JPH04130304A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、光通信システムにおいて光フアイバ同士を着
脱可能に接続する光コネクタ（光フアイバコネクタとも
称する）に関し、特に端面突合せ方式のアレー形高コネ
クタに好適なものである。

［従来の技術１ 従来、低損失・広帯域な特性を有する光ケーブルを用い
た光通信システムの構築が国内および諸外国で活発に展
開されているが、光伝送装置や測定器の入出力端子など
において、着脱可能な光フアイバ同士の接続が必要であ
る。また、とくに光加入者線路では、従来の電話局間の
中継線路と異なり、加入者の増加、移転の際に柔軟かつ
迅速に対応すること、および線路保守を容易にすること
の観点から、線路の途中で切替および着脱を可能とする
ための、光コネクタが重要な構成物品となっている。

光ファイバの接続は、従来の電気通信で用いられていた
金属導体の接続と異なり、単に導体が接触すればよいの
ではな（、光が伝送されているコアと称する部分をミク
ロンオーダーで正確に位置決めする必要がある。

光コネクタは、一般に光ファイバを整列保持する部材（
フェルール（ｆｅｒｒｕｌｅ）という）と、光フアイバ
ケーブルを固定する機構部、および締結機構部により構
成されるプラグのほか、そのプラグどうしを突合せ整列
させるためのアダプタにより構成される。光ファイバの
接続は、電気コネクタなどにおける導体間の接触による
接続とは基本的に異なるもので、端末処理を施した光フ
ァイバの端面どうじを精密に突き当てて接続するもので
ある。使用される光ファイバのコア径は、例えば、ガラ
ス系の光ファイバを考えると、シングルモードファイバ
では約１０μｍと、小さな径である。従って、わずかな
突合せ精度の不完全により接続損の増大を生ずることに
なる。

光フアイバコネクタの構造は、（１）心数、（２）光フ
ァイバの接続方式、（３）整列構造、および（４）締結
構造の各形態ごとに分類することができる。心数による
分類においては、単心光コネクタと多心光コネクタとが
ある。また、光ファイバの接続方式においては、大別す
ると、光ファイバの端面どうしを精密に突き合わせる方
式（Ｂｕｔｔｊｏｉｎｔ方式）と、レンズを介して接続
する方式の２種類に分類できる。レンズ方式は、接続部
の平行ビーム径がファイバコア径より太き（できるため
、安定した特性が得られる反面、部品数が多く、接続損
失値も太き（なるため、現状では、はとんどが端面突合
せ方式を採用している。

一方、整列構造においては、スリーブ整列構造（フェル
ールもしくはファイバを半径方向に均等な力を加える円
筒スリーブなどにより中心軸を合わせる方式）と、溝整
列構造（直角または■状なとの溝部にフェルールもしく
はファイバを一方向から押え付けて整列させる方式）、
およびガイドビン整列構造（フェルールもしくはファイ
バを直接整列させずにガイドピンなどのハウジング機構
の一部を利用して間接的に整列させる方式）、などに分
けられる。

また、締結構造は、ねじ締結構造のほか、パイヨネット
締結構造などの各種簡易操作形の締結構造がある。これ
らの各種構造は、それぞれの使用目的と要求条件とによ
り、選択される。

上記の多心光コネクタは、単心光コネクタに使用してい
るフェルールを複数個集合した単心集合形と、シリコン
Ｖ溝などの整列部材に平行に並べたファイバを一括固定
したアレー形の２種類に分類できる。

単心集合上多心光コネクタは単心光コネクタの技術を応
用したものであり、複数のフェルールをプラグハウジン
グに収容し、アダプタ内で整列させるものである。その
構造は単心形光コネクタの技術をそのまま生かせる長所
を有するが、外形寸法が太き（なる欠点がある。一方、
アレー形多心光コネクタは、シリコン基板のエツチング
処理や、樹脂モールドなどによって得られる溝状整列部
を有する部材により構成されるものであり、高密度に光
ファイバを整列することが可能であり、ファイバ整列部
材の一括加工が可能で経済的である。

［発明が解決しようとする課題１ しかしながら、上述のような従来の光コネクタは、例え
ば増田裕−１柿井俊昭：　“光フアイバ関連技術（２）
−光コネクタ”　「光学」第１９巻、第５号、１９９０
年５月Ｐ、　３２６〜３３６に示されるように、低損失
の結合を実現するには、対向する光コネクタを高精密に
位置決めする必要があり、特に単一モード光ファイバの
場合は、１．５μｍ軸ずれが生じただけでも０．５ｄＢ
の損失増となり、着脱による結合損失（Ｌｏｓｓ）のバ
ラツキも無視できないという問題があった。また、光コ
ネクタ端面での反射を防止する為に、屈折率整合剤（マ
ツチングオイル）を光コネクタフェルール端面に塗布し
たり、その端面を球面上に特殊研磨する必要があるなど
の問題があった。

そこで、本発明の目的はかかる従来の欠点を解消し、低
損失で結合損失の着脱再現性に優れ、屈折率整合剤を用
いなくとも十分な反射特性を有する光コネクタを提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段１ 上記目的を達成するため、本発明は、複数の単一モード
光ファイバを光学的に結合する光コネクタにおいて、前
記単一モード光ファイバと外径がほぼ等しい一定長のグ
レーデッド形多モード光ファイバが該単一モード光ファ
イバの先端と接する位置にあらかじめ結合してあること
を特徴とする。

また、本発明は、その一形態として、前記グレーデッド
形多モード光ファイバの先端が無反射コートされている
ことを特徴とする。

また本発明は、他の形態として、前記グレーデッド形多
モード光ファイバの先端に無反射コートされた透明部材
がさらに接合されていることを特徴とする。

また本発明は、他の形態として、光コネクタ結合時に前
記無反射コートの端面を一定長非接触とするスペーサま
たはスペーサ兼用のハウジングを有することを特徴とす
る。

また本発明は、他の形態として、前記単一モード光ファ
イバの先端部分は光コネクタ本体の■溝ガイドに位置決
めされて保持され、前記グレーデッド形多モード光ファ
イバは光コネクタチップの■溝ガイドに位置決めされて
あらかじめ固定され、前記単一モード光ファイバと前記
グレーデッド形多モード光ファイバの両者は前記光コネ
クタ本体と前記光コネクタチップとに形成した同一方向
のガイドビン■溝を基準に位置決め結合されることを特
徴とする。

［作　用］ 本発明では、単一モード光ファイバを位置決め保持して
結合を実現するところの光コネクタにおいて、光コネク
タ内の被接続対象の単一モード光ファイバの先端位置に
、その単一モード光ファイバと外径をほぼ等しくする一
定長のグレーデッド形多モード光ファイバをあらかじめ
固定するようにしたので、光ファイバの軸ずれに対する
許容範囲が大きくなり、そのため安定した低損失な結合
特性および結合再現性を実現できる。

また、本発明では、端面に間隙を設けても結合損失が増
大しない利点に着目して、前記グレーデッド形多モード
光ファイバの先端に無反射コートチップを設けることに
より、従来必要であった屈折率整合剤を不用なものにし
て、結合作業の作業性が向上する。

また、本発明では一定長のスペーサを光コネクタ先端に
設けることにより、無反射コート面を非接触で対向結合
し、これにより端面の損傷を防止し、信頼性の高い着脱
が得られる。

［実施例１ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

似夫胤思辺贋戴 第１図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明実施例の光コネクタ
の基本構成を示す。本図は片側の光コネクタのみを示し
ているが、勿論使用時にはこの図示の光コネクタを端面
突合せ方式により２個対向して結合して用いる。また、
本図は本発明と関係の深い光コネクタの主要部品のみ示
しており、実際にはこれら部品といっしょにガイドビン
やクリップおよびハウジング等が使用目的の必要に応じ
て用いられる。

本図において、１は単一モード（以下、ＳＭと略称する
）光フアイバテープであり、３Ｍ光ファイバ１１と被覆
部１２からなる（第１図（Ｂ）参照）。２および３は３
Ｍ光ファイバテープ１の先端の３Ｍ光ファイバ１１を整
列保持するフェルールとしての上部チップと下部チップ
であり、３Ｍ光コネクタ４を構成する。これらのチップ
２，３の内で少な（とも下部チップ３には光ファイバ１
１を整列し保持する■溝が光ファイバ１１の本数だけ並
列に等間隔に複数形成されている。この３Ｍ光コネクタ
のチップ２，３は、例えば単結晶シリコンを材料として
、ダイヤモンドブレードを用いて光フアイバガイド溝用
の微小■溝加工を行うことにより、■溝を高精度に形成
することができる。

５は本発明に係る主要部のグレーデッド形多モード（以
下、ＧＩと略称する）光コネクタチップであり、上記の
チップ２．３からなる３Ｍ光コネクタ４の先端面に取付
けられて固定される。このＧＩ光！ コネクタチップ吟は下部の■溝基板６と上部のフラット
プレート７から構成される。■溝基板６には、上記の下
部チップ３に形成した複数のＳＭ光ファイバ整列保持用
の■溝と整合する同様の■溝８が複数形成され、これら
の■溝８内に３Ｍ光ファイバー１と同一外径でかつ一定
長のグレーデッド形多モード（ＧＩ）光ファイバ９が適
当な接着剤によりあらかじめ固着されている。１０は■
溝基板６と下部チップ３の上面の両側に同一方向に形成
したガイドビン■溝であり、この■溝１０内にガイドビ
ン（不図示）が着座する。

下部チップ３の各■溝に３Ｍ光ファイバー１をそれぞれ
セットし、その上に上部チップ２をかぶせてダ 固着すれば、ＳＭ先コネクタ舎と３Ｍ光ファイバテープ
１の接合は完了する。一方、ＧＩ光ファイバチップ５と
３Ｍ光コネクタ４はガイドビン■溝ｌＯにガイドビン（
不図示）をセットし、これを基準に両者５．４を接合し
た後、ガイドビンを除去することにより一体化できる。

両者の接合面１３は、屈折率整合性を有する接着剤によ
り接着される。

なお、３Ｍ光ファイバテープ１を取付ける前において、
３Ｍ光コネクタ４の下部チップ３とＧＩ光コネクタチッ
プ５をあらかじめ固着しておいても好ましい。

このように、３Ｍ光コネクタ４の先端に一定の幅に切断
されたＧｌ光コネクタチップ５を接合しているので、第
１図（Ｂ）に示すように、３Ｍ光ファイバ１１の先端に
ＧＩ光ファイバ９が同一外径でかつ一定長接合された状
態となる。このＧＩ光ファイバ９により３Ｍ光ファイバ
１１のＭＦＤ　（Ｍｏｄｅ　ＦｉｅｌｄＤｉａｍｅｔｅ
ｒ）は拡大され、このビーム変換を対向する光コネクタ
同士で適切に整合させることにより、軸ずれや間隙に対
する許容範囲を広（とることができる。

第２図には、上記のＧＩ光コネクタチップ５の量産加工
の一例を示す。■溝基板６となるロッドの■溝８にＧＩ
光ファイバ９を所定本数セットして固着した後、第２図
に示すように、公知のスライスマシンで一定長に連続的
に切断することにより、第１図（Ａ）に示すようなＧＩ
光コネクタチップ５が一度に量産製造できる。

第３図には、上記のＧＩ光コネクタチップ５と３Ｍ光コ
ネクタ４との結合の位置決めの別の例を示す。本例では
、ガイドビン３１の挿入溝３２を各チップ３，６の下面
に専用に設けて、この溝３２を覆う底板３３Ａ、　３３
Ｂを取付けたものである。

第４図に本発明によるＧＩ光ファイバ接合型ＳＭ光ファ
イバの結合例を示す。本図の（ａ）の平行ビーム結合系
では、ＧＩ光ファイバ９の長さを属ピッチ（波長）に設
定し、これにより平行ビームを形成するようにして光結
合をおこなう。もう−例は本図の（ｂ）に示すように属
ピッチ（波長）よりも長イＧＩ光ファイバ９を用いて、
これによりビームウェストを形成して光結合するタイプ
のビームウエスト結合系であり、この場合は対向する光
コネクタの間隙の中心にビームウェストがくるように設
計される。

このようにＧＩ光ファイバチップ９を３Ｍ光ファイバ１
１に接合することにより、ＧＩ光ファイバ９の端面の間
隙を離しても低い結合損失を実現できるようになる。

通常の３Ｍ光フアイバだけでは５００μｍ以上はなすと
、１０ｄＢ以上の結合損失となってしまうが、集束定数
ｇ＝０．００２４μｍ−１，長さ７８０μｍの光ファイ
バ９を３Ｍ光ファイバ１１にすると、約１０００μｍ以
上端面をはなしても最適間隙では結合損失増は０．１５
ｄＢ程度でしかならない。

本発明のこのような利点を生かして、第５図（Ａ）に示
すように、無反射コートされたガラス部材又はプラスチ
ック部材のチップ２１をＧＩ光コネクタチップ５の前面
に接合することがスペース的に可能となる。この無反射
コートチップ２１はあらかじめ別工程で大量生産できる
という利点も有している。第５図（Ｂ）は本例における
ＧＩ光ファイバ９に対する無反射コートガラスチップ２
１の接合状態を示すが、２１Ａはそのチップ２１のガラ
ス基板、２１Ｂはガラス基板２１Ａの前面に加工した無
反射コート端である。

第６図はスペーサを兼用したハウジング６１を有するＧ
Ｉ光コネクタチップ５付の３Ｍ光コネクタを示す。この
様にハウジング６１を設けることにより、無反射コート
端２１同士の直接接触による損傷を防止するとともに、
スペース部６２による一定長の間隙を常に確保して、ビ
ームウェスト結合系（第４図の（ｂ）参照）での最低結
合損失を実現することが可能となる。

なお、第５図、第６図のような無反射コートガラスチッ
プ２１の代りに、ＧＩ光ファイバ９の先端にあらかじめ
直接無反射コートしたものを用いてもよいことは勿論で
ある。

Ａ見立■二ｌ旦朋 本発明実施例の実験例として、第５図のタイプでの試作
結果を説明する。８心の単一モード光ファイバ１１をＳ
ｉガイド溝基板３にセットして３Ｍ光コネクタ４を作成
した。集束定数ｇ＝０．００２４μｍ　−１のＧｌ光フ
ァイバ９を同様にＳｉガイド溝基板６にセットしてＧＩ
光コネクタチップ５を作成した。このＧＩ光コネクタチ
ップ５の切断長は７８０μｍでおこない、更にＧＩ光コ
ネクタチップ５の先端に石英ガラス２１Ａに無反射コー
トしたチップ２１（内厚５００μｍ）を接合した。３Ｍ
光コネクタ４．ＧＩ光コネクタチップ５．無反射コート
ガラスチップ２１の接合は、いずれも、屈折率整合性の
ある紫外線硬化型接着剤を用いておこなった。端面間隔
はＧＩ光コネクタ５間が１３５０μｍになるように、第
６図に示すようにハウジング６１を設計して取り付けた
。

このようにして得られた光、コネクタに対して、結合損
失を測定したところ、平均０．３５ｄＢときわめて低損
失であるとともに、５００回の着脱再現性もすべて±０
．０５ｄＢ以内に光ファイバ１１の全心が入っており、
極めて安定した特性を示した。また反射特性についても
、無反射コート２１Ｂにより約４０ｄＢ以上の反射特性
を実現することができ、整合剤塗布なしでも十分に満足
できる値であることが確認できた。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、次のような効果が
得られる。

０３Ｍ光コネクタの先端にＧＩ光コネクタチップを取り
付けることにより、軸ずれに対する許容範囲が大きくな
り、その結果として、安定した低損失な結合特性及び結
合再現性を実現できる。

■更に、ＧＩ光ファイバの端面に間隙を設けても損失が
増大しない利点を生かすことにより、無反射コートチッ
プをその端面に設けることができ、この結果として、従
来必要であった屈折率整合剤を不用なものとし、結合に
おける作業性を向上させることができる。

■従来の屈折率分布型ロッドレンズに代表される外径数
ｍｍ中のセルフォック・レンズ（商標名）を用いるもの
と異なり、本発明では３Ｍ光フアイバとほぼ同一外径の
ＧＩ光ファイバを用いることにより、高密度配列が可能
となるとともに、同一加工ラインのチップを３Ｍ光フア
イバとＧＩ光ファイバで組み合わせることができ、容易
に３Ｍ光フアイバと６１光フアイバの高精度化の実現が
できる。

■スペーサを用いて無反射コート面を非接触で対向結合
できるので、端面の損傷を防止し、信頼性の高い着脱を
おこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明実施例の要部構造を示す斜視図、 第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の３Ｍ光フアイバとＧＩ光
ファイバの接合状態を示す断面図、 第２図は第１図（Ａ）のＧＩ光コネクタチップの量産加
工例を示す斜視図、 第３図は本発明実施例におけるガイドビンを用いた位置
決め結合の別の構成例を示す斜視図、第４図は本発明実
施例におけるＧＩ光ファイバ接合型ＳＭ光ファイバコネ
クタの結合例を示す説明図、 第５図（Ａ）は無反射コート端部を備えた本発明実施例
の要部構造を示す斜視図、 第５図ＣＢ）は第５図（Ａ）の無反射コートガラスチッ
プ、ＧＩ光ファイバおよび３Ｍ光フアイバの接合状態を
示す断面図、 第６図はスペーサ兼用のハウジングを有する本発明実施
例の光コネクタの構成を示す斜視図である。 １・・・ＳＭ（シングルモード）光フアイバテープ、 ２・・・上部チップ、 ３・・・下部チップ、 ４・・・３Ｍコネクタ、 ５・・・ＧＩ（グレーデッド形多モード）光コネクタチ
ップ、 ６・・・■溝基板、 ７・・・フラットプレート、 ８・・・■溝、 ９・・・ＧＩ光ファイバ、 １０・・・ガイドピン■溝、 １１・・・３Ｍ光フアイバ、 １２・・・被覆部、 ２１・・・無反射コートガラスチップ、６１・・・ハウ
ジング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の単一モード光ファイバを光学的に結合する光
   コネクタにおいて、 前記単一モード光ファイバと外径がほぼ等しい一定長の
   グレーデッド形多モード光ファイバが該単一モード光フ
   ァイバの先端と接する位置にあらかじめ結合してあるこ
   とを特徴とする光コネクタ。 ２）前記グレーデッド形多モード光ファイバの先端が無
   反射コート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）前記グレーデッド形多モード光ファイバの先端に無
   反射コートされた透明部材がさらに接合されていること
   を特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。 ４）光コネクタ結合時に前記無反射コートの端面を一定
   長非接触とするスペーサまたはスペーサ兼用のハウジン
   グを有することを特徴とする請求項２または３に記載の
   光コネクタ。 ５）前記単一モード光ファイバの先端部分は光コネクタ
   本体のＶ溝ガイドに位置決めされて保持され、前記グレ
   ーデッド形多モード光ファイバは光コネクタチップのＶ
   溝ガイドに位置決めされてあらかじめ固定され、 前記単一モード光ファイバと前記グレーデッド形多モー
   ド光ファイバの両者は前記光コネクタ本体と前記光コネ
   クタチップとに形成した同一方向のガイドピンＶ溝を基
   準に位置決め結合されることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載の光コネクタ。