(57)【要約】【課題】  複数本の光ファイバを光部品に一括接続する際に、モードフィールド形状の差を好適に変換して容易に一括接続することのできることができる光ファイバ配列部材を提供すること。【解決手段】  本発明の光ファイバ配列部材１０は、並列して配列された複数本の第一光ファイバ２、第一光ファイバ２を平行に配列させて保持する配列部材５、第一光ファイバ２の先端にそれぞれ接続される第二光ファイバ４、及び、配列部材５上に位置する第一光ファイバ２と第二光ファイバ４との接続部６を有し、第一光ファイバ２と第二光ファイバ４とは異なるモードフィールド形状を有しており、接続部６近傍（あるいは、第一光ファイバ４側や第二光ファイバ４側）に、異なるモードフィールド形状を一致させるモードフィールド変換部を有していることを特徴としている。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層状態の複数枚のテープ状光ファイバの先端からそれぞれ突出する複数本の第一光ファイバ、
前記第一光ファイバを平行に配列させて保持する配列部材、
前記第一光ファイバの先端にそれぞれ接続される第二光ファイバ、及び、
前記配列部材上に位置する前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとの接続部を有し、
前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとは異なるモードフィールド形状を有しており、
前記接続部近傍、前記第一光ファイバ側又は第二光ファイバ側に、異なるモードフィールド形状を一致させるモードフィールド変換部を有し、
前記接続部が融着接続によるものであり、
前記配列部材が、前記第一光ファイバを配列保持させる複数の平行な配列溝を有しており、前記接続部が前記配列溝上に位置し、前記配列溝が、前記接続部と接触を避ける切欠き部を有していることを特徴とする光ファイバ配列部材。
【請求項２】
前記モードフィールド変換部が前記接続部近傍に形成されており、前記第一光ファイバの端部から前記第二光ファイバの端部にかけてモードフィールド形状を連続的に変化させていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ配列部材。
【請求項３】
前記接続部近傍の曲げ半径が２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ配列部材。
【請求項４】
前記接続部が樹脂により固められて補強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配列部材。
【請求項５】
前記接続部がハンダにより固められて補強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配列部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の光ファイバを光部品に一括接続する際に好適に用いることのできる光ファイバ配列部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送路上では、特性の異なる光ファイバ同士を接続する必要が生じることがある。しかし、特性の異なる光ファイバを単に接続しただけでは、接続損失が増加してしまうため、様々な工夫がなされている。このような工夫がなされている光ファイバの接続方法として、特許文献１に記載のものなどが知られている。ここでは、上述した特性がモードフィールドの形状であり、モードフィールド形状の異なる光ファイバを低損失で接続している。詳しくは、モードフィールド径の小さい光ファイバの端部を加熱してコア部に含有されたドーパントを拡散させ、モードフィールド形状の差を少なくする方法が記載されている。なお、この加熱は、接続前や後、融着接続時など、何れの時期にも行い得る。
【特許文献１】特開平５−８８０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した手法を複数本の光ファイバが配列されているような部分に適用するには、それぞれの接続部に関してモードフィールド形状を変換させる必要が生じ、作業性がよくない。作業性がよくないので、接続部が良好なものとならずに、十分な伝送特性が得られない場合が生じることが懸念される。さらに、近年、情報伝達量の飛躍的増大に伴って光部品の高集積化が進んでおり、光伝送路間のピッチ（即ち、光ファイバの配列ピッチ）が狭ピッチ化される傾向にある。狭ピッチ化されて配設されている部分で上述したモードフィールド形状の変換を行うことはより一層困難である。
【０００４】
従って、本発明の目的は、複数本の光ファイバを光部品（光ファイバや光導波路など）に一括接続する際に、モードフィールド形状の差を好適に変換して容易に一括接続することのできることができる光ファイバ配列部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の光ファイバ配列部材は、積層状態の複数枚のテープ状光ファイバの先端からそれぞれ突出する複数本の第一光ファイバ、第一光ファイバを平行に配列させて保持する配列部材、第一光ファイバの先端にそれぞれ接続される第二光ファイバ、及び、配列部材上に位置する第一光ファイバと第二光ファイバとの接続部を有し、第一光ファイバと第二光ファイバとは異なるモードフィールド形状を有しており、接続部近傍、第一光ファイバ側又は第二光ファイバ側に、異なるモードフィールド形状を一致させるモードフィールド変換部を有し、接続部が融着接続によるものであり、配列部材が、第一光ファイバを配列保持させる複数の平行な配列溝を有しており、接続部が配列溝上に位置し、配列溝が、接続部と接触を避ける切欠き部を有していることを特徴としている。
【０００６】
なお、ここでは「配列部材上」という表現を用いているが、「配列部材上」とは、配列部材が第一光ファイバを保持する孔部を有し、第一光ファイバが配列部材中に保持されているような場合も含む。また、ここでは「異なるモードフィールド形状」という表現を用いているが、これには、モードフィールドの形状がほぼ真円と楕円で異なるような場合だけでなく、ほぼ真円であってもその大きさが異なるような場合も含む。さらに、「第一光ファイバと第二光ファイバとは異なるモードフィールド形状を有している」という表現を用いているが、これはモードフィールド変換部による変換後のモードフィールド形状に関してではなく、両者が本来有しているモードフィールド形状が異なるということである。
【０００７】
請求項２に記載の光ファイバ配列部材は、請求項１に記載の発明において、モードフィールド変換部が接続部近傍に形成されており、第一光ファイバの端部から第二光ファイバの端部にかけてモードフィールド形状を連続的に変化させていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の光ファイバ配列部材は、請求項１に記載の発明において、接続部近傍の曲げ半径が２０ｍｍ以上であることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の光ファイバ配列部材は、請求項１に記載の発明において、接続部が樹脂により固められて補強されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項５に記載の光ファイバ配列部材は、請求項１に記載の発明において、接続部がハンダにより固められて補強されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配列部材によれば、第一光ファイバと光部品とを、第二光ファイバを介して一括接続することができる。このとき、モードフィールド変換部を有しているため、第一光ファイバのモードフィールド形状と光部品のモードフィールド形状との違いを配列部材で吸収させることができ、良好な接続特性をもって接続を行うことができる。さらに、接続部は配列部材上に位置しているので、第一光ファイバと第二光ファイバとの接続部近傍の損傷を効果的に防止することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の光ファイバ配列部材の実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、第一実施形態について説明する。
【００１３】
本実施形態の光ファイバ配列部材１を、図１〜図３に示す。図１は、本実施形態の配列部材１の平断面図（図２におけるI-I線断面図：ただし、テープ状光ファイバ３は断面とされていない）。図２は、図１におけるII-II線断面図（ただし、テープ状光ファイバ３は断面とされていない）。図３は、図２における矢視Ａ方向から接続端面を見た図である。
【００１４】
本実施形態の配列部材１は、複数本の第一光ファイバ２と、複数本の第二光ファイバ４と、配列部材５とによって構成されている。第一光ファイバ２は、一枚のテープ状光ファイバ３に内蔵されているものである。第二光ファイバ４は、各第一光ファイバ２の先端に融着接続されている。第一光ファイバ２と第二光ファイバ４とは、モードフィールド形状を含めて異なる特性を有している。第一光ファイバ２は、そのコアに酸化ゲルマニウムがドーピングされており、クラッドに対するコアの比屈折率差はΔ０．２５％、コア径９μm、モードフィールド径１０．４μmの光ファイバである。
【００１５】
これに対して、第二光ファイバ４は、そのコアに酸化ゲルマニウムがドーピングされており、クラッドに対するコアの比屈折率差はΔ１．５％、コア径４μm、モードフィールド径４．６μmの光ファイバである。なお、後述するが、本実施形態の第一光ファイバ２及び第二光ファイバ４は、その接続部６近傍でモードフィールド変換部７を形成している。コア径やモードフィールド径は、モードフィールド変換を行う前の値である。
【００１６】
さらに、図示されていないが、本実施形態の配列部材１は、平面光導波路に対して接続される。即ち、テープ状光ファイバ３の第一光ファイバ２を平面導波路に対して一括して接続することを容易にするためのものが、本実施形態の配列部材１である。さらに、このとき、本実施形態の配列部材１を用いることによって、接続損失を低減し、良好な伝送特性を得ることができる。
【００１７】
本実施形態の場合、複数本の第一光ファイバ２は、一枚のテープ状光ファイバ３に収容されている。しかし、本発明の複数本の第一光ファイバについては、テープ状光ファイバに限定されず、複数本の単心光ファイバであってもよい。また、複数枚のテープ状光ファイバであってもよい。第一光ファイバ２及び第二光ファイバ４は、配列部材５の内部に平行に形成された配列孔５ａの内部に収納されている。配列孔５ａは、第一光ファイバ２及び第二光ファイバ４の外径にほぼ等しい内径を有する円形孔である。
【００１８】
配列孔５ａの途中には、切欠き部５０が形成されている。切欠き部５０の内部には、第一光ファイバ２と第二光ファイバ４との接続部６が位置されている。切欠き部５０は、配列部材５の表面が直接第一光ファイバ２や第二光ファイバ４に触れないように形成されている。本実施形態においては、配列孔５ａにおける切欠き部５０よりもテープ状光ファイバ３側に位置する部分は、光ファイバ２,４の挿入時に光ファイバ２,４を損傷させないように、配列孔５ａの接続端面側よりもやや内径が大きくされている。
【００１９】
本実施形態における接続部６は、融着接続によって形成されている。融着接続とすることで、端面での反射などを抑え、接続損失を低減することができる。また、モードフィールド形状の異なる第一光ファイバ２と第二光ファイバ４とを接続するに際して、互いのモードフィールドを一致させるためには、加熱してモードフィールド（コア）を拡大させて連続的に変化させるが、接続部６を融着接続とすれば、このモードフィールド拡大による変換を接続と共に行うことができる。
【００２０】
なお、モードフィールドの拡大によるモードフィールドの変換は、上述したように融着接続と同時に行ってもよいが、融着接続前、あるいは、融着接続後に行ってもよい。さらに、本実施形態においては、モードフィールド変換部７が接続部６の近傍に形成されるが、モードフィールド変換部７が、完全に第一光ファイバ２側に形成されても、完全に第二光ファイバ４側で形成されてもかまわない。この場合は、第一光ファイバ２と第二光ファイバ４との接続に先立って、第一光ファイバ２あるいは第二光ファイバ４を加熱してモードフィールドを拡大させておく（接続後に再度加熱してもよい）。
【００２１】
このため、モードフィールド変換部７を第一光ファイバ２側あるいは第二光ファイバ４側で形成させる場合は、接続部６での接続に先立って、モードフィールド形状を一致させるのに最適な条件で（接続部６での接続を考慮する必要なく）モードフィールド変換部７を形成することができるので、モードフィールド変換による損失をより低減することが可能となる場合もある。
【００２２】
また、本実施形態の配列部材１は、第一光ファイバ２からモードフィールド径が小さい第二光ファイバ４に向けてモードフィールド径を変換させるものであったが、本実施形態の変形として、第一光ファイバ２からモードフィールド径が大きな第二光ファイバ４（例えばモードフィールド径が２０μm）に向けてモードフィールド径を変換させるものであってもよい。この際、接続端面側の第二光ファイバ４の端部には、モードフィールド変換後の部分ではなく、第二光ファイバ４が本来有しているモードフィールド形状の部分が配置されていることが好ましい（モードフィールド変換部７が完全に第一光ファイバ２側にある場合も含む）。このように構成されていると、配列部材１を半導体レーザーアレイといった光部品に接続する際の接続損失をより一層低減することができる。
【００２３】
また、請求項１に記載の発明に関しては、接続部６は必ずしも融着接続によって構成されていなくてもよい。さらに、このような融着接続部の破断強度は、接続部でない部分の破断強度に比べて著しく劣化する。このため、本実施形態では、上述した切欠き部５０の内部に樹脂を充填し、接続部６を補強している。これによって、光ファイバ２，４などに引っ張り力が作用した際に接続部６で破損することを防止することができる。なお、テープ状光ファイバ３の被覆部の端部周辺も、配列部材５に対して接着剤によって固定されている。
【００２４】
あるいは、樹脂ではなく、ハンダなどを用いて接続部６を補強してもよい。このようにすれば、接続部６の補強と共に、接続への水分の侵入も効果的に防止できる。光ファイバ２,４に対して水分が侵入すると、伝送特性が劣化するからである。また、本実施形態では、接続部６は配列部材５上に位置する。この結果、接続部６の前後にわたって、確実に補強することができ、光ファイバ２,４の損傷（特に接続部６周辺の損傷）をより効果的に防止することができる。
【００２５】
次に、上述した配列部材の製造方法を簡単に説明する。まず、多心テープ状光ファイバを二本用意する。一本は、第一光ファイバ２を内蔵し、もう一本は第二光ファイバ４を有するものである。これらのテープ状光ファイバの端部同士を融着接続する。融着接続の手順自体は従来のとおりである。次いで、接続部に熱処理を加え、両者のモードフィールド形状が連続的となるようにする（モードフィールド変換部７を形成させる）。その後、第二光ファイバ４を所定の長さで切断し、配列部材５上に配置する。このとき、接続部６が切欠き部５０の内部に位置するようにする。光ファイバ２，４の位置決めが終了したところで、樹脂によって光ファイバ２，４を配列部材５上に固定する。
【００２６】
このような構成とすることによって、第二光ファイバ４として接続する相手側光部品（ここでは平面導波路）の接続に適した特性のものを選択して、第一光ファイバ２と光部品とを一括接続することができる。さらに、接続に伴う損失を最小限に抑え、優れた伝送特性を実現することができる。
【００２７】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。図４〜図６に第二実施形態の配列部材１０を示す。図４は、本実施形態の配列部材１０の平断面図（図５におけるIV-IV線断面図：ただし、テープ状光ファイバ３は断面とされていない）。図５は、図４におけるV-V線断面図（ただし、テープ状光ファイバ３は断面とされていない）。図６は、図５における矢視Ａ方向から接続端面を見た図である。なお、第一実施形態の配列部材１と第二実施形態の配列部材１０とは類似の構成を有しているので、互いに同一又は同等の構成部分には同一の符号を付すこととする。
【００２８】
本実施形態の配列部材１０も、複数本の第一光ファイバ２と、複数本の第二光ファイバ４と、配列部材５とによって構成されている。第一光ファイバ２は、テープ状光ファイバ３に内蔵されているが、ここではテープ状光ファイバ３が二枚用意されている。第二光ファイバ４は、各第一光ファイバ２の先端に融着接続されている。第一光ファイバ２と第二光ファイバ４の特性は上述した第一実施形態と同じである。第一光ファイバ２及び第二光ファイバ４の接続部６近傍でモードフィールド変換部７が形成されているのも上述した第一実施形態と同様である。
【００２９】
さらに、本実施形態の配列部材１０も、平面光導波路に対して接続されるが、平面導波路の導波路の配列ピッチは高集積化によって狭ピッチ化されている。また、そのモードフィールド径も小さい。これに対応するため、本実施形態の配列部材１０においては、二枚のテープ状光ファイバ３を積層させ、それぞれの光ファイバを互い違いに配列させることで、光ファイバ側の狭ピッチ化を行っている。このように、多数の光ファイバを狭ピッチ化し、さらにそれを一括接続することができるため、高集積化を実現しえると共に、非常に作業効率がよい。また、モードフィールド形状を変換しているが、接続部などの通常は強度が低下する部分も確実に補強されているので、この点からも取り扱い性がよい。
【００３０】
第一光ファイバ２及び第二光ファイバ４は、配列部材５上に平行に形成された配列溝５ｂの内部に収納されている。配列溝５ｂは、その延設方向に対して直角な溝断面形状がＶ型をしており、配列溝５ｂに光ファイバを押し付けることによって調心を行えるようになっている。配列溝５ｂの途中にも、切欠き部５０が形成されている。切欠き部５０の内部には、第一光ファイバ２と第二光ファイバ４との接続部６が位置されている。切欠き部５０は、配列部材５の表面が直接第一光ファイバ２や第二光ファイバ４に触れないように形成されている。
【００３１】
第二光ファイバ４の接続端面側（図４及び図５中の左方）は、保持部材５１によって保持されており、第二光ファイバ４の先端部を確実に配列溝５ｂに対して押し付けて位置決めし、調心が確実に行われるようにされている。
【００３２】
本実施形態における接続部６も融着接続によって形成されており、接続部６の近傍にモードフィールド変換部７が形成されている。モードフィールド変換部７の形成方法は、第一実施形態に関して説明したとおりである。さらに、切欠き部５０の内部に樹脂（ハンダでもよい）を充填し、接続部６を補強しているのも第一実施形態と同様である。接続部６は配列部材５上に位置し、接続部６周辺が確実に補強され、光ファイバ２,４の損傷が効果的に防止されている。
【００３３】
さらに、本実施形態においては、上側のテープ状光ファイバ３の第一光ファイバ２とこれに接続された第二光ファイバ４とは、僅かではあるが湾曲されることとなる。この曲げ半径は２０ｍｍ以上とされている。発明者らは接続部６に２．３５Ｎの引張によるスクリーニングを加えることにより、接続部６近傍の曲げ半径を２０ｍｍとしても２０年間の破断確率４×１０−７以下とすることができるという知見を研究により得た。即ち、接続部６に２．３５Ｎの引張によるスクリーニングを加え生存した光ファイバを使用し、近傍の曲げ半径を２０ｍｍ以上とするように組み立てた物は、２０年以上の破断確率で４×１０−７以下を保証する事に相当する。
【００３４】
本実施形態においては、狭ピッチ化のための積層に伴って光ファイバ２,４が湾曲されたが、積層させない場合であっても、Ｖ溝に対して押圧させて調心する構造を採用する場合には光ファイバが僅かに湾曲する場合がある。このような場合も、上述したように、接続部近傍の曲げ半径は２０ｍｍ以上とされることが好ましい。
【００３５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、４心光ファイバテープが一枚、又は、４心光ファイバテープが二枚用いられたが、その他の形態であってもよい。例えば、１２心光ファイバテープを四枚用意し、二枚の１２心光ファイバテープを横に並べ、その上にさらに二枚の１２心光ファイバテープを積層させることによって、４８心を狭ピッチ化した状態で一括接続することのできる配列部材を作成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の光ファイバ配列部材の第一実施形態の平断面図である。
【図２】図１におけるII-II線断面図である。
【図３】図２における矢視Ａから見た接続端面を示す側面図である。
【図４】本発明の光ファイバ配列部材の第二実施形態の平断面図である。
【図５】図４におけるIV-IV線断面図である。
【図６】図５における矢視Ｂから見た接続端面を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１０…配列部材、２…第一光ファイバ、３…テープ状光ファイバ、４…第二光ファイバ、５…配列部材、５ａ…配列孔、５ｂ…配列溝、５０…切欠き部、５１…保持部材、６…接続部、７…モードフィールド変換部。
【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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