JP5794304B2 - 光伝達部材及びその接続構造 - Google Patents

Description

この発明は、光伝達部材及びその接続構造に関する。

光通信等において、光の伝送路を確保するために、光ファイバを利用した光プラグが用いられる。アダプタを介して光プラグ同士を接続することにより、２つの光ファイバを連結し、光の伝送路を形成することができる。

光プラグに利用される光ファイバの種類としては、シングルコアファイバやマルチコアファイバがある。シングルコアファイバは、クラッド内に一つのコアが設けられた光ファイバである。一方、マルチコアファイバは、クラッド内に複数のコアが設けられた光ファイバである（特許文献１参照）。なお、光プラグにおいて、光ファイバはフェルールに挿入されている。以下、フェルールに光ファイバ（マルチコアファイバ）が挿入された部材を「光伝達部材」という場合がある。

光プラグ同士を接続する際、光ファイバ同士（コアの端面同士）に隙間が形成されると、コアの端面でのフレネル反射等による光の損失が生じる場合がある。よって、光ファイバ同士を確実に接続させる必要がある。なお、以下においてこの光の損失を「接続損失」と記載する場合がある。

特許文献２には、光ファイバ同士を接続するための接続構造の例が記載されている。たとえば、第１の光ファイバの端面（第１端面２）が凸型の曲面に加工される。また、第２の光ファイバの端面（第２端面４）が凹型の曲面に加工される。これらの端面が、互いに嵌まり合って接続されることにより軸方向に隙間なく光学的な結合が達成される（特許文献２（実施例１）参照）。

特開平８−１１９６５６号公報 特開２０００−１６２４６３号公報

ここで、特許文献２の接続構造をマルチコアファイバに応用する場合、各コアに対して凸型或いは凹型の曲面加工を施さなければならない。また、特許文献２においては、接続される端面同士の形状が異なっている。よって、特許文献２の方法をマルチコアファイバに応用する場合には、その端面の加工に手間がかかるという問題があった。

また、マルチコアファイバ同士を接続する際の接続損失を低減するためには、複数のコア同士を確実に連結させる必要がある。よって、マルチコアファイバ同士は、径方向の位置合わせだけでなく周方向の位置合わせも重要となる。

この発明は上記の問題点を解決するものであり、光伝達部材の端面の加工を容易に行うことができ、且つコア同士の位置合わせを確実に行うことができる光伝達部材及びその接続構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の光伝達部材は、複数のコアを有するマルチコアファイバがフェルールに挿入されて構成される。端面は、正の曲率分布を持つ第１領域と、正の曲率分布の符号を変えた負の曲率分布を持つ第２領域とを含む。第１領域と第２領域とは、端面の中心に関する所定角度の回転に対して対称な位置に形成されている。
また、上記課題を解決するために、請求項２記載の光伝達部材は、請求項１記載の光伝達部材であって、端面は、第１領域及び第２領域をそれぞれ１つ有する。
また、上記課題を解決するために、請求項３記載の光伝達部材は、請求項２記載の光伝達部材であって、第１領域及び第２領域は、端面において曲率が０の直線を境界とする。第１領域は、正の曲率分布として、境界からの距離に応じた第１の曲率分布を有する。第２領域は、負の曲率分布として、境界からの距離に応じた第２の曲率分布を有する。
また、上記課題を解決するために、請求項４記載の光伝達部材は、請求項１記載の光伝達部材であって、端面は、前記第１領域及び前記第２領域をそれぞれ複数個有する。
また、上記課題を解決するために、請求項５記載の光伝達部材は、請求項４記載の光伝達部材であって、第１領域は、正の曲率分布として、端面上の第１の曲線を挟んで対称的な第１の曲率分布を有する。第２領域は、負の曲率分布として、端面上の任意の点で第１の曲線と交差する第２の曲線を挟んで対称的な第２の曲率分布を有する。
また、上記課題を解決するために、請求項６記載の光伝達部材は、請求項４記載の光伝達部材であって、端面は、その中心からの距離を変数とする二次曲面の関数と、中心の周りの動径を変数とする円環上で定義される調和関数とを用いて定義される曲面形状に加工されている。
また、上記課題を解決するために、請求項７記載の光伝達部材は、請求項３又は５記載の光伝達部材であって、端面は、第１の曲率分布と第２の曲率分布の差が、０以上且つマルチコアファイバの種別によって決定される所定値未満となるよう加工されている。
また、上記課題を解決するために、請求項８記載の接続構造には、第１光伝達部材及び第２光伝達部材が用いられる。第１光伝達部材及び第２光伝達部材は、複数のコアを有するマルチコアファイバがフェルールに挿入されて構成される。第１光伝達部材及び第２光伝達部材は、それぞれ正の曲率分布を持つ第１領域と、正の曲率分布の符号を変えた負の曲率分布を持つ第２領域とを含む端面を有する。第１領域と第２領域とは、端面の中心に関する所定角度の回転に対して対称な位置に形成されている。第１光伝達部材の第１領域と第２光伝達部材の第２領域とが接続される。また、第１光伝達部材の第２領域と第２光伝達部材の第１領域とが接続される。

光伝達部材の端面は、正の曲率分布を持つ第１領域と、正の曲率分布の符号を変えた負の曲率分布を持つ第２領域とを含むように形成される。第１領域と第２領域とは、端面の中心に関する所定角度の回転に対して対称な位置に形成されている。よって、光伝達部材同士が接続される際に、スリーブを介してそれぞれを相対させ、第１領域と第２領域とを密着させるだけでコア同士の位置合わせを確実に行うことができる。また、接続する２つの光伝達部材の端面を同じ形状で加工することができるため、端面加工が容易となる。

実施形態に共通のマルチコアファイバを示す図である。 実施形態に共通の光プラグを示す図である。 実施形態に共通の光プラグの製造手順を示すフローチャートである。 図３のフローチャートの説明を補足する図である。 図３のフローチャートの説明を補足する図である。 図３のフローチャートの説明を補足する図である。 図３のフローチャートの説明を補足する図である。 実施形態に共通の光プラグ同士の接続状態を示す図である。 第１実施形態に係る光伝達部材の端面を示す図である。 第１実施形態に係る光伝達部材の端面を示す図である。 第１実施形態に係る光伝達部材の端面を示す図である。 第１実施形態に係る光伝達部材の端面の接続状態を示す図である。 第１実施形態に係る光伝達部材の端面の接続状態を示す図である。 実施形態に係る研磨部材を示す図である。 実施形態に係る研磨部材を示す図である。 第２実施形態に係る光伝達部材の端面を示す図である。 第２実施形態に係る光伝達部材の端面を示す図である。 第２実施形態に係る光伝達部材の端面を示す図である。 第２実施形態に係る光伝達部材の端面を示す図である。 第２実施形態に係る光伝達部材の端面の接続状態を示す図である。 第２実施形態に係る光伝達部材の端面の接続状態を示す図である。 第３実施形態に係る光伝達部材の端面を示す図である。 第３実施形態に係る光伝達部材の端面を示す図である。

［マルチコアファイバの構成］
図１を参照して、マルチコアファイバ１の構成について説明する。マルチコアファイバ１は、一般に可撓性を有する長尺の円柱部材である。図１は、マルチコアファイバ１の斜視図である。図１では、マルチコアファイバ１の先端部分のみを示している。

マルチコアファイバ１は、たとえば石英ガラスやプラスチック等、光の透過性が高い素材により形成されている。マルチコアファイバ１は、複数のコアＣ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）と、クラッド２を含んで構成されている。

コアＣ_ｋは、光源（図示なし）からの光を伝送する伝送路である。コアＣ_ｋはそれぞれ端面Ｅ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を有する。端面Ｅ_ｋからは、光源（図示なし）で発せられた光が出射される。クラッド２よりも屈折率を高めるために、コアＣ_ｋは、たとえば石英ガラスに酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ_２）が添加された素材により形成されている。なお、図１では７つのコアＣ_１〜Ｃ_７を有する構成を示したが、コアＣ_ｋにおけるコア数は少なくとも２つ以上であればよい。

クラッド２は、複数のコアＣ_ｋを覆う部材である。クラッド２は、光源（図示なし）からの光をコアＣ_ｋ内に閉じ込める役割を有する。クラッド２は端面２ａを有する。コアＣ_ｋの端面Ｅ_ｋ及びクラッド２の端面２ａは同一面（マルチコアファイバ１の端面１ｂ）を形成している。クラッド２の素材としては、コアＣ_ｋの素材よりも屈折率が低い素材が用いられる。たとえば、コアＣ_ｋの素材が石英ガラスと酸化ゲルマニウムからなる場合には、クラッド２の素材としては石英ガラスを用いる。このように、コアＣ_ｋの屈折率をクラッド２の屈折率よりも高くすることで、光源（図示なし）からの光をコアＣ_ｋとクラッド２の境界面で全反射させる。よって、コアＣ_ｋ内に光を伝送させることができる。なお、コアＣ_ｋは、それぞれ径方向外側へゆくに従って屈折率を変化させる構成であってもよい。このような構成においては、コアＣ_ｋ内に入射した光が内部で屈曲しさせながら伝送される。

［光プラグの構成］
次に、図２を参照して、光プラグ１０の構成例を説明する。図２は、光プラグ１０の軸方向の断面図である。

本実施形態に係る光プラグ１０は、マルチコアファイバ１、フェルール１１、フレーム１２、フード１３を含んで構成されている。

マルチコアファイバ１は、上述のようにクラッド２内に複数のコアＣ_ｋを有している。また、マルチコアファイバ１は、プラスチック等の保護材１ａで覆われている。

フェルール１１は、可撓性のあるマルチコアファイバ１を支持するための円筒形状の部材である。フェルール１１は、たとえばガラス（石英ガラスやホウケイ酸ガラス）、結晶化ガラス、ステンレス、ジルコニア（ＺｒＯ_２）を含む素材等で形成されている。

フェルール１１の内部には、円筒形状の空間部１１ａと、空間部１１ａよりも径が大きい空間部１１ｂとが設けられている。空間部１１ａには、マルチコアファイバ１が挿入される。空間部１１ｂには、保護材１ａが挿入される。また、空間部１１ａと空間部１１ｂはテ―パ面１１ｃにより連結されている。テ―パ面１１ｃに保護材１ａの先端面が突き当たることにより、フェルール１１に対してマルチコアファイバ１の位置決めがなされている。マルチコアファイバ１とフェルール１１とは、位置決めされた状態で接着剤等により固定される。

また、フェルール１１の先端には端面１１ｄが形成されている。光プラグ１０において、端面１ｂ（コアＣ_ｋの端面Ｅ_ｋ及びクラッド２の端面２ａ）と端面１１ｄとは連続的に連なった面を形成している。

更に、フェルール１１の外周には、フランジ部１１ｅが設けられている。フランジ部１１ｅがフレーム１２の一部と突き当たることにより、フェルール１１に対するフレーム１２の位置決めがなされている。フランジ部１１ｅとフレーム１２とは、位置決めされた状態で接着剤等により固定される。

フレーム１２は、フェルール１１を覆う部材である。フレーム１２は、アダプタ３０（後述）と嵌合される嵌合溝１２ａが形成されている。フード１３は、フェルール１１から突出する保護材１ａを覆う部材である。

［光プラグの製造方法について］
図３から図７を参照して、光プラグ１０の製造方法の概略を説明する。図３は光プラグ１０の製造手順を示すフローチャートである。図４から図７は、光プラグ１０を構成する部材（マルチコアファイバ１、フェルール１１、フレーム１２及びフード１３）の軸方向の断面図である。

まず、保護材１ａを一部剥離したマルチコアファイバ１をフェルール１１に挿入する（Ｓ１０。図４参照）。保護材１ａの先端面がテ―パ面１１ｃに突き当たることにより、フェルール１１に対するマルチコアファイバ１の位置決めがなされる（図５参照）。保護材１ａの先端面がテ―パ面１１ｃに突き当たると、マルチコアファイバ１の端面１ｂは、フェルール１１の端面１１ｄから突出した状態となる（図５参照）。マルチコアファイバ１及びフェルール１１は、位置決めがなされた状態で接着剤等により固定される。

Ｓ１０の状態で、フェルール１１の端面１１ｄから突出したマルチコアファイバ１を切断する（Ｓ１１。図５参照）。この切断方向は、図５の矢印方向である。マルチコアファイバ１の突出部分を切断することにより、フェルール１１の端面１１ｄとマルチコアファイバ１の端面１ｂは、同一面を形成する（図６参照）。Ｓ１１のステップにより、複数のコアＣ_ｋを有するマルチコアファイバ１をフェルール１１に挿入することにより構成された光伝達部材３が形成される。

その後、光伝達部材３に対し、フレーム１２及びフード１３を組み付ける（Ｓ１２。図７参照）。なお、フレーム１２及びフード１３は、Ｓ１０の工程前に予めマルチコアファイバ１に通されており、Ｓ１０及びＳ１１の工程後、マルチコアファイバ１の先端部に移動させて組み付けられることが好ましい。

そして、光伝達部材３の端面３ａ（マルチコアファイバ１の端面１ｂ及びフェルール１１の端面１１ｄ）が加工される（Ｓ１３）。この端面加工により、図２に示すような光プラグ１０が完成する（Ｓ１４）。端面加工（Ｓ１３）の詳細については後述する。なお、端面加工（Ｓ１３）の工程順は、Ｓ１２と逆であってもよい。また、端面３ａの加工には、研磨、ＮＣ加工、金型による成形等の手法を用いることが可能である。

［光プラグ同士の接続について］
次に、図８を参照して、Ｓ１４で形成された光プラグ１０同士の接続について詳述する。図８は、光プラグ１０の軸方向の断面図である。

図８に示すように、光プラグ１０同士は、アダプタ３０を介して接続される。アダプタ３０は、嵌合部３０ａと、スリーブ３０ｂとを含んで構成されている。

嵌合部３０ａは、フェルール１１に形成された嵌合溝１２ａに嵌合される部位である。嵌合部３０ａに嵌合溝１２ａが嵌合されることにより、アダプタ３０に対して光プラグ１０が位置決めされる。

スリーブ３０ｂは、フェルール１１が挿入される円筒形状の部材である。以下の実施形態で説明する２つの光プラグ１０それぞれのフェルール１１がスリーブ３０ｂに挿入されることにより、マルチコアファイバ１の端面１ｂ同士及びフェルール１１の端面１１ｄ同士が接続されかつ、フェルール１１同士の軸合わせ（マルチコアファイバ１同士の軸合わせ）が容易に可能となる。アダプタ３０を介して光プラグ１０同士が接続されることにより光コネクタ１００が形成される。なお、嵌合溝１２ａに嵌合部３０ａが嵌合されることにより、双方の光プラグ１０のマルチコアファイバ１のコアＣ_ｋ同士が押圧されつつ当接するよう構成されていることが好ましい。

＜第１実施形態＞
［光伝達部材の端面形状］
図９及び図１０を参照して、第１実施形態に係る光伝達部材３の端面形状について説明する。図９は、光伝達部材３の端面３ａの形状のみを示す斜視図である。図１０は、図９のＡ−Ａ断面である。ここでは、光伝達部材３の長軸方向をＺ方向とし、それに直交する一方向をＸ方向、他方向をＹ方向とする。本実施形態では、コアＣ_ｋが７つ（Ｃ_１〜Ｃ_７）ある構成について説明する。

本実施形態における光伝達部材３の端面３ａは、少なくともＹ方向の曲率が０の直線Ｌを境界とする第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２を含んで構成されている。

第１領域Ｆ１は、Ｘ方向に沿って正の曲率分布を持つ曲面である。具体的に、第１領域Ｆ１は、正の曲率分布として直線Ｌからの距離（Ｘ座標）に応じた曲率分布Ｒ１を有している。第１領域Ｆ１におけるＹ方向についての曲率は一様に０である。本実施形態における曲率分布Ｒ１は、「第１の曲率分布」の一例である。

第２領域Ｆ２は、Ｘ方向に沿って、第１領域Ｆ１の曲率分布Ｒ１と符号を変えただけの曲率分布を持つ曲面である。具体的に、第２領域Ｆ２は、負の曲率分布として直線Ｌからの距離（Ｘ座標）に応じた曲率分布Ｒ２を有している。第２領域Ｆ２におけるＹ方向についての曲率は一様に０である。このように、第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２は、正負が異なるだけで等しい形状（面積）となっている。本実施形態における曲率分布Ｒ２は、「第２の曲率分布」の一例である。なお、本実施形態における第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２は、光伝達部材の端面においてそれぞれ１つずつ設けられている。

ここで、曲率分布Ｒ１及び曲率分布Ｒ２は、「直線Ｌからの距離（Ｘ座標）に応じた曲率分布」となっている。従って、直線Ｌからの距離が同じ場合には、第１領域Ｆ１における曲率と第２領域Ｆ２における曲率との絶対値は等しくなる。すなわち、曲率分布Ｒ１及び曲率分布Ｒ２は、線対称の関係になっている。

［コアの配置について］
図１１は、光伝達部材３の端面３ａの上面図（Ｚ方向から見た図）である。図１１に示すように、本実施形態における光伝達部材３の端面３ａの中心には、コアＣ_１が配置されている。他のコアＣ_２〜Ｃ_７は、コアＣ_１を中心とする同心円上に等間隔で配置されている。また、コアＣ_４とコアＣ_５は、第１領域Ｆ１に配置されている。コアＣ_２とコアＣ_７は、第２領域Ｆ２に配置されている。コアＣ_３とコアＣ_６は、第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２との境界となる直線Ｌ上に配置されている。

なお、コアＣ_ｋは、光伝達部材３の端面３ａ同士を接続した際に、周方向の位置合わせを行わなくともコアＣ_ｋの端面Ｅ_ｋ同士が接続されるように配置されればよい。すなわち、光伝達部材３の相対的な回転角度をθとした場合、隣接するコアＣ_ｋのなす角度が回転角度θの約数となればよい。たとえば、本実施形態では、回転角度θは１８０度であり、コアＣ_１の周囲の６つのコアＣ_２〜Ｃ_７は、コアＣ_１を中心として６０度の間隔で配置されている。

［光伝達部材同士の接続について］
図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して、上述の端面３ａを有する光伝達部材（光伝達部材３及び光伝達部材３´）同士が接続されて光コネクタ１００が形成される場合について説明する。図１２Ａ及び図１２Ｂは、光伝達部材３及び光伝達部材３´の断面における端面３ａの拡大図である。

光伝達部材３及び光伝達部材３´は、互いの第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２とが向かい合った状態で接続される。なお、「向かい合った状態」とは、図１２Ａのように、光伝達部材３に対して光伝達部材３´をＺ軸周りに１８０度回転させた状態である。この場合、図１２Ｂに示すように、光伝達部材３の第１領域Ｆ１と光伝達部材３´の第２領域Ｆ２とが接続された状態となる。また、光伝達部材３の第２領域Ｆ２と光伝達部材３´の第１領域Ｆ１とが接続された状態となる。ここで、第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２とは符号が異なるだけの曲率分布を持った曲面であるため、それぞれの領域は互いに対し密着される。その結果、周方向への回転規制がなされるため、周方向の位置が一意に決定される。本実施形態における光伝達部材３は、「第１光伝達部材」の一例である。本実施形態における光伝達部材３´は、「第２光伝達部材」の一例である。

更に、この場合には、光伝達部材３のコアＣ_１と、光伝達部材３´のコアＣ_１とが接続される。また、光伝達部材３の第１領域Ｆ１に配置されたコアＣ_４と、光伝達部材３´の第２領域Ｆ２に配置されたコアＣ_２とが接続される。また、光伝達部材３の第１領域Ｆ１に配置されたコアＣ_５と、光伝達部材３´の第２領域Ｆ２に配置されたコアＣ_７とが接続される。また、光伝達部材３の第２領域Ｆ２に配置されたコアＣ_２と、光伝達部材３´の第１領域Ｆ１に配置されたコアＣ_４とが接続される。また、光伝達部材３の第２領域Ｆ２に配置されたコアＣ_７と、光伝達部材３´の第１領域Ｆ１に配置されたコアＣ_５とが接続される。
また、光伝達部材３の直線Ｌ上に配置されたコアＣ_３と、光伝達部材３´の直線Ｌ上に配置されたコアＣ_６とが接続される。また、光伝達部材３の直線Ｌ上に配置されたコアＣ_６と、光伝達部材３´の直線Ｌ上に配置されたコアＣ_３とが接続される。すなわち、光伝達部材３のコアと光伝達部材３´のコアとが対向する位置に配置されるため、コア同士を周方向の位置調整をすることなく確実に接続することができる。

［端面加工について］
図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、上述した光伝達部材３の端面３ａを形成する端面加工（Ｓ１３）の一例として、端面３ａが研磨により形成される場合について詳述する。図１３Ａは、本実施形態で用いられる研磨部材２０の断面、及び光伝達部材３の軸方向の断面を示す図である。図１３Ａにおいて、光伝達部材３における先端部分のみが示されている。図１３Ｂは、本実施形態で用いられる研磨部材２０及び光伝達部材３を上から見た図である。

研磨部材２０は、回転軸Ｒを軸として回転可能な研磨台２１、研磨台２１上に配置される弾性板２２、弾性板２２上に配置されるシート状の研磨フィルム２３を含んで構成される。弾性板２２には、一部に突起部２２ａが形成されている。研磨フィルム２３には、研磨面２３ａが設けられている。研磨面２３ａは、マルチコアファイバ１やフェルール１１に研磨を行うための面である。研磨フィルム２３は、たとえばダイヤモンドを含む素材により構成されている。突起部２２ａ上にある研磨面２３ａは、他の研磨面２３ａよりも隆起した状態となっている。

このような、研磨部材２０の研磨面２３ａ上に光伝達部材３の端面３ａが配置される。具体的には、研磨により直線Ｌが形成された際に、直線Ｌが突起部２２ａの円周方向の接線となるような位置に光伝達部材３を配置する。なお、直線Ｌは、本実施形態ではコアＣ_１、Ｃ_３、Ｃ_６を繋ぐ直線を示す。

そして、回転軸Ｒを軸として研磨部材２０を回転させると共に、マルチコアファイバ１を直線Ｌの方向（図１３Ｂにおける矢印ＲＴ）に往復移動させる。このように研磨を行うことで、突起部２２ａ上の研磨面２３ａに配置された光伝達部材３の端面３ａは、それ以外の研磨面２３ａに配置された光伝達部材３の端面３ａよりも多く研磨される。従って、図９及び図１０に示すような高さの異なる端面３ａ（第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２）を有する光伝達部材３を得ることができる。

［作用・効果］
本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る光伝達部材３は、複数のコアＣ_ｋを有するマルチコアファイバ１がフェルール１１に挿入されて構成される。光伝達部材３は、正の曲率分布Ｒ１を持つ第１領域Ｆ１と、正の曲率分布Ｒ１の符号を変えた負の曲率分布Ｒ２を持つ第２領域Ｆ２とを含む端面３ａを有する。第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２とは、端面３ａの中心に関する所定角度の回転に対して対称な位置に形成されている。たとえば、第１領域Ｆ１が所定角度だけ回転されたときに、当該第１領域Ｆ１は、第２領域Ｆ２の位置に移動する。

また、第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２は、端面３ａにおいて曲率が０の直線Ｌを境界とする。第１領域Ｆ１は、正の曲率分布Ｒ１として、境界からの距離に応じた第１の曲率分布を有する。第２領域Ｆ２は、負の曲率分布Ｒ２として、境界からの距離に応じた第２の曲率分布を有する。

また、本実施形態に係る光伝達部材３の接続構造には、光伝達部材３及び光伝達部材３´が用いられる。光伝達部材３及び光伝達部材３´は、複数のコアＣ_ｋを有するマルチコアファイバ１がフェルール１１に挿入されて構成される。光伝達部材３及び光伝達部材３´は、それぞれ正の曲率分布Ｒ１を持つ第１領域Ｆ１と、正の曲率分布Ｒ１の符号を変えた負の曲率分布Ｒ２を持つ第２領域Ｆ２とを含む端面３ａを有する。第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２とは、端面３ａの中心に関する所定角度の回転に対して対称な位置に形成されている。端面３ａ同士において、光伝達部材３の第１領域Ｆ１と前記光伝達部材３´の第２領域Ｆ２とが接続される。また、端面３ａ同士において光伝達部材３の第２領域Ｆ２と光伝達部材３´の第１領域Ｆ１とが接続される。

このように、光伝達部材３の端面３ａは、正の曲率分布Ｒ１を持つ第１領域Ｆ１と、正の曲率分布Ｒ１の符号を変えた負の曲率分布Ｒ２を持つ第２領域Ｆ２とを含むように形成される。また、第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２とは、端面３ａの中心に関する所定角度の回転に対して対称な位置に形成されている。よって、光伝達部材３同士を接続する際に、第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２を密着させるだけで光伝達部材３の周方向の移動が規制される。よって、コアＣ_ｋ同士の位置合わせを確実に行うことができる。また、接続する２つの光伝達部材３の端面３ａを同じ形状に加工することができるため、端面３ａの加工が容易となる。

＜第２実施形態＞
［光伝達部材の端面形状］
図１４から図１６を参照して、第２実施形態に係る光伝達部材３の端面形状について説明する。図１４は、光伝達部材３の端面３ａの形状のみを示す斜視図である。図１５Ａは、図１４におけるＢ−Ｂ断面を示す図である。図１５Ｂは、図１４におけるＣ−Ｃ断面を示す図である。図１６は、光伝達部材３の端面３ａの上面図（Ｚ方向から見た図）である。ここでは、光伝達部材３の長軸方向をＺ方向とし、それに直交する一方向をＸ方向、他方向をＹ方向とする。本実施形態では、コアＣ_ｋが５つ（Ｃ_１〜Ｃ_５）ある構成について説明する。なお、第１実施形態と同様の部分については、記載を省略する場合がある。

本実施形態における光伝達部材３の端面３ａは、複数の第１領域Ｆ１及び複数の第２領域Ｆ２を含む双曲放物面により構成されている。

第１領域Ｆ１は、Ｘ方向に沿って正の曲率分布を持つ曲面である。第１領域Ｆ１は、Ｘ方向に沿った正の曲率分布として端面３ａ上の第１の曲線ＣＬ１を挟んで対称的なＸ方向の曲率分布Ｒ１を有する（図１５Ａ参照）。本実施形態における曲率分布Ｒ１は、「第１の曲率分布」の一例である。

本実施形態において、第１領域Ｆ１は、２つの領域Ｆ１０及び領域Ｆ１１を含んで構成されている（図１６参照）。領域Ｆ１０と領域Ｆ１１は、端面３ａ上の任意の点（極値を取らない停留点：鞍点）に対して点対称に設けられている。本実施形態において、領域Ｆ１０は、端面３ａ上のコアＣ_２を含む第１領域をいう。領域Ｆ１１は、端面３ａ上のコアＣ_４を含む第１領域をいう。また、領域Ｆ１０は、第２の曲線ＣＬ２に対してＹ方向に線対称に形成されている。同様に領域Ｆ１１は第２の曲線ＣＬ２に対してＹ方向に線対称に形成されている。

第２領域Ｆ２は、Ｙ方向に沿って第１領域Ｆ１の曲率分布Ｒ１と符号が変わっただけの曲率分布を持つ曲面である。第２領域Ｆ２は、Ｙ方向に沿った負の曲率分布として、端面３ａ上の第２の曲線ＣＬ２を挟んで対称的なＹ方向の曲率分布Ｒ２を有する（図１５Ｂ参照）。本実施形態における曲率分布Ｒ２は、「第２の曲率分布」の一例である。

本実施形態において、第２領域Ｆ２は、２つの領域Ｆ２０及び領域Ｆ２１を含んで構成されている（図１６参照）。領域Ｆ２０と領域Ｆ２１は、端面３ａ上の任意の点（鞍点）に対して点対称に設けられている。本実施形態において、領域Ｆ２０は、端面３ａ上のコアＣ_３を含む第２領域をいう。領域Ｆ２１は、端面３ａ上のコアＣ_５を含む第２領域をいう。また、領域Ｆ２０は、第１の曲線ＣＬ１に対してＸ方向に線対称に形成されている。同様に領域Ｆ２１は、第１の曲線ＣＬ１に対してＸ方向に線対称に形成されている。

本実施形態において、鞍点からの距離が同じ場合、第１領域Ｆ１における曲率と第２領域Ｆ２における曲率との絶対値は等しくなる。すなわち、隣り合う第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２は、その境界を示す直線Ｌ´に対して線対称の関係になっている。

［コアの配置について］
図１６に示すように、本実施形態における光伝達部材３の端面３ａの中心には、コアＣ_１が配置されている。他のコアＣ_２〜Ｃ_５は、コアＣ_１を中心とする同心円上に等間隔で配置されている。コアＣ_２は、第１領域Ｆ１０に配置されている。コアＣ_４は、端面３ａの中心（鞍点）に対して第１領域Ｆ１０と対称な第１領域Ｆ１１に配置されている。コアＣ_３は、第２領域Ｆ２０に配置されている。コアＣ_５は、端面３ａの中心（鞍点）に対して第２領域Ｆ２０と対称な第２領域Ｆ２１に配置されている。

なお、コアＣ_ｋは、光伝達部材３の端面３ａ同士を接続した際に、周方向の位置合わせを行わなくともコアＣ_ｋの端面Ｅ_ｋ同士が接続されるように配置されればよい。すなわち、第１実施形態と同様、光伝達部材３の相対的な回転角度をθとした場合に隣接するコアＣ_ｋのなす角度が回転角度θの約数となればよい。たとえば、本実施形態では、回転角度θは９０度であり、コアＣ_１の周囲の５つのコアＣ_２〜Ｃ_５は、コアＣ_１を中心として４５度の間隔で配置されている。

［光伝達部材同士の接続について］
図１７Ａ及び図１７Ｂを参照して、上述の端面３ａを有する光伝達部材（光伝達部材３及び光伝達部材３´）同士を接続して光コネクタ１００を形成する場合について説明する。図１７Ａ及び図１７Ｂは、光伝達部材３及び光伝達部材３´のＸ方向の断面における端面３ａの拡大図である。なお、本実施形態では、光伝達部材３´が光伝達部材３に対してＺ方向を軸として反時計回りに９０度回転された場合について説明する。

光伝達部材３及び光伝達部材３´は、互いの第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２とが向かい合った状態（図１７Ａ参照）で接続される。この場合、図１７Ｂに示すように、光伝達部材３の領域Ｆ１０と光伝達部材３´の領域Ｆ２０とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ１１と光伝達部材３´の領域Ｆ２１とが接続される。なお、この場合には、光伝達部材３の領域Ｆ２０と光伝達部材３´の領域Ｆ１０とが接続されており、光伝達部材３の領域Ｆ２１と光伝達部材３´の領域Ｆ１１とが接続されている（図示省略）。ここで、第１領域Ｆ１（Ｆ１０、Ｆ１１）と第２領域Ｆ２（Ｆ２０、Ｆ２１）とは符号が異なるだけの曲率分布を持った曲面であるため、それぞれの領域は密着される。その結果、周方向への回転規制がなされるため、周方向の位置が一意に決定される。本実施形態における光伝達部材３は、「第１光伝達部材」の一例である。本実施形態における光伝達部材３´は、「第２光伝達部材」の一例である。

更に、この場合には、光伝達部材３のコアＣ_１と、光伝達部材３´のコアＣ_１とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ１０に配置されたコアＣ_２と、光伝達部材３´の領域Ｆ２０に配置されたコアＣ_３とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ１１に配置されたコアＣ_４と、光伝達部材３´の領域Ｆ２１に配置されたコアＣ_５とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ２０に配置されたコアＣ_３と、光伝達部材３´の領域Ｆ１０に配置されたコアＣ_２とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ２１に配置されたコアＣ_５と、光伝達部材３´の領域Ｆ１１に配置されたコアＣ_４とが接続される。すなわち、光伝達部材３のコアと光伝達部材３´のコアとが対向する位置に配置されるため、コア同士を周方向の位置調整をすることなく確実に接続することができる。

［作用・効果］
本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る光伝達部材３における第１領域Ｆ１は、正の曲率分布として、端面３ａ上の第１の曲線ＣＬ１を挟んで対称的な曲率分布Ｒ１を有する。第２領域Ｆ２は、負の曲率分布として、端面３ａ上の任意の点で第１の曲線ＣＬ１と交差する第２の曲線ＣＬ２を挟んで対称的な曲率分布Ｒ２を有する。

このように、光伝達部材３の端面３ａは、正の曲率分布として、端面３ａ上の第１の曲線ＣＬ１を挟んで対称的な曲率分布Ｒ１を有する第１領域Ｆ１と、端面３ａ上の任意の点で第１の曲線ＣＬ１と交差する第２の曲線ＣＬ２を挟んで対称的な曲率分布Ｒ２を有する第２領域Ｆ２を含んで構成される。よって、光伝達部材３同士を接続する際に、第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２を密着させるだけで光伝達部材３の周方向の移動が規制される。よって、コアＣ_ｋ同士の位置合わせを確実に行うことができる。また、接続する２つの光伝達部材３の端面３ａを同じ形状で加工することができるため、端面３ａの加工が容易となる。

＜第３実施形態＞
［光伝達部材の端面形状］
図１８及び図１９を参照して、第３実施形態に係る光伝達部材３の端面形状について説明する。図１８は、光伝達部材３の端面３ａの形状のみを示す斜視図である。図１９は、光伝達部材３の端面３ａの上面図（Ｚ方向から見た図）である。ここでは、光伝達部材３の長軸方向をＺ方向とし、それに直交する一方向をＸ方向、他方向をＹ方向とする。本実施形態では、コアＣ_ｋが７つ（Ｃ_１〜Ｃ_７）ある構成について説明する。なお、第１実施形態又は第２実施形態と同様の部分については、記載を省略する場合がある。

本実施形態における光伝達部材３の端面３ａは、二次曲面と、円環上で定義される調和関数とを用いて決定される曲面形状に加工されている。具体例としては、端面３ａの中心からの距離ｒを変数とする二次曲面の関数ｆ（ｒ）と、端面３ａの中心の周りの動径θを変数とする調和関数とを用いて定義される曲面形状である。

ここで、端面３ａの中心を原点Ｏとすると、端面３ａの高さｈ（原点Ｏに対するＺ方向の高さ）は、Ｚ方向の変数として以下の式（１）のように表すことができる。なお、式（１）からｆ（ｒ）を除いたものが調和関数である。

［数１］

但し、

ｋ：任意の係数
Ｎ：原点Ｏ周囲に配置されるコア数
ｆ（ｒ）：球面或いは楕円曲面等の二次曲面
ｒ_０：原点Ｏからｒが最小となる点までの距離

本実施形態においては、Ｎ＝６の場合を示している。この場合、動径方向に正の曲率分布Ｒ１を有する第１領域Ｆ１（領域Ｆ１０、領域Ｆ１１、領域Ｆ１２）、及び動径方向に負の曲率分布Ｒ２を有する第２領域Ｆ２（領域Ｆ２０、領域Ｆ２１、領域Ｆ２２）は直線Ｌ´´を境界として交互に３つずつ形成される（図１９参照）。領域Ｆ１０、領域Ｆ１１及び領域Ｆ１２は、端面３ａの中心に対して点対称な位置にある。領域Ｆ２０、領域Ｆ２１及び領域Ｆ２２は、端面３ａの中心に対して点対称な位置にある。また、直線Ｌ´´上の各点は、動径方向における曲率の変化の変曲点となっている。すなわち、第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２とは、直線Ｌ´´を境に曲率分布の正負が逆転している。

［コアの配置について］
図１９に示すように、本実施形態における光伝達部材３の端面３ａの中心には、コアＣ_１が配置されている。また、他のコアＣ_２〜Ｃ_７は、コアＣ_１を中心とする同心円上に等間隔で配置されている。コアＣ_２は、領域Ｆ１０に配置されている。コアＣ_３は、領域Ｆ２０に配置されている。コアＣ_４は、領域Ｆ１１に配置されている。コアＣ_５は、領域Ｆ２１に配置されている。コアＣ_６は、領域Ｆ１２に配置されている。コアＣ_７は、領域Ｆ２２に配置されている。

なお、コアＣ_ｋは、光伝達部材３の端面３ａ同士を接続した際に、周方向の位置合わせを行わなくともコアＣ_ｋの端面Ｅ_ｋ同士が接続されるように配置されればよい。すなわち、光伝達部材３の相対的な回転角度をθとした場合、隣接するコアＣ_ｋのなす角度が回転角度θの約数となればよい。たとえば、本実施形態では、回転角度θは１８０度であり、コアＣ_１の周囲の６つのコアＣ_２〜Ｃ_７は、コアＣ_１を中心として６０度の間隔で配置されている。

［光伝達部材同士の接続について］
上述の端面３ａを有する光伝達部材（光伝達部材３及び光伝達部材３´）同士が接続されて光コネクタ１００を形成する場合について説明する。本実施形態において、光伝達部材３は、光伝達部材３´に対してＺ方向を軸として１８０度回転され、互いの第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２とが向かい合った状態で接続される。

この場合、光伝達部材３の領域Ｆ１０と光伝達部材３´の領域Ｆ２１とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ１１と光伝達部材３´の領域Ｆ２０とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ１２と光伝達部材３´の領域Ｆ２２とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ２０と光伝達部材３´の領域Ｆ１１とが接続されている。また、光伝達部材３の領域Ｆ２１と光伝達部材３´の領域Ｆ１０とが接続されている。また、光伝達部材３の領域Ｆ２２と光伝達部材３´の領域Ｆ１２とが接続されている。ここで、第１領域Ｆ１（Ｆ１０、Ｆ１１、Ｆ１２）と第２領域Ｆ２（Ｆ２０、Ｆ２１、Ｆ２２）とは符号が異なるだけの曲率分布を持った曲面であるため、それぞれの領域は密着される。その結果、周方向への回転規制がなされるため、周方向の位置が一意に決定される。本実施形態における光伝達部材３は、「第１光伝達部材」の一例である。本実施形態における光伝達部材３´は、「第２光伝達部材」の一例である。

更に、この場合には、光伝達部材３のコアＣ_１と、光伝達部材３´のコアＣ_１とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ１０に配置されたコアＣ_２と、光伝達部材３´の領域Ｆ２１に配置されたコアＣ_５とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ１１に配置されたコアＣ_４と、光伝達部材３´の領域Ｆ２０に配置されたコアＣ_３とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ１２に配置されたコアＣ_６と、光伝達部材３´の領域Ｆ２２に配置されたコアＣ_７とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ２０に配置されたコアＣ_３と、光伝達部材３´の領域Ｆ１１に配置されたコアＣ_４とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ２１に配置されたコアＣ_５と、光伝達部材３´の領域Ｆ１０に配置されたコアＣ_２とが接続される。また、光伝達部材３の領域Ｆ２２に配置されたコアＣ_７と、光伝達部材３´の領域Ｆ１２に配置されたコアＣ_６とが接続される。すなわち、光伝達部材３のコアと光伝達部材３´のコアとが対向する位置に配置されるため、コア同士を周方向の位置調整をすることなく確実に接続することができる。

［作用・効果］
本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る光伝達部材３における端面３ａは、その中心からの距離を変数とする二次曲面の関数と、中心の周りの動径を変数とする調和関数とを用いて定義される曲面形状に加工されている。

このように、光伝達部材３の端面３ａを、その中心からの距離を変数とする二次曲面の関数と、中心の周りの動径を変数とする調和関数とを用いて定義される曲面形状で構成する。よって、光伝達部材３同士を接続する際に、第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２を密着させるだけで光伝達部材３の周方向の移動が規制される。よって、コアＣ_ｋ同士の位置合わせを確実に行うことができる。また、接続する２つの光伝達部材３の端面３ａを同じ形状で加工することができるため、端面３ａの加工が容易となる。

＜変形例＞
これまでは、第１領域Ｆ１及び第２領域Ｆ２の曲率分布が、符号が異なるだけで絶対値の等しい場合について説明したが、実質的にコア同士を接続することができれば、微小な曲率分布の差は許容される。

この場合、第１領域Ｆ１の曲率分布Ｒ１と第２領域Ｆ２の曲率分布Ｒ２との差ＲＤは、以下の式（２）で表すことができる。

［数２］
Ｔ＞ＲＤ≧０・・・・（２）
但し、
Ｔ：マルチコアファイバ１の種別によって決定される所定値

所定値Ｔは、端面３ａ上の全てのコアＣ_ｋが実質的に接続される状態（光の伝搬が可能な状態）となりうる上限値である。所定値Ｔは、たとえば、コアＣ_ｋの配置領域や端面３ａの面積により決定される。

接続されるコアＣ_ｋの各対について、その近傍における曲率分布の間に式（２）に示す範囲の差ＲＤが有ったとしても、光伝達部材３同士を押圧することでコア同士を接続することができる。なお、ＲＤ＝０となる場合が上記実施形態である。

１ マルチコアファイバ
１ｂ 先端面
２ クラッド
２ａ 端面
３ 光伝達部材
３ａ 端面
１０ 光プラグ
１１ フェルール
１１ａ、１１ｂ 空間部
１１ｃ テ―パ面
１１ｄ 端面
１１ｅ フランジ部
１２ フレーム
１２ａ 嵌合溝
１３ フード
２０ 研磨部材
２１ 研磨台
２２ 弾性板
２２ａ 突起部
２３ 研磨フィルム
３０ アダプタ
３０ａ 嵌合部
３０ｂ スリーブ
１００ 光コネクタ
Ｃ_ｋ コア
Ｅ_ｋ 端面
Ｆ１ 第１領域
Ｆ２ 第２領域
Ｒ１、Ｒ２ 曲率分布

Claims (8)

1. 複数のコアを有するマルチコアファイバをフェルールに挿入してなる光伝達部材において、
   正の曲率分布を持つ第１領域と、前記正の曲率分布の符号を変えた負の曲率分布を持つ第２領域とを含む端面を有し、
   前記第１領域と前記第２領域とは、前記端面の中心に関する所定角度の回転に対して対称な位置に形成されていることを特徴とする光伝達部材。
2. 前記端面は、前記第１領域及び前記第２領域をそれぞれ１つ有することを特徴とする請求項１記載の光伝達部材。
3. 前記第１領域及び前記第２領域は、前記端面において曲率が０の直線を境界とし、
   前記第１領域は、前記正の曲率分布として、前記境界からの距離に応じた第１の曲率分布を有し、
   前記第２領域は、前記負の曲率分布として、前記境界からの距離に応じた第２の曲率分布を有することを特徴とする請求項２記載の光伝達部材。
4. 前記端面は、前記第１領域及び前記第２領域をそれぞれ複数個有することを特徴とする請求項１記載の光伝達部材。
5. 前記第１領域は、前記正の曲率分布として、前記端面上の第１の曲線を挟んで対称的な第１の曲率分布を有し、
   前記第２領域は、前記負の曲率分布として、前記端面上の任意の点で前記第１の曲線と交差する第２の曲線を挟んで対称的な第２の曲率分布を有することを特徴とする請求項４記載の光伝達部材。
6. 前記端面は、
   その中心からの距離を変数とする二次曲面の関数と、前記中心の周りの動径を変数とする円環上で定義される調和関数とを用いて定義される曲面形状に加工されていることを特徴とする請求項４記載の光伝達部材。
7. 前記端面は、
   前記第１の曲率分布と前記第２の曲率分布の差が、０以上且つ前記マルチコアファイバの種別によって決定される所定値未満となるよう加工されていることを特徴とする請求項３又は５記載の光伝達部材。
8. 複数のコアを有するマルチコアファイバをフェルールに挿入してなる、第１光伝達部材及び第２光伝達部材の接続構造において、
   前記第１光伝達部材及び前記第２光伝達部材は、それぞれ正の曲率分布を持つ第１領域と、前記正の曲率分布の符号を変えた負の曲率分布を持つ第２領域とを含む端面を有し、
   前記第１領域と前記第２領域とは、前記端面の中心に関する所定角度の回転に対して対称な位置に形成されており、
   前記第１光伝達部材の第１領域と前記第２光伝達部材の第２領域、及び前記第１光伝達部材の第２領域と前記第２光伝達部材の第１領域とが接続されることを特徴とする接続構造。

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