WO2023022219A1 - 光コネクタ、光コネクタ接続構造および光実装回路 - Google Patents

光コネクタ、光コネクタ接続構造および光実装回路 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an optical connector, an optical connector connection structure, and an optical mounting circuit.
  • Patent Document 1 proposes an optical connector using a GRIN lens in order to increase the optical coupling efficiency and reduce the influence of foreign matter, misalignment, etc. on IL (transmission loss).
  • the optical connection component of Patent Document 1 includes a first end and a second end located on the opposite side of the first end.
  • the first end has a first contact surface for contacting the mating connector, a first recess, and a first bottom surface.
  • the second end has a second contact surface that contacts the MT ferrule, a second recess, and a second bottom surface.
  • the first bottom surface and the second bottom surface face the optical fiber holding hole of the MT ferrule.
  • This optical connection component further includes a guide hole through which the guide pin can be inserted.
  • the resin constituting the optical connection component has a transmittance of 80% or more and 100% or less for light having a wavelength of 1210 nm or more and 1650 nm or less.
  • An optical connector includes the aforementioned optical connecting component, a plurality of optical fibers, and an MT ferrule.
  • a GRIN lens is fusion-spliced to each tip of the plurality of optical fibers (paragraph 0021).
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-122816 discloses a ferrule and an optical fiber that can easily mount an optical fiber with a lens in which a GRIN lens is fusion-spliced to the tip of the optical fiber while suppressing an increase in optical connection loss.
  • a connector is disclosed.
  • the ferrule and optical connector described in Patent Document 2 have a main body that holds a plurality of lensed optical fibers in which a GRIN lens is fusion-spliced to the tip of the optical fiber, and the main body extends along the X direction. and a lower member including a plurality of grooves arranged along the Y direction, and an upper member facing the plurality of grooves and separate from the lower member, the grooves supporting the optical fibers.
  • the lower member includes a first region and a second region positioned between the first region and the front end surface and supporting the GRIN lens, and the lower member comprises a second region provided between the first region and the second region.
  • a recess is further included, the first recess accommodating the fused portion of the optical fiber and the GRIN lens.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-161831 discloses an optical connector spacer, an optical connector, and an optical connection structure that can improve durability against attachment and detachment of an optical connector and suppress deterioration in positioning accuracy. It is
  • the optical connector spacer described in Patent Document 3 is a plate-like main body portion including one end surface facing the ferrule end surface, the other end surface on the opposite side of the one end surface, and an outer peripheral surface connecting the one end surface and the other end surface.
  • the main body has an opening that faces the optical fiber holding hole and allows light to pass from one end face to the other end face of the main body, a pair of recesses formed in at least one of the one end face and the other end face, and a pair of and a guide pin insertion hole formed in the recess, through which a pair of guide pins penetrates from one end surface to the other end surface.
  • a lens array is provided on the end face of the ferrule.
  • the lens array has a plurality of collimating lenses that collimate the light emitted from each optical fiber of the ferrule, and the collimating lenses are GRIN lenses, for example (paragraph 0023).
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-95431 discloses an optical connector coupling system with improved reliability.
  • the optical connector coupling system described in Patent Document 4 includes a first optical fiber, a first optical connector, a second optical fiber, a second optical connector, a spacer section, and an adapter.
  • the first optical connector includes a first ferrule having a first optical interface portion and a first housing.
  • the second optical connector includes a second ferrule having a second optical interface portion and a second housing.
  • a spacer portion is disposed on the first optical ferrule.
  • the first optical fiber is optically coupled to the second optical fiber via the first optical interface portion and the second optical interface portion, with the first ferrule and the second ferrule positioned relative to each other.
  • the first optical interface section has a plurality of GRIN (Gradient-Index) lenses arranged in parallel in the X-axis direction (paragraph 0042).
  • optical fibers are fixed to ferrules, and the end face of each optical fiber is positioned substantially flush with the end face of the ferrule, or the end face of the optical fiber slightly protrudes from the end face of the ferrule.
  • the end faces of optical fibers are typically polished to a desired finish.
  • the two ferrule assemblies are positioned and connected to each other via guide pins, and the connected optical connectors are fixed with a clamp spring or the like.
  • the optical fiber of one ferrule assembly contacts the optical fiber of the other ferrule assembly with a predetermined pressing force.
  • the end faces of the pair of optical fibers physically contact each other, causing optical transmission between the pair of optical fibers.
  • various factors reduce the efficiency of light transmission between optical fibers. For example, there are irregularities in the optical fiber endfaces, scratches, misalignment between a pair of optical fibers, dust between the optical fibers to be spliced, debris, and other foreign objects.
  • foreign matter such as dust adhering to the surface of the guide pin may enter the guide pin insertion hole, making smooth insertion and removal of the guide pin difficult. In this case, damage to the guide pin insertion holes may reduce the positioning accuracy of the optical connectors and increase the coupling loss.
  • a GRIN lens is fusion-spliced to each tip of a plurality of optical fibers.
  • the productivity is reduced due to fusion bonding between the optical fiber and the GRIN lens.
  • splice loss may increase.
  • the outer diameter of the fused portion between the optical fiber and the GRIN lens becomes larger than the outer diameters of the optical fiber and the GRIN lens.
  • the outer diameter of the fused portion is larger than the optical fiber insertion hole of the ferrule, it becomes difficult to insert the fused portion into the insertion hole.
  • the inner diameter of the insertion hole is made larger than that of the fused portion, the clearance between the insertion hole and the GRIN lens becomes large. Therefore, a special structure is required for the ferrule that accommodates the optical fiber and GRIN lens.
  • a GRIN lens is fused to the end face of the optical fiber, and a concave portion is formed in the ferrule to accommodate the fused portion. ing.
  • the collimating lens is held in a through hole provided in the lens holding member. Therefore, it is difficult to process the lens holding member, and it is also difficult to secure the accuracy of the operation of holding the lens in the extremely small hole of the lens holding member. Moreover, in Patent Document 3, the collimating lens and the ferrule are simply adhered. However, the end face of the optical fiber is exposed to the ferrule, and when an optical signal is passed from this optical fiber to the collimating lens, light reflection or loss occurs at the respective interfaces between the optical fiber and the adhesive, and between the adhesive and the collimating lens. occurs.
  • the GRIN lens provided in the first optical interface portion is arranged in the through hole formed in the plate-like first optical interface portion. is configured to Therefore, it is difficult to process the first optical interface portion and insert and arrange the lens into the lens holding member, as well as the accuracy.
  • the optical connector coupling system described in Patent Document 4 since the lens array is fixed together with the spacer by the latch, the clearance between the guide pin and the guide pin hole and the misalignment of each part when fitting using the spacer with the latch are prevented. , etc., resulting in variations in optical characteristics. If the holding hole is bent during molding, the posture of the lens-equipped optical fiber held in the holding hole is likely to be tilted. If the posture of the optical fiber with a lens is tilted near the front end face, the angle of the optical fiber with the lens is shifted at the front end face, which may increase the optical connection loss between the optical connectors.
  • optical connectors described in the above patent documents require a large spring force (20 N or more for 16 channels) when optical fibers are mounted at high density, making it difficult to achieve both high density and miniaturization. Therefore, an optical connector that can be optically connected with a lower pressing force is desired.
  • optical packaging circuits are being studied in which high-speed and high-density optical communication is directly introduced into an electronic substrate (or to the vicinity of the electronic substrate) without using electrical communication wiring.
  • some electronic components on the board become hot due to their operation, so it may be necessary to cool the entire electronic board by immersing it in a coolant.
  • conventional optical communication components were not designed to be immersed in liquids, and the optical characteristics of optical circuits tend to change when they come into contact with liquids such as coolants. There is a problem that it disappears or the loss becomes extremely large.
  • the coolant may contain foreign matter as it is circulated, and if the optical connector is immersed in the coolant, the transmission loss may worsen due to the influence of the foreign matter.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks. and its optical connector connection structure and optical mounting circuit. Another object of the present invention is to provide an optical connector, an optical connector connection structure, and an optical mounting circuit which have high transmission efficiency even when used as a part of an immersion processor.
  • An optical connector includes: a first ferrule having a first end face formed with an optical fiber insertion hole through which an optical fiber is inserted and a pair of guide pin insertion holes through which a pair of guide pins are inserted; a plate-shaped lens holding member adhered to the first end surface of the ferrule of the above via a refractive index matching adhesive layer; and a spacer provided on the side opposite to the first end surface side of the lens holding member,
  • the member has a member main body and a GRIN lens provided on the member main body, the spacer has a light guide portion for passing light transmitted through the GRIN lens, and the GRIN lens is optically coupled to the optical fiber. ing.
  • a conventional ferrule can be used because the GRIN lens is not fused to the end of the optical fiber.
  • By expanding the beam diameter using the GRIN lens for spatial transmission it is possible to reduce the influence of foreign matter such as dust on the fiber end face at the time of connection, misalignment, etc., on transmission loss.
  • the optical connector is immersed in a coolant or the like, it is possible to reduce the influence of foreign matter contained in the coolant.
  • a large spring force is required (for example, 20 N or more for 16 channels), but for spatial transmission, it is possible to hold with a spring force of about 3 N. That is, unlike the PC (Physical Contact) system, the non-contact type optical connection structure can optically connect a large number of optical fibers at the same time without requiring a large force for optical connection.
  • the length of the GRIN lens directly affects the focal length, but fusing the surface of the GRIN lens with heat affects the length of the lens.
  • the GRIN lens is formed by giving a concentration distribution to the components of the glass to create a spatial distribution of the refractive index, fusing the lens affects the spatial distribution of the concentration, making it impossible to obtain stable optical characteristics. there were.
  • the refractive index matching adhesive is used to bond the plate-like lens holding member to the first end surface of the first ferrule. Optical properties can be reliably maintained.
  • the optical connector may be an MT connector or an MPO connector provided with an MT ferrule.
  • the MT ferrule As the first ferrule, it is possible to realize a compact and high-density connection connector using the generally popular MT ferrule.
  • An optical connector according to a second aspect of the invention is the optical connector according to the invention of one aspect, wherein the light guide portion of the spacer may have a refractive index of 1.2 or more and 1.6 or less.
  • the light guide portion of the spacer may be made of resin or glass having a predetermined refractive index, or may be filled with a liquid having a predetermined refractive index.
  • the spacer main body may be made of a transparent resin material, and a refractive index matching agent may be applied between the spacer main body and the GRIN lens of the lens holding member.
  • An optical connector according to a third invention is the optical connector according to the first aspect or the second invention, wherein the light guide section may have an opening filled with a fluorine-based coolant.
  • the opening formed in the spacer is filled with the fluorine-based coolant.
  • the refrigerant can be used as a filling material for the light guide section, the optical connector can be suitably used in a system in which a server is immersed in liquid.
  • the processor and the like are cooled by immersing the entire electronic board of the optically mounted circuit in a coolant tank containing the liquid coolant.
  • the liquid refrigerant that fills the inside of the liquid immersion server has a higher specific heat than air, and the flow of the refrigerant can reduce the temperature gradient and efficiently remove heat.
  • the fluorine-based refrigerant has a boiling point as low as 50 degrees Celsius (122 degrees Fahrenheit)
  • the heat generated by the processor or the like will quickly boil the refrigerant.
  • the heat of vaporization at this time may be used for cooling the server.
  • the opening formed in the spacer is filled with the fluorine-based coolant.
  • the refrigerant can be used as a filling material for the light guide section, the optical connector can be suitably used in a system in which a server is immersed in liquid.
  • the refractive index of the refrigerant of the immersion processor is preferably 1.2 or more and 1.6 or less.
  • the opening of the spacer is filled with the coolant, which cools the optical mounted circuit and enables the members to be optically connected without hindrance.
  • Fluorinert registered trademark
  • the refractive index is 1.25 or more and 1.30 or less.
  • conventional spherical lenses such as plastic lenses designed for use in air, cannot be used in immersion processors because the lenses either cease to function or the focal length changes significantly, making it difficult to construct an expanded beam. could not.
  • a GRIN lens as in the present invention, an expanded beam can be realized in a liquid immersion state without being affected by the coolant.
  • An optical connector according to another invention may be immersed in a coolant for cooling electronic components.
  • optical modules in which an optical element is mounted on a substrate and the optical element and the optical fiber are optically coupled has been actively developed.
  • An optical mounting circuit that is directly introduced and does not use electrical wiring is being studied.
  • the entire electronic board may be submerged in a liquid coolant for cooling.
  • the optical characteristics of optical circuits are likely to change when they come into contact with a liquid such as a coolant, there is a problem that when an optical connector is immersed in a coolant, it often stops functioning or the loss becomes extremely large.
  • the optical connector according to another invention is not affected by the coolant even when the optical connector is used in an immersion processor. can be realized, and an optical connector with high transmission efficiency can be obtained.
  • An optical connector according to a fourth aspect is the optical connector according to any one of the first aspect to the third aspect, wherein the spacer has a frame, and the frame may have two or more flow paths. good.
  • the spacer may have a channel in the frame for guiding the coolant to the light guide section. With this flow path, the coolant can be smoothly guided to the light guide section, and the light guide section can be efficiently filled with the coolant, so that the optical characteristics can be stabilized in a short period of time.
  • the spacer may have one channel, but preferably has two or more channels. By having two or more flow paths, the air present in the opening of the frame can be efficiently released to the outside when the frame is immersed in the coolant, so that the light guide section can be more efficiently filled with the coolant. can.
  • An optical connector according to a fifth aspect is the optical connector according to any one of the first to fourth aspects, wherein the first end surface of the first ferrule and/or the member main body of the lens holding member includes a refractive index matching lens. A recessed portion or a projected portion may be formed to contain the resin of the adhesive.
  • the thickness of the adhesive layer can be made uniform, so the optical characteristics can be stabilized. In addition, this prevents excess adhesive from entering the guide pin insertion hole or the like, so that it is possible to suppress the occurrence of problems such as the inability to correctly insert the guide pin.
  • An optical connector connecting structure is a first optical connector connection structure having a first end face formed with an optical fiber insertion hole through which an optical fiber is inserted and a pair of guide pin insertion holes through which a pair of guide pins are inserted.
  • the lens holding member has a plate-like member body and a GRIN lens provided in the member body, the GRIN lens being aligned with the end surface of the optical fiber inserted through the optical fiber insertion hole, and the member body being , a lower plate member and an upper plate member are joined together, and a holding hole for holding the GRIN lens is formed in the joint surface between the lower plate member and the upper plate member.
  • the member main body is configured by joining a lower plate member and an upper plate member, and a holding hole for holding the GRIN lens is formed in the joint surface between the lower plate member and the upper plate member, so that the holding hole is provided.
  • the lens holding member can be manufactured easily and accurately.
  • the GRIN lens can be placed in the holding hole before joining the lower plate member and the upper plate member, and then the lower plate member and the upper plate member can be joined together. can be held in
  • the GRIN lens By expanding the beam diameter for spatial transmission using the GRIN lens, it is possible to reduce the effects on IL (transmission loss) caused by foreign matter such as dust on the fiber end face at the time of connection, misalignment, and the like. In particular, even when the optical connector is immersed in a coolant or the like, it is possible to reduce the influence of foreign matter contained in the coolant. Further, in the case of high-density mounting of 16 channels or more, if MPO is used, the spring force is 20 N or more, but for spatial transmission, it is possible to hold with a spring force of about 3 N.
  • the non-contact type optical connector connection structure 1 can optically connect a large number of optical fibers at the same time without requiring a large force for optical connection. Furthermore, since the plate-shaped lens holding member is adhered to the first end surface of the first ferrule using a refractive index matching adhesive, optical characteristics can be reliably maintained at the connection surface between the optical fiber and the GRIN lens. .
  • the optical connector may be an MT connector with an MT ferrule, an MPO connector, or a dedicated connection connector.
  • the MT ferrule As the first ferrule, it is possible to realize a compact and high-density connection connector using the generally popular MT ferrule.
  • An optical connector connection structure according to a seventh invention is the optical connector connection structure according to the sixth invention, wherein the second optical connector includes a second ferrule having a second end face, and the second ferrule has a second end face.
  • An optical fiber insertion hole through which an optical fiber is inserted and a pair of guide pin insertion holes through which a pair of guide pins are inserted may be formed in the second end surface.
  • An optical connector connection structure can be provided that prevents an increase in size and enables miniaturization.
  • An optical mounted circuit is an optical mounted circuit having a coolant tank containing a coolant and an electronic component, wherein the electronic component is immersed in the coolant of the coolant tank, and is connected to the electronic component.
  • a first ferrule having a first end face formed with an optical fiber insertion hole through which an optical fiber is inserted and a pair of guide pin insertion holes through which a pair of guide pins are inserted;
  • An optical connector connection structure can be provided that prevents an increase in size and enables miniaturization.
  • An optical mounted circuit is the optical mounted circuit according to the eighth aspect, wherein the lens holding member comprises a first surface on the first end surface side of the first ferrule and a side opposite to the first surface.
  • a spacer is disposed on the second surface side of the lens holding member, the spacer has an opening for passing light that has passed through the GRIN lens, and the opening is filled with a medium.
  • An optical connector connection structure can be provided that prevents an increase in size and enables miniaturization.
  • the refractive index of the refrigerant of the immersion processor is preferably 1.2 or more and 1.6 or less. Therefore, by immersing the optical connector in a water tank containing a coolant, the opening of the spacer is filled with the coolant, cooling the optical connector connection structure, and at the same time, optically connecting the respective members without hindrance.
  • the preferable refractive index is 1.25 or more and 1.30 or less.
  • conventional spherical lenses such as plastic lenses designed for use in air, cannot be used in immersion processors because the lenses either cease to function or the focal length changes significantly, making it difficult to construct an expanded beam. could not.
  • a GRIN lens as in the present invention, an expanded beam can be realized in a liquid immersion state without being affected by the coolant.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the optical connector connection structure of Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an exploded plan view of the optical connector connection structure of FIG. 1;
  • FIG. 2 is an exploded front view of the optical connector connection structure of FIG. 1;
  • FIG. FIG. 2 is a plan view of the optical connector connection structure of FIG. 1;
  • FIG. 2 is a front view, a plan view, a bottom view, a left side view, and a right side view of a ferrule used in the optical connector connection structure of FIG. 1;
  • 4 is a schematic explanatory diagram of the lens holding member of Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining the lens holding member of Embodiment 1.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a lens holding member of another embodiment;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a lens holding member of still another embodiment;
  • 3 is a schematic perspective view for explaining the spacer of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining another form of spacer;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a spacer of yet another form;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a spacer of yet another form;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a spacer of yet another form;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a spacer of yet another form;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a spacer of yet another form;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a spacer of yet another form;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a spacer of yet another form;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining a space
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an optical connector connection structure 1 according to one embodiment.
  • 2 is an exploded plan view showing the optical connector connection structure 1
  • FIG. 3 is an exploded front view of the optical connector connection structure 1.
  • the optical connector connection structure 1 of this embodiment includes a first ferrule 110 and a refractive index matching adhesive layer ( plate-shaped lens holding member 200 adhered via (not shown), the second optical connector 20 disposed facing the first end surface 112 of the first ferrule 110, and the lens holding member 200. and a spacer 300 disposed between the second optical connector 20 and having a light guiding portion 310 that allows light to pass between the lens holding member 200 and the second optical connector 20 .
  • the first optical connector 10 of the present embodiment has an optical fiber insertion hole 114 through which the optical fiber 30 is inserted and a pair of guide pins through which the pair of guide pins 40 are inserted.
  • a first ferrule 110 having a first end face 112 formed with an insertion hole 116, and a plate-like lens holding member adhered to the first end face 112 of the first ferrule 110 via a refractive index matching adhesive layer. 200;
  • the second optical connector 20 has a second ferrule 120 and a plate-like lens holding member 200 adhered to the second end surface 122 of the second ferrule 120 via a refractive index matching adhesive layer. can be done.
  • the optical connector connection structure 1 includes a first ferrule 110 and a second ferrule 120 connected to each other, and a first lens holding member disposed between the first and second ferrules 110 and 120. 200 , a second lens holding member 200 ′, and a spacer 300 .
  • the refractive index matching adhesive used for the refractive index matching adhesive layer preferably has a refractive index of 1.4 or more and 1.5 or less after curing, and more preferably 1.45 or more and 1.48 or less. . Thereby, the connection loss between the optical fiber 30 and the GRIN lens 250 can be minimized, and the generation of reflected light can be minimized.
  • an acrylic or epoxy optical adhesive can be used as the refractive index matching adhesive for the refractive index matching adhesive layer.
  • the refractive index matching adhesive may be either a thermosetting adhesive or a UV curable adhesive. If there are opaque members, it is preferable to use a thermosetting adhesive. In some cases, it is preferable to use a UV resistant adhesive. Thereby, the connection loss between the optical fiber 30 and the GRIN lens 250 can be minimized, and the generation of reflected light can be minimized.
  • the first and second ferrules 110 and 120 each have a substantially rectangular parallelepiped appearance, and are made of, for example, resin.
  • the first and second ferrules 110, 120 may be formed of a moldable resin such as polyphenylene sulfide or liquid crystal polymer (LCP) and may contain additives such as silica ( SiO2 ) to enhance the strength and stability of the resin. You can enhance your sexuality. It may be made of an inorganic material such as ceramics.
  • the first and second ferrules 110 and 120 have flat first and second end faces 112 and 122 provided on one end side in the connection direction and rear end faces 113 and 123 provided on the other end side.
  • first and second ferrules 110, 120 have a pair of side surfaces extending along the connection direction, and a bottom surface and a top surface.
  • the first end face 112 of the first ferrule 110 and the second end face 122 of the second ferrule 120 are arranged to face each other.
  • a pair of guide pin insertion holes (guide holes) 116 are formed in the first end face 112 and the second end face 122 in a direction intersecting the cross section of the optical fiber 30 along the optical axis.
  • a pair of guide pins 40 , 40 are inserted into the pair of guide pin insertion holes 116 . That is, the relative positions of the first ferrule 110 and the second ferrule 120 are determined by the pair of guide pins 40 , 40 .
  • a plurality of optical fiber insertion holes 114 into which the optical fibers 30 are inserted are formed in the first end face 112 .
  • the rear end surfaces 113 of the first and second ferrules 110 and 120 are formed with an introduction hole 117 for receiving the ribbon fiber composed of the plurality of optical fibers 30 (FIG. 5(d)).
  • a plurality of optical fiber insertion holes 114 are formed to penetrate from the first end surface 112 to the introduction hole 117 side. The optical fibers 30 are inserted and held in these optical fiber insertion holes 114 respectively.
  • the optical fibers 30 each extend along the connection direction and are arranged in a row in a horizontal direction crossing the connection direction.
  • the number of optical fiber insertion holes 114 can be determined according to the purpose. It may be one (in this case, a single-core ferrule) or plural (in this case, a multi-core ferrule). In this embodiment, an example of a multi-core MT ferrule such as 12-core, 16-core, etc., in which the optical fibers 30 are arranged in one row is described.
  • the optical fiber 30 of this embodiment has a bare optical fiber and a resin coating covering the bare optical fiber, and the bare optical fiber is exposed by removing the resin coating from the middle to the tip in the connection direction.
  • a bare optical fiber is held in the optical fiber insertion hole 114 .
  • the tip of each bare optical fiber is exposed at the first end face 112 and is, for example, flush with the first end face 112 or protrudes slightly.
  • the bare optical fiber is also simply referred to as optical fiber 30 .
  • the inner diameter of the optical fiber insertion hole 114 is set to 125.5 ⁇ m or more and 127.5 ⁇ m or less, and the bare optical fiber has an outer diameter of 125 ⁇ m.
  • the core diameter of the optical fiber 30 is 50 ⁇ m.
  • mode, and the wavelength of the optical signal can be appropriately selected according to the purpose.
  • a multimode fiber small-diameter clad fiber with a core diameter of 50 ⁇ m and a clad diameter of 80 ⁇ m may be used, or a single mode fiber with a core diameter of 10 ⁇ m and a clad diameter of 80 ⁇ m or 125 ⁇ m may be used.
  • the inner diameter of the optical fiber insertion hole 114, the lens design of the GRIN lens 250, the physical properties of the coolant, etc. can be appropriately selected according to the selected optical fiber or optical signal.
  • Lens holding member 200 Plate-shaped lens holding members 200 and 200' are provided on the first end surface 112 of the first ferrule 110 and the second end surface 122 of the second ferrule 120, respectively.
  • Lens holding member 200 has a plurality of GRIN lenses 250 that diffuse and collimate light emitted from optical fiber 30 of first ferrule 110 .
  • GRIN lens 250 is held in a holding hole 220 formed in lens holding member 200 .
  • the lens holding member 200 ′ arranged on the second ferrule 120 side has a plurality of GRIN lenses 250 that converge the light transmitted through the light guide portion 310 of the spacer 300 .
  • the GRIN lens 250 is held in a holding hole 220 formed in the lens holding member 200'.
  • each GRIN lens 250 is set equal to the arrangement pitch of the optical fibers 30 held by the first and second ferrules 110 and 120 .
  • Each GRIN lens 250 is arranged corresponding to the optical fiber 30 and optically connects the GRIN lens 250 and the optical fiber 30 .
  • Each GRIN lens 250 has a cylindrical shape and is arranged so that the central axis of the cylinder coincides with the central axis of the optical fiber 30 .
  • the optical fiber 30 of this embodiment is a multimode fiber having an outer diameter of 125 ⁇ m and a core diameter of 50 ⁇ m. More preferably, it is 180 ⁇ m or more and 220 ⁇ m or less. As a result, a multimode beam diameter of 50 ⁇ m is expanded to a diameter of 100 ⁇ m to 120 ⁇ m and transmitted after being collimated, so that transmission loss due to foreign matter or the like at the connection portion can be reduced.
  • the beam carrying the communication signal is collimated by the GRIN lens 250, and the signal can be transmitted between the first and second ferrules 110 and 120 without contact, thus connecting high-density optical fibers. Even in the case of doing so, it is not necessary to apply a strong force in the physical contact, and the optical connector can be made compact. Furthermore, unlike conventional optical systems that use spherical lenses, even when the optical connector is used in an immersion processor, it is not affected by the coolant and can achieve a stable expanded beam even when immersed in liquid. An optical connector with high transmission efficiency can be obtained.
  • the lens holding member 200 has a first surface 202 facing the first end surface 112, a second surface 204 opposite to the first surface 202, and a first surface 202 and a second surface. It is formed in a plate shape including an outer peripheral surface 206 that connects with the surface 204 .
  • guide holes 224 are formed at both ends of the lens holding member 200, through which the guide pins 40 that penetrate from the first surface 202 to the second surface 204 are inserted.
  • the distance between the pair of guide holes 224 , 224 formed in the lens holding member 200 is set equal to the distance between the pair of guide pin insertion holes 116 , 116 formed in the end surface of the first ferrule 110 .
  • the lens holding member 200 has a horizontally long plate-like member main body 210 and a GRIN lens 250 provided on the member main body 210 .
  • the member main body 210 is configured by vertically joining a laterally (horizontally) long lower plate member 212 and a laterally (horizontally) long upper plate member 214 . In order to join the lower plate member 212 and the upper plate member 214, they may be adhered with an adhesive.
  • a holding hole 220 for holding the GRIN lens 250 is formed between the upper surface (joint surface) of the lower plate member 212 and the lower surface (joint surface) of the upper plate member 214 .
  • a recess 216 is formed in the joint surface of the lower plate member 212 , and by joining the joint surface of the upper plate member 214 to the joint surface of the lower plate member 212 , a gap between the recess 216 and the joint surface of the upper plate member 214 is formed. , the holding hole 220 is formed.
  • the cross-sectional shape of the concave portion 216 may be U-shaped, V-shaped, semicircular, or the like.
  • the recess 216 is formed to have an inverted triangular cross-section. Since the joint surface (lower surface) of the upper plate member 214 is formed flat, when the joint surface (lower surface) of the upper plate member 214 is joined to the joint surface (upper surface) of the lower plate member 212, the joint surface (lower surface) of the upper plate member 214 and the joint surface (lower surface) of the lower plate member 212 are flat.
  • a holding hole 220 having an inverted triangular cross section is formed therebetween.
  • a plurality of inverted triangular holding holes 220 are formed continuously (in a sawtooth shape) along the longitudinal direction of the member body 210 .
  • the lens holding member 200 can be made of an inorganic material such as quartz, glass, ceramics, or the like, resin, or the like, which can be precisely processed. By processing the member main body 210 by cutting or the like, it is possible to accurately form the concave portion 216 having an inverted triangular cross section and the holding hole 220 having an inverted triangular cross section. Further, the lens holding member 200 may be made of transparent resin. Since the processing accuracy is high, the GRIN lens 250 can be arranged in the holding hole 220 as designed, and can be aligned (optically coupled) with the end face of the optical fiber 30 .
  • the GRIN lens 250 is placed in the concave portion 216 of the lower plate member 212 , and then the joint surface of the upper plate member 214 is brought into contact with the joint surface of the lower plate member 212 .
  • the GRIN lens 250 can be adhered and fixed to the holding hole 220 using an adhesive.
  • GRIN lens 250 may be fixed in recess 216 by filling recess 216 with an adhesive, or GRIN lens 250 may be held in holding hole 220 . It is also possible to fill the holding holes 220 with an adhesive to bond them.
  • the cross-sectional shape of the lower concave portions 218 formed at both ends of the lower plate member 212 may be semicircular, U-shaped, or V-shaped.
  • the cross-sectional shape of the upper concave portion 222 formed at both ends of the upper plate member 214 may be semicircular, U-shaped, or V-shaped.
  • the cross-sectional shape of the lower recess 218 formed in the lower plate member 212 is an inverted triangular cross-section, and the upper recess 222 is triangular in cross-section. Therefore, when the joint surface (upper surface) of the lower plate member 212 and the joint surface of the upper plate member 214 are joined, a guide hole (guide pin insertion hole) 224 having a rhombic cross section is formed between them.
  • the adhesive to be used include thermosetting epoxy resin-based and cyanoacrylic-based adhesives.
  • adhesion of acrylic, epoxy, vinyl, silicone, rubber, urethane, methacrylic, nylon, bisphenol, diol, polyimide, fluorinated epoxy, fluorinated acrylic, etc. agent can be used.
  • silicone type and acrylic type are preferably used.
  • the adhesive used to join the lower plate member 212 and the upper plate member 214 and the adhesive used to fix the GRIN lens 250 to the lens holding member 200 allow the guide pin 40 to be inserted into the guide pin insertion hole 116.
  • the lens holding member 200 may be provided with an adhesive reservoir.
  • an adhesive reservoir may be provided between the guide pin insertion hole 116 and the holding hole 220 .
  • the GRIN lens 250 held by the lens holding member 200 is aligned with the end face of the optical fiber 30 inserted through the optical fiber insertion hole 114 and optically coupled. Therefore, light emitted from the optical fiber 30 is transmitted through the GRIN lens 250 .
  • the number of GRIN lenses 250 is not limited to one, and a plurality of GRIN lenses may be provided. A plurality of them may be provided at regular intervals along the longitudinal direction (horizontal direction) of the lens holding member 200 .
  • the member body is configured by joining a lower plate member and an upper plate member, and a holding hole for holding a GRIN lens is formed in the joint surface between the lower plate member and the upper plate member.
  • the member main body is configured by joining a lower plate member and an upper plate member, and a holding hole for holding the GRIN lens is formed in the joint surface between the lower plate member and the upper plate member, so that the holding hole is provided.
  • the lens holding member can be manufactured easily and accurately. Also, the GRIN lens can be placed in the holding hole before joining the lower plate member and the upper plate member, and then the lower plate member and the upper plate member can be joined together. can be held in
  • the joint surface of the lower plate member is formed with a recess, and by joining the joint surface of the upper plate member to the joint surface of the lower plate member, a gap is formed between the recess and the joint surface of the upper plate member.
  • the holding hole may be formed by
  • the GRIN lens In order to hold the GRIN lens in the holding hole of the lens holding member, the GRIN lens is placed in the recess formed in the joint surface of the lower plate member, and then the joint surface of the upper plate member is joined to the joint surface of the lower plate member. Let it be. Therefore, the lens holding member can be manufactured relatively easily, the machining precision of the holding hole can be improved, and the GRIN lens can be held by the lens holding member with high accuracy.
  • An optical connector has lower concave portions for guide holes formed at both ends of a joint surface of a lower plate member, upper concave portions for guide holes formed at both end portions of a joint surface of an upper plate member, A guide hole may be formed between the lower concave portion and the upper concave portion at both ends of the lens holding member by joining the joint surface of the lower plate member and the joint surface of the upper plate member.
  • the lens holding member having the guide holes can be manufactured with high accuracy and relatively easily.
  • the lens holding member can be made of an inorganic material such as quartz, glass, ceramics, or the like, or a resin that can be precisely processed. By processing the member main body, it is possible to accurately form the recess having an inverted triangular cross section and the holding hole having an inverted triangular cross section.
  • the lens holding member may have an inverted triangular cross section in the lower concave portion, a triangular cross section in the upper concave portion, and a rhombic cross section in the guide hole.
  • the lens holding member can be formed from inorganic materials such as quartz, glass, ceramics, and resin that can be precisely processed. By processing the member main body, it is possible to accurately form a concave portion having an inverted triangular cross section and a guide hole for inserting a guide pin having an inverted triangular cross section.
  • the joint surface of the lower plate member and the joint surface of the upper plate member may be adhered with an adhesive.
  • the joint surface of the lower plate member and the joint surface of the upper plate member are adhered with an adhesive, so that the lens holding member can be easily manufactured.
  • the lens holding member 200a of another embodiment has a circular (cylindrical) holding hole 220 for holding the GRIN lens 250, and the lower plate member 212 and the upper plate member 214 are integrally formed without being separated.
  • FIG. 9 shows a schematic perspective view for explaining a lens holding member 200a of another embodiment. It is preferable that the inner diameter of the holding hole 220 of the lens holding member 200a of another embodiment is larger than the diameter of the GRIN lens 250 by 1 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the GRIN lens 250 is inserted into the holding hole 220 after being coated with an adhesive.
  • the lens holding member 200a can be assembled with high accuracy.
  • the GRIN lens 250 is configured such that the refractive index gradually changes (has a refractive index distribution) from the central portion toward the outer periphery.
  • GRIN lens 250 held by lens holding member 200 is configured to expand the light beam emitted from optical fiber 30 .
  • the GRIN lens 250 is configured to collimate divergent light emitted from the optical fiber 30 and emit parallel light in a direction.
  • the GRIN lens 250 has flat optical surfaces on both sides, which facilitates the attachment of the GRIN lens 250 to the retaining holes 220 of the lens retaining member 200 .
  • a GRIN lens can be used in which a refractive index distribution is formed by an "ion exchange" process in which a base material rod is immersed in a hot molten salt.
  • the rod is cut into lengths according to the application and both ends are polished.
  • the length of the GRIN lens 250 is preferably 0.5 mm or more and 1.5 mm or less, more preferably 0.8 mm or more and 1.2 mm or less. In this case, the sizes of the lens holding member 200 and the holding hole 220 can be reduced.
  • the GRIN lens 250 of the lens holding member 200 arranged on the side of the second ferrule 120 converges the light beam, which is parallel light that has passed through the light guide portion of the spacer and is incident on the GRIN lens 250 . is configured to focus on
  • the spacer 300 is positioned between the first end face 112 of the first ferrule 110 and the second end face 122 of the second ferrule 120 between the pair of lens holding members 200 . , 200′. That is, the spacer 300 can control the distance between the first end face 112 of the first ferrule 110 and the second end face 122 of the second ferrule 120 to be constant. The distance between the pair of ferrule end faces is controlled by controlling the distance between the pair of lens holding members 200 by the spacer 300 .
  • the spacer 300 may be adhered to at least one lens holding member 200, or may be joined by welding (laser welding or the like). When the spacer 300 is adhered to the lens holding member 200, the MPO connector is preferably used as the connector for adhesion.
  • the spacer 300 includes a spacer main body 305 including one end surface 301, the other end surface 302 on the opposite side of the one end surface 301, and an outer peripheral surface 303 connecting the one end surface 301 and the other end surface 302. ing.
  • One end face 301 of spacer 300 faces first end face 112 of first ferrule 110
  • the other end face 302 of spacer 300 faces second end face 122 of second ferrule 120 .
  • the spacer main body 305 may have an opening 311 as a light guide 310 that allows light to pass between the one end surface 301 and the other end surface 302 . In this embodiment, as shown in FIG.
  • the spacer 300 is provided with a pair of guide holes 320, 320 for inserting guide pins and an opening 311 for passing light. .
  • An optical path formed between the pair of lens holding members 200 and 200' passes through this opening 311 (light guide 310).
  • the inside of this opening 311 may be filled with gas or liquid having a predetermined refractive index.
  • the optical connector When immersed in liquid, it may be filled with a predetermined coolant.
  • transparent resin or glass having a predetermined refractive index may be provided inside the opening 311 .
  • the spacer body 305 has the opening 311, the spacer body 305 is formed in a frame shape. If the spacer 300 does not have an opening, the spacer main body 305 may be formed of a plate-like member (for example, sheet) transparent to the wavelength of light that is transmitted.
  • a pair of guide holes 320 , 320 through which the guide pin 40 penetrating from the one end surface 301 to the other end surface 302 is inserted is formed at both ends of the spacer 300 .
  • the interval between the pair of guide holes 320,320 is set equal to the interval between the pair of guide pin insertion holes 116,116 and the pair of guide holes 224,224.
  • one end surface 301 of the spacer 300 is adhered to the lens holding member 200 arranged on the first end surface 112 of the first ferrule 110 .
  • the other end surface 302 of the spacer 300 abuts on the lens holding member 200 arranged on the second end surface 122 of the second ferrule 120 when it is connected to the second ferrule 120 .
  • the optical connector (first optical connector) 10 is composed of the first ferrule 110 , the lens holding member 200 adhered to the first ferrule 110 , and the spacer 300 .
  • the first optical connector 10 By inserting the pair of guide pins 40 into the pair of guide pin insertion holes 116 and the pair of guide holes 224 in the first ferrule 110 and the pair of guide holes 320 in the spacer 300, the first optical connector 10, The positions of the lens holding member 200 and the spacer 300 are fixed.
  • the present invention can also be applied to a ferrule and an optical connector for optically coupling the single mode optical fibers 30 together. can be done.
  • optical coupling between the optical fiber 30 fixed to the first ferrule 110 of the first optical connector 10 and the optical fiber 30 fixed to the second optical connector 20 will be described below.
  • the light beam that propagates through the optical fiber 30 fixed to the first ferrule 110 and enters the GRIN lens 250 of the lens holding member 200 is expanded by the GRIN lens 250 and spreads through the light guide portion 310 (opening portion 311) of the spacer 300. emitted toward As shown in FIG. 8, GRIN lens 250 collimates divergent light from optical fiber 30 into a substantially parallel light beam.
  • the light beam expanded by the GRIN lens 250 propagates through the light guide section 310 and enters the GRIN lens 250 of the second optical connector 20, whereupon the optical fiber 30 fixed to the second ferrule 120 by the GRIN lens 250 is projected. It is focused on the end face and propagates through the optical fiber 30 .
  • the optical fiber 30 fixed to the first ferrule 110 and the optical fiber 30 fixed to the second ferrule 120 are optically coupled via the lens holding member 200 and the spacer 300 .
  • the light beam is expanded between the first optical connector 10 and the second optical connector 20 . Therefore, according to the optical connector connection structure 1 of the present embodiment, light is transmitted and received in the form of an expanded light beam, so that light is transmitted within a plane (XY plane) orthogonal to the optical coupling direction (Z-axis direction). It is possible to suppress the connection loss caused by the misalignment between the first optical connector 10 and the second optical connector 20 or the presence of a foreign object. Therefore, it is possible to reduce the optical characteristic connection loss due to axial misalignment, foreign matter on the end face of the optical fiber at the time of connection, and the like.
  • the second optical connector 20 includes a second ferrule 120 having a second end face 122.
  • the second end face 122 of the second ferrule 120 has an optical fiber insertion hole through which the optical fiber 30 is inserted and a pair of guide pins.
  • a pair of guide pin insertion holes through which the guide pin 40 is inserted may be formed.
  • the pair of guide pins 40 allows the pair of guide pin insertion holes 116 in the first ferrule 110, the pair of guide holes 224 in the lens holding member 200, the pair of guide holes 320 in the spacer 300, and the lens holding member.
  • the pair of guide holes 224 of 200' and the optical fiber insertion hole of the second ferrule 120 are precisely aligned. Thereby, the optical fiber 30 of the first optical connector 10 and the optical fiber 30 of the second optical connector 20 are optically connected to form the optical connector connection structure 1 .
  • the optical mounted circuit according to the present embodiment is an optical mounted circuit that includes a coolant tank containing a coolant and electronic components, and the electronic components are immersed in the coolant in the coolant tank.
  • the refractive index of the coolant is preferably 1.2 or more and 1.6 or less.
  • the refractive index is preferably 1.25 or more and 1.30 or less, more preferably 1.26 or more and 1.28 or less.
  • Optically mounted circuits refer to electronic equipment such as supercomputers and data centers that require ultra-high performance and stable operation and generate a large amount of heat, but are not limited to these.
  • Electronic components include processors, memories, servers, etc., and these electronic components have optical connectors.
  • the optical connector used in the above embodiments can be used as the optical connector used in the optically mounted circuit. That is, the optical connector includes a first ferrule 110 having a first end face 112 formed with an optical fiber insertion hole 114 through which an optical fiber is inserted and a pair of guide pin insertion holes 116 through which a pair of guide pins 40 are inserted. and a lens holding member 200 adhered to the first end surface 112 of the first ferrule 110 via a refractive index matching adhesive layer, the lens holding member 200 comprising a member main body 210 and a member main body 210 provided with the lens holding member 200.
  • the GRIN lens 250 is aligned so as to correspond to the end face of the optical fiber inserted through the optical fiber insertion hole 114 .
  • the lens holding member 200 has a first surface 202 on the side of the first end surface 112 of the first ferrule 110 and a second surface 204 opposite to the first surface 202 .
  • a spacer 300 is provided on the side of the surface 204.
  • the spacer 300 has an opening 311 (light guide 310) that allows the light that has passed through the GRIN lens 250 to pass through. filled.
  • it is a liquid immersion cooling system using a fluorocarbon-based cooling liquid.
  • each GRIN lens 250 is positioned with respect to the end face of the corresponding optical fiber 30, so that each GRIN lens 250 is optically coupled with the corresponding optical fiber 30. Furthermore, since each guide pin insertion hole 116 is positioned with respect to the corresponding guide hole 224 , each guide pin insertion hole 116 communicates with the corresponding guide hole 224 .
  • FIG. 10 shows a lens holding member 200b in which a pair of resin reservoir recesses 280 are formed on the first end surface 112 side of the first ferrule 110 of the lens holding member 200b.
  • the resin reservoir concave portion 280 is formed by a concave groove running vertically between the holding hole 220 and the guide hole 224 .
  • a convex portion may be provided.
  • the resin reservoir concave portion 280 or convex portion of the lens holding member 200b of the present embodiment may be provided in the lens holding member 200b having the circular (cylindrical) holding hole 220 shown in FIG.
  • the resin reservoir convex portion or concave portion may be provided on the lens holding member 200 side or may be provided on the spacer 300 side.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a spacer 300a in which a channel 350 is formed.
  • the spacer 300a of the present embodiment has a frame having an opening 311, and a channel 350 is formed in the frame so that the opening 311 communicates with the outside of the frame.
  • an external gas or liquid can be introduced into the opening 311 through the channel 350 .
  • the channel 350 may penetrate from one end surface 301 to the other end surface 302 of the spacer body 305 as shown in FIG. 350 may be formed.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing an example of a spacer 300b provided with two or more flow paths 350.
  • two flow paths 351 and 352 are provided so as to face one end surface 301 and the other end surface 302 of the spacer body 305 (front and back of the frame portion). can be formed above and below the frame.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing an example of a spacer 300c in which a spacer main body 305 is provided with a through portion 331 as a light guide portion.
  • the through portion 331 is a through hole in which an opening portion 311 for guiding an optical signal and a guide hole 320 for inserting the guide pin 40 are integrated.
  • a channel 350 may be further provided in the spacer 300c.
  • FIG. 15 is a schematic perspective view showing an example of a spacer 300d in which a spacer main body 305 is provided with a through portion 332 as a light guide portion.
  • the penetrating portion 332 of this embodiment is formed so as to pass through the plate-like spacer main body 305 in a slit shape. Therefore, the through portion 332 of the present embodiment is formed by integrating the opening portion 311 for guiding the optical signal, the guide hole 320 for inserting the guide pin 40, and the channel 350 for introducing liquid or the like. It is what has become.
  • the deep portion of the through portion 332 is provided at a position corresponding to the guide hole.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view showing an example of a spacer 300e in which a spacer body 305 is provided with a plurality of openings 312. As shown in FIG. A plurality of openings 312 are provided so that their central axes coincide with the GRIN lens 250 . The size of the opening 312 is set to be the same as or larger than the diameter of the optical surface of the GRIN lens 250 . Since a plurality of openings 312 are provided for each GRIN lens 250, stray light from adjacent GRIN lenses 250 can be reliably prevented from entering.
  • FIG. 17 shows an example of a spacer 300f according to still another embodiment, and the spacer 300f is entirely made of transparent resin or glass having a predetermined refractive index.
  • the spacer body 305 of the spacer 300f functions as the light guide section 310, the spacer 300f is provided with the guide hole 320, but it is not necessary to provide a through hole (opening 311, etc.).
  • the spacer 300f in this case is closely attached or adhered to the lens holding member 200, and is configured so that liquid does not enter the optical path even when immersed in a coolant or the like. Thereby, the connection loss can be reduced without being affected by the liquid.
  • the spacer 300f is a resin or glass body having a predetermined thickness, but the spacer 300f may be a resin film or the like.
  • FIG. 18 shows an example in which the guide hole 320 of the spacer 300f (FIG. 17) is a guide hole 321 formed in a slit-like shape through the outer peripheral surface 303 of the spacer main body 305. As shown in FIG. In this case, the spacer 300g can be easily processed.
  • the optical connector connection structure 1 corresponds to the "optical connector connection structure”
  • the optical fiber 30 corresponds to the "optical fiber”
  • the first ferrule 110 corresponds to the "first ferrule”
  • the first ferrule 110 corresponds to the "first ferrule”.
  • No. 2 ferrule 120 corresponds to the "second ferrule”
  • the optical fiber insertion hole 114 corresponds to the "optical fiber insertion hole”
  • the guide pin insertion hole 116 corresponds to the "guide pin insertion hole”
  • the first end face
  • the lens holding member 200 corresponds to the "lens holding member”
  • the member main body 210 corresponds to the “member main body”
  • the GRIN lens 250 corresponds to the "GRIN lens”
  • 2 corresponds to the "second optical connector”
  • the spacer 300 corresponds to the "spacer”.
  • optical connector connection structure 10 first optical connector (optical connector) 20 second optical connector 30 optical fiber 40 guide pin 110 first ferrule 114 optical fiber insertion hole 116 guide pin insertion hole 120 second ferrule 200 lens holding member 210 member body 212 lower plate member 214 upper plate member 216 recess 220 Holding hole 224 Guide hole (guide pin insertion hole) 250 GRIN lens 300 Spacer 310 Light guiding portion 311 Opening 320 Guide hole (guide pin insertion hole) 350 flow path

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Abstract

【課題】光ファイバを高密度実装する場合に、コネクタに必要なバネ力が増大するのを防止し小型化が可能となる光コネクタ、光コネクタ接続構造および光実装回路を提供すること。 【解決手段】光ファイバ３０が挿通される光ファイバ挿通孔１１４と一対のガイドピン４０が挿通される一対のガイドピン挿通孔１１６とが形成された第１端面１１２を有する第１のフェルール１１０と、第１のフェルール１１０の第１端面１１２に屈折率整合接着剤層を介して接着された板状のレンズ保持部材２００と、を備え、レンズ保持部材２００は、部材本体２１０と、部材本体２１０に設けられたＧＲＩＮレンズ２５０とを有し、ＧＲＩＮレンズ２５０は光ファイバ３０と光学的に結合されている。

Description

光コネクタ、光コネクタ接続構造および光実装回路
　本発明は、光コネクタ、光コネクタ接続構造および光実装回路に関する。
　光ファイバを相互に接続する構造は、一般にはフェルールを含む２つの嵌合されるフェルールアセンブリを使用することにより、光ファイバの取り扱いを容易にし、また位置決めを正確にする。
　特許文献１（ＷＯ２０１９/２４４３８８号公報）には、光結合効率を上げ、また異物、不整列などによるＩＬ（伝送損失）への影響を軽減するため、ＧＲＩＮレンズを使用した光コネクタが提案されている。
　特許文献１の光接続部品は、第１端部と、第１端部の反対側に位置する第２端部とを備える。第１端部は相手側コネクタに当接する第１当接面と第１凹部と第１底面とを有する。第２端部はＭＴフェルールに当接する第２当接面と第２凹部と第２底面とを有する。第１底面と第２底面はＭＴフェルールの光ファイバ保持孔に対向している。この光接続部品は、ガイドピンが挿通可能なガイド孔を更に備える。光接続部品を構成する樹脂では、波長が１２１０ｎｍ以上且つ１６５０ｎｍ以下である光に対して透過率が８０％以上且つ１００％以下である。一実施形態に係る光コネクタは、前述した光接続部品と、複数の光ファイバと、ＭＴフェルールとを備える。複数の光ファイバのそれぞれの先端にはＧＲＩＮレンズが融着接続されている（段落００２１）。
　特許文献２（特開２０２０－１２２８１６号公報）には、光接続損失の増大を抑制しつつ、光ファイバの先端にＧＲＩＮレンズが融着接続されたレンズ付き光ファイバを容易に実装できるフェルール及び光コネクタが開示されている。
　特許文献２に記載のフェルール及び光コネクタは、光ファイバの先端にＧＲＩＮレンズが融着接続された複数のレンズ付き光ファイバを保持する本体部を備え、本体部は、Ｘ方向に沿って延在すると共にＹ方向に沿って並ぶ複数の溝を含む下側部材と、複数の溝に対向しており下側部材とは別体の上側部材と、を有し、溝は、光ファイバを支持する第１領域と、第１領域と前端面との間に位置しておりＧＲＩＮレンズを支持する第２領域とを含み、下側部材は、第１領域と第２領域との間に設けられる第１凹部を更に含み、第１凹部は、光ファイバとＧＲＩＮレンズとの融着部分を収容するものである。
　特許文献３（特開２０１７－１６１８３１号公報）には、光コネクタの着脱に対する耐久性を高め、位置決め精度の低下を抑制することができる光コネクタ用スペーサ、光コネクタ、及び、光接続構造が開示されている。
　特許文献３に記載の光コネクタ用スペーサは、フェルール端面に対向する一端面と、一端面の逆側の他端面と、一端面と他端面とを接続する外周面とを含む板状の本体部を備え、本体部は、光ファイバ保持孔に対向し、本体部の一端面から他端面に光を通過する開口と、一端面及び他端面の少なくとも一方に形成される一対の凹部と、一対の凹部内に形成され、一対のガイドピンが一端面から他端面に貫通するガイドピン挿通孔と、を有し、ガイドピン挿通孔は、凹部内で開口側に偏って配置されている。フェルール端面には、レンズアレイが設けられている。レンズアレイは、フェルールの各光ファイバから出射した光をコリメートする複数のコリメートレンズを有しており、コリメートレンズは、例えばＧＲＩＮレンズである（段落００２３）。
　特許文献４（特開２０１６－９５４３１号公報）には、信頼性が改善された光コネクタ結合システムが開示されている。
　特許文献４に記載の光コネクタ結合システムは、第１光ファイバと、第１光コネクタと、第２光ファイバと、第２光コネクタと、スペーサ部と、アダプタとを備える。第１光コネクタは、第１光インターフェース部を有する第１フェルールと、第１ハウジングとを備える。第２光コネクタは、第２光インターフェース部を有する第２フェルールと、第２ハウジングとを備える。スペーサ部は、第１光フェルール上に配置される。第１フェルールと第２フェルールが互いに位置決めされた状態で、第１光ファイバは、第１光インターフェース部及び第２光インターフェース部を介して、第２光ファイバに光学的に結合される。第１光インターフェース部は、Ｘ軸方向に平行に配列した複数のＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ－Ｉｎｄｅｘ）レンズを有する（段落００４２）。
ＷＯ２０１９/２４４３８８号公報 特開２０２０－１２２８１６号公報 特開２０１７－１６１８３１号公報 特開２０１６－９５４３１号公報
　光コネクタの接続構造では、光ファイバはフェルールに固定され、各光ファイバの端面はフェルールの終端面とほぼ同一面に、あるいはフェルールの終端面から光ファイバ端面がわずかに突出して位置決めされる。光ファイバの端面は一般には所定の仕上げまで研磨される。
　２つのフェルールアセンブリは、ガイドピンを介して互いに位置決めをして接続され、接続した光コネクタ同士はクランプバネ等で固定される。このように、２つのフェルールアセンブリが嵌合されると、一方のフェルールアセンブリの光ファイバは、他方のフェルールアセンブリの光ファイバと所定の押圧力によって接触する。
　一対の光ファイバの端面は物理的に互いに接触し、一対の光ファイバの間で光伝送を生じさせる。そのような光コネクタ接続構造では、様々な要因によって光ファイバ間の光伝送の効率が減少する。例えば、光ファイバ端面の不規則性、傷、一対の光ファイバ間の不整列、接続される光ファイバ間のほこり、破片などの異物がある。
　例えば、光コネクタ同士の着脱が繰り返し行われる場合などに、ガイドピンの表面に付着したほこり等の異物がガイドピン挿通孔に入り込むことによって、ガイドピンを滑らかに挿脱できなくなる場合がある。この場合、ガイドピン挿通孔の損傷等によって光コネクタ同士の位置決め精度が低下し、結合損失が増加する場合がある。
　ほこりまたは破片などの異物のサイズと比較して光ファイバ間を通過する光パスは小さいため、そのような異物は光伝送に干渉しやすい。
　この場合、光ビームの幅を拡大するビームコネクタでは、ビームを拡大することにより、ほこりなどの異物に対してビーム間の相対的なサイズが増加されるので、異物、不整列などによる影響は減少する。
　したがって、異物による接続損失を低減するために、球面レンズを使用して拡大ビームを生成することも提案されているが、球面レンズと光ファイバとを整列させるための構造が複雑となる。
　特許文献１に記載の光接続部品では、複数の光ファイバのそれぞれの先端にＧＲＩＮレンズが融着接続されている。この場合、球面レンズを用いる必要はないが、光ファイバとＧＲＩＮレンズとの融着加工のため生産性が低下する。また、融着加工の精度が難しいため、接続損失が大きくなることがある。また、光ファイバとＧＲＩＮレンズとの融着部分の外径が光ファイバおよびＧＲＩＮレンズの外径よりも大きくなる。
　そのため、融着部分の外径がフェルールの光ファイバ挿入孔よりも大きくなると、挿入孔への融着部分の挿入が困難となる。一方、挿入孔の内径を融着部分よりも大きくすると、挿入孔とＧＲＩＮレンズとのクリアランスが大きくなってしまう結果、ＧＲＩＮレンズの位置ずれ等が生じ易くなり、光接続損失が増大する。よって、光ファイバおよびＧＲＩＮレンズを収容するフェルールに特別な構造を必要とする。
　特許文献２に記載のフェルールにおいても、光ファイバの端面にＧＲＩＮレンズを融着し、その融着部分を収容するためフェルールに凹部を形成しており、上記特許文献１と同様の欠点を有している。
　特許文献３に記載の光コネクタでは、コリメートレンズは、レンズ保持部材に設けた通孔に保持されている。よって、レンズ保持部材の加工が難しく、およびレンズ保持部材の非常に小さい孔にレンズを保持させる作業、精度の確保が難しい。
　また、特許文献３では、コリメートレンズとフェルールとが単に接着されている。しかしながら、フェルールには光ファイバの端面が露出しており、この光ファイバからコリメートレンズに光信号を通過させると、光ファイバと接着剤、および接着剤とコリメートレンズのそれぞれの界面で光反射または損失が発生するという問題がある。
　特許文献４に記載の光コネクタ結合システムでも、特許文献３と同様に、第１光インターフェース部に設けたＧＲＩＮレンズは、板状の第１光インターフェース部に形成した通孔にＧＲＩＮレンズを設けるように構成されている。よって、第１光インターフェース部の加工およびレンズ保持部材にレンズを挿入配置する作業および精度が難しい。
　また、特許文献４に記載の光コネクタ結合システムでは、スペーサと一緒にレンズアレイをラッチで固定するため、ガイドピンとガイドピン孔のクリアランスやラッチ付スペーサを用いた嵌合時の各部品の位置ずれなどが生じて、光学特性にばらつきが発生するという問題がある。
　成形時に、保持孔の曲がりが生じると、保持孔に保持されるレンズ付き光ファイバの姿勢に傾きが生じ易くなる。前端面付近においてレンズ付き光ファイバの姿勢が傾くと、前端面におけるレンズ付き光ファイバの角度ずれが生じ、光コネクタ間の光接続損失が増大するおそれがある。
　さらに、上記の各特許文献に記載の光コネクタでは、光ファイバを高密度実装する場合に、大きなバネ力が必要となり（１６ｃｈの場合２０Ｎ以上必要）、高密度化と小型化の両立が困難となるという問題が生じるため、より低い押圧力で光接続できる光コネクタが望まれている。
　また、近年、基板上に光素子を実装し、光素子と光ファイバとが光結合された光モジュールの開発がされている。これにより、高速かつ高密度の光通信を電子基板に（または電子基板の近傍まで）直接導入して、電気通信配線を介さない光実装回路が検討されている。そして、高速大容量のデータを処理すると、基板上の電子部品は動作によって高温になる部品があるため、電子基板全体を冷媒に沈めて冷却する必要が生じる場合がある。
　しかしながら、従来の光通信部品は液浸されることを前提に設計されておらず、また光学回路は冷媒などの液体に触れると光学特性が変化しやすいため、光コネクタを冷媒に沈めると機能しなくなるか、損失が極端に大きくなるという問題がある。また、冷媒は循環されて異物を含む場合があり、これに光コネクタを液浸すると異物の影響によって伝送損失が悪くなる場合がある。
　本発明は上記の欠点を解消するためになされたもので、その目的は、接続時のファイバ端面にあるゴミなどの異物、不整列などによる伝送損失への影響を軽減することができる光コネクタ、およびその光コネクタ接続構造、および光実装回路を提供することにある。
　本発明の他の目的は、液浸プロセッサの部品として使用しても、伝送効率の高い光コネクタ、光コネクタ接続構造および光実装回路を提供することにある。
　本発明の他の目的は、光ファイバを高密度実装する場合に、コネクタに必要なバネ力が増大するのを防止し小型化が可能となる光コネクタ、光コネクタ接続構造および光実装回路を提供することにある。
　本発明のさらに他の目的は、従来のフェルールを使用することができ、また加工精度が良く、構造が比較的簡単なレンズ保持部材を有する光コネクタ、光コネクタ接続構造および光実装回路を提供することにある。
（１）
　一局面に従う光コネクタは、光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔と一対のガイドピンが挿通される一対のガイドピン挿通孔とが形成された第１端面を有する第１のフェルールと、第１のフェルールの第１端面に屈折率整合接着剤層を介して接着された板状のレンズ保持部材と、レンズ保持部材の第１端面側と反対側に設けられたスペーサと、を備え、レンズ保持部材は、部材本体と、部材本体に設けられたＧＲＩＮレンズとを有し、スペーサは、ＧＲＩＮレンズを透過した光を通過させる導光部を有し、ＧＲＩＮレンズは光ファイバと光学的に結合されている。
　これにより、光ファイバの端部にＧＲＩＮレンズを融着することがないので、従来のフェルールを使用することができる。
　ＧＲＩＮレンズを用いてビーム径を拡大して空間伝送することにより、接続時のファイバ端面にあるゴミなどの異物、不整列などによる伝送損失への影響を軽減することが可能になる。特に、光コネクタを冷媒等に液浸した場合にも、冷媒中に含まれる異物の影響を軽減することが可能となる。
　また、光ファイバを高密度実装する場合に、大きなバネ力が必要となる（例えば１６ｃｈの場合２０Ｎ以上）のに対し、空間伝送のため３Ｎ程度のバネ力での保持でも可能となる。すなわち、非接触方式の光接続構造では、ＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｏｎｔａｃｔ）方式と異なり、光接続に大きな力を必要とすることなく多数の光ファイバを同時に光接続することができる。
　特にＧＲＩＮレンズはレンズの長さが焦点距離に直接影響するところ、ＧＲＩＮレンズの表面を熱で融着するとレンズの長さに影響するため、正確な平行方向の光線が得られず接続損失に影響を与えるという問題がある。またＧＲＩＮレンズはガラスの成分に濃度分布与えることで屈折率に空間分布を作りレンズを形成するため、レンズを融着すると濃度の空間分布に影響して安定な光学特性が得られなくなるという問題があった。本発明の光コネクタは、屈折率整合接着剤を用いて第１のフェルールの第１端面に板状のレンズ保持部材を接着するので、光ファイバとＧＲＩＮレンズの接続面において融着を行うことなく光学的特性を確実に維持することができる。
　なお、光コネクタが、ＭＴフェルールを備えたＭＴコネクタまたはＭＰＯコネクタであってもよい。第１のフェルールがＭＴフェルールであることで、一般に普及しているＭＴフェルールを用いて、小型かつ高密度の接続コネクタを実現することができる。
（２）
　第２の発明に係る光コネクタは、一局面の発明に係る光コネクタであって、スペーサの導光部の屈折率が１．２以上１．６以下であってもよい。
　これにより、レンズ保持部材のＧＲＩＮレンズとスペーサの導光部との界面で生じる光反射を最小限にすることができる。なお、この場合のスペーサの導光部は、所定の屈折率を有する樹脂またはガラスで構成されていてもよいし、所定の屈折率を有する液体が充填されていてもよい。また、スペーサ本体が透明の樹脂素材で形成されていてもよく、スペーサ本体とレンズ保持部材のＧＲＩＮレンズとの間には屈折率整合剤が塗布されていてもよい。
（３）
　第３の発明に係る光コネクタは、一局面または第２の発明に係る光コネクタであって、導光部は、フッ素系冷媒で充填された開口部を有してもよい。
　光コネクタがフッ素系冷媒中に浸漬される場合に、スペーサに形成した開口部にフッ素系冷媒が充填されることになる。その結果、レンズ保持部材のＧＲＩＮレンズから放射された光がスペーサの導光部を反射することなく通過させることができる。また、冷媒を導光部の充填材料として使用することができるので、サーバーが液浸されるシステムに光コネクタを好適に用いることができる。
　液浸サーバーにおいては光実装回路の電子基板全体を液体冷媒の入った冷媒槽に沈めることで、プロセッサなどが冷却される。液浸サーバーの内部を満たす液体冷媒は、空気に比べて比熱が大きく、冷媒の流れにより温度勾配を小さくして効率的に除熱することができる。また、フッ素系冷媒は沸点がセ氏５０度（カ氏１２２度）と低いものを用いると、プロセッサなどが発する熱によってすぐ沸騰する。この際の気化熱（液体が気体になる際に周囲から奪う熱）がサーバー冷却に使用してもよい。
　光コネクタがフッ素系冷媒中に浸漬される場合に、スペーサに形成した開口部にフッ素系冷媒が充填されることになる。その結果、レンズ保持部材のＧＲＩＮレンズから放射された光がスペーサの導光部を反射することなく通過させることができる。また、冷媒を導光部の充填材料として使用することができるので、サーバーが液浸されるシステムに光コネクタを好適に用いることができる。
　液浸プロセッサの冷媒の屈折率は、１．２以上１．６以下とすることが好ましい。冷媒が収容される冷媒槽に、光コネクタを浸漬することにより、スペーサの開口部に冷媒が充填され、光実装回路を冷却すると同時に、支障なく各部材を光接続することができる。なお、冷媒としてフロリナート（登録商標）を用いる場合、屈折率は１．２５以上１．３０以下である。
　また、従来の空気中での使用を前提として設計されたプラスチックレンズ等の球面レンズは、液浸プロセッサに用いるとレンズが機能しなくなる又は焦点距離が大きく変わるために、拡大ビームを構築することができなかった。一方で、本発明のようにＧＲＩＮレンズを用いることで、冷媒の影響を受けず液浸状態で拡大ビームを実現することができる。
　他の発明に係る光コネクタは、光コネクタが、電子部品を冷却するための冷媒中に浸漬されてもよい。
　基板上に光素子を実装し、光素子と光ファイバとが光結合された光モジュールの開発が近年活発にされており、高速高密度の光通信を電子基板に（または電子基板の近傍まで）直接導入して、電気配線を介さない光実装回路が検討されている。
　一方で、基板上の電子部品は動作によって高温になる部品もあるため、電子基板全体を液体冷媒に沈めて冷却する場合がある。しかしながら、光学回路は冷媒などの液体に触れると光学特性が変化しやすいため、光コネクタを冷媒に沈めると多くの場合は機能しなくなるか、極端に損失が大きくなるという問題がある。
　他の発明に係る光コネクタは、従来のような球面レンズを使用した光学系とは異なり、光コネクタを液浸プロセッサに用いた場合も、冷媒の影響を受けず液浸状態でも安定した拡大ビームを実現することができ、伝送効率の高い光コネクタとすることができる。
（４）
　第４の発明に係る光コネクタは、一局面から第３のいずれかの発明に係る光コネクタであって、スペーサは、枠体を有し、枠体に２以上の流路を有してもよい。
　スペーサは、導光部に冷媒を誘導するための流路を枠体に有してもよい。この流路によって、導光部にスムーズに冷媒を誘導することができ、導光部を冷媒で効率的に充満させることができるため、短時間で光学特性を安定にすることができる。
　スペーサの流路は、１つであってもよいが、２以上有することが好ましい。２以上の流路を有することによって、冷媒に浸漬した場合に枠体の開口部に存在する空気を効率よく外部に逃がすことができるので、より効率的に導光部を冷媒で充満させることができる。
（５）
　第５の発明に係る光コネクタは、一局面から第４のいずれかの発明に係る光コネクタであって、第１のフェルールの第１端面および／またはレンズ保持部材の部材本体に、屈折率整合接着剤の樹脂だまり凹部または凸部が形成されてもよい。
　これにより、接着剤層の厚みを均一にすることができるので、光学特性を安定にすることができる。また、これにより、余分な接着剤がガイドピン挿通孔等に入り込むのを防止するため、ガイドピンが正しく差し込めなくなるなどの不具合発生を抑制することができる。
（６）
　第６の発明に係る光コネクタ接続構造は、光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔と一対のガイドピンが挿通される一対のガイドピン挿通孔とが形成された第１端面を有する第１のフェルールと、第１のフェルールの第１端面に屈折率整合接着剤層を介して接着された板状のレンズ保持部材と、第１のフェルールの第１端面に対向して配設された第２の光コネクタと、レンズ保持部材と第２の光コネクタとの間に配設されており、レンズ保持部材と第２の光コネクタとの間に光を通過させ得る導光部を有するスペーサと、を備え、レンズ保持部材は、板状の部材本体と、部材本体に設けられたＧＲＩＮレンズとを有し、ＧＲＩＮレンズは光ファイバ挿通孔に挿通された光ファイバの端面と整列され、部材本体は、下側板部材と上側板部材とを接合して構成され、下側板部材と上側板部材との接合面に、ＧＲＩＮレンズを保持する保持孔が形成されている。
　これにより、光ファイバの端部にＧＲＩＮレンズを融着することがないので、従来のフェルールを使用することができる。
　部材本体は、下側板部材と上側板部材とを接合して構成され、下側板部材と上側板部材との接合面に、ＧＲＩＮレンズを保持する保持孔が形成されているので、保持孔を有するレンズ保持部材を容易にかつ精度良く製造することができる。
　また、下側板部材と上側板部材とを接合する前に、保持孔にＧＲＩＮレンズを配置し、その後に下側板部材と上側板部材とを接合することができるので、精度良くＧＲＩＮレンズを保持孔に保持させることができる。
　ＧＲＩＮレンズを用いてビーム径を拡大して空間伝送することにより、接続時のファイバ端面にあるゴミなどの異物、不整列などによるＩＬ（伝送損失）への影響を軽減することが可能になる。特に、光コネクタを冷媒等に液浸した場合にも、冷媒中に含まれる異物の影響を軽減することが可能となる。
　また、１６ｃｈ以上の高密度実装する場合に、ＭＰＯを採用するとバネ力が２０Ｎ以上となるのに対し、空間伝送のため３Ｎ程度のバネ力での保持でも可能となる。すなわち、非接触方式の光コネクタ接続構造１では、ＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｏｎｔａｃｔ）方式と異なり、光接続に大きな力を必要とすることなく多数の光ファイバを同時に光接続することができる。
　さらに、屈折率整合接着剤を用いて第１のフェルールの第１端面に板状のレンズ保持部材を接着するので、光ファイバとＧＲＩＮレンズの接続面において光学的特性を確実に維持することができる。
　なお、光コネクタが、ＭＴフェルールを備えたＭＴコネクタまたはＭＰＯコネクタであってもよく、専用の接続コネクタであってもよい。第１のフェルールがＭＴフェルールであることで、一般に普及しているＭＴフェルールを用いて、小型かつ高密度の接続コネクタを実現することができる。
（７）
　第７の発明に係る光コネクタ接続構造は、第６の発明に係る光コネクタ接続構造であって、第２の光コネクタは、第２端面を有する第２のフェルールを含み、第２のフェルールの第２端面に、光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔と一対のガイドピンが挿通される一対のガイドピン挿通孔とが形成されていてもよい。
　これにより、接続時のファイバ端面にあるゴミなどの異物、不整列などによる伝送損失への影響を軽減することができ、また、光ファイバを高密度実装する場合に、コネクタに必要なバネ力が増大するのを防止し小型化が可能となる光コネクタ接続構造とすることができる。
（８）
　第８の発明に係る光実装回路は、冷媒を入れた冷媒槽と、電子部品と、を有し、電子部品が冷媒槽の冷媒中に浸漬された光実装回路であって、電子部品に接続される光コネクタは、光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔と一対のガイドピンが挿通される一対のガイドピン挿通孔とが形成された第１端面を有する第１のフェルールと、第１のフェルールの第１端面に屈折率整合接着剤層を介して接着された板状のレンズ保持部材と、を備え、レンズ保持部材は、部材本体と、部材本体に設けられたＧＲＩＮレンズとを有し、ＧＲＩＮレンズは光ファイバ挿通孔に挿通された光ファイバの端面と整列されている。
　これにより、接続時のファイバ端面にあるゴミなどの異物、不整列などによる伝送損失への影響を軽減することができ、また、光ファイバを高密度実装する場合に、コネクタに必要なバネ力が増大するのを防止し小型化が可能となる光コネクタ接続構造とすることができる。
（９）
　第９の発明に係る光実装回路は、第８の発明に係る光実装回路であって、レンズ保持部材は、第１のフェルールの第１端面側の第１面と、第１面と反対側の第２面とを有し、レンズ保持部材の第２面側にスペーサが配設され、スペーサは、ＧＲＩＮレンズを透過した光を通過させる開口部を有し、開口部に媒体が充填されている。
　これにより、接続時のファイバ端面にあるゴミなどの異物、不整列などによる伝送損失への影響を軽減することができ、また、光ファイバを高密度実装する場合に、コネクタに必要なバネ力が増大するのを防止し小型化が可能となる光コネクタ接続構造とすることができる。
　液浸プロセッサの冷媒の屈折率は、１．２以上１．６以下とすることが好ましい。よって、冷媒が収容される水槽に、光コネクタを浸漬することにより、スペーサの開口部に冷媒が充填され、光コネクタ接続構造を冷却すると同時に、支障なく各部材を光接続することができる。なお、冷媒としてフロリナート（登録商標）を用いる場合、好ましい屈折率は１．２５以上１．３０以下である。
　また、従来の空気中での使用を前提として設計されたプラスチックレンズ等の球面レンズは、液浸プロセッサに用いるとレンズが機能しなくなる又は焦点距離が大きく変わるために、拡大ビームを構築することができなかった。一方で、本発明のようにＧＲＩＮレンズを用いることで、冷媒の影響を受けず液浸状態で拡大ビームを実現することができる。
実施形態１の光コネクタ接続構造の分解斜視図である。 図１の光コネクタ接続構造の分解平面図である。 図１の光コネクタ接続構造の分解正面図である。 図１の光コネクタ接続構造の平面図である。 図１の光コネクタ接続構造で使用するフェルールの正面図、平面図、底面図、左側面図、および右側面図である。 実施形態１のレンズ保持部材の模式的説明図である。 実施形態１のレンズ保持部材を説明するための模式的斜視図である。 光コネクタの作用および光ビームを説明するための参考断面図（図４のＡ－Ａ'線断面図）である。 他の実施形態のレンズ保持部材を説明するための模式的斜視図である。 さらに他の実施形態のレンズ保持部材説明するための模式的斜視図である。 実施形態１のスペーサを説明するための模式的斜視図である。 他の形態のスペーサを説明するための模式的斜視図である。 さらに他の形態のスペーサを説明するための模式的斜視図である。 さらに他の形態のスペーサを説明するための模式的斜視図である。 さらに他の形態のスペーサを説明するための模式的斜視図である。 さらに他の形態のスペーサを説明するための模式的斜視図である。 さらに他の形態のスペーサを説明するための模式的斜視図である。 さらに他の形態のスペーサを説明するための模式的斜視図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施形態として複数の実施形態を示すが、それぞれの実施形態は、単独で実施してもよいし１以上の複数の実施形態を組み合わせて実施してもよい。
　以下の説明においては、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
［実施形態１］
（光コネクタ接続構造１）
　図１は一形態に係る光コネクタ接続構造１を示す分解斜視図である。図２は光コネクタ接続構造１を示す分解平面図であり、図３は光コネクタ接続構造１の分解正面図である。
　図１から図３、および図６に示すように、本実施形態の光コネクタ接続構造１は、第１のフェルール１１０と、第１のフェルール１１０の第１端面１１２に屈折率整合接着剤層（図示せず）を介して接着された板状のレンズ保持部材２００と、第１のフェルール１１０の第１端面１１２に対向して配設された第２の光コネクタ２０と、レンズ保持部材２００と第２の光コネクタ２０との間に配設されており、レンズ保持部材２００と第２の光コネクタ２０との間に光を通過させ得る導光部３１０を有するスペーサ３００と、を備える。
　また、本実施形態の第１の光コネクタ１０は、図１～図５に示すように、光ファイバ３０が挿通される光ファイバ挿通孔１１４と一対のガイドピン４０が挿通される一対のガイドピン挿通孔１１６とが形成された第１端面１１２を有する第１のフェルール１１０と、第１のフェルール１１０の第１端面１１２に屈折率整合接着剤層を介して接着された板状のレンズ保持部材２００と、を備える。
　第２の光コネクタ２０は、第２のフェルール１２０と、第２のフェルール１２０の第２端面１２２に屈折率整合接着剤層を介して接着された板状のレンズ保持部材２００と、を有することができる。そのような場合、光コネクタ接続構造１は、互いに接続される第１のフェルール１１０および第２のフェルール１２０、第１および第２のフェルール１１０，１２０の間に配置される第１のレンズ保持部材２００、第２のレンズ保持部材２００’、およびスペーサ３００を備えている。
（屈折率整合接着剤層）
　屈折率整合接着剤層に用いられる屈折率整合接着剤は、硬化後の屈折率が１．４以上１．５以下とすることが好ましく、１．４５以上１．４８以下とすることがより好ましい。これによって、光ファイバ３０とＧＲＩＮレンズ２５０との接続損失を最小限にして、かつ反射光の発生を最小限にすることができる。
　屈折率整合接着剤層の屈折率整合接着剤としては、アクリルまたはエポキシ系の光学接着剤を用いることができる。屈折率整合接着剤は、熱硬化性接着剤であってもＵＶ硬化性接着剤であってもよく、不透明な部材がある場合は熱硬化性接着剤とすることが好ましく、熱に弱い部材がある場合はＵＶ化性接着剤とすることが好ましい。これによって、光ファイバ３０とＧＲＩＮレンズ２５０との接続損失を最小限にして、かつ反射光の発生を最小限にすることができる。
（フェルール）
　第１および第２のフェルール１１０，１２０は、それぞれ略直方体状の外観を有しており、例えば樹脂などによって成形される。第１および第２のフェルール１１０，１２０はポリフェニレンサルファイドまたは液晶ポリマ（ＬＣＰ）等の成形可能な樹脂で形成されてもよく、またシリカ（ＳｉＯ２）等の添加剤を含んで樹脂の強度および安定性を強化させてもよい。セラミックスなどの無機材料で形成されていてもよい。
　第１および第２のフェルール１１０，１２０は、接続方向の一端側に設けられた平坦な第１端面１１２，第２端面１２２と、他端側に設けられた後端面１１３，１２３とを有する。また、第１および第２のフェルール１１０，１２０は、接続方向に沿って延びる一対の側面と、底面及び上面とを有する。
　第１のフェルール１１０の第１端面１１２と、第２のフェルール１２０の第２端面１２２とは互いに対向して配置される。
　これらの第１端面１１２および第２端面１２２には、光ファイバ３０の光軸に沿った断面と交差する方向に並ぶ一対のガイドピン挿通孔（ガイド孔）１１６が形成されている。一対のガイドピン挿通孔１１６には、一対のガイドピン４０，４０が挿入される。すなわち、一対のガイドピン４０，４０によって、第１のフェルール１１０と第２のフェルール１２０との相対位置が決められる。
　第１端面１１２には、光ファイバ３０が挿入される複数の光ファイバ挿通孔１１４が形成されている。第１および第２のフェルール１１０，１２０の後端面１１３には、複数本の光ファイバ３０からなるリボンファイバを受け入れる導入孔１１７が形成されている（図５（ｄ））。
　複数の光ファイバ挿通孔１１４は、第１端面１１２から導入孔１１７側に亘って貫通するように形成されている。これらの光ファイバ挿通孔１１４にはそれぞれ光ファイバ３０が挿入されて保持される。
　光ファイバ３０は、接続方向に沿って各々延びており、接続方向と交差する水平方向に一列に並んで配置されている。光ファイバ挿通孔１１４の数は目的に応じて決定することができる。１つでもよく（この場合は単心フェルールになる。）、複数（この場合は多心フェルールになる。）でも良い。本実施形態では、光ファイバ３０が１列に配列された１２心、１６心など多心のＭＴフェルールの例を記載している。
　本実施形態の光ファイバ３０は、裸光ファイバと裸光ファイバを覆う樹脂被覆とを有し、接続方向における途中から先端に亘って樹脂被覆が除去されることにより裸光ファイバが露出する。
　光ファイバ挿通孔１１４には、裸光ファイバが保持されている。各裸光ファイバの先端は、第１端面１１２において露出しており、例えば第１端面１１２と面一、またはわずかに突出している。本発明では、裸光ファイバを単に光ファイバ３０ともいう。
　本実施の形態においては、光ファイバ挿通孔１１４の内径は１２５．５μｍ以上１２７．５μｍ以下として、裸光ファイバの外径は１２５μｍのマルチモードファイバを用いた。この場合、光ファイバ３０のコア径は５０μｍである。
　なお、本実施の形態では、クラッド径１２５μｍのマルチモード光ファイバで１３００ｎｍの光信号を伝送する場合について説明をするが、光ファイバ３０はクラッド径が８０μｍ等であってもよく、マルチモードまたはシングルモードであってよく、また、光信号の波長も目的に応じて適宜選択することができる。例えば、コア径５０μｍ、クラッド径８０μｍのマルチモードファイバ（細径クラッドファイバ）を用いてもよく、コア径１０μｍ、クラッド径８０μｍまたは１２５μｍのシングルモードファイバを用いることができる。この場合、選択される光ファイバまたは光信号に応じて、光ファイバ挿通孔１１４の内径、ＧＲＩＮレンズ２５０のレンズ設計、冷媒の物性等は適宜選択することができる。
（レンズ保持部材２００）
　第１のフェルール１１０の第１端面１１２、および第２のフェルール１２０の第２端面１２２には、板状のレンズ保持部材２００，２００’がそれぞれ設けられている。
　レンズ保持部材２００は、第１のフェルール１１０の光ファイバ３０から出射した光を拡散し、およびコリメートする複数のＧＲＩＮレンズ２５０を有している。ＧＲＩＮレンズ２５０は、レンズ保持部材２００に形成された保持孔２２０に保持されている。また、第２のフェルール１２０側に配設されたレンズ保持部材２００’は、スペーサ３００の導光部３１０を透過した光を集束する複数のＧＲＩＮレンズ２５０を有している。ＧＲＩＮレンズ２５０は、レンズ保持部材２００’に形成された保持孔２２０に保持されている。
　各ＧＲＩＮレンズ２５０の配列ピッチは、第１および第２のフェルール１１０，１２０に保持された光ファイバ３０の配列ピッチと等しく設定されている。各ＧＲＩＮレンズ２５０は光ファイバ３０に対応して配列され、ＧＲＩＮレンズ２５０および光ファイバ３０を光学的に接続する。
　各ＧＲＩＮレンズ２５０は、円柱形状であり、円柱の中心軸は光ファイバ３０の中心軸と一致するように配置される。そして本実施形態の光ファイバ３０は、外径が１２５μｍでコア径が５０μｍのマルチモードファイバであり、この場合、各ＧＲＩＮレンズ２５０の外径は、１３０μｍ以上３００μｍ以下が好ましく、１５０μｍ以上２５０μｍ以下がより好ましく、１８０μｍ以上２２０μｍ以下がさらに好ましい。
　これにより、直径５０μｍのマルチモードのビーム径が直系１００μｍ～１２０μｍにまで拡大されコリメートされて伝送されるため、接続部における異物等による伝送損失を低減することができる。また、通信信号を乗せたビームは、ＧＲＩＮレンズ２５０によってコリメートされて、第１および第２のフェルール１１０，１２０の間を非接触で信号を伝送することができるため、高密度の光ファイバを接続する場合もＰｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｏｎｔａｃｔで強い力を与える必要がなく光コネクタを小型にすることができる。
　さらに、従来のような球面レンズを使用した光学系とは異なり、光コネクタを液浸プロセッサに用いた場合も、冷媒の影響を受けず液浸状態でも安定した拡大ビームを実現することができ、伝送効率の高い光コネクタとすることができる。
　図６および図７に示すように、レンズ保持部材２００は第１端面１１２に対向する第１面２０２と、第１面２０２の逆側である第２面２０４と、第１面２０２と第２面２０４とを接続する外周面２０６とを含む板状に形成されている。
　また、レンズ保持部材２００の両端部には、第１面２０２から第２面２０４に貫通するガイドピン４０が挿通されるガイド孔２２４が形成されている。レンズ保持部材２００に形成された一対のガイド孔２２４，２２４の間隔は、第１のフェルール１１０の端面に形成された一対のガイドピン挿通孔１１６，１１６の間隔と等しく設定されている。
　本実施形態のレンズ保持部材２００の詳細は以下のとおりである。
　レンズ保持部材２００は、横長板状の部材本体２１０と、部材本体２１０に設けられたＧＲＩＮレンズ２５０とを有する。
　部材本体２１０は、横方向（水平方向）に長い下側板部材２１２と、横方向（水平方向）に長い上側板部材２１４とを上下に接合して構成されている。下側板部材２１２と上側板部材２１４とを接合するには、接着剤によって両者を接着してもよい。
　下側板部材２１２の上面（接合面）と上側板部材２１４の下面（接合面）との間に、ＧＲＩＮレンズ２５０を保持する保持孔２２０が形成されている。すなわち、下側板部材２１２の接合面に凹部２１６が形成され、上側板部材２１４の接合面を下側板部材２１２の接合面に接合させることにより、凹部２１６と上側板部材２１４の接合面との間で保持孔２２０が形成されている。
　凹部２１６の断面形状は、Ｕ字状、Ｖ字状、半円状などであってもよい。本実施形態では、図６に示すように、凹部２１６は断面逆三角形状に形成されている。上側板部材２１４の接合面（下面）は平坦面に形成されているので、下側板部材２１２の接合面（上面）に上側板部材２１４の接合面（下面）を接合した場合には、両者の間に断面逆三角形状の保持孔２２０が形成される。図６および７に示す実施形態では、複数の逆三角形状の保持孔２２０が連続して（ノコギリ刃状になり）部材本体２１０の長手方向に沿って形成されている。
　レンズ保持部材２００は、精密加工が可能な石英、ガラス、セラミックスなどの無機材料、樹脂などから形成することができる。部材本体２１０を切削などで加工することで、断面逆三角形状の凹部２１６、断面逆三角形状の保持孔２２０を正確に形成することができる。また、レンズ保持部材２００は透明な樹脂で形成されてもよい。加工精度が良いので、保持孔２２０にＧＲＩＮレンズ２５０を設計通りに配置でき、光ファイバ３０の端面と整列（光学的に結合）させることができる。
　レンズ保持部材２００の保持孔２２０にＧＲＩＮレンズ２５０を保持させるには、下側板部材２１２の凹部２１６にＧＲＩＮレンズ２５０を配置し、その後に上側板部材２１４の接合面を下側板部材２１２の接合面に接合させればよい。ＧＲＩＮレンズ２５０は接着剤を用いて保持孔２２０に接着、固定させることができる。例えば、凹部２１６にＧＲＩＮレンズ２５０を配置して保持させた後、凹部２１６に接着剤を充填することでＧＲＩＮレンズ２５０を凹部２１６に固定してもよく、または保持孔２２０にＧＲＩＮレンズ２５０を保持させた後に保持孔２２０に接着剤を充填して接着するようにしてもよい。
　また、下側板部材２１２の両端部に形成される下側凹部２１８の断面形状は半円形状、Ｕ字状、Ｖ字状であってもよい。また、上側板部材２１４の両端部に形成される上側凹部２２２の断面形状は半円形状、Ｕ字状、Ｖ字状であってもよい。
　本実施形態では下側板部材２１２に形成される下側凹部２１８の断面形状は断面逆三角形状であり、上側凹部２２２は断面三角形状である。従って、下側板部材２１２の接合面（上面）に上側板部材２１４の接合面を接合した場合には、両者の間に断面ひし形状のガイド孔（ガイドピン挿通孔）２２４が形成されている。
　レンズ保持部材２００を切削加工することで、断面逆三角形状の凹部、断面逆三角形状の保持孔２２０を正確に形成することができる。
　下側板部材２１２の接合面と、上側板部材２１４の接合面とを接着剤により接着する場合、使用される接着剤としては、熱硬化型エポキシ樹脂系、シアノアクリル系などの接着剤が挙げられる。具体的には、アクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系などの接着剤を使用することができる。特に、シリコーン系、アクリル系が好ましく使用される。
　下側板部材２１２と上側板部材２１４とを接合するために使用した接着剤、およびＧＲＩＮレンズ２５０をレンズ保持部材２００に固定するために使用した接着剤によって、ガイドピン４０がガイドピン挿通孔１１６に接着することを防止するため、接着剤の溜まり部をレンズ保持部材２００に設けてもよい。例えば、ガイドピン挿通孔１１６と保持孔２２０との間に接着剤溜まり部を設けてもよい。
　このようにして構成されたレンズ保持部材２００において、レンズ保持部材２００に保持されたＧＲＩＮレンズ２５０は光ファイバ挿通孔１１４に挿通された光ファイバ３０の端面と整列され、光学的に結合される。
　従って、光ファイバ３０から出射した光は、ＧＲＩＮレンズ２５０に透過することになる。ＧＲＩＮレンズ２５０は、１つに限らず複数設けてもよい。レンズ保持部材２００の長手方向（横方向）に沿って一定間隔おきに複数設けてもよい。
　一実施形態の光コネクタは、部材本体は、下側板部材と上側板部材とを接合して構成され、下側板部材と上側板部材との接合面に、ＧＲＩＮレンズを保持する保持孔が形成されてもよい。
　部材本体は、下側板部材と上側板部材とを接合して構成され、下側板部材と上側板部材との接合面に、ＧＲＩＮレンズを保持する保持孔が形成されているので、保持孔を有するレンズ保持部材を容易にかつ精度良く製造することができる。
　また、下側板部材と上側板部材とを接合する前に、保持孔にＧＲＩＮレンズを配置し、その後に下側板部材と上側板部材とを接合することができるので、精度良くＧＲＩＮレンズを保持孔に保持させることができる。
　一実施形態の光コネクタは、下側板部材の接合面に凹部が形成され、上側板部材の接合面を下側板部材の接合面に接合させることにより、凹部と上側板部材の接合面との間で保持孔が形成されていてもよい。
　レンズ保持部材の保持孔にＧＲＩＮレンズを保持させるには、下側板部材の接合面に形成された凹部にＧＲＩＮレンズを配置し、その後、上側板部材の接合面を下側板部材の接合面に接合させればよい。従って、レンズ保持部材の製造が比較的簡単となり、また保持孔の加工精度が上がり、またＧＲＩＮレンズを精度良くレンズ保持部材に保持させることができる。
　一実施形態の光コネクタは、下側板部材の接合面の両端部にガイド孔用の下側凹部が形成され、上側板部材の接合面の両端端部にガイド孔用の上側凹部が形成され、下側板部材の接合面と上側板部材の接合面とを接合させることにより、レンズ保持部材の両端部に下側凹部と上側凹部との間でガイド孔が形成されていてもよい。
　これにより、ガイド孔（ガイドピン挿通孔）を有するレンズ保持部材を精度よく、また比較的容易に制作することができる。
　また、レンズ保持部材は、精密加工が可能な石英、ガラス、セラミックスなどの無機材料、樹脂から形成することができる。部材本体を加工することで、断面逆三角形状の凹部、断面逆三角形状の保持孔を正確に形成することができる。
　一実施形態の光コネクタは、レンズ保持部材は、下側凹部は断面逆三角形状であり、上側凹部は断面三角形状であり、ガイド孔は断面ひし形状であってもよい。
　レンズ保持部材は精密加工が可能な石英、ガラス、セラミックスなどの無機材料、樹脂から形成することができる。部材本体を加工することで、断面逆三角形状の凹部、断面逆三角形状のガイドピン挿通用のガイド孔を正確に形成することができる。
　一実施形態の光コネクタは、下側板部材の接合面と、上側板部材の接合面とは接着剤により接着されてもよい。
　下側板部材の接合面と、上側板部材の接合面とは接着剤で接着して、レンズ保持部材を容易に製造することができる。
（他の実施形態のレンズ保持部材２００ａ）
　他の実施形態のレンズ保持部材２００ａは、ＧＲＩＮレンズ２５０を保持する保持孔２２０が円形（円筒形状）であり、下側板部材２１２および上側板部材２１４に分離せず一体に形成されている。図９に、他の実施形態のレンズ保持部材２００ａを説明するための模式的斜視図を示す。他の実施形態のレンズ保持部材２００ａの保持孔２２０の内径は、ＧＲＩＮレンズ２５０の直径より１μｍ～３μｍ大きい大きさであることが好ましい。
　他の実施形態のレンズ保持部材２００ａにＧＲＩＮレンズ２５０を固定する場合、ＧＲＩＮレンズ２５０に接着剤を塗布してから保持孔２２０に挿入する。ＧＲＩＮレンズ２５０を保持孔２２０に挿入すると、ＧＲＩＮレンズ２５０の断面中心位置と保持孔２２０の断面中心位置とで位置ずれが発生し得るが、接着剤の硬化収縮応力が働いて硬化時にＧＲＩＮレンズ２５０が保持孔２２０の断面中心に保持されるため、組立精度の高いレンズ保持部材２００ａとすることができる。
（ＧＲＩＮレンズ２５０）
　ＧＲＩＮレンズ２５０は、その中心部分から外周に向かって徐々に屈折率が変化する（屈折率分布を有する）ように構成されているものである。レンズ保持部材２００に保持されたＧＲＩＮレンズ２５０は、光ファイバ３０から出射された光ビームを拡大するように構成されている。そして、ＧＲＩＮレンズ２５０は、光ファイバ３０から出射された発散光をコリメートし、平行光を方向に向けて出射するように構成されている。ＧＲＩＮレンズ２５０は両面に平坦な光学表面を有するため、ＧＲＩＮレンズ２５０のレンズ保持部材２００の保持孔２２０への取付けを容易にする。
　ＧＲＩＮレンズは、母材ロッドを高温の溶融塩に浸漬させる「イオン交換」処理によって屈折率分布が形成されたもの使用することができる。イオン交換後のロッドは、用途に応じた長さに切断して両端が研磨される。
　ＧＲＩＮレンズ２５０の長さは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好ましく、０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下がより好ましい。この場合、レンズ保持部材２００、および保持孔２２０のサイズを小さくすることができる。
　第２のフェルール１２０側に配設されたレンズ保持部材２００のＧＲＩＮレンズ２５０は、スペーサの導光部を透過してＧＲＩＮレンズ２５０に入射した平行光である光ビームを集光し、光ファイバ３０に集束させるように構成されている。
（スペーサ３００）
　図１から図３、および図１１に示すように、スペーサ３００は、第１のフェルール１１０の第１端面１１２と第２のフェルール１２０の第２端面１２２との間において、一対のレンズ保持部材２００，２００’に挟持される。すなわち、スペーサ３００は、第１のフェルール１１０の第１端面１１２と第２のフェルール１２０の第２端面１２２との間の距離を一定に制御することができる。スペーサ３００によって一対のレンズ保持部材２００間の距離が制御されることで、一対のフェルール端面間の距離が制御されている。スペーサ３００は、少なくとも一方のレンズ保持部材２００に接着させてもよく、または溶着（レーザ溶着等）によって接合してもよい。スペーサ３００をレンズ保持部材２００に接着させる場合、接着時に使用するコネクタはＭＰＯコネクタが好ましい。
　図１１に示すように、スペーサ３００は、一端面３０１と、一端面３０１の逆側の他端面３０２と、一端面３０１と他端面３０２とを接続する外周面３０３とを含むスペーサ本体３０５を備えている。スペーサ３００の一端面３０１は、第１のフェルール１１０の第１端面１１２に対向し、スペーサ３００の他端面３０２は、第２のフェルール１２０の第２端面１２２に対向している。
　スペーサ本体３０５は、一端面３０１と他端面３０２との間に光を通過させる導光部３１０としての開口部３１１を有してもよい。本実施の形態においては、図１１に示すように、スペーサ３００は、ガイドピンを挿入するための一対のガイド孔３２０，３２０と、光を通過させるための開口部３１１と、が設けられている。一対のレンズ保持部材２００，２００’間に形成される光路はこの開口部３１１（導光部３１０）を通過する。この開口部３１１の内部には、所定の屈折率のガスまたは液体が充填されていてもよい。光コネクタが液浸される場合は、所定の冷媒が充填されてもよい。また、開口部３１１の内部には、所定の屈折率の透明樹脂またはガラスが備えられていてもよい。
　スペーサ本体３０５が開口部３１１を有する場合、スペーサ本体３０５は枠状に形成されている。スペーサ３００が開口部を有しない場合、スペーサ本体３０５は透過する光の波長に対して透明な板状部材（例えば、シート）で形成されていてもよい。
　また、スペーサ３００の両端部には、一端面３０１から他端面３０２に貫通するガイドピン４０が挿通される一対のガイド孔３２０，３２０が形成されている。
　一対のガイド孔３２０，３２０の間隔は、一対のガイドピン挿通孔１１６，１１６および一対のガイド孔２２４，２２４の間隔と等しく設定されている。
　本実施形態では、スペーサ３００の一端面３０１が第１のフェルール１１０の第１端面１１２に配置されたレンズ保持部材２００に接着されている。そして、スペーサ３００の他端面３０２は第２のフェルール１２０との接続の際に第２のフェルール１２０の第２端面１２２に配置されたレンズ保持部材２００に当接する。
　ここで、第１のフェルール１１０と、第１のフェルール１１０に接着されたレンズ保持部材２００と、スペーサ３００とによって光コネクタ（第１の光コネクタ）１０が構成される。
　第１のフェルール１１０における一対のガイドピン挿通孔１１６、一対のガイド孔２２４、及びスペーサ３００の一対のガイド孔３２０に、一対のガイドピン４０が挿通されることによって、第１の光コネクタ１０、レンズ保持部材２００、およびスペーサ３００の位置が固定される。
　本実施形態では、マルチモード光ファイバ３０同士を光結合するためのフェルール、光コネクタについて説明したが、シングルモード光ファイバ３０同士を光結合するためのフェルール、光コネクタにも本発明は適用することができる。
（光コネクタの作用）
　次に、第１の光コネクタ１０の第１のフェルール１１０に固定した光ファイバ３０と第２の光コネクタ２０に固定した光ファイバ３０との間の光結合について以下に説明する。
　第１のフェルール１１０に固定した光ファイバ３０内を伝搬し、レンズ保持部材２００のＧＲＩＮレンズ２５０に入射した光ビームは、ＧＲＩＮレンズ２５０によって拡大され、スペーサ３００の導光部３１０（開口部３１１）に向けて出射される。図８に示すように、ＧＲＩＮレンズ２５０は、光ファイバ３０からの発散光をコリメートして略平行な光ビームに変換する。
　ＧＲＩＮレンズ２５０によって拡大された光ビームは、導光部３１０内を伝搬し、第２の光コネクタ２０のＧＲＩＮレンズ２５０に入射すると、ＧＲＩＮレンズ２５０によって第２のフェルール１２０に固定した光ファイバ３０の端面に集光され、光ファイバ３０内を伝搬する。
　このように、第１のフェルール１１０に固定した光ファイバ３０と第２のフェルール１２０に固定した光ファイバ３０は、レンズ保持部材２００、スペーサ３００を介して光学的に結合される。
　本実施形態に係る光コネクタ接続構造１によれば、第１の光コネクタ１０と第２の光コネクタ２０との間で光ビームは拡大されている。よって、本実施形態の光コネクタ接続構造１によれば、拡大された光ビームの態様にて光の授受が行われるので、光結合方向（Ｚ軸方向）と直交する面内（ＸＹ面内）における第１の光コネクタ１０と第２の光コネクタ２０との間の軸ずれまたは異物の存在によって生じる接続損失を抑えることができる。従って、軸ずれ、接続時の光ファイバ端面にある異物などによる光学特性の接続損失を小さくすることができる。
　第２の光コネクタ２０は、第２端面１２２を有する第２のフェルール１２０を含み、第２のフェルール１２０の第２端面１２２に、光ファイバ３０が挿通される光ファイバ挿通孔と一対のガイドピン４０が挿通される一対のガイドピン挿通孔とが形成されていてもよい。
　これにより、一対のガイドピン４０によって、第１のフェルール１１０における一対のガイドピン挿通孔１１６と、レンズ保持部材２００の一対のガイド孔２２４と、スペーサ３００の一対のガイド孔３２０と、レンズ保持部材２００’の一対のガイド孔２２４と、第２のフェルール１２０の光ファイバ挿通孔と、が正確に位置合わせされる。これにより、第１の光コネクタ１０の光ファイバ３０と第２の光コネクタ２０の光ファイバ３０とが光学的に接続されて、光コネクタ接続構造１を構成する。
　本実施形態に係る光実装回路は、冷媒を入れた冷媒槽と、電子部品と、を有し、電子部品が冷媒槽の冷媒中に浸漬された光実装回路である。この場合の冷媒の屈折率は、１．２以上１．６以下が好ましい。屈折率が上記範囲にあることによって、ＧＲＩＮレンズ２５０と冷媒との界面で生じる光反射の影響を最小限にすることができ、また接続損失を最小限にすることができる。
　冷媒にフロリナート（登録商標）を用いる場合、屈折率は１．２５以上１．３０以下とすることが好ましく、１．２６以上１．２８以下とすることがさらに好ましい。これにより、化学的に安定した絶縁体であることから多様な冷却用途に使用することができる。また、様々な沸点のものが選択できるため液体に保って扱う単相または、沸騰させて気化潜熱で冷却する二相の用途に使用することができる。
　光実装回路とは、スーパーコンピュータやデータセンター等の超高性能動作や安定動作が要求され、かつそれ自体からの発熱量が大きな電子機器をいうが、これに限定されるものではない。
　電子部品としては、プロセッサ、メモリ、サーバーなどがあり、それらの電子部品は光コネクタを有している。
　光実装回路に使用される光コネクタは、上記実施形態で使用した光コネクタを使用することができる。
　すなわち、光コネクタは、光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔１１４と一対のガイドピン４０が挿通される一対のガイドピン挿通孔１１６とが形成された第１端面１１２を有する第１のフェルール１１０と、第１のフェルール１１０の第１端面１１２に屈折率整合接着剤層を介して接着されたレンズ保持部材２００と、を備え、レンズ保持部材２００は、部材本体２１０と、部材本体２１０に設けられたＧＲＩＮレンズ２５０とを有し、ＧＲＩＮレンズ２５０は光ファイバ挿通孔１１４に挿通された光ファイバの端面と対応するように整列されている。
　また、レンズ保持部材２００は、第１のフェルール１１０の第１端面１１２側の第１面２０２と、第１面２０２と反対側の第２面２０４とを有し、レンズ保持部材２００の第２面２０４側にスペーサ３００が配設され、スペーサ３００は、ＧＲＩＮレンズ２５０を透過した光を通過させる開口部３１１（導光部３１０）を有し、開口部３１１（導光部３１０）に冷媒が充填されている。
　本実施形態の光実装回路によれば、フッ化炭素系冷却液を用いる液浸冷却システムである。
（組み立て方法）
　次にレンズ保持部材２００を第１のフェルール１１０の第１端面１１２に配置する工程を説明する。
　一対の治具ガイドピンの各々を、対応する第１のフェルール１１０のガイドピン挿通孔１１６とレンズ保持部材２００のガイド孔２２４に挿入した状態で、レンズ保持部材２００を第１端面１１２から少し離して仮置きする。その後、レンズ保持部材２００の後面と第１端面１１２との間に屈折率整合接着剤を供給したのちに、レンズ保持部材２００と第１端面１１２とを密着させることで、屈折率整合接着剤を介してレンズ保持部材２００を第１のフェルール１１０に固定する。最後に、一対の治具ガイドピンの各々を、対応するガイドピン挿通孔１１６とガイド孔２２４から取り出す。
　このように、各ＧＲＩＮレンズ２５０は、対応する光ファイバ３０の端面に対して位置決めされるので、各ＧＲＩＮレンズ２５０は、対応する光ファイバ３０と光学的に結合される。さらに、各ガイドピン挿通孔１１６は、対応するガイド孔２２４に対して位置決めされるので、各ガイドピン挿通孔１１６は、対応するガイド孔２２４と連通する。
（他の実施形態のレンズ保持部材２００ｂ）
　図１０は、レンズ保持部材２００ｂの第１のフェルール１１０の第１端面１１２側に、一対の樹脂だまり凹部２８０が形成されたレンズ保持部材２００ｂを示す。樹脂だまり凹部２８０は、保持孔２２０とガイド孔２２４との間において鉛直方向に走る凹溝で形成されている。一対の樹脂だまり凹部２８０の間に屈折率整合接着剤を充填することで、接着剤層の厚みを容易に均一にすることができるので、光学特性を安定にすることができる。また、これにより、余分な接着剤がガイド孔２２４等に入り込むのを防止できるため、ガイドピン４０が正しく差し込めなくなるなどの不具合発生を抑制することができる。
　樹脂だまりの構造としては、凹部（樹脂だまり凹部２８０）のほか、凸部を設けても良い。樹脂だまりを凹部とすることで、接着剤の滴下量を低減することができ、また、ガイドピン挿通孔１１６付近の強度を確保することができる。
　なお、本実施形態のレンズ保持部材２００ｂの樹脂だまり凹部２８０または凸部は、図９に示した保持孔２２０が円形（円筒形状）のレンズ保持部材２００ｂに設けてもよい。
　また、樹脂だまり凸部または凹部は、レンズ保持部材２００側に設けてもよいし、スペーサ３００側に設けてもよい。
（他の実施形態のスペーサ３００ａ）
　図１２は、流路３５０が形成されたスペーサ３００ａの一例を示す図である。本実施形態のスペーサ３００ａは、開口部３１１を有する枠体を有し、その枠体に開口部３１１と枠体の外部とが連通する流路３５０が形成されている。これにより、流路３５０を通して開口部３１１の中に外部の気体又は液体（冷媒など）を導入することができる。なお、流路３５０は、図１２のようにスペーサ本体３０５の一端面３０１から他端面３０２に貫通していてもよいし、図１３のようにスペーサ本体３０５の端面に貫通しない凹形状の流路３５０を形成してもよい。
（他の実施形態のスペーサ３００ｂ）
　図１３は、流路３５０が２以上設けられたスペーサ３００ｂの一例を示す模式的斜視図である。本実施の形態においては、流路３５１，３５２がスペーサ本体３０５の一端面３０１と他端面３０２に（枠体部分の表裏に）対向するように２つ設けられており、この流路３５１，３５２は枠体の上下に形成することができる。流路３５１，３５２が複数設けられることにより、スペーサ３００ａを含む光コネクタを冷媒に浸漬した場合に、枠体の開口部３１１に存在する空気を流路３５１を通して外部へ逃がすことができ容易に冷媒と置換することができる。
（他の実施形態のスペーサ３００ｃ）
　図１４は、スペーサ本体３０５に導光部としての貫通部３３１が設けられたスペーサ３００ｃの一例を示す模式的斜視図である。貫通部３３１は、光信号を導光する開口部３１１と、ガイドピン４０を挿入するためのガイド孔３２０とが一体となった貫通孔である。このスペーサ３００ｃにはさらに流路３５０が設けられていてもよい。
（他の実施形態のスペーサ３００ｄ）
　図１５は、スペーサ本体３０５に導光部としての貫通部３３２が設けられたスペーサ３００ｄの一例を示す模式的斜視図である。本実施形態の貫通部３３２は、板状のスペーサ本体３０５をスリット状に貫通するように形成されている。したがって、本実施形態の貫通部３３２は、光信号を導光する開口部３１１と、ガイドピン４０を挿入するためのガイド孔３２０と、液体等を導入するための流路３５０と、が一体となったものである。貫通部３３２の奥部がガイド孔に相当する位置に設けられている。
（他の実施形態のスペーサ３００ｅ）
　図１６は、スペーサ本体３０５に、複数の開口部３１２が設けられたスペーサ３００ｅの一例を示す模式的斜視図である。複数の開口部３１２は、それぞれがＧＲＩＮレンズ２５０と中心軸が一致するように設けられている。開口部３１２の大きさは、ＧＲＩＮレンズ２５０の光学表面と直径が同じまたは大きく設定されている。これにより、ＧＲＩＮレンズ２５０ごとに複数の開口部３１２が設けられているため、隣接するＧＲＩＮレンズ２５０からの迷光の侵入を確実に防止できる。
（他の実施形態のスペーサ３００ｆ）
　図１７は、さらに他の実施形態のスペーサ３００ｆの例であり、スペーサ３００ｆは、全体が所定の屈折率を有する透明樹脂またはガラスで形成されている。この場合、スペーサ３００ｆのスペーサ本体３０５が導光部３１０として機能するため、スペーサ３００ｆにはガイド孔３２０が設けられるが、貫通穴（開口部３１１など）を設ける必要がない。
　この場合のスペーサ３００ｆは、レンズ保持部材２００と密着または接着されており、冷媒等に液浸された場合も、光路中に液体が侵入しないように構成されている。これにより、液体の影響を受けることなく接続損失を低減することができる。図１７の例では、スペーサ３００ｆは所定の厚みを有する樹脂またはガラス体の場合を示したが、これに限らず、スペーサ３００ｆは樹脂フィルム等であってもよい。
（他の実施形態のスペーサ３００ｇ）
　図１８は、スペーサ３００ｆ（図１７）のガイド孔３２０が、スペーサ本体３０５の外周面３０３に貫通してスリット状に形成されたガイド孔３２１である場合の例である。この場合、スペーサ３００ｇを容易に加工することができる。
　本発明においては、光コネクタ接続構造１が「光コネクタ接続構造」に相当し、光ファイバ３０が「光ファイバ」に相当し、第１のフェルール１１０が「第１のフェルール」に相当し、第２のフェルール１２０が「第２のフェルール」に相当し、光ファイバ挿通孔１１４が「光ファイバ挿通孔」に相当し、ガイドピン挿通孔１１６が「ガイドピン挿通孔」に相当し、第１端面１１２が「第１端面」に相当し、レンズ保持部材２００が「レンズ保持部材」に相当し、部材本体２１０が「部材本体」に相当し、ＧＲＩＮレンズ２５０が「ＧＲＩＮレンズ」に相当し、第２の光コネクタ２０が「第２の光コネクタ」に相当し、スペーサ３００が「スペーサ」に相当する。
　本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
１　光コネクタ接続構造
１０　第１の光コネクタ（光コネクタ）
２０　第２の光コネクタ
３０　光ファイバ
４０　ガイドピン
１１０　第１のフェルール
１１４　光ファイバ挿通孔
１１６　ガイドピン挿通孔
１２０　第２のフェルール
２００　レンズ保持部材
２１０　部材本体
２１２　下側板部材
２１４　上側板部材
２１６　凹部
２２０　保持孔
２２４　ガイド孔（ガイドピン挿通孔）
２５０　ＧＲＩＮレンズ
３００　スペーサ
３１０　導光部
３１１　開口部
３２０　ガイド孔（ガイドピン挿通孔）
３５０　流路

 

Claims (9)

  1. 　光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔と一対のガイドピンが挿通される一対のガイドピン挿通孔とが形成された第１端面を有する第１のフェルールと、
    　前記第１のフェルールの前記第１端面に屈折率整合接着剤層を介して接着された板状のレンズ保持部材と、
    　前記レンズ保持部材の前記第１端面側と反対側に設けられたスペーサと、を備え、
    　前記レンズ保持部材は、部材本体と、前記部材本体に設けられたＧＲＩＮレンズとを有し、
    　前記スペーサは、前記ＧＲＩＮレンズを透過した光を通過させる導光部を有し、
    　前記ＧＲＩＮレンズは前記光ファイバと光学的に結合されている、光コネクタ。
  2. 　前記スペーサの前記導光部の屈折率が１．２以上１．６以下である、請求項１に記載の光コネクタ。
  3. 　前記導光部は、フッ素系冷媒で充填された開口部を有する、請求項１または２に記載の光コネクタ。
  4. 　前記スペーサは、枠体を有し、前記枠体に２以上の流路を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の光コネクタ。
  5. 　前記第１のフェルールの前記第１端面および／または前記レンズ保持部材の前記部材本体に、屈折率整合接着剤の樹脂だまり凹部または凸部が形成された、請求項１から４のいずれか１項に記載の光コネクタ。
  6. 　光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔と一対のガイドピンが挿通される一対のガイドピン挿通孔とが形成された第１端面を有する第１のフェルールと、
    　前記第１のフェルールの前記第１端面に屈折率整合接着剤層を介して接着された板状のレンズ保持部材と、
    　前記第１のフェルールの前記第１端面に対向して配設された第２の光コネクタと、
    　前記レンズ保持部材と前記第２の光コネクタとの間に配設されており、前記レンズ保持部材と前記第２の光コネクタとの間に光を通過させ得る導光部を有するスペーサと、を備え、
    　前記レンズ保持部材は、板状の部材本体と、前記部材本体に設けられたＧＲＩＮレンズとを有し、
    　前記ＧＲＩＮレンズは前記光ファイバ挿通孔に挿通された光ファイバの端面と整列されている、光コネクタ接続構造。
  7. 　前記第２の光コネクタは、第２端面を有する第２のフェルールを含み、
    　前記第２のフェルールの前記第２端面に、光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔と一対のガイドピンが挿通される一対のガイドピン挿通孔とが形成されている、請求項６に記載の光コネクタ接続構造。
  8. 　冷媒を入れた冷媒槽と、電子部品と、を有し、
    　前記電子部品が前記冷媒槽の冷媒中に浸漬された光実装回路であって、
    　前記電子部品に接続される光コネクタは、
      光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔と一対のガイドピンが挿通される一対のガイドピン挿通孔とが形成された第１端面を有する第１のフェルールと、
    　前記第１のフェルールの前記第１端面に屈折率整合接着剤層を介して接着された板状のレンズ保持部材と、を備え、
    　前記レンズ保持部材は、部材本体と、前記部材本体に設けられたＧＲＩＮレンズとを有し、
    　前記ＧＲＩＮレンズは前記光ファイバ挿通孔に挿通された光ファイバの端面と整列されている、光実装回路。
  9. 　前記レンズ保持部材は、前記第１のフェルールの前記第１端面側の第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有し、前記レンズ保持部材の前記第２面側にスペーサが配設され、
    　前記スペーサは、前記ＧＲＩＮレンズを透過した光を通過させる開口部を有し、
    　前記開口部に前記冷媒が充填されている、請求項８に記載の光実装回路。

     
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