JPH11202155A - 光ファイバコネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温時において、損失増が少ない光ファイバ
コネクタを提供する。 【解決手段】 光ファイバは、被覆部３ｂが被覆載置部
１ｂに載置され、被覆を除去した裸ファイバ３ａがＶ溝
１ａに配置され、押圧部材２で押圧して、接着剤４で固
定されている。被覆載置部の段差を、押圧部材の後方の
光ファイバが下方に曲げられるように低くする。光ファ
イバを接着剤４で固定したときに、光ファイバが下方に
曲げられているから、接着剤が固化するときの収縮、お
よび、固化された後の低温による収縮によって、被覆載
置部１ｂが上方に曲げられるが、光ファイバが予め曲げ
られていることによって、光ファイバに加えられる応力
を小さくできる。

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、後方に被覆部を載置する被覆載置部が設
けられた基板を用いて、光ファイバの被覆を除去して露
出させた裸ファイバをＶ溝に整列させ、裸ファイバを押
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。
Ｖ溝に対す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、光ファイバを後方の段差部と
して形成された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。

【０００３】図７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７（Ａ）は光ファイバを配置
する前の斜視図、図７（Ｂ）は光ファイバを把持した状
態の斜視図、図７（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は光ファイバ、３ａは裸フ
ァイバ、３ｂは被覆部、４は接着剤である。なお、図７
（Ｂ）では接着剤の図示を省略した。

【０００４】図７（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。光ファイバ３の被覆を
除去して露出させた裸ファイバをＶ溝１ａに配列させ
て、図７（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
裸ファイバの周囲、ならびに、被覆載置部に載置された
光ファイバの周囲に、接着剤４を注入して、光ファイバ
３を固定する。例えば、裸ファイバ３ａの外径は１２５
μｍ、被覆部３ｂの外径は２５０μｍである。Ｖ溝１ａ
に載置されている裸ファイバ３ａの中心と被覆載置部１
ｂの上面との段差は１２５μｍであり、Ｖ溝１ａに載置
された裸ファイバ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７（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８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８
（Ａ）は側面図、図８（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７に戻って説明する。図７（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。

【０００７】図９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９（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９
（Ｂ）に示すように、Ｖ溝の角部であるＢ部において、
裸ファイバ３ａに局所的な応力が加わられる。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】上述したような変形は、光ファイバコネク
タの構成部材が接着剤に関して非対称であることにも起
因している。特開平２−２８０１２４号公報の図４に記
載されたように、上方部材と下方部材がともにＶ溝が形
成され、上下対称的に裸ファイバを押圧する構造では、
接着剤を注入して固定しても、接着剤の膨張収縮による
変形は少なく、裸ファイバに加えられる応力は、さほど
問題にならない。しかし、図７に示したように、光ファ
イバコネクタの構成部材が接着剤に関して非対称である
場合には、裸ファイバに加えられる応力は問題であり、
特に、低温時において、問題が大きい。

【０００９】仮に、図１０に示すように、基板１のＶ溝
部分の後方部に、第２の押圧部材８を設置しても、基板
１のＶ溝部と被覆載置部とが一体であるのに対して、押
圧部材２，８が分割されているので、やはり接着剤の収
縮時には図９（Ａ）のＡ部に応力が加わることが計算に
より分かった。

【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、特に、低温時において、損
失増が少ない光ファイバコネクタ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、光ファイバの被覆を除去して露出させた裸ファイバ
をＶ溝を有する基板に整列させ、前記裸ファイバを第１
の押圧部材によって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において、前記
光ファイバは、前記接着剤が収縮するときに前記押圧部
材より後方の光ファイバが曲げられる方向と反対側の方
向にあらかじめ曲げられてい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、前方の上面にＶ
溝を有し後方に被覆載置部を有する基板のＶ溝に光ファ
イバの被覆を除去して露出させた裸ファイバを整列さ
せ、該裸ファイバを第１の押圧部材によって前記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
イバコネクタにおいて、前記光ファイバは、前記押圧部
材より後方の押圧部材近傍において下方に曲げられて前
記被覆載置部に載置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、請求項１または
２に記載の光ファイバコネクタにおいて、曲げられた部
分の曲率半径が２０ｍｍ以上であることを特徴とするも
のである。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれか１項に記載の光ファイバコネクタにおい
て、前記第１の押圧部材の後端下面が、面取り加工処理
もしくは曲面加工処理がされていることを特徴とするも
のである。

【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれか１項に記載の光ファイバコネクタにおい
て、前記基板がシリコンで形成され、前記第１の押圧部
材が紫外線透過性材料で形成されていることを特徴とす
るものである。

【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれか１項に記載の光ファイバコネクタにおい
て、前記第１の押圧部材の後方に第２の押圧部材が設け
られていることを特徴とするものである。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の光ファイバコネクタにおいて、前記基板がシリコンで
形成され、前記第１の押圧部材および前記第２の押圧部
材が紫外線透過性材料で形成されていることを特徴とす
るものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光ファイバコネ
クタの第１の実施の形態を説明するためのもので、図１
（Ａ）は基板の斜視図、図１（Ｂ）は光ファイバの中心
をとおる縦断面図、図１（Ｃ）はＶ溝内の裸ファイバの
配置を示す説明図である。図中、図７と同様の部分には
同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態で
は、被覆載置部１ｂに載置される光ファイバの被覆部３
ｂを低い位置に載置するようにして、押圧部材より後方
の光ファイバを、光ファイバコネクタを構成する接着剤
が収縮するときに光ファイバコネクタ構成部材が光ファ
イバへ応力を及ぼす向きに予め曲げておくようにした。
すなわち、図９で説明すれば、Ａ部において、光ファイ
バに下向きの応力が加えられるが、光ファイバの被覆部
３ｂを低い位置に載置して、押圧部材２より後方の押圧
部材近傍において下方に予め曲げるようにした。

【００１９】製造工程を具体例とともに説明するが、本
発明は、具体例に数値に限定されるものではない。図７
では、被覆外径が２５０μｍの光ファイバを用いた場
合、裸ファイバ３ａの中心と被覆載置部１ｂの上面との
段差は１２５μｍであったが、この実施の形態では、同
じ被覆外径の光ファイバを用いる場合、Ｖ溝の頂部と被
覆載置部の上面との段差は３００μｍとした。しかし、
段差の大きさも、この値に限られるものではない。

【００２０】図１（Ａ）に示した基板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。Ｖ溝の形状は、図１（Ｃ）に示すように、裸
ファイバ３ａがＶ溝の両側面に接して配置されたとき
に、裸ファイバの中心がＶ溝の頂部から約５０μｍ下が
るようにした。

【００２１】図１（Ｂ）を参照して説明する。単心の光
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、裸ファイバ３ａを露出させて、Ｖ構内に整列させる
と同時に、石英ガラス製の押圧部材２で裸ファイバ３ａ
を押圧し、裸ファイバ３ａが押圧部材２と接するように
Ｖ構内に固定する。次に、接着剤４を流し込み、基板
１、押圧部材２、裸ファイバ３ａを接着するとともに、
基板１の後方の段差部として形成された被覆載置部１ｂ
に載せられている光ファイバの被覆部１ｂを基板１に接
着する。Ｖ溝に把持された裸ファイバ３ａの中心と固定
された被覆部における光ファイバの中心との高さの差
（ずれ量）は、３００−５０−１２５＝１２５μｍとな
り、この高さの差によって、光ファイバはＶ溝の後方で
下方に曲げられる。光ファイバの曲がり量は、段差の大
きさやＶ溝基板の後方部の被覆載置部の長さによって異
なるが、被覆載置部の長さが４ｍｍ程度の場合、Ｖ溝に
把持された光ファイバの中心軸と被覆部の先端位置の光
ファイバの中心とが１０〜１５０μｍ程度のずれ量にな
っていることが好ましい。

【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。共通被覆を施した厚さが３２０μｍの場合、上
述した具体例の基板では、ずれ量は、３００−５０−１
６０＝９０μｍとなる。単心の光ファイバの場合と同じ
ずれ量とする場合は、Ｖ溝の頂部と被覆載置部の上面と
の段差を３３５μｍとすればよい。

【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２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
統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３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。それぞれ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。本発明の光ファ
イバコネクタでは、高温時には接着剤の膨張によりさら
に曲げ量が大きくなり、大きな応力が加わることがモデ
ル計算から予想されるが、実際には高温の時には接着剤
のヤング率は低くなり、また、光ファイバコネクタを作
製するときに硬化収縮によって受けている圧縮応力が開
放されるため、大きな損失増加は起こらない。

【００２６】本発明では、被覆を除去した光ファイバを
整列させるＶ溝基板と、該光ファイバをＶ構内に押しつ
けることによって整列させる押圧部材によって構成され
る光ファイバコネクタにおいて、図１で説明したよう
に、押圧部材２と基板１のＶ溝は対称ではなく、非対称
であり、さらに押圧部材２より後方の光ファイバを、光
ファイバコネクタを構成する接着剤が収縮するときに光
ファイバコネクタ構成部材が光ファイバへ応力を及ぼす
向きに予め曲げておく点に特徴を有するものである。曲
げの方向についていえば、接着剤が収縮するときに押圧
部材より後方の光ファイバが曲げられる方向と反対側の
方向にあらかじめ曲げられているということができる。
接着剤の収縮は、固化の際に生じ、また、低温におい
て、収縮を生じる。

【００２７】予め光ファイバに与える曲げの状況を図示
すると、図４に示すように、Ｖ溝に把持されたことによ
って規制される直線部分８と、被覆部が被覆載置部に固
定されたことによって規制される直線部分９との間の距
離Ｌと高低差Ｈによって曲げ部分が規制される。この曲
げ部分の曲率半径Ｒについては、２０ｍｍ以下である
と、破断確率が増加する。したがって、曲げ部分の曲率
半径Ｒは、２０ｍｍ以上であることが望ましい。曲率半
径が２０ｍｍの場合、Ｌが２ｍｍであれば、Ｈはほぼ５
０μｍである。

【００２８】図５は、本発明の光ファイバコネクタの第
２の実施の形態を説明するためのもので、図５（Ａ）は
光ファイバコネクタの斜視図、図５（Ｂ）は第２の押圧
部材の斜視図、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、図１と同様の部分には同じ符号
を付して説明を省略する。８は押圧部材である。この実
施の形態では、Ｖ溝に配置された裸ファイバを押圧する
押圧部材２の後方に、第２の押圧部材８を設けた。押圧
部材８を設けたことによって、図５（Ｃ）に示すよう
に、接着剤４が不必要に押圧部材２の後方に盛られるこ
とがなく、接着剤４の量を減らすことができる。接着剤
４の量を少なくできることは、低温における接着剤４の
収縮量を減らすことができ、光ファイバに与える応力を
少なくでき、損失増加を抑えることができる。また、押
圧部材８の高さを一定にできることによって、常に一定
量の接着剤で接着することができ、サンプルごとによる
特性のばらつきを低減できる。一例では、押圧部材８
は、図５（Ｂ）に示すように、両側部に高さを規制する
脚部を設けたことによって接着剤の量を減らし、しか
も、一定にすることができる。また、押圧部材８には脚
部を設けずに平板状とし、被覆載置部の両側に所定の高
さの側壁を形成し、その上に押圧部材８を載置するよう
にするなど位置決め部材を設けることによっても、押圧
部材８の高さを一定にして接着剤４の量を減らし、しか
も、一定にすることができる。

【００２９】図６は、本発明の光ファイバコネクタの第
３の実施の形態を説明するためのもので、光ファイバの
中心をとおる縦断面図である。図中、図１と同様の部分
には同じ符号を付して説明を省略する。９は曲面部であ
る。この実施の形態では、押圧部材２の後部下端に面取
り、もしくは、曲面加工を行なったものである。押圧部
材２より後方の押圧部材近傍において、光ファイバが下
方に曲げられていることは上述した各実施の形態と同様
であるが、曲面部９を設けたことにより、接着剤４が収
縮して、光ファイバが上方へ曲げられた場合に、押圧部
材２の角部で光ファイバに応力を低減することができ
る。この実施の形態においても、図５で説明した押圧部
材８を併用してもよい。

【００３０】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。しかし、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。

【００３１】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ＵＶ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。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜３に記載の発明によれば、接着剤の収縮が引き起こ
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。

【００３３】請求項４に記載の発明によれば、第１のＶ
溝に対する押圧部材の後端下面が、面取り加工処理もし
くは曲面加工処理がされていることにより、光ファイバ
への局部的な応力をさらに低減することができる。

【００３４】請求項６に記載の発明によれば、接着剤の
量を減らすことができるとともに、接着剤の量を一定に
でき、サンプルごとの特性ばらつきを低減することがで
きる。

【００３５】請求項５，７に記載の発明によれば、光フ
ァイバコネクタを製造する際の接着剤として好適な紫外
線硬化型接着剤を用いることを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバコネクタの第１の実施の形
態を説明するためのもので、（Ａ）は基板の斜視図、
（Ｂ）は光ファイバの中心をとおる縦断面図、（Ｃ）は
Ｖ溝内の裸ファイバの配置を示す説明図である。

【図２】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３】図２の導波路モジュールの温度特性を示す線図
である。

【図４】光ファイバに与える曲げの状況の説明図であ
る。

【図５】本発明の光ファイバコネクタの第２の実施の形
態を説明するためのもので、（Ａ）は光ファイバコネク
タの斜視図、（Ｂ）は第２の押圧部材の斜視図、（Ｃ）
は光ファイバの中心をとおる縦断面図である。

【図６】本発明の光ファイバコネクタの第３の実施の形
態を説明するためのもので、光ファイバの中心をとおる
縦断面図である。

【図７】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８】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９】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１０】被覆部の押圧部材を設けた従来の光ファイバ
コネクタの一例の斜視図である。

【符号の説明】

１…基板、１ａ…Ｖ溝、１ｂ…被覆載置部、２…押圧部
材、３…光ファイバ、３ａ…裸ファイバ、３ｂ…被覆
部、４…接着剤、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、９…曲面部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバの被覆を除去して露出させた
   裸ファイバをＶ溝を有する基板に整列させ、前記裸ファ
   イバを第１の押圧部材によって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にお
   いて、前記光ファイバは、前記接着剤が収縮するときに
   前記第１の押圧部材より後方の光ファイバが曲げられる
   方向と反対側の方向にあらかじめ曲げられていることを
   特徴とする光ファイバコネクタ。
2. 【請求項２】 前方の上面にＶ溝を有し後方に被覆載置
   部を有する基板のＶ溝に光ファイバの被覆を除去して露
   出させた裸ファイバを整列させ、該裸ファイバを第１の
   押圧部材によって前記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において、前
   記光ファイバは、前記第１の押圧部材より後方の押圧部
   材近傍において下方に曲げられて前記被覆載置部に載置
   されていることを特徴とする光ファイバコネクタ。
3. 【請求項３】 曲げられた部分の曲率半径が２０ｍｍ以
   上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光
   ファイバコネクタ。
4. 【請求項４】 前記第１の押圧部材の後端下面が、面取
   り加工処理もしくは曲面加工処理がされていることを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光フ
   ァイバコネクタ。
5. 【請求項５】 前記基板がシリコンで形成され、前記第
   １の押圧部材が紫外線透過性材料で形成されていること
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
   光ファイバコネクタ。
6. 【請求項６】 前記第１の押圧部材の後方に第２の押圧
   部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれか１項に記載の光ファイバコネクタ。
7. 【請求項７】 前記基板がシリコンで形成され、前記第
   １の押圧部材および前記第２の押圧部材が紫外線透過性
   材料で形成されていることを特徴とする請求項６に記載
   の光ファイバコネクタ。