JP2018194671A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】安価でありながら、環境温度変化時の損失を抑制できる光コネクタを提供する。【解決手段】シングルモード用の光ファイバを光伝達可能に接続する為の光コネクタは、前記光ファイバを保持するフェルールと、前記フェルールに保持された前記光ファイバの端部に対して位置決めされたレンズを備えた樹脂製の光学素子とを有し、前記フェルールの線膨張係数をＡ（ＰＰＭ／℃）とし、前記光学素子の線膨張係数をＢ（ＰＰＭ／℃）としたときに、以下の式を満たし、０＜Ｂ−Ａ≦２０（１）、少なくとも前記レンズに反射防止構造を設けており、一対の前記光コネクタを対向保持したときに、前記光学素子同士が対向するようになっており、一方の前記光ファイバの端部から出射された発散光は一方の前記レンズに入射してコリメート光となって出射し、前記コリメート光は他方の前記レンズに入射して他方の前記光ファイバの端部に集光されるようになっている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば光通信等に好適に用いられる光コネクタに関する。

ルータ等のネットワーク装置、サーバ、大型コンピュータを含む様々な情報／信号処理装置において、情報／信号処理の大規模化、高速化が進んでいる。これらの装置においては、回路基板（ボード）におけるＣＰＵおよびメモリ相互間、配線基板相互間、装置（ラック）相互間等における信号伝送は、従来から電気配線により行われてきた。しかし、伝送速度、伝送容量、消費電力、伝送路からの輻射、伝送路に対する電磁波の干渉等の観点における優位性から、上述の電気配線に代えて、光ファイバ等を伝送路として光により信号を伝送する、いわゆる光インタコネクションが実際に導入されはじめている。光インタコネクションにおいて、光ファイバ同士の光結合を行うために光コネクタが用いられている。一般的な光コネクタは、一方の光ファイバの端部から出射された光を、他方の光ファイバの端部へと集光するレンズを有している。

ところで、近年において光通信情報量は増加の一途をたどっており、加えて情報の長距離・高速伝送が切望されている。ところが、従来から用いられているマルチモードファイバの場合、光ファイバのコア径として５０μｍ・６２．５μｍのものが採用されており、光信号を複数のモードで伝送するため、信号の到達時間にズレが生じ、モード分散が発生するという問題がある。従って、モード分散によってデータ損失が発生するために、長距離・高速伝送は不向きとされている。

これに対し、シングルモードファイバはモードフィールド径が約９μｍの極細径の光ファイバであり、光信号の伝播をひとつのモードにすることで、減衰を極力抑えることができるという利点がある。従ってマルチモードファイバのように多くのモードを使用する伝送方法と違い、信号の到達時間が単一であるため、モード損失の発生がなく、長距離・高速伝送に適していることから、シングルモードファイバが使用される機会が多くなってきた。

しかるに、シングルモードファイバを用いる際の課題の一つとして、そのモードフィールド径が約９μｍと小さいことから、光コネクタを用いて光ファイバ同士を光結合する際に、芯ズレの許容度が狭まるという問題がある。特に問題となるのが、環境温度変化による芯ズレの問題である。以下、詳細に説明する。

一般的な光コネクタは、情報量の増大を目的として複数のコアを束ねた多芯光ファイバ体同士を結合することが多い。このような用途に用いる光コネクタは、一般的に、フェルールと呼ばれる多芯光ファイバ体を保持する部材と、一対のフェルール間に配置され、そのフェルールに保持された複数のコア端同士間で光を有効に伝播させるためのレンズを形成した光学素子とを有している。

しかるに，常温において光コネクタを用いて光ファイバ同士を精度良く結合した場合でも、環境温度変化によって各部に熱膨張差が生じると、芯ズレ等による損失増大の恐れがある。ここで、光ファイバはガラス製であり、フェルールはガラスファイバを混入した樹脂から成形されることが多く、ガラスファイバを混入した樹脂は、ガラスに対して線膨張係数が近づくという特性を有するから、両者間で熱膨張差による問題は生じにくいといえる。一方、光学素子については、所定の光学特性を要求されることから、選定された素材によってはフェルールとの間での熱膨張差の問題が生じる恐れがある。かかる問題を回避する方策として、例えばレンズをガラス製とした場合、光ファイバやフェルールと線膨張係数が近づくので、光結合時のズレの問題が生じにくくなるがコストが上昇するという問題がある。

これに対し、特許文献１に示すように、光学素子を、ガラスファイバを含有した樹脂で作成することでフェルールとの線膨張差を抑えることもでき、それにより環境温度が変化した際の効率損失を抑制できる。しかしながら、ガラスファイバを樹脂に含有した素材において、光学特性を満足するレベルまで屈折率と温度特性をマッチングさせることが技術上難しく、またガラスファイバを混入することで一般的に樹脂が着色され、それにより光透過率が減少することから、ガラスファイバを含有した樹脂を光コネクタに使用する光学素子に用いることは困難である。

特開２０１６−１３３５１８号公報

沼田英俊他、「低電力インターコネクト用マイクロレンズアレイ機構」、2014年応用物理学会、第75回応用物理学会秋季学術講演会、講演予稿集(19a-C7-6)

これに対し非特許文献１には、レンズ表面に低屈折の反射防止膜を設けることによる光利用効率の向上について開示されているが、単にレンズ表面に低屈折の反射防止膜を設けるのみでは、環境温度変化時における光コネクタの芯ズレの問題を回避できない。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、安価でありながら、環境温度変化時の損失を抑制できる光コネクタを提供することを目的とする。

本発明の光コネクタは、シングルモード用の光ファイバを光伝達可能に接続する為の光コネクタであって、
前記光ファイバが接続され，前記光ファイバを保持するフェルールと、
前記フェルールに対して連結され、前記フェルールに保持された前記光ファイバの端部に対して位置決めされたレンズを備えた樹脂製の光学素子とを有し、
前記フェルールの線膨張係数をＡ（ＰＰＭ／℃）とし、前記光学素子の線膨張係数をＢ（ＰＰＭ／℃）としたときに、以下の式を満たし、
０＜Ｂ−Ａ≦２０ （１）
少なくとも前記レンズに反射防止構造を設けており、
一対の前記光コネクタを対向保持したときに、前記光学素子同士が対向するようになっており、一方の前記光ファイバの端部から出射された発散光は一方の前記レンズに入射してコリメート光となって出射し、前記コリメート光は他方の前記レンズに入射して他方の前記光ファイバの端部に集光されるようになっているものである。

本発明によれば、安価でありながら、環境温度変化時の損失を抑制できる光コネクタを提供することができる。

本実施の形態である光コネクタの斜視図である。 光コネクタを分解して示す図である。 一対の光コネクタをカプラを用いて接続した状態で、図１のIII-III線を通る鉛直面で切断して矢印方向に見た図である。 レンズプレートの正面図である。 図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た拡大断面図である。 レンズプレート３０の成形工程を示す図である。 下型の上面を示す斜視図である。 検討に用いた測定系を示す概略図である。 実施例１にかかる反射防止膜の分光特性を示す図である。 実施例２にかかる反射防止膜の分光特性を示す図である。 実施例３にかかる反射防止膜の分光特性を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態である光コネクタの斜視図である。図２は、光コネクタを分解して示す図である。図３は、一対の光コネクタをカプラを用いて接続した状態で、図１のIII-III線を通る鉛直面で切断して矢印方向に見た図である。図４は、レンズプレートの正面図である。図５は、図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た拡大断面図である。一対の光コネクタ２０同士を突き合わせて連結することで、光ケーブル１０間での光信号の伝達を行える。

図１において、多芯（ここでは６０芯）光ケーブル１０が連結された光コネクタ２０は、フェルール本体２１と、光学素子であるレンズプレート３０とを有する。ガラスファイバを含有した熱硬化性樹脂製のフェルール２１は略直方体状であって、光ケーブル１０が連結された端部側に拡大部２１ａを有する。光ケーブル１０は、コアとクラッドからなる６０本の光ファイバ１１を被覆部１２により保護してなる（図３参照）。

図３に示すように、それぞれ拡大部２１ａの内方には、光ケーブル１０の端部が挿入される端部孔２１ｂが設けられている。端部孔２１ｂの底部からフェルール２１の長手方向に延在するようにして、複数の貫通孔２１ｃが形成されており、この貫通孔２１ｃ内部には光ケーブル１０の内部から延在する光ファイバ１１を保持している。光ファイバ１１はシングルモード用であって、その先端は図２に示すように拡大部２１ａと反対側の端面２１ｄに露出している。

図２において、光ファイバ１１の先端を露出させた一群の貫通孔２１ｃの左右方向両側に、円形開口（孔）２１ｅが形成されている。円形開口２１ｅには，直径φ（＝０．７ｍｍ）の丸軸（軸部）２２が挿入され（植設され）、その先端を端面２１ｄから突出させるようになっている。

図２，４において、矩形板状のレンズプレート３０は、正面及び背面中央に矩形状にくぼんだ凹部３０ａと、凹部３０ａの周囲に形成された当接面３０ｂとを有する。各凹部３０ａには、５行１２列で並んだレンズ面３０ｃが形成されており、正面と背面とで対向するレンズ面３０ｃ同士は、光軸が一致した両凸形状を有していてレンズを構成する。凹部３０ａの左右方向両側には、円形孔３０ｄがそれぞれ形成されている。尚、円形孔３０ｄの上下方向両側に、円形の圧痕ＢＲが形成されているが、これは、後述するようにレンズプレート３０を成形後に離型する工程の都合上形成されるものである。

図５に示すように、円形孔３０ｄは、一方の（図５で下方の）当接面３０ｂ側の第１環状部３０ｅと、他方の（図５で上方の）当接面３０ｂ側の第２環状部３０ｆ及び第３環状部３０ｇと、第３環状部３０ｇと第１環状部３０ｅとの間に形成された円筒部３０ｈとを有する。円筒部３０ｈの直径φ（＝０．７ｍｍ）に対し、第３環状部３０ｇ及び第１環状部３０ｅの直径は大きく、更に第３環状部３０ｇの直径より、第２環状部３０ｆの直径の方が大きくなっている。円筒部３０ｈの直径φは、丸軸２２の直径φ（図２参照）に等しくなっている。

このように第１環状部３０ｅ〜第３環状部３０ｇを設ける理由は、円形孔３０ｄに丸軸２２を嵌合させる際に、比較的短い長さの円筒部３０ｈのみに係合させるようにするためである。言い換えると、円形孔３０ｄに丸軸２２を精度良く嵌合させるために、短い長さの円筒部３０ｈのみを精度良く形成すれば足り、コスト低減に貢献する。

レンズプレート３０の正面及び背面中央における凹部３０ａ及びその周囲における当接面３０ｂには、図４にハッチングで示すように反射防止構造としての反射防止膜３０ｉが成膜されている。反射防止膜３０ｉの周縁と、凹部３０ａの周縁との距離Δは、例えば１００μｍ以下とするのが好ましいが、Δをゼロとしても良い。このような範囲に反射防止膜３０ｉを設けることで、反射防止膜の剥がれが生じても、凹部３０ａのエッジの位置で進展が止まり、レンズ面３０ｃまで波及することが抑制される。但し、反射防止膜３０ｉは円形孔３０ｄを避けて成膜されることが好ましい。丸軸２２が挿通されたときに、反射防止膜の剥がれが生じて位置決め精度を低下させる恐れがあるからである。

次に、レンズプレート３０の成形工程について説明する。図６は、レンズプレート３０の成形工程を示す図であるが、レンズ及びレンズ転写面は省略している。図７は、下型の上面を示す斜視図である。図６（ａ）において、上型ＭＤ１は、一方の凹部３０ａ及びレンズ面３０ｃに対応する光学面転写面ＭＤ１ａと、第２環状部３０ｆ及び第３環状部３０ｇに対応する孔転写面ＭＤ１ｂを有する。これに対し下型ＭＤ２は、図７に示すように、他方の凹部３０ａ及びレンズ面３０ｃに対応する光学面転写面ＭＤ２ａと、第１環状部３０ｅ及び円筒部３０ｈに対応する孔転写面ＭＤ２ｂと、イジェクトピンＩＰを収容した開口ＭＤ２ｃとを有する。

図６（ａ）に示すように、開口ＭＤ２ｃ内にイジェクトピンＩＰを収容した状態で、光学面転写面ＭＤ１ａ、ＭＤ２ａ同士、及び孔転写面ＭＤ１ｂ，ＭＤ２ｂ同士を対向させ、図６（ｂ）に示すように、下型ＭＤ２に対して上型ＭＤ１を接近させて型締めを行う。

型締めされた下型ＭＤ２と上型ＭＤ１との間に形成されたキャビティＣＶ内に、不図示のゲートから溶融した熱可塑性樹脂（例えば非晶性熱可塑性ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂）を充填し、固化させる。

その後、下型ＭＤ２から上型ＭＤ１を離間させ、開口ＭＤ２ｃからイジェクトピンＩＰを突き出すことで、図６（ｃ）に示すように、下型ＭＤ２に貼り付いた状態で形成されたレンズプレート３０を離型させることができる。ここで、円形孔３０ｄのパーティングラインは、第２環状部３０ｇと円筒部３０ｈとの境界に位置することとなる。又、離型時に突き出したイジェクトピンＩＰの先端の痕が、圧痕ＢＲとなる（図４参照）。図７から明らかなように、円形孔３０ｄを挟んだ両側でイジェクトピンＩＰを突き出すことで、レンズプレート３０の破損を抑制しつつ離型を容易に行える。その後、後工程にて、円形孔３０ｄを含むレンズプレート３０の周囲をマスキングなどして、反射防止膜３０ｉが蒸着法等によって成膜される。蒸着法についてはよく知られているので説明は省略する。

次に、光コネクタ２０の組付態様及び結合態様について説明する。ここで、図２に示すように、光ケーブル１０の端部がフェルール２１の端部孔２１ｂに連結され、光ファイバ１１の先端が端面２１ｄに露出しているものとする。光コネクタ２０の組付時には、フェルール２１の円形開口２１ｅに丸軸２２を挿通し、その突出した端部をレンズプレート３０の円形孔３０ｄに係合させて、一方の当接面３０ｂをフェルール２１の端面２１ｄに当接させる。このとき、各レンズ面３０ｃが凹部３０ａ内に形成されているので、レンズ面頂点が端面２１ｄに干渉する恐れはなく、間に所定のクリアランスを確保できる。更に、各レンズ面３０ｃは、一対の円形孔３０ｄの中心線の中点を基準に精度良く位置決めされ、また貫通孔２１ｃ内の保持された光ファイバ１１の端部も、一対の円形開口２１ｅの中心線の中点を基準に精度良く位置決めされているので、各レンズ面３０ｃの光軸と、これに対向する光ファイバ１１の端部中心とを精度良く一致させることができる。

更に、光コネクタ２０同士を結合する場合、図３に示すカプラ４１，４２を用いる。カプラ４１，４２はそれぞれ一端が開口した筐体状であって、開口端側にフランジ部４１ａ、４２ａを有し、開口端とは反対側の閉止端４１ｂ、４２ｂに導出孔４１ｃ、４２ｃを有する。フランジ部４１ａの対向面には係合凹部４１ｄが形成され、フランジ部４２ａの対向面には係合凹部４１ｄに対応した係合凸部４２ｄが形成されている。

図３に示すように、カプラ４１，４２の内部にフェルール２１をそれぞれ収容し、光ケーブル１０を導出孔４１ｃ、４２ｃを介して外部へと引き出す。このとき閉止端４１ｂ、４２ｂの内周壁にフェルール２１の拡大部２１ａが嵌合して、カプラ４１，４２に対してフェルール２１の位置決めがなされる。かかる状態で、カプラ４１，４２の開口端には、レンズプレート３０が露出した状態になる。

フランジ部４１ａの係合凹部４１ｄに、フランジ部４２ａの係合凸部４２ｄを係合させるようにして、フランジ部４１ａ、４２ａを密着させると、対向するレンズプレート３０の当接面３０ｂ同士が当接し合う。このとき、各レンズ面３０ｃが凹部３０ａ内に形成されているので、レンズ面頂点同士が干渉する恐れはなく、間に所定のクリアランスを確保できる。係合凹部４１ｄと係合凸部４２ｄとの係合により、対向するレンズ面３０ｃの光軸は精度良く一致する。これによりカプラ４１，４２を介して一対の光コネクタ２０を精度良く接合できる。尚、明確に図示していないが、フェルール２１の円形開口２１ｅと丸軸２２とのクリアランスが、丸軸２２とレンズプレート３０の円形孔３０ｄとのクリアランスと等しいか又はより小さく、更に丸軸２２との円形孔３０ｄとのクリアランスが、カプラ４１，４２及び光ケーブル１０の相互に係合する部位のクリアランスより小さくなっている。

図３において、一方の光ケーブル１０の光ファイバ１１内を伝播してきた光（例えば波長８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍのいずれか）は、フェルール２１の端部から出射して発散光の状態で一方のレンズプレート３０に入射し、コリメート光として出射される。出射されたコリメート光は、他方のレンズプレート３０に入射し、収束光が出射される。かかる収束光は他方のフェルール２１の光ファイバ１１の端部に集光し、ここから他方の光ケーブル１０を介して伝達される。シングルモードの光ファイバ１１のコア径に対し、コリメート光の径はその５倍ほどに拡大されるので、一対のレンズプレート３０同士の間に光軸ずれが生じても、その影響を抑制することができる。

次に、本発明者らが行った検討結果について説明する。図８は、検討に用いた測定系を示す概略図である。図８に示すように、光ケーブル１０に連結された光コネクタ２０を一対設け、それぞれのレンズプレート３０を対向配置した。左側(上流側)の光ケーブル１０の端部に対して、レーザ等の光源ＬＤに対向させた。一方、右側(下流側)の光ケーブル１０の端部にフェルール２１を連結し、その出力端に第１の光検出器ＰＤ１を配置した。又、上流側の光コネクタ２０においてフェルール２１とレンズプレート３０との間に第２の光検出器ＰＤ２を配置した。第２の光検出器ＰＤ２は、光路内から退避可能となっている。

光コネクタ２０のフェルール２１の形状を不変としつつ、その素材としての樹脂へのガラスファイバの含有量を変化させて線膨張係数を変更した供試品を準備した。具体的には、フェルール２１の素材の樹脂への含有量を５０ｗｔ％（Ａ）、３０ｗｔ％（Ｂ）、１０ｗｔ％（Ｃ）とし、それによりレンズプレート３０との線膨張差が、それぞれ５０ＰＰＭ／℃、３５ＰＰＭ／℃、２０ＰＰＭ／℃に調整された。

一方、２つのレンズプレート３０は形状及び素材は同じであるが、反射防止膜の有無を変えた供試品を作製した。具体的には、上流側と下流側のいずれのレンズプレート３０に反射防止膜を形成しない供試品（ａ：それぞれ反射率４％）、下流側のレンズプレート３０のみに反射防止膜を形成した供試品（ｂ：上流側の反射率４％、下流側の反射率１％）、上流側と下流側のいずれのレンズプレート３０のいずれも反射防止膜を形成した供試品（ｃ：それぞれ反射率１％）を準備した。

以上の供試品としてのフェルール（Ａ）〜（Ｃ），レンズプレート（ａ）〜（ｃ）を組み合わせて、常温、常温＋３５℃、常温−３５℃にて光源ＬＤを発光させて、第２の光検出器ＰＤ２で上流側のフェルール２１からの出射光量Ｐ０を測定し、次いで点線で示すように第２の光検出器ＰＤ２を退避させて、第１の光検出器ＰＤ１で最下流のフェルール２１からの出射光量Ｐ１を測定し、光量損失δ（ｄｂ）を、δ＝１０・ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ０）にて求めた。その結果を表１に示す。

表１において、樹脂への含有量を５０ｗｔ％としたフェルール（Ａ）と、反射防止膜を成膜しないレンズプレート(ａ)との組み合わせでは、常温（２０℃）で２．５ｄｂの損失があるのに対し、更に環境温度が３５℃上昇した場合には損失が３．２ｄｂに上昇し、環境温度が３５℃減少した場合には損失が３．１ｄｂに上昇することが分かった。

一方、樹脂への含有量を５０ｗｔ％としたフェルール（Ａ）と、下流側のレンズプレートのみ反射防止膜を成膜したもの(ｂ)との組み合わせでは、常温で１．６ｄｂの損失があるのに対し、更に環境温度が３５℃上昇した場合には損失が２．１ｄｂに上昇し、環境温度が３５℃減少した場合には損失が２．２ｄｂに上昇することが分かった。

これに対し、樹脂への含有量を５０ｗｔ％としたフェルール（Ａ）と、双方のレンズプレートに反射防止膜を成膜したもの(ｃ)との組み合わせでは、常温で０．７ｄｂの損失があるのに対し、更に環境温度が３５℃上昇した場合には損失が１．３ｄｂに上昇し、環境温度が３５℃減少した場合には損失が１．２ｄｂに上昇することが分かった。常温時損失の許容値を１．０ｄｂ以下、且つ±３５℃変化時の許容値を（常温時の損失＋０．２ｄｂ）とすると、樹脂への含有量を５０ｗｔ％としたフェルール（Ａ）と、反射防止膜を成膜しないレンズプレート(ａ)又は下流側のレンズプレートのみ反射防止膜を成膜したもの(ｂ)との組み合わせでは、常温においても許容値を満たさないことが分かる。更に、樹脂への含有量を５０ｗｔ％としたフェルール（Ａ）と、双方のレンズプレートに反射防止膜を成膜したもの(ｃ)との組み合わせにおいては、環境温度が常温の場合にのみ許容値を満たすため、実用的でないことが判明した。

次に表１において、樹脂への含有量を３０ｗｔ％としたフェルール（Ｂ）と、反射防止膜を成膜しないレンズプレート(ａ)との組み合わせでは、常温で２．６ｄｂの損失があるのに対し、更に環境温度が３５℃上昇した場合には損失が２．９ｄｂに上昇し、環境温度が３５℃減少した場合には損失が２．９ｄｂに上昇することが分かった。

一方、樹脂への含有量を３０ｗｔ％としたフェルール（Ｂ）と、下流側のレンズプレートのみ反射防止膜を成膜したもの(ｂ)との組み合わせでは、常温で１．５ｄｂの損失があるのに対し、更に環境温度が３５℃上昇した場合には損失が１．８ｄｂに上昇し、環境温度が３５℃減少した場合には損失が１．７ｄｂに上昇することが分かった。

これに対し、樹脂への含有量を３０ｗｔ％としたフェルール（Ｂ）と、双方のレンズプレートに反射防止膜を成膜したもの(ｃ)との組み合わせでは、常温で０．８ｄｂの損失があるのに対し、更に環境温度が３５℃上昇した場合には損失が１．０ｄｂに上昇し、環境温度が３５℃減少した場合には損失が１．１ｄｂに上昇することが分かった。常温時損失の許容値は１．０ｄｂ以下、且つ±３５℃変化時の許容値は（常温時の損失＋０．２ｄｂ）であるから、樹脂への含有量を３０ｗｔ％としたフェルール（Ｂ）と、反射防止膜を成膜しないレンズプレート(ａ)又は下流側のレンズプレートのみ反射防止膜を成膜したもの(ｂ)との組み合わせでは、常温においても許容値を満たさないことが分かる。更に、樹脂への含有量を３０ｗｔ％としたフェルール（Ｂ）と、双方のレンズプレートに反射防止膜を成膜したもの(ｃ)との組み合わせにおいては、環境温度が常温及び３５℃上昇した場合にのみ許容値を満たすため、実用的でないことが判明した。

次に表１において、樹脂への含有量を１０ｗｔ％としたフェルール（Ｃ）と、反射防止膜を成膜しないレンズプレート(ａ)との組み合わせでは、常温で２．６ｄｂの損失があるのに対し、更に環境温度が３５℃上昇した場合には損失が２．７ｄｂに上昇し、環境温度が３５℃減少した場合には損失が２．６ｄｂに上昇することが分かった。

一方、樹脂への含有量を１０ｗｔ％としたフェルール（Ｃ）と、下流側のレンズプレートのみ反射防止膜を成膜したもの(ｂ)との組み合わせでは、常温で１．５ｄｂの損失があるのに対し、更に環境温度が３５℃上昇した場合には損失が１．６ｄｂに上昇し、環境温度が３５℃減少した場合には損失が１．６ｄｂに上昇することが分かった。

これに対し、樹脂への含有量を１０ｗｔ％としたフェルール（Ｃ）と、双方のレンズプレートに反射防止膜を成膜したもの(ｃ)との組み合わせでは、常温で０．７ｄｂの損失があるのに対し、更に環境温度が３５℃上昇した場合には損失が０．９ｄｂに上昇し、環境温度が３５℃減少した場合には損失が０．８ｄｂに上昇することが分かった。常温時損失の許容値は１．０ｄｂ以下、且つ±３５℃変化時の許容値は（常温時の損失＋０．２ｄｂ）であるから、樹脂への含有量を１０ｗｔ％としたフェルール（Ｃ）と、反射防止膜を成膜しないレンズプレート(ａ)又は下流側のレンズプレートのみ反射防止膜を成膜したもの(ｂ)との組み合わせでは、常温においても許容値を満たさないことが分かる。しかしながら、樹脂への含有量を１０ｗｔ％としたフェルール（Ｃ）と、双方のレンズプレートに反射防止膜を成膜したもの(ｃ)との組み合わせにおいては、環境温度が常温の場合、及び±３５℃変化した場合全てにおいて許容値を満たすため、実用に供しうることが判明した。

以上の検討結果により、フェルールの線膨張係数をＡ（ＰＰＭ／℃）とし、レンズプレートの線膨張係数をＢ（ＰＰＭ／℃）としたときに、（Ｂ−Ａ）を２０（ＰＰＭ／℃）とすることが望ましいことが分かる。一方で、レンズプレートの素材の樹脂ガラスファイバを含有させることでＢはＡに近づくが、Ｂ＝Ａとするとレンズプレートが着色されてしまい光透過率が減少するから、結果として損失が生じることとなる。よって、以下の式を満たすことが、損失を低減する一つの条件となる。
０＜Ｂ−Ａ≦２０ （１）

損失を低減する他の条件は、レンズプレートのレンズ面に反射防止膜などを設けて、その反射率を１％以下に抑えることである。

（実施例）
以下、本発明者の作成した反射防止膜の実施例について説明する。本発明者らは、蒸着法により分光特性を変化させつつ樹脂基材上に、表２に示す膜厚で高屈折率層と低屈折率層とを４層に重ねて，実施例１〜３を作成した。樹脂基材はウルテム（登録商標）を用いた。高屈折率層はＯＡ６００（キヤノンオプトロン株式会社製）であり、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ、Ｔｉ₂Ｏ₅の混合物であって、具体的な組成はＴａ₂Ｏ₅：９０重量％以上、ＴｉＯ：１０重量％未満、Ｔｉ₂Ｏ₅：１０重量％未満とした。一方、低屈折率層はＳｕｂｓｔａｎｃｅＬ５（Ｍｅｒｃｋ社製）であり、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃の混合物であって、具体的な組成はＳｉＯ₂：９７重量％、Ａｌ₂Ｏ₃：３重量％とした。成膜する上で、株式会社シンクロン製の成膜装置ＡＣＥ−１３５０を用いた。更に加熱温度を１２０℃とし、開始真空度を３．００Ｅ−３Ｐａとした。

各層の成膜速度ＲＡＴＥ（Å／ＳＥＣ）は表３に示す値とした。又、高屈折率層の成膜において、酸素ガスの導入を行ったが、低屈折率層の成膜時には酸素ガス導入は行わなかった。

但し、表３中の屈折率ｎ（λ）は、以下の式に表４の数値を代入して求めた。尚、本明細書中、屈折率はｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）で測定するものとする。
ｎ（λ）＝Ａ０＋Ａ１／λ²＋Ａ２／λ⁴

このようにして成膜した反射防止膜の分光特性を、縦軸を反射率、横軸を波長として図９〜１１に示す。実施例１においては、図９に示すように波長７８０ｎｍ〜９５０ｎｍの帯域の光に対して、反射率を０．５％以下に抑えることができる。又、実施例２においては、図１０に示すように波長１２３０ｎｍ〜１４００ｎｍの帯域の光に対して、反射率を０．５％以下に抑えることができる。更に、実施例３においては、図１１に示すように波長１４８０ｎｍ〜１６５０ｎｍの帯域の光に対して、反射率を０．５％以下に抑えることができる。つまり、本実施例では通信に用いる光の波長８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍのいずれにおいても、反射率を０．５％以下に抑えることができる。

本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、反射防止構造としては反射防止膜に限られず，反射率が２％以下になるものであれば使用でき、例えばモスアイなどの微細構造をレンズ面に設けることでも実現できる。

ＭＤ１ 上型
ＭＤ１ａ 光学面転写面
ＭＤ１ｂ 孔転写面
ＭＤ２ 下型
ＭＤ２ａ 光学面転写面
ＭＤ２ｂ 孔転写面
ＭＤ２ｃ 開口
１０ 光ケーブル
１１ 光ファイバ
１２ 被覆部
２０ 光コネクタ
２１ フェルール
２１ａ 拡大部
２１ｂ 端部孔
２１ｃ 貫通孔
２１ｄ 端面
２１ｅ 円形開口
２２ 丸軸
３０ レンズプレート
３０ａ 凹部
３０ｂ 当接面
３０ｃ レンズ面
３０ｄ 円形孔
３０ｅ 第１環状部
３０ｆ 第２環状部
３０ｇ 第３環状部
３０ｈ 円筒部
３０ｉ 反射防止膜
４１，４２ カプラ
４１ａ フランジ部
４１ｂ 閉止端
４１ｃ 導出孔
４１ｄ 係合凹部
４２ａ フランジ部
４２ｄ 係合凸部

Claims (5)

1. シングルモード用の光ファイバを光伝達可能に接続する為の光コネクタであって、
   前記光ファイバが接続され，前記光ファイバを保持するフェルールと、
   前記フェルールに対して連結され、前記フェルールに保持された前記光ファイバの端部に対して位置決めされたレンズを備えた樹脂製の光学素子とを有し、
   前記フェルールの線膨張係数をＡ（ＰＰＭ／℃）とし、前記光学素子の線膨張係数をＢ（ＰＰＭ／℃）としたときに、以下の式を満たし、
   ０＜Ｂ−Ａ≦２０ （１）
   少なくとも前記レンズに反射防止構造を設けており、
   一対の前記光コネクタを対向保持したときに、前記光学素子同士が対向するようになっており、一方の前記光ファイバの端部から出射された発散光は一方の前記レンズに入射してコリメート光となって出射し、前記コリメート光は他方の前記レンズに入射して他方の前記光ファイバの端部に集光されるようになっている光コネクタ。
2. 前記レンズは凸形状を有し、前記光学素子は前記レンズを設けた凹部に対して突出した当接面を有し、一対の前記光コネクタを対向保持したときに、前記当接面同士が互いに当接するようになっている請求項１に記載の光コネクタ。
3. 前記反射防止構造は、少なくとも前記凹部全体に成膜される反射防止膜である請求項２に記載の光コネクタ。
4. 前記フェルールには軸部が植設され、前記光学素子には孔が形成されており、前記軸部と前記孔とを係合させることにより、前記フェルールに対して前記光学素子が位置決めされるようになっており、前記反射防止膜は前記孔以外の部位に成膜されてなる請求項３に記載の光コネクタ。
5. 前記光ファイバは複数本であり、前記レンズは複数である請求項１〜４のいずれかに記載の光コネクタ。