(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの外被を除去した心線を保持するためのＶ溝が形成された基板と、前記光ファイバの外被を保持するための門型形状溝が形成され、前記基板に貼り合わされるカバーガラスとから成り、
前記Ｖ溝に前記光ファイバの外被を除去した心線が挿入され、前記門型形状溝に前記光ファイバの外被が保持されるファイバアレイであって、
前記基板は前記光ファイバの外被を除去した心線を保持するためのＶ溝が形成された基板厚肉部および当該基板厚肉部に続く基板薄肉部を有し、前記カバーガラスは前記光ファイバの外被を保持するための門型形状溝が形成されたカバー厚肉部および当該カバー厚肉部に続くカバー薄肉部を有し、
前記基板厚肉部およびカバー薄肉部並びに前記基板薄肉部およびカバー厚肉部がそれぞれ貼り合わされ、
前記基板と前記カバーガラス間で前記心線を保持する接着剤の膨張による剥離やクラック防止のために前記基板と前記カバーガラスの両者には前記Ｖ溝の前記外被と対向する端面から前記外被の前記Ｖ溝と対向する端面に至る前記光ファイバの外被を除去した心線の保持部に緩やかなテーパが設けられ、
前記Ｖ溝の前記外被と対向する端面から前記外被の前記Ｖ溝と対向する端面に至る距離（ｔ７）が１．５mm以上であり、かつ１ｋｇｆ以上の引張強度を有することを特徴とするファイバアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はファイバアレイに係わり、特に外部からの曲げに対する応力を緩和可能とすること等の機能を有するファイバアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来から、ファイバアレイとして図５に示すような構造のものが提案されている。
【０００３】
このファイバアレイは、基板２１（図５（ｂ））とカバーガラス２２（図５（ａ））とを組み合わせて構成される（図５（ｃ））。この基板２１は、光ファイバ２３の心線２４を保持するための単芯Ｖ溝２５が形成された基板厚肉部２６および基板厚肉部２６に続く基板薄肉部２７を有し、カバーガラス２２は、カバー厚肉部３０およびカバー厚肉部３０に続くカバー薄肉部３１を有する。
【０００４】
このように構成されたファイバアレイは、図５（ｃ）に示すように、基板２１のＶ溝２５上に光ファイバ２３の外被２８を剥がしたファイバ心線２４を挿入し、光ファイバ２３の外被２８は、基板２１の基板薄肉部２７上に設置した後、光ファイバ２３上に紫外線硬化型接着剤３２を塗布し、基板２１の基板厚肉部２６およびカバーガラス２２のカバー厚肉部３０を貼り合わせる。よって、光ファイバ２３の外被２８は、基板２１の基板薄肉部２７およびカバーガラス２２のカバー薄肉部３１間に設置される。
【０００５】
また、図６は、上述した工程で作成されたファイバアレイの研磨断面図を示す。このファイバアレイは、基板２１のＶ溝２５の先端２５Vは尖っており、基板２１とカバーガラス２２および基板２１のＶ溝２５に設置される光ファイバ２３の心線２４は３点で点接触されて設置され、かつ基板２１とカバーガラス２２との接着層ｔ11が厚く（約１０〜２０μm位）構成されているとともに、基板２１のＶ溝２５の切削深さｔ12は浅くなるように構成されている。
【０００６】
更に、図７（ａ）は図５（ｃ）および図６に示す従来のファイバアレイの構造を示す側面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すテラス部の詳細図である。
【０００７】
このファイバアレイは、図７（ａ）に示すように、基板２１およびカバーガラス２２はともに、それぞれ光ファイバ２３と心線２４との接着部ｔ13との境界部であるテラス部が光ファイバ長手方向に直角となるように構成されている。
【０００８】
また、図７（ｂ）に示すように、光ファイバ２３のＵＶ保護外被を剥がした心線２４と接着部層ｔ14の距離が限りなく０(零)に近い構造となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のファイバアレイでは外部からのファイバ曲げ応力に対し弱くファイバ断線による不良を招き、使用温度の変化により接着剤の膨張収縮で劣化し接着層の剥離、クラックが発生し、高価な接着剤の注入量が多くなりコストが増大するとともに、機械強度特性が悪くなるといった難点があった。
【００１０】
本発明は上述の難点を解消するためになされたもので、外部からの曲げに対する応力を緩和でき、接着剤の注入量が節約でき、接着剤が減ったことで、接着剤による剥離、クラック等の不良が低減され、温度特性に良好であり、使用温度の変化による接着剤の膨張収縮によるファイバの動きを緩和でき断線を防止可能であり、機械強度に対し優れ長期間安定した状態が保たれるファイバアレイを提供することを目的とする。
【００１１】
【発明を解決するための手段】
このような目的を達成するため本発明のファイバアレイは、光ファイバの外被を除去した心線を保持するためのＶ溝が形成された基板と、光ファイバの外被を保持するための門型形状溝が形成され、基板に貼り合わされるカバーガラスとから成り、Ｖ溝に光ファイバの外被を除去した心線が挿入され、門型形状溝に光ファイバの外被が保持されるファイバアレイであって、基板は光ファイバの外被を除去した心線を保持するためのＶ溝が形成された基板厚肉部および基板厚肉部に続く基板薄肉部を有し、カバーガラスは光ファイバの外被を保持するための門型形状溝が形成されたカバー厚肉部およびカバー厚肉部に続くカバー薄肉部を有し、基板厚肉部およびカバー薄肉部並びに基板薄肉部およびカバー厚肉部がそれぞれ貼り合わされ、基板とカバーガラス間で心線を保持する接着剤の膨張による剥離やクラック防止のために基板とカバーガラスの両者にはＶ溝の外被と対向する端面から外被のＶ溝と対向する端面に至る光ファイバの外被を除去した心線の保持部に緩やかなテーパが設けられ、Ｖ溝の外被と対向する端面から外被のＶ溝と対向する端面に至る距離ｔ７が１．５mm以上であり、かつ１ｋｇｆ以上の引張強度を有しているものである。
【００１２】
このようなファイバアレイによれば、外部からの曲げに対する応力を分散させることによりその応力を緩和でき、かつ接着剤の注入量の節約により接着剤の使用量が低減されたことにより、接着剤による剥離、クラック等の不良が低減され、温度特性において良好であり、使用温度の変化による接着剤の膨張収縮によるファイバの動きを緩和でき断線を防止可能であり、機械強度に対し優れ長期間安定した状態を保つことができ、かつ高価な接着剤の注入量が節約できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のファイバアレイを適用した好ましい実施の形態例について図面を参照して説明する。
【００１４】
本発明のファイバアレイは、基本的に基板１と、カバーガラス２とから成る（図１（ｃ））。
【００１５】
この基板１は、光ファイバ３の心線４を保持するためのＶ溝５が形成された基板厚肉部６および基板厚肉部６に続く基板薄肉部７を有する（図１（ｂ））。また、このＶ溝５は、基板１の基板厚肉部６上で切削加工により形成される。尚、上述のＶ溝５を形成する基板１の厚みは例えば１．６mmとした。
【００１６】
また、カバーガラス２は、光ファイバ３のＵＶ保護層である外被８を保持するための門型形状溝９が形成されたカバー厚肉部１０およびカバー厚肉部１０に続くカバー薄肉部１１を有する（図１（ａ））。尚、上述のカバーガラス２の厚みは例えば１．１mmとした。
【００１７】
このように構成されたファイバアレイおいて、基板１のＶ溝５上に光ファイバ３の外被８を剥離させたファイバ心線４を挿入する。また、この光ファイバ３の外被８は、基板１の基板薄肉部７上に設置される。
【００１８】
次に、光ファイバ３上に紫外線硬化型接着剤１２を塗布し、基板厚肉部６およびカバー薄肉部１１並びに基板薄肉部７およびカバー厚肉部１０をそれぞれ帖り合させることにより、カバーガラス２の門型形状溝９が光ファイバ３の外被８上に挿入される。
【００１９】
上述のファイバアレイの製造工程において、紫外線硬化型接着剤１２内に気泡が巻き込まれているとファイバ３のベンディング（屈曲）となり、製造精度ロスの増加を招くことから、この気泡を完全に除去するために、上述のファイバアレイを真空デシケーター内（図示せず）に挿入し、１．０mm torr付近まで真空引きを行い、その後、ＵＶ光を照射し硬化させた。
【００２０】
尚、このＵＶ光は５０mW／cm2、１８０Sで照射し、更に接着強度を強めるために６０℃で６０分間、恒温槽にて熱処理（アニール）を施した。
【００２１】
図１に示す本発明構造によるファイバアレイでは、図５に示す従来構造によるファイバアレイに比べ外部からの曲げに対して優れた特性を示す。
【００２２】
また、長期間（５，０００Hr）に亘り対環境試験を行い、従来構造のファイバアレイと本発明構造のファイバアレイを比較すると、従来構造では光ファイバの断線および樹脂の剥離等の不良が２５個中５個あったものが、本発明構造では皆無となった。
【００２３】
したがって、上述の工程を施し、図１（ａ）に示すようにカバーガラス２に門型形状溝９を形成することにより、図１（ｂ）に示すような形状の基板１とカバーガラス２とが貼り合わされたファイバアレイを製造することができるとともに、光ファイバ３の心線４は、基板１のＶ溝５の端縁部において切断研磨され、他の光ファイバ、例えば光導波路と調心して接着剤により接続／保持される。
【００２４】
このようなファイバアレイによれば、外部からの曲げに対する応力を緩和でき、接着剤の注入量が節約でき、接着剤が減ったことで、接着剤による剥離、クラック等の不良が低減され、温度特性に良好であり、使用温度の変化による樹脂の膨張収縮によるファイバの動きを緩和でき断線を防止可能であり、機械強度に対し優れ使用温度に対し信頼性に優れ長期間良好で安定した状態が保たれ、製造加工費の低減化が図られ、光通信システムに利用される光合分岐器、光カプラ・スプリッタ等の光受動用デバイス（光導波路）、光ファイバと光導波路等のデバイス等に、多様に適用することができる。
【００２５】
次に、本発明のファイバアレイを他の実施の形態例について図２を参照して説明する。
【００２６】
図２に示すファイバアレイは、それぞれ光ファイバ３の心線４を単芯または多芯保持するためのＶ溝５が、単一（図２(ａ)）または多数（図２(ｂ)）形成された基板１と、基板１に貼り合わされ、前述の光ファイバ３の外被４を保持するための溝５が形成された図１(ａ)に示す形状のカバーガラス２とから成る。
【００２７】
このように構成されたファイバアレイにおいて、図２(ａ)、(ｂ)に示すように、それぞれ単芯および多芯における光ファイバ３に紫外線硬化型接着剤１２ａを塗布し、基板１のＶ溝５とカバーガラス２間とを貼り合わせることにより、単芯および多芯における光ファイバ３の心線４は、それぞれ基板１に切削加工されたＶ溝５と１．０μmの間隔（ｔ0）で非接触（クリアランス）で紫外線硬化型接着剤１２ａによりカバーガラス２間に保持される。また、前述の基板１のＶ溝５はＶ溝の最先端が０．０２５mm以上の曲面（Ｒ）を有し、予め切削加工され構成される。
【００２８】
また、基板１とカバーガラス２間の離間距離（ｔ１）である接着材層１２ａは０〜２０μmとされる。更に、図２（ｂ）に示すようにファイバアレイが多芯の場合において、心線４のコア間同士のピッチｔ５の精度が、±０．５μm内となり高精度で接着剤１２ａ層中に保持される。
【００２９】
更に、上述の基板１のＶ溝５の研削深さｔ４は１７０〜２１０μm、好ましくは１８０〜２００μm、より好ましくは１８５〜１９５μm、基板１とカバーガラス２との接着剤層のための離間距離ｔ１は０＜ｔ１≦２０μm、好ましくは０＜ｔ１≦１０μm、より好ましくは０＜ｔ１≦５μmである。
【００３０】
本発明構造のファイバアレイを図６に示す従来構造のファイバアレイと比べると、光ファイバ３の心線部４に接着距離に関してサンプル数ｎ＝３０で引張試験を行ったところ、平均で従来構造では４１２ｇｆに対して本発明構造では１７２３ｇｆとなり、従来構造より明らかに引張強度が増加し機械強度特性が向上していることがわかった。
【００３１】
また、光導波路の両端に本発明構造のファイバアレイを接続し、長期間（５０００Hr）に渡り対環境試験を行ったが、光損失変動が０．１ｄｂ以内となり、良好な特性を示した。
【００３２】
このようなファイバアレイによれば、従来のように、光ファイバの心線を基板に切削加工されたＶ溝の２点と、カバーガラスの１点の３点接触で接着保持させたが、光ファイバの心線が基板の切削加工された曲面（Ｒ）状のＶ溝およびカバーガラス間に非接触となることから、引張、衝撃、振動等に対する応力を緩和でき、その応力の残留が生じずに機械的特性が良好となる。故に、光ファイバの心線の傷付きによる劣化を防止することができる。また、Ｖ溝先端に曲面（Ｒ）を設けたことによりＶ溝底面のクラック発生を防止することができる。更に、基板とカバーガラス間の接着層が薄く構成可能となり、該接着剤を節約することが可能となる。故に、上述の接着剤による剥離および接着剤の温度特性による耐湿性に起因するクラック等の不良の発生も防止できるとともに、使用温度の変化による樹脂の膨張収縮によるファイバの動きを緩和でき該ファイバの断線を防止可能となることで、機械強度に対し優れ、使用温度に対し信頼性に優れ、かつ長期間良好で安定した状態が保たれ、製造加工費の低減化が図られ、光通信システムに利用される光合分岐器、光カプラ・スプリッター等の光受動用デバイス（光導波路）や、光ファイバと光導波路等のデバイス等に適用することができる。
【００３３】
更に、本発明のファイバアレイをもう１つの実施の形態例について、図３(ａ)、(ｂ) をそれぞれ参照して説明する。
【００３４】
図３(ａ)に示すファイバアレイは、光ファイバ３の心線４を保持するＶ溝５（図１）を有する基板１と、基板１に貼り合わされ、図１（ａ）に示す光ファイバ３を保持する溝９が切削加工されたカバーガラス２とから成る。
【００３５】
基板１とカバーガラス２はそれぞれ、光ファイバ３の心線４の保持部に緩やかなテーパ部７ａ、７ｂを設けている。また、カバーガラス２には、光ファイバ３の外被８を保護するための溝９（図１）が形成される。また上述のテーパ７ａ、７ｂと光ファイバ３の心線４と接着剤１２ａ間の距離ｔ７、すなわちＶ溝５の外被８と対向する端面から外被８のＶ溝５と対向する端面に至る距離（以下「心線接着部の距離」という。）ｔ７は１．５mm以上になるように設置されている。
【００３６】
上記距離ｔ７は、引張り試験強度に対し著しい効果があることが確認された。
【００３７】
従来技術においては、心線接着部の距離はほとんど０（零）であるが、本発明のファイバアレイは、この距離を変えたものであり、これについて引張り強度試験を実施し、従来構造のものと比較した。その結果を図４に示すグラフを参照して説明する。なお、本発明構造及び従来構造とも基板と光ファイバ、カバーガラスは接触しているタイプのものである。
【００３８】
この引張強度において、図４のグラフに示すように、従来構造のファイバアレイでは平均約４００gｆ程度であるが、心線接着部の距離を増加させることによって機械強度が増すことが確認された。この結果から、心線接着部の距離が１．５mm程度あると１kgf以上の機械強度が確保可能となる。
【００３９】
また、ヒートサイクル試験（−４０〜＋７５℃、１０００cycle、４．５Hr/cycle）を行い、試験終了後にその比較を行った。その結果、従来では投入数１１に対し、４ヶが厚肉部と薄肉部の境界の部分（図７（ｂ）のＡ）で基板１若しくはカバーガラス２にクラックが発生し、心線４の断線等の不良が確認された。また、これとは別に光損失に異常があったもの（１個）を解体調査すると、ファイバアレイ内で光ファイバ３の心線４が断線していた。
【００４０】
これに対しテーパを設けた本構造では、この様な現象は全く確認されなかった。よって、光学特性に起因する信頼性に関しては、その変動量が最大０．１ｄｂ以内と良好で、光損失に影響を生じない良好な結果が得られた。
【００４１】
このようなファイバアレイによれば、ファイバアレイ内での光ファイバ３の心線４の断線も確認されなかったことから、光ファイバ３の心線４へのダメージ（悪影響）も緩和され外部からの曲げに対する応力を緩和でき、接着剤の注入量が節約でき、接着剤が減ったことで、接着剤による剥離、クラック等の不良が低減され、温度特性が良好であり、使用温度の変化による樹脂の膨張収縮によるファイバの動きを緩和でき断線を防止可能であり、機械強度に対し優れ使用温度に対し信頼性に優れ長期間良好で安定した状態が保たれることから、製造加工費の低減化が図られ、光通信システムに利用される光合分岐器、光カプラ・スプリッター等の光受動用デバイス（光導波路）、光ファイバと光導波路等のデバイスに適用できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のファイバアレイによれば、外部からの曲げに対する応力を分散させ緩和する事が可能となり、接着剤の注入量が節約でき、接着剤が減ったことで、接着剤による剥離、クラック等の不良が低減され、温度特性において良好であり、使用温度の変化による接着剤の膨張収縮によるファイバの動きを緩和でき断線を防止可能であり、機械強度に対し優れ長期間安定した状態を保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１(ａ)、図１(ｂ)、図１(ｃ)は、それぞれ本発明のファイバアレイの一実施例におけるカバーガラスの斜視図、ファイバを組み込んだ（単芯Ｖ溝）基板の斜視図、カバーガラス、ファイバ、基板を組み込んだファイバアレイの図。
【図２】  図２(ａ)、図２(ｂ)は、それぞれ本発明によるファイバアレイの他の実施例における単芯、多芯のファイバアレイの研磨断面図。
【図３】  図３(ａ)、図３（ｂ）は、それぞれ本発明によるファイバアレイの他の実施例における側面から見た説明図、図３(ａ)のテラス部を示す詳細図。
【図４】  本発明の各ファイバアレイにおける心線接着部の距離（Ｖ溝の外被と対向する端面から外被のＶ溝と対向する端面に至る距離）と機械強度特性を示すグラフ。
【図５】  図５(ａ)、図５(ｂ)、図５(ｃ)は、それぞれ従来のファイバアレイにおけるカバーガラスの斜視図、ファイバを組み込んだ基板の斜視図、カバーガラス、ファイバ、基板を組み込んだファイバアレイの図。
【図６】  図５に示す従来のファイバアレイの研磨断面図。
【図７】  図７(ａ)、図７(ｂ)は、それぞれ図５に示す従来のファイバアレイにおける構造断面図、図７(ａ)のテラス部を示す詳細図。
【符号の説明】
１・・・・・基板
２・・・・・カバーガラス
３・・・・・光ファイバ
４・・・・・心線
５・・・・・Ｖ溝
６・・・・・基板厚肉部
７・・・・・基板薄肉部
８・・・・・外被
９・・・・・門型形状溝（溝）
１０・・・・・カバー厚肉部
１１・・・・・カバー薄肉部
ｔ１・・・・・基板とカバーガラスとの接着剤層のための離間距離
ｔ４・・・・・研削深さ
ｔ７・・・・・Ｖ溝の外被と対向する端面から外被のＶ溝と対向する端面に至る距離（心線接着部の距離）
Ｒ・・・・・曲面
【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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【図７】
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