JP4061161B2

JP4061161B2 - 光デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP4061161B2
Application number: JP2002281916A
Authority: JP
Inventors: 俊一藤田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004117913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信に用いる光ファイバスタブ及びその製造方法及びそれを用いた光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバスタブ及びそれを用いた光デバイスは、光半導体素子（発光素子または受光素子）及びコネクタとの光接合部品として使用される。光コネクタと接続される面は、ＰＣ研磨されており最適な光結合を得るために光学研磨が施されている。
【０００３】
また、コネクタ接続面側にはシングルモード光ファイバを一定長備えたＦＣコネクタ、ＳＣコネクタ、ＭＵコネクタ、ＬＣコネクタ等が用いられたコネクタを有した構造のものもある。
【０００４】
さらに、一端に光半導体素子を光接続させるためのレンズ部を備えた光ファイバを突出させた構造のものもある。
【０００５】
さらにまた、基体であるフェルールに光アイソレータ、減衰器、フィルタ、レンズ等の光学素子を配設できる少なくとも１つの切り欠きを有するものがある。
【０００６】
図６に上記従来の光ファイバスタブを用いた光デバイスの１例を示す。従来の光ファイバスタブを用いた光デバイスＳ１は、一端に光半導体素子（発光素子または受光素子）を光接続させるためのレンズ部９を備えた第１シングルモード光ファイバ１ａの他端に、第１マルチモード光ファイバ２ａ、コアレス光ファイバ５、第２マルチモード光ファイバ２ｂ、及び第２シングルモード光ファイバ１ｂを順次一列に接続して基体であるフェルール３の貫通孔４に挿入固定して成るとともに、コアレス光ファイバ５に形成した素子搭載用溝７に偏光子１４ａ、１４ｂでファラデー回転子１５を挟むように一体成形後、切断して作製した光アイソレータ６を載置するとともに、光アイソレータ６の偏光子１４ａ、１４ｂの光入出射面とコアレス光ファイバ５の一端部との間に、屈折率をコアレス光ファイバ５に整合させた透光性の屈折率整合接着剤８を設けたものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すような従来の光ファイバスタブ及びそれを用いた光デバイスでは、一端を保持し他端に荷重が印加されるとフェルールに設けた切り欠きから折れてしまう恐れがあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて本発明は、円筒状の補強部材の内孔に１本のフェルールを圧入する工程と、前記フェルールを前記補強部材の内孔に圧入した後に、第１シングルモードファイバ、第１マルチモードファイバ、コアレスファイバ、第２マルチモードファイバ、および第２シングルモードファイバが順次一列に接続されてなる光ファイバ体を前記フェルールの貫通孔に固定し、前記補強部材、前記フェルール、および前記コアレスファイバを、前記貫通孔を横切るように切り欠いて、前記フェルールに素子搭載用溝を形成する工程と、前記素子搭載用溝に光学素子を載置する工程と、を含んでなることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について模式的に示した図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において同一部材については、同一符号を付し説明を省略するものとする。
【００１５】
図１に本発明の実施形態である光ファイバスタブとこれを用いた光デバイスの断面図を示す。光デバイスＳ２は、基体であるフェルール３の貫通孔４内に、第１シングルモード光ファイバ１ａ、第1マルチモード光ファイバであるＧＩファイバ２ａ、コアを持たないコアレス光ファイバ５、第２マルチモード光ファイバであるＧＩファイバ２ｂ、第２シングルモード光ファイバ１ｂを順次一列に接続した光ファイバ体Ｆを収納してなる。フェルール３から突出したシングルモード光ファイバの一端は、光半導体素子（発光素子または受光素子）と結合するために先球９が加工されており、他端はフェルール３の端面にて研磨加工もしくはシングルモード光ファイバを一定長備えた形の所謂ピグテイル形状としている。
【００１６】
また、フェルール３内で分断されたコアレス光ファイバ５は素子搭載用溝７内に載置した光学素子（例えば光アイソレータ６）を介して光接続させるようにしている。
【００１７】
そして、素子搭載用溝７の周囲を覆うように補強部材１０を備えており、これによって切り欠きを有したフェルール３の抗折強度を容易に強くすることができる。
【００１８】
ここで、円筒状の補強部材１０の形状は図２（ａ）に示すように補強部材１０の外周面に少なくとも１つの環状の凸部を有した形状のもの、図２（ｂ）に示すように光学素子の出し入れが容易に可能となる、円筒状の補強部材１０の外周面に少なくとも１つの切り欠きを有する形状のもの、図２（ｃ）の断面図に示すように封止または整合用の接着剤を注入することが可能となる、円筒状の補強部材１０の一部に少なくとも１つの孔を有するもの、圧入時の摩擦抵抗が少なく挿入性を良くできる図２（ｄ）の断面図に示すように内周面に少なくとも２つ以上の凹部を有した形状又は図２（ｅ）の断面図に示すように内周面に少なくとも１つの凹部又は少なくとも２つの凸部を有した形状のもの、又は図２（ｆ）の断面図に示すように内周面の長手方向に少なくとも３つ以上の凸部、凹部を有したもの、図２（ｇ）の断面図に示すように光モジュールとの嵌合の際、位置決めが容易な外周面の一部に少なくとも１つ以上の凸部を有するもの、又は図２（ｈ）の断面図に示すように外周面の一部に少なくとも１つ以上の凹部を有するものも用いることができる。
【００１９】
また、図３に示すものは、円筒状の補強部材１０の内周面に１つの凹部１０ｂ又は２つの凸部１０ａを有した形状の円筒状の補強部材１０を基体であるフェルール３に圧入固定してある。
【００２０】
本発明で光ファイバスタブ及びそれを用いた光デバイスに使用するフェルール３はジルコニアやアルミナセラミックスの他、ガラス製や樹脂製も使用可能である。円筒状の補強部材１０は円筒スリーブや割スリーブ、複数点支持スリーブが使用可能で、材質はステンレス等の金属の他ジルコニアやアルミナセラミックス等も使用可能である。
【００２１】
また、円筒状の補強部材の厚みは圧入する基体であるフェルール３の外径の３０％以上、長さはフェルール３の全長の３０％以上が好ましい。
【００２２】
次に本発明の光ファイバスタブ及びそれを用いた光デバイスの製造方法を説明する。光デバイスＳ２は、図４に示すように圧入用固定具１１の中心にある貫通孔へ図３に示す外径３．５ｍｍ、長さ１２．１ｍｍ、内径２．５１ｍｍの内周面には両端面から長さが２ｍｍの環状の凸部１０ａを２つ有したステンレスの円筒状の補強部材１０を挿入し、その上から圧入用ガイド１２を被せ圧入用ガイドの中心にある貫通孔へ基体である直径２．４９９ｍｍ、長さ３１ｍｍのジルコニアフェルール３を挿入し、ハンドプレスを用いてフェルール３を円筒状の補強部材１０に挿入固定した。
【００２３】
ここで、円筒状の補強部材１０を上記形状としたのは、従来の光ファイバスタブ及びそれを用いた光デバイスＳ１の基体であるフェルール３の形状が円筒状であり、補強部材１０を円筒状とすることで光モジュールと勘合する部分の径を大きくするだけで容易に設計変更が出来る。
【００２４】
また、円筒状の補強部材の内周面に長さ２ｍｍの環状の２つの凸部１０ａを有したことで、基体であるフェルール３は長さ２ｍｍの２つの環状の凸部１０ａで把持されるため合計長さ４ｍｍと接触するだけとなり、長さ１２．１ｍｍと非常に長い円筒状の補強部材１０を容易に圧入固定することができる。
【００２５】
さらに、材質をステンレスとすれば光モジュールと補強部材１０とをレーザー溶接することが可能となる。レーザー溶接は半田封止よりさらに簡便で短時間の工程であり、また、熱も局所的にしか発生しないため、光デバイスに内蔵されている光学素子やレーザーモジュール内の半導体素子に与える影響が少ない。
【００２６】
これに第１シングルモード光ファイバ１ａ、第1マルチモード光ファイバであるＧＩファイバ２ａ、コアを持たないコアレス光ファイバ５、第２マルチモード光ファイバであるＧＩファイバ２ｂ、第２シングルモード光ファイバ１ｂを順次一列に放電加工により融着接続し、最後に第１シングルモード光ファイバ１ａの一端に研磨加工により先球９を形成した光ファイバ体Ｆをフェルール３の貫通孔４に挿入固定する。固定には接着剤を用いたが、気密性を高めるため、低融点ガラスや半田を用いても良い。他端はフェルール３の端面にて研磨加工もしくはシングルモード光ファイバを一定長備えた形の所謂ピグテイル形状としている。さらにコアレス光ファイバ５の部分で貫通孔４を横切るように幅１ｍｍの素子搭載用溝７を形成し、そこに偏光子１４ａ、１４ｂでファラデー回転子１５を挟むように一体成形後、切断して作製した光アイソレータ６を載置した。ここで、コアレス光ファイバ５と屈折率を整合させた紫外線硬化型接着剤や熱硬化型の接着剤８を用いて光アイソレータ６とコアレス光ファイバ５の間に充填接着し光デバイスＳ２を構成した。
【００２７】
図示はしていないが、図１の光デバイスＳ２のレンズ部９を備えた第１シングルモード光ファイバ１Ａ側には、不図示の光半導体素子（発光素子または受光素子）を搭載したモジュールが光接続され信号光を伝送できるようになっている。コネクタとの低接続損失を維持するために光デバイスＳ２のコネクタ接続面はＰＣ研磨や、加工変質層を除去したＰＣ研磨、またはシングルモード光ファイバを一定長備えたＦＣコネクタ、ＳＣコネクタ、ＭＵコネクタ、ＬＣコネクタ等が用いられたコネクタを有した構造のものもある。素子搭載用溝７には光アイソレータ６の他に、減衰機、フィルタ、レンズ等の光学素子を配設したものがある。
【００２８】
【実施例】
ここで、本発明における光ファイバ用スタブを用いた光デバイスと従来の光ファイバスタブを用いた光デバイスの抗折強度の比較を行った。
【００２９】
図５に本発明の光ファイバスタブを用いた光デバイスＳ２と図示しない従来の光ファイバスタブを用いた光デバイスＳ１の抗折強度測定方法を模式的に示した。光デバイスＳ２の一端を強固に保持し、他端の端面から素子搭載用溝方向へ２ｍｍの位置にプッシュプルゲージ１３によって上方から基体であるフェルール３へ荷重を加え、光デバイスＳ２が折れるまでの荷重をプッシュプルゲージ１３で測定し抗折強度を測定した。
【００３０】
また、光デバイスＳ１においても同じ方法で測定した。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１は上記本発明の光ファイバスタブを用いた光デバイスＳ２と従来の光ファイバスタブを用いた光デバイスＳ１の抗折強度を比較した表である。従来の光ファイバスタブを用いた光デバイスＳ１では抗折強度平均値が２７８．５ｋｇｆ／ｍｍ²に対し、本発明の光ファイバスタブを用いた光デバイスＳ２では抗折強度平均値が９０４．５ｋｇｆ／ｍｍ²と３．２倍抗折強度が強くなる。
【００３３】
以上のように、本発明によれば、フェルールに設けた切り欠けに光学素子を載置し、この切り欠きの周囲を覆うように円筒状の補強部材を備えたことにより、作成容易で抗折強度が大幅に強い光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光デバイスを示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｈ）は本発明の光デバイスに用いる円筒状の補強部材のさまざまな形状を示す図である。
【図３】本発明の光デバイスに用いる補強部材を示す断面図である。
【図４】本発明の光デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の光デバイスの抗折強度測定方法を示す断面図である。
【図６】従来の光デバイスを示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ：シングルモード光ファイバ
２ａ、２ｂ：マルチモード光ファイバ
３：フェルール（基体）
４：貫通孔
５：コアレス光ファイバ
６：光アイソレータ
７：素子搭載用溝
８：屈折率整合接着剤
９：先球（レンズ部
１０、１０ａ、１０ｂ：円筒状部材（補強用部材）
１１：圧入用固定具
１２：圧入用ガイド
１３：プッシュプルゲージ
１４ａ、１４ｂ：偏光子
１５：ファラデー回転子
Ｆ：光ファイバ体
Ｓ１、Ｓ２：光デバイス

Claims

円筒状の補強部材の内孔に１本のフェルールを圧入する工程と、
前記フェルールを前記補強部材の内孔に圧入した後に、第１シングルモードファイバ、第１マルチモードファイバ、コアレスファイバ、第２マルチモードファイバ、および第２シングルモードファイバが順次一列に接続されてなる光ファイバ体を前記フェルールの貫通孔に固定し、前記補強部材、前記フェルール、および前記コアレスファイバを、前記貫通孔を横切るように切り欠いて、前記フェルールに素子搭載用溝を形成する工程と、
前記素子搭載用溝に光学素子を載置する工程と、を含んでなる光デバイスの製造方法。