Grin透镜阵列、装有透镜的连接器和装有透镜的连接器系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及GRIN(渐变折射率)透镜阵列、装有透镜的连接器和装有透镜的连接器系统。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开N0.2005-300596(专利文献I)描述了有关用于单模光纤(下文中每个光纤将被称为“SMF”)之间的连接的光学连接器的问题，S卩，由于小芯径的缘故，该光学连接器易因光纤轴线的未对准而导致耦合效率的降低。此外，该专利文献I披露了用于解决上述问题的复合光纤。该复合光纤是通过将芯径不同的多个光纤按芯径逐渐变大的顺序依次连接起来而构成的。在光束通过具有该构造的复合光纤期间，光束直径随着芯径直径的变大而变大。光束直径在光学连接器之间的光束传递点(point of transfer)处变得最大。借助此方案，希望的是即使发生SMF之间的未对准也能够抑制耦合效率的降低。
[0003]日本专利N0.3259746(专利文献2)披露了一种光纤阵列单元。该光纤阵列单元由多个堆叠的子单元构成。每个子单元具有:第一部件，其在多个SMF彼此平行地布置的状态下保持所述多个SMF ;第二部件，其保持渐变折射率光纤(下文中，每个这样的光纤将被称为“GRIN光纤”)，用于将从各个SMF输出的光束准直成平行光束；以及定位装置，其定位第一部件和第二部件，从而将SMF光纤与GRIN光纤彼此同轴地连接起来。
【发明内容】
[0004]发明人对常规技术进行了深入研究，并且发现如下所述的问题。例如，上述专利文献2描述了在用于光纤之间的连接的光学连接器中，GRIN透镜(GRIN光纤)与光纤的末端耦合的结构。
[0005]GRIN透镜是渐变折射率透镜，其折射率分布由透镜构成介质的离子交换处理所调节，从而弯曲并且会聚扩散光。也就是说，GRIN透镜可具有能够由离子交换处理方法所调节的折射率分布。可获得的GRIN透镜例如可以为Selfoc透镜(“Selfoc”是一个注册商标)。
[0006]利用这种光学连接器，可以以光束直径扩大的状态在光学连接器之间实施光束的传递，从而提高了光学连接器之间未对准的容许范围。然而，在保持光纤的部件和保持GRIN透镜的部件被单独地构造(如在上述专利文献2中所描述的构造中那样)的情况下，保持GRIN透镜的部件的尺寸(具体地说，沿着光轴方向的厚度)倾向于变小。因此，存在这样的问题:难以精确地抛光该部件的前端面(与对应的光学连接器接触的面)以使该前端面相对于GRIN透镜的光轴具有期望的角度。如果在该部件的前端面的角度中存在误差，则光的入射/出射方向将变得相对于对应的光学连接器的光轴而倾斜，这导致了连接损耗。
[0007]本发明的提出是为了解决上述问题，并且本发明的目的在于提供具有下述结构的GRIN透镜阵列、装有透镜的连接器和装有透镜的连接器系统，该结构能够使保持GRIN透镜的部件的前端面相对于GRIN透镜的光轴以期望的角度被精确地抛光。
[0008]为了解决上述技术问题，根据本发明的实施例的GRIN透镜阵列包括:多个GRIN透镜，每个GRIN透镜具有第一透镜端面和与所述第一透镜端面相反的第二透镜端面；以及主体部分，其在每个GRIN透镜的第一透镜端面和第二透镜端面沿着第一方向布置的状态下保持这些GRIN透镜。主体部分包括一体地保持多个GRIN透镜的保持部分以及设置在保持部分的侧面的边缘部分。保持部分具有:第一耦合面，其中布置有GRIN透镜的第一透镜端面；以及第二耦合面，其与第一耦合面相反，并且其中布置有GRIN透镜的第二透镜端面。保持部分的侧面定义为设置在第一耦合面与第二耦合面之间的面。边缘部分具有:第一基准面，其位于布置有GRIN透镜的第一透镜端面的一侧；以及第二基准面，其与第一基准面相对，并且位于布置有GRIN透镜的第二透镜端面的一侧。特别地，在所述GRIN透镜阵列中，所述第一耦合面与所述第二耦合面之间的沿着所述第一方向的距离大于所述第一基准面与所述第二基准面之间的沿着所述第一方向的距离，由此至少在所述第一耦合面与所述第一基准面之间制出了台阶。所述保持部分的所述第二耦合面与所述边缘部分的所述第二基准面布置在同一平面上。在这种情况下，所述第一基准面用作在抛光所述第一耦合面和所述第二耦合面两者的情况下的共用基准面。
【附图说明】
[0009]图1A和图1B是示出根据本发明的第一实施例的装有透镜的连接器系统的透视图。
[0010]图2是示出装有透镜的连接器的内部构造的分解透视图。
[0011]图3是通过沿着包含直线1-1的X-Z平面剖切装有透镜的连接器系统所获得的图1B所示的装有透镜的连接器系统的内部结构的剖视图。
[0012]图4是不出插芯、GRIN透镜阵列、光缆和光纤的透视图。
[0013]图5是示出通过从图4所示的构造中除掉GRIN透镜阵列、光缆和光纤所获得的形态的透视图。
[0014]图6是从GRIN透镜阵列的斜前方看到的GRIN透镜阵列的透视图。
[0015]图7A和图7B分别为GRIN透镜阵列的正视图和侧视图。
[0016]图8是从GRIN透镜阵列的斜后方看到的GRIN透镜阵列的透视图。
[0017]图9是GRIN透镜阵列的后视图。
[0018]图10是示出装有透镜的连接器的组装过程的透视图。
[0019]图11是示出根据第一变型例的装有透镜的连接器系统的内部结构(沿着包含图3中的直线1-1的X-Z平面的内部结构)的剖视图。
[0020]图12是示出根据第二变型例的装有透镜的连接器系统的内部结构(沿着包含图3中的直线1-1的X-Z平面的内部结构)的剖视图。
[0021]图13A是通过从根据第二变型例的GRIN透镜阵列的第一面的前侧观看该第一面而获得的正视图，并且图13B是通过从第二变型例中的插芯的前端面的前侧观看插芯的前端面而获得的正视图。
【具体实施方式】
[0022][对本发明的实施例的说明]
[0023]首先，对本发明的实施例的内容进行如下所述的说明。
[0024]作为本发明的实施例的一个方面，GRIN透镜阵列包括:多个GRIN透镜，每个GRIN透镜具有第一透镜端面和与第一透镜端面相反的第二透镜端面；以及主体部分，其在每个GRIN透镜的第一透镜端面和第二透镜端面沿着第一方向布置的状态下保持这些GRIN透镜。主体部分包括一体地保持多个GRIN透镜的保持部分以及设置在保持部分的侧面的边缘部分。保持部分具有:第一耦合面，其中布置有GRIN透镜的第一透镜端面；以及第二耦合面，其与第一耦合面相反，并且其中布置有GRIN透镜的第二透镜端面。保持部分的侧面定义为设置在第一耦合面与第二耦合面之间的面。边缘部分具有:第一基准面，其位于布置有GRIN透镜的第一透镜端面的一侧；以及第二基准面，其与第一基准面相对，并且位于布置有GRIN透镜的第二透镜端面的一侧。在下述说明中，保持部分的第一耦合面将被称为“第一面”，边缘部分的第一基准面将被称为“第二面”，保持部分的第二耦合面将被称为“第三面”，而边缘部分的第二基准面将被称为“第四面”。每个GRIN透镜具有沿着连接第一透镜端面与第二透镜端面的预定方向伸长的形状，并且在本说明书中，即使第一透镜端面与第二透镜端面之间的距离较小(例如，即使该距离不超过透镜端面的最大直径)，仍然将连接第一透镜端面与第二透镜端面的预定方向定义为GRIN透镜的纵向(第一方向)。
[0025]也就是说，具有上述结构的GRIN透镜阵列包括待与连接对象部件光学连接的多个GRIN透镜、以及主体部分，并且至少包括第一面和第二面。主体部分具有沿着第一方向分别布置在不同位置的第一端部和第二端部，并且第一面和第二面两者构成第一端部或者面向第一连接对象部件的一侧的端部。第一面包括:第一引导部分，其将GRIN透镜阵列的取向限定为使得多个GRIN透镜沿着第一方向(多个GRIN透镜的上述布置方向，且该方向与每个透镜的纵向一致)与第一连接对象部件连接；以及第一界面区域，其沿着与第一方向交叉的第一平面延伸，并且至少一个GRIN透镜的第一透镜端面从第一界面区域中露出。在这种情况下，其第一透镜端面从第一界面区域中露出的GRIN透镜被保持在与第一连接对象部件光学连接的状态下。此外，第一引导部分限定了第一界面区域在与第一方向交叉的第一平面上的位置。第二面基本平行于第一面并且在第一方向和与第一方向交叉的第二方向上形成在与第一面不同的位置。换言之，第二面大致平行于第一面，并且第二面布置在使得从第二端部到第二面的沿着第一方向的最短距离短于从第二端部到第一面的沿着第一方向的最短距离的位置，并且沿着与第一方向交叉的第二方向，第二面布置在与第一面不同的位置。通过以这种方式布置的第一面和第二面，在主体部分的第一端部中形成了台阶部分。
[0026]借助上述方面的GRIN透镜阵列，利用第二面作为基准面来抛光第一界面区域(包含在前端面中的与保持部分的第一耦合面对应的区域)变得可行。因此，只要第二面形成为相对于第一方向或连接方向(与每个GRIN透镜的纵向一致)具有期望的角度，就可以通过与第二面相平行地抛光第一面来精确地以该期望的角度形成第一界面区域。在该情况下，由于第二面在第一方向和与第一方向交叉的方向上形成在与第一面不同的位置，因此第二面不会妨碍抛光操作。也就是说，借助上述GRIN透镜阵列，成功地提供了抑制了第一界面区域的角度误差的GRIN透镜阵列，该GRIN透镜阵列对第一连接对象部件(例如，对应的光学连接器)具有低的连接损耗，从而具有良好的光学特性，并且该GRIN透镜阵列应用于装有透镜的连接器。
[0027]作为本实施例的一个方面，GRIN透镜阵列还可以包括与第一面相反的第三面和与第二面相反的第四面。在这种情况下，第三面和第四面两者构成第二端部或者位于与主体部分的第一端部相反的一侧的端部。第三面包括:第二引导部分，其将GRIN透镜阵列的取向限定为使得多个GRIN透镜沿着第一方向与不同于第一连接对象部件的第二连接对象部件连接；以及第二界面区域，其沿着与第一方向交叉的第二平面延伸，并且至少一个GRIN透镜的第二透镜端面从第二界面区域中露出。在这种情况下，其第二透镜端面从第二界面区域中露出的GRIN透镜被保持在与第一连接对象部件光学连接的状态下。此外，第二引导部分限定了第二界面区域在与第一方向交叉的第二平面上的位置。第四面可基本平行于第三面并且在第一方向和与第一方向交叉的第三方向上可形成在与第三面不同的位置。因此，在GRIN透镜阵列中，第一面与第三面之间的沿着第一方向的距离(保持部分中的第一耦合面与第二耦合面之间的距离)被设定为大于第二面与第四面之间的沿着第一方向的距离(边缘部分中的第一基准面与第二基准面之间的距离)。
[0028]当保持每个GRIN透镜的部件的尺寸(具体地说，在与第一方向一致的光轴方向上的厚度)较小时，也难以精确地将GRIN透镜阵列的与第二连接对象部件(例如，保持光纤的部件)相对的第三面(与保持部分的第二耦合面对应的后端面)抛光为相对于GRIN透镜的光轴具有期望的角度。如果第三面具有角度误差，则GRIN透镜阵列的光轴和第二连接对象部件的光轴将变得相对于彼此而倾斜，提高了发生连接损耗的可能性。与之对比，上述GRIN透镜阵列允许利用第四面作为基准面来抛光第三面。因此，只要第四面形成为相对于第一方向或连接方向具有期望的角度，就可以通过将第三面抛光为与第四面平行来精确地以该期望的角度形成第二界面区域。在该情况下，由于第四面在第一方向和与第一方向交叉的方向上形成在与第三面不同的位置，因此第四面不会妨碍第三面的抛光操作。也就是说，可以在大幅降低第二界面区域的角度误差并继而减少光学损耗的情况下制造出GRIN透镜阵列。例如，即使在第三面与第一面彼此不平行的情况下，也可以精确地形成第一界面区域和第二界面区域。
[0029]作为本实施例的一个方面，GRI