WO2021111589A1

WO2021111589A1 - 光コネクタおよび光接続構造

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Publication number: WO2021111589A1
Application number: PCT/JP2019/047636
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: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-06-10
Also published as: JPWO2021111773A1; US20230003950A1; JP2024010167A; CN114761849A; EP4071528A1; WO2021111773A1; EP4071528A4

Abstract

本発明の光コネクタ（１００）は、光ファイバ（１０１）同士を対向して接続し、光ファイバ（１０１）と、光ファイバ（１０１）を収容するガイド孔を有する光ファイバ整列部品（１０２）と、光ファイバ整列部品（１０２）の外周方向の側面の少なくとも１面の周囲の一部または接続側の端面の一部の近傍に配置され、磁石あるいは金属性磁性材料を含む、少なくとも１対の連結部品（１０３）を備え、連結部品（１０３）の少なくとも一方は磁石を含み、光ファイバ整列部品（１０２）に、光ファイバ同士を位置合わせするための嵌合構造（１０４１、１０４２）を備え、連結部品（１０３）の間に引力が働く。　これにより、本発明の光コネクタ（１００）は、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。

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。

　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、単心系コネクタとしては円筒フェルールを用いたものが知られている。また、多心系コネクタとしては、ＭＴコネクタやＭＴコネクタをベースとしたＭＰＯコネクタが知られている。

　多心系コネクタは、単心系コネクタと同様にプラガブルトランシーバのインタフェースとして用いられ、特に多ｃｈのパラレル伝送用途に広く用いられる。非特許文献１に示すように、単心系コネクタでは、円筒形のフェルール部品にファイバを収容・整列させ、これらを対向して割スリーブを介して接続することで位置決めがなされる。すなわち、光ファイバ整列部品（単心フェルール）と、フェルール同士の高精度位置合わせ部品（割スリーブ）は独立した部品が用いられる。

　一方、多心系コネクタでは、ファイバを収容するための複数の孔とガイドピンを収容/挿入するための２つのガイド孔を有する樹脂成型のフェルールに、複数のファイバを接着固定し、一方のフェルールに備えたガイドピンが他方のフェルールに嵌合することでファイバ同士の接続が行われる。このとき、ファイバ収容孔とガイドピン用孔それぞれの高い孔径精度と高い孔の位置決め精度により、ファイバ同士の高精度な位置決めが実現される。すなわち、多心系コネクタでは、光ファイバ整列部品（多心フェルール）自体に、フェルール同士の高精度位置合わせ構造（ガイドピン）が一体化されている。

　また、各々の光コネクタにおいて、ファイバとフェルールの接続端面は研磨加工が施されており、例えば、多心系コネクタのＭＴコネクタでは直角端面に、ＭＰＯコネクタでは斜め端面などが形成されている。

　また、多心系コネクタでは、ファイバの端面の方がわずかにフェルールの端面よりも突き出るように研磨加工されることが多い。ここで、接続端面において、ファイバと空気層とのフレネル反射を安定して防止するために、ＭＴコネクタでは、クリップによりお互いのフェルール同士を押し付け合せ、さらに、接続端面に屈折率が整合したマッチングオイルが滴下される。また、ＭＰＯコネクタでは、斜め端面同士とし、かつ、お互いのフェルール後方に備えたコイルばねによって、押し付け合せるように押圧することで、コア同士の密着接続であるフィジカルコンタクト（ＰＣ）接続を実現させ、これにより上記フレネル反射が防止される。

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.

　しかしながら、上述の構造の多心系光コネクタはクリップやコイルバネなどのバネ部品や、このバネ部品の押圧力を常に接続端面に加えるための機械的な締結構造を用いるため、小型化に限界がある。特に、非特許文献１に示すようにコイルばねを用いるＭＰＯコネクタは、コイルばねを収容し、かつ、手作業によるプッシュプル接続を実現するために、大きなハウジング構造を要し、小型化の阻害要因となっている。

　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多心系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同士を対向して接続するための光コネクタであって、前記光ファイバと、前記光ファイバを収容する孔を有する光ファイバ整列部品と、前記光ファイバ整列部品の外周方向の側面の少なくとも１面の一部の周囲または接続側の端面の一部の近傍に配置され、磁石又は金属性磁性材料を含む、少なくとも１対の連結部品を備え、前記連結部品の少なくとも一方は磁石を含み、前記光ファイバ整列部品に、光ファイバ同士を位置合わせするための嵌合構造を備え、前記連結部品の間に引力が働くことを特徴とする。

　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１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの接続前における斜視図である。図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの接続後における斜視図である。図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの接続前における上面断面図である。図２Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの接続後における上面断面図である。図３Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの嵌合構造の上面断面図である。図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの嵌合構造の上面断面図である。図４Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの光ファイバ接続部の上面断面図である。図４Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタの光ファイバ接続部の上面断面図である。図５Ａは、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る光コネクタの接続前における上面断面図である。図５Ｂは、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る光コネクタの接続後における上面断面図である。図６Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る光コネクタの上面断面図である。図６Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る光コネクタの側面断面図である。図７Ａは、本発明の第３の実施の形態に係る光コネクタの接続前における上面断面図である。図７Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係る光コネクタの接続後における上面断面図である。図７Ｃは、本発明の第３の実施の形態に係る光コネクタの接続後における光ファイバ接合部の上面断面拡大図である。図８Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る光コネクタの斜視図である。図８Ｂは、本発明の第４の実施の形態に係る光コネクタの上面断面図である。図９Ａは、本発明の第５の実施の形態に係る光接続構造の斜視図である。図９Ｂは、本発明の第５の実施の形態に係る光接続構造の上面断面図である。図１０Ａ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１０Ｂは、本発明の第６の実施の形態に係る光接続構造の上面断面図である。図１１は、本発明の第６の実施の形態に係る光接続構造の嵌合部の上面断面図である。図１２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上面断面図である。図１３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上面断面図である。図１４Ａは、本発明の第７の実施の形態に係る光コネクタの接続前における上面断面図である。図１４Ｂは、本発明の第７の実施の形態に係る光コネクタの接続後における上面断面図である。図１５Ａは、本発明の第８の実施の形態に係る光接続構造の接続前における側面断面図である。図１５Ｂは、本発明の第８の実施の形態に係る光接続構造の接続後における側面断面図である。図１６Ａは、本発明の第８の実施の形態の変形例に係る光接続構造の接続前における側面断面図である。図１６Ｂは、本発明の第８の実施の形態の変形例に係る光接続構造の接続後における側面断面図である。

＜第１の実施の形態＞
　以下、第１の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

　図１Ａ、Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光コネクタ１００の接続前、接続後における斜視図である。図中の平面Ａは、光コネクタ１００の中心軸を含む水平面である。図２Ａ、Ｂは、光コネクタ１００の接続前、接続後における、平面Ａを断面とする断面図（以下、「上面断面図」という。）である。また、以下、本発明に係る光コネクタ内に収納される光ファイバの方向を「光ファイバ長手方向」という。また、以下、本発明に係る光コネクタの光ファイバ長手方向における中心軸を含み、平面Ａに垂直な面を断面とする断面図を「側面断面図」という。

　図に示すように、本光コネクタ１００は光ファイバ１０１と光ファイバ整列部品１０２を備え、これらを対向して光ファイバ整列部品１０２に備える嵌合構造によって位置合わせを実現させて、光ファイバ１０１同士の接続がなされる構造である。

　ここで、光ファイバ整列部品１０２には光ファイバ１０１の外径よりわずかに大きい内径のマイクロホールを光ファイバ整列部品１０２内に少なくとも複数備えており、同マイクロホール内に被覆を除去した光ファイバ１０１が収容され、光ファイバ１０１と光ファイバ整列部品１０２は接着剤によって固定されている。なお、図面上では、接着剤の図示は省略している。

　また、複数の光ファイバ１０１が光ファイバテープ１０４に装着されている。

　光ファイバ１０１及び光ファイバ整列部品１０２の接続端面１０５は、ほぼ同一面（になるよう平面研磨加工されている。さらに、光ファイバ整列部品１０２を収容することが可能な連結部品１０３が光ファイバ整列部品１０２の外周方向の周囲を囲むように配置されている。ここで、光ファイバ整列部品の外周方向は、光ファイバ長手方向に垂直な面における光ファイバ整列部品の外周に沿う方向をいう。

　本実施の形態における連結部品１０３は、光ファイバ整列部品１０２（例えば、ＭＴフェルールの場合、幅が２～１０ｍｍ程度、高さが１～５ｍｍ程度、長さが２～１０ｍｍ程度）を収容できる開口部を有し、連結部品１０３の大きさは、幅が３～１５ｍｍ程度、高さが２～１０ｍｍ程度、長さが３～１０ｍｍ程度である。

　また、光ファイバ整列部品１０２は嵌合構造を備えており、公知の多心フェルールで用いられる金属製の２本のガイドピン１０４１を、光ファイバ整列部品（フェルール）１０２に設けられたガイドピン用孔１０４２に挿入することで、ピンを嵌合させて位置合わせをしている。これらのガイドピンにより嵌合されつつ、さらに、連結部品１０３は磁石からなり、接続端面同士を引き付けるように引力が働いている。

　なお、本発明においては、光ファイバの種類や材質、光ファイバ整列部品１０２の種類や材質は公知のいずれでも適用できる。例えば、光ファイバは、石英系ファイバやプラスチックファイバでもよい。

　また、光ファイバ整列部品１０２には、ＭＴフェルールを用いているが、公知の多心フェルールを用いることもできる。この場合、多芯フェルールによく用いられる汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどいずれを用いてもよい。また、多芯フェルールと同様の構造で、ガラス材料やシリコン等の半導体材料、セラミックを用いてもよい。ほかにも、光ファイバを高精度に位置決めし、配置するものであれば同様の効果を奏することができ、例えば、公知のファイバアレイのように、ガラスV溝にファイバを収容し、その上から、リッド部品をかぶせて接着剤で固定した構造を用いてもよい。

　また、光ファイバ１０１の周囲には被覆が施されているが、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。さらに多心ファイバの場合は、テープ化して束ねた公知のテープファイバとしてもよい。

　また、本実施の形態における嵌合構造には、ガイドピン１０４１とガイドピン用孔１０４２を用いている。嵌合構造としては上記に限定するものでなく、例えば図３Ａに示すように、ノッチ１１１１と溝１１１２の嵌合のように、突起等を一方のフェルール端面に形成し、又は、取り付け、他方のフェルール端面にその突起に適合するガイド溝などを設けてもよい。

　また、図３Ｂに示すように、外形嵌合ガイド構造１０７などを用いてもよく、同様の精度を担保できるものであれば、その他にもいずれの嵌合構造にも適用できる。形態１４の外形嵌合ガイド構造１０７では、一方のフェルールが挿入孔を備え、他方のフェルールがその挿入孔の形状に適合する外形を有する。

　ここで、連結部品１０３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。このとき、永久磁石からなる連結部品１０３は光ファイバ長手方向に沿ってＮ極とＳ極に磁化されている。

　なお、双方を永久磁石とせずとも、一方の連結部品１０３を磁石とした場合は、他方の連結部品１０３を金属の磁性材料としてもよい。例えば、安価で機械加工に優れた材料としては、ＳＵＳ４３０や、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。

　光ファイバ整列部品１０２と連結部品１０３は、接着や機械嵌合や各種接合技術などいずれかの方法で予め一体化されている。また、第１の実施の形態では、図１Ａ、Ｂのように光ファイバ整列部品１０２および連結部品１０３の外形を矩形/長方形の例を示したが、その外形は当然任意の形状を用いることができる。例えば、外形が円形、楕円形、多角形などとしてもよい。上記は、以下の他の実施の形態でも同様である。

　ここで、接続端面の光ファイバ長手方向に対して、光ファイバ１０１はわずかに光ファイバ整列部品１０２よりも突き出るように研磨されており、また、連結部品１０３の接続端面と光ファイバ整列部品１０２の接続端面はほぼ同一面になるように位置決めされて一体化されている。

　このような構造とすることで、以下のような効果を奏する。すなわち、従来の多心系光コネクタでは、対向する光ファイバ１０１間のギャップをなくすように保持するために、コイルばねやクリップなどで押圧力を加え、さらにＭＰＯコネクタなどでは、コイルバネの押圧力を常に接続端面に加えるための機械的な締結構造を実現するハウジング構造を備えている。

　本構造とすることで、バネ要素を加えることなく、磁石による引力によって、光ファイバ１０１同士を接続させるための押圧力を加えることが可能となる。また、磁石による引力が部材を保持する効果も発現するため、従来のようにバネの反力にあらがうための機械的な締結部品を要することなく、安定的な光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、結果的により小型な多心系光コネクタを実現することが可能となる。

　ここで、図４Ａに示すように、光ファイバ１０１端面の光ファイバ整列部品１０２端面からの突出しを適切に設定し、磁石による押圧力を加えることで、全ての光ファイバ１０１でフィジカルコンタクト（ＰＣ）接続１０８を実現させることができる。なお、他の実施の形態で後述するように間に屈折率整合剤を設けてもよい。

　また、図４Ｂに示すように、光ファイバ１０１端面にマイクロレンズ１０９などを設けて、敢えて光ファイバ１０１間に空気ギャップ１１０を設けた状態で接続することも可能である。また、マイクロレンズ１０９を設けずに、敢えて空気ギャップ１１０を設けてもよい。さらに、必要に応じて、光ファイバ１０１接続端面に反射防止コートなどを施してもよい。さらに、第２の実施の形態で後述するように、光ファイバ長手方向に直交する方向に対して光ファイバ整列部品１０２端面および光ファイバ１０１端面を一定の角度を設けて研磨してもよい。

　ここで、連結部品１０３の対向する面同士は、磁石による引力のベクトルを光ファイバ長手方向に安定させるために、平行であることが好ましい。しかしながら、上記平行性が完全ではなくても、フェルール同士の長手方向の突合せ角度は大幅にずれなければ、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でも良好な光学特性は達成できる。

　また、連結部品１０３は本実施の形態では光ファイバ整列部品１０２の外周を覆うように配置した例を示したが、当然完全に覆う必要はなく、外周の１面のみ或いは２面のみに配置してもよい。

　詳細には、本実施の形態では、連結部品１０３は、光ファイバ整列部品１０２の外周方向の側壁の４面の一部の周囲を囲むように配置されているが、これに限ることなく、光ファイバ整列部品１０２の側壁の外周の全てを囲むように配置されてもよい。また、光ファイバ整列部品１０２の側壁の４面全てではなく、１面のみの一部の周囲を囲むように配置されてもよく、光ファイバ整列部品１０２の外周方向の側面の少なくとも１面の一部の周囲に配置されればよい。

　光ファイバ整列部品１０２の外周方向の側壁の４面を囲まない場合には、磁石の接触面積の低下に伴い、引力が低下することが懸念されるが、必要に応じて接触面積のサイズを大きく設定すればよい。

　なお、本光コネクタは磁石という性質から多連に並べることも可能である。すなわち、本多心系光コネクタをならべて配置することで隙間のない多連多心光コネクタを提供することもできる。

＜第１の実施の形態の変形例＞
　以下、第１の実施の形態の変形例について、図５Ａ、Ｂを参照にして説明する。

　図５Ａ、Ｂに、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る光コネクタの接続前、接続後における上面断面図である。本実施の形態の変形例において、連結部品（磁石）１２３は、光ファイバ整列部品１２２の接続端面１２５の近傍に適切に配置しても、磁石のサイズなどを適切に設定することで、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

　ここで、連結部品（磁石）１２３は、光ファイバ整列部品１２２の接続端面１２５の近傍において、光ファイバ整列部品１２２の外周方向に連ねて（囲むように）配置してもよいし、接続端面１２５の近傍の一部、すなわち１箇所又は複数の箇所に配置してもよい。連結部品１２３は、その一部に磁石を含む構造であればよい。

＜第２の実施の形態＞
　図６Ａに本発明の第２の実施の形態に係る光コネクタ２００の上面断面図、図６Ｂにその側面断面図を示す。ここで、図６Ａには、光ファイバ整列部品２０２の接続端面２０５における光ファイバ２０１周辺部Ｂの拡大図も示す。また、図６Ｂには、光ファイバ整列部品１０２の接続端面２０５における光ファイバ２０１周辺部Ｃの拡大図も示す。

　本実施の形態に係る光コネクタ２００の構成は、第１の実施の形態と同じであるが、光ファイバ整列部品として、ＭＴコネクタ用の多心フェルール２０２を用いている。光ファイバ２０１はコア径約１０μｍ程度のシングルモードファイバを並べている。

　また、接続端面を側面から見たときに、約８度の斜め端面に研磨加工している。このように斜め斜面を有することにより、光ファイバを導波する光の反射光の影響を防止することができる。角度は８度以外の角度でもよく、５度でも１０度でもよい。
さらに、光ファイバ２０１の端面はフェルール２０２の端面からみてわずかに突出し研磨されており、また、ファイバ先端が凸球面になるよう研磨されている。

　また、連結部品１０３はネオジム磁石を用い、その極は、光ファイバ長手方向に磁化されており、連結部品のＮ極（Ｓ極）と引力を及ぼしあう組合せとなるよう対向して配置している。磁石による引力による押圧ですべてのファイバコア同士が密着して図４Ａに示すようにＰＣ接続が実現されている。

　このような構造により、第１の実施の形態での効果と同様に、従来のＭＴコネクタで用いていたクリップやＭＰＯコネクタで用いていたコイルばねと複数のハウジング部品などの機械的な押圧・保持構造を排して小型なＰＣ接続多心光コネクタを実現できる。

　また、光ファイバ長手方向に磁石の極を配置することで図６Ａ、Ｂの右手側、左手側の雄雌が規定されてしまうことにはなるものの、一方を金属性磁性材料とするよりも、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。

　換言すれば、光ファイバ長手方向に磁石の極を配置することにより、それぞれの磁石の間での極性が確定してしまうので、磁石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。

＜第３の実施の形態＞
　図７Ａ、Ｂに本発明の第３の実施の形態に係る光コネクタ３００の接続前、接続後における上面断面図を示す。また、図７Ｃに、光ファイバ３０１の接続部の拡大図を示す。

　本実施の形態に係る光コネクタ３００の構成は第２の実施の形態とほぼ同じであるが、各々のファイバ端面は側面から見たときも直角端面となるよう突出し研磨されている。また、一方の連結部品はＳＵＳ４３０としている。さらに、接続する光ファイバ３０１の接続端面間に屈折率整合剤３０５を介している。

　このような構造により、第１の実施の形態での効果と同様に、従来のＭＴコネクタで用いていたクリップやＭＰＯコネクタで用いていたコイルばねと複数のハウジング部品などの機械的な押圧・保持構造を排して小型な多心光コネクタを実現できる。

　また、一方を金属とすることで磁石による引力が減少するものの、雌雄のペアを規定することなく接続ができる。　換言すれば、一方の連結部品が金属性磁性材料を含み、他方の連結部品が磁石を含む構成において、磁石による引力が減少する反面、他方の連結部品の磁石の極性が確定されないので、磁石の極性の選択の自由度が制約されることはないという効果を奏する。

　このとき、屈折率整合剤３０５を介しているため、ＰＣ接続をせずとも、フレネル反射を防止することができ、結果、小さい押圧力でも十分な特性を実現できることから、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。なお、屈折率整合剤３０５としては同様の効果を得るものであれば、ゲル状や、液状、フィルム状など公知の任意の整合剤を用いてもよい。

＜第４の実施の形態＞
　図８Ａに本発明の第４の実施の形態に係る光コネクタ４００の斜視図、図８Ｂにその上面断面図を示す。本実施の形態に係る光コネクタ４００の構成は第１の実施の形態とほぼ同じであるが、連結部品４０３において、２つの磁石４０３１、４０３２が分割された構造を重ねた形をしている。対向側の連結部品は引力が働くようにＮ極とＳ極が配置されている。

　詳細には、本実施の形態に係る光コネクタ４００は、１対の連結部品４０３Ａと４０３Ｂとを有する。連結部品４０３Ａは分割された部分４０３１Ａと４０３２Ａからなる。部分４０３１Ａは、部分４０３２Ａと２つの面で対向し（図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の上側と下側）、一方の面（例えば、図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の上側）がＮ極、他方の面（例えば、図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の下側）がＳ極に磁化され、光ファイバ整列部品４０２の外周方向に磁化されている。

　また、部分４０３２Ａは、部分４０３１Ａと２つの面で対向し（図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の上側と下側）、一方の面（例えば、図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の上側）がＳ極、他方の面（例えば、図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の下側）がＮ極に磁化され、光ファイバ整列部品４０２の外周方向に磁化されている。

　したがって、部分４０３１Ａと部分４０３２Ａは、対向する面では反対の極性を有するので、部分４０３１Ａと部分４０３２Ａとの間には引力が働く。

　また、連結部品４０３Ｂも連結部品４０３Ａと同様の構成を有するが、４０３１Ｂと４０３２ＢにおけるＮ極とＳ極が連結部品４０３Ａと反対の極性になるように配置される。

　その結果、４０３１Ｂが光ファイバ長手方向で接触する４０３２Ａと、対向する面で反対の極性を有する。４０３２Ａが一方の面（例えば、図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の上側）がＮ極、他方の面（例えば、図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の下側）がＳ極に磁化されるのに対して、４０３２Ｂは一方の面（例えば、図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の上側）がＳ極、他方の面（例えば、図８Ａにおいて、光ファイバ整列部品４０２の下側）がＮ極に磁化される。

　したがって、部分４０３１Ｂと部分４０３２Ａは、対向する面では反対の極性を有するので、部分４０３１Ｂと部分４０３２Ａとの間には引力が働く。

　同様に、部分４０３２Ｂと部分４０３１Ａは、対向する面では反対の極性を有するので、部分４０３２Ｂと部分４０３１Ａとの間には引力が働く。

　このような構造とすることで、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ほか、磁石による引力をより大きく発現させることができる。これにより、連結部品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４０３Ａ、４０３Ｂそれぞれを２つの部分に分割した構成（４０３１Ａと４０３２Ａ、４０３１Ｂと４０３２Ｂ）としたが、複数に分割した部分からなる構成でよく、それぞれ分割した部分（磁石）が、光ファイバ整列部品４０２の外周方向に磁化されており、それぞれ対向する面で反対の極性を有すればよい。さらに、連結部品間（４０３Ａと４０３Ｂ）で、対向する面で反対の極性を有すればよい。

　また、本実施の形態において、複数に分割された、それぞれの部分は、光ファイバ長手方向に磁化されていてもよい。それぞれ対向する面で反対の極性を有すればよい。さらに、連結部品間（４０３Ａと４０３Ｂ）で、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４０３は、光ファイバ整列部品４０２の外周方向に複数の磁石を含む部分を有し、それぞれの部分間で対向する面が反対の極性を有すればよい。また、少なくとも１対の連結部品（４０３Ａと４０３Ｂ）間において、対向する面で反対の極性を有すればよい。

　なお、１対の連結部品４０３Ａ、４０３Ｂの双方を永久磁石とせずとも、一方の連結部品を磁石とした場合は、他方の連結部品を金属の磁性材料としてもよい。また、４０３１Ａと４０３１Ｂとが磁石で４０３２Ａと４０３２Ｂが金属の磁性材料である場合、又は、４０３１Ａと４０３１Ｂとが金属の磁性材料で４０３２Ａと４０３２Ｂが磁石である場合でもよい。このように、１対の連結部品において、金属の磁性材料からなる部分と隣接する部分が磁石であればよい。換言すれば、金属の磁性材料からなる部分の面と対向する部分の面が磁石であればよい。金属の磁性材料としては、例えば、安価で機械加工に優れた材料としては、ＳＵＳ４３０や、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。

＜第５の実施の形態＞
　図９Ａに本発明の第５の実施の形態に係る光接続構造５００の斜視図、図９Ｂにその上面断面図を示す。本実施の形態に係る光接続構造５００における光コネクタの構成は第１～第４の実施の形態のいずれの組み合わせでもよい。ここでは、接続された一対の連結部品５０３の各々の周囲を囲むプレート５０５を備えている。プレート５０５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。

　本実施の形態では、プレート５０５は連結部品５０３の外周方向を囲むように配置される。ここで、連結部品５０３の外周方向は、光ファイバ長手方向に垂直な面における連結部品５０３の外周に沿う方向をいう。

　このような構造とすることで、第１～第４の実施の形態と同様に小型の光接続構造を実現できるほか、磁力線の閉じ込めを、プレート５０５を介することでできることから、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５０５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することができるという副次的な効果も奏する。ここでプレート５０５の形状は任意であり、必要に応じて連結部品の２つの外周よりも大きく、或いは小さくしてもよい。また、多連多心コネクタに合わせて、その周囲と接するような大きな１つのプレートを設けてもよい。

＜第６の実施の形態＞
　図１０Ａ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、図１０Ｂにその上面断面図を示す。本実施の形態に係る光接続構造６００における光コネクタの構成は第１～第４の実施の形態のいずれの組み合わせでもよいが、連結部品６０３は双方とも永久磁石であることが好ましい。ここでは、接続された一対の連結部品６０３の各々の１面に接するようにプレート６０５を備えている。プレート６０５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。

　このような構造とすることで、第１～第４の実施の形態と同様に小型の光接続構造を実現できるほか、磁力線の閉じ込めを、プレート６０５を介することでできることから、第５の実施の形態と同様に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６０５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くっつき防止や、磁場による悪影響を排することができるという副次的な効果も奏する。

　また、この構造においては、連結部品（永久磁石）６０３が一方のプレート６０５に引っ張られることになる。その結果、嵌合部品の嵌合時の位置決め精度をより高めることができる。

　詳細には、図１１に示すように、ガイドピン６０４１などで嵌合する際は、ガイドピン６０４１とガイドピン用孔６０４２の間にわずかな隙間６０６を設ける必要があり、この隙間６０６が位置決め精度を悪化させる原因となりえる。

　しかしながら、本構造とすれば、嵌合部が、磁石による光ファイバ整列部品６０２を引っ張る引力（図中、矢印６０７）によって、隙間６０６の一方向に寄ることになる。したがって、予め偏った方向で最適な位置となるように各々のファイバとガイドピン６０４１の相対位置を調整しておけば、ファイバの位置決め精度を高めることができるというさらなる効果を奏することができる。

＜第６の実施の形態の変形例＞
　以下、第６の実施の形態の変形例について、図１２、１３を参照にして説明する。

　図１２、１３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の上面断面図を示す。図１２に示す構造によっても、第６の実施の形態の効果を実現できる。すなわち、光ファイバ６１１の長手方向を中心にみて、その光ファイバ長手方向と直交する方向に対して、対向する２つの連結部品６１３の配置を非対称にすることにより、磁石による引力（図中の矢印６１７）のベクトルが、光ファイバ長手方向以外にも図のようにそれと直交する一方向にもわずかに加わることになる。そのため、同様に、嵌合部が、磁石による光ファイバ整列部品６１２を引っ張る引力によって、隙間の一方向によることになる。これによって、ファイバの位置決め精度を高めることができるという追加の効果を奏することができる。

　また、図１３に示すように、連結部品６２３を光ファイバ整列部品６２２の周囲の、いずれかの１面側に配置して、ガイドピン６２４１を金属性磁性材料としても、ガイドピン６２４１に引力（図中の矢印６２８）が働き、上記と同様の効果を奏することができる。

＜第７の実施の形態＞
　図１４Ａ、Ｂに本発明の第７の実施の形態に係る光コネクタ７００の接続前、接続後における上面断面図を示す。図中に、本実施の形態に係る光コネクタ７００における接続前の形態７１と接続後の形態７２を示す。

　本実施の形態に係る光コネクタ７００の構成は第２の実施の形態とほぼ同様であるが、対向する連結部品７０３の間に磁性材料からなる金属箔７０５が挿入されている。例えば、光ファイバ整列部品用の開口の空いたＳＵＳ４３０の金属箔が挿入されている。このような構造とすることで、第２の実施の形態と同様に小型の光コネクタを実現できるほか、連結部品７０３の間の空隙に磁性材料が埋まることになるため、実効的に空隙を小さくする、すなわち、空隙が大きい場合でも引力の低下を減少させることができ、磁力の効果を高めた小型な多心光コネクタを実現できる。

＜第８の実施の形態＞
　図１５Ａ、Ｂに本発明の第８の実施の形態に係る光接続構造８００の接続前、接続後の側面断面図を示す。

　本実施の形態に係る光接続構造８００における光コネクタの構成は第２の実施の形態とほぼ同じであるが、一方の光コネクタのファイバ引出側は光導波路デバイス８１０と接着剤８１５を介して、光導波路デバイス８１０の光導波路コア８１３と短尺ファイバ８０５のコアが低損失に光結合するように接続、一体化されている。

　光導波路デバイス８１０は、光導波路基板上８１１に光導波路層８１２を備え、光導波路層８１２内に光導波路コア８１３を有する。また、光導波路デバイス８１０は、光コネクタとの接続部に補強版８１４を備える。

　ここで、光導波路デバイス８１０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、第１～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ほか、短尺ファイバを介することで、疑似的に光導波路デバイスと光ファイバの小型な多心光コネクタ接続を提供することができる。なお、連結部品の材料と構造は、第１～第７の実施の形態で述べたいずれの方法を用いてもよい。

＜第８の実施の形態の変形例＞
　図１６Ａ、Ｂに本発明の第８の実施の形態の変形例に係る光接続構造８２０の接続前、接続後の側面断面図を示す。

　図１５Ａ、Ｂに示す光接続構造８００では光ファイバ連結部品８０２が直接、光導波路デバイス８１０の端面と接着固定されているが、図１６Ａ、Ｂに示す光接続構造８２０のように、ガラスなどからなるファイバアレイ等の接続ブロック８３６を介して短尺ファイバ８２５と光導波路層８３２を接続し、短尺ファイバ８２５で一定長伝送した先に、光ファイバ整列部品８２２と連結部品８２３を取り付けて、接続してもよい。

　本発明に係る実施の形態では、２本のガイドピンを用いる構成を示したが、２本のガイドピンに限らず、複数のガイドピンであればよい。

　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。

　本発明に係る実施の形態では、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　光ファイバ
１０２　光ファイバ整列部品
１０３　連結部品
１０４１　ガイドピン
１０４２　ガイドピン用孔

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同士を対向して接続するための光コネクタであって、
　前記光ファイバと、
　前記光ファイバを収容する孔を有する光ファイバ整列部品と、
　前記光ファイバ整列部品の外周方向の側面の少なくとも１面の一部の周囲または接続側の端面の一部の近傍に配置され、磁石又は金属性磁性材料を含む、少なくとも一対の連結部品を備え、
　前記連結部品の少なくとも一方は磁石を含み、
　前記光ファイバ整列部品に、光ファイバ同士を位置合わせするための嵌合構造を備え、
　前記連結部品の間に引力が働くことを特徴とする光コネクタ。
　請求項１記載の光コネクタであって、
　前記嵌合構造は、
　複数のガイドピンと、
　前記ガイドピンが挿入される複数のガイドピン用孔とを備え、
　前記ガイドピンが、対向する前記ガイドピン用孔に収容され、対向する光ファイバ整列部品同士が接続されることを特徴とする光コネクタ。
　請求項１又は請求項２に記載の光コネクタであって、
　前記連結部品の一方は、前記光ファイバの長手方向に沿ってＮ極とＳ極を有する磁石を含み、
　前記連結部品の他方は、金属性磁性材料を含むことを特徴とする光コネクタ。
　請求項１又は請求項２に記載の光コネクタであって、
　全ての前記連結部品が、前記光ファイバの長手方向に沿ってＮ極とＳ極を有する磁石を含み、
　前記連結部品の一方と他方の間に引力が働くよう、前記磁石のＮ極とＳ極が対向す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又は請求項２に記載の光コネクタであって、
　一対の前記連結部品は、前記光ファイバ整列部品の外周方向に分割された部分からなり、
　前記部分のうち一部の部分は、金属性磁性材料を含み、
　前記一部の部分は、磁石を含む部分と隣接していることを特徴とする光コネクタ。
　請求項１又は請求項２に記載の光コネクタであって、
　一対の前記連結部品は、前記光ファイバ整列部品の外周方向に分割された部分からなり、
　前記部分は磁石を含み、前記光ファイバ整列部品の外周方向に磁化されており、
　それぞれの前記部分の間で対向する面が反対の極性を有し、
　前記一対の連結部品の間で対向する面が反対の極性を有することを特徴とする光コネクタ。
　請求項１から６のいずれか一項に記載の光コネクタであって、
　前記連結部品の少なくとも一方の接続端面に、金属性磁性材料を含む箔部品が固定されていることを特徴とする光コネクタ。
　請求項１から７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方向の側面の少なくとも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。