(57)【要約】【課題】屈曲点や撚れ、歪みのない円弧状に光ファイバを布線した光ファイバシートを提供する。【解決手段】配線基板面上に光ファイバ（2a,2b,2c）が布線され、布線された光ファイバの円弧状部分（2c）に屈曲点がない構成とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板面上に光ファイバが布線された光ファイバシートにおいて、
布線された光ファイバの円弧状部分に屈曲点がないことを特徴とする光ファイバシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板面上に光ファイバが布線された光ファイバシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、配線基板面上に光ファイバを配列した光配線板を作成するにあたり、配線基板面上に光ファイバを所定の配置に布線するため、種々の技術が開示されている。例えば、特許文献１に開示された技術に代表されるように、配線基板に光ファイバを任意形状にファイバ布線装置するため、いわゆる「Ｘ−Ｙプロッタ」を応用した布線ヘッドを用い、この布線ヘッドを配線基板面に沿って移動させながら該布線ヘッドを介して配線基板面上に光ファイバを供給し布線する方法が多数開示されている。
【０００３】
一方、光ファイバを円弧状に布設する場合、前記「Ｘ−Ｙプロッタ」の原理によって駆動する布線ヘッド有し、該布線ヘッドを光ファイバの布線方向に合わせて配線基板に垂直な軸周りに回転させ、円弧状に巻回布設される光ファイバに撚りや捻れが生じないように構成したファイバ布線装置も利用されている。
【特許文献１】特開平１１−１１９０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記各布線方法等では、光ファイバを円弧状に布線するときに、図４に示すように、該円弧状部分を多角形近似して、微小直線部分の連続として認識していた。従って、光ファイバの円弧状部分は、目的とする円弧に沿って定められる複数の屈曲点と、該屈曲点を結ぶ複数の微小直線部分によって形成されていた。このように布線された光ファイバの屈曲点における曲率は、目的とする円弧の曲率よりもかなり大きい。そのため、該屈曲点がいわゆるマイクロベンドとなり、光ファイバのコアの楕円化や外形に対するコアの偏心等によって非軸対称性が誘起され、導波光のモード変換や光損失が生じてしまうといった問題があった。
【０００５】
また、上記布線方法等によれば、布線装置の構造上、円弧状部分の光ファイバには僅かなバックテンションや押し出し力がかかっていた。そのため、円弧状部分の光ファイバには、正又は負の伸び歪みがかかるため、光ファイバの導波特性や寿命に悪影響を及ぼしていた。
【０００６】
更に、目的とする円弧の半径が小さい場合には、該光ファイバの前記屈曲点における曲率は更に大きくなり、光ファイバに潜在する微小な傷やボイド等を原因として破断を来たすおそれもあった。
【０００７】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、屈曲点や撚れ、歪みのない円弧状に光ファイバを布線した光ファイバシートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、第１の解決手段は、配線基板面上に光ファイバが布線された光ファイバシートにおいて、布線された光ファイバの円弧状部分に屈曲点がないことを特徴とする光ファイバシートとした。
【０００９】
このような構成であれば、円弧状部分において屈曲点を有さず、光ファイバが折れ曲がった状態で布線されることがない。従って、光ファイバの円弧状部分において、コアの非楕円化やクラッドへの応力集中が極めて少ない。従って、光ファイバの導波特性の変化や光損失が極めて少なく、且つ、光ファイバの破断の虞のない光ファイバシートを得ることができる。
【００１０】
また、上記の目的を達成するためのファイバ布線装置は、光ファイバを供給するファイバ供給口を有し、該ファイバ供給口とそれに対向する配線基板とを相対移動させることにより該配線基板上に光ファイバを布線するファイバ布線装置であって、前記ファイバ供給口は、配線基板上に光ファイバを円弧状に布線するとき、該配線基板上の円弧状部分の始点に位置付けられた際、該配線基板に対し略直線状に相対移動して前記円弧状部分の長さだけ光ファイバを非布線状態で引き出した後、該配線基板上の前記円弧状部分の終点の位置付けられるように構成されたことを特徴とする。
【００１１】
このように構成されることにより、該ファイバ布線装置が円弧状部分を布線する際、前記ファイバ供給口が円弧状部分の始点から終点に移動した際、該円弧状部分の始点から該円弧状部分の長さだけ引き出された光ファイバが自らの弾力により目的とする円弧の形状に付勢される。
【００１２】
さらに、前記ファイバ布線装置は、前記光ファイバを供給する供給手段と前記配線基板面に向いたファイバ供給口とを有する布線ヘッドを備え、前記配線基板を保持した状態で、該配線基板を該配線基板面と平行な方向へ移動させる可動ステージを備え、前記布線ヘッドを前記配線基板面に対して相対的に垂直な方向へ移動させる昇降手段を備え、前記布線ヘッドを前記配線基板面に対して垂直な軸周りに回転させる回転手段を備え、前記配線基板面上に前記光ファイバを円弧状に布線するときに、該円弧状部分の形状情報からから円弧の長さを演算する手段と、前記円弧状部分の始点からファイバ供給口まで前記円弧の長さだけ引き出された光ファイバをファイバ供給口に保持する保持手段を有することが好ましい。
【００１３】
このように構成されることにより、前記可動ステージ上に固定された配線基板は、該配線基板面上に想定されるＸ−Ｙ平面状を自由に移動させることができる。前期布線ヘッドに備えられた供給手段からは、前記光ファイバが前記ファイバ供給口を通じて連続的に供給される。
【００１４】
また、前記昇降手段により布線ヘッドは、前記配線基板面に対し垂直方向に想定されるＺ軸方向へ自由に移動させることができる。前記回転手段により該布線ヘッドは、前記配線基板面に垂直な軸周りに自由の回転させることができ、前記Ｘ−Ｙ平面内で光ファイバの布線方向を変えることができる。
【００１５】
前記円弧の長さを演算する手段は、外部から入力される該円弧状部分の形状情報に基づき、目的とする円弧の長さを算出する。円弧状部分の形状情報としては、前記配線基板上の１点を原点とし、該円弧の半径ｒ、中心角θ、該円弧の中心の座標、始点の座標、終点の座標、始点における接線方向、終点における接線方向等が入力される。この場合、前記円弧状部分の円弧の長さＬは、Ｌ＝ｒ*θとして算出される。
【００１６】
前記光ファイバで目的とする円弧状部分を形成するために、該円弧状部分の始点から前記ファイバ供給口まで該円弧の長さＬだけ光ファイバが送り出される。前記保持手段は、前記光ファイバを挟み付けるクランプ機構などであって、所定長さＬだけ光ファイバが送り出された状態で、前記布線ヘッドが回転したり配線基板が移動したりする際に該光ファイバの長さが変化してしまわないように保持する。
【００１７】
このように構成されるファイバ布線装置によれば、前記円弧状部分の始点から目的の円弧の長さＬだけ光ファイバが引き出された状態で、前記布線ヘッドを円弧状部分の終点における接線方向に回転させ、前記可動ステージにより配線基板を移動させて、前記ファイバ供給口を該円弧状部分の終点に位置させることにより、光ファイバ自身の有する弾力によって、前記屈曲点や微小直線部分の全くない円弧を形成することができる。
【００１８】
また、上記の目的を達成するための光ファイバの布線方法は、配線基板面上に光ファイバを送り出して布線する光ファイバの布線方法であって、該光ファイバを円弧状に布線するときに、目的とする円弧状部分の形状情報を入力するステップと、該円弧状部分の形状情報から該円弧の長さを演算するステップと、該円弧状部分の始点で配線基板面に接地していた前記布線ヘッドのファイバ供給口を離地上昇させるステップと、前記配線基板を前記ファイバ供給口に対して相対的に移動させ、光ファイバを該円弧の長さだけ送り出すステップと、前記円弧の長さだけ送り出された光ファイバをファイバ供給口に保持するステップと、前記ファイバ供給口から送り出される光ファイバの布線方向が、前記円弧状部分の始点における接線方向から終点における接線方向に向くように、前記形状情報に基づいて前記布線ヘッドを回転させるステップと、前記布線ヘッドのファイバ供給口を前記配線基板上の前記円弧状部分の終点に接地させるステップを有する。
【００１９】
このような方法によれば、目的とする円弧状部分の形状情報を入力するステップでは、光ファイバが布線される配線基板面上の１点を原点とし、該円弧の半径ｒ、中心角θ、該円弧の中心の座標、始点の座標、終点の座標、始点における接線方向、終点における接線方向等が入力される。
【００２０】
これら形状情報の入力方法は、手動により入力する方法、あるいはＣＡＤ装置などから自動的に送信入力される方法など適宜選択される。
【００２１】
該円弧状部分の形状情報から該円弧の長さを演算するステップでは、前記入力された円弧状部分の形状情報から、該円弧の長さＬが算出される。この場合、前記円弧状部分の円弧の長さＬは、Ｌ＝ｒ*θとして算出される。
【００２２】
該円弧状部分の始点で配線基板面に接地していた前記布線ヘッドのファイバ供給口を離地上昇させるステップでは、目的とする円弧状部分を形成するために必要な長さの光ファイバをファイバ供給口から送り出すため、配線基板面に接地していた前記ファイバ供給口を離地上昇させる。
【００２３】
前記ファイバを該円弧の長さＬだけ送り出すステップでは、光ファイバの布線される配線基板又は布線ヘッドを移動させることにより、光ファイバが前記ファイバ供給口から所定長さだけ引き出される。この場合、前述の通りファイバ供給口は配線基板面から離れているため、該配線基板面上に位置する前記円弧状部分の始点から前記ファイバ供給口までの空間的な距離がＬであることが必要である。
【００２４】
前記円弧の長さだけ送り出された光ファイバをファイバ供給口に保持するステップでは、前記布線ヘッドに配されたクランプ機構などにより、所定長さＬだけ光ファイバが送り出された状態で前記光ファイバを挟み付け、前記布線ヘッドが回転したり、配線基板が移動したりする際に該光ファイバの長さが変化してしまわないように保持する。このように光ファイバを保持する手段は、クランプ機構に限定されるものではなく、光ファイバが収納されるファイバボビンの逆転防止機構等であってもよい。
【００２５】
前記形状情報に基づいて前記布線ヘッドを回転させるステップでは、前記入力された形状情報のうち始点における接線方向、終点における接線方向に関する情報に基づいて、布線ヘッドを回転させる。すなわち、該円弧状部分の始点における布線方向である該始点の接線方向から、該終点における布線方向である該終点の接線方向に前記布線ヘッドを回転させる。このステップを有することにより、該始点と終点で光ファイバに前記屈曲点や撚り、捻れを生じることがなく、光ファイバの円弧形状が変形したりすることがない。
【００２６】
前記布線ヘッドのファイバ供給口を前記配線基板上の前記円弧状部分の終点に接地させるステップでは、前記配線基板又は布線ヘッドを移動させることにより前記ファイバ供給口を目的とする円弧状部分の終点に位置させて該配線基板に接地させる。このステップにより、前期円弧の長さに引き出された光ファイバが、光ファイバ自身の有する弾力により目的とする円弧の形状に付勢された状態で前記配線基板上に布線される。
【００２７】
このような方法によれば、前記屈曲点や微小直線部分の全くない目的とする円弧を形成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、以下に述べる効果を奏する。
【００２９】
すなわち、本発明により布線されたＥＤＦなど光ファイバは、光ファイバ自身の弾力を利用して円弧状部分形成することができるため、前記屈曲点や微小直線部分の全くない円弧を形成することができる。また、本発明によれば、円弧状部分の光ファイバにはバックテンションや押し出し力は全くかからず、撚れや捻れも極めて少なくすることができる。
【００３０】
更に、布線される円弧状部分の始点及び終点における布線方向を制御することができるため、円弧の半径が小さい場合にも光ファイバの破断を極力低減することができる。
【００３１】
このように形成された光ファイバシートは、導波光のモード変換や光損失の極めて小さく、信頼性の高い光ファイバシートを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
−実施形態１−
図１は本発明の実施形態１に係るファイバ布線装置（A）の概略見取り図である。  図１に示すように、本実施形態に係るファイバ布線装置（A）は、基台（8）上に設けられた可動ステージ（10）と、基台（8）の縁より上方に設けられた支持部材（9）と、該支持部材（9）の先端に取り付けられている布線ヘッド（22）とを備えている。可動ステージ（10）は、第一の直線移動ステージ（11）と第二の直線移動ステージ（16）とを備えている。
【００３４】
前記第一の直線移動ステージ（11）は、基台（8）上に固定された第一固定部材（12）と、この第一固定部材（12）の上側に設けられた第一移動台（13）とを有している。そして、上記第一固定部材（12）の上面には、ガイド凸部（14）が直線状に設けられている一方、上記第一移動台（13）の下面には、上記ガイド凸部（14）と係合するガイド凹部（15）が設けられ、第一移動台（13）は第一固定部材（12）に対して不図示のモータにより、水平方向で上記ガイド凸部（14）およびガイド凹部（15）が延びる方向に相対的に往復運動するようになっている。第一移動台（13）の往復運動の方向は、図の矢印Ｙで示す方向である。
【００３５】
上記第二の直線移動ステージ（16）も第一の直線移動ステージ（11）と同じ構造をしていて、移動する方向が第一の直線移動ステージ（11）の移動方向と直交している。即ち、第二の直線移動ステージ（16）は、上記第一移動台（13）上に固定された第二固定部材（17）と、この固定部材（17）の上側に設けられた第二移動台（18）とを有している。そして、上記第二固定部材（17）の上面には、ガイド凸部（19）が直線状に設けられている一方、上記第二移動台（18）の下面には、上記ガイド凸部（19）と係合するガイド凹部（20）が設けられ、第二移動台（18）は固定部材（17）に対して不図示のモータにより、水平方向で上記ガイド凸部（19）およびガイド凹部（20）が延びる方向に相対的に往復運動するようになっている。第二移動台（18）の往復運動の方向は、図の矢印Ｘで示す方向である。なお、矢印Ｘと矢印Ｙとは、それぞれ、前記可動ステージ（10）に取り付けられた配線基板（3）面上に想定されたＸ−Ｙ座標軸のＸ軸方向とＹ軸方向を示しており、互いに直交している。
【００３６】
上記第二移動台（18）の上面は、上記配線基板（3）を着脱自在に取り付けることができるように構成されている。この第二移動台（18）の上面に取り付けられた配線基板（3）の上面は、略水平状態になっている。該配線基板（3）の上面には、光ファイバを止着するために粘着層又は接着層が形成されている。
【００３７】
配線基板（3）は、このように第二移動台（18）の上面に取り付けられているので、第一および第二の直線移動ステージ（11,16）によって、配線基板面上に想定されるＸ−Ｙ平面内を自在に移動させることができる。
【００３８】
前記支持部材（9）は、基台（8）の縁の部分から垂直に上方に立ち上がっている脚部（9a）と、該脚部（9a）の上端から基台（8）の平面の中央部に向かって水平に延びている腕部（9b）とを備えていて、該腕部（9b）の先端に布線ヘッド（22）が取り付けられている。従って、布線ヘッド（22）は、可動ステージ（10）の上方に位置するようになっている。該支持部材（9）の腕部（9b）には、前記布線ヘッド（22）を前記配線基板面に対して相対的に垂直な方向へ移動させる昇降手段（図示せず）が設けられている。該昇降手段は、ラックアンドピニオン機構などを介してモータにより、前記布線ヘッド（22）を移動させる。
【００３９】
上記布線ヘッド（22）は、内部にファイバボビンを供給手段（図示せず）として備えている。この供給手段と一体に布線ヘッド（22）は、前記配線基板面に対して垂直な軸回りに不図示のモータにより回転する。該布線ヘッド（22）の下面には、ファイバ供給口（4）が設けられている。前記ファイバボビンに巻き取られている光ファイバは、該ファイバ供給口（4）から送り出されて前記配線基板（3）上に布線される。
【００４０】
本実施形態に係るにかかるファイバ布線装置（A）を用いて、図２に示すような光ファイバシート（1）を作成することができる。該光ファイバシート（1）は、各種樹脂製の配線基板（3）上にエルビウムドープファイバ（以下、ＥＤＦ（2）という。）が平面コイル状に布線されたものであって、光増幅器等に組み込まれて増幅媒体としての役割を果たすものである。
【００４１】
該光ファイバシート（1）の配線基板（3）面上には、前記ＥＤＦ（2）を止着するために粘着層又は接着層が形成されている。上記配線基板（3）面上に布線されたＥＤＦ（2）は、平面視で略トラック状をなしていて第１の直線状部分（2a）及び第２の直線状部分（2b）と第１の円弧状部分（2c）及び第２の円弧状部分（2d）とからなる。この第１の円弧状部分（2c）は互いに同心状であって、それらの中心は第１の中心点（P1）である。また、第２の円弧状部分（2d）も互いに同心状であって、それらの中心は第２の中心点（P2）である。
【００４２】
次に、ファイバ布線装置（A）の布線方法について説明する。
【００４３】
図３は、図２に示すＥＤＦ（2）の最初の一巻きを布線する過程において、前記配線基板（3）に対する布線ヘッド（22）の相対的な移動経路を示した図である。
【００４４】
本実施形態に係るファイバ布線装置（A）では、これを作動させる前提として、布線されるＥＤＦ（2）の形状情報が前記可動ステージ（10）及び布線ヘッド（22）の挙動を制御するコントローラに入力される。本実施形態において入力される形状情報としては、ＥＤＦ（2）が布線される配線基板（3）面上の１点を原点とし、目的とする円弧状部分の半径（ｒ）、円弧状部分の中心角（θ）、該円弧の中心（P1，P2）の座標、始点（S）の座標、終点（T）の座標、始点（S）における接線方向、終点（T）における接線方向、第１の円弧状部分（2c）の終点（T）と第２の円弧状部分（2d）の始点（S）間の距離などである。本実施形態に係るコントローラにおいて、これら入力された形状情報から目的とする円弧状部分（2c，2d）の円弧の長さ（L）等が演算される。
【００４５】
本実施形態のように形状情報を前記コントローラに予め入力しておくことにより、布線作業を自動化することができるが、該形状情報を布線作業の実行中に適時入力することにより、前記可動ステージ（10）及び布線ヘッド（22）の挙動を制御することも可能である。
【００４６】
ここでファイバ布線装置（A）を作動させると、該ファイバ布線装置（A）は入力された前記形状情報に基づいてＥＤＦ（2）を布線し始める。本実施形態では、Ｘ−Ｙ方向に関し、前記可動ステージ（10）が移動し、布線ヘッド（22）は固定されているが、説明の便宜上。該可動ステージ（10）に対し相対的に布線ヘッド（22）が移動するものとして記述する。
【００４７】
まず、該布線ヘッド（22）の下面に設けられたファイバ供給口（4）は、配線基板（3）に接地した状態で第１の直線状部分（2a）を布線してゆく。該ファイバ供給口（4）が第１の円弧状部分（2c）の始点（S）に到達すると、前記布線ヘッド（22）は前記昇降手段により上昇する。
【００４８】
該布線ヘッド（22）が上昇し、ファイバ供給口（4）が配線基板（3）から離地した状態で移動すると、前記供給手段からＥＤＦ（2）が配線基板（3）に布設されない状態で引き出されてゆく。該ファイバ供給口（4）が、前記始点（S）に対し目的とする円弧の長さ（L）だけ離れた折り返し点（U）到達すると、前記保持手段によりＥＤＦ（2）が該円弧の長さ（L）に保持される。
【００４９】
該ファイバ供給口（4）に所定長さのＥＤＦ（2）が保持された状態で、前記布線ヘッド（22）は、前記回転手段により予め入力された第１の円弧状部分（2c）の終点（T）における接線方向まで回転させられる。
【００５０】
第１の円弧状部分（2c）の終点（T）における接線方向に回転した布線ヘッド（22）は、該終点（T）まで移動する。このとき、前記ファイバ供給口（4）から送り出されたＥＤＦ（2）は、布線ヘッド（22）が該終点（T）に近づくに従って、自らの弾力により自然に目的とする第１の円弧状部分（2c）の形状に付勢されてゆく。
【００５１】
布線ヘッド（22）が移動し、前記ファイバ供給口（4）が該終点（T）の真上に到達すると、該ＥＤＦ（2）は前記第１の円弧状部分（2c）の形状で、前記配線基板（4）の上方に浮いた状態となる。この状態で布線ヘッド（22）は、前記昇降手段により下降し、ファイバ供給口（4）が該終点（T）に接地する。該ファイバ供給口（4）が接地すると同時に、配線基板（3）上に浮いていたＥＤＦ（2）も該配線基板（3）上に接地し、前記接着層などにより配線基板上に止着され目的とする第１の円弧状部分（2c）の布線が完了する。
【００５２】
上記布線方法により第１の円弧状部分（2c）が布線されると、前記ファイバ供給口（4）が配線基板（3）上に接地した状態で布線ヘッド（22）が移動し、第２の直線状部分（2b）布線してゆく。該ファイバ供給口（4）が第２の円弧状部分（2d）の始点（S）に到達すると、上記と同様の方法により第２の円弧状部分（2d）が布線される。
【００５３】
このようにＥＤＦ（2）が、該ＥＤＦ（2）の太さなどに関する補正を受けながら直線状部分と円弧状部分に交互に布線さることにより、ＥＤＦ（2）が目的とする平面コイル状に巻回布線された光ファイバシート（1）を得ることができる。
【００５４】
尚、布線されたＥＤＦ（2）を保護するために、該ＥＤＦ（2）の上方から樹脂製フィルムなどでラミネートすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明したように、本発明は、配線基板面上に光ファイバが布線された光ファイバシートについて有用であり、特に、光ファイバの導波特性や寿命を向上させる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のファイバ布線装置の概略斜視図である。
【図２】実施形態に係る光ファイバシートの平面図である。
【図３】本発明に係る円弧状部分の布線方法示す概念図である。
【図４】従来の布線方法により布線された光ファイバの円弧状部分を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５７】
（A）      ファイバ布線装置
（1）      光ファイバシート
（2a）      第１の直線状部分
（2b）      第２の直線状部分
（2c）      第１の円弧状部分
（2d）      第２の円弧状部分
（3）      配線基板
（4）      ファイバ供給口
（10）      可動ステージ
（22）      布線ヘッド
【図１】
2006154874.tif 000003
【図２】
2006154874.tif 000004
【図３】
2006154874.tif 000005
【図４】
2006154874.tif 000006