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光ファイバーアレイおよび光ファイバーアレイの製作方法

国内特許コード P06P005018
整理番号 TDU-091
掲載日 2006年9月29日
出願番号 特願2005-106701
公開番号 特開2006-251741
登録番号 特許第4412730号
出願日 平成17年3月7日(2005.3.7)
公開日 平成18年9月21日(2006.9.21)
登録日 平成21年11月27日(2009.11.27)
発明者
  • 堀内 敏行
  • 加藤 雅士
  • 氏家 大照
出願人
  • 東京電機大学
発明の名称 光ファイバーアレイおよび光ファイバーアレイの製作方法
発明の概要 【課題】 本発明が解決しようとする課題は、光ファイバーの素線の数ができるだけ多く、素線どうしを隙間なく密着させて高精度で配列した光ファイバーアレイができるようにすることである。
【解決手段】2つの基板を、光ファイバー素線を弾性変形させて入れることができ、入ればその位置を保持できるような少しきつい隙間を持たせて固定し、隙間と連なる切り欠きまたは穴から該隙間に光ファイバー素線を入れて密接配置し、該光ファイバー素線の端面を前記の光ファイバー素線を挟んだ2つの基板と共に平坦に加工する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】光ファイバーアレイは、光通信用部品として使用されるほか、明暗像を伝達するイメージファイバーや微細パターンを形成するための光ファイバーマトリックス投影露光等、様々な用途に使用されている。このうち、光ファイバーアレイの一端の明暗分布を他端にそのまま伝達して前記明暗分布と同じ明暗イメージを他端に作るイメージファイバーアレイや、光ファイバーアレイの一端の明暗分布と同じまたは拡大・縮小した明暗分布を投影光学系を介して被露光基板上に形成し、該明暗分布を制御しながら前記光ファイバーアレイをスキャンして前記被露光基板上に付した感光性材料を感光させる光ファイバーマトリックス投影露光(例えば、特許文献1および非特許文献1参照。)用の光ファイバーアレイにおいては、光ファイバーの素線の数ができるだけ多く、素線どうしを隙間なく密着させた光ファイバーアレイが必要とされている。光通信用の光ファイバーアレイの多くは、図8に示すように、基板31に位置決め用のV溝32を作り、数本~20本程度の光ファイバー素線33を配列している(例えば、特許文献2の従来技術の説明および非特許文献2参照。)。34は押さえ板、35は接着剤である。しかしながら、前記のV溝32を形成して光ファイバー素線33を配列する方式では、該V溝32により光ファイバー素線33の中心位置が決まるため、V溝32の深さあるいは幅などの形状加工誤差を見込んで該V溝32間を離して置かないと、V溝32間が狭くて配置できない光ファイバー素線が生じてしまう。このため、一般に、光ファイバー素線33どうしが十分離れるような間隔を置いてV溝32を形成している。したがって、光ファイバー素線どうしを密接配置した光ファイバーアレイを得ることができない。また、基板31の表面に対する光ファイバー素線33の中心の高さを精度よく設定することが難しい。さらに、V溝32を高精度で加工するためには、専用の研削装置を用いるか、基板の材料をシリコンとして選択エッチングにより形成することが必要であり、加工に高価な装置や材料を必要とする。そのため、図9に示すような光ファイバーアレイおよび光ファイバーアレイの製造方法が開発されている(例えば、特許文献2参照。)。図9において、図(a)は平面図であり、図(b)は図(a)のAA断面を矢印の方向から見た断面図である。巻き付け基板41上に固定した基板42にストッパー43を設け、該ストッパー43の側面に押し付けるようにして光ファイバー素線44を巻き付け、巻き付けた光ファイバー素線44を別に用意する基板45で挟んで接着固定する。なお、光ファイバー素線44を巻き付ける段階では、基板45は付けないので、破線で示した。46、47、48、49、50、51は、巻き付けを行う時に光ファイバー素線44を保護する突起である。そして、基板42および基板45と一緒に光ファイバー素線44の端面を切削、研削、研磨などの方法により平坦に仕上げる。この方法によれば、光ファイバー素線44を1回前に巻き付けた光ファイバー素線44に押し付けて巻くので、図10に示したように、光ファイバー素線が密接した光ファイバーアレイが得られる。図10において、52は反対側のストッパー、53、54、55は接着剤である。しかしながら、上記の光ファイバーアレイの製作方法においては、巻き付け時の光ファイバー素線の密接に少なからぬ熟練を要し、強く密接させて光ファイバー素線を巻き付けないと光ファイバー素線間に隙間ができてしまう。一方、光ファイバー素線44を密接にさせようとして過度に押し付け力を加えると、既に巻き付けた光ファイバー素線44の一部が基板42から浮き上がったり、他の光ファイバー素線上に乗り上げてしまったりする。また、光ファイバー素線44を巻き付けて行くため、巻き付けるに従って光ファイバー素線44がねじれて来る。このため、熟練した者が作業しても光ファイバー素線44が基板から浮き上がらないように密接配置できる本数に限界があり、図10に示す従来の密接配置光ファイバーアレイでは、数10本程度の光ファイバー素線44の配置が限界であった。イメージファイバーや光ファイバーマトリックス投影露光に使用する光ファイバーアレイには、さらにずっと多い本数の光ファイバー素線を密接配置した光ファイバーアレイが必要であり、それを製作する方法の開発が必要であった。また、光ファイバーマトリックス投影露光に使用する場合、投影露光光学系の方式によっては、たとえば、オフナー式の投影露光光学系を使用する場合には、光ファイバーアレイの配列は、直線状より円弧状であることが好ましいが、従来、円弧状に光ファイバー素線を密接配置した光ファイバーアレイは存在せず、製作することも困難であった。
【特許文献1】 公開2001-313251
【特許文献2】 公開2004-226940
【非特許文献1】2001年電気学会 基礎・材料・共通部門大会 講演論文集,p.233.
【非特許文献2】江刺正喜,藤田博之,五十嵐伊勢美,杉山進著,「マイクロマシニングとマイクロメカトロニクス」培風館,1992年,p.186.
産業上の利用分野 本発明は、多数の光ファイバー素線を密着配列した光ファイバーアレイおよびその製作方法に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 2つの基板を、光ファイバー素線を弾性変形させて入れることができる隙間を持たせて固定し、該隙間の寸法を、入れた光ファイバー素線に外力を加えなければ、該光ファイバー素線が弾性変形による押し付け力でその位置を保持できる寸法となし、前記2つの基板の少なくとも一方に、前記光ファイバー素線の外形より十分大きい前記の隙間と連なる切り欠きまたは穴を設け、該2つの基板間の隙間に光ファイバー素線を密接して配置し、該光ファイバー素線の少なくとも片側の端面を、該光ファイバー素線を挟んだ2つの基板と共に平坦に加工したことを特徴とする光ファイバーアレイ
【請求項2】 2つの基板を、光ファイバー素線を弾性変形させて入れることができる直線状または円弧状の隙間を持たせて固定し、該隙間の寸法を、入れた光ファイバー素線に外力を加えなければ、該光ファイバー素線が弾性変形による押し付け力でその位置を保持できる寸法となし、前記2つの基板の少なくとも一方に、前記光ファイバー素線の外形より十分大きい前記の隙間と連なる切り欠きまたは穴を設け、該2つの基板間の隙間に光ファイバー素線を密接して配置し、該光ファイバー素線の少なくとも片側の端面を、該光ファイバー素線を挟んだ2つの基板と共に平坦に加工したことを特徴とする光ファイバーアレイ
【請求項3】 2つの基板を、光ファイバー素線を弾性変形させて入れることができ、入れた光ファイバー素線に外力を加えなければ、該光ファイバー素線がその位置を保持できるような隙間を持たせて固定する際に、2つの基板の少なくとも一方に、前記光ファイバー素線の外形より十分大きい前記の隙間と連なる切り欠きまたは穴が設けられた状態で、これら2つの基板を固定する工程と、該切り欠きまたは穴から光ファイバー素線を弾性変形させて前記2つの基板間の隙間に入れ、密接配置する工程と、光ファイバー素線の端面を、該光ファイバー素線を挟んだ2つの基板と共に平坦に加工する工程、とを有することを特徴とする光ファイバーアレイの製作方法
【請求項4】 請求項3の光ファイバーアレイの製作方法において、2つの基板に所望の隙間を持たせて固定するに当り、該光ファイバー素線の切れ端を前記2つの基板間に挟んで所定の力を加えて弾性変形させる工程を含むことを特徴とする光ファイバーアレイの製作方法
産業区分
  • 光学装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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