JP2016057588A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】接続損失の増加を抑制できる光コネクタを提供する。
【解決手段】光コネクタは、光ファイバＦ２と光学的に結合され、接続先の光コネクタから光ファイバＦ２に入射される光、もしくは光ファイバＦ２から接続先の光コネクタへ出射される光を通過させる光入出射面３２と、光ファイバＦ２と光入出射面３２との間の光路上に配置されたレンズ３４とを備える。レンズ３４と光入出射面３２との間の第一光路Ｌ１、及び光ファイバＦ２とレンズ３４との間の第二光路Ｌ２は、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する媒質によって占められており、レンズ３４を境として、第一光路Ｌ１側の媒質と第二光路Ｌ２側の媒質とは互いに屈折率差を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光コネクタに関する。

特許文献１及び２には、光ファイバと光素子とを光学的に結合するための光コネクタに関する技術が記載されている。これらの光コネクタでは、光ファイバを保持するフェルールに凹部が形成され、該凹部内において互いに対向する一対の側面の一方にて光ファイバの端面が露出しており、他方にレンズが形成されている。光ファイバの端面から出射された光は、凹部内を通ってレンズに達し、レンズによってコリメートされる。この光は、凹部の他方の側面に対して裏側に位置するフェルールの端面から出射される。

米国特許出願公開第２０１１／０２２９０７７号明細書 米国特許出願公開第２０１２／０１７７３２７号明細書

光ファイバを他の光ファイバもしくは光素子と接続するための光コネクタとして、例えば特許文献１及び２に記載された光コネクタのように、フェルールの内側にレンズが形成されたものがある。しかしながら、特許文献１及び２のように、フェルールに凹部を形成してその内側面にレンズを形成する場合、光ファイバとレンズとの間に空間が形成される。したがって、光ファイバと空間との境界、及び空間とレンズとの境界において、大きな屈折率差を有する界面が生じてしまう。これらの界面において光の一部が反射されると、接続損失が増加してしまう（反射減衰）。なお、光ファイバと光素子とを接続する場合よりも、光ファイバ同士を接続する場合の方が、要求される結合効率が高い。従って、このような問題は、光ファイバ同士を接続する場合に、より顕著となる。

本発明は、接続損失の増加を抑制できる光コネクタを提供することを目的とする。

本発明に係る光コネクタは、光導波路部材と、光導波路部材と光学的に結合され、接続先の光コネクタから光導波路部材に入射される光、もしくは光導波路部材から接続先の光コネクタへ出射される光を通過させる接続端と、光導波路部材と接続端との間の光路上に配置されたレンズとを備え、光導波路部材とレンズとの間の第一光路、及びレンズと接続端との間の第二光路は、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する媒質によって占められており、レンズを境として第一光路側の媒質と第二光路側の媒質とが互いに屈折率差を有する。

本発明によれば、接続損失の増加を抑制できる光コネクタを提供することができる。

図１は、本発明の第１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に示されたII−II断面を示す側断面図である。 図３は、光コネクタの部分的な斜視断面図である。 図４は、光ファイバの先端面と平坦面とを結ぶ光路を拡大して示す断面図である。 図５は、フェルールを斜め前方から見た斜視図である。 図６は、レンズアレイを斜め後方から見た斜視図である。 図７は、一対の光コネクタが互いに対向して接続されている様子を概略的に示す断面図である。 図８は、第一光路側の媒質、すなわちレンズアレイがＰＥＩからなる場合に、第二光路側の媒質として好適な樹脂材料を説明するための図である。 図９は、光コネクタの温度特性を示す図である。 図１０は、光コネクタの温度特性を示す図である。 図１１は、本発明の第２実施形態に係る光コネクタを示す側断面図である。 図１２は、光ファイバの先端面と表面とを結ぶ光路を拡大して示す断面図である。 図１３は、第２実施形態の変形例に係る光コネクタを拡大して示す断面図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。

本発明に係る光コネクタは、光導波路部材と光学的に結合され、接続先の光コネクタから光導波路部材に入射される光、もしくは光導波路部材から接続先の光コネクタへ出射される光を通過させる接続端と、光導波路部材と接続端との間の光路上に配置されたレンズとを備え、レンズと接続端との間の第一光路、及び光導波路部材とレンズとの間の第二光路は、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する媒質によって占められており、レンズを境として第一光路側の媒質と第二光路側の媒質とが互いに屈折率差を有する。

この光コネクタでは、光導波路部材からレンズを経て接続端に達する光路の間には空間が存在せず、該光路は空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する媒質によって占められている。したがって、光路中に存在する屈折率差を、空気との界面における屈折率差よりも小さくすることができ、反射減衰を低減することができる。これにより、接続損失の増加を効果的に抑制できる。

また、第二光路側の媒質の屈折率は、第一光路側の媒質の屈折率よりも小さくてもよい。これにより、例えば接続端の裏側に形成された内側面に、レンズを好適に形成することができる。また、この場合、第二光路側の媒質としてフェルールに適する材質を選択し、第一光路側の媒質として、第二光路側の媒質に対して所望の屈折率差を有する材質を選択するとよい。例えば、第一光路側の媒質の屈折率は１．５〜１．６の範囲に含まれ、第二光路側の媒質の屈折率は１．３〜１．５の範囲に含まれてもよい。

また、光導波路部材と接続端との間の光損失が最も小さくなる温度から±６０℃以内において、当該光コネクタと同一の構成を有する別の光コネクタと接続されたときの光損失の絶対値は１ｄＢ以下であってもよい。これにより、光コネクタの使用時に想定される温度範囲内において、光ファイバ同士の結合効率を十分に得ることができる。

また、光導波路部材と接続端との間の光損失が最も小さくなる温度から±６０℃以内において、当該光コネクタと同一の構成を有する別の光コネクタと接続されたときの温度変化による光損失の変動は±０．４ｄＢ以内であってもよい。これにより、光コネクタの使用時に想定される温度変化の範囲内において、光ファイバ同士の結合効率の変動を十分に抑えることができる。好ましくは、上記変動は±０．３ｄＢ以内であり、さらに好ましくは、上記変動は±０．２ｄＢ以内である。

また、第一光路側の媒質の屈折率と、第二光路側の媒質の屈折率との差の温度変化による変動は、１５．０×１０^−５／℃以下であってもよい。例えばこのような特性を有する媒質を第一光路側及び第二光路側に用いることによって、光損失の変動を±０．４ｄＢ以内とすることができる。

また、第一光路側の媒質の屈折率と、第二光路側の媒質の屈折率との差の温度変化による変動は、１０．０×１０^−５／℃以下であってもよい。例えばこのような特性を有する媒質を第一光路側及び第二光路側に用いることによって、光損失の変動を±０．３ｄＢ以内とすることができる。

また、第一光路側の媒質の屈折率と、第二光路側の媒質の屈折率との差の温度変化による変動は、５．０×１０^−５／℃以下であってもよい。例えばこのような特性を有する媒質を第一光路側及び第二光路側に用いることによって、光損失の変動を±０．２ｄＢ以内とすることができる。

また、レンズと、接続端と、第一光路を占める媒質とは一体に構成されており、光導波路部材とレンズとは、第二光路を占める媒質を介して互いに対向していてもよい。これにより、接続端が光コネクタの端部において露出する形態を好適に実現できる。そして、この場合、レンズは光コネクタの端部において露出しないので、端面の清掃が容易な光コネクタを提供することができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら、本発明の光コネクタの一態様について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１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、図１に示されたII−II断面を示す側断面図である。図３は、光コネクタ１の部分的な斜視断面図である。光コネクタ１は、多芯の光ファイバ束Ｆ１を保持（固定）するとともに、その端部が、同様に光ファイバを保持した光コネクタの端部と対向することにより、光ファイバ同士の光接続を行うコネクタである。なお、図３においては、光ファイバ束Ｆ１の図示を省略している。光コネクタ１は、光ファイバ束Ｆ１を保持する樹脂製のフェルール１０と、フェルール１０の一端に固定される樹脂製のレンズアレイ３０とを備えている。なお、以下の説明においては、光コネクタ１の幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向と交差する方向（光ファイバ束Ｆ１の挿入方向）をＺ方向として説明する。

図１及び図２に示されるように、フェルール１０は、後端１１と、前端２１とを有する。後端１１には、光ファイバ束Ｆ１を挿入する開口部１２が形成されている。開口部１２は、ファイバ保持孔１３と連通している。ファイバ保持孔１３は、光ファイバ束Ｆ１を構成する各光ファイバＦ２（光導波路部材）を保持する用途で設けられており、開口部１２から前端２１まで貫通形成されている。ファイバ保持孔１３は、Ｙ方向に多段（例えば２段）に形成されるとともに、各段のファイバ保持孔１３がＸ方向に複数並んで配列されている。図３に示されるように、各ファイバ保持孔１３は、それぞれ、開口部１２側に形成された大径部１３ａと、大径部１３ａに連続し前端２１側に形成された小径部１３ｂとからなる。大径部１３ａは被覆５１により覆われた光ファイバＦ２の部分を保持し、小径部１３ｂは被覆５１が除去された光ファイバＦ２の部分（裸ファイバ）を保持する。

前端２１は、ファイバ保持孔１３が形成されたファイバ保持面２３を有する。ファイバ保持面２３からは光ファイバＦ２の先端面が露出しており、一例では、ファイバ保持面２３と光ファイバＦ２の先端面とは互いに面一とされる。また、ファイバ保持面２３の上方向（Ｙ方向上方）には開放部２５が形成されている。フェルール１０とレンズアレイ３０とが当接した状態において、当該開放部２５は、ファイバ保持面２３の上方向から、レンズアレイ３０の光入出射面３２と前端２１との間にまで連通している。開放部２５から接着剤５０（図３では図示を省略）が導入されることにより、ファイバ保持孔１３に挿入された光ファイバＦ２がファイバ保持孔１３に固定されるとともに、フェルール１０とレンズアレイ３０とが互いに固定される。接着剤５０は、光ファイバＦ２の端面及びレンズ３４を全て覆う深さで充填されている。

レンズアレイ３０は、表面４１及び裏面３１を有する。表面４１は、フェルール１０のファイバ保持孔１３に保持された光ファイバＦ２からの光軸を通過させる平坦面４３を含む。平坦面４３は、本実施形態における接続端であり、光ファイバＦ２の先端面と光学的に結合される。平坦面４３は、接続先の相手側光コネクタから光ファイバＦ２に入射される光、もしくは光ファイバＦ２から接続先の相手側光コネクタへ出射される光を通過させる。

裏面３１は、光入出射面３２を含む。光入出射面３２は、光ファイバＦ２の先端面と対向しており、該先端面において入射若しくは出射される光を通過させる。光入出射面３２には、光ファイバＦ２と平坦面４３との間の光路上に配置されたレンズ３４が設けられている。レンズ３４は、光ファイバＦ２からの光を平行化（コリメート）し、或いは、光ファイバＦ２に向かう光を集光する。レンズ３４は、ファイバ保持孔１３の数に対応する数だけ設けられている。各レンズ３４の光軸は、各ファイバ保持孔１３に保持された各光ファイバＦ２の光軸と略一致している。

図４は、光ファイバＦ２の先端面と平坦面４３とを結ぶ光路を拡大して示す断面図である。図中の一点鎖線は、光ファイバＦ２に入射若しくは光ファイバＦ２から出射される光の光軸を表している。本実施形態では、レンズ３４と平坦面４３との間の第一光路Ｌ１、及び光ファイバＦ２とレンズ３４との間の第二光路Ｌ２が、空気の屈折率（１．０）よりも大きい屈折率を有する媒質によって占められている。すなわち、第一光路Ｌ１は、レンズアレイ３０の構成材料によって占められており、レンズ３４と、平坦面４３と、第一光路Ｌ１を占める媒質とが、レンズアレイ３０として一体に構成されている。また、第二光路Ｌ２は接着剤５０によって占められており、光ファイバＦ２とレンズ３４とが、第二光路Ｌ２を占める媒質（接着剤５０）を介して互いに対向している。そして、レンズ３４を境として、第一光路Ｌ１側の媒質と第二光路Ｌ２側の媒質とは、互いに屈折率差を有する。

本実施形態では、第二光路Ｌ２側の媒質の屈折率が、第一光路Ｌ１側の媒質よりも小さい。一実施例では、波長０．８μｍに対する第一光路Ｌ１側の媒質の屈折率は１．５〜１．６の範囲に含まれ、同波長に対する第二光路Ｌ２側の媒質の屈折率は１．３〜１．５の範囲に含まれる。第一光路Ｌ１側の媒質（すなわちレンズアレイ３０）の具体例としては、光透過率９０％以上の透明樹脂であるＰＥＩ（ポリエーテルイミド）などが挙げられる。また、第二光路Ｌ２側の媒質の具体例としては、透過率が９０％以上である樹脂、例えばシリコーン系樹脂、フッ素系樹脂材料、環状オレフィン系樹脂、有機無機ハイブリッド樹脂などが挙げられる。なお、フェルール１０の構成材料としては、線膨張係数の小さい樹脂材料であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、透明樹脂であるＰＥＩなどが挙げられる。フェルール１０及びレンズアレイ３０は、線膨張係数が互いに略等しい材料によって構成されていることが好ましく、互いに同一の材料によって構成されていることがより好ましい。

また、後述するように、光ファイバＦ２と平坦面４３との間の光損失が最も小さくなる温度から±６０℃以内（以下、使用温度範囲内という）において、当該光コネクタ１と同一の構成を有する別の光コネクタ１と接続されたときの光損失の絶対値は、１ｄＢ以下であることが好ましい。また、上記の使用温度範囲内において、当該光コネクタ１と同一の構成を有する別の光コネクタ１と接続されたときの温度変化による光損失の変動は、±０．４ｄＢ以内であるとよく、±０．３ｄＢ以内であると尚好ましく、±０．２ｄＢ以内であると更に好ましい。また、第一光路Ｌ１側の媒質の屈折率と、第二光路Ｌ２側の媒質の屈折率との差の温度変化による変動は、１５．０×１０^−５／℃以下であるとよく、１０．０×１０^−５／℃以下であると尚好ましく、５．０×１０^−５／℃以下であると更に好ましい。

ここで、フェルール１０とレンズアレイ３０との接続態様について更に説明する。図５は、フェルール１０を斜め前方から見た斜視図である。図６は、レンズアレイ３０を斜め後方から見た斜視図である。

図５に示されるように、フェルール１０の前端２１は、レンズアレイ３０に当接する当接面２４を更に有する。当接面２４は、ファイバ保持面２３の上下左右４方向のうち、上方向（Ｙ方向上方）を除く３方向を囲むように設けられている。当接面２４は、ファイバ保持面２３よりも後端１１側に凹んだ形状とされている。ファイバ保持孔１３に光ファイバＦ２が固定される際には、ファイバ保持孔１３に光ファイバＦ２が挿入された後に接着剤で固定され、その後、光ファイバＦ２の先端面を含むファイバ保持面２３が研磨される。そのとき、当接面２４がファイバ保持面２３よりも後端１１側に凹んでいることにより、ファイバ保持面２３の研磨を容易に行うことができる。当接面２４は、ファイバ保持面２３の左右方向（Ｘ方向両側）に設けられた第１接続面２４ａと、ファイバ保持面２３の下方向（Ｙ方向下方）に設けられた第１下端面２４ｂとからなる。第１接続面２４ａ及び第１下端面２４ｂは互いに面一に連続している。

第１接続面２４ａには、レンズアレイ３０が接続される第１接続部２２が形成されている。第１接続部２２は、後述するレンズアレイ３０のガイドピンである第２接続部３５（図６参照）が挿入される孔である。第１接続部２２は、Ｘ方向両側の第１接続面２４ａそれぞれに形成されている。すなわち、第１接続部２２は、Ｘ方向に並んで配列されたファイバ保持孔１３を挟むようにして、前端２１におけるＸ方向両側に形成されている。

図６に示されるように、レンズアレイ３０の裏面３１は、フェルール１０に当接する当接面３３を更に含む。当接面３３は、光入出射面３２よりもフェルール１０の前端２１側に突出して設けられており、光入出射面３２の左右方向（Ｘ方向両側）に設けられた第２接続面３３ａと、光入出射面３２の下方向（Ｙ方向下方）に設けられた第２下端面３３ｂとからなる。第２接続面３３ａ及び第２下端面３３ｂは互いに面一に連続している。また、光入出射面３２の上端には、光入出射面３２よりもフェルール１０の前端２１側（開放部２５側）に突出したリブ３６が設けられている。リブ３６の光入出射面３２から前端２１側に突出する長さは、当接面３３が突出する長さよりも短い。また、リブ３６は、光入出射面３２の上端におけるＸ方向両側において、第２接続面３３ａを構成する突出部分の一部に繋がるように設けられている。これにより、開放部２５から導入された接着剤５０が硬化し体積変化が生じた場合においても、レンズアレイ３０の光入出射面３２及び平坦面４３がリブ３６を介して左右に強固に支持されるので、光入出射面３２及び平坦面４３が反りにくくなる。

第２接続面３３ａには、フェルール１０の第１接続部２２に接続される第２接続部３５が設けられている。第２接続部３５は、孔状の第１接続部２２に挿入される先端テーパ状のガイドピンであり、Ｘ方向両側の第２接続面３３ａそれぞれに設けられている。第２接続部３５は、フェルール１０と組み合わされた状態において、第２接続面３３ａからフェルール１０の前端２１側に突出している。第２接続部３５の先端がテーパ状とされているので、第２接続部３５の第１接続部２２への挿入を容易に行うことができる。また、第１接続部２２及び第２接続部３５は、それぞれ前端２１及び裏面３１におけるＹ方向中心付近に配置されている。これにより、フェルール１０及びレンズアレイ３０は、第１接続部２２及び第２接続部３５を介して安定的に支持される。フェルール１０及びレンズアレイ３０では、第２接続部３５が第１接続部２２に挿入され、当接面２４，３３が互いに当接することにより、レンズ３４とフェルール１０のファイバ保持面２３との離間距離が定まる。

より詳細には、フェルール１０のＸ方向両側に設けられた第１接続面２４ａと、レンズアレイ３０のＸ方向両側に設けられた第２接続面３３ａとが当接する。また、フェルール１０のＹ方向下端に設けられた第１下端面２４ｂと、レンズアレイ３０のＹ方向下端に設けられた第２下端面３３ｂとが当接し、図２及び図３に示される下端当接部１６が形成される。下端当接部１６において、第２下端面３３ｂは、裏面３１よりもフェルール１０の前端２１側に突出しており、第１下端面２４ｂは、ファイバ保持面２３よりもフェルール１０の後端１１側に凹んで（段差を形成して）第２下端面３３ｂを収容するように形成されている。従って、下端当接部１６は、ファイバ保持面２３よりもフェルール１０の後端１１側に凹んだ箇所に形成されることとなり、開放部２５から接着剤５０を導入した際に、接着剤５０が漏れ出しにくい構造とすることができる。

なお、図３に示されたファイバ保持孔１３の小径部１３ｂの上方においては、前端２１から後端１１に向かって斜め上方に傾斜した面である後退部２８が形成されている。後退部２８が形成されていることにより、開放部２５を上方に向けて拡幅することができ、リブ３６が設けられた構成においても、容易に接着剤５０を導入することができる。

再び図１を参照する。レンズアレイ３０の表面４１は、相手側光コネクタに接続される第３接続部４４を更に有する。第３接続部４４は、レンズアレイ３０に対して光が入出射する領域（すなわち平坦面４３）を挟んだＸ方向両側に形成されている。また、第３接続部４４は、表面４１におけるＹ方向中心付近に配置されている。一方の第３接続部４４ａは表面４１から突起したテーパ状のガイドピンであり、他方の第３接続部４４ｂはガイドピンを挿入するために裏面３１側に凹んだ孔である。ガイドピンである第３接続部４４ａ、及び、ガイドピンを挿入する孔である第３接続部４４ｂそれぞれの位置関係を、各光コネクタ１で共通化することにより、対向する光コネクタ１を上下反転させずに接続することができる。このことによって、同じ形状の光コネクタ１を用いて全ての接続を行うことが可能となり、雄雌コネクタが存在しないこと、金型を共通化させることができること等によって、低コスト化が実現される。

図７は、一対の光コネクタ１が互いに対向して接続されている様子を概略的に示す断面図である。なお、一対の光コネクタ１が互いに対向するとき、これらの表面４１の間には、間隔Ｈが設けられてもよい。このような間隔Ｈは、例えば、図１に示された第３接続部４４ａが第３接続部４４ｂの深さよりも長いことによって好適に実現される。そして、一方の光コネクタ１の光ファイバＦ２及びレンズ３４、並びに他方の光コネクタ１の光ファイバＦ２及びレンズ３４の各光軸が互いに一致するように配置されることにより、これらが互いに光学的に接続される。

本実施形態では、光ファイバＦ２の先端面はレンズ３４の焦点位置に配置される。これにより、光ファイバＦ２から出射されるビームＢは、第二光路Ｌ２を通ってレンズアレイ３０の光入出射面３２に入射し、レンズ３４においてコリメートされた後にレンズアレイ３０内の第一光路Ｌ１を伝搬し、平坦面４３から出射される。光コネクタ１が相手方の（対向する）光コネクタ１と接続されると、コリメートされたビームＢは相手方の光コネクタ１の平坦面４３に入射し、該光コネクタ１のレンズアレイ３０内の第一光路Ｌ１を伝搬して光入出射面３２のレンズ３４に到達する。そしてレンズ３４においてビームＢが集光され、第二光路Ｌ２を通って光ファイバＦ２の先端面に入射する。

以上に説明した本実施形態の光コネクタ１によって得られる効果について説明する。この光コネクタ１では、光ファイバＦ２からレンズ３４を経て平坦面４３に達する光路Ｌ１から光路Ｌ２までの間には空間が存在せず、該光路Ｌ１，Ｌ２は空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する媒質によって占められている。したがって、光路中に存在する屈折率差を、空気との界面による屈折率差よりも小さくすることができ、フレネル反射による反射減衰を低減することができる。これにより、接続損失の増加を効果的に抑制できる。

また、本実施形態のように、第二光路Ｌ２側の媒質（接着剤５０）の屈折率は、第一光路Ｌ１側の媒質（レンズアレイ３０）の屈折率よりも小さくてもよい。これにより、接続端（平坦面４３）の裏側に形成された内側面（光入出射面３２）に、レンズ３４を好適に形成することができる。また、この場合、第一光路Ｌ１側の媒質としてレンズアレイ３０に適する材質を選択し、第二光路Ｌ２側の媒質として、第一光路Ｌ１側の媒質に対して所望の屈折率差を有する材質を選択することができる。また、光ファイバＦ２及びレンズ３４と第二光路Ｌ２側の媒質（接着剤５０）との間におけるビーム反射が更に低減されるため、接続損失をより効果的に抑制することができる。

また、図７に示されたように、本実施形態では、ビーム径が拡大されたコリメートビームの態様により、光コネクタ間での光の授受が行われる。そのため、例えば光コネクタ１の端面（すなわち表面４１）に付着した埃等による光学特性の劣化が生じにくく、また、光コネクタ１同士の位置決め精度（すなわち第３接続部４４ａ，４４ｂの精度）が低い場合であっても光学特性が劣化しにくい（トレランスが広い）。

また、本実施形態のように、レンズ３４と、接続端（平坦面４３）と、第一光路Ｌ１を占める媒質とはレンズアレイ３０として一体に構成されており、光ファイバＦ２とレンズ３４とは、第二光路Ｌ２を占める媒質（接着剤５０）を介して互いに対向してもよい。これにより、接続端が光コネクタ１の端部において露出する形態を好適に実現できる。そして、レンズ３４は光コネクタ１の端部において露出しないので、接続端を平坦にすることができる。これにより、端部の清掃が容易な光コネクタ１を提供することができる。

また、前述したように、当該光コネクタ１と同一の構成を有する別の光コネクタ１と接続された時の、一方の光ファイバＦ２から他方の光ファイバＦ２までの間の光損失の絶対値は、使用温度範囲内において１ｄＢ以下であることが好ましい。本実施形態においては、平坦面４３間に空間が存在するので、第一光路Ｌ１を占める媒質（レンズアレイ３０）と空気との間の屈折率界面が生じることは避けられない。しかし、双方の光コネクタ１の内部においては、各媒質と空気との界面が存在しない。従って、使用時に想定される温度範囲内において、光学特性の良い光結合が可能なレンズ付きコネクタが提供される。

ここで、図８は、第一光路Ｌ１側の媒質、すなわちレンズアレイ３０がＰＥＩからなる場合に、第二光路Ｌ２側の媒質として好適な樹脂材料を説明するための図である。図８の横軸は屈折率を表し、縦軸は温度変化１℃当たりの屈折率変化を示している。前述したように、本実施形態において用いられる第二光路Ｌ２側の媒質の屈折率は、空気の屈折率より大きく第一光路Ｌ１側の媒質の屈折率よりも小さい。従って、第二光路Ｌ２側の媒質として、図中の領域Ａ１（屈折率が第一光路Ｌ１側の媒質の屈折率（ＰＥＩ：１．６４）より小さい領域。図では屈折率１．０〜１．３を省略）に含まれる材料が好適に使用される。

また、本実施形態の光コネクタ１では、使用温度範囲内における温度変動に対して光結合効率を良好に保つために、使用温度範囲内での光学特性の変動は小さいことが望ましい。例えば、図８において領域Ａ１に含まれる材料のうち、領域Ａ２に含まれる材料が好ましく、領域Ａ３に含まれる材料がより好ましく、領域Ａ４に含まれる材料が最も好ましい。なお、領域Ａ２は屈折率変化が０（／℃）より大きく、２．２×１０^−４（／℃）以下（すなわち第一光路Ｌ１側の媒質との屈折率差が１．２×１０^−４（／℃））である範囲を表し、領域Ａ３は屈折率変化が０（／℃）より大きく、１．７×１０^−４（／℃）以下（すなわち第一光路Ｌ１側の媒質との屈折率差が０．８×１０^−４（／℃））である範囲を表し、領域Ａ４は屈折率変化が０（／℃）より大きく、１．３×１０^−４（／℃）以下（すなわち第一光路Ｌ１側の媒質との屈折率差が０．４×１０^−４（／℃））である範囲を表す。このことについて、以下に詳細に説明する。

図９は、本実施形態による光コネクタ１の温度特性を示す図であって、２つの光コネクタ１を対向して配置させた場合の、温度変化による光学特性（光損失）の変動を示している。図９において、４本のグラフＧ１１〜Ｇ１４は、第二光路Ｌ２側の媒質として屈折率温度依存性がそれぞれ異なる樹脂を用いた場合を示している。なお、第一光路Ｌ１側の媒質はＰＥＩとされている。設計基準温度でのＰＥＩの屈折率は１．６４であり、屈折率の温度変化率は−９×１０^−５（／℃）である。また、設計基準温度での第二光路Ｌ２側の媒質の屈折率は１．４５〜１．５０である。

この図９では、一例として、最も光損失が低くなる設計基準温度が２０°とされている。そして、この設計基準温度における光損失は、グラフＧ１１〜Ｇ１４において０．６ｄＢとされている。光ファイバ同士を接続させる光コネクタにおいては、使用温度範囲内（すなわち設計基準温度±６０℃以内）における光損失の変動幅（最適値に対する相対値）は±０．４ｄＢ以内であることが望まれる。これにより、光コネクタ１の使用時に想定される温度変化の範囲内において、光ファイバＦ２同士の結合効率の変動を十分に抑えることができる。なお、光損失の変動幅は±０．３ｄＢ以内であることが好ましく、製造時におけるフェルール１０の寸法バラツキ等による光損失変動をも考慮すると、±０．２ｄＢ以内であることがより好ましい。加えて、使用温度範囲内における光損失の絶対値は０．１ｄＢ以内であることが望まれる。

グラフＧ１１〜Ｇ１４は、それぞれ、第二光路Ｌ２側の媒質の屈折率の温度変化率が−２×１０^−４（図８の領域Ａ２に相当）、−１．５×１０^−４（図８の領域Ａ３に相当）、−１×１０^−４（図８の領域Ａ４に相当）、及び−５×１０^−５（図８の領域Ａ４に相当）である場合における、温度変化に対する光損失の変動を示している。グラフＧ１１に示されるように、屈折率の温度変化率が−２×１０^−４である場合には、温度８０℃における光損失の絶対値は１．５ｄＢ、光損失の相対値（増加量）は０．９ｄＢである。また、グラフＧ１２に示されるように、屈折率の温度変化率が−１．５×１０^−４である場合には、温度８０℃における光損失の絶対値は１．２ｄＢ、光損失の相対値（増加量）は０．６ｄＢである。これらに対し、グラフＧ１３に示されるように、屈折率の温度変化率が−１×１０^−４である場合には、温度８０℃における光損失の絶対値は０．８ｄＢ、光損失の相対値（増加量）は０．２ｄＢであり、良好である。また、グラフＧ１４に示されるように、屈折率の温度変化率が−５×１０^−５である場合には、温度８０℃における光損失の絶対値は０．７ｄＢ、光損失の相対値（増加量）は０．１ｄＢであり、更に良好である。

以上の考察を総合すれば、第一光路Ｌ１側の媒質と第二光路Ｌ２側の媒質との屈折率の温度変動差を規定することにより、使用温度範囲内において、所望の光学特性を有する光コネクタ１が得られる。すなわち、使用温度範囲内での光損失の変動値が±０．４ｄＢ以内であるためには、第一光路Ｌ１側及び第二光路Ｌ２側の各媒質の温度変化に対する屈折率変動差が、１５．０×１０^−５／℃以下であれば良い。また、使用温度範囲内での光損失の変動値が０．３ｄＢ以内であるためには、第一光路Ｌ１側及び第二光路Ｌ２側の各媒質の温度変化に対する屈折率変動差が、１０．０×１０^−５／℃以下であれば良い。また、使用温度範囲内での光損失の変動値が０．２ｄＢ以内であるためには、第一光路Ｌ１側及び第二光路Ｌ２側の各媒質の温度変化に対する屈折率変動差が、５．０×１０^−５／℃以下であれば良い。

第一光路Ｌ１側の媒質としてＰＥＩを用いる場合、図８に示されるように、第二光路Ｌ２側の媒質としてシリコーン樹脂やフッ素系樹脂を用いると上記の特性を実現することが難しく、環状オレフィン系樹脂や有機無機ハイブリッド樹脂等を用いることによって、上記の特性を好適に実現することができる。

図１０は、本実施形態による光コネクタ１の温度特性を示す図である。図１０において、グラフＧ２１は、第二光路Ｌ２側の媒質として環状オレフィン樹脂を使用した場合を示しており、グラフＧ２２は、第二光路Ｌ２側の媒質として有機無機ハイブリッド樹脂を使用した場合を示している。なお、これらのグラフＧ２１，Ｇ２２において、第一光路Ｌ１側の媒質はＰＥＩである。設計基準温度（２０℃）における環状オレフィン樹脂の屈折率は１．５０であり、屈折率の温度変化率は−１×１０^−４／℃、温度変化に対するＰＥＩとの屈折率変動差は１×１０^−５／℃である。また、設計基準温度（２０℃）における有機無機ハイブリッド樹脂の屈折率は１．４８であり、屈折率の温度変化率は−１．３×１０^−４／℃、温度変化に対するＰＥＩとの屈折率変動差は４×１０^−５／℃である。

グラフＧ２１に示されるように、第二光路Ｌ２側の媒質として環状オレフィン樹脂を使用した場合、８０℃においても光損失の絶対値は０．７５ｄＢ、使用温度範囲内での光損失の相対値は０．０５ｄＢであり、良好な結果が得られた。また、グラフＧ２２に示されるように、第二光路Ｌ２側の媒質として有機無機ハイブリッド樹脂を使用した場合、８０℃においても光損失の絶対値は０．８ｄＢ、使用温度範囲内での光損失の相対値は０．１ｄＢであり、良好な結果が得られた。

（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態に係る光コネクタ２を示す側断面図である。光コネクタ２は、多芯の光ファイバ束Ｆ１を保持（固定）するとともに、その端部が、同様に光ファイバを保持した光コネクタの端部と突き当たることにより、光ファイバ同士の光接続を行うコネクタである。光コネクタ２は、光ファイバ束Ｆ１を保持する樹脂製のフェルール６０を備えている。

フェルール６０は、後端面６１及び前端面７１を有する。後端面６１には、光ファイバ束Ｆ１を挿入する開口部６２が形成されている。開口部６２は、ファイバ保持孔６３と連通している。ファイバ保持孔６３は、光ファイバ束Ｆ１を構成する各光ファイバＦ２（光導波路部材）を保持する用途で設けられており、開口部６２から前端面７１まで貫通形成されている。ファイバ保持孔６３は、Ｘ方向に複数並んで配列されている。

また、フェルール６０は、後端面６１と前端面７１とをつなぐ側面８１を有する。側面８１には、開口部６４が形成されている。開口部６４は、側面８１とは反対側の側面８２に向けて凹んでおり、光ファイバＦ２の光軸方向と交差する内側面６４ａ及び６４ｂを有する。内側面６４ａ及び６４ｂは互いに対向している。ファイバ保持孔６３は、開口部６２と内側面６４ｂとの間を連通しており、光ファイバＦ２は、内側面６４ｂから開口部６４の内側に向けて突出している。光ファイバＦ２の先端面は、内側面６４ａに当接して位置決めされている。開口部６４には図示しない接着剤が導入されて、光ファイバＦ２の先端部がフェルール６０に固定される。

フェルール６０の前端面７１には、凹部７２が形成されている。凹部７２の底面には、レンズ８４が設けられている。レンズ８４は、光ファイバＦ２からの光を平行化（コリメート）し、或いは、光ファイバＦ２に向かう光を集光する。レンズ８４は、ファイバ保持孔６３の数に対応する数だけ設けられている。各レンズ８４の光軸は、各ファイバ保持孔６３に保持された各光ファイバＦ２の光軸と略一致している。

また、光コネクタ２は、凹部７２を埋め込む樹脂部７３を更に備える。樹脂部７３の表面７３ａは、フェルール６０の前端面７１と面一となるように平坦に形成されている。この表面７３ａは、光ファイバＦ２からの光軸を通過させる接続端であり、レンズ８４を介して、光ファイバＦ２の先端面と光学的に結合される。換言すれば、レンズ８４は、光ファイバＦ２と表面７３ａとの間の光路上に配置される。そして、表面７３ａは、接続先の相手側光コネクタから光ファイバＦ２に入射される光、もしくは光ファイバＦ２から接続先の相手側光コネクタへ出射される光を通過させる。

図１２は、光ファイバＦ２の先端面と表面７３ａとを結ぶ光路を拡大して示す断面図である。本実施形態では、レンズ８４と表面７３ａとの間の第一光路Ｌ３、及び光ファイバＦ２とレンズ８４との間の第二光路Ｌ４が、空気の屈折率（１．０）よりも大きい屈折率を有する媒質によって占められている。すなわち、第一光路Ｌ３は、樹脂部７３の構成材料によって占められている。また、第二光路Ｌ４は、フェルール６０の構成材料によって占められており、レンズ８４と、内側面６４ａと、第一光路Ｌ３を占める媒質とが、フェルール６０として一体に構成されている。そして、レンズ８４を境として、第一光路Ｌ３側の媒質と第二光路Ｌ４側の媒質とは、互いに屈折率差を有する。

本実施形態では、第二光路Ｌ４側の媒質の屈折率が、第一光路Ｌ３側の媒質よりも大きい。一実施例では、波長０．８μｍに対する第二光路Ｌ４側の媒質の屈折率は１．５〜１．６の範囲に含まれ、同波長に対する第一光路Ｌ３側の媒質の屈折率は１．０〜１．５の範囲に含まれる。

本実施形態のような構成を備える光コネクタであっても、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、本発明の光コネクタでは、レンズアレイとフェルールとが別体として構成される以外に、これらが一体として構成されることもできる。また、接続端の裏側にレンズが形成される構成、及び接続端にレンズが形成される構成のいずれであってもよい。本実施形態では、レンズアレイとフェルールとが一体として形成されているので、部品点数を少なくすることができる。

（変形例）
図１３は、第２実施形態の一変形例を示す図である。本変形例において第２実施形態と異なる点は、レンズの向き及びレンズの前後における屈折率の大小関係である。すなわち、本変形例では、図１２に示されたレンズ８４に代えてレンズ８５が設けられている。レンズ８４，８５の相違点は、図１２のレンズ８４が前方（Ｚ軸正方向）に凸であるのに対し、本変形例のレンズ８５は後方（Ｚ軸負方向）に凸となっている点である。

また、本変形例では、第二光路Ｌ４側の媒質の屈折率が、第一光路Ｌ３側の媒質よりも小さい。一実施例では、波長０．８μｍに対する第一光路Ｌ３側の媒質の屈折率は１．５〜１．６の範囲に含まれ、同波長に対する第二光路Ｌ４側の媒質の屈折率は１．０〜１．５の範囲に含まれる。

本変形例のような構成であっても、前述した第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では第一光路及び第二光路がそれぞれ単一の材料により占められている場合を例示したが、本発明では、第一光路及び第二光路はそれぞれ二以上の材料によって占められても良い。例えば、光導波路部材の先端面とレンズとの間に、フェルールの一部と接着剤とが介在しても良い。また、レンズと接続端との間に、接着剤とフェルールの一部とが介在しても良い。

１，２…光コネクタ、１０…フェルール、１１…後端、１２…開口部、１３…ファイバ保持孔、１３ａ…大径部、１３ｂ…小径部、１６…下端当接部、２１…前端、２２…第１接続部、２３…ファイバ保持面、２４…当接面、２４ａ…第１接続面、２４ｂ…第１下端面、２５…開放部、２８…後退部、３０…レンズアレイ、３１…裏面、３２…光入出射面、３３…当接面、３３ａ…第２接続面、３３ｂ…第２下端面、３４…レンズ、３５…第２接続部、３６…リブ、４１…表面、４３…平坦面、４４…第３接続部、５０…接着剤、５１…被覆、６０…フェルール、６１…後端面、６２…開口部、６３…ファイバ保持孔、６４…開口部、７１…前端面、７２…凹部、７３…樹脂部、８１…側面、８２…側面、８４，８５…レンズ、Ｆ１…光ファイバ束、Ｆ２…光ファイバ、Ｌ１，Ｌ３…第一光路、Ｌ２，Ｌ４…第二光路。

Claims (11)

1. 光導波路部材と光学的に結合され、接続先の光コネクタから前記光導波路部材に入射される光、もしくは前記光導波路部材から接続先の光コネクタへ出射される光を通過させる接続端と、
   前記光導波路部材と前記接続端との間の光路上に配置されたレンズと、
   を備え、
   前記レンズと前記接続端との間の第一光路、及び前記光導波路部材と前記レンズとの間の第二光路は、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する媒質によって占められており、
   前記レンズを境として前記第一光路側の前記媒質と前記第二光路側の前記媒質とが互いに屈折率差を有する、光コネクタ。
2. 前記第二光路側の前記媒質の屈折率が、前記第一光路側の前記媒質の屈折率よりも小さい、請求項１に記載の光コネクタ。
3. 前記第一光路側の前記媒質の屈折率が１．５〜１．６の範囲に含まれ、
   前記第二光路側の前記媒質の屈折率が１．３〜１．５の範囲に含まれる、請求項２に記載の光コネクタ。
4. 前記光導波路部材と前記接続端との間の光損失が最も小さくなる温度から±６０℃以内において、当該光コネクタと同一の構成を有する別の光コネクタと接続されたときの光損失の絶対値が１ｄＢ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。
5. 前記光導波路部材と前記接続端との間の光損失が最も小さくなる温度から±６０℃以内において、当該光コネクタと同一の構成を有する別の光コネクタと接続されたときの温度変化による光損失の変動が±０．４ｄＢ以内である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光コネクタ。
6. 前記変動が±０．３ｄＢ以内である、請求項５に記載の光コネクタ。
7. 前記変動が±０．２ｄＢ以内である、請求項６に記載の光コネクタ。
8. 前記第一光路側の前記媒質の屈折率と、前記第二光路側の前記媒質の屈折率との差の温度変化による変動が、１５．０×１０^−５／℃以下である、請求項５に記載の光コネクタ。
9. 前記第一光路側の前記媒質の屈折率と、前記第二光路側の前記媒質の屈折率との差の温度変化による変動が、１０．０×１０^−５／℃以下である、請求項６に記載の光コネクタ。
10. 前記第一光路側の前記媒質の屈折率と、前記第二光路側の前記媒質の屈折率との差の温度変化による変動が、５．０×１０^−５／℃以下である、請求項７に記載の光コネクタ。
11. 前記レンズと、前記接続端と、前記第一光路を占める前記媒質とが一体に構成されており、
    前記光導波路部材と前記レンズとが、前記第二光路を占める前記媒質を介して互いに対向している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光コネクタ。
    

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