JP5142500B2 - 光路変換光コネクタ - Google Patents

Description

この発明は、光路変換部材及びこれを用いた光路変換光コネクタに関する。

光機器において光路変換が必要となる種々の場合がある。例えば、光回路基板に搭載された面発光素子又は面受光素子と当該光回路基板に平行に導いた光ファイバとを光結合させる光モジュールの場合、光路変換が必要となるが、例えば図１３に示した光モジュールのように、パッケージ１内の光素子２の上方にレンズ３を配置し、その上方に４５°傾斜のミラー４を配置し、水平に導かれた光ファイバ５をミラー４に向けて光路変換部を構成する光路変換手段が一般的である（特許文献１）。

また、光コードの導入方向に対して光コネクタ接続端面の向きが異なる場合に、図１４に示すように、光コード６を通す光コード保持穴７ａを持つ湾曲筒状の曲げガイド部７を、光フェルール嵌合穴８ａを持つ光コネクタハウジング８に一体連接して光路変換するものがある（特許文献２）。この場合、曲げガイド部７の曲率半径は光コードの許容曲げ半径より大きい曲率を持つ。

また、図１５のように、光コードを収容可能で光コード固定用突片９ａを持つ湾曲した樋状の細長部材９ｂの先端部に、光コネクタを保持可能なレセプタクル部９ｃを形成した光ファイバガイド９を用いて光路変換するものがある（特許文献３）。この場合、レセプタクル部９ｃに光コネクタを着脱可能である。この光ファイバガイド９の曲率半径は光コードの許容曲げ半径より大きい曲率を持つ。
特開２００６−０６５３５８ 特開２００３−１６１８６３ 特開２００２−３５７７５２

図１３の光路変換方法のようにレンズ３及びミラー４を用いる光路変換方法は、部品が必要でかつ構造が複雑であり、また、それらを高精度に組み立てる必要があるので、コストが高くなる。
また、光ファイバ５の端面と光素子２との間にレンズ３及びミラー４が介在するので、レンズ３及びミラー４で光学的損失が生じる。
光ファイバ５の端面と光素子２との間に長い光路空間を必要とするので、光路空間で光学的損失が生じる。
また、レンズ３及びミラー４を含めた光路変換空間が必要となるので、必ずしも充分な小型化を実現しにくい。

特許文献２や特許文献３の光路変換手段は、例えば光回路基板上の光路変換方式として採用するには、不適切である。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、例えば光回路基板上で光路変換をするなどの場合に、安価なコストで製作でき、光損失が少なく、さらに小型化が容易な光路変換部材、及びこれを用いた光路変換光コネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明の光路変換光コネクタは、平坦な上面から滑らかに続く湾曲先端面を有する第１基板の上側面に、整列した複数の位置決め溝を形成し、前記第１基板の位置決め溝に収容した光ファイバを押さえ付けるための、前記第１基板の前記上面及び湾曲先端面の全体としての上側面に沿う平滑な面を持つ第２基板を設けた光路変換部材を有し、前記光路変換部材における湾曲先端面側の位置決め溝出口部分を、面発光又は面受光の光素子を搭載した光回路基板における前記光素子と前記光ファイバとを結合するコネクタ接続端面としてなり、かつ、前記光回路基板と第１基板と第２基板とに、その３者を貫通する位置決め用のピン穴をあけ、前記３者のピン穴に位置決め用の共通の嵌合ピンを嵌合させたことを特徴とする。

本発明によれば、レンズやミラーを用いないので、構造が簡単であり、また、それらを高精度に組み立てる困難さがないので、安価に製造できる。
また、光ファイバの端面が光素子に直接近接して対向しているので、レンズ及びミラーで光学的損失が生じ易い従来の方式と比べて、光学的損失を少なくすることができる。
また、光ファイバの端面と光素子との間に光路空間が殆どないので、長い光路空間を必要とするレンズ・ミラー方式と比較して光学的損失が少ない。
また、レンズ及びミラーを含めた光路変換空間を形成する必要がないので、小型化を容易に実現することができる。

以下、本発明を実施した光路変換光コネクタについて、図面を参照して説明する。

図１は請求項１の発明の一実施例の光路変換光コネクタにおける光路変換部材１１の斜視図、図２は図１の光路変換部材１１を用いた光路変換光コネクタ１３の断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。これらの図に示すように、この光路変換部材１１は、平坦な上面１２ａから滑らかに続く湾曲先端面１２ｂを有するベース基板１２（第１基板）１２の上側面（上面１２ａ及び湾曲先端面１２ｂの全体を指す）に、整列した複数の位置決め溝１２ｃを形成し、前記ベース基板１２の位置決め溝１２ｃに収容した光ファイバ５を押さえ付けるための、前記ベース基板１２の上側面に沿う面１４ａを下面に持つ蓋部材（第２基板）１４を設けた構成である。図示例の位置決め溝１２ｃはＶ溝であるが、これに限らずＵ溝等でもよい。

図２に示した光コネクタは、光回路基板１７に搭載した面発光又は面受光の光素子１８と光回路基板１７と平行な光ファイバ５とを光結合する光路変換光コネクタ１３である。この光路変換光コネクタ１３を組み立てる手順を説明すると、まず、ベース基板１２の各位置決め溝１２ｃにそれぞれ光ファイバ５を収容する。光ファイバ５が石英系光ファイバである場合は、被覆を除去した裸光ファイバを位置決め溝１２ｃに配置することにより、位置決め精度が向上する。ただし、被覆光ファイバを配置してもよい。光ファイバ５がＰＯＦ（プラスチック光ファイバ）である場合は、被覆を除去せずそのままの状態で引き回せばよい。光ファイバ５の端面は、あらかじめ切り揃えておいてもよいし、組立後に研磨やレーザによるカットなどを用いて、先端を揃えても良い。
次いで、蓋部材１４を被せて、光ファイバ５をベース基板１２の位置決め溝１２ｃに固定する。この場合、蓋部材１４は、ベース基板１２に接着剤で固定してもよいし、ラッチなどで機械的にベース基板１２に固定してもよい。
この光路変換光コネクタ１３を光回路基板１７上に設置する際、光ファイバ５の湾曲先端面１２ｂ側の先端が光素子１８に対向するように位置決めして設置する。

光路変換光コネクタ１３の位置決めのために、図４に示すように、ベース基板１２及び蓋部材１４に嵌合ピン１５を嵌合させる位置決め用のピン穴１２ｄ、１４ｄをあけてもよい。このピン穴１２ｄ、１４ｄに嵌合させた嵌合ピン１５を光回路基板１７側にあけた位置決め用のピン穴１７ａに嵌合させて、光ファイバ５が光素子１８に対向するように位置決めする。

上記の光路変換光コネクタ１３によれば、図１３に示した従来の光路変換方法と異なり、レンズやミラーを用いないので、構造が簡単であり、また、それらを高精度に組み立てる困難さがないので、安価に製造できる。
また、光ファイバ５の端面が光素子１８に直接近接して対向しているので、レンズ及びミラーで光学的損失が生じる従来方式と比べて、光学的損失を少なくすることができる。
また、光ファイバ５の端面と光素子１８との間に光路空間が殆どないので、この点でも長い光路空間を必要とする従来方式と比較して光学的損失が少ない。
また、レンズ及びミラーを含めた光路変換空間を形成する必要がないので、小型化を容易に実現することができる。

なお、使用する光ファイバの許容曲げ半径が小さければ小さいほど、ベース基板１２及び蓋部材１４の厚みを薄くすることが可能であり、光路変換光コネクタの小型化が可能である。細径光ファイバ（８０umファイバ等）やＰＣＦファイバ（フォトニッククリスタル光ファイバ）等の小曲げ半径対応の光ファイバを使用すると、光路変換光コネクタの小型化の実現に有利であるが、通常の光ファイバを使用してもよい。
また、位置決め溝を設ける部材（図示例ではベース基板１２）に被せる部材（図示例では蓋部材１４）は、必ずしも剛性のある部材に限定されない。位置決め溝に収容された光ファイバを押さえ付けることができるものであればよい。
また、実施例の光路変換部材１１は光ファイバの向きを９０°変換するものであるが、必ずしも９０°変換に限定されない。

上述の実施例は光路変換部材１１を光路変換光コネクタとして適用したものであるが、図５に示す参考例のように、単に光ファイバ５の向きを変えるためだけの光路変換部材すなわち単なる屈曲保持部材として用いることもできる。すなわち、光ファイバ５を屈曲させるべき部分をベース基板１２と蓋部材１４とで保持することで、光ファイバの向きを変えることができる。

図６〜図１０に参考例としての光路変換部材２１及び光路変換光コネクタ２３を示す。この光路変換部材２１は、二次元配列の複数の光ファイバ挿入穴２２ａを持つ第1の端面板２２と、この端面板２２の各光ファイバ挿入穴２２ａにそれぞれ挿入した複数の光ファイバ５を、端面板２２と直交する方向に対して例えば図示例では９０°向きを変えるように湾曲案内する中空ガイド部２９を備えた構成である。ここで２次元配列とは、例えば、配列ピッチを等しくする光ファイバ挿入穴が縦横に配列されたことを意味する。ただし、同列内の配列ピッチだけが等しく、隣接する列間の配列ピッチは同列内の配列ピッチとは異なる場合がある。
この実施例では、端面板２２の光ファイバ挿入穴２２ａ領域の片側（図８で右側）に予め固定された内側ガイド部材２４と、端面板２２の光ファイバ挿入穴２２ａ領域の他側（図８で左側）に後から取り付け可能な外側ガイド部材２５と、端面板２２の光ファイバ挿入穴２２ａ領域の幅方向両側（図１０で左右両側）に後から取り付け可能な壁部材２６とにより、光ファイバを９０°向きを変えるように湾曲案内をする中空ガイド部２９を形成している。
なお、この中空ガイド部２９は上記のような各部材２４、２５、２６で形成するものに限らず、一体の筒状部材（湾曲させたパイプ）で構成することもできる。

上記の光路変換部材２１を用いて光路変換光コネクタ２３を組み立てる要領を説明すると、まず、端面板２２の光ファイバ挿入穴２２ａに光ファイバ５の先端部を挿入固定する。光ファイバ５の端面は、あらかじめ切り揃えておいてもよいし、組立後に研磨やレーザによるカットなどを用いて、先端を揃えても良い。
なお、光ファイバ５が石英光ファイバである場合は、光ファイバ５の光ファイバ挿入穴２２ａに入る部分は、例えば被覆を除去しておくことが好ましい。被覆を除去した裸光ファイバを孔に挿入することにより、光ファイバの位置決め精度が向上する。ＰＯＦの場合はその必要はない。つまり、２次元配列の端面板を用いた整列構造では、端面板部分以外の石英光ファイバは、特に図示はしないが被覆光ファイバとなる。
次いで、外側ガイド部材２５を上から被せて、各光ファイバ５を図６、図８のように中空ガイド部２９に沿って直角方向に整列させる。この時、外側ガイド部材２５は、端面板２２に接着剤で固定してもよいし、ラッチなどで機械的に端面板２２に固定してもよい。次いで左右の壁部材２６を端面板２２に接着剤あるいは機械的手段により取り付ける。なお、左右の壁部材２６は省略することも可能である。
なお、この実施例では、中空ガイド部２９が単なる湾曲空間であり、各光ファイバが個別に拘束されることなく湾曲案内されるが、各光ファイバ５の中空ガイド部２９内での経路を拘束する整列手段を別途設けてもよい。
次いで、組み立てた光路変換光コネクタ２３を、光素子（面発光光素子又は面受光光素子）２８を搭載した光回路基板２７上に設置するが、その際、光ファイバ５の先端（端面板２２の端面部分）が光素子２８に対向するように位置決めして設置する。
図示は省略するが、光路変換光コネクタ２３の位置決めのために、光路変換部材２１に、図４と同様に位置決め用のピン穴をあけてもよい。

上記の光路変換部材２１によれば、前記と同じく、レンズやミラーを用いないので、構造が簡単であり、また、それらを高精度に組み立てる困難さがないので、安価に製造できる。
また、光ファイバ５の端面が光素子２８に直接近接して対向しているので、光学的損失を少なくすることができる。
また、光ファイバ５の端面と光素子２８との間に光路空間が殆どないので、この点でも光学的損失が少ない。
また、レンズ及びミラーを含めた光路変換空間を形成する必要がないので、小型化を容易に実現することができる。

図１１に他の参考例を示す。この実施例の光路変換部材３１又は光路変換光コネクタ３３は、基本構造は図６〜図１０のものと同様であるが、光路変換光コネクタ３３の接続端面となる端面板２２と直角な第２端面板３２を設けたものである。
この第２端面板３２は端面板２２（第１の端面板）と同様に二次元配列の光ファイバ挿入穴３２ａを持つ。この第２端面板３２を設けることで、中空ガイド部２９内での光ファイバ５の整列が容易になる。

なお、図６〜図１１の実施例において使用する光ファイバは、図１〜図５の実施例と同様に、細径光ファイバ（８０umファイバ等）やＰＣＦファイバ（フォトニッククリスタル光ファイバ）を使用してもよいし、また、通常の光ファイバを使用してもよい。
また、端面板２２に設ける光ファイバ挿入穴２２ａの数、すなわち光ファイバの心数は問わない。すなわち、図８、図９で左右方向の心数は２心以上であるが、図９で上下方向の心数は１心でもよい。
また、端面板２２に方向確認のためのＣ面取り２２ｂをしてもよい。
また、実施例の光路変換部材２１、３１は光ファイバの向きを９０°変換するものであるが、必ずしも９０°変換に限定されない。

図１１の実施例では光路変換部材３１を光路変換光コネクタとして適用したものであるが、図１２に示すように、単に光ファイバ５の向きを変えるためだけの光路変換部材すなわち単なる屈曲保持部材として用いることもできる。すなわち、各光ファイバ５を第１端面板２２及び第２端面板３２の光ファイバ挿入穴２２ａ、３２ａに通すことで、光ファイバ５の向きを変えることができる。

請求項１の発明の一実施例の光路変換光コネクタに用いている光路変換部材の斜視図である。 図１の光路変換部材を用いた光路変換光コネクタの断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 上記光路変換光コネクタに位置決め用のピン穴を設けた実施例を示す断面図である。 上記光路変換部材を単なる光ファイバ屈曲保持部材として用いた参考例を示す断面図である。 参考例を示すもので、光路変換光コネクタの斜視図である。 図６において蓋部材を外した状態で示した斜視図である。 図６の光路変換光コネクタを光回路基板に設置した状態の断面図である。 図８の底面図である。 図８のＢ−Ｂ断面図である。 さらに他の参考例の光路変換光コネクタを光回路基板に設置した状態の断面図である。 図１１における光路変換部材を単なる光ファイバ屈曲保持部材として用いた参考例を示す断面図である。 従来例を示すもので、光路変換部を持つ光モジュールの断面図である。 他の従来例を示すもので、（イ）は光路変換部を持つ光コネクタの断面図、（ロ）は同右側面図である。 さらに他の従来例を示すもので、光路変換のための光ファイバケーブルガイドの斜視図である。

符号の説明

５ 光ファイバ
１１ 光路変換部材
１２ ベース基板（第１基板）
１２ａ 上面
１２ｂ 湾曲先端面
１２ｃ 位置決め溝
１２ｄ、１４ｄ ピン穴
１３ 光路変換光コネクタ
１４ 蓋部材（第２基板）
１４ａ 蓋部材下面（第１基板の上側面に沿う面）
１５ 嵌合ピン
１７ 光回路基板
１７ａ ピン穴
１８ 光素子
２１、３１ 光路変換部材
２２ 端面板
３２ 第２端面板
２２ａ、３２ａ 光ファイバ挿入穴
２３、３３ 光路変換光コネクタ
２４ 内側ガイド部材
２５ 外側ガイド部材
２６ 壁部材
２７ 光回路基板
２８ 光素子
２９ 中空ガイド部

Claims (1)

1. 平坦な上面から滑らかに続く湾曲先端面を有する第１基板の上側面に、整列した複数の位置決め溝を形成し、前記第１基板の位置決め溝に収容した光ファイバを押さえ付けるための、前記第１基板の前記上面及び湾曲先端面の全体としての上側面に沿う平滑な面を持つ第２基板を設けた光路変換部材を有し、前記光路変換部材における湾曲先端面側の位置決め溝出口部分を、面発光又は面受光の光素子を搭載した光回路基板における前記光素子と前記光ファイバとを結合するコネクタ接続端面としてなり、かつ、前記光回路基板と第１基板と第２基板とに、その３者を貫通する位置決め用のピン穴をあけ、前記３者のピン穴に位置決め用の共通の嵌合ピンを嵌合させたことを特徴とする光路変換光コネクタ。

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