JP2018120084A - 光結合装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】キャピラリの同じガラス素材である光ファイバとの気密性において、気密性の高い光結合装置を提供する。【解決手段】光結合装置は、端部が被覆の一部が除去されたベアファイバとなっており、残った被覆の端部周辺のベアファイバ及び被覆の周縁に金属メッキ２１が施されている光ファイバ１１と、ベアファイバの端部が貫通孔の一端で位置決めされ、貫通孔の他端１３４に金属メッキ２１の施された光ファイバの被覆の端部が配置され、貫通孔の他端１３４の内壁面１３６に金属メッキ２２が施されているキャピラリと、貫通孔の他端に配置されている光ファイバ１１と貫通孔の内壁との間隙を封止するはんだ３１と、を備える。【選択図】図１
Description
本開示は、光ファイバを光回路に接続するための光結合装置に関する。
光ファイバと光部品を接続するための光結合装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の光結合装置は、光部品の筐体の開口部を少量の封止剤で封止できるよう、光ファイバを導出するのに必要な最小限の幅を有する舌片スリットを筐体の内側に配置し、筐体と舌片スリットの間に封止剤を充填し、これを軟化させる。
特許文献１の光結合装置は、封止剤としてエポキシ系接着剤などの樹脂を用いた接着剤を使用する。また、特許文献１の光結合装置では、光ファイバを直接固定する。
光部品の小型化や性能の向上に伴い、樹脂を用いた接着剤よりも高い気密性が求められている。また、光ファイバを筐体に直接固定すると、光部品を取り扱う際に、光ファイバを破損する可能性がある。
そこで、本開示は、光ファイバと光部品を接続するための光結合装置において、気密性を高め、かつ、光ファイバの破損を防ぐことを目的とする。
本開示に係る光結合装置は、端部が被覆の一部が除去されたベアファイバとなっており、残った被覆の端部周辺のベアファイバ及び被覆の周縁に金属メッキが施されている光ファイバと、前記ベアファイバの端部が貫通孔の一端で位置決めされ、前記貫通孔の他端に前記金属メッキの施された前記光ファイバの被覆の端部が配置され、前記貫通孔の他端の内壁面に金属メッキが施されているキャピラリと、前記貫通孔の他端に配置されている前記光ファイバと前記貫通孔の内壁との間隙を封止するはんだと、を備える。
本開示に係る光結合装置は、端部が被覆の一部が除去されたベアファイバとなっている光ファイバと、前記ベアファイバの端部が貫通孔の一端で位置決めされ、前記貫通孔の他端に前記光ファイバの残った被覆の端部が配置されているキャピラリと、前記貫通孔内に配置されている前記ベアファイバと前記貫通孔の内壁との間隙を封止する、前記ベアファイバ及び前記キャピラリよりも融点の低い低融点ガラスと、を備える。
また、本開示に係る光結合装置では、前記キャピラリの前記貫通孔の他端が、テーパ形状であってもよい。
また、本開示に係る光結合装置では、前記ベアファイバの端部が前記貫通孔の一端に当該貫通孔の他端よりも狭い隙間で位置決めされていてもよい。
また、本開示に係る光結合装置では、前記光ファイバが、第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバよりも開口数の高いコアを有し、一端が前記第１の光ファイバに融着接続されている第２の光ファイバと、を備え、前記貫通孔内に、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの融着接続部分が配置されると共に第２の光ファイバの端部が貫通孔の一端に当該貫通孔の他端よりも狭い隙間で位置決めされ、前記貫通孔の前記融着接続部分の内径が前記第２の光ファイバの他端部付近の内径よりも大きくてもよい。
また、本開示に係る光結合装置では、前記キャピラリの側面に金属メッキが施されていてもよい。
なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。
本開示によれば、光ファイバと光部品を接続するための光結合装置において、気密性を高め、かつ、光ファイバの破損を防ぐことができる。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（実施形態１）
図１に、本実施形態に係る光結合装置の筐体への搭載例を示す。図２に、本実施形態に係る光結合装置の拡大図を示す。図３に、図１におけるＡ−Ａ’断面図を示す。本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１及びキャピラリ１３を備える。本実施形態では、一例として、図３に示すように、光結合装置が複数の光ファイバ１１を配置した光ファイバアレイである場合を示す。
図１に、本実施形態に係る光結合装置の筐体への搭載例を示す。図２に、本実施形態に係る光結合装置の拡大図を示す。図３に、図１におけるＡ−Ａ’断面図を示す。本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１及びキャピラリ１３を備える。本実施形態では、一例として、図３に示すように、光結合装置が複数の光ファイバ１１を配置した光ファイバアレイである場合を示す。
気密性を高めるためには、光ファイバ１１及びキャピラリ１３の隙間をはんだ３１を用いて封止することが好ましい。しかし、光ファイバ１１及びキャピラリ１３は、ガラス素材で形成されているため、はんだ３１との間に隙間が生じる可能性がある。そこで、本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１及びキャピラリ１３に金属メッキを施すことで、はんだ３１との間の隙間を防止する。
光ファイバ１１の端部は、被覆１１３の除去されたベアファイバとなっている。キャピラリ１３は、光ファイバ１１を配置する貫通孔を有する。光ファイバ１１のベアファイバ全体が、貫通孔に配置される。これにより、本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１の破損を防ぐことができる。
貫通孔の端面１３３側に配置されている一端に光ファイバ１１の端部であるベアファイバの端面１１４が配置されている。貫通孔は端面１３４側よりも端面１３３側が狭くなっており、端面１３３内における貫通孔の位置で光ファイバ１１の端面１１４の位置が位置決めされる。ベアファイバの端面１１４が不図視の光回路と接続される。ベアファイバの端面１１４は、端面１１４での反射を避けるため、８°研磨や反射防止膜を施されていることが好ましい。また、ベアファイバの端面１１４に接続される光回路としては、アイソレータ、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）チップが挙げられる。
光ファイバ１１のうちの貫通孔の端面１３４側に配置されている部分の周縁に金属メッキ２１が施されている。貫通孔の端面１３４側の内壁面１３６に金属メッキ２２が施されている。図３に示すように、光ファイバ１１に施されている金属メッキ２１と内壁面１３６に施されている金属メッキ２２との間隙がはんだ３１で封止されている。
被覆１１３の端部１１３ａは、キャピラリ１３の貫通孔内に配置されていることが好ましい。例えば、被覆部の端部１１３ａからベアファイバの端面１１４までの長さＬ１１４は、キャピラリ１３の貫通孔の長さＬ１３よりも短い。この場合、被覆１１３の端部１１３ａ周辺のベアファイバ及び被覆１１３の周縁に金属メッキ２１が施されていることが好ましい。
金属メッキ２１が施された被覆１１３をキャピラリ１３の貫通孔内に配置する場合、貫通孔の端面１３４側は、テーパ形状になっていることが好ましい。これにより、光ファイバ１１の貫通孔への配置が容易になる。この場合、金属メッキ２２は、テーパの施されている内壁面１３６に施すことが好ましい。これにより、光ファイバ１１の被覆１１３及び内壁面１３６の間にはんだ３１を形成したとき、はんだ３１がテーパ形状の内壁面１３６に溜まるため、被覆１１３の金属メッキ２１ｂとキャピラリ１３の金属メッキ２２の隙間にはんだ３１を形成しやすくなり、光ファイバ１１と内壁面１３６の隙間１３１をなくすことができる。
また、キャピラリ１３は、側面１３５に金属メッキ２３が施されている。光結合装置を筐体１４に組み込むとき、気密性を高めるためには、キャピラリ１３の側面１３５と筐体１４との間隙をはんだ３２で封止することが好ましい。その場合に、キャピラリ１３の側面１３５に金属メッキ２３が施されていることで、キャピラリ１３と筐体１４との間隙を高い気密性で封止することができる。
金属メッキ２３は、筐体１４と固定される領域Ａ１４に設けられる。筐体１４と金属メッキ２３との隙間をはんだ３２で充填することで、筐体１４とキャピラリ１３の間隙を封止することができる。金属メッキ２３は、領域Ａ１４よりも広い範囲に施されていることが好ましい。これにより、はんだ３２による金属メッキ２３の剥離を防ぐことができる。例えば、金属メッキ２３は、キャピラリ１３の外周の全体に設けられていることが好ましい。
貫通孔の端面１３４側の端部は接着剤４１で充填されていることが好ましい。接着剤４１は、被覆１１３の周縁を覆うように配置されている。これにより、接着剤４１の応力が光ファイバ１１に直接付与される割合が減少し、偏波消光比が改善されると共に、光ファイバ１１の破損を防ぐことができる。
金属メッキ２１、２２、２３に使用する金属メッキとしては、金メッキ、Ａｕ／Ｓｎメッキ、Ｃｕメッキが挙げられる。また、金属メッキ２１、２２及び２３を施すときには、イオンプレーティング法や無電解メッキ、スパッタリング等によって、ベアファイバ、被覆の周縁１１３ｂ、貫通孔の内壁１３６、キャピラリの側面１３５に施すことができる。金属メッキ２１、２２及び２３の金属メッキとして金メッキ、Ａｕ／Ｓｎメッキ、Ｃｕメッキを使用する場合、はんだ３１及び３２に使用されるはんだは、親和性の高いＡｕ／Ｓｎ系のはんだであることが好ましい。
本実施形態に係る光結合装置の製造方法は、金属メッキ工程と、組み立て工程と、はんだづけ工程と、研磨工程と、接着工程と、を順に備える。
金属メッキ工程では、被覆１１３の端部１１３ａ周辺のベアファイバ及び被覆１１３の周縁、キャピラリ１３の内壁面１３６にメッキを施す。メッキ方法は、例えば、イオンプレーティング法や無電解メッキ、スパッタリング等を用いることができる。
組み立て工程では、キャピラリ１３の貫通孔を構成する２つの開口のうちの端面１３４側の開口に、被覆１１３の端部１１３ａがキャピラリ１３の貫通孔内に配置されるように、光ファイバ１１を挿入する。ここで、被覆を除去したファイバ１１の外径（金属メッキ２１を含む）とキャピラリの穴の隙間１３１を狭めることでファイバ１１の位置決めが可能となる。
はんだづけ工程では、光ファイバ１１とキャピラリ１３の貫通孔の内壁との間隙をはんだで封止する。
研磨工程では、ベアファイバの端面１１４の長さをキャピラリ１３の端面１３３の位置に合わせ、ベアファイバの端面１１４を研磨する。このとき、端面１１４に８°研磨や反射防止膜を施すことが好ましい。
接着工程では、接着剤を用いて、キャピラリ１３と光ファイバ１１を固定する。例えば、端面１３４側から光ファイバ１１、キャピラリ１３、はんだ３１の周縁に紫外線硬化樹脂を注入し、キャピラリ１３の端面１３４側から紫外線を照射する。これにより、光ファイバ１１とキャピラリ１３との隙間を埋めることができ、光結合装置の気密性を高めることができる。
以上説明したように、本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１及びキャピラリ１３に金属メッキ２１を施し、その間隙をはんだ３１で封止するため、光結合装置の気密性を高めることができる。また、本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１の端部がキャピラリ１３で保護されているため、光ファイバ１１の破損を防ぐことができる。したがって、本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１と光部品を接続するための光結合装置において、気密性を高め、かつ、光ファイバの破損を防ぐことができる。
本実施形態では、光結合装置の一例として、４本の光ファイバ１１が直線上に配列された光ファイバアレイを示したが、本開示に係る光結合装置はこれに限定されない。例えば、本開示に係る光結合装置は、１本、１６本又は３２本などの任意の数の光ファイバ１１を備えていてもよい。また、本開示に係る光結合装置は、光ファイバ１１が２次元に配列された光ファイバアレイであってもよい。
なお、光ファイバ１１の素材は、プラスチックであってもよい。この場合、金属メッキ工程において、イオンプレーティング法や無電解メッキ、スパッタリングによりメッキを施す。また、はんだづけ工程において使用するはんだの融点がプラスチックに影響を及ぼさない程度に低くする。使用できるはんだとしては、共晶はんだ（有鉛はんだ）が例示できる。
（実施形態２）
図４に、本実施形態に係る光結合装置の筐体への搭載例を示す。図５に、本実施形態に係る光結合装置の拡大図を示す。図６に、図４におけるＡ−Ａ’断面図を示す。本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１及びキャピラリ１３を備える。本実施形態では、一例として、図６に示すように、光結合装置が複数の光ファイバ１１を配置した光ファイバアレイである場合を示す。
図４に、本実施形態に係る光結合装置の筐体への搭載例を示す。図５に、本実施形態に係る光結合装置の拡大図を示す。図６に、図４におけるＡ−Ａ’断面図を示す。本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１及びキャピラリ１３を備える。本実施形態では、一例として、図６に示すように、光結合装置が複数の光ファイバ１１を配置した光ファイバアレイである場合を示す。
ガラス素材も気密性を保つことができる。光ファイバ１１及びキャピラリ１３はガラスで形成されている。そこで、本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１及びキャピラリ１３の隙間を、ガラス素材を用いて封止する。
実施形態１と同様に、光ファイバ１１の端部は、被覆１１３の除去されたベアファイバとなっている。キャピラリ１３は、光ファイバ１１を狭い隙間で位置決めする貫通孔を有する。光ファイバ１１のベアファイバ全体が、貫通孔に狭い隙間で位置決めされる。貫通孔の端面１３３側に配置されている一端にベアファイバの端面１１４が配置されている。なお、被覆を除去した光ファイバ１１の外径とキャピラリの穴の隙間１３１を狭めることでファイバ１１の位置決めが可能となる。
本実施形態では、キャピラリ１３の貫通孔内のベアファイバと内壁面１３６との間隙が、低融点ガラス５１を用いて封止されている。低融点ガラス５１は、光ファイバ１１のベアファイバ及びキャピラリ１３よりも融点が低いガラスであり、例えば、鉛ガラス系、燐酸塩系、テルライド系、バナデート系、燐酸塩系、弗化物系、ソーダガラス、石灰ガラス、カルコゲナイドガラスが例示できる。
実施形態１と同様に、貫通孔の端面１３４側の端部は接着剤４１で充填されていることが好ましい。また、実施形態１と同様に、キャピラリ１３は、側面１３５に金属メッキ２３が施されていることが好ましい。
また、被覆１１３の端部１１３ａは、キャピラリ１３の貫通孔内に配置されていることが好ましい。また被覆１１３をキャピラリ１３の貫通孔内に配置する場合、貫通孔の端面１３４側は、テーパ形状になっていることが好ましい。ただし、本実施形態では、被覆１１３における金属メッキ２１は必要ない。
本実施形態に係る光結合装置の製造方法は、金属メッキ工程と、組み立て工程と、溶融工程と、研磨工程と、接着工程と、を順に備える。研磨工程、組み立て工程及び接着工程は実施形態１と同様である。
金属メッキ工程では、側面１３５に金属メッキを施す。側面１３５に施す金属メッキの種類及びメッキ方法は、実施形態１と同様である。
溶融工程では、キャピラリ１３の貫通孔内に配置されている光ファイバ１１のうちのベアファイバとキャピラリ１３との隙間を、低融点ガラス５１で封止する。例えば、光ファイバ１１とキャピラリ１３との隙間に低融点ガラスのビーズを敷き詰め、光ファイバ１１及びキャピラリ１３の融点未満の温度で、低融点ガラスのビーズを加熱溶融する。
ここで、低融点ガラス５１の軟化点は、光ファイバ１１及びキャピラリ１３の軟化点よりも小さいことが好ましい。これにより、キャピラリ１３の貫通孔内のベアファイバと内壁面１３６との間隙を低融点ガラス５１で封止する際に、ベアファイバとキャピラリ１３の変形を防止しながら、ベアファイバとキャピラリ１３との隙間を低融点ガラス５１で封止するができる。また、低融点ガラス５１の軟化点は、はんだ付けで加熱する温度より大きいことが好ましい。これにより、キャピラリ１３と筐体１４とをはんだ付けするために加熱する際、加熱した熱で低融点ガラス５１が軟化することを防ぐことができる。
低融点ガラス５１は、上述した軟化点を満たすために、網目形成成分又は網目修飾成分の少なくともいずれかを含むことが好ましい。網目形成成分は低融点ガラスの網目構造を形成して基本的な軟化点を決定する働きがある。低融点ガラス５１の網目形成成分として働く元素は、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｂ、Ｚｎ、Ｖ、Ｔｅ、Ａｇ、Ｐ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｂａ、Ｎａ、Ｋ、Ｆが挙げられる。低融点ガラス５１の網目形成成分として働く化合物は、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｖ２Ｏ５、ＴｅＯ２、ＡｇＯ２、Ａｇ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５、ＳｎＯ、ＡｇＯ、ＧｅＯ２、ＡｓＯ３、Ａｓ２Ｏ３、ＢａＦ２、ＮａＦ、ＫＦ、ＰｂＦ２が挙げられる。例えば、本開示の低融点ガラス５１の一例では、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３を含む低融点ガラスで、ガラス転移点は２１５℃、熱膨張係数は８×１０−６／℃が挙げられる。
網目修飾成分は低融点ガラスの網目構造を弱めて軟化点を下げる働きがある。また、熱膨張係数を調整する働きがある。低融点ガラス５１の網目修飾成分として働く元素は、Ｗ、Ｆ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂ、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｎａ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｓ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｖ、Ｇｅ、Ｔｌ、Ｓ、Ｓｅ、Ｍｎが挙げられる。低融点ガラス５１の網目修飾成分として働く化合物は、ＷＯ３、酸化銀、Ｂｉ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＭｏＯ３、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＴｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｓ２Ｏ、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、ＣｄＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ、Ｖ２Ｏ５、Ｔｌ２Ｏ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＺｎＦ２、ＧｅＳ２、Ｔｌ２Ｓ、ＭｎＯが挙げられる。
また、低融点ガラス５１の熱膨張係数は、キャピラリ１３の熱膨張係数よりも小さく、ベアファイバの熱膨張係数よりも大きいことが好ましい。キャピラリ１３の貫通孔内のベアファイバと内壁面１３６との間隙を低融点ガラス５１で封止した後、キャピラリ１３が収縮して低融点ガラス５１を圧迫し、低融点ガラス５１が収縮してベアファイバを圧迫する。これにより、キャピラリ１３とベアファイバの結合を強くし、光結合装置の気密性を高め、かつ、光ファイバの破損を防ぐことができる。例えば、キャピラリ１３（ジルコニア）の熱膨張係数が１０×１０−６／℃で、光ファイバ（石英）の熱膨張係数が０．５×１０−６／℃である場合、低融点ガラスのビーズの熱膨張係数は０．５×１０−６／℃超で１０×１０−６／℃未満となる。
低融点ガラス５１の熱膨張係数の調整は、粒子充填成分又は負の膨張係数成分による調整が有効である。低融点ガラス５１は、上述した熱膨張係数を満たすために、粒子充填成分又は負の膨張係数成分の少なくともいずれかを含むことが好ましい。粒子充填成分は低融点ガラスの熱膨張係数を変える働きがある。低融点ガラス５１の粒子充填成分として働く元素としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、が挙げられる。低融点ガラス５１の熱膨張係数を調整する化合物としては、耐熱性ケイ酸塩、耐熱性チタン酸塩、およびＶ族金属酸化物（Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）からできた耐熱性セラミックス、タングステン酸ジルコニウム、リン酸ジルコニウム、ベータ−ユークリプタイト、ケイ酸ジルコニウム、コーディエライト、リチア輝石、チタン酸鉛、が挙げられる。
負の膨張係数成分は低融点ガラスの熱膨張係数を変える働きがある。低融点ガラス５１の負の膨張係数成分として働く元素は、Ｗ、Ｚｒが挙げられる。低融点ガラス５１の負の膨張係数成分として働く化合物は、タングステン酸ジルコニウム、リン酸ジルコニウムが挙げられる。光ファイバ１１およびキャピラリ１３の材質が共に石英系の場合、熱膨張係数がほぼ同等で共に小さな値となる。負の熱膨張成分により熱膨張係数を石英と同等になるように調整した低融点ガラスを使用することにより、熱膨張係数差により発生する歪みを小さく抑えることができる。
以上説明したように、本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１及びキャピラリ１３の隙間を、ガラス素材を用いて封止するため、光結合装置の気密性を高めることができる。また、本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１の端部がキャピラリ１３で保護されているため、光ファイバ１１の破損を防ぐことができる。したがって、本実施形態に係る光結合装置は、光ファイバ１１と光部品を接続するための光結合装置において、気密性を高め、かつ、光ファイバの破損を防ぐことができる。
本実施形態では、光結合装置の一例として、４本の光ファイバ１１が直線上に配列された光ファイバアレイを示したが、本開示に係る光結合装置はこれに限定されない。例えば、本開示に係る光結合装置は、１本、１６本又は３２本などの任意の数の光ファイバ１１を備えていてもよい。また、本開示に係る光結合装置は、光ファイバ１１が２次元に配列された光ファイバアレイであってもよい。
なお、光ファイバ１１の素材は、プラスチックであってもよい。この場合、金属メッキ工程において、実施形態１と同様にイオンプレーティング法や無電解メッキ、スパッタリングによりメッキを施す。また、溶融工程において使用する低融点ガラスのビーズの融点がプラスチックに影響を及ぼさない程度に低くする。
（実施形態３）
図７に、本実施形態に係る光結合装置の第１の構成例を示す。図８に、本実施形態に係る光結合装置の第２の構成例を示す。図７に示す光結合装置は、実施形態１における光ファイバ１１として、端部に高ＮＡファイバ１２を備える。図８に示す光結合装置は、実施形態２における光ファイバ１１として、端部に高ＮＡファイバ１２を備える。
図７に、本実施形態に係る光結合装置の第１の構成例を示す。図８に、本実施形態に係る光結合装置の第２の構成例を示す。図７に示す光結合装置は、実施形態１における光ファイバ１１として、端部に高ＮＡファイバ１２を備える。図８に示す光結合装置は、実施形態２における光ファイバ１１として、端部に高ＮＡファイバ１２を備える。
高ＮＡファイバ１２は、光ファイバ１１よりも開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）の高い光ファイバである。例えば、光ファイバ１１のＮＡが０．１３の場合、高ＮＡファイバ１２のＮＡは０．４１〜０．７２の任意の値である。高ＮＡファイバ１２の端部１２３が光回路と接続される。光ファイバ１１と光回路の間に高ＮＡファイバ１２を介在させることで、光ファイバ１１からの光を光回路に低損失で結合させることができる。高ＮＡファイバ１２の端部１２３は、端部１２３での反射を避けるため、８°研磨や反射防止膜を施されていることが好ましい。
高ＮＡファイバ１２のドーパントは、Ｇｅ、Ｔｉ及びＺｒの少なくとも１種の元素を含む。Ｔｉ、Ｚｒは少量添加で屈折率が高くなるため、Ｔｉ又はＺｒの少なくともいずれかを添加することで、モードフィールド径をさらに小さくすることができる。また、光ファイバ１１と高ＮＡファイバ１２のモードフィールド径の組み合わせは任意であるが、高ＮＡファイバ１２のモードフィールド径は、光回路のモードフィールド径と略一致していることが望ましい。例えば、モードフィールド径が１０μｍのシングルモードファイバであり、光回路のモードフィールド径が３．２μｍの場合、高ＮＡファイバ１２として、モードフィールド径が３．２μｍの高ＮＡシングルモードファイバを用いることができる。
ベアファイバの端面１１４と高ＮＡファイバ１２の一端面は融着接続部分ＰＳで融着接続されている。融着接続を行うと、局所加熱によってコアに添加されているドーパントが拡散し、釣鐘状分布でコアが拡大する。このため、異種ファイバである光ファイバ１１と高ＮＡファイバ１２を低損失で接続することができるとともに、軸ずれの許容範囲を広げることができる。
キャピラリ１３は、貫通孔を有し、貫通孔内に融着接続部分ＰＳが配置されると共に高ＮＡ光ファイバ１２の端部が貫通孔の一端に狭い隙間で位置決めされる。貫通孔の内壁面と融着接続部分ＰＳとの間の隙間１３１には接着剤が充填されていることが好ましい。これにより、キャピラリ１３を用いて融着接続部分ＰＳを保護することができる。
高ＮＡファイバ１２の端部１２３付近の内径Ｗ１３３は高ＮＡファイバ１２のクラッド径にほぼ等しいことが好ましい。例えば、高ＮＡファイバ１２のクラッド径が１２５μｍの場合、内径Ｗ１３３は１２６μｍ≦Ｗ１３３≦１２７μｍであることが好ましい。
融着接続部分ＰＳの内径Ｗ１３４は、高ＮＡファイバ１２の端部１２３付近の内径Ｗ１３３よりも大きい。これは、融着接続を行った部分はクラッド径が大きくなるためである。例えば、高ＮＡファイバ１２の長さがＬ１２であり、高ＮＡファイバ１２のクラッド径が１２５μｍである場合、端面１３３からＬ１２の距離における内径Ｗ１３４は１２７μｍ＜Ｗ１３４≦１５２μｍであることが好ましい。
なお、光ファイバ１１及び高ＮＡファイバ１２の素材は、プラスチックであってもよい。この場合、光ファイバ１１と高ＮＡファイバ１２の接続は、融着接続ではなく、任意の接着剤を用いて接着する。また、高ＮＡファイバ１２は、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップであってもよい。
本開示は情報通信産業に適用することができる。
１１：光ファイバ
１１１：コア
１１２：クラッド
１１３：被覆
１１４：ベアファイバの端面
１２：高ＮＡファイバ
１２１：コア
１２２：クラッド
１２３：高ＮＡファイバの端部
１３：キャピラリ
１３１：隙間
１３３、１３４：端面
１３５：側面
１３６：内壁
１４：筐体
２１、２２、２３：金属メッキ
３１、３２：はんだ
４１：接着剤
５１：低融点ガラス
１１１：コア
１１２：クラッド
１１３：被覆
１１４：ベアファイバの端面
１２：高ＮＡファイバ
１２１：コア
１２２：クラッド
１２３：高ＮＡファイバの端部
１３：キャピラリ
１３１：隙間
１３３、１３４：端面
１３５：側面
１３６：内壁
１４：筐体
２１、２２、２３：金属メッキ
３１、３２：はんだ
４１：接着剤
５１：低融点ガラス
Claims (6)
- 端部が被覆の一部が除去されたベアファイバとなっており、残った被覆の端部周辺のベアファイバ及び被覆の周縁に金属メッキが施されている光ファイバと、
前記ベアファイバの端部が貫通孔の一端で位置決めされ、前記貫通孔の他端に前記金属メッキの施された前記光ファイバの被覆の端部が配置され、前記貫通孔の他端の内壁面に金属メッキが施されているキャピラリと、
前記貫通孔の他端に配置されている前記光ファイバと前記貫通孔の内壁との間隙を封止するはんだと、
を備える光結合装置。 - 端部が被覆の一部が除去されたベアファイバとなっている光ファイバと、
前記ベアファイバの端部が貫通孔の一端で位置決めされ、前記貫通孔の他端に前記光ファイバの残った被覆の端部が配置されているキャピラリと、
前記貫通孔内に配置されている前記ベアファイバと前記貫通孔の内壁との間隙を封止する、前記ベアファイバ及び前記キャピラリよりも融点の低い低融点ガラスと、
を備える光結合装置。 - 前記キャピラリの前記貫通孔の他端が、テーパ形状である、請求項１又は２に記載の光結合装置。
- 前記ベアファイバの端部が前記貫通孔の一端に当該貫通孔の他端よりも狭い隙間で位置決めされている、
請求項１から３のいずれかに記載の光結合装置。 - 前記光ファイバが、
第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバよりも開口数の高いコアを有し、一端が前記第１の光ファイバに融着接続されている第２の光ファイバと、
を備え、
前記貫通孔内に、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの融着接続部が配置されると共に第２の光ファイバの端部が貫通孔の一端に当該貫通孔の他端よりも狭い隙間で位置決めされ、前記貫通孔の前記融着接続部分の内径が前記第２の光ファイバの他端部付近の内径よりも大きい、
請求項１から３のいずれかに記載の光結合装置。 - 前記キャピラリの側面に金属メッキが施されている、請求項１から５のいずれかに記載の光結合装置。
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