JP3613244B2

JP3613244B2 - 光ファイバアレイ

Info

Publication number: JP3613244B2
Application number: JP2002009588A
Authority: JP
Inventors: 英一郎山田; 和人斎藤; 充章田村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: JP2003215392A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光部品や平面導波路との接続に用いられる基板に、単心または多心の光ファイバを取付固定した光ファイバアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムにおいて、光部品、平面導波路等に光ファイバを接続するのに光ファイバアレイを用いている。光ファイバアレイは、通常、単心または多心の光ファイバ端部を位置決めするＶ溝を設けたアレイ基板を備えており、また、光ファイバをＶ溝内に押える押え部材を備えている。光ファイバアレイは、光ファイバが挿入固定された後、接着剤等を用いて光ファイバを取付固定し、光ファイバの端面が露出する前端部を光ファイバとともに研磨処理している。
【０００３】
図４は、例えば、特開平１１−８４１６４号公報で開示されている従来の光ファイバアレイの一例を示す図である。図中、１は光ファイバ、２はファイバ被覆、３は裸ファイバ、４は光ファイバアレイ、５はアレイ基板、６は押え部材、７はＶ溝、８，９は接着剤を示す。
【０００４】
光ファイバ１は、単心の光ファイバまたは複数の単心光ファイバ素線を一括被覆した光ファイバテープ等が用いられる。光ファイバアレイ４は、アレイ基板５と押え部材６とからなり、アレイ基板５の前部はＶ溝７を設けたファイバ整列部５ａ、後部は台座部５ｂで形成されている。ファイバ整列部５ａのＶ溝７内に接着剤８を流し込み、被覆が除去された裸ファイバ３の前部をＶ溝７に挿入し、押え部材６により押えて位置決めされた状態で接着固定される。
【０００５】
Ｖ溝内の接着剤８の一部は、台座部５ｂ上に流出する形でＶ溝後端から突き出る裸ファイバ３の後端部を覆う。また、接着剤８の一部は、ファイバ被覆２と台座部５ｂの間にも流れ込んで、裸ファイバ３の後部とファイバ被覆２の前端部を台座部５ｂ上に接着固定する。さらに、光ファイバ１が光ファイバアレイ４の後端で自由に動くのを規制するために、補強的にファイバ被覆２の前端部を、接着剤８より軟らかい接着剤９を用いて接着固定している。
【０００６】
上記の構成で、裸ファイバ３の全体を覆う接着剤８に、比較的ヤング率が大きい（硬い）樹脂が用いられると、低温では光ファイバの損失増加が生じることが知られている。この原因としては、低温で接着樹脂が熱収縮することで光ファイバをアレイ基板側に引張るものと考えられる。また、ファイバ被覆２に塗布される接着剤９は、接着剤８よりは軟らかい樹脂が用いられている。そして、接着剤８は、ファイバ被覆２の部分にはあまり塗布されていないことから、引張荷重は被覆が除去された裸ファイバ３の部分にかかることになり、引張荷重に対して弱く、光ファイバ１の長手方向に引張荷重が加わった際に、裸ファイバ３の部分で破断されやすい構成である。
【０００７】
また、裸ファイバ３の全体を覆う接着剤８に、比較的ヤング率が小さい（軟らかい）樹脂が用いられると、接着剤９と合わせても、引張荷重に対しては、全体的に弱くなる。すなわち、図４に示すように２種類以下の接着樹脂で光ファイバアレイ４に光ファイバ１を接着固定する構成では、温度変化による伝送損失増加を抑え、かつ所定の引張荷重に対して満足させることは困難である。
【０００８】
【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、光ファイバの引張荷重に強く、かつ温度変化に対して伝送損失増加を小さく抑えることができる光ファイバアレイを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバアレイは、前部にＶ溝を設けたアレイ基板に単心または多心の光ファイバを載置し、Ｖ溝に被覆を除去した裸ファイバを入れて押え部材で押えて接着固定してなる光ファイバアレイであって、Ｖ溝内で前部の裸ファイバ部を硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で硬化前の粘度１０Ｐａ・ｓ以下の第１の接着剤で固定し、アレイ基板の後端部で光ファイバの被覆部を硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で硬化前の粘度が第１の接着剤より大きい第２の接着剤で固定し、Ｖ溝後端と被覆部との間の被覆を除去した裸ファイバ部を覆って第１の接着剤より硬化後のヤング率が小さい第３の接着剤で固定したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１により、本発明の第１の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明の基本形態を示し、図１（Ｂ）は裸光ファイバ部分に融着接続部を有している例を示し、図１（Ｃ）は光ファイバアレイの後部エッジを滑らかな面で形成した例を示す。図中、１１は第１の接着剤、１２は第２の接着剤、１３は第３の接着剤を示し、その他の符号は、図４と同じ符号を用いることにより、説明を省略する。
【００１１】
図１（Ａ）に示す光ファイバアレイ４の形状自体は、図４で説明したのとほぼ同様で、アレイ基板５と押え部材６とからなり、アレイ基板５の前部はファイバ整列部５ａ、後部は平坦な上面を有する台座部５ｂで形成されている。ファイバ整列部５ａには、ファイバ被覆２を除去した裸ファイバ３を整列して位置決めするＶ溝７が設けられている。
【００１２】
光ファイバ１は、端部のファイバ被覆２を除去して裸ファイバ３を露出させ、前部の裸ファイバ部３ａをアレイ基板５のＶ溝７内に入れて押え部材６により押えて位置決めされる。ファイバ被覆２の先端部分は、アレイ基板５の台座部５ｂ上に載置され、Ｖ溝７の後端とファイバ被覆２との間の裸ファイバ部３ｂは、台座部５ｂから浮いた形で載置される。
【００１３】
本発明では、Ｖ溝７で位置決めされる裸ファイバ部３ａを第１の接着剤１１で接着固定し、ファイバ被覆２の先端部分を第２の接着剤１２で台座部５ｂ上に接着固定し、台座部５ｂ上に浮いている裸ファイバ部３ｂを第３の接着剤１３で接着固定する。第１の接着剤１１は、硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で比較的硬く、硬化前の粘度が１０Ｐａ・ｓ以下の比較的小さい接着樹脂が用いられる。第２の接着剤１２は、硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で第１の接着剤１１と同様に比較的硬いが、硬化前の粘度が１０Ｐａ・ｓを越える第１の接着剤１１より比較的大きい接着樹脂が用いられる。また、第３の接着剤１３は、ヤング率が５００ＭＰａ未満で第１の接着剤１１より比較的軟らかい接着樹脂が用いられる。なお、これらの接着剤には、例えば、アクリル系紫外線硬化型の接着樹脂を用いることができる。
【００１４】
上述の第１の接着剤１１は、粘性が比較的小さいことから裸ファイバ部３ａは、Ｖ溝７に整合しやすく押え部材６により正確に位置決めすることができる。そして、硬化後のヤング率が大きいので、裸ファイバ部３ａをしっかり接着固定することができる。第２の接着剤１２は、先端部のファイバ被覆２に塗布された際に、あまり粘性が小さいと流れてしまうため、第１の接着剤１１よりは粘度が大きいものが用いられ、ファイバ被覆２を覆うようにして確実に塗布することができる。また、硬化後のヤング率が第１の接着剤１１と同様に大きいことから、ファイバ被覆２の先端部をアレイ基板５の後端部にしっかり接着固定することができる。
【００１５】
したがって、第１の接着剤１１による裸ファイバ部３ａの固定で、光ファイバ１の長手方向の引張荷重に対して、ファイバ被覆２の接着部分に応力集中が生じないようにすることができる。また、第２の接着剤１２によるファイバ被覆２の固定で、光ファイバ１の移動を制限するとともに、裸ファイバ部３ａの接着部分に応力集中が生じず、第１の接着剤１１と第２の接着剤１２と合わせて、光ファイバ１の長手方向の引張荷重に対して、十分な耐力を持たせることができる。
【００１６】
第３の接着剤１３は、裸ファイバ部３ｂを覆って塗布され、この部分の保護と接着固定の行なうが、第１および第２の接着剤より比較的軟らかいヤング率が小さいものが用いられている。したがって、低温になったときに第３の接着剤１３の熱収縮等が軽減され、裸ファイバ部３ｂに歪みを与える程度が小さくでき、伝送損失の増加を低減させることができる。
【００１７】
図１（Ａ）の具体例として、露出する裸ファイバ長１０ｍｍ、裸ファイバ外径０．１２５ｍｍ、被覆外径０．２５ｍｍの光ファイバを用いて実施した例を示す。第１の接着剤１１には、硬化後のヤング率１２４０ＭＰａで、硬化前の粘度１．８Ｐａ・ｓの接着樹脂を用い、第２の接着剤１２には、ヤング率３９５０ＭＰａで、硬化前の粘度５０Ｐａ・ｓの接着樹脂を用い、第３の接着剤１３には、ヤング率２５ＭＰａで、硬化前の粘度０．４４Ｐａ・ｓの接着樹脂を用いて光ファイバアレイを作成した。
【００１８】
これを、温度８５℃、湿度８５％、の湿熱環境下に３３６時間放置し（Ｔｅｌｃｏｒｉａ１２０９規格による湿熱試験）、−４０℃〜＋８５℃で１００サイクル以上（Ｔｅｌｃｏｒｉａ１２２１規格によるヒートサイクル試験）を行なった。この結果、光ファイバアレイの引張荷重強度が１４．７Ｎ以上で、既定値４．９Ｎを大幅に上回る強度が得られ、また、温度変化による伝送損失変動が±０．１ｄＢ以下という良好な結果が得られた。
【００１９】
図１（Ｂ）は、裸ファイバ３の部分が、先端側に異種の光ファイバを接続した例を示し、融着接続部３ｃを有している。異種光ファイバとして、例えば、モードフィールド径が通常の光ファイバより小さい高機能の光ファイバを使用することができる。そして、融着接続部の近傍を追加加熱により、モードフィールド径を拡大して、異種ファイバ同士の接続部におけるモードフィールド径を合わせるようにしている（例えば、特許第２６１８５００号公報参照）。
【００２０】
裸ファイバ３の部分に、上記のような異種光ファイバを融着により接続した場合、その融着接続部３ｃは、外径に融着接続による太りが生じることが多く、融着接続部３ｃをＶ溝７の後部で台座部５ｂから浮く位置になるようにして載置するのが好ましい。この場合、第３の接着剤１３は、融着接続部３ｃの補強と保護する機能を有している。
【００２１】
図１（Ｃ）は、光ファイバ１がアレイ基板５の後部エッジで、擦れたり屈曲するのを緩和する例を示す。アレイ基板５の後部エッジをテーパー状または円弧状の滑らかな面５ｃで形成して、光ファイバ１がアレイ基板５の後部エッジによる損傷を受けたり、また、光ファイバアレイ４の下方に極端に屈曲されるのを緩和し、断線や伝送損失が増加するのを低減する。
【００２２】
図２は、第２の実施の形態を示す図である。この第２の実施の形態では、光ファイバのファイバ被覆の先端部分に、チューブ状の保護部材を装着する。図中、１４は保護部材を示し、他の符号は、図１と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００２３】
チューブ状の保護部材１４は、アレイ基板５の後部エッジを跨ぐ部分に設けられ、光ファイバ１がアレイ基板５の後部エッジに直接接触するのを緩和する。チューブ状の保護部材１４は、予め形成された後に光ファイバ１に装着して設けられ、光ファイバに接着固定してアレイ基板５に搭載される。しかし、チューブ状の保護部材１４をアレイ基板５の後端部上に予め接着剤で固定した後、光ファイバ１を保護部材１４のチューブ内に挿通させるようにしてもよい。
【００２４】
光ファイバアレイ４の形状自体は、図１で説明したのとほぼ同様で、アレイ基板５と押え部材６とからなり、アレイ基板５の前部はファイバ整列部５ａ、後部は台座部５ｂで形成されている。ファイバ整列部５ａには、ファイバ被覆２を除去した裸ファイバ部３ａを整列して位置決めするＶ溝７が設けられる。裸ファイバ部３ａは、Ｖ溝７に押え部材６により押えて位置決めされる。
【００２５】
チューブ状の保護部材１４は、ゴムまたはシリコン、ナイロン樹脂等の可撓性で湾曲可能な材料で形成される。保護部材１４の装着位置は、ファイバ被覆２の先端に保護部材１４により覆われない露出部が生じるように、わずかな距離（例えば、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度）を残して装着される。また、保護部材１４は、アレイ基板５の後端からある程度の突き出し量（例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ程度が望ましい）を有する長さで形成される。また、保護部材１４は、アレイ基板５の台座部５ｂに設けた段部５ｄの肩に、先端を突き当てることで取付の位置決めを行なうことができる。
【００２６】
保護部材１４は、ファイバ被覆２をアレイ基板５に接着する第２の接着剤１２とは異なる接着剤を、保護部材１４とファイバ被覆２との間隙部の一部あるいは全部を満たすように注入して、光ファイバ１に接着一体化される。また、保護部材１４は、単心の光ファイバ１のそれぞれ個別に装着されるように構成してもよく、また、複数本の光ファイバ１を扁平状の保護部材１４で一括して装着する構成であってもよい。
【００２７】
図２の構成においても、図１の場合と同様に、Ｖ溝７で位置決めされる裸ファイバ部３ａを第１の接着剤１１で接着固定し、ファイバ被覆２の先端部分を第２の接着剤１２で台座部５ｂ上に接着固定し、台座部５ｂ上に浮いている裸ファイバ部３ｂを第３の接着剤１３で接着固定する。第１の接着剤１１は、硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で比較的硬く、硬化前の粘度が１０Ｐａ・ｓ以下の比較的小さい接着樹脂が用いられる。第２の接着剤１２は、硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で第１の接着剤１１と同様に比較的硬いが、硬化前の粘度が１０Ｐａ・ｓを越える第１の接着剤１１より比較的大きい接着樹脂が用いられる。また、第３の接着剤１３は、ヤング率が５００ＭＰａ未満で第１の接着剤１１より比較的軟らかい接着樹脂が用いられる。
【００２８】
アレイ基板５にファイバ被覆２を接着固定する第２の接着剤１２は、保護部材１４の先端から突き出ているファイバ被覆２の一部とアレイ基板５上に載置されている保護部材１４の一部を覆うように塗布される。これにより、図１の場合と同様に、光ファイバ１の長手方向における引張荷重が裸ファイバ部３ａに直接及ぶのを緩和する。
【００２９】
保護部材１４は、アレイ基板５の後部エッジを跨ぐように位置して、光ファイバ１が直接接触するのを緩和するクッションとなる。また、図１（Ｃ）のように、アレイ基板５の後部エッジを滑らかな面で加工しなくても、光ファイバ１がエッジによる損傷を受けたり、また、光ファイバアレイ４の下方に屈曲されるのを緩和し、断線や伝送損失が増加するのを低減することができる。
【００３０】
図３は、第３の実施の形態を示す図である。この第３の実施の形態では、光ファイバのファイバ被覆の先端部分に、保護部材を成形により設ける。図３（Ａ）は、保護部材の一部が裸ファイバに被さるように成型する例を示し、図３（Ｂ）は、保護部材がファイバ被覆の先端をわずかに残して成形する例を示す。図中、１５は保護部材を示し、他の符号は、図１と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００３１】
光ファイバアレイ４の形状自体は、図１で説明したのとほぼ同様で、アレイ基板５と押え部材６とからなり、アレイ基板５の前部はファイバ整列部５ａ、後部は台座部５ｂで形成されている。ファイバ整列部５ａには、ファイバ被覆２を除去した裸ファイバ部３ａを整列して位置決めするＶ溝７が設けられる。裸ファイバ部３ａは、Ｖ溝７に押え部材６により押えて位置決めされる。
【００３２】
図３（Ａ）の例では、光ファイバ１のファイバ被覆２の端部分と裸ファイバ３の一部を覆うように、保護部材１５を成形により設ける。保護部材１５は、アレイ基板５の後部エッジを跨ぐ部分に設けられ、光ファイバ１がアレイ基板５の後部エッジに直接接触するのを緩和する。
【００３３】
図３（Ｂ）の例では、光ファイバ１のファイバ被覆２の端部分外周に、被覆先端がわずかに露出する（例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度）ように、保護部材１５を成形により設ける。保護部材１５は、アレイ基板５の後部エッジを跨ぐ部分に設けられ、光ファイバ１がアレイ基板５の後部エッジに直接接触するのを緩和する。
【００３４】
保護部材１５は、ゴムまたはシリコン、ナイロン樹脂等の可撓性の湾曲可能な材料で形成される。また、ファイバ被覆２との密着性がよく破断伸びが大きいものが望ましい。保護部材１５は、アレイ基板５の後端からある程度の突き出し量（例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ程度が望ましい）を有するように形成される。この突き出し部分１５ａは、テーパー状に成形して曲げに対する応力を緩和する。保護部材１５は、アレイ基板５の台座部５ｂに設けた段部５ｄの肩に、先端を突き当てることで取付の位置決めを行なうことができる。
【００３５】
図３の構成においても、図１の場合と同様に、Ｖ溝７で位置決めされる裸ファイバ部３ａを第１の接着剤１１で接着固定し、ファイバ被覆２の先端部分を第２の接着剤１２で台座部５ｂ上に接着固定し、台座部５ｂ上に浮いている裸ファイバ部３ｂを第３の接着剤１３で接着固定する。第１の接着剤１１は、硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で比較的硬く、硬化前の粘度が１０Ｐａ・ｓ以下の比較的小さい接着樹脂が用いられる。第２の接着剤１２は、硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で第１の接着剤１１と同様に比較的硬いが、硬化前の粘度が１０Ｐａ・ｓを越える第１の接着剤１１より比較的大きい接着樹脂が用いられる。また、第３の接着剤１３は、ヤング率が５００ＭＰａ未満で第１の接着剤１１より比較的軟らかい接着樹脂が用いられる。
【００３６】
アレイ基板５にファイバ被覆２を接着固定する第２の接着剤１２は、図３（Ａ）においては、アレイ基板５上に載置されている保護部材１５を覆うように塗布される。また、図３（Ｂ）においては、保護部材１５の先端から露出し突き出ているファイバ被覆２の一部と、アレイ基板５上に載置されている保護部材１５の一部を覆うように塗布される。これにより、図１の場合と同様に、光ファイバ１の長手方向における引張荷重が裸ファイバ部３ａに直接及ぶのを緩和する。
【００３７】
保護部材１５は、アレイ基板５の後部エッジを跨ぐように位置して、光ファイバ１が直接接触するのを緩和するクッションとなる。また、図１（Ｃ）のように、アレイ基板５の後部エッジを滑らかな面で加工しなくても、光ファイバ１が後部エッジによる損傷を受けたり、また、光ファイバアレイ４の下方に屈曲されるのを緩和し、断線や伝送損失が増加するのを低減することができる。
【００３８】
なお、図２および図３の構成においても、図１（Ｂ）で示した、裸ファイバ３の部分が、先端側に異種の光ファイバを接続し融着接続部３ｃを有する構成を用いることができる。さらに、図１（Ｃ）と同様に、アレイ基板５の後部エッジをテーパー状または円弧状の滑らかな面で形成してもよい。
【００３９】
【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、光ファイバの長手方向の引張荷重に対して、Ｖ溝部分での接着固定と被覆部分での接着で、いずれの部分も応力が集中することなく、十分な耐力を持たせることができる。また、中間のアレイ基板上に浮いた状態にある裸ファイバ部分に対しても、軟質の接着剤による保護固定で温度変化による伝送損失の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を説明する図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を説明する図である。
【図４】従来の光ファイバアレイを説明する図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ、２…ファイバ被覆、３…裸ファイバ、４…光ファイバアレイ、５…アレイ基板、６…押え部材、７…Ｖ溝、１１…第１の接着剤、１２…第２の接着剤、１３…第３の接着剤、１４，１５保護部材。

Claims

前部にＶ溝を設けたアレイ基板に単心または多心の光ファイバを載置し、前記Ｖ溝に被覆を除去した裸ファイバを入れて押え部材で押えて接着固定してなる光ファイバアレイであって、前記Ｖ溝内で前部の裸ファイバ部を硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で硬化前の粘度１０Ｐａ・ｓ以下の第１の接着剤で固定し、前記アレイ基板の後端部で前記光ファイバの被覆部を硬化後のヤング率が５００ＭＰａ以上で硬化前の粘度が前記第１の接着剤より大きい第２の接着剤で固定し、前記Ｖ溝後端と前記被覆部との間の被覆を除去した裸ファイバ部を覆って前記第１の接着剤より硬化後のヤング率が小さい第３の接着剤で固定したことを特徴とする光ファイバアレイ。
前記アレイ基板の後部エッジを跨ぐ前記光ファイバの被覆部に、可撓性を有する保護部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバアレイ。
前記保護部材は、予め形成され後に光ファイバに装着して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバアレイ。
前記保護部材は、光ファイバのファイバ被覆上に成形型により成形して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバアレイ。
前記保護部材の後部側はテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバアレイ。
前記光ファイバのファイバ被覆端部が前記保護部材よりわずかに露出していることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の光ファイバアレイ。
前記アレイ基板の後部に前記保護部材が載置される段部が形成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の光ファイバアレイ。