(57)【要約】【課題】  本発明は、一方端に入力された光を屈曲した光伝送路を通じて他方端から出力し、簡易な構成を有する光コネクタを提供することである。【解決手段】  本発明による光コネクタは、一方端４０８に入力された光を屈曲した光伝送路を通じて他方端４１０から出力する。この光コネクタは、  前記光伝送路に沿って延在する透明な第１材料より成るクラッド材料部４０２と、  前記クラッド材料部に形成される前記一方端から前記他方端に至る複数の貫通孔４０６の少なくとも１つに充填された、透明な第２材料より成るコア材料部６０２と  を備える。前記複数の貫通孔は前記クラッド材料部により継ぎ目なく包囲される。【選択図】  図７
2005309092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端に入力された光を屈曲した光伝送路を通じて他方端から出力する光コネクタにおいて、
前記光伝送路に沿って延在する透明な第１材料より成るクラッド材料部と、
前記クラッド材料部に形成される前記一方端から前記他方端に至る複数の貫通孔の少なくとも１つに充填された、透明な第２材料より成るコア材料部と
を備え、前記コア材料部は前記クラッド材料部により連続的に包囲されることを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
前記複数の貫通孔の少なくとも１つに、位置決め用ピンが挿入される
ことを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
【請求項３】
更に、
前記クラッド部材に沿う曲面形状部と、
前記一方端又は前記他方端のコア材料部に合わせて設けられるレンズと
を有する支持構造部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
【請求項４】
前記曲面形状部と前記レンズが同一の透明な材料より成る
ことを特徴とする請求項２記載の光コネクタ。
【請求項５】
平行に伸びる複数の貫通孔を有し、透明な第１材料より成るクラッド材料部を形成するステップと、
前記クラッド材料部に形成された複数の貫通孔の少なくとも１つに、透明な第２材料より成るコア材料を充填するステップと、
前記クラッド部材及び前記コア材料の形状を機械的に曲げるステップと
を有することを特徴とする、一方端に入力された光を屈曲した光伝送路を通じて他方端から出力する光コネクタを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の技術分野に属し、特に発光素子、受光素子、光ファイバその他の光学要素に接続される光コネクタ及び光コネクタの製造方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術分野では、主に端面発光型や面発光型の発光素子が使用されている。端面発光型の発光素子は、実装基板に平行に光を放出するので、実装基板上に設けられる光ファイバ等の光学要素と接続するのに好都合である。この形式の発光素子は、ウエハからダイシングされた後に形成される端面から光が放出される。従って、複数の発光素子を実装基板に設けるには、図１に示されるように、実装時に発光素子間のピッチ（例えば、２５０μｍ）を正確に調整する必要がある。しかしながら、ピッチ間隔のような、デバイス特性に重要な寸法に配慮しながら発光素子を実装することは容易ではなく、コストの増加を招く虞がある。また、この種の発光素子では、非常に薄い活性層の端面から光が放出される。小さな口径で光が放出されるので、放出光の形状が大きく歪んでしまうという問題点がある。歪んだ光ビームを光学系で修正する必要性も生じる。
【０００３】
これに対して、面発光型の発光素子では、図２に示されるように、ウエハからダイシングされる前の製造工程で、光放出のピッチ間隔を調整することが可能である。このため、発光素子の実装工程は、端面発光型のものに比べて非常に簡易になる。更に、光放出の口径が大きいので、放出光が大きく歪むこともない。このため、面発光型の発光素子が有望視されている。
【０００４】
ところが、面発光型の発光素子は、実装基板に垂直方向に光を放出する。従って、実装基板に設けられる光学素子との接続を行なうには、特に薄い小型の製品を作製する場合には、光の伝送経路を曲げる（基板に垂直な方向から平行な方向へ又はその逆に曲げる）必要がある。従来の光伝送経路を曲げる光コネクタについては、例えば、特許文献１，２，３，４に開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−３５３０４号公報
【特許文献２】特開平５−８８０２９号公報
【特許文献３】国際公開第００／０８５０５号パンフレット
【特許文献４】米国特許第６，１３７，９２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２，３に記載された発明では、図３に示されるように、実装基板３０１に設けられた発光素子３０２と実装基板３０１に平行な光ファイバ３０４との間に、傾斜ミラー３０６とレンズ３０８とを設けることで、光の伝送経路を屈曲させている。しかしながら、このような光学系を構成すると、実装する部品点数が多くなって構造が複雑化し、それらの部品総ての位置合わせを正確に行なう必要が生じ、製品コストの上昇を招く虞がある。更に、傾斜ミラー３０６自体も、高平坦性で低面粗度の鏡面を有する高性能な鏡であることを要する。このこともコスト上昇に影響する虞がある。このような問題は、部品が小型化されるにつれて益々深刻になり得る。
【０００６】
一方、特許文献４記載の発明では、光ファイバ３０４自体を屈曲させて発光素子３０２に取り付けようとしている。この手法は、多くの部品点数の位置合わせや高性能な傾斜ミラーを必要としない。しかし、光ファイバを高精度に屈曲させて固定するような組み立て工程は一般に困難である。更に、光ファイバの機械的強度や光損失等を考慮すると、２０ｍｍ以上大きな曲げ半径を必要とし、現在及び将来の小型の製品用途には大きすぎる。そのような製品用途に対しては、１ｃｍ以下の曲げ半径を実現することが望ましい。
【０００７】
本発明は、上記の問題点の少なくとも１つに対処しようとするものであり、その課題は、一方端に入力された光を屈曲した光伝送路を通じて他方端から出力する光コネクタにおいて、簡易な構成を有する光コネクタを提供すること、及びそのような光コネクタを簡易に製造するための製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、
一方端に入力された光を屈曲した光伝送路を通じて他方端から出力する光コネクタにおいて、
前記光伝送路に沿って延在する透明な第１材料より成るクラッド材料部と、
前記クラッド材料部に形成される前記一方端から前記他方端に至る複数の貫通孔の少なくとも１つに充填された、透明な第２材料より成るコア材料部と
を備え、前記コア材料部は前記クラッド材料部により連続的に包囲されることを特徴とする光コネクタが、得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成を有する光コネクタが得られ、そのような光コネクタを安価に製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図４は、本発明の一実施例による光コネクタの製造工程の一部を示す図である。図中右側に示される部材のＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図が左側に示されている。先ず、右側に示されるような形状のクラッド部４０２が形成される。クラッド部４０２は、２つの位置合わせ用貫通孔４０４と、４つのコア用貫通孔４０６とを有する。これら６つの貫通孔４０４，４０６は、互いに並行に並べられ、クラッド部材４０２の一方端４０８から他方端４１０に至る。図中左側のＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図に示されるように、位置合わせ用貫通孔４０４は、一般に、コア用貫通孔４０６より大きな直径を有する。クラッド部材４０２は、透明な第１材料より成り、例えば、プラスチック、ガラス（特に、低融点ガラス）、石英等より成り、望ましくはプラスチックから成り、より望ましくは熱可塑性樹脂（ポリオレフィン形樹脂）から成る。このような透明な材料を使用するのは、光の伝送は後述のコア材料内で行なわれるが、クラッド材料４０２も光伝送に関与するからである。
【００１１】
位置合わせ用貫通孔４０６及びコア用貫通孔４０６の数及び位置関係は、作成される光コネクタの製品用途や規格に依存して適宜変更することが可能である。例えば、コア用貫通孔４０６を８つにすることも可能である。本実施例では、ＪＩＳ規格に準拠した４チャネルのＭＴ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ  ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）コネクタに適合するような光コネクタが意図されている。凹部と凸部を結合させるような他のコネクタに本発明を適用することも当然に可能である。
【００１２】
寸法の一例を挙げると、位置合わせ用貫通孔４０４は７００μｍの直径を有し、コア用貫通孔４０６は５０μｍの直径を有する。クラッド部材４０２の厚さは２ｍｍであり、一方端４０８から他方端４１０までの長さは１７ｍｍである。クラッド部材４０２の屈折率は、１．５０である。コア用貫通孔４０６同士のピッチ間隔は２５０μｍであり、位置合わせ用貫通孔４０４とコア用貫通孔４０６とのピッチ間隔は１９２５μｍである。
【００１３】
このようなクラッド部４０２は、例えば図５に示されるような金型を利用する射出成形で形成されることが可能である。図５では、簡単のため、上面及び底面側の金型ブロックが描かれていない点に留意を要する。このような金型で密閉された空間に、上記の第１材料を流し込むことで、クラッド部材が成型される。柱状の要素５０４は、位置合わせ用貫通孔４０４を形成するための型であり、密閉時にはその先端がピンキャッチャ５１４にて支持される。柱状の要素５０６は、コア用貫通孔４０６を形成するための型であり、密閉時にはその先端がピンキャッチャ５１６にて支持される。
【００１４】
尚、クラッド部４０２は、射出成形だけでなく、例えば、プレス成形、機械切削、レーザアブレーション、サンドブラスト、プラズマ加工等で作成されることも可能である。但し、簡易に作成する観点からは、射出成形が望ましい。
【００１５】
図６は、図４に示される製造工程の次の段階を示す図である。図中右側に示される部材のＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図が左側に示されている。コア用貫通孔４０４に、透明な第２材料（コア材料）６０２が充填される。位置合わせ用貫通孔４０４にはそのような材料は充填されず、貫通孔のままである。第２材料６０２は、第１材料よりも屈折率の高い材料であり、例えば、プラスチック、ガラス（特に、低融点ガラス）等を使用することが可能であるが、充填性の観点からはプラスチックであることが望ましく、特に熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂（アクリレート樹脂、脂環式エポキシ樹脂等）が望ましい。本実施例では、屈折率１．５５の紫外線硬化樹脂が第２材料６０２に採用されている。コア用貫通孔４０６に第２材料６０２を充填する工程については、材料を貫通孔に流し込むこと及び／又はポンプで吸引すること等が可能である。
【００１６】
図７は、図６に示される製造工程の次の段階を示す図である。図中右側に示される部材の断面図が左側に示されている。この工程では、コア材料６０２が貫通孔に充填されたクラッド部４０２が、それらの弾性率を低くする条件の下で、機械的に押圧されて曲げられる。図中の波線は、位置合わせ用貫通孔４０６を表す。本実施例では、クラッド部４０２は、摂氏１４０度に熱せられた金属ブロック（図示せず）でプレスされることによって、１０ｍｍの曲げ半径を有するように曲げられる。これにより、光伝送経路が屈曲する。弾性率を低くする条件としては、材料の軟化温度程度まで加熱することである。本実施例では、クラッド材料４０２を構成する第１材料の融点は、コア材料６０２を構成する第２材料の融点よりも高温であることを要する。
【００１７】
本実施例では、クラッド部４０２を屈曲させる前にコア材料６０２を充填しているが、これらの工程の順序を逆にすることも可能である。即ち、クラッド材料４０２のコア用貫通孔４０６にコア材料を充填する前にクラッド部４０２を屈曲させ、その後にクラッド部のコア用貫通孔４０６にコア材料６０２を充填することが可能である。但し、コア材料６０２を簡易に注入する観点からは、本実施例のようにクラッド部４０２を曲げる前にコア材料６０２を注入することが望ましい。
【００１８】
図８は、本発明の一実施例による光コネクタに使用される支持構造を示す図である。概して、支持構造８０２はクラッド部４０２を支持し、不図示の実装基板や光ファイバに接続することを容易にする要素である。支持構造８０２は、クラッド部材４０２の屈曲形状に合わせて湾曲した曲面部８１２を有する。この曲面部８１２にクラッド部４０２が設けられることになる。この場合に、クラッド部４０２の一方端４０８は支持構造８０２の一方端８０８に、クラッド部４０２の他方端４１０は支持構造８０２の他方端８１０に適合する。支持構造８０２には、クラッド部４０２の一方端及び他方端４０８，４１０のコア材料６０２の位置に合わせて、レンズ８０６が形成されている。クラッド部４０２の一方端及び他方端４０８，４１０の貫通孔４０４の位置に合わせて、位置合わせ用貫通孔８０４も形成されている。支持構造８０２には、光ファイバような接続される他の要素との間の間隔を維持するための調整部８０７が設けられている。調整部８０７は、一定の間隔を維持することで、レンズ８０６が他の要素に接触することを防止する。支持構造８０２は、総て同一の材料で形成されることも可能であるし、レンズ８０６を別の材料で形成することも可能である。本実施例では、支持構造８０２は総て同一の材料で形成され、更にその材料はクラッド材料４０２と同じ第１材料である。
【００１９】
支持構造８０２は、射出成形、プレス成形、機械切削、レーザアブレーション、サンドブラスト、プラズマ加工等で作成されることが可能である。但し、簡易に作成する観点からは、射出成形が望ましく、更にはレンズも一緒に射出成形で形成することが望ましい。
【００２０】
尚、図７に示されるようなクラッド部材４０２及び支持構造８０２の形状は、光伝送経路を曲げる観点からは、一方端及び他方端が所望の方向を向いていればよく、クラッド４０２の形状や曲面８１２は円弧でなくてもよい。しかし、部品構造の簡易化や製造工程の容易性等の観点からは、クラッド４０２の形状や曲面８１２は４分円をなし、一方端の側と他方端の側で同じ形状になっていることが望ましい。
【００２１】
図９は、本発明の一実施例による光コネクタの使用形態を示す図である。この態様では、実装基板９０１に設けられた面発光型の発光素子９１２と、光ファイバ９０２とを接続するために、本発明の実施例による光コネクタが使用されている。光コネクタは、支持構造８０３と、支持構造８０３上に設けられたクラッド部４０２より成る。クラッド部４０２内のコア用貫通孔にはコア材料６０２が充填されている。光ファイバ９０２の端部にはＭＴコネクタ９０３が取り付けられ、ＭＴコネクタ９０３は、ガイドピン９０４によって他の要素との間で位置合わせを行なう。ガイドピン９０４は、クラッド部４０２側の位置合わせ用貫通孔４０４に挿入される。また、実装基板９０１側にもガイドピン９０４’が設けられ、このガイドピン９０４’もクラッド部４０２側の位置合わせ用貫通孔４０４に挿入される。
【００２２】
尚、クラッド部４０２の位置合わせ用貫通孔４０４は、ガイドピン９０４，９０４’を受け入れる観点からは、クラッド部４０２の長さ方向全体を貫通する必要はない。ガイドピンの長さ以上の孔が形成されていればよい。しかしながら、射出成形を行なう観点からは、本実施例のように一方端から他方端に至る貫通孔を形成することが望ましい。浅い深さの位置合わせ用貫通孔を形成するには、例えば図５に示される柱状の型５０４を短くする必要がある。しかし、柱状の型５０４が短いと、その先端がピンキャッチャ５１４に届かないので、柱状の型５０４は片持ち梁の状態になり、成型時の液状材料の流動によって破損する虞が生じるからである。
【００２３】
図１０は、本発明の一実施例による光コネクタの別の使用形態を示す図である。この態様でも実装基板９０１に設けられた面発光型の発光素子９１２と、光ファイバ９０２とを接続するために、本発明の実施例による光コネクタが使用されている。光コネクタは、図８で説明されたような支持構造８０２と、支持構造８０２上に設けられたクラッド部４０２より成る。この態様では、光ファイバ９０２及びクラッド部４０２の間、クラッド４０２及び発光素子９１２の間にレンズ８０６を介在させ、更に光を集光することができる。
【００２４】
上記の使用形態では、発光素子と光ファイバの間を接続する光コネクタの例が示されているが、本発明による光コネクタは、発光素子、受光素子、光ファイバその他任意の光学素子間の光結合に使用されることが可能である。
【００２５】
以上説明したように、本発明の実施例による光コネクタによれば、光ファイバでは屈曲させることが困難な小さな曲げ半径で伝送経路を曲げることが可能になる。本発明の実施例による光コネクタによれば、部品点数が少ないので（１つの光コネクタしかないので）複雑な位置合わせが不要であり、高性能な傾斜ミラー等も不要である。複数の貫通孔４０６に充填されたコア材料６０２は、クラッド部４０２によって連続的に継ぎ目なく包囲されている。クラッド部４０２は１種類の材料で一体的に形成されている。従って、あるコア材料中を伝播する光が別のコア材料中に洩れるクロストークのような現象は、極めて生じにくい。支持構造８０２は、射出成形等により容易に形成することが可能である。この支持構造８０２にクラッド部材４０２を設けることで、強度的に優れた光コネクタを形成することが可能になる。更に、支持構造８０２にレンズ８０６を一体的に形成することができるので、光コネクタの強度を強くしつつ、伝搬させる光を適切に集光することが可能になる。
【００２６】
以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。
【００２７】
（付記１）
一方端に入力された光を屈曲した光伝送路を通じて他方端から出力する光コネクタにおいて、
前記光伝送路に沿って延在する透明な第１材料より成るクラッド材料部と、
前記クラッド材料部に形成される前記一方端から前記他方端に至る複数の貫通孔の少なくとも１つに充填された、透明な第２材料より成るコア材料部と
を備え、前記コア材料部は前記クラッド材料部により連続的に包囲されることを特徴とする光コネクタ。
【００２８】
（付記２）
前記複数の貫通孔の少なくとも１つに、位置決め用ピンが挿入される
ことを特徴とする付記１記載の光コネクタ。
【００２９】
（付記３）
更に、
前記クラッド部材に沿う曲面形状部と、
前記一方端又は前記他方端のコア材料部に合わせて設けられるレンズと
を有する支持構造部を備える
ことを特徴とする付記１記載の光コネクタ。
【００３０】
（付記４）
前記曲面形状部と前記レンズが同一の透明な材料より成る
ことを特徴とする付記３記載の光コネクタ。
【００３１】
（付記５）
前記第１又は前記第２材料が、プラスチックである
ことを特徴とする付記１記載の光コネクタ。
【００３２】
（付記６）
前記第１材料が熱可塑性樹脂より成る
ことを特徴とする付記５記載の光コネクタ。
【００３３】
（付記７）
前記第２材料が紫外線硬化樹脂より成る
ことを特徴とする付記５記載の光コネクタ。
【００３４】
（付記８）
当該光コネクタが、ＭＴコネクタを形成する
ことを特徴とする付記１記載の光コネクタ。
【００３５】
（付記９）
平行に伸びる複数の貫通孔を有し、透明な第１材料より成るクラッド材料部を形成するステップと、
前記クラッド材料部に形成された複数の貫通孔の少なくとも１つに、透明な第２材料より成るコア材料を充填するステップと、
前記クラッド部材及び前記コア材料の形状を機械的に曲げるステップと
を有することを特徴とする、一方端に入力された光を屈曲した光伝送路を通じて他方端から出力する光コネクタを製造する方法。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】端面発光型の発光素子を示す図である。
【図２】面発光型の発光素子を示す図である。
【図３】従来の光コネクタを示す図である。
【図４】本発明の一実施例による光コネクタの製造工程の一部を示す図である。
【図５】図４の製造工程に使用される金型の概念図を示す図である。
【図６】本発明の一実施例による光コネクタの製造工程の一部を示す図である。
【図７】本発明の一実施例による光コネクタの製造工程の一部を示す図である。
【図８】本発明の一実施例による光コネクタに使用される支持構造を示す図である。
【図９】本発明の一実施例による光コネクタの使用形態を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例による光コネクタの別の使用形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
４０２  クラッド部
４０４  位置合わせ用貫通孔
４０６  コア用貫通孔
４０８  クラッド部の一方端
４１０  クラッド部の他方端
５０４  位置合わせ用貫通孔のための型
５０６  コア用貫通孔のための型
５１４，５１６  ピンキャッチャ
６０２  コア材料
８０２，８０３  支持構造
８０４  位置合わせ用貫通孔
８０６  レンズ
８１２  曲面形状部
９０１  実装基板
９０２  光ファイバ
９０３  ＭＴコネクタ
９０４，９０４’  ガイドピン
９１２  発光素子
【図１】
2005309092.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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