JP2020095240A - フェルール及びファイバ付きフェルール - Google Patents

Abstract

【課題】レンズコネクタのレンズ面における光信号の反射による、光ファイバへの戻り光を抑制する。【解決手段】光ファイバ１の端部を保持するフェルール１０であって、光ファイバ１の端面３を突き当てるための突き当て面３６と、光ファイバ１の端面３に対応して配置されるレンズ部３３とを有し、突き当て面３６が、光ファイバ１の光軸２に垂直な面に対して傾斜し、レンズ部３３の光軸が光ファイバ１の光軸２に対して傾斜していることを特徴とするフェルール１０である。【選択図】図６

Description

本発明は、フェルール及びファイバ付きフェルールに関する。

端面にレンズを有するフェルール同士が対向することによって、それぞれのフェルールに保持された光ファイバ同士を光学的に接続する、いわゆるレンズコネクタの技術が知られている。このようなレンズコネクタとして、例えば、特許文献１には、光ファイバの端面を突き当てるための突き当て面であって、光ファイバの光軸に垂直な面に対して傾斜させた突き当て面が設けられているフェルールを有するレンズコネクタが開示されている。特許文献１に記載されたレンズコネクタでは、光ファイバ中を伝送してきた光信号が突き当て面において反射し、再び光ファイバ中に戻ることを抑制することができる。

特開２０１８−９２１５２号公報

光信号の反射は、特許文献１に記載されているような光ファイバの端面が突き当てられる突き当て面だけではなく、レンズ面（レンズ部の表面）においても起こり得る。このため、レンズ面において反射した光信号が再び光ファイバ中に戻ることがある。

本発明は、レンズコネクタのレンズ面における光信号の反射による、光ファイバへの戻り光を抑制することを目的とする。

本発明の幾つかの実施形態は、光ファイバの端部を保持するフェルールであって、前記光ファイバの端面を突き当てるための突き当て面と、前記光ファイバの端面に対応して配置されるレンズ部とを有し、前記突き当て面が、前記光ファイバの光軸に垂直な面に対して傾斜し、前記レンズ部の光軸が前記光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とするフェルールである。

本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。

本発明の幾つかの実施形態によれば、レンズコネクタのレンズ面における光信号の反射による、光ファイバへの戻り光を抑制することができる。

図１Ａは、第１実施形態のフェルール構造体１０の全体斜視図である。図１Ｂは、第１実施形態のフェルール構造体１０の分解斜視図である。 図２Ａは、下側から見た第１実施形態のフェルール構造体１０の分解斜視図である。図２Ｂは、第１実施形態のファイバ付きフェルール構造体１０の断面図である。 図３Ａは、第１比較例のファイバ付きフェルール構造体１０同士が対向する様子を示す説明図である。図３Ｂは、第１比較例のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。 図４Ａは、第２比較例のファイバ付きフェルール構造体１０同士が対向する様子を示す説明図である。図４Ｂは、第２比較例のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。 図５Ａは、第１比較例において突き当て面３６を介して伝送される光信号の様子を示す説明図である。図５Ｂは、第２比較例において突き当て面３６を介して伝送される光信号の様子を示す説明図である。図５Ｃは、第１比較例においてレンズ面３８を介して伝送される光信号の様子を示す説明図である。 図６Ａは、第１実施形態のファイバ付きフェルール構造体１０同士が対向する様子を示す説明図である。図６Ｂは、第１実施形態のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。 図７Ａは、第２実施形態のファイバ付きフェルール構造体１０同士が対向する様子を示す説明図である。図７Ｂは、第２実施形態のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。 図８Ａは、第１実施形態におけるレンズ部３３の位置関係を示す説明図である。図８Ｂは、第２実施形態におけるレンズ部３３の位置関係を示す説明図である。 図９Ａは、第２実施形態の第１の例のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。図９Ｂは、第２実施形態の第２の例のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

光ファイバの端部を保持するフェルールであって、前記光ファイバの端面を突き当てるための突き当て面と、前記光ファイバの端面に対応して配置されるレンズ部とを有し、前記突き当て面が、前記光ファイバの光軸に垂直な面に対して傾斜し、前記レンズ部の光軸が前記光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とするフェルールが明らかとなる。このようなフェルールによれば、レンズコネクタのレンズ面における光信号の反射による、光ファイバへの戻り光を抑制することができる。

前記レンズ部の中心が前記光ファイバの光軸上からずれるように、前記レンズ部が配置されていることが望ましい。これにより、レンズコネクタのフェルール同士を対向させたときの光信号の結合効率を向上させることができる。

前記光ファイバの光軸に対する前記レンズ部の光軸の傾斜角度は、前記光ファイバの光軸上を進む光信号が前記突き当て面において屈折した際の屈折光の、前記光ファイバの光軸に対する傾斜角度と異なるように、前記レンズ部が配置されていることが望ましい。これにより、レンズコネクタのレンズ面における光信号の反射による、光ファイバへの戻り光を抑制することができる。

光ファイバと、前記光ファイバの端部を保持するフェルールとを有するファイバ付きフェルールであって、前記光ファイバの端面を突き当てるための突き当て面と、前記光ファイバの端面に対応して配置されるレンズ部とを有し、前記突き当て面が、前記光ファイバの光軸に垂直な面に対して傾斜し、前記レンズ部の光軸が前記光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とするファイバ付きフェルールが明らかとなる。このようなファイバ付きフェルールによれば、レンズコネクタのレンズ面における光信号の反射による、光ファイバへの戻り光を抑制することができる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜フェルール構造体１０の概要＞
図１Ａは、第１実施形態のフェルール構造体１０の全体斜視図である。図１Ｂは、第１実施形態のフェルール構造体１０の分解斜視図である。図２Ａは、下側から見た第１実施形態のフェルール構造体１０の分解斜視図である。図２Ｂは、第１実施形態のファイバ付きフェルール構造体１０の断面図である。

以下の説明では、図に示すように各方向を定義する。すなわち、ファイバ穴２２の方向を「前後方向」とし、ファイバ穴２２に挿入される光ファイバ１の端面の側、又は、フェルール本体１１から見てレンズプレート１２の側を「前」とし、逆側を「後」とする。また、２つの本体側ガイド穴２１の並ぶ方向、又は、２つのプレート側ガイド穴３２の並ぶ方向を「左右方向」とし、後側から前側を見たときの右側を「右」とし、逆側を「左」とする。また、前後方向及び左右方向に垂直な方向を「上下方向」とする。なお、後述するように、突き当て面３６は上側に行くほど前側に傾斜することになる。このように突き当て面３６が前側に傾斜している側を「上」とし、逆側を「下」とする。

フェルール構造体１０は、光ファイバ１の端部を保持し、他の光学部品に対して光ファイバ１を光接続するための部材である。フェルール構造体１０のことを単に「フェルール」と呼ぶこともある。フェルール構造体１０は、フェルール本体１１と、レンズプレート１２とを有する。

フェルール本体１１は、光ファイバ１の端部を保持する部材である。フェルール本体１１は、２つの本体側ガイド穴２１と、ファイバ穴２２と、ファイバ挿入口２３と、接着剤充填部２４とを有する。

なお、フェルール本体１１は、例えばＭＴ形光コネクタ（ＪＩＳ Ｃ５９８１に制定されるＦ１２形光コネクタ。ＭＴ：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）とほぼ同様の構成である。但し、通常のＭＴ形光コネクタでは、フェルールの端面と光ファイバの端面とを研磨することになるが、本実施形態では、後述するように、光ファイバ１の端面３はフェルール本体１１の前端面２０（ファイバ穴２２の開口面）から突出させることになり、フェルールの端面と光ファイバの端面とを研磨することは行われない。また、通常のＭＴ形光コネクタでは、フェルールの端面でファイバの端面が露出することになるが、本実施形態では、フェルール本体１１の前側にレンズプレート１２が配置され、光ファイバ１の端面３はレンズプレート１２に突き当てられた状態になるため、光ファイバの端面は外部に露出しない。

２つの本体側ガイド穴２１は、ガイドピン（不図示）を挿入するための穴である。後述するように、本体側ガイド穴２１は、フェルール本体１１とレンズプレート１２との位置合わせにも用いられることになる。本体側ガイド穴２１は、前後方向に沿ってフェルール本体１１を貫通しており、フェルール本体１１の前端面２０には２つの本体側ガイド穴２１が開口している。２つの本体側ガイド穴２１は、複数のファイバ穴２２を左右方向から挟むように、左右方向に間隔を空けて配置されている。

ファイバ穴２２は、光ファイバ１を挿入するための穴である。また、ファイバ穴２２は、光ファイバ１を位置決めするための穴である。このため、ファイバ穴２２は、本体側ガイド穴２１に対して高精度に形成されている。ファイバ穴２２は、前端面２０と接着剤充填部２４との間を貫通しており、フェルール本体１１の前端面２０にはファイバ穴２２が開口している。ファイバ穴２２には、光ファイバ心線から被覆を除去した裸光ファイバが挿入されることになる。ファイバ穴２２は、前後方向に沿って形成されている。

本実施形態のフェルール本体１１には、複数のファイバ穴２２が形成されている。さらに、本実施形態では、複数のファイバ穴２２は、左右方向に並んで配置されている。左右方向に並ぶファイバ穴２２には、光ファイバテープ（光ファイバリボン）を構成する光ファイバ１がそれぞれ挿入されることになる。但し、ファイバ穴２２は、複数でなくても良い。例えば、ファイバ穴２２が１個形成されているだけでも良い。この場合、ファイバ穴２２に挿入される光ファイバ１は光ファイバテープ（光ファイバリボン）を構成しない。

ファイバ挿入口２３は、フェルール本体１１の後端面に形成された開口である。ファイバ挿入口２３からフェルール本体１１に光ファイバ１が挿入されることになる。フェルール本体１１にブーツ（不図示）が挿入されることがあるため、ファイバ挿入口２３は「ブーツ穴」と呼ばれることもある。

接着剤充填部２４は、接着剤を充填するための空洞部である。接着剤充填部２４には、光ファイバ１をフェルール本体１１に引き留めるための接着剤が充填されることになる。接着剤充填部２４に接着剤が充填されることによって、接着剤充填部２４やファイバ穴２２の内壁面と光ファイバ１との間に接着剤が塗布され、この接着剤が硬化して光ファイバ１がフェルール本体１１に固定されることになる。

レンズプレート１２は、複数のレンズが設けられた光学部材である。レンズプレート１２は、光信号を透過させる透明樹脂によって成形されている。レンズプレート１２は、その後端面３１をフェルール本体１１の前端面２０に接触させた状態で、フェルール本体１１の前側に配置される。レンズプレート１２は、２つのプレート側ガイド穴３２と、レンズ部３３と、突き当て面３６とを有する。

２つのプレート側ガイド穴３２は、ガイドピン（不図示）を挿入するための穴である。プレート側ガイド穴３２にガイドピンを挿入することによって、フェルール構造体１０同士が位置合わせされることになる。なお、プレート側ガイド穴３２は、フェルール本体１１とレンズプレート１２との位置合わせにも用いられることになる。このため、２つのプレート側ガイド穴３２の間隔は、フェルール本体１０の２つの本体側ガイド穴２１の間隔と同じである。すなわち、２つのプレート側ガイド穴３２の中心軸間の距離は、フェルール本体１０の２つの本体側ガイド穴２１の中心軸間の距離と同じである。プレート側ガイド穴３２は、前後方向に沿ってレンズプレート１２を貫通しており、レンズプレート１２の前端面３０及び後端面３１には２つのプレート側ガイド穴３２がそれぞれ開口している。

レンズ部３３は、複数のファイバ穴２２にそれぞれ挿入される複数の光ファイバ１の端面に対応してそれぞれ配置されており、レンズ部３３を介して光ファイバ１の端面に光信号が入出射されることになる。前述したように、本実施形態では、左右方向に並んだファイバ穴２２の列が配置されている。そして、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、レンズ部３３についても、左右方向に並んだレンズ部３３の列が配置されている。すなわち、左右方向に並んだレンズ部３３の列がレンズプレート１２に配置されることで、ファイバ穴２２の列にそれぞれ挿入される光ファイバ１の端面に対応して配置されることになる。レンズ部３３は、プレート側ガイド穴３２に対して高精度に形成されている。また、レンズ部３３は、例えばコリメートレンズとして機能するように形成されている。レンズ部３３によってビーム径の拡大された光信号を入出射することによって、光信号がコリメート光として伝播するので、コネクタ間にダストが侵入しても安定して接続することが可能であり、光信号の伝送損失を抑制できる。また、レンズ部３３によって径の拡大された光信号を入出射することによって、光信号がコリメート光として伝播するので、コネクタ間で光信号の光路の位置ずれが生じても、光信号の伝送損失を抑制できる。

図２Ｂの下側には、レンズプレート１２部分を拡大した図を示している。レンズ部３３は、レンズプレート１２の前端面３０の側に形成されており、フェルール構造体１０の前端面に形成されている。フェルール構造体１０同士を対向させて突き合わせたときに、凸状のレンズ部３３同士が接触しないようにするために、レンズ部３３は、レンズプレート１２に形成された凹所（レンズ配置部３４）の底部に形成されている。また、図２Ｂの下側の図に示すように、本実施形態では、レンズ部３３は、凸レンズ（平凸レンズ）として形成されている。なお、レンズ部３３を含むレンズプレート１２は、前述したように光信号を透過させる透明樹脂によって成形されているが、以下の説明で「レンズ部３３」という場合、レンズプレート１２の部分のうち、レンズ配置部３４の底面（レンズ配置面８０）に配置された凸レンズ（平凸レンズ）部分のことを指す。そして、「レンズ部３３の光軸３９」は、レンズ部３３の回転対称軸（主軸）である。なお、レンズ部３３の光軸３９は、レンズ配置面８０に対して垂直である。また、「レンズ部３３の中心３７」は、レンズ部３３の光軸３９と、レンズ配置面８０との交点である。また、「レンズ部３３のレンズ面３８」は、レンズ部３３の表面である。

図２Ｂの下側の図に示すように、本実施形態では、後述するように、レンズ部３３の光軸３９は、光ファイバ１の光軸２に対して傾斜している。具体的には、光ファイバ１の光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対してレンズ配置面８０が傾斜するように形成されており、このレンズ配置面８０にレンズ部３３が配置されることで、レンズ部３３の光軸３９が光ファイバ１の光軸２に対して傾斜することになる。なお、レンズ配置面８０は上側に行くほど前側に傾斜している。本実施形態におけるレンズ配置面８０の傾斜の向きは、後述する突き当て面３６の傾斜の向きと同じである。

突き当て面３６は、光ファイバ１の端面を突き当てるための突き当て面である。突き当て面３６は、レンズプレート１２の後端面３１から凹んだ部位である突き当て面配置部３５の底部に形成されている。このため、ガイドピン（不図示）を介してレンズプレート１２をフェルール本体１１に取り付けたとき（後述）、突き当て面３６は、フェルール本体１１のファイバ穴２２の開口と対向することになる。なお、突き当て面配置部３５の底面（突き当て面３６）の左右方向の幅は、左右方向に並ぶファイバ穴２２の列の幅よりも長い（光ファイバテープの幅よりも長い）。突き当て面配置部３５が形成されることによって、フェルール本体１１のファイバ穴２２の開口面と、レンズプレート１２の突き当て面３６との間に隙間が形成されることになる。すなわち、レンズプレート１２に突き当て面配置部３５が形成されることによって、レンズプレート１２とフェルール本体１１との間に隙間が形成され、この隙間が屈折率整合剤としての機能を有する接着剤を充填させるための整合剤充填部となる。但し、レンズプレート１２とフェルール本体１１との間の隙間に屈折率整合剤が充填されなくても良い。本実施形態では、突き当て面配置部３５は、レンズプレート１２の上面から下面にわたって形成されている。このため、突き当て面配置部３５（整合剤充填部）は、フェルール構造体１０の上面及び下面で開口している。なお、本実施形態では、後述するように、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対して傾斜している。さらに、突き当て面３６は上側に行くほど前側に傾斜している。このため、図２Ｂに示すように、突き当て面配置部３５として形成されるレンズプレート１２とフェルール本体１１との間の隙間は、下側に行くほど狭くなっている。

＜比較例＞
図３Ａは、第１比較例のファイバ付きフェルール構造体１０同士が対向する様子を示す説明図である。図３Ｂは、第１比較例のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。図４Ａは、第２比較例のファイバ付きフェルール構造体１０同士が対向する様子を示す説明図である。図４Ｂは、第２比較例のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。図５Ａは、第１比較例において突き当て面３６を介して伝送される光信号の様子を示す説明図である。図５Ｂは、第２比較例において突き当て面３６を介して伝送される光信号の様子を示す説明図である。図５Ｃは、第１比較例においてレンズ面３８を介して伝送される光信号の様子を示す説明図である。なお、図３Ａ〜図４Ｂでは、ファイバ付きフェルール構造体１０を伝送する光信号の光路周辺の部分のみ図示しており、その他の部分については図示を省略している。また、図３Ａ及び図４Ａ（後述する図６Ａ及び図７Ａも同様）では、光信号の進む向きは、図の左側のフェルール構造体１０から図の右側のフェルール構造体１０へ伝送される向きを示している。

なお、図３Ａ及び図４Ａ（後述する図６Ａ及び図７Ａも同様）では、光コネクタ同士での光信号の伝送におけるビーム径の拡大及びビームの集光の様子を説明するために、光信号の伝送におけるビームの外縁を模式的に図示している。また、図３Ｂ、図４Ｂ及び図５Ａ〜図５Ｃ（後述する図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂも同様）では、突き当て面３６及びレンズ面３８での光信号の反射の様子を説明するために、光信号の光線の一部を実線又は破線で図示している。

・第１比較例
第１比較例のフェルール構造体１０では、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直（前後方向に垂直）となるように配置されている（図５Ａ参照）。また、レンズ部３３は、レンズ部３３の光軸３９が光ファイバ１の光軸２に一致するように配置されている（図５Ｃ参照）。すなわち、レンズ部３３が配置されるレンズ配置面８０が、光ファイバ１の光軸２に垂直に配置されている。図３Ａでは、このような第１比較例のフェルール構造体１０を有する光コネクタ同士を接続した際の光信号の伝送の様子を示している。なお、後述する第２比較例や、第１実施形態及び第２実施形態も同様に、光コネクタ同士は、不図示のアダプタを介して接続されても良い。図３Ａに示すように、光コネクタ同士を接続する際、ファイバ付きフェルール構造体１０同士が対向することになる。また、光コネクタ同士を接続する際、一方の光コネクタに対して、他方の光コネクタの上下方向を反転させつつ、対向させることになる。

以下では、第１比較例のフェルール構造体１０を有する光コネクタ同士が接続された際の光信号の伝送の様子を説明する。第１比較例では、一方の（例えば、図３Ａの左側に示す）フェルール構造体１０が有するレンズ部３３は、光ファイバ１の端面３から出射された光信号を拡大して出射する。このとき、光コネクタの接続の相手側の（例えば、図３Ａの右側に示す）フェルール構造体１０が有するレンズ部３３は、拡大された光信号を受け、これらの光信号を集光して、光ファイバ１の端面３に入射させる。このような光コネクタによれば、光コネクタ同士での光信号の伝送をビーム径が拡大した状態で行うことができるので、結合効率の低下を抑制することができる。すなわち、レンズ部３３によってビーム径の拡大された光信号を入出射することによって、光信号がコリメート光として伝播するので、コネクタ間にダストが侵入しても安定して接続することが可能であり、光信号の伝送損失を抑制できる。また、レンズ部３３によって径の拡大された光信号を入出射することによって、光信号がコリメート光として伝播するので、コネクタ間で光信号の光路の位置ずれが生じても、光信号の伝送損失を抑制できる。

図３Ａ、図３Ｂ及び図５Ａに示すように、第１比較例では、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直（前後方向に垂直）に設けられている。光ファイバ１の端面３から前方向に出射した光信号は、光ファイバ１と屈折率が異なるレンズプレート１２の突き当て面３６において一部がフレネル反射する。なお、以下の説明では、このようにレンズプレート１２の突き当て面３６において反射した光信号を「突き当て面反射光８」と呼ぶことがある。第１比較例では、突き当て面３６が光ファイバ１の光軸２に垂直（前後方向に垂直）に設けられているので、突き当て面反射光８が、再び光ファイバ１の端面３側に戻る（後方向に進む）ことがある。すなわち、第１比較例では、突き当て面反射光８が戻り光となることがある。なお、光ファイバ１の端面３から前方向に出射した光信号のうち、突き当て面３６において突き当て面反射光８としてフレネル反射しない部分については、レンズプレート１２中を進むことになる。なお、以下の説明では、このようにレンズプレート１２中を進む光信号を「プレート伝送光６」と呼ぶことがある。

また、図３Ａ及び図５Ｃに示すように、第１比較例では、レンズ部３３は、レンズ部３３の光軸３９が光ファイバ１の光軸２に一致するように配置されている。すなわち、レンズ部３３が配置されるレンズ配置面８０が、光ファイバ１の光軸２に垂直に配置されている。また、レンズ部３３の中心３７は、光ファイバ１の光軸２上に位置している。レンズプレート１２中を進む光信号（プレート伝送光６）は、レンズプレート１２と空気との境界であるレンズ面３８において一部がフレネル反射する。なお、以下の説明では、このようにレンズ部３３のレンズ面３８において反射した光信号を「レンズ面反射光９」と呼ぶことがある（図５Ｃの太破線参照）。第１比較例では、レンズ部３３は、レンズ部３３の光軸３９が光ファイバ１の光軸２に一致するように配置されているので、レンズ面反射光９が、再び光ファイバ１の端面３側に戻る（後方向に進む）ことがある。すなわち、第１比較例では、前述の突き当て面反射光８に加えて、レンズ面反射光９も戻り光となることがある。なお、第１比較例は、突き当て面３６及びレンズ部３３の配置が第１実施形態と異なるが、他の構成は第１実施形態と変わらない。

下記の表１は、第１比較例のフェルール構造体１０における結合効率と反射減衰量とのシミュレーションの結果を示している。第１比較例のフェルール構造体１０における光学的な条件としては、突き当て面３６の傾斜角度を０度、レンズ部３３が配置されるレンズ配置面８０の傾斜角度を０度とし、レンズ部３３のオフセット量（後述する図８Ｂに示すように、レンズ部３３の中心３７の光ファイバ１の光軸２からの距離Ｄ）は、０μｍである。ここで、突き当て面３６の傾斜角度とは、光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対する突き当て面３６の角度である（後述する図５Ｂの角度Ａ１）。また、レンズ配置面８０の傾斜角度とは、光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対するレンズ配置面８０の角度である（後述する図８Ａ及び図８Ｂの角度Ａ２）。なお、レンズ配置面８０の傾斜角度は、光ファイバ１の光軸２に対するレンズ部３３の光軸３９の傾斜角度に等しい。突き当て面３６の傾斜角度が０度であることは、すなわち、突き当て面３６が光ファイバ１の光軸２に垂直（前後方向に垂直）に設けられているということである。また、レンズ配置面８０の傾斜角度が０度であることは、レンズ部３３が、レンズ部３３の光軸３９が光ファイバ１の光軸２に一致するように配置されているということである。なお、光ファイバ１の端面３の傾斜角度は突き当て面３６の傾斜角度と同一であり、０度である。すなわち、光ファイバ１の端面３は突き当て面３６の傾斜角度と同じになるようにカットされており、突き当て面３６に接していることになる。以下のシミュレーションでは、光ファイバ１の端面３での反射減衰量は考慮しない。すなわち、光ファイバ１の端面３での光信号の反射は考慮しない。すなわち、突き当て面３６又はレンズ面３８での光信号の反射のみを考慮する。また、光ファイバ１の端面３と突き当て面３６との間に接着剤が塗布されている場合、接着剤の屈折率は光ファイバ１の同一としている。

・第２比較例
図４Ａ、図４Ｂ及び図５Ｂに示すように、第２比較例では、第１比較例と異なり、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対して傾斜している。このため、図５Ｂに示すように、光ファイバ１の端面３から前方向に出射した光信号は、突き当て面３６において一部が突き当て面反射光８として反射するが、突き当て面反射光８の方向は、光ファイバ１の端面３に戻る方向に対してずれることになる。これにより、突き当て面反射光８が戻り光となることを抑制することができる。なお、光ファイバ１の端面３から前方向に出射した光信号のうち、突き当て面３６において突き当て面反射光８として反射しない部分については、プレート伝送光６としてレンズプレート１２中を進むことになる。但し、図５Ｂに示すように、突き当て面３６において屈折してプレート伝送光６としてレンズプレート１２中を進むことになる。

第２比較例では、レンズ部３３は、第１比較例と同様に、レンズ部３３の光軸３９が光ファイバ１の光軸２に一致するように配置されている。すなわち、レンズ部３３が配置されるレンズ配置面８０が、光ファイバ１の光軸２に垂直に配置されている。また、レンズ部３３の中心３７は、光ファイバ１の光軸２上に位置している。このため、レンズプレート１２中を進む光信号（プレート伝送光６）は、レンズ部３３のレンズ面３８において一部がレンズ面反射光９として反射し、戻り光となることがある。すなわち、第２比較例では、前述の突き当て面反射光８が戻り光となることを抑制できるが、レンズ面反射光９が戻り光となることがある。なお、第２比較例は、レンズ部３３の配置が第１比較例と異なるが、他の構成は第１比較例と変わらない。

下記の表２は、第２比較例における結合効率と反射減衰量とのシミュレーションの結果を示している。第２比較例のフェルール構造体１０における光学的な条件としては、突き当て面３６の傾斜角度を８度、レンズ部３３が配置されるレンズ配置面８０の傾斜角度（光ファイバ１の光軸２に対するレンズ部３３の光軸３９の傾斜角度）を０度とし、レンズ部３３のオフセット量は、０μｍである。

前述した第１比較例のシミュレーション結果と比較すると、突き当て面３６における反射減衰量が、第１比較例では−２６．２ｄＢであるのに対し、第２比較例では−１１０ｄＢと大きく減少している。しかし、レンズ面３８における反射減衰量は、第１比較例では−２２．２ｄＢであるのに対し、第２比較例では−３５．３ｄＢと、突き当て面３６における反射減衰量と比べると減少量は小さい。このように、光信号の反射は、突き当て面３６だけではなく、レンズ部３３のレンズ面３８においても起こり得るが、第１比較例及び第２比較例のように、突き当て面３６を光ファイバ１の光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対して傾斜するように配置するだけでは、光信号の反射による光ファイバ１への戻り光を抑制する効果が小さい。

＜第１実施形態のレンズ部３３＞
図６Ａは、第１実施形態のファイバ付きフェルール構造体１０同士が対向する様子を示す説明図である。図６Ｂは、第１実施形態のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。図８Ａは、第１実施形態におけるレンズ部３３の位置関係を示す説明図である。なお、図６Ａ及び図６Ｂでは、ファイバ付きフェルール構造体１０を伝送する光信号の光路周辺の部分のみ図示しており、その他の部分については図示を省略している。

本実施形態では、第２比較例と同様に、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対して傾斜している。このため、第２比較例と同様に、光ファイバ１の端面３から前方向に出射した光信号は、突き当て面３６において一部が突き当て面反射光８として反射するが、突き当て面反射光８の方向は、光ファイバ１の端面３に戻る方向に対してずれることになる。これにより、突き当て面反射光８が戻り光となることを抑制することができる。

さらに、図６Ａ、図６Ｂ及び図８Ａに示すように、本実施形態では、第１比較例及び第２比較例とは異なり、レンズ部３３の光軸３９が、光ファイバ１の光軸２に対して傾斜している。このため、図６Ｂに示すように、レンズプレート１２中を進む光信号（プレート伝送光６）は、レンズ面３８において一部がレンズ面反射光９として反射するが、レンズ面反射光９の方向は、光ファイバ１の端面３に戻る方向に対してずれることになる。これにより、光ファイバ１中を伝送する光信号がレンズ面３８において反射し、光ファイバ１の端面３への戻り光となることを抑制することができる。但し、本実施形態では、第１比較例及び第２比較例と同様に、レンズ部３３の中心３７は、光ファイバ１の光軸２上に位置している。

下記の表３は、第１実施形態のフェルール構造体１０における結合効率と反射減衰量とのシミュレーションの結果を示している。第１実施形態のフェルール構造体１０における光学的な条件としては、突き当て面３６の傾斜角度を８度、レンズ面３８の傾斜角度を８度とし、レンズ部３３のオフセット量は、０μｍである。

前述した第１比較例のシミュレーション結果と比較すると、突き当て面３６における反射減衰量が、第１比較例では−２６．２ｄＢであるのに対し、第２比較例と同様に第１実施形態でも−１１０ｄＢと大きく減少している。また、前述した第２比較例のシミュレーション結果と比較すると、レンズ面３８における反射減衰量が、第２比較例では−３５．３ｄＢであるのに対し、第１実施形態では−８０．４ｄＢと大きく減少している。したがって、レンズ部３３の光軸３９が、光ファイバ１の光軸２に対して傾斜することで、レンズ面３８における光信号の反射による光ファイバ１の光信号の戻り光を抑制することができる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
＜第２実施形態のレンズ部３３＞
図７Ａは、第２実施形態のファイバ付きフェルール構造体１０同士が対向する様子を示す説明図である。図７Ｂは、第２実施形態のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。図８Ｂは、第２実施形態におけるレンズ部３３の位置関係を示す説明図である。なお、図７Ａ及び図７Ｂでは、ファイバ付きフェルール構造体１０を伝送する光信号の光路周辺の部分のみ図示しており、その他の部分については図示を省略している。

前述の第１実施形態のように、レンズ部３３の光軸３９を光ファイバ１の光軸２に対して単に傾斜すると、レンズ部３３における光信号の入出射方向が相手側光コネクタの光ファイバ１の光軸２に対しても傾斜することになるので、フェルール構造体１０同士を対向させたときの結合効率が低下してしまうことがある。そこで、本実施形態では、レンズ部３３の中心３７を光ファイバ１の光軸２上から移動させる（ずらす）ようにレンズ部３３を配置することで、フェルール構造体１０同士を対向させたときの光信号の結合効率を向上させることができる。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対して傾斜している。このため、第１実施形態と同様に、光ファイバ１の端面３から前方向に出射した光信号は、突き当て面３６において一部が突き当て面反射光８として反射するが、突き当て面反射光８の方向は、光ファイバ１の端面３に戻る方向に対してずれることになる。これにより、突き当て面反射光８が戻り光となることを抑制することができる。

また、第１実施形態と同様に、レンズ部３３の光軸３９が、光ファイバ１の光軸２に対して傾斜している。このため、レンズプレート１２中を進む光信号（プレート伝送光６）は、レンズ面３８において一部がレンズ面反射光９として反射するが、レンズ面反射光９の方向は、光ファイバ１の端面３に戻る方向に対してずれることになる。これにより、光ファイバ１中を伝送する光信号がレンズ面３８において反射し、光ファイバ１の端面３への戻り光となることを抑制することができる。

但し、図７Ａ、図７Ｂ及び図８Ｂに示すように、本実施形態では、第１実施形態とは異なり、光ファイバ１の光軸２上からレンズ部３３の中心３７を距離Ｄだけ移動させるようにしてレンズ部３３が配置されている。この光ファイバ１の光軸２上からのレンズ部３３の中心３７の移動量（ずれ量）をレンズ部３３のオフセット量としている。また、このレンズ部３３がオフセットする方向は、レンズ部３３の光軸３９を光ファイバ１の光軸２に対して傾斜する方向（図８Ｂでは、下向き）である。このように、レンズ部３３の中心３７を、レンズ部３３の光軸３９を光ファイバ１の光軸２に対して傾斜する方向に、光ファイバ１の光軸２上から所定量（距離Ｄ）移動させる（ずらす）ようにレンズ部３３を配置することで、コネクタ間で伝播される光信号の光路のロスを少なくしている。したがって、レンズ部３３の中心３７を光ファイバ１の光軸２上から所定量（距離Ｄ）移動させる（ずらす）ようにレンズ部３３を配置することで、フェルール構造体１０同士を対向させたときの光信号の結合効率を向上させることができる。

下記の表４は、第２実施形態のフェルール構造体１０における結合効率と反射減衰量とのシミュレーションの結果を示している。第２実施形態のフェルール構造体１０における光学的な条件としては、突き当て面３６の傾斜角度を８度、レンズ面３８の傾斜角度を８度とし、レンズ部３３のオフセット量は、−１４．２２μｍである。

前述した第１実施形態のシミュレーション結果と比較すると、結合効率が、第１実施形態では−０．５５３ｄＢであるのに対し、第２実施形態では−０．０３８ｄＢと増加している。したがって、レンズ部３３の中心３７を光ファイバ１の光軸２上から移動させる（ずらす）ようにレンズ部３３を配置することで、フェルール構造体１０同士を対向させたときの光信号の結合効率を向上させることができる。

ところで、レンズ部３３の中心３７を光ファイバ１の光軸２上から移動させて（ずらして）レンズ部３３を配置したときに、レンズ部３３のレンズ面３８において反射したレンズ面反射光９が光ファイバ１の端面３側に進み、戻り光となってしまうことがある。図９Ａは、第２実施形態の第１の例のレンズ面３８における反射光の様子を示す説明図である。なお、以下では、光ファイバ１の端面３から出射した以降の光信号の伝送の様子について説明している。また、以下では、説明を容易にするために、光ファイバ１の光軸２上を進み、光軸２と光ファイバ１の端面３との交点から出射する光信号の伝送の様子について説明している。このような光信号を「光ファイバ１の光軸２上を進む光信号」と呼ぶことがある。

図９Ａに示すように、第１の例では、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対して傾斜している。このため、光ファイバ１の端面３から出射した光信号は、突き当て面３６において屈折してレンズプレート１２中を進むことになる（プレート伝送光６）。また、図９Ａに示すように、第１の例では、レンズ部３３の光軸３９を光ファイバ１の光軸２に対して傾斜しつつ、レンズ部３３の中心３７を光ファイバ１の光軸２上から移動させる（ずらす）ようにレンズ部３３が配置されている。図９Ａでは、この光ファイバ１の光軸２上からのレンズ部３３の中心３７の移動量（ずれ量）をＤ１としている。

図９Ａに示す第１の例では、光ファイバ１の光軸２に対するレンズ部３３の光軸３９の傾斜角度と、光ファイバ１の光軸２上を進む光信号が突き当て面３６において屈折した際の屈折光（プレート伝送光６）の、光ファイバ１の光軸２に対する傾斜角度とが同じとなっている（図９Ａに示す角度Ａ３）。さらに、第１の例では、図９Ａに示すように、プレート伝送光６がレンズ部３３の中心３７を通過するように、レンズ部３３が配置されている。このとき、図９Ａに示すように、レンズプレート１２中を進む光信号（プレート伝送光６）は、レンズ面３８において一部がレンズ面反射光９として反射するが、レンズ面反射光９の方向は、プレート伝送光６が進んできた方向とちょうど逆向きとなる。つまり、第１の例のようにレンズ部３３が配置されている場合、図９Ａに示すように、プレート伝送光６のレンズ部３３における反射面（図９Ａに示す反射面８１）に対して垂直にプレート伝送光６が入射するため、反射光（レンズ面反射光）は、プレート伝送光６が進んできた方向とちょうど逆向きとなる。このため、プレート伝送光６がレンズ面３８において反射し、光ファイバ１の端面３への戻り光となってしまうことがある。したがって、レンズ部３３の中心３７を光ファイバ１の光軸２上から移動させて（ずらして）レンズ部３３を配置したときに、レンズ部３３のレンズ面３８において反射したレンズ面反射光９が光ファイバ１の端面３側に進み、戻り光となってしまうことがある。

そこで、図９Ｂに示す第２の例では、光ファイバ１の光軸２に対するレンズ部３３の光軸３９の傾斜角度（図９Ｂに示す角度Ａ４）を、光ファイバ１の光軸２上を進む光信号が突き当て面３６において屈折した際の屈折光（プレート伝送光６）の、光ファイバ１の光軸２に対する傾斜角度と異なるように、レンズ部３３が配置されている。なお、第２の例では、図９Ｂに示すように、プレート伝送光６のレンズ部３３における反射面（図９Ｂに示す反射面８２）に対して垂直以外の角度でプレート伝送光６が入射する。したがって、レンズプレート１２中を進む光信号（プレート伝送光６）は、レンズ面３８において一部がレンズ面反射光９として反射するが、レンズ面反射光９の方向は、プレート伝送光６が進んできた方向と逆向きとならず、光ファイバ１の端面３に戻る方向に対してずれることになる。これにより、光ファイバ１中を伝送する光信号がレンズ面３８において反射し、光ファイバ１の端面３への戻り光となることを抑制することができる。このため、レンズ部３３のオフセット量Ｄ２は、プレート伝送光６がレンズ面３８に垂直に入射しない程度であることが望ましい。

なお、前述したように、本実施形態では、レンズ部３３の中心３７を光ファイバ１の光軸２上から移動させる（ずらす）ようにレンズ部３３が配置されている。レンズ部３３の中心３７における光ファイバ１の光軸２上からのずれ量は、レンズ部３３のレンズ面３８の形状や屈折率に応じて決定される。レンズ部３３の中心３７における光ファイバ１の光軸２上からのずれ量を大きくすることで、レンズ面反射光９が再び光ファイバ１の端面３側に戻る（後方向に進む）戻り光が大きくなることがある。例えば、レンズ部３３のオフセット量を−４７μｍとすると、レンズ面３８における反射減衰量が再び大きくなる。このため、レンズ部３３のオフセット量を−４７μｍ以下とすることが望ましい。

＝＝＝その他＝＝＝
＜突き当て面３６のその他の例＞
前述した第１実施形態及び第２実施形態では、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対して傾斜していた。しかし、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直な面（前後方向に垂直な面）に対して傾斜せず、突き当て面３６は、光ファイバ１の光軸２に垂直（前後方向に垂直）に設けられていても良い。

第１実施形態及び第２実施形態では、光ファイバ１の端面３は、光ファイバ１の光軸２に垂直な面に対して傾斜するように形成されると共に、突き当て面３６に接するように形成されている。なお、このような光ファイバ１の傾斜した端面３は、研磨により形成されている。光ファイバ１の端面をカットする際、レーザーによるカットや、刃による機械的なカットで傾斜した端面を形成しても良い。これにより、光ファイバ１の端面３と突き当て面３６との隙間を小さくすることができる。但し、光ファイバ１の端面３は、光ファイバ１の光軸２に垂直な面に対して傾斜するように形成されておらず、例えば光ファイバ１の端面３が光ファイバ１の光軸２に垂直な面であっても良い。これにより、突き当て面３６に接するように形成されていなくてもよい。

前述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更・改良され得ると共に、本発明には、その等価物が含まれることは言うまでもない。

１ 光ファイバ、２ 光ファイバの光軸、３ 端面、
６ プレート伝送光、７ コリメート光、８ 突き当て面反射光、
９ レンズ面反射光、１０ フェルール構造体、
１１ フェルール本体、１２ レンズプレート、２０ 前端面、
２１ 本体側ガイド穴、２２ ファイバ穴、２３ ファイバ挿入口、
２４ 接着剤充填部、 ３０ 前端面、３１ 後端面、
３２ プレート側ガイド穴、３３ レンズ部、３４ レンズ配置部、
３５ 突き当て面配置部、３６ 突き当て面、
３７ 中心、３８ レンズ面、３９ レンズ部の光軸、
８０ レンズ配置面、８１・８２ 反射面

Claims (4)

1. 光ファイバの端部を保持するフェルールであって、
   前記光ファイバの端面を突き当てるための突き当て面と、
   前記光ファイバの端面に対応して配置されるレンズ部と
   を有し、
   前記突き当て面が、前記光ファイバの光軸に垂直な面に対して傾斜し、
   前記レンズ部の光軸が前記光ファイバの光軸に対して傾斜している
   ことを特徴とするフェルール。
2. 請求項１に記載のフェルールであって、
   前記レンズ部の中心が前記光ファイバの光軸上からずれるように、前記レンズ部が配置されている
   ことを特徴とするフェルール。
3. 請求項２に記載のフェルールであって、
   前記光ファイバの光軸に対する前記レンズ部の光軸の傾斜角度は、
   前記光ファイバの光軸上を進む光信号が前記突き当て面において屈折した際の屈折光の、前記光ファイバの光軸に対する傾斜角度と異なるように、前記レンズ部が配置されている
   ことを特徴とするフェルール。
4. 光ファイバと、前記光ファイバの端部を保持するフェルールとを有するファイバ付きフェルールであって、
   前記光ファイバの端面を突き当てるための突き当て面と、
   前記光ファイバの端面に対応して配置されるレンズ部と
   を有し、
   前記突き当て面が、前記光ファイバの光軸に垂直な面に対して傾斜し、
   前記レンズ部の光軸が前記光ファイバの光軸に対して傾斜している
   ことを特徴とするファイバ付きフェルール。

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