JP5282988B2 - Optical connector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical connector that easily forms an internal reflecting surface in the optical connector for performing optical path conversion by an internal reflection system. <P>SOLUTION: An optical connector main body 6 that is a resin molding formed of light transmissive resin includes: an optical fiber inserting hole 11 parallel with a substrate surface 3a; an optical fiber abutting surface 12a disposed at the forward side of the optical fiber inserting hole 11; and an internal reflecting surface 15a disposed at the forward side close to the optical fiber abutting surface 12a. The internal reflecting surface 15a is formed by a bottom surface of a bottomed hole 15 bored in the optical connector main body 6 from an outer surface thereof in a direction intersecting with an extension direction of each optical fiber at an angle less than 90&deg; and bored toward the forward position very close to the optical fiber abutting surface 12a, respectively. In a metallic mold for resin-molding the optical connector main body 6, the internal reflecting surface 15a can be formed by a core pin for forming the bottomed hole 15. By changing the core pin, the internal reflecting surface 15a desired can be freely formed. <P>COPYRIGHT: (C)2013,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、第1の光路、例えば基板面と平行に光コネクタ本体の内部に導入された光ファイバの光軸と、第2の光路、例えば光素子の光軸との間で、内部反射による光路変換をしてこれら光軸の結合を行う光コネクタに関する。   The present invention is based on internal reflection between an optical axis of an optical fiber introduced into the optical connector body in parallel with a first optical path, for example, a substrate surface, and an optical axis of a second optical path, for example, an optical element. The present invention relates to an optical connector that performs optical path conversion to couple these optical axes.

光ファイバと回路基板上の光素子との間で光信号の入出力をする光コネクタとして、基板面と平行に導入された光ファイバと前記光素子との間で、内部反射による光路変換をして光信号の入出力を行う光コネクタがある(特許文献1、特許文献2)。ここで内部反射とは、透明体内に入射した光が、透明体を透過することなく外部との境界面(空気等との境界面)で反射する反射を言う。
特許文献1の光コネクタ(光素子モジュール)71は、図14に示すように、透明構造体76に、45°の斜面75aと回路基板73に対して垂直な垂直面75bとを持つ直角三角形状の突部75を形成し、光ファイバ74を突部75の垂直面75bに突き当てた構造である。突部75の斜面75aが内部反射面(内部反射面と言う場合も75aで示す)となる。74aは光ファイバのコアを示す。
この光コネクタ71において、光ファイバ74の先端から出射した光は、突部75の垂直面75bから突部75内に入り、突部75の斜面すなわち内部反射面75aで反射(内部反射)して下向きに直角に光路変換し、回路基板73上の光素子72に入射する。また、光素子72から出射した光は逆の光路で光ファイバ74に入射する。
As an optical connector for inputting / outputting optical signals between an optical fiber and an optical element on a circuit board, an optical path is changed by internal reflection between the optical fiber introduced in parallel with the substrate surface and the optical element. There are optical connectors that input and output optical signals (Patent Document 1, Patent Document 2). Here, the internal reflection refers to reflection in which light incident on the transparent body is reflected on the boundary surface with the outside (boundary surface with air or the like) without passing through the transparent body.
As shown in FIG. 14, the optical connector (optical element module) 71 of Patent Document 1 has a right triangle shape having a 45 ° inclined surface 75 a and a vertical surface 75 b perpendicular to the circuit board 73 on a transparent structure 76. The protrusion 75 is formed, and the optical fiber 74 is abutted against the vertical surface 75b of the protrusion 75. The slope 75a of the protrusion 75 serves as an internal reflection surface (also indicated as 75a when referred to as an internal reflection surface). Reference numeral 74a denotes an optical fiber core.
In this optical connector 71, the light emitted from the tip of the optical fiber 74 enters the protrusion 75 from the vertical surface 75b of the protrusion 75, and is reflected (internally reflected) by the slope of the protrusion 75, that is, the internal reflection surface 75a. The optical path is changed to a right angle downward and enters the optical element 72 on the circuit board 73. The light emitted from the optical element 72 enters the optical fiber 74 through the reverse optical path.

また、特許文献2の光コネクタは、透明材料からなる光コネクタ本体に、回路基板と平行な光ファイバ用有底穴を形成し、この光ファイバ用有底穴に挿入固定された光ファイバの先端部前方に、45°傾斜の斜面を持つ凹部を形成した構成である。前記45°傾斜の斜面が内部反射面となる。
この光コネクタにおいて、光ファイバの先端から出射した光は、傾斜面で反射(内部反射)して下向きに直角に光路変換し、回路基板上の光素子に入射する。
特開2001−174671、図1B等 特開2007−121973、図1等
The optical connector disclosed in Patent Document 2 has a bottom hole for an optical fiber formed parallel to a circuit board in an optical connector body made of a transparent material, and the tip of the optical fiber inserted and fixed in the bottom hole for the optical fiber. In this configuration, a recess having a slope of 45 ° is formed in front of the part. The 45 ° slope is an internal reflection surface.
In this optical connector, the light emitted from the tip of the optical fiber is reflected (internally reflected) on the inclined surface, converted into an optical path at a right angle downward, and enters the optical element on the circuit board.
JP 2001-174671, FIG. 1B, etc. JP 2007-121973, FIG. 1 etc.

上記従来の光コネクタはいずれも内部反射方式で光路変換する構造であり、回路基板と平行な光ファイバの先端部の前方に斜面を設けてこれを内部反射面としているが、その斜面すなわち内部反射による光路変換用の斜面(内部反射面)はいずれも透明構造体の突部又は光コネクタ本体の広い表面である。   Each of the above conventional optical connectors has a structure that changes the optical path by an internal reflection method, and an inclined surface is provided in front of the tip of the optical fiber parallel to the circuit board as an internal reflection surface. Each of the slopes (internal reflection surface) for changing the optical path is a projection of the transparent structure or a wide surface of the optical connector body.

ところで、内部反射による光路変換用の斜面は、単なる光路変換作用のみを要求される場合であれば平面でよい。
しかし光の結合効率を高めるためには光路変換作用と同時に集光作用を持たせる必要がある。
その場合には、斜面における光ファイバ先端に対向する箇所に、集光作用をする曲面を形成することがある(特許文献1の図2参照)。
しかし、従来の光コネクタのように、透明構造体や光コネクタ本体の外面を直接斜面とする構造では、集光作用をする微小曲面を各光ファイバの光路毎に形成することが簡単でない。すなわち、透明構造体や光コネクタ本体を樹脂成形する場合、金型の一側面に多数の微小曲面(例えば、回転放物線面)を形成する必要があるので、金型の製作が簡単でない。
By the way, the slope for optical path conversion by internal reflection may be a flat surface if only a simple optical path conversion action is required.
However, in order to increase the light coupling efficiency, it is necessary to have a light condensing function as well as an optical path changing function.
In that case, a curved surface that collects light may be formed at a position facing the tip of the optical fiber on the inclined surface (see FIG. 2 of Patent Document 1).
However, in a structure in which the outer surface of the transparent structure or the optical connector main body is directly inclined as in the conventional optical connector, it is not easy to form a minute curved surface that collects light for each optical path of each optical fiber. That is, when a transparent structure or an optical connector main body is resin-molded, it is necessary to form a large number of minute curved surfaces (for example, a rotating parabolic surface) on one side surface of the mold, so that it is not easy to manufacture the mold.

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、コネクタ内で光路変換をする光コネクタで内部反射方式を採用する場合に、主として、集光作用をする内部反射面を形成することが容易な光コネクタを提供することを目的とする。   The present invention has been made to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks. In the case of adopting an internal reflection method in an optical connector that changes the optical path in the connector, an internal reflection surface that mainly performs a light collecting function is formed. An object of the present invention is to provide an optical connector that is easy to implement.

上記課題を解決する本発明は、内部反射により、光素子を搭載した回路基板の上面と平行にあけた光ファイバ挿入穴に挿入された光ファイバ側の複数の第1の光路と前記各第1の光路とそれぞれ交差する前記光素子側の複数の第2の光路とを結合する光コネクタにおいて、
光コネクタ本体は樹脂成形品であり、
前記光ファイバ挿入穴の後方は、前記光コネクタ本体の後方に開口する光ファイバ導入用開口部と、前記光コネクタ本体の上方に開口する接着剤を充填する中空部となっており、
前記光ファイバ挿入穴の前方に、前記光コネクタ本体の上方に開口して接着剤を充填可能な凹所が形成され、前記凹所の前記挿入穴の前方は光ファイバの突き当たり面となっており、
前記光コネクタ本体は、前記光ファイバ挿入穴の前方の光コネクタ本体内に内部反射面を有し、
前記光ファイバ挿入穴と前記内部反射面、および前記内部反射面と前記光素子との間の樹脂は透明であり、
前記内部反射面は、光コネクタ本体に外面から各光ファイバ毎に、各光ファイバ延長方向と90°未満の角度で交差する向きでかつ前記光ファイバ突き当たり面の直近前方の位置に向けてそれぞれあけた有底穴の底面にて形成され、前記有底穴の底面は前記有底穴の軸に関して対称形状であり、
前記内部反射面により前記光ファイバと前記光素子が光結合されていることを特徴とする。
According to the present invention for solving the above-described problems, a plurality of first optical paths on the optical fiber side inserted into an optical fiber insertion hole formed in parallel with an upper surface of a circuit board on which an optical element is mounted by internal reflection, and each of the first optical paths. An optical connector that couples a plurality of second optical paths on the optical element side that respectively intersect the optical paths of
The optical connector body is a resin molded product,
The rear of the optical fiber insertion hole is an optical fiber introduction opening that opens to the rear of the optical connector body, and a hollow portion that is filled with an adhesive that opens to the top of the optical connector body,
In front of the optical fiber insertion hole, a recess is formed that opens above the optical connector body and can be filled with an adhesive, and the front of the insertion hole in the recess is an abutting surface of the optical fiber. ,
The optical connector body has an internal reflection surface in the optical connector body in front of the optical fiber insertion hole,
The resin between the optical fiber insertion hole and the internal reflection surface, and the internal reflection surface and the optical element is transparent,
The internal reflection surface is opened from the outer surface to the optical connector main body for each optical fiber in a direction that intersects each optical fiber extension direction at an angle of less than 90 ° and to a position in front of the optical fiber abutting surface. The bottom surface of the bottomed hole is symmetrical with respect to the axis of the bottomed hole,
The optical fiber and the optical element are optically coupled by the internal reflection surface.

請求項2は、請求項1の光コネクタにおいて、前記有底穴は、光コネクタ本体に、前記光ファイバ延長方向と直交する面に対して90度未満の角度で傾斜した傾斜外面からあけられていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the optical connector according to the first aspect, the bottomed hole is formed in the optical connector main body from an inclined outer surface inclined at an angle of less than 90 degrees with respect to a surface orthogonal to the optical fiber extension direction. It is characterized by being.

請求項3は、請求項1又は2の光コネクタにおいて、前記有底穴の底面は平面か、あるいは穴開口側に凸の曲面としたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the optical connector of the first or second aspect, the bottom surface of the bottomed hole is a flat surface or a curved surface convex toward the hole opening side.

請求項4は、請求項3の光コネクタにおいて、前記有底穴の底面が平面である場合に、前記回路基板上の光素子に対するコネクタ本体の入出射面に集光作用をするレンズ部を形成したことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical connector according to the third aspect, wherein when the bottom surface of the bottomed hole is a flat surface, a lens portion that collects light is formed on an input / output surface of the connector main body with respect to the optical element on the circuit board. It is characterized by that.

請求項5は、請求項3の光コネクタにおいて、前記有底穴の底面が穴開口側に凸の曲面である場合に、前記回路基板上の光素子に対するコネクタ本体の入出射面を平面にしたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical connector according to the third aspect, when the bottom surface of the bottomed hole is a curved surface convex toward the hole opening side, the input / output surface of the connector main body with respect to the optical element on the circuit board is made flat. It is characterized by that.

請求項6は、請求項1〜5のいずれか1項の光コネクタにおいて、前記凹所の底に、光ファイバを案内する光ファイバガイド溝が形成されていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the optical connector according to any one of the first to fifth aspects, an optical fiber guide groove for guiding the optical fiber is formed at the bottom of the recess.

本発明によれば、光路変換するための内部反射面が、光コネクタ本体の外面からあけた有底穴の底面にて形成されてい
るので、光コネクタ本体の外面そのものを内部反射面とする従来構造と比べて、光コネクタ本体を樹脂成形する金型の製作に困難性がなくなるので、所望の内部反射面を形成することが可能となる。
1つの広い金型面に複数の内部反射面を高精度で設ける場合、1つの広い金型面にすべての内部反射面となる部分を高精度に加工することは容易でないが、光ファイバ毎に有底穴を形成する構造とすることで、個々の有底穴を形成するための金型(中子)の精度と配列ピッチの精度を保持するだけで内部反射面を高精度に形成できる。
内部反射面として集光作用をする内部反射面(球面や回転放物線面である微小曲面)を形成する場合、有底穴を形成するための金型(中子)の先端に微小曲面を精度よく形成することは、大サイズの金型の広い面に複数の微小曲面を高精度に形成する従来品と比べて、かなり容易であり製作コストも安価になる。
また、内部反射面の配列、数、あるいは反射方向に設計変更がある場合にも、金型(中子)の数と方向等の変更で対応することができるから、一枚の金型片に複数の内部反射面を加工する場合に比較して有利である。
According to the present invention, the internal reflection surface for converting the optical path is formed on the bottom surface of the bottomed hole opened from the outer surface of the optical connector body, so that the outer surface itself of the optical connector body is the internal reflection surface. Compared to the structure, since there is no difficulty in manufacturing a mold for resin-molding the optical connector body, a desired internal reflection surface can be formed.
When a plurality of internal reflection surfaces are provided with high accuracy on one wide mold surface, it is not easy to process all the internal reflection surfaces on one wide mold surface with high accuracy. By adopting a structure that forms the bottomed holes, the internal reflection surface can be formed with high accuracy only by maintaining the precision of the mold (core) for forming the individual bottomed holes and the precision of the arrangement pitch.
When forming an internal reflection surface that collects light as an internal reflection surface (a minute curved surface that is a spherical surface or a rotating parabolic surface), the minute curved surface is accurately applied to the tip of a mold (core) for forming a bottomed hole. Forming is considerably easier and less expensive to manufacture than a conventional product that forms a plurality of minute curved surfaces with high accuracy on a wide surface of a large-size mold.
In addition, even if there is a design change in the arrangement, number, or reflection direction of the internal reflection surfaces, it can be handled by changing the number and direction of the molds (cores). This is advantageous compared to processing a plurality of internal reflection surfaces.

本発明の一実施例の光コネクタの斜視図である。It is a perspective view of the optical connector of one Example of this invention. 上記光コネクタを取付面の側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the said optical connector from the attachment surface side. 上記光コネクタの切欠き斜視図である。It is a notch perspective view of the said optical connector. 上記光コネクタの平面図である。It is a top view of the said optical connector. 光コネクタに形成した有底穴の底面による内部反射面の曲面形状について説明する図である。It is a figure explaining the curved surface shape of the internal reflection surface by the bottom face of the bottomed hole formed in the optical connector. 図4のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 上記光コネクタに光ファイバを取り付けかつ回路基板に実装した状態で示した断面図である。It is sectional drawing shown in the state which attached the optical fiber to the said optical connector, and was mounted in the circuit board. 図7の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 光コネクタの他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example of an optical connector. 従来の光コネクタの断面図である。It is sectional drawing of the conventional optical connector.

以下、本発明を実施した光コネクタについて、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an optical connector embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施例の光コネクタ1の斜視図、図2は取付面の側から見た斜視図、図3は切欠き斜視図、図4は平面図、図6は図4のA−A断面図、図7は光ファイバを取り付けかつ回路基板に実装した状態で示した断面図である。
この実施例の光コネクタ1は、図7に示すように、光素子2を搭載した光モジュール3に設置されて、光モジュールの面3aと平行に導入された光ファイバ4と前記光素子2の間で、内部反射による光路変換をして光信号の入出力を行う光コネクタである。
つまり、光ファイバ側の第1の光路と、該第1の光路と交差する光素子側の第2の光路を結合する光コネクタである。
以下、特に断りの無い限り、図7にて紙面左側を前方、紙面右側を後方、紙面上側を上方、紙面下側を下方とする。
1 is a perspective view of an optical connector 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view as viewed from the mounting surface side, FIG. 3 is a cutaway perspective view, FIG. 4 is a plan view, and FIG. AA sectional view, FIG. 7 is a sectional view showing an optical fiber attached and mounted on a circuit board.
As shown in FIG. 7, the optical connector 1 of this embodiment is installed in an optical module 3 on which an optical element 2 is mounted, and an optical fiber 4 introduced in parallel with the surface 3a of the optical module and the optical element 2 An optical connector that inputs and outputs optical signals by changing the optical path by internal reflection.
In other words, the optical connector connects the first optical path on the optical fiber side and the second optical path on the optical element side that intersects the first optical path.
Hereinafter, unless otherwise specified, in FIG. 7, the left side of the page is the front, the right side of the page is the rear, the upper side of the page is the upper side, and the lower side of the page is the lower side.

光コネクタ1の本体(光コネクタ本体)6は、使用される信号波長(例えば850nm、1310nm、1550nm)の光を効率よく透過する光透過性樹脂からなる樹脂成形品である。光透過性樹脂として、PC(ポリカーボネイト)、PEI(ポリエーテルイミド)、PPA(ポリフタルアミド)等を用いることができる。   The main body (optical connector main body) 6 of the optical connector 1 is a resin molded product made of a light-transmitting resin that efficiently transmits light having a signal wavelength to be used (for example, 850 nm, 1310 nm, and 1550 nm). As the light transmissive resin, PC (polycarbonate), PEI (polyetherimide), PPA (polyphthalamide), or the like can be used.

この光コネクタ本体6には、本体の後方に開口する光ファイバ導入用開口部7と上方に開口する接着剤充填窓8とが連通する中空部9が形成されている。
中空部9における接着剤充填窓8の下方部分には、例えばV溝による光ファイバガイド溝10が設けられ、各光ファイバガイド溝10の前端(図3〜図7等で左方の端部)から前方に延びる光ファイバ挿入穴11が形成されている。
光ファイバ4の先端側は被覆が除去された裸光ファイバになっており、この裸光ファイバが光ファイバ挿入穴に挿入される。
The optical connector main body 6 is formed with a hollow portion 9 in which an optical fiber introduction opening 7 that opens to the rear of the main body communicates with an adhesive filling window 8 that opens upward.
An optical fiber guide groove 10 by, for example, a V-groove is provided in a lower portion of the adhesive filling window 8 in the hollow portion 9, and the front end of each optical fiber guide groove 10 (the left end in FIGS. 3 to 7 and the like). An optical fiber insertion hole 11 extending forward is formed.
The front end side of the optical fiber 4 is a bare optical fiber from which the coating has been removed, and this bare optical fiber is inserted into the optical fiber insertion hole.

光ファイバ挿入穴11の前方(光ファイバ挿入穴11の前端の前方)は、本体上面側に開口する凹所12となっており、凹所12の前方壁面は光ファイバ突き当たり面12aとなっている。光ファイバ挿入穴11に挿入された光ファイバ4は凹所12を通過し、凹所12の前方壁面12aに突き当てられている。
なお、この凹所12の底には、必要に応じてU字断面の溝等の光ファイバガイド溝13が形成されている。
The front of the optical fiber insertion hole 11 (the front of the front end of the optical fiber insertion hole 11) is a recess 12 that opens to the upper surface of the main body, and the front wall surface of the recess 12 is an optical fiber abutting surface 12a. . The optical fiber 4 inserted into the optical fiber insertion hole 11 passes through the recess 12 and is abutted against the front wall surface 12 a of the recess 12.
An optical fiber guide groove 13 such as a groove having a U-shaped cross section is formed on the bottom of the recess 12 as necessary.

図4に示すように、光コネクタ本体6の光ファイバ突き当たり面12aに近接した前方に内部反射面15aが形成されている。
1本の光ファイバに対して1個の内部反射面15aが形成されている。
つまり、1本の光路に対して1箇所の内部反射面15aが形成されている。
この内部反射面15aは、光コネクタ本体6の傾斜外面16から概ね光ファイバ突き当たり面12aの直近前方に向けて深くあけた有底穴15の底面となっている。
As shown in FIG. 4, an internal reflection surface 15a is formed in front of the optical connector main body 6 in the vicinity of the optical fiber contact surface 12a.
One internal reflection surface 15a is formed for one optical fiber.
That is, one internal reflection surface 15a is formed for one optical path.
The internal reflection surface 15a is a bottom surface of a bottomed hole 15 that is deeply drilled from the inclined outer surface 16 of the optical connector body 6 toward the front of the optical fiber butting surface 12a.

図7およびその要部を拡大した図8に基づき、テープ状の多心の光ファイバ4を取り付けた光コネクタ1を説明する。
光ファイバ(光ファイバテープ)4のテープ被覆部を4c、テープ被覆を除去した光ファイバ素線部分を4b、裸ファイバの部分を4aで示す。
光ファイバテープ4を光ファイバ導入用開口部7から挿入する。
特に図示しないがテープの被覆部分と光ファイバ導入用開口部7との間にはストレインリリーフ用の保護部材が設けられる。
保護部材とは、例えば、弾性体で出来た保護ブーツや、隙間に充填された柔軟な接着剤である。
光ファイバテープ4の先端の樹脂被覆をすべて除去した複数の光ファイバ(裸ファイバ)4aを光ファイバガイド溝10を案内としてその前方の複数の光ファイバ挿入穴11に挿入する。
光ファイバ挿入穴11の内径は裸光ファイバの外径よりも数μm程度大きくなっている。
光ファイバテープ4をさらに押し込んでゆくと、その前方の凹所12の前方壁面である光ファイバ突き当たり面12aに突き当たり、光ファイバテープ4の先端位置が決定される。
次いで、接着剤充填窓8から接着剤18を充填して光ファイバを固定する。同時に、凹所12にも接着剤18’を充填する。接着剤を充填する際に発生する気泡は凹所12と接着剤充填窓8から排出される。
充填された接着剤18、18’は、硬化する際に収縮するが、凹所12、18とも外気に通じているために収縮歪み(内部応力)が外部に解放され、光ファイバの位置に影響を及ぼすことはない。
なお、凹所12を設けない場合は、光ファイバ挿入穴11の奥端が光ファイバ突き当たり面となる。
The optical connector 1 to which the tape-shaped multi-fiber optical fiber 4 is attached will be described with reference to FIG.
A tape coating portion of the optical fiber (optical fiber tape) 4 is denoted by 4c, an optical fiber strand portion from which the tape coating has been removed is denoted by 4b, and a bare fiber portion is denoted by 4a.
The optical fiber tape 4 is inserted from the optical fiber introduction opening 7.
Although not particularly shown, a strain relief protective member is provided between the covering portion of the tape and the optical fiber introduction opening 7.
The protective member is, for example, a protective boot made of an elastic body or a flexible adhesive filled in a gap.
A plurality of optical fibers (bare fibers) 4a from which the resin coating at the tip of the optical fiber tape 4 has been completely removed are inserted into a plurality of optical fiber insertion holes 11 in front of the optical fiber guide groove 10 as a guide.
The inner diameter of the optical fiber insertion hole 11 is about several μm larger than the outer diameter of the bare optical fiber.
When the optical fiber tape 4 is further pushed in, the optical fiber abutment surface 12a which is the front wall surface of the recess 12 in front of the optical fiber tape 4 is abutted, and the tip position of the optical fiber tape 4 is determined.
Next, the optical fiber is fixed by filling the adhesive 18 from the adhesive filling window 8. At the same time, the recess 12 is filled with the adhesive 18 '. Bubbles generated when the adhesive is filled are discharged from the recess 12 and the adhesive filling window 8.
The filled adhesives 18 and 18 ′ contract when cured, but both the recesses 12 and 18 communicate with the outside air, so that the contraction strain (internal stress) is released to the outside, which affects the position of the optical fiber. Will not affect.
When the recess 12 is not provided, the back end of the optical fiber insertion hole 11 serves as an optical fiber abutting surface.

光ファイバ4を取り付けた光コネクタ1は、図7のように、VCSELやPD等の光素子2を搭載した光モジュール3上に、光素子2に対して正しく光結合するように位置決めして取付けられる。なお、本図では、光モジュール3を回路基板19上に搭載しているが、光モジュール3を用いずに、回路基板19に光素子を直接搭載し、この回路基板19に光コネクタ1の取付面(下面)を載置する構成とすることも可能である。   As shown in FIG. 7, the optical connector 1 to which the optical fiber 4 is attached is positioned and mounted on the optical module 3 on which the optical element 2 such as a VCSEL or PD is mounted so as to be optically coupled to the optical element 2 correctly. It is done. In this figure, the optical module 3 is mounted on the circuit board 19, but the optical element is directly mounted on the circuit board 19 without using the optical module 3, and the optical connector 1 is attached to the circuit board 19. It is also possible to adopt a configuration in which the surface (lower surface) is placed.

光ファイバ4aの先端から出射した光は、凹所12の壁面である光ファイバ突き当たり面12aから光コネクタ本体6内の透明樹脂内を透過し、有底穴15の底面すなわち内部反射面15aにて内部反射して下向きに直角に光路変換する。
光路変換した光は、透明樹脂内を通過して光モジュール3上の光素子2に入射する。
光素子2から出射した光は逆の光路を経由して光ファイバ4aのコアに入射する。
The light emitted from the tip of the optical fiber 4a is transmitted through the transparent resin in the optical connector body 6 from the optical fiber abutting surface 12a which is the wall surface of the recess 12, and is transmitted through the bottom surface of the bottomed hole 15, that is, the internal reflection surface 15a. Internally reflected to change the optical path at a right angle downward.
The light whose path has been changed passes through the transparent resin and enters the optical element 2 on the optical module 3.
The light emitted from the optical element 2 enters the core of the optical fiber 4a via the reverse optical path.

次に内部反射面15aの形状について説明する。
有底穴15の底面(内部反射面)15aは、平面あるいは穴開口側に凸の曲面となっている。
光の入出射方向から見た内部反射面の面積は、概ね光のスポット径をカバーする程度になっている。
つまり、光コネクタの内部から見た場合、内部反射面15aは平面鏡か、あるいは集光作用をする凹面鏡となっている。
凹面とは、例えば球面、あるいは回転放物線面(パラボラ面)等の非球面による凹面である。
内部反射面が平面である場合、有底穴15の底面15aは、有底穴15の中心軸15cに対して垂直にすることができる。
例えば、傾斜外面16の延在方向に対して有底穴15を垂直に形成すると、有底穴15底面15aは傾斜外面16と平行になる。
ただし、有底穴15の中心軸15cは傾斜外面16にたいして垂直な方向には限定されない。
Next, the shape of the internal reflection surface 15a will be described.
A bottom surface (internal reflection surface) 15a of the bottomed hole 15 is a flat surface or a curved surface convex toward the hole opening side.
The area of the internal reflection surface as viewed from the light incident / exit direction is approximately enough to cover the spot diameter of the light.
That is, when viewed from the inside of the optical connector, the internal reflection surface 15a is a plane mirror or a concave mirror that performs a light collecting action.
The concave surface is a concave surface made of an aspherical surface such as a spherical surface or a parabolic surface (parabolic surface), for example.
When the internal reflection surface is a plane, the bottom surface 15 a of the bottomed hole 15 can be perpendicular to the central axis 15 c of the bottomed hole 15.
For example, when the bottomed hole 15 is formed perpendicular to the extending direction of the inclined outer surface 16, the bottom surface 15 a of the bottomed hole 15 is parallel to the inclined outer surface 16.
However, the central axis 15 c of the bottomed hole 15 is not limited to a direction perpendicular to the inclined outer surface 16.

図8では、底面15aは中心軸15cに対して対称な凹面になっている。
そして、凹面であれば、光ファイバ4aから出射した光を光素子2に正しく焦点を結ぶように集光し、また、光素子2から出射した光を拡散させることなく光ファイバ4aのコアに入射させる。つまり、光結合効率を向上させることができる。
このようにして、回路基板3上の光素子2と光コネクタ1側の光ファイバ4aとの間で光信号の入出力を行う。
In FIG. 8, the bottom surface 15a is a concave surface symmetrical with respect to the central axis 15c.
And if it is a concave surface, the light emitted from the optical fiber 4a is condensed so as to be correctly focused on the optical element 2, and the light emitted from the optical element 2 is incident on the core of the optical fiber 4a without being diffused. Let That is, the optical coupling efficiency can be improved.
In this way, optical signals are input / output between the optical element 2 on the circuit board 3 and the optical fiber 4a on the optical connector 1 side.

光コネクタ本体6は例えば射出成形により成形することができる。
この光コネクタ本体6を成形する場合、金型内に形成されるキャビティに光透過性樹脂を充填して成形する。
この場合、有底穴15を形成する金型部分として、キャビティ内に有底穴15の形状に対応する形状の金属製のコアピンを配置する。
以下、有底穴15の底面15aが平面でなく穴開口側に凸の曲面である場合について説明する。
丸棒の先端面に凹面をざぐった金属製のコアピン(先端に凹面を持つコアピン)を所定の位置に配置する。
ここで従来の場合と比較すると、従来は金型の外面に複数個の微小曲面を一体加工する。
このため、外面を形成する金型片の一面に複数の微小曲面となる複数の凹部を加工する必要があるが、このような高精度の金型片を製作することは簡単でない。例えば複数の凹部のうちの一部について精度が不良、あるいは凹部の配列ピッチが崩れた場合には、その金型片が不良品となるので金型製作が容易でなく、また、コストも非常に高くなり易い。
しかし、上記光コネクタ本体6の場合、高い精度を要する微小曲面を形成する中子が細い断面が円形なる棒状のコアピンの集合である。
金属製のコアピンの先端を研削加工、欠削加工、その他手段でザグルことにより凹面を精度よく形成することは、大サイズの金型の広い面に複数の凹面を精度良く形成する場合と比較して、かなり容易である。
コアピン先端の微小曲面の精度が不良であった場合は、その1本のコアピンのみを良品と交換すれば済むので、1つの微小曲面の精度不良によっても大サイズの金型片全体がそのままでは使用不可となる従来品と比べて、金型を準備することが容易であり、コストも安くなる。
The optical connector body 6 can be formed by, for example, injection molding.
When the optical connector body 6 is molded, the cavity formed in the mold is filled with a light transmitting resin and molded.
In this case, a metal core pin having a shape corresponding to the shape of the bottomed hole 15 is disposed in the cavity as a mold part for forming the bottomed hole 15.
Hereinafter, the case where the bottom surface 15a of the bottomed hole 15 is not a flat surface but a curved surface convex toward the hole opening side will be described.
A metal core pin (core pin having a concave surface at the tip) having a concave surface on the tip surface of the round bar is disposed at a predetermined position.
Here, compared with the conventional case, conventionally, a plurality of minute curved surfaces are integrally processed on the outer surface of the mold.
For this reason, it is necessary to process a plurality of concave portions that form a plurality of minute curved surfaces on one surface of the mold piece that forms the outer surface, but it is not easy to manufacture such a high-precision mold piece. For example, if the accuracy of some of the plurality of recesses is poor or the arrangement pitch of the recesses collapses, the mold piece becomes a defective product, making it difficult to manufacture the mold, and the cost is very high. It tends to be expensive.
However, in the case of the optical connector body 6, the core that forms a minute curved surface that requires high accuracy is a set of rod-shaped core pins whose thin cross section is circular.
Forming a concave surface with high precision by grinding the tip of a metal core pin, chipping, or other means compared to forming multiple concave surfaces with high precision on a large surface of a large die. It's pretty easy.
If the accuracy of the minute curved surface at the tip of the core pin is poor, it is only necessary to replace that one core pin with a non-defective product. Compared to conventional products that are impossible, it is easy to prepare a mold and the cost is also reduced.

また、光ファイバの並びピッチ、配列の段数、反射角度を変更したい場合に、従来品の場合、そのピッチに対応する複数の微小曲面を持つ金型片を全く新しく製作しなければならないので、煩雑であり、費用も高くつく。
ここで並びピッチの変更とは、内部反射面の間隔、内部反射面の数等の変更であり、配列の段数の変更とは、横並び一列に並べられ内部反射面を、2列以上となるように配列する場合等をいう。
これに対して、本発明の光コネクタ本体6を樹脂成形する金型の場合、同じコアピンを単に間隔を変えたり、コアピンの配置を適宜変更するだけで済むので、従来品樹脂成形の金型を製作する場合と比べて極めて簡単であり、費用もかからない。
すなわち、例えば微小曲面の角度を変更(光路変換方向を変更)したり、微小曲面のサイズや曲率を変更したりする場合、従来品であれば、内部反射面の仕様変更に対して、新たな仕様の微小曲面あるいは平面を持つ金型片を全く新しく製作しなければならないので、金型費用が高くなる。
これは、微小曲面だけでなく平面である場合も同様である。
これに対して本発明によれば、単にコアピンのみを変更すれば済むので、内部反射面の仕様変更への対応が極めて簡単であり、費用も安く済む。
上記のように、大サイズの金型の広い面に複数の微小な反射面を形成する、という従来構造における金型製作上の困難性がなくなるので、所望の内部反射面を自在に形成することが可能となる。
In addition, when it is desired to change the arrangement pitch of optical fibers, the number of arrangement stages, and the reflection angle, in the case of the conventional product, a mold piece having a plurality of minute curved surfaces corresponding to the pitch must be manufactured completely, which is complicated. And expensive.
Here, the change in the arrangement pitch is a change in the interval between the internal reflection surfaces, the number of the internal reflection surfaces, and the like, and the change in the number of steps in the array means that the internal reflection surfaces are arranged in two rows or more. The case where it arranges to.
On the other hand, in the case of a mold for resin molding the optical connector body 6 of the present invention, it is only necessary to change the interval of the same core pins or change the arrangement of the core pins as appropriate. Compared to manufacturing, it is extremely simple and does not cost much.
That is, for example, when changing the angle of the minute curved surface (changing the optical path conversion direction) or changing the size or curvature of the minute curved surface, if it is a conventional product, it is a new Since a mold piece having a minute curved surface or flat surface of the specification has to be manufactured completely, the mold cost becomes high.
The same applies to not only a minute curved surface but also a flat surface.
On the other hand, according to the present invention, since only the core pin needs to be changed, it is very easy to cope with the specification change of the internal reflection surface, and the cost can be reduced.
As described above, since there is no difficulty in manufacturing a mold in the conventional structure of forming a plurality of minute reflecting surfaces on a wide surface of a large-sized mold, a desired internal reflecting surface can be freely formed. Is possible.

次に、有底穴15の底面15aによる内部反射面15aの曲面形状についてさらに詳しく説明する。
図5は有底穴15の横断面図であり、本図は図8の場合と同様に、有底穴15の底面15aによる凹反射面15aの中心軸は、有底穴15の中心軸15cと一致しており、凹反射面15aの断面輪郭は中心軸15cに対して対称形状となっている。
このような対称形状の凹反射面15aであれば高精度なものを容易に製造できる。
例えば、第1実施例のようにコアピンが光コネクタ外面から45度の方向で下向きに配置された場合、光ファイバの光軸と受発光素子の光軸が90度で交差するようにできる。
なお、特に図示はしないが凹反射面15aの曲率が変化するような形状の加工をすることもできる。
Next, the curved surface shape of the internal reflection surface 15a by the bottom surface 15a of the bottomed hole 15 will be described in more detail.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the bottomed hole 15. In this figure, the central axis of the concave reflecting surface 15a by the bottom surface 15a of the bottomed hole 15 is the central axis 15c of the bottomed hole 15, as in FIG. The sectional contour of the concave reflecting surface 15a is symmetrical with respect to the central axis 15c.
Such a symmetrical concave reflecting surface 15a can be easily manufactured with high accuracy.
For example, when the core pin is disposed downward in the direction of 45 degrees from the outer surface of the optical connector as in the first embodiment, the optical axis of the optical fiber and the optical axis of the light emitting / receiving element can be crossed at 90 degrees.
In addition, although not shown in particular, it is also possible to process the shape such that the curvature of the concave reflecting surface 15a changes.

光コネクタ1を光モジュール3に取り付ける場合、光モジュール3上の光素子2に対して精度よく位置決めすること必要がある。
この位置決め手段としては、例えば、光コネクタ本体の底面に嵌合凸部を形成し、光モジュール側に前記嵌合凸部を受容する嵌合凹部を設けて位置決めすることができる。
あるいは、光コネクタ本体の底面に嵌合凹部を形成し、光モジュール側に前記嵌合凹部にを嵌合する嵌合凸部を設けて位置決めすることができる。
その他、光コネクタと光モジュールとの間の位置決め手段は適宜設計変更でき種々の形状を採用することができる。
When attaching the optical connector 1 to the optical module 3, it is necessary to accurately position the optical connector 1 with respect to the optical element 2 on the optical module 3.
As this positioning means, for example, a fitting convex portion can be formed on the bottom surface of the optical connector body, and a fitting concave portion for receiving the fitting convex portion can be provided on the optical module side for positioning.
Alternatively, a fitting recess can be formed on the bottom surface of the optical connector body, and a fitting protrusion can be provided on the optical module side to fit the fitting recess.
In addition, the positioning means between the optical connector and the optical module can be appropriately changed in design, and various shapes can be adopted.

なお、平面は凹面よりも製作が容易であるが、やはり、従来品との有利性は同様である。   Although the flat surface is easier to manufacture than the concave surface, the advantages of the conventional product are the same.

図9は、本発明の他の実施例である。
本実施例は、有底穴25の底面25aを平面にして、単なる平面鏡として作用する内部反射面25aとなっている。
光コネクタ本体26の光素子2に対向する部分に凹所26bを形成し、この凹所26bの上面を球面凸状にして集光作用をするレンズ部28を形成することもできる。
これにより、光ファイバから出射した光を光素子2に正しく焦点を結ぶように集光し、また、光素子2から出射した光を拡散させることなく光ファイバのコアに入射させる。
平面の内部反射面25aを形成する場合に限らず、集光作用をする内部反射面を形成する場合にも、レンズ部28を形成することができる。
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the bottom surface 25a of the bottomed hole 25 is a flat surface, and the internal reflection surface 25a functions as a simple plane mirror.
A concave portion 26b may be formed in a portion of the optical connector main body 26 facing the optical element 2, and the lens portion 28 having a condensing action may be formed by making the upper surface of the concave portion 26b into a spherical convex shape.
As a result, the light emitted from the optical fiber is condensed so as to be correctly focused on the optical element 2, and the light emitted from the optical element 2 is incident on the core of the optical fiber without being diffused.
The lens portion 28 can be formed not only when the planar internal reflection surface 25a is formed, but also when an internal reflection surface that collects light is formed.

上記の各実施例において、光の入出射面(光コネクタ本体の下面(レンズ部28を形成する場合も含む))を無反射面とすることが、光素子から光ファイバへの光伝達における光損失を低減するために有効である。
無反射面とする手段としては、光の入出射面に、誘電体膜をスパッタリングにより堆積させて無反射(AR)コーティングを施す方法を採用できる。
また、光の入出射面に微細凹凸形状を、使用される光信号波長より小さい周期で配列した微細構造により、無反射機能を持たせることができる。
また、内部反射面に集光作用を持たせる手段として、実施例では有底穴に回転放物線面を形成したが、有底穴の底面にリング状の凹凸(半径方向に凹凸が繰り返される凹凸)を形成して集光作用を持つ内部反射面とすることもできる。
また、上述の説明では、光コネクタとして説明したが、本発明はいわゆる光ファイバアレイとしての用途に適用することができる。
In each of the above embodiments, the light incident / exit surface (the lower surface of the optical connector main body (including the case where the lens portion 28 is formed)) is a non-reflective surface, so that light in light transmission from the optical element to the optical fiber can be obtained. It is effective for reducing the loss.
As a means for providing a non-reflective surface, a method of applying a non-reflective (AR) coating by depositing a dielectric film on the light incident / exit surface by sputtering can be employed.
Further, a non-reflective function can be provided by a fine structure in which fine irregularities are arranged on the light incident / exit surface with a period smaller than the optical signal wavelength to be used.
In addition, as a means for condensing the internal reflection surface, a rotating parabolic surface is formed in the bottomed hole in the embodiment, but a ring-shaped unevenness (an unevenness in which the unevenness is repeated in the radial direction) is formed on the bottom surface of the bottomed hole. It is also possible to form an internal reflection surface having a light collecting action.
In the above description, the optical connector has been described. However, the present invention can be applied to a so-called optical fiber array.

なお、本発明では、少なくとも光ファイバ挿入穴と内部反射面および光素子との間の光が透過する部分の樹脂が透明であれば良い。他の部分は光が通らない部分であるから有色樹脂、あるいは他の材料で構成することも可能である。   In the present invention, it is only necessary that at least a portion of the resin that transmits light between the optical fiber insertion hole, the internal reflection surface, and the optical element is transparent. Since the other part is a part through which light does not pass, it can be made of colored resin or other materials.

1、21 光コネクタ
2 光素子
3、23 回路基板
3a、23a 基板面
4 光ファイバ
6、26 光コネクタ本体
26a 設置面
26b 凹所
7 光ファイバ導入用開口部
8 接着剤充填窓
9 中空部
10 光ファイバガイド溝
11 光ファイバ挿入穴
12 凹所
12a 光ファイバ突き当たり面
13 光ファイバガイド溝
15、25 有底穴
15a、25a 内部反射面(有底穴の底面)
16 傾斜外面
18、18’ 接着剤
28 レンズ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21 Optical connector 2 Optical element 3, 23 Circuit board 3a, 23a Substrate surface 4 Optical fiber 6, 26 Optical connector main body 26a Installation surface 26b Recess 7 Optical fiber introduction opening 8 Adhesive filling window 9 Hollow part 10 Light Fiber guide groove 11 Optical fiber insertion hole 12 Recess 12a Optical fiber abutting surface 13 Optical fiber guide grooves 15, 25 Bottomed holes 15a, 25a Internal reflection surface (bottom of bottomed hole)
16 Inclined outer surface 18, 18 'Adhesive 28 Lens part

Claims (6)

内部反射により、光素子を搭載した回路基板の上面と平行にあけた光ファイバ挿入穴に挿入された光ファイバ側の複数の第1の光路と前記各第1の光路とそれぞれ交差する前記光素子側の複数の第2の光路とを結合する光コネクタにおいて、
光コネクタ本体は樹脂成形品であり、
前記光ファイバ挿入穴の後方は、前記光コネクタ本体の後方に開口する光ファイバ導入用開口部と、前記光コネクタ本体の上方に開口する接着剤を充填する中空部となっており、
前記光ファイバ挿入穴の前方に、前記光コネクタ本体の上方に開口して接着剤を充填可能な凹所が形成され、前記凹所の前記挿入穴の前方は光ファイバの突き当たり面となっており、
前記光コネクタ本体は、前記光ファイバ挿入穴の前方の光コネクタ本体内に内部反射面を有し、
前記光ファイバ挿入穴と前記内部反射面、および前記内部反射面と前記光素子との間の樹脂は透明であり、
前記内部反射面は、光コネクタ本体に外面から各光ファイバ毎に、各光ファイバ延長方向と90°未満の角度で交差する向きでかつ前記光ファイバ突き当たり面の直近前方の位置に向けてそれぞれあけた有底穴の底面にて形成され、前記有底穴の底面は前記有底穴の軸に関して対称形状であり、
前記内部反射面により前記光ファイバと前記光素子が光結合されていることを特徴とする光コネクタ。
The plurality of first optical paths on the optical fiber side inserted in optical fiber insertion holes formed in parallel with the upper surface of the circuit board on which the optical elements are mounted, and the optical elements intersecting the first optical paths, respectively, due to internal reflection In an optical connector for coupling a plurality of second optical paths on the side,
The optical connector body is a resin molded product,
The rear of the optical fiber insertion hole is an optical fiber introduction opening that opens to the rear of the optical connector body, and a hollow portion that is filled with an adhesive that opens to the top of the optical connector body,
In front of the optical fiber insertion hole, a recess is formed that opens above the optical connector body and can be filled with an adhesive, and the front of the insertion hole in the recess is an abutting surface of the optical fiber. ,
The optical connector body has an internal reflection surface in the optical connector body in front of the optical fiber insertion hole,
The resin between the optical fiber insertion hole and the internal reflection surface, and the internal reflection surface and the optical element is transparent,
The internal reflection surface is opened from the outer surface to the optical connector main body for each optical fiber in a direction that intersects each optical fiber extension direction at an angle of less than 90 ° and to a position in front of the optical fiber abutting surface. The bottom surface of the bottomed hole is symmetrical with respect to the axis of the bottomed hole,
An optical connector, wherein the optical fiber and the optical element are optically coupled by the internal reflection surface.
前記有底穴は、光コネクタ本体に、前記光ファイバ延長方向と直交する面に対して90度未満の角度で傾斜した傾斜外面からあけられていることを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。   2. The optical connector according to claim 1, wherein the bottomed hole is formed in the optical connector main body from an inclined outer surface inclined at an angle of less than 90 degrees with respect to a surface orthogonal to the optical fiber extending direction. . 前記有底穴の底面は平面か、あるいは穴開口側に凸の曲面としたことを特徴とする請求項1又は2記載の光コネクタ。   3. The optical connector according to claim 1, wherein the bottom surface of the bottomed hole is a flat surface or a curved surface convex toward the hole opening side. 前記有底穴の底面が平面である場合に、前記回路基板上の光素子に対するコネクタ本体の入出射面に集光作用をするレンズ部を形成したことを特徴とする請求項3記載の光コネクタ。   4. The optical connector according to claim 3, wherein when the bottom surface of the bottomed hole is a flat surface, a lens portion for condensing light is formed on the light incident / exit surface of the connector main body with respect to the optical element on the circuit board. . 前記有底穴の底面が穴開口側に凸の曲面である場合に、前記回路基板上の光素子に対するコネクタ本体の入出射面を平面にしたことを特徴とする請求項3記載の光コネクタ。   4. The optical connector according to claim 3, wherein when the bottom surface of the bottomed hole is a curved surface convex toward the hole opening side, the input / output surface of the connector body with respect to the optical element on the circuit board is flat. 前記凹所の底に、光ファイバを案内する光ファイバガイド溝が形成されていることを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。   2. The optical connector according to claim 1, wherein an optical fiber guide groove for guiding the optical fiber is formed at the bottom of the recess.
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