WO2015064635A1

WO2015064635A1 - コネクタ構造、コネクタ構造の製造方法およびコネクタ接続構造

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Publication number: WO2015064635A1
Application number: PCT/JP2014/078752
Authority: WO
Inventors: 健吾渡辺; 齋藤　恒聡
Original assignee: 古河電気工業株式会社
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2015-05-07
Also published as: JP5871444B2; JPWO2015064635A1; US9829652B2; US20160231511A1

Abstract

　マルチコアファイバの本数をｎ本とすると、フィジカルコンタクトが可能な条件は、Ｆｐ≧（４ａＥαｎ）／（３（１－ν^２））・（Δ_１＋Δ_２）＋Ｆｒで表される。また、マルチコアファイバ１３の先端にかける押圧力Ｆｐｃを大きくしていくと、コア同士をフィジカルコンタクトさせることが可能であるが、マルチコアファイバ１３の先端に付与できる押圧力には限界がある。実際には、マルチコアファイバ１３の一本あたりに付与可能な押圧力は４Ｎ程度である。すなわち、Ｆｐｃ（Ｎ）＝４ｎと表される。したがって、（Δ_１＋Δ_２）（μｍ）≦２９．６／ａで表される。また、Δ_１とΔ_２が同じΔであるとすると、Δ（μｍ）≦１４．８／ａの条件を満たせば、全てのコアについてフィジカルコンタクトさせることができる。

Description

コネクタ構造、コネクタ構造の製造方法およびコネクタ接続構造

　本発明は、複数のマルチコアファイバを有するコネクタ構造等に関するものである。

　近年の光通信におけるトラフィックの急増により、現状で用いられているシングルコアの光ファイバにおいて伝送容量の限界が近づいている。そこで、さらに通信容量を拡大する手段として、一本のファイバに複数のコアが形成されたマルチコアファイバが提案されている。マルチコアファイバを用いることで、光ファイバの敷設コストを抑え、伝送容量の拡大が可能となる。

　マルチコアファイバが伝送路として用いられた場合、このマルチコアファイバの各コア部は、それぞれ別のマルチコアファイバや光素子等と接続されて伝送信号を送受する必要がある。

　このようなマルチコアファイバを用いたコネクタとしては、例えば、回転方向の位置決めを考慮したコネクタがある（特許文献１）。

特表２０１３－５２２６７９号公報

　このような、マルチコアファイバ同士の接続では、マルチコアファイバの全てのコア同士がフィジカルコンタクトによって光接続される必要がある。しかし、コネクタの先端部において、マルチコアファイバを突き出し研磨した場合には、マルチコアファイバの端面が曲面（球面の一部）となる恐れがある。この場合、中心のコアについては、接続対象のマルチコアファイバのコアに対して必要な押圧力を確保することができても、周囲のコア同士については、必要な押圧力を確保できない恐れがある。

　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、確実に接続対象とフィジカルコンタクトさせることが可能なコネクタ構造等を提供することを目的とする。

　前述した目的を達成するため、第１の発明は、複数のコアと、前記コアを一括して被覆するクラッドと、を具備するマルチコアファイバと、前記マルチコアファイバを保持するフェルールと、を具備し、前記マルチコアファイバの先端は、前記フェルールの端面から突出しており、前記マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面において、前記マルチコアファイバの中心を中心として、全ての前記コアのモードフィールド径を包含する最小の円を基準円とし、前記マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、前記基準円の中で、前記マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代の差をΔとすると、
　Δ≦１４．８／ａ
　（但し、ａ：前記基準円の半径（μｍ））の関係を満たすことを特徴とするコネクタ構造である。

　前記マルチコアファイバの先端部には、略平坦な平坦部と、前記平坦部の周囲に形成される面取部と、を有し、前記基準円は、前記平坦部に包含されることが望ましい。

　前記フェルールの端面からの前記マルチコアファイバの突出長さが、５μｍ以上であることが望ましい。

　前記基準円の外周に形成される前記クラッドの厚みが、５０μｍ以下であることが望ましい。

　前記フェルールは、複数本の前記マルチコアファイバを保持してもよい。

　第１の発明によれば、基準円の中で、マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代差をΔとし、基準円の半径をａとした際に、Δ≦１４．８／ａの関係を満たすため、接続対象の全てのコアについて確実に必要な押圧力を確保することができる。

　また、マルチコアファイバの先端部に平坦部が形成され、基準円が平坦部に包含されれば、コア同士の高さの差であるΔが極めて小さくすることができる。また、平坦部の周囲には、面取部が形成されるため、より確実にコア同士をフィジカルコンタクトさせることができる。

　また、フェルールの端面から、マルチコアファイバが５μｍ以上突き出しているようにすることで、接続対象と確実に光接続を行うことができる。また、フェルールに含まれるガラスフィラーなどによる影響を小さくすることができる。

　また、基準円の外周に形成されるクラッドの厚みを５０μｍ以下とすることで、外径が過剰に大きくなることを防止することができる。

　また、フェルールが、複数本のマルチコアファイバを保持することにより、多心のマルチコアファイバコネクタを得ることができる。

　第２の発明は、複数のコアと、前記コアを一括して被覆するクラッドと、を具備するマルチコアファイバを、フェルールに挿通し、前記マルチコアファイバを前記フェルールに固定する前に、前記フェルールの端面に対向するように、突き当て部材を配置し、前記フェルールの端面と突き当て部材との間に所定のクリアランスが形成されており、前記マルチコアファイバの端部を、前記突き当て部材に突き当てた状態で、前記マルチコアファイバを前記フェルールに固定し、前記マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面において、前記マルチコアファイバの中心を中心として、全ての前記コアのモードフィールド径を包含する最小の円を基準円とし、前記マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、前記基準円の中で、前記マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代の差をΔとすると、
　Δ（μｍ）≦１４．８／ａ
　（但し、ａ：前記基準円の半径（μｍ））の関係を満たすことを特徴とするコネクタ構造の製造方法である。

　前記マルチコアファイバを前記フェルールに挿通する前に、前記マルチコアファイバの端部を、熱処理、ケミカルエッチング、または、面取研磨を施して、前記マルチコアファイバの端面の縁部の面取りを行ってもよい。

　第２の発明によれば、突き当て部材を用いることで、フェルールの端面から、マルチコアファイバを所定量だけ突き出すように揃えることができる。このため、フェルール端面の突き出し研磨のみでマルチコアファイバを突出させる場合と比較して、マルチコアファイバ端面の縁部の研磨ダレを抑制することができる。

　この場合、予めマルチコアファイバの端面の縁部の面取りを行っておくことで、より確実にコア同士をフィジカルコンタクトさせることができる。

　第３の発明は、複数のコアと、前記コアを一括して被覆するクラッドと、を具備するマルチコアファイバを、フェルールに挿通し、前記マルチコアファイバを前記フェルールに固定し、前記フェルールの端面をバフ研磨することで、前記マルチコアファイバの端部を前記フェルールの端面から突出させ、前記マルチコアファイバの端部に平坦部を形成するように平坦研磨し、前記マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面において、前記マルチコアファイバの中心を中心として、全ての前記コアのモードフィールド径を包含する最小の円を基準円とし、前記マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、前記基準円の中で、前記マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代の差をΔとすると、
　Δ（μｍ）≦１４．８／ａ
　（但し、ａ：前記基準円の半径（μｍ））の関係を満たすことを特徴とするコネクタ構造の製造方法である。

　第３の発明によれば、フェルールの先端からマルチコアファイバの先端が突出するように突き出し研磨した後、マルチコアファイバの先端部に平坦部を形成することで、基準円の中で、マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代差Δを小さくすることでき、フィジカルコンタクトに好ましいマルチコアファイバの端面形状を得ることができる。

　また、フェルールの先端から突出するマルチコアファイバの先端が研磨されていることで、マルチコアファイバの先端の傷等が除去されるとともに、光ファイバの先端縁部が除去され、フィジカルコンタクトに好ましい光ファイバの端面形状となる。

　第４の発明は、複数のコアと、前記コアを一括して被覆するクラッドと、を具備するマルチコアファイバと、前記マルチコアファイバを保持するフェルールと、を具備する一対のコネクタ構造を用い、前記マルチコアファイバの先端は、前記フェルールの端面から突出しており、前記マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面において、前記マルチコアファイバの中心を中心として、全ての前記コアのモードフィールド径を包含する最小の円を基準円とし、それぞれの前記コネクタ構造において、前記マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、前記基準円の中で、前記マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代の差をそれぞれΔ_１およびΔ_２とすると、
　（Δ_１＋Δ_２）（μｍ）≦２９．６／ａ
　（但し、ａ：前記基準円の半径（μｍ））の関係を満たし、それぞれの前記マルチコアファイバの先端同士を押圧することで、前記マルチコアファイバ同士が対向して光接続されることを特徴とするコネクタ接続構造である。

　第４の発明によれば、基準円の中で、マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代差をΔとし、基準円の半径をａとした際に、２Δ≦２９．６／ａの関係を満たすため、接続対象の全てのコアについて確実に必要な押圧力を確保することができる。

　本発明によれば、確実に接続対象とフィジカルコンタクトさせることが可能なコネクタ構造等を提供することができる。

多心光コネクタ１を示す斜視図。多心光コネクタ１の平面図。（ａ）は、図２のＡ部拡大図、（ｂ）はマルチコアファイバ１３の正面図。突き出し研磨時の、突き出し高さｈとΔの関係を示す図。（ａ）は、マルチコアファイバ１３同士を対向して突き合せた状態を示す図、（ｂ）は、マルチコアファイバ１３の先端同士を押圧してフィジカルコンタクトさせた状態を示す図。 Δ_１＋Δ_２と、Ｆｐの関係を示す図。突き出し研磨後に、さらに平坦部１７を形成した状態を示すマルチコアファイバ１３を示す図で、（ａ）は側方図、（ｂ）は正面図。平坦部１７を有さないマルチコアファイバ１３の先端部を示すレーザ顕微鏡写真と３Ｄ斜視図。平坦部１７を形成したマルチコアファイバ１３の先端部を示すレーザ顕微鏡写真と３Ｄ斜視図。平坦部の有無による、突き出し高さｈ_ａｖｇ．とΔ_１＋Δ_２の関係を示す図。（ａ）～（ｃ）は、突き出し研磨時のマルチコアファイバ１３の先端部の形状変化を示す図。マルチコアファイバ１３の先端の形状を示す図で、中心からの距離ｒとΔとの関係を示す図。（ａ）、（ｂ）は、多心光コネクタ１の組み立て工程を示す図。フェルール３ａから、マルチコアファイバ１３の先端が突出している状態を示す側方図。マルチコアファイバ１３同士を対向して突き合せた状態の他の実施形態を示す図。マルチコアファイバ１３同士を対向して突き合せた状態の他の実施形態を示す図。（ａ）は、マルチコアファイバ１３ａの正面図、（ｂ）は、マルチコアファイバ１３ｂの正面図。

　以下、本発明の実施の形態にかかるコネクタ構造について説明する。図１は多心光コネクタ１の斜視図、図２は平面図である。また、図３（ａ）は、図２のＡ部拡大図であり、図３（ｂ）は、マルチコアファイバ１３の正面図である。多心光コネクタ１は、主に、フェルール３、マルチコアファイバ１３等から構成される。

　フェルール３には複数の孔７が形成される。孔７は、マルチコアファイバ１３の先端が挿通される部位である。また、フェルール３の端面において、複数の孔７の両側部にはガイド機構であるガイド穴５が形成される。ガイド穴５には、ガイドピン１５が挿入される。ガイドピン１５によって、接続対象のコネクタ等との位置決めがなされる。

　このように、マルチコアファイバ１３の両側にガイドピン１５またはガイド穴５を設けることで、ガイド機構を有するいわゆるＭＴコネクタ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ　Ｓｐｌｉｃｉｎｇ　Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）として使用可能である。したがって、従来のコネクタと同様に取り扱うことが可能である。

　なお、以下の説明においては、本発明のコネクタ構造として、複数のマルチコアファイバ１３からなるＭＴタイプの多心光コネクタに適用する例を示すが、本発明はこれに限られない。接続対象に対して、位置決めが可能であれば他の構造としてもよい。また、１本のマルチコアファイバ１３からなる単心光コネクタであってもよい。

　図３（ｂ）に示すように、マルチコアファイバ１３は、断面が略円形であり、複数のコア１９が所定の間隔で配置され、周囲を複数のコアよりも屈折率が低いクラッド２１で覆われた光ファイバである。例えば、全部で７つのコア１９は、マルチコアファイバ１３の中心と、その周囲に正六角形の各頂点位置に配置される。すなわち、中心のコア１９と周囲の６つのコア１９とは全て一定の間隔となる。また、６つのコア１９において、隣り合う互いのコア１９同士の間隔も同一となる。コア１９は、信号光の導波路となる。なお、コア１９の配置は、図示した例には限られない。

　複数のマルチコアファイバ１３は、フェルール３の端面から、その先端が所定長だけ突出する。

　このように、マルチコアファイバ１３の先端をフェルール３の端面から突き出させる方法としては、マルチコアファイバ１３をフェルール３に固定した後、フェルール３の端面をバフ研磨する方法がある（以下、「突き出し研磨」とする）。バフ研磨は、ペースト状の研磨剤や懸濁液を布製やペーパー製の研磨布にしみ込ませて研磨を行うものである。研磨樹脂製のフェルール３が優先的に研磨されることで、ガラス（たとえば石英ガラス）製のマルチコアファイバ１３のみをフェルール３の端面から突き出させることができる。なお、研磨剤としては、例えばアルミナが用いられる。

　図３（ａ）に示すように、突き出し研磨によるマルチコアファイバ１３の突き出し高さ（図中ｈ）は、ある程度大きくする必要がある。これは、光接続部に対する、フェルール３に含まれるフィラー１１などの影響を小さくするためである。このように、フィラー１１の影響を受けにくくするためには、マルチコアファイバ１３の突き出し高さｈは、５μｍ以上とすることが望ましい。このように、マルチコアファイバ１３の突き出し高さｈを十分に確保することで、介在物に阻害されずに確実にマルチコアファイバ１３同士のフィジカルコンタクトを担保することができる。

　一方、マルチコアファイバ１３の突き出し高さｈを大きくしすぎると、コネクタの繰り返しの脱着時などにおけるマルチコアファイバ１３の耐久性の観点から望ましくない。したがって、マルチコアファイバ１３の突き出し高さｈは、２０μｍ以下とすることが望ましい。

　ここで、フェルール３の突き出し研磨量を大きくすると、マルチコアファイバ１３の先端部の縁部の研磨ダレ（略球面形状）が大きくなる。すなわち、マルチコアファイバ１３の先端面のＲ（曲率半径）が小さくなる。

　ここで、図３（ｂ）に示すように、マルチコアファイバ１３の正面視において、マルチコアファイバ１３の中心を中心として、全てのコア１９のモードフィールド径を包含する最小の円を基準円９とする。すなわち、少なくとも全てのコア１９は、基準円９の内部に包含される。ここで、基準円９の半径をaとした際に、基準円９の内部での最も突出代の大きな部位と、最も突出代の小さな部位の突出代の差（以下、単に突出代差）をΔとする。

　図４は、突き出し研磨時の突き出し高さｈ（μｍ）と、前述した突出代差Δ（μｍ）との相関を示す図である。なお、用いたマルチコアファイバ１３（クラッド２１）の外径は１８１．５μｍ、コアピッチは４４．５μｍであった。また、１５５０ｎｍに対するモードフィールド径は１０．２μｍであり、基準円９の半径は約５０μｍであった。

　図４に示すように、突き出し研磨量を増やして、突き出し高さｈを高くしていくと、突出代差Δが線形で大きくなる（図中直線Ｆ）。すなわち、所定量以上の突き出し高さｈを確保しようとすると、それに応じて、マルチコアファイバ１３の先端部の突出代差Δが大きくなる。

　図５（ａ）は、マルチコアファイバ１３同士を対向して突き合せた状態を示す図である。一対のマルチコアファイバ１３の先端面の曲率半径をそれぞれ、Ｒ_１、Ｒ_２とする。また、一対のマルチコアファイバ１３の先端の突出代差をそれぞれ、Δ_１、Δ_２（μｍ）とする。また、それぞれの基準円９（不図示）の半径をａ（μｍ）とする。

　この状態から、図５（ｂ）に示すように、マルチコアファイバ１３の先端同士を押圧し、全てのコア１９同士をフィジカルコンタクトさせるために必要な押圧力Ｆｐｃ（Ｎ）はＨｅｒｔｚの式により（１）式で表される。
Ｆｐｃ＝（４ａ^３Ｅ）／（３（１－ν^２））・（Ｒ_１＋Ｒ_２）／（２Ｒ_１Ｒ_２）・・・（１）
（但し、Ｅ：マルチコアファイバ１３のヤング率、ν：マルチコアファイバ１３のポアソン比）
　なお、マルチコアファイバ１３の先端同士は、コネクタ構造に含まれるコネクタスプリングなどの弾性部材（図示省略）によって押圧される。

　マルチコアファイバ１３の先端においては、Ｒ＞＞ａ＞＞Δが成り立つため、
Ｒ≒ａ^２／２Δと表すことができ、これを（１）式に代入すると、（２）式を得ることができる。
Ｆｐｃ＝（４ａＥ）／（３（１－ν^２））・（Δ_１＋Δ_２）・・・（２）

　（２）式より、Ｆｐｃは、（Δ_１＋Δ_２）に対して線形であると言える。

　一方、図６に示すように、コネクタスプリングの押圧力Ｆｐを変化させて、Δ_１＋Δ_２との相関を評価した。図中の白丸（図中Ｄ）は、フィジカルコンタクトしなかったものであり、黒丸（図中Ｅ）は、フィジカルコンタクトしたものである。なお、用いたマルチコアファイバは、図４で示したものと同様である。また、簡単のため、図６に示す例では、単心のマルチコアファイバ１３同士のフィジカルコンタクトの可否を評価したものである。

　図中の直線Ｂは、マルチコアファイバ１３のヤング率Ｅ＝７１．５ＧＰａ、ポアソン比ν＝０．１４として、（２）式で計算される理論上の直線である。すなわち、理論上は、直線Ｂよりも上側（コネクタスプリングによる押圧力の強い側）であれば、フィジカルコンタクトすることが期待される。しかし、発明者らが実際に評価を行うと、フィジカルコンタクトの可否の境界は、直線Ｃであることが分かった。

　理論上の直線Ｂに対して実際のフィジカルコンタクトの可否の境界である直線Ｃがずれる理由は以下のように考えられる。まず、Δ_１＋Δ_２＝０においてネクタスプリングによる押圧力Ｆｐが０ではない点は、コネクタ同士のガイドピンの挿入抵抗などによって、コネクタスプリングの押圧力Ｆｐの全てが、マルチコアファイバ１３の先端の押圧力に利用されないためと考えられる。すなわち、コネクタスプリングの押圧力Ｆｐ＝マルチコアファイバに加わる押圧力Ｆｐｃ＋コネクタの抵抗力Ｆｒと言える。

　今回用いたコネクタの抵抗力Ｆｒは、約４Ｎであった。コネクタの抵抗力Ｆｒは、用いられるコネクタに依存する。したがって、コネクタスプリングの押圧力の設定時には、予めＦｒを評価して、マルチコアファイバ１３のフィジカルコンタクトに必要な押圧力にＦｒを加えたＦｐを設定すればよい。

　次に、直線Ｂと直線Ｃとの傾きのずれについて考察する。理論上の直線Ｂに対して実際のフィジカルコンタクトの可否の境界である直線Ｃの傾きが大きい理由としては、例えば、マルチコアファイバ１３の先端形状が、図３（ａ）に示したような理想形状ではなく、中心と突出代の最高点とのずれや、Δが基準円の周方向に一定ではないなどによるものと考えられる。このため、Δ_１＋Δ_２が大きくなるほど、理論値からのずれ量が大きくなり、この結果、必要な押圧力Ｆｐｃが大きくなったものと考えられる。

　そこで、発明者らは、理論上の直線Ｂの傾きに対して、実際の直線Ｃの傾きとなるように補正係数αを算出したところ、α＝１．３９であった。

　したがって、マルチコアファイバの本数をｎ本とすると、フィジカルコンタクトが可能な条件は、（３）式で表される。
Ｆｐ≧（４ａＥαｎ）／（３（１－ν^２））・（Δ_１＋Δ_２）＋Ｆｒ・・・（３）

　ここで、Ｆｐ＝Ｆｒ＋Ｆｐｃである。したがって、フィジカルコンタクトが可能な条件は、（４）式で表される。
Ｆｐｃ≧（４ａＥαｎ）／（３（１－ν^２））・（Δ_１＋Δ_２）・・・（４）

　なお、マルチコアファイバ１３の先端にかける押圧力Ｆｐｃを大きくしていくと、コア同士をフィジカルコンタクトさせることが可能であるが、マルチコアファイバ１３の先端に付与できる押圧力には限界がある。実際には、マルチコアファイバ１３の一本あたりに付与可能な押圧力は４Ｎ程度である。マルチコアファイバ１３の１本当たりの押圧力が４Ｎを超えると、先端の破損の恐れがある。すなわち、Ｆｐｃ（Ｎ）＝４ｎと表される。

　したがって、（３）式に対して、マルチコアファイバ１３のヤング率Ｅ＝７１．５ＧＰａ、ポアソン比ν＝０．１４、α＝１．３９を代入すると、（５）式で表される。
（Δ_１＋Δ_２）（μｍ）≦２９．６／ａ・・・（５）

　また、Δ_１とΔ_２が同じΔであるとすると、（６）式の条件を満たせば、全てのコアについてフィジカルコンタクトさせることができる。
　Δ（μｍ）≦１４．８／ａ・・・（６）
　ここで、例えば、ａ＝５０μｍの場合には、Δ（μｍ）≦０．２９６μｍ≒０．３μｍの条件を満たすことで、全てのコアについてフィジカルコンタクトさせることができることとなる。

　ここで、前述した様に、マルチコアファイバ１３の突き出し高さｈを高くしようとすると、Δは大きくなる傾向にある。したがって、フィラー１１の影響を受けないように、マルチコアファイバ１３の突き出し高さｈを高くすると、Δが大きくなり、（６）式を満たさなくなる恐れがある。

　そこで、本発明では、フェルール３にマルチコアファイバ１３を固定し、突き出し研磨によってマルチコアファイバ１３の先端を突出させた後、さらに、マルチコアファイバ１３の先端に平坦部を形成することもできる。

　図７（ａ）は、突き出し研磨後に、さらに平坦部１７を形成した状態を示すマルチコアファイバ１３を示す側方図であり、図７（ｂ）は正面図である。前述した様に、突き出し研磨は、フェルール３の端面を選択的に研磨してマルチコアファイバ１３の先端を突出させるため、バフを用いたバフ研磨等が採用される。一方、平坦部１７は、研磨シート等を用いて研磨を行うことで、形成することができる（以下、単に、平坦研磨とする）。

　平坦研磨としては、例えば、定盤上に研磨シートなどを配置して、マルチコアファイバ１３の先端部を、マルチコアファイバ１３の長手方向に対して垂直に研磨すればよい。すなわち、バフ等を用いずに研磨を行う。

　なお、形成される平坦部１７の範囲は、基準円９よりも広くすることが望ましい。このようにすることで、全てのコア１９のモードフィールド径が、平坦部１７内に包含される。このように平坦部１７を形成することで、突出代差Δを極めて小さくすることができる。

　図８の上段は、平坦部１７を形成しないマルチコアファイバ１３の先端部を示すレーザ顕微鏡写真であり、下段は３Ｄ斜視図である。また、図９は、平坦部１７を形成したマルチコアファイバ１３の先端部を示すレーザ顕微鏡写真であり、下段は３Ｄ斜視図である。なお、レーザ顕微鏡写真において、中央の大きな円形がマルチコアファイバ１３であり、周囲の小さな円形は、フェルール端面に露出したフィラー１１である。

　図８に示すように、突き出し研磨のみを行い、平坦部１７が形成されていないマルチコアファイバ１３の、突き出し高さｈと突出代差Δを測定したところ、突き出し高さｈ＝６．４９μｍであり、突出代差Δ＝０．５２μｍであった。

　一方、図９に示すように、突き出し研磨後、平坦研磨を行い、平坦部１７が形成されたたマルチコアファイバ１３の、突き出し高さｈと突出代差Δを測定したところ、突き出し高さｈ＝６．４５μｍであり、突出代差Δ＝０．０７μｍであった。このように、平坦部１７を形成することで、ほぼ同様の突き出し高さｈを確保しても、突出代差Δを極めて小さくすることができることが分かった。

　図１０は、平坦部１７の有無による、突き出し高さｈ_ａｖｇ．とΔ_１＋Δ_２の関係を示す図である。なお、図の横軸は、それぞれのマルチコアファイバ１３の突き出し高さｈ_１とｈ_２の平均（すなわち、ｈ_ａｖｇ.＝（ｈ_１＋ｈ_２）／２）であり、縦軸は、Δ_１＋Δ_２の和である。また、図中のひし形（図中Ｖ）は、平坦部を形成しない場合であり、図中の四角（図中Ｇ）は、平坦部を形成した場合である。

　前述した様に、通常の突き出し研磨のみを行った際の突き出し高さｈ_ａｖｇ.と突出代差Δ_１＋Δ_２は、相関を有する（図中直線Ｉ）。すなわち、突き出し高さｈ_ａｖｇ.を高くすると、突出代差Δ_１＋Δ_２が直線的に大きくなる。一方、平坦化処理を行うことで、この直線Ｉよりも下方（Δ_１＋Δ_２が小さい方向）に分布させることができる（図中Ｇ）。すなわち、突き出し高さｈ_ａｖｇ.を高くしても、突出代差Δ_１＋Δ_２を小さく抑えることが可能となる。

　このように、平坦部１７を形成することで、突き出し高さｈを大きくしても、突出代差Δを小さくすることができる。したがって、全てのコア１９について、より確実にフィジカルコンタクトさせることができる。

　また、図７（ａ）に示すように、平坦部１７の周囲には、突き出し研磨時によって面取部２３が形成される。このように、マルチコアファイバ１３の先端縁部が面取りされていることで、フィジカルコンタクトに好ましいマルチコアファイバ１３の端面形状となる。なお、突出代差Δは０であることが望ましいが、完全にΔを０とすることは製造上困難であるため、Δは０．０１μｍ以上とする。

　また、さらに、平坦研磨後に、平坦部１７と面取部２３との境界部をバフ研磨等によってなだらかにして、連続面としてもよい。

　次に、突き出し研磨時のマルチコアファイバ１３の先端の形状の変化についてより詳細に観察すると、まず、突き出し研磨初期においては、図１１（ａ）に示すように、マルチコアファイバ１３の先端がわずかにフェルール３の端面から突出する。この際、マルチコアファイバ１３の先端縁部の一部が面取り研磨される。

　さらに、突き出し研磨を継続すると、図１１（ｂ）のように、マルチコアファイバ１３の突き出し高さが高くなる。なお、マルチコアファイバ１３の突き出し高さが低い場合には、マルチコアファイバ１３の先端部に、平坦部１７が形成されているのと同様の形態となる。

　一方、所定以上の突き出し高さを確保しようとすると、図１１（ｃ）のように、マルチコアファイバ１３の先端縁部の面ダレが大きくなり、コア１９の部位にも面ダレ部がかかる。この結果、コア１９同士の突出代差が生じることとなる。

　ここで、基準円９における最外周に位置するコア１９からマルチコアファイバ１３の外周面までのクラッド２１の厚みをｔとする。この場合、外周クラッド厚ｔを厚くすれば、マルチコアファイバ１３の先端縁部の面ダレを小さくすることができ、コア１９同士の突出代差を小さくすることができる。

　しかし、外周クラッド厚ｔを大きくすると、マルチコアファイバ１３の外径が大きくなるため望ましくない。また、マルチコアファイバ１３の外径を一定にして、コア１９同士を近づけることで、外周クラッド厚ｔを大きくする方法もあるが、クロストークなどの問題があるため、限界がある。したがって、所望のコア１９のピッチを維持したまま、外周クラッド厚ｔを５０μｍ以下とすることが望ましい。一方、外周クラッド厚ｔを薄くしすぎると、所望の光学特性を満たさない恐れがあるため、外周クラッド厚ｔは３０μｍ以上であることが望ましい。

　図１２は、外周クラッド厚ｔの違いによる、マルチコアファイバ１３先端形状の違いについて評価した結果を示す図である。縦軸は、各部における中心との突出代差Δを示し、横軸は、マルチコアファイバ１３の中心からの距離を示す。図中Ｏは、マルチコアファイバの中心であり、図中Ｔは、ｒ＝ａ（すなわち、基準円９の円周上）の位置を示す。また、図中Ｐは、フィジカルコンタクトに必要な突出代差Δを示す。なお、図に示す例では、ａ＝５０μｍとしたため、図中Ｐは、Δ＝０．３μｍを示す。

　また、図の実線Ｊは、外周クラッド厚ｔ＝４１μｍの場合であり、図の破線Ｋは、外周クラッド厚ｔ＝５２μｍの場合を示す。すなわち、曲線Ｊ、Ｋともに、ｒの最大値は、クラッド端部の位置を示す。具体的には、外周クラッド厚ｔ＝４１μｍである実線Ｊの横軸の最大値（図中Ｑ）は、ｒ＝５０μｍ＋４１μｍであり、外周クラッド厚ｔ＝５２μｍである破線Ｋの横軸の最大値（図中Ｓ）は、ｒ＝５０μｍ＋５２μｍとなる。

　また、図中Ｌ群は、突き出し高さｈ＝２μｍの場合、図中Ｍ群は、突き出し高さｈ＝４μｍの場合、図中Ｎ群は、突き出し高さｈ＝６μｍの場合を示す。前述した様に、突き出し高さｈを高くしていくと、突出代差Δが大きくなる。

　図から明らかなように、外周クラッド厚ｔが小さい方（実線Ｊ）が、外周クラッド厚ｔが大きい場合（破線Ｋ）と比較して、突出代差Δが起きくなる傾向がある。これは、図１１でも示したように、外周クラッド厚ｔが大きい場合には、研磨によって生じる面ダレの影響が、基準円に対して影響しにくいため、突出代差Δが小さくなるためである。

　しかしながら、前述した様に、マルチコアファイバ１３の外径を小さく抑えるためには、外周クラッド厚ｔは５０μｍ以下とすることが望ましい。また、前述した様に、フィラー１１等の影響を排除するためには、突き出し高さｈは５μｍ以上とすることが望ましい。すなわち、図中Ｎ群における実線Ｊにおいても、突出代差Δ＝０．３μｍ以下とする必要がある。しかし、図からも明らかなように、図中Ｎ群における実線Ｊは、突出代差Δ＝０．３μｍを超えている。このため、フィジカルコンタクトをさせることができない。

　このような場合に、図７に示すような平坦部１７を形成することで、外周クラッド厚ｔを５０μｍ以下とし、突き出し高さｈを５μｍ以上とした場合でも、突出代差Δ＝０．３μｍ以下とすることができる。

　次に、本発明のコネクタ構造の製造方法について説明する。前述した様に、フェルール３に対して、マルチコアファイバ１３を挿通して固定した後、フェルール３の端面に対して突き出し研磨（および平坦研磨）を行うことで、コネクタ構造を製造することができる。一方、本発明のコネクタ構造は、以下のように製造することもできる。

　まず、図１３（ａ）に示すように、マルチコアファイバ１３を、フェルール３に挿通する。次に、フェルール３の接続方向（マルチコアファイバ１３先端の突出方向）に突き当て部材３３を配置し、フェルール３に突き当てる（図中矢印Ｕ）。突き当て部材３３は、例えば、ガイドピン１５と嵌合するガイド孔を有し、マルチコアファイバ１３の突出範囲に凹部３５が形成された部材である。

　図１３（ｂ）に示すように、突き当て部材３３をフェルール３に突き当てると、フェルール３の端面と突き当て部材３３との間に凹部３５によるクリアランスが形成される。ここで、フェルール３の先端方向にマルチコアファイバ１３を押し込むことで、それぞれのマルチコアファイバ１３の先端が突き当て部材３３に突き当たる。したがって、凹部３５に応じた所定の突出し量で、マルチコアファイバ１３の先端をフェルール３の端面から突出させることができる。

　この状態で、フェルール３に対して、それぞれのマルチコアファイバ１３を接着して固定する。以上により、コネクタ構造を構築することができる。なお、フェルール３に挿通するマルチコアファイバ１３は、例えば、レーザクリーバで切断することで、マルチコアファイバ１３の先端の一部（例えば基準円）を略平坦にすることができる。また、レーザクリーバで切断することで、石英ガラスの表面張力によって、クラッドのエッジを、丸みを帯びた形状とすることができる。

　また、フェルール３に挿通するマルチコアファイバ１３を、ファイバクリーバで切断することもできる。この場合には、切断面を熱処理（アーク放電やバーナ加熱など）することで、レーザクリーバで切断したのと同様の先端形状を得ることもできる。また、マルチコアファイバ１３の先端をふっ酸などによって、ケミカルエッチングすることで、同様の形状を得ることもできる。さらに、予めマルチコアファイバ１３の先端縁部を面取加工（面取り研磨など）したものを用いてもよい。

　以上のような方法によっても、本発明のコネクタ構造を得ることができる。また、このような方法によれば、突き出し高さｈは、突き当て部材３３の凹部３５の深さによって制御することができるため、突き出し高さｈを高くしても、突出代差Δの小さいコネクタ構造を得ることができる。

　また、図１４に示すようなフェルール３ａを用いてもよい。フェルール３ａは、孔７が形成される部位が先端側に突出するように凸部２５が形成される。すなわち、凸部２５に孔７が形成され、マルチコアファイバ１３が挿通される。フェルール３ａにマルチコアファイバ１３を挿通した後、軽く突き出し研磨を行うことで、突出代差Δを小さく抑えるとともに、凸部２５の高さ分だけ突き出し高さｈを確保し、フィラー１１等の影響を抑制することができる。

　以上、本実施の形態によれば、突出代差Δ（μｍ）≦１４．８／ａとすることで、接続対象とのフィジカルコンタクトを確実に確保することが可能なコネクト構造を得ることができる。また、突き出し高さｈを十分に確保することで、マルチコアファイバ１３の先端の接続部に対して、フェルール３の端面のフィラー１１等による影響を抑制することができる。

　また、突き出し研磨を行う場合は、通常、突き出し高さｈを高くすると、突出代差Δが大きくなる。したがって、接続対象とのフィジカルコンタクトが困難となる。しかし、本発明では、突き出し高さｈを高くし、突出代差Δが大きくなる場合には、平坦研磨を行うことで、突出代差Δを小さくすることができる。また、平坦部１７を形成することで、外周クラッド厚ｔを小さくしても、突出代差Δを小さくすることができる。さらに、この場合、平坦部１７の周囲には、突き出し研磨時に生じた面ダレ部が面取部として機能するため、フィジカルコンタクトに適した先端形状を得ることができる。

　また、突き当て部材３３を用いることで、マルチコアファイバ１３の先端を容易に所定量だけフェルール３の端面から突出させることができる。このため、フェルール３の端面を突き出し研磨する必要がない。この結果、マルチコアファイバ１３の端面縁部の研磨ダレの発生を抑制することができる。

　また、この際、マルチコアファイバ１３をフェルール３に挿通する前に、予めマルチコアファイバ１３の先端の面取り加工を行っておくことで、フィジカルコンタクトに適した先端形状を得ることができる。

　また、フェルール３の先端部に凸部２５を形成し、凸部２５の端面からマルチコアファイバ１３を突出させることで、突き出し研磨量を少なくしても、突き出し高さｈを確保することができる。

　なお、本発明にかかるコネクタ接続構造は、図１５に示すように、対向するマルチコアファイバ１３のそれぞれの突き出し高さｈ_１、ｈ_２と、突出代差Δ_１、Δ_２は、同一でなくてもよい。この場合には前述した（５）式を満たせばよい。

　また、この際は図１６に示すように、対向するマルチコアファイバ１３のうち片方の突き出し高さｈ_１、突出代差Δ_１がほぼ０の場合も含む。この場合、もう片方のマルチコアファイバ１３の突出代差Δ_２が突出代差Δ_２（μｍ）≦２９．６／ａを満たせばよい。上記突き出し高さｈ_１、突出代差Δ_１がほぼ０のマルチコアファイバ１３の端面形状は、フェルール３を、研磨シートを用いて平坦研磨することで得ることができる。

　また、本発明のマルチコアファイバ１３のコア１９の配置としては、図３（ｂ）で示したような、中心とその周囲に最密に配置される場合には限られない。例えば、図１７（ａ）に示すマルチコアファイバ１３ａのように、コア１９は環状に配置されていてもよく、または、図１７（ｂ）に示すマルチコアファイバ１３ｂのように、ランダムに配置されていてもよい。なお、この場合でも、マルチコアファイバの中心に対して、全てのコア１９のモードフィールド径が含まれる最小の円を基準円９とすればよい。

　以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………多心光コネクタ
３、３ａ………フェルール
５………ガイド穴
７………孔
９………基準円
１１………フィラー
１３、１３ａ、１３ｂ………マルチコアファイバ
１５………ガイドピン
１７………平坦部
１９………コア
２１………クラッド
２３………面取部
２５………凸部
３３………突き当て部材
３５………凹部

Claims

　複数のコアと、前記コアを一括して被覆するクラッドと、を具備するマルチコアファイバと、
　前記マルチコアファイバを保持するフェルールと、
　を具備し、
　前記マルチコアファイバの先端は、前記フェルールの端面から突出しており、
　前記マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面において、前記マルチコアファイバの中心を中心として、全ての前記コアのモードフィールド径を包含する最小の円を基準円とし、前記マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、前記基準円の中で、前記マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代の差をΔとすると、
　Δ≦１４．８／ａ
　（但し、ａ：前記基準円の半径（μｍ））の関係を満たすことを特徴とするコネクタ構造。
　前記マルチコアファイバの先端部には、略平坦な平坦部と、前記平坦部の周囲に形成される面取部と、を有し、
　前記基準円は、前記平坦部に包含されることを特徴とする請求項１記載のコネクタ構造。
　前記フェルールの端面からの前記マルチコアファイバの突出長さが、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のコネクタ構造。
　前記基準円の外周に形成される前記クラッドの厚みが、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のコネクタ構造。
　前記フェルールは、複数本の前記マルチコアファイバを保持することを特徴とする請求項１記載のコネクタ構造。
　複数のコアと、前記コアを一括して被覆するクラッドと、を具備するマルチコアファイバを、フェルールに挿通し、
　前記マルチコアファイバを前記フェルールに固定する前に、前記フェルールの端面に対向するように、突き当て部材を配置し、
　前記フェルールの端面と突き当て部材との間に所定のクリアランスが形成されており、
　前記マルチコアファイバの端部を、前記突き当て部材に突き当てた状態で、前記マルチコアファイバを前記フェルールに固定し、
　前記マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面において、前記マルチコアファイバの中心を中心として、全ての前記コアのモードフィールド径を包含する最小の円を基準円とし、前記マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、前記基準円の中で、前記マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代の差をΔとすると、
　Δ（μｍ）≦１４．８／ａ
　（但し、ａ：前記基準円の半径（μｍ））の関係を満たすことを特徴とするコネクタ構造の製造方法。
　前記マルチコアファイバを前記フェルールに挿通する前に、前記マルチコアファイバの端部を、熱処理、ケミカルエッチング、または、面取研磨を施して、前記マルチコアファイバの端面の縁部の面取りを行うことを特徴とする請求項６記載のコネクタ構造の製造方法。
　複数のコアと、前記コアを一括して被覆するクラッドと、を具備するマルチコアファイバを、フェルールに挿通し、
　前記マルチコアファイバを前記フェルールに固定し、
　前記フェルールの端面をバフ研磨することで、前記マルチコアファイバの端部を前記フェルールの端面から突出させ、
　前記マルチコアファイバの端部に平坦部を形成するように平坦研磨し、
　前記マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面において、前記マルチコアファイバの中心を中心として、全ての前記コアのモードフィールド径を包含する最小の円を基準円とし、前記マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、前記基準円の中で、前記マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代の差をΔとすると、
　Δ（μｍ）≦１４．８／ａ
　（但し、ａ：前記基準円の半径（μｍ））の関係を満たすことを特徴とするコネクタ構造の製造方法。
　複数のコアと、前記コアを一括して被覆するクラッドと、を具備するマルチコアファイバと、
　前記マルチコアファイバを保持するフェルールと、
　を具備する一対のコネクタ構造を用い、
　前記マルチコアファイバの先端は、前記フェルールの端面から突出しており、
　前記マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面において、前記マルチコアファイバの中心を中心として、全ての前記コアのモードフィールド径を包含する最小の円を基準円とし、それぞれの前記コネクタ構造において、前記マルチコアファイバの先端の最も突出している位置と、前記基準円の中で、前記マルチコアファイバの先端の突出代が最も少ない部位の突出代の差をそれぞれΔ_１およびΔ_２とすると、
　（Δ_１＋Δ_２）（μｍ）≦２９．６／ａ
　（但し、ａ：前記基準円の半径（μｍ））の関係を満たし、
　それぞれの前記マルチコアファイバの先端同士を押圧することで、前記マルチコアファイバ同士が対向して光接続されることを特徴とするコネクタ接続構造。