(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバアレイと他の光素子との接続において、上部基板と下部基板の剥離を防止する光ファイバアレイを提供する。【解決手段】光ファイバアレイと光素子８と接続端面間の距離を光ファイバアレイの下部基板３側よりも上部基板４側で大きくする。【効果】光ファイバアレイの接続端面と光素子との間の距離を光ファイバアレイの下部基板側よりも上部基板側で大きくしたので、上部基板側の接着剤層が厚くなるため、光ファイバアレイを温度の高い状態で長時間使用して上部基板と下部基板に剥離を生じさせるような力が働いたとしても、厚い接着剤層が緩衝層となり上部基板と下部基板の間の剥離を完全に防止できる。【選択図】図１
2005315941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本若しくは複数本の被覆を除去した光ファイバ端部を下部基板上に設けられたV溝内に配置するとともに、前記下部基板上で前記光ファイバ端部を覆うように上部基板を配置して、下部基板と上部基板で前記光ファイバ端部を狭持固定し、前記光ファイバ端部の端面側を光導波路あるいは光源等の他の光素子との接続端面とする光ファイバアレイにおいて、前記下部基板の接続端面と前記他の光素子との間の距離よりも、前記上部基板の接続端面と前記他の光素子との間の距離を大きくしたことを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項２】
前記下部基板の接続端面と前記他の光素子との間と前記上部基板の接続端面と前記他の光素子との間は、接着剤を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイ。
【請求項３】
前記光ファイバ端部の軸線に垂直な面を基準面として、前記基準面と下部基板の接続端面とのなす角度と、前記基準面と上部基板の接続端面とのなす角度とを、互いに異ならせることにより、前記下部基板の接続端面と前記他の光素子との間の距離よりも、前記上部基板の接続端面と前記他の光素子との間の距離を大きくしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ファイバアレイ。
【請求項４】
前記基準面と前記下部基板の接続端面との間の反時計方向になす角度をθ１、前記基準面と前記上部基板の接続端面との間の反時計方向になす角度をθ２とすると、θ１＞θ２＞０°となるように前記光ファイバアレイの接続端面が研磨されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の光ファイバアレイ。
【請求項５】
前記光ファイバアレイの接続端面の、前記下部基板側において、前記基準面と前記下部基板の接続端面との間の反時計方向になす角度をθ１とし、前記上部基板側において、前記基準面と前記上部基板の接続端面との間の反時計方向になす角度をθ２とすると、θ１＞θ２＞０°となるように前記光ファイバアレイの接続端面が研磨され、前記角度がθ１の面と、前記角度がθ２の面の境となる変化箇所が、前記下部基板と前記上部基板の境界近傍であって、前記Ｖ溝内に配置された光ファイバ端部の端面近傍にあることを特徴とする請求項４記載の光ファイバアレイ。
【請求項６】
前記基準面と前記下部基板の接続端面との間の時計方向になす角度をθ１、前記基準面と前記上部基板の接続端面との間の時計方向になす角度をθ２とすると、θ２＞θ１＞０°となるように前記光ファイバアレイの接続端面が研磨されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の光ファイバアレイ。
【請求項７】
前記光ファイバアレイの接続端面の、前記下部基板側において、前記基準面と前記下部基板の接続端面との間の時計方向になす角度をθ１とし、前記上部基板側において、前記基準面と前記上部基板の接続端面との間の時計方向になす角度をθ２とすると、θ２＞θ１＞０°となるように前記光ファイバアレイの接続端面が研磨され、前記角度がθ１の面と、前記角度がθ２の面の境となる変化箇所が、前記下部基板と前記上部基板の境界近傍であって、前記Ｖ溝内に配置された光ファイバ端部の端面近傍にあることを特徴とする請求項６記載の光ファイバアレイ。
【請求項８】
前記変化箇所が、前記下部基板の接続端面もしくは前記上部基板の接続端面上に複数設けられていることを特徴とする請求項５または請求項７記載の光ファイバアレイ。
【請求項９】
前記角度がθ１の面と、前記角度がθ２の面の境となる変化箇所が、前記光ファイバ端部の軸線を含む面であって、前記下部基板と前記上部基板の境界面に垂直な面内において、前記Ｖ溝内に配置された光ファイバ端部の端面から、前記上部基板方向もしくは前記下部基板方向に±１ｍｍ以内に配置されていることを特徴とする請求項５または請求項７記載の光ファイバアレイ。
【請求項１０】
前記光ファイバアレイの接続端面が、前記光ファイバ端部の軸線を含む面であって、前記下部基板と前記上部基板の境界面に垂直な面内において、前記光素子８に向かって凸になる連続的な湾曲面上にあることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ファイバアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長期的信頼性の高い光ファイバアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及等に伴い通信ネットワークの需要がますます高まってきている。このような通信ネットワークの中ではさまざまな技術が用いられているが、そのうちの一つとして光デバイスが挙げられる。
【０００３】
光デバイスの中には分岐型光導波路、光減衰器、光ファイバアレイ等があり、その目的に応じて使用されているが、中でも光ファイバアレイは光導波路あるいは光源等の光素子との接続において重要なデバイスである。
【０００４】
光ファイバアレイは図３（ａ）に示すように、面上に光ファイバ３１を配置する破線で示すV溝３２を設けた石英ガラスからなる下部基板３３（V溝基板とも呼ばれる）とV溝３２内の光ファイバ３１を覆うように固定されるやはり石英ガラスからなる上部基板３４（リッドとも呼ばれる）からなり、通常V溝３２内の光ファイバ３１は被覆の樹脂が除去されて裸の状態となっている。
【０００５】
上部基板３４は被覆が除去された光ファイバ部分、即ち光ファイバ端部３１ａを覆うように境界面を接着剤で狭持固定されている。この上部基板３４は下部基板３３よりも長さが短く、従って上部基板３４に覆われていない部分の光ファイバ３１ｂは下部基板３３上で例えば接着剤３５により必要な箇所を固着されている。そして、この光ファイバアレイの他の光素子３６との接続端面３７は接着剤３８により固定されている。この場合の接着剤の厚さは下部基板３３と光素子３６の間も上部基板３４と光素子３６の間もほぼ均一の厚さで最大２０μｍ程度となっている。
【０００６】
ところで、光ファイバアレイに限らず光デバイスはさまざまな環境下で使用されるが、特に光ファイバアレイが高温環境下で長期的に使用されると上部基板と下部基板とを固定している接着剤と上部基板と下部基板の材質である石英ガラスとの線膨張率の違いから上部基板と下部基板との間の接着剤が剥離する現象が起き、特性の低下が生じることがあった。即ち、上部基板３４と下部基板３３とがそれぞれ異なる膨張率で伸び縮みすると、両者に挟まれた光ファイバ端部３１ａには、様々な応力が加わる。また、図の（ｂ）に示す点３９の部分が支点になる曲げ応力が加わって、上部基板３４と下部基板３３を接着する接着剤３８の特に右端に近いほど強い応力が加わり、ここが剥離して、上部基板３４の右端部分が上方へ跳ね上げられる。
【０００７】
このような現象が生じた場合、例えば光ファイバアレイが光素子３６と接続されているときは光ファイバアレイと光素子３６との接続部は接着剤で固定されているために、光素子との接続端面３７の上部基板３４の光ファイバ端部と反対側の部分が図３（ｂ）の一点鎖線で示したように矢印方向に持ち上げられるという問題が生じることがあった。
【０００８】
上記のような問題を解決するために、従来は下部基板の光ファイバ３１ｂを載置する部分に貫通孔を設け、この貫通孔にも接着剤を充填することにより接着剤が抵抗となるために上部基板と下部基板が剥離する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３０３７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
【００１０】
即ち、特許文献１のような方法では、下部基板に貫通孔を設けるために工程が増え、コスト高になるという問題がある。さらに接着剤が抵抗になるとはいえ、剥離力が強い場合にはその抵抗にも限界があるため完全に剥離を防止するという点からは不十分であった。
【００１１】
このような改良技術は光ファイバアレイの他の光素子と接続される端面が上部基板、下部基板とも同一の角度で研磨されているという構造の下で提案されていた。
【００１２】
本発明は以上の点に着目してなされたもので、光ファイバアレイの接続端面と他の光素子との間の距離を下部基板側よりも上部基板側の方を大きくしたことにより、上部基板と下部基板との剥離を完全に防止できる光ファイバアレイを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
【００１４】
〈構成１〉
１本若しくは複数本の被覆を除去した光ファイバ端部を下部基板上に設けられたV溝内に配置するとともに、上記下部基板上で上記光ファイバ端部を覆うように上部基板を配置して、下部基板と上部基板で前記光ファイバ端部を狭持固定し、上記光ファイバ端部の端面側を光導波路あるいは光源等の他の光素子との接続端面とする光ファイバアレイにおいて、上記下部基板の接続端面と上記他の光素子との間の距離よりも、上記上部基板の接続端面と前記他の光素子との間の距離を大きくしたことを特徴とする光ファイバアレイ。
【００１５】
このような構成にすると、光ファイバアレイに長期的に熱が加わり上部基板や下部基板を構成する石英ガラスと上部基板と下部基板とを固定する接着剤との線膨張率の違いから上部基板と下部基板が剥離して光ファイバアレイの特性が低下することを防止することができる。
【００１６】
〈構成２〉
上記下部基板の接続端面と前記他の光素子との間と上記上部基板の接続端面と上記他の光素子との間は、接着剤を介して接続されていることを特徴とする構成１記載の光ファイバアレイ。
【００１７】
本構成では、光ファイバアレイと光素子との間の接着剤層の厚さが下部基板側よりも上部基板側の方が厚くなるので、上部基板側の接着剤層が緩衝層として働き、上部基板と下部基板の剥離を完全に防止することができる。
【００１８】
〈構成３〉
上記光ファイバ端部の軸線に垂直な面を基準面として、上記基準面と下部基板の接続端面とのなす角度と、上記基準面と上部基板の接続端面とのなす角度とを、互いに異ならせることにより、上記下部基板の接続端面と上記他の光素子との間の距離よりも、上記上部基板の接続端面と上記他の光素子との間の距離を大きくしたことを特徴とする構成１または構成２記載の光ファイバアレイ。
【００１９】
本構成のようにすると、光ファイバアレイと光素子との間の距離を光ファイバアレイの上部基板側で下部基板側よりも確実に大きくできるので上部基板と下部基板の剥離の防止という本発明の目的の達成に大いに効果がある。
【００２０】
〈構成４〉
上記基準面と上記下部基板の接続端面との間の反時計方向になす角度をθ１、上記基準面と上記上部基板の接続端面との間の反時計方向になす角度をθ２とすると、θ１＞θ２＞０°となるように上記光ファイバアレイの接続端面が研磨されていることを特徴とする構成１から構成３までのいずれかの構成に記載の光ファイバアレイ。
【００２１】
本構成では、光ファイバアレイの下部基板と上部基板の接続端面との間の反時計方向になす角度を０°より大きくしたので、上部基板と下部基板との剥離の防止を効果的に行うことができる。
【００２２】
〈構成５〉
上記光ファイバアレイの接続端面の、上記下部基板側において、上記基準面と上記下部基板の接続端面との間の反時計方向になす角度をθ１とし、上記上部基板側において、上記基準面と上記上部基板の接続端面との間の反時計方向になす角度をθ２とすると、θ１＞θ２＞０°となるように上記光ファイバアレイの接続端面が研磨され、上記角度がθ１の面と、上記角度がθ２の面の境となる変化箇所が、上記下部基板と上記上部基板の境界近傍であって、上記Ｖ溝内に配置された光ファイバ端部の端面近傍にあることを特徴とする構成４記載の光ファイバアレイ。
【００２３】
本構成では、角度が変化する箇所をＶ溝内に配置された光ファイバ端部近傍とすることで光ファイバ近傍への応力集中を緩和できるので、上部基板と下部基板の剥離の防止に大きな効果を奏する。
【００２４】
〈構成６〉
前記基準面と前記下部基板の接続端面との間の時計方向になす角度をθ１、前記基準面と前記上部基板の接続端面との間の時計方向になす角度をθ２とすると、θ２＞θ１＞０°となるように前記光ファイバアレイの接続端面が研磨されていることを特徴とする構成１から構成３までのいずれかの構成に記載の光ファイバアレイ。
【００２５】
本構成では、光ファイバアレイの下部基板と上部基板の接続端面との間の時計方向になす角度を０°より大きくしたので、やはり上部基板と下部基板との剥離の防止を効果的に行うことができる。
【００２６】
〈構成７〉
前記光ファイバアレイの接続端面の、前記下部基板側において、前記基準面と前記下部基板の接続端面との間の時計方向になす角度をθ１とし、前記上部基板側において、前記基準面と前記上部基板の接続端面との間の時計方向になす角度をθ２とすると、θ２＞θ１＞０°となるように前記光ファイバアレイの接続端面が研磨され、前記角度がθ１の面と、前記角度がθ２の面の境となる変化箇所が、前記下部基板と前記上部基板の境界近傍であって、前記Ｖ溝内に配置された光ファイバ端部の端面近傍にあることを特徴とする構成６記載の光ファイバアレイ。
【００２７】
本構成では、やはり角度が変化する箇所をＶ溝内に配置された光ファイバ端部近傍とすることで光ファイバ近傍への応力集中を緩和できるので、上部基板と下部基板の剥離の防止に大きな効果を奏する。
〈構成８〉
上記変化箇所が、上記下部基板の接続端面もしくは上記上部基板の接続端面上に複数設けられていることを特徴とする構成５または請求項７記載の光ファイバアレイ。
【００２８】
基準面と基板の接続端面とのなす角度が変化する箇所は、上部基板の接続端面上でも、下部基板の接続端面上でもよい。また、複数の箇所で角度が変化しても、下部基板の接続端面と上記他の光素子との間の距離よりも、上記上部基板の接続端面と上記他の光素子との間の距離を大きくすることができる。
【００２９】
〈構成９〉
上記角度がθ１の面と、上記角度がθ２の面の境となる変化箇所が、上記光ファイバ端部の軸線を含む面であって、上記下部基板と上記上部基板の境界面に垂直な面内において、上記Ｖ溝内に配置された光ファイバ端部の端面から、上記上部基板方向もしくは上記下部基板方向に±１ｍｍ以内に配置されていることを特徴とする構成５または請求項７記載の光ファイバアレイ。
【００３０】
本構成では、特に角度が変化する箇所を光ファイバ端部から±１ｍｍとしたので、光ファイバにかかる応力のバランスが崩れることがなく、上部基板と下部基板の剥離の防止に対して大きな効果がある。
【００３１】
〈構成１０〉
上記光ファイバアレイの接続端面が、上記光ファイバ端部の軸線を含む面であって、上記下部基板と上記上部基板の境界面に垂直な面内において、上記光素子８に向かって凸になる連続的な湾曲面上にあることを特徴とする構成１または構成２記載の光ファイバアレイ。
【００３２】
本構成では、光ファイバアレイの接続端面を曲面状とすることにより、光ファイバアレイと光素子と間の距離を上部基板側で下部基板側よりも大きくできるので、上部基板と下部基板の剥離の防止が効果的に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について具体例を用いて説明する。
【００３４】
図１は本発明の光ファイバアレイの一実施の形態を表す縦断面図である。図１において、本実施の形態の光ファイバアレイは面上に光ファイバ１を整列配置する破線で示すV溝２を設けた石英ガラスからなる下部基板３と、V溝２内の光ファイバ１を覆うように固定されるやはり石英ガラスからなる上部基板４からなり、V溝２内の光ファイバ１は被覆の樹脂が除去されて裸の状態となっている。
【００３５】
上部基板４は、被覆が除去された光ファイバ部分、即ち光ファイバ端部１ａを、V溝２上で覆う。上部基板４と下部基板３は、境界面を接着剤で接着され、ここに配置された光ファイバ端部１ａを狭持固定している。この上部基板４は、光ファイバ端部１ａの長手方向にみて、下部基板３よりも長さが短い。従って上部基板４に覆われていない部分の光ファイバ１ｂは、下部基板３上で例えば接着剤５により必要な箇所を下部基板３に固着されている。この図の左側には、光ファイバ１ｂと光学的に結合する光素子８が配置されている。この光素子８は、光導波路あるいは光源等の他の光素子である。そして、下部基板３の接続端面６及び上部基板４の接続端面７と光素子８との間には、接着剤９が挟み込まれている。これにより、両者は接着剤９により固着一体化されている。
【００３６】
ここで、下部基板３の底面に垂直な面、ここでは、光ファイバ端部１ａの軸線に垂直な面を基準面Lとして、この基準面Lと下部基板３の接続端面６との間の反時計方向になす角度θ１と基準面Lと上部基板４の接続端面７との間の反時計方向になす角度θ２とはθ１＞θ２＞０°となるように、研磨されている。即ち、両者を互いに異ならせている。θ１＞θ２とするのは、下部基板３の接続端面６と光素子８との間の距離よりも、上部基板４の接続端面７と光素子８との間の距離を大きくするためである。θ２＞０°とするのは、この面を光ファイバ１ｂの軸線に対して傾斜させて、この面で反射した光による妨害を防ぐためである。即ち、光ファイバ１ｂの長手方向に見たとき、光素子８と光ファイバアレイとの間の距離は、下部基板３側よりも上部基板４側の方が大きくなっている。接着剤９を使わずに、他の手段で光ファイバアレイと光素子８を接続固定してもよいが、両者の間には柔軟な介在を配置するかあるいは空間が形成されることが好ましい。
【００３７】
このような構造の光ファイバアレイでは、温度の高い環境下で長時間使用された場合に上部基板４に下部基板３から持ち上げられるような力が加わったとしても上部基板４と光素子８との間の接着剤９の厚さが下部基板３光素子８との間の接着剤の厚さよりも厚いので、この厚い接着剤９の部分が緩衝層として働き、光ファイバ端部への応力集中が緩和される。即ち、上部基板４の、光ファイバ端部の長手方向の伸び縮みに伴う応力は、図の右側、即ち、光素子８から遠い側と、光素子８側の両方に伝わる。右側は開放されている。また、左側（光素子８側）も接着剤９により柔らかく保持されている。従って応力が左右に分散され、上部基板４と下部基板３の境界面の接着材に加わる剪断応力を従来の半分程度に緩和できる。さらに、従来支点となっていた、図の円１０の部分が柔軟なので、曲げ応力も緩和される。故に、上部基板４と下部基板３との間の剥離を完全に防止することができ、上部基板４が持ち上げられることもなくなる。同時に、上部基板４と下部基板３に挟まれた光ファイバ端部への応力集中が緩和される。
【００３８】
なお、上記の例では、基準面Lと下部基板３の接続端面６全体との間の反時計方向になす角度をθ１とし、基準面Lと上部基板４の接続端面７全体との間の反時計方向になす角度をθ２とした。しかしながら、上記の支点となる円１０の部分が他の部分よりも高い応力吸収効果を示せばよいから、上記角度がθ１の面と上記角度がθ２の面の境となる変化箇所は、必ずしも下部基板３と上部基板４の境界に無くてもよい。即ち、例えば、下部基板３の接続端面６上に、変化箇所があってもよい。また、あるいは、上部基板４の接続端面７上に、変化箇所があってもよい。しかしながら、上記下部基板３と上部基板４の境界からあまり離れた位置にこの変化箇所があっても、応力吸収効果が不十分である。実験によれば、光ファイバ端部１ａの軸線を含む面であって、下部基板３と上部基板４の境界面に垂直な面内において、Ｖ溝２内に配置された光ファイバ端部１ａの端面から、上部基板方向もしくは下部基板方向に±１ｍｍ以内に配置すると十分に効果を発揮した。このように、角度が変化する箇所を上記Ｖ溝２内に配置された光ファイバ端部近傍とすることで光ファイバにかかる応力のバランスが最も均一化する。一方、変化箇所が光ファイバ端部から±１ｍｍを超すと光ファイバにかかる応力のバランスが崩れてくる可能性も高い。これは、通常光ファイバの直径が８０〜１２５μｍのものを用いることが多く、また、上部基板と下部基板を合わせた光ファイバアレイの高さは２〜４ｍｍのものが多いため、±１ｍｍ以内にすることが望ましいからである。
【００３９】
図２は本発明の光ファイバアレイの他の実施の形態を表す縦断面図である。説明のために図１と同一箇所は同一の番号で表すこととする。図２において本実施の形態は、下部基板３の接続端面６と上部基板４の接続端面７が、光素子８に向かって凸になる連続的な湾曲面上にある。なお、これは、光ファイバ端部１ａの軸線を含む面であって、下部基板３と上部基板４の境界面に垂直な面内における、図のような断面図から見た場合のことである。図の右上の一点鎖線の円２０内には、上部基板２１の接続端面２２上に、変化箇所２３（矢印で示した）を一箇所設けた例を示した。図２の実施例では、この変化箇所が多数連続的に設けられたものとみることができる。このような構造にすると、上部基板４と光素子８との間の接着剤の厚さが下部基板３と光素子８との間の接着剤の厚さよりも厚くなるので、この厚さの厚い部分が緩衝層として働き、光ファイバ端部への応力集中が緩和される。従って、上部基板４が持ち上げられることがなくなり、上部基板４と下部基板３との間の剥離を完全に防止することができる。
【００４０】
なお、図１においては基準面Lと下部基板３及び上部基板４の接続端面６との間の角度を基準面Lから反時計方向になす角度としたが、基準面Lと下部基板３及び上部基板４の接続端面６との間の角度を図３のように基準面Lから時計方向になす角度としてもよい。図３においては、基準面Lと下部基板３の接続端面６との間の時計方向になす角度θ１と基準面Lと上部基板４の接続端面７との間の時計方向になす角度θ２とはθ２＞θ１＞０°となるように、研磨されている。この場合においても図１の実施の形態と同様に上部基板４が持ち上げられることもなく、また上部基板４と下部基板３に挟まれた光ファイバ端部への応力集中が緩和される。
【００４１】
以上説明した各実施の形態はあくまでも本発明の一例であり、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。即ち、光ファイバアレイの接続端面と光素子との間の距離を光ファイバアレイの下部基板側よりも上部基板側で大きくして上部基板の剥離を防止できるものならばすべて本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の光ファイバアレイの一実施の形態を説明する縦断面図である。
【図２】本発明の光ファイバアレイの他の実施の形態を説明する縦断面図である。
【図３】本発明の光ファイバアレイのさらに他の実施の形態を説明する縦断面図である。
【図４】従来の光ファイバアレイを説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    光ファイバ
２    Ｖ溝
３    下部基板
４    上部基板
５    接着剤
６    下部基板接続端面
７    上部基板接続端面
８    光素子
９    光ファイバアレイと光素子との間の接着剤
L    基準面
【図１】
2005315941.tif 000003
【図２】
2005315941.tif 000004
【図３】
2005315941.tif 000005
【図４】
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