JP2007156006A - 光路変換部材及び光コネクタ及び光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接光路との間でクロストークが発生せず、製作も容易な光コネクタを得る。
【解決手段】光コネクタ１は、コネクタ本体２内に横方向から挿入された光ファイバ７ａがコネクタ本体２内で、コネクタ本体２の上面又は下面側に配置される光電素子１０に向かって湾曲している構成である。ミラーを用いず光ファイバ自体が湾曲して直接光電素子に向かうので、ミラー内蔵の空間伝播による光コネクタと異なり、隣接光路との間でクロストークが発生する恐れはなく、また、製作も容易である。
【選択図】図５

Description

この発明は、光ファイバの光路を例えば９０°変換して光電素子に対向させるための光路変換部材、特に光路変換機能を有する光コネクタ、及び光装置に関する。

光信号を利用する通信装置や情報処理装置等において、装置内の適宜箇所に配置された光電素子に対して光信号の光路（光ファイバ又は光導波路）を結合させる場合、例えば光路の９０°変換が必要な場合がある。
従来、光ファイバを光電素子に向けて９０°変換する光路変換部材、特に光コネクタとしては、光ファイバの先端前方にミラーを配置したり、光ファイバの途中を局部的にミラー面とするミラー方式が一般的である。水平な光ファイバを進んだ光は４５°傾斜のミラーで直角方向に反射されて、光電素子に向かい、又はその逆の経路をたどる。なお、ここでいう光コネクタとは、光ファイバ同士を接続する光コネクタではなく、光ファイバと光電素子とを結合させる、光インタフェースコネクタとも称される光コネクタを指す場合がある。
特開２０００−２９２６５８ 特開２００４−９４０７０ 特開２００３−３１５５７８

しかし、上記のミラー内蔵の光コネクタでは、光の伝播が空間伝搬であるため、光ファイバ端面又は光電素子とミラーとの間の空間にて光が拡散して隣接光路とのクロストークが発生するおそれがある。
また、この種の光コネクタでは、コネクタ本体内に、傾斜したミラー面を一方に持ち光ファイバ穴が並ぶ面を他方に持つミラー空間を形成し、前記光ファイバ穴に光ファイバを挿入固定して、光ファイバ端面をミラー方向に向ける構成とするが、ミラー空間と光ファイバ端面の近傍の処理が非常に難しいという問題がある。
また、光ファイバの途中を局部的にミラー面とする方式は、細径である光ファイバの研磨加工とその後の保護処理が必要になるので製作が非常に困難である。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、隣接光路との間でクロストークが発生する恐れがなく、また、ミラー空間と光ファイバ端面の近傍の処理が困難になる等の問題が生じず、さらに製作が容易な光路変換部材、およびその機構を用いた光コネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の光路変換部材及び光コネクタは、コネクタ本体（あるいは本体、以下本発明で共通に用いられる場合がある）内に横方向から挿入された光ファイバがコネクタ本体内で、コネクタ本体上面又は下面側に配置される光電素子に向かって湾曲していることを特徴とする。

請求項２は、請求項１の光コネクタにおいて、コネクタ本体に、湾曲する光ファイバ穴をあけ、この光ファイバ穴に光ファイバを挿入固定したことを特徴とする。

請求項３は、請求項２において、光ファイバ穴が複数個あることを特徴とする。

請求項４は、請求項３において、複数の光ファイバ穴がコネクタ本体の横断面上に列となって形成されており、列が少なくとも１段以上有ることを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜４において、コネクタ本体に、湾曲する湾曲壁面を形成し、この湾曲壁面に沿ってガイド溝を形成し、このガイド溝に光ファイバを収納固定したことを特徴とする。

請求項６の発明は、本体内に第１の方向から挿入された光ファイバが、本体内で第２の方向へ向かって湾曲している光路変換部材であって、
前記本体に、湾曲する湾曲壁面を形成し、この湾曲壁面に沿ってガイド溝を形成し、このガイド溝に光ファイバを収納固定したことを特徴とする。

請求項７の発明は、本体内に第１の方向から挿入された光ファイバが、本体内で第２の方向へ向かって湾曲している光路変換部材であって、
前記本体に、湾曲する光ファイバ穴をあけ、この光ファイバ穴に光ファイバを挿入固定してなり、かつ、前記光ファイバ穴が複数個あることを特徴とする。

請求項８は、請求項８において、光ファイバ穴が列となって形成されており、列が少なくとも１段以上有ることを特徴とする。

請求項９の発明の光装置は、請求項１〜５の光コネクタあるいは請求項６〜８の光路変換部材を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ミラーを形成せず光ファイバ自体が湾曲して所望の方向に光ファイバを向けることができる。例えば、直接光電素子に向かうことができるので、ミラー内蔵の空間伝播による光コネクタと異なり、隣接光路との間でクロストークが発生する恐れはない。また、従来のようなミラー空間と光ファイバ端面の近傍の処理が困難になる等の問題や、光ファイバ加工が困難であるというような問題は生じず、製作が容易である。

以下、本発明を実施した光路変換部材としての光コネクタについて、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の光コネクタのコネクタ本体２の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＢ−Ｂ断面図、図４は上記コネクタ本体２を用いて光コネクタ１を組み立てた状態を示すもので（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、図５は上記光コネクタ１を光ファイバテープ７の先端に取り付けて回路基板８に実装する具体例を示す図である。図示例では光ファイバテープ７が４心の場合として説明しているが、心数は任意である。

前記コネクタ本体２は、例えば、エポキシやＰＰＳ等のプラスチック製で中空部４を有する直方体状をなし、内部にコネクタ本体２の下面に向かって湾曲した光ファイバ穴３を備えている。前記中空部４は、光ファイバテープ７を挿入する後方開口の光ファイバテープ挿入口４ａ、接着剤を充填する上方開口の接着剤充填窓４ｂを有する。光ファイバ穴３は、中空部４の前方壁面に開口する入口部３ａから前方に水平に若干延びた後、同図で下向きに湾曲して９０°向きを変え、下面の出口部３ｂに通じる。光ファイバ穴３の入口部３ａにはテーパを形成して、光ファイバ７ａがスムーズに光ファイバ穴３内に導かれるようにする。なお、光ファイバ穴３のテーパ状の入口部３ａの径を大きくし、その大径の入口部３ａから次第に縮径されて、光ファイバ径より僅かに大きな径になるようにしてもよい。

上記のコネクタ本体２は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、光ファイバテープ７の先端に取り付けられる。すなわち、光ファイバテープ７の先端部の被覆７ｂを除去して光ファイバ７ａを露出させた後、光ファイバテープ７を光ファイバテープ挿入口４aから挿入し、露出した各光ファイバ７ａの先端を各光ファイバ穴３の入口部３ａにそれぞれ挿入しさらに押し込むと、光ファイバ７ａは湾曲した光ファイバ穴３に沿ってスライドして下向きに湾曲して９０°向きを変え、下面の出口部３ｂに達する。次いで、接着剤充填窓４ｂから接着剤９を充填して、光ファイバテープ７の光ファイバ７ａ及び被覆部７ｂを固定する。

上記のようにして光ファイバテープ７の先端に組み立てた光コネクタ１は、図５のように、適宜の位置決め手段により回路基板８に対して正確に位置決めされる。
回路基板８には４つの光電素子を備えた光電素子アレイ１０が実装されており、光ファイバ７ａの入射端又は出射端が光電素子アレイ１０の各光電素子に正確に対向する。ここで光電素子とは、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子、又はＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子である。

上記の光コネクタ１において、ミラーを用いず光ファイバ７ａ自体が湾曲して光電素子アレイ１０の光電素子に向かうので、ミラー内蔵で空間伝播による従来の光コネクタと異なり、隣接光路との間でクロストークが発生する恐れはない。
また、従来のようなミラー空間と光ファイバ端面の近傍の処理が困難になる等の問題も生じず、製作が容易である。つまり、光ファイバテープ７を挿入して光ファイバ７ａを光ファイバ穴３に押し込むと、光ファイバ７ａの入射端又は出射端が自動的に光電素子に対向する所定位置に位置するので、特別な処理の必要はない。

本発明で、極端に光ファイバを曲げる（湾曲させる）場合には、標準化された光ファイバではなくて曲げに強い光ファイバを用いる必要がある。すなわち、曲げによる損失が少ないことと、曲げられた時に発生する曲げ応力によって光ファイバ断線が生じないことが必要である。本発明に好適な光ファイバとして、プラスチック製で柔軟性があるから曲げに強いプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）、あるいは、石英光ファイバにおけるクラッドのコア近傍に空孔を周期的に複数個存在させた構造を有し曲げに強い特性を持つホーリーファイバーが考えられる。その場合でも、湾曲させる曲げ半径は、当然その曲げによって光損失が許容できる範囲内にとどめる。
また、石英光ファイバであっても、細径化光ファイバの場合は、細いことで曲げ半径に対応する光損失が少なく、かつ断線も生じにくいので、光ファイバ穴３の曲げ半径が一定以上であれば、細径化石英光ファイバを用いることも考えられる。

上記の実施例では、コネクタ本体２内の光ファイバ穴３を図７（ａ）にも拡大して示すように丸穴としたが、図７（ｂ）のように、三角形断面の光ファイバ穴３’とすることもできる。この場合、光ファイバ７ａは三角形断面の光ファイバ穴３’の中央コーナーの両側の面にガイドされる形で、光ファイバ穴３’に沿って湾曲して、出口部まで達する。
また、図７（ｃ）に示すように、個別の光ファイバ穴でなく、４列のガイド溝１３ａが共通の空間部１３ｂを有して、全体として１つの湾曲穴１３となっているものであってもよい。

また、図８〜図１０に示したコネクタ本体２Ａのように、中空部４’の前方の壁面を湾曲した壁面１５とし、この湾曲壁面１５に例えばＶ字形のガイド溝１５ａを形成する構成としてもよい。
この場合、光ファイバテープ７を光ファイバテープ挿入口４’ａから挿入して、露出させた各光ファイバ７ａを湾曲壁面１５の各ガイド溝１５ａに収容し前方に押し込むと、光ファイバ７ａはこのガイド溝１５ａに沿って湾曲して曲げられ、各光電素子に対向する位置に達する。次いで、中空部４’内に接着剤を充填して、光ファイバテープ７の光ファイバ７ａ及び被覆部７ｂを固定する。

上述の光コネクタ１のコネクタ本体２は、光ファイバ７ａが１列に並ぶ一次元配列の光コネクタであるが、図１１、図１２に示したコネクタ本体２Ｂのように、光ファイバ穴３を２段に形成して、二次元配列の光コネクタとすることもできる。
この場合、例えば、光ファイバテープの各光ファイバを２群に分け、各群の光ファイバを上下の光ファイバ穴３に振り分けて、前記２段の光ファイバ穴３のそれぞれに押し込むと、各光ファイバはそれぞれの光ファイバ穴３に沿って湾曲して出口部３ｂに向かい、回路基板側に二次元配列された光電素子に対向する。
また、光ファイバテープ自体が、光ファイバを２段に配列した二次元配列のものであれば、その二次元配列の光ファイバを、そのまま光コネクタの二次元配列の光ファイバ穴に対応させることができる。
なお、図１１、図１２における上段の光ファイバ穴３ａと下段の光ファイバ穴３ａとがそれぞれ1つだけの構造（すなわ２本の単心光ファイバが縦に並ぶ構造）とすることも可能である。

本発明の光コネクタを回路基板に実装する態様は、図示例のものに限らず、必要に応じて種々の態様が可能である。例えば、光コネクタをその光ファイバ穴の出口部を上にして（図５の場合と上下反対にして）主たる回路基板（回路基板８に相当）上に設置し、出口部に対向する光電素子を実装した補助の回路基板を光コネクタの上側位置にて、主たる回路基板に接続することも可能である。

上記説明では光路変換機能を有する部材としての光コネクタを対象に説明をしている。しかし、光コネクタ機能を有せず光路変換するだけ部材も本発明の範囲に入る。また、これらを用いた光通信装置、光電気混載回路、光信号処理装置、光回路等などの各種装置類も本発明の範囲に入る。

本発明の一実施例の光コネクタのコネクタ本体の斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 上記コネクタ本体を光ファイバテープの先端に取り付て光コネクタを構成した状態を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 図４の光コネクタを回路基板に取り付けた具体例を示す断面図である。 コネクタ本体の他の実施例を示す底面図である。 上記光コネクタにおける光ファイバ穴の変形例を説明する図であり、（ａ）は上記実施例の光コネクタの光ファイバ穴の拡大図、（ｂ）は第1の変形例を示す図、（ｃ）は第２の変形例を示す図である。 本発明の他の実施例の光コネクタのコネクタ本体の断面図である。 図８のＣ−Ｃ断面図である。 図８の底面図である。 本発明の他の実施例を示すもので、光コネクタのコネクタ本体の断面図である。 図１１のＤ−Ｄ断面図である。

符号の説明

１ 光コネクタ（又は光路変換部材）
２、２Ａ、２Ｂ コネクタ本体
３、３’ 光ファイバ穴
３ａ 入口部
３ｂ 出口部
４、４’ 中空部
４ａ、４’ａ 光ファイバテープ挿入口
４ｂ、４’ｂ 接着剤充填窓
７ 光ファイバテープ
７ａ 光ファイバ
７ｂ 被覆部
８ 回路基板
１０ 光電素子アレイ
１３ 湾曲穴
１３ａ ガイド溝
１３ｂ 共通の空間部
１５ 湾曲壁面
１５ａ ガイド溝

Claims (9)

1. コネクタ本体内に横方向から挿入された光ファイバがコネクタ本体内で、コネクタ本体上面又は下面側に配置される光電素子に向かって湾曲していることを特徴とする光コネクタ。
2. 前記コネクタ本体に、湾曲する光ファイバ穴をあけ、この光ファイバ穴に光ファイバを挿入固定したことを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
3. 光ファイバ穴が複数個あることを特徴とする請求項２記載の光コネクタ。
4. 複数の光ファイバ穴がコネクタ本体の横断面上に列となって形成されており、列が少なくとも１段以上有ることを特徴とする請求項３記載の光コネクタ。
5. 前記コネクタ本体に、湾曲する湾曲壁面を形成し、この湾曲壁面に沿ってガイド溝を形成し、このガイド溝に光ファイバを収納固定したことを特徴とする請求項１乃至４記載の光コネクタ。
6. 本体内に第１の方向から挿入された光ファイバが、本体内で第２の方向へ向かって湾曲している光路変換部材であって、
   前記本体に、湾曲する湾曲壁面を形成し、この湾曲壁面に沿ってガイド溝を形成し、このガイド溝に光ファイバを収納固定したことを特徴とする光路変換部材。
7. 本体内に第１の方向から挿入された光ファイバが、本体内で第２の方向へ向かって湾曲している光路変換部材であって、
   前記本体に、湾曲する光ファイバ穴をあけ、この光ファイバ穴に光ファイバを挿入固定してなり、かつ、前記光ファイバ穴が複数個あることを特徴とする光路変換部材。
8. 光ファイバ穴が列となって形成されており、列が少なくとも１段以上有ることを特徴とする請求項８記載の光路変換部材。
9. 請求項１〜５の光コネクタあるいは請求項６〜８の光路変換部材を備えたことを特徴とする光装置。

Images