(57)【要約】【課題】赤外レーザ光を用いて屈曲部を設ける場合、照射面とその裏面との間や、中央と両端に位置する光ファイバとの間の温度分布を均一にする屈曲光ファイバの製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバの所定位置に屈曲部を設けた屈曲光ファイバの製造装置１である。光ファイバを把持して屈曲部を形成させる屈曲形成機構３０と、屈曲形成機構に向けて光ファイバを送出させるファイバ送り出し機構２０と、屈曲部を設ける光ファイバの全周の一部にレーザ光を出射する光源４１を有した光源機構４０と、屈曲形成機構に向けて送出される光ファイバを挟んで光源に対向する位置に設けられた背面反射部材５０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの所定位置に屈曲部を設けた屈曲光ファイバの製造装置であって、
前記光ファイバを把持して前記屈曲部を形成させる屈曲形成機構と、
該屈曲形成機構に向けて前記光ファイバを送出させるファイバ送り出し機構と、
前記屈曲部を設ける前記光ファイバの全周の一部にレーザ光を出射する光源を有した光源機構と、
前記屈曲形成機構に向けて送出される前記光ファイバを挟んで前記光源に対向する位置に設けられた背面反射部材と
を備える、屈曲光ファイバの製造装置。
【請求項２】
送出される前記光ファイバの外周側面に対向する位置に設けられた側面反射部材をさらに備える、請求項１に記載の屈曲光ファイバの製造装置。
【請求項３】
送出される前記光ファイバが所定の配列方向に沿って並べたファイバアレイであり、前記側面反射部材を隣り合う光ファイバの間に設ける、請求項２に記載の屈曲光ファイバの製造装置。
【請求項４】
前記光源機構が、前記光ファイバの送出方向に交差する方向に沿って前記レーザ光を走査させるレーザ走査部を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の屈曲光ファイバの製造装置。
【請求項５】
光ファイバの所定位置に屈曲部を設けた屈曲光ファイバの製造方法であって、
所定方向に送り出された該光ファイバに応力を与えて前記屈曲部を設けるステップと、
所定位置に設置された光源から前記光ファイバの応力を与えた位置に向けてレーザ光を出射するステップとを含み、
前記光源からのレーザ光の一部を、送り出される前記光ファイバの周囲に設けた反射部材で反射させて該光ファイバに向かわせている、屈曲光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの所定位置に屈曲部を設けた屈曲光ファイバの製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子基板と機器内配線（または外部伝送路）とを光学的に接続するために、光ファイバを内蔵した光接続部品が使用される。
電子基板に実装される光モジュールの小型化に伴い、光モジュール近傍で使用される光ファイバの低背化が求められている。このため、例えば特許文献１には、赤外レーザ光を照射して屈曲光ファイバを製造する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０７６１０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光ファイバを赤外レーザ光で曲げる場合、レーザ光が当たる照射面とその裏面との間の温度分布を均一にすることが望まれる。
具体的には、光ファイバを構成する石英ガラスは、中赤外線領域・遠赤外線領域（波長４μｍ〜）で透過率は１％以下である。つまり、レーザ光は、照射面で大半が吸収され、この照射面の裏面（影になる側）には届きにくいので、照射面からその裏面にかけて温度が低下する温度勾配が生ずる。このため、照射面は裏面よりも軟化し、照射面が延伸して光ファイバが細径化することがある。あるいは、裏面の温度が照射面の温度よりも低くなり、この裏面が一定の曲率で曲がらない場合や裏面にひずみが生じた場合には、曲げ不良、ロス増になる。
【０００５】
また、光通信に使用される電子部品を高密度で実装するために、光接続部品には、複数本の屈曲光ファイバを並列配置したもの（ファイバアレイともいう）がある。この場合には、中央に位置する光ファイバと両端に位置する光ファイバとの間の温度分布を均一にすることが望まれる。
詳しくは、中央に位置する光ファイバは、レーザ光のほか、周囲の光ファイバからの輻射熱を受けるが、両端に位置する光ファイバには、周囲の光ファイバからの輻射熱を受けにくいため、中央に位置する光ファイバから両端に位置する光ファイバにかけて温度が低下する温度勾配が生ずる。
【０００６】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、赤外レーザ光を用いて屈曲部を設ける場合、照射面とその裏面との間や、中央と両端に位置する光ファイバとの間の温度分布を均一にする屈曲光ファイバの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る屈曲光ファイバの製造装置は、光ファイバの所定位置に屈曲部を設けた屈曲光ファイバの製造装置であって、前記光ファイバを把持して前記屈曲部を形成させる屈曲形成機構と、該屈曲形成機構に向けて前記光ファイバを送出させるファイバ送り出し機構と、前記屈曲部を設ける前記光ファイバの全周の一部にレーザ光を出射する光源を有した光源機構と、前記屈曲形成機構に向けて送出される前記光ファイバを挟んで前記光源に対向する位置に設けられた背面反射部材とを備える。
本発明の一態様に係る屈曲光ファイバの製造方法は、光ファイバの所定位置に屈曲部を設けた屈曲光ファイバの製造方法であって、所定方向に送り出された該光ファイバに応力を与えて前記屈曲部を設けるステップと、所定位置に設置された光源から前記光ファイバの応力を与えた位置に向けてレーザ光を出射するステップとを含み、前記光源からのレーザ光の一部を、送り出される前記光ファイバの周囲に設けた反射部材で反射させて該光ファイバに向かわせている。
【発明の効果】
【０００８】
上記によれば、屈曲光ファイバの品質のバラツキを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一態様に係る屈曲光ファイバの製造装置を示す図である。
【図２】ファイバ送り出し機構を説明する図である。
【図３】屈曲形成機構を説明する図である。
【図４】光ファイバの屈曲工程を説明する図である。
【図５】第１実施形態の反射部材を説明する図である。
【図６】第２実施形態の反射部材を説明する図である。
【図７】第３実施形態の反射部材を説明する図である。
【図８】第４実施形態の反射部材を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明に係る屈曲光ファイバの製造装置は、（１）光ファイバの所定位置に屈曲部を設けた屈曲光ファイバの製造装置であって、前記光ファイバを把持して前記屈曲部を形成させる屈曲形成機構と、該屈曲形成機構に向けて前記光ファイバを送出させるファイバ送り出し機構と、前記屈曲部を設ける前記光ファイバの全周の一部にレーザ光を出射する光源を有した光源機構と、前記屈曲形成機構に向けて送出される前記光ファイバを挟んで前記光源に対向する位置に設けられた背面反射部材とを備える。光源からのレーザ光は、送出される光ファイバに照射される他、背面反射部材で反射してこの光ファイバの裏面（光源からみて影になる側）にも照射されるので、レーザ光を用いて屈曲部を設ける場合、照射面とその裏面との間の温度分布が均一になる。この結果、屈曲光ファイバの品質のバラツキを抑えることができる。
【００１１】
（２）本発明の製造装置の一態様では、送出される前記光ファイバの外周側面に対向する位置に設けられた側面反射部材をさらに備える。光源機構からのレーザ光は、側面反射部材で反射して光ファイバの外周側面にも照射されるので、照射面と外周側面との間の温度分布も均一になる。
（３）本発明の製造装置の一態様では、送出される前記光ファイバが所定の配列方向に沿って並べたファイバアレイであり、前記側面反射部材を隣り合う光ファイバの間に設ける。隣り合う光ファイバが離間しており、光ファイバからの輻射熱を受けにくい場合にも、側面反射部材を隣り合う光ファイバの間に設ければ、レーザ光を各光ファイバに向かわせることが可能になる。
（４）本発明の製造装置の一態様では、前記光源機構が、前記光ファイバの送出方向に交差する方向に沿って前記レーザ光を走査させるレーザ走査部を有する。レーザ光を走査すれば、レーザ光の照射範囲を拡げることができる。特に、光ファイバがファイバアレイの状態で送出される場合であっても、中央に位置する光ファイバと両端に位置する光ファイバとの間の温度分布を均一にすることができる。
【００１２】
本発明に係る屈曲光ファイバの製造方法は、（５）光ファイバの所定位置に屈曲部を設けた屈曲光ファイバの製造方法であって、所定方向に送り出された該光ファイバに応力を与えて前記屈曲部を設けるステップと、所定位置に設置された光源から前記光ファイバの応力を与えた位置に向けてレーザ光を出射するステップとを含み、前記光源からのレーザ光の一部を、送り出される前記光ファイバの周囲に設けた反射部材で反射させて該光ファイバに向かわせている。光源からのレーザ光は、送り出される光ファイバに照射される他、反射部材で反射してこの光ファイバの裏面にも照射可能になるので、レーザ光を用いて屈曲部を設ける場合、照射面とその裏面との間の温度分布を均一にすることができる。
【００１３】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら、本発明による屈曲光ファイバの製造装置および製造方法の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一態様に係る屈曲光ファイバの製造方法を実行可能な屈曲光ファイバの製造装置１を示す図である。製造装置１は、作業ステージ１０、ファイバ送り出し機構２０、屈曲形成機構３０、光源機構４０、背面反射部材５０、制御部６０を備えている。
【００１４】
作業ステージ１０は、例えば平板状の基台１１に、保持台１２や支持台１３を有する。保持台１２にはファイバ送り出し機構２０が搭載され、支持台１３には、屈曲形成機構３０、光源機構４０、背面反射部材５０が搭載されている。
支持台１３は基台１１に固定されるのに対し、保持台１２は基台１１に対して移動可能である。
【００１５】
詳しくは、保持台１２と支持台１３は、図示のＸ軸方向に沿って延びたレール１４で接続されており、レール１４は、支持台１３に回転自在に支持されるのに対し、保持台１２を貫通して保持台１２のネジ溝に噛合している。このため、レール１４が駆動部１５によって所定方向に回転すると、保持台１２は、レール１４に沿って支持台１３に向けて図示の矢印Ｍ２方向（Ｘ軸の負方向）に移動する。
【００１６】
図２は、ファイバ送り出し機構２０を説明する図である。この図は、ファイバ送り出し機構２０を製造装置１の後方（図１で説明した駆動部１５側）から見ている。
ファイバ送り出し機構２０は、光ファイバＦの後端を把持するファイバ固定部品２１を有する。なお、光ファイバＦの後端とは反対側に位置する光ファイバＦの先端には、コネクタを設置することも可能である。
【００１７】
ファイバ固定部品２１は、Ｖ溝基板２２、リッド２４からなり、Ｖ溝基板２２は、Ｖ溝２３を上方（図示のＺ軸の正方向）に向けて開口させた状態で、保持台１２に載置されている。Ｖ溝２３はＸ軸方向に沿って形成され、光ファイバＦを支持可能である。なお、本実施形態のＶ溝２３は例えば４本設けられており、図示のＹ軸方向に並んで形成されている。
【００１８】
リッド２４は、例えば平板状に形成され、Ｖ溝２３を覆って光ファイバＦの上方への移動を規制する。そして、光ファイバＦの後端を把持したファイバ固定部品２１は、固定治具２５で保持台１２に固定される。
光ファイバＦは、石英系ガラスからなり、コアおよびクラッドを有し、図示のＸ軸方向に沿って延びて、図示のＹ軸方向に例えば４本並んでいる。光ファイバＦのうち少なくとも屈曲部を設ける領域では、ガラス部分を覆う樹脂被覆層が予め除去されている。
【００１９】
なお、光ファイバＦは、単一コアを有するシングルコア光ファイバであっても、複数コアを有するマルチコア光ファイバであってもよい。また、本実施例では、４本の光ファイバＦをＹ軸方向に配列した例を挙げて説明するが、例えば１本の光ファイバを屈曲形成機構３０に向けて送出してもよい。
【００２０】
図３は、屈曲形成機構３０を説明する図である。この図では、左側の図が図１と同様に屈曲形成機構３０をＹ軸の負方向から見た図であり、右側の図が屈曲形成機構３０を製造装置１の前方（Ｘ軸の負方向）から見た図である。
屈曲形成機構３０は、モータ（例えばステッピングモータ等）３１を有し、モータ３１の回転軸３２は、図示のＹ軸方向に沿って延びて、図１で説明した支持台１３に回転自在に支持されている。
【００２１】
また、回転軸３２は円形状の支持板３３に一体形成され、この支持板３３には、１対の屈曲レバー３４，３５が固定されている。詳しくは、屈曲レバー３４，３５は例えば丸棒状に形成され、図示のＹ軸方向に沿って延びて、支持板３３の片面に設置されている。
屈曲レバー３４と屈曲レバー３５とは、光ファイバＦを把持可能な間隙を持って配置されており、この間隙の中間点が例えば光ファイバＦの送出位置に一致している。なお、この間隙は、光ファイバＦのクラッド外径の２倍以上４倍以下（例えば５００μｍ以下、１μｍ＝１×１０-6ｍ）であるのが好ましい。
【００２２】
図１に示すように、光源機構４０は、支持台１３の上部に設けられている。光源機構４０は、光源４１、レーザ走査部４２を有する。光源４１は、例えば波長１．５μｍ以上の近赤外線領域のレーザ光を出射可能であり、レーザ走査部４２は、光ファイバＦの配列方向（図示のＹ軸方向）に沿って走査可能である。なお、中赤外線領域や遠赤外線領域のレーザ光を用いて屈曲部を形成してもよい。
【００２３】
一方、背面反射部材５０は、光ファイバＦを挟んで光源４１に対向する位置に設けられている。これにより、背面反射部材５０は、光源４１からのレーザ光の一部を反射することができ、反射したレーザ光を光ファイバＦの裏面に向かわせる。
なお、背面反射部材５０は、近赤外線領域のレーザ光の波長に対し、耐久性に優れて反射率の高い材質（例えば金、銀、アルミニウム）が好ましい。また、背面反射部材５０の表面は、粗く、拡散反射を実現可能な形状であること、あるいは、ミラーで鏡面反射を実現可能な形状であることが好ましい。
【００２４】
また、制御部６０は、ＣＰＵやメモリ等からなり、メモリの例えばＲＯＭに格納されている各種プログラムやデータをＲＡＭにロードし、各種プログラムを実行することにより、駆動部１５、モータ３１、光源機構４０に信号を出力して、製造装置１の動作を制御することができる。
【００２５】
図４は、光ファイバの屈曲工程を説明する図であり、図５は、第１実施形態の反射部材を説明する図である。
まず、図４に示すように、ファイバ固定部品２１の端面（屈曲付与機構３０側の端面）から回転軸３２の軸心までの距離をＬとし、回転軸３２の軸心から屈曲レバー３４，３５の中間点（上記間隙の中間点）までの距離をｒとする。
【００２６】
光ファイバＦの一部を屈曲レバー３４と屈曲レバー３５とで挟み、モータ３１を図示の矢印Ｍ１方向に回転させる。
具体的には、光ファイバＦの送出方向（図示のＸ軸の負方向）に対して屈曲レバー３４，３５を、回転軸３２を中心にして同じ方向に角度θ（例えば５°以下が好ましい）だけ回転させて光ファイバＦの一部に応力（後述する光ファイバＦの照射面には引張応力が生じ、その裏面には圧縮応力が生ずる）を与える。ただし、この場合、光ファイバＦの屈曲部は、回転軸３２の軸心の延長線（Ｙ軸に平行な仮想線）よりも下方にずれることがある。
【００２７】
そこで、ファイバ固定部品２１を一定距離だけ、図示の矢印Ｍ２方向に沿って移動させると、応力を与えた光ファイバＦの一部が回転軸３２の軸心の延長線上に位置するように移動する。
その後、回転軸３２の軸心の延長線上に位置した光ファイバＦの一部に、光源機構４０や背面反射部材５０を用いてレーザ光を照射する。
【００２８】
具体的には、図５に示すように、レーザ光が光ファイバＦよりも上方から照射されると、光ファイバＦは、光源４１から直接に照射されるほか、背面反射部材５０による反射分や、隣りの光ファイバＦを温めた熱線によって、四方八方から加熱される。なお、レーザ光で光ファイバＦを加熱することにより、屈曲部に生じた応力を緩和することもできる。
続いて、光ファイバＦの応力付与、送り出し、レーザ光の照射を繰り返すと、光ファイバＦの一部に屈曲部を形成することができる。
【００２９】
このように、光源機構４０からのレーザ光は、送出される光ファイバＦに照射される他、背面反射部材５０で反射してこの光ファイバＦの裏面（光源４１からみて影になる側）にも照射されるので、近赤外線領域のレーザ光を用いて屈曲部を設ける場合、照射面とその裏面との間の温度分布が均一になる。この結果、屈曲光ファイバの品質のバラツキを抑えることができる。
【００３０】
また、レーザ光を光ファイバＦの配列方向に沿って走査すれば、レーザ光の照射範囲を拡げることができる。特に、光ファイバＦがファイバアレイの状態で送出される場合であっても、中央に位置する光ファイバと両端に位置する光ファイバとの間の温度分布を均一にすることができる。
【００３１】
図６は、第２実施形態の反射部材を説明する図である。
第１実施形態では、背面反射部材５０の例を挙げて説明した。しかし、本発明は、この例に限定されるものではない。例えば、背面反射部材５０に加えて、側面反射部材５１を設けてもよい。
詳しくは、図６に示されるように、背面反射部材５０が、光ファイバＦを挟んで光源４１に対向する位置に設けられるとともに、側面反射部材５１が、光ファイバＦの外周側面に対向する位置に設けられている。
【００３２】
これにより、背面反射部材５０が、光源４１からのレーザ光を反射して光ファイバＦの裏面に向かわせ、側面反射部材５１も、光源４１からのレーザ光を反射することができ、反射したレーザ光を光ファイバＦの外周側面に向かわせる。
このように、光源機構４０からのレーザ光は、側面反射部材５１で反射して光ファイバの外周側面にも照射されるので、照射面と外周側面との間の温度分布も均一することができる。
【００３３】
図７は、第３実施形態の反射部材を説明する図である。
第１，２実施形態で説明した背面反射部材５０は、平面形状、凹凸面形状のいずれでもよい。なお、凸面形状の場合には、中央に位置する光ファイバに偏りがちな高温域を、端に位置する光ファイバへと分散可能になる。
また、凹面形状が、光ファイバＦに対して十分に小さな曲率を有する場合、図７に示した背面反射部材５３のように、背面反射部材と側面反射部材の双方の機能を担うことが可能である。
【００３４】
図８は、第４実施形態の反射部材を説明する図である。
第１〜３実施形態では、隣り合う光ファイバの距離が近い場合を想定したが、隣り合う光ファイバの距離が遠く、隣りの光ファイバからの輻射熱を受けにくい場合がある。この場合には、隣り合う光ファイバの外周側面の間に、側面反射部材５２を設けてもよい。
これにより、側面反射部材５２が、光源４１からのレーザ光を反射して隣り合う光ファイバＦの各外周側面に向かわせることが可能になる。
【００３５】
なお、側面反射部材５１，５２は、反射したレーザ光を光ファイバに向かいやすくするため、凹面であることが好ましい。
また、  第１〜４実施形態では、光源機構４０を支持台１３の上部に設け、背面反射部材５０を光ファイバＦの下方に設けた例を挙げて説明した。しかし、光源機構４０を光ファイバＦの下方に設け、背面反射部材５０を支持台１３の上部に設けてもよい。この場合、屈曲レバー３４，３５で光ファイバＦの一部を挟み、モータ３１を図示の矢印Ｍ１方向とは逆方向に回転させ、ファイバ固定部品２１を図示の矢印Ｍ２方向とは逆方向に沿って移動させると、光ファイバＦが回転軸３２の軸心の延長線上に位置するようになる。
【００３６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
１…屈曲光ファイバの製造装置、１０…作業ステージ、１１…基台、１２…保持台、１３…支持台、１４…レール、１５…駆動部、２０…ファイバ送り出し機構、２１…ファイバ固定部品、２２…Ｖ溝基板、２３…Ｖ溝、２４…リッド、２５…固定治具、３０…屈曲形成機構、３１…モータ、３２…回転軸、３３…支持板、３４，３５…屈曲レバー、４０…光源機構、４１…光源、４２…レーザ走査部、５０、５３…背面反射部材、５１、５２…側面反射部材、６０…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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