JP2011028306A - 光接続構造およびそれを用いた光電気モジュール、並びに光導波路ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 結合損失を抑えることができる光接続構造、光電気モジュール、光導波路ユニットおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 第１フェルールの第１光導波路６ａのコア層１０ａの断面における外縁の内側で、且つ第１フェルールの第２光導波路６ｂのコア層１０ｂの断面における外縁の外側に、外縁が位置する円形が存在するように、第１光導波路６ａのコア層１０ａの断面を、前記第２光導波路６ｂのコア層の断面よりも大きく成す。
【選択図】 図６

Description

本発明は、光コネクタ等の光接続構造、光電気モジュール、光導波路ユニットに関し、光導波路と光ファイバとを接続する技術に関する。

ブロードバンドの普及は目覚しく、それに伴い増大するデータを処理するルータの大容量化も進んでいる。現行の電気伝送を使用した装置実装では、ラインカードからの信号が集中するスイッチボードのコネクタ端子数ネックおよびバックボード内の伝送速度の限界から、大容量ルータの実現には光実装が必須となっている。このような状況から、光信号を送受する光モジュール、光信号を伝達する光配線板、光モジュールと光配線板および光配線板間を電気的にかつ機械的に接続する光コネクタなどの光実装部品の開発が進められている（たとえば特許文献１参照）。

光実装部品のうち光コネクタは、大略的には、コア層および該コア層を被覆するクラッド層を有する光ファイバと、コア層および該コア層を被覆するクラッド層を有する光導波路と、を備え、両者のコア層の端部同士を接続した構成を有している。このうち、光ファイバは、断面が円形状を有しているのが一般的である。また、光導波路のコア層は、断面が矩形状に形成されているのが一般的である。

特開２００４−６２０６４号公報

このように、光コネクタを構成する光ファイバのコア層は円形状、光導波路のコア層は矩形状を成しており、両者の断面形状は異なるため、光ファイバおよび光導波路のコア層同士を接続すると、当該接続部で光の結合損失が発生する。それ故、かかる接続部における光の結合損失を小さく抑えることが可能な光コネクタが求められている。

本発明の目的は、光の結合損失を抑えることができる光コネクタおよび光電気モジュール、光導波路ユニットを提供することである。

本発明は、第１光ファイバと、
前記第１光ファイバに接続され、該第１光ファイバから伝達される光が入射される第１光導波路と、を備え、
前記第１光ファイバと前記第１光導波路との接続部において、前記第１光ファイバのコア層は、その断面の外縁が前記第１光導波路のコア層の断面の外縁の内側に配設されていることを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、前記光接続構造において、
第２光ファイバと、
前記第２光ファイバに接続され、該第２光ファイバに出射される光を伝達するための第２光導波路と、を更に備え、
前記第２光ファイバと前記第２光導波路との接続部において、前記第２光導波路のコア層は、その断面の外縁が前記第２光ファイバのコア層の断面の外縁の内側に配設されていることを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、前記光接続構造において、
前記第１光ファイバおよび第２光ファイバが同一の光ファイバコネクタに収容され、
前記第１光導波路および第２光導波路が同一の光導波路コネクタに収容されていることを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、前記光接続構造において、
前記第１光導波路および第２光導波路が一体化されていることを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、前記光接続構造において、
前記第１および第２光ファイバのコア層の図心、並びに、前記第１および第２光導波路のコア層の図心がそれぞれ略一直線上に位置していることを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、前記光接続構造において、
前記第１光ファイバと前記第１光導波路との接続部における前記第１光ファイバのコア層の外縁は、前記第１光導波路のコア層の外縁に対して内接していることを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、前記光接続構造において、
前記第２光ファイバと前記第２光導波路との接続部における前記第２光ファイバのコア層の外縁は、前記第２光導波路のコア層の外縁に対して外接していることを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、前記光接続構造において、
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのコア層の断面積は略等しく、
前記第１光導波路のコア層は、前記第２光導波路のコア層よりも断面積が大きいことを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、光ファイバと、
前記光ファイバに接続され、該光ファイバに出射される光を伝達するための光導波路と、を備え、
前記光ファイバと前記光導波路との接続部において、前記光導波路のコア層は、その断面の外縁が前記光ファイバのコア層の断面の外縁の内側に配設されていることを特徴とする光接続構造である。

また本発明は、第１光導波路と、第２光導波路と、を有する光導波路ユニットにおいて、
前記第１光導波路のコア層の断面における外縁の内側で、且つ前記第２光導波路のコア層の断面における外縁の外側に、外縁が位置する円形が存在するように、前記第１光導波路のコア層の断面を、前記第２光導波路のコア層の断面よりも大きく成したことを特徴とする光導波路ユニットである。

また本発明は、前記光導波路ユニットにおいて、
前記第１光導波路および第２光導波路が一体化されていることを特徴とする光導波路ユニットである。

また本発明は、前記光導波路ユニットにおいて、
前記第１光導波路および前記第２光導波路が同一の光導波路コネクタに収容されていることを特徴とする光導波路ユニットである。

また本発明は、前記光導波路ユニットにおいて、
前記第１光導波路および前記第２光導波路のコア層の断面は矩形状を成しており、
前記第１光導波路のコア層について、第１方向に平行な辺の長さをＬｗ１、第１方向に直交する第２方向に平行な辺の長さをＬｈ１、
前記第２光導波路のコア層について、前記第１方向に平行な辺の長さをＬｗ２、前記第２方向に平行な辺の長さをＬｈ２、
前記円形について、直径をφ、と定義すると、
Ｌｗ１≧φ、Ｌｈ１≧φ、Ｌｗ２≦φ／√２、Ｌｈ２≦φ／√２
の全ての関係式を満足することを特徴とする光導波路ユニットである。

また本発明は、前記光導波路ユニットにおいて、
前記第１光導波路および前記第２光導波路のコア層の断面が正方形状を成しており、
前記第１光導波路のコア層の辺の長さをＬｗ１、前記第２光導波路のコア層の辺の長さをＬｗ２、と定義すると、
Ｌｗ１／Ｌｗ２≧√２
の関係式を満足することを特徴とする光導波路ユニットである。

また本発明は、前記光導波路ユニットにおいて、
前記第１光導波路のコア層の図心および前記第２光導波路のコア層の図心が略一直線上に位置していることを特徴とする光導波路ユニットである。

また本発明は、前記光接続構造と、
前記光接続構造によって伝達された光を電気入力信号に変換する第１光電変換部材と、
前記変換された電気入力信号に基づいて処理を行なう電気回路と、
前記電気回路の処理によって出力される電気出力信号を光に変換し、該変換した光を前記光接続構造に伝達する第２光電変換部材と、を備えた光電気モジュールである。

本発明によれば、第１光ファイバと、該第１光ファイバから伝達される光が入射される第１光導波路との接続部において、前記第１光ファイバのコア層は、その断面の外縁が前記第１光導波路のコア層の断面における外縁の内側に配設されていることから、第１光ファイバを伝播する光の大部分が前記接続部より漏れることなく前記第１光導波路に良好に伝達されることとなる。それ故、第１光ファイバと第１光導波路との接続部における光の結合損失が良好に防止される。

また、本発明によれば、第２光ファイバと、該第２光ファイバに出射される光を伝達するための第２光導波路との接続部において、前記第２光導波路のコア層は、その断面の外縁が前記第２光ファイバのコア層の断面における外縁の内側に配設されていることから、第２光導波路を伝播する光の大部分が前記接続部より漏れることなく前記第２光ファイバに良好に伝達されることとなる。それ故、第２光ファイバと第２光導波路との接続部における光の結合損失が良好に防止される。

以上の結果、前記第１光ファイバと前記第１光導波路、並びに上記第２光ファイバと前記第２光導波路を組み合わせた光接続構造を実現することにより、第１光ファイバ→第１光導波路、および第２光導波路→第２光ファイバの双方向の光通信を、光の結合損失を極めて小さく抑えた状態で行なうことができるという相乗効果を有する。

更に、本発明によれば、前記第１および第２光ファイバを同一の光ファイバコネクタに、前記第１および第２光導波路を同一の光導波路コネクタに、それぞれ収容することにより、上述の光接続構造を単一の光コネクタで実現でき、部品点数を削減することが可能となる。また第１および第２光導波路を一体化することにより、更に光接続構造の構成を簡素化できる。

また、前記第１および第２光ファイバのコア層の図心、並びに、前記第１および第２光導波路のコア層の図心がそれぞれ略一直線上に位置していれば、第１および第２光ファイバの高さ位置、第１および第２光導波路の高さ位置を略揃えることができる。その結果、第１光ファイバと第１光導波路との接続と、第２光ファイバと第２光導波路との接続が容易になり、本発明の光接続構造を有する光コネクタの生産性が向上する。

また、本発明によれば、第１光ファイバのコア層の外縁を第１光導波路のコア層の外縁に対して内接させるように第１光導波路の大きさを調整することにより、必要以上に第１光導波路を大きくする必要がなくなる。その結果、第１光導波路の生産性を向上させることができる利点がある。

また、本発明によれば、第２光ファイバのコア層の外縁を第２光導波路のコア層の外縁に対して外接させることにより、必要以上に第２光導波路を小さくする必要がなくなり、第２光ファイバのコア層と第２光導波路のコア層との位置合わせが容易となる。

なお、第１光ファイバと第２光ファイバ、並びに、第１光導波路と第２光導波路のそれぞれのコア層の断面積の大小関係については、全てのコア層の断面積を異ならせるようにしても良いが、前記第１および前記第２光ファイバのコア層の断面積は略等しく、前記第１光導波路のコア層の断面積は、前記第２光導波路のコア層の断面積よりも大きくなるようにすれば、光ファイバを複数種類準備する必要がなくなり、上述の光接続構造を備えた光コネクタの生産性が更に向上する。

第１および第２光ファイバのコア層の断面積を略揃える場合、光導波路のコア層の断面の外縁よりも外側に外縁が位置する円形が存在するように、前記第１光導波路のコア層の断面を、前記第２光導波路のコア層の断面よりも大きく成しておけば良く、これによって、前記第１光ファイバのコア層は、その断面の外縁が前記第１光導波路のコア層の断面における外縁の内側に、前記第２光導波路のコア層は、その断面の外縁が前記第２光ファイバのコア層の断面における外縁の内側に、それぞれ配置されることとなる。なお、上記円形を、光ファイバのコア層の断面に置き換えて考えると分かり易い。

ここで、第１光導波路のコア層の断面形状（矩形状）について、直交する２辺の長さをそれぞれＬｗ１、Ｌｈ１と定義し、第２光導波路のコア層の断面形状（矩形状）について、直交する２辺の長さをそれぞれＬｗ２、Ｌｈ２と定義し、前記円形について、直径をφ、と定義すると、
Ｌｗ１≧φ、Ｌｈ１≧φ、Ｌｗ２≦φ／√２、Ｌｈ２≦φ／√２
の全ての関係式を満足する第１および第２光導波路を準備すれば、光ファイバに接続した場合に光の結合損失の少ない光接続構造を実現できる。

また、第１および第２光導波路のコア層の断面形状が正方形状の場合、前記第１光導波路のコア層の辺の長さをＬｗ１、前記第２光導波路のコアの辺の長さをＬｗ２、と定義すると、
Ｌｗ１／Ｌｗ２≧√２
の関係式を満足する第１および第２光導波路を準備すれば、光ファイバのコア層の断面積を適切に調整することにより、光の結合損失の少ない光接続構造を実現できる。

そして、以上のような光結合損失の少ない光接続構造を組み込んで光電気モジュールを構成することにより、従来よりも正確な情報が光コネクタによって入力されることによって、ドライバーＩＣ等の電気回路によって従来よりも正確な処理を行い、処理した情報が光コネクタによって従来よりも正確に外部へ伝達されることとなる。したがって、例えば、光電気モジュールを、高い精度、正確な処理が要求される装置（例えば、スーパコンピュータ、ワークステーション、サーバー等のコンピュータ機器やルーター等の通信接続装置）に組み込むことにより、かかる装置の性能を大幅に向上させることが可能となる。

第２フェルール（ファイバコネクタ）に第１フェルール（光導波路コネクタ）が接続された光コネクタ１の斜視図である。 図１の光コネクタ１の平面図である。 第１フェルール（光導波路コネクタ）の要部を表す側面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線端面図）である。 第１フェルール（光導波路コネクタ）を分解して表す側面図であり、図４（ａ）は固定部材７の側面図、図４（ｂ）は第１および第２光導波路６ａ、６ｂの側面図、図４（ｃ）はフェルール本体５の側面図である。 第２フェルール（光ファイバコネクタ）の要部を表す端面図（図２のＶ−Ｖ線端面図）である。 本発明の第１実施形態に係る光コネクタを表す斜視図であり、図６（ａ）は第１光導波路と第１光ファイバのコア層との関係を表す斜視図、図６（ｂ）は第２光導波路と第２光ファイバのコア層との関係を表す斜視図である。 光コネクタ１の製造方法を段階的に表すフローチャートである。 第１フェルール（光導波路コネクタ）の製造方法を段階的に表すフローチャートである。 図１に示す光コネクタ１を搭載した光電気モジュールを表す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る一対の光コネクタ１ａ、１ｂを示す斜視図である。 図１０の光コネクタ１ａ、１ｂを搭載した光電気モジュールを示す平面図である。 図１１の光電気モジュールの断面図である。

（第１の実施形態）
本実施形態においては、本発明に係る光接続構造を単一の光コネクタで実現している。

＜光コネクタ１の全体構造＞
図１は、光ファイバコネクタに光導波路コネクタが接続された状態を表す斜視図である。

本実施形態に係る光コネクタ１は、大略的に、光導波路コネクタとしての第１フェルール２と、光ファイバコネクタとしての第２フェルール３と、第１フェルール２と第２フェルール３との双方に挿入される一対のガイドピン４ａ、４ｂと、を含んで構成されており、これら第１および第２フェルール２、３が着脱可能な状態で互いに端面同士を接続されている。

なお、ガイドピンの長手方向をｘ方向、ガイドピンの配列方向をｙ方向、ｘおよびｙ方向に直交する方向（フェルールの厚み方向）をｚ方向とそれぞれ定義する。

＜第１および第２フェルールの構造＞
＜＜第１フェルールの構造＞＞
図２は、光コネクタ１の平面図であり、図２（ａ）は光ファイバコネクタ（第２フェルール）に光導波路コネクタ（第１フェルール）が接続された状態を表す平面図、図２（ｂ）は光ファイバコネクタ（第２フェルール）に対し光導波路コネクタ（第１フェルール）を離脱した状態を表す平面図である。図３は、光導波路コネクタ（第１フェルール）の要部を表す端面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線端面図）である。図４は、光導波路コネクタを分解して表す端面図であり、図４（ａ）は固定部材７の端面図、図４（ｂ）は光導波路体６の端面図、図４（ｃ）はフェルール本体５の端面図である。

第１フェルール２は、凹部１２および一対のガイド孔５ａ、５ｂを有するフェルール本体５と、フェルール本体５の凹部１２に嵌合される第１および第２光導波路６ａ、６ｂと、該第１および第２光導波路６ａ、６ｂをフェルール本体５に対して固定するための固定部材７とを有している。

フェルール本体５は、たとえば、エポキシ樹脂、ＰＰＳ（ＰＰＳ：Polyphenylene
sulfied）樹脂などの合成樹脂に、シリカ粒子等の無機質粒子を含有させた材料から成る。

図４（ｃ）に示すように、フェルール本体５は、ｙｚ断面において凹状となるように形成され、そのｙ方向の両端部には、後述する第１フェルール２の第１および第２光導波路６ａ、６ｂと第２フェルール３の第１および第２光ファイバ８、９との位置決めを行うための一対のガイドピン４ａ、４ｂが挿入されるガイド孔５ａ、５ｂが形成されている。各ガイド孔５ａ、５ｂは、ｘ方向に沿って設けられている。なお、ガイド孔５ａ、５ｂはフェルール本体５を貫通するように形成しても良い。この場合、フェルール本体５を射出成形法によって形成する際に加工精度が向上するという効果がある。

また、フェルール本体５の凹部１２に嵌合される第１および第２光導波路６ａ、６ｂは、図４（ｂ）に示すように、それぞれ多数のコア層１０ａ、１０ｂと、各コア層１０ａ、１０ｂを被覆するクラッド層１１ａ、１１ｂと、クラッド層１１ａ、１１ｂの主面に被着され、補強材として機能する銅箔からなる金属層１４ａ、１４ｂとを有しており、第１光導波路６ａおよび第２光導波路６ｂの端面同士を密着させるように併設されている。クラッド層１１ａ、１１ｂは多層構造を有する（不図示）。

なお、コア層１０ａ、１０ｂはクラッド層１１ａ、１１ｂよりも屈折率の小さな材料により形成される。例えば、コア層１０ａ、１０ｂとしては、通常、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコン系樹脂、石英等の材料が用いられる。一方、クラッド層１１ａ、１１ｂとしては、通常、コア層１０ａと同種の材料であって、原材料を構成する複数の成分の調合比を変更して屈折率を変更した材料が用いられる。

第１光導波路６ａのコア層１０ａには、第２フェルール３の第１光ファイバ８より伝達される光が入射する。第２光導波路６ｂのコア層１０ｂには、第２フェルール３の第２光ファイバ９に伝達される光が入射する。

第１光導波路６ａのコア層１０ａは、後に詳述するが、第２光導波路６ｂのコア層１０ｂよりも断面積が大きく設定されている。

第１光導波路６ａのコア層１０ａは略一定間隔のピッチδ１（隣接するコア層１０ａ同士の図心の間隔）で配列されている。また、第２光導波路６ｂのコア層１０ｂは略一定間隔のピッチδ２（隣接するコア層１０ｂ同士の図心の間隔）で配列されている。コア層１０ａのピッチδ１とコア層１０ｂのピッチδ２とは略等しく設定することが好ましい（例えば、｜δ１−δ２｜≦１μｍを満足することが好ましい。）。このように設定することで、後述する第２フェルールに配列される第１および第２光ファイバのピッチを略一定間隔にすることができ、第２フェルールの生産性、ひいては光コネクタの生産性が向上する。なお、第１光導波路６ａと第２光導波路６ｂの境界部分においては、コア層１０ａとコア層１０ｂが隣接することとなるが、コア層１０ａとコア層１０ｂとの間のピッチδ３をδ１およびδ２と略等しく設定することが好ましい（｜δ３−δ１｜≦１μｍおよび｜δ３−δ２｜≦１μｍを同時に満足することが好ましい。）。

一方、図４（ａ）に示すように、固定部材７は、フェルール本体５の凹部１２に嵌合された第１および第２光導波路６ａ、６ｂの嵌合状態を保持するものであり、フェルール本体５と同様のエポキシ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの合成樹脂に、シリカ粒子を充填した材料から成る。固定部材７は、平面視矩形状に形成され、ｘ方向に見て凸形状となるように形成されている。

＜＜第２フェルールの構造＞＞
図５は、光ファイバコネクタ（第２フェルール）の要部を表す端面図（図２のＶ−Ｖ線端面図）である。

第２フェルール３は、たとえばエポキシ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの合成樹脂に、シリカ粒子等の無機質粒子を含有させた材料により直方体状に形成され、第１および第２光ファイバ８、９が挿入される多数のファイバ孔と、一対のガイドピン４ａ、４ｂが挿入されるガイド孔３ａ、３ｂが設けられる。

ファイバ孔に挿入される第１および第２光ファイバ８、９は、その長手方向がｘ方向に平行に配置されている。具体的には、第１光導波路６ａに対応する第１光ファイバ８同士が隣接し、且つ第２光導波路６ｂに対応する第２光ファイバ９同士が隣接するように配列されている。第１光ファイバ８は、第１光導波路６ａに伝達される光を伝播する機能を有する。また、第２光ファイバ９は、第２光導波路６ｂから入射された光を伝播する機能を有する。

第１光ファイバ８は、第１光導波路６ａのコア層１０ａに対応させてｙ方向にδ１のピッチで配列される。また、第２光ファイバ９は、第２光導波路６ｂのコア層１０ｂに対応させてｙ方向にδ２のピッチで配列される。また、第１光ファイバ８の配列と第２光ファイバ９の配列との境界部においては、第１光ファイバ８と第２光ファイバ９とがδ３のピッチで配置されることになる。

第１および第２光ファイバ８、９は、断面円形状のコア層８ａ、９ａを、コア層８ａ、９ａよりも屈折率の小さい材料からなるクラッド層８ｂ、９ｂで被覆した構成を有し、全反射の原理によって光が外部に可能な限り漏れないようにしている。

光ファイバは、主に短距離通信の用途として用いられるマルチモードの場合、現在のところ、クラッド層の直径が１２５μｍ、該クラッド層で覆われた内部のコア層の直径５０μｍ〜６２．５μｍと規格化されている。また、長距離通信の用途として用いられるシングルモードの場合、クラッド層の直径が１２５μｍ、該クラッド層で覆われた内部のコア層の直径１０μｍと規格化されている。

本実施形態においては、第１光ファイバ８と第２光ファイバ９とは同じ直径のものを使用することとした。これによって、第２フェルール３の生産性が複雑化することを良好に防止している。なお、第１光ファイバ８と第２光ファイバ９とを異なる直径としても良いが、この場合、第２フェルール３を複数（例えば２個）に分割し、第１分割体に第１光ファイバを、第２分割体に第２光ファイバをそれぞれ配置するようにし、各分割体を併設して第２フェルール３を構成するようにすることが好ましい。

＜＜第１フェルールおよび第２フェルールの接続部の詳細＞＞
図６は、本発明の実施形態に係る光コネクタを表す斜視図であり、図６（ａ）は第１光導波路と光ファイバのコア層との関係を表す斜視図、図６（ｂ）は第２光導波路と光ファイバのコア層との関係を表す斜視図である。

第１光導波路６ａのコア層１０ａは、図６（ａ）に示すように、第１光ファイバ８のコア層８ａに接続される。一方、第２光導波路６ｂのコア層１０ｂは、図６（ｂ）に示すように、第２光ファイバ９のコア層９ａに接続される。

第１光ファイバ８と第１光導波路６ａとの接続部においては、第１光ファイバ８のコア層８ａの断面における外縁が第１光導波路６ａのコア層１０ａの断面における外縁の内側に配設されるように、第２光ファイバ９と第２光導波路６ｂとの接続部においては、第２光導波路６ｂのコア層１０ｂの断面における外縁が第２光ファイバ９のコア層９ａの断面における外縁の内側に配設されるように、第１および第２光導波路６ａ、６ｂのコア層１０ａ、１０ｂの断面積の大きさが設定されている。

具体的には、コア層１０ａ、１０ｂの断面形状が略矩形状を成している場合、第１光導波路６ａのコア層１０ａについて、ｙ方向の長さをＬｗ１、ｚ方向の長さをＬｈ１、第２光導波路６ｂのコア層１０ｂについて、ｙ方向の長さをＬｗ２、ｚ方向の長さをＬｈ２、第１および第２光ファイバ８、９のコア層８ａ、９ａの直径をφ、とそれぞれ定義する。このとき、本実施形態においては、Ｌｗ１≧φ、Ｌｈ１≧φ、Ｌｗ２≦φ／√２、Ｌｈ２≦φ／√２の式を同時に満足している。

したがって、第１光ファイバ８→第１光導波路６ａの順に光が伝達される第１光ファイバ８と第１光導波路６ａとの接続部において、第１光ファイバ８を伝播する光の大部分が前記接続部より漏れることなく前記第１光導波路６ａに良好に伝達されることとなる。それ故、前記接続部における光の結合損失が良好に防止される。

また第２光導波路６ｂ→第２光ファイバ９の順に光が伝達される第２光ファイバ９と第２光導波路６ｂとの接続部において、第２光導波路６ｂを伝播する光の大部分が前記接続部より漏れることなく前記第２光ファイバ９に良好に伝達されることとなる。それ故、前記接続部における光の結合損失が良好に防止される。

以上の結果、第１光ファイバ８と第１光導波路６ａ、並びに第２光ファイバ９と第２光導波路６ｂを組み合わせて光コネクタを実現することにより、光コネクタ内における双方向の光通信を、光の結合損失を極めて小さく抑えた状態で行なうことができるという相乗効果を有する。

なお、第１および第２光導波路６ａ、６ｂのコア層１０ａ、１０ｂの断面形状が正方形状の場合、第１光導波路６ａのコア層１０ａの辺の長さをＬｗ１、第２光導波路６ｂのコア層１０ｂの辺の長さをＬｗ２、と定義すると、Ｌｗ１／Ｌｗ２≧√２の関係式を満足する第１および第２光導波路６ａ、６ｂを準備すれば、第１および第２光ファイバ８、９のコア層８ａ、９ａの直径φを何らかの値に調整することにより、光の結合損失の少ない光コネクタを実現できる。

また、本実施形態においては、第１および第２光ファイバ８、９を第２フェルール３に、第１および第２光導波路６ａ、６ｂを第１フェルール２に、それぞれ収容したことから、双方向の光通信を単一の光コネクタで実現でき、部品点数を削減することが可能となる。

また、第１光ファイバ８および第２光ファイバ９のコア層の図心、並びに、第１光導波路６ａのコア層１０ａおよび第２光導波路６ｂのコア層１０ｂの図心がそれぞれ略一直線上に位置していれば、第１および第２光ファイバ８、９の高さ位置、第１および第２光導波路６ａ、６ｂのコア層１０ａ、１０ｂの高さ位置を略揃えることができる。その結果、第１光ファイバ８と第１光導波路６ａとの接続と、第２光ファイバ９と第２光導波路６ｂとの接続が容易になり、生産性が向上する。なお、第１および第２光導波路６ａ、６ｂのコア層１０ａ、１０ｂは、断面積が互いに異なるため、両者の高さ位置を略揃えるためには、第１および第２光導波路６ａ、６ｂのクラッド層１１ａ、１１ｂの厚みや金属層１４ａ、１４ｂの厚みを調整することにより行なう。

また、第１光ファイバ８のコア層８ａの外縁を第１光導波路６ａのコア層１０ａの外縁に対して内接させるように第１光導波路６ａのコア層１０ａの大きさを調整（Ｌｗ１＝φ、Ｌｈ１＝φ）すれば、必要以上に第１光導波路６ａのコア層１０ａを大きくする必要がなくなる。その結果、第１光導波路６ａの生産性を向上させることができる利点がある。

また、第２光ファイバ９のコア層９ａの外縁を第２光導波路６ａのコア層１０ａの外縁に対して外接させるように第２光導波路６ｂのコア層１０ｂの大きさを調整（Ｌｗ２＝φ、Ｌｈ２＝φ）すれば、必要以上に第２光導波路６ａのコア層１０ｂを小さくする必要がなくなり、第２光ファイバ９のコア層９ａと第２光導波路６ｂのコア層１０ｂとの位置合わせが容易となる。

＜光コネクタの製造方法＞
図７は、光コネクタ１の製造方法を段階的に表すフローチャートである。本実施形態の光コネクタの製造方法は、大略的に、第１フェルール２を製造する工程（Ａ）と、第２フェルール３を製造する工程（Ｂ）と、第１フェルール２と第２フェルール３とを接続する工程（Ｃ）と、から成っている。なお、工程（Ａ）及び工程（Ｂ）の順番は入れ替わっても良いことは勿論である。

（Ａ）第１フェルールの製造工程
図８は、第１フェルールの製造方法を段階的に表すフローチャートである。

（ステップａ１）まず、フェルール本体５と、第１および第２光導波路６ａ、６ｂ、固定部材７をそれぞれ形成する。

フェルール本体５および固定部材７は、従来周知の射出成形法によって形成される。一方、第１および第２光導波路６ａ、６ｂは、本実施形態のようにコア層１０ａ、１０ｂの断面積がそれぞれ異なる場合、コア層１０ａ、１０ｂの厚みおよびクラッド層１１ａ、１１ｂの厚みがそれぞれ異なるため、製作にあたっては、工夫が必要である。印刷法を用いて第１および第２光導波路６ａ、６ｂを製作する場合、銅箔から成る金属層１４の一部に、まず、コア層１０ａ、クラッド層１１ａを従来周知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて第１光導波路６ａに相当する部分を形成した後、上記金属層１４の残部に、コア層１０ｂ、クラッド層１１ｂを従来周知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて第２光導波路６ｂに相当する部分を形成することにより、金属層１４を共通化して第１および第２光導波路６ａ、６ｂを製作する。または、金属層１４を共通化せずに印刷法によって形成する場合、第１および第２光導波路６ａ、６ｂでそれぞれ別体の金属層１４ａ、１４ｂとし、各光導波路６ａ、６ｂを従来周知のフォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用いて製作し、両者の端面をエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の接着剤によって接着することにより形成しても良い。また、第１および第２光導波路６ａ、６ｂを一体化するように形成する場合、従来周知の金型を用いた方法によって形成する。

（ステップａ２）続いて、ステップａ１において製作されたフェルール本体５の凹部１２に接着剤を介して第１および第２光導波路６ａ、６ｂを嵌合した上、凹部１２に固定部材７の凸部７ａを嵌合させることにより、固定部材７で第１および第２光導波路６ａ、６ｂを押圧し、第１および第２光導波路６ａ、６ｂの位置を固定することにより、第１フェルール２が完成する。

（Ｂ）第２フェルールの製造工程
本実施形態における第２フェルール３は、第１および第２光ファイバ８、９は同じ直径のものを用いているため、従来周知のフォトリソグラフィ法、金型またはゴム型等を用いたスタンプ法等を用いて製作される。なお、第１、第２光ファイバ８、９の直径を異ならせる場合、第２フェルール３は、第１光ファイバ８を収容する第１分割体と、第２光ファイバ９を収容する第２分割体とをそれぞれ従来周知のスタンプ法等を用いて形成し、両分割体を接着剤で固定することにより製作される。

（Ｃ）第１フェルールと第２フェルールとの接続工程
上記工程においてそれぞれ製作された第１、第２フェルール２、３に関して、接続部に対応する端面を、予め研磨機などの加工機を用いて平面研磨して平滑度を上げ、洗浄する。その後、第１フェルール２と第２フェルール３との接続部間に、たとえば屈折率整合材を介して接続することにより光コネクタが完成する。なお、前記屈折率整合材は、第１および第２光ファイバ８、９のコア層８ａ、９ａと、第１および第２光導波路６ａ、６ｂのコア層１０ａ、１０ｂと、略等しい屈折率（またはコア層８ａ、９ａとコア層１０ａ、１０ｂとの間の屈折率）を有する透光性の整合材であり、この屈折率整合材を前記接続端部間に介在させることで、第１および第２光ファイバ８、９の端面および第１および第２光導波路６ａ、６ｂの端面での光反射を一層低減することができる。

＜光電気モジュールの構造＞
図９は、上述の光コネクタ１を用いて構成された光電気モジュールを概略表す断面図である。

図９に示す光モジュールは、基板１９と、基板１９上に光導波路が載置される光コネクタ１と、光コネクタ１の光導波路に接続され、光を反射するミラー手段１５と、ミラー手段１５によって反射された光を受光し、受光した光を電気信号に変換する受光素子１６（第１光電変換部材に相当）と、受光素子１６によって変換された電気信号が入力され、該入力された電気信号に基づいて処理を行なうドライバーＩＣ２２（電気回路に相当）と、該ドライバーＩＣ２２の処理によって出力される電気信号が入力され、該入力された電気信号に基づいて電気を光に変換する発光素子１７と、を備えた構成を有している。

ミラー手段１５は、第１および第２光導波路６ａ、６ｂの端部近傍に傾斜面を設け、該傾斜面に対して金、アルミニウム、チタン、クロム等の光を反射させる金属材料を被着させて構成されている。なお、第１および第２光導波路６ａ、６ｂの端面を傾斜させる方法としては、金型で成形する方法、ダイヤモンド工具等で加工する方法がある。また金属材料は、蒸着法等によって被着される。なお、ミラー手段１５で反射した光を受光素子１６に伝達するため、あるいは、発光素子１７からの光をミラー手段１５に伝達するため、第１および第２光導波路６ａ、６ｂの金属層１４は、ミラー手段１５の形成領域近傍（光の通過領域）において除去されている。

受光素子１６としては、例えば、フォトダイオードが用いられ、第１光導波路６ａによって伝達される光を受光する。また発光素子１７としては、ＶＣＳＥＬ等の面発光の半導体レーザや、端面発光のレーザダイオード等が用いられ、第２光導波路６ｂに向かって光を発光する。なお、受光素子１６および発光素子１７は、第１および第２光導波路６ａ、６ｂの位置に対応するように直線状に配列されている。

このような構成を有する光電気モジュールを構成することにより、従来よりも正確な情報が光コネクタによって入力されることによって、ドライバーＩＣ２２等の電気回路によって従来よりも正確な処理を行い、処理した情報が光コネクタによって従来よりも正確に外部へ伝達されることとなる。したがって、例えば、光電気モジュールを、高い精度、正確な処理が要求される装置（例えば、スーパコンピュータ、ワークステーション、サーバー等のコンピュータ機器やルーター等の通信接続装置）に組み込むことにより、かかる装置の性能を大幅に向上させることが可能となる。

なお、本実施形態において、受光素子１６によって変換された電気信号を増幅するためのレシーバーを基板１９上に搭載するようにしても構わない。また、電気信号に基づいて処理を行うＣＰＵ等の演算処理装置を電気回路として基板１９上に搭載するようにしても構わない。また、ドライバーＩＣ２２やレシーバーに供給される電源電圧を安定させるためにコンデンサを設けても良い。

（第２の実施形態）
＜光コネクタの説明＞
図１０は、本発明の第２実施形態に係る一対の光コネクタ１ａ、１ｂを示す斜視図である。

第１の実施形態においては、第１光導波路６ａと第２光導波路６ｂを同一のフェルールに収容したが、本実施形態においては、各光導波路６ａ、６ｂを別体のフェルール２ａ、２ｂにそれぞれ収容する。その結果、第２フェルール３についても各々別体のフェルール３ａ、３ｂとなっており、双方向の光通信を行なう光接続構造は、一対の光コネクタ１ａ、１ｂによって実現されることとなる。その他の構成の基本構成については、第１実施形態とほぼ同様である。

本実施形態は、第１実施形態に比較して、部品点数は多くなるものの、各光導波路６ａ、６ｂを収容するフェルールを製造する際に従来周知の方法により簡単に製作できる点で利点があるが、基本的には、本実施形態に係る一対の光コネクタは、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することは勿論である。

＜光電気モジュールの説明＞
また、図１１は、図１０の光コネクタ１ａ、１ｂを搭載した光電気モジュールを示す平面図である。また図１２は、図１１の光電気モジュールの断面図である。本実施形態に係る光電気モジュールは、基板１９と、該基板１９に実装されるドライバーＩＣ２２およびコンデンサー２０と、発光素子１７と、光コネクタ１ｂと、前記基板１９に実装されるレシーバー２１と、受光素子１８と、光コネクタ１ａと、を備えた構成を有する。図１２においては、フェルールに対する、第１および第２光導波路６ａ、６ｂ、光ファイバの比率を実際のものより拡大して表している。

本実施形態においては、第１光導波路６ａと第２光導波路６ｂを別体のフェルール２ａ、２ｂに収容している関係上、第１実施形態とは異なり、基板１９上に一対の光コネクタ１ａ、１ｂが間隔を空けて配置され、光コネクタ１ａに対応する位置に、ミラー手段１５ａおよび受光素子１８が、光コネクタ１ｂに対応する位置に、ミラー手段１５ｂおよび発光素子１７が位置している。ミラー手段１５ａは、第１光導波路６ａからの光を受光素子１８に向けて反射する。またミラー手段１５ｂは、発光素子１７の光を第２光導波路６ｂに向けて反射する。その他の構成要素は、基本的に第１実施形態の光電気モジュールと同様である。かかる構成の光電気モジュールにおいても、第１実施形態と同様の効果を奏する上に、生産性の観点からは、第１実施形態よりも優れているという利点も有する。

１ 光コネクタ
２ 第１フェルール
３ 第２フェルール
５ フェルール本体
６ａ 第１光導波路
６ｂ 第２光導波路
７ 固定部材
８ 第１光ファイバ
８ａ コア層（第１光ファイバ）
８ｂ クラッド層（第１光ファイバ）
９ 第２光ファイバ
９ａ コア層（第２光ファイバ）
９ｂ クラッド層（第２光ファイバ）
１０ａ コア層（第１光導波路）
１０ｂ コア層（第２光導波路）
１４、１４ａ、１４ｂ 金属層
１５ ミラー手段
１６、１８ 受光素子
１７ 発光素子
１９ 基板
２０ コンデンサー
２１ レシーバー
２２ ドライバーＩＣ

Claims (16)

1. 第１光ファイバと、
   前記第１光ファイバに接続され、該第１光ファイバから伝達される光が入射される第１光導波路と、を備え、
   前記第１光ファイバと前記第１光導波路との接続部において、前記第１光ファイバのコア層は、その断面の外縁が前記第１光導波路のコア層の断面の外縁の内側に配設されていることを特徴とする光接続構造。
2. 請求項１に記載の光接続構造において、
   第２光ファイバと、
   前記第２光ファイバに接続され、該第２光ファイバに出射される光を伝達するための第２光導波路と、を更に備え、
   前記第２光ファイバと前記第２光導波路との接続部において、前記第２光導波路のコア層は、その断面の外縁が前記第２光ファイバのコア層の断面の外縁の内側に配設されていることを特徴とする光接続構造。
3. 請求項２に記載の光接続構造において、
   前記第１光ファイバおよび第２光ファイバが同一の光ファイバコネクタに収容され、
   前記第１光導波路および第２光導波路が同一の光導波路コネクタに収容されていることを特徴とする光接続構造。
4. 請求項３に記載の光接続構造において、
   前記第１光導波路および第２光導波路が一体化されていることを特徴とする光接続構造。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の光接続構造において、
   前記第１および第２光ファイバのコア層の図心、並びに、前記第１および第２光導波路のコア層の図心がそれぞれ略一直線上に位置していることを特徴とする光接続構造。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光接続構造において、
   前記第１光ファイバと前記第１光導波路との接続部における前記第１光ファイバのコア層の外縁は、前記第１光導波路のコア層の外縁に対して内接していることを特徴とする光接続構造。
7. 請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の光接続構造において、
   前記第２光ファイバと前記第２光導波路との接続部における前記第２光ファイバのコア層の外縁は、前記第２光導波路のコア層の外縁に対して外接していることを特徴とする光接続構造。
8. 請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の光接続構造において、
   前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのコア層の断面積は略等しく、
   前記第１光導波路のコア層は、前記第２光導波路のコア層よりも断面積が大きいことを特徴とする光接続構造。
9. 光ファイバと、
   前記光ファイバに接続され、該光ファイバに出射される光を伝達するための光導波路と、を備え、
   前記光ファイバと前記光導波路との接続部において、前記光導波路のコア層は、その断面の外縁が前記光ファイバのコア層の断面の外縁の内側に配設されていることを特徴とする光接続構造。
10. 第１光導波路と、第２光導波路と、を有する光導波路ユニットにおいて、
    前記第１光導波路のコア層の断面における外縁の内側で、且つ前記第２光導波路のコア層の断面における外縁の外側に、外縁が位置する円形が存在するように、前記第１光導波路のコア層の断面を、前記第２光導波路のコア層の断面よりも大きく成したことを特徴とする光導波路ユニット。
11. 請求項１０に記載の光導波路ユニットにおいて、
    前記第１光導波路および第２光導波路が一体化されていることを特徴とする光導波路ユニット。
12. 請求項１０または請求項１１に記載の光導波路ユニットにおいて、
    前記第１光導波路および前記第２光導波路が同一の光導波路コネクタに収容されていることを特徴とする光導波路ユニット。
13. 請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の光導波路ユニットにおいて、
    前記第１光導波路および前記第２光導波路のコア層の断面は矩形状を成しており、
    前記第１光導波路のコア層について、第１方向に平行な辺の長さをＬｗ１、第１方向に直交する第２方向に平行な辺の長さをＬｈ１、
    前記第２光導波路のコア層について、前記第１方向に平行な辺の長さをＬｗ２、前記第２方向に平行な辺の長さをＬｈ２、
    前記円形について、直径をφ、と定義すると、
    Ｌｗ１≧φ、Ｌｈ１≧φ、Ｌｗ２≦φ／√２、Ｌｈ２≦φ／√２
    の全ての関係式を満足することを特徴とする光導波路ユニット。
14. 請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の光導波路ユニットにおいて、
    前記第１光導波路および前記第２光導波路のコア層の断面が正方形状を成しており、
    前記第１光導波路のコア層の辺の長さをＬｗ１、前記第２光導波路のコア層の辺の長さをＬｗ２、と定義すると、
    Ｌｗ１／Ｌｗ２≧√２
    の関係式を満足することを特徴とする光導波路ユニット。
15. 請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載の光導波路ユニットにおいて、
    前記第１光導波路のコア層の図心および前記第２光導波路のコア層の図心が略一直線上に位置していることを特徴とする光導波路ユニット。
16. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の光接続構造と、
    前記光接続構造によって伝達された光を電気入力信号に変換する第１光電変換部材と、
    前記変換された電気入力信号に基づいて処理を行なう電気回路と、
    前記電気回路の処理によって出力される電気出力信号を光に変換し、該変換した光を前記光接続構造に伝達する第２光電変換部材と、を備えた光電気モジュール。

Images