WO2024101389A1 - 光コネクタ、光モジュール、プラグおよび接続方法 - Google Patents

光コネクタ、光モジュール、プラグおよび接続方法 Download PDF

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WO2024101389A1
WO2024101389A1 PCT/JP2023/040209 JP2023040209W WO2024101389A1 WO 2024101389 A1 WO2024101389 A1 WO 2024101389A1 JP 2023040209 W JP2023040209 W JP 2023040209W WO 2024101389 A1 WO2024101389 A1 WO 2024101389A1
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WO
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plate
magnet
connection
optical
receptacle
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/040209
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English (en)
French (fr)
Inventor
健太郎 松田
元人 竹崎
光太 鹿間
雄三 石井
芳行 土居
亮 長瀬
Original Assignee
株式会社白山
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社白山, 日本電信電話株式会社 filed Critical 株式会社白山
Publication of WO2024101389A1 publication Critical patent/WO2024101389A1/ja

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Definitions

  • the present invention relates to an optical connector that optically connects optical waveguide components that transmit optical signals, an optical module equipped with an optical receptacle, an optical connector plug, and a method for connecting an optical connector.
  • Patent Document 1 discloses a small optical connection component that uses magnets to hold and press optical waveguide components together.
  • the optical connecting component described in Patent Document 1 is an optical connecting component that connects to other optical connecting components, and includes an optical waveguide component, an alignment component that fixes the optical waveguide component, and a magnetic structure that is integrated with the alignment component, and the connection end face of the alignment component is provided with a positioning structure that determines the relative position between the connection end face and the connection end face of the alignment component provided in the other optical connecting component.
  • a pair of connecting parts is disclosed, which are divided into two parts, each of which has two opposing faces, one of which is magnetized to a north pole and the other to a south pole, and which are magnetized in the outer circumferential direction of the optical fiber alignment part.
  • Patent Document 2 JP 2004-029633 A discloses an optical fiber connector that has little variation in coupling loss, is highly reliable, and allows easy connection and removal operations.
  • the optical fiber connector described in Patent Document 2 is an optical fiber connector equipped with a magnetic body having a hole through which an optical fiber is inserted and fixed, and is provided with a means for reducing the friction coefficient of the connecting surface of the magnetic body with the mating optical fiber connector.
  • a means for absorbing the impact generated when connecting with the mating optical fiber connector is provided on the connecting surface side of the magnetic body with the mating optical fiber connector, so that when not connected with the mating optical fiber connector, the end face of the optical fiber is located inside from the connecting surface of the magnetic body, and when connected with the mating optical fiber connector, the end face of the optical fiber abuts against the end face of the mating optical fiber.
  • Patent Document 3 discloses an optical connector that uses an optical connector that can suppress wear of ferrules when connecting and disconnecting optical connectors, and optically connects optical communications using magnets.
  • the optical connector described in Patent Document 3 has a main body having a fiber hole through which a first optical fiber can be inserted and a connection end face into which the fiber hole opens, and further has a material inside that generates a magnetic force and is configured to optically connect the first optical fiber to the second optical fiber by the magnetic force.
  • a main body portion is disclosed that has a guide hole for a guide pin that extends along the axial direction of the fiber hole and opens to the connection end face, and a storage portion that stores a permanent magnet.
  • Patent Document 4 discloses an optical connector for efficiently coupling signals between optical transmission media such as multiple optical fibers and optical waveguides in a multi-channel optical interconnect that transmits and receives large volumes of signals between boards incorporating electronic circuits such as integrated circuits, and an optical connector connection method for easily connecting and disconnecting the optical connector.
  • the optical connector described in Patent Document 4 is an optical connector consisting of a first connector member and a second connector member, the first connector member having a housing, a through hole for an optical fiber passing through the housing, a fixing portion for fixing the optical fiber provided in the housing, and a first alignment portion provided on the surface of the housing, the second connector member having a housing, a through hole for an optical fiber passing through the housing, a fixing portion for fixing the optical fiber provided in the housing, and a second alignment portion provided on the surface of the housing, a magnet is provided on the portion of the surface of the first alignment portion that connects with the second alignment portion, a magnetic body is provided on the portion of the surface of the second alignment portion that connects with the magnet, the connector members are connected by connecting the magnet of the first connector member with the magnetic body of the second connector member, and the optical fiber fixed to the first connector member and the optical fiber fixed to the second connector member are optically connected, and the first alignment portion further has a magnetic force shielding means.
  • the optical connectors described in the above Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Document 1 all use the attractive force of magnets to bring optical waveguide components into contact with each other.
  • the attractive force of magnets is strongly affected by the distance between the magnets. Therefore, in order to obtain a pressing force sufficient for optical communication using magnets, the magnets need to be sufficiently close to each other, and there is a problem that a slight variation in the distance between the magnets has a large effect on the variation in connection loss.
  • the tolerances and the like that occur during the manufacture of optical connectors affect the variation in the distance, and as a result, have a large effect on the variation in connection loss.
  • connection loss of optical connectors cannot be ignored and has a significant impact on communication performance.
  • high-density communication using multi-core ferrules it is necessary to apply a uniform pressing force to the entire connection end face.
  • control of the contact force at the connection end face is an important technology.
  • Patent Document 2 describes an optical fiber connector in which a buffer material is arranged to absorb shocks that occur during connection.
  • a buffer material is arranged between two magnetic bodies, precise position control of the magnetic bodies cannot be performed, making it difficult to control the connection loss of the optical connector.
  • Patent Document 3 describes an example in which a permanent magnet is disposed in the guide hole of an MT ferrule.
  • a contact force of several N to several tens of N is required, and it is difficult to apply such a large force to the connection end face.
  • a mechanism is provided for rotating a magnet in an alignment section in order to facilitate disconnection of the optical connector, but it is difficult to precisely control the position of the magnet.
  • An optical connector is an optical connector capable of connecting a receptacle and a plug, wherein the receptacle is magnetic and has a first plate-shaped ferrule on its connection surface, and the plug has a connection plate having a second plate-shaped ferrule on its connection surface and a magnet that can attract the receptacle via the connection plate, and the connection plate transmits the magnetic force of the magnet to the receptacle and applies a pressing force from the back surface of the first plate-shaped ferrule.
  • a plate-shaped ferrule is provided on the connection surfaces of the receptacle and plug, and the plate-shaped ferrule is subjected to the attractive force of a magnet from its back surface, thereby minimizing the separation distance r between the connection surface of the receptacle and the connection surface of the plug, while applying a uniform and sufficient contact force to the connection end surface of the ferrule.
  • the magnet provided in the plug applies a pressing force to the first plate-like ferrule via the connection plate, the position of the first plate-like ferrule can be precisely controlled by the design of the connection plate.
  • connection plate transmits the magnetic force of the magnet to the receptacle, the distance between the plug and the receptacle can be minimized, thereby minimizing the reduction in the attractive force of the magnet.
  • connection plate of the plate-shaped ferrule can absorb the shock when connecting the connector and minimize the effect of tolerances due to magnet processing.
  • the separation distance r can be controlled to a minimum and with high precision compared to the case of a conventional cubic shaped ferrule.
  • the number of parts is reduced, and the plug can be made easier to manufacture and assemble.
  • the number of tolerance control surfaces is reduced, and the separation distance r can be controlled with high precision.
  • the pressing force is applied by a spring force, so it is relatively easy to design the pressing force required for the connection end face of the optical connection, but there is a problem that miniaturization is difficult.
  • the attractive force of a magnet is used, it is difficult to design the pressing force, and there is a problem that the attractive force is greatly affected by the type, shape and size of the magnet, the arrangement position of the magnet, etc.
  • the distance between the two magnetic poles is r
  • the magnetic permeability of a vacuum is ⁇ 0
  • the force acting on a magnet is proportional to the product of the magnetic pole strengths and inversely proportional to the square of the distance. Therefore, to obtain a large force using a relatively small magnet, the distance r must be made particularly small.
  • the distance r varies by 10%, the applied force will vary by 20%. Therefore, when a large force F is obtained by reducing the distance r, the effect of the variation in the distance r becomes large, so the variation in the distance r must be minimized.
  • connection plate of the present invention transmits the magnetic force of the magnet to the receptacle, and the optical waveguide components abut against each other between the second plate-like ferrule provided on the connection plate and the first plate-like ferrule provided on the connection surface of the receptacle. Therefore, the relative distance between the connection surface of the receptacle and the connection end surface of the first plate-like ferrule, and the relative distance between the connection surface of the plug and the connection end surface of the second plate-like ferrule can be accurately determined, so that the gap (separation distance r) of the magnetic circuit can be precisely and minimally controlled.
  • the magnetic material referred to here includes hard magnetic materials and/or soft magnetic materials.
  • the back surface of the ferrule refers to the back surface opposite the connection end surface.
  • Optical waveguide components refer to components or elements capable of transmitting optical signals, such as optical fibers, optical waveguides, and optical communication elements. Examples of optical waveguides include glass optical waveguides, polymer optical waveguides, and film-type optical waveguides.
  • An optical connector according to a second aspect of the present invention is an optical connector according to one aspect of the present invention, wherein the magnet includes a first magnet and a second magnet having north and south poles along the longitudinal direction of the optical waveguide component, facing each other and configured to contain the optical waveguide component, and the connection plate is a magnetic material and may be arranged so that an attractive force acts between the first magnet and the second magnet and the receptacle.
  • the contact force of the connection end face can be determined primarily by the separation distance r (gap) between the connection face of the receptacle and the connection face of the connection plate, and the contact force required for optical connection can be designed.
  • the magnetic circuit is only formed when the receptacle and plug are connected, so the magnetic force is suppressed to a certain level until the plug is connected to the receptacle.
  • a strong magnetic circuit is formed when the plug is connected to the receptacle, and sufficient contact force can be obtained even with a small size.
  • An optical connector according to a third invention is an optical connector according to one aspect or the second invention, further comprising a yoke arranged on the opposite side of the magnet from the connection plate side, the yoke being a magnetic material and arranged so that an attractive force acts between the first magnet and the second magnet.
  • a magnetic circuit to be formed with a path of the first magnet, connection plate, receptacle, connection plate, second magnet, and yoke when the optical connector is connected (see FIG. 1). That is, a magnetic force is exerted from the first magnet having a north pole and a south pole along the longitudinal direction of the optical waveguide component to the receptacle via the connection plate. Then, a magnetic force is exerted from the receptacle via the connection plate to the second magnet having a south pole and a north pole along the longitudinal direction of the optical waveguide component. Furthermore, a magnetic force is exerted to the first magnet via the yoke, forming a closed magnetic circuit. Therefore, by connecting the receptacle and plug of the optical connector, a closed magnetic circuit is formed, which makes it difficult for magnetic field lines to leak, and a sufficient contact force can be applied to the connection end face even though the connector is small.
  • An optical connector according to a fourth invention is an optical connector according to any one of the inventions from the first aspect to the third aspect, wherein the connection plate abuts against a first magnet and a second magnet, and a slit may be formed between the abutment portion of the first magnet and the abutment portion of the second magnet.
  • the magnet may include a first magnet and a second magnet having a north pole and a south pole along the longitudinal direction of the optical waveguide component, facing each other, and configured to encompass the optical waveguide component.
  • connection plate is provided between the first magnet and the receptacle, and between the receptacle and the second magnet.
  • the connection plate serves to transmit magnetism, but this can sometimes result in the formation of a circuit (shortcut) in which magnetism flows directly from the first magnet to the second magnet. Therefore, by providing a slit between the abutment portion of the first magnet and the abutment portion of the second magnet, the magnetic circuit that becomes a shortcut can be limited and a magnetic circuit via the receptacle can be reliably constructed, thereby applying a stronger abutment force to the optical connection end face.
  • An optical connector according to a fifth aspect of the present invention is an optical connector according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the length of one side of the first plate-like ferrule is 50% or more of the length of one side of the connecting plate, and the length of the other side perpendicular to the one side of the first plate-like ferrule may be 50% or more of the length of the other side perpendicular to the one side of the connecting plate.
  • the first plate-shaped ferrule and the second plate-shaped ferrule have the same dimensions.
  • the magnetic force between them increases rapidly and they become strongly attracted to each other. Therefore, when connecting a plug to a receptacle, the magnetic force increases rapidly, causing the balance of the magnetic forces to be lost, and one side or one end may collide, resulting in the receptacle and plug not being parallel. Therefore, by making the length of one side of the plate-like ferrule in the connection plate forming the magnetic circuit at least half the length of the connection plate, it is possible to prevent a connection in which the separation distance r of one end or one side of the connection plate becomes 0 when connecting the optical connector. As a result, the first plate-like ferrule and the second plate-like ferrule can be brought into close contact in parallel with each other, and can be connected reliably and stably.
  • An optical connector according to a sixth invention is the optical connector according to any one of the aspects to the fifth invention, wherein the plug further includes a protective component adjacent to the connection plate and having an insertion hole through which an optical waveguide component can be inserted, and a boot for holding in parallel a plurality of optical waveguide components extending from the second plate-like ferrule, the first plate-like ferrule and the second plate-like ferrule have insertion holes through which the plurality of optical waveguide components can be attached and guide holes for inserting guide pins, the receptacle has a recess for fitting the first plate-like ferrule and a hole through which the optical waveguide component can be inserted, the connection plate has a recess for fitting the second plate-like ferrule and a hole through which the optical waveguide component can be inserted, and the magnet may be U-shaped and arranged symmetrically with respect to the longitudinal central axis of the optical waveguide component.
  • the magnet may include a first magnet and a second magnet having a north pole and a south pole along the longitudinal direction of the optical waveguide component, facing each other, and configured to encompass the optical waveguide component.
  • the longitudinal direction of the optical waveguide component is the same direction as the connection direction of the optical waveguide component
  • the central axis of the longitudinal direction is a perpendicular line passing through the center of the connection surface of the optical waveguide component. Since the first magnet and the second magnet are disposed symmetrically with respect to the central axis of the longitudinal direction of the optical waveguide component, the magnetic attractive force is applied uniformly to the entire connection surface of the optical waveguide component.
  • the receptacle and connection plate each have a recess into which the plate-shaped ferrule fits, and a hole into which an optical waveguide component can be inserted, so that the depth of the recess and the thickness of the plate-shaped ferrule can be precisely designed and machined.
  • This allows precise control of the protruding distance of the connection end face of the plate-shaped ferrule relative to each connection surface of the receptacle and connection plate. Therefore, the separation distance r (gap) between the connection surface of the receptacle and the connection surface of the connection plate can be precisely controlled. This allows the separation distance r of the magnetic material (the distance at which magnetic lines of force are formed in space) to be minimized while minimizing the variation in separation distance r. Therefore, it is possible to minimize the variation in loss while suppressing connection loss.
  • an adhesive puddle may form on the back of the plate-like ferrule.
  • the recesses of the receptacle and connection plate are provided with holes through which the optical waveguide components can be inserted, so even if an adhesive puddle forms, the adhesive puddle is inserted into the hole, making it less likely for the recesses and the adhesive puddle to interfere with each other. This allows a pressing force to be reliably applied to the plate-like ferrule.
  • the adjacent connecting plate and the U-shaped first and second magnets can be accurately and easily positioned around the protective component formed to cover the optical waveguide component in the axial direction.
  • the first magnet and the second magnet are arranged symmetrically with respect to the central axis of the optical waveguide component in the longitudinal direction, the two bar magnets can be arranged parallel to the axial direction of the optical waveguide component and evenly spaced apart from each other with respect to the axial center, so that the contact force can be applied evenly to the connection end surface of the connection plate.
  • the first magnet and the second magnet are arranged facing each other with their magnetic poles opposite each other in a U-shape, and are fixed while being attracted to each other via the protective part.
  • the protective part be made of a non-magnetic material such as aluminum or plastic from the viewpoint of ease of assembly.
  • An optical connector according to a seventh aspect of the present invention is the optical connector according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, wherein the connection plate has a thickness of 0.3 mm or more and 5 mm or less.
  • An optical connector according to an eighth aspect of the present invention is an optical connector according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, wherein the first plate-shaped ferrule and the second plate-shaped ferrule are made of machinable ceramics and have a thickness of 0.3 mm or more and 3 mm or less.
  • the material for the plate-shaped ferrule By using machinable ceramics as the material for the plate-shaped ferrule, it is possible to design an optical connection part that has better heat resistance than a normal resin ferrule. This makes it possible to suppress the fluctuation of the fiber insertion hole and prevent the impact on connection loss, even when the optical connector is directly mounted on a board close to the electronic component. This makes it possible to mount high-density optical circuits close to the electronic component, enabling high-speed, large-volume information processing.
  • ceramics as a ferrule there are no manufacturing limitations associated with resin molding as in conventional resin ferrules, making it possible to form smaller and thinner ferrules. Furthermore, since a ceramic plate with high mechanical strength and heat resistance is machined, it is possible to increase the number of optical waveguide components and achieve high-density optical connections, enabling high-speed, large-capacity communication connections.
  • the thickness of the plate-shaped ferrule is within a predetermined range, the body of the plate-shaped ferrule can be polished without being damaged. This allows the thickness of the plate-like ferrule to be precisely machined, and therefore the distance r between the connection surface of the connection plate and the connection surface of the receptacle can be precisely adjusted, allowing the contact force of the optical connection end surface to be precisely controlled.
  • An optical connector according to a ninth aspect of the present invention is an optical connector according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, wherein the first magnet and the second magnet are arranged symmetrically spaced apart with respect to the longitudinal central axis of the optical waveguide component, and the slits have a width the same distance as the gap between the first magnet and the second magnet, and may be provided from the upper and lower ends of the connecting plate to the position of the second plate-shaped ferrule, respectively.
  • the magnet may include a first magnet and a second magnet having a north pole and a south pole along a longitudinal direction of the optical waveguide component, facing each other and configured to include the optical waveguide component.
  • the connection plate may abut against the first magnet and the second magnet, and a slit may be formed between the abutment portion of the first magnet and the abutment portion of the second magnet.
  • the first magnet and the second magnet are arranged symmetrically with respect to the central axis of the optical waveguide component in the longitudinal direction, so that the two bar magnets can be arranged parallel to the axial direction of the optical waveguide component and evenly spaced apart from each other.
  • the connecting plate with which the two magnets abut is formed with slits of sufficient length, so that the formation of a magnetic circuit that would be a shortcut is sufficiently restricted, and the magnetic circuit of the path from the first magnet to the receptacle to the second magnet can be more reliably formed. Therefore, a pressing force can be applied to the connection plate uniformly and with sufficient force.
  • An optical connector according to a tenth aspect of the present invention is an optical connector according to any one of the first to ninth aspects of the present invention, wherein the protective component is formed of a non-magnetic material and has convex portions on its upper and lower surfaces that protrude parallel to the longitudinal central axis of the optical waveguide component, the convex portions being formed to extend further from the ends of the protective component and configured to be inserted into the slits.
  • the plug may further include a protective component having an insertion hole through which the optical waveguide component can be inserted.
  • the connection plate may abut against the first magnet and the second magnet, and a slit may be formed between the abutment portion of the first magnet and the abutment portion of the second magnet.
  • the protective component is configured to cover the inside of the optical waveguide component, with magnets arranged around it, and a connection plate arranged on the connecting end face side of the plug.
  • each component of the plug can be positioned with the protective component at the center.
  • the protective component abuts against the connection plate and the convex portion protruding parallel to the longitudinal central axis of the optical waveguide component is inserted into the slit of the connection plate, the magnet can be accurately positioned relative to the connection plate.
  • the protective component is made of a non-magnetic material such as aluminum or plastic, assembly of the plug is easy even when the first magnet and the second magnet are strong rare earth magnets.
  • An optical connector according to an eleventh aspect of the present invention is an optical connector according to any one of the first to tenth aspects of the present invention, wherein the connection plate has a recess on the connection surface, and the second plate-shaped ferrule is fitted into the recess so that a pressing force is applied from the back surface.
  • An optical connector according to a twelfth aspect of the present invention is an optical connector according to any one of the first to eleventh aspects of the present invention, wherein the separation distance between the connection surface of the receptacle and the connection surface of the connection plate is 0.5 mm or less, and the first plate-shaped ferrule and the second plate-shaped ferrule may have 8 or more and 80 or less connection cores of the optical waveguide component.
  • the separation distance r between the connection surface of the receptacle and the connection surface of the connection plate is 0.5 mm or less, sufficient pressing force can be obtained when using a normal rare earth magnet, which allows for suitable high-density optical communication with an optical waveguide component having 8 to 80 connection cores. From the standpoint of connectivity, it is preferable that the lower limit of separation distance r is 0.02 mm or more.
  • An optical module according to another aspect is an electronic board module to which the optical connector according to any one of the first to twelfth aspects of the present invention can be connected, the optical module including a receptacle.
  • a plug according to another aspect is the optical connector according to the first to twelfth aspects of the present invention, and is connectable to a receptacle.
  • a connection method is a method for connecting the optical connector according to the first to twelfth aspects of the present invention, which connects a receptacle and a plug.
  • connection method can be achieved that is small in size but has low loss and little variation in connection loss.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an optical connector according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a partial exploded view for explaining the structure of the optical connector according to the first embodiment.
  • 1 is a schematic partial cross-sectional view of an optical connector according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a receptacle and a plug of the first embodiment.
  • 2A to 2C are schematic explanatory diagrams for explaining the structure of a receptacle and a plug of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory diagram for explaining a protection component according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory view for explaining the boot of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of an optical connector according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing a receptacle and a plug of a second embodiment.
  • 13A and 13B are schematic explanatory diagrams for explaining the structure of the connection surfaces of a receptacle and a plug of a second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic explanatory view for explaining a plate-shaped ferrule according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an optical connector according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing an optical connector according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing another example of the optical connector according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic explanatory diagram for explaining a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an optical connector 10 of the first embodiment
  • Fig. 2 is a partial exploded view for explaining the structure of the optical connector 10 of the first embodiment.
  • the optical connector 10 of this embodiment is configured so that a receptacle 100 and a plug 200 can be connected.
  • the receptacle 100 and the plug 200 are each configured so that an optical waveguide component can be introduced therein, and by connecting the receptacle 100 and the plug 200, the respective optical waveguide components can be optically connected to each other.
  • the plug 200 is provided with a magnet 230, and an attractive force acts between the receptacle 100 and the plug 200 due to the magnetic force of the magnet 230. This applies a pressing force to the connection surfaces 104, 225 of the receptacle 100 and the plug 200, making it possible to connect the optical waveguide components to each other.
  • the optical waveguide component may be an optical fiber, an optical waveguide, an optical communication element, or the like.
  • An optical fiber transmits an optical signal by using a core-clad structure with different refractive indexes using fibrous quartz glass or the like.
  • An optical waveguide forms a transmission path for an optical signal on an electronic substrate or the like by using semiconductor processing technology.
  • An optical communication element is a light emitting element, a light receiving element, an optical modulator, or a part thereof for converting an electrical signal into an optical signal. In this embodiment, an example is shown in which optical fibers 140 and 270 are used as the optical waveguide components.
  • the optical connector 10 of the present embodiment is configured to enable connection between a receptacle 100 and a plug 200.
  • Fig. 2 is a schematic perspective view showing the optical connector 10 of the present embodiment excluding the receptacle 100, the second magnet 232, and the second yoke 242.
  • the receptacle 100 of this embodiment has a plate-shaped ferrule 110 to which an optical fiber 140 is connected on the connection surface side, a guide pin 120 that determines the connection position of the plate-shaped ferrule 110 and the plate-shaped ferrule 210, and a pin keeper 130 for holding the guide pin 120.
  • the plug 200 of this embodiment includes a connection plate 220 having a recess 222 and a plate-like ferrule 210 to which an optical fiber 270 is connected on a connection surface 225, a magnet 230 disposed adjacent to the back surface (the surface facing the connection surface 225) of the connection plate 220, and a yoke 240 disposed on the rear side (the side opposite to the connection plate 220) of the magnet 230.
  • the plug 200 of this embodiment also includes a protection part 250 adjacent to the connection plate 220 and through which the optical fiber 270 is inserted, and a boot 260 that holds the optical waveguide part extending from the plate-like ferrule 210 in parallel.
  • connection plate 220 and the plate-like ferrule 210, and the receptacle 100 and the plate-like ferrule 110 are fitted and fixed via recesses 222 and 102, respectively.
  • This increases the resistance to external forces received when connecting the optical connector 10, and can improve the accuracy of the separation distance r.
  • the magnet 230 of this embodiment is composed of a first magnet 231 and a second magnet 232, which are arranged so that their polarities are opposite to each other.
  • the connection plate 220, the receptacle 100, and the yoke 240 of this embodiment are made of magnetic materials. 1 , in receptacle 100 of the present embodiment, a magnetic force generated from the N pole of first magnet 231 reaches receptacle 100 via connection plate 220. Then, a magnetic force reaches from receptacle 100 to the S pole of second magnet 232 via connection plate 220. Furthermore, a magnetic force generated from the N pole of second magnet 232 reaches the S pole of first magnet 231 via yoke 240.
  • Receptacle 100 of the present embodiment has recess 102 on connection surface 104 into which plate-shaped ferrule 110 can be fitted, and hole 103 into which optical fiber 140 can be inserted.
  • receptacle 100 of the present embodiment is formed of a magnetic material, an attractive force acts between receptacle 100 and magnet 230, and thus a pressing force can be obtained between receptacle 100 and plug 200.
  • Fig. 4 is a schematic perspective view showing receptacle 100 and plug 200 of the present embodiment.
  • Fig. 5 is a schematic explanatory diagram for explaining the structure of receptacle 100 and plug 200 of the present embodiment, showing the components of receptacle 100 in an exploded view.
  • a pinkkeeper 130 is stored inside receptacle 100, and two guide pins 120 are sandwiched in pinkkeeper 130.
  • the surface on the side into which optical fiber 140 is inserted (the surface opposite connection surface 104) is provided with an insertion hole (not shown) through which pinkkeeper 130 can be inserted and removed from receptacle 100.
  • the receptacle 100 of this embodiment has two guide pins 120 protruding from the connection surface 104, which allows the plate-shaped ferrule 110 of the receptacle 100 and the plate-shaped ferrule 210 of the plug 200 to be precisely positioned and optically connected.
  • a recess 102 into which the plate-like ferrule 110 is fitted is formed on the connection surface 104 of the receptacle 100, and a hole 103 is formed on the bottom surface of the recess 102.
  • the recess 102 is formed in the center of the connection surface 104 of the receptacle 100, and the connection surface 104 of the receptacle 100 and the bottom surface of the recess 102 are formed parallel to each other. This allows the bottom surface of the recess 102 to apply a perpendicular and uniform pressing force to the plate-like ferrule 110.
  • an equal contact force can be applied to each core of the optical fiber 140 in the direction of the optical fiber 140, so that low loss and minimal variation in connection loss can be achieved.
  • the plate-shaped ferrules 110 and 210 of this embodiment receive a pressing force from the back surface, the plate-shaped ferrules 110 and 210 can be made smaller and the influence of tolerances can be reduced compared to when a normal MT ferrule is used for the connection surfaces 104 and 225.
  • the number of parts required can be reduced, and the manufacturability and assembly are excellent.
  • the tolerance control surface can be reduced, the accuracy of the separation distance r can be easily achieved.
  • the separation distance r can be precisely controlled, and a pressing force can be applied parallel to the plate-shaped ferrules 110 and 210.
  • the connection plate 220 by designing the connection plate 220 to be thin, a stronger magnetic force can be obtained.
  • Receptacle 100 of the present embodiment has a shape in which the connection surface side protrudes in the vertical direction (towards the top surface and the bottom surface). Additionally, mating portions 105 are provided on the top and bottom surfaces, and convexly protruding guide portions 106 are provided on both the left and right side surfaces. Mating portions 105 can be used as a fixing means when mounting receptacle 100 on a board. Guide portions 106 can be used as a guide for a jig when connecting plug 200 to receptacle 100.
  • the depth of the recess 102 is preferably equal to or less than the thickness of the plate-shaped ferrule 110, and more preferably equal to or greater than 0.1 mm and equal to or less than 1.5 mm, and it is even more preferable that it is designed so that a predetermined gap (separation distance r) can be formed, as described below.
  • the bottom surface of the recess 102 is preferably precisely machined, and is preferably formed with a machining accuracy of Ra 25.0 or less, and more preferably with a machining accuracy of Ra 6.3 or less. As such a machining method, a cutting method using an end mill can be used.
  • the four corners of the rectangular recess 102 may be formed with escape portions 102a for allowing the machining blade to escape.
  • the escape portions 102a formed at the four corners can be formed to protrude in the long side direction of the plate-like ferrule 110. This makes it possible to improve the machining accuracy of the bottom surface of the recess 102, and to obtain a high pressing force by minimizing the blocking of the magnetic force.
  • a hole 103 for inserting a guide pin 120 and an optical fiber 140 is formed in the bottom surface of the recess 102.
  • the optical fiber 140 extends from the connection end face of the plate-shaped ferrule 110 into the receptacle 100, passes through the hole 103 and the pin keeper 130, and extends to the outside from an insertion hole of the receptacle 100.
  • an adhesive is piled up and fixed to the surface (the back surface opposite the connection end surface) from which the optical fiber 140 extends from the plate-like ferrule 110 in order to securely fix the plate-like ferrule 110 and the optical fiber 140. Even if such an adhesive puddle is present, the presence of the hole 103 allows the bottom surface of the recess 102 and the back surface of the plate-like ferrule 110 to come into intimate contact with each other.
  • the receptacle 100 of this embodiment is formed of a magnetic material, and is preferably a ferromagnetic material.
  • a soft magnetic material or a hard magnetic material can be used as the material of the magnetic material.
  • the soft magnetic material iron, silicon iron, permalloy, soft ferrite, sendust, permendur, electromagnetic stainless steel, etc.
  • the electromagnetic stainless steel ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, precipitation hardening stainless steel, etc.
  • the hard magnetic material ferrite magnets, alnico magnets, rare earth magnets, etc. can be adopted.
  • receptacle 100 of the present embodiment has a structure integrated with an optical module, it may be subjected to a heating process during board mounting, and it is therefore preferable to use SUS430, which is a soft magnetic material with excellent heat resistance.
  • SUS430 is a stainless steel alloy containing 16% by weight or more of chromium, and has a low volume expansion rate and excellent machinability, so that the recess 102 and the like can be precisely machined.
  • Another preferred material is SUS630, a martensitic precipitation hardening stainless steel.
  • SUS630 is a stainless steel alloy containing copper, and can be made to have high strength and hardness and to be less susceptible to distortion by solution heat treatment. In addition, complex shapes can be mass-produced with high precision by MIM (Metal Injection Molding).
  • a soft magnetic material is used for the receptacle 100, but a hard magnetic material may also be used as shown in FIG. 13.
  • the attractive force with the magnet 230 on the plug 200 side can be strengthened.
  • the plugs 200 attract each other according to the polarity appearing on the connection surface 104 of the receptacle 100, the connection direction (up and down) of the plug 200 can be fixed in one direction.
  • the plate-like ferrules 110, 210 of this embodiment are formed from a ceramic plate, and have insertion holes 111, 211 into which optical waveguide components are attached, and guide holes 112, 212 into which guide pins are inserted.
  • ceramics as the plate material, there is no longer a need for resin molding using a mold as in the past, and complex and intricate shapes can be formed with high precision by machining ceramics, which have high mechanical strength and heat resistance.
  • machinable ceramics which are particularly excellent in terms of machinability, excellent mass production and low cost can be achieved even with machining.
  • the plate-shaped ferrule 110 and the plate-shaped ferrule 210 may be ferrules having the same configuration, or may be ferrules having different configurations.
  • the plate-shaped ferrules 110 and 210 used in this embodiment are made of machinable ceramics, which have low hardness and can be machined finely and precisely at low cost.
  • a surface identification structure may be formed on the plate-shaped ferrules 110 and 210.
  • the plate-shaped ferrules 110 and 210 of the present embodiment have a notch formed at one corner of a rectangular plate body.
  • the plate-shaped ferrules 110 and 210 of this embodiment are formed in a rectangular shape, and the connection end faces are formed in a rectangular shape.
  • the dimensions of the plate-shaped ferrules 110 and 210 of this embodiment can be a width of 5 mm to 8 mm, a length of 1.5 mm to 4 mm, and a thickness of 0.4 mm to 2.5 mm. This makes it possible to realize high-density optical communication while miniaturizing the plate-shaped ferrules 110 and 210 and obtaining a sufficient pressing force.
  • the plate-shaped ferrules 110 and 210 of the present embodiment have their connection end faces polished vertically, but it is also possible to use plate-shaped ferrules 110 and 210 whose connection end faces are polished obliquely.
  • connection end faces By polishing the connection end faces at an angle of, for example, 8°, it is possible to prevent the effects of Fresnel reflection at the connection end faces.
  • the optical fibers 140, 270 are fixed by an adhesive to the insertion holes 111, 211 of the plate-like ferrules 110, 210.
  • Usable adhesives include ultraviolet-curing adhesives, thermosetting adhesives, and two-liquid reactive adhesives that have excellent heat resistance.
  • the positions of the insertion holes 111, 211 in the plate-like ferrules 110, 210 are not particularly limited and may be in one row or in two or more rows.
  • the positions of the insertion holes 111, 211 may be appropriately designed depending on the communication direction.
  • the insertion holes 111, 211 in this embodiment penetrate the plate body in the thickness direction, and a plurality of the insertion holes 111, 211 are provided in a row along the longitudinal direction of the rectangular plate body.
  • the plate-shaped ferrule 110, 210 exemplified in this embodiment is provided with two guide holes 212, 112.
  • the design of the guide holes 212, 112 is not particularly limited, but the inner diameter of the guide holes 212, 112 can be 0.55 mm or more and 0.7 mm or less, and in that case, the pitch can be 4.6 mm or more and 5.3 mm or less. This provides compatibility with existing MT ferrules or MPO connectors.
  • the guide holes 212, 112 in this embodiment are formed with an inner diameter of 0.55 mm and a pitch of 5.3 mm.
  • the plate-shaped ferrules 110, 210 exemplified in this embodiment are provided with a plurality of insertion holes 111, 211, and the number of the insertion holes 111, 211 can have a lower limit of 1 or more and 8 or more, and an upper limit of 80 or less and 72 or less.
  • the insertion holes 111, 211 can be provided in a plurality of rows in the plate-shaped ferrules 110, 210.
  • the number of the insertion holes 111, 211 can be, for example, 1 to 36, in which case the guide pin pitch can be 5.3 mm and the guide hole diameter ⁇ can be 0.55 mm.
  • the insertion holes 111, 211 can be designed appropriately according to the cladding diameter of the optical fiber 140, 270 to be introduced. For example, when using optical fibers 140, 270 with a cladding diameter of 80 ⁇ m, the pitch of the insertion holes 111, 211 is preferably 80 ⁇ m or more.
  • the pitch of the insertion holes 111, 211 is preferably 125 ⁇ m or more.
  • the pitch of the insertion holes 111, 211 can be 30 ⁇ m or more.
  • the optical connector 10 of this embodiment may have a refractive index matching material between the plate-like ferrule 110 and the plate-like ferrule 210 in addition to bringing the cores of the optical fibers 140 and 270 into physical contact with each other.
  • a refractive index matching material that matches the core refractive index of the optical fibers 140, 270 at the connection end faces of the optical fibers 140, 270, Fresnel reflection at the connection end faces can be suppressed, and even if the cores are not in physical contact with each other, reflection can be suppressed and stable connection characteristics can be obtained.
  • an anti-reflection film may be formed on the connection end surface.
  • a lens coupling type in which a beam expanding lens or the like is attached to the connecting end faces of the optical fibers 140, 270 while keeping a gap between them and not directly contacting each other, or a spatial coupling type in which there is a space between the end faces of the optical fibers may be used.
  • a spacer or the like may be provided as appropriate.
  • FIG. 2 is a partial exploded view for explaining the structure of optical connector 10 of this embodiment, and illustrates optical connector 10 excluding receptacle body, second magnet 232, and second yoke 242.
  • Fig. 5 is a schematic explanatory view for explaining the structures of receptacle 100 and plug 200 of this embodiment, and illustrates an exploded view of components of connection plate 220.
  • the plug 200 of this embodiment includes a connection plate 220 having a plate-shaped ferrule 210 on the connection surface 225 side, and a magnet 230 and a yoke 240 on the back side (the surface side facing the connection surface 225) of the connection plate 220.
  • the plug 200 also includes a protective component 250 and a boot 260 as internal components.
  • the protective component 250 and the boot 260 are illustrated as separate components, but they may be an integrated component.
  • connection plate 220 The connection plate 220 of this embodiment is a flat, plate-like cube made of a magnetic material, and the plate-like ferrule 210 is disposed on the connection surface side. A pressing force is applied from the connection plate 220 to the plate-like ferrule 210, which comes into contact with the plate-like ferrule 110 to establish an optical communication connection.
  • the connection plate 220 of this embodiment has a recess 222 on the connection surface side into which the plate-like ferrule 210 can be fitted, and a hole 223 into which the optical fiber 270 can be inserted.
  • the connection plate 220 of this embodiment has a slit 224 formed between the contact portion with the first magnet 231 and the contact portion with the second magnet 232.
  • connection plate 220 of this embodiment is a flat cube, and it is preferable that the connection surface 225 and the back surface (the surface facing the connection surface 225) are formed parallel to each other and that the thickness t is uniform. This allows a uniform pressing force to be applied to the connection surface 225.
  • the lower limit of the thickness t of the connection plate 220 is preferably 0.3 mm or more, more preferably 0.5 mm or more.
  • the upper limit of the thickness t is preferably 5 mm or less, more preferably 2.0 mm or less, and even more preferably 1.5 mm or less.
  • connection surface 225 can be accurately processed.
  • the size of the connection surface 225 of the connection plate 220 is preferably 7 mm to 20 mm in width, more preferably 7.0 mm to 10 mm in length, and is preferably 2 mm to 7 mm in length, more preferably 4.0 mm to 7.0 mm in length.
  • connection surface 225 of the connection plate 220 By making the connection surface 225 of the connection plate 220 have a predetermined size or area, it is possible to obtain a sufficient pressing force, thereby enabling high-density optical connection.
  • the area of the connection plate 220 relative to the cross-sectional area of the magnet 230 may be the same or larger. If it is to be larger, it is preferable to make it no more than three times larger. If the cross-sectional area of the magnet 230 is large, more magnetic force can be applied as a pressing force.
  • a recess 222 into which the plate-like ferrule 210 is fitted is formed on the connection surface 225 of the connection plate 220, and a hole 223 is formed on the bottom surface of the recess 222.
  • the recess 222 is formed in the center of the connection surface 225, and the connection surface 225 and the bottom surface of the recess 222 are formed parallel to each other. This allows the bottom surface of the recess 222 to apply a perpendicular and uniform pressing force to the plate-like ferrule 210.
  • an equal contact force can be applied to each core of the optical fiber 270 in the direction of the optical fiber 270, thereby achieving low loss and minimizing the variation in connection loss.
  • the depth of the recess 222 is preferably equal to or less than the thickness of the plate-shaped ferrule 210, and more preferably equal to or greater than 0.1 mm and equal to or less than 1.5 mm, and it is even more preferable that it is designed so that a predetermined gap (separation distance r) can be formed, as described below.
  • the bottom surface of the recess 222 is preferably precisely machined, and is preferably formed with a machining accuracy of Ra 25.0 or less, and more preferably with a machining accuracy of Ra 6.3 or less.
  • a machining method a cutting method using an end mill can be used.
  • escape portions 222a for allowing the cutting blade to escape can be formed at the four corners of the rectangular recess 222.
  • the escape portions 222a formed at the four corners are formed so as to protrude in the long side direction of the plate-like ferrule 210. This can improve the machining accuracy of the bottom surface of the recess 222, and can obtain a high pressing force by minimizing the interruption of the magnetic force.
  • a hole 223 for inserting an optical fiber 270 is formed in the bottom surface of the recess 222.
  • the optical fiber 270 extends from the connection end surface of the plate-shaped ferrule 210 into the plug 200, passes through the connection plate 220 and the protective part 250, and extends to the outside from the boot 260.
  • an adhesive is piled up and fixed to the surface (the back surface opposite the connection end surface) from which the optical fiber 270 extends from the plate-like ferrule 210 in order to securely fix the plate-like ferrule 210 and the optical fiber 270. Even if such an adhesive puddle is present, the presence of the hole 223 allows the bottom surface of the recess 222 and the back surface of the plate-like ferrule 210 to come into intimate contact with each other.
  • the connection plate 220 of this embodiment is made of a magnetic material, preferably a ferromagnetic material.
  • a soft magnetic material or a hard magnetic material can be used, and examples of the soft magnetic material and the hard magnetic material are the same as those of the receptacle 100.
  • the connection plate 220 of this embodiment is preferably made of a soft magnetic material, preferably a soft magnetic material with a magnetic permeability ⁇ (at room temperature) of 20 N/ A2 or more, more preferably 80 N/A2 or more . This allows the magnetic circuit to be formed efficiently.
  • the soft magnetic materials it is preferable to use electromagnetic stainless steel in terms of workability, cost, magnetic force, etc.
  • connection plate 220 of this embodiment it is preferable to use ferritic stainless steel or martensitic precipitation hardening stainless steel among electromagnetic stainless steels, and in the case of ferritic stainless steel, it is preferable to use SUS430, and in the case of martensitic precipitation hardening stainless steel, it is preferable to use SUS630.
  • SUS430 is a stainless steel alloy containing 16% by weight or more of chromium, and has a low volume expansion rate and excellent machinability, so that the recesses 222 and the like can be precisely machined.
  • SUS630 is a stainless steel alloy containing copper, and is hard and highly durable due to solution heat treatment, making it suitable for mass production with high precision using MIM (Metal Injection Molding). It is preferable that the connection plate 220 is made of the same material (magnetic material) as the receptacle 100, but it may be combined with other materials.
  • connection plate 220 of this embodiment slits 224 are formed from the centers of two opposing sides of the connection surface 225 to the hole 223.
  • the magnetic poles of the magnet 230 arranged on the back surface are reversed on either side of the slit 224. Therefore, the magnetic poles appearing on the connection end surface of the connection plate 220 are reversed on either side of the slit 224.
  • the width of the slit 224 is the same distance as the gap M between the first magnet 231 and the second magnet 232 .
  • the slit 224 is formed perpendicular to the long side of the hole 223, but may be formed perpendicular to the short side of the hole 223 depending on the size of the connection plate 220.
  • the slit 224 is formed on two opposing sides of the connection surface 225, but the slit 224 may be provided on only one of the two sides.
  • connection plate 220 of this embodiment is provided on the back surface with a convex portion 226.
  • the convex portion 226 is formed so as to enclose the optical fiber 270 therein, and has the same shape as the outer shape of the protection component 250.
  • the connection plate 220 is provided with the protrusion 226, so that the first magnet 231 and the second magnet 232 can be positioned and fixed integrally with the protective component 250 when the plug 200 is assembled.
  • magnet 230 is disposed adjacent to the back surface of connection plate 220. Magnet 230 has a north pole and a south pole along the longitudinal direction of optical fiber 270, and is disposed so as to exert an attractive force between itself and receptacle 100. As shown in Figures 1 and 2, the magnet 230 of this embodiment is composed of a first magnet 231 and a second magnet 232, and the first magnet 231 and the second magnet 232 face each other along the longitudinal direction of the optical fiber 270 and have a U-shaped configuration that encompasses the protective component 250. In this case, the gap M between the first magnet 231 and the second magnet 232 is preferably 0.1 mm or more and 2.0 mm or less, and more preferably 0.1 mm or more and 1.0 mm or less, so that the magnetic circuit can be effectively configured.
  • the magnet 230 of this embodiment may be a hard magnetic material (permanent magnet) or an electromagnet.
  • hard magnetic materials include ferrite magnets, alnico magnets, and rare earth magnets.
  • rare earth magnets include samarium cobalt magnets, neodymium magnets, praseodymium magnets, and samarium iron nitrogen magnets. It is preferable to use a rare earth magnet as the material for the magnet 230.
  • Rare earth magnets have high residual magnetic flux density and coercive force, and can obtain a strong pressing force despite their small size.
  • the magnet 230 of this embodiment is preferably a samarium-cobalt magnet or a neodymium magnet.
  • the magnet 230 of this embodiment preferably has a residual magnetic flux density Br of 12 ⁇ 10 ⁇ 1 T or more, and more preferably 13 ⁇ 10 ⁇ 1 T or more.
  • the magnet 230 of this embodiment also preferably has a coercive force Hcj of 800 kA/m or more, and more preferably 950 A/m or more. This allows the magnet to generate a strong magnetic force with excellent heat resistance even in a flat shape, so that a sufficient pressing force can be stably applied even in a small size.
  • the first magnet 231 has a north pole on the connection surface side and the second magnet 232 has a south pole on the connection surface side, but this polarity may be reversed.
  • the magnet 230 illustrated in this embodiment is an example of being composed of two magnets, the first magnet 231 and the second magnet 232, but is not limited to this and may be composed of four magnets. When composed of four magnets, four polarities, namely, a south pole, a north pole, a south pole, and a north pole, will appear on the top, bottom, left, and right of the connection surface. In this case, four slits 224 may be provided as necessary.
  • the receptacle 100 is provided with two magnets, which are arranged so that the polarities are different from each other.
  • the magnet 230 of the plug 200 is provided with four magnets, which are arranged so that the polarities are different not only in the up-down direction but also in the left-right direction of the connection surface 225.
  • the plug 200 of this embodiment includes a yoke 240 on the opposite side of the magnet 230 from the connection plate 220 .
  • the yoke 240 of this embodiment is made of a magnetic material, which makes it possible to magnetically couple the first magnet 231 and the second magnet 232. That is, as shown in Fig. 1, in a plan view, the first magnet 231 and the second magnet 232 are arranged like bar magnets with opposite polarities, and by arranging the yoke 240 made of a magnetic material on the rear end surface, the first magnet 231, the yoke 240, and the second magnet 232 become like a single U-shaped magnet. Therefore, the yoke 240 allows the entire plug to behave like one large magnet.
  • connection plate 220 of this embodiment is made of SUS430.
  • the yoke 240 of the present embodiment is composed of two yokes, a first yoke 241 and a second yoke 242.
  • the first yoke 241 and the second yoke 242 can be arranged in accordance with the arrangement of the first magnet 231 and the second magnet 232.
  • the first yoke 241 is attached to the first magnet 231
  • the second yoke 242 is attached to the second magnet 232, and these are fixed to the protective part 250, so that the first magnet 231 and the second magnet 232 are attracted to each other, thereby enabling the positioning of the two magnets to be accurate.
  • the plug 200 of this embodiment includes a protective part 250 that is adjacent to the connection plate 220 and disposed inside the magnet 230.
  • the protective part 250 has an insertion hole 252 therein through which the optical fiber 270 can be inserted, and has a boot insertion part 253 on the side opposite the connection plate 220 into which the boot 260 can be fitted.
  • the protective component 250 is made of a non-magnetic material. Examples of the non-magnetic material that can be used include copper, austenitic stainless steel, aluminum, and plastic, and it is preferable to use aluminum from the viewpoints of processing accuracy and cost.
  • a protective component 250 of this embodiment has convex portions 251a, 251b on its upper and lower surfaces that protrude parallel to the central axis of the optical waveguide component in the longitudinal direction.
  • the first magnet 231 and the second magnet 232 are precisely positioned so as to sandwich the convex portion 251a on the upper surface and the convex portion 251b on the lower surface, so that a gap M is provided between the first magnet 231 and the second magnet 232, thereby enabling a magnetic circuit to be reliably formed.
  • the protrusions 251a and 251b are formed to extend from the end of the protective component 250 toward the connection plate 220, and are configured to be inserted into the slits 224 of the connection plate 220. This makes it possible to accurately determine the arrangement positions of the connection plate 220 and the protective component 250. Moreover, the magnet 230 and the yoke 240 are accurately positioned in the protective component 250. Therefore, the connection plate 220, the first magnet 231, and the second magnet 232 are accurately positioned via the protective component 250. As a result, the attractive force of the magnet 230 is transmitted perpendicularly and entirely to the connection plate 220, making it possible to provide an optical connector 10 with low loss and little variation in connection loss.
  • the plug 200 of this embodiment is provided with a boot 260 so as to fit into the boot insertion portion 253 of the protection component 250.
  • the boot 260 is provided with a clamping portion 261 through which an optical fiber 270 can be inserted and clamped.
  • the optical fiber 270 has a fiber core with its cladding exposed attached to the insertion hole 211 of the plate-shaped ferrule 210, and a fiber ribbon wire consisting of multiple fibers bundled together with resin or the like is inserted and clamped in the clamping portion 261 of the boot 260.
  • the clamping portion 261 is formed of an elastic body such as resin or rubber, and has a gap of approximately the same size as the fiber ribbon of the optical fiber 270. This allows the core wire of the optical fiber 270 extending from the plate-like ferrule 210 to be held parallel, thereby reducing the load on the optical fiber 270 and preventing the core wire from breaking.
  • the boot 260 of this embodiment is formed so as to extend from the rear end face of the plug 200 (the face of the yoke 240 opposite the magnet 230 side), thereby making it possible to protect the optical fiber 270 from bending.
  • the boot 260 can protect the optical fiber 270 extending from the rear end face of the plug 200, and can reduce loads generated especially at the edge of the yoke 240.
  • the boot 260 can hold the optical fiber 270 inside the plug 200. Furthermore, by using a material such as resin or rubber for the boot 260, friction can be increased to prevent the optical fiber 270 from slipping inside even when the plug 200 is held by hand. Furthermore, by using a material with excellent elasticity, the stress applied to the optical fiber 270 can be reduced, which is suitable for use with a fiber with a small cladding diameter associated with high density or a polarization maintaining fiber (PMF).
  • PMF polarization maintaining fiber
  • the plug 200 can be assembled using the optical fiber 270 connected to the plate-like ferrule 210. Furthermore, by using the divided boots 262 and 263, it is not necessary to insert the optical fiber 270 into the boot 260, so that even if an optical fiber 270 with a small cladding diameter is used, a load is not applied and problems are unlikely to occur.
  • an integrated type having a cavity therein through which the optical fiber 270 passes may be used, and the passing optical fibers 140, 270 may be fixed to the boot 260 with an adhesive.
  • Fig. 8 is a schematic partial cross-sectional view of the optical connector 10 of the second embodiment
  • Fig. 9 is a schematic perspective view showing the receptacle 100 and plug 200 of the second embodiment
  • Fig. 10 is a schematic explanatory view for explaining the structure of the connection surface of the receptacle 100 and plug 200 of the second embodiment
  • Fig. 11 is a schematic explanatory view for explaining the plate-like ferrules 110, 210 of the second embodiment, in which Fig. 11(a) is a front view, Fig. 11(b) is a rear view, Fig. 11(c) is a cross-sectional view taken along line A-A' of Fig. 11(d), Fig. 11(d) is a right side view, Fig. 11(e) is a perspective view showing the upper right side surface of the front view, and Fig. 11(f) is a perspective view showing the upper right side surface of the rear view.
  • the plate-shaped ferrules 110 and 210 of this embodiment are formed in a rectangular shape, and the connection end faces are formed in a substantially square shape.
  • the dimensions of the plate-shaped ferrules 110 and 210 of this embodiment are preferably a width d of 5.0 mm or more and 8.0 mm or less, and more preferably a width d of 6.0 mm or more and 7.0 mm or less.
  • the vertical width b is preferably 3.5 mm or more and 7 mm or less, and more preferably 4 mm or more and 6 mm or less.
  • the thickness is preferably 0.4 mm or more and 2.5 mm or less, and more preferably 0.6 mm or more and 1.3 mm or less.
  • the external dimensions of the connection surface 225 of the connection plate 220 and the connection surface 104 of the receptacle 100 are preferably equal to or larger than the external dimensions of the plate-like ferrules 110 and 210.
  • the width c is preferably 6 mm or more and 15 mm or less, more preferably 7.0 mm or more and 9.0 mm or less.
  • the vertical width a is preferably 4 mm or more and 10 mm or less, more preferably 5.0 mm or more and 8.0 mm or less.
  • the recesses 102 and 222 of the connection plate 220 and the receptacle 100 are appropriately designed so that the plate-like ferrules 110 and 210 of this embodiment can be accommodated, but the depth of the recesses 102 and 222 is preferably designed so that the gap (separation distance r) is 0.1 mm or more and 1.5 mm or less, more preferably 0.3 mm or more and 0.8 mm or less, and even more preferably 0.4 mm or more and 0.6 mm or less. This allows the plate-like ferrules 110 and 210 to be made small and a sufficient pressing force to be obtained while realizing high-density optical communication.
  • the vertical width b of the plate-shaped ferrules 110, 210 is preferably 50% or more, and more preferably 60% or more, of the vertical width a of the connection surfaces 104, 225 of the connection plate 220 and the receptacle 100.
  • the horizontal width d of the plate-shaped ferrules 110, 210 is also preferably 50% or more, and more preferably 60% or more, of the horizontal width c of the connection surfaces 104, 225.
  • the recess 222 of the connection plate 220 that houses the plate-shaped ferrules 110, 210 is preferably located in the vertical and horizontal center of the connection surface 225.
  • the ratio ((a-b)/(c-d)) of the difference between the vertical width a and the vertical width b to the difference between the horizontal width c and the horizontal width d is preferably 0.5 or more and 1.5 or less, and more preferably 0.8 or more and 1.3 or less. Furthermore, it is preferable that the outer dimensions of the plate-shaped ferrule 110 of the receptacle 100 and the plate-shaped ferrule 210 of the plug 200 are the same.
  • connection surface 225 of the connection plate 220 which forms the magnetic circuit is equalized within a predetermined range in the vertical and horizontal directions between the plate-shaped ferrules 110, 210, so that the plate-shaped ferrules 110, 210 can be stably connected to each other.
  • the back side (opposite the connection surface) of the plate-like ferrule 110, 210 of the second embodiment is provided with a guide taper 115, 215 for the optical fiber insertion hole 111, 211.
  • the taper 115, 215 preferably has an angle of 20 degrees or more and 100 degrees or less, and a depth of 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the thickness of the plate-like ferrule 110, 210 is preferably increased by providing the taper 115, 215.
  • the tapers 115, 215 having an angle of 50 degrees are provided with a depth of 0.2 mm, and the thickness of the plate-like ferrules 110, 210 is 0.6 mm.
  • the optical fiber can be easily inserted into the insertion hole 111, 211.
  • the tapers 115, 215 can be filled with adhesive, and the primary coating of the optical fiber can be fixed on the taper side with the adhesive. This reduces the load on the optical fiber.
  • the guide holes 112, 212 for inserting guide pins are also tapered on the front side (connection surface side) of the plate-like ferrules 110, 210. This allows the guide pins to be inserted smoothly during connection.
  • the preferred thickness of the plate-shaped ferrules 110 and 210 is as described above, but it is preferable that the thickness of the plate-shaped ferrules 110 and 210 is 9 to 11 times the cladding diameter of the optical fiber to be inserted into the insertion holes 111 and 211 .
  • the thickness of the plate-shaped ferrule 110, 210 be 0.7 mm or more and 0.9 mm or less, and in the case of an optical fiber having a cladding diameter of 125 ⁇ m, it is preferable that the thickness of the plate-shaped ferrule 110, 210 be 1.1 mm or more and 2.4 mm or less. This ensures machining precision for the insertion holes 111, 211, making it possible to provide the optical connector 10 with minimal connection loss.
  • the optical connector 10 of the first or second embodiment can be mounted on a substrate 550 of an electronic component to form a module.
  • Fig. 12 shows an example in which the receptacle 100 of the embodiment is mounted on a substrate 550 to form an optical module 500.
  • the optical connector 10 of the embodiment may be configured so that the receptacle 100 side is connected to the substrate 550 and the plug 200 side is connected to another circuit board via the optical fiber 270 .
  • optical communication elements such as a light emitting element, a light receiving element, or an optical modulator may be mounted on the substrate 550.
  • Optical signals may be connected from these optical communication elements to the receptacle 100 via optical fiber 140, an optical waveguide, or the like.
  • the above-described substrate mounting method is merely an example, and various optical waveguide components such as a glass optical waveguide, a polymer optical waveguide, and a film-type optical waveguide can be connected to the plate-like ferrules 110 and 210 of the optical connector 10 in addition to the optical fibers 140 and 270.
  • an optical communication element having the functions of the receptacle 100 may be prepared, and the plug 200 may be directly connected to this optical communication element.
  • the plate-shaped ferrules 110 and 210 of the embodiment can also be adapted to an optical module configuration using an external light source (ELS). In this case, the plate-shaped ferrules 110 and 210 can appropriately design the positions of the insertion holes 111 and 211 for the external light source.
  • ELS external light source
  • the optical fiber 140, 270 transmitting the external light source ELS is a polarization-maintaining fiber. This can suppress loss and delay of the high-power light of the external light source.
  • a semiconductor modulator such as a Mach-Zehnder interferometric modulator or an electroabsorption modulator
  • the optical fiber 140, 270 may be entirely polarization-maintaining fiber, or only a part of it, such as the fiber for transmitting the external light source, may be polarization-maintaining fiber.
  • the optical connector 10 mounted on the substrate 550 can be a multiple optical connector 10 as described below.
  • the optical connector 10 of the first or second embodiment can also be used as an optical connection part of a mid-board connector 600.
  • the mid-board connector 600 is a relay connector that is installed between a board 550 on which an optical engine is mounted and another optical device 610 such as an external light source or a housing connection part 620 for connecting to an external computer.
  • the optical wiring inside the housing 700 can be consolidated to prevent the wiring from becoming complicated, and the wiring length can be shortened to reduce the risk of damage to the wiring.
  • the optical connector 10 mounted on the substrate 550 can be a multiple optical connector 10 as described below.
  • FIG. 14 illustrates another example of the fourth embodiment, which is an example of another application form of the mid-board connector 600.
  • the substrate 550 can be a printed circuit board (PCB) having a host function, and a photonic integrated circuit (PIC) 551 and/or a mid-board connector 600 is mounted on the substrate 550.
  • the photonic integrated circuit 551 includes two or more optical components integrated on the same substrate, and examples of such components include an element such as a laser or a light receiving element, and a functional element such as a splitter, combiner, coupler, interferometer, modulator, filter, isolator, and delay line.
  • the optical wiring from the mid-board connector 600 may be connected to a housing connection unit 620 for connection to an external computer, or may be connected to another board 550.
  • the board 550 may have one mid-board connector 600 or may have a plurality of mid-board connectors 600 arranged in a multiplexed configuration. This allows electrically processed signals to be optically connected to another board 550 or another computer.
  • the illustration is merely an example, and other configurations, such as the mid-board connector 600 for connecting PICs within a board, may also be used.
  • [Multiple-connection; Fifth embodiment] 12 is a schematic explanatory diagram showing an example of the optical connector 10 mounted on an optical module 500.
  • a substrate 550 is disposed inside the chassis of the optical module 500.
  • Optical devices such as an optical modulator, a light source, and a light receiving element are mounted on the substrate 550, and the substrate 550 is connected to the receptacle 100 via an optical fiber.
  • a plurality of receptacles 100 may be mounted on an optical module 500 (a modification of the third embodiment).
  • the optical connector 10 may include appropriate connection parts or disconnection parts depending on the application or location where it is installed.
  • a guide part for inserting the plug 200 may be provided so that the optical connector 10 can be smoothly attached and detached in a narrow and crowded wiring connection surface of a server.
  • a separate attachment/detachment tool for removing the plug 200 may be prepared.
  • the guide portion 106 shown in Fig. 1 and Fig. 5 is a protrusion for facilitating attachment and detachment of the plug.
  • the optical connector 10 of the embodiment forms a closed magnetic circuit inside, it uses a powerful rare earth magnet, and so there is a possibility that it may attract magnetic parts such as metal screws if they are present near the optical connector 10.
  • magnetic parts such as metal screws if they are present near the optical connector 10.
  • the magnetic parts may be strongly attracted.
  • the components or the optical connector 10 may be damaged, and cleaning may be difficult if the magnetic material is a powder, so the plug 200 may be wrapped in a protective film or protective case.
  • the protective case it is possible to use a case made of silicone resin as appropriate.
  • FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view for explaining an optical connection portion of the optical connector 10 according to the embodiment.
  • the separation distance r between the connection surface 104 of the receptacle 100 and the connection surface 225 of the plug 200 is determined by the relationship between the thickness of the recess 102 of the receptacle 100 and the plate-shaped ferrule 110, and the thickness of the recess 222 of the connection plate 220 and the plate-shaped ferrule 210.
  • the lower limit of the distance r is preferably 0.02 mm or more, more preferably 0.05 mm or more, and the upper limit of the distance r is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.3 mm or less, even more preferably 0.26 mm or less, and most preferably 0.22 mm or less.
  • connection plate 220 of the first embodiment was made of SUS430 and had a size of 8.0 mm wide x 7.0 mm high x 1.0 mm thick (connection area 44 mm 2 ), and the width M of the slit 224 was 0.5 mm.
  • the depth of the recess 222 of the connection plate 220 was 0.42 mm.
  • Receptacle 100 was made of SUS630, connection surface 225 had a shape of width 8.0 mm ⁇ height 7.0 mm ⁇ depth 5.0 mm (connection area 44 mm 2 ), and recess 102 had a depth of 0.42 mm.
  • the plate-like ferrules 110 and 210 of the first embodiment were made of machinable ceramic and had dimensions of 6.4 mm width ⁇ 1.7 mm height ⁇ 0.5 mm thickness.
  • the first magnet 231 and the second magnet 232 in this embodiment were made of neodymium magnets (residual magnetic flux density 1.33 to 1.36 T, holding power 955 kA/m or more), one side had a shape of 4.05 mm wide ⁇ 7.0 mm high ⁇ 5.0 mm deep (cross-sectional area 23 mm 2 ), and the gap M between the first magnet 231 and the second magnet 232 was 0.5 mm.
  • the force was 25 N when the separation distance r was 0.01 mm, and 8 N when the separation distance r was 0.3 mm. This confirmed that the contact force is controllable, and that the contact force of 10 N or 20 N required for a typical MPO connector can be achieved with the small optical connector 10.
  • the optical connector 10 corresponds to the "optical connector”
  • the receptacle 100 corresponds to the "receptacle”
  • the plug 200 corresponds to the "plug”
  • the plate-shaped ferrule 110 corresponds to the "first plate-shaped ferrule”
  • the plate-shaped ferrule 210 corresponds to the "second plate-shaped ferrule”
  • the connection plate 220 corresponds to the "connection plate”
  • the magnet 230, the first magnet 231, and the second magnet 232 correspond to the "magnet”
  • the yoke 240, the first yoke 241, and the second yoke 242 correspond to the "yoke”
  • the protective part 250 corresponds to the "protective part”
  • the boot 260 corresponds to the "boot”
  • the board 550 corresponds to the "electronic board”.

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Abstract

【課題】本発明の目的は、小型であっても低損失かつ接続損失のばらつきが少ない光コネクタ、光コネクタが接続可能な電子基板、光コネクタのレセプタクル、および光コネクタの接続方法を提供することである。 【解決手段】レセプタクル100とプラグ200とが接続可能な光コネクタ10であって、レセプタクル100は、接続面104に第1の板状フェルール110を備え、プラグ200は、接続面225に第2の板状フェルール220を備える接続プレート220と、接続プレート220を介してレセプタクル100を引き付け得る磁石230と、を備え、接続プレート220は、磁石230の磁力をレセプタクル100に伝達し、第1の板状フェルール220の背面から押圧力を付与するものである。

Description

光コネクタ、光モジュール、プラグおよび接続方法
 本発明は、光信号を伝達する光導波部品同士を光学的に接続する光コネクタ、光レセプタクルを備えた光モジュール、光コネクタのプラグ、および光コネクタの接続方法に関する。
 光ファイバなどの光導波部品を接続する方法として、従来のMPOなど規格化された方法のほかに、様々な方法が提案されている。
 例えば、特許文献1(国際公開第2021/111773号)には、磁石により光導波部品同士を保持押圧する小型の光接続部品が開示されている。
 特許文献1に記載の光接続部品は、他の光接続部品と接続する光接続部品であって、光導波部品と、光導波部品を固定する整列部品と、整列部品と一体化する磁性構造体とを備え、整列部品の接続端面には、当該接続端面と、他の光接続部品が備える整列部品の接続端面との相対位置を決める位置決め構造が設けられるものである。
 特許文献1の一実施形態として、1対の連結部品を有し、連結部品は分割された部分からなる形態が開示されている。この分割された部分は、2つの面で対向し、一方の面がN極、他方の面がS極に磁化され、光ファイバ整列部品の外周方向に磁化されたものである。
 特許文献2(特開2004-029633号公報)には、結合損失のばらつきが少なく、信頼性が高く、接続作業および取り外し作業を容易に行うこと等が可能な光ファイバコネクタが開示されている。
 特許文献2に記載の光ファイバコネクタは、光ファイバを挿通して固定する穴部を有する磁性体を備えた光ファイバコネクタにおいて、磁性体の相手方の光ファイバコネクタとの接続面の摩擦係数を低減する手段を設けたものである。磁性体の相手方の光ファイバコネクタとの接続面側に、相手方の光ファイバコネクタとの接続時に発生する衝撃を緩和する手段を設け、相手方の光ファイバコネクタとの非接続時において、光ファイバの端面が磁性体の接続面から内側に位置し、相手方の光ファイバコネクタとの接続時において、光ファイバの端面が相手方の光ファイバの端面と当接するように構成するものである。
 特許文献3(国際公開第2022/074866号)には、光コネクタ同士を着脱する際にフェルールが摩耗することを抑制可能な光コネクタであて、磁石により光通信を光学的に接続する光コネクタが開示されている。
 特許文献3に記載の光コネクタは、第1光ファイバを挿通可能なファイバ孔と、ファイバ孔が開口する接続端面と、を有し、さらに磁力を生じさせる素材を内部に有し、磁力によって、第1光ファイバを第2光ファイバと光学的に接続させるように構成されている、本体部を備えるものである。
 特許文献3の実施形態として、本体部は、ファイバ孔の軸方向に沿って延びて接続端面に開口する、ガイドピン用のガイド孔と、永久磁石が収容される収容部と、を有するものが開示されている。
 特許文献4(国際公開第2014/010035号)には、集積回路等の電子回路が組み込まれている基板と基板の間における大容量信号の送受信を光信号で行なう多チャンネル光インタコネクトにおいて、多数個からなる光ファイバおよび光導波路などの光伝送媒体間における信号を高効率に結合させるための光コネクタ、および、その光コネクタの接続と切り離しを簡易な方法で実現するための光コネクタ接続方法が開示されている。
 特許文献4に記載の光コネクタは、第1のコネクタ部材と第2のコネクタ部材とからなる光コネクタであって、第1のコネクタ部材は、筐体と、筐体内を通る光ファイバ用貫通穴と、筐体内に設けられた光ファイバを固定する固定部と、筐体表面に設けられた第1のアライメント部とを有し、第2のコネクタ部材は、筐体と、筐体内を通る光ファイバ用貫通穴と、筐体内に設けられた光ファイバを固定する固定部と、筐体表面に設けられた第2のアライメント部とを有し、第1のアライメント部の表面の第2のアライメント部と接続する部分には磁石が設けられ、第2のアライメント部の表面の磁石と接続する部分には磁性体が設けられ、第1のコネクタ部材の磁石と、第2のコネクタ部材の磁性体が接続することでコネクタ部材同士が接続されることで、第1のコネクタ部材に固定された光ファイバと、第2のコネクタ部材に固定された光ファイバとが光学的に接続され、第1のアライメント部は、磁力遮蔽手段をさらに有するものである。
国際公開第2021/111773号 特開2004-029633号公報 国際公開第2022/074866号公報 国際公開第2014/010035号
K. Shikama. N. Sato, R. Nagase, Y. Doi, H. Tanobe, S. Tsunashima, and Y. Ishii, "Ultra-compact Multi-fiber Connector with Magnetic Physical Contact" in Proc. Optical Fiber Communication Conference2022, p. W1E. 4. (2022)
 上記特許文献1乃至4および非特許文献1に記載の光コネクタは、いずれも磁石の引力を利用して光導波部品同士を当接するものである。しかしながら、磁石の引力は磁石同士の距離に強く影響を受ける。よって、光通信に十分な押圧力を磁石で得るためには、磁石同士の距離を十分に近づける必要があり、磁石同士の僅かな距離のばらつきが接続損失のばらつきに大きな影響を与えるという問題があった。特に、光コネクタの製造上発生する公差等が、前記距離のばらつきに影響し、その結果接続損失のばらつきに大きな影響を与えるという問題があった。
 そして近年、通信の大容量化および高速化に伴い、光コネクタの接続損失のばらつきが無視できず、通信性能に大きな影響を与えるようになっている。さらに、多芯フェルールを用いた高密度通信においては、接続端面全体に均一な押圧力を付与する必要がある。
 特に、サーバなどの電子基板上に光接続端子を設けて、サーバ同士または基板同士の通信を、光通信を用いて高速・大容量の情報通信を行う場合においては、接続端面における当接力の制御が重要な技術となる。
 特許文献2には、接続時に発生する衝撃を緩和するために、緩衝材が配置された光ファイバコネクタが記載されている。しかしながら、2つの磁性体の間に緩衝材が配置されると、磁性体同士の精密な位置制御ができず、光コネクタの接続損失を制御することが困難である。
 また、特許文献3には、MTフェルールのガイド孔に永久磁石を配置する実施例が記載されている。しかしながら、多心のMTフェルールを用いて高密度大容量の光通信をするためには、数Nから十数Nの当接力が必要となり、このような大きな力を接続端面に付与することは困難であった。
 また、特許文献4には、光コネクタの切り離しを簡易とするためにアライメント部の磁石が回転する機構が設けられている。しかしながら、磁石の精密な位置制御が困難である。
 本発明の目的は、小型であっても低損失かつ接続損失のばらつきが少ない光コネクタ、光コネクタが接続可能な光モジュール、光コネクタのプラグ、および光コネクタの接続方法を提供することである。
 本発明の他の目的は、高密度で大容量の光通信が可能な光コネクタ、光コネクタが接続可能な光モジュール、光コネクタのプラグ、および光コネクタの接続方法を提供することである。
(1)
 一局面に従う光コネクタは、レセプタクルとプラグとが接続可能な光コネクタであって、レセプタクルは、磁性体であり、接続面に第1の板状フェルールを備え、プラグは、接続面に第2の板状フェルールを備える接続プレートと、接続プレートを介してレセプタクルを引き付け得る磁石と、を備え、接続プレートは、磁石の磁力をレセプタクルに伝達し、第1の板状フェルールの背面から押圧力を付与するものである。
 レセプタクルとプラグの接続面には、それぞれ板状フェルールが備えられており、板状のフェルールが背面から磁石の引力を受けることにより、レセプタクルの接続面とプラグの接続面との間の離間距離rを最小限にしつつ、均一かつ十分な当接力をフェルールの接続端面に与えることができる。
 また、プラグに備えられた磁石は、接続プレートを介して第1の板状フェルールに押圧力を与えるので、接続プレートの設計により第1の板状フェルールの配置位置を精密に制御することができる。すなわち、割れやすく焼結収縮量が大きい希土類磁石を用いた場合にも、接続プレートを用いることによって板状フェルールに精密かつ均一な当接力を付与することができる。
 さらに、接続プレートは、磁石の磁力をレセプタクルに伝達するものであるため、プラグとレセプタクルとの間の距離を最小限にすることができ、これにより磁石の引力の低下を最小限にすることができる。
 また、板状フェルールが備えた接続プレートは、コネクタ接続時の衝撃を緩和するとともに、磁石加工による公差の影響を最小限にすることができる。また、板状フェルールが背面から応力を受けるので、従来の立方体形状のフェルールの場合と比較して離間距離rを最小限かつ高精度に制御することができる。
 さらに、従来の立方体形状のフェルールを使用した場合と比較して、部品点数が少なく、製造性および組立性に優れたプラグにすることができる。また、部品点数が少ないことから、公差管理面が少なくできるので、離間距離rを高精度に制御することができる。
 一般的なMPO等の光コネクタは、バネ力により押圧力を付与しているため、光接続の接続端面に必要な押圧力を設計することが比較的容易であったが、小型化が困難という問題があった。一方、磁石の引力を用いた場合は押圧力の設計が困難であり、磁石の種類、磁石の形状および大きさ、磁石の配置位置などによって引力が大きく影響を受けるという問題がある。
 具体的には、磁極の強さをm1とm2[Wb]、2磁極間の距離をr、真空の透磁率をμ0としたとき、力の大きさF[N]は、「F=(1/4・πμ0)(m12/r2)」となることから、磁石に働く力は、磁極の強さの積に比例し、距離の2乗に反比例する。したがって、比較的小さな磁石を用いて大きな力を得るためには、距離rを特に小さくする必要がある。
 さらに、距離rが10%ばらついた場合、働く力は20%ばらつくことになる。したがって、距離rを小さくして大きな力Fを得ている場合には、距離rのばらつきの影響が大きくなるため、距離rのばらつきを最小限にしなければならない。
 本発明の接続プレートは、磁石の磁力をレセプタクルに伝達するものであり、かつ、接続プレートに備えられた第2の板状フェルールと、レセプタクルの接続面に備えられた第1の板状フェルールとの間で光導波部品同士が当接する。したがって、レセプタクルの接続面と第1の板状フェルールの接続端面との相対距離、および、プラグの接続面と第2の板状フェルールの接続端面との相対距離を正確に決定することができるので、磁気回路のギャップ(離間距離r)を精密かつ最小限に制御することができる。
 したがって、磁力により押圧力を付与する場合も、十分な引力を得ることができ、当接したフェルールの光導波路に対して平行かつ均一な当接力を付与することができるので、小型であっても低損失かつ接続損失のばらつきが少ない光コネクタとすることができる。
 なお、ここでいう磁性体は、硬磁性材料およびまたは軟磁性材料を含むものである。また、フェルールの背面は、接続端面と反対側の裏面をいう。また、光導波部品は、光ファイバ、光導波路、光通信素子など、光信号を伝送可能な部品または素子をいう。光導波路の例としては、ガラス光導波路、ポリマー光導波路、フィルム型光導波路などをあげることができる。
(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、磁石は、光導波部品の長手方向に沿ってN極とS極とを有し、互いに対向するとともに光導波部品を包含するよう構成された第1の磁石および第2の磁石を含み、接続プレートは、磁性体であり、第1の磁石および第2の磁石とレセプタクルとの間で引力が働くように配置されてもよい。
 これにより、光コネクタの接続時に、第1の磁石・接続プレート・レセプタクル・接続プレート・第2の磁石・第1の磁石という経路の磁気回路を構成することができる(図1参照)。すなわち、光導波部品の長手方向に沿ってN極とS極とを有した第1の磁石から、接続プレートを介して、レセプタクルに磁力が及ぶ。そして、レセプタクルから接続プレートを介して、光導波部品の長手方向に沿ってS極とN極とを有した第2の磁石に磁力が及ぶ。
 したがって、光コネクタのレセプタクルとプラグとを接続することによって、磁気回路が構成されるので、磁力線の漏れが生じにくくなり、小型であっても接続端面に十分な当接力を与えることができる。
 特に、光コネクタ内で磁気回路が構成されるので、接続端面の当接力は、レセプタクルの接続面と接続プレートの接続面との離間距離r(ギャップ)で主に決定することができ、光接続に必要な当接力を設計することができる。
 また、レセプタクルとプラグとを接続することで初めて磁気回路が構成されるので、レセプタクルにプラグを接続するまでは磁力は一定程度に抑えられるが、レセプタクルにプラグを接続することで強固な磁気回路が構成され、小型でも十分な当接力を得ることができる。
(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、磁石の接続プレート側とは反対側に配置されるヨークをさらに備え、ヨークは、磁性体であり、第1の磁石および第2の磁石との間で引力が働くよう配置されてもよい。
 これにより、光コネクタの接続時に、第1の磁石・接続プレート・レセプタクル・接続プレート・第2の磁石・ヨークという経路の磁気回路を構成することができる(図1参照)。すなわち、光導波部品の長手方向に沿ってN極とS極とを有した第1の磁石から、接続プレートを介して、レセプタクルに磁力が及ぶ。そして、レセプタクルから接続プレートを介して、光導波部品の長手方向に沿ってS極とN極とを有した第2の磁石に磁力が及ぶ。さらに、ヨークを介して第1の磁石に磁力が及ぶことにより、閉じた磁気回路が構成される。
 したがって、光コネクタのレセプタクルとプラグとを接続することによって、閉じた磁気回路が構成されるので、磁力線の漏れが生じにくくなり、小型であっても接続端面に十分な当接力を与えることができる。
(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、接続プレートは、第1の磁石および第2の磁石と当接し、第1の磁石の当接部と第2の磁石の当接部との間にスリットが形成されてもよい。
 なお、磁石は、光導波部品の長手方向に沿ってN極とS極とを有し、互いに対向するとともに光導波部品を包含するよう構成された第1の磁石および第2の磁石を含んでもよい。
 これにより、光コネクタの接続時に、第1の磁石・レセプタクル・第2の磁石という経路の磁気回路を確実に構成することができる。すなわち、第1の磁石とレセプタクルとの間、およびレセプタクルと第2の磁石との間には、それぞれ接続プレートが存在している。そして、接続プレートは磁気を伝達する役割を果たすものであるが、これにより第1の磁石から第2の磁石に直接磁気が流れる回路(ショートカット)が形成される場合がある。
 そこで、第1の磁石の当接部と第2の磁石の当接部との間にスリットを設けることにより、ショートカットとなる磁気回路を制限し、レセプタクルを介した磁気回路を確実に構成することで、光接続端面により強い当接力を与えることができる。
(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の板状フェルールの一辺の長さは、接続プレートの一辺の長さの50%以上を有し、第1の板状フェルールの一辺と垂直な方向の他辺の長さは、接続プレートの一辺と垂直な方向の他辺の長さの50%以上を有してもよい。
 この場合において、第1の板状フェルールと、第2の板状フェルールとは、同一寸法からなることが好ましい。
 レセプタクルにプラグを接続する際に、レセプタクルとプラグとが近づけられて磁気回路が形成し始めると、両者の磁力は急激に大きくなり互いが強力な力で引き付けあうことになる。したがって、レセプタクルにプラグを接続する際に、磁力が急激に大きくなることで磁力のバランスが崩れ、一辺または一端だけが衝突して、レセプタクルとプラグとが平行にならない場合がある。
 そこで、磁気回路を形成する接続プレートにおいて、板状フェルールの一辺の長さを、接続プレートの長さの半分以上とすることで、光コネクタの接続時に、接続プレートの一端、または一辺の離間距離rが0となるような接続を防止することができる。その結果、第1の板状フェルールと、第2の板状フェルールとを平行に密着し、確実に安定して接続することができる。
(6)
 第6の発明に係る光コネクタは、一局面から第5のいずれかの発明に係る光コネクタであって、プラグは、接続プレートに隣接し、内部に光導波部品が挿通可能な挿通孔を有する保護部品と、第2の板状フェルールから延在する複数の光導波部品を平行に保持するブーツと、をさらに備え、第1の板状フェルールおよび第2の板状フェルールは、複数の光導波部品が装着可能な挿着孔と、ガイドピン挿入用のガイド孔と、を有し、レセプタクルは、第1の板状フェルールを嵌合する凹部と、内部に光導波部品が挿通可能な穴部と、を有し、接続プレートは、第2の板状フェルールを嵌合する凹部と、内部に光導波部品が挿通可能な穴部と、を有し、磁石は、光導波部品の長手方向の中心軸に対して対称に配置されたコの字形状であってもよい。
 なお、磁石は、光導波部品の長手方向に沿ってN極とS極とを有し、互いに対向するとともに光導波部品を包含するよう構成された第1の磁石および第2の磁石を含んでもよい。
 また、光導波部品の長手方向とは、光導波部品の接続方向と同じ方向であり、長手方向の中心軸とは、光導波部品の接続面の中央を通る垂線をいう。第1の磁石および第2の磁石が、光導波部品の長手方向の中心軸に対して対称に配置されるので、光導波部品の接続面全体に均一に磁石の引力が与えられる。
 レセプタクルおよび接続プレートは、それぞれ板状フェルールを嵌合する凹部と、内部に光導波部品が挿通可能な穴部と、を有しているので、凹部の深さと板状フェルールの厚みとを精密に設計し加工することができる。これにより、レセプタクルおよび接続プレートの各接続面に対する板状フェルールの接続端面の突出距離を精密に制御することができる。したがって、レセプタクルの接続面と接続プレートの接続面との離間距離r(ギャップ)を精密に制御することができる。これにより、磁性材料の離間距離r(空間中に磁力線が形成される距離)を最小限にしつつ、離間距離rのばらつきを最小限にすることができる。したがって、接続損失を抑えつつ損失のばらつきを最小限にすることができる。
 また、複数の光導波部品を板状フェルールに確実に固定するために、板状フェルールの背面には接着剤だまりが形成される場合がある。レセプタクルおよび接続プレートの凹部には、光導波部品が挿通可能な穴部が設けられているため、接着剤だまりが形成される場合も、穴部に接着剤だまりが挿入されて凹部と接着剤だまりとが干渉しにくい。したがって、板状フェルールに対して確実に押圧力を付与することができる。
 また、内部に光導波部品が挿通可能な挿通孔を有する保護部品が接続プレートに隣接して配置されるため、光導波部品を軸方向に覆うように形成された保護部品を中心として、隣接配置される接続プレートとコの字形状の第1の磁石と第2の磁石とを正確かつ容易に配置することができる。
 さらに、第1の磁石および第2の磁石は、光導波部品の長手方向の中心軸に対して対称に配置されるので、2つの棒磁石が光導波部品の軸方向に平行かつ軸中心に対して均等に離間して配置することができる。これにより、接続プレートの接続端面に対して均等に当接力を付与することができる。
 なお、第1の磁石および第2の磁石は、磁極を反対にしてコの字形状で向かい合って配置されるので、保護部品を介して互いに引き付けあいながら固定される。この場合、保護部品は、アルミニウム、プラスチック製などの非磁性体であることが組立容易性の観点で好ましい。
(7)
 第7の発明に係る光コネクタは、一局面から第6のいずれかの発明に係る光コネクタであって、接続プレートは、厚みが0.3mm以上5mm以下であってもよい。
 これにより、光コネクタの接続時に、第1の磁石・接続プレート・レセプタクル・接続プレート・第2の磁石という経路の磁気回路をより効果的に構成することができる。
 すなわち、接続プレートの厚みtを上限値以下とすることにより、第1の磁石の端部から発生する磁気をより確実にレセプタクルに伝えることができるので、光接続端面にさらに強い当接力を与えることができる。また、接続プレートの厚みtを下限値以上とすることにより、機械的強度を保ちつつ、加工精度を向上させることができる。また、接続プレートの厚みが所定範囲であることにより、既存のMPOコネクタのばね力と同等の押圧力を得ることができる。
(8)
 第8の発明に係る光コネクタは、一局面から第7のいずれかの発明に係る光コネクタにおいて、第1の板状フェルールおよび第2の板状フェルールは、マシナブルセラミックスで構成され、厚みが0.3mm以上3mm以下であってもよい。
 板状フェルールが、マシナブルセラミックスを素材として用いることで、通常の樹脂製のフェルールより耐熱性を有する光接続部品を設計することができる。これにより、電子部品に近い基板に光コネクタを直接設けた場合でも、ファイバ挿入孔の変動が抑えられ接続損失への影響を防止することができる。したがって、電子部品に近い位置に高密度の光回線が実装可能となり、高速大容量の情報処理を行うことが可能となる。
 また、セラミックスをフェルールとして使用することにより、従来の樹脂製フェルールのような樹脂成形に伴う製造上の制限を受けないため、より小型で薄型のフェルールを形成することができる。さらに、機械的強度および耐熱性の高いセラミックスのプレートを機械加工するので、光導波部品の本数を従来より多くして高密度な光接続をすることが可能となり、高速かつ大容量の通信を接続することができる。
 さらに、板状フェルールの厚みが所定の範囲であることにより、板状フェルールの本体を破損することなく研磨することができる。
 これにより、板状フェルールの厚みを精密に加工することができるので、接続プレートの接続面とレセプタクルの接続面との離間距離rを精密に調整することができる。したがって、光接続端面の当接力を精密に制御することができる。
(9)
 第9の発明に係る光コネクタは、一局面から第8のいずれかの発明に係る光コネクタにおいて、第1の磁石および第2の磁石は、光導波部品の長手方向の中心軸に対して対称に離間して配置され、スリットは、幅が第1の磁石および第2の磁石の隙間と同じ距離であり、かつ、接続プレートの上端部および下端部から第2の板状フェルールの位置までそれぞれ設けられてもよい。
 なお、磁石は、光導波部品の長手方向に沿ってN極とS極とを有し、互いに対向するとともに光導波部品を包含するよう構成された第1の磁石および第2の磁石を含んでもよい。接続プレートは、第1の磁石および第2の磁石と当接し、第1の磁石の当接部と第2の磁石の当接部との間にスリットが形成されてもよい。
 これにより、第1の磁石および第2の磁石は、光導波部品の長手方向の中心軸に対して対称に配置されるので、2つの棒磁石が光導波部品の軸方向に平行かつ軸に対して均等に離間して配置することができる。さらに、2つの磁石が当接する接続プレートは、スリットが十分な長さで形成されているため、ショートカットとなる磁気回路の形成を十分に制限し、第1の磁石・レセプタクル・第2の磁石という経路の磁気回路をより確実に形成することができる。
 したがって、接続プレートに対して均等かつ十分な力で押圧力を付与することができる。
(10)
 第10の発明に係る光コネクタは、一局面から第9のいずれかの発明に係る光コネクタにおいて、保護部品は、非磁性体材料で形成され、上面および下面に、光導波部品の長手方向の中心軸に平行に突出する凸部を有し、凸部は、保護部品の端部からさらに延在するよう形成され、スリットに挿入されるように構成されてもよい。
 なお、プラグは、内部に光導波部品が挿通可能な挿通孔を有する保護部品をさらに備えてもよい。接続プレートは、第1の磁石および第2の磁石と当接し、第1の磁石の当接部と第2の磁石の当接部との間にスリットが形成されてもよい。
 保護部品は、光導波部品を内部に覆うように構成されており、その周囲に磁石が配置され、さらにプラグの接続端面側には接続プレートが配置される。すなわち、プラグの各構成部品は、保護部品を中心にして、位置決めをすることができる。
 また、保護部品は、接続プレートに当接しつつ、光導波部品の長手方向の中心軸に平行に突出する凸部が、接続プレートのスリットに挿入されるので、接続プレートに対する磁石の配置を正確に行うことができる。
 また、保護部品は、アルミニウム、プラスチック製などの非磁性体であるため、第1の磁石および第2の磁石が強力な希土類磁石の場合も、プラグの組立が容易となる。
(11)
 第11の発明に係る光コネクタは、一局面から第10のいずれかの発明に係る光コネクタにおいて、接続プレートは、接続面に凹部を有し、第2の板状フェルールは、凹部に嵌合して背面から押圧力が付与されてもよい。
 これにより、板状フェルールは接続プレートに対して接着剤等で固定する必要がなく、フロート構造として固定されて押圧力を付与される。したがって、外力の耐性が高まり、離間距離r(ギャップ)の精度を高めることができる。また、部品点数を削減することができ、必要な公差を低減することができるので、離間距離rを高精度に制御することができる。
(12)
 第12の発明に係る光コネクタは、一局面から第11のいずれかの発明に係る光コネクタにおいて、レセプタクルの接続面と接続プレートの接続面との離間距離が、0.5mm以下であり、第1の板状フェルールおよび第2の板状フェルールは、光導波部品の接続芯数が8以上80以下であってもよい。
 レセプタクルの接続面と接続プレートの接続面との離間距離rが、0.5mm以下であるため、通常の希土類磁石を用いた場合に十分な押圧力を得ることができ、これにより、光導波部品の接続芯数が8以上80以下という、高密度の光通信を好適に行うことができる。なお、離間距離rの下限値は、0.02mm以上とすることが接続性の点から好ましい。
(13)
 他の局面に従う光モジュールは、一局面から第12のいずれかの発明に係る光コネクタが接続可能な電子基板モジュールであって、レセプタクルを備えたものである。
 モジュール化されて電子基板に光コネクタを直接設けることにより、電子部品に近い位置に高密度の光回線が実装可能となる。これにより、高速大容量の情報処理を行うことが可能となる。
(14)
 他の局面に従うプラグは、一局面から第12の発明に係る光コネクタであって、レセプタクルに接続可能なものである。
 光コネクタの押圧力として磁力を用いた場合、僅かな距離の差が押圧力の大きな差となる。また、光接続の端面において当接力にばらつきが生じると、接続損失の大きなばらつきにつながるため、実用に耐えない。
 レセプタクルに接続可能なプラグを用いることにより、小型であっても低損失かつ接続損失のばらつきが少ないプラグとすることができる。
(15)
 他の局面に従う接続方法は、一局面から第12の発明に係る光コネクタを接続する方法であって、レセプタクルとプラグとを接続するものである。
 光コネクタの押圧力として磁力を用いた場合、僅かな距離の差が押圧力の大きな差となる。また、光接続の端面において当接力にばらつきが生じると、接続損失の大きなばらつきにつながるため、実用に耐えない。
 光コネクタを接続する方法を用いることにより、小型であっても低損失かつ接続損失のばらつきが少ない接続方法とすることができる。
第1実施形態の光コネクタを示す模式的斜視図である。 第1実施形態の光コネクタの構造を説明するための部分分解図である。 第1実施形態の光コネクタの模式的部分断面図である。 第1実施形態のレセプタクルおよびプラグを示す模式的斜視図である。 第1実施形態のレセプタクルおよびプラグの構造を説明するための模式的説明図である。 第1実施形態の保護部品を説明するための模式的説明図である。 第1実施形態のブーツを説明するための模式的説明図である。 第2実施形態の光コネクタの模式的部分断面図である。 第2実施形態のレセプタクルおよびプラグを示す模式的斜視図である。 第2実施形態のレセプタクルおよびプラグの接続面の構造を説明するための模式的説明図である。 第2本実施形態の板状フェルールを説明するための模式的説明図である。 第3の実施形態の光コネクタを示す模式的断面図である。 第4の実施形態の光コネクタを示す模式的斜視図である。 第4の実施形態の光コネクタの他の例を示す模式的斜視図である。 第1実施形態の変形例を説明するための模式的説明図である。
 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。
[第1実施形態]
(光コネクタ10)
 図1は第1実施形態の光コネクタ10を示す模式的斜視図であり、図2は第1実施形態の光コネクタ10の構造を説明するための部分分解図である。本実施形態の光コネクタ10は、レセプタクル100とプラグ200とが接続可能に構成されたものである。レセプタクル100およびプラグ200は、それぞれ光導波部品が導入可能に構成されており、レセプタクル100とプラグ200とを接続することにより、それぞれの光導波部品同士を光学的に接続することができる。
 本実施形態の光コネクタ10は、プラグ200に磁石230が備えられており、磁石230の磁力によってレセプタクル100とプラグ200との間に引力が働く。これによりレセプタクル100とプラグ200の接続面104,225に押圧力が付与され、光導波部品同士を接続することができる。
 光導波部品としては、光ファイバ、光導波路、または光通信素子などとすることができる。光ファイバは、繊維状の石英ガラス等を用いて屈折率の異なるコア・クラッド構造により光信号を伝送するものである。光導波路は、半導体加工技術により電子基板等に光信号の伝送路を形成するものである。光通信素子は、電気信号を光信号に変換するための発光素子、受光素子、光変調器またはその一部である。
 本実施形態においては、光導波部品として光ファイバ140,270を使用した場合の例を示す。
 図1および図2に示すように、本実施形態の光コネクタ10は、レセプタクル100とプラグ200とが接続可能に構成される。なお、図2は、本実施形態の光コネクタ10から、レセプタクル100、第2の磁石232、および第2のヨーク242を除いて示した模式的斜視図である。
 本実施形態のレセプタクル100は、光ファイバ140が接続された板状フェルール110を接続面側に備え、板状フェルール110および板状フェルール210の接続位置を決めるガイドピン120と、ガイドピン120を保持するためのピンキーパ130と、を備えている。
 本実施形態のプラグ200は、光ファイバ270が接続された板状フェルール210を接続面225に備え、凹部222を有する接続プレート220と、接続プレート220の背面(接続面225と対向する面)に隣接配置される磁石230と、磁石230の後ろ側(接続プレート220側とは反対側)に配置されるヨーク240と、を備える。また、本実施形態のプラグ200は、接続プレート220に隣接し内部に光ファイバ270を挿通する保護部品250と、板状フェルール210から延在する光導波部品を平行に保持するブーツ260と、を備える。
 本実施形態は、接続プレート220および板状フェルール210と、レセプタクル100および板状フェルール110とは、それぞれ凹部222,102を介して嵌合し固定するフロート構造を採用している。これにより、光コネクタ10の接続時などに受ける外力の耐性が高まり、離間距離rの精度を高めることができる。
 図1に示すように、本実施形態の磁石230は、第1の磁石231と第2の磁石232とで構成されており、それぞれ極性が反対になるように配置されている。また、本実施形態の接続プレート220、レセプタクル100、およびヨーク240は、磁性体で形成されている。
 したがって、図1に例示するように、本実施形態のレセプタクル100は、第1の磁石231のN極から発生する磁力が、接続プレート220を介して、レセプタクル100に及ぶ。そして、レセプタクル100から接続プレート220を介して、第2の磁石232のS極へと磁力が及ぶ。さらに第2の磁石232のN極から発生する磁力が、ヨーク240を介して第1の磁石231のS極へと及ぶ。
 すなわち、レセプタクル100にプラグ200を接続した場合に、閉じた磁気回路が形成されることになるため、レセプタクル100とプラグ200とが強く引き付けあい、接続端面に強い当接力を与えることができる。したがって、小型で低損失の光コネクタ10とすることができる。
(レセプタクル100)
 本実施形態のレセプタクル100は、接続面104に板状フェルール110が嵌合可能な凹部102と、内部に光ファイバ140が挿通可能な穴部103とを有する。また、本実施形態のレセプタクル100は、磁性材料で形成されているため、磁石230と引き付けあう引力が働き、これにより、レセプタクル100とプラグ200との間で押圧力を得ることができる。
 図4は、本実施形態のレセプタクル100およびプラグ200を示す模式的斜視図である。また、図5は、本実施形態のレセプタクル100およびプラグ200の構造を説明するための模式的説明図であって、レセプタクル100の部品を分解して示した図である。
 図4および図5に示すように、レセプタクル100の内部には、ピンキーパ130が格納されており、ピンキーパ130には2つのガイドピン120が挟持されている。本実施形態のレセプタクル100は、光ファイバ140が挿入される側の面(接続面104と対向する面)は、レセプタクル100にピンキーパ130が出し入れ可能な挿入孔が設けられている(図示しない)。
 本実施形態のレセプタクル100は、接続面104から2本のガイドピン120が突出しており、これにより、レセプタクル100の板状フェルール110とプラグ200の板状フェルール210とが、厳密に位置決めされて光接続される。
 レセプタクル100の接続面104には、板状フェルール110を嵌合する凹部102が形成され、凹部102の底面には穴部103が形成されている。凹部102は、レセプタクル100の接続面104の中央に形成されており、レセプタクル100の接続面104と凹部102の底面とは平行に形成されている。これにより、凹部102の底面が板状フェルール110に対して垂直かつ均一に押圧力を付与することができる。また、光ファイバ140の各心線に対して、光ファイバ140の方向に等しい当接力を付与することができるので、低損失かつ接続損失のばらつきを最小限にすることができる。
 特に、本実施形態の板状フェルール110,210は背面から押圧力を受けるので、接続面104,225に通常のMTフェルールを用いた場合と比較して、小型にしつつ公差の影響を小さくすることができる。また、従来のMTフェルールを用いた場合に比べて、必要な部品点数を少なくすることができ、製造性および組立性に優れている。そして、部品点数が少なく、公差管理面が少なくできるので、離間距離rの精度も出しやすい。特に、板状フェルール110,210は、研磨等でその厚みを調節することが可能であり、また、接続プレート220は凹部222の深さを調節することができるので、離間距離rを詳細に制御することができ、かつ板状フェルール110,210に平行に押圧力を付与することができる。
 また、接続プレート220は、その厚さを薄く設計することにより、より強い磁力を得ることができる。
 本実施形態のレセプタクル100は、接続面側が上下方向(天面下面方向)に突出した形状となっている。
 また、天面と下面に嵌合部105が設けられ、左右両側面には凸形状に突出したガイド部106が設けられている。嵌合部105はレセプタクル100を基板実装する際の固定手段として使用することができる。ガイド部106は、プラグ200をレセプタクル100に接続する際の治具のガイド等として使用することができる。
 凹部102の深さは、板状フェルール110の厚さ以下とすることが好ましく、0.1mm以上1.5mm以下とすることがより好ましく、後述のように所定のギャップ(離間距離r)が形成できるよう、設計されることがさらに好ましい。
 凹部102の底面は、精密に加工されることが好ましく、Ra25.0以下の加工精度で形成されることが好ましく、Ra6.3以下の加工精度で形成されることがより好ましい。このような加工方法として、エンドミルを用いた切削加工法を用いることができる。そして、長方形状の凹部102の四隅には、加工刃を逃がすための逃げ部102aを形成してもよい。この場合、四隅に形成される逃げ部102aは、板状フェルール110の長辺方向に突出するよう形成することができる。これにより、凹部102の底面の加工精度を高めることができるとともに、磁力の遮りを最小限として高い押圧力を得ることができる。
 凹部102の底面には、ガイドピン120および光ファイバ140を挿通するための穴部103が形成されている。光ファイバ140は、板状フェルール110の接続端面からレセプタクル100内に延出し、穴部103、ピンキーパ130を通り、レセプタクル100の挿入孔から外部に延出する。
 板状フェルール110から光ファイバ140が延出する面(接続端面と対向する裏面)には、板状フェルール110と光ファイバ140との固定を確実にするために接着剤が盛って固着されている場合がある。そのような接着剤だまりがある場合も、穴部103があることによって、凹部102の底面と板状フェルール110の裏面とが密着して接することができる。
 本実施形態のレセプタクル100は、磁性体で形成されており、強磁性体であることが好ましい。磁性体の材料としては、軟磁性材料または硬磁性材料を用いることができる。軟磁性材料の例としては、鉄、ケイ素鉄、パーマロイ、ソフトフェライト、センダスト、パーメンジュール、電磁ステンレスなどを採用することができる。そして、電磁ステンレスの例としては、フェライト系ステンレス、マルテンサイト系ステンレス、析出硬化系ステンレスなどを採用することができる。また、硬磁性材料の例としては、フェライト磁石、アルニコ磁石、希土類磁石などを採用することができる。そして、希土類磁石の例としては、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石、プラセオジム磁石、サマリウム鉄窒素磁石などを採用することができる。
 本実施形態のレセプタクル100は、光モジュールと一体化された構造であるため、基板実装における加熱工程を受ける可能性があり、耐熱性に優れた軟磁性材料であるSUS430を用いることが好ましい。
 SUS430は、クロムを16重量%以上含むステンレス合金であり、体積膨張率が低く切削加工性に優れる。したがって、凹部102等の切削加工を精密に行うことができる。
 また、マルテンサイト系析出硬化系ステンレスであるSUS630も好ましい材料の一つである。SUS630は、銅を含むステンレス合金であり、固溶化熱処理によって高い強度と硬度を有し歪が生じにくくすることができる。また、MIM(Metal Injection Molding:金属粉末射出成形法)により複雑形状物を高精度で大量に製造することができる。
 なお、本実施形態では、レセプタクル100に軟磁性材料を使用したが、図13に示すように硬磁性材料を採用してもよい。この場合、プラグ200側の磁石230との引力を強くすることができる。また、プラグ200は、レセプタクル100の接続面104にあらわれる極性に応じて引き合うことになるため、プラグ200の接続方向(上下方向)を一方向に固定することができる。
(板状フェルール110,210)
 図5に示すように、本実施形態の板状フェルール110,210は、セラミックス製のプレートから形成され、光導波部品が装着される挿着孔111,211と、ガイドピン挿入用のガイド孔112,212と、を有する。
 セラミックスをプレートの素材として用いることで、従来のような金型を用いた樹脂成形の必要がなくなり、機械的強度および耐熱性の高いセラミックスの機械加工により、複雑かつ緻密な形状を高精度に形成することができる。特に快削性に優れるマシナブルセラミックスを用いることによって、機械加工でありながら優れた量産性と低コスト性を得ることができる。さらに従来の樹脂成形によるフェルールでは難しかった二次元アレイ状の孔の形成、より狭い間隔での孔の形成なども可能となる。したがって、光ファイバ140,270の本数を従来より多くして高密度な光接続をすることが可能となり、高速かつ大容量の通信を接続することができる。
 なお、板状フェルール110と板状フェルール210とは、同じ構成のフェルールであってもよいし、別の構成のフェルールであってもよい。
 本実施形態で使用される板状フェルール110,210は、セラミックスとしてマシナブルセラミックスを採用している。マシナブルセラミックスとすることによって、硬度が低く微細かつ精密な加工を低コストですることができる。
 また、板状フェルール110,210は、面識別構造が形成されていてもよい。面識別構造の一例として、本実施形態の板状フェルール110,210には、矩形状のプレート本体の1つの角部に切欠きが形成されている。
 本実施形態の板状フェルール110,210は、矩形状に形成され、接続端面は長方形状に形成されている。本実施形態の板状フェルール110,210の寸法は、横幅が5mm以上8mm以下、縦幅が1.5mm以上4mm以下、厚さが0.4mm以上2.5mm以下とすることができる。これにより、高密度の光通信を実現しつつ、板状フェルール110,210を小型にして十分な押圧力を得ることができる。
 また、本実施形態の板状フェルール110,210は、接続端面を垂直研磨したものであるが、接続端面を斜め研磨した板状フェルール110,210を用いてもよい。接続端面を例えば8°等に斜め研磨することにより、接続端面におけるフレネル反射の影響を防止することができる。
 光ファイバ140,270は、板状フェルール110,210の挿着孔111,211に、接着剤によって固着されている。使用可能な接着剤としては、耐熱性に優れた紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、2液反応性の接着剤などを適宜用いることができる。
 板状フェルール110,210における挿着孔111,211の形成位置は、特に限定されず1列であってもよいし、2列以上の複数列であってもよい。また、通信方向によって挿着孔111,211の位置を適宜設計してもよい。
 本実施形態の挿着孔111,211は、プレート本体の厚み方向に貫通され、複数の挿着孔111,211が矩形状のプレート本体の長手方向に沿って一列に設けられている。挿着孔111,211が一列に設けられることにより、基板550に実装した際に、基板550上の光電子部品または光導波路と、光ファイバ140,270との接続が容易となる。
 本実施形態(図5)で例示する板状フェルール110,210には、2個のガイド孔212,112が設けられている。ガイド孔212,112の設計は特に制限されないが、ガイド孔212,112の内径としては、0.55mm以上0.7mm以下とすることができ、その場合のピッチは4.6mm以上5.3mm以下とすることができる。これにより、既存のMTフェルールまたはMPOコネクタと互換性を有する。本実施例のガイド孔212,112は、内径0.55mm、ピッチ5.3mmで形成されている。
 また、本実施形態で例示する板状フェルール110,210には、複数の挿着孔111,211が設けられ、挿着孔111,211の数は、例えば、下限値を1以上とすることができ、8以上とすることができる。また上限値を80以下とすることができ、72以下とすることができる。この場合、挿着孔111,211は板状フェルール110,210に複数列で設けることができる。
 また、挿着孔111,211を板状フェルール110,210に一列で設ける場合は、挿着孔111,211の数は、例えば1以上36以下とすることができ、その場合、ガイドピンピッチは5.3mm、ガイド孔径φは0.55mmとすることができる。
 また、挿着孔111,211は、導入される光ファイバ140,270のクラッド径に応じて適宜設計可能である。例えば、クラッド径80μmの光ファイバ140,270を使用する場合、挿着孔111,211のピッチは80μm以上とすることが好ましい。クラッド径125μmの光ファイバ140,270を使用する場合、挿着孔111,211のピッチは125μm以上とすることが好ましい。また、光導波路を使用する場合、挿着孔111,211のピッチは30μm以上とすることができる。
 また、本実施形態の光コネクタ10は、光ファイバ140,270のコア同士をフィジカルコンタクトさせる場合のほか、板状フェルール110と板状フェルール210との間に、屈折率整合材を備えてもよい。
 光ファイバ140,270の接続端面に、光ファイバ140,270のコア屈折率と整合させた屈折率整合材を設けることにより、接続端面におけるフレネル反射を抑制することができ、コア同士がフィジカルコンタクトをしない場合であっても、反射を抑制して安定した接続特性を得ることができる。
 また、屈折率整合材を使用する方法の他に、反射防止膜を接続端面に形成してもよい。
 その他、光ファイバ140,270は直接接触せず間隔を有しつつ光ファイバ140,270の接続端面にビーム拡大レンズ等が取り付けられるレンズ結合型、光ファイバ端面間に空間がある空間結合型の接続方法を採用してもよい。その際は、適宜スペーサなどを設けてもよい。
(プラグ200)
 図2は、本実施形態の光コネクタ10の構造を説明するための部分分解図であり、光コネクタ10からレセプタクル本体、第2の磁石232、第2のヨーク242を除いて図示したものである。また、図5は、本実施形態のレセプタクル100およびプラグ200の構造を説明するための模式的説明図であって、接続プレート220の部品を分解して示した図である。
 本実施形態のプラグ200は、接続面225側に板状フェルール210を備えた接続プレート220と、接続プレート220の背面側(接続面225と対向する面側)に磁石230と、ヨーク240とを備える。また、図2に示すように、プラグ200は、内部部品として保護部品250と、ブーツ260と、を備える。
 なお、本実施形態では保護部品250およびブーツ260は、別体の部品として例示したが、これらは一体の部品であってもよい。
(接続プレート220)
 本実施形態の接続プレート220は、磁性体で形成された平坦な板状の立方体であり、接続面側に板状フェルール210が配置される。板状フェルール210は、接続プレート220から押圧力が与えられ、板状フェルール110と当接して光通信が接続される。
 本実施形態の接続プレート220は、接続面側に板状フェルール210が嵌合可能な凹部222と、内部に光ファイバ270が挿通可能な穴部223とを有する。また、本実施形態の接続プレート220は、第1の磁石231との当接部と、第2の磁石232との当接部との間にスリット224が形成されている。
 本実施形態の接続プレート220は、平坦な立方体であり、接続面225と背面(接続面225と対向する面)とが平行に形成され、厚みtが均一であることが好ましい。これにより接続面225に均一な押圧力を付与することができる。
 接続プレート220の厚みtは、下限値が0.3mm以上が好ましく、0.5mm以上がより好ましい。また厚みtの上限値は5mm以下が好ましく、2.0mm以下がより好ましく、1.5mm以下がさらに好ましい。これにより、磁石230の磁力をレセプタクル100に伝達しつつ、ショートカット回路(第1の磁石231から第2の磁石232に直接磁気が及ぶ回路)の形成を防止し、レセプタクル100を介した磁気回路を確実に構成することができる。また、所定の厚みtを有することで、接続面225の加工を正確に行うことができる。
 接続プレート220の接続面225の大きさは、横幅が7mm以上20mm以下であることが好ましく、7.0mm以上10mm以下であることがより好ましいまた、縦幅が2mm以上7mm以下であることが好ましく、4.0mm以上7.0mm以下であることがより好ましい。接続プレート220の接続面225が所定の大きさまたは面積を有することによって、十分な押圧力を得ることができるので、高密度の光接続をすることができる。
 また、磁石230の断面積(接続プレート220と接する面の面積)に対する接続プレート220の面積は、同じでもよいし、大きくてもよい。大きくする場合、3倍以下とすることが好ましい。磁石230の断面積が大きい場合、より多くの磁力を押圧力として与えることができる。
 接続プレート220の接続面225には、板状フェルール210を嵌合する凹部222が形成され、凹部222の底面には穴部223が形成されている。凹部222は、接続面225の中央に形成されており、接続面225と凹部222の底面とは平行に形成されている。これにより、凹部222の底面が板状フェルール210に対して垂直かつ均一な押圧力を付与することができる。また、光ファイバ270の各心線に対して、光ファイバ270の方向に等しい当接力を付与することができるので、低損失かつ接続損失のばらつきを最小限にすることができる。
 凹部222の深さは、板状フェルール210の厚さ以下とすることが好ましく、0.1mm以上1.5mm以下とすることがより好ましく、後述のように所定のギャップ(離間距離r)が形成できるよう設計されることがさらに好ましい。
 凹部222の底面は、精密に加工されることが好ましく、Ra25.0以下の加工精度で形成されることが好ましく、Ra6.3以下の加工精度で形成されることがより好ましい。このような加工方法として、エンドミルを用いた切削加工法を行うことができる。
 そして、長方形状の凹部222の四隅には、加工刃を逃がすための逃げ部222aを形成することができる。この場合、四隅に形成される逃げ部222aは、板状フェルール210の長辺方向に突出するよう形成することが好ましい。これにより、凹部222の底面の加工精度を高めることができるとともに、磁力の遮りを最小限として高い押圧力を得ることができる。
 凹部222の底面には、光ファイバ270を挿通するための穴部223が形成されている。光ファイバ270は、板状フェルール210の接続端面からプラグ200内に延出し、接続プレート220、保護部品250を通り、ブーツ260から外部に延出する。
 板状フェルール210から光ファイバ270が延出する面(接続端面と対向する裏面)には、板状フェルール210と光ファイバ270との固定を確実にするために接着剤が盛って固着されている場合がある。そのような接着剤だまりがある場合も、穴部223があることによって、凹部222の底面と板状フェルール210の裏面とが密着して接することができる。
 本実施形態の接続プレート220は、磁性体で形成されており、強磁性体であることが好ましい。磁性体の材料としては、軟磁性材料または硬磁性材料を用いることができ、軟磁性材料および硬磁性材料の例としては、レセプタクル100の例と同様である。
 本実施形態の接続プレート220は、軟磁性材料を用いることが好ましく、透磁率μ(常温)が20N/A以上の軟磁性材料が好ましく、80N/A以上の軟磁性材料を用いることがより好ましい。これにより磁気回路を効率よく形成することができる。また、軟磁性材料のうち、加工性、コスト、磁力などの観点で電磁ステンレスを用いることが好ましい。
 本実施形態の接続プレート220は、電磁ステンレスのうち、フェライト系ステンレスまたはマルテンサイト系析出硬化系ステンレスを使用することが好ましく、フェライト系ステンレスの場合SUS430を使用することが好ましく、マルテンサイト系析出硬化系ステンレスの場合SUS630を使用することが好ましい。
 SUS430は、クロムを16重量%以上含むステンレス合金であり、体積膨張率が低く切削加工性に優れる。したがって、凹部222等の切削加工を精密に行うことができる。
 SUS630は、銅を含むステンレス合金であり、固溶化熱処理によって高い強度と硬度を有し歪が生じにくい。したがって、MIM(Metal Injection Molding:金属粉末射出成形法)により高精度で大量に製造することができる。
 なお、接続プレート220は、レセプタクル100と同じ材料(磁気的性質の材料)であることが好ましいが、別の材料を組み合わせてもよい。
 本実施形態の接続プレート220は、接続面225の対向する二辺の中央から穴部223にかけて、スリット224が形成されている。このスリット224を挟んで、裏面に配置される磁石230の磁極が逆転している。したがって、接続プレート220の接続端面にあらわれる磁極は、スリット224を挟んで逆転している。スリット224を設けることにより、磁気回路のショートカット(例えば、第1の磁石231から第2の磁石232に直接磁気が及ぶ回路)の形成を防止し、レセプタクル100を介した磁気回路を確実に構成することができる。
 この場合、スリット224の幅は、第1の磁石231と第2の磁石232との隙間Mと同じ距離とすることが好ましい。
 なお、本実施形態のスリット224は、穴部223の長辺と垂直になるよう形成した例を示したが、接続プレート220のサイズによっては穴部223の短辺と垂直になるよう形成してもよい。また、本実施形態のスリット224は、接続面225の対向する二辺から2つのスリット224を形成する例を示したが、二辺のうち一方の辺のみにスリット224を設けてもよい。
 また、本実施形態の接続プレート220は、裏面に凸部226が設けられている。凸部226は、光ファイバ270を内包するように形成されており、保護部品250の外形と同じ形状をしている。
 本実施形態の接続プレート220は凸部226が設けられていることにより、プラグ200の組み立て時に保護部品250と一体となって第1の磁石231および第2の磁石232を位置決めして固定することができる。
(磁石230)
 プラグ200は、接続プレート220の裏面に磁石230が隣接配置されている。磁石230は、光ファイバ270の長手方向に沿ってN極とS極とを有し、レセプタクル100との間に引力が働くよう配置されている。
 本実施形態の磁石230は、図1および図2に示すように、第1の磁石231と第2の磁石232とから構成され、第1の磁石231および第2の磁石232は、光ファイバ270の長手方向に沿って互いに対向するとともに、保護部品250を包含するコの字型の形状をしている。
 この場合、第1の磁石231と第2の磁石232との間の隙間Mは、0.1mm以上2.0mm以下が好ましく、0.1mm以上1.0mm以下とすることがより好ましい。これにより磁気回路を効果的に構成することができる。
 本実施形態の磁石230は、硬磁性材料(永久磁石)または電磁石を用いることができる。硬磁性材料の例としては、フェライト磁石、アルニコ磁石、希土類磁石などを採用することができる。そして、希土類磁石の例としては、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石、プラセオジム磁石、サマリウム鉄窒素磁石などを採用することができる。磁石230の材料としては、希土類磁石を用いることが好ましい。希土類磁石は、残留磁束密度および保磁力が高く、小型で強力な押圧力を得ることができる。
 本実施形態の磁石230は、希土類磁石のうち、サマリウムコバルト磁石またはネオジム磁石とすることが好ましい。これにより、熱減磁を低く抑え磁束密度が高く強力な磁力を得ることができる。また、上記2つの磁石のうち、ネオジム磁石とすることがさらに好ましい。これにより、さらに衝撃性にも優れた磁石230とすることができる。なお、プラグ200が高温に晒される場合は、ジスプロシウムを添加したネオジム磁石等を適宜使用してもよい。
 本実施形態の磁石230は、残留磁束密度Brが12×10-1T以上が好ましく、13×10-1T以上がより好ましい。また、本実施形態の磁石230は、保持力Hcjが800kA/m以上が好ましく、950A/m以上がより好ましい。これにより、扁平した形状でも耐熱性に優れて強力な磁力を発生させることができるので、小型でも十分な押圧力を安定的に与えることができる。
 なお、図1および図2で例示した磁石230は、第1の磁石231は接続面側がN極で、第2の磁石232は接続面側がS極の場合を示したが、この極性は逆転していてもよい。
 また、本実施形態で例示した磁石230は、第1の磁石231および第2の磁石232の二つの磁石から構成される例を示したが、これに限らず、4つの磁石で構成されていてもよい。4つの磁石で構成する場合、接続面側には上下左右にS極・N極・S極・N極と4つの極性があらわれることになる。この場合、必要に応じてスリット224を4つ設けてもよい。
 図15は、本実施形態の光コネクタ10の変形例を示す模式的斜視図である。この場合、レセプタクル100には、2つの磁石が備えられ、互いに極性が異なるようにして磁石が配置されている。また、プラグ200の磁石230には、4つの磁石が備えられ、接続面225の上下方向のほか左右方向にも極性が異なるように配置されている。
 このように磁石を配置することにより、プラグ200の接続方向(上下方向)を一方向に固定することができるとともに、押圧力をさらに高くすることができる。
(ヨーク240)
 図1および2に示すように、本実施形態のプラグ200は、磁石230の接続プレート220と反対側に、ヨーク240を備えている。
 本実施形態のヨーク240は、磁性体で形成されており、これにより、第1の磁石231および第2の磁石232を磁気的に結合することができる。すなわち、図1に示すように、平面視では第1の磁石231および第2の磁石232は極性を逆にした棒磁石のように配置されており、この後端面に磁性体のヨーク240が配置されることにより、第1の磁石231とヨーク240と第2の磁石232とが一つのU字磁石のようになる。したがって、ヨーク240によってプラグ全体が一つの大きな磁石のようにふるまうことができる。
 本実施形態のヨーク240の磁性体の材料としては、軟磁性材料または硬磁性材料を用いることができ、軟磁性材料および硬磁性材料の例および磁気的性質としては、レセプタクル100の例と同様である。
 本実施例の接続プレート220は、SUS430を採用している。
 また、本実施形態のヨーク240は、第1のヨーク241および第2のヨーク242の2つから構成されている。第1のヨーク241および第2のヨーク242は、第1の磁石231および第2の磁石232の配置にあわせて配置することができる。
 プラグ200の組み立て時には、第1のヨーク241を第1の磁石231にくっつけ、第2のヨーク242を第2の磁石232にくっつけ、これらを保護部品250に固定することで、第1の磁石231および第2の磁石232が引き付けあって両磁石の配置を正確にすることができる。
(保護部品250)
 図2に示すように、本実施形態のプラグ200は、接続プレート220に隣接し、磁石230の内部に配置される保護部品250を備える。図6に示すように、保護部品250は、内部に光ファイバ270が挿通可能な挿通孔252を有し、接続プレート220と反対側にはブーツ260が嵌入可能なブーツ挿入部253を有する。
 保護部品250の材料は、組立容易性の点から非磁性体材料で形成されることが好ましい。非磁性体材料としては、銅、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム、プラスチックなどを用いることができ、加工精度およびコストの点からアルミニウムを用いることが好ましい。
 図6に示すように、本実施形態の保護部品250は、上面および下面に、光導波部品の長手方向の中心軸に平行に突出する凸部251a,251bを有している。
 図1および2に示すように、上面の凸部251aおよび下面の251bを挟むようにして第1の磁石231および第2の磁石232が正確に配置されるため、第1の磁石231と第2の磁石232との間に隙間Mが設けられ、磁気回路を確実に構成することができる。
 また、凸部251a,251bは、保護部品250の端部から接続プレート220側に延在するよう形成され、接続プレート220のスリット224に挿入されるように構成されている。これにより、接続プレート220と保護部品250との配置位置を正確に決定することができる。
 また、保護部品250には、磁石230およびヨーク240が正確に配置されている。したがって、保護部品250を介して、接続プレート220と第1の磁石231と第2の磁石232とが正確に位置決めされる。これにより、磁石230の引力が接続プレート220に垂直かつ全面に伝わるので、低損失かつ接続損失のばらつきが少ない光コネクタ10とすることができる。
(ブーツ260)
 本実施形態のプラグ200は、保護部品250のブーツ挿入部253に嵌入するようにブーツ260が設けられる。ブーツ260は、図7に示すように、内部に光ファイバ270が挿通され挟持可能な挟持部261が設けられている。
 本実施の形態においては、光ファイバ270は、板状フェルール210の挿着孔211にはクラッドが剥き出しになったファイバ心線が装着されており、ブーツ260の挟持部261には複数のファイバが樹脂等で束ねられたファイバテープ線が挿通され挟持されている。
 挟持部261は、樹脂またはゴム等の弾性体で形成されており、光ファイバ270のファイバテープ線とほぼ同じ大きさの隙間を有している。これにより、板状フェルール210から延在する光ファイバ270の心線を平行に保持することで、光ファイバ270のへの負荷を低減し心線の折れを防止することができる。
 また、本実施形態のブーツ260は、プラグ200の後端面(ヨーク240の磁石230側と反対側の面)から延出するように形成されている。これにより、光ファイバ270の折れ曲がりを保護することができる。
 ブーツ260により、プラグ200の後端面から延出する光ファイバ270を保護し、特にヨーク240のエッジで生じる負荷を低減することができる。さらに、ブーツ260により、プラグ200の内部で光ファイバ270を保持することができる。
 また、ブーツ260は、樹脂またはゴム等の材料を採用することにより、摩擦を大きくしてプラグ200を手で持つ場合も光ファイバ270が内部で滑らないようにすることができる。また、弾性力にすぐれた材料を使用することにより、光ファイバ270にかかる応力を低減することができるので、高密度化に伴うクラッド径の小さなファイバ、または、偏波保持ファイバ(PMF)を採用する場合に好適である。
 本実施形態のブーツ260はブーツ262,263の上下分割型となっているので、板状フェルール210が接続された光ファイバ270を用いて、プラグ200を組み立てることができる。また、分割型のブーツ262,263を用いることにより、ブーツ260に光ファイバ270を挿通する必要がないため、クラッド径の細い光ファイバ270を用いても負荷がかかりにくく、不具合が生じにくい。
 なお、ブーツ260は分割型のほか、内部に光ファイバ270を貫通する空洞を設けた一体型のものを使用してもよく、貫通する光ファイバ140,270を接着剤でブーツ260に固定しても構わない。
[第2実施形態]
 図8は、第2実施形態の光コネクタ10の模式的部分断面図であり、図9は、第2実施形態のレセプタクル100およびプラグ200を示す模式的斜視図である。また、図10は、第2実施形態のレセプタクル100およびプラグ200の接続面の構造を説明するための模式的説明図である。また、図11は、第2実施形態の板状フェルール110,210を説明するための模式的説明図であって、図11の(a)は正面図、(b)は背面図、(c)は(d)のA-A’線断面図、(d)は右側面図、(e)は正面右側面上面を示す斜視図、(f)は背面右側面上面を示す斜視図である。
 以下、第2実施形態にかかる光コネクタ10が、第1実施形態にかかる光コネクタ10と異なる点のみについて説明を行う。
 図10および図11に示すように、本実施形態の板状フェルール110,210は、矩形状に形成され、接続端面は略正方形状に形成されている。本実施形態の板状フェルール110,210の寸法は、横幅dが5.0mm以上8.0mm以下とすることが好ましく、6.0mm以上7.0mm以下とすることがより好ましい。また、縦幅bは3.5mm以上7mm以下とすることが好ましく、4mm以上6mm以下とすることがより好ましい。そして、厚さは0.4mm以上2.5mm以下とすることが好ましく、0.6mm以上1.3mm以下とすることがより好ましい。
 この場合において、接続プレート220の接続面225およびレセプタクル100の接続面104の外形寸法は、板状フェルール110,210の外形寸法以上の大きさであることが好ましい。具体的には、横幅cが6mm以上15mm以下であることが好ましく、7.0mm以上9.0mm以下であることがより好ましい。また、縦幅aが4mm以上10mm以下であることが好ましく、5.0mm以上8.0mm以下であることがより好ましい。そして、接続プレート220およびレセプタクル100の凹部102,222は、本実施形態の板状フェルール110,210が収容可能となるよう適宜設計されるものであるが、凹部102,222の深さは、ギャップ(離間距離r)が0.1mm以上1.5mm以下となるよう設計されることが好ましく、0.3mm以上0.8mm以下となるよう設計されることがより好ましく、0.4mm以上0.6mm以下となるよう設計されることがさらに好ましい。
 これにより、高密度の光通信を実現しつつ、板状フェルール110,210を小型にして十分な押圧力を得ることができる。
 図10に示すように、板状フェルール110,210の縦幅bは、接続プレート220およびレセプタクル100の接続面104,225の縦幅aの50%以上の辺長さであることが好ましく、60%以上の辺長さであることがより好ましい。また、板状フェルール110,210の横幅dも、接続面104,225の横幅cの50%以上の辺長さであることが好ましく、60%以上の辺長さであることがより好ましい。この場合、板状フェルール110,210を収容する接続プレート220の凹部222は、接続面225の縦横中央に配置されることが好ましい。
 また、上記縦幅aおよび縦幅bの差分と、上記横幅cおよび横幅dの差分の比((a-b)/(c-d))は、0.5以上1.5以下とすることが好ましく、0.8以上1.3以下とすることがより好ましい。
 また、レセプタクル100の板状フェルール110と、プラグ200の板状フェルール210とは、それぞれの外形が同じ寸法であることが好ましい。
 これにより、磁気回路を形成する接続プレート220の接続面225の露出部分は、板状フェルール110,210を挟んで縦方向および横方向で所定範囲に均等化されるため、板状フェルール110,210が互いに安定して接続させることができる。
 また、図11に示すように、第2実施形態の板状フェルール110,210の背面側(接続面と反対側)には、光ファイバの挿着孔111,211に対して、誘導用のテーパ115,215が設けられている。このテーパ115,215は、角度が20度以上100度以下とすることが好ましく、深さが0.1mm以上0.5mm以下とすることが好ましい。また、板状フェルール110,210の厚みについては、テーパ115,215を設けた分厚くすることが好ましい。
 図11の例においては、角度50度のテーパ115,215を0.2mmの深さで設けており、板状フェルール110,210の厚みを0.6mmとしている。
 その結果、クラッド径が50μmまたは80μmなど細径の光ファイバを使用する場合も、挿着孔111,211に光ファイバを挿入しやすくなる。また、テーパ115,215に接着剤を充填し、光ファイバの一次被覆をテーパ側において接着剤で固定することができる。これによって、光ファイバへの負荷を低減することができる。
 また、テーパ115,215の深さに応じて板状フェルール110,210の厚みを厚くすることにより、光コネクタ接続時にカケ、割れを防止することができる。
 さらに、図11の例においては、板状フェルール110,210の正面側(接続面側)には、ガイドピン挿入用のガイド孔112,212にもテーパが設けられている。これにより、接続時にガイドピンの挿入を円滑に行うことができる。
 また、板状フェルール110,210の厚さの好適値は上述のとおりであるが、板状フェルール110,210の厚さは、挿着孔111,211に挿入する光ファイバのクラッド径の9倍以上11倍以下とすることが好ましい。
 具体的には、クラッド径が80μmの光ファイバの場合には、板状フェルール110,210の厚さを0.7mm以上0.9mm以下とすることが好ましく、クラッド径が125μmの光ファイバの場合には、板状フェルール110,210の厚さを1.1mm以上2.4mm以下とすることが好ましい。
 これにより、挿着孔111,211の加工精度を確保することができるため、接続損失が最小限の光コネクタ10とすることができる。
[光モジュール;第3実施形態]
 図12に例示するように、第1または第2実施形態(単に実施形態という)の光コネクタ10は、電子部品の基板550に搭載してモジュール化することができる。これにより、高速大容量の情報処理を行うことが可能となる。図12は、実施形態のレセプタクル100を基板550に搭載して光モジュール500とした例である。
 実施形態の光コネクタ10は、レセプタクル100側を基板550に接続し、プラグ200側を光ファイバ270を介して他の回路基板と接続するよう、構成することが考えられる。
 基板550上には、様々な電子部品のほか、発光素子、受光素子、または光変調器などの光通信素子が搭載され得る。そして、レセプタクル100には、これらの光通信素子から光ファイバ140を介して、または光導波路等を介して光信号が接続され得る。
 なお、上記例示した基板実装方法は、一例であり、光コネクタ10の板状フェルール110,210には光ファイバ140,270のほかガラス光導波路、ポリマー光導波路、フィルム型光導波路など、様々な光導波部品が接続し得る。また、実施形態のレセプタクル100を用いず、レセプタクル100の機能を備えた光通信素子を用意し、この光通信素子に直接プラグ200を接続してもよい。
 図12で例示した板状フェルール110(およびそれに接続される板状フェルール210)は、光モジュールの送信用光ファイバおよび受信用光ファイバに対応して、挿着孔111,211を一列に形成することができる。挿着孔111,211を一列に形成することで、基板550上の光電子部品または光導波路と、光ファイバ140,270との接続が容易となる。
 また、実施形態の板状フェルール110,210は、外部光源(ELS: External Light Source)を用いた光モジュール構成にも対応することができる。その場合、板状フェルール110,210は、外部光源用の挿着孔111,211の位置を適切に設計することができる。例えば、一列の挿着孔111,211では、中央のみピッチが2倍となるように変形されており、中央に位置する2つの光ファイバ140,270には、外部光源ELSからの高エネルギーのCW光を導入することができる。そして、その外側の16cH×左右2箇所の光ファイバ140,270で光通信が行われる。
 この場合、外部光源ELSを伝送する光ファイバ140,270は、偏波保持ファイバとすることが好ましい。これにより、外部光源のハイパワー光の損失および遅延を抑制することができる。また、外部光源の直線偏光を維持することができるので、基板550側に半導体変調器(マッハツエンダ干渉変調器、電解吸収変調器など)を用いることができる。なお、光ファイバ140,270は、全てを偏波保持ファイバとしてもよいし、外部光源伝送用のファイバのみなど一部を偏波保持ファイバとしてもよい。
 また、基板550に実装する光コネクタ10は、後述のように多連の光コネクタ10とすることができる。
[ミッドボードコネクタ;第4実施形態]
 第1または第2実施形態の光コネクタ10を、ミッドボードコネクタ600の光接続部品として使用することもできる。ミッドボードコネクタ600は、図13に例示するように、光エンジンが搭載された基板550と、外部光源等の他の光デバイス610、または、外部の計算機と接続するための筐体接続部620等と、の間に設置される中継用のコネクタである。
 ミッドボードコネクタ600を用いることにより、筐体700内の光配線を集約して配線の複雑化を防止し、配線長を短くして配線の損傷リスクを低減することができる。
 なお、基板550に実装する光コネクタ10は、後述のように多連の光コネクタ10とすることができる。
 また、図14は、第4実施形態の他の例示を図示したものであり、ミッドボードコネクタ600の他の利用形態の一例である。
 この場合、基板550はホスト機能を有する電気配線基板(PCB;printed circuit board)とすることができ、基板550にはフォトニック集積回路551(PIC;Photonic Integrated Circuit)および/またはミッドボードコネクタ600が搭載されている。フォトニック集積回路551は、同一の基板上に集積された2以上の光学構成要素を備えるものであり、例えば、レーザーや受光素子などの素子と、スプリッタ・コンバイナ・カプラ・干渉計・変調器・フィルタ・アイソレータ・ディレイラインなどの機能要素を集積したものがあげられる。
 ミッドボードコネクタ600からの光配線は、外部の計算機と接続するための筐体接続部620と接続してもよいし、他の基板550と接続されてもよい。また、基板550のミッドボードコネクタ600は1つ設けてもよいし、多連により複数設けてもよい。
 これにより、電気的に処理された信号を、他の基板550または他の計算機と光接続することができる。
 また、図示は一例であり、それ以外の形態、例えばボード内のPIC間接続としてミッドボードコネクタ600を用いることもできる。
[多連;第5実施形態]
 図12は、光モジュール500に実装した光コネクタ10の一例を示す模式的説明図である。光モジュール500のシャーシの内部には、基板550が配置されている。基板550には、光変調器、光源、受光素子等の光デバイスが実装されており、レセプタクル100と光ファイバで接続されている。
 さらに、図12に示すように、光モジュール500には複数のレセプタクル100を実装しても構わない(第3実施形態の変形例)。それぞれのレセプタクル100に対して、プラグ200を接続することにより、ファンアウトを容易にすることができる。
 また、光コネクタ10は、その設置される用途または場所に応じて、適宜接続部品または取外し部品を備えていてもよい。
 例えば、狭小で過密なサーバの配線接続面において、光コネクタ10が円滑に脱着可能となるよう、プラグ200を挿入するためのガイド部品を備えていてもよい。同様に、プラグ200を取り外すための脱着器具を別途用意してもよい。たとえば、図1および図5に示すガイド部106は、プラグ脱着を容易にするための突起である。
 また、実施形態の光コネクタ10は、内部で閉じた磁気回路が形成されるものの、強力な希土類磁石を使用するものであるため、光コネクタ10の近くに金属ネジなど磁性体の部品が存在すると、吸引する可能性が考えられる。特に、プラグ200とレセプタクル100とを接続する前の状態においては、磁性体の部品を強力に引き付ける可能性がある。
 そのような場合、部品または光コネクタ10を傷つけ、また磁性体が粉体の場合は清掃が困難となることが考えられため、プラグ200を保護膜または保護ケースで包んでもよい。保護ケースの例としては、例えばシリコン樹脂のケースを適宜使用することが考えられる。
[当接力の解析]
 図3は、実施形態の光コネクタ10の光接続部分を説明するための模式的部分断面図である。
 実施形態の光コネクタ10は、レセプタクル100の凹部102および板状フェルール110の厚みと、接続プレート220の凹部222および板状フェルール210の厚みと、の関係によって、レセプタクル100の接続面104とプラグ200の接続面225との離間距離rが決定される。
 離間距離rとしては、下限値が0.02mm以上が好ましく、0.05mm以上がより好ましい。また、離間距離rの上限値は0.5mm以下が好ましく、0.3mm以下がより好ましく、0.26mm以下がさらに好ましく、0.22mm以下が最も好ましい。
(実施例)
 第1実施例の接続プレート220は、SUS430で作製し、横8.0mm×高さ7.0mm×厚み1.0mmの形状(接続面積44mm)とし、スリット224の幅Mを0.5mmとした。そして、接続プレート220の凹部222の深さは0.42mmとした。
 また、レセプタクル100は、SUS630で作製し、接続面225を横8.0mm×高さ7.0mm×奥行き5.0mmの形状(接続面積44mm)とし、凹部102の深さを0.42mmとした。
 また、第1実施例の板状フェルール110,210は、マシナブルセラミックで作製し、横6.4mm×高さ1.7mm×厚み0.5mmとした。
 また、本実施例の第1の磁石231および第2の磁石232は、ネオジム磁石(残留磁束密度1.33~1.36T、保持力955kA/m以上)で作製し、一方側が横4.05mm×高さ7.0mm×奥行き5.0mm(断面積23mm)の形状であり、第1の磁石231および第2の磁石232の隙間Mは0.5mmとした。
 上記のように設計することで、板状フェルール110,210との間に10Nの当接力が得られることが確認された。
 この強力な当接力は、レセプタクル100とプラグ200との間で閉じた磁気回路が形成されることで実現されるものである。これにより、磁気回路の形成が当接力に大きな影響を与えることが確認された。
 凹部102、凹部222の深さおよび/または板状フェルール110,210の厚みを変えることで離間距離rを0.01mmとすると25Nとなり、離間距離rを0.3mmとすると8Nとなることが分かった。
 これにより、当接力が制御可能であることが確認され、一般的なMPOコネクタで必要とされる10Nまたは20Nの当接力を、小型の光コネクタ10で実現できることが確認された。
 次に、本実施例の光コネクタ10の磁力の漏れを確認したところ、光コネクタ10から1mm離れた位置では、磁力の影響を殆ど受けないことが確認された。
 したがって、図12に示すように、二つのレセプタクルを隣接して一つの基板または光モジュール500に実装した際にも、磁気的に影響を受けないことが確認された。
 本発明においては、光コネクタ10が「光コネクタ」に相当し、レセプタクル100が「レセプタクル」に相当し、プラグ200が「プラグ」に相当し、板状フェルール110が「第1の板状フェルール」に相当し、板状フェルール210が「第2の板状フェルール」に相当し、接続プレート220が、「接続プレート」に相当し、磁石230,第1の磁石231,第2の磁石232が「磁石」に相当し、ヨーク240,第1のヨーク241,第2のヨーク242が「ヨーク」に相当し、保護部品250が「保護部品」に相当し、ブーツ260が「ブーツ」に相当し、基板550が「電子基板」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、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。
 10  光コネクタ
 100 レセプタクル
 102 凹部
 103 穴部
 104 接続面
 120 ガイドピン
 130 ピンキーパ
 110,210 板状フェルール
 200 プラグ
 220 接続プレート
 222 凹部
 223 穴部
 224 スリット
 225 接続面
 230 磁石
 231 第1の磁石
 232 第2の磁石
 240 ヨーク
 241 第1のヨーク
 242 第2のヨーク
 250 保護部品
 260 ブーツ
 140,270 光ファイバ
 550 基板

Claims (15)

  1.  レセプタクルとプラグとが接続可能な光コネクタであって、
     前記レセプタクルは、磁性体であり、接続面に第1の板状フェルールを備え、
     前記プラグは、接続面に第2の板状フェルールを備える接続プレートと、前記接続プレートを介して前記レセプタクルを引き付け得る磁石と、を備え、
     前記接続プレートは、前記磁石の磁力を前記レセプタクルに伝達し、前記第2の板状フェルールの背面から押圧力を付与する、光コネクタ。
  2.  前記磁石は、光導波部品の長手方向に沿ってN極とS極とを有し、互いに対向するとともに前記光導波部品を包含するよう構成された第1の磁石および第2の磁石を含み、
     前記接続プレートは、磁性体であり、前記第1の磁石および前記第2の磁石と前記レセプタクルとの間で引力が働くように配置された、請求項1に記載の光コネクタ。
  3.  前記プラグは、前記磁石の前記接続プレート側とは反対側に配置されるヨークをさらに備え、
     前記ヨークは、磁性体であり、前記第1の磁石および前記第2の磁石との間で引力が働くよう配置された、請求項2に記載の光コネクタ。
  4.  前記接続プレートは、前記第1の磁石および前記第2の磁石と当接し、前記第1の磁石の当接部と前記第2の磁石の当接部との間にスリットが形成された、請求項2に記載の光コネクタ。
  5.  前記第1の板状フェルールの一辺の長さは、前記接続プレートの一辺の長さの50%以上を有し、
     前記第1の板状フェルールの前記一辺と垂直な方向の他辺の長さは、前記接続プレートの前記一辺と垂直な方向の他辺の長さの50%以上を有する、請求項1に記載の光コネクタ。
  6.  前記プラグは、前記接続プレートに隣接し、内部に光導波部品が挿通可能な挿通孔を有する保護部品と、前記第2の板状フェルールから延在する複数の光導波部品を平行に保持するブーツと、をさらに備え、
     前記第1の板状フェルールおよび前記第2の板状フェルールは、複数の光導波部品が装着可能な挿着孔と、ガイドピン挿入用のガイド孔と、を有し、
     前記レセプタクルは、前記第1の板状フェルールを嵌合する凹部と、内部に光導波部品が挿通可能な穴部と、を有し、
     前記接続プレートは、前記第2の板状フェルールを嵌合する凹部と、内部に光導波部品が挿通可能な穴部と、を有し、
     前記磁石は、光導波部品の長手方向の中心軸に対して対称に配置されたコの字形状である、請求項1に記載の光コネクタ。
  7.  前記接続プレートは、厚みが0.3mm以上5mm以下である、請求項1に記載の光コネクタ。
  8.  前記第1の板状フェルールおよび前記第2の板状フェルールは、マシナブルセラミックスで構成され、厚みが0.3mm以上3mm以下である、請求項1に記載の光コネクタ。
  9.  前記第1の磁石および前記第2の磁石は、光導波部品の長手方向の中心軸に対して対称に離間して配置され、
     前記スリットは、幅が前記第1の磁石および前記第2の磁石の隙間と同じ距離であり、かつ、前記接続プレートの上端部および下端部から前記第2の板状フェルールの位置までそれぞれ設けられている、請求項4に記載の光コネクタ。
  10.  前記保護部品は、非磁性体材料で形成され、上面および下面に、前記光導波部品の長手方向の中心軸に平行に突出する凸部を有し、
     前記凸部は、前記保護部品の端部からさらに延在するよう形成され、スリットに挿入されるように構成された、請求項6に記載の光コネクタ。
  11.  前記接続プレートは、接続面に凹部を有し、
     前記第2の板状フェルールは、前記凹部に嵌合して背面から押圧力が付与される、請求項1に記載の光コネクタ。
  12.  前記レセプタクルの接続面と前記接続プレートの接続面との離間距離が、0.5mm以下であり、
     前記第1の板状フェルールおよび前記第2の板状フェルールは、光導波部品の接続芯数が8以上80以下である、請求項1に記載の光コネクタ。
  13.  請求項1に記載の光コネクタが接続可能なモジュールであって、
     前記レセプタクルを備えた、光モジュール。
  14.  請求項1に記載の光コネクタであって、
     前記レセプタクルに接続可能な、プラグ。
  15.  請求項1に記載の光コネクタを接続する方法であって、
     前記レセプタクルと前記プラグとを接続する、接続方法。
     
     
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