JP2013213915A - 光結合構造および光結合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチコア光ファイバを他の光学部品と容易に結合させることが可能な光結合構造および光結合方法を提供する。
【解決手段】マルチコア光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂを互いに光結合するための光結合構造であって、マルチコア光ファイバ１０Ａの結合端面１１ａにおける複数のコアを除く領域に少なくとも一つの突起１５が形成されており、マルチコア光ファイバ１０Ｂの結合端面１１ｂにおける複数のコアを除く領域に少なくとも一つの嵌合孔１６が形成されており、マルチコア光ファイバ１０Ａの突起１５とマルチコア光ファイバ１０Ｂの嵌合孔１６とが互いに嵌合する。また、マルチコア光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂそれぞれは、相互の位置合わせのための結合補助手段として、目印１８及び１９それぞれを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光結合構造および光結合方法に関するものである。

特許文献１には、シングルモードで光を伝搬するコアを複数備えるマルチコア光ファイバが記載されている。また、特許文献２には、マルチコア光ファイバ同士、又はマルチコア光ファイバと光導波路若しくは半導体光素子等との光結合のための技術が記載されている。

特開平５−３４１１４７号公報 特開平１０−１０４４４３号公報

近年、増大する光通信量に対応するために、複数のコアを有するマルチコア光ファイバが盛んに研究されている。マルチコア光ファイバは、長手方向に垂直な断面において複数のコアが二次元状に分散配置された構成を有する。しかし、このようなマルチコア光ファイバを他のマルチコア光ファイバや光学部品等と結合することは容易ではない。例えば、単一のコアが中央にのみ配置されたシングルコア光ファイバを他のシングルコア光ファイバや光学部品等と結合する場合には、互いの中心位置を合わせることのみによって好適に結合させ得る。しかし、マルチコア光ファイバを他の光学部品（別のマルチコア光ファイバなど）に結合する場合には、互いの中心位置を合わせるだけでは足りず、中心軸周りの角度を互いに合わせることも必要となる。したがって、マルチコア光ファイバを他の光学部品と容易に結合させ得る手段が望まれる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、マルチコア光ファイバを他の光学部品と容易に結合させることが可能な光結合構造および光結合方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明による光結合構造は、複数のコア、及び該複数のコアを覆うクラッドを有する第１のマルチコア光ファイバと、複数の光軸を有する光学部品とを互いに光結合するための光結合構造であって、第１のマルチコア光ファイバの結合端面における、複数のコアを除く領域に少なくとも一つの突起若しくは少なくとも一つの嵌合孔が形成されており、光学部品の結合端面における、複数の光軸を除く領域に少なくとも一つの嵌合孔若しくは少なくとも一つの突起が形成されており、第１のマルチコア光ファイバの突起と光学部品の嵌合孔とが互いに嵌合するか、又は第１のマルチコア光ファイバの嵌合孔と光学部品の突起とが互いに嵌合し、第１のマルチコア光ファイバと光学部品との位置合わせのための結合補助手段を更に備えることを特徴とする。

このように、第１のマルチコア光ファイバの結合端面における突起（または嵌合孔）と、光学部品の結合端面における嵌合孔（または突起）とが互いに嵌合することにより、第１のマルチコア光ファイバの複数のコアと、光学部品の複数の光軸とを容易に且つ精度良く位置合わせすることができる。したがって、この光結合構造によれば、マルチコア光ファイバを他の光学部品と容易に結合させることが可能になる。

また、上述した光結合構造は、第１のマルチコア光ファイバと光学部品との位置合わせのための結合補助手段を更に備えている。これにより、突起と嵌合孔との嵌合を容易に行うことができる。なお、結合補助手段は、例えば第１のマルチコア光ファイバおよび光学部品（典型的にはマルチコア光ファイバ）の中心軸の位置を互いに近づけるための手段でもよく、或いは、第１のマルチコア光ファイバおよび光学部品の中心軸周りの相対角度を所定の角度に近づけるための手段でもよい。

また、光結合構造は、結合補助手段が、第１のマルチコア光ファイバおよび光学部品の各結合端面に設けられた目印であることを特徴としてもよい。これにより、作業者が目視によって目印を確認しつつ、突起と嵌合孔との嵌合を容易に行うことができる。このような目印は、例えば当該結合端面における他の領域とは異なる彩色が施された領域であるとよい。

また、光結合構造は、第１のマルチコア光ファイバの嵌合孔が、第１のマルチコア光ファイバの中心軸に沿って延びる空孔であってもよい。

また、光結合構造は、光学部品が、複数の光軸を構成する複数のコアと、該複数のコアを覆うクラッドとを有する第２のマルチコア光ファイバであることを特徴としてもよい。上述した光結合構造によれば、マルチコア光ファイバ同士を容易に且つ精度良く結合することができる。

また、光結合構造は、結合補助手段が割りスリーブであることを特徴としてもよい。第１及び第２のマルチコア光ファイバの各結合端面を割りスリーブの両端にそれぞれ挿入することによって、第１及び第２のマルチコア光ファイバの中心軸の位置を容易に一致させることができ、突起と嵌合孔との嵌合を容易に行うことができる。

また、光結合構造は、第１のマルチコア光ファイバが挿入される第１の開口と、第２のマルチコア光ファイバが挿入される第２の開口との間を貫通する貫通孔を有し、第１のマルチコア光ファイバ及び第２のマルチコア光ファイバの結合端面を覆うホルダを更に備えることを特徴としてもよい。これにより、第１のマルチコア光ファイバ及び第２のマルチコア光ファイバの結合端面を保護することができる。また、例えば、ホルダと第１のマルチコア光ファイバとを相互に接着し、更にホルダと第２のマルチコア光ファイバとを相互に接着することによって、第１のマルチコア光ファイバと第２のマルチコア光ファイバとを相互に固定することができる。

また、光結合構造は、ホルダが、第１の開口を含む第１の部材と、第２の開口を含む第２の部材とに分かれており、第１の部材と第２の部材とが互いに螺合することにより結合し、第１のマルチコア光ファイバを挿通する挿通孔を有し、該挿通孔に第１のマルチコア光ファイバが挿通された状態で第１のマルチコア光ファイバに固定され、ホルダの貫通孔内に収容される第３の部材と、第２のマルチコア光ファイバを挿通する挿通孔を有し、該挿通孔に第２のマルチコア光ファイバが挿通された状態で第２のマルチコア光ファイバに固定され、ホルダの貫通孔内に収容される第４の部材とを更に備え、第３の部材及び第４の部材が、第１の部材及び第２の部材によって互いに近接する方向に押圧されることを特徴としてもよい。このような構造によって、第１のマルチコア光ファイバと第２のマルチコア光ファイバとを容易に固定及び分離することができる。

また、本発明による光結合方法は、上述した第１のマルチコア光ファイバと第２のマルチコア光ファイバとを互いに光結合する方法であって、所定方向に延びるＶ溝内において第１及び第２のマルチコア光ファイバの各結合端面を互いに対向させ、Ｖ溝に沿って第１及び第２のマルチコア光ファイバを相対移動させることにより突起と嵌合孔とを嵌合させることを特徴とする。

この光結合方法によれば、第１のマルチコア光ファイバの結合端面における突起（または嵌合孔）と、第２のマルチコア光ファイバの結合端面における嵌合孔（または突起）とを互いに嵌合させることにより、第１のマルチコア光ファイバの複数のコアと、第２のマルチコア光ファイバの複数のコアとを容易に且つ精度良く位置合わせすることができる。したがって、この光結合方法によれば、第１及び第２のマルチコア光ファイバを容易に結合させることが可能になる。

また、上述した光結合方法では、Ｖ溝に沿って第１及び第２のマルチコア光ファイバを相対移動させることにより突起と嵌合孔とを嵌合させている。これにより、第１及び第２のマルチコア光ファイバの中心軸の位置を容易に一致させることができ、突起と嵌合孔との嵌合を容易に行うことができる。

本発明による光結合構造および光結合方法によれば、マルチコア光ファイバを他の光学部品と容易に結合させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る光結合構造が備えるマルチコア光ファイバ及び光学部品の構成を示す図である。図１（ａ）は、第１実施形態の第１のマルチコア光ファイバの構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は、光学部品としての第２のマルチコア光ファイバの構成を示す斜視図である。 図２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）におけるII−II線に沿った断面図であって、マルチコア光ファイバの中心軸に対して垂直な断面を示している。 図３は、第１及び第２のマルチコア光ファイバの結合端面同士を対向させた様子を示す図である。 図４（ａ）は、第１及び第２のマルチコア光ファイバが互いに結合された様子を示す断面図であって、マルチコア光ファイバの中心軸方向（光導波方向）に沿った断面を示している。図４（ｂ）は、嵌合孔を有する第１のマルチコア光ファイバと、突起を有する第２のマルチコア光ファイバとが互いに結合された様子を示す断面図である。 図５（ａ）は、第１のマルチコア光ファイバの結合端面において、突起が一箇所のみ設けられている例を示している。図５（ｂ）は、第２のマルチコア光ファイバの結合端面において、嵌合孔が一箇所のみ設けられている例を示している。図５（ｃ）は、第１のマルチコア光ファイバが、嵌合孔としての空孔を有する形態を示す図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る光結合構造の組み立て工程を示す図である。 図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係る光結合構造の組み立て工程を示す図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る光結合構造の組み立て工程を示す図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係る光結合方法を示す図である。 図１０は、本発明の第６実施形態に係る光結合構造が備える光学部品の構成を示す図である。 図１１（ａ）は、図１０（ａ）に示された光学部品と第１のマルチコア光ファイバとが互いに結合された様子を示す断面図であって、マルチコア光ファイバの中心軸方向（光導波方向）に沿った断面を示している。図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）に示された光学部品と第１のマルチコア光ファイバとが互いに結合された様子を示す断面図であって、マルチコア光ファイバの中心軸方向（光導波方向）に沿った断面を示している。

以下、添付図面を参照しながら本発明による光結合構造および光結合方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る光結合構造が備えるマルチコア光ファイバ及び光学部品の構成を示す図である。図１（ａ）は、本実施形態のマルチコア光ファイバ１０Ａの構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は、マルチコア光ファイバ１０Ａとは別のマルチコア光ファイバ１０Ｂの構成を示す斜視図である。図２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）におけるII−II線に沿った断面図であって、マルチコア光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂの中心軸に対して垂直な断面を示している。

マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂは、複数のコアを有する。マルチコア光ファイバ１０Ａは、本実施形態における第１のマルチコア光ファイバである。また、マルチコア光ファイバ１０Ｂは、本実施形態における光学部品としての第２のマルチコア光ファイバである。すなわち、マルチコア光ファイバ１０Ｂの複数のコアは、光学部品の複数の光軸を構成する。

図２に示される例では、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂは、１つの中心コア１２ａと、中心コア１２ａを中心とする円周上に等間隔に配置された６つの周辺コア１２ｂとを有する。一例では、中心コア１２ａの中心と周辺コア１２ｂの中心との距離、および隣り合う周辺コア１２ｂの中心間の距離は全て等しい。また、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂは、クラッド１４を更に有する。クラッド１４は、１つの中心コア１２ａ及び６つの周辺コア１２ｂの間に介在するとともに、これらのコア１２ａ，１２ｂを覆う。クラッド１４の屈折率はコア１２ａ，１２ｂの屈折率よりも低く、このためコア１２ａ，１２ｂを導波する光はコア１２ａ，１２ｂ内に閉じ込められる。

図１（ａ）に示されるように、マルチコア光ファイバ１０Ａは、中心軸方向の一端に結合端面１１ａを有する。結合端面１１ａでは、中心コア１２ａ及び周辺コア１２ｂの端面が露出しており、これらの端面はクラッド１４の端面と面一となっている。また、マルチコア光ファイバ１０Ａの結合端面１１ａにおけるコア１２ａ，１２ｂを除く領域には、少なくとも一つ（本実施形態では二つ）の突起１５が形成されている。突起１５は、マルチコア光ファイバ１０Ａの中心軸方向（光導波方向）に突出しており、例えば円柱状に形成される。本実施形態のように突起１５が二つ以上設けられる場合には、これらの突起１５は、例えばマルチコア光ファイバ１０Ａの中心軸線を基準とする点対称の位置に設けられるとよい。

一方、図１（ｂ）に示されるように、マルチコア光ファイバ１０Ｂは、中心軸方向の一端に結合端面１１ｂを有する。結合端面１１ｂでは、中心コア１２ａ及び周辺コア１２ｂの端面が露出しており、これらの端面はクラッド１４の端面と面一となっている。また、マルチコア光ファイバ１０Ｂの結合端面１１ｂにおけるコア１２ａ，１２ｂを除く領域には、少なくとも一つ（本実施形態では二つ）の嵌合孔１６が形成されている。嵌合孔１６は、マルチコア光ファイバ１０Ｂの中心軸方向（光導波方向）に凹んでいる。嵌合孔１６は、突起１５の外面の形状と同じ形状に形成され、例えばその平面形状は円形である。なお、本実施形態のように嵌合孔１６が二つ以上設けられる場合には、これらの嵌合孔１６は、上述した突起１５と同様に、例えばマルチコア光ファイバ１０Ｂの中心軸線を基準とする点対称の位置に設けられるとよい。

なお、上述したような突起１５および嵌合孔１６は、例えば選択エッチングにより形成され得る。すなわち、図２に示されるように、コア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４とは組成が異なる領域１７を、マルチコア光ファイバ１０Ａの中心軸方向に沿ってクラッド１４内に予め埋め込んでおく。そして、突起１５を形成する場合には、コア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４の構成材料に対するエッチング速度が、領域１７の構成材料に対するエッチング速度よりも十分に速いエッチング液を用いて結合端面１１ａをエッチングするとよい。また、嵌合孔１６を形成する場合には、領域１７の構成材料に対するエッチング速度が、コア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４の構成材料に対するエッチング速度よりも十分に速いエッチング液を用いて結合端面１１ｂをエッチングするとよい。

一実施例では、領域１７の構成材料がゲルマニウム添加ガラスであり、コア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４の構成材料が純石英、あるいは領域１７より低濃度のゲルマニウム添加ガラスである場合には、エッチング液としてフッ酸を用いるとコア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４が選択的にエッチングされて突起１５が好適に形成され、またエッチング液として過酸化水素水を用いると領域１７が選択的にエッチングされて嵌合孔１６が好適に形成される。また、領域１７の構成材料が純石英であり、コア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４の構成材料がホウ素添加ガラスである場合、エッチング液としてバッファードフッ酸（フッ酸に緩衝剤としてフッ化アンモニウムなどを加えたもの）を用いることにより、領域１７が選択的にエッチングされて嵌合孔１６が好適に形成される。

また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、本実施形態のマルチコア光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂは、目印１８及び１９をそれぞれ備えている。目印１８及び１９は、本実施形態における結合補助手段であり、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとの位置合わせのために設けられる。目印１８は、結合端面１１ａに設けられ、例えば結合端面１１ａにおける他の領域（コア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４）とは異なる彩色が施された領域である。同様に、目印１９は、結合端面１１ｂに設けられ、例えば結合端面１１ｂにおける他の領域（コア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４）とは異なる彩色が施された領域である。例えば、コア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４が可視光の波長域において透明である場合、目印１８，１９は任意の色に着色される。

なお、目印１８及び１９は、例えば図２に示されるように、コア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４とは色が異なる（すなわち着色された）領域２０を、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの中心軸方向に沿ってクラッド１４内に予め埋め込んでおくとよい。

ここで、図３は、マルチコア光ファイバ１０Ａの結合端面１１ａと、マルチコア光ファイバ１０Ｂの結合端面１１ｂとを対向させた様子を示す図である。また、図４（ａ）は、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとが互いに結合された様子を示す断面図であって、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの中心軸方向（光導波方向）に沿った断面を示している。

マルチコア光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂを結合する際には、まず、図３に示されるように、マルチコア光ファイバ１０Ａの目印１８と、マルチコア光ファイバ１０Ｂの目印１９とを目視で合わせることにより、大凡の位置合わせを行う。その後、図４（ａ）に示されるように、マルチコア光ファイバ１０Ａの突起１５とマルチコア光ファイバ１０Ｂの嵌合孔１６とを互いに嵌合させることで、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとが互いに結合され、本実施形態による光結合構造が構成される。このとき、マルチコア光ファイバ１０Ａのコア１２ａ，１２ｂの端面は、対応するマルチコア光ファイバ１０Ｂのコア１２ａ，１２ｂの端面と対向し（若しくは接触し）、光結合される。なお、この光結合構造において、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの各端部には、図示しないフェルールが取り付けられてもよい。

一例では、突起１５の径は、シングルモードで光を伝搬させる場合８μｍ以上であることが好ましく、１５μｍ以下であることが好ましい。また、クラッド１４の端面を基準とする突起１５の高さ（突出長さ）は、嵌合の安定性を考慮して０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることが更に好ましい。但し、突起１５の高さは、嵌合の容易さを考慮して、２ｍｍ以下であることが好ましい。嵌合孔１６の径は、嵌合の安定性を考慮して突起１５の径と実質的に等しいことが好ましい。

上記説明では、第１のマルチコア光ファイバ１０Ａが突起１５を有し、本実施形態における光学部品としての第２のマルチコア光ファイバ１０Ｂが嵌合孔１６を有する構成を例示したが、第１のマルチコア光ファイバが嵌合孔を有し、第２のマルチコア光ファイバが突起を有する構成であってもよい。すなわち、第１のマルチコア光ファイバの結合端面におけるコア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４を除く領域に少なくとも一つの嵌合孔が設けられ、第２のマルチコア光ファイバの結合端面におけるコア１２ａ，１２ｂ及びクラッド１４を除く領域に少なくとも一つの突起が設けられ、第１のマルチコア光ファイバの嵌合孔と第２のマルチコア光ファイバの突起とが互いに嵌合してもよい。

図４（ｂ）は、そのような構成例を示す図であって、嵌合孔１６を有する第１のマルチコア光ファイバ１０Ｃと、突起１５を有する第２のマルチコア光ファイバ１０Ｄとが互いに結合された様子を示す断面図である。図４（ｂ）に示されるように、マルチコア光ファイバ１０Ｃの嵌合孔１６とマルチコア光ファイバ１０Ｄの突起１５とが互いに嵌合することで、マルチコア光ファイバ１０Ｃとマルチコア光ファイバ１０Ｄとが互いに結合され、光結合構造が構成される。なお、この例において、突起１５及び嵌合孔１６の構成（寸法および形状）や形成方法は、図４（ａ）に示されたものと同様である。

以上に説明した本実施形態の光結合構造によれば、以下の効果を奏することができる。すなわち、マルチコア光ファイバ１０Ａ（または１０Ｃ）の結合端面１１ａにおける突起１５（または嵌合孔１６）と、マルチコア光ファイバ１０Ｂ（または１０Ｄ）の結合端面１１ｂにおける嵌合孔１６（または突起１５）とが互いに嵌合することにより、マルチコア光ファイバ１０Ａ（または１０Ｃ）の複数のコア１２ａ，１２ｂと、マルチコア光ファイバ１０Ｂ（または１０Ｄ）の複数のコア１２ａ，１２ｂとを容易に且つ精度良く位置合わせすることができる。したがって、本実施形態の光結合構造によれば、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂ（または１０Ｃ，１０Ｄ）を容易に結合させることが可能になる。

また、本実施形態の光結合構造は、第１及び第２のマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの相互の位置合わせのための結合補助手段として、目印１８，１９を備えている。これにより、作業者が目視によって目印１８，１９を確認しつつ、突起１５と嵌合孔１６との嵌合を容易に行うことができる。

なお、上述した光結合構造では、マルチコア光ファイバ１０Ａに二つの突起１５が設けられており、マルチコア光ファイバ１０Ｂに二つの嵌合孔１６が設けられている。このように、光結合構造では、突起１５及び嵌合孔１６がそれぞれ少なくとも二つ設けられることが望ましい。突起１５と嵌合孔１６との嵌合構造が二箇所以上設けられることで、第１のマルチコア光ファイバの複数のコア１２ａ，１２ｂと、第２のマルチコア光ファイバの複数のコア１２ａ，１２ｂとの位置合わせを該嵌合構造のみによって好適に行うことができるからである。

しかしながら、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂそれぞれにおいて突起１５や嵌合孔１６が一箇所のみ設けられている場合であっても、上述した効果を得ることが可能である。

図５（ａ）は、第１のマルチコア光ファイバ１０Ｅの結合端面１１ａにおいて、突起１５が一箇所のみ設けられている例を示している。また、図５（ｂ）は、第２のマルチコア光ファイバ１０Ｆの結合端面１１ｂにおいて、嵌合孔１６が一箇所のみ設けられている例を示している。これらのマルチコア光ファイバ１０Ｅ，１０Ｆは、それぞれの突起１５及び嵌合孔１６が嵌合することで互いに結合され得る。なお、第１のマルチコア光ファイバが図５（ｂ）のような一つの嵌合孔１６を有し、第２のマルチコア光ファイバが図５（ａ）のような一つの突起１５を有してもよい。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されたように、突起１５及び嵌合孔１６がそれぞれ一つのみである場合には、例えばＶ溝を有する治具や割りスリーブ等を用いてマルチコア光ファイバ１０Ｅの中心軸とマルチコア光ファイバ１０Ｆの中心軸とを合わせつつ、突起１５と嵌合孔１６との嵌合構造によって中心軸周りの角度を互いに合わせることができる。

また、図５（ｃ）は、第１のマルチコア光ファイバ１０Ｇが、嵌合孔としての空孔２１を有する形態を示す図である。空孔２１は、マルチコア光ファイバ１０Ｇの中心軸に沿って延びており、例えばマルチコア光ファイバ１０Ｇを製造する際に、線引き前の母材に空孔を形成しておくことによって好適に形成される。第１のマルチコア光ファイバの嵌合孔はこのような空孔によって実現されてもよく、上述した効果を好適に得ることができる。

また、本実施形態のように、第１のマルチコア光ファイバ１０Ａ（１０Ｃまたは１０Ｅ）と結合される光学部品は、第２のマルチコア光ファイバ１０Ｂ（１０Ｄまたは１０Ｆ）であってもよい。本実施形態の光結合構造によって、マルチコア光ファイバ同士を容易に且つ精度良く結合することができる。

また、本実施形態では各結合端面１１ａ，１１ｂに目印１８，１９が一箇所ずつ設けられた例について説明したが、目印は、各結合端面１１ａ，１１ｂにおいて複数個ずつ設けられてもよい。その場合、複数の目印は、例えばマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの中心軸線を基準とする点対称の位置に設けられるとよい。

（第２の実施の形態）
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る光結合構造の組み立て工程を示す図である。なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示されるマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態では、図６（ａ）に示されるように、先ず、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂのうち一方にホルダ３０Ａを挿通させておく。このホルダ３０Ａは、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの中心軸方向に延びる円筒状の部材であって、該方向において一端面３０ａ及び他端面３０ｂを有する。一端面３０ａには第１の開口３１ａが形成されており、この第１の開口３１ａには、マルチコア光ファイバ１０Ａが挿入される。また、他端面３０ｂには第２の開口３１ｂが形成されており、この第２の開口３１ｂには、マルチコア光ファイバ１０Ｂが挿入される。

ホルダ３０Ａの内部には、第１の開口３１ａと第２の開口３１ｂとの間を貫通する貫通孔３２が形成されている。貫通孔３２は、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの中心軸方向にホルダ３０Ａを貫通しており、その内径は、例えばマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの外径と略等しい。

次に、図６（ｂ）に示されるように、マルチコア光ファイバ１０Ａの結合端面１１ａと、マルチコア光ファイバ１０Ｂの結合端面１１ｂとを対向させつつ、突起１５と嵌合孔１６とを互いに嵌合させることにより、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとを結合する。

続いて、図６（ｃ）に示されるように、ホルダ３０Ａをマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂに沿って移動させることにより、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの結合端面１１ａ，１１ｂをホルダ３０Ａによって覆う。その後、ホルダ３０Ａの第１の開口３１ａとマルチコア光ファイバ１０Ａとの隙間、及びホルダ３０Ａの第２の開口３１ｂとマルチコア光ファイバ１０Ｂとの隙間に、接着剤３３を塗布して硬化させることにより、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂとホルダ３０Ａとを互いに固定する。

このように、光結合構造は、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの結合端面１１ａ，１１ｂを覆うホルダ３０Ａを備えてもよい。これにより、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの結合端面１１ａ，１１ｂを保護することができる。また、本実施形態のように、ホルダ３０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ａとを相互に接着し、更にホルダ３０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとを相互に接着することによって、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとを容易に固定することができる。

（第３の実施の形態）
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係る光結合構造の組み立て工程を示す図である。なお、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示されるマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態では、図７（ａ）に示されるように、先ず、マルチコア光ファイバ１０Ａに第１の部材３４を挿通させておき、マルチコア光ファイバ１０Ｂに第２の部材３５を挿通させておく。第１の部材３４及び第２の部材３５は、本実施形態におけるホルダ３０Ｂを構成し、それぞれマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの中心軸方向に延びる円筒状の部材である。該方向において、第１の部材３４は端面３４ａを有し、第２の部材３５は端面３５ａを有する。端面３４ａには第１の開口３４ｂが形成されており、この第１の開口３４ｂには、マルチコア光ファイバ１０Ａが挿入される。また、端面３５ａには第２の開口３５ｂが形成されており、この第２の開口３５ｂには、マルチコア光ファイバ１０Ｂが挿入される。

第１の部材３４及び第２の部材３５の内部には、第１の開口３４ｂと第２の開口３５ｂとの間を貫通する貫通孔３４ｃ及び３５ｃがそれぞれ形成されている。貫通孔３４ｃは、マルチコア光ファイバ１０Ａの中心軸方向に第１の部材３４を貫通しており、その端面３４ａ付近の内径はマルチコア光ファイバ１０Ａの外径と略等しく、端面３４ａとは反対側の端面付近の内径はマルチコア光ファイバ１０Ａの外径よりも大きい。そして、端面３４ａとは反対側の貫通孔３４ｃの内面には、第２の部材３５と螺合するためのネジ溝が形成されている。

貫通孔３５ｃは、マルチコア光ファイバ１０Ｂの中心軸方向に第２の部材３５を貫通しており、その端面３５ａ付近の内径はマルチコア光ファイバ１０Ｂの外径と略等しく、端面３５ａとは反対側の端面付近の内径はマルチコア光ファイバ１０Ｂの外径よりも大きい。そして、端面３５ａとは反対側の第２の部材３５の外面には、第１の部材３４と螺合するためのネジ溝が形成されている。

また、図７（ａ）に示されるように、予めマルチコア光ファイバ１０Ａに第３の部材３６を挿通させておき、マルチコア光ファイバ１０Ｂに第４の部材３７を挿通させておく。第３の部材３６は、マルチコア光ファイバ１０Ａを挿通する挿通孔３６ａを有する略円筒形状の部材であって、挿通孔３６ａにマルチコア光ファイバ１０Ａが挿通された状態でマルチコア光ファイバ１０Ａの結合端面１１ａの近くに固定される。第４の部材３７は、マルチコア光ファイバ１０Ｂを挿通する挿通孔３７ａを有する略円筒形状の部材であって、挿通孔３７ａにマルチコア光ファイバ１０Ｂが挿通された状態でマルチコア光ファイバ１０Ｂの結合端面１１ｂの近くに固定される。

次に、図７（ｂ）に示されるように、マルチコア光ファイバ１０Ａの結合端面１１ａと、マルチコア光ファイバ１０Ｂの結合端面１１ｂとを対向させつつ、突起１５と嵌合孔１６（図１（ｂ）を参照）とを互いに嵌合させることにより、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとを結合する。

続いて、図７（ｃ）に示されるように、第１の部材３４と第２の部材３５とを互いに近づけて螺合することにより、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの結合端面１１ａ，１１ｂをホルダ３０Ｂによって覆う。このとき、第３の部材３６及び第４の部材３７は、ホルダ３０Ｂの貫通孔３４ｃ及び３５ｃの内部に収容される。そして、第３の部材３６及び第４の部材３７が、第１の部材３４及び第２の部材３５によって互いに近接する方向に押圧されることにより、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとの接触状態が良好に保持される。また、第３の部材３６及び第４の部材３７によって、第１の部材３４と第２の部材３５とが過度に締め付けられることを防止できる。更に、このような構造によって、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとを容易に着脱（固定及び分離）することができる。

（第４の実施の形態）
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る光結合構造の組み立て工程を示す図である。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態では、図８（ａ）に示されるように、割りスリーブ３８を用意する。割りスリーブ３８は、本実施形態における結合補助手段であって、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとの位置合わせ（中心軸合わせ）のために設けられる略円筒状の部材である。

そして、図８（ｂ）に示されるように、マルチコア光ファイバ１０Ａを割りスリーブ３８の一方の開口３８ａに挿入し、マルチコア光ファイバ１０Ｂを割りスリーブ３８の他方の開口３８ｂに挿入する。続いて、マルチコア光ファイバ１０Ａの結合端面１１ａと、マルチコア光ファイバ１０Ｂの結合端面１１ｂとを対向させつつ、突起１５と嵌合孔１６とを互いに嵌合させることにより、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとを結合する。

このように、光結合構造は、割りスリーブ３８を更に備えても良い。これにより、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの中心軸の位置を容易に一致させることができ、突起１５と嵌合孔１６との嵌合を容易に行うことができる。

（第５の実施の形態）
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係る光結合方法を示す図である。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示されるマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態では、図９（ａ）に示されるように、Ｖ溝３９ａを有する治具３９を用意する。Ｖ溝３９ａは所定方向に真っ直ぐ延びており、該所定方向に対して垂直な断面におけるＶ溝３９ａの形状は略Ｖ字状である。治具３９は、本実施形態における結合補助手段であって、マルチコア光ファイバ１０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとの位置合わせ（中心軸合わせ）のために使用される。

そして、図９（ｂ）に示されるように、Ｖ溝３９ａ内においてマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの各結合端面１１ａ，１１ｂを互いに対向させる。続いて、Ｖ溝３９ａに沿ってマルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂを相対移動させることにより、突起１５と嵌合孔１６とを嵌合させる。

本実施形態の光結合方法によれば、マルチコア光ファイバ１０Ａ，１０Ｂの中心軸の位置を容易に一致させることができ、突起１５と嵌合孔１６との嵌合を容易に行うことができる。

（第６の実施の形態）
図１０は、本発明の第６実施形態に係る光結合構造が備える光学部品の構成を示す図である。図１０（ａ）は、本実施形態の光学部品４０Ａの構成を示す斜視図である。図１０（ｂ）は、本実施形態の光学部品４０Ｂの構成を示す斜視図である。光学部品４０Ａ，４０Ｂは、結合端面４２ａを有する基板４２と、結合端面４２ａに設けられた複数の（本実施形態では７個の）光学素子とを備える。一実施例では、光学部品４０Ａ，４０Ｂは、１個の光学素子４１ａと、光学素子４１ａの周囲に等間隔で配置された６個の光学素子４１ｂとを備える。これら複数の光学素子４１ａ及び４１ｂは、本実施形態における複数の光軸を構成する。

なお、光学素子４１ａ及び４１ｂは、発光素子及び受光素子の何れであってもよい。発光素子としては、例えば面発光型レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）が好適である。また、受光素子としては、例えばフォトダイオードが好適である。これらの光学素子４１ａ及び４１ｂは、フリップチップボンディング等によって基板４２上に実装されてもよく、或いは、基板４２の表面上に結晶成長した半導体層や、基板４２の表面にイオン注入により形成された半導体領域によって構成されてもよい。

図１０（ａ）に示されるように、光学部品４０Ａの結合端面４２ａでは、複数の光軸（すなわち複数の光学素子４１ａ及び４１ｂ）を除く領域に、少なくとも一つ（本実施形態では二つ）の突起４３が設けられている。突起４３は、結合端面４２ａに対して垂直な光軸方向に突出しており、例えば円柱状に形成されている。本実施形態のように突起４３が二つ以上設けられる場合には、これらの突起４３は、例えば中心の光学素子４１ａを基準とする点対称の位置に設けられるとよい。なお、図１０（ａ）では、理解の容易のため突起４３の大きさが拡大されて示されている。

一方、図１０（ｂ）に示されるように、光学部品４０Ｂの結合端面４２ａでは、複数の光軸（すなわち複数の光学素子４１ａ及び４１ｂ）を除く領域に、少なくとも一つ（本実施形態では二つ）の凹状の嵌合孔４４が形成されている。嵌合孔４４は、結合端面４２ａに対して垂直な光軸方向に凹んでいる。嵌合孔４４は、突起４３の外面の形状と同じ形状に形成され、例えばその平面形状は円形である。本実施形態のように嵌合孔４４が二つ以上設けられる場合には、これらの嵌合孔４４は、例えば中心の光学素子４１ａを基準とする点対称の位置に設けられるとよい。なお、図１０（ｂ）では、理解の容易のため嵌合孔４４の大きさが拡大されて示されている。

また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように、本実施形態の光学部品４０Ａ及び４０Ｂは、目印４８を備えている。目印４８は、本実施形態における結合補助手段であり、光学部品４０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂ（第１のマルチコア光ファイバ、図１（ｂ）参照）との位置合わせ、若しくは光学部品４０Ｂとマルチコア光ファイバ１０Ａ（第１のマルチコア光ファイバ、図１（ａ）参照）との位置合わせのために設けられる。目印４８は、結合端面４２ａに設けられ、例えば結合端面４２ａにおける他の領域とは異なる彩色が施された領域である。

なお、光学部品４０Ａ及び４０Ｂでは、基板４２の裏面と結合端面４２ａとの間を貫通する導電性のビアホールが設けられるとよい。このビアホールによって、基板４２の裏面上に設けられる配線パターンと、結合端面４２ａ上に設けられる光学素子４１ａ，４１ｂとを、嵌合構造を妨げることなく電気的に接続することができる。

図１１（ａ）は、図１０（ａ）に示された光学部品４０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとが互いに結合された様子を示す断面図であって、マルチコア光ファイバ１０Ｂの中心軸方向（光導波方向）に沿った断面を示している。図１１（ａ）に示されるように、光学部品４０Ａの突起４３とマルチコア光ファイバ１０Ｂの嵌合孔１６とが互いに嵌合することで、光学部品４０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとが互いに結合され、本実施形態による光結合構造が構成される。このとき、光学部品４０Ａの光学素子４１ａ，４１ｂの光出射面（または光入射面）は、対応するマルチコア光ファイバ１０Ｂのコア１２ａ，１２ｂの端面と対向し（若しくは接触し）、光結合される。

また、図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）に示された光学部品４０Ｂとマルチコア光ファイバ１０Ａとが互いに結合された様子を示す断面図であって、マルチコア光ファイバ１０Ａの中心軸方向（光導波方向）に沿った断面を示している。図１１（ｂ）に示されるように、光学部品４０Ｂの嵌合孔４４とマルチコア光ファイバ１０Ａの突起１５とが互いに嵌合することで、光学部品４０Ｂとマルチコア光ファイバ１０Ａとが互いに結合され、本実施形態による光結合構造が構成される。このとき、光学部品４０Ｂの光学素子４１ａ，４１ｂの光出射面（または光入射面）は、対応するマルチコア光ファイバ１０Ａのコア１２ａ，１２ｂの端面と対向し（若しくは接触し）、光結合される。

光学部品４０Ａ（または４０Ｂ）とマルチコア光ファイバ１０Ｂ（または１０Ａ）とを結合する際には、まず、光学部品４０Ａ（または４０Ｂ）の目印４８と、マルチコア光ファイバ１０Ｂ（または１０Ａ）の目印１９（１８）とを目視で合わせることにより、大凡の位置合わせを行う。その後、図１１（ａ）に示されるように、光学部品４０Ａの突起４３とマルチコア光ファイバ１０Ｂの嵌合孔１６とを互いに嵌合させることで、光学部品４０Ａとマルチコア光ファイバ１０Ｂとを互いに結合する。或いは、図１１（ｂ）に示されるように、光学部品４０Ｂの嵌合孔４４とマルチコア光ファイバ１０Ａの突起１５とを互いに嵌合させることで、光学部品４０Ｂとマルチコア光ファイバ１０Ａとを互いに結合する。

以上に説明した本実施形態の光結合構造によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、光学部品４０Ａの結合端面４２ａにおける突起４３と、マルチコア光ファイバ１０Ｂの結合端面１１ｂにおける嵌合孔１６とが互いに嵌合することにより、光学部品４０Ａの複数の光学素子４１ａ，４１ｂと、マルチコア光ファイバ１０Ｂの複数のコア１２ａ，１２ｂとを容易に且つ精度良く位置合わせすることができる。また、光学部品４０Ｂの結合端面４２ａにおける嵌合孔４４と、マルチコア光ファイバ１０Ａの結合端面１１ａにおける突起１５とが互いに嵌合することにより、光学部品４０Ｂの複数の光学素子４１ａ，４１ｂと、マルチコア光ファイバ１０Ａの複数のコア１２ａ，１２ｂとを容易に且つ精度良く位置合わせすることができる。したがって、本実施形態の光結合構造によれば、光学部品４０Ａ（または４０Ｂ）と、マルチコア光ファイバ１０Ｂ（または１０Ａ）とを容易に結合させることが可能になる。

また、本実施形態の光学部品４０Ａ及び４０Ｂは、マルチコア光ファイバ１０Ｂまたは１０Ａとの位置合わせのための結合補助手段として、目印４８を備えている。これにより、作業者が目視によって光学部品４０Ａ（４０Ｂ）の目印４８とマルチコア光ファイバ１０Ｂ（１０Ａ）の目印１９（１８）とを確認しつつ、突起４３と嵌合孔１６との嵌合（または突起１５と嵌合孔４４との嵌合）を容易に行うことができる。

本発明による光結合構造は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した各実施形態では、光学部品の例として、マルチコア光ファイバや、基板上に複数の光学素子が設けられたものを例示したが、本発明の光学部品はこれらに限られるものではなく、複数の光軸を有しており第１のマルチコア光ファイバと光結合し得るものであればよい。

また、上述した各実施形態では、一つの中心コアと６つの周辺コアとを有するマルチコア光ファイバを例示したが、マルチコア光ファイバのコア配置はこれに限られず、本発明は様々なコア配置のマルチコア光ファイバに適用できる。

また、上述した実施形態では、結合補助手段として、着色された目印や割りスリーブ等を例示したが、本発明における結合補助手段はこれらに限られるものではない。例えば、屈折率を変化させた領域が目印として結合端面に設けられるような構成や、或いは磁力によって結合端面の所定箇所を引き合うことで位置合わせを行うような構成であってもよい。

１０Ａ〜１０Ｇ…マルチコア光ファイバ、１１ａ，１１ｂ…結合端面、１２ａ…中心コア、１２ｂ…周辺コア、１４…クラッド、１５…突起、１６…嵌合孔、１８，１９…目印、２１…空孔、３０Ａ，３０Ｂ…ホルダ、３２…貫通孔、３３…接着剤、３４…第１の部材、３５…第２の部材、３６…第３の部材、３７…第４の部材、３８…スリーブ、３９…治具、３９ａ…Ｖ溝、４０Ａ，４０Ｂ…光学部品、４１ａ，４１ｂ…光学素子、４２…基板、４２ａ…結合端面、４３…突起、４４…嵌合孔、４８…目印。

Claims (9)

1. 複数のコア、及び該複数のコアを覆うクラッドを有する第１のマルチコア光ファイバと、複数の光軸を有する光学部品とを互いに光結合するための光結合構造であって、
   前記第１のマルチコア光ファイバの結合端面における、前記複数のコアを除く領域に少なくとも一つの突起若しくは少なくとも一つの嵌合孔が形成されており、
   前記光学部品の結合端面における、前記複数の光軸を除く領域に少なくとも一つの嵌合孔若しくは少なくとも一つの突起が形成されており、
   前記第１のマルチコア光ファイバの前記突起と前記光学部品の前記嵌合孔とが互いに嵌合するか、又は前記第１のマルチコア光ファイバの前記嵌合孔と前記光学部品の前記突起とが互いに嵌合し、
   前記第１のマルチコア光ファイバと前記光学部品との位置合わせのための結合補助手段を更に備えることを特徴とする、光結合構造。
2. 前記結合補助手段は、前記第１のマルチコア光ファイバおよび前記光学部品の各結合端面に設けられた目印であることを特徴とする、請求項１に記載の光結合構造。
3. 前記目印は、当該結合端面における他の領域とは異なる彩色が施された領域であることを特徴とする、請求項２に記載の光結合構造。
4. 前記第１のマルチコア光ファイバの前記嵌合孔が、前記第１のマルチコア光ファイバの中心軸に沿って延びる空孔であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光結合構造。
5. 前記光学部品が、前記複数の光軸を構成する複数のコアと、該複数のコアを覆うクラッドとを有する第２のマルチコア光ファイバであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光結合構造。
6. 前記結合補助手段が割りスリーブであることを特徴とする、請求項５に記載の光結合構造。
7. 前記第１のマルチコア光ファイバが挿入される第１の開口と、前記第２のマルチコア光ファイバが挿入される第２の開口との間を貫通する貫通孔を有し、前記第１のマルチコア光ファイバ及び前記第２のマルチコア光ファイバの前記結合端面を覆うホルダを更に備えることを特徴とする、請求項５に記載の光結合構造。
8. 前記ホルダが、前記第１の開口を含む第１の部材と、前記第２の開口を含む第２の部材とに分かれており、前記第１の部材と前記第２の部材とが互いに螺合することにより結合し、
   前記第１のマルチコア光ファイバを挿通する挿通孔を有し、該挿通孔に前記第１のマルチコア光ファイバが挿通された状態で前記第１のマルチコア光ファイバに固定され、前記ホルダの前記貫通孔内に収容される第３の部材と、
   前記第２のマルチコア光ファイバを挿通する挿通孔を有し、該挿通孔に前記第２のマルチコア光ファイバが挿通された状態で前記第２のマルチコア光ファイバに固定され、前記ホルダの前記貫通孔内に収容される第４の部材と
   を更に備え、
   前記第３の部材及び前記第４の部材が、前記第１の部材及び前記第２の部材によって互いに近接する方向に押圧されることを特徴とする、請求項７に記載の光結合構造。
9. 請求項５に記載された光結合構造の前記第１のマルチコア光ファイバと前記第２のマルチコア光ファイバとを互いに光結合する方法であって、
   所定方向に延びるＶ溝内において前記第１及び第２のマルチコア光ファイバの各結合端面を互いに対向させ、前記Ｖ溝に沿って前記第１及び第２のマルチコア光ファイバを相対移動させることにより前記突起と前記嵌合孔とを嵌合させることを特徴とする、光結合方法。

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