JPH0339907A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光通信において、光ファイバを位置決め保持し
、ガイドピンを用いて対向する光コネクタを位置決めし
、結合を実現する光コネクタに関するものである。

（従来の技術） 第５図はガイドピンを用いて結合を実現する従来の光コ
ネクタの一例の結合端面の正面図である。

光コネクタ本体（２０）は、シリコン単結晶ウェハー上
にガイドピンｔｆｌｔ　（２３）及び光ファイバガイド
溝（２０を研削加工によって形成したｖｓ基板（２１）
と、上記Ｖ溝基板（２１）上に接着剤を介して結合した
シリコン単結晶を材質とした上面基板（２２）によって
構成されており、上記上面基板（２２）をＶｉｌｌｌ基
板（２１）上に接合することによって、内部にガイドピ
ン穴（２３’　）及び光ファイバ穴（２４’　）が形成
される。

このような光コネクタ本体（２０）の前記光ファイバ穴
（２４’　）に、多心光ファイバテープの光ファイバを
挿入し、接着剤で固定した後にその端面を研磨すること
によって光コネクタとなり、光コネクタ相互の結合は前
記ガイドピン穴（２３’　）にガイドピンをｔｉ人する
ことにより位置決めし実現する。

（解決しようとする課題） 上述の光コネクタを結合して相互の光ファイバを精度よ
く接続するためには、光コネクタ本体（２０）における
ガイドピン穴（２３’　）に対する光ファイバ穴（２４
″）位置をサブミクロンオーダーで精度よく形成するこ
とは勿論のこと、ガイドピンとガイドピン穴（２３’　
”）とのクリアランス（通称ガイドピンクリアランス）
を極力小さくすることが重要である。特に単一モード光
ファイバのよつなコア径が１０ｊ鵬以下の光ファイバを
安定して精度よく接続するためには、このガイドピンク
リアランスもサブミクロンオーダーに設定することが望
まれる。

このように、従来では光ファイバの高精度接続を実現す
るために、まずはじめに光ファイバＲＩ３ｔ。

決め部材の加工精度向上を課題として開発されてきた。

そして、シリコン単結晶を材質として研削加工により光
ファイバガイド牌及びガイドピン溝を高精度に加工でき
るようになり、第５図に示すような位置決め部材（光コ
ネクタ本体）を得るに到った。

ところが、ガイドピンクリアランスに関しては、これを
極力低減することが要求されているものの、ガイドピン
径公差やガイドピン穴公差を考慮するとおのずと限界が
あり、又着脱に伴なう摩耗や微小変形が悪影留を与える
ことになり、光コネクタとして安定した着脱結合損失、
低結合損失を実現することが困難である。

（！！ＩＩ！ｉを解決するための手段）本発明は上述の
問題点を解消した光コネクタを提供するもので、その特
徴は、光ファイバ穴とガイドピン溝を精度よく位置決め
した光ファイバ位置決め部材を具え、上記位置決め部材
のガイドピン溝上にはこの溝に内接してガイドピン挿入
用のガイドピン穴を設けてあり、上記ガイドピン穴の周
囲は前記光ファイバ位置決め部材に比して低ヤング率の
材質によって構成されていることにある。

第１図は本発明の光コネクタの−・具体例の説明図で、
同図（イ）は内部をあられした斜視図、同図（ロ）は結
合端面の正面図、同図（ハ）は（イ）図の！、−Ｘ、断
面図である。

図面において、（１）は光ファイバ位置決め部材で、例
えばシリコン単結晶のウェハー上に研削加工により光フ
ァイバガイド１ｌｔ（＋４）及びガイドピン溝０３）を
両者の位置決めを精度よく形成したＶ溝基板（１１）と
、■溝基板（ロ）の上記光ファイバガイド溝（１４）上
に接着剤を介して接合した例えばシリコン単結晶の上面
基板（＋２）により構成されており、内部に光ファイバ
穴（３）を形成している。

（２）は前記光ファイバ位置決め部材（１）のガイドピ
ン溝（１３）上に、この満（１３）に内接して形成した
ガイドピン挿入用のガイドピン穴、（５）は上記ガイド
ピン穴（２）の周囲及び光ファイバ位置決め部材（１）
を覆って設けた低ヤング率材で、光ファイバ位置決め部
材（１）に比してヤング率の低い材質、例えば熱硬化性
エポキシ樹脂のような成形用樹脂によって形成されてい
る。

Ｊ二記のように、ガイドピン穴（２）を光ファイバ位置
決め部材（＋＞のガイドピン構（１３）　Ｊ：、に内接
して形成し、その周囲を低ヤング率材（５）で構成する
には、光ファイバ位置決め部材（りを金型内に設置し、
ガイドピン溝（１３）上に穴形成用ビンを位置せしめ、
穴形成用ビンと光ファイバ位置決め部材（１）をクラン
パにて挟持して固定し、成形用樹脂を注入して低ヤング
率材（５）を成形する。硬化後上記穴形成用ビンを抜き
去ってガイドピン穴（２〉を形成するという手法を採用
する。

第１図に示す具体例においては、穴形成用ビンをガイド
ピン溝（１３）に位置決め固定するために用いたクラン
パは、穴形成後もクランパ（４）として光コネクタの一
部を構成するように用いている。

しかし、ガイドピン穴を形成する際に、上述のようにク
ランパを用いるのはあくまでも一手段であって、要はガ
イドピン穴をいかに光ファイバ位置決め部材のガイドピ
ン溝上に内接して設けるかであり、このためには上述の
手段に限定されるものではなく、他の手段を用いてもよ
い。

（作用） 前述のように光ファイバの低損失、かつ安定な着脱特性
を実現するためには、高精度に加工された光ファイバ位
置決め部材を用いることの他、ガイドピンクリアランス
を極力低減することが必要不可欠である。

本発明の光コネクタでは、ガイドピン穴（２）を極く若
干量ではあるが弾性変形をすることが可能とし、ガイド
ピン穴やガイドピン径の公差を、従来よりも気にするこ
となくガイドピンクリアランスを小さく設定出来る構造
とした。

と゛ころがガイドピン穴（２）を単に変形可能とするだ
けでは、光ファイバ穴（３）との高精度な位置決めを確
保するのは容易でない。そこで、本発明の光コネクタに
おいては、高精度に加工された寸法安定性のある光ファ
イバ位置決め部材（目と、ガイドピン穴周辺に関しては
弾性変形可能な低ヤング率材（５）を配置するという複
合材質を用いた光コネクタを案出した。

第１図はこのような複合構造を実現した光コネクタであ
り、位置決め部材（１）のガイドピン溝（１３）上に、
これに内接するかたちでガイドピン穴（２）を形成し、
ガイドピン穴（２）の周囲は位置決め部材（１）に比し
て低ヤング率の材料、例えば熱硬化性エポキシ樹脂のよ
うな成形用樹脂で構成した。

このように形成したガイドピン穴（２）において、ガイ
ドピンクリアランスを小さく設定した場合、仮りにガイ
ドピン径がガイドピン穴（２）より僅かに大きかったと
しても、ガイドピン穴（２）は第２図のように位置決め
部材（１）のガイドピンＶ溝（１３）と内接した状態を
保ちなからＡ→Ｂへ変形する。このため、挿入されるガ
イドピンのビ、チは常に安定しており、又ガイドピン穴
（２）が変形することによって生じる偏心の方向も常に
一定方向となるため、着脱バラツキの少ない安定した接
続が実現出来る。

（実施例） 第３図は本発明の光コネクタの一実施例の説明図で、同
図（イ）は斜視図、同図（０は（イ）図のＸ２−　ＸＱ
断面図である。

前述のように本発明の光コネクタは、■光ファイバ結合
部材（１）、■クランパ（４）、■低ヤング率材（５）
の３つの部材により構成されている。

光ファイバ位置決め部材（１〉は、上面に光ファイバガ
イド溝０４）及びガイドピン溝０３）を形成したがイド
基板（目）と、光ファイバガイド溝（！４）上に薄膜接
着剤層を介して接合した上面基板（１２）により構成さ
れている。ガイド溝基板（１１）及び上面基板（１２）
はシリコン単結晶を材質としており、ガイド溝基板（！
ｌ）上の光ファイバガイド構（１４）及びガイドピン溝
（１３）は、ダイヤモンドブレードを用いて研削加工す
ることによって形成される。

上記のように、位置決め部材（りは材質としてシリコン
単結晶を用いているために寸法安定性にすぐれており、
又ダイヤモンドブレードによる超精密研削加工によって
、光ファイバガイド構（！４）とガイドピン溝（１３）
との相対位置は、設計値に対して僅か±０．５ｐ園以内
のずれ（ｉ心）に抑えることができた。

クランパ（４）はガイドピン穴（２）を形成する際に用
いる大成形用ビンを光ファイバ位置決め部材（目のガイ
ドピン溝（１３）上に接触固定させるために用いる。肉
厚０．１５ｍｍのステンレス板をプレス加工して製作し
、クランパ（４）によって大成形用ビンと光ファイバ位
置決め部材（１）を挟持する。

低ヤング率材（５）としては、熱硬化性エポキシ樹脂を
使用した。

次に、上述し、た第３図に示す本発明の光コネクタの製
作手順を簡単に説明する。

まず、シリコン単結晶を加工して得られた光ファイバ位
置決め部材（りに、ガイドピン穴成形用ビンをクランパ
（４）を用いて所定の位置に固定する。ついで、これら
部材と熱硬化性エポキシ樹脂との接着強度を向」ニさせ
るために、部材表面にシラン化合物をカップリング剤と
して薄膜形成する。そして光コネクタを型どった金型キ
ャビティ内にインサートし、トランスファー成形を行な
う。

成形後、金型キャビティ内から成形品を取り出し、ガイ
ドピン穴形成用ビンを抜き取る。以上により第３図のよ
うな光コネクタが得られる。なお、トランスファー成形
の際、位置決め部材（１）の光ファイバ穴（３）内に、
エポキシ樹脂が流入しないように、光ファイバ穴（３）
入部口を封止しておくことが必要である。

上述の手順で４心−括の多心光コネクタを製作し、単一
モード光ファイバの４心テープファイバを取り付け、接
続特性を評価した。その結果、サンプル数２０において
、４心−括の平均接続値は約０．２ｄＢ、又着脱連続ｌ
０００回を行なったところ１その初期値と１０００回目
の接続損失差は０．ｌｄＢ以内であり、安定した着脱再
現性を有することが確認された。

第４図は本発明の光コネクタの他の実施例の説明図で、
同図（イ）は結合端面の正面図、同図（０は光ファイバ
位置決め部材の上面図である。

本実施例は第３図の光コネクタの改良型である。その特
徴は結合端面のガイドピン穴（２）周辺部にある。光フ
ァイバ位置決め部材（１）は光ファイバ穴（３）周辺部
のみ表面に露出しており、ガイドピン穴（２）入口部分
は低ヤング率材（５）に覆われている。この時の光ファ
イバ位置決め部材（１）の上面形状は同図（１１）に示
すようになっており、ガイドピン溝（１３Ｅ１部が、光
ファイバ穴（３）端部よりｊ　＝　０．３ｍｍ程度短か
い。

この実施例では、ガイドピン穴（２）入口周辺が低ヤン
グ率材（５）で構成されているため、ガイドピン穴（２
）にガイドピンを押入する際、ガイドピン先端が直接、
位置決め部材（１）であるシリコン部材に接触し難いた
め、第３図の光コネクタにも増して耐久性が向上すると
いう利点がある。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光コネクタによれば、光
ファイバの低損失接続、及び安定した着脱再現性が実現
できる。

又ガイドピン径の加工公差によるバラツキが存在する場
合でも、ガイドピン穴の微小変形によって公差変動を吸
収できるため、ガイドピン径の寸法管理に関し、許容値
を大きくとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光コネクタの一興体例の説明図で、同
図（イ）は斜視図、同図（０）は結合端面の正面図、同
図（ハ）は（イ）図の！、−ＸＩ断面図である。 第２図は本発明光コネクタの作用の説明図である。 第３図は本発明の光コネクタの実施例の説明図で、同図
（イ）は斜視図、同図（０は（イ）図のｘ２−ｘ２断面
図である。 第４図は本発明の光コネクタの他の実施例の説明図で、
同図（イ）は結合端面の正面図、同図（ＩＩＩ）は光フ
ァイバ位置決め部材の上面図である。 第５図は従来の光フネクタの一例の結合端面の正面図で
ある。 ｌ・・・光ファイバ位置決め部材、■・・・ガイド溝基
板、１２・・・上面基板、１３・・・ガイドピン構、１
４・・・光ファイバガイド溝、２・・・ガイドピン穴、
３・・・光ファイバ穴、４・・・クランパ、５・・・低
ヤング率材。 埠 図 （イ） ５（イ氏ヤノグ尊は才） ３ １４（５） １ 算 図 箋 防

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを位置決め保持し、ガイドピンを用い
   て対向する光コネクタを位置決めし結合を実現する光コ
   ネクタにおいて、光ファイバ穴とガイドピン溝を精度よ
   く位置決めした光ファイバ位置決め部材を具え、上記位
   置決め部材のガイドピン溝上にはこの溝に内接してガイ
   ドピン挿入用のガイドピン穴を設けてあり、上記ガイド
   ピン穴の周囲は前記光ファイバ位置決め部材に比して低
   ヤング率の材質によって構成されていることを特徴とす
   る光コネクタ。
2. （２）ガイドピン穴を形成する際に穴形成用ピンを光フ
   ァイバ位置決め部材のガイドピン溝上に接触固定するた
   めに穴形成用ピンと光ファイバ位置決め部材を挟持する
   クランパを用い、該クランパが穴形成後も光コネクタの
   一部を形成していることを特徴とする請求項（１）記載
   の光コネクタ。
3. （３）光ファイバ位置決め部材はシリコンを主材質とし
   、低ヤング率材は成形用樹脂、好ましくは熱硬化性エポ
   キシ樹脂であることを特徴とする請求項（１）記載の光
   コネクタ。