JPH11218637A - 光ファイバ型光部品の固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度、湿度などの環境変化によって、光ファ
イバ型光部品の特性が変化しにくい光ファイバ型光部品
の固定構造を提供する。 【解決手段】 被覆層１ｂの一部が除去されて、裸光フ
ァイバ１ａが露出した裸光ファイバ部１ｃを有する光フ
ァイバ型光部品１Ａを、固定部材１２の固定面の１２ａ
上に、前記裸光ファイバ部１ｃを接着することによって
固定する光ファイバ型光部品の固定構造であって、前記
固定面１２ａにおいて、前記裸光ファイバ部１ｃが配置
される裸光ファイバ固定面１２ｂは、この裸光ファイバ
部１ｃに隣接する両側の被覆層１ｂが配置される被覆層
固定面１２ｃ，１２ｃよりも高い位置に設けられ、かつ
前記裸光ファイバ固定面１２ｂと、前記裸光ファイバ部
１ｃとの距離が５０μｍ以下である光ファイバ型光部品
の固定構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ型光部品
の固定構造に関し、特に光ファイバの一部の被覆層が除
去されて、裸光ファイバが露出した裸光ファイバ部を有
する光ファイバ型部品を固定部材に固定した構造におい
て、環境変化によって光ファイバの特性が変化しにくい
光ファイバ型光部品の固定構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ型光部品には、光アイソレー
タや多層膜光フィルタなどのように、２つ以上の光ファ
イバが対向するように配置され、これらの光ファイバの
間に所定の機能を有する素子が挿入されて構成されてい
るタイプがある。また、この他には、融着延伸型光ファ
イバカプラや光ファイバグレーティングのように、光フ
ァイバの途中の被覆層が一部除去され、裸光ファイバが
露出した裸光ファイバ部に所定の加工が施されて、光素
子としての機能が付与されているタイプがある。例えば
光ファイバグレーティングは、前記裸光ファイバ部のコ
アに、その長さ方向に屈折率の周期的な変化が形成され
てなるものである。このように裸光ファイバ部を有する
光ファイバ型光部品は、裸光ファイバ部が傷つきやす
く、脆弱なので、補強のために固定部材に固定されて用
いられるのが一般的である。

【０００３】固定部材は光部品を保護することができ、
外部応力によって容易に変形しないものが用いられる。
また、固定部材の材料としては、裸光ファイバを構成す
る石英ガラスの線膨張係数に近い線膨張係数を有するも
のが好ましい。例えば石英ガラス、低熱膨張セラミック
ス、インバー合金などが用いられる。これは、裸光ファ
イバの線膨張係数と固定部材の線膨張係数との差が大き
いと、環境温度変化に伴うこれらの体積変化の差が大き
く、裸光ファイバ部に歪みがかかり、その特性が変化し
てしまうからである。

【０００４】また、固定部材に光ファイバ型光部品を固
定するにおいては、例えば接着剤によって固定する方
法、低融点ガラス（ガラスハンダ）によって固定する方
法、機械的に光ファイバをはさみ込む方法などが用いら
れる。これらの中では、接着剤によって固定する方法
が、固定時の操作が簡便で、かつ作業中に光ファイバ型
光部品を傷つけることが少ないので、一般的に多く用い
られている。

【０００５】図５〜図７は、従来の光ファイバ型光部品
の固定構造の一例を示すものであって、図５は平面図、
図６は図５に示すＡ−Ａで切断した断面図、図７は光フ
ァイバ型光部品の接着、固定部を拡大した平面図であ
る。図中符号１は光ファイバであって、この光ファイバ
１は、裸光ファイバ１ａと、この裸光ファイバ１ａの周
上に設けられた被覆層１ｂとから構成されている。この
光ファイバ１には、その途中の被覆層１ｂが一部除去さ
れて、裸光ファイバ１ａが露出した裸光ファイバ部１ｃ
が形成されている。そして、この裸光ファイバ部１ｃに
所定の加工が施されることにより、光素子としての機能
が付与されて、この光ファイバ型光部品１Ａが構成され
ている。さらに前記裸光ファイバ部１ｃが、接着剤３，
３によってそれぞれ固定部材２の平坦な固定面２ａに接
着されて、この光ファイバ型光部品の固定構造が構成さ
れている。

【０００６】ところで、光ファイバ型光部品１Ａを固定
部材２に接着、固定するにおいては、図７に示すよう
に、接着剤３，３によって接着された固定点３ａ，３ａ
間の裸光ファイバ部１ｃがたるまないように、ある程度
張力をかけた状態で固定される。通常の光ファイバ型光
部品１Ａの光学的な特性は、この固定時にかけられる固
定張力に依存している。すなわち、この固定張力が変化
すると光ファイバ型光部品１Ａの特性が変化する。特
に、特定波長帯を反射する光ファイバ型光部品である反
射型光ファイバグレーティングにおいては、反射する波
長帯の中心波長は、前記固定張力に対する依存性が大き
い。例えば、固定張力に対する前記中心波長の変化率
は、約＋０．０１ｎｍ／ｇｆ程度である。

【０００７】したがって、特性が変化しにくく、高い信
頼性をもつ光ファイバ型光部品１Ａを提供するために
は、時間が経過しても前記固定張力が変化しにくいこと
が望ましい。このためには、適切な接着剤３を選択する
ことによって固定張力の変化をある程度抑制し、光ファ
イバ型光部品の信頼性を若干高めることができることが
わかっている。しかしながら接着剤３を適切に選択した
としても、その効果は十分ではなく、特に従来の光ファ
イバ型光部品の固定構造では、高湿下に放置すると前記
固定張力が変動してしまうという問題がある。特に高
温、高湿下に放置すると、前記固定張力の変動は著し
い。

【０００８】すなわち、図７に示すように、それぞれの
接着剤３，３には、固定点３ａ，３ａ間の中心に向かっ
て固定張力がかかっている。高温、高湿下などに放置し
た場合には、接着剤３，３の変形が発生する。このとき
前記固定張力の働く方向にむかって、それぞれの接着剤
３，３が変形することになる。この結果、固定点３ａ，
３ａが固定点３ａ，３ａ間の中心方向、すなわち相互に
近づく方向に移動し、固定張力が減少するのである。

【０００９】図８は、反射型光ファイバグレーティング
に加工された光ファイバ型光部品１Ａを、図５〜図７に
示すように、固定部材２に接着剤３，３によって接着
し、高温、高湿下の放置試験を行ったときの中心波長の
変化の一例を示すグラフである。この例においては、は
じめに温度５０℃，相対湿度３０％の環境下に１００時
間放置し、その後、温度５０℃，相対湿度９５％に条件
を変化させ、１５０時間放置している。横軸は時間を示
し、温度５０℃，相対湿度９５％に変化させたときの時
間をゼロとしている。縦軸は、この時間がゼロのときの
中心波長を基準にして、中心波長の変化量を示してい
る。１５０時間後の中心波長の変化量Δλは約−０．０
４ｎｍであり、グラフから相対湿度９５％という高湿下
に放置することによって、急激に光ファイバ型光部品１
Ａの特性が変化することが明らかである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記事情に鑑
みてなされたもので、温度、湿度などの環境変化に伴っ
て、光ファイバ型光部品の特性が変化しにくい光ファイ
バ型光部品の固定構造を提供することを課題とする。さ
らに、高湿下に放置しても、光ファイバ型光部品の特性
が変化しにくい光ファイバ型光部品の固定構造を提供す
ることを課題とする。さらに、高温、高湿下に放置して
も、光ファイバ型光部品の特性が変化しにくい光ファイ
バ型光部品の固定構造を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、光ファイバの一部の被覆層が除
去されて、裸光ファイバが露出した裸光ファイバ部を有
する光ファイバ型光部品を、固定部材の固定面に、前記
裸光ファイバ部を接着することによって固定する光ファ
イバ型光部品の固定構造であって、前記固定面におい
て、前記裸光ファイバ部が配置される裸光ファイバ固定
面は、この裸光ファイバ部に隣接する被覆層が配置され
る被覆層固定面よりも高い位置に設けられ、かつ前記裸
光ファイバ固定面と、前記裸光ファイバ部との距離が、
５０μｍ以下であること特徴とする光ファイバ型光部品
の固定構造を提案する。本発明において光ファイバと
は、裸光ファイバと、この裸光ファイバの周上に設けら
れた被覆層を有するものであって、光ファイバ素線、光
ファイバ単心線（以下単に光ファイバ心線という）、光
ファイバテープ心線などを包含するものとする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明者らは、図６に示す固定面
２ａと裸光ファイバ部１ｃとの距離ｔを適切に設定する
ことによって、固定張力の変化を抑制することができる
ことを見い出し、本発明を完成させるに至った。図１、
２は本発明の光ファイバ型光部品の固定構造の一例を示
すものであって、図１は平面図、図２は図１に示すＢ−
Ｂで切断した断面図である。図５〜図７に示すものと同
様の構成については同符号が付与されている。

【００１３】図中符号１は光ファイバであって、この光
ファイバ１は、裸光ファイバ１ａと、この裸光ファイバ
１ａの周上に設けられた被覆層１ｂとから構成されてい
る。また、この光ファイバ１には、その途中の被覆層１
ｂが一部除去されて、裸光ファイバ１ａが露出した裸光
ファイバ部１ｃが形成されている。そして、この裸光フ
ァイバ部１ｃに所定の加工が施されることにより、光素
子としての機能が付与されて、光ファイバ型光部品１Ａ
が構成されている。

【００１４】一方、符号１２は固定部材である。光ファ
イバ型光部品１Ａを固定する固定面１２ａは、裸光ファ
イバ固定面１２ｂと、この裸光ファイバ固定面１２ｂを
挟むようにして設けられた被覆層固定面１２ｃ，１２ｃ
を有している。前記裸光ファイバ固定面１２ｂと前記被
覆層固定面１２ｃ，１２ｃは平行で、かつ前記裸光ファ
イバ固定面１２ｂは、前記被覆層固定面１２ｃよりも高
い位置に設けられている。

【００１５】そして、前記被覆層固定面１２ｃ，１２ｃ
に、裸光ファイバ部１ｃに隣接する両側の被覆層１ｂ，
１ｂの終端がそれぞれ配置され、裸光ファイバ部１ｃ
が、前記裸光ファイバ固定面１２ｂの上に配置されてい
る。そして、この裸光ファイバ固定面１２ｂに、裸光フ
ァイバ部１ｃが接着剤３，３によって、固定点３ａ，３
ａ間に所定の固定張力はかかるように接着、固定され
て、光ファイバ型光部品の固定構造が構成されている。

【００１６】上述のように、前記裸光ファイバ固定面１
２ｂは、前記被覆層固定面１２ｃよりも高い位置に設け
られている。このため、図２に示されるように、裸光フ
ァイバ部１ｃと固定面１２ａ（裸光ファイバ固定面１２
ｂ）との距離ｔを小さくすることができる。この距離ｔ
は０〜５０μｍ以下、好ましくは０〜３０μｍとされ
る。すなわち、裸光ファイバ部１ｃと固定面１２ａとの
間に隙間が形成されないか、この隙間を小さくすること
ができる。このように裸光ファイバ部１ｃと固定面１２
ａとの間に形成される隙間が小さいので、この隙間に充
填される接着剤３の量を少なくすることができる。した
がって、接着剤３，３が変形しても、固定点３ａ，３ａ
の移動量が小さく、固定点３ａ，３ａの移動によって引
き起こされる固定張力の変動を小さくすることができ
る。この結果、光ファイバ型光部品１Ａの環境特性を向
上させ、信頼性を向上させることができる。

【００１７】裸光ファイバ１ａは、例えば石英ガラスを
主材料とする、外径約１２５μｍのものである。被覆層
１ｂは、例えば裸光ファイバ１ａの上に設けられ、この
裸光ファイバ１ａを光ファイバ素線とするための第１被
覆と、この光ファイバ素線を光ファイバ心線とするため
に、前記第１被覆の上に設けられた第２被覆とからな
る。前記第１被覆は、紫外線硬化型樹脂、シリコーン樹
脂などからなり、前記第２被覆はナイロンなどから形成
されている。また、この例において、第１被覆を含む外
径は約２５０μｍであり、光ファイバ１（光ファイバ心
線）の外径は約５００μｍである。すなわち被覆層１ｂ
の厚さは約１８７．５μｍである。

【００１８】また、裸光ファイバ部１ｃの長さは、光フ
ァイバ型光部品１Ａの種類、特性などによって適宜変更
することができる。光ファイバ型光部品１Ａの種類とし
ては、融着延伸型光ファイバカプラ、反射型あるいは放
射型光ファイバグレーティングなどを例示することがで
きる。融着延伸型光ファイバカプラは、途中の被覆層１
ｂを一部除去して裸光ファイバ１ａを露出させてなる裸
光ファイバ部１ｃを備えた光ファイバ１を複数本用意
し、これらを平行に並べ、これらの裸光ファイバ部１ｃ
の長さ方向の一部を加熱して融着させ、延伸して、光が
合波、分波する融着延伸部を形成してなるものである。
本発明の光ファイバ型光部品の固定構造は、このように
複数本の光ファイバ１を並列させた構成のものを固定す
る場合にも適用することができる。

【００１９】反射型あるいは放射型光ファイバグレーテ
ィングは、例えば裸光ファイバ部１ｃのコアに、その長
さ方向にそって屈折率の周期的な変化を形成してなるも
のである。この屈折率の周期的な変化の周期（グレーテ
ィング周期）が非常に小さい場合には、特定波長帯の光
を反射する反射型の特性が得られ、大きい場合には、特
定波長帯の光をコア外に放射する放射型の特性が得られ
る。

【００２０】前記屈折率の周期的な変化は、例えば、ゲ
ルマニウム添加石英ガラスに特定波長の紫外光を照射す
ると、屈折率が上昇する現象を利用して形成される。例
えば、ゲルマニウム添加石英ガラスからなるコアと、こ
のコアの周上に設けられた純石英ガラスからなるクラッ
ドとを備えた裸光ファイバ部１ｃに、位相マスクを介し
て紫外光を照射すると、干渉縞が形成され、この干渉縞
が形成された部分のコアの屈折率が上昇し、屈折率の周
期的な変化が形成され、放射型あるいは反射型光ファイ
バグレーティングを製造することができる。また、本発
明においては、裸光ファイバ部１ｃを有する光ファイバ
型光ファイバ部品であればよく、必ずしも裸光ファイバ
部１ｃに加工が施されていなくてもよい。

【００２１】前記固定部材１２は、例えば石英ガラス、
低熱膨張セラミックス、インバー合金などの、裸光ファ
イバ１ａを構成する材料の線膨張係数と近い線膨張係数
を有する材料から形成されている。裸光ファイバ固定面
１２ｂの光ファイバ型光部品１Ａの長さ方向にそう長さ
は、裸光ファイバ部１ｃの長さよりも小さければよく、
適宜調整することができる。またこの例において、被覆
層固定面１２ｃ，１２ｃの光ファイバ型光部品１Ａの長
さ方向にそう長さは、被覆層１ｂ，１ｂの終端付近がそ
れぞれ保持できれば特に限定することはない。

【００２２】また、裸光ファイバ固定面１２ｂと被覆層
固定面１２ｃとの高さの差ａは、前記距離ｔの好ましい
範囲を満足するように調整する。この距離ｔは、前記被
覆層１ｂの厚さから前記高さの差ａを差し引いた値であ
る。例えば前記距離ｔをゼロとするためには、この高さ
の差ａを前記被覆層１ｂの厚さと等しく設計すればよ
い。また、接着剤３としてはエポキシ系接着剤、アクリ
レート系接着剤などが用いられる。また光ファイバ型光
部品１Ａを接着した当初の固定点３ａ，３ａ間の距離は
特に限定するものではないが通常１０〜５０ｍｍとされ
る。この例においては３０ｍｍとされている。

【００２３】

【実施例】以下実施例を示して本発明における検討の経
過と、その効果を明らかにする。 （実施例１）図１、図２に示すものと同様の構成の光フ
ァイバ型光部品の固定構造を製造した。裸光ファイバ１
ａは、ゲルマニウム添加石英ガラスからなるコアと、こ
のコアの周上の設けられた純石英ガラスからなるクラッ
ドからなり、外径１２５μｍのものを用いた。また、第
１被覆を含む外径は約２５０μｍ、光ファイバ１（光フ
ァイバ心線）の外径は５００μｍ、被覆層１ｂの厚さは
１８７．５μｍであった。裸光ファイバ部１ｃの長さは
４０ｍｍであった。そしてこの裸光ファイバ部１ｃに加
工を施し、特定波長帯の光を反射する反射型光ファイバ
グレーティングの特性を有する光ファイバ型光部品１Ａ
とした。

【００２４】固定部材１２は、石英ガラスから形成し
た。裸光ファイバ固定面１２ｂの光ファイバ型光部品１
Ａの長さ方向にそう長さは３８ｍｍ、被覆層固定面１２
ｃ，１２ｃの光ファイバ型光部品１Ａの長さ方向にそう
長さは、いずれも６ｍｍであった。固定面１２ａの、光
ファイバ型光部品１Ａの長さ方向に直交する方向の長さ
（幅）は５ｍｍであった。

【００２５】また、裸光ファイバ固定面１２ｂと被覆層
固定面１２ｃとの高さの差ａは、前記被覆層１ｂの厚さ
と等しく、１８７．５μｍとし、距離ｔをゼロとした。
また、接着剤３はエポキシ系接着剤を用いた。また、光
ファイバ型光部品１Ａを接着した当初の固定点３ａ，３
ａ間の距離は３０ｍｍであった。

【００２６】図３は、この実施例１の光ファイバ型光部
品の固定構造について、図８に示す条件と同様の条件で
高温、高湿下の放置試験を行い、中心波長の変化を示し
たグラフである。図８に示す従来のものの結果と比較し
て、温度５０℃，相対湿度９５％の条件で放置した際の
中心波長の変化が小さく、温度５０℃，相対湿度９５
％，１５０時間放置後の中心波長の変化量Δλは、−
０．００２ｎｍであった。したがって、実施例１の光フ
ァイバ型光部品の固定構造は、高温、高湿下に放置して
も特性が変化しにくく、環境変化に対して安定した特性
を有することが明らかである。

【００２７】（実施例２）実施例１において、裸光ファ
イバ固定面１２ｂと被覆層固定面１２ｃとの高さの差ａ
を調整し、距離ｔが異なるものを、３試料ずつ複数タイ
プ製造した。これらの試料に関して、実施例１と同様の
高温、高湿下の放置試験を行い、距離ｔと中心波長の変
化量Δλとの関係を求めた。図４は、この結果を示すグ
ラフである。距離ｔが５０μｍ以下の範囲のもは、５０
μｍをこえるものと比較して、明らかに中心波長の変化
量が小さく、良好な結果が得られていることがわかる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バ型光部品の固定構造は、光ファイバ型光部品の裸光フ
ァイバ部と固定部材の固定面との距離を適切に設定する
ことにより、温度、湿度などの環境変化によって、光フ
ァイバ型光部品の特性が変化しにくいものである。特
に、高温、高湿下に放置しても、接着剤の変形によって
引き起こされる固定張力の変動を小さくすることがで
き、光ファイバ型光部品の環境特性を向上させ、信頼性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光ファイバ型光部品の固定構造の一
例を示す平面図である。

【図２】 図１に示すＢ−Ｂで切断した断面図である。

【図３】 実施例１の光ファイバ型光部品の固定構造に
ついて、高温、高湿下の放置試験を行った結果を、中心
波長の変化で示したグラフである。

【図４】 実施例２の結果を示す距離ｔと中心波長の変
化量Δλの関係のグラフである。

【図５】 従来の光ファイバ型光部品の固定構造の一例
を示す平面図である。

【図６】 図５に示すＡ−Ａで切断した断面図である。

【図７】 図５に示す裸光ファイバ部の接着部分を拡大
した平面図である。

【図８】 従来の光ファイバ型光部品の固定構造につい
て、高温、高湿下の放置試験を行った結果を、中心波長
の変化で示したグラフである。

【符号の説明】

１Ａ…光ファイバ型光部品、１…光ファイバ、１ａ…裸
光ファイバ、１ｂ…被覆層、１２…固定部材、１２ａ…
固定面、１２ｂ…裸光ファイバ固定面、１２ｃ…被覆層
固定面、３…接着剤、３ａ…固定点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバの一部の被覆層が除去され
   て、裸光ファイバが露出した裸光ファイバ部を有する光
   ファイバ型光部品を、固定部材の固定面に、前記裸光フ
   ァイバ部を接着することによって固定する光ファイバ型
   光部品の固定構造であって、 前記固定面において、前記裸光ファイバ部が配置される
   裸光ファイバ固定面は、この裸光ファイバ部に隣接する
   被覆層が配置される被覆層固定面よりも高い位置に設け
   られ、 かつ前記裸光ファイバ固定面と、前記裸光ファイバ部と
   の距離が、５０μｍ以下であること特徴とする光ファイ
   バ型光部品の固定構造。