WO2013111398A1 - 光結合部材および光コネクタ - Google Patents

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WO2013111398A1
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ball lens
optical fiber
optical
ball
coupling member
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章仁 三井
森谷　直彦
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Mitsubishi Pencil Co Ltd
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    • G02B6/3818—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres of a low-reflection-loss type
    • G02B6/382—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres of a low-reflection-loss type with index-matching medium between light guides

Definitions

  • the present invention relates to an optical coupling member that condenses light from a light emitting element and enters the optical fiber or condenses light emitted from the optical fiber onto a light receiving element, and an optical connector using the same.
  • an optical connector for example, connects an optical fiber to an optical device to transmit an optical signal.
  • the coupling efficiency is reduced. Therefore, in order to increase the coupling efficiency, highly accurate alignment between the lens and the optical fiber is required. In order to realize highly accurate alignment, high assembly accuracy of the optical connector is required.
  • the present invention has been made in view of such a point, and provides an optical coupling member capable of aligning a lens and an optical fiber with high accuracy while relaxing assembly accuracy, and an optical connector using the same.
  • the purpose is
  • the optical coupling member of the present invention comprises an optical fiber, a holding member for holding the optical fiber inserted from an insertion hole formed at one end, and a housing portion formed at the other end of the holding member in the optical axis direction And a plurality of ball lenses housed along with the plurality of ball lenses, wherein the plurality of ball lenses are disposed in contact with each other, and the optical fiber is disposed in contact with opposing ball lenses.
  • the plurality of ball lenses are disposed in contact with each other, and the optical fiber is disposed in contact with the opposing ball lens, so that the other balls are referred to one ball lens Since the lens and the optical fiber can be positioned, the working efficiency at the time of assembly can be improved, and the ball lens and the optical fiber can be easily positioned. Therefore, it is possible to align the ball lens and the optical fiber with high accuracy while reducing the assembly accuracy.
  • the plurality of ball lenses are composed of a first ball lens and a second ball lens, and the optical fiber, the first ball lens, and the second ball lens are sequentially arranged from the insertion hole side.
  • a ball lens of the second ball lens and the optical fiber can be positioned with reference to the first ball lens. it can.
  • the structure around the lens of the light coupling member can be made compact.
  • the first ball lens and the second ball lens have the same diameter.
  • the first and second ball lenses having the same diameter are used, the first and second ball lenses can be accommodated without requiring a complicated structure in the holding member, and the cost of the entire optical coupling member is increased. You can control the rise of
  • the first ball lens may be smaller in diameter than the second ball lens.
  • the beam can be easily assembled without losing the alignment accuracy, and the diameter of the first ball lens can control the state of the beam.
  • a refractive index matching agent is filled around the plurality of ball lenses.
  • the refractive index from the optical fiber to the second ball lens can be adjusted through the first ball lens, and the reflection during propagation can be reduced, so the amount of attenuation of the propagating light can be suppressed.
  • An optical connector according to the present invention is characterized by connecting the optical coupling member according to any one of the aspects described above.
  • the light emitted from the optical fiber is directly incident on the first ball lens, so that the coupling efficiency can be enhanced.
  • the light emitted from the light emitting element on the optical device side is directly incident on the optical fiber from the first ball lens, so that the coupling efficiency can be enhanced.
  • the present invention it is possible to align the lens and the optical fiber with high accuracy while reducing the accuracy of the assembly operation.
  • FIG. 1A is a side view of the optical coupling member according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the optical coupling member according to the first embodiment
  • FIG. 1C is a two-dot chain line shown in FIG. It is an enlarged view in B.
  • FIG. 3A is a side view of the optical coupling member according to the second embodiment
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the optical coupling member according to the second embodiment
  • FIG. 3C is a two-dot chain line shown in FIG. 3B. It is an enlarged view in B.
  • It is a cross-sectional schematic diagram which shows the state which connected the optical connector which concerns on 2nd Embodiment to an optical device. It is sectional drawing of the accommodating part vicinity in the optical coupling member which concerns on 3rd Embodiment.
  • FIG. 1A is a side view of an optical coupling member 10 according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the optical coupling member 10.
  • the light coupling member 10 has a holder 11 as a holding member having a generally cylindrical shape, a ball lens group 12 held by one end of the holder 11, and the other end of the holder 11.
  • the ball lens group 12 is composed of a ball lens 12a as a first ball lens and a ball lens 12b as a second ball lens.
  • the holder 11 is formed, for example, by molding a metal material, a resin material, or a ceramic material.
  • a metal material which comprises holder 11, stainless steel, a copper system material, etc. can be used, for example.
  • a resin material constituting the holder 11 for example, polypropylene (PP), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polyacetal (POM), polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET) And polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), polyphenylene ether (PPE), polyamidoimide (PAI), and polyether imide (PEI).
  • the holder 11 is formed by subjecting these resin materials to various molding such as injection molding, extrusion molding or press molding.
  • a ceramic material which comprises the holder 11 a zirconia, an alumina, a silicon nitride, silicon carbide etc. can be used, for example.
  • the holder 11 is formed by subjecting these ceramic materials to various moldings such as injection molding, extrusion molding, or press molding.
  • a material which comprises the holder 11 glass, crystallized glass, etc. can also be used.
  • an opening 11 b is provided at an end of the holder 11 on the ball lens group 12 side.
  • a housing 11c for housing the ball lens group 12 is provided inside the opening 11b.
  • the housing portion 11c is provided in a size slightly smaller than the diameter of the ball lenses 12a and 12b constituting the ball lens group 12, and the ball lenses 12a and 12b can be press-fitted.
  • a through hole 11d having substantially the same diameter as the outer diameter of the optical fiber 13 is provided in the inside of the holder 11.
  • the through hole 11 d is provided so as to be connected to the insertion hole 11 a and to be connected to the housing portion 11 c.
  • the ball lenses 12a and 12b constituting the ball lens group 12 are formed, for example, by molding a glass material.
  • the ball lens 12a and the ball lens 12b according to the first embodiment are configured to have approximately the same diameter.
  • the ball lens 12a and the ball lens 12b are housed in the housing portion 11c in a state of being in contact with each other.
  • the ball lens 12a is disposed such that a portion thereof is in contact with the tip of the optical fiber 13 inserted into the through hole 11d.
  • the ball lens 12b is disposed so that a part thereof is exposed from the opening 11b, but may not be exposed.
  • the optical fiber 13 can be used without limitation with conventionally known glass optical fiber, plastic optical fiber and H-PCF.
  • a plastic optical fiber it is composed of a core 13a provided through the center thereof and a cladding 13b covering the periphery of the core 13a.
  • the core 13a and the clad 13b are disposed on the same plane. That is, at the end face of the optical fiber 13 in contact with the ball lens 12a, the core 13a and the clad 13b are arranged in line.
  • the optical fiber 13 is inserted into the through hole 11d through the insertion hole 11a, and is fixed in a state in which the tip end portion of the optical fiber 13 is in contact with the ball lens 12a.
  • the optical fiber 13 is fixed to the holder 11 by, for example, an adhesive applied between the optical fiber 13 and the inner circumferential surface of the through hole 11 d.
  • the fixing of the optical fiber 13 to the holder 11 is not limited to this, and any fixing method can be applied.
  • FIG. 1C is an enlarged view within the dashed-two dotted line B shown in FIG. 1B.
  • a step 11e is formed at the boundary between a portion slightly smaller than the diameter of the ball lenses 12a and 12b and a portion substantially the same diameter as the outer diameter of the optical fiber 13. Is formed.
  • the outer diameter of the optical fiber 13 is smaller than the diameters of the ball lenses 12a and 12b, so the ball lens 12a press-fitted through the opening 11b is stopped when a part thereof contacts the step 11e. , Is positioned at a predetermined position.
  • the ball lens 12 b When a part of the ball lens 12 b pressed in from the opening 11 b contacts the ball lens 12 a, the ball lens 12 b is stopped and positioned at a predetermined position. Further, the optical fiber 13 inserted from the insertion hole 11a stops when the tip end portion contacts the ball lens 12a, and is positioned at a predetermined position. Thus, the ball lens group 12 and the optical fiber 13 are respectively positioned at predetermined positions of the holder 11 in a state where the ball lens 12 a is in contact with the ball lens 12 b and the optical fiber 13.
  • the assembling step of the optical coupling member 10 includes a step (a) of pressing the ball lens 12a into the holder 11, a step (b) of pressing the ball lens 12b into the holder 11, and a step of inserting the optical fiber 13 (c). And). Each step will be described in detail below.
  • the ball lens 12a is press-fit into the housing portion 11c from the opening 11b of the holder 11.
  • the pressed-in ball lens 12a stops when a portion thereof contacts the step portion 11e.
  • the press-fitting operation is completed.
  • the orientation adjustment at the time of press-fitting into the holder 11 is unnecessary and the assembly is easy.
  • the ball lens 12 a is in contact with the inner wall defining the housing portion 11 c in the holder 11. Since the housing portion 11c is provided in a size slightly smaller than the diameter of the ball lenses 12a and 12b constituting the ball lens group 12, the ball lens 12a is subjected to pressure exerted by the inner wall defining the housing portion 11c. It is fixed. Thus, the ball lens 12a is positioned and fixed at a predetermined position.
  • the ball lens 12 b is press-fit into the housing portion 11 c from the opening 11 b of the holder 11.
  • the pressed-in ball lens 12b is stopped when a part thereof contacts the ball lens 12a.
  • the press-fitting operation is completed.
  • the orientation adjustment at the time of press-fitting into the holder 11 is unnecessary and the assembly is easy.
  • the central axis of the ball lens 12b is in a state of being aligned with the central axis of the ball lens 12a.
  • the ball lens 12 b contacts an inner wall defining the housing portion 11 c in the holder 11. Since the housing portion 11c is provided in a size slightly smaller than the diameter of the ball lenses 12a and 12b constituting the ball lens group 12, the ball lens 12b is subjected to pressure from the inner wall defining the housing portion 11c. It is fixed. Thus, the ball lens 12b is positioned and fixed at a predetermined position.
  • the optical fiber 13 is inserted into the through hole 11 d from the insertion hole 11 a of the holder 11.
  • the optical fiber 13 is guided by the inner wall defining the through hole 11 d to reach the ball lens 12 a.
  • the insertion operation is finished.
  • the optical fiber 13 is positioned at a predetermined position.
  • the central axis of the optical fiber 13 is aligned with the central axes of the ball lenses 12 a and 12 b constituting the ball lens group 12.
  • axial alignment of the optical fiber 13 and the ball lens group 12 can be easily performed.
  • the ball lens 12a is fixed by the pressure by the holder 11 and further sandwiched between the step portion 11e and the fixed ball lens 12b, the position does not shift even when the optical fiber 13 is hit.
  • the optical coupling member 10 shown in FIG. 1 can be assembled.
  • the ball lens 12a is in contact with the ball lens 12b and the optical fiber 13
  • the ball lens 12b and the light are referred to with reference to the ball lens 12a. Since the fiber 13 can be positioned, working efficiency can be improved, and the ball lens group 12 and the optical fiber 13 can be easily positioned. Therefore, it is possible to align the ball lens group 12 and the optical fiber 13 with high accuracy while relaxing the accuracy of the assembly operation.
  • the lens periphery of the light coupling member 10 can be made compact.
  • the ball lens 12 a functions as a spacer for aligning the ball lens 12 b with the optical fiber 13.
  • the holder 11 does not require a complicated structure, and the increase in the cost of the entire optical coupling member 10 can be suppressed. .
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the optical connector 100 according to the present embodiment is connected to the optical device 110.
  • the optical device 110 provided with light reception / light emitting element is demonstrated for convenience of explanation, the structure of the optical device 110 is not limited to this, It can change suitably.
  • the optical connector 100 is configured by attaching the resin coupling 14 to the optical coupling member 10.
  • the optical device 110 is configured by arranging the light receiving / emitting element 111 inside the case 112. Further, an opening 113 for inserting the optical connector 100 is provided on the side surface of the case 112 in the optical device 110.
  • the resin joint 14 has a generally cylindrical shape, and one end thereof is provided with an insertion hole 14a into which the holder 11 is inserted, and the other end is provided with an opening 14b from which the holder 11 protrudes.
  • the through hole 14 c continuing from the insertion hole 14 a to the opening 14 b is provided to have substantially the same diameter as the outer diameter of the holder 11. Further, on the outer peripheral surface in the vicinity of the opening 14 b, an annular collar-like portion 14 d is provided.
  • the holder 11 is inserted into the through hole 14c through the insertion hole 14a of the resin joint 14, and is fixed in a state in which the tip portion thereof protrudes from the opening 14b.
  • the holder 11 is fixed, for example, by a plurality of fixing portions provided on the same circumference in the vicinity of the flange portion 14 d of the resin joint 14. These fixing portions are formed by inserting the holder 11 so as to be positioned at a predetermined position of the resin joint 14 and then performing pressing from the outside of the resin joint 14 using a tool.
  • the outer diameter of the collar portion 14 d is larger than the inner diameter of the opening 113 in the optical device 110 to which the optical connector 100 is connected. Therefore, when the optical connector 100 is inserted into the optical device 110, up to the hooked portion 14d is always inserted into the optical device 110, and the optical connector 100 can be positioned at a predetermined position in the case 112. It becomes possible.
  • the optical device 110 In the optical device 110, light emitted from the light receiving / emitting element 111 travels in the ball lens 12 b and is collected at the end of the fiber 13. The light thus incident propagates in the optical fiber 13.
  • the optical device 110 In the optical device 110, light emitted from the optical fiber 13 travels in the ball lens 12a and then travels in the ball lens 12b. A beam emitted from the ball lens 12 b is condensed on the light receiving / emitting element 111 placed at a position to be condensed by the ball lens 12 b.
  • the optical device 110 when the optical connector 100 is inserted to a predetermined position in the case 112, light propagating between the light receiving / emitting element 111 and the optical fiber 13 passes through the ball lens group 12. Are designed to be able to enter and exit properly.
  • the assembly accuracy required for axis alignment can be relaxed.
  • the light coupling member 20 having a structure different from that of the light coupling member 10 shown in the first embodiment will be described.
  • the light coupling member 20 uses two ball lenses having different diameters as a ball lens 22a as a first ball lens and a ball lens 22b as a second ball lens constituting the ball lens group 22, and
  • the configuration of the holder 21 accommodating the ball lens group 22 is different from the light coupling member 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a side view of the optical coupling member 20 according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the optical coupling member 20
  • FIG. 3C is a two-dot chain line shown in FIG. It is an enlarged view in B.
  • the same components as those of the optical coupling member 10 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the ball lenses 22a and 22b constituting the ball lens group 22 are formed, for example, by molding a glass material. As shown in FIGS. 3B and 3C, in the ball lenses 22a and 22b, the ball lens 22a is smaller in diameter than the ball lens 22b. The diameter of the ball lens 22a can be set to any size in accordance with the set distance between the ball lens 22b and the end face of the optical fiber 13.
  • the holder 21 differs from the holder 11 according to the first embodiment in that the holder 21 has a housing portion 21a for housing the ball lenses 22a and 22b.
  • the housing portion 21a is provided with a portion slightly smaller than the diameter of the ball lens 22a and a portion slightly smaller than the diameter of the ball lens 22b.
  • a stepped portion 21 b is formed at the boundary between a portion slightly smaller than the diameter of the ball lens 22 a and a portion substantially the same diameter as the outer diameter of the optical fiber 13.
  • a stepped portion 21c is formed at the boundary between a portion slightly smaller than the diameter of the ball lens 22b and a portion slightly smaller than the diameter of the ball lens 22a.
  • the ball lens 22a pressed in through the opening 11b is stopped when a part thereof contacts the step 21b, and is positioned at a predetermined position. Further, the ball lens 22b press-fitted through the opening 11b is positioned at a predetermined position by partially contacting the ball lens 22a.
  • the optical fiber 13 inserted from the insertion hole 11a is stopped when its tip end contacts the ball lens 22a, and is positioned at a predetermined position.
  • the ball lens group 22 and the optical fiber 13 are respectively positioned at predetermined positions of the holder 21 in a state where the ball lens 22a is in contact with the ball lens 22b and the optical fiber 13.
  • the assembling step of the optical coupling member 20 includes a step (d) of pressing the ball lens 22a into the holder 21, a step (e) of pressing the ball lens 22b into the holder 21, and a step of inserting the optical fiber 13 (f) And). Each step will be described in detail below.
  • the ball lens 22a is press-fit into the housing portion 21a from the opening 11b of the holder 21.
  • the pressed-in ball lens 22a stops when a portion thereof contacts the step 21b.
  • the press-fitting operation is completed.
  • the optical coupling member 20 since the ball lens 22a having no directivity is used as the lens, the orientation adjustment at the time of press-fitting into the holder 21 is unnecessary, and the assembly is easy.
  • the ball lens 22 a is in contact with the inner wall that defines the housing portion 21 a in the holder 21.
  • the step 21b to the step 21c are provided in a size slightly smaller than the diameter of the ball lens 22a, so the ball lens 22a works under pressure by the inner wall defining the housing 21a. Fixed by Thus, the ball lens 22a is positioned and fixed at a predetermined position.
  • the ball lens 22 b is press-fit into the housing portion 21 a from the opening 11 b of the holder 21.
  • the pressed-in ball lens 22b is stopped when a part thereof contacts the ball lens 22a.
  • the press-fitting operation is completed.
  • the optical coupling member 20 since the ball lens 22b having no directivity is used as a lens, the adjustment of the orientation when pressing into the holder 21 is unnecessary, and the assembly is easy. Further, by press-fitting into the housing portion 21 a of the holder 21, the central axis of the ball lens 22 b is in a state of coinciding with the central axis of the ball lens 22 a.
  • the ball lens 22 b is in contact with the inner wall that defines the housing portion 21 a in the holder 21.
  • the step 21c to the opening 11b are provided in a size slightly smaller than the diameter of the ball lens 22b, so the ball lens 22b works under pressure by the inner wall defining the housing portion 21a. Fixed by Thus, the ball lens 22b is positioned and fixed at a predetermined position.
  • the optical fiber 13 is inserted into the through hole 11 d from the insertion hole 11 a of the holder 21.
  • the optical fiber 13 is guided by the inner wall defining the through hole 11 d to reach the ball lens 22 a.
  • the insertion operation is finished.
  • the optical fiber 13 is positioned at a predetermined position.
  • the central axis of the optical fiber 13 is aligned with the central axes of the ball lenses 22 a and 22 b constituting the ball lens group 22.
  • axial alignment of the optical fiber 13 and the ball lens group 22 can be easily performed.
  • the ball lens 22a is fixed by the pressure of the holder 21 and further sandwiched between the step 21b and the fixed ball lens 22b, so that the position does not shift even when the optical fiber 13 is hit.
  • the ball lens 22a is in contact with the ball lens 22b and the optical fiber 13
  • the ball lens 22b and the light are referenced based on the ball lens 22a. Since the fiber 13 can be positioned, working efficiency can be improved, and the ball lens group 22 and the optical fiber 13 can be easily positioned. Therefore, it is possible to align the ball lens group 22 and the optical fiber 13 with high accuracy while reducing the assembly accuracy.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the optical connector 120 according to the present embodiment is connected to the optical device 110.
  • the optical connector 120 according to the present embodiment is configured by attaching the resin coupling 14 to the optical coupling member 20.
  • the configuration of the optical device 110 is not limited to this, and can be changed as appropriate.
  • the optical device 110 In the optical device 110, light emitted from the light receiving / emitting element 111 travels in the ball lens 22 b and is condensed at the end of the optical fiber 13. The light thus incident propagates in the optical fiber 13.
  • the optical device 110 In the optical device 110, light emitted from the optical fiber 13 travels in the ball lens 12a and then travels in the ball lens 22b. A beam emitted from the ball lens 22 b is condensed on the light receiving / emitting element 111 placed at a position to be condensed by the ball lens 22 b.
  • the diameter of the ball lens in contact with the optical fiber 13 of the optical connector 120 is smaller. Therefore, it is possible to control the state of the beam by the diameter of the ball lens 22a in contact with the optical fiber 13.
  • the optical device 110 when the optical connector 100 is inserted to a predetermined position in the case 112, light propagating between the light receiving / emitting element 111 and the optical fiber 13 passes through the ball lens group 22.
  • the ball lens group 22 are designed to be able to enter and exit properly.
  • the assembly accuracy required for axis alignment can be relaxed.
  • the light coupling member 30 having a structure different from that of the light coupling member 20 shown in the second embodiment will be described.
  • the light coupling member 30 differs from the light coupling member 20 in that the refractive index matching agent 23 is filled around the ball lens group 22 in the housing portion 21a.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of the housing portion 21 a in the light coupling member 30.
  • the same components as those of the light coupling member 20 according to the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • a refractive index matching agent 23 is filled around the contact point of the ball lens 22b and the ball lens 22a and around the contact surface of the ball lens 22a and the optical fiber 13.
  • the refractive index matching agent 23 is made of, for example, a known material in which a glass filler is mixed with a base material of silicone diameter.
  • the refractive index matching agent 23 for example, press-fits a part of the ball lens 22 b coated with the refractive index matching agent 23 into the housing portion 21 a, and applies the refractive index matching agent 23 to the tip of the optical fiber 13. By inserting the above into the through hole 11d, the inside of the housing portion 21a can be filled.
  • the refractive index matching agent 23 is filled around the contact point between the ball lens 22b and the ball lens 22a and around the contact surface between the ball lens 22a and the optical fiber 13. Since it is possible to adjust the refractive index from the optical fiber 13 to the ball lens 22b via the ball lens 22a and to reduce the reflection during propagation, it is possible to suppress the amount of attenuation of the propagating light. Moreover, it becomes possible to collimate the emitted light from the ball lens 22b.
  • the holders 11 and 21 have a generally cylindrical shape, but the configuration of the holders 11 and 21 is not limited to this. Appropriate changes are possible.
  • the holders 11 and 21 while the accommodation portions 11c and 21a for accommodating the ball lens groups 12 and 22 are formed at one end, it is arbitrary on the premise that the insertion hole 11a of the optical fiber 13 is formed at the other end.
  • the shape of can be adopted. For example, those having a rectangular tube shape (i.e., a cylindrical body having a square cross section orthogonal to the insertion direction of the optical fiber 13) are included.
  • the ball lens groups 12 and 22 are formed by two ball lenses
  • the configuration of the ball lens groups is limited to this. It is possible to make changes as appropriate.
  • the ball lens group may be configured by three or more ball lenses.
  • the assembling process of the optical coupling member 10 is described in the order of the steps (a) to (c), but the assembling process is not limited to this and can be appropriately modified. It is.
  • the optical coupling member 10 may be assembled in the order of steps (a), (c) and (b).
  • the assembly process of the optical coupling member 20 has been described in the order of steps (d) to (f), but, for example, in the steps (d), (f) and (e) You may make it assemble in order.
  • the optical coupling member 30 is configured such that the refractive index matching agent 23 is filled around the ball lens group 22 in the housing 21a to accommodate the optical coupling member 20 according to the second embodiment.
  • the configuration of the light coupling member 30 is not limited to this, and can be changed as appropriate.
  • the optical coupling member 30 may be configured such that the refractive index matching agent 23 is filled around the ball lens group 12 in the housing portion 11c of the optical coupling member 10 according to the first embodiment.

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Abstract

　組立精度を緩和しつつも高精度にレンズと光ファイバとを位置合わせすること。光結合部材（１０）は、光ファイバ（１３）と、一端に形成された挿入孔（１１ａ）から挿入された光ファイバ（１３）を保持する保持部材（１１）と、保持部材（１１）の他端に形成された収容部（１１ｃ）に光軸方向に沿って収容される複数のボールレンズ（１２ａ，１２ｂ）と、を具備し、複数のボールレンズ（１２ａ，１２ｂ）は接した状態で配置されるとともに、光ファイバ（１３）は対向するボールレンズ（１２ａ）に接した状態で配置される。

Description

光結合部材および光コネクタ
　本発明は、発光素子からの光を集光して光ファイバに入射する、あるいは光ファイバから出射する光を受光素子に集光させる光結合部材およびこれを用いた光コネクタに関する。
　光通信において、光コネクタは、例えば、光デバイスに光ファイバを接続して光信号を伝送する。このような光コネクタにおいて、レンズと光ファイバとの軸ずれが生じると、結合効率が低下する。そのため、結合効率を高めるために、レンズと光ファイバとの高精度な位置合わせが必要となる。高精度な位置合わせを実現するために、光コネクタの高い組立精度が求められている。
　高い組立精度を求める場合、所定の組立精度を達成しない製品を廃棄等する必要があり、製品の歩留まり低下を招くこととなる。そこで、組立精度を緩和するため、複数個のレンズで構成されるレンズ群を備えた光モジュール用ファイバコリメータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１－１２８０１３号公報
　しかしながら、上述した従来の光モジュール用ファイバコリメータにおいては、複数個のレンズで構成されるレンズ群を用いる場合であっても、最も光ファイバに近い位置に配置されるレンズについては、その位置合わせのために高い組立精度が必要となり、製品の歩留まり低下を招くという問題がある。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、組立精度を緩和しつつも高精度にレンズと光ファイバとを位置合わせすることができる光結合部材およびこれを用いた光コネクタを提供することを目的とする。
　本発明の光結合部材は、光ファイバと、一端に形成された挿入孔から挿入された前記光ファイバを保持する保持部材と、前記保持部材の他端に形成された収容部に光軸方向に沿って収容される複数のボールレンズと、を具備し、前記複数のボールレンズは接した状態で配置されるとともに、前記光ファイバは対向するボールレンズに接した状態で配置されることを特徴とする。
　上記光結合部材によれば、複数のボールレンズは接した状態で配置されるとともに、光ファイバは対向するボールレンズに接した状態で配置されることから、１つのボールレンズを基準として他のボールレンズおよび光ファイバを位置決めすることができるので、組立時における作業効率を向上することができ、簡単にボールレンズおよび光ファイバの位置決めを行うことが可能となる。したがって、組立精度を緩和しつつも高精度にボールレンズと光ファイバとを位置合わせすることが可能となる。
　上記光結合部材において、前記複数のボールレンズは、第１のボールレンズおよび第２のボールレンズで構成されており、前記挿入孔側から順に前記光ファイバ、前記第１のボールレンズ、前記第２のボールレンズが配置されることが好ましい。この場合には、第２ボールレンズおよび光ファイバが、それぞれ第１のボールレンズと接する構成にしたことから、第１のボールレンズを基準として、第２のボールレンズおよび光ファイバを位置決めすることができる。また、光結合部材のレンズ周りをコンパクトな構造にできる。
　また、上記光結合部材において、前記第１のボールレンズおよび前記第２のボールレンズは、同径であることが好ましい。この場合には、同径の第１，第２のボールレンズを用いるため、保持部材に複雑な構造を必要とすることなく第１，第２のボールレンズを収容でき、光結合部材全体のコストの上昇を抑制できる。
　さらに、上記光結合部材において、前記第１のボールレンズは、前記第２のボールレンズより小径であってもよい。この場合には、軸合せの精度を損なわずに容易に組み立てることができ、第１のボールレンズの径によって、ビームの状態を制御できる。
　さらに、上記光結合部材において、前記複数のボールレンズの周囲には、屈折率整合剤が充填されていることも可能である。この場合には、光ファイバから第１のボールレンズを介して第２のボールレンズに至るまでの屈折率を調整でき、伝搬時における反射を少なくできるので、伝搬する光の減衰量を抑制することができる。また、レンズからの出射光をコリメートすることも可能となる。
　本発明の光コネクタは、上述したいずれかの態様の光結合部材を接続することを特徴とする。この場合には、光ファイバから出射した光は直接第１のボールレンズに入射するため、結合効率を高めることができる。同様に、光デバイス側の発光素子から出射した光は、第１のボールレンズから直接光ファイバに入射するため、結合効率を高めることができる。
　本発明によれば、組立作業の精度を緩和しつつも高精度にレンズと光ファイバとを位置合わせすることが可能となる。
図１Ａは第１の実施の形態に係る光結合部材の側面図であり、図１Ｂは第１の実施の形態に係る光結合部材の断面図であり、図１Ｃは図１Ｂに示す２点鎖線Ｂ内の拡大図である。 第１の実施の形態に係る光コネクタを光デバイスに接続した状態を示す断面模式図である。 図３Ａは第２の実施の形態に係る光結合部材の側面図であり、図３Ｂは第２の実施の形態に係る光結合部材の断面図であり、図３Ｃは図３Ｂに示す２点鎖線Ｂ内の拡大図である。 第２の実施の形態に係る光コネクタを光デバイスに接続した状態を示す断面模式図である。 第３の実施の形態に係る光結合部材における収容部付近の断面図である。
（第１の実施の形態）
　以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
　図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光結合部材１０の側面図であり、図１Ｂは、光結合部材１０の断面図である。図１Ａ，Ｂに示すように、光結合部材１０は、概して円筒形状を有する保持部材としてのホルダ１１と、このホルダ１１の一端部に保持されるボールレンズ群１２と、ホルダ１１の他端部に設けられた挿入孔１１ａから挿入される光ファイバ１３と、を含んで構成される。光結合部材１０において、ボールレンズ群１２は、第１のボールレンズとしてのボールレンズ１２ａと、第２のボールレンズとしてのボールレンズ１２ｂとで構成される。
　ホルダ１１は、例えば、金属材料や樹脂材料やセラミックス材料を成形して構成される。ホルダ１１を構成する金属材料としては、例えば、ステンレス、銅系材料などを使用できる。また、ホルダ１１を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ），アクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマー（ＡＢＳ），ポリアセタール（ＰＯＭ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ），ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ）またはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などを使用できる。これらの樹脂材料に対して、射出成形、押出成形またはプレス成形などの各種成形を施すことにより、ホルダ１１が形成される。
　また、ホルダ１１を構成するセラミックス材料としては、例えば、ジルコニア，アルミナ，窒化ケイ素または炭化ケイ素などを使用できる。これらのセラミックス材料に対して、射出成形、押出成形またはプレス成形などの各種成形を施すことにより、ホルダ１１が形成される。さらに、ホルダ１１を構成する材料としては、ガラスおよび結晶化ガラスなども使用できる。
　図１Ｂに示すように、ホルダ１１におけるボールレンズ群１２側の端部には、開口部１１ｂが設けられている。この開口部１１ｂの内側には、ボールレンズ群１２を収容する収容部１１ｃが設けられている。この収容部１１ｃは、ボールレンズ群１２を構成するボールレンズ１２ａ，１２ｂの直径よりもわずかに小さい寸法に設けられ、ボールレンズ１２ａ，１２ｂが圧入可能に構成されている。
　また、ホルダ１１の内部には、光ファイバ１３の外径と略同径の貫通孔１１ｄが設けられている。この貫通孔１１ｄは、挿入孔１１ａに連結するとともに、収容部１１ｃに連結するように設けられている。
　ボールレンズ群１２を構成するボールレンズ１２ａ，１２ｂは、例えば、ガラス材料を成形して構成される。第１の実施の形態に係るボールレンズ１２ａおよびボールレンズ１２ｂは、略同径に構成されている。図１Ｂに示すように、ボールレンズ１２ａおよびボールレンズ１２ｂは、互いに接した状態で、収容部１１ｃ内に収容されている。ボールレンズ１２ａは、その一部が貫通孔１１ｄに挿入された光ファイバ１３の先端部に接するように配置されている。一方、ボールレンズ１２ｂは、開口部１１ｂからその一部が露出するように配置されているが、露出しない配置であってもよい。
　光ファイバ１３は、従来公知のガラス光ファイバ、プラスチック光ファイバおよびＨ－ＰＣＦを制限なく使用することができる。例えば、プラスチック光ファイバであれば、その中心を貫通して設けられるコア１３ａおよびこのコア１３ａの周囲を覆うクラッド１３ｂから構成される。光ファイバ１３のボールレンズ１２ａに接する端面においては、コア１３ａおよびクラッド１３ｂが同一平面上に配置されている。すなわち、光ファイバ１３のボールレンズ１２ａに接する端面において、コア１３ａおよびクラッド１３ｂが揃って配置されている。
　また、光ファイバ１３は、挿入孔１１ａを介して貫通孔１１ｄに挿入され、その先端部がボールレンズ１２ａに接するように配置した状態で固定されている。この場合において、光ファイバ１３は、例えば、貫通孔１１ｄの内周面との間に塗布された接着剤によりホルダ１１に固定される。なお、ホルダ１１に対する光ファイバ１３の固定に関しては、これに限定されるものではなく、任意の固定方法が適用可能である。
　ここで、第１の実施の形態に係る光結合部材１０のホルダ１１におけるボールレンズ群１２および光ファイバ１３の位置決め方法について、図１Ｃを用いて説明する。図１Ｃは、図１Ｂに示す２点鎖線Ｂ内の拡大図である。図１Ｃに示すように、収容部１１ｃにおいては、ボールレンズ１２ａ，１２ｂの直径よりもわずかに小さい寸法の部分と、光ファイバ１３の外径と略同径の部分との境界位置に段差部１１ｅが形成されている。光ファイバ１３の外径は、ボールレンズ１２ａ，１２ｂの直径よりも小径に構成されているため、開口部１１ｂより圧入されたボールレンズ１２ａは、その一部が段差部１１ｅに接することにより停止し、所定位置に位置決めされる。
　開口部１１ｂより圧入されたボールレンズ１２ｂは、その一部がボールレンズ１２ａに接すると停止し、所定位置に位置決めされる。また、挿入孔１１ａより挿入された光ファイバ１３は、その先端部がボールレンズ１２ａに接すると停止し、所定位置に位置決めされる。このように、ボールレンズ１２ａとボールレンズ１２ｂおよび光ファイバ１３とが接した状態で、ボールレンズ群１２および光ファイバ１３がそれぞれホルダ１１の所定位置に位置決めされる。
　続いて、第１の実施の形態に係る光結合部材１０の組立工程について説明する。光結合部材１０の組立工程は、ホルダ１１内にボールレンズ１２ａを圧入する工程（ａ）と、ホルダ１１内にボールレンズ１２ｂを圧入する工程（ｂ）と、光ファイバ１３を挿入する工程（ｃ）と、を含んでいる。以下、各工程について詳細に説明する。
＜工程（ａ）＞
　まず、ホルダ１１の開口部１１ｂから、ボールレンズ１２ａを収容部１１ｃ内に圧入する。圧入されたボールレンズ１２ａは、その一部が段差部１１ｅに接すると停止する。ボールレンズ１２ａが段差部１１ｅに接したところで、圧入作業は終了する。光結合部材１０においては、レンズとして方向性がないボールレンズ１２ａを使うため、ホルダ１１に圧入する際の方位調整が不要であり組み立てし易い。
　また、ボールレンズ１２ａの一部は、ホルダ１１における収容部１１ｃを規定する内壁と接する。収容部１１ｃは、ボールレンズ群１２を構成するボールレンズ１２ａ，１２ｂの直径よりもわずかに小さい寸法に設けられているため、ボールレンズ１２ａは、収容部１１ｃを規定する内壁による圧力がはたらくことにより固定される。このように、ボールレンズ１２ａは、所定の位置に位置決めされ、固定された状態となる。
＜工程（ｂ）＞
　次に、ホルダ１１の開口部１１ｂから、ボールレンズ１２ｂを収容部１１ｃ内に圧入する。圧入されたボールレンズ１２ｂは、その一部がボールレンズ１２ａに接すると停止する。ボールレンズ１２ｂがボールレンズ１２ａに接したところで、圧入作業は終了する。光結合部材１０においては、レンズとして方向性がないボールレンズ１２ｂを使うため、ホルダ１１に圧入する際の方位調整が不要であり組み立てし易い。また、ホルダ１１の収容部１１ｃ内に圧入することにより、ボールレンズ１２ｂの中心軸は、ボールレンズ１２ａの中心軸と一致した状態となる。
　また、ボールレンズ１２ｂの一部は、ホルダ１１における収容部１１ｃを規定する内壁と接する。収容部１１ｃは、ボールレンズ群１２を構成するボールレンズ１２ａ，１２ｂの直径よりもわずかに小さい寸法に設けられているため、ボールレンズ１２ｂは、収容部１１ｃを規定する内壁による圧力がはたらくことにより固定される。このように、ボールレンズ１２ｂは、所定の位置に位置決めされ、固定された状態となる。
＜工程（ｃ）＞
　次に、ホルダ１１の挿入孔１１ａから、光ファイバ１３を貫通孔１１ｄ内に挿入する。光ファイバ１３は、貫通孔１１ｄを規定する内壁に案内されてボールレンズ１２ａに至る。光ファイバ１３が、ボールレンズ１２ａに突き当たったところで、挿入作業は終了する。このとき、光ファイバ１３は、所定の位置に位置決めされた状態となる。また、ホルダ１１の貫通孔１１ｄに挿入することにより、光ファイバ１３の中心軸は、ボールレンズ群１２を構成するボールレンズ１２ａ，１２ｂの中心軸と一致した状態となる。このように、光ファイバ１３とボールレンズ群１２との軸合わせを容易に行うことができる。
　なお、ボールレンズ１２ａは、ホルダ１１による圧力により固定され、さらに、段差部１１ｅおよび固定されたボールレンズ１２ｂに挟まれているため、光ファイバ１３を突き当ててもその位置がずれることはない。
　以上の工程（ａ）～（ｃ）を経て、図１に示す光結合部材１０を組み立てることができる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る光結合部材１０においては、ボールレンズ１２ａとボールレンズ１２ｂおよび光ファイバ１３とが接する構成にしたことから、ボールレンズ１２ａを基準としてボールレンズ１２ｂおよび光ファイバ１３を位置決めすることができるので、作業効率を向上することができ、簡単にボールレンズ群１２と光ファイバ１３との位置決めを行うことが可能となる。したがって、組立作業の精度を緩和しつつも高精度にボールレンズ群１２と光ファイバ１３とを位置合わせすることが可能となる。
　また、ボールレンズ１２ｂおよび光ファイバ１３が、それぞれボールレンズ１２ａと接する構成にしたことから、光結合部材１０のレンズ周りをコンパクトな構造にできる。この場合において、ボールレンズ１２ａは、ボールレンズ１２ｂと光ファイバ１３との位置合わせのためのスペーサとして機能する。また、ボールレンズ群１２を構成するボールレンズ１２ａ，１２ｂとして、略同径の２つのボールレンズを用いるため、ホルダ１１に複雑な構造が必要なく、光結合部材１０全体のコストの上昇を抑制できる。
　続いて、本実施の形態に係る光結合部材１０が適用される光コネクタ１００を光デバイス１１０に接続した状態について説明する。図２は、本実施の形態に係る光コネクタ１００を光デバイス１１０に接続した状態を示す断面模式図である。なお、図２においては、説明の便宜上、受光／発光素子を備える光デバイス１１０について説明するが、光デバイス１１０の構成はこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
　図２に示すように、本実施の形態に係る光コネクタ１００は、光結合部材１０に樹脂継手１４が装着されて構成される。光デバイス１１０は、受光／発光素子１１１をケース１１２の内部に配置して構成される。また、光デバイス１１０におけるケース１１２の側面には、光コネクタ１００を挿入する開口部１１３が設けられている。
　樹脂継手１４は、概して円筒形状を有し、一端にホルダ１１が挿入される挿入孔１４ａが設けられ、他端にホルダ１１が突出する開口部１４ｂが設けられている。挿入孔１４ａから開口部１４ｂまで連なる貫通孔１４ｃは、ホルダ１１の外径と略同径に設けられている。また、開口部１４ｂ付近の外周面には、環状の鍔状部１４ｄが設けられている。
　光コネクタ１００において、ホルダ１１は、樹脂継手１４の挿入孔１４ａを介して貫通孔１４ｃに挿入され、その先端部分が開口部１４ｂより突出した状態で固定されている。ホルダ１１の固定は、例えば、樹脂継手１４の鍔状部１４ｄ近傍における同一周上に設けられた複数の固定部により行う。これらの固定部は、樹脂継手１４の所定位置に位置決めするようにホルダ１１を挿入した後、工具を用いて樹脂継手１４の外側から押圧加工を施すことに形成される。
　鍔状部１４ｄの外径は、光コネクタ１００が接続される光デバイス１１０における開口部１１３の内径よりも大きく構成されている。このため、光コネクタ１００を光デバイス１１０に挿入する際には、常に鍔状部１４ｄまでが光デバイス１１０内に挿入されることとなり、ケース１１２内の所定位置に光コネクタ１００を位置決めすることが可能となる。
　光デバイス１１０において、受光／発光素子１１１から出射した光は、ボールレンズ１２ｂ内を進み、ファイバ１３の端部に集光する。そして、このように入射した光が、光ファイバ１３内を伝搬する。
　また、光デバイス１１０において、光ファイバ１３から出射した光は、ボールレンズ１２ａ内を進み、続いてボールレンズ１２ｂ内を進む。ボールレンズ１２ｂからの出射ビームは、ボールレンズ１２ｂにより集光される位置に置かれた受光／発光素子１１１上に集光される。
　このように、光デバイス１１０においては、ケース１１２内の所定位置まで光コネクタ１００が挿入されると、受光／発光素子１１１と光ファイバ１３との間を伝搬する光が、ボールレンズ群１２を介して適切に出入射できるように設計されている。
　以上説明したように、本実施の形態に係る光コネクタ１００においては、軸合わせに必要となる組立精度を緩和できる。
（第２の実施の形態）
　第１の実施の形態で示した光結合部材１０とは異なる構造の光結合部材２０について説明する。光結合部材２０は、ボールレンズ群２２を構成する第１のボールレンズとしてのボールレンズ２２ａおよび第２のボールレンズとしてのボールレンズ２２ｂとして径の異なる２つのボールレンズを用いる点、ならびに、これらのボールレンズ群２２を収容するホルダ２１の構成において、第１の実施の形態に係る光結合部材１０と相違する。
　以下、第２の実施の形態に係る光結合部材２０について図３に基づいて説明する。図３Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る光結合部材２０の側面図であり、図３Ｂは、光結合部材２０の断面図であり、図３Ｃは、図３Ｂに示す２点鎖線Ｂ内の拡大図である。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態に係る光結合部材１０と共通する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　ボールレンズ群２２を構成するボールレンズ２２ａ，２２ｂは、例えば、ガラス材料を成形して構成される。図３Ｂ，図３Ｃに示すように、ボールレンズ２２ａ，２２ｂは、ボールレンズ２２ａの方がボールレンズ２２ｂよりも小径に構成されている。ボールレンズ２２ａの径は、ボールレンズ２２ｂと光ファイバ１３の端面との設定距離に合わせて任意の大きさとすることができる。
　ホルダ２１は、ボールレンズ２２ａ，２２ｂを収容する収容部２１ａを有する点で、第１の実施の形態に係るホルダ１１と相違する。この収容部２１ａには、ボールレンズ２２ａの直径よりもわずかに小さい寸法の部分およびボールレンズ２２ｂの直径よりもわずかに小さい寸法の部分が設けられている。ボールレンズ２２ａの直径よりもわずかに小さい寸法の部分と、光ファイバ１３の外径と略同径の部分との境界位置には、段差部２１ｂが形成されている。また、ボールレンズ２２ｂの直径よりもわずかに小さい寸法の部分と、ボールレンズ２２ａの直径よりもわずかに小さい寸法の部分との境界位置には、段差部２１ｃが形成されている。
　詳細について後述するように、開口部１１ｂより圧入されたボールレンズ２２ａは、その一部が段差部２１ｂに接することにより停止し、所定位置に位置決めされる。また、開口部１１ｂより圧入されたボールレンズ２２ｂは、その一部がボールレンズ２２ａに接することにより、所定位置に位置決めされる。
　挿入孔１１ａより挿入された光ファイバ１３は、その先端部がボールレンズ２２ａに接すると停止し、所定位置に位置決めされる。このように、ボールレンズ２２ａとボールレンズ２２ｂおよび光ファイバ１３とが接した状態で、ボールレンズ群２２および光ファイバ１３がそれぞれホルダ２１の所定位置に位置決めされる。
　続いて、第２の実施の形態に係る光結合部材２０の組立工程について説明する。光結合部材２０の組立工程は、ホルダ２１内にボールレンズ２２ａを圧入する工程（ｄ）と、ホルダ２１内にボールレンズ２２ｂを圧入する工程（ｅ）と、光ファイバ１３を挿入する工程（ｆ）と、を含んでいる。以下、各工程について詳細に説明する。
＜工程（ｄ）＞
　まず、ホルダ２１の開口部１１ｂから、ボールレンズ２２ａを収容部２１ａ内に圧入する。圧入されたボールレンズ２２ａは、その一部が段差部２１ｂに接すると停止する。ボールレンズ２２ａが段差部２１ｂに接したところで、圧入作業は終了する。光結合部材２０においては、レンズとして方向性がないボールレンズ２２ａを使うため、ホルダ２１に圧入する際の方位調整が不要であり組み立てし易い。
　また、ボールレンズ２２ａの一部は、ホルダ２１における収容部２１ａを規定する内壁と接する。収容部２１ａのうち、段差部２１ｂから段差部２１ｃまでは、ボールレンズ２２ａの直径よりもわずかに小さい寸法に設けられているため、ボールレンズ２２ａは、収容部２１ａを規定する内壁による圧力がはたらくことにより固定される。このように、ボールレンズ２２ａは、所定の位置に位置決めされ、固定された状態となる。
＜工程（ｅ）＞
　次に、ホルダ２１の開口部１１ｂから、ボールレンズ２２ｂを収容部２１ａ内に圧入する。圧入されたボールレンズ２２ｂは、その一部がボールレンズ２２ａに接すると停止する。ボールレンズ２２ｂがボールレンズ２２ａに接したところで、圧入作業は終了する。光結合部材２０においては、レンズとして方向性がないボールレンズ２２ｂを使うため、ホルダ２１に圧入する際の方位調整が不要であり組み立てし易い。また、ホルダ２１の収容部２１ａ内に圧入することにより、ボールレンズ２２ｂの中心軸は、ボールレンズ２２ａの中心軸と一致した状態となる。
　また、ボールレンズ２２ｂの一部は、ホルダ２１における収容部２１ａを規定する内壁と接する。収容部２１ａのうち、段差部２１ｃから開口部１１ｂまでは、ボールレンズ２２ｂの直径よりもわずかに小さい寸法に設けられているため、ボールレンズ２２ｂは、収容部２１ａを規定する内壁による圧力がはたらくことにより固定される。このように、ボールレンズ２２ｂは、所定の位置に位置決めされ、固定された状態となる。
＜工程（ｆ）＞
　次に、ホルダ２１の挿入孔１１ａから、光ファイバ１３を貫通孔１１ｄ内に挿入する。光ファイバ１３は、貫通孔１１ｄを規定する内壁に案内されてボールレンズ２２ａに至る。光ファイバ１３が、ボールレンズ２２ａに突き当たったところで、挿入作業は終了する。このとき、光ファイバ１３は、所定の位置に位置決めされた状態となる。また、ホルダ２１の貫通孔１１ｄに挿入することにより、光ファイバ１３の中心軸は、ボールレンズ群２２を構成するボールレンズ２２ａ，２２ｂの中心軸と一致した状態となる。このように、光ファイバ１３とボールレンズ群２２との軸合わせを容易に行うことができる。
　なお、ボールレンズ２２ａは、ホルダ２１による圧力により固定され、さらに、段差部２１ｂおよび固定されたボールレンズ２２ｂに挟まれているため、光ファイバ１３を突き当ててもその位置がずれることはない。
　以上説明したように、本実施の形態に係る光結合部材２０においては、ボールレンズ２２ａとボールレンズ２２ｂおよび光ファイバ１３とが接する構成にしたことから、ボールレンズ２２ａを基準としてボールレンズ２２ｂおよび光ファイバ１３を位置決めすることができるので、作業効率を向上することができ、簡単にボールレンズ群２２と光ファイバ１３との位置決めを行うことが可能となる。したがって、組立精度を緩和しつつも高精度にボールレンズ群２２と光ファイバ１３とを位置合わせすることが可能となる。
　続いて、本実施の形態に係る光結合部材２０が適用される光コネクタ１２０を光デバイス１１０に接続した状態について説明する。図４は、本実施の形態に係る光コネクタ１２０を光デバイス１１０に接続した状態を示す断面模式図である。図４に示すように、本実施の形態に係る光コネクタ１２０は、光結合部材２０に樹脂継手１４が装着されて構成される。なお、図４においては、説明の便宜上、受光／発光素子を備える光デバイス１１０について説明するが、光デバイス１１０の構成はこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
　光デバイス１１０において、受光／発光素子１１１から出射した光は、ボールレンズ２２ｂ内を進み、光ファイバ１３の端部に集光する。そして、このように入射した光が、光ファイバ１３内を伝搬する。
　また、光デバイス１１０において、光ファイバ１３から出射した光は、ボールレンズ１２ａ内を進み、続いてボールレンズ２２ｂ内を進む。ボールレンズ２２ｂからの出射ビームは、ボールレンズ２２ｂにより集光される位置に置かれた受光／発光素子１１１上に集光される。
　なお、第１の実施の形態における光コネクタ１００と本実施の形態に係る光コネクタ１２０とを比較すると、光コネクタ１２０の方が光ファイバ１３と接するボールレンズの直径が小径に構成されている。そのため、光ファイバ１３と接するボールレンズ２２ａの径によってビームの状態を制御することが可能となる。
　このように、光デバイス１１０においては、ケース１１２内の所定位置まで光コネクタ１００が挿入されると、受光／発光素子１１１と光ファイバ１３との間を伝搬する光が、ボールレンズ群２２を介して適切に出入射できるように設計されている。
　以上説明したように、本実施の形態に係る光コネクタ１２０においては、軸合わせに必要となる組立精度を緩和できる。
（第３の実施の形態）
　第２の実施の形態で示した光結合部材２０とは異なる構造の光結合部材３０について説明する。光結合部材３０は、収容部２１ａにおけるボールレンズ群２２の周囲に屈折率整合剤２３を充填した点で、光結合部材２０と相違する。
　以下、第３の実施の形態に係る光結合部材３０について図５に基づいて説明する。図５は、光結合部材３０における収容部２１ａ付近の断面図である。なお、第３の実施の形態において、第２の実施の形態に係る光結合部材２０と共通する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　図５に示すように、収容部２１ａにおいて、ボールレンズ２２ｂとボールレンズ２２ａとの接点の周囲およびボールレンズ２２ａと光ファイバ１３との接触面の周囲には、屈折率整合剤２３が充填されている。屈折率整合剤２３は、例えば、シリコーン径の母材にガラスフィラーを混入した周知の材料で構成されている。
　屈折率整合剤２３は、例えば、ボールレンズ２２ｂの一部に屈折率整合剤２３を塗布したものを収容部２１ａ内に圧入し、また、光ファイバ１３の先端部に屈折率整合剤２３を塗布したものを貫通孔１１ｄ内に挿入することで、収容部２１ａ内に充填できる。
　本実施の形態に係る光結合部材３０においては、ボールレンズ２２ｂとボールレンズ２２ａとの接点の周囲およびボールレンズ２２ａと光ファイバ１３との接触面の周囲に、屈折率整合剤２３を充填する構成にしたことから、光ファイバ１３からボールレンズ２２ａを介してボールレンズ２２ｂに至るまでの屈折率を調整でき、伝搬時における反射を小さくできるので、伝搬する光の減衰量を抑制することができる。また、ボールレンズ２２ｂからの出射光をコリメートすることが可能となる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
　例えば、上記第１から第３の実施の形態においては、ホルダ１１，２１が概して円筒形状を有する場合について説明しているが、ホルダ１１，２１の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。ホルダ１１，２１としては、一端部にボールレンズ群１２，２２を収容する収容部１１ｃ，２１ａが形成される一方、他端部に光ファイバ１３の挿入孔１１ａが形成されることを前提として任意の形状を採用することができる。例えば、角筒形状（すなわち、光ファイバ１３の挿入方向と直交する断面が四角形とされた筒状体）を有するものなどが含まれる。
　また、上記第１から第３の実施の形態においては、ボールレンズ群１２，２２が２つのボールレンズで構成される場合について説明しているが、ボールレンズ群の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、ボールレンズ群が３つ以上のボールレンズで構成されるようにしてもよい。
　また、上記第１の実施の形態においては、光結合部材１０の組立工程を工程（ａ）～（ｃ）の順で説明したが、組立工程はこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、光結合部材１０は、工程（ａ），（ｃ），（ｂ）の順に組み立てるようにしてもよい。同様に、第２の実施の形態においては、光結合部材２０の組立工程を工程（ｄ）～（ｆ）の順で説明したが、例えば、工程（ｄ），（ｆ），（ｅ）の順に組み立てるようにしてもよい。
　また、上記第３の実施の形態においては、第２の実施の形態に係る光結合部材２０の収容に２１ａにおけるボールレンズ群２２の周囲に屈折率整合剤２３を充填した構成の光結合部材３０について説明したが、光結合部材３０の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、光結合部材３０は、第１の実施の形態に係る光結合部材１０の収容部１１ｃにおけるボールレンズ群１２の周囲に屈折率整合剤２３を充填した構成としてもよい。
　本出願は、２０１２年１月２７日出願の特願２０１２－０１５２８１に基づく。この内容は、全てここに含めておく。
 

Claims (6)

  1. 　光ファイバと、一端に形成された挿入孔から挿入された前記光ファイバを保持する保持部材と、前記保持部材の他端に形成された収容部に光軸方向に沿って収容される複数のボールレンズと、を具備し、前記複数のボールレンズは接した状態で配置されるとともに、前記光ファイバは対向するボールレンズに接した状態で配置されることを特徴とする光結合部材。
  2. 　前記複数のボールレンズは、第１のボールレンズおよび第２のボールレンズで構成されており、前記挿入孔側から順に前記光ファイバ、前記第１のボールレンズ、前記第２のボールレンズが配置されることを特徴とする請求項１記載の光結合部材。
  3. 　前記第１のボールレンズおよび前記第２のボールレンズは、同径であることを特徴とする請求項２記載の光結合部材。
  4. 　前記第１のボールレンズは、前記第２のボールレンズより小径であることを特徴とする請求項２記載の光結合部材。
  5. 　前記複数のボールレンズの周囲には、屈折率整合剤が充填されていることを特徴とする請求項１記載の光結合部材。
  6. 　請求項１記載の光結合部材を接続することを特徴とする光コネクタ。
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