JP7494120B2 - 傾斜ミラーを有する光コネクタ - Google Patents

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Description

光コネクタは、電気通信ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、データセンターリンク、及びコンピュータ装置の内部リンク、を含むさまざまなアプリケーションにおける光通信に使用することができる。拡大光ビームを、塵埃及び他の形態の汚染の影響を受けにくい光接続を実現するために、これらの用途のためのコネクタで使用することができ、それにより、位置合わせ公差を緩和することができる。光学コネクタは、接続点に拡大ビームが存在する場合、一般に、拡大ビームコネクタとみなされる。一般に、拡大ビームは、関連付けられた光導波路（通常、光ファイバ、例えば、マルチモード通信システム用のマルチモードファイバ）のコアよりも直径が大きいビームである。拡大ビームは、通常、光源又は光ファイバからの光ビームを発散させることによって得られる。多くの場合、発散ビームは、レンズ又はミラーなどの光学素子によって処理され、近似的にコリメートされた拡大ビームとなる。次に、拡大ビームは、別のレンズ又はミラーによってビームを集束することによって、受信される。
光コネクタで使用するための光結合ユニットは、少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させる導波路整列部材を含む。光結合ユニットは、光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面を有する光方向転換部材を含む。光方向転換部材の湾曲反射面は、入力面からの、入力軸に沿って伝搬する光を受光し、その光を方向転換し、方向転換された光が別の方向転換された軸に沿って伝搬するようにする。光方向転換部材の出力面は、方向転換された光を受光し、その方向転換された光を、出力軸に沿って伝搬し光方向転換部材を出る出力光として透過する。湾曲反射面の曲線交差部と、入力軸及び方向転換された軸によって形成された第１の平面は、曲率半径を有する。湾曲反射面は、第１の平面内に配置された回転軸を有する。回転軸は、方向転換された軸と非ゼロである第１の角度をなす。導波路整列部材は、光導波路の端面が、湾曲反射面の幾何学的焦点ではない位置に配置されるように構成される。
いくつかの実施形態による光コネクタの概略断面図を示す。 いくつかの実施形態による、幾何学的焦点と反射面との間の関係を示す反射体の楕円形断面を示す。 いくつかの実施形態による、幾何学的焦点と反射面との間の関係を示す反射体の楕円形断面を示す。 本開示の一態様による、コネクタアセンブリの概略側断面図を示す。 図３Ａのコネクタアセンブリを通る光路の概略斜視図を示す。 光結合ユニットのレイトレーシングを示す概略図である。 光結合ユニットのレイトレーシングを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、例示的な光結合ユニットの一部分のレイトレーシングを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、例示的な光結合ユニットの一部分のレイトレーシングを示す概略図である。 本開示の一態様による一体状光結合ユニット６００の概略斜視図を示す。 本開示の一態様によるコネクタアセンブリの概略斜視図である。
これらの図は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図面で使用されている同様の番号は同様の構成要素を示す。しかし、特定の図中のある構成要素を示す数字の使用は、同じ数字を付した別の図中の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されよう。
本開示は、概して、個々の光導波路、光ファイバリボンなどの光導波路のセット、及び個々の光導波路又は光ファイバリボンケーブルなどにおける複数の光ファイバを接続するために有用な光コネクタに関する。本明細書で論じられる光コネクタは、光導波路整列の特徴を、光ビームの方向転換及び成形と共に組み合わせることができる光結合ユニットを組み込むものである。いくつかの実施形態で論じられる光コネクタは、拡大ビームコネクタである。いくつかの実施形態では、光結合ユニットは、成形部品とすることのできる一体的な構造体である。本明細書で論じる光コネクタの実施形態は、挿入損失の低減、コマ収差などの光学収差の低減、及び／又は後方反射の低減をもたらすことができる。
図１は、いくつかの実施形態による光コネクタ１９０の概略断面図を示す。光コネクタ１９０は、ハウジング１１０内に配置された少なくとも１つの光結合ユニット１００を備える。図１に示す断面図は、ＸＺ平面が光導波路１２０の中心軸１２２を通過するように、ＸＹＺ直交座標系のＸＺ平面上にある。
光導波路１２０は、光結合ユニット１００の導波路整列部材１１５によって受け入れられ、整列される。光導波路１２０は、光導波路端面１２４が光結合ユニット１００の光方向転換部材１３０の入力面１３２に面するように、導波路整列部材１１５内に受け入れられ、整列される。いくつかの実施形態では、導波路整列部材１１５は、以下でより詳細に説明するように、光導波路１２０の端面１２４が、湾曲反射面１３４の幾何学的焦点ではない位置に配置されるように構成される。場合によっては、光方向転換部材１３０は、光導波路１２０から入力される光の波長に対して透過性であり、かつ１を超える屈折率を有する、固体媒体を含み得る。場合によっては、光導波路端面１２４は、光方向転換部材１３０の入力面１３２に直接隣接し得るが、場合によっては、光導波路端面１２４は、例えば、導波路停止特徴部（図示せず）の使用によって、入力面１３２からわずかに後退するように設定することができる。屈折率整合材料を導波路端面１２４と入力面１３２との間に配置して、光導波路１２０を入力面１３２に光学的に結合することができる。場合によっては、光方向転換部材１３０は、光結合ユニット１１０内に形成された中空キャビティの反射面を含み得る。
光コネクタ１９０は、嵌合方向に沿って相手方光コネクタ（図１には図示せず）と嵌合するように構成されている。いくつかの態様によれば、嵌合方向は、中心軸１２２と平行ではない。嵌合を容易に達成するために、コネクタハウジング１１０は、嵌合面１１２及び整列特徴部１１４、１１６を更に含む。整列特徴部１１４、１１６は、光コネクタ内で、光方向転換部材１３０の出力面１３６を、第２の光コネクタ（図示せず）内の第２の光結合ユニット、又は垂直共振器表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などの光検出器若しくはエミッタのような送受信機のいずれか一方と整列させる。一特定の実施形態では、出力面１３６と隣接する第２の光コネクタ又は送受信機との間に空隙を形成できるように、ポケット１６０を出力面１３６に近接して形成できるように、任意選択の凹部嵌合面１１３を形成することができる。一特定の実施形態では、一体状光結合ユニット１００は、第１の一体状光結合ユニット１００及び第２の一体状光結合ユニット（図示せず）が、他の箇所に記載されるように、同一であり、互いに対して取り付けられ得るように、雌雄同体結合ユニットとすることができる。一特定の実施形態では、入力面１３２及び出力面１３６のうちの少なくとも１つは、反射防止コーティングを含むことができ、かつ／又は屈折率整合剤に近接していてもよい。
導波路整列部材１１５は、光導波路１２０を受け入れて整列させるために溝方向に沿って延びた溝を備えることができ、これは、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、「ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＢＲＥＳ ＷＩＴＨ ＳＴＡＧＧＥＲＥＤ ＣＬＥＡＶＥＤ ＥＮＤＳ ＣＯＵＰＬＥＤ ＴＯ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＩＣＲＯＬＥＮＳＥＳ」と題する国際公開第２０１３／０４８７３０号、「ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＳＴＡＧＧＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ ＲＥＤＩＲＥＣＴＩＮＧ ＦＥＡＴＵＲＥＳ ＯＮ Ａ ＭＡＪＯＲ ＳＵＲＦＡＣＥ ＴＨＥＲＥＯＦ」と題する国際公開第２０１３／０４８７４３号、「ＯＰＴＩＣＡＬ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ」と題する米国特許出願第６１／６５２，４７８号（代理人整理番号６７８５０ＵＳ００２、２０１３年５月１４日出願）、及び「ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ」と題する同第６１／７１０，０８３号（代理人整理番号７０２２７ＵＳ００２、２０１３年９月２７日出願）に開示されている。場合によっては、溝方向は、中心軸１２２と平行であり、中心軸１２２に整列することができる。場合によっては、導波路整列部材１１５は、光ファイバであり得る光導波路１２０を受け入れ、整列させることができる円筒状の穴（図示せず）を代わりに含むことができる。光導波路１２０は、例えば、平面導波路、単一モード光ファイバ、又はマルチモード光ファイバを含む任意の好適な導波路であってよい。場合によっては、光導波路１２０は、約６００ナノメートル～約２０００ナノメートルの範囲の波長に好適なマルチモード光導波路である。一特定の実施形態では、光導波路１２０は、円形の断面プロファイルを有し得る。場合によっては、光導波路は、多角形の断面プロファイルを代わりに有し得る。
光方向転換部材１３０は、入力光１４０を光導波路１２０から入力軸１４２に沿って受光するための入力面１３２と、受光した入力光１４０を別の方向転換された軸１５２に沿って伝搬する方向転換された光１５０として反射するための湾曲反射面１３４と、方向転換された光１５０を受光し、方向転換された光１５０を出力軸１５６に沿って伝搬する出力光１５５として透過するための出力面１３６と、を含む。入力面１３２は、いくつかの実施形態では、入力軸１４２に対して実質的に垂直である、かつ／又は方向転換された軸１５２に対して実質的に平行である平面であり得る。出力面１３６は、いくつかの実施形態では、入力軸１４２に対して実質的に平行である、かつ／又は方向転換された軸１５２に対して実質的に垂直である平面であり得る。
図１では、方向転換された軸１５２は、ＸＹＺ直交座標系の第１の平面（すなわち、ＸＺ平面）内にあることが示されており、入力軸１４２及び方向転換された軸１５２は、それらの間に方向転換角度φを形成している。方向転換角度φは、適用に好適な任意の所望の角度とすることができ、例えば、９０度超、又は約９０度、又は９０度未満、例えば、約８０度、又は約７０度、又は約６０度、又は約５０度、又は約４０度、又は約３０度、又は更には約３０度未満とすることができる。図１に示される一特定の実施形態では、方向転換角度φは、約９３度である。場合によっては、光導波路１２０の中心軸１２２は入力軸１４２と一致し得る。しかし、場合によっては、入力軸１４２と中心軸１２２とは、導波路端部ファセット又は光結合ユニットの入力面での屈折によって引き起こされ得るように、それらの間に角度をなすようにして（図示せず）、光導波路１２０を入力面１３２に位置合わせすることができる。
いくつかの実施形態では、回転軸１０６は、入力軸１４２に対して第１の角度α１で配置され、方向転換された軸１５２及び／又は出力軸１５６に対して第２の角度α２で配置される。場合によっては、α１＝α２であり、場合によってはα１≠α２である。例えば、α１及びα２は、約４０度～約５０度であり得る。いくつかの実施態様では、α１＝α２＝４５度である。場合によっては、最低収差及び最低挿入損失は、α１＝α２のときに達成される。
いくつかの実施形態では、出力軸１５２は、図１に示すように、入力軸１４２に対して９０度の角度に方向付けられてもよい。一般に、出力軸１５２及び入力軸１４２は、互いに対して９０度ではない角度で方向付けられ得る。入力光１４０は、第１の発散半角θｉを有し、ここで、第１の発散半角θｉは、約３度～約１０度、又は約５度～約８度、又は約７度である。
方向転換された光１５０は、光結合ユニット１００内で実質的にコリメートされ得る。方向転換された光１５０は、場合によっては、収束半角θｏであり得る第２の発散半角θｏを有し、第２の発散は第１の発散よりも小さい。場合によっては、第２の発散半角又は収束半角θｏは、約５度未満、又は約４度未満、又は約３度未満、又は約２度未満、又は約１度未満である。
場合によっては、導波路整列特徴部１１５によって受け入れられ、整列された光導波路１２０を出る光は、方向転換された光１５０が出力面１３６の近くの位置で最小ビームサイズ（例えば断面積）を有するように、入力面１３２から出力面１３６への光路に沿って伝搬する。単一モード導波路を用いる実施形態では、方向転換されたビームのウエストが、出力面の近くに配置されてもよい。一特定の実施形態では、入力光１４０は発散光ビームであり、方向転換された光１５０は実質的にコリメートされた光線であり、コリメーションはビームサイズの回折特性によって制限される。
反射面１３４は、第１の発散を有する入力光１４０を、第１の発散より小さい第２の発散を有する方向転換された光１５０に方向転換することができる任意の好適な形状の反射体であり得る。様々な実施形態において、湾曲反射面１３４は、例えば、トロイダル面又は楕円形面であってもよい。反射面１３４とＸＺ平面との曲線交差部は、円弧１３４ａによって説明又は正確に近似することができ、円弧１３４ａは、円弧１３４ａの中心１０５から測定された曲率半径「Ｒ」を有する。円弧中心１０５は、入力軸１４２と方向転換された軸１５２との間の方向転換角度φを二分する線上にある。反射面１３４は、ＸＺ平面内に配置され、幾何学的焦点１０８において入力軸１４２と交差する回転軸１０６によって更に特徴付けられる。幾何学的焦点１０８は楕円の１つの焦点であり、楕円の一部は円弧１３４ａによって最もよく近似される。回転軸１０６は、方向転換された軸１５２及び／又は出力軸１５６に対して非平行であり、図１に示すように、傾斜している。例えば、回転軸１０６を中心として円弧１３４ａを回転させる（すなわち、ＸＺ平面から外れて）ことによって、入力軸１４２が面１３４と交差するトロイダル面又は楕円面１３４を生成することができる。幾何学的焦点１０８は、光学焦点１０７から光学焦点距離ｆ１つ分である。出力面１３６は、入力軸１４２と湾曲反射面１３４との交点からの焦点距離ｆ１つ分に位置してもよい。
焦点距離ｆは、焦点１０７から入力軸１４２と円弧１３４ａとの交点まで測定でき、円弧１３４ａは曲率半径Ｒよりも小さく、次式によって特徴付けることができる。
Figure 0007494120000001
 ここで、ｆは光学焦点距離であり、φは、入力軸と方向転換された軸との間の内角である。例えば、角度φ＝９０度（すなわち、π／２）及びｆ＝０.６０ｍｍ、Ｒ＝１．６９７ｍｍの場合である。一特定の実施形態では、入力光１４０及び方向転換された光１５０の経路が導波路端面表面１２４から出力面１３６まで組み合わせた距離２ｆを移動するように光方向転換部材１３０を設計することができる。
反射面１３４は、例えば、ブラッグ反射体などの多層干渉反射体、又は金属若しくは金属合金反射体などの反射性コーティングを含むことによって反射性とすることができ、これらの両方の反射体は、他の箇所に記載されるように、中実材料又は中空キャビティのいずれかである光方向転換部材１３０と共に使用するのに好適であり得る。場合によっては、中実材料である光方向転換部材１３０の場合、反射面１３４は内部全反射（ＴＩＲ）を代わりに使用して入力光１４０を方向転換することができる。ＴＩＲを効果的にするために、一体状光結合ユニット１００のコネクタハウジング１１０は、キャビティ１１８を少なくとも部分的に取り囲む内縁部１１９を更に含むことができ、この内縁部１１９は、当業者に既知であるように、反射面１３４におけるＴＩＲを妨げ得る汚染から光方向転換部材１３０の反射面１３４を保護することができるように配置される。
光方向転換部材１３０は、例えばポリイミドなどのポリマーを含む、任意の好適に透明かつ寸法安定性のある材料から作製することができる。一特定の実施形態では、光方向転換部材１３０は、例えば、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，ＭＡ）から入手可能なＵｌｔｅｍ １０１０ Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ、又はＺｅｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡ）から入手可能なＺｅｏｎｅｘ Ｋ２６ｒ環状オレフィンポリマーなどの寸法安定性のある透明ポリイミド材料から作製することができる。場合によっては、光導波路１２０は、導波路整列部材１１５の溝内に接着固定され得る。一特定の実施形態では、屈折率整合ゲル又は接着剤を、光方向転換部材１３０と光導波路１２０との間に挿入してもよい。この領域内の空隙を排除することにより、屈折及びフレネル損失を低減することができる。
円弧中心１０５は、回転軸１０６に垂直な半径上に位置してもよく、図１に示すように、入力光１４０ビーム及び方向転換光１５０ビームの中心光線の方向転換点と交差してもよい。回転軸１０６は、例えば、光導波路１２０の端面１２４の後ろで焦点距離１つ分の点で入力軸１４２と交差する。
湾曲反射面１３４の回転軸１０６は、方向転換された軸１５２及び／又は出力軸１５６に対して傾斜している。更に、導波路整列部材は、光導波路１２０の端面１２４が、湾曲反射面１３４の幾何学的焦点１０８ではない位置に配置されるように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、光導波路１２０の端面１２４は、湾曲反射面１３４と幾何学的焦点１０８との間のおよそ中間に位置してもよい。この構成は、光結合ユニット内で実質的に収束又は発散するのではなく、実質的にコリメートされた、方向転換された光を提供する。前述のように、方向転換された光１５０は、第２の発散又は収束半角θｏを有してもよい。場合によっては、第２の発散又は収束半角θｏは、約５度未満、又は約４度未満、又は約３度未満、又は約２度未満、又は約１度未満である。
湾曲反射面１３４は、傾斜楕円形面又は傾斜楕円形面に非常に近い傾斜トロイダル面であってよく、ここで、傾斜とは、方向転換された光ビーム軸１５２又は出力光ビーム軸１５６に対する反射面の回転軸の傾斜角を指す。図２Ａは、楕円の偏心率と所望の反射角φとの間の関係を示す反射体２００の楕円形断面を示す。楕円の偏心率は、その長軸及び短軸（ａ及びｂ）に従って、以下のように定義することができる。
Figure 0007494120000002
 この設計では、偏心率は、所望の反射角φに依存する。
Figure 0007494120000003
 したがって、９０度の反射（φ＝９０度）の場合、偏心率は１／√２となるはずである。
図２Ａ及び図２Ｂは、幾何学的焦点２１０と反射面２３４との間の関係を示す反射体の楕円形断面を示す。図２Ｂは、光源２２４（例えば、導波路の端面）が反射面２３４の幾何学的焦点２９５にある、反射体２００の楕円形断面を示す。楕円形面２３４の幾何学的焦点２９５は、回転軸２０６上にある。図２Ｂは、光源２２４が反射面２３４の幾何学的焦点２９５に配置されたときの、楕円形面に特徴的な反射光の収束を示している。回転軸上の幾何学的焦点２９５から放射された光は、反射面２３４によって反射され、反射光は、回転軸２０６上の相補的幾何学的焦点２９５’に収束する。
対照的に、図２Ａは、光源２２４が、回転軸２０６上の幾何学的焦点２９５に位置していないが、反射面２３４から光学焦点距離１つ分及び幾何学的焦点２９５から光学焦点距離１つ分離れて位置するシナリオを示している。図２Ａに示すように、光源２２４が幾何学的焦点２９５に位置していないが、幾何学的焦点２９５と反射面２３４との間の入力軸に沿った中間に位置している場合、反射光は、相補的焦点２９５’において実質的にコリメートされる。所望の反射角２８０は、入力軸に対する回転軸に適切な角度を選択することによって制御される。
図３Ａは、本開示の一態様によるコネクタアセンブリ３００の概略断面図を示す。図３Ａに示す要素１００～１６０はそれぞれ、上記で述べた図１に示す同じ参照番号の要素１００～１６０に対応する。例えば、図３Ａの光導波路１２０は、図１の光導波路１２０に対応するなどである。図３Ａでは、コネクタアセンブリ３００は、嵌合面１１２、１１２’が互いに隣接するように互いに結合された第１の一体状光結合ユニット１００と、第２の一体状光結合ユニット１００’とを含む。整列特徴部１１４及び１１６は、それぞれ整列特徴部１１６’及び１１４’と整列されている。第１の一体状光結合ユニット１００の出力面１３６は、第２の一体状光結合ユニット１００’の出力面１３６’に近接して面している。図３Ａでは、第１の一体状光結合ユニット１００及び第２の一体状光結合ユニット１００’はそれぞれ、低損失光学接続を可能にするように互いに嵌合され得る雌雄同体結合ユニットである。コネクタアセンブリ３００は、第１の光導波路１２０を出る光が、第１の一体状光結合ユニット１００及び第２の一体状光結合ユニット１００’の反射面１３４、１３４’によって方向転換された後に、第２の光導波路１２０’に入るように構成される。
第１の光導波路を出る光は、第１の光結合ユニット１００の導波路端面１２４と第２の光結合ユニット１００’の端面１２４’との間の第１の伝搬距離（ｆ＋ｆ＋ｆ’＋ｆ’）を伝搬し、この伝搬距離（ｆ＋ｆ＋ｆ’＋ｆ’）は、第１の一体状光結合ユニットの焦点距離ｆと第２の一体状光結合ユニットの焦点距離ｆ’との合計の２倍に実質的に等しい。場合によっては、第１の一体状光結合ユニット１００の焦点距離「ｆ」は、第２の一体状光結合ユニット１００’の焦点距離「ｆ’」に実質的に等しい。場合によっては、第１の光導波路１２０は第１のマルチモード光ファイバを含み、第２の光導波路１２０’は第２のマルチモード光ファイバを含む。その他の場合には、第１の光導波路１２０は第１のシングルモード光ファイバを含み、第２の光導波路１２０’は第２のシングルモード光ファイバを含む。
図３Ｂは、本開示の一態様による、レイトレーシングによって得られた図３Ａのコネクタアセンブリ３００を通る光路の概略斜視図を示す。図３Ｂに示す実施形態では、第１及び第２の反射面１３４、１３４’は、直角トロイダルミラーである。図３Ｂでは、第１の光導波路１２０は、第１のトロイダル反射体１３４から反射された第１の入力光１４０を第１の方向転換された光ビーム１５０として注入する。第１の方向転換された光ビーム１５０は、第１の光方向転換部材１３０の第１の出力面１３６を通過し、第２の方向転換された光ビーム１５０’として第２の出力面１３６’を通って第２の光方向転換部材１３０’に入る。第２の方向転換された光ビーム１５０’は、第２の光導波路１２０’に入る第２の入力光１４０’として、第２のトロイダル反射体１３４’から反射される。
光導波路１２０のコアを出る光線１４０の発散は、導波路の開口数を表す。この光は、光結合ユニットのポリマー内を伝搬し、反射角φが十分に大きい場合、内部全反射により反射が生じ得る。典型的なコネクタでは、光はポリマー（例えば、Ｚｅｏｎｅｘ Ｋ２６ｒ）内で伝搬し、角度（φ、図３Ａ）が十分に大きい場合、内部全反射によって反射が生じ得る。モデルの中心にある円板１３６、１３６’は、２つのコネクタ間のインタフェースを表す。
レイトレーシングを使用して、マルチモードの径５０μｍファイバコアを有する導波路を含む光コネクタについて収差による挿入損失の成分を計算した。本明細書に記載される傾斜楕円体設計及び傾斜トロイダル設計は、以前のコネクタよりも低い挿入損失をもたらす。表１は、９０度反射及び焦点距離６００μｍの場合の収差による挿入損失計算を要約したものである。
Figure 0007494120000004
表１から、本明細書で論じる実施形態による傾斜反射体を組み込んだコネクタアセンブリの収差による挿入損失は、６００～２０００ナノメートルの範囲の波長で、約０．３５ｄＢ未満、又は約０．３２５ｄＢ未満、又は約０．３ｄＢ未満、又は約０．２７５ｄＢ未満、又は約０．２５ｄＢ未満であり得ることが理解されるであろう。本明細書で論じる実施形態による傾斜反射体を組み込んだコネクタアセンブリの測定された挿入損失は、約０．４ｄＢ未満であり得る。
低後方反射（反射損失）は、高性能光コネクタ及びアダプタの特性である。以前の設計の物理接触コネクタは、角度研磨された導波路端面を設けることによって、後方反射を管理していた。図４Ａ及び図４Ｂは、典型的な以前の設計の光結合ユニット４００のレイトレーシングを示す概略図である。
光結合ユニット４００の入力面４３２は、光導波路４２０の中心軸４２２に対して名目上垂直である。屈折率整合接着剤４８４が、傾斜襞開導波路端面４２４を入力面４３２に光学的に結合するために使用される。しかしながら、光結合ユニット４００の光方向転換部分４２１は、導波路コア又は接着剤とは異なる屈折率を有するため、反射が生じる。入力面４３２から反射された光の大部分は、導波路コア内に結合される。
湾曲反射面４３４は、入力光を出力面４３６に向けて方向転換する。薄膜反射防止コーティング４８５の使用にもかかわらず、出力面４３６においてコリメートされ方向転換された光のごく一部は反射される。コリメートされ方向転換されたビーム４９１は、垂直入射で出力面４８６に衝突するので、コリメートされ方向転換された光４９１の一部は、出力面４３６で反射され、湾曲反射面４３４によって再集束され導波路４２０内に戻り得る。図４Ａは、光結合ユニット４００の入力面４３２及び反射防止（ＡＲ）コーティングされた出力面４３６に垂直入射で衝突する方向転換された光４９１を示す。図４Ｂは、導波路４２０からの光が、光結合ユニット４００の入力面４３２及びＡＲコーティングされた出力面４３６の両方から部分的に後方反射されることを示す。実線４９９及び破線４９８は、導波路コアの両縁部で発生する２つの光線を表す。実線４８９及び破線４８８によって表される反射光は、導波路４２０内強く結合され、端部ファセット上にコアの反転画像を形成する。入力面４３２及び出力面４３６におけるこれらの反射は、導波路における許容不可能な後方反射をもたらすことがある。
いくつかの実施形態では、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、入射光に対して入力面及び／又は出力面を適切に角度付けすることによって、後方反射を排除する又は大幅に低減することができる。図５Ａ及び図５Ｂは、いくつかの実施形態による、例示的な光結合ユニット５００の一部分のレイトレーシングを示す概略図である。
図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、入力面５３２に対する法線５３２’は、光導波路５２０の軸５２２に対して角度Φである。したがって、入力面５３２によって反射された光の中心光線は、導波路軸５２２に対して２Φの角度で反射される。接着剤５８４が導波路コアに屈折率整合されていると仮定すると、全ての反射光線が導波路の数値開口から外れる場合、反射光が導波路コア内に結合されることが実質的にないということになる。すなわち、
Φ＞ΘＮＡ（ΘＮＡはファイバの数値開口に関する角度）である場合、
ΘＮＡ＝ａｓｉｎ（ＮＡ／ｎｃｏｒｅ）であり、
ここで、ＮＡはファイバの開口数であり、ｎｃｏｒｅは導波路コアの屈折率である。いくつかの実施形態では、例えばΦ＞９度である。いくつかの実施形態によれば、入力面５３２によって反射された光の約１パーセント未満が導波路５２０内に結合されるように、入力面５３２は、光導波路５２０の軸５２２に対して角度をなす。
角度付けされた入力面５３２は平面である必要はなく、例えば、導波路光学軸に対する表面の角度の範囲が導波路コア内への反射を低減又は阻止する限り、球状、円筒状、トロイダル状、又は他の有用なレンズ形状であり得る。入力面５３２によって反射される実質的に全ての入力光、例えば、約８０パーセント超、約８５パーセント超、又は９０パーセント超、又は９９パーセント超の入力光が、光導波路５２０の開口数の角度よりも大きい角度で導波路軸に反射される。例えば、いくつかの実施形態では、入力面５３２によって反射される光の２０パーセント未満、１５パーセント未満、又は１０パーセント未満の光が、光導波路５２０のコア内に結合される。
図５Ａ及び図５Ｂには示されていないが、反射防止コーティング及び／又は反射防止ナノ構造を入力面５３２に適用して、接着剤５８４と光結合ユニット５００との間のインタフェースにおける反射を低減することができる。
追加的に又は代替的に、湾曲反射面５３４によって形成される内部全反射レンズの処方は、上記のように、方向転換された光の方向転換された軸５５２（方向転換された光の中心光線の経路に沿って存在する方向転換された軸５５２）が光結合ユニット５００の出力面５３６に対する法線５３６’に対して角度Θをなすように、光導波路５２０からの光５７８を方向転換及びコリメートするように設計することができる。
結果として、出力面５３６から反射された任意の光は、ＴＩＲレンズ５３４によって、導波路コアから離れた点に再焦点される。このように、出力面５３６によって反射され、ＴＩＲレンズ５３４によって集束される光は実質的に全て、導波路５２０のコアから外れ、したがって、光導波路内に結合されることはない。例えば、出力面５３６によって反射され、ＴＩＲレンズ５３４によって再集束される光の約８０パーセント、約８５パーセント、又は約９０パーセントが、導波路のコアから外れる。いくつかの実施形態によれば、出力面５３６によって反射される方向転換された光の１０％未満又は更には１％未満が、湾曲反射面５３４によって導波路５２０のコア内へと再集束される。
図５Ｂでは、実線５９９及び破線５９８は、導波路コアの両縁部で発生する２つの光線を表す。小さいΘに関して、導波路コアの反転画像は、コアの中心である導波路軸５２２からの距離ｓ＝２ｆΘを中心とし、ここで、ｆはＴＩＲレンズの焦点距離であり、Θはラジアンで表される。実線５８９及び破線５８８によって表される方向転換された光は、出力面５３６によって反射され、湾曲反射面５３４によって、導波路５２０のコアの中心から距離ｓの点に集束される。この反射画像が導波路内に結合するのを低減するために、距離ｓは導波路コア（又は光ファイバモード）の直径Ｄよりも大きくなければならない。いくつかの実施形態では、入射角ΘはＤ／２ｆより大きく、約２．５度よりも大きい。
これらの角度付き入力面及び出力面を組み込んだ接続された光結合ユニットの対は、反射損失値４５ｄＢ、５５ｄＢを又は更により良好には１３１０ｎｍで達成することができる。
本明細書に記載される実施形態では、出力面５３６は平面である必要はなく、出力面５３６は、例えば、出力ビーム軸に対する出力面５３６の角度の範囲が導波路コア内への反射を低減又は阻止する限り、球状、円筒状、トロイダル状、又は他の有用なレンズ形状であり得る。
入力面及び出力面における非ゼロ入射角の選択には、関連する透過光の屈折に対応するための光結合ユニットの設計の調整が含まれる場合がある。入力面においては、この屈折は、屈折率整合接着剤があるので、一般に無視できる。出力面においては、レイトレーシング技術を使用して空気への屈折ビーム角度を考慮することができる。
図６Ａは、本開示の一態様による一体状光結合ユニット６００の概略斜視図を示す。
図６Ａに示す要素６００～６３０のそれぞれは、上記で述べた図１に示す同様に番号付けされた要素１００～１３０に対応する。例えば、図６Ａの光導波路６２０は、図１の光導波路１２０に対応するなどである。図６Ａでは、複数の光導波路６２０が導波路整列部材６１５によって受け入れられ整列されて、光導波路からの光をコネクタハウジング６１０内の光方向転換部材６３０に方向付ける。光結合ユニット６１０は、整列特徴部６１４、６１６を含む。
図６Ｂは、本開示の一態様によるコネクタアセンブリ６０３の概略斜視図である。コネクタアセンブリ６０３は、例えば、「ＯＰＴＩＣＡＬＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ」と題する米国特許出願番号第６１／６５２，４７８号（代理人整理番号６７８５０ＵＳ００２、２０１３年５月１４日出願）に示されているマルチファイバコネクタアセンブリと同様であり得、コンパクトで信頼性の高い光相互結合を提供するが、本発明の光方向転換部材６３０は、これまで認識されていなかったマルチファイバコネクタアセンブリにおいて利点を提供する。
コネクタアセンブリ６０３は、本開示の一態様による第１の一体状光結合ユニット６００を有する第１の光コネクタ６０１と、第２の一体状光結合ユニット６００’を有する第２の光コネクタ６０１’とを含む。第１の一体状光結合ユニット６００及び第２の一体状光結合ユニット６００’はそれぞれ、他の箇所に記載されるように、雌雄同体コネクタであり得る。第１の光コネクタ６０１及び第２の光コネクタ６０１’は、一体状光結合ユニット６００、６００’のそれぞれの対応する第１及び第２の整列特徴部６１４、６１６、６１４’、６１６’のより信頼性の高い整合を可能にすることができる第１のコネクタフレーム６０２及び第２のコネクタフレーム６０２’によって保護及び支持することができる。
これらのマルチファイバコネクタアセンブリはそれぞれ、当技術分野で既知のように、様々な接続方式を使用して相互接続されるように適合させることができ、例えば、「ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＢＲＥＳ ＷＩＴＨ ＳＴＡＧＧＥＲＥＤ ＣＬＥＡＶＥＤ ＥＮＤＳ ＣＯＵＰＬＥＤ ＴＯ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＩＣＲＯＬＥＮＳＥＳ」と題する同時係属の国際公開第２０１３／０４８７３０号、「ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＳＴＡＧＧＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ ＲＥＤＩＲＥＣＴＩＮＧ ＦＥＡＴＵＲＥＳ ＯＮ Ａ ＭＡＪＯＲ ＳＵＲＦＡＣＥ ＴＨＥＲＥＯＦ」と題する国際公開第２０１３／０４８７４３号、「ＯＰＴＩＣＡＬ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ」と題する米国特許出願第２５６１／６５２，４７８号（代理人整理番号６７８５０ＵＳ００２、２０１３年５月１４日出願）、及び「ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ」と題する同第６１／７１０，０８３号（代理人整理番号７０２２７ＵＳ００２、２０１３年９月２７日出願）に更に記載されている。
この開示に記載される項目は、以下の通りである。
項目１． 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、光結合ユニットは、
少なくとも１つの光導波路を受け入れて整列させるように構成された導波路整列部材と、
光方向転換部材であって、
光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
入力軸に沿って伝搬する光を入力面から受光し、入力面から受光した光を方向転換するように構成された湾曲反射面であって、方向転換された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
方向転換された光を湾曲反射面から受光し、受光した方向転換された光を、出力面から出力光として出力軸に沿って伝搬し、方向変換部材から出るよう透過させるように構成された出力面であって、湾曲反射面と第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有する入力軸と、曲率半径を有する方向転換された軸によって形成され、湾曲反射面は、第１の平面内に配置された回転軸を有し、回転軸は、方向転換された軸と、非ゼロである第１の角度を形成し、導波路整列部材は、光導波路の端面が、湾曲反射面の幾何学的焦点ではない位置に配置されるように構成されている、出力面と、を備える光方向転換部材と、を備える光結合ユニット。
項目２． 回転軸が入力軸に対して第２の角度で配置され、第１の角度と第２の角度とが等しい、項目１に記載の光結合ユニット。
項目３． 第１及び第２の角度が約４５度である、項目２に記載の光結合ユニット。
項目４． 第１及び第２の角度が、約４０度～約５０度の範囲である、項目２に記載の光結合ユニット。
項目５． 第１及び第２の角度が約４３．５度である、項目２に記載の光結合ユニット。
項目６． 湾曲面が、トロイダル面である、項目１～５のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目７． 湾曲面が楕円面である、項目１～５のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目８． 方向転換された軸に沿った反射光の第２の発散が、入力軸に沿った入力光の第１の発散よりも小さい、項目１～７のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目９． 回転軸が、入力面から入力軸に沿って測定された光学焦点距離ｆ１つ分の位置と、入力軸に沿って測定された湾曲反射面から測定された焦点距離２つ分の位置とに配置されており、焦点距離は、曲率半径よりも小さい、項目１～８のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目１０． 曲率半径Ｒは、
Figure 0007494120000005
 であり、
ここで、φは、入力軸と方向転換された軸との間の角度である、項目９に記載の光結合ユニット。
項目１１． 出力面が、湾曲反射面から方向転換された軸に沿って測定された焦点距離１つ分の位置に配置されている、項目９に記載の光結合ユニット。
項目１２． 光結合ユニットが一体的な構造体である、項目１～１１のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目１３． 入力面が入力軸に対して実質的に垂直である、項目１～１２のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目１４． 入力面が出力面に対して実質的に垂直である、項目１～１２のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目１５． 入力軸と方向転換された軸との間の角度が、９０度未満である、項目１～１４のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目１６． 入力軸と方向転換された軸との間の角度が、９０度超である、項目１～１４のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目１７． 入力軸と方向転換された軸との間の角度が約９３度である、項目１～１４のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目１８． 湾曲反射面が、入力面から受光した光を内部全反射によって反射する、項目１～１７のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目１９． 入力面が、光導波路の軸に対して角度を形成している、項目１～１８のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目２０． 入力面によって反射される実質的に全ての入力光が、光導波路の開口数の角度よりも大きい角度で導波路軸に反射されるように、入力面が光導波路の軸に対して角度を形成している、項目１～１９のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目２１． 入力面によって反射された光の約１パーセント未満が光導波路内に結合されるように、入力面が光導波路の軸に対して角度を形成している、項目１～２０のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目２２． 入力面によって反射された入力光が、角度Φで反射されるように、入力面が光導波路の軸に対して角度を形成しており、ここで、Φは光導波路の開口数の角度ΘＮＡよりも大きく、Θは９度より大きい、項目１～２０のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目２３． 方向転換された光の方向転換された軸が、出力面に対する法線に対して角度Θ＞Ｄ／２ｆを形成し、ここで、Ｄは導波路のコアの直径であり、ｆは湾曲反射面の焦点距離である、項目１～２２のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目２４． 方向転換された光の方向転換された軸が、出力面に対する法線に対して角度Θ＞Ｄ／２ｆ、かつΘ＞２．５度を形成し、ここで、Ｄは導波路のコアの直径であり、ｆは湾曲反射面の焦点距離である、項目１～２２のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目２５． 出力面によって反射される方向転換された光が、湾曲反射面によって、導波路のコアの中心から距離ｓである点に集束され、ｓ＞Ｄであり、ここで、Ｄは、導波路のコアの直径である、項目１～２４のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目２６． 出力面によって反射される方向転換された光の約１０％未満が、湾曲反射面によって、導波路のコア内に再集束される、項目１～２５のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目２７． 出力面によって反射される方向転換された光の約１％未満が、湾曲反射面によって、導波路のコア内に再集束される、項目１～２５のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目２８． 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、光結合ユニットは、
少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させるように構成された導波路整列部材と、
光方向転換部材であって、
光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
入力軸に沿って伝搬する光を入力面から受光し、入力面から受光した光を方向転換するように構成された湾曲反射面であって、方向転換された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
湾曲反射面からの方向転換された光を受光し、受光した方向転換された光を、出力面から出力光として出力軸に沿って伝搬し、光方向転換部材から出るよう透過させるように構成された出力面であって、湾曲反射面と第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有する入力軸と、曲率半径を有する方向転換された軸とによって形成され、湾曲反射面は、第１の平面内に配置された回転軸を有し、回転軸は、方向転換された軸に対して平行ではなく、導波路整列部材は、光導波路の端面曲率半径が湾曲反射面と湾曲反射面の幾何学的焦点との間のおよそ中間の位置に配置されるように構成されている、出力面と、を備える、光方向転換部材と、を備える光結合ユニット。
項目２９． 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、光結合ユニットは、
少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させるように構成された導波路整列部材と、
光方向転換部材であって、
光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
入力軸に沿って伝搬する光を入力面から受光し、入力面から受光した光を反射するように構成された湾曲反射面であって、反射された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
湾曲反射面からの光を受光し、受光した光を、出力面から出力光として出力軸に沿って伝搬し、光方向転換部材から出るよう透過させるように構成された光出力面であって、湾曲反射面と第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有する入力軸と、曲率半径を有する方向転換された軸方向転換軸線とによって形成され、湾曲反射面は、第１の平面内に配置された回転軸を有し、回転軸は、方向転換された軸に対して平行ではなく、方向転換された光が、約５度未満の、方向転換された発散又は収束半角θｏを有する、光出力面と、を備える光方向転換部材と、を備える光結合ユニット。
項目３０． 光コネクタであって、
コネクタハウジングと、
請求項１に記載の少なくとも１つの光結合ユニットと、を備え、光コネクタが、嵌合方向に沿って相手方光コネクタと嵌合するように構成されており、嵌合方向が、入力軸に平行ではない、光コネクタ。
項目３１． コネクタアセンブリであって、
請求項１に記載の第１の光結合ユニットを備え、第１の光結合ユニットは、第１の光結合ユニットの導波路整列部材によって受け入れられ、整列された少なくとも１つの第１の光導波路を有し、請求項１に記載の第２の光結合ユニットと嵌合しており、第２の光結合ユニットは、第２の光結合ユニットの導波路整列部材によって受け入れられ、整列された少なくとも１つの第２の光導波路を有し、
第１の光結合ユニットの出力面は、第２の光結合ユニットの出力面に近接して面しており、コネクタアセンブリは、第１の光導波路から出た光が、第１の光結合ユニット及び第２の光結合ユニットのそれぞれの光方向転換部材を通って伝搬した後に、第２の光導波路に入るように構成されている、コネクタアセンブリ。
項目３２． 第１の光導波路を出射する光が、第１の光結合ユニットの入力面と第２の光結合ユニットの入力面との間の第１の伝搬距離を伝搬し、伝搬距離は、第１の光結合ユニットの焦点距離と第２の光結合ユニットの焦点距離との合計の２倍に実質的に等しい、項目３１に記載のコネクタアセンブリ。
項目３３． 第１の光結合ユニットの焦点距離が、第２の光結合ユニットの焦点距離と実質的に等しい、項目３１～３２のいずれか一項に記載のコネクタアセンブリ。
項目３４． コネクタアセンブリであって、
請求項１に記載の第１の光結合ユニットを備え、第１の光結合ユニットは、
第１の光結合ユニットの導波路整列部材によって受け入れられ、整列された少なくとも１つの第１のマルチモード光ファイバを有し、請求項１に記載の第２の光結合ユニットと嵌合しており、第２の光結合ユニットは、第２の光結合ユニットの導波路整列部材によって受け入れられ、整列された少なくとも１つの第２のマルチモード光ファイバを有し、
第１の光結合ユニットの出力面は、第２の光結合ユニットの出力面に近接して面しており、コネクタアセンブリは、第１の光導波路から出た光が、第１の光結合ユニット及び第２の光結合ユニットのそれぞれの光方向転換部材を通って伝搬した後に、第２の光導波路に入るように構成されており、
６００～２０００ナノメートルの範囲の波長での収差によるコネクタアセンブリの光挿入損失が、約０．３ｄＢ未満である、コネクタアセンブリ。
項目３５． 収差による光挿入損失が、約０．２７５ｄＢ未満である、項目３３に記載のコネクタアセンブリ。
項目３６． 測定された光挿入損失が、約０．４ｄＢ未満である、項目３３に記載のコネクタアセンブリ。
項目３７． 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、光結合ユニットは、
少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させるように構成された導波路整列部材と、
光方向転換部材であって、
光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
入力軸に沿って伝搬する光を入力面から受光し、入力面から受光した光を反射するように構成された湾曲反射面であって、反射された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
湾曲反射面からの光を受光し、受光した光を、出力軸に沿って伝搬し、方向転換部材から出るよう透過させるように構成された出力面であって、湾反射面と第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有する入力軸と、曲率半径を有する方向転換された軸方向転換軸線とによって形成され、湾曲反射面は、第１の平面内に配置された回転軸を有し、入力面が光導波路の軸に対して、入力面によって反射された入力光が、光導波路内に実質的にほとんど結合されないように、角度が付けられている、出力面と、を備える、方向転換部材と、を備える光結合ユニット。
項目３８． 入力面によって反射された入力光が、角度Φで反射されるように、入力面が光導波路の軸に対して角度を形成しており、ここで、Φは光導波路の開口数の角度ΘＮＡよりも大きく、Θは９度より大きい、項目３７に記載の光結合ユニット。
項目３９． 入力面によって反射された入力光の約２０パーセント未満が光導波路内に結合されるように、入力面が光導波路の軸に対して角度を形成している、項目３７～３８のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目４０． 入力面によって反射された入力光の約５パーセント未満が光導波路内に結合されるように、入力面が光導波路の軸に対して角度を形成している、項目３７～３９のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目４１． 入力面によって反射された入力光の約１パーセント未満が光導波路内に結合されるように、入力面が光導波路の軸に対して角度を形成している、項目３７～３９のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目４２． 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、光結合ユニットは、
少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させるように構成された導波路整列部材と、
光方向転換部材であって、
光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
入力軸に沿って伝搬する光を入力面から受光し、入力面から受光した光を反射するように構成された湾曲反射面であって、反射された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
湾曲反射面からの光を受光し、受光した光を、出力面から出力光として出力軸に沿って伝搬し、光方向転換部材から出るよう透過させるように構成された出力面であって、湾曲反射面と第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有する入力軸と、曲率半径を有する方向転換された軸方向転換軸線とによって形成され、湾曲反射面は、第１の平面内に配置された回転軸線を有し、出力光は出力面に対する法線に対して、出力面によって反射され、湾曲反射面によって再焦点化された実質的に全ての光が、導波路のコアから外れるように、角度Θをなす、出力面と、を備える光方向転換部材と、を備える光結合ユニット。
項目４３． 出力面によって反射され、湾曲反射面によって集束される光の約８０パーセントが導波路のコアから外れるように、方向転換された軸が、出力面の法線に対して角度を形成している、項目４２に記載の光結合ユニット。
項目４４． 出力面によって反射され、湾曲反射面によって集束される光の約８５パーセントが導波路のコアから外れるように、方向転換された軸が、出力面の法線に対して角度を形成している、項目４２に記載の光結合ユニット。
項目４５． 出力面によって反射され、湾曲反射面によって集束される光の約９０パーセントが導波路のコアから外れるように、方向転換された軸が、出力面の法線に対して角度を形成している、項目４２に記載の光結合ユニット。
項目４６． Θ＞２．５度である、項目４２～４５のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目４７． 方向転換された軸が、出力面の法線に対して角度Θ＞Ｄ／２ｆをなし、ここで、Ｄは導波路のコアの直径であり、ｆは湾曲反射面の焦点距離である、項目４２～４６のいずれか一項に記載の光結合ユニット。
項目４８． 出力面によって反射される方向転換された光が、湾曲反射面によって、導波路のコアの中心から距離ｓである点に集束され、ここで、ｓ＝２ｆΘである、項目４７に記載の光結合ユニット。
別途断りがない限り、本明細書及び特許請求の範囲で用いる加工寸法（feature size）、量、及び物理的特性を表す全ての数は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されていると理解するものとする。したがって、特に反対の指示がない限り、上記明細書及び添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメータは、本明細書で開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。端点による数値範囲の使用は、その範囲内の全ての数（例えば、１～５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）、及びその範囲内の任意の範囲を含む。
上述の実施形態の様々な修正及び変更が、当業者には明らかとなるものであり、本開示は、本明細書に記載されている例示的実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。読者には、別段の指示のない限り、開示される１つの実施形態の特徴はまた、開示される全ての他の実施形態にも適用することができる点を想定されたい。また、本明細書で参照される全ての米国特許、特許出願、特許出願公開、並びに他の特許文献及び非特許文献は、上記の開示に矛盾しない範囲内で、参照により本明細書に組み込まれることも理解されたい。

Claims (10)

  1. 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、
    前記光結合ユニットは、
    少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させるように構成された導波路整列部材と、
    光方向転換部材であって、
    前記光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
    入力軸に沿って伝搬する光を前記入力面から受光し、前記入力面から受光した光を方向転換するように構成された湾曲反射面であって、方向転換された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
    前記方向転換された光を前記湾曲反射面から受光し、受光した前記方向転換された光を、出力面から出力光として出力軸に沿って伝搬し、前記光方向転換部材から出るよう透過させるように構成された出力面であって、前記湾曲反射面と前記入力軸及び方向転換された軸によって形成される第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有し、前記湾曲反射面は、前記第１の平面内に配置された回転軸を有し、前記回転軸は、前記方向転換された軸と、非ゼロである第１の角度を形成し、前記導波路整列部材は、前記光導波路の前記端面が前記湾曲反射面の幾何学的焦点よりも前記湾曲反射面側に位置するように構成されている、出力面と、を備える光方向転換部材と、
    を備える光結合ユニット。
  2. 前記回転軸は、前記入力面から前記入力軸に沿って測定された光学焦点距離ｆ１つ分の位置と、前記入力軸に沿って測定された前記湾曲反射面から測定された焦点距離２つ分の位置とを結んだ位置に配置されており、前記焦点距離は、前記曲率半径よりも小さい、請求項１に記載の光結合ユニット。
  3. 前記曲率半径Ｒは、
    Figure 0007494120000006
     であり、
    ここで、φは、前記入力軸と前記方向転換された軸との間の角度である、請求項２に記載の光結合ユニット。
  4. 前記入力面は前記光導波路の軸に対して、前記入力面によって反射される実質的に全ての入力光が、前記光導波路の開口数角度よりも大きい角度で導波路軸に反射されるように、角度が付けられている、請求項１に記載の光結合ユニット。
  5. 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、
    前記光結合ユニットは、
    少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させるように構成された導波路整列部材と、
    光方向転換部材であって、
    前記光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
    入力軸に沿って伝搬する光を前記入力面から受光し、前記入力面から受光した光を方向転換するように構成された湾曲反射面であって、方向転換された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
    前記湾曲反射面から前記方向転換された光を受光し、受光した前記方向転換された光を、出力面から出力光として出力軸に沿って伝搬し、前記光方向転換部材から出るよう透過させるように構成された出力面であって、前記湾曲反射面と前記入力軸及び方向転換された軸によって形成される第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有し、前記湾曲反射面は、前記第１の平面内に配置された回転軸を有し、前記回転軸は、前記方向転換された軸に対して平行ではなく、前記導波路整列部材は、前記光導波路の前記端面が前記湾曲反射面と前記湾曲反射面の幾何学的焦点との間のおよそ中間の位置に配置されるように構成されている、出力面と、を備える、光方向転換部材と、
    を備える光結合ユニット。
  6. 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、
    前記光結合ユニットは、
    少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させるように構成された導波路整列部材と、
    光方向転換部材であって、
    前記光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
    入力軸に沿って伝搬する光を前記入力面から受光し、前記入力面から受光した光を反射するように構成された湾曲反射面であって、反射された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
    前記湾曲反射面から光を受光し、受光した光を、出力面から出力光として出力軸に沿って伝搬し、前記光方向転換部材から出るよう透過させるように構成された光出力面であって、前記湾曲反射面と前記入力軸及び方向転換された軸によって形成される第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有し、前記湾曲反射面は、前記第１の平面内に配置された回転軸を有し、前記回転軸は、前記方向転換された軸に対して平行ではなく、方向転換された光は、約５度未満の、方向転換された発散又は収束半角θｏを有し、前記導波路整列部材は、前記光導波路の前記端面が前記湾曲反射面の幾何学的焦点よりも前記湾曲反射面側に位置するように構成されている、光出力面と、を備える光方向転換部材と、
    を備える光結合ユニット。
  7. コネクタアセンブリであって、
    請求項１に記載の第１の光結合ユニットを備え、前記第１の光結合ユニットは、前記第１の光結合ユニットの導波路整列部材によって受け入れられ、整列された少なくとも１つの第１の光導波路を有し、請求項１に記載の第２の光結合ユニットと嵌合しており、前記第２の光結合ユニットは、前記第２の光結合ユニットの導波路整列部材によって受け入れられ、整列された少なくとも１つの第２の光導波路を有し、前記第１の光結合ユニットの出力面は、前記第２の光結合ユニットの出力面に近接して面しており、前記コネクタアセンブリは、前記第１の光導波路から出た光が、前記第１の光結合ユニット及び前記第２の光結合ユニットのそれぞれの光方向転換部材を通って伝搬した後に、前記第２の光導波路に入るように構成されている、コネクタアセンブリ。
  8. コネクタアセンブリであって、
    請求項１に記載の第１の光結合ユニットを備え、前記第１の光結合ユニットは、前記第１の光結合ユニットの導波路整列部材によって受け入れられ、整列された少なくとも１つの第１のマルチモード光ファイバを有し、請求項１に記載の第２の光結合ユニットと嵌合しており、前記第２の光結合ユニットは、前記第２の光結合ユニットの導波路整列部材によって受け入れられ、整列された少なくとも１つの第２のマルチモード光ファイバを有し、前記第１の光結合ユニットの出力面は、前記第２の光結合ユニットの出力面に近接して面しており、前記コネクタアセンブリは、前記第１のマルチモード光ファイバから出た光が、前記第１の光結合ユニット及び前記第２の光結合ユニットのそれぞれの光方向転換部材を通って伝搬した後に、前記第２のマルチモード光ファイバに入るように構成されており、６００～２０００ナノメートルの範囲の波長での収差による前記コネクタアセンブリの光挿入損失は、約０．３ｄＢ未満である、コネクタアセンブリ。
  9. 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、
    前記光結合ユニットは、
    少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させるように構成された導波路整列部材と、
    光方向転換部材であって、
    前記光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
    入力軸に沿って伝搬する光を前記入力面から受光し、前記入力面から受光した光を反射するように構成された湾曲反射面であって、反射された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
    前記湾曲反射面から光を受光し、受光した光を、出力面から出力光として出力軸に沿って伝搬し、前記光方向転換部材から出るよう透過せるように構成された出力面であって、前記湾曲反射面と前記入力軸及び方向転換された軸によって形成される第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有し、前記湾曲反射面は、前記第１の平面内に配置された回転軸を有し、前記入力面は前記光導波路の軸に対して、前記入力面によって反射された前記入力光が、前記光導波路内に実質的に結合されないように、角度が付けられており、前記導波路整列部材は、前記光導波路の前記端面が前記湾曲反射面の幾何学的焦点よりも前記湾曲反射面側に位置するように構成されている、出力面と、を備える、光方向転換部材と、
    を備える、光結合ユニット。
  10. 光コネクタで使用するための光結合ユニットであって、
    前記光結合ユニットは、
    少なくとも１つの光導波路を受け入れ、整列させるように構成された導波路整列部材と、
    光方向転換部材であって、
    前記光導波路の端面から入力光を受光するように構成された入力面と、
    入力軸に沿って伝搬する光を前記入力面から受光し、前記入力面から受光した光を反射するように構成された湾曲反射面であって、反射された光は、別の方向転換された軸に沿って伝搬する、湾曲反射面と、
    前記湾曲反射面からの光を受光し、受光した光を、出力面から出力光として出力軸に沿って伝搬し、前記光方向転換部材から出るよう透過させるように構成された出力面であって、前記湾曲反射面と前記入力軸及び方向転換された軸によって形成される第１の平面との曲線交差部は、曲率半径を有し、前記湾曲反射面は、前記第１の平面内に配置された回転軸を有し、前記出力光は前記出力面に対する法線に対して、前記出力面によって反射され、前記湾曲反射面によって再焦点化された実質的に全ての光が、前記光導波路のコアから外れるように、角度Θをなし、前記導波路整列部材は、前記光導波路の前記端面が前記湾曲反射面の幾何学的焦点よりも前記湾曲反射面側に位置するように構成されている、出力面と、を備える光方向転換部材と、
    を備える光結合ユニット。
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