JP7191011B2 - ビーム拡大用デュアル反射面を有する光ファイバコネクタフェルールアセンブリ、並びにそれを組み込んだ拡大ビームコネクタ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

この出願は、２０１６年８月１７日出願の米国仮特許出願第６２／３７６，３８１号に基づく優先権を主張し、参照によりその内容が本明細書に完全に記載されているかのように完全に組み込まれているものとする。以下で言及するすべての刊行物も、参照によりそれらの内容が本明細書に完全に記載されているかのように完全に組み込まれているものとする。

政府の支援

本発明は、米国エネルギー省によって承認された許可番号第ＤＥ－ＳＣ０００９６１７号の下、米国政府の支援により成された。米国政府は本発明において一定の権利を有する。

本発明は、光ビーム拡大ビームコネクタに関し、特に、拡大ビームコネクタにおけるフェルールアセンブリに関する。

光ファイバ導波路を介して光信号を伝送することには多くの利点があり、その用途は多岐に亘る。単純に可視光を遠隔地点に伝送するために、単一または複数のファイバ導波路が使用され得る。複雑な電話およびデータ通信システムは、導波路内の光信号を介してデジタル化データを伝送することができる。これらの適用はファイバをその端部同士で結合するが、その結合は光損失の一因となる。ファイバリンクの光損失が、システムのための特定の光損失バジェット未満となることを確実にするには、ファイバの２つの研磨端の精密な位置合せが必要である。単一モード電気通信グレードのファイバの場合、これは典型的には１０００ｎｍより小さいコネクタファイバ位置合わせ許容誤差に相当する。これは、マルチギガビットレートで作動する並列ファイバリンク及び単一ファイバリンクの両方において、ファイバを位置合わせするのに用いられる構成要素をサブミクロンレベルの精度で組立て及び製作しなければならないことを意味する。

光ファイバ接続において、光ファイバコネクタは１本又は複数本のファイバを含むケーブルの端部を終端させ、スプライシングと比較してより迅速な接続及び切離しを可能にする。このコネクタは、光が端部から端部へと通過できるように、ファイバのコアを機械的に結合して位置合わせする。光ファイバの端部はフェルール内に支持され、光ファイバの端面はフェルールの端面と概ね同一平面に位置するか又はそれよりわずかに突き出ている。コネクタアセンブリにおける相補的なフェルールを嵌合させる場合、一方のフェルールの光ファイバを、他方のフェルールの合わせ光ファイバと位置合わせする。優れたコネクタでは、反射又はファイバの位置ずれによる光損失が極めて少ない。マルチギガビットレートで作動する並列／複ファイバリンク及び単ファイバリンクの両方において、コネクタはサブミクロンレベルの精度で製作された補助部品を用いて組み立てなければならない。得られる最終製品を経済的に有利なものとするために、このような精度レベルでの部品の作製は、それほど困難なものではないかのように、自動化された高速プロセスで達成しなければならない。

一部の適用では、接合光ファイバの端面は互いに物理的に接触して、接合光ファイバ対の間の信号伝送を達成する。そのような適用において、ファイバ端面における凹凸、バリ又はひっかき傷、光ファイバ対の位置ずれ、並びに接合界面での光ファイバ間のほこり又は破片などの様々な要因が、光ファイバ対の間の光伝送の効率を低下させ得る。ほこり又は破片などの任意の異物のサイズに対して光路は小さいため、あらゆるそのような異物は光の伝送を妨害するであろう。

これまで、従来技術の拡大ビームコネクタは、光ビームのサイズを拡大し、かつそのビームをコネクタ間の空隙を通して伝送させるように開発されてきた。ビームを拡大することにより、ほこり又は破片とビームとの間の相対的なサイズ差が大きくなり、従ってあらゆるほこり又は破片並びにあらゆる位置ずれの光伝送効率に対する影響が低減される。結果として、拡大ビーム光ファイバコネクタは、比較的汚れた環境下及び高振動環境下においてしばしば好ましいものとなる。

これまで、従来技術の拡大ビームコネクタは、各光ファイバの端面に隣接して取り付けられたレンズを備える。２つのタイプのレンズ（コリメート及び交差集光（cross-focusing））が一般的に用いられる。コリメートレンズは、第１の光ファイバからの光出力を受けてそのビームを相対的に大きな径に拡大する。コリメートレンズを用いる場合、第２のレンズ及びフェルールアセンブリは、拡大ビームを受け取るために第２の光ファイバの端面に隣接して配置されるコリメートレンズを用いて同様に構成され、第２の光ファイバの入力端面にビームを再集光させる。交差集光レンズは第１の光ファイバからの光を受けてそれを相対的に大きな径に拡大し、次いで特定の焦点にその相対的に大きな径から光を集光させる。交差集光レンズを用いる場合、レンズ及びフェルールアセンブリは、別のレンズ及び交差集光レンズを有するフェルールアセンブリと、或いは当技術分野で知られている非レンズド（non-lensed）フェルールアセンブリと嵌合され得る。

現在、従来技術の光ファイバコネクタは製造コストが高すぎること、並びに信頼性及び損失特性に不十分な点が多いことが一般的に認められている。拡大ビームコネクタにおけいてレンズは付加的部品であり、アセンブリにおいて光ファイバの端面に光学的に結合させる必要があり、従って付加的部品コスト及び付加的製造コストが必要である。従来技術の拡大ビームコネクタは、まだ比較的高い挿入損失（又はインサーション・ロス）及び反射損失（又はリターン・ロス）をもたらす。

光ファイバが短距離及び超短距離用通信媒体に選ばれることになるとすれば、光ファイバコネクタの製造コストは引き下げられなければならない。通信システム、データ処理及びその他の信号伝送システムにおける、比較的広汎でかつ増加し続ける光ファイバの利用は、終端した光ファイバ端子を相互接続する満足できかつ効率的な手段への要求を生じさせた。

従って、低挿入損失及び低反射損失を有し、高スループットでかつ低コストで作製できる、改善された光ファイバ拡大ビームコネクタを開発することが望ましい。

本発明は、低挿入損失及び低反射損失、低環境敏感性とともに使用の容易さ及び高信頼性を有することを含めて、従来技術のフェルール及びコネクタの欠点の多くを克服し、かつ低コストで作製できる、光ファイバ拡大ビームコネクタにおいて光ビームを拡大するための光ファイバフェルール又はフェルールアセンブリを提供する。本発明のフェルールの構成を用いると、多ファイバ用の本発明によるフェルールを組み込んだ光ファイバコネクタのハウジングのフットプリント又はフォームファクタを、単一ファイバ用に設計された従来技術の円柱状フェルールを用いる現行のハウジングのものと同様にすることができる（即ち、本発明のフェルールは、単一ファイバ用に設計された、工業規格に適合したコネクタハウジング、即ちＳＣ型、ＦＣ型、ＳＴ型、ＳＭＡ型、ＬＣ型、デュアルＬＣ型等のハウジングに組み込むことができる）。

本発明の一態様では、本発明のフェルールアセンブリは、一体型の第１の反射面を有する第１のフェルール半体と、第２の反射面を有する相補的な第２のフェルール半体とを備え、それらは一緒に、少なくとも１つの光ファイバの端部を確実に保持しかつフェルール半体／アセンブリの外部ジオメトリに対して光ファイバの端部を正確に位置合わせする。一態様では、各光ファイバの端部の（保護緩衝及び外被層無しの、クラッドが露出した）剥き出し部分を保持及び位置合わせするために溝がフェルール半体に設けられる。従って、光ファイバの端部はフェルールアセンブリで終端となる。

一体型の第１の反射面は、光ファイバの端面を超えて第１のフェルール半体の遠端部の近くに位置し、フェルールアセンブリ内に保持された光ファイバの光軸に対して光を曲げる。一実施形態では、第１の反射面は、発散方式で光ファイバからの光を９０度曲げる（或いは逆に、光ファイバのコアに光を集光(focus)させる）。一実施形態では、フェルールアセンブリは、複数の光ファイバを保持及び位置合わせするように構成され、各々１つの光ファイバに対応する複数の第１の反射面が第１のフェルール半体上に設けられる。

一体型の第２の反射面は、第１のフェルール半体と第２フェルール半体とが嵌合して取り付けられて全体フェルールアセンブリを形成したときに、フェルールアセンブリの長手方向軸に垂直な平面で第１の反射面が第２の反射面と重なり合うように、第１のフェルール半体の第１の反射面に対応する配置で第２のフェルール半体の遠端部近くに位置する。第２の反射面は、第１の反射面からの光路に対して光を曲げる。一実施形態では、第２の反射面は、コリメート方式で第１の反射面からの光を９０度曲げる（或いは逆に、光を第１の反射面に収束(converge)させる）。一実施形態では、第２のフェルール半体は、各々１つの第１の反射面及び光ファイバに対応する、複数の第２の反射面を有するように構成される。

第１のフェルール半体における第１の反射面は、第１のフェルールアセンブリ内に保持された光ファイバの端面からの出力光を曲げ（すなわち、方向転換させ又は折り曲げ）及び整形（reform）する（すなわち発散させる）（或いは逆に、第２の反射面からの入力光を曲げ及び整形する（すなわち集光させる））反射ジオメトリ（reflective geometry）を有するように構造化される。第２のフェルール半体における第２の反射面は、第１の反射面からの入力光を曲げ（すなわち、方向転換させ又は折り曲げ）及び整形する（すなわちコリメートする）（或いは逆に、第１のフェルール半体の第１の反射面に入力光を収束させて反射する）反射ジオメトリを有するように構造化される。第１及び第２フェルール半体を組み立てた後、第１の反射面と第２の反射面との間に光信号を通過させることができる。一実施形態では、第１の反射面は凸面反射を行うように構造化され（例えば、非球面凸鏡面）、第２の反射面は凹面反射を行うように構造化される（例えば、非球面凹鏡面）。或いは、第１の反射面は光発散性を有する凹面反射を行うように構造され得る。その構造化された第１の反射面は、所望の光路に沿った光ファイバの光軸と光学的に位置合わせされ、光ファイバの端面は第１の反射面から所定の所望距離を離して配置される。コリメートされた拡大ビームのスポットサイズは、光ファイバの端面と第１の反射面（発散／集光面）との間の光路に沿った距離、第１の反射面（発散／集光面）のジオメトリ、及びさらには第１の反射面と第２の反射面（コリメート／収束面）との間の距離に関連する。

第１及び第２のフェルール半体を（例えば、位置合わせ面の特徴及び／又は第１及び／又は第２のフェルール半体上に設けられるしるしに依存して）受動的に位置合わせすることにより、第１及び第２の反射面を受動的に位置合わせすることができる。或いは、反射面間に光信号を通過させることによって、第１及び第２の反射面を能動的に位置合わせすることができる。

フェルールアセンブリは、外部位置合わせスリーブの相補的な表面（すなわち、概ね円柱状又は管状のスリーブの内面）との位置合わせのための外面を有する。フェルールアセンブリの外面は概ね円柱状であり、概ね楕円状の横断面を有する接触面プロファイルを有する。２つの同様に終端する光ファイバを、位置合わせスリーブによって端部同士を光学的に結合することができる。

使用時、２つの類似のフェルールアセンブリは位置合わせスリーブに挿入され、それぞれのフェルールアセンブリの延長端部の反射面は互いに対向する。第１のフェルールアセンブリ内に保持された光ファイバからの出力光は、第１の反射面によって曲げられ及び発散されて第２のフェルール半体の対向する第２の反射面に伝送され、その後、その光は第２の反射面によって曲げられ及びコリメートされて、第１のフェルールアセンブリから出力され、さらに類似の光学的構造及び光路を有する対向する第２のフェルールアセンブリの第２のフェルール半体の入力に向けられる。第１のフェルールアセンブリにおける光路は「Ｚ」に類似し、一実施形態においてそれは２つの９０度の曲げを含む。第２のフェルールアセンブリに入る光は、第１のフェルールアセンブリで行われる光整形の逆を受ける。具体的には、第２のフェルールアセンブリに入る光は、第２のフェルール半体上の第２の反射面によって曲げられ及び収束され、その後、第１のフェルール半体の第１の反射面によってさらに曲げられ及び集光される。第２のフェルールアセンブリにおける光路も「Ｚ」に類似するが、第１のフェルールアセンブリとは逆順で、一実施形態においてそれも２つの９０度の曲げを含む。

一実施形態では、反射面はそれぞれ、フェルール半体の本体から見て外方を向く不透明な自由表面である。自由表面は、外部（例えば、空気又は屈折率整合材）に曝され、外側から自由表面に向けられた入射光を反射する（すなわち、入射光はフェルールの本体を通過するようには向けられない）。

本発明の別の態様では、フェルール構成要素及び／又はスリーブは、金属ブランク材をスタンピングするなど、高スループットプロセスにより精密に形成されている。一実施形態では、フェルール本体は金属材料で作られ、その金属材料は、高い剛性を有する（例えば、ステンレス鋼）、化学的に不活性である（例えば、チタン）、高温で安定である（例えば、ニッケル合金）、熱膨張性が小さい（例えば、インバー）、或いは他の材料と熱膨張性が適合する（例えば、ガラスとの適合のためにコバール）ように選んでよい。各フェルール半体はスタンピング形成され、フェルール半体内への補助部品の更なる取り付けを必要としないユニタリー又はモノリシック体を形成する。

本発明の別の態様では、フェルールアセンブリは光ファイバコネクタに組み込まれる。

本発明に従うフェルールは、従来技術の欠陥の多くを克服し、その結果、低挿入損失及び低反射損失を有し、使用の容易さ及び高信頼性を低環境敏感性とともに提供しかつ低コストで作製することができる光ファイバコネクタをもたらす。

従って、本発明は、第１の反射面を有する第１のフェルール半体と、第２の反射面を有する第２のフェルール半体とを備え、それら半体が一緒に光ファイバを保持する、拡大ビームフェルールに関する。反射面の対は、フェルールの中央平面と平行にコリメート光を出力する。外部スリーブは２つの類似のフェルールの外面を位置合わせし、それら２つのフェルールの対応する第２の反射面は互いに対向する。一方のフェルール内に保持された光ファイバからの出力光は、反射面の対によって２回曲げられ、ビームは、１回目の曲げの後に発散し、２回目の曲げの後にコリメートする。コリメート光は、スリーブによって位置合わせされた対向する第２のフェルールの対向する第２の反射面に伝送され、光が収束され及び集光されて他方のフェルール内に保持された光ファイバに入力するように、第１のフェルールで受けたのとは逆順で光整形を受ける。

本発明の本質及び利点、並びに好ましい使用態様をさらに十分に理解するために、添付図面とともに読まれる、以下の詳細な説明が参照されるべきである。図面において、同様の参照数字は全図面を通して同様または類似の要素を指す。

本発明の一実施形態に従う２つの位置合わせされたフェルール間の光路の概略図 本発明の一実施形態に従う２つの位置合わせされたフェルール間の光路の概略図 本発明の一実施形態に従う２つの位置合わせされたフェルール間の光路の概略図 本発明の一実施形態に従う、位置合わせスリーブを用いた２つのフェルールの連結を示す図 本発明の一実施形態に従う、位置合わせスリーブを用いた２つのフェルールの連結を示す図 本発明の一実施形態に従う、位置合わせスリーブを用いた２つのフェルールの連結を示す図 本発明の一実施形態に従う、位置合わせスリーブを用いた２つのフェルールの連結を示す図 本発明の一実施形態に従う光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の一実施形態に従う光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の一実施形態に従う光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリにおける凸反射面を有するフェルール半体の図 本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリにおける凸反射面を有するフェルール半体の図 本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリにおける凹反射面を有する相補的なフェルール半体の図 本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリにおける凹反射面を有する相補的なフェルール半体の図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の一実施形態に従う、リベットインサートを収容するためのフェルール半体の別の構成を示す図 本発明の一実施形態に従う、リベットインサートを収容するためのフェルール半体の別の構成を示す図 本発明の一実施形態に従う、リベットインサートを収容するためのフェルール半体の別の構成を示す図 本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの図 本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリを組み込んだ光ファイバコネクタを示す図 本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリを組み込んだ光ファイバコネクタを示す図 本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリを組み込んだ光ファイバコネクタを示す図 本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリを組み込んだ光ファイバコネクタを示す図

以下、図面を参照して、様々な実施形態に関連して本発明を説明する。本発明は、本発明の目的を達成するための最良の態様（ベストモード）に関して説明されているが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、これらの教示内容を考慮して様々な変形を実現し得ることを理解できるであろう。

図１Ａ～１Ｃは、本発明の一実施形態に従う光ファイバコネクタに組み込まれた２つの位置合わせされたフェルール間の光路を示す概略図である。簡略化するために、以下、「フェルールアセンブリ」は単に「フェルール」と称され、それは２つのフェルール半体を有する。

図１Ａはソースフェルール（source ferrule）１２Ｓからレシービングフェルール（receiving ferrule）１２Ｒへの光ビームＬを概略的に示す。ソースフェルール１２Ｓ及びレシービングフェルール１２Ｒはそれぞれ、それら２つのフェルール間で類似の光学的ジオメトリ（optical geometry）を有する、一体型反射面Ｒ１（例えば、発散／集光ミラー）及びＲ２（例えば、コリメート／収束ミラー）の対を備える。一実施形態では、フェルール１２Ｒ及び１２Ｓは、類似の又は同一の全体的な物理的構造を有していてよい。各フェルールにおける反射面Ｒ１及びＲ２の対は（フェルールの長手方向軸に垂直な横断平面で）重なり合い、かつ互いに対向する。ソースフェルール１２Ｓ内に保持された光ファイバ２４の出力端部（コア）から放射される光ビームＬは、その反射面Ｒ１によって方向転換及び発散されて、反射面Ｒ２に入射する。その光ビームＬは反射面Ｒ２によって方向転換及びコリメートされて、レシービングフェルール１２Ｒの対応する反射面Ｒ２に入射し、その後反射面Ｒ２がそのコリメート光ビームをレシービングフェルール１２ＲのＲ１に方向転換及び収束させる。その後、反射面Ｒ１が、その光ビームをレシービングフェルール１２Ｒ内に保持された光ファイバ２４の入力端部（コア）に方向転換及び集光させる。一実施形態では、各フェルールにおける反射面Ｒ１及びＲ２は、フェルールの外部への／外部からの、光ファイバ２４からの／光ファイバ２４への光を、フェルールの光ファイバ軸／長手方向軸／中央平面Ｐ（下記で議論する実施形態においてフェルール半体１３及び１４の嵌合平面Ｐに該当する）と平行な方向に反射するように構成される。各フェルールにおける光路Ｌは「Ｚ」に類似し、図示する実施形態においてそれは２つの９０度の曲げを含む。

図１Ｂは、反射面Ｒ１及びＲ２の対の相対的ジオメトリを概略的に示す。概略的に示すように、反射面Ｒ１は凸反射面（例えば、非球面凸反射面）であり、反射面Ｒ２は凹反射面（例えば、非球面凹反射面）である。

図１Ｃに示すように、各フェルール１２Ｒ及び１２Ｓにおける光路Ｌは「Ｚ」に類似し、各フェルールにおいて２つの９０度の曲げを含む。光ファイバ２４の光軸（又は中心線）は、それぞれのフェルールの中央平面Ｐ（フェルール半体１３及び１４の嵌合平面Ｐに該当する）に略平行に離間する。ソースフェルール１２Ｓからの光出力及びレシービングフェルール１２Ｒへの光入力は、それぞれのフェルール内に保持された光ファイバ２４の光軸（又は中心線）に略平行である。それぞれの光ファイバ２４の中心線は、各フェルール（１２Ｒ、１２Ｓ）における中央平面Ｐのいずれかの側にそれに平行にオフセットされる。

ソースフェルール１２Ｓ内では、フェルール１２Ｓ内に保持されたソース光ファイバ２４からの放射光ビームＬの発散を受けて、光ビームＬは反射面Ｒ１に達する前に拡大し、反射面Ｒ１は、コリメート反射面Ｒ２に達する前にそのビームをさらに発散／拡大する。従って、結果として得られるコリメート光は、光ファイバ２４の端面から出現する光ビームのスポットサイズよりも有意に大きい径／スポットサイズＳを有するであろう（図１Ｃを参照）。従って、図１Ｃに示すように、フェルール１２Ｓと１２Ｒの間の光ビームＬの区域は拡大ビームになる。図示するように、それぞれのフェルール１２Ｒ及び１２Ｓの対応する反射面Ｒ２は、フェルール１２Ｓと１２Ｒの間で互いに対して露出している。反射面Ｒ２はそれぞれのフェルール１２Ｒ及び１２Ｓの端部の開放部を通して光学的に露光される。しかしながら、反射面Ｒ１はそれぞれのフェルール１２Ｒ及び１２Ｓの端部のいずれの開放部を通しても光学的に露光されない。

ファイバ中心線と、放射／入射用のフェルール開放部とは、フェルールの中央平面Ｐのいずれかの側にそれに平行にある距離（例えば、約０．１５ｍｍ）離れていて、反射面Ｒ２とＲ１（後者がファイバ中心線に該当する）との間に空間（例えば、約０．３ｍｍ）がある。この空間及びフェルール開放部はキャビティ１９を作り出し、それはフェルールの開放端部から入るほこり及び破片を保持し得る。透明な窓がダストキャップＤとして用いられ、それはそれぞれのフェルールの開放端部にわたり置かれてキャビティ１９を密閉する（ダストキャップＤの構造は図３Ｃに関連して下記にてさらに説明する）。図１Ｃにさらに示すように、対向するフェルールにおける光ファイバ２４の端面間に物理的な接触はない。図１ＣはフェルールのダストキャップＤ間に空間を示すが、使用中、フェルールの端部はダストキャップＤで互いに対して押し付けられている。しかしながら、軸延長ビーム（axial extended beam）はファイバ端面間の距離に関する要求を緩和するため、フェルールの軸方向におけるフェルール１２Ｒと１２Ｓの位置合わせを維持する必要はない（図２Ｃに示すように位置合わせスリーブを用いて軸方向の周りの横の位置合わせを行うことはまだ必要であるが）。フェルール端面の機械的研磨は必要ではなく、従って、製造プロセスを簡素化し、製造コストを低減する。さらに、拡大ビームの比較的大きなスポットサイズは、ほこり及び破片による汚染の影響を低減する。光ファイバ２４の端面間の物理的接触が必要ないことを受けて、光ファイバコネクタ間の機械的インターフェースの耐久性が高まるであろう。相手方のファイバ端面との物理的接触は必要ないため、より軽い軸方向の予圧力を用いることができる。さらに、より大きなビーム径はコネクタ間のより大きな位置ずれを許容するため、光ファイバコネク間のより大きな位置ずれが容認され得る。

キャビティ１９は空のままで（すなわち空気で満たされていて）よく、或いはファイバ端部の界面での反射を最小限にするために異なる屈折率を有する異なる材料（例えば、光ファイバのコアと適合する屈折率であるポリマー又はエポキシ）で満たされていてもよい。キャビティ１９を別の材料で満たすことは、微粒子／ほこりがキャビティ内に捕捉されることを防ぎ、また反射面Ｒ１及びＲ２への損傷を防ぐという追加の利点を有する。

図２Ａ～２Ｄは、本発明の一実施形態に従う、位置合わせスリーブを用いた２つのフェルール（図２Ａに示す類似の構造を有する）の連結を示す。フェルール１２Ｒ及び１２Ｓはそれぞれ、外部の位置合わせスリーブ２０の相補的な表面（すなわち、概ね円柱状又は管状のスリーブ２０の内面）と位置合わせするための外面を有する。各フェルールの外面は概ね円柱状であり、概ね楕円状である横断面を有する接触面プロファイルを有する。２つの同様に終端する光ファイバを、位置合わせスリーブ２０によって端部同士で光学的に結合することができ、２つの類似のフェルール１２（図２Ａに示すような）は位置合わせスリーブ２０内に挿入され、それぞれのフェルールの反射面Ｒ２は互いに対向して、図１Ｃに示す光路に適合する。

図２Ｂを参照して、別々のフェルール１２Ｒ及び１２Ｓを提供し、それらは少なくとも、位置合わせスリーブ２０のための類似の湾曲した外面プロファイル、及び２つのフェルール間で類似する光学的ジオメトリを有する類似の反射面Ｒ１及びＲ２を有する。図２Ｂに示すように、各フェルール（１２Ｒ、１２Ｓ）は、ファイバケーブルリボン２３の複数の光ファイバを終端させる。図１Ｃに示す配置に即して、フェルール１２Ｒ及び１２Ｓは、それぞれの反射面Ｒ１及びＲ２と一体になっている。スリーブ２０は、図２Ｂには示されていないが、図２Ｃに示されている。フェルール１２Ｒ及び１２Ｓは、スリーブ２０によって軸方向に位置合わせされる。フェルール間で反射された拡大光ビームは、長手方向軸に対して及びフェルールの中央平面（嵌合平面）Ｐに対して平行である。フェルール１２の中央平面Ｐは、それぞれのフェルール１２Ｒ及び１２Ｓのフェルール半体１３及び１４の嵌合平面でもある。この実施形態において、位置合わせスリーブ２０は、フェルール１２Ｒ及び１２Ｓの外面プロファイルに即して、スプリットスリーブである。位置合わせスリーブ２０は、フェルール１２Ｒ及び１２Ｓの外面を位置合わせすることによって光ファイバ２４を位置合わせして、図１Ｃに示す合わせ位置を光路Ｌと共に達成する（上記で述べたように、フェルールがスリーブに挿入されて互いに突き当たるとき、フェルール端部間に間隔はないであろう）。

別の実施形態では、上記の拡大ビームフェルールは、光学デバイス（例えば、密閉封止された光電子モジュールＯＭのハウジングＨ）に取り付けられた取り外し可能な端子フェルール１２Ｔ（すなわち「ピッグテール」）であってよい。類似の拡大ビームフェルール１２Ｐで終端する光ファイバリボン２３（例えば、パッチコード）を、位置合わせスリーブ２０（例えば、フェルール１２Ｔ及び１２Ｐを受け入れるように寸法合わせされた相補的な形状を有するスプリットスリーブ）を用いて端子フェルール１２Ｔに接続させることができる。

本発明の様々な実施形態は、本発明の譲受人であるナノプレシジョンプロダクツインコーポレイテッド（ｎａｎｏＰｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．）によって開発された発明思想のいくつかを組み込んでおり、それらには、光データ伝送に関連する使用のための光学ベンチサブアセンブリを含む様々な独占所有物が含まれ、譲受人に共通に譲渡された以下の特許公報に開示されている概念が含まれる、

例えば、国際公開第２０１４／０１１２８３号は、光ファイバコネクタのためのフェルールであって、従来技術のフェルールおよびコネクタの多くの欠点を克服し、ピンなし位置合わせフェルールに対しさらなる改良を提供するフェルールを開示している。光ファイバコネクタは光ファイバフェルールを含み、そのフェルールは、スリーブを用いて複数の光ファイバのアレイを別のフェルール内に保持された光ファイバと位置合わせするために概ね楕円状の断面を有する。

米国特許出願公開第２０１３／０３２２８１８号明細書は、光信号をルーティングするための光結合装置であって、光データ信号をルーティングするためにスタンピング形成された構造化表面を持つ光学ベンチの形態である光結合装置を開示している。その光学ベンチは、構造化表面が画成された金属ベースを含み、構造化表面は、入射光を曲げ、反射し、及び／又は整形する表面プロファイルを有する。ベースはさらに位置合わせ構造を画成し、その位置合わせ構造は、構造化表面と光学要素との間の規定経路に沿って光を伝送させるために、構造化表面と精密に光学的位置合わせをしてベース上に光学要素（例えば、光ファイバ）を精密に配置するのを容易にする表面特徴を有するように構成されており、構造化表面及び位置合わせ構造は、可鍛性金属材料をスタンピングして光学ベンチを形成することにより、ベース上に一体的に画成される。

米国特許出願公開第２０１５／０３５５４２０号明細書は、光通信モジュールで使用するための光信号をルーティングするための光結合装置をさらに開示しており、とりわけ、入射光を曲げ、反射し、及び／又は整形する表面プロファイルを有する構造化反射面が金属ベース上に一体的に画成された光学ベンチの形態の光結合装置を開示している。位置合わせ構造がベース上に画成され、それは、構造化表面と光学要素との間の規定経路に沿って光を伝送させるために、構造化表面と光学的位置合わせをしてベース上に光学要素（例えば、光ファイバ）を配置するのを容易にする表面特徴を有するように構成されている。構造化表面及び位置合わせ構造は、ベースの可鍛性金属材料をスタンピングすることによりベース上に一体的に画成される。位置合わせ構造は、構造化表面と光学要素との間の規定経路に沿って光を伝送させるために、構造化表面と光学的位置合わせをしてベース上に光学要素を受動的位置合わせするのを容易にする

米国特許出願公開第２０１３／０２９４７３２号明細書は、集積光学素子を有する密閉光ファイバ位置合わせアセンブリをさらに開示しており、特に、光ファイバの端部を受容する複数の溝を有する金属フェルール部分を備えた光学ベンチを含む密閉光ファイバ位置合わせアセンブリであって、それら溝がフェルール部分に対する光ファイバの端部の位置および配向を規定する、密閉光ファイバ位置合わせアセンブリを開示している。このアセンブリは、光ファイバの入力／出力を光電子モジュール内の光電子デバイスに結合するための集積光学素子を含む。光学素子は構造化反射面の形態であってよい。光ファイバの端部は、構造化反射面から規定距離を離して、構造化反射面に位置合わせされる。構造化反射面及びファイバ位置合わせ溝は、可鍛性金属をスタンピングしてそれらの特徴を金属ベース上に画成することにより形成され得る。

米国特許第７，３４３，７７０号明細書は、許容誤差の小さい部品を製造するための、新規な精密スタンピングシステムを開示している。この発明のスタンピングシステムを様々なスタンピングプロセスにおいて実施して、上記で挙げた特許公報に開示されているデバイスを作製することができる。これらのスタンピングプロセスは、最終的な全体のジオメトリ及び表面特徴のジオメトリ（他の画成された表面特徴と精密に位置合わせされた所望のジオメトリを有する反射面を含む）を厳しい（すなわち小さな）許容誤差で形成するために、ストック材料（例えば、金属ブランク）をスタンピングすることを含む。

米国特許出願公開第２０１６／００１６２１８号明細書は、異種の金属材料の主要部分と補助部分とを有するベースを含む複合構造をさらに開示している。ベースおよび補助部分はスタンピングにより成形される。補助部分がスタンピング形成されると、補助部分はベースとインターロックし、それと同時に補助部分上に所望の構造化特徴（例えば、構造化反射面や、光ファイバ位置合わせ特徴など）を形成する。このアプローチにより、比較的重要性の低い構造化特徴が、比較的大きな許容誤差を維持するのに少ない労力で、ベースのバルク上に成形され得るが、一方、補助部分上のより重要性の高い構造化特徴は、比較的小さな許容誤差で寸法、ジオメトリ及び／又は仕上げ状態を規定するためにさらに考慮して、より精密に成形される。補助部分は、異なる構造化特徴をスタンピング形成するために異なる特性を伴う２つの異種の金属材料のさらなる複合構造を含んでいてよい。このスタンピング形成のアプローチは、スタンピングに供されるストック材料が均質材料（例えば、コバールやアルミニウム等の金属のストリップ）である、それより前の米国特許第７，３４３，７７０号におけるスタンピングプロセスに改良をもたらす。そのスタンピングプロセスは、単一の均質材料から構造的特徴を作製する。従って、異なる複数の特徴がその材料の特性を共有することとなり、その特性は１つ以上の特徴に関して最適化されない場合がある。例えば、位置合わせ特徴をスタンピング形成するのに適した特性を有する材料は、光信号損失を低減するのに最良の光反射効率を有する反射表面特徴をスタンピング形成するのに適した特性を有していない場合がある。

上記の発明概念は参照により本明細書に組み込まれ、本発明の開示を容易にするために下記で参照する。

図３Ａ～３Ｃは、本発明の一実施形態に従う、光ファイバコネクタ１０（図１０Ｃを参照）内で使用するためのフェルール１２の様々な図を示す。フェルール１２は、光ファイバリボン２３の光ファイバ２４のアレイを支持する２つのフェルール半体１３及び１４を含む。フェルール半体１３及び１４の構造を、下記において図４及び図５に関連してより詳細に説明する。フェルール１２は、概ね楕円状の形の横断面を有する、全体として概ね円柱状の本体を有する（その自由遠端部（ダストキャップＤを有する）から見たフェルール１２の透視端面図である図３Ｂを参照）。フェルール１２の側面４０が、概ね平面又は実質的により大きな曲率半径を有する面となるように切り取られていることに注目されたい。

スリーブを用いて複数の光ファイバのアレイを別のフェルール内に保持された光ファイバと位置合わせするための概ね楕円状の断面を有する光ファイバフェルールを備えた光ファイバコネクタを開示する、国際公開第２０１４／０１１２８３号（参照により本明細書に組み込まれている）を参照する。しかしながら、その開示は、フェルール内に保持された光ファイバの光学的結合のために拡大ビームを利用しない。本発明において、本発明のフェルール１２は、拡大ビームを実施するために一体型反射面Ｒ１及びＲ２を含む。

フェルール１２は、複数の光ファイバ２４を（下記にてさらに説明するように、フェルール半体１３及び１４における溝（３４、３４’）内に）保持及び位置合わせするように構成され、各々１つの光ファイバ２４に対応する一体型反射面Ｒ１及びＲ２の複数の対のアレイがフェルール半体１３及び１４上に設けられる。フェルール半体１４の遠端部は、相補的なフェルール半体１３の遠端部（すなわち、そこからファイバケーブルリボン２３が延びる他方の端部とは反対側の端部）と同一平面にある。反射面Ｒ１及びＲ２の対のアレイは、光ファイバ２４の端面２２を越えて、フェルール半体１３及び１４の遠端部近くに位置する。各光ファイバ２４の端面２２は、その対応する反射面Ｒ１及びＲ２に対して、規定距離をおいて位置し（ストップ２５に突き当たる端面２２の端が反射面Ｒから規定距離をおいて配置される；下記で説明する図４Ｂも参照）及び位置合わせされている。反射面Ｒ１及びＲ２の各対は、反射によって各光ファイバ２４の入力端面／出力端面２２へと／から光を方向付けして、フェルール１２内に保持された光ファイバ２４の光軸に対して光を方向転換させる。前述の実施形態で説明したように、反射面Ｒ１及びＲ２の各対は、フェルール１２を出る／フェルール１２に入る拡大ビームがファイバ軸（又はフェルール中央平面Ｐ、又はフェルール半体嵌合平面Ｐ）に平行になるように光を２回９０度方向転換させる（図１Ｃを参照）。

図３Ｃは、図３Ｂのライン３Ｃ－３Ｃに沿って切った断面図である。この図示された実施形態において、窓／ダストキャップＤは、この窓での光反射及び後方散乱を低減するために、傾斜面をもって示されている。さらに、或いは代わりに、反射防止（ＡＲ）コーティングを窓に塗布してもよい。図３Ｃに示す断面図において、ダストキャップＤはフック１７を備え、それはキャビティ１９内の空間を満たすような寸法及び形状とされ、従って反射面Ｒ１及びＲ２を汚染からさらに保護し、またキャビティ１９内の空間を通る光ビームに優れた媒体を提供する。

図４Ａ～４Ｂは、本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリにおける反射面Ｒ１を有するフェルール半体１４の様々な図を示す。フェルール半体１４は、湾曲した外面１５（概ね、全体の楕円状断面の半分に一致する；図３Ａ及び３Ｂも参照）を備え、複数の平行な縦開溝３４を含む内部ファイバ位置合わせ構造がフェルール半体１４の本体の内面３９（他方のフェルール半体１３に対向する面）に設けられる。溝３４は、反射面Ｒ１と光ファイバ２４との間の規定経路に沿って光を伝送させるために、それぞれの反射面Ｒ１に対して光ファイバ２４を受動的に光学的位置合わせするのを容易にする。図示した実施形態では、溝３４は断面が半円として示されている。しかしながら、Ｖ形状の断面を有する溝も代わりに使用してよい。各一体型反射面Ｒ１は、フェルール半体１４における位置合わせ溝３４からの一体延長部である。

示されている実施形態では、各反射面Ｒ１は、フェルール半体１４の不透明な本体から見て外方を向く不透明な自由表面である。自由表面は、外部（例えば、空気又は屈折率整合材）に曝され、外側から自由表面に向けられた入射光を反射する（すなわち、入射光はフェルール半体１４の不透明な本体を通過するようには向けられない）。各反射面Ｒ１は、フェルール半体１４の溝３４に保持された光ファイバ２４の端面２２からの出力光を曲げ（すなわち、方向転換させ又は折り曲げ）及び整形する（すなわち発散する）（或いは逆に、光ファイバ２４の端面２２に、反射面Ｒ１に入射する外部からの光を曲げ及び整形する（すなわち集光させる））反射ジオメトリを有するように構造化される。一実施形態では、反射面Ｒ１は、凸面反射を行うように構造化される（例えば、非球面凸鏡面）。これら反射面Ｒ１は表面上「隆起」として現れる。その構造化反射面Ｒ１は、所望の光路Ｌに沿った光ファイバ２４の光軸と光学的に位置合わせされ、光ファイバ２４の端面２２は、反射面Ｒ１に達する前に所望レベルのビーム拡大するために反射面Ｒ１から所定の距離をおいて配置される。コリメート拡大ビームの径／スポットサイズは、光ファイバ２４の端面２２と反射面Ｒ１との間の光路Ｌに沿った距離、発散反射面Ｒ１のジオメトリ、及び反射面Ｒ１とＲ２の間の距離に関連する。

図４Ｂ（及び図３Ｃ）の拡大図を参照して、ストップ２５が、対応する反射面Ｒ１から所定の距離だけ離して各光ファイバ２４の端面２２の位置を規定するために設けられる。ストップ２５は、ファイバ用の溝３４の幅よりも小さな幅を有する（例えば、半円形の断面の）短くより狭い溝２６を有するように構造化される。ストップ２５は、光ファイバ２４の端面２２が突き当たる境界を画成するが、ストップ２５における溝２６を通して光ファイバ２４とそれぞれの反射面Ｒ１との間に光を通過させる。図４Ｂにおいて、単一の光ファイバ２４が破線で仮想的に描かれている。図４Ｂに示すように、キャビティ３８がフェルール半体１４の内面３９に設けられる。溝３４がキャビティ３８内に設けられ、嵌合平面Ｐ（反対側のフェルール半体１３との接触又は嵌合平面Ｐであり、また図３に示される全体フェルール１２の中央平面Ｐでもある）より下に窪んでおり、光ファイバ２４の円柱状本体は嵌合平面Ｐより上に突き出ない。従って、光ファイバ２４の中心線（光軸）は、平面Ｐからオフセットされ（すなわち平面Ｐよりも下であり）、かつ平面Ｐに平行である（図１Ｃにおけるように）。フェルール半体１４の嵌合平面Ｐは、それを通って光がフェルール半体１４に出現する／入る平面でもある。

図４Ａに示すように、フェルール半体１４のファイバケーブル端部にプラットフォーム１６が設けられる。図３Ａを参照して、プラットフォーム１６の領域に画成される空間は、下記にてさらに議論する相補的なフェルール半体１３においてプラットフォール１６’により画成される同様の空間と組み合わせて、ファイバリボン２３の厚さを収容する全体空間を提供する。

反射面Ｒ１及びファイバ位置合わせ溝３４の開放構造を有するフェルール半体１４は、それ自体を、精密スタンピングなどの大量製造プロセスに適したものとする。本発明は、米国特許出願公開第２０１３／０３２２８１８号明細書及び米国特許出願公開第２０１５／０３５５４２０号明細書（参照によりそれらの全てが本明細書に組み込まれている）に開示されている光学素子をスタンピング形成する概念を採用する。これら特許公報は、可鍛性金属材料（すなわち、ストック金属材料又は金属ブランク）をスタンピングすることにより反射面及びファイバ位置合わせ溝を一体的にかつ同時に形成するために、可鍛性金属材料をスタンピングすることにより一体的に画成することを開示する。

一実施形態では、フェルール半体１４の様々な構造及び特徴をスタンピングにより形成する。具体的には、湾曲した外面１５、プラットフォーム１６、及び内面３９上の特徴（溝３４、ストップ２５及び反射面Ｒ１を含む）を一体的に及び同時に画成するように、可鍛性金属材料をスタンピングすることによりフェルール半体１４を形成する。実際的に、一体の開放フェルール半体１４は、光ファイバ２４の端部を、反射面Ｒ１に対して正確に配置及び位置合わせし、さらにはフェルール半体１４の外部ジオメトリ並びに他方のフェルール半体１３の反射面Ｒ２（下記において説明され、類似のスタンピングプロセスにより形成され得る）に位置合わせして、光ファイバ２４を支持するように製造され得る。本発明において、位置合わせスリーブ２０とフェルール１２（フェルール半体１３及び１４を含む）との接触は、図２におけるスリーブ２０により位置合わせされたフェルール１２Ｒ及び１２Ｓのように、フェルール１２における光ファイバ並びに反射面Ｒ１及びＲ２を別の類似のフェルールに対して位置合わせすることに寄与し及びそれを定める。

図５Ａ及び５Ｂは、本発明の一実施形態に従う、図３の光ファイバフェルールアセンブリにおける相補的なフェルール半体１３を示す。フェルール半体１３はフェルール半体１４の構造的特徴の一部を共有する（例えば、ファイバ用の溝３４’）。特に、フェルール半体１３は、反射面Ｒ１（凸面反射）とは異なるジオメトリ（凹面反射）の反射面Ｒ２を備える。光ファイバは直接には光を反射面Ｒ２に導かないため、反射面Ｒ２に関してファイバストップを設ける必要はない

示されている実施形態では、各反射面Ｒ２はフェルール半体１３の不透明な本体から見て外方を向く不透明な自由表面である。自由表面は、外部（例えば、空気又は屈折率整合材）に曝され、外側から自由表面に向けられた入射光を反射する（すなわち、入射光はフェルール半体１３の不透明な本体を通過するようには向けられない）。各反射面Ｒ２は、反射面Ｒ１からの入力光を曲げ（すなわち、方向転換させ又は折り曲げ）及び整形する（すなわちコリメートする）（或いは逆に、反射面Ｒ２に入射する外部からの光を反射面Ｒ１に曲げ及び整形する（すなわち収束させる））反射ジオメトリを有するように構造化される。一実施形態では、反射面Ｒ２は、凹面反射を行うように構造化される（例えば、非球面凹鏡面）。その構造化反射面Ｒ２は、反射面Ｒ２に達する前に所望レベルのビーム拡大するために反射面Ｒ１から所定の距離をおいて、所望の光路Ｌに沿った反射面Ｒ１の光軸と光学的に位置合わせされる。コリメート拡大ビームの径／スポットサイズは、光ファイバ２４の端面２２と反射面Ｒ１との間の光路Ｌに沿った距離、発散反射面Ｒ１のジオメトリ、及び反射面Ｒ１とＲ２の間の距離に関連する。

図３Ａ及び３Ｂを参照して、フェルール半体１４と同様に、フェルール半体１３は、類似の湾曲した外面１５’（概ね、全体の楕円状断面の半分に一致する）を備え、複数の平行な縦開溝３４’を含む内部ファイバ位置合わせ構造がフェルール半体１３の本体の内面３９’（他方のフェルール半体１４に対向する面）に設けられる。ファイバ用の溝３４’（フェルール半体１４における溝３４に類似する）は、フェルール半体１４における溝３４に相補的であり、それら溝３４及び３４’は一緒に光ファイバ２４を整列させる。

図５Ｂを参照して、そこに溝３４’が画成される内面３９’は、嵌合平面Ｐより高くなっている（隆起部分３３）。上記で述べたように反対側のフェルール半体１４における溝３４は嵌合平面Ｐよりも下にあるため、これは必要である。溝３４’は、嵌合平面Ｐ（反対側のフェルール半体１３との接触平面Ｐであり、かつ図３に示される全体フェルール１２の中央平面Ｐに該当する）よりも高くなっている。フェルール半体１３の嵌合平面Ｐは、それを通って光がフェルール半体１３に出現する／入る平面でもある。

フェルール半体１３の隆起部分３３の幅は、殆ど又は全く遊びなしで隆起部分３３がキャビティ３８内にうまくはまるように、フェルール半体１４のキャビティ３８の幅と同様である（或いは許容誤差の範囲内でそれよりわずかに小さい）。実際において、隆起部分３３及びキャビティ３８は、溝３４と３４’とが調和し、さらにフェルール半体の湾曲した外面１５と１５’とが所望の概ね楕円状の断面プロファイルを形成するように、（少なくとも、フェルール１２の軸に垂直な横断平面において）フェルール半体１３及び１４を位置合わせする手段を提供する。

フェルール半体１４でそうであったように、プラットフォーム１６’がフェルール半体１３のファイバケーブル端部に設けられ、空間がプラットフォーム１６’の領域で画成され、その空間は、図３Ａにおける組立てられたフェルール１２に示されるように、上記で議論した相補的なフェルール半体１４において画成される同様の空間と組み合わせてファイバリボン２３の厚さを収容する全体空間を提供する。

フェルール半体１３及び１４は光ファイバリボン２３と一緒に組み立てられて、フェルール半体１３と１４は嵌合平面Ｐに沿って嵌合され、光ファイバ２４はそれぞれの相補的な溝の対である３４と３４’の間に挟まれ、それによって図３に示されるフェルール１２を形成する。

フェルール半体１４の場合と同様に、フェルール半体１３の様々な構造及び特徴をスタンピングにより形成することができる。具体的には、湾曲した外面１５’、プラットフォーム１６’、カバー部分３５、及び内面３９’上の特徴（溝３４’を含む）を一体的に及び同時に画成するように、可鍛性金属材料をスタンピングすることによりフェルール半体１３を形成する。実際的に、一体の開放フェルール半体１３は、光ファイバ２４の端部を、反射面Ｒ１及びＲ２に対して正確に配置及び位置合わせし、さらにはフェルール半体１３の外部ジオメトリ並びにフェルール半体１４の特徴に位置合わせして光ファイバ２４を支持するために、フェルール半体１４を補完するように製造され得る。フェルール半体１４に関して上記で述べたように、本発明は、位置合わせスリーブ２０とフェルール１２（フェルール半体１３及び１４を含む）との接触に依存して、図２におけるスリーブ２０により位置合わせされたフェルール１２Ｒ及び１２Ｓのように、フェルール１２における光ファイバ及び反射面Ｒの別の類似のフェルール１２に対する位置合わせを定める。

上記のフェルールに関して、光ファイバコネクタでの隣接するフェルールの所定の光学的位置合わせは位置合わせスリーブに依存しており、フェルールの外面を、位置合わせスリーブを用いて優れた許容誤差の位置合わせで保持しなければならない。上記の実施形態において、位置合わせピンは一対のフェルールを位置合わせするのに必要とされない。従って、フェルール半体をスタンピング形成することは、溝、反射面、フェルール部分の嵌合面、並びに位置合わせスリーブ及び別のフェルールの端部と接触する外面を形成することを含めて、フェルール半体の全本体の重要な特徴の全てをスタンピング形成することを含むであろう。一実施形態では、位置合わせスリーブもスタンピング形成により精密に形成され得る。それによって、フェルールの溝と外部位置合わせ面との間の寸法関係を維持して、位置合わせピンに依存することなく、位置合わせスリーブのみを用いて光学的位置合わせを容易にする。

一実施形態では、フェルール本体は金属材料で作られ、その金属材料は、高い剛性を有する（例えば、ステンレス鋼）、化学的に不活性である（例えば、チタン）、高温で安定である（例えば、ニッケル合金）、熱膨張性が小さい（例えば、インバー）、或いは他の材料と熱膨張性が適合する（例えば、ガラスとの適合のためにコバール）ように選んでよい。各フェルール半体はスタンピング形成されて、各フェルール半体内で補助部品の更なる取り付けを必要としないユニタリー又はモノリシック体を形成する。

図６Ａ～６Ｆは、光ファイバフェルールアセンブリ１２’のためのフェルール半体１４’の様々な図を示す。本発明の別の態様に従い、フェルール半体１４’は、反射面Ｒ１を備えたインサートＩ、及びファイバ位置合わせ溝３４（前術の実施形態に類似するジオメトリを有する）を有する。図示した実施形態では、インサートＩは、高反射性材料で作られており、フェルール半体１４’のベースＢはステンレス鋼で作られていてよい。ベースＢ及びインサートＩはともに別々に予備成形され（例えば、スタンピングにより）、図６Ｄに示されるベースＢと、図６Ｅ及び６Ｆに示されるインサートＩとを別々に得る。図６Ｄ及び６Ｆに示すように、ベースＢ及びインサートＩは、相補的な表面特徴（例えば、ベースＢにインサートＩを嵌め込むための、インサートＩの裏面にあるリッジ（畝）８０と、ベースＢのリセス（窪み）８４における相補的なチャネル）を備える。予備成形されたインサートＩと予備成形されたベースＢとを接合し、最終的な高精密スタンピング処理を行って、フェルール半体１４’の湾曲した外面に対して、表面特徴の間及びそれら特徴間で全体のジオメトリ及び位置合わせを得る。取り付け及び最終スタンピング処理を行ってベースＢ上の特徴と位置合わせして様々な特徴を画成する前に、インサートＩのより小さな部品を取り扱うことはかなり容易であるため、このアプローチは、より複雑な表面特徴（例えば反射面Ｒ１）をインサートＩ上に予備成形することを可能にする。

同様のインサートのアプローチは、反射面Ｒ２や前述の実施形態で議論したフェルール半体１３に類似の他の特徴を有するフェルール半体１３’を形成するためにも適用することができる

図７Ａ～７Ｆは、本発明の別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリの様々な図を示す。この実施形態では、フェルール１１２は、反射面Ｒ１を有するフェルール半体１１４、及び反射面Ｒ２を有するへルール半体１１３を含む。フェルール半体１１３及び１１４の表面特徴は、前述の実施形態で述べたフェルール半体１３及び１４のものに概ね類似する。しかしながら、異種材料からなる全体の複合構造を形成するように、ファイバ位置合わせ溝１３４及び１３４’並びに反射面Ｒ１及びＲ２は、フェルール半体１１４及び１１３のそれぞれのベース３１４及び３１３の材料とは異なる材料で作られ得るリベットインサート２１４及び２１３をスタンピングすることにより形成される。

具体的には、フェルール半体１１４（前述の実施例におけるフェルール半体１４に類似する）に関して、リベット２１４をフェルール半体１１４のベース３１４にスタンピングすることにより、反射面Ｒ１のアレイ、光ファイバ位置合わせ溝１３４（前述の実施形態における溝３４に類似する）、及びファイバストップ１２５（前述の実施形態のファイバストップ２５に類似する）を形成する。フェルール半体１１３（前述の実施形態におけるフェルール半体１３に類似する）に関して、フェルール半体１１３のベース３１３にリベット２１４をスタンピングすることにより、反射面Ｒ２のアレイ、及び光ファイバ位置合わせ溝１３４’（前述の実施形態における溝３４’に類似する）を形成する。この実施形態では、追加の補助的な自己整合特徴がインサート２１４及び２１３の対向表面に設けられる。特に、ファイバ溝１３４の間に突起１５１のアレイがスタンピングにより形成され、及びフェルール半体１１３のインサート２１３において相補的なスロット１５２のアレイがファイバ溝１３４’に隣接してスタンピングにより形成される。図７Ｆに示すように、突起１５１はスロット１５２と調和し、突起１５１はスロット１５２内に受け入れられる。

この「リベット」タイプのスタンピングのアプローチ、並びにその特徴及び利益は、米国特許出願公開第２０１６／００１６２１８号明細書（本発明の譲受人に共通に譲渡された）に開示されている。そのようなスタンピングプロセスの詳細は本明細書に記載されていないが、その公報を参照することにより組み込まれる。その中で議論されているこのアプローチを用いた設計考慮点は、本明細書においてリベットインサートをスタンピング形成するのに適用することができ、それらはここで繰り返さない。

図８Ａ～８Ｃは、本発明の一実施形態に従う、リベットインサートを収容するフェルール半体のためのベースの代替構成を示す。図８Ａ及び８Ｂは、リベット形成前のフェルール半体のベース１６１及び１６２の代替設計を示す。ベース１６１及び１６２内にそれぞれリベットインサートを受け入れるために、貫通開口部１７１及び１７２がベース１６１及び１６２に設けられる。あるタイプの表面特徴、又は開口部１７１及び１７２でリベットインサートからはみ出る材料の一部に合わせて、リセス（窪み）１７３及び１７４が、図６に示されるインサートに類似の薄いインサートを受け入れる。

図８Ｃは、ベース材料の貫通開口部内に受け入れられ及び部分的にスタンピングされたリベットを概略的に示す概略断面図である。

図９Ａ～９Ｉは、本発明のさらに別の実施形態に従う、反射面を備えたリベットインサートを有する光ファイバフェルールアセンブリ１１２’の様々な図を示す。この実施形態では、より少ないファイバ位置合わせ溝が設けられ、従って、より少ない光ファイバがフェルール１１２’に収容され得る。これは、最終スタンピング処理中にリベット部分に軸方向位置合わせ特徴をスタンピングするためのより多くの空間を与える。この実施形態では、相補的な突起２５１及び位置合わせポケット２５２が、それぞれのフェルール半体１１４’及び１１３’のリベット部分２１４’及び２１３’に設けられる。

本発明の別の態様では、フェルールアセンブリは光ファイバコネクタに組み込まれる。図１０Ａ～１０Ｄを参照して、ＬＣコネクタハウジングの形状因子を有するコネクタ１０は、上記のフェルール１２を組み込む。図１０Ａにおいて、フェルール１２は、図１０Ｂに示される形態までホルダー７１の開放端部に圧入される。シュリンクラップ７２の形態の柔軟なスリーブがホルダー７１の他方の端部に設けられ、それを通ってファイバリボン２３が延びる。図１０Ｃにおいて、フェルール１２はフェルールハウジング７４に挿入され、ホルダー７１は予圧バネ７７を介してコネクタハウジング７５に挿入される。圧着部材７９はホルダー７１をコネクタハウジング７５内に固定する。ブーツ７６は圧着端部を覆う。図１０Ｄは完成したコネクタ１０を示す。図１及び図２に示す概略図のように、位置合わせスリーブ２０を用いて、類似のフェルールを有する相補的なコネクタを光学的に接続することができる。

本発明に従うフェルールは、従来技術の欠陥の多くを克服し、その結果、低挿入損失及び低反射損失を有し、使用の容易さ及び高信頼性を低環境敏感性とともに提供しかつ低コストで作製することができる光ファイバ拡大ビームコネクタをもたらす。

以上、好ましい実施形態を参照して、本発明を具体的に示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の精神、範囲および教示内容から逸脱することなく、形態および詳細に関し様々な変更が可能であることを理解できるであろう。従って、ここに開示された発明は単に説明目的のものと捉えられるべきであり、添付の請求項で規定されるとおりにのみ、範囲が限定されるべきである。
最後に、本発明の好ましい実施態様を項分け記載する。
［実施態様１］
拡大ビームフェルールであって、
第１の反射面を有する第１のフェルール半体と、
第２の反射面を有する第２のフェルール半体と
を含み、第１のフェルール半体及び第２のフェルール半体は一緒に光ファイバを保持し、
前記第１の反射面と前記第２の反射面の対は、該フェルールの中央平面に平行にコリメート光を出力する、拡大ビームフェルール。
［実施態様２］
拡大ビーム光コネクタであって、
第１及び第２の実施態様１に記載の拡大ビームフェルールと、
前記第１及び第２のフェルールの外面を位置合わせする外部位置合わせスリーブと
を備え、前記２つのフェルールの対応する第２の反射面は互いに対向しており、第１のフェルール内に保持された光ファイバからの出力光は、その反射面の対によって２回曲げられ、ビームは１回目の曲げの後に発散しかつ２回目の曲げの後にコリメートし、コリメート光は、前記スリーブによって位置合わせされた対向する第２のフェルールにおける対向する第２の反射面に伝送され、その光は、光を収束及び集光させて第２のフェルール内に保持された光ファイバに入力させるように前記第１のフェルールで受けたのとは逆順で光整形を受ける、拡大ビーム光コネクタ。
［実施態様３］
前記第１のフェルールと第２のフェルールとの間の拡大光ビームは、前記位置合わせスリーブの長手方向軸に平行である、実施態様２に記載の拡大ビームフェルール。
［実施態様４］
本明細書に開示されている拡大ビームフェルール及び拡大ビームコネクタ。

１２ フェルール
１２Ｓ ソースフェルール
１２Ｒ レシービングフェルール
１３、１３’、１１３、１１３’ フェルール半体
１４、１４’、１１４、１１４’ フェルール半体
Ｒ１、Ｒ２ 反射面
Ｌ 光路
Ｐ 中央平面又は嵌合平面
Ｄ ダストキャップ
１５、１５’ 湾曲した外面
１６、１６’ プラットフォーム
２０ スリーブ
２２ 光ファイバの端面
２３ ファイバリボン
２４ 光ファイバ
２５ ストップ
２６ 溝
３４、３４’、１３４、１３４’ ファイバ位置合わせ溝
３８ キャビティ
８０ リッジ（畝）
８４ リセス（窪み）
１５１ 突起
１５２ 相補的スロット
１６１、１６２ ベース
１７１、１７２ 貫通開口部
２１３、２１４ リベットインサート

Claims (9)

1. 拡大ビームフェルールであって、
   少なくとも１つの第１の反射面を有する第１のフェルール半体と、
   少なくとも１つの第２の反射面を有する第２のフェルール半体と
   を含み、前記第１のフェルール半体と前記第２のフェルール半体は一緒に、少なくとも１つの光ファイバをその間に挟んで保持し、
   前記第１のフェルール半体の第１の反射面は、前記光ファイバからの光を前記第２のフェルール半体の第２の反射面に反射及び発散させるかまたは前記第２のフェルール半体の第２の反射面からの光を前記光ファイバに反射及び集光させ、
   前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光を拡大ビームフェルールの外部に反射及びコリメートさせるかまたは外部からの光を前記第１の反射面に反射及び収束させる、拡大ビームフェルール。
2. フェルールの入出力が、該フェルールの中央平面に平行なコリメート光である、請求項１に記載の拡大ビームフェルール。
3. 前記第１の反射面が凸反射面であり、第２の反射面が凹反射面である、請求項１または２に記載の拡大ビームフェルール。
4. 前記第１及び第２のフェルール半体の少なくとも一方が、前記少なくとも１つの光ファイバを受容するための少なくとも１つの溝を含み、前記溝及び対応する第１または第２の反射面が、可鍛性金属材料をスタンピングすることによって前記第１及び第２のフェルール半体の少なくとも一方に一体的に画成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の拡大ビームフェルール。
5. 拡大ビーム光コネクタであって、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の拡大ビームフェルールである、第１及び第２の拡大ビームフェルールと、
   前記第１及び第２の拡大ビームフェルールの外面を位置合わせする外部位置合わせスリーブと、
   を備え、前記第１及び第２の拡大ビームフェルールのそれぞれの対応する第２の反射面が互いに対向している、拡大ビーム光コネクタ。
6. 前記第１の拡大ビームフェルール内に保持された光ファイバからの出力光が、第１の拡大ビームフェルールの第１及び第２の反射面によって２回曲げられ、ビームは１回目の曲げの後に発散しかつ２回目の曲げの後にコリメートされ、コリメート光が、前記スリーブによって位置合わせされた対向する第２の拡大ビームフェルールの対向する第２の反射面に伝送され、その光は、光を収束及び集光させて第２の拡大ビームフェルール内に保持された光ファイバに入力させるように前記第１の拡大ビームフェルールで受けたのとは逆の光整形を受ける、請求項５に記載の拡大ビーム光コネクタ。
7. 拡大ビーム光コネクタにおいて、
   第１の拡大ビームフェルールであって、
   少なくとも１つの第１の反射面を有する第１のフェルール半体、及び
   少なくとも１つの第２の反射面を有する第２のフェルール半体
   を含み、前記第１のフェルール半体と前記第２のフェルール半体は一緒に、少なくとも１つの第１の光ファイバをその間に挟んで保持し、前記第１のフェルール半体の第１の反射面は、前記第１の光ファイバからの光を前記第２のフェルール半体の第２の反射面に反射及び発散させ、前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光を前記第１の拡大ビームフェルールの外部に反射及びコリメートさせる、第１の拡大ビームフェルールと、
   第２の拡大ビームフェルールであって、
   少なくとも１つの第３の反射面を有する第３のフェルール半体、及び
   少なくとも１つの第４の反射面を有する第４のフェルール半体
   を含み、前記第３のフェルール半体と前記第４のフェルール半体は一緒に、少なくとも１つの第２の光ファイバをその間に挟んで保持し、前記第４のフェルール半体の第４の反射面は、前記第１の拡大ビームフェルールからのコリメート光出力を前記第３のフェルール半体の第３の反射面に反射及び収束させ、前記第３のフェルール半体の第３の反射面は、前記第４のフェルール半体の第４の反射面からの入射光を前記第２の光ファイバに反射及び集光させる、第２の拡大ビームフェルールと、
   前記第１及び第２の拡大ビームフェルールの外面を位置合わせする外部位置合わせスリーブと
   を備え、前記第１の拡大ビームフェルールの第２の反射面と前記第２の拡大ビームフェルールの第４の反射面とが互いに対向している、拡大ビーム光コネクタ。
8. 前記第１の反射面及び前記第３の反射面がそれぞれ凸反射面であり、前記第２の反射面及び前記第４の反射面がそれぞれ凹反射面である、請求項７に記載の拡大ビーム光コネクタ。
9. 前記第１の拡大ビームフェルールと第２の拡大ビームフェルールとの間のコリメート光が、前記位置合わせスリーブの長手方向軸に平行である、請求項６～８のいずれか一項に記載の拡大ビーム光コネクタ。

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