JP5022889B2 - Optical waveguide for optical coupling - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバと光素子部品との間に介在する光結合用光導波路に関する。   The present invention relates to an optical coupling optical waveguide interposed between an optical fiber and an optical element component.

光ファイバと光素子部品との間に介在する光結合用光導波路は、例えば本願出願人が先に提案した下記特許文献１に光コネクタ用スリーブとして開示されている。図３（ｃ）において、光コネクタ用スリーブ１は、コア部２とクラッド部３とを備えて略円柱形状に形成されている。コア部２は、次第に縮径するテーパ状の側部４を形成してなる略截頭円錐状の導波路５と、円形フランジ状のガイド６とを有している。導波路５の大きな径側の端部には、レンズ７が一体に形成されている。これに対して、導波路５の小さな径側の端部は、円形で平坦な端面となるように形成されている。クラッド部３は、コア部２の側部４に密着するとともに、外形がガイド６と面一となるように形成されている。
特開２００１−１３３６６５号公報 An optical coupling optical waveguide interposed between an optical fiber and an optical element component is disclosed, for example, in the following Patent Document 1 previously proposed by the applicant of the present application as an optical connector sleeve. In FIG. 3C, the optical connector sleeve 1 includes a core portion 2 and a cladding portion 3 and is formed in a substantially cylindrical shape. The core portion 2 includes a substantially frustoconical waveguide 5 formed with a tapered side portion 4 that gradually decreases in diameter, and a circular flange-shaped guide 6. A lens 7 is integrally formed at the end of the waveguide 5 on the large diameter side. In contrast, the end portion on the small diameter side of the waveguide 5 is formed to be a circular and flat end surface. The clad part 3 is formed so as to be in close contact with the side part 4 of the core part 2 and to have the outer shape flush with the guide 6.
JP 2001-133665 A

ところで、上記従来技術にあっては、コア部２の導波路５の一方のみにレンズ７が一体に形成されているが、近年の伝送容量増大の傾向においては、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化に対する光結合効率確保の観点から、受発光部ともに小さい径の端部（導波路５の光出射側）にもレンズが必要であると本願発明者は考えている（導波路５のテーパ形状により、出射光ＮＡは入射光ＮＡよりも大きくなる。マルチモードファイバにおけるモード分散の影響は、光ファイバへの入射光ＮＡが大きいほど、すなわち光ファイバ内での光線の反射角が大きいほど顕著になり、結果、光リンクの伝送帯域は劣化する。よって、発光側では光出射側にもレンズが必要になると考えている）。   By the way, in the prior art, the lens 7 is integrally formed only on one of the waveguides 5 of the core portion 2, but in the recent trend of increasing transmission capacity, the diameter of the optical fiber core is reduced. From the viewpoint of ensuring optical coupling efficiency for reducing the light receiving diameter, the inventor of the present application considers that a lens is also required at the end portion (light emitting side of the waveguide 5) having a small diameter for both the light receiving and emitting portions (guide). The outgoing light NA is larger than the incident light NA due to the tapered shape of the waveguide 5. The effect of mode dispersion in the multimode fiber is that the incident light NA to the optical fiber is larger, that is, the reflection angle of the light beam in the optical fiber. As the value becomes larger, it becomes more conspicuous, and as a result, the transmission band of the optical link deteriorates.

尚、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化により、導波路５の小さい径の端部（光出射側）にレンズを一体に形成しようとすると、このレンズは非常に小さなものとなってしまうという問題点を有している。   Note that if the lens is formed at the end (light emitting side) with a small diameter of the waveguide 5 by reducing the diameter of the optical fiber core and the area of the light receiving diameter, the lens is very small. It has the problem of becoming.

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化に対応可能な光結合用光導波路を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical coupling optical waveguide that can cope with the reduction in the diameter of the optical fiber core and the reduction in the area of the light receiving diameter.

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の光結合用光導波路は、光透過性を有する透明な部材であってコア部とクラッド部とを有し、光ファイバ（と光素子部品との間に介在する光結合用光導波路において、前記コア部を、コア部入射側端面及びコア部出射側端面を有して前記光ファイバ及び前記光素子部品の光軸方向にのびるように形成する一方、前記クラッド部を、二色成形によって前記コア部を内部に埋めた状態に形成するとともに外観形状を略円柱形状に形成し、一端面に円形で平坦なクラッド部入射側端面を、他端面に円形で平坦なクラッド部出射側端面を形成してなり、さらに、前記クラッド部の前記クラッド部入射側端面に凹部を形成して、該凹部の底面に前記コア部の前記コア部入射側端面に連続する光入射側凸レンズを形成するとともに、前記クラッド部の前記クラッド部入射側端面の反対側のクラッド部出射側端面にも凹部を形成して、該凹部の底面に前記コア部の前記コア部出射側端面に連続する光出射側凸レンズを形成することを特徴としている。 The optical waveguide for optical coupling according to claim 1, which has been made to solve the above-mentioned problems, is a transparent member having optical transparency, and has a core part and a clad part, and an optical fiber (and optical fiber). In the optical coupling optical waveguide interposed between the optical fiber and the optical element component, the core portion extends in the optical axis direction of the optical fiber and the optical element component. On the other hand, the clad part is formed in a state in which the core part is buried inside by two-color molding and the outer shape is formed in a substantially cylindrical shape, and a circular and flat clad part incident side end face is formed on one end face. , circular in it to form a flat cladding portion emission side end surface on the other end surface, further, the clad portion and the forming a recess in the cladding portion incident surface of the core portion of the core portion to the bottom surface of the recess Continuous light incident on the incident side end face To form a side convex lens, the clad portion and the forming a recess in the cladding portion emission side end surface on the opposite side of the clad part-incident surface of the core portion emission side end surface of the core portion to the bottom surface of the recess It is characterized in that a continuous light exit side convex lens is formed.

このような特徴を有する本発明によれば、光入射側及び光出射側ともにレンズを有する光結合用光導波路になる。   According to the present invention having such characteristics, an optical coupling optical waveguide having lenses on both the light incident side and the light emitting side is obtained.

請求項２記載の本発明の光結合用光導波路は、請求項１に記載の光結合用光導波路において、前記コア部の側面を、前記コア部入射側端面から前記コア部出射側端面に向けて幅狭となるテーパ形状に形成することを特徴としている。   The optical coupling optical waveguide according to a second aspect of the present invention is the optical coupling optical waveguide according to the first aspect, wherein the side surface of the core portion is directed from the end surface on the incident side on the core portion to the end surface on the output side of the core portion. It is characterized by being formed into a tapered shape that becomes narrower.

このような特徴を有する本発明によれば、コア部を伝播する光がコア部出射側端面に向けて次第に集光する。そして、次第に集光した光は、クラッド部の光出射側凸レンズによってさらに集光され、この後に光ファイバ端面又は受光素子に光結合する。   According to the present invention having such a feature, light propagating through the core portion is gradually condensed toward the end surface on the core portion emission side. The gradually condensed light is further condensed by the light emitting side convex lens of the clad part, and thereafter optically coupled to the end face of the optical fiber or the light receiving element.

請求項３記載の本発明の光結合用光導波路は、請求項１又は請求項２に記載の光結合用光導波路において、前記光入射側凸レンズの径を前記コア部入射側端面の径よりも大きく形成するとともに、前記光出射側凸レンズの径も前記コア部出射側端面の径より大きく形成することを特徴としている。   The optical coupling optical waveguide according to a third aspect of the present invention is the optical coupling optical waveguide according to the first or second aspect, wherein the diameter of the convex lens on the light incident side is larger than the diameter of the end surface on the incident side of the core part. The diameter of the convex lens on the light exit side is formed larger than the diameter of the end surface on the exit side of the core part.

このような特徴を有する本発明によれば、コア部の端部にレンズを形成する場合よりも大きな形状のレンズを形成することが可能になる。光入射側凸レンズ及び光出射側凸レンズは、コア部の形状に対して比較的大きなレンズになり、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化となっても形成が容易であるのは勿論、必要な機能が十分に得られるようになる。   According to the present invention having such a feature, it is possible to form a lens having a larger shape than when a lens is formed at the end of the core. The light incident side convex lens and the light emitting side convex lens are relatively large lenses with respect to the shape of the core part, and are easy to form even if the diameter of the optical fiber core is reduced and the light receiving diameter is reduced. Of course, necessary functions can be sufficiently obtained.

請求項１に記載された本発明によれば、光入射側及び光出射側ともにレンズを有することから、構成部材の位置ズレに対する結合損失の増大を防ぐとともに、構成部材の許容位置ズレ量（トレランス）を大きくすることができるという効果を奏する。これにより、伝送容量増大の傾向に伴う光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化の流れに容易に対応することができるという効果を奏する。   According to the first aspect of the present invention, since both the light incident side and the light exit side have lenses, it is possible to prevent an increase in coupling loss with respect to the positional deviation of the structural member and to allow an allowable positional deviation amount (tolerance of the structural member). ) Can be increased. As a result, there is an effect that it is possible to easily cope with the trend of reducing the diameter of the optical fiber core and reducing the area of the light receiving diameter accompanying the tendency to increase the transmission capacity.

請求項２に記載された本発明によれば、テーパ形状によってコア部を伝播する光を次第に集光させることができるという効果を奏する。コア部において集光された光は、さらにクラッド部の光出射側凸レンズによって集光されることから、結果、より好適に光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化に対応することができるという効果を奏する。   According to the second aspect of the present invention, there is an effect that light propagating through the core portion can be gradually condensed by the tapered shape. The light collected at the core is further collected by the light exit side convex lens of the cladding, and as a result, the optical fiber core can be more suitably reduced in diameter and light receiving diameter. There is an effect that can be done.

請求項３に記載された本発明によれば、コア部の形状に対して比較的大きなレンズにすることができ、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化となっても十分に対応することができるという効果を奏する。   According to the third aspect of the present invention, a relatively large lens can be formed with respect to the shape of the core portion, and even if the diameter of the optical fiber core is reduced and the area of the light receiving diameter is reduced. The effect that it can respond is produced.

以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の光結合用光導波路の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は光結合用光導波路の断面図、（ｂ）は光結合用光導波路を発光側に配置した時の断面図、（ｃ）は光結合用光導波路を受光側に配置した時の断面図である。また、図２は本発明の光結合用光導波路を備える光コネクタの図であり、（ａ）は光コネクタの分解斜視図、（ｂ）は雌側の光コネクタの断面図である。   Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical coupling optical waveguide according to the present invention. FIG. 1A is a sectional view of the optical coupling optical waveguide, and FIG. 1B is an optical coupling optical waveguide arranged on the light emitting side. (C) is a cross-sectional view when the optical coupling optical waveguide is disposed on the light receiving side. FIG. 2 is a view of an optical connector provided with the optical coupling optical waveguide of the present invention, (a) is an exploded perspective view of the optical connector, and (b) is a cross-sectional view of the female optical connector.

図１において、引用符号１１は本発明の光結合用光導波路を示している。光結合用光導波路１１は、光透過性を有する透明な合成樹脂製の部材であって、コア部１２とクラッド部１３とを備えて構成されている。光結合用光導波路１１は、二色成形によってコア部１２をクラッド部１３内に埋めた状態となるように成形されている。また、光結合用光導波路１１は、最終形状が略円柱形状となるように成形されている。   In FIG. 1, reference numeral 11 indicates an optical waveguide for optical coupling according to the present invention. The optical coupling optical waveguide 11 is a member made of a transparent synthetic resin having optical transparency, and includes a core portion 12 and a cladding portion 13. The optical coupling optical waveguide 11 is molded so that the core portion 12 is embedded in the cladding portion 13 by two-color molding. In addition, the optical coupling optical waveguide 11 is formed so that the final shape is a substantially cylindrical shape.

コア部１２は、例えば透明なポリカーボネート（ＰＣ。この材料に限定されないものとする）を用いて成形されており、次第に縮径するテーパ状の側面１４を有するとともに、コア部入射側端面１５及びコア部出射側端面１６を有して、光ファイバ１７及び光素子部品（１８、１９）の光軸方向にのびる、比較的細長い略截頭円錐状の図示形状に形成されている。   The core portion 12 is formed using, for example, transparent polycarbonate (PC, which is not limited to this material), and has a tapered side surface 14 that gradually decreases in diameter, and the core portion incident side end surface 15 and the core. It has a partial emission side end face 16 and is formed in the illustrated shape of a comparatively long and substantially truncated cone shape extending in the optical axis direction of the optical fiber 17 and the optical element parts (18, 19).

側面１４は、コア部入射側端面１５からコア部出射側端面１６に向けて幅狭となるように形成されている。コア部入射側端面１５及びコア部出射側端面１６は、共に円形の平坦な端面であって、側面１４がテーパ状であることからコア部入射側端面１５の方がコア部出射側端面１６よりも大きな直径に形成されている。尚、コア部１２は、上記形状に限らず、真っ直ぐな円柱形状に形成しても良いものとする（光ファイバ１７を適宜長さに切断してこれを用いることも可能であるものとする）。本形態においては、テーパ状に形成することにより、調心位置からの位置ズレが生じても光結合効率が劣化し難くなるようになっている。   The side surface 14 is formed so as to become narrower from the core portion incident side end surface 15 toward the core portion exit side end surface 16. The core part incident side end face 15 and the core part exit side end face 16 are both circular flat end faces, and the side face 14 is tapered, so that the core part incident side end face 15 is more than the core part exit side end face 16. Also has a large diameter. The core portion 12 is not limited to the shape described above, and may be formed in a straight cylindrical shape (the optical fiber 17 may be cut into an appropriate length and used). . In this embodiment, by forming the taper shape, the optical coupling efficiency is hardly deteriorated even if the positional deviation from the alignment position occurs.

クラッド部１３は、例えば透明なポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）。この材料に限定されないものとする）を用いて成形されており、上記の如く内部にコア部１２を埋めた状態で外観形状が略円柱形状となるように形成されている。引用符号２０は側面を示している。また、引用符号２１はクラッド部入射側端面、引用符号２２はクラッド部入射側端面２１の反対側に位置するクラッド部出射側端面を示している。   The clad portion 13 is formed using, for example, transparent polymethyl methacrylate (PMMA (methacrylic resin), which is not limited to this material), and has an appearance with the core portion 12 buried therein as described above. The shape is formed so as to be a substantially cylindrical shape. Reference numeral 20 indicates a side surface. Reference numeral 21 denotes a clad part incident side end face, and reference numeral 22 denotes a clad part exit side end face located on the opposite side of the clad part incident side end face 21.

クラッド部入射側端面２１及びクラッド部出射側端面２２は、共に円形の平坦な端面であって、各中央には凹部２３、２４が所定の深さで形成されている。クラッド部入射側端面２１の凹部２３には、この底面にコア部１２のコア部入射側端面１５に連続する光入射側凸レンズ２５が形成されている。また、クラッド部出射側端面２２の凹部２４にも同様に、この底面にコア部１２のコア部出射側端面１６に連続する光出射側凸レンズ２６が形成されている。光入射側凸レンズ２５及び光出射側凸レンズ２６は、図示の如くの凸レンズであって、本形態においては非球面となるように形成されている（レンズ面に無反射膜コートを施しても良いものとする）。光入射側凸レンズ２５及び光出射側凸レンズ２６は、クラッド部入射側端面２１及びクラッド部出射側端面２２から突出しないような高さ寸法で形成されている。   The clad portion incident side end surface 21 and the clad portion exit side end surface 22 are both circular flat end surfaces, and concave portions 23 and 24 are formed at predetermined depths in the respective centers. A light incident side convex lens 25 that is continuous with the core portion incident side end surface 15 of the core portion 12 is formed on the bottom surface of the concave portion 23 of the clad portion incident side end surface 21. Similarly, a light emitting side convex lens 26 that is continuous with the core part emitting side end face 16 of the core part 12 is formed on the bottom surface of the concave part 24 of the cladding part emitting side end face 22. The light incident side convex lens 25 and the light emitting side convex lens 26 are convex lenses as shown in the figure, and are formed so as to be aspherical in this embodiment (the lens surface may be provided with a non-reflective coating). And). The light incident side convex lens 25 and the light emitting side convex lens 26 are formed in such a height dimension that they do not protrude from the cladding part incident side end face 21 and the cladding part exit side end face 22.

コア部１２、光入射側凸レンズ２５、及び光出射側凸レンズ２６は、これらの中心が原則、同一軸上（光軸上）になるように配置形成されている。   The core 12, the light incident side convex lens 25, and the light emitting side convex lens 26 are arranged and formed so that their centers are in principle on the same axis (on the optical axis).

図１（ｂ）において、以上のような光結合用光導波路１１は、光ファイバ１７と、光素子部品に含まれる発光素子１８との間に介在させて用いる際に、光ファイバ１７側に光出射側凸レンズ２６が位置し、発光素子１８側に光入射側凸レンズ２５が位置するような使用形態になっている。また、図１（ｃ）において、光素子部品に含まれる受光素子１９と、光ファイバ１７との間に介在させて用いる際には、受光素子１９側に光出射側凸レンズ２６が位置し、光ファイバ１７側に光入射側凸レンズ２５が位置するような使用形態になっている。   In FIG. 1B, when the optical coupling optical waveguide 11 as described above is used by being interposed between the optical fiber 17 and the light emitting element 18 included in the optical element component, the optical coupling optical waveguide 11 is not exposed to the optical fiber 17 side. The light emitting side convex lens 25 is positioned on the light emitting element 18 side, and the light emitting side convex lens 25 is positioned on the light emitting element 18 side. In FIG. 1C, when the light receiving element 19 included in the optical element component is interposed between the optical fiber 17 and the light receiving element 19, the light emitting side convex lens 26 is positioned on the light receiving element 19 side. The light-incident side convex lens 25 is positioned on the fiber 17 side.

光ファイバ１７は、マルチモード光ファイバであって、本形態においては、ＰＣＳ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｌａｄ Ｓｉｌｉｃａ）［コア径：φ２００μｍ、クラッド径：φ２３０μｍ］が用いられている（一例であるものとする）。発光素子１８は、本形態において、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）［発光波長８５０ｎｍ］が用いられている。尚、ＶＣＳＥＬ以外としては、ＬＤやＬＥＤが挙げられるものとする。受光素子１９は、本形態において、Ｓｉ−ＰＩＮフォトダイオードが用いられている。尚、Ｓｉ−ＰＩＮフォトダイオード以外としては、例えばＧａＡｓ系フォトダイオードが挙げられるものとする。   The optical fiber 17 is a multimode optical fiber, and in this embodiment, PCS (Polymer Clad Silica) [core diameter: φ200 μm, clad diameter: φ230 μm] is used (as an example). In this embodiment, the light emitting element 18 is a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) [emission wavelength 850 nm]. In addition, LD and LED shall be mentioned other than VCSEL. In the present embodiment, the light receiving element 19 is a Si-PIN photodiode. As other than the Si-PIN photodiode, for example, a GaAs photodiode is used.

次に、図２を参照しながら光結合用光導波路１１を備える光コネクタ３１について簡単に説明する（詳細な構造に関しては、背景技術の欄の特許文献１に開示されている）。   Next, the optical connector 31 including the optical coupling optical waveguide 11 will be briefly described with reference to FIG. 2 (the detailed structure is disclosed in Patent Document 1 in the background art section).

図２において、光コネクタ３１は、雄型の光コネクタ３２と雌型の光コネクタ３３とを備えて構成されており、これらが嵌合することにより光学的な結合がなされるようになっている。雄型の光コネクタ３２は、一対の光ファイバケーブル３４の端末に設けられており、雌型の光コネクタ３３は図示しない回路基板に接続固定されている。   In FIG. 2, the optical connector 31 includes a male optical connector 32 and a female optical connector 33, and optical coupling is achieved by fitting them together. . The male optical connector 32 is provided at the end of a pair of optical fiber cables 34, and the female optical connector 33 is connected and fixed to a circuit board (not shown).

光ファイバケーブル３４の端末には、フェルール（図示省略）とスプリング（図示省略）とが設けられている。雄型の光コネクタ３２は、上記フェルールを収容するハウジング３５と、ハウジング３５の後部に嵌合して上記スプリングを支持するスプリングキャップ３６とを備えて構成されている。   A ferrule (not shown) and a spring (not shown) are provided at the end of the optical fiber cable 34. The male optical connector 32 includes a housing 35 that accommodates the ferrule, and a spring cap 36 that fits in the rear portion of the housing 35 and supports the spring.

一方、雌型の光コネクタ３３は、ハウジング３７と、本発明の光結合用光導波路１１と、発光素子部品３８と、受光素子部品３９と、キャップ４０とを備えて構成されている。ハウジング３７には、雄型の光コネクタ３２が嵌合する嵌合部４１と、この嵌合部４１の内部に突出する筒部４２と、発光素子部品３８及び受光素子部品３９が収容される収容部４３とが形成されている。   On the other hand, the female optical connector 33 includes a housing 37, the optical coupling optical waveguide 11 of the present invention, a light emitting element part 38, a light receiving element part 39, and a cap 40. The housing 37 accommodates a fitting part 41 into which the male optical connector 32 is fitted, a cylindrical part 42 protruding into the fitting part 41, and a light emitting element part 38 and a light receiving element part 39. A portion 43 is formed.

筒部４２には、光ファイバケーブル３４の端末のフェルールが差し込まれるようになっている。また、筒部４２には、光結合用光導波路１１が収容されるようになっている。筒部４２に収容された光結合用光導波路１１は、フェルールの端末に露出する光ファイバ端面と、発光素子部品３８又は受光素子部品３９との間に介在するようになっている。   A ferrule at the end of the optical fiber cable 34 is inserted into the cylindrical portion 42. Further, the optical coupling 11 for optical coupling is accommodated in the cylindrical portion 42. The optical coupling optical waveguide 11 accommodated in the cylindrical portion 42 is interposed between the end face of the optical fiber exposed at the end of the ferrule and the light emitting element part 38 or the light receiving element part 39.

光ファイバ端面と光結合用光導波路１１との位置は、筒部４２の構造やフェルールの構造によって位置決めがなされるようになっている（結合損失が小さくなるように寸法設定がなされている）。収容部４３に収容された発光素子部品３８及び受光素子部品３９は、キャップ４０により押圧されて、光結合用光導波路１１との位置が安定するようになっている（結合損失が小さくなるように寸法設定がなされている）。   The positions of the end face of the optical fiber and the optical waveguide 11 for optical coupling are positioned by the structure of the cylindrical portion 42 and the structure of the ferrule (the dimensions are set so as to reduce the coupling loss). The light emitting element component 38 and the light receiving element component 39 accommodated in the accommodating portion 43 are pressed by the cap 40 so that the position with the optical coupling optical waveguide 11 is stabilized (so that the coupling loss is reduced). Dimensions have been set).

続いて、図３を参照しながら光源軸ズレ量と結合損失とについて説明する。図３（ａ）は光源軸ズレ量と結合損失を示すグラフである。また、図３（ｂ）は本発明の光結合用光導波路の断面図、図３（ｃ）従来例の光コネクタ用スリーブの断面図、図３（ｄ）はレンズのみで比較用となるものの断面図である。   Next, the light source axis shift amount and the coupling loss will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a graph showing a light source axis shift amount and coupling loss. FIG. 3B is a cross-sectional view of the optical coupling optical waveguide of the present invention, FIG. 3C is a cross-sectional view of a conventional optical connector sleeve, and FIG. 3D is a lens only for comparison. It is sectional drawing.

図３（ａ）において、グラフの縦軸は結合損失（ｄＢ）、横軸は光源軸ズレ量（ｍｍ）を示している。菱形の点で示すグラフは、光導波路＋光入出射両端にレンズを有するものグラフであって、本発明の光結合用光導波路１１（図３（ｂ）参照）を用いた場合のグラフとなっている。また、正方形の点で示すグラフは、光導波路＋光入射側端にレンズを有するものグラフであって、背景技術の欄で説明した光コネクタ用スリーブ１（図３（ｃ）参照）を用いた場合のグラフとなっている。さらに、三角形の点で示すグラフは、レンズのみを有するものグラフであって、図３（ｄ）で示す如くのレンズ部材１０１を用いた場合のグラフとなっている。   In FIG. 3A, the vertical axis of the graph represents coupling loss (dB), and the horizontal axis represents the amount of deviation of the light source axis (mm). The graph indicated by the diamond-shaped points is a graph having lenses at both ends of the optical waveguide + light incident / exit, and is a graph when the optical coupling optical waveguide 11 of the present invention (see FIG. 3B) is used. ing. Further, the graph indicated by the square dots is a graph having a lens at the optical waveguide + light incident side end, and the optical connector sleeve 1 (see FIG. 3C) described in the background art column is used. The case is a graph. Further, the graph indicated by the triangular points is a graph having only the lens, and is a graph when the lens member 101 as shown in FIG. 3D is used.

尚、レンズ部材１０１は、透明な部材であって、スリーブ１０２の内部にレンズ１０３を有している。レンズ１０３は略球形状に形成されている。引用符号１０４は光ファイバの差し込み位置を規制するストッパ部を示している。   The lens member 101 is a transparent member, and has a lens 103 inside the sleeve 102. The lens 103 is formed in a substantially spherical shape. Reference numeral 104 denotes a stopper portion that regulates the insertion position of the optical fiber.

グラフから、光源軸ズレ量が大きくなるとレンズのみの場合（レンズ部材１０１）では、急激に結合損失が増加することが分かる。これに対して光導波路を有するとともにレンズを有する場合（光結合用光導波路１１や光コネクタ用スリーブ１）、結合損失の増加が小さくなることが分かる。また、光入出射両端にレンズを有する場合（光結合用光導波路１１）は、光入射側端のみにレンズを有する場合（光コネクタ用スリーブ１）よりも結合損失が小さくなることが分かる。   From the graph, it can be seen that when the amount of deviation of the light source axis increases, in the case of only the lens (lens member 101), the coupling loss increases rapidly. In contrast, when the optical waveguide is provided and the lens is provided (optical coupling optical waveguide 11 and optical connector sleeve 1), it is understood that the increase in coupling loss is small. Further, it can be seen that the coupling loss is smaller when the lens is provided at both ends of the light incident / exit (optical coupling optical waveguide 11) than when the lens is provided only at the light incident side end (optical connector sleeve 1).

従って、本発明の光結合用光導波路１１は、構成部材の位置ズレに対する結合損失の増大を防ぐとともに、構成部材の許容位置ズレ量（トレランス）を大きくすることができるという効果を奏する。そして、この効果から、伝送容量増大の傾向に伴う光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化の流れに容易に対応することができると言える。   Therefore, the optical waveguide 11 for optical coupling according to the present invention has an effect that it is possible to prevent an increase in coupling loss with respect to a positional deviation of the constituent members and to increase an allowable positional deviation amount (tolerance) of the constituent members. From this effect, it can be said that it is possible to easily cope with the trend of reducing the diameter of the optical fiber core and reducing the area of the light receiving diameter accompanying the tendency of an increase in transmission capacity.

ここで伝送帯域に関して説明を加えておくと、伝送帯域の面では、光ファイバへの入射光ＮＡが小さい方がマルチモードファイバにおけるモード分散の影響を抑えることができて、結果、有効となる。本発明においては、発光側にて光導波路出射側のレンズ（光出射側凸レンズ２６）により光ファイバへの入射光ＮＡをコントロールすることができる（入射光ＮＡを小さくすることができる）ことから有効であると言える。尚、仮に光導波路出射側のレンズを用いないものとすると、光導波路への入射光ＮＡに対してテーパ状の光導波路からの出射光ＮＡが増大してしまい、結果、伝送帯域の劣化につながってしまうことになる。   The transmission band will be described here. In terms of the transmission band, the smaller the incident light NA to the optical fiber, the more effective the mode dispersion in the multimode fiber can be suppressed. In the present invention, it is effective because the incident light NA to the optical fiber can be controlled (the incident light NA can be reduced) by the lens on the light emission side (convex lens 26 on the light emission side) on the light emission side. It can be said that. If the lens on the optical waveguide exit side is not used, the output light NA from the tapered optical waveguide is increased with respect to the incident light NA to the optical waveguide, resulting in deterioration of the transmission band. It will end up.

本発明の光結合用光導波路１１の上記効果以外としては、光入射側凸レンズ２５及び光出射側凸レンズ２６を有することにより、コア部入射側端面１５及びコア部出射側端面１６の端面研磨を施さなくても良いことが挙げられる（背景技術の欄で説明した光コネクタ用スリーブ１では、導波路５の小さな径側の端部の研磨が必要になる）。   In addition to the above-described effects of the optical coupling optical waveguide 11 of the present invention, by having the light incident side convex lens 25 and the light emitting side convex lens 26, the end surface polishing of the core portion incident side end surface 15 and the core portion exit side end surface 16 is performed. The optical connector sleeve 1 described in the section of the background art needs to polish the end portion on the small diameter side of the waveguide 5.

本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。   It goes without saying that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

尚、上記説明では発光側、受光側とも光結合用光導波路１１を用いていることから、発光側、受光側で形状及び材料が同一のものとなっている。しかしながらこれに限らず、発光側、受光側に対し各々最適化した形状や材料となる光結合用光導波路を用いても良いものとする。   In the above description, since the optical coupling optical waveguide 11 is used on both the light emitting side and the light receiving side, the shape and material are the same on the light emitting side and the light receiving side. However, the present invention is not limited to this, and an optical coupling optical waveguide having a shape and material optimized for the light emitting side and the light receiving side may be used.

本発明の光結合用光導波路の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は光結合用光導波路の断面図、（ｂ）は光結合用光導波路を発光側に配置した時の断面図、（ｃ）は光結合用光導波路を受光側に配置した時の断面図である。It is a figure which shows one Embodiment of the optical waveguide for optical coupling of this invention, (a) is sectional drawing of the optical waveguide for optical coupling, (b) is a cross section when the optical waveguide for optical coupling is arrange | positioned at the light emission side FIG. 4C is a cross-sectional view when the optical coupling optical waveguide is disposed on the light receiving side. 本発明の光結合用光導波路を備える光コネクタの図であり、（ａ）は光コネクタの分解斜視図、（ｂ）は雌側の光コネクタの断面図である。It is a figure of an optical connector provided with the optical waveguide for optical coupling of the present invention, (a) is an exploded perspective view of an optical connector, and (b) is a sectional view of a female side optical connector. （ａ）は光源軸ズレ量と結合損失を示すグラフ、（ｂ）は本発明の光結合用光導波路の断面図、（ｃ）従来例の光コネクタ用スリーブの断面図、（ｄ）はレンズのみで比較用となるものの断面図である。(A) is a graph showing the amount of misalignment of the light source axis and coupling loss, (b) is a cross-sectional view of the optical waveguide for optical coupling of the present invention, (c) is a cross-sectional view of a conventional optical connector sleeve, and (d) is a lens It is sectional drawing of what becomes for comparison only.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 光結合用光導波路
１２ コア部
１３ クラッド部
１４ 側面
１５ コア部入射側端面
１６ コア部出射側端面
１７ 光ファイバ
１８ 発光素子（光素子部品）
１９ 受光素子（光素子部品）
２０ 側面
２１ クラッド部入射側端面
２２ クラッド部出射側端面
２３、２４ 凹部
２５ 光入射側凸レンズ
２６ 光出射側凸レンズ
３１ 光コネクタ
３２ 雄型の光コネクタ
３３ 雌型の光コネクタ
３４ 光ファイバケーブル
３５ ハウジング
３６ スプリングキャップ
３７ ハウジング
３８ 発光素子部品
３９ 受光素子部品
４０ キャップ
４１ 嵌合部
４２ 筒部
４３ 収容部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Optical waveguide for optical coupling 12 Core part 13 Cladding part 14 Side 15 Core part incident side end surface 16 Core part output side end surface 17 Optical fiber 18 Light emitting element (optical element component)
19 Light receiving element (optical element part)
20 Side 21 Clad portion entrance side end surface 22 Clad portion exit side end surface 23, 24 Recess 25 Light incident side convex lens 26 Light exit side convex lens 31 Optical connector 32 Male optical connector 33 Female optical connector 34 Optical fiber cable 35 Housing 36 Spring cap 37 Housing 38 Light-emitting element part 39 Light-receiving element part 40 Cap 41 Fitting part 42 Tube part 43 Housing part

Claims (3)

光透過性を有する透明な部材であってコア部とクラッド部とを有し、光ファイバ（と光素子部品との間に介在する光結合用光導波路において、
前記コア部を、コア部入射側端面及びコア部出射側端面を有して前記光ファイバ及び前記光素子部品の光軸方向にのびるように形成する一方、
前記クラッド部を、二色成形によって前記コア部を内部に埋めた状態に形成するとともに外観形状を略円柱形状に形成し、一端面に円形で平坦なクラッド部入射側端面を、他端面に円形で平坦なクラッド部出射側端面を形成してなり、
さらに、前記クラッド部の前記クラッド部入射側端面に凹部を形成して、該凹部の底面に前記コア部の前記コア部入射側端面に連続する光入射側凸レンズを形成するとともに、前記クラッド部の前記クラッド部入射側端面の反対側のクラッド部出射側端面にも凹部を形成して、該凹部の底面に前記コア部の前記コア部出射側端面に連続する光出射側凸レンズを形成する
ことを特徴とする光結合用光導波路。 In a transparent member having optical transparency, having a core part and a clad part, and in an optical fiber for optical coupling interposed between an optical fiber (and an optical element component),
While forming the core portion so as to extend in the optical axis direction of the optical fiber and the optical element component having a core portion incident side end surface and a core portion emission side end surface,
The clad part is formed in a state in which the core part is buried inside by two-color molding, and the outer shape is formed in a substantially cylindrical shape, and a circular and flat clad part incident side end face is formed on one end face, and a circular form is formed on the other end face. And forming a flat clad part emitting side end face,
Furthermore, the forming a recess in the cladding portion incident surface of the cladding portion, to form a light incidence side lens continuous to the core portion incident surface of the core portion to the bottom surface of the recess, of the cladding portion Forming a recess also on the exit surface on the exit side of the clad portion opposite to the end surface on the entrance side of the clad portion, and forming a light exit side convex lens continuous with the end surface on the exit side of the core portion on the bottom surface of the recess. A characteristic optical waveguide for optical coupling. 請求項１に記載の光結合用光導波路において、
前記コア部の側面を、前記コア部入射側端面から前記コア部出射側端面に向けて幅狭となるテーパ形状に形成する
ことを特徴とする光結合用光導波路。 The optical coupling optical waveguide according to claim 1,
The optical waveguide for optical coupling, wherein the side surface of the core portion is formed in a tapered shape that becomes narrower from the end surface on the incident side on the core portion toward the end surface on the exit side of the core portion. 請求項１又は請求項２に記載の光結合用光導波路において、
前記光入射側凸レンズの径を前記コア部入射側端面の径よりも大きく形成するとともに、前記光出射側凸レンズの径も前記コア部出射側端面の径より大きく形成する
ことを特徴とする光結合用光導波路。 In the optical coupling optical waveguide according to claim 1 or 2,
The diameter of the light incident side convex lens is formed larger than the diameter of the core portion incident side end surface, and the diameter of the light emitting side convex lens is also formed larger than the diameter of the core portion exit side end surface. Optical waveguide.
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