JP2018169581A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ本体部に収容される光ファイバとレンズアレイにおけるレンズとの間の光軸ずれに起因する光損失を低減することができる光コネクタを提供する。【解決手段】光コネクタ１０は、アレイ状に配列された複数の光ファイバを収容するコネクタ本体部２４と、複数の光ファイバに対応する複数のレンズ４４を含むレンズアレイ４２と、を有し、レンズアレイが、少なくとも、ベース材と、ベース材に含有され、ベース材と屈折率が整合した固形材とから構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、レンズアレイを有する光コネクタに関する。

データセンタ内における光ファイバを用いた光配線の構築にあたっては、データ通信量の増大による大規模化等に対処するため、多心の光コネクタを用いることが一般的になっている。また、長距離伝送、大容量伝送の要求が高まっており、光配線を構築する光ファイバとして、これらの要求を満たしうるシングルモードの光ファイバが利用されるようになってきている。

多心の光コネクタにおいて、光ファイバを接続する方式としては、フィジカル・コンタクト（ＰＣ）方式とレンズ方式とが知られている。ＰＣ方式では、接続すべき光ファイバアレイにおける光ファイバの先端同士を押圧力により互いに突き合わせて物理的に接触させることにより、光ファイバを物理的に接続する。一方、レンズ方式では、光ファイバアレイの各光ファイバに対応したレンズを有するレンズアレイが光コネクタに設けられており、レンズアレイが設けられた光コネクタを対向させて固定することにより、レンズを介して光ファイバを光学的に接続する。

特許文献１には、フェルール本体部と、複数のレンズが形成されているレンズ部材とが接合されている光コネクタが記載されている。また、特許文献２には、複数の光ファイバを中に位置決めさせたフェルール本体と、光ファイバと整列されているレンズアレイを有するビーム拡大要素とを備える光ファイバーアセンブリが記載されている。

特開２０１６−９０８１号公報 特表２０１４−５１７３５６号公報

ＰＣ方式の場合、光ファイバアレイの各光ファイバを物理的に接触させるために必要な押圧力は、光ファイバアレイの心線数に比例することになる。しかしながら、押圧力は、部材の強度、光コネクタの挿抜性の観点から無制限に増大させることはできない。このため、ＰＣ方式の場合、心線数が例えば３０心以上の超多心のファイバアレイの接続に対応することは困難である。一方、レンズ方式の場合、ＰＣ方式のような押圧力による制限がないため、超多心のファイバアレイの接続に対応することが可能である。

しかしながら、従来のレンズ方式の場合、レンズアレイが設けられるコネクタ本体部とレンズアレイとの間の線膨張係数の差が大きい。このため、温度変化により光ファイバの光軸とレンズアレイにおけるレンズの光軸との間にずれが生じ、この光軸のずれに起因する光損失が大きくなっている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コネクタ本体部に収容される光ファイバとレンズアレイにおけるレンズとの間の光軸ずれに起因する光損失を低減することができる光コネクタを提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、アレイ状に配列された複数の光ファイバを収容するコネクタ本体部と、前記複数の光ファイバに対応する複数のレンズを含むレンズアレイと、を有し、前記レンズアレイが、少なくとも、ベース材と、前記ベース材に含有され、前記ベース材と屈折率が整合した固形材とから構成されていることを特徴とする光コネクタが提供される。

本発明によれば、コネクタ本体部に収容される光ファイバとレンズアレイにおけるレンズとの間の光軸ずれに起因する光損失を低減することができる。

図１は、本発明の第１実施形態による光コネクタを示す斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態による光コネクタを示す分解斜視図である。 図３は、本発明の第１実施形態による光コネクタの接続を説明する平面図である。 図４は、本発明の第１実施形態による光コネクタのＭＰＯコネクタのコネクタハウジングに収容された態様で接続される場合を示す斜視図である。 図５は、本発明の第２実施形態による光コネクタを示す斜視図である。 図６は、背景技術による光コネクタにおける光ファイバとレンズアレイにおけるレンズとの光軸ずれを説明する平面図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による光コネクタについて図１乃至図４を用いて説明する。

まず、本実施形態による光コネクタの構成について図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２は、それぞれ本実施形態による光コネクタを示す斜視図及び分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態による光コネクタ１０は、フェルール１２と、レンズアレイプレート１４と、一対のガイドピン１６、１６とを有している。本実施形態による光コネクタ１０は、多心の光コネクタであり、複数の光ファイバ１８が固定され、複数の光ファイバ１８を接続の相手方の他の光コネクタに固定された複数の光ファイバにそれぞれ接続するためのものである。

本実施形態による光コネクタ１０に固定される複数の光ファイバ１８は、複数の光ファイバテープ心線２０を複数枚積層した形態で用いられている。ここで、光ファイバテープ心線２０は、平行に並べられた所定数の光ファイバ１８が、紫外線硬化樹脂等の樹脂からなる被覆２２で一体的に被覆されたものである。なお、光ファイバ１８はコアとクラッドを有する石英系の光ファイバであり、ガラス光ファイバの外周に紫外線硬化樹脂等の樹脂からなる被覆を有する光ファイバ心線である。なお、複数の光ファイバ１８は、光ファイバテープ心線の形態に限定されるものではなく、単心の光ファイバ心線を複数用いたものであってもよい。複数の光ファイバ１８は、ケーブル、コード等に内蔵されたものであってもよい。なお、図１では、複数の光ファイバテープ心線２０の積層体とした複数の光ファイバ１８を有する本実施形態による光コネクタ１０を示している。

フェルール１２は、アレイ状に配列された複数の光ファイバ１８を整列して収容するコネクタ本体部であり、フェルール本体部２４と、鍔部２６とを有している。フェルール本体部２４及び鍔部２６を含むフェルール１２は、後述するようにフィラーを含む樹脂からなるものである。フェルール１２において、フェルール本体部２４は光コネクタ１０の前側（接続端側）に設けられ、鍔部２６は光コネクタ１０の後側に設けられている。フェルール１２は、多心光コネクタ用のフェルールである。具体的には、フェルール１２は、ＭＴ（Mechanically Transferable）フェルールであり、例えば、国際電気標準会議によるＩＥＣ ６１７５４−５、日本工業規格によるＪＩＳ Ｃ ５９８１等の規格に適合又は準拠したものになっている。

フェルール本体部２４は、光コネクタ１０の上下方向に扁平な直方体状であって、光コネクタ１０の前後方向を長手方向とする一対の矩形状の側面を有する直方体状の外形を有している。また、鍔部２６は、フェルール本体部２４よりも高さと幅が共に大きい光コネクタ１０の上下（高さ）方向に対向する２面及び光コネクタ１０の幅方向に対向する２面を有する直方体状の外形を有している。なお、フェルール本体部２４及び鍔部２６を含むフェルール１２の外形は、これらに限定されるものではなく、種々の外形を採用することができる。

鍔部２６には、複数の光ファイバ１８をフェルール１２内に導入するための光ファイバ導入口２８が形成されている。光ファイバ導入口２８は、光コネクタ１０の前後方向に貫通するように鍔部２６に形成されている。

フェルール本体部２４には、鍔部２６の光ファイバ導入口２８に接続する中空部３０が形成されている。また、フェルール本体部２４の上面には、中空部３０に接続する開口部３２が形成されている。開口部３２は、光ファイバ１８をフェルール１２に固定する接着剤を導入するためのものである。

フェルール本体部２４は、光コネクタ１０の前側における光コネクタ１０の前後方向に垂直な前側面を、接続側端面３４として有している。

フェルール本体部２４の前端部分には、複数の光ファイバ１８が光軸に沿って挿入される複数の光ファイバ挿入孔３６が形成されている。複数の光ファイバ挿入孔３６は、それぞれ光コネクタ１０の前後方向に沿って形成されている。複数の光ファイバ挿入孔３６の一端は、それぞれ接続側端面３４に開口している。複数の光ファイバ挿入孔３６の他端は、それぞれ中空部３０に接続するように開口している。

複数の光ファイバ挿入孔３６は、アレイ状に配列されている。例えば、光コネクタ１０の幅方向に沿って平行に並んだ所定の本数の光ファイバ挿入孔３６の列が、光コネクタ１０の上下方向に平行に複数段形成されている。図２では、１２本の光ファイバ挿入孔３６の列が、５段形成されている例を示している。なお、複数の光ファイバ挿入孔３６の配列の態様、複数の光ファイバ挿入孔３６の総本数、１列当たりの光ファイバ挿入孔３６の本数及び光ファイバ挿入孔３６の列の段数は、複数の光ファイバ１８の本数等に応じて適宜設定することができる。また、光ファイバ挿入孔３６の孔径及びピッチも、光ファイバ１８の外径及びピッチに応じて適宜設定することができる。また、光ファイバ挿入孔３６の段数は、複数段である必要はなく、１段であってもよい。

なお、複数の光ファイバ１８は、例えばガラス光ファイバ部分の外径が８０〜１２６μｍである。光コネクタ１０において、ガラス光ファイバ部分の外径が８０μｍの場合には例えばピッチは１２５μｍ又は２５０μｍであり、ガラス光ファイバ部分の外径が１２５μｍの場合には例えばピッチは２５０μｍである。なお、ピッチはこれに限定されず、ガラス光ファイバの外径以上に設定すればよい。

上述のように構成されたフェルール１２において、鍔部２６の光ファイバ導入口２８からフェルール本体部２４の中空部３０内に、複数の光ファイバテープ心線２０の先端部が導入されている。複数の光ファイバテープ心線２０は、光コネクタ１０の上下方向に積層されている。複数の光ファイバテープ心線２０は、光コネクタ１０の後端においてブーツ等により覆われて保持されることにより保護されていてもよい。中空部３０内に導入された複数の光ファイバテープ心線２０の先端部では、それぞれ被覆２２が除去されており、光ファイバ１８のガラス光ファイバ部分が露出している。

フェルール本体部２４に形成された複数の光ファイバ挿入孔３６のそれぞれには、光ファイバ１８が挿入されて固定されている。同一の列の複数の光ファイバ挿入孔３６に挿入されて固定された複数の光ファイバ１８は、同一の光ファイバテープ心線２０に含まれるものになっている。光ファイバ１８は、フェルール本体部２４の上面の開口部３２から導入された接着剤により、光ファイバ挿入孔３６に接着されて固定されている。中空部３０内に導入された複数の光ファイバテープ心線２０の端部も、開口部３２から導入された接着剤によりフェルール本体部２４に接着されて固定されている。これらを接着する接着剤は、特に限定されるものではないが、例えばエポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。なお、光ファイバ挿入孔３６に挿入されて固定された光ファイバ１８は、樹脂被覆で覆われている状態であってもよいし、樹脂被覆が除去された状態であってもよい。

光ファイバ挿入孔３６に固定された光ファイバ１８の端面は、フェルール本体部２４の接続側端面３４とともに研磨されて接続側端面３４と揃えられている。こうして、フェルール１２は、複数の光ファイバ１８がアレイ状に配列されるように複数の光ファイバ１８を収容する。複数の光ファイバ１８を収容したフェルール１２においては、複数の光ファイバ１８を含むファイバアレイが構成されている。

また、光コネクタ１０の幅方向において、フェルール本体部２４の複数の光ファイバ挿入孔３６及び中空部３０の両側における両側端部には、それぞれガイドピン１６が挿入される一対のガイドピン挿入孔３８、３８が形成されている。一対のガイドピン挿入孔３８、３８は、それぞれ光コネクタ１０の前後方向に沿って形成されている。

フェルール本体部２４の接続側端面３４には、レンズアレイプレート１４が取り付けられている。レンズアレイプレート１４は、フェルール１２に収容された複数の光ファイバ１８に対応する複数のレンズ４４を含むレンズアレイである。

レンズアレイプレート１４は、後述するようにフィラーを含む樹脂からなるものである。レンズアレイプレート１４は、光コネクタ１０の前後方向に扁平した直方体状であって、フェルール本体部２４の接続側端面３４に接触する側面を有する直方体状の外形を有している。なお、本実施形態では、レンズアレイプレート１４がフェルール１２とは別個の部品として構成されている場合について説明するが、レンズアレイプレート１４は、フェルール１２と一体的に形成されていてもよい。レンズアレイプレート１４がフェルール１２と一体的に形成されて両者が単一部品として構成されている場合については、後述の第２実施形態において説明する。

レンズアレイプレート１４は、光コネクタ１０の前側における光コネクタ１０の前後方向に垂直な前側面を、接続側端面４０として有している。接続側端面４０は、接続の相手方の他の光コネクタと対向して接触する面である。より具体的には、接続側端面４０は、接続の相手方の他の光コネクタのレンズアレイプレートの接続側端面と対向して接触する面になっている。接続側端面４０には、レンズアレイ部４２が形成されている。なお、接続の相手方の他の光コネクタも、本実施形態による光コネクタ１０と同様の構成を有している。

レンズアレイ部４２は、接続側端面４０よりも光コネクタ１０の前後方向に窪んだ凹部になっている。レンズアレイ部４２の底面には、フェルール本体部２４の接続側端面３４に並ぶ複数の光ファイバ１８に対応して、複数のレンズ４４がアレイ状に配列されて形成されている。

複数のレンズ４４は、それぞれ、接続側端面４０の側に凸の曲面を有し、光コネクタ１０の前後方向に沿った方向が光軸となるように形成されている。なお、各レンズ４４は、球面レンズであってもよいし、非球面レンズであってもよい。複数のレンズ４４は、レンズアレイ部４２の凹部深さよりも低い高さでレンズアレイ部４２の底面に形成されている。このため、複数のレンズ４４は、レンズアレイプレート１４の接続側端面４０よりもフェルール１２の側に位置している。複数のレンズ４４は、それぞれ対応する光ファイバ１８と光軸が揃うように形成されている。

複数のレンズ４４は、そのレンズ４４に向けて対応する光ファイバ１８から出射された光を、平行光にコリメートして接続の相手方の光コネクタに向けて出射するコリメートレンズとして機能することができる。また、複数のレンズ４４は、そのレンズ４４に向けて接続の相手方の光コネクタから入射した平行光を、対応する光ファイバ１８の端面に集光してその光ファイバ１８に入射させる集光レンズとしても機能することができる。

光コネクタ１０の幅方向において、レンズアレイプレート１４のレンズアレイ部４２の両側における両側端部には、それぞれガイドピン１６が挿入される一対のガイドピン挿入孔４６、４６が形成されている。一対のガイドピン挿入孔４６、４６は、それぞれ光コネクタ１０の前後方向に沿って形成されている。一対のガイドピン挿入孔４６、４６は、フェルール本体部２４の一対のガイドピン挿入孔３８、３８に対応して形成されている。

上述のように構成されたレンズアレイプレート１４は、その一対のガイドピン挿入孔４６、４６と、フェルール本体部２４の一対のガイドピン挿入孔３８、３８とに挿入された一対のガイドピン１６により取り付けられている。レンズアレイプレート１４は、一対のガイドピン１６、１６により、フェルール本体部２４に対して、すなわちフェルール１２に対して位置決めされている。レンズアレイプレート１４は、フェルール本体部２４の接続側端面３４に接着剤等によりさらに接着されて固定されていてもよい。ガイドピン挿入孔４６、３８に挿入されたガイドピン１６は、接続の相手方の光コネクタに同様に挿入して接続するため、レンズアレイプレート１４から前方に突出した部分を有している。

こうして、フェルール１２に収容されて固定された複数の光ファイバ１８を有する本実施形態による光コネクタ１０が構成されている。

以下、本実施形態による光コネクタにおけるレンズアレイプレート１４及びフェルール１２を構成する材料について詳述する。

複数のレンズ４４を含むレンズアレイプレート１４は、少なくとも、ベース材と、ベース材に含有され、ベース材と屈折率が整合した固形材であるフィラーとから構成されている。より具体的には、レンズアレイプレート１４は、以下に述べるように、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の少なくとも一方を含むベース材と、ベース材とは異なる材料からなる固形材であるフィラーとの混合材から構成されている。レンズアレイプレート１４は、ベース材とフィラーとの混合材を成形加工することにより形成されている。なお、レンズアレイプレート１４の成形方法は、特に限定されるものではないが、例えば、トランスファー成形法、射出成形法等を用いることができる。

レンズアレイプレート１４に用いられるベース材は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の少なくとも一方を含んでおり、複数の光ファイバ１８を伝搬しうる信号光に対して透明性を有するものである。熱可塑性樹脂は、加熱により軟化して冷却により硬化する樹脂である。熱硬化性樹脂は、加熱により硬化する樹脂である。レンズアレイプレート１４のベース材に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（polycarbonate、ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（polyethersulfone、ＰＥＳ）、シクロオレフィンポリマー（cyclo olefin polymer、ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（cyclo olefin copolymer、ＣＯＣ）、ポリエーテルイミド（polyetherimide、ＰＥＩ）等の非晶性樹脂を用いてよい。また、レンズアレイプレート１４のベース材に用いられる熱硬化性樹脂としては、例えば、ユリア樹脂（urea formaldehyde resin、ＵＦ）、メラミン樹脂（melamine formaldehyde resin、ＭＦ）等を用いてよい。

レンズアレイプレート１４に用いられるフィラーは、上記レンズアレイプレート１４を構成するベース材と屈折率が整合した固形材であり、複数の光ファイバ１８を伝搬しうる信号光に対して透明性を有するものである。レンズアレイプレート１４のフィラーとしては、例えば、石英ガラス、石英結晶を所定の形状に加工した固形材を用いてよい。レンズアレイプレート１４のフィラーは、レンズアレイプレート１４の線膨張係数を低下させるためにベース材に配合されている。

レンズアレイプレート１４のフィラーは、レンズアレイプレート１４の体積、すなわちベース材とフィラーとの混合材の体積に対して、４０％以上の体積となるように配合されることが好ましい。重量％を用いる場合、レンズアレイプレート１４のフィラーは、レンズアレイプレート１４の重量、すなわちベース材とフィラーとの混合材の重量に対して６０％以上の重量となるように配合されていることが好ましい。このようにフィラーを高充填に配合することにより、複数のレンズ４４を含むレンズアレイプレート１４の線膨張係数を５０ｐｐｍ／℃以下に低下させることができる。なお、良好な透明性を確保する観点からは、レンズアレイプレート１４のフィラーは、レンズアレイプレート１４の体積に対して、５５％以下の体積となるように配合されることが好ましい。重量％を用いる場合、レンズアレイプレート１４のフィラーは、レンズアレイプレート１４の重量に対して、７５％以下の重量となるように配合されていることが好ましい。このようなフィラーの配合率の好ましい下限値に対応して、複数のレンズ４４を含むレンズアレイプレート１４の線膨張係数は、３０ｐｐｍ／℃以上であることが好ましい。このように、レンズアレイプレート１４の線膨張係数は、５０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、３０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。

レンズアレイプレート１４の線膨張係数が上述のように低下していることにより、レンズアレイプレート１４の線膨張係数とフェルール１２の線膨張係数との間の差は、例えば１０ｐｐｍ／℃以下になっている。また、後述するように、フェルール１２をレンズアレイプレート１４と同一の材料からなるものとした場合、フェルール１２の線膨張係数とレンズアレイプレート１４の線膨張係数とは一致する。

レンズアレイプレート１４において、フィラーは、ベース材と屈折率が整合するように構成されている。すなわち、レンズアレイプレート１４において、フィラーは、フィラーの屈折率とベース材との屈折率との間に差がないか、又はフィラーの屈折率とベース材の屈折率との間の差が所定の値以下になるように構成されている。屈折率の調整は、既知の方法によって行われてよく、例えば、ベース材又はフィラーに無機粒子を添加することによって行われる。レンズアレイプレート１４におけるフィラーの屈折率とベース材の屈折率との間の差は、０．０３以下であることが好ましい。なお、屈折率間に差がある場合、両者の屈折率の大小関係は、フィラーの屈折率がベース材の屈折率よりも大きい関係であってもよいし、フィラーの屈折率がベース材の屈折率よりも小さい関係であってもよい。

なお、レンズアレイプレート１４におけるフィラーのベース材に対する屈折率の整合は、複数の光ファイバ１８を伝搬しうる信号光の波長として用いられる波長範囲で成立することが好ましい。具体的には、８００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の波長範囲の光に対して、フィラーが、ベース材と屈折率が整合するように構成されていることが好ましい。すなわち、８００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の波長範囲の光に対して、レンズアレイプレート１４におけるフィラーの屈折率とベース材の屈折率との間の差が０又は０．０３以下であることが好ましい。なお、８００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の波長範囲は、光通信における信号光の波長として用いられる０．８５μｍ帯、１．３μｍ帯、１．５５μｍ帯、１．６２５μｍ及び１．６５μｍの波長帯を含んでいる。

こうして、レンズアレイプレート１４において、ベース材と屈折率が整合するようにフィラーが構成されていることにより、複数のレンズ４４を含むレンズアレイプレート１４は、複数の光ファイバ１８を伝搬しうる信号光に対して透明性を有するものになっている。これにより、複数のレンズ４４では、フィラーとベース材との間の屈折率差に起因する散乱による光損失を十分に小さく抑制することができる。

レンズアレイプレート１４のフィラーとしては、球形の固形材からなる球形フィラー、又は繊維状の固形材を破砕することにより得られる繊維破砕フィラーを用いてよい。球形フィラーは、平均粒径が１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。繊維破砕フィラーは、繊維径が５０μｍ以下であり、かつ平均繊維長が１００μｍ以下であることが好ましい。繊維破砕フィラーを用いる場合には、破砕された繊維の形状によってベース材をつなぐアンカー効果が高くなるため、レンズアレイプレート１４の強度を向上させる効果が得られる。また、ベース材及びフィラーの混合物をペレット化する工程において、高いアンカー効果によって、押し出しを安定化させ、製造性を向上させる効果が得られる。

なお、レンズアレイプレート１４は、少なくとも上述したベース材とフィラーとから構成されていればよく、上述したベース材及びフィラー以外の材料をさらに含んで構成されていてもよい。

一方、フェルール本体部２４及び鍔部２６を含むフェルール１２は、一般的な樹脂フェルールに用いられる、樹脂を含むベース材と、ベース材とは異なる材料からなる固形材であるフィラーとの混合材から構成されている。フェルール１２は、混合材を成形加工することにより形成されている。なお、フェルール１２の成形方法は、特に限定されるものではないが、例えば、トランスファー成形法、射出成形法等を用いることができる。

フェルール１２に用いられるベース材は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の少なくとも一方を含んでいる。フェルール１２のベース材に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド（polyphenylenesulfide、ＰＰＳ）、液晶ポリマー（liquid crystal polymer、ＬＣＰ）、ポリエーテルスルホン（polyethersulfone、ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等を用いてよい。また、フェルール１２のベース材に用いられる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を用いてよい。

フェルール１２に用いられるフィラーとしては、例えば、石英ガラス、石英結晶を所定の形状に加工した固形材を用いてよい。フェルール１２のフィラーは、フェルール１２の線膨張係数を低下させるためにベース材に配合されている。

フェルール１２のフィラーは、その配合率が特に限定されるものではないが、フェルール１２の体積、すなわちベース材とフィラーとの混合材の体積に対して、５５％以上の体積となるように配合されることが好ましい。重量％を用いる場合、フェルール１２のフィラーは、フェルール１２の重量、すなわちベース材とフィラーとの混合材の重量に対して６５％以上の重量となるように配合されていることが好ましい。このような配合率でフェルール１２にフィラーが配合されていることにより、フェルール１２の強度を確保しつつ、線膨張係数を低下させてフェルール１２の成形精度を確保することができる。

こうしてフィラーが配合されたフェルール１２の線膨張係数は、特に限定されるものではないが、好ましくは４０ｐｐｍ／℃以下、より好ましくは２０ｐｐｍ／℃以下になっている。

フェルール１２のフィラーとしても、上記レンズアレイプレート１４のフィラーと同様、球形の固形材からなる球形フィラー、又は繊維状の固形材を破砕することにより得られる繊維破砕フィラーを用いてよい。フェルール１２のフィラーとして、球形フィラーを用いた場合のその平均粒径、並びに繊維破砕フィラーを用いた場合の繊維径及び平均繊維長も、上記レンズアレイプレート１４のフィラーと同様に設定することが好ましい。

フェルール１２は、レンズアレイプレート１４と同一の材料から構成されているものとすることもできる。すなわち、フェルール１２のベース材として、レンズアレイプレート１４のベース材と同一の材料を用いるとともに、フェルール１２のフィラーとして、レンズアレイプレート１４のフィラーと同一のフィラーを用いることができる。このようにフェルール１２をレンズアレイプレート１４と同一の材料からなるものとすることにより、フェルール１２の線膨張係数とレンズアレイプレート１４の線膨張係数とを一致させることができる。

なお、フェルール１２は、少なくとも上述したベース材とフィラーとから構成されていればよく、上述したベース材及びフィラー以外の材料をさらに含んで構成されていてもよい。

上述のように、本実施形態による光コネクタ１０では、複数のレンズ４４を含むレンズアレイプレート１４が、ベース材と屈折率が整合したフィラーを含む混合材から構成されている。フィラーを含むことにより、レンズアレイプレート１４の線膨張係数が小さく抑制されているため、温度変化に起因するレンズアレイプレート１４の膨張及び収縮を抑制することができる。この結果、本実施形態による光コネクタ１０では、フェルール１２に収容されて固定された複数の光ファイバ１８とレンズアレイプレート１４における複数のレンズ４４との間の光軸ずれを抑制し、光軸ずれに起因する光損失を低減することができる。

一般的に、ＭＴフェルール等の光コネクタの本体部は、成形精度を確保すべく線膨張係数が低い必要があるため、低線膨張係数のフィラーを多く含有している。一方、レンズアレイプレートは、透明性を確保する必要があるため、光コネクタの本体部とは異なり、フィラーレスになっている。フィラーを含む光コネクタの本体部とフィラーレスのレンズアレイとの間に線膨張係数の差があるため、温度変化による両者の寸法変化の差が大きい。温度変化による寸法変化の差は、光ファイバとこれに対応するレンズとの間の光軸ずれの一因となる。

レンズアレイプレートがフィラーレスである背景技術による光コネクタにおける光軸ずれについて図６を用いて説明する。図６は、背景技術による光コネクタにおける光軸ずれを説明する平面図である。図６（ａ）は、背景技術による光コネクタを示す平面図である。図６（ｂ）は、背景技術による光コネクタが高温環境下に置かれた場合の光コネクタの膨張を示す平面図である。図６（ｃ）は、背景技術による光コネクタが低温環境下に置かれた場合の光コネクタの収縮を示す平面図である。

図６（ａ）に示すように、背景技術による光コネクタ３１０は、複数の光ファイバ３１８が収容されて固定されたフェルール３１２と、複数の光ファイバ３１８に対応する複数のレンズ３４４を含むレンズアレイプレート３１４とを有している。光ファイバ３１８は、被覆が除去されたコア３１８ａとクラッド３１８ｂとを有するガラス光ファイバ部分を示している。フェルール３１２には、複数の光ファイバ３１８が整列されて収容されている。レンズアレイプレート３１４は、フェルール３１２の前側面に取り付けられている。フェルール３１２は、フィラーを含んだ樹脂から構成されている。一方、複数のレンズ３４４を含むレンズアレイプレート３１４は、フェルール３１２とは異なり、フィラーを含まない樹脂から構成されている。

背景技術による光コネクタ３１０が高温環境下に置かれた場合、フェルール３１２及びレンズアレイプレート３１４は、ともに膨張することになる。しかしながら、フィラーレスのレンズアレイプレート３１４は、フィラーを含むフェルール３１２よりも線膨張係数が高い。このため、図６（ｂ）に示すように、レンズアレイプレート３１４は、フェルール３１２よりも大きく光コネクタ３１０の幅方向に外側に膨張する。図６（ｂ）では、高温環境に起因する膨張の方向を矢印で示すとともに、膨張の大きさをその矢印の大きさで示している。その結果、フェルール３１２とレンズアレイプレート３１４との間には、大きな寸法変化の差が生じる。このため、フェルール３１２に固定された光ファイバ３１８と、対応するレンズ３４４との間には、寸法変化の差に起因して光軸ずれＤｅが生じる。

また、背景技術による光コネクタ３１０が低温環境下に置かれた場合、フェルール３１２及びレンズアレイプレート３１４は、ともに収縮することになる。しかしながら、上記フィラーの有無による両者の間の線膨張係数の違いのため、図６（ｃ）に示すように、レンズアレイプレート３１４は、フェルール３１２よりも大きく光コネクタ３１０の幅方向に収縮する。図６（ｃ）では、低温環境に起因する収縮の方向を矢印で示すとともに、収縮の大きさをその矢印の大きさで示している。その結果、フェルール３１２とレンズアレイプレート３１４との間には、大きな寸法変化の差が生じる。このため、フェルール３１２に固定された光ファイバ３１８と、対応するレンズ３４４との間には、寸法変化の差に起因して光軸ずれＤｃが生じる。

上述のようにして、背景技術による光コネクタ３１０では、フェルール３１２に収容されて固定された光ファイバ３１８とレンズアレイプレート３１４におけるレンズ３４４との間に、光損失の要因となる光軸ずれが生じる。

これに対して、本実施形態による光コネクタ１０において、レンズアレイプレート１４は、フィラーを含むことにより、背景技術によるフィラーレスのレンズアレイプレート３１４の場合と比較して線膨張係数が低くなっている。この結果、本実施形態による光コネクタ１０では、背景技術によるフィラーレスの場合と比較して、レンズアレイプレート１４の線膨張係数が、フェルール１２の線膨張係数により近い値になっている。これにより、本実施形態による光コネクタ１０は、温度変化によるフェルール１２とレンズアレイプレート１４との間の寸法変化の差を小さく抑制することができる。こうして、本実施形態による光コネクタ１０は、フェルール１２に収容されて固定された光ファイバ１８とレンズアレイプレート１４におけるレンズ４４との間の光軸ずれに起因する光損失を低減することができる。

さらには、本実施形態による光コネクタ１０では、上述のようにフェルール１２をレンズアレイプレート１４と同一の材料からなるものとすることができる。この場合、フェルール１２の線膨張係数とレンズアレイプレート１４の線膨張係数とを一致させることができる。両者の線膨張係数を一致させることにより、温度変化によるフェルール１２とレンズアレイプレート１４との間の寸法変化の差をさらに小さく抑制することができ、もって上述した光軸のずれに起因する光損失をさらに低減することができる。

しかも、本実施形態による光コネクタ１０では、レンズアレイプレート１４において、フィラーが、ベース材と屈折率が整合するように構成されている。このため、本実施形態による光コネクタ１０では、複数のレンズ４４が、複数の光ファイバ１８を伝搬しうる信号光に対する透明性を維持することができる。したがって、本実施形態による光コネクタ１０では、レンズアレイプレート１４におけるフィラーとベース材との間の屈折率に起因する光損失を十分に小さく抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、光ファイバ１８とレンズアレイプレート１４におけるレンズ４４との間の光軸ずれに起因する光損失を低減することができる。

本実施形態による光コネクタ１０は、同様の構造を有する光コネクタ１０と接続することができる。以下、本実施形態による光コネクタ１０の接続について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態による光コネクタ１０の接続を説明する平面図である。図３（ａ）は接続前の状態を示し、図３（ｂ）は接続途中の状態を示し、図３（ｃ）は接続完了後の状態を示している。なお、図３では、互いに接続される２個の光コネクタ１０のうち、雄型の光コネクタ１０を符号「１０Ｍ」で示し、雌型の光コネクタ１０を符号「１０Ｆ」で示して両者を区別する。雄型の光コネクタ１０Ｍでは、一対のガイドピン１６、１６が、それぞれガイドピン挿入孔３８、４６に挿入されて取り付けられている。雌型の光コネクタ１０Ｆでは、ガイドピン挿入孔３８、４６にはガイドピン１６が挿入されていない。また、図３では、便宜上、図１及び図２とは異なる寸法比率で各部を示している。また、図３では、光ファイバ１８について、被覆が除去されたコア１８ａとクラッド１８ｂとを有するガラス光ファイバ部分を示している。

まず、図３（ａ）に示すように、互いに接続すべき雄型の光コネクタ１０Ｍと雌型の光コネクタ１０Ｆとを、互いにレンズアレイプレート１４の接続側端面４０を向かい合わせて対向させる。この際、雄型の光コネクタ１０Ｍに取り付けられた一対のガイドピン１６、１６の位置を、雌型の光コネクタ１０Ｆのレンズアレイプレート１４における一対のガイドピン挿入孔４６、４６の位置に合わせる。雄型の光コネクタ１０Ｍにおけるレンズ４４は、雌型の光コネクタ１０Ｆにおける対応するレンズ４４と対向する。

次いで、図３（ｂ）に示すように、雄型の光コネクタ１０Ｍの一対のガイドピン１６の突出部分を、それぞれ雌型の光コネクタ１０Ｆのガイドピン挿入孔３８、４６に挿入していく。

次いで、図３（ｃ）に示すように、雄型の光コネクタ１０Ｍの一対のガイドピン１６の突出部分の全部を、それぞれ雌型の光コネクタ１０Ｆのガイドピン挿入孔３８、４６に挿入する。これにより、光コネクタ１０Ｍと光コネクタ１０Ｆとを互いに突き合わせて、それらのレンズアレイプレート１４の接続側端面４０を互いに接触させる。

レンズアレイプレート１４において、複数のレンズ４４は、上述のように、接続側端面４０よりも窪んだ凹部に形成されたレンズアレイ部４２の底面に形成されている。このため、複数のレンズ４４は、レンズアレイプレート１４の接続側端面４０よりもフェルール１２の側に位置しており、リセスＲの分だけ接続側端面４０から後退している。したがって、互いに接続された光コネクタ１０Ｍ、１０Ｆにおいて、対向するレンズ４４の接触を防止することができる。また、対向するレンズ４４、４４間の距離は、リセスＲの２倍になる。このため、リセスＲの大きさを適宜設定することにより、対向するレンズ４４、４４間の距離を適切な距離に維持することができる。

こうして、光コネクタ１０Ｍと光コネクタ１０Ｆとが、一対のガイドピン１６、１６により接続される。光コネクタ１０Ｍの複数の光ファイバ１８は、互いに対向する２つのレンズ４４、４４を介して、それぞれ光コネクタ１０Ｆの対応する光ファイバ１８と光学的に接続される。

上述した光コネクタ１０Ｍ及び光コネクタ１０Ｆは、それぞれＭＰＯ（Multifiber Push-On）コネクタ等のコネクタハウジングに収容されていてもよい。以下、ＭＰＯコネクタのコネクタハウジングに収容された態様で光コネクタ１０Ｍ及び光コネクタ１０Ｆが接続される場合についてさらに図４を用いて説明する。図４は、ＭＰＯコネクタのコネクタハウジングに収容された態様で光コネクタ１０Ｍ及び光コネクタ１０Ｆが接続される場合を示す斜視図である。なお、光コネクタ１０Ｍ及び光コネクタ１０Ｆを用いたＭＰＯコネクタは、例えば、国際電気標準会議によるＩＥＣ ６１７５４−７、日本工業規格によるＪＩＳ Ｃ ５９６４−７、ＪＩＳ Ｃ ５９８２等の規格に適合又は準拠したものになっている。

図４に示すように、雄型の光コネクタ１０Ｍ及びこれに接続された光ファイバテープ心線２０の端部は、ＭＰＯコネクタのコネクタハウジング５０に収容されている。コネクタハウジング５０は、ハウジング本体部５２と、ハウジング本体部５２外周にハウジング本体部５２に対して摺動可能に設けられた筒部５４と、ハウジング本体部５２の後端部に連結されたブーツ部５６とを有している。

ハウジング本体部５２は、光コネクタ１０Ｍを収容して保持している。ハウジング本体部５２の接続側となる前端部には、光コネクタ１０Ｍのレンズアレイプレート１４及びフェルール本体部２４の一部が突出している。ハウジング本体部５２及びブーツ部５６内には、コイルスプリング等の弾性体を含む不図示の付勢機構が設けられており、この付勢機構により、光コネクタ１０Ｍが前方に付勢されている。

ブーツ部５６には、光コネクタ１０Ｍに固定された複数の光ファイバ１８を含む複数の光ファイバテープ心線２０が収容されている。複数の光ファイバテープ心線２０は、ケーブル、コード等に内蔵されていてもよい。

雌型の光コネクタ１０Ｆについても、上記雄型の光コネクタ１０Ｍと同様に、ＭＰＯコネクタのコネクタハウジング５０に収容されている。

それぞれコネクタハウジング５０に収容された光コネクタ１０Ｍ、１０Ｆは、アダプタ５８を介して接続される。

アダプタ５８には、ハウジング挿入孔６０が貫通するように形成されている。ハウジング挿入孔６０は、ハウジング本体部５２の前端部を両端側からそれぞれ挿入可能になっている。

ハウジング挿入孔６０の一端側部分には、雄型の光コネクタ１０Ｍを収容するハウジング本体部５２に形成された突起部であるキー６２に対応する凹部６４が形成されている。ハウジング挿入孔６０の他端側部分には、雌型の光コネクタ１０Ｆを収容するハウジング本体部５２に形成された突起部であるキー６２に対応する凹部６４が形成されている。これにより、ハウジング挿入孔６０には、その一端側から雄型の光コネクタ１０Ｍを収容するハウジング本体部５２の前端部が挿入され、その他端側から雌型の光コネクタ１０Ｆを収容するハウジング本体部５２が挿入されるようになっている。なお、図４では、雄型の光コネクタ１０Ｍを収容するハウジング本体部５２についてのみキー６２を示し、ハウジング挿入孔６０の他端側部分についてのみ凹部６４を示している。

また、ハウジング挿入孔６０の一端側部分には、雄型の光コネクタ１０Ｍを収容するハウジング本体部５２に着脱可能に引っかかってそのハウジング本体部５２を固定するフック部６６が形成されている。ハウジング挿入孔６０の他端側部分には、雌型の光コネクタ１０Ｆを収容するハウジング本体部５２に着脱可能に引っかかってそのハウジング本体部５２を固定するフック部６６が形成されている。これらのフック部６６により、ハウジング挿入孔６０に一端側から挿入された雄型の光コネクタ１０Ｍを収容するハウジング本体部５２及び雌型の光コネクタ１０Ｆを収容するハウジング本体部５２が着脱可能にアダプタ５８に固定される。なお、図４では、ハウジング挿入孔６０の他端側部分についてのみフック部６６を示している。

光コネクタ１０Ｍ、１０Ｆの接続に際しては、ハウジング挿入孔６０の一端側及び他端側から、それぞれ光コネクタ１０Ｍ、１０Ｆを収容するハウジング本体部５２、５２がハウジング挿入孔６０に挿入される。すると、上記のようにそれぞれのハウジング本体部５２が、アダプタ５８に着脱可能に固定される。これとともに、ハウジング挿入孔６０内において、雄型の光コネクタ１０Ｍの一対のガイドピン１６、１６が、それぞれ雌型の光コネクタ１０Ｆのガイドピン挿入孔３８、４６に挿入されて固定される。また、ハウジング挿入孔６０内において、光コネクタ１０Ｍと光コネクタ１０Ｆとが互いに突き合わされて、それらのレンズアレイプレート１４の接続側端面４０が互いに接触する（図３参照）。光コネクタ１０Ｍ、１０Ｆは、それぞれ上述のように付勢機構により前方に付勢されている。このため、光コネクタ１０Ｍ、１０Ｆのレンズアレイプレート１４の接続側端面４０は、互いに密着して接触する。

こうして、それぞれコネクタハウジング５０に収容された光コネクタ１０Ｍと光コネクタ１０Ｆとが、アダプタ５８を介して接続される。

（実施例）
上記第１実施形態による実施例１〜４として、熱可塑性樹脂であるポリカーボネートからなるベース材に、石英ガラスの球形フィラーを混合したものをペレット化し、そのペレットを用いてレンズアレイプレートを作製した。レンズアレイプレートの成形には、トランスファー成形法を用いた。ポリカーボネートからなるベース材の屈折率は１．５８５であった。石英ガラスの球形フィラーとしては、屈折率１．５７０、平均粒径２０μｍのものを用いた。ベース材の屈折率とフィラーの屈折率との間の差は、０．０１５であった。ベース材の平均分子量及びフィラーの配合率は、それぞれ以下に示す表１のように設定した。そして、作製したレンズアレイプレートについて、線膨張係数を測定するとともに、成形性及び光軸ずれの抑制効果を評価した。表１に、ベース材の平均分子量及びフィラーの配合率とともに、評価結果を示す。

表１に示すように、実施例１〜４のいずれにおいても、レンズアレイプレートの成形時には、材料の流動性は良好であり、成形体の成形性は良好であった。

また、実施例１〜４のいずれにおいても、フィラーの配合率を高くすることにより線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下に低く抑えられた。この結果、実施例１〜４のいずれにおいても、ＭＴフェルールに配列されて固定された光ファイバとレンズアレイプレートにおけるレンズとの間の光軸ずれを十分に抑制することができ、光軸ずれについて良好な抑制効果が得られた。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による光コネクタについて図５を用いて説明する。図５は、本実施形態による光コネクタを示す斜視図である。なお、上記第１実施形態による光コネクタと同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

本実施形態による光コネクタの基本的構成は、第１実施形態による光コネクタ１０の構成とほぼ同様である。本実施形態による光コネクタは、フェルール１２とレンズアレイプレート１４とが互いに一体的に形成されている点で、第１実施形態による光コネクタ１０とは異なっている。

図５に示すように、本実施形態による光コネクタ２１０では、フェルール１２とレンズアレイプレート１４とが互いに一体的に形成されている。このため、本実施形態では、フェルール１２及びレンズアレイプレート１４が単一の部品として構成されている。

互いに一体的に形成されたフェルール１２及びレンズアレイプレート１４は、第１実施形態によるレンズアレイプレート１４と同様の混合材から構成されている。すなわち、本実施形態によるフェルール１２及びレンズアレイプレート１４は、ベース材とフィラーとの混合材から構成されており、第１実施形態と同様に、ベース材と屈折率が整合するようにフィラーが構成されている。なお、一体的に形成されたフェルール１２及びレンズアレイプレート１４の成形方法は、特に限定されるものではないが、例えば、トランスファー成形法、射出成形法等を用いることができる。

本実施形態による光コネクタ２１０では、フェルール１２とレンズアレイプレート１４とが互いに一体的に形成されていることにより、フェルール１２の線膨張係数とレンズアレイプレート１４の線膨張係数をほぼ一致させることができる。これにより、本実施形態による光コネクタ２１０は、温度変化によるフェルール１２とレンズアレイプレート１４との間の寸法変化の差をさらに小さく抑制することができる。こうして、本実施形態による光コネクタ２１０は、光ファイバ１８とレンズアレイプレート１４のレンズ４４との間の光軸ずれに起因する光損失をさらに低減することができる。

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、フェルール１２がＭＴフェルールである場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。フェルール１２としては、多心コネクタ用のフェルールであれば、種々の型のものを採用することができる。

また、上記実施形態では、フェルール１２に対してレンズアレイプレート１４がガイドピン１６を用いて取り付けられる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。フェルール１２に対するレンズアレイプレート１４の取り付け方法は、例えば、ガイドピン１６を用いない接着剤のみによる方法等、種々の方法を用いることができる。

１０、１０Ｍ、１０Ｆ、２１０…光コネクタ
１２…フェルール
１４…レンズアレイプレート
１６…ガイドピン
１８…光ファイバ
２０…光ファイバテープ心線
２４…フェルール本体部
４２…レンズアレイ部
４４…レンズ
５０…コネクタハウジング
５８…アダプタ

Claims (11)

1. アレイ状に配列された複数の光ファイバを収容するコネクタ本体部と、
   前記複数の光ファイバに対応する複数のレンズを含むレンズアレイと、を有し、
   前記レンズアレイが、少なくとも、
   ベース材と、
   前記ベース材に含有され、前記ベース材と屈折率が整合した固形材とから構成されていることを特徴とする光コネクタ。
2. 前記コネクタ本体部が、ＭＴフェルールであり、
   前記レンズアレイが、前記コネクタ本体部に対してガイドピンにより位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
3. 前記コネクタ本体部が、前記レンズアレイと同一の材料から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光コネクタ。
4. 前記コネクタ本体部と前記レンズアレイとが一体的に形成されており、
   一体的に形成された前記コネクタ本体部及び前記レンズアレイが、少なくとも前記ベース材と前記固形材とから構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光コネクタ。
5. 前記ベース材が、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の少なくとも一方を含み、
   前記固形材が、前記ベース材とは異なる材料からなり、
   ８００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の波長範囲の光に対して、前記固形材の屈折率と前記ベース材の屈折率との間の差が０．０３以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光コネクタ。
6. 前記レンズアレイの線膨張係数が、５０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光コネクタ。
7. 前記レンズアレイの線膨張係数と前記コネクタ本体部の線膨張係数との間の差が、１０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項６記載の光コネクタ。
8. 前記固形材が、石英ガラスからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光コネクタ。
9. 前記固形材が、球形であり、平均粒径が１０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光コネクタ。
10. 前記固形材が、繊維を破砕したものであり、繊維径が５０μｍ以下であり、かつ平均繊維長が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光コネクタ。
11. 前記コネクタ本体部に収容された前記複数の光ファイバを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光コネクタ。

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