JP2004145140A

JP2004145140A - Optical connector and connection structure of optical connector

Info

Publication number: JP2004145140A
Application number: JP2002311728A
Authority: JP
Inventors: Katsuteru Suematsu; 末松　克輝
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that it is troublesome to apply a refractive index matching agent for optical characteristic stabilization and the problem that PC (Physical Contact)is possibly out of place when optical characteristics are stabilized by PC connection. <P>SOLUTION: In an optical connector, projection light is collimated by projecting the end surface of a coated optical fiber inserted into and fixed in a ferrule outward from the connection end surface of the ferrule and also curving the end surface of the coated optical fiber to a specified radius of curvature. In an optical connector connection structure, the optical connectors are arranged and fixed so that end surfaces of coated optical fibers projecting outward from their connection end surfaces face each other at a specified interval. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ同士の接続や光半導体等の光モジュールの接続に用いられる光コネクタ及びその接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ同士の接続や光半導体等の光モジュールの接続には着脱が容易な光コネクタが広く用いられている。特に、多心光ファイバ同士の接続にはＭＴ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）コネクタが広く普及している。ここで、ＭＴコネクタによる接続において光学特性の安定化を図るための方法には次の２つがある。
一つは、相対する互いのコネクタの接続端面に屈折率整合剤を塗布する方法である。他の一つは、相対する互いのコネクタの接続端面からそれらコネクタに挿通固定されているファイバ心線の端面を若干突出させ、突出したファイバ心線の端面同士を物理的に接触させるＰＣ接続（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｏｎｔａｃｔ）である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−４９４３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光学特性の安定化を図る前記方法のうち前者の方法には、コネクタを着脱する度に屈折率整合剤を塗布する手間や時間を要し、煩わしいといった課題がある。
後者の方法には、コネクタに挿通固定されているファイバ心線の配列が一列の場合は安定したＰＣ接続を得られるが、配列がｍ×ｎ心といった多段多心コネクタでは安定したＰＣ接続が得難いといった課題がある。何故なら、多段多心コネクタでは、該コネクタの接続端面におけるファイバ心線の突出長が異なる場合が多々あり、ＰＣ外れが発生し易いのである。さらに、より多心になればなる程、ファイバ心線の突出長にバラツキが発生し易く、ＰＣ外れも発生し易くなる。このようなＰＣ外れは挿入損失増大を招き、光学特性の安定化を阻害する大きな要因となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決することを目的とする。具体的には、着脱容易であり、且つ安定した光学特性が得られる光コネクタ及びその接続構造を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の光コネクタの一つは、フェルールに挿通固定されたファイバ心線の端面が該フェルールの接続端面よりも外側に突出させ、そのファイバ心線の端面を所定曲率半径の曲面としたものである。
【０００７】
本発明の光コネクタの他の一つは、フェルールに挿通固定されたファイバ心線の端面が該フェルールの接続端面よりも外側に突出させ、そのファイバ心線の端面中のコア端面のみを所定曲率半径の曲面としたものである。
【０００８】
本発明の光コネクタの他の一つは、ファイバ心線の端面又はコア端面の曲率半径を１００μｍ以下としたものである。
【０００９】
本発明の光コネクタの接続構造の一つは、一対の光コネクタをその接続端面から外側に突出しているファイバ心線のコア端面同士が所定間隔で対向するように配置固定したものである。
【００１０】
本発明の光コネクタの接続構造の他の一つは、対向する光コネクタの接続端面間にスペーサを挟んで、これら接続端面から外側に突出しているファイバ心線のコア端面同士を所定間隔で対向させたものである。
【００１１】
本発明の光コネクタの接続構造の他の一つは、対向する光コネクタの接続端面間に挟まれるスペーサをこれら光コネクタが挿入されるアダプタ内に突設したものである。
【００１２】
本発明の光コネクタの接続構造の他の一つは、対向する光コネクタの接続端面間に挟まれるスペーサをこれら光コネクタのガイドピン孔に跨って挿入されるガイドピンの外周面に突設したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光コネクタの一実施例を詳細に説明する。ここに示す光コネクタは、フェルールにファイバ心線を挿通固定してなるＭＴコネクタである。図１に示すように、前記フェルール１は、ｍ個（図１では８個）のファイバ挿通孔２が横一例に形成されてなる挿通孔列３が上下にｎ段（図１では２段）形成された８×２心のフェルールであり、各ファイバ挿通孔１にファイバ心線（図１ではテープファイバ４を構成する各ファイバ心線）が挿通固定されている。
【００１４】
図２に示すように、各ファイバ挿通孔２に挿通固定されているファイバ心線５の端面６はフェルール１の接続端面７よりも若干外側に突出している。さらに、突出したファイバ心線５の端面６は所定曲率半径の曲面としてあり、コア端面８から出射された光は、ファイバ材料と空気との屈折率差によってコリメート光となって空間を伝播する。従って、図３に示すように、相対するファイバ心線５のコア端面８、８が同様の曲率を持っていれば、両端面８、８間に隙間が存在しても（ＰＣ接続されていなくても）、一方のコア端面８から出射された光は、他方のコア端面８に高効率で光結合する。即ち、屈折率整合剤やＰＣ接続を用いることなく、これらと同様或いはそれ以上に光学特定を安定させることができる。尚、図４に示すように、コア端面８が平坦な場合、該端面８から出射された光はビーム発散する。従って、相対するファイバ素線５のコア端面８、８間に空隙が存在すると、良好な光結合は得られない。
【００１５】
ここで、一般的な石英系ファイバの場合、ファイバ材料の屈折率は１．４程度なので、コア端面の曲率半径を１００μｍ以下とした場合に良好なコリメート効果が得られる。そこで、図３に示す両コア端面８、８の曲率半径は１００μｍ以下としてある。もっとも、前記のようなコリメート効果はファイバ端面６のうち、コア端面８が所定曲率を持っていれば発揮される。従って、コア端面８の外側のクラッド端面や一次被覆端面等は平坦であってもよい。
【００１６】
前記特徴を備えた図１の光コネクタ１１は、所定硬度の材料からなるフェルール１に、所定硬度の材料からなるファイバ心線５（図２）を挿通固定した後に、該フェルール１の接続端面７をコネクタ突き出し研磨法で研磨して製造されている。具体的には、ファイバ素線５が挿通固定されたフェルール１の接続端面７を遊離砥粒を含む研磨液と弾性研磨シート及び繊維状の研磨シートを利用して研磨する。すると、ファイバ素線５の端面６がフェルール１の接続端面７から突出し、且つ、突出したファイバ端面６が曲面となった光コネクタ１１が製造される。尚、フェルール１の硬度よりもファイバ素線５の硬度が大きく（高く）なるように、夫々の材料を選択することは勿論である。また、研磨条件においては、研磨荷重を高くする、研磨時間を長くする、繊維状研磨シートの繊維長を長くする等の配慮をすることが望ましく、かかる配慮によってファイバ素線５が接続端面７から突出し易くなる。また、予め先端が球状に形成されたファイバ素線（先端球状ファイバ）を用いれば、前記研磨工程を経ることなく同様の光コネクタを製造することができる。
【００１７】
以上のように、図１の光コネクタ１１から出力される光はコリメート光である。コリメート光はガウシアンビームなので、空間結合が可能なビームの飛距離は、ファイバ材料の屈折率、コア径、コア端面の曲率で決定される。従って、図１に示す光コネクタ１１同士を接続する場合には、対向するコア端面８同士を所定間隔で対向させる必要がある。そこで、図５に示すようように、対向する両コネクタ１１（フェルール１）の接続端面７間にスペーサ１３を挟み込むことによって、図６に示すように、対向するコア端面８、８間に最も効率的な空間結合が実現される隙間を形成することが望ましい。また、両コア端面８に誘電体などの反射防止膜（ＡＲコート）を施すと、さらに低損失の接続を実現できる。
【００１８】
図１に示す光コネクタ１１を図７に示すようなハウジング１４に収容し、ハウジング１４に収容された両光コネクタ１１を同図に示すようなアダプタ１５を用いて接続させる場合には、アダプタ１５内に予め前記スペーサ１３を一体成形しておいてもよい。また、図８に示すように、両光コネクタ１１のガイドピン孔１６に跨って挿入されるガイドピン１７の長手方向途中に所定肉厚のスペーサ１３をフランジ状に突設してもよい。何れのスペーサ１３も図５に示すスペーサ１３と同様に機能し、対向するコア端面８間に最も効率的な空間結合が実現される隙間を形成することができる。
【００１９】
本発明の光コネクタは以上のような光コネクタ同士の光接続のためのみでなく、それ自体が位置精度の良好なファイバアレイコリメータとしても利用できる。
また、光源デバイスでは、発光素子とファイバの結合部に集光レンズを配置する等して結合効率を高めているが、かかる結合部にも本発明の光コネクタ（ファイバアレイコリメータ）を利用することができる。例えば図９（ａ）（ｂ）に示すように、アレイされた面発光レーザ光源（ＶＣＳＥＬ光源）１８とファイバ素線５との光結合に本発明の光コネクタ（ファイバアレイコリメータ）１１を利用すれば、高効率の光結合が実現できる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の光コネクタ及びその接続構造によれば、屈折率整合剤を使用せず、且つ、ＰＣ接続を必要とせずに高効率で安定した光接続が可能となる。特に、多段多心の高密度光コネクタにおいても、着脱容易で光学特性が安定した光接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光コネクタの一例を示す斜視図。
【図２】図１に示す光コネクタの部分拡大断面図。
【図３】曲率を有するファイバ端面間における光結合の様子を示す説明図。
【図４】平坦なファイバ端面から出射された光の様子（ビーム発散）を示す説明図。
【図５】本発明の光コネクタの接続構造の一例を示す一部省略の斜視図。
【図６】本発明の光コネクタの接続構造の一実施例を示す部分拡大断面図。
【図７】本発明の光コネクタの接続構造の他例を示す一部省略の斜視図。
【図８】本発明の光コネクタの接続構造のさらに他例を示す一部省略の斜視図。
【図９】（ａ）（ｂ）はファイバアレイコリメータとしての利用例を示す説明図。
【符号の説明】
１　フェルール
２　ファイバ挿通孔
３　ファイバ挿通孔列
４　テープファイバ
５　ファイバ素線
６　ファイバ素線の端面
７　フェルールの接続端面
８　ファイバ素線のコア端面
１１　本発明の光コネクタ
１３　スペーサ
１４　ハウジング
１５　アダプタ
１６　ガイドピン孔
１７　ガイドピン
１８　面発光レーザ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical connector used for connection between optical fibers and an optical module such as an optical semiconductor, and a connection structure thereof.
[0002]
[Prior art]
Optical connectors that are easy to attach and detach are widely used for connecting optical fibers and optical modules such as optical semiconductors. In particular, MT (Mechanically Transferable) connectors are widely used for connecting multi-core optical fibers. Here, there are the following two methods for stabilizing optical characteristics in connection by the MT connector.
One is a method of applying a refractive index matching agent to the connection end faces of the connectors facing each other. The other is a PC connection in which the end faces of the fiber core wires inserted through and fixed to the connectors are slightly protruded from the connection end faces of the opposing connectors, and the protruding fiber core ends are brought into physical contact with each other. Physical Contact) (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-7-49436
[Problems to be solved by the invention]
Among the above-mentioned methods for stabilizing optical characteristics, the former method has a problem that it takes time and effort to apply a refractive index matching agent every time a connector is attached and detached, and is troublesome.
In the latter method, a stable PC connection can be obtained when the arrangement of the fiber core wires inserted and fixed in the connector is one line, but a stable PC connection is difficult to obtain with a multistage multicore connector having an arrangement of m × n cores. There is such a problem. This is because, in the multi-stage multi-core connector, the protruding length of the fiber core wire at the connection end face of the connector often differs, and the PC is easily detached. Furthermore, as the number of fibers increases, the protruding length of the fiber core wire tends to vary, and the PC tends to come off. Such deviation from the PC causes an increase in insertion loss, which is a major factor that hinders stabilization of optical characteristics.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to solve the above problems. Specifically, it is an object of the present invention to provide an optical connector which is easily detachable and has stable optical characteristics and a connection structure thereof.
[0006]
One of the optical connectors of the present invention is one in which an end face of a fiber core wire inserted and fixed to a ferrule projects outside a connection end face of the ferrule, and the end face of the fiber core wire is a curved surface having a predetermined radius of curvature. is there.
[0007]
In another one of the optical connectors of the present invention, the end face of the fiber core wire inserted and fixed to the ferrule is made to protrude outside the connection end face of the ferrule, and only the core end face in the end face of the fiber core wire has a predetermined curvature. It is a curved surface with a radius.
[0008]
Another one of the optical connectors of the present invention is one in which the radius of curvature of the end face of the fiber core or the end face of the core is set to 100 μm or less.
[0009]
One of the connection structures for an optical connector of the present invention is a structure in which a pair of optical connectors are arranged and fixed such that core end faces of fiber core wires protruding outward from the connection end faces face each other at a predetermined interval.
[0010]
Another one of the connection structures of the optical connector of the present invention is such that a spacer is interposed between connection end surfaces of opposing optical connectors, and core end surfaces of fiber core wires projecting outward from these connection end surfaces are opposed to each other at a predetermined interval. It was made.
[0011]
Another one of the optical connector connection structures of the present invention is one in which a spacer sandwiched between the connection end faces of the opposing optical connectors is protruded into an adapter into which these optical connectors are inserted.
[0012]
In another one of the optical connector connection structures of the present invention, spacers sandwiched between the connection end faces of the opposing optical connectors are provided on the outer peripheral surfaces of the guide pins inserted across the guide pin holes of these optical connectors. Things.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the optical connector of the present invention will be described in detail. The optical connector shown here is an MT connector in which a fiber core is inserted and fixed in a ferrule. As shown in FIG. 1, the ferrule 1 has an insertion hole array 3 in which m (eight in FIG. 1) fiber insertion holes 2 are formed in a horizontal example. An 8 × 2 core ferrule is formed, and a fiber core (each fiber constituting the tape fiber 4 in FIG. 1) is inserted and fixed in each fiber insertion hole 1.
[0014]
As shown in FIG. 2, the end face 6 of the fiber core wire 5 inserted and fixed in each fiber insertion hole 2 projects slightly outside the connection end face 7 of the ferrule 1. Further, the end face 6 of the protruding fiber core wire 5 is a curved face having a predetermined radius of curvature, and the light emitted from the core end face 8 propagates in space as collimated light due to the difference in the refractive index between the fiber material and air. Therefore, as shown in FIG. 3, if the core end faces 8, 8 of the opposing fiber core wires 5 have the same curvature, even if there is a gap between both end faces 8, 8 (the PC is not connected). Light emitted from one core end face 8 is optically coupled to the other core end face 8 with high efficiency. That is, it is possible to stabilize the optical specification similarly to or more than these without using a refractive index matching agent or a PC connection. As shown in FIG. 4, when the core end face 8 is flat, the light emitted from the end face 8 diverges. Therefore, if there is a gap between the core end faces 8 of the opposing fiber strands 5, good optical coupling cannot be obtained.
[0015]
Here, in the case of a general silica-based fiber, since the refractive index of the fiber material is about 1.4, a good collimating effect can be obtained when the radius of curvature of the core end face is 100 μm or less. Therefore, the radius of curvature of both core end faces 8, 8 shown in FIG. 3 is set to 100 μm or less. However, the collimating effect as described above is exerted when the core end face 8 of the fiber end faces 6 has a predetermined curvature. Therefore, the clad end face, the primary coating end face, and the like outside the core end face 8 may be flat.
[0016]
The optical connector 11 of FIG. 1 having the above-mentioned features is configured such that the fiber core 5 (FIG. 2) made of a material having a predetermined hardness is inserted into and fixed to the ferrule 1 made of a material having a predetermined hardness. Is manufactured by polishing with a connector protrusion polishing method. More specifically, the connection end face 7 of the ferrule 1 into which the fiber strand 5 is inserted and fixed is polished using a polishing liquid containing loose abrasive, an elastic polishing sheet, and a fibrous polishing sheet. Then, the optical connector 11 in which the end face 6 of the fiber 5 protrudes from the connection end face 7 of the ferrule 1 and the protruding fiber end face 6 becomes a curved surface is manufactured. It is needless to say that the respective materials are selected so that the hardness of the fiber strand 5 is higher (higher) than the hardness of the ferrule 1. In the polishing conditions, it is desirable to take measures such as increasing the polishing load, lengthening the polishing time, and lengthening the fiber length of the fibrous polishing sheet. It becomes easy to protrude. In addition, if a fiber element wire having a spherical tip formed in advance (spherical tip fiber) is used, a similar optical connector can be manufactured without going through the polishing step.
[0017]
As described above, the light output from the optical connector 11 of FIG. 1 is a collimated light. Since the collimated light is a Gaussian beam, the flight distance of the beam that can be spatially coupled is determined by the refractive index of the fiber material, the core diameter, and the curvature of the core end face. Therefore, when connecting the optical connectors 11 shown in FIG. 1, it is necessary to make the facing core end faces 8 face each other at a predetermined interval. Therefore, as shown in FIG. 5, by interposing a spacer 13 between the connection end faces 7 of the opposed connectors 11 (ferrule 1), as shown in FIG. It is desirable to form a gap for realizing a spatial coupling. Further, when an anti-reflection film (AR coating) such as a dielectric is applied to both core end surfaces 8, a connection with even lower loss can be realized.
[0018]
When the optical connector 11 shown in FIG. 1 is housed in a housing 14 as shown in FIG. 7 and both optical connectors 11 housed in the housing 14 are connected using an adapter 15 as shown in FIG. The spacer 13 may be integrally formed in advance. As shown in FIG. 8, a spacer 13 having a predetermined thickness may be protruded in a flange shape in the longitudinal direction of the guide pin 17 inserted across the guide pin hole 16 of both optical connectors 11. Each of the spacers 13 functions in the same manner as the spacer 13 shown in FIG. 5, and can form a gap between the opposed core end surfaces 8 to realize the most efficient spatial coupling.
[0019]
The optical connector of the present invention can be used not only for the optical connection between the optical connectors as described above, but also as a fiber array collimator having good positional accuracy.
Further, in the light source device, the coupling efficiency is increased by, for example, disposing a condenser lens at a coupling portion between the light emitting element and the fiber. Can be. For example, as shown in FIGS. 9A and 9B, the optical connector (fiber array collimator) 11 of the present invention is used for optical coupling between the arrayed surface emitting laser light source (VCSEL light source) 18 and the fiber 5. Thus, highly efficient optical coupling can be realized.
[0020]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the optical connector and its connection structure of this invention, a highly efficient and stable optical connection is attained without using a refractive index matching agent and without requiring PC connection. In particular, even in a high-density optical connector with multiple stages and multiple cores, optical connection with easy optical connection and stable optical characteristics is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an optical connector of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of the optical connector shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of optical coupling between fiber end faces having a curvature.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of light (beam divergence) emitted from a flat fiber end face.
FIG. 5 is a partially omitted perspective view showing an example of the connection structure of the optical connector of the present invention.
FIG. 6 is a partially enlarged sectional view showing one embodiment of the connection structure of the optical connector of the present invention.
FIG. 7 is a partially omitted perspective view showing another example of the connection structure of the optical connector of the present invention.
FIG. 8 is a partially omitted perspective view showing still another example of the connection structure of the optical connector of the present invention.
FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams showing an example of use as a fiber array collimator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ferrule 2 Fiber insertion hole 3 Fiber insertion hole row 4 Tape fiber 5 Fiber strand 6 End face of fiber strand 7 Ferrule connection end face 8 Fiber strand core end face 11 Optical connector 13 Spacer 14 Housing 15 Adapter 16 Guide of the present invention Pin hole 17 Guide pin 18 Surface emitting laser

Claims

フェルールに挿通固定されたファイバ心線の端面が該フェルールの接続端面よりも外側に突出し、そのファイバ心線の端面が所定曲率半径の曲面であることを特徴とする光コネクタ。An optical connector characterized in that an end face of a fiber core wire inserted and fixed in a ferrule projects outside a connection end face of the ferrule, and the end face of the fiber core wire is a curved surface having a predetermined radius of curvature.

フェルールに挿通固定されたファイバ心線の端面が該フェルールの接続端面よりも外側に突出し、そのファイバ心線の端面中のコア端面のみが所定曲率半径の曲面であることを特徴とする光コネクタ。An optical connector, wherein an end face of a fiber core wire inserted and fixed to a ferrule projects outside a connection end face of the ferrule, and only a core end face in the end face of the fiber core wire is a curved surface having a predetermined radius of curvature.

ファイバ心線の端面又はコア端面の曲率半径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光コネクタ。3. The optical connector according to claim 1, wherein a radius of curvature of an end face or a core end face of the fiber is 100 μm or less.

請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の一対の光コネクタをその接続端面から外側に突出しているファイバ心線のコア端面同士が所定間隔で対向するように配置固定したことを特徴とする光コネクタの接続構造。A pair of optical connectors according to any one of claims 1 to 3, wherein the pair of optical connectors are arranged and fixed such that core end faces of fiber core wires protruding outward from the connection end faces thereof face each other at a predetermined interval. Optical connector connection structure.

対向する光コネクタの接続端面間にスペーサを挟んで、これら接続端面から外側に突出しているファイバ心線のコア端面同士を所定間隔で対向させたことを特徴とする請求項４記載の光コネクタの接続構造。5. The optical connector according to claim 4, wherein a spacer is interposed between the connection end faces of the opposing optical connectors, and the core end faces of the fiber core wires protruding outward from these connection end faces are opposed to each other at a predetermined interval. Connection structure.

対向する光コネクタの接続端面間に挟まれるスペーサは、これら光コネクタが挿入されるアダプタ内に突設されていることを特徴とする請求項５記載の光コネクタの接続構造。6. The connection structure for an optical connector according to claim 5, wherein the spacer sandwiched between the connection end faces of the optical connectors facing each other protrudes into an adapter into which the optical connector is inserted.

対向する光コネクタの接続端面間に挟まれるスペーサは、これら光コネクタのガイドピン孔に跨って挿入されるガイドピンの外周面に突設されていることを特徴とする請求項５記載の光コネクタの接続構造。6. The optical connector according to claim 5, wherein the spacer sandwiched between the connection end faces of the opposing optical connectors protrudes from the outer peripheral surface of the guide pins inserted across the guide pin holes of the optical connectors. Connection structure.