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光コネクタとファイバー実装|光通信・フォトニクス 技術解説

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TECHNOLOGY EXPLAINER

光コネクタとファイバー実装
― 1 µmのずれが、損失を決める

光を「つなぐ」とは、直径約10 µmの光の通り道どうしを、1 µm以下の精度で向かい合わせることです。 その精度を担っているのは、樹脂の成形品であり、ガラスのV溝であり、接着剤です。 フジクラは樹脂製フェルールのコア位置ずれを平均0.23 µmに抑えたコネクタを報告し、 IBMの研究者は、チップ実装装置の置き精度±10 µmと、単一モードで必要な1〜2 µmの差をどう埋めるかを論じています。

構成:電子情報通信学会「知識ベース」、フジクラ技報、IBM研究者の査読論文、KITの査読論文、NTT-ATの製品情報を一次情報として使用/最終更新 2026年9月

暗い背景の中で、2本の細い透明なガラス繊維の端がごくわずかな隙間を挟んで一直線上に向かい合っている概念イメージ
概念図(AI生成イメージ)。2本のファイバーを向かい合わせてつなぐ様子を雰囲気として表現したものです。実際のコネクタ・フェルール・寸法を示すものではありません。
この記事の構成
  1. 光コネクタとファイバー実装とは何か(3行でつかむ)
  2. つなぎ目で何が失われるのか ― 4つの要因と反射
  3. 本稿の計算:軸が1 µmずれると何dB失うか
  4. 1本をつなぐ ― フェルールと割りスリーブ
  5. まとめてつなぐ ― MTとMPO
  6. 素材技術者の視点①:精度を担うのは樹脂の成形品
  7. チップとファイバーをつなぐ ― アレイ、自己整合、3D印刷
  8. 素材技術者の視点②:接着剤は「1種類」では足りない
  9. 課題と未確定事項
  10. 用語集/参考資料/出典対応表
本記事の表記ルール

事実=学会資料・論文・企業の公表資料に記載のある内容(出典リンクあり)
本稿の計算=明示した前提をもとに本記事が算出した値
未確定/将来=計画・目標であり、実績が確認できていない事項
このほか、構造の整理や材料設計上の読み取りは「解説」として区別しています。 企業の数値は、製品の保証値・サンプル測定値・研究報告の測定値を書き分けます。

1. 光コネクタとファイバー実装とは何か(3行でつかむ)

光コネクタとは、「2本の光ファイバーのコアを正確に位置決めし、その間の隙間をなくして光を渡す部品」です。 電子情報通信学会の「知識ベース」は、光ファイバーの接続で重要なのは「2本の光ファイバのコアを正確に位置決めし,コア間の隙間をなくすことができるか」だとしています事実。

  • 2種類の接続:熱で溶かしてつなぐ融着などの永久接続と、何度でも抜き差しできるコネクタ接続があります事実
  • 難しさの正体:シングルモードファイバーの光の通り道は直径約10 µm。1980年代にシングルモードが主流になって、接続の難易度が上がり、部品の精度向上が不可欠になったとされています事実
  • いまの主戦場:ファイバーどうしだけでなく、ファイバーと光チップをつなぐ実装。ここでは接着剤とV溝と自己整合構造が主役になります(本記事による解説)
本シリーズの他の記事との関係

ファイバーそのものの構造・損失・製法は「光ファイバー」編、 シリコンチップ側の結合器(エッジ結合と垂直結合)やTSMCの結合損失の数値は作成済みの「シリコンフォトニクス」編、 スイッチのパッケージに光エンジンを入れる構成とファイバーアレイ接着剤の展示は「Co-packaged Optics」編で扱いました。 この記事は「どうやって位置を合わせ、何で固定するか」に絞ります(本記事による整理)。

2. つなぎ目で何が失われるのか ― 4つの要因と反射

「知識ベース」は、シングルモードファイバーの接続損失の要因を4つに分けて、それぞれの式を示しています事実。 端面の間隙、角度ずれ、軸ずれ、モードフィールド径の不整合です。

つなぎ目で光が失われる4つの要因(模式図) 濃い青=コア(光の通り道)。ずれの大きさは誇張して描いています。 (a) 端面の間隙 (b) 角度ずれ (c) 軸ずれ (d) MFDの不整合 端面の間に隙間 S 光が広がって漏れる 光軸が角度θで傾く 光の向きがずれる 中心が横に d ずれる 次章で計算します 光の広がり方が違う ファイバーの種類差など このほか、隙間に空気があると界面で反射が起きます(端面1か所で約3.4%) ※ 4つの要因の分類と、空気中の端面の反射率約3.4%(反射減衰量14.7 dB)は電子情報通信学会「知識ベース」[出典1]によります。 ※ 反射率はコアの屈折率を1.454、空気を1.0とした場合の値です。図の形状・ずれ量は模式的なものです。
図1 概念図(ベクター作図)。損失要因の4分類と反射率の値は電子情報通信学会「知識ベース」5群2編5章[出典1]によります。ずれ・隙間・傾きの大きさは説明のために誇張したもので、実際の寸法比ではありません。

損失と並んで重要なのが反射です。屈折率の違う物質の境界では光の一部が跳ね返ります(フレネル反射)。 「知識ベース」は、コアの屈折率を1.454とすると、ファイバーの端面が空気に接しているとき入射した光の3.4%が戻る(反射減衰量14.7 dB)とし、 「伝送特性上この値は無視できない大きさ」だと述べています事実。 だからコネクタは、端面どうしを物理的に密着させる(PC接続)か、隙間を屈折率の近い材料(屈折率整合材)で埋めるかのどちらかを選びます。

3. 本稿の計算:軸が1 µmずれると何dB失うか

「知識ベース」は、2本のファイバーの中心が横に d だけずれたときに光が通り抜ける割合(透過係数)T を、 モードフィールド半径 ω を使ってT = exp{−(d/ω)²}と示しています事実。 この式に数字を入れてみます。

本稿の計算:軸ずれと損失
  • 前提①(標準のシングルモードファイバー):モードフィールド径 9.2 µm(G.652.Dの公称値範囲の上限)→ 半径 ω = 4.6 µm
  • 前提②(小さな光の通り道):光チップ側のモードを想定し、径 3 µm(ω = 1.5 µm)と仮定
  • 損失(dB)= −10 log T で換算本稿の計算
軸ずれ dω = 4.6 µm(標準ファイバー)ω = 1.5 µm(仮定の小さなモード)
0.5 µm約0.05 dB約0.48 dB
1.0 µm約0.21 dB約1.9 dB
1.3 µm約0.35 dB約3.3 dB
2.0 µm約0.82 dB約7.7 dB

前提と限界:光の分布をガウス分布で近似した式で、端面の間隙・角度ずれ・反射は含みません。 ω = 1.5 µm は本稿が置いた仮定で、実際のチップの結合器はモードを広げる設計をしており、値は設計によって大きく変わります。

軸ずれと損失(本稿の計算) T = exp{−(d/ω)²} による。横軸=軸ずれ d(µm)、縦軸=損失(dB)。 0 1 2 3 4 dB 0 0.5 1.0 1.5 2.0 µm 0.21 dB 1.9 dB 標準ファイバー(ω=4.6 µm) 小さなモード(ω=1.5 µm、仮定) ※ 式は電子情報通信学会「知識ベース」[出典1]、ω=4.6 µmはG.652.Dのモードフィールド径の公称範囲上限9.2 µmの半分です。 ※ ω=1.5 µmは本稿の仮定です。曲線上の値はすべて本記事が算出したもので、端面間隙・角度ずれ・反射は含みません。
図2 本稿の計算を含む作図(ベクター作図)。計算式は電子情報通信学会「知識ベース」[出典1]によります。曲線と数値は本記事が算出したもので、公表値ではありません。ω=1.5 µmは本稿が置いた仮定で、特定のチップの値ではありません。

同じ1 µmのずれでも、光の通り道が太ければ0.2 dB、細ければ約2 dBになります本稿の計算。 光を太くしてからつなぐことが、実装の基本方針になる理由がここにあります(本記事による解説)。 第7章で見るIBMの研究者の論文も、位置合わせする接続点は「モードが最も広がったところ」で取る、と書いています事実。

4. 1本をつなぐ ― フェルールと割りスリーブ

「知識ベース」は、日本で開発・実用化された光コネクタを紹介しています。それによれば、PC接続タイプのシングルモード用単心コネクタのほとんどすべてが、2個の円筒形精密フェルールと1個の円筒形の割りスリーブでできています事実。

単心コネクタの芯:精密フェルールと割りスリーブ(断面の模式図) 寸法比は実際と異なります。ファイバーを見やすくするため太く描いています。 割りスリーブ(一部にスリット) 精密フェルール 精密フェルール 中心の微細孔にファイバーを接着 中心の微細孔にファイバーを接着 端面どうしを密着(PC接続) 押す力 押す力 ※ 構成(フェルール2個・割りスリーブ1個、中心孔への接着固定、空気層ができないよう最適に研磨、押圧力でPC接続)は[出典1]によります。 ※ 端面の丸みの描き方は模式的なもので、実際の研磨形状を示すものではありません。
図3 概念図(ベクター作図)。構成要素と接続の原理は電子情報通信学会「知識ベース」[出典1]によります。寸法比・端面形状は模式的なもので、特定のコネクタ製品の断面ではありません。
コネクタ「知識ベース」の記述
FC(1979年)最初に実用的に使われた単心コネクタ。精密フェルールと割りスリーブを採用した最初のコネクタで、ねじ方式で嵌合。ファイバーの寸法精度が上がったことで、調心しないシンプルな構造が実現した
SCジルコニアフェルールを採用し、プラグを円形の金属から角形プラスチックへ、嵌合をねじからプッシュプルへ変更。低コスト化と着脱の容易さを実現
MUフェルール径を2.5 mmから1.25 mmへ細くして実装密度を大幅に改善
PC/APC端面を物理的に接触させるPC接続と、大幅に反射を抑える斜め研磨のAPCが開発され、低損失化・低反射化が実現

すべて事実(電子情報通信学会「知識ベース」5群2編5章[出典1])。

「知識ベース」には、見落とせない一文があります。 ファイバーの外径の規定が初期の125±3 µmから125±1 µmへ厳しくなったことで、光コネクタの接続損失の低減が可能になった、という記述です事実。 コネクタの性能は、コネクタだけでは決まりません。相手のガラスの寸法精度が、コネクタの設計を単純にしたのです(本記事による解説)。

5. まとめてつなぐ ― MTとMPO

データセンターや光エンジンでは、数十本のファイバーを一度につなぎます。 そのための多心コネクタがMTとMPOです。

MTフェルール:ガイドピン2本で、多数のファイバーを一括で位置合わせ(模式図) 端面を正面から見た図。穴の数・間隔・寸法比は実際と異なります。 ガイド穴 ガイド穴 ファイバー穴(テープ心線を接着固定) プラスチック成形のフェルール 相手側のフェルールとガイドピン2本で合わせ、ばねで締結する ※ 構成(2個のMTフェルール、2本のガイドピン、クランプスプリング、プラスチック成形、テープ心線の接着固定)は[出典1]によります。 ※ フジクラのULL MPOコネクタではMTフェルールがPPS樹脂製です[出典2]。穴の数(12心・24心など)は製品によって異なります。
図4 概念図(ベクター作図)。MTコネクタの構成は電子情報通信学会「知識ベース」[出典1]、PPS樹脂製のMTフェルールはフジクラ技報[出典2]によります。穴の数・間隔・寸法比は模式的なもので、特定製品の端面ではありません。
項目MTMPO
開発1980年代。テープ心線(4〜16心)を一括接続するため、高精度プラスチック成型技術を用いて開発1990年頃。MTフェルールを使い、プッシュプルで一括接続
位置合わせ2本のガイドピンをガイド穴に挿入同左(MTフェルールを内蔵)
固定クランプスプリングで締結アダプタを介したプッシュプル操作
端面の隙間の処理屈折率整合材を用いてフレネル反射を抑える斜め端面から研磨したファイバーをわずかに突き出させ、整合材なしでPC接続

すべて事実(電子情報通信学会「知識ベース」5群2編5章[出典1])。

フジクラは2020年の技報で、シングルモード用の低損失MPOコネクタ(ULL MPO)の評価結果を報告しています事実。

項目12心 ULL MPO24心 ULL MPO
準拠するインターフェースIEC 61754-7-1 ed.1IEC 61754-7-2 ed.1
ファイバーコアの偏心平均0.23 µm、最大0.46 µm平均0.27 µm、最大0.49 µm
挿入損失(1.31 µm、整合剤なし、ランダム接続)平均0.05 dB、最大0.17 dB平均0.05 dB、最大0.18 dB
50回の繰り返し着脱での最大挿入損失0.15 dB以下0.20 dB以下
反射減衰量平均64.7 dB、最小60.2 dB平均63.7 dB、最小55.7 dB

すべて事実(フジクラ技報 第133号、2020年[出典2])。同報告は、従来の低損失MPOの実力値を最大0.25 dB程度としています。研究報告の測定値であり、製品の保証値ではありません。

6. 素材技術者の視点①:精度を担うのは樹脂の成形品

素材技術者の読みどころ:サブµmの位置を決めているのは、射出成形品です

フジクラの報告は、MPOコネクタの挿入損失が「MTフェルールに実装される光ファイバのファイバコア偏心に大きく依存する」とし、 コアの位置ずれはファイバー挿入穴の位置、クラッド外径と穴のクリアランス、コアとクラッドの同心度に依存すると説明しています事実。 そしてMTフェルールはPPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂で作られ、 「高精度なMTフェルールの成形技術」によってコア偏心を平均0.23 µmに抑えたとしています事実。

第3章の計算に当てはめると、0.23 µmの軸ずれは標準ファイバーで約0.01 dBにすぎません本稿の計算 (exp{−(0.23/4.6)²} による)。 樹脂の成形品が、光学部品として十分な精度を出しているということです。

ここに材料の論点が3つ重なります(本記事による解説)。

  • 成形収縮:樹脂は金型の中で冷えて縮みます。穴の位置をサブµmで狙うには、収縮の量とばらつきを見込んだ金型設計と材料の選択が要ります
  • フィラーと線膨張:温度が変われば穴の間隔も変わります。相手の石英ガラスの線膨張と大きく違えば、ずれとして効きます
  • 接着層の厚み:ファイバーは穴に接着固定されます。「クリアランス」が損失要因に挙がっていることは、穴とファイバーの間の数µm以下の接着層も精度の一部だという意味です

第4章で見たとおり、単心コネクタもファイバー外径の規定が±3 µmから±1 µmへ締まったことで低損失になりました事実。 光接続の精度は、ガラス・樹脂・接着剤の寸法公差の積み上げで決まっています(本記事による解説)。

7. チップとファイバーをつなぐ ― アレイ、自己整合、3D印刷

暗い背景の中で、平たく一列に並んだ多数の細いガラス繊維が、手前で扇のように少しずつ広がっている概念イメージ
図5 概念図(AI生成イメージ)。多数のファイバーを平たく並べて一括で扱う「テープ心線」の雰囲気を表現したものです。実際の心線数・ピッチ・被覆の色を示すものではありません。

ファイバーどうしをつなぐ技術は、何十年もかけて完成度を高めてきました。 いま難しいのは、ファイバーと光チップをつなぐことです。 IBMの研究者らは、2016年の論文で問題をこう整理しています事実。

論文の記述(Barwicz ら, IEEE JSTQE 2016)

高スループットのピック&プレース装置の置き精度は±10 µmにもなりうる。 これは単一モードの光学にはまったく不十分で、標準の劈開ファイバーの大きなモードでさえ、許容できる結合効率を得るには少なくとも1〜2 µmの位置合わせが要る事実。

この差を、モードの設計と自己整合(セルフアライメント)で埋める事実。

ファイバーと光チップをつなぐ3つの考え方(本記事による整理) いずれも模式図です。構造・寸法は実際の設計とは異なります。 ① 能動調心して接着 ② V溝で自己整合 ③ 端面に光学素子を印刷 チップ ファイバーアレイ チップ上のV溝にファイバーを 落とし込むだけで位置が決まる 微小なレンズを端面に造形し モードの形を合わせる 光を通しながら位置を探り 最適点で接着剤を硬化 精度は高いが1本ずつ時間 3σで±1.3 µm(論文の解析) 結合効率 最大88%(論文) 一般的な方法として整理 Barwicz ら 2016 Dietrich ら 2018 ※ ②のV溝自己整合と3σ±1.3 µmはBarwiczら[出典3]、③の端面への3D印刷と最大88%(InPレーザーと光ファイバー間)はDietrichら[出典5]によります。 ※ ①の能動調心は、光を通しながら位置を合わせる方式として本記事が一般的に整理したもので、特定の出典の値ではありません。 ※ 3分類は本記事によるもので、業界で定まった分類ではありません。
図6 概念図(ベクター作図)。V溝による自己整合と±1.3 µm(3σ)はBarwiczら(IEEE JSTQE, 2016)[出典3]、端面へのナノ印刷と最大88%の結合効率はDietrichら(Nature Photonics, 2018)[出典5]によります。3分類と図の描き方は本記事によるもので、構造・寸法は模式的です。

V溝で自己整合 ― 「チップ単位」から「ウェハ単位」へ

Barwiczらの方法の核心は、位置合わせの精度をウェハ工程に作り込むことです。 チップ上にリソグラフィとエッチングでV溝を作り、ファイバーをそこへ落とし込めば、置き精度が粗くても位置が決まります。 論文は、ファイバーの直径・コア同心度・楕円率と、V溝のリソグラフィ・マスク開口・異方性エッチングのばらつきを1万通り組み合わせた解析で、 残る位置ずれが3σで±1.3 µm未満になるとしています事実。

2018年の同グループの論文は、この考え方を「チップ単位の組立から、ウェハ単位の平面加工へ複雑さを移す」と表現し、 標準ファイバーからチップへ−1.3 dB、チップからチップへ−1.1 dBのピーク透過を報告しています事実。 第3章の表で±1.3 µmは標準ファイバーで約0.35 dBでした本稿の計算。 V溝が「標準ファイバーの大きなモード」とだけ組み合わせられる理由が、数字で見えます。 論文自身も、モードの小さいファイバーではこの位置ずれで大きな損失が出うると述べています事実。

端面に光学素子を印刷する

もうひとつの方向は、光の形そのものを合わせることです。 カールスルーエ工科大学(KIT)のDietrichらは2018年、チップやファイバーの端面に自由曲面のビーム整形素子をその場で3Dナノ印刷する手法を報告しました。 大きく異なるモード形状を合わせつつ位置合わせの許容範囲を大きく緩め、受動的な組立を可能にするとし、 InPレーザーと光ファイバーの間で最大88%の結合効率を示しています事実。 両論文の最終著者であるKoosらは2012年に、チップ間をポリマーの3次元導波路でつなぐ「フォトニック・ワイヤーボンディング」の概念も発表しています事実。

8. 素材技術者の視点②:接着剤は「1種類」では足りない

素材技術者の読みどころ:光路の接着剤は、光学材料です

ファイバーアレイとチップの間の接着剤は、光がその中を通る材料です。 NTT-ATは「光路結合用接着剤」について、次の特長を挙げています事実。

  • 屈折率を1.456〜1.567の範囲で、精度±0.005(589 nm)で制御できる
  • ハンダリフロー処理(260℃)にも適用可能、高い耐湿性
  • 用途例はPLCとファイバーの接着、シリコンフォトニクス導波路とファイバーアレイの接続
  • 品種には、1.55 µmで石英ガラスの屈折率に整合させたエポキシ系(Tg 145℃のGA700H、46℃のGA700L)や、Telcordia規格の高温高湿に対応するアクリレート系がある

屈折率を±0.005で合わせる理由は、第2章のフレネル反射です。 界面の屈折率差が小さいほど反射は小さくなります。接着剤の屈折率は、光学設計の変数なのです(本記事による解説)。

ところが、ファイバーアレイの中を見ると、接着剤は1か所ではありません。 NTT-ATは「ファイバアレイ組立用接着剤」を、V溝固定用(低粘度)とファイバー根元固定用(非流動性・ペースト)に分けて用意しています事実。

用途品種例主成分Tg特長(同社の記載)
V溝固定用AT9390エポキシ131℃粘度600 mPa·s、高耐湿性
V溝固定用AT3925Mエポキシ219℃粘度200 mPa·s、高弾性・高耐熱性
根元固定用AT9575Mエポキシ42℃ペースト、高耐久性・非流動性・透明
根元固定用AT8105アクリレート103℃ペースト、高耐久性・非流動性・高Tg

すべて事実(NTT-AT 製品情報[出典7・8])。表の値は同社が「サンプル測定値であり保証値ではない」としているものです。いずれも紫外線硬化型です。

素材技術者の読みどころ:「機能を分けて、場所ごとに別の接着剤を使う」

IBMの研究者らは2018年のECTCで、この考え方をそのまま題名にした論文を発表しています。 「Solder-Reflowable, High-Throughput Fiber Assembly Achieved by Partitioning of Adhesive Functions」—— 接着剤の機能を分割することで、260℃までのハンダリフロー耐性、150℃までの使用温度で光損失の増加がほぼないこと、 高速な実装装置に合う短い仮固定時間を両立させた、という内容です事実。

1つの接着剤に、透明で屈折率が合っていて、低粘度で隙間に入り、すぐ固まり、リフローに耐え、湿気に強く、応力を逃がす——を全部求めるのは無理があります。 光が通る場所には光学特性を、機械的に支える場所には強度と耐熱を、根元には非流動性と柔軟性を。 NTT-ATの品種の分け方とIBMの論文の題名は、同じ結論を別々の立場から示しているように読めます(本記事による解説)。

さらに2016年の同グループの論文は、接着剤の厚みそのものを設計値として扱っています。 ポリマー導波路とシリコンの間の接着層は、光を受け渡す区間で1 µm以下が望ましく、チップの端では逆に厚くしたほうが散乱を防げる、としています事実。 また、モードを広げるためにシリコン基板をえぐった部分は、組立時に低屈折率の接着剤で埋めるとしています事実。 接着剤が、光のクラッド(閉じ込め層)の役を担っているということです(本記事による解説)。

9. 課題と未確定事項

(1) 本数が増えるほど、ばらつきが効く

光エンジンには数十本のファイバーがつながります(「シリコンフォトニクス」編)。 MPOの最大挿入損失が1か所0.25 dB程度(フジクラが示す従来の低損失MPOの実力値)でも、 リンクの途中に4か所あれば最大で1 dBになります本稿の計算(0.25 × 4、最悪値の単純な足し算)。 平均値ではなく最大値のばらつきをどこまで締められるかが、多心化のたびに問われます(本記事による解説)。

(2) 小さなモードと受動実装の両立

第3章の計算のとおり、モードが小さいほど位置ずれに厳しくなります本稿の計算。 モード変換器や3D印刷のレンズでモードを広げる方式が提案されていますが事実、 どの方式が量産の標準になるかは、本稿の調査時点で確定していません未確定/将来。

(3) チップ側の着脱可能な接続の標準

ファイバーどうしのMPOはIECのインターフェース規格に準拠しています事実。 一方、チップとファイバーの間を着脱可能にする接続方式について、広く採用された共通規格は本稿の調査範囲では確認できませんでした未確定/将来。

(4) 接着剤の長期信頼性データ

NTT-ATの値はサンプル測定値で、同社は保証値ではないとしています事実。 高温高湿での長期の屈折率変化や接着界面の劣化について、本稿は一次情報で定量値を確認していません。

この記事のまとめ
  • 接続損失は、間隙・角度ずれ・軸ずれ・MFD不整合の4つ。空気の隙間は端面1か所で約3.4%を反射させます事実
  • 1 µmの軸ずれで、標準ファイバーは約0.2 dB、細いモードでは約2 dBを失います本稿の計算
  • サブµmの位置はPPS樹脂の成形品が決めています。フジクラはコア偏心平均0.23 µmを報告しています事実
  • チップ実装は「置き精度±10 µm」と「必要な1〜2 µm」の差を埋める技術。V溝の自己整合や端面への3D印刷が報告されています事実
  • 接着剤は光学材料であり、場所ごとに役割が違います。屈折率±0.005の制御と、機能分割による260℃リフロー耐性が示されています事実

10. 用語集

挿入損失
接続点を通ることで失われる光の量。dBで表す。
反射減衰量
接続点で戻ってくる光の少なさ。dBで表し、大きいほど反射が少ない。
フレネル反射
屈折率の違う物質の境界で光の一部が反射する現象。
軸ずれ
向かい合う2本のコアの中心が横にずれること。
モードフィールド径(MFD)
光が実効的に広がっている範囲の直径。接続損失の計算に使う。
フェルール
ファイバーを中心の穴に固定する精密な筒。単心用はジルコニア製が代表例。
割りスリーブ
一部にスリットが入った筒。2本のフェルールを挿して中心を合わせる。
PC接続
Physical Contact。ファイバー端面どうしを物理的に密着させる接続。
APC
Angled PC。端面を斜めに研磨し、反射光がファイバーに戻りにくくする方式。
屈折率整合材
ファイバー端面の隙間を埋め、屈折率差による反射を抑える材料。
MT/MPO
ガイドピンで多数のファイバーを一括で合わせる多心コネクタ。MPOはMTを使ったプッシュプル型。
テープ心線
複数のファイバーを平たく並べて被覆でまとめたもの。
ファイバーアレイ
V溝の基板に複数のファイバーを並べて固定し、端面を研磨した部品。
V溝
断面がV字の溝。ファイバーを落とし込むと位置が決まる。
自己整合
形状の組み合わせで、部品が自然に所定の位置に収まる仕組み。
能動調心
光を通して出力を見ながら、最も結合する位置を探して固定する方法。
Tg(ガラス転移温度)
樹脂が硬いガラス状態から柔らかいゴム状態に変わる温度。
ハンダリフロー
基板にハンダ付けするための加熱工程。260℃程度までの耐熱が求められる。

11. 参考資料(一次情報)

  1. 電子情報通信学会「知識ベース」5群2編5章「光接続技術」(ver.3 2018年6月4日、PDF) https://www.ieice-hbkb.org/files/05/05gun_02hen_05.pdf
  2. フジクラ菅野修平ほか「Ultra Low Loss(ULL)MPOコネクタ」フジクラ技報 第133号(2020年、PDF) https://www.fujikura.co.jp/research/pdf/technical-report/133/133_R3_1.pdf
  3. T. Barwicz ほか(IBM)「A Novel Approach to Photonic Packaging Leveraging Existing High-Throughput Microelectronic Facilities」IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 22(6), 8200712 (2016) https://doi.org/10.1109/JSTQE.2016.2593637
  4. T. Barwicz ほか「Automated, high-throughput photonic packaging」Optical Fiber Technology 44, 24–35 (2018) https://doi.org/10.1016/j.yofte.2018.02.019
  5. P.-I. Dietrich ほか(KIT)「In situ 3D nanoprinting of free-form coupling elements for hybrid photonic integration」Nature Photonics 12, 241–247 (2018) https://doi.org/10.1038/s41566-018-0133-4
  6. A. Janta-Polczynski ほか(IBM)「Solder-Reflowable, High-Throughput Fiber Assembly Achieved by Partitioning of Adhesive Functions」2018 IEEE ECTC, pp. 1109–1117 https://research.ibm.com/publications/solder-reflowable-high-throughput-fiber-assembly-achieved-by-partitioning-of-adhesive-functions
  7. NTT-AT「光路結合用接着剤」製品情報 https://keytech.ntt-at.com/adhesive/prd_10011.html
  8. NTT-AT「ファイバアレイ組立用接着剤」製品情報 https://keytech.ntt-at.com/adhesive/prd_10012.html
  9. N. Lindenmann ほか(C. Koos ら)「Photonic wire bonding: a novel concept for chip-scale interconnects」Optics Express 20, 17667 (2012) https://doi.org/10.1364/OE.20.017667

12. 主張と出典の対応表(監査)

本文の主張根拠区分
接続で重要なのはコアの正確な位置決めと隙間の除去であること。永久接続とコネクタ接続の2種類。1980年代にシングルモードが主流となり精度向上が不可欠になったこと。損失要因4分類と軸ずれの式 T=exp{−(d/ω)²}。空気中の端面反射率3.4%(14.7 dB、n1=1.454)と「無視できない大きさ」。PC・APCの開発。ファイバー外径規定が125±3 µmから125±1 µmへ厳しくなり接続損失の低減が可能になったこと。FC(1979年)・SC(ジルコニア、角形プラスチック、プッシュプル)・MU(2.5→1.25 mm)の記述。PC接続タイプの単心コネクタが精密フェルール2個と割りスリーブ1個でできていること。MT(1980年代、高精度プラスチック成型、ガイドピン2本、クランプスプリング、屈折率整合材)、MPO(1990年頃、斜め端面、ファイバー突き出しによる整合材なしのPC接続)出典1 https://www.ieice-hbkb.org/files/05/05gun_02hen_05.pdf事実
ULL MPOのインターフェースがIEC 61754-7-1/7-2準拠であること。MTフェルールがPPS樹脂製であること。挿入損失がコア偏心に大きく依存し、偏心は穴位置・クリアランス・同心度に依存すること。コア偏心(12心 平均0.23/最大0.46 µm、24心 平均0.27/最大0.49 µm)、挿入損失(平均0.05 dB、最大0.17/0.18 dB)、50回着脱で最大0.15/0.20 dB以下、反射減衰量。従来の低損失MPOの実力値が最大0.25 dB程度であること出典2 https://www.fujikura.co.jp/research/pdf/technical-report/133/133_R3_1.pdf事実
ピック&プレース装置の置き精度が±10 µmになりうること、標準ファイバーでも1〜2 µmの位置合わせが要ること。モード設計と自己整合で埋めること。位置合わせする接続はモードが最も広がったところで取ること。V溝自己整合のモンテカルロ解析で3σ±1.3 µm未満、小モードファイバーでは大きな損失になりうること。モード拡大のため基板をえぐり低屈折率接着剤で埋めること。接着層を断熱結合区間で1 µm以下、チップ端では厚くすること出典3 https://doi.org/10.1109/JSTQE.2016.2593637事実
チップ単位の組立からウェハ単位の平面加工へ複雑さを移すこと。標準ファイバーからチップへ−1.3 dB、チップ間−1.1 dBのピーク透過出典4 https://doi.org/10.1016/j.yofte.2018.02.019事実
端面への自由曲面ビーム整形素子のその場3Dナノ印刷、位置合わせ許容範囲の緩和と受動組立、InPレーザー—ファイバー間で最大88%の結合効率出典5 https://doi.org/10.1038/s41566-018-0133-4事実
接着剤機能の分割により、260℃までのリフロー耐性、150℃までの使用温度で光損失増加がほぼないこと、短い仮固定時間を実現したこと出典6 https://research.ibm.com/publications/solder-reflowable-high-throughput-fiber-assembly-achieved-by-partitioning-of-adhesive-functions事実
光路結合用接着剤の屈折率制御(1.456〜1.567、±0.005、589 nm)、260℃リフロー適用可、高耐湿、PLC/ファイバー接着とシリコンフォトニクスへの適用例、GA700H(Tg 145℃)・GA700L(46℃)が1.55 µmで石英に屈折率整合、アクリレート系のTelcordia対応。値がサンプル測定値であること出典7 https://keytech.ntt-at.com/adhesive/prd_10011.html事実
ファイバアレイ組立用接着剤がV溝固定用(低粘度)と根元固定用(非流動性)に分かれること。AT9390・AT3925M・AT9575M・AT8105の主成分・Tg・粘度・特長。紫外線硬化。サンプル測定値であり保証値ではないこと出典8 https://keytech.ntt-at.com/adhesive/prd_10012.html事実
フォトニック・ワイヤーボンディングの概念が2012年に発表されたこと出典9 https://doi.org/10.1364/OE.20.017667事実
軸ずれ損失の表と図2の曲線(ω=4.6 µm/1.5 µm)。コア偏心0.23 µmが約0.01 dBに相当すること。±1.3 µmが約0.35 dBに相当すること。MPO 4か所で最大1 dB本稿の計算。ω=4.6 µmはG.652.DのMFD公称範囲上限9.2 µmの半分、ω=1.5 µmと4か所は本稿の仮定。ガウス近似で端面間隙・角度ずれ・反射は含まない本稿の計算
小さなモードと受動実装を両立する方式の標準化、チップ—ファイバー間の着脱可能な接続の共通規格本稿の調査時点で確定した一次情報を確認できなかった。見通しとして記載未確定/将来
樹脂の成形収縮・線膨張・接着層厚みが精度に効くという整理。接着剤の屈折率が光学設計の変数であり、接着剤がクラッドの役を担うという読み取り。NTT-ATの品種分けとIBM論文が同じ結論を示すという読み取り。能動調心の説明と3分類公表内容にもとづく本記事の解説。各社・各機関が表明した見解ではない解説
接着剤の長期信頼性の定量値本稿の調査範囲では一次情報で確認していないため記載していない解説
図1・図3・図4・図6が説明のための作図、図2が本稿の計算を含む作図であること。ヒーロー画像と図5がAI生成イメージであること本記事による注記解説

最終更新:2026年9月25日/出典は一次情報(学会の知識ベース、企業の技報・製品情報、査読論文・学会論文)に限定し、調査会社の市場推計は使用していません。 企業の数値は、研究報告の測定値またはサンプル測定値であり、製品の保証値ではないものを含みます。 チップとファイバーの着脱可能な接続の共通規格、接着剤の長期信頼性の定量値は、公開された一次情報で確認できなかったため記載していません。 図はすべて説明用です。図1・図3・図4・図6はベクター作図、図2は本稿の計算を含むベクター作図、ヒーロー画像と図5はAI生成イメージであり、いずれも実際の製品・断面・装置を示すものではありません。