JP2017191313A - 光導波路用コネクタ部材およびそれを用いた光コネクタキット、並びにそれによって得られる光配線 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路の反りおよび変形を抑制し、光接続損失の小さい接続を行うことのできる光導波路用コネクタ部材およびそれを用いた光コネクタキット、並びにそれによって得られる光配線を提供する。
【解決手段】光導波路２を載置する載置部３と、載置部３から光導波路２を挟んで立ち上がる一対の壁部４とを有するハウジング６を備えた光導波路用コネクタ部材１であって、一対の壁部４に、位置決め用のガイドピンが挿入されるガイドピン穴５がそれぞれ設けられ、一対の壁部４に設けられたガイドピン穴５の中心を結んで得られるガイドピン基準線Ｌと載置部３の光導波路載置面との垂直距離Ｂが、式（１）を満たすよう設定した。０．０１８ｍｍ≦Ｂ≦０．０４５ｍｍ・・・（１）
【選択図】図３

Description

本発明は、光導波路と他の導光路とを光学的に接続するために用いられる光導波路用コネクタ部材、およびそれを用いた光コネクタキット、並びにそれによって得られる光配線に関するものである。

近年、電子機器の集積化や大規模化により、機器内のボード間やボード上のチップ間等を接続するために多用されている電気配線の発熱やその消費電力が問題となってきている。そこで、これらの電気配線を、軽量、低発熱でフレキシブルな光導波路や光ファイバを利用した光配線（光インターコネクション）技術が開発されている。

このような光配線において、各ボード間等の連結に用いられる光コネクタは、形状や寸法、試験法のＪＩＳ等による標準化が進行しており、光コネクタ間の調芯連結様式も統一されているため、種類の異なる他のコネクタに対しても、容易に接続することができるようになっている（例えば、非特許文献１参照）。

例えば、図９に示すように、光導波路３１の端部（終端）にＰＭＴフェルール（光導波路用汎用型フェルール）３２を取り付けた第１の光コネクタと、多芯の光ファイバ３３の端部にＭＴフェルール（光ファイバ用汎用フェルール）３４を取り付けた第２の光コネクタを、２本のガイドピン３５を各光コネクタのガイドピン穴３６（図示されていないが、ＭＴフェルール３４にも一対のガイドピン穴３６が設けられている）にそれぞれ挿し入れることで、互いの光軸を高精度で位置決めした状態で、簡単に接続（光結合）することができる。なお、本発明では、光導波路と光ファイバとを総称して「導光路」ということがある。

光コネクタを用いて２つの導光路を接続（光結合）する際には、光接続損失をできるだけ小さくする必要がある。このため、通常、光コネクタにおいては、一対のガイドピン穴を基準に、導光路のコアまたはファイバが位置決めされており、導光路が複数のコアまたはファイバを有する場合には、接続面における各コアまたはファイバの厚み方向の中心を結んで得られる線が、一対のガイドピン穴の中心を結んで得られる線（以下「ガイドピン基準線」という）と一致するように設定されている。

しかしながら、光導波路は、通常薄いフィルム状であるため、光ファイバに比べて反りが発生しやすいという問題がある。反りのある光導波路を光コネクタに用いると、接続面における各コアの厚み方向の中心を結んで得られる線が直線にならないため、ガイドピン基準線と一致させることができない。そして、反りのある光導波路を用いた光コネクタを他のコネクタに接続させると、基準線に沿って水平方向に並ぶべき光軸がずれるため、多大な光接続損失が発生する。

このような問題を解決するため、例えば、特許文献１では、光コネクタに反り矯正部材を設け、反りのある光導波路に、反り矯正部材を押下げることにより、あるいは反り矯正部材の自重による圧力によって、光導波路の反りを矯正することが提案されている。

ＪＰＣＡ規格「ＰＭＴ光コネクタの詳細規格 ＪＰＣＡ−ＰＥ０３−０１−０７Ｓ−２００６」、社団法人日本電子回路工業会 平成１８年５月

特開２０１５−２２７９５８号公報

しかしながら、特許文献１のように、反りのある光導波路を、反り矯正部材で反りが解消されるまで押圧すると、無理な力が光導波路に掛かって変形して、光軸が一致した状態での接続（光結合）を行うことができないおそれがある。また、反り矯正部材で反りが解消されるまで押圧すると、その押圧に反発する力が生じるため、経時的に光コネクタが変形し、耐久性が低下するという問題が生じるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、光導波路の反りを解消するだけでなく、光導波路の変形や、経時的な光コネクタの変形をも抑制することができ、光接続損失の小さい接続を行うことのできる光導波路用コネクタ部材およびそれを用いた光コネクタキット、並びにそれによって得られる光配線を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、本発明は、光導波路を載置する載置部と、上記載置部から光導波路を挟んで立ち上がる一対の壁部とを有するハウジングを備えた光導波路用コネクタ部材であって、
上記一対の壁部に、位置決め用のガイドピンが挿入されるガイドピン穴がそれぞれ設けられ、上記一対の壁部に設けられたガイドピン穴の中心を結んで得られる線をガイドピン基準線Ｌとしたときに、ガイドピン基準線Ｌと上記載置部の光導波路載置面との垂直距離Ｂが、下記の式（１）を満たすよう設定されている光導波路用コネクタ部材を第１の要旨とする。
０．０１８ｍｍ ≦ Ｂ ≦ ０．０４５ｍｍ・・・（１）

また、コアとクラッドとを有する光導波路と、上記第１の要旨の光導波路用コネクタ部材とを備えた光コネクタキットであって、
上記光導波路が、コアの垂直方向の厚みをＨとし、載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みをＢ'としたときに、コアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが、下記の式（２）を満たすよう設定されている光コネクタキットを第２の要旨とする。
０．０１８ｍｍ ≦ Ｈ／２ ＋ Ｂ'≦ ０．０４５ｍｍ・・・（２）

なかでも、上記第２の要旨の光コネクタキットのうち、上記光導波路において、コアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが、さらに下記の式（３）を満たすよう設定されているものを第３の要旨とする。
０．１２ｍｍ ＜ Ｂ'／（Ｈ／２）＜ １．２ｍｍ・・・（３）

そして、上記第２および第３の要旨の光コネクタキットのうち、上記光導波路用コネクタ部材において、上記ハウジングの底面から光導波路載置面までの垂直距離をＣとし、上記ハウジングの底面からガイドピン基準線Ｌまでの垂直距離をＤとしたときに、上記光導波路のコアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが、下記の式（４）の関係を有するものを第４の要旨とする。
Ｄ ＝ Ｈ／２ ＋Ｂ'＋Ｃ・・・（４）

また、コアとクラッドとを有する光導波路と、上記第１の要旨の光導波路用コネクタ部材と、シートとを備えた光コネクタキットであって、
上記シートが光導波路と光導波路用コネクタ部材の間に配設されており、
上記光導波路のコアの垂直方向の厚みをＨとし、シートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みをＢ”としたときに、コアの垂直方向の厚みＨとシートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが、下記の式（５）を満たすよう設定されているものを第５の要旨とする。
０．０１８ｍｍ ≦ Ｈ／２ ＋ Ｂ”≦ ０．０４５ｍｍ・・・（５）

そして、上記第５の要旨の光コネクタキットのうち、上記光導波路のコアの垂直方向の厚みＨと、シートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが、さらに下記の式（６）を満たすよう設定されているものを第６の要旨とする。
０．１２ｍｍ ＜ Ｂ”／（Ｈ／２）＜ １．２ｍｍ・・・（６）

また、上記第５または第６の要旨の光コネクタキットのうち、上記光導波路用コネクタ部材において、上記ハウジングの底面から光導波路載置面までの垂直距離をＣとし、上記ハウジングの底面からガイドピン基準線Ｌまでの垂直距離をＤとしたときに、上記光導波路のコアの垂直方向の厚みＨとシートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが、下記の式（７）の関係を有するものを第７の要旨とする。
Ｄ ＝ Ｈ／２ ＋Ｂ”＋Ｃ・・・（７）

そして、上記第２〜７の要旨の光コネクタキットのうち、上記光導波路がさらに機能層を有し、上記機能層が載置部に接する側に設けられているものを第８の要旨とする。

さらに、光導波路と上記第１の要旨の光導波路用コネクタ部材とを備える光配線を第９の要旨とし、上記第９の要旨の光配線のうち、光導波路用コネクタ部材のハウジングの先端面と、ハウジングの載置部に保持される光導波路の端部先端面との距離Ｅが、５〜５０μｍに設定されているものを第１０の要旨とする。

本発明者らは、光接続損失の小さい接続を実現するため、光導波路を用いた光コネクタにおいて、光導波路の反りを解消するという課題に着目して鋭意研究を行った。その結果、光コネクタに用いる光導波路用コネクタ部材（以下「コネクタ部材」とする）において、コネクタ部材に設けられた一対のガイドピン穴の中心を結んで得られる線と、コネクタ部材の光導波路載置面との垂直距離を特定の範囲内に設定することにより、光導波路の反りを解消するだけでなく、光導波路の変形や、経時的な光コネクタの変形をも抑制することができることを見出し、本発明に到達するに至った。

なお、本発明において、「光接続損失の小さい接続」とは、光接続損失の許容値が１ｄＢ以下であることを意味するものである。

すなわち、本発明によれば、ガイドピン基準線Ｌと上記載置部の光導波路載置面との垂直距離Ｂが、上記式（１）を満たすようになっており、従来品に比べ膜厚の薄い光導波路に適するようになっている。このため、光導波路の反りを解消するために大きな力を必要としない。よって、蓋体等により押圧しても、光導波路は大きく変形することがなく、光軸の位置ずれが小さい状態での接続（光結合）が可能になる。また、押圧力が少なくて済むため、反発力が少なく、経時的な光コネクタの変形を抑制することができる。したがって、低コストで、光接続損失の小さい接続を行うことのできるコネクタ部材を提供することができる。なお、本発明において、「光軸の位置ずれが小さい状態での接続」とは、互いの導光路の光軸中心の位置ずれが１０μｍ以下の状態で接続することを意味する。

そして、本発明のコネクタ部材と、コアとクラッドとを有する光導波路とを備えた光コネクタキットであって、上記光導波路が、コアの垂直方向の厚みをＨとし、載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みをＢ'としたときに、コアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが、上記式（２）を満たすよう設定されているものは、本発明のコネクタ部材から得られる効果に加え、光導波路の厚みのばらつきが低減されるため、より光接続損失の小さい光コネクタを得ることができる。また、光導波路のコアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが上記式（２）を満たすよう設計されているため、ファイバを用いたコネクタとの接続を容易に行うことのできる光コネクタを得ることができる。

なかでも、光導波路において、コアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが、さらに上記の式（３）を満たすよう設定されている光コネクタキットは、コアとクラッドとの線膨張の差異による応力が低減されるため、反りの発生が抑制され、より光接続損失の小さい光コネクタを得ることができる。また、光導波路をコネクタ部材に取り付ける際の応力も緩和されるため、変形が抑制された光コネクタを得ることができる。さらに、光導波路において、環境温度変化に伴う応力が低減されるため、経時的な変形が抑制された光コネクタを得ることができる。

また、コネクタ部材において、上記ハウジングの底面から光導波路載置面までの垂直距離をＣとし、上記ハウジングの底面からガイドピン基準線Ｌまでの垂直距離をＤとしたときに、上記光導波路のコアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが、上記の式（４）の関係を有する光コネクタキットは、光導波路をコネクタ部材に接着層を介して取り付ける場合であっても、コアとクラッドの厚み方向の位置制御が容易であるため、より光接続損失の小さい光コネクタを得ることができる。

そして、本発明の光導波路用コネクタ部材と、コアとクラッドとを有する光導波路と、シートとを備えた光コネクタキットであって、
上記シートが光導波路と光導波路用コネクタ部材の間に配設されており、
上記光導波路のコアの垂直方向の厚みをＨとし、シートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みをＢ”としたときに、コアの垂直方向の厚みＨとシートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが、上記の式（５）を満たすよう設定されているものは、本発明のコネクタ部材から得られる効果に加え、光導波路の厚みのばらつきが低減されるため、より光接続損失の小さい光コネクタを得ることができる。また、光導波路のコアの垂直方向の厚みＨとシートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが上記式（５）を満たすよう設計されているため、ファイバを用いたコネクタとの接続を容易に行うことのできる光コネクタを得ることができる。さらに、シートが有する性質によって、耐衝撃性、防振性、難燃性、接着性等の機能を向上させることができる。

なかでも、上記光導波路のコアの垂直方向の厚みＨと、シートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが、さらに上記の式（６）を満たすよう設定されているものは、コアとクラッドとの線膨張の差異による応力が低減されるため、反りの発生が抑制され、より光接続損失の小さい光コネクタを得ることができる。また、光導波路をコネクタ部材に取り付ける際の応力も緩和されるため、変形が抑制された光コネクタを得ることができる。さらに、光導波路において、環境温度変化に伴う応力が低減されるため、経時的な変形が抑制された光コネクタを得ることができる。

また、上記光導波路用コネクタ部材において、上記ハウジングの底面から光導波路載置面までの垂直距離をＣとし、上記ハウジングの底面からガイドピン基準線Ｌまでの垂直距離をＤとしたときに、上記光導波路のコアの垂直方向の厚みＨとシートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが、上記の式（７）の関係を有するものは、光導波路をコネクタ部材に接着層等を介して取り付ける場合であっても、コアとクラッドの厚み方向の位置制御が容易であるため、より光接続損失の小さい光コネクタを得ることができる。

そして、上記光導波路がさらに機能層を有し、上記機能層が載置部に接する側に設けられていると、光導波路自体に耐衝撃性、防振性、難燃性、接着性等の機能を付与することができ、より一層耐久性に優れた光コネクタを得ることができる。

また、上記光コネクタによる接続構造を備えた光配線は、低コストで、光接続損失の小さい、高品質の光接続構造を提供することができる。なかでも、光導波路用コネクタ部材のハウジングの先端面と、ハウジングの載置部に保持される光導波路の端部先端面との距離Ｅが、５〜５０μｍに設定されているものは、上記光接続構造において、他の導光路が保持された光コネクタとの接続と取り外しを繰り返しても、光導波路の端部先端面が損傷することがないため、光接続損失が上昇しにくく、長期にわたって良好に使用することができる。また、接続相手の端面と、このコネクタ部材に保持される光導波路の端部との距離が、光接続損失に与える影響を殆ど無視できる程度に短いため、好適である。

本発明の実施形態の一つである光コネクタキットを用いて得られる光コネクタの斜視図である。 上記光コネクタの説明図である。 上記光コネクタに用いたコネクタ部材の説明図である。 （ａ）上記コネクタ部材の変形例を部分的に示す斜視図であり、（ｂ）はその説明図である。 （ａ）は上記光コネクタに用いた光導波路のクラッドの変形例を部分的に示す説明図であり、（ｂ）および（ｃ）は上記光コネクタの変形例を部分的に示す説明図である。 上記光コネクタによる接続構造を備えた光配線の説明図である。 本発明の実施例および比較例において、光導波路を評価する方法を説明する図である。 本発明の実施例および比較例において、コネクタ部材を評価する方法を説明する図である。 一般的な光コネクタによる接続構造の説明図である。

つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の光コネクタキットを用いて得られる光コネクタを示し、図２は、上記光コネクタの構成を説明している。この光コネクタに用いる光コネクタキットは、コネクタ部材１と光導波路２とからなっており、上記コネクタ部材１は、光導波路２を載置する載置部３とこの載置部３から光導波路２を挟んで立ち上がる一対の壁部４とを有するハウジング６と、載置部３に載置された光導波路２に当接させてこれを固定するための蓋体７とからなっている。なお、図１および図２において、各部分は模式的に示したものであり、実際の厚み、大きさ等とは異なっている（以下の図においても同じ）。

上記コネクタ部材１において、ハウジング６の一対の壁部４には、他の光コネクタと突き合せられ接続に供される側の先端面４ａに、他の光コネクタとの接続に用いられるとともに、光導波路２を載置する際の位置決めとして用いられるガイドピン挿入用のガイドピン穴５がそれぞれ設けられており、これらは先端面４ａから光導波路２の端部が入り込む基端面４ｂまで貫通している。

そして、コネクタ部材１のハウジング６は、図３に示すように、これらのガイドピン穴５の中心を結んで得られる線をガイドピン基準線Ｌとしたときに、ガイドピン基準線Ｌと載置部３の光導波路２の載置面との垂直距離Ｂが、下記の式（１）を満たすようになっている。これが本発明の大きな特徴のひとつである。なお、図３では、コネクタ部材１において、ハウジング６と光導波路２の間に隙間が設けられているが、この隙間は各部材を明確に区別するため便宜上記載したものであり、実際のものとは異なっている（以下の図においても同じ）。
０．０１８ｍｍ ≦ Ｂ ≦ ０．０４５ｍｍ・・・（１）

このコネクタ部材１によれば、ガイドピン基準線Ｌと載置部３の光導波路２の載置面との垂直距離Ｂが従来品より短い所定の範囲に設定されている。このため、従来品に比べ膜厚の薄い光導波路２を採用することができ、光導波路２に反りが生じたとしても、その反りの解消に大きな力が不要となる。よって、蓋体７による押圧が小さくて済み、光導波路２は大きく変形することがなく、その反発力も小さくなるため、光コネクタの変形を長期にわたって抑制することができる。したがって、低コストで、耐久性に優れ、互いの光軸をより一致させた状態で光結合を行うことができる光コネクタを提供することができる。

なかでも、コネクタ部材１として、ハウジング６の底面から光導波路載置面までの垂直距離をＣとし、上記ハウジング６の底面からガイドピン基準線Ｌまでの垂直距離をＤとしたときに、上記光導波路２のコア９の垂直方向の厚みＨと載置部３に接する面からコア９までの垂直方向の厚みＢ'とが、下記の式（４）の関係を有するものが好ましい。これらが式（４）の関係を有すると、光導波路２を接着層等を介してコネクタ部材１に取り付けて光コネクタを得る場合に、接着層等の厚みの如何を問わずコア９とクラッド１０の厚み方向の位置制御が容易になるため、より光接続損失の小さい光コネクタを得ることができる。また、上記ハウジング６の底面から光導波路載置面までの垂直距離Ｃが１．２０５ｍｍ以上１．２３２ｍｍ以下の範囲にあると、より厚み方向の位置制御が容易となるため、好ましい。
Ｄ ＝ Ｈ／２ ＋Ｂ'＋Ｃ・・・（４）

このようなコネクタ部材１に用いられるハウジング６と蓋体７は、光不透過性の樹脂、あるいは光透過性の樹脂に顔料等の色素やチタン等の増量材を加えて、濃色または黒色等の光不透過性とした樹脂を用いて、トランスファー成形、モールド成形、インジェクション成形等により形成することができる。

一方、光コネクタキットとして、上記コネクタ部材１に組み合わせて用いられる光導波路２は、例えば、図３に示すように、複数のコア９と、これらを狭持するように上下に設けられたクラッド１０（アンダークラッドおよびオーバークラッド）とを備えている。

このような光導波路２は、例えば、エポキシ樹脂等の紫外線硬化樹脂を用いて、露光マスクを用いたフォトリソグラフィ等により、クラッド１０とコア９とを、順次パターニングしながら積層する方法によって得ることができる。そして、コア９に入射した光信号は、コア９内のみを通って伝達されるように、コア９の屈折率（光屈折率）が、上記クラッド１０の屈折率より高くなるように設計されている。

なかでも、上記光導波路２としては、コア９の垂直方向の厚みＨと載置部３に接する面からコア９までの垂直方向の厚みＢ'とが、下記の式（２）を満たすよう設定されているものが好ましい。すなわち、コア９の垂直方向の厚みＨと載置部３に接する面からコア９までの垂直方向の厚みＢ'とが、下記の式（２）を満たしていると、光導波路２の厚みのばらつきの低減と、ファイバを用いたコネクタとの接続の容易性とのバランスに優れるためである。
０．０１８ｍｍ ≦ Ｈ／２ ＋ Ｂ'≦ ０．０４５ｍｍ・・・（２）

また、上記光導波路２としては、コア９の垂直方向の厚みＨと載置部３に接する面からコア９までの垂直方向の厚みＢ'とが、さらに下記の式（３）を満たすよう設定されているものが好ましい。コア９の垂直方向の厚みＨと載置部３に接する面からコア９までの垂直方向の厚みＢ'とが、下記の式（３）を満たしていると、コア９とクラッド１０との線膨張の差異による応力が低減されるため、反りの発生が抑制され、コネクタ部材１に取り付ける際の応力も緩和されるため、変形が抑制された光コネクタを得ることができる。さらに、光導波路２において、環境温度変化に伴う応力が低減され、光コネクタの経時的な変形を抑制することができる。
０．１２ｍｍ ＜ Ｂ'／（Ｈ／２）＜ １．２ｍｍ・・・（３）

なお、上記クラッド１０の垂直方向の厚みＢ'は、０．００３ｍｍ以上０．０２８ｍｍ以下であることが好ましく、上記コア９の垂直方向の厚みＨは、０．０３５ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。上記クラッド１０の垂直方向の厚みＢ'および上記コア９の垂直方向の厚みＨが、それぞれ上記範囲内にあると、より耐久性に優れ、互いの光軸をより一致させた状態で光結合を行うことができる光コネクタを得ることができる。

上記光コネクタキットには、コネクタ部材１の付属品として、ガイドピン穴５に挿入するためのガイドピンと、光導波路２を通した状態でハウジング６に組み合わされるブーツ部８とが設けられるが、これらの構成は、従来と同様であり、その図示と説明を省略する。また、コネクタ部材によっては、ハウジングの基端面側に、ブーツ部を一体形成したものがある。その場合は、別部材としてブーツ部を組み合わせる必要はない。

なお、上記実施の形態のコネクタ部材１において、ハウジング６は、図３に示すように、載置部３と、載置部３から光導波路２を挟んで立ち上がる一対の壁部４とを有し、先端面４ａ方向から見るとコ字状になっており、その開口が蓋体７で塞がれるようになっているが、図４（ａ）に模式的に示すように、全体が初めから筒状になっているものであってもよい。この場合、蓋体７は不要である。また、この場合も、図４（ｂ）に示されるように、それぞれの距離、厚みを適宜設定することができる。

さらに、上記実施の形態において、光導波路２のクラッド１０は、アンダークラッドおよびオーバークラッドを備えているが、図５（ａ）の符号１１で示すように、さらに機能層１１を備えていてもよい。この場合、光導波路２の載置部３に接する面からコア９までの垂直方向の厚みＢ'は、図５（ａ）に示すとおり、上記機能層１１を含めた距離となる。この構成によると、機能層１１に付与する機能を適宜設計することによって、コネクタキットの性能を高めることが可能になる。

上記機能層１１としては、例えば、難燃層、高硬度層、防汚層、滑り性付与層、帯電防止層、厚み調整層、平滑性付与層、接着層等があげられる。また、機能層１１は、各種添加物を含んでいてもよい。このような添加物としては、例えば、難燃剤、ハードオート材料、長鎖脂肪族化合物、滑剤、導電性ポリマー、レベリング剤、各種フィラー、可塑剤、離型剤等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。また、機能層１１は、単層であってもよいし、複層であってもよい。そして、上記機能層１１は、機能層を形成する材料組成物を、例えば、コーティング等の手法によって光導波路２の載置部面と接する側に積層することによって得ることができる。

また、上記実施の形態において、光導波路２が、コネクタ部材１の載置部３に直接載置されているが、光導波路２と、コネクタ部材１の載置部３とは直接接しなくてもよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、光導波路２を、シート１２を介してコネクタ部材１の載置部３に載置していてもよい。この場合、光導波路２のコア９の垂直方向の厚みをＨとし、シート１２の載置部３に接する面からコア９までの垂直方向の厚みをＢ”としたときに、下記の式（５）を満たすよう設定されていることが必要である。この構成によっても、上記実施例の形態と同様の効果を奏することができるだけでなく、シート１２の厚みや機能を適宜設計することによって、より簡便にコネクタキットの性能を高めることが可能になる。なお、図５（ｂ）では、シート１２が、ハウジング６および光導波路２との間に隙間を設けて配置されているが、この隙間は各部材を明確に区別するため便宜上記載したものであり、実際のものとは異なっている（以下の図においても同じ）。
０．０１８ｍｍ ≦ Ｈ／２ ＋ Ｂ”≦ ０．０４５ｍｍ・・・（５）

そして、上記光導波路２のコア９の垂直方向の厚みＨと、シート１２の載置部３に接する面からコア９までの垂直方向の厚みＢ”とが、さらに下記の式（６）を満たすよう設定されていると、上記の実施の形態と同様に、コア９とクラッド１０との線膨張の差異による応力が低減されるため、反りの発生が抑制され、コネクタ部材１に取り付ける際の応力も緩和されるため、変形が抑制された光コネクタを得ることができる。また、光導波路２において、環境温度変化に伴う応力が低減され、光コネクタの経時的な変形を抑制することができる。
０．１２ｍｍ ＜ Ｂ”／（Ｈ／２）＜ １．２ｍｍ・・・（６）

さらに、上記コネクタ部材１において、ハウジング６の底面から光導波路載置面までの垂直距離をＣとし、上記ハウジング６の底面からガイドピン基準線Ｌまでの垂直距離をＤとしたときに、上記光導波路２のコア９の垂直方向の厚みＨとシート１２の載置部３に接する面からコア９までの垂直方向の厚みＢ”とが、下記の式（７）の関係を有すると、光導波路２を、接着層等を介してコネクタ部材１に取り付けて光コネクタを得る場合に、接着層等の厚みの如何を問わずコア９とクラッド１０の厚み方向の位置制御が容易になるため、より光接続損失の小さい光コネクタを得ることができる。また、上記ハウジング６の底面から光導波路載置面までの垂直距離Ｃが１．２０５ｍｍ以上１．２３２ｍｍ以下の範囲にあると、より厚み方向の位置制御が容易となる。
Ｄ ＝ Ｈ／２ ＋Ｂ”＋Ｃ・・・（７）

上記シート１２としては、例えば、前記機能層と同様の機能（難燃性、高硬度性、防汚性、滑り性付与、帯電防止、厚み調整、平滑性付与、接着性）等を有するシートがあげられる。また、シート１２は、各種添加物を含んでいてもよく、例えば、難燃剤、ハードオート材料、長鎖脂肪族化合物、滑剤、導電性ポリマー、レベリング剤、各種フィラー、可塑剤、離型剤等を含んでいてもよい。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。さらに、シート１２は、単層であってもよいし、複層であってもよい。

上記シート１２を備える光コネクタキットは、例えば、光導波路２をコネクタ部材１のハウジング６に載置する前に、その載置部３にシート１２を載置し、このシート１２の上に、光導波路２を載置して得ることができる。シート１２は、ハウジング６の載置部３およびクラッド１０の載置部３に接する面の少なくとも一方に固定してもよいし、どちらにも固定しなくてもよい。シート１２を固定する方法は、例えば、接着、粘着、融着等があげられるが、これらに限定されない。

また、図５（ｃ）に示すように、光導波路２が機能層１１を備えた場合も、当然、光導波路２を、シート１２を介してハウジング６の載置部３に載置していてもよい。この場合、機能層１１およびシート１２を設ける利点の双方が得られる。

つぎに、上記光コネクタによる接続構造を備えた光配線の一例を図６に示す。図６は、ハウジング６に光導波路２の端部を保持させた状態を部分的に示したもので、ハウジング６に保持される光導波路２の端部先端面２ａが、光導波路用コネクタ部材１のハウジング６の先端面４ａから距離Ｅだけ内側に入っている。

上記光配線によると、低コストで、光接続損失の小さい、高品質の光接続構造を提供することができる。しかも、光導波路用コネクタ部材１のハウジング６の先端面４ａから、光導波路２の端部先端面２ａが内側に入っているため、上記光接続構造において、他の導光路が保持された光コネクタとの接続と取り外しを繰り返しても、光導波路２の端部先端面２ａが損傷することがない。このため、光接続損失が上昇しにくく、長期にわたって良好に使用することができる。

上記光導波路用コネクタ部材１のハウジング６の先端面４ａと、ハウジング６に保持される光導波路２の端部先端面２ａとの距離Ｅは、５〜５０μｍに設定することが好ましく、なかでも、５〜２０μｍに設定することがより好ましい。すなわち、上記距離Ｅが大きすぎると、光結合させる相手との距離が離れて光接続損失が上昇し、その上昇率が無視できないものとなるおそれがあり、好ましくない。また、上記距離Ｅが小さすぎると、接続相手となる光コネクタの先端面から光ファイバが突出している場合や、その相手の光コネクタの先端面自体に凹凸がある場合、それらの凸部によって、光導波路２の端部先端面２ａが損傷するおそれがあり、好ましくない。

つぎに、本発明の実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

〔アンダークラッドおよびオーバークラッドの形成材料〕
まず、光導波路の形成材料として、下記のものを調製した。
成分ａ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、ｊＥＲ１００１）６０部。
成分ｂ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）３０部。
成分ｃ：エポキシ樹脂（ＤＩＣ社製、ＥＸＡ−４８１６）１０部。
成分ｄ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−１０１Ａ）０．５部。
成分ｅ：酸化防止剤（共同薬品社製、Ｓｏｎｇｎｏｘ１０１０）０．５部。
成分ｆ：酸化防止剤（三光社製、ＨＣＡ）０．５部。
成分ｇ：乳酸エチル（溶剤）５０部。
これら成分ａ〜ｇを混合することにより、アンダークラッドおよびオーバークラッドの形成材料を調製した。

〔コアの形成材料〕
成分ｈ：エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、ＹＤＣＮ−７００−３）５０部。
成分ｉ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、ｊＥＲ１００２）３０部。
成分ｊ：エポキシ樹脂（大阪ガスケミカル社製、オグソールＰＧ−１００）２０部。 成分ｋ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−１０１Ａ）０．５部。
成分ｌ：酸化防止剤（共同薬品社製、Ｓｏｎｇｎｏｘ１０１０）０．5部。
成分ｍ：酸化防止剤（三光社製、ＨＣＡ）０．１２５部。
成分ｎ：乳酸エチル（溶剤）５０部。
これら成分ｈ〜ｎを混合することにより、コアの形成材料を調製した。

〔実施例１〜１０、比較例１〕
＜コネクタ部材の準備＞
まず、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を、所定の金型に射出成形することにより、図１に示すハウジング６と、蓋体７、ブーツ部８を作製した。その際、上記ハウジング６の垂直距離Ｂ、垂直距離Ｃ、垂直距離Ｄをそれぞれ後記の表１に示すとおりの寸法とした。上記各垂直距離は、それぞれ以下のとおりである。また、蓋体７は、載置部３に載置された光導波路２の上面に当接する厚みにそれぞれ形成されている。
垂直距離Ｂ：一対の壁部４に設けられたガイドピン穴５の中心を結んで得られる線をガイドピン基準線Ｌとしたとき、ガイドピン基準線Ｌと載置部３の光導波路載置面との垂直距離。
垂直距離Ｃ：ハウジング６の底面から光導波路載置面までの垂直距離。
垂直距離Ｄ：ハウジング６の底面から上記ガイドピン基準線Ｌまでの垂直距離。

＜光導波路の準備＞
電気回路基板として、幅３ｍｍ、厚み１５μｍのポリイミドフィルムを準備した。そして、この電気回路基板の片面に、上記各形成材料を用いて、アンダークラッド、コア、オーバークラッドを、いずれも所定のマスク露光によるパターニングを行うことによって積層形成し、後記の表１に示される寸法（単位はｍｍ）となるように、図３に模式的に示される光導波路２を作製した（全長５ｃｍ）。なお、上記光導波路２において、コア数は１２とし、コアの幅４０μｍ、コアピッチを２５０μｍとした。

＜光コネクタの組み立て＞
下面（ハウジングの載置部側の面）に接着剤が塗布された光導波路２を、ハウジング６の載置部３の所定位置にセットした。そして、その上に蓋体７を被せ、ブーツ部８を嵌め込み、トルクをかけて押圧後、接着剤を硬化させて全体を一体化することにより、光コネクタを作製した。ただし、実施例３のみ、光導波路２の上面にも接着剤を塗布して、ハウジング６の載置部３にセットした。

このようにして得られた実施例１〜１０と比較例１について、後記の表１に示す項目について評価し、その結果を表１に併せて示した。各評価項目における評価方法は、以下のとおりである。

〔厚みばらつき〕
光コネクタの組み立て前に、実施例１〜１０と比較例１の光コネクタに用いられる各光導波路２を、測長顕微鏡（ミツトヨ社製、ＢＦ−３０１７Ｄ）を用いて観察し、ハウジング６に接する側のクラッド１０表面からコア９表面までの厚みα（図７参照）を、全チャンネル（１２個のコアすべて）についてそれぞれ測定した。そして、得られた測定値から、最大値と最小値の差を求め、下記の指標に当てはめることにより、光導波路２の厚みのばらつきを評価した。
◎（非常に良い）：５μｍ以下
○（良い）：５μｍを超え７μｍ以下
△（合格）：７μｍを超え１０μｍ以下
×（悪い）：１０μｍを超える

〔反り量〕
光コネクタの組み立て前に、実施例１〜１０と比較例１の光コネクタに用いられる各光導波路２を、測長顕微鏡（ミツトヨ社製、ＢＦ−３０１７Ｄ）を用いて観察し、ハウジング６に接する側のクラッド１０表面の両端ｍ₀を結んで得られた線を仮想線Ｍとするとき、仮想線Ｍを等分する点ｍ₁からハウジング６に接する側のクラッド１０表面までの最短距離β（図７参照）を測定した。そして、得られた最短距離βを下記の指標に当てはめることにより、光導波路２の反り量を評価した。
◎（非常に良い）：１５μｍ以下
○（良い）：１５μｍを超え３０μｍ以下
△（合格）：３０μｍを超え４０μｍ以下
×（悪い）：４０μｍを超える

〔コア位置ずれ〕
実施例１〜１０と比較例１の光コネクタに用いた各光導波路２を、測長顕微鏡（ミツトヨ社製、ＢＦ−３０１７Ｄ）を用いて観察し、一対のガイドピン穴５の中心を結んで得られるガイドピン基準線Ｌとコア９の厚み中心点ｐとの最短距離γ（図８参照）を、全チャンネル（１２個のコアすべて）についてそれぞれ測定した。そして、得られた最短距離γの平均を下記の指標に当てはめることにより、コア９位置のずれを評価した。
◎（非常に良い）：８μｍ以下
○（良い）：８μｍを超え１２μｍ以下
△（合格）：１２μｍを超え２０μｍ以下
×（悪い）：２０μｍを超える

〔ハウジング変形〕
実施例１〜１０と比較例１の光コネクタの各ハウジング６を、測長顕微鏡（ミツトヨ社製、ＢＦ−３０１７Ｄ）を用いて観察し、ハウジング６の載置部３の両端（壁部との接点）ｑ₀を結んで得られた線を仮想線Ｑとしたとき、仮想線Ｑを等分する点ｑ₁からハウジング６表面までの最短距離δ（図８参照）を測定した。そして、得られた最短距離δを下記の指標に当てはめることにより、ハウジング６の変形を評価した。
◎（非常に良い）：３μｍ以下
○（良い）：３μｍを超え５μｍ以下
×（悪い）：５μｍを超える

上記表１の結果から、実施例１〜１０のすべてにおいて、光導波路２において、厚みばらつきおよび反り量が抑制されており、また、光コネクタにおいて、コア９位置ずれおよびハウジング６の変形が抑制されていることがわかる。なかでも、実施例４〜８は、４つの評価項目のうち、３つ以上で◎評価を得ており、とりわけ優れていることがわかる。一方、比較例１は従来の汎用品に相当するものであるが、いずれの評価項目でも×の評価であり、光接続損失の大きい光コネクタとなることがわかる。さらに、実施例１〜１０に準じて、光導波路２のクラッドに機能層１１を設けた光コネクタ、および光導波路２をシート１２を介してコネクタ部材１の載置部３に載置した光コネクタにおいても実施例１〜１０と同様の評価を行ったが、いずれも実施例１〜１０と同様の優れた結果が得られた。

本発明は、光接続損失の小さい接続を行うことのできる光コネクタに用いることができる。

１ 光導波路用コネクタ部材
２ 光導波路
３ 載置部
４ 壁部
５ ガイドピン穴
６ ハウジング
Ｌ ガイドピン基準線
Ｂ 垂直距離

Claims (10)

1. 光導波路を載置する載置部と、上記載置部から光導波路を挟んで立ち上がる一対の壁部とを有するハウジングを備えた光導波路用コネクタ部材であって、
   上記一対の壁部に、位置決め用のガイドピンが挿入されるガイドピン穴がそれぞれ設けられ、上記一対の壁部に設けられたガイドピン穴の中心を結んで得られる線をガイドピン基準線Ｌとしたときに、ガイドピン基準線Ｌと上記載置部の光導波路載置面との垂直距離Ｂが、下記の式（１）を満たすよう設定されていることを特徴とする光導波路用コネクタ部材。
   ０．０１８ｍｍ ≦ Ｂ ≦ ０．０４５ｍｍ・・・（１）
2. コアとクラッドとを有する光導波路と、請求項１記載の光導波路用コネクタ部材とを備えた光コネクタキットであって、
   上記光導波路が、コアの垂直方向の厚みをＨとし、載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みをＢ'としたときに、コアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが、下記の式（２）を満たすよう設定されていることを特徴とする光コネクタキット。
   ０．０１８ｍｍ ≦ Ｈ／２ ＋ Ｂ'≦ ０．０４５ｍｍ・・・（２）
3. 上記光導波路において、コアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが、さらに下記の式（３）を満たすよう設定されている請求項２記載の光コネクタキット。
   ０．１２ｍｍ ＜ Ｂ'／（Ｈ／２）＜ １．２ｍｍ・・・（３）
4. 上記光導波路用コネクタ部材において、上記ハウジングの底面から光導波路載置面までの垂直距離をＣとし、上記ハウジングの底面からガイドピン基準線Ｌまでの垂直距離をＤとしたときに、上記光導波路のコアの垂直方向の厚みＨと載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ'とが、下記の式（４）の関係を有する請求項２または３記載の光コネクタキット。
   Ｄ ＝ Ｈ／２ ＋Ｂ'＋Ｃ・・・（４）
5. コアとクラッドとを有する光導波路と、請求項１記載の光導波路用コネクタ部材と、シートとを備えた光コネクタキットであって、
   上記シートが光導波路と光導波路用コネクタ部材の間に配設されており、
   上記光導波路のコアの垂直方向の厚みをＨとし、シートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みをＢ”としたときに、コアの垂直方向の厚みＨとシートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが、下記の式（５）を満たすよう設定されていることを特徴とする光コネクタキット。
   ０．０１８ｍｍ ≦ Ｈ／２ ＋ Ｂ”≦ ０．０４５ｍｍ・・・（５）
6. 上記光導波路のコアの垂直方向の厚みＨと、シートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが、さらに下記の式（６）を満たすよう設定されている請求項５記載の光コネクタキット。
   ０．１２ｍｍ ＜ Ｂ”／（Ｈ／２）＜ １．２ｍｍ・・・（６）
7. 上記光導波路用コネクタ部材において、上記ハウジングの底面から光導波路載置面までの垂直距離をＣとし、上記ハウジングの底面からガイドピン基準線Ｌまでの垂直距離をＤとしたときに、上記光導波路のコアの垂直方向の厚みＨとシートの載置部に接する面からコアまでの垂直方向の厚みＢ”とが、下記の式（７）の関係を有する請求項５または６記載の光コネクタキット。
   Ｄ ＝ Ｈ／２ ＋Ｂ”＋Ｃ・・・（７）
8. 上記光導波路がさらに機能層を有し、上記機能層が載置部に接する側に設けられている請求項２〜７のいずれか一項に記載の光コネクタキット。
9. 光導波路と請求項１記載の光導波路用コネクタ部材とを備えることを特徴とする光配線。
10. 光導波路用コネクタ部材のハウジングの先端面と、ハウジングの載置部に保持される光導波路の端部先端面との距離Ｅが、５〜５０μｍに設定されている請求項９記載の光配線。

Images