研究開発された技術紹介

通信用の高機能光スイッチとしてコリメータアレイの開発が求められているが、川下企業ではアレイ端部に接続するレンズ外径の歪みから製品化歩留まりが10%と低く、歪みの原因である原材料の光ファイバの外径公差を0.25MM±0.0001MMとする技術開発が課題となっている。この解決のため、本研究開発では、光ファイバ作製用母材の外径公差を20MM±0.01MMとするための高精度切削加工技術を開発する

光ファイバ母材作製精度の向上および高精度な切削加工装置の開発
・光ファイバ母材作製精度の高度化→光ファイバ母材の外径公差を従来のψ20±0.1mmからψ20±0.01mmに
・難削材である光ファイバ母材の高精度切削加工装置の開発→製品化効率向上を目的に切削研磨加工限界を従来の10cmから40cmに
(新技術)
・光ファイバ母材
＜外形20mm±0.01mm＞
‐レンズ加工時の外形交差が従来の1/10
‐レンズ作成歩留まり100%達成可能
‐コリメータアレイの量産化、1/2の低価格化に対応
・切削加工装置
＜新・高精度切削加工方式(回転機構)＞
‐最大研磨長40cmで経済的
‐外形交差が±0.01mmでレンズ製品化ロスを解消

・両面研磨装置により、光ファイバ母材の外径公差および母材長さの目標値を達成
‐母材を自転・公転させながら研磨する両面研磨装置を開発し、従来の光ファイバ母材を用いて外径公差ψ20±0.01mm以下、加工限界長(母材長さ)40cmを実現
・研磨材濃度の最適化、定盤の温度上昇抑制に成功
‐研磨材濃度および両面研磨装置の上定盤圧力、下定盤回転速度を最適化
‐切削研磨装置の発熱抑制機構を開発し、加工精度低下の要因となっている定盤と母材との摩擦熱並びに定盤の温度上昇の抑制に成功
・光ファイバ母材用の外径測定装置および偏芯測定システムを開発
‐研磨した光ファイバ母材の外径測定装置を開発し、直径0.08～30mm、長さ10～1,000mm、0.1μm単位での高精度な測定が可能に
‐光ファイバ母材の偏芯測定システムの開発により、光ファイバのNFP、FFPの測定結果から屈折率分布を導出。屈折率測定結果から光ファイバの偏芯量の解析が可能に
・光ファイバ母材の外径公差±0.01mm以下、母材長さ40cmを達成
～予め外径公差30μmに外削した光ファイバ母材(40cm)を開発した両面研磨装置に投入し研磨を実施、目標値の外径公差±0.01mm以下、母材長さ40cmを達成～
・研磨材濃度・上定盤圧力・下定盤回転速度の最適条件を導出
～両面研磨装置による研磨に際して、研磨材濃度25%、装置の上定盤圧力を4.8kgf/本、下定盤回転速度25rpmの研磨レート最適条件を導出～

・特許：「光学アレイ」(特許4865585)
・出展：インターオプト2011(H23.9)

通信機器、計測機器、医療機器等の従来装置に組み込まれているレンズ系光学部材の代替となるコリメータアレイ用部材等として用い、小型化、軽量化、低コスト化を実現

・H22年度に実用化に成功
・高性能GIレズの製造技術を基にその応用製品の需要が多い

・精度向上:光ファイバ母材の外径公差ψ20mm±0.1mm→ψ20mm±0.01mmへ
・歩留まり向上:コリメータアレイの歩留まり100%を達成
・量産化:光ファイバ生産効率が大幅向上

通信機器、医療機器、計測機器等向けの一部量産化がH24年度中の目標
・通信機器、医療機器、計測機器業界等からの引き合いに対し製品化技術を確立中であり、H24年度中に一部製品の量産化を予定
・関連技術において川下ニーズに対応したエンジニアリングサンプルの提供、性能評価・耐久試験を実施中
・コリメータレンズの空間伝搬距離の長距離化に関する補完研究を実施。試作品も開発済みで今後製品化に向け技術高度化を図る

素材の均質性を向上する技術の向上素材の評価技術の向上

素材を自前で作製できず他業者から調達/後工程業者との製品化技術のコラボレーション