JPH1138270A - 光導波路ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光機能素子と光ファイバとを接続する従来の
ＭＴ形光コネクタを用いた光導波路ユニットは、光ファ
イバの本数が増大するに従って、均一な接続が困難とな
り、光学特性の低下を招く。 【解決手段】 光導波路１９と、この光導波路１９の基
端部を保持するホルダブロック２４と、光導波路１９に
接続するための光ファイバが一端側から差し込まれるフ
ァイバ装着孔１５を有するマイクロフェルール１３とを
具え、ファイバ装着孔１５は、光ファイバの外径と対応
した一定内径の直線部２９と、この直線部２９から少な
くとも一端側の開口端に向けて内径が増大するテーパ部
３０とを有し、マイクロフェルール１３は、光導波路１
９のコア部２０の中心に対してファイバ装着孔１５の中
心が一致するようにホルダブロック２４に固定されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光機能素子と光フ
ァイバとを接続するための光導波路ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高速かつ大容量の通信分野では、
並列光伝送を基本とした光インターコネクション技術の
研究および開発が活発に行われている。特に、光源部お
よび受光部に、それぞれ面発光形レーザ（以下、これを
ＶＣＳＥＬと記述する）およびを面受光形フォトダイオ
ード（以下、これをＰＤと記述する）をアレイ状に集積
化した光機能素子アレイを使用する光インターコネクシ
ョン用モジュールにおいては、光機能素子アレイとその
伝送路である光ファイバとを接続するための光部品が必
要となる。

【０００３】並列光インターコネクションにおいては、
被覆を施した２５０μm の外径の光ファイバ心線を２５
０μm の間隔でテープ状に束ねた多心光ファイバが伝送
路として使用されるため、この多心光ファイバと、発
光, 受光, 分岐, 合波, スイッチング, 変調などの機能
を有する光機能素子アレイとを如何に高密度かつ低損失
に、しかも容易に接続するかが重要な問題となる。

【０００４】光機能素子アレイと多心光ファイバとを接
続するための上述した光部品の例としては、K.H. Hahn
らによって報告されたＭＴ形光コネクタ付き高分子光導
波路ユニット（Proceeding of 45th Electronic Compon
ents and Technology Conference, pp. 368 〜 375, 19
95）がある。この光導波路ユニットの光機能素子アレイ
側には、９０度の光路変換を行うために光導波路のコア
部の長手方向に対して４５度傾斜した反射面が形成さ
れ、その反対側には、多心光ファイバと接続可能なＭＴ
形光コネクタが設けられている。

【０００５】上述した光導波路ユニットに使用されてい
るＭＴ形光コネクタは、２本のガイドピンを介し、プラ
グの端面とほぼ同一平面上に配置された光導波路の端面
と多心光ファイバの端面とを相互に突き合わせることに
より、これら光導波路と多心光ファイバとを接続するよ
うにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光機能素子と光ファイ
バとを接続する従来のＭＴ形光コネクタを用いた光導波
路ユニットは、プラグ先端からの光ファイバ端面の突き
出し、あるいは引き込み量のばらつきが大きいため、光
ファイバの本数が増大するに従って、均一な接続が困難
となり、光学特性の低下を招くという問題があった。

【０００７】

【発明の目的】本発明の目的は、光機能素子と単心また
は多心の光ファイバとを高密度かつ低損失に、しかも容
易に接続することが可能な光導波路ユニットを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】被覆を除去した状態の光
ファイバをマイクロフェルール内に挿入し、この光ファ
イバの座屈力を押圧力として利用するようにしたＰＣ
（Physical Contact）構造の光コネクタ（特願平６−１
５２３４９号参照）の接続前の状態を図５に示し、接続
後の構造を図６に示す。この光コネクタは、被覆を除去
した状態の１２５μm の外径を有する第１の光ファイバ
１１が整列状態で配置されたプラグ１２と、これと対に
なるマイクロフェルール１３が整列状態で配置したレセ
プタクル１４とを具え、各マイクロフェルール１３は、
第１の光ファイバ１１の外径寸法よりわずかに大きな内
径のファイバ装着孔１５を有し、第１の光ファイバ１１
と同一外径の第２の光ファイバ１６の接続端部がファイ
バ装着孔１６の一端側に一体的に嵌着されている。

【０００９】プラグ１２をレセプタクル１４に挿入する
ことにより、第１の光ファイバ１１がマイクロフェルー
ル１３のファイバ装着孔１６内に差し込まれ、このファ
イバ装着孔１６内に固定された第２の光ファイバ１６と
同心状に位置合せされる。そして、第１の光ファイバ１
１をファイバ装着孔１６内に過剰に押し込むことにより
発生する座屈力を押圧力として利用し、わずかな荷重で
光ファイバ１１, １６の接続端面１７, １８をＰＣ状態
に保ち、これらを低損失に接続することができる。

【００１０】かかる光コネクタを本明細書ではＢＦ（Ba
re Fiber）コネクタと呼称する。

【００１１】このＢＦコネクタによって複数組の光ファ
イバを接続する場合、光ファイバ素線の外径程度の狭ピ
ッチでこれらを接続可能であり、しかも、マイクロフェ
ルールのようなガイド機構を持った整列部材を用いてい
るため、光ファイバや整列部材自体のピッチ精度を緩和
することができ、超多心光コネクタを実現可能であるた
め、多数本の光ファイバの接続が要求される光インター
コネクションにおいては、極めて有効な接続方法である
と言えよう。

【００１２】本発明の光導波路ユニットは、かかるＢＦ
コネクタの特性に着目してなされたものであり、光導波
路と、この光導波路の基端部を保持するホルダブロック
と、前記光導波路に接続するための光ファイバが一端側
から差し込まれるファイバ装着孔を有するマイクロフェ
ルールとを具え、前記ファイバ装着孔は、前記光ファイ
バの外径と対応した一定内径の直線部と、この直線部か
ら少なくとも前記一端側の開口端に向けて内径が増大す
るテーパ部とを有し、前記マイクロフェルールは、前記
光導波路のコア部の中心に対して前記ファイバ装着孔の
中心が一致するように前記ホルダブロックに固定されて
いることを特徴とするものである。

【００１３】本発明によると、光機能素子が光導波路の
先端部に接続され、ＢＦコネクタのプラグを介してマイ
クロフェルールのファイバ装着孔に差し込まれる光ファ
イバ接続端部と光導波路の基端とが同心状に位置合せさ
れ、光導波路を介して光機能素子と光ファイバ側との間
で光情報の授受が行われる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の光導波路ユニットにおい
て、マイクロフェルールは、ＢＦコネクタの一方を構成
していることが望ましい。

【００１５】また、光導波路は、光の伝送に与かるコア
部と、このコア部を囲んで当該コア部よりも低屈折率の
クラッド部とを有し、高分子材料からなるものであって
もよい。

【００１６】さらに、複数組の光導波路およびマイクロ
フェルールが相互に平行に配列しているものであっても
よい。

【００１７】一方、光導波路の基端に臨む接続部材をさ
らに具えることも可能である。この場合、接続部材は、
ファイバ装着孔内に固定され、光導波路の基端に当接し
てマイクロフェルールの長さよりも短い光ファイバであ
ってもよいし、光導波路の基端とマイクロフェルールと
の間に位置して光導波路のコア部およびファイバ装着孔
の中心に対して光軸が一致するようにホルダブロックに
固定される集光用マイクロレンズであってもよい。

【００１８】

【実施例】本発明による光導波路ユニットの実施例につ
いて、図１〜図４を参照しながら詳細に説明するが、本
発明はこのような実施例に限らず、同様な課題を内包す
る他の分野の技術にも応用することができる。

【００１９】本発明による第１の実施例の外観をＶＣＳ
ＥＬアレイと共に図１に示し、その断面構造を図２に示
す。すなわち、高分子材料にて形成される平板状をなす
光導波路１９は、例えば重水素化ポリメチルメタクリレ
ート（屈折率１．４９０）などで構成される２０本のコ
ア部２０と、これらコア部２０を囲む紫外線硬化型エポ
キシ樹脂（屈折率１．４７５）などで構成されるクラッ
ド部２１とからなり、この光導波路１９は、図２の長手
方向に沿って２０mmの長さを有する。

【００２０】この光導波路１９は、平面型光導波路の傾
斜端面作製方法（特願平８−２０２２７５号参照）に従
って製造することができる。本実施例におけるコア部２
０の断面形状は４２μm ×４２μm の正方形、クラッド
部２１の下面からコア部２０の中心までの高さは７５μ
m である。

【００２１】光導波路１９の先端部には、ｌ０チャンネ
ルのＶＣＳＥＬアレイ２２と結合させるためにコア部２
０の長手方向に対して４５度傾斜した全反射部２３が形
成されている。そして、この全反射部２３の直下に素子
間隔を２５０μm に設定した１０チャンネルのＶＣＳＥ
Ｌアレイ２２が複数（図示例では２つ）配置され、各Ｖ
ＣＳＥＬから出射する光は、光導波路１９のクラッド部
２１からコア部２０に入射し、全反射部２３で全反射し
てその基端側へ向けて伝播する。これら２つのＶＣＳＥ
Ｌアレイ２２の中心間隔は１０mmに設定されており、こ
れに対応して全反射部２３における２つのチャンネル間
のコア部２０の間隔も拡げられているが、各チャンネル
におけるコア部２０の中心の間隔は２５０μm に設定さ
れている。

【００２２】ところで、ＶＣＳＥＬアレイ２２やＰＤア
レイを実装した光モジュールを作成するに当たり、ＶＣ
ＳＥＬの駆動やＰＤからの電気信号の増幅などに必要な
配線のためのレイアウトとの兼ね合いから、ＶＣＳＥＬ
アレイ２２やＰＤアレイを光コネクタと同一直線上に配
置することが困難な場合が生ずるため、光導波路１９の
ピッチ変換や曲線状の光導波路１９を介して光の伝搬を
行う必要が生ずる。

【００２３】本実施例のように高分子材料で構成した光
導波路１９は、コア部２０をフォトプロセスで作製する
ため、フォトマスクを必要な形状に設計すれば、平面内
におけるコア部２０の曲がりやピッチ変換など、任意の
形状の光導波路１９を容易に形成することができる。こ
のような目的のため、ＶＣＳＥＬアレイ２２やＰＤアレ
イなどの光機能素子に対する光導波路１９の接続端面を
コア部２０の長手方向に対して４５度傾斜させ、この傾
斜面を全反射部２３として光路を９０度曲げることは比
較的容易であり、多少の段差にも対応させることができ
る。

【００２４】また、光導波路１９の基端部は、ＢＦコネ
クタのプラグ１２（図５, 図６参照）と接続するための
ホルダブロック２４に固定され、すべてのコア部２０が
２５０μm の間隔に設定され、ＢＦコネクタのプラグ１
２の２０本の光ファイバ１１（図５, 図６参照）と接続
可能となっている。つまり、ＶＣＳＥＬアレイ２２の配
置間隔とＢＦコネクタのプラグ１２の光ファイバ１１の
問隔とを整合させるため、光導波路１９のコア部２０は
途中で湾曲した状態に形成されている。

【００２５】前記ホルダブロック２４は、ガラス製のマ
イクロフェルール１３と、これらマイクロフェルール１
３を２５０μm の等間隔で相互に平行に２０個配置する
ためのガラス製のＶ溝基板２５と、マイクロフェルール
１３をＶ溝基板２５の一端側に固定するためのガラス製
のフェルール押さえ板２６と、光導波路１９の基端部を
Ｖ溝基板２５の他端側に固定するためのガラス製の光導
波路押さえ板２７と、マイクロフェルール１３と光導波
路１９の基端との間に配置されたガラス製の接続板２８
とを有する。

【００２６】それぞれファイバ装着孔１５が形成された
各マイクロフェルール１３は、外径が２４０μm ±１μ
m 、長さが５mmであり、ＢＦコネクタの光ファイバ１１
（図５, 図６参照）の外径と対応した一定内径の直線部
２９と、この直線部２９から開口端に向けて内径が増大
するテーパ部３０とを有する。

【００２７】また、厚さが０. ２５mmの接続板２８は、
マイクロフェルール１３のファイバ装着孔１５にＢＦコ
ネクタの光ファイバ１１（図５, 図６参照）を挿入した
場合、これら光ファイバ１１の先端面が相対的に軟質な
光導波路１９の基端面に押し当たってコア部２０の損傷
を避けるためのものである。

【００２８】かかる光導波路ユニットは、以下の手順で
製造することができる。すなわち、Ｖ溝基板２５に２０
本のマイクロフェルール１３を並ベ、併せて接続板２８
もＶ溝基板２５に配置する。そして、マイクロフェルー
ル１３を接続板２８に押し付け、紫外線硬化型接着剤を
数滴滴下し、マイクロフェルール１３の上からフェルー
ル押さえ板２６を押し付けた後、紫外線を照射してマイ
クロフェルール１３と接続板２８とをＶ溝基板２５に固
定する。この場合、Ｖ溝基板２５にはあらかじめ高精度
に図示しないＶ溝が加工されているため、マイクロフェ
ルール１３のファイバ装着孔１５の中心は、光導波路１
９が装着されるＶ溝基板２５の底面から７５μm の高さ
に、しかも２５０μm ピッチの等間隔を以て±２μm 以
下の精度で固定される。

【００２９】次に、光導波路１９の基端部をマイクロフ
ェルール１３と接続板２８とが固定されたＶ溝基板２５
上に載せる。このとき、顕微鏡下で位置決めを行うこと
により、マイクロフェルール１３の中心と光導波路１９
のコア部２０の中心とを合致させることができる。そし
て、この光導波路１９とＶ溝基板２５との隙問に紫外線
硬化型接着剤を数滴滴下し、光導波路押さえ板２７を光
導波路１９の上に載せて軽く押し付け、この状態で紫外
線を照射し、光導波路１９をＶ溝基板２５を接着固定す
ることによって、本発明の光導波路ユニットが得られ
る。

【００３０】この光導波路ユニットの光学特性を評価す
るため、波長が０. ８５μm 帯のＶＣＳＥＬアレイ２２
を用い、各ＶＣＳＥＬからの出射光を全反射部２３を介
して、光導波路１９の各コア部２０に入射した。一方、
マイクロフェルール１３には、２０本の光ファイバ１１
を配置したＢＦコネクタのプラグ１２（図５, 図６参
照）を接続し、これら光ファイバ１１の他端からの出力
光強度を測定し、ＢＦコネクタの部分を含めた接続損失
を求めた。

【００３１】２０チャンネルの各接続損失を側定した結
果、全てのチャンネルにおいて１.９±０. ２dBとな
り、従来のものと比較すると、上述した光導波路ユニッ
トは充分に低損失で均一な光学特性を示すことが判明し
た。

【００３２】上述した実施例では、ガラス製の接続板２
８を光導波路１９の基端とマイクロフェルール１３との
間に介装したが、光導波路１９と対向する側のマイクロ
フェルール内に短尺の光ファイバをあらかじめ装着して
おき、これを接続部材として利用することも可能であ
る。

【００３３】このような本発明による光導波路ユニット
の第２の実施例の断面構造を図３に示すが、図１および
図２に示した先の実施例と同一機能の部材には、これと
同一符号を記して重複する説明は省略するものとする。
すなわち、外径が２４０μm、内径が１２６±１μm 、
長さが１０mmのマイクロフェルール３１の光導波路１９
側には、長さが５mmの短尺光ファイバ３２が嵌着され、
この短尺光ファイバ３２の光導波路１９側の端面と光導
波路１９の基端面とは当接した状態となっている。

【００３４】本実施例では、ファイバ装着孔１５内に挿
入された短尺光ファイバ３２を光導波路１９側に軽く押
し付け、この状態で光導波路１９とマイクロフェルール
３１の間に紫外線硬化型接着剤を数滴滴下し、光導波路
押さえ板２７を光導波路１９基端部の上に載せてこれを
軽く押さえた後、紫外線を照射して光導波路１９をＶ溝
基板２５を接着固定している。この場合、硬化前の紫外
線硬化型接着剤は短尺光ファイバ３２とファイバ装着孔
１５との隙間に沿って流れ込むため、短尺光ファイバ３
２もマイクロフェルール３１および光導波路１９と共に
接着固定される。

【００３５】この光導波路ユニットの光学特性を第１の
実施例と同じ測定系を用いて評価するため、２０チャン
ネルの各接続損失を測定した結果、全てのチャンネルに
おいて１. ７±０. ２dBとなり、従来のものと比較する
と、本実施例による光導波路ユニットは十分に低損失で
均一な光学特性を示すことを確認できた。

【００３６】光導波路１９とＢＦコネクタの光ファイバ
１１（図５, 図６参照）との接続損失をより少なくする
ため、集光用の光学系を接続部材としてこれらの間に介
装することも可能である。

【００３７】このような本発明による光導波路ユニット
の第３の実施例の断面構造を図４に示すが、先に示した
第１の実施例と同一機能の部材には、これと同一符号を
記して重複する説明は省略するものとする。すなわち、
マイクロフェルール１３と光導波路１９との間には、厚
さが０. ８８mmのロッドレンズアレイ３３がＶ溝基板２
５の上に接着固定されている。ロッドレンズアレイ３３
は、直径が１２５μmのマイクロレンズ部３４と、この
マイクロレンズ部３４を囲むように一体的に形成された
レンズ保持部３５とを有し、レンズ保持部３５にはマイ
クロレンズ部３４が２５０μm の間隔で相互に平行に配
置されている。各マイクロレンズ部３４は、その屈折率
が中心で最大となり、半径方向外側ほど屈折率が低下し
た構造を持ち、その一端面に形成される画像が他端面で
結像するような焦点距離を有する。マイクロレンズ部の
光軸は、マイクロフェルール１３のファイバ装着孔１５
および光導波路１９のコア部２０の中心と一致するよう
に配置されることは言うまでもない。

【００３８】なお、Ｖ溝基板２５に対するロッドレンズ
アレイ３３の固定は、第１の実施例におけるＶ溝基板２
５に対する接続板２８の固定と同様に行うことができ
る。

【００３９】この光導波路ユニットの光学特性を第１の
実施例１と同じ測定系を用いて評価するため、２０チャ
ンネルの各接続損失を測定した結果、全てのチャンネル
において１. ８±０. ２dBとなり、従来のものと比較す
ると、この光導波路ユニットは充分に低損失で均一な光
学特性を示すことが判明した。

【００４０】

【発明の効果】本発明の光導波路ユニットによると、マ
イクロフェルールを有しているため、ＢＦコネクタとの
接続が可能であり、部品精度を特別に高精度に製造せず
とも多心光ファイバとの高密度で低損失な接続を実現す
ることができ、特にマイクロフェルールがＢＦコネクタ
の一方を構成している場合には、多数の光機能素子アレ
イに対しても信頼性の高い結合を行うことが可能であ
る。

【００４１】また、光導波路が、光の伝送に与かるコア
部と、このコア部を囲んで当該コア部よりも低屈折率の
クラッド部とを有する高分子材料で形成されている場合
には、多数の光機能素子アレイに対しても、光導波路の
面内のピッチ変換や光路変換あるいは光導波路に対して
垂直方向の光路変換が容易となることから、信頼性の高
い光結合を実現することができる。

【００４２】さらに、光導波路の基端に臨む接続部材を
設けた場合には、光導波路の接続端面と光ファイバの接
続端面との直接接触を避けて光導波路の接続端面の損傷
を防止することができる上、特に接続部材としてマイク
ロレンズを採用することにより、接続損失を最小に抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光導波路ユニットの第１の実施例
の外観を光機能素子と共に表す斜視図である。

【図２】図１に示した光導波路ユニットの内部構造を光
機能素子と共に表す断面図である。

【図３】本発明による光導波路ユニットの第２の実施例
の内部構造を表す断面図である。

【図４】本発明による光導波路ユニットの第３の実施例
の内部構造を表す断面図である。

【図５】本発明において利用されるＢＦコネクタの結合
前の概略構造を表す概念図である。

【図６】本発明において利用されるＢＦコネクタの結合
状態の概略構造を表す概念図である。

【符号の説明】

１１ 光ファイバ １２ ＢＦコネクタのプラグ １３ マイクロフェルール １５ ファイバ装着孔 １９ 光導波路 ２０ コア部 ２１ クラッド部 ２２ ＶＣＳＥＬアレイ ２３ 全反射部 ２４ ホルダブロック ２５ Ｖ溝基板 ２６ フェルール押さえ板 ２７ 光導波路押さえ板 ２８ 接続板 ２９ 直線部 ３０ テーパ部 ３１ マイクロフェルール ３２ 短尺光ファイバ ３３ ロッドレンズアレイ ３４ マイクロレンズ部 ３５ レンズ保持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安東 泰博 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 疋田 真 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 吉村 了行 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路と、この光導波路の基端部を保
   持するホルダブロックと、前記光導波路に接続するため
   の光ファイバが一端側から差し込まれるファイバ装着孔
   を有するマイクロフェルールとを具え、 前記ファイバ装着孔は、前記光ファイバの外径と対応し
   た一定内径の直線部と、この直線部から少なくとも前記
   一端側の開口端に向けて内径が増大するテーパ部とを有
   し、 前記マイクロフェルールは、前記光導波路のコア部の中
   心に対して前記ファイバ装着孔の中心が一致するように
   前記ホルダブロックに固定されていることを特徴とする
   光導波路ユニット。
2. 【請求項２】 前記マイクロフェルールは、ＢＦコネク
   タの一方を構成していることを特徴とする請求項１に記
   載の光導波路ユニット。
3. 【請求項３】 前記光導波路は、光の伝送に与かるコア
   部と、このコア部を囲んで当該コア部よりも低屈折率の
   クラッド部とを有し、高分子材料からなることを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載の光導波路ユニッ
   ト。
4. 【請求項４】 複数組の前記光導波路および前記マイク
   ロフェルールが相互に平行に配列していることを特徴と
   する請求項１から請求項３の何れかに記載の光導波路ユ
   ニット。
5. 【請求項５】 前記光導波路の基端に臨む接続部材をさ
   らに具えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何
   れかに記載の光導波路ユニット。
6. 【請求項６】 前記接続部材は、前記ファイバ装着孔内
   に固定され、前記光導波路の基端に当接して前記マイク
   ロフェルールの長さよりも短い光ファイバであることを
   特徴とする請求項５に記載の光導波路ユニット。
7. 【請求項７】 前記接続部材は、前記光導波路の基端と
   前記マイクロフェルールとの間に位置して前記光導波路
   のコア部および前記ファイバ装着孔の中心に対して光軸
   が一致するように前記ホルダブロックに固定される集光
   用マイクロレンズであることを特徴とする請求項５に記
   載の光導波路ユニット。