(57)【要約】【課題】光導波路のコアと光ファイバの中心とを一致させて光導波路と光ファイバの結合損失を低減させるべく、基板のＶ溝内に光ファイバを精度良く収納する方法を提供すること。【解決手段】基板上の平行した複数のＶ溝内に複数の光ファイバと接着剤を配し、前記光ファイバ上に押さえ具を載置し、前記押さえ具の上面を加圧部材で加圧して接着固定する光ファイバの実装方法において、前記加圧部材が前記押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅が、両端の光ファイバの中心間距離より小さいことを特徴とする、上記実装方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の平行した複数のＶ溝内に複数の光ファイバと接着剤を配し、前記光ファイバ上に押さえ具を載置し、前記押さえ具の上面を加圧部材で加圧して接着固定する光ファイバの実装方法において、前記加圧部材が前記押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅が、両端の光ファイバの中心間距離より小さいことを特徴とする、上記実装方法。
【請求項２】
該加圧部材が該押さえ具に接触する領域が、両端の光ファイバの各中心位置より内側にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該加圧部材が該押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅が、両端の光ファイバの中心間距離の５０％以下の長さである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
該加圧部材が該押さえ具に接触する領域の重心位置が、両端の光ファイバの各中心位置から等距離にある請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
該押さえ具が光透過性材料で構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
該光透過性材料が、ガラス、プラスチックからなる群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
該加圧部材が、金属、木材、ガラス、プラスチックからなる群から選択される材料により構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上の複数のＶ溝内に複数の光ファイバを実装する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを利用した光学素子の作成において、複数の光ファイバを複数の光導波路に精度良く接続させる必要がある。すなわち、光導波路のコアと光ファイバの中心とを一致させて光導波路と光ファイバの結合損失を低減させるためには、基板のＶ溝内に複数の光ファイバを精度良く収納することが必要である。
従来、複数の光ファイバを基板上のＶ溝内に固定する方法としては、図６に示されるように、Ｖ溝内に光ファイバと接着剤を配し、光ファイバ上にガラスブロック等の押さえ具を載置し、押さえ具の上面を押さえ具上面面積より大きいガラス棒等の加圧部材で加圧することにより行っていた。しかし、かかる方法では光ファイバーと基板の間に隙間が発生して光導波路のコアと光ファイバの中心の軸ずれが起こり、一方、無理に加圧して隙間を塞ごうとすると押さえ具が破損するという問題があった。
上記光ファイバを精度良くＶ溝内に収納する方法として、例えば、抑え板を予め研磨して平面仕上げとした後、抑え板に突条を設ける方法や（例えば、特許文献１参照）、光ファイバを弾性体や耐磨耗性円滑フィルム層を通じて押圧する方法が報告されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１３８３１１号公報
【特許文献２】
特開２００１−３３６６０号公報
【特許文献３】
特開平５−３０７１１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光導波路のコアと光ファイバの中心とを一致させて光導波路と光ファイバの結合損失を低減させるべく、基板のＶ溝内に光ファイバを精度良く収納する方法を提供することを目的とする。
本発明はまた、従来の方法に比べて簡易な方法で、基板のＶ溝内に光ファイバを精度良く収納する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、基板上の平行した複数のＶ溝内に複数の光ファイバと接着剤を配し、前記光ファイバ上に押さえ具を載置し、前記押さえ具の上面を加圧部材で加圧して接着固定する光ファイバの実装方法において、前記加圧部材が前記押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅が、両端の光ファイバの中心間距離より小さいことを特徴とする実装方法により解決される。
また、上記方法において、該加圧部材が該押さえ具に接触する領域は、両端の光ファイバの各中心位置より内側にあることが好ましく、さらに、該加圧部材が該押さえ具に接触する領域の重心位置は、両端の光ファイバの各中心位置から等距離にあることが好ましい。
また、上記方法において、該加圧部材が該押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅が、両端の光ファイバの中心間距離の５０％以下の長さであることが好ましい。
また、上記方法において押さえ具が光透過性材料で構成されることが好ましく、前記光透過性材料は、ガラス、プラスチックからなる群から選択されることが好ましい。
また、加圧部材が、金属、木材、ガラス、プラスチックからなる群から選択される材料により構成されることが好ましい。
【０００６】
上記方法により得られた光ファイバー実装品は、Ｖ溝と光ファイバ間に隙間無く、Ｖ溝内に光ファイバが精度よく収納される。この光ファイバを光導波路と接続させると光導波路のコア中心と光ファイバ中心とが精度良く整合しており、結合損失を０．４ｄＢ程度まで低下させることができる。また、本発明の方法は複雑な装置や特別な加工を施した器具を用いる必要が無いため、従来の方法に比して簡易な装置で安価に行うことができるという利点を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、基板上の平行した複数のＶ溝内に複数の光ファイバと接着剤を配し、前記光ファイバ上に押さえ具を載置し、前記押さえ具の上面を加圧部材で加圧して接着固定する光ファイバの実装方法において、前記加圧部材が前記押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅が、両端の光ファイバの中心間距離より小さいことを特徴とする実装方法である。
【０００８】
図を用いて、本発明の方法の実施の形態を説明する。
図１及び図２は本発明の光ファイバを実装する方法を示す模式図である。図１は斜視図であり、図２は図１のＩ−Ｉ’断面図である。基板１上に多数の平行したＶ溝２が一定間隔に予め設けられている。この実施態様では、基板１上に、Ｖ溝２上の各光ファイバ４と接続する光導波路１０も予め設けられている。Ｖ溝２上に接着剤３と光ファイバ４を載置し、光ファイバ４上に押さえ具５を載せ、この押さえ具５の上面から円錐台状の先端を有する加圧部材６で加圧する。
【０００９】
本発明において、光ファイバ上の押さえ具の大きさは、少なくとも全ての光ファイバを押さえることができる幅を有するものであればよい。すなわち少なくとも両端の光ファイバの中心間距離の長さの幅を有していることが好ましい。両端の二本の光ファイバの中心間距離より長い幅を有していてもよいが、極度に長い幅を有すると、押さえ具が傾く原因となり好ましくない。
なお、本発明において、押さえ具の光ファイバに接触する側の面には、光ファイバを固定するための溝を設けてもよい。溝の形はファイバの形状に沿った凹面形状でもよく（図３参照）、またＶ溝形状でもよい（図４参照）。押さえ具の上面は、加圧部材により押圧できるような形状であればよく、例えば平面である。
【００１０】
ここで、本発明における押さえ具を構成する材料は、ある程度の剛性を有するものであればよく、例えば、ガラス、金属等が挙げられる。接着剤が例えばＵＶ硬化接着剤等の光硬化性のものを使用する場合には、ガラス、アクリル樹脂等の光透過性の材料で構成されることが好ましい。
【００１１】
加圧部材が押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅が、両端の光ファイバの中心間距離より小さければ加圧部材の先端形状はいずれの形状でもよい。例えば、円錐台状、円錐状、球面状、筒状等様々な形状が挙げられるが、これらに限定されない。「加圧部材が押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅」とは、加圧部材が押さえ具に接触している部分を、光ファイバの長手方向から観測した場合の加圧部材の幅をいい、例えば図２では“ａ”で表される幅である。加圧部材が押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅が小さいほど、押さえ具へのモーメントの平衡を維持しやすくなるため、押さえ具の傾きを抑制することができ、結果として隙間無く光ファイバをＶ溝内に収納でき好ましい。具体的には、加圧部材が押さえ具に接触する領域を光ファイバの長手方向に投影したときの幅は、両端の光ファイバの中心間距離の５０％以下の長さであることが好ましく、より好ましくは２０％以下である。
【００１２】
加圧部材が押さえ具に接触する領域を光ファイバの横手方向に投影したときの幅は、通常、押さえ具の光ファイバの長手方向における傾きを押さえるために押さえ具の（光ファイバの横手方向からみた）幅より小さいことが好ましい。
【００１３】
加圧部材はある程度の剛性を有する材料から構成されることが好ましいが、加圧により多少変形するものであっても、最終的に押さえ具と加圧部材の接触する領域の光ファイバの長手方向に投影したときの幅が上述した範囲内にあればよい。具体的には、金属、木材、ガラス、プラスチックからなる群から選択される材料が挙げられる。
【００１４】
加圧部材が押さえ具に接触する領域は、両端の光ファイバの各中心位置より内側にあることが好ましい。「両端の光ファイバの各中心位置」とは、最外にある２本の光ファイバそれぞれの中心線の位置を意味する。両端の光ファイバの各中心位置より外側にあると、押さえ具が傾いて光ファイバと隙間ができ、結果として、光ファイバとＶ溝との間に隙間が生じやすいからである。したがって、加圧部材が押さえ具に接触する全ての領域が両端の光ファイバの各中心位置より内側にあることが好ましい。
さらに、加圧部材が押さえ具に接触する領域は、両端の光ファイバ間の中心位置により近い位置であることが好ましい。より詳細には、加圧部材が押さえ具に接触する領域の重心位置は、両端の光ファイバ間の中心位置により近い方が好ましく、両端の光ファイバの中心位置から等距離（両端の光ファイバ間の中心位置）にあることが最も好ましい。ここで「加圧部材が押さえ具に接触する領域の重心」とは、加圧部材と押さえ具の接触する領域によって定まる形状において、断面一次モーメントが０になる図心を意味する。
【００１５】
加圧方法は、何れの方法でもよいが、本発明の一つの実施態様では、錘により加圧している。その他、バネにより加圧する方法等もある。
【００１６】
［実施例］
実施例１
図１に示されるものと同様な８本のＶ溝（幅１４０μｍ×深さ１００μｍ）を有する基板（１．５ｍｍ×２．３ｍｍ）上に、直径１２５μｍの光ファイバを８本搭載し、ＵＶ接着剤を塗布した。このとき両端の光ファイバの中心間距離は１．７５ｍｍであった。この上に１ｍｍ×３ｍｍ×厚さ１．０ｍｍであり、光ファイバとの接触面に基板の８本のＶ溝に対応するように、丸溝（幅２００μｍ×深さ５０μｍ）が設けられたガラス板（押さえ具）を載せた。ガラス板のほぼ中心位置（両端からそれぞれ１．５ｍｍの位置）に、先端形状が円錐台状（先端：半径０．６ｍｍの円）である木製の円筒状の加圧部材（長さ５０ｍｍ×直径１ｍｍ）で加重を１６３ｇにして加圧しながら、ＵＶ光を照射した。接着後、ガラス板上から光ファイバ及び基板を深さ方向に垂直に切断して、光ファイバの固定状況を観察した（図３）。図３から明らかなように光ファイバはＶ溝に隙間無く固定されていた。
【００１７】
実施例２
先端が円錐状である金属製の円筒状の加圧部材（長さ５０ｍｍ×直径３ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様に光ファイバの実装を行った。接着後、ガラス板上から光ファイバ及び基板を深さ方向に切断して、光ファイバの固定状況を観察したところ、実施例１と同様にＶ溝内に光ファイバが隙間無く配置され接着固定されていた。
【００１８】
実施例３及び４
実施例１においてＶ溝（幅１６０μｍ×深さ８０μｍ）が設けられたガラス板（押さえ具）に変えた以外は、実施例１と同様に接着固定を行った（実施例３）。また実施例３においてさらに加重を２１４ｇに変えた以外は、実施例３と同様に接着固定を行った（実施例４）。接着後、ガラス板上から光ファイバ及び基板を深さ方向に切断して、光ファイバの固定状況を観察したところ、いずれの加重においても実施例１と同様にＶ溝内に光ファイバが隙間無く配置され接着固定された（図４Ａ及び図４Ｂ）。また、実施例４において作成した光導波路について、光導波路側で（図１におけるＢ−Ｂ’に相当する位置において）切断を行い、光導波路側から光ファイバ方向を観察したところ、コアと光ファイバの中心がよく一致していることが観察された（図５）。
【００１９】
比較例１
加圧部材として直径３．５ｍｍ×長さ５０ｍｍの円筒状のガラス棒を用いた以外は実施例１と同様に接着固定を行った（比較例１）ところ、光ファイバとＶ溝の間に隙間が見られた（図７）。
【００２０】
【発明の効果】
従来の方法では、Ｖ溝と光ファイバ間に隙間ができ、光ファイバの軸ずれが起きてしまうのに対し、本発明の方法により接着固定した場合には、Ｖ溝内に光ファイバが隙間無く精度よく固定することができ、光導波路と光ファイバの結合損失を低下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を実装する方法を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ’断面図である。
【図３】裏面に丸溝がついたガラスブロックを用いて本発明の方法によりＶ溝内に実装された光ファイバの断面図である（加重１６３ｇ）。
【図４Ａ】裏面にＶ溝がついたガラスブロックを用いて本発明の方法によりＶ溝内に実装された光ファイバの断面図（図１のＡ−Ａ’断面図）である（加重１６３ｇ）。
【図４Ｂ】裏面にＶ溝がついたガラスブロックを用いて本発明の方法によりＶ溝内に実装された光ファイバの断面図（図１のＡ−Ａ’断面図）である（加重２１４ｇ）。
【図５】裏面にＶ溝がついたガラスブロックを用いて本発明の方法によりＶ溝内に実装された光ファイバと光導波路の中心を示す図（図１のＢ−Ｂ’断面図）である。
【図６】従来の方法を示す模式図である。
【図７】従来の方法によりＶ溝内に実装された光ファイバの断面図である（加重１６３ｇ）。
【符号の説明】
１：シリコン基板、２：Ｖ溝、３：接着剤、４：光ファイバ、５：押さえ具、６：加圧部材、１０：光導波路、１１：コア、ａ：加圧部材が押さえ具に接触する領域の光ファイバの長手方向に投影したときの幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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