(57)【要約】【課題】光素子とコアとの位置合わせ及び光素子と基板との位置合わせを容易に行うことができると共に、電子機器の製造コストの削減に寄与できる光ファイバ及び光ファイバモジュールを提供することである。【解決手段】コア２７は、光信号を伝送する。クラッド２９は、コア２７の周囲に設けられている。コア２７及びクラッド２９からなる光ファイバ本体３０の少なくとも一方の端面には、コア２７に光学的に結合する光素子１４ａが取り付けられる凹部Ｇａが設けられている。【選択図】図２
2013057809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を伝送するコアと、
前記コアの周囲に設けられているクラッドと、
を備えており、
前記コア及び前記クラッドからなる光ファイバ本体の少なくとも一方の端面には、該コアに光学的に結合する光素子が取り付けられる凹部が設けられていること、
を特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記クラッドの周囲に設けられている導体層を、
更に備えていること、
を特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記コア及び前記クラッドは、プラスチックにより作製されていること、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光ファイバと、
前記凹部に取り付けられることによって、前記コアに光学的に結合する光素子と、
を備えていること、
を特徴とする光ファイバモジュール。
【請求項５】
前記光素子は、透明接着剤によって前記凹部に取り付けられていること、
を特徴とする請求項４に記載の光ファイバモジュール。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバの一方の端面に対して加熱された突起を押し当てることによって、前記凹部を形成すること、
を特徴とする光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ、光ファイバモジュール及び光ファイバの製造方法に関し、より特定的には、光信号を伝送する光ファイバ、光ファイバモジュール及び光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ファイバに関する発明としては、例えば、特許文献１に記載の光ファイバが知られている。図９は、特許文献１に記載の光ファイバ５００の構成図である。
【０００３】
光ファイバ５００は、図９に示すように、コア５０２及びクラッド５０４を備えている。光ファイバ５００の一端において、コア５０２は、クラッド５０４よりも窪んでいることによって、凹部Ｇが形成されている。凹部Ｇ内には、レンズ５０６が取り付けられている。
【０００４】
また、基板５１０上には、光ファイバ５００よりもわずかに大きな径を有する穴Ｈが形成されたアライメント層５１２が設けられている。光素子５０８は、穴Ｈ内において基板５１０上に実装されている。そして、光ファイバ５００は、穴Ｈに挿入されることによって、基板５１０に取り付けられている。これにより、レンズ５０６を介して、コア５０２と光素子５０８とが光学的に結合している。
【０００５】
以上のように構成された光ファイバ５００では、光素子５０８と基板５１０との位置合わせとコア５０２と光素子５０８との位置合わせとの両方に留意する必要がなくなる。より詳細には、光ファイバ５００では、穴Ｈ内において光素子５０８に位置合わせをして実装する必要がある。よって、光素子５０８と基板５１０との位置合わせに留意する必要がある。ただし、光ファイバ５００では、基板５１０上に穴Ｈが設けられたアライメント層５１２が設けられている。そのため、光ファイバ５００が穴Ｈに挿入されるだけで、コア５０２が光素子５０８と光学的に結合する。よって、コア５０２と光素子５０８との位置合わせに留意する必要がない。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の光ファイバ５００は、光ファイバ５００と光素子５０８との位置合わせを容易にするために、アライメント層５１２が必要になる。そのため、光ファイバ５００が用いられた電子機器の製造コストが高騰するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２９００３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、光素子とコアとの位置合わせ及び光素子と基板との位置合わせを容易に行うことができると共に、電子機器の製造コストの削減に寄与できる光ファイバ、光ファイバモジュール及び光ファイバの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態に係る光ファイバは、光信号を伝送するコアと、前記コアの周囲に設けられているクラッドと、を備えており、前記コア及び前記クラッドからなる光ファイバ本体の少なくとも一方の端面には、該コアに光学的に結合する光素子が取り付けられる凹部が設けられていること、を特徴とする。
【００１０】
本発明の一形態に係る光ファイバモジュールは、前記光ファイバと、前記凹部に取り付けられることによって、前記コアに光学的に結合する光素子と、を備えていること、を特徴とする。
【００１１】
本発明の一形態に係る光ファイバの製造方法は、前記光ファイバの一方の端面に対して加熱された突起を押し当てることによって、前記凹部を形成すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光素子とコアとの位置合わせ及び光素子と基板との位置合わせを容易に行うことができると共に、電子機器の製造コストの削減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ファイバモジュールの外観斜視図である。
【図２】図１の光ファイバモジュールの分解図である。
【図３】光ファイバ装置の構成図である。
【図４】光ファイバ装置の回路基板の外観斜視図である。
【図５】光ファイバモジュールにはんだボールが設けられた様子を示す図である。
【図６】回路基板に光ファイバモジュールが実装される様子を示す図である。
【図７】光ファイバモジュールの製造工程図である。
【図８】変形例に係る光ファイバを備えた光ファイバモジュールをｘ軸方向の正方向側から平面視した図である。
【図９】特許文献１に記載の光ファイバの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態に係る光ファイバ、光ファイバモジュール及び光ファイバの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（光ファイバ及び光ファイバモジュールの構成）
以下に、本発明の一実施形態に係る光ファイバ及び光ファイバモジュールの構成について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光ファイバモジュール１０の外観斜視図である。図２は、図１の光ファイバモジュール１０の分解図である。以下では、図１の光ファイバモジュール１０の長手方向をｘ軸方向と定義する。また、光ファイバモジュール１０のｘ軸方向の端に位置する端面に平行な方向をｙ軸方向及びｚ軸方向と定義する。ｘ軸方向とｙ軸方向とｚ軸方向とは互いに直交している。
【００１６】
光ファイバモジュール１０は、図１及び図２に示すように、光ファイバ１２及び光素子１４ａ，１４ｂを備えている。また、光ファイバ１２は、図２に示すように、ｘ軸方向に延在しており、コア２７、クラッド２９、導体層３１及び被膜３３を備えている。
【００１７】
コア２７は、図２に示すように、円状の断面形状を有し、かつ、ｘ軸方向に延在しており、ｘ軸方向に光信号を伝送する光学部材である。コア２７は、例えば、アクリルや熱可塑性のポリイミド等のプラスチックにより形成されている。
【００１８】
クラッド２９は、ｘ軸方向から平面視したときに、コア２７の周囲を囲む円状の断面形状を有し、かつ、ｘ軸方向に延在している。クラッド２９は、コア２７内に光を閉じ込める光学部材である。クラッド２９は、例えば、アクリルや熱可塑性のポリイミド等のプラスチックにより形成されている。ただし、クラッド２９は、コア２７内に光を閉じ込めるために、コア２７よりも低い屈折率を有している。
【００１９】
導体層３１は、ｘ軸方向から平面視したときに、クラッド２９の周囲を囲んでおり、クラッド２９のｘ軸方向の両端以外の表面を覆っている。導体層３１は、制御信号の伝送や電力の供給等に用いられる。また、導体層３１は、接地されて、グランド導体層として用いられてもよい。導体層３１は、クラッド２９の表面にＮｉめっき及びＡｕめっき等の金属めっきが施されることにより形成されている。
【００２０】
被覆３３は、導体層３１の周囲を囲んでおり、導体層３１のｘ軸方向の両端以外の表面を覆っている。被覆３３は、シリコーン等の絶縁材料により作製されており、コア２７、クラッド２９及び導体層３１を保護している。
【００２１】
また、コア２７及びクラッド２９からなる光ファイバ本体３０のｘ軸方向の両端に位置する端面にはそれぞれ、図２に示すように、凹部Ｇａ，Ｇｂが設けられている。凹部Ｇａは、光ファイバ本体３０のｘ軸方向の負方向側の端面が、ｘ軸方向の正方向側に窪んでいることによって形成されている。凹部Ｇａは、直方体状をなしている。また、凹部Ｇａのｘ軸方向の正方向側の底面には、コア２７のｘ軸方向の負方向側の端面が露出している。凹部Ｇｂは、光ファイバ本体３０のｘ軸方向の正方向側の端面が、ｘ軸方向の負方向側に窪んでいることによって形成されている。凹部Ｇｂは、直方体状をなしている。また、凹部Ｇｂのｘ軸方向の負方向側の底面には、コア２７のｘ軸方向の正方向側の端面が露出している。
【００２２】
光素子１４ａ，１４ｂはそれぞれ、図１及び図２に示すように、凹部Ｇａ，Ｇｂに取り付けられることによって、コア２７と光学的に結合している。
【００２３】
光素子１４ａは、光を発光するＬＥＤ等の発光素子であり、本体４０ａ、発光部４２ａ及び電極４６ａ，４８ａを含んでいる。本体４０ａは、直方体状をなしており、ｘ軸方向から平面視したときに、凹部Ｇａよりもわずかに小さなサイズを有している。よって、光素子１４ａが凹部Ｇａに取り付けられる際には、例えば、透明な樹脂接着剤により凹部Ｇａに光素子１４ａが取り付けられる。
【００２４】
発光部４２ａは、ｘ軸方向の正方向側の面に設けられており、光信号を放射する。発光部４２ａは、光素子１４ａが凹部Ｇａに取り付けられた際に、コア２７のｘ軸方向の負方向側の端面と対向する。これにより、光素子１４ａとコア２７とが光学的に結合する。電極４６ａ，４８ａは、本体４０ａのｘ軸方向の負方向側の面に設けられている。電極４６ａは、アノードであり、電極４８ａは、カソードである。電極４６ａ，４８ａには、光素子１４ａを駆動させるための制御信号が印加される。
【００２５】
光素子１４ｂは、光を受光するセンサ等の受光素子であり、本体４０ｂ、受光部４２ｂ及び電極４６ｂ，４８ｂを含んでいる。本体４０ｂは、直方体状をなしており、ｘ軸方向から平面視したときに、凹部Ｇｂよりもわずかに小さなサイズを有している。よって、光素子１４ｂが凹部Ｇｂに取り付けられる際には、例えば、透明な樹脂接着剤により凹部Ｇｂに光素子１４ｂが取り付けられる。
【００２６】
受光部４２ｂは、ｘ軸方向の負方向側の面に設けられており、光信号を受光する。受光部４２ｂは、光素子１４ｂが凹部Ｇｂに取り付けられた際に、コア２７のｘ軸方向の正方向側の端面と対向する。これにより、光素子１４ｂとコア２７とが光学的に結合する。電極４６ｂ，４８ｂは、本体４０ｂのｘ軸方向の正方向側の面に設けられている。電極４６ｂ，４８ｂからは、光素子１４ｂが受光した光信号に応じた電気信号が出力される。
【００２７】
以上のように構成された光ファイバモジュール１０では、光素子１４ａが放射した光信号が、コア２７内を伝送されて、光素子１４ｂに受光される。
【００２８】
（光ファイバ装置の構成）
次に、光ファイバモジュール１０を備えた光ファイバ装置１００の構成について図面を参照しながら説明する。図３は、光ファイバ装置１００の構成図である。図４は、光ファイバ装置１００の回路基板６０の外観斜視図である。以下では、回路基板６０の法線方向をＸ軸方向と定義し、Ｘ軸方向から平面視したときに、回路基板６０の辺が延在している方向をＹ軸方向及びＺ軸方向と定義する。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とは互いに直交している。
【００２９】
光ファイバ装置１００は、図３に示すように、光ファイバモジュール１０、回路基板６０及び駆動回路６２を備えている。回路基板６０は、内部に回路を有している平板状の基板であり、図４に示すように、ランド６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂを備えている。ランド６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂは、Ｘ軸方向の正方向側の主面上に設けられている。ランド６６ａは、アノード用の電極である。ランド６６ｂは、カソード用の電極である。ランド６４ａ，６４ｂは、制御信号や電力の供給に用いられる電極、又は、グランド電極である。駆動回路６２は、光素子１４ａを駆動するための制御信号を生成し、例えば、半導体集積回路により構成されている。駆動回路６２は、回路基板６０のＸ軸方向の正方向側の主面上に実装されている。
【００３０】
光ファイバモジュール１０は、Ｘ軸方向の負方向側の端面が回路基板６０のＸ軸方向の正方向側の主面と対向するように実装される。この際、導体層３１は、ランド６４ａ，６４ｂにはんだにより接続され、電極４６ａ，４８ａはそれぞれ、ランド６６ａ，６６ｂにはんだにより接続される。
【００３１】
以下に、光ファイバモジュール１０の回路基板６０への実装について図面を参照しながら説明する。図５は、光ファイバモジュール１０にはんだボールＢ１〜Ｂ４が設けられた様子を示す図である。図６は、回路基板６０に光ファイバモジュール１０が実装される様子を示す図である。
【００３２】
光ファイバモジュール１０のＸ軸方向の負方向側の端面には、図５に示すように、はんだボールＢ１〜Ｂ４が形成される。はんだボールＢ１〜Ｂ４はそれぞれ、球状のはんだの塊である。はんだボールＢ１，Ｂ２はそれぞれ、電極４６ａ，４８ａ上に形成される。はんだボールＢ３，Ｂ４はそれぞれ、導体層３１上に設けられている。はんだボールＢ３，Ｂ４は、図５に示すように、光ファイバ１２の端面の中心を通過し、かつ、Ｙ軸方向に平行な直線が導体層３１と交差する位置に設けられている。
【００３３】
はんだボールＢ１〜Ｂ４が形成された光ファイバモジュール１０は、図６に示すように、回路基板６０に対して実装される。より詳細には、はんだボールＢ１〜Ｂ４をそれぞれ、ランド６６ａ，６６ｂ，６４ａ，６４ｂに対して接触させた状態で、リフローする。これにより、電極４６ａ，４８ａはそれぞれ、ランド６６ａ，６６ｂに電気的に接続される。また、導体層３１は、ランド６４ａ，６４ｂに電気的に接続される。
【００３４】
（光ファイバの製造方法）
次に、光ファイバ１２の製造方法について図面を参照しながら説明する。図７は、光ファイバモジュール１０の製造工程図である。
【００３５】
まず、光ファイバ１２を準備する。そして、図７（ａ）に示すように、端面成型器５０に対向させる。端面成型器５０は、加熱部７０、冷却部７２及び金型７４を備えており、ヤマキ社製のＰＯＦ端面成型器を用いることができる。いる。加熱部７０は、金型７４を加熱するヒーターである。冷却部７２は、金型７４を冷却するペルチェ素子である。金型７４は、直方体状の金属製の突起であり、凹部Ｇａと略同じ形状をなしている。図７（ａ）の工程において、金型７４は、加熱部７０により加熱されている。
【００３６】
次に、図７（ｂ）に示すように、光ファイバ１２を下降させて、光ファイバ１２の端面に対して加熱された金型７４を押し当てる。これにより、光ファイバ１２の端面は、熱により軟化する。その結果、光ファイバ１２の端面には凹部Ｇａが形成される。
【００３７】
更に、図７（ｂ）の工程において、金型７４を冷却部７２により冷却する。これにより、光ファイバ１２の端面も冷却されて硬化する。
【００３８】
次に、図７（ｃ）に示すように、光ファイバ１２を上昇させる。以上の工程により、凹部Ｇａが形成された光ファイバ１２を得る。この後、図７（ａ）ないし図７（ｃ）と同様の工程を行って、凹部Ｇｂを光ファイバ１２に形成する。
【００３９】
最後に、図２に示すように、光素子１４ａ，１４ｂを凹部Ｇａ，Ｇｂに対して樹脂接着剤により取り付ける。これにより、光ファイバモジュール１０が完成する。
【００４０】
（効果）
以上のように構成された光ファイバ１２及び光ファイバモジュール１０によれば、光素子１４ａとコア２７との位置合わせ及び光素子１４ａと回路基板６０との位置合わせを容易に行うことができると共に、光ファイバ１２が用いられた電子機器の製造コストの削減に寄与できる。より詳細には、特許文献１に記載の光ファイバ５００では、穴Ｈ内において光素子５０８に位置合わせをして実装する必要がある。よって、光素子５０８と基板５１０との位置合わせに留意する必要がある。ただし、光ファイバ５００では、基板５１０上に穴Ｈが設けられたアライメント層５１２が設けられている。そのため、光ファイバ５００が穴Ｈに挿入されるだけで、コア５０２が光素子５０８と光学的に結合する。よって、コア５０２と光素子５０８との位置合わせに留意する必要がない。以上のように、光ファイバ５００では、光素子５０８と基板５１０との位置合わせとコア５０２と光素子５０８との位置合わせとの両方に留意する必要がなくなる。
【００４１】
しかしながら、特許文献１に記載の光ファイバ５００は、光ファイバ５００と光素子５０８との位置合わせを容易にするために、アライメント層５１２が必要になる。そのため、光ファイバ５００が用いられた電子機器の製造コストが高騰するという問題がある。
【００４２】
一方、光ファイバ１２及び光ファイバモジュール１０では、光ファイバ本体３０の端面には、凹部Ｇａが設けられている。そのため、凹部Ｇａに対して光素子１４ａを取り付けることによって、光素子１４ａとコア２７とが光学的に結合する。よって、光素子１４ａとコア２７との位置合わせに留意する必要がない。その後、導体層３１及び電極４６ａ，４８ａがそれぞれ、ランド６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂに対して接触するように、光ファイバモジュール１０と回路基板６０とを位置合わせして、光ファイバモジュール１０を回路基板６０に実装する。これにより、光素子１４ａと光ファイバ１２との位置関係と、光素子１４ａと回路基板６０との位置関係との両方に留意する必要がなくなる。以上のように、光ファイバ１２及び光ファイバモジュール１０では、凹部Ｇａに光素子１４ａが取り付けられるだけで、光素子１４ａとコア２７との位置合わせが行われるので、特許文献１に記載の光ファイバ５００のように、アライメント層５１２が設けられなくてもよい。よって、光ファイバ１２及び光ファイバモジュール１０によれば、光素子１４ａとコア２９との位置合わせ及び光素子１４ａと回路基板６０との位置合わせを容易に行うことができると共に、光ファイバ１２が用いられた電子機器の製造コストの削減に寄与できる。
【００４３】
また、光ファイバ１２及び光ファイバモジュール１０では、本体４０は、ｘ軸方向から平面視したときに、凹部Ｇよりもわずかに小さなサイズを有している。これにより、光ファイバ１２に対して光素子１４ａを取り付ける際に、光素子１４ａが凹部Ｇの内周面に接触して損傷することが抑制される。
【００４４】
また、光ファイバ１２では、クラッド２９を囲むように導体層３１が設けられている。導体層３１が接地された場合には、コア２７及びクラッド２９が静電気により帯電したとしても、コア２７及びクラッド２９の電荷が導体層３１へと流れていくようになる。その結果、静電気により光素子１４ａ，１４ｂが破損することが抑制される。
【００４５】
（変形例）
以下に、変形例に係る光ファイバ１２ａについて図面を参照しながら説明する。図８は、変形例に係る光ファイバ１２ａを備えた光ファイバモジュール１０ａをｘ軸方向の正方向側から平面視した図である。
【００４６】
図８に示す光ファイバ１２ａは、導体層３５及び被膜３７を更に備えている。導体層３５は、被膜３３の周囲に設けられている。また、被膜３７は、導体層３５の周囲に設けられている。
【００４７】
図８に示す光ファイバ１２ａによれば、導体層３５を用いて、制御信号を伝送したり、電力を供給したりすることが可能となる。
【００４８】
なお、導体層３５は、接地されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明は、光ファイバ及び光ファイバモジュールに有用であり、特に、光素子とコアとの位置合わせ及び光素子と基板との位置合わせを容易に行うことができると共に、電子機器の製造コストの削減に寄与できる点において優れている。
【符号の説明】
【００５０】
Ｇａ，Ｇｂ  凹部
１０，１０ａ  光ファイバモジュール
１２，１２ａ  光ファイバ
１４ａ，１４ｂ  光素子
２７  コア
２９  クラッド
３０  光ファイバ本体
３１，３５  導体層
３３，３７  被膜
５０  端面成型器
６０  回路基板
６２  駆動回路
６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂ  ランド
７０  加熱部
７２  冷却部
７４  金型
１００  光ファイバ装置
【図１】
2013057809.tif 000003
【図２】
2013057809.tif 000004
【図３】
2013057809.tif 000005
【図４】
2013057809.tif 000006
【図５】
2013057809.tif 000007
【図６】
2013057809.tif 000008
【図７】
2013057809.tif 000009
【図８】
2013057809.tif 000010
【図９】
2013057809.tif 000011