(57)【要約】【課題】  従来の光ファイバ部品のパッケージ構造は、高温高湿環境下において挿入損失の変動が大きくなってしまうことがあった。【解決手段】  基板ケース４によって保護された光分岐部分３は、石英ガラス製の第１の中空部材９に収納され、さらにステンレス製の第２の中空部材１０に収納されている。中空部材９，１０の各開口部には、光ファイバ２ａ〜２ｄが貫通する穴１３ａ〜１６ａを有する開口部用蓋１３〜１６が嵌合しており、各開口部用蓋１３〜１６と各開口部の内壁面との間の隙間、および各穴１３ａ〜１６ａと光ファイバ２ａ〜２ｄとの間の隙間はいずれも０．２［ｍｍ］以下で、これらの隙間には封止剤としてエポキシ接着剤５ａ，５ｂが充填され、エポキシ接着剤５ａ，５ｂにより開口部用蓋１３〜１６はそれぞれ各開口部に固定されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した光信号に所定の作用を施して出力する機能部が光ファイバの被覆除去部分に形成された光ファイバ部品を、前記機能部の端部外側を固定用材料で基板に固定して収納する光ファイバ部品用パッケージにおいて、
前記機能部の全体を覆う長さを有すると共に前記機能部の固定部分よりも外側にのみ開口部を有する透湿性を示さない材質で一体に形成された第１の中空部材と、この第１の中空部材の前記開口部を前記光ファイバが貫通した状態で封止する第１の封止手段と、前記第１の中空部材の全体を覆う長さを有すると共に前記第１の中空部材の前記開口部よりも外側にのみ開口部を有する透湿性を示さない材質で一体に形成された第２の中空部材と、この第２の中空部材の前記開口部を前記光ファイバが貫通した状態で封止する第２の封止手段とを備え、前記機能部が固定される前記基板の面は、前記光ファイバの被覆除去部分の範囲内にあり、前記光ファイバの被覆除去部分との距離が前記光ファイバの被覆の厚さよりも短いことを特徴とする光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項２】
前記基板は、前記機能部を含む前記光ファイバの被覆除去部分が収納され、被覆部分が収納されない大きさの溝を備えており、この溝内で、前記機能部の端部外側が前記固定用材料によって固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項３】
前記第１の中空部材は、前記基板と同じまたはほぼ同じ線膨張率を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項４】
前記機能部の固定部分とその周囲の前記第１の中空部材との間の空間には剛性物質が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項５】
前記剛性物質の線膨張率は前記固定用材料の線膨張率以下であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項６】
前記第１の中空部材は、紫外光を透過させる材料で形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項７】
前記機能部の固定部分を覆って前記基板に固定される基板用蓋を備えており、前記機能部の固定部分における前記基板と前記基板用蓋との間の隙間には前記固定用材料が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項８】
前記基板用蓋は、前記基板と同じまたはほぼ同じ線膨張率を有していることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項９】
前記第１の封止手段および前記第２の封止手段の少なくとも一方は、前記光ファイバが貫通する穴が形成された前記開口部を塞ぐ透湿性を示さない材質からなる開口部用蓋と、前記第１または第２の中空部材と前記開口部用蓋との間の隙間および前記開口部用蓋と前記光ファイバとの間の隙間に充填される封止剤とを備えて構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項１０】
前記開口部と前記開口部用蓋の一部または全部とは嵌合しており、その嵌合部での前記第１または第２の中空部材と前記開口部用蓋との間の前記隙間、および前記開口部用蓋と前記光ファイバとの間の前記隙間が共に０．２ｍｍ以下にされていることを特徴とする請求項９に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項１１】
前記第１または第２の封止手段を貫通する前記光ファイバの全ては、前記第１の中空部材内における前記機能部外側または前記第２の中空部材内における前記第１の中空部材外側の少なくとも一部において、その円周方向全周にわたる被覆が除去されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項１２】
前記第２の封止手段外側における前記光ファイバの貫通部分を柔軟性物質が覆っていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項１３】
前記基板の外側面と前記第１の中空部材の中空内側面との間の空間には緩衝部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項１４】
前記第１の中空部材の外側面と前記第２の中空部材の中空内側面との間の空間には緩衝部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項１５】
前記緩衝部材は、前記基板の外側面または前記第１の中空部材の外側面を包む熱収縮チューブまたは柔軟性を有する樹脂テープであることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【請求項１６】
前記緩衝部材は、前記基板の外側面と前記第１の中空部材の中空内側面との間、または前記第１の中空部材の外側面と前記第２の中空部材の中空内側面との間に充填される、柔軟性を有する充填剤であることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の光ファイバ部品用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムや光センサシステムなどに利用されている光ファイバ部品のパッケージングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いた光通信システムでは、光を分岐・結合または分波・合波するための重要な要素部品として光ファイバカプラが使用されており、また、特定波長の光信号を反射させるための要素部品として光ファイバグレーティングが使用されている。この光ファイバグレーティングは、建築物の歪みなどを計測する光センサシステムにも使用されている。光ファイバを加工して得られる光ファイバカプラや光ファイバグレーティングなどのこれらの光ファイバ部品は、信号伝達線路となる光ファイバとの結合性に優れ、通過光の損失が低いため、多くの分野で使用されている。
【０００３】
近年、光ファイバを用いた光通信システムや光伝送技術の進展は著しく、光ファイバカプラは、光ファイバとの結合性に優れた長所を生かし、屋外の架空機器（クロージャ）内部といった厳しい環境下で使用される場合が増加している。また、光ファイバグレーティングも、建築物の歪みを計測するために橋やトンネルなどのコンクリート表面に埋め込まれるなど、厳しい環境下で使用される場合が増加している。従って、このような厳しい環境下において使用しても、光学特性の安定した信頼性の高い光ファイバ部品が必要となっている。
【０００４】
これらの光ファイバ部品は、光ファイバの被覆を一部除去した後、その被覆除去部分を加工することにより機能性を付与して、作製されるのが一般的である。例えば、光ファイバカプラは、複数本の光ファイバを融着延伸させて光分岐結合部分を形成することで作製されるが、この光分岐結合部分は数十ミクロンの細径部を有している。また、光ファイバグレーティングは、光ファイバの軸方向において、光の波長程度の間隔でコアの屈折率が周期的に変化するグレーティング（屈折率分布）を形成することにより作製されるが、このグレーティングはサブミクロン単位の間隔で形成されている。
【０００５】
このため、光分岐結合部分やグレーティングなどのこれらの機能部は、外力や温度変化の影響を受けやすい。従って、光ファイバカプラや光ファイバグレーティングなどの光ファイバ部品は環境変化によって光学特性の変動や破損等を生じやすい。光学特性を安定させるためには、有機系の接着剤などを用いて機能部の両側を基板などに固定したうえ、その基板をケースに収納し、シリコン系樹脂などの封止剤によってケースの開口部を充填して封止する。その際、機能部の光学特性は基板形状の安定性に非常に敏感であるため、基板には、その形状の変化を抑える材料を用いる必要がある。一般的に、光ファイバカプラのパッケージでは線膨張率が石英ガラスに近い材料からなる基板を用い、光ファイバグレーティングのパッケージでは負の線膨張率を有する多孔質材料などからなる基板を用いて、光学特性の変動を抑えている。
【０００６】
また、光ファイバ部品を高温多湿環境下で使用した場合、ケースの開口部に充填された封止剤を介してパッケージ内部に湿気が浸透しやすく、機能部の両端を固定する接着剤まで容易に湿気が到達してしまう。内部に浸透してくるこの湿気によって接着剤は膨潤や劣化などを起こしやすくなり、この影響によって機能部に応力が加わって曲げや伸張が生じるため、光ファイバ部品では、パッケージ内部への僅かな湿気の浸透が光学特性の劣化に繋がりやすい。また、光ファイバは、光信号が伝搬するガラス部を保護するため、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂などの被覆を周囲に具備しているが、湿気がパッケージ外部にある光ファイバの被覆を浸透してパッケージ内部の被覆に到達することがあり、この被覆がパッケージの気密性をさらに劣化させる要因となることがある。
【０００７】
接着剤や封止剤などを用いた上記のような単純なパッケージングでは、近年における厳しい信頼性を要求する試験規格には適合できない。このような規格としては、例えば、パッシブ光部品の信頼性試験として標準的に広く参照されるTelcordia GR-1221規格がある。この規格の高温高湿試験では、温度８５［℃］、湿度８５［％］の環境下に光部品を２０００時間放置し、その際の光部品を透過する光量の変化、すなわち、挿入損失の変動が所定の数値より小さい場合に試験に適合したものとみなされるが、この高温高湿試験は試験条件が厳しく、有機系接着剤や封止剤を用いた光部品にとって過酷なものである。このような高温高湿環境下における気密性の劣化による挿入損失の変動といった問題は、通常使用される環境下では発生せず、初期的な光学特性の劣化には繋がらないため、従来は問題とされていなかったものであるが、近年の使用範囲の拡大や、要求される光学特性の高度化および使用環境の変化などに伴い、光部品の信頼性に対する要求条件が厳しくなって表面化してきた問題である。従って、光ファイバ部品において高度な信頼性を確保するためには、より高度な気密性を備えたパッケージが必要となる。
【０００８】
パッケージ内部の気密性を考慮し、厳しい環境下での使用時における光ファイバ部品の環境性能を改善したものとして、例えば、下記の特許文献１には、収納ケース内で補強基板をエポキシ接着剤で封止固定すると共に、収納ケース両端の開口部を柔軟性物質で封止する２重構造により、湿気の浸透および曲がり応力による光ファイバの破断を防止する光ファイバカプラが開示されている。また、下記の特許文献２には、外部パッケージの端面から浸透した湿気がさらに内部ハウジングの側面から内部ハウジング内に浸透するのを防止するため、内部ハウジングの側面を柔軟性物質および透湿性のない金属箔で覆った光ファイバ部品のパッケージングが開示されている。また、下記の特許文献３には、側面に開口部のない内ケースに光結合部を収納し、この内ケースの両端部を剛性物質で密閉し、内ケースを外ケースに収納して外ケースの両端を柔軟性物質で覆って構成した光ファイバカプラが開示されている。また、下記の特許文献４には、光ファイバとして金属コート光ファイバを用い、外装ケースの両端にて金属コート光ファイバを金属製接合材を用いて気密封止（ハーメチックシール）した光ファイバカプラ、およびその製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１８９８２２号公報（段落[００１４]〜[００２０]）
【特許文献２】米国再発行特許第３７，６９２Ｅ号公報（第２欄第５５行〜第３欄第３５行，図１および図２）
【特許文献３】特開平６−１３８３３９号公報（段落[００１１]〜[００１２]）
【特許文献４】特開２００３−１９５０９２号公報（段落[００１１]，[００１３]〜[００３０]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１〜４に記載の各パッケージ構造は、以下に示す問題点を有しており、Telcordia GR-1221規格の高温高湿試験には適合していない。
【００１０】
つまり、特許文献１に記載の光ファイバカプラでは、収納ケース両端の開口部をシリコン系の柔軟性物質で封止しているが、シリコン系の柔軟性物質では防湿性が期待できない。また、エポキシ系接着剤を貫通している光ファイバは被覆を有しており、高温高湿環境下における被覆の透湿性の影響や劣化の影響を無視することはできず、この被覆も防湿性の劣化の要因となる。この結果、Telcordia GR-1221規格の高温高湿試験において、光ファイバカプラの機能部両側を基板に固定する接着剤などが膨潤することによって、光ファイバカプラの機能部に応力が加わり、光ファイバカプラの挿入損失の変動が大きくなる問題が生じる。
【００１１】
また、特許文献２に記載の光ファイバ部品では、金属箔を固定するための有機接着剤は充分な防湿性を示さないため、内部ハウジングの側面からの湿気の浸透を完全に遮断することはできない。さらに、内部ハウジングは２つの半割の円筒基板を接着剤で貼り合わせた構造となっているため、内部ハウジングの側面から浸透してくる湿気が内部ハウジングの貼り合わせ面の接着剤を介して内部の機能部まで到達してしまうことがある。この結果、Telcordia GR-1221規格の高温高湿試験において、光ファイバ部品の機能部を固定する接着剤などが膨潤することによって機能部に応力が加わり、光ファイバ部品の挿入損失の変動が大きくなる問題が生じる。
【００１２】
また、特許文献３に記載の光ファイバカプラでは、内ケースの側面に貼り合わせ面などがなく、被覆を除去した光ファイバ部が剛性物質によって封止されているため、内ケースは防湿性付与の一端を担うが、外ケースの端面は柔軟性物質で封止されているために防湿性に劣り、結果として外ケースの防湿性は充分でない。また、内ケースのパッケージングでは、被覆のついた光ファイバの端部から内ケースを通して作業を行う必要が生じるので、内ケースの内径を、普通に用いられる光ファイバ固定用の基板の溝径に比べて数倍にする必要があり、パッケージ外径が大幅に大きくなる。このため、内ケースの両端部において光ファイバカプラを固定する剛性物質の量が必然的に多くなってしまう。この結果、Telcordia GR-1221規格の高温高湿試験において、多量の剛性物質などが膨潤することによって光ファイバカプラの機能部に大きな応力が加わり、光ファイバカプラの挿入損失の変動が大きくなる問題が生じる。また、内ケースと外ケースとの間に緩衝層がないため、外ケースに衝撃が加わるとこの衝撃が光ファイバカプラの機能部に直接伝わることによっても、光ファイバカプラの挿入損失の変動が大きくなる問題が生じる。また、光ファイバカプラの製作作業時において、機能部を一度加工ステージから外してフリーの状態にしてから機能部を内ケースに通す必要があるが、光ファイバカプラの機能部は脆弱で僅かな外力が加わるだけで光学特性の変化が生じる。このため、挿通作業後に光学特性の変化や強度劣化が生じやすくなり、結果的に歩留まり低下の要因となる。すなわち、特許文献３に記載の光ファイバカプラは、光ファイバカプラの機能部を固定する基板と内ケースとの兼用に無理があり、現実的ではない。
【００１３】
また、光ファイバグレーティングでは、その温度変化によるフィルタ特性のドリフトを抑えるため、負の線膨張率を有する多孔質材料などからなる基板に機能部を固定する必要がある。しかしながら、このような多孔質材料は一般的に湿度の変化によって劣化し易いため、特許文献３に記載のパッケージングのように、内ケースを基板として兼用することはできない。この場合は、高信頼性を得るという観点からばかりでなく、光学特性を安定させるという観点からも、安価で防湿性に富んだパッケージを適用することが重要となる。
【００１４】
また、特許文献４に記載の光ファイバカプラでは、金属製接合材を用いたパッケージングにより、厳密な気密性を付与して信頼性を抜本的に向上させることが可能である。しかし、このような気密封止はコストの大幅な上昇を伴うと共に、複雑な製造処理工程が必要となるため、一般的な方法ではなく、用途が限定されてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、入力した光信号に所定の作用を施して出力する機能部が光ファイバの被覆除去部分に形成された光ファイバ部品を、機能部の端部外側を固定用材料で基板に固定して収納する光ファイバ部品用パッケージにおいて、機能部の全体を覆う長さを有すると共に機能部の固定部分よりも外側にのみ開口部を有する透湿性を示さない材質で一体に形成された第１の中空部材と、この第１の中空部材の開口部を光ファイバが貫通した状態で封止する第１の封止手段と、第１の中空部材の全体を覆う長さを有すると共に第１の中空部材の開口部よりも外側にのみ開口部を有する透湿性を示さない材質で一体に形成された第２の中空部材と、この第２の中空部材の開口部を光ファイバが貫通した状態で封止する第２の封止手段とを備え、機能部が固定される基板の面は、光ファイバの被覆除去部分の範囲内にあり、光ファイバの被覆除去部分との距離が光ファイバの被覆の厚さよりも短いことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、第２の中空部材および第１の中空部材の内部への湿気の浸透経路は、第２の封止手段および第１の封止手段によって封止された各中空部材の開口部のみとなり、各中空部材の側面側からの湿気の浸透がなくなる。また、機能部が固定される基板の面は、光ファイバの被覆除去部分の範囲内にあり、基板上に被覆の付いた光ファイバが存在しないため、光ファイバの被覆を通して外部から直接基板上に湿気が浸透しなくなる。この結果、パッケージ内部の機能部への湿気の浸透到達量が減少して、機能部を基板に固定する固定用材料などの膨潤絶対量が抑制される。また、機能部が固定される基板の面と光ファイバの被覆除去部分との距離は、光ファイバの被覆の厚さよりも短いため、機能部の固定部分における基板の面と光ファイバの中心との距離は、被覆付き光ファイバが基板の面に載置される場合に比べて、短くなる。従って、機能部の固定部分における断面積は、被覆付き光ファイバが基板の面に載置される場合に比べて、小さくなり、機能部の固定部分は細くなる。よって、光ファイバを基板の面に固定するために用いられる固定用材料の絶対使用量を減少させることができ、機能部へ湿気が浸透して固定用材料などが膨潤しても、その膨潤絶対量を少なくすることができる。このため、高温高湿環境下において、光学特性の安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。また、光ファイバ部品の製造時においてハーメチックシールのような複雑な処理工程が必要とされないため、製造コストを抑えることができる。
【００１７】
また、本発明は、基板が、機能部を含む光ファイバの被覆除去部分が収納され、被覆部分が収納されない大きさの溝を備えており、この溝内で、機能部の端部外側が固定用材料によって固定されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、光ファイバの被覆除去部分に形成された機能部だけが溝内に収納され、その端部外側が固定用材料によって固定される。従って、被覆部分も溝内に収納固定される場合に比べて、溝の幅及び深さを小さくでき、固定用材料の使用量を減少させることができる。また、溝と光ファイバとの間の隙間を埋めるようにして固定用材料が充填されるため、光ファイバ部品の製造時における固定用材料の使用量はこの隙間の容積によって各光ファイバ部品間でほぼ一定量となり、各光ファイバ部品毎の膨潤絶対量の個体差が小さくなる。このため、高温高湿環境下において、光学特性の安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られると共に、製造される光ファイバ部品毎の光学特性の精度のばらつきを小さくすることができる。
【００１９】
また、本発明は、第１の中空部材が、基板と同じまたはほぼ同じ線膨張率を有していることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、第１の中空部材は、温度変化によって基板と同様な膨張および収縮を行うため、第１の中空部材と基板との線膨張率の違いにより、第１の封止手段を介して光ファイバにかかる応力は極めて小さく抑えられる。この結果、機能部に加わる応力の影響を小さくすることができる。このため、高温高湿環境下において、光学特性のさらに安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。
【００２１】
また、本発明は、機能部の固定部分とその周囲の第１の中空部材との間の空間には剛性物質が充填されていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、固定部分におけるパッケージの断面方向において、固定用材料およびその下の基板とその周囲の第１の中空部材内側面との間の空間に剛性物質が充填されて、隙間がない状態となる。従って、第１の中空部材の内部へ湿気が浸透しても、固定用材料の膨潤する方向は、その周囲の剛性物質により断面方向への膨潤が抑制されるため、光ファイバの軸方向に限定される。固定用材料は断面方向より軸方向の方が剛性物質との接触面積が大きいため、光ファイバの軸方向における固定用材料の膨潤は、剛性物質との接触により抑制され、その結果、固定用材料全体の膨潤絶対量が抑制される。このため、高温高湿環境下において、光学特性のより安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。
【００２３】
また、本発明は、上記剛性物質の線膨張率が固定用材料の線膨張率以下であることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、第１の中空部材の内部に湿気が浸透し、固定用材料が膨潤しようとしても、その膨潤は、固定用材料が接触している剛性物質の線膨張率が固定用材料のそれよりも小さいため、剛性物質により引っ張られて抑制される。この結果、固定用材料全体の膨潤絶対量は、剛性物質の線膨張率が固定用材料より大きい場合よりも小さくなり、また、剛性物質が充填されていない場合と比べて同等かそれ以下となる。このため、機能部に加わる応力も、剛性物質の線膨張率が固定用材料より大きい場合よりも小さくなり、また、剛性物質が充填されていない場合と比べて同等かそれ以下となる。よって、高温高湿環境下において、光学特性が一層安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。
【００２５】
また、本発明は、第１の中空部材が、紫外光を透過させる材料で形成されていることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、機能部固定部分と第１の中空部材との間の空間に充填する剛性物質として、紫外光を照射して硬化させることができる紫外線硬化型接着剤を使用することが可能となる。紫外線硬化型接着剤は、熱硬化型接着剤のように、硬化中に粘度が一旦下がって塗布状態での形状を保持できずに流れてしまうことはなく、硬化中に粘度が下がらないので、塗布状態を保持したまま硬化可能である。また、ガラス材料等の紫外光が透過する材料により、機能部固定部分と第１の中空部材との間の空間の充填作業中、およびその作業前後の剛性物質の装着状態が視認可能となる。この結果、充填作業の効率が向上し、機能部固定部分と第１の中空部材との間の空間に剛性物質が確実に充填されて光ファイバ部品製造時の歩留まりが向上する。
【００２７】
また、本発明は、機能部の固定部分を覆って基板に固定される基板用蓋を備えており、機能部の固定部分における基板と基板用蓋との間の隙間には固定用材料が充填されていることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、固定部分におけるパッケージの断面方向において、基板と基板用蓋との間の空間に固定用材料が充填されて、隙間がない状態になる。従って、第１の中空部材の内部に湿気が浸透しても、固定用材料の膨潤する方向は、その周囲の基板と基板用蓋とにより断面方向への膨潤が抑制されるため、光ファイバの軸方向に限定される。固定用材料は断面方向より軸方向の方が基板および基板用蓋との接触面積が大きいため、光ファイバの軸方向における固定用材料の膨潤は、基板および基板用蓋との接触により抑制され、固定用材料の膨潤絶対量はより小さくなる。この結果、固定用材料全体の膨潤絶対量は、基板に基板用蓋が被されていない場合に比べて小さくなり、機能部に加わる応力も、基板に基板用蓋が被されていない場合に比べて小さくなる。このため、高温高湿環境下において、光学特性のさらに安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。
【００２９】
また、本発明は、基板用蓋が、基板と同じまたはほぼ同じ線膨張率を有していることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、基板用蓋は、温度変化により基板と同様な膨張および収縮を行うため、基板と基板用蓋との間の線膨張率の違いにより、固定用材料を介して光ファイバにかかる応力を極めて小さく抑えられる。この結果、機能部に加わる応力の影響を小さくすることができる。このため、高温高湿環境下において、光学特性のさらに安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。
【００３１】
また、本発明は、第１の封止手段および第２の封止手段の少なくとも一方が、光ファイバが貫通する穴が形成された開口部を塞ぐ透湿性を示さない材質からなる開口部用蓋と、第１または第２の中空部材と開口部用蓋との間の例えば０．２ｍｍ以下の隙間および開口部用蓋と光ファイバとの間の例えば０．２ｍｍ以下の隙間に充填される封止剤とを備えて構成されていることを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、第２の中空部材および第１の中空部材の内部への湿気の浸透経路は、第１または第２の中空部材と開口部用蓋との間の隙間および開口部用蓋と光ファイバとの間の隙間に充填される封止剤部分に限定される。この結果、パッケージ内部の機能部への湿気の浸透到達量がさらに減少して、機能部を基板に固定する固定用材料などの膨潤絶対量がさらに抑制される。このため、高温高湿環境下において、光学特性のさらに安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。
【００３３】
また、本発明は、第１または第２の封止手段を貫通する光ファイバの全てが、第１の中空部材内における機能部外側または第２の中空部材内における第１の中空部材外側の少なくとも一部において、その円周方向全周にわたる被覆が除去されていることを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、光ファイバの被覆は、第１の中空部材内における機能部外側または第２の中空部材内における第１の中空部材外側において連続的に繋がっておらず、湿気が光ファイバの被覆を直接浸透して外部から機能部に到達することがなくなり、機能部を基板に固定する固定用材料などの膨潤絶対量がさらに抑制される。このため、高温高湿環境下において、光学特性のさらに安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。
【００３５】
また、本発明は、第２の封止手段外側における光ファイバの貫通部分を、ゴムや接着剤などの柔軟性物質が覆っていることを特徴とする。
【００３６】
この構成によれば、第２の中空部材の封止手段外側において光ファイバにその径方向の外力が加わった場合、光ファイバの封止手段貫通部分に応力が集中して光ファイバに歪みが生じるのが柔軟性物質によって抑制され、光ファイバの光学特性の変動や破損などが防止される。このため、第２の封止手段外側において光ファイバに外力が加わる場合であっても、光学特性の安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。
【００３７】
また、本発明は、基板の外側面と第１の中空部材の中空内側面との間の空間や、第１の中空部材の外側面と第２の中空部材の中空内側面との間の空間に緩衝部材が設けられていることを特徴とする。
【００３８】
この構成によれば、緩衝部材によって外部からの衝撃や振動などの機械的ストレスが緩和され、機能部が機械的に保護される。このため、外部から機械的ストレスが加わる場合であっても、光学特性の安定した信頼性の高い優れた光ファイバ部品が得られる。
【００３９】
また、本発明は、緩衝部材が、基板の外側面または第１の中空部材の外側面を包む熱収縮チューブまたは柔軟性を有する樹脂テープであることを特徴とする。
【００４０】
この構成によれば、熱を加えたり、巻き付けるといった単純な作業によって、熱収縮チューブまたは樹脂テープなどを装着することが可能となる。このため、緩衝部材を装着する際の製造コストを下げることができる。
【００４１】
また、本発明は、緩衝部材が、基板の外側面と第１の中空部材の中空内側面との間、または第１の中空部材の外側面と第２の中空部材の中空内側面との間に充填される、柔軟性を有する充填剤であることを特徴とする。
【００４２】
この構成によれば、充填剤により、基板の外側面に第１の中空部材が固定される、または、第１の中空部材の外側面に第２の中空部材が固定されると共に、外部からの衝撃や振動などが緩和されて、機能部が保護される。
【発明の効果】
【００４３】
本発明による光ファイバ部品用パッケージによれば、上記のように、高温高湿環境下において外部から光ファイバ部品本体に到達する湿気を極めて微量に抑えて、挿入損失の変動を抑えることができると共に、外部から衝撃や振動などが加わる場合においても、これらの機械的ストレスを緩和して、機能部に与える影響を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００４５】
図１は、本発明による光ファイバ部品用パッケージを適用した第１の実施形態による１×４光ファイバスプリッタ１を示しており、同図（ａ）はそのパッケージを一部破断した平面図、同図（ｂ）はそのパッケージを一部破断した側面図である。図２は、図１（ａ）のII―II線に示す位置でパッケージを破断した矢視断面図である。
【００４６】
１×４光ファイバスプリッタ１は、被覆を一部除去した４本の光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを融着延伸して形成される光分岐部分３を機能部として備えており、図１において左方向から１×４光ファイバスプリッタ１に入力した光信号は、この光分岐部分３において分岐される。光分岐部分３は、半円筒状をした長さ４８［ｍｍ］の石英ガラス製の基板４ａに直方体状に形成された幅０．６［ｍｍ］，深さ０．４５［ｍｍ］の溝４ａ１内に収納されている。紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａは、光分岐部分３を溝４ａ１内に固定する固定用材料を構成しており、剛性物質に相当する。光分岐部分３の両端部外側に紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａが充填されて光分岐部分３が溝４ａ１内に固定されている。この機能部固定部分における基板４ａの面、つまり、溝４ａ１の底面と被覆が除去された裸の光ファイバ２ａ〜２ｄの束の外周との距離は、各光ファイバ２ａ〜２ｄの被覆の厚さよりも短かくされている。また、溝４ａ１の断面積は、被覆が除去された光ファイバ２ａ〜２ｄの束の部分だけが収納され、被覆された光ファイバ２ａ〜２ｄの束の部分が収納されない大きさになっている。また、光ファイバ２ａ〜２ｄの被覆部分は基板４ａの両端外側にあり、光分岐部分３が固定される基板４ａの面は光ファイバ２ａ〜２ｄの被覆除去部分の範囲内にある。
【００４７】
また、光分岐部分３の左端部外側に位置する基板４ａの一端には長さ１０［ｍｍ］の基板平面部４ａ２が形成されている。光分岐部分３の左方に位置する３本の光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｄの不要ポートは、基板平面部４ａ２上において基板平面部４ａ２の端部から約５［ｍｍ］の位置で切断されており、切断された光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｄの終端部６は、光信号の反射を抑える屈折率整合剤７によって基板平面部４ａ２に固定されている。本実施形態ではこの屈折率整合剤７に紫外線硬化型のエポキシ接着剤が用いられている。
【００４８】
長さ３８［ｍｍ］，厚さ０．３［ｍｍ］，幅１［ｍｍ］の石英ガラス製の基板用蓋４ｂが、溝４ａ１を覆って紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａに接触して、この紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａによって基板４ａに固定されている。機能部固定部分における基板４ａと基板用蓋４ｂとの間には紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａが隙間なく充填されており、基板４ａと基板用蓋４ｂとで外径２［ｍｍ］の円筒形の基板ケース４になっている。なお、図１（ａ）に示す平面図では、基板用蓋４ｂの図示が省かれている。
【００４９】
光分岐部分３を保護するこの基板ケース４は、外径３［ｍｍ］，内径２．２［ｍｍ］，長さ５６［ｍｍ］の第１の中空部材９に収納されている。この第１の中空部材９は、基板ケース４の全体を覆う長さを有しており、基板ケース４の両側よりも外側の両端にのみ開口部を有する。そして、この第１の中空部材９は、紫外光を透過させる石英ガラス製の丸パイプで一体に形成されている。第１の中空部材９に収納された基板ケース４は、さらに、外径４［ｍｍ］，内径３．６［ｍｍ］，長さ７０［ｍｍ］の第２の中空部材１０に収納されており、第１の中空部材９と第２の中空部材１０との２重構造により、光分岐部分３を収納する基板ケース４はさらに保護されている。第２の中空部材１０は、第１の中空部材９の全体を覆う長さを有すると共に、第１の中空部材９の両端の開口部よりも外側の両端にのみ開口部を有しており、ステンレス製の丸パイプで一体に形成されている。
【００５０】
光分岐部分３の紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａを用いた固定部分における基板４ａおよび基板用蓋４ｂと、その周囲の第１の中空部材９の中空内側面との間の空間には、図１および図２に示すように、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａと同一の剛性物質である紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａが充填されている。この紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａにより、基板４ａおよび基板用蓋４ｂは、その周囲の第１の中空部材９の内側面と固定されており、外部からの衝撃や振動といった機械的ストレスが発生しても、第１の中空部材９の内側でバウンドしない構造となっている。
【００５１】
また、第１の中空部材９の外側面と第２の中空部材１０の中空内側面との間には、長さ４０［ｍｍ］，厚さ０．２［ｍｍ］の熱収縮チューブ１２が、第１の中空部材９の外側面に沿って第１の中空部材９を包む状態で設けられている。この熱収縮チューブ１２により、第２の中空部材１０の内側で径方向の中心に、第１の中空部材９を配置させることが容易となる。また、第１の中空部材９の外側面を被覆する熱収縮チューブ１２と第２の中空部材１０の中空内側面との間には、変性シリコーン樹脂１１が充填されている。この変性シリコーン樹脂１１によって、第２の中空部材１０は第１の中空部材９の外側面と所定の間隔をもって固定されている。これらの変成シリコーン樹脂１１や熱収縮チューブ１２は、外部からの衝撃や振動といった機械的ストレスを緩和する緩衝部材を構成している。
【００５２】
図３（ａ），（ｂ）は第１の中空部材９の両端の開口部を塞ぐ開口部用蓋１３，１４を示しており、同図（ｃ），（ｄ）は第２の中空部材１０の両端の開口部を塞ぐ開口部用蓋１５，１６を示している。
【００５３】
開口部用蓋１３，１４は、外径２［ｍｍ］，長さ３［ｍｍ］の円柱形に形成されており、石英ガラスからなる。開口部用蓋１３，１４の各中心部には、内径０．３［ｍｍ］の穴１３ａ，内径０．７［ｍｍ］の穴１４ａがそれぞれ形成されている。また、開口部用蓋１５，１６は、外径３．４［ｍｍ］，長さ３［ｍｍ］の円柱形に形成されており、ステンレスからなる。開口部用蓋１５，１６の各中心部にも、内径０．３［ｍｍ］の穴１５ａ，内径０．７［ｍｍ］の穴１６ａがそれぞれ形成されている。
【００５４】
開口部用蓋１３，１４は第１の中空部材９の両端の開口部に外周の全てがそれぞれ嵌合しており、左方の開口部用蓋１３と第１の中空部材９の左端の開口部の内壁面との間の隙間（クリアランス）、および右方の開口部用蓋１４と第１の中空部材９の右端の開口部の内壁面との間の隙間は、いずれも０．２（＝２．２−２）［ｍｍ］になっている。また、開口部用蓋１３の穴１３ａを貫通する１本の一次被覆付き光ファイバ２ｃの直径は約０．２５［ｍｍ］であり、開口部用蓋１４の穴１４ａを貫通する４本の正方形に配列された一次被覆付き光ファイバ２ａ〜２ｄを囲む外接円の直径は約０．６［ｍｍ］である。このため、開口部用蓋１３の穴１３ａと光ファイバ２ｃとの間の隙間、および開口部用蓋１４の穴１４ａと４本の光ファイバ２ａ〜２ｄとの間の隙間は、それぞれ０．２［ｍｍ］以下の約０．０５（＝０．３−０．２５）［ｍｍ］、および約０．１（＝０．７−０．６）［ｍｍ］となっている。
【００５５】
図１に示すように、これらの各隙間には、光分岐部分３の固定部分の周囲を囲む紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａが封止剤として充填されており、この紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａによって開口部用蓋１３，１４は、第１の中空部材９の両端の各開口部および光ファイバ２ａ〜２ｄにそれぞれ固定されている。開口部用蓋１３，１４および紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａは、第１の中空部材９の両端の各開口部を光ファイバ２ａ〜２ｄが貫通した状態で封止する第１の封止手段を構成している。
【００５６】
開口部用蓋１５，１６は第２の中空部材１０の両端の開口部に外周の全てがそれぞれ嵌合しており、左方の開口部用蓋１５と第２の中空部材１０の左端の開口部の内壁面との間の隙間、および右方の開口部用蓋１６と第２の中空部材１０の右端の開口部の内壁面との間の隙間は、いずれも０．２（＝３．６−３．４）［ｍｍ］になっている。また、開口部用蓋１３，１４の場合と同様、開口部用蓋１５の穴１５ａと光ファイバ２ｃとの間の隙間、および開口部用蓋１６の穴１６ａと４本の光ファイバ２ａ〜２ｄとの間の隙間は、それぞれ０．２［ｍｍ］以下の約０．０５（＝０．３−０．２５）［ｍｍ］、および約０．１（＝０．７−０．６）［ｍｍ］となっている。
【００５７】
図１に示すように、これらの各隙間には、常温でも加熱しても硬化可能な熱硬化型エポキシ接着剤５ｂが封止剤として充填されており、この熱硬化型エポキシ接着剤５ｂによって開口部用蓋１５，１６は、第２の中空部材１０の両端の各開口部および光ファイバ２ａ〜２ｄにそれぞれ固定されている。開口部用蓋１５，１６および熱硬化型エポキシ接着剤５ｂは、第２の中空部材１０の両端の各開口部を光ファイバ２ａ〜２ｄが貫通した状態で封止する第２の封止手段を構成している。
【００５８】
また、光ファイバ２ａ〜２ｄは、第１の中空部材９内部における基板ケース４の両端部外側の紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａが充填された範囲内において、円周方向全周にわたる被覆が除去された被覆除去部分１７を有している。また、開口部用蓋１５，１６の各外側における光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄの各貫通部分を覆い、開口部用蓋１５，１６の各端面からそれぞれ約３［ｍｍ］突出して、柔軟性物質を構成するシリコーン樹脂１１が半径約１［ｍｍ］の半球状に設けられている。
【００５９】
このような本実施形態による光ファイバ部品用パッケージによれば、第２の中空部材１０および第１の中空部材９の内部への湿気の浸透経路は、開口部用蓋１５，１６および熱硬化型エポキシ接着剤５ｂ、ならびに開口部用蓋１３，１４および紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａによって封止された各中空部材１０，９の開口部のみとなり、各中空部材１０，９の側面側からの湿気の浸透がなくなる。また、光分岐部分３が固定される基板４ａの面は、光ファイバ２ａ〜２ｄの被覆除去部分の範囲内にあり、基板４ａ上に被覆の付いた光ファイバ２ａ〜２ｄが存在しないため、光ファイバ２ａ〜２ｄの被覆を通して外部から直接基板４ａ上に湿気が浸透しなくなる。この結果、パッケージ内部の光分岐部分３への湿気の浸透到達量が減少して、光分岐部分３を基板４ａに固定する紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａなどの膨潤絶対量が抑制される。また、光分岐部分３が固定される基板４ａの面と被覆が除去された光ファイバ２ａ〜２ｄの束の外周との距離は、各光ファイバ２ａ〜２ｄの被覆の厚さよりも短い。このため、光分岐部分３の固定部分における基板４ａの面と光ファイバ２ａ〜２ｄの束の中心との距離は、被覆付き光ファイバ２ａ〜２ｄが基板４ａの面に載置される場合に比べて、短くなる。従って、光分岐部分３の両側の各固定部分における断面積は、被覆付き光ファイバ２ａ〜２ｄが基板４ａの面に載置される場合に比べて、小さくなり、光分岐部分３の各固定部分は細くなる。本実施形態では、基板４ａが、被覆が除去された光ファイバ２ａ〜２ｄ部分が収納され、被覆部分が収納されない大きさの溝４ａ１を備えており、この溝４ａ１内で、光分岐部分３の端部外側が紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａによって固定されている。このため、被覆部分も溝４ａ１内に収納固定される場合に比べて、溝４ａ１の幅及び深さを小さくでき、光ファイバ２ａ〜２ｄを基板４ａの面に固定するために用いられる紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの絶対使用量を減少させることができる。よって、光分岐部分３へ湿気が浸透して紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａなどが膨潤しても、その膨潤絶対量を少なくすることができる。このため、Telcordia GR-1221規格に従った８５［℃］，８５［％］，２０００時間の高温高湿環境下において、挿入損失の安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られる。また、１×４光ファイバスプリッタ１の製造時においてハーメチックシールのような複雑な処理工程が必要とされないため、製造コストを抑えることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、溝４ａ１と光ファイバ２ａ〜２ｄとの間の隙間を埋めるようにして紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａが充填されるため、１×４光ファイバスプリッタ１の製造時における紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの使用量は、この隙間の容積によってほぼ一定量となり、各１×４光ファイバスプリッタ１毎の膨潤絶対量の個体差が小さくなる。このため、Telcordia GR-1221規格に従った上記の高温高湿環境下において、挿入損失の安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られると共に、製造される１×４光ファイバスプリッタ１毎の挿入損失変動のばらつきを、後述するように、従来０．３０［ｄＢ］であったものを０．０９［ｄＢ］と小さくすることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、第１の中空部材９は、基板４ａと同じ石英ガラス製であって同じまたはほぼ同じ線膨張率を有しているため、温度変化によって基板４ａと同様な膨張および収縮を行う。この結果、第１の中空部材９と基板４ａとの線膨張率の違いにより、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａおよび開口部用蓋１３，１４からなる第１の封止手段を介して光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄにかかる応力が極めて小さく抑えられ、光分岐部分３に加わる応力の影響を小さくすることができる。このため、Telcordia GR-1221規格に従った上記の高温高湿環境下において、挿入損失のさらに安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られる。
【００６２】
また、本実施形態では、第１の中空部材９が、紫外光を透過させる石英ガラスからなるため、光分岐部分３の固定部分と第１の中空部材９との間の空間に充填する剛性物質として、紫外光を照射して硬化させることができる紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａを使用することが可能となる。紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａは、熱硬化型接着剤のように、硬化中に粘度が一旦下がって塗布状態での形状を保持できずに流れてしまうことはなく、硬化中に粘度が下がらないので、塗布状態を保持したまま硬化可能である。さらに、光分岐部分３の固定部分と第１の中空部材９との間の空間の充填作業中、およびその作業前後の紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの装着状態が視認可能となる。この結果、充填作業の効率が向上し、光分岐部分３の固定部分と第１の中空部材９との間の空間に紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａが確実に充填されて、１×４光ファイバスプリッタ１製造時の歩留まりが向上する。
【００６３】
また、本実施形態では、光分岐部分３の紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａによる固定部分を覆って基板４ａに固定される基板用蓋４ｂを備えており、光分岐部分３の固定部分における基板４ａと基板用蓋４ｂとの間の隙間に紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａが充填されて、隙間がない状態になっている。このため、第１の中空部材９の内部に湿気が浸透しても、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの膨潤する方向は、その周囲の基板４ａと基板用蓋４ｂとにより断面方向への膨潤が抑制され、光ファイバ２ａ〜２ｄの軸方向に限定される。紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａは断面方向より軸方向の方が基板４ａおよび基板用蓋４ｂとの接触面積が大きいため、光ファイバ２ａ〜２ｄの軸方向における紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの膨潤は、基板４ａおよび基板用蓋４ｂとの接触により抑制され、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの膨潤絶対量はより小さくなる。この結果、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａ全体の膨潤絶対量は、基板４ａに基板用蓋４ｂが被されていない場合に比べて小さくなり、光分岐部分３に加わる応力も、基板４ａに基板用蓋４ｂが被されていない場合に比べて小さくなる。このため、Telcordia GR-1221規格に従った上記の高温高湿環境下において、挿入損失のさらに安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られる。
【００６４】
また、本実施形態では、基板用蓋４ｂは、基板４ａと同じ石英ガラス製であって同じまたはほぼ同じ線膨張率を有しているため、温度変化により基板４ａと同様な膨張および収縮を行う。この結果、基板４ａと基板用蓋４ｂとの間の線膨張率の違いにより、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａを介して光ファイバ２ａ〜２ｄにかかる応力は極めて小さく抑えられ、光分岐部分３に加わる応力の影響を小さくすることができる。このため、Telcordia GR-1221規格に従った上記の高温高湿環境下において、挿入損失のさらに安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られる。
【００６５】
また、本実施形態では、第１の封止手段および第２の封止手段の双方が、光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄが貫通する穴が形成された開口部用蓋１３〜１６と、各中空部材９，１０と開口部用蓋１３〜１６との間の０．２ｍｍ以下の隙間、および開口部用蓋１３〜１６と光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄとの間の０．２ｍｍ以下の隙間に充填される紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａ，５ｂとから構成されている。このため、第２の中空部材１０および第１の中空部材９の内部への湿気の浸透経路は、各隙間に充填される紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａ，５ｂ部分に限定される。この結果、パッケージ内部の光分岐部分３への湿気の浸透到達量がさらに減少して、光分岐部分３を基板４ａに固定する紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａなどの膨潤絶対量がさらに抑制される。このため、Telcordia GR-1221規格に従った上記の高温高湿環境下において、挿入損失のさらに安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られる。
【００６６】
また、本実施形態では、第１の封止手段を貫通する光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄの全てが、第１の中空部材９内における基板ケース４の外側において、その円周方向全周にわたる被覆が除去されている。このため、光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄの被覆は、第１の中空部材９内における基板ケース４の外側において連続的に繋がっておらず、湿気が光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄの被覆を直接浸透して外部から光分岐部分３に到達することがなくなり、光分岐部分３を基板４ａに固定する紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａなどの膨潤絶対量がさらに抑制される。このため、Telcordia GR-1221規格に従った上記の高温高湿環境下において、挿入損失のさらに安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られる。
【００６７】
また、本実施形態では、第２の封止手段を構成する開口部用蓋１５，１６の外側における光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄの貫通部分を変性シリコーン樹脂１１が覆っている。このため、開口部用蓋１５，１６の外側において光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄにその径方向の外力が加わった場合、光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄの開口部用蓋１５，１６の貫通部分に応力が集中して光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄに歪みが生じるのが抑制され、光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄの光学特性の変動や破損などが防止される。このため、開口部用蓋１５，１６の外側において光ファイバ２ｃ，２ａ〜２ｄに外力が加わる場合であっても、挿入損失の安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られる。
【００６８】
また、本実施形態では、第１の中空部材９の外側面と第２の中空部材１０の中空内側面との間の空間に、緩衝部材として中空部材９の外側面を包む熱収縮チューブ１２が設けられている。このため、熱収縮チューブ１２によって外部からの衝撃や振動などの機械的ストレスが緩和され、光分岐部分３が機械的に保護される。このため、外部から機械的ストレスが加わる場合であっても、挿入損失の安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られる。また、熱を加える単純な作業によって熱収縮チューブ１２を装着することができるため、装着する際の製造コストを約１０％下げることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、さらに、第１の中空部材９の外側面と第２の中空部材１０の中空内側面との間に、柔軟性を有する変性シリコーン樹脂１１が充填されている。このため、第１の中空部材９の外側面に所定の間隔をもって第２の中空部材１０が固定されると共に、外部からの衝撃や振動などが緩和されて、光分岐部分３が保護される。
【００７０】
また、本実施形態では、光分岐部分３が４本の光ファイバ２ａ〜２ｄから形成され、光分岐部分３の左端部外側で切断された光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｄの不要な終端部６は、十分な量の屈折率整合剤７が塗布されて基板平面部４ａ２に固定されている。このため、終端部６における光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｄの切断面は、光信号の反射を抑える屈折率整合剤７で十分に覆われ、第１の中空部材９の開口部に充填される紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａが屈折率整合剤７の表面に接触しても、終端部６の切断面には接触せず、終端部６における光信号の反射量が増加することもない。このため、不要ポートの終端部６の光信号反射量を増加することなく、Telcordia GR-1221規格に従った上記の高温高湿環境下において、挿入損失の安定した信頼性の高い優れた１×４光ファイバスプリッタ１が得られる。
【００７１】
上述した本実施形態による１×４光ファイバスプリッタ１を２０個用意し、Telcordia GR-1221規格に従い、これらの１×４光ファイバスプリッタ１を温度８５［℃］、湿度８５［％］の環境下に２０００時間放置して高温高湿試験を実施した。図４（ａ）のグラフは、この高温高湿試験の実施の前後における各１×４光ファイバスプリッタ１の挿入損失を比較して得られる挿入損失変動の分布を表している。同グラフの横軸は挿入損失変動値［ｄＢ］、縦軸は各変動値を記録した１×４光ファイバスプリッタ１の個数（頻度）を示している。同図（ａ）のグラフに示すように、１×４光ファイバスプリッタ１の挿入損失変動の平均値は０．２５［ｄＢ］、挿入損失変動のばらつきは０．０９（＝０．２９−０．２）［ｄＢ］であり、試験条件に適合するものであった。また、各１×４光ファイバスプリッタ１に対して、５００［Ｇ］の加速度で作用時間１．５［ｍｓｅｃ］の衝撃を３０回加える衝撃試験を実施すると共に、１０［Ｈｚ］から５５［Ｈｚ］において２０［Ｇ］の加速度で振動を加え、５５［Ｈｚ］から２［ｋＨｚ］において１．５２［ｍｍ］の振幅の振動を加える振動試験を、２０分間を１サイクルとして３６サイクル実施した。これら衝撃試験および振動試験の実施の前後における各１×４光ファイバスプリッタ１の挿入損失を比較して得た挿入損失の変動の平均値は０．０９［ｄＢ］であり、試験条件に適合するものであった。
【００７２】
また、溝のない平面基板上に紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａで光分岐部分３の両端を固定してからステンレスパイプに収納し、このステンレスパイプの両端の開口部をシリコーン系樹脂で封止した従来のパッケージ構造を有する１×４光ファイバスプリッタ１０個に対して、上記のTelcordia GR-1221規格に従った高温高湿試験を実施した。図４（ｂ）のグラフは、同図（ａ）のグラフと同様、この高温高湿試験の実施の前後における各１×４光ファイバスプリッタの挿入損失を比較して得られる挿入損失変動の分布を表している。同図（ｂ）のグラフに示すように、従来の１×４光ファイバスプリッタの挿入損失変動の平均値は１．７［ｄＢ］、挿入損失変動のばらつきは０．３０（＝１．９−１．６）［ｄＢ］であった。この結果、従来の１×４光ファイバスプリッタに対する、上述した本実施形態による１×４光ファイバスプリッタ１の有効性が確認された。
【００７３】
次に、本発明による光ファイバ部品用パッケージを光ファイバグレーティングに適用した第２の実施形態について説明する。
【００７４】
図５は、本実施形態による光ファイバグレーティング２０のパッケージを一部破断した側面図である。なお、同図において、図１〜図３と同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００７５】
光ファイバグレーティング２０は、光ファイバ２１の被覆除去部分に、光の波長程度の間隔でコア２１ａの屈折率が周期的に変化したグレーティング２１ｂを機能部として備えている。グレーティング２１ｂを有する被覆除去部分は、半径１［ｍｍ］，長さ４８［ｍｍ］の負膨張性結晶化ガラスからなる半円柱状の基板２２に、直方体状に形成された幅０．２［ｍｍ］，深さ０．４５［ｍｍ］の溝２２ａに収納されており、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａによってグレーティング２１ｂの両端部外側が溝２２ａ内に固定されている。グレーティング２１ｂが固定される基板２２の面、つまり、溝２２ａの底面は光ファイバ２１の被覆除去範囲内にあり、溝２２ａの底面とグレーティング２１ｂとの距離は、光ファイバ２１の被覆の厚さよりも短かくされている。また、溝２２ａの断面積は、グレーティング２１ｂを含む光ファイバ２１の被覆除去部分だけが収納され、光ファイバ２１の被覆部分が収納されない大きさになっている。溝２２ａに固定されたグレーティング２１ｂは、外径２．５［ｍｍ］，内径２．２［ｍｍ］，長さ５５［ｍｍ］のステンレス製丸パイプからなる第１の中空部材９に収納されている。この第１の中空部材９に収納されたグレーティング２１ｂは、さらに、外径４［ｍｍ］，内径３．５［ｍｍ］，長さ７０［ｍｍ］のステンレス製丸パイプからなる第２の中空部材１０に収納されており、第１の中空部材９と第２の中空部材１０との２重構造により保護されている。
【００７６】
溝２２ａ内のグレーティング２１ｂの固定部分における基板２２とその周囲の中空部材９との間の空間には、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａよりも線膨張率の小さい熱硬化併用可能な紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃが充填されている。また、第１の中空部材９の外側面と第２の中空部材１０の中空内側面との間の空間には、上記の第１の実施形態と同様、変性シリコーン樹脂１１および熱収縮チューブ１２が設けられている。
【００７７】
各中空部材９，１０の両端の開口部には、開口部用蓋２３，２４がそれぞれ嵌合している。開口部用蓋２３は、外径２［ｍｍ］，長さ３［ｍｍ］の円柱形に形成されており、透湿性を示さない石英ガラスからなり、その中心部には、内径０．３［ｍｍ］の穴２３ａが形成されている。また、開口部用蓋２４は、外径３．３［ｍｍ］，長さ３［ｍｍ］の円柱形に形成されており、透湿性を示さないステンレス製であり、その中心部には、内径０．３［ｍｍ］の穴２４ａが形成されている。
【００７８】
第１の中空部材９の開口部と開口部用蓋２３との間の０．２（＝２．２−２）［ｍｍ］の隙間、開口部用蓋２３の穴２３ａと直径が約０．２５［ｍｍ］の一次被覆付き光ファイバ２１との間の０．０５（＝０．３−０．２５）［ｍｍ］の隙間、および基板２２に至るまでの第１の中空部材９の内部空間には、熱硬化併用可能な紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃが封止剤として充填されており、この紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃによって、開口部用蓋２３は第１の中空部材９の両端の開口部および光ファイバ２１にそれぞれ固定されている。また、第２の中空部材１０の開口部と開口部用蓋２４との間の０．２（＝３．５−３．３）［ｍｍ］の隙間、および開口部用蓋２４の穴２４ａと光ファイバ２１との間の０．０５（＝０．３−０．２５）［ｍｍ］の隙間には、常温でも加熱しても硬化可能な熱硬化型エポキシ接着剤５ｂが封止剤として充填されており、熱硬化型エポキシ接着剤５ｂによって開口部用蓋２４は第２の中空部材１０の両端の開口部および光ファイバ２１にそれぞれ固定されている。
【００７９】
また、光ファイバ２１は、第１の中空部材９内部における基板２２の両端部外側の紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃが充填された範囲において、円周方向全周にわたる被覆が除去された被覆除去部分を有している。また、第２の封止手段を構成する開口部用蓋２４の外側における光ファイバ２１の貫通部分を覆い、開口部用蓋２４の各端面からそれぞれ約３［ｍｍ］突出して、柔軟性物質を構成するシリコーン樹脂１１が半径約１［ｍｍ］の半球状に設けられている。
【００８０】
本実施形態による光ファイバグレーティング２０のパッケージによれば、第１の実施形態と同様な作用効果が奏され、第１の中空部材９の内部への湿気の浸透経路が限定され、パッケージ内部のグレーティング２１ｂへの湿気の浸透到達量が減少すると共に、変性シリコーン樹脂１１および熱収縮チューブ１２によって外部からの機械的ストレスが緩和される。また、基板２２に基板用蓋が設けらておらず、グレーティング２１ｂの固定部分とその周囲の第１の中空部材９との間の空間に熱硬化併用可能な紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃが充填されて、固定部分におけるパッケージの断面方向において隙間がない状態となっている。このため、第１の中空部材９の内部へ湿気が浸透しても、グレーティング２１ｂを固定する紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの膨潤する方向は、その周囲の紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃにより断面方向への膨潤が抑制され、光ファイバ２ａ〜２ｄの軸方向に限定される。紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａは断面方向より軸方向の方が紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃおよび基板２２との接触面積が大きいため、光ファイバ２ａ〜２ｄの軸方向における紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの膨潤は、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃおよび基板２２との接触により抑制され、その結果、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａ全体の膨潤絶対量が抑制される。このため、Telcordia GR-1221規格に従った上記の高温高湿環境下において、光学特性の安定した信頼性の高い優れた光ファイバグレーティング２０が得られる。
【００８１】
また、本実施形態では、熱硬化併用可能な紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃの線膨張率が紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの線膨張率以下であるため、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａの膨潤は、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃにより引っ張られて抑制される。この結果、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａ全体の膨潤絶対量は、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃの線膨張率が紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａより大きい場合よりも小さくなり、また、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃが充填されていない場合と比べて同等かそれ以下となる。このため、グレーティング２１ｂに加わる応力も、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃの線膨張率が紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａより大きい場合よりも小さくなり、また、紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃが充填されていない場合と比べて同等かそれ以下となる。よって、Telcordia GR-1221規格に従った上記の高温高湿環境下において、光学特性が一層安定した信頼性の高い優れた光ファイバグレーティング２０が得られる。
【００８２】
また、本実施形態でも、第１の中空部材９が、紫外光を透過させる材料で形成されているため、グレーティング２１ｂの固定部分と第１の中空部材９との間の空間に、紫外光を照射して硬化させることができる熱硬化併用可能な紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃなどの紫外線硬化型接着剤を使用することが可能となる。紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃは、最初に紫外線により仮硬化して固体化し、不完全な硬化部分のみを熱により硬化するので、熱硬化型接着剤のように、硬化中に粘度が一旦下がって塗布状態での形状を保持できずに流れてしまうことはなく、硬化中に粘度が下がらないので、塗布状態を保持したまま硬化可能である。また、グレーティング２１ｂの固定部分と第１の中空部材９との間の空間の充填作業中、およびその作業前後の紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃの装着状態が視認可能となる。この結果、充填作業の効率が向上し、グレーティング２１ｂの固定部分と第１の中空部材９との間の空間に紫外線硬化型エポキシ接着剤５ｃが確実に充填されて、光ファイバグレーティング２０製造時の歩留まりが向上する。
【００８３】
上述した本実施形態による光ファイバグレーティング２０を１０個用意し、Telcordia GR-1221規格に従い、これらの光ファイバグレーティング２０を温度８５［℃］、湿度８５［％］の環境下に２０００時間放置して高温高湿試験を実施した。図６（ａ）のグラフは、この高温高湿試験の実施の前後における各光ファイバグレーティング２０の反射波長を比較して得られる反射波長の変動の分布を表している。同グラフの横軸は反射波長の変動値［ｎｍ］、縦軸は、各変動値を記録した光ファイバグレーティング２０の個数（頻度）を示している。同図（ａ）のグラフに示すように、光ファイバグレーティング２０の反射波長の変動の平均値は０．０３であり、試験条件に適合するものであった。また、各光ファイバグレーティング２０に対して、５００［Ｇ］の加速度で作用時間１．５［ｍｓｅｃ］の衝撃を３０回加える衝撃試験を実施すると共に、１０［Ｈｚ］から５５［Ｈｚ］において２０［Ｇ］の加速度で振動を加え、５５［Ｈｚ］から２［ｋＨｚ］において１．５２［ｍｍ］の振幅の振動を加える振動試験を、２０分間を１サイクルとして３６サイクル実施した。これら衝撃試験および振動試験の実施の前後における各光ファイバグレーティング２０の反射波長の変動の平均値は０．０１［ｎｍ］であり、試験条件に適合するものであった。
【００８４】
また、溝のない平面基板上に紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａでグレーティング２１ｂの両端を固定してからステンレスパイプに収納し、このステンレスパイプの両端の開口部をシリコーン系樹脂で封止した従来のパッケージ構造を有する光ファイバグレーティング１０個に対して、上記のTelcordia GR-1221規格に従った高温高湿試験を実施した。図６（ｂ）のグラフは、同図（ａ）のグラフと同様、この高温高湿試験の実施の前後における各光ファイバグレーティングの反射波長を比較して得られる反射波長の変動の変動の分布を表している。同図（ｂ）のグラフに示すように、光ファイバグレーティングの反射波長の変動の平均値は０．９３［ｎｍ］であった。この結果、従来の光ファイバグレーティングに対する、上述した本実施形態による光ファイバグレーティングの有効性が確認された。
【００８５】
なお、上記の各実施形態においては、第１の中空部材９の外側面と第２の中空部材１０の中空内側面との間の空間に、緩衝部材として変成シリコーン樹脂１１および熱収縮チューブ１２の両方が設けられている場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、緩衝部材としていずれか一方だけが設けられる構成であってもよい。
【００８６】
また、上記の第１の実施形態においては、光ファイバ２ａ〜２ｄが、第１の中空部材９内における基板ケース４の外側において、円周方向全周にわたる被覆が除去されている場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。第２の中空部材１０内における第１の中空部材９の外側で被覆が除去されている構成であってもよく、また、被覆は除去されていなくてもよい。
【００８７】
また、上記の第１の実施形態においては、中空部材９，１０の各開口部にそれぞれ開口部用蓋１３〜１６が設けられている場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。中空部材９または中空部材１０のいずれか一方の中空部材の開口部にのみ開口部用蓋が設けられている構成であってもよい。
【００８８】
また、上記の第１の実施形態においては、基板４ａおよび基板用蓋４ｂはいずれも同じ石英ガラスからなる場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。基板４ａと基板用蓋４ｂとは、線膨張率が同じまたはほぼ同じであれば異なる材料で形成されていてもよい。
【００８９】
また、上記の各実施形態においては、石英ガラスまたはステンレスからなる第１の中空部材９、石英ガラスからなる開口部用蓋１３，１４，２３、ならびにステンレスからなる第２の中空部材１０およびその開口部用蓋１５，１６，２４を用いた場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。また、上記の各実施形態では、第１の中空部材９は、紫外光を透過させる石英ガラスで形成されているが、多成分ガラスや紫外光を透過しないステンレスなどの金属、セラミック等であってもよい。同様に、開口部用蓋１３，１４，２３の材料も、多成分ガラスやステンレスなどの金属、セラミック等であってもよい。また、第２の中空部材１０およびその開口部用蓋１５，１６，２４の材料は、ガラスやセラミック等であってもよい。
【００９０】
また、上記の各実施形態においては、第１の中空部材９の開口部を塞ぐ開口部用蓋１３，１４または開口部用蓋２３と、第２の中空部材１０の開口部を塞ぐ開口部用蓋１５，１６または開口部用蓋２４との間には、第１の中空部材９の外側面と第２の中空部材１０の中空内側面との間に充填されている変性シリコーン樹脂１１と同じ変性シリコーン樹脂１１が充填されている場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。各蓋の間における第２の中空部材１０の内部空間に充填される充填剤は、エポキシ樹脂やアクリル性接着剤であってもよい。
【００９１】
また、上記の各実施形態においては、開口部用蓋１３〜１６，２３，２４の外周の全てが各中空部材９，１０の開口部に嵌合している場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、開口部と一部が嵌合する開口部用蓋を用いて開口部を封止する構成であってもよい。
【００９２】
また、上記の各実施形態においては、第１の中空部材９の外側面と第２の中空部材１０の中空内側面との間に、第１の中空部材９の外側面に沿って熱収縮チューブ１２が装着されている場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。熱収縮チューブ１２の代わりに、第１の中空部材９の外側面に沿って、柔軟性を有する樹脂テープを巻き付けてもよい。
【００９３】
また、上記の各実施形態においては、第１の中空部材９の外側面と第２の中空部材１０の中空内側面との間に緩衝部材が設けられている場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。基板ケース４の外側面と第１の中空部材９の中空内側面との間に、変性シリコーン樹脂１１などの緩衝部材を設けてもよい。また、基板ケース４の外側面と第１の中空部材９の中空内側面との間、および第１の中空部材９の外側面と第２の中空部材１０の中空内側面との間の両方に緩衝部材を設けてもよい。
【００９４】
また、上記の各実施形態においては、各中空部材９，１０の形状が円筒であり、開口部用蓋１３〜１６，２３，２４およびその穴１３ａ〜１６ａ，２３ａ，２４ａが円形に形成されている場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。湿気の浸透を防ぐと共に外部からの衝撃や振動などの機械的ストレスを緩和し、光ファイバ部品の挿入損失の変動を抑える構造であれば、中空部材９，１０や開口部用蓋１３〜１６，２３，２４、穴１３ａ〜１６ａ，２３ａ，２４ａはどのような形状であっても構わない。
【００９５】
また、上記の各実施形態においては、各中空部材９，１０の開口部に開口部用蓋１３〜１６，２３，２４を固定して封止する封止剤として紫外線硬化型エポキシ接着剤５ａ，５ｃおよび熱硬化型エポキシ接着剤５ｂを用いた場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。封止剤として、フェノール樹脂や、アクリル性接着剤などを用いてもよい。また、これらの封止剤を層状に重なり合うように充填してもよい。さらに、各中空部材９，１０の開口部を封止する封止剤の封止性を高めるために、各中空部材９，１０の開口部の内壁面に、封止剤の接着効果を高めるシラン処理を施してもよい。
【００９６】
上記のいずれの構成においても、上記の各実施形態における光ファイバ部品用パッケージと同様の作用効果が奏される。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
上記の各実施形態においては、１×４光ファイバスプリッタや光ファイバグレーティングを用いた光ファイバ部品用パッケージを説明したが、本発明はこれらに限られるものではない。入出力ポート数の異なる他の光ファイバスプリッタや光分波合波器、光非線形素子、ＭＺＩなどの様々な光ファイバ部品に適用することが可能である。このような場合においても上記の各実施形態と同様の作用効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１の実施形態による１×４光ファイバスプリッタを示しており、（ａ）はそのパッケージを一部破断した平面図、（ｂ）はそのパッケージを一部破断した側面図である。
【図２】図１（ａ）のII―II線に示す位置でパッケージを破断した矢視断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による１×４光ファイバスプリッタのパッケージにおいて、中空部材の各開口部を封止するために使用される蓋の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による１×４光ファイバスプリッタの高温高湿試験の前後における挿入損失変動を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態による光ファイバグレーティングのパッケージを一部破断した側面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による光ファイバグレーティングの高温高湿試験の前後における反射波長の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９９】
１…１×４光ファイバスプリッタ
２ａ〜２ｄ，２１…光ファイバ
３…光分岐部分
４…基板ケース
４ａ，２２…基板
４ａ１，２２ａ…溝
４ａ２…基板平面部
４ｂ…基板用蓋
５ａ，５ｂ，５ｃ…エポキシ接着剤
６…終端部
７…屈折率整合剤
９，１０…中空部材
１１…変性シリコーン樹脂
１２…熱収縮チューブ
１３，１４，１５，１６，２３，２４…開口部用蓋
１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，２３ａ，２４ａ…穴
１７…被覆除去部分
２０…光ファイバグレーティング
２１ｂ…グレーティング
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006267192.tif 000005
【図４】
2006267192.tif 000006
【図５】
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【図６】
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