JP6904213B2 - Optical fiber holder - Google Patents
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Description
本開示は、光ファイバが保持されている光ファイバ保持具に関する。 The present disclosure relates to an optical fiber holder in which an optical fiber is held.
光通信分野においてSi−Pは従来のものと比較し小型、低コスト、低消費電力であり、Datacom分野での活躍が期待されている。Siを使用することで光導波路の小型化が実現可能であり、また光/電子回路を同一基板上に積層できるため、さらに小型化が可能となるためである。 In the field of optical communication, Si-P is smaller, lower in cost, and consumes less power than conventional ones, and is expected to play an active role in the field of Datacom. This is because the optical waveguide can be miniaturized by using Si, and the optical / electronic circuits can be laminated on the same substrate, so that the optical waveguide can be further miniaturized.
シリコン導波路と光ファイバの接続方法の一つが表面結合(グレーティングカップリング)である。表面結合は導波路面に格子形状を形成し、光の干渉により上方に光線を導き、導波路面に接続した光ファイバに入光させる。または、光ファイバから光を導波路へと入光させる。 One of the methods for connecting a silicon waveguide and an optical fiber is surface coupling (grating coupling). The surface coupling forms a lattice shape on the waveguide surface, guides the light rays upward by the interference of light, and allows the light to enter the optical fiber connected to the waveguide surface. Alternatively, light is introduced from the optical fiber into the waveguide.
表面結合の長所としてはスポット径が9μm程度となるため通常の光ファイバを使用し接続させることができる点である。 The advantage of surface bonding is that the spot diameter is about 9 μm, so ordinary optical fibers can be used for connection.
表面結合のデメリットとして、光ファイバ保持具がシリコン導波路上を突き出た形状となるため実装を考えると低背が好ましい。低背や小型化を図るには、光ファイバの曲げ加工が必要である。この問題の解決策として特許文献1の方法で挙げられる課題が、この方法では曲げ半径の制御ができないという課題が存在する。また、特許文献2は、光ファイバを保持している部品を回転させるための装置が必要であり、光ファイバのR曲げ部分が光ファイバ保持具の外側となるため大型になるという課題が存在する。
As a demerit of surface coupling, since the optical fiber holder has a shape protruding on the silicon waveguide, a low profile is preferable in consideration of mounting. In order to reduce the height and size, it is necessary to bend the optical fiber. As a solution to this problem, the problem mentioned in the method of
そこで、本開示は、光ファイバを固定している部品を大型化せずに曲げ半径の制御を可能にすることを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to enable control of the bending radius without increasing the size of the component fixing the optical fiber.
本開示の光ファイバ保持具は、
一端に光ファイバの端部が配置され、他端において前記光ファイバが延在するように配置される第1の保持部材と、
前記第1の保持部材と共に前記光ファイバを挟持する第2の保持部材と、
を備え、
前記第1の保持部材及び前記第2の保持部材は、前記光ファイバの素線を挟持する光ファイバ保持部を前記一端に備え、
前記第1の保持部材の前記他端は、前記光ファイバの延在方向に沿った予め定められた曲率半径で湾曲する湾曲部を備え、
前記光ファイバ保持部と前記湾曲部を接続する、前記第1の保持部材に備わる第1の平面、或いは前記光ファイバを挟んで前記第1の平面と対峙する、前記第2の保持部材に備わる第2の平面、の少なくともいずれか一方に、凹部が設けられている。
The optical fiber holder of the present disclosure is
A first holding member in which an end portion of an optical fiber is arranged at one end and the optical fiber is arranged so as to extend at the other end.
A second holding member that sandwiches the optical fiber together with the first holding member,
With
The first holding member and the second holding member include an optical fiber holding portion for sandwiching an optical fiber strand at one end thereof.
The other end of the first holding member includes a curved portion that curves with a predetermined radius of curvature along the extending direction of the optical fiber.
The first plane provided in the first holding member connecting the optical fiber holding portion and the curved portion, or the second holding member provided in the second holding member facing the first plane across the optical fiber. A recess is provided in at least one of the second planes.
本開示によれば、光ファイバを固定している部品を大型化せずに曲げ半径の制御を可能にすることができる。 According to the present disclosure, it is possible to control the bending radius without increasing the size of the component fixing the optical fiber.
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。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the embodiments shown below. Examples of these implementations are merely examples, and the present disclosure can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. In addition, the components having the same reference numerals in the present specification and the drawings shall indicate the same components.
(第1の実施形態)
図1に、本実施形態に係る光ファイバ保持具の一例を示す。本実施形態に係る光ファイバ保持具は、光ファイバ26を挟持する2つの保持部材23、24と、スペーサ21と、を備える。保持部材23は、光ファイバ26の延在する方向D1に配置され、第1の保持部材として機能する。保持部材24は第2の保持部材として機能する。
(First Embodiment)
FIG. 1 shows an example of an optical fiber holder according to the present embodiment. The optical fiber holder according to the present embodiment includes two
本開示は、保持部材23の一端である端面23Aと保持部材24の一端である端面24Aに挟まれる形で光ファイバ26の端面26Aが配置され、保持部材23の他端である端面23Bに光ファイバ26が湾曲して延在する。例えば、図1のように、光ファイバ26の端面26Aが光回路3の上面3Aに接続される場合、光ファイバ26の方向D1は光回路3の上面3Aに沿った方向となる。ここで、方向D1は、一例として上面3Aに平行方向な方向が例示できるが、本開示はこれに限らず、上面3Aに垂直な方向を除く任意の方向とすることができる。また光回路3は、例えば、光導波路や光カプラを備えるフォトニック光回路(以下光回路と称す)である。
In the present disclosure, the
保持部材23の端面23Aは、光回路3の上面3Aに接合されている。接合は紫外線硬化樹脂等の光硬化樹脂を用いることが好ましい。保持部材23の端面23Aと保持部材24の一端である端面24Aとが同一面上に配置され、光回路3の上面3Aに接合されることが好ましい。光回路3の上面3Aとの接合面積が大きくなるため、接合強度を補強することができる。保持部材24は、光ファイバ26および光ファイバ26を固定した保持部材23と共に端面研磨されてもよい。
The
光ファイバ26の端面26Aでの光軸と保持部材23の端面23Aとのなす角度αは、90°ではないことが好ましく、これにより端面26Aでの反射による減衰を防ぐことができる。また、角度αは、光回路3からの光入出射方向に合わせた角度であることが好ましい。
The angle α formed by the optical axis on the
保持部材23及び24は、V溝を用いた保持部材であり、保持部材23及び24の少なくともいずれかにV溝が形成されている。例えば、図2に示すように保持部材23のみにV溝が形成されていてもよいし、図3に示すように保持部材24のみにV溝が形成されていてもよいし、図4に示すように保持部材23及び24の両方にV溝が形成されていてもよい。光ファイバ26のうちの保持部材23及び24のV溝で挟持される部分は被覆26Bが除去された素線26Cとなっている。保持部材23にV溝が形成される場合、素線26Cを保持する部分のみにV溝が形成されていてもよいが、湾曲部23EにもV溝が形成されていてもよい。
The
保持部材23及び24の挟持する光ファイバの本数は、任意の数とすることができる。例えば、図2(a)、図3(a)及び図4(a)に記載のように1本であってもよいし、図2(b)、図3(b)及び図4(b)に記載のように4本であってもよい。保持部材23及び24の挟持する光ファイバの本数が複数本の場合、本開示の光ファイバ保持具は、ファイバアレイを構成することができる。
The number of optical fibers sandwiched between the
保持部材23は、光ファイバ26の方向D1に沿った予め定められた曲率半径で湾曲する湾曲部23Eを備える。予め定められた曲率半径は、光ファイバ26が過剰に曲がって折れることを防止することの可能な値であり、且つ光回路3の上面3Aに沿った方向へ引き出すことが可能な値である。光ファイバ26は湾曲部23Eに接着剤により固定されていることが好ましい。
The holding
スペーサ21は、光ファイバ26が湾曲部23Eに沿って湾曲するよう、光ファイバ26を湾曲部23Eに押さえる機能を有する。これにより、光ファイバ26の端面26Aを光回路3に固定した状態で、光ファイバ26を方向D1に延在させることができる。
The
スペーサ21は、柱状又は筒状の構造体であり、柱状又は筒状の断面形状は任意である。例えば、図1〜図4に示すような方形断面であってもよいし、円形断面であってもよい。光ファイバ26と接する押圧面21Dの少なくとも一部は、湾曲部23Eに沿って配置されていることが好ましく、例えば、図5に示すように、湾曲部23Eの曲率半径に応じて湾曲していることが好ましい。
The
保持部材23,24及びスペーサ21の素材は任意であるが、例えば、ガラスや樹脂のほか、金属を用いることができる。保持部材23,24及びスペーサ21が金属である場合は、熱硬化樹脂を用いて保持部材23とスペーサ21との間に光ファイバ26を固定することができる。保持部材23,24及びスペーサ21がUVに対して透明であるガラスや樹脂の場合は、UV硬化樹脂を用いて保持部材23とスペーサ21との間に光ファイバ26を固定することができる。このように、保持部材23,24及びスペーサ21がUVを透過することで、UV硬化樹脂で固定ができ、製造が簡便化される。
The materials of the holding
以上説明したように、本実施形態は、湾曲部23Eにスペーサ21を用いて光ファイバ26を押し当てることで、湾曲部23Eの曲率半径で光ファイバの曲げを制御することができる。ここで、本実施形態は、保持部材23が湾曲部23Eを有し、これによって保持部材23と保持部材24との間に生じた空隙にスペーサ21を設けている。このため、本実施形態は、光ファイバ26を固定している部品保持部材23、24及びスペーサ21を大型化せずに光ファイバ26の曲げ半径の制御を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, by pressing the
(第2の実施形態)
図6に、本実施形態に係る光ファイバ保持具の一例を示す。光ファイバ26の曲げ応力の負荷によって、光ファイバ26が保持部材23から離れる方向にスペーサ21が押し上げられ、スペーサ21が剥離する可能性がある。そこで、本実施形態に係る光ファイバ保持具は、スペーサ21が押し上げられないよう、スペーサ21と保持部材24とが平面21Cと側面24Cで固定されている。
(Second embodiment)
FIG. 6 shows an example of the optical fiber holder according to the present embodiment. Due to the load of bending stress of the
本実施形態では、スペーサ21と保持部材24とが接着剤で接合できるよう、光回路3の上面3Aから端面24Eまでの高さH24は、光回路3の上面3Aから光ファイバ26までの高さH26よりも高いことが好ましい。また、図6では、スペーサ21の断面形状が楔形状である例を示したが、本実施形態においても第1の実施形態と同様にスペーサ21の断面形状は任意の形状とすることができる。
In the present embodiment, the height H 24 from the
スペーサ21と保持部材24との固定は強固であることが好ましく、保持部材24とスペーサ21は面で接触することが好ましい。そこで、本実施形態は、保持部材24と当接する平面21Cがスペーサ21に設けられ、保持部材24のうちの保持部材23側の側面24Cが平坦面となっている。このように、平面同士で接合することで、保持部材23、24とスペーサ21の接触面積を増加させることができる。これにより、本実施形態は、光ファイバ26の曲げの応力負荷によるスペーサ21の剥離を防止することができる。
The
ここで、本実施形態においても、スペーサ21の押圧面21Dは、図7に示すように、湾曲部23Eの曲率半径に応じて湾曲していることが好ましい。
Here, also in the present embodiment, it is preferable that the
さらに、図8に示すように、スペーサ21の面21Eは、保持部材24の端面24Eと固定されていることが好ましい。これにより、保持部材24とスペーサ21との接着面積が増えるため、光ファイバ26を湾曲部23Eへより効率よく押し当てることができる。また、製造の際に保持部材23、24とスペーサ21の位置固定を簡便化することができる。さらに、保持部材24とスペーサ21は、一体に形成されていてもよい。
Further, as shown in FIG. 8, the
また、スペーサ21は、光ファイバ26が方向D1に延在する程度に、十分な長さを有することが好ましい。例えば、図7及び図8に示すように、光ファイバ26の端面26Aを基準とした距離D21と距離D23を比較することによって定めてもよい。ここで、距離D21は、保持部材23のうちの光ファイバ26の端面26Aの位置から方向D1へのスペーサ21の端部までの方向D1上での距離である。距離D23は、保持部材23のうちの光ファイバ26の端面26Aの位置から方向D1への保持部材23の端部までの方向D1上での距離である。例えば、スペーサ21に備わる押圧面21Dと光ファイバ26とが接触する長さが、保持部材23に備わる湾曲部23Eと光ファイバ23とが接触する長さよりも長い。
Further, the
また、図8に示すように、保持部材24の端面24Eをスペーサ21と平面同士で接合する場合、光回路3の上面3Aから端面24Eまでの高さH24は、第2の実施形態の記載に関わらず、光回路3の上面3Aから光ファイバ26までの高さH26と同程度とすることができ、光回路3の上面3Aから光ファイバ26までの高さH26よりも低くてもよい。
Further, as shown in FIG. 8, when the
(第3の実施形態)
図9に、本実施形態に係る光ファイバ保持具の一例を示す。本実施形態に係る光ファイバ保持具は、光ファイバ26を挟持する2つの保持部材23、24を備える。本実施形態に係る光ファイバ保持具は、保持部材23、24を用いて、光ファイバ26の端面26Aを光回路3の上面3Aに接続する。保持部材23は、光ファイバ26の延在する方向D1に配置され、第1の保持部材として機能する。保持部材24は第2の保持部材として機能する。保持部材23の他端23Bは、方向D1に沿った予め定められた曲率半径で湾曲する湾曲部23Eを備える。
(Third Embodiment)
FIG. 9 shows an example of the optical fiber holder according to the present embodiment. The optical fiber holder according to the present embodiment includes two holding
光ファイバ26と保持部材23及び24は接着剤で固定される。この固定の際に、接着剤が湾曲部23Eへ流入すると、湾曲部23Eの形状が変化したり、湾曲部23Eで湾曲させる光ファイバ26に接着剤が付着したりするなどして、光ファイバ26に破断が生じる可能性がある。そこで、湾曲部23Eへの接着剤の流入を防ぐため、保持部材24は、光ファイバ26の固着に用いた接着剤を流入させるための凹部31を備える。本実施形態では、一例として、凹部31が保持部材24のみに設けられる例を示すが、本開示は、これに限らず、凹部31は、保持部材23に設けても同様の効果を得ることが可能であり、保持部材23及び24の両方に設けられていてもよい。
The
図10及び図11に、本実施形態に係る光ファイバ保持具の詳細構造の第1例及び第2例を示す。保持部材23は第3の平面として機能する平面23Cを備え、保持部材24は光ファイバ26の素線26Cを保持するための溝33を備える。光ファイバ26の素線26Cは、平面23C及び溝33に挟持される。光ファイバ26の素線26Cが挟持されている部分を光ファイバ保持部27とする。
10 and 11 show first and second examples of the detailed structure of the optical fiber holder according to the present embodiment. The holding
本実施形態では、溝33が保持部材24に備わる例を示すが、溝33は、第1及び第2の実施形態と同様に、保持部材23及び24の少なくともいずれかに形成されていればよい。すなわち、光ファイバ保持部27の構成は、第1の実施形態で示した図2、図3及び図4のいずれの構成も採用しうる。
In the present embodiment, an example in which the
保持部材23は第1の平面として機能する平面23Dを備え、保持部材24は第2の平面として機能する平面24Dを備える。平面23Dは、湾曲面23Eに接続する平面である。平面24Dは、光ファイバ26を挟んで平面23Dと対峙する平面である。このように、平面23D及び平面24Dは、光ファイバ保持部27の端面24E側に配置されている。
The holding
凹部31は、平面23D又は24Dの少なくともいずれか一方に設けられている。これによって、湾曲部23Eへの接着剤の流入を防ぐ。また光ファイバ26の素線26Cと光ファイバの被覆26Bの端部26Eが直線状に保たれるよう、平面23Dと平面23Cは平行であることが好ましく、さらに平面23Dと平面24Dは平行であることが好ましい。
The
凹部31は、光ファイバ26の保持に用いられる接着剤を流入させることの可能な任意の形状を採用しうる。例えば、図9及び図10(c)に示すような溝形状である。凹部31の幅W31は、任意であり、図11(c)に示すように、保持部材24の端面24Eに達する段差形状を構成していてもよい。
The
本開示は、光ファイバ26が湾曲部23Eで湾曲される。このときに光ファイバ26の素線26Cが湾曲部23Eで湾曲されると、光ファイバ26の素線26Cが曲げ応力に耐えられずに破断することがある。そこで、湾曲部23Eでの曲げ応力が光ファイバ26の素線26Cに加わらないよう、光ファイバ26の被覆26Bの端部26Eは、平面23D及び平面24Dで挟持されていることが好ましい。
In the present disclosure, the
光ファイバ26の素線26C部分は折れやすい傾向にある。そのため、光ファイバ26の被覆26Bの端部26Eは、平面23Dと平面24Dに接着剤で固定されていることが好ましい。そのため、凹部31は、光ファイバ26の被覆26Bの端部26Eよりも保持部材24の端面24E側に配置されていること、即ち凹部31は光ファイバの被覆の配置されている部分に設けられていることが好ましい。これにより、光ファイバ26の素線26Cの全体が接着剤で固定され、さらに光ファイバ26の被覆26Bまで接着剤で固定されるため、光ファイバ26の素線26Cの破断を防ぐことができる。
The
光ファイバ保持部27は光ファイバ26の素線26Cを挟持し、平面23D及び24Dは光ファイバ26の被覆26Bを挟持する。そのため、光ファイバ保持部27と平面23Dとの間には、光ファイバ26の被覆26Bの厚みに応じた段差が設けられていることが好ましい。例えば、平面23C及び平面23Dは平行であり、これらの面の距離が光ファイバ26の被覆26Bの厚みに略等しい。これにより、光ファイバ保持部27は、光ファイバ26の素線26Cに曲げ応力を与えることなく、光ファイバ26の被覆26Bの端部26Eを挟持することができる。このような光ファイバ26の被覆26Bの厚みに応じた段差は、保持部材23に限らず、保持部材24に設けられていてもよいし、保持部材23及び24の両方に設けられていてもよい。
The optical
以上説明したように、本実施形態に係る光ファイバ保持具は、湾曲部23Eを備えるため、光ファイバ26を固定している部品を大型化せずに曲げ半径の制御を可能にすることができる。また本実施形態に係る光ファイバ保持具は、凹部31を備えるため、湾曲部23Eへの接着剤の流入を防ぐことができる。また本実施形態に係る光ファイバ保持具は、光ファイバ保持部27で光ファイバ26の素線26Cを挟持し、光ファイバ26の被覆26Bの端部26Eが光ファイバ保持部27の近傍まで配置されているため、光ファイバ26の素線26Cへの曲げ応力を防ぐことができる。
As described above, since the optical fiber holder according to the present embodiment includes the
(第4の実施形態)
本実施形態に係る光ファイバ保持具は、第3の実施形態で説明した光ファイバ保持具に、さらに、第1及び第2の実施形態で説明したスペーサ21をさらに備える。図12は図10に示す光ファイバ保持具の第3の実施形態への適用例を示し、図13は図11に示す光ファイバ保持具の第3の実施形態への適用例を示す。
(Fourth Embodiment)
The optical fiber holder according to the present embodiment further includes the
本実施形態では、光ファイバ26の被覆26Bの端部26Eが平面23Dと平面24Dで挟持され、平面24Dに凹部31が設けられている。
In the present embodiment, the
保持部材23及び24並びにスペーサ21は、光ファイバ26を挟持して接着剤で固定されている。本開示は、凹部31を備えるため、光ファイバ保持部27の接着剤の湾曲部23Eへ流入を防ぎ、これにより光ファイバ26を適切な位置に配置した状態でスペーサ21の接着を行うことができる。
The holding
凹部31が図11に示すような段差形状の場合、図13に示す凹部31の端面24A側の端部から端面24Eまでの寸法H31は、スペーサ21の凸部の寸法H21と同じでもよいが、H21よりも大きい寸法の形態を採用しうる。これにより、凹部31の端面24A側の端部とスペーサ21との間に、接着剤を流入させるための空隙を設けることができる。
When the concave portion 31 has a stepped shape as shown in FIG. 11, the dimension H 31 from the end portion of the
本開示は情報通信産業に適用することができる。 This disclosure can be applied to the information and communication industry.
21:スペーサ
23、24:保持部材
26:光ファイバ
3:光回路
27:光ファイバ保持部
31:凹部
33:溝
21:
Claims (6)
前記第1の保持部材と共に前記光ファイバを挟持する第2の保持部材と、
を備え、
前記第1の保持部材及び前記第2の保持部材は、前記光ファイバの素線を挟持する光ファイバ保持部を前記一端に備え、
前記第1の保持部材の前記他端は、前記光ファイバの延在方向に沿った予め定められた曲率半径で湾曲する湾曲部を備え、
前記湾曲部と接続する、前記第1の保持部材に備わる第1の平面、或いは前記光ファイバを挟んで前記第1の平面と対峙する、前記第2の保持部材に備わる第2の平面、の少なくともいずれか一方に、凹部が設けられている、
光ファイバ保持具。 A first holding member in which an end portion of an optical fiber is arranged at one end and the optical fiber is arranged so as to extend at the other end.
A second holding member that sandwiches the optical fiber together with the first holding member,
With
The first holding member and the second holding member include an optical fiber holding portion for sandwiching an optical fiber strand at one end thereof.
The other end of the first holding member includes a curved portion that curves with a predetermined radius of curvature along the extending direction of the optical fiber.
A first plane provided in the first holding member connected to the curved portion, or a second plane provided in the second holding member facing the first plane across the optical fiber. A recess is provided in at least one of them,
Fiber optic holder.
請求項1に記載の光ファイバ保持具。 The recess is provided in a portion where the coating of the optical fiber is arranged.
The optical fiber holder according to claim 1.
請求項1又は2に記載の光ファイバ保持具。 The optical fiber holding portion sandwiches a wire of the optical fiber by using a third plane provided in the first holding member and a groove provided in the second holding member.
The optical fiber holder according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の光ファイバ保持具。 The third plane is substantially parallel to the first plane.
The optical fiber holder according to claim 3.
請求項1から3のいずれかに記載の光ファイバ保持具。 The second plane is substantially parallel to the first plane.
The optical fiber holder according to any one of claims 1 to 3.
前記湾曲部と前記スペーサの間に前記光ファイバが固定されている、
請求項1から5のいずれかに記載の光ファイバ保持具。 A spacer for fixing the optical fiber is further provided at the other end of the first holding member.
The optical fiber is fixed between the curved portion and the spacer.
The optical fiber holder according to any one of claims 1 to 5.
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