KR20200003925A - 광 커넥터 모듈 - Google Patents

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가즈미 나카즈루
다카히로 스즈키
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교세라 가부시키가이샤
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Abstract

결합 손실을 저감하면서, 소형화에 기여할 수 있는 광 커넥터 모듈을 제공한다. 본 발명과 관련된 광 커넥터 모듈(1)은, 코어 (12) 및 클래드(11)를 가지는 광 전송로(10)와, 코어(12)의 단면과 대향하는 제 1 측면(A1)이 마련된, 광 전송로(10)와 광학적으로 결합되는 광 커넥터(20)와, 코어(12)와 제 1 측면(A1)과의 사이의 공극(S)의 굴절률을 조정하는 굴절률 조정제(30)를 구비하고, 굴절률 조정제(30)는, 제 1 측면(A1)과 단면과의 사이에 개재되며, 제 1 측면(A1)에는, 코어(12)와 대향하는 위치에 곡률되는 제 1 렌즈부(23)가 마련된다.

Description

광 커넥터 모듈
본 발명은, 광 전송로 및 광 커넥터를 광 결합하는 광 커넥터 모듈에 관한 것이다.
종래, 광 전송로끼리를 광 결합하기 위한 광 접속용 커넥터가 알려져 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 광 파이버와 광 도파로와의 결합 손실을 억제하기 위해, 렌즈 부재를 마련하는 것이 개시되어 있다.
일본공개특허 특개2016-009081
상이한 광 전송로끼리를 광 결합할 때에는, 결합 손실을 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 광 접속용 커넥터에서는, 렌즈 부재에 있어서, 광 전송로와의 대향면과 반대측의 외면에 렌즈가 형성되어 있으며, 보다 긴 거리에서 광의 회절 효과가 발생한다. 이에 따라, 결합 손실이 증대될 우려가 있었다.
또한, 광 전송로 및 광 접속용 커넥터를 포함하는 모듈 전체를 소형화하기 위해, 광 접속용 커넥터를 가능한 한 소형화하는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 광 접속용 커넥터에서는, 원하는 빔 상태로 광학 조정을 행하는 렌즈와 광 전송로의 사이의 거리가 길다. 따라서, 이와 같은 배치가 소형화의 방해가 되고 있었다.
이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 본 발명의 목적은, 결합 손실을 저감하면서, 소형화에 기여할 수 있는 광 커넥터 모듈을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 제 1 관점과 관련된 광 커넥터 모듈은,
코어 및 클래드를 가지는 광 전송로와,
상기 코어의 단면과 대향하는 제 1 측면이 마련된, 상기 광 전송로와 광학적으로 결합하는 광 커넥터와,
상기 코어와 상기 제 1 측면과의 사이의 공극의 굴절률을 조정하는 굴절률 조정제를 구비하고,
상기 굴절률 조정제는, 상기 제 1 측면과 상기 단면과의 사이에 개재되며,
상기 제 1 측면에는, 상기 코어와 대향하는 위치에 곡률되는 제 1 렌즈부가 마련된다.
제 2 관점과 관련된 광 커넥터 모듈에서는,
광의 전파 방향에 있어서, 상기 광 커넥터는, 상기 제 1 측면과 반대측에 제 2 측면을 가지고 있으며,
상기 제 2 측면에는, 곡률되는 제 2 렌즈부가 마련되어도 된다.
제 3 관점과 관련된 광 커넥터 모듈에서는,
상기 제 1 렌즈부는, 상기 제 1 측면에 있어서 오목 형상으로서 형성되어도 된다.
제 4 관점과 관련된 광 커넥터 모듈에서는,
상기 제 2 렌즈부는, 상기 제 2 측면에 있어서 볼록 형상으로서 형성되어도 된다.
제 5 관점과 관련된 광 커넥터 모듈에서는,
상기 굴절률 조정제는, 상기 제 1 렌즈부 및 상기 단면과 밀착해도 된다.
제 6 관점과 관련된 광 커넥터 모듈에서는,
상기 굴절률 조정제는, 상기 광 커넥터와 상기 광 전송로를 고정해도 된다.
제 7 관점과 관련된 광 커넥터 모듈에서는,
상기 광 전송로의 단면은, 상기 광 커넥터측으로 돌출되는 곡면이어도 된다.
제 8 관점과 관련된 광 커넥터 모듈에서는,
상기 코어의 상기 단면은, 상기 클래드의 단면보다 상기 광 커넥터측으로 돌출되는 곡면이어도 된다.
본 발명의 일 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈에 의하면, 결합 손실을 저감하면서, 소형화에 기여할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 광 전송로 단체(單體)를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 광 커넥터 단체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 광 커넥터 모듈을 분해하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 V-V 화살선을 따른 단면도이다.
도 6은 도 5의 VI부에 대응하는 확대도이다.
도 7은 도 6의 VII부에 대응하는 확대도이다.
도 8은 변형예와 관련된 광 전송로의 단면의 모습을 나타낸, 도 7에 대응하는 확대도이다.
도 9는 제 2 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9의 광 커넥터 단체를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 9의 광 커넥터 모듈을 분해하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 12는 도 9의 XII-XII 화살선을 따른 단면도이다.
도 13은 도 12의 XIII부에 대응하는 확대도이다.
도 14는 도 13의 XIV부에 대응하는 확대도이다.
도 15는 변형예와 관련된 광 전송로의 단면의 모습을 나타낸, 도 14에 대응하는 확대도이다.
도 16은 제 3 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 17은 도 16의 XVII-XVII 화살선을 따른 단면의 일부를 확대한 확대 단면도이다.
이후, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명 중 전후, 좌우 및 상하의 방향은, 도면 중 화살표의 방향을 기준으로 한다.
(제 1 실시 형태)
도 1은, 제 1 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)을 나타내는 사시도이다. 광 커넥터 모듈(1)은, 광 전송로(10)와, 광 전송로(10)와 광학적으로 결합하는 광 커넥터(20)와, 광 전송로(10)와 광 커넥터(20)와의 사이의 공극(S)의 굴절률을 조정하는 굴절률 조정제(30)를 가진다. 제 1 실시 형태에서는, 광 전송로(10)는, 기판 상에 형성되는 광 도파로인 것으로서 설명한다.
도 2는, 도 1의 광 전송로(10) 단체를 확대하여 나타낸 사시도이다.
광 전송로(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 리지드식의 프린트 배선 기판에 의해 구성되는 기체(基體)(40)의 상면에 형성된다. 특히, 광 전송로(10)는, 기체(40)의 상면에 형성된 오목부로부터 상방으로 돌출되도록 배치된다. 광 전송로(10)는, 광 커넥터(20)와 광 결합하기 위해, 전단면(前端面)이 기체(40)의 전단면과 일치하도록 형성된다. 즉, 광 전송로(10)의 전단면은, 기체(40)의 전단면을 따라 대략 평면 형상으로 형성된다. 광 전송로(10)의 도파 모드는, 싱글 모드 및 멀티 모드 중 어느 것이어도 된다. 이하에서는, 광 전송로(10)는, 기체(40)의 상면에 형성되는 것으로서 설명하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 광 전송로(10)는, 기체(40)의 내부에 매립되어도 된다. 이 경우, 광 전송로(10)의 전단면은, 기체(40)의 전단면과 일치하고, 후술하는 코어(12)의 단면이 기체(40)로부터 노출되도록 형성되어도 된다.
광 전송로(10)는, 기체(40)의 상면에 적층하도록 형성된 클래드(11)와, 좌우 방향으로 소정의 간격으로 서로 이간되는 복수의 코어(12)를 가진다. 클래드(11) 및 코어(12)는, 예를 들면, 석영계의 유리에 의해 형성된다. 코어(12)의 굴절률은, 클래드(11)의 굴절률보다 높다. 이하에서는, 광 전송로(10)는, 예를 들면, 매립형의 광 도파로인 것으로서 설명하지만, 이에 한정되지 않고, 슬래브형 또는 반매립형 등의 적절한 방식의 광 도파로여도 된다.
도 3은, 도 1의 광 커넥터(20) 단체를 나타내는 사시도이다.
일례로서, 광 커넥터(20)는, 광 전송로(10)의 코어(12)의 굴절률과 대략 동일한 굴절률을 가지는 재료에 의해 구성된다. 광 커넥터(20)는, 대략 L자 형상이다. 광 커넥터(20)는, 전후 방향으로 연신하는 제 1 기부(基部)(21)를 가진다. 제 1 기부(21)는, 하면(21a)의 대략 중앙부로부터 내측을 향해 한층 움푹 들어간 오목부(21b)를 가진다. 광 커넥터(20)는, 제 1 기부(21)의 전방으로 돌출되고, 제 1 기부(21)와 연속하도록 형성되는 제 2 기부(22)를 가진다. 제 2 기부(22)는, 제 1 기부(21)로부터 하방으로 튀어나오도록 형성된다. 광 커넥터(20)는, 제 2 기부(22)의 전면에서 후면까지 관통하는 한 쌍의 관통 구멍(22a)을 가진다. 관통 구멍(22a)은, 제 2 기부(22)의 좌우 양단에 1쌍 형성된다.
광 커넥터(20)는, 제 2 기부(22)의 내면의 일부를 구성하는 제 1 측면(A1)에 마련된 제 1 렌즈부(23)를 가진다. 제 1 렌즈부(23)는, 복수의 곡률되는 렌즈(23a)에 의해 구성된다. 제 1 렌즈부(23)를 구성하는 렌즈(23a)의 수는, 광 전송로(10)의 코어(12)의 수 이상이다.
광 커넥터(20)는, 광의 전파 방향에 있어서 제 1 측면(A1)과 반대측의 제 2 측면(A2)에 마련된 제 2 렌즈부(24)를 가진다. 제 2 렌즈부(24)는, 복수의 곡률되는 렌즈(24a)에 의해 구성된다. 제 2 렌즈부(24)를 구성하는 렌즈(24a)의 수는, 광 전송로(10)의 코어(12)의 수 이상이다.
광 커넥터(20)는, 제 2 기부(22)의 내면을 제 1 측면(A1)까지 컷아웃한 컷아웃부(25)를 가진다. 즉, 컷아웃부(25)는, 오목 형상으로서 형성된다. 광 커넥터(20)는, 컷아웃부(25)를 구성하는 상하 좌우의 4개의 측면과, 제 1 측면(A1)과, 컷아웃부(25)의 바로 아래에 위치하는 제 2 기부(22)의 외면에 의해 구성되는 접착부(26)를 가진다.
굴절률 조정제(30)는, 광 전송로(10)의 코어(12)의 굴절률과 대략 동일한 굴절률을 가지는 재료에 의해 구성된다. 굴절률 조정제(30)는, 접착제로서의 역할을 해도 된다.
도 4는, 도 1의 광 커넥터 모듈(1)을 분해하여 나타낸 분해 사시도이다. 도 5는, 도 1의 V-V 화살선을 따른 단면도이다. 도 6은, 도 5의 VI부에 대응하는 확대도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 광 커넥터(20)는, 광 전송로(10)의 상방으로부터 기체(40) 상에 장착된다. 즉, 광 커넥터(20)는, 제 1 기부(21)의 하면(21a)이 기체(40)의 상면과 맞닿아, 광 전송로(10)의 일부를 덮은 상태로 배치된다. 제 2 기부(22)는, 기체(40)의 전단부로부터 전방으로 돌출되고, 제 1 기부(21)로부터 하방으로 튀어나오도록 배치된다. 즉, 제 2 기부(22)는, 그 하면이 광 전송로(10)의 상하 위치보다 더 하방에 위치하도록 돌출된다.
이 때, 광 전송로(10) 및 기체(40)와 광 커넥터(20)의 접착부(26)와의 사이에는, 공극(S)이 형성된다(도 5 참조). 굴절률 조정제(30)는, 공극(S)을 채우도록 하방으로부터 충전된다. 즉, 굴절률 조정제(30)는, 코어(12)와 제 1 측면(A1)과의 사이의 공극(S)의 굴절률을 조정한다. 이 때, 광 커넥터(20)의 접착부(26)와 굴절률 조정제(30)가 접착된다. 마찬가지로, 광 전송로(10) 및 기체(40)의 전단면과 굴절률 조정제(30)가 접착된다. 특히, 굴절률 조정제(30)는, 제 1 렌즈부(23) 및 코어(12)의 단면과 밀착한다. 이에 따라, 광 전송로(10)와 광 커넥터(20)는, 굴절률 조정제(30)에 의해 고정된다.
굴절률 조정제(30)는, 공극(S)만을 채우는 구성에 한정되지 않고, 예를 들면 광 커넥터(20)의 하면(21a)과 기체(40)의 상면과의 사이에 충전되어도 된다. 마찬가지로, 굴절률 조정제(30)는, 광 전송로(10)를 덮는 광 커넥터(20)의 오목부(21b)를 채우도록 충전되어도 된다. 기체(40) 및 광 전송로(10)의 적어도 일방과 광 커넥터(20)는, 이와 같은 방법으로, 굴절률 조정제(30)에 의해 고정되어도 된다.
기체(40)로의 장착할 때에, 광 커넥터(20)는, 적절한 방법에 의해 위치 결정되어도 된다. 예를 들면, 광 커넥터(20)는, 오목부(21b)의 전후 방향을 따른 내측면 중 적어도 일방이 기체(40)로부터 돌출된 광 전송로(10)의 좌우 방향의 단면과 맞닿음으로써 위치 결정되어도 된다. 예를 들면, 광 커넥터(20)는, 기체(40) 상에 형성된 스터드 핀에 대응하는 형상의 오목부를 가져도 된다. 이 때, 광 커넥터(20)는, 당해 스터드 핀에 오목부를 계합(engaging)시킴으로써 위치 결정되어도 된다. 예를 들면, 광 커넥터(20)는, 기체(40) 상에 형성된 오목부에 대응하는 형상의 볼록부를 가져도 된다. 이 때, 광 커넥터(20)는, 당해 오목부에 볼록부를 감합시킴으로써 위치 결정되어도 된다.
이상에 의해, 광 커넥터 모듈(1)의 조립이 완료된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 광 커넥터 모듈(1)이 완성된 상태에서, 제 1 측면(A1)은, 코어(12)의 전단면과 대향한다. 특히, 제 1 렌즈부(23)는, 코어(12)의 전단면과 대향한다. 굴절률 조정제(30)는, 제 1 렌즈부(23)와 코어(12)의 전단면과의 사이에 개재한다. 일례로서, 제 1 렌즈부(23)를 구성하는 렌즈(23a)는, 제 1 측면(A1)에 있어서 오목 형상으로서 형성된다. 즉, 렌즈(23a)는, 오목 렌즈로서 형성된다. 특히, 렌즈(23a)는, 광의 전파 방향, 즉 전후 방향을 따른 도 6과 같은 평면에서 볼 때에 있어서, 대략 반원 형상으로 형성되어도 된다. 렌즈(23a)의 상하 방향의 반폭 r1은, 광 전송로(10)의 코어(12)의 반경보다 커도 된다. 렌즈(23a)에 있어서, 상하 방향의 전폭(全幅) 2r1에 대한 전파 방향을 따른 폭 d의 비율이, 1/2 이하여도 된다. 즉, d≤(2r1)/2=r1이다.
한편, 제 2 렌즈부(24)는, 광 커넥터(20)의 제 2 기부(22)를 개재하여 제 1 렌즈부(23)와 대향한다. 일례로서, 제 2 렌즈부(24)를 구성하는 렌즈(24a)는, 제 2 측면(A2)에 있어서 볼록 형상으로서 형성된다. 즉, 렌즈(24a)는, 볼록 렌즈로서 형성된다. 특히, 렌즈(24a)는, 광의 전파 방향, 즉 전후 방향을 따른 도 6과 같은 평면에서 볼 때에 있어서, 대략 반원 형상으로 형성되어도 된다. 렌즈(24a)의 상하 방향의 반폭 r2는, 광 전송로(10)의 코어(12)의 반경보다 커도 된다.
도 6을 이용하여, 일례로서, 광 전송로(10)의 전단면으로부터 광이 출사되는 경우의 광의 전파의 모습에 대하여 설명한다. 즉, 광 전송로(10)는, 발광 소자로부터의 광을 전송하는 것으로서 설명한다. 이에 한정되지 않고, 광 전송로(10)는, 수광 소자로 광을 전송해도 된다. 이 경우, 광의 전파 방향을 정반대로 한 상태에서 이하의 설명이 적용될 수 있는 것이라고 이해하기 바란다.
굴절률 조정제(30)가 코어(12)의 굴절률과 대략 동일한 굴절률을 가지는 재료에 의해 구성되는 경우, 굴절률 조정제(30)와 코어(12)와의 경계면에 입사된 광의 프레넬 반사는, 굴절률의 정합에 의해 억제된다. 따라서, 당해 경계면에 입사된 광은, 높은 투과율로 굴절률 조정제(30)의 내부로 출사된다. 출사된 광은, 굴절률 조정제(30)의 내부에서 회절 효과에 의해 확산되면서 렌즈(23a)로 입사된다. 광 커넥터(20)가 굴절률 조정제(30)의 굴절률과 대략 동일한 굴절률을 가지는 재료에 의해 구성되는 경우, 광 커넥터(20)와 굴절률 조정제(30)와의 경계면에 입사된 광의 프레넬 반사는, 굴절률의 정합에 의해 억제된다. 따라서, 당해 경계면에 입사된 광은, 높은 투과율로 광 커넥터(20), 특히 제 2 기부(22)의 내부로 출사된다. 렌즈(23a)가 오목 렌즈로서 형성되는 경우, 제 2 기부(22)의 내부로 출사된 광은, 더 확산되면서 렌즈(24a)로 입사된다. 렌즈(24a)가 볼록 렌즈로서 형성되는 경우, 외부와 광 커넥터(20)와의 경계면에 입사된 광은, 렌즈(24a)에 의해 콜리메이팅된다. 이와 같이, 광 커넥터 모듈(1)은, 광 전송로(10)로부터 출사된 광을 콜리메이팅한 상태에서 외부로 전파시킨다.
도 7은, 도 6의 VII부에 대응하는 확대도이다. 도 7은, 도 1의 광 전송로(10)의 단면의 모습을 나타낸다. 도 8은, 변형예와 관련된 광 전송로(10)의 단면의 모습을 나타낸, 도 7에 대응하는 확대도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 광 전송로(10)의 전단면은, 기체(40)의 전단면과 일치한다. 즉, 클래드(11) 및 코어(12)의 전단면이, 기체(40)의 전단면을 따라, 동일 평면 상에 형성된다. 그러나 이에 한정되지 않고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 광 전송로(10)의 단면, 특히 코어(12)의 단면은, 광 커넥터(20)측으로 돌출되는 곡면이어도 된다. 특히, 코어(12)의 단면은, 클래드(11)의 단면보다 광 커넥터(20)측으로 돌출되는 곡면이어도 된다.
이상과 같은 제 1 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)은, 결합 손실을 저감하면서, 소형화에 기여할 수 있다. 즉, 광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 측면(A1)에 있어서 코어(12)와 대향하는 위치에 제 1 렌즈부(23)가 마련됨으로써, 광의 회절 효과가 발생하는 거리를 짧게 하여 결합 손실을 저감할 수 있다. 광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 렌즈부(23)와 광 전송로(10)와의 사이의 거리가 짧아, 전체의 소형화에 기여할 수 있다. 특히, 광 커넥터 모듈(1)은, 광의 전파 방향을 따른 폭을 저감할 수 있다.
광 커넥터 모듈(1)은, 굴절률 조정제(30)를 개재시킴으로써, 결합 손실을 저감할 수 있다. 즉, 광 커넥터 모듈(1)은, 회절 효과에 의한 손실, 외부로부터의 이물에 의한 광의 산란 또는 흡수에 따른 손실 및 프레넬 반사에 의한 손실을 저감할 수 있다.
구체적으로는, 광 커넥터 모듈(1)은, 코어(12)의 굴절률과 대략 동일한 굴절률을 가지는 굴절률 조정제(30)가 광로 중에 배치됨으로써, 공기 중의 경우와 비교해 회절 효과에 의한 광의 확산을 억제할 수 있다. 이에 따라, 광 커넥터 모듈(1)은, 회절 효과에 의해 제 1 렌즈부(23)와 결합하지 않는 광의 비율을 저감할 수 있다.
또한, 굴절률 조정제(30)는, 이물의 혼입을 방지하는 역할도 한다. 즉, 광 커넥터 모듈(1)은, 공극(S)이 굴절률 조정제(30)에 의해 충전됨으로써, 외부로부터의 이물의 혼입을 방지할 수 있다. 이에 따라, 광 커넥터 모듈(1)은, 외부로부터의 이물에 의한 광의 산란 또는 흡수에 따른 손실을 방지하여, 결합 손실을 저감할 수 있다.
또한, 광 커넥터 모듈(1)은, 굴절률 조정제(30)의 굴절률이 코어(12)의 굴절률과 대략 동일하므로, 서로의 경계면에 있어서의 프레넬 반사를 억제할 수 있다. 즉, 광 커넥터 모듈(1)은, 높은 투과율로 광을 코어(12)로부터 출사시켜, 결합 효율을 향상시킬 수 있다.
광 커넥터 모듈(1)은, 곡률되는 제 2 렌즈부(24)를 가짐으로써, 제 1 렌즈부(23)와 조합시킨 2개의 렌즈부에 의한 광학 조정을 가능하게 한다. 즉, 광 커넥터 모듈(1)은, 2개의 렌즈부에 의해 광학 조정의 자유도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 광 커넥터 모듈(1)은, 원하는 빔 상태를 가지는 출사광을 용이하게 제공할 수 있다.
광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 렌즈부(23)가 오목 렌즈로서 형성됨으로써, 코어(12)로부터 출사된 광을 강제적으로 확산시킬 수 있다. 특히, 광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 측면(A1)에 있어서 코어(12)와 대향하는 위치에 오목 렌즈가 마련됨으로써, 굴절률 조정제(30)에 의해 확산이 억제된 광을 출사 후의 이른 단계에서 강제적으로 확산시킬 수 있다.
광 커넥터 모듈(1)은, 제 2 렌즈부(24)가 볼록 렌즈로서 형성됨으로써, 오목 렌즈의 제 1 렌즈부(23)에 의해 확산된 광을 콜리메이트 광으로 변환할 수 있다. 특히, 광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 렌즈부(23) 및 제 2 렌즈부(24)에 의한 오목 렌즈 및 볼록 렌즈의 조합에 의해, 대구경(大口徑)의 콜리메이트 광을 제공할 수 있다. 이에 따라, 광 커넥터 모듈(1)은, 보다 작은 스팟에 효율적으로 집광 가능한 콜리메이트 광을 제공할 수 있다. 즉, 광 커넥터 모듈(1)은, 특성이 좋은 콜리메이트 광을 출사할 수 있다. 또한, 광 커넥터 모듈(1)은, 대구경의 콜리메이트 광에 의해 광 결합의 허용 범위를 넓힐 수 있다. 바꿔 말하면, 광 커넥터 모듈(1)은, 광 결합의 대상이 되는 다른 모듈과의 사이에서 광축이 어긋나 있었다고 해도, 소정의 허용 범위에 있어서 광 결합을 가능하게 한다.
광 커넥터 모듈(1)은, 굴절률 조정제(30)가 제 1 렌즈부(23) 및 코어(12)의 단면과 밀착됨으로써, 회절 효과에 의한 광의 확산을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 따라, 광 커넥터 모듈(1)은, 회절 효과에 의해 제 1 렌즈부(23)와 결합하지 않는 광의 비율을 더 저감할 수 있다. 또한, 광 커넥터 모듈(1)은, 당해 구성에 의해 광의 전파 방향을 따른 공극(S)의 폭을 저감할 수 있다. 이에 따라, 광 커넥터 모듈(1)은, 전체의 소형화, 특히 광의 전파 방향을 따른 폭의 저감에 기여할 수 있다.
광 커넥터 모듈(1)은, 굴절률 조정제(30)에 의해 광 전송로(10)와 광 커넥터(20)가 고정됨으로써, 사용, 경년(經年) 열화 등에 의한 광축 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 광 커넥터 모듈(1)은, 최초의 위치 결정에 의해 서로의 상대 위치가 정해진 상태에서, 장기에 걸쳐 대략 동일한 광학 특성을 유지할 수 있다. 이와 같이, 광 커넥터 모듈(1)은, 제품으로서의 품질을 향상시킬 수 있다.
광 커넥터 모듈(1)은, 광 전송로(10)의 단면을 광 커넥터(20)측으로 돌출되는 곡면으로서 유지함으로써, 생산성의 향상에 기여한다. 즉, 광 커넥터 모듈(1)은, 광 전송로(10)의 단면을 연마할 필요가 없어, 생산 공정의 일부를 생략할 수 있다. 이에 따라, 광 커넥터 모듈(1)은, 생산 비용의 삭감에도 기여한다. 이 경우, 평면도가 작은 평면인 경우와 비교해, 광 전송로(10)의 단면에서는 프레넬 반사가 증대하는 경향이 있다. 그러나, 광 커넥터 모듈(1)은, 광 전송로(10)의 단면을 굴절률 조정제(30)와 맞닿게 함으로써, 프레넬 반사를 억제할 수 있다. 광 커넥터 모듈(1)은, 광 전송로(10)의 단면이 광 커넥터(20)측으로 돌출되는 곡면임으로써, 당해 단면에 있어서도 렌즈 효과를 발휘할 수 있다.
광 커넥터 모듈(1)은, 코어(12)의 단면이 클래드(11)의 단면보다 광 커넥터(20)측으로 돌출되는 곡면임으로써, 상기의 관련되는 효과를 보다 현저하게 나타낸다.
광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 렌즈부(23)의 반폭 r1이 코어(12)의 반경보다 큼으로써, 코어(12)의 단면으로부터 출사하여 확산된 광을 제 1 렌즈부(23)에 의해 빠짐없이 수용할 수 있다. 이에 따라, 광 커넥터 모듈(1)은, 회절에 의한 결합 손실을 억제할 수 있다. 광 커넥터 모듈(1)은, 제 2 렌즈부(24)도 동일한 구성으로 함으로써, 회절에 의한 결합 손실을 더 억제할 수 있다.
광 커넥터 모듈(1)은, 굴절률 조정제(30)와 함께 광 커넥터(20)도 코어(12)의 굴절률과 대략 동일한 굴절률을 가지는 재료로 구성됨으로써, 프레넬 반사를 억제하여, 결합 손실을 저감할 수 있다.
(제 2 실시 형태)
도 9는, 제 2 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)을 나타내는 사시도이다. 제 2 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)은, 광 전송로(10)가 광 파이버(13)에 의해 구성되는 점에서 제 1 실시 형태와 상이하다. 이하에서는, 제 2 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)에 있어서, 제 1 실시 형태와 공통되는 구성부에 대해서는 동일한 부호를 부여한다. 공통되는 구성부 및 그 기능의 설명에 대해서는 생략하고, 제 1 실시 형태와 상이한 점에 대해 주로 설명한다.
광 전송로(10)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 복수의 광 파이버(13)에 의해 구성된다. 각 광 파이버(13)는, 클래드(11) 및 코어(12)(도 14 참조), 및 필요에 따라 피막을 가지고 있다. 클래드(11)는, 유리에 의해 구성되어도 되고, 수지에 의해 구성되어도 된다. 마찬가지로, 코어(12)는, 유리에 의해 구성되어도 되고, 수지에 의해 구성되어도 된다. 각 광 파이버(13)의 도파 모드는, 싱글 모드 및 멀티 모드 중 어느 것이어도 된다. 각 광 파이버(13)는, 범용의 싱글 모드 파이버, 분산 시프트 싱글 모드 파이버, 스텝 인덱스 멀티 모드 광 파이버 등, 임의의 종류의 광 파이버여도 된다. 복수의 광 파이버(13)는, 시스에 의해 덮이도록 묶여져도 되고, 묶여져 있지 않아도 된다. 복수의 광 파이버(13)는, 예를 들면, 광 커넥터(20)의 내부에 있어서, 좌우 방향으로 일렬로 배열되어 있다.
도 10은, 도 9의 광 커넥터(20) 단체를 나타내는 사시도이다.
광 커넥터(20)는, 광 전송로(10)의 코어(12)의 굴절률과 대략 동일한 굴절률을 가지는 재료에 의해 구성되어도 된다. 광 커넥터(20)는, 기부(51)와, 기부(51)와 전방(前方)으로 연속하도록 형성되는 개구 구성부(52)를 가진다.
개구 구성부(52)에는, 광 전송로(10)를 삽입 통과하기 위한 개구부(53)가 형성된다. 광 커넥터(20)는, 복수의 광 파이버(13)를 보지(保持)하기 위한 보지부(54)를 기부(51) 내에 가진다. 광 커넥터(20)는, 보지부(54) 내에 있어서, 복수의 가이드 홈(55)을 가진다. 복수의 가이드 홈(55)은, 광 전송로(10)를 구성하는 복수의 광 파이버(13)를 각각 보지하기 위한 홈이다. 가이드 홈(55)의 수는, 광 전송로(10)를 구성하는 광 파이버(13)의 개수 이상이다.
광 커넥터(20)는, 복수의 가이드 홈(55)의 후방에 각각 연속하는 복수의 관통 구멍(56)을 가진다. 광 커넥터(20)는, 가이드 핀(60)을 보지하는 보지 구멍(57)을 구비한다. 보지 구멍(57)은, 기부(51) 및 개구 구성부(52)의 좌우 양단을 관통하도록, 광 커넥터(20)의 좌우 양단에 1쌍 형성된다.
광 커넥터(20)는, 기부(51)의 상면을 컷아웃한 컷아웃부(25)를 가진다. 즉, 컷아웃부(25)는, 대략 오목 형상으로서 형성된다. 광 커넥터(20)는, 컷아웃부(25)의 내면의 일부를 구성하는 제 1 측면(A1)에 마련된 제 1 렌즈부(23)를 가진다. 광 커넥터(20)는, 광의 전파 방향에 있어서 제 1 측면(A1)과 반대측의 제 2 측면(A2)에 마련된 제 2 렌즈부(24)를 가진다.
도 11은, 도 9의 광 커넥터 모듈(1)을 분해하여 나타낸 분해 사시도이다. 도 12는, 도 9의 XII-XII 화살선을 따른 단면도이다. 도 13은, 도 12의 XIII부에 대응하는 확대도이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 광 전송로(10)는, 광 커넥터(20)에 전방으로부터 삽입된다. 광 전송로(10)는, 광 전송로(10)의 클래드(11) 및 코어(12)의 단부가 관통 구멍(56)보다 후방으로 노출된 상태에서 광 커넥터(20)에 의해 보지된다. 굴절률 조정제(30)는, 컷아웃부(25)를 채우도록 상방으로부터 충전된다. 좌우 한 쌍의 가이드 핀(60)이, 광 전송로(10)를 보지한 광 커넥터(20)의 보지 구멍(57)에 삽입된다.
이상에 의해, 광 커넥터 모듈(1)의 조립이 완료된다.
도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 광 커넥터 모듈(1)이 완성된 상태에서, 제 1 렌즈부(23), 제 2 렌즈부(24) 및 굴절률 조정제(30)는, 제 1 실시 형태와 마찬가지로 구성된다. 광 전송로(10)의 후단면으로부터 광이 출사되는 경우의 광의 전파의 모습에 대해서도 마찬가지이다. 제 2 렌즈부(24)로부터 광이 입사되는 경우의 광의 전파의 모습에 대해서도 마찬가지이며, 광의 전파 방향을 정반대로 한 상태에서 제 1 실시 형태에 있어서의 설명이 적용될 수 있는 것이라고 이해하기 바란다.
도 14는, 도 13의 XIV부에 대응하는 확대도이다. 도 14는, 도 9의 광 전송로(10)의 단면의 모습을 나타낸다. 도 15는, 변형예와 관련된 광 전송로(10)의 단면의 모습을 나타낸, 도 14에 대응하는 확대도이다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 광 전송로(10)의 단면은, 광 커넥터(20)측, 특히 제 1 측면(A1)측으로 돌출되는 곡면이다. 일례로서, 광 전송로(10)의 단면은, 클래드(11) 및 코어(12)의 단면이 동일 곡면이 되도록 구성된다. 그러나 이에 한정되지 않고, 도 15에 나타내는 바와 같이, 광 전송로(10)의 단면, 특히 코어(12)의 단면은, 클래드(11)의 단면보다 제 1 측면(A1)측으로 돌출되는 곡면이어도 된다.
이상과 같은 제 2 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다.
(제 3 실시 형태)
도 16은, 제 3 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)을 나타내는 사시도이다. 도 17은, 도 16의 XVII-XVII 화살선을 따른 단면의 일부를 확대한 확대 단면도이다. 제 3 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 실시 형태와 관련된 광학계와 제 2 실시 형태와 관련된 광학계를 조합한 것이다. 이하에서는, 제 3 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)에 있어서, 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태와 공통되는 구성부에 대해서는 동일한 부호를 부여한다. 공통되는 구성부 및 그 기능의 설명에 대해서는 생략하고, 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태와 상이한 점에 대해 주로 설명한다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 제 3 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 실시 형태와 관련된 광 커넥터(20a)와 제 2 실시 형태와 관련된 광 커넥터(20b)를 접속하고, 제 1 실시 형태와 관련된 광 전송로(10a)와 제 2 실시 형태와 관련된 광 전송로(10b)를 광 결합한다.
보다 구체적으로는, 광 커넥터(20a)와 광 커넥터(20b)를 상하 좌우 방향의 위치가 대략 일치하도록, 전후 방향으로 나열한다. 이 상태에서, 한 쌍의 가이드 핀(60)이, 관통 구멍(22a)에 삽입된다. 이에 따라, 광 커넥터(20a)와 광 커넥터(20b)가 접속한다. 이 때, 관통 구멍(22a)에 의해, 광 커넥터(20a)에 대한 광 커넥터(20b)의 위치가 결정된다. 이에 따라, 도 17에 나타내는 바와 같이, 광 전송로(10a)의 단면 및 광 전송로(10b)의 단면이 대략 동일한 광축 상에 배치되며, 광 전송로(10a)를 구성하는 광 도파로와, 광 전송로(10b)를 구성하는 대응하는 복수의 광 파이버(13)가, 각각 광 결합한다.
예를 들면, 광 전송로(10a)로부터 출사된 광은, 굴절률 조정제(30a), 제 1 렌즈부(231) 및 제 2 렌즈부(241)를 통과하여, 콜리메이트 광으로서 출사된다. 콜리메이트 광은, 제 2 렌즈부(242), 제 1 렌즈부(232) 및 굴절률 조정제(30b)를 통과하여, 광 파이버(13)로 입사된다. 광의 전파 방향이 정반대의 경우라도 마찬가지의 설명이 적용되는 것으로 한다.
이상과 같은 제 3 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)은, 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다. 제 3 실시 형태와 관련된 광 커넥터 모듈(1)은, 대구경의 콜리메이트 광에 의해, 효율 좋은 집광 가능성 또한 광범한 광 결합의 허용 범위를 실현한 상태에서, 상이한 2개의 광 전송로(10a, 10b)를 광 결합할 수 있다.
본 발명은, 그 정신 또는 그 본질적인 특징으로부터 멀어지지 않고, 상기 서술한 실시 형태 이외의 다른 소정의 형태로 실현할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다. 따라서, 이전의 기술(記述)은 예시적인 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 발명의 범위는, 이전의 기술에 의해서가 아닌, 부가한 청구항에 의해 정의된다. 모든 변경 중 그 균등한 범위 내에 있는 몇 가지 변경은, 그 중에 포함되는 것으로 한다.
예를 들면, 상기에서는, 굴절률 조정제(30)는, 공극(S) 전체에 충전되는 것으로서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 굴절률 조정제(30)는, 제 1 측면(A1)과 코어(12)의 단면과의 사이에 개재하고, 또한, 원하는 광학 특성이 얻어지는 것이라면, 공극(S)의 일부에만 배치되어도 된다.
상기에서는, 제 1 렌즈부(23) 및 제 2 렌즈부(24)의 형상은, 평면에서 볼 때에 있어서 대략 반원형인 것으로서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 제 1 렌즈부(23) 및 제 2 렌즈부(24)의 형상은, 구면(球面)이어도 되고, 비구면이어도 된다.
제 1 렌즈부(23)는, d≤(2r1)/2=r1의 조건을 충족시키는 구성에 한정되지 않는다. 원하는 광학 특성이 얻어지는 것이라면, 제 1 렌즈부(23)에 있어서, 전폭 2r1에 대한 폭 d의 비율이, 1/2보다 커도 된다.
제 1 렌즈부(23)는, 오목 렌즈인 것으로서 설명했지만 이에 한정되지 않는다. 원하는 광학 특성이 얻어지는 것이라면, 제 1 렌즈부(23)는, 볼록 렌즈 등의 임의의 타입의 렌즈여도 된다.
원하는 광학 특성이 얻어지는 것이라면, 광 커넥터(20)는, 제 2 렌즈부(24)를 가지지 않아도 된다. 또한, 제 2 렌즈부(24)는, 볼록 렌즈인 것에 한정되지 않고, 오목 렌즈 등의 임의의 타입의 렌즈여도 된다.
광 도파로 또는 광 파이버(13)에 의해 구성되는 광 전송로(10)의 단면은, 평면이어도 되고, 곡면이어도 된다. 당해 단면은, 곡면에 의해 형성되는 경우, 오목면이어도 되고, 볼록면이어도 된다. 특히, 광 전송로(10)의 클래드(11) 및 코어(12)의 단면의 형상 및 위치는, 도 7, 8, 14 및 15에 나타낸 것에 한정되지 않는다. 원하는 광학 특성이 얻어지는 것이라면, 광 전송로(10)의 클래드(11) 및 코어(12)의 단면은, 임의의 형상으로 임의의 위치에 배치되어도 된다. 예를 들면, 코어(12)와 제 1 렌즈부(23)가 이간되어 있으며, 그 사이에 굴절률 조정제(30)가 충전되어 있는 것이라면, 클래드(11)는, 광 커넥터(20), 특히 제 1 측면(A1)과 맞닿아도 된다.
1 광 커넥터 모듈
10, 10a, 10b 광 전송로
11 클래드
12 코어
13 광 파이버
20, 20a, 20b 광 커넥터
21 제 1 기부
21a 하면
21b 오목부
22 제 2 기부
22a 관통 구멍
23, 231, 232 제 1 렌즈부
23a 렌즈
24, 241, 242 제 2 렌즈부
24a 렌즈
25 컷아웃부
26 접착부
30, 30a, 30b 굴절률 조정제
40 기체
51 기부
52 개구 구성부
53 개구부
54 보지부
55 가이드 홈
56 관통 구멍
57 보지 구멍
60 가이드 핀
A1 제 1 측면
A2 제 2 측면
S 공극

Claims (8)

  1. 코어 및 클래드를 가지는 광 전송로와,
    상기 코어의 단면과 대향하는 제 1 측면이 마련된, 상기 광 전송로와 광학적으로 결합하는 광 커넥터와,
    상기 코어와 상기 제 1 측면과의 사이의 공극의 굴절률을 조정하는 굴절률 조정제를 구비하고,
    상기 굴절률 조정제는, 상기 제 1 측면과 상기 단면과의 사이에 개재되며,
    상기 제 1 측면에는, 상기 코어와 대향하는 위치에 곡률되는 제 1 렌즈부가 마련되는 광 커넥터 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광의 전파 방향에 있어서, 상기 광 커넥터는, 상기 제 1 측면과 반대측에 제 2 측면을 가지고 있으며,
    상기 제 2 측면에는, 곡률되는 제 2 렌즈부가 마련되는 광 커넥터 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈부는, 상기 제 1 측면에 있어서 오목 형상으로서 형성되는 광 커넥터 모듈.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈부는, 상기 제 2 측면에 있어서 볼록 형상으로서 형성되는 광 커넥터 모듈.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴절률 조정제는, 상기 제 1 렌즈부 및 상기 단면과 밀착하는 광 커넥터 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 굴절률 조정제는, 상기 광 커넥터와 상기 광 전송로를 고정하는 광 커넥터 모듈.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 전송로의 단면은, 상기 광 커넥터측으로 돌출되는 곡면인 광 커넥터 모듈.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 상기 단면은, 상기 클래드의 단면보다 상기 광 커넥터측으로 돌출되는 곡면인 광 커넥터 모듈.
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