(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光ファイバー（Ｆ）を光電素子（１２）に接続するための接続装置において、
少なくとも１つの可動アーム（９、１０）を備えた少なくとも１つのハウジング（８）を備えており、
該ハウジングが、
前記可動アームに何等圧力を加えずに前記光ファイバーを前記ハウジング内に挿入するための第１の区域であって、該第１の区域が該ハウジングの壁の一部と前記可動アームとによって境界が画定される第１の区域、および
前記光ファイバーによって前記可動アームに圧力を加えた後で該光ファイバーを前記ハウジング内に固定するための第２の区域を備え、
前記ハウジングが２つの可動アーム（９、１０）を備え、また前記第２の区域（Ｚ２）の境界が２つの前記可動アーム（９、１０）の両端部と前記ハウジングの壁の一部とによって画定されることを特徴とする接続装置。
【請求項２】
少なくとも１つの光ファイバー（Ｆ）を光電素子（１２）に接続するための接続装置において、
少なくとも１つの可動アーム（２４、２５、２６）を備えた少なくとも１つのハウジング（８）を備えており、
該ハウジングが、
前記可動アームに何等圧力を加えずに前記光ファイバーを前記ハウジング内に挿入するための第１の区域であって、該第１の区域が該ハウジングの壁の一部と前記可動アームとによって境界が画定される第１の区域、および
前記光ファイバーによって前記可動アームに圧力を加えた後で該光ファイバーを前記ハウジング内に固定するための第２の区域を備え、
前記ハウジングが３つの可動アーム（２４、２５、２６）を備え、また前記第１の区域（Ｚ１）の境界が前記ハウジングの壁の一部と２つの前記可動アーム（２４、２５）とによって画定され、さらに前記第２の区域（Ｚ２）の境界が２つの前記可動アーム（２４、２５）の端部と前記光ファイバーが圧力を加える第３の可動アーム（２６）の本体とによって画定されることを特徴とする接続装置。
【請求項３】
前記接続装置がシリコン製であり、また１つ又は複数の前記可動アームがシリコン製の微小な機械式ばね形式のものである、請求項１または請求項２に記載の接続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバーを光電素子と接続／切断するための方法及び装置に関する。本発明による方法は、高精度組立体を作るために、少なくとも１つの光ファイバーを少なくとも１つの光電素子に整合させることを備える。この組立体は一時的なものとし得る。
【０００２】
光電素子は、フォトエミッタ、フォトデテクタ、他のファイバー、導波路網、及び光ファイバーに接続し得る光回路又は電気回路とし得る。
【０００３】
【従来の技術】
従来技術においては、光ファイバーを光電素子と整合させて組み立てるための異なる技法が周知である。最も頻繁に使用される技法は、２つの異なるグループ、すなわち“能動”技法と“受動”技法に分類される。
【０００４】
“能動”技法では、光ファイバーと光電素子の整合は２段階で行われる。第１段階で、光ファイバーと光電素子が互いにほぼ整合される。第２段階で、光ファイバーと光電素子に電力を供給してこれらが実際に作動するかチェックする（光および／または電気の供給）。その後、光および／または電気の計測値を最適化することによって、光ファイバーと光電素子の間の精密な整合が行われる。一旦、最適な位置が求められると、光ファイバーと光電素子は、接合、はんだ付け、又は何れか他の既知の機械的支持手段によって互いに固定される。例えば、このようにして、光ファイバー内に加えられたレーザから出力された光を計測することによって光ファイバーと該レーザを整合させることが可能である。
【０００５】
“受動”技法では、整合すべき複数の光電素子は自己整合手段を含む。例えば、はんだビードを使用する、一般に“フリップチップ”方法と呼ぶ自己整合方法がこれに当てはまる。
【０００６】
図１は“光ファイバを、表面が能動的な光電素子に受動的に整合させるための、貫通エッチングされたシリコン担持体”（センサとアクチュエータ  ８２（２０００）、２４５〜２４８頁(“Trough-etched silicon carriers for passive alignment of optical fibers to surface-active optoelectronic components” (Sensors and Actuators 82 (2000), 245-248))と題する文献に記載された従来技術による自己整合装置の原理の概念図を示す。
【０００７】
図１の装置は、進入口２を設けた光電素子１と、該進入口２と整合すべき光ファイバー３と、円錐状穴５を貫通形成したプレート４と、はんだビード６とを備える。
【０００８】
光ファイバー３と進入口２の整合は、該光ファイバーを円錐状穴５に挿入することによって行われる。
【０００９】
しかしながら、この技法には幾つかの欠点がある。まず、円錐状の穴を形成することがかなり難しいから整合精度は良くない。すなわち、整合精度はテーパが増すにつれて低下する。さらにまた、一旦、光ファイバーが円錐状穴に挿入されると、該光ファイバーを所定位置に保持する力が存在しない。この場合、光ファイバーは接着によって固定しなければならず、しかも、該接着の間中ずっと機械的に所定位置に保持しなければならない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した欠点を有していない。
【００１１】
本発明は、少なくとも１つの光ファイバーを光電素子に接続するための装置に関する。該装置は少なくとも１つの可動アームを備えた少なくとも１つのハウジングを備えており、該ハウジングが、
可動アームに何等圧力を加えずに光ファイバーをハウジング内に挿入するための第１の区域であって、該第１の区域の境界がハウジングの壁の一部分と可動アームとによって画定される第１の区域、および
光ファイバーにより可動アームに圧力を加えた後で該光ファイバーをハウジング内に固定するための第２の区域を備えている。
【００１２】
本発明は、少なくとも１つの光ファイバーを光電素子に接続するための方法にも関する。該方法は以下の連続する段階を備えている。
可動アームに何等圧力を加えずに光ファイバーを少なくとも１つの可動アームが内在するハウジングの第１の区域内に挿入する段階、
光ファイバーを１つ以上の可動アームの一端部に向けて動かす段階、
１つ以上の可動アームが最終的にハウジングの第１の区域のファイバー保持位置に固定されるように、光ファイバーが該可動アームの端部に圧力を加える段階。
【００１３】
本発明は、光ファイバーを嵌合させたコネクターを光電素子に取り付ける取付構造体にも関し、該コネクターは少なくとも１つの案内ピンを備えている。該構造体は少なくとも１つのアームを備えた少なくとも１つのハウジングを備えており、該ハウジングが、、
可動アームに何等圧力を加えずに案内ピンをハウジング内に挿入するための第１の区域であって、該第１の区域の境界がハウジングの壁の一部と可動アームとによって画定される第１の区域、および
光ファイバーにより案内ピンに圧力を加えた後で該案内ピンをハウジング内に固定するための第２の区域を備えている。
【００１４】
本発明は、光ファイバーを嵌合させたコネクターを光電素子に取り付ける取付方法にも関し、該コネクターは少なくとも１つの案内ピンを備えている。該方法は以下の連続する段階を備えている。
１つ以上の可動アームに何等圧力を加えずに案内ピンを少なくとも１つの可動アームを備えたハウジングの第１の区域内に挿入する段階、
１つ以上の可動アームの一端部に向けて案内ピンを動かす段階、
１つ以上の可動アームが最終的にハウジングの第２の区域のファイバー保持位置に固定されるように、光ファイバーが該可動アームの端部に圧力を加える段階。
【００１５】
本発明の他の特徴及び利点は添付図面に関する本発明の好ましい実施形態を読めば明らかとなる。なお、全図面に関する同一の参照数字は同一の部材を示している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図２Aは、本発明の第１実施形態による、光ファイバーを光電素子に接続するための接続装置の平面図を示す。図２Ｂは、図２Aの断面A−Aに沿った図である。
【００１７】
接続装置は、例えば、シリコン製の機械部分７から構成され、その内部にはハウジング８が形成されている。ハウジング８は、例えば、シリコン製の複数の微小な機械式ばねアームのような、２つの可動アーム９、１０を備えている。可動アーム９、１０は、ハウジング８内に２つの区域Ｚ１、Ｚ２を画定する。第１の区域Ｚ１の境界は、ハウジング８の壁の一部と、圧力が作用していない可動アーム９、１０とによって画定される。第１の区域Ｚ１は光ファイバーが挿入される区域である。第２の区域Ｚ２は、光ファイバーが可動アームの両端部に圧力を加えた後で、該光ファイバーが保持位置で不動にされる、ハウジング８内の区域として画定される。可動アーム９、１０に圧力を加えない時には、これらのアームの両端部を離隔する距離Lは光ファイバーの直径Dより小さい。
【００１８】
ファイバーを接続装置に取り付ける取付方法は以下の段階を備える。
可動アームに圧力が作用しない場合に、光ファイバーを第１の区域Ｚ１に挿入する段階（図２Ａの位置ａ）、
光ファイバーを可動アーム９、１０の端部に向けて動かし、該光ファイバーがこれらの両端部９、１０と接触するようにする段階（図２Ａの位置ｂ）、
光ファイバーが可動アーム９、１０の両端部に圧力を加え、もってこれらのアームを互いに離すように動かす段階（図２Ａの位置ｃ）、
可動アーム９、１０の両端部にある光ファイバーによって圧力を加え続け、これにより可動アームをファイバー保持位置内の所定位置に最終的に固定する段階。
【００１９】
非限定的な実施形態として、光ファイバーＦが挿入される第１の区域Ｚ１は、少なくとも、１２５μmの直径を備えた光ファイバーに対する輪郭Ｃ１の直径が１４０μmとなる区域である。
【００２０】
上述した動きと反対に動かすことによって光ファイバーを取り除くことができ、それからもう一度、必要に応じて何度でも再挿入できることは自明である。光ファイバーを挿入した後で該ファイバーを取り除く必要がない時は、組立体は、例えば、紫外線硬化されたエポキシ接着剤を使って固めることができる。
【００２１】
図３Ａは、光ファイバーの帯状体を光電装置に接続する装置の平面図を示す。図３Ｂは、図３Ａの断面Ｂ−Ｂに沿った図である。
【００２２】
帯状体１１に取り付けた４つの光ファイバーＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、光電装置１３内の対応する進入口Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に接続されている。接続装置１２は、図２Ａ及び図２Ｂに示したものと類似の接続装置をそれぞれ４つ備える。各接続装置は、光ファイバーを進入口（図３Ｂ参照）と整合させるために使用することができる。はんだビード１４は接続装置１２を光電装置１３に接続する。
【００２３】
接続装置１２がシリコン基板から構成され、かつ複数のハウジング８がシリコン基板に（プラズマ、化学的方法等による）エッチングを施すことによって一緒に製造することが好ましい。
【００２４】
図４Ａは、複数の光ファイバーを嵌合させたコネクターを光電要素に取り付けるための取付構造体の平面図を示す。図４Ｂは、図４Ａの断面Ｃ−Ｃに沿った図を示す。
【００２５】
例えば、ＭＴ（機械的搬送）コネクターのような、コネクター１５は複数の光ファイバーＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５を備え、案内ピン１６、１７を使ってシリコン基板１９に挿入される。各案内ピン１６、１７は、本発明による接続装置によってシリコン基板に固定される。進入口Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５を設けた光電素子１８は、はんだビード２０によってシリコン基板１９の一方の面に固定される。複数の光ファイバーＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５が対応する進入口Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５と整合されるように、光電要素１８は案内ピン１６及び１７の間に配置される。本発明による接続の精度により、複数の光ファイバーＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５は、対応する進入口Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５とほぼ完全に整合される。
【００２６】
図５は本発明の第２の実施形態による、光ファイバーを光電要素に接続する接続装置を示す。
【００２７】
本発明の第２の実施形態による接続装置は軸線ＸＸ´に関して対称に位置づけた２つの可動アーム２１及び２２を備える。そこで、光ファイバーは、該光ファイバーが可動アーム２１及び２２の間の所定位置に保持されるような位置に取り付けられる。
【００２８】
図６は本発明の第３の実施形態による、光電要素に接続する光ファイバ接続装置を示す。
【００２９】
この実施形態では、本発明による装置は単一の可動アーム２３を備える。この実施形態では、光ファイバーがハウジング内で保持される区域（Ｚ２）の境界は、可動アーム２３の一端部と、ハウジングの壁の一部とによって画定される。
【００３０】
図７は本発明の第４の実施形態による、光ファイバーを光電素子に接続する接続装置を示す。
【００３１】
この実施形態では、ファイバーＦは３つの可動アーム２４、２５及び２６によって所定位置に保持される。第１の区域Ｚ１の境界は、ハウジングの壁の一部と、２つの可動アーム２４及び２５とによって画定される。第２の区域Ｚ２は、押圧された光ファイバーが接触する２つの可動アーム２４及び２５の両端部と、光ファイバーが圧力を加える第３の可動アーム２６の本体とによって境界が画定される。この実施形態は、光ファイバーＦを単に支持し続けるには有利である。他の利点として、光ファイバーの整合がシリコン基板のエッチング寸法の変動に依存しないことがある。
【００３２】
全ての光学継手、すなわち、ファイバー／ＶＣＳＥＬ（鉛直空洞表面照射レーザ）の継手、ファイバー／ファイバーの継手、ファイバー／検出器の継手、ファイバー／導波管の継手は、本発明による接続装置を使って有利に製造することができる。光電素子が永久に固定される前に、全ての光学試験を容易に行い得る。光ファイバーの複数の入口は、その際、最終的な組立体をシミュレートするために使われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術による、光ファイバーを光電素子に接続するための接続装置を示す図である。
【図２Ａ】  本発明の第１の実施形態による、光ファイバーを光電素子に接続するための接続装置の平面図である。
【図２Ｂ】  本発明の第１の実施形態による、光ファイバーを光電素子に接続するための接続装置の断面図である。
【図３Ａ】  光ファイバー帯状体を光電素子に接続するための接続装置の平面図である。
【図３Ｂ】  光ファイバー帯状体を光電素子に接続するための接続装置の断面図である。
【図４Ａ】  複数の案内ピンを嵌合させた光コネクターを光電素子に接続するための構造体の平面図である。
【図４Ｂ】  複数の案内ピンを嵌合させた光コネクターを光電素子に接続するための構造体の断面図である。
【図５】  本発明の第２の実施形態による、光ファイバーを光電素子に接続するための接続装置を示す図である。
【図６】  本発明の第３の実施形態による、光ファイバーを光電素子に接続するための接続装置を示す図である。
【図７】  本発明の第４の実施形態による、光ファイバーを光電素子に接続するための接続装置を示す図である。
【符号の説明】
８  ハウジング
９、１０、２１、２２、２３、２４、２５、２６  可動アーム
１２  光電素子
１６、１７  案内ピン
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５  光ファイバー
Ｚ１  第１の区域
Ｚ２  第２の区域
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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