JP3883387B2

JP3883387B2 - 光ファイバの接続端面の形成並びに加工方法

Info

Publication number: JP3883387B2
Application number: JP2001001926A
Authority: JP
Inventors: 勝小林; 卓史吉田; 守平山; 宜輝阿部; 修一郎浅川; 真住田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2021-01-09
Also published as: JP2002211945A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの接続端面の形成並びに加工方法に関し、特に、光通信装置内で使用する光ファイバ配線板の接続部に用いて好適な光ファイバの接続端面の形成並びに加工方法に関するものである。
【０００２】
なお、本明細書において、「光ファイバ」とは、特に断りのない限り、コアとクラッドから構成される光ファイバ素線、および、その外周を紫外線硬化樹脂等の被覆で覆った光ファイバ心線の両者を含む意味で用いる。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、光ファイバ配線板は、図８に示すように、複数の光モジュール１２を通信装置内のプリント基板１４に搭載する際に、これらの光モジュール１２を相互に接続するために使用される。光ファイバ配線板２は、光モジュール１２の相互の結線に合わせて複数の光ファイバ１が粘着シートで構成されているベースシート２−１上にパターン化されて配置され、カバーシート２−２で覆われて形成されており、配線板の所定の位置から突出する光ファイバの先端部に光モジュール１２との接続部が形成されている。
【０００４】
光モジュール１２側の接続部には、図９に示すように、光デバイスの端面１５に、マイクロホール１６を有する部材（光コネクタジャック）１１が装着されており、光ファイバ配線板１２側から延びる光ファイバ１−２は、接続プラグ(光コネクタプラグ）１０の中で片持ち梁状に保持されている。接続プラグ１０を光モジュール１２側の光コネクタジャック１１に装着すると、光ファイバ１−２がマイクロホール１６に挿入され、光デバイス端面１５に突合されるようになっている。さらに、マイクロホール１６の前方で光ファイバ１−２がたわみ、その時に発生する弾性復元力（座屈力と呼ばれる）により光ファイバ１−２と光デバイス端面１５とがフィジカルコンタクト（ＰｈｙｓｉｃａｌＣｏｎｔａｃｔ：ＰＣ）し、低損失で低反射率の光接続が実現されるようになっている。
【０００５】
ところで、この光ファイバ配線板の接続部には以下のことが要求される。すなわち、光ファイバの接続端面は、マイクロホールヘ容易に挿入できるように面取りがなされていること。フィジカルコンタクト（ＰＣ）が確実に実現されるように、研磨処理が施されていること。光ファイバの断線が生じないように、面取り、研磨処理によって光ファイバに傷が生じていないこと。高密度な実装を可能にするために、光ファイバ配線板から光ファイバ先端までの距離が短く、また、数１０ｃｍにわたる光ファイバ配線板において、その光ファイバ先端位置が揃っていること等である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバ配線板の接続部における光ファイバの接続端面の形成並びに加工方法として利用可能な、既存の光コネクタ用の研磨技術は、フェルールに光ファイバを接着固定し、光ファイバの接続端面をフェルールごと研磨する方法であるので、これを利用しても、上記要求条件を満たす光ファイバの接続端面を有する光ファイバの配線板が実現できていないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明は、加工中に光ファイバに傷をつけることがなく、光ファイバ配線板から光ファイバ先端までの距離を短かくすることが可能で、また、光ファイバの先端位置を容易に揃わせることのできる、光ファイバの接続端面の形成並びに加工方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決する本発明の一形態に係る光ファイバの接続端面形成方法は、光ファイバを粘着シート上に設置して固定し、該光ファイバの円周部の少なくとも一部を加傷し、前記粘着シートごと前記加傷された光ファイバを反らせ、光ファイバを劈開することを特徴とする。
【０００９】
かかる形態によれば、例えば、光ファイバ配線板の光ファイバに数１０ｃｍにわたって直線的に加傷し劈開することが可能であり、大きな光ファイバ配線板であっても、研磨前に光ファイバ接続端面を容易に揃えることができる。
【００１０】
また、上記課題を解決する本発明の一形態に係る光ファイバの接続端面加工方法は、【０００８】記載の方法で劈開された光ファイバの先端の被覆を所定長さ除去し、該光ファイバを一本または複数本、Ｖ溝に整列させて配置し、該光ファイバの被覆部分を押えて把持し、そして光ファイバの端面を面取り、あるいは、研磨することを特徴とする。
【００１１】
かかる形態によれば、被覆により保護された状態で面取り、あるいは、研磨加工するので、光ファイバに断線の原因となる傷をつけることがない。
【００１２】
さらに、本発明の他の形態に係る光ファイバの接続端面加工方法は、光ファイバを【０００８】記載の方法で劈開し、酸化セリウム砥粒を固定した研磨板に水を散布しながら前記光ファイバの劈開された端面を研磨することを特徴とする。
【００１３】
かかる形態によれば、劈開により数１０μｍの端面粗さに収まった面が形成され、粗研磨が不要で研磨作業が簡易になる。また、酸化セリウムは水が存在してガラスを研磨する能力が発揮されるが、酸化セリウム砥粒を固定した研磨板を使用することにより、遊離した酸化セリウム砥粉と水を混合させて研磨する場合に比べ、取扱いが簡単であることに加え、遊離砥粒が光ファイバのクラッドと比較して柔らかいコア部分を集中して研磨する現象が発生せず、クラッドとコアとの間に段差のない滑らかな端面が形成可能である。
【００１４】
また、本発明のさらに他の形態に係る光ファイバの接続端面加工方法は、光ファイバを【０００８】記載の方法で劈開し、該光ファイバの劈開された端面を面取りし、そして、酸化セリウム砥粒を固定した研磨板に水を散布しながら前記光ファイバの面取りされた端面を研磨することを特徴とする。
【００１５】
かかる形態によれば、劈開で生じる粗さの大きい部分は光ファイバ端面の円周部で発生するので、光ファイバ配線板に必要な面取りを研磨の前に行い、円周部の粗さの大きい部分をあらかじめ削ることにより、面の粗さが１Ｏμｍ程度以下になり、研磨時間が短縮できる。
【００１６】
また、本発明の他の形態に係る光ファイバの接続端面加工方法は、光ファイバを複数本、粘着シート上に設置して固定し、該光ファイバの円周部の少なくとも一部を加傷し、前記粘着シートごと前記加傷された光ファイバを反らせて光ファイバを劈開し、該劈開された光ファイバの先端の被覆を所定長さ除去し、該光ファイバの複数本をＶ溝に整列させて配置し、該光ファイバの被覆部分を押えて把持し、そして、該光ファイバの端面を面取り、あるいは、研磨することを特徴とする。
【００１７】
かかる形態によれば、光ファイバ配線板の複数本の光ファイバに数１０ｃｍにわたって直線的に加傷し劈開することが可能であり、大きな光ファイバ配線板であっても、研磨前に光ファイバ接続端面を容易に揃えることができ、且つ、被覆により保護された状態で面取り、あるいは、研磨加工するので、光ファイバに断線の原因となる傷をつけることがない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る方法を実施する形態につき詳細に説明する。
【００１９】
まず、本発明の光ファイバの接続端面形成方法を、粘着シートとして光ファイバ配線板のべ一スシートを延長してそのまま用いた例に基づき説明する。従って、本実施の形態では、図１に示すように、光ファイバ配線板２から延出している光ファイバ１は粘着シートとしての、光ファイバ配線板２のべ一スシート２−１の延長部上に設置して固定される。そして、この光ファイバ配線板２を加傷装置１００のテーブル１１０上に設置する。なお、べ一スシート２−１には、カバーシート２−２の縁部に沿う所定の位置に切り込み２−３を入れておくことにより、後で光ファイバ配線板２として不要な部分は除去できるので、好都合である。なお、粘着シートを別に用意して、これに光ファイバを貼着して固定し、この粘着シートをテーブル上に設置してもよいことはいうまでもない。
【００２０】
加傷装置１００は、テーブル１１０上で刃５の位置を、ｘ、ｙおよびｚ軸方向で任意に設定可能なｘ軸方向移動機構１２２、ｙ軸方向移動機構１２４およびｚ軸方向移動機構１２６を備える周知の三次元座標位置決め機構１２０を有しており、この機構１２０に、超硬、あるいは、ダイヤモンドの刃５が取付けられている。光ファイバ１は、複数本がそれぞれ平行で、それらの軸線が本例ではｘ軸方向に向けられてテーブル１１０上に設置されている。この光ファイバ１に対し、刃５を所定の位置で光ファイバ１の軸線に垂直方向（本例ではｙ軸方向）に直線的に移動させ、光ファイバ１の円周部の少なくとも一部を加傷する。
【００２１】
この時、光ファイバ１は被覆１−１付きのまま（図２（ａ）参照）、あるいは、被覆を除去した素線１−２の状態（図２（ｃ）参照）のいずれでもよい。被覆１−１を除去した場合で、被覆１−１端に近い部分を劈開する場合（図２（ｃ）の▲２▼参照）には、光ファイバ１がたわんで空中に存することになるがこれは微小であり問題はない。
【００２２】
なお、刃５の先端の高さを一定に固定して加傷することも可能であるが、バネ６などの弾性手段により、刃５を押しつける荷重を制御して加傷する方が簡易である。この時、粘着シート２−１にも加傷することになるが、完全に切断しなければ問題はない。刃５は、光ファイバ１の直径分の段差を越えながら加傷する必要があるので、刃５の形状としてはその移動方向先端に反りがあるほうが望ましい。本例では円盤状としている。
【００２３】
加傷後は、テーブル１１０から取外し、粘着シート２−１を加傷された側を上にして湾曲させる、すなわち反らせると、これにより光ファイバ１は劈開される（図２（ｂ）および（ｄ）参照）。
【００２４】
この方法によれば、光ファイバ配線板２の光ファイバ１に数１０ｃｍにわたって直線的に加傷し劈開することが可能であり、大きな光ファイバ配線板２であっても、研磨前に光ファイバ端面を揃える基準が形成可能である。なお、複数の光ファイバ１の先端は、光ファイバ配線板２の数ｃｍの範囲では数１０μｍ、数１０ｃｍの範囲では０．数ｍｍ程度の高い精度で揃えることが可能である。
【００２５】
次に、本発明の光ファイバの接続端面加工方法を説明する。
【００２６】
光ファイバの研磨、面取りにおいて、複数の光ファイバの場合には、平行な複数のＶ溝に設置して押さえをして把持する必要がある。従来は、被覆を除去してガラスの部分を把持していたが、光ファイバに傷をつけることが避けられず、断線することが多かった。また、光ファイバをたわませて研磨板に押しつけて、研磨板を自転させずに適当な半径で公転させる面取り方法（特願平９−２３００６２号：特開平１０-１２３３３９号）においては、光ファイバ同士が接触して傷をつけることがあった。これに対して本発明の接続端面加工方法では、図３に示すように、光ファイバ１の先端において若干量被覆１−１を除去し、被覆部分を保持台７のＶ溝７−１に設置し、押さえ部材８により押えて把持する。被覆１−１部分をＶ溝７−１および押さえ部材８で把持しているので、光ファイバ（のコアおよびクラッド）１−２自体に傷をつけることがなく、また、面取り時も光ファイバ自体同士の接触が避けられる。
【００２７】
図３に示すように、研磨時は光ファイバ１の先端に近い部分で把持し、研磨板９（図示のものは背面からの透視図）に押しつける。被覆１−１の所定の除去量は、研磨量の数１０μｍあればよいが、次に説明する面取り時に必要な除去量の０．数ｍｍであってもよい。また、把持部が先端から０．数ｍｍの位置であっても、光ファイバ先端の振れは極端に大きくならず、ＰＣ接続に不都合な垂直度低下や極端な曲率半径の低下が生じることはない。
【００２８】
図４に示すように、面取りでは、光ファイバ１の先端から１０ｍｍ程度の部分を把持し、光ファイバ１をたわませて研磨板９に押しつけ、研磨板９を回転させる。被覆１−１の所定の除去量は、光ファイバを斜めに研磨板に押しつけた時に、光ファイバのコアおよびクラッドのガラス部分１−２を削ることを被覆１−１が邪魔しないように、０．数ｍｍにするのが好ましい。
【００２９】
被覆１−１の除去については、前述の図２（ｂ）のように、被覆１−１ごと劈開をおこなった場合には、その後被覆除去を行う必要がある。一般的な被覆除去器は光ファイバに引張り力を加えるので、劈開により揃えた端面がずれる恐れがある。この場合には、図２（ｄ）のように、あらかじめ被覆１−１を除去しておき、その後劈開する方法が有効である。
【００３０】
なお、図３および４に示すように、研磨板９を垂直とし、光ファイバ把持用のＶ溝７−１を水平な横置きとすると、光ファイバ配線板２を立てることなく研磨、面取り加工が可能となり好ましい。
【００３１】
また、研磨板９は、研磨用の酸化セリウム砥粒が固定された固定シートと、面取り用のアルミナやダイヤモンドなどの砥粒が固定された固定シートとの二種類を用意し、いずれかをその研磨面に貼る方法をとれば共用可能であり便利である。
【００３２】
次に、本発明の光ファイバの接続端面加工方法における研磨方法を説明する。該研磨方法は、前述または従来の方法で光ファイバを劈開し、該光ファイバを上述の図３に示すのと同様に、光ファイバ１の先端においてその端部から若干量被覆１−１を除去し、被覆部分を保持台７のＶ溝７−１に設置し、押さえ部材８により押えて把持した後、酸化セリウム砥粒を固定した研磨板９に水を散布しながら光ファイバの劈開された端面を研磨するのである。
【００３３】
従来は、フェルールに光ファイバを挿通して固定し、フェルール先端から飛び出したファイバを接着剤とともに粗い研磨板で粗研磨したのち仕上研磨を行っていた。ところが、前述の如き劈開をすると、図５(ａ）に示すように、光ファイバの端面に１０μｍ程度の段差が生じるが、それは粗研磨時の擦過傷と比較してもそれほど大きくない。従って、粗研磨なしで仕上研磨が可能である。また、フェルールを使用せずに光ファイバを粗研磨すると、粗研磨では摩擦で光ファイバに横方向の力が大きくかかるので光ファイバ端面を損傷してしまう可能性が高いが、これも避けることが可能である。仕上研磨はＳｉ０_２砥粒を使用することが一般的であるが比較的高価である。これに対して酸化セリウム砥粒は安価で、かつ、Ｓｉ０_２砥粒と同レベルの反射減衰量が得られる。酸化セリウムは水が存在してガラスを研磨する能力が発揮されるが、酸化セリウム砥粒を固定した研磨板９、あるいは、酸化セリウム砥粒を固定した研磨シートを使用することにより、遊離した酸化セリウム砥粒と水を混合させて研磨する場合と比較し、取扱いが簡単であることに加え、光ファイバのコアがクラッドと比較して柔らかいことに起因する遊離砥粒による柔らかい部分を集中して研磨する現象が発生せず、図５（ａ）に示すように、段差のない滑らかな接続端面が形成可能である。なお、フェルールに固定した光ファイバに対して酸化セリウム砥粒を使用すると、フェルールとの間に段差がついてしまう。
【００３４】
さらに、本研磨方法によれば、１０μｍ程度の研磨で済むので、本発明の光ファイバの接続端面形成方法で形成した、光ファイバ配線板の光ファイバ劈開面から数１０μｍ以内の精度で端面を形成可能である。
【００３５】
なお、光ファイバの劈開で生じる粗さの大きい部分は、光ファイバ端面の円周部で発生するので、上述の研磨を行う前に、図４に示すように、光ファイバ１の先端から１０ｍｍ程度の部分を把持し、光ファイバ１をたわませて研磨板９に押しつけ光ファイバの劈開された端面を面取り（図５（ｂ）参照）し、そして、酸化セリウム砥粒を固定した研磨板に水を散布しながら光ファイバの面取りされた端面を研磨するようにすれば、円周部の粗さの大きい部分があらかじめ削られることにより、面の粗さがｌ０μｍ以下になり、さらに研磨時間が短縮できる。
【００３６】
上述の方法により、被覆が除去された光ファイバに傷をつけることなく、光ファイバ配線板から光ファイバ先端までの距離を短かくし、且つ、光ファイバの先端位置を揃えて、光ファイバ接続端面の面取り、研磨が可能である。この後、図６に示すように、コネクタ装着のために必要な被覆１−１の除去を行い、コネクタのプラグ１０を装着して、図７に示す光ファイバ配線板２が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、粘着シート上で光ファイバを加傷し、シート自体を反らせて光ファイバを劈開する本発明の方法によれば、例えば、光ファイバ配線板の光ファイバに数１０ｃｍにわたって直線的に加傷し劈開することが可能であり、大きな光ファイバ配線板であっても、研磨前に光ファイバ接続端面を容易に揃えることができる。
【００３８】
また、光ファイバの先端の被覆を所定長さ除去し、該光ファイバを一本または複数本、Ｖ溝に整列させて配置し、該光ファイバの被覆部分を押えて把持し、そして該光ファイバの端面を面取り、あるいは、研磨する本発明の一形態に係る光ファイバの接続端面加工方法によれば、被覆により保護された状態で面取り、あるいは、研磨加工するので、光ファイバに断線の原因となる傷をつけることがない。
【００３９】
さらに、光ファイバを劈開し、酸化セリウム砥粒を固定した研磨板に水を散布しながら前記光ファイバの劈開された端面を研磨する本発明の他の形態に係る光ファイバの接続端面加工方法によれば、劈開により数１０μｍの端面粗さに収まった面が形成され、粗研磨が不要で研磨作業が簡易になる。また、取扱いが簡単であることに加え、クラッドとコアとの間に段差のない滑らかな端面が形成可能である。
【００４０】
また、光ファイバを劈開し、該光ファイバの劈開された端面を面取りし、そして、酸化セリウム砥粒を固定した研磨板に水を散布しながら前記光ファイバの面取りされた端面を研磨する本発明のさらに他の形態に係る光ファイバの接続端面加工方法によれば、研磨時間が短縮できる。
【００４１】
また、光ファイバを複数本、粘着シート上に設置して固定し、該光ファイバの円周部の少なくとも一部を加傷し、前記粘着シートごと前記加傷された光ファイバを反らせて光ファイバを劈開し、該劈開された光ファイバの先端の被覆を所定長さ除去し、該光ファイバの複数本をＶ溝に整列させて配置し、該光ファイバの被覆部分を押えて把持し、そして、該光ファイバの端面を面取り、あるいは、研磨する本発明の他の形態に係る光ファイバの接続端面加工方法によれば、光ファイバ配線板から光ファイバ先端までの距離を短かくして、研磨前に光ファイバ接続端面を容易に揃えることができ、且つ、被覆により保護された状態で面取り、あるいは、研磨加工するので、光ファイバに断線の原因となる傷をつけることがなく、しかも、小形な光ファイバ配線板を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施する際に用いられる加傷装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明方法の加傷と劈開とを説明する側面図である。
【図３】本発明による研磨方法を説明するための斜視図である。
【図４】本発明による面取り方法を説明するための斜視図である。
【図５】本発明方法の工程における光ファイバ接続端面の様子を示す斜視図である。
【図６】コネクタのプラグを装着するために、光ファイバ配線板から延出する光ファイバの先端から被覆を除去した様子を示す斜視図である。
【図７】光ファイバの先端にコネクタのプラグが装着された光ファイバ配線板を示す斜視図である。
【図８】プリント基板上で光ファイバ配線板を用いて、複数の光モジュールが接続された通信装置の一例を示す斜視図である。
【図９】光ファイバ配線板の光ファイバの弾性力を利用した光コネクタの一例を示す一部破断斜視図である。
【符号の説明】
１光ファイバ（心線）
１−１被覆
１−２光ファイバ（素線）
２光ファイバ配線板
２−１べ一スシート
２−２カバーシート
２−３切り込み
５刃
６バネ
７保持台
７−１Ｖ溝
８押さえ部材
９研磨板
１０光コネクタプラグ
１１光コネクタジャック
１２光モジュール
１３入出力コネクタ
１４プリント基板
１５光デバイス端面
１６マイクロホール
１００加傷装置
１１０テーブル
１２０三次元座標位置決め機構

Claims

光ファイバを粘着シート上に設置して固定し、該光ファイバの円周部の少なくとも一部を加傷し、前記粘着シートごと前記加傷された光ファイバを反らせ、光ファイバを劈開することを特徴とする光ファイバの接続端面形成方法。
前記光ファイバは、平行に並べられた複数本の光ファイバであり、前記加傷は、光ファイバの軸と直交する方向に移動する刃によって行われることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの接続端面形成方法。
前記粘着シートは、光ファイバが配線された配線板のベースシートの延長部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の接続端面形成方法。
光ファイバを複数本、粘着シート上に設置して固定し、該光ファイバの円周部の少なくとも一部を加傷し、前記粘着シートごと前記加傷された光ファイバを反らせて光ファイバを劈開し、該劈開された光ファイバの先端の被覆を所定長さ除去し、
該光ファイバの複数本をＶ溝に整列させて配置し、該光ファイバの被覆部分を押えて把持し、そして該光ファイバの端面を面取り、あるいは、研磨することを特徴とする光ファイバの接続端面加工方法。
前記面取りは、アルミナまたはダイヤモンド砥粒を固定した研磨板で行うことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバの接続端面加工方法。
前記研磨は、酸化セリウム砥粒を固定した研磨板に水を散布しながら行うことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバの接続端面加工方法。