WO2024079959A1 - 光コネクタ - Google Patents

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WO2024079959A1
WO2024079959A1 PCT/JP2023/026692 JP2023026692W WO2024079959A1 WO 2024079959 A1 WO2024079959 A1 WO 2024079959A1 JP 2023026692 W JP2023026692 W JP 2023026692W WO 2024079959 A1 WO2024079959 A1 WO 2024079959A1
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central axis
optical connector
ferrule
face
plane
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Inventor
諒 翠川
徳洋 石倉
Original Assignee
株式会社フジクラ
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means

Definitions

  • the present invention relates to an optical connector.
  • Multicore fibers having multiple cores arranged in the cladding are known.
  • the following Patent Document 1 describes an optical connector that connects a pair of multicore fibers by pressing their end faces together.
  • Patent Document 1 describes the conditions for connecting the cores of the multicore fibers by bringing them into physical contact.
  • the end face of this multicore fiber is roughly perpendicular to the longitudinal direction of the multicore fiber, and is curved with a convex center.
  • This optical connector is sometimes called a UPC connector (Ultra-Physical Contact Connector).
  • the present invention aims to provide an optical connector that can suppress reflections at the connection.
  • a first aspect of the present invention comprises a multicore fiber having a plurality of cores, and a ferrule including a through hole into which one end side of the multicore fiber is inserted, wherein an end face of the ferrule overlaps with a spherical surface that is tangent on the central axis to an inclined plane that is inclined with respect to a vertical plane perpendicular to a central axis of the through hole, and the end face on the one end side of the multicore fiber is inclined to the same side as the side on which the inclined plane is inclined with respect to the vertical plane, and a radius of curvature of the spherical surface is B (mm), an amount of eccentricity that is a distance from a vertex position that protrudes most from a line connecting an intersection point of the central axis and the spherical surface to an edge of the end face in a cross section that passes through the central axis and is perpendicular to the inclined plane is C ( ⁇ m),
  • aspect 2 of the present invention is 2.
  • the cores of the opposing multi-core fibers are in stronger physical contact with each other, and reflections at the connection points of the multi-core fibers can be further suppressed.
  • the angle of the inclined plane with respect to the vertical plane is approximately 8 degrees. This is defined in IEC 61755-3-2 and JIS C5965-3-2.
  • the eccentricity C can be reduced by reducing the radius of curvature B (mm) if the deviation ⁇ is constant.
  • the deviation ⁇ of the inclined plane from 8 degrees satisfies the above formula, it can be made easier for the radius of curvature B (mm) and the eccentricity C ( ⁇ m) to satisfy the formula of mode 1.
  • Aspect 4 of the present invention is an optical connector according to any one of aspects 1 to 3, further comprising a guide key provided parallel to the longitudinal direction of the through hole on the housing to which the ferrule is fixed, and characterized in that a key error, which is the angle between the perpendicular to the inclined plane and the central axis of the through hole when viewed along a direction perpendicular to a plane passing through the central axis of the guide key and the central axis of the through hole, is 0.4 degrees or less.
  • Optical connectors may be provided with the above-mentioned guide keys. However, due to manufacturing variations, etc., when the optical connector is placed with the guide keys facing upward and viewed from the side, the direction perpendicular to the inclined plane may be shifted vertically with respect to the longitudinal direction of the through hole indicated by the guide keys. If the key error, which is the amount of this shift, is 0.4 degrees or less, reflections at the connection part of the multicore fiber can be further suppressed.
  • Aspect 5 of the present invention is an optical connector according to any one of aspects 1 to 4, characterized in that the diameter of the ferrule is 2.5 mm.
  • the present invention provides an optical connector that can suppress reflections at the connection.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of an optical connector according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a diagram showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core fiber of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the state of the tip of the ferrule in FIG. 1 .
  • 1 is a cross-sectional view showing a state in which optical connectors are connected to each other.
  • 1 is a diagram showing the relationship between the radius of curvature of a ferrule end face and the amount of eccentricity for physical contact between opposing cores of a multicore fiber.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the angle, radius of curvature, and amount of eccentricity between an inclined plane and a vertical plane of an end face of a ferrule.
  • FIG. 13 illustrates a key error.
  • 1 is a diagram showing the relationship between a key error and loss due to light reflection at a connection portion when a pair of optical connectors are connected;
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an optical connector according to this embodiment.
  • the optical connector 1 according to this embodiment mainly comprises a multicore fiber 10, a ferrule 20, and a housing 30.
  • an example of the optical connector 1 according to this embodiment is an SC connector (Subscriber Connector).
  • the housing 30 houses the ferrule 20, and one end of the ferrule 20 including the tip 22 protrudes from one opening 31 of the housing 30.
  • the multicore fiber 10 protrudes from the side of the housing 30 opposite to the side from which the ferrule 20 protrudes.
  • a guide key 32 is provided on the side of the housing 30 parallel to the longitudinal direction of the through hole 23 of the ferrule 20, which will be described later. Therefore, the central axis 32C of the guide key is parallel to the longitudinal direction of the through hole 23.
  • An engagement claw 33 is provided on the other side of the housing 30.
  • Figure 2 is a diagram showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multicore fiber 10 in Figure 1.
  • the multicore fiber 10 includes multiple cores 11, a cladding 12, an inner coating layer 13, and an outer coating layer 14.
  • one core 11 is arranged at the center 10C of the multicore fiber 10, and the other six cores 11 are arranged on the same circle centered on the center 10C. That is, the multiple cores 11 of the multicore fiber 10 of this embodiment are arranged in a so-called 1-6 arrangement.
  • the center 10C coincides with the center of the cladding 12.
  • the diameter of the core 11 is, for example, 4 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the inter-core distance is, for example, 35 ⁇ m. In this case, the distance from the center 10C to the core 11 located on the outer periphery is 35 ⁇ m.
  • the six cores 11 arranged on the outer periphery may be arranged so as to be twisted along the longitudinal direction of the multicore fiber 10.
  • the cladding 12 surrounds the outer surface of each core 11.
  • the diameter of the cladding 12 is, for example, 125 ⁇ m.
  • each core 11 is higher than that of the cladding 12.
  • a core 11 is made of, for example, silica glass doped with a dopant such as germanium that increases the refractive index
  • the cladding 12 is made of, for example, silica glass with no dopant added.
  • the core 11 may be made of silica glass with no dopant added
  • the cladding 12 may be made of silica glass doped with a dopant such as fluorine that decreases the refractive index.
  • the inner coating layer 13 coats the outer peripheral surface of the cladding 12, and the outer coating layer 14 coats the outer peripheral surface of the inner coating layer 13.
  • the inner coating layer 13 and the outer coating layer 14 are each made of a resin such as an ultraviolet-curable resin, and the inner coating layer 13 and the outer coating layer 14 are made of different resins.
  • the ferrule 20 of this embodiment includes a cylindrical body 21 and a cylindrical tip 22 that extends from one end of the body 21 and has a smaller diameter than the body 21.
  • the diameter of the ferrule 20 is 2.5 mm.
  • the through holes 23 of the body 21 and the tip 22 are holes of the same diameter.
  • One end side of the multicore fiber 10 from which the inner coating layer 13 and the outer coating layer 14 have been peeled off is inserted into the through hole 23.
  • one end face 15 of the multicore fiber 10 is located within the through hole 23 of the ferrule 20 and is slightly recessed from the end face 25 of the ferrule 20.
  • the ferrule 20 is made of a material that is lower in hardness than the cladding 12 of the multicore fiber 10. An example of such a material is zirconia.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the tip of the ferrule 20 in Figure 1.
  • an inclined plane FS is assumed to be inclined with respect to a vertical plane FP perpendicular to the central axis 23C of the through hole 23, and a spherical surface SS is assumed to be tangent to this inclined plane FS on the central axis 23C.
  • the end face 25 of the ferrule 20 overlaps this spherical surface SS. Therefore, the end face 25 is part of a spherical surface formed in a convex shape, and is inclined with respect to the vertical plane FP.
  • the inclination of the inclined plane FS with respect to the vertical plane FP is 8 degrees.
  • the opening of the through hole 23 is located approximately in the center of the end face 25 having such an inclined spherical shape. Therefore, the multicore fiber 10 can be seen by looking into the through hole 23.
  • the multicore fiber 10 is inserted into the through hole 23 so that the central axis of the multicore fiber 10 located in the through hole 23 coincides with the central axis 23C of the through hole 23. Therefore, the center 10C of the multicore fiber 10 shown in FIG. 2 is located on the central axis 23C.
  • the end face 15 of the multicore fiber 10 is inclined with respect to the vertical plane FP on the same side as the inclined plane FS.
  • the average inclination of this end face 15 with respect to the vertical plane FP is preferably the same as the inclination of the inclined plane FS with respect to the vertical plane FP.
  • the end face 15 may be an inclined plane as described above, but is preferably a spherical surface. In this case, it is more preferable that the radius of curvature of the end face 15 is the same as the radius of curvature of the spherical surface SS.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing how the optical connectors are connected to each other. Note that FIG. 4 shows only the tips of the ferrule 20 and the multi-core fiber 10.
  • the end faces 25 of the tip portions 22 of the ferrules 20 facing each other are pressed against each other, and the tip portions 22 are slightly crushed and deformed, so that the end faces 15 of the multi-core fibers 10 come into contact with each other, and the multi-core fibers 10 are connected to each other.
  • the diameter of the ferrule 20 is 2.5 mm
  • the force with which the end faces 25 are pressed against each other is 7.8 N or more and 11.8 N or less, reflection at the connection portion of the multi-core fiber 10 can be further suppressed.
  • the radius of curvature of the spherical surface SS shown in FIG. 3 is B (mm). Also, when the optical connector 1 is viewed in a cross section passing through the central axis 23C and perpendicular to the inclined plane FS, the cross section shown in FIG. 3 is obtained.
  • the apex position TP of the spherical surface SS is defined as the position that protrudes most from the line CL that connects the edge ED of the end face 25.
  • the eccentricity C ( ⁇ m) of the apex position TP is defined as the distance between the intersection CP of the central axis 23C of the through hole 23 and the spherical surface SS and the apex position TP.
  • the distance between the central axis 23C and the center of the core 11 located farthest from the central axis 23C when viewed along the central axis 23C is defined as x ( ⁇ m).
  • x in FIG. 2 is the distance x ( ⁇ m).
  • the end face 15 of the multicore fiber 10 is slightly recessed from the end face 25 of the ferrule 20, and this recession amount is within a maximum value Amaximum ( nm ), which is defined by IEC 61755-3-2 to satisfy the following formula (1):
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the radius of curvature B (mm) and the amount of eccentricity C ( ⁇ m) at the end face 25 of the ferrule 20 for physical contact between the opposing cores of the multi-core fiber.
  • one optical connector 1 having a ferrule 20 with a radius of curvature B (mm) of 10.5 (mm) and an amount of eccentricity C ( ⁇ m) of 126.4 ( ⁇ m) was prepared.
  • a plurality of other optical connectors 1 to be connected to this one optical connector 1 were prepared.
  • the other optical connector 1 was connected to the one optical connector 1 to measure the return loss, and a plurality of other optical connectors 1 with a return loss of 55 dB, which is close to the upper limit of the return loss of a general APC connector, were extracted.
  • the return loss is an amount indicating the ratio of the power of the reflected return light to the power of the incident light.
  • fitting was performed based on the radius of curvature B (mm) and the amount of eccentricity C ( ⁇ m) at the end face 25 of the ferrule 20 of each of the extracted other optical connectors 1, and the result was as shown by the thin solid line a in FIG. 5.
  • one optical connector 1 having a ferrule 20 with a radius of curvature B (mm) of 9.1 (mm) and an amount of eccentricity C ( ⁇ m) of 50.4 ( ⁇ m) was prepared.
  • a plurality of other optical connectors 1 to be connected to this one optical connector 1 were prepared.
  • the other optical connector 1 was connected to the one optical connector 1 to measure the return loss, and a plurality of other optical connectors 1 with a return loss of 55 dB were extracted.
  • fitting was performed based on the radius of curvature B (mm) and the amount of eccentricity C ( ⁇ m) at the end face 25 of the ferrule 20 of each of the extracted other optical connectors 1, and the result was as shown by the thick solid line c in FIG. 5.
  • the shape of the end face 25 of the ferrule 20 of the other optical connector 1 that is connected to one optical connector 1 having a ferrule 20 located on the dashed line b and has a return loss of 55 dB or more must be located within a relatively narrow area below the solid line a.
  • the shape of the end face 25 of the ferrule 20 of the other optical connector 1 that is connected to one optical connector 1 having a ferrule 20 located on the dashed line d and has a return loss of 55 dB or more is located within a relatively wide area below the solid line c. Therefore, if the eccentricity of the dashed line b is reduced and the dashed line b is moved downward, the solid line a moves upward.
  • the range of the curvature radius B (mm) and the eccentricity C ( ⁇ m) that the shape of the end face 25 of the ferrule 20 of the other optical connector 1 can take is expanded. Therefore, by repeating this process and finding the point where the dashed line b and the solid line a intersect at each curvature radius and fitting, the dashed line e is obtained. Also, if the eccentricity of the dashed line d is increased and the dashed line d is moved upward, the solid line c moves downward. Repeating this process to find the point where the dashed line d and the solid line c intersect for each radius of curvature and fitting results in the dashed line e.
  • the end face 15 of the multicore fiber 10 may also be spherical, and a difference in angle at the end face may occur between the core 11 located at the center and the core 11 located on the outer periphery.
  • the core 11 located on the outer periphery may have a higher return loss than the core 11 located on the center side, and a lower return loss than the core 11 located on the center side.
  • the return loss is 55 dB or more, it can be brought close to the range of 60 dB or more, which is the range of return loss defined by the standards (IEC 61755-2-2 and JIS C5965-2-2), for all the cores 11. Therefore, reflection at the connection part can be sufficiently suppressed.
  • the radius of curvature B (mm) and the amount of eccentricity C ( ⁇ m) of the end face 25 of the ferrule 20 of at least one of the optical connectors 1 are located in a region below the dotted line f in Fig. 5. This region is expressed by the following formula (3).
  • the angle of the inclined plane FS of the APC connector is set to 8 degrees in IEC 61755-3-2 and JIS C5965-3-2. Therefore, the angle of the inclined plane FS with respect to the vertical plane FP of the end face 25 of the ferrule 20 of this embodiment is also set to 8 degrees. Furthermore, when the above formula (2) is satisfied, when the radius of curvature B (mm) and the amount of eccentricity C ( ⁇ m) of the end face 25 of the ferrule 20 satisfy the formula (2), the angle of the inclined plane FS with respect to the vertical plane FP is often approximately 8 degrees.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the angle of the inclined plane FS of the end face 25 of the ferrule 20 from the vertical plane FP, the radius of curvature B, and the amount of eccentricity C.
  • the angle of the inclined plane FS from the vertical plane FP is described as the oblique grinding angle
  • the radius of curvature B is described as the curvature
  • the amount of eccentricity C is described as the apex deviation.
  • FIG. 7 is a diagram showing the key error, in which the optical connector 1 is viewed along a direction perpendicular to a plane passing through the central axis 32C of the guide key 32 and the central axis 23C of the through hole 23. That is, the optical connector 1 is arranged with the guide key 32 facing upward, and the optical connector 1 is viewed from the side.
  • the end face 25 is inclined toward the side where the inclined plane FS is inclined, and in this embodiment, the inclined plane FS is inclined toward the side where the optical connector 1 is viewed, with the vertical plane FP as the reference.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a plane passing through the central axis 32C of the guide key 32 and the central axis 23C of the through hole 23.
  • the key error is the angle ⁇ ' that the perpendicular line FSV of the inclined plane FS makes with the central axis 23C of the through hole 23. Therefore, when the optical connector 1 is viewed as shown in FIG. 7, if a key error occurs, the perpendicular line FSV is inclined in the vertical direction. In FIG. 7, each ⁇ ' is drawn larger than the actual value in order to make the drawing easier to see.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the key error and the loss due to the reflection of light at the connection part when connecting a pair of optical connectors 1.
  • the key error is 0.4 degrees or less, the probability of suppressing the loss due to the reflection of light at the connection part is high when connecting optical connectors 1 to each other, and the return loss can be made larger than 60 dB, and the return loss can be suppressed from changing each time the connection is made. Therefore, it can be seen that if the key error is 0.4 degrees or less, there is a tendency to stabilize the return loss while suppressing the loss.
  • the end face 25 of the ferrule 20 overlaps with the spherical surface SS, and the radius of curvature of this spherical surface SS is B (mm), the eccentricity amount C ( ⁇ m) which is the distance from the intersection point CP of the central axis 23C and the spherical surface SS to the apex position TP, and the distance x between the central axis 23C and the center of the core 11 located farthest from the central axis 23C satisfy formula (2). Therefore, by connecting such optical connectors 1 together, the cores 11 of the opposing multi-core fibers 10 come into physical contact with each other, and reflection at the connection portion of the multi-core fibers 10 can be suppressed.
  • a multi-core fiber 10 having seven cores 11 is exemplified, but the number of cores 11 is not limited to seven as long as it is plural.
  • the core 11 does not have to be located at the center of the cladding 12.
  • one end face 15 of the multicore fiber 10 is located within the through hole 23 of the ferrule 20 and is slightly recessed from the end face 25 of the ferrule 20.
  • one end face 15 of the multicore fiber 10 may protrude slightly from the end face 25 of the ferrule 20.
  • the amount of protrusion of the multicore fiber 10 is 100 nm or less.
  • the present invention provides an optical connector that can suppress reflections at the connection, and can be used in fields such as optical communications.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Abstract

本発明は、接続部における反射が抑制され得る光コネクタを提供することを目的とする。　本発明の光コネクタ１は、複数のコア１１を有するマルチコアファイバ１０と、マルチコアファイバ１０の一端側が挿入される貫通孔２３を含むフェルール２０と、を備え、フェルール２０の端面２５は、貫通孔２３の中心軸２３Ｃに垂直な垂直平面ＦＰに対して傾斜する傾斜平面ＦＳに前記中心軸上で接する球面ＳＳに重なり、マルチコアファイバ１０の一端側の端面１５は、垂直平面ＦＰに対して傾斜平面ＦＳが傾斜する側と同じ側に傾斜し、球面ＳＳの曲率半径をＢ（ｍｍ）とし、中心軸２３Ｃを通り傾斜平面ＦＳに垂直な断面において中心軸２３Ｃと球面ＳＳと端面２５の縁ＥＤを結ぶ線ＣＬから最も突出する頂点位置ＴＰとの距離である偏心量をＣ（μｍ）とし、中心軸２３Ｃに沿って見る場合における中心軸２３Ｃと中心軸２３Ｃから最も離れて位置するコア１１の中心との距離をｘ（μｍ）とする場合、下記式を満たす。

Description

光コネクタ
　本発明は、光コネクタに関する。
　クラッドに複数のコアを配置するマルチコアファイバが知られている。下記特許文献１には、一対のマルチコアファイバのそれぞれの端面同士を押圧して接続する光コネクタが記載されている。特許文献１には、マルチコアファイバのそれぞれのコア同士をフィジカルコンタクトさせて接続するための条件が記載されている。このマルチコアファイバの端面は、マルチコアファイバの長手方向に概ね垂直とされつつ、中心が凸状の曲面状に形成されている。この光コネクタは、ＵＰＣコネクタ（Ultra-Physical Contact Connector）と呼ばれる場合がある。
米国特許公報第１０，９８９，８８２号明細書
　ところで、歪等を光ファイバにより測定するセンサでは、光ファイバ同士が接続される光コネクタでの反射が小さいことが要求されるため、光ファイバの端面が光ファイバの長手方向に垂直な平面に対して傾斜しているＡＰＣコネクタ（Angled Physical Contact Connector）が用いられる場合がある。このため、マルチコアファイバがセンサに用いられる場合においても、光コネクタでの反射が小さいことが要求されるため、ＡＰＣコネクタが用いられることが好ましい。マルチコアファイバ同士がＡＰＣコネクタで接続される場合であっても、それぞれのコアがフィジカルコンタクトすることで、反射が抑制されることが好ましい。しかし、上記特許文献１では、ＡＰＣコネクタについては、考察されていない。
　そこで、本発明は、接続部における反射が抑制され得る光コネクタを提供することを目的とする。
　上記目的の達成のため、本発明の態様１は、複数のコアを有するマルチコアファイバと、前記マルチコアファイバの一端側が挿入される貫通孔を含むフェルールと、を備え、前記フェルールの端面は、前記貫通孔の中心軸に垂直な垂直平面に対して傾斜する傾斜平面に前記中心軸上で接する球面に重なり、前記マルチコアファイバの前記一端側の端面は、前記垂直平面に対して前記傾斜平面が傾斜する側と同じ側に傾斜し、前記球面の曲率半径をＢ（ｍｍ）とし、前記中心軸を通り前記傾斜平面に垂直な断面において前記中心軸と前記球面との交点と前記端面の縁を結ぶ線から最も突出する頂点位置との距離である偏心量をＣ（μｍ）とし、前記中心軸に沿って見る場合における前記中心軸と当該中心軸から最も離れて位置する前記コアの中心との距離をｘとする場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
を満たすことを特徴とする光コネクタである。
　マルチコアファイバの一端側を収容するフェルールの端部が斜めに研磨される一対の光コネクタを接続する場合において、本発明者らは、それぞれのコアがフィジカルコンタクトする条件を鋭意検討した。その結果、それぞれの光コネクタが上記式を満たせば、互いに対向するそれぞれのマルチコアファイバのコア同士がフィジカルコンタクトすることが分かった。従って、本発明の光コネクタによれば、マルチコアファイバの接続部における反射が抑制され得る。
　また、本発明の態様２は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
を満たすことを特徴とする態様１に記載の光コネクタである。
　上記態様１の条件に加えて、さらに、少なくとも一方の光コネクタがこの条件を満たすことで、互いに対向するそれぞれのマルチコアファイバのコア同士がより強固にフィジカルコンタクトし、マルチコアファイバの接続部における反射がより抑制され得る。
　また、本発明の態様３は、前記傾斜平面と前記垂直平面とがなす角度の８度からのずれ量をΔθとする場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
を満たすことを特徴とする態様１または２に記載の光コネクタである。
　一般的に、ＡＰＣコネクタでは、上記垂直平面に対する上記傾斜平面の角度は概ね８度である。これは、ＩＥＣ６１７５５－３－２及びＪＩＳ　Ｃ５９６５－３－２に定められている。上記傾斜平面の８度からのずれ量Δθが上記式を満たすことで、ずれ量Δθが一定であれば、曲率半径Ｂ（ｍｍ）を小さくすることで、偏心量Ｃを小さくし得る。または、上記傾斜平面の８度からのずれ量Δθが上記式を満たすことで、曲率半径をＢ（ｍｍ）及び偏心量をＣ（μｍ）が態様１の式を満たし易くし得る。
　また、本発明の態様４は、前記フェルールが固定されるハウジングに前記貫通孔の長手方向に平行に設けられるガイドキーを更に備え、前記ガイドキーの中心軸と前記貫通孔の前記中心軸とを通る面に垂直な方向に沿って見る場合における前記傾斜平面の垂線が前記貫通孔の前記中心軸となす角であるキーエラーが０．４度以下であることを特徴とする態様１から３のいずれかに記載の光コネクタである。
　光コネクタには、上記ガイドキーが設けられることがある。しかし、製造ばらつき等により、ガイドキーを上方に向けて光コネクタを配置し、側方から見る場合に、ガイドキーが示す貫通孔の長手方向に対して、傾斜平面に垂直な方向が上下方向にずれる場合がある。このずれ量であるキーエラーが０．４度以下であれば、マルチコアファイバの接続部における反射をより抑制することができる。
　また、本発明の態様５は、前記フェルールの直径は、２．５ｍｍであることを特徴とする態様１から４のいずれかに記載の光コネクタである。
　以上のように、本発明によれば、接続部における反射が抑制され得る光コネクタが提供され得る。
本発明の実施形態に係る光コネクタの概略を示す図である。 図１のマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。 図１のフェルールの先端の様子を示す断面図である。 光コネクタ同士が接続されている様子を示す断面図である。 マルチコアファイバの互いに対向するコア同士がフィジカルコンタクトするためのフェルール端面の曲率半径と偏心量との関係を示す図である。 フェルールの端面の傾斜平面と垂直平面と角度と曲率半径及び偏心量との関係を示す図である。 キーエラーを示す図である。 一対の光コネクタを接続する場合におけるキーエラーと接続部における光の反射によるロスとの関係を示す図である。
　以下、本発明に係る光コネクタを実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。また、本明細書では、理解を容易にするために、各部材の寸法が誇張して示されている場合がある。
　図１は、本実施形態に係る光コネクタの概略を示す図である。図１に示すように、本実施形態の光コネクタ１は、マルチコアファイバ１０と、フェルール２０と、ハウジング３０とを主な構成として備える。また、本実施形態の光コネクタ１の一例としては、図１に示すように、ＳＣコネクタ（Subscriber Connector）が挙げられる。
　ハウジング３０は、フェルール２０を収納しており、ハウジング３０の一方の開口３１からフェルール２０の先端部２２を含む一端側が突出している。また、ハウジング３０のフェルール２０が突出している側と反対側からは、マルチコアファイバ１０が導出している。ハウジング３０の側面には、後述するフェルール２０の貫通孔２３の長手方向に平行にガイドキー３２が設けられている。従って、ガイドキーの中心軸３２Ｃは、貫通孔２３の長手方向に平行である。また、ハウジング３０の他の側面には、係合爪３３が設けられている。
　図２は、図１のマルチコアファイバ１０の長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。マルチコアファイバ１０は、複数のコア１１と、クラッド１２と、内側被覆層１３と、外側被覆層１４と、を備える。
　本実施形態のマルチコアファイバ１０では、１つのコア１１がマルチコアファイバ１０の中心１０Ｃ上に配置され、他の６つのコア１１が中心１０Ｃを中心とする同一円上に配置されている。すなわち、本実施形態のマルチコアファイバ１０の複数のコア１１は、所謂１－６配置とされている。なお、中心１０Ｃは、クラッド１２の中心と一致する。コア１１の直径は、例えば４μｍ以上１０μｍ以下である。また、コア間距離は、例えば、３５μｍである。この場合、外周側に位置するコア１１の中心１０Ｃからの距離は３５μｍである。また、外周側に配置される６つのコア１１は、マルチコアファイバ１０の長手方向に沿って、捻れるように配置されていてもよい。
　クラッド１２は、それぞれのコア１１の外周面を囲う。クラッド１２の直径は、例えば１２５μｍである。
　それぞれのコア１１の屈折率はクラッド１２の屈折率よりも高い。このようなコア１１は、例えば、ゲルマニウム等の屈折率が高くなるドーパントが添加されたシリカガラスから成り、クラッド１２は、例えば、ドーパントが添加されていないシリカガラスから成る。また、コア１１が何らドーパントを添加されていないシリカガラスから成り、クラッド１２がフッ素等の屈折率が低くなるドーパントが添加されたシリカガラスから成る構成であってもよい。
　内側被覆層１３は、クラッド１２の外周面を被覆し、外側被覆層１４は、内側被覆層１３の外周面を被覆する。内側被覆層１３及び外側被覆層１４はそれぞれ紫外線硬化性樹脂等の樹脂から成り、内側被覆層１３及び外側被覆層１４は互いに異なる樹脂から成る。
　本実施形態のフェルール２０は、円筒状の本体部２１と、本体部２１の一端から延在し、本体部２１よりも径の小さな円筒状の先端部２２とを含む。たとえば、フェルール２０の直径は、２．５ｍｍである。本体部２１及び先端部２２の貫通孔２３は同じ径の孔である。貫通孔２３には、内側被覆層１３及び外側被覆層１４が剥離されたマルチコアファイバ１０の一端側が挿入されている。本実施形態では、マルチコアファイバ１０の一方の端面１５は、フェルール２０の貫通孔２３内に位置して、フェルール２０の端面２５から僅かに引っ込んでいる。フェルール２０は、マルチコアファイバ１０のクラッド１２よりも硬度の低い材料からなる。このような材料としては、ジルコニアを挙げることができる。
　図３は、図１のフェルール２０の先端の様子を示す断面図である。図３に示すように、貫通孔２３の中心軸２３Ｃに垂直な垂直平面ＦＰに対して傾斜している傾斜平面ＦＳを想定し、この傾斜平面ＦＳに中心軸２３Ｃ上で接する球面ＳＳを想定する。フェルール２０の端面２５は、この球面ＳＳに重なっている。従って、端面２５は、凸状に形成された球面の一部であり、垂直平面ＦＰに対して傾斜している。本実施形態では、傾斜平面ＦＳの垂直平面ＦＰに対する傾きは、８度である。
　このように球面が傾斜している形状の端面２５の概ね中央には、貫通孔２３の開口が位置する。従って、貫通孔２３を覗くとマルチコアファイバ１０を見ることができる。マルチコアファイバ１０は、貫通孔２３内に位置するマルチコアファイバ１０の中心軸と貫通孔２３の中心軸２３Ｃとが一致するように、貫通孔２３内に挿入されている。従って、図２に示すマルチコアファイバ１０の中心１０Ｃは、中心軸２３Ｃ上に位置する。また、マルチコアファイバ１０の端面１５は、垂直平面ＦＰに対して、傾斜平面ＦＳが傾く側と同じ側に傾斜している。この端面１５の垂直平面ＦＰに対する平均の傾きは、垂直平面ＦＰに対する傾斜平面ＦＳの傾きと同じであることが好ましい。また、この端面１５は、上記のように傾いた平面であってもよいが、球面であることが好ましく、この場合、端面１５の曲率半径は、球面ＳＳの曲率半径と同じであることがより好ましい。
　このような構成の光コネクタ１同士が接続される場合、それぞれの光コネクタ１が対向された状態で、それぞれの光コネクタ１のガイドキー３２が嵌められる一対のガイド溝と、それぞれの光コネクタ１の係合爪３３と係合する一対の係合孔と、を有するアダプタが用いられる。図４は、光コネクタ同士が接続されている様子を示す断面図である。なお、図４では、フェルール２０及びマルチコアファイバ１０の先端のみを示している。上記のアダプタに一対の光コネクタ１が固定されることで、図４に示すように、互いに対向するそれぞれのフェルール２０の先端部２２の端面２５同士が押圧され、それぞれの先端部２２が僅かに潰れるように変形して、それぞれのマルチコアファイバ１０の端面１５が互いに接して、マルチコアファイバ１０の同士が接続される。たとえば、フェルール２０の直径が２．５ｍｍである場合、端面２５同士が押圧される力が７．８Ｎ以上１１．８Ｎ以下であると、マルチコアファイバ１０の接続部における反射がより抑制され得る。
　次に、光コネクタ１同士が接続される場合に、一対のマルチコアファイバ１０における互いに対向するそれぞれのコア１１同士が適切にフィジカルコンタクトする条件に付いて説明する。
　まず、図３に示す球面ＳＳの曲率半径をＢ（ｍｍ）とする。また、中心軸２３Ｃを通り傾斜平面ＦＳに垂直な断面で光コネクタ１を見ると、図３の断面図となる。そこで、図３の断面図において、球面ＳＳの頂点位置ＴＰを端面２５の縁ＥＤを結ぶ線ＣＬから最も突出する位置とする。また、頂点位置ＴＰの偏心量Ｃ（μｍ）を貫通孔２３の中心軸２３Ｃと球面ＳＳとの交点ＣＰと頂点位置ＴＰとの距離とする。また、中心軸２３Ｃに沿って見る場合における中心軸２３Ｃと中心軸２３Ｃから最も離れて位置するコア１１の中心との距離をｘ（μｍ）とする。上記のようにマルチコアファイバの中心１０Ｃが貫通孔２３の中心軸２３Ｃ上に位置する場合、図２のｘが距離ｘ（μｍ）となる。
　マルチコアファイバ１０の端面１５は、上記のように、フェルール２０の端面２５から僅かに引っ込んでおり、この引っ込み量は、最大値Ａmaximum（ｎｍ）内であり、当該最大値Ａmaximum（ｎｍ）は、ＩＥＣ６１７５５－３－２により次の式（１）を満たすように定められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
　図５は、マルチコアファイバの互いに対向するコア同士がフィジカルコンタクトするためのフェルール２０の端面２５における曲率半径Ｂ（ｍｍ）と偏心量Ｃ（μｍ）との関係を示す図である。まず、曲率半径Ｂ（ｍｍ）が１０．５（ｍｍ）で、偏心量Ｃ（μｍ）が１２６．４（μｍ）のフェルール２０を有する一方の光コネクタ１を準備した。次に、この一方の光コネクタ１と接続される他方の光コネクタ１を複数準備した。そして、一方の光コネクタ１に他方の光コネクタ１を接続して反射減衰量を測定し、反射減衰量が一般的なＡＰＣコネクタの反射減衰量の上限に近い５５ｄＢになる他方の光コネクタ１を複数抽出した。反射減衰量は、入射光のパワーに対する反射による戻り光のパワーの比を示す量である。次に、抽出されたそれぞれの他方の光コネクタ１のフェルール２０の端面２５における曲率半径Ｂ（ｍｍ）と偏心量Ｃ（μｍ）とを基にフィッティングを行うと、図５の細い実線ａのようになった。また、式（１）に一方の光コネクタ１の曲率半径Ｂ（ｍｍ）と偏心量Ｃ（μｍ）を代入し、式（１）で得られたＡmaximum（ｎｍ）と同じになる曲率半径Ｂ（ｍｍ）と偏心量Ｃ（μｍ）との関係を示すと、図５の細い破線ｂのようになる。従って、端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が破線ｂ上に位置するフェルール２０を有する一方の光コネクタ１と、端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が実線ａ上に位置するフェルール２０を有する他方の光コネクタ１とを接続すると、反射減衰量が５５ｄＢになると考えられる。また、このような一方の光コネクタ１と接続される他方の光コネクタ１におけるフェルール２０の端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が実線ａ以下に位置していれば、反射減衰量が５５ｄＢ以上になると考えられる。反射減衰量が５５ｄＢ以上であれば、接続部における反射が十分に抑制されていると言える。
　次に、曲率半径Ｂ（ｍｍ）が９．１（ｍｍ）で、偏心量Ｃ（μｍ）が５０．４（μｍ）のフェルール２０を有する一方の光コネクタ１を準備した。また、この一方の光コネクタ１と接続される他方の光コネクタ１を複数準備した。そして、一方の光コネクタ１に他方の光コネクタ１を接続して反射減衰量を測定し、反射減衰量が５５ｄＢの他の光コネクタ１を複数抽出した。次に、抽出されたそれぞれの他方の光コネクタ１のフェルール２０の端面２５における曲率半径Ｂ（ｍｍ）と偏心量Ｃ（μｍ）とを基にフィッティングを行うと、図５の太い実線ｃのようになった。また、式（１）に一方の光コネクタ１の曲率半径Ｂ（ｍｍ）と偏心量Ｃ（μｍ）を代入し、式（１）で得られたＡmaximum（ｎｍ）と同じになる曲率半径Ｂ（ｍｍ）と偏心量Ｃ（μｍ）との関係を示すと、図５の太い破線ｄのようになる。従って、端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が破線ｄ上に位置するフェルール２０を有する一方の光コネクタ１と、端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が実線ｃ上に位置するフェルール２０を有する他方の光コネクタ１とを接続すると、反射減衰量が５５ｄＢになると考えられる。また、このような一方の光コネクタ１と接続される他方の光コネクタ１におけるフェルール２０の端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が実線ｃ以下に位置していれば、反射減衰量が５５ｄＢ以上になると考えられる。
　上記のように破線ｂ上に位置するフェルール２０を有する一方の光コネクタ１と接続され、反射減衰量が５５ｄＢ以上となる他方の光コネクタ１のフェルール２０の端面２５の形状は、実線ａ以下の比較的狭い領域内に位置する必要がある。これに対して、上記のように破線ｄ上に位置するフェルール２０を有する一方の光コネクタ１と接続され、反射減衰量が５５ｄＢ以上となる他方の光コネクタ１のフェルール２０の端面２５の形状は、実線ｃ以下の比較的広い領域内に位置する。そこで、破線ｂの偏心量を小さくして、破線ｂを下方に移動すれば、実線ａは上方に移動する。こうすることで、他方の光コネクタ１のフェルール２０の端面２５の形状が取り得る曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）の範囲が広がる。そこで、これを繰り返して、各曲率半径において、破線ｂと実線ａとが交わる点を求めてフィッティングすると、一点鎖線ｅとなる。また、破線ｄの偏心量を大きくして、破線ｄを上方に移動すれば、実線ｃは下方に移動する。これを繰り返して、各曲率半径において、破線ｄと実線ｃとが交わる点を求めてフィッティングしても、一点鎖線ｅとなる。従って、フェルール２０の端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が一点鎖線ｅ以下の領域に位置する一対の光コネクタ１を接続すると、反射減衰量が５５ｄＢ以上に抑えられる。
　この一点鎖線ｅ以下の領域を示す曲率半径Ｂ（ｍｍ）と偏心量Ｃ（μｍ）との関係は、下記式（２）で示される
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
　従って、フェルール２０の端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が式（２）を満たす一対の光コネクタ１が接続されることで、接続部における反射が十分に抑制される。このように、マルチコアファイバ１０を用いたＡＰＣコネクタでは、フェルール２０の端面２５が球面研磨されているため、マルチコアファイバ１０の端面１５も球面状になり得、中心に位置するコア１１と外周側に位置するコア１１とで、端面における角度にズレが生じ得る。この場合、外周側に位置するコア１１には、中心側に位置するコア１１の反射減衰量よりも高い反射減衰量となるものと低い反射減衰量となるものとが存在し得る。ここで、反射減衰量が５５ｄＢ以上であれば、全てのコア１１において、規格（ＩＥＣ６１７５５－２－２及びＪＩＳ　Ｃ５９６５－２－２）で定められる反射減衰量の範囲である６０ｄＢ以上の範囲に近づけることが出来る。したがって、接続部における反射が十分に抑制され得る。
　さらに、少なくとも一方の光コネクタ１のフェルール２０の端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が図５の点線ｆ以下の領域に位置することが好ましい。この領域は下記式（３）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
　上記（２）式を満たす一対の光コネクタ１のうち、少なくとも一方の光コネクタ１のフェルール２０の端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が式（３）を満たすことで、全てのコア１１において、上記規格で定められる反射減衰量の範囲である６０ｄＢ以上の範囲により一層近づける事ができ、接続部における反射をより抑えることができる。
　次に、傾斜平面ＦＳの垂直平面ＦＰに対する角度について考察する。ＡＰＣコネクタの上記傾斜平面ＦＳの角度は８度となるよう、ＩＥＣ６１７５５－３－２及びＪＩＳ　Ｃ５９６５－３－２に定められている。従って、本実施形態のフェルール２０の端面２５も、傾斜平面ＦＳの垂直平面ＦＰに対する角度が８度とされる。また、上記式（２）を満たす場合、フェルール２０の端面２５の曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が式（２）を満たす場合、垂直平面ＦＰに対する傾斜平面ＦＳの角度は、概ね８度になる場合が多い。そこで、上記式（２）を満たす傾斜平面ＦＳの８度からのずれ量について考察する。図６は、フェルール２０の端面２５の傾斜平面ＦＳの垂直平面ＦＰからの角度と曲率半径Ｂ及び偏心量Ｃとの関係を示す図である。なお、図６において、傾斜平面ＦＳの垂直平面ＦＰからの角度は、斜め研磨角度と記載され、曲率半径Ｂは曲率と記載され、偏心量Ｃは、頂点ズレと記載されている。図６に示すように、曲率半径Ｂ（ｍｍ）が一定である場合、垂直平面ＦＰに対する傾斜平面ＦＳの角度の８度からのずれ量が大きいほど、偏心量（μｍ）は大きくなる。また、偏心量Ｃ（μｍ）が一定である場合、垂直平面ＦＰに対する傾斜平面ＦＳの角度の８度からのずれ量が大きいほど、曲率半径Ｂ（ｍｍ）は小さくなる。このずれ量をΔθとする場合、下記式（４）を満たすことが好ましい。上記傾斜平面の８度からのずれ量Δθが式（４）を満たす場合、ずれ量Δθが一定であれば、曲率半径Ｂ（ｍｍ）を小さくすることで、偏心量Ｃ（μｍ）を小さくし得る。または、曲率半径Ｂ（ｍｍ）及び偏心量Ｃ（μｍ）が式（２）の式を満たし易くし得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
　次にキーエラーについて考察する。上記のように、ハウジング３０には、フェルール２０における貫通孔２３の長手方向を示すガイドキー３２が設けられている。図７は、キーエラーを示す図であり、ガイドキー３２の中心軸３２Ｃと貫通孔２３の中心軸２３Ｃとを通る面に垂直な方向に沿って、光コネクタ１を見ている。すなわち、ガイドキー３２を上方に向けて光コネクタ１を配置し、側方から光コネクタ１を見る図である。端面２５は、傾斜平面ＦＳが傾斜する側に傾斜しており、本実施形態では、傾斜平面ＦＳは、垂直平面ＦＰを基準として、光コネクタ１を見る側に傾いている。従って、図７では、端面２５が見えている。なお、図３は、ガイドキー３２の中心軸３２Ｃと貫通孔２３の中心軸２３Ｃとを通る面における断面図となる。図７のように光コネクタ１を見る場合に、キーエラーは、傾斜平面ＦＳの垂線ＦＳＶが、貫通孔２３の中心軸２３Ｃとなす角θ’である。従って、図７のように光コネクタ１を見る場合、キーエラーが生じていると、垂線ＦＳＶは上下方向に傾く。なお、図７では、図面を見やすくする観点から各θ’を実際よりも大きく記載している。光コネクタ１の製造誤差等による端面２５の向きの誤差により、傾斜平面ＦＳの向きに誤差が生じる場合があり、上記キーエラーが生じ得る。図８は、一対の光コネクタ１を接続する場合におけるキーエラーと接続部における光の反射によるロスとの関係を示す図である。図８に示すように、キーエラーが０．４度以下であれば、光コネクタ１同士を接続する場合において、接続部における光の反射によるロスを抑える確率が高くなり、反射減衰量を６０ｄＢより大きくすることができ、接続のたびに当該反射減衰量が変化することを抑制出来る。このため、キーエラーが０．４度以下であれば、ロスを抑えつつ、反射減衰量を安定できる傾向にあることが分かる。
　以上説明したように、本実施形態の光コネクタ１は、フェルール２０の端面２５が球面ＳＳに重なり、この球面ＳＳの曲率半径をＢ（ｍｍ）と、中心軸２３Ｃと球面ＳＳとの交点ＣＰから頂点位置ＴＰまでの距離である偏心量Ｃ（μｍ）と、中心軸２３Ｃと中心軸２３Ｃから最も離れて位置するコア１１の中心との距離ｘとが式（２）満たす。このため、このような光コネクタ１同士を接続することで、互いに対向するそれぞれのマルチコアファイバ１０のコア１１同士がフィジカルコンタクトし、マルチコアファイバ１０の接続部における反射が抑制され得る。
　以上、本発明について上記実施形態を例に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。
　上記実施形態では、コア１１の数が７つのマルチコアファイバ１０を例示したが、コア１１の数は複数である限り７つに限定されない。例えば、クラッド１２の中心にコア１１が配置されなくてもよい。
　また、上記実施形態では、マルチコアファイバ１０の一方の端面１５が、フェルール２０の貫通孔２３内に位置して、フェルール２０の端面２５から僅かに引っ込んでいる例を示した。しかし、マルチコアファイバ１０の一方の端面１５は、フェルール２０の端面２５から僅かに突出してもよい。この場合、マルチコアファイバ１０の突出量は、１００ｎｍ以下である。
　本発明によれば、接続部における反射が抑制され得る光コネクタが提供され得、例えば光通信等の分野において利用可能である。

Claims (5)

  1. 　複数のコアを有するマルチコアファイバと、
    　前記マルチコアファイバの一端側が挿入される貫通孔を含むフェルールと、
    を備え、
    　前記フェルールの端面は、前記貫通孔の中心軸に垂直な垂直平面に対して傾斜する傾斜平面に前記中心軸上で接する球面に重なり、
    　前記マルチコアファイバの前記一端側の端面は、前記垂直平面に対して前記傾斜平面が傾斜する側と同じ側に傾斜し、
    　前記球面の曲率半径をＢ（ｍｍ）とし、前記中心軸を通り前記傾斜平面に垂直な断面において前記中心軸と前記球面との交点と前記端面の縁を結ぶ線から最も突出する頂点位置との距離である偏心量をＣ（μｍ）とし、前記中心軸に沿って見る場合における前記中心軸と当該中心軸から最も離れて位置する前記コアの中心との距離をｘとする場合、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    を満たす
    ことを特徴とする光コネクタ。
  2. Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    を満たす
    ことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
  3. 　前記傾斜平面と前記垂直平面とがなす角度の８度からのずれ量をΔθとする場合、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    を満たす
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の光コネクタ。
  4. 　前記フェルールが固定されるハウジングに前記貫通孔の長手方向に平行に設けられるガイドキーを更に備え、
    　前記ガイドキーの中心軸と前記貫通孔の前記中心軸とを通る面に垂直な方向に沿って見る場合における前記傾斜平面の垂線が前記貫通孔の前記中心軸となす角であるキーエラーが０．４度以下である
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光コネクタ。
  5. 　前記フェルールの直径は、２．５ｍｍである
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光コネクタ。

     
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