JP7836621B2 - 光ファイバ終端構造、および光接続部品 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ終端構造、および光接続部品に関する。

光ファイバを接続する光接続部品（光コネクタ）は単心系のFCコネクタ、SCコネクタ、MUコネクタ、LCコネクタや多心系のMTコネクタ、MPOコネクタ等、光ファイバの端面同士をフィジカルコンタクトさせる技術をベースに開発が進められてきた。これらの概要については非特許文献１に詳述されている。

近年、従来の石英系光ファイバの限界を打破できる光ファイバとして、中空コア(ホローコア)光ファイバが着目されている(特許文献１参照)。この光ファイバはコアが空気となっており、この点がコアが中実のガラスで構成されている従来の光ファイバとの大きな相違である。中空コア光ファイバは、（１）伝搬速度(郡速度)が約1.45倍、（２）非線形係数が３桁程度小さい、（３）分散特性が小さいという優れた特徴を有する。（１）の特徴は、空気の屈折率がガラスと比較して小さいことに起因しておりオンライントレードやオンラインゲームにおける遅延時間短縮が期待される。（２）と（３）の特徴は、ガラス(固体)をコアに用いる従来の光ファイバにおける伝送容量の制限を大幅に低減できることによる。

従来の光ファイバではファイバ当たりの伝送容量は、多重化の工夫（波長多重、多値変調）により増大がなされてきた。しかしながらどんな方法で多重化しても伝送データ総量に必要な総エネルギーは減らすことができない。これは容量を増やせば増やすほど伝送時のエネルギーが多くなることを意味する。

従来のガラスコアの光ファイバでは、エネルギーの増大に伴いガラスの非線形光学効果による信号劣化と、光パワー集中によりガラスコア部が融解して光源側に伝搬するファイバーヒューズ限界(熱破壊限界)という伝送容量の制限が生じる。コア径が10μｍ程度のシングルモードファイバでは、1W程度が限界になり、これにより伝送容量も100Tbps程度が限界となる。従って、指数関数的に増大するネットワークトラフィックの増大に対応できなくなってしまう。この律速要因は、コアを中実(ガラス)から中空（空気）にすることで大幅に解消することが見込まれる。中空コア光ファイバは人類が手にし得る究極の光ファイバとして期待されている。

しかしながら、中空コア光ファイバでは、従来のガラスコア光ファイバのようにフィジカルコンタクトをベースにした着脱可能な光接続技術（非特許文献１）を適用することはできない。中空コア光ファイバは、特許文献１に記載されているようにフォトニックバンドギャップファイバ、カゴメファイバ、反共振ファイバ等様々な形態があるが、いずれもコアを成す中空領域の周辺に厚さの薄い(壁厚1μｍ以下)複数のガラスのインナーチューブを配する構造となっている（特許文献１参照）。このため、その端部は中実ファイバの端部と比較して脆く、中空コア光ファイバ同士をフィジカルコンタクトさせると端部が損傷し、その破片が中空コア部に入り込むことによって伝送特性の劣化を引き起こす懸念が生じる。また、この要因以外にも外部から異物の中空部への混入を防ぐ手段は、伝送特性を劣化させない観点から必須となる。

この問題点を解決するため、中空コア部を保護する手段が検討されている。例えば特許文献２、特許文献３では、クラッド部を融解すること等でファイバ端部の中空コア部を塞ぎ、異物の混入を防ぐとともに、フィジカルコンタクトが可能な強度を実現する手段を提供している。しかしながら、このような手段では、中空コア光ファイバの伝送モードを保つことが困難で、かつ融解したガラスと空気の境界で生じる反射を抑制することも困難になり、伝送特性の劣化を引き起こしてしまう。

融解以外の手法として、キャビティを持つ保護部で中空コア光ファイバの先端を覆い異物が中空部に混入しないような終端構造が開示されている（特許文献４）。しかしながら、ファイバ端面に空間(キャビティ)が存在することで、ファイバ端と保護部先端の反射防止膜を施された窓の間にmm～cmの間隔が生じてしまう。このため、ファイバからの出射光が大きく拡がってしまい、窓同士を介して光接続する場合、挿入損失が増加してしまうという問題があった。

ＮＴＴ技術ジャーナル, vol.12, No.12, 2007, pp.74-78

特表２０１９－５０４３５０号公報 特開２００３－３０７６５号公報 特開２００２－３２３６２５号公報 米国特許第７３７３０６２号

このような事情に鑑みて、本発明は、中空コア光ファイバの伝送特性を向上させることを課題とする。

上記目的を達成するため、本発明は、光が伝送される中空部を有する中空コア光ファイバと、前記中空部を覆う光透過部材と、前記光透過部材を透過する光の反射を防止する反射防止機構と、を備えることを特徴とする。
詳細は、後記する。

本発明によれば、中空コア光ファイバの伝送特性を向上させることができる。

第１の実施形態の光ファイバ終端構造の概略図である。 （ａ）が、中空コア光ファイバの端面図であり、（ｂ）が接着剤を塗布した図である。 接着工程の例の説明図（１／２）である。 接着工程の例の説明図（２／２）である。 第２の実施形態の光ファイバ終端構造の実装工程の説明図である。 第２の実施形態の第１の変形例の光ファイバ終端構造の実装工程の説明図である。 第２の実施形態の第２の変形例の光ファイバ終端構造の実装工程の説明図である。 光透過部材の他の例である。 （ａ）が、その他の変形例の光ファイバ終端構造の概略図であり、（ｂ）が、（ａ）の光ファイバ終端構造を右から見た図である。 その他の変形例の光ファイバ終端構造を用いた光接続部品の概略図（その１）である。 その他の変形例の光ファイバ終端構造を用いた光接続部品の概略図（その２）である。

［第１の実施形態］
図１は本発明に関わる第１の実施形態の光ファイバ終端構造を示す。本実施形態の光ファイバ終端構造は、中空コア光ファイバ１（単に、「光ファイバ」と称する場合がある）の端面に、光透過部材として両面に反射防止膜（図示せず）が施された円盤状の平板ガラス２を接着している。中空コア光ファイバ１は、例えば図２(a)に示すように、筒状のガラス３で覆われた中空部Ｈの径方向内側縁部に厚さの薄い(壁厚1μｍ以下)６本のガラスのインナーチューブ４を配し、光が伝送されるコアは中空部Ｈの径方向中心の領域（図２（ａ）にて破線の円で示す領域）に位置する構造のものである。インナーチューブ４の中空領域は中空部Ｈを構成するが、この中空領域も含めてインナーチューブ４はクラッドとして作用する。なお、ガラス３の外側には必要に応じてジャケット（図示せず）が適用されることもある。平板ガラス２の外径（直径）は、後述するフェルール６の貫通孔６１より小さく、概ね中空コア光ファイバ１の外径と同じである。

平板ガラス２は中空コア光ファイバ１の端面に接着されている。接着に際しては、接着剤５を図２(b)に示すように中空コア光ファイバ１の端部のガラス３の箇所のみに塗布することで、インナーチューブ４を含む中空部Ｈに接着剤５がつかないようにする。平板ガラス２は中空部Ｈを覆うことができる。

図３Ａ，図３Ｂに接着工程の一例を示す。中空コア光ファイバ１を収容する貫通孔６１を備えたフェルール６に中空コア光ファイバ１を挿通した後（図３Ａ(a)）、中空コア光ファイバ１の先端をクリーブし、一旦フェルール６の内部に後退させる（図３Ａ(b)）。フェルール６の材料は、好適にはジルコニアであるがこれに限定されない。

一方、接着剤５は、平板ガラス２に塗布される。この塗布に際しては、中空コア光ファイバ１のガラス領域より若干小さい円環の凸部８１を有する接着剤転写治具８と、平板ガラス２を吸着保持する吸着治具７を用いて行われる。接着剤５としては例えば熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂が用いられるがこれに限定されない。吸着治具７は、例えばフェルール６aと中空コア光ファイバ１aで構成する（図３Ａ(c)）。ここで中空コア光ファイバ１ａはその先端が図３Ａ(c)に示すようにフェルール６ａの端面から間隔Aだけ露出した状態で固定されている。中空コア光ファイバ１ａの一端に吸着ポンプ（図示せず）を備えることで平板ガラス２を吸着保持できる。

接着剤５の平板ガラス２への転写（塗布）は、接着剤転写治具８を用いて行われる（図３Ａ(d)）。接着剤転写治具８は、中空コア光ファイバ１のガラス領域より若干小さい円環の凸部８１を有している。プレート５ａに塗布されている接着剤５に接着剤転写治具８を近づけ、この凸部８１に接着剤５を押し当てた後、接着剤転写治具８を離すことで、凸部８１に接着剤５を転写する（図３Ａ(d)）。

次にこの転写された接着剤５を吸着治具７に吸着保持されている平板ガラス２に転写する（図３Ａ(e)）。接着剤５を転写された平板ガラス２は、図３Ｂ(f)に示すように中空コア光ファイバ１が収容されたフェルール６に挿入される。フェルール６と吸着治具７のフェルール６ａの端面同士を接触させ、かつ中空コア光ファイバ１を図の矢印の向きに押して平板ガラス２に接触させた状態（図３Ｂ(g)）で接着剤５を硬化する。なお、吸着治具７および接着剤転写治具８は、平板ガラス２ではなく、中空コア光ファイバ１に接着剤５を塗布または転写することもできる（図２(b)参照）。

このような手順により、フェルール６内で中空コア光ファイバ１の端面のガラス３と平板ガラス２を接着することで、中空コア光ファイバ１の端面を封止でき、平板ガラス２の両面のうち中空コア光ファイバ１の端面に対向している面から中空部Ｈの封止面（中空コア光ファイバ１の端面と実質的に同じ）までの距離をほぼゼロにできる。このため、空間（キャビティ）が存在する従来例と比較して、中空コア光ファイバ１からの出射光拡がりを極力少なくすることができるため、これを用いた光接続部品の挿入損失増大を抑制し、伝送特性を向上できる。

ここで、本実施形態の光接続部品とは、２つの光ファイバ終端構造（第１の光ファイバ終端構造、第２の光ファイバ終端構造）を接続させ、各光ファイバ終端構造の平板ガラス２，２が対向する部品をいう。平板ガラス２，２の対向は、２つの光ファイバ終端構造のフェルール６，６同士を突き合わせることで実現できる。なお、本実施形態の光接続部品は、コネクタに備えることができ、コネクタに備えられた光接続部品は、フェルール６，６同士の突き合わせ状態を実現でき、本発明による光の伝送特性を実現できる。

また、好適にはこの状態で、フェルール６の後端部から接着剤５１を注入することで、中空コア光ファイバ１のフェルール６への接着を行う（図３Ｂ(h)）。具体的には、まず、フェルール６の後端部から貫通孔６１に中空コア光ファイバ１を少し挿入する。中空コア光ファイバ１の挿入は、フェルール６の後端部のうち貫通孔６１周りに形成した面取り部６２をガイドとして容易に実現することができる。次に、面取り部６２に接着剤５１を塗布する。次に、中空コア光ファイバ１を規定位置にまでさらに挿入する。規定位置は、本実施の形態においては、平板ガラス２と接着可能となるまでに平板ガラス２に近接する位置をいう。結果的に、（図３Ｂ(h)）のように、貫通孔６１にて、中空コア光ファイバ１の側壁の一部領域に接着剤５１が塗布され、硬化される。なお、この時、平板ガラス２は間隔A分フェルール先端から内側に後退した箇所で固定されることになる。

平板ガラス２の厚さは、好適には100μｍ以下とする。この理由を以下に説明する。光ファイバを市販のクリーバでクリーブした場合、切断角は90度からバラつき、そのバラつきは、１度程度までの範囲内に分布する。切断角が90度からズレた状態で平板ガラス２をファイバ端面に接着すると、切断角のズレが光軸ズレに直結する（平板ガラス２の両端は空気になっているため光軸が平行にズレる）。この光軸ズレは平板ガラス２の厚さに比例する。中空コア光ファイバ１のコア径は特許文献１にあるように20μｍ～50μｍ程度であるため、低損失な光接続部品を構成するためには、この光軸ズレを概ね1μｍ以下にする必要がある。クリーブ角のズレが最悪のケースである１度の中空コア光ファイバ１の端面に屈折率1.45の平板ガラス２を搭載した場合、その厚さが100μｍの場合には、光軸ズレは0.5μｍ程度に留まる。従って、100μｍ以下の厚さの平板ガラス２を適用すれば、本実施の形態の光ファイバ終端構造のフェルール端面同士を突き合わせて光接続部品を構成した場合、機構部品の製造公差などを考慮しても、低損失な伝送が可能になる。

間隔Aは好適には5μｍ以上50μｍ以下とする。この間隔Aは吸着治具７で容易に規定できる。この場合、このフェルール６，６同士の端面を突き合わせて光接続部品を構成する場合、平板ガラス２，２同士の間隔（一方の平板ガラス２の片面と、当該片面に対向しているもう一方の平板ガラス２の片面との距離）を10μｍ以上100μｍ以下にできる。平板ガラス２，２同士の接触はないため、平板ガラス２の損傷を懸念することなく、繰り返し安定した光接続（着脱）を行うことができる。

平板ガラス２，２同士の間隔を100μｍ以下にすべき理由を以下に説明する。MFD（モードフィールド直径）が10μｍでNAが0.11のシングルモードファイバ同士を、ギャップを介して接続する場合、間隔が100μｍの時、挿入損失は0.5dB程度となる。中空コア光ファイバ１は、シングルモードファイバと比較すると、その構造的な特徴からMFDは大きくNAは小さくなる。従って、中空コア光ファイバ１，１同士を、ギャップを介して接続する場合、シングルモードファイバのケースと比較して損失が少なくなる。これは、間隔を100μｍ以下に設定すれば挿入損失0.5dB以下で光伝送できることを意味する。

本実施の形態では、平板ガラス２，２の２個の厚さ(～200μｍ)の分もファイバ端面間距離が離れることになる。しかしながら空気部-ガラス部-空気部の経路の場合、ガラス部の屈折により光の拡がりが抑制される。したがって、ガラス部となる平板ガラス２間の間隔を100μｍ以下に設定して光接続部品を構成した場合、低挿入損失な伝送を実現することができる。なお、平板ガラス２，２同士の間隔が波長オーダー（数μｍ以下）になると、隙間のわずかな変化で透過率が大きく変動する可能性もあるが、10μｍ以上となるようにすればこの問題を回避することができる。

接着剤硬化時の吸着治具７は、平板ガラス２を吸引した状態と平板ガラス２に空気(気体)を加圧した状態の２通りとすることができる。吸引した状態で接着剤５を硬化した場合、平板ガラス２の面をフェルール６の軸方向（中空コア光ファイバ１の光軸方向）と垂直にすることができ、中空コア光ファイバ１からの光を光軸ズレなくフェルール６端面から出射できる。また、加圧した状態で接着剤５を硬化した場合、クリーブ面に合わせて中空コア光ファイバ１の端面と平板ガラス２を密着して接着することができ、より確実に封止を行える。

間隔Aは、フェルール６と中空コア光ファイバ１の熱膨張係数を考慮した上で、使用温度範囲で平板ガラス２がフェルール６の端面から露出しないように定めることができる。長さ10mmのジルコニアフェルールの後端部のみにガラスファイバを接着した場合、温度が50度下がると熱膨張係数の差によりファイバが8μｍ露出する方向に動く。このような使用環境が想定される場合、間隔Aを20μｍ程度としておけば、環境温度が大きく変動した際にも平板ガラス２がフェルール６の端面から露出することはなく、かつ波長オーダーの隙間になることもない。これにより、様々な温度環境下で安定した光接続部品を提供可能になる。

平板ガラス２は両面とも反射防止膜（図示せず）が施されているため、中空コア光ファイバ１（空気）と平板ガラス２間、および、平板ガラス２とフェルール６の先端部にある間隔Aの空間との界面で反射が生じることはなく、伝送特性が良好な光接続部品を構成できる。以上の効果により、従来の融解による中実化のように伝送特性の劣化を招く懸念がない光接続部品を提供することが可能になる。

なお、光ファイバ終端構造としては、図３Ｂ(i)に例示したフェルール６に収容された形態に限定されることなく、例えば、フェルール６を除いた形態（図１）であっても構わない。

［第２の実施形態］
図４は、本発明に関わる第２の実施形態の光ファイバ終端構造を示す。本実施の形態と第１の実施の形態との主要な相違は、フェルール６の先端部に平板ガラス２を収容する窪み６３を設け、フェルール６の先端部（貫通孔６１が窪み６３に通じている箇所）を面取りしていることである。ここで、平板ガラス２の外径（直径）は、面取り範囲Ｌ１より大きく窪み６３の径Ｌ２（図４(d)参照）以下に設定される。窪み６３の平坦部６３ａは、フェルール６の軸方向（中空コア光ファイバ１の光軸方向）に対して略垂直となっている。また、接着した際、平板ガラス２はフェルール６の先端面から後退した位置関係となるよう、窪み６３の深さは平板ガラス２の厚さよりも深くなっている。この差（窪み６３の深さ － 平板ガラス２の厚さ）は、好適には5μｍ以上50μｍ以下に設定される。

この実施形態の実装工程を以下に説明する。中空コア光ファイバ１をフェルール６に挿通後、先端をクリーブ（図４(a)）し、中空コア光ファイバ１を後退させる前に、フェルール６の貫通孔６１を面取りした面取り部６４を含む窪み６３に接着剤５を塗布する（図４(b)）。次いで平板ガラス２を中空コア光ファイバ１の端面に押し当てながら窪み６３の平坦部６３ａに押し当てる（図４(c)）。この工程は、例えば図３Ａ(c)に例示した吸着治具７を用いて行うことができる。この際、図３Ａ(e)に示したように、平板ガラス２に接着剤５を転写し、中空コア光ファイバ１の端部のガラス３の箇所との間で接着を行えるようにしても構わない。また、窪み６３の平坦部６３ａに直接接着剤５を塗布する方法（既存技術）でもよい。

なお、平板ガラス２の外径は、面取り範囲Ｌ１より大きく窪み６３の径以下に設定されており、平板ガラス２は、フェルール６に収容された際、窪み６３の平坦部６３ａで係止される。この一連の過程において、中空コア光ファイバ１が貫通孔６１を後退する際、面取り部６４に塗布された接着剤５が中空コア光ファイバ１の側面を通じて貫通孔６１に流れ込む（図４(c)）。このような工程とすることで、中空コア光ファイバ１の端面と平板ガラス２を接触させた状態で、平板ガラス２のフェルール６の窪み６３への接着並びに中空コア光ファイバ１の先端部近辺とフェルール６との接着を同時に行えるため、実装工程の簡易化および実装コストの低減を図ることができる。

ここで、平板ガラス２はフェルール６の窪み６３の平坦部６３ａに接着されることから、フェルール６の軸方向（中空コア光ファイバ１の光軸方向）に対する平板ガラス２の面は垂直の位置関係となる。従って、中空コア光ファイバ１のクリーブ角が90度ではない場合においても、光軸がズレることはない。クリーブ角が90度ではない場合、両者の間の光路にわずかな隙間が生じることになるが、この隙間は空気であるため（接着剤５が貫通孔６１に確実に流れ込むように接着剤５の量などを適宜設計している）、中空コア光ファイバ１のコアと同じ屈折率となり、平板ガラス２の面に対する垂直な光軸は不変となるためである。

また、中空コア光ファイバ１はフェルール６の先端部近辺に接着していることから、温度変動下においても両者の相対位置はほとんど変動しない。従って、中空コア光ファイバ１の端面が接触している平板ガラス２に過大な圧力がかかることやファイバ引き込みによるμｍオーダーの乖離が生じる懸念はない。

しかしながら、ガラスとジルコニアの熱膨張係数の差に起因するピストニング現象により軸方向で数10nmオーダーの位置変動が生じる。この位置変動は、中空コア光ファイバ１の端面に接触している平板ガラス２にそのまま伝わり、最悪の場合には、破損を招いてしまう懸念も生じる。

この懸念は、フェルール６に設けた面取り部６４により解消することができる。これは、本実施の形態の光ファイバ終端構造では、面取り部６４にジルコニアと比較して低硬度な接着剤５または空間が存在するためである。ピストニングに起因する圧力が平板ガラス２にかかり、平板ガラス２の位置がファイバの軸方向（図の上下方向）に変動する場合においても、この接着剤５または空間の存在により、この応力を緩和することができるため、平板ガラス２の損傷を回避することができる。この応力緩和は、面取り部６４の面積が大きい程有効である。例えば、中空コア光ファイバ１の半径がaである場合、Ca（角の先端からａの位置で斜めに面取り）やRa（半径ａで円状に面取り）以上で面取りしたり、また面取りの頂角θを90度以上（図４(d)参照）にしたりすることで、十分な応力緩和を図ることができる。

さて、面取り部６４において、中空コア光ファイバ１は貫通孔６１から露出することになるが、この露出する長さは、光軸ズレ抑制の観点からは短い方が望ましい。その一方、応力緩和の観点からは、平板ガラス２と接着剤５の接着面積を大きくすることが望ましい。面取りの頂角θを90度以上にすれば、平板ガラス２と接着剤５の接着面積の確保と、中空コア光ファイバ１の貫通孔６１から露出する長さの短縮を両立することができる。

以上により、従来例と比較して、中空コア光ファイバ１と平板ガラス２の間隔を極小化できるため、中空コア光ファイバ１からの出射光拡がりを極力少なくすることができ、かつ光軸ズレのない光ファイバ終端構造を実現できる。

また、平板ガラス２はフェルール６の端面から5μｍ以上50μｍ以下後退した箇所に配置されるため、フェルール６，６同士の端面を突き合わせて光接続部品を構成する場合、広い温度範囲にわたって平板ガラス２，２同士の接触を避け、かつその間隔を10μｍ以上100μｍ以下にすることができ、低損失な光接続部品を提供できる。なお、平板ガラス２は両面とも反射防止膜が施されているため、中空コア光ファイバ１（空気）と平板ガラス２間、および、平板ガラス２とフェルール６の先端部にある空間との界面で反射が生じることはなく、伝送特性が良好な光接続部品を構成できる。以上の効果により、従来の融解による中実化のように伝送特性の劣化を招く懸念がない光接続部品を提供することが可能になる。

なお、フェルール６の後端部から接着剤５１を注入することで、中空コア光ファイバ１のフェルール６の後端部への接着（図３Ｂ(h)参照）を行ってもよい。このようにすることで、中空コア光ファイバ１のフェルール６への接着強度をより強固にできる。

［第２の実施形態の第１の変形例］
図５は、本発明に関わる第２の実施形態の第１の変形例の光ファイバ終端構造を示す。本実施の形態と図４に示した実施の形態との主要な相違は、フェルール６の面取り部６４がないことである。面取り部６４がないことで安価なフェルールを使用できる利点が生じる。平板ガラス２の外径は、フェルール６の貫通孔６１より大きく窪み６３の径以下に設定される。また、接着された際、平板ガラス２はフェルール６の先端面から後退した位置関係となるよう、窪み６３の深さは平板ガラス２の厚さよりも深くなっている。この差（窪み６３の深さ － 平板ガラス２の厚さ）は、好適には5μｍ以上50μｍ以下に設定される。

この実施形態の実装工程を以下に説明する。クリーブした中空コア光ファイバ１をフェルール６の貫通孔６１内に後退させる（図５(a)）。この状態で、平板ガラス２をフェルール６の窪み６３の平坦部６３ａに押し当て接着する（図５(b)）。この接着に際しては、図３Ａに示したように、平板ガラス２において窪み６３の平坦部６３ａと当接する箇所に接着剤を転写する方法や、窪み６３の平坦部６３ａに直接接着剤５を塗布する方法（既存技術）で行うことができる。

接着後、フェルール６内の中空コア光ファイバ１を所定の位置まで上昇させる（図５(c)）。この所定の位置とは、平板ガラス２には接触せず、所定の間隔を保つ位置である。例えば、図の上方に（平板ガラス２においてフェルール６とは反対側に）カメラ（図示せず）を設置し、平板ガラス２越しにフェルール６の貫通孔６１をモニタすることで、中空コア光ファイバ１の先端を所定の位置に留めることができる。この状態でフェルール６の後端部から接着剤５１を注入することで接着を行う（図５(d)）（図３Ｂ(h)参照）。

なお、この所定の間隔は、好適には10μｍ程度に設定される。これは長さ10mmのジルコニアフェルールの後端部のみにガラスファイバを接着した場合、温度が50度下がると熱膨張係数の差によりファイバが8μｍ露出する方向に動くことを考慮したものである。従って、間隔を10μｍ程度としておけば、環境温度が大きく変動した際にも中空コア光ファイバ１の先端が平板ガラス２に接触することはない。

これにより平板ガラス２の損傷を懸念することなく中空コア光ファイバ１と平板ガラス２の間隔を極小化できるため、光の拡がりを抑制する光ファイバ終端構造を実現できる。また、平板ガラス２はフェルール６の窪み６３に接着されることから、フェルール６の軸方向（中空コア光ファイバ１の光軸方向）に対して平板ガラス２の面は垂直の位置関係となる。従って、中空コア光ファイバ１のクリーブ角が90度ではない場合においても、光軸がズレることはない。両者の間の光路には10μｍ程度の隙間が存在するが、この隙間は空気であるため（接着剤５が貫通孔６１に確実に流れ込むように接着剤５の量などを適宜設計）、中空コア光ファイバ１のコアと同じ屈折率となり、平板ガラス２の面に対する垂直な光軸は不変となるためである。

以上により、従来例と比較して、中空コア光ファイバ１と平板ガラス２の間隔を極小化することで中空コア光ファイバ１からの出射光拡がりを極力少なくすることができ、かつ光軸ズレのない光ファイバ終端構造を実現できる。

平板ガラス２の先端は、フェルール６の端面から5μｍ以上50μｍ以下後退した位置関係となっているため、フェルール６同士の端面を突き合わせて光接続部品を構成する場合、平板ガラス２同士の接触を避け、かつその間隔を10μｍ以上100μｍ以下にできる。従って、平板ガラス２の損傷を懸念することなく光の拡がりを抑えることができ、繰り返し安定した低損失な光接続（着脱）を行うことができる。なお、平板ガラス２には両面とも反射防止膜が施されているため、中空コア光ファイバ１（空気）と平板ガラス２間、および、平板ガラス２とフェルール６の先端部にある空間との界面で反射が生じることはない。このため、従来の融解による中実化のように伝送特性の劣化を招く懸念のない光接続部品を提供することが可能になる。

［第２の実施形態の第２の変形例］
図６は、本発明に関わる第２の実施形態の第２の変形例の光ファイバ終端構造を示す。本実施の形態と図４に示した実施の形態との主要な相違は、フェルール６に窪み６３がないことである。よって、フェルール６の端面に、フェルール６の貫通孔６１を面取りした面取り部６４が形成されている。窪み６３がないことで安価なフェルールを使用できる利点がある。平板ガラス２の外径は、面取り範囲Ｌ１（図４(d)参照）より大きくフェルール６の外径より小さく設定される。

この実施形態の実装工程を以下に説明する。中空コア光ファイバ１をフェルール６に挿通後、先端をクリーブ（図６(a)）し、中空コア光ファイバ１を後退させる前に接着剤５を面取り部６４に塗布する（図６(b)）。次いで平板ガラス２を中空コア光ファイバ１の端面に押し当てながらフェルール６の端面に接触させる（図６(c)）。ここで、面取り部６４への接着剤５の塗布は、図３Ａに示したように、平板ガラス２においてフェルール６と当接する箇所に接着剤５を転写する方法や、フェルール６の端面の面取り部６４に直接接着剤を塗布する方法（既存技術）で行うことができる。

この一連の過程において、中空コア光ファイバ１が貫通孔６１を後退する際、面取り部６４に塗布された接着剤５が中空コア光ファイバ１の側面を通じて貫通孔６１に流れ込む（図６(c)）。このような工程とすることで、中空コア光ファイバ１の端面と平板ガラス２を接触させた状態で、平板ガラス２のフェルール６の端面への接着並びに中空コア光ファイバ１の先端部近辺とフェルール６との接着を同時に行えるため、実装工程の簡易化および実装コストの低減を図ることができる。

ここで、平板ガラス２はフェルール６の端面に接着されることから、フェルール６の軸方向（中空コア光ファイバ１の光軸方向）に対する平板ガラス２の面は垂直の位置関係となる。従って、中空コア光ファイバ１のクリーブ角が90度ではない場合においても、光軸がズレることはない。クリーブ角が90度ではない場合、両者の間の光路にわずかな隙間が生じることになるが、この隙間は空気であるため（接着剤５が貫通孔６１に確実に流れ込むように接着剤５の量などを適宜設計）、中空コア光ファイバ１のコアと同じ屈折率となり、平板ガラス２の面に対する垂直な光軸は不変となるためである。

また、中空コア光ファイバ１はフェルール６の先端部に接着していることから、温度変動下においても両者の相対位置はほとんど変動しない。従って中空コア光ファイバ１の端面が接触している平板ガラス２に過大な圧力がかかることやファイバ引き込みによるμｍオーダーの乖離が生じる懸念はない。

しかしながら、ガラスとジルコニアの熱膨張係数の差に起因するピストニング現象により軸方向で数10nmオーダーの位置変動が生じる。この位置変動は、中空コア光ファイバ１の端面に接触している平板ガラス２にそのまま伝わり、最悪の場合には、破損を招いてしまう懸念も生じる。

この懸念は、フェルール６に設けた面取り部６４の存在により解消することができる。これは、本実施の形態の光ファイバ終端構造では、面取り部６４にジルコニアと比較して低硬度な接着剤５または空間が存在するためである。ピストニングに起因する圧力が平板ガラス２にかかり、平板ガラス２の位置がファイバの軸方向（図の上下方向）に変動する場合においても、この接着剤５または空間の存在により、この応力を緩和することができるため、平板ガラス２の損傷を回避することができる。この応力緩和は、面取り部の面積が大きい程有効である。

例えば、中空コア光ファイバ１の半径がaである場合、CaやRa以上で面取りしたり、また面取りの頂角θを90度以上（図４(d)参照）にしたりすることで、十分な応力緩和を図ることができる。面取りの頂角θを90度以上にすれば、平板ガラス２と接着剤５の接着面積の確保と、中空コア光ファイバ１の貫通孔６１から露出する長さの短縮を両立することができる。

以上により、従来例と比較して、中空コア光ファイバ１と平板ガラス２の間隔を極小化することで中空コア光ファイバ１からの出射光拡がりを極力少なくすることができ、かつ光軸ズレのない光ファイバ終端構造を実現することができる。

この光ファイバ終端構造同士を接続する光接続部品は、図６(d)に示すようにスペーサ９を備えて構成される。このスペーサ９は好適にはリング状の形状であり、その内径は、平板ガラス２の外径より大きく、その外径はフェルール６の外径以下となるように設定される。また、スペーサ９の厚さは、平板ガラス２の厚さより大きくする。好適には、スペーサ９の厚さは、平板ガラス２の厚さと比較して5μｍ以上50μｍ以下厚くする。なお、このスペーサ９を備えた構成を光ファイバ終端構造として使用することもできる。

ここで、本実施形態の光接続部品とは、スペーサ９を備えた２つの光ファイバ終端構造を接続させ、各光ファイバ終端構造の平板ガラス２，２が対向する部品をいう。なお、スペーサ９は、フェルール６の端面に接着されている平板ガラス２を囲むことができる。また、スペーサ９は、フェルール６の端面に適宜接着できる（図６(d)では図示略）。

このようなスペーサ９を図６に示した光ファイバ終端構造の端面間に備えることで、スペーサ９を介してフェルール６，６同士の端面を対向させて光接続部品を構成する場合、平板ガラス２，２同士の接触を避け、かつその間隔を10μｍ以上100μｍ以下にできる。従って、光軸ズレのない光ファイバ終端構造同士の接続に際して、平板ガラス２の損傷を懸念することなく光の拡がりを抑えることができ、繰り返し安定した低損失な光接続（着脱）を行うことができる。

なお、平板ガラス２は両面とも反射防止膜が施されているため、中空コア光ファイバ１（空気）と平板ガラス２間、および、平板ガラス２とフェルール６の先端部にある空間との界面で反射が生じることはなく、伝送特性が良好な光接続部品を構成できる。このため、従来の融解による中実化のように伝送特性の劣化を招く懸念のない光接続部品を提供することが可能になる。

なお、図６に例示した実施の形態の光ファイバ終端構造に限定されることなく、フェルール６に面取り部６４がない形状を使用しても構わない。この場合、さらに安価なフェルールを適用できる利点が生じる。この場合、図５に例示した実施の形態のように、好適には、中空コア光ファイバ１と平板ガラス２は接触させず、温度変動下でも両者が接触することがないよう所定の間隔を設けた状態で接着を行う。
また、スペーサ９は、光ファイバ終端構造毎に備える必要はなく、光接続部品として１つであっても構わない。この場合、スペーサ９の厚さは、好適には、平板ガラス２の厚さの２倍（２枚の平板ガラス２の厚さ合計値）と比較して10μｍ以上100μｍ以下厚くする。本実施形態の光接続部品とは、２つの光ファイバ終端構造（スペーサ９を備える第１の光ファイバ終端構造、スペーサ９を備えない第２の光ファイバ終端構造）を接続させ、各光ファイバ終端構造の平板ガラス２，２が対向している部品になる。なお、スペーサ９は、フェルール６の端面に接着されている平板ガラス２を囲むことができる。また、スペーサ９は、フェルール６の端面に適宜接着できる。

［その他の変形例］
（ａ）以上の実施の形態では、光透過部材として平板ガラス２を使用しているが、光を透過する材料であればこれに限らず、Siや樹脂であっても構わない。光透過部材の形状は、必ずしも円盤である必要はなく、四角形など他の形状であって構わない。また、図７に示すように、平凸レンズ１０やプリズム１１のような機能を有する形状であっても構わない。平凸レンズ１０やプリズム１１を適用した場合、接続距離や接続方向に自由度をもたらすことができるため、光接続部品構成の多様化を図ることができる。

（ｂ）中空コア光ファイバとしては、図２(a)に例示したものに限定されることなく、コアが中空でさえあればフォトニックバンドギャップファイバ、カゴメファイバ、反共振ファイバ、NANF等様々な形態であって構わない。

（ｃ）フェルール６の材質はジルコニアに限定されることなく樹脂、ガラス、金属その他の材質であっても構わない。

（ｄ）本実施の形態は、フェルール６を使う光ファイバ終端構造を例示したが、V溝アレイのような他の形態（フェルール無しの光ファイバ終端構造）に対しても適用することができる。

（ｅ）平板ガラス２の接着面となるフェルール６の端面や窪み６３は、フェルール６の軸方向（中空コア光ファイバ１の光軸方向）に垂直となる形態（中空コア光ファイバ１の光軸方向がフェルール６の端面や窪み６３の平坦面の法線方向と一致する形態）を例示したが、例えば、垂直ではなく、フェルール６の軸方向に対して任意の（所定の）角度（好ましくは８度以下）に傾斜させても構わない。すなわち、フェルール６の端面や窪み６３の平坦面の法線方向をフェルール６の軸方向に対して傾斜させてもよい。図８（ａ）は、フェルール６端面に形成されている窪み６３の平坦部６３ａが傾斜している光ファイバ終端構造について例示している。この場合、窪み６３の平坦部６３ａの傾斜角に応じて平板ガラス２からの戻り光の反射角が大きくなり、平板ガラス２に極低反射な反射防止膜を施さなくても所定の反射減衰量（例えば40dB）を再現性良く実現できる。極低反射な反射防止膜付ガラスが不要となるため、より安価な部品を適用できる利点がある。また、平板ガラス２に極低反射な反射防止膜を備える構成では、反射防止膜の材質選択等に起因して極低反射を実現可能な波長帯域が限定されてしまう。これに対し、窪み６３の平坦部６３ａを傾斜させ、平板ガラス２に極低反射な反射防止膜を備えない構成では、広い波長帯域に亘って極低反射の良好な特性を得られる利点もある。ただし、極低反射ではないものの平板ガラス２に反射防止膜を施した上で傾斜させることにより、フレネル反射による接続損失を低減させることができる。本実施形態で説明した平板ガラス２の両面に施された反射防止膜、および、窪み６３（の平坦部６３ａ）の傾斜は、図１０で示すフェルール６の端面の傾斜と合わせて、平板ガラス２を透過する光の反射を防止する反射防止機構の具体例となる。
図８（ａ）、図８（ｂ）に示した光ファイバ終端構造を対向させた光接続部品の好適な例を、図９に示し、説明する。光ファイバ終端構造は、中空コア光ファイバ１を収容するフェルール６と、フェルール６が圧入されるフランジ２０と、フランジ２０を収容するハウジング２１とを備える。本光接続部品は、アダプタ３０を介して光ファイバ終端構造同士を対向させて接続したものである。
フランジ２０をハウジング２１に収容する際、ハウジング２１のキー溝２２が、フランジ２０の突起部２３に嵌まるため、フランジ２０およびハウジング２１の相対的な回転角度は一意に決まる。ここで、フェルール６をフランジ２０に圧入する際、例えば、傾斜した窪み６３の平坦部６３ａの最浅部を、ハウジング２１のキー溝２２に合わせる。つまり、フェルール６およびハウジング２１の相対的な回転角度を決める。さらに、光ファイバ終端構造を対向させて光接続部品を構成する際、ハウジング２１，２１のキー２４，２４をアダプタ３０のキー溝３１，３１に嵌めることで、フランジ２０，２０の突起部２３，２３同士が対向する。その結果、図９に示すように、窪み６３の平坦部６３ａの最浅部の各々が対向し、平坦部６３ａに配置されている平板ガラス２の傾斜頂点部２ａ（平板ガラス２のうち、窪み６３の平坦部６３ａの最浅部に配置されている部分）の各々が対向（略対向の意味も含む）した光接続部品を構成できる。
窪み６３の平坦部６３ａの傾斜が８度であり、平板ガラス２の厚さが100μｍの場合、平板ガラス２における光軸のオフセットは４μｍ程度と大きくなるが、図９のように互いの平坦部６３ａ，６３ａに配置されている平板ガラス２の傾斜頂点部２ａ同士が対向している場合には、光接続部品としての光軸ズレは生じないことになる。フェルール６の端面や窪み６３の平坦部６３ａの傾斜角が同じとなる光ファイバ終端構造同士を対向して光接続部品を構成する場合、傾斜角が任意の角度であっても（８度より大きくても）光軸ズレが生じることはない。したがって、平板ガラス２に所定の傾斜をもたせることで所定の反射減衰量を再現性良く実現するとともに、挿入損失の小さい光接続部品を構成できる。
なお、上記説明は、図１０に示したフェルール６，６の端面がフェルール６，６の軸方向に対して傾斜した構成に対しても当てはまる。図１０に示すように、フェルール６，６の端面は、大部分の領域が傾斜しているが、フェルール６，６の中心軸から所定量だけ径方向外側に離れた部分領域６５，６５は、傾斜しておらず、光ファイバ終端構造同士が対向して光接続部品を構成する際の突き当て面となる。平板ガラス２，２の板厚や直径、およびフェルール６，６端面の傾斜部の領域は、所定の傾斜角をなして光接続部品を構成した際に、フェルール６，６の端面上の平板ガラス２，２同士が接触しないように決められる。
また、上記説明は、図１に示した中空コア光ファイバ１に平板ガラス２を接着する形態において、中空コア光ファイバ１を斜めにクリーブする形態に対しても当てはまる。

（ｆ）また、本実施形態で説明した種々の技術を適宜組み合わせた技術を実現することもできる。
（ｇ）その他、本発明の構成要素の形状、材質、機能などについて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１，１ａ 中空コア光ファイバ
２ 平板ガラス（光透過部材）
３ ガラス
４ インナーチューブ
５，５１ 接着剤
５ａ プレート
６，６ａ フェルール
６１ 貫通孔
６２ 面取り部
６３ 窪み
６３ａ 平坦部
６４ 面取り部
６５ （フェルールの傾斜した端面の）部分領域
７ 吸着治具（治具）
８ 接着剤転写治具（治具）
８１ 凸部
９ スペーサ
１０ 平凸レンズ
１１ プリズム
２０ フランジ
２１ ハウジング
２２ キー溝
２３ 突起部
２４ キー
３０ アダプタ
Ｈ 中空部

Claims (14)

1. 光が伝送される中空部を有する中空コア光ファイバと、
   前記中空部を覆う平板ガラスである光透過部材と、
   前記中空コア光ファイバが挿通されるフェルールの端面に、前記光透過部材を収容する
   窪みを備え、
   前記光透過部材が前記窪みの平坦部に接着されており、
   前記フェルールの先端部における貫通孔を面取りした面取り部を備え、
   前記光透過部材の外径が、前記面取り部の面取り範囲より大きいことを特徴とする光フ
   ァイバ終端構造。
2. 前記光透過部材の厚みが100μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファ
   イバ終端構造。
3. 前記光透過部材または前記中空コア光ファイバに塗布または転写された接着剤によって
   、前記光透過部材が前記中空コア光ファイバの端面に接着されていることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の光ファイバ終端構造。
4. 前記光透過部材の外径が、前記中空コア光ファイバが挿通されるフェルールの貫通孔の
   径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ終端構造。
5. 前記光透過部材が、前記中空コア光ファイバが挿通されるフェルールの端面に接着され
   ており、
   前記光透過部材を囲むスペーサを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載の光ファイバ終端構造。
6. 前記フェルールの貫通孔を面取りした面取り部を備え、
   前記光透過部材の外径が、前記面取り部の面取り範囲より大きいことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ終端構造。
7. 前記スペーサの厚さが、前記光透過部材の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項６
   に記載の光ファイバ終端構造。
8. 前記中空コア光ファイバの端面の法線方向が当該中空コア光ファイバの軸方向に対して
   所定の角度傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の
   光ファイバ終端構造。
9. 前記窪みの平坦部の法線方向が、前記フェルールの軸方向に対して所定の角度傾斜して
   いることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ終端構造。
10. 前記光透過部材が、前記フェルールの端面より後退して配置されていることを特徴とす
    る請求項１、４、９のいずれか１項に記載の光ファイバ終端構造。
11. 前記フェルールの端面が前記フェルールの軸方向に対して所定の角度傾斜していること
    を特徴とする請求項５または請求項６に記載の光ファイバ終端構造。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光ファイバ終端構造である第１の光フ
    ァイバ終端構造と第２の光ファイバ終端構造とを接続させる光接続部品であって、
    前記第１の光ファイバ終端構造の前記光透過部材と前記第２の光ファイバ終端構造の前記
    光透過部材とを対向させる光接続部品。
13. 請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の光ファイバ終端構造である第１の光ファ
    イバ終端構造と、前記スペーサを備えない第２の光ファイバ終端構造とを接続させる光接
    続部品であって、
    前記第1の光ファイバ終端構造の前記スペーサは前記光透過部材の厚さの２倍よりも大
    きい厚さを有しており、前記第１の光ファイバ終端構造の前記光透過部材と前記第２の光
    ファイバ終端構造の前記光透過部材とが対向する光接続部品。
14. 請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の光ファイバ終端構造である第１の光フ
    ァイバ終端構造と第２の光ファイバ終端構造とを接続させる光接続部品であって、
    前記第１の光ファイバ終端構造に備わる光透過部材の傾斜頂点部と、前記第２の光ファ
    イバ終端構造に備わる光透過部材の傾斜頂点部とが対向していることを特徴とする光接続
    部品。