JP5602627B2 - 光導波路用の光プラグ接続体 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路用の光プラグ接続体およびその要素（すなわち、プラグおよび組み合わされるソケット）と、光導波路用の光プラグ接続体を製造するための方法とに関する。

レーザビームの使用は、多くの用途（たとえば、医療手術方法、材料の検査および加工、またはレーザ走査顕微鏡などにおける生体試料の検査および取り扱い）において、基礎となっている。それらの用途のうち多くで使用される器具には、光導波路によってレーザ放射が供給される。この目的のために、レーザビームは放射源または別の光学部品からの出射後、結合装置によって光導波路に結合（カップリング）され、別の結合装置によって適用場所（すなわち、それぞれの器具）において結合を解かれる必要がある。器具内において、レーザビームは無誘導のビームとして自由に伝播し（すなわち、光導波路内のようにではなく）、それぞれの用途に使用される。放射損失および像収差を可能な限り低く維持すると共に器具への結合時に可能な限り高品質のビームを維持するために、結合光学系に対する光導波路の位置合わせを高精度に行う必要がある。従って、出力時に、ビームはその伝播方向および伝播位置に関して、高精度でそれぞれの器具へ導入される必要がある。そのような結合装置は、プラグとソケットとの組からなる標準プラグ接続体として、国際的にＡ〜Ｄの４つの品質等級に分類されている。一般に品質が高いほど、製造における労力およびコストは大きくなる。

従来技術で既知のあらゆる結合装置には、以下の共通点がある。すなわち、上記のような光導波路の分離およびその後の再接続において、少なくとも光導波路が別の器具にプラグ接続される場合、または少なくとも異なる光導波路（同種であっても）が同じ器具に取り付けられる場合、送出光またはビームの調整不良による性能上および品質上の相当な損失が許容されるのでない限り、常に面倒な調節が必要とされる。光導波路プラグ接続体の分離は、光源の変更（たとえば、異なる波長のレーザの使用）、および／または供給点の変更（たとえば、異なる器具への光の供給）を容易に行うために必要とされる場合もある。従来技術において、搭載機構および調節機構を集束光学系と組み合わせた様々な製品がある。必要な自由度（最大６）は、様々な動作原理および調節ストラテジによって設定される。しかし、従来技術で既知のすべての解決策においては、一般に、器具への組み込み時に、組み込み現場において、訓練を受けたサービススタッフによるかなりの調節が必要とされる。それにも拘らず、その後に行なわれる結合は、永続的および安定的な質のビーム結合またはビーム出力を保証するのに十分ではない。

たとえば特許文献１は、光ファイバに入射するまたは光ファイバから出射するレーザ放射の結合を行う光ファイバの末端部について開示している。この引用特許文献の図１１に示すように、末端部は、ポンプを収容するハウジングにマウントによって接続されている。この末端部には、光ビームの整合（アライメント）のための基準面として機能する１つ以上の外部調整面が設けられている。これらの調整面はすべて、末端部の周囲に設けられている。末端部は、調整面がマウントを支持するようにハウジングにプラグ接続される。また末端部には、調整面に対して光ファイバの位置を調節するための手段も設けられている。これらの調節手段（たとえば、ネジ）によって、光ファイバは、円筒形または円錐形の基準面に対してアライメントされる。末端部のフロントエンドには、入出射する放射を結合するための集束レンズが取り付けられている。末端部がハウジングから分離され、同一設計の別のハウジングに挿入される場合、調整面に対する光ファイバの調節が維持されることは確かである。しかし、ハウジング内での末端部のアライメントを最適にするため
に、調整面をハウジングのマウントに適正に挿入するという問題が加わる。基準面または調整面およびマウントは円筒形または円錐形であるため、不可避の製造公差がある。すなわち、末端部をハウジングに挿入すると、通常、末端部の対称軸とハウジングの対称軸とによって両者の間に小さな角度が形成される。たとえ偏向が非常に小さくても、品質低下につながる。平行アライメントを正確に行うことは可能ではあるが、通常、多くの時間と感覚における器用さとを要する。

光ファイバを調節するための別の装置について、特許文献２に記載されている。特許文献２において、ハウジングは、集束要素（たとえば、コリメータレンズ）を含み；調節装置は、光ファイバを収容するスルーホールを備える調整ボールから本質的になる。この調整ボールは、回転可能なだけでなく、コリメータレンズの光軸に対して平行移動できるように支持されている。これによって、光ファイバの出射面をコリメータレンズの焦点に位置させることが可能となり、最良の結合すなわち出力が達成される。調節が行なわれると、ガイドスリーブまたはハウジングを適切な他の要素に接続することができ、ビームが利用可能となる。この場合、ガイドスリーブの外表面が調整面として機能するので、接続または分離がなされると、特許文献１と同様に再調節の問題が生じる。

同様の問題が、特許文献３に記載の末端部にも生じる。光ファイバはフェルールに挿入され、フェルールは末端部にプラグ接続される。またフェルールは、末端部のフロントエンドに取り付けられたコリメータレンズに対して、調節ネジによって軸方向および半径方向にアライメントされる。外形が円筒形の末端部は、同様に、対応するマウントにプラグ接続される。

特許文献４には、最良の効率で放射の光学的な結合または出力を行うことを意図した別の構成が記載されている。ファイバとレンズとが同じ末端部に配置される上記の構成とは異なり、特許文献４に記載の構成は末端部が２つの部分から成り、この点でファイバとレンズが相対的に調節されるという高い柔軟性を可能にしている。プラグの第１部分において、ファイバはフェルールに固定される。一方、プラグの第２部分においては、レンズが堅固に配置される。プラグの第１部分と第２部分とは、ネジなどによって堅固に接続される。プラグの２つの部分が堅固に接続されるにも拘らず、ファイバを収容するプラグの第１部分は、調節ネジによって、軸方向および半径方向においてファイバの出射面の位置を柔軟に調節できるように設計されている。このような設計が可能なのは、プラグの第１部分が単体ではあるが２つのセグメントから成っており、２つのセグメント間の物質が除去されて、一種の弾性ヒンジを成しているためである。この多部分プラグの末端部の外形は円筒形であるため、放射の利用を意図した器具に対する接続の分離または再接続を行った場合、上記の構成と同様の調節問題が生じる。ファイバ端部面およびレンズのアライメントは単体の弾性ヒンジの調節によって行なわれるため、上記のような調節はやや困難である。

独国特許出願公告第１９８−４０−９３５号明細書 独国特許発明第３２−３８−０４９号明細書 米国特許第６，７９６，７２０号明細書 米国特許第６，９２５，２３４号明細書。

本発明によって解決される主要な課題は、再調節を必要とせず、同等の要素の構成からなる異なる構成において分離と再接続とをユーザが容易に行える、光プラグ接続体を製造
することである。このような光プラグ接続体には、製造工程において要素の工場調節（特に、入出射する光ビームが通過するレンズに対するファイバの調節）と、外部の調整面に対するファイバおよびレンズからなるユニット調節とを行うための、簡単かつ堅牢な手段が設けられる。

上記冒頭部分に記載の種類の光プラグ接続体において、この課題は以下のように解決される。すなわち、プラグには、光ビームの伝播方向に対してアライメントされた、少なくとも１つの平坦で平滑化された接触面が設けられ、この接触面は、ソケットにおいて光ビームの伝播方向に対してアライメントされた対応する少なくとも１つの平坦で平滑化された合わせ接触面上に載置されている。

このようなプラグ接続体には、従来技術で既知のプラグ接続体に比べて大きな利点がある。すなわち、従来技術で既知の接触面および合わせ接触面は、調整面、および平行ビームを取り囲む円筒面を備えるマウントとして形成される。このような円筒面はより大きな表面積を有するため、より大きな載置面として機能するものの、多大な労力を注がない限り、プラグのソケットからの分離および再接続、または同等のプラグとの交換を再調節なく行えるほどの高精度で円筒面を製造することはできない。

主として、この問題は平面で生じるが、これらの平面は簡単な方法によって平滑化でき、段差１００ｎｍ以下の平坦度が達成される。この場合、接触面は、プラグに入射するまたはプラグから出射する光ビームの伝播方向に対してアライメントされ；好適には、ソケットの対応する平坦で平滑化された合わせ接触面も、同様にアライメントされる。接続状態において、プラグの接触面はソケットの合わせ接触面上に載置される。合わせ接触面の平坦度は、それによって存在位置が形成されるため、より重要な基準である。

接触面が、光ビーム（たとえば、プラグを平行状態で出射する光ビーム）の伝播方向に対してある角度でアライメントされる場合、ソケットのビーム入射部の極近傍にビーム屈折手段が設けられていない限り、ソケットの合わせ接触面は、必ずしも対応してアライメントされる必要はない。光ビームと接触面または合わせ接触面とで成す角度は、０度であってもよい。すなわち、光ビームは接触面または合わせ接触面に平行であってもよい。このような構造が対応するプラグおよびソケットを含むこと（例えば、プラグは単純にソケットに押し入れられる）は可能である。

しかしながら、上記のような平行面に対してビームをアライメントすることは、比較的困難である。このため、本発明の好ましい一実施形態において、光ビームは、少なくとも１つの接触面と少なくとも１つの合わせ接触面とが位置する平面に対し、好ましくは９０度の直角で交差する。角度０度〜９０度のうち、他のすべての角度も可能である。ただし、垂直に交差する場合には設計の実装は容易であり、またビームに対する表面のアライメントを容易に確認できる。この目的のために、たとえば、１ｍの距離にある垂直面から接触面までのビーム偏向を以下の回転方法によって決定できる。これによって、必要な平坦度およびアライメントを達成するには接触面のどのスポットに依然として補正が必要か、並びにどれだけの補正が必要かを、直接読み取ることができる。平面に対してビームが平行である場合はもとより、入射光が斜めの場合にも、光の方向は常に面内成分が存在し、補正の必要な領域が即座には明らかでないので、そのような読み出しはさらに困難である。特に、入射角の非常に小さいビームについて、および平面に平行なビームについても同様のことが言える。

本発明の特に好ましい一実施形態において、少なくとも１つの接触面と少なくとも１つの合わせ接触面とは、機械的に平滑化され、好ましくはラッピングまたはポリッシングさ
れる。この種の機械的平滑化は、高精度で所望の平坦度を得る場合に特に適している。しかし、平滑化は必ずしも機械的に行なわれる必要はない。すなわち、必要な精度が達成されるのであれば、他の平滑化処理（たとえば、レーザ加工または電気化学処理）も可能であり、同等に適用できる。

上記の特性は、本発明の光プラグ接続体が適切に機能するために不可欠である。また、プラグまたはソケットの特定の形態に関係なく、本発明は更に、本発明の光プラグ接続体に特に適切に使用されるプラグおよびソケットに関する。

このようなプラグは、光導波路においてマウントに固定された端部を収容するための取付部を備える第１プラグ要素と；レンズを備える第２プラグ要素と；取付部において光導波路の端部のビーム方向に沿ったアライメントおよび固定を行なう手段と；レンズのアライメントを行なう手段と；少なくとも１つの接触面が設けられ、且つ、第１プラグ要素および／または第２プラグ要素に接続された第３プラグ要素と、を含む。それぞれのプラグ要素は、摩擦モードまたは正のモードにおいて接続されてもよい。たとえば、リベットや接着剤を用いて、溶接またははんだ付けによって接続されてもよいが、ネジによって接続されることが好ましい。プラグを３つの要素に分割することは必須ではないが、製造上および調節上、幾つかの利点がある。まず、マウントの位置を事前に調節することができ、これは第１プラグ要素の光導波路によって（たとえば、フェルールとして）構成され得る。続いて、第２プラグ要素が第１プラグ要素に接続され、レンズがマウントに対してアライメントされる。更にマウントにおいて光導波路の出光面を微調整することも可能である。レンズとファイバ端部とを調節すると、第３プラグ要素の取付が行える。この第３プラグ要素は、少なくとも１つの接触面を含む。本発明において、この接触面は平坦で平滑化されており、光ビームの伝播方向に対してアライメントが行なわれている（あるいは、調節時にアライメントされる）。

第２プラグ要素が、必ずしも光ビームの伝播方向に垂直な平面内で調整可能でなくてもよいことを、当業者には考慮されたい。この点が省略されたとしても、以下のようにして効果が得られる。レンズは、第１プラグ要素に固定する必要がある。その後、レンズを、製造される調整面によって出光面に対して中央に配置すること（センタリング）ができる（たとえば、レンズを回転調整することによって）。特に、焦点距離が大きいほど、角度誤差は小さくなる。接触面に対する光ビームの事前調節は、第１プラグ要素を第３プラグ要素に対して傾斜させることによって行なってもよい（たとえば、両プラグ要素間のくさびによって、あるいは、第１プラグ要素および第３プラグ要素の２つの接触面のうちの少なくとも１つに、研削、ミリング、または研磨などにより斜角を与えることによって）。

レンズは単一のレンズ要素であってもよく、あるいは同等の効果が得られるなら、複数のレンズ要素からなる光学システムであってもよい。このような複数のレンズ要素は互いにセメント接着されてもよく、あるいは取付部において互いから特定の距離に搭載されてもよい（たとえば、アクロマートレンズ）。本明細書においては便宜上、これら種々のレンズを「レンズ」と総称する。本発明の構成において、光路は逆方向であってもよい。この場合、光導波路は光ビームを受光し、入射面を有することとなる。

多要素による設計であるため、レンズとファイバ端部とを調節し、互いに対して固定した後にのみ、少なくとも１つの接触面の平滑化およびアライメントを行える。このように一方をレンズ−ファイバ系、他方をビーム導波部として分離することは、プラグとソケットとの分離および再取付を再調節なしで再現可能に行うための要件の１つである。

このような設計では、少なくとも１つの接触面の少なくとも１つの外層が、たとえば、１００を越える絶対硬度を有する硬質材料からなること、好ましくは合金からなることが有利である。合金は、表面硬化によって硬化されてもよい。特に、合金は比較的簡単な手段（たとえば、ラッピングまたはポリッシング）によって機械的に平滑化できる。他の接触面（たとえば、適切な方法によって平滑化した硬質プラスチック材料からなる接触面）も実現可能である。第３プラグ要素は、たとえば単体からなってもよい。この場合、少なくとも１つの接触面がこの第３プラグ要素の１つの表面を形成する。第３プラグ要素全体が硬質材料からなってもよいが、陽極処理によって軽合金上に硬質層を生成する場合と同様に、適切な方法（たとえば、レーザで表層を熱処理する）によって後に硬化させることもできる。アルミニウムまたはチタンを使用する場合、硬質の酸化層が形成される。硬質層は、適切な硬度を有する異なる材料からなる追加の層を付着させることによって生成されてもよい。ここで適切な材料とは、ＳｉＯ_２またはＡｌ_２Ｏ_３などである。この場合、少なくとも１つの接触面を含むこのような表面に対してのみ処理を行う必要がある。別の可能な方法として、プラグには、接触面とされる場所に、硬質材料または硬化材料からなる適切な挿入物を設けてもよい。このような挿入物として適切な材料は、上記の硬化金属のほかセラミック、サファイア、石英ガラス、または同様の硬度の材料である。硬質材料または硬化材料の挿入物のみを使用する場合、プラグまたは第３プラグ要素の残りの材料が満たすべき条件はそれほど厳しくなく、製造コストが低減される。

最も簡単な方法は、ソケットの合わせ接触面と同様に、１つの連続面として接触面を構成することである。これらの表面が大きすぎなければ、必要な平坦度（高さの差が１００ｎｍ未満であること）が比較的僅かな労力で達成される。しかし、表面のうちの１つに埃が付いている場合に要素同士を接続すると、２つの表面間に埃の粒子が入ってしまい、顕著な調節不良につながり得る。このため、本発明の特に好ましい一実施形態において、プラグは接触脚部の形態で複数の接触面を有する。これらの接触脚部は、全体として接触面または接触平面として機能し得る表面のうち、小さな領域にのみ延在すればよい。脚部には、たとえば上記の挿入物が組み込まれてもよい。プラグとソケットとを接続してプラグをソケットにロックする処理において、通常、接触面と合わせ接触面とは押し動作または回転動作によって互いにずれるため、埃の粒子が表面間に溜まるのを防ぐことができる。両面が互いに丁度嵌合するにつれ、埃の粒子はこのような動作によって押し出され、両面間に留まらない。両面間に位置する埃の粒子は回転によって除去される。また、複数の小さな接触面を用いることによって、加工およびアライメントが一層容易になるという利点が得られる。接触脚部の個数および大きさはできるだけ小さくすべきであり、たとえば個数は３個または４個である。

接触面の組成や形式などの上記の特性は、本発明のソケットの合わせ接触面についても同様であってよい。繰返しになるが、合わせ接触面は合わせ接触脚部の形態で設けられてもよい。重要なことは、プラグとソケットとの接続から最後の所定位置へのロックまでの処理において、接触面と合わせ接触面との間に常に接触が存在することである。このことは、特に接続処理に回転動作または押し動作が含まれる場合に留意しなければならない。

光導波路を収容するマウントは、たとえばフェルールとして構成されてもよい。通常、フェルールを備える光導波路は、長手方向における移動によって調節される。この処理において、フェルールは取付部においてずらされ、所望位置に固定される。これは止めネジなどによって行えるが、このようなネジは、フェルールを介してファイバに圧力を加え、ファイバの導光特性を変更し得る。ネジまたは同等の手段の代わりに、接着力（たとえば、フェルールと取付部との接着結合）によって閉鎖部を形成することもできるが、後に再調整ができなくなる。従って、光導波路の端部をアライメントする手段に、フェルールが固定されるスリーブが含まれると有利である。このスリーブは、たとえば金属製またはセラミック製であってもよい。フェルールはスリーブに完全に収容されるため、光導波路の調節時にはフェルールを含むスリーブがずれる。このように、フェルールには摩擦が生じず、スリーブは、圧力によって対称軸を横切る方向に生じる変形からフェルールを保護す
る。あるいは、スリーブの代わりにコレットチャックを使用してもよい。コレットチャックも、摩擦に対してフェルールを保護し、圧力によって生じる変形を防止する。調節は、フェルールまたはフェルールをしっかりと包んだコレットチャックをビーム方向または光導波路の対称軸に沿ってずらすことによって行われる。アライメントの完了後、スリーブまたはコレットチャックは、止めネジによって固定できる。スリーブまたはコレットチャックの壁は、１つ以上のネジで所定位置にロックする処理において圧力によるフェルールの変形、したがってファイバの変形を防止できるほど十分に厚い。しかしながら、原理的には、フェルールを所定位置へのロック前にスリーブまたはコレットチャック内でずらすことができるように、スリーブまたはコレットチャックを設計することもできる。フェルール、およびスリーブまたはコレットチャックは、セラミック製であることが好ましい。これはセラミック製の場合、摩擦を生じないためである。また、接着による結合も可能である。

最後に、プラグは、レンズの光軸を横切る方向にレンズをアライメントする手段を更に含む。レンズの光軸をｚ方向とする場合、このアライメント手段はｘ−ｙ平面においてアライメントを行える。このため、この平面におけるアライメントは、光導波路のずれのみが生じるｚ方向のアライメントとは独立して行える。レンズをアライメントする手段は、第１プラグ要素に対する第２プラグ要素の摩擦結合を行うための少なくとも１つの弾性要素を含むことが好ましい。弾性要素（ゴム要素、もしくは、らせんバネなどの要素、好ましくはダイアフラムとして設計された要素）によって、レンズを備える第２プラグ要素は、ファイバおよびファイバ端部を備える第１プラグ要素に対し付勢される。弾性力または接触圧力はｚ方向に作用し、その強度は、ｘ−ｙ平面に生じるずれ（たとえば、調節ネジが与える力の作用によるずれ）が保持されるように選択される。ただし、衝撃の作用によってｘ−ｙ平面上に生じる不測のずれは除かれる。ｚ方向の調節とｘ−ｙ方向の調節とを分けることによって、概して調節が容易になる。

本発明のこの実施形態の特に好ましい一変形例において、第２プラグ要素を第１プラグ要素に接続する１つ以上のネジによって、少なくとも１つの弾性要素が第２プラグ要素に接続される。この結果、弾性要素によって第２プラグ要素は第１プラグ要素に付勢される。第２プラグ要素には、アライメントが可能となるようにいくらか緩みがある。ネジの代わりに、同等の他の留め具を使用してもよい。ネジは、丁度嵌合するネジ山によって第１プラグ要素に接続される。第２プラグ要素の孔部は、ｘ−ｙ平面におけるアライメントを可能にするように、より大きい。弾性体がダイアフラムとして設計されている場合、第２プラグ要素上の弾性体の支持点は、ネジの周囲に直接配置されないため、安定性が高まる。

プラグの一代替実施形態では、少なくとも１つの弾性要素は、１つ以上のネジによって、第１プラグ要素ではなく第３プラグ要素に接続される。第３プラグ要素も、好ましくはネジによって第１プラグ要素に接続される。あるいは、この接続は、少なくとも１つの弾性要素がネジによって第３プラグ要素と第１プラグ要素とに接続されるように設計可能である。これによって、３つの部品全ての間にネジによる堅固な接続が形成される。この場合にも、第２プラグ要素には、アライメント用の十分な緩みがある。

この様態を発展させた特に好ましい一変形例において、プラグは付勢部材を有する。この付勢部材は弾性要素自体を付勢し、それによって、第２プラグ要素を第１プラグ要素に付勢する。付勢部材は、たとえば、第３プラグ要素に設けられたネジ山によって弾性要素にネジ止めされてもよい。あるいは、付勢部材を第１プラグ要素にねじ止めするためのネジが実現可能であり、弾性要素および第２プラグ要素のネジ用の孔部は、上記の理由のため、丁度嵌合する大きさよりも大きい。接触圧力は完全には強められていないため、ｘ−ｙ平面における第２プラグ要素の調節は依然として可能である。このように、ネジが締め
付けられてダイアフラムが引っ張られる場合、調節済みの第２プラグ要素の位置変更が除かれる。

上記の付勢部材を含む実施形態は、当然の事ながら、簡単な設計変更によって第１の変形例に使用でき、特に、レーザ光線をファイバに結合するプラグでの使用に非常に適している。この場合、第１プラグ要素と第３プラグ要素との高精度の平行アライメントは不要である。したがって、この場合、第１プラグ要素と第３プラグ要素とを単一のユニットとして構成することができる。

接触面は、主として第１プラグ要素上または第２プラグ要素上に設けられてもよいが、簡単な調節を可能にするには、接触面を有する第３プラグ要素を設けると有利である。プラグがソケットにほぼ押し込められる接触位置が、ビームに平行な回転軸を中心に回転対称をなす場合、第１プラグ要素と第２プラグ要素とからなるユニットは、光ビームに垂直な平面において第３プラグ要素に対してずらされてもよい。このように、ビームの平行位置をセンタリングすること、すなわち、回転軸が光軸に一致するように高精度に調節することができる。

本発明のソケットは、まず上記の少なくとも１つの合わせ接触面を特徴とする。これらの合わせ接触面は、機械的に平滑化されることが好ましく、硬化されてもよい。あるいは、何らかの硬質材料（たとえば、挿入物の形の）で構成されてもよい。複数の合わせ接触面は、合わせ接触脚部の形態で設けられてもよい。

特に、プラグおよびソケットが光軸を中心にほぼ回転対称に設計される場合、光ビームに平行な接触面については、ビーム方向に垂直な平面において、プラグのしたがって光ビームのアライメントを行うためのセンタリングカラーを、本発明のソケットに設けることが好ましい。この場合、まずプラグをソケットに挿入する。センタリングカラーは、たとえば、プラグまたはハウジングの周囲部と係合する円形の調整面を有してもよい。次にセンタリングカラーをソケット上に置く。円形の調整面の代わりに、３点接触構成を用いてもよい。このような方法でも、ビームに垂直な方向のアライメントは可能である。このアライメントは、単純で簡単な方法によって手動で行える。本実施形態においてこの公差は３μｍ〜４μｍであり、ビーム方向に対して接触面をアライメントする場合よりも有意に大きい。たとえば、センタリングカラーを締めることによって、外部接触点に対する所望の点にビームの平行位置を固定できるように、センタリングカラーをソケット上でずらして固定してもよい。プラグを後続の光学系に対してアライメントする必要がない限り、またこの光学系がプラグに対して一度だけアライメントされる場合、センタリングカラーを静的な物として（すなわち、センタリングカラーとソケットとが互いに固定されるように）設計してもよい。これは堅固な接続によって予め行なわれてもよいが、ソケットとセンタリングカラーとを一体とすることによって行なわれてもよい。この場合も、プラグの変更時に再調整は不要である。

センタリングカラーの代わりに、Ｖ字ベアリングを用いて、ビーム方向に垂直な平面においてプラグまたは光ビームのアライメントを行ってもよい。この場合、ネジまたは弾性要素によって、プラグはＶ字ベアリングの接触位置に付勢される。

ソケットにはスナップリングも更に設けることが好ましく、このスナップリングによって、プラグはソケット内に固定される。この目的のために、プラグは、たとえばプラグの周囲部から突出するスナップリングを有してもよく、プラグの周囲部は、スナップリングの下方に係合している。円形の調整面の代わりに不連続の調整面を使用することが好ましく、不連続の調整面を使用する場合、後の回転動作によってセンタリングカラーの下方にプラグを挿入することができる。スナップリングには、たとえばラグが設けられてもよい
。プラグが回転してソケットに入ると、プラグのラグとスナップリングのラグとの間に摩擦接続が形成される。プラグはソケットに押し込められる。スナップリング上のラグは少なくとも部分的にスプリングとして設計されているため、プラグが回転してスナップリングの下方まで入ると、弾性力が増加して接触圧力が増加する。接触圧力は、最終的にネジによって更に増加し得る。

偏光保持ファイバを使用する場合、第１プラグ要素または第３プラグ要素には、横方向のインデックスピンが設けられてもよい。ファイバの偏光軸は、ｚ軸を中心に回転することによって、このインデックスピンに対してアライメントされる。その後、プラグ接続体のソケットには、インデックスピンに対応する留め部を設ける必要がある。

本発明の範囲内において、上記および下記の特徴は、上記の組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせまたは単独の特徴としても有効である。
本発明は更に、光導波路用の光プラグ接続体、特に上記のようにプラグとソケットとを含む光プラグ接続体を製造するための方法に関する。この方法において、課題は以下のように解決される。すなわち、（ｉ）マウントに保持されている光導波路の一端を、第１プラグ要素においてマウントを収容する取付部に挿入する；（ｉｉ）プラグのこのプラグ要素を、プラグにおいてレンズを備える第２プラグ要素に接続する；（ｉｉｉ）レンズから光導波路の出光面の距離を調節し、光導波路を第１プラグ要素に固定する；（ｉｖ）第２プラグ要素の位置を、面におけるほぼ調整された位置に調節され、これによって特定の角度位置が設定される；（ｖ）プラグの少なくとも１つの平坦な接触面と、プラグの挿入されるソケットの少なくとも１つの対応する合わせ接触面とを、平滑化によって光ビームの伝播方向に対してアライメントする。

従来技術においては、プラグの円筒体とソケットの円筒体とを収容するために、円筒状のマウント、またはマウントから導出される４点ベアリングもしくはＶ字ベアリングが使用される。このため、対応する接触面および合わせ接触面の形状は円筒形になり、あるいは、支持点同士が間隙を介して想定上の円筒体に配置される。これに対し、本発明は複数の平面を使用する。一見、円筒状のレセプタクルを備えるソケットは、対応する形状のプラグを保持するのに優れていると思われるため、上記の構成は不都合に感じられるかもしれない。しかし、製造公差のため、再調節を行わずにプラグの単純な変更またはプラグの挿抜を行うことを可能とするように円筒面を形成することは不可能である。それぞれの調整面にはある程度の緩みがあり、ソケットに対するプラグの差込および固定は、僅かに傾斜させて行なわれる。すなわち、ソケットにおけるマウントの円筒体対称軸から偏向した角度で行なわれる。対応させてレンズを再配置することによっていくらか補償を行えるが、複雑で時間のかかる手続である。高精密なプラグの場合でさえ、調整面からの対称軸の乖離が０．３５μｍという精度にしか達しない。これは導波長を５ｍｍとする場合の角度誤差７０μｒａｄ（ラジアン）に相応する。

接触面および合わせ接触面として従来技術で用いられる円筒状の調整面またはＶ字ベアリングのように、一般的な方法（たとえば、研磨）によって作成される平坦面は、表面の平坦度または粗さに一定の公差を有している。この公差は一般に総計数μｍになり、位置精度と同じ桁数である。この場合の角度誤差は、総計数百μｒａｄ〜数ｍｒａｄになる。

接触面および合わせ接触面を平滑化することによって、平坦度における誤差は１００ｎｍ未満まで低減される。全く平坦な面からの残る乖離は非常にわずかであり、プラグとソケットとの接続および結合を問題なく行える。また、新たに調節を必要とせず、初期の高精度の設定を再現できる。マウントとレンズとの組立は、プラグをソケットから分離した場合でも、以前に調節した位置に固定されたままである。

平担面の平滑化は特に容易に行え、平坦度の検査は光学干渉法によって容易に行える。有利には、プラグの少なくとも１つの接触面とソケットの少なくとも１つの合わせ接触面とは機械的に平滑化され、好ましくはポリッシング、ラッピング、またはダイヤモンド研削によって平滑化される。また、ダイヤモンドを使用しない回転研磨も可能である。このようなすべての方法によって、必要な表面仕上げが容易に行える。これらの方法は機械でも手動でも行える。同様の結果をもたらす他の機械的平滑化法を用いてもよい。

最後に、所望の結果が得られるなら、機械的方法以外の平滑化法を用いてもよい。一般に、平坦度における誤差ではなく、接触面および合わせ接触面の円筒面の各位置における円筒体半径の偏差を決定の基準とする、円筒状の調整面を用いる方法も使用できる。しかし、円筒面ではこのような精度を得るのが一層難しく、また、精度の検査が平面の場合よりもはるかに難しい。

多くの場合、角度位置（すなわち、入射光ビームまたは出射光ビームの角度アライメント）の指定条件は、レンズの光軸が光導波路の出光面の中心とほぼ一致することであり、これは０度の角度に相当する。所望の用途に応じて、他の角度位置を設定することも可能である。この方法の好ましい様態において、少なくとも１つの接触面および／または少なくとも１つの合わせ接触面には、平滑化前に、硬化処理または硬化材料による裏打ちが行なわれる。たとえば、両方の面のうちの一方が連続的な平面として形成され、他の要素が複数のより小さな接触面に設けられる場合、この方法は有利である。たとえば、底面が接触面となる脚部がプラグに設けられてもよい。この場合、底面に対してのみ、硬化処理またはいくらか硬化された材料（たとえば、セラミック、サファイア、ガラス）による裏打ちを行う必要がある。あるいは、底面をすべてこのような材料で作成してもよい。合わせ接触面（一般に金属製）にも、硬化処理を行ってよい。表面の硬化処理は、たとえば陽極処理によって行ってもよい。このような硬質のコーティングに適切な材料は、たとえばチタンまたはアルミニウムである。あるいは、接触面または合わせ接触面の全体を、硬質材料（たとえば、セラミック、サファイア、またはガラス）からなる挿入物として形成できる。予め硬化させた材料からなる挿入物も、実現可能である。

接触面および合わせ接触面を光ビームの伝播方向に対して垂直にアライメントすることは、好都合である。このとき、光ビームの方向ベクトルには、接触面または合わせ接触面の平面内の成分が存在しないため、アライメントが容易に行える。

面の平滑化の程度は、従来技術で既知の干渉測定によって検査されることが好ましい。干渉測定の結果に基づき、所望の公差範囲にある平面、すなわち、平坦度における誤差が１００ｎｍ未満の平面を、幾つかの工程によって繰返し作成できる。光ビームの伝播方向に対するアライメントは、機械加工した少なくとも１つの接触面を有するプラグが、平坦な合わせ接触面を備える基準ソケットに挿入されるかについて検査される。その後、出射する光ビームの位置を決定し、適切な修正を行える。この結果、幾つかの工程によって正確なアライメントを繰返し行える。光ビームは、補助レンズの焦点において、高解像度ＣＣＤカメラによって検知できる。偏向をできるだけ正確に決定するために、補助レンズの焦点距離は大きくする（たとえば、ｆ＝５０ｃｍ）。この処理において、プラグは合わせ接触面上で、合わせ接触面に垂直な軸を中心に回転されてもよく、このとき、光ビームによってＣＣＤアレイ上に形成される光スポットは、光軸を中心とした円形路を表す。円の中心は、補正によって得られる垂直位置を示す。個々の測定に比べ、この回転測定法によって非常に高い精度（事実上の絶対精度）が達成される。使用するレンズおよびＣＣＤカメラによっては、数分の一秒の角度の解像度が達成される。

同じビーム位置が再度使用されるようにプラグ接続体の分離および再結合を再調節なく可能にするために、第１プラグ要素の光導波路またはファイバの出光面と第２プラグ要素
のレンズとの距離を、プラグ組立時の初めに予め調節しておいてもよい。レンズとは、一般に、単一のレンズ要素、セメント接着されたレンズ部品、すなわち互いから特定の距離に搭載もしくは固定された複数のレンズ要素である。そして、それぞれの位置に光導波路を固定する。出光面とレンズとの距離は、偏向を最小にすることによって調節することが好ましい。偏向を最小にする方法は例を記載したが、当然の事ながら、従来技術で既知の他の距離調節方法を使用してもよい。出光面（すなわち、光導波路の端部）は、平坦な構造または傾斜角のある平坦な構造であってもよい。この出光面をまずレンズ焦点付近に配置し、そして偏向が最小になるまでｚ方向にずらす。このようにして、平行ビームが生成される。必要な場合、集束ビームまたは偏向ビームも生成可能である。これは、プラグと偏向測定システムとの間に、適切に設計された測定光学系を挿入または配置することによって行える。続いて、プラグから出射する光束の角度位置のアライメントを行う。このアライメントは、レンズを備える第２プラグ要素を横方向に（すなわち、レンズの光軸に垂直な平面において）ずらして行える。この位置は、約１００ｎｍの高精度で設定できる。角度位置の調節は、上記の回転測定の実行中、実行前、または実行後に行ってもよい。ビームとｚ軸との角度が最小の時、最良の調節が行える。固定を行うために、光導波路および／またはマウントおよび／または第１プラグ要素は、接着結合、はんだ結合、または溶接によって互いに結合されてもよい。ネジによって部品同士を互いに固定することも、別の可能な方法である。

一般に、接触面は第１プラグ要素または第２プラグ要素に設けられてもよい。調節を容易にするためには、これらの接触面を支持する第３プラグ要素を設けることが有利である。プラグをソケットにほぼ挿入する接触位置が、ビームに平行な回転軸に対して回転対称を示す場合、第１プラグ要素と第２プラグ要素とからなるユニットを、光ビームに垂直な平面において第３プラグ要素に対してずらしてもよい。このように、回転軸と光軸とが一致するようにビームの平行位置の調節およびセンタリング、すなわち高精度の調節が行える。この他必要であれば、偏心位置を調節によって設定できる。第１プラグ要素と第２プラグ要素とからなるユニットは、調節によって設定した位置に最終的に固定される。これらの調節および上記の他の調節測定によって達成可能な精度は、約３μｍである。この精度は、典型的なビーム直径７００μｍの０．５％未満である。これに比べ、従来技術で既知の最も微小な平坦コネクタの精度は、ビーム直径が５μｍの場合に０．３５μｍである。すなわち、ビーム直径の７％である。

光ビームが理想的な光学系を通過するとき、角度偏差と平行偏差との積が常に一定であることを考慮すると、本発明のプラグには、不可避な製造公差が使用時の性能全体への影響が最少になるように設定されるという利点がある。この利点は、平面の平滑化によって非常に僅かな角度誤差しか残らないこと、並びに、平行位置合わせが拡大ビームによって行なわれる結果、相対誤差が極僅かであることによる。

有利なことに、回転方法（たとえば、プラグの背後において可能な限りプラグの近くに配置されている光学系を使用せず、ＣＣＤカメラを使用する方法）によって、位置測定が再度行なわれる。最終的に、第３プラグ要素の接触面に再びポリッシングを行うことによって、角度乖離を数分の一秒の角度にまで低減できる。

有利には、第２プラグ要素は弾性力によって、第１プラグ要素に対し所定位置にロックされる。このロックがプラグの変更または運搬などによって生じ得る加速による衝撃および変更に耐えるように弾性力を調節すると、好都合である。一方、ネジ調節などによって、レンズの光軸に垂直な平面において第２プラグ要素をずらして行うレンズ調節も可能でなければならない。このように、使用する調節ネジの調節などは、後に解除してもよい。別の可能な方法は、複数の調節ネジまたは同様の手段を使用し、それらをプラグに残すことであるが、この方法は材料費が嵩む。あるいは、調節後、弾性力を更に増加させてもよ
い。

光ビームの上記のアライメントと、プラグの接触面およびソケットの合わせ接触面のポリッシングおよびアライメントとを行った場合、ソケットに接続されているプラグをソケットに対してアライメントする必要がある。つまり、ほぼ回転対称をなす接続体である場合、ソケットを取り付けた器具に開口部を介して光ビームが入射するように、この接続体をセンタリングする必要がある。この点において、光ビームの配置は、角度位置を乱さず、開口部内の正確に規定された出射点に到達するように行う必要がある。この精度は、下流の光学機器の条件によって決まる。典型的な値は、ビーム直径が７００μｍの場合、約５μｍである。従って便宜的には、ソケット内のプラグの半径方向の調節は、センタリングカラーによって、およびセンタリングカラーを所定位置にロックすることによって行なわれる。

その後、接触面と合わせ接触面とが位置する平面に対して平行な平面においてアライメントが可能となるように、プラグはソケットに挿入される。この平面においてセンタリングカラーをずらすことによって調節が行なわれ、プラグもソケットに対して対応してずれる。機能が最適化されると、センタリングカラーはソケット上の所定位置にロックされる。プラグとセンタリングカラーとの間隙は、ポジショニング許容公差未満（たとえば、５μｍ未満）でなければならない。好ましくは、センタリングカラーは２つの放射状接触点を有し、これらの接触点は、たとえば互いに９０度の角度を成すように配置され、プラグが付勢される。これによって、この間隙に起因する誤差が無くなる。プラグは、最終的に別の装置（たとえば、ソケット内またはセンタリングカラー内のスナップリング）によって、所定位置にロックされる。

この方法の工程を必ずしも上記のように連続で行う必要はなく、接触面と合わせ接触面とのアライメントは、２つの工程で行うこともできる。たとえば、第１の平面ポリッシング作業を行ない、次にソケットへのプラグ挿入と上記の回転方法によるレンズ調節とを行う。最後に、これらの表面に垂直なビームに対して約２μｒａｄの精度になるまで最終的なアライメントを行うために、別の精密なポリッシングを行う。本発明の範囲内において、上記および下記の特徴は、記載した組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせまたは単独の特徴としても利用可能であることを理解されたい。

プラグとソケットとからなる光プラグ接続体の縦断面図。 図１の縦断面図に対し４５度回転させたプラグの縦断面図。 一代替実施形態に係るプラグの縦断面図。

本発明の本質的な特徴を示す添付の図面を参照し、本発明を以下により詳細に説明する。
図１は、本発明のソケット２上にある本発明のプラグ１を示す。プラグ１は、第１プラグ要素３と、第２プラグ要素４と、第３プラグ要素５とからなる。第１プラグ要素３および第３プラグ要素５は、ハウジング６に収容されている。第１プラグ要素３は孔部を有する。この孔部は回転軸に対して傾斜しており、フェルール内に搭載された光ファイバ７の取付部として機能する。光ファイバ７は、スリーブ８によって囲まれ保持されている。回転軸に沿って光ファイバ７を調節するために、取付部内でスリーブ８をずらす。この調整は、レンズ９（本明細書においてはコリメータレンズとして構成される）の焦点が光ファイバ７の出光面１０の中心付近になり、平行ビームが生成されるように行なわれなければならない。図１に示す光ファイバ７は、ＡＦＣ（傾斜付き平面状コネクタ）式の光導波路である。この光導波路において、光出面１０は、レーザ装置または光学システムに反射光
が戻るのを防ぐために、光ファイバ７の対称軸またはビーム方向に対して角度をなすように構成される。光出面１０において光が屈折するため、光ファイバ７の位置は、レンズ９の光軸とプラグ１およびソケット２の接続部とに対して僅かに傾斜している。（平面状コネクタ式の）ファイバを用いてもよく、この場合、ファイバは傾斜位置には設けられない。また、第１プラグ要素３には開口部１１が設けられている。開口部１１にはネジ（図示せず）が収容されてもよく、このネジによって、スリーブ８が第１プラグ要素３に固定およびロックされてもよい。ハウジング６は、組立状態において開口部１１を覆うように構成されてもよい。

レンズ９は、第２プラグ要素４に保持される。第２プラグ要素４の一端は、第１プラグ要素３を支持する。第２プラグ要素４は、反対側の端部に円形の位置決め面１２を有する。この位置決め面１２上には、同じく円形のダイアフラム１３が存在する。ダイアフラム１３は、その中心に開口部を備えている。レンズ９によって平行にされた光ビームは、この開口部から出射する。

第２プラグ要素４は、ネジ１４によって第１プラグ要素３に接続される。この接続を行うために、第２プラグ要素４は、ネジ１４が入る孔部１５を備えている。孔部１５の直径はネジ１４のネジ山の直径よりも大きいため、第２プラグ要素４とネジ１４との間にはいくらか遊びがある。ネジ１４は、第２プラグ要素４に対するダイアフラム１３の接続も行う。ダイアフラム１３は第２プラグ要素４の位置決め面１２に載っているだけであるが、最終的にネジ１４によって、第１プラグ要素３と第２プラグ要素４との間に摩擦接続が形成される。

ネジ１４の締め付けは、僅かな衝撃によって生じる不測のずれを防ぎつつ、調節ネジによって接触面（すなわち、ｘ−ｙ平面）において第１プラグ要素３に対して第２プラグ要素４を必要なだけずらすことが可能な程度であってもよい。この場合、第１プラグ要素に対する第３プラグ要素５の取付および接続が、既に行なわれていてもよい。調節ネジは、たとえば開口部１６に挿入されてもよい。その後、これらの開口部１６が、第３プラグ要素５にハウジング６を接続するのに使用されてもよい。

出光面１０（すなわち、ｚ軸）に対するレンズ９の調節は、たとえばシミュレーションプラグにおける偏向を最小にすることによって行うことが好ましい。当然の事ながら、光ファイバ７でスリーブ８をずらすことによって、出光面１０の位置を変更することもできる。ｘ−ｙ平面におけるコリメータレンズの調節は、回転測定時に行うことが好ましい。回転測定において、まずｚ軸の位置を決定し、次にｚ軸からの偏向を最小化する。この軸は、この段階で所望の光軸に一致していなくてもよい。

その後、第３プラグ要素５は、第２のプラグ要素４を収容するように第１プラグ要素３に接続される。第１プラグ要素３と第３プラグ要素５との接続は、たとえば図２に示すネジ１７によって行ってもよい。図２に示すプラグの断面は、図１に示す断面を４５度回転したものである。第２プラグ要素４はクローバ葉の形状を有し、第３プラグ要素５は中空状のクローバ葉の形状を有する。このように、第１プラグ要素３に対し、第２プラグ要素４と第３プラグ要素５とを独立して接続することができる。これは、平行にされた光ビームの方向および位置の調節およびアライメントに特に有利である。

ソケット２に対向する第３プラグ要素５の端部には、接触面１９を有する接触脚部１８が設けられる。確実な配置および高精度の平滑化を可能とするためには、合計で少なくとも３つの接触脚部１８を設ける必要がある。本明細書に例として示すように、接触面１９は、接触脚部１８および第３プラグ要素５と同じ材料で構成されてもよく、接触面１９は硬化されることが好ましい。あるいは、セラミックまたは石英ガラスなどの硬質材料の挿
入部が設けられてもよい。接触面１９の位置する平面は、レンズ９の光軸（光伝播方向を表す）に対して直角をなす。アライメントされた状態において、光伝播方向はこの平面上の成分を有さないため、光軸に対する種々の面のアライメントが特に容易に行える。ハウジング６の有無に拘らず、プラグ１の組立後、接触面１９は機械的平滑化（たとえば、ポリッシングまたはラッピング）によってアライメントされる。

接触面１９のアライメント後、図１に示すように、プラグ１はソケット２に挿入される。本実施形態において、ソケット２は合わせ接触面２０を有する。接触面１９と同様に、合わせ接触面２０にはポリッシングまたはラッピングが行なわれる。合わせ接触面２０も、平行光ビームの伝播方向に対して垂直にアライメントされ、位置精度の最も高い光ビームがソケット２の背後にあるその用途の光学系に結合される。

しかし、プラグ１の接触面１９は、要求される精度において、光伝播方向に垂直な平面上に位置しなければならない。これによって、プラグは同精度で製造された他のプラグと交換可能となる。このような交換を行う場合、ビーム方向に対してその用途の光学系を再調節する必要はない。

プラグ１の周囲部にはラグ２２が設けられており、ソケット２にはセンタリングカラー２４が設けられている。センタリングカラー２４は、ソケット２または合わせ接触面２０において、所与の遊び範囲内でずらして固定されてもよい。組立時、プラグ１はセンタリングカラー２４内に置かれる。プラグ１のラグ２２は、ソケット２の内部にほぼ丁度嵌り、これを支持する。この内部を小型の環状ゾーン２３にのみ嵌まるように作成すると有利であり、ソケット２におけるプラグ１の摩擦抵抗および不要な傾斜が低減される。ネジ（図示せず）でソケット２に固定されたセンタリングカラー２４によって、合わせ接触面２０におけるビームのアライメントが可能となる。センタリングカラー２４の固定によってビームの平行が所望の点（たとえば、外部位置決め点）に固定されるように、センタリングカラー２４をソケット上でずらしてもよい。特に、ビームのセンタリングは約５μｍの精度まで可能である。

プラグ１をソケット２において所望位置に固定するために、スナップリング２８が設けられる。スナップリング２８は、ネジ２５によってセンタリングカラー２４に固定されている。このスナップリングには、ラグ２６が設けられている。ラグ２６がプラグ１のラグ２２および凹部２７に丁度嵌まると、プラグ１とソケット２との分離および再接続は容易に行える。ラグ２６は弾性体として構成されることが好ましい。このラグ２６によって、凹部２７内でプラグ１のラグ２２に力が作用し、プラグ１がソケット２に付勢される。ラグ２６，２２がプラグ１の周囲部およびソケット２の周囲部の選択した場所にのみ設けられる場合、プラグ１とソケット２との間には、プラグ１の挿入とそれに続く回転とによって摩擦接続が形成され得る。

図３には、プラグ１の代替実施例の縦断面を示す。図３において、ダイアフラム１３は、１つ以上のネジ２９によって第１プラグ要素３ではなく第３プラグ要素３０に接続されている。図２と同様に、第３プラグ要素３０が好ましくはネジによって第１プラグ要素３にも接続されていることは、図３に示されていない。代替としてではあるが、この接続は、ネジ２９によってダイアフラム１３を第３プラグ要素３０と第１プラグ要素３とに接続して、３つの要素３，１３，３０のすべてがネジによる堅固な接続体となるように構成されてもよい。この場合も、第２プラグ要素３１にはアライメント用に十分な遊びがある。

プラグ１は、付勢部材３２を更に含む。付勢部材３２はダイアフラム１３を付勢し、ダイアフラム１３を介して第２プラグ要素３１を第１プラグ要素３に付勢する。付勢部材３２は、たとえば、第３プラグ要素３０に設けられたねじ山によってダイアフラム１３にネ
ジ止めされてもよい。代替として図３に示すように、第１プラグ要素３に付勢部材３２をネジ止めするためのネジ３３を設けることもできる。ダイアフラム１３が僅かに引っ張られた状態でも光学要素に対する第２プラグ要素の調節を可能とするために、ダイアフラム１３および第２プラグ要素３１におけるネジ３３の孔部は、固定用ネジの丁度嵌合する大きさよりも大きい。この構成によって、ネジ３３が締められてダイアフラム１３が引っ張られた場合に、調整済みの第２プラグ要素３１の位置変更を防ぐことができる。

上記の付勢部材３２を含む実施形態は、特に、レーザ光をファイバに結合するためのプラグでの使用に非常に適している。通例、それほど頻繁に変更されないため、接触面１９（たとえば、第３プラグ要素３０にネジ止めされた接触脚部（１８）の接触面１９）が研磨などによって単に平坦化されていれば、調節には十分である。この場合に求められる精度は、ファイバからの光をある用途の器具のビーム経路に出力させるための精度に比べてそれほど厳しいものではない。第１プラグ要素３および第３プラグ要素３０について、高精度の平行アライメントも不要である。従って、第１プラグ要素３と第３プラグ要素３０とを単体として構成することができ、おおよそシンプルなカプラとなる。

上記の本発明は、本発明のプラグ１および／または本発明のソケット２の交換時に新たな調節を必要とせず、本発明のソケット２に対する本発明のプラグ１の接続、分離、および再接続を、ユーザが何度も行うことを可能にする。（たとえば、様々なレーザ光源が連続して接続される）照明光学系において、ファイバが光源の端部から導出される本発明の光プラグ接続体は、再調節を必要とせず単にプラグを変更することによって光源の変更を可能にする。このようなプラグ接続体を製造する取組みは、高精度にではあるが本質的に平面加工に関わるため、比較的地道に行なわれている。

１…プラグ、２…ソケット、３…第１プラグ要素、４…第２プラグ要素、５…第３プラグ要素、６…ハウジング、７…光ファイバ、８…スリーブ、９…レンズ、１０…出光面、１１…開口部、１２…位置決め面、１３…ダイアフラム、１４…ネジ、１５…孔部、１６…開口部、１７…ネジ、１８…接触脚部、１９…接触面、２０…合わせ接触面、２１…開口部、２２…ラグ、２３…環状ゾーン、２４…センタリングカラー、２５…ネジ、２６…ラグ、２７…凹部、２８…スナップリング、２９…ネジ、３０…第３プラグ要素、３１…第２プラグ要素、３２…付勢部材、３３…ネジ。

Claims (30)

1. 光導波路用の光プラグ接続体であって、プラグ（１）およびソケット（２）を備え、プラグ（１）は、プラグ（１）に入射するまたはプラグ（１）から出射する光ビームの伝播方向に対してアライメントされた、少なくとも１つの平坦で平滑化された接触面（１９）を有し、同接触面は、ソケット（２）において前記光ビームの伝播方向に対してアライメントされた対応する少なくとも１つの平坦で平滑化された合わせ接触面（２０）上に載置されており、前記光ビームは、前記少なくとも１つの接触面（１９）と前記少なくとも１つの合わせ接触面（２０）とが位置する平面に交差しており、
   前記ソケット（２）は、前記ビーム方向に垂直な平面においてプラグをアライメントするためのセンタリングカラー（２４）と、同ソケット（２）にプラグを固定するためのスナップリング（２８）とを有する、光プラグ接続体。
2. 前記光ビームは、前記少なくとも１つの接触面と前記少なくとも１つの合わせ接触面（１９，２０）とが位置する平面に垂直に交差している、請求項１に記載の光プラグ接続体。
3. プラグ（１）の前記少なくとも１つの接触面（１９）とソケット（２０）の前記少なくとも１つの合わせ接触面（２０）とは機械的に平滑化される、請求項１または２に記載の光プラグ接続体。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光プラグ接続体のプラグ（１）であって、
   光導波路（７）においてマウントに収容された一端を保持するための取付部を備える第１プラグ要素（３）と；
   レンズ（９）を備える第２プラグ要素（４，３１）と；
   取付部において光導波路（７）の前記一端のビーム方向に沿ったアライメントおよび固定を行う手段と；
   レンズ（９）の光軸を横切る方向においてレンズ（９）のアライメントを行う手段と；
   前記少なくとも１つの接触面（１９）が設けられ、且つ、第１および第２プラグ要素のうちの１つ以上（３，４，３１）に接続された第３プラグ要素（５，３０）と、を含む、プラグ（１）。
5. 前記少なくとも１つの接触面（１９）のうち少なくとも外層は１００を越える絶対硬度を有する硬質材料からなる、請求項４に記載のプラグ（１）。
6. 前記少なくとも１つの接触面（１９）は、セラミック、サファイア、または石英ガラスからなる、請求項５に記載のプラグ（１）。
7. 接触脚部（１８）の形態で複数の接触面（１９）を有する、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のプラグ（１）。
8. 光導波路（７）の一端のアライメントおよび固定を行う前記手段は、マウントが固定されるスリーブ（８）またはコレットチャックを含む、請求項４乃至７のいずれか一項に記載のプラグ（１）。
9. 光導波路の一端のアライメントを行う前記手段は、スリーブ（８）またはコレットチャックを固定するためのネジを含む、請求項８に記載のプラグ（１）。
10. レンズ（９）のアライメントを行う前記手段は、第２プラグ要素（４，３１）を第１プラグ要素（３）に摩擦によって接続するための、少なくとも１つの弾性要素、好ましくはダイアフラム（１３）を含む、請求項４乃至９のいずれか一項に記載のプラグ（１）。
11. 前記少なくとも１つの弾性要素は、第２プラグ要素（４）を第１プラグ要素（３）に接続する１つ以上のネジ（１４）によって、第２プラグ要素（４）に接続されており、前記少なくとも１つの弾性要素は、第２プラグ要素（４）がアライメント用にいくらかの遊びを有するように、第２プラグ要素（４）を第１プラグ要素（３）に付勢している、請求項１０に記載のプラグ（１）。
12. 前記少なくとも１つの弾性要素は、１つ以上のネジ（２９）によって第３プラグ要素（３０）に接続されており、第３プラグ要素（３０）は、第２のプラグ要素（３１）がアライメント用にいくらかの遊びを有するように、第２のプラグ要素（３１）を第１プラグ要素（３）に付勢することによって、第１プラグ要素（３）に接続されている、請求項１０に記載のプラグ（１）。
13. プラグ（１）は、弾性要素を付勢することによって第２プラグ要素（３１）を第１プラグ要素（３）に付勢する付勢部材（３２）を有する、請求項１０または１２に記載のプラグ（１）。
14. 第１プラグ要素（３）と第３プラグ要素（３０）とは単一のユニットを形成する、請求項１０、１２および１３のいずれか一項に記載のプラグ（１）。
15. 第１プラグ要素（３）と第２プラグ要素（４，３１）とは単一のユニットを形成する、請求項４乃至１０のいずれか一項に記載のプラグ（１）。
16. センタリングカラー（２４）とソケット（２）とは互いに対し固定されている、請求項１に記載の光プラグ接続体。
17. 前記少なくとも１つの合わせ接触面（２０）のうち少なくとも外層は１００を越える絶対硬度を有する硬質材料からなる、請求項１または１６に記載の光プラグ接続体。
18. 前記少なくとも１つの合わせ接触面（２０）は、１００を越える絶対硬度を有する硬質
    材料からなり、セラミック、サファイア、または石英ガラスからなる、請求項１または１６に記載の光プラグ接続体。
19. 合わせ接触脚部の形態で複数の合わせ接触面（２０）を有する、請求項１および１６〜１８のいずれか一項に記載の光プラグ接続体。
20. プラグ（１）とソケット（２）とを備える光導波路用の光プラグ接続体をアライメントするための方法であって、
    光導波路（７）においてマウントに収容された一端を、マウントを保持するための第１プラグ要素（３）の取付部へ挿入することと、
    プラグ（１）の第１プラグ要素（３）を、プラグ（１）においてレンズ（９）を備える第２プラグ要素（４，３１）に接続することと、
    レンズ（９）から光導波路（７）の出光面（１０）の距離を調節するとともに、光導波路を第１プラグ要素（３）に固定することと、
    所定の角度位置が確立されるように、レンズ（９）の光軸に対しほぼ垂直な平面における第２プラグ要素（４，３１）の位置を同平面内の移動によって前記第１プラグ要素（３）に対して調節し、第２プラグ要素（４，３１）を、調節した位置に保持するよう該第１プラグ要素（３）に対してロックすることと、
    プラグ（１）の少なくとも１つの平坦な接触面（１９）とプラグ（１）の挿入されるソケット（２）の少なくとも１つの平坦な合わせ接触面（２０）とを、平滑化によって光ビームの伝播方向に対してアライメントすることと、を含む方法。
21. プラグ（１）の前記少なくとも１つの接触面（１９）とソケット（２）の前記少なくとも１つの合わせ接触面（２０）とは機械的に平滑化され、好ましくはポリッシング、ラッピング、またはダイヤモンド研削される、請求項２０に記載の方法。
22. 前記少なくとも１つの接触面（１９）と前記少なくとも１つの合わせ接触面（２０）とのうちの少なくとも一方は、平滑化より前に１００を越える絶対硬度を有する硬質材料で被覆される、請求項２０または２１に記載の方法。
23. 接触面（１９）および合わせ接触面（２０）は前記光ビームの伝播方向に対して垂直に整合され、好ましくは回転測定手続によってアライメントされる、請求項２０乃至２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記接触面（１９）および合わせ接触面（２０）のうちの少なくとも一方の平滑度は、干渉測定によって検査される、請求項２０乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 出光面（１０）とコリメータ（９）との間の距離の調節は偏向の最小化によって行なわれる、請求項２０乃至２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記光ビームの角度位置の微調整は、接触面（１９）および合わせ接触面（２０）のうちの少なくとも一方に再度ポリッシングを行うことによってなされる、請求項２０乃至２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 光導波路（７）、マウント、および第１プラグ要素（３）のうちの１つ以上は、接着、はんだ付け、または溶接によって互いに結合される、請求項２０乃至２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 第１プラグ要素（３）に対する第２プラグ要素（４，３１）のロックは、弾性力によって行なわれる、請求項２０乃至２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 第１および第２プラグ要素（３，４，３１）は第３プラグ要素（５，３０）に挿入されてロックされ、前記光ビームの平行位置は前記光ビームに垂直な平面において第３プラグ要素（５，３０）に対して第１および第２プラグ要素（３，４，３１）を移動させることによってアライメントされる、請求項２０乃至２８のいずれか一項に記載の方法。
30. ソケット（２）内におけるプラグ（１）の半径方向の調節は、センタリングカラー（２４）のロックによって行なわれる、請求項２０乃至２９のいずれか一項に記載の方法。

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