(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な複数のＶ溝からなる溝群を有するＶ溝基板と、
上記溝群の各Ｖ溝に配置することにより整列する複数本の光ファイバと、
上記光ファイバを上記各Ｖ溝に押付ける押さえ板と、
上記溝群の両側に形成された一対のピン収容溝と、
上記各ピン収容溝に配置されかつ上端が上記Ｖ溝上の各光ファイバの上端よりも低い位置にあるギャップ調整ピンとを具備し、
上記Ｖ溝のピッチが上記光ファイバの外径よりも僅かに広く、上記ピン収容溝は、上記溝群の最も外側に位置するＶ溝から少なくとも５００μｍ以上離れたところで、かつ、上記Ｖ溝基板の端部近傍に形成されていることを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項２】
上記ピン収容溝はその断面においてＶ状に傾斜する斜面を有し、このピン収容溝の溝幅を上記Ｖ溝の溝幅よりも大とすることにより、上記ギャップ調整ピンの上端の位置を各光ファイバの上端の位置よりも低くした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】
上記ピン収容溝はその断面においてＶ状に傾斜する斜面を有し、この斜面の傾斜角を上記Ｖ溝の傾斜角よりも大とすることにより、上記ギャップ調整ピンの上端の位置を各光ファイバの上端の位置よりも低くした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４】
上記ギャップ調整ピンは、上記光ファイバと同一外径の光ファイバを適宜長さに切断した円柱部材からなることを特徴とする請求項２または３記載の光ファイバアレイ。
【請求項５】
上記Ｖ溝上の各光ファイバの上端とギャップ調整ピンの上端との間のギャップが、０を除く１０μｍ以下であ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６】
上記光ファイバの外径が１２５μｍ、上記Ｖ溝のピッチが１２７μｍであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの光学的接続部に使用されるＶ溝基板を備えた光ファイバアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信などに使われる光ファイバを平面型三次元光導波路等に接続したり、複数本の光ファイバどうしを光学的に接続するために、光ファイバアレイ（光ファイバ整列体）が使用されることがある。光ファイバアレイは、例えば特開平８−１５２５３３号公報などに記載されているようなＶ溝を有する基板（Ｖ溝基板）を用いて、光ファイバの端部を整列させた状態で接着剤等により固定するようにしている。そしてこの光ファイバを含んだＶ溝基板の端面を、光学研磨などの方法により平坦に加工することにより、導波路との光軸を保つようにしている。
【０００３】
上記のようにＶ溝基板の各Ｖ溝に光ファイバを整列固定（実装）したものは、図６に例示する光ファイバアレイ１のような構造となっている。すなわち、Ｖ溝基板２に形成された複数のＶ溝３のそれぞれに光ファイバ４の端末を配置したのち、光ファイバ４の上から押さえ板５を被せて押付け、さらにＶ溝基板２と光ファイバ４と押さえ板５との間の空隙に接着剤（図示せず）を充填するなどして、光ファイバ４をＶ溝３に固定している。
【０００４】
従来の光ファイバアレイ１では、押さえ板５とＶ溝基板２との間に僅かなギャップＧ1 をあけておくことにより、適度な押付け力を光ファイバ４に与えることができるようにしている。光ファイバ４の外径の一例は１２５μｍであり、その場合の光ファイバ４の配列ピッチＰ0 は２５０μｍが一般的であった。
【０００５】
近年、経済的な光アクセス網を構築するための低コスト化およびコンパクト化の対策として、いわゆる32出力高密度基板型光導波路が提唱されている。この種の高密度導波路に対応するための光ファイバアレイ１ａは、図７に例示するように光ファイバ４の配列ピッチＰ1 が従来の約半分の１２７μｍと狭いものとなっているため、従来の２５０μｍコアピッチ用16芯光ファイバアレイとほぼ等しい６ｍｍ幅でありながら、光ファイバ４の実装密度を従来の２倍にすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の高密度光ファイバアレイ１ａでは、Ｖ溝３のピッチＰ1 が光ファイバ４の外径よりも僅かに広い１２７μｍであるため、各Ｖ溝３の溝幅は１２５μｍ程度と、従来の光ファイバアレイ（２５０μｍピッチ）の溝幅の半分程度となる。すなわち高密度の光ファイバアレイ１ａでは、光ファイバ４をＶ溝３に深く沈み込ませて実装するのに十分な溝幅を確保することができないため、押さえ板５とＶ溝基板２との間のギャップＧ2 が適正なギャップＧ1 （図６に示す）よりもかなり広くなってしまう。
【０００７】
このため光ファイバ４を押さえ板５によって押付けて固定する際に、図８に示すように押さえ板５が傾くことがあり、次のような問題が発生する。
(1) 各光ファイバ４が均等にＶ溝３に収まらずに位置がずれてしまうため、光ファイバ４が整列しない。
(2) 押さえ板５を押付ける力が各光ファイバ４に均等に作用せず、特定の光ファイバに過剰な応力が働くことにより光学的な特性が悪化する。
従ってこの発明の目的は、押さえ板によって光ファイバをＶ溝基板に押付ける際に、光ファイバがずれたり、特定の光ファイバに局部的に過剰な応力が生じることを回避できるような光ファイバアレイを提供することにある。
【０００８】
本発明の光ファイバアレイは、互いに平行な複数のＶ溝からなる溝群を有するＶ溝基板と、上記溝群の各Ｖ溝に配置することにより整列する複数本の光ファイバと、上記光ファイバを上記各Ｖ溝に押付ける押さえ板と、上記溝群の両側に形成された一対のピン収容溝と、上記各ピン収容溝に配置されかつ上端が上記Ｖ溝上の各光ファイバの上端よりも低い位置にあるギャップ調整ピンとを具備し、上記Ｖ溝のピッチが上記光ファイバの外径よりも僅かに広く、上記ピン収容溝は、上記溝群の最も外側に位置するＶ溝から少なくとも５００μｍ以上離れたところで、かつ、上記Ｖ溝基板の端部近傍に形成されている。
【０００９】
上記押さえ板とギャップ調整ピンとの間の距離（ギャップ）が所望の値となるように、ギャップ調整ピンのサイズやピン収容溝の形状あるいは寸法等が設定される。例えば請求項２に記載したように、ピン収容溝がＶ状に傾斜する斜面を有する場合には、ピン収容溝の溝幅を上記Ｖ溝の溝幅よりも大とすることにより、ギャップ調整ピンの上端の位置を各光ファイバの上端の位置よりも低くすることができる。
【００１０】
また、ピン収容溝の溝幅とＶ溝の溝幅とが互いに同等の場合には、請求項３に記載したように、ピン収容溝の斜面の傾斜角をＶ溝の傾斜角よりも大とすることにより、ギャップ調整ピンの上端の位置を各光ファイバの上端の位置よりも低くすることができる。
【００１１】
このようにピン収容溝の形態に応じて、押さえ板とギャップ調整ピンとの間の距離（ギャップ）を、１０μｍ以下（０を除く）に設定するとよい。各Ｖ溝のうち、溝群の最も外側に位置するＶ溝からピン収容溝までの距離は、これらＶ溝の配列ピッチよりも十分大きい５００μｍ以上で、押さえ板が図８のように上下にずれないようにするために、できるだけＶ溝基板の端の近くに形成するのが望ましい。ギャップ調整ピンの形態は円柱あるいは角柱などであり、その材料はガラス，金属，セラミックスなどから選択される。また、上記光ファイバと同一外径の光ファイバを適宜長さに切断することによって得られる円柱部材を上記ピンに使用してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。
図１に示す光ファイバアレイ１０は、Ｖ溝基板１１と押さえ板１２とを備えている。Ｖ溝基板１１は互いに平行な複数のＶ溝１３からなる溝群１４を有し、各Ｖ溝１３内に配置された複数本の光ファイバ１５を、押さえ板１２によって押さえるようにしている。図示例の光ファイバ１５は８本であるが、その本数が限定されないことは言うまでもない。
【００１３】
Ｖ溝基板１１と押さえ板１２の材料は、例えば石英ガラスやセラミックスあるいはシリコン単結晶などである。Ｖ溝１３は機械加工（研削）あるいは型成形等によって形成することができるが、シリコン単結晶からなるＶ溝基板のＶ溝１３は、水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ）を用いた異方性エッチングによって形成することができる。
【００１４】
各光ファイバ１５は、それぞれＶ溝１３内に配置することによって整列させられる。例えば光ファイバ１５の外径が１２５μｍの場合、Ｖ溝１３の配列ピッチＰの一例は１２７μｍである。これらの光ファイバ１５は、押さえ板１２によってＶ溝１３に押付けられる。
【００１５】
溝群１４の両側すなわちＶ溝基板１１の両側部付近に、一対のピン収容溝２０がＶ溝１３と平行に形成されている。これらのピン収容溝２０は、図４に示すように、その断面においてＶ状に傾斜する斜面２１，２２を有している。上記Ｖ溝１３のうち最も外側に位置するＶ溝１３ａからピン収容溝２０までの距離Ｑは、各Ｖ溝１３の配列ピッチＰよりも十分大きい５００μｍ以上で、可能な限りＶ溝基板１１の端の近くに形成するのが好ましい。ピン収容溝２０は、機械加工（研削）あるいは型成形などによって形成することができるが、シリコン単結晶からなるＶ溝基板のピン収容溝２０は、Ｖ溝１３と同様の異方性エッチングによって形成することができる。
【００１６】
ピン収容溝２０にギャップ調整ピン２５が配置される。このピン収容溝２０に配置されたギャップ調整ピン２５の上端２５ａは，Ｖ溝１３上の各光ファイバ１５の上端１５ａよりも低い位置にある。このため、光ファイバ１５に被せた押さえ板１２の下面１２ａとギャップ調整ピン２５の上端２５ａとの間に、１０μｍ以下（０を除く）の僅かな寸法のギャップＧ1 が形成される。
【００１７】
押さえ板１２とギャップ調整ピン２５との間の距離（ギャップ）Ｇ1 が所望の値となるように、ギャップ調整ピン２５のサイズやピン収容溝２０の形状あるいは寸法等が設定される。ギャップ調整ピン２５の材料はガラス，金属，セラミックスなどから選択される。例えば上記光ファイバ１５と同じ外径を有する光学ガラス製光ファイバを適宜長さに切断した円柱状の部材が、ギャップ調整ピン２５として使用される。
【００１８】
なお、図３に示すように断面が四角形の角柱状ギャップ調整ピン２５′が使用されてもよい。その場合、ピン収容溝２０の底にピン２５′の一辺の幅と同等以上の幅の平坦な小底面２６を形成しておき、この小底面２６の上にギャップ調整ピン２５′をのせるようにする。それ以外の構成と作用は前記実施形態（図１）と同様である。但し、断面が多角形あるいは台形、三角形などの形態をとる高精度なギャップ調整ピンが採用されてもよい。
【００１９】
図４に示したピン収容溝２０は、その断面においてＶ状に傾斜する斜面２１，２２を有している。しかも、斜面２１，２２の傾斜角θ2 すなわちＶ溝基板１１の表面と平行な線分Ｌとのなす角度θ2 と、Ｖ溝１３の傾斜角θ1 とが互いに同等である。ギャップ調整ピン２５の外径Ｄ2 は光ファイバ１５の外径Ｄ1 と同等である。この場合は、ピン収容溝２０の溝幅Ｗ2 をＶ溝１３の溝幅Ｗ1 よりも大とすることにより、ギャップ調整ピン２５の上端２５ａの高さを各光ファイバ１５の上端１５ａの高さよりもΔＨだけ低くしている。
【００２０】
図５に示したピン収容溝２０もＶ状に傾斜する斜面２１，２２を有するが、ピン収容溝２０の溝幅Ｗ3 はＶ溝１３の溝幅Ｗ1 と同等である。また、ギャップ調整ピン２５の外径Ｄ2 は光ファイバ１５の外径Ｄ1 と同等である。この場合は、ピン収容溝２０の斜面２１，２２の傾斜角θ3 をＶ溝１３の傾斜角θ1 よりも大きくすることによって、ギャップ調整ピン２５の上端２５ａの高さを光ファイバ１５の上端１５ａの高さよりもΔＨだけ低くしている。
【００２１】
上記のように、ピン収容溝２０の形態に応じて、光ファイバ１５とギャップ調整ピン２５との間に高低差ΔＨをつけることにより、押さえ板１２の下面１２ａからピン２５の上端２５ａまでの距離（ギャップ）Ｇ1 を１０μｍまでとしている。このギャップＧ1 が０であると、押さえ板１２によって光ファイバ１５をＶ溝１３に押付けることができなくなる。ギャップＧ1 が１０μｍを越えると、光ファイバ１５の押付け力が強くなり過ぎてしまい、光ファイバ１５の光学特性を悪化させる原因となる。従ってＧ1 は、０を除く１０μｍ以下の範囲（０＜Ｇ1 ≦１０μｍ）が推奨される。
【００２２】
上記のように構成されたＶ溝基板１１の各Ｖ溝１３にそれぞれ光ファイバ１５の端末を配置したのち、光ファイバ１５の上から押さえ板１２を被せる。そしてある程度押付けると、押さえ板１２とギャップ調整ピン２５の上端２５ａが接触し、押さえ板１２がそれ以上光ファイバ１５を押付けなくなるとともに、押さえ板１２と各光ファイバ１５が均等かつ必要な圧力で押付けられた状態になる。このため各光ファイバ１５はＶ溝１３からずれることなく正規の位置に整列する。しかも押付け力が大きくなり過ぎることがないから、光ファイバ１５の光学的特性が悪化することもなくなる。
【００２３】
Ｖ溝基板１１と押さえ板１２と光ファイバ１５との間の空隙に接着剤（図示せず）を充填し、紫外線を照射する（接着剤が光硬化タイプの場合）、あるいは加熱する（接着剤が熱硬化タイプの場合）などの手段により、光ファイバ１５をＶ溝１３に固定する。なお、接着剤によって固定する代りに、Ｖ溝１３に予め「はんだ」をめっきし、押さえ板１２を加熱しながらＶ溝基板１１に押付けて固定するなどの方法を採用してもよい。
【００２４】
こうして製造された光ファイバアレイ１０は、光ファイバ１５とＶ溝基板１１を含む端面１０ａを光学研磨などの方法により更に平坦に加工することにより、光学的な接続端面が得られる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、互いに平行な複数のＶ溝からなる溝群を有するＶ溝基板と、上記溝群の各Ｖ溝に配置することにより整列する複数本の光ファイバと、上記光ファイバを上記各Ｖ溝に押付ける押さえ板と、上記溝群の両側に形成された一対のピン収容溝と、上記各ピン収容溝に配置されかつ上端が上記Ｖ溝上の各光ファイバの上端よりも低い位置にあるギャップ調整ピンとを具備し、上記Ｖ溝のピッチが上記光ファイバの外径よりも僅かに広く、上記ピン収容溝は、上記溝群の最も外側に位置するＶ溝から少なくとも５００μｍ以上離れたところで、かつ、上記Ｖ溝基板の端部近傍に形成されている。本発明によれば、光ファイバの配列ピッチがファイバ外径よりも僅かに大きい程度の高密度の光ファイバアレイのようにＶ溝の溝幅が狭いＶ溝基板を用いていても、押さえ板を押付ける際に押さえ板が傾いたり各光ファイバがずれるなどの不具合を回避でき、各光ファイバを各Ｖ溝に均等に整列させることができる。しかも各光ファイバを必要な圧力で押付けることができるなど、良好な光特性を有する光ファイバアレイが得られる。
【００２６】
また、ギャップ調整ピンとして、Ｖ溝に配置する光ファイバと同一外径の光ファイバを適当な長さに切断した円柱部材を用いることができ、その場合に、ピン収容溝の斜面の傾斜角度を変えたり溝幅を広げるなどの対応により、ギャップ調整ピンの上端の高さすなわち押さえ板との間のギャップを容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示す光ファイバアレイの押さえ板を押付ける前の状態を模式的に示す正面図。
【図２】  図１に示された光ファイバアレイの斜視図。
【図３】  Ｖ溝基板とギャップ調整ピンの変形例を示す光ファイバアレイの正面図。
【図４】  ピン収容溝の溝幅をＶ溝の溝幅よりも大きくした例を示す光ファイバアレイの一部の断面図。
【図５】  ピン収容溝の傾斜角をＶ溝の傾斜角よりも大きくした例を示す光ファイバアレイの一部の断面図。
【図６】  従来の光ファイバアレイの正面図。
【図７】  従来の高密度光ファイバアレイの正面図。
【図８】  図７に示す光ファイバアレイの押さえ板が傾いた状態の正面図。
【符号の説明】
１０…光ファイバアレイ
１１…Ｖ溝基板
１２…押さえ板
１３…Ｖ溝
１４…溝群
１５…光ファイバ
２０…ピン収容溝
２５，２５′…ギャップ調整ピン
【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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【図８】
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