説明

光ファイバ、光ファイバモジュール及び光ファイバの製造方法

【課題】光素子とコアとの位置合わせ及び光素子と基板との位置合わせを容易に行うことができると共に、電子機器の製造コストの削減に寄与できる光ファイバ及び光ファイバモジュールを提供することである。
【解決手段】コア27は、光信号を伝送する。クラッド29は、コア27の周囲に設けられている。コア27及びクラッド29からなる光ファイバ本体30の少なくとも一方の端面には、コア27に光学的に結合する光素子14aが取り付けられる凹部Gaが設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイバ、光ファイバモジュール及び光ファイバの製造方法に関し、より特定的には、光信号を伝送する光ファイバ、光ファイバモジュール及び光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の光ファイバに関する発明としては、例えば、特許文献1に記載の光ファイバが知られている。図9は、特許文献1に記載の光ファイバ500の構成図である。
【0003】
光ファイバ500は、図9に示すように、コア502及びクラッド504を備えている。光ファイバ500の一端において、コア502は、クラッド504よりも窪んでいることによって、凹部Gが形成されている。凹部G内には、レンズ506が取り付けられている。
【0004】
また、基板510上には、光ファイバ500よりもわずかに大きな径を有する穴Hが形成されたアライメント層512が設けられている。光素子508は、穴H内において基板510上に実装されている。そして、光ファイバ500は、穴Hに挿入されることによって、基板510に取り付けられている。これにより、レンズ506を介して、コア502と光素子508とが光学的に結合している。
【0005】
以上のように構成された光ファイバ500では、光素子508と基板510との位置合わせとコア502と光素子508との位置合わせとの両方に留意する必要がなくなる。より詳細には、光ファイバ500では、穴H内において光素子508に位置合わせをして実装する必要がある。よって、光素子508と基板510との位置合わせに留意する必要がある。ただし、光ファイバ500では、基板510上に穴Hが設けられたアライメント層512が設けられている。そのため、光ファイバ500が穴Hに挿入されるだけで、コア502が光素子508と光学的に結合する。よって、コア502と光素子508との位置合わせに留意する必要がない。
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載の光ファイバ500は、光ファイバ500と光素子508との位置合わせを容易にするために、アライメント層512が必要になる。そのため、光ファイバ500が用いられた電子機器の製造コストが高騰するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2001−290036号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
そこで、本発明の目的は、光素子とコアとの位置合わせ及び光素子と基板との位置合わせを容易に行うことができると共に、電子機器の製造コストの削減に寄与できる光ファイバ、光ファイバモジュール及び光ファイバの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一形態に係る光ファイバは、光信号を伝送するコアと、前記コアの周囲に設けられているクラッドと、を備えており、前記コア及び前記クラッドからなる光ファイバ本体の少なくとも一方の端面には、該コアに光学的に結合する光素子が取り付けられる凹部が設けられていること、を特徴とする。
【0010】
本発明の一形態に係る光ファイバモジュールは、前記光ファイバと、前記凹部に取り付けられることによって、前記コアに光学的に結合する光素子と、を備えていること、を特徴とする。
【0011】
本発明の一形態に係る光ファイバの製造方法は、前記光ファイバの一方の端面に対して加熱された突起を押し当てることによって、前記凹部を形成すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、光素子とコアとの位置合わせ及び光素子と基板との位置合わせを容易に行うことができると共に、電子機器の製造コストの削減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施形態に係る光ファイバモジュールの外観斜視図である。
【図2】図1の光ファイバモジュールの分解図である。
【図3】光ファイバ装置の構成図である。
【図4】光ファイバ装置の回路基板の外観斜視図である。
【図5】光ファイバモジュールにはんだボールが設けられた様子を示す図である。
【図6】回路基板に光ファイバモジュールが実装される様子を示す図である。
【図7】光ファイバモジュールの製造工程図である。
【図8】変形例に係る光ファイバを備えた光ファイバモジュールをx軸方向の正方向側から平面視した図である。
【図9】特許文献1に記載の光ファイバの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に、本発明の一実施形態に係る光ファイバ、光ファイバモジュール及び光ファイバの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【0015】
(光ファイバ及び光ファイバモジュールの構成)
以下に、本発明の一実施形態に係る光ファイバ及び光ファイバモジュールの構成について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る光ファイバモジュール10の外観斜視図である。図2は、図1の光ファイバモジュール10の分解図である。以下では、図1の光ファイバモジュール10の長手方向をx軸方向と定義する。また、光ファイバモジュール10のx軸方向の端に位置する端面に平行な方向をy軸方向及びz軸方向と定義する。x軸方向とy軸方向とz軸方向とは互いに直交している。
【0016】
光ファイバモジュール10は、図1及び図2に示すように、光ファイバ12及び光素子14a,14bを備えている。また、光ファイバ12は、図2に示すように、x軸方向に延在しており、コア27、クラッド29、導体層31及び被膜33を備えている。
【0017】
コア27は、図2に示すように、円状の断面形状を有し、かつ、x軸方向に延在しており、x軸方向に光信号を伝送する光学部材である。コア27は、例えば、アクリルや熱可塑性のポリイミド等のプラスチックにより形成されている。
【0018】
クラッド29は、x軸方向から平面視したときに、コア27の周囲を囲む円状の断面形状を有し、かつ、x軸方向に延在している。クラッド29は、コア27内に光を閉じ込める光学部材である。クラッド29は、例えば、アクリルや熱可塑性のポリイミド等のプラスチックにより形成されている。ただし、クラッド29は、コア27内に光を閉じ込めるために、コア27よりも低い屈折率を有している。
【0019】
導体層31は、x軸方向から平面視したときに、クラッド29の周囲を囲んでおり、クラッド29のx軸方向の両端以外の表面を覆っている。導体層31は、制御信号の伝送や電力の供給等に用いられる。また、導体層31は、接地されて、グランド導体層として用いられてもよい。導体層31は、クラッド29の表面にNiめっき及びAuめっき等の金属めっきが施されることにより形成されている。
【0020】
被覆33は、導体層31の周囲を囲んでおり、導体層31のx軸方向の両端以外の表面を覆っている。被覆33は、シリコーン等の絶縁材料により作製されており、コア27、クラッド29及び導体層31を保護している。
【0021】
また、コア27及びクラッド29からなる光ファイバ本体30のx軸方向の両端に位置する端面にはそれぞれ、図2に示すように、凹部Ga,Gbが設けられている。凹部Gaは、光ファイバ本体30のx軸方向の負方向側の端面が、x軸方向の正方向側に窪んでいることによって形成されている。凹部Gaは、直方体状をなしている。また、凹部Gaのx軸方向の正方向側の底面には、コア27のx軸方向の負方向側の端面が露出している。凹部Gbは、光ファイバ本体30のx軸方向の正方向側の端面が、x軸方向の負方向側に窪んでいることによって形成されている。凹部Gbは、直方体状をなしている。また、凹部Gbのx軸方向の負方向側の底面には、コア27のx軸方向の正方向側の端面が露出している。
【0022】
光素子14a,14bはそれぞれ、図1及び図2に示すように、凹部Ga,Gbに取り付けられることによって、コア27と光学的に結合している。
【0023】
光素子14aは、光を発光するLED等の発光素子であり、本体40a、発光部42a及び電極46a,48aを含んでいる。本体40aは、直方体状をなしており、x軸方向から平面視したときに、凹部Gaよりもわずかに小さなサイズを有している。よって、光素子14aが凹部Gaに取り付けられる際には、例えば、透明な樹脂接着剤により凹部Gaに光素子14aが取り付けられる。
【0024】
発光部42aは、x軸方向の正方向側の面に設けられており、光信号を放射する。発光部42aは、光素子14aが凹部Gaに取り付けられた際に、コア27のx軸方向の負方向側の端面と対向する。これにより、光素子14aとコア27とが光学的に結合する。電極46a,48aは、本体40aのx軸方向の負方向側の面に設けられている。電極46aは、アノードであり、電極48aは、カソードである。電極46a,48aには、光素子14aを駆動させるための制御信号が印加される。
【0025】
光素子14bは、光を受光するセンサ等の受光素子であり、本体40b、受光部42b及び電極46b,48bを含んでいる。本体40bは、直方体状をなしており、x軸方向から平面視したときに、凹部Gbよりもわずかに小さなサイズを有している。よって、光素子14bが凹部Gbに取り付けられる際には、例えば、透明な樹脂接着剤により凹部Gbに光素子14bが取り付けられる。
【0026】
受光部42bは、x軸方向の負方向側の面に設けられており、光信号を受光する。受光部42bは、光素子14bが凹部Gbに取り付けられた際に、コア27のx軸方向の正方向側の端面と対向する。これにより、光素子14bとコア27とが光学的に結合する。電極46b,48bは、本体40bのx軸方向の正方向側の面に設けられている。電極46b,48bからは、光素子14bが受光した光信号に応じた電気信号が出力される。
【0027】
以上のように構成された光ファイバモジュール10では、光素子14aが放射した光信号が、コア27内を伝送されて、光素子14bに受光される。
【0028】
(光ファイバ装置の構成)
次に、光ファイバモジュール10を備えた光ファイバ装置100の構成について図面を参照しながら説明する。図3は、光ファイバ装置100の構成図である。図4は、光ファイバ装置100の回路基板60の外観斜視図である。以下では、回路基板60の法線方向をX軸方向と定義し、X軸方向から平面視したときに、回路基板60の辺が延在している方向をY軸方向及びZ軸方向と定義する。X軸方向とY軸方向とZ軸方向とは互いに直交している。
【0029】
光ファイバ装置100は、図3に示すように、光ファイバモジュール10、回路基板60及び駆動回路62を備えている。回路基板60は、内部に回路を有している平板状の基板であり、図4に示すように、ランド64a,64b,66a,66bを備えている。ランド64a,64b,66a,66bは、X軸方向の正方向側の主面上に設けられている。ランド66aは、アノード用の電極である。ランド66bは、カソード用の電極である。ランド64a,64bは、制御信号や電力の供給に用いられる電極、又は、グランド電極である。駆動回路62は、光素子14aを駆動するための制御信号を生成し、例えば、半導体集積回路により構成されている。駆動回路62は、回路基板60のX軸方向の正方向側の主面上に実装されている。
【0030】
光ファイバモジュール10は、X軸方向の負方向側の端面が回路基板60のX軸方向の正方向側の主面と対向するように実装される。この際、導体層31は、ランド64a,64bにはんだにより接続され、電極46a,48aはそれぞれ、ランド66a,66bにはんだにより接続される。
【0031】
以下に、光ファイバモジュール10の回路基板60への実装について図面を参照しながら説明する。図5は、光ファイバモジュール10にはんだボールB1〜B4が設けられた様子を示す図である。図6は、回路基板60に光ファイバモジュール10が実装される様子を示す図である。
【0032】
光ファイバモジュール10のX軸方向の負方向側の端面には、図5に示すように、はんだボールB1〜B4が形成される。はんだボールB1〜B4はそれぞれ、球状のはんだの塊である。はんだボールB1,B2はそれぞれ、電極46a,48a上に形成される。はんだボールB3,B4はそれぞれ、導体層31上に設けられている。はんだボールB3,B4は、図5に示すように、光ファイバ12の端面の中心を通過し、かつ、Y軸方向に平行な直線が導体層31と交差する位置に設けられている。
【0033】
はんだボールB1〜B4が形成された光ファイバモジュール10は、図6に示すように、回路基板60に対して実装される。より詳細には、はんだボールB1〜B4をそれぞれ、ランド66a,66b,64a,64bに対して接触させた状態で、リフローする。これにより、電極46a,48aはそれぞれ、ランド66a,66bに電気的に接続される。また、導体層31は、ランド64a,64bに電気的に接続される。
【0034】
(光ファイバの製造方法)
次に、光ファイバ12の製造方法について図面を参照しながら説明する。図7は、光ファイバモジュール10の製造工程図である。
【0035】
まず、光ファイバ12を準備する。そして、図7(a)に示すように、端面成型器50に対向させる。端面成型器50は、加熱部70、冷却部72及び金型74を備えており、ヤマキ社製のPOF端面成型器を用いることができる。いる。加熱部70は、金型74を加熱するヒーターである。冷却部72は、金型74を冷却するペルチェ素子である。金型74は、直方体状の金属製の突起であり、凹部Gaと略同じ形状をなしている。図7(a)の工程において、金型74は、加熱部70により加熱されている。
【0036】
次に、図7(b)に示すように、光ファイバ12を下降させて、光ファイバ12の端面に対して加熱された金型74を押し当てる。これにより、光ファイバ12の端面は、熱により軟化する。その結果、光ファイバ12の端面には凹部Gaが形成される。
【0037】
更に、図7(b)の工程において、金型74を冷却部72により冷却する。これにより、光ファイバ12の端面も冷却されて硬化する。
【0038】
次に、図7(c)に示すように、光ファイバ12を上昇させる。以上の工程により、凹部Gaが形成された光ファイバ12を得る。この後、図7(a)ないし図7(c)と同様の工程を行って、凹部Gbを光ファイバ12に形成する。
【0039】
最後に、図2に示すように、光素子14a,14bを凹部Ga,Gbに対して樹脂接着剤により取り付ける。これにより、光ファイバモジュール10が完成する。
【0040】
(効果)
以上のように構成された光ファイバ12及び光ファイバモジュール10によれば、光素子14aとコア27との位置合わせ及び光素子14aと回路基板60との位置合わせを容易に行うことができると共に、光ファイバ12が用いられた電子機器の製造コストの削減に寄与できる。より詳細には、特許文献1に記載の光ファイバ500では、穴H内において光素子508に位置合わせをして実装する必要がある。よって、光素子508と基板510との位置合わせに留意する必要がある。ただし、光ファイバ500では、基板510上に穴Hが設けられたアライメント層512が設けられている。そのため、光ファイバ500が穴Hに挿入されるだけで、コア502が光素子508と光学的に結合する。よって、コア502と光素子508との位置合わせに留意する必要がない。以上のように、光ファイバ500では、光素子508と基板510との位置合わせとコア502と光素子508との位置合わせとの両方に留意する必要がなくなる。
【0041】
しかしながら、特許文献1に記載の光ファイバ500は、光ファイバ500と光素子508との位置合わせを容易にするために、アライメント層512が必要になる。そのため、光ファイバ500が用いられた電子機器の製造コストが高騰するという問題がある。
【0042】
一方、光ファイバ12及び光ファイバモジュール10では、光ファイバ本体30の端面には、凹部Gaが設けられている。そのため、凹部Gaに対して光素子14aを取り付けることによって、光素子14aとコア27とが光学的に結合する。よって、光素子14aとコア27との位置合わせに留意する必要がない。その後、導体層31及び電極46a,48aがそれぞれ、ランド64a,64b,66a,66bに対して接触するように、光ファイバモジュール10と回路基板60とを位置合わせして、光ファイバモジュール10を回路基板60に実装する。これにより、光素子14aと光ファイバ12との位置関係と、光素子14aと回路基板60との位置関係との両方に留意する必要がなくなる。以上のように、光ファイバ12及び光ファイバモジュール10では、凹部Gaに光素子14aが取り付けられるだけで、光素子14aとコア27との位置合わせが行われるので、特許文献1に記載の光ファイバ500のように、アライメント層512が設けられなくてもよい。よって、光ファイバ12及び光ファイバモジュール10によれば、光素子14aとコア29との位置合わせ及び光素子14aと回路基板60との位置合わせを容易に行うことができると共に、光ファイバ12が用いられた電子機器の製造コストの削減に寄与できる。
【0043】
また、光ファイバ12及び光ファイバモジュール10では、本体40は、x軸方向から平面視したときに、凹部Gよりもわずかに小さなサイズを有している。これにより、光ファイバ12に対して光素子14aを取り付ける際に、光素子14aが凹部Gの内周面に接触して損傷することが抑制される。
【0044】
また、光ファイバ12では、クラッド29を囲むように導体層31が設けられている。導体層31が接地された場合には、コア27及びクラッド29が静電気により帯電したとしても、コア27及びクラッド29の電荷が導体層31へと流れていくようになる。その結果、静電気により光素子14a,14bが破損することが抑制される。
【0045】
(変形例)
以下に、変形例に係る光ファイバ12aについて図面を参照しながら説明する。図8は、変形例に係る光ファイバ12aを備えた光ファイバモジュール10aをx軸方向の正方向側から平面視した図である。
【0046】
図8に示す光ファイバ12aは、導体層35及び被膜37を更に備えている。導体層35は、被膜33の周囲に設けられている。また、被膜37は、導体層35の周囲に設けられている。
【0047】
図8に示す光ファイバ12aによれば、導体層35を用いて、制御信号を伝送したり、電力を供給したりすることが可能となる。
【0048】
なお、導体層35は、接地されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0049】
以上のように、本発明は、光ファイバ及び光ファイバモジュールに有用であり、特に、光素子とコアとの位置合わせ及び光素子と基板との位置合わせを容易に行うことができると共に、電子機器の製造コストの削減に寄与できる点において優れている。
【符号の説明】
【0050】
Ga,Gb 凹部
10,10a 光ファイバモジュール
12,12a 光ファイバ
14a,14b 光素子
27 コア
29 クラッド
30 光ファイバ本体
31,35 導体層
33,37 被膜
50 端面成型器
60 回路基板
62 駆動回路
64a,64b,66a,66b ランド
70 加熱部
72 冷却部
74 金型
100 光ファイバ装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光信号を伝送するコアと、
前記コアの周囲に設けられているクラッドと、
を備えており、
前記コア及び前記クラッドからなる光ファイバ本体の少なくとも一方の端面には、該コアに光学的に結合する光素子が取り付けられる凹部が設けられていること、
を特徴とする光ファイバ。
【請求項2】
前記クラッドの周囲に設けられている導体層を、
更に備えていること、
を特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
【請求項3】
前記コア及び前記クラッドは、プラスチックにより作製されていること、
を特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光ファイバと、
前記凹部に取り付けられることによって、前記コアに光学的に結合する光素子と、
を備えていること、
を特徴とする光ファイバモジュール。
【請求項5】
前記光素子は、透明接着剤によって前記凹部に取り付けられていること、
を特徴とする請求項4に記載の光ファイバモジュール。
【請求項6】
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバの一方の端面に対して加熱された突起を押し当てることによって、前記凹部を形成すること、
を特徴とする光ファイバの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2013−57809(P2013−57809A)
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−196100(P2011−196100)
【出願日】平成23年9月8日(2011.9.8)
【出願人】(000006231)株式会社村田製作所 (3,635)
【Fターム(参考)】