JP2008151843A - 光伝送用光学部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ等の光伝送路を保持するホルダー部分とレンズアレイ等の光学機能部とを一体に成形すると共に、光学機能部と光伝送路の端面との間に充填した接着剤が光伝送用光学部品の保管温度範囲内において剥離や気泡を発生することのない光伝送用光学部品の製造方法を提供する。
【解決手段】光学機能アレイ２２とファイバホルダー２３が空間３２を隔てて配置され、レンズ３１を備えた光学機能アレイ２２と下側ホルダー部２３ｂとが透明樹脂によって一体成形される。ファイバ芯線２５を下側ホルダー部２３ｂのＶ溝２６に載置し、その上に上側ホルダー部２３ａを重ねたてファイバ芯線２５の端面を空間３２に臨ませた後、空間３２に接着剤３５を充填する。この接着剤３５の線膨張係数が、光学機能アレイ２２と下側ホルダー部２３ｂを結ぶ接続部３３の線膨張係数よりも小さい（大きい）場合には、前記接着剤を光伝送用光学部品２１の保管温度の上限値よりも高い（の下限値よりも低い）雰囲気温度のもとで硬化させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、光伝送用光学部品及びその製造方法に関し、具体的には、光ファイバ等の光伝送路と光学的機能を備えたホルダーとを組み立てて光伝送用光学部品を製造する方法とその光伝送用光学部品に関する。

図１は従来の光伝送用光学部品を示す概略斜視図である（例えば、特許文献１）。この光伝送用光学部品１１は、光コネクタ１２とレンズアレイ１３からなる。光コネクタ１２は、上側ホルダー１４と下側ホルダー１５との間に光ファイバアレイ１６（テープ芯線）の各芯線１７を挟みこんだものであり、その前面には各芯線１７の端面が露出している。レンズアレイ１３は、その前面に複数個のレンズ１８が形成されており、各レンズ１８のピッチは前記芯線１７のピッチと等しくなっている。また、レンズアレイ１３は、各レンズ１８の光軸を各芯線１７の中心軸に一致させるようにして、その背面を光ファイバアレイ１２の前面に接着剤で接着されている。

特開２００３−１０７２７７号公報（図１）

上記のような光伝送用光学部品１１では、その製造工程において、各レンズ１８の光軸が光ファイバアレイ１６の各芯線１７の中心軸に一致するように位置合わせして、レンズアレイ１３の背面を光コネクタ１２の前面に接着剤で接着しなければならず、組立て作業や精度出しに手間が掛かり、コストも高くついている。

そのため、本発明の発明者らは、レンズアレイを光コネクタのホルダー部分と一体成形することによって始めから一体化しておくことを着想した。こうしてレンズアレイをホルダー部分と一体化すれば、レンズアレイを光コネクタに接着する必要がなくなり、また光コネクタのホルダー部分に芯線を位置決めすることによってレンズの光軸と芯線の中心軸とを自動的に一致させることができる。

しかしながら、レンズアレイとホルダー部分を一体化すると、新たな問題が発生することとなった。すなわち、レンズアレイの背面と芯線の端面との間が空間になっていると、芯線の端面やレンズアレイの背面で光の反射が生じたり、この空間から光が漏れたりして光の結合効率が低下する。そのため、レンズアレイの背面と光コネクタの前面の間の空間に接着剤を充填して空間を接着剤で埋めたが、接着剤充填後の接着剤の硬化収縮やレンズアレイ、ホルダー、硬化後の接着剤、ファイバー素材の熱膨張係数の差異のためにレンズアレイ背面などで接着剤の剥離や気泡（微細な剥離）が発生し、この剥離や気泡のために光が散乱され、光ファイバ間での光結合効率が大きく低下した。このような剥離や気泡の発生する原因を探求したところ、接着剤の硬化収縮よりも、レンズアレイと光コネクタを繋いでいる樹脂部分（接続部分）とその間の空間に充填した接着剤との線膨張係数の差異の方がより大きく影響していることが分かった。

本発明は、このような技術的知見に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、光ファイバ等の光伝送路を保持するホルダー部分とレンズアレイ等の光学機能部とを一体に成形すると共に、光学機能部と光伝送路の端面との間に充填した接着剤が保管温度範囲内において剥離や気泡を発生することのない光伝送用光学部品とその製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明の第１の光伝送用光学部品の製造方法は、空間を隔てて配置された光伝送路ホルダーの少なくとも一部と光学機能部とを接続部でつないで樹脂一体成形し、光伝送路をその端面が前記空間に臨んで前記光学機能部と対向するようにして前記光伝送路ホルダーに保持させた後、前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に前記接続部よりも線膨張係数の小さな接着剤を充填し、前記接着剤を光伝送用光学部品の保管温度の上限値よりも高い雰囲気温度のもとで硬化させることを特徴としている。

本発明の第１の光伝送用光学部品の製造方法にあっては、光伝送路ホルダーの少なくとも一部と光学機能部とが接続部を介して樹脂により一体成形されているので、光学機能部と光伝送路ホルダーを位置合わせして組立てる手間が減る。また、部品点数も少なくなるので、光伝送用光学部品の組立て作業が軽減され、製造コストも安価になる。また、光伝送路ホルダー、光学機能部及び接続部を樹脂成形しているので、ガラスなどで製造する場合に比べて成形形状の自由度が高くなり、大量生産に適する。

さらに、本発明の第１の光伝送用光学部品の製造方法にあっては、光学機能部と光伝送路の端面との間のギャップ部分に接続部よりも線膨張係数の小さな接着剤を充填する場合には、接着剤を光伝送用光学部品の保管温度の上限値よりも高い雰囲気温度のもとで硬化させるので、製造後の光伝送用光学部品では、光学機能部と光伝送路の端面との間のギャップ部分に充填された接着剤には圧縮応力が生じる。そのため、光伝送用光学部品の製造工程や保管中に接着剤界面に剥離や微細な気泡などが発生しにくくなり、光伝送用光学部品の歩留りを向上させることができると共に製品の信頼性を向上させることができる。

また、本発明の第２の光伝送用光学部品の製造方法は、空間を隔てて配置された光伝送路ホルダーの少なくとも一部と光学機能部とを接続部でつないで樹脂一体成形し、光伝送路をその端面が前記空間に臨んで前記光学機能部と対向するようにして前記光伝送路ホルダーに保持させた後、前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に前記接続部よりも線膨張係数の大きな接着剤を充填し、前記接着剤を光伝送用光学部品の保管温度の下限値よりも低い雰囲気温度のもとで硬化させることを特徴としている。

本発明の第２の光伝送用光学部品の製造方法にあっても、光伝送路ホルダーの少なくとも一部と光学機能部とが接続部を介して樹脂により一体成形されているので、光学機能部と光伝送路ホルダーを位置合わせして組立てる手間が減る。また、部品点数も少なくなるので、光伝送用光学部品の組立て作業が軽減され、製造コストも安価になる。また、光伝送路ホルダー、光学機能部及び接続部を樹脂成形しているので、ガラスなどで製造する場合に比べて成形形状の自由度が高くなり、大量生産に適する。

さらに、本発明の第２の光伝送用光学部品の製造方法にあっては、光学機能部と光伝送路の端面との間のギャップ部分に接続部よりも線膨張係数の大きな接着剤を充填する場合には、接着剤を光伝送用光学部品の保管温度の下限値よりも低い雰囲気温度のもとで硬化させるので、製造後の光伝送用光学部品では、光学機能部と光伝送路の端面との間のギャップ部分に充填された接着剤には圧縮応力が生じる。そのため、光伝送用光学部品の製造工程や保管中に接着剤界面に剥離や微細な気泡などが発生しにくくなり、光伝送用光学部品の歩留りを向上させることができると共に製品の信頼性を向上させることができる。

本発明の第１又は第２の光伝送用光学部品の製造方法のある実施態様は、前記接着剤は、前記光伝送路を伝搬する光の波長域において光透過性を有する紫外線硬化型樹脂であることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光透過性を有する接着剤を用いているので、接着剤によって光が吸収されにくくなり、光の結合効率が良好となる。また、接着剤に紫外線硬化型樹脂を用いているので、紫外線を照射することによって短時間で硬化させることができ、また、温度に関する信頼性試験におけるデバイス性能経時変化を最小限に抑えることができる。

本発明の第１の光伝送用光学部品の製造方法の別な実施態様は、前記接着剤を硬化させるときの雰囲気温度が、前記接着剤の沸点よりも低いことを特徴としている。かかる実施態様によれば、光伝送用光学部品の保管温度の上限値よりも高い雰囲気温度のもとで接着剤を硬化させるとき、接着剤の沸点よりも低い温度で硬化させているので、接着剤が沸騰して接着剤の内部に気泡が発生し、気泡で光路が遮られるのを防ぐことができる。

本発明の第１の光伝送用光学部品の製造方法のさらに別な実施態様は、前記接着剤を硬化させるときの雰囲気温度が、前記保管温度の上限値よりも５℃乃至１５℃高い温度であることを特徴としている。かかる実施態様では、前記保管温度の上限値よりも５℃乃至１５℃高い温度で接着剤を硬化させているので、接着剤に適度の圧縮応力を発生させることができ、光伝送用光学部品の保管中に接着剤に剥離や微細な気泡などが生じるのを防ぐことができる。すなわち、前記保管温度の上限値よりも１５℃以上高い温度であると、接着剤の内部に気泡が発生し易くなり、また５℃以下であると、接着剤の界面に剥離や微細な気泡が発生し易くなる。

本発明の第２の光伝送用光学部品の製造方法のさらに別な実施態様は、前記雰囲気温度が、前記接着剤の硬化を阻害しない温度（接着剤を硬化させることが可能な温度）であることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光伝送用光学部品の保管温度の下限値よりも低い雰囲気温度で接着剤を硬化させるとき、その雰囲気温度を接着剤の硬化を阻害しない温度としているので、接着剤を確実に硬化させることができる。

本発明の第１又は第２の光伝送用光学部品の製造方法のさらに別な実施態様は、前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に充填された接着剤の厚みが、１０μｍ以上であることを特徴としている。すなわち、接着剤の厚みが１０μｍよりも薄いと硬化収縮によって接着剤の界面に剥離や微細な気泡が発生しやすくなる。

本発明の第１又は第２の光伝送用光学部品の製造方法のさらに別な実施態様は、前記空間が、前記光学機能部と前記光伝送路の端面とが対向するギャップ部分の上方で外部に開放しており、当該空間の開放された部分から前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に接着剤を注入することを特徴としている。かかる実施態様によれば、前記光学機能部と前記光伝送路の端面とが対向するギャップ部分の上方から接着剤を注入することができるので、接着剤は自重によって前記ギャップ内に充填され、確実にギャップ部分の内部に接着剤を供給することができ、光伝送用光学部品の製造歩留りを向上させることができる。

本発明の第１又は第２の光伝送用光学部品の製造方法のさらに別な実施態様は、前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に前記接着剤を注入するとき、前記空間内の前記ギャップ部分の上方に位置する部分に補充用の前記接着剤を充填しておくことを特徴としている。かかる実施態様によれば、接着剤に硬化収縮が生じても、上の補充用の接着剤が前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に補給される結果、前記ギャップ部分に窪みや剥離、微細な気泡などがより一層発生しにくくなる。

本発明の光伝送用光学部品は、空間を隔てて配置された光伝送路ホルダーの少なくとも一部と光学機能部とが接続部を介して配置され、光伝送路をその端面が前記空間に臨んで前記光学機能部と対向するようにして前記光伝送路ホルダーに保持した光伝送路用光学素子であって、前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に、圧縮応力を付与された接着剤（光伝送用光学部品の保管温度範囲内で圧縮応力がかかった状態の接着剤）が充填されていることを特徴としている。

本発明の光伝送用光学部品にあっては、光伝送路ホルダーの少なくとも一部と光学機能部とが接続部を介して樹脂により一体成形されているので、光学機能部と光伝送路ホルダーを位置合わせして組立てる手間が減る。また、部品点数も少なくなるので、光伝送用光学部品の組立て作業が軽減され、製造コストも安価になる。また、光伝送路ホルダー、光学機能部及び接続部を樹脂成形しているので、ガラスなどで製造する場合に比べて成形形状の自由度が高くなり、大量生産に適する。

さらに、本発明の光伝送用光学部品にあっては、光学機能部と光伝送路の端面との間のギャップ部分に圧縮応力を付与した接着剤（光伝送用光学部品の保管温度範囲内で圧縮応力がかかった状態の接着剤）を充填しているので、光伝送用光学部品の製造工程や保管中に接着剤界面に剥離や微細な気泡などが発生しにくくなり、光伝送用光学部品の歩留りを向上させることができると共に製品の信頼性を向上させることができる。

本発明の光伝送用光学部品のある実施態様は、前記光伝送路の端面を当接させて位置決めするための傾斜面を前記空間の内面に形成したことを特徴としている。かかる実施態様によれば、光伝送路の端面を空間内の傾斜面に当接させることにより光学機能部と光伝送路の端面との間に所定距離のギャップが生じるように光伝送路を簡単に位置決めすることができる。

本発明の光伝送用光学部品の別な実施態様は、前記光伝送路の端面を当接させて位置決めするための突起部を前記空間内に設けたことを特徴としている。かかる実施態様によれば、光伝送路の端面を空間内の突起部に当接させることにより光学機能部と光伝送路の端面との間に所定距離のギャップが生じるように光伝送路を簡単に位置決めすることができる。

本発明の光伝送用光学部品のさらに別な実施態様は、前記光伝送路ホルダーが、上側ホルダー部材と下側ホルダー部材を重ね合わせることによって構成されており、下側ホルダー部材の上面に前記光伝送路を保持するためのＶ溝が形成されている。かかる実施態様によれば、下側ホルダー部材のＶ溝に光伝送路を置いて位置決めした後、光伝送路の上に上側ホルダー部材を重ねて上側ホルダー部材と下側ホルダー部材との間に光伝送路を保持させることにより、光伝送用光学部品を精度良く簡単に組立てることができる。

本発明の光伝送用光学部品のさらに別な実施態様は、前記光伝送路ホルダーが、前記光伝送路を挿入するための孔を有し、前記孔に挿通された前記光伝送路の端面付近の空気を外部へ排出させるための排気路が形成されている。かかる実施態様によれば、光伝送路ホルダーの孔に光伝送路を挿入し、前記ギャップ部分に接着剤を注入するだけで光伝送用光学部品を組立てることができる。また、前記光伝送路の端面付近の空気を外部へ排出させるための排気路が形成されているので、光学機能部と光伝送路の端面との間に接着剤を注入する際、光伝送路の端面付近に空気が残留して光情報の伝搬を妨げることを防止できる。

本発明の光伝送用光学部品のさらに別な実施態様は、前記光学機能部が、１枚又は２枚以上のレンズを有し、あるいは、１枚又は２枚以上のプリズムを有し、あるいは、１枚又は２枚以上のフィルタを有していてもよい。これらの実施態様によれば、光伝送用光学部品に種々の機能を付加することができる。

また、本発明の光伝送用光学部品は、光情報を送信又は受信するための送受信用素子と組み合わせ、前記送受信用素子を光伝送用光学部品の光学機能部に対向させ、かつ、光伝送路の中心軸と一致させて配置することで、送受信用ユニットとして用いることができる。

なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

（実施形態１）
図２は本発明の実施形態１による光伝送用光学部品２１の外観斜視図、図３は光伝送用光学部品２１の分解斜視図である。図４は光伝送用光学部品２１の背面図、図５は光伝送用光学部品２１の長さ方向に沿った断面を示す断面図である。また、図６は図５の断面図より接着剤を除いた状態を示す拡大断面図である。

光伝送用光学部品２１は、光学機能アレイ２２（光学機能部）、ファイバホルダー２３（光伝送路ホルダー）及びファイバアレイ２４によって構成されている。ファイバアレイ２４は、光伝送路であるファイバ芯線２５を複数本有するテープ芯線であり、各ファイバ芯線２５を一定ピッチで平行に並べ全体を外装コート材２５ａで被覆したものである。

ファイバホルダー２３は、上側ホルダー部２３ａと下側ホルダー部２３ｂとに分離されている。下側ホルダー部２３ｂの上面には、図３及び図４に示すように、ファイバ芯線２５と同じピッチで複数本のＶ溝２６が平行に、かつ全長にわたって形成されている。また、下側ホルダー部２３ｂの両側部には、ガイドピン（図示せず）を挿入するためのガイドピン挿入孔２７を有するガイドピン保持部２８が形成されている。ガイドピン保持部２８は、下側ホルダー部２３ｂのＶ溝２６が形成されている部分の上面よりも高くなっており、上側ホルダー部２３ａをＶ溝２６の上方に重ねたとき、上側ホルダー部２３ａは左右のガイドピン保持部２８間に納まるようになっている。なお、図示例では、上側ホルダー部２３ａは平板状に形成されているが、Ｖ溝２６に嵌めて位置決めしたファイバ芯線２５を押えることのできる形状となっていれば、特にどのような形状であっても差し支えない。

図２に示すように、光学機能アレイ２２は、長方形状をした基板２９の前面に長方形状の凹部３０を形成し、当該凹部３０内においてＶ溝２６と同じピッチで複数個のレンズ３１が成形されている。レンズ３１が基板２９の前面から引っ込んでいるので、光伝送用光学部品２１を取り扱っているときに、レンズ３１に傷が付きにくくなっている。

図３及び図６に示すように、下側ホルダー部２３ｂは、その前面が光学機能アレイ２２の背面につながるようにして、光学機能アレイ２２と一体成形されている。具体的にいうと、光学機能アレイ２２の背面とホルダー２３の前面との間には空間３２があいており、空間３２を隔てて対向した光学機能アレイ２２と下側ホルダー部２３ｂとは接続部３３によってつながっている。接続部３３は、図示例ではＶ溝２６よりも低い位置とガイドピン保持部２８の前面に位置しているが、Ｖ溝２６に載置されたファイバ芯線２５の端面と光学機能アレイ２２との間の空間を遮らない限り、どのような位置に設けていても差し支えない。また、光学機能アレイ２２の前面に設けられたレンズ３１は、Ｖ溝２６にファイバ芯線２５を載置したとき、ファイバ芯線２５の中心軸と光軸が一致するように配置されている。また、下側ホルダー部２３ｂのガイドピン保持部２８に設けられたガイドピン挿入孔２７は、光学機能アレイ２２の前面まで貫通している。

光学機能アレイ２２、下側ホルダー部２３ｂ及び接続部３３は、ファイバ芯線２５を伝搬する光信号や接着剤硬化用の紫外線が透過するように透明な樹脂によって一体成形されている。上側ホルダー部２３ａは、透明なガラス板（カバーガラス）や透明樹脂によって形成されていてもよく、不透明な素材によって成形されていてもよい。

しかして、光伝送用光学部品２１にあっては、光学機能アレイ２２の前面に光学機能としてレンズ３１を設けているので、ファイバ芯線２５から出射された光情報をレンズ３１によって集光または平行光化して出力することができる。あるいは、レンズ３１に入射した光情報をファイバ芯線２５の端面に集光させることができる。

この光伝送用光学部品２１にあっては、図４及び図５に示すように、Ｖ溝２６の上に載置して位置決めされたファイバ芯線２５を上側ホルダー部２３ａと下側ホルダー部２３ｂとの間に挟み込み、前記空間３２とＶ溝２６内、および上側ホルダー部２３ａと下側ホルダー部２３ｂの間に接着剤３５を注入し、接着剤３５を硬化させて組立てられている。

本発明の光伝送用光学部品２１では、このように光学機能アレイ２２とファイバホルダー２３の一部、特にＶ溝２６を有する下側ホルダー部２３ｂとが一体成形されているので、光学機能アレイ２２をファイバホルダー２３に接着したり、レンズ３１とファイバ芯線２５を軸合わせしたりして組立てる手間が軽減される。また、部品点数も少なくなるので、光伝送用光学部品２１の組立て作業が軽減され、製造コストも安価になる。また、光学機能アレイ２２やファイバホルダー２３をガラスによって成形する場合には、成形形状が制約されたり、大量生産が困難であったりするが、この光伝送用光学部品２１ではプラスチックで成形しているので、成形形状の自由度が高くなり、大量生産に適する。

次に、上記光伝送用光学部品２１の製造工程を説明する。はじめに、接続部３３よりも線膨張係数の小さな接着剤３５を用いて光伝送用光学部品２１を組立てる場合の製造工程を図７、図８及び図９に従って説明する。なお、ファイバ芯線２５をＶ溝２６に載置し、ファイバ芯線２５の上に上側ホルダー部２３ａを重ねて置いた状態では、光学機能アレイ２２の背面とファイバホルダー２３の前面との間には、上側ホルダー部２３ａの上面と同じ高さからＶ溝２６の最下位置あたりの深さまで空間３２が形成される。以下においては、この空間３２のうち、ファイバ芯線２５の端面と光学機能アレイ２２の背面との間の空間をギャップ部分３４と呼び、ギャップ部分３４の上方で、かつ、上側ホルダー部２３ａの前面と光学機能アレイ２２の背面との間に位置する空間を補充空間３６と呼ぶことにする。

光伝送用光学部品２１の製造にあたっては、下側ホルダー部２３ｂ、光学機能アレイ２２及び接続部３３の一体成形品は、予め透明樹脂によって製造されている。これとは別に、上側ホルダー部２３ａが成形されている。また、ファイバアレイ２４は、先端部の被覆を剥いで各ファイバ芯線２５を必要な長さにわたって露出させてあり、ファイバ芯線２５の先端は一直線状に揃うように切り揃えてある。

これらの部品を組立てる工程では、図７（ａ）に示すように、下側ホルダー部２３ｂのＶ溝２６に各ファイバ芯線２５を並べて位置決めし、ファイバ芯線２５の端面を光学機能アレイ２２の背面に対向させる。このときファイバ芯線２５の端面と光学機能アレイ２２の背面との間のギャップ部分３４の距離αは、１０μｍ以上３０μｍ以下となるようにする。この距離αが１０μｍよりも短いと、ここに接着剤３５を充填したときに、硬化収縮によって接着剤３５の界面に剥離や微細な気泡が発生し易くなり、また距離αが３０μｍよりも長いと、硬化収縮による引っ張り応力が大きくなり、剥離しやすくなる。

つぎに、図７（ｂ）に示すように、ファイバ芯線２５の上に上側ホルダー部２３ａを重ねて置き、上側ホルダー部２３ａと下側ホルダー部２３ｂの間に各ファイバ芯線２５を挟み込む。このとき、Ｖ溝２６に接着剤３５を塗布してＶ溝２６とファイバ芯線２５の間に接着剤３５を充填しておき、またファイバ芯線２５と上側ホルダー部２３ａとの間にも接着剤３５を塗布しておいてもよい。

空間３２の厚みβ、すなわち光学機能アレイ２２の背面と上側ホルダー部２３ａの前面との間の距離は、ギャップ部分３４の上方（補充空間３６）に十分な量の接着剤３５を溜めておくことができるよう、ギャップ空間３４の厚みαよりも大きいことが望ましい。但し、空間３２の厚みβがあまり大き過ぎると、接着剤３５の硬化収縮が大きくなるので、空間３２の厚みβは２００μｍ以下、特に５０μｍ以下とすることが望ましい。

ついで、図７（ｃ）に示すように、光学機能アレイ２２の背面と上側ホルダー部２３ａの前面との間の補充空間３６から、ディスペンサ３７等により紫外線硬化型の透明な接着剤３５を空間３２内へ注入する。空間３２内へ注入された接着剤３５は、空間３２内に充填される。このとき接着剤３５は、ギャップ部分３４の上の補充空間３６まで十分に充填される。なお、可能であれば、予めＶ溝２６内や上側ホルダー部２３ａとファイバ芯線２５との間に接着剤３５を塗布せず、空間３２内に注入された接着剤３５が、上側ホルダー部２３ａの下面とファイバ芯線２５の間の隙間やＶ溝２６内などに流入するようにしてもよい。

この後、組立途中の光伝送用光学部品２１を高温雰囲気中に置く。高温雰囲気中に置くと、図８（ａ）に太矢印で示すように、光学機能アレイ２２とファイバホルダー２３の一体成形品、特にその接続部３３が熱膨張して延びる。これに伴って空間３２の容積は増加するが、補充空間３６には十分な接着剤３５を注入しているので、接着剤３５の界面がギャップ部分３４の上端よりも下がることはない。接着剤３５が沸騰すると接着剤３５中に気泡が発生するので、このときの温度は接着剤３５の沸騰温度よりも十分に低くなければならず、光伝送用光学部品２１の保管温度（−４０℃以上８５℃以下）の上限値よりも５℃乃至１５℃高い温度であることが望ましい。すなわち、前記保管温度の上限値よりも１５℃以上高い温度であると、接着剤３５の内部に気泡が発生し易くなり、また５℃以下であると、接着剤３５の界面に剥離や微細な気泡が発生し易くなるからである。よって、この実施形態１では、雰囲気温度を１００℃とした。なお、保管温度とは、光伝送用光学部品２１が保存時、輸送時等の保管中にさらされる周囲温度の上限値と下限値の温度範囲をいう。

高温雰囲気中に保持したまま、図８（ｂ）に示すように、紫外線照射部３８から紫外線３９を照射し、接着剤３５を硬化させる。接着剤３５は紫外線硬化型であるから紫外線照射により硬化するが、また高温雰囲気中に保持されているので、同時に熱硬化も進行する。こうして、光伝送用光学部品２１の製造工程で紫外線硬化と同時に熱硬化も進行させることで、光伝送用光学部品２１の保管中における熱硬化を小さくすることができ、保管中における接着剤３５の剥離等をより良く抑制することができる。なお、紫外線３９は上方から接着剤３５に照射しているが、上側ホルダー部２３ａが不透明である場合には、下方から照射してもよい。

こうして接着剤３５が紫外線硬化及び熱硬化すると、接着剤３５は硬化収縮を起こすが、接着剤３５は補充空間３６内に十分に充填されているので、ギャップ部分３４で接着剤３５のヒケが生じることはない。また、接着剤３５は光学機能アレイ２２の背面とファイバ芯線２５の端面に接着しているので、接続部３３も収縮させられ、図８（ｃ）に太矢印で示すように接着剤３５が硬化収縮すると、図８（ｃ）に白抜き矢印で示すように接着剤３５には引張応力が発生する。ただし、このときただちに、ギャップ部分３４で剥離や気泡が発生することはない。

この後ただちに、光伝送用光学部品２１をエージング温度まで自然冷却（放冷）させる。エージング温度は、前記雰囲気温度（１００℃）よりも低く、かつ保管温度の上限値より高い温度であって、例えば８５℃以上１００℃以下の温度である。実施形態１では９０℃とした。接着剤３５の線膨張係数は接続部３３の線膨張係数よりも小さいので、光伝送用光学部品２１を自然冷却させると、接着剤３５よりも大きく接続部３３が熱収縮する。そのため、図９（ａ）に示す白抜き矢印のようにギャップ部分３４の接着剤３５に働いていた引張応力が圧縮応力に変化する。

こうして所定時間のエージングが完了したら、光伝送用光学部品２１を常温（２５℃）まで自然冷却する。常温まで自然冷却させると、図９（ｂ）に太矢印で示すように、接続部３３は接着剤３５よりもさらに大きく熱収縮するので、ついには、図９（ｂ）に白抜き矢印で示すように、ギャップ部分３４内の接着剤３５には圧縮応力が発生する。こうして、製造された光伝送用光学部品２１においては、図９（ｃ）に示すように、接着剤３５、特にギャップ部分３４の接着剤３５には圧縮応力が残留応力として残ることになる。

このようにして製造された光伝送用光学部品２１にあっては、接着剤３５が圧縮応力を受けた状態で空間３２内に充填されているので、保管中や使用中に光学機能アレイ２２と接着剤３５の界面などに剥離や微細な気泡などが発生しにくくなり、光伝送用光学部品の歩留りを向上させることができると共に製品の信頼性を向上させることができる。例えば、図１０（ａ）は光伝送用光学部品２１の雰囲気温度が４０℃となったときを表わしている。このときは、常温の場合よりも圧縮応力は小さくなるが、接着剤３５に加わる圧縮応力は残っているので、やはり剥離や気泡は発生しにくい。また、図１０（ｂ）は光伝送用光学部品２１の雰囲気温度が８５℃となったときを表わしている。このときは、エージング温度よりも少し低い温度であるので圧縮応力はかなり小さくなるが、接着剤３５に加わる圧縮応力は多少残っているので、やはり剥離や気泡は発生しにくい。

なお、図示していないが、光伝送用光学部品２１の雰囲気温度が保管温度の下限値である−４０℃となったときは、エージング温度に対して最も低い温度となり、圧縮応力も最も大きくなる。すなわち、この温度においても剥離や気泡は発生しにくい。

次に、接続部３３よりも線膨張係数の大きな接着剤３５を用いて光伝送用光学部品２１を組立てる場合の製造工程を図１１及び図１２に従って説明する。この場合も空間３２に接着剤３５を充填する工程は、図７（ａ）〜（ｃ）と同じであるので接着剤３５を充填するまでの工程は省略する。

接着剤３５を充填し終えたら、組立途中の光伝送用光学部品２１は低温雰囲気中に置かれる。低温雰囲気中に置くと、図１１（ａ）に太矢印で示すように、光学機能アレイ２２とファイバホルダー２３の一体成形品、特にその接続部３３が熱収縮して縮む。この雰囲気温度があまり低すぎると接着剤３５を熱硬化させることができなくなるので、この低温の雰囲気温度は接着剤３５の硬化を阻害しない温度（接着剤を硬化させることが可能な温度）でなければならない。この実施形態では、このときの雰囲気温度は−１５℃（−１５℃で硬化させることが可能な接着剤を使用）とした。

低温雰囲気中に保持したまま、図１１（ｂ）に示すように、紫外線照射部３８から紫外線３９を照射し、接着剤３５を硬化させる。この場合には接着剤３５の紫外線硬化は緩慢であるので、紫外線３９は接着剤３５が硬化するのに十分な時間照射する。

こうして、接着剤３５が硬化して硬化収縮を起こすと接着剤３５も収縮させられ、図１１（ｃ）に白抜き矢印で示すように接着剤３５には引張応力が発生する。

この後、光伝送用光学部品２１を常温（２５℃）になるまで放置する。常温まで温度を上昇させると、図１２（ａ）に太矢印で示すように、接着剤３５は接続部３３よりも大きく熱膨張するので、図１２（ａ）に白抜き矢印で示すように、ギャップ部分３４内の接着剤３５には圧縮応力が発生する。こうして、製造された光伝送用光学部品２１においては、図１２（ｂ）に示すように、接着剤３５、特にギャップ部分３４の接着剤３５には圧縮応力が残留応力として残ることになる。

このようにして製造された光伝送用光学部品２１にあっても、接着剤３５が圧縮応力を受けた状態で空間３２内に充填されているので、保管中や使用中に光学機能アレイ２２と接着剤３５の界面などに剥離や微細な気泡などが発生しにくくなり、光伝送用光学部品の歩留りを向上させることができると共に製品の信頼性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、Ｖ溝２６は下側ホルダー部２３ｂの上面だけに設けたが、接続部３３の上面までＶ溝２６を延長していても差し支えない。

（実施形態２）
図１３は本発明の実施形態２による光伝送用光学部品４１の構造を示す概略断面図である。この光伝送用光学部品４１は、実施形態１の光伝送用光学部品２１とほぼ同じ構造を有しているので、異なる部分の構成だけを説明する（以下の実施形態についても同様）。

この光伝送用光学部品４１にあっては、空間３２内において光学機能アレイ２２の背面下部から接続部３３の上面にかけて幅方全長にわたって傾斜面４２を形成している。よって、Ｖ溝２６内に各ファイバ芯線２５を載置し、各ファイバ芯線２５を押し出してファイバ芯線２５の端面下部を傾斜面４２に当接させることにより、光学機能アレイ２２の背面と各ファイバ芯線２５の端面との距離γを均一に保つことができる。

なお、光学機能アレイ２２等を成形するための樹脂の屈折率は１.５くらいであり、接着剤３５の屈折率は１.４５〜１.５くらいであり、この程度の屈折率差であれば、傾斜面４２による光路の屈折は問題とならない。

（実施形態３）
図１４は本発明の実施形態３による光伝送用光学部品５１の構造を示す概略断面図である。この光伝送用光学部品５１にあっては、空間３２内において光学機能アレイ２２の背面下端部から突起部５２を突出させている。突起部５２は空間３２の幅方向全長にわたって形成されており、Ｖ溝２６内に各ファイバ芯線２５を載置し、各ファイバ芯線２５を押し出してファイバ芯線２５の端面下部を突起部５２に当接させることにより、光学機能アレイ２２の背面と各ファイバ芯線２５の端面との距離δを均一に保つことができる。なお、突起部５２は、ファイバ芯線２５のコアにかからないよう、コアよりも下に設けることが望ましい。

（実施形態４）
図１５は本発明の実施形態４による光伝送用光学部品６１の構造を示す概略断面図である。この光伝送用光学部品６１にあっては、光学機能アレイ２２の前面に光学機能として複数個のプリズム６２を設けている。従って、ファイバ芯線２５に入出射する光情報の光路をプリズム６２によって曲げることができる。

（実施形態５）
図１６は本発明の実施形態５による光伝送用光学部品７１の構造を示す概略断面図である。この光伝送用光学部品７１にあっては、光学機能アレイ２２の前面に光学機能として透過波長域の異なる複数個のフィルタ７２を設けている。従って、各ファイバ芯線２５から出射された光情報のうち特定波長域の光だけを各々外部へ出力させることができ、また特定波長域の光だけを各ファイバ芯線２５に結合させることができる。

（実施形態６）
図１７は本発明の実施形態６による光伝送用光学部品８１を示す斜視図、図１８はその長さ方向に沿った断面図である。また、図１９（ａ）は光学機能アレイ２２とファイバホルダー２３の一体成形品の断面図、図１９（ｂ）はその背面図である。

この光伝送用光学部品８１では、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、光学機能アレイ２２とファイバホルダー２３とが透明樹脂によって一体成形されており、光学機能アレイ２２とファイバホルダー２３の間には上面から下方へ向けて溝８２が形成され、この溝８２の内部が空間３２となっており、溝８２の下が接続部３３となっている。また、このファイバホルダー２３は実施形態１のように２分割されておらず、全体が１つと成っている。このファイバホルダー２３には、ファイバ芯線２５を挿通させて位置決めするための複数本の孔８３が前面から後面にかけて穿孔されている。この孔８３は、その中心軸がレンズ３１の光軸と一致するように形成されている。

しかして、この光伝送用光学部品８１では、図１７及び図１８に示すように、ファイバホルダー２３の孔８３に各ファイバ芯線２５を挿通させて各ファイバ芯線２５の端面を空間３２に臨ませ、空間３２の上面から接着剤３５を注入し、紫外線照射等によって接着剤３５を硬化させている。接着剤３５の注入時、ファイバ芯線２５の端面近傍の空気は空間３２の両側面から排出される。なお、ギャップ部分３４における接着剤３５のヒケを防止するために、空間３２の上方に図７及び図８に示したような補充空間３６を設けてもよい。

このような光伝送用光学部品８１によれば、部品点数をより少なくすることができる。

また、この光伝送用光学部品８１も、接着剤３５の線膨張率が接続部３３より大きい場合も、接着剤３５の線膨張率が接続部３３より小さい場合も、実施形態１の場合（図７〜図９、図１１〜図１２）と同様にして製造される。

（実施形態７）
本発明の光伝送用光学部品は、発光素子や受光素子（送受信用素子）と組み合わせてユニット化することができる。図２０（ａ）は光伝送用光学部品（例えば、実施形態１の光伝送用光学部品２１）と複数個のレーザーダイオード（ＬＤ）９２とを組み合わせてユニット化した送受信ユニット９１であって、各レーザーダイオード９２の光軸を各ファイバ芯線２５の中心軸（コア）に一致させるようにして、レーザーダイオード９２を各レンズ３１の前方に配置している。この送受信ユニット９１によれば、レーザーダイオード９２から出力された光情報をレンズ３１で集光させることによってファイバ芯線２５に結合させることができる。このような送受信ユニット９１によれば、接着剤３５の界面に剥離や気泡が発生しにくいので、レーザーダイオード９２とファイバ芯線２５との光情報の結合効率を高めることができる。

また、図２０（ｂ）は光伝送用光学部品（例えば、実施形態１の光伝送用光学部品２１）と複数個のファトダイオード９４とを組み合わせてユニット化した送受信ユニット９３であって、各ファトダイオード９４の光軸を各ファイバ芯線２５の中心軸（コア）に一致させるようにして、ファトダイオード９４を各レンズ３１の前方に配置している。この送受信ユニット９３によれば、ファイバ芯線２５から出力された光情報をレンズ３１で集光させることによってファトダイオード９４に集光させることができる。このような送受信ユニット９３によれば、接着剤３５の界面に剥離や気泡が発生しにくいので、ファイバ芯線２５とファトダイオード９４との光情報の結合効率を高めることができる。

（実施形態８）
図２１は２つの光伝送用光学部品（例えば、光伝送用光学部品２１）どうしを接続した状態を示す概略断面図である。この実施形態では、同じチャンネルどうしを結合させるため、一方の光伝送用光学部品を上下反転させた状態で結合させてあり、互いにガイドピンによって結合される。

図１は、従来の光伝送用光学部品を示す概略斜視図である。 図２は、本発明の実施形態１による光伝送用光学部品の外観斜視図である。 図３は、実施形態１の光伝送用光学部品の分解斜視図である。 図４は、実施形態１の光伝送用光学部品の背面図である。 図５は、実施形態１の光伝送用光学部品の長さ方向に沿った断面を示す断面図である。 図６は、実施形態１の光伝送用光学部品の接着剤注入前の断面図である。 図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施形態１の光伝送用光学部品を組立てる手順を示す概略断面図である。 図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施形態１の光伝送用光学部品を組立てる手順を示す概略断面図であって、図７の続図である。 図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施形態１の光伝送用光学部品を組立てる手順を示す概略断面図であって、図７の続図である。 図１０（ａ）（ｂ）は、実施形態１の光伝送用光学部品の作用説明図である。 図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施形態１の光伝送用光学部品を組立てる別な手順を示す概略断面図である。 図１２（ａ）（ｂ）は、実施形態１の光伝送用光学部品を組立てる別な手順を示す概略断面図であって、図１１の続図である。 図１３は、本発明の実施形態２による光伝送用光学部品の構造を示す概略断面図である。 図１４は、本発明の実施形態３による光伝送用光学部品の構造を示す概略断面図である。 図１５は、本発明の実施形態４による光伝送用光学部品の構造を示す概略断面図である。 図１６は、本発明の実施形態５による光伝送用光学部品の構造を示す概略断面図である。 図１７は、本発明の実施形態６による光伝送用光学部品を示す斜視図である。 図１８は、実施形態６の光伝送用光学部品の長さ方向に沿った断面図である。 図１９（ａ）は、実施形態６の光伝送用光学部品に用いる光学機能アレイとファイバホルダーの一体成形品を示す断面図、図１９（ｂ）はその背面図である。 図２０（ａ）は本発明にかかる送受信ユニットを示す概略断面図、図２０（ｂ）は本発明にかかる別な送受信ユニットを示す概略断面図である。 図２１は、２つの光伝送用光学部品どうしを接続した状態を示す概略断面図である。

符号の説明

２１、４１、５１、６１、７１、８１ 光伝送用光学部品
２２ 光学機能アレイ
２３ ファイバホルダー
２３ａ 上側ホルダー部
２３ｂ 下側ホルダー部
２５ ファイバ芯線
２６ Ｖ溝
３１ レンズ
３２ 空間
３３ 接続部
３４ ギャップ部分
３５ 接着剤
３６ 補充空間
４２ 傾斜面
５２ 突起部
６２ プリズム
７２ フィルタ
８２ 溝
８３ 孔
９１ 送受信ユニット
９２ レーザーダイオード
９３ 送受信ユニット
９４ ファトダイオード
９４ 受光素子

Claims (18)

1. 空間を隔てて配置された光伝送路ホルダーの少なくとも一部と光学機能部とを接続部でつないで樹脂一体成形し、光伝送路をその端面が前記空間に臨んで前記光学機能部と対向するようにして前記光伝送路ホルダーに保持させた後、
   前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に前記接続部よりも線膨張係数の小さな接着剤を充填し、前記接着剤を光伝送用光学部品の保管温度の上限値よりも高い雰囲気温度のもとで硬化させることを特徴とする光伝送用光学部品の製造方法。
2. 空間を隔てて配置された光伝送路ホルダーの少なくとも一部と光学機能部とを接続部でつないで樹脂一体成形し、光伝送路をその端面が前記空間に臨んで前記光学機能部と対向するようにして前記光伝送路ホルダーに保持させた後、
   前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に前記接続部よりも線膨張係数の大きな接着剤を充填し、前記接着剤を光伝送用光学部品の保管温度の下限値よりも低い雰囲気温度のもとで硬化させることを特徴とする光伝送用光学部品の製造方法。
3. 前記接着剤は、前記光伝送路を伝搬する光の波長域において光透過性を有する紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光伝送用光学部品の製造方法。
4. 前記接着剤を硬化させるときの雰囲気温度は、前記接着剤の沸点よりも低いことを特徴とする、請求項１に記載の光伝送用光学部品の製造方法。
5. 前記接着剤を硬化させるときの雰囲気温度は、前記保管温度の上限値よりも５℃乃至１５℃高い温度であることを特徴とする、請求項１に記載の光伝送用光学部品の製造方法。
6. 前記雰囲気温度は、前記接着剤の硬化を阻害しない温度であることを特徴とする、請求項２に記載の光伝送用光学部品の製造方法。
7. 前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に充填された接着剤の厚みは、１０μｍ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光伝送用光学部品の製造方法。
8. 前記空間が、前記光学機能部と前記光伝送路の端面とが対向するギャップ部分の上方で外部に開放しており、当該空間の開放された部分から前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に接着剤を注入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の光伝送用光学部品の製造方法。
9. 前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に前記接着剤を注入するとき、前記空間内の前記ギャップ部分の上方に位置する部分に補充用の前記接着剤を充填しておくことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光伝送用光学部品の製造方法。
10. 空間を隔てて配置された光伝送路ホルダーの少なくとも一部と光学機能部とが接続部を介して配置され、光伝送路をその端面が前記空間に臨んで前記光学機能部と対向するようにして前記光伝送路ホルダーに保持した光伝送路用光学素子であって、
    前記光学機能部と前記光伝送路の端面との間のギャップ部分に、圧縮応力を付与された接着剤が充填されていることを特徴とする光伝送用光学部品。
11. 前記光伝送路の端面を当接させて位置決めするための傾斜面を前記空間の内面に形成したことを特徴とする、請求項１０に記載の光伝送用光学部品。
12. 前記光伝送路の端面を当接させて位置決めするための突起部を前記空間内に設けたことを特徴とする、請求項１０に記載の光伝送用光学部品。
13. 前記光伝送路ホルダーは、上側ホルダー部材と下側ホルダー部材を重ね合わせることによって構成されており、下側ホルダー部材の上面に前記光伝送路を保持するためのＶ溝が形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の光伝送用光学部品。
14. 前記光伝送路ホルダーは、前記光伝送路を挿入するための孔を有し、前記孔に挿通された前記光伝送路の端面付近の空気を外部へ排出させるための排気路が形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の光伝送用光学部品。
15. 前記光学機能部は、１枚又は２枚以上のレンズを有することを特徴とする、請求項１０に記載の光伝送用光学部品。
16. 前記光学機能部は、１枚又は２枚以上のプリズムを有することを特徴とする、請求項１０に記載の光伝送用光学部品。
17. 前記光学機能部は、１枚又は２枚以上のフィルタを有することを特徴とする、請求項１０に記載の光伝送用光学部品。
18. 請求項１０に記載の光伝送用光学部品と光情報を送信又は受信するための送受信用素子とを備え、
    前記光伝送用光学部品の前記光学機能部に対向させ、かつ、前記光伝送路の中心軸と一致させて前記送受信用素子を配置したことを特徴とする送受信ユニット。

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