阅读说明：本技术 光纤阵列 (Optical fiber array ) 是由 荒生侑季 中西哲也 林哲也 于 2019-03-28 设计创作，主要内容包括：一种光纤阵列,具有：多芯光纤,其与长度方向正交的剖面中的玻璃包层的外周形状具有关于第1轴对称且以从第1轴远离的方式凸出的第1凸曲面和第2凸曲面、以及关于与第1轴正交的第2轴相互对称且与第1凸曲面的延长线及第2凸曲面的延长线相比向第2轴侧切入的第1面和第2面；配置部件,其具有与长度方向正交的剖面中的形状为由以从开口朝向槽底而接近的方式相对配置的第1侧面及第2侧面和与开口相对的底面构成的梯形状的槽；以及按压部件,其将玻璃纤维朝向配置部件按压而固定于槽,在第1面与按压部件进行了面接触的状态下,第1凸曲面与第1侧面接触,第2凸曲面与第2侧面接触,或者,第1凸曲面和第2面的边界部分与第1侧面接触,第2面和第2凸曲面的边界部分与第2侧面接触。(An optical fiber array having: a multi-core optical fiber having, in a cross section orthogonal to the longitudinal direction, a glass clad outer peripheral shape having a 1 st convex curved surface and a 2 nd convex curved surface which are symmetrical with respect to a 1 st axis and which protrude so as to be apart from the 1 st axis, and a 1 st surface and a 2 nd surface which are symmetrical with each other with respect to a 2 nd axis orthogonal to the 1 st axis and which are cut into a 2 nd axis side from an extension line of the 1 st convex curved surface and an extension line of the 2 nd convex curved surface; a placement member having a trapezoidal groove in which the shape in a cross section orthogonal to the longitudinal direction is a trapezoidal shape formed by a 1 st side surface and a 2 nd side surface which are disposed so as to face each other so as to approach from the opening toward the groove bottom, and a bottom surface which faces the opening; and a pressing member for pressing the glass fiber toward the disposition member and fixing the glass fiber to the groove, wherein the 1 st convex curved surface is in contact with the 1 st side surface and the 2 nd convex curved surface is in contact with the 2 nd side surface in a state where the 1 st surface is in surface contact with the pressing member, or a boundary portion between the 1 st convex curved surface and the 2 nd surface is in contact with the 1 st side surface and a boundary portion between the 2 nd surface and the 2 nd convex curved surface is in contact with the 2 nd side surface.)

光纤阵列

技术领域

本发明涉及光纤阵列。

本申请要求在2018年3月29日申请的日本专利申请第2018－064385号的优先权，依照其内容，并且参照其整体而引入至本说明书。

背景技术

多芯光纤包含被共通的包层覆盖的多个纤芯，增大了每1根光纤的传送容量。为了将2根多芯光纤彼此连接，例如已知下述方法，即，首先，将多芯光纤配置于V型的槽(V槽)，将纤芯的排列对齐(也称为旋转调芯)为特定的方向，从上方通过按压板进行按压。

多芯光纤在剖视观察时为圆形状的情况下，不易将纤芯的排列方向对齐为特定的方向。因此，例如，在专利文献1中发明出下述多芯光纤的构造，即，将包层的外表面的一部分切除而设为平坦面，与长度方向垂直的剖面为大致D型。

专利文献1：美国发明专利申请第2011/0229086号说明书

发明内容

本发明的一个方式所涉及的光纤阵列具有：

多芯光纤，其具有玻璃纤维和树脂包覆，该玻璃纤维具有多个纤芯和将多个纤芯包围的包层，该树脂包覆将玻璃纤维覆盖，该多芯光纤的包层的外周形状具有第1凸曲面、第2凸曲面、第1面、第2面，多芯光纤的与长度方向正交的剖面中的第1凸曲面和第2凸曲面的形状关于第1轴对称且以从第1轴远离的方式凸出，多芯光纤的与长度方向正交的剖面中的第1面和第2面的形状关于与第1轴正交的第2轴相互对称且与第1凸曲面的延长线及第2凸曲面的延长线相比向第2轴侧切入；

配置部件，其具有槽，供玻璃纤维进行配置，该槽对在多芯光纤的一端处从树脂包覆露出的玻璃纤维进行收容，且槽的与长度方向正交的剖面中的槽的内周形状为由以从开口朝向槽底而接近的方式相对配置的第1侧面及第2侧面和与开口相对而与第1侧面及第2侧面相连的底面构成的梯形状；以及

按压部件，其将玻璃纤维朝向配置部件按压而固定于槽，

该光纤阵列在包层的第1面与按压部件进行了面接触的状态下，包层的第1凸曲面与第1侧面接触，第2凸曲面与第2侧面接触，或者，第1凸曲面和第2面的边界部分与第1侧面接触，第2面和第2凸曲面的边界部分与第2侧面接触。

附图说明

图1A是本发明的一个方式所涉及的光纤阵列的斜视图。

图1B是图1A的II－II线矢向剖视图。

图1C是图1B的局部放大图。

图1D是图1A的光纤阵列所包含的槽基板所具有的梯形槽的正面剖视图。

图2是桶型纤维的相对于长度方向垂直的剖视图。

图3A是用于对桶型的玻璃纤维和梯形槽的关系进行说明的图。

图3B是用于对桶型的玻璃纤维和梯形槽的关系进行说明的图。

图3C是用于对桶型的玻璃纤维和梯形槽的关系进行说明的图。

图4A是表示在样品1的梯形槽配置的桶型的玻璃纤维的进行旋转调芯前的状态的图。

图4B是表示在样品1的梯形槽配置的桶型的玻璃纤维的进行旋转调芯后的状态的图。

图5A是表示在样品2的梯形槽配置的桶型的玻璃纤维的进行旋转调芯前的状态的图。

图5B是表示在样品2的梯形槽配置的桶型的玻璃纤维的进行旋转调芯后的状态的图。

图6A是表示在样品3的梯形槽配置的桶型的玻璃纤维的进行旋转调芯前的状态的图。

图6B是表示在样品4的梯形槽配置的桶型的玻璃纤维的进行旋转调芯前的状态的图。

图6C是表示在样品5的梯形槽配置的桶型的玻璃纤维的进行旋转调芯前的状态的图。

图6D是表示在样品6的梯形槽配置的桶型的玻璃纤维的进行旋转调芯前的状态的图。

具体实施方式

首先，列举本发明的实施方式的内容而进行说明。本发明的一个方式所涉及的光纤阵列，(1)其具有：多芯光纤，其具有玻璃纤维和树脂包覆，该玻璃纤维具有多个纤芯和将多个纤芯包围的包层，该树脂包覆将玻璃纤维覆盖，包层的外周形状具有第1凸曲面、第2凸曲面、第1面、第2面，多芯光纤的与长度方向正交的剖面中的第1凸曲面和第2凸曲面的形状关于第1轴对称且以从第1轴远离的方式凸出，多芯光纤的与长度方向正交的剖面中的第1面和第2面的形状关于与第1轴正交的第2轴相互对称且与第1凸曲面的延长线及第2凸曲面的延长线相比向第2轴侧切入；

配置部件，其具有槽，供玻璃纤维进行配置，该槽对在多芯光纤的一端处从树脂包覆露出的玻璃纤维进行收容，且槽的与长度方向正交的剖面中的槽的内周形状为由以从开口朝向槽底而接近的方式相对配置的第1侧面及第2侧面和与开口相对而与第1侧面及第2侧面相连的底面构成的梯形状；以及

按压部件，其将玻璃纤维朝向配置部件按压而固定于槽，

该光纤阵列在包层的第1面与按压部件进行了面接触的状态下，包层的第1凸曲面与第1侧面接触，第2凸曲面与第2侧面接触，或者，第1凸曲面和第2面的边界部分与第1侧面接触，第2面和第2凸曲面的边界部分与第2侧面接触。

(2)在本发明的光纤阵列的一个方式中，梯形状为下述形状，即，包层的第1凸曲面能够与槽的第1侧面接触，第1凸曲面和第2面的边界部分能够与底面接触，第2凸曲面能够与第2侧面接触。由此，能够使多芯光纤在槽内容易地旋转。在该情况下，(3)可以是，在将经过包层的中心的第2轴和第1侧面或者第2侧面所成的角设为φ的情况下，φ小于或等于π/2。

(4)在本发明的光纤阵列的一个方式中，梯形状为下述形状，即，包层的第1凸曲面能够与槽的第1侧面及底面分别接触，第2面能够与第2侧面接触。由此，能够使多芯光纤在槽内容易地旋转。在该情况下，(5)可以是，在将相对于开口的第1侧面的延长线和第2侧面的延长线所成的角设为θ的情况下，θ大于或等于π/2。

(6)在本发明的光纤阵列的一个方式中，配置部件将在多芯光纤的一端处从树脂包覆露出的玻璃纤维并列配置。由此，能够使并列配置的各多芯光纤在各槽内容易地旋转。

[本发明的实施方式的详细内容]

下面，一边参照附图，一边对本发明所涉及的光纤阵列的优选的实施方式进行说明。

就专利文献1所记载的多芯光纤而言，对于包含中心轴而与平坦面平行的平面而非对称。如果将光纤母材的外表面的一部分切除而设为平坦面后进行拉丝，则光纤变得容易向平坦面侧翘曲(容易卷曲)。为了解决该情况，可想到设为多芯光纤的外周形状具有相对的两个平坦面。但是，如果将具有相对的两个平坦面的多芯光纤配置于V槽，则多芯光纤沉入V槽的底，因此存在不易将纤芯的排列方向对齐为特定的方向的问题。本发明的目的在于，提供容易地将多个纤芯的排列方向对齐为期望的方向的光纤阵列。

图1A是本发明的一个方式所涉及的光纤阵列1的斜视图。光纤阵列1由槽基板40、平面板60、多根多芯光纤10构成。此外，槽基板40相当于本发明的配置部件，平面板60相当于本发明的按压部件。槽基板40具有朝向上方(图示的Y轴的正方向)而开口的梯形槽50。梯形槽50相当于本发明的槽。梯形槽50能够沿图示的Z轴方向，对在多芯光纤10的一端处露出的桶型的玻璃纤维12进行支撑。

图1B是图1的II－II线矢向剖视图。本实施方式的梯形槽50设置有多个(例如8个)，沿图示的X轴方向排列。在本实施方式中，举出以阵列状具有8个梯形槽50的例子而进行说明，但本发明也能应用于仅具有1个梯形槽50的情况。平面板60例如为平板状，平坦面61将梯形槽50覆盖而对从多芯光纤10的前端露出的由石英玻璃构成的桶型的玻璃纤维12的向上方的移动进行限制。在本实施方式中，多芯光纤10在图示的X轴方向例如排列有8根。此外，桶型的玻璃纤维12相当于本发明的玻璃纤维。图1C是图1B的局部放大图。桶型的玻璃纤维12具有多个(例如4个)纤芯20、以及在各纤芯20的周围具有的包层30，沿图示的Z轴方向(相当于光轴)延伸。

图1D是梯形槽50的正面剖视图。梯形槽50的内周形状例如为朝下的等腰梯形。详细地说，梯形槽50具有相对配置的第1侧面51及第2侧面52，第1侧面51及第2侧面52为从开口53朝向下方(槽底)而接近这样的锥状。第1侧面51的延长线和第2侧面52的延长线所成的角为θ。另外，底面54设置于与开口53相对的位置，与第1侧面51的下端及第2侧面52的下端相连。

图2是桶型纤维的与Z轴正交的剖视图。纤芯20沿图示的第2轴方向等间隔地排列。包层30将4个纤芯20的整周包围，相对于图示的X轴及Y轴这两者为线对称的非圆形状(例如桶型)。包层30的外周形状具有：第1凸曲面31及第2凸曲面32，它们相对于包层的短轴(第1轴)而处于线对称的位置；以及上表面(第1面)33及下表面(第2面)34，它们相对于与包层的短轴正交的包层的长轴(第2轴)而处于线对称的位置。

详细地说，第1凸曲面31以从包层30的短轴(换言之是包层的中心)远离的方式凸出而弯曲。第2凸曲面32例如处于与构成第1凸曲面31的圆周不同的圆周上(此外，也可以处于与构成第1凸曲面31的圆周相同的圆周上)，与第1凸曲面31同样地，以从包层30的短轴远离的方式凸出而弯曲。上表面33与第2轴平行，与构成第1凸曲面31及第2凸曲面32的圆周的延长线相比向第2轴侧(朝向包层30的中心而向内侧)切入。下表面34在与上表面33相反侧的位置处与第2轴平行，与上表面33同样地，与构成第1凸曲面31及第2凸曲面32的圆周的延长线相比向第2轴侧切入。

如上所述，由于将包层30的外周形状相对于交叉的第1轴及第2轴这两者而设为对称形状，因此能够防止纤维的卷曲。此外，纤芯及包层可以以石英玻璃为主要成分，根据需要添加折射率调整用的添加物。例如，也能够将纤芯设为添加有GeO₂的石英玻璃，将包层设为纯石英玻璃。或者，例如也可以是将纤芯设为纯石英玻璃，将包层设为添加有F元素的石英玻璃。另外，各纤芯的直径、折射率也可以不同。

图3A、图3B、图3C是用于对桶型的玻璃纤维12和梯形槽50的关系进行说明的图。桶型的玻璃纤维12的包层30的剖面形状由曲面和平面构成，因此上表面33和第1凸曲面31的边界部分A点、第1凸曲面31和下表面34的边界部分B点35、下表面34和第2凸曲面32的边界部分C点36、第2凸曲面32和上表面33的边界部分D点成为边缘(edge)。

如果将第1凸曲面31(第2凸曲面32)的曲率半径设为r，将从第1凸曲面31的中心至第2凸曲面32的中心为止的距离设为d，则线段BC能够通过下面的式1表示。

【式1】

如果将包层30的最大高度设为h，则为了使玻璃纤维12被平面板60按压而旋转，需要设为h₁≤线段BC，因此成为下面的式2。

【式2】

如果关于h₁而求解该式2，则成为下面的式3。

【式3】

在将梯形槽50的底面54的长度(图示的X轴方向，以下相同)设为W的情况下，W存在用于防止纤芯20的位置偏移的上限值和下限值。具体地说，如图3A所示，包层30的下表面34与底面54平行地配置，底面54的长度W在与下表面34的长度相等的情况下成为最大值W_max(式4)。

【式4】

在该情况下，从第1凸曲面31(第2侧面52)的中心下降至B点(C点)的直线与第1侧面51(第2侧面52)正交(正切)。

在将梯形槽50的深度设为h₂的情况下，如果将包层30的出头量设为h_head、使用底面54的长度的最大值W_max表示，则h₂成为下面的式5。

【式5】

另一方面，底面54的长度W如图3B、图3C所示，在经过第1凸曲面31的中心及第2凸曲面32的中心的第2轴(包层30的长轴)与第1侧面51正交、第1凸曲面31和下表面34的边界部分35(B点)与底面54接触的情况下成为最小值W_min。如果使用图3B、图3C所示的c、a、e、f、g，则存在c+a+e＝f+g的关系，由于c＝h₁/2，因此a成为下面的式6，e成为下面的式7。

【式6】

【式7】

此外，i＝r－√(r²－c²)。

另外，f＝(d+r)/tanθ，g＝r/sinθ，因此将它们代入至式6，则成为下面的式8。

【式8】

图4A、图4B是对本发明的光纤阵列的第1具体例进行说明的概念图，图4A是表示对桶型的玻璃纤维进行旋转调芯前的状态的图。梯形槽50的形状为下述形状，即，在桶型的玻璃纤维12被平面板60向下方按压前，包层30的从第1凸曲面31经由下表面34至第2凸曲面32为止的范围在梯形槽50的第1侧面51、底面54及第2侧面52的合计3处进行接触。

更详细地说，图4A所示的梯形槽50(设为样品1)为下述形状，即，包层30的第1凸曲面31与第1侧面51线(在光轴方向延伸的线，以下相同)接触，第1凸曲面31和下表面34的边界部分35与底面54线接触，第2凸曲面32与第2侧面52线接触。样品1的梯形槽50在将经过包层30的中心的第2轴(在图中由单点划线表示)与第1侧面51所成的角设为φ的情况下，为了可靠地防止桶型的玻璃纤维12的沉入，优选为φ小于或等于π/2的形状。在该情况下，梯形槽50的深度h₂为满足φ小于或等于π/2的深度。

图4B是表示将桶型的玻璃纤维旋转调芯后的状态的图。在样品1的梯形槽50中配置桶型的玻璃纤维12后，如果使平面板60朝向桶型的玻璃纤维12下降，则平坦面61与包层30的例如上表面33和第2凸曲面32的边界附近接触。如果平面板60将桶型的玻璃纤维12进一步向下方按压，则第1凸曲面31和下表面34的边界部分35从底面54分离，桶型的玻璃纤维12顺时针地旋转，上表面33与平坦面61面接触，下表面34与底面54成为平行。此时，第1凸曲面31和第1侧面51接触的线距底面54的高度、与第2凸曲面32和第2侧面52接触的线距底面54的高度大致相等。

如上所述，将梯形槽50设为，在将桶型的玻璃纤维12向下方按压后，包层30的上表面33及下表面34被配置为与平坦面61平行这样的梯形状，因此在将桶型的玻璃纤维12配置于梯形槽50时，桶型的玻璃纤维12与以往相比不会向下方沉入。而且，对于在样品1的梯形槽50中配置的桶型的玻璃纤维12，评价了由平面板60按压后的纤芯20的排列位置，其结果，与理想位置的偏移量(最大纤芯偏心量)收敛于±1.0(μm)以内。

图5A、图5B是对本发明的光纤阵列的第2具体例进行说明的概念图，图5A是表示对桶型的玻璃纤维进行旋转调芯前的状态的图。在第2具体例中，梯形槽50(设为样品2)的形状为下述形状，即，在桶型的玻璃纤维12被平面板60向下方按压前，包层30的第1凸曲面31与第1侧面51及底面54分别线接触，下表面34与第2侧面52面接触。样品2的梯形槽50在将第1侧面51的延长线和第2侧面52的延长线所成的角设为θ的情况下，为了可靠地防止桶型的玻璃纤维12的沉入，优选是θ大于或等于π/2的形状。在将槽深度设为d_th的情况下，梯形槽50的深度h₂是小于d_th的深度。此外，梯形槽50(样品1)是在第1侧面51和第2侧面52所成的角θ小于或等于π/2的情况下也成立的形状，但在样品1的情况下也可以将θ设为大于或等于π/2。

图5B是表示将桶型的玻璃纤维进行旋转调芯后的状态的图。在样品2的梯形槽50中配置桶型的玻璃纤维12后，如果使平面板60朝向桶型的玻璃纤维12下降，则平坦面61与包层30的例如上表面33和第2凸曲面32的边界附近接触。如果平面板60将桶型的玻璃纤维12进一步向下方按压，则第1凸曲面31从底面54分离，并且下表面34和第2侧面52的面接触解除，桶型的玻璃纤维12顺时针地旋转，上表面33与平坦面61面接触，下表面34与底面54成为平行。此时，第1凸曲面31和下表面34的边界部分35与第1侧面51接触的线距底面54的高度、与下表面34和第2凸曲面52的边界部分36与第2侧面52接触的线距底面54的高度相等。对于在该样品2的梯形槽50中配置的桶型的玻璃纤维12，评价了由平面板60按压后的纤芯20的排列位置，其结果，最大纤芯偏心量收敛于±1.0(μm)以内。

图6A、图6B、图6C、图6D是表示对桶型的玻璃纤维进行旋转调芯前的状态的图。图6A所示的梯形槽50(设为样品3)的底面54的长度W比包层30的下表面34长。因此，下表面34与底面54面接触，第1凸曲面31(第2凸曲面32)不与第1侧面51(第2侧面52)接触。在使平面板60朝向桶型的玻璃纤维12下降的情况下，平坦面61与上表面33面接触，但桶型的玻璃纤维12会在左右方向移动。对纤芯20的排列位置进行了评价，其结果，最大纤芯偏心量没有收敛于±1.0(μm)以内。

就图6B所示的梯形槽50(设为样品4)而言，梯形槽50的深度h₂大，因此桶型的玻璃纤维12向下方沉入。另外，底面54的长度W比包层30的最大高度h₁短。因此，第1凸曲面31与第1侧面51及底面54分别线接触，第1凸曲面31和下表面34的边界部分35与第2侧面52线接触。在使平面板60朝向桶型的玻璃纤维12下降的情况下，平坦面61与第2凸曲面32接触，第1凸曲面31被底面54推压，因此桶型的玻璃纤维12无法旋转。

图6C所示的梯形槽50(设为样品5)，经过包层30的中心的第2轴(在图中由单点划线表示)和第1侧面51所成的角φ超过π/2，桶型的玻璃纤维12向下方沉入。因此，第1凸曲面31与第1侧面51及底面54分别线接触，下表面34和第2凸曲面32的边界部分36与第2侧面52线接触。在使平面板60朝向桶型的玻璃纤维12下降的情况下，平坦面61与第2凸曲面32接触，第1凸曲面31被第1侧面51、底面54推压，因此桶型的玻璃纤维12无法旋转。

就图6D所示的梯形槽50(设为样品6)而言，第1侧面51的延长线和第2侧面52的延长线所成的角θ小于π/2，桶型的玻璃纤维12向下方沉入。因此，第1凸曲面31与第1侧面51线接触，下表面34与第2侧面52面接触。在使平面板60朝向桶型的玻璃纤维12下降的情况下，平坦面61与上表面33和第2凸曲面32的边界附近接触，但第1凸曲面31被第1侧面51推压，下表面34被第2侧面52推压，因此桶型的玻璃纤维12无法旋转。

应当认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示且并不是限制性的内容。本发明的范围并不是上述的含义，而是由权利要求书表示，包含与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。

标号的说明

1…光纤阵列，10…多芯光纤，11…树脂包覆，12…桶型的玻璃纤维，20…纤芯，30…包层，31…第1凸曲面，32…第2凸曲面，33…上表面，34…下表面，35…第1凸曲面和下表面的边界部分，36…下表面和第2凸曲面的边界部分，40…槽基板，50…梯形槽，51…第1侧面，52…第2侧面，53…开口，54…底面，60…平面板，61…平坦面。