(57)【要約】【課題】光の伝達を確実に行なうことが可能な、光ファイバ間の結合構造および結合方法を提供する。【解決手段】本発明の光ファイバ間の結合構造１０００は、複数の光ファイバ（光ファイバ１２０，２２０）と、光ファイバ１２０，２２０の各端面と接合された結合部１４０と、を含む。光ファイバ１２０，２２０のうち少なくとも１つは、結合部１４０に近いほうの端部において、コアの端面の高さとクラッドの端面の高さとが異なる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバの各端面と接合された結合部と、を含み、
前記複数の光ファイバのうち少なくとも１つは、前記結合部に近いほうの端部において、コアの端面の高さとクラッドの端面の高さとが異なる、光ファイバ間の結合構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記端部において、前記コアは前記クラッドで覆われていない、光ファイバ間の結合構造。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凸部が構成される、光ファイバ間の結合構造。
【請求項４】
請求項１において、
前記端部において、クラッドがコアを覆っていない、光ファイバ間の結合構造。
【請求項５】
請求項４において、
前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凹部が構成される、光ファイバ間の結合構造。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記結合部の屈折率は、前記複数の光ファイバのクラッドの屈折率より大きい、光ファイバ間の結合構造。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記結合部の屈折率は、前記複数の光ファイバのコアの屈折率とほぼ等しい、光ファイバ間の結合構造。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、
前記端部において、前記結合部の周囲が封止材で覆われた、光ファイバ間の結合構造。
【請求項９】
請求項８において、
前記封止材の屈折率は、前記複数の光ファイバのコアの屈折率および前記結合部の屈折率より小さい、光ファイバ間の結合構造。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記結合部の屈折率は、前記複数の光ファイバのコアの屈折率とほぼ等しく、
前記封止材の屈折率は、前記複数の光ファイバのクラッドの屈折率とほぼ等しい、光ファイバ間の結合構造。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、
前記結合部は、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成された、光ファイバ間の結合構造。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記結合部は、紫外線硬化型樹脂からなる、光ファイバ間の結合構造。
【請求項１３】
（ａ）複数の光ファイバのうち少なくとも１つの端面に対して液滴を吐出して、結合部前駆体を形成し、
（ｂ）前記複数の光ファイバの各端面を前記結合部前駆体に接触させた状態で、該結合体前駆体を硬化させて、結合部を形成すること、を含む、光ファイバ間の結合方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記（ａ）において、コアの端面上のみに前記結合部前駆体を形成する、光ファイバ間の結合方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記（ａ）において、前記結合部前駆体が形成される光ファイバにおいて、前記コアの端面の高さは、クラッドの端面の高さと異なる、光ファイバ間の結合方法。
【請求項１６】
請求項１３ないし１５のいずれかにおいて、
前記（ａ）において、前記液滴の吐出は、インクジェット法により行なわれる、光ファイバ間の結合方法。
【請求項１７】
請求項１３ないし１６のいずれかにおいて、
前記（ｂ）において、前記結合部前駆体の硬化は、エネルギーの付加により行なわれる、光ファイバ間の結合方法。
【請求項１８】
請求項１３ないし１７のいずれかにおいて、
さらに、（ｃ）前記結合部の周囲を封止材で覆うこと、を含む、光ファイバ間の結合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ間の結合構造および結合方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、情報通信が高速化・大容量化の傾向にあり、光通信の開発が進んでいる。光通信では、光ファイバの間の光の伝達を確実に行なうことが求められている。
【０００３】
光通信で用いられる光ファイバ同士を結合する方法としては、例えば、レンズ等の光学部材を介してカップリングを行なう方法、コネクタを介して光ファイバ同士を結合する方法（例えば、特許文献１参照）、および光ファイバ同士を融着させる方法（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００４】
コネクタを介して光ファイバ同士を結合する方法は、光ファイバの先端にコネクタを設け、このコネクタを介して光ファイバ同士を結合する方法である。また、光ファイバ同士を融着する方法は、２つの光ファイバの先端を接合させた状態で接合部分にエネルギーを加えて融着させることにより、光ファイバ同士を結合する方法である。
【０００５】
また、複数の光ファイバを結合する方法として、光ファイバカプラを用いた方法がある。この光ファイバカプラは、複数の光ファイバを横並びにした状態で融着させた後融着部分を延伸することにより形成される。すなわち、光ファイバカプラを形成する場合においても、融着工程が必要とされる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１２３８２１号公報
【特許文献２】
特開平７−８４１４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レンズ等の光学部材を介して光ファイバを接合する方法では、光ファイバおよび光学部材を厳密に位置合わせするのが難しい。
【０００８】
また、光ファイバ同士をコネクタを介して結合する方法では、光ファイバの先端にコネクタが設置されるため、光ファイバの結合部分が大きくなる。このため、コネクタを介して結合された光ファイバを、例えば光モジュール等の微細な装置内に組み込むことが困難である場合がある。
【０００９】
さらに、光ファイバ同士を融着する方法では、光ファイバの接合部分に大きな熱エネルギーを加えなければならない。光ファイバの接合部分を融解させるためには、通常、大掛かりな製造工程が必要であるため、製造コストが高くなる。さらに、光ファイバ同士を融着する方法では、融着前に光ファイバ同士を厳密に位置合わせする必要がある。この場合、光ファイバの径は一般に微細であるため、光ファイバ同士を厳密に位置合わせするのが難しい。また、光ファイバカプラを形成する場合においても融着工程が必要であるため、同様の問題が生じる。
【００１０】
本発明の目的は、光ファイバの間の光の伝達を確実に行なうことが可能な光ファイバ間の結合構造を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の目的は、簡便にかつ低コストで実施可能な光ファイバ間の結合方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の光ファイバ間の結合構造は、
複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバの各端面と接合された結合部と、を含み、
前記複数の光ファイバのうち少なくとも１つは、前記結合部に近いほうの端部において、コアの端面の高さとクラッドの端面の高さとが異なる。
【００１３】
ここで、前記複数の光ファイバの各端面の形状は、前記結合部を設置できる限り特に限定されるわけではなく、円形であってもよいし楕円形であってもよい。また、前記結合部の切断面の形状も同様に、特に限定されるわけではない。
【００１４】
本発明の光ファイバ間の結合構造によれば、上記構成を有することにより、前記複数の光ファイバ間の光の伝達を確実に行なうことが可能である。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００１５】
なお、本発明において、光ファイバの材質は特に限定されるわけではなく、例えば石英ガラス、プラスチック、プラスチックと石英との複合体、あるいは多成分ガラスからなる光ファイバに本発明を適用することができる。
【００１６】
（２）上記光ファイバ間の結合構造では、前記端部において、前記コアを前記クラッドで覆わないようにすることができる。これにより、前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凸部を構成することができる。
【００１７】
（３）上記光ファイバ間の結合構造では、前記端部において、クラッドがコアを覆っていないようにすることができる。これにより、前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凹部を構成することができる。この構成によれば、前記結合部を前記コアの端面上に確実に固定することができる。その結果、歩留まりがより高い結合構造を得ることができる。
【００１８】
（４）上記光ファイバ間の結合構造では、前記結合部の屈折率を、前記複数の光ファイバのクラッドの屈折率より大きくすることができる。
【００１９】
（５）上記光ファイバ間の結合構造では、前記結合部の屈折率を、前記複数の光ファイバのコアの屈折率とほぼ等しくすることができる。この構成によれば、前記結合部と前記コアとの界面における光の反射を少なくすることができるため、該界面における光の損失を少なくすることができる。
【００２０】
（６）上記光ファイバ間の結合構造では、前記端部において、前記結合部の周囲を封止材で覆うことができる。この構成によれば、前記結合部と、前記複数の光ファイバの端面とを確実に固定することができる。その結果、歩留まりがより高い結合構造を得ることができる。
【００２１】
この場合、前記封止材の屈折率を、前記複数の光ファイバのコアの屈折率および前記結合部の屈折率より小さくすることができる。
【００２２】
また、この場合、前記結合部の屈折率を、前記複数の光ファイバのコアの屈折率とほぼ等しく、前記封止材の屈折率を、前記複数の光ファイバのクラッドの屈折率とほぼ等しくすることができる。この構成によれば、前記結合部および前記封止材にそれぞれ、光ファイバのコアおよびクラッドと同様の機能を付与することができる。これにより、光の損失を少なくすることができる。
【００２３】
（７）上記光ファイバ間の結合構造では、前記結合部を、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成できる。
【００２４】
この場合、前記結合部は、紫外線硬化型樹脂からなることができる。
【００２５】
（８）本発明の光ファイバ間の結合方法は、
（ａ）複数の光ファイバのうち少なくとも１つの端面に対して液滴を吐出して、結合部前駆体を形成し、
（ｂ）前記複数の光ファイバの各端面を前記結合部前駆体に接触させた状態で、該結合体前駆体を硬化させて、結合部を形成すること、を含む。
【００２６】
本発明の光ファイバ間の結合方法によれば、生産性に優れ、かつ、各光ファイバ間の位置合わせを精密に行なう必要がない。また、前記結合部を介して、前記複数の光ファイバ間を簡便な方法にて接合することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００２７】
（９）上記光ファイバ間の結合方法では、前記（ａ）において、コアの端面上のみに前記結合部前駆体を形成することができる。
【００２８】
この場合、前記（ａ）において、前記結合部前駆体が形成される光ファイバにおいて、前記コアの端面の高さが、クラッドの端面の高さと異なることができる。
【００２９】
（１０）上記光ファイバ間の結合方法では、前記（ａ）において、前記液滴の吐出を、インクジェット法により行なうことができる。ここで、「インクジェット法」とは、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法である。ただし、この場合、吐出する液滴は、印刷物に用いられる所謂インクではなく、前記結合部を構成する材料物質を含む液状物である。この方法によれば、前記液滴の吐出量の微妙な調整が可能であるため、微細な結合部前駆体を、前記光ファイバの端面上に簡便に設置することができる。
【００３０】
（１１）上記光ファイバ間の結合方法では、前記（ｂ）において、前記結合部前駆体の硬化を、エネルギーの付加により行なうことができる。
【００３１】
（１２）上記光ファイバ間の結合方法では、さらに、（ｃ）前記結合部の周囲を封止材で覆うこと、を含むことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
１．光ファイバ間の結合構造
図１は、本発明を適用した本実施の形態の光ファイバ間の結合構造を模式的に示す側面図である。図１には、光ファイバ間の結合構造として、結合ユニット１０００が示されている。
【００３４】
この結合ユニット１０００は、図１に示すように、複数の光ファイバ（光ファイバ１２０，２２０）と、結合部１４０とを含む。光ファイバ１２０，２２０は、結合部１４０を介して接合されている。すなわち、光ファイバ１２０と光ファイバ２２０とが結合部１４０を介して光学的に結合している。以下、この結合ユニット１０００の各構成要素について、それぞれ説明する。
【００３５】
［光ファイバ］
光ファイバ１２０は、コア１２２およびクラッド１２４を含む。クラッド１２４はコア１２２を同心円状に囲んでいる。光ファイバ１２０では、コア１２２とクラッド１２４との境界で光が反射されて、コア１２２内に光が閉じ込められ、コア１２２内を光が伝搬する。また、クラッド１２４の周囲は、ジャケット（図示せず）によって保護されていてもよい。
【００３６】
光ファイバ２２０は、光ファイバ１２０と同様に、コア２２２およびクラッド２２４を含む。本実施の形態においては、光ファイバ２２０が光ファイバ１２０と同様の構成を有する場合について示す。
【００３７】
また、本実施の形態においては、光ファイバ１２０，２２０の断面形状が円形である場合について示したが、光ファイバ１２０，２２０の断面形状は特に限定されるわけではない。このことは、後述する実施形態および変形例に示される光ファイバについても同様である。例えば、光ファイバ１２０，２２０として、断面形状が楕円形である光ファイバや、コアが円形または楕円形でクラッドがその他の形状である光ファイバを用いることができる。
【００３８】
図１に示すように、光ファイバ１２０の端部において、コア１２２の端面１２２ａと、クラッド１２４の端面１２４ａとの高さが異なる。同様に、光ファイバ２２０の端部において、コア２２２の端面２２２ａと、クラッド２２４の端面２２４ａとの高さが異なる。
【００３９】
具体的には、本実施の形態において、光ファイバ１２０は、端部において、コア１２２がクラッド１２４で覆われていない場合を示す。すなわち、光ファイバ１２０の端部において、コア１２２の端面１２２ａは、クラッド１２４の端面１２４ａより突出しており、コア１２２とクラッド１２４とで凸部１６０が構成されている。
【００４０】
同様に、本実施の形態においては、光ファイバ２２０は、端部において、コア２２２がクラッド２２４で覆われていない場合を示す。すなわち、光ファイバ２２０の端部において、コア２２２の端面２２２ａはクラッド２２４の端面２２４ａより突出しており、コア２２２とクラッド２２４とで凸部２６０が構成されている。
【００４１】
光ファイバ１２０，２２０は、図１に示すように、結合部１４０を介して接合されている。これにより、光ファイバ１２０は、結合部１４０によって、光ファイバ２２０との相対的な位置が固定されている。この結合ユニット１０００では、光ファイバ１２０のコア１２２の端面１２２ａ（以下、単に「端面１２２ａ」ともいう）は、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ（以下、単に「端面２２２ａ」ともいう）と対向している。
【００４２】
なお、図１においては、光ファイバ１２０，２２０の一方の端部を示している。すなわち、光ファイバ１２０，２２０において、結合部１４０に近いほうの端部を示している。なお、光ファイバ１２０，２２０のもう一方の端部においても、コアの端面の高さが、クラッドの端面の高さと異なることができる。例えば、光ファイバ１２０，２２０のもう一方の端部においても、コアの端面に結合部（図示せず）が形成され、この結合部を介して他の光ファイバ（図示せず）が接合されていてもよい。このことは、後述する実施形態および変形例に示される光ファイバ間の結合構造でも同様である。
【００４３】
［結合部］
結合部１４０には、図１に示すように、端面１２２ａおよび端面２２２ａに接合している。
【００４４】
光ファイバ１２０から出射する光を、光ファイバ２２０に入射させる場合、光ファイバ１２０の端面１２２ａから出射した光は、結合部１４０を経た後、光ファイバ２２０の端面２２２ａに入射することができる。あるいは、光ファイバ２２０から出射する光を、光ファイバ１２０に入射させる場合、光ファイバ２２０の端面２２２ａから出射した光は、結合部１４０を経た後、光ファイバ１２０の端面１２２ａに入射することができる。
【００４５】
結合部１４０は、エネルギー硬化型樹脂からなる。すなわち、結合部１４０は、熱や光等のエネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させて形成することができる。前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。この場合、前記前駆体に対してエネルギーを付加して硬化させることにより、紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなる結合部１４０が形成される。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂が例示できる。
【００４６】
紫外線硬化型樹脂の前駆体は、短時間の紫外線照射によって硬化する。このため、紫外線硬化型樹脂の前駆体を硬化させて結合部１４０を形成する場合、製造時間を短縮化することができる。
【００４７】
具体的には、結合部１４０は、端面１２２ａおよび端面２２２ａのうち、少なくとも一方に対して液滴を吐出して、結合部前駆体（後述する）を形成した後、この結合部前駆体を硬化させることにより形成することができる。
【００４８】
結合部１４０の形状および大きさは、結合部１４０を形成する際に用いる液体材料の種類や量を調整することによって、制御することができる。結合部１４０の形状および大きさは、端面１２２ａと端面２２２ａとの距離に基づいて決定される。すなわち、端面１２２ａと端面２２２ａとが接合できるように、端面１２２ａと端面２２２ａとの距離に応じて、結合部１４０の形状および大きさを決定する。このことは、後述する実施形態および変形例においても同様に適用される。
【００４９】
また、結合部１４０の屈折率は、光ファイバ１２０，２２０のクラッド１２４，２２４の屈折率よりも大きくすることができる。この構成によれば、結合部１４０からクラッド１２４，２２４への光の導入を低減することができる。
【００５０】
さらに、結合部１４０の屈折率を、光ファイバ１２０，２２０のコア１２２，２２２の屈折率とほぼ等しくすることができる。この構成によれば、結合部１４０とコア１２２，２２２との界面における光の反射を少なくすることができるため、前記界面における光の損失を少なくすることができる。このことは、後述する実施形態および変形例においても同様である。
【００５１】
２．光ファイバ間の結合方法
次に、図１に示す結合ユニット１０００の製造方法について、図２〜図７を参照して説明する。図２〜図７はそれぞれ、結合部１４０を介した光ファイバ１２０，２２０間の結合方法の一工程を模式的に示す図である。
【００５２】
［コアおよびクラッドの端面の加工］
本実施の形態においては、図１に示すように、光ファイバ１２０，２２０のコア１２２，２２２の端面１２２ａ，２２２ａが、クラッド１２４，２２４の端面１２４ａ，２２４ａよりも高くなるように加工する。以下、光ファイバ１２０を例にとり説明するが、光ファイバ２２０の端面についても同様の方法にて加工することができる。
【００５３】
まず、コア１２２の端面１２２ａを、クラッド１２４の端面１２４ａより突出させる工程について説明する。コア１２２の端面１２２ａを、クラッド１２４の端面１２４ａより突出させるためには、具体的には、下記の（１）および（２）に示す方法が例示できる。
【００５４】
（１）ウエットエッチングによる方法
まず、ウエットエッチングによって、コア１２２の端面１２２ａを、クラッド１２４の端面１２４ａより突出させる工程について、図２を参照して説明する。ここでは、光ファイバ１２０が石英系光ファイバからなる場合について説明する。
【００５５】
一般に、光ファイバは、コアの屈折率をクラッドとの屈折率よりも大きくするために、コアとクラッドとが異なる成分から形成されている。このコアとクラッドとの成分の違いを利用して、ウエットエッチングにて、コアまたはクラッドを選択的に除去することができる。
【００５６】
ここでは、平坦な端面を有する光ファイバ１２０（図２参照）に対してウエットエッチングを行なうことによって、クラッド１２４を選択的に除去できるエッチャントを用いる。これにより、コア１２２の端面１２２ａを、クラッド１２４の端面１２４ａよりも突出させることができる。
【００５７】
石英系光ファイバのコアとクラッドとの選択的エッチングに用いられるエッチャントとしては、例えば、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムを混合した水溶液（バッファフッ酸水溶液）を用いることができる。このバッファフッ酸水溶液中のフッ化水素酸およびフッ化アンモニウムの濃度を調整することにより、クラッド１２４を選択的に除去することができる。
【００５８】
ウエットエッチングの模式図を図２に示す。図２に示すように、光ファイバ１２０の端面をエッチャント２３０に浸す。これにより、クラッド１２４がエッチャント２３０に選択的に溶解するため、光ファイバ１２０の端部において、クラッド１２４を選択的に除去することができる。
【００５９】
具体的には、４０重量％フッ化アンモニウム水溶液と５０重量％フッ化水素酸水溶液と純水（Ｈ２Ｏ）とを所定の体積比で用いることにより調製されたバッファフッ酸水溶液を用いることにより、クラッド１２４を選択的に除去することができる。
【００６０】
なお、バッファフッ酸水溶液中のフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの濃度を調整することにより、コア１２２を選択的に除去することもできる。この場合については、詳しくは、後述する変形例にて説明する。
【００６１】
（２）光硬化による方法
次に、光硬化によってコア１２２を伸長させる工程について、図３を参照して説明する。この方法では、光ファイバ１２０のコア１２２の端面で光硬化型樹脂を伸長させることにより、コア１２２の端面１２２ａを、クラッド１２４の端面１２４ａよりも突出させる。ここで、光ファイバ１２０の材質は、光硬化型樹脂との密着性が確保できるかぎり、特に限定されない。
【００６２】
具体的には、図３に示すように、端面１２２ａを含む光ファイバ１２０の端部（一方の端部）を、紫外線硬化型樹脂の前駆体を含有する液体材料２３２の中に浸す。光ファイバ１２０のもう一方の端部において、コア１２２の端面１２２ｂから紫外線２１３を入射させる。これにより、端面１２２ｂから入射した紫外線２１３はコア１２２内を伝搬した後、コア１２２の端面１２２ａから出射する。ここで、クラッド１２４には紫外光が導入されないため、クラッド１２４からは紫外光が出射せず、紫外光２１３が出射するのは、コア１２２の端面１２２ａからのみである。すなわち、コア１２２の端面１２２ａから出射する紫外線２１３によって、コア１２２の端面１２２ａにおいて、液体材料２３０に含まれる紫外線硬化型樹脂の前駆体が反応する。これにより、コア１２２の端面１２２ａ上に紫外線硬化樹脂が形成されることによってコア１２２が伸長する。この結果、図１に示すように、コア１２２の端面１２２ａが、クラッド１２４の端面１２４ａより突出した構造の光ファイバ１２０が得られる。
【００６３】
なお、図３においては、光ファイバ１２０の端部を液体材料２３２内に浸した状態でコア１２２を伸長する例について示した。ここで、光ファイバ１２０の端部を液体材料２３２内に浸すかわりに、図示しないが、光ファイバ１２０の端面１２２上に液体材料２３２を設置した状態で、図３に示す場合と同様に、もう一方の端部のコア１２２の端面１２２ｂから紫外線を導入して、コア１２２を伸長してもよい。
【００６４】
［結合部前駆体の形成］
次に、光ファイバ１２０，２２０のうち少なくとも一方に対して、結合部１４０を形成するための液体材料の液滴１４０ｂを吐出して、結合部前駆体を形成する。前述したように、前記液体材料は、エネルギーを付加することによって硬化可能な性質を有する。
【００６５】
本実施の形態においては、具体的には、図４および図５に示すように、端面１２２ａ，２２２ａ上に結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを形成する場合について説明する（図４および図５参照）。具体的には、端面１２２ａ，２２２ａの両方に対して液滴１４０ｂを吐出して、結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを形成する場合について説明する。
【００６６】
液滴１４０ｂを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法またはインクジェット法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴１４０ｂを吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴１４０ｂを吐出する場合に有効である。
【００６７】
インクジェット法は、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμｍオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量をピコリットルオーダーの単位で制御することができる。このため、微細な光ファイバの端面上に、微細な構造の結合部を作製することができる。
【００６８】
ここでは、図４に示すように、インクジェットヘッド１１０を用いて液滴１４０ｂを吐出する方法について説明する。図４に示すように、端面１２２ａおよび端面２２２ａに対して、インクジェットヘッド１１０のノズル１１２から、液体材料の液滴１４０ｂを吐出する。これにより、図５に示すように、端面１２２ａ上に結合部前駆体１４０ｘを形成し、端面２２２ａ上に結合部前駆体１４０ｙを形成する。
【００６９】
インクジェットの吐出方法としては、例えば、（ｉ）熱により液体（ここでは結合部前駆体）中の気泡の大きさを変化させることで圧力を生じ、液体を吐出する方法、（ｉｉ）圧電素子により生じた圧力によって液体を吐出させる方法とがある。圧力の制御性の観点からは、前記（ｉｉ）の方法が望ましい。
【００７０】
インクジェットヘッドのノズルの位置と、液滴の吐出位置とのアライメントは、一般的な半導体集積回路の製造工程における露光工程や検査工程で用いられる公知の画像認識技術を用いて行なわれる。例えば、インクジェットヘッド１２０のノズル１１２の位置と、端面１２２ａ，２２２ａの位置とのアライメントを行なう。アライメント後、インクジェットヘッド１１０に印加する電圧を制御した後、液滴１４０ｂを吐出する。これにより、図５に示すように、端面１２２ａ，２２２ａ上に、それぞれ結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを形成する。
【００７１】
液滴１４０ｂを端面１２２ａ，２２２ａに対して吐出した場合、この液滴１４０ｂは表面張力によって，端面１２２ａ，２２２ａの上面に堆積される。これにより、所望の形状および大きさの結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを形成することができる。
【００７２】
ここで、必要に応じて、液滴１４０ｂを複数回吐出することにより、結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを所望の形状および大きさに形成する。結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙは、端面１２２ａと端面２２２ａとの距離を所定の値に設定した場合に、少なくとも一部が互いに接合できるような形状および大きさに形成される。
【００７３】
なお、液滴１４０ｂを吐出する前に、必要に応じて、端面１２２ａ，２２２ａに、親液性処理または撥液性処理を行なう。これにより、液滴１４０ｂに対する端面１２２ａ，２２２ａの濡れ性を制御することができる。これにより、結合部１４０の形状および大きさをより厳密に制御することができる。
【００７４】
次いで、光ファイバ１２０のコア１２２の端面１２２ａと、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａとを対向させる。この場合、端面１２２ａの少なくとも一部を、端面２２２ａに対向させる。光の利用効率の観点からいえば、図６に示すように、端面１２２ａの中心を通りかつ端面１２２ａに垂直な直線Ｒ１上に、端面２２２ａの中心が位置するように、光ファイバ１２０，２２０を設置するのが望ましい。
【００７５】
また、ここで、端面１２２ａと端面２２２ａとの間が所定の距離になるように近接させ、結合部前駆体１４０ｘと結合部前駆体１４０ｙ（図５参照）とを接触させる。これにより、液体の状態である結合部前駆体１４０ｘと結合部前駆体１４０ｙとが一体化し、結合部前駆体１４０ａが形成される（図６参照）。すなわち、ここで得られた結合部前駆体１４０ａは、図６に示すように、端面１２２ａ，２２２ａに接触している。
【００７６】
なお、上述したように、端面１２２ａ，２２２ａ上にそれぞれ結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを形成し、これらの結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを接合させて結合部前駆体１４０ａを形成するかわりに、図７に示すように、光ファイバ１２０，２２０の端面のいずれか一方（図７では端面２２２ａ）に対して、液滴１４０ｂを吐出して結合部前駆体１４０ｚを形成し、端面１２２ａと端面２２２ａとを対向させた状態で、結合部前駆体１４０ｚと端面１２２ａとを接合させることにより、図６に示す結合部前駆体１４０ａを形成してもよい。
【００７７】
この場合、光ファイバ１２０においては、コア１２２の端面１２２ａがクラッド１２４の端面１２４ａより突出している。このため、コア１２２の端面１２２ａのみを容易に結合部前駆体１４０ａに接触させることができる。
【００７８】
また、この場合、図７に示すように、光ファイバ２２０では、コア２２２の端面２２２ａとクラッド２２４の端面２２４ａとから凸部２６０が構成されている。ここで、結合部前駆体１４０ｚを端面２２２ａ上に形成する際に、使用する液滴の量を調整することによって、結合部前駆体１４０ｚの最大径ｄ２を、端面２２２ａの直径ｄ１よりも大きくすることができる。これにより、結合部１４０をより大きく形成することができる。その結果、端面１２２ａと端面２２２ａとを結合部１４０を介して接合する際の距離のマージンを広げることができる。
【００７９】
［結合部の形成］
次いで、図６に示すように、結合部前駆体１４０ａを硬化させて、結合部１４０を形成する。具体的には、結合部前駆体１４０ａに対して、熱または光等のエネルギー１１３を付加する。
【００８０】
結合部前駆体１４０ａを硬化する際は、前記液体材料の種類により適切な方法を選択する。硬化手段としては、具体的には、熱エネルギーの付加、あるいは紫外線またはレーザ光等の光照射が挙げられる。また、付加するエネルギー１１３の量は、結合部前駆体１４０ａの形状、大きさおよび材質によって適宜調整する。以上の工程により、光ファイバ１２０，２２０と、光ファイバ１２０，２２０に接合された結合部１４０とを含む結合ユニット１０００が得られる（図１参照）。
【００８１】
３．作用効果
本実施の形態の光ファイバ間の結合構造および結合方法は、以下に示す作用効果を有する。
【００８２】
（１）第１に、結合部１４０を介して、光ファイバ１２０のコア１２２の端面１２２ａと、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａとが接合されていることにより、光ファイバ１２０，２２０間を伝搬する光の損失を少なくすることができる。
【００８３】
一般に、光ファイバにおいて、実際に光が伝搬するのはコアの部分である。したがって、本実施の形態の結合構造によれば、結合部１４０が、コア１２２，２２２の端面１２２ａ，２２２ａとのみ接合していることにより、結合部１４０を介して、光ファイバ１２０，２２０間を光が効率良く伝搬することができる。
【００８４】
また、本実施の形態の結合構造によれば、一般的な光ファイバの結合方法の一つである、コネクタを介して光ファイバ同士を結合する方法（背景技術の欄参照）と比較して、コネクタを使用する必要がない。このため、光ファイバの結合部分の簡素化および小型化を図ることができる。これにより、本実施の形態の結合構造は、微細な装置（例えば光モジュール）内に設置することができる。
【００８５】
（２）第２に、結合部１４０が、光ファイバ１２０，２２０のコア１２２，２２２の端面１２２ａ，２２２ａと接合している。これにより、光ファイバ１２０と光ファイバ２２０との位置合わせを精密に行なう必要がない。その理由を説明するために、まず、一般的な光ファイバ間の結合構造について、以下に説明する。
【００８６】
一般に、光ファイバ同士を光学的に結合する場合、光ファイバ間には結合部が形成されていない場合がある。この場合、一方の光ファイバから出射した光を、他の光ファイバへの入射させるためには、光ファイバ間の位置合わせを厳密に行なう必要がある。また、光ファイバ同士を結合するための一般的な方法として、光ファイバ同士を融着する方法もある（背景技術の欄参照）。この方法においては、融着前に光ファイバ同士を厳密に位置合わせする必要がある。
【００８７】
これに対して、本実施の形態の結合構造（結合ユニット１０００）によれば、光ファイバ１２０のコア１２２の端面１２２ａと、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａとの間に結合部１４０が接合されている。このため、光ファイバ１２０と光ファイバ２２０との位置合わせを厳密に行なうことなく、結合部１４０を介して光ファイバ１２０，２２０間の光の伝達を確実に行なうことができる。また、一般的な光ファイバの結合方法の一つである、光ファイバ同士を融着させる方法と比較して、光ファイバの接合部分を融解させる必要がない。したがって、光ファイバの接合部分に大きな熱エネルギーを加える必要がない。これにより、光ファイバの接合部分を融解させるために必要とされる大掛かりな製造工程が不要となるため、製造工程の低コスト化を図ることができる。
【００８８】
（３）第３に、結合部１４０は、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成される。すなわち、端面１２２ａ，２２２ａのいずれか一方の上に結合部前駆体を形成し、結合部前駆体が端面１２２ａ，２２２ａに接触した状態で硬化させる。ここで、結合部前駆体１４０ａの形状および大きさは、液滴１４０ｂの吐出量によって制御することができる。
【００８９】
例えば、端面１２２ａ上に結合部前駆体１４０ｘを形成する場合（図５参照）、光ファイバ１２０の側面が結合部前駆体１４０ｘで濡れない限り、結合部前駆体１４０ｘには表面張力が主に作用する。このことは、端面２２２ａ上に結合部前駆体１４０ｙを形成する場合も同様である。
【００９０】
すなわち、結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを形成するための液滴の量を調整することによって、結合部前駆体１４０ａの形状および大きさを制御することができる。これにより、光ファイバ１２０と光ファイバ２２０との間の距離に応じて、結合部前駆体１４０ａの形状および大きさを調整することができる。
【００９１】
（４）第４に、結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙはそれぞれ、光ファイバ１２０，２２０のコア１２２，２２２の端面１２２ａ，２２２ａ上に形成される。一般に、光ファイバのコアの端面は微細である。本実施の形態において、端面１２２ａ，２２２ａに対してインクジェット法を用いて液滴を吐出することにより、微細なコア１２２，２２２の端面１２２ａ，２２２ａに、結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを確実に形成することができる。
【００９２】
なお、上記作用効果は、本実施の形態において、光ファイバ１２０，２２０のかわりに、一般的な光ファイバの端面（図示せず）に液滴を形成して結合部前駆体（図示せず）を形成し、他の光ファイバの端面（図示せず）を前記結合部前駆体に接触させた状態で、該結合部前駆体を硬化する場合についても同様である。ここで、「一般的な光ファイバ」とは、一端部において、コアの端面の高さと、クラッドの端面の高さとがほぼ等しい光ファイバのことをいう。
【００９３】
このように、一般的な光ファイバを用いて本実施の形態の結合ユニットを形成する場合においても、前記結合部前駆体を形成するための液滴の量を調整することによって、前記結合部前駆体の形状および大きさを制御することができる。これにより、所望の形状および大きさの結合部を介して光ファイバが接合された、光ファイバ間の結合構造を得ることができる。
【００９４】
４．変形例
次に、本実施の形態の光ファイバ間の結合構造の変形例について説明する。下記の変形例１〜４は、本実施の形態の結合ユニット１０００（図１参照）と同様の作用効果を有する。また、各変形例は、本実施の形態の結合ユニット１０００のみならず、他の変形例の結合構造にも適用することができる。なお、各変形例において、本実施の形態の結合ユニット１０００と同一の構成部分については、同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００９５】
また、以下の変形例において、結合部２４０，３４０，４４０は、本実施の形態の結合部１４０と同様の材質で形成でき、かつ、同様の方法にて形成することができる。
【００９６】
（１）変形例１
図８は、本実施の形態の一変形例たる光ファイバ間の結合構造（結合ユニット１１００）を模式的に示す側面図である。
【００９７】
この結合ユニット１１００では、図８に示すように、光ファイバ１２０のコア１２２の端面１２２ａの中心を通りかつ端面１２２ａと垂直な直線Ｒ２上に、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａの中心が位置していない。しかしながら、結合部２４０を介して、端面１２２ａと端面２２２ａとが接合されていることにより、結合部２４０を介して光ファイバ１２０，２２０間を光が伝搬することができる。したがって、光ファイバ１２０と光ファイバ２２０との位置合わせを厳密に行なう必要がない。これにより、より簡便に光ファイバ１２０と光ファイバ２２０とを光学的に結合することができる。
【００９８】
（２）変形例２
図９は、本実施の形態の一変形例たる光ファイバ間の結合構造（結合ユニット１２００）を模式的に示す側面図である。図１０は、図９に示す結合ユニット１２００の形成方法を模式的に示す側面図である。
【００９９】
図９に示す結合ユニット１２００は、結合部３４０を介して３つの光ファイバ１２０，２２０，３２０が光学的に結合している点で、本実施の形態の結合ユニット１０００（図１参照）と異なる構成を有する。
【０１００】
すなわち、この結合ユニット１２００においては、結合部３４０を介して、光ファイバ１２０のコア１２２の端面１２２ａと、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａと、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａとが接合している。光ファイバ３２０は、本実施の形態において光ファイバ１２０，２２０の材質として示したものと同様の材質から形成することができる。
【０１０１】
なお、本変形例では、３つの光ファイバ１２０，２２０，３２０のいずれも、コアの端面の高さがクラッドの端面の高さと異なる場合について示したが、光ファイバ１２０，２２０，３２０の１つまたは２つのみが、コアの端面の高さがクラッドの端面の高さと異なるものであってもよい。
【０１０２】
次に、この結合ユニット１２００の形成方法の一例を以下に示す。
【０１０３】
まず、図１０に示すように、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上に、結合部前駆体３４０ａを形成する。結合部前駆体３４０ａは、前述した結合部前駆体１４０ｘの形成方法（図５参照）と同様の方法にて形成することができる。次いで、光ファイバ１２０のコア１２２の端面１２２ａと、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａとを結合部前駆体３４０ａに接触させる。この状態でエネルギー（図示せず）を付加して、結合部前駆体３４０ａを硬化させる。これにより、図９に示すように、結合部３４０を形成することができる。
【０１０４】
なお、上記工程において、結合部前駆体３４０ａを端面２２２ａ上に形成し、この結合部前駆体３４０ａに端面１２２ａ，３２２ａを接触させるかわりに、端面１２２ａ，３２２ａの少なくとも一方の上にも結合部前駆体（図示せず）を形成した後、この結合部前駆体と結合部前駆体３４０ａとを接触させてより大きな結合部前駆体（図示せず）を形成し、端面１２２ａ，２２２ａ，３２２ａがこの結合部前駆体に接触した状態で、前記エネルギーを付加してもよい。
【０１０５】
（３）変形例３
図１１は、本実施の形態の一変形例たる光ファイバ間の結合構造（結合ユニット１３００）を模式的に示す側面図である。図１２は、図１１に示す結合ユニット１３００の形成方法を模式的に示す側面図である。
【０１０６】
図１１に示す結合ユニット１３００は、光ファイバ４２０を含み、この光ファイバ４２０が結合部４４０を介して光ファイバ１２０と光学的に結合している点で、本実施の形態の結合ユニット１０００（図１参照）と異なる構成を有する。また、光ファイバ４２０は、結合部４４０に近いほうの端部において、クラッド４２４がコア４２２を覆っていない点で、光ファイバ１２０とは異なる構成を有する。
【０１０７】
すなわち、図１１に示すように、光ファイバ４２０は、結合部４４０に近いほうの端部において、クラッド４２４の端面４２４ａがコア４２２の端面４２２ａより突出しており、コア４２２とクラッド４２４とで凹部４６０が構成されている。光ファイバ４２０は、本実施の形態において光ファイバ１２０，２２０の材質として示したものと同様の材質から形成することができる。
【０１０８】
一方、図１１に示す結合ユニット１３００は、光ファイバ４２０の端部において、コアの端面（端面４２２ａ）とクラッドの端面（端面４２４ａ）との高さが異なる点、およびコア４２２の端面４２２ａ上に結合部４４０が設けられている点で、本実施の形態の結合ユニット１０００（図１参照）と同様の構成を有する。
【０１０９】
次に、この結合ユニット１３００の形成方法の一例を以下に示す。
【０１１０】
まず、本変形例において、光ファイバ４２０のコア４２２およびクラッド４２４の端面は、本実施の形態の欄で説明した方法のうち、ウエットエッチングを用いる方法にて加工することができる。具体的には、ウエットエッチングにおいて、エッチャントを構成する各成分の種類や濃度を調整することによって、コア４２２が選択的に除去できる条件にてエッチングを行なう。
【０１１１】
例えば、光ファイバ４２０が石英系光ファイバからなり、エッチャントとしてバッファフッ酸水溶液を用いる場合、このバッファフッ酸水溶液中のフッ化水素酸およびフッ化アンモニウムの濃度を調整することにより、コア４２２を選択的に除去することができる。
【０１１２】
具体的には、本実施の形態の欄でクラッドを除去する際に用いた水溶液を、各成分の割合を変えることにより用いることができる
次いで、図１２に示すように、光ファイバ４２０のコア４２２の端面４２２ａ上に、結合部前駆体４４０ａを形成する。結合部前駆体４４０ａは、前述した結合部前駆体１４０ｚの形成方法（図７参照）と同様の方法にて形成することができる。具体的には、結合部４４０を形成するための液体材料からなる液滴を、光ファイバ４２０のコア４２２の端面４２２ａに対して吐出して、図１２に示すように、結合部前駆体４４０ａを端面４２２ａ上に形成する。
【０１１３】
次いで、この端面４２２ａと、光ファイバ１２０のコア１２２の端面１２２ａとを対向させた状態で、端面４２２ａと端面１２２ａとの間が所定の距離になるように近接させ、結合部前駆体４４０ａと端面１２２ａとを接触させる。この状態で、結合部前駆体４４０ａにエネルギーを付加して、結合部前駆体４４０ａを硬化させる。これにより、結合部４４０を形成する。以上により、図１１に示すように、光ファイバ１２０，４２０間の結合構造（結合ユニット１３００）を形成することができる。
【０１１４】
本変形例によれば、図１１に示すように、コア４２２とクラッド４２４とで凹部４６０が構成されている。結合部４４０はこの凹部４６０に設けられているため、結合部４４０を確実に固定することができる。その結果、歩留まりが高い結合構造を得ることができる。
【０１１５】
（４）変形例４
図１３は、本実施の形態の一変形例たる光ファイバ間の結合構造（結合ユニット１４００）を模式的に示す側面図である。
【０１１６】
この結合ユニット１４００は、本実施の形態の結合ユニット１０００（図１参照）のうち、コア１２２，２２２の突出した部分（凸部１６０，２６０）と結合部１４０の周囲とを、封止材２２６で埋め込んだものである。すなわち、この結合ユニット１４００において、封止材２２６以外の構成は、本実施の形態の結合ユニット１０００と同様である。
【０１１７】
この結合ユニット１４００においては、結合部１４０の周囲を封止材２２６で覆うことにより、端面１２２ａと端面２２２ａとの間に結合部１４０を確実に固定することができる。その結果、歩留まりを高めることができる。
【０１１８】
ここで、封止材２２６の屈折率は、光ファイバ１２０，２２０のコア１２２，２２２の屈折率および結合部１４０の屈折率よりも小さいことが望ましい。これにより、光ファイバ１２０，２２０の端部において、結合部１４０を介してコア１２２とコア２２２との間を伝搬する光を閉じ込めるクラッドとしての機能を、封止材２２６に付与することができる。
【０１１９】
さらに、結合部１４０の屈折率は、光ファイバ１２０，２２０のコア１２２，２２２の屈折率と同一であることが望ましく、封止材２２６の屈折率は、光ファイバ１２０，２２０のクラッド１２４，２２４の屈折率と同一であることがより望ましい。すなわち、この場合、結合部１４０および封止材２２６にそれぞれ、光ファイバのコアおよびクラッドと同一の機能を付与することができる。これにより、光の損失を少なくすることができる。
【０１２０】
封止材２２６の材質は特に限定されないが、例えば紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
【０１２１】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の光ファイバ間の結合構造を模式的に示す側面図である。
【図２】図１に示す光ファイバの製造方法の一例を模式的に示す図である。
【図３】図１に示す光ファイバの製造方法の一例を模式的に示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態の光ファイバ間の結合方法の一工程を模式的に示す側面図である。
【図５】本発明の一実施の形態の光ファイバ間の結合方法の一工程を模式的に示す側面図である。
【図６】本発明の一実施の形態の光ファイバ間の結合方法の一工程を模式的に示す側面図である。
【図７】本発明の一実施の形態の光ファイバ間の結合方法の一工程を模式的に示す側面図である。
【図８】本発明の一実施の形態の光ファイバ間の結合構造の一変形例を模式的に示す側面図である。
【図９】本発明の一実施の形態の光ファイバ間の結合構造の一変形例を模式的に示す側面図である。
【図１０】図９に示す光ファイバ間の結合構造の製造方法の一例を模式的に示す側面図である。
【図１１】本発明の一実施の形態の光ファイバ間の結合構造の一変形例を模式的に示す側面図である。
【図１２】図１１に示す光ファイバ間の結合構造の製造方法の一例を模式的に示す側面図である。
【図１３】本発明の一実施の形態の光ファイバ間の結合構造の一変形例を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
１１０  インクジェットヘッド、  １１２  インクジェットノズル、  １１３エネルギー、  １２０，２２０，３２０，４２０  光ファイバ、  １２２，２２２，３２２，４２２  コア、  １２２ａ，１２２ｂ，２２２ａ，３２２ａ，４２２ａ  コアの端面、  １２４，２２４，３２４，４２４  クラッド、  １２４ａ，２２４ａ，３２４ａ，４２４ａ  クラッドの端面、  １４０，２４０，３４０，４４０  結合部、  １４０ａ，１４０ｘ，１４０ｙ，１４０ｚ，２４０ａ，３４０ａ，４４０ａ  結合部前駆体、  １４０ｂ  液滴、  １６０，２６０，３６０  凸部、  ２１３  紫外線、  ２２６  封止材、  ２３０  エッチャント、２３２  液体材料、  ４６０  凹部、  １０００，１１００，１２００，１３００，１４００  結合ユニット
【図１】
2004325866.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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