JP6196486B2

JP6196486B2 - 光コネクタ

Info

Publication number: JP6196486B2
Application number: JP2013149802A
Authority: JP
Inventors: 歩赤羽; 茉莉子加瀬; 治大工原
Original assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2033-07-18
Also published as: US9250397B2; US20150023635A1; JP2015022125A

Description

本発明は、光コネクタに関する。

従来、断面円状の光ケーブルとシート状の光導波路とを連結する光コネクタが提案されている。当該光コネクタは、互いの連結面を突き合わせた状態で連結可能に構成された、第１フェルール及び第２フェルールを有する。第１フェルールの連結面と反対側の挿入面には光ファイバを挿入する第１の凹みを有し、第１の凹みに光ケーブルが挿入され、光ケーブルの先端が第１の凹みの底面と当接した状態で保持される。一方、第２フェルールは、連結面と反対側の挿入面から内部へ向けて刳り抜かれたスリット状の第２の凹みを有している。シート状の光導波路は、第２の凹みに挿入され、その先端が第２の凹みの底面と当接した状態で保持される。そして、第２の凹みの幅及び高さは、光導波路の幅及び厚みと略一致している。

また、第２フェルールは、連結面に第３の凹みを有し、当該第３の凹みの底面にレンズが配置されていることがある。そして、第１フェルールと第２フェルールとが連結された状態で、光導波路で伝送された光がレンズで集光され、集光された光が光ケーブルの中心部に入力される。

特開２０１３−２９７８２号公報

ところで、光導波路、レンズ、及び光ケーブルのそれぞれの中心線がずれると、光ケーブルの中心部への集光効率が低下してしまう。このため、上記の光コネクタでは、光導波路を第２の凹みに挿入することで、レンズと光導波路との中心線が一致するように、第２の凹みと光導波路とが略同一の形状及びスケールに設計されている。

しかしながら、第２の凹みの幅、高さ、及び奥行きのすべてを高い精度で制御することは困難であるため、設計の通りに第２の凹みが形成されていない光コネクタが生産されてしまい、結果として、光コネクタにおける光伝送効率が低下する可能性がある。また、設計の要求を満たさない光コネクタを除いた場合、歩留まり率が低下してしまう。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、光伝送効率の低下を防止できる光コネクタを提供することを目的とする。

開示の態様では、光コネクタは、コネクタ本体と、収容部と、押圧部とを有する。前記収容部は、前記コネクタ本体の１つの面の側から内部に向けて刳り抜かれたスリット状の穴であり、且つ、シート状の光導波路を前記光導波路の先端が前記穴の底面に当接した状態で収容する。前記押圧部は、前記収容された光導波路のシート面と対向する前記収容部の第１の面に設けられ、且つ、前記第１の面と対向する前記収容部の第２の面の方向に前記収容された光導波路を押圧して前記収容された光導波路を前記第２の面に当接させる。

開示の態様によれば、光伝送効率の低下を防止できる光コネクタを実現できる。

図１は、一実施例の光コネクタにおけるコネクタ本体の一例を示す概略図である。図２は、一実施例の光コネクタにおけるコネクタ本体の一例を示す概略図である。図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。図５は、光導波路を有する光コネクタの組み立ての説明に供する図である。図６は、光導波路を有する光コネクタの組み立ての説明に供する図である。図７は、一実施例の光コネクタの押圧部及び突起部の機能説明に供する図である。図８は、一実施例の光コネクタの押圧部及び突起部の機能説明に供する図である。図９は、一実施例の光コネクタを備える光モジュールの一例を示す図である。

以下に、本願の開示する光コネクタの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本願の開示する光コネクタが限定されるものではない。また、実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

［光コネクタの構成例］
図１及び図２は、一実施例の光コネクタにおけるコネクタ本体の一例を示す概略図である。具体的には、図１は、コネクタ本体の一例の斜視図であり、図２は、光の伝送方向に沿った側面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、コネクタ本体は、上記のフェルールに対応する。

コネクタ本体１０は、後述する光導波路３０を保持するゴムブーツが嵌め込まれるゴムブーツ用スリット１１と、ゴムブーツ用スリット１１から延びる導入スリット１２と、導入スリット１２からさらに延びる光導波路用スリット１３（光導波路３０の収容部）とを有する。ゴムブーツ用スリット１１、導入スリット１２、及び光導波路用スリット１３は、コネクタ本体１０において光導波路３０が挿入される挿入面２９（コネクタ本体１０の第１の面）からコネクタ本体１０の内部に向けて刳り抜かれた、一連の穴を形成している。そして、光導波路用スリット１３の突き当たりは、スリット底面１４となっている。

導入スリット１２の下側面１５は、コネクタ本体１０の挿入面２９に対して略垂直に立ち上がる平面を形成している。導入スリット１２の上側面１７は、下側面１５に対して第１の角度が付けられており、導入スリット１２の奥に進むにつれて下側面１５に近づくように設けられている。すなわち、導入スリット１２は、第１の角度を持つ、片側テーパー構造を有している。

また、光導波路用スリット１３の下側面１６は、コネクタ本体１０の挿入面に対して略垂直に立ち上がる平面を形成している。光導波路用スリット１３の上側面１８は、下側面１６に対して第２の角度が付けられており、光導波路用スリット１３の奥に進むにつれて下側面１６に近づくように設けられている。すなわち、光導波路用スリット１３は、第２の角度を持つ、片側テーパー構造を有している。なお、導入スリット１２の下側面１５及び光導波路用スリット１３の下側面１６は、連続する１つの平面を構成している。ここで、第１の角度は、第２の角度と同じでも第２の角度より大きくてもよい。ただし、第１の角度を第２の角度よりも大きくすることにより、光導波路用スリット１３への光導波路３０の挿入を容易にすることができる。

光導波路用スリット１３の上側面１８には、上側面１８から立ち上がる壁状の押圧部２１が設けられている。押圧部２１は、光導波路用スリット１３の奥行き方向の中央付近を起点とし、スリット底面１４の手前を終点として、奥行き方向に延びている。押圧部２１の頂上面において光導波路用スリット１３の下側面１６と最も近づく点（つまり、最近点）と、下側面１６との離間距離は、光導波路３０の厚さよりも小さくなっている。

具体的には、コネクタ本体１０は、３つの押圧部２１、つまり、押圧部２１−１，２，３を有している。押圧部２１−１は、上記のコネクタ本体１０の挿入面側から見た場合の光導波路用スリット１３の右側面１９に沿って設けられている。また、押圧部２１−２は、光導波路用スリット１３の略中央、つまり、光導波路用スリット１３の幅方向の中央付近に設けられている。また、押圧部２１−３は、光導波路用スリット１３の左側面２０から第１の距離だけ離れた位置に、左側面２０に沿って設けられている。なお、押圧部２１−１，２，３は、弾性を有する素材によって形成されてもよい。

また、光導波路用スリット１３の左側面２０には、光導波路用スリット１３の入口近傍に突起部２２が設けられている。突起部２２は、光導波路用スリット１３の入口近傍を起点として左側面２０から光導波路用スリット１３の内側に向けて凸状のなだらかな弧を描く様に立ち上がる側面を有する壁を形成している。当該突起部２２の側面は、その両端がそれぞれ光導波路用スリット１３の上側面１８及び下側面１６と繋がっている。また、当該突起部２２の側面において光導波路用スリット１３の最も内側に位置する点（つまり、最内点）と、左側面２０との離間距離Ｄ１は、上記の第１の距離と等しいか又は上記の第１の距離よりも少しだけ小さくなっている。また、当該突起部２２の最内点と光導波路用スリット１３の右側面１９との離間距離Ｄ２は、光導波路３０の幅と等しいか又は光導波路３０の幅よりも少しだけ小さくなっている。なお、突起部２２は、弾性を有する素材によって形成されてもよい。

また、コネクタ本体１０の上記の第１の面と反対側の第２の面、つまりコネクタ本体１０と対の相手側コネクタ本体（図示せず）との連結面２５には、凹み２６が形成されている。凹み２６の底面には、各マイクロレンズ２７の中心が「仮想基準面」上に並ぶように、複数のマイクロレンズ２７が一列に配設されている。この仮想基準面は、上記の光導波路用スリット１３の下側面１６と平行であり、且つ、下側面１６から離間距離Ｄ３だけ離れている。

また、コネクタ本体１０の連結面２５には、一対の凹み２８−１，２が設けられている。凹み２８−１，２には、コネクタ本体１０と対の相手側コネクタ本体（図示せず）の連結面に設けられた凸部が差し込まれる。これにより、コネクタ本体１０とこれと対の相手側コネクタ本体（図示せず）とが連結面を突き合わせた状態で連結される。

以上で説明したコネクタ本体１０の光導波路用スリット１３（つまり、収容部）に、光導波路３０が挿入される。図５，６は、光導波路３０を有する光コネクタ４０の組み立ての説明に供する図である。

光導波路３０は、複数のコア３１と、コア３１の外周を被覆するクラッド３２とを有する。そして、光導波路３０の先端部に接着剤（図示せず）を塗布し、ゴムブーツ３５で光導波路３０を挟んで、光導波路３０の先端側を光導波路用スリット１３内に挿入する。なお、クラッド３２の屈折率は、コア３１の屈折率よりも小さい。従って、コア３１の一端から入力された光は、コア３１で全反射を繰り返しながら伝送されて、コア３１の他端から出力される。

図６に示すように、光導波路３０がコネクタ本体１０に完全に挿入されると、光導波路３０の先端部が光導波路用スリット１３のスリット底面１４に押し当てられる。この状態で、熱または紫外線（ＵＶ）を照射して接着剤を硬化させて、光導波路３０をコネクタ本体１０に固定する。

ここで、押圧部２１及び突起部２２の機能について説明する。図７，８は、押圧部及び突起部の機能説明に供する図である。

図７に示すように、光導波路３０は、導入スリット１２側からスリット底面１４に向けて、光導波路用スリット１３に徐々に挿入される。そして、光導波路３０の左先端の角が突起部２２の上記の側面に当たると、当該側面によって光導波路３０全体が右側面１９側に寄るように案内される。そして、上記の通り、突起部２２の最内点と光導波路用スリット１３の右側面１９との離間距離Ｄ２は、光導波路３０の幅と等しいか又は光導波路３０の幅よりも少しだけ小さくなっている。従って、光導波路３０は、光導波路３０の右側面が右側面１９と触れるか又は弱く押し当てられた状態で保持される。すなわち、突起部２２は、光導波路３０の右側面を右側面１９に当接させる機能を有している。

この状態が保持されたまま、光導波路３０は、光導波路用スリット１３の奥に向けてさらに挿入され、光導波路３０の先端部が押圧部２１の下に潜り込む。そして、上記の通り、押圧部２１の最近点と、下側面１６との離間距離は、光導波路３０の厚さよりも小さくなっている。これにより、図８に示すように、押圧部２１は、光導波路用スリット１３に挿入された光導波路３０を押圧して、光導波路３０の下側面が下側面１６に当接した状態を保持することができる。ここで、押圧部２１は、図８に示すように、光導波路用スリット１３に収容された光導波路３０のコア３１が配設されていない位置（つまり、クラッド３２のみが配置された部分）に対応する位置に設けられている。すなわち、押圧部２１は、光導波路用スリット１３に収容された光導波路３０のコア３１が配設されていない位置を押圧している。これにより、押圧部２１によって光導波路３０を押圧することに起因して光信号の伝送品質が劣化することを防止することができる。なお、光導波路３０は、押圧部２１によって押圧されて変形している。

ここで、光導波路３０の下側面と各コア３１の中心との距離は、上記の仮想基準面と光導波路用スリット１３の下側面１６との離間距離Ｄ３と等しくなっている。また、光導波路３０の右側面と各コア３１の中心との距離は、光導波路３０の右側面に対する各マイクロレンズ２７の中心までの距離と等しくなっている。従って、押圧部２１及び突起部２２によって光導波路３０の下側面及び右側面が光導波路用スリット１３の下側面１６及び右側面１９とそれぞれ当接する状態を保持することにより、コア３１の中心とマイクロレンズ２７の中心とを正確に合わせることができる。すなわち、押圧部２１及び突起部２２によって、光導波路３０及び光導波路用スリット１３の２つの基準面を正確に合わせるだけで、コア３１の中心とマイクロレンズ２７の中心とを正確に合わせることができる。

［光モジュールの構成例］
次に、上記の光コネクタを備える光モジュールの一例について説明する。図９は、一実施例の光コネクタを備える光モジュールの一例を示す図である。

図９に示すように、光モジュール１００は、ＭＴ（Mechanically Transferable）フェルール１０２と、ＭＴフェルール１０２に位置決めピンを介して位置決めされるレンズ付きフェルール１０３とを有する。このレンズ付きフェルール１０３が、上記のコネクタ本体１０に対応する。光モジュール１００はさらに、レンズ付きフェルール１０３を接続方向Ｓ側から支持する支持部１４１が形成された下カバー１０４と、下カバー１０４に締結固定されてＭＴフェルール１０２をレンズ付きフェルール１０３に向かう方向に押圧するフェルールクリップ１０５とを有する。支持部１４１は、接続方向Ｓと反対方向に面する壁面である。

なお、図９において、「Ｓ」はレンズ付きフェルール１０３に対するＭＴフェルール１０２の接続方向を指し、「Ｔ」は平板状をなす光モジュール１００の下カバー１０４の底から開口に向かう厚み方向を指し、「Ｗ」は接続方向Ｓと厚み方向Ｔに対して垂直な幅方向を指している。また、図９では、厚み方向Ｔの矢印を図示の便宜上、上方とし、幅方向Ｗの矢印は接続方向Ｓから見て左方を示している。但し、接続方向Ｓのみが方向性を有し、厚み方向Ｔと幅方向Ｗは方向性を有しない。

ＭＴフェルール１０２は、ほぼ直方体状をなし、接続方向Ｓと反対側には幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに拡大する拡大部を有している。また、レンズ付きフェルール１０３も、ほぼ直方体状をなし、接続方向Ｓ側に幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに拡大する拡大部を有している。下カバー１０４の支持部１４１は、レンズ付きフェルール１０３の拡大部の右端面を支持する。

フェルールクリップ１０５は、下カバー１０４に締結固定される板状部１５１と、ＭＴフェルール１０２の左端面に当接する一対の当接部１５２と、一対の当接部１５２と板状部１５１とを連結して当接部１５２をＭＴフェルール１０２側に付勢する付勢力を発生する一対のばね部１５３とを有する。フェルールクリップ１０５の材料は、例えば、可撓性を有する金属である。また、フェルールクリップ１０５は、下カバー１０４に締結固定するためのネジ部１５４と、ネジ部１５４を挿通するネジ穴１５５とを有する。板状部１５１は、ネジ穴１５５に対応する一対の耳部１５６を有する。

下カバー１０４は、ＭＴフェルール１０２とレンズ付きフェルール１０３とが嵌合されて位置決めされるコの字型の切り欠き部１４２を有する。切り欠き部１４２よりも支持部１４１側には、レンズ付きフェルール１０３の拡大部を収納する収納部１４３が形成される。収納部１４３は切り欠き部１４２よりも幅方向Ｗに広く厚み方向Ｔに深く形成される。また、下カバー１０４は、上カバー１１１用のネジ１１４に対応する一対の雌ネジ部１４４と、フェルールクリップ１０５用のネジ部１５４に対応する一対の雌ネジ部１４５とを、切り欠き部１４２の幅方向Ｗの外側に位置するブロック部１４６に備えている。雌ネジ部１４４は雌ネジ部１４５よりも支持部１４１寄りに位置する。支持部１４１よりも接続方向Ｓ側にはフェルールブーツ１０８を収容する一対の収容壁１４７が形成される。このフェルールブーツ１０８は、上記のゴムブーツ３５に対応する。

また、光モジュール１００は、レンズ付きフェルール１０３から光エンジン１０６に向けて引き出される光導波路１０７と、光導波路１０７を撓ませるフェルールブーツ１０８とを有する。この光導波路１０７は、上記の光導波路３０に対応する。フェルールブーツ１０８を光エンジン１０６に対して光導波路１０７の長さより近接させて配置することで、光導波路１０７は撓んだ状態に維持される。

また、光モジュール１００は、プリント基板１０９と、プリント基板１０９の所定部位に実装された電気コネクタ１１０とを有し、光エンジン１０６が電気コネクタ１１０に接続されてプリント基板１０９上に配置される。プリント基板１０９の右端にはカードエッジコネクタ１９１が形成される。

また光モジュール１００は、下カバー１０４が有する開口を閉塞する上カバー１１１と、光エンジン１０６が発生する熱を上カバー１１１へ伝導して放熱する放熱シート１１２とを有する。

プリント基板１０９では、電気コネクタ１１０が配置される部分からカードエッジコネクタ１９１までの部分が、光エンジン１０６が搭載される部分よりも幅方向Ｗに広い形態を有している。プリント基板１０９は下カバー１０４の収容壁１４７よりも接続方向Ｓ側に位置する基板収納部１４８に収納される。

ＭＴフェルール１０２の接続方向Ｓと反対側からは光ケーブル１１５が引き出されており、光ケーブル１１５は、一対のスリーブ１１６と、カシメリング１１７とを介して、一対のケーブルブーツ１１８内に収納される。ケーブルブーツ１１８には、プルタブ／ラッチ１１９が装着される。

合成樹脂部材１１３は、プリント基板１０９と上カバー１１１との間にできる隙間を埋めるために、プリント基板１０９上の所定の位置に配置される。

以上のように本実施例によれば、光コネクタ４０は、光導波路用スリット１３（つまり、収容部）と、押圧部２１とを有する。光導波路用スリット１３は、コネクタ本体１０の挿入面（つまり、第１の面）の側からコネクタ本体１０の内部に向けて刳り抜かれた穴である。また、光導波路用スリット１３は、シート状の光導波路３０を光導波路３０の先端がスリット底面１４に当接した状態で収容する。そして、押圧部２１は、光導波路用スリット１３の上側面１８に設けられている。また、押圧部２１は、光導波路用スリット１３に収容された光導波路３０を光導波路用スリット１３の下側面１６の方向に押圧して、当該光導波路３０の下側面が光導波路用スリット１３の下側面１６に当接した状態を保持する。

この光コネクタ４０の構成により、光導波路３０の下側面と各コア３１の中心との距離を、マイクロレンズ２７の仮想基準面と光導波路用スリット１３の下側面１６との離間距離Ｄ３と等しくするだけで、コア３１の中心とマイクロレンズ２７の中心とを容易に合わせることができる。この結果として、歩留まり率の低下を防止しつつ、光伝送効率の低下を防止することができる。

また、光コネクタ４０において押圧部２１は、光導波路用スリット１３に収容された光導波路３０のコア３１が配設されていない位置を押圧する。

この光コネクタ４０の構成により、押圧部２１によって光導波路３０を押圧することに起因して光信号の伝送品質が劣化することを防止することができる。なお、押圧部２１はコア３１が配設された位置を押圧するようにしてもよい。この場合には、押圧部２１によって押圧されるコア３１を光信号の伝送に用いなければよい。すなわち、押圧部２１は、光導波路用スリット１３に収容された光導波路３０において光信号の伝送に用いられないコア３１を押圧してもよい。この光コネクタ４０の構成によっても、押圧部２１によって光導波路３０を押圧することに起因して光信号の伝送品質が劣化することを防止することができる。

また、光コネクタ４０は、突起部２２を有する。突起部２２は、光導波路用スリット１３の左側面２０に設けられ、右側面１９の方向に光導波路３０を寄せて光導波路３０が右側面１９に当接した状態を保持する。

この光コネクタ４０の構成により、光導波路３０の右側面と各コア３１の中心との距離を、光導波路３０の右側面１９に対する各マイクロレンズ２７の中心までの距離と等しくするだけで、コア３１の中心とマイクロレンズ２７の中心とを容易に合わせることができる。この結果として、歩留まり率の低下を防止しつつ、光伝送効率の低下を防止することができる。なお、ここでは、突起部２２を光導波路用スリット１３の左側面２０に設けているが、逆に、光導波路用スリット１３の右側面１９に設けてもよい。

また、押圧部２１及び突起部２２の少なくともいずれか一方は、弾性を有する。これにより、押圧部２１又は突起部２２によって光導波路３０を押圧することに起因した、光信号の伝送品質の劣化を抑制することができる。

１０コネクタ本体
１１ゴムブーツ用スリット
１２導入スリット
１３光導波路用スリット
１４スリット底面
２１押圧部
２２突起部
２７マイクロレンズ
３０光導波路
３１コア
３２クラッド
３５ゴムブーツ
４０光コネクタ

Claims

コネクタ本体と、
前記コネクタ本体の１つの面の側から内部に向けて刳り抜かれたスリット状の穴であり、且つ、シート状の光導波路を前記光導波路の先端が前記穴の底面に当接した状態で収容する収容部と、
前記収容された光導波路のシート面と対向する前記収容部の第１の面から立ち上がる壁状の押圧部であって、且つ、前記第１の面と対向する前記収容部の第２の面の方向に前記収容された光導波路を押圧して前記収容された光導波路を前記第２の面に当接させる押圧部と、
を具備することを特徴とする光コネクタ。
前記押圧部は、前記収容された光導波路においてコアが配置されていない位置、又は、前記収容された光導波路において光信号の伝送に用いられないコアが配置されている位置を押圧する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
前記第１の面と前記第２の面とを繋ぐ前記収容部の第３の面に設けられ、且つ、前記第３の面と対向し、前記第１の面と前記第２の面とを繋ぐ第４の面の方向に前記収容された光導波路を寄せて前記収容された光導波路を前記第４の面に当接させる突起部をさらに具備する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光コネクタ。
前記押圧部及び前記突起部の少なくともいずれか１つは、弾性を有する、
ことを特徴とする請求項３に記載の光コネクタ。
前記光導波路は、前記押圧部により押圧されて変形することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光コネクタ。
前記１つの面の反対側の前記コネクタ本体の他の面にレンズを具備することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光コネクタ。