JP2023129736A - Fiber array and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ファイバアレイ及びその製造方法に関し、特に高集積化に適した小型丸形ファイバアレイ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a fiber array and a method for manufacturing the same, and more particularly to a small round fiber array suitable for high integration and a method for manufacturing the same.
光ファイバ通信(光通信)では、高機能光ファイバや平面光導波回路(PLC:PlanarLightwaveCircuit)、更には光の波長軸上で信号を多重する波長多重回路(WDM:WavelengthDivisionMultiplexing)が次々と開発され、結果、光通信は従来の電気通信に比べて送受信できる通信量が飛躍的に多くなった。
最近ではモバイルネットワークやクラウド、ビックデータ等による急速なトラフィックの増加に伴い、光通信に要求される伝送容量は増加の一途をたどっている。現在では100Gbpsの高速光信号を伝送する技術として光デジタルコヒーレントが開発され、第5世代移動通信システムの実用化開発が各所で行なわれている。
In optical fiber communications (optical communications), high-performance optical fibers, planar lightwave circuits (PLCs), and wavelength division multiplexing circuits (WDMs) that multiplex signals on the wavelength axis of light are being developed one after another. As a result, the amount of communication that can be sent and received with optical communications has increased dramatically compared to conventional telecommunications.
Recently, with the rapid increase in traffic due to mobile networks, cloud computing, big data, etc., the transmission capacity required for optical communications is steadily increasing. Currently, optical digital coherent technology has been developed as a technology for transmitting high-speed optical signals of 100 Gbps, and practical development of 5th generation mobile communication systems is being carried out in various places.
特にデータセンタ―内では膨大なデータ量を高速で処理するため、使用する光デバイスには小型・高集積化が要求されている(小型光デバイスの要請)。
これらを構成する光デバイスのキー部品、即ち光波回路にも高速・大容量化と共に小型化が要求されている。光波回路へ光を入力・出力するファイバアレイにも当然ながら小型・高精度なファイバアレイが必要とされている。
ファイバアレイと光波回路の接続部分での「ピッチずれ」は接続損失となって光特性を劣化させるが、光波回路は半導体技術の応用によって所望のピッチで形成できる。
よって、ファイバアレイ側でも、小型で多芯のファイバアレイが高ピッチ精度で製造できれば、小型光デバイスが今後の光通信網の構築に大きく寄与できると考えられる。
Particularly in data centers, where huge amounts of data are processed at high speed, the optical devices used are required to be compact and highly integrated (requirement for compact optical devices).
The key components of the optical devices that make up these devices, that is, the lightwave circuits, are also required to be smaller in size as well as faster and larger in capacity. Naturally, a compact and highly accurate fiber array is required for the fiber array that inputs and outputs light to a light wave circuit.
"Pitch deviation" at the connection between the fiber array and the lightwave circuit causes connection loss and deteriorates optical characteristics, but lightwave circuits can be formed with a desired pitch by applying semiconductor technology.
Therefore, on the fiber array side, if small, multicore fiber arrays can be manufactured with high pitch accuracy, it is thought that small optical devices can greatly contribute to the construction of future optical communication networks.
従来の光ファイバ通信の技術分野では角形ファイバアレイが主に使われていたが、上記のように近年の小型光デバイスの要請の高まりに伴って、小型化に適した丸型ファイバアレイ(キャピラリ)を使用したいという要望が高まっている。 In the technical field of conventional optical fiber communication, rectangular fiber arrays were mainly used, but as mentioned above, with the increasing demand for compact optical devices in recent years, round fiber arrays (capillaries), which are suitable for miniaturization, have been used. There is a growing desire to use
光波回路等に用いられる丸形ファイバアレイと角形ファイバアレイは、使用される光通信装置の光波回路等に応じて使い分けがされている。
このうち角形ファイバアレイは、例えば、特許第4331250号公報、特許4698487号公報によって提案されている。これらの角形ファイバアレイでは、光ファイバは、基板に形成された断面V字形の溝(V溝)に収容され、上方から平板で押さえ込まれて接着剤によって固定される構造となっている。
Round fiber arrays and rectangular fiber arrays used in light wave circuits and the like are used depending on the light wave circuit and the like of the optical communication device used.
Among these, rectangular fiber arrays have been proposed, for example, in Japanese Patent No. 4331250 and Japanese Patent No. 4698487. In these rectangular fiber arrays, the optical fibers are accommodated in grooves (V grooves) with a V-shaped cross section formed in a substrate, and are pressed down from above with a flat plate and fixed with an adhesive.
また、角形ファイバアレイにおいて、上下の基板に互いに対向するようにV溝が形成され、これら対向するV溝で光ファイバを上下から保持する構造となっているものが、例えば、特開2008-145796号公報、特開2017-142275号公報等によって提案されている。
さらに、断面は四角形ではないが、断面が楕円形の基材で複数光ファイバを上下で挟むようにしたファイバアレイが特表2015-513127号公報によって提案されている。この特表2015-513127号公報では、断面が楕円のファイバアレイにおいて、上下に位置するV溝で光ファイバを保持固定する技術が開示されている。
Furthermore, in a rectangular fiber array, V grooves are formed in the upper and lower substrates so as to face each other, and the optical fibers are held from above and below by these V grooves. It has been proposed in Japanese Patent Publication No. 2017-142275, etc.
Furthermore, a fiber array has been proposed in Japanese Patent Publication No. 2015-513127 in which a plurality of optical fibers are sandwiched between upper and lower sides of a base material whose cross section is not rectangular but elliptical. This Japanese translation of PCT publication No. 2015-513127 discloses a technique for holding and fixing optical fibers in a fiber array having an elliptical cross section using V grooves located above and below.
一方、断面が真円となる円柱状の所謂「丸形ファイバアレイ」に関しては、公開実用昭和57-32910号、特開平9-33752号公報、特開2003-215400号公報よって提案されている。 On the other hand, a so-called "round fiber array" having a cylindrical shape with a perfect circle in cross section has been proposed in Japanese Patent Publication No. 57-32910, Japanese Patent Application Publication No. 9-33752, and Japanese Patent Application Publication No. 2003-215400.
公開実用昭和57-32910号では、丸形ファイバアレイにおいてV溝を用いて光ファイバを保持固定することが開示されている。 Published Practical Application No. 1983-32910 discloses the use of V-grooves to hold and fix optical fibers in a round fiber array.
また、小型の丸形ファイバアレイについては、例えば株式会社中原光電子研究上のホームページ「https://noel-sekiei.co.jp/technology/fiber_arrays.html」にて挿入孔が形成された丸形ファイバアレイが提案されている。
ここで提案されている小型の丸形ファイバアレイは、円柱状の部材(キャピラリー)をリッドで固定せずに、一般的な光ファイバ(断面真円の光ファイバ)や偏波保持ファイバを、円柱状の部材に形成された円形の穴(挿入孔)に挿入する構造となっている。
また、同ホームページは、円柱状の部材に、光ファイバを挿入する穴(挿入孔)を2つ形成した例や、5つ形成した例を開示している。
For small round fiber arrays, for example, see Nakahara Photodenshi Research Co., Ltd.'s website "https://noel-sekiei.co.jp/technology/fiber_arrays.html" for round fiber arrays with insertion holes. array is proposed.
The small round fiber array proposed here does not require fixing a cylindrical member (capillary) with a lid, but instead uses ordinary optical fibers (optical fibers with a perfect circular cross section) and polarization-maintaining fibers in a circular manner. It has a structure in which it is inserted into a circular hole (insertion hole) formed in a columnar member.
The same website also discloses examples in which two holes (insertion holes) for inserting optical fibers are formed in a cylindrical member, and examples in which five holes are formed in a cylindrical member.
図16に、株式会社中原光研究上が提案する丸形ファイバアレイ10を示す。
丸形ファイバアレイ10は、ガラス基材に予め形成された2つの挿入孔11,11に2本の光ファイバ1,1を挿入するタイプのものであり、このファイバアレイ10は、円柱状母材(図示省略)に予め2つの孔を設けておき、この円柱状母材を、所望の径となるまで線引き処理で引き延ばして製造できる。
FIG. 16 shows a round fiber array 10 proposed by Nakahara Hikari Research Co., Ltd.
The round fiber array 10 is of a type in which two optical fibers 1, 1 are inserted into two insertion holes 11, 11 formed in advance in a glass base material. Two holes (not shown) are provided in advance, and this cylindrical base material can be manufactured by stretching it by a wire drawing process until it has a desired diameter.
近年、角形ファイバアレイに代わって、小型の丸形ファイバアレイ(キャピラリ)を使用したいと要望に対しては、上記したように光波回路側と高精度の位置合わせが要求されるため、小型化された丸形ファイバアレイにおいて、光ファイバを如何に高精度に、さらには、高集積(狭ピッチ)に配置できるかが課題となる。 In recent years, there has been a desire to use small round fiber arrays (capillaries) instead of square fiber arrays, and as mentioned above, highly accurate alignment with the light wave circuit side is required, so miniaturization is required. In round fiber arrays, the challenge is how to arrange optical fibers with high precision and high integration (narrow pitch).
上記要望にこたえるべく小型化が図られた丸形ファイバアレイとして、上記非特許文献に記載の丸形ファイバアレイが製品化されているが、挿入孔を設けて光ファイバ1を挿入する構造では、今後さらに期待される高精度(高精度・高集積)には、十分に対応できないと考えられる。
これは、複数の挿入孔を予め形成し、これに光ファイバを挿し固定する丸形ファイバアレイの場合には、製造時、所定形状の円柱状母材(例えば、直径30mm、長さ100mm)に2つの孔を精度よく設けておき、これを線引して当該ファイバアレイ(直径2mm)を形成する必要がある。
この場合、丸形ファイバアレイの挿入孔のピッチ公差を達成するには、線引き前の円柱状母材に直径2mmの長孔を長く(長さ100mmで)精度よく形成しなければならないが、たとえ超音波ドリルを使っても所望の寸法精度が実現できない。
したがって、このような精度の円柱状母材を線引きして得られたファイバアレイでも、所望の寸法精度とはならず、よってピッチ公差の達成が極めて困難である。、
As a round fiber array that has been miniaturized to meet the above demand, the round fiber array described in the above non-patent document has been commercialized, but the structure in which an insertion hole is provided and the optical fiber 1 is inserted, It is thought that it will not be able to adequately respond to the high precision (high precision and high integration) that is expected to become even greater in the future.
In the case of a round fiber array in which a plurality of insertion holes are formed in advance and optical fibers are inserted and fixed therein, a cylindrical base material of a predetermined shape (for example, 30 mm in diameter and 100 mm in length) is It is necessary to form two holes with high accuracy and draw them to form the fiber array (diameter 2 mm).
In this case, in order to achieve the pitch tolerance of the insertion holes of the round fiber array, long holes with a diameter of 2 mm must be accurately formed in the cylindrical base material before drawing (with a length of 100 mm). Even if an ultrasonic drill is used, the desired dimensional accuracy cannot be achieved.
Therefore, even a fiber array obtained by drawing a cylindrical base material with such precision does not have the desired dimensional precision, making it extremely difficult to achieve pitch tolerance. ,
また、図16に示すように、丸形ファイバアレイ10の挿入孔11,11に複数の光ファイバ1,1を挿入する場合、挿入孔11,11の径は、光ファイバ1,1の径より大きいため、実際に挿入孔11,11内に光ファイバ1,1を挿入し、接着剤で固定すると、径の大きさが異なる分、挿入孔11,11の中心と光ファイバ1,1の中心がずれ、ピッチ公差を達成することが困難になる(図16(A)のピッチy、ピッチy+Δy)。上記したホームページにて開示されているようにより多く(5つ)の孔を形成する場合には、一層、ピッチ公差を達成しにくくなる。 Further, as shown in FIG. 16, when inserting a plurality of optical fibers 1, 1 into the insertion holes 11, 11 of the round fiber array 10, the diameter of the insertion holes 11, 11 is smaller than the diameter of the optical fibers 1, 1. Since the optical fibers 1, 1 are actually inserted into the insertion holes 11, 11 and fixed with adhesive, the center of the insertion holes 11, 11 and the center of the optical fibers 1, 1 will differ due to the difference in diameter. deviates, making it difficult to achieve pitch tolerance (pitch y, pitch y+Δy in FIG. 16(A)). If more holes (5) are formed as disclosed on the homepage mentioned above, it becomes even more difficult to achieve pitch tolerance.
また、上記ホームページで開示されているように、より多数(5つ)の挿入孔を丸形ファイバアレイに設けようとすると、母材に予め所望の数の孔(5つの挿入孔)を形成し、その後、線引きをすることになるため、寸法精度が得られないのみならず、孔と孔との間に、線引きに耐えられるように所定の間隔を設けなければならず、光ファイバの高集積(狭ピッチ)には適さない。 Furthermore, as disclosed on the above homepage, if you want to provide a larger number (5) of insertion holes in a round fiber array, it is necessary to form the desired number of holes (5 insertion holes) in the base material in advance. After that, the wire must be drawn, which not only makes it difficult to obtain dimensional accuracy, but also requires a predetermined spacing between the holes to withstand the wire drawing, making it difficult to integrate highly integrated optical fibers. (Narrow pitch)
また、丸形ファイバアレイが接続される光波回路側では、通常、入出力部にある光ファイバのコアが一直線に精度よく配置されるから、この丸形ファイバアレイでも実装される光ファイバは、一直線上に精度よく配置しなければならないが、挿入孔に光ファイバを挿入する公知の丸形ファイバアレイで3つ以上の挿入孔を形成すると、円柱状母材に孔を一直線に精度よく形成することすら困難であり、これを線引きして得られる丸形ファイバアレイでは、さらに挿入孔を一直線に精度よく配置することは困難である。
特に、小型の丸形ファイバアレイの中心線を含む平面に沿って光ファイバを一直線に、かつ、高集積に配置(狭ピッチ)しようとした場合、ファイバアレイ内でファイバ芯線が互いに接するように配置する必要があるが、上記した公知の丸形ファイバアレイ10では挿入孔と挿入孔とを離してて形成する必要があるため、高集積化(狭ピッチ)が実現できない。
In addition, on the lightwave circuit side to which the round fiber array is connected, the cores of the optical fibers in the input/output section are normally arranged in a straight line with high precision, so the optical fibers mounted in this round fiber array are also aligned in a straight line. However, when three or more insertion holes are formed in a known round fiber array in which optical fibers are inserted into the insertion holes, it is difficult to accurately form the holes in a straight line in a cylindrical base material. In the round fiber array obtained by drawing the fibers, it is even more difficult to precisely arrange the insertion holes in a straight line.
In particular, when trying to arrange optical fibers in a straight line and in a highly integrated manner (narrow pitch) along a plane that includes the center line of a small round fiber array, the fiber cores must be arranged so that they touch each other within the fiber array. However, in the above-described known round fiber array 10, it is necessary to form the insertion holes separated from each other, so that high integration (narrow pitch) cannot be achieved.
また、小型のファイバアレイを製造するに当たっては、前述の丸形ファイバアレイ10では、図16(B)に示すように複数(2つ)の挿入孔に複数(2つ)の光ファイバの芯線1aを挿入するとともに、ファイバ被覆部を所定の深さまでファイバアレイ内部に挿入しなければならない。
これは、ファイバ芯線とファイバ被覆部の境界部分での断線を防ぐため、挿入孔の入り口にファイバ被覆部の径に応じた大口径の部分とを設け、この大口径の部分と挿入孔との間をテーパー状に加工する必要がある。このため丸形ファイバアレイの製造工程が複雑になるという不具合もある。
以上のように従来の丸形ファイバアレイ10は、多芯化のための精度の高い位置決めができず、光波回路との接続には2芯までしか実用化されていない。
また、母材に複数の孔を設けて線引きを行うという製造方法がとられるため、上記したように線引き後に形成される挿入孔の位置を、光波回路の入出力の位置に精度よく合わせることが困難となる。
In manufacturing a small-sized fiber array, in the round fiber array 10 described above, a plurality of (two) optical fiber cores 1a are inserted into a plurality of (two) insertion holes as shown in FIG. 16(B). At the same time, the fiber sheath must be inserted into the fiber array to a predetermined depth.
In order to prevent disconnection at the boundary between the fiber core and the fiber coating, a large-diameter portion corresponding to the diameter of the fiber coating is provided at the entrance of the insertion hole, and this large-diameter portion and the insertion hole are connected. It is necessary to process the gap into a tapered shape. For this reason, there is also the problem that the manufacturing process of the round fiber array becomes complicated.
As described above, the conventional round fiber array 10 cannot perform highly accurate positioning for multi-core fibers, and has only been put into practical use for connection with light wave circuits up to two fibers.
In addition, since the manufacturing method involves creating multiple holes in the base material and drawing the wire, it is not possible to precisely align the position of the insertion hole formed after drawing the wire with the input/output position of the light wave circuit, as described above. It becomes difficult.
ところで、近年、光通信分野では、さらなる高速化、具体的には、100Gbit/s以上の高速信号の伝播処理を可能にするという要望がある。
このような高速化には、単なるON/OFFの二値での処理では実現できず、光の強度と位相情報を検出するコヒーレント検波方式や、デジタル信号処理を組み合わせて高速信号を多重化するデジタルコヒーレント光通信技術が必要となる。
Incidentally, in recent years, in the field of optical communications, there has been a desire to further increase the speed, specifically, to enable high-speed signal propagation processing of 100 Gbit/s or more.
Such high speeds cannot be achieved with simple binary ON/OFF processing; instead, coherent detection methods that detect the intensity and phase information of light and digital signal processing that multiplex high-speed signals are used in combination with digital signal processing. Coherent optical communication technology will be required.
そして、このコヒーレント検波方式やデジタルコヒーレント光通信技術には、新たな光ファイバとして偏波保持ファイバを用いることが必須となる。
また、光通信(光ファイバ通信)に用いる装置全体の小型化に伴って、上述のように小型化された丸形ファイバアレイが必要とされているが、この小型化された丸形ファイバアレイにおいては、光波回路との接続の際に、互いに接続される光ファイバのコア部分を高精度で位置合わせをする必要が生ずる。
しかるに、偏波保持光ファイバのうち所謂「PANDA型光ファイバ」では、線引き前の母材の段階で、光ファイバのコア部分に隣接するクラッドの所定箇所にクラッドの母材より軟い材質で形成された領域を設けるため、線引きを行なった際にファイバの断面の形状が僅かに歪んで、真円とならない(図17(A))。
For this coherent detection method and digital coherent optical communication technology, it is essential to use a polarization maintaining fiber as a new optical fiber.
Additionally, with the miniaturization of the entire equipment used for optical communication (optical fiber communication), a miniaturized round fiber array is required as described above, but in this miniaturized round fiber array, When connecting to a light wave circuit, it becomes necessary to align the core portions of the optical fibers to be connected with each other with high precision.
However, in the so-called "PANDA type optical fiber" among polarization-maintaining optical fibers, a material softer than the cladding base material is formed at a predetermined location of the cladding adjacent to the core portion of the optical fiber at the stage of the base material before drawing. Because of the provision of the curved region, the cross-sectional shape of the fiber is slightly distorted when it is drawn, and does not become a perfect circle (FIG. 17(A)).
従来の丸形ファイバアレイでは、実装される光ファイバが真円(例えば、直径125μmの真円)であることを前提に設計されるので、この設計で、そのまま偏波保持ファイバを実装すると、偏波保持ファイバの僅かな歪みによって、当該コアの位置が僅かにずれることになる(図17(B)のΔh)。
よって、丸形ファイバアレイに断面真円の光ファイバと断面の形状が歪んだ偏波保持ファイバを混在させて実装すると、断面真円の光ファイバと偏波保持ファイバのコアの位置がΔh分だけ僅かにずれることなる。
Conventional round fiber arrays are designed on the assumption that the optical fibers to be mounted are perfect circles (for example, perfect circles with a diameter of 125 μm). A slight distortion of the wave-maintaining fiber causes the position of the core to shift slightly (Δh in FIG. 17(B)).
Therefore, if optical fibers with a perfect circular cross-section and polarization-maintaining fibers with distorted cross-sections are mixed and mounted in a round fiber array, the core positions of the optical fibers with a perfect circular cross-section and the polarization-maintaining fibers will be shifted by Δh. It will shift slightly.
近年の高性能化が要求される光通信システムでは、このファイバアレイにおける僅かなコアのずれ(Δh)が光波回路の入出力部における接続のずれを生じさせ、このずれ(Δh)によって光損失が大きくなるという問題が生ずる。 In recent years, in optical communication systems that require higher performance, a slight core misalignment (Δh) in this fiber array causes a misalignment in the connection at the input/output section of the light wave circuit, and this misalignment (Δh) causes optical loss. The problem arises that it becomes larger.
本発明は、係る事情に鑑みてなされたもので、断面が真円の丸形ファイバアレイにおいて、真円の中心線に沿って多芯(複数本)を高精度に配置が可能な小型の丸形ファイバアレイ及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、断面が真円の丸形ファイバアレイにおいて、軸芯(中心線)を含む平面に沿って高精度にかつ高集積にファイバを配置可能な丸形ファイバアレイ及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明のさらに他の目的は、断面真円のファイバと偏波保持ファイバとを同時に、高精度かつ高集積に配置可能な断面が真円の丸形ファイバアレイ及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a small circular fiber array in which multi-fibers (multiple fibers) can be arranged with high precision along the center line of a perfect circle in a round fiber array with a perfect circle cross section. The present invention aims to provide a shaped fiber array and a method for manufacturing the same.
Another object of the present invention is to provide a round fiber array with a perfect circular cross section, in which fibers can be arranged with high precision and high density along a plane including an axis (center line). The purpose is to provide a manufacturing method thereof.
Still another object of the present invention is to provide a round fiber array with a perfect circular cross section and a method for manufacturing the same, in which fibers with a perfect circular cross section and polarization maintaining fibers can be arranged at the same time with high precision and with high integration. The purpose is to
上記課題を達成するため、本願の第1の発明の丸形ファイバアレイは、半円柱状の第1の基部と半円柱状の第2の基部と前記第1の基部と前記第2の基部との間に設けられた接着層とからなる円柱状基体を有し、前記第1の基部の軸方向に形成された第1の平面部には、軸方向に第1のファイバ保持溝が複数形成され、前記第2の基部の軸方向に形成された第2の平面部には、前記第1のファイバ保持溝と対向する複数の第2のファイバ保持溝が形成され、互いに対向する前記第の1ファイバ保持溝と前記第2のファイバ保持溝との間に複数の光ファイバが配置され、前記接着層が、前記第1の平面部と前記第2の平面部との間に充填された接着剤にて形成されている。 In order to achieve the above object, the round fiber array of the first invention of the present application includes a semi-cylindrical first base, a semi-cylindrical second base, the first base and the second base. a cylindrical base consisting of an adhesive layer provided between the fibers, and a plurality of first fiber holding grooves formed in the axial direction in a first flat part formed in the axial direction of the first base. A plurality of second fiber holding grooves facing the first fiber holding grooves are formed in a second flat part formed in the axial direction of the second base, and a plurality of second fiber holding grooves facing the first fiber holding grooves are formed in the second flat part formed in the axial direction of the second base. A plurality of optical fibers are arranged between the first fiber holding groove and the second fiber holding groove, and the adhesive layer is filled between the first plane part and the second plane part. It is made of a chemical agent.
また、本願の第2の発明の丸形ファイバアレイは、前記第1の発明において、前記第1の基部が、断面が真円の円柱状母材が当該軸芯を含む平面に平行に削られて半円柱状に形成されており、前記第2の基部が、断面が真円の円柱状母材が当該軸芯を含む平面に平行に削られて半円柱状に形成されており、前記第1の基部には、さらに前記円柱状母材の軸芯を含む平面から前記接着層の1/2の深さまで削られて前記第1の平面部が形成されており、前記第2の基部には、さらに前記円柱状母材の軸芯を含む平面から前記接着層の1/2の深さまで削られて前記第2の平面部が形成されており、前記第1の基部と前記第2の基部と前記接着層とからなる前記円柱状基体が、断面が真円の円柱状となっている。 Further, in the round fiber array of the second invention of the present application, in the first invention, the first base is formed by cutting a cylindrical base material having a perfect circular cross section parallel to a plane including the axis. The second base is formed into a semi-cylindrical shape by cutting a cylindrical base material having a perfect circular cross section parallel to a plane including the axis, 1, the first plane part is further formed by cutting a plane including the axis of the cylindrical base material to a depth of 1/2 of the adhesive layer, and the second base part Further, the second plane portion is formed by cutting a plane including the axis of the cylindrical base material to a depth of 1/2 of the adhesive layer, and the first base portion and the second The cylindrical base body made of the base and the adhesive layer has a cylindrical shape with a perfect circle in cross section.
また、本願の第3の発明の丸形ファイバアレイは、前記第1または前記第2の発明において、前記接着層の厚さを、前記接着剤が毛細管現象により前記第1の平面部と前記第2の平面部との間に染み込む厚さに形成されたものである。
また、本願の第4の発明の丸形ファイバアレイは、前記第1から前記第3の何れかの発明において、前記第1のファイバ保持溝及び前記第2のファイバ保持溝に保持される光ファイバの直径が125μmであり、前記第1のファイバ保持溝及び第2のファイバ保持溝は、共にピッチ127μmで形成されたものである。
Further, in the round fiber array of the third invention of the present application, in the first or second invention, the thickness of the adhesive layer is adjusted between the first flat part and the first flat part by the adhesive due to capillary action. The thickness is such that it penetrates between the two flat parts.
Moreover, in the round fiber array of the fourth invention of the present application, in any one of the first to third inventions, the optical fibers held in the first fiber holding groove and the second fiber holding groove are provided. The diameter of the fiber holding groove is 125 μm, and the first fiber holding groove and the second fiber holding groove are both formed at a pitch of 127 μm.
また、本願の第5の発明の丸形ファイバアレイは、前記第1から前記第4の何れかの発明において、前記第1の平面部が、両端に設けられた2つの第1の接着部と該第1の接着部に挟まれた第1の挟持部とからなり、該第1の挟持部に前記第1のファイバ保持溝が形成され、前記第2の平面部が、両端に設けられた2つの第2の接着部と該第2の接着部に挟まれた第2の挟持部とからなり、該第2の挟持部に前記第2のファイバ保持溝が形成され、前記第1の挟持部の最頂部が、前記第1の接着部の表面より深く形成され、前記第2の挟持部の最頂部が、前記第2の接着部の表面より深く形成されている。 Further, in the round fiber array of a fifth invention of the present application, in any one of the first to fourth inventions, the first plane portion is connected to two first adhesive portions provided at both ends. a first clamping part sandwiched between the first adhesive part, the first fiber holding groove is formed in the first clamping part, and the second flat part is provided at both ends. It consists of two second bonding parts and a second holding part sandwiched between the second bonding parts, the second holding groove is formed in the second holding part, and the second holding groove is formed in the second holding part, and the second holding groove is formed in the second holding part. The top of the section is formed deeper than the surface of the first bonding section, and the top of the second clamping section is formed deeper than the surface of the second bonding section.
また、本願の第6の発明の丸形ファイバアレイは、前記第1から前記第5の何れかの発明において、前記第1のファイバ保持溝及び前記第2のファイバ保持溝が、断面が正三角形のV溝となっている。
また、本願の第7の発明の丸形ファイバアレイは、前記第6の発明において、前記V溝の深度が、実装される光ファイバの直径より前記接着層の厚さの1/2小さいものである。
また、本願の第8の発明の丸形ファイバアレイは、前記第6または前記第7の発明において、前記第1の挟持部に、複数の光ファイバが、互いの芯線が接するように、かつ、一直線に配置され、前記V溝の深度が、少なくとも光ファイバの直径の3/4より大きくなっている。
また、本願の第9の発明の丸形ファイバアレイは、前記第1から前記第8の何れかの発明において、前記複数の光ファイバが、断面が真円の光ファイバ及び偏波保持ファイバであり、前記第1の平面部には、深度の異なる第1のV溝と第2のV溝が形成され、前記第2の平面部には、前記第1のV溝と対向する位置に該第1のV溝と同じ深度の第3のV溝と、前記第2のV溝と対向する位置に該第2のV溝と同じ深度の第4のV溝とが形成され、前記第1のV溝及び前記第3のV溝の深度は、前記光ファイバの直径と接着層の厚さに応じて決定され、前記第2のV溝及び前記第4のV溝の深度は、断面が正三角形のV溝に前記光ファイバが配置されたときのコア位置と偏波保持ファイバが配置されたときのコア位置の差に基づいて決定されている。
Further, in the round fiber array of a sixth invention of the present application, in any one of the first to fifth inventions, the first fiber holding groove and the second fiber holding groove have a cross section of an equilateral triangle. It has a V groove.
Further, in the round fiber array of the seventh invention of the present application, in the sixth invention, the depth of the V-groove is smaller than the diameter of the optical fiber to be mounted by 1/2 of the thickness of the adhesive layer. be.
Further, in the round fiber array of the eighth invention of the present application, in the sixth or seventh invention, a plurality of optical fibers are arranged in the first holding part so that their core wires are in contact with each other, and The V-grooves are arranged in a straight line, and the depth of the V-grooves is greater than at least 3/4 of the diameter of the optical fiber.
Further, in the round fiber array of a ninth invention of the present application, in any one of the first to eighth inventions, the plurality of optical fibers are optical fibers with a perfect circular cross section and polarization maintaining fibers. , a first V-groove and a second V-groove having different depths are formed in the first plane part, and a first V-groove and a second V-groove are formed in the second plane part at a position facing the first V-groove. A third V-groove having the same depth as the first V-groove, and a fourth V-groove having the same depth as the second V-groove are formed at a position facing the second V-groove, and The depths of the V-groove and the third V-groove are determined according to the diameter of the optical fiber and the thickness of the adhesive layer, and the depths of the second V-groove and the fourth V-groove are determined so that the cross section is correct. It is determined based on the difference between the core position when the optical fiber is placed in the triangular V-groove and the core position when the polarization maintaining fiber is placed.
また、本願の第10の発明のファイバアレイの製造方法は、断面が真円の円柱状母材を当該軸芯を含む平面から所定の深さ切削して半円柱状母材を形成するステップと、前記半円柱状母材の軸方向平面部に、軸方向に延びる複数のV溝を形成するステップと、前記半円柱状母材を複数箇所で切断して、複数の第1の基部と複数の第2の基部を作製するステップと、前記第1の基部となる前記半円柱状母材の前記軸方向平面部に複数のV溝に沿って光ファイバを配置するステップと、該光ファイバが配置された前記第1の基部の軸方向平面部に、前記第2の基部となる前記半円柱状母材の軸方向平面部を、互いのV溝が重なるように接合させるステップと、前記第1の基部となる半円柱状母材の前記軸方向平面部と前記第2の基部となる前記半円柱状母材の前記軸方向平面部との間に生ずる隙間に接着剤を充填するステップとを含んでいる。 Further, the method for manufacturing a fiber array according to the tenth invention of the present application includes the step of cutting a cylindrical base material having a perfect circular cross section to a predetermined depth from a plane including the axis to form a semi-cylindrical base material. , forming a plurality of V grooves extending in the axial direction in the axial plane portion of the semi-cylindrical base material; and cutting the semi-cylindrical base material at a plurality of locations to form a plurality of first base portions and a plurality of first base portions. arranging an optical fiber along a plurality of V-grooves in the axial plane part of the semi-cylindrical base material that will become the first base; joining an axial plane part of the semi-cylindrical base material, which will become the second base part, to an axial plane part of the arranged first base part so that their V grooves overlap; filling an adhesive into a gap created between the axial plane part of the semi-cylindrical base material serving as the first base and the axial plane part of the semi-cylindrical base material serving as the second base; Contains.
また、本願の第11の発明のファイバアレイの製造方法は、前記第1の基部となる前記半円柱状母材の前記軸方向平面部の両側端と、前記第2の基部となる前記半円柱状母材の前記軸方向平面部の両側端にそれぞれ2つのV溝を形成するステップと、前記2つのV溝の間に複数のV溝を形成するステップとを含み、前記複数のV溝を形成するステップでは、隣接するV溝との間に形成される凸部の頂点が、前記第1の基部及び前記第2の軸方向平面部より低く形成される。 Further, in the method for manufacturing a fiber array according to the eleventh invention of the present application, both ends of the axial plane part of the semi-cylindrical base material which becomes the first base part and the semicircular part which becomes the second base part forming two V-grooves at both ends of the axial plane portion of the columnar base material; and forming a plurality of V-grooves between the two V-grooves, the plurality of V-grooves In the forming step, the apex of the convex portion formed between adjacent V grooves is formed lower than the first base portion and the second axial plane portion.
また、本願の第12の発明のファイバアレイの製造方法は、前記第10または前記第11の発明において、前記V溝を形成するに当たって、実装される断面真円光ファイバの直径に基づいてV溝の深度を決定してV溝を形成するステップと、前記V溝に前記光ファイバと前記偏波保持ファイバを配置して2つのコア位置の差分を検知するステップと、前記検知した差分に基づいて、前記偏波保持ファイバが配置されるV溝の深度を決定するステップとを含む。 Further, in the method for manufacturing a fiber array according to the twelfth invention of the present application, in the tenth or eleventh invention, when forming the V-groove, the V-groove is formed based on the diameter of the optical fiber with a circular cross section to be mounted. a step of determining the depth of the V-groove and forming a V-groove, a step of arranging the optical fiber and the polarization-maintaining fiber in the V-groove and detecting a difference between the two core positions, and based on the detected difference. , determining the depth of a V-groove in which the polarization maintaining fiber is placed.
本発明の第1の発明によれば、互いに対向する前記第の1ファイバ保持溝と前記第2のファイバ保持溝との間に複数の光ファイバが配置され、前記第1の平面部と前記第2の平面部との間に充填された接着剤にて固定されるため、複数の光ファイバが、前記円柱状基体の中心(軸芯)を含む平面上に高精度に配置することができる。
また、本願の第2の発明によれば、前記第1の基部は前記円柱状母材の軸芯を含む平面から前記接着層の1/2の深さまで削られ、前記第2の基部も前記円柱状母材の軸芯を含む平面から前記接着層の1/2の深さまで削られ、その間に接着層が設けられているため、前記第1の基部と前記第2の基部と前記接着層とからなる前記円柱状基体が、断面が真円の円柱状となり、前記第の1ファイバ保持溝と前記第2のファイバ保持溝との間に配置される複数の光ファイバは、断面が真円の円柱状の前記円柱状基体の軸芯を含む平面上に精度よく一直線に配置することができる。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of optical fibers are arranged between the first fiber holding groove and the second fiber holding groove that face each other, and the first flat part and the second fiber holding groove Since the optical fibers are fixed with the adhesive filled between the two flat parts, the plurality of optical fibers can be arranged with high precision on a plane including the center (axis) of the cylindrical base.
Further, according to the second invention of the present application, the first base is cut from a plane including the axis of the cylindrical base material to a depth of 1/2 of the adhesive layer, and the second base is also cut from the plane including the axis of the cylindrical base material. Since the plane including the axis of the cylindrical base material is cut to a depth of 1/2 of the adhesive layer, and the adhesive layer is provided in between, the first base, the second base, and the adhesive layer The cylindrical base body has a cylindrical shape with a perfect circular cross section, and the plurality of optical fibers arranged between the first fiber holding groove and the second fiber holding groove have a perfect circular cross section. can be arranged in a straight line with high accuracy on a plane including the axis of the cylindrical columnar base.
また、本願の第3の発明によれば、前記接着層の厚さを接着剤が毛細管現象により気泡を生ずることなく全面に広がる厚さにしているため、円柱状母材より脆い接着剤の量をできるだけ少なくして、ファイバアレイ全体の強度を維持することができる。
また、本願の第4の発明によれば、直径が125μmの光ファイバを、規格に沿ってピッチ127μmで配置することができる。
Further, according to the third invention of the present application, the thickness of the adhesive layer is such that the adhesive spreads over the entire surface due to capillary action without forming bubbles, so the amount of adhesive that is more brittle than that of the cylindrical base material is can be minimized to maintain the overall strength of the fiber array.
Further, according to the fourth invention of the present application, optical fibers having a diameter of 125 μm can be arranged at a pitch of 127 μm in accordance with the standard.
また、本願の第5の発明によれば、複数の光ファイバを互いの芯線が接するように配置した場合、溝部分が互いに干渉しないようにすることができる。
また、本願の第6の発明によれば、前記第1のファイバ保持溝及び前記第2のファイバ保持溝の切削を容易にすることができ、かつ、V溝の深度の設計を容易にすることができる。
また、本願の第6の発明によれば、前記V溝の深度を、実装される光ファイバの直径より前記接着層の厚さの1/2小さくするだけで、該V溝の内部に光ファイバを収容でき、このとき前記第1の平面部と前記第2の平面部の隙間、すなわち接着層を所望厚さに調整することができる。
Furthermore, according to the fifth invention of the present application, when a plurality of optical fibers are arranged so that their core wires are in contact with each other, it is possible to prevent the groove portions from interfering with each other.
Further, according to the sixth invention of the present application, the first fiber holding groove and the second fiber holding groove can be easily cut, and the depth of the V groove can be easily designed. I can do it.
Further, according to the sixth invention of the present application, the depth of the V-groove can be made smaller by 1/2 the thickness of the adhesive layer than the diameter of the optical fiber to be mounted, and the optical fiber can be inserted into the inside of the V-groove. can be accommodated, and at this time, the gap between the first plane part and the second plane part, that is, the adhesive layer can be adjusted to a desired thickness.
また、本願の第8の発明によれば、前記第1の挟持部に複数の光ファイバを、互いの芯線が接するように、かつ、一直線に配置するに当たって、前記V溝の深度を配置される光ファイバの直径の3/4より僅かでも大きくしておけば、当該V溝で光ファイバを確実に保持することができる。
また、本願の第9の発明によれば、断面の形状が真円の光ファイバと、断面の形状が歪む偏波保持ファイバを、混在させてファイバアレイに実装するに際しても、光ファイバのコアと偏波保持ファイバのコアを、同一平面上に高精度に配置することができる。
According to the eighth invention of the present application, when arranging the plurality of optical fibers in the first holding part so that their core wires are in contact with each other and in a straight line, the depth of the V groove is arranged. If the V-groove is made even slightly larger than 3/4 of the diameter of the optical fiber, the optical fiber can be held securely in the V-groove.
Further, according to the ninth invention of the present application, even when optical fibers with a perfect circular cross-sectional shape and polarization-maintaining fibers with a distorted cross-sectional shape are mixed and mounted in a fiber array, the core of the optical fiber The cores of polarization maintaining fibers can be arranged on the same plane with high precision.
また、本願の第10の発明によれば、実装される光ファイバを、丸形ファイバアレイの軸芯を含む平面に沿って高精度に配置して実装することができる。
また、本願の第11の発明によれば、光ファイバの芯線が互いに接するように配置して実装することができる。
また、本願の第2の発明によれば、断面の形状が真円の光ファイバと、断面の形状が歪む偏波保持ファイバを、光ファイバのコアと偏波保持ファイバのコアを同一平面上に高精度に配置することができる。
Further, according to the tenth invention of the present application, the optical fibers to be mounted can be arranged and mounted with high precision along a plane including the axis of the round fiber array.
Further, according to the eleventh invention of the present application, it is possible to arrange and mount the optical fibers so that their core wires are in contact with each other.
Further, according to the second invention of the present application, an optical fiber with a perfect circular cross-sectional shape and a polarization-maintaining fiber with a distorted cross-sectional shape are arranged so that the core of the optical fiber and the core of the polarization-maintaining fiber are on the same plane. It can be placed with high precision.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の小型の丸形ファイバアレイ100の斜視図である。
同図に示すように丸形ファイバアレイ100は、複数の光ファイバ(シングルモード光ファイバ)1,1,…を挟み込む第1のガラス基部(第1の基部)110と第2のガラス基部(第2の基部)120とこれらの間の接着層5Dによって、断面が真円の円柱状基体100Aが構成されている。
前記第1のガラス基部110は、その軸方向に第1の平面部110A(図2)が形成され、この第1の平面部110Aに、第1ガラス基部110の軸方向に沿って、複数(この実施形態では5つ)のV溝(第1のファイバ保持溝)111,111,…が形成されている。このV溝111は、断面が正三角形となっている。
また、前記第2のガラス基部120にも、第1ガラス基部110と同様に軸方向に第2の平面部120Aが形成され、この第2の平面部120Aにも第2ガラス基部120の軸方向に沿って、前記V溝111,111,…に対向する位置に同じ断面形状の複数のV溝(第2のファイバ保持溝)121,121,…が形成されている(図5参照)。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a small round fiber array 100 of a first embodiment.
As shown in the figure, the round fiber array 100 consists of a first glass base (first base) 110 and a second glass base (first base) that sandwich a plurality of optical fibers (single mode optical fibers) 1, 1, . A cylindrical base 100A having a perfect circular cross section is constituted by the base part 2) 120 and the adhesive layer 5D between them.
The first glass base 110 has a first plane part 110A (FIG. 2) formed in its axial direction, and a plurality of ( In this embodiment, five V grooves (first fiber holding grooves) 111, 111, . . . are formed. This V-groove 111 has an equilateral triangular cross section.
Further, the second glass base 120 is also formed with a second flat portion 120A in the axial direction, similar to the first glass base 110, and this second flat portion 120A is also formed in the axial direction of the second glass base 120. A plurality of V grooves (second fiber holding grooves) 121, 121, . . . having the same cross-sectional shape are formed along the V grooves 111, 111, . . . at positions facing the V grooves 111, 111, .
第1のガラス基部110の第1の平面部110Aと第2のガラス基部120の第2の平面部120Aとは、光ファイバ1,1,…を挟み込んだ状態で互いに重ね合わされ、その隙間Hに接着剤(光硬化型接着剤)5が充填されて固定される。
このとき光ファイバ1,1,…も、前記第1の平面部110AのV溝111,111,…と前記第2の平面部120AのV溝121,121,…によって保持された状態で接着剤5で固定される(接着層5D)。
The first flat part 110A of the first glass base 110 and the second flat part 120A of the second glass base 120 are overlapped with each other with the optical fibers 1, 1,... sandwiched between them, and the gap H between them is An adhesive (photocurable adhesive) 5 is filled and fixed.
At this time, the optical fibers 1, 1, . . . are also held by the V-grooves 111, 111, . . . of the first plane portion 110A and the V-grooves 121, 121, . 5 (adhesive layer 5D).
つぎに、丸形ファイバアレイ100の円柱状基体100Aを構成する第1のガラス基部110、第2のガラス基部120の形状について説明する。なお、第2のガラス基部120は、位置合わせ用の平坦部110Eが設けられていない点を除き、第1のガラス基部110と同じ形状であり、以下、第1のガラス基部110についてのみ説明する。
図2に示すように第1のガラス基部110は、断面が真円で直径R(=2000μm)の円柱状母材101を上方(図2(A)の上側)から削り、該円柱状母材101の中心線(軸芯P)を含む仮想平面S(図2(A)中、二点鎖線で示す)から所定の深さΔD (=15μm)まで当該仮想平面Sと平行に研磨されて略半円柱状に形成される。この研磨により軸方向に形成された面が、第1の平面部110Aとなる。
Next, the shapes of the first glass base 110 and the second glass base 120 that constitute the columnar base 100A of the round fiber array 100 will be described. Note that the second glass base 120 has the same shape as the first glass base 110, except that the flat part 110E for alignment is not provided, and only the first glass base 110 will be described below. .
As shown in FIG. 2, the first glass base 110 is obtained by cutting a cylindrical base material 101 with a perfect circle in cross section and a diameter R (=2000 μm) from above (the upper side of FIG. 2(A)). 101 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 2A) to a predetermined depth ΔD (=15 μm), which is approximately parallel to the virtual plane S. It is formed into a semi-cylindrical shape. The surface formed in the axial direction by this polishing becomes the first flat portion 110A.
ここで仮想平面Sからの所定の深さΔD(=15μm)は、第1の平面部110Aと第2の平面部120Aとの隙間Hの1/2となる。
隙間Hは、接着剤5で固定して丸形ファイバアレイ100を形成するに当たって、これら第1の平面部110Aと第2の平面部120Aとを接着する接着剤5が「毛細管現象」で全面に気泡を含むことなく満遍に充填することが可能な所望の厚さの範囲内でその値が決定される。
なお、この実施形態では、ΔDの値は、第1のガラス基部110側で15μm、第2のガラス基部120側で15μmであるから、第1のガラス基部110と第2のガラス基部120とが接合されたとき、第1の平面部110Aと第2の平面部120Aとの間の接着層5Dの厚さ(隙間H)は、2×ΔD(=30μm)となる。なお、ここでは、この2×ΔDの値は、実際に使用する接着剤5の粘度に応じて適宜決定できる。
Here, the predetermined depth ΔD (=15 μm) from the virtual plane S is 1/2 of the gap H between the first plane portion 110A and the second plane portion 120A.
When the round fiber array 100 is formed by fixing the gap H with the adhesive 5, the adhesive 5 that adheres the first plane part 110A and the second plane part 120A covers the entire surface by "capillary action". The value is determined within a desired thickness range that allows for even filling without bubbles.
In this embodiment, the value of ΔD is 15 μm on the first glass base 110 side and 15 μm on the second glass base 120 side, so the first glass base 110 and the second glass base 120 are When joined, the thickness (gap H) of the adhesive layer 5D between the first plane part 110A and the second plane part 120A is 2×ΔD (=30 μm). Note that here, the value of 2×ΔD can be appropriately determined depending on the viscosity of the adhesive 5 actually used.
実装後の丸形ファイバアレイ100の強度を考慮すると、固化した後の接着剤5の強度は丸形ファイバアレイ100の素材であるガラスより弱いことから、この隙間(2×ΔD)は小さい方が好ましい。現在、ファイバアレイの製造に使用されている接着剤5の粘度によれば隙間H(2×ΔP)は、最小5μm程度まで狭めることが可能である。 Considering the strength of the round fiber array 100 after mounting, the strength of the adhesive 5 after solidification is weaker than the glass that is the material of the round fiber array 100, so the smaller the gap (2×ΔD), the better. preferable. According to the viscosity of the adhesive 5 currently used for manufacturing fiber arrays, the gap H (2×ΔP) can be narrowed to a minimum of about 5 μm.
図2(B)に、第1のガラス基部110の第1の平面部110Aに形成されたV溝111,111,…のピッチY1と、V溝の深度Dを示す。V溝111,111,…は第1の平面部110Aにその軸方向に複数(5つ)形成され、これらV溝111,111,…のピッチY1は250μmとなっている。
また、V溝111,111,…(V溝121,121,…)の断面は正三角形で、その深度Dは、配置される光ファイバ1,1,…の直径R(125μm)に応じて決定されている。
FIG. 2B shows the pitch Y1 of the V-grooves 111, 111, . . . formed in the first flat portion 110A of the first glass base 110, and the depth D of the V-grooves. A plurality (five) of V-grooves 111, 111, . . . are formed in the axial direction of the first plane portion 110A, and the pitch Y1 of these V-grooves 111, 111, . . . is 250 μm.
In addition, the cross section of the V grooves 111, 111, ... (V grooves 121, 121, ...) is an equilateral triangle, and the depth D thereof is determined according to the diameter R (125 μm) of the optical fibers 1, 1, ... to be arranged. has been done.
図3に、光ファイバ1の直径R(125μm)に応じてV溝111の深度Dを決定する方法を示す。
V溝111は、光ファイバ1を軸方向に延びる2つの直線q1,q2(図3(A)の断面図には、点q1,q2で示す)で保持するものである。
また、図3(B)に示すように、第2のガラス基材120側の第2の平面部120Aを重ね合わした際には、上下のV溝121、V溝111によって、光ファイバ1は、軸方向に延びる4つの直線q1~q4(図3(B)の断面図には、点q1~q4で示す)で保持されることになる。
第1のガラス基部110の第1の平面部110Aと、第2のガラス基部120の第2の平面部120Aの隙間Hは、光ファイバ1を挟むことで、2×ΔD(=30μm)に保持される。
光ファイバ1,1,…は、丸形ファイバアレイ100に実装される際に、コア(P0,P0,…)が、丸形ファイバアレイ100の中心線(軸芯)を含む仮想平面S(図2(A)、図3(A)の二点鎖線)上で一直線となるように配置される。
FIG. 3 shows a method for determining the depth D of the V-groove 111 according to the diameter R (125 μm) of the optical fiber 1.
The V-groove 111 holds the optical fiber 1 in two straight lines q1 and q2 (indicated by points q1 and q2 in the cross-sectional view of FIG. 3A) extending in the axial direction.
Further, as shown in FIG. 3(B), when the second flat portion 120A on the second glass base material 120 side is overlapped, the optical fiber 1 is It is held by four straight lines q1 to q4 (indicated by points q1 to q4 in the cross-sectional view of FIG. 3(B)) extending in the axial direction.
The gap H between the first flat part 110A of the first glass base 110 and the second flat part 120A of the second glass base 120 is maintained at 2×ΔD (=30 μm) by sandwiching the optical fiber 1 therebetween. be done.
When the optical fibers 1, 1, ... are mounted on the round fiber array 100, the cores (P0, P0, ...) are arranged in a virtual plane S (Fig. 2(A) and the two-dot chain line in FIG. 3(A)).
V溝111及びV溝121の最深部は、1つの光ファイバ1を内包するために、仮想平面S(図2、図3の二点鎖線)からの深さがD1となるように形成される(図3(A))。
第1のガラス基部110は、仮想平面SよりΔDの深さまで余分に研磨されているため、V溝111自体は、第1の平面部110Aからは深さD(=D1-ΔD)まで研削すれば、前記仮想平面Sからの深さはD1となる。この実施形態では、光ファイバ1の直径が125μm、隙間Hが30μm(Δh=15μm)であるから、V溝111の第1の平面部110A表面からの深度Dは110μmとなる。
The deepest parts of the V-groove 111 and the V-groove 121 are formed so that the depth from the virtual plane S (the two-dot chain line in FIGS. 2 and 3) is D1 in order to contain one optical fiber 1. (Figure 3(A)).
Since the first glass base 110 is ground to an extra depth of ΔD from the virtual plane S, the V-groove 111 itself has to be ground to a depth of D (=D1-ΔD) from the first plane part 110A. For example, the depth from the virtual plane S is D1. In this embodiment, the diameter of the optical fiber 1 is 125 μm and the gap H is 30 μm (Δh=15 μm), so the depth D of the V-groove 111 from the surface of the first flat portion 110A is 110 μm.
光ファイバ1,1,…は、丸形ファイバアレイ100に実装される際、図3(B)に示すように、第1の平面部110AのV溝111と、第2の平面部120AのV溝121とで挟み込んで保持され、その後、接着剤5で固定される。
図3(B)に示すように、光ファイバ1はV溝111,V溝121において、p1~p4で保持されているので、V溝の断面が正三角形の場合、最低限、V溝111,121は深度Dmin(D1×3/4 ≒94μm)とする必要がある(ここで、D1は光ファイバ1の直径Rと同じ値。)。
言い換えれば、第1の平面部110Aと第2の平面部120Aとの間に設ける隙間H(ΔD×2)は、接着剤5が毛細管現象により気泡を形成することなく第1の平面部110Aと第2の平面部120Aとの間で満遍なく広がって充填されることが可能な最小値(5μm程度)から最大値(図3のHmax:約62.5μm)までの値とすることができる。なお、この隙間Hは、小さい方が好ましい。
When the optical fibers 1, 1, ... are mounted on the round fiber array 100, as shown in FIG. It is held by being sandwiched between the grooves 121 and then fixed with the adhesive 5.
As shown in FIG. 3B, the optical fiber 1 is held at p1 to p4 in the V grooves 111 and 121, so if the cross section of the V grooves is an equilateral triangle, at least the V grooves 111, 121, 121 needs to be the depth Dmin (D1×3/4≈94 μm) (here, D1 is the same value as the diameter R of the optical fiber 1).
In other words, the gap H (ΔD×2) provided between the first planar portion 110A and the second planar portion 120A is such that the adhesive 5 can connect to the first planar portion 110A without forming bubbles due to capillary action. The value can be set from the minimum value (approximately 5 μm) to the maximum value (Hmax in FIG. 3: approximately 62.5 μm) that can be evenly spread and filled between the second flat portion 120A. Note that this gap H is preferably smaller.
図4及び図5は、丸形ファイバアレイ100の製造方法を簡略に示す図である。
図4は、長尺の円柱状母材101を中心線(軸芯P)を含む平面(図2(A)の二点鎖線)から所定の深さΔD(=15μm)まで研削して長尺の半円柱状母材101Aとし、円盤型砥石T1で複数のV溝を形成するステップまでを示している(V溝111とV溝121は、同じ工程で形成される。)。
なお、半円柱状母材101Aは、研削工程の後、所定の長さ毎(例えば、5mm毎)に切断されて、複数の第1のガラス基材110と複数の第2のガラス基材120が作製される。なお、図4(A)中、K1,K2,K3(一点鎖線)はV溝が研削された後の切断位置を示している。
図4(B)は、図4(A)に示す切断位置K1,K3に、円盤型砥石T2を用いてテーパー部(110B、120B)を形成する図である。
これらテーパー部110B、120Bを形成することにより、第1のガラス基部110と第2のガラス基部120とを互いに貼り合わせたときに、空間100Zが形成され、光ファイバ1,1,…を実装する際、この空間100Z内でファイバ芯線1aとファイバ被覆部1bの境界部分を接着剤5で覆うことができる(図1、図5(B)の空間100Z)。
第1のガラス基部110の第1の平面部110Aと第2のガラス基部120の第2の平面部120Aとが接着剤5にて固定される際に、このテーパー部110B、120Bで画成された空間100Zにも毛細管現象により接着剤5が充填されるので、光ファイバ1,1,…は、ファイバ芯線1aとファイバ被覆部1bとのつなぎ目にストレスが生じることのないよう固定される(図1)。
4 and 5 are diagrams schematically showing a method of manufacturing the round fiber array 100.
FIG. 4 shows a long cylindrical base material 101 that has been ground to a predetermined depth ΔD (=15 μm) from a plane (double-dashed line in FIG. 2A) including the center line (axis P). The figure shows the steps up to forming a plurality of V grooves using a disk-shaped grindstone T1 using a semi-cylindrical base material 101A (the V grooves 111 and 121 are formed in the same process).
Note that, after the grinding process, the semi-cylindrical base material 101A is cut into predetermined lengths (for example, every 5 mm) to form a plurality of first glass substrates 110 and a plurality of second glass substrates 120. is produced. In addition, in FIG. 4(A), K1, K2, and K3 (dotted chain lines) indicate the cutting positions after the V groove is ground.
FIG. 4(B) is a diagram in which tapered portions (110B, 120B) are formed at cutting positions K1, K3 shown in FIG. 4(A) using a disc-shaped grindstone T2.
By forming these tapered parts 110B and 120B, when the first glass base 110 and the second glass base 120 are bonded together, a space 100Z is formed, and the optical fibers 1, 1, . . . are mounted. At this time, the boundary between the fiber core 1a and the fiber coating portion 1b can be covered with the adhesive 5 within this space 100Z (space 100Z in FIGS. 1 and 5(B)).
When the first flat part 110A of the first glass base 110 and the second flat part 120A of the second glass base 120 are fixed with the adhesive 5, the tapered parts 110B and 120B define the Since the adhesive 5 is also filled in the space 100Z due to capillary action, the optical fibers 1, 1, ... are fixed so that no stress is generated at the joint between the fiber core 1a and the fiber coating 1b (see Fig. 1).
なお、長尺の半円柱状母材101Aは、先ず、中央部の切断位置Kで2分割され、2分割された一方の半円柱状母材101Aの底部に位置決め用の平坦部110E(図1、図2)が形成される。
平坦部110Eを形成しておくことで、断面真円の丸形ファイバアレイ100を光波回路(図示省略)の所定の部位に接続するに当たって、周方向のずれを生ずることなく高精度に接続することが可能となる。
2分割された半円柱状母材101Aは、共に切断位置(K1,K3…)にて所望の長さ(例えば、5mm)に切断されて一方の半円柱状母材101A(平坦部110Eを有する方)が第1のガラス基部110となり、他方の半円柱状母材101Aが所望の長さ(例えば、5mm)に切断されて第2のガラス基部120となる。
The long semi-cylindrical base material 101A is first divided into two parts at the cutting position K in the center, and a flat part 110E for positioning is attached to the bottom of one of the two halves of the semi-cylindrical base material 101A (FIG. , FIG. 2) is formed.
By forming the flat portion 110E, when connecting the round fiber array 100 with a perfect circular cross section to a predetermined portion of a light wave circuit (not shown), the connection can be made with high precision without causing deviation in the circumferential direction. becomes possible.
The semi-cylindrical base material 101A that has been divided into two parts is cut to a desired length (for example, 5 mm) at cutting positions (K1, K3...), and one semi-cylindrical base material 101A (having a flat portion 110E) is cut into a desired length (for example, 5 mm). The other semi-cylindrical base material 101A is cut to a desired length (for example, 5 mm) to become the second glass base 120.
第1のガラス基部110には、第1の平面部110Aに設けられた5つのV溝111,111,…に5つの光ファイバ1,1,…が各々配置され、その上面側から第2のガラス基部120が第2の平面部120Aを下側にして覆い被せられる(図5(A))。
このときV溝111,111,…に配置された光ファイバ1,1,…の上面側がV溝121,121,…に収まるように、第1のガラス基部110の第1の平面部110Aと第2のガラス基部120の第2の平面部120Aとの位置合わせが行われる(図5(A)(B))。光ファイバ1,1,…が配置されると第1の平面部110Aと第2の平面部120Aとの隙間Hが2×ΔD(=30μm)となる。
In the first glass base 110, five optical fibers 1, 1, . . . are arranged in five V grooves 111, 111, . The glass base portion 120 is covered with the second flat portion 120A facing downward (FIG. 5(A)).
At this time, the first flat part 110A of the first glass base 110 and the first flat part 110A of the first glass base 110 and The second glass base portion 120 is aligned with the second flat portion 120A (FIGS. 5A and 5B). When the optical fibers 1, 1, . . . are arranged, the gap H between the first planar portion 110A and the second planar portion 120A becomes 2×ΔD (=30 μm).
互いに重ね合わされた第1の平面部110Aと第2の平面部120Aとの隙間H(2×ΔD)には、第1のガラス基部110の端部110X、第2のガラス基材120の端部120Xからはみ出たファイバ芯線1a,1a,…に接着剤5を垂らすことで、毛細管現象により接着剤5が充填される(図5(B))。
厚さH(30μm =2×ΔD)に充填された接着剤5が固化してファイバアレイ100の接着層5Dが形成される。このとき接着剤5はさらにテーパー部110B、120Bによって設けられた空間100Yにも充填される(図1)。
接着剤5が固化した後、第1のガラス基部110の端部1210Xと第2のガラス基部120の端部120Xは研磨されて、接続面100Xが高精度に平坦化された断面真円の丸形ファイバアレイ100が完成する(図1)。
The end 110X of the first glass base 110 and the end of the second glass base 120 are located in the gap H (2×ΔD) between the first plane part 110A and the second plane part 120A which are overlapped with each other. By dropping the adhesive 5 onto the fiber core wires 1a, 1a, . . . protruding from the fiber core 120X, the adhesive 5 is filled by capillary action (FIG. 5(B)).
The adhesive 5 filled to a thickness H (30 μm = 2×ΔD) is solidified to form the adhesive layer 5D of the fiber array 100. At this time, the adhesive 5 further fills the space 100Y provided by the tapered portions 110B and 120B (FIG. 1).
After the adhesive 5 has solidified, the end 1210X of the first glass base 110 and the end 120X of the second glass base 120 are polished, so that the connecting surface 100X has a perfectly circular cross section and is flattened with high precision. The shaped fiber array 100 is completed (FIG. 1).
図6は、第1の実施形態の断面真円の丸形ファイバアレイ100のV溝111、121の位置と、これに実装される光ファイバ1,1,…の接続面100Xにおける配置位置を示す図である。
丸形ファイバアレイ100は、直径2000μmで、直径125μmの光ファイバ1,1,…が、第1の平面部110Aの5つのV溝111,111,…と、第2の平面部120Aの5つのV溝121,121,…によって保持されて接着剤5で固定されている。
また、5つのV溝111,111,…及びこれに対向する5つのV溝121,121,…は、前述の通り、250μmのピッチY1となっている(図6(B))。
FIG. 6 shows the positions of the V-grooves 111 and 121 of the round fiber array 100 with a perfect circular cross section of the first embodiment, and the arrangement positions of the optical fibers 1, 1, ... mounted thereon on the connection surface 100X. It is a diagram.
The round fiber array 100 has a diameter of 2000 μm, and optical fibers 1, 1, . It is held by V grooves 121, 121, . . . and fixed with adhesive 5.
Furthermore, the five V-grooves 111, 111, . . . and the five V-grooves 121, 121, .
丸形ファイバアレイ100に実装された5つの光ファイバ1,1,…は、丸形ファイバアレイ100の中心線(軸芯)を含む仮想平面S(図6(B)の二点鎖線)に沿って、高精度に配列され、このとき光ファイバ1,1,…は、そのコア1c,1c,…が、丸形ファイバアレイ100の接続面100Xにて、仮想平面S上で一直線に、ピッチY1(250μm)で高精度に配置される(図6(B))。 The five optical fibers 1, 1, ... mounted on the round fiber array 100 are arranged along a virtual plane S (double-dashed line in FIG. 6(B)) that includes the center line (axis) of the round fiber array 100. At this time, the optical fibers 1, 1, ... are arranged with the cores 1c, 1c, ... in a straight line on the virtual plane S at the connection surface 100X of the round fiber array 100, with a pitch Y1 (250 μm) and arranged with high precision (FIG. 6(B)).
次に、図7を用いて、丸形ファイバアレイ100に、断面真円の一般的な光ファイバ1と、断面が歪む偏波保持ファイバ2とを混在させて実装する場合のV溝111,111,…、V溝121,121,…の形状について説明する。
ここで用いられる偏波保持ファイバ2は、PANDA型のファイバであり、クラッドの所定領域にクラッドの素材より軟らかい素材の円形の領域が形成されて偏波保持機能を発揮させるものである。
Next, using FIG. 7, V grooves 111, 111 when a general optical fiber 1 with a perfect circular cross section and a polarization maintaining fiber 2 with a distorted cross section are mounted in a mixed manner in the round fiber array 100. , . . , the shapes of the V grooves 121, 121, . . are explained.
The polarization maintaining fiber 2 used here is a PANDA type fiber in which a circular region of a material softer than the cladding material is formed in a predetermined region of the cladding to exert a polarization maintaining function.
このようなPANDA型ファイバ2は、クラッドを構成する母材の中に軟らかい素材が埋め込まれるので、線引きにより細線状に形成されるとファイバの断面が一般的な光ファイバのような真円(図7(A)の左側)にならず、僅かに変形し楕円になることが知られている(図7(A)の右側:この図では変形を強調して示している。)。
光ファイバ(直径125μm)1,1,…に適した形状のV溝(図7(A)左側)にPANDA型偏波保持ファイバ2,2,…をそのまま実装すると、図7(A)右側に示すように、コア2cの位置が、光ファイバ1のコア1c(仮想平面Sの一致)と比べて高さがΔhだけ下がる。
In such a PANDA type fiber 2, a soft material is embedded in the base material constituting the cladding, so when it is drawn into a thin wire, the cross section of the fiber becomes a perfect circle like a typical optical fiber (Fig. 7(A)), but is known to deform slightly and become an ellipse (right side of FIG. 7(A): the deformation is emphasized in this figure).
When the PANDA polarization-maintaining fibers 2, 2, ... are mounted as they are in the V-groove (left side of Figure 7 (A)) that has a shape suitable for optical fibers (125 μm in diameter) 1, 1, ..., the right side of Figure 7 (A) As shown, the position of the core 2c is lowered in height by Δh compared to the core 1c of the optical fiber 1 (coinciding with the virtual plane S).
近年の高精度、高集積が要求される光通信分野では、このPANDA型ファイバに生ずる僅かな歪みによるコア2cの高さ方向の誤差Δhによって生ずる光損失が問題となる。これは、光損失は、さらなる高精度、高集積化が要求されればされるほど、その影響が大きくなることが予想されるからである。
そこで、本発明では、丸形ファイバアレイ100に一般的な断面が真円の光ファイバ1のみならず、PANDA型偏波保持ファイバをも混在させて実装するに当たり、第1の平面部110Aに形成されるV溝111,111,…にこれらの2つのファイバに応じて、それぞれ深度の異なる2つのV溝(第1のV溝111aと第2のV溝111b)を形成するようにしている。
In recent years, in the field of optical communications that requires high precision and high integration, optical loss caused by the error Δh in the height direction of the core 2c due to slight distortion occurring in this PANDA type fiber becomes a problem. This is because it is expected that the influence of optical loss will become greater as higher precision and higher integration are required.
Therefore, in the present invention, when mounting not only the general optical fiber 1 having a perfect circular cross section but also a PANDA type polarization maintaining fiber in a mixed manner in the round fiber array 100, a Two V-grooves (a first V-groove 111a and a second V-groove 111b) having different depths are formed in the V-grooves 111, 111, . . . corresponding to these two fibers.
また、第2の平面部120A側にも、第1の平面部110A側と同様に深度の異なる2つのV溝(第3のV溝121aと第4のV溝121b)を形成している。
なお、第2の平面部120Aに形成される第3のV溝121aは、前記第1のV溝111aと対向する位置、第4のV溝121bは、前記第2のV溝121bと対向する位置となっている。
Furthermore, two V-grooves (a third V-groove 121a and a fourth V-groove 121b) having different depths are formed on the second plane portion 120A side as well as on the first plane portion 110A side.
Note that the third V groove 121a formed in the second plane portion 120A is located at a position opposite to the first V groove 111a, and the fourth V groove 121b is located opposite to the second V groove 121b. It is located.
前記第1のV溝111a及び前記第3のV溝121aの深度Dは、上述したように断面真円の一般的な光ファイバ1の直径R(=125μm)に応じて決定され、前記第2のV溝111b及び前記第4のV溝121bの深度D’は、光ファイバ1のコア位置と偏波保持ファイバのコア位置の差分Δhによって決定される。 The depth D of the first V-groove 111a and the third V-groove 121a is determined according to the diameter R (=125 μm) of the general optical fiber 1 having a perfect circular cross section, as described above, and The depth D' of the V-groove 111b and the fourth V-groove 121b is determined by the difference Δh between the core position of the optical fiber 1 and the core position of the polarization-maintaining fiber.
具体的には、まず、断面真円の光ファイバ1と偏波保持ファイバ2を、断面が正三角形のV溝に乗せた状態で、光ファイバ1のコア1cの位置と偏波保持ファイバ2のコア2cの高さの差分(Δh)を検知し、検知したΔhを用いて、PANDA型偏波保持ファイバ用の第3のV溝111b、第4のV溝121bを所定の深度D(115μm)よりΔhだけ浅く形成する。
このように、断面真円の一般的な光ファイバ1用のV溝(111a、121a)と、偏波保持ファイバ2用のV溝(111b、121b)を別々に形成することで、断面真円の光ファイバ1とPANDA型偏波保持ファイバ2を混在させて実装した場合であっても、光ファイバ1のコア1cの位置と偏波保持ファイバ2のコア2cの位置とが、共に仮想平面S上で一直線に並び、かつ、所定のピッチY1(=250μm)で高精度に配置することができる(図7(B))。
Specifically, first, with the optical fiber 1 and the polarization-maintaining fiber 2 having a perfect circular cross section placed on a V-groove having an equilateral triangular cross section, the position of the core 1c of the optical fiber 1 and the position of the polarization maintaining fiber 2 are determined. The height difference (Δh) of the core 2c is detected, and the third V-groove 111b and the fourth V-groove 121b for the PANDA polarization maintaining fiber are formed to a predetermined depth D (115 μm) using the detected Δh. It is formed shallower by Δh.
In this way, by separately forming the V-groove (111a, 121a) for the general optical fiber 1, which has a perfect circular cross-section, and the V-groove (111b, 121b) for the polarization-maintaining fiber 2, the cross-section can be perfectly circular. Even if the optical fiber 1 of They can be arranged in a straight line on the top and arranged with high accuracy at a predetermined pitch Y1 (=250 μm) (FIG. 7(B)).
(第2の実施形態)
次に、本願の第2の実施形態について、図8から図14を用いて説明する。
図8は、第2の実施形態に係る断面真円の丸形ファイバアレイ200の斜視図である。
丸形ファイバアレイ200は、光ファイバ1,1,…を高集積(狭ピッチ)に高精度に配置可能にした点が、前述の第1の実施形態の丸形ファイバアレイ100と異なる。
この実施形態の丸形ファイバアレイ200では、光ファイバ1,1,…が、その直径(125μm)と略同一のピッチY2(127μm)で高集積(高密度)に仮想平面S上にて一直線に配置されている(図11、図12)。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present application will be described using FIGS. 8 to 14.
FIG. 8 is a perspective view of a round fiber array 200 with a perfectly circular cross section according to the second embodiment.
The round fiber array 200 differs from the round fiber array 100 of the first embodiment described above in that the optical fibers 1, 1, . . . can be arranged with high precision (narrow pitch).
In the round fiber array 200 of this embodiment, the optical fibers 1, 1, ... are arranged in a straight line on the virtual plane S in a highly integrated (high density) manner with a pitch Y2 (127 μm) that is approximately the same as the diameter (125 μm) of the optical fibers. (Fig. 11, Fig. 12).
この第2の実施形態の丸形ファイバアレイ200も、第1の実施形態の丸形ファイバアレイ100と同様、光ファイバ1,1,…を挟み込む第1のガラス基部(第1の基部)210と第2のガラス基部(第2の基部)220及び接着層5Dによって円柱状基体200Aが構成されている。
前記第1のガラス基部210の第1の平面部(第1の平面部)210Aには、軸方向に沿って、9つのV溝(第1のファイバ保持溝)211,211,…が形成されている。また、前記第2のガラス基部220の第2の平面部には、前記V溝211,211,…に対向する複数(9つ)のV溝(第2のファイバ保持溝)221,221,…が軸方向に形成されている(図9(A))。
Similarly to the round fiber array 100 of the first embodiment, the round fiber array 200 of the second embodiment also includes a first glass base (first base) 210 that sandwiches the optical fibers 1, 1,... A cylindrical base 200A is constituted by the second glass base (second base) 220 and the adhesive layer 5D.
Nine V grooves (first fiber holding grooves) 211, 211, ... are formed along the axial direction in the first plane part (first plane part) 210A of the first glass base 210. ing. Further, in the second plane part of the second glass base 220, there are a plurality of (nine) V grooves (second fiber holding grooves) 221, 221, . . . facing the V grooves 211, 211, . is formed in the axial direction (FIG. 9(A)).
第1のガラス基部210の第1の平面部210Aと第2のガラス基部220の第2の平面部220Aは、張り合わされて接着剤5で固定されるが、このとき光ファイバ1,1,…は、V溝211とV溝221とによって挟まれた状態で保持され固定される。
光ファイバ1,1,…を挟んだ状態で生ずる第1の平面部210Aと第2の平面部220Aとの隙間Hには接着剤5が充填され、この接着剤5が固化して接着層5Dとなる。
なお、この第2の実施形態の第1のガラス基部210及び第2のガラス基部220は、前述した第1の実施形態の第1のガラス基部110及び第2のガラス基部120と、V溝211,211,…、221,221,…の数(9つ)と形状、及び配置(ピッチY2)が異なるのみで、その他の構成は略同一であるからその詳細な説明は省略する。
The first flat part 210A of the first glass base 210 and the second flat part 220A of the second glass base 220 are pasted together and fixed with adhesive 5, but at this time, the optical fibers 1, 1,... is held and fixed between the V-groove 211 and the V-groove 221.
The gap H between the first plane part 210A and the second plane part 220A, which occurs when the optical fibers 1, 1, . . . becomes.
Note that the first glass base 210 and second glass base 220 of this second embodiment are different from the first glass base 110 and second glass base 120 of the first embodiment described above, and the V groove 211. , 211, . . . , 221, 221, .
丸形ファイバアレイ200の第1のガラス基部210の第1の平面部210Aと、第2のガラス基部220の第2のガラス基部220Aとの隙間H(=接着層5D)は、丸形ファイバアレイ200の強度を確保するためいは狭い方が好ましい。 The gap H (=adhesive layer 5D) between the first flat part 210A of the first glass base 210 of the round fiber array 200 and the second glass base 220A of the second glass base 220 is In order to ensure the strength of 200, it is preferable that the hole be narrow.
図10は、第2の実施形態の丸形ファイバアレイ200の断面の形状を示す図である。
このうち図10(A)はV溝211,211,…、V溝221,221,…の形状を示し、図10(B)は、これらV溝211,211,…、V溝221,221,…に光ファイバ1,1,…が、互いのファイバ芯線が接するように最も高集積に配置される例(狭ピッチ)を示している。
図11は、断面真円の光ファイバ1(直径125μm)を狭ピッチで配置した際(芯線が互いに接するように配置した際)のV溝の形状ち光ファイバ1の関係を詳細に示す。
図11(A)に示すように、断面真円の一般的な光ファイバ1を、断面が正三角形のV溝で上下から挟み込んで保持して固定する場合に、上下2つのV溝のみで光ファイバ1,1,…を完全に囲み混むと、仮想平面S上では、光ファイバ1の直径RよりV溝の幅の方が大きくなるため、光ファイバ1,1,…をファイバ芯線が接するような狭ピッチ(127μmピッチで)配置することができない。
FIG. 10 is a diagram showing a cross-sectional shape of a round fiber array 200 according to the second embodiment.
Of these, FIG. 10(A) shows the shapes of the V grooves 211, 211, . . . , V grooves 221, 221, . . . . shows an example (narrow pitch) in which optical fibers 1, 1, . . . are arranged in the highest concentration such that their fiber cores are in contact with each other.
FIG. 11 shows in detail the relationship between the shape of the V-groove and the optical fiber 1 when the optical fiber 1 (diameter 125 μm) having a perfect circular cross section is arranged at a narrow pitch (arranged so that the core wires touch each other).
As shown in FIG. 11(A), when a general optical fiber 1 with a perfect circular cross section is held and fixed by sandwiching it between upper and lower V grooves with an equilateral triangular cross section, the optical fiber 1 can be held in place by only the upper and lower V grooves. If the fibers 1, 1, ... are completely surrounded and crowded, the width of the V groove will be larger than the diameter R of the optical fiber 1 on the virtual plane S, so the fiber core wires will be in contact with the optical fibers 1, 1, ... They cannot be arranged at a narrow pitch (127 μm pitch).
直径R(=125μm)の断面真円の一般的な光ファイバ1,1,…を、芯線が互いに接するようにしながら正三角形のV溝211、221で保持・固定するのであれば、V溝211、V溝221の深度Dxを、図11(B)に示すように、光ファイバ1,1,…の外周と接する正三角形の高さとする必要がある。
この正三角形は、底辺の長さが、光ファイバ1の半径R(=125μm)と略同じであるから、高さDxは、略108μmとなる。理論上、第1の平面部210Aと第2の平面部220Aとの隙間Hを34μm程度とすれば、第1の平面部210Aの平面と、V溝とV溝との間の凸部の頂点の高さは、一致する。
実際には、狭ピッチ(Y2)は127μmであるため、三角形の底辺の長さは、127μmとなるから、Dxは、110μmとなり、隙間Hを30μmとすれば、第1の平面部210Aの平面と、V溝とV溝との間の凸部の頂点の高さは略一致する(図12の頂点F)。
すなわち、第1の平面部210Aと第2の平面部220Aとの隙間Hを30μmとするのであれば、V溝の深度Dxを110μmとすれば、実装される光ファイバ1,1,…のピッチY2を略光ファイバ1の直径(狭ピッチの規格では127μm)とすることができる(図11(B))。
If general optical fibers 1, 1, ... with a diameter R (=125 μm) and a perfect circular cross section are to be held and fixed with equilateral triangular V grooves 211 and 221 with their core wires touching each other, the V groove 211 , the depth Dx of the V-groove 221 needs to be the height of an equilateral triangle that touches the outer periphery of the optical fibers 1, 1, . . . as shown in FIG. 11(B).
Since the length of the base of this equilateral triangle is approximately the same as the radius R (=125 μm) of the optical fiber 1, the height Dx is approximately 108 μm. Theoretically, if the gap H between the first plane part 210A and the second plane part 220A is about 34 μm, the top of the convex part between the plane of the first plane part 210A and the V-grooves. The heights of match.
Actually, since the narrow pitch (Y2) is 127 μm, the length of the base of the triangle is 127 μm, so Dx is 110 μm, and if the gap H is 30 μm, the plane of the first flat portion 210A The heights of the apexes of the convex portions between the V grooves are substantially the same (vertex F in FIG. 12).
That is, if the gap H between the first plane part 210A and the second plane part 220A is 30 μm, and the depth Dx of the V-groove is 110 μm, the pitch of the optical fibers 1, 1, ... to be mounted is Y2 can be approximately the diameter of the optical fiber 1 (127 μm according to the narrow pitch standard) (FIG. 11(B)).
図12は、光ファイバ1の直径が125μm、第1の平面部210Aと第2の平面部220Aとの隙間H(=接着層5Dの厚さ)を30μmとして、9つのV溝211,211,…と、これと対向する9つのV溝221,221,…の深度Dxを共に110μmとした例を示す。ここで第1の平面部210Aは、両端(図12の両側)に設けられた第1の接着部210A1,210A1と、これに挟まれた第1の挟持部210A2とからなる。
また、第2の平面部220Aも、両端(図12の両側)に設けられた第2の接着部220A1,220A1と、これに挟まれた第2の挟持部220A2とからなる。
この図12では、前記第1の挟持部210A2の最頂部(V溝211が隣接するV溝211と形成する凸部の頂点Fの位置)は、前記第1の接着部210A1,210A1の表面の位置と一致する。
また、前記第2の挟持部220A2の最頂部(V溝221が隣接するV溝221と形成する凸部の頂点Gの位置)は、前記第2の接着部220A1,220A1の表面の位置と一致する。
FIG. 12 shows nine V-grooves 211, 211, An example is shown in which the depth Dx of the nine V-grooves 221, 221, . Here, the first plane part 210A is composed of first adhesive parts 210A1, 210A1 provided at both ends (both sides in FIG. 12), and a first clamping part 210A2 sandwiched therebetween.
Further, the second flat part 220A also includes second adhesive parts 220A1, 220A1 provided at both ends (both sides in FIG. 12), and a second clamping part 220A2 sandwiched therebetween.
In FIG. 12, the top of the first clamping part 210A2 (the position of the apex F of the convex part formed by the V-groove 211 with the adjacent V-groove 211) is located on the surface of the first adhesive part 210A1, 210A1. Matches the position.
Further, the topmost part of the second holding part 220A2 (the position of the apex G of the convex part formed by the V-groove 221 with the adjacent V-groove 221) coincides with the position of the surface of the second adhesive part 220A1, 220A1. do.
よって、同図に示すように、第1の平面部210Aと第2の平面部220Aの隙間Hを30μmとするのであれば、V溝211,211,…、V溝221,221,…は、第1の平面部210Aの表面、第2の平面部220Aの表面で互いに隣接して形成することができる。 Therefore, as shown in the figure, if the gap H between the first plane part 210A and the second plane part 220A is 30 μm, the V grooves 211, 211, . . . , the V grooves 221, 221, . They can be formed adjacent to each other on the surface of the first plane section 210A and the surface of the second plane section 220A.
図13は、丸形ファイバアレイ200に、断面真円の一般的な光ファイバ1と、偏波保持ファイバ2とを混在させて実装する際の、V溝(第1のV溝)211a、V溝(第2のV溝)211b及びV溝(第3のV溝)221a、V溝(第4のV溝)221bを示すものである。
丸形ファイバアレイ200に断面真円の一般的な光ファイバ1と、断面の形状が歪む偏波保持ファイバ2を混在させて実装するのであれば、第1の実施形態の場合(図7)と同様に、偏波保持ファイバ2を保持するV溝(第2のV溝)211b、V溝(第4のV溝)221bの深度を、V溝211a,221aの深度より、コア1cとコア2cの高さの差Δhだけ浅くすればよい。
FIG. 13 shows a V-groove (first V-groove) 211a, a V-groove (first V-groove) 211a, and a It shows a groove (second V groove) 211b, a V groove (third V groove) 221a, and a V groove (fourth V groove) 221b.
If the round fiber array 200 is to be equipped with a mixture of general optical fibers 1 with a perfect circular cross section and polarization maintaining fibers 2 with a distorted cross section, the first embodiment (FIG. 7) Similarly, the depths of the V-groove (second V-groove) 211b and the V-groove (fourth V-groove) 221b that hold the polarization-maintaining fiber 2 are determined from the depths of the V-grooves 211a and 221a for core 1c and core 2c. It is only necessary to make it shallower by the height difference Δh.
図14には、第1の平面部210Aと第2の平面部220Aとの隙間を30μmより狭くした例を示す(例えば10μm)。
図11(B)に示したたように、第1の平面部210AにV溝211,211,…を互いに接するように形成し、これと対向する第2の平面部220AにV溝221,221,…も互いに接するように形成すると、第1の平面部210Aと第2の平面部220Aとの隙間Hを30μm程度にする必要がある(狭ピッチ 127μmの場合)。
FIG. 14 shows an example in which the gap between the first plane part 210A and the second plane part 220A is narrower than 30 μm (for example, 10 μm).
As shown in FIG. 11(B), V grooves 211, 211, . ,... are formed so as to be in contact with each other, it is necessary to set the gap H between the first plane part 210A and the second plane part 220A to about 30 μm (in the case of a narrow pitch of 127 μm).
ここで第1の平面部210Aと第2の平面部220Aとの隙間を30μmより狭く(例えば10μm)するのであれば、図14(A)に示すように、第1の平面部210Aの両端に位置するV溝(両端V溝)211m、211mの形状(左右非対称)と、その間に形成されたV溝(中間V溝)211n,211n,…の形状(左右対称)を異ならせればよい。 Here, if the gap between the first plane part 210A and the second plane part 220A is made narrower than 30 μm (for example, 10 μm), as shown in FIG. What is necessary is to make the shapes (left-right asymmetrical) of the V-grooves (both-end V-grooves) 211m, 211m located there different (left-right symmetrical) and the shapes (left-right symmetrical) of the V-grooves (intermediate V-grooves) 211n, 211n, . . . formed therebetween.
隙間を10μmとするのであれば、第1の挟持部210A2での最頂部(図14(A)のF,F,…の位置)は、第1の平面部210Aの両端に設けられた第1の接着部210A1,210A1の表面の位置より深くしなければならない。
また、第2の平面部220Aでも、中央にある第2の挟持部220A2の最頂部(図14(A)のG,G,…)は、両端にある第2の接着部220A1,220A1の表面の位置より深くしなければならない。
If the gap is 10 μm, the top of the first holding part 210A2 (positions F, F, ... in FIG. It must be made deeper than the surface of the adhesive portions 210A1 and 210A1.
Also, in the second plane part 220A, the top of the second clamping part 220A2 in the center (G, G, ... in FIG. It must be deeper than the position of.
このように中間V溝211nを形成する際には、隣接するV溝とで形成される凸部の頂点(図14(A)のF,F…)を、第1の平面部210Aより深い位置とする。
また、第2の平面部220Aにおいても、第2の平面部220Aの両端に位置するV溝(両端V溝)221m,221mの間に形成された中間V溝221n,221n…が隣接するV溝とで形成する凸部の頂点(図14(A)のG,G…)を、第2の平面部220Aより深くする。
When forming the intermediate V-groove 211n in this way, the apex of the convex portion formed by the adjacent V-groove (F, F, etc. in FIG. 14(A)) is placed at a position deeper than the first flat portion 210A. shall be.
Also, in the second flat part 220A, intermediate V grooves 221n, 221n, etc. formed between the V grooves (both end V grooves) 221m, 221m located at both ends of the second flat part 220A are adjacent to each other. The apexes of the convex portions (G, G, . . . in FIG. 14(A)) formed by and are made deeper than the second flat portion 220A.
中間V溝211n,…、221n,…を上記のように形成することで、光ファイバ1,1,…を所望のピッチY2(127μm)としつつ、第1の平面部210Aと第2の平面部220Aとの隙間、すなわち接着層5Dを10μm程度にして、丸形ファイバアレイ200でのガラスに対する接着剤5の比率を下げ、ファイバアレイ200の強度を高めることができる。 By forming the intermediate V grooves 211n, . . . , 221n, . . . as described above, the optical fibers 1, 1, . By making the gap with 220A, that is, the adhesive layer 5D, about 10 μm, the ratio of adhesive 5 to glass in the round fiber array 200 can be lowered, and the strength of the fiber array 200 can be increased.
なお、第2の実施形態では、光ファイバ、偏波保持ファイバを互いに接するように丸形ファイバアレイ200に実装した例をあげて説明しているため、V溝も互いに接するように密に形成しているが、図15(A)に示すように、第1の平面部210A、第2の平面部220Aに光ファイバ(125μm)1が互いに接するように設計しておき、顧客の要請に応じて必要なV溝のみを切削して形成して所望の光ファイバ1,1,…を実装するようにしてもよい(図15(B))。127ピッチで連続して設計されたV溝を、実際には間引いて切削することで、図15(B)に示すように例えば、1つ間引けばピッチを254μm、2つ間引けば381μmでV溝を形成し、これらV溝に光ファイバ1,1,…を配置することで、設計を転用して、適宜、所望の配置パターンとすることができる。 Note that in the second embodiment, an example is given in which optical fibers and polarization-maintaining fibers are mounted in the round fiber array 200 so as to be in contact with each other, so the V-grooves are also formed densely so that they are in contact with each other. However, as shown in FIG. 15(A), the optical fibers (125 μm) 1 are designed so that they are in contact with each other on the first plane portion 210A and the second plane portion 220A. Desired optical fibers 1, 1, . . . may be mounted by cutting and forming only necessary V-grooves (FIG. 15(B)). By actually thinning out and cutting the V-grooves designed to have a continuous pitch of 127, for example, if you thin out one pitch, the pitch will be 254 μm, and if you thin out two pitches, the pitch will be 381 μm. By forming V-grooves and arranging the optical fibers 1, 1, . . . in these V-grooves, the design can be repurposed to suitably provide a desired arrangement pattern.
なお、第1、第2の実施形態では、第1及び第2の基部をガラス基部とする例をあげて説明したが、本発明を、他の素材からなる基部(例えばシリコンからなる基部等)に適用しても同じ効果が得られる。シリコンのように光を透過しない素材が選択された場合には、接着剤は、熱硬化接着剤等を用いればよい。 In the first and second embodiments, the first and second bases are glass bases, but the present invention is applicable to bases made of other materials (for example, silicon bases, etc.). The same effect can be obtained by applying it to When a material that does not transmit light, such as silicone, is selected, a thermosetting adhesive or the like may be used as the adhesive.
本願発明は、小型丸形ファイバアレイに用いられるが、キャピラリーを円柱状部材の中心に直線状に精度よく配置することが要求される他の分野にも適用可能である。 Although the present invention is used for small round fiber arrays, it is also applicable to other fields where it is required to accurately arrange a capillary in a straight line at the center of a cylindrical member.
1 光ファイバ
1a ファイバ芯線
1b ファイバ被覆部
1c コア
2 偏波保持ファイバ
2c コア
5 接着剤
5D 接着層
100 丸形ファイバアレイ
100A 円柱状基体
110 第1のガラス基部(第1の基部)
110A 第1の平面部
111 V溝(第1のファイバ保持溝)
120 第2のガラス基部(第2の基部)
120A 第2の平面部
121 V溝(第2のファイバ保持溝)
121A 両端V溝
121B 中間V溝
200 丸形ファイバアレイ
200A 円柱状基体
210 第1のガラス基部
210A 第1の平面部
211 V溝(第1のファイバ保持溝)
220 第2のガラス基部
220A 第2の平面部
221 V溝(第2のファイバ保持溝)
221A 両端V溝
221B 中間V溝
S 仮想平面
1 Optical fiber 1a Fiber core 1b Fiber coating 1c Core 2 Polarization maintaining fiber 2c Core 5 Adhesive 5D Adhesive layer 100 Round fiber array 100A Cylindrical base 110 First glass base (first base)
110A First plane part 111 V groove (first fiber holding groove)
120 Second glass base (second base)
120A Second plane part 121 V groove (second fiber holding groove)
121A V-groove at both ends 121B Intermediate V-groove 200 Round fiber array 200A Cylindrical base 210 First glass base 210A First flat part 211 V-groove (first fiber holding groove)
220 Second glass base 220A Second plane part 221 V groove (second fiber holding groove)
221A V-groove at both ends 221B Intermediate V-groove S Virtual plane
Claims (12)
前記第1の基部の軸方向に形成された第1の平面部には、軸方向に第1のファイバ保持溝が複数形成され、
前記第2の基部の軸方向に形成された第2の平面部には、前記第1のファイバ保持溝と対向する複数の第2のファイバ保持溝が形成され、
互いに対向する前記第の1ファイバ保持溝と前記第2のファイバ保持溝との間に複数の光ファイバが配置され、
前記接着層が、前記第1の平面部と前記第2の平面部との間に充填された接着剤にて形成されていることを特徴とするファイバアレイ。 It has a cylindrical base consisting of a semi-cylindrical first base, a semi-cylindrical second base, and an adhesive layer provided between the first base and the second base,
A plurality of first fiber holding grooves are formed in the axial direction in the first flat part formed in the axial direction of the first base,
A plurality of second fiber holding grooves facing the first fiber holding grooves are formed in a second flat part formed in the axial direction of the second base,
A plurality of optical fibers are arranged between the first fiber holding groove and the second fiber holding groove that face each other,
A fiber array characterized in that the adhesive layer is formed of an adhesive filled between the first plane part and the second plane part.
前記第2の基部は、断面が真円の円柱状母材が当該軸芯を含む平面に平行に削られて半円柱状に形成されており、
前記第1の基部は、さらに前記円柱状母材の軸芯を含む平面から前記接着層の1/2の深さまで削られて前記第1の平面部が形成されており、
前記第2の基部は、さらに前記円柱状母材の軸芯を含む平面から前記接着層の1/2の深さまで削られて前記第2の平面部が形成されており、
前記第1の基部と前記第2の基部と前記接着層とからなる前記円柱状基体が、断面が真円の円柱状となっていることを特徴とする請求項1に記載のファイバアレイ。、 The first base is formed into a semi-cylindrical shape by cutting a cylindrical base material with a perfect circular cross section parallel to a plane including the axis,
The second base is formed into a semi-cylindrical shape by cutting a cylindrical base material with a perfect circular cross section parallel to a plane including the axis,
The first base is further cut from a plane including the axis of the cylindrical base material to a depth of 1/2 of the adhesive layer to form the first plane part,
The second base is further shaved from a plane including the axis of the cylindrical base material to a depth of 1/2 of the adhesive layer to form the second plane part,
2. The fiber array according to claim 1, wherein the cylindrical base including the first base, the second base, and the adhesive layer has a cylindrical shape with a perfect circle in cross section. ,
前記第2の平面部は、両端に設けられた2つの第2の接着部と該第2の接着部に挟まれた第2の挟持部とからなり、該第2の挟持部に前記第2のファイバ保持溝が形成され、
前記第1の挟持部の最頂部が、前記第1の接着部の表面より深く形成され、
前記第2の挟持部の最頂部が、前記第2の接着部の表面より深く形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のファイバアレイ。 The first plane part includes two first adhesive parts provided at both ends and a first clamping part sandwiched between the first adhesive parts, and the first clamping part has the first adhesive part sandwiched between the first adhesive parts. A fiber holding groove is formed,
The second plane part includes two second adhesive parts provided at both ends and a second clamping part sandwiched between the second adhesive parts, and the second clamping part is provided with the second adhesive part. A fiber holding groove is formed,
The top of the first holding part is formed deeper than the surface of the first adhesive part,
5. The fiber array according to claim 1, wherein the top of the second holding part is formed deeper than the surface of the second adhesive part.
前記V溝の深度は、少なくとも光ファイバの直径の3/4より大きいことを特徴とする請求項6または請求項7に記載のファイバアレイ。 A plurality of optical fibers are arranged in a straight line in the first holding part so that their core wires are in contact with each other,
8. The fiber array according to claim 6, wherein the depth of the V-groove is greater than at least 3/4 of the diameter of the optical fiber.
前記第1の平面部には、深度の異なる第1のV溝と第2のV溝が形成され、
前記第2の平面部には、前記第1のV溝と対向する位置に該第1のV溝と同じ深度の第3のV溝と、前記第2のV溝と対向する位置に該第2のV溝と同じ深度の第4のV溝とが形成され、
前記第1のV溝及び前記第3のV溝の深度は、前記光ファイバの直径と接着層の厚さに応じて決定され、
前記第2のV溝及び前記第4のV溝の深度は、断面が正三角形のV溝に前記光ファイバが配置されたときのコア位置と偏波保持ファイバが配置されたときのコア位置の差に基づいて決定されていることを特徴とする請求項1から請求項8の何れかに記載のファイバアレイ。 The plurality of optical fibers are optical fibers with a perfect circular cross section and polarization maintaining fibers,
A first V groove and a second V groove having different depths are formed in the first plane part,
The second flat portion includes a third V groove having the same depth as the first V groove at a position facing the first V groove, and a third V groove at a position facing the second V groove. A fourth V groove having the same depth as the second V groove is formed,
The depths of the first V-groove and the third V-groove are determined according to the diameter of the optical fiber and the thickness of the adhesive layer,
The depths of the second V-groove and the fourth V-groove are determined by the core position when the optical fiber is placed in the V-groove with an equilateral triangular cross section and the core position when the polarization maintaining fiber is placed. 9. The fiber array according to claim 1, wherein the fiber array is determined based on a difference.
前記半円柱状母材の軸方向平面部に、軸方向に延びる複数のV溝を形成するステップと、
前記半円柱状母材を複数箇所で切断して、複数の第1の基部と複数の第2の基部を作製するステップと、
前記第1の基部となる前記半円柱状母材の前記軸方向平面部に複数のV溝に沿って光ファイバを配置するステップと、
該光ファイバが配置された前記第1の基部の軸方向平面部に、前記第2の基部となる前記半円柱状母材の軸方向平面部を、互いのV溝が重なるように接合させるステップと、
前記第1の基部となる半円柱状母材の前記軸方向平面部と前記第2の基部となる前記半円柱状母材の前記軸方向平面部との間に生ずる隙間に接着剤を充填するステップとを含んでいることを特徴とするファイバアレイの製造方法。 cutting a cylindrical base material with a perfect circular cross section to a predetermined depth from a plane including the axis to form a semi-cylindrical base material;
forming a plurality of V grooves extending in the axial direction in the axial plane part of the semi-cylindrical base material;
cutting the semi-cylindrical base material at a plurality of locations to produce a plurality of first bases and a plurality of second bases;
arranging optical fibers along a plurality of V grooves in the axial plane portion of the semi-cylindrical base material serving as the first base;
A step of joining an axial plane part of the semi-cylindrical base material, which will become the second base part, to an axial plane part of the first base part, on which the optical fiber is arranged, so that their V grooves overlap. and,
Filling an adhesive into a gap created between the axial plane part of the semi-cylindrical base material that will become the first base and the axial plane part of the semi-cylindrical base material that will become the second base part. A method for manufacturing a fiber array, comprising the steps of:
前記2つのV溝の間に複数のV溝を形成するステップとを含み、
前記複数のV溝を形成するステップでは、隣接するV溝との間に形成される凸部の頂点が、前記第1の基部及び前記第2の軸方向平面部より低く形成されることを特徴とする請求項10に記載のファイバアレイ製造方法。 Two at both ends of the axial plane part of the semi-cylindrical base material which becomes the first base, and at both ends of the axial plane part of the semi-cylindrical base material which becomes the second base part. forming a V-groove;
forming a plurality of V grooves between the two V grooves,
In the step of forming the plurality of V grooves, the apex of the convex part formed between adjacent V grooves is formed lower than the first base and the second axial plane part. The fiber array manufacturing method according to claim 10.
前記V溝に前記光ファイバと偏波保持ファイバを配置してそれぞれのコア位置の差分を検知するステップと、
前記検知した差分に基づいて、前記偏波保持ファイバが配置されるV溝の深度を決定するステップとを含んでいることを特徴とする請求項10または請求項11に記載のファイバアレイの製造方法。 forming a V-groove by determining the depth based on the diameter of the optical fiber with a perfect circular cross section to be mounted;
arranging the optical fiber and the polarization-maintaining fiber in the V-groove and detecting a difference in their respective core positions;
The method for manufacturing a fiber array according to claim 10 or 11, further comprising the step of determining the depth of the V-groove in which the polarization maintaining fiber is placed based on the detected difference. .
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