JP4167498B2 - 光伝送部品の接続構造および光学接続方法 - Google Patents
光伝送部品の接続構造および光学接続方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送部品を機械的に光学接続させてなる光伝送接続部品の接続構造およびその接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開平８‐１１４７２４号公報。
【特許文献２】
特開平１１‐１０１９１９号公報。
【特許文献３】
特開２０００−２４１６６０号公報。
【０００４】
光伝送部品、例えば光ファイバ相互を機械的に光学接続する場合には、通常は、光ファイバ端面に軸方向の押圧力をかけて、物理的に接続させている。その場合、一般的には光ファイバが脆くて弱いために、光ファイバをフェルールに挿入して保護することが行われ、それにより、光ファイバ端面の物理的な接触を可能にしている（特許文献１）。また、その場合は、光ファイバ端面とフェルールを研磨し、押圧力をかけることにより、光ファイバ接合面に存在する空気によって生ずるフレネル反射を回避し、接続損失を低減させ、物理的な結合をより完全にしている。
【０００５】
しかしながら、上記の接続方法においては、光ファイバの研磨工程が必要であることや、押圧力を加えるために、頑丈なハウジングや圧力の保持機構が必要であり、そのために、研磨にかかる時間や経費がかかり、部品点数が多くなり、また、接続構造のサイズ等も大きくなって、部品コストが高くなる等の問題があった。更に、フェルールや光ファイバ端面を機械的に接触させて、押圧力をかけているために、フェルールや光ファイバ端面等に変形が起こり、光損失の原因になるという問題もあった。
【０００６】
これらの問題を解決するために、フェルールを用いず、また研磨も行わずに、カットしたままの光ファイバ端面に軸方向の押圧力をかけて光ファイバ端面同士を突き当て、光ファイバを座屈させて接続する方法が検討されている。しかしながら、この場合も、光ファイバを座屈させる程の高い押圧力を印加する必要があるために、前述の部品コストに関する問題は解決されていない。また、一定の光ファイバの出力を得るためには、押圧力による光ファイバの座屈量を調整する必要があり、そのために光ファイバの長さと押圧力の精細なコントロールをしなければならず、一定の光出力を得るのが非常に困難であった。更に、接続する光ファイバ端面同士に押圧力を印加して接続するために、カッティングによるカット面の傾斜、カット面の欠けやバリの発生等により、光損失が起こったり、光ファイバの破損が起こりやすいという問題もあった。
【０００７】
更に、前述と同様にフェルールを用いず、また研磨もせずに、カットしたままの光ファイバを、その端面に軸方向に押圧力はかけるが、座屈させずに光学接続を行うスプライス方式が検討されている（特許文献２及び３）。この方式は、光ファイバのコアとほぼ同等の屈折率を有する屈折率整合剤を光ファイバの端面に設けて、光ファイバ接合面に存在する空気によって生ずるフレネル反射を回避するものである。
【０００８】
しかしながら、この方法でも、光ファイバに押圧力をかけるために、前述の部品コストに関する問題は依然として解決されていない。また、この場合に使用する屈折率整合剤は、シリコーン系やパラフィン系の液状、或いはグリース状のものが一般に使用されているために、光ファイバの軸方向に押圧力をかけた場合に、光ファイバ端面同士の間隔を一定に保つことはできず、結局のところ、光ファイバ端面同士は突き当たった状態で接続されることになる。したがって、前述の光ファイバ端面の突き当てによる問題はやはり解決されていない。更に、液状およびグリース状の屈折率整合剤を、非常に小さな面積である光ファイバ端面に一定量塗布することは大変困難であり、過剰に屈折率整合剤が塗布されると、過剰な屈折率整合剤によりコネクタ周辺の汚染やそれによる埃等の付着が問題となり、したがって、液状やグリース状の屈折率整合剤の使用は、光学接続分野では好ましくないものとされている。
【０００９】
更にまた、一般的に光学部品の接続に関しては、脱着可能にした方が使い勝手がよくなるが、液状またはグリース状の屈折率整合剤を使用し、脱着可能に接続すると、脱着を行なう毎に、屈折率整合剤の清掃、再塗布をするという工程が必要となり、常に一定の安定した光出力を得ることができ難くなるという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のごとく、現状の光ファイバに押圧力をかけて、光ファイバ端面同士を突き当てて接続する方法および液状またはグリース状の屈折率整合剤を用いる方法では、上記種々の問題が発生していた。
本発明は、前述の問題点を鑑みて行なわれたものである。すなわち、本発明の目的は、光伝送部品相互の接続において、接続する光伝送部品の破損がなく、かつ簡単で安価な構造を有し、接続時における作業が簡単で、安定的な光出力が得られ、更に繰り返し接続が可能な光伝送部品の接続構造および光学接続方法を提供することにある。
【００１１】
【発明を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明者等は検討した結果、光伝送部品の接続構造に、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させた屈折率整合シートを用いることにより、従来の技術における上記の問題点が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明の光伝送部品の接続構造は、光伝送部が幅１〜１００μｍの隙間をあけて向き合った１対の光伝送部品と、該隙間に挿入された、該光伝送部とほぼ同一の屈折率を有する屈折率整合シートとよりなる光伝送部品の接続構造であって、前記屈折率整合シートは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させたものであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の光伝送部品の光学接続方法は、１対の光伝送部品の光伝送部を幅１〜１００μｍの隙間をあけて向き合わせ、該隙間に該光伝送部とほぼ同一の屈折率を有する屈折率整合シートを挿入する光伝送部品の光学接続方法であって、前記屈折率整合シートは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させたものであることを特徴とするものである。それにより、光伝送部品の光伝送部端面同士を直接接触させずに、光学的な接続を行うことが可能になる。
【００１３】
本発明において、伝送部を有する光伝送部品としては、例えば、光ファイバ、光導波路、光学レンズ等が使用される。また、屈折率整合シートは、光伝送部品の伝送部の屈折率とほぼ同等の屈折率を有するシート状物で、かつ、光伝送部品の接続間隔を一定に維持できるものであればよい。屈折率整合シートの厚みは、１〜１００μｍの光伝送部品の隙間に挿入できれば、如何なる厚みでもよい。更に、この屈折率整合シートを構成する材料は、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させたものである。更にまた、屈折率整合シートは、カートリッジ化した構造にして、着脱を容易にしたものであってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は光伝送部品として、光ファイバを用いた場合の接続構造の一例を説明する平面図である。図１において、光ファイバ１と光ファイバ２とが隙間を設けて突き合わされ、その隙間に屈折率整合シート３が挿入され、接着剤１２により光ファイバと屈折率整合シートが固定されて、それにより、光ファイバ１及び２が機械的に光学接続された接続構造になっている。この接続構造においては、一定の厚みを有する屈折率整合シートが光ファイバ間の隙間に挿入されているため、光ファイバの接続間隔が一定に保たれ、また、光ファイバの破損が防止され、安定的な光出力が得られる。
【００１５】
図２は光伝送部品として、光ファイバを用いた場合の接続構造の他の一例を説明する一部破砕した平面図（図２（ａ））および断面図（図２（ｂ））である。図２において、それぞれ先端部の被覆を除去した４本の光ファイバ１ａ〜１ｄ及び同様な４本の光ファイバ２ａ〜２ｄを、それぞれ整列部材４及び整列部材５に設けた貫通孔に挿入する。整列部材５の端面には、整列部材４と突き合わせた場合に一定の幅の隙間が形成される様に凹部６が設けられている。次いで、これら整列部材４及び５を突き合わせ、凹部６によって形成される隙間に、屈折率整合シート３を挿入し、整列部材４及び５を、クリップ１３により固定する。なお、光ファイバは接着剤１２によって固定する。それにより、多心の光ファイバ１ａ〜ｄと２ａ〜ｄとを機械的に光学接続した接続構造が形成される。この場合、一定の厚みを有する屈折率整合シートが多心の光ファイバ間の隙間に挿入されているので、多心の光ファイバの接続間隔が一定に保たれ、また、光ファイバの破損が防止され、安定的な光出力が得られるとともに、整列部材に凹部を設けているので、屈折率整合シートが挿入し易くなり、接続作業や取り替え作業の実施が容易になる。
【００１６】
図３は光伝送部品として、光導波路と光ファイバとを用いて光学接続をした場合の接続構造の一例を説明するための図面であって、図３は、接続構造の一部破砕した平面図であり、図４（ａ）〜（ｃ）は、図３の接続構造に使用する種々の屈折率整合シートカートリッジの平面図である。図３において、光ファイバ先端部の被覆を除去した２本の光ファイバ１ａ、１ｂが整列部材７に設けた貫通孔に挿入され、接着剤１２によって固定されている。そして、この光ファイバが屈折率整合シート３を介して光導波路８と光学接続されている。光学接続は次にようにして実施される。すなわち、屈折率整合シート３の端面に図４に示す支持枠９を設けた構造の屈折率整合シートカートリッジを、一定の隙間を設けて向き合っている上記の整列部材７と光導波路８の隙間に差し込み、その後、クリップ１３により光ファイバと光導波路を固定し、それによって、光ファイバ１と光導波路８との向き合わされた隙間に、屈折率整合シート３が挿入された形態の接続構造が形成される。なお、図４（ａ）の構造の屈折率整合シートカートリッジの場合、支持枠９ａの部分は屈折率整合シートを挿入した後、支持枠９にセットするように構成されている。この図３の場合の様に、異種の光伝送部品間の光学接続においても、一定の厚みを有する屈折率整合シートをその隙間に挿入することにより、光伝送部品の接続間隔が一定に保たれ、光伝送部品の破損が防止される。更に、屈折率整合シートがカートリッジ化されているため、カートリッジの着脱が容易であり、接続および取り替え作業性が向上し、かつ光出力の安定性が得られる。
【００１７】
図５は、本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の一例を説明する図であり、図６は、図５の接続構造に使用する種々の屈折率整合シートカートリッジの平面図および一部破砕側面図である。図５に示すように、まず、係合溝１０ａを設けた２つの整列部材１０の貫通孔に、それぞれ先端部の被覆を除去した光ファイバ１を挿入し、これら２つの整列部材１０を一定の幅（ｗ）の隙間を保持するように向き合わせる（図５（ａ））。次いで、図６に示すラッチ部１１ａを設けた支持枠１１に屈折率整合シート３をはめ込んだ構造の屈折率整合シートカートリッジを、上記の隙間ｗに挿入し、ラッチ部１１ａを係合溝１０ａに係合させて、各整列部材１０とカートリッジとを固定する。その後、光ファイバ１の端面を屈折率整合シート３に押し当て、光ファイバを接着剤１２で整列部材１０に固定して、光ファイバの接続構造を形成する（図５（ｂ））。上記の方法によれば、２本の光ファイバが一定の接続距離を保持した状態の簡単な接続構造を形成することができ、また、接続作業の際に光ファイバが破損することがなく、光ファイバを簡単に接続することが可能である。
【００１８】
なお、上記の光学接続を行なう際、光伝送部品の位置合わせは、Ｖ字構造或いは矩形状の溝等を整列部材中に設ける方法等のパッシブアライメントを用いることが好ましいが、アクティブアライメント等の如何なる公知の位置合わせ方法も用いることができる。
【００１９】
図７は、本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の他の一例を説明する図である。この図における光伝送部品の光学接続は、光ファイバと光導波路とを用いたものであって、図７（ａ）は接続前の状態を示す平面図、図７（ｂ）は接続した状態を示す一部破砕側面図である。図７に示すように、まず、係合溝７ａを設けた整列部材７の貫通孔に、先端部の被覆を除去した２本の光ファイバ１ａ、１ｂを挿入し、係合溝８ａを有する光導波路８端面と一定の幅（ｗ）の隙間を保持するように向かい合せる（図７（ａ））。次いで、図６に示したものと同様の構造を有する屈折率整合シートカートリッジ、すなわち、ラッチ部１１ａを設けた支持枠１１に屈折率整合シート３がはめ込まれた構造の屈折率整合シートカートリッジを、上記一定の幅の隙間に挿入し、ラッチ部１１ａを係合溝７ａおよび８ａに係合させて、整列部材７及び光導波路８とカートリッジとを固定する。その後、光ファイバ１を屈折率整合シート３の一面に押し当てると同時に、屈折率整合シートの他面を光導波路８の端面に押し当てる。そして、光ファイバを接着剤１２で整列部材７に固定して、光ファイバと光導波路との接続構造を形成する（図７（ｂ））。上記の方法によれば、接続構造が非常に簡単であるため、２本の光ファイバと光導波路とを、一定の接続距離を保持させた状態で、簡単に接続することができる。
【００２０】
図８は、本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の他の一例を説明する図である。この図における光伝送部品の光学接続は、光ファイバと光学レンズアレイとを用いたものである。図８に示すように、まず、整列部材４の貫通孔に、それぞれ先端部の被覆を除去した４本の光ファイバ１ａ〜１ｄを挿入し、光学レンズアレイ１４の端面と一定の幅（ｗ）の隙間を保持するように向かい合わせる（図８（ａ））。次いで、その隙間に屈折率整合シート３を挿入し、その後、光ファイバと光学レンズアレイを屈折率整合シートに押し当て、光ファイバと整列部材、および整列部材と屈折率整合シートと光学レンズアレイとを、それぞれ接着剤１２で固定し、光ファイバと光学レンズとの接続構造を形成する（図８（ｂ））。上記の方法によれば、４本の光ファイバと光学レンズとが、一定の接続距離を保持した状態の接続構造を簡単に形成することができ、また、接続作業の際に、光ファイバが破損することがなく、光ファイバを簡単に光学レンズに接続することが可能である。
【００２１】
図９は、本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の他の一例を説明する図である。この図における光伝送部品の光学接続は、光導波路と光学レンズアレイとを用いたものである。図９に示すように、まず、光導波路８の両端面と光学レンズアレイ１４の端面とを一定の幅（ｗ）の隙間を保持するように向かい合わせる（図９（ａ））。次いで、その隙間に屈折率整合シート３を挿入し、その後、光導波路と光学レンズアレイを屈折率整合シートに押し当て、光導波路と屈折率整合シートと光学レンズアレイとを接着剤１２で固定し、光導波路と光学レンズとの接続構造を形成する（図９（ｂ））。上記の方法によれば、光導波路と光学レンズとが、一定の接続距離を保持した状態の接続構造を簡単に形成することができ、また、接続作業の際に、光ファイバが破損することがなく、光ファイバを簡単に光学レンズに接続することが可能である。
【００２２】
本発明において、向き合わされる１対の光伝送部品の光伝送部間の隙間は、隙間の形成および保持等の面から、１〜１００μｍの範囲にあることが必要である。隙間の幅が１００μｍよりも大きくなると、光伝送部品間の接続損失が増大し、一方、１μｍよりも小さくなると、屈折率整合シートの挿入作業が困難になると共に、光伝送部品間の隙間を維持することが困難になり、光伝送部品の接続において衝突による光伝送部品の破損を引き起こすので、上記の範囲にあることが必要である。
【００２３】
本発明において使用される光伝送部を有する光伝送部品は、光を伝送するために用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、その使用目的に応じて適宜選択すればよい。例えば、石英またはプラスチックからなるシングルモードまたはマルチモード光ファイバ、石英または高分子樹脂からなる光導波路、レンズ等が挙げられる。
【００２４】
本発明において、屈折率整合シートは、機械的に光学接続される光伝送部品間の隙間に挿入し、その隙間を保持し、光伝送部品の光伝送部における直接の接触を避け、光伝送部品同士の屈折率整合を果たすように、光伝送部品の伝送部とほぼ同等の屈折率を有するシート状のものである。また、屈折率整合シートの屈折率は、フレネル反射の回避による伝送損失の面から、光伝送部品の光伝送部の屈折率に対して、±０．１程度の範囲にあることが好ましく、より好ましくは±０．０５の範囲、更に好ましくは±０．０２の範囲にあるものである。
【００２５】
また、上記の隙間に挿入される屈折率整合シートの厚みは、上記の隙間に挿入可能なものであれば、特に限定されるものではなく、具体的には、１〜１００μｍ程度の範囲であり、より好ましくは１〜５０μｍ、更に好ましくは１〜２０μｍの範囲である。屈折率整合シートの厚みが１００μｍよりも厚くなると、前述のごとく、伝送部品間の接続損失が増大して好ましくない。一方、屈折率整合シートが１μｍよりも薄くなると、屈折率整合シートの取り扱いが困難になり、また、光伝送部品の接続においても、光伝送部品間の隙間を維持することができず、衝突による光伝送部品の破損を引き起こす可能性が大きくなる。また、屈折率整合シートの厚さは、隙間に対して厚すぎると、隙間に挿入し難くなり、逆に薄すぎると、屈折率整合シートや光伝送部品の光伝送部の保持が難しくなる。したがって、屈折率整合シートの厚みは、向き合わされる光伝送部の隙間とほぼ同一の厚みを有するのが好ましい。
【００２６】
本発明における屈折率整合シートは、前述の厚みおよび屈折率を満足するものであり、その構成材料は、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に、屈折率整合剤を塗布したり、含浸させることにより担持させて、シート状にしたものである。
【００２７】
また、本発明における屈折率整合シートの形状は、特に限定されるものではなく、使用する光伝送部品により適宜選択して使用すればよいが、光伝送部品の繰り返し着脱に対する作業性やシートの取り替え等のメンテナンス性を考慮すると、屈折率整合シートをカートリッジ式の構造にすることが好ましい。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
参考例１
屈折率整合シートとして、屈折率１．４６に調整したフッ素化エポキシ樹脂をシート化し、厚み１２μｍ、サイズ２ｍｍ×２ｍｍのシートを作製した。次いで、この屈折率整合シートを用いて光学接続し、図５に示す接続構造を形成した。すなわち、光ファイバ１（古河電工社製、２５０μｍ径）の被覆を端部から２０ｍｍ除去し、光ファイバ素線（１２５μｍ径）を剥き出しにし、端部から１０ｍｍのところで光ファイバ素線をカットした。この光ファイバ素線を、係合溝１０ａを有する２つの整列部材１０の貫通孔に挿入した。その後、約１２μｍの隙間を保持するように、２つの整列部材１０の端面を向き合わせた（図５（ａ））。次いで、図６に示すラッチ部１１ａを設けた支持枠１１に屈折率整合シート３をはめ込んだ構造の屈折率整合シートカートリッジを、上記の隙間に挿入し、ラッチ部１１ａを係合溝１０ａに係合させて、各整列部材１０とカートリッジとを固定した。その後、光ファイバ１の端面を屈折率整合シート３に押し当て、光ファイバを接着剤１２で整列部材１０に固定して、光ファイバの接続構造を形成した（図５（ｂ））。
【００３０】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ間の１２μｍの隙間に厚さ１２μｍの屈折率整合シートが挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００３１】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．４ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に０．７ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００３２】
参考例２
参考例１において、シートの厚みを保持するためのシリコーンゴムパウダー（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）を１重量部添加し、屈折率１．４６に調整したポリフルオロアルキルメタクリレートよりなる厚さ１５μｍの屈折率整合シートを作製して用い、向き合う光ファイバ素線間の隙間を１５μｍに変更した以外は、参考例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００３３】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の１５μｍの隙間に厚さ１５μｍの屈折率整合シートが挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００３４】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．４ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に０．８ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００３５】
実施例１
実施例１において、屈折率整合シートとして、ポリフッ化ビニリデンの多孔質基材に、屈折率１．４６に調整したフッ素化エポキシ樹脂を含浸により担持させて、シート化し、厚み２０μｍ、サイズ２ｍｍ×２ｍｍのシートを作製したものを用い、また、向き合う光ファイバ素線間の隙間を２０μｍに変更した以外は、参考例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００３６】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の２０μｍの隙間に厚さ２０μｍの屈折率整合シートが挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００３７】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．８ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に１．０ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００３８】
参考例３
参考例１において、屈折率整合シートとして、厚み３μｍのものを作製し、向き合う光ファイバ素線間の隙間を３μｍに変更した以外は、参考例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００３９】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の３μｍの隙間に厚さ３μｍの屈折率整合シートが挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００４０】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．３ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に０．５ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００４１】
参考例４
参考例１において、屈折率整合シートとして、厚み９５μｍのものを作製し、向き合う光ファイバ素線間の隙間を９５μｍに変更した以外は、参考例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００４２】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の９５μｍの隙間に厚さ９５μｍの屈折率整合シートを挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００４３】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、２．０ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に３．０ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００４４】
参考例５
参考例２において用いたものと同様な材料を用いて、厚み１２μｍでサイズ１×５ｍｍの屈折率整合シートを作製した。次いで、この屈折率整合シートを用いて、図２に示す光学接続構造を形成した。すなわち、各４本の光ファイバ１ａ〜１ｄ、２ａ〜２ｄ（古河電工社製、２５０μｍ径）の被覆を端部から２０ｍｍ除去して光ファイバ素線（１２５μｍ径）を剥き出しにし、端部から１０ｍｍのところで光ファイバ素線をカットした。これら各４本の光ファイバを、２つの整列部材４及び５の貫通孔に挿入した。次いで、２つの整列部材４及び５を向かい合わせて突き当てた。そのあと、整列部材５に設けた凹部６によって形成されるスリットに、上記の屈折率整合シートを挿入し、さらに、各々の光ファイバ１ａ〜１ｄ、２ａ〜２ｄの端面を屈折率整合シート３に押し当てて、光ファイバ１ａ〜１ｄ、２ａ〜２ｄを接着剤にて整列部材４及び５に固定し、さらに、クリップ１３で整列部材４と５を固定して、多数本の光ファイバを接続した構造の接続構造を形成した。
【００４５】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の１２μｍの隙間に厚さ１２μｍの屈折率整合シートを挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００４６】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．６ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に０．８ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００４７】
参考例６
参考例５において、屈折率整合シートとして、厚み５０μｍのものを作製し、向い合わせる光ファイバ素線間の隙間を５０μｍに変更した以外は、参考例５と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００４８】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の５０μｍの隙間に厚さ５０μｍの屈折率整合シートを挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００４９】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、１．５ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に２．０ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００５０】
参考例７
参考例５と同様にして、屈折率整合シート３と４本の光ファイバ１ａ〜１ｄを挿入した整列部材４を作製した。次いで図８に示すように、整列部材４と光学レンズアレイ１４との隙間を約１２μｍに保持して、屈折率整合シーと３をその隙間に挿入し、その後、光ファイバと光レンズアレイを屈折率整合シートに押し当て、光ファイバと整列部材、および整列部材と屈折率整合シートと光学レンズアレイとをそれぞれ接着剤１２で固定し、本発明の接続構造を形成した。
【００５１】
形成された光ファイバと光学レンズとの接続構造は、向き合う光ファイバ素線と光学レンズ間の隙間に、厚さ１２μｍの屈折率整合シートを挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、埃等の付着もなかった。
【００５２】
比較例１
実施例１において、屈折率整合シートとして、厚み０．５μｍのものを作製し、向い合わせる光ファイバの隙間を０．５μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００５３】
形成された光ファイバの接続構造は、光ファイバが屈折率整合シートを介して接続されているが、屈折率整合シートの厚みが薄いため、光ファイバの機械的な光学接続により、光ファイバ端部が破損していた。また、取扱いが非常に困難で、屈折率整合シートの装着も容易でなかった。
【００５４】
比較例２
実施例１において、屈折率整合シートとして、厚み１５０μｍのものを作製し、向い合わせる光ファイバの隙間を１５０μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００５５】
形成された光ファイバの接続構造においては、光ファイバは屈折率整合シートにより、接続距離を一定に保つことができ、光ファイバの光学接続における破損も防ぐことができたが、光ファイバの接続損失の測定の結果、接続損失は１０ｄＢであり、過剰な損失が発生するため光伝送部品の接続構造として使用に適さないことが分かった。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の光伝送部品の接続構造は、光伝送部品間に隙間を設けて、その隙間に屈折率整合シートを挿入したものであり、構造が極めて簡単である。また、シート化された屈折率整合シートを用いるため、同種または異種の光伝送部品相互の接続において、光伝送部品同士が直接接触することがなく、したがって接続する光伝送部品の破損がなく、かつ、研磨作業や押圧力を印加する必要がないために、接続時の作業が簡単であり、安定的な光出力が得られる接続構造となる。さらにまた、屈折率整合シートをカートリッジ化した場合には、接続時における作業が一層簡単になり、そのカートリッジを用いて繰り返し接続することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光伝送部品として、光ファイバを用いた場合の本発明の接続構造の一例を説明する平面図である。
【図２】 光伝送部品として、光ファイバを用いた場合の本発明の接続構造の他の一例を説明する図面である。
【図３】 光伝送部品として、光導波路と光ファイバとを用いて本発明の光学接続をした場合の接続構造の一例を説明するための図面である。
【図４】 図３に使用する種々の屈折率整合シートカートリッジの平面図である。
【図５】 本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の一例を説明する図である。
【図６】 図５に使用する屈折率整合シートカートリッジの平面図および一部破砕側面図である。
【図７】 本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の他の一例を説明する図である。
【図８】 光伝送部品として、光ファイバと光学レンズとを用いた場合の本発明の光学接続方法を説明する図である。
【図９】 光伝送部品として、光導波路と光学レンズとを用いた場合の本発明の光学接続方法を説明する図である。
【符号の説明】
１，１ａ〜１ｄ，２，２ａ〜２ｄ…光ファイバ、３…屈折率整合シート、４，５，７，１０…整列部材、７ａ，１０ａ…係合溝、６…凹部、８…光導波路、９，１１…支持枠、１１ａ…ラッチ部、１２…接着剤、１３…クリップ、１４…光学レンズ（アレイ）、ｗ…隙間の幅。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送部品を機械的に光学接続させてなる光伝送接続部品の接続構造およびその接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開平８‐１１４７２４号公報。
【特許文献２】
特開平１１‐１０１９１９号公報。
【特許文献３】
特開２０００−２４１６６０号公報。
【０００４】
光伝送部品、例えば光ファイバ相互を機械的に光学接続する場合には、通常は、光ファイバ端面に軸方向の押圧力をかけて、物理的に接続させている。その場合、一般的には光ファイバが脆くて弱いために、光ファイバをフェルールに挿入して保護することが行われ、それにより、光ファイバ端面の物理的な接触を可能にしている（特許文献１）。また、その場合は、光ファイバ端面とフェルールを研磨し、押圧力をかけることにより、光ファイバ接合面に存在する空気によって生ずるフレネル反射を回避し、接続損失を低減させ、物理的な結合をより完全にしている。
【０００５】
しかしながら、上記の接続方法においては、光ファイバの研磨工程が必要であることや、押圧力を加えるために、頑丈なハウジングや圧力の保持機構が必要であり、そのために、研磨にかかる時間や経費がかかり、部品点数が多くなり、また、接続構造のサイズ等も大きくなって、部品コストが高くなる等の問題があった。更に、フェルールや光ファイバ端面を機械的に接触させて、押圧力をかけているために、フェルールや光ファイバ端面等に変形が起こり、光損失の原因になるという問題もあった。
【０００６】
これらの問題を解決するために、フェルールを用いず、また研磨も行わずに、カットしたままの光ファイバ端面に軸方向の押圧力をかけて光ファイバ端面同士を突き当て、光ファイバを座屈させて接続する方法が検討されている。しかしながら、この場合も、光ファイバを座屈させる程の高い押圧力を印加する必要があるために、前述の部品コストに関する問題は解決されていない。また、一定の光ファイバの出力を得るためには、押圧力による光ファイバの座屈量を調整する必要があり、そのために光ファイバの長さと押圧力の精細なコントロールをしなければならず、一定の光出力を得るのが非常に困難であった。更に、接続する光ファイバ端面同士に押圧力を印加して接続するために、カッティングによるカット面の傾斜、カット面の欠けやバリの発生等により、光損失が起こったり、光ファイバの破損が起こりやすいという問題もあった。
【０００７】
更に、前述と同様にフェルールを用いず、また研磨もせずに、カットしたままの光ファイバを、その端面に軸方向に押圧力はかけるが、座屈させずに光学接続を行うスプライス方式が検討されている（特許文献２及び３）。この方式は、光ファイバのコアとほぼ同等の屈折率を有する屈折率整合剤を光ファイバの端面に設けて、光ファイバ接合面に存在する空気によって生ずるフレネル反射を回避するものである。
【０００８】
しかしながら、この方法でも、光ファイバに押圧力をかけるために、前述の部品コストに関する問題は依然として解決されていない。また、この場合に使用する屈折率整合剤は、シリコーン系やパラフィン系の液状、或いはグリース状のものが一般に使用されているために、光ファイバの軸方向に押圧力をかけた場合に、光ファイバ端面同士の間隔を一定に保つことはできず、結局のところ、光ファイバ端面同士は突き当たった状態で接続されることになる。したがって、前述の光ファイバ端面の突き当てによる問題はやはり解決されていない。更に、液状およびグリース状の屈折率整合剤を、非常に小さな面積である光ファイバ端面に一定量塗布することは大変困難であり、過剰に屈折率整合剤が塗布されると、過剰な屈折率整合剤によりコネクタ周辺の汚染やそれによる埃等の付着が問題となり、したがって、液状やグリース状の屈折率整合剤の使用は、光学接続分野では好ましくないものとされている。
【０００９】
更にまた、一般的に光学部品の接続に関しては、脱着可能にした方が使い勝手がよくなるが、液状またはグリース状の屈折率整合剤を使用し、脱着可能に接続すると、脱着を行なう毎に、屈折率整合剤の清掃、再塗布をするという工程が必要となり、常に一定の安定した光出力を得ることができ難くなるという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のごとく、現状の光ファイバに押圧力をかけて、光ファイバ端面同士を突き当てて接続する方法および液状またはグリース状の屈折率整合剤を用いる方法では、上記種々の問題が発生していた。
本発明は、前述の問題点を鑑みて行なわれたものである。すなわち、本発明の目的は、光伝送部品相互の接続において、接続する光伝送部品の破損がなく、かつ簡単で安価な構造を有し、接続時における作業が簡単で、安定的な光出力が得られ、更に繰り返し接続が可能な光伝送部品の接続構造および光学接続方法を提供することにある。
【００１１】
【発明を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明者等は検討した結果、光伝送部品の接続構造に、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させた屈折率整合シートを用いることにより、従来の技術における上記の問題点が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明の光伝送部品の接続構造は、光伝送部が幅１〜１００μｍの隙間をあけて向き合った１対の光伝送部品と、該隙間に挿入された、該光伝送部とほぼ同一の屈折率を有する屈折率整合シートとよりなる光伝送部品の接続構造であって、前記屈折率整合シートは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させたものであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の光伝送部品の光学接続方法は、１対の光伝送部品の光伝送部を幅１〜１００μｍの隙間をあけて向き合わせ、該隙間に該光伝送部とほぼ同一の屈折率を有する屈折率整合シートを挿入する光伝送部品の光学接続方法であって、前記屈折率整合シートは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させたものであることを特徴とするものである。それにより、光伝送部品の光伝送部端面同士を直接接触させずに、光学的な接続を行うことが可能になる。
【００１３】
本発明において、伝送部を有する光伝送部品としては、例えば、光ファイバ、光導波路、光学レンズ等が使用される。また、屈折率整合シートは、光伝送部品の伝送部の屈折率とほぼ同等の屈折率を有するシート状物で、かつ、光伝送部品の接続間隔を一定に維持できるものであればよい。屈折率整合シートの厚みは、１〜１００μｍの光伝送部品の隙間に挿入できれば、如何なる厚みでもよい。更に、この屈折率整合シートを構成する材料は、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させたものである。更にまた、屈折率整合シートは、カートリッジ化した構造にして、着脱を容易にしたものであってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は光伝送部品として、光ファイバを用いた場合の接続構造の一例を説明する平面図である。図１において、光ファイバ１と光ファイバ２とが隙間を設けて突き合わされ、その隙間に屈折率整合シート３が挿入され、接着剤１２により光ファイバと屈折率整合シートが固定されて、それにより、光ファイバ１及び２が機械的に光学接続された接続構造になっている。この接続構造においては、一定の厚みを有する屈折率整合シートが光ファイバ間の隙間に挿入されているため、光ファイバの接続間隔が一定に保たれ、また、光ファイバの破損が防止され、安定的な光出力が得られる。
【００１５】
図２は光伝送部品として、光ファイバを用いた場合の接続構造の他の一例を説明する一部破砕した平面図（図２（ａ））および断面図（図２（ｂ））である。図２において、それぞれ先端部の被覆を除去した４本の光ファイバ１ａ〜１ｄ及び同様な４本の光ファイバ２ａ〜２ｄを、それぞれ整列部材４及び整列部材５に設けた貫通孔に挿入する。整列部材５の端面には、整列部材４と突き合わせた場合に一定の幅の隙間が形成される様に凹部６が設けられている。次いで、これら整列部材４及び５を突き合わせ、凹部６によって形成される隙間に、屈折率整合シート３を挿入し、整列部材４及び５を、クリップ１３により固定する。なお、光ファイバは接着剤１２によって固定する。それにより、多心の光ファイバ１ａ〜ｄと２ａ〜ｄとを機械的に光学接続した接続構造が形成される。この場合、一定の厚みを有する屈折率整合シートが多心の光ファイバ間の隙間に挿入されているので、多心の光ファイバの接続間隔が一定に保たれ、また、光ファイバの破損が防止され、安定的な光出力が得られるとともに、整列部材に凹部を設けているので、屈折率整合シートが挿入し易くなり、接続作業や取り替え作業の実施が容易になる。
【００１６】
図３は光伝送部品として、光導波路と光ファイバとを用いて光学接続をした場合の接続構造の一例を説明するための図面であって、図３は、接続構造の一部破砕した平面図であり、図４（ａ）〜（ｃ）は、図３の接続構造に使用する種々の屈折率整合シートカートリッジの平面図である。図３において、光ファイバ先端部の被覆を除去した２本の光ファイバ１ａ、１ｂが整列部材７に設けた貫通孔に挿入され、接着剤１２によって固定されている。そして、この光ファイバが屈折率整合シート３を介して光導波路８と光学接続されている。光学接続は次にようにして実施される。すなわち、屈折率整合シート３の端面に図４に示す支持枠９を設けた構造の屈折率整合シートカートリッジを、一定の隙間を設けて向き合っている上記の整列部材７と光導波路８の隙間に差し込み、その後、クリップ１３により光ファイバと光導波路を固定し、それによって、光ファイバ１と光導波路８との向き合わされた隙間に、屈折率整合シート３が挿入された形態の接続構造が形成される。なお、図４（ａ）の構造の屈折率整合シートカートリッジの場合、支持枠９ａの部分は屈折率整合シートを挿入した後、支持枠９にセットするように構成されている。この図３の場合の様に、異種の光伝送部品間の光学接続においても、一定の厚みを有する屈折率整合シートをその隙間に挿入することにより、光伝送部品の接続間隔が一定に保たれ、光伝送部品の破損が防止される。更に、屈折率整合シートがカートリッジ化されているため、カートリッジの着脱が容易であり、接続および取り替え作業性が向上し、かつ光出力の安定性が得られる。
【００１７】
図５は、本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の一例を説明する図であり、図６は、図５の接続構造に使用する種々の屈折率整合シートカートリッジの平面図および一部破砕側面図である。図５に示すように、まず、係合溝１０ａを設けた２つの整列部材１０の貫通孔に、それぞれ先端部の被覆を除去した光ファイバ１を挿入し、これら２つの整列部材１０を一定の幅（ｗ）の隙間を保持するように向き合わせる（図５（ａ））。次いで、図６に示すラッチ部１１ａを設けた支持枠１１に屈折率整合シート３をはめ込んだ構造の屈折率整合シートカートリッジを、上記の隙間ｗに挿入し、ラッチ部１１ａを係合溝１０ａに係合させて、各整列部材１０とカートリッジとを固定する。その後、光ファイバ１の端面を屈折率整合シート３に押し当て、光ファイバを接着剤１２で整列部材１０に固定して、光ファイバの接続構造を形成する（図５（ｂ））。上記の方法によれば、２本の光ファイバが一定の接続距離を保持した状態の簡単な接続構造を形成することができ、また、接続作業の際に光ファイバが破損することがなく、光ファイバを簡単に接続することが可能である。
【００１８】
なお、上記の光学接続を行なう際、光伝送部品の位置合わせは、Ｖ字構造或いは矩形状の溝等を整列部材中に設ける方法等のパッシブアライメントを用いることが好ましいが、アクティブアライメント等の如何なる公知の位置合わせ方法も用いることができる。
【００１９】
図７は、本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の他の一例を説明する図である。この図における光伝送部品の光学接続は、光ファイバと光導波路とを用いたものであって、図７（ａ）は接続前の状態を示す平面図、図７（ｂ）は接続した状態を示す一部破砕側面図である。図７に示すように、まず、係合溝７ａを設けた整列部材７の貫通孔に、先端部の被覆を除去した２本の光ファイバ１ａ、１ｂを挿入し、係合溝８ａを有する光導波路８端面と一定の幅（ｗ）の隙間を保持するように向かい合せる（図７（ａ））。次いで、図６に示したものと同様の構造を有する屈折率整合シートカートリッジ、すなわち、ラッチ部１１ａを設けた支持枠１１に屈折率整合シート３がはめ込まれた構造の屈折率整合シートカートリッジを、上記一定の幅の隙間に挿入し、ラッチ部１１ａを係合溝７ａおよび８ａに係合させて、整列部材７及び光導波路８とカートリッジとを固定する。その後、光ファイバ１を屈折率整合シート３の一面に押し当てると同時に、屈折率整合シートの他面を光導波路８の端面に押し当てる。そして、光ファイバを接着剤１２で整列部材７に固定して、光ファイバと光導波路との接続構造を形成する（図７（ｂ））。上記の方法によれば、接続構造が非常に簡単であるため、２本の光ファイバと光導波路とを、一定の接続距離を保持させた状態で、簡単に接続することができる。
【００２０】
図８は、本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の他の一例を説明する図である。この図における光伝送部品の光学接続は、光ファイバと光学レンズアレイとを用いたものである。図８に示すように、まず、整列部材４の貫通孔に、それぞれ先端部の被覆を除去した４本の光ファイバ１ａ〜１ｄを挿入し、光学レンズアレイ１４の端面と一定の幅（ｗ）の隙間を保持するように向かい合わせる（図８（ａ））。次いで、その隙間に屈折率整合シート３を挿入し、その後、光ファイバと光学レンズアレイを屈折率整合シートに押し当て、光ファイバと整列部材、および整列部材と屈折率整合シートと光学レンズアレイとを、それぞれ接着剤１２で固定し、光ファイバと光学レンズとの接続構造を形成する（図８（ｂ））。上記の方法によれば、４本の光ファイバと光学レンズとが、一定の接続距離を保持した状態の接続構造を簡単に形成することができ、また、接続作業の際に、光ファイバが破損することがなく、光ファイバを簡単に光学レンズに接続することが可能である。
【００２１】
図９は、本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の他の一例を説明する図である。この図における光伝送部品の光学接続は、光導波路と光学レンズアレイとを用いたものである。図９に示すように、まず、光導波路８の両端面と光学レンズアレイ１４の端面とを一定の幅（ｗ）の隙間を保持するように向かい合わせる（図９（ａ））。次いで、その隙間に屈折率整合シート３を挿入し、その後、光導波路と光学レンズアレイを屈折率整合シートに押し当て、光導波路と屈折率整合シートと光学レンズアレイとを接着剤１２で固定し、光導波路と光学レンズとの接続構造を形成する（図９（ｂ））。上記の方法によれば、光導波路と光学レンズとが、一定の接続距離を保持した状態の接続構造を簡単に形成することができ、また、接続作業の際に、光ファイバが破損することがなく、光ファイバを簡単に光学レンズに接続することが可能である。
【００２２】
本発明において、向き合わされる１対の光伝送部品の光伝送部間の隙間は、隙間の形成および保持等の面から、１〜１００μｍの範囲にあることが必要である。隙間の幅が１００μｍよりも大きくなると、光伝送部品間の接続損失が増大し、一方、１μｍよりも小さくなると、屈折率整合シートの挿入作業が困難になると共に、光伝送部品間の隙間を維持することが困難になり、光伝送部品の接続において衝突による光伝送部品の破損を引き起こすので、上記の範囲にあることが必要である。
【００２３】
本発明において使用される光伝送部を有する光伝送部品は、光を伝送するために用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、その使用目的に応じて適宜選択すればよい。例えば、石英またはプラスチックからなるシングルモードまたはマルチモード光ファイバ、石英または高分子樹脂からなる光導波路、レンズ等が挙げられる。
【００２４】
本発明において、屈折率整合シートは、機械的に光学接続される光伝送部品間の隙間に挿入し、その隙間を保持し、光伝送部品の光伝送部における直接の接触を避け、光伝送部品同士の屈折率整合を果たすように、光伝送部品の伝送部とほぼ同等の屈折率を有するシート状のものである。また、屈折率整合シートの屈折率は、フレネル反射の回避による伝送損失の面から、光伝送部品の光伝送部の屈折率に対して、±０．１程度の範囲にあることが好ましく、より好ましくは±０．０５の範囲、更に好ましくは±０．０２の範囲にあるものである。
【００２５】
また、上記の隙間に挿入される屈折率整合シートの厚みは、上記の隙間に挿入可能なものであれば、特に限定されるものではなく、具体的には、１〜１００μｍ程度の範囲であり、より好ましくは１〜５０μｍ、更に好ましくは１〜２０μｍの範囲である。屈折率整合シートの厚みが１００μｍよりも厚くなると、前述のごとく、伝送部品間の接続損失が増大して好ましくない。一方、屈折率整合シートが１μｍよりも薄くなると、屈折率整合シートの取り扱いが困難になり、また、光伝送部品の接続においても、光伝送部品間の隙間を維持することができず、衝突による光伝送部品の破損を引き起こす可能性が大きくなる。また、屈折率整合シートの厚さは、隙間に対して厚すぎると、隙間に挿入し難くなり、逆に薄すぎると、屈折率整合シートや光伝送部品の光伝送部の保持が難しくなる。したがって、屈折率整合シートの厚みは、向き合わされる光伝送部の隙間とほぼ同一の厚みを有するのが好ましい。
【００２６】
本発明における屈折率整合シートは、前述の厚みおよび屈折率を満足するものであり、その構成材料は、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に、屈折率整合剤を塗布したり、含浸させることにより担持させて、シート状にしたものである。
【００２７】
また、本発明における屈折率整合シートの形状は、特に限定されるものではなく、使用する光伝送部品により適宜選択して使用すればよいが、光伝送部品の繰り返し着脱に対する作業性やシートの取り替え等のメンテナンス性を考慮すると、屈折率整合シートをカートリッジ式の構造にすることが好ましい。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
参考例１
屈折率整合シートとして、屈折率１．４６に調整したフッ素化エポキシ樹脂をシート化し、厚み１２μｍ、サイズ２ｍｍ×２ｍｍのシートを作製した。次いで、この屈折率整合シートを用いて光学接続し、図５に示す接続構造を形成した。すなわち、光ファイバ１（古河電工社製、２５０μｍ径）の被覆を端部から２０ｍｍ除去し、光ファイバ素線（１２５μｍ径）を剥き出しにし、端部から１０ｍｍのところで光ファイバ素線をカットした。この光ファイバ素線を、係合溝１０ａを有する２つの整列部材１０の貫通孔に挿入した。その後、約１２μｍの隙間を保持するように、２つの整列部材１０の端面を向き合わせた（図５（ａ））。次いで、図６に示すラッチ部１１ａを設けた支持枠１１に屈折率整合シート３をはめ込んだ構造の屈折率整合シートカートリッジを、上記の隙間に挿入し、ラッチ部１１ａを係合溝１０ａに係合させて、各整列部材１０とカートリッジとを固定した。その後、光ファイバ１の端面を屈折率整合シート３に押し当て、光ファイバを接着剤１２で整列部材１０に固定して、光ファイバの接続構造を形成した（図５（ｂ））。
【００３０】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ間の１２μｍの隙間に厚さ１２μｍの屈折率整合シートが挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００３１】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．４ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に０．７ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００３２】
参考例２
参考例１において、シートの厚みを保持するためのシリコーンゴムパウダー（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）を１重量部添加し、屈折率１．４６に調整したポリフルオロアルキルメタクリレートよりなる厚さ１５μｍの屈折率整合シートを作製して用い、向き合う光ファイバ素線間の隙間を１５μｍに変更した以外は、参考例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００３３】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の１５μｍの隙間に厚さ１５μｍの屈折率整合シートが挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００３４】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．４ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に０．８ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００３５】
実施例１
実施例１において、屈折率整合シートとして、ポリフッ化ビニリデンの多孔質基材に、屈折率１．４６に調整したフッ素化エポキシ樹脂を含浸により担持させて、シート化し、厚み２０μｍ、サイズ２ｍｍ×２ｍｍのシートを作製したものを用い、また、向き合う光ファイバ素線間の隙間を２０μｍに変更した以外は、参考例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００３６】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の２０μｍの隙間に厚さ２０μｍの屈折率整合シートが挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００３７】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．８ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に１．０ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００３８】
参考例３
参考例１において、屈折率整合シートとして、厚み３μｍのものを作製し、向き合う光ファイバ素線間の隙間を３μｍに変更した以外は、参考例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００３９】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の３μｍの隙間に厚さ３μｍの屈折率整合シートが挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００４０】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．３ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に０．５ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００４１】
参考例４
参考例１において、屈折率整合シートとして、厚み９５μｍのものを作製し、向き合う光ファイバ素線間の隙間を９５μｍに変更した以外は、参考例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００４２】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の９５μｍの隙間に厚さ９５μｍの屈折率整合シートを挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００４３】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、２．０ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に３．０ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００４４】
参考例５
参考例２において用いたものと同様な材料を用いて、厚み１２μｍでサイズ１×５ｍｍの屈折率整合シートを作製した。次いで、この屈折率整合シートを用いて、図２に示す光学接続構造を形成した。すなわち、各４本の光ファイバ１ａ〜１ｄ、２ａ〜２ｄ（古河電工社製、２５０μｍ径）の被覆を端部から２０ｍｍ除去して光ファイバ素線（１２５μｍ径）を剥き出しにし、端部から１０ｍｍのところで光ファイバ素線をカットした。これら各４本の光ファイバを、２つの整列部材４及び５の貫通孔に挿入した。次いで、２つの整列部材４及び５を向かい合わせて突き当てた。そのあと、整列部材５に設けた凹部６によって形成されるスリットに、上記の屈折率整合シートを挿入し、さらに、各々の光ファイバ１ａ〜１ｄ、２ａ〜２ｄの端面を屈折率整合シート３に押し当てて、光ファイバ１ａ〜１ｄ、２ａ〜２ｄを接着剤にて整列部材４及び５に固定し、さらに、クリップ１３で整列部材４と５を固定して、多数本の光ファイバを接続した構造の接続構造を形成した。
【００４５】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の１２μｍの隙間に厚さ１２μｍの屈折率整合シートを挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００４６】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、０．６ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に０．８ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００４７】
参考例６
参考例５において、屈折率整合シートとして、厚み５０μｍのものを作製し、向い合わせる光ファイバ素線間の隙間を５０μｍに変更した以外は、参考例５と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００４８】
形成された光ファイバの接続構造は、向き合う光ファイバ素線間の５０μｍの隙間に厚さ５０μｍの屈折率整合シートを挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、塵等の付着もなかった。
【００４９】
なお、形成された接続構造における光ファイバの接続損失を測定したところ、１．５ｄＢ以下であった。また、この接続構造について、８５℃、８５％ＲＨで５０００時間放置の高温多湿試験、及び−４０℃から７５℃、５００回の温度サイクル試験を行ったところ、光損失の変化、変動共に２．０ｄＢ以下であり、非常に安定した光伝送性を示し、光学接続構造として十分使用可能なことが分かった。
【００５０】
参考例７
参考例５と同様にして、屈折率整合シート３と４本の光ファイバ１ａ〜１ｄを挿入した整列部材４を作製した。次いで図８に示すように、整列部材４と光学レンズアレイ１４との隙間を約１２μｍに保持して、屈折率整合シーと３をその隙間に挿入し、その後、光ファイバと光レンズアレイを屈折率整合シートに押し当て、光ファイバと整列部材、および整列部材と屈折率整合シートと光学レンズアレイとをそれぞれ接着剤１２で固定し、本発明の接続構造を形成した。
【００５１】
形成された光ファイバと光学レンズとの接続構造は、向き合う光ファイバ素線と光学レンズ間の隙間に、厚さ１２μｍの屈折率整合シートを挿入して形成されるので、光ファイバに押圧力をかける必要がなく、したがって接続する光ファイバの損傷を防ぐことができた。また、研磨作業を行う必要もなく、接続作業も簡単であり、簡単な構造の接続構造を形成することができた。さらにまた、屈折率整合シートは、シート化されているので、屈折率整合剤を塗布する作業もなく、したがって接続部周辺における屈折率整合剤による汚染も生じなく、埃等の付着もなかった。
【００５２】
比較例１
実施例１において、屈折率整合シートとして、厚み０．５μｍのものを作製し、向い合わせる光ファイバの隙間を０．５μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００５３】
形成された光ファイバの接続構造は、光ファイバが屈折率整合シートを介して接続されているが、屈折率整合シートの厚みが薄いため、光ファイバの機械的な光学接続により、光ファイバ端部が破損していた。また、取扱いが非常に困難で、屈折率整合シートの装着も容易でなかった。
【００５４】
比較例２
実施例１において、屈折率整合シートとして、厚み１５０μｍのものを作製し、向い合わせる光ファイバの隙間を１５０μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして光ファイバの接続構造を形成した。
【００５５】
形成された光ファイバの接続構造においては、光ファイバは屈折率整合シートにより、接続距離を一定に保つことができ、光ファイバの光学接続における破損も防ぐことができたが、光ファイバの接続損失の測定の結果、接続損失は１０ｄＢであり、過剰な損失が発生するため光伝送部品の接続構造として使用に適さないことが分かった。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の光伝送部品の接続構造は、光伝送部品間に隙間を設けて、その隙間に屈折率整合シートを挿入したものであり、構造が極めて簡単である。また、シート化された屈折率整合シートを用いるため、同種または異種の光伝送部品相互の接続において、光伝送部品同士が直接接触することがなく、したがって接続する光伝送部品の破損がなく、かつ、研磨作業や押圧力を印加する必要がないために、接続時の作業が簡単であり、安定的な光出力が得られる接続構造となる。さらにまた、屈折率整合シートをカートリッジ化した場合には、接続時における作業が一層簡単になり、そのカートリッジを用いて繰り返し接続することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光伝送部品として、光ファイバを用いた場合の本発明の接続構造の一例を説明する平面図である。
【図２】 光伝送部品として、光ファイバを用いた場合の本発明の接続構造の他の一例を説明する図面である。
【図３】 光伝送部品として、光導波路と光ファイバとを用いて本発明の光学接続をした場合の接続構造の一例を説明するための図面である。
【図４】 図３に使用する種々の屈折率整合シートカートリッジの平面図である。
【図５】 本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の一例を説明する図である。
【図６】 図５に使用する屈折率整合シートカートリッジの平面図および一部破砕側面図である。
【図７】 本発明の接続構造を形成するための光学接続方法の他の一例を説明する図である。
【図８】 光伝送部品として、光ファイバと光学レンズとを用いた場合の本発明の光学接続方法を説明する図である。
【図９】 光伝送部品として、光導波路と光学レンズとを用いた場合の本発明の光学接続方法を説明する図である。
【符号の説明】
１，１ａ〜１ｄ，２，２ａ〜２ｄ…光ファイバ、３…屈折率整合シート、４，５，７，１０…整列部材、７ａ，１０ａ…係合溝、６…凹部、８…光導波路、９，１１…支持枠、１１ａ…ラッチ部、１２…接着剤、１３…クリップ、１４…光学レンズ（アレイ）、ｗ…隙間の幅。
Claims (6)
- 光伝送部が幅１〜１００μｍの隙間をあけて向き合った１対の光伝送部品と、該隙間に挿入された、該光伝送部とほぼ同一の屈折率を有する屈折率整合シートとよりなる光伝送部品の接続構造であって、
前記屈折率整合シートは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させたものであることを特徴とする光伝送部品の接続構造。 - １対の光伝送部品が、光ファイバ同士からなることを特徴とする請求項１記載の光伝送部品の接続構造。
- １対の光伝送部品が、光ファイバと光導波路からなることを特徴とする請求項１記載の光伝送部品の接続構造。
- １対の光伝送部品が、光ファイバまたは光導波路と光学レンズとからなることを特徴とする請求項１記載の光伝送部品の接続構造。
- 屈折率整合シートが、カートリッジ式の構造を有することを特徴とする請求項１記載の光伝送部品の接続構造。
- １対の光伝送部品の光伝送部を幅１〜１００μｍの隙間をあけて向き合わせ、該隙間に該光伝送部とほぼ同一の屈折率を有する屈折率整合シートを挿入する光伝送部品の光学接続方法であって、
前記屈折率整合シートは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる多孔質基材に屈折率整合剤を担持させたものであることを特徴とする光伝送部品の光学接続方法。
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