(57)【要約】【解決手段】本発明の光コネクタは、ポリマ導波路（１０１）を受容する少なくとも１個の縦孔（２０３）を有する光端面（２０４）を有するフェルール（２０２）と、少なくとも１個の縦孔内の少なくとも１個のポリマ導波路（１０１）とを具備する。ポリマ導波路（１０１）は、フェルール（２０２）の端面に位置する光部品に光結合するための光端面を有する。少なくとも１個のポリマ導波路（１０１）の端面には、導波路（１０１）より高い硬度を有する膜（３０１）が配置される。
2013545147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマ製導波路（１０１）を受容する少なくとも１個の縦孔（２０３）を有する端面（２０４）を有するフェルール（２０２）と、
前記少なくとも１個の縦孔内の少なくとも１本の前記ポリマ製導波路であって、前記フェルールの前記端面に位置する光部品に光結合する端面を有する前記ポリマ製導波路と、
前記少なくとも１本のポリマ製導波路の前記端面上に配置される膜（３０１）と
を具備することを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
前記膜は前記導波路より高い硬度を有することを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
【請求項３】
前記ポリマ製導波路の前記端面は平坦ではなく、
前記膜は、柔軟性を有すると共に、前記ポリマ製導波路の前記端面の平坦でない部分を埋めて前記少なくとも１本のポリマ製導波路及び前記膜間の空隙をなくすことを特徴とする請求項２記載の光コネクタ。
【請求項４】
前記光コネクタは、前記フェルールの前記端面で光結合する端面を有する複数の前記ポリマ製導波路を具備し、
前記膜は、全ての前記ポリマ製導波路の前記端面上に配置される単一切片の膜からなることを特徴とする請求項３記載の光コネクタ。
【請求項５】
前記ポリマ製導波路の前記端面及び前記膜間に接着剤（３０２）をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の光コネクタ。
【請求項６】
前記接着剤は、前記膜の一面に塗布された接着剤層からなることを特徴とする請求項５記載の光コネクタ。
【請求項７】
前記膜は65〜90のショア高度を有することを特徴とする請求項６記載の光コネクタ。
【請求項８】
前記膜は5〜20μｍの厚さを有することを特徴とする請求項７記載の光コネクタ。
【請求項９】
前記膜は10〜15μｍの厚さを有し、
前記接着剤は約5μｍの厚さを有することを特徴とする請求項８記載の光コネクタ。
【請求項１０】
前記膜は、前記フェルールの前記端面及び前記複数のポリマ製導波路の前記端面に接着されることを特徴とする請求項４記載の光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファイバ光学に関する。特に、本発明は、比較的柔らかい端面を有するポリマ光導波路等の光伝送手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ及び光導波路等の光伝送手段は、短距離及び長距離の双方においてデータ伝送するために広く用いられている。このような光伝送手段は、光伝送手段の端面を別の光部品の光インタフェースに嵌合させることができる光コネクタに接続されることが多い。光インタフェースは、別の光コネクタ内、或いは光伝送手段を通って受信される光を検出する光検出器を有する光受信器や光伝送手段内に光を入射するレーザ送信器又はＬＥＤを有する光送信器等の光機器又は光電機器内の別の光伝送手段の端面であってもよい。「光部品」とは、導波路が光結合される光部品又は光電部品を指す。例えば、光部品は別のコネクタであってもよい。ここで、「相手コネクタ」は光導波路又は光ファイバ等の追加の光伝送手段を含むか、又は光機器または光電機器（例えば、追加フィルタやドロップフィルタ、アレー導波路回折格子（ＡＷＧ）、スプリッタやカプラ、減衰器等の受動デバイスや、光増幅器、送信器、受信器及びトランシーバ等の能動デバイス）であってもよい。光部品は、フェルールの嵌合面を受容して導波路への又は導波路からの光を光結合するよう構成された嵌合面を具備するのが代表的である。
【０００３】
典型的には、光伝送手段を終端させるコネクタは、光伝送手段の端面に、嵌合面に対する押圧を生じさせるよう設計される。
【０００４】
さらに、光伝送手段の端面は、光伝送手段の光コアの全体にわたって嵌合面に接触し、光伝送手段及び他の光部品間の光結合を最大にするために間に間隙が殆ど無いようにするよう、可能な限り平滑且つ平坦となることが最も望ましい。また、２個の嵌合面は、間隙を防ぐために可能な限り並行状態で近接すべきである。引っ掻き傷及び不十分な研磨面は、挿入損失を著しく増大させると共に光結合を低下させるおそれがある。というのは、光路における空気は（真空の場合であっても）、空気（又は真空）の屈折率及び光伝送手段の屈折率の著しい差異のため、インタフェースにわたって光損失を実質的に増大させる可能性があるからである。間隙は、インタフェースにわたって屈折率すなわち戻り損失を実質的に増大させる。従って、光コネクタにおける光伝送手段の端面は、レーザ切断（laser cleaving）や研磨等により、可能な限り平滑且つ平坦にするのが代表的である。
【０００５】
研磨は、比較的コスト高で、時間がかかり、特別且つ高価な機器を要する。さらに、典型的にはポリマ製導波路が大きな断面（例えば、250μｍ）を有するので、ポリマ製導波路を十分に平坦且つ平滑にレーザ切断することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さらに、多くの光コネクタは、複数の光ファイバを具備する光ケーブルを終端する。例えば、本出願人であるタイコ・エレクトロニクス・コーポレイションは、１個のコネクタ内に４８個の光伝送手段を終端するよう構成されたＭＴ型光コネクタを製造している。従って、コネクタ（すなわち、長手方向の最前端を有するコネクタ）内の最長光伝送手段が他の光部品の嵌合面と接触するが短いファイバが嵌合面と接触することを防止するという状況を回避するために、光伝送手段の端面が縦方向に同一の広がりを持つように、すなわち可能な限り共平面となるように、多光伝送コネクタ内で全部の光伝送手段を終端することが目標である。というのは、長いファイバの端面が嵌合面に当接することは他の全ファイバの前進を止めるからである。にもかかわらず、ファイバが終端され、研磨され、切断される精密さに依存して、複数の光伝送手段を有するコネクタ内の最短ファイバが嵌合面と接触せず、間に望ましくない空隙が残ることは珍しいことではない。
【０００７】
従来の光ファイバは、やや硬く、製造中及び現場での取扱い中に特に引っ掻き傷がつき易い訳ではないガラスから製造される。しかし、ポリマ製のより新しい導波路や他の光伝送手段は従来のガラス製光ファイバよりずっと柔らかいので、効果的に研磨することは極めて困難であり、通常の使用中に引っ掻き傷がつき易い。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、ポリマ製の光導波路の端面は、導波路自体よりも硬いが、導波路の端面の溝引っ掻き傷、溝及び他の非平面を埋めるのに十分な弾性を有する膜でコーティングされる。さらにもっと、単一の連続した膜を用いてコネクタ内の複数のポリマ製導波路の端面を保護することも、全導波路の有効嵌合面を共平面にする（すなわち縦方向に同一の広がりを持つ）ことに資する。また、膜に引っ掻き傷が生じた場合、導波路又はコネクタ全体の交換を要することなく、膜を剥がして交換することができる。複数のファイバを終端するコネクタにおいて、単一の膜は、コネクタのフェルール内の全ての光伝送手段の端面を覆うように、コネクタフェルールの端面上に取り付けられる。
【０００９】
本発明に係る光コネクタは、ポリマ製導波路を受容する少なくとも１個の縦孔を有する光端面を有するフェルールと、少なくとも１個の縦孔内の少なくとも１本のポリマ製導波路とを具備する。ポリマ製導波路は、フェルールの端面に位置する光部品に光結合するために提供される光端面を有する。導波路より高い硬度を有する膜は、少なくとも１本のポリマ製導波路の端面上に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ポリマ製導波路の典型的な層の断面を示す図である。
【図２】図１に示された４８本のポリマ製光導波路を有するケーブルを終端するＭＴ型フェルールを示す斜視図である。
【図３】本発明の原理に従った、図２のコネクタの光伝送手段を終端するための膜片を示す斜視図である。
【図４】膜が取り付けられた後の図２のコネクタを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明を例示により説明する。
【００１２】
図１は、光コネクタにより終端された光ケーブル内で光伝送手段を形成するポリマ製導波路の典型的な層３００の断面を示す斜視図である。層３００は、ポリマ製の機械的支持層３０６上に支持された平坦クラッド３０４内に埋め込まれた１２本の平行な光導波路１０１を具備する。導波路は、印刷回路基板及び半導体の製造に関連して一般的なエピタキシャル層工程を用いて平坦に製造されるのが典型的である。例えば、第１クラッド層３０４ａは、機械的支持層３０６の上面に配置される。次に、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて、複数の帯状の導波路コア材料が第１クラッド層３０４ａの上面に付着されて導波路１０１を形成する。例えば、フォトレジスト層は、第１クラッド層３０４ａ上に付着され、所望パターンの導波路１０１（代表的には複数の平行な帯状物）に対応するフォトリソグラフィマスクを通して現像される。次に、典型的には当初は液体であるポリマ製導波路コア材料が層上に付着され、パターン化工程を通して前工程でフォトレジストが除去された空隙帯を埋めると共に残余の現像されたフォトレジストを覆う。そして、ポリマが硬化される。次に、残余のフォトレジストが洗い流され、その上に付着したポリマ製導波路コア材料が取り除かれるが、フォトレジストが前工程で除去された空隙帯内で第１クラッド層３０４ａに直接付着した硬化後のポリマ製導波路コア材料を残す。次に、第１クラッド層３０４ａ及び導波路１０１上に第２クラッド層３０４ｂが付着される。
【００１３】
図１及び上述したこのようなポリマ製導波路層の製造方法は、ポリマ製光伝送手段を製造する典型的な一方法に過ぎない。他の方法も公知であり、本発明が任意の形態のポリマ製光伝送手段、ついでに言えば別の光部品への終端や光結合の目的のために所望のものより柔らかい材料製の任意の形態の光伝送手段に関連して実施可能であることを当業者であれば理解されたい。
【００１４】
ポリマ製導波路が製造されるポリマ材料は、ガラスファイバ及びガラス製導波路より柔らかい傾向にある。このため、そのポリマ材料は、製造中、特に研磨や、ミクロトーミング、又は他の切断工程中に、引っ掻き傷や溝が生じ易い。特に、研磨工程中に、ポリマのより柔らかい性質のため、研磨に用いられる研磨材がポリマ製導波路の端面に詰まることは珍しくない。また、ミクロトーミング工程で柔らかいポリマ製導波路端面に引っ掻き傷や溝を残すことも珍しくない。さらに、現場で光接続する場合、接続される光伝送手段の光端面間に埃や他の粒子が詰まるおそれがある。典型的には、粒子は、その硬度のためガラス製光伝送手段の端面にくっつく傾向はないが、柔らかいポリマ製光伝送手段の端面にはくっつく傾向がある。このような粒子は、それらが入り込む光路内で光を遮り反射するばかりでなく、光伝送手段の端面に引っ掻き傷や溝を生じさせ得るので、光インタフェースにわたって挿入損失を増大させるおそれがある。さらにもっと、ポリマ製光伝送手段の端面及び別の光部品間に捕捉された粒子は、光伝送手段の端面が、光結合する他の光部品と接触させないおそれがある。事実、光路に粒子が存在する光伝送手段のみならず、多光伝送コネクタにおいても、他の周囲の光伝送手段の端面が、嵌合することを想定された光部品と接触させないおそれがあることは本当である。
【００１５】
このため、本発明によれば、ポリマ製導波路の端面は、好適にはポリマ製導波路自体より硬い材料の膜で覆われるので、引っ掻き傷及び溝に対してより抗すると共に埃及び他の粒子を引き付ける傾向が小さい。膜は、膜に覆われるポリマ製導波路より硬いが、好適には、光伝送手段端面及び膜間の間隙を最小にするか無くすように覆っていたポリマ製導波路の端面の溝及び引っ掻き傷を埋めるのに十分な柔軟性を依然として有する。同様に、このような膜の単一片を用いて単一コネクタの複数のポリマ製光伝送手段を終端することにより、膜は、複数の導波路の端面の縦方向外延性（同一の広がりを持つこと）における差異を補正し補償することをさらに補助する。さらに、膜の柔軟性は、導波路が光結合する光部品の嵌合面及び膜間の空隙が無いことさえもさらに保証する。また、膜に引っ掻き傷が生じた場合、導波路又はコネクタ全体の交換を要することなく、膜を剥がして交換することができる。
【００１６】
本発明に一実施形態において、膜は、コネクタ内の導波路の端面に取り付けられた切片の形態である。本発明の一実施形態において、単一切片の膜は、内部に１本以上のポリマ製導波路を有するフェルールの端面に取り付けられる。従って、単一切片の膜は、コネクタ内の全てのファイバの端面を覆う。
【００１７】
一実施形態において、膜は、接着剤により導波路の端面に取り付けられる。光が通過しなければならないような光応用分野に適するようにするために、適当な接着特性、透明性及び屈折率を有する様々の接着剤が光結合の技術分野では周知である。引っ掻き傷が生じた場合に膜を交換することが望ましいので、別の望ましい特性は、膜を新たな膜に交換する必要がある場合にポリマ製光伝送手段の端面から接着剤を容易に除去できることである。例えば、アルコールに容易に溶解する接着剤が好適である。いかなる広い範囲の接着剤も本発明に従って使用することができる。適当な接着剤の例として、エポキシ樹脂、アクリル接着剤、嫌気性の感圧接着剤等が挙げられる。これらの接着剤は、紫外線（ＵＶ）、熱、又はその両方によって硬化可能であってもよい。Ｅｐｏｔｅｋ  ＯＧ１４２−１３、ＯＧ１４６及びＵＶ０１１４（エポキシテクノロジー社から市販）、ＯＰＴＯＣＡＳＴ３５５３、ＨＭ及びＵＴＦ（エレクトロニックマテリアル社から市販）を含む多数のＵＶ／熱硬化型接着剤が市販されている。
【００１８】
一実施形態において、膜は、その一面に既に付着した１層の接着剤を含む積層の一部としてコネクタフェルールに供給される。例えば、膜は、第１の膜層、膜の一面に接着された第２の接着剤層、及び第２の接着剤層を覆う第３の裏打ち層を具備する積層としてポリマ製導波路の端面に取り付けられる現場に提供される。この第３層は、導波路の端面に関層を取り付ける直前に引き剥がすことができる。
【００１９】
一実施形態において、接着剤自体は、柔軟性を有すると共に、導波路の端面の溝又は引っ掻き傷を埋める機能の少なくとも一部を有する。
【００２０】
一実施形態において、膜は、ポリマ製導波路のショア硬度よりも硬いショア高度を有するが、前述した理由のため、依然として若干柔軟性を有する。例えば、ポリマ製導波路は、目下のところ約25〜60のショアＤ硬度を有するのが代表的である。このため、膜は、好適には65〜90、より好適には65〜70、さらに好適には約70のショア高度を有する。
【００２１】
代表的には、接続部の全域で光損失を最小にすることが望ましい。このため、膜は、接着剤と同様に可能な限り透明であり、膜が実装されるポリマ製導波路の屈折率に可能な限り近い屈折率を有することが望ましい。実施形態によっては、柔軟膜の光学指数（optical index）は、多モード導波路の光学指数と約10％以下だけ異なるべきである。好適には、光学指数は、導波路の光学指数から３％以下、より好適には２％以下だけ異なる。シングルモードの実施形態については、膜の光学指数は、５％以下、より好適には１％以下、さらに好適には0.5％以下だけ導波路の光学指数から異なることが好ましい。
【００２２】
実際の指数という観点から、膜は約1.35〜1.63の光学指数を有する。当業者であれば理解するであろうが、望ましい光学指数の範囲は、コネクタに収容されているポリマ製導波路がマルチモード導波路かシングルモード導波路かに依存して少なくともいくらか異なる。マルチモードの或る実施形態によれば、膜は約1.35〜1.63の光学指数を有する。この膜の光学指数は、好適には約1.44〜1.53、より好適には約1.46〜1.53である。シングルモードの或る実施形態によれば、膜は約1.40〜1.54の光学指数を有する。この膜の光学指数は、好適には約1.45〜1.50、より好適には約1.46〜1.475である。
【００２３】
また、膜は、組立中及び他の光部品との接続の際に、裂け又は破裂を回避し、光部品の嵌合面への複数の接続に耐えるのに十分な抗張力を有するべきである。例えば、嵌合面は、コネクタの別の光部品との結合の際に、膜に引っ掻き傷を生じさせ又は破裂させ得るガラス製光ファイバ又は他の鋭利な部品を有してもよい。実際、膜は、取付け中又は取付け後の通常の取扱いの際に破片により損傷を受ける可能性がある。従って、好適な一実施形態において、膜は100Ｎ/mm2より大きな抗張力を有する。
【００２４】
本発明の原理に従った用途で使用するための膜の厚さは、例えば光伝播、膜全域の損失、膜の抗張力、及び膜の柔軟性を含む多数の矛盾する要素を最適化するよう選択されるべきである。一般に、薄い膜は低い透過損失を示す。しかし、前述したように、膜は、コネクタの他の光部品との結合の際に損傷を受けないように容認可能な抗張力を有し、ポリマ製光伝送手段の端面から破損又は剥離が生ずることなく数百回の結合に耐えることを保証するのに十分に厚くあるべきである。
【００２５】
膜は、十分な強度を有すると共に光接続部の縦方向に十分な柔軟性を与える厚さであるべきである。このため、５μｍ以上の厚さを有する膜が望ましい。他方、膜は、膜を通過する光が制限されずに伝播するため、厚過ぎることなく製造されるべきである。膜が厚すぎる場合、所与のチャンネルにおける挿入損失の他にチャンネル間のクロストークを生ずるおそれがある。25μｍ未満、好適には20μｍ未満の厚さが望ましい。実施形態によれば、膜及び接着剤は、合計で約５〜25μｍの厚さを有する。好適には、厚さは、約10〜20μｍ、好適には10μｍの厚さの膜層と５μｍの厚さの接着剤層とからなる約15μｍである。
【００２６】
フェルールコネクタは、例えばライトレイＭＰＸコネクタ又はＭＴＯコネクタであるＭＴ型コネクタであってもよい。多導波路フェルールコネクタの他に、本発明は、ＭＵコネクタ、ＬＣコネクタ、ＳＴコネクタ、ＦＣコネクタ及びＳＣコネクタ等の単一フェルールコネクタで実施してもよい。また、本発明は、現場取付け可能なコネクタに特によく適する。本明細書で使用されているように、「現場取付け可能なコネクタ」の用語は一般に、現場で、すなわちコネクタが特定接続用途に使用される現場で少なくとも部分的に組み立てられる任意の光コネクタを指す。
【００２７】
膜は、幅広い範囲の材料で形成されてもよい。適当な材料の例には、例えばポリプロピレン、特に二軸延伸ポリプロピレン等のポリアルキレン、ポリイミド、フッ化ポリイミド、ポリエステル、ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等が含まれる。好適実施形態によれば、本発明の膜はポリプロピレン膜である。というのは、ポリプロピレン膜は、光通信で典型的に使用される波長、すなわち、850〜1630ｎｍの波長に対して透明であるからである。前述の多様な適当な材料は市販されており、例えば、ＫｏｐａＡＣポリプロピレン膜（スペツィアルパーピエルファブリーク・オベールシュミッテン社から市販）、キナール（登録商標）膜（アベリーデニッソンから市販）、ポリエステル膜（デュポン社から市販）、ダーテック（登録商標）ナイロン膜（デュポン社から市販）が含まれる。
【００２８】
本発明に使用する特に適当な一つの膜は、（株）巴川製紙所から市販されているフィットウェル（登録商標）膜である。この製品は、接着剤付き小さな長切片すなわちシールと、さらに切断を要することなくＭＴ型フェルール及び他のフェルールの端面に直接取り付けられる適当な寸法で貼付前に引き剥がすことができる裏打ちフィルムとして包装済みで市販されている。また、米国特許第７４２２３７５号明細書は、本発明で使用するのに適当な膜を開示する。
【００２９】
本発明の原理に従った一例の組立方法において、図２を参照すると、フェルール２０２は少なくとも１個の縦孔２０３を有し、ポリマ製導波路１０１はフェルール２０２内に組み込まれ、ポリマ製導波路の端面はミクロトーム切断等により切断され、導波路の粗い端面が形成される。好適には、導波路１０１は研磨されたりレーザ切断されたりしないので、コスト及び作業時間を著しく削減するという結果になる。さらに、研磨工程を無くすことはまた、研磨機器からの研磨材粒子がポリマ製導波路の端面に詰まる可能性を無くす。次に、図３を参照すると、硬質膜３０１、積層切片３００の一面の接着剤層３０２、及び膜の接着剤側を覆う裏打ち層３０３を具備する積層切片３００は、フェルール２０２に提供される。裏打ち層３０３は、（図３に部分的に図示されるように）切片３００から除去され、その後、図４に示されるように膜３０１の接着剤側がフェルール２０２の端面に押圧され、図４に示されるようにポリマ製導波路１０１の端面全てを覆う。膜３０１は、導波路、及び穴２０３内で導波路を取り囲むクラッド及び基材のみを覆ってもよい。しかし、図示の実施形態において、膜切片３０１は穴より大きいので、膜切片３０１の縁はフェルールの端面２０４に接触し、膜切片３０１は導波路１０１に加えてフェルール２０２に接着するようになる。
【００３０】
ポリマ製導波路の端面に膜を取り付ける工程はフェルールの端面に接着剤側を押圧するだけの簡単な工程であるが、膜は接着剤が導波路の嵌合端面及び膜間の間隙に流れ込むことができる流動性を有するように膜や接着剤を処理する等の追加の態様を具備してもよい。適当な膜処理には、例えば、加熱、膜や接着剤の１以上の成分を化学反応させること、膜への高圧加圧等が含まれる。例えば、膜や接着剤への十分な加熱は、膜や接着剤を軟化させたり若干流動化させたりし、導波路の端面の間隙、引っ掻き傷及び溝を埋めるよう膜や接着剤を容易に流動させる。次に、加熱を止めると、形状が固まり、導波路の端面を実質的にボス出しし、いかなる引っ掻き傷、溝、穴、隙間、又は他の平面性を妨げるものを埋める。本発明に係る膜を加熱するために、幅広い熱源を使用することができる。適当な熱源には、例えば、レーザ熔接、トーチ、熱線銃が含まれる。
【００３１】
前述したように、接着剤や膜自体は、導波路端面内の溝又は引っ掻き傷を埋める上に、フェルール内の導波路の全ての光路の有効端部を実質的に共平面にする。
【符号の説明】
【００３２】
１０１  ポリマ製導波路
２０２  フェルール
２０３    縦孔
２０４    端面
３０１  膜
３０２  接着剤
【図１】
2013545147.tif 000003
【図２】
2013545147.tif 000004
【図３】
2013545147.tif 000005
【図４】
2013545147.tif 000006
【国際調査報告】
2013545147.tif 000007
2013545147.tif 000008
2013545147.tif 000009