專利名稱：：光纖、光纖的端面部結(jié)構(gòu)及光連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在芯部周圍有多個空孔的光纖，將其他光纖連接到該光纖的端面上的端面部結(jié)構(gòu)，以及在粘接固定光纖的端部的光連接器的端面上密封空孔的高可靠性光連接器。技術(shù)背景圖4是表示6孔型的帶孔光纖(HoleAssistedFiber:HAF)的斷面圖。如圖4所示，HAF40是由芯部41和包覆芯部41的包層42構(gòu)成的光纖，其中，在芯部41的周圍的包層42中形成了多個(圖示為6個)空孔43。例如，形成的HAF40其芯部直徑約為10|im，包層直徑為cj)125jim，與通常的(實心的)單模光纖(SingleModeFiber:SMF)—樣，在芯部41中添加了鍺，相對于由純石英構(gòu)成的包層42的比折射率差為0.35%。在芯部41的周圍，在圓周方向上等間隔地形成了延伸至光纖的整個長度的內(nèi)徑約(M(^m的空孔43。HAF40的特征是，空孔43的折射率約為1.0，實效的比折射率差比通常的SMF大很多，因此，將光封閉到芯部41中的效果要高。另外，如果比折射率差大，將HAF40彎曲時產(chǎn)生的損耗就非常小。HAF40這樣的帶有空孔的光纖，將其端部的空孔密封后就可以進(jìn)行連接(將光纖的端部固定在光連接器上)。其方法有通過加熱進(jìn)行密封的方法或注入UV(紫外線)固化型樹脂進(jìn)行密封的方法(例如，參見專利文獻(xiàn)l)。具體地說，一面利用真空泵從空孔的末端減壓，一面使用加熱裝置(加熱器、放電電極等)來局部地加熱光纖，從外側(cè)熔化、封堵空孔，然后，在相隔必要長度的位置(另一端部)上，同樣進(jìn)行加熱來熔化、封堵空孔，在兩端部安裝所希望的連接器部件。另外，作為利用UV固化型樹脂的密封，是從光纖端面注入液態(tài)的UV固化型樹脂(樹脂前體)，然后照射紫外線使空孔內(nèi)的液態(tài)樹脂前體固化。其中，uv固化型樹脂的折射率比形成包層的材質(zhì)的折射率高。固化后，與通常的光纖一樣，將填充了樹脂的光纖端部插入到套管的孔內(nèi)，用粘接劑固定于套管上。然后，研磨從套管端面伸出的光纖端部，實施光連接器加工。填充在空孔中的UV固化型樹脂的粘度，例如在專利文獻(xiàn)2中已經(jīng)公開，是10Pa's以上，優(yōu)選的是60Pa.s。在專利文獻(xiàn)2中記載的光纖，沒有考慮樹脂固化后的研磨操作，而且，如果作為UV固化型樹脂的硅酮粘接劑的樹脂填充長度變長，則固化時會產(chǎn)生內(nèi)部氣泡，因此，為了在比較短的范圍(樹脂填充長度)內(nèi)控制性良好地調(diào)整，需要使樹脂前體的粘度比較高。其中，專利文獻(xiàn)1記載的光纖如圖5所示是光子晶體光纖(PhotonicCrystalFiber:PCF)，除去折射率一樣的包層51的中心部，在中心部的周圍，呈蜂巢狀(蜂窩結(jié)構(gòu)狀)形成3層以上(圖示為4層)直徑數(shù)pm的空孔52,將被多個空孔52包圍的中心部作為芯部53。由于PCF具有這樣的包層的多層空間(折射率的多層結(jié)構(gòu))，因此，形成作為光的禁帶的光子帶隙(PhotonicBandGap:PBG),利用PBG可以將光封閉在芯部內(nèi)。專利文獻(xiàn)l:特開2002-323625號公報專利文獻(xiàn)2:特開2006-126720號公報
發(fā)明內(nèi)容上述的光纖(例如，參見專利文獻(xiàn)l)中，填充在空孔中的UV固化型樹脂的折射率比形成包層部的材料的折射率高。上述利用UV固化型樹脂的密封方法，對于呈蜂巢狀形成3層以上空孔的PCF50是有效的，但在圖4所示的HAF40中，若填充入空孔的UV周化型透光性樹脂的折射率比包層高，則芯部41周圍就側(cè)芯(sidecore)化，光從中央的芯部41漏出，作為實效的光的傳輸區(qū)域的模場直徑(通常比芯部直徑稍大一些)變得非常大。因此，填充了UV固化型樹脂的部分變成多模光纖，傳輸損耗增大，同時，與SMF對接時，SMF與模場直徑(MFD)不匹配，連接損耗增大。另外，為了對在芯部的周圍有多個空孔的光纖的端部進(jìn)行光連接器加工,，對于填充在空孔中的樹脂要求具有多種特性，但以往的光纖(例如，參見專利文獻(xiàn)1)并沒有考慮填充的UV固化型透光性樹脂的性狀(折射率以外的參數(shù))。因此，在處理(研磨、與其他光纖連接或者形成光連接器等)向HAF的端部填充uv固化型樹脂的光纖的端部時，會產(chǎn)生如下問題，即，在其端部產(chǎn)生損傷，或者填充的uv固化型樹脂在端面凹陷等。因此，本發(fā)明的目的是，解決上述課題，提供一種光纖、光纖的端面部結(jié)構(gòu)及光連接器，所述的光纖減少了端面的損傷和填充入空孔的uv固化型樹脂的凹陷，可以以低的損耗與通常的SMF連接。為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求1的發(fā)明是在芯部周圍具有多個空孔的光纖，其中，上述空孔被填充并固化有UV固化型透光性樹脂，該UV固化型透光性樹脂固化后具有8~500MPa的楊氏模量。權(quán)利要求2的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其中，上述UV固化型透光性樹脂的固化后的樹脂填充長度為0.3mm以上。權(quán)利要求3的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖，其中，上述UV固化型透光性樹脂的前體液的粘度為5Pa.s以下。權(quán)利要求4的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求13中任一項所述的光纖，其中，上述UV固化型透光性樹脂在實際使用中的溫度范圍的折射率比構(gòu)成上述光纖端部的包層的折射率低。權(quán)利要求5的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的光纖，其中，上迷UV固化型透光性樹脂在實際使用中的溫度范圍的折射率比石英玻璃的折射率低。權(quán)利要求6的發(fā)明是光纖的端面部結(jié)構(gòu)，其特征是，在權(quán)利要求1~5中任一項所述的光纖的端面上連接了實心的單模光纖。權(quán)利要求7的發(fā)明是光連接器，其特征是，將權(quán)利要求15中任一項所述的光纖的端部粘接、固定在套管上。采用本發(fā)明，可以發(fā)揮如下優(yōu)異效果減少端面的損傷和填充于空孔中的UV固化型樹脂的凹陷，能夠以低的損耗與通常的SMF連接。圖l是表示本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式的光連接器的斷面圖。圖2是表示在圖1的光連接器的制作過程中填充樹脂之后、進(jìn)行研磨之前的狀態(tài)的斷面圖。圖3是表示前體液粘度與樹脂填充長度的相關(guān)關(guān)系的曲線圖。圖4是表示帶孔光纖的斷面圖。圖5是表示光子晶體光纖的斷面圖。符號說明10光連接器主體部11套管12光纖16光纖端部20光纖端面41芯部42包層43空孔具體實施方式本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了確保對于研磨操作來說足夠的樹脂填充長度，必須限定樹脂前體的粘度，而且，為了將套管頂端研磨面精加工成平滑狀，必須限定固化后的樹脂的彈性模量，從而完成本發(fā)明。以下，參照附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。本實施方式的光纖，可以與其他光纖對接連接，或者構(gòu)成光連接器后與其他光纖連接。圖1是表示本實施方式的光纖的端部被光連接器化的光連接器的一部分的斷面圖。如圖1所示，光連接器是由將光纖12安裝在套管11中形成的光連接器主體部IO和容納光連接器主體部IO的連接器外罩(圖中未示出)構(gòu)成。套管11具有插入光纖12的貫通孔，該貫通孔由光纖粘接孔13和光纖端部插入孔17(圖中，長度為10pm，內(nèi)徑約125|tim)構(gòu)成，所述的光纖粘接孔13用來通過粘接劑15粘接、固定光纖的被覆部14,所述的光纖端部插入孔17是由光纖粘接孔13縮徑形成的，在其中插入除去被覆層的光纖端部16。圖中，18是用于將套管11固定在未圖示的連接器外罩的固定用凸緣。如圖4所示，本實施方式的光纖12是6孔型的帶孔光纖(以下，簡稱HAF)，其包層直徑為4)125pm,在芯部41周圍的包層42中形成了6個空孔43。本實施方式的HAF12，是將固化后在25。C下的楊氏才莫量為8500MPa的UV固化型透光性樹脂(以下簡稱UV固化型樹脂)填充、固化在光纖端部16上，對端面20進(jìn)行研磨處理而形成的。充長度)的樹脂填充部19，樹脂填充長度優(yōu)選為0.3mm以上。UV固化型樹脂的前體液(固化前的狀態(tài))在室溫(25°C)下的粘度優(yōu)選為5Pa.s以下。優(yōu)選的是，在實際使用的溫度范圍(-307(TC)內(nèi)，UV固化型樹脂的固化后的折射率比空孔部的玻璃(填充的UV固化型樹脂的周圍的包層)的折射率低，更優(yōu)選的是，在實際使用的溫度范圍(-3070。C)內(nèi)，比構(gòu)成包層42的石英玻璃(純石英)的折射率低。下面，對使用光纖12的FC連接器的制作過程進(jìn)行說明。首先，去除HAF12的端部的被覆層，然后，用專用的光纖切割機切斷，得到從光纖端面至剝離被覆處的長度為12.0mm的切斷光纖(光纖端部)。專用光纖切割機的刀刃(加傷刃)被預(yù)先調(diào)整成距剝離被覆處12.0mm的位置上。得到切斷光纖后，用針等將微量的UV固化型樹脂涂布在端面上。UV固化型樹脂是經(jīng)過調(diào)整的環(huán)氧系的含氟UV固化型粘接劑，其前體液的粘度為1.5Pa-s，固化后在波長為1.3fim下的折射率為1.42。在端面上涂布了UV固化型樹脂后，保持大約90秒，使UV固化型樹脂利用毛細(xì)管現(xiàn)象而浸透到空孔內(nèi)。空孔直徑為cj)10|im、使用前體液粘度為1.5Pa.s的UV固化型樹脂的本實施方式的HAF12,大約90秒后的樹脂填充長度為45mm。由于保持時間(樹脂浸透所需要的時間)取決于前體液的粘度、表面張力和空孔直徑，因此，UV固化型樹脂的種類和空孔直徑與本實施方式不同時，最好根據(jù)具體情況來決定每次的保持時間。用紗布等擦拭殘留在端面上的多余的UV固化型樹脂，從HAF12的樹脂填充部21(參見圖2)的側(cè)面照射UV光，使浸透的前體液固化。固化后在室溫(25°C)下的楊氏模量為90MPa。用浸透了酒精的紗布等擦拭、洗凈光纖端部(除去被覆的玻璃光纖部分)的表面，然后，將光纖端部插入FC連接器用套管11中，用粘接劑(環(huán)氧系粘接劑)15粘接固定。如圖2所示，在本實施方式中，由于FC連接器用套管11的光纖端部插入孔17(內(nèi)徑約為125pm)的長度為10.0mm，因此，在固定光纖端部16的階段，光纖端部16是以從套管11的前端伸出約2mm的狀態(tài)被粘接固定的。圖中，22是附著于光纖端面上固化(未擦拭洗凈而固化)的UV固化型樹脂。將光纖端部16粘接、固定后，采用慣用的光纖端面處理工藝，研磨套管11的頂端，從而形成圖1的光纖端面20，得到光連接器主體部10。將光連接器主體部IO插入連接器外罩中，得到的光連接器。雖然套管11內(nèi)的光纖端部16是看不到的，但研磨前的樹脂填充長度約為5mm,從套管頂端伸出的約2mm的光纖端部在研磨工序中被除去，因此，完成后的樹脂填充長度約為3mm。盡管研磨后光纖端面20的填充了UV固化型樹脂的部分比光纖端面20的包層部分稍;微凹陷一些，但是凹陷量不到0.5(im,在研磨面上并未發(fā)現(xiàn)研磨屑等混入。為了檢查而測定內(nèi)置HAF的FC連接器和通常的SMF的FC連接器的連接損耗時，在波長1.31pm的條件下?lián)p耗為0.18dB,在波長1.55|_im的條件下?lián)p耗為0.16dB。另夕卜，反射衰減量為-55dBm,都與通常的SMF之間彼此連接時的連接損耗的值相等。下面，分別說明UV固化型樹脂的彈性模量、樹脂填充長度和UV固化型樹脂的前體液的粘度的數(shù)值范圍的根據(jù)。將固化后的楊氏模量為1300MPa(1，6，8，11，25,50，120，300MPa)的多個UV固化型環(huán)氧系樹脂分別填充、固化于HAF中，然后，與套管ll粘接、固定，觀察研磨處理后的端面20的狀況。其結(jié)果示于表l中。表1各種彈性模量UV固化型樹脂填充后的研磨面的狀況<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><0.5觀察結(jié)果為，使用彈性模量為lMPa的UV固化型樹脂的光纖以及使用彈性模量為6MPa的UV固化型樹脂的光纖，在各自的研磨中所產(chǎn)生的研磨屑會陷入到樹脂中而殘留，由于陷入uv固化型樹脂中的研磨屑的影響，在玻璃表面上產(chǎn)生損傷。這是因為，當(dāng)uv固化型樹脂的楊氏模量低時，在初期的粗研磨階段，用樹脂密封的端面中所陷入的粒徑比較大的磨?；蚴㈩w粒在后續(xù)工序的平面研磨、精密研磨時會從樹脂上脫落，對光纖端面造成較深的傷痕。另外，使用彈性模量為lMPa、6MPa的UV固化型樹脂的光纖，也會產(chǎn)生如下問題，在填充了UV固化型樹脂的空孔部(樹脂填充部19)產(chǎn)生2|im以上的凹陷，同時，UV固化型樹脂流到空孔以外的玻璃面并附著其上而污染研磨面。另一方面，在填充了彈性^t量為8MPa以上的UV固化型樹脂的光纖中，沒有產(chǎn)生研磨損傷，樹脂密封部21的凹陷量也不到0.5!im,不會成為問題，可以與通常的SMF同樣進(jìn)行研磨。另外，固化后的楊氏模量的上限值為500MPa，這是因為，若使用固化后楊氏模量超過500MPa的UV固化型樹脂，則UV固化型樹脂就不會浸透入空孔內(nèi)。使用多個固化后的楊氏模量為8-300MPa(8,25,50,300MPa)的UV固化型環(huán)氧系樹脂，在0.1~3mm的范圍內(nèi)改變各自的樹脂填充長度進(jìn)行填充、固化后，粘接、固定于套管上，觀察經(jīng)過研磨處理的光纖的端面狀況，結(jié)果示于表2中。表2UV固化型樹脂填充長度和粘接界面產(chǎn)生的相關(guān)性(剛研磨后)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>x:產(chǎn)生界面剝離o:無界面剝離樹脂彈性模量為50MPa而填充長度為O.lmm以及樹脂彈性模量為300MPa而填充長度為0.2mm以下時，在空孔周圍發(fā)現(xiàn)UV固化型樹脂的剝離(粘接界面的產(chǎn)生)，還發(fā)現(xiàn)在研磨過程中研磨液浸入剝離部分，隨后研磨液滲出的現(xiàn)象。此外，對這些套管樣品施加50次-3(K+70。C的溫度循環(huán)，然后確認(rèn)有無剝離，結(jié)果示于表3中。有無剝離產(chǎn)生是根據(jù)在端面附著研磨液后，用無紡布擦拭，觀察是否有研磨液滲出來判定的。表3UV剛t^糊旨填充"R^與凈扭姿輛產(chǎn)生6^目關(guān)性(-3(M70°Cx50次4^f后)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>x:產(chǎn)生界面剝離o:無界面剝離樹脂填充長度為O.lmm的樣品，無論楊氏模量是多少的樣品都產(chǎn)生剝離，在樹脂填充長度為0.2mm時，又會有25MPa和50MPa的樣品在空孔周圍產(chǎn)生剝離。從以上結(jié)果可知，雖然使用彈性模量為8MPa以上的UV固化型樹脂不會產(chǎn)生研磨面的損傷及樹脂部的凹陷，但是為了防止UV固化型樹脂的界面剝離，UV固化型樹脂的填充長度最好是在0.3mm以上。準(zhǔn)備前體液粘度為0.512Pa's(0.5,1.5，3,5，8,12Pas)的多種UV固化型環(huán)氧系樹脂，測定在內(nèi)徑為(blOpm的空孔內(nèi)的取決于表面張力的樹脂填充長度(浸透長)與時間的依賴性，結(jié)果示于圖3中。如圖3所示，填充樹脂開始10分鐘后，樹脂填充長度分別為5Pa's的在光纖中為3.0mm(曲線34)、8Pa.s的在光纖中為1.3mm(曲線35)、12Pa's的在光纖中為0.6mm(曲線36)。另夕卜，前體液粘度為0.5Pa.s(曲線31)、1.5Pa-s(曲線32)、3Pa.s(曲線33)的各光纖中的樹脂填充長度，在樹脂填充開始IO分鐘以內(nèi)都在8mm以上。從該結(jié)果可以看出，在實際應(yīng)用中必要的樹脂填充長度的下限約為3mm,作業(yè)時間的上限為IO分鐘時，前體液粘度的上限最好是在室溫(25°C)下為5Pa.s。采用本實施方式的光纖12,通過將UV固化型樹脂的楊氏模量設(shè)定為8500MPa,則可以與通常的SMF的情況同樣對光纖端面20進(jìn)行研磨加工而不產(chǎn)生損傷，這樣，在與其他的光纖連接時可以將連接損耗抑制在較低的程度。另外，不會降低研磨作業(yè)的成品率，能夠得到與通常的SMF同等的研磨生產(chǎn)率。另外，通過使固化后的UV固化型樹脂在-30。C的折射率比空孔部的玻璃的折射率低，使得在使用溫度范圍內(nèi)模場直徑不擴大，能夠在低損耗的條件下與通常的SMF對接連接。本實施方式的光纖12,通過使UV固化型樹脂的樹脂填充長度在0.3mm以上，可以防止研磨作業(yè)中或者溫度循環(huán)時在空孔內(nèi)表面發(fā)生樹脂剝離，能夠得到高可靠性的HAF用連接器。本實施方式的光纖12，通過使UV固化型樹脂的前體液的粘度在5Pa.s以下，可以在短時間內(nèi)將前體液填充(浸透)進(jìn)空孔內(nèi)，縮短光連接器組裝作業(yè)時間，對光連接器的低成本化做出貢獻(xiàn)。另外，本實施方式的光纖與通常(實心)的單模光纖連接構(gòu)成端面部結(jié)構(gòu)。利用連接HAF12和SMF的端面部結(jié)構(gòu)，如上所述，由于HAF形成了無研磨損傷的光纖端面，因此，能夠以優(yōu)良的生產(chǎn)率制作出端面部結(jié)構(gòu)，同時，可以使HAF的連接端面附近的模場直徑與SMF的模場直徑相等，因而能夠以低損耗的方式與SMF對接連接。采用本實施方式的光連接器，如上所述，由于插入的HAF形成了無研磨損傷的光纖端面，因此能夠以優(yōu)良的生產(chǎn)率制作出光連接器，同時，可以以低損耗的方式與其他光連接器進(jìn)行光學(xué)連接。權(quán)利要求1.在芯部周圍具有多個空孔的光纖，其特征在于，上述空孔被填充、固化有UV固化型透光性樹脂，該UV固化型透光性樹脂固化后具有8～500MPa的楊氏模量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其中，上述UV固化型透光性樹脂的固化后的樹脂填充長度為0.3mm以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖，其中，上述UV固化型透光性樹脂的前體液的粘度為5Pa.s以下。4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的光纖，其中，上述UV固化型透光性樹脂在實際使用的溫度范圍的折射率比構(gòu)成光纖端部的包層的折射率低。5.根據(jù)權(quán)利要求14中任一項所述的光纖，其中，上述UV固化型透光性樹脂在實際使用的溫度范圍的折射率比石英玻璃的折射率低。6.光纖的端面部結(jié)構(gòu)，其特征在于，將實心的單模光纖連接在權(quán)利要求1~5中任一項所述的光纖的端面上。7.光連接器，其特征在于，將權(quán)利要求1~5中任一項所述的光纖的端部粘接固定在套管中。全文摘要本發(fā)明提供了一種光纖以及光纖端面部結(jié)構(gòu)以及光連接器，該光纖能夠降低端面的損傷或填充于空孔中的UV固化型樹脂的凹陷，并能以低的損耗與通常的SMF連接。本發(fā)明的光纖在芯部(41)的周圍具有多個空孔(43)，在光纖端部(16)處填充并固化，固化后在25℃下的楊氏模量為8～500MPa的UV固化型透光性樹脂，對該光纖的端面(20)進(jìn)行研磨處理。文檔編號G02B6/00GK101329424SQ200810085439公開日2008年12月24日申請日期2008年3月17日優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日發(fā)明者加藤善久,大薗和正,黑澤芳宣申請人:日立電線株式會社