(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する透明な部材であってコア部とクラッド部とを有し、光ファイバ（と光素子部品との間に介在する光結合用光導波路において、
前記コア部を、コア部入射側端面及びコア部出射側端面を有して前記光ファイバ及び前記光素子部品の光軸方向にのびるように形成する一方、
前記クラッド部を、二色成形によって前記コア部を内部に埋めた状態に形成するとともに外観形状を略円柱形状に形成し、一端面に円形で平坦なクラッド部入射側端面を、他端面に円形で平坦なクラッド部出射側端面を形成してなり、
さらに、前記クラッド部の前記クラッド部入射側端面に凹部を形成して、該凹部の底面に前記コア部の前記コア部入射側端面に連続する光入射側凸レンズを形成するとともに、前記クラッド部の前記クラッド部入射側端面の反対側のクラッド部出射側端面にも凹部を形成して、該凹部の底面に前記コア部の前記コア部出射側端面に連続する光出射側凸レンズを形成する
ことを特徴とする光結合用光導波路。
【請求項２】
請求項１に記載の光結合用光導波路において、
前記コア部の側面を、前記コア部入射側端面から前記コア部出射側端面に向けて幅狭となるテーパ形状に形成する
ことを特徴とする光結合用光導波路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光結合用光導波路において、
前記光入射側凸レンズの径を前記コア部入射側端面の径よりも大きく形成するとともに、前記光出射側凸レンズの径も前記コア部出射側端面の径より大きく形成する
ことを特徴とする光結合用光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバと光素子部品との間に介在する光結合用光導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバと光素子部品との間に介在する光結合用光導波路は、例えば本願出願人が先に提案した下記特許文献１に光コネクタ用スリーブとして開示されている。図３（ｃ）において、光コネクタ用スリーブ１は、コア部２とクラッド部３とを備えて略円柱形状に形成されている。コア部２は、次第に縮径するテーパ状の側部４を形成してなる略截頭円錐状の導波路５と、円形フランジ状のガイド６とを有している。導波路５の大きな径側の端部には、レンズ７が一体に形成されている。これに対して、導波路５の小さな径側の端部は、円形で平坦な端面となるように形成されている。クラッド部３は、コア部２の側部４に密着するとともに、外形がガイド６と面一となるように形成されている。
【特許文献１】特開２００１−１３３６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術にあっては、コア部２の導波路５の一方のみにレンズ７が一体に形成されているが、近年の伝送容量増大の傾向においては、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化に対する光結合効率確保の観点から、受発光部ともに小さい径の端部（導波路５の光出射側）にもレンズが必要であると本願発明者は考えている（導波路５のテーパ形状により、出射光ＮＡは入射光ＮＡよりも大きくなる。マルチモードファイバにおけるモード分散の影響は、光ファイバへの入射光ＮＡが大きいほど、すなわち光ファイバ内での光線の反射角が大きいほど顕著になり、結果、光リンクの伝送帯域は劣化する。よって、発光側では光出射側にもレンズが必要になると考えている）。
【０００４】
尚、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化により、導波路５の小さい径の端部（光出射側）にレンズを一体に形成しようとすると、このレンズは非常に小さなものとなってしまうという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化に対応可能な光結合用光導波路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の光結合用光導波路は、光透過性を有する透明な部材であってコア部とクラッド部とを有し、光ファイバ（と光素子部品との間に介在する光結合用光導波路において、前記コア部を、コア部入射側端面及びコア部出射側端面を有して前記光ファイバ及び前記光素子部品の光軸方向にのびるように形成する一方、前記クラッド部を、二色成形によって前記コア部を内部に埋めた状態に形成するとともに外観形状を略円柱形状に形成し、一端面に円形で平坦なクラッド部入射側端面を、他端面に円形で平坦なクラッド部出射側端面を形成してなり、さらに、前記クラッド部の前記クラッド部入射側端面に凹部を形成して、該凹部の底面に前記コア部の前記コア部入射側端面に連続する光入射側凸レンズを形成するとともに、前記クラッド部の前記クラッド部入射側端面の反対側のクラッド部出射側端面にも凹部を形成して、該凹部の底面に前記コア部の前記コア部出射側端面に連続する光出射側凸レンズを形成することを特徴としている。
【０００７】
このような特徴を有する本発明によれば、光入射側及び光出射側ともにレンズを有する光結合用光導波路になる。
【０００８】
請求項２記載の本発明の光結合用光導波路は、請求項１に記載の光結合用光導波路において、前記コア部の側面を、前記コア部入射側端面から前記コア部出射側端面に向けて幅狭となるテーパ形状に形成することを特徴としている。
【０００９】
このような特徴を有する本発明によれば、コア部を伝播する光がコア部出射側端面に向けて次第に集光する。そして、次第に集光した光は、クラッド部の光出射側凸レンズによってさらに集光され、この後に光ファイバ端面又は受光素子に光結合する。
【００１０】
請求項３記載の本発明の光結合用光導波路は、請求項１又は請求項２に記載の光結合用光導波路において、前記光入射側凸レンズの径を前記コア部入射側端面の径よりも大きく形成するとともに、前記光出射側凸レンズの径も前記コア部出射側端面の径より大きく形成することを特徴としている。
【００１１】
このような特徴を有する本発明によれば、コア部の端部にレンズを形成する場合よりも大きな形状のレンズを形成することが可能になる。光入射側凸レンズ及び光出射側凸レンズは、コア部の形状に対して比較的大きなレンズになり、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化となっても形成が容易であるのは勿論、必要な機能が十分に得られるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載された本発明によれば、光入射側及び光出射側ともにレンズを有することから、構成部材の位置ズレに対する結合損失の増大を防ぐとともに、構成部材の許容位置ズレ量（トレランス）を大きくすることができるという効果を奏する。これにより、伝送容量増大の傾向に伴う光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化の流れに容易に対応することができるという効果を奏する。
【００１３】
請求項２に記載された本発明によれば、テーパ形状によってコア部を伝播する光を次第に集光させることができるという効果を奏する。コア部において集光された光は、さらにクラッド部の光出射側凸レンズによって集光されることから、結果、より好適に光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化に対応することができるという効果を奏する。
【００１４】
請求項３に記載された本発明によれば、コア部の形状に対して比較的大きなレンズにすることができ、光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化となっても十分に対応することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の光結合用光導波路の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は光結合用光導波路の断面図、（ｂ）は光結合用光導波路を発光側に配置した時の断面図、（ｃ）は光結合用光導波路を受光側に配置した時の断面図である。また、図２は本発明の光結合用光導波路を備える光コネクタの図であり、（ａ）は光コネクタの分解斜視図、（ｂ）は雌側の光コネクタの断面図である。
【００１６】
図１において、引用符号１１は本発明の光結合用光導波路を示している。光結合用光導波路１１は、光透過性を有する透明な合成樹脂製の部材であって、コア部１２とクラッド部１３とを備えて構成されている。光結合用光導波路１１は、二色成形によってコア部１２をクラッド部１３内に埋めた状態となるように成形されている。また、光結合用光導波路１１は、最終形状が略円柱形状となるように成形されている。
【００１７】
コア部１２は、例えば透明なポリカーボネート（ＰＣ。この材料に限定されないものとする）を用いて成形されており、次第に縮径するテーパ状の側面１４を有するとともに、コア部入射側端面１５及びコア部出射側端面１６を有して、光ファイバ１７及び光素子部品（１８、１９）の光軸方向にのびる、比較的細長い略截頭円錐状の図示形状に形成されている。
【００１８】
側面１４は、コア部入射側端面１５からコア部出射側端面１６に向けて幅狭となるように形成されている。コア部入射側端面１５及びコア部出射側端面１６は、共に円形の平坦な端面であって、側面１４がテーパ状であることからコア部入射側端面１５の方がコア部出射側端面１６よりも大きな直径に形成されている。尚、コア部１２は、上記形状に限らず、真っ直ぐな円柱形状に形成しても良いものとする（光ファイバ１７を適宜長さに切断してこれを用いることも可能であるものとする）。本形態においては、テーパ状に形成することにより、調心位置からの位置ズレが生じても光結合効率が劣化し難くなるようになっている。
【００１９】
クラッド部１３は、例えば透明なポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）。この材料に限定されないものとする）を用いて成形されており、上記の如く内部にコア部１２を埋めた状態で外観形状が略円柱形状となるように形成されている。引用符号２０は側面を示している。また、引用符号２１はクラッド部入射側端面、引用符号２２はクラッド部入射側端面２１の反対側に位置するクラッド部出射側端面を示している。
【００２０】
クラッド部入射側端面２１及びクラッド部出射側端面２２は、共に円形の平坦な端面であって、各中央には凹部２３、２４が所定の深さで形成されている。クラッド部入射側端面２１の凹部２３には、この底面にコア部１２のコア部入射側端面１５に連続する光入射側凸レンズ２５が形成されている。また、クラッド部出射側端面２２の凹部２４にも同様に、この底面にコア部１２のコア部出射側端面１６に連続する光出射側凸レンズ２６が形成されている。光入射側凸レンズ２５及び光出射側凸レンズ２６は、図示の如くの凸レンズであって、本形態においては非球面となるように形成されている（レンズ面に無反射膜コートを施しても良いものとする）。光入射側凸レンズ２５及び光出射側凸レンズ２６は、クラッド部入射側端面２１及びクラッド部出射側端面２２から突出しないような高さ寸法で形成されている。
【００２１】
コア部１２、光入射側凸レンズ２５、及び光出射側凸レンズ２６は、これらの中心が原則、同一軸上（光軸上）になるように配置形成されている。
【００２２】
図１（ｂ）において、以上のような光結合用光導波路１１は、光ファイバ１７と、光素子部品に含まれる発光素子１８との間に介在させて用いる際に、光ファイバ１７側に光出射側凸レンズ２６が位置し、発光素子１８側に光入射側凸レンズ２５が位置するような使用形態になっている。また、図１（ｃ）において、光素子部品に含まれる受光素子１９と、光ファイバ１７との間に介在させて用いる際には、受光素子１９側に光出射側凸レンズ２６が位置し、光ファイバ１７側に光入射側凸レンズ２５が位置するような使用形態になっている。
【００２３】
光ファイバ１７は、マルチモード光ファイバであって、本形態においては、ＰＣＳ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｌａｄ  Ｓｉｌｉｃａ）［コア径：φ２００μｍ、クラッド径：φ２３０μｍ］が用いられている（一例であるものとする）。発光素子１８は、本形態において、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）［発光波長８５０ｎｍ］が用いられている。尚、ＶＣＳＥＬ以外としては、ＬＤやＬＥＤが挙げられるものとする。受光素子１９は、本形態において、Ｓｉ−ＰＩＮフォトダイオードが用いられている。尚、Ｓｉ−ＰＩＮフォトダイオード以外としては、例えばＧａＡｓ系フォトダイオードが挙げられるものとする。
【００２４】
次に、図２を参照しながら光結合用光導波路１１を備える光コネクタ３１について簡単に説明する（詳細な構造に関しては、背景技術の欄の特許文献１に開示されている）。
【００２５】
図２において、光コネクタ３１は、雄型の光コネクタ３２と雌型の光コネクタ３３とを備えて構成されており、これらが嵌合することにより光学的な結合がなされるようになっている。雄型の光コネクタ３２は、一対の光ファイバケーブル３４の端末に設けられており、雌型の光コネクタ３３は図示しない回路基板に接続固定されている。
【００２６】
光ファイバケーブル３４の端末には、フェルール（図示省略）とスプリング（図示省略）とが設けられている。雄型の光コネクタ３２は、上記フェルールを収容するハウジング３５と、ハウジング３５の後部に嵌合して上記スプリングを支持するスプリングキャップ３６とを備えて構成されている。
【００２７】
一方、雌型の光コネクタ３３は、ハウジング３７と、本発明の光結合用光導波路１１と、発光素子部品３８と、受光素子部品３９と、キャップ４０とを備えて構成されている。ハウジング３７には、雄型の光コネクタ３２が嵌合する嵌合部４１と、この嵌合部４１の内部に突出する筒部４２と、発光素子部品３８及び受光素子部品３９が収容される収容部４３とが形成されている。
【００２８】
筒部４２には、光ファイバケーブル３４の端末のフェルールが差し込まれるようになっている。また、筒部４２には、光結合用光導波路１１が収容されるようになっている。筒部４２に収容された光結合用光導波路１１は、フェルールの端末に露出する光ファイバ端面と、発光素子部品３８又は受光素子部品３９との間に介在するようになっている。
【００２９】
光ファイバ端面と光結合用光導波路１１との位置は、筒部４２の構造やフェルールの構造によって位置決めがなされるようになっている（結合損失が小さくなるように寸法設定がなされている）。収容部４３に収容された発光素子部品３８及び受光素子部品３９は、キャップ４０により押圧されて、光結合用光導波路１１との位置が安定するようになっている（結合損失が小さくなるように寸法設定がなされている）。
【００３０】
続いて、図３を参照しながら光源軸ズレ量と結合損失とについて説明する。図３（ａ）は光源軸ズレ量と結合損失を示すグラフである。また、図３（ｂ）は本発明の光結合用光導波路の断面図、図３（ｃ）従来例の光コネクタ用スリーブの断面図、図３（ｄ）はレンズのみで比較用となるものの断面図である。
【００３１】
図３（ａ）において、グラフの縦軸は結合損失（ｄＢ）、横軸は光源軸ズレ量（ｍｍ）を示している。菱形の点で示すグラフは、光導波路＋光入出射両端にレンズを有するものグラフであって、本発明の光結合用光導波路１１（図３（ｂ）参照）を用いた場合のグラフとなっている。また、正方形の点で示すグラフは、光導波路＋光入射側端にレンズを有するものグラフであって、背景技術の欄で説明した光コネクタ用スリーブ１（図３（ｃ）参照）を用いた場合のグラフとなっている。さらに、三角形の点で示すグラフは、レンズのみを有するものグラフであって、図３（ｄ）で示す如くのレンズ部材１０１を用いた場合のグラフとなっている。
【００３２】
尚、レンズ部材１０１は、透明な部材であって、スリーブ１０２の内部にレンズ１０３を有している。レンズ１０３は略球形状に形成されている。引用符号１０４は光ファイバの差し込み位置を規制するストッパ部を示している。
【００３３】
グラフから、光源軸ズレ量が大きくなるとレンズのみの場合（レンズ部材１０１）では、急激に結合損失が増加することが分かる。これに対して光導波路を有するとともにレンズを有する場合（光結合用光導波路１１や光コネクタ用スリーブ１）、結合損失の増加が小さくなることが分かる。また、光入出射両端にレンズを有する場合（光結合用光導波路１１）は、光入射側端のみにレンズを有する場合（光コネクタ用スリーブ１）よりも結合損失が小さくなることが分かる。
【００３４】
従って、本発明の光結合用光導波路１１は、構成部材の位置ズレに対する結合損失の増大を防ぐとともに、構成部材の許容位置ズレ量（トレランス）を大きくすることができるという効果を奏する。そして、この効果から、伝送容量増大の傾向に伴う光ファイバコアの細径化・受光径の小面積化の流れに容易に対応することができると言える。
【００３５】
ここで伝送帯域に関して説明を加えておくと、伝送帯域の面では、光ファイバへの入射光ＮＡが小さい方がマルチモードファイバにおけるモード分散の影響を抑えることができて、結果、有効となる。本発明においては、発光側にて光導波路出射側のレンズ（光出射側凸レンズ２６）により光ファイバへの入射光ＮＡをコントロールすることができる（入射光ＮＡを小さくすることができる）ことから有効であると言える。尚、仮に光導波路出射側のレンズを用いないものとすると、光導波路への入射光ＮＡに対してテーパ状の光導波路からの出射光ＮＡが増大してしまい、結果、伝送帯域の劣化につながってしまうことになる。
【００３６】
本発明の光結合用光導波路１１の上記効果以外としては、光入射側凸レンズ２５及び光出射側凸レンズ２６を有することにより、コア部入射側端面１５及びコア部出射側端面１６の端面研磨を施さなくても良いことが挙げられる（背景技術の欄で説明した光コネクタ用スリーブ１では、導波路５の小さな径側の端部の研磨が必要になる）。
【００３７】
本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【００３８】
尚、上記説明では発光側、受光側とも光結合用光導波路１１を用いていることから、発光側、受光側で形状及び材料が同一のものとなっている。しかしながらこれに限らず、発光側、受光側に対し各々最適化した形状や材料となる光結合用光導波路を用いても良いものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の光結合用光導波路の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は光結合用光導波路の断面図、（ｂ）は光結合用光導波路を発光側に配置した時の断面図、（ｃ）は光結合用光導波路を受光側に配置した時の断面図である。
【図２】本発明の光結合用光導波路を備える光コネクタの図であり、（ａ）は光コネクタの分解斜視図、（ｂ）は雌側の光コネクタの断面図である。
【図３】（ａ）は光源軸ズレ量と結合損失を示すグラフ、（ｂ）は本発明の光結合用光導波路の断面図、（ｃ）従来例の光コネクタ用スリーブの断面図、（ｄ）はレンズのみで比較用となるものの断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  光結合用光導波路
１２  コア部
１３  クラッド部
１４  側面
１５  コア部入射側端面
１６  コア部出射側端面
１７  光ファイバ
１８  発光素子（光素子部品）
１９  受光素子（光素子部品）
２０  側面
２１  クラッド部入射側端面
２２  クラッド部出射側端面
２３、２４  凹部
２５  光入射側凸レンズ
２６  光出射側凸レンズ
３１  光コネクタ
３２  雄型の光コネクタ
３３  雌型の光コネクタ
３４  光ファイバケーブル
３５  ハウジング
３６  スプリングキャップ
３７  ハウジング
３８  発光素子部品
３９  受光素子部品
４０  キャップ
４１  嵌合部
４２  筒部
４３  収容部
【図１】
0005022889.tif 000002
【図２】
0005022889.tif 000003
【図３】
0005022889.tif 000004