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TWI682201B - 光連接零件 - Google Patents

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TWI682201B
TWI682201B TW105125035A TW105125035A TWI682201B TW I682201 B TWI682201 B TW I682201B TW 105125035 A TW105125035 A TW 105125035A TW 105125035 A TW105125035 A TW 105125035A TW I682201 B TWI682201 B TW I682201B
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bent
optical connection
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水戶瀨雄一
中西哲也
佐佐木隆
松下通生
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日商住友電氣工業股份有限公司
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Abstract

本實施形態實現包含彎曲光纖及光纖固定零件之光連接零件整體之有效之低高度化。光纖固定零件由於將位於彎曲部之兩端之非彎曲區間中之一者以配置於設置平面上之狀態保持，故而具備於以夾隔著該設置平面之方式配置之狀態下構成上述保持部之第1部分與第2部分。關於第1部分與第2部分，其等之全長不同，於由該全長之差所形成之階差部分配置彎曲部，藉此實現作為該光連接零件整體有效之低高度化。

Description

光連接零件
本發明係關於一種包含藉由將包含石英系玻璃之光纖之一部分彎曲而獲得之彎曲光纖的光連接零件之製造方法。
隨著光模組之小型化，而要求於該光模組附近所使用之光纖之低高度化(將一端垂直連接於光模組等之光纖之自該基板之高度抑制得較低)。為了實現光纖之低高度化，需要於光纖形成彎曲部。
於專利文獻1中，揭示有一種光纖零件，該光纖零件包含光零件本體與光纖，且以相對於光零件本體之中心線成某個角度(較佳為10°以上)之方式將光纖傾斜地安裝而成。於該專利文獻1中，記載有：存在伴隨著相對於光零件本體之中心線將光纖傾斜地安裝而於光纖產生急遽之彎曲之情形；存在因該急遽之彎曲部分導致於光纖產生較大之應變，由此導致該光纖之機械可靠性劣化的問題；為了確保光纖之機械可靠性，藉由對急遽之彎曲部分進行加熱而去除應變。又，於該專利文獻1中，記載有如下意旨：可利用放電、二氧化碳氣體雷射、氣體燃燒器等作為用以釋放應變之加熱機構。
於專利文獻2中，揭示有如下裝置：藉由一面使光纖與非接觸加熱機構相對地移動一面利用該非接觸加熱機構對光纖之固定之範圍連續地進行加熱，而使光纖彎曲。又，於該專利文獻2中，記載有如下意旨：可較佳地使用電弧放電作為非接觸加熱機構。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2004-325622號公報
專利文獻2：日本專利第5226797號公報
發明者等人對如上所述之先前技術進行了研究，結果發現了如下課題。即，於在一端部形成有彎曲部之彎曲光纖中，於該端部中之較彎曲部更靠前端側安裝有光纖固定零件，由該等彎曲光纖與光纖固定零件構成光連接零件。因此，藉由將安裝於彎曲光纖之端部之光纖固定零件固定於光模組等，而實現該彎曲光纖與光模組等之連接。
關於伴隨光模組之高密度安裝之光纖之低高度化，原本若僅於光纖之端部形成有彎曲部，則不充分，其係基於構成光連接零件之光纖固定零件與彎曲光纖之構造上及位置上之關係而實現者。然而，於上述專利文獻1及專利文獻2中，完全未揭示所獲得之彎曲光纖與應安裝於該彎曲光纖之光纖固定零件之構造上及位置上之關係。
進而，彎曲光纖具有於形成於其端部之彎曲部機械強度明顯下降之構造。換言之，為了形成於不殘留彎曲應力之狀態下具有特定之曲率之彎曲部，而對去除樹脂被覆後之光纖之玻璃部分之露出區間進行加熱，因此彎曲部之表面變為脆弱之狀態。關於該方面，於上述專利文獻1及專利文獻2中，對用以充分地確保於其端部安裝有光纖固定零件之彎曲光纖之機械強度的具體構成亦完全未揭示。
本發明係為了解決如上所述之課題而完成者，目的在於提供一種具備用以藉由適當地設定彎曲光纖與光纖固定零件之構造上及位置上之關係而實現有效之低高度化之構造的光連接零件，進而，提供一種具備用以提高於其端部安裝有光纖固定零件之彎曲光纖之機械強度之構造的光連接零件。
為了解決上述課題，本實施形態之光連接零件具備：彎曲光纖；及光纖固定零件，其安裝於該彎曲光纖之一端部，用以將該彎曲光纖之一端部側之光輸入輸出面固定於包含光積體電路晶片等之光模組。彎曲光纖包含沿著特定軸延伸之玻璃部分及設置於該玻璃部分之外周面上之樹脂被覆，並且於位於其一端部側之去除樹脂被覆之一部分後之玻璃部分之露出區間形成有於實質上未殘留彎曲應力之狀態下以特定之曲率彎曲的彎曲部。光纖固定零件具有保持部，該保持部一方面使彎曲部露出，另一方面用以於露出區間中之自玻璃部分之端面至離開特定距離之位置之第1非彎曲區間配置於特定之設置平面上之狀態下收納第1非彎曲區間。尤其是光纖固定零件具備於以夾隔著設置平面之方式配置之狀態下構成保持部之第1部分與第2部分，且沿著保持部之長度方向之第1部分之長度較沿著保持部之長度方向之第2部分之長度長。又，於將第1非彎曲區間收納於保持部之狀態下，以如下方式將光纖固定零件固定於玻璃部分之露出區間，即，相對於彎曲部位於第1非彎曲區間之相反側之第2非彎曲區間相對於設置平面配置於第2部分所處之空間內。
根據本實施形態，能夠實現包含彎曲光纖及光纖固定零件之光連接零件整體之有效之低高度化。即，藉由在構成光纖固定零件之第1部分與第2部分之間設置全長差，而將彎曲部配置於由該全長差所形成之階差部分，藉此作為該光連接零件整體而實現有效之低高度化。
100‧‧‧彎曲光纖
110‧‧‧玻璃纖維(裸光纖)
111‧‧‧纖芯
112‧‧‧第1包覆層
113‧‧‧第2包覆層
114‧‧‧第3包覆層
120‧‧‧樹脂被覆
200‧‧‧電子基板
200a‧‧‧設置面
200b‧‧‧虛線
250‧‧‧連接器
300‧‧‧光纖固定零件
300A‧‧‧光纖固定零件
310‧‧‧V形槽基板
310A‧‧‧第1部分
310Aa‧‧‧露出區域
310a‧‧‧保持面
311‧‧‧V形槽
312‧‧‧貫通孔
320‧‧‧蓋體
320A‧‧‧第二部分
320a‧‧‧第1蓋體面
320b‧‧‧第2蓋體面
321‧‧‧曲面
400‧‧‧灌注樹脂
A‧‧‧區域
AX‧‧‧光軸
B‧‧‧區域
BA‧‧‧彎曲部
C‧‧‧區域
D‧‧‧高度
L1‧‧‧長度
L2‧‧‧間隔
L3‧‧‧總高度
n1‧‧‧折射率
n2‧‧‧折射率
n3‧‧‧折射率
n4‧‧‧折射率
P1‧‧‧角部
P2‧‧‧角部
P100‧‧‧等效折射率分佈
P200‧‧‧等效折射率分佈
R1‧‧‧交界
r1‧‧‧半徑
R2‧‧‧交界
r2‧‧‧半徑
r3‧‧‧半徑
Ra‧‧‧曲率半徑
Rb‧‧‧曲率半徑
Rmin‧‧‧最小曲率半徑
θ‧‧‧彎曲角
圖1係用以說明本實施形態之光連接零件之使用狀態之圖。
圖2(a)、(b)係用以說明本實施形態之光連接零件中所應用之彎曲光纖之彎曲部及其附近之構造與曲率分佈之例的圖。
圖3係用以使用正交座標系統(XYZ座標系統)說明本實施形態之光連接零件之主要構成要素之配置關係的圖。
圖4(a)、(b)係用以說明本實施形態之光連接零件之第1構成例及應用例之圖。
圖5(a)~(c)係用以說明能夠應用於本實施形態之光連接零件之單模光纖之一例的圖。
圖6係用以說明本實施形態之光連接零件之第2構成例之圖。
圖7(a)、(b)係用以說明本實施形態之光連接零件之第3構成例之圖。
圖8(a)、(b)係表示本實施形態之光連接零件之第3構成例之分別沿著圖7所示之X1-X1線及X2-X2線之剖面構造的圖。
圖9係針對本實施形態之光連接零件之第3構成例表示施加有特定張力時之最小曲率半徑Rmin[mm]與彎曲光纖之位移[mm]之關係的曲線圖。
[本案發明之實施形態之詳細內容] [本案發明之實施形態之說明]
首先，個別地列舉本案發明之實施形態之對應各者而進行說明。
(1)作為本實施形態之一態樣，該光連接零件具備彎曲光纖及光纖連接零件。彎曲光纖包含沿著特定軸延伸之玻璃部分及設置於該玻璃部分之外周面上之樹脂被覆。又，彎曲光纖於位於其一端部側之去除樹脂被覆之一部分後之玻璃部分之露出區間形成有於實質上未殘留彎曲應力之狀態下以特定之曲率彎曲的彎曲部。光纖固定零件具有保持部，該保持部一方面使彎曲部露出，另一方面用以於露出區間中之自玻璃部分之端面至離開特定距離之位置之第1非彎曲區間配置於特 定之設置平面上之狀態下收納第1非彎曲區間。進而，光纖固定零件具備於以夾隔著設置平面之方式配置之狀態下構成保持部之第1部分與第2部分，且沿著保持部之長度方向之第1部分之長度係設定得較沿著保持部之長度方向之上述第2部分之長度長。於該構成中，於將第1非彎曲區間收納於保持部之狀態下，以如下方式將光纖固定零件固定於玻璃部分之上述露出區間，即，相對於彎曲部位於第1非彎曲區間之相反側之第2非彎曲區間相對於設置平面配置於第2部分所處之空間內。又，作為本實施形態之一態樣，以第1部分之用以保持第1非彎曲區間之保持面之一部分直接與配置有第2非彎曲區間之空間相對之方式配置有第1部分及上述第2部分。根據該構成，於光纖固定零件具有配置彎曲部之階差部。
(2)作為本實施形態之一態樣，第1部分亦可包含V形槽基板，該V形槽基板具有用以規定設置平面上之第1非彎曲區間之位置且排列1或複數個彎曲光纖之V形槽，第2部分包含蓋體，該蓋體用以與V形槽基板之V形槽一併規定沿著與設置平面正交之方向之第1非彎曲區間之位置。作為本實施形態之一態樣，較佳為於包含第1非彎曲區間並且與設置平面正交之平面中，由與設置有V形槽之V形槽基板之面相對之第1蓋體面、及與第1蓋體面連續且面向玻璃部分之露出區間所處之空間側之第2蓋體面所規定之蓋體的角部被整形為具有較彎曲部之曲率大之曲率的形狀。作為本實施形態之一態樣，較佳為自玻璃部分之露出區間中之自光纖固定零件之保持部露出之位置至彎曲部之沿著設置平面的間隔為50[μm]以上且1[mm]以下。作為本實施形態之一態樣，較佳為蓋體之經整形之角部具有100[1/mm]以下之曲率。作為本實施形態之一態樣，較佳為光纖固定零件之至少一部分包含使紫外線光透過之材料。
(3)作為本實施形態之一態樣，玻璃部分亦可包含單模光纖(以 下，記作SMF)，該單模光纖係以SiO2玻璃為主成分，且於使用波長下保證單模傳輸。於該情形時，該SMF至少具備纖芯、包圍纖芯之第1包覆層、包圍第1包覆層之第2包覆層、及包圍第2包覆層之第3包覆層。又，纖芯相對於第3包覆層之相對折射率差△1、第1包覆層相對於第3包覆層之相對折射率差△2、及第2包覆層相對於第3包覆層之相對折射率差△3滿足△1>△2>△3且△3<-0.5[%]之關係。進而，相對折射率差△3與第2包覆層之截面面積S之積V3未達-200[%‧μm2]。作為本實施形態之一態樣，較佳為於包含第1非彎曲區間並且與設置平面正交之平面中，自第2部分之側面中之最遠離第2非彎曲區間之側面至第2非彎曲區間之沿著設置平面的間隔為5[mm]以下，彎曲部具有0.4[1/mm]以上之曲率，進而，由彎曲損失與洩漏損失之和所規定之彎曲部中之過量損失於使用波長下為0.5[dB]以下。作為本實施形態之一態樣，較佳為收納於保持部之第1非彎曲區間之全長為0.3mm以上且1.5mm以下。
(4)作為本實施形態之一態樣，該光連接零件亦可進而具備灌注樹脂，該灌注樹脂將玻璃部分之露出區間中之除收納於保持部之第1非彎曲區間以外之區間覆蓋。作為本實施形態之一態樣，較佳為灌注樹脂之最小厚度為60μm以上。作為本實施形態之一態樣，較佳為於包含第1非彎曲區間並且與設置平面正交之平面中，規定灌注樹脂之外形之輪廓線包含曲率為5/3[1/mm]以下、即曲率半徑R為0.6[mm]以上之曲線部分。
以上，於該[本案發明之實施形態之說明]之欄中所列舉之各態樣能夠應用於其餘之所有態樣的各者、或該等其餘之態樣之所有組合。
[本案發明之實施形態之詳細內容]
以下，一面參照隨附圖式，一面對本實施形態之光連接零件之具體構造進行詳細說明。再者，本發明並不限定於該等例示，而意圖 包含由申請專利範圍表示且與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有變更。
圖1係用以說明本實施形態之光連接零件之使用狀態之圖，於圖1中示出：電子基板200，其包含光積體電路晶片等；彎曲光纖100，其於一端部形成有經加熱彎曲加工而得之彎曲部BA；光纖固定零件300，其安裝於彎曲光纖100之形成有彎曲部BA之一端部；灌注樹脂400，其用以在由光纖固定零件300支持之狀態下補強及保護彎曲部BA；及連接器250，其用以將彎曲光纖100與其他建築內配線用光纖或外部傳輸路徑之單模光纖(以下，記作SMF)光學連接。
於圖1之例中，彎曲光纖100具備玻璃纖維(裸光纖)110、及包圍玻璃纖維110之樹脂被覆120，且形成有彎曲部BA之一端部之樹脂被覆120被去除。另一方面，於彎曲光纖100之另一端部安裝有連接器250。又，藉由經由光纖固定零件300將彎曲光纖100之光輸入輸出端面與光積體電路晶片等光學連接，而謀求連接部分之機械強度之提高。為了避免因彎曲光纖100之光輸入輸出端面中之反射所引起之連接損失之增大，光纖固定零件300之底面亦可相對於電子基板200之設置面200a傾斜約8°。即，於圖1之例中，表示光纖固定零件300之高度方向之Z軸相對於電子基板200之設置面200a傾斜約8°。再者，於光纖固定零件300之底面相對於高度方向(Z軸方向)未傾斜之情形時，電子基板200之設置面相對於Z軸配置於虛線200b所示之位置。
圖2係用以說明本實施形態之光連接零件中所應用之彎曲光纖100之彎曲部及其附近(藉由去除樹脂被覆120而使玻璃纖維110露出之露出區間)之構造與曲率分佈之例的圖。尤其是圖2(a)係表示圖1中所示之形成於彎曲光纖100之端部、即去除樹脂被覆120後之玻璃纖維110之端部之彎曲部BA之附近之構造的圖，圖2(b)係表示彎曲部BA及其附近之曲率分佈之例的圖。
於本實施形態中，如圖2(a)及圖2(b)所示，彎曲部BA及其附近(彎曲光纖100之端部)包括具有0.1[1/mm]以下之曲率d之區域A(與彎曲部BA連續之第1非彎曲區間)、具有0.4[1/mm]以上之曲率d之區域B(相當於彎曲部BA之實施有加熱彎曲加工之區間)、及具有0.1[1/mm]以下之曲率d之區域C(與彎曲部BA連續之第2非彎曲區間)。此處，實施有加熱彎曲加工之區間(彎曲部BA)係如圖2(a)所示般，由於即便不將該區間之兩端固定亦維持彎曲形狀，故而於該區間未殘留彎曲應力。另一方面，於實施有非加熱彎曲加工之區間，若不將該區間之兩端固定則無法維持彎曲狀態，於實施有非加熱彎曲加工之區間，於維持彎曲狀態之期間始終殘留有彎曲應力。
再者，圖2(a)中，分別R1表示區域A與區域B之交界，R2表示區域B與區域C之交界，但該等區域A~C係彎曲光纖100之連續之區間。又，於本說明書中，如圖2(a)所示，「彎曲角θ」係由沿著位於區域B(彎曲部BA)之兩側之區域A及區域C各者延伸之2條直線所成之角度規定。
於對相當於彎曲部BA之區域B進行之加熱彎曲加工中，可利用燃燒器、CO2雷射、電弧放電、加熱器等。CO2雷射由於能夠容易地調整照射強度、照射範圍、照射時間，故而具有對曲率分佈之精確之控制有利之特性。認為於CO2雷射之一般之波長10[μm]附近，玻璃不透明，故而CO2雷射之照射能量於光纖之表層被吸收，並藉由再輻射與熱傳導而傳輸。於CO2雷射之功率過高之情形時，光纖之表層溫度急遽地上升至玻璃之蒸發溫度，結果為，變得無法維持光纖之表面形狀。因此，CO2雷射之照射功率係以如下方式適當地調整，即，光纖之表層玻璃不蒸發，且於加熱部分之光纖剖面中，藉由使上升至作業點以上之溫度之狀態繼續特定時間而去除應變。
圖3係用以使用正交座標系統(XYZ座標系統)說明本實施形態之 光連接零件之主要構成要素之配置關係的圖。又，圖4(a)係用以說明本實施形態之光連接零件之第1構成例之圖，圖4(b)係用以說明本實施形態之光連接零件之應用例之圖。
如圖2(a)及圖2(b)所示，彎曲光纖100之一端部係藉由去除樹脂被覆120而使玻璃纖維110(玻璃部分)之表面露出。於該露出區間形成有於實質上未殘留彎曲應力之狀態下以特定之曲率彎曲之區域B(相當於彎曲部BA之區間)。又，光纖固定零件300具備保持部，該保持部一方面具有使區域B露出之構造，另一方面將露出區間中之區域A(於圖2(a)中為自玻璃纖維110之端面至離開特定距離之位置之相當於區域A之第1非彎曲區間)收納。區域A係藉由收納於保持部而成為配置於相當於圖3之Y-Z平面之設置平面上之狀態。再者，如圖3所示，光纖固定零件300具備於以夾隔著設置平面之方式配置之狀態下構成保持部之第1部分與第2部分。於以下之說明中，於未特別提及之情形時，第1部分包含V形槽基板310，該V形槽基板310具有形成有用以規定設置平面上之區域A之位置之V形槽311的保持面210a，第2部分包含蓋體320，該蓋體320用以與V形槽基板310之V形槽311一併規定沿著與設置平面正交之方向之區域A之位置。如此，於光纖固定零件300包含V形槽基板310及蓋體320之情形時，由形成於保持面210a上之V形槽311及與保持面310a相對之蓋體320之面構成保持部。
進而，於圖3之例中，沿著保持部之長度方向(圖3中所示之Z軸方向)之V形槽基板310之長度係設定得較沿著Z軸方向之蓋體320之長度長。又，如此，長度不同之V形槽基板310與蓋體320係以V形槽基板310之保持面310a之一部分直接與配置有相對於區域B位於區域A之相反側之區域C(與第1非彎曲區間一併夾隔彎曲部BA之第2非彎曲區間)之空間相對的方式配置。其結果為，於該光纖固定零件300中，構成有規定區域B之收納空間之階差部。即，於將光纖固定零件300固定 於玻璃纖維110之露出區間時，在區域A配置於V形槽311之狀態下，相對於區域B位於區域A之相反側之區域C係相對於設置平面配置於蓋體320所處之空間內。藉由該構成，如圖4(a)所示，於本實施形態之光連接構件中，與將彎曲部BA相對於設置平面(Y-Z平面)配置於V形槽基板310側(第1零件側)之情形相比，能夠實現相當於高度D之程度之進一步之低高度化。
再者，於圖3及圖4(a)之例中，光纖固定零件300包含V形槽基板310與蓋體320之被物理性分割而成之2個構件，但亦可包含單一構件。圖4(b)係表示包含單一構件之光纖固定零件300A之構成之圖。於圖4(b)中，光纖固定零件300A具有貫通孔312作為將彎曲光纖100之端部、尤其是去除樹脂被覆120後之玻璃纖維110之露出區間中之相當於區域A之第1非彎曲區間收納的保持部。又，光纖固定零件300A包含以夾隔著設置有貫通孔312之設置面(Y-Z平面)之方式配置之第1部分310A(相當於上述V形槽基板310之部分)、及第2部分320A(相當於上述蓋體320之部分)。
如圖4(b)所示，於應用包含具有貫通孔312之單一構件之光纖固定零件300A之情形時，作為光纖固定零件300A，可應用與FC、SC、LC等單芯光連接器、MPO、MT等多芯連接器類似之構造之套圈。為了獲得低高度化之優點，而去除通常之套圈之一部分，設置露出區域310Aa。另一方面，如圖3及圖4(a)所示，於光纖固定零件300包含V形槽基板310與蓋體320之情形時，V形槽基板310之材料可應用Pyrex(註冊商標)等多成分玻璃、SiO2基板等。但是，為了能夠使用光積體電路與UV(Ultraviolet，紫外線)硬化樹脂進行接著，V形槽基板310之材料較佳為使用使UV光透過之材料。如此，藉由光纖固定零件300之一部分包含使UV光透過之材料，而能夠進行利用UV硬化樹脂之接著固定，從而能夠提高該光連接零件之生產效率。
其次，使用圖5對本實施形態之光連接零件之彎曲光纖100進行說明。再者，由於在彎曲光纖100形成具有較大之曲率d之彎曲部BA，故而一般而言利用多模光纖(以下，記作MMF)，但於以下之說明中，對SMF、尤其是具有溝槽構造之低彎曲損失光纖(BIF：Bend Insensitive optical Fiber，以下，記作BI光纖)之例進行說明。
即，對連接於光模組等之彎曲光纖100等建築內配線用光纖，亦要求降低與經常應用於敷設在建築內之傳輸路徑之SMF之間之連接損失，故而並不限定於MMF，SMF之應用亦具有充分研究之餘地。尤其是作為敷設於有限之空間之建築內配線用SMF，具有溝槽構造之BI光纖能夠抑制截止波長之長波長化並且期待彎曲損失之降低。因此，發明者等人認為將BI光纖應用於作為基地台內之電子零件與外部傳輸路徑(SMF)之間之建築內配線之一部分而插入的彎曲光纖於技術上亦較為有益。
然而，根據發明者等人之見解，於上述專利文獻1及專利文獻2所揭示之加熱彎曲加工中，於所獲得之彎曲光纖本身不殘留彎曲應力，另一方面，應變所致之光彈性效應消除。因此，如圖5(c)所示，構成溝槽構造之玻璃區域之彎曲狀態下之等效折射率較非加熱彎曲加工之情形變高(利用溝槽構造所得之光封閉效應之減少)。再者，於圖5(c)中，P100係藉由非加熱彎曲加工所形成之具有曲率半徑R=2mm之彎曲部之BI光纖的等效折射率分佈，P200係藉由加熱彎曲加工所形成之具有曲率半徑R=2mm之彎曲部之BI光纖的等效折射率分佈。於該情形時，BI光纖中之溝槽構造之效果(光之封閉效應)下降，因此彎曲損失增大。換言之，若單純地應用SMF、尤其是BI光纖作為構成建築內配線之一部分之彎曲光纖，則包含該BI光纖之彎曲光纖之插入損失會明顯增加。因此，以下，為了能夠將如BI光纖之SMF應用於本實施形態之彎曲光纖100，而對作為一例之預先考慮了光彈性效應之消 除之具有溝槽構造之BI光纖的構成進行說明。
圖5(a)係表示作為SMF之一例之BI光纖之剖面構造之圖，圖5(b)係圖5(a)所示之BI光纖之折射率分佈，圖5(c)係圖5(a)所示之BI光纖之實施有彎曲加工之狀態下之等效折射率分佈。
如圖5(a)及圖5(b)所示，BI光纖具備沿著特定軸(光軸AX)延伸之半徑r1之纖芯111、設置於纖芯111之外周面上之半徑r2之第1包覆層112、設置於第1包覆層112之外周面上之半徑r3之第2包覆層113、及設置於第2包覆層113之外周面上之第3包覆層114(該BI光纖之構成溝槽構造之區域)。又，纖芯111之折射率為n1，第1包覆層112之折射率為n2(<n1)，第2包覆層113之折射率為n3(<n2)，第3包覆層114之折射率為n4(<n1且>n3)。進而，纖芯111相對於第3包覆層114之相對折射率差△1、第1包覆層112相對於第3包覆層114之相對折射率差△2、及第2包覆層113相對於第3包覆層114之相對折射率差△3滿足△1>△2>△3且△3<-0.5[%]之關係。又，為了有效地抑制伴隨著光彈性效應之消除之彎曲損失之增加，而將相對折射率差△3與第2包覆層之截面面積S之積V3(最佳之用以規定溝槽構造之折射率容積)設定為未達-200[%‧μm2]。於藉由在具有上述構成之BI光纖之一端部形成具有0.4[1/mm]以上之曲率d之彎曲部BA而獲得之彎曲光纖100中，由彎曲損失與洩漏損失之和所規定之彎曲部BA中之過量損失於使用波長、例如波長1.31[μm]下為0.5[dB]以下。
以第3包覆層114為基準之各部分之相對折射率差(△)係藉由ESI(Equivalent Step Index，等效步長指數)判定之值。第1~第3包覆層112、113、114之各外徑係利用判定於包覆層間之交界附近折射率之徑向變化之微分值成為最大之位置所得之值而決定。
又，具有如上所述之構造之BI光纖之組成係藉由向SiO2玻璃中適當添加折射率控制用摻雜劑而製造。作為一例，纖芯111包含添加有 GeO2之SiO2玻璃，第1包覆層112包含純SiO2玻璃，構成溝槽構造之第2包覆層113包含添加有氟之SiO2玻璃，第3包覆層114包含純SiO2玻璃。就經濟性及形狀控制性之觀點而言，此種玻璃組成較為優異。再者，於第3包覆層114中亦可添加Cl。又，於纖芯111中亦可一併添加GeO2與氟。
較理想為具有與以作為本實施形態之光連接零件之彎曲光纖100而應用之BI光纖ITU-TG.652作為標準之泛用SMF(以下，記作SSMF)同等的傳輸特性，且能夠相對於其他SSMF低損失且經濟地連接。於具有低彎曲損失性之BI光纖中，高次模式之彎曲損失亦低，故而一般而言有MPI(Multi-Path Interference，多光路干擾)變高之傾向。因此，於本實施形態中，以利用光纖長22m所測定之截止波長λc成為1260[nm]以下之方式設定纖芯111之折射率構造。藉此，可獲得因與高次模式之干擾而產生之MPI成為-30dB以下之BI光纖，從而能夠維持數位信號所需之信號品質。又，若波長1.31[μm]時之MFD(Mode Field Diameter，模場直徑)為8.6±0.4[μm]，則能夠以低損失相對於其他SSMF連接。再者，若使光纖直徑(玻璃纖維110之外徑)變細，則賦予彎曲時之應變會變小。於該情形時，收容性變高，但另一方面，若使光纖形過細，則光連接器之套圈之製作變得困難，故而能夠應用於本實施形態之彎曲光纖100之BI光纖較佳為具有80[μm]以上且125[μm]以下之玻璃外徑。
再者，於如圖4(a)所示之構成中，若對彎曲光纖100施加拉伸應力，則於與光纖固定零件300之接觸部位，應力集中於彎曲光纖100。例如，於圖4(a)之例中，於彎曲光纖100之彎曲部BA相對於設置平面配置於V形槽基板310側之情形時，應力集中於與V形槽基板310之角部P1接觸之部位。另一方面，於彎曲光纖100之彎曲部BA相對於設置平面配置於蓋體320側之情形時，應力集中於與蓋體之角部P2接觸之 部位。
彎曲光纖100由於形成有彎曲部BA之端部之樹脂被覆120被去除，故而具有該露出區間、尤其是彎曲部BA中之機械強度明顯下降之構造。因此，本實施形態具備用以保護彎曲部BA附近之構造。具體而言，為了避免因應力集中於與光纖固定零件300之角部P1、P2接觸之彎曲光纖100之露出區間而引起之插入損失之增加或彎曲光纖100本身之損傷，本實施形態之光連接零件具備改良光纖固定零件300本身之構造之第1保護構造、藉由灌注樹脂保護彎曲部BA之第2保護構造等各種構造。
圖6係用以說明具備第1保護構造之例作為本實施形態之光連接零件之第2構成例的圖。
作為第2構成例中之第1保護構造，對圖4(a)所示之蓋體320之角部P2進行整形。即，於包含作為非彎曲區間之區域A(參照圖2(a))並且與設置平面(Y-Z平面)正交之平面(X-Z平面)中，蓋體320之角部P2係由與設置有V形槽311之V形槽基板310之保持面310a相對之第1蓋體面320a、及與該第1蓋體面320a連續且面向相當於彎曲部BA之區域B所處之空間側之第2蓋體面320b規定。於本實施形態中，蓋體之角部P2係對具有較彎曲光纖100之彎曲部BA(玻璃纖維110之露出區間中之相當於區域B之區間)之曲率半徑Rb小之曲率半徑Ra的曲面321實施R加工。即，位於蓋體320之角部P2之曲面321之曲率(=1/Ra[mm])係設定得大於彎曲部BA之曲率(=1/Rb[mm])。藉由該構成，即便於藉由蓋體320將彎曲光纖100之前端部(尤其是區域A)壓抵於V形槽311時，將該光纖固定零件300接著固定於電子基板200上時之因固定用接著劑之硬化收縮而引起之蓋體320之位置發生變動時等對彎曲光纖100施加有意想不到之拉伸應力之情形時，亦能夠有效地降低彎曲光纖100之斷裂等風險。
再者，收納於包含V形槽基板310之V形槽311與蓋體320之保持部之區域A的長度L1較佳為0.3mm以上且1.5mm以下。又，自玻璃纖維110之露出區間之露出起始位置、即自光纖固定零件300之保持部(V形槽基板310與蓋體320之接觸端)露出之位置至彎曲部BA之沿著設置平面的間隔L2較佳為50[μm]以上且1[mm]以下。更佳為L2為500[μm]以下。自蓋體320之側面中之最遠離彎曲光纖100之區域C之側面至該區域C之沿著設置平面的間隔、即該光連接零件之總高度L3較佳為4[mm]以下。彎曲部BA之曲率d較佳為0.4[1/mm]以上。原因在於不使該光連接零件之總高度超出所需地變高。又，為了獲得避免應力集中於彎曲光纖100之效果，位於角部P2之蓋體320之經整形之曲面321之曲率半徑較佳為10[μm]以上(曲率d=100[1/mm]以下)。
進而，固定有光纖固定零件300之彎曲光纖100之光出入端面亦可相對於光纖軸(圖5(a)所示之光軸AX)具有一定之角度。例如，藉由光輸入輸出端面相對於光纖軸傾斜8[°]，能夠較大程度地去除與連接於該光纖固定零件300之底面之光源、受光器、波導路徑之反射損失，從而能夠獲得穩定之傳輸性能。
其次，對具備第2保護構造之本實施形態之光連接零件之第3構成例進行說明。再者，圖7(a)係表示作為第2保護構造之例之藉由灌注樹脂400保護彎曲光纖100之露出區間之第3構成例之光連接零件的立體圖，圖7(b)係表示光纖固定零件300之底面構造之圖。又，圖8係用以說明灌注樹脂400之構造特徵之圖，尤其是圖8(a)係表示沿著圖7(a)中之X1-X1線(Y-Z平面上之線)之剖面構造之圖，圖8(b)係表示沿著圖7(a)中之X2-X2線(X-Z平面上之線)之剖面構造之圖。
灌注樹脂400係以整體地覆蓋彎曲光纖100之露出區間(去除樹脂被覆120後之玻璃纖維110之表面)、尤其是自光纖固定零件300露出之區間之狀態密接固定於V形槽基板310之保持面310a及蓋體320之第2 蓋體面320b。如此，藉由利用牢固地固定於光纖固定零件300之灌注樹脂400覆蓋形成有彎曲部BA之彎曲光纖100之端部整體，即便於對彎曲光纖100施加有應力時，亦能夠將該彎曲光纖100之變形抑制為一定程度以下，結果為，能夠有效地避免彎曲光纖100之因過量變形所致之斷裂。
再者，灌注樹脂400具有相當於2.0MPa以上之楊氏模數之強度，以不對彎曲光纖100之彎曲部BA施加250MPa以上之主應力之方式發揮功能。又，理所當然，該灌注樹脂400亦具有防止因直接接觸所致之彎曲光纖100之損傷之功能。作為較佳之構成，灌注樹脂400亦可具有相當於3.5MPa以上之楊氏模數之強度。作為灌注樹脂400之材料，例如可考慮UV硬化樹脂，但並不限定於此。
又，如圖8(a)所示，灌注樹脂400之最小厚度較佳為60μm以上。原因在於可避免樹脂被覆120被去除之區間之玻璃纖維110之直接露出，且維持保護強度。
圖9係關於上述第3構成例表示以張力10N拉伸彎曲光纖100之另一端部(安裝連接器250之側)時之最小曲率半徑Rmin[mm]與彎曲光纖之位移[mm]之關係的曲線圖。再者，最小曲率半徑Rmin係指如圖8(b)所示般於包含位於彎曲光纖100之端部之區域A並且與設置平面(Y-Z平面)正交之平面(X-Z平面)中所規定之灌注樹脂400之輪廓線中所包含之曲線部分之曲率半徑中之最小的曲率半徑。根據圖9之曲線圖可知，為了降低彎曲光纖100之斷裂風險，而將彎曲部BA之位移抑制為0.5[mm]以下，故而最小曲率半徑Rmin較佳為0.6[mm]以上。換言之，為了將彎曲部BA之位移抑制為0.5[mm]以下，規定灌注樹脂400之外形之輪廓線較佳為包含曲率d為5/3[1/mm]以下之曲線部分。
100‧‧‧彎曲光纖
110‧‧‧玻璃纖維(裸光纖)
120‧‧‧樹脂被覆
300‧‧‧光纖固定零件
310‧‧‧V形槽基板
310a‧‧‧保持面
311‧‧‧V形槽
320‧‧‧蓋體

Claims (22)

  1. 一種光連接零件，其具備：彎曲光纖，其包含沿著特定軸延伸之玻璃部分及設置於上述玻璃部分之外周面上之樹脂被覆，並且於位於其一端部側之去除上述樹脂被覆之一部分後之上述玻璃部分之露出區間形成有於實質上未殘留彎曲應力之狀態下以特定之曲率彎曲的彎曲部；以及光纖固定零件，其具有保持部，該保持部一方面使上述彎曲部露出，另一方面用以於上述露出區間中之自上述玻璃部分之端面至離開特定距離之位置之第1非彎曲區間配置於特定之設置平面上之狀態下收納上述第1非彎曲區間；且上述光纖固定零件具備於以夾隔著上述設置平面之方式配置之狀態下構成上述保持部之第1部分與第2部分，沿著上述保持部之長度方向之上述第1部分之長度較沿著上述保持部之長度方向之上述第2部分之長度長，於將上述第1非彎曲區間收納於上述保持部之狀態下，以如下方式將上述光纖固定零件固定於上述玻璃部分之上述露出區間，即，相對於上述彎曲部位於上述第1非彎曲區間之相反側之第2非彎曲區間相對於上述設置平面配置於上述第2部分所處之空間內；上述光纖固定零件之至少一部分包含使紫外線光透過之材料。
  2. 如請求項1之光連接零件，其中以上述第1部分之用以保持上述第1非彎曲區間之保持面之一部分直接與配置有上述第2非彎曲區間之空間相對的方式，配置有上述第1部分及上述第2部分。
  3. 如請求項1或2之光連接零件，其中上述第1部分包含V形槽基板，該V形槽基板具有用以規定上述設置平面上之上述第1非彎曲區間之位置之V形槽，上述第2部分包含蓋體，該蓋體用以與上述V形槽基板之V形槽一併規定沿著與上述設置平面正交之方向之上述第1非彎曲區間之位置。
  4. 如請求項3之光連接零件，其中於包含上述第1非彎曲區間並且與上述設置平面正交之平面中，由與設置有上述V形槽之上述V形槽基板之面相對之第1蓋體面、及與上述第1蓋體面連續且面向上述玻璃部分之上述露出區間所處之空間側之第2蓋體面所規定的上述蓋體之角部，被整形為具有較上述彎曲部之曲率大之曲率的形狀。
  5. 如請求項4之光連接零件，其中自上述玻璃部分之上述露出區間中之自上述光纖固定零件之上述保持部露出之位置至上述彎曲部之沿著上述設置平面的間隔為50[μm]以上且1[mm]以下。
  6. 如請求項4之光連接零件，其中上述蓋體之經整形之上述角部具有100[1/mm]以下之曲率。
  7. 如請求項1或2之光連接零件，其中上述玻璃部分包含單模光纖，該單模光纖係以SiO2玻璃為主成分，且於使用波長下保證單模傳輸，上述單模光纖至少具備纖芯、包圍上述纖芯之第1包覆層、包圍上述第1包覆層之第2包覆層、及包圍上述第2包覆層之第3包覆層，且上述纖芯相對於上述第3包覆層之相對折射率差△1、上述第1包覆層相對於上述第3包覆層之相對折射率差△2、及上述第2包覆層相對於上述第3包覆層之相對折射率差△3滿足以下關係，即 △1>△2>△3且△3<-0.5[%]，上述相對折射率差△3與上述第2包覆層之截面面積S之積V3未達-200[%‧μm2]。
  8. 如請求項1或2之光連接零件，其中於包含上述第1非彎曲區間並且與上述設置平面正交之平面中，自上述第2部分之側面中之最遠離上述第2非彎曲區間之側面至上述第2非彎曲區間之沿著上述設置平面的間隔為5[mm]以下，上述彎曲部具有0.4[1/mm]以上之曲率，由彎曲損失與洩漏損失之和所規定之上述彎曲部中之過量損失於使用波長下為0.5[dB]以下。
  9. 如請求項1或2之光連接零件，其中收納於上述保持部之上述第1非彎曲區間之全長為0.3mm以上且1.5mm以下。
  10. 如請求項1或2之光連接零件，其進而具備灌注樹脂，該灌注樹脂將上述玻璃部分之露出區間中之除收納於上述保持部之上述第1非彎曲區間以外之區間覆蓋。
  11. 如請求項10之光連接零件，其中上述灌注樹脂之最小厚度為60μm以上。
  12. 如請求項10之光連接零件，其中於包含上述第1非彎曲區間並且與上述設置平面正交之平面中，規定上述灌注樹脂之外形之輪廓線包含曲率為5/3[1/mm]以下之曲線部分。
  13. 一種光連接零件，其具備：彎曲光纖，其包含沿著特定軸延伸之玻璃部分及設置於上述玻璃部分之外周面上之樹脂被覆，並且於位於其一端部側之去除上述樹脂被覆之一部分後之上述玻璃部分之露出區間形成有於實質上未殘留彎曲應力之狀態下以特定之曲率彎曲的彎曲部；以及 光纖固定零件，其具有保持部，該保持部一方面使上述彎曲部露出，另一方面用以於上述露出區間中之自上述玻璃部分之端面至離開特定距離之位置之第1非彎曲區間配置於特定之設置平面上之狀態下收納上述第1非彎曲區間；且上述光纖固定零件具備於以夾隔著上述設置平面之方式配置之狀態下構成上述保持部之第1部分與第2部分，沿著上述保持部之長度方向之上述第1部分之長度較沿著上述保持部之長度方向之上述第2部分之長度長，於將上述第1非彎曲區間收納於上述保持部之狀態下，以如下方式將上述光纖固定零件固定於上述玻璃部分之上述露出區間，即，相對於上述彎曲部位於上述第1非彎曲區間之相反側之第2非彎曲區間相對於上述設置平面配置於上述第2部分所處之空間內；上述第1部分包含V形槽基板，該V形槽基板具有用以規定上述設置平面上之上述第1非彎曲區間之位置之V形槽，上述第2部分包含蓋體，該蓋體用以與上述V形槽基板之V形槽一併規定沿著與上述設置平面正交之方向之上述第1非彎曲區間之位置；於包含上述第1非彎曲區間並且與上述設置平面正交之平面中，由與設置有上述V形槽之上述V形槽基板之面相對之第1蓋體面、及與上述第1蓋體面連續且面向上述玻璃部分之上述露出區間所處之空間側之第2蓋體面所規定的上述蓋體之角部，被整形為具有較上述彎曲部之曲率大之曲率的形狀。
  14. 如請求項13之光連接零件，其中以上述第1部分之用以保持上述第1非彎曲區間之保持面之一部分直接與配置有上述第2非彎曲區間之空間相對的方式，配置有上述第1部分及上述第2部分。
  15. 如請求項13之光連接零件，其中自上述玻璃部分之上述露出區間中之自上述光纖固定零件之上述保持部露出之位置至上述彎曲部之沿著上述設置平面的間隔為50[μm]以上且1[mm]以下。
  16. 如請求項13或15之光連接零件，其中上述蓋體之經整形之上述角部具有100[1/mm]以下之曲率。
  17. 如請求項13至15中任一項之光連接零件，其中上述玻璃部分包含單模光纖，該單模光纖係以SiO2玻璃為主成分，且於使用波長下保證單模傳輸，上述單模光纖至少具備纖芯、包圍上述纖芯之第1包覆層、包圍上述第1包覆層之第2包覆層、及包圍上述第2包覆層之第3包覆層，且上述纖芯相對於上述第3包覆層之相對折射率差△1、上述第1包覆層相對於上述第3包覆層之相對折射率差△2、及上述第2包覆層相對於上述第3包覆層之相對折射率差△3滿足以下關係，即△1>△2>△3且△3<-0.5[%]，上述相對折射率差△3與上述第2包覆層之截面面積S之積V3未達-200[%‧μm2]。
  18. 如請求項13至15中任一項之光連接零件，其中於包含上述第1非彎曲區間並且與上述設置平面正交之平面中，自上述第2部分之側面中之最遠離上述第2非彎曲區間之側面至上述第2非彎曲區間之沿著上述設置平面的間隔為5[mm]以下，上述彎曲部具有0.4[1/mm]以上之曲率，由彎曲損失與洩漏損失之和所規定之上述彎曲部中之過量損失於使用波長下為0.5[dB]以下。
  19. 如請求項13至15中任一項之光連接零件，其中收納於上述保持部之上述第1非彎曲區間之全長為0.3mm以上且1.5mm以下。
  20. 如請求項13至15中任一項之光連接零件，其進而具備灌注樹脂，該灌注樹脂將上述玻璃部分之露出區間中之除收納於上述保持部之上述第1非彎曲區間以外之區間覆蓋。
  21. 如請求項20之光連接零件，其中上述灌注樹脂之最小厚度為60μm以上。
  22. 如請求項20之光連接零件，其中於包含上述第1非彎曲區間並且與上述設置平面正交之平面中，規定上述灌注樹脂之外形之輪廓線包含曲率為5/3[1/mm]以下之曲線部分。
TW105125035A 2015-08-13 2016-08-05 光連接零件 TWI682201B (zh)

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