(57)【要約】【課題】光配線板を構成し通常の光ファイバのコア径よりもコア径が小さくかつ高屈折率差を有する光ファイバと、通常の光ファイバとを接続しても、低損失な光接続を可能にする。【解決手段】光配線板２に配線された第１の光ファイバ３のコア３１の径は、通常の第２の光ファイバ４のコア４１の径よりも小さく形成されている。第１および第２の光ファイバ３，４を劈開して形成した端面どうしを突き合わせて融着接続した後に、加熱体５によって加熱処理する。第１の光ファイバ３のコア３１またはクラッド３２に含有されている添加剤が熱拡散する。コア３１の端部の断面が、第２の光ファイバ４側に向かって漸次拡大し、第１および第２の光ファイバ３，４間のモードフィールド径の不整合が解消される。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光配線板に配線された第１の光ファイバと、光配線板の外部に設けられ前記第１の光ファイバのコア径よりも大きいコア径を有する第２の光ファイバとを接続する光配線板における光接続構造であって、前記第１および第２の光ファイバの融着接続した互いの突き合わせ端面の近傍を加熱処理することにより、前記第１の光ファイバのコアまたはクラッドの少なくともいずれか一方の添加剤を熱拡散させたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項２】
請求項１記載の光配線板における光接続構造において、前記第１および第２の光ファイバのモードフィールド径を一致させたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の光配線板における光接続構造において、前記加熱処理部と前記第２の光ファイバとを内包させた光コネクタを設けたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項４】
請求項１または２記載の光配線板における光接続構造において、前記加熱処理部の周囲に補強部を設けたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項５】
請求項４記載の光配線板における光接続構造において、前記第２の光ファイバを内包させた光コネクタを設け、この光コネクタの外部に前記補強部を設けたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項６】
光配線板に配線された第１の光ファイバと、光配線板の外部に設けられ前記第１の光ファイバのコア径よりも大きいコア径を有する第２の光ファイバとを接続する光配線板における光接続構造であって、前記第１の光ファイバを加熱処理することにより前記第１の光ファイバのコアまたはクラッドの少なくともいずれか一方の添加剤を熱拡散させた加熱処理部を、端面に位置付けるように前記第１の光ファイバを内包させた第１の光コネクタと、前記第２の光ファイバを内包させた第２の光コネクタとを設け、これら第１および第２の光コネクタを着脱自在としたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項７】
請求項６記載の光配線板における光接続構造において、前記第１および第２の光ファイバのモードフィールド径を一致させたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項８】
請求項１ないし７記載の光配線板における光接続構造において、前記第１の光ファイバの比屈折率差を通常の光ファイバの比屈折率差よりも大きくしたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項９】
請求項１ないし８記載の光配線板における光接続構造において、前記第１および第２の光ファイバをシングルモード光ファイバとしたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項１０】
請求項１ないし８記載の光配線板における光接続構造において、前記第１および第２の光ファイバをマルチモード光ファイバとしたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【請求項１１】
請求項１ないし１０記載の光配線板における光接続構造において、前記第１および第２の光ファイバの少なくともいずれか一方を多芯としたことを特徴とする光配線板における光接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光配線板に配線された光ファイバと通常の光ファイバとを接続する光配線板における光接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電話局の交換機を始めとする各種のシステムには、配線部に光ファイバが使用され、その接続形態が種々提案されている。
例えば、特許第２５７４６１１号公報には、可撓性のある材料または剛性のある材料で形成された第１の基材と、この第１の基材上に塗布された樹脂等によって整列固定された光ファイバと、この光ファイバを前記第１の基材とで挟む樹脂または可撓性のある材料で形成された第２の基材とによって構成された光配線板が開示されている。
【０００３】
また、特開平１１−２０２１４９号公報には、光配線板の光ファイバと局外からの通常使用される光ファイバとの接続方法として、光コネクタ接続または融着接続等を用いる方法が開示されている。すなわち、通常使用される光ファイバとは、クラッド外径が１２５μｍで、比屈折率差が０．３％であるシングルモード光ファイバ、またはクラッド外径が１２５μｍであるマルチモード光ファイバのことである。この光ファイバを光コネクタで接続する場合には、光ファイバをフェルールの穴に内包させるか、またはフェルールのＶ溝等に接着等で光ファイバを固め、フェルール端面を研磨した後、光ファイバを光コネクタに内包させる。光ファイバを内包させた一対の光コネクタをアダプタによって対接させ、光ファイバの先端どうしを突き当てて接続するか、またはフェルール自体にガイド穴を設け、一対の光コネクタを対接させ、ガイドピンを介して光ファイバどうしを接続している。また、光コネクタと相互に接続できる互換性治具も含まれる。
【０００４】
一方、融着接続の場合には、光ファイバの劈開によって形成された互いの端面どうしを突き合わせたのち、主にアーク放電による放電熱により突き合わせ部を加熱溶融し、光ファイバどうしを融着して接続している。
【０００５】
近年、光配線板を用いた光接続は、周辺装置の大規模化にともなって実装密度が向上し、光配線板自体も大規模化の要求が強まってきている。従来の光配線板を用いて大規模な光回路を形成するには大面積の光配線板が必要であるとともに、実装面積を確保する必要があり、装置の大型化が問題になっていた。
【０００６】
この問題を解決するために、本願発明者は、光配線板に使用する光ファイバのコア径およびクラッド径を通常使用されている光ファイバのコア径およびクラッド径よりも小さく、かつ高屈折率差のある光ファイバを用いることにより、従来よりも小型化かつ高密度化できる光配線板を提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光配線板に使用する光ファイバのコア径を局外からの通常使用されている光ファイバのコア径よりも小さく、かつ高屈折率差のある光ファイバを用いると、光ファイバどうしの接続点においてモードフィールド径の不整合に起因する接続損失が発生するという問題があった。
【０００８】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、光配線板を構成し通常の光ファイバのコア径よりもコア径が小さくかつ高屈折率差を有する光ファイバと、通常の光ファイバとを接続しても、低損失な光接続が可能な光配線板における光接続構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、光配線板に配線された第１の光ファイバと、光配線板の外部に設けられ前記第１の光ファイバのコア径よりも大きいコア径を有する第２の光ファイバとを接続する光配線板における光接続構造であって、前記第１および第２の光ファイバの融着接続した互いの突き合わせ端面の近傍を加熱処理することにより、前記第１の光ファイバのコアまたはクラッドの少なくともいずれか一方の添加剤を熱拡散させたものである。
したがって、第１の光ファイバのコアまたはクラッドに添加された添加剤が熱拡散してコアを拡大させることにより、モードフィールド径の差が減少し、モードフィールド径の不整合が解消されるので突き合わせ端面における低損失な光接続が可能になる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第１および第２の光ファイバのモードフィールド径を一致させたものである。
したがって、突き合わせ端面において損失がほとんど発生しない光接続が可能になる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記加熱処理部と前記第２の光ファイバとを内包させた光コネクタを設けたものである。
したがって、加熱処理部が光コネクタによって補強されるとともに、通常の光ファイバとの光コネクタ接続が可能になる。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記加熱処理部の周囲に補強部を設けたものである。
したがって、加熱処理部が補強され、外部等からの応力による破断を防ぐことができる。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記第２の光ファイバを内包させた光コネクタを設け、この光コネクタの外部に前記補強部を設けたものである。
したがって、通常の光ファイバとの光コネクタ接続が可能になる。
【００１４】
また、請求項６に係る発明は、光配線板に配線された第１の光ファイバと、光配線板の外部に設けられ前記第１の光ファイバのコア径よりも大きいコア径を有する第２の光ファイバとを接続する光配線板における光接続構造であって、前記第１の光ファイバを加熱処理することにより前記第１の光ファイバのコアまたはクラッドの少なくともいずれか一方の添加剤を熱拡散させた加熱処理部を、端面に位置付けるように前記第１の光ファイバを内包させた第１の光コネクタと、前記第２の光ファイバを内包させた第２の光コネクタとを設け、これら第１および第２の光コネクタを着脱自在としたものである。
したがって、第１の光ファイバは光コネクタを介して通常の光ファイバと着脱自在な接続が可能になる。
【００１５】
また、請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明において、前記第１および第２の光ファイバのモードフィールド径を一致させたものである。
したがって、第１および第２の光ファイバの突き合わせ端面における接続損失が低下する。
【００１６】
また、請求項８に係る発明は、請求項１ないし７に係る発明において、前記第１の光ファイバの比屈折率差を通常の光ファイバの比屈折率差よりも大きくしたものである。
したがって、第１の光ファイバ内を伝搬する光が通常の光ファイバに比べてよりコアに閉じ込められ、外部へ放射として漏れるのが規制される。
【００１７】
また、請求項９に係る発明は、請求項１ないし８に係る発明において、前記第１および第２の光ファイバをシングルモード光ファイバとしたものである。
したがって、光配線板外からの通常のシングルモード光ファイバとの互換性を有することにより、通常のシングルモード光ファイバ通信に適用できる。
【００１８】
また、請求項１０に係る発明は、請求項１ないし８に係る発明において、前記第１および第２の光ファイバをマルチモード光ファイバとしたものである。
したがって、光配線板外からの通常のマルチモード光ファイバとの互換性を有することにより、通常のマルチモード光ファイバ通信に適用できる。
【００１９】
また、請求項１１に係る発明は、請求項１ないし１０に係る発明において、前記第１および第２の光ファイバの少なくともいずれか一方を多芯としたものである。
したがって、多芯光ファイバとの接続が可能になりより高密度な配線が可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る光配線板の平面図、図２（ａ）は同じく接続部における加熱処理する方法を拡大して示す断面図、同図（ｂ）は加熱処理された状態を拡大して示す断面図である。
図１において、全体を符号１で示す光配線板には、基材２に所定のパターンに配線され固定された多数の第１の光ファイバ３が備えられており、これら第１の光ファイバ３の一端は基材２から延設され導出されている。図２において、第１の光ファイバ３のコア３１の径は、通常一般に使用されている第２の光ファイバ４のコア４１の径よりも小さく形成されている。また、第１の光ファイバ３のクラッド３２の径は８０μｍに形成され、第２の光ファイバ４のクラッド４２の径１２５μｍよりも小さく形成されている。さらに、第１の光ファイバ３の比屈折率差は１．０％であり、第２の光ファイバ４の比屈折率差０．３％と比較して大きくなるように形成されている。このため、第１の光ファイバ３ではコア３１内を伝搬する光の閉じこめ効果が向上し、第１の光ファイバ３に曲線部が設けられた場合には、放射による光の漏洩が規制される。
【００２１】
次に、図２（ａ）を用いて、第１の光ファイバ３と第２の光ファイバ４との互いの端面を接続した後、第１の光ファイバ３のモードフィールド径を拡大する方法を説明する。
第１の光ファイバ３と第２の光ファイバ４をそれぞれ劈開し、劈開によって形成された第１および第２の光ファイバ３，４の端面を突き合わせた後、突き合わせ面を融着接続する。しかる後、この融着接続部の近傍をガスバーナ等の加熱体５によって加熱すると、第１の光ファイバ３のコア３１に含有している添加剤が熱拡散する。その結果、同図（ｂ）に示すように、加熱処理部６において第１の光ファイバ３のコア３１の端部の断面が、第２の光ファイバ４側に向かって漸次拡大し、第１および第２の光ファイバ３，４間のモードフィールド径の不整合が解消されるので、第１および第２の光ファイバ３，４の融着接続部における光の接続損失が低減する。
【００２２】
上述したように、第１の光ファイバ３の比屈折率差が１．０％と高いことにより、この第１の光ファイバ３のコア３１に添加剤が含有されている割合が高くなっており、このため加熱処理時に添加剤の拡散速度が加速される。符号６で示す加熱処理部を加熱する際、適切な温度および適切な加熱時間で、加熱回数を増やすことによって、第１および第２の光ファイバ３，４間のモードフィールドを略一致させることが可能であり、低損失な接続を達成することができる。
【００２３】
図３は請求項３に記載された発明に係るもので、本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
この第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態における第１の光ファイバ３をフェルール９１に挿入し、第２の光ファイバ４の端面を光コネクタ９の端部９２に位置付けるようにして、加熱処理部６を光コネクタ９に内包させている。したがって、図示を省略した光コネクタに通常のクラッド外径を有する別の光ファイバを内包させることにより、この光ファイバと第２の光ファイバ４の端面どうしを突き合わせるようにして光コネクタ接続が可能になる。また、加熱処理部６を光コネクタ９に内包させたことにより、加熱処理部６が光コネクタ９によって補強される。また、加熱処理部６を光コネクタ９に内包することにより、第２の光ファイバ４の全長を短くすることができるから、小型化にすることが可能になる。
【００２４】
図４は請求項４に記載された発明に係るもので、本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
この第３の実施の形態は、同図（ａ）に示すように、第１および第２の光ファイバ３，４の被覆部３３，４３の加熱処理部６の近傍に対応して剥離された部位に紫外線硬化樹脂を塗布した後に、この紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することにより、樹脂硬化させてリコート部７を設けた点に特徴を有する。このリコート部７によって、加熱処理部６が補強され、かつ加熱処理部６が外気から遮断されることにより、外部から応力が加わることによる破断を防止することができるとともに、マイクロクラックから発展する破断を防止することができる。
【００２５】
また、加熱処理部６を補強する方法として、同図（ｂ）に示すように、第１および第２の光ファイバ３，４の被覆部３３，４３の加熱処理部６の近傍に対応して剥離された部位にスリーブ８を被せる。次いで、このスリーブ８を加熱することによりスリーブ８を収縮させ、加熱処理部６をスリーブ８によって覆うようにしてもよい。このようにスリーブ８を設けたことにより、上述したリコート部７を設けたことと同様に、加熱処理部６が補強され、かつ加熱処理部６が外気から遮断されることにより、外部から応力が加わることによる破断を防止することができるとともに、マイクロクラックから発展する破断を防止することができる。
【００２６】
図５は請求項５に記載された発明に係るもので、本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
この第４の実施の形態は、リコート部７またはスリーブ８を加熱処理部６の近傍に設けた上述した第３の実施の形態において、第２の光ファイバ４をフェルール９１に挿入し端面を研磨した後に、加熱処理部６を光コネクタ９の外部に露呈させるようにして、第２の光ファイバ４を光コネクタ９に内包させたものである。
【００２７】
このように、通常のクラッド外径を有する第２の光ファイバ４の端部を光コネクタ９の突き合わせ端面９２に位置付けるようして、第２の光ファイバ４を光コネクタ９に内包させたことにより、この第２の光ファイバ４と別の通常のクラッド外径を有する光ファイバとの光コネクタ接続が可能になる。また、加熱処理部６はリコート部７またはスリーブ８によって補強されているから、この加熱処理部６を光コネクタ９によって補強する必要はないので、この加熱処理部６を光コネクタ９に内包させる必要がない。
【００２８】
図６は請求項６に記載された発明に係るもので、本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
同図において、第１の光ファイバ３の所定箇所を加熱体によって加熱することにより、第１の実施の形態で上述したように、コア３１の添加剤が熱拡散して加熱処理部６のコア３１の径が拡大する。次いで、加熱処理部６を劈開し、劈開した加熱処理部６を、同図に示すように、フェルール９１に挿入し、加熱処理部６の劈開した端面を光コネクタ９Ａの端部９２に位置付けるようにして、第１の光ファイバ３を光コネクタ９Ａに内包させる。
【００２９】
通常のクラッド外径を有する第２の光ファイバ４を内包させた光コネクタ９Ｂと、光コネクタ９Ａとをアダプタ９３を介して着脱自在に結合させることにより、加熱処理部６の径が拡大したコア３１の端面と、第２の光ファイバ４のコア４１とがモードフィールド径の不整合を解消させて接続される。
【００３０】
この第５の実施の形態のように第１の光ファイバ３に加熱処理を施した場合と施さない場合とにおける接続損失を測定して比較してみた。ここで使用した第１の光ファイバ３はクラッド外径が８０μｍ、モードフィールド径が５．５μｍ、比屈折率差が１．０％であり、第２の光ファイバ４のクラッド外径は１２５μｍ、モードフィールド径が１０．９μｍ、比屈折率差が０．３％である。加熱処理を施さない場合で光学特性として接続損失を測定した結果、第１の光ファイバ３と第２のファイバ４の接続においては１．６６ｄＢであり、これに対して加熱処理を施した場合では０．３１ｄＢであり、加熱処理を施した場合には、接続損失が通常ファイバどうしの接続と略同程度に低減されていることが明らかとなった。
また、２芯以上の光ファイバどうしの接続部においても、接続損失が１．０ｄＢ以上改善されていることが明らかとなっている。
【００３１】
なお、第１の光ファイバ３のコア３１のみに添加剤が含有されている場合には、加熱処理によってコア３１の添加剤を熱拡散させ、クラッド３２に添加剤が含有されている場合には、クラッド３２の添加剤を熱拡散させるようにし、コア３１およびクラッド３２の両方に添加剤が含有されている場合には、コア３１およびクラッド３２の両方の添加剤を熱拡散すればよい。また、第１ないし第４の実施の形態においては、第１の光ファイバ３の端面と第２の光ファイバ４の端面とを融着接続した状態で加熱処理をするので、加熱処理は第１の光ファイバ３だけでなく第２の光ファイバ４にも施してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、通常の光ファイバと、光配線板を構成し通常の光ファイバのコア径よりもコア径が小さくかつ高屈折率差を有する光ファイバとを接続しても、低損失な光接続が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光配線板の平面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明に係る光配線板の接続部において、細径の光ファイバと通常の光ファイバとの互いの端面を接続した後、細径の光ファイバのモードフィールド径を拡大する方法を拡大して示す断面図、同図（ｂ）は細径の光ファイバのモードフィールド径が拡大された状態を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…光配線板、２…基材、３…第１の光ファイバ、４…第２の光ファイバ、５…加熱体、６…加熱部、７…リコート部、８…スリーブ、９，９Ａ，９Ｂ…光コネクタ、３１，４１…コア、３２，４２…クラッド、３３，４３…被覆部、９１…フェルール、９２…光コネクタの端部、９３…アダプタ。
【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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