JP7314684B2 - マルチコアファイバの光接続構造 - Google Patents

Description

本開示は、マルチコアファイバの光接続構造に関する。

特許文献１には、１つの光ファイバ内に複数のコアが設けられたマルチコアファイバが開示されている。特許文献２には、１つのマルチコアファイバを複数のシングルコアファイバに結合する光学装置が開示されている。特許文献３及び４には、複数の光ファイバをクロスコネクトする配線構造が開示されている。

特開２０１３－２２８５４８号公報 特開２０１３－０２０２２７号公報 特開２０１７－１８７６４４号公報 米国特許出願公開第２０１４／００９３２１１号明細書

特許文献２は、１つのマルチコアファイバと複数のシングルコアファイバとの光接続構造の一例を開示している。しかしながら、複数のマルチコアファイバと別の複数のマルチコアファイバとの光接続構造に特許文献２の光接続構造をそのまま用いることはできない。一方、マルチコアファイバの各コアからの光線をファンアウトを用いて一旦シングルコアファイバに分離した後、相互接続する構成も考えられるが、この場合、光接続構造が大きくなってしまう。

本開示は、複数のマルチコアファイバと別の複数のマルチコアファイバとの光接続を小型の装置を用いて実現することができる光接続構造を提供することを目的とする。

本開示は、マルチコアファイバの光接続構造を提供する。この光接続構造は、各光ファイバが複数のコアを有する、複数の第１マルチコアファイバと、各光ファイバが複数のコアを有する、複数の第２マルチコアファイバと、各第１マルチコアファイバの各コアから出射される各光線のうち少なくとも一部の光線の伝搬方向を異ならせる第１光学系と、各第１マルチコアファイバから出射され、第１光学系を介して伝搬される各光線を複数の第２マルチコアファイバに集光させる第２光学系と、を備える。第１光学系の光軸方向に交差する面において、複数の第１マルチコアファイバの第１ファイバ配列は、第１マルチコアファイバの各光ファイバ内における各コアの第１コア配列に対応している。第２光学系の光軸方向に交差する面において、複数の第２マルチコアファイバの第２ファイバ配列は、第２マルチコアファイバの各光ファイバ内における各コアの第２コア配列に対応している。

本開示の一態様によれば、マルチコアファイバの光接続構造を小型化することができる。

図１の（ａ）は、第１実施形態に係る光接続構造によって相互に接続される第１マルチコアファイバ群と第２マルチコアファイバ群とを示す平面図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）のｂ－ｂ線に沿った第１マルチコアファイバ群の断面図であり、図１の（ｃ）は、図１の（ａ）のｃ－ｃ線に沿った第２マルチコアファイバ群の断面図である。 図２は、第１実施形態に係る光接続構造を模式的に示す平面図である。 図３の（ａ）は、図２に示す光接続構造における第１マルチコアファイバ群の各マルチコアファイバと集光レンズとの位置関係を示す図であり、図３の（ｂ）は、図２に示す光接続構造における第２マルチコアファイバ群の各マルチコアファイバと集光レンズとの位置関係を示す図である。 図４の（ａ）～（ｃ）は、図２に示す光接続構造によって光接続される第１マルチコアファイバ群と第２マルチコアファイバ群との間での光結合状態について示す図である。 図５は、第１マルチコアファイバ群からの光の出射の一例を拡大して示す図である。 図６は、第２マルチコアファイバ群での光の入射の一例を拡大して示す図である。 図７は、第１マルチコアファイバ群からの光の出射の別の例を拡大して示す図である。 図８は、第２マルチコアファイバ群での光の入射の別の例を拡大して示す図である。 図９は、第１マルチコアファイバ群からの光の出射の更に別の例を拡大して示す図である。 図１０は、第１マルチコアファイバ群の１つのマルチコアファイバからの光線が第２マルチコアファイバ群の各マルチコアファイバに入射される一例を示す図である。 図１１は、第２実施形態に係る光接続構造の例を示す斜視図である。 図１２の（ａ）は、第２実施形態に係る第１マルチコアファイバ群のファイバ配列及びコア配列を模式的に示す断面図であり、図１２の（ｂ）は、第２実施形態に係る第２マルチコアファイバ群のファイバ配列及びコア配列を模式的に示す断面図である。 図１３は、第２実施形態に係る光接続構造におけるマルチコアファイバと集光レンズとの位置関係を示す図であり、（ａ）は第１マルチコアファイバ群での位置関係を示し、（ｂ）は第２マルチコアファイバ群での位置関係を示す。 図１４は、第２実施形態に係る光接続構造の例を示す斜視図である。 図１５は、図１４に示す光接続構造の一部断面Ｐに沿った断面図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態を列記して説明する。本開示の一実施形態に係るマルチコアファイバの光接続構造は、各光ファイバが複数のコアを有する、複数の第１マルチコアファイバと、各光ファイバが複数のコアを有する、複数の第２マルチコアファイバと、各第１マルチコアファイバの各コアから出射される各光線のうち少なくとも一部の光線の伝搬方向を異ならせる第１光学系と、各第１マルチコアファイバから出射され、第１光学系を介して伝搬される各光線を複数の第２マルチコアファイバに集光させる第２光学系と、を備える。第１光学系の光軸方向に交差する面において、複数の第１マルチコアファイバの第１ファイバ配列は、第１マルチコアファイバの各光ファイバ内における各コアの第１コア配列に対応している。また、第２光学系の光軸方向に交差する面において、複数の第２マルチコアファイバの第２ファイバ配列は、第２マルチコアファイバの各光ファイバ内における各コアの第２コア配列に対応している。

このマルチコアファイバの光接続構造では、第１マルチコアファイバの第１ファイバ配列が第１マルチコアファイバの第１コア配列に対応し、第２マルチコアファイバの第２ファイバ配列が第２マルチコアファイバの第２コア配列に対応している。このように、各光ファイバ内のコア配列と、各光ファイバ自体のファイバ配列とを対応づけることにより、第１光学系と第２光学系とを用いて、複数の第１マルチコアファイバと複数の第２マルチコアファイバとを簡易な構成で光接続することができる。特に１の第１マルチコアファイバの各コアを複数の第２マルチコアファイバに分岐するような光接続構造においては、上述した配列関係を採用することにより、接続構造を簡素なものにしてその小型化を図ることが可能となる。

一実施形態として、第１光学系は、その焦点位置が複数の第１マルチコアファイバの端面となるように構成され、第２光学系は、その焦点位置が複数の第２マルチコアファイバの端面となるように構成されてもよい。この場合、第１光学系と第２光学系との間の光線がコリメート光になり、光学設計が容易になる。

一実施形態として、第１光学系は、各第１マルチコアファイバに対応する第１レンズを含み、第２光学系は、各第２マルチコアファイバに対応する第２レンズを含んでもよい。この場合、各マルチコアファイバから出射される光線の伝搬方向をより精度よくすることができる。この実施形態において、各第１レンズはレンズアレイから構成され、各第２レンズはレンズアレイから構成されてもよい。この場合、光学設計や装置の製造等が容易になる。

一実施形態として、第１マルチコアファイバは、第２マルチコアファイバと同じコア配列及び屈折率分布を有していてもよい。この場合、光接続構造全体の光学設計を容易なものとすることができる。

一実施形態として、第１ファイバ配列は、第１コア配列と相似しており、第２ファイバ配列は、第２コア配列と相似していてもよい。この場合、複数の第１マルチコアファイバと複数の第２マルチコアファイバとの光接続構造の設計を容易なものとすることができる。この実施形態において、第１ファイバ配列、第１コア配列、第２ファイバ配列、及び、第２コア配列は、一次元状の配列であってもよい。

一実施形態として、第１ファイバ配列は、第１コア配列をファイバ光軸を中心として１８０°回転させた配列と相似しており、第２ファイバ配列は、第２コア配列をファイバ光軸を中心として１８０°回転させた配列と相似していてもよい。この場合、各マルチコアファイバやファイバ内の各コアを二次元状に配列することが行い易くなるため、より実装密度を高めた光接続構造とすることができ、小型化も図ることが可能となる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係るマルチコアファイバの光接続構造の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１の（ａ）は、第１実施形態に係る光接続構造によって相互に光接続される第１マルチコアファイバ群Ａと第２マルチコアファイバ群Ｂとの位置関係を示す平面図であり、図１の（ｂ）は、第１マルチコアファイバ群Ａに含まれる各マルチコアファイバの断面を示す図であり、図１の（ｃ）は、第２マルチコアファイバ群Ｂに含まれる各マルチコアファイバの断面を示す図である。図１の（ａ）～（ｃ）に示すように、本実施形態に係る光接続構造では、複数のマルチコアファイバＡ１，Ａ２，Ａ３を含む第１マルチコアファイバ群Ａと、複数のマルチコアファイバＢ１，Ｂ２，Ｂ３を含む第２マルチコアファイバ群Ｂとを空間光学系を用いて光接続する。各マルチコアファイバＡ１からＡ３はそれぞれ複数のコア１１，１２，１３、コア２１，２２，２３、及びコア３１，３２，３３を含む。コア１１から１３、コア２１から２３及びコア３１から３３はそれぞれクラッド１４、クラッド２４及びクラッド３４によって覆われ、これによりマルチコアファイバを構成する。各マルチコアファイバＢ１からＢ３はそれぞれ、マルチコアファイバＡ１からＡ３と同様に、複数のコア１６，１７，１８、コア２６，２７，２８、及びコア３６，３７，３８を含む。コア１６から１８、コア２６から２８及びコア３６から３８はそれぞれクラッド１９、クラッド２９及びクラッド３９によって覆われ、これによりマルチコアファイバを構成する。本実施形態では、このようにマルチコアファイバＡ１からＡ３のファイバ配列がマルチコアファイバＡ１からＡ３のコア配列に対応し、マルチコアファイバＢ１からＢ３のファイバ配列がマルチコアファイバＢ１からＢ３のコア配列に対応している。

本実施形態に係る光接続構造は、第１マルチコアファイバ群Ａと第２マルチコアファイバ群Ｂとが後述する空間光学系により以下の表１に示すように相互に光結合されるように、構成されている（図４も参照）。具体的には、マルチコアファイバＡ１のコア１１、コア１２及びコア１３は、マルチコアファイバＢ３のコア３８、マルチコアファイバＢ２のコア２８、及び、マルチコアファイバＢ１のコア１８にそれぞれ光結合される。また、マルチコアファイバＡ２のコア２１、コア２２及びコア２３は、マルチコアファイバＢ３のコア３７、マルチコアファイバＢ２のコア２７、及び、マルチコアファイバＢ１のコア１７にそれぞれ光結合される。また、マルチコアファイバＡ３のコア３１、コア３２及びコア３３は、マルチコアファイバＢ３のコア３６、マルチコアファイバＢ２のコア２６、及び、マルチコアファイバＢ１のコア１６にそれぞれ光結合される。

図２は、上述した第１マルチコアファイバ群Ａと第２マルチコアファイバ群Ｂとを光接続する光接続構造の一例を示す平面図である。図２に示すように、光接続構造１は、第１マルチコアファイバ群のマルチコアファイバＡ１からＡ３と、第２マルチコアファイバ群のマルチコアファイバＢ１からＢ３とを相互に光接続させる。光接続構造１には、マルチコアファイバＡ１からＡ３に対向するように配置される第１光学系１００と、マルチコアファイバＢ１からＢ３に対向するように配置される第２光学系１１０とが設けられている。本実施形態では、一例として三本のマルチコアファイバ同士を接続する構成を説明するが、本開示はこれに限定されるものではなく、相互に接続されるマルチコアファイバの数は二本以上であればよく、同数のマルチコアファイバであることが好ましい。また、各マルチコアファイバ内に配置されるコアの数が三個である構成について説明するが、これに限定されるものではなく、各マルチコアファイバ内に配置されるコアの数は二個以上であればよい。

第１光学系１００は、各マルチコアファイバＡ１からＡ３それぞれに対応する集光レンズ１０１，１０２，１０３を有している。集光レンズ１０１から１０３のそれぞれは光軸Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を有しており、各焦点が対応するマルチコアファイバＡ１からＡ３の端面に位置するように構成されている。集光レンズ１０１から１０３の光軸Ｘ１からＸ３（図３の（ａ）を参照）は、各マルチコアファイバＡ１からＡ３の各コアの何れかの位置に一致するように配置されている。但し、光軸Ｘ１からＸ３がマルチコアファイバＡ１からＡ３の各コアの何れかの位置に一致しないように配置してもよい。また、集光レンズ１０１から１０３は、１つのレンズアレイから構成されてもよいし、各集光レンズ１０１から１０３が別々の部材から構成されてもよい。前者の場合、集光レンズ１０１から１０３を一体品として形成した配置することができるため、構成や製造方法が容易になる。

第２光学系１１０は、各マルチコアファイバＢ１からＢ３それぞれに対応する集光レンズ１１１，１１２，１１３を有している。集光レンズ１１１から１１３のそれぞれは光軸Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を有しており、各焦点が対応するマルチコアファイバＢ１からＢ３の端面に位置するように構成されている。集光レンズ１１１から１１３の光軸Ｘ１からＸ３（図３の（ｂ）を参照）は、各マルチコアファイバＢ１からＢ３の各コアの何れかの位置に一致するように配置されている。但し、光軸Ｘ１からＸ３がマルチコアファイバＢ１からＢ３の各コアの何れかの位置に一致しないように配置してもよい。また、集光レンズ１１１から１１３は、１つのレンズアレイから構成されてもよいし、各集光レンズ１１１から１１３が別々の部材から構成されてもよい。前者の場合、集光レンズ１１１から１１３を一体品として形成した配置することができるため、構成や製造方法が容易になる。なお、集光レンズ１１１の光軸Ｘ１は、集光レンズ１０１の光軸Ｘ１に一致し、集光レンズ１１２の光軸Ｘ２は、集光レンズ１０２の光軸Ｘ２に一致し、集光レンズ１１３の光軸Ｘ３は、集光レンズ１０３の光軸Ｘ３に一致する。

次に、図３の（ａ）及び（ｂ）を参照して、光接続構造１における、各集光レンズと各マルチコアファイバのコアとの位置関係、及び、コア配列とファイバ配列との関係について説明する。図３の（ａ）は、第１マルチコアファイバ群Ａにおける各集光レンズと各マルチコアファイバのコアとの位置関係を示す図であり、図３の（ｂ）は、第２マルチコアファイバ群Ｂにおける各集光レンズと各マルチコアファイバのコアとの位置関係を示す図である。図３の（ａ）に示すように、マルチコアファイバＡ１は、対応する集光レンズ１０１に対してその光軸Ｘ１からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＡ１の図示左端のコア１３の中心が集光レンズ１０１の光軸Ｘ１に一致するように、両者の位置関係が規定される。マルチコアファイバＡ２は、対応する集光レンズ１０２に対してその光軸Ｘ２とマルチコアファイバＡ２の中心とが一致するように同軸上に配置される。より具体的には、マルチコアファイバＡ２の図示中央のコア２２の中心が集光レンズ１０２の光軸Ｘ２に一致するように、両者の位置関係が規定される。マルチコアファイバＡ３は、対応する集光レンズ１０３に対してその光軸Ｘ３からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＡ３の図示右端のコア３１の中心が集光レンズ１０３の光軸Ｘ３に一致するように、両者の位置関係が規定される。

また、第２マルチコアファイバ群Ｂにおける各集光レンズと各マルチコアファイバのコアとの位置関係は、第１マルチコアファイバ群Ａと対称となるように構成されている。即ち、図３の（ｂ）に示すように、マルチコアファイバＢ１は、対応する集光レンズ１１１に対してその光軸Ｘ１からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＢ１の図示右端のコア１８の中心が集光レンズ１１１の光軸Ｘ１に一致するように、両者の位置関係が規定される。マルチコアファイバＢ２は、対応する集光レンズ１１２に対してその光軸Ｘ２とマルチコアファイバＢ２の中心とが一致するように同軸上に配置される。より具体的には、マルチコアファイバＢ２の図示中央のコア２７の中心が集光レンズ１１２の光軸Ｘ２に一致するように、両者の位置関係が規定される。マルチコアファイバＢ３は、対応する集光レンズ１１３に対してその光軸Ｘ３からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＢ３の図示左端のコア３６の中心が集光レンズ１１３の光軸Ｘ３に一致するように、両者の位置関係が規定される。

また、マルチコアファイバＡ１からＡ３は、図３の（ａ）に示すように、一次元状に一列に配列されている。コア１１から１３、コア２１から２３及びコア３１から３３も各ファイバ内において一次元状に配列されている。このように光接続構造１では、マルチコアファイバＡ１からＡ３は、マルチコアファイバＡ１からＡ３の各ファイバ内に配置されているコア１１から１３、コア２１から２３及びコア３１から３３のコア配列と同じである。つまり、第１マルチコアファイバ群Ａ側において、マルチコアファイバＡ１からＡ３のファイバ配列は、各コア１１から１３、コア２１から２３及びコア３１から３３のコア配列に相似する。同様に、マルチコアファイバＢ１からＢ３は、図３の（ｂ）に示すように、一次元状に一列に配列されている。コア１６から１８、コア２６から２８及びコア３６から３８も各ファイバ内において一次元状に配列されている。このように光接続構造１では、マルチコアファイバＢ１からＢ３も、マルチコアファイバＢ１からＢ３の各ファイバ内に配置されているコア１６から１８、コア２６から２８及びコア３６から３８のコア配列と同じである。つまり、第２マルチコアファイバ群Ｂ側においても、マルチコアファイバＢ１からＢ３のファイバ配列は、各コア１６から１８、コア２６から２８及びコア３６から３８のコア配列に相似する。なお、マルチコアファイバＡ１からＡ３は、マルチコアファイバＢ１からＢ３と同じコア配列であるが、各ファイバにおける屈折率分布も同じであることが好ましい。

図４の（ａ）～（ｃ）は、光接続構造１によって光接続される第１マルチコアファイバ群Ａと第２マルチコアファイバ群Ｂとの間での光結合状態について示す図である。図４の（ａ）は、マルチコアファイバＡ２の３つのコア２１，２２及び２３から出力された光線Ｌ２１、Ｌ２２及びＬ２３が、マルチコアファイバＢ３、Ｂ２及びＢ１の各コア３７，２７及び１７に結合する状態を示している。図４の（ａ）に示す光結合では、マルチコアファイバＡ２から出力された光線Ｌ２１及びＬ２３は、第１光学系１００（集光レンズ１０２）によってその伝搬方向を異ならせ（より具体的には光軸Ｘ２に対して逆側に向かい）、光線Ｌ２２は第１光学系１００（集光レンズ１０２）をそのまま直進する。そしてこれらの光線Ｌ２１、Ｌ２２及びＬ２３は、入射した第２光学系１１０の各集光レンズ１１３、１１２及び１１１によって各マルチコアファイバＢ３、Ｂ２及びＢ１の端面に集光され、各コア３７、２７及び１７に光が伝搬される。

同様に、図４の（ｂ）は、マルチコアファイバＡ１の３つのコア１１，１２及び１３から出力された光線Ｌ１１、Ｌ１２及びＬ１３が、マルチコアファイバＢ３、Ｂ２及びＢ１の各コア３８，２８及び１８に結合する状態を示している。図４の（ｂ）に示す光結合では、マルチコアファイバＡ１から出力された光線Ｌ１１及びＬ１２は、第１光学系１００（集光レンズ１０１）によってその伝搬方向を異ならせ（より具体的には光軸Ｘ１に対して逆側に向かい）、光線Ｌ１３は第１光学系１００（集光レンズ１０１）をそのまま直進する。そしてこれらの光線Ｌ１１、Ｌ１２及びＬ１３は、入射した第２光学系１１０の各集光レンズ１１３、１１２及び１１１によって各マルチコアファイバＢ３、Ｂ２及びＢ１の端面に集光され、各コア３８、２８及び１８に光が伝搬される。

同様に、図４の（ｃ）は、マルチコアファイバＡ３の３つのコア３１，３２及び３３から出力された光線Ｌ３１、Ｌ３２及びＬ３３が、マルチコアファイバＢ１、Ｂ２及びＢ３の各コア３６，２６及び１６に結合する状態を示している。図４の（ｃ）に示す光結合では、マルチコアファイバＡ３から出力された光線Ｌ３２及びＬ３３は、第１光学系１００（集光レンズ１０３）によってその伝搬方向を異ならせ（より具体的には光軸Ｘ３に対して逆側に向かい）、光線Ｌ３１は第１光学系１００（集光レンズ１０３）をそのまま直進する。そしてこれらの光線Ｌ３１、Ｌ３２及びＬ３３は、入射した第２光学系１１０の各集光レンズ１１３、１１２及び１１１によって各マルチコアファイバＢ３、Ｂ２及びＢ１の端面に集光され、各コア３６、２６及び１６に光が伝搬される。なお、第１マルチコアファイバ群Ａと第２マルチコアファイバ群Ｂは、左右対称の構成であり、第２マルチコアファイバ群Ｂからの光が第１マルチコアファイバ群Ａに伝搬される場合は、上述した光路が逆になって光が伝搬される。

ここで、図５から図１０を参照して、第１マルチコアファイバ群Ａから出射された光線が第２マルチコアファイバ群Ｂに入射される光路の例について、より詳細に説明する。

図５に示すように、第１マルチコアファイバ群ＡのマルチコアファイバＡ３の前面には集光レンズ１０３が配置されている。集光レンズ１０３は焦点距離ｆのレンズであり、集光レンズ１０３の焦点がマルチコアファイバＡ３の端面に位置するように構成されている。ここで光軸Ｘ３から外側に距離ｄ離れたコア３２から出射された光線Ｌ３２は、集光レンズ１０３を透過した際、逆側焦点位置を通過することから、光軸Ｘ３に対して角度θ（＝ｄ／ｆ）を為して伝搬する。そして、図６に示すように、光軸Ｘ２に対して角度θで逆側焦点位置を通過する光線Ｌ３２は、光軸Ｘ２からｄ（＝θ／ｆ）だけずれた位置に集光し、コア２６に光が伝搬される。なお、第１光学系１００から第２光学系１１０へ伝搬される光線Ｌ３２はコリメート光である。また、ここで、光軸Ｘ２と光軸Ｘ３とは平行である。

また、図７に示すように、第１マルチコアファイバ群ＡのマルチコアファイバＡ３の前面には、上記同様に、集光レンズ１０３が配置されている。集光レンズ１０３は焦点距離ｆのレンズであり、集光レンズ１０３の焦点がマルチコアファイバＡ３の端面に位置するようになっている。ここで光軸Ｘ３から外側に距離２ｄ離れたコア３３から出射された光線Ｌ３３は、集光レンズ１０３を透過した際、逆側焦点位置を通過することから、光軸Ｘ３に対して角度２θ（＝２ｄ／ｆ）を為して伝搬する。そして、図８に示すように、光軸Ｘ１に対して角度θで逆側焦点位置を通過する光線Ｌ３３は、光軸Ｘ１から２ｄ（＝２θ／ｆ）だけずれた位置に集光し、コア１６に光が伝搬される。なお、第１光学系１００から第２光学系１１０へ伝搬される光線Ｌ３３はコリメート光である。また、ここで、光軸Ｘ１と光軸Ｘ３とは平行である。

また、図９に示すように、光軸Ｘ３上に位置するコア３１から出射された光線Ｌ３１は、集光レンズ１０３を透過した際、コリメート光となり、そのまま光軸Ｘ３上を直進し、第２光学系１１０（集光レンズ１１３）により集光されて、マルチコアファイバＢ３のコア３６に光が伝搬される。図１０は、上述した光結合をまとめた図である。図１０に示すように、第１光学系１００の内側の焦点と第２光学系１１０の内側の焦点との距離をＬとした場合、分岐された各光線間の距離はＬθとなり、各光線が干渉し合わないようになっている。なお、他のマルチコアファイバＡ１やＡ２からの光線が第２マルチコアファイバ群Ｂの各マルチコアファイバへ結合される具体的な光路は、上述した説明から当業者には明らかであるため、その説明を省略する。

以上、本実施形態に係るマルチコアファイバの光接続構造では、第１マルチコアファイバ群Ａのファイバ配列がマルチコアファイバＡ１からＡ３のコア配列に対応し、第２マルチコアファイバ群Ｂのファイバ配列がマルチコアファイバＢ１からＢ３のコア配列に対応して、相互に光結合されている。このように、各光ファイバ内のコア配列と、各光ファイバ自体のファイバ配列とを対応づけることにより、第１光学系１００と第２光学系１１０とを用いて、マルチコアファイバＡ１からＡ３とマルチコアファイバＢ１からＢ３とを簡易な構成で光接続することができる。特に１のマルチコアファイバＡ１、Ａ２又はＡ３の各コアをマルチコアファイバＢ１～Ｂ３の各コアに分岐するような光接続構造においては、上述した配列関係を採用することにより、接続構造を簡素なものにしてその小型化を図ることが可能となる。

本実施形態では、より具体的には、マルチコアファイバＡ１からＡ３のファイバ配列は、各マルチコアファイバＡ１からＡ３のコア配列と相似しており、また、マルチコアファイバＢ１からＢ３のファイバ配列は、マルチコアファイバＢ１～Ｂ３のコア配列と相似している。このため、複数のマルチコアファイバＡ１からＡ３と複数のマルチコアファイバＢ１からＢ３との光接続構造の設計を容易なものとすることができる。なお、本実施形態では、マルチコアファイバＡ１からＡ３のファイバ配列、マルチコアファイバＡ１からＡ３の各ファイバにおけるコア配列、マルチコアファイバＢ１からＢ３のファイバ配列、及び、マルチコアファイバＢ１からＢ３の各ファイバにおけるコア配列を一次元状の配列としており、配置構成がより一層簡素化しているため、更なる小型化を図ることも可能である。

本実施形態では、第１光学系１００は、その焦点位置がマルチコアファイバＡ１からＡ３の端面となるように構成されており、第２光学系１１０は、その焦点位置がマルチコアファイバＢ１からＢ３の端面となるように構成されている。このため、第１光学系１００と第２光学系１１０との間の光線がコリメート光になり、光学設計が容易になる。

本実施形態では、第１光学系１００は、マルチコアファイバＡ１からＡ３に対応する集光レンズ１０１から１０３を含み、第２光学系１１０は、マルチコアファイバＢ１からＢ３に対応する集光レンズ１１１から１１３を含んでいる。このため、各マルチコアファイバから出射される光線の伝搬方向をより精度よくすることができる。この実施形態において、集光レンズ１０１から１０３はレンズアレイから構成され、集光レンズ１１１から１１３はレンズアレイから構成されている。このため、光学設計や装置の製造等が容易になる。

本実施形態では、マルチコアファイバＡ１からＡ３は、マルチコアファイバＢ１からＢ３と同じコア配列及び屈折率分布を有している。このため、光接続構造全体の光学設計を容易なものとすることができる。

［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る光接続構造では、光ファイバ配列と各光ファイバ内におけるコア配列とが第１実施形態に係る光接続構造と相違している。以下、主に第１実施形態と相違する点を中心に説明する。

図１１は、第２実施形態に係る光接続構造の一例を示す斜視図である。図１２の（ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態に係る光接続構造に用いられるマルチコアファイバＡ４、Ａ５、Ａ６及びマルチコアファイバＢ４、Ｂ５、Ｂ６のファイバ配列及びコア配列を模式的に示す断面図である。図１３は、第２実施形態に係る光接続構造におけるマルチコアファイバと集光レンズとの位置関係を示す図であり、（ａ）は第１マルチコアファイバ群Ａでの位置関係を示し、（ｂ）は第２マルチコアファイバ群Ｂでの位置関係を示す。

図１１～図１３に示すように、本実施形態に係る光接続構造１ａでは、マルチコアファイバ及び各コアは、光軸に直交する平面において、二次元状になるように配列されている。より具体的には、マルチコアファイバＡ４からＡ６は、図１２の（ａ）及び図１３の（ａ）に示すように、二次元状に配列されている。コア４１から４３、コア５１から５３及びコア６１から６３も各ファイバ内において二次元状に配列されている。このように光接続構造１ａでは、マルチコアファイバＡ４からＡ６の配列は、マルチコアファイバＡ４からＡ６の各ファイバ内に配置されているコア４１から４３、コア５１から５３及びコア６１から６３のコア配列を各光軸Ｘ４からＸ６を中心として１８０°回転させた配列と相似している。なお、コア４１から４３、コア５１から５３及びコア６１から６３はそれぞれクラッド４４、クラッド５４及びクラッド６４によって覆われ、これによりマルチコアファイバを構成する。

同様に、マルチコアファイバＢ４からＢ６は、図１２の（ｂ）及び図１３の（ｂ）に示すように、二次元状に配列されている。コア４６から４８、コア５６から５８及びコア６６から６８も各ファイバ内において二次元状に配列されている。このように光接続構造１ａでは、マルチコアファイバＢ４からＢ６のファイバ配列も、マルチコアファイバＢ４からＢ６の各ファイバ内に配置されているコア４６から４８、コア５６から５８及びコア６６から６８のコア配列を各光軸Ｘ４からＸ６を中心として１８０°回転させた配列と相似している。なお、コア４６から４８、コア５６から５８及びコア６６から６８はそれぞれクラッド４９、クラッド５９及びクラッド６９によって覆われ、これによりマルチコアファイバを構成する。

次に、図１３の（ａ）及び（ｂ）を参照して、第２実施形態における各集光レンズと各マルチコアファイバのコアとの位置関係について説明する。図１３の（ａ）に示すように、マルチコアファイバＡ４は、対応する集光レンズ１０１に対してその光軸Ｘ４からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＡ４の図示左端のコア４３の中心が集光レンズ１０１の光軸Ｘ４に一致するように、両者の位置関係が規定される。マルチコアファイバＡ５は、対応する集光レンズ１０２に対してその光軸Ｘ５からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＡ５の図示右端のコア５２の中心が集光レンズ１０２の光軸Ｘ５に一致するように、両者の位置関係が規定される。マルチコアファイバＡ６は、対応する集光レンズ１０３に対してその光軸Ｘ６からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＡ６の図示上側のコア６１の中心が集光レンズ１０３の光軸Ｘ６に一致するように、両者の位置関係が規定される。このように第２実施形態では、中心側のコア４３，５２，６１が各光軸と一致する。ただし、中心側のコアが各光軸に一致しない構成であってもよい。

また、図１３の（ｂ）に示すように、第２マルチコアファイバ群Ｂ側では、マルチコアファイバＢ４は、対応する集光レンズ１１１に対してその光軸Ｘ４からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＢ４の図示右端のコア４８の中心が集光レンズ１１１の光軸Ｘ４に一致するように、両者の位置関係が規定される。マルチコアファイバＢ５は、対応する集光レンズ１１２に対してその光軸Ｘ５からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＡ５の図示左端のコア５７の中心が集光レンズ１１２の光軸Ｘ５に一致するように、両者の位置関係が規定される。マルチコアファイバＢ６は、対応する集光レンズ１１３に対してその光軸Ｘ６からやや外側にずれるように配置される。より具体的には、マルチコアファイバＢ６の図示上側のコア６６の中心が集光レンズ１１３の光軸Ｘ６に一致するように、両者の位置関係が規定される。このように第２実施形態では、中心側のコア４８，５７，６６が各光軸と一致する。ただし、中心側のコアが各光軸に一致しない構成であってもよい。

次に、第２実施形態に係る光接続構造１ａの全体構成について、図１１～図１５を参照して説明する。図１４は、第２実施形態に係る光接続構造の例を示す斜視図である。図１５は、図１４に示す光接続構造の仮想断面Ｐに沿った断面図であり、図１３の（ａ）及び（ｂ）の各ＸＶ－ＸＶ線に沿ったコア間の光結合の例を示している。図１１～図１３に示すように、第２実施形態において、第１マルチコアファイバ群ＡのマルチコアファイバＡ４からＡ６は、第１光学系１００（集光レンズ１０１から１０３）及び第２光学系１１０（集光レンズ１１１から１１３）を介して、第２マルチコアファイバ群ＢのマルチコアファイバＢ４からＢ６に光結合される。

このような第１マルチコアファイバ群Ａと第２マルチコアファイバ群Ｂとは、具体的には以下の表２に示すように相互に光結合される。まず、マルチコアファイバＡ４のコア４１、コア４２及びコア４３は、マルチコアファイバＢ６のコア６８、マルチコアファイバＢ５のコア５８、及び、マルチコアファイバＢ４のコア４８にそれぞれ光結合される。また、マルチコアファイバＡ５のコア５１、コア５２及びコア５３は、マルチコアファイバＢ６のコア６７、マルチコアファイバＢ５のコア５７、及び、マルチコアファイバＢ４のコア４７にそれぞれ光結合される。また、マルチコアファイバＡ６のコア６１、コア６２及びコア６３は、マルチコアファイバＢ６のコア６６、マルチコアファイバＢ５のコア５６、及び、マルチコアファイバＢ４のコア４６にそれぞれ光結合される。

上述した光結合の例として、例えば、図１３から図１５に示すように、マルチコアファイバＡ４からの各光線がマルチコアファイバＢ４からＢ６の各コアに入射され、マルチコアファイバＡ５からの各光線がマルチコアファイバＢ４からＢ６の別の各コアに入射される。なお、図１５では、マルチコアファイバＡ４のコア４１からマルチコアファイバＢ６のコア６８への光結合と、マルチコアファイバＡ５のコア５１からマルチコアファイバＢ６のコア６７への光結合については点線で記載されている。図１４に示す仮想断面Ｐ１及びＰ２に沿った断面におけるマルチコアファイバＡ４からＡ６とマルチコアファイバＢ４からＢ６との光結合も同様な図で示すことが可能である。

以上、本実施形態に係る光接続構造では、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、本実施形態では、第１マルチコアファイバ群Ａでのファイバ配列が、各マルチコアファイバＡ４からＡ６でのコア配列を光軸を中心として１８０°回転させた配列と相似しており、また、第２マルチコアファイバ群Ｂでのファイバ配列が、各マルチコアファイバＢ４からＢ６でのコア配列を光軸を中心として１８０°回転させた配列と相似している。このため、第２実施形態によれば、各マルチコアファイバやファイバ内の各コアを二次元状に配列することが行い易くなるため、より実装密度を高めた光接続構造とすることができ、更なる小型化も図ることが可能となる。

以上、本開示の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な実施形態に適用することができる。例えば上記の実施形態では、各光ファイバ内のコアが三個の場合について説明したが、各光ファイバ内のコアは七個や八個であってもよい。また、上述した実施形態では、一方のマルチコアファイバの数が三本の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、二本の場合や四本以上の場合であってもよい。

１，１ａ…光接続構造、１１から１３，１６から１８，２１から２３，２６から２８，３１から３３，３６から３８，４１から４３，４６から４８，５１から５３，５６から５８、６１から６３，６６から６８…コア、１４，１９，２４，２９，３４，３９，４４，４９，５４，５９，６４，６９…クラッド、１００…第１光学系、１０１から１０３…集光レンズ（第１レンズ）、１１０…第２光学系、１１１から１１３…集光レンズ（第２レンズ）、Ａ…第１マルチコアファイバ群、Ｂ…第２マルチ子ファイバ群、Ａ１からＡ６…マルチコアファイバ（第１マルチコアファイバ）、Ｂ１からＢ６…マルチコアファイバ（第２マルチコアファイバ）、Ｌ１１からＬ１３…光線、Ｌ２１からＬ２３…光線、Ｌ３１からＬ３３…光線。

Claims (7)

1. 各光ファイバが３個以上のコアを有する、複数の第１マルチコアファイバと、
   各光ファイバが３個以上のコアを有する、複数の第２マルチコアファイバと、
   各前記第１マルチコアファイバの各前記コアから出射される各光線のうち少なくとも一部の光線の伝搬方向を異ならせる第１光学系と、
   各前記第１マルチコアファイバから出射され、前記第１光学系を介して伝搬される各前記光線を前記複数の第２マルチコアファイバに集光させる第２光学系と、
   を備え、
   前記複数の第１マルチコアファイバは、３本以上のマルチコアファイバであり、
   前記複数の第２マルチコアファイバは、３本以上のマルチコアファイバであり、
   前記第１光学系の光軸方向に交差する面において、前記複数の第１マルチコアファイバの第１ファイバ配列は、前記第１マルチコアファイバの各光ファイバ内における各コアの第１コア配列、または、前記第１コア配列を１８０°回転させた配列と相似しており、
   前記第２光学系の光軸方向に交差する面において、前記複数の第２マルチコアファイバの第２ファイバ配列は、前記第２マルチコアファイバの各光ファイバ内における各コアの第２コア配列、または、前記第２コア配列を１８０°回転させた配列と相似している、
   マルチコアファイバの光接続構造。
2. 前記第１光学系は、その焦点位置が前記複数の第１マルチコアファイバの端面となるように構成され、
   前記第２光学系は、その焦点位置が前記複数の第２マルチコアファイバの端面となるように構成される、
   請求項１に記載のマルチコアファイバの光接続構造。
3. 前記第１光学系は、各前記第１マルチコアファイバに対応する第１レンズを含み、
   前記第２光学系は、各前記第２マルチコアファイバに対応する第２レンズを含む、
   請求項１または請求項２に記載のマルチコアファイバの光接続構造。
4. 各前記第１レンズはレンズアレイから構成され、各前記第２レンズはレンズアレイから構成される、
   請求項３に記載のマルチコアファイバの光接続構造。
5. 前記第１マルチコアファイバは、前記第２マルチコアファイバと同じコア配列及び屈折率分布を有している、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマルチコアファイバの光接続構造。
6. 前記第１ファイバ配列は、前記第１コア配列と相似しており、
   前記第２ファイバ配列は、前記第２コア配列と相似している、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバの光接続構造。
7. 前記第１ファイバ配列は、前記第１コア配列をファイバ光軸を中心として１８０°回転させた配列と相似しており、
   前記第２ファイバ配列は、前記第２コア配列をファイバ光軸を中心として１８０°回転させた配列と相似している、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバの光接続構造。

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