JPH0637367Y2 - 光ファイバアレイ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、１本から多数本の光ファイバを整列固定した
光ファイバアレイに関し、更に詳しくは、光ファイバ素
線部とこれを保護被覆層で被覆した芯線部とを有する光
ファイバを整列固定し、その光ファイバの素線固定部と
芯線固定部との間に熱応力緩和部を設けた光ファイバア
レイに関するものである。

［従来の技術］ 光伝送システムにおいては、光ファイバ同士の接続、あ
るいは光ファイバと平面導波路との接続などのために光
ファイバアレイが用いられている。

この種の光ファイバアレイとしては、例えば第５図およ
び第６図に示すように、基板10とカバー12とを組み合わ
せた整列保持部品によって光ファイバを整列し挾持する
構成がある。

ここで基板10は、その先端部上面に光ファイバ素線部14
を整列するための複数本の精密整列溝（Ｖ溝）16を有
し、後方に光ファイバ芯線部18を収納するための凹陥部
20を形成した構造をなし、またカバー12は、その中央に
接着剤注入のための貫通孔22を有する構造である。

基板10やカバー12は、プラスチックによる一体成形品が
用いられることもあるが、プラスチックの熱膨張係数が
大きいため温度変化による溝部分の膨張によって光ファ
イバ素線部の先端面が基板やカバーの端面から離れ、伝
送損失が発生する問題が生じる。そのため高性能化の要
求に伴い、ガラスやセラミックスの加工品が用いられる
ことも多い。

光ファイバの固定は、治具を用いて光ファイバ素線部14
を精密整列溝16に整列させ、同時に光ファイバ芯線部18
を凹陥部20に収納してカバー12を被せて仮固定した後、
カバー12の中央に形成した貫通孔22から樹脂接着剤を圧
入することにより行っている。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら上記のような従来構造の光ファイバアレイ
では、ガラスやセラミックス製の基板やカバーを用いた
場合、それらの熱膨張係数に比べて樹脂接着剤の熱膨張
係数が６〜10倍以上大きく、温度変化によって伝送特性
が変動する問題がある他、高温（例えば80℃以上）では
樹脂接着剤が変質し、接着力が低下して基板とカバーと
の剥離が生じる等の重大な問題もあった。

特に素線部とそれを保護被覆層で被覆した芯線部とを有
する光ファイバを用いる光ファイバアレイの場合には、
素線固定部と芯線固定部との熱膨張係数の差により、光
ファイバ素線部に折損が生じるなどの問題があった。

本考案の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、組立精度が高く、温度特性が良好で、高温時でも基
板の剥離、光ファイバの折損等が生じないような安定な
光ファイバアレイを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案に係る光ファイバアレイは、光ファイバ素線部を
整列収納するための整列溝を有し、該光ファイバ素線部
とそれを保護被覆層で被覆いた光ファイバ芯線部を載せ
る下基板と、整列した光ファイバ素線部を押さえる上基
板とを具備するものである。

そして前記のような目的を達成するため本考案では、上
基板は透明で且つ該上基板と下基板はガラスまたはセラ
ミックスからなり、前記光ファイバ素線部を収容した下
基板の整列溝と上基板の間隙に半田を充填して固定し、
光ファイバ芯線部は上基板とは別の芯線部押さえ基板で
固定し、前記上基板による素線固定部と芯線部押さえ基
板による芯線固定部との間は、光ファイバ素線部を弛ま
せて配置し、それをエポキシ系樹脂の保護膜で覆った構
造として、素線固定部と芯線固定部との熱膨張係数差を
緩和する応力緩和部を設けており、これらの点に特徴が
ある。

ここで用いる半田としては、ガラスやセラミックス等の
固着が可能な例えばPb−Sn−Zn系やPb−Sn−Sb系などが
好ましい。

整列する光ファイバの本数が少ない場合には、下基板ま
たは上基板に更にダミーの溝を設け、それに半田を充填
することで固着強度を高める構成がある。

［作用］ 光ファイバは素線部に事前にメタライズを施すことな
く、その素線部を下基板に形成した整列溝内に収納し、
上基板で押さえ付け、整列溝と上基板との間隙に半田を
充填することによって固定される。この時、上基板が透
明なため、半田の充填を目視確認できる。このため高精
度の配列状態を維持しつつ強固に固着できる。また基板
と半田とは熱膨張係数が同等なため、熱的安定性の高い
ものが得られる。

また芯線部は素線部とは独立して固定され、且つ芯線固
定部と素線固定部の間が離れていて、その間が熱膨張係
数差による応力を緩和する応力緩和部を構成するため、
素線固定部での芯線部の熱膨張による引き込み、突き出
しを緩和して光ファイバの折れ、基板の割れや剥離を防
止できる。

［実施例］ 第１図は本考案に係る光ファイバアレイの一実施例を示
しており、同図Ａはその正面図、Ｂは側断面図、Ｃは平
面図である。

この光ファイバアイレ30は、先端部上面に光ファイバ素
線部32を整列収納するための断面Ｖ型の精密整列溝34を
有し基板部上面には光ファイバ芯線部36を整列するため
のＶ溝38を有する下基板40と、整列した光ファイバ素線
部32を押さえ付ける上基板42と、光ファイバ芯線部36を
固定するための芯線部押さえ基板44を具備しており、互
いに離れている上基板42と芯線部押さえ基板44との間
が、素線固定部への応力を緩和するための応力緩和部と
なる。

下基板40および上基板42はガラスまたはセラミックスか
らなり、上基板42は透明体である。芯線部押さえ基板44
はステンレス、コバール、あるいはフロートガラスなど
であってよい。下基板40の精密整列溝34およびＶ溝38
は、ダイシングソーなどにより高密度で機械加工する。
そして光ファイバ素線部32を収納した下基板40の精密整
列溝34と上基板42の間隙にガラスセラミックス用半田46
を超音波半田付け装置を用いて充填するとによって両者
を固定する。この時、上基板42が透明であるので、半田
の充填を確認できる。

光ファイバ芯線部36は下基板40のＶ溝38に並べられ、芯
線部押さえ基板44で挟み込まれて保護被覆層の材質と同
等の熱膨張係数を有する耐熱接着剤48により固定する。
また上基板42と芯線部押さえ基端44の間の応力緩和部
は、光ファイバ素線部を弛ませて配置し、且つ光ファイ
素線部の露出部分（湾曲部分）を低ヤング率又は基板に
近い熱膨張係数を有する耐熱接着剤48（エポキシ系樹
脂）を薄く塗布した保護膜で覆う。

実際の組み立ては次のように行う。まず使用する部品、
特に半田で固定する部品は有機物の残存（プライマリー
コートの残り等）がないよう十分な洗浄を行う。例えば
アセトン、アルコール、純水等の順序で超音波洗浄を行
うことが望ましい。また光ファイバ素線部32は上記のよ
うな処理を施した後、更にオゾン洗浄を行うのが望まし
い。

光ファイバの整列仮止めには第２図に示すような組立装
置を用いると効率良く行なえる。光ファイバ素線部32を
下基板40の精密整列溝34と上基板42とにより挟み、押さ
え治具50により精度良く仮固定する。同様に光ファイバ
芯線部36を下基板40の芯線部Ｖ溝38と芯線部押さえ基板
44とにより挾み付け、押さえ治具52により仮固定する。
そして先端部に設けた予熱ヒータ54により半田の溶解温
度よりも20〜30℃程度低い温度で先端部の予熱を行う。
予熱している状態で超音波半田ごて56によりガラスセラ
ミックス用半田46を下基板40の精密整列溝34と上基板42
の間隙に充填しそれらを固定する。この時、半田が充填
するのを上基板42から確認しながら作業を行うことがで
きる。

引き続いて光ファイバ素線部の露出部分（応力緩和部）
に下基板40と同等の熱膨張係数を有する耐熱接着剤を塗
布して保護膜を形成すると共に、光ファイバ芯線部の接
着固定を行う。最後に先端面を研磨することによって光
ファイバアレイが完成する。

試作ではガラスセラミックス用半田としてセラソルザ♯
186,♯246（商品名：旭硝子株式会社製）等を使用し
た。光ファイバ素線部の露出部分（応力緩和部）の保護
膜には、熱膨張係数の小さい耐熱性のエポキシ系樹脂を
使用する。試作ではエポテック353ND（商品名：エポキ
シテクノロジー株式会社製）に充填材としてSiO₂を30〜
50重量％含有させたものを用い、必要最小限の薄さに塗
布した。

第３図は本考案に係る光ファイバアレイの他の実施例を
示しており、同図Ａは正面図、Ｂは側断面図、Ｃは平面
図である。この実施例は光ファイバの本数が少ない場合
（例えば１本、２本）に特に有効である。基本的な構成
は前記第１図に示すものと同様であるから、説明を簡略
化するため対応する部分には同一符号を付す。この実施
例は２本の光ファイバを用いたものである。

光ファイバの本数が少ない場合には、下基板40に形成す
る精密整列溝34の本数も少なくなり、接着強度が不十分
となることがある。そこでそのような場合には、ダミー
の溝58を設け、このダミーの溝58にも半田を充填して下
基板40と上基板42とを固着する。この実施例では下基板
40の先端部両側に１本ずつダミーの溝58を設けている。
しかしダミーの溝の本数は任意であるし、下基板ではな
く上基板の下面に設けてもよいし、下基板と上基板の両
方に設けてもよい。光ファイバ素線部32は下基板40の精
密整列溝34に収納され上基板42で押さえられて、その精
密整列溝34と上基板42との間隙に半田46を充填すること
により固定する。それに加えてダミーの溝58と上基板42
の間隙にも半田46を充填し、下基板40と上基板42とを強
固に固着する。

第４図は本考案の更に他の実施例を示しており、光ファ
イバ芯線部の固定を接着に代えて「かしめ」により行っ
た例である。この実施例も基本的には第１図に示すもの
と同様であるから、対応する部分には同一符号を付し、
それらについての説明は省略する。

ここでは光ファイバ芯線部36の押さえ部材としてほぼ逆
Ｕ字型をなす押さえ金具６例を用い、それを矢印Ｐの方
向に力を加え「かしめ」ることで固着している。なお第
４図Ｂでは図面を判り易くするため上基板42と押さえ金
具60との間の光ファイバ素線部の露出部分（応力緩和
部）に保護膜が描かれていないが、実際には他の実施例
と同様、耐熱接着剤で覆われ保護される。

さて上記実施例のように本考案において下基板40および
上基板42に透明体を用いると、半田充填の際に半田が十
分に浸透したか否かの確認を目視により行えるため固着
の信頼性が高くなるし、必要以上に半田付け時間をかけ
ずに済み、光ファイバ芯線部の樹脂被覆が溶解したり変
形することがなく好ましい。

上基板42と芯線部押さえ基板44との間の光ファイバ素線
露出部分（応力緩和部）は耐熱接着剤の保護膜で覆われ
ているため、空気中の湿度等の影響で光ファイバ素線部
の強度が劣間隙するのを防止している。

また前記の各実施例ではいずれも光ファイバ素線部用の
精密整列溝と光ファイバ芯線部用のＶ溝とを同一の下基
板に形成しているが、それを光ファイバ素線部用の精密
整列溝を有する下基板と光ファイバ芯線部用の収納部を
もつホルダとを組み合わせたような構造とした場合にも
本考案は適用可能である。

［考案の効果］ 本考案は上記のように下基板と上基板がガラスまたはセ
ラミックスからなり、光ファイバ素線部を収納した下基
板の整列溝と上基板の間隙に半田を充填し固定した構成
であるから、光ファイバ素線部の整列精度を高くできる
のは無論のこと、上下両基板と半田との熱膨張係数の整
合性が極めて良好となる。本考案では光ファイバ素線部
を整列した下基板と、それを覆う透明上基板との接合に
半田を使用しているので、高温時でも基板の剥離は生じ
ず、且つ半田の充填を目視観察できるため、精度良く且
つ品質の良好な半田充填が行える。

また本考案では芯線固定部を独立に設けて、芯線固定部
の熱変化に対する応力を緩和するための応力緩和部を設
けているため、素線固定部に過大な熱応力が加わること
がなく、熱的安定性に優れ温度特性の良好な光ファイバ
が得られる。熱膨張係数の差に基因する突き出しによる
光ファイバの折損などが生じることはないし、引き込み
による伝送損失の低減も生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本考案に係る光ファイバアレイの一実施例を
示す正面図、第１図Ｂはその側断面図、第１図Ｃはその
平面図、第２図はその組立装置の一例を示す斜視図、第
３図Ａは本考案の他の実施例を示す正面図、第３図Ｂは
その側断面図、第３図Ｃはその平面図、第４図Ａは本考
案の更に他の実施例を示す側断面図、第４図Ｂはその斜
視図、第５図は従来技術の一例を示す斜視図、第６図は
その断面図である。 30……光ファイバアレイ、32……光ファイバ素線部、34
……精密整列溝、36……光ファイバ芯線部、40……下基
板、42……上基板、44……芯線部押さえ基板、46……半
田、48……耐熱接着剤。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−256107（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−19811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−156908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−91246（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−18215（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−131709（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバ素線部を整列収納するための整
   列溝を有し、該光ファイバ素線部とそれを保護被覆層で
   被覆した光ファイバ芯線部を載置する下基板と、整列し
   た光ファイバ素線部を押さえる上基板とを具備する光フ
   ァイバアレイにおいて、上基板は透明で且つ該上基板と
   下基板はガラスまたはセラミックスからなり、前記光フ
   ァイバ素線部を収容した下基板の整列溝と上基板の間隙
   に半田を充填して固定し、光ファイバ芯線部は上基板と
   は別の芯線部押さえ基板で固定し、前記上基板による素
   線固定部と芯線部押さえ基板による芯線固定部との間に
   は、光ファイバ素線部を弛ませて配置し、それをエポキ
   シ系樹脂の保護膜で覆った構造の、素線固定部と芯線固
   定部との熱膨張係数差を緩和する応力緩和部を設けた光
   ファイバアレイ。