(57)【要約】【課題】光ファイバの軸方向及び軸に垂直な方向全ての並進及び回転位置決めを、光学接続点が少なく、部品点数が少なく、単純な構造の部品の組み合わせによって実現する光学接続構造及び光学接続方法を提供する。【解決手段】  光ファイバと、外断面が円形の押圧体と、光学部材とを有する光学接続構造において、光学部材には、光学部品と光ファイバ突き当て構造と光ファイバ保持溝が備えられ、この光ファイバ突き当て構造が、光学部品と光ファイバ保持溝との間に位置しており、押圧体が、光ファイバ保持溝に直交して配設され、光ファイバが、光ファイバ保持溝に沿って光ファイバ突き当て構造に突き当たるまで挿入され、押圧体が、光ファイバの上面を光ファイバ保持溝の底方向に押圧して、光ファイバと上記光学部品とを光学的に接続する。【選択図】図２
2009122451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、外断面が円形の押圧体と、光学部材とを有する光学接続構造であって、
上記光学部材は、光学部品と光ファイバ突き当て構造と光ファイバ保持溝を備えており、
上記光ファイバ突き当て構造は、上記光学部品と上記光ファイバ保持溝との間に位置しており、
上記光ファイバは、上記光ファイバ保持溝に沿って上記光ファイバ突き当て構造に突き当たるまで挿入されており、
上記押圧体は、上記光ファイバ保持溝に直交して配設され、上記光ファイバの上面を上記光ファイバ保持溝の底方向に押圧し、これにより、上記光ファイバと上記光学部品とが光学的に接続されていることを特徴とする光学接続構造。
【請求項２】
光ファイバと、両外端部に上記光ファイバの突き当て構造を設けた光ファイバ保持溝を有し上記突き当て構造の内側部に光学部品が配設された光学部材と、外断面が円形の押圧体とを備え、
上記光ファイバは、上記光ファイバ保持溝に沿って上記突き当て構造に突き当たるまで挿入されており、
上記押圧体は、上記光ファイバ保持溝に直交して配設され、上記光ファイバの上面を上記光ファイバ保持溝の底方向に押圧し、これにより、上記光ファイバと上記光学部品とが光学的に接続されていることを特徴とする光学接続構造。
【請求項３】
前記光ファイバ保持溝は、断面がＶ字型、逆台形型及び凹字型のいずれかであり、
前記光ファイバと前記光ファイバ保持溝とが２直線で接し、
前記光ファイバと前記押圧体とが点接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学接続構造。
【請求項４】
前記光学部品は、光導波路、光学レンズ、光学結晶及び光学フィルタの中から選ばれる少なくともひとつ以上を組合わせた光学部品であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学接続構造。
【請求項５】
前記光学部材には、前記光ファイバと前記光学部品との光入出力部において間隙を有するように光ファイバ突き当て構造が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学接続構造。
【請求項６】
前記光ファイバと前記光学部品との間隙に、液状、ゲル状又は非晶質の固体からなる屈折率整合剤が介在することを特徴とする請求項１〜５に記載の光学接続構造。
【請求項７】
前記光ファイバは、前記押圧体によって前記光ファイバ保持溝の底方向に押圧されていない時には、前記光ファイバ保持溝上を上記光ファイバの軸方向に可動となしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学接続構造。
【請求項８】
前記押圧体は、複数本配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学接続構造。
【請求項９】
さらに、パッケージ部材及び押圧体支持部材を備え、
上記パッケージ部材及び押圧体支持部材は、前記光学接続構造を挟持していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学接続構造。
【請求項１０】
前記パッケージ部材及び前記押圧体支持部材は、プラスチック材料により形成されていることを特徴とする請求項９に記載の光学接続構造。
【請求項１１】
前記パッケージ部材及び押圧体支持部材は、貫通孔を有し、
上記貫通孔に支持棒を挿入することにより、一体化されていることを特徴とする請求項９に記載の光学接続構造。
【請求項１２】
前記貫通孔の内径が支持棒の外径より大きく、押圧体支持部材が支持棒の軸方向に対して垂直（上下左右）方向に可動となしたことを特徴とする請求項９に記載の光学接続構造。
【請求項１３】
前記パッケージ部材及び前記押圧体支持部材は、クリップ状部材により挟持されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の光学接続構造。
【請求項１４】
前記光ファイバは、接着剤により前記パッケージ部材に固定されていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の光学接続構造。
【請求項１５】
前記パッケージ部材は、両端部に接着剤を塗布する切り欠きを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の光学接続構造。
【請求項１６】
前記パッケージ部材は、両端部に孔を有する切り欠きを備え、
突起を有する固定部材を上記孔に差し込むことにより、前記光ファイバを位置決めし、押圧固定することを特徴とする請求項９〜１５のいずれかに記載の光学接続構造。
【請求項１７】
前記パッケージ部材は、両端部にカム機構を有し、上記カム機構は、前記光ファイバを押圧固定することを特徴とする請求項９〜１６のいずれかに記載の光学接続構造。
【請求項１８】
両外端部に光ファイバの突き当て構造を設けた光ファイバ保持溝を有し上記突き当て構造の内側部に光学部品が配設された光学部材と、外断面が円形の押圧体と、上記押圧体と上記光学部材とを挟持するように押圧体支持部材及びパッケージ部材を備え、上記押圧体は、上記光ファイバ保持溝に直交して配設された光学接続前駆構造体に光ファイバを光学接続する方法であって、
上記光ファイバの上面を上記光ファイバ保持溝の底方向に押圧しつつ、上記光ファイバを上記光ファイバ保持溝に沿って上記光ファイバの軸方向へ移動させ、上記光ファイバを上記突き当て構造まで挿入させる工程と、
クリップ状部材により上記パッケージ部材及び上記押圧体支持部材を挟持することによって上記押圧体への押圧力を更に高める工程とを有することを特徴とする光学接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバと光学部材とを接続する光学接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光ファイバと光学部材とを接続する光学接続構造としては、光導波路と光ファイバーを一緒にパッケージングできる光導波路基板用のパッケージが用いられている（例えば、特許文献１及び２参照。）。特許文献１に記載されたパッケージでは、パッケージ下部に光ファイバーを位置決めするためのＶ字形の溝が設けられ、パッケージ上部に、光ファイバーを押さえつけるためのＶ字形の凸部が設けられた構造を有している。このパッケージは、組立ての際、光導波路基板をパッケージ下部に位置決めし、光ファイバーをパッケージ下部の溝に位置決めすることにより、光導波路基板と光ファイバーの位置合わせを行い、その後、光ファイバーをパッケージ下部の溝とパッケージ上部の凸部との間に挟みつけ、固定する構成である。また、特許文献２に記載された金属製パッケージでは、パッケージ内に樹脂が充填され、それにより、光導波路基板に固定された光ファイバーに作用する張力による光ファイバーの断線、及び、周囲からの湿気による接着剤の接着力の低下を防止している。
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されたパッケージでは、パッケージの組立てが比較的容易であるが、パッケージ下部に内蔵する光導波路基板等の光学部品の位置をパッケージ下部のＶ溝に対して高精度（約±１μｍ以内）に合わせる必要がある。したがって、光学部品の実装装置を使用することが望まれるが、かかる実装装置は、価格が約２０００〜３０００万円であり、高価である。更に、パッケージの端部付近で光ファイバーを押さえつけて固定するため、光ファイバーに張力がかかり、その部分で断線が起こりやすいという問題がある。また、特許文献２に記載されたパッケージでは、光導波路基板をパッケージ内に位置決めすることが困難である。
【０００４】
また、光ファイバの光軸の垂直方向への正確な位置決めは、光ファイバ保持溝に光ファイバを沿わせて行うことが知られている。なお、光軸の垂直方向の上下方向、すなわち、光ファイバ保持溝の底方向を以後ｙ方向とし、左右方向を以後ｘ方向とし、さらに、光軸の軸方向を以後ｚ方向とする。このような光ファイバ保持溝としては、断面構造がＶ字型である、通称Ｖ溝と呼ばれる構造が多用されている（例えば、特許文献３参照。）。特許文献３では、光導波路と光ファイバとの接続のために、光ファイバ保持溝として、Ｖ溝を使用した光導波路基板が開示されており、この光導波路基板によれば、Ｖ溝と光導波路とを同一基板上に一体的に形成することにより、マルチモード光ファイバに比べて高精度が要求されるシングルモード光ファイバと光導波路との接続においても、良好な接続を提供することができる。
【０００５】
しかしながら、このような光導波路部品を実用に供するためには、光ファイバを光導波路に取り付けた、いわゆるピグテール形パッケージを実現する必要があり、そのためには、Ｖ溝に対して、光ファイバを高精度に実装する必要があった。そのため、従来では、顕微鏡等を有する位置決め装置を用いて光ファイバと光導波路端面とを観察しながら、光ファイバのｘ方向、ｙ方向及びｚ方向を微動ステージ等で位置決めしながらＶ溝上に配置した後、ガラスブロック等を光ファイバ上に配置し、ガラスブロックを押圧することで、ｘ方向ならびにｙ方向の最終位置決めを行い、その後、接着固定して、光ファイバを実装していた。このように、従来タイプの光ファイバピグテールモジュールを製造する場合には、微動ステージ等の装置を用いた、光ファイバの位置決めという手段をとることができるが、装置が大がかりとなってしまうため、光ファイバ敷設の現場等で簡易に光学接続構造を実現するためには、難があった。
【０００６】
このような問題を解決すべく、Ｖ溝上に光ファイバを正確にかつ簡易・低コストに実装する多くの試みがなされており、例えば、パッケージ下部、パッケージ上部及び光ファイバー位置決め用溝を備え、パッケージ上部に設けられた押え部により、光ファイバー位置決め用溝に位置決めされた光ファイバーを下方に押えるパッケージが報告されている（例えば、特許文献４参照。）。特許文献４では、パッケージ下部に配置されたＶ溝等の光ファイバ位置決め用溝を備えた光導波路基板と、パッケージ上部に設けられた押え部とを勘合することによって、光ファイバを押圧しＶ溝へ押付けて、光導波路と光ファイバとの光学接続を実現する構造が開示されている。この構造によって、ガラスブロックなどの部品を省略することができ、微動ステージ等の位置決め装置を利用する必要がなく、光ファイバを位置決めする際の作業性を向上させることで、任意の作業場所での光学接続構造を実現している。
【０００７】
しかしながら、特許文献４における構造では、パッケージ上部がパッケージ下部と勘合される前の状態において、光ファイバがＶ溝上に配置されるが、その際、ｚ方向の位置決めが不十分となるおそれがあった。すなわち、光ファイバ先端が光導波路端面から遠すぎたり、近すぎて光導波路に乗り上げて、光ファイバ先端を破損したり、光導波路端面を破損したり、光ファイバの先端位置がずれたりするおそれがあった。
【０００８】
また、光ファイバ突き当て構造を設けた光ファイバ保持溝を用いることによって、光ファイバの軸方向の光学接続位置を適切に設定することができる光学接続構造が報告されている（例えば、特許文献５参照。）。しかしながら、特許文献５に開示された光学接続構造では、光ファイバと光ファイバとを接続することを目的としているため、光ファイバ同士の突き当て位置が相対的に決定されてしまい、パッケージに対する位置が不確定となってしまうおそれがあった。
【０００９】
一方、各種の光学接続構造においては、いわゆる光コネクタとして光ファイバ同士を接続する技術が従来から多く開示され、実用されている。このような光コネクタは、通常、光ファイバがフェルールと呼ばれる円筒状の高精度部品に挿入・固定され、ハウジング等に収容され、フェルール同士が対向するように位置決めされた上で、ハウジング同士が勘合する構造となっている。
【００１０】
また、光ファイバと光導波路デバイスや発光素子、受光素子などの半導体デバイスなどの光学部品とを接続するための光コネクタもいくつかの構造が提案されている（例えば、特許文献６参照。）。特許文献６に開示された光コネクタでは、フェルール同士の位置合わせ機構を利用できるように、フェルール付光ファイバの光コネクタとしての接続端面と反対側に光学部品とをあらかじめ位置合わせし、固定したハウジングを用意して、光ファイバ同士の光コネクタと同様の勘合構造に適用できるようにしている。また、フェルール同士の位置決め機能を補助する目的で、ガイドピンとガイドピン孔を光ファイバコネクタのハウジングと光学部品コネクタのハウジングの双方に設けることで、２段階の位置決め機構によって、最終的な高精度な光接続を実現する構造が提案されている。
【００１１】
しかしながら、このような構造では、高精度で高価なフェルールを必要とし、やはり高精度なガイドピンとガイド孔のハウジングへの加工又は取り付けが必要であり、また、ハウジング同士の勘合構造や各種の部品収容構造を必要とするため複雑な構造のハウジングを成型する必要があり、光学接続構造全体としては、高価な部品となるばかりでなく、光学接続構造全体の大型化が避けられなかった。
【００１２】
さらに、フェルールを用いない構造であって、ガイドピンとガイド孔とハウジングの収容構造を利用した構造も提案されている（例えば、特許文献７参照。）。特許文献７のような構成は、ハウジングの構造が比較的シンプルであり、製造コストを抑えるという点では、期待できる方法である。
【００１３】
しかしながら、特許文献７の構造は、ガイドピンとガイド孔とハウジングの収容構造を利用しただけの構造であり、高精度部品であるフェルールによる位置合わせ機構がないため、コア直径が大きなプラスチック光ファイバやマルチモード光ファイバには適用可能性があるものの、高精度な位置合わせが要求されるシングルモード光ファイバやシングルモード光導波路デバイス、高精度な光軸調整を必要とするレンズ、高精度な位置決めが必要とされるレーザダイオードなどの発光素子とのバットジョイントには、位置決め精度が不十分となり、接続損失のばらつきが大きくなる問題があった。
【００１４】
このような高精度な位置決めを実現するための方法としては、ベアファイバ又は裸ファイバとよばれる、通常の石英製光ファイバで樹脂被覆部分を剥離した光ファイバと高精度に加工したＶ溝などの光ファイバ保持溝とを利用する方法が提案されている（例えば、特許文献８及び９参照。）。この場合には、光ファイバに対して、光ファイバの光軸の垂直方向からＶ溝の底方向へ押圧を加えながら、Ｖ字状の溝の側面に沿わせてＶ溝の底方向へ光ファイバを移動させつつ、所定の調心位置に光ファイバを位置決めするため、Ｖ溝の開口幅に応じて粗い精度の光ファイバの位置からスタートしても最終的には容易に高精度が達成される。この方法では、光ファイバの光軸の垂直方向、すなわちｘ方向とｙ方向の位置決めが同時に実現されている。
【００１５】
特許文献８では、光ファイバホルダと呼ばれる光ファイバ用のハウジングとレセプタクルと呼ばれる光学素子用のハウジングとに、それぞれ、円弧状溝とＶ溝とを設けておき、これらによって光ファイバをその軸と垂直方向から挟み込むことで、ｘ方向及びｙ方向の位置決めを達成する光モジュールの構成が開示されている。
【００１６】
また、特許文献９では、光ファイバを支持ブロック上にあらかじめ配列させておき、一方、光導波路の端面とあらかじめ位置決めされたＶ溝を用意しておき、これらを光ファイバの軸と垂直の方向から光ファイバにＶ溝をあてがうようにして、ｘ方向及びｙ方向の位置決めを達成する光モジュールと光ファイバとの接続方法が開示されている。
【００１７】
しかしながら、これらの高精度なＶ溝を利用した光ファイバの位置決め方法では、光ファイバの光軸の垂直方向、すなわちｘ方向とｙ方向の位置決めが同時に実現されるものの、光ファイバの軸方向、すなわちｚ方向の光学接続については、高精度を実現するために、あらかじめ光ファイバの長手方向の長さが高精度に用意されている必要がある。例えば、特許文献８及び９では、上記のような高精度を実現するために、光ファイバ側、光学部品側双方を適切なハウジングに固定している。そのため、このような適切なハウジングへの高精度な固定のためには、高精度なハウジングの加工が要求され、ハウジングの構造が複雑となる上、部品点数が多くなり、光接続構造全体の製造コストが高くなる問題があった。
【００１８】
また、あらかじめ高精度に光学部品とハウジングとの位置関係や光ファイバとハウジングとの位置関係を実現するということは、その時点で、高精度な実装、もしくは、高精度な組立が必要となり、方法によっては、光学接続点が不必要に多くなり、部品点数が多くなるばかりでなく、総合的な接続損失が大きくなってしまうおそれがあった。さらに、高精度な調心が必要な構造であるＶ溝部が開放された構造で接続するため、小さな異物等の付着の懸念があり、光ファイバとＶ溝側面との間に異物等が付着した場合には、所望の高精度が得られず、接続損失が増大するおそれがあった。
【００１９】
さらに、特許文献１０では、Ｖ溝と光ファイバとへ押圧するために、クランプ機構を採用する構成が開示されている。また、Ｖ溝等の高精度位置決め手段と併せて光ファイバ導入口を設けることで、多段階で精度を向上させる機構が開示されている。さらに、クランプ機構を楔状の開放部材によって、クランプ力が光ファイバに達しないようにしておきながら、光ファイバを軸方向（ｚ方向）へ挿入移動させた後、開放部材をはずしてクランプ機構を働かせることによって、光ファイバの引き抜きや位置ずれを防止する方法が開示されている。また、ｚ方向への挿入時の光ファイバ先端の位置決め方法として、裸ファイバと樹脂被覆部との境界の段差を利用した突き当て構造による方法が開示されている。
【００２０】
しかしながら、特許文献１０における構造では、クランプ機構が開放された状態において、光ファイバがＶ溝上に配置されるように挿入されるが、その際、裸ファイバと樹脂被覆部との境界の段差にてｚ方向の位置決めがなされるため、あらかじめ裸ファイバ部分の長さが高精度に加工されていない場合には、裸ファイバ部分の長さが短いと光ファイバ先端が光導波路端面から遠すぎたり、裸ファイバ部分の長さが長いと光ファイバ先端が光導波路端面から近すぎて光導波路に乗り上げて光ファイバ先端や導波路端面を破損したり、光ファイバの先端位置がずれたりするおそれがあった。
【００２１】
また、特許文献８などに見られるようにファイバ挿入時の押圧力を完全に開放してしまうと、前述のように、光ファイバ挿入時に光ファイバの先端が思わぬ方向へと移動してしまうおそれがあった。特に、光ファイバの先端が上方へずれてしまうと、光ファイバ保持溝に収容できずに、適切な光学接続構造が実現できなくなるおそれがあった。このような問題は、光ファイバ同士を接続するようなケースでは発生しにくいが、異種の構造体、すなわち光ファイバと光導波路などを高精度に光学接続する場合には、重大な課題となっていた。また、光ファイバを軸方向に挿入する方法において、Ｖ溝集積型光導波路のように、Ｖ溝の深さが比較的浅いものを用いた場合のように、光ファイバの上端部が光導波路上端部よりも高い位置となるような光部品と光学接続を実現する場合には、光ファイバ先端が光導波路端面に乗り上げやすい傾向があった。
【００２２】
【特許文献１】特開平７−１３０３８号公報
【特許文献２】特開平８−２８６０７３号公報
【特許文献３】特開２００１−２８１４７９号公報
【特許文献４】特開２００６−１８４７５２号公報
【特許文献５】特開２００５−１８１７３７号公報
【特許文献６】特開２０００−１０５３２２号公報
【特許文献７】特開平７−２３４３３５号公報
【特許文献８】特開平１１−２８１８５１号公報
【特許文献９】特開２００２−１２２７５１号公報
【特許文献１０】特開２０００−０３５５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、以上のような問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、光ファイバの軸方向及び軸に垂直な方向全ての並進及び回転位置決めを、光学接続点が少なく、部品点数が少なく、単純な構造の部品の組み合わせによって実現する光学接続構造及び光学接続方法を提供することにある。また、他の目的としては、光ファイバと光導波路等の光学部品との接続を、現場組立でかつ装置を用いることなく簡易に実現する光学接続構造及び光学接続方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
そこで、本発明者らは、押圧体の構造について鋭意検討した結果、外側の断面が円形である押圧体を用い、この押圧体を介して光ファイバを押圧する光学接続構造とすることにより、上記課題を解決することができることを見出し、発明に至った。すなわち、本発明の光学接続構造は、光ファイバと、外断面が円形の押圧体と、光学部材とを有する光学接続構造であって、上記光学部材は、光学部品と光ファイバ突き当て構造と光ファイバ保持溝を備えており、上記光ファイバ突き当て構造は、上記光学部品と上記光ファイバ保持溝との間に位置しており、上記光ファイバは、上記光ファイバ保持溝に沿って上記光ファイバ突き当て構造に突き当たるまで挿入されており、上記押圧体は、上記光ファイバ保持溝に直交して配設され、上記光ファイバの上面を上記光ファイバ保持溝の底方向に押圧し、これにより、上記光ファイバと上記光学部品とが光学的に接続されていることを特徴としている。
【００２５】
また、本発明の光学接続構造の他の態様は、光ファイバと、両外端部に上記光ファイバの突き当て構造を設けた光ファイバ保持溝を有し上記突き当て構造の内側部に光学部品が配設された光学部材と、外断面が円形の押圧体とを備え、上記光ファイバは、上記光ファイバ保持溝に沿って上記突き当て構造に突き当たるまで挿入されており、上記押圧体は、上記光ファイバ保持溝に直交して配設され、上記光ファイバの上面を上記光ファイバ保持溝の底方向に押圧し、これにより、上記光ファイバと上記光学部品とが光学的に接続されていることを特徴としている。
【００２６】
さらに、本発明の光学接続方法は、両外端部に光ファイバの突き当て構造を設けた光ファイバ保持溝を有し上記突き当て構造の内側部に光学部品が配設された光学部材と、外断面が円形の押圧体と、上記押圧体と上記光学部材とを挟持するように押圧体支持部材及びパッケージ部材を備え、上記押圧体は、上記光ファイバ保持溝に直交して配設された光学接続前駆構造体に光ファイバを光学接続する方法であって、上記光ファイバの上面を上記光ファイバ保持溝の底方向に押圧しつつ、上記光ファイバを上記光ファイバ保持溝に沿って上記光ファイバの軸方向へ移動させ、上記光ファイバを上記突き当て構造まで挿入させる工程と、クリップ状部材により上記パッケージ部材及び上記押圧体支持部材を挟持することによって上記押圧体への押圧力を更に高める工程とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の光学接続構造によれば、光ファイバと外断面が円形の押圧体とが直交していることで、光ファイバを点接触にて押圧することができるため、図１に示すように、光ファイバの光ファイバ保持溝との線接触と合わせて光ファイバ断面において３点支持を形成できるので、高精度位置合わせを実現できる。押圧体により光ファイバをＶ溝に押圧するため、光ファイバと光導波路とを接続する際に、接着剤等を塗布する工程においても、予め位置決めした配置がずれることなく高精度で接続することができ、さらには、光ファイバに必要以上の負荷がかかることがなく、損傷等が生じることがない。なお、図１は光ファイバ接続部周辺の構造例を示す模式図であり、符号１は光ファイバ、符号２は光ファイバ保持溝、符号４は外断面が円形の押圧体を示している。なお、図１、図５〜８及び図１０〜１３では、左方に光ファイバを側面から見た図及び右方に光ファイバを軸方向から見た図を示している。
【００２８】
また、本発明の光学接続方法によれば、光ファイバと光導波路等の光学部品との接続を装置を用いることなく簡易に実現することができる。そのため、従来用いられている光ファイバ実装工程に比べて低コストな光パッケージの製造が可能である。また、光ファイバ網敷設の現場にて組立を実施することもできるため、従来の光コネクタやメカニカルスプライス、融着接続などの光ファイバ接続工程を不要とすることができ、光ファイバ通信網敷設のトータルコストの低減が期待できる。さらに、通常のコネクタに比べて簡易な構造であり、製造工数も少ないことから、従来のコネクタの代用としても利用できる可能性がある。特に、パッチパネルのように、多数のパッチコードを挿抜するような場所では、小寸法で簡易に光学接続が得られるため、省スペースの観点で有効利用が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、図面を用いて本発明の光学接続構造の実施形態について具体的に説明する。
図２は、本発明の光学接続構造の一実施形態を示した分解斜視図である。本発明の光学接続構造においては、図２に示すように、光ファイバ１と、両端部に光ファイバ保持溝２を設けた光学部材３と、外断面が円形の押圧体４とが備えられている。この光学部材３には、両端部の光ファイバ保持溝２の間に、光学部品として、光導波路５が設けられており、光ファイバ保持溝２に接する両端部に光ファイバ突き当て構造が備えられている。そして、光ファイバ保持溝２上において、光ファイバ保持溝２に直交して押圧体４が配設されているため、光ファイバ１が光ファイバ保持溝２に沿って光導波路５まで挿入されると、この押圧体４が光ファイバ１の上面を光ファイバ保持溝２の底方向に押圧することとなり、光導波路５に突き合わされ、位置決めされた光ファイバ１と光導波路５との配置は、この状態で接着剤等を塗布してもずれることなく、高精度で接続することができる。
【００３０】
また、本発明の好ましい態様としては、さらに、パッケージ部材６及び押圧体支持部材７が備えられている。パッケージ部材６には、光ファイバ収容用溝８、光学部材収容用溝９及び押圧体収容用溝１０が設けられている。光ファイバ収容用溝８及び光学部材収容用溝９は、直列に配置されており、光学部材収容用溝９に光学部材３が収容されると、光ファイバ収容用溝８と光ファイバ保持溝２とが一直線に連結され、ここに光ファイバ１が収容される。
【００３１】
さらに、押圧体収容用溝１０は、光学部材収容用溝９に光学部材３を収容した際に、光ファイバ保持溝２上において光ファイバ保持溝２と直交し、かつ、光学部材３の光ファイバ保持溝２を有する領域の上面が押圧体収容用溝１０の底面となるように配置されている。このような構成により、押圧体収容用溝１０内に押圧体４を収容した場合、押圧体４は、円筒又は円柱の円周方向に回転自在かつ上方に移動可能で、光ファイバ保持溝２と直交した配置に固定され、より高精度で光ファイバ１と光導波路５とを接続することができる。
【００３２】
また、押圧体支持部材７は、押圧体４を載置した光学部材３の上方から、押圧体４を支持するように、配置されており、この構成によれば、該押圧体支持部材７及びパッケージ部材６により、光学接続構造を挟持することができる。
【００３３】
さらに、図３は、本発明の光学接続構造の他の実施形態を示した分解斜視図である。符号Ｈ１及びＨ２は貫通孔であり、符号Ｐは支持棒である。この実施形態においては、パッケージ部材６及び押圧体支持部材７には、貫通孔Ｈ１及びＨ２がそれぞれ設けられており、パッケージ部材６、光導波路５、押圧体４及び押圧体支持部材７が予め組み合わされた際に、これらの貫通孔Ｈ１及びＨ２の中心軸が一致するよう配置されている。そして、このように配置された貫通孔Ｈ１及びＨ２に、支持棒Ｐを挿入することにより、光学接続構造が一体として保持される。また、この構成によれば、押圧体支持部材７が押圧体４を押し過ぎて光ファイバを破損させるといった問題を防ぐことができる。
【００３４】
以下、本発明の光学接続構造における各構成要素についてさらに詳細に説明する。
本発明における押圧体は外断面が円形であることが必須である。本発明において、押圧体の外断面が円形であるとは、押圧体の軸に対して回転体をなすものをいう。また、本発明における押圧体は、光ファイバを挿入する際には、押圧体自身が回転の自由度を有し、また、所定の範囲で軸に垂直方向（上下左右：ｙ方向及びｚ方向）に可動となるように押圧体収容用溝に収容されていることが好ましい。こうすることで、図４に示したように、光学部材に形成された光ファイバ保持溝とパッケージ部材に形成された光ファイバ収容用溝と押圧体との位置関係によって、光ファイバの先端を適切に光ファイバ保持溝と押圧体の間に導入するはたらきをする。
【００３５】
また、本発明における押圧体は、軸方向が光ファイバの軸方向と直交するように配設されている、すなわち、光ファイバ保持溝の方向と直交する方向に押圧体が配設されていることが好ましい。光ファイバの断面もまた円形であるため、直交して押圧することで、圧力は点接触を通して、押圧体から光ファイバへと伝達される構造となる。このように、断面が円形の押圧体と光ファイバとが直交して押圧されることで、両者の軸方向への圧力成分をごく小さく抑えることができ、押圧体と対向している光ファイバ保持溝に対して垂直に押圧を加えることができる。したがって、光ファイバをｙ方向のみに押圧することが可能となり、ｚ方向やｘ方向に光ファイバをずらそうとする不用意な力が働くおそれがなくなる。
【００３６】
この押圧体の動作を図を用いてより詳細に説明する。図４は、本発明の光学接続構造における光ファイバ保持溝及び押圧体付近の拡大図である。本発明における外断面が円形の押圧体４は、図４（ａ）に示すように、光ファイバ保持溝２上において、光ファイバ保持溝２に直交して配設されている。そして、図４（ｂ）に示すように、光ファイバ１が光ファイバ保持溝２に沿って光学部品５に挿入していくと、押圧体４の底部に当接し、この押圧体４を上方に押し上げ、光ファイバ１が押圧体４の底部に潜り込み、さらに挿入すると、押圧体４が「コロ」として機能することで、光ファイバ１が光学部品５に突き合わせられ、位置決めされる。この状態では、光ファイバ１の側面が押圧体４により光ファイバ保持溝２の底方向に押圧されて、光ファイバ１と光学部品５との配置が固定され、光ファイバ１端部がずれることなく、高精度での光ファイバ１と光学部品５との接続が可能となる。
【００３７】
また、本発明における外断面が円形の押圧体は、光ファイバ保持溝に直交して複数本並列に配設されることが好ましく、２〜５本であることがより好ましく、２〜３であることがさらに好ましく、２本であることが最も好ましい。この構成によれば、より確実に光ファイバを押圧固定することができるとともに、光ファイバを光軸方向に移動させて挿抜する際にスムーズに実装できる。押圧体の本数は、光ファイバ保持溝の長さと押圧体の太さに応じて適宜選択すればよいが、本数が多すぎると、それに応じて光ファイバ保持溝の長さが長尺化し、パッケージ寸法の不必要な長尺化をまねき、また、光導波路の製造コストを増大する要因となる。また、押圧体を複数本配設することによって、光ファイバと光ファイバ保持溝との線状支持に加えて、光ファイバ軸方向における光ファイバと押圧体との接触が複数点支持となるため、光ファイバ先端の上下方向の位置ずれ（光ファイバの曲がりによる先端の移動）を抑制することができ、高精度な光学接続を容易に得ることができる。
【００３８】
さらに、本発明における押圧体は、光学部品の両側に光ファイバ保持溝が形成された光学部材に対して、光学部品の両側にそれぞれ配置され、両側に配置された押圧体を一体の押圧体支持部材が押圧力を伝達できる構造とすることが好ましい。このようにすることで、押圧体支持部材がクリップ状部材によって押圧された場合両側の光学部品の両側に配置されたそれぞれの押圧体に対して均等に押圧することができる。
【００３９】
また、本発明における外断面が円形である押圧体の直径は、０．１〜１０ｍｍの範囲であることが好ましく、０．３〜３ｍｍの範囲であることがより好ましい。押圧体の直径が０．１ｍｍ未満であると、押圧体としての強度が不足してしまい、一方、１０ｍｍを超えると、かさばるだけではなく、「コロ」としての機能が妨げられてしまう。さらに、光ファイバ保持溝の長尺化をまねき、光導波路基板の製造コストを上昇させてしまう。押圧体の直径は、押圧体に用いる材料の弾性率、歪量、強度や光導波路の幅、すなわち押圧体の長さを考慮して選択される。また、押圧体の直径は、光ファイバの直径との相対的な寸法を考慮して選択されるべきである。さらに、押圧体の直径は、光ファイバの直径に比して、１／１０〜１０倍であることが好ましく、１／５〜６倍であることがより好ましい。また、押圧体がステンレス製で円柱状であり、光ファイバのクラッド径が１２５μｍの場合では、押圧体の直径は、０．４〜１ｍｍの範囲であることがさらに好ましく、０．５〜０．７ｍｍの範囲であることが最も好ましい。
【００４０】
さらに、本発明における外断面が円形の押圧体は、コロの役割を果たす上で、その軸について回転可能であることが必須であるが、高精度な部品を安価に入手し利用することができることから、円筒状又は円柱状であることが好ましい。また、その他の外断面が円形の押圧体としては、図５〜８に示したような鼓状の形状を有する回転体の押圧体であってもよい。このような構造とすることで、特に、光ファイバ挿入時などに光ファイバがｘ方向へばたつくことを押さえ、光ファイバ保持溝の軸方向に正確に沿って挿入されることを助けることができ好適である。
【００４１】
また、本発明においては、光ファイバが光ファイバ保持溝上を光ファイバの軸方向に可動となしたことが好ましい。図４に矢印で示したように、光ファイバを挿入する際に、押圧体の断面が円形であるため、押圧体は光ファイバを光ファイバ保持溝の底方向へ押圧しつつ、自身が回転することで、光ファイバの挿入をスムーズにする効果が得られる。すなわち、押圧体はその断面が円形であることによって、コロの役割を兼ね備えている。
【００４２】
本発明における光学部材は、光学部品、光ファイバ突き当て構造及び光ファイバ保持溝を備えている。本発明においては、光学部材には、光ファイバと光学部品との光入出力部において間隙を有するように突き当て構造が設けられていることが好ましい。間隙を設けることによって、光ファイバの突き当て構造と光学部品を兼用する必要がなくなるので、光ファイバ端面が光学部品と接触することによる端面の損傷のおそれがなくなり、好適である。また、間隙を空気とすることで、レンズの焦点距離を短くすることが容易となるので、光ファイバ入出力で空間結合型の光部品を構成することが容易となる。さらに、小型化の利点もある。
【００４３】
また、本発明における光学部品は、光導波路、光学レンズ、光学結晶及び光学フィルタの中から選ばれる少なくともひとつ以上を組合わせた光学部品であることが好ましい。本発明の光学接続構造においては、光学部品が光導波路であり、光導波路が光ファイバ保持溝と一体に形成された光導波路基板の場合に、最も効果的に利用される。光学部品が光導波路の場合には、光導波路のコアと光ファイバのコアとが同一直線上に配置するように光ファイバの直径、光ファイバ保持溝の深さ、幅などを適切に調整しておく必要がある。
【００４４】
さらに、本発明においては、光ファイバと光学部品との間隙に、液状、ゲル状又は非晶質の固体からなる屈折率整合剤が介在することが好ましい。この構成は、レンズなどを用いないで光ファイバと光学的に結合させる光学部品を用いる際に特に好ましく採用される。このようにすることで、空気と光ファイバ又は空気と光学部品との屈折率差に基づくフレネル反射の影響を軽減することができるため、損失を低減し、反射減衰量を大きくとり、迷光を減ずることができる。
【００４５】
また、本発明の光学接続構造においては、光ファイバと光学部品との接続損失をより低減させるために、光ファイバ端と光学部品端との間隙に屈折率整合剤（一般にマッチングオイルと呼ばれている。）を介在させることが好ましい。屈折率整合剤は、液状であっても、ゲル状であっても、フィルム状であってもよく、非晶質の透明樹脂を用いることもできる。屈折率整合剤の屈折率は、目的に応じて光ファイバ及び光学部品の等価屈折率を考慮して決定される。具体的には、光ファイバ及び光学部品双方の等価屈折率の間の値の屈折率の屈折率整合剤を用いることが好ましい。また、図９に示したように光学部品端形状を斜めカットした構造を採用した場合には、光ファイバの等価屈折率の値と同等の屈折率の屈折率整合剤を用いることが最も好ましい。
【００４６】
本発明における突き当て構造は、光学部品端面がその機能を兼用してもよいし、光学部品端面とは別の位置に光ファイバが突き当たるように設けてもよい。光学部品が光学レンズの場合には、光ファイバと光軸があうように配置し、レンズの焦点距離、両者のＮＡを考慮して、それぞれの断面積、光ファイバ突き当て構造の位置などを適切に調整しておく必要がある。
【００４７】
また、本発明における光ファイバ保持溝は、断面がＶ字型、逆台形型及び凹字型のいずれかであり、光ファイバと光ファイバ保持溝とが２直線で接し、光ファイバと押圧体とは点接触することが好ましい。図１はＶ字型の光ファイバ保持溝を用いた例であり、図１０は逆台形型の光ファイバ保持溝を用いた例であり、図１１は凹字型の光ファイバ保持溝を用いた例である。図中において、接触点及び接触線を黒丸及び太い破線で示した。光ファイバに直交して配設された押圧体による接触点と、光ファイバを挟んで対向する側に、光ファイバ保持溝と光ファイバとの２本の接触線とにより、光ファイバの断面において、３点支持が形成されるので、高精度な位置合わせが実現できる。これらの中でも、本発明における光ファイバ保持溝としては、Ｖ字型断面をもつ光ファイバ保持溝がより好ましく、特に、光ファイバ保持溝がシリコンの異方性エッチングを用いたシリコンＶ溝である場合が、簡易に高精度なＶ溝を光導波路等と高精度に位置あわせして製造することができるため最も好ましい。
【００４８】
本発明における光ファイバは、コアとクラッドの周囲を樹脂で被覆したものであるが、光学部材と接する端部については、樹脂を除去している。また、本発明における光ファイバは、単心の光ファイバに限られず、光ファイバを複数本テープ化したテープ心線等でもよく、一度に接続される光ファイバの数量に制限はない。テープ心線を用いた場合の光学接続構造を図１２及び１３に示した。図１２は４本の光ファイバによるテープ心線をＶ字型の光ファイバ保持溝に適用した例であり、図１３は４本の光ファイバによるテープ心線を逆台形型の光ファイバ保持溝に適用した例である。本発明の光学接続構造は、光ファイバと光学部材との高精度の接続を可能とするものであるため、本発明における光ファイバとしては、コアが極めて細い石英製の光ファイバが好適に用いられる。さらに、光ファイバにおける屈折率分布は、ステップ分布やグレーテッド分布等、使用目的により適宜選択することができる。
【００４９】
本発明においては、光ファイバと光学部材とをより高精度に接続するために、パッケージ部材及び押圧体支持部材をさらに備え、これらにより上記の光学接続構造を挟持する構成が好ましい。また、これらのパッケージ部材及び押圧体支持部材は、貫通孔（Ｈ１及びＨ２）が設けられ、これらの貫通孔に支持棒Ｐを挿入することにより、一体化されていることがより好ましい。このような構成によれば、さらに高精度に光ファイバと光学部材とを接続することができる。
【００５０】
また、本発明においては、押圧体支持部材に設けられた貫通孔Ｈ２の内径が支持棒Ｐの外径より大きく、押圧体支持部材が支持棒の軸方向に対して垂直（上下左右）方向に可動となした構成とすることが好ましい。このような構成によれば、パッケージ部材は支持棒により固定されるものの、押圧体支持部材はパッケージ部材に半固定されている状態となる。そのため、押圧体支持部材が可動となり、押圧体に所定の位置の自由度と回転の自由度が与えられ、上述のコロの作用を好適に発揮することができるばかりでなく、光ファイバ挿入時に光ファイバの上下位置に応じて、適切に押圧体が上下移動することで、押圧体が自己ガイドとしての機能をも発揮することができ、さらには、過剰に押圧体支持部材を押し下げることを防ぎ、過剰な押圧が光ファイバにかかることを防ぐことができる。
【００５１】
さらに、本発明においては、パッケージ部材と押圧体支持部材とが、積層した状態でクリップ状部材により挟持され、固定されていることが好ましい。このような構成によれば、光ファイバと光学部材との接続をより確実にすることができる。また、クリップ状部材を着脱可能としたり、くさび状ジグなどを用いて押圧支持部材への押圧を制御することによって、光ファイバの挿抜をスムーズにすることができる。例えば、クリップ状部材を脱着することで押圧支持部材への押圧を開放又は軽減した状態で、光ファイバを挿入し、光軸方向へ移動させることで、光学部材端に突き当て、その後、クリップ状部材を装着することで、押圧支持部材を押圧し、押圧体を介して光ファイバを光ファイバ保持溝の底方向へ押付けることができる。こうすることで、光ファイバが容易には抜けないように保持固定することができる。その後、必要に応じて、クリップ状部材を再び脱着することで、容易に光ファイバを光軸方向へ移動させ、抜くことができる。
【００５２】
本発明の押圧体支持部材７は、光ファイバ１の挿抜の際には、図１４に示すように、上方へ最大限移動した状態に配設され、光ファイバ１が光ファイバ突き当て構造１１まで挿入された際には、図１５に示すように、クリップ状部材１２により押圧されて、下方へ移動しつつわずかにたわみ、押圧体４へ押圧力を伝達し、光ファイバ１を光ファイバ保持溝２の底方向へ押圧し、位置決め固定することができるように機能する。
【００５３】
また、本発明における押圧体支持部材は、押圧体支持部材とクリップ状部材との接点を面接触とすることができる。すなわち、図１４に示したように、押圧体支持部材が上方へ最大限移動した状態においは、押圧体支持部材はパッケージ部材から押圧されるべき接触面部分が突出した構造とすることができる。この押圧体支持部材の突出した構造を、図１５に示したように、クリップ状部材により押圧することによって、押圧体支持部材が所定の自由度の範囲で移動し、クリップ状部材による押圧力の伝達が可能となる。
【００５４】
光ファイバへかかる押圧力は、クリップ状部材の弾性力のみならず、上述のような突出高さ、押圧体支持部材の弾性率、長さ、幅、厚みなどの形状に依存するたわみ量、パッケージ部材の変形量などによって最適に設計されるべきであり、特に、押圧体支持部材の形状は、押圧体支持部材に使用する材質や長さなど材料力学的設計によって選択することができる。例えば、押圧体支持部材のたわみ量が大きい場合では、突出高さが低い場合を考えるとクリップ状部材は、パッケージ部材上面と押圧体支持部材の上面とが同一高さとなるまで、押圧体支持部材を変形させることとなる。そのため、クリップ状部材のバネ力がばらついたとしても、押圧体支持部材の変形量はほぼ一定となすことができる。したがって、クリップ状部材のバネ力を高精度にする必要が無くなり、低コスト化できるとともに、バネのつりあい位置形状の変動によって、押圧力が変動することがなく好適である。また、押圧体支持部材の突出高さを適正にしておけば、過剰な押圧を光ファイバへ伝達して光ファイバを破損したり、応力起因の光学特性の劣化を招いたりすることを避けることができる。
【００５５】
押圧体支持部材とクリップ状部材との接触面積は、押圧体支持部材の上面の構造によって制御することができる。すなわち、図２及び３に示すような形状や、図１４及び１５に示すような形状とすることができる。また、本発明における押圧体支持部材は、図１６及び１７に示すように、上面を曲面としたり凸部を設けたりすることによって、クリップ状部材から押圧体支持部材への押圧力を線接触もしくは点接触によって伝達させることができる。同様に、図１８及び１９に示すように、クリップ状部材の下面の形状を曲面としたり凸部を設けたりすることによっても、同様の押圧力伝達構造を実現することができる。
【００５６】
上述のように、押圧体支持部材又はクリップ状部材の形状を曲面などとすることによって、クリップ状部材から押圧体支持部材への押圧力を線接触又は点接触によって伝達させる構造とすることで、押圧体支持部材は、上記接触部位を支点としたシーソーのような動きを通して、押圧体への押圧力を自動的に均等化する機能を有するので、好適である。特に、両側の光ファイバの設置本数が異なる場合などに、押圧力の均等分散の機能は有効である。
【００５７】
図２０及び２１に示すように、両側の光ファイバの設置本数が異なる場合であっても、それぞれの光ファイバへの押圧力を適正にするためには、押圧体支持部材の左右の梁部分の長さ、厚さ、幅を適切に非対称とすることによって実現できる。この場合には、両側の光ファイバ設置本数毎に押圧体支持部材の形状を異ならせたものを用意する必要があるが、上述のシーソー機能を利用すれば、異なる光ファイバ設置本数比の光導波路等に対して、共通の押圧体支持部材を利用することができるので、品種のバライエティを少なくすることができ好適である。シーソー機能と非対称構造の押圧体支持部材の両方を適用することも可能である。
【００５８】
押圧体が両側に１本ずつ合計２本配置されている場合には、押圧体支持部材とクリップ状部材の接点と、押圧体支持部材と押圧体の接点（２箇所）の３点支持によって、適切な押圧を実現することができる。一方、押圧体が両側に２本ずつ合計４本配置されている場合には、押圧体支持部材は、合計５点で応力伝達するようになっている。
【００５９】
また、本発明における押圧体支持部材は、貫通孔Ｈ２の断面構造が円形である態様が加工性、動きやすさなどの点で好ましいが、図２２に示すような楕円形など他の形態であってもよい。
【００６０】
さらに、本発明における支持棒Ｐは、断面形状が円形である態様が加工性、動きやすさなどの点で好ましいが、図２３及び２４に示すような楕円形、三角形、四角形などの多角形であってもよい。いずれの場合にあっても、光ファイバ挿抜時の押圧体への弱い拘束力を与えるための支点として働く構造とすることが好ましい。
【００６１】
本発明では、光ファイバ保持溝と支持棒とは、パッケージ部材を介して相対的な位置関係が固定されていることが好ましい。すなわち、クリップ状部材をはずすか、又は、特許文献８のような公知の方法によって押圧力を開放するかなどの方法によって、光ファイバを挿抜する際には、図１４に示したように、押圧体支持部材がその可動範囲の上限まで移動したときに、押圧体支持部材は、線接触部位を支点としてシーソー状に可動となることで、挿入される光ファイバの上方への浮き上がりを適正に補正するように弱い拘束力を与えることができる。このため、手作業のような粗い精度での光ファイバ挿入の場合であっても、光ファイバ先端の位置を自動的に適切な光ファイバ保持溝方向へと導く機能を有するので好適である。
【００６２】
また、本発明の光学接続構造を用いたパッケージを構成する場合に、上述の光ファイバの可動構造は、パッケージ材料と光導波路基板材料など光学部材を構成する材料との違いに起因して生じる熱膨張係数差による内部応力によって、光ファイバ先端が移動して損失を増大させたり、光ファイバ端面を破損させるおそれを軽減することができるため好ましい。従来、光ファイバを接続した光モジュールでは、パッケージ材料としてガラスやシリコンなどの無機基板を用いることが多い光導波路基板と線熱膨張係数がほぼ等しい材料を採用するなどの工夫がなされてきた。このため、パッケージ材料の選択肢が狭まり、パッケージが高価となるばかりでなく、簡易なパッケージの実現を阻害していた。
【００６３】
さらに、本発明におけるパッケージ部材及び押圧体支持部材は、様々な材料により形成することが可能であるが、軽量化、部品数削減の観点から、プラスチック材料により形成されていることが好ましい。さらに、耐熱性の観点から、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の線膨張係数の小さい材料により形成されていることが好ましい。
【００６４】
また、本発明においては、一体の押圧支持部材が光学部材の両端の光ファイバに対する押圧体の押圧を兼用する、シーソー状の両袖片はり状の構造とすることで、はりの歪によって、複数の押圧体のうち光学部材に近い側により大きな押圧を加えることが可能となり、光ファイバ先端での位置精度を高める効果が期待できる。また、押圧体の直径のばらつきの影響が緩和されるので、押圧体自身の要求寸法精度をあまくすることができるので、部品コストが低減でき好適である。
【００６５】
さらに、本発明の光学接続構造においては、光ファイバと光学部材との接続をより確実にするために、図２５（ａ）に示すように、光ファイバ１が、接着剤１３によりパッケージ部材６に固定されていることが好ましく、さらには、図２５（ｂ）に示すように、パッケージ部材６の両端部に接着剤１３を塗布する切り欠き１４を備えた構成であることがより好ましい。また、本発明におけるパッケージ部材６には、図２５（ｃ）に示すように、両端部に孔１５を有する切り欠き１４が設けられ、この孔１５に突起を有する固定部材１６を差し込むことにより、光ファイバを位置決めし、押圧固定する構成が好ましい。さらに、図２５（ｄ）に示すように、本発明におけるパッケージ部材６には、両端部にカム機構１７が設けられ、このカム機構１７が光ファイバ１を押圧固定する構成が好ましい。
【００６６】
また、本発明の光学接続構造は、光ファイバと光ファイバ保持溝、パッケージ部材とを恒久的に接着して光モジュールとして利用することもできる。こうした場合には、クリップ状部材をはずして、押圧力を開放することも可能である。こうすると押圧力に起因する光学特性の変動を抑制することができる。ただし、接着剤、パッケージ部材、光学部材等の材質が異なる場合は、構造によっては、材質間の熱膨張係数差に起因して環境温度、環境湿度などの影響を受けて、逆に接続損失が変動する場合もあるので、その程度を確認した上で、クリップ状部材の着脱可否を総合判断するべきである。
【００６７】
さらに、本発明の光学接続方法の好ましい実施の態様は、両外端部に光ファイバの突き当て構造を設けた光ファイバ保持溝を有し上記突き当て構造の内側部に光学部品が配設された光学部材と、外断面が円形の押圧体と、上記押圧体と上記光学部材とを挟持するように押圧体支持部材及びパッケージ部材を備え、上記押圧体は、上記光ファイバ保持溝に直交して配設されたことを特徴とする光学接続前駆構造体に光ファイバを光学接続する方法であって、上記光ファイバの上面を上記光ファイバ保持溝の底方向に押圧しつつ、上記光ファイバを上記光ファイバ保持溝に沿って上記光ファイバの軸方向へ移動させ、上記光ファイバを上記突き当て構造まで挿入させる工程と、クリップ状部材により上記パッケージ部材及び上記押圧体支持部材を挟持することによって上記押圧体への押圧力を更に高める工程とを有している。
【００６８】
本発明の光学接続方法によれば、特に光部品が光導波路の場合などに従来光ファイバピグテール型の光ファイバモジュールのパッケージを実現する際に、光ファイバを透過した光信号を光接続構造を介して出力されたモニタ光を測定しながら最適な光ファイバ実装位置を探索し固定するアクティブ実装という手間がかかる光ファイバ実装工程を省略して、パッシブ実装を実現することができる。
【００６９】
パッシブ実装自体は、従来から特許文献３に開示されたような光ファイバ保持溝を有する光導波路基板を用いることで、図２６に示すように実現することができた。この場合には、ガラスリッドなど高精度部品が必要な上、通常光ファイバを光ファイバ保持溝上に配置する際に顕微鏡などの設備によって観察しながら実施する必要があり、設備コストがかかり、実装に時間を要する問題があった。そこで、本発明の光学接続方法では、図２７に示されるように、光ファイバは、光ファイバ保持溝に対して上方からではなく、光ファイバの軸方向から光ファイバ保持溝と押圧体との構造によってガイドされつつ挿入されるので、必ずしも光ファイバの先端を顕微鏡等で観察しながら実装する必要がなく、設備コストを低減し製造コストを低コスト化することができるばかりでなく、光ファイバ網の工事現場等において、現場組立によって光ファイバと光導波路部品等との接続をすることができる。これまで、メカニカルスプライスと呼ばれる手法によって、光ファイバ同士を現場にて接続固定していた方法と同様にして、光導波路部品が現場組立可能となる。
【実施例】
【００７０】
次に、本発明の光学接続構造について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
１．光学接続構造の作製
＜実施例１＞
４×４×４０ｍｍのＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）製のパッケージ部材の４×４０ｍｍの一面に、幅１．１ｍｍ×長さ１０ｍｍ×深さ２ｍｍの光ファイバ収容用溝、幅１．５ｍｍ×長さ２０．０ｍｍ×深さ３ｍｍのＶ溝付光導波路収容用溝及び幅０．３ｍｍ×長さ１０ｍｍ×深さ２ｍｍの光ファイバ収容用溝を順に直列に設けた。次いで、このＶ溝付光導波路収容用溝にＶ溝付光導波路を収容した際に、Ｖ溝上においてＶ溝と直交し、かつ、Ｖ溝付光導波路のＶ溝を有する領域の上面が押圧体収容溝の底面となるように、幅１．５ｍｍ×長さ３ｍｍ×深さ２ｍｍの押圧体収容用溝を設けた。
【００７１】
次に、Ｖ溝付光導波路収容用溝内に、両端に長さ２ｍｍのＶ溝を一体化した２分岐の光導波路を挿入した。その後、押圧体収容用溝内に、直径０．７ｍｍ、長さ２．５ｍｍのステンレス製押圧体を２本ずつ合計４本配置した。そして、ステンレス製押圧体を載置したＶ溝付光導波路の上方から、ステンレス製押圧体を支持するように、ＰＥＥＫ製の押圧体支持部材を配置した。
【００７２】
その後、単心光ファイバαと４心のテープ心線βを用意した。単心光ファイバαは、外径１２５ミクロンの石英の光ファイバ素線の周囲を樹脂で被覆して外径２５０ミクロンとしたものである。なお、石英の光ファイバ素線は、石英のコアと石英のクラッドとから構成されている。４心のテープ心線βは、単心光ファイバαと同一の単心光ファイバβ１、β２、β３、β４を整列させて片面を樹脂で被覆したものである。この単心光ファィバαと４心のテープ心線βそれぞれについて、先端の樹脂をホットストリッパーで除去し、石英の光ファイバ素線を露出させ、露出した部分が９ｍｍになるようにカットした。
【００７３】
そして、単心光ファイバαを分岐元側のＶ溝内に挿入していき、ステンレス製押圧体に到達した際、この押圧体を持ち上げつつ、押圧体底部とＶ溝との間隙に単心光ファイバαを潜り込ませ、さらに挿入して、光導波路に突き合わせ、光ファィバと光導波路を位置合わせし、接続した。また、４心のテープ心線βも同様に、４心同時に分岐先側のＶ溝内に挿入していき、ステンレス製押圧体に到達した際、この押圧体を持ち上げつつ、押圧体底部とＶ溝との間隙に単心光ファイバαを潜り込ませ、さらに挿入して、光導波路に突き合わせ、光ファィバと光導波路を位置合わせし、接続した。なお、実施例１においては、中心の２本（β２、β３）はダミーファイバとした。その後、ステンレス製のクリップ状部材により押圧体支持部材とパッケージ部材底面を挟むように押さえ込み、次いで、パッケージ部材の両端において、単心光ファイバα及びテープ心線βをＵＶ接着剤により接着し、固定して、実施例１の光学接続構造を作製した。
【００７４】
＜実施例２＞
上記実施例１の光学接続構造の製造において、パッケージ部材の中央に直径０．７ｍｍの貫通孔Ｈ１を設け、押圧体支持部材の中央に直径０．７５ｍｍの貫通孔Ｈ２を設け、パッケージ部材、光導波路、押圧体及び押圧体支持部材を予め組み合わせ、その後、貫通孔Ｈ１及びＨ２に、長さ４ｍｍ、直径０．７ｍｍのステンレス製の支持棒を挿入し、光学接続構造を一体化した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の光学接続構造を作製した。
【００７５】
＜実施例３＞
Ｖ溝付光導波路基板収容溝及び光ファイバ収容用溝の寸法を、それぞれ、幅０．９ｍｍ×長さ８．２ｍｍ×深さ２．０ｍｍ及び幅０．５ｍｍ×長さ１５．９ｍｍ×深さ１．８ｍｍとし、下記のＶ溝付光導波路、押圧体及び光ファイバを用い、さらに、クリップ状部材により押圧体支持部材とパッケージ部材底面を挟み込んだ後、接着剤による光ファイバの接着を行わずに、光導波路端部にマッチングオイルを滴下した以外は、実施例２と同様にして、実施例３の光学接続構造を作製した。
【００７６】
Ｖ溝付光導波路としては、図２８に示した２分岐スプリッタを用いた。このスプリッタは、１チャンネル側が１ｄＢ以下の低損失（図２８の右上のポート）、２チャンネル側がモニター用（図２８の右下のポート）で４５ｄＢ程度の大きな損失を示すように設計されている。押圧体としては、直径０．５ｍｍ×長さ２．５ｍｍのステンレス製円柱体を光導波路両端の各光ファイバ用に２本ずつ合計４本配置した。光ファイバとしては、単心光ファイバαを合計３本用いて光導波路の各ポートに挿入した。その際、２本の光ファイバを挿入する側（図２８の右側）では、図２９に示すように、パッケージ部材の光ファイバ収容用溝に２個のポート用のＶ溝間を分離するように隔壁２２を設けた。
【００７７】
＜実施例４＞
Ｖ溝付光導波路基板収容溝及び光ファイバ収容用溝の寸法を、それぞれ、幅１．２ｍｍ×長さ１２．４ｍｍ×深さ２．８ｍｍ及び幅２．１ｍｍ×長さ１３．８ｍｍ×深さ１．８ｍｍとし、下記のＶ溝付光導波路、押圧体及び光ファイバを用いた以外は、実施例２と同様にして、実施例４の光学接続構造を作製した。Ｖ溝付光導波路としては、図３０に示した４分岐スプリッタ（等分岐）を用いた。押圧体としては、直径０．５ｍｍ×長さ２．５ｍｍのステンレス製円柱体を光導波路両端の各光ファイバ用に２本ずつ合計４本配置した。光ファイバとしては、３心のテープ心線γと４心のテープ心線βを用いて、それぞれ、図３０の左側と右側のＶ溝部に挿入した。なお、３心のテープ心線γは、単心光ファイバαと同一の単心光ファイバγ１、γ２、γ３を整列させて片面を樹脂で被覆したものであり、実施例４においては、外側の２本（γ１、γ３）はダミーファイバとした。
【００７８】
＜比較例１＞
上記実施例１の光学接続構造の製造において、ステンレス製押圧体を用いなかった以外は、実施例１と同様にして、図２６に示したような従来構造の光ファイバ実装を行い、比較例１の光学接続構造を作製した。
【００７９】
＜比較例２＞
上記実施例３の光学接続構造の製造において、ステンレス製押圧体を用いなかった以外は、実施例３と同様にして、図２６に示したような従来構造の光ファイバ実装を行い、比較例２の光学接続構造を作製した。
【００８０】
＜比較例３＞
上記実施例４の光学接続構造の製造において、ステンレス製押圧体を用いなかった以外は、実施例４と同様にして、図２６に示したような従来構造の光ファイバ実装を行い、比較例３の光学接続構造を作製した。
【００８１】
２．評価
上記のようにして作製した実施例１及び２並びに比較例１の光学接続構造について、単心光ファィバ同士の融着接続を基準として挿入損失及び反射減衰量を比較した。測定波長は、１５５０ｎｍとした。その結果、実施例１及び２では、単心光ファイバαと単心光ファイバβ１との接続の挿入損失が３．５ｄＢ、単心光ファイバαと単心光ファイバβ４との接続の挿入損失が３．８ｄＢであり、一方、比較例１では、単心光ファイバαと単心光ファイバβ１との接続の挿入損失が４．１ｄＢ、単心光ファイバαと単心光ファイバβ４との接続の挿入損失が５．０ｄＢであった。この結果から、本発明の光学接続構造は、極めて優れた光学接続構造であることが示された。なお、この挿入損失の値は、小さければ小さい程好ましいが、２つに分岐する際には理想値でも３．０ｄＢとなる値であり、過剰損失としては、０．８ｄＢ以下の優れた性能を示した。
【００８２】
次に、実施例３及び比較例２の光学接続構造について、クリップ状部材を脱着した後、光ファイバを抜き取った。そして、光ファイバを再度挿入し、クリップ状部材を装着し、１チャンネル側の挿入損失及び反射減衰量を測定した。測定波長は、１５５０ｎｍとした。この光ファイバの挿抜を５回繰り返して、おのおのの挿入損失及び反射減衰量を測定した。挿入損失の測定結果を図３１に、また、反射減衰量の測定結果を図３２に示した。なお、各図においては、同様の構成で３個の光導波路基板を用いた結果をそれぞれ示した。これらの結果から、本発明の光学接続構造は、５回の挿抜によっても変動のない、大変良好な再現性が得られることが示された。一方、比較例２の光学接続構造における挿入損失は、上述のように１．０ｄＢ以下であった。実施例３で評価した本発明の光学接続構造の挿入損失（図３１）が０．９ｄＢ以下であったことを考えると、本発明の光学接続構造においても、光導波路の性能を従来法の光ファイバ実装と同等以上に引き出すことができたといえる。本発明の光学接続構造の製造は大変簡易であることから、従来型のパッケージ構造を置き換える用途においても本発明の光学接続構造が利用できることが示された。
【００８３】
さらに、実施例４及び比較例３の光学接続構造について、単心光ファィバ同士の融着接続を基準として挿入損失を比較した。測定波長は、１５５０ｎｍとした。その結果、４チャンネルのそれぞれの挿入損失は、７．３ｄＢ，６．６ｄＢ，７．８ｄＢ，７．５ｄＢ、平均７．３ｄＢであり、最大損失と最低損失のポート間の損失差である均一性は、１．１ｄＢと良好な結果が得られた。また、実施例４の光学接続構造においては、単心の心線を挿入するときに比して、テープ心線を用いた場合の方が、光ファイバの挿入がスムースにできた。これは、単心の光ファイバを用いた場合には、押圧体がわずかに傾くことで、ｙ方向のみでなくｘ方向にもわずかな力がかかるため、光ファイバの挿入がスムーズでなかったものと考えられる。一方、比較例３の光学接続構造における挿入損失は、７．８ｄＢ以下であった。実施例４で示した通り、本発明の光学接続構造では、４分岐の理論損失が約６ｄＢに相当することを考慮すると、過剰損失が１．５ｄＢ以下であり、大変良好に実用に値する低損失を示したといえる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の光学接続構造における光ファイバ接続部周辺の構造例を示した模式図である。
【図２】本発明の光学接続構造の一実施形態を示した分解斜視図である。
【図３】本発明の光学接続構造の他の実施形態を示した分解斜視図である。
【図４】本発明の光学接続構造における光ファイバ保持溝及び押圧体付を近示した拡大図である。
【図５】本発明の光学接続構造における押圧体の変更例を示した模式図である。
【図６】本発明の光学接続構造における押圧体の変更例を示した模式図である。
【図７】本発明の光学接続構造における押圧体の変更例を示した模式図である。
【図８】本発明の光学接続構造における押圧体の変更例を示した模式図である。
【図９】本発明の光学接続構造における光ファイバ突き当て構造の一例を示した模式図である。
【図１０】本発明の光学接続構造における光ファイバ保持溝の変更例を示した模式図である。
【図１１】本発明の光学接続構造における光ファイバ保持溝の変更例を示した模式図である。
【図１２】本発明の光学接続構造における複数本の光ファイバを用いた一例を示した模式図である。
【図１３】本発明の光学接続構造における複数本の光ファイバを用いた一例を示した模式図である。
【図１４】本発明の光学接続構造におけるクリップ状部材を用いていない押圧体支持部材の一例を示した模式図である。
【図１５】本発明の光学接続構造におけるクリップ状部材を用いた押圧体支持部材の一例を示した模式図である。
【図１６】本発明の光学接続構造における押圧体支持部材の変更例を示した模式図である。
【図１７】本発明の光学接続構造における押圧体支持部材の変更例を示した模式図である。
【図１８】本発明の光学接続構造におけるクリップ状部材の変更例を示した模式図である。
【図１９】本発明の光学接続構造におけるクリップ状部材の変更例を示した模式図である。
【図２０】本発明の光学接続構造における１本の光ファイバをクリップ状部材により押圧した構成の一例を示した模式図である。
【図２１】本発明の光学接続構造における複数本の光ファイバをクリップ状部材により押圧した構成の一例を示した模式図である。
【図２２】本発明の光学接続構造における貫通孔の変更例を示した模式図である。
【図２３】本発明の光学接続構造における支持棒の変更例を示した模式図である。
【図２４】本発明の光学接続構造における支持棒の変更例を示した模式図である。
【図２５】本発明におけるパッケージ部材両端部の光ファイバの固定例を示した正面図である。
【図２６】従来構造の光ファイバ実装体を示した分解斜視図である。
【図２７】本発明の光接続構造を用いた光ファイバ実装体を示した分解斜視図である。
【図２８】２分岐スプリッタ（パワーモニタ）用のＶ溝集積光導波路基板を示した模式図である。
【図２９】本発明の光学接続構造における光ファイバ収容用溝に隔壁を設けた一例を示した模式図である。
【図３０】４分岐スプリッタ用のＶ溝集積光導波路基板を示した模式図である。
【図３１】２分岐スプリッタモジュールの挿入損失を示したグラフである。
【図３２】２分岐スプリッタモジュールの反射減衰量を示したグラフである。
【符号の説明】
【００８５】
１…光ファイバ、２…光ファイバ保持溝、３…光学部材、４…外断面が円形の押圧体、
５…光学部品、６…パッケージ部材、７…押圧体支持部材、８…光ファイバ収容用溝、
９…光学部材収容用溝、１０…押圧体収容用溝、１１…光ファイバ突き当て構造、
１２…クリップ状部材、１３…接着剤、１４…切り欠き、１５…孔、１６…固定部材、
１７…カム機構、１８…ガラスリッド、１９…マッチングオイル、２０…光導波路コア、
２１…光導波路クラッド、２２…隔壁、ｆ…押圧力、Ｈ１，Ｈ２…貫通孔、Ｐ…支持棒。
【図１】
2009122451.tif 000003
【図２】
2009122451.tif 000004
【図３】
2009122451.tif 000005
【図４】
2009122451.tif 000006
【図５】
2009122451.tif 000007
【図６】
2009122451.tif 000008
【図７】
2009122451.tif 000009
【図８】
2009122451.tif 000010
【図９】
2009122451.tif 000011
【図１０】
2009122451.tif 000012
【図１１】
2009122451.tif 000013
【図１２】
2009122451.tif 000014
【図１３】
2009122451.tif 000015
【図１４】
2009122451.tif 000016
【図１５】
2009122451.tif 000017
【図１６】
2009122451.tif 000018
【図１７】
2009122451.tif 000019
【図１８】
2009122451.tif 000020
【図１９】
2009122451.tif 000021
【図２０】
2009122451.tif 000022
【図２１】
2009122451.tif 000023
【図２２】
2009122451.tif 000024
【図２３】
2009122451.tif 000025
【図２４】
2009122451.tif 000026
【図２５】
2009122451.tif 000027
【図２６】
2009122451.tif 000028
【図２７】
2009122451.tif 000029
【図２８】
2009122451.tif 000030
【図２９】
2009122451.tif 000031
【図３０】
2009122451.tif 000032
【図３１】
2009122451.tif 000033
【図３２】
2009122451.tif 000034