように、フェルール１ｅをクランプなどの治具を用いて把持し、研磨中は、その把持状態を維持する必要がある。そのため、その把持する場所によっては、壁面補強部５が邪魔になる可能性もある。このような場合では、壁面補強部５は、略矩形状平面をなす平板状とせず、図１１に示したように、壁部後面２２の上面２３から光ファイバ保持部３の上面３４に向かうように稜線を描く略三角形を面５２とした平板状にすればよい。

また、壁面補強部５を備えたフェルール（１ｅ，１ｆ）であっても、そのフェルール（１ｅ，１ｆ）の素材によっては、図１２に示したように、壁部後面２２において、壁面補強部５が当接している部分５１を支点にして、壁面補強部５が当接していない部分が相対的に後方に撓み、フェルール端面２１において、壁部２の後面２２にて壁面補強部５や光ファイバ保持部３が当接している部分に対応する領域が他の領域より研磨され、フェルール端面２１が図示したように凹面状に研磨されてしまう可能性がある。このような場合では、図１３に示したフェルール１ｇのように、壁面補強部５を、壁部２の後面２２の左右両端から後方に延長させるように２箇所に設けてもよい。

なお、図１３に示したフェルール１ｇでは、光ファイバ保持部３が壁部２の下方に設けられているために、壁面補強部５が光ファイバ保持部３の上方に設けられ、光ファイバ保持部３と壁面補強部５がＵ字型になっているが、これに限られるものではない。例えば、図５に示したフェルール１ｃのように光ファイバ保持部３が壁部２の上下方向の中央位置にある場合には、壁面補強部５を光ファイバ保持部３の上下に設けて、光ファイバ保持部３と壁面補強部５がＨ字型になっていてもよい。

もちろん、壁面補強部５は、フェルールの基本構造に応じて適宜に形成することができる。参考までに、図１４に、壁面補強部５を備えたフェルールの変形例（１ｈ〜１ｊ）を示した。（Ａ）は、第２の実施例におけるフェルール１ｃに壁面補強部５を備えさせたフェルール１ｈの例である。（Ｂ）は、第３の実施例におけるフェルール１ｄに壁面補強部５を設けたフェルール１ｉである。ここでは、略三角形状の壁面補強部５を備えさせたフェルール１ｉを例示した。（Ｃ）は、先に図に示した角柱状の光ファイバ保持部３を備えたフェルール１ｂに略三角形状の壁面補強部５を設けたフェルール１ｊの例である。いずれにしても、壁面補強部５は、フェルール（１ｅ〜１ｊ）の壁部２の後面２２と光ファイバ保持部３のいずれかの側面３４の双方に一体的に形成されて、後方に延長する平板状となっている。

また、先に図１、図５、図７、に示したフェルール（１ａ，１ｃ，１ｄ）のように、光ファイバ保持部３が壁部２の後面２２を横断するように形成されている場合、例えば、図１５に示したように、左右方向からの側面がＴ字型となるフェルール１ｃを例に挙げると、上下方向を軸として鉛直面を角度θ回転させた面がフェルール面２１となるように端面研磨をするのであれば、光ファイバ保持部３自体が、ある程度、壁面補強部５と同じ機能を発揮することになり、壁面補強部５を別途形成する必要がないかもしれない。したがって、壁面補強部５を備えたフェルール（１ｅ〜１ｊ）を採用するか否か、あるいは壁面補強部５の数や形状などは、フェルール自体の素材、端面研磨時に壁部２の前面２１に加わる圧力の大きさ、研磨方向、研磨作業時の把持の仕方などに応じて決定すればよい。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記第１〜第４の実施例の変形例などを、その他の実施例として示す。図１６（Ａ）〜（Ｇ）に、その他の実施例に係るフェルール（１ｋ〜１ｑ）をいくつか例示した。（Ａ）〜（Ｃ）に示したフェルール（１ｋ〜１ｍ）は、壁部２の前面の形状が円となっているフェルール（１ｋ〜１ｍ）であり、（Ｄ）〜（Ｇ）は、その円の一部を切り欠いて、壁部２の前面の形状がＤカット型となっており、このＤカットされた平坦面２３は、例えば、偏波保持光ファイバ４０を光導波路１１０に接続する際に、光回路基板１０１における基準面１０４と平行となる面となる。また、（Ａ）（Ｄ）は、第２の実施例と同様に、壁部２の後面２２と光ファイバ保持部３との境界面が当該後面２２を二分している。さらに、この（Ａ）（Ｄ）と（Ｅ）（Ｇ）では、光ファイバ保持部３に平坦な側面３６が形成されて、その平坦な側面３６は、例えば、調心時に真空チャックなどによって吸着される面として利用することができる。（Ｃ）、（Ｆ）、（Ｇ）では光ファイバ保持部３が壁部２の後面２２の下側に位置しているが、作業時の把持等に応じて、光ファイバ保持部３を別の位置に配置してもよい。

また、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｇ）では、壁部２の平坦面２３と光ファイバ保持部３の側面３６が互いに平行な面になっているが、平行でなくてもよく、例えば４５°の角度で交差していてもよい。加えて、偏波保持光ファイバが用いられる場合には、壁部２の平坦面２３及び光ファイバ保持部３の側面３６のうちの少なくとも一方が偏波面に直交あるいは平行になっていると、作業者がフェルールの形状によって偏光軸５０の方向を確認することができる。

なお、当然のことながら、図１６（Ａ）〜（Ｇ）に示したフェルール（１ｋ〜１ｑ）を基本構造として、壁面補強部５を備えたフェルールとすることもできる。

１，１ａ〜１ｑ フェルール、２ 壁部、３ 光ファイバ保持部、
４ 光ファイバ挿通孔、５ 壁面補強部、２１ フェルール端面（壁部の前面）、
２２ 壁部の後面、３１ 光ファイバ保持部の後端面、
３２ 壁部と光ファイバ保持部との境界部、
３３ 偏波面を確認するための光ファイバ保持部の平坦面、４０ 光ファイバ、
４１ 光ファイバ挿通孔の前部開口（ファイバ端面）、
４２ 光ファイバ挿通孔の後端開口、５０ 偏光軸、５１ 壁面補強部の前端、
１００ 光回路部品、１０１ 光回路基板、１０２ 光回路基板の端面、
１０３ 光回路基板の光導波路配設側表面、１０４ 光回路基板の基準面、
１０５ 光回路基板の基準線、１１０ 光導波路、
１１１ 光導波路の開口端面（導波路端面）、１２０ 光硬化型接着剤、
１３０ 光硬化型接着剤に照射する光（硬化光）、１４０ 保持ブロック

Claims (10)

1. 光導波路が形成された光回路基板において、当該光導波路が開口する側の端面に光硬化型接着剤によって接着される光ファイバ用フェルールであって、
   光透過性素材で形成され、
   前後に平坦面を有する平板状で、前面を前記光回路基板との接着面とする壁部と、
   前記壁部の後面に一体的に形成されて、当該後面の法線方向に延長するとともに、前記壁部より前面投影面積が小さい光ファイバ保持部と、
   前記壁部の前面と前記光ファイバ保持部の後端面とを前記法線方向に貫通する光ファイバ挿通孔と、
   を備えたことを特徴とする光ファイバ用フェルール。
2. 請求項１において、前記壁部の後面と前記光ファイバ保持部との境界面の形状は、当該壁部の後面を横断する扁平形状であり、
   前記壁部の後面が前記境界面によって二分されていることを特徴とする光ファイバ用フェルール。
3. 請求項１又は２において、前記壁部は、前記光回路基板の前記端面に形成された基準線と平行となる直線が形成された形状を有していることを特徴とする光ファイバ用フェルール。
4. 請求項３において、前記光ファイバは偏波保持光ファイバであることを特徴とする光ファイバ用フェルール。
5. 請求項４において、前記光ファイバ保持部は、前記偏波保持光ファイバが伝搬する光の偏波面に直交、あるいは平行する方向を法線とした面を備えていることを特徴とする光ファイバ用フェルール。
6. 請求項４において、前記壁部は、前記偏波保持光ファイバが伝搬する光の偏波面に直交、あるいは平行する方向を法線とした面を備えていることを特徴とする光ファイバ用フェルール。
7. 前記１〜６のいずれかにおいて、前記壁部の後面と前記光ファイバ保持部とに一体的に形成されて後方に延長する平板状の壁面補強部を備えていることを特徴とする光ファイバ用フェルール。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、光透過性樹脂で成型されていることを特徴とする光ファイバ用フェルール
9. 光導波路が形成されている光回路基板の端面に開口している光導波路と、フェルールに内挿されている光ファイバとを接続する方法であって、
   前記フェルールは、光透過性素材で形成されて、前後に平坦面を有する平板状で、前面を前記光ファイバの開口端面とするとともに前記光回路基板との接着面とする壁部と、前記壁部の後面に一体的に形成されて、当該後面法線方向に延長する光ファイバ保持部と、前記壁部の前面と前記光ファイバ保持部の後面とを前記法線方向に貫通する光ファイバ挿通孔とを備え、
   前記光ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とを直線上に配置する調心ステップと、
   前記壁部の前記前面と前記光回路基板の前記端面との間に光硬化型接着剤を介在させる接着剤塗布ステップと、
   前記光硬化型接着剤を硬化させるための光を照射する光照射ステップと
   を含み、
   前記光照射ステップでは、前記壁部の後面に対して斜め方向から、当該後面に光を直接照射し、当該壁部を透過した光によって前記光硬化型接着剤を硬化させる
   ことを特徴とする光ファイバと光導波路との接続方法。
10. 請求項９において、前記光ファイバ保持部は、前記光ファイバ挿通孔を軸とする柱状で、前端面が前記壁部の後面を二分するように横断する扁平形状であり、
    前記光照射ステップでは、前記二分された前記壁部の後面のそれぞれに対して２方向から光を照射することを特徴とする光ファイバと光導波路との接続方法。

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