CN116529646A - 光连接结构 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种能减小由温度变化引起的光耦合效率的下降程度的光连接结构。光连接结构具备：多个光纤，被配置为端面至少在第一方向上并排；光功能部件，具有与多个光纤的端面对置的第一面，在第一面处与多个光纤的端面光学耦合；保持构件，具有与第一面对置并与第一面直接或间接地固接的第二面、与第二面相对的第三面、以及从第三面起朝向第二面延伸并分别容纳多个光纤的多个光纤保持孔；以及变形抑制构件，具有与第三面对置并与第三面直接或间接地固接的第四面，将保持构件夹在变形抑制构件与光功能部件之间。光功能部件和变形抑制构件的热膨胀系数比保持构件的热膨胀系数大。或者，光功能部件和变形抑制构件的热膨胀系数比保持构件的热膨胀系数小。

Description

光连接结构
技术领域
本公开涉及一种光连接结构。本申请主张基于2020年12月22日提出申请的日本申请第2020－212291号的优先权，并援引记载于所述日本申请的全部记载内容。
背景技术
在专利文献1中公开了一种将光纤阵列与透镜阵列隔开间隔地配置的准直阵列。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－102108号公报
发明内容
本公开的光连接结构具备多个光纤、光功能部件、保持构件以及变形抑制构件。多个光纤被配置为多个光纤的端面至少在第一方向上并排，该多个光纤分别沿着与第一方向交叉的第二方向延伸。光功能部件具有与多个光纤的端面对置的第一面，在第一面处与多个光纤的端面光学耦合。保持构件具有：第二面，与第一面对置并与第一面直接或间接地固接；第三面，与第二面相对；以及多个光纤保持孔，从第三面起朝向第二面延伸并分别容纳多个光纤。变形抑制构件具有与第三面对置并与第三面直接或间接地固接的第四面。在第二方向上，保持构件夹在光功能部件与变形抑制构件之间。光功能部件和变形抑制构件的热膨胀系数比保持构件的热膨胀系数大。或者，光功能部件和变形抑制构件的热膨胀系数比保持构件的热膨胀系数小。
附图说明
图1是本公开的一个实施方式的光连接结构的剖视图。
图2是光连接结构的立体图。
图3是表示光功能部件仅包括透镜阵列的情况下的构成的剖视图。
图4是图3所示的光连接结构的立体图。
图5是表示光功能部件包括透镜阵列和光学元件的情况下的光连接结构1的构成的剖视图。
图6是表示光功能部件包括透镜阵列、光学元件以及透镜阵列的情况下的光连接结构的构成的剖视图。
图7是表示作为比较例的、未设置变形抑制构件的情况下的光功能部件和保持构件的示意图。
图8是表示在比较例中保持构件发生变形的情形的图。
图9是表示一个实施方式的光功能部件、保持构件以及变形抑制构件的示意图。
图10是表示对将图5所示的光连接结构的周围温度从25℃升温至110℃时的保持构件的变形情况进行模拟而得到的结果的图表。
图11是表示作为比较例的、在图5所示的光连接结构中未设置变形抑制构件的情况下的模拟结果的图表。
图12是表示用于另外的模拟的模型的立体图，表示未设置变形抑制构件的情况下的模型。
图13是表示用于另外的模拟的模型的立体图，表示设置有变形抑制构件的情况下的模型。
图14表示用于模拟的模型的光学元件(旋转器(rotator))、透镜阵列、保持构件、变形抑制构件以及粘接剂的杨氏模量、热膨胀系数以及泊松比。
图15是表示作为模拟的结果的、变形抑制构件的厚度与翘曲量(最大变形量)的关系的图表。
图16是基于图15所示的模拟结果来表示根据光学元件(旋转器)的杨氏模量和变形抑制构件的杨氏模量计算出的有效的杨氏模量、变形抑制构件的厚度以及翘曲量的关系的图表。
具体实施方式
[本公开所要解决的问题]
在将包括多个光纤的光纤阵列与透镜阵列等光功能部件光学耦合时，可以想到通过粘接来使在光纤阵列中保持光纤的端部的保持构件与光功能部件相互固接。保持构件例如具有分别容纳多个光纤的多个孔。然而，有时保持构件的热膨胀系数与光功能部件的热膨胀系数大为不同。在该情况下，因周围温度的变化而在保持构件产生弯曲变形，在多个光纤的光轴的方向上产生变动。由此，与多个光纤固接的光功能部件与多个光纤的光耦合效率、或隔着空间与多个光纤耦合的光功能部件与多个光纤的光耦合效率下降。
[本公开的效果]
根据本公开的光连接结构，能减小由温度变化引起的光纤与光功能部件的光耦合效率的下降程度。
[本公开的实施方式的说明]
首先，列举本公开的实施方式来进行说明。一个实施方式的光连接结构具备多个光纤、光功能部件、保持构件以及变形抑制构件。多个光纤被配置为多个光纤的端面至少在第一方向上并排，该多个光纤分别沿着与第一方向交叉的第二方向延伸。光功能部件具有与多个光纤的端面对置的第一面，在第一面处与多个光纤的端面光学耦合。保持构件具有：第二面，与第一面对置并与第一面直接或间接地固接；第三面，与第二面相对；以及多个光纤保持孔，从第三面起朝向第二面延伸并分别容纳多个光纤。变形抑制构件具有与第三面对置并与第三面直接或间接地固接的第四面。在第二方向上，保持构件夹在光功能部件与变形抑制构件之间。光功能部件和变形抑制构件的热膨胀系数比保持构件的热膨胀系数大。或者，光功能部件和变形抑制构件的热膨胀系数比保持构件的热膨胀系数小。
在该光连接结构中，光功能部件与保持构件彼此直接或间接地固接。因此，在未设置变形抑制构件的情况下，由于光功能部件与保持构件的热膨胀系数差，在保持构件产生弯曲变形，在多个光纤的光轴的方向上产生变动。另一方面，在一个实施方式的光连接结构的情况下，由于温度变化，在保持构件中除了产生由光功能部件引起的应力之外，还产生由变形抑制构件引起的反向的应力。并且，这些应力在保持构件的内部彼此相抵。因此，根据上述的光连接结构，能减小由温度变化引起的多个光纤的光轴的方向的变动，能减小光纤与光功能部件的光耦合效率的下降程度。
在上述的光连接结构中，也可以是，第二方向上的变形抑制构件的厚度为1mm以上。根据本发明人的模拟，在变形抑制构件的厚度小于1mm的情况下，变形抑制构件越厚，保持构件的弯曲越被抑制。与之相对，在变形抑制构件的厚度为1mm以上的情况下，变形抑制构件的厚度与保持构件的弯曲的相关小。因此，如果变形抑制构件的厚度至少为1mm，则能充分地起到上述的效果。
在上述的光连接结构中，也可以是，变形抑制构件的杨氏模量Eb与光功能部件的杨氏模量Ea之比(Eb/Ea)为0.192以上。根据本发明人的模拟，在比(Eb/Ea)满足该条件的情况下，能充分地起到上述的效果。
在上述的光连接结构中，也可以是，变形抑制构件保持多个光纤。在该情况下，能更牢固地保持多个光纤。
也可以是，上述的光连接结构具备多个光纤由树脂被覆一并保护起来而成的光纤带。也可以是，变形抑制构件具有分别容纳多个光纤的多个光纤保持孔和容纳光纤带的带保持孔。在该情况下，能经由光纤带更牢固地保持多个光纤。
在上述的光连接结构中，也可以是，变形抑制构件还具有在第二方向上与第四面相对的第五面。也可以是，带保持孔从形成于第五面的凹部的底面起沿着第二方向朝向第四面延伸。也可以是，多个光纤保持孔从带保持孔起沿着第二方向延伸，到达第四面。在该情况下，能通过容易形成的简单的结构来保持光纤带和多个光纤。
在上述的光连接结构中，也可以是，光功能部件包括透镜阵列，透镜阵列包括第一面。在该情况下，由多个光纤构成的光纤阵列与透镜阵列光学耦合，能提供由温度变化引起的光纤阵列与透镜阵列的光耦合效率的下降小的光连接结构。
在上述的光连接结构中，也可以是，透镜阵列以硅为主要的构成材料，保持构件以玻璃为主要的构成材料，变形抑制构件以树脂为主要的构成材料。在该情况下，透镜阵列的热膨胀系数和变形抑制构件的热膨胀系数这双方比保持构件的热膨胀系数大。因此，能起到上述的效果。
在上述的光连接结构中，也可以是，光功能部件还包括与透镜阵列不同的光学元件，透镜阵列在第二方向上夹在保持构件与光学元件之间，光学元件与透镜阵列直接或间接地固接。在该情况下，能提供对射入至各光纤的光或从各光纤射出的光进行各种操作的光连接结构。在该情况下，也可以是，光学元件是旋转器、光学滤波器、光隔离器以及光路变换部件中的至少一个。
在上述的光连接结构中，也可以是，第二面通过粘接剂粘接于第一面。在该情况下，能将第二面间接地固接于第一面。
在上述的光连接结构中，也可以是，第四面通过粘接剂粘接于第三面。在该情况下，能将第四面间接地固接于第三面。
[本公开的实施方式的详情]
以下，参照附图对本公开的光连接结构的具体例进行说明。需要说明的是，本发明并不限定于这些示例，而是由权利要求书示出，意图在于包括与权利要求书等同的范围内的所有变更。在以下的说明中，在附图的说明中对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。在下述的说明中，透光性是指在1mm厚度下使对象波长的光透过95％以上的性质。在下述的实施方式中，对象波长例如为1260nm以上且1360nm以下。
图1是本公开的一个实施方式的光连接结构1的剖视图。图2是光连接结构1的立体图。如图1和图2所示，光连接结构1具备光功能部件10(在图2中省略)、保持构件20、变形抑制构件30以及N片光纤带(带芯线)40。N为1以上的整数。在图中举例示出N＝6。各光纤带40是在作为各光纤带40的宽度方向的方向D1(第一方向)上并排的M根光纤41由树脂被覆一并保护起来而成的。M为2以上的整数。构成各光纤带40的M根光纤41的端面42彼此齐平，在方向D1上并排。N片光纤带40在与方向D1交叉的方向D2上并排。方向D2例如与方向D1正交。构成各光纤带40的光纤41的端面42与构成其他光纤带40的光纤41的端面42齐平，这些端面42在方向D2上并排。各光纤41例如是单模光纤。各光纤41沿着与方向D1和方向D2这双方交叉的方向D3(第二方向)延伸。换言之，各光纤41的中心轴沿着方向D3。方向D3例如与方向D1和方向D2这双方正交。各光纤41的顶端部中的一定长度的区域从光纤带40的树脂被覆露出。
光功能部件10是具有透光性的块状的光无源部件。光功能部件10具有沿着方向D1和方向D2延伸并与方向D3交叉的面11(第一面)。面11与N片光纤带40的光纤41的各端面42对置。在一个例子中，面11是平坦的。面11的法线方向可以与方向D3一致，也可以相对于方向D3稍微倾斜。光功能部件10在面11处与N片光纤带40的光纤41的各端面42光学耦合。
保持构件20保持从光纤带40的树脂被覆露出的光纤41的部分中的、包含端面42的至少一部分。保持构件20是平板状或长方体状的构件。保持构件20具有：面21(第二面)，沿着方向D1和方向D2延伸并与方向D3交叉；以及面22(第三面)，与面21相对，沿着方向D1和方向D2延伸并与方向D3交叉。在一个例子中，面21和22是平坦的。在一个例子中，面21和22彼此平行。方向D3上的保持构件20的厚度，即面21与面22的间隔例如在0.5mm至3.0mm的范围内。面21的法线方向可以与方向D3一致，也可以相对于方向D3稍微倾斜。
面21与光功能部件10的面11对置，并与面11直接或间接地固接。在一个例子中，面21通过粘接剂51粘接于面11。换言之，粘接剂51夹置于面21与面11之间。粘接剂51具有透光性。粘接剂51例如是树脂粘接剂。选择与光功能部件10和光纤41的构成材料之间的折射率的差为零或极小的粘接剂51。作为粘接剂51的例子，可列举出环氧树脂系、丙烯酸树脂系、硅树脂(silicone resin)系。方向D3上的粘接剂51的厚度例如在0.01mm至0.1mm的范围内。
保持构件20具有多个即M×N个光纤保持孔23。各光纤保持孔23从面22起朝向面21延伸，在一个例子中将面22与面21之间贯通。M×N个光纤保持孔23与M×N根光纤41一对一地对应。各光纤保持孔23容纳并保持对应的光纤41的从树脂被覆的露出部分的至少一部分。
保持构件20由热膨胀系数比光功能部件10的热膨胀系数小的材料或热膨胀系数比光功能部件10的热膨胀系数大的材料构成。保持构件20可以具有透光性，也可以不具有透光性。保持构件20以玻璃为主要的构成材料，在一个例子中仅由玻璃构成。玻璃例如是Pyrex玻璃(Pyrex是注册商标)。需要说明的是，Pyrex玻璃的热膨胀系数在3×10－6K－1至4×10－6K－1的范围内，Pyrex玻璃的杨氏模量为65500MPa。保持构件20的形状例如可以通过切削或蚀刻(etching)这样的方法来形成。
变形抑制构件30是用于抵消施加于保持构件20的弯曲应力的大致长方体状的构件。本实施方式的变形抑制构件30还具有保持N片光纤带40和N×M根光纤41的功能。保持构件20在方向D3上夹在光功能部件10与变形抑制构件30之间。变形抑制构件30具有：面31，沿着方向D1和方向D2延伸并与方向D3交叉；以及面32，在方向D3上与面31相对。在一个例子中，面31是平坦的。方向D3上的变形抑制构件30的厚度，即面31与面32的间隔例如在1mm至5mm的范围内。面31与保持构件20的面22对置，并与面22直接或间接地固接。在一个例子中，面31通过粘接剂52粘接于面22。换言之，粘接剂52夹置于面31与面22之间。粘接剂52可以具有透光性，也可以不具有透光性。粘接剂52例如是树脂制的，在一个例子中是环氧树脂系、丙烯酸树脂系、硅树脂系。方向D3上的粘接剂52的厚度例如在0.01mm至0.1mm的范围内。
变形抑制构件30具有分别容纳N×M根光纤41的N×M个光纤保持孔33和分别容纳N片光纤带40的N个带保持孔34。各带保持孔34从形成于面32的凹部35的底面起沿着方向D3朝向面31延伸。各光纤保持孔33从对应的带保持孔34起沿着方向D3延伸，到达面31。
在光功能部件10的热膨胀系数比保持构件20的热膨胀系数大的情况下，变形抑制构件30的热膨胀系数也比保持构件20的热膨胀系数大。在光功能部件10的热膨胀系数比保持构件20的热膨胀系数小的情况下，变形抑制构件30的热膨胀系数也比保持构件20的热膨胀系数小。变形抑制构件30的热膨胀系数可以比光功能部件10的热膨胀系数大，也可以比光功能部件10的热膨胀系数小。变形抑制构件30的杨氏模量比光功能部件10和保持构件20各自的杨氏模量小。
变形抑制构件30可以具有透光性，也可以不具有透光性。本实施方式的变形抑制构件30主要由树脂构成，在一个例子中由树脂构成。作为构成变形抑制构件30的树脂，例如可列举出液晶聚合物(LCP：Liquid Crystal Polymer)、聚苯硫醚(PPS：PolyphenyleneSulfide)等。LCP的热膨胀系数在10×10－6K－1至20×10－6K－1的范围内，LCP的杨氏模量为20500MPa。变形抑制构件30例如可以通过使用具有用于形成光纤保持孔33和带保持孔34的多根销的模具进行模塑成型来形成。
在图1和图2所示的光连接结构1中，从各光纤41的端面42射出的光L向光功能部件10射入。在光功能部件10的内部，对光L赋予规定的作用。之后，光L从光功能部件10的与面11相对的面射出。或者，在光功能部件10的内部，对射入至光功能部件10的与面11相对的面的光L赋予规定的作用。之后，光L射入至各光纤41的端面42。
图3是表示光功能部件10仅包括透镜阵列12的情况下的构成的剖视图。图4是图3所示的光连接结构1的立体图。在图4中，用假想线表示变形抑制构件30。透镜阵列12具有前述的面11和与面11相对的面13，呈平板状或长方体状。面13沿着方向D1和方向D2延伸，并与方向D3交叉。在一个例子中，面13与面11平行。方向D3上的透镜阵列12的厚度，即面11与面13的间隔例如在0.5mm至3.0mm的范围内。
在面13形成有分别与M×N根光纤41对应的M×N个透镜131。各透镜131是从面13突出的凸透镜，与对应的光纤41光学耦合。即，M×N个透镜131以方向D1为行方向，以方向D2为列方向，遍及M行和N列以二维状排列。在一个例子中，透镜阵列12例如主要由硅(Si)构成，在一个实施例中由硅构成。硅的热膨胀系数为3×10－6K－1，硅的杨氏模量为131000MPa。
在图3和图4所示的光连接结构1中，从各光纤41的端面42射出的光L向透镜阵列12射入。光L被透镜阵列12的各透镜131平行化(准直)，并且从面13射出。或者，射入至透镜阵列12的面13的作为平行光的光L被各透镜131聚光，并且射入至各光纤41的端面42。
图5是表示光功能部件10包括透镜阵列12和光学元件14的情况下的光连接结构1的构成的剖视图。透镜阵列12在方向D3上夹在保持构件20与光学元件14之间。光学元件14与透镜阵列12直接或间接地固接。具体而言，光学元件14具有与透镜阵列12的面13对置的面15和与面15相对的面16。面15沿着方向D1和方向D2延伸，并与方向D3交叉。在一个例子中，面15是平坦的。面15的法线方向可以与方向D3一致，也可以相对于方向D3稍微倾斜。方向D3上的光学元件14的厚度，即面15与面16的间隔例如在0.5mm至10mm的范围内。光学元件14例如是旋转器、光学滤波器、光隔离器以及光路变换部件中的至少一个。
面15与透镜阵列12的面13对置，并与面13直接或间接地固接。在一个例子中，面15通过粘接剂53粘接于面13。换言之，粘接剂53夹置于面15与面13之间。粘接剂53具有透光性。粘接剂53例如是树脂粘接剂。作为粘接剂53，选择与光学元件14的构成材料之间的折射率的差为零或极小的粘接剂。作为粘接剂53的例子，可列举出环氧树脂系、丙烯酸树脂系、硅树脂系。方向D3上的粘接剂53的厚度例如在0.01mm至0.1mm的范围内。
在图5所示的光连接结构1中，从各光纤41的端面42射出的光L向透镜阵列12射入。光L被透镜阵列12的各透镜131平行化(准直)，并且从面13射出。之后，光L射入至光学元件14，在光学元件14的内部受到规定的作用之后，从面16射出。或者，射入至光学元件14的面16的作为平行光的光L在光学元件14的内部受到规定的作用之后，被透镜阵列12的各透镜131聚光，并且射入至各光纤41的端面42。
图6是表示光功能部件10包括透镜阵列12、光学元件14以及透镜阵列17的情况下的光连接结构1的构成的剖视图。透镜阵列17具有面18和与面18相对的面19，呈平板状或长方体状。面18和19沿着方向D1和方向D2延伸，并与方向D3交叉。在一个例子中，面19与面18平行。方向D3上的透镜阵列17的厚度，即面18与面19的间隔例如在0.5mm至3.0mm的范围内。
面18与光学元件14的面16对置，并与面16直接或间接地固接。在一个例子中，面18通过粘接剂54粘接于面16。换言之，粘接剂54夹置于面18与面16之间。作为粘接剂54，可以使用与上述的粘接剂53相同的粘接剂。
在面18形成有分别与M×N根光纤41对应的M×N个透镜181。各透镜181是从面18突出的凸透镜，经由透镜131与对应的光纤41光学耦合。即，M×N个透镜181以方向D1为行方向，以方向D2为列方向，遍及M行和N列以二维状排列。在一个例子中，透镜阵列17例如主要由硅(Si)构成，在一个实施例中由硅构成。
在图6所示的光连接结构1中，从各光纤41的端面42射出的光L向透镜阵列12射入。光L被透镜阵列12的各透镜131平行化(准直)，并且从面13射出。之后，光L射入至光学元件14，在光学元件14的内部受到规定的作用之后，被透镜阵列17的各透镜181聚光，并且从面19射出。或者，射入至透镜阵列17的面19的作为发散光的光L被透镜阵列17的各透镜181平行化(准直)，在光学元件14的内部受到规定的作用之后，被透镜阵列12的各透镜131聚光，并且射入至各光纤41的端面42。
对由具备以上的构成的本实施方式的光连接结构1得到的效果进行说明。图7是表示作为比较例的、未设置变形抑制构件30的情况下的光功能部件10和保持构件20的示意图。如此，当光功能部件10与保持构件20彼此固接时，由于光功能部件10与保持构件20的热膨胀系数差，如图8所示，保持构件20的面21会发生变形。由此，各光纤41的光轴的方向会发生变动，各光纤41与光功能部件10，特别是与透镜阵列12的光耦合效率会下降。
图9是表示本实施方式的光功能部件10、保持构件20以及变形抑制构件30的示意图。针对上述的问题，在本实施方式的光连接结构1中，保持构件20夹在光功能部件10与变形抑制构件30之间。并且，光功能部件10和变形抑制构件30的热膨胀系数比保持构件20的热膨胀系数大或比保持构件20的热膨胀系数小。在该情况下，由于温度变化，在保持构件20中，除了产生由光功能部件10引起的上述的应力之外，还产生由变形抑制构件30引起的与上述相同方向的应力。其结果是，在保持构件20的面21产生的变形被减小。因此，根据本实施方式的光连接结构1，能减小由温度变化引起的各光纤41的光轴的方向的变动，能减小各光纤41与光功能部件10，特别是与透镜阵列12的光耦合效率的下降程度。
如本实施方式那样，也可以是，方向D3上的变形抑制构件30的厚度为1mm以上。如后述的实施例所示的那样，根据本发明人的模拟，在变形抑制构件30的厚度小于1mm的情况下，无论变形抑制构件30的杨氏模量如何，变形抑制构件30越厚，保持构件20的弯曲越被抑制。与之相对，在变形抑制构件30的厚度为1mm以上的情况下，无论变形抑制构件30的杨氏模量如何，变形抑制构件30的厚度与保持构件20的弯曲的相关小。因此，如果变形抑制构件30的厚度至少为1mm，则能充分地起到上述的效果。
如本实施方式那样，也可以是，变形抑制构件30保持多个光纤41。在该情况下，变形抑制构件30与保持构件20协作，从而能更牢固地保持多个光纤41。
如本实施方式那样，也可以是，光功能部件10包括透镜阵列12，透镜阵列12包括面11。在该情况下，多个光纤41与透镜阵列12光学耦合，能提供由温度变化引起的各光纤41与透镜阵列12的光耦合效率的下降小的光连接结构1。
如本实施方式那样，也可以是，透镜阵列12以硅(Si)为主要的构成材料，保持构件20以玻璃为主要的构成材料，变形抑制构件30以树脂为主要的构成材料。在该情况下，透镜阵列12的热膨胀系数和变形抑制构件30的热膨胀系数这双方比保持构件20的热膨胀系数大。因此，能起到上述的效果。
如本实施方式那样，也可以是，光功能部件10还包括与透镜阵列12不同的光学元件14。也可以是，透镜阵列12在方向D3上夹在保持构件20与光学元件14之间，光学元件14与透镜阵列12直接或间接地固接。在该情况下，能提供对射入至各光纤41的光L或从各光纤41射出的光L进行各种操作的光连接结构1。
如本实施方式那样，也可以是，光连接结构1具备多个光纤41由树脂被覆一并保护起来而成的光纤带40。也可以是，变形抑制构件30具有分别容纳多个光纤41的多个光纤保持孔33和容纳光纤带40的带保持孔34。在该情况下，能经由光纤带40更牢固地保持多个光纤41。
如本实施方式那样，也可以是，变形抑制构件30还具有在方向D3上与面31相对的面32。也可以是，带保持孔34从形成于面32的凹部35的底面起沿着方向D3朝向面31延伸。也可以是，多个光纤保持孔33从带保持孔34起沿着方向D3延伸，到达面31。在该情况下，能通过容易形成的简单的结构来保持光纤带40和多个光纤41。
如本实施方式那样，也可以是，面21通过粘接剂51粘接于面11。在该情况下，能将面21间接地固接于面11。
如本实施方式那样，也可以是，面31通过粘接剂52粘接于面22。在该情况下，能将面31间接地固接于面22。
[实施例]
在此，对上述实施方式的光连接结构1的模拟及其结果进行说明。
图10是表示对将图5所示的光连接结构1的周围温度从25℃升温至110℃时的保持构件20的面21的变形情况进行模拟而得到的结果的图表。图11表示作为比较例的、在图5所示的光连接结构1中未设置变形抑制构件30的情况下的结果。在这些图中，纵轴表示面21的高度，即面21的各部分在方向D3上的位置(单位：μm)，横轴表示宽度方向位置，即面21的各部分在方向D1上的位置(单位：μm)。在本模拟中，将光学元件14设为旋转器，将方向D3上的旋转器的厚度设为6mm。旋转器的材质是钇铁石榴石。将方向D3上的保持构件20的厚度设为1mm，将方向D3上的变形抑制构件30的厚度设为3mm。保持构件20的材质是硼硅酸玻璃。变形抑制构件30的材质是液晶聚合物(LCP)。
如图11所示，在未设置变形抑制构件30的情况下，保持构件20的面21的翘曲量即最大变形量为0.99μm。与之相对，如图10所示，在设置了变形抑制构件30的情况下，面21的翘曲量即最大变形量为0.26μm。如此，根据上述实施方式的光连接结构1，通过设置变形抑制构件30，能减小保持构件20的面21的弯曲。
图12和图13是表示用于另外的模拟的模型的立体图。图12表示未设置变形抑制构件30的情况下的模型，图13表示设置有变形抑制构件30的情况下的模型。在该模拟中，将图5所示的光连接结构1的透镜阵列12、光学元件14(旋转器)、保持构件20以及变形抑制构件30的与方向D3垂直的各截面设为6mm×6mm的正方形。而且，将方向D3上的透镜阵列12、光学元件14(旋转器)以及保持构件20的厚度Z分别设为1mm、6mm以及1mm。使方向D3上的变形抑制构件30的厚度在0.0mm～5.0mm的范围内变化。将粘接剂51、52、53的厚度分别设为30μm。图14表示用于该模拟的模型的光学元件14(旋转器)、透镜阵列12、保持构件20、变形抑制构件30以及粘接剂51、52、53的杨氏模量、热膨胀系数以及泊松比。
图15是表示作为该模拟的结果的、变形抑制构件30的厚度与面21的翘曲量即最大变形量的关系的图表。横轴表示变形抑制构件30的厚度(单位：mm)，纵轴表示翘曲量即最大变形量(单位：μm)。图中的线A1～A5示出了变形抑制构件30的杨氏模量分别为5000MPa、10000MPa、20500MPa、40000MPa以及80000MPa的情况。参照图15可知，与没有变形抑制构件30的情况(厚度0mm)相比较，在有变形抑制构件30的情况下，面21的翘曲减小。此外，可知变形抑制构件30的杨氏模量越大，面21的翘曲越减小。
并且，参照图15，在变形抑制构件30的厚度小于1mm的情况下，变形抑制构件30越厚，面21的翘曲越被抑制。与之相对，在变形抑制构件30的厚度为1mm以上的情况下，变形抑制构件30的厚度与面21的翘曲量的相关小。因此，可知如果变形抑制构件30的厚度至少为1mm，则能充分地起到上述实施方式的效果。
图16是基于图15所示的模拟结果来表示根据光学元件14(旋转器)的杨氏模量Ea和变形抑制构件30的杨氏模量Eb计算出的有效的杨氏模量Ec、变形抑制构件30的厚度以及面21的翘曲量的关系的图表。在图16中，横轴表示变形抑制构件30的厚度(单位：mm)，纵轴表示比(Eb/Ec)，示出了根据面21的翘曲量而划分出的多个区域。图中的区域B1～B6表示面21的翘曲量为0.0μm～0.1μm的区域、面21的翘曲量为0.1μm～0.2μm的区域、面21的翘曲量为0.2μm～0.3μm的区域、面21的翘曲量为0.3μm～0.4μm的区域、面21的翘曲量为0.4μm～0.5μm的区域以及面21的翘曲量为0.5μm～0.6μm的区域。
参照图16可知，在变形抑制构件30的厚度为1mm以上的范围内，如果比(Eb/Ec)为0.192以上，则面21的翘曲量落入0.0～0.2的范围内，能有效地减小面21的翘曲量。图16的纵轴可以使用光学元件14(旋转器)的杨氏模量Ea和变形抑制构件30的杨氏模量Eb，根据复合材料的复合定律来计算。
本公开的光连接结构并不限于上述的实施方式，可以进行其他各种各样的变形。例如，在上述实施方式中，光功能部件10与保持构件20仅经由粘接剂51固接。不限于该方式，也可以将另外的构件夹在光功能部件10与保持构件20之间，光功能部件10与保持构件20经由该另外的构件间接地固接。同样地，在上述实施方式中，保持构件20与变形抑制构件30仅经由粘接剂52固接。不限于该方式，也可以将另外的构件夹在保持构件20与变形抑制构件30之间，保持构件20与变形抑制构件30经由该另外的构件间接地固接。
在上述实施方式中，变形抑制构件30具有保持多个光纤41的功能。不限于该方式，也可以是，变形抑制构件不具有保持多个光纤41的功能。例如，也可以是，变形抑制构件具有供N片光纤带40和N×M根光纤41一并插通的贯通孔来代替光纤保持孔33和带保持孔34。
在上述实施方式中，光功能部件10经由粘接剂51与保持构件20间接地固接。不限于该方式，也可以是，光功能部件10与保持构件20直接固接。作为直接固接的方式，例如可列举出激光熔敷。同样地，在上述实施方式中，保持构件20经由粘接剂52与变形抑制构件30间接地固接。不限于该方式，也可以是，保持构件20与变形抑制构件30直接固接。作为直接固接的方式，例如可列举出激光熔敷。
附图标记说明
1：光连接结构
10：光功能部件
11：第一面
12：透镜阵列
13、15、16、18、19、31、32：面
14：光学元件
17：透镜阵列
20：保持构件
21：第二面
22：第三面
23、33：光纤保持孔
30：变形抑制构件
34：带保持孔
35：凹部
40：光纤带
41：光纤
42：端面
51、52、53、54：粘接剂
131、181：透镜
A1～A5：线
B1～B6：区域
D1：第一方向
D2：方向
D3：第二方向
L：光。

Claims (12)

1.一种光连接结构，具备：
多个光纤，被配置为端面至少在第一方向上并排，所述多个光纤分别沿着与所述第一方向交叉的第二方向延伸；
光功能部件，具有与所述多个光纤的端面对置的第一面，在所述第一面处与所述多个光纤的端面光学耦合；
保持构件，具有与所述第一面对置并与所述第一面直接或间接地固接的第二面、与所述第二面相对的第三面、以及从所述第三面起朝向所述第二面延伸并分别容纳所述多个光纤的多个光纤保持孔；以及
变形抑制构件，具有与所述第三面对置并与所述第三面直接或间接地固接的第四面，在所述第二方向上将所述保持构件夹在所述变形抑制构件与所述光功能部件之间，
所述光功能部件和所述变形抑制构件的热膨胀系数比所述保持构件的热膨胀系数大，或者，所述光功能部件和所述变形抑制构件的热膨胀系数比所述保持构件的热膨胀系数小。
2.根据权利要求1所述的光连接结构，其中，
所述第二方向上的所述变形抑制构件的厚度为1mm以上。
3.根据权利要求2所述的光连接结构，其中，
所述变形抑制构件的杨氏模量Eb与所述光功能部件的杨氏模量Ea之比Eb/Ea为0.192以上。
4.根据权利要求1所述的光连接结构，其中，
所述变形抑制构件保持所述多个光纤。
5.根据权利要求4所述的光连接结构，其中，
具备所述多个光纤由树脂被覆一并保护起来而成的光纤带，
所述变形抑制构件具有分别容纳所述多个光纤的多个光纤保持孔和容纳所述光纤带的带保持孔。
6.根据权利要求5所述的光连接结构，其中，
所述变形抑制构件还具有在所述第二方向上与所述第四面相对的第五面，
所述带保持孔从形成于所述第五面的凹部的底面起沿着所述第二方向朝向所述第四面延伸，
所述多个光纤保持孔从所述带保持孔起沿着所述第二方向延伸，到达所述第四面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光连接结构，其中，
所述光功能部件包括透镜阵列，所述透镜阵列包括所述第一面。
8.根据权利要求7所述的光连接结构，其中，
所述透镜阵列以硅为主要的构成材料，所述保持构件以玻璃为主要的构成材料，所述变形抑制构件以树脂为主要的构成材料。
9.根据权利要求7或8所述的光连接结构，其中，
所述光功能部件还包括与所述透镜阵列不同的光学元件，
所述透镜阵列在所述第二方向上夹在所述保持构件与所述光学元件之间，所述光学元件与所述透镜阵列直接或间接地固接。
10.根据权利要求9所述的光连接结构，其中，
所述光学元件是旋转器、光学滤波器、光隔离器以及光路变换部件中的至少一个。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的光连接结构，其中，
所述第二面通过粘接剂粘接于所述第一面。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的光连接结构，其中，
所述第四面通过粘接剂粘接于所述第三面。
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