WO2017073408A1 - 光コネクタ及び光結合構造 - Google Patents

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WO2017073408A1
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optical fiber
ferrule
face
end surface
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肇 荒生
知巳 佐野
修 島川
征一 福田
貴子 細川
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住友電気工業株式会社
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    • G02B6/3882—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using rods, pins or balls to align a pair of ferrule ends

Definitions

  • the present invention relates to an optical connector and an optical coupling structure.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-210090 filed on Oct. 26, 2015, and incorporates all the content described in the above Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses a ferrule used for an optical connector that connects multi-core optical fibers.
  • the ferrule includes a plurality of holes for holding a plurality of optical fiber cores, an inner surface for abutting and positioning the front ends of the plurality of optical fiber cores, and a front surface of the inner surface at the end surface. And a lens formed integrally with the recess.
  • An optical connector has an optical fiber, a flat ferrule end face facing the counterpart optical connector, a ferrule that holds the optical fiber, and a ferrule end face provided on the ferrule end face. And a spacer for defining a distance from the counterpart optical connector, the tip surface of the optical fiber is exposed at the ferrule end surface, and each of the tip surface of the optical fiber and each of the ferrule end surfaces in the cross section along the optical axis of the optical fiber The normal direction is inclined with respect to the optical axis direction of the optical fiber, and the spacer has an opening through which an optical path extending from the front end surface of the optical fiber passes.
  • An optical coupling structure includes first and second optical connectors that are connected to each other, and the first and second optical connectors have an optical fiber and a flat ferrule end face.
  • a ferrule holding a fiber, and the ferrule end face of the first optical connector and the ferrule end face of the second optical connector are opposed to each other.
  • light is transmitted at the ferrule end face.
  • the front end surface of the fiber is exposed, and in the cross section along the optical axis of the optical fiber, each normal direction of the front end surface of the optical fiber and the end surface of the ferrule is inclined with respect to the optical axis direction of the optical fiber.
  • a spacer that defines a distance between the ferrule end surface of the first optical connector and the ferrule end surface of the second optical connector, and the spacer includes an optical fiber of the first optical connector; Comprising an end face, an opening for passing the optical path extending between the front end surface of the optical fiber of the second optical connector.
  • FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an optical coupling structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical coupling structure taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the end face of the optical fiber.
  • FIG. 4 is a front view showing the ferrule end face.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the spacer and the ferrule.
  • FIG. 6 is a side sectional view showing a configuration of an optical coupling structure according to a modification.
  • FIG. 7A is a side sectional view showing an example of the structure of a PC-type ferrule, and shows a state before connection.
  • FIG. 7B is a side sectional view showing an example of the structure of a PC type ferrule, and shows a connected state.
  • FIG. 8 is a side sectional view schematically showing an example of the structure of a ferrule in which a gap is provided between tip surfaces of optical fibers connected to each other and a lens is arranged in the gap portion.
  • a PC (Physical Contact) system is generally known as a system for connecting connectors between optical fibers.
  • 7A and 7B are side sectional views showing an example of the structure of a PC type ferrule.
  • FIG. 7A shows a state before connection
  • FIG. 7B shows a connection state.
  • the ferrule 100 has a cylindrical appearance, and has a hole 102 for holding the optical fiber core wire 120 on the central axis.
  • the optical fiber core wire 120 is inserted into the hole 102, and the distal end portion of the distal end surface 104 of the ferrule 100 slightly protrudes to the outside.
  • the optical fiber cores 120 are efficiently optically connected to each other by pressing the distal ends of the optical fiber cores 120 in physical contact with the distal ends of the connection counterpart connectors (FIG. 7B). Combine.
  • Such a system is mainly used when connecting single-core optical fibers.
  • this method has the following problems. That is, if a connection is made with foreign matter attached to the ferrule end face, the foreign matter will adhere to the ferrule end face by the pressing force. In order to remove the adhered foreign matter, it is necessary to use a contact-type cleaner, and in order to prevent the foreign matter from sticking, it is necessary to frequently perform cleaning. In addition, when a plurality of optical fibers are connected at the same time, a predetermined pressing force is required for each optical fiber, so that a larger force is required for connection as the number of optical fibers increases.
  • FIG. 8 is a side sectional view schematically showing an example of the structure of such a ferrule.
  • the ferrule 200 includes a plurality of holes 202 for holding a plurality of optical fiber cores 120, an inner surface 204 that abuts the front end portions of the plurality of optical fiber core wires and positions the front end portions, and an end surface 205 includes a lens 208 provided in front of the inner surface 204.
  • the position of the lens 208 in addition to the optical fiber core wire 120 needs to be accurately aligned. Accordingly, the number of parts requiring alignment work increases, and the positional error (tolerance) allowed for each part becomes severe, so that the alignment process becomes complicated and takes a long time.
  • An object of the present invention is to provide an optical connector and an optical coupling structure that can be easily aligned.
  • an optical connector and an optical coupling structure that can easily clean the ferrule end face, do not require a large force for connection even when a plurality of optical fibers are connected simultaneously, and are easily aligned. Can provide.
  • An optical connector according to an embodiment of the present invention has an optical fiber, a flat ferrule end face facing the counterpart optical connector, a ferrule that holds the optical fiber, and a ferrule end face provided on the ferrule end face.
  • a spacer for defining a distance from the counterpart optical connector, the tip surface of the optical fiber is exposed at the ferrule end surface, and each of the tip surface of the optical fiber and each of the ferrule end surfaces in the cross section along the optical axis of the optical fiber
  • the normal direction is inclined with respect to the optical axis direction of the optical fiber, and the spacer has an opening through which an optical path extending from the front end surface of the optical fiber passes.
  • An optical coupling structure includes first and second optical connectors that are connected to each other, and the first and second optical connectors have an optical fiber and a flat ferrule end face.
  • a ferrule holding a fiber, and the ferrule end face of the first optical connector and the ferrule end face of the second optical connector are opposed to each other.
  • light is transmitted at the ferrule end face.
  • the front end surface of the fiber is exposed, and in the cross section along the optical axis of the optical fiber, each normal direction of the front end surface of the optical fiber and the end surface of the ferrule is inclined with respect to the optical axis direction of the optical fiber.
  • a spacer that defines a distance between the ferrule end surface of the first optical connector and the ferrule end surface of the second optical connector, and the spacer includes an optical fiber of the first optical connector; Having an end face, an opening for passing the optical path extending between the front end surface of the optical fiber of the second optical connector.
  • a spacer that defines the distance from the counterpart optical connector is provided on the ferrule end face.
  • a spacer is provided that defines the distance between the ferrule end face of the first optical connector and the ferrule end face of the second optical connector.
  • the normal directions of the front end face and the ferrule end face of the optical fiber are inclined with respect to the optical axis direction of the optical fiber. Thereby, the reflected return light in the front end surface of an optical fiber can be reduced.
  • the inclined ferrule end face and the end face of the optical fiber can be easily formed by polishing or the like.
  • a pair of guide holes formed side by side in the direction intersecting the cross section and into which the guide pins are respectively inserted are formed in the ferrule end face, and the center of the pair of guide holes is connected to the ferrule end face.
  • the center position of the tip surface of the optical fiber may be displaced from the straight line.
  • the optical path extending from the tip surface of the optical fiber is refracted at the tip surface. Tilt relative to the optical axis.
  • the center position of the tip surface of the optical fiber is shifted with respect to the straight line connecting the centers of the pair of guide holes, so that the counterpart optical connector having the same configuration as the optical fiber is provided.
  • the optical fiber can be suitably optically coupled.
  • a pair of guide holes formed side by side in the direction crossing the cross section and into which the guide pins are inserted are formed in the ferrule end face, and the spacer has a pair of through holes through which the guide pins pass. Furthermore, you may have. Thereby, a spacer can be stably hold
  • the optical axis of the optical fiber may be inclined with respect to the connection direction, and an optical path extending from the tip surface of the optical fiber may extend along the connection direction.
  • the thickness of the spacer in the connecting direction may be 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. Since the spacers are thin in this way, they can reach the optical fiber tip surface of the mating optical connector before the diameter of the light emitted from the optical fiber tip surface expands, thus suppressing a decrease in optical coupling efficiency. it can.
  • the end face of the connector is an inclined surface of 8 ° in order to reduce the reflected return light. However, if it is closer than 20 ⁇ m, multiple reflections may occur due to the influence of the reflected return light and the optical characteristics may be deteriorated. is there. Therefore, by making the end face angle larger than 8 °, multiple reflection can be suppressed even if the spacer thickness is in the range of 10 ⁇ m to 20 ⁇ m, and the optical connection loss can be further reduced. .
  • FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an optical coupling structure 1A according to an embodiment of the present invention, and shows a cross section along an optical axis of an optical fiber 10.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical coupling structure 1A along the line II-II in FIG.
  • the optical coupling structure 1 ⁇ / b> A of the present embodiment includes a first optical connector 2 ⁇ / b> A and a second optical connector 2 ⁇ / b> B that are connected to each other.
  • the optical connectors 2A and 2B include a plurality of optical fibers 10 (eight examples are illustrated in FIG. 2) and a ferrule 11 that holds the plurality of optical fibers 10 together.
  • the plurality of optical fibers 10 extend along the connection direction (arrow A1 in FIGS. 1 and 2), and are arranged side by side in the direction A2 that intersects the connection direction A1.
  • Each optical fiber 10 has an optical fiber core wire 10a and a resin coating 10b covering the optical fiber core wire 10a, and the optical fiber 10b is removed by removing the resin coating 10b from the middle in the connecting direction to the distal end surface 10c.
  • the core wire 10a is exposed.
  • the number of the optical fibers 10 is not limited to 8, and may be 12 or 24, for example.
  • the ferrule 11 has a substantially rectangular parallelepiped appearance and is made of, for example, resin.
  • the ferrule 11 has a flat ferrule end surface 11a provided on one end side in the connection direction A1, and a rear end surface 11b provided on the other end side.
  • the ferrule 11 has a pair of side surfaces 11c and 11d extending along the connection direction A1, a bottom surface 11e, and an upper surface 11f.
  • the ferrule end surface 11a of the optical connector 2A and the ferrule end surface 11a of the optical connector 2B are opposed to each other.
  • a pair of guide holes 11g and 11h are formed in the ferrule end face 11a so as to be aligned in a direction (direction A2 in the present embodiment) intersecting the cross section along the optical axis of the optical fiber 10.
  • a pair of guide pins 21a and 21b are inserted into the guide holes 11g and 11h, respectively. The pair of guide pins 21a and 21b fix the relative positions of the optical connector 2A and the optical connector 2B.
  • an introduction hole 12 for receiving a plurality of optical fibers 10 together is formed.
  • a plurality of optical fiber holding holes 13 are formed so as to penetrate from the introduction hole 12 to the ferrule end surface 11a, and a plurality of optical fiber cores 10a are inserted into the optical fiber holding holes 13, respectively. Retained.
  • the distal end surface 10c of each optical fiber core wire 10a is exposed at the ferrule end surface 11a, and is preferably flush with the ferrule end surface 11a.
  • These front end surfaces 10c are optically coupled to the front end surfaces 10c of the optical fiber core wires 10a of the mating connector directly without using an optical element such as a lens and a refractive index matching agent (through only air). . Therefore, the light emitted from the front end surface 10c of one optical connector is incident on the front end surface 10c of the other optical connector while having a slight spread.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the distal end face 10c of the optical fiber 10.
  • the normal direction V1 of the tip surface 10 c and the ferrule end surface 11 a of the optical fiber 10 is inclined with respect to the optical axis direction V2 of the optical fiber 10. is doing. Thereby, the reflected return light in the front end surface 10c is reduced.
  • the optical path L1 of the light emitted from the distal end surface 10c of the optical fiber 10 is refracted in the direction opposite to the inclination direction of the distal end surface 10c at the distal end surface 10c.
  • FIG. 4 is a front view showing the ferrule end face 11a.
  • the center position C1 of the tip face 10c of the optical fiber 10 is slightly shifted upward with respect to a straight line E1 connecting the centers of the pair of guide holes 11g and 11h.
  • the central axis of the optical fiber 10 is slightly shifted toward the upper surface 11f side with respect to the center of the ferrule 11. Accordingly, even if the optical path L1 is refracted, the optical connectors 2A and 2B are connected to each other so that the optical axes of the respective optical fibers 10 are shifted in the vertical direction. Can be optically coupled.
  • the optical connector 2A further includes a spacer 14.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the spacer 14 and the ferrule 11.
  • the spacer 14 is provided on the ferrule end surface 11a, and defines the distance between the ferrule end surface 11a and the ferrule end surface 11a of the optical connector 2B.
  • the spacer 14 has a plate shape having an opening 14a, one surface 14b is in contact with and adhered to the ferrule end surface 11a of the optical connector 2A, and the other surface 14c is connected to the optical connector 2B. At the time of connection, it abuts on the ferrule end surface 11a of the optical connector 2B.
  • the bonding may be not only bonding using an adhesive but also mechanical bonding, chemical bonding, dispersion bonding, electrostatic bonding, or welding.
  • the openings 14a allow a plurality of optical paths L1 extending between the tip surfaces 10c of the plurality of optical fibers 10 of the optical connector 2A and the tip surfaces 10c of the plurality of optical fibers 10 of the optical connector 2B to pass through.
  • the thickness T (see FIG. 1) of the spacer 14 in the connection direction A1 is, for example, not less than 20 ⁇ m and not more than 100 ⁇ m. However, the thickness T of the spacer 14 may be reduced to 10 ⁇ m by increasing the inclination angle of the ferrule end face 11a to be greater than 8 °.
  • the thickness T of the spacer 14 may be, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the material of the spacer 14 is preferably the same as the material of the ferrule 11, and for example, polyphenylene sulfide (PPS) containing glass filler is preferable, but the ferrule 11 and the spacer 14 may be made of different materials. .
  • the spacer 14 further has a pair of through holes 14d and 14e through which the guide pins 21a and 21b pass, respectively. Accordingly, the spacer 14 is stably held by the guide pins 21a and 21b in a state where the optical connectors 2A and 2B are connected to each other.
  • the spacer 14 that defines the distance from the counterpart optical connector is provided on the ferrule end surface 11a.
  • a spacer 14 that defines a distance between the ferrule end surface 11a of the optical connector 2A and the ferrule end surface 11a of the optical connector 2B is provided.
  • a non-contact optical connection structure can be realized, the adhesion of foreign matters can be reduced, and the ferrule end surface 11a can be easily cleaned (for example, an air duster) or can be eliminated.
  • a large number of optical fibers 10 can be connected simultaneously without requiring a large force for connection.
  • no lens is interposed, the number of optical members existing in the optical path can be reduced. Thereby, while being able to suppress an optical connection loss, an alignment process is facilitated, a manufacturing process can be reduced, and cost can be suppressed low.
  • the normal directions of the tip surface 10c and the ferrule end surface 11a of the optical fiber 10 are inclined with respect to the optical axis direction of the optical fiber 10 (see FIG. 3). Thereby, the reflected return light in the front end surface 10c of the optical fiber 10 can be reduced. Further, since the spacer 14 and the ferrule 11 are separate members, the inclined ferrule end surface 11a and the front end surface 10c of the optical fiber 10 can be easily formed by polishing or the like.
  • the center position C1 of the distal end surface 10c of the optical fiber 10 may be deviated from the straight line E1 connecting the centers of the pair of guide holes 11g and 11h on the ferrule end surface 11a.
  • the normal line direction of the tip surface 10c of the optical fiber 10 is inclined with respect to the optical axis direction of the optical fiber 10
  • the refraction at the tip surface 10c extends from the tip surface 10c of the optical fiber 10.
  • the optical path L1 is inclined with respect to the optical axis of the optical fiber 10.
  • the light having the same configuration can be obtained by shifting the center position C1 of the distal end surface 10c of the optical fiber 10 with respect to the straight line E1 connecting the centers of the pair of guide holes 11g and 11h.
  • the optical fibers 10 of the connectors 2A and 2B can be suitably optically coupled.
  • the thickness of the spacer 14 in the connection direction A1 may be 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. Furthermore, the thickness of the spacer 14 in the connection direction A1 may be reduced to 10 ⁇ m by increasing the inclination angle of the ferrule end face 11a to more than 8 °. Since the spacer 14 is thin like this, the diameter of the light emitted from the distal end surface 10c of the optical fiber 10 does not expand, and the distal end surface 10c of the optical fiber 10 of the counterpart optical connector (optical connector 2B) is reached. Therefore, a decrease in optical coupling efficiency can be suppressed.
  • FIG. 6 is a side sectional view showing a configuration of an optical coupling structure 1B according to a modification of the above embodiment, and shows a cross section along the optical axis of the optical fiber 10.
  • the optical coupling structure 1B of the present embodiment includes a first optical connector 2C and a second optical connector 2D that are connected to each other.
  • the difference between the optical connectors 2C and 2D of the present modification and the optical connectors 2A and 2B of the above embodiment is the angle of the optical fiber core wire 10a with respect to the connection direction A1 in the optical axis direction. That is, in this modification, the optical axis of the optical fiber core wire 10a is inclined with respect to the connection direction A1 in the cross section along the optical axis of the optical fiber core wire 10a. In other words, the optical axis of the optical fiber core wire 10a is inclined with respect to the extending direction of the guide holes 11g and 11h (see FIG. 2). Therefore, the optical path L1 extending from the distal end face 10c of the optical fiber 10 extends along (in parallel with) the connection direction A1.
  • the configuration as in this modification example is also possible.
  • the optical coupling of the optical connectors 2C and 2D can be suitably realized. That is, by appropriately selecting the angle of the ferrule end face 11a and the angle of the optical axis of the optical fiber 10 (the angle of the optical fiber holding hole 13), the extending direction of the optical path L1 can be arbitrarily set with respect to the connection direction A1. It becomes possible to set.
  • permissible_range of the relative position accuracy (tolerance) of the optical connectors 2C and 2D in the connection direction A1 can be expanded.
  • optical connector and the optical coupling structure according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various other modifications are possible.
  • the above-described embodiments may be combined with each other according to the necessary purpose and effect.
  • the clearance gap between ferrule end surfaces is satisfy
  • the present invention is applied to the multi-core optical connector in the above-described embodiment, it can also be applied to a single-core optical connector.

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Abstract

光コネクタを開示する。この光コネクタは、光ファイバと、相手側光コネクタと対向する平坦なフェルール端面を有し、光ファイバを保持するフェルールと、フェルール端面上に設けられて該フェルール端面と相手側光コネクタとの間隔を規定するスペーサと、を備える。フェルール端面において光ファイバの先端面が露出しており、光ファイバの光軸に沿った断面において、光ファイバの先端面及びフェルール端面の各法線方向が光ファイバの光軸方向に対して傾斜している。スペーサは、光ファイバの先端面から延びる光路を通過させる開口を有する。

Description

光コネクタ及び光結合構造
　本発明は、光コネクタ及び光結合構造に関するものである。
　本出願は、２０１５年１０月２６日出願の日本出願第２０１５－２１００９０号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　特許文献１は、多芯光ファイバ同士を接続する光コネクタに用いられるフェルールを開示する。このフェルールは、複数本の光ファイバ心線を保持するための複数の孔と、複数本の光ファイバ心線の先端部と当接して該先端部の位置決めを行う内面と、端面において内面の前方に設けられた凹部と、凹部に一体形成されたレンズとを備える。
米国特許出願公開第２０１２／００９３４６２号明細書
　本発明の一実施形態に係る光コネクタは、光ファイバと、相手側光コネクタと対向する平坦なフェルール端面を有し、光ファイバを保持するフェルールと、フェルール端面上に設けられて該フェルール端面と相手側光コネクタとの間隔を規定するスペーサとを備え、フェルール端面において光ファイバの先端面が露出しており、光ファイバの光軸に沿った断面において、光ファイバの先端面及びフェルール端面の各法線方向が光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、スペーサは、光ファイバの先端面から延びる光路を通過させる開口を有する。
　本発明の一実施形態に係る光結合構造は、互いに接続される第１及び第２の光コネクタを備え、第１及び第２の光コネクタは、光ファイバと、平坦なフェルール端面を有し光ファイバを保持するフェルールとをそれぞれ備え、第１の光コネクタのフェルール端面と、第２の光コネクタのフェルール端面とが互いに対向し、第１及び第２の光コネクタのそれぞれにおいて、フェルール端面において光ファイバの先端面が露出しており、光ファイバの光軸に沿った断面において、光ファイバの先端面及びフェルール端面の各法線方向が光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、第１の光コネクタのフェルール端面と第２の光コネクタのフェルール端面との間隔を規定するスペーサを更に備え、スペーサは、第１の光コネクタの光ファイバの先端面と、第２の光コネクタの光ファイバの先端面との間に延びる光路を通過させる開口を有する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光結合構造の構成を示す側断面図である。 図２は、図１のＩＩ―ＩＩ線に沿った光結合構造の断面図である。 図３は、光ファイバの先端面付近を拡大して示す断面図である。 図４は、フェルール端面を示す正面図である。 図５は、スペーサ及びフェルールの分解斜視図である。 図６は、一変形例に係る光結合構造の構成を示す側断面図である。 図７Ａは、ＰＣ方式のフェルールの構造の一例を示す側断面図であり、接続前の状態を示す。 図７Ｂは、ＰＣ方式のフェルールの構造の一例を示す側断面図であり、接続している状態を示す。 図８は、互いに接続される光ファイバの先端面の間に間隔を設け、該間隔部分にレンズを配置したフェルールの構造例を模式的に示す側断面図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　光ファイバ同士のコネクタ接続の方式として、一般的にＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｏｎｔａｃｔ）方式が知られている。図７Ａ及び図７Ｂは、ＰＣ方式のフェルールの構造の一例を示す側断面図である。図７Ａは接続前の状態を示し、図７Ｂは接続している状態を示す。このフェルール１００は、円柱状の外観を有しており、光ファイバ心線１２０を保持するための孔１０２を中心軸線上に有する。光ファイバ心線１２０は、孔１０２に挿通され、フェルール１００の先端面１０４において先端部が外部に僅かに突出する。このＰＣ方式では、光ファイバ心線１２０の先端部を、接続相手側コネクタの同先端部と物理的に接触させて押圧することにより（図７Ｂ）、光ファイバ心線１２０同士を効率的に光結合させる。このような方式は、主に単心光ファイバ同士を接続する際に用いられる。
　しかしながら、このような方式には次の問題がある。すなわち、フェルール端面に異物が付着した状態で接続してしまうと、押圧力によってフェルール端面に異物が密着してしまう。密着した異物を取り除くためには接触式のクリーナを使用する必要があり、また、異物の密着を防ぐためには頻繁に清掃を行う必要がある。また、複数本の光ファイバを同時に接続する場合、１本毎に所定の押圧力が要求されるので、光ファイバの本数が多くなるほど接続に大きな力が必要となる。
　上記の問題に対し、例えば特許文献１に記載されたように、互いに接続される光ファイバの先端面の間に間隔を設け、該間隔部分にレンズを配置する方式がある。図８は、そのようなフェルールの構造の一例を模式的に示す側断面図である。このフェルール２００は、複数本の光ファイバ心線１２０を保持するための複数の孔２０２と、複数本の光ファイバ心線の先端部と当接して該先端部の位置決めを行う内面２０４と、端面２０５において内面２０４の前方に設けられたレンズ２０８とを備える。しかしながら、このような構造では、光ファイバ心線１２０に加えてレンズ２０８の位置も正確に調芯される必要がある。従って、調芯作業を要する部品点数が増し、各部品に許容される位置誤差（トレランス）が厳しくなるので、調芯工程が複雑化・長時間化してしまう。
　本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、フェルール端面の清掃が容易であり、複数本の光ファイバを同時に接続する場合であっても接続に大きな力を必要とせず、調芯作業が容易な光コネクタ及び光結合構造を提供することを目的とする。
　［本開示の効果］
　本開示によれば、フェルール端面の清掃が容易であり、複数本の光ファイバを同時に接続する場合であっても接続に大きな力を必要とせず、調芯作業が容易な光コネクタ及び光結合構造を提供できる。
　［本願発明の実施形態の説明］
　最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態に係る光コネクタは、光ファイバと、相手側光コネクタと対向する平坦なフェルール端面を有し、光ファイバを保持するフェルールと、フェルール端面上に設けられて該フェルール端面と相手側光コネクタとの間隔を規定するスペーサとを備え、フェルール端面において光ファイバの先端面が露出しており、光ファイバの光軸に沿った断面において、光ファイバの先端面及びフェルール端面の各法線方向が光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、スペーサは、光ファイバの先端面から延びる光路を通過させる開口を有する。
　本発明の一実施形態に係る光結合構造は、互いに接続される第１及び第２の光コネクタを備え、第１及び第２の光コネクタは、光ファイバと、平坦なフェルール端面を有し光ファイバを保持するフェルールとをそれぞれ備え、第１の光コネクタのフェルール端面と、第２の光コネクタのフェルール端面とが互いに対向し、第１及び第２の光コネクタのそれぞれにおいて、フェルール端面において光ファイバの先端面が露出しており、光ファイバの光軸に沿った断面において、光ファイバの先端面及びフェルール端面の各法線方向が光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、第１の光コネクタのフェルール端面と第２の光コネクタのフェルール端面との間隔を規定するスペーサを更に備え、スペーサは、第１の光コネクタの光ファイバの先端面と、第２の光コネクタの光ファイバの先端面との間に延びる光路を通過させる開口を有する。
　上記の光コネクタでは、相手側光コネクタとの間隔を規定するスペーサが、フェルール端面上に設けられている。同様に、上記の光結合構造では、第１の光コネクタのフェルール端面と第２の光コネクタのフェルール端面との間隔を規定するスペーサが設けられている。これにより、フェルール端面と相手側光コネクタとの間（または、第１及び第２の光コネクタのフェルール端面の間）に所定の間隔を容易に設けることができる。従って、非接触の光接続構造を実現し、フェルール端面の清掃を容易に（或いは清掃不要に）することができる。また、ＰＣ方式と異なり、接続に大きな力を必要とせずに、複数本の光ファイバを同時に接続することができる。更には、レンズを介していないので光路に存在する光学部材の数を少なくでき、光接続損失を抑えることができる。
　上記の光コネクタでは、光ファイバの先端面及びフェルール端面の各法線方向が光ファイバの光軸方向に対して傾斜している。これにより、光ファイバの先端面における反射戻り光を低減できる。また、上記の光コネクタではスペーサとフェルールとが別部材となっているので、傾斜したフェルール端面及び光ファイバの先端面を研磨等によって容易に形成できる。
　上記の光コネクタにおいて、上記断面と交差する方向に並んで形成されてガイドピンがそれぞれ挿入される一対のガイド孔がフェルール端面に形成されており、フェルール端面において、一対のガイド孔の中心を結ぶ直線に対して光ファイバの先端面の中心位置がずれていてもよい。上記の光コネクタでは、光ファイバの先端面の法線方向が光ファイバの光軸方向に対して傾斜しているので、該先端面における屈折により、光ファイバの先端面から延びる光路は光ファイバの光軸に対して傾く。このような構成であっても、一対のガイド孔の中心を結ぶ直線に対して光ファイバの先端面の中心位置がずれていることによって、該光ファイバと、同様の構成を備える相手側光コネクタの光ファイバとを好適に光結合させることができる。
　上記の光コネクタにおいて、上記断面と交差する方向に並んで形成されてガイドピンがそれぞれ挿入される一対のガイド孔がフェルール端面に形成されており、スペーサは、ガイドピンが通る一対の貫通孔を更に有してもよい。これにより、スペーサをガイドピンにより安定して保持することができる。
　上記断面において、光ファイバの光軸は接続方向に対して傾斜しており、光ファイバの先端面から延びる光路が接続方向に沿って延びてもよい。上記の光コネクタのように光ファイバの先端面の法線方向が光ファイバの光軸方向に対して傾斜している場合、このような構成であっても、相手側光コネクタとの光結合を好適に実現できる。
　上記の光コネクタにおいて、接続方向におけるスペーサの厚さが２０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。このようにスペーサが薄いことで、光ファイバ先端面から出射された光の径が拡がらないうちに相手側光コネクタの光ファイバ先端面に到達させることができるので、光結合効率の低下を抑制できる。なお、通常、コネクタの端面は、反射戻り光を低減するために８°の傾斜面であるが、２０μｍよりも近づけると、反射戻り光の影響で多重反射が起きて光学特性を劣化させることもある。そこで、端面角度を８°よりも大きくすることでスペーサの厚さを１０μｍから２０μｍの範囲にしたとしても多重反射を抑制することが可能になり、より一層、光接続損を小さくすることができる。
　［本願発明の実施形態の詳細］
　本発明の実施形態に係る光コネクタ及び光結合構造の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る光結合構造１Ａの構成を示す側断面図であって、光ファイバ１０の光軸に沿った断面を示している。図２は、図１のＩＩ―ＩＩ線に沿った光結合構造１Ａの断面図である。図１及び図２に示されるように、本実施形態の光結合構造１Ａは、互いに接続される第１の光コネクタ２Ａ及び第２の光コネクタ２Ｂを備えている。
　光コネクタ２Ａ及び２Ｂは、複数本（図２には８本を例示）の光ファイバ１０と、複数本の光ファイバ１０をまとめて保持するフェルール１１とを備えている。複数本の光ファイバ１０は、接続方向（図１及び図２の矢印Ａ１）に沿って各々延びており、接続方向Ａ１と交差する方向Ａ２に並んで配置されている。各光ファイバ１０は、光ファイバ心線１０ａと、光ファイバ心線１０ａを覆う樹脂被覆１０ｂとを有し、接続方向における途中から先端面１０ｃに亘って樹脂被覆１０ｂが除去されることにより光ファイバ心線１０ａが露出している。なお、光ファイバ１０の本数は８本に限定されるわけではなく、例えば１２本又は２４本などであってもよい。
　フェルール１１は、略直方体状の外観を有しており、例えば樹脂によって構成される。フェルール１１は、接続方向Ａ１の一端側に設けられた平坦なフェルール端面１１ａと、他端側に設けられた後端面１１ｂとを有する。また、フェルール１１は、接続方向Ａ１に沿って延びる一対の側面１１ｃ，１１ｄと、底面１１ｅ及び上面１１ｆとを有する。光コネクタ２Ａのフェルール端面１１ａと、光コネクタ２Ｂのフェルール端面１１ａとは互いに対向している。これらのフェルール端面１１ａには、光ファイバ１０の光軸に沿った断面と交差する方向（本実施形態では方向Ａ２）に並ぶ一対のガイド孔１１ｇ，１１ｈが形成されている。これらのガイド孔１１ｇ，１１ｈそれぞれには、一対のガイドピン２１ａ，２１ｂ（図２参照）がそれぞれ挿入される。一対のガイドピン２１ａ，２１ｂは、光コネクタ２Ａと光コネクタ２Ｂとの相対位置を固定する。
　後端面１１ｂには、複数本の光ファイバ１０をまとめて受け入れる導入孔１２が形成されている。導入孔１２からフェルール端面１１ａに亘って貫通するように複数の光ファイバ保持孔１３が形成されており、これらの光ファイバ保持孔１３それぞれには複数本の光ファイバ心線１０ａそれぞれが挿入されて保持される。各光ファイバ心線１０ａの先端面１０ｃは、フェルール端面１１ａにおいて露出しており、好適にはフェルール端面１１ａと面一である。これらの先端面１０ｃは、レンズ等の光学要素及び屈折率整合剤などを介することなく（空気のみを介して）直接に、相手方コネクタの各光ファイバ心線１０ａの先端面１０ｃと光結合される。従って、一方の光コネクタの先端面１０ｃから出射した光は、多少の拡がりを有しつつ他方の光コネクタの先端面１０ｃに入射する。
　図３は、光ファイバ１０の先端面１０ｃ付近を拡大して示す断面図である。図３に示されるように、光ファイバ１０の光軸に沿った断面において、光ファイバ１０の先端面１０ｃ及びフェルール端面１１ａの法線方向Ｖ１は、光ファイバ１０の光軸方向Ｖ２に対して傾斜している。これにより、先端面１０ｃにおける反射戻り光が低減する。この場合、光ファイバ１０の先端面１０ｃから出射される光の光路Ｌ１は、先端面１０ｃにおいて先端面１０ｃの傾斜の向きとは逆向きに屈折する。
　図４は、フェルール端面１１ａを示す正面図である。図４に示されるように、フェルール端面１１ａにおいて、光ファイバ１０の先端面１０ｃの中心位置Ｃ１は、一対のガイド孔１１ｇ，１１ｈの中心を結ぶ直線Ｅ１に対して僅かに上方にずれている。言い換えれば、方向Ａ１及びＡ２の双方と交差する方向Ａ３（すなわちフェルール１１の上下方向）において、フェルール１１の中心に対し光ファイバ１０の中心軸線は上面１１ｆ側に僅かにずれている。従って、光路Ｌ１が屈折しても、光コネクタ２Ａ及び２Ｂが互いに上下反転して接続されることにより、それぞれの光ファイバ１０の光軸同士が互いに上下方向にずれるので、これらの光ファイバ１０同士が好適に光結合できる。
　光コネクタ２Ａは、スペーサ１４を更に備える。図５は、スペーサ１４及びフェルール１１の分解斜視図である。スペーサ１４は、フェルール端面１１ａ上に設けられて、該フェルール端面１１ａと光コネクタ２Ｂのフェルール端面１１ａとの間隔を規定する。具体的には、スペーサ１４は開口１４ａを有する板状を呈しており、一方の面１４ｂが光コネクタ２Ａのフェルール端面１１ａに当接して接着されており、他方の面１４ｃは光コネクタ２Ｂとの接続の際に光コネクタ２Ｂのフェルール端面１１ａに当接する。ここで接着とは、接着剤を用いた接合だけではなく、力学的な接着、化学的な接着、分散接着、静電接着、あるいは溶着であってもよい。開口１４ａは、光コネクタ２Ａの複数本の光ファイバ１０の先端面１０ｃそれぞれと、光コネクタ２Ｂの複数本の光ファイバ１０の先端面１０ｃそれぞれとの間に延びる複数本の光路Ｌ１を通過させる。接続方向Ａ１におけるスペーサ１４の厚さＴ（図１参照）は、例えば２０μｍ以上１００μｍ以下である。但し、フェルール端面１１ａの傾斜角を８°よりも大きくすることで、スペーサ１４の厚さＴを１０μｍまで小さくしてもよい。つまり、スペーサ１４の厚さＴは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。スペーサ１４の構成材料は、フェルール１１の材料と同じであることが望ましく、例えばガラスフィラーの入ったポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）がよいが、フェルール１１とスペーサ１４とが異なる材料から構成されていてもよい。
　スペーサ１４は、ガイドピン２１ａ，２１ｂがそれぞれ通る一対の貫通孔１４ｄ，１４ｅを更に有する。これにより、光コネクタ２Ａ及び２Ｂが互いに接続された状態において、スペーサ１４はガイドピン２１ａ，２１ｂによって安定して保持される。
　以上に説明した本実施形態の光結合構造１Ａ及び光コネクタ２Ａによって得られる効果について説明する。本実施形態の光コネクタ２Ａでは、相手側光コネクタ（光コネクタ２Ｂ）との間隔を規定するスペーサ１４が、フェルール端面１１ａ上に設けられている。同様に、光結合構造１Ａでは、光コネクタ２Ａのフェルール端面１１ａと光コネクタ２Ｂのフェルール端面１１ａとの間隔を規定するスペーサ１４が設けられている。これにより、フェルール端面１１ａと相手側光コネクタとの間（または、第１及び第２の光コネクタ２Ａ，２Ｂの各フェルール端面１１ａの間）に所定の間隔を容易に設けることができる。従って、非接触の光接続構造を実現し、異物の密着を低減してフェルール端面１１ａの清掃を容易に（例えばエアダスターなど）することができ、或いは清掃を不要にできる。また、ＰＣ方式と異なり、接続に大きな力を必要とせずに、多数の光ファイバ１０を同時に接続することができる。更には、レンズを介していないので光路に存在する光学部材の数を少なくできる。これにより、光接続損失を抑えることができるとともに、調芯工程を容易化し、製造工程を少なくしてコストを低く抑えることができる。
　本実施形態では、光ファイバ１０の先端面１０ｃ及びフェルール端面１１ａの各法線方向が光ファイバ１０の光軸方向に対して傾斜している（図３参照）。これにより、光ファイバ１０の先端面１０ｃにおける反射戻り光を低減できる。また、スペーサ１４とフェルール１１とが別部材となっているので、傾斜したフェルール端面１１ａ及び光ファイバ１０の先端面１０ｃを研磨等によって容易に形成できる。
　本実施形態のように、フェルール端面１１ａにおいて、一対のガイド孔１１ｇ，１１ｈの中心を結ぶ直線Ｅ１に対して光ファイバ１０の先端面１０ｃの中心位置Ｃ１がずれていてもよい。前述したように、光ファイバ１０の先端面１０ｃの法線方向が光ファイバ１０の光軸方向に対して傾斜しているので、該先端面１０ｃにおける屈折により、光ファイバ１０の先端面１０ｃから延びる光路Ｌ１は光ファイバ１０の光軸に対して傾く。このような構成であっても、一対のガイド孔１１ｇ，１１ｈの中心を結ぶ直線Ｅ１に対して光ファイバ１０の先端面１０ｃの中心位置Ｃ１がずれていることによって、互いに同様の構成を備える光コネクタ２Ａ，２Ｂの光ファイバ１０を好適に光結合させることができる。
　本実施形態のように、接続方向Ａ１におけるスペーサ１４の厚さは２０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。更に、フェルール端面１１ａの傾斜角を８°よりも大きくすることで、接続方向Ａ１におけるスペーサ１４の厚さを１０μｍまで小さくしてもよい。このようにスペーサ１４が薄いことで、光ファイバ１０の先端面１０ｃから出射された光の径が拡がらないうちに相手側光コネクタ（光コネクタ２Ｂ）の光ファイバ１０の先端面１０ｃに到達させることができるので、光結合効率の低下を抑制できる。
　（変形例）
図６は、上記実施形態の一変形例に係る光結合構造１Ｂの構成を示す側断面図であって、光ファイバ１０の光軸に沿った断面を示している。図６に示されるように、本実施形態の光結合構造１Ｂは、互いに接続される第１の光コネクタ２Ｃ及び第２の光コネクタ２Ｄを備えている。
　本変形例の光コネクタ２Ｃ，２Ｄが上記実施形態の光コネクタ２Ａ，２Ｂと相違する点は、接続方向Ａ１に対する光ファイバ心線１０ａの光軸方向の角度である。すなわち、本変形例では、光ファイバ心線１０ａの光軸に沿った断面において、光ファイバ心線１０ａの光軸は接続方向Ａ１に対して傾斜している。言い換えれば、光ファイバ心線１０ａの光軸がガイド孔１１ｇ、１１ｈ（図２参照）の延伸方向に対して傾斜している。従って、光ファイバ１０の先端面１０ｃから延びる光路Ｌ１は、接続方向Ａ１に沿って（平行に）延びることとなる。
　図３に示されたように、光ファイバ１０の先端面１０ｃの法線方向Ｖ１が光ファイバ１０の光軸方向Ｖ２に対して傾斜している場合、本変形例のような構成であっても、光コネクタ２Ｃ，２Ｄの光結合を好適に実現できる。すなわち、フェルール端面１１ａの角度と、光ファイバ１０の光軸の角度（光ファイバ保持孔１３の角度）とを適切に選択することにより、光路Ｌ１の延在方向を接続方向Ａ１に対して任意に設定することが可能となる。なお、本変形例のように光路Ｌ１を接続方向Ａ１に沿うようにすれば、接続方向Ａ１における光コネクタ２Ｃ，２Ｄの相対位置精度（トレランス）の許容幅を拡げることができる。
　本発明による光コネクタ及び光結合構造は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した各実施形態を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、上記実施形態ではフェルール端面間の隙間は空気で満たされているが、屈折率が一定の媒質であれば空気に限られない。また、上記実施形態では多芯光コネクタに本発明を適用しているが、単芯光コネクタにも適用可能である。
　１Ａ，１Ｂ…光結合構造、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…光コネクタ、１０…光ファイバ、１０ａ…光ファイバ心線、１０ｂ…樹脂被覆、１０ｃ…先端面、１１…フェルール、１１ａ…フェルール端面、１１ｇ，１１ｈ…ガイド孔、１２…導入孔、１３…光ファイバ保持孔、１４…スペーサ、１４ａ…開口、１４ｄ，１４ｅ…貫通孔、２１ａ，２１ｂ…ガイドピン、Ａ１…接続方向、Ｌ１…光路。

Claims (10)

  1. 　光ファイバと、
    　相手側光コネクタと対向する平坦なフェルール端面を有し、前記光ファイバを保持するフェルールと、
    　前記フェルール端面上に設けられて該フェルール端面と前記相手側光コネクタとの間隔を規定するスペーサと、を備え、
    　前記フェルール端面において前記光ファイバの先端面が露出しており、
    　前記光ファイバの光軸に沿った断面において、前記光ファイバの前記先端面及び前記フェルール端面の各法線方向が前記光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、
    　前記スペーサは、前記光ファイバの前記先端面から延びる光路を通過させる開口を有する、光コネクタ。
  2. 　前記断面と交差する方向に並んで形成されてガイドピンがそれぞれ挿入される一対のガイド孔が前記フェルール端面に形成されており、
    　前記フェルール端面において、前記一対のガイド孔の中心を結ぶ直線に対して前記光ファイバの前記先端面の中心位置がずれている、請求項１に記載の光コネクタ。
  3. 　前記断面と交差する方向に並んで形成されてガイドピンがそれぞれ挿入される一対のガイド孔が前記フェルール端面に形成されており、
    　前記スペーサは、前記ガイドピンが通る一対の貫通孔を更に有する、請求項１に記載の光コネクタ。
  4. 　前記断面において、前記光ファイバの光軸は接続方向に対して傾斜しており、
    　前記光ファイバの前記先端面から延びる光路が前記接続方向に沿って延びる、請求項１～３のいずれか一項に記載の光コネクタ。
  5. 　接続方向における前記スペーサの厚さが１０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の光コネクタ。
  6. 　前記光ファイバの先端面は、前記フェルール端面と面一である、請求項１～５の何れか一項に記載の光コネクタ。
  7. 　前記スペーサは、前記フェルール端面に接着されている、請求項１～６の何れか一項に記載の光コネクタ。
  8. 　前記スペーサは、前記フェルールと同じ材料から構成されている、請求項１～７の何れか一項に記載の光コネクタ。
  9. 　互いに接続される第１及び第２の光コネクタを備え、
    　前記第１及び第２の光コネクタは、光ファイバと、平坦なフェルール端面を有し前記光ファイバを保持するフェルールとをそれぞれ備え、
    　前記第１の光コネクタの前記フェルール端面と、前記第２の光コネクタの前記フェルール端面とが互いに対向し、
    　前記第１及び第２の光コネクタのそれぞれにおいて、前記フェルール端面において前記光ファイバの先端面が露出しており、前記光ファイバの光軸に沿った断面において、前記光ファイバの前記先端面及び前記フェルール端面の各法線方向が前記光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、
    　前記第１の光コネクタの前記フェルール端面と前記第２の光コネクタの前記フェルール端面との間隔を規定するスペーサを更に備え、
    　前記スペーサは、前記第１の光コネクタの前記光ファイバの前記先端面と、前記第２の光コネクタの前記光ファイバの前記先端面との間に延びる光路を通過させる開口を有する、光結合構造。
  10. 　前記第１の光コネクタの前記光ファイバの先端面は、前記スペーサの開口内において空気のみを介して前記第２の光コネクタの前記光ファイバの先端面に光結合される、請求項９に記載の光結合構造。
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