WO2021106157A1

WO2021106157A1 - 光コネクタおよび光接続構造

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Publication number: WO2021106157A1
Application number: PCT/JP2019/046617
Authority: WO
Inventors: 光太鹿間; 佐藤　昇男; 坂本　健
Original assignee: 日本電信電話株式会社
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-03
Also published as: US20220365290A1; JPWO2021106157A1; JP7405149B2; JP2024019552A; US11828990B2

Abstract

本発明の光コネクタ（１００）は、光ファイバ（１０７）を収容するフェルール（１０４）と、フェルール（１０４）と一体化したフランジ（１０３）と、一対の前記フェルール（１０４）が収容されるスリーブ（１０６）を備え、スリーブの周囲に、磁石又は金属性磁性材料を含む連結部品（１０５）を備え、連結部品（１０５）と前記フランジ（１０３）の少なくとも一方は磁石を含み、連結部品（１０５）と前記フランジ（１０３）に引力が働くことにより、対向する光ファイバ（１０７）のコア同士が密着して接触していることを特徴とする。　これにより、本発明の光コネクタ（１００）は、本フィジカルコンタクト接続を提供することができ、より小型な光コネクタを提供することができる。

Description

光コネクタおよび光接続構造

　本発明は、光ファイバ接続部品であって、特に、磁石により光ファイバ同士を保持押圧することで小型化を図った光コネクタおよび光接続構造に関する。

　近年、動画サービスや、ＩｏＴ（Internet of Things）、クラウドサービスなどによるトラフィックの増加に伴い、データセンタ内やデータセンタ間の通信容量の大幅な拡大が求められている。通信容量の拡大を実現するために、従来の電気信号を用いた短距離通信方式に代わり、光通信で用いられる光伝送技術などを用いた光インタコネクション技術の導入が進んでいる。

　この光インタコネクション技術においては、プラガブルトランシーバと呼ばれる光トランシーバ形態が良く用いられる。前記プラガブルトランシーバにおいては、その金属筐体内に光送受信器をはじめとする各種光部品と、それらを制御するための電気回路部品およびプリント基板などが収容されている。また、筐体には外部から光コネクタを挿抜することが可能なガイド構造が備えてあり、前記ガイド構造に適合する光コネクタを挿入することで、前記筐体内の光送受信器と光学的に結合することが可能となっている。

　前述のように、通信容量増大のニーズに伴い、前記プラガブルトランシーバのサイズは年々小型化しており、前記光コネクタのためのガイド構造と同等程度までに筐体が小型化している。そのため、今後の更なる筐体の小型化に向けては、ガイド機構も小型化する、すなわち、ガイド機構に適合する光コネクタのサイズを、さらに小型化していくことが求められている。

　また、前記小型筐体内で、光ファイバ同士を接続する用途もあり、本用途においても極力小型な光コネクタが求められている。さらには、筐体を排したボード上での光インタコネクションの導入が今後進展していくと考えられ、その際にも、ボード上での光接続部の専有面積を低減するため、小型な光コネクタの需要が高まっている。

長瀬亮、保刈和男、"光コネクタ"　ＮＴＴ技術ジャーナル、2007年12月号, pp.74-78. Y. Abe, K. Shikama, S. Yanagi, and T. Takahashi, "Physical-contact-type fan-out device for multicore fibre," Electronics Letters, vol. 49, Issue 11, pp. 711-712, 2013.

　一般的にプラガブルトランシーバ用の光コネクタをはじめとする、光ファイバ同士を接続する光コネクタとしては、ＳＣコネクタやＬＣコネクタに代表される、円筒フェルールを用いたものが知られている。

　非特許文献１に示すように、円筒フェルールには、その中心軸に沿って、光ファイバのクラッド外径よりもわずかに大きい孔を備えてあり、光ファイバは接着固定されて、先端は球面の研磨加工が施されている。

　また、フェルールはフランジと呼ばれる金属部品と圧入により一体化されている。フェルール端と逆側のフランジ後方にはコイルばねが備えており、このコイルばねとフランジが脱落しないように一体化するストップリング部品、および、それらの周囲を囲むように配置されるプラスチックのハウジング部品から、光コネクタは構成されている。前記フェルール同士を、アダプタ内の割スリーブに挿入し、アダプタハウジングと前記コネクタハウジングが機械的に締結することで、光ファイバ同士の接続がなされる。

　このとき、前記フェルール同士は割スリーブ内において、前記バネによる圧縮力によって押圧される。この押圧によって、前記フェルール内の光ファイバ同士が密着接続することが可能となっており、空気によるフレネル反射を防止することが可能となっている。このような接続方法はフィジカルコンタクト接続（以下「ＰＣ接続」という。）と呼ばれ、フェルールおよびバネを用いたＰＣ接続技術は、光コネクタで広く用いられている手法である。

　しかしながら、本構造の光コネクタはバネ部品や、ハウジング部品などの機械的な締結構造を用いるため、小型化に限界がある。小型化の１方策として、非特許文献２に示されるように、前記ハウジング部品を排して、フランジと一体化したフェルール同士を割スリーブ内に挿入し、フランジ同士を板バネで挟むことでＰＣ接続に必要な押圧力を発現させる構造も提案されている。しかしながら、このような板バネを用いる方式では、外部の板バネ部品のサイズが大きいことや、挿抜の際の操作性が悪化するなどの問題があった。

　本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、機械的な締結部品やばね部品などを用いることなく、ＰＣ接続を実現することが可能な小型光コネクタを提供することを目的とする。

　上述したような課題を解決するために、本発明に係る光コネクタは、周囲をクラッドに囲まれた導波コアを有する光ファイバを対向して接続するための光コネクタであって、前記光ファイバを収容するガイド孔を備えた円筒形のフェルールと、前記ガイド孔の一端の光ファイバ引き出し側に配置され、前記フェルールと一体化したフランジと、一対の前記フェルールが当該フェルールの中心軸が一致するようにして対向して収容されるスリーブを備え、前記スリーブの周囲に、磁石又は金属性磁性材料を含む連結部品を備え、前記連結部品と前記フランジの少なくとも一方は磁石を含み、前記光ファイバの軸方向に対する前記連結部品の長さは、前記フランジから突出する２つの前記フェルールの長さの和と同一、又は所定の距離だけ短く設定されており、前記連結部品と前記フランジに引力が働くことにより、前記対向するファイバのコア同士が密着して接触していることを特徴とする。

　本発明によれば、フィジカルコンタクト接続を実現することができ、より小型な光コネクタを実現することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの上面図である。図３Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの断面図（Ａ－Ａ’）である。図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの断面図（Ｂ－Ｂ’）である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの組み立ての態様を示す断面図（Ａ－Ａ’）である。図５は、第１の実施の形態に係る光コネクタの変形例の斜視図である。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光コネクタの断面図（Ａ－Ａ’）である。図７は、本発明の第３の実施の形態に係る光コネクタの斜視図である。図８は、本発明の第３の実施の形態に係る光コネクタの断面図（Ａ平行面）である。図９は、本発明の第４の実施の形態に係る光コネクタの断面図（Ａ－Ａ’）である。図１０Ａは、本発明の第５の実施の形態に係る光接続構造の接続前の断面図（Ａ－Ａ’）である。図１０Ｂは、本発明の第５の実施の形態に係る光接続構造の接続後の断面図（Ａ－Ａ’）である。図１１Ａは、本発明の第５の実施の形態の変形例に係る光接続構造の接続前の断面図（Ａ－Ａ’）である。図１１Ｂは、本発明の第５の実施の形態の変形例に係る光接続構造の接続後の断面図（Ａ－Ａ’）である。図１２Ａは、本発明の第６の実施の形態に係る光接続構造の斜視図である。図１２Ｂは、本発明の第６の実施の形態の変形例に係る光接続構造の斜視図である。図１３は、本発明の第７の実施の形態に係る光接続構造の断面図（Ａ－Ａ’）である。図１４は、本発明の第８の実施の形態に係る光コネクタの断面図（Ａ－Ａ’）である。図１５は、本発明の第９の実施の形態に係る光コネクタの断面図（Ａ－Ａ’）である。

＜第１の実施の形態＞
　以下、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタ１００について、図１～５を参照して説明する。

　図１に本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタ１００の斜視図、図２に上面図を示す。図２では、中心軸を含み、光コネクタ１００の上面に垂直な面をＡ－Ａ’で示す（以下「Ａ垂直面」という。）。「Ａ垂直面」に対して、中心軸を含み、光コネクタ１００の上面に平行な面を、以下「Ａ平行面」という。また、中心軸と垂直であり、かつ、光コネクタ１００の上面に垂直な面をＢ－Ｂ’で示す（以下「Ｂ垂直面」という。）。また、以下、本発明の実施の形態の説明において、Ａ－Ａ’に平行な方向、すなわち光ファイバ１０７の軸方向をＡ方向、Ｂ－Ｂ’に平行な方向をＢ方向とする。また、図３ＡにＡ垂直面での断面図（Ａ－Ａ’）、図３ＢにＢ垂直面での断面図（Ｂ－Ｂ’）を示す。ここで、中心軸は、光ファイバ１０７の中心軸と略同一である。

　光コネクタ１００は、フランジ１０３とフェルール１０４からなる光コネクタプラグ１０１と、連結部品１０５とスリーブ１０６からなる光コネクタアダプタ１０２を備える。図１に示すように、光コネクタプラグ１０１を対向して光コネクタアダプタ１０２内のスリーブ１０６に収容して突き合わせることにより、光ファイバ１０７同士の接続がなされる構造である。

　光コネクタプラグ１０１においては、フェルール１０４の基端がフランジ１０３に圧入により装着されている。光ファイバ１０７は表面を被覆されており（光ファイバ被覆１０８）、フェルール１０４内では光ファイバ被覆１０８は除去されている。フェルール１０４は、光ファイバ１０７の外径よりわずかに大きい内径のマイクロホール（挿通孔）を中心軸に備えている。このマイクロホール内に、被覆を除去した光ファイバ１０７が収容され、光ファイバ１０７とフェルール１０４および光ファイバ１０７とフランジ１０３が接着剤によって固着されている。なお、図面上では、接着剤の図示は省略している。光ファイバ１０７及びフェルール１０４の先端は、凸球面状に研磨加工されており、ＰＣ接続に適した形に適切に研磨されている。

　光コネクタアダプタ１０２においては、連結部品１０５の貫通孔内にスリーブ１０６が配置されている。上述のように、光コネクタプラグ１０１を対向して光コネクタアダプタ１０２内のスリーブ１０６に収容することにより、スリーブ１０６の両側から一対のフェルール１０４が収容され、光ファイバ１０７が対向して接続される。

　なお、本発明においては、光ファイバ１０７の種類や材質、フェルール１０４の種類や材質は公知のいずれでも適用できる。例えば、石英系光ファイバやプラスチック光ファイバでもよく、フェルール１０４関してもジルコニア、結晶化ガラス、ホウケイ酸ガラス、プラスチックなどいずれを用いてもよい。また光ファイバ１０７の周囲には被覆１０８が施されているが、さらにその周囲に公知のチューブやナイロン被覆などを２重以上に設けてもよい。

　また、スリーブ１０６については、フェルール１０４の外径よりも僅かに大きい内径を有する円筒形のスリーブ、或いは、フェルール１０４の外径よりも僅かに小さい内径を有し、Ａ方向に割りを設けた割スリーブのいずれを用いてもよい。さらに、スリーブ材料についても、ジルコニアや金属、プラスチックなどいずれを用いても同様の効果を発現できる。

　連結部品１０５において略中心軸上に形成した貫通孔内にスリーブ１０６が固定される。スリーブ１０６の内に光ファイバ１０７を装着したフェルール１０４を有する。
　ここで、連結部品１０５は、永久磁石からなる。永久磁石の材料としては、発現させたい磁力に応じて、公知の磁石のいずれを用いてもよい。例えば、ネオジム磁石である。ほかに、フェライト磁石、アルニコ磁石、サマリウムコバルト磁石、ＫＳ鋼、ＭＫ鋼、ネオジウム鉄ボロン磁石などを用いることができる。ここで、永久磁石からなる連結部品１０５は、図２に示すようにＡ方向に沿ってＮ極、Ｓ極に磁化されている。

　また、フランジ１０３は、金属の磁性材料からなる。例えば、安価で機械加工に優れた材料としては、ＳＵＳ４３０である。ほかに、鉄、ニッケル、コバルト、或いは、鉄系の合金であるステンレス（ＳＵＳ）の磁性を有するものなどを用いることができる。なお、第２の実施の形態に後述するように、フランジ１０３に永久磁石を用いてもよい。また、フランジ１０３が永久磁石の場合は、連結部品１０５を上記のような金属の磁性材料あるいは公知の軟磁性体などを用いてもよい。

　この構造を採用することにより、以下の効果を奏する。従来の光コネクタでは、光ファイバのコア間のギャップを無くして密着状態とするＰＣ接続を実現するために、フランジの光ファイバの引出側の端部にコイルばねや板ばねを用いる必要がある。そこで、そのバネの反力に抗するための機械的な締結部品を必要としていた。

　一方、本実施の形態に係る構造では、ばね等の弾性力を用いることなく、磁石による引力によって、フェルール１０４端の光ファイバ１０７同士を密着接続させるための押圧力を加えることが可能となる。そこで、磁石による引力が部材を保持する効果も発現するため、バネの反力に抗するための機械的な締結部品がなくても、安定的なＰＣ接続を保つことができる。すなわち、部材点数を少なくすることができるので、ＰＣ接続を保ちながら、光コネクタの小型化を実現することが可能となる。

　ここで、連結部品１０５およびフランジ１０３の対向する面同士は、磁石による引力のベクトルをＡ方向に安定させるために、平行であることが好ましい。

　また、上記の連結部品１０５およびフランジ１０３の対向する面は、Ａ方向に対して垂直であることが同様の観点で好ましい。しかしながら、上記平行性、垂直性が完全ではなくても、フェルール１０４同士は同一のスリーブ１０６に収容されることから、フェルール１０４の外径とスリーブ１０６の内径のクリアランスが小さく設定されていれば、フェルール１０４同士のＡ方向の突合せ角度は大幅にずれることは無く、光学的な結合損失の低下は無視できる。すなわち、実用的な機械加工精度で担保できる平行度、直交度でも良好な光学特性は達成できる。

　また、連結部品１０５のＡ方向の長さは、各々のフランジ１０３から突出するフェルール１０４の長さの和と同等、又は所定の長さだけ短く設定されている。そこで、フェルール１０４の先端は必ず接触することができる構造となっている。

　ここで、連結部品１０５の長さが上記フェルール１０４の長さの和よりも短い場合、連結部品１０５とフランジ１０３の対向面の間には空隙が生じることになる。一般に空隙が大きくなると磁石による引力が小さくなるが、実用的な機械加工精度で充分担保できる０．３ｍｍ程度以下の空隙であれば、引力は大幅に減少しない。したがって、連結部品１０５の長さは、フェルール１０４の突出し長さの和と同等、又は、フェルール１０４の突出し長さの和より０．３ｍｍ程度短い長さ以下であることが望ましい。

　上記の空隙と、ＰＣ接続に必要な押圧力を鑑みて、磁石および磁性材料の材料、サイズを設定すればよい。実用的には、連結部品１０５とフランジ１０３間に１Ｎ以上程度の押圧力を発現させれば、安定してＰＣ接続を実現できる。連結部品１０５とフランジ１０３間の磁力を計算すると、磁石材料をネオジム磁石、フランジ１０３をＳＵＳ４３０としたときには、磁石サイズを３×３×３ｍｍ^３程度とすれば、上記３Ｎ程度の押圧力を十分発現させることが可能であることがわかった。

　本実施の形態に係る光コネクタ１００を試作した。フランジ１０３にはＳＵＳ４３０フランジ、フェルール１０４には１．２５ｍｍφ外径のジルコニアフェルール、光ファイバ１０７には石英系のシングルモード光ファイバを用いた。連結部品１０５にはネオジム磁石を用いた。連結部品１０５の長さを３．２ｍｍとして、フェルール１０４の突出し長さを１．６５ｍｍ程度とした。図４に示すように、光ファイバ１０７を固着したフェルール１０４を対向させてスリーブ１０６を介して接続させたところ、ＰＣ接続を実現できることを確認した。

　また、このときの接続損失は、０．１ｄＢであり、この値はスリーブ１０６とフェルール１０４の高い寸法精度により達成されている。また、反射減衰量は５０ｄＢ以上であることを確認し、従来の光コネクタと遜色ない光学特性を実現することができた。

　本実施の形態に係る光コネクタ１００の大きさは、Ｂ垂直面での断面の大きさが３ｍｍ×３ｍｍであり、長さが９ｍｍである。従来のＬＣ形などの小型光コネクタの大きさが、Ｂ垂直面での断面の大きさが７ｍｍ×９ｍｍであり、長さが３０ｍｍなので、本実施の形態に係る光コネクタは顕著に小型化を実現できる。ここで、光コネクタ１００の大きさは、Ｂ垂直面での断面の大きさが２ｍｍ×２ｍｍ以上６ｍｍ×６ｍｍ以下であり、長さが６ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。

＜第１の実施の形態の変形例＞
　次に、第１の実施の形態に係る光コネクタの変形例を説明する。

　図５に、第１の実施の形態に係る光コネクタの変形例を示す。本変形例においては、第１の実施の形態に係る光コネクタ１００を多連に連結させた多連光コネクタ１１０である。連結部品１０５に用いた永久磁石の磁力により光コネクタ１００を多連に連結させることが可能になる。このように、光コネクタ１００を多連に並べて配置することで隙間のない多連光コネクタ１１０を提供できる。

＜第２の実施の形態＞
　次に、本発明の第２の実施の形態に係る光コネクタ２００を説明する。

　図６に、本発明の第２の実施の形態に係る光コネクタ２００の断面図（Ａ－Ａ’）を示す。基本は第１の実施の形態と同じであるが、連結部品２０５を永久磁石とするだけでなく、フランジ２０３も永久磁石としている。

　ここで、フランジ２０３の極性は、Ａ方向に磁化されており、連結部品２０５と磁石による引力を及ぼしあう組合せとするため、フランジ２０３と連結部品２０５との対向する面での極性が反対になるように設定される。すなわち、一方の面がＮ極であれば他方の面がＳ極としている。これにより、第１の実施の形態での効果と同様に、機械的な押圧・保持構造を排して小型なＰＣ接続の光コネクタを実現できる。

　また、フランジ２０３も磁石とすることにより、連結部品２０５とフランジ２０３の間での極性が確定してしまうので、連結部品２０５とフランジ２０３の極性の選択の自由度が制約されてしまう。その反面、磁石による引力をより大きく発現させることができるという効果を奏する。

　以上により、連結部品２０５およびフランジ２０３のサイズをより小さくしても、十分な押圧力を発現させることが可能となり、より小型な光コネクタおよび光接続構造を提供することが可能となる。

＜第３の実施の形態＞
　次に、本発明の第３の実施の形態に係る光コネクタ３００を説明する。

　図７に本発明の第３の実施の形態に係る光コネクタ３００の斜視図を、図８にＡ平行面３０９（図７に一点鎖線で示す）での断面図を示す。構成は第１の実施の形態とほぼ同じであるが、連結部品３０５の構成が異なる。

　本実施の形態における連結部品３０５は、半割構造になっており、一対の半体３０５１、３０５２からなる。半体３０５１は、Ａ方向（光ファイバの軸方向）の一方向に磁化しており、一方の端部（本実施の形態において、以下、図８において左側の端部を示す。）がＮ極であり、他方の端部（本実施の形態において、以下、図８において右側の端部を示す。）がＳ極である。一方、半体３０５２の極性は、Ａ方向（光ファイバの軸方向）において、半体３０５１の磁化方向とは反対方向に磁化しており、一方の端部がＳ極で他方の端部がＮ極である。

　このように、半体３０５１と半体３０５２とは、光コネクタ３００の中心軸を含み、上面に垂直な平面（Ａ断面）で対称をなしており、半体３０５１と半体３０５２との対向する面は反対の極性を有している。

　この連結部品３０５の構成により、第１の実施の形態での効果と同様に、機械的な押圧・保持構造を排して小型なＰＣ接続の光コネクタを実現できる。さらに、磁石による引力をより大きく発現させることができる。

　以上により、連結部品３０５およびフランジ３０３のサイズをより小さくしても、十分な押圧力を発現させることが可能となり、より小型な光コネクタおよび光接続構造を提供することが可能となる。

　ここで、本実施の形態では、連結部品３０５を一対の半体３０５１と３０５２からなる２分割（半割）の構成としたが、複数に分割した構成であり一対でなくても複数の部材（磁石）からなる対となる構成であればよく、それぞれの対となる部材（磁石）が、対向する面で反対の極性を有すればよい。

　すなわち、連結部品３０５は、前記光ファイバの軸方向と直交する方向に沿って、軸対称にＮ極とＳ極をそれぞれ少なくとも１以上の対を有する磁石を含み、分割した連結部品の対となる磁石同士に引力が働くよう、磁石間の対向する面が反対の極となるように配置されている構成であればよい。

　また、本実施の形態では、連結部品３０５が直方体であり、対となる半体が中心軸を含む上面に垂直な平面（Ａ断面）で対称をなしている構成としたが、Ｎ極の半体とＳ極の半体が対称であれば他の面を対称面としてもよく、Ｎ極の半体とＳ極の半体が対称に配置される構成であればよい。連結部品３０５が円筒形状であれば、中心軸を含む平面を対称面とすればよい。

＜第４の実施の形態＞
　次に、本発明の第４の実施の形態に係る光コネクタ４００を説明する。

　図９に、本発明の第４の実施の形態に係る光コネクタ４００の断面図（Ａ－Ａ’）を示す。構成は第３の実施の形態とほぼ同じであるが、フランジ４０３にも永久磁石を用いており、かつ、フランジ４０３も連結部品４０５と同様に、半体４０３１と半体４０３２との半割構造の構成を有する（図９においては上下に分割する半割構造である）。

　第３の実施の形態と同様に、連結部品４０５において、半体４０５１は、Ａ方向（光ファイバの軸方向）の一方向に磁化しており、一方の端部（本実施の形態において、以下、図９において左側の端部を示す。）がＮ極で他方の端部（本実施の形態において、以下、図９において右側の端部を示す。）がＳ極である。一方、半体４０５２の極性は、Ａ方向（光ファイバの軸方向）において、半体４０５１の磁化方向とは反対方向に磁化しており、一方の端部がＳ極で他方の端部がＮ極である。

　このように、半体４０５１と半体４０５２とは、光コネクタ４００の中心軸を含み、上面に垂直な平面（Ａ断面）で対称をなしており、連結部品４０５の半体４０５１と半体４０５２との対向する面は反対の極性を有している。

　一方、フランジ４０３において、半体４０３１は、Ａ方向（光ファイバの軸方向）の一方向に磁化しており、一方の端部がＮ極で他方の端部がＳ極である。一方、半体４０３２の極性は、Ａ方向（光ファイバの軸方向）において、半体４０３１の磁化方向とは反対方向に磁化されており、一方の端部がＳ極で他方の端部がＮ極である。

　このように、フランジ４０３の半体４０３１と半体４０３２とは、光コネクタ４００の中心軸を含み、上面に垂直な平面（Ａ断面）で対称をなしており、半体４０３１と半体４０３２との対向する面は反対の極性を有している。

　本構成において、フランジ４０３の半体４０３１と半体４０３２との間で対向する面において、半体４０３１は一方の端部でＮ極を有し、他方の端部でＳ極を有する。また、半体４０３２は一方の端部でＳ極を有し、他方の端部でＮ極を有する。この構成により、フランジ４０３の半体４０３１と半体４０３２との間には引力が働く。

　一方、連結部品４０５の半体４０５１と半体４０５２との間で対向する面において、半体４０５１は一方の端部でＮ極を有し、他方の端部でＳ極を有する。また、半体４０５２は一方の端部でＳ極を有し、他方の端部でＮ極を有する。この構成により、連結部品４０５の半体４０５１と半体４０５２との間には引力が働く。

　したがって、本構成によれば、フランジ４０３における半体４０３１と半体４０３２との間に引力が働くとともに、連結部品４０５における半体４０５１と半体４０５２との間にも引力が働く。

　さらに、本構成においては、フランジ４０３の半体４０３１と連結部品４０５の半体４０５１との間で対向する面において、半体４０３１は他方の端部でＳ極を有し、半体４０５１は一方の端部でＮ極を有する。また、半体４０３１は一方の端部でＮ極を有し、半体４０５１は他方の端部でＳ極を有する。この構成により、フランジ４０３の半体４０３１と連結部品４０５の半体４０５１との間には引力が働く。

　一方、フランジ４０３の半体４０３２と連結部品４０５の半体４０５２との間で対向する面において、半体４０３２は他方の端部でＮ極を有し、半体４０５２は一方の端部でＳ極を有する。また、半体４０３２は一方の端部でＳ極を有し、半体４０５２は他方の端部でＮ極を有する。この構成により、フランジ４０３の半体４０３２と連結部品４０５の半体４０５２との間には引力が働く。

　したがって、本構成によれば、フランジ４０３と連結部品４０５それぞれの半体の対向する面での極性は反対に設定されるので、フランジ４０３と連結部品４０５の間に引力が働く。

　このように、フランジ４０３の半体４０３１と連結部品４０５の半体４０５１又はフランジ４０３の４０３２と連結部品４０５の半体４０５２が対向するので、このフランジ４０３と連結部品４０５の間で最も磁石の引力が大きくなる。その結果、半体４０３１と半体４０３２からなるフランジ４０３と、半体４０５１と半体４０５２からなる連結部品４０５との軸回り回転角度が規定される。

　例えば、フランジ４０３の半体４０３１と連結部品４０５の半体４０５１又はフランジ４０３の４０３２と連結部品４０５の半体４０５２が対向する所定の軸回りの回転角度からズレが生じると、ズレが生じた角度（位置）で、フランジ４０３と連結部品４０５の間にＳ極とＮ極との引力が生じると同時に、Ｓ極とＳ極、Ｎ極とＮ極の斥力も生じる。この引力と斥力が働くことにより、フランジ４０３と連結部品４０５とは元の所定の軸回りの回転角度に戻るので、フランジ４０３と連結部品４０５の軸回り回転角度は安定して規定される。

　このフランジ４０３と連結部品４０５の構成により、第３の実施の形態での効果と同様に、機械的な押圧・保持構造を排して小型なＰＣ接続の光コネクタを実現できる。さらに、磁石による引力をより大きく発現させることができ、より一層小型な光コネクタおよび光接続構造を提供することが可能となる。

　また、上述の通り、フランジ４０３の半体４０３１と連結部品４０５の半体４０５１又はフランジ４０３の４０３２と連結部品４０５の半体４０５２が対向する所定の軸回り回転角度で最も磁石の引力が大きくなるので、半体４０３１と半体４０３２からなるフランジ４０３と、半体４０５１と半体４０５２からなる連結部品４０５の軸回り回転角度が安定して規定される。

　そこで、本実施の形態の光コネクタ４００を用いて光ファイバ４０７を接続する場合、予め光ファイバ４０７とフェルール４０４との間、およびフェルール４０４とフランジ４０３との間の軸周り方向の回転角度を規定した状態で一体化した光コネクタ４００により、光ファイバ４０７を接続できるので、接続対象間の光ファイバ４０７の軸周り方向の回転角をそろえて接続することが可能となる。これにより、光ファイバ４０７の回転調心が必要な、偏波保持光ファイバやマルチコア光ファイバなどを用いた際も、軸周り方向の回転角度を容易に揃えることができる。

　ここで、本実施の形態では、フランジ４０３を一対の半体４０３１と４０３２からなる２分割（半割）の構成としたが、複数に分割した構成であり一対でなくても複数の部材（磁石）からなる対となる構成であればよく、それぞれの対となる部材（磁石）が、対向する面で反対の極性を有すればよい。また、連結部品４０５を一対の半体４０５１と４０５２からなる２分割（半割）の構成としたが、複数に分割した構成であり一対でなくても複数の部材（磁石）を含む部材からなる対となる構成であればよく、それぞれの対となる部材（磁石）が、対向する面で反対の極性を有すればよい。さらに、フランジ４０３と連結部品４０５との間に引力が働くよう、フランジ４０３と連結部品４０５との対向する面が、反対の極となるように配置されていればよい。

　すなわち、フランジ４０３は、前記光ファイバの軸方向と直交する方向に沿って、軸対称にＮ極とＳ極をそれぞれ少なくとも１以上の対を有する磁石を含み、連結部品４０５は、前記光ファイバの軸方向と直交する方向に沿って、軸対称にＮ極とＳ極をそれぞれ少なくとも１以上の対を有する磁石を含み、フランジ４０３と連結部品４０５との間に引力が働くよう、フランジ４０３と連結部品４０５との対向する面が、反対の極となるように配置されていればよい。

　また、本実施の形態では、連結部品４０５が直方体であり、対となる半体が中心軸を含む上面に垂直な平面（Ａ断面）で対称をなしている構成としたが、Ｎ極の半体とＳ極の半体が対称であれば他の面を対称面としてもよく、Ｎ極の半体とＳ極の半体が対称に配置される構成であればよい。連結部品４０５が円筒形状であれば、中心軸を含む平面を対称面とすればよい。

＜第５の実施の形態＞
　次に、本発明の第５の実施の形態に係る光接続構造５００を説明する。

　図１０Ａに本発明の第５の実施の形態に係る光接続構造５００の接続前の断面図を示し、図１０Ｂに接続後の断面図を示す。構成は第１の実施の形態とほぼ同じであるが、光コネクタの一方の端部の短尺光ファイバ５０９が、光導波路デバイス５１０と、接着剤５１４によって接続、一体化されており、光導波路デバイスのコア５１３と短尺光ファイバ５０９のコアが低損失に光結合している。

　ここで、光導波路デバイスとしては、光の伝搬機構を有する平面光波回路（Planar Lightwave Circuit）や、光発光素子、光受光素子、光変調素子、光機能素子（例えばスプリッタ、波長合分波器、光スイッチ、偏波制御素子、光フィルタ）などである。光導波路デバイスの材料として例えば、シリコンやゲルマニウムなどの半導体や、インジウムリン（ＩｎＰ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）等に代表されるIII－V族半導体、ニオブ酸リチウムなどの強誘電体やポリマー、石英ガラスなどである。

　このような構造とすることで、小型の光接続構造を実現できる。さらに、短尺光ファイバ５０９を介することで、疑似的に光導波路デバイスと光ファイバの小型な光コネクタ接続を提供することができる。

＜第５の実施の形態の変形例＞
次に、本発明の第５の実施の形態の変形例を説明する。

　図１１Ａに本発明の第５の実施の形態の変形例に係る光接続構造５２０の接続前の断面図を示し、図１１Ｂに接続後の断面図を示す。構成は第５の実施の形態とほぼ同じであるが、光導波路デバイス５１０と接続する側のフランジが除かれている。以上により、より小型な光接続構造を実現することができる。

　本変形例では、連結部品５０５はフェルール５０４が挿入されたスリーブ５０６を介して短尺光ファイバ付フェルール５０４１に固定されているが、連結部品５０５も含めて、光導波路デバイス５１０に接着固定してもよい。また、連結部品５０５は、予めどちらかのフランジ５０３に固着した状態としてもよいし、接続時に連結部品５０５を介して固着してもよい。

　なお、本実施の形態および変形例に用いる光コネクタには、第１～第４の実施の形態のいずれを用いてもよい。

＜第６の実施の形態＞
　次に、本発明の第６の実施の形態に係る光接続構造６００を説明する。

　図１２Ａに本発明の第６の実施の形態に係る光接続構造６００の斜視図を示す。本実施の形態に係る光接続構造６００は光コネクタ６１０とプレート６０９から構成される。

　プレート６０９は、光コネクタ６１０のフランジ６０３と連結部品６０５の各々の外周部の１面と接するように配置される。プレート６０９の形状は長方形であり、光コネクタ６１０（フランジ６０３と連結部品６０５からなる外周部の１面）と略同等の大きさである。プレートは、金属や他の磁性材料からなる。例えばＳＵＳ４３０のプレートである。

　本実施の形態に係る光接続構造により、第５の実施の形態と同様に、小型の光接続構造を実現できる。さらに、プレート６０９により、磁力線を閉じ込められるので、磁石による引力をさらに高めることができ、より小型な光コネクタおよび光接続構造を提供することが可能となる。

　また、プレートを磁性材料とすることで、外部への磁力の影響を低減することができ、周囲部材への磁石の吸着防止や、磁場による悪影響を排除できるという効果も奏する。

＜第６の実施の形態の変形例＞
次に、本発明の第６の実施の形態の変形例を説明する。

　図１２Ｂに、本発明の第６の実施の形態の変形例に係る光接続構造６２０の斜視図を示す。本実施の形態に係る光接続構造６２０は、上述の光接続構造６００と同様の構成を有するが、プレート６２９が、光コネクタ６１０のフランジ６０３と連結部品６０５の各々の外周部の４面と接するように配置される点で異なる。

　光接続構造６００に比べて、４面でプレート６２９に覆われているので、磁力線の閉じ込め効果が大きく、さらに磁石による引力を高めることができ、より小型な光コネクタおよび光接続構造を提供することが可能となる。

　また、プレートを磁性材料とすることで、外部への磁力の影響を低減することができ、周囲部材への磁石の吸着防止や、磁場による悪影響を排除できるという効果も増加する。

　本実施の形態とその変形例では、光コネクタ６１０の外周の１面又は４面にプレートを配置する構成を示したが、１面又は４面に限らず、光コネクタ６１０のフランジ６０３と連結部品６０５の各々の外周部の少なくとも１面以上と接するように配置されればよい。

　本実施の形態とその変形例では、プレート６０９の大きさは、光コネクタ６１０（フランジ６０３と連結部品６０５からなる外周部の１面）と略同等としたが、光コネクタ６１０より大きくてもよい。

　また、本実施の形態とその変形例において、フランジ６０３と連結部品６０５との外形サイズが異なる場合でも、プレートの形状に、フランジ６０３と連結部品６０５の各々の外形に適合するように段差形状などを設ければ同様に用いることができる。また、第１の実施の形態の変形例に係る多連光コネクタを用いる場合には、多連光コネクタを囲み、その外周部と接するサイズのプレートを用いてもよい。

＜第７の実施の形態＞
　次に、本発明の第７の実施の形態に係る光接続構造７００を説明する。

　図１３に、本発明の第７の実施の形態に係る光接続構造７００の断面図を示す。構造は第６の実施の形態とほぼ同様であるが、プレート７０９に永久磁石を用いている点で異なる。さらに、連結部品７０５の断面積に比べて、フランジ７０３の断面積を小さく設定している。また、プレート７０９は、図１２Ｂに示す第６の実施の形態の変形例と略同様に、光コネクタ７１０の外周を囲むように配置されている。

　プレート７０９は、連結部品７０５の近傍に配置され、連結部品７０５と少なくとも一面以上は接し、フランジ７０３とはいずれの面に対しても空隙が生じるように設定されている。

　さらに、プレート７０９は、連結部品７０５と引力が生じるようにＮ極とＳ極が所定位置に磁化されている。一方、フランジ７０３とは斥力が生じるようにＮ極とＳ極が所定位置に磁化されている。

　本実施の形態に係る光接続構造７００によれば、第５、第６の実施の形態と同様に小型の光接続構造を実現できる。

　さらに、以下の効果を奏する。本構造では、プレート７０９とフランジ７０３の間に斥力を生じさせることができるため、フランジ７０３はプレート７０９の間の中心に配置されるようにバランスされた力を受ける。そこで、プレート７０９に外力が加わり変形した際も、フランジ７０３と連結部品７０５の位置関係に生じるずれを抑制できるので、フランジ７０３と光コネクタアダプタ７０２（連結部品７０５とスリーブ７０６）との間の引力を安定して働かせることができる。したがって、機械的に安定したＰＣ接続を、小型の光接続構造でも達成できる。

　本実施の形態では、光コネクタ７１０の外周を囲むようにプレートを配置する構成を示したが、外周の４面を囲む構成に限らず、光コネクタ７１０のフランジ７０３と連結部品７０５の各々の外周部の少なくとも１面以上と接するように配置されればよい。

　本実施の形態では、プレート７０９の大きさは、光コネクタ７１０（フランジ７０３と連結部品７０５からなる外周部の１面）と略同等であっても、光コネクタ７１０より大きくてもよい。

　また、本実施の形態とその変形例において、フランジ７０３と連結部品７０５との外形サイズが異なる場合でも、プレートの形状に、フランジ７０３と連結部品７０５の各々の外形に適合するように段差形状などを設ければ同様に用いることができる。また、第１の実施の形態の変形例に係る多連光コネクタを用いる場合には、多連光コネクタを囲み、その外周部と接するサイズのプレートを用いてもよい。

＜第８の実施の形態＞
　次に、本発明の第８の実施の形態に係る光コネクタ８００を説明する。

　図１４に本発明の第８の実施の形態に係る光コネクタ８００の断面図を示す。構造は第１の実施の形態とほぼ同様であるが、フランジ８０３と連結部品８０５の間に磁性材料からなる箔８０９が挿入されている。例えば、磁性材料からなる箔８０９は、ドーナツ形状のＳＵＳ４３０のシムリング箔である。

　本実施の形態に係る光コネクタ８００によれば、第５～第７の実施の形態と同様に小型の光接続構造を実現できる。さらに、フランジ８０３と連結部品８０５の間の空隙を磁性材料が埋めるので、実効的に空隙を小さくできる。したがって、フランジ８０３と連結部品８０５の間の空隙が大きい場合に、その空隙を磁性材料で埋めることにより、引力の低下を抑制することができる。

＜第９の実施の形態＞
　次に、本発明の第９の実施の形態に係る光コネクタ９００を説明する。

　図１５に、本発明の第９の実施の形態に係る光コネクタ９００の断面図を示す。構造は第１の実施の形態とほぼ同様であるが、連結部品９０５の端部に、フェルール９０４を通す開口を有する円形状のＳＵＳ箔９０９が挟まれている。このＳＵＳ箔９０９を挟むことにより、連結部品９０５の内部のスリーブ９０６を収容する孔の内径の一領域を実効的に低減できる

　本実施の形態に係る光コネクタ９００によれば、第５～第８の実施の形態と同様に小型の光接続構造を実現できる。さらに、連結部品９０５からのスリーブ９０６の脱落を防止することができ、操作性を高めることができる。

　本実施の形態では、開口を有する円形状のＳＵＳ箔を用いたが、形状はこれに限らない。スリーブ９０６の脱落を防ぐために同様の効果を奏するものであれば、その構造は任意である。例えば、連結部品９０５の内部の孔の両端部に突起構造を設けてもよい。または、連結部品９０５の両端にドーナツ状のＳＵＳ４３０シムリング箔を貼り付けてもよい。すなわち、実効的な連結部品９０５の内部の孔の開口（径）を、スリーブ９０６の外径よりも小さく、かつ、フェルール９０４の外径よりも大きく設定できる機構（以下、「スリーブ脱落防止機構」という。）を有すれば、同様の効果を奏することができる。

　本発明に係る実施の形態では、連結部品、フランジ、プレートに永久磁石が用いられたが、永久磁石に限らない。永久磁石ではない磁石ではなくても、所定の期間、磁力を保持できればよい。本発明に係る光コネクタが主に光通信システム等に適用されることを考慮すれば、少なくとも１０年間、上述の通り、１Ｎ以上程度の磁力を保持できる磁石であればよい。

　本発明に係る実施の形態では、連結部品、フランジ、プレートに各部品全体が磁石又は磁性材料からなる構成を示したが、これに限らない。各部品の一部に磁石又は磁性材料を含む構成であっても、各部品において磁石又は磁性材料による引力又は斥力が働き機能する構成であれば、同様の効果を奏する。

　本発明に係る光コネクタおよび光接続構造について、従来利用された環境下では外力の影響が大きくその外力に対抗するための機構が重視されたが、近年は外力の影響が少ない環境下での利用が増加したため外力への対抗より小型化が重視されるようになった。その結果、本発明に係る光コネクタでは、外力に対抗する効果は少ないが、小型化に顕著に効果を奏する磁石を用いる構造が採用された。

　本発明の第７の実施の形態に係る光接続構造は、磁石を用いる構造を採用して小型化を実現して、さらに外力に対抗できる顕著な効果を奏する。

　また、本発明の実施の形態では、フランジおよび連結部品の形状を断面が正方形である直方体の例を示したが、その形状は当然任意の形状を用いることができる。例えば、断面形状が長方形でも多角形でもよく、断面形状が円あるいは楕円である円筒形状などでもよい。

　本発明の第１～第９の実施の形態に係る光コネクタおよび光接続構造の構成部、部品などの寸法を記載したが、この寸法に限ることはなく、各構成部、部品などが機能する寸法であればよい。

本発明は、小型の光コネクタおよび光接続構造に関するものであり、光通信等の機器・システムに適用することができる。

１００　光コネクタ
１０１　光コネクタプラグ
１０２　光コネクタアダプタ
１０３　フランジ
１０４　フェルール
１０５　連結部品
１０６　スリーブ
１０７　光ファイバ

Claims

　周囲をクラッドに囲まれた導波コアを有する光ファイバを対向して接続するための光コネクタであって、
　前記光ファイバを収容するガイド孔を備えた円筒形のフェルールと、
　前記ガイド孔の一端の光ファイバ引き出し側に配置され、前記フェルールと一体化したフランジと、
　一対の前記フェルールが当該フェルールの中心軸が一致するようにして対向して収容されるスリーブを備え、
　前記スリーブの周囲に、磁石又は金属性磁性材料を含む連結部品を備え、
　前記連結部品と前記フランジの少なくとも一方は磁石を含み、
　前記光ファイバの軸方向に対する前記連結部品の長さは、前記フランジから突出する２つの前記フェルールの長さの和と同一、又は所定の距離だけ短く設定されており、
　前記連結部品と前記フランジに引力が働くことにより、前記対向するファイバのコア同士が密着して接触していることを特徴とする光コネクタ。
　請求項１に記載の光コネクタであって、
　前記連結部品は、前記光ファイバの軸方向に沿ってＮ極とＳ極を有する磁石を含み、
　前記フランジは、金属性磁性材料を含み、
　前記連結部品と前記フランジに引力が働くように、前記連結部品と前記フランジとが配置されていることを特徴とする光コネクタ。
　請求項１に記載の光コネクタであって、
　前記連結部品は、前記光ファイバの軸方向に沿ってＮ極とＳ極を有する磁石を含み、
　前記フランジは、前記光ファイバの軸方向に沿ってＮ極とＳ極を有する磁石を含み、
　前記連結部品と前記フランジに引力が働くように、当該連結部品と当該フランジとの対向する面が、反対の極となるように配置されていることを特徴とする光コネクタ。
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光コネクタであって、
　前記連結部品は、前記光ファイバの軸方向と直交する方向に沿って、軸対称にＮ極とＳ極をそれぞれ少なくとも１以上の対を有する磁石を含み、
　前記フランジは金属性磁性材料を含み、
　前記連結部品と前記フランジに引力が働くように、前記連結部品と前記フランジとが配置されていることを特徴とする光コネクタ。
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光コネクタであって、
　前記連結部品は、前記光ファイバの軸方向と直交する方向に沿って、軸対称にＮ極とＳ極をそれぞれ少なくとも１以上の対を有する磁石を含み、
　前記フランジは、前記光ファイバの軸方向と直交する方向に沿って、軸対称にＮ極とＳ極をそれぞれ少なくとも１以上の対を有する磁石を含み、
　前記連結部品と前記フランジに引力が働くよう、当該連結部品と当該フランジとの対向する面が、反対の極となるように配置されていることを特徴とする光コネクタ。
　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光コネクタであって、
引力が働く前記連結部品の１面と前記フランジの１面の間隙に、スリーブ脱落防止機構を備えることを特徴とする光コネクタ。
　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光コネクタを備え、
　接続された一対の前記フランジと前記連結部品との各々の外周部の少なくとも１面以上と接するように設置されたプレートを備え、
　前記プレートは金属性磁性材料を含むことを特徴とする光接続構造。
　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光コネクタを備え、
　前記連結部品の外周部を囲むように設置されたプレートを備え、
　前記プレートは磁石を含み、
　前記プレートと前記連結部品の各々に引力が働くように、当該プレートと当該連結部品との対向する面が、反対の極となるように配置され、
　前記プレートの内壁部と前記フランジの外壁部の間に空隙が設けられ、
　前記プレートと前記フランジとの間に斥力が働くように、当該プレートと当該フランジとの対向する面が、同じ極となるように配置されていることを特徴とする光接続構造。