JP2023117101A - 光コネクター、光モジュール、および光コネクターの評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設計通りに製造されているか否かを評価しやすい光コネクターを提供すること。【解決手段】本発明の光コネクターは、第１面と、前記第１面の裏側に配置された第２面とを含む光透過壁と、光伝送体の端面が前記第２面と対向するように前記光伝送体を保持するための保持部と、を有する光コネクターであって、前記第１面において、Ｘ方向に沿うように配置された複数の第１光学面と、前記第２面から遠ざかるように、前記第１面と反対の方向に延びる、前記保持部に配置された複数の溝と、複数のＸ方向基準マークと、を有し、前記複数のＸ方向基準マークのそれぞれは、前記複数の溝のいずれかの溝の谷線を含み、かつ前記Ｘ方向に垂直な第１仮想平面上に配置されている。【選択図】図５

Description

本発明は、光コネクター、光モジュール、および光コネクターの評価方法に関する。

光伝送体（例えば、光ファイバーや光導波路）が配置され、光伝送体からの光を受け入れる光コネクターが知られている。光コネクターは光伝送体の端部を適切な位置に配置できるように構成される。

たとえば、特許文献１には、光導波路を形成したクラッド部と、光導波路の端面に対向する位置に設けられたレンズとを有する光コネクターが開示されている。

特開２００９－１６８８５０号公報

特許文献１に示されるような光コネクターにおいて、光伝送体の端面を光コネクターに対して正確に位置合わせすることが重要である。通常、光コネクターは、その光伝送体の保持部に光伝送体が保持されると、光伝送体が正しい位置に配置されるように設計されている。

しかしながら、このような位置合わせにおいては、高い位置精度が求められる。そのため、光コネクターに僅かな歪みがあるなど、高い精度で設計通りに製造されていないと、光伝送体が正確に位置合わせされないことがある。このようなことから、光コネクターが高い精度で設計通りに製造されているかを評価する必要がある。

このような評価方法として、例えば、以下のような方法を採用することが考えられる。すなわち、光伝送体が配置されるＶ溝を三次元測定機で測定し、Ｖ溝に内接する仮想円の中心を算出し、当該円の中心と、光コネクターのレンズ面の中心との位置関係を評価することで、光コネクターが設計通りに製造されているか否かを評価する。しかし、この方法では、内接する仮想円の中心の算出にバラツキがあり、適切な評価ができない可能性がある。

本発明の目的は、設計通りに製造されているか否かを評価しやすい光コネクターを提供することである。また、本発明の目的は、当該光コネクターを有する光モジュールを提供することである。また、本発明の目的は、当該光コネクターの評価方法を提供することである。

本発明の一実施の形態に係る光コネクターは、第１面と、前記第１面の裏側に配置された第２面とを含む光透過壁と、光伝送体の端面が前記第２面と対向するように前記光伝送体を保持するための保持部と、を有する光コネクターであって、前記第１面において、Ｘ方向に沿うように配置された複数の第１光学面と、前記第２面から遠ざかるように、前記第１面と反対の方向に延びる、前記保持部に配置された複数の溝と、複数のＸ方向基準マークと、を有し、前記複数のＸ方向基準マークのそれぞれは、前記複数の溝のいずれかの溝の谷線を含み、かつ前記Ｘ方向に垂直な第１仮想平面上に配置されている。

本発明の一実施の形態に係る光モジュールは、上記の光コネクターと、当該光コネクターの前記保持部に保持された光伝送体と、を有する。

本発明の一実施の形態に係る上記の光コネクターの評価方法は、前記複数のＸ方向基準マークのそれぞれと、前記複数の第１光学面の中心のそれぞれと、の位置関係により前記光コネクターを評価する。

本発明の一実施の形態に係る上記の光コネクターの光コネクターの評価方法は、前記Ｙ方向基準マークと、前記複数の第１光学面の中心のそれぞれと、の位置関係により前記光コネクターを評価する。

本発明によれば、設計通りに製造されているか否かを評価しやすい光コネクターを提供することができる。また、本発明によれば、当該光コネクターを有する光モジュールを提供することができる。また、本発明によれば、当該光コネクターの評価方法を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る光モジュールの断面図である。 図２は、実施の形態に係る光コネクターの斜視図である。 図３Ａは、実施の形態に係る光コネクターの平面図であり、図３Ｂは、底面図である。 図４Ａは、実施の形態に係る光コネクターの正面図であり、図４Ｂは、背面図であり、図４Ｃは、左側面図であり、図４Ｄは、右側面図である。 図５Ａは、図４ＢのＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図５Ｂは、図４Ｂの部分拡大図であり、図５Ｃは、図４Ｂの部分拡大図である。

（光モジュールの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る光モジュール１００の構成を示す断面図である。

図１に示されるように、本実施の形態に係る光モジュール１００は、複数の光伝送体１１０と、光コネクター１２０とを有する。光モジュール１００は、光コネクター１２０に複数の光伝送体１１０が接続された状態で使用される。

光伝送体１１０の種類は、特に限定されない。光伝送体１１０の種類の例には、光ファイバー、光導波路が含まれる。光伝送体１１０の数は、複数であれば限定されない。光伝送体１１０は、光コネクター１２０の保持部１３０に配置される。光伝送体１１０は、その端面が第２面１２７と対向するように保持される。本実施の形態では、光伝送体１１０は、光ファイバーである。また、光ファイバーは、シングルモード方式でもよいし、マルチモード方式でもよい。

（光コネクターの構成）
図２は、本発明の実施の形態に係る光コネクター１２０の斜視図である。図３Ａは、本発明の実施の形態に係る光コネクター１２０の平面図であり、図３Ｂは、底面図である。図４Ａは、本発明の実施の形態に係る光コネクター１２０の正面図であり、図４Ｂは、背面図であり、図４Ｃは、左側面図であり、図４Ｄは、右側面図である。また、図５Ａは、図４ＢのＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図５Ｂは、図４Ｂの部分拡大図であり、図５Ｃは、図４Ｂの部分拡大図である。

なお、以下の説明では、図４Ａに示されるように第１光学面１２１が配列される方向を「Ｘ方向」とする。「Ｘ方向」は、光コネクター１２０を正面視および背面視したときに、光コネクター１２０の底面に沿う方向である（図４Ａ、Ｂ参照）。また、Ｘ方向に直交する方向を「Ｙ方向」とする。「Ｙ方向」は、光コネクターを正面視および背面視したときに、側面に沿う方向（高さ方向）である。また、「Ｚ方向」は「Ｘ方向」および「Ｙ方向」に直交する方向である。「Ｚ方向」は、光コネクター１２０を側面視したときに、光コネクター１２０の底面に沿う方向である。

図１～図５Ｃに示されるように、光コネクター１２０は、略直方体形状の部材である。光コネクター１２０は、光透過壁１２２と、保持部１３０と、複数の第１光学面１２１と、複数のＸ方向基準マーク１２８と、Ｙ方向基準マーク１２９とを有する。

図５Ａに示されるように光透過壁１２２は、第１面１２６と、第１面１２６の裏側に配置された第２面１２７とを含む。光透過壁１２２は、光伝送体１１０からの光が透過するか、光伝送体１１０への光が透過する壁である（図１参照）。具体的には、光透過壁１２２において、光伝送体１１０からの光は、第２面１２７、第１面１２６の順に透過し、光伝送体１１０への光は、第１面１２６、第２面１２７の順に透過する（図１参照）。

図５Ａに示されるように、第１面１２６は、光透過壁１２２において、第２面１２７の裏側に配置された面である。たとえば、第１面１２６は、光コネクター１２０が他の光コネクターや外部装置などの機器に接続された際に当該機器に対向する面である。第１面１２６は、透過する光の配光を制御するための第１光学面１２１を有することが好ましい。

第１光学面１２１は、光伝送体１１０からの光または光伝送体１１０への光を制御することができる。本実施の形態において、第１光学面１２１は、図４Ａに示されるように、Ｘ方向に沿うように配置されている。

第１光学面は、例えば、光を屈折させることができる曲面であればよく、より具体的には例えば、凸レンズである。第１光学面の形状は特に限定されないが、円、楕円等が挙げられる。

本実施の形態において、複数の第１光学面１２１のそれぞれは、複数の光伝送体１１０のそれぞれに対応するようにＸ方向に沿って一列に配置される。本実施の形態において、複数の第１光学面１２１は、互いに隣接する２つの第１光学面１２１の間に隙間が生じないように配置されている。ただし、複数の第１光学面１２１は、互いに離間して配置されていてもよい。

第１光学面１２１の数は、複数であれば特に制限されない。本実施の形態において、第１光学面１２１の数は１６である。

図５Ａに示されるように、第２面１２７は、光透過壁１２２において、第１面１２６の裏側に配置された面であり、光伝送体１１０の端面に直接対向する面である（図１参照）。本実施の形態において、第２面１２７には、光伝送体１１０の端面が接触する。また、本実施の形態において、第２面１２７は平面であり、当該平面はＸ方向およびＹ方向により形成される面に平行であり、Ｘ方向により長い面である（図４Ｂ参照）。

図１に示されるように、保持部１３０は、第２面１２７と対向するように光伝送体１１０を保持する部分である。本実施の形態において、図３Ａに示されるように、保持部１３０は、光伝送体１１０を位置決めするための複数の溝１３１を有し、光伝送体１１０は、溝１３１に沿うように配置される。

図３Ａに示されるように、溝１３１は、第２面１２７から遠ざかるように、第１面１２６と反対の方向に直線状に延びるように配置されている。具体的には、本実施の形態において、溝１３１は、光コネクター１２０を平面視したときに、第２面１２７に対して垂直に延びるように配置されている。

溝１３１の形状は、光伝送体１１０を保持できれば特に制限されない。溝１３１の例には、Ｖ溝、Ｕ溝が含まれる。ここで「Ｖ溝」とは、２つの平面により構成される溝であり、溝の延在方向に垂直な断面がＶ字状の溝をいう。２つの平面の接続部は、面取り（角を丸める処理）をされていてもよい。「Ｕ溝」とは、１つの曲面により構成される溝であり、溝の延在方向に垂直な断面が円弧状の溝をいう。

溝１３１の数は、複数であれば特に制限されず、例えば第１光学面１２１の数と同じである。本実施の形態において、溝１３１の数は１６である。

複数のＸ方向基準マーク１２８は、複数の第１光学面１２１および複数の溝１３１に対応して配置されている。Ｘ方向基準マーク１２８は、対応する溝１３１が、光伝送体１１０の中心を対応する第１光学面１２１に対して所望通りに位置合わせできるように製造されているか否かを評価する際の基準となるマークである。図５Ｂ、Ｃに示されるように、Ｘ方向基準マーク１２８は、溝１３１の谷線を含み、かつＸ方向に垂直な第１仮想平面Ｐ１上にそれぞれ配置されている。なお、「谷線」とは溝１３１の最も深い箇所をＺ方向に繋いで延びる線である。なお、最も深い箇所が一義的に決まらない場合、溝１３１を横断面視したときの対称線（対称軸）と溝１３１の底部との交点を最も深い箇所とし、「谷線」は当該交点をＺ方向に繋いで延びる線である。

光モジュール１００において、溝１３１に配置される光伝送体１１０の中心は、上記の第１仮想平面Ｐ１上にあり、さらに、第１光学面１２１の中心も第１仮想平面Ｐ１上にあることが期待される（図１参照）。すなわち、両者がＸ方向において一致することが光学的な結合を理想的に達成するための１つの条件であると考えられる。したがって、第１仮想平面Ｐ１上に配置されるように形成されたＸ方向基準マーク１２８と、第１光学面１２１の中心との位置関係を評価することにより光コネクター１２０が所望通りに製造されたかを評価することができる。

Ｘ方向基準マーク１２８の位置は、第１仮想平面Ｐ１上である限り特に制限されない。Ｘ方向基準マーク１２８は、例えば、第１仮想平面Ｐ１上の第１面１２６または第２面１２７上に配置されればよい。本実施の形態において、Ｘ方向基準マーク１２８は、第２面１２７上に配置されている（図５Ａ参照）。本実施の形態の光コネクターを射出成形により得る際に、Ｘ方向基準マーク１２８を第２面１２７上に設けることにより、溝１３１が形成されるための１つの駒に溝１３１およびＸ方向基準マーク１２８の両方を加工することができる。すなわち、加工ステージへ取り付けた駒を取り外すことなく溝１３１およびＸ方向基準マーク１２８の両方を形成できるため、高精度に基準マークを設けることが可能である。仮に第１面１２６側にＸ方向基準マーク１２８を形成した場合には、溝加工とは別の工程で、別の駒に基準マークを加工することとなるため、加工誤差、金型への組み込み誤差等が積み重なり、本実施の形態のような精度は得られない。

また、Ｘ方向基準マーク１２８は、光透過壁１２２を透過する光と干渉しないように、第１面１２６または第２面１２７に配置されることが好ましい。本実施の形態において、Ｘ方向基準マーク１２８は、光伝送体１１０が配置される部分以外に配置されている。また、Ｘ方向基準マーク１２８は、Ｚ方向に光コネクター１２０を見たときに、Ｘ方向基準マーク１２８と、これに対応する第１光学面１２１とが同時に見えるように、第１面１２６または第２面１２７に配置されることが好ましい。より具体的には、本実施の形態において、図５Ｂに示されるように、Ｘ方向基準マーク１２８は、第２面１２７において、光伝送体１１０が配置される位置より上方に配置されている。

Ｘ方向基準マーク１２８の形状は、第１仮想平面Ｐ１の位置がわかれば特に制限されない。また、Ｘ方向基準マーク１２８の形状の例には、凸部、凹部、溝など含まれる。本実施の形態において、図５Ｂ、Ｃに示されるように、Ｘ方向基準マーク１２８は、第２面１２７上に配置された凸部であり、先細る形状を有し、先端部が第１仮想平面Ｐ１と一致する。

Ｘ方向基準マーク１２８の数は、特に制限されないが、通常は第１光学面１２１または溝１３１の数と同じである。本実施の形態において、Ｘ方向基準マーク１２８の数は１６である。

Ｙ方向基準マーク１２９は、第１光学面１２１の中心を含み、かつ第２面１２７に直交する第２仮想平面Ｐ２上であって、第２仮想平面Ｐ２を平面視かつ透視したときに、保持部１３０において複数の溝１３１が配置されている領域以外の部分に配置されている（図５Ａ、Ｃ参照）。Ｙ方向基準マーク１２９は、光伝送体１１０をＹ方向において適切に配置できるように、光コネクター１２０が所望通りに製造されているかを評価する際の基準となるマークである。

具体的には、溝１３１に配置される光伝送体１１０の中心は、上記の第２仮想平面Ｐ２上にあることが期待される。すなわち、第１光学面１２１の中心と、光伝送体１１０の中心とがＹ方向において一致することが光学的な結合を理想的に達成するための１つの条件であると考えられる。したがって、Ｙ方向基準マーク１２９により、光コネクター１２０が所望通りに製造されたかを評価することができる。

Ｙ方向基準マーク１２９の位置および構成は、第２仮想平面Ｐ２上に配置され、Ｙ方向の基準となれば特に制限されない。たとえば、Ｙ方向基準マーク１２９は、第１面１２６または第２面１２７に配置されている、凸部、凹部、溝などであってもよい。また、Ｙ方向基準マーク１２９は、図５Ｃに示されるように、保持部１３０に配置されている、平面などであってもよい。Ｙ方向基準マーク１２９は、Ｚ方向に光コネクター１２０を見たときに、Ｙ方向基準マーク１２９と、これに対応する第１光学面１２１とが同時に見えるように、第１面１２６、第２面１２７または保持部１３０に配置されることが好ましい。本実施の形態において、Ｙ方向基準マーク１２９は、第２仮想平面Ｐ２上に配置された平面であり、保持部１３０において複数の溝１３１が配置されている領域以外の部分に配置されている。より具体的には、Ｙ方向基準マーク１２９は、保持部１３０において複数の溝１３１が配置されている領域の外側に配置されている。図５Ｃに示されるようにＹ方向基準マーク１２９が平面であっても、Ｚ方向から見たときに、Ｙ方向の基準がわかるため、Ｙ方向基準マークとして機能する。

本実施の形態に係る光コネクター１２０は、上記の複数のＸ方向基準マーク１２８を有し、さらに任意に上記のＹ方向基準マーク１２９を有していてもよい。

（評価方法）
Ｘ方向基準マーク１２８を有する光コネクターの評価方法について以下に説明する。

上記のような光コネクター１２０では、複数のＸ方向基準マーク１２８のそれぞれと、複数の第１光学面１２１の中心のそれぞれとの位置関係により光コネクター１２０を評価することができる。

具体的には、Ｚ方向からみたときのＸ方向基準マーク１２８から導き出される延長線（第１仮想平面Ｐ１に一致する線）と、第１光学面１２１の中心との位置関係を評価すればよい。理想的には、当該延長線上に第１光学面１２１の中心がある。この理想的な状態からのズレを評価することで、光コネクター１２０を評価することができる。

Ｙ方向基準マーク１２９を有する光コネクター１２０の評価方法について以下に説明する。

上記のような光コネクター１２０では、Ｙ方向基準マーク１２９と、第１光学面１２１の中心のそれぞれとの位置関係により光コネクター１２０を評価することができる。

具体的には、Ｚ方向から見たときのＹ方向基準マーク１２９から導き出される延長線（第２仮想平面Ｐ２に一致する線）と、第１光学面１２１の中心との位置関係を評価すればよい。理想的には、当該延長線上に第１光学面１２１の中心がある。この理想的な状態からのズレを評価することで、光コネクター１２０を評価することができる。

なお、上記のＸ方向基準マーク１２８を用いる評価方法と、Ｙ方向基準マーク１２９を用いる評価方法とは組み合わせることが可能である。この場合、Ｘ方向基準マーク１２８から導き出される延長線とＹ方向基準マーク１２９から導き出される延長線との交点と、第１光学面１２１の中心とが理想的には一致する。したがって、当該交点と、当該中心とのズレを評価することで、光コネクター１２０を評価することができる。

（効果）
本実施の形態に係る光コネクター１２０およびその評価方法によれば、複数のＸ方向基準マーク１２８を有し、任意にＹ方向基準マーク１２９を有するため、光コネクター１２０が設計通りに製造されているかを容易に評価できる。

本発明に係る光コネクターは、高精度に製造されているか否かを容易に評価できるため、光伝送体を用いた光通信を高精度に行うために有用である。

１００ 光モジュール
１１０ 光伝送体
１２０ 光コネクター
１２１ 第１光学面
１２２ 光透過壁
１２６ 第１面
１２７ 第２面
１２８ Ｘ方向基準マーク
１２９ Ｙ方向基準マーク
１３０ 保持部
１３１ 溝
Ｐ１ 第１仮想平面
Ｐ２ 第２仮想平面

Claims (7)

1. 第１面と、前記第１面の裏側に配置された第２面とを含む光透過壁と、
   光伝送体の端面が前記第２面と対向するように前記光伝送体を保持するための保持部と、
   を有する光コネクターであって、
   前記第１面において、Ｘ方向に沿うように配置された複数の第１光学面と、
   前記第２面から遠ざかるように、前記第１面と反対の方向に延びる、前記保持部に配置された複数の溝と、
   複数のＸ方向基準マークと、
   を有し、
   前記複数のＸ方向基準マークのそれぞれは、前記複数の溝のいずれかの溝の谷線を含み、かつ前記Ｘ方向に垂直な第１仮想平面上に配置されている、
   光コネクター。
2. 前記複数の第１光学面の中心を含み、かつ前記第２面に直交する第２仮想平面上であって、前記第２仮想平面を平面視かつ透視したときに、前記保持部において前記複数の溝が配置されている領域以外の部分に、Ｙ方向基準マークが配置されている、請求項１に記載の光コネクター。
3. 前記Ｘ方向基準マークは、前記第２面上に配置されている、請求項１または２に記載の光コネクター。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の光コネクターと、
   前記光コネクターの前記保持部に保持された光伝送体と、
   を有する、光モジュール。
5. 請求項１に記載の光コネクターの評価方法であって、
   前記複数のＸ方向基準マークのそれぞれと、前記複数の第１光学面の中心のそれぞれと、の位置関係により前記光コネクターを評価する、
   光コネクターの評価方法。
6. 請求項２に記載の光コネクターの評価方法であって、
   前記Ｙ方向基準マークと、前記複数の第１光学面の中心のそれぞれと、の位置関係により前記光コネクターを評価する、
   光コネクターの評価方法。
7. 請求項２に記載の光コネクターの評価方法であって、
   前記複数のＸ方向基準マークのそれぞれおよび前記Ｙ方向基準マークと、前記複数の第１光学面の中心のそれぞれと、の位置関係により前記光コネクターを評価する、
   光コネクターの評価方法。