WO2022004219A1 - 光ファイバ接続構造 - Google Patents

Abstract

一実施形態に係る光ファイバ接続構造は、管状部材と、管状部材の軸線方向の第１端に取り付けられる第１コリメータと、管状部材の第２端に取り付けられる第２コリメータとを備える。第１コリメータは、第１光ファイバと、第１光ファイバを保持する第１フェルールと、第１レンズと、第１レンズ及び第１フェルールを内部で保持する第１スリーブと、を有する。第２コリメータは、第２光ファイバと、第２光ファイバを保持する第２フェルールと、第２レンズと、第２レンズ及び第２フェルールを内部で保持する第２スリーブと、を有する。第１レンズが管状部材に対向した状態で第１スリーブが第１端に接着剤を介して固定されており、第２レンズが管状部材に対向した状態で第２スリーブが第２端に接着剤を介して固定されている。第２フェルールの外径が第２レンズの外径より大きい。

Description

光ファイバ接続構造

　本開示は、光ファイバ接続構造に関する。
　本出願は、２０２０年６月２９日の日本出願第２０２０－１１１７３９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には、コリメータを備えた光機能部品が記載されている。コリメータは、レンズと、光ファイバを保持するフェルールとを備える。光機能部品は、一対のレンズが互いに対向するように一対のコリメータを内部で保持する円筒管を備える。円筒管の内部における一対のレンズの間には、ＷＤＭフィルタ又はアイソレータが配置されている。

　特許文献２には、アイソレータ等の光機能部品を備えたレンズ型デバイスが開示されている。レンズ型デバイスは管状部材を有する。管状部材の内部には、一対のレンズと、一対のレンズの間に配置されたファラデー素子とが配置されている。

　特許文献３には、光アイソレータデバイスが記載されている。光アイソレータデバイスは、金属製の管状部材と、管状部材の内部に配置された光アイソレータと、管状部材に固定される一対のコリメータとを備える。コリメータは、光ファイバを保持するフェルールと、アイソレータと光学的に結合するレンズとを有する。各コリメータは、スポット溶接によって管状部材に固定される。

米国特許第５６５２８１４号明細書 国際公開２００９／０７５１６８号 特開平９－６１６８３号公報

　本開示に係る光ファイバ接続構造は、管状部材と、管状部材の軸線が延びる方向である軸線方向の第１端に取り付けられる第１コリメータと、管状部材の第１端とは反対側の第２端に取り付けられる第２コリメータと、を備える。第１コリメータは、第１光ファイバと、第１光ファイバを保持する第１フェルールと、第１フェルールに隙間を介して対向する第１レンズと、第１レンズ及び第１フェルールを内部で保持する第１スリーブと、を有する。第２コリメータは、第２光ファイバと、第２光ファイバを保持する第２フェルールと、第２フェルールに隙間を介して対向する第２レンズと、第２レンズ及び第２フェルールを内部で保持する第２スリーブと、を有する。第１フェルールの外面と第１スリーブの内面、第１レンズの外面と第１スリーブの内面、第２レンズの外面と管状部材の内面、第２フェルールの外面と第２スリーブの内面、それぞれが接着剤を介して固定されており、第１レンズが管状部材に対向した状態で第１スリーブが第１端に固定されており、第２レンズが管状部材に入り込んだ状態で第２スリーブが第２端に固定されている。第２フェルールの外径が第２レンズの外径より大きい。

図１は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造を示す斜視図である。 図２は、図１の光ファイバ接続構造の断面図である。 図３は、比較例に係る光ファイバ接続構造のフェルール及びレンズを示す断面図である。 図４は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造のフェルール及びレンズを示す断面図である。 図５は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図６は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図７は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図８は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図９は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図１０は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造を示す図である。 図１１は、変形例に係る光ファイバ接続構造を示す断面図である。 図１２は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造を示す断面図である。 図１３は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造を示す斜視図である。 図１４は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造を示す断面図である。 図１５は、シングルコアファイバの例を示す図である。 図１６は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造のフェルール及びレンズを示す断面図である。

　ところで、光ファイバ接続構造において、管状部材にフェルールが入り込んだ状態でフェルールが管状部材に接着剤によって固定される場合、接着剤の厚みによっては温湿度など環境の変化によりフェルールが傾くことがある。この場合、光接続の信頼性が低下する可能性がある。また、金属製の管状部材に溶接によってコリメータを固定する場合、高度な溶接技術が必要になったり溶接のための種々の工具が必要となるため、コリメータの固定を容易に行えないということが起こりうる。

　本開示は、コリメータの固定を容易に行うことができると共に光接続の信頼性を高めることができる光ファイバ接続構造を提供することを目的とする。

　本開示によれば、コリメータの固定を容易に行うことができると共に光接続の信頼性を高めることができる。

［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光ファイバ接続構造は、管状部材と、管状部材の軸線が延びる方向である軸線方向の第１端に取り付けられる第１コリメータと、管状部材の第１端とは反対側の第２端に取り付けられる第２コリメータと、を備える。第１コリメータは、第１光ファイバと、第１光ファイバを保持する第１フェルールと、第１フェルールに隙間を介して対向する第１レンズと、第１レンズ及び第１フェルールを内部で保持する第１スリーブと、を有する。第２コリメータは、第２光ファイバと、第２光ファイバを保持する第２フェルールと、第２フェルールに隙間を介して対向する第２レンズと、第２レンズ及び第２フェルールを内部で保持する第２スリーブと、を有する。第１フェルールの外面と第１スリーブの内面、第１レンズの外面と第１スリーブの内面、第２レンズの外面と管状部材の内面、第２フェルールの外面と第２スリーブの内面、それぞれが接着剤を介して固定されており、第１レンズが管状部材に対向した状態で第１スリーブが第１端に固定されており、第２レンズが管状部材に入り込んだ状態で第２スリーブが第２端に固定されている。第２フェルールの外径が第２レンズの外径より大きい。

　この光ファイバ接続構造では、管状部材の第１端に第１コリメータが取り付けられ、管状部材の第１端とは反対側の第２端に第２コリメータが取り付けられる。第１コリメータは第１スリーブを有し、第１スリーブの内部には第１光ファイバを保持する第１フェルールと、第１レンズとが保持される。第２コリメータは第２スリーブを有し、第２スリーブの内部には第２光ファイバを保持する第２フェルールと、第２レンズとが保持される。第１スリーブは第１レンズが管状部材に対向した状態で第１端に固定され、第２スリーブは第２レンズが管状部材に入り込んだ状態で第２端に固定される。従って、管状部材の軸線方向の第１端及び第２端のそれぞれに第１コリメータ及び第２コリメータのそれぞれが固定されるので、第１コリメータ及び第２コリメータを容易に管状部材に固定できる。また、第１端及び第２端のそれぞれに第１コリメータ及び第２コリメータが固定されるので、フェルールの傾きを抑制して光接続の信頼性を高めることができる。第２コリメータの第２フェルールの外径は第２レンズの外径よりも大きい。従って、第２レンズが管状部材に固定された状態で第２レンズの光軸に直交する方向への第２フェルールの調心を行うことができるので、調心、及び部品の組み立てを容易に行うことができる。

　第１スリーブの端部と管状部材の第１端、第２スリーブの端部と管状部材の第２端、それぞれが接着剤を介して固定されていてもよい。第１スリーブと管状部材、第２スリーブと管状部材、それぞれの傾きを抑制することができ、光接続の信頼性を高めることができる。

　第１レンズは、第１フェルールに対向する第１レンズ端面を有してもよい。第１フェルールは、第１レンズに対向する第１フェルール端面を有してもよい。軸線方向に直交する面に対する第１レンズ端面の傾斜角度が、軸線方向に直交する面に対する第１フェルール端面の傾斜角度と異なっており、第１レンズから管状部材に向かって軸線方向に沿って光が出射してもよい。この場合、管状部材の軸線方向に沿って光が出射するので、ビームの歪みを低減して光結合の信頼性をより高めることができる。

　第２レンズは、第２フェルールに対向する第２レンズ端面を有してもよい。第２フェルールは、第２レンズに対向する第２フェルール端面を有してもよい。軸線方向に直交する面に対する第２レンズ端面の傾斜角度が、軸線方向に直交する面に対する第２フェルール端面の傾斜角度と異なっており、第２レンズから管状部材に向かって軸線方向に沿って光が出射してもよい。この場合、前述と同様、ビームの歪みを低減して光結合の信頼性をより高めることができる。

　管状部材に対向する第１レンズの端面が、管状部材に対向する第１スリーブの端面よりも第１スリーブの内側に入り込んでいてもよい。この場合、第１スリーブから第１レンズが突出していないので、第１レンズの光軸に直交する方向に第１コリメータを調心するときに、第１レンズが管状部材に干渉することを回避することができる。従って、第１コリメータの調心及び固定を容易に行うことができる。

　管状部材に対向する第１レンズの端面、及び管状部材に入り込む第２レンズの端面、の少なくともいずれかが球面状を呈してもよい。また、第１レンズ及び第２レンズの少なくともいずれかがＧＲＩＮレンズであってもよい。

　前述した光ファイバ接続構造は、管状部材の内部に配置されたファラデー素子を備えてもよい。この場合、光ファイバ接続構造を光アイソレータとすることができる。

　第１光ファイバは、マルチコアファイバであってもよい。第２光ファイバは、複数のシングルコアファイバであってもよい。複数のシングルコアファイバのそれぞれは、シングルコアファイバのコア内を伝搬してきた光のモードフィールド径を拡大可能なビーム拡大部を有してもよい。この場合、光ファイバ接続構造をマルチコアファイバ用のファンイン・ファンアウト・デバイスとすることができる。

　第１光ファイバ及び第２光ファイバのいずれかが２心の光ファイバであってもよい。光ファイバ接続構造は、管状部材の内部に配置されたＷＤＭフィルタを備えてもよい。この場合、光ファイバ接続構造をＷＤＭ合分波デバイスとすることができる。

　接着剤の最大厚みが５０μｍ以下であってもよい。この場合、接着剤の最大厚みを５０μｍ以下と薄くすることができるので、コリメータの固定を一層容易に行えると共に光接続の信頼性を更に高めることができる。

［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の光ファイバ接続構造の具体例を以下で図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、後述する各例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の範囲内における全ての変更が含まれることが意図される。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解を容易にするため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率及び角度は図面のものに限定されない。

　図１は、実施形態に係る光ファイバ接続構造１を示す斜視図である。図２は、光ファイバ接続構造１を示す断面図である。図１及び図２に示されるように、光ファイバ接続構造１は、第１コリメータ２、第２コリメータ３及び管状部材４を備える。第１コリメータ２は、第１光ファイバ１０、第１フェルール１３、第１レンズ１４及び第１スリーブ５を有する。第２コリメータ３は、第２光ファイバ２０、第２フェルール２３、第２レンズ２４及び第２スリーブ６を有する。管状部材４は、第１コリメータ２及び第２コリメータ３を互いに接続する。管状部材４は、例えば、ガラス製である。

　第１コリメータ２は、管状部材４の軸線が延びる方向である軸線方向Ｄの第１端４ｂに取り付けられる。第１コリメータ２の第１スリーブ５は第１端４ｂに固定され、接着その他種々の固定方法を用いることが可能である。接着剤を用いる場合は、例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型接着剤である。第１スリーブ５及び第１フェルール１３は、例えば、ガラス製である。管状部材４及び第１スリーブ５がガラス製であって、第１スリーブ５がＵＶ硬化型接着剤で管状部材４に固定される場合、管状部材４及び第１スリーブ５の線膨張係数の差を小さくできるので接続の信頼性を高めることができる。

　第１フェルール１３は第１光ファイバ１０を保持しており、第１光ファイバ１０の先端面は第１レンズ１４に対向している。第１レンズ１４が管状部材４に対向した状態で第１スリーブ５が第１端４ｂに固定されている。第１レンズ１４は、第１フェルール１３及び第１光ファイバ１０に隙間Ｓ１を介して対向している。第１スリーブ５は筒状を呈する。第１スリーブ５の内部には、第１フェルール１３及び第１レンズ１４が保持されている。第１フェルール１３の外面と第１スリーブ５の内面、第１レンズ１４の外面と第１スリーブ５の内面、は、それぞれ接着剤を介して固定されている。

　第２コリメータ３は、管状部材４の第１端４ｂとは反対側の第２端４ｃに取り付けられる。第２コリメータ３の第２スリーブ６は、例えば、第２端４ｃに接着剤を介して固定されるが、その他種々の固定方法を用いることが可能である。第２フェルール２３は第２光ファイバ２０を保持しており、第２光ファイバ２０の先端面は第２レンズ２４に対向している。第２レンズ２４が管状部材４に入り込んだ状態で第２スリーブ６が第２端４ｃに固定されている。第２レンズ２４は、第２フェルール２３及び第２光ファイバ２０に隙間Ｓ２を介して対向している。第２スリーブ６は筒状を呈する。第２スリーブ６の内部には、第２フェルール２３及び第２レンズ２４が保持されている。第２フェルール２３の外面と第２スリーブ６の内面は接着剤を介して固定されている。

　第１レンズ１４は、例えば、先球ロッドレンズである。第１レンズ１４の外径は、第１フェルール１３の外径と略同一である。第１スリーブ５の内径は、第１レンズ１４の外径、及び第１フェルール１３の外径よりも僅かに大きい。第１レンズ１４の外周面、及び第１フェルール１３の外周面のそれぞれと第１スリーブ５の内周面との間には、例えば、０μｍ以上且つ２０μｍ以下の隙間が形成されている。管状部材４に対向する第１レンズ１４の端面１４ｃは、管状部材４に対向する第１スリーブ５の端面５ｂよりも第１スリーブ５の内側に入り込んでいる。これにより、第１コリメータ２を軸線方向Ｄに直交する方向に調心するときに、第１レンズ１４が管状部材４に干渉することを回避できる。

　例えば、第２コリメータ３の第２レンズ２４は先球ロッドレンズである。第２レンズ２４の一部は管状部材４の内部に挿入されている。第２レンズ２４の外径は、管状部材４の内径より僅かに小さく、第２フェルール２３の外径より小さく、且つ第２スリーブ６の内径よりも小さい。第２フェルール２３の外径は、管状部材４の内径より大きく、且つ第２スリーブ６の内径よりも僅かに小さい。

　第１光ファイバ１０（第１フェルール１３）と第１レンズ１４との間に形成された隙間Ｓ１の軸線方向Ｄへの長さは、第１レンズ１４から第２レンズ２４に向かって出射される光がコリメート光となるように調整される。図４は実施形態に係る第１光ファイバ１０、第１フェルール１３及び第１レンズ１４を示す図であり、図３は比較例に係る第１光ファイバ１１０、第１フェルール１１３及び第１レンズ１１４を示す図である。

　ところで、第１レンズ１１４の屈折率は、第１光ファイバ１１０の屈折率とは異なっている場合があり、例えば、第１光ファイバ１１０の屈折率よりも高い。このとき、図３に示されるように、第１レンズ１１４に対向する第１フェルール１１３の端面１１３ｂ（第１光ファイバ１１０の先端面）と、第１フェルール１１３に対向する第１レンズ１１４の面１１４ｂとが互いに平行である場合、第１光ファイバ１１０から出射する光Ｌが第１レンズ１１４において第１光ファイバ１１０の光軸方向（軸線方向Ｄ）から傾斜しうる。

　これに対し、図２及び図４に示されるように、第１レンズ１４に対向する第１フェルール１３の第１フェルール端面１３ｂ（第１光ファイバ１０の先端面）と、第１フェルール１３に対向する第１レンズ１４の第１レンズ端面１４ｂとが互いに非平行である場合、第１光ファイバ１０から出射する光Ｌが第１レンズ１４において第１光ファイバ１０の光軸方向に対して平行に出射する。その結果、第１レンズ１４から第２レンズ２４に向かって軸線方向Ｄに平行に光Ｌが出射するので、光結合損失を抑制できる。第１レンズ１４の屈折率が第１光ファイバ１０の屈折率よりも高い場合、軸線方向Ｄに直交する面に対する第１フェルール端面１３ｂの傾斜角度は、軸線方向Ｄに直交する面に対する第１レンズ端面１４ｂの傾斜角度よりも大きい。なお、第２レンズ２４に対向する第２フェルール２３の第２フェルール端面２３ｂと、第２フェルール２３に対向する第２レンズ２４の第２レンズ端面２４ｂとが互いに非平行であってもよい。この場合も、前述した第１レンズ１４及び第１フェルール１３と同様の作用効果が得られる。

　次に、光ファイバ接続構造１の組立方法の例について説明する。まず、図５に示されるように、第１コリメータ２の第１スリーブ５、第１光ファイバ１０を保持する第１フェルール１３、及び第１レンズ１４を用意する。第１スリーブ５に第１レンズ１４が挿入され、第１スリーブ５に挿入された第１レンズ１４が接着剤によって第１スリーブ５に固定される。このとき、第１レンズ１４の端面１４ｃが第１スリーブ５の端面５ｂから突出しないように第１レンズ１４が第１スリーブ５の内部に挿入される。

　そして、第１フェルール１３が第１スリーブ５に挿入される。第１フェルール１３は、第１レンズ１４の端面１４ｃの反対側から第１スリーブ５に挿入される。このとき、第１レンズ１４の第１レンズ端面１４ｂの傾斜方向に第１フェルール１３の第１フェルール端面１３ｂの傾斜方向が合うように、第１フェルール１３の第１光ファイバ１０周りの回転位置が調整される。第１スリーブ５に第１フェルール１３が挿入された後には、第１レンズ１４及び第１フェルール１３の間の隙間Ｓ１の軸線方向Ｄへの長さが調整される。

　例えば、図６に示されるように、第１スリーブ５の第１光ファイバ１０とは反対側にミラーＭが配置される。前述した隙間Ｓ１の調整は、第１光ファイバ１０を通って第１レンズ１４から出射する光ＬをミラーＭが反射し、ミラーＭにおいて反射されて第１光ファイバ１０に戻る光Ｌのパワーを検出しながら行われる。第１光ファイバ１０から軸線方向Ｄに沿って延びる方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向の双方に直交する方向をＹ方向としたときに、例えば、ミラーＭはＸ方向周りのθｘ方向、及びＹ方向周りのθｙ方向にチルト可能とされている。

　第１光ファイバ１０から第１レンズ１４を通過してコリメート化した光ＬがミラーＭにおいて反射し、ミラーＭから第１光ファイバ１０に戻る光Ｌのパワーが最大となるように隙間Ｓ１が調整される。このミラーＭを用いて隙間Ｓ１を調整する方法に代えて、第１レンズ１４の端面１４ｃに対向する位置にビームプロファイラが配置され、当該ビームプロファイラによって光Ｌを観察しながら隙間Ｓ１が調整されてもよい。この場合、第１レンズ１４の端面１４ｃから出射する光Ｌのビーム径が所望のビーム径となるように隙間Ｓ１が調整される。以上のように隙間Ｓ１が調整された後に、第１フェルール１３が接着剤によって第１スリーブ５に固定されて第１コリメータ２が完成する。

　図７及び図８に示されるように、第１コリメータ２が管状部材４に固定される。このとき、軸線方向Ｄに直交する方向（ＸＹ方向）における管状部材４の位置、及び第１スリーブ５の位置が調整される。すなわち、管状部材４の軸線の位置が第１スリーブ５の軸線の位置に合うように管状部材４に対する第１スリーブ５のＸＹ方向への位置が調整される。管状部材４に対する第１スリーブ５のＸＹ方向への位置調整は、管状部材４に挿入されるピンホール治具Ｐによって行われてもよい。ピンホール治具Ｐは、管状部材４に挿入される筒状の挿入部Ｐ１と、挿入部Ｐ１から拡径するフランジ部Ｐ２とを有する。ピンホール治具Ｐには挿入部Ｐ１及びフランジ部Ｐ２を軸線方向Ｄに貫通する貫通孔Ｐ３が形成されている。

　例えば、ピンホール治具Ｐの挿入部Ｐ１が第１スリーブ５の反対側から管状部材４に挿入され、第１光ファイバ１０を通って第１レンズ１４から出射する光Ｌがピンホール治具Ｐの貫通孔Ｐ３を通過するように第１スリーブ５の位置が調整される。光Ｌが貫通孔Ｐ３を通るように第１スリーブ５の管状部材４に対する位置が調整された後には、第１スリーブ５の端面５ｂが管状部材４の第１端４ｂに固定される。その後、ピンホール治具Ｐは管状部材４から外される。以上の工程を経て管状部材４に対する第１コリメータ２の固定が完了する。第１スリーブ５と管状部材４の固定は、接着その他種々の固定方法を用いることが可能である。

　次に、図９に示されるように、第１コリメータ２の反対側から管状部材４に第２レンズ２４が挿入される。このとき、第１光ファイバ１０の光軸方向周りの第２レンズ２４の回転位置が調整され、接着剤を介して固定される。そして、図１０に示されるように、管状部材４の第２端４ｃに、第２フェルール２３が挿入された第２スリーブ６が取り付けられる。

　このとき、第２レンズ２４に対する第２光ファイバ２０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びＺ方向周りのθｚ方向への調心が行われた後に、第２フェルール２３が第２スリーブ６に接着剤によって固定される。そして、管状部材４に対する第２スリーブ６のＸ方向及びＹ方向への調心が行われ、その後、管状部材４の第２端４ｃに第２スリーブ６の端面６ｂが固定される。第２スリーブ６と管状部材４の固定には、接着その他種々の固定方法を用いることが可能である。

　以上の工程を経て管状部材４に対する第２コリメータ３の固定が完了する。接着剤は、第１スリーブ５と第１フェルール１３の間、第１スリーブ５と第１レンズ１４の間、管状部材４と第２レンズ２４の間、及び、第２スリーブ６と第２フェルール２３の間、のそれぞれに塗布される。これらの箇所に接着剤が塗布される場合には、接着剤の厚みを薄くすることができる。

　光ファイバ接続構造１の接着剤の最大厚みは、例えば、５０μｍ以下である。「接着剤の最大厚み」は、部品の固定を目的として複数の部品間に塗布される接着剤が、当該部品間の隙間に充填される厚みのうちの最大の厚みを示している。一例として、接着剤の最大厚みの下限は５μｍである。また、接着剤の最大厚みは、１０μｍ以上、又は２０μｍ以上であってもよい。そして、接着剤の最大厚みは、４０μｍ以下、又は３０μｍ以下であってもよい。前述したように、接着剤は、例えば、ＵＶ硬化型接着剤である。しかしながら、接着剤は、ＵＶ硬化型以外のものであってもよく、例えば、可視光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、又は常温硬化型接着剤であってもよい。

　次に、実施形態に係る光ファイバ接続構造１から得られる作用効果について説明する。光ファイバ接続構造１では、管状部材４の第１端４ｂに第１コリメータ２が取り付けられ、管状部材４の第１端４ｂとは反対側の第２端４ｃに第２コリメータ３が取り付けられる。第１コリメータ２は第１スリーブ５を有し、第１スリーブ５の内部には第１光ファイバ１０を保持する第１フェルール１３と、第１レンズ１４とが保持される。第２コリメータ３は第２スリーブ６を有し、第２スリーブ６の内部には第２光ファイバ２０を保持する第２フェルール２３と、第２レンズ２４とが保持される。第１スリーブ５は第１レンズ１４が管状部材４に対向した状態で第１端４ｂに固定され、第２スリーブ６は第２レンズ２４が管状部材４に入り込んだ状態で第２端４ｃに固定される。従って、管状部材４の軸線方向Ｄの第１端４ｂ及び第２端４ｃのそれぞれに第１コリメータ２及び第２コリメータ３のそれぞれが固定されるので、第１コリメータ２及び第２コリメータ３を容易に管状部材４に固定できる。第１スリーブ５と管状部材４、第２スリーブ６と第２レンズ２４の固定は、それぞれ接着その他種々の固定方法を用いることが可能である。

　また、第１端４ｂ及び第２端４ｃのそれぞれに第１コリメータ２及び第２コリメータ３が固定されるので、第１フェルール１３及び第２フェルール２３の傾きを抑制して光接続の信頼性を高めることができる。第２コリメータ３の第２フェルール２３の外径は第２レンズ２４の外径よりも大きい。従って、第２レンズ２４が管状部材４に固定された状態で第２レンズ２４の光軸に直交する方向（軸線方向Ｄに直交する方向）への第２フェルール２３の調心を行うことができるので、調心、及び部品の組み立てを容易に行うことができる。

　図２及び図４に示されるように、第１レンズ１４は、第１フェルール１３に対向する第１レンズ端面１４ｂを有し、第１フェルール１３は、第１レンズ１４に対向する第１フェルール端面１３ｂを有する。軸線方向Ｄに直交する面に対する第１レンズ端面１４ｂの傾斜角度が、軸線方向Ｄに直交する面に対する第１フェルール端面１３ｂの傾斜角度と異なっていてもよく、第１レンズ１４から第２レンズ２４に向かって軸線方向Ｄに沿って光Ｌが出射する。よって、管状部材４の軸線方向Ｄに沿って光Ｌが出射するので、ビームの歪みを抑制して光結合の信頼性をより高めることができる。

　本実施形態において、第２レンズ２４は、第２フェルール２３に対向する第２レンズ端面２４ｂを有し、第２フェルール２３は、第２レンズ２４に対向する第２フェルール端面２３ｂを有する。軸線方向Ｄに直交する面に対する第２レンズ端面２４ｂの傾斜角度が、軸線方向Ｄに直交する面に対する第２フェルール端面２３ｂの傾斜角度と異なっており、第２レンズ２４から第１レンズ１４に向かって軸線方向Ｄに光が出射してもよい。この場合、前述と同様、ビームの歪みを低減して光結合の信頼性をより高めることができる。

　本実施形態では、管状部材４に対向する第１レンズ１４の端面１４ｃが管状部材４に対向する第１スリーブ５の端面５ｂよりも第１スリーブ５の内側に入り込んでいる。よって、第１スリーブ５から第１レンズ１４が突出していないので、第１レンズ１４の光軸に直交する方向（例えばＸ方向及びＹ方向）に第１コリメータ２を調心するときに、第１レンズ１４が管状部材４に干渉することを回避することができる。従って、第１コリメータ２の調心及び固定を容易に行うことができる。また、管状部材４に対向する第１レンズ１４の端面１４ｃ、及び管状部材４に対向する第２レンズ２４の端面２４ｃ、の少なくともいずれかが球面状を呈してもよい。

　本実施形態では、接着剤の最大厚みが５０μｍである。よって、接着剤の最大厚みを５０μｍ以下と薄くすることができるので、第１コリメータ２及び第２コリメータ３の固定を一層容易に行えると共に光結合の信頼性を更に高めることができる。

　次に、光ファイバ接続構造の種々の変形例について説明する。図１１は、変形例に係る光ファイバ接続構造３１を示す断面図である。光ファイバ接続構造３１の一部の構成は、前述した光ファイバ接続構造１の一部の構成と同一である。よって、以下では光ファイバ接続構造１の説明と重複する説明を同一の符号を付して適宜省略する。光ファイバ接続構造３１では、管状部材４の内部に光機能部品３２が配置されている。一例として、光機能部品３２はファラデー素子である。この場合、光ファイバ接続構造３１を光アイソレータとして機能させることができる。

　図１２は、図１１とは別の変形例に係る光ファイバ接続構造４１を示す断面図である。前述した図２の光ファイバ接続構造１では、第１フェルール１３の外径は、第２フェルール２３の外径とは異なっており、第２フェルール２３の外径よりも小さい。これに対し、図１２に示される光ファイバ接続構造４１は、前述した第１フェルール１３、第１レンズ１４及び第１スリーブ５に代えて、第２フェルール２３の外径と略同一の外径を有する第１フェルール４３、第１レンズ４４及び第１スリーブ４５を備える。第１スリーブ４５の内径は、管状部材４の内径よりも大きい。第１レンズ４４の外径は、管状部材４の内径、及び第２レンズ２４の外径よりも大きい。

　第２フェルール２３は、前述した第２光ファイバ２０に代えて、２心の第２光ファイバ２０Ａを保持する。なお、図１２では、簡略化のため、２心である状態の図示を省略している。また、管状部材４の内部には光機能部品４２が配置されている。光機能部品４２は、例えば、ＷＤＭフィルタである。この場合、光ファイバ接続構造４１をＷＤＭ合分波デバイスとすることができる。なお、上記では、第２ファイバが２心の第２光ファイバ２０Ａである例を示している。しかしながら、第１光ファイバ及び第２光ファイバのいずれかが２心の光ファイバであればよく、例えば、第１光ファイバ１０が２心の光ファイバであってもよい。

　図１３は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造５１を示す斜視図である。図１４は、光ファイバ接続構造５１を示す断面図である。図１３及び図１４に示されるように、光ファイバ接続構造５１は、第１コリメータ６２、第２コリメータ６３及び管状部材４を備える。第１コリメータ６２では第１フェルール１３がマルチコアファイバ６０を保持しており、第２コリメータ６３では第２フェルール２３が複数のシングルコアファイバ６５を保持している。

　図１５に示されるように、例えば、シングルコアファイバ６５はＴＥＣ（Thermally Expanded Core）ファイバである。シングルコアファイバ６５は、例えば、コア６７を伝搬する光のモードフィールド径を拡大可能なビーム拡大部６８を有する。ビーム拡大部６８は、例えば、第２レンズ２４に対向する端面６６においてコア６７のコア径が拡大されたコア拡大部である。例えば、ビーム拡大部６８は、テーパ状にコア６７が拡大されたテーパ部６８ｂを含んでいる。この場合、端面６６においてコア６７が拡大されていることにより、シングルコアファイバ６５内を伝搬してきた光のモードフィールド径がビーム拡大部６８において軸線方向Ｄと直交する方向に拡がる。

　以上、変形例に係る光ファイバ接続構造５１では、第１光ファイバがマルチコアファイバ６０であり、第２光ファイバが複数のシングルコアファイバ６５である。複数のシングルコアファイバ６５のそれぞれは、シングルコアファイバ６５のコア６７内を伝搬してきた光のモードフィールド径を拡大可能なビーム拡大部６８を有する。よって、光ファイバ接続構造５１をマルチコアファイバ６０用のファンイン・ファンアウト・デバイスとすることができる。

　図１６は、更なる変形例に係る光ファイバ接続構造７１を示す断面図である。図１６に示されるように、光ファイバ接続構造７１は、例えば、レンズ結合型マルチコアファイバのファンイン・ファンアウト・デバイス（Fan-In/Fan-Out：ＦＩＦＯ）を構成する。光ファイバ接続構造７１は、マルチコアファイバ８０と、複数のシングルコアファイバ９０と、マルチコアファイバ８０及び複数のシングルコアファイバ９０の間に介在する第１レンズ７０Ａと、複数のシングルコアファイバ９０及び第１レンズ７０Ａの間に介在する第２レンズ７０Ｂとを備える。

　マルチコアファイバ８０は複数のコア８１とクラッド８２とを有し、各シングルコアファイバ９０はコア９１とクラッド９２とを有する。なお、図１６では、簡略化のため、コア８１及びコア９１の図示を線状に示している。複数のシングルコアファイバ９０は第２フェルール９３に束ねられている。マルチコアファイバ８０は第１フェルール８３に保持されている。マルチコアファイバ８０は、第１レンズ７０Ａに対向する第１端面８４を有する。例えば、第１端面８４は、平坦状とされており、軸線方向Ｄに直交する平面に対して傾斜している。各シングルコアファイバ９０は、第２レンズ７０Ｂに対向する第２端面９４を有する。第２端面９４は、例えば第１端面８４と同様、平坦状とされており、軸線方向Ｄに直交する平面に対して傾斜している。

　第１レンズ７０Ａは、マルチコアファイバ８０に軸線方向Ｄに沿って対向する位置に配置されている。第１レンズ７０Ａは、マルチコアファイバ８０の複数のコア８１のそれぞれから出射した複数の光Ｌをマルチコアファイバ８０との反対側において集光する。第２レンズ７０Ｂは、シングルコアファイバ９０に軸線方向Ｄに沿って対向する位置に配置されている。

　第１レンズ７０Ａ及び第２レンズ７０ＢのそれぞれはＧＲＩＮレンズである。例えば、第２レンズ７０Ｂはビーム拡大部として機能するＧＲＩＮレンズであってもよい。第１レンズ７０Ａと第１端面８４との間には、反射防止（ＡＲ）コートが施されていてもよいし、微小な隙間が空いていてもよい。また、第１レンズ７０Ａと第１端面８４との間には接着剤（一例としてゲル状のもの）が介在していてもよい。第２レンズ７０Ｂと第２端面９４との間についても同様である。以上、図１６では、第１レンズ７０Ａ及び第２レンズ７０ＢがＧＲＩＮレンズである例について説明した。しかしながら、第１レンズ７０Ａ及び第２レンズ７０Ｂの少なくともいずれかがＧＲＩＮレンズであればよい。このように、第１レンズ及び第２レンズとしてＧＲＩＮレンズを用いることも可能である。

　以上、本開示に係る光ファイバ接続構造の実施形態及び変形例について説明した。しかしながら、本発明は、前述した実施形態又は変形例に限定されない。すなわち、本発明が請求の範囲に記載された要旨の範囲内において種々の変形及び変更が可能であることは、当業者によって容易に認識される。例えば、光ファイバ接続構造の各部の形状、大きさ、材料、数及び配置態様は上記の要旨の範囲内において適宜変更可能である。

１，３１，４１，５１，７１…光ファイバ接続構造
２，６２…第１コリメータ
３，６３…第２コリメータ
４…管状部材
４ｂ…第１端
４ｃ…第２端
５，４５…第１スリーブ
５ｂ…端面
６…第２スリーブ
６ｂ…端面
１０…第１光ファイバ
１３，４３，８３…第１フェルール
１３ｂ…第１フェルール端面
１４，４４，７０Ａ…第１レンズ
１４ｂ…第１レンズ端面
１４ｃ…端面
２０，２０Ａ…第２光ファイバ
２３，９３…第２フェルール
２３ｂ…第２フェルール端面
２４，７０Ｂ…第２レンズ
２４ｂ…第２レンズ端面
２４ｃ…端面
３２，４２…光機能部品
６０，８０…マルチコアファイバ（第１光ファイバ）
６５，９０…シングルコアファイバ（第２光ファイバ）
６６…端面
６７…コア
６８…ビーム拡大部
６８ｂ…テーパ部
８１…コア
８２…クラッド
８４…第１端面
９１…コア
９２…クラッド
９４…第２端面
Ｄ…軸線方向
Ｌ…光
Ｍ…ミラー
Ｐ…ピンホール治具
Ｐ１…挿入部
Ｐ２…フランジ部
Ｐ３…貫通孔
Ｓ１，Ｓ２…隙間
Ｓ２…隙間

Claims (11)

1. 　管状部材と、
   　前記管状部材の軸線が延びる方向である軸線方向の第１端に取り付けられる第１コリメータと、
   　前記管状部材の前記第１端とは反対側の第２端に取り付けられる第２コリメータと、を備え、
   　前記第１コリメータは、第１光ファイバと、前記第１光ファイバを保持する第１フェルールと、前記第１フェルールに隙間を介して対向する第１レンズと、前記第１レンズ及び前記第１フェルールを内部で保持する第１スリーブと、を有し、
   　前記第２コリメータは、第２光ファイバと、前記第２光ファイバを保持する第２フェルールと、前記第２フェルールに隙間を介して対向する第２レンズと、前記第２レンズ及び前記第２フェルールを内部で保持する第２スリーブと、を有し、
   　前記第１フェルールの外面と前記第１スリーブの内面、前記第１レンズの外面と前記第１スリーブの内面、前記第２レンズの外面と前記管状部材の内面、前記第２フェルールの外面と前記第２スリーブの内面、それぞれが接着剤を介して固定されており、
   　前記第１レンズが前記管状部材に対向した状態で前記第１スリーブが前記第１端に固定されており、　前記第２レンズが前記管状部材に入り込んだ状態で前記第２スリーブが前記第２端に固定されており、
   　前記第２フェルールの外径が前記第２レンズの外径よりも大きい、
   光ファイバ接続構造。
2. 　前記第１スリーブの端部と前記管状部材の第１端、前記第２スリーブの端部と前記管状部材の第２端、それぞれが接着剤を介して固定されている、
   請求項１に記載の光ファイバ接続構造。
3. 　前記第１レンズは、前記第１フェルールに対向する第１レンズ端面を有し、
   　前記第１フェルールは、前記第１レンズに対向する第１フェルール端面を有し、
   　前記軸線方向に直交する面に対する前記第１レンズ端面の傾斜角度が、前記軸線方向に直交する面に対する前記第１フェルール端面の傾斜角度と異なっており、
   　前記第１レンズから前記第２レンズに向かって前記軸線方向に沿って光が出射する、
   請求項１または請求項２に記載の光ファイバ接続構造。
4. 　前記第２レンズは、前記第２フェルールに対向する第２レンズ端面を有し、
   　前記第２フェルールは、前記第２レンズに対向する第２フェルール端面を有し、
   　前記軸線方向に直交する面に対する前記第２レンズ端面の傾斜角度が、前記軸線方向に直交する面に対する前記第２フェルール端面の傾斜角度と異なっており、
   　前記第２レンズから前記第１レンズに向かって前記軸線方向に沿って光が出射する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
5. 　前記管状部材に対向する前記第１レンズの端面が、前記管状部材に対向する前記第１スリーブの端面よりも前記第１スリーブの内側に入り込んでいる、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
6. 　前記管状部材に対向する前記第１レンズの端面、及び前記管状部材に入り込む前記第２レンズの端面、の少なくともいずれかが球面状を呈する、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
7. 　前記第１レンズ及び前記第２レンズの少なくともいずれかがＧＲＩＮレンズである、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
8. 　前記管状部材の内部に配置されたファラデー素子を備える、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
9. 　前記第１光ファイバは、マルチコアファイバであり、
   　前記第２光ファイバは、複数のシングルコアファイバであり、
   　前記複数のシングルコアファイバのそれぞれは、前記シングルコアファイバのコア内を伝搬してきた光のモードフィールド径を拡大可能なビーム拡大部を有する、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
10. 　前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバのいずれかが２心の光ファイバであり、
    　前記管状部材の内部に配置されたＷＤＭフィルタを備える、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
11. 　前記接着剤の最大厚みが５０μｍ以下である、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。

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