JP2007003659A - Optical connector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ等の光伝送構造体と光導波路とを光結合させるための光コネクタに関するものである。 The present invention relates to an optical connector for optically coupling an optical transmission structure such as an optical fiber and an optical waveguide.
近年、通信インフラストラクチャの急速な広帯域化、コンピュータ等の情報処理能力の飛躍的な向上に伴い、非常に高速な情報伝送路を有する情報処理回路のニーズが高まっている。このような背景のもと、電気信号の伝送速度限界を突破する一つの手段として光信号による伝送が考えられており、プリント基板のような回路基板に光回路なるものを混載させた光電気混載配線板が提案されており、光回路を構成する光配線としては、例えば光導波路が採用されている。 In recent years, with the rapid widening of communication infrastructure and the dramatic improvement in information processing capability of computers and the like, there is an increasing need for information processing circuits having very high-speed information transmission paths. Under such circumstances, transmission by optical signal is considered as one means to break the transmission speed limit of electric signal, and opto-electric hybrid mounting in which an optical circuit is mixed on a circuit board such as a printed circuit board. A wiring board has been proposed, and an optical waveguide, for example, is employed as an optical wiring constituting the optical circuit.
なお、光ファイバ等の光伝搬構造体と光導波路とを光結合させる従来の光結合方法としては、例えば、光導波路が形成された導波路基板の端面から円柱状の光結合部(円柱形状部)を突設させ、光ファイバの一端部を保持したフェルールの先端面を光結合部の先端面と付き合わした形でフェルールを配置し、フェルールと光結合部とを囲む円筒状のスリーブをフェルール及び光結合部に装着するものを挙げることができる(例えば、特許文献1参照。)。
ところが、上述のような光結合方法においては、導波路基板の端面に円柱形状部のような光結合部を形成する際に、十分な光結合効率を得るためにその形状をミクロンオーダーで高精度に加工する必要があり、非常に高度な加工技術を要するという問題があった。また、導波路基板の材質、構成に応じて加工条件の最適化が必要となる等の問題があった。 However, in the optical coupling method as described above, when an optical coupling portion such as a cylindrical portion is formed on the end face of the waveguide substrate, the shape is highly accurate on the order of microns in order to obtain sufficient optical coupling efficiency. Therefore, there is a problem that a very advanced processing technique is required. In addition, there is a problem that optimization of processing conditions is required according to the material and configuration of the waveguide substrate.
本発明は上記問題点を改善するためになされたものであり、形成が容易であるとともに、他の光伝搬構造体と光導波路との光結合効率を十分に確保することができる光コネクタを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to remedy the above problems, and provides an optical connector that can be easily formed and can sufficiently ensure the optical coupling efficiency between another optical propagation structure and an optical waveguide. It is intended to do.
上述の目的を達成するために、本発明の請求項1に係る光コネクタは、光伝送構造体と光導波路とを光結合する光コネクタにおいて、前記光導波路は、他の光伝送構造体と光結合可能なフィルム状導波路であり、該フィルム状導波路の一部を積載する平坦部を有するとともに前記平坦部の両端からフィルム状導波路の短手方向を挟んで立設した立設部を有するコ字状の積載部と、平面視において一方の端部から他方の端部にわたって途中に前記積載部を搭載するフィルム状導波路搭載部を有する支持台部と、少なくともフィルム状導波路搭載部の前記他の光伝送構造体側の端部近傍で前記フィルム状導波路を前記支持台部に押し付ける凸部を備えるとともに前記支持台部と連結する蓋部と、を備えている。
In order to achieve the above object, an optical connector according to
また、本発明の請求項2に係る光コネクタは、請求項1に記載の光コネクタにおいて、前記支持台部は、平面視において上面にアライメントマークを備えている。 An optical connector according to a second aspect of the present invention is the optical connector according to the first aspect, wherein the support base portion includes an alignment mark on an upper surface in a plan view.
また、本発明の請求項3に係る光コネクタは、請求項1又は請求項2に記載の光コネクタにおいて、前記支持台部又は前記蓋部少なくとも一方は、側面から貫通して前記積載部の立設部まで開口した開口孔を両側面に備えている。 An optical connector according to a third aspect of the present invention is the optical connector according to the first or second aspect, wherein at least one of the support base part or the lid part penetrates from a side surface and the stacking part stands. Opening holes that open to the installation part are provided on both side surfaces.
また、本発明の請求項4に係る光コネクタは、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光コネクタにおいて、前記蓋部は、平面視において少なくとも前記凹部に面する箇所に開口領域を備えている。 An optical connector according to a fourth aspect of the present invention is the optical connector according to any one of the first to third aspects, wherein the lid portion has an opening region at least at a location facing the concave portion in plan view. I have.
また、本発明の請求項5に係る光コネクタは、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光コネクタにおいて、前記支持台部は、前記フィルム導波路が前記他の光伝送構造体との光結合側とは反対側の端部に向かうにつれて傾斜した第1搭載部を備えるとともに、前記蓋部は、前記第1搭載部に対応した傾斜部を備えている。
Moreover, the optical connector which concerns on Claim 5 of this invention is the optical connector in any one of
このような構成の光コネクタは、容易に形成可能であるとともに、積載部をコ字状に形成し、更に積載部と支持台部とを別体で構成することで、光導波路であるフィルム状導波路の積載位置の微調整が平面内で容易にできるため、他の光伝搬構造体とフィルム状導波路との光結合効率を十分に確保することができるという効果を奏する。 The optical connector having such a configuration can be easily formed, the stacking portion is formed in a U-shape, and the stacking portion and the support base portion are configured separately to form a film-like optical waveguide. Since the fine adjustment of the waveguide loading position can be easily performed in the plane, it is possible to sufficiently secure the optical coupling efficiency between the other light propagation structure and the film waveguide.
本発明に係る実施形態を図1乃至図5に基づいて説明する。なお、各図において、同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示している。図1は積載部を示し、(a)は正面図であり、(b)は平面図である。図2は支持台部を示し、(a)は正面図であり、(b)は平面図であり、(c)は側面図であり、(d)は底面図である。図3は蓋部を示し、(a)は正面図であり、(b)は平面図であり、(c)は側面図であり、(d)は底面図である。図4は、フィルム状導波路を光コネクタに搭載した状態の一例を示し、(a)は正面図であり、(b)は平面図であり、(c)は側面図である。図5は、アライメントマークを示す説明図であり、(a)は支持台部側のものを、(b)はフィルム状導波路側のものを示す。各図において、正面図における隠れ線(破線)は、図の簡略化のため、不図示とする。また、図4における隠れ線も一部簡略化のため不図示とする。 An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in each figure, the structure which attached | subjected the same code | symbol has shown that it is the same structure. 1A and 1B show a loading section, where FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is a plan view. 2A and 2B show a support base, where FIG. 2A is a front view, FIG. 2B is a plan view, FIG. 2C is a side view, and FIG. 2D is a bottom view. 3A and 3B show the lid, wherein FIG. 3A is a front view, FIG. 3B is a plan view, FIG. 3C is a side view, and FIG. 3D is a bottom view. FIG. 4 shows an example of a state in which the film-like waveguide is mounted on the optical connector, where (a) is a front view, (b) is a plan view, and (c) is a side view. FIGS. 5A and 5B are explanatory views showing alignment marks, where FIG. 5A shows the support base side, and FIG. 5B shows the film waveguide side. In each figure, the hidden line (broken line) in the front view is not shown in order to simplify the figure. Also, hidden lines in FIG. 4 are not shown for simplification.
本実施形態の光コネクタは、光ファイバ等の光伝搬構造体(不図示)と光導波路とを光結合させるためのものであり、図1乃至図4に示すように、積載部1と、支持台部2と、蓋部3とを備えた構成である。なお、光コネクタを構成する各部1,2,3は、本実施形態においては、アルミで形成しているが、光伝搬構造体と接続する際に十分な剛性を有するとともに、加工容易な材料であればよく、他に例えばステンレス、真鍮といった金属や、ポリカーボネートや、アクリルや、エポキシ等のプラスチックでもよい。
The optical connector of this embodiment is for optically coupling a light propagation structure (not shown) such as an optical fiber and an optical waveguide. As shown in FIG. 1 to FIG. It is the structure provided with the
ここで、光導波路は、他の光伝送構造体と光結合可能であるフィルム状導波路F(図4参照)であり、例えばエポキシ樹脂をベースとし、例えば断面が40μmの矩形、各々のピッチが250μmである8本アレイ(不図示)を備え、フィルム幅が3mm、上クラッド層(不図示)、下クラッド層(不図示)は、各々20μm厚みであり、トータル厚みが80μmの構成である。なお、フィルム状導波路Fの波長850nmでの屈折率は、コア(不図示)で1.6、クラッド(不図示)で1.4である。 Here, the optical waveguide is a film-like waveguide F (see FIG. 4) that can be optically coupled to another optical transmission structure, for example, based on an epoxy resin, for example, a rectangle having a cross section of 40 μm, and each pitch is Eight arrays (not shown) of 250 μm are provided, the film width is 3 mm, the upper cladding layer (not shown) and the lower cladding layer (not shown) are each 20 μm thick, and the total thickness is 80 μm. The refractive index of the film waveguide F at a wavelength of 850 nm is 1.6 for the core (not shown) and 1.4 for the clad (not shown).
積載部1は、図1に示すように、フィルム状導波路Fの一部を積載する平坦部11と、平坦部11の両端からフィルム状導波路Fの短手方向を挟んで例えば90°で立設した立設部12とを備えたコ字状形状をなした構成であり、例えば、平坦部11幅Xは3mm、平坦部11長さYは4mm、立設部12高さtは2mm、平坦部11厚み、立設部12厚みは0.5mmとしている。なお、積載面幅Xは、積載するフィルム状導波路Fの幅に応じて決められるが、既存の定格コネクタのサイズを考慮すると、0.5mm〜5mm程度であることが好ましい。また、積載面長さYは、ハンドリング性を考慮すると、4mm〜8mm程度であることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
なお、立設部12は、平坦部11の法線方向から平坦部11に向かって10°の範囲で傾けるような構成であってもよい。このように平坦部11側に向かって立設部12を傾けることで、フィルム状導波路Fの仮止めの必要も無くフィルム状導波路Fを積載部1内に安定して積載させることが可能となる。
The standing
支持台部2は、図2に示すように、平面視において一方の端部から他方の端部にわたってフィルム状導波路搭載部21を備えている。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態においては、フィルム状導波路搭載部21は、他の光伝送構造体と光結合する側の端面側に形成された第2搭載部21bと、その反対の端面側に形成された第1搭載部21aを備えている。なお、支持台部2は、第2搭載部21bと第1搭載部21aとの間に、積載部1の平坦部11が底面となるようにして搭載する凹部21cを備えている。
In the present embodiment, the film-shaped
フィルム状導波路Fは、図4に示すように、第2搭載部21b、凹部21cに搭載された積載部1、第1搭載部21a上に配置される。
As shown in FIG. 4, the film-shaped waveguide F is disposed on the second mounting
第1搭載部21aは、図2に示すように、凹部21c側から端部側に向かうにつれて滑らかに例えばS字状に傾斜し形成している。第2搭載部21bは、第1搭載部21aの凹部21c側の高さと同一高さで構成されている。第1搭載部21aの傾斜は、フィルム状導波路Fの放射損失をできる限り緩和するために設けるもので、フィルム状導波路Fの放射損失が許容できる範囲でS字状の傾斜であればよい。本実施形態においては、図3、図4に示すように、端部側では支持台部2の底面へ到達するように例えば半径R=4の円弧を2つ組み合わせ形成している。
As shown in FIG. 2, the first mounting
なお、凹部21cは、平面視において積載部1の底面積よりも若干(例えば1mm〜2mm程度)広く形成されており、積載部1を搭載した際に、平坦部11が第1搭載部21a、第2搭載部21bと同一高さとなる、つまり、第1搭載部21a、第2搭載部21b及び凹部21cに配置する積載部1の平坦部11が同一高さとなるようにその深さを設定することが好ましい。なお、凹部21cの深さは、積載部1を搭載した際に、平坦部11が第1搭載部21aと第2搭載部21bとに対して、フィルム状導波路Fが上下に波打ったとしても放射損失が許容できる範囲であれば略同一高さであればよい。
The
ここで、支持台部2は、図2、図5(a)に示すように、第2搭載部21bの表面側の所望の位置にアライメントマーク23を備えている。また、フィルム状導波路Fにも、図5(b)に示すような支持台部2側のアライメントマーク23に整合するアライメントマークF1を設けておく。
Here, as shown in FIG. 2 and FIG. 5A, the
積載部1の平坦部11に積載されたフィルム状導波路Fは、積載部1を凹部21cに搭載する際に、お互いのアライメントマーク23、F1が整合するように積載部1を後述する最適な位置まで微調整して移動させる。
The film-like waveguide F loaded on the
本実施形態においては、図5(a)に示すように、第2搭載部21bのうち、斜線部を100μm突起させており、サイズL1=1.0mm、M1=0.23mmである。また、フィルム状導波路Fでは、図5(b)に示すように、斜線部をコア樹脂で形成してその周囲をクラッド樹脂で覆っており、サイズL2=0.7mm、M2=0.2mmである。この場合、第2搭載部21b側に合わせると、斜線部に接しないようにお互いのアライメントマーク23、F1位置を合わせれば、両アライメントマーク23、F1のM1、M2の差から、±15μmの範囲で位置決めできるようになっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the hatched portion of the second mounting
なお、支持台部2側、フィルム状導波路F側のアライメントマーク23、F1の形状は、お互いの配置関係を一致させて整合することができるものであれば、形状は特に限定するものではない。なお、支持台部2に設けたアライメントマーク23とフィルム状導波路Fに設けたアライメントマークF1とは、お互いの屈折率の違いから視認可能である。
The shapes of the alignment marks 23 and F1 on the
また、支持台部2は、ある規格に基づいたコネクタや規格外のコネクタと接続するための嵌合穴24を第2搭載部21bの端面に備えている。
Moreover, the
本実施形態においては、MTコネクタ(JIS C5981)(不図示)とフィルム状導波路Fを挟み込んだ光コネクタを光結合するため、嵌合穴24としてはガイドピン穴24を用いている。
In the present embodiment, a
ガイドピン穴24の高さは、第2搭載部21bの高さよりもフィルム状導波路Fの下側クラッド厚み分だけ高くなるよう設定しておくことで、フィルム状導波路Fを最適な位置に自然とセットされやすくなる。なお、フィルム状導波路Fの下クラッド層は、一般にスピンコート、金型等で形成されるため厚み精度は出やすいものである。ここで、フィルム状導波路Fの最適な位置とは、他の光伝搬構造体との間で最低の損失にて光りの受け渡しができる位置をいう。
The height of the
支持台部2には、後述の蓋部3との連結(固定)に用いるための例えばM2のネジ穴25を上面のフィルム状導波路搭載部21の両側方向に4ヶ所設けており、また後述の基板4との固定に用いるための例えば直径2.5mmの貫通孔26を長手方向の両側方に4ヶ所設けている。
The
蓋部3は、図3に示すように、少なくとも支持台部2の第2搭載部21bの端部近傍に面する凸部31を備え、凸部31と第2搭載部21bの端部近傍でフィルム状導波路Fを挟みこむ。
As shown in FIG. 3, the
また、蓋部3は、図3に示すように、支持台部2の第1搭載部21aの傾斜に対応する形状の傾斜部32を備えている。本実施形態においては、蓋部3は、更に支持台部2のネジ穴25に対応する直径2.5mmの貫通孔33を備え、嵌合、ネジ止めにより支持台部2に固定されている。
Moreover, the
ここで、本実施形態においては、蓋部3は、支持台部2の凹部21cに直上の領域と支持台部2側に設けたアライメントマーク23とが見えるように開口した開口領域34を備えている。この開口領域34を設けることで、積載部1に積載したフィルム状導波路Fを凹部21cに搭載し、蓋部3と支持台部2とを仮固定した後に、フィルム状導波路Fの位置を観察しながら微調整可能である。
Here, in the present embodiment, the
また、開口領域34は、最終位置決め後のフィルム状導波路Fに対して接着剤を流し込むことができるため、フィルム状導波路Fを最適な位置で固定することができる。
Moreover, since an adhesive agent can be poured into the film-shaped waveguide F after final positioning, the opening-shaped area |
蓋部3は、側面から貫通して開口領域34内において積載部1の立設部12まで到達する開口孔35を両側面に備えている。本実施形態においては、開口孔35は、例えばM2のネジ切孔であり、回転方向の調整を可能とするために各側面に例えば3mmずつ離間して2ヶ所ずつ備えた構成である。
The
蓋部3に設けた開口孔35から立設部12に対して到達可能な長さのネジを嵌合させて、積載部1の位置を微調整することでフィルム状導波路Fの位置を微調整することができる。なお、開口孔35は、貫通した孔であればネジ切りされていなくてもよく、この場合、良性ピンをネジの代わりに使用すればよい。
The position of the film-like waveguide F is finely adjusted by finely adjusting the position of the stacking
以下、フィルム状導波路Fを光コネクタに搭載する方法の一例を図4に基づいて説明する。まず、例えば所望の基板4の表面にフィルム状導波路Fを積層成形する。このとき、フィルム状導波路Fと基板4との積層成形は、Bステージ化(半硬化)されたプリプレグ(不図示)を敷き、一般的なプリント基板で使用される加熱加圧成形を用いて行った。なお、フィルム状導波路Fは、光コネクタの積載部1、第1搭載部21a、第2搭載部21bに積載する領域が必要であり、基板4表面から遊離した遊離領域を形成するために、プリプレグを除去して、この遊離領域に圧力がかからないように使用する熱板(不図示)のサイズを選択している。なお、フィルム状導波路Fは、基板4の表面に積載されるような構成の他に、前述の遊離領域さえ確保できれば、基板4内に埋め込まれた状態の構成であってもよい。
Hereinafter, an example of a method for mounting the film-like waveguide F on the optical connector will be described with reference to FIG. First, for example, a film waveguide F is laminated on the surface of a desired
フィルム状導波路Fと一体化した基板4と、支持台部2とは、基板4に予め形成しておいたスルーホール41と支持台部2の貫通孔26とボルト、ナット27、42を用いて固定する。
The
フィルム状導波路Fの遊離領域を積載部1の平坦部11に乗せ、例えば瞬間的に固定可能な接着剤にて仮固定する。この状態の積載部1を、フィルム状導波路Fの遊離領域の端面が支持台部2の第2搭載部21b側の端面に合うように位置調整しながら凹部21cに搭載し、更に蓋部3を支持台部2に対して覆い被せてネジ37でネジ止め固定を行った。この際、ネジ止め固定は、フィルム状導波路Fの位置を微調整可能な範囲で若干緩めにしておく。フィルム状導波路Fの一方の端部(遊離領域の端部)は、図4に示すように、支持台部2と蓋部3の凸部31で挟み込まれながら、他の光伝送構造体と光結合可能に光コネクタ端部から露出されている。
The free region of the film-like waveguide F is placed on the
次に、蓋部3の表面の開口領域34から実体顕微鏡(不図示)を通して、支持台部2側、フィルム状導波路F側双方に形成したアライメントマーク23、F1を視認して、蓋部3の側面に設けたネジ切孔からネジを挿入し、双方のアライメントマーク23、F1が整合する位置に積載部1を微調整する。
Next, through the stereomicroscope (not shown) from the
更に、支持台部2側、フィルム状導波路F側双方に形成したアライメントマーク23、F1自身の作製上等の誤差を考慮すると、光コネクタへ配置されたフィルム状導波路Fと、光源(不図示)及び光伝搬構造体である光ファイバ(不図示)と接続されたMTコネクタとを接合させて実際に光を通して、お互いの光結合の状態を光パワーメータ(不図示)でモニタリングしながら、フィルム状導波路Fを最適な位置へ最終調整する。
Further, in consideration of errors in the production of the
そして、フィルム状導波路Fは、最適な位置に調整されると、ネジ止めを仮固定状態から本固定し、蓋部3の開口領域34からクラッドと同じ材料であるUV硬化樹脂(不図示)を流し込み、超高圧水銀灯を約1000mJ照射することで硬化させてフィルム状導波路Fを最適な位置に固定する。
When the film-shaped waveguide F is adjusted to the optimum position, the screw fixing is permanently fixed from the temporarily fixed state, and the UV curable resin (not shown) which is the same material as the clad from the
なお、蓋部3に設けた開口領域34が、アライメントマーク23を視認できないような大きさである場合や、蓋部3に開口領域34を設けない場合は、支持台部2の凹部21cに積載部1を搭載した時点で、支持台部2側、フィルム状導波路F側双方に形成したアライメントマーク23、F1を視認して微調整し、その場で前述のUV硬化樹脂を凹部21cへ流し込んで硬化させれば良い。
In addition, when the
本実施形態に係る光コネクタは、容易に形成可能であるとともに、積載部1をコ字状に形成し、更に積載部1と支持台部2とを別体で構成することで、フィルム状導波路Fの積載位置の微調整が平面内で容易にできるため、他の光伝搬構造体とフィルム状導波路Fとの光結合効率を十分に確保することができる。
The optical connector according to the present embodiment can be easily formed, the stacking
また、光コネクタと、基板と一体化されたフィルム状導波路Fとを備える光導波路部品も容易に形成可能である。 In addition, an optical waveguide component including an optical connector and a film-like waveguide F integrated with a substrate can be easily formed.
ここで、本実施形態においては、積載部1の立設部12まで開口した開口孔35は、蓋部3に設けているが、支持台部2に設けるような構成であってもよい。
Here, in the present embodiment, the
1 積載部
2 支持台部
3 蓋部
4 基板
11 平坦部
12 立設部
21 フィルム状導波路搭載部
21a 第1搭載部
21b 第2搭載部
21c 凹部
23 アライメントマーク
31 凸部
32 傾斜部
34 開口領域
35 開口孔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光導波路は、他の光伝送構造体と光結合可能なフィルム状導波路であり、
該フィルム状導波路の一部を積載する平坦部を有するとともに前記平坦部の両端からフィルム状導波路の短手方向を挟んで立設した立設部を有するコ字状の積載部と、
平面視において一方の端部から他方の端部にわたって途中に前記積載部を搭載するフィルム状導波路搭載部を有する支持台部と、
少なくともフィルム状導波路搭載部の前記他の光伝送構造体側の端部近傍で前記フィルム状導波路を前記支持台部に押し付ける凸部を備えるとともに前記支持台部と連結する蓋部と、を備えたことを特徴とする光コネクタ。 In an optical connector that optically couples an optical transmission structure and an optical waveguide,
The optical waveguide is a film-like waveguide that can be optically coupled to another optical transmission structure,
A U-shaped stacking portion having a flat portion on which a part of the film-shaped waveguide is stacked and having a standing portion erected across the short direction of the film-shaped waveguide from both ends of the flat portion;
A support base portion having a film-like waveguide mounting portion for mounting the stacking portion in the middle from one end portion to the other end portion in plan view;
At least near the end of the film-shaped waveguide mounting portion on the side of the other optical transmission structure, including a convex portion that presses the film-shaped waveguide against the support base, and a lid that connects to the support base. An optical connector characterized by that.
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