JP2017173539A

JP2017173539A - 光コネクタ及び光結合構造

Info

Publication number: JP2017173539A
Application number: JP2016059039A
Authority: JP
Inventors: 修島川; Osamu Shimakawa; 祥矢加部; Sho Yakabe; 卓朗渡邊; Takuro Watanabe; 貴子細川; Takako HOSOKAWA
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2017-09-28
Also published as: WO2017163478A1

Abstract

【課題】光ファイバの先端面間の間隔の調整を高精度に行うことができる光コネクタ及び光結合構造を提供する。【解決手段】一形態に係る光コネクタ１は、光ファイバと、相手側コネクタと対向するフェルール端面２ａを有し、光ファイバを保持するフェルール２と、フェルール端面２ａ上に設けられてフェルール端面２ａと相手側コネクタとの間隔を規定するスペーサ３と、を備え、フェルール端面２ａにおいて光ファイバの先端面は露出しており、光ファイバの先端面及びフェルール端面２ａのそれぞれの法線方向は、光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、スペーサ３は、光ファイバの先端面から延びる光路を通過させる開口３ｂを有し、スペーサ３は、フェルール端面２ａに接合されている第１領域Ｒ１、及びフェルール端面２ａに接触すると共にフェルール端面２ａに接合されていない第２領域Ｒ２、を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、光コネクタ及び光結合構造に関するものである。

非特許文献１には、多芯光ファイバ同士を接続する光コネクタに用いられるフェルールが開示されている。このフェルールは、複数本の光ファイバを保持するための複数の孔と、位置決め用のガイドピンが挿入されるガイド孔とを有する。このガイド孔にガイドピンが挿入されることにより、フェルールの精密な位置決めがなされる。

S. Nagasawa et al., "A high-performancesingle-mode multifiber connector using oblique and direct endface contactbetween multiple fibers arranged in a plastic ferrule,"IEEE Photonics Technol Letters, vol. 3, no. 10, pp. 937-939（1991）

光ファイバ同士のコネクタ接続の方式として、一般的にＰＣ（Physical Contact）方式が知られている。図８（ａ）は、ＰＣ方式のフェルールの構造の一例を示す側断面図である。フェルール１００は、光ファイバ１２０を保持するための孔１０２を中心軸線上に有する。光ファイバ１２０は孔１０２に挿通される。このＰＣ方式では、光ファイバ１２０の先端面を相手側コネクタの光ファイバ１２０の先端面と物理的に接触させて押圧することにより、光ファイバ１２０同士を光結合させる。この方式は、主に単心光ファイバ同士を接続する際に用いられる。

しかしながら、上記の方式には次の問題がある。フェルール端面１０４に異物が付着した状態で接続してしまうと、押圧力によってフェルール端面１０４に異物が密着してしまう。密着した異物を取り除くためには接触式のクリーナを使用する必要があり、また、異物の密着を防ぐためには頻繁に清掃を行う必要がある。また、複数本の光ファイバ１２０を同時に接続する多芯フェルールの場合、１本の光ファイバ１２０毎に所定の押圧力が要求されるので、光ファイバ１２０の本数が多くなるほど接続に大きな力が必要となる。

上記の問題に対し、例えば図８（ｂ）に示されるように、互いに接続される２本の光ファイバ１２０の先端面１２１間に間隔を設ける構造が考えられる。しかしながら、先端面１２１間に間隔を設ける構造では、当該間隔の長さ次第で光の結合状態が変わりうるため、当該間隔の調整を高精度に行う必要がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、光ファイバの先端面間の間隔の調整を高精度に行うことができる光コネクタ及び光結合構造を提供することを目的とする。

前述した問題を解決するために、本発明の一実施形態に係る光コネクタは、光ファイバと、相手側コネクタと対向するフェルール端面を有し、光ファイバを保持するフェルールと、フェルール端面上に設けられてフェルール端面と相手側コネクタとの間隔を規定するスペーサと、を備え、フェルール端面において光ファイバの先端面は露出しており、光ファイバの先端面及びフェルール端面のそれぞれの法線方向は、光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、スペーサは、光ファイバの先端面から延びる光路を通過させる開口を有し、スペーサは、フェルール端面に接合されている第１領域、及びフェルール端面に接触すると共にフェルール端面に接合されていない第２領域、を有する。

本発明の一実施形態に係る光結合構造は、互いに接続される第１及び第２の光コネクタを備え、第１及び第２の光コネクタは、光ファイバと、フェルール端面を有すると共に光ファイバを保持するフェルールとをそれぞれ備え、第１の光コネクタのフェルール端面と、第２の光コネクタのフェルール端面とが互いに対向し、第１及び第２の光コネクタのそれぞれにおいて、フェルール端面において光ファイバの先端面が露出しており、光ファイバの光軸に沿った断面において、光ファイバの先端面及びフェルール端面のそれぞれの法線方向は、光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、第１の光コネクタのフェルール端面と、第２の光コネクタのフェルール端面との間隔を規定するスペーサと、第１の光コネクタと第２の光コネクタとの相対位置を固定するガイドピンとを更に備え、スペーサは、第１の光コネクタの光ファイバの先端面と、第２の光コネクタの光ファイバの先端面との間に延びる光路を通過させる開口を有し、スペーサは、第１の光コネクタのフェルール端面及び第２の光コネクタのフェルール端面のいずれか一方に接合されている第１領域と、第１の光コネクタのフェルール端面及び第２の光コネクタのフェルール端面に接触すると共に、第１の光コネクタのフェルール端面及び第２の光コネクタのフェルール端面のいずれにも接合されていない第２領域と、を有する。

本発明によれば、光ファイバの先端面間の間隔の調整を高精度に行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る光コネクタを示す斜視図である。図２は、図１の光コネクタのフェルールとガイドピンを示す側断面図である。図３は、図１の光コネクタのフェルール端面及びスペーサを示す正面図である。図４は、一実施形態に係る光コネクタと、相手側コネクタとによって構成された光結合構造を示す側断面図である。図５は、図４のＤ部を拡大して示す側断面図である。図６（ａ）は、フェルール端面及び光ファイバを研磨する方法を示す側面図である。図６（ｂ）は、フェルール端面及び光ファイバの先端面を拡大して示す側断面図である。図７（ａ）は、光コネクタのフェルール端面にスペーサを接合させる作業を示す側断面図である。図７（ｂ）は、フェルール端面にスペーサを接合した状態を模式的に示す側断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、従来の光結合構造を模式的に示す図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態に係る光コネクタは、光ファイバと、相手側コネクタと対向するフェルール端面を有し、光ファイバを保持するフェルールと、フェルール端面上に設けられてフェルール端面と相手側コネクタとの間隔を規定するスペーサと、を備え、フェルール端面において光ファイバの先端面は露出しており、光ファイバの先端面及びフェルール端面のそれぞれの法線方向は、光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、スペーサは、光ファイバの先端面から延びる光路を通過させる開口を有し、スペーサは、フェルール端面に接合されている第１領域、及びフェルール端面に接触すると共にフェルール端面に接合されていない第２領域、を有する。

前述の光コネクタでは、相手側コネクタとの間隔を規定するスペーサがフェルール端面上に設けられている。同様に、前述の光結合構造では、第１の光コネクタのフェルール端面と第２の光コネクタのフェルール端面との間隔を規定するスペーサが設けられている。これにより、フェルール端面と相手側コネクタとの間（又は、第１及び第２の光コネクタのフェルール端面の間）に所定の間隔を容易に設けることができる。ここで、仮に、フェルール端面に接触するスペーサの面の全てがフェルール端面に接合する場合、フェルール端面へのスペーサの接合に伴ってスペーサの厚みが減少し、この厚みの減少により所望の間隔が規定されなくなる懸念がある。しかしながら、前述の光コネクタ及び光結合構造では、スペーサがフェルール端面に接触すると共にフェルール端面に接合されていない第２領域を有するので、この接合されていない第２領域においてスペーサの厚みを確保することができる。従って、このスペーサをフェルール端面間に介在させることにより、フェルール端面に露出する光ファイバの先端面間の間隔を確実に所望の間隔に規定できる。従って、光ファイバの先端面間の間隔の調整を高精度に行うことができる。

また、当該第２領域は、スペーサの開口を形成する内縁の少なくとも一部を含んでいてもよい。更に、当該第２領域は、スペーサの開口を形成する内縁の全てを含んでいてもよい。この場合、開口を形成する内縁でスペーサの厚みを確保することができるので、スペーサの開口の位置で所望の間隔を確保することができる。

また、スペーサの外形寸法は、フェルール端面の外形寸法以下であってもよい。この場合、スペーサがフェルール端面の領域内に収まるので、スペーサがフェルール端面からはみ出すことを抑制できる。従って、はみ出したスペーサが周囲に引っ掛かってスペーサが剥離する問題を回避することができる。

また、スペーサの厚さは５μｍ以上且つ３０μｍ以下であってもよい。このようにスペーサの厚さを５μｍ以上且つ３０μｍ以下とすることにより、光ファイバの先端面間における光の多重反射が抑制された光結合構造が実現される。更に、このように薄いスペーサによって２つの光ファイバの先端面間の間隔を規定することにより、２つの先端面間の距離を短くし、レンズを介さない構成であるにもかかわらず、低い結合損失でもってこれらの光ファイバ同士を接続することができる。

また、光コネクタは、相手側コネクタを押圧する方向にフェルールを付勢するバネを備え、バネの押圧力は２Ｎ以上且つ６Ｎ以下であってもよい。バネの押圧力を２Ｎ以上とすることにより、光コネクタを相手側コネクタに確実に接続させることができる。また、バネの押圧力を６Ｎ以下とすることにより、フェルール端面において生じる滑りを抑制することができる。更に、バネの押圧力を６Ｎ以下とすることにより、過大な押圧力によってフェルール又はスペーサが弾性変形し、これによりスペーサによって規定される間隔が変化してしまうことを抑制することもできる。

また、光軸方向に対する光ファイバの先端面の法線方向の傾斜角度、及び光軸方向に対するフェルール端面の法線方向の傾斜角度は、共に１０°以上且つ２０°以下であってもよい。このように、光軸方向に対する各法線方向の傾斜角度を１０°以上とすることにより、光ファイバの先端面から相手側コネクタに向かう戻り光を光ファイバの光軸から大きく離すことができる。従って、戻り光を相手側コネクタの光ファイバに入射させにくくすることができ、光ファイバの先端面間における光の多重反射を抑制することができる。また、光軸方向に対する各法線方向の傾斜角度を２０°以下とすることにより、光の複数の偏光成分間における結合強度の差を抑えることができる。

また、フェルール端面からの光ファイバの突き出し量が１μｍ以下であってもよい。このように光ファイバの突き出し量を１μｍ以下に抑えることにより、光ファイバの先端面間の間隔を高精度に管理できる。

また、フェルール端面の曲率半径が５０ｍｍ以上であってもよい。このようにフェルール端面の曲率半径を５０ｍｍ以上としてフェルール端面を平面に近い状態とすることにより、光ファイバの先端面間の間隔を高精度に管理できる。

また、前述した光結合構造では、光ファイバの光軸に沿った断面において、第１の光コネクタの光ファイバの位置と、第２の光コネクタの光ファイバの位置とは、光軸に交差する方向に互いにずれていてもよい。この光結合構造では、光ファイバの先端面の法線方向が光ファイバの光軸方向に対して傾斜しているので、当該先端面における屈折により、光ファイバの先端面から延びる光路は、光ファイバの光軸に交差する方向に傾く。このような構成であっても、第１の光コネクタの光ファイバの位置と、第２の光コネクタの光ファイバの位置とが光軸に交差する方向に互いにずれていることによって、第１の光コネクタの光ファイバと第２の光コネクタの光ファイバとを好適に光結合させることができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光コネクタ及び光結合構造の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る光コネクタ１を示す斜視図である。図２は、光コネクタ１のフェルール２及びスペーサ３を模式的に示す側断面図である。図１及び図２に示されるように、光コネクタ１は、フェルール２及びスペーサ３を備えている。フェルール２は、直方体状の外観を有しており、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂にガラスの粒子が含まれたものによって構成されている。

フェルール２は、相手側コネクタと接続方向Ａ１に接続する。フェルール２は、接続方向Ａ１の一端側に設けられて相手側コネクタと対向するフェルール端面２ａと、接続方向Ａ１の他端側に設けられた後端面２ｂとを有する。また、フェルール２は、接続方向Ａ１に沿って延びる側面２ｄと、底面２ｅ及び上面２ｆとを有する。後端面２ｂには、複数本の光ファイバをまとめて受け入れる導入孔が形成されている。例えば、複数本の光ファイバは、０．２５ｍｍ素線、０．９ｍｍ心線、又はテープ心線等の形で導入される。

フェルール２は、複数の光ファイバ保持孔２ｃを更に備え、各光ファイバ保持孔２ｃには光ファイバ５が挿入されている。光ファイバ５は例えばシングルモードファイバである。複数の光ファイバ保持孔２ｃは、前述の導入孔からフェルール端面２ａにまで貫通しており、各光ファイバ５の先端面５ａがフェルール端面２ａにおいて露出している。

各光ファイバ保持孔２ｃは接続方向Ａ１に延びており、各光ファイバ保持孔２ｃの中心軸方向、及び光ファイバ５の光軸方向は、共に接続方向Ａ１に一致している。複数の光ファイバ５の先端面５ａは、フェルール端面２ａにおいて、接続方向Ａ１と交差する方向Ａ２に沿って一列に並んでいる。一列に並んだ複数の先端面５ａの組は、方向Ａ２に交差する方向Ａ３に２段に並んでいる。一列に並ぶ先端面５ａの組の方向Ａ３の位置は、方向Ａ３におけるフェルール端面２ａの中央位置に対して上下それぞれにずれている。なお、方向Ａ２は、例えば接続方向Ａ１に直交すると共にフェルール端面２ａ及び上面２ｆに平行な方向である。方向Ａ３は、例えば接続方向Ａ１及び方向Ａ２に延在する平面に直交する方向である。

光コネクタ１は、一対のガイドピン６ａ，６ｂを更に備える。一対のガイドピン６ａ，６ｂは、それぞれフェルール２のガイド孔２ｇ，２ｈに挿通されると共に、フェルール端面２ａから接続方向Ａ１に突出している。ガイドピン６ａ，６ｂは、フェルール２に接続される相手側コネクタのフェルールのガイド孔に挿入される。ガイドピン６ａ，６ｂは、フェルール２と相手側コネクタのフェルールとの相対位置を固定する。一対のガイドピン６ａ，６ｂは、方向Ａ２に沿って並んでおり、複数の光ファイバ５を挟む位置（言い換えれば、光ファイバ５の先端面５ａにおける列の方向Ａ２の両側）に設けられている。

スペーサ３は、フィルム状（薄膜状）に形成された部材である。スペーサ３は、フェルール端面２ａ上に配置される。スペーサ３は、フェルール端面２ａに対向する対向面３ａを有し、この対向面３ａの少なくとも一部がフェルール端面２ａに接触している。スペーサ３は、フェルール端面２ａと相手側コネクタのフェルール端面との間に挟まれることにより、フェルール端面２ａと相手側コネクタのフェルール端面との間隔を規定する。

図３は、接続方向Ａ１からスペーサ３及びフェルール端面２ａを見た状態を示す正面図である。図３に示されるように、スペーサ３は、フェルール端面２ａを露出させる開口３ｂを有する。開口３ｂは、複数の光ファイバ５の先端面５ａと、相手側コネクタの複数の光ファイバの各先端面との間に延びる複数本の光路を通過させるために、複数の光ファイバ５の先端面５ａを露出させる。また、開口３ｂは、ガイドピン６ａ，６ｂを突出させる。すなわち、開口３ｂは、ガイドピン６ａ，６ｂの軸線方向（すなわち接続方向Ａ１）から見たときに、ガイドピン６ａ，６ｂ及び複数の光ファイバ５の先端面５ａを囲む長方形状に形成される。一例として、開口３ｂは、方向Ａ２を長手方向として形成されている。例えば、方向Ａ２における開口３ｂの長さは５．３１ｍｍであり、方向Ａ２と交差する方向Ａ３における開口３ｂの幅は０．７１ｍｍである。

スペーサ３の外形寸法は、フェルール端面２ａの外形寸法以下である。すなわち、接続方向Ａ１からスペーサ３及びフェルール端面２ａを見たときに、スペーサ３の外縁は、フェルール端面２ａの外縁よりも内側に位置している。これにより、スペーサ３の周縁部への引っ掛かりに起因するスペーサ３の剥離が抑制される。スペーサ３の接続方向Ａ１の厚さは、例えば５μｍ以上且つ３０μｍ以下であって、一例として２０μｍである。これにより、フェルール端面２ａと相手側コネクタのフェルール端面との間隔が５μｍ以上且つ３０μｍ以下（一例として２０μｍ）に規定される。

スペーサ３の材料としては、例えば、ＰＰＳ等の樹脂が用いられ、フェルール２の材料と同一のものが用いられる。また、スペーサ３の対向面３ａは、フェルール端面２ａに接合されている第１領域Ｒ１と、フェルール端面２ａに接合されていない第２領域Ｒ２と、とを有する。スペーサ３とフェルール端面２ａとの接合は、例えば溶着（レーザ溶着等）によって行われる。前述のようにスペーサ３の材料とフェルール２の材料とが互いに同一である場合には、スペーサ３の線膨張係数とフェルール２の線膨張係数とが互いに同程度であるため、温度変化時にスペーサ３がフェルール２から剥離する懸念がなく、溶着接合による信頼性が高い。

スペーサ３の第１領域Ｒ１においては、対向面３ａとフェルール端面２ａとが溶着されている。一方、スペーサ３の第２領域Ｒ２においては、対向面３ａとフェルール端面２ａとは互いに溶着されていない。すなわち、第２領域Ｒ２においては、対向面３ａとフェルール端面２ａとは互いに接触するのみである。第２領域Ｒ２は、例えば、スペーサ３の開口３ｂを含む領域であり、方向Ａ２及び方向Ａ３に延在する長方形状とされている。第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２の外側に位置しており、第２領域Ｒ２を囲む長方形状とされている。

図４は、本実施形態の光コネクタ１を備えた光結合構造１０を示す側断面図である。光コネクタ１は、ガイドピン６ａ，６ｂを保持するピンキーパー７と、ピンキーパー７及びフェルール２を接続方向Ａ１に付勢するバネ８と、バネ８を収容するハウジング９とを更に備える。ピンキーパー７は、ガイドピン６ａ，６ｂのそれぞれを保持する一対の保持穴７ａを備える。

バネ８は、ピンキーパー７を挟んでフェルール２の反対側に設けられており、ハウジング９に収容されている。バネ８の一端はハウジング９の内部に支持されており、バネ８の他端はピンキーパー７に当接している。バネ８は、フェルール２を相手側コネクタ１１に押圧する。バネ８のバネ定数は、バネ８による押圧力が２Ｎ以上且つ６Ｎ以下となる値とされている。

光結合構造１０は、光コネクタ１（第１の光コネクタ）と相手側コネクタ１１（第２の光コネクタ）を備えている。相手側コネクタ１１は、フェルール１２と、複数本の光ファイバ１５とを備えている。光結合構造１０では、光コネクタ１のフェルール２のフェルール端面２ａと、相手側コネクタ１１のフェルール１２のフェルール端面１２ａとが互いに接続方向Ａ１に対向している。フェルール１２は、ガイドピン６ａ，６ｂがフェルール端面１２ａから挿入されるガイド孔１２ｇ，１２ｈを有する。

相手側コネクタ１１は、例えば、ピンキーパー１７、バネ１８及びハウジング１９を備えており、ピンキーパー１７、バネ１８及びハウジング１９の構成は、光コネクタ１のピンキーパー７、バネ８及びハウジング９の構成と同一にすることができる。また、光結合構造１０においては、光コネクタ１のフェルール２に挿通されたガイドピン６ａ，６ｂが相手側コネクタ１１のフェルール１２のガイド孔１２ｇ，１２ｈそれぞれに挿入されることによって、光コネクタ１と相手側コネクタ１１とが接続方向Ａ１に接続する。

前述したように、スペーサ３は、光コネクタ１のフェルール端面２ａと相手側コネクタ１１のフェルール端面１２ａとの間に挟まれることにより、これらのフェルール端面２ａ，１２ａ間の間隔を規定する。そのために、スペーサ３は、相手側コネクタ１１のフェルール端面１２ａに当接する。そして、スペーサ３の開口３ｂを介して、光コネクタ１の光ファイバ５と、相手側コネクタ１１の光ファイバ１５とが光結合する。

図５は、図４に示されたＤ部を拡大して示す断面図である。図５に示されるように、光ファイバ５，１５のそれぞれの先端面５ａ，１５ａは、フェルール端面２ａ，１２ａにおいて露出しており、好適にはフェルール端面２ａ，１２ａのそれぞれと面一である。光ファイバ５，１５の光軸に沿った断面において、光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａの法線方向Ｖ１は、光ファイバ保持孔２ｃ，１２ｃの中心軸方向、すなわち光ファイバ５，１５の光軸方向Ｖ２に対して傾斜している。

光軸方向Ｖ２に対する法線方向Ｖ１の傾斜角度を傾斜角度θとすると、傾斜角度θは、例えば１０°以上且つ２０°以下であり、より具体的には例えば１２°である。また、この傾斜角度θは、光ファイバ５，１５の光軸に直交する面に対する先端面５ａ，１５ａの傾斜角度に一致する。

本実施形態において、フェルール端面２ａ，１２ａの法線方向は、先端面５ａ，１５ａの法線方向Ｖ１と一致している。先端面５ａ，１５ａから出射する光の光路Ｌ１は、先端面５ａ，１５ａにおいて先端面５ａ，１５ａの傾斜の向きとは逆向きに屈折する。従って、光コネクタ１の光ファイバ５の中心軸線と、相手側コネクタ１１の光ファイバ１５の中心軸線とは、互いに屈折方向（方向Ａ３）にずれている。この方向Ａ３へのずれ量は例えば１μｍ以上である。また、光コネクタ１の光ファイバ５の先端面５ａと、相手側コネクタ１１の光ファイバ１５の先端面１５ａには、レンズ等の光学要素又は屈折率整合剤等を介することなく、間隔Ｋのみを介して直接的に光結合される。間隔Ｋは例えば空気で満たされている。

また、光コネクタ１では、光ファイバ５がフェルール２の光ファイバ保持孔２ｃに通されて保持された後に、光ファイバ５の先端面５ａ及びフェルール端面２ａが研磨され、そして、フェルール端面２ａにスペーサ３が接合されることによって光コネクタ１が完成する。以下では、光コネクタ１の製造方法のうち、先端面５ａ及びフェルール端面２ａの研磨方法と、フェルール端面２ａへのスペーサ３の接合方法について説明する。

図６（ａ）はフェルール端面２ａ及び光ファイバ５の先端面５ａを研磨する装置を模式的に示す側面図であり、図６（ｂ）はフェルール端面２ａ及び光ファイバ５の先端面５ａを拡大した状態を模式的に示す側断面図である。図６（ａ）に示されるように、フェルール端面２ａ及び先端面５ａを研磨する装置２０は、フェルール端面２ａ及び先端面５ａが擦られる研磨紙２１と、研磨紙２１を支持する板材２２とを備える。この装置２０では、フェルール２が保持されると共に、保持されたフェルール２のフェルール端面２ａ及び光ファイバ５の先端面５ａが研磨紙２１に沿って擦られることにより、研磨が実行される。

ところで、フェルール端面２ａ及び先端面５ａは、平面に近い方が好ましい。しかしながら、実際には図６（ｂ）に拡大して示すように、フェルール端面２ａ及び先端面５ａは研磨で擦られる過程で僅かに曲面状となる。また、フェルール端面２ａからは先端面５ａが若干突出した状態となっている。しかしながら、本実施形態では、フェルール端面２ａ及び先端面５ａの曲率を抑えると共に、フェルール端面２ａからの先端面５ａの突き出し量Ｐ１，Ｐ２が抑えられている。

例えば、研磨紙２１及び板材２２として柔らかめの部材を用いてバフ研磨を行った場合には、研磨時に、硬い光ファイバ５は削れずにフェルール２のみが削れるという事象が生じうる。本実施形態では、この事象を回避するため、例えばダイヤモンドで構成された研磨紙２１を用いる等、硬質の研磨紙２１及び硬質の板材２２を用いて研磨を行う。これにより、フェルール２と光ファイバ５が共に削られるので、フェルール端面２ａからの先端面５ａの突き出し量Ｐ１，Ｐ２が１μｍ以下となる。そして、複数の突き出し量Ｐ１，Ｐ２のばらつきも１μｍ以下に抑えられる。

また、フェルール２が研磨紙２１上で研磨紙２１に沿って平行移動するようにフェルール２を押さえて研磨が行われることにより、フェルール２のフェルール端面２ａが満遍なく削られる、これにより、フェルール端面２ａ及び先端面５ａが平面に近い状態を維持して研磨が行われ、フェルール端面２ａの曲率半径は、例えば５０ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上となる。

図７（ａ）はフェルール端面２ａにスペーサ３を接合させる方法を模式的に示す側断面図であり、図７（ｂ）はスペーサ３を接合させた状態を模式的に示す側断面図である。図７（ａ）に示されるように、スペーサ３を接合する作業では、例えば、スペーサ３上に板状治具３１、弾性治具３２、光学マスク３３及び板状治具３４をこの順に乗せる。

そして、板状治具３４によってスペーサ３の加圧を行うことによりスペーサ３の位置ずれを抑制しながら、板状治具３４の上（板状治具３４の面外方向）からレーザ光Ｓを照射してスペーサ３とフェルール端面２ａとを互いに溶着する。このとき、弾性治具３２は、板状治具３１と板状治具３４との相対的な傾きを吸収する。板状治具３１、弾性治具３２及び板状治具３４は、少なくともレーザ光Ｓの波長を透過する部材によって構成される。一例では、板状治具３１は厚さが２ｍｍのアクリル板であり、弾性治具３２は厚さが２ｍｍのシリコーン膜であり、板状治具３４は厚さが１０ｍｍのアクリル板である。

光学マスク３３は、スペーサ３の開口３ｂを含む第２領域Ｒ２をレーザ光Ｓから保護する。これにより、レーザ光Ｓは、第２領域Ｒ２には照射されず、第１領域Ｒ１のみに照射される。第１領域Ｒ１において、レーザ光Ｓは、スペーサ３を透過してフェルール端面２ａに到達し、フェルール端面２ａとスペーサ３の対向面３ａとを溶着する。このとき、フェルール端面２ａと対向面３ａがレーザ光Ｓによって溶融するので、第１領域Ｒ１では、スペーサ３の厚さが若干（例えば数μｍ程度）薄くなる。しかしながら、本実施形態では、溶融しない第２領域Ｒ２が設けられるので、この第２領域Ｒ２により、スペーサ３の初期の厚みが確保されて間隔Ｋが確実に規定される。

以上のように、光コネクタ１では、相手側コネクタ１１との間隔Ｋを規定するスペーサ３がフェルール端面２ａ上に設けられている。同様に、光結合構造１０では、光コネクタ１のフェルール端面２ａと相手側コネクタ１１のフェルール端面１２ａとの間隔Ｋを規定するスペーサ３が設けられている。これにより、フェルール端面２ａと相手側コネクタ１１との間（又は、フェルール端面２ａとフェルール端面１２ａとの間）に所定の間隔Ｋを容易に設けることができる。

従って、非接触の光結合構造１０を実現し、フェルール端面２ａ，１２ａの清掃を容易に（或いは清掃不要に）することができる。そして、光コネクタ１を繰り返し着脱させても、フェルール端面２ａ，１２ａへの異物の付着及びフェルール端面２ａ，１２ａの破損が生じないので、繰り返しの着脱に対する耐久性を高めることができる。

また、光コネクタ１及び光結合構造１０では、ＰＣ方式と異なり、接続に大きな力を必要とせずに、複数本の光ファイバ５，１５を同時に接続することができる。更には、光ファイバ保持孔２ｃ，１２ｃがフェルール端面２ａ，１２ａにおいて開口しているので、光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａがフェルール端面２ａ，１２ａにおいて露出し相手側コネクタ１１の光ファイバ１５とレンズを介さずに光結合されることとなる。従って、光路に存在する光学部材の数を少なくでき、光接続損失を抑えることができる。

ところで、仮に、フェルール端面に接触するスペーサの面の全てがフェルール端面に接合する場合、フェルール端面へのスペーサの接合に伴ってスペーサの厚みが減少し、この厚みの減少により所望の間隔Ｋが規定されなくなる懸念がある。しかしながら、光コネクタ１及び光結合構造１０では、スペーサ３がフェルール端面２ａに接触すると共にフェルール端面２ａに接合されていない第２領域Ｒ２を有するので、この接合されていない第２領域Ｒ２においてスペーサ３の厚みを確保することができる。従って、スペーサ３をフェルール端面２ａ，１２ａ間に介在させることにより、フェルール端面２ａ，１２ａに露出する光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａ間の間隔Ｋの調整を高精度に行うことができる。更に、フェルール端面２ａ，１２ａに接触すると共にフェルール端面２ａ，１２ａに接合されていない第２領域Ｒ２は、スペーサ３の開口３ｂを形成する内縁を含んでいるので、スペーサ３の開口３ｂの位置で所望の間隔Ｋを確保できる。

また、スペーサ３の外形寸法は、フェルール端面２ａの外形寸法以下である。よって、スペーサ３がフェルール端面２ａの領域内に収まるので、スペーサ３がフェルール端面２ａからはみ出すことを抑制できる。従って、はみ出したスペーサ３が周囲に引っ掛かってスペーサ３が剥離する問題を回避することができる。

また、スペーサ３の厚さは５μｍ以上且つ３０μｍ以下である。これにより、光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａ間における光の多重反射が抑制された光結合構造１０が実現される。更に、このように薄いスペーサ３によって２つの光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａ間の間隔Ｋを規定することにより、２つの先端面５ａ，１５ａ間の距離を短くし、レンズを介さない構成であるにもかかわらず、低い結合損失でもってこれらの光ファイバ５，１５同士を接続することができる。

また、光コネクタ１は、相手側コネクタ１１を押圧する方向にフェルール２を付勢するバネ８を備え、バネ８の押圧力は２Ｎ以上且つ６Ｎ以下である。バネ８の押圧力を２Ｎ以上とすることにより、ガイドピン６ａ，６ｂのそれぞれをガイド孔１２ｇ，１２ｈに確実に挿入し、光コネクタ１を相手側コネクタ１１に確実に接続させることができる。また、バネ８の押圧力を６Ｎ以下とすることにより、フェルール端面２ａにおいて生じる滑りを抑制することができる。更に、バネ８の押圧力を６Ｎ以下とすることにより、過大な押圧力によってフェルール２又はスペーサ３が弾性変形し、これによりスペーサ３によって規定される間隔Ｋが変化してしまうことを抑制することもできる。

また、光軸方向Ｖ２に対する光ファイバ５の先端面５ａの法線方向Ｖ１の傾斜角度θ、及び光軸方向Ｖ２に対するフェルール端面２ａの法線方向Ｖ１の傾斜角度θは、共に１０°以上且つ２０°以下である。このように、光軸方向Ｖ２に対する法線方向Ｖ１の傾斜角度θを１０°以上とすることにより、光ファイバ５の先端面５ａから相手側コネクタ１１に向かう戻り光を光ファイバ１５の光軸から大きく離すことができる。従って、戻り光を相手側コネクタ１１の光ファイバ１５に入射させにくくすることができ、光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａ間における光の多重反射を抑制することができる。また、光軸方向Ｖ２に対する法線方向Ｖ１の傾斜角度θを２０°以下とすることにより、光の複数の偏光成分間における結合強度の差を抑えることができる。

また、フェルール端面２ａからの光ファイバ５の突き出し量Ｐ１，Ｐ２は１μｍ以下である。このように光ファイバ５の突き出し量Ｐ１，Ｐ２を１μｍ以下に抑えることにより、光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａ間の間隔Ｋを高精度に管理できる。

また、フェルール端面２ａの曲率半径は５０ｍｍ以上である。このようにフェルール端面２ａの曲率半径を５０ｍｍ以上としてフェルール端面２ａを平面に近い状態とすることにより、光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａ間の間隔Ｋを高精度に管理できる。

また、光結合構造１０では、光ファイバ５，１５の光軸に沿った断面において、光コネクタ１の光ファイバ５の位置と、相手側コネクタ１１の光ファイバ１５の位置とは、光軸に交差する方向Ａ３に互いにずれている。この光結合構造１０では、光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａの法線方向Ｖ１が光ファイバ５，１５の光軸方向Ｖ２に対して傾斜しているので、当該先端面５ａ，１５ａにおける屈折により、光ファイバ５，１５の先端面５ａ，１５ａから延びる光路Ｌ１は、光ファイバ５，１５の光軸に交差する方向Ａ３に傾く。このような構成であっても、光コネクタ１の光ファイバ５の位置と、相手側コネクタ１１の光ファイバ１５の位置とが光軸に交差する方向Ａ３に互いにずれていることによって、光コネクタ１の光ファイバ５と相手側コネクタ１１の光ファイバ１５とを好適に光結合させることができる。

本発明に係る光コネクタ及び光結合構造は、前述の実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、前述の実施形態では、フェルール端面２ａ，１２ａ間の間隔Ｋが空気で満たされていたが、屈折率が一定の媒質であれば空気以外の媒質で上記の間隔Ｋを満たしてもよい。また、フェルール端面及び光ファイバの先端面を研磨する装置の構成は適宜変更可能である。更に、フェルール端面にスペーサを接合させるときに用いられる部材としても、前述の板状治具３１、弾性治具３２、光学マスク３３及び板状治具３４に限られず適宜変更可能である。

また、前述の実施形態では、スペーサ３の開口３ｂを形成する内縁が長方形状である例について説明したが、開口３ｂを形成する内縁の形状及び大きさは適宜変更可能である。更に、前述の実施形態では、スペーサ３の対向面３ａのフェルール端面２ａ，１２ａに接合されていない第２領域Ｒ２がスペーサ３の開口３ｂを形成する内縁を含む例について説明したが、この第２領域Ｒ２は、当該内縁の一部のみを含む領域であってもよいし、当該内縁を含まずに開口３ｂから外れた領域であってもよい。このようにフェルール端面２ａ，１２ａに接合されていない第２領域Ｒ２、及びフェルール端面２ａ，１２ａに接合されている第１領域Ｒ１、の場所、大きさ及び形状については適宜変更可能である。

また、光コネクタ１及び相手側コネクタ１１のいずれか一方からバネ８，１８を省略することも可能であり、光コネクタ１及び相手側コネクタ１１のフェルール、ピンキーパー、バネ及びハウジングの構成は適宜変更可能である。更に、ガイドピン６ａ，６ｂの本数、形状及び大きさも適宜変更可能である。また、前述の実施形態では多芯フェルールに本発明を適用しているが、単心フェルールにも適用可能である。

１…光コネクタ（第１の光コネクタ）、２，１２…フェルール、２ａ，１２ａ…フェルール端面、２ｂ…後端面、２ｃ，１２ｃ…光ファイバ保持孔、２ｄ…側面、２ｅ…底面、２ｆ…上面、２ｇ，２ｈ，１２ｇ，１２ｈ…ガイド孔、３…スペーサ、３ａ…対向面、３ｂ…開口、５，１５…光ファイバ、５ａ，１５ａ…先端面、６ａ，６ｂ…ガイドピン、７，１７…ピンキーパー、７ａ…保持穴、８，１８…バネ、９、１９…ハウジング、１０…光結合構造、１１…相手側コネクタ（第２の光コネクタ）、２０…装置、２１…研磨紙、２２…板材、３１，３４…板状治具、３２…弾性治具、３３…光学マスク、Ａ１…接続方向、Ａ２，Ａ３…方向、Ｋ…間隔、Ｌ１…光路、Ｐ１，Ｐ２…突き出し量、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｓ…レーザ光、Ｖ１…法線方向、Ｖ２…光軸方向、θ…傾斜角度。

Claims

光ファイバと、
相手側コネクタと対向するフェルール端面を有し、前記光ファイバを保持するフェルールと、
前記フェルール端面上に設けられて前記フェルール端面と前記相手側コネクタとの間隔を規定するスペーサと、を備え、
前記フェルール端面において前記光ファイバの先端面は露出しており、
前記光ファイバの前記先端面及び前記フェルール端面のそれぞれの法線方向は、前記光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、
前記スペーサは、前記光ファイバの前記先端面から延びる光路を通過させる開口を有し、
前記スペーサは、前記フェルール端面に接合されている第１領域、及び前記フェルール端面に接触すると共に前記フェルール端面に接合されていない第２領域、を有する、
光コネクタ。
前記第２領域は、前記スペーサの前記開口を形成する内縁の少なくとも一部を含んでいる、
請求項１に記載の光コネクタ。
前記第２領域は、前記スペーサの前記開口を形成する内縁の全てを含んでいる、
請求項１に記載の光コネクタ。
前記スペーサの外形寸法は、前記フェルール端面の外形寸法以下である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光コネクタ。
前記スペーサの厚さは５μｍ以上且つ３０μｍ以下である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光コネクタ。
前記相手側コネクタを押圧する方向に前記フェルールを付勢するバネを備え、
前記バネの押圧力は２Ｎ以上且つ６Ｎ以下である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光コネクタ。
前記光軸方向に対する前記光ファイバの前記先端面の法線方向の傾斜角度、及び前記光軸方向に対する前記フェルール端面の法線方向の傾斜角度は、共に１０°以上且つ２０°以下である、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光コネクタ。
前記フェルール端面からの前記光ファイバの突き出し量が１μｍ以下である、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光コネクタ。
前記フェルール端面の曲率半径が５０ｍｍ以上である、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の光コネクタ。
互いに接続される第１及び第２の光コネクタを備え、
前記第１及び第２の光コネクタは、光ファイバと、フェルール端面を有すると共に前記光ファイバを保持するフェルールとをそれぞれ備え、
前記第１の光コネクタの前記フェルール端面と、前記第２の光コネクタの前記フェルール端面とが互いに対向し、
前記第１及び第２の光コネクタのそれぞれにおいて、前記フェルール端面において前記光ファイバの先端面が露出しており、
前記光ファイバの光軸に沿った断面において、前記光ファイバの前記先端面及び前記フェルール端面のそれぞれの法線方向は、前記光ファイバの光軸方向に対して傾斜しており、
前記第１の光コネクタの前記フェルール端面と、前記第２の光コネクタの前記フェルール端面との間隔を規定するスペーサと、
前記第１の光コネクタと前記第２の光コネクタとの相対位置を固定するガイドピンとを更に備え、
前記スペーサは、前記第１の光コネクタの前記光ファイバの前記先端面と、前記第２の光コネクタの前記光ファイバの前記先端面との間に延びる光路を通過させる開口を有し、
前記スペーサは、
前記第１の光コネクタの前記フェルール端面及び前記第２の光コネクタの前記フェルール端面のいずれか一方に接合されている第１領域と、
前記第１の光コネクタの前記フェルール端面及び前記第２の光コネクタの前記フェルール端面に接触すると共に、前記第１の光コネクタの前記フェルール端面及び前記第２の光コネクタの前記フェルール端面のいずれにも接合されていない第２領域と、を有する、
光結合構造。
前記断面において、前記第１の光コネクタの前記光ファイバの位置と、前記第２の光コネクタの前記光ファイバの位置とは、前記光軸に交差する方向に互いにずれている、
請求項１０に記載の光結合構造。