(57)【要約】      （修正有）【課題】ＧＲＩＮレンズの長さのばらつきを低減することによって、ＧＲＩＮレンズを有する光ファイバ同士を光接続する際の光接続損失の増大を抑制できる光ファイバ、多芯光ファイバ、及び光コネクタを提供する。【解決手段】光ファイバ２０は、第１シングルモードファイバ２１と、第１シングルモードファイバ２１よりも大きなモードフィールド径を有する第２シングルモードファイバ２２と、第１シングルモードファイバ２１と第２シングルモードファイバ２２との間に配置され、第１シングルモードファイバ２１と第２シングルモードファイバ２２とを光学的に接続するＧＲＩＮレンズ２３と、を備える。【選択図】図３
2020129063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シングルモードファイバと、
前記第１シングルモードファイバよりも大きなモードフィールド径を有する第２シングルモードファイバと、
前記第１シングルモードファイバと前記第２シングルモードファイバとの間に配置され、前記第１シングルモードファイバと前記第２シングルモードファイバとを光学的に接続するＧＲＩＮレンズと、
を備える、光ファイバ。
【請求項２】
前記ＧＲＩＮレンズは、前記第１シングルモードファイバ及び前記第２シングルモードファイバのそれぞれに対して融着接続されている、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記第１シングルモードファイバ、前記ＧＲＩＮレンズ、及び前記第２シングルモードファイバのそれぞれの外径は互いに等しい、請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記ＧＲＩＮレンズは、前記第２シングルモードファイバと対向する端面を有し、
前記ＧＲＩＮレンズの前記端面における光のビーム径は、前記第２シングルモードファイバのモードフィールド径に等しい、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記ＧＲＩＮレンズの長さは、前記ＧＲＩＮレンズを伝播する光のモード周期の１／２以下である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記第２シングルモードファイバのモードフィールド径は、２０μｍ以上且つ１００μｍ以下である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光ファイバを複数備え、
複数の前記光ファイバは、前記光ファイバの延在方向と交差する面内方向に並んでいる、多芯光ファイバ。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光ファイバ又は請求項７に記載の多芯光ファイバと、
前記光ファイバを保持するフェルールと、
を備え、
前記フェルールは、前端面と、前記第１シングルモードファイバを収容する収容孔と、前記収容孔から前記前端面に向かって延びており前記第２シングルモードファイバを保持する保持孔とを有する、光コネクタ。
【請求項９】
前記保持孔は、前記第２シングルモードファイバを保持しており一定の内径を有する定径部と、前記定径部と前記収容孔との間に位置しており前記定径部から前記収容孔に向かって拡径するテーパ部とを含み、
前記ＧＲＩＮレンズは、前記第２シングルモードファイバに対して融着接続されており、
前記ＧＲＩＮレンズと前記第２シングルモードファイバとの融着部分の最大外径は、前記定径部の内径よりも大きく、
前記融着部分は、前記定径部の外側に配置されている、請求項８に記載の光コネクタ。
【請求項１０】
前記前端面上に設けられるスペーサを更に備え、
前記スペーサの厚さは、５μｍ以上且つ２００μｍ以下である、請求項８又は請求項９に記載の光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ、多芯光ファイバ、及び光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、レンズ付き光ファイバ同士を互いに対向して光結合する光コネクタを開示する。この光コネクタは、レンズ付き光ファイバが装着された一対のフェルールを備えており、一対のフェルールは、間隙を挟んで互いに対向している。レンズ付き光ファイバは、光ファイバの先端にＧＲＩＮレンズが融着接続された構成を有しており、レンズ付き光ファイバの端部（ＧＲＩＮレンズを含む先端部）が、フェルールに形成される孔に挿入され固着されている。フェルールの端面、及びレンズ付き光ファイバのレンズ端面は、フェルールの中心軸に対して傾斜するように研磨されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０１３９３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した光コネクタでは、一方の光ファイバから出射された光は、一方のＧＲＩＮレンズによってコリメート光に変換された後、他方のＧＲＩＮレンズによって集光され、他方の光ファイバに入射する。ここで、ＧＲＩＮレンズを伝播する光のモード周期は、ＧＲＩＮレンズの長さに応じて変化する。このため、出射側と入射側とでＧＲＩＮレンズの長さが互いにずれると、入射側のＧＲＩＮレンズによる光の集光位置が光ファイバの先端面からずれ、光接続損失が増大するおそれがある。また、ＧＲＩＮレンズの長さは、ＧＲＩＮレンズの先端面における光のビーム径、ひいてはＧＲＩＮレンズの開口数に影響する。このため、ＧＲＩＮレンズの長さがばらつくと、光ファイバ間の距離に適した開口数とならなくなり、光接続損失の増大に繋がるおそれがある。したがって、光接続損失の増大を抑制するためには、ＧＲＩＮレンズの長さの管理が重要となる。
【０００５】
上述した光コネクタを製造する際、ＧＲＩＮレンズを切り出す工程に加えてＧＲＩＮレンズの先端面を研磨する工程を経ると考えられる。しかし、これらの工程における製造誤差及び実装誤差といった誤差の蓄積は、ＧＲＩＮレンズの長さを大きくばらつかせる要因となり得る。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＧＲＩＮレンズの長さのばらつきを低減することによって、ＧＲＩＮレンズを有する光ファイバ同士を光接続する際の光接続損失の増大を抑制できる光ファイバ、多芯光ファイバ、及び光コネクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態に係る光ファイバは、第１シングルモードファイバと、第１シングルモードファイバよりも大きなモードフィールド径を有する第２シングルモードファイバと、第１シングルモードファイバと第２シングルモードファイバとの間に配置され、第１シングルモードファイバと第２シングルモードファイバとを光学的に接続するＧＲＩＮレンズと、を備える。
【０００８】
本発明の一形態に係る多芯光ファイバは、上記の光ファイバを複数備え、複数の光ファイバは、光ファイバの延在方向と交差する面内方向に並んでいる。
【０００９】
本発明の一形態に係る光コネクタは、上記の光ファイバ又は多芯光ファイバと、光ファイバを保持するフェルールと、を備え、フェルールは、前端面と、第１シングルモードファイバを収容する収容孔と、収容孔から前端面に向かって延びており第２シングルモードファイバを保持する保持孔とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一形態に係る光ファイバ、多芯光ファイバ、及び光コネクタによれば、ＧＲＩＮレンズの長さのばらつきを低減することによって、ＧＲＩＮレンズを有する光ファイバ同士を光接続する際の光接続損失の増大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、一実施形態に係る多芯光ファイバを備える光コネクタの構成を示す断面図である。
【図２】図２は、接続方向から見た光コネクタの正面図である。
【図３】図３は、図１に示す光ファイバの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示す光コネクタの一部を拡大した断面図である。
【図５】図５は、図１に示す光コネクタを備える光接続構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態に係る光ファイバは、第１シングルモードファイバと、第１シングルモードファイバよりも大きなモードフィールド径を有する第２シングルモードファイバと、第１シングルモードファイバと第２シングルモードファイバとの間に配置され、第１シングルモードファイバと第２シングルモードファイバとを光学的に接続するＧＲＩＮレンズと、を備える。
【００１３】
この光ファイバ同士を間隔を空けて光接続する場合、一方の光ファイバの第１シングルモードファイバから出射された光は、ＧＲＩＮレンズによって拡大された後、第２シングルモードファイバを経て、他方の光ファイバに入射する。他方の光ファイバの第２シングルモードファイバに入射した光は、ＧＲＩＮレンズによって第１シングルモードファイバに集光される。上記の光ファイバを備える光コネクタを製造する際には、第２シングルモードファイバ（或いは他の光学部材）の先端面を研磨すれば足り、ＧＲＩＮレンズの先端面を研磨する工程が不要となる。この場合、ＧＲＩＮレンズの先端面を研磨する工程を要する場合と比べて、ＧＲＩＮレンズの長さがばらつく要因を低減できる。ＧＲＩＮレンズの長さのばらつきを低減することで、光ファイバ同士を光接続する場合における光接続損失の増大を抑制できる。
【００１４】
上記の光ファイバでは、ＧＲＩＮレンズは、第１シングルモードファイバ及び第２シングルモードファイバのそれぞれに対して融着接続されていてもよい。この場合、接着剤を用いてＧＲＩＮレンズを各シングルモードファイバに接続した場合とは異なり、高温環境下における接着剤の剥離等の問題が生じないため、ＧＲＩＮレンズを各シングルモードファイバに対してより確実に接続できる。
【００１５】
上記の光ファイバでは、第１シングルモードファイバ、ＧＲＩＮレンズ、及び第２シングルモードファイバのそれぞれの外径は互いに等しくてもよい。この場合、汎用の接続器を用いて、ＧＲＩＮレンズと各シングルモードファイバとを容易に接続できる。
【００１６】
上記の光ファイバでは、ＧＲＩＮレンズは、第２シングルモードファイバと対向する端面を有し、ＧＲＩＮレンズの端面における光のビーム径は、第２シングルモードファイバのモードフィールド径に等しくてもよい。この場合、ＧＲＩＮレンズと第２シングルモードファイバとの間の光接続損失の増大を抑制できる。
【００１７】
上記の光ファイバでは、ＧＲＩＮレンズの長さは、ＧＲＩＮレンズを伝播する光のモード周期の１／２以下であってもよい。上記の光ファイバを備える光コネクタ同士を光接続する場合、ＧＲＩＮレンズの長さが長くなるほど誤差が蓄積し、一方の光ファイバから他方の光ファイバに入射する際の光のずれが発生し易くなる。そこで、ＧＲＩＮレンズの長さを上記の長さに設定することにより、光のずれによる光接続損失の増大を抑制できる。
【００１８】
上記の光ファイバでは、第２シングルモードファイバのモードフィールド径は、２０μｍ以上且つ１００μｍ以下であってもよい。上記の光ファイバを備える光コネクタ同士を光接続する場合、第２シングルモードファイバのモードフィールド径が大きくなるほど、第２シングルモードファイバの開口数が小さくなる。このため、当該モードフィールド径を過剰に大きくすると、光ファイバの角度ずれによる光接続損失の増大を招き易くなる。また、当該モードフィールド径が小さくなるほど、第２シングルモードファイバの開口数が大きくなるので、一方の光ファイバと他方の光ファイバとの距離を小さくすることが考えられる。しかし、この距離を過剰に小さくすると、これらの光ファイバ間で多重反射が生じ得る。そこで、第２シングルモードファイバのモードフィールド径を上述した範囲に設定することによって、角度ずれ又は多重反射による光接続損失の増大を抑制できる。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る多芯光ファイバは、上記の光ファイバを複数備え、複数の光ファイバは、光ファイバの延在方向と交差する面内方向に並んでいる。この多芯光ファイバを光コネクタに実装することによって、光接続損失が抑制された非接触式の多芯光コネクタを実現できる。これにより、複数の光ファイバを同時に光接続する際に、大きな押圧力を不要にすることができる。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る光コネクタは、上記の光ファイバ又は多芯光ファイバと、光ファイバを保持するフェルールと、を備え、フェルールは、前端面と、第１シングルモードファイバを収容する収容孔と、収容孔から前端面に向かって延びており第２シングルモードファイバを保持する保持孔とを有する。
【００２１】
この光コネクタを製造する際には、第２シングルモードファイバ（或いは他の光学部材）の先端面を研磨すれば足り、ＧＲＩＮレンズの先端面を研磨する工程が不要となる。この場合、ＧＲＩＮレンズの先端面を研磨する工程を要する場合と比べて、ＧＲＩＮレンズの長さがばらつく要因を低減できる。ＧＲＩＮレンズの長さのばらつきを低減することで、光ファイバ同士を光接続する際の光接続損失の増大を抑制できる。
【００２２】
上記の光コネクタでは、保持孔は、第２シングルモードファイバを保持しており一定の内径を有する定径部と、定径部と収容孔との間に位置しており定径部から収容孔に向かって拡径するテーパ部とを含み、ＧＲＩＮレンズは、第２シングルモードファイバに対して融着接続されており、ＧＲＩＮレンズと第２シングルモードファイバとの融着部分の最大外径は、定径部の内径よりも大きく、融着部分は、定径部の外側に配置されていてもよい。ＧＲＩＮレンズと第２シングルモードファイバの融着部分には、他の部分よりも太くなる融着太りが発生しやすい。融着部分が定径部よりも太くなると、定径部への融着部分の挿入が困難となり得る。仮に、ＧＲＩＮレンズを光ファイバの先端に配置した場合、ＧＲＩＮレンズの長さは上述したように或る程度の長さに制限されるので、融着太りが発生すると、融着部分が妨げとなってＧＲＩＮレンズを定径部の先端部まで挿入できなくなるおそれがある。一方、定径部の内径を融着部分の外径よりも大きくすると、定径部とＧＲＩＮレンズとのクリアランスが大きくなってしまう。その結果、光ファイバの位置ずれ及び／又は角度ずれが生じ易くなり、光接続損失の増大を招き得る。
【００２３】
これに対し、上述した構成では、ＧＲＩＮレンズを各シングルモードファイバの間に配置すると共に、ＧＲＩＮレンズと第２シングルモードファイバとの融着部分を定径部の外側に配置している。第２シングルモードファイバの長さには、ＧＲＩＮレンズのような制限はないため、第２シングルモードファイバの長さを定径部の長さに応じて長くすることができる。この第２シングルモードファイバの長さを調整することによって、融着部分を定径部の外側に配置した状態で、第２シングルモードファイバを定径部の先端部に至らせることができる。したがって、上述した構成によれば、ＧＲＩＮレンズの長さ及び保持孔の定径部の内径を維持することで光接続損失の増大を抑制できると共に、光ファイバを定径部の先端部まで容易に挿入できる。
【００２４】
上記の光コネクタは、前端面上に設けられるスペーサを更に備え、スペーサの厚さは、５μｍ以上且つ２００μｍ以下であってもよい。この場合、相手側の光コネクタとスペーサを介して光接続する際に、スペーサの厚さによって相手側の光コネクタとの距離が規定される。この距離を大きくする場合、第２シングルモードファイバのモードフィールド径を大きくすることで、第２シングルモードファイバの開口数を小さくすることが考えられる。このため、上記の距離を過剰に大きくすると、光ファイバの角度ずれによる光接続損失の増大を招き易くなる。また、上記の距離を過剰に小さくすると、各光コネクタ間で多重反射が生じ得る。そこで、スペーサの厚さを上述した範囲に設定することによって、角度ずれ又は多重反射による光接続損失の増大を抑制できる。
【００２５】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光ファイバ、多芯光ファイバ、及び光コネクタの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る多芯光ファイバ５を備える光コネクタ２の構成を示す断面図である。図１は、光コネクタ２の接続方向Ｄ１（すなわち多芯光ファイバ５の光軸方向）に沿った断面を示している。図２は、接続方向Ｄ１から見た光コネクタ２の正面図である。光コネクタ２は、フェルール１０と、フェルール１０に挿入される多芯光ファイバ５とを備えている。フェルール１０は、略直方体状の外観を有しており、例えば樹脂によって構成されている。フェルール１０は、接続方向Ｄ１に沿って並ぶ前端面１１及び後端面１２を有する。前端面１１は、フェルール１０の接続方向Ｄ１における一端に配置されており、相手側の光コネクタと対向する。前端面１１は、接続方向Ｄ１に垂直な平面に対して僅かに傾斜（例えば８°以下）する傾斜部分１１ａを含んでいる。後端面１２は、フェルール１０の接続方向Ｄ１における他端に配置されている。
【００２７】
図１に示されるように、フェルール１０は、複数の光ファイバ２０を備える多芯光ファイバ５をまとめて受け入れて収容する収容孔１３と、複数の光ファイバ２０をそれぞれ保持する複数の保持孔１４とを有する。収容孔１３は、後端面１２に開口しており、後端面１２の開口から前端面１１に向かって接続方向Ｄ１に沿って延びている。複数の保持孔１４は、収容孔１３の接続方向Ｄ１における前端面１１側の先端から前端面１１にわたって接続方向Ｄ１に貫通している。各保持孔１４の先端は、前端面１１の傾斜部分１１ａにおいて開口している。図２に示されるように、各保持孔１４の開口は、傾斜部分１１ａにおいて、接続方向Ｄ１と交差（一例では直交）する方向Ｄ２に沿って一列に並んでいる。各保持孔１４の形状は、接続方向Ｄ１に垂直な断面において例えば円形状である。
【００２８】
また、各保持孔１４は、図１に示されるように、一定の内径ｄ１を有する定径部１４ａと、内径ｄ１よりも大きい一定の内径ｄ２を有する定径部１４ｃと、定径部１４ａと定径部１４ｃとの間に設けられるテーパ部１４ｂとを含んでいる。定径部１４ａは、前端面１１の開口からテーパ部１４ｂまで接続方向Ｄ１に沿って延びており、定径部１４ｃは、テーパ部１４ｂから収容孔１３まで接続方向Ｄ１に沿って延びている。定径部１４ａの内径ｄ１は、例えば１２５μｍ〜１２６μｍであり、定径部１４ｃの内径ｄ２は、例えば２００μｍである。テーパ部１４ｂは、定径部１４ａから、収容孔１３側の定径部１４ｃに向かうにつれて徐々に拡径している。テーパ部１４ｂは、光ファイバ２０が定径部１４ａに挿入される際に、光ファイバ２０を定径部１４ａに案内する。
【００２９】
フェルール１０は、図２に示されるように、一対のガイドピン（不図示）がそれぞれ挿入される一対のガイド孔１５を更に有する。ガイドピンは、接続方向Ｄ１に沿って延びる略円柱状の部材であり、相手側の光コネクタ２のフェルール１０との相対位置を固定するために用いられる。各ガイド孔１５は、前端面１１に開口しており、前端面１１の開口から前端面１１とは反対側に向かって接続方向Ｄ１に沿って延びている。各ガイド孔１５の開口は、方向Ｄ２において複数の保持孔１４を挟む両側にそれぞれ配置されている。各ガイド孔１５の形状は、接続方向Ｄ１に垂直な断面において例えば円形状である。
【００３０】
複数の光ファイバ２０は、図１に示されるように、接続方向Ｄ１に沿ってそれぞれ延びている。また、複数の光ファイバ２０は、接続方向Ｄ１と交差する面内方向に並んでいる。具体的には、図２に示されるように、複数の光ファイバ２０は、方向Ｄ２に沿って一列に並んでいる。複数の光ファイバ２０は、フェルール１０の収容孔１３からまとめて挿入され、フェルール１０の複数の保持孔１４にそれぞれ挿入される。各光ファイバ２０は、第１シングルモードファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）２１と、第２ＳＭＦ２２と、ＧＲＩＮレンズ２３とを有している。
【００３１】
第１ＳＭＦ２１は、汎用のＳＭＦである。第１ＳＭＦ２１は、フェルール１０の収容孔１３に収容されている。第２ＳＭＦ２２は、そのモードフィールド径（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）が拡大されたＳＭＦである。第２ＳＭＦ２２は、光ファイバ２０の先端側に配置されている。第２ＳＭＦ２２は、フェルール１０の保持孔１４の定径部１４ａに保持されている。第２ＳＭＦ２２の外径ｄは、定径部１４ｃの内径ｄ２よりも小さく、定径部１４ａの内径ｄ１と同一か或いは僅かに小さい。第２ＳＭＦ２２の先端面２２ｄは、フェルール１０の前端面１１の傾斜部分１１ａから露出している。第２ＳＭＦ２２の先端面２２ｄ及び傾斜部分１１ａは、一括して研磨される。一例では、先端面２２ｄと傾斜部分１１ａとは互いに面一である。第１ＳＭＦ２１及び第２ＳＭＦ２２のそれぞれは、接続方向Ｄ１に沿って延びる円柱形状を呈している。第１ＳＭＦ２１及び第２ＳＭＦ２２のそれぞれの外径ｄは、互いに等しく、例えば１２５μｍである。
【００３２】
ＧＲＩＮレンズ２３は、第１ＳＭＦ２１と第２ＳＭＦ２２との間に配置されており、第１ＳＭＦ２１と第２ＳＭＦ２２とを光学的に接続している。ＧＲＩＮレンズ２３は、第１ＳＭＦ２１と共に収容孔１３に収容されている。ＧＲＩＮレンズ２３は、その中心から外周に向かって屈折率が徐々に減少するような屈折分布を有している。ＧＲＩＮレンズ２３は、例えば透明樹脂又は石英ガラス等の光透過性材料を含んで構成されている。ＧＲＩＮレンズ２３は、クラッドに相当する構成を有していてもよく、当該構成を有していなくてもよい。ＧＲＩＮレンズ２３は、第１ＳＭＦ２１及び第２ＳＭＦ２２と同様、接続方向Ｄ１に沿って延びる円柱形状を呈しており、ＧＲＩＮレンズ２３の外径ｄは、第１ＳＭＦ２１及び第２ＳＭＦ２２のそれぞれの外径ｄと等しい。ＧＲＩＮレンズ２３の光軸は、第１ＳＭＦ２１及び第２ＳＭＦ２２のそれぞれの光軸と一致している。なお、本実施形態において、ある構成の径が「等しい」状態とは、当該径が完全に一致していなくてもよく、当該径に造誤差又は測定誤差の範囲内での誤差が存在していてもよい。
【００３３】
ここで、光ファイバ２０の各構成についてより具体的に説明する。図３は、光ファイバ２０の構成を示す断面図である。第１ＳＭＦ２１は、コア２１ａと、コア２１ａを取り囲むクラッド２１ｂとを含んでいる。第２ＳＭＦ２２は、コア２１ａよりも大きな外径を有するコア２２ａと、コア２２ａを取り囲むクラッド２２ｂとを含んでいる。第１ＳＭＦ２１のＭＦＤは、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤよりも大きい。第１ＳＭＦ２１のＭＦＤが例えば８μｍ以上且つ１０μｍであるのに対し、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤは、例えば２０μｍ以上且つ１００μｍ以下であり、好ましくは４０μｍ以上且つ８０μｍ以下である。一例では、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤは、例えば５０μｍである。各ＳＭＦ２１及び２２のＭＦＤは、各ＳＭＦ２１及び２２を伝搬する光Ｌの強度がピークの１／ｅ２となる実効的なコア径で定義される。なお、本実施形態において、光Ｌの波長は例えば１．３１μｍである。また、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤを大きくする場合、シングルモードを維持するためには、コア２２ａとクラッド２２ｂとの屈折率差を小さくすることが望ましい。
【００３４】
ＧＲＩＮレンズ２３は、第１ＳＭＦ２１の先端面２１ｃと対向（一例では接触）する端面２３ａと、第２ＳＭＦ２２の後端面２２ｃと対向（一例では接触）する端面２３ｂとを含んでいる。端面２３ａ及び２３ｂのそれぞれは、例えば、接続方向Ｄ１に対して垂直である。ＧＲＩＮレンズ２３は、第１ＳＭＦ２１から端面２３ａに入射した光Ｌのビーム径を拡大する。ビーム径が拡大された光Ｌは、第２ＳＭＦ２２を経て外部に出射される。図３に示す例では、ＧＲＩＮレンズ２３は、第１ＳＭＦ２１から端面２３ａに入射した光Ｌをコリメート光（平行光）に変換し、コリメート光に変換された光Ｌが第２ＳＭＦ２２を経て外部に出射される。また、ＧＲＩＮレンズ２３は、第２ＳＭＦ２２から端面２３ｂに入射した光Ｌを第１ＳＭＦ２１のコア２１ａの端面に集光する。
【００３５】
ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ａにおける光Ｌのビーム径は、第１ＳＭＦ２１のＭＦＤと等しく、ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ｂにおける光Ｌのビーム径は、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤと等しい。各端面２３ａ及び２３ｂにおける光Ｌのビーム径は、各ＳＭＦ２１及び２２のＭＦＤと同様の考え方で定義される。すなわち、各端面２３ａ及び２３ｂにおける光Ｌのビーム径は、ＧＲＩＮレンズ２３を伝搬する光Ｌの強度がピークの１／ｅ２となるときの光Ｌのビーム径で定義される。
【００３６】
ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ａに入射した光Ｌは、所定のモード周期で曲折し正弦的に伝搬しながら端面２３ｂに至る。このため、ＧＲＩＮレンズ２３の接続方向Ｄ１における長さｄ３が変化すると、これに応じて端面２３ｂにおける光Ｌのビーム径が変化する。したがって、ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ｂにおける光Ｌのビーム径は、ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３を調整することによって調整される。ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３は、例えば、ＧＲＩＮレンズ２３を伝播する光Ｌのモード周期の１／２以下に設定される。図３に示す例では、ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３は、ＧＲＩＮレンズ２３を伝播する光Ｌのモード周期の１／４に設定されており、例えば０．６６ｍｍである。
【００３７】
ＧＲＩＮレンズ２３は、第１ＳＭＦ２１及び第２ＳＭＦ２２のそれぞれに対して融着接続されている。このようにＧＲＩＮレンズ２３を融着接続すると、ＧＲＩＮレンズ２３と第１ＳＭＦ２１との融着部分Ｐ１、及びＧＲＩＮレンズ２３と第２ＳＭＦ２２との融着部分Ｐ２には、融着による融着太りがそれぞれ生じる。このため、融着部分Ｐ１及び融着部分Ｐ２のそれぞれの最大外径ｄ４は、他の部分の外径ｄよりも大きくなる。融着部分Ｐ１及び融着部分Ｐ２のそれぞれの最大外径ｄ４は、例えば１２６μｍ〜１３５μｍである。
【００３８】
図４は、図１に示す光コネクタ２の一部を拡大した断面図である。図４に示されるように、融着部分Ｐ２の最大外径ｄ４は、保持孔１４の定径部１４ａの内径ｄ１よりも大きい。そして、融着部分Ｐ２は、定径部１４ａの外側、具体的には接続方向Ｄ１において定径部１４ａに対して前端面１１とは反対側に配置されている。より具体的には、第２ＳＭＦ２２の接続方向Ｄ１における長さが定径部１４ａの接続方向Ｄ１における長さよりも長く、第２ＳＭＦ２２とＧＲＩＮレンズ２３との融着部分Ｐ２が定径部１４ｃ若しくは収容孔１３内に配置されている。図４に示す例では、融着部分Ｐ２の最大外径ｄ４は、定径部１４ｃの内径ｄ２と同程度であるが、最大外径ｄ４は、定径部１４ｃの内径ｄ２よりも大きくてもよく、定径部１４ｃの内径ｄ２よりも小さくてもよい。融着部分Ｐ２の最大外径ｄ４が定径部１４ｃの内径と同一か或いは小さい場合には、融着部分Ｐ２は、定径部１４ｃ内に配置されてもよい。
【００３９】
図５は、図１に示す光コネクタ２を含む光接続構造１を示す断面図である。光接続構造１は、接続方向Ｄ１において互いに間隙を空けて対向する一対の光コネクタ２と、一対の光コネクタ２の間に配置されるスペーサ３０とを備える。光接続構造１において、一方の光コネクタ２と他方の光コネクタ２との相対的な位置合わせは、各光コネクタ２の一対のガイド孔１５（図２参照）にそれぞれ挿入される一対のガイドピンによって行われる。
【００４０】
スペーサ３０は、開口部３０ａを有する板状を呈しており、前端面１１上に設けられている。開口部３０ａは、一方の光コネクタ２の複数の保持孔１４からそれぞれ露出する複数の第２ＳＭＦ２２の先端面２２ｄと、他方の光コネクタ２の複数の第２ＳＭＦ２２の先端面２２ｄとの間に延びる複数の光路を通過させる。スペーサ３０は、一方の光コネクタ２の前端面１１と、他方の光コネクタ２の前端面１１との間に挟まれることにより、各前端面１１同士の間隔を規定している。具体的には、スペーサ３０の一方の面が、一方の光コネクタ２の前端面１１の傾斜部分１１ａに当接し、スペーサ３０の他方の面が、他方の光コネクタ２の前端面１１の傾斜部分１１ａに当接している。スペーサ３０の厚さｄ５を調整することにより、一方の光コネクタ２の傾斜部分１１ａと、他方の光コネクタ２の傾斜部分１１ａとの間隙が調整される。スペーサ３０の厚さｄ５は、例えば５μｍ以上且つ２００μｍ以下である。
【００４１】
スペーサ３０は、一方の光コネクタ２の傾斜部分１１ａに接合されている。スペーサ３０と傾斜部分１１ａとの接合は、例えば接着剤を介した接着、又は溶着により行われる。なお、スペーサ３０は、他方の光コネクタ２の傾斜部分１１ａに接合されていてもよい。或いは、スペーサ３０は、一方の光コネクタ２の傾斜部分１１ａに接合される部分と、他方の光コネクタ２の傾斜部分１１ａに接合される部分とに分割されていてもよい。また、光コネクタ２の前端面１１の一部又は全部には、反射防止膜又はナノ凹凸構造が設けられてもよい。この場合、反射防止膜又はナノ凹凸構造は、例えば、前端面１１においてスペーサ３０が当接しない部分、すなわち前端面１１の傾斜部分１１ａを除く部分に設けられる。スペーサ３０の構成材料としては特に制限はなく種々の材料を用いることが可能である。例えば、スペーサ３０は、樹脂製であってもよく、金属製であってもよい。
【００４２】
以上の構成を有する光接続構造１では、一方の光コネクタ２の第１ＳＭＦ２１から出射された光Ｌは、ＧＲＩＮレンズ２３によって拡大（図３に示す例では、コリメート光に変換）された後、第２ＳＭＦ２２を経て、他方の光コネクタ２に向かって直進する。その後、光Ｌは、他方の光コネクタ２の第２ＳＭＦ２２を経て、他方の光コネクタ２のＧＲＩＮレンズ２３に入射する。他方の光コネクタ２のＧＲＩＮレンズ２３に入射した光Ｌは、該ＧＲＩＮレンズ２３によって他方の光コネクタ２の第１ＳＭＦ２１に集光される。これにより、一方の光コネクタ２と他方の光コネクタ２とが互いに光接続される。
【００４３】
続いて、以上の構成を有する光コネクタ２の製造方法について説明する。まず、光ファイバ２０を構成する第１ＳＭＦ２１、第２ＳＭＦ２２、及びＧＲＩＮレンズ２３をそれぞれ準備する。その後、第１ＳＭＦ２１を所定の長さに切り出し、第１ＳＭＦ２１の先端面２１ｃをＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ａに対向させる。次に、第１ＳＭＦ２１の先端面２１ｃとＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ａとを融着接続した後、ＧＲＩＮレンズ２３を所定の長さに切り出す。このとき、ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３が、例えば、ＧＲＩＮレンズ２３を伝播する光Ｌのモード周期の１／２以下（本実施形態では光Ｌのモード周期の１／４）となるように、ＧＲＩＮレンズ２３を切り出す。次に、ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ｂを第２ＳＭＦ２２の後端面２２ｃに対向させ、ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ｂと第２ＳＭＦ２２の後端面２２ｃとを融着接続した後、第２ＳＭＦ２２を所定の長さに切り出す。このとき、第２ＳＭＦ２２の長さが定径部１４ａの長さよりも長くなるように、第２ＳＭＦ２２を切り出す。これにより、光ファイバ２０が得られる。
【００４４】
次に、複数の光ファイバ２０をフェルール１０の後端面１２側から収容孔１３に挿入し、複数の保持孔１４にそれぞれ挿入する。このとき、第１ＳＭＦ２１及びＧＲＩＮレンズ２３は、収容孔１３に収容され、第２ＳＭＦ２２は、保持孔１４の定径部１４ａに保持される。そして、ＧＲＩＮレンズ２３と第２ＳＭＦ２２との融着部分Ｐ２は、保持孔１４の定径部１４ａの外側、例えば収容孔１３内に配置される。次に、接着剤を用いて光ファイバ２０をフェルール１０内に固定した後、フェルール１０の前端面１１の傾斜部分１１ａに相当する部分を研磨する。これにより、光コネクタ２が得られる。
【００４５】
以上に説明した、本実施形態に係る光ファイバ２０、多芯光ファイバ５、及び光コネクタ２によって得られる効果について説明する。光ファイバ２０を備える光コネクタ２を製造する際には、第２ＳＭＦ２２の先端面２２ｄを研磨すれば足り、ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ａ又は２３ｂを研磨する工程が不要となる。この場合、ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ａ又は２３ｂを研磨する工程を要する場合と比べて、ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３がばらつく要因を低減できる。ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３のばらつきを低減することで、光コネクタ２同士を光接続する際の光接続損失の増大を抑制できる。
【００４６】
本実施形態に係る光ファイバ２０では、ＧＲＩＮレンズ２３は、第１ＳＭＦ２１及び第２ＳＭＦ２２のそれぞれに対して融着接続されている。この構成によれば、接着剤を用いてＧＲＩＮレンズ２３を各ＳＭＦ２１及び２２に接続した場合とは異なり、高温環境下における接着剤の剥離等の問題が生じないため、ＧＲＩＮレンズ２３を各ＳＭＦ２１及び２２に対してより確実に接続できる。
【００４７】
本実施形態に係る光ファイバ２０では、第１ＳＭＦ２１、ＧＲＩＮレンズ２３、及び第２ＳＭＦ２２のそれぞれの外径ｄは互いに等しい。これにより、汎用の接続器を用いて、ＧＲＩＮレンズ２３と各ＳＭＦ２１及び２２とを容易に接続できる。
【００４８】
本実施形態に係る光ファイバ２０では、ＧＲＩＮレンズ２３は、第２ＳＭＦ２２と対向する端面２３ｂを有し、ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ｂにおけるビーム径は、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤに等しい。これにより、ＧＲＩＮレンズ２３と第２ＳＭＦ２２との間の光接続損失の増大を抑制できる。
【００４９】
本実施形態に係る光ファイバ２０では、ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３は、ＧＲＩＮレンズ２３を伝播する光Ｌのモード周期が１／２以下である。光ファイバ２０を備える光コネクタ２同士を光接続する際、ＧＲＩＮレンズ２３の長さが長くなるほど誤差が蓄積し、一方の光ファイバ２０から他方の光ファイバ２０に入射する際の光Ｌのずれが発生し易くなる。そこで、ＧＲＩＮレンズ２３の長さを上述した長さｄ３に設定することにより、上述した光Ｌのずれによる光接続損失の増大を抑制できる。
【００５０】
本実施形態に係る光ファイバ２０では、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤは、２０μｍ以上且つ１００μｍ以下である。光コネクタ２同士を光接続する際、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤが大きくなるほど、第２ＳＭＦ２２の開口数が小さくなる。このため、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤを過剰に大きくすると、光ファイバ２０の角度ずれによる光接続損失の増大を招き易くなる。また、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤが小さくなるほど、第２ＳＭＦ２２の開口数が大きくなるので、一方の光ファイバ２０と他方の光ファイバ２０との距離を小さくすることが考えられる。しかし、この距離を過剰に小さくすると、これらの光ファイバ２０間で多重反射が生じ得る。そこで、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤを上述した範囲に設定することによって、角度ずれ又は多重反射による光接続損失の増大を抑制できる。
【００５１】
本実施形態に係る多芯光ファイバ５は、複数の光ファイバ２０を備えており、複数の光ファイバ２０は、方向Ｄ２に沿って並んでいる。多芯光ファイバ５を光コネクタ２に実装することによって、光接続損失が抑制された非接触式の多芯光コネクタを実現できる。その結果、複数の光ファイバ２０を同時に光接続する際に、大きな押圧力を不要にすることができる。
【００５２】
本実施形態に係る光コネクタ２は、複数の光ファイバ２０と、複数の光ファイバ２０を保持するフェルール１０と、を備え、フェルール１０は、前端面１１と、第１ＳＭＦ２１を収容する収容孔１３と、収容孔１３から前端面１１に向かって延びており第２ＳＭＦ２２を保持する保持孔１４とを有する。
【００５３】
光コネクタ２の製造の際には、第２ＳＭＦ２２の先端面２２ｄを研磨すれば足り、ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ａ又は２３ｂを研磨する工程が不要となる。この場合、ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ａ又は２３ｂを研磨する工程を要する場合と比べて、ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３がばらつく要因を低減できる。ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３のばらつきを低減することで、光ファイバ２０同士を光接続する際の光接続損失の増大を抑制できる。
【００５４】
本実施形態に係る光コネクタ２では、保持孔１４は、第２ＳＭＦ２２を保持しており一定の内径ｄ１を有する定径部１４ａと、定径部１４ａと収容孔１３との間に位置しており定径部１４ａから収容孔１３に向かって拡径するテーパ部１４ｂとを含み、ＧＲＩＮレンズ２３は、第２ＳＭＦ２２に対して融着接続されており、ＧＲＩＮレンズ２３と第２ＳＭＦ２２との融着部分Ｐ２の最大外径ｄ４は、定径部１４ａの内径ｄ１よりも小さく、融着部分Ｐ２は、定径部１４ａの外側に配置されている。ＧＲＩＮレンズ２３と第２ＳＭＦ２２の融着部分Ｐ２には、他の部分よりも太くなる融着太りが発生しやすい。融着部分Ｐ２が定径部１４ａよりも太くなると、定径部１４ａへの融着部分Ｐ２の挿入が困難となり得る。仮に、ＧＲＩＮレンズを光ファイバの先端に配置した場合、ＧＲＩＮレンズの長さは上述したように或る程度の長さに制限されるので、融着太りが発生すると、融着部分が妨げとなってＧＲＩＮレンズを定径部１４ａの先端部まで挿入できなくなるおそれがある。一方、定径部１４ａの内径を融着部分の外径よりも大きくすると、定径部１４ａとＧＲＩＮレンズとのクリアランスが大きくなってしまう。その結果、光ファイバの位置ずれ及び／又は角度ずれが生じ易くなり、光接続損失の増大を招き得る。
【００５５】
これに対し、上述した構成では、ＧＲＩＮレンズ２３を各ＳＭＦ２１及び２２の間に配置すると共に、ＧＲＩＮレンズ２３と第２ＳＭＦ２２との融着部分Ｐ２を定径部１４ａの外側に配置している。第２ＳＭＦ２２の長さには、ＧＲＩＮレンズ２３のような制限はないため、第２ＳＭＦ２２の長さを定径部１４ａの長さに応じて長くすることができる。第２ＳＭＦ２２の長さを調整することによって、融着部分Ｐ２を定径部１４ａの外側に配置した状態で、第２ＳＭＦ２２の先端面２２ｄを定径部１４ａの先端に配置することができる。したがって、上述した構成によれば、ＧＲＩＮレンズ２３の長さｄ３及び保持孔１４の定径部１４ａの内径ｄ１を維持することで光接続損失の増大を抑制できると共に、光ファイバ２０を定径部１４ａの先端部まで容易に挿入できる。
【００５６】
本実施形態に係る光コネクタ２は、前端面１１上に設けられるスペーサ３０を更に備え、スペーサ３０の厚さｄ５は、５μｍ以上且つ２００μｍ以下であってもよい。この場合、相手側の光コネクタ２とスペーサ３０を介して光接続する際に、スペーサ３０の厚さｄ５によって相手側の光コネクタ２との距離が規定される。この距離を大きくする場合、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤを大きくすることで、第２ＳＭＦ２２の開口数を小さくすることが考えられる。このため、上記の距離を過剰に大きくすると、光ファイバ２０の角度ずれによる光接続損失の増大を招き易くなる。また、上記の距離を過剰に小さくすると、各光コネクタ２間で多重反射が生じ得る。そこで、スペーサ３０の厚さｄ５を上述した範囲に設定することによって、角度ずれ又は多重反射による光接続損失の増大を抑制できる。
【００５７】
本発明による光ファイバ２０及び光コネクタ２は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、ＧＲＩＮレンズ２３と各ＳＭＦ２１及び２２との接続方法は、融着接続に限られない。例えば、ＧＲＩＮレンズ２３と各ＳＭＦ２１及び２２とを接着剤を用いて接続してもよい。また、上述した実施形態では、複数の光ファイバ２０を備えた多芯光ファイバ５に本発明を適用しているが、本発明は単芯光ファイバにも適用可能である。
【００５８】
また、第１ＳＭＦ２１、ＧＲＩＮレンズ２３、及び第２ＳＭＦ２２のそれぞれの外径は互いに異なっていてもよい。或いは、第１ＳＭＦ２１の外径、ＧＲＩＮレンズ２３の外径、及び第２ＳＭＦ２２の外径のうち、２つの外径のみが互いに等しくてもよい。ＧＲＩＮレンズ２３の端面２３ｂにおけるビーム径は、第２ＳＭＦ２２のＭＦＤとは異なってもよい。ＧＲＩＮレンズ２３の長さは、ＧＲＩＮレンズ２３を伝播する光Ｌのモード周期の１／２よりも大きくてもよい。保持孔１４は、定径部１４ｃ及びテーパ部１４ｂを含んでいなくてもよい。この場合、定径部１４ａは、前端面１１から収容孔１３の先端まで貫通してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…光接続構造、２…光コネクタ、１０…フェルール、１１…前端面、１３…収容孔、１４…保持孔、１４ａ，１４ｃ…定径部、１４ｂ…テーパ部、２０…光ファイバ、２３…ＧＲＩＮレンズ、２３ａ，２３ｂ…端面、３０…スペーサ、ｄ…外径、ｄ１，ｄ２…内径、ｄ３…長さ、ｄ４…最大外径、ｄ５…厚さ、Ｌ…光、Ｐ１，Ｐ２…融着部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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