JP6139096B2 - 光ファイバアレイ - Google Patents

Description

本発明は光ファイバアレイに関する。

ＣＴＰ（直接製版記録装置）等のファイバ出射ヘッドやＷＤＭ（光波長分割多重通信）システムの接続デバイスでは、複数本の光ファイバが配列して構成された光ファイバアレイが用いられる。

特許文献１には、Ｖ溝基板の表面に並行に延びるように形成された複数のＶ溝のそれぞれに光ファイバが配置され、その上に別の基板が設けられて複数本の光ファイバが挟持された構造を積層した二次元光ファイバアレイが開示されている。

特開２００１−３３０７５９号公報

通常、Ｖ溝基板のＶ溝には、光ファイバ心線の一端部において被覆層が剥がされて露出した光ファイバが全長に渡って設けられる。ところが、この場合、光ファイバが後方においてＶ溝基板の角部に接触して応力集中により断線が発生することがある。このように光ファイバの断線が発生すると、歩留まりが安定せず、また、高い信頼性が得られない。

本発明の課題は、光ファイバアレイにおける光ファイバの断線を抑制することである。

本発明の光ファイバアレイは、基板表面に並行に延びるように複数のＶ溝が形成されたＶ溝基板と、各々、光ファイバと該光ファイバを被覆する被覆層とを有する複数本の光ファイバ心線とを備え、上記複数本の光ファイバ心線のそれぞれは、上記Ｖ溝基板の上記Ｖ溝に沿って設けられていると共に、該Ｖ溝基板の該複数本の光ファイバ心線が延びる側の端には上記被覆層が接触している。

本発明の直接製版記録装置は、本発明の光ファイバアレイが設けられたファイバ出射ヘッドを備える。

本発明によれば、Ｖ溝基板の複数本の光ファイバ心線が延びる側の端には被覆層が接触しているので、光ファイバがＶ溝基板の角部に直接接触することはなく、そのため光ファイバアレイにおける光ファイバの断線を抑制することができる。

実施形態１に係る光ファイバアレイを設けたファイバ出射ヘッドの斜視図である。 実施形態１に係る光ファイバアレイを設けたファイバ出射ヘッドの縦断面図である。 実施形態１に係る光ファイバアレイの右側面図である。 実施形態１に係る光ファイバアレイの平面図である。 図４におけるV-V断面図である。 光ファイバ心線の斜視図である。 実施形態１に係る光ファイバアレイの変形例の図５に相当する断面図である。 実施形態１に係る光ファイバアレイの別の変形例の図５に相当する断面図である。 実施形態２に係る光ファイバアレイを設けたファイバ出射ヘッドの斜視図である。 実施形態２に係る光ファイバアレイを設けたファイバ出射ヘッドの縦断面図である。 実施形態２に係る光ファイバアレイの右側面図である。 実施形態２に係る光ファイバアレイの平面図である。 図１２におけるXIII-XIII断面図である。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１及び２は、実施形態１に係る光ファイバアレイ１０が設けられたファイバ出射ヘッドＨを示す。このファイバ出射ヘッドＨは、例えばＣＴＰ（直接製版記録装置）等でレーザ光の照射に用いられるものである。

このファイバ出射ヘッドＨは、ＳＵＳ製等の可撓管Ｔの先端に外嵌め状に取り付けられた円筒状部材からなるヘッド本体２０を備え、そのヘッド本体２０の先端の矩形開口に実施形態１に係る光ファイバアレイ１０のユニットが内嵌めされた構成を有する。なお、ヘッド本体２０の形状はこれに限定されるものではない。

ヘッド本体２０を形成する材料としては、例えば、ＳＵＳ、アルミ等の金属が挙げられる。ヘッド本体２０は、例えば、長さが３０〜２００ｍｍ、及び外径が８〜５０ｍｍである。

図３〜５は、実施形態１に係る光ファイバアレイ１０を示す。

実施形態１に係る光ファイバアレイ１０は、Ｖ溝基板１１と複数本の光ファイバ心線１２と一対の押さえ基板１３とで構成されている。

Ｖ溝基板１１は、例えば、ジルコニア基板や石英基板等の矩形基板によって構成されている。Ｖ溝基板１１は、例えば、長さ（ファイバ出射ヘッドＨの長さ方向の寸法）が５〜２０ｍｍ、幅が５〜１５ｍｍ、及び厚さが０．５〜３ｍｍである。

Ｖ溝基板１１には、両方の基板表面のそれぞれに、長さ方向に並行に延びるように複数のＶ溝１１ａが形成されている。Ｖ溝１１ａは、図３に示すように幅方向に間隔を有さずに連設されていてもよく、また、幅方向に間隔をおいて、つまり、隣接するＶ溝１１ａ間に平坦部を有して設けられていてもよい。Ｖ溝１１ａの数は例えば４〜６４である。Ｖ溝１１ａのＶ角度は例えば６０〜１１０°である。

図６は光ファイバ心線１２を示す。

複数本の光ファイバ心線１２のそれぞれは、光ファイバ１２１とそれを被覆する被覆層１２２とを有する。各光ファイバ心線１２の外径は例えば０．８〜２ｍｍである。

光ファイバ１２１は、コア１２１ａとそれを被覆するように一体に設けられたクラッド１２１ｂとを有する。コア１２１ａは例えば純粋石英で形成されて相対的に高屈折率に構成されており、クラッド１２１ｂは例えば屈折率を低下させるドーパントであるフッ素やホウ素等がドープされた石英で形成されて相対的に低屈折率に構成されている。光ファイバ１２１は、クラッド１２１ｂを被覆するように一体に設けられた純粋石英のサポート層１２１ｃをさらに有していてもよい。光ファイバ１２１は、例えば、外径が１２５〜１５００μｍ、コア１２１ａの直径が５０〜１２００μｍ、クラッド１２１ｂの層厚さが３〜９０μｍ、及びサポート層１２１ｃの層厚さが５〜６０μｍである。

被覆層１２２は樹脂で形成されている。被覆層１２２を形成する樹脂材料としては、例えば、ＵＶ硬化型樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。被覆層１２２は、例えばＵＶ硬化型樹脂の単一層で構成されていてもよく、また、例えばシリコーン樹脂の内側層とナイロン樹脂の外側層とからなる複数層で構成されていてもよい。被覆層１２２の層厚さは例えば１０〜８００μｍである。

複数本の光ファイバ心線１２のそれぞれは、一端部において被覆層１２２が剥がされて光ファイバ１２１が露出している。そして、複数本の光ファイバ心線１２のそれぞれは、その被覆層１２２が剥がされて露出した光ファイバ１２１がＶ溝基板１１のＶ溝１１ａに沿ってＶ溝１１ａの両側の面に外周面が接して支持されて基板表面から突出するように設けられ、また、それと共に被覆層１２２の先端１２１ａがＶ溝基板１１上に位置付けられている。光ファイバ１２１の配設ピッチは、Ｖ溝１１ａの配設ピッチに依存するが、例えば５０〜２０００μｍである。

このような実施形態１に係る光ファイバアレイ１０の構成によれば、光ファイバ心線１２の一端部において被覆層１２２が剥がされて露出した光ファイバ１２１がＶ溝基板１１のＶ溝１１ａに沿って設けられているが、それと共に、被覆層１２２の先端１２１ａがＶ溝基板１１上に位置付けられているので、Ｖ溝基板１１の複数本の光ファイバ心線１２が延びる側の端には被覆層１２２が接触し、光ファイバ１２１がＶ溝基板１１の角部に直接接触することはなく、そのため光ファイバアレイ１０における光ファイバ１２１の断線を抑制することができる。そして、その結果、歩留まりが安定し、また、高い信頼性を得ることができる。

また、このような実施形態１に係る光ファイバアレイ１０の構成では、被覆層１２２の先端１２１ａがＶ溝基板１１上に位置付けられ、そのため図５に示すようにＶ溝基板１１上における光ファイバ１２１の高さ位置が後方側よりも先端側の方が低くなるが、それによる光ファイバアレイ１０の寸法精度への影響を小さく抑える観点からは、被覆層１２２の層厚さは３０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましい。また、同様の観点から、被覆層１２２が剥がされて露出した光ファイバ１２１の長さは２ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましい。なお、Ｖ溝基板１１上に載る被覆層１２２の長さは例えば２〜１０ｍｍである。

複数本の光ファイバ心線１２は、ファイバ出射ヘッドＨ内においてＶ溝基板１１よりも後方に延びて可撓管Ｔに導かれている。なお、複数本の光ファイバ心線１２は、図２に示すように、可撓管Ｔに挿通されてファイバ出射ヘッドＨの中間部まで導入された筒状の樹脂ネット３０に挿通されて可撓管Ｔに導かれていてもよい。

一対の押さえ基板１３のそれぞれは、例えば、ジルコニア基板や石英基板等の両面が平坦面の矩形基板によって構成されている。押さえ基板１３の長さは例えば４〜１５ｍｍであり、図４及び５に示すようにＶ溝基板１１よりも短くてもよく、また、Ｖ溝基板１１よりも長くてもよく、さらに、Ｖ溝基板１１と同一長さであってもよい。押さえ基板１３の幅は例えば５〜１５ｍｍであり、図３及び４に示すようにＶ溝基板１１と同一幅であってもよく、また、Ｖ溝基板１１よりも幅狭であってもよく、さらに、Ｖ溝基板１１よりも幅広であってもよい。押さえ基板１３の厚さは例えば０．５〜２ｍｍであり、図３に示すようにＶ溝基板１１と同一厚さであってもよく、また、Ｖ溝基板１１よりも薄くてもよく、さらに、Ｖ溝基板１１よりも厚くてもよい。

一対の押さえ基板１３は、一方がＶ溝基板１１上の一方の面に配設された光ファイバ１２１の上に、Ｖ溝基板１１との間で光ファイバ１２１を挟持すると共に、各光ファイバ１２１を、Ｖ溝１１ａの両側の面及び押さえ基板１３のより三点支持するように設けられており、また、他方がＶ溝基板１１上の他方の面に配設された光ファイバ１２１の上に、Ｖ溝基板１１との間で光ファイバ１２１を挟持すると共に、各光ファイバ１２１を、Ｖ溝１１ａの両側の面及び押さえ基板１３のより三点支持するように設けられている。そして、これにより、この実施形態１に係る光ファイバアレイ１０は、Ｖ溝基板１１の両側のそれぞれに並行に並ぶように光ファイバ１２１が配設され、さらにその両側から押さえ基板１３で挟まれた２行配列の構成を有する。

各押さえ基板１３は、図４及び５に示すように、複数本の光ファイバ心線１２の被覆層１２２の先端１２２ａを覆うように設けられている。この構成によれば、押さえ基板１３の角部に光ファイバ１２１が接触しないので、その断線を抑制することができる。被覆層１２におけるＶ溝基板１１と押さえ基板１３との間に挟まれた部分の長さは例えば４〜１０ｍｍである。

また、この場合、複数本の光ファイバ心線１２のそれぞれは、図７に示すように、被覆層１２２における押さえ基板１３に覆われた部分に薄肉化加工が施されていてもよい。つまり、その部分の被覆層１２２の厚さが、元来の被覆層１２２の厚さよりも薄く形成されていてもよい。この構成によれば、光ファイバ１２１の押さえ基板１３の角部への接触回避による断線抑制効果に加え、Ｖ溝基板１１と押さえ基板１３との平行度が高められ、光ファイバアレイ１０の寸法精度を向上させることができる。薄肉化加工は、少なくとも被覆層１２２におけるＶ溝基板１１と押さえ基板１３との間に挟まれている部分に施されていればよく、例えばＶ溝基板１１上に設けられる全ての部分に施されていてもよい。但し、光ファイバ１２１をＶ溝基板１１の角部から保護する観点からは、Ｖ溝基板１１の角部では被覆層１２２の厚さは厚いことが好ましく、従って、薄肉化加工は、Ｖ溝基板１１上に設けられている部分のうちさらに先端側の一部分だけに施されていることが好ましい。被覆層１２２における薄肉化加工が施された部分の厚さは例えば２〜１５μｍであり、元来の被覆層１２２の厚さの例えば８０〜２０％程度の厚さである。また、この部分では、光ファイバ心線１２の外径が細径化されて光ファイバ１２１の外径に近いことが好ましく、具体的には、前者の外径が後者の外径の１２０％以下であることが好ましい。薄肉化加工としては、当該部分に対し例えば２５０〜４５０℃での熱処理を５〜６０秒間かけて被覆層１２２に含まれる成分を蒸散させることにより被覆層１２２を収縮させる加工等が挙げられる。

押さえ基板１３は、図８に示すように、複数本の光ファイバ心線１２の被覆層１２２の先端１２２ａが押さえ基板１３の外部に位置付けられるように設けられていてもよい。この構成によれば、Ｖ溝基板１１と押さえ基板１３との平行度が高められ、光ファイバアレイ１０の寸法精度を向上させることができる。押さえ基板１３の外部に露出する光ファイバ１２１の長さは短いことが好ましく、具体的には、その長さは２〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。

実施形態１に係る光ファイバアレイ１０では、Ｖ溝基板１１、光ファイバ１２１、及び押さえ基板１３の間に形成された間隙に樹脂接着剤が充填されて一体化していることが好ましい。また、ヘッド本体２０の先端の矩形開口と光ファイバアレイ１０との間に形成された間隙にも樹脂接着剤が充填されていることが好ましい。かかる樹脂接着剤としては例えばエポキシ樹脂系接着剤が挙げられる。

ファイバ出射ヘッドＨには、光ファイバアレイ１０におけるＶ溝基板１１及び押さえ基板１３の後方部分並びにそこから後方に延びて可撓管Ｔに導入される複数本の光ファイバ心線１２が埋設されるように、弾性樹脂系充填剤４０が充填されていることが好ましい。かかる弾性樹脂系充填剤４０としては例えばシリコーン樹脂系充填剤が挙げられる。

（実施形態２）
図９及び１０は、実施形態２に係る光ファイバアレイ１０が設けられたファイバ出射ヘッドＨを示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は実施形態１と同一符号で示す。このファイバ出射ヘッドＨもまた、例えばＣＴＰ（直接製版記録装置）等でレーザ光の照射に用いられるものである。

図１１〜１３は、実施形態２に係る光ファイバアレイ１０を示す。

実施形態２に係る光ファイバアレイ１０では、複数本の光ファイバ心線１２のそれぞれは、一端部において被覆層１２２が剥がされた部分を有さず、且つＶ溝基板１１のＶ溝１１ａに沿ってＶ溝１１ａの両側の面に接して支持されるように設けられていると共に、被覆層１２２における押さえ基板１３に覆われた部分に薄肉化加工が施されている。

このような実施形態２に係る光ファイバアレイ１０の構成によれば、光ファイバ１２１が露出していないことから、光ファイバ１２１のＶ溝基板１１の角部或いは押さえ基板１３の角部への接触が回避されて断線が抑制され、それに加え、被覆層１２２における押さえ基板１３に覆われた部分に薄肉化加工が施されているので、Ｖ溝基板１１と押さえ基板１３との平行度が高められ、光ファイバアレイ１０の寸法精度を向上させることができる。

薄肉化加工は、少なくとも被覆層１２２におけるＶ溝基板１１と押さえ基板１３との間に挟まれている部分に施されていればよく、例えばＶ溝基板１１上に設けられる全ての部分に施されていてもよい。但し、光ファイバ１２１をＶ溝基板１１の角部から保護する観点からは、Ｖ溝基板１１の角部では被覆層１２２の厚さは厚いことが好ましく、従って、薄肉化加工は、Ｖ溝基板１１上に設けられている部分のうちさらに先端側の一部分だけに施されていることが好ましい。

被覆層１２２における薄肉化加工が施された部分の厚さは例えば２〜１５μｍであり、元来の被覆層１２２の厚さの例えば１０５〜１４０％程度の厚さである。また、この部分では、光ファイバ心線１２の外径が細径化されて光ファイバ１２１の外径に近いことが好ましく、具体的には、前者の外径が後者の外径の１２０％以下であることが好ましい。

薄肉化加工としては、当該部分に対し例えば２５０〜４５０℃での熱処理を５〜６０秒間かけて被覆層１２２に含まれる成分を蒸散させることにより被覆層１２２を収縮させる加工等が挙げられる。

その他の構成及び作用効果は実施形態１と同一である。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態１及び２に係る光ファイバアレイ１０では、両側にＶ溝１１ａを形成したＶ溝基板１１を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、片側のみにＶ溝を形成したＶ溝基板を用いた構成であってもよい。

上記実施形態１及び２に係る光ファイバアレイ１０では、光ファイバ１２１の２行配列の構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、単行配列の構成であってもよく、また、３行以上の配列の構成であってもよい。後者の場合、例えば２〜８行である。

本発明は光ファイバアレイについて有用である。

Ｈ ファイバ出射ヘッド
Ｔ 可撓管
１０ 光ファイバアレイ
１１ Ｖ溝基板
１１ａ Ｖ溝
１２ 光ファイバ心線
１２１ 光ファイバ
１２１ａ コア
１２１ｂ クラッド
１２１ｃ サポート層
１２２ 被覆層
１２２ａ 先端
１３ 押さえ基板
２０ ヘッド本体
３０ 樹脂ネット
４０ 弾性樹脂系充填剤

Claims (3)

1. 基板表面に並行に延びるように複数のＶ溝が形成されたＶ溝基板と、各々、光ファイバと該光ファイバを被覆する被覆層とを有する複数本の光ファイバ心線と、を備え、
   上記複数本の光ファイバ心線のそれぞれは、上記Ｖ溝基板の上記Ｖ溝に沿って設けられていると共に、該Ｖ溝基板の該複数本の光ファイバ心線が延びる側の端には上記被覆層が接触しており、また、一端部において該被覆層が剥がされた部分を有さず、且つ該Ｖ溝基板の該Ｖ溝に沿って該Ｖ溝の両側の面に接して支持されるように設けられており、
   上記Ｖ溝基板上に配設された複数本の光ファイバ心線の上に、該Ｖ溝基板との間で該複数本の光ファイバ心線を挟持するように設けられた押さえ基板をさらに備え、
   上記複数本の光ファイバ心線のそれぞれは、上記被覆層における上記押さえ基板に覆われた部分に薄肉化加工が施されている光ファイバアレイ。
2. 基板表面に並行に延びるように複数のＶ溝が形成されたＶ溝基板と、各々、光ファイバと該光ファイバを被覆する被覆層とを有する複数本の光ファイバ心線と、を備え、
   上記複数本の光ファイバ心線のそれぞれは、上記Ｖ溝基板の上記Ｖ溝に沿って設けられていると共に、該Ｖ溝基板の該複数本の光ファイバ心線が延びる側の端には上記被覆層が接触しており、また、一端部において該被覆層が剥がされて上記光ファイバが露出していると共に、該被覆層が剥がされて露出した該光ファイバが該Ｖ溝基板の該Ｖ溝に沿って該Ｖ溝の両側の面に接して支持されるように設けられ、且つ該被覆層の先端が該Ｖ溝基板上に位置付けられており、
   上記Ｖ溝基板上に配設された複数本の光ファイバ心線の上に、該Ｖ溝基板との間で該複数本の光ファイバ心線を挟持するように設けられた押さえ基板をさらに備え、
   上記押さえ基板は、上記複数本の光ファイバ心線の上記被覆層の先端を覆うように設けられており、
   上記複数本の光ファイバ心線のそれぞれは、上記被覆層における上記押さえ基板に覆われた部分に薄肉化加工が施されている光ファイバアレイ。
3. 請求項１又は２に記載された光ファイバアレイが設けられたファイバ出射ヘッドを備えた直接製版記録装置。

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