JP4767789B2 - 光部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光通信分野等で用いられるプラスチック光ファイバと受光素子や発光素子などの光素子とを接続してなる光部品の製造方法に関する。

近年、フロア内配線、機器内配線、ボード間配線、ボード内配線など、より短距離の通信に光配線が導入されつつあり、光素子とプラスチック光ファイバを用いた光通信が広まりつつある。受光素子や発光素子などの光素子とプラスチック光ファイバとを接続する技術は、通信の効率・安定性・信頼性を確保する上で、基本的で重要な技術である。従来より、光素子とプラスチック光ファイバとを光学的に接続してなる光部品とその製造方法に関して、様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１〜５参照。）。

これら特許文献１〜５に開示された従来技術は、光素子と光ファイバは、フェルールを用いて結合していたり、嵌合構造を用いて結合している。しかし、これらの結合構造は複雑であり、アセンブリも煩雑となるために、量産には不向きであった。この問題を解決する手段として、特許文献６に開示された技術が提案されている。

特許文献６では、光素子と光ファイバを融着により接続する手段を提供している。しかしながら、この特許文献６記載の従来技術では、主に石英系光ファイバと石英系融着層により結合することを念頭においており、レーザ照射や、アーク放電により融着を行っている。これらの融着手段は、プラスチック光ファイバと光素子の樹脂ハウジングとを融着する場合、エネルギーが大き過ぎるために、あまり適さない。そのため、特許文献６では、プラスチック光ファイバと光素子の樹脂ハウジングとを融着する場合に、ヒータにより２００℃〜３００℃に加熱して融着することが記載されている。
特開２００２−３５０６５号公報 特開平７−２９４７７７号公報 特開平５−１６７９４５号公報 特開２００４−８６１３７号公報 特開２００４−２４５８６２号公報 特開２００２−１０７５８１号公報

しかし、プラスチック光ファイバと光素子の樹脂ハウジングとをヒータにより加熱して融着する場合、温度の管理が難しく、すべての製品の接続部の強度を一定に保つことが非常に困難である。また、加熱・冷却工程を瞬時に行うことも難しくなり、工程時間が長くなってしまう。また、融着部のみを加熱することも難しく、光素子や、プラスチック光ファイバへのダメージも大きい。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、光素子とプラスチック光ファイバとを効率よく融着して接続することができる光部品の製造方法の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、光素子とプラスチック光ファイバとが光学的に接続されてなる光部品の製造方法であって、光素子は、受発光素子を搭載した光部品本体の受発光面側に、樹脂ハウジングが設けられ、プラスチック光ファイバの先端部に２本以上の枝分かれを形成し、プラスチック光ファイバの先端を光素子の樹脂ハウジングの表面に当接し、少なくともその接触部分に超音波振動を加え、この樹脂ハウジングの表面にプラスチック光ファイバの先端を超音波融着して、プラスチック光ファイバの先端と光素子とを光学的に接続し、前記光部品を得ることにより、前記枝分かれの股の部分に前記光素子の樹脂ハウジングの表面を当接して、且つ枝の部分を前記光素子に超音波融着により光学的に接続することを特徴とする光部品の製造方法を提供する。

本発明の光部品の製造方法によれば、簡便にプラスチック光ファイバと光素子を接続することができ、接続損失が低い高品質の光部品を歩留まり良く、短時間で製造でき、光部品のコストを低減できる。

以下、図面を参照して本発明及びその参考の実施形態を説明する。
図１は、参考形態に係る光部品の第１実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ａは、光素子２とプラスチック光ファイバ３とが超音波融着され、この超音波融着部４において光素子２とプラスチック光ファイバ３とが光学的に接続された構成になっている。

本実施形態において、光素子２としては、プラスチック光ファイバ３との間で光の結合を行う各種の光素子を用いることができ、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）などの発光素子、又はフォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子が挙げられる。さらに、前記受発光素子以外の光素子２としては、波長フィルタ、反射ミラー、光カプラなどが挙げられる。本実施形態の光素子２は、受発光素子を搭載した光部品本体の受発光面側に、樹脂ハウジングが設けられ、この樹脂ハウジングの表面にプラスチック光ファイバ３の先端を超音波融着できるようになっている。

本実施形態において、プラスチック光ファイバ３としては、一般に光通信用途などに用いられている各種のプラスチック光ファイバを用いることができ、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるコアと、該コアの外周に薄く設けられたフッ素樹脂からなるクラッドとを備えたプラスチック光ファイバなどが挙げられる。このプラスチック光ファイバ３の外径は特に限定されない。

本実施形態の光部品１Ａの製造方法を説明する。まず、プラスチック光ファイバ３の先端を光素子２の樹脂ハウジング表面の適切な位置に当接する。次に、その接触部分に超音波振動を加え、プラスチック光ファイバの先端と光素子とを超音波融着し、融着終了後に超音波を停止して放冷する。この様な簡単な操作によって、超音波融着部４において光素子２とプラスチック光ファイバ３とが光学的に接続された光部品１Ａが得られる。この超音波融着では、プラスチック光ファイバ３の先端面と、これに接触した光素子２の表面の一部のみが超音波振動によって発熱し、融着されるので、ヒータなどによって融着部を加熱する場合と比べ、光素子２やプラスチック光ファイバ３への熱によるダメージを少なくすることができる。
この超音波融着は、市販の超音波融着装置などを用いて実施できる。この時に使用する超音波振動用保持具の構造や形状、また超音波の振動数などは限定されず、接続するべき光素子２とプラスチック光ファイバ３に応じて適宜設定可能である。

本実施形態の光部品１Ａは、光素子２とプラスチック光ファイバ３とが超音波融着により光学的に接続されてなるものなので、簡便にプラスチック光ファイバ３と光素子２を接続することができ、接続損失が低い高品質の光部品を歩留まり良く、短時間で製造でき、光部品のコストを低減できる。

図２は、参考形態に係る光部品の第２実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｂは、前述した第１実施形態の光部品１Ａと同じ構成要素を備えて構成され、さらにプラスチック光ファイバ３の先端を予め加熱等により膨らみを与えておき、この拡張部５を光素子２に超音波融着することによって、この超音波融着部４において光素子２とプラスチック光ファイバ３とが光学的に接続された構成になっている。

本実施形態の光部品１Ｂは、プラスチック光ファイバ３の先端部を加熱して膨らませる予備の工程を行うこと以外は、前述した第１実施形態の光部品と同様に製造することができる。

本実施形態の光部品１Ｂは、前述した第１実施形態の光部品１Ａと同様の効果を得ることができ、さらにプラスチック光ファイバ３の先端に拡張部５を設け、この拡張部５を光素子２に超音波融着した構成なので、超音波融着作業がやりやすくなり、また超音波融着部４の強度を高めることができる。

図３は、本発明に係る光部品の第３実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｃは、前述した第１実施形態の光部品１Ａと同じ構成要素を備えて構成され、さらにプラスチック光ファイバ３の先端が２本以上に枝分かれし、枝分かれの股の部分に光素子２が当接され、且つ枝分かれ部分６が光素子２に超音波融着により光学的に接続された構成になっている。

本実施形態の光部品１Ｃは、プラスチック光ファイバ３の先端部に切れ目を入れて２つ以上の枝分かれ部分６を形成する予備の工程を行うこと以外は、前述した第１実施形態の光部品と同様に製造することができる。

本実施形態の光部品１Ｃは、前述した第１実施形態の光部品１Ａと同様の効果を得ることができ、さらにプラスチック光ファイバ３の先端に枝分かれ部分６を設け、これらの枝分かれ部分６を光素子２に超音波融着した構成なので、超音波融着作業がやりやすくなり、また超音波融着部４の強度を高めることができる。

図４は、参考形態に係る光部品の第４実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｄは、前述した第１実施形態の光部品１Ａと同じ構成要素を備えて構成され、さらにプラスチック光ファイバ３の先端部外周に補助部材７を装着し、この補助部材７とプラスチックファイバ３とを同時に光部材２に超音波融着した構成になっている。この補助部材７の材質は限定されず、金属、セラミックス、プラスチックなどであってよい。また補助部材７の形状も限定されず、管状の部材や複数の板状片などとすることができる。

本実施形態の光部品１Ｄは、プラスチック光ファイバ３の先端部外周に補助部材７を装着する予備の工程を行うこと以外は、前述した第１実施形態の光部品と同様に製造することができる。なお、本実施形態では、超音波融着する際に、光素子２と補助部材７とを保持して超音波を加えることができるので、プラスチック光ファイバ３に超音波を加える場合よりも、融着し易くなる。

本実施形態の光部品１Ｄは、前述した第１実施形態の光部品１Ａと同様の効果を得ることができ、さらにプラスチック光ファイバ３の先端部外周に補助部材７を装着し、この補助部材７とプラスチックファイバ３とを同時に光部材２に超音波融着したものなので、超音波融着作業がやりやすくなり、超音波融着部４の強度を高めることができる。

図５は、参考形態に係る光部品の第５実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｅは、前述した第４実施形態の光部品１Ｄと同じ構成要素を備えて構成され、フランジ９が設けられた補助部材８を用い、この補助部材８をプラスチック光ファイバ３の先端部外周に装着し、フランジ９を光素子２に超音波融着した構成になっている。

本実施形態の光部品１Ｅは、使用する補助部材８の形状が異なる以外は、前述した第４実施形態の光部品１Ｄと同様に製造することができる。
本実施形態の光部品１Ｅは、前述した第４実施形態の光部品１Ｄと同様の効果を得ることができ、さらに、フランジ９が設けられた補助部材８を用いたことによって、光素子２との融着面積が広がり、超音波融着作業が更に容易となる。また超音波融着部４の強度をより高めることができる。

図６は、参考形態に係る光部品の第６実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｆは、前述した第４実施形態の光部品１Ｄと同じ構成要素を備えて構成され、補助部材として、プラスチック光ファイバ３及び光素子２と接する面に、凹凸部１１が設けられた補助部材１０を用い、この補助部材１０をプラスチック光ファイバ３の先端部外周に装着して光素子２に超音波融着した構成になっている。

本実施形態の光部品１Ｆは、使用する補助部材１０の形状が異なる以外は、前述した第４実施形態の光部品１Ｄと同様に製造することができる。
本実施形態の光部品１Ｆは、前述した第４実施形態の光部品１Ｄと同様の効果を得ることができ、さらに、プラスチック光ファイバ３及び光素子２と接する面に、凹凸部１１が設けられた補助部材１０を用いたことによって、超音波融着部４の強度をさらに高めることができる。

図７は、参考形態に係る光部品の第７実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｇは、光素子２の光出射面側に、突起１２が設けられ、この突起１２にプラスチック光ファイバが超音波融着され、光素子２とプラスチック光ファイバ３とが光学的に接続された構成になっている。

本実施形態の光部品１Ｇは、突起１２を有する光素子２を超音波融着装置の一方の保持具に固定し、次に、プラスチック光ファイバ３の先端部を突起１２に載せ、光素子２との間で光結合が可能なように位置合わせし、次いで、プラスチック光ファイバ３の先端部に押圧治具１３を当て、この押圧治具１３と突起１２の間に超音波振動を加え、プラスチック光ファイバ３の先端部を突起１２に超音波融着する。これによって、プラスチック光ファイバ３の先端面が光素子２の光出射面に接合され、両者が光学的に接続される。

本実施形態の光部品１Ｇは、前述した第１実施形態の光部品１Ａと同様の効果を得ることができ、さらに、突起１２を有する光素子２の該突起１２にプラスチック光ファイバ３を超音波融着し、光素子２とプラスチック光ファイバ３とを光学的に接続した構成としたので、超音波融着作業が更に容易となり、超音波融着部４の強度をさらに高めることができる。

図８は、参考形態に係る光部品の第８実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｈは、前述した第７実施形態の光部品１Ｇと同じ構成要素を備えて構成され、さらに突起１２に凹凸面１４が設けられ、この凹凸面１４にプラスチック光ファイバ３の外周面が超音波融着された構成になっている。

本実施形態の光部品１Ｈは、突起１２に凹凸面１４が設けられていること以外は、前述した第７実施形態の光部品１Ｇと同様に製造することができる。
本実施形態の光部品１Ｇは、前述した第７実施形態の光部品１Ｇと同様の効果を得ることができ、また突起１２に凹凸面１４を設けたことによって、超音波融着部の強度をさらに高めることができる。

図９は、参考形態に係る光部品の第９実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｉは、前述した第７実施形態の光部品１Ｇと同じ構成要素を備えて構成され、さらに突起１２上のプラスチック光ファイバ３に保持部材１５を被せ、プラスチック光ファイバ３と保持部材１５とを同時に突起１２に超音波融着した構成になっている。

本実施形態の光部品１Ｉは、突起１２にプラスチック光ファイバ３と保持部材１５とを重ね合わせ、保持部材１５と突起１２の間に超音波振動を加え、突起１２とプラスチック光ファイバ３と保持部材１５とを一緒に超音波融着すること以外は、前述した第７実施形態の光部品１Ｇと同様に製造することができる。
本実施形態の光部品１Ｉは、前述した第７実施形態の光部品１Ｇと同様の効果を得ることができ、さらに、プラスチック光ファイバ３と保持部材１５とを同時に突起１２に超音波融着した構成としたことによって、超音波融着が容易になり、また超音波融着部の強度をさらに高めることができる。

図１０は、参考形態に係る光部品の第１０実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｊは、前述した第９実施形態の光部品１Ｉと同じ構成要素を備えて構成され、さらに突起１２と、保持部材１５との互いに融着し合う面側に、それぞれ凹凸面１４，１６が設けられ、プラスチック光ファイバ３と保持部材１５とを同時に突起１２に超音波融着した構成になっている。

本実施形態の光部品１Ｊは、前述した第９実施形態の光部品１Ｉと同様に製造することができる。
本実施形態の光部品１Ｊは、前述した第９実施形態の光部品１Ｉと同様の効果を得ることができ、さらに、突起１２と、保持部材１５との互いに融着し合う面側に、それぞれ凹凸面１４，１６を設けた構成としたので、超音波融着部の強度をさらに高めることができる。

図１１は、参考形態に係る光部品の第１１実施形態を示す図である。本実施形態の光部品１Ｋは、光素子２の光出射面側に、プラスチック光ファイバ３の先端が光素子２と光結合される位置に正確に位置決めするための位置決め溝１７（Ｖ溝）が設けられ、プラスチック光ファイバ３がこの位置決め溝１７に入れられた状態で、プラスチック光ファイバ３が突起１２に超音波融着され、光素子２とプラスチック光ファイバ３とが光学的に接続された構成になっている。

本実施形態の光部品１Ｇは、突起１２を有する光素子２を超音波融着装置の一方の保持具に固定し、次に、プラスチック光ファイバ３の先端部を突起１２の位置決め溝１７に入れて、光素子２との間で光結合が可能なように位置合わせし、次いで、図７に示す第７実施形態の場合と同様に、プラスチック光ファイバ３の先端部に押圧治具１３を当て、この押圧治具１３と突起１２の間に超音波振動を加え、プラスチック光ファイバ３を突起１２に超音波融着する。これによって、プラスチック光ファイバ３の先端面が光素子２の光出射面に接合され、両者が光学的に接続される。

本実施形態の光部品１Ｋは、前述した第７実施形態の光部品１Ｇと同様の効果を得ることができ、さらに、突起１２にプラスチック光ファイバ３の位置決め用の溝１７を設けたことによって、光素子２とプラスチック光ファイバ３との位置合わせを容易に且つ確実に行うことができるようになり、光部品１Ｋの製造効率をより高めることができる。

また、前述した各実施形態は、前述した光部品１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋのいずれかを備えた光装置（図示略）を提供する。この光装置としては、受光素子や発光素子などの光素子２と、該光素子２に光学的に接続されたプラスチック光ファイバ３とを有する各種の光装置、例えば、光通信用機器、家電製品、自動車などの車両搭載用光通信機器、コンピュータやプリンタを含む各種光通信設備などが挙げられる。

前述した光装置は、前述した光部品１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋを備えているものなので、光部品についてのコストを低減することが可能となり、光装置のコストを低減できる。

参考形態に係る光部品の第１実施形態を示す側面図である。 参考形態に係る光部品の第２実施形態を示す側面図である。 本発明に係る光部品の第３実施形態を示す側面図である。 参考形態に係る光部品の第４実施形態を示す側面図である。 参考形態に係る光部品の第５実施形態を示す側面図である。 参考形態に係る光部品の第６実施形態を示す側面図である。 参考形態に係る光部品の第７実施形態を示す斜視図である。 参考形態に係る光部品の第８実施形態を示す斜視図である。 参考形態に係る光部品の第９実施形態を示す斜視図である。 参考形態に係る光部品の第１０実施形態を示す斜視図である。 参考形態に係る光部品の第１１実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ…光部品、２…光素子、３…プラスチック光ファイバ、４…超音波融着部、５…拡張部、６…枝分かれ部、７，８，１０…補助部材、９…フランジ、１１…凹凸部、１２…突起、１３…押圧治具、１４，１６…凹凸面、１５…保持部材、１７…位置決め溝。

Claims (1)

1. 光素子とプラスチック光ファイバとが光学的に接続されてなる光部品の製造方法であって、光素子は、受発光素子を搭載した光部品本体の受発光面側に、樹脂ハウジングが設けられ、プラスチック光ファイバの先端部に２本以上の枝分かれを形成し、プラスチック光ファイバの先端を光素子の樹脂ハウジングの表面に当接し、少なくともその接触部分に超音波振動を加え、この樹脂ハウジングの表面にプラスチック光ファイバの先端を超音波融着して、プラスチック光ファイバの先端と光素子とを光学的に接続し、前記光部品を得ることにより、前記枝分かれの股の部分に前記光素子の樹脂ハウジングの表面を当接して、且つ枝の部分を前記光素子に超音波融着により光学的に接続することを特徴とする光部品の製造方法。

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