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発明の名称 光コネクタ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−163626(P2007−163626A)
公開日 平成19年6月28日(2007.6.28)
出願番号 特願2005−357230(P2005−357230)
出願日 平成17年12月12日(2005.12.12)
代理人
発明者 末松 克輝 / 茂永 隆
要約 課題

一端部に光ファイバ挿入穴が形成され他端部に前記挿入穴に連通した微細孔が形成されたフェルールに、光ファイバが前記光ファイバ挿入穴の側から挿入され、他端部の微細孔から前記光ファイバの端面を臨ませるように配置され、その光ファイバの端面に屈折率整合剤が配置された光コネクタは、ヒートサイクル試験時や、高温試験時に、前記光コネクタに内在するエアが温度変化により収縮膨張し、光ファイバの端面にエアが移動すること、または単にエアが膨張することで、接続損失の増大が引き起こされてしまうことがあった。

解決手段
特許請求の範囲
【請求項1】
一端部に光ファイバ挿入穴が形成され他端部に前記挿入穴に連通した微細孔が形成されたフェルールに、光ファイバが前記光ファイバ挿入穴の側から挿入され、他端部の微細孔から前記光ファイバの端面を臨むように配置され、その光ファイバの端面に屈折率整合剤が配置された光コネクタにおいて、フェルールは前記他端部側で露出する微細孔の縁が面取りされ、前記光ファイバはその端面が前記面取りされた範囲内に配置されてフェルールに固定されていることを特徴とする光コネクタ。
【請求項2】
前記微細孔の縁の面取り形状は、R形状、或いは、テーパ形状、或いは、座ぐり形状である請求項1に記載の光コネクタ。
【請求項3】
前記微細孔の縁の面取り寸法は、10μm以上30μm以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光コネクタ。
【請求項4】
前記R形状の面取りは研磨加工処理により形成されたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の光コネクタ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、光通信における光ファイバ相互の接続部や、光半導体等の光モジュールの接続部で使用される光コネクタに関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の光コネクタは、一端に光ファイバ挿入穴が形成され他端に前記挿入穴に連通した1乃至複数の微細孔が形成されたフェルールに、1乃至複数本の光ファイバが前記光ファイバ挿入穴の側から挿入され、他端の微細孔から前記光ファイバの端面を臨むように配置されたもので構成されたものやこのようにして構成されたフェルールにハウジングが被せられて構成される。
【0003】
図10はその一例の光コネクタ1を図示したもので、10はフェルール、20は接続される複数の光ファイバ21を含む光ファイバテープ心線である。(例えば特許文献1〜2参照)
フェルール10は、一端部11に光ファイバ挿入穴12が形成され、他端部13に複数の微細孔14が光ファイバ挿入穴12に連通して形成され、上面に前記光ファイバ挿入穴12等に連通する接着剤注入窓15が形成され、更に、複数の微細孔14で構成される微細孔群の外側に前記一端部11から他端部13に渡って微細孔14と平行にガイド孔16が形成されている。このようなフェルール10は図10に示すように1対用意され、その一方のガイド孔16には、ガイドピン17の一部が嵌入されている。
【0004】
接続される光ファイバテープ心線20は、その端部の被覆層22が剥ぎ取られて一定長の光ファイバ21が露出するように加工され、この光ファイバテープ心線20が図11に示すように、光ファイバ挿入穴12の側から挿入され、複数の光ファイバ21がそれぞれ微細孔14に挿入され、その端面21'が微細孔14の端面に一致するように配置され、更に接着剤注入窓15から接着剤18(図12参照)が注入されて、光ファイバテープ心線20がフェルール10に固着される。図11において、30は突き当て部材であり、この突き当て部材30はフェルール10の他端部13側の端面(接続端面13')に押付けられて配置され、接着剤18を前記のように注入する際に、光ファイバ21の端面21'がフェルール10の接続端面13'と一致するように配置させる役目を成す。
【0005】
このようにして構成された一対の光コネクタ1は、一方の光コネクタ1に嵌められたガイドピン17が他方の光コネクタ1のガイド孔16に差込まれ、互いの光コネクタ1を図示しないクリップにより、互いの光コネクタ1が近づくように押圧するように配置される。これにより、互いの光コネクタ1に配置された光ファイバ21は、軸心を一致して一直線状に配置され、光接続が成される。
【0006】
このように構成された光コネクタ1は、光学特性において、初期的な接続損失特性は良好で満足できるものであるが、安定的に良好な光学特性を維持することが困難であった。具体的には温度環境変化時に光コネクタ1の光学特性を損なうことがあった。特にヒートサイクル試験時、高温試験時において接続損失の増大が発生することがあった。
【0007】
接続損失の増大は以下のような原因により発生する。前記のように光ファイバ21の端面21'をフェルール10の接続端面13'に一致するように配置して位置決めし、接着剤注入窓15から接着剤18を注入して光ファイバテープ心線20をフェルール10に接着固定したものでは、微細孔14に挿入された光ファイバ21は微細孔14との隙間が非常に微小なため、微細孔14内に接着剤18がほとんど流れ込まない。このため、微細孔14内は図12に示すようにエア空間19が形成されてその中にエア19'が内在する状態の光コネクタ1と成る。
【0008】
また前記光コネクタ1は、フェルール10に固定された光ファイバ21の端面21'の位置がフェルール10の接続端面13'に一致するように位置決めされているものの、そのフェルール10の接続端面13'からの長手方向の位置ずれを完全に0(ゼロ)にすることや、光ファイバ21の端面21'を完全に垂直平面状態にすることは極めて困難であるため、光コネクタ1を相互に接続した場合、光ファイバ21の端面21'が互いに接触している場合もあるが、微小に離れている場合の方が多い。このため、図13に示すように、光ファイバ21の端面21'に屈折率整合剤(マッチング液)34を塗布して光コネクタ1の相互を配置させることが行われている。互いに突き合わされた光ファイバ21の端面相互の隙間が微小ならば、屈折率整合剤34を光コネクタ1の接続端面13'に塗布し、光ファイバ21の相互の隙間に介在させれば初期的な接続損失特性には影響なく良好な特性を満足することができる。
【0009】
【特許文献1】特開2000-258662号公報
【特許文献2】特開平08-248265号公報
【特許文献3】特開2000-009963号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、このように構成しても、ヒートサイクル試験時や、高温試験時には、前記光コネクタ1内のエア空間19に内在するエア19'が温度変化により収縮膨張し、エア19'が移動すること、または単にエア19'が膨張することで、図14に示すように嵌合状態の光ファイバ21間の微小な隙間にエア19'が到達し、よって接続損失の増大が引き起こされてしまうことがあった。
【0011】
接続損失の増大の原因がエア19'によることは、図15に示すような測定装置にてエア19'が光ファイバ21の端面に発生することを観察し確認した。即ち、図15は、ヒートサイクル試験におけるエアの発生状況を調べる測定装置の構成を示したものである。図15において、35は顕微鏡、36は透明ガラス板、37はクリップであり、測定される光コネクタ1の接続端面13'に屈折率整合剤が塗布されて透明ガラス板36が被せられ、この両者を外側からクリップ37で押さえ、顕微鏡35にて前記透明ガラス板36を介して光コネクタ1の接続端面13'を臨むように構成されている。このような状態で、光コネクタにヒートサイクルを与え、初期状態で図16の左図に示すように接続端面にエアの存在しないものが、図16の右図に示すようにエア19'が発生するか否かを確認した。
【0012】
本発明は上記接続損失が増大する点に鑑みてなされたもので、信頼性、特にヒートサイクル時における高温時に、エア空間19からのエア19'の接続点への発生を防止し、光コネクタ接続損失の増大を防止し、温度環境変化時の光学特性を損なわない光コネクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
その本発明の構成は、一端部に光ファイバ挿入穴が形成され他端部に前記挿入穴に連通した微細孔が形成されたフェルールに、光ファイバが前記光ファイバ挿入穴の側から挿入され、他端部の微細孔から前記光ファイバの端面を臨むように配置され、その光ファイバの端面に屈折率整合剤が配置された光コネクタにおいて、フェルールは前記他端部側で露出する微細孔の縁が面取りされ、前記光ファイバはその端面が前記面取りされた範囲内に配置されてフェルールに固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、上記により、微細孔内のエアが光ファイバの端面にたどり付くことがなく、温度環境変化時に接続損失の増大を起こすことがない、信頼性面で安定した光コネクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明は、以下に示す各種の実施形態を採用することができる。
即ち、微細孔の縁の面取り形状は、R形状、或いは、テーパ形状、或いは、座ぐり形状である。
【0016】
また、微細孔の縁の面取り寸法は、10μm以上30μm以下である。
また、R形状の面取りは、研磨加工処理により形成されたことを特徴とする。
【実施例1】
【0017】
図1〜3は本発明の一実施例を示したものである。図1〜3において、40は本実施例において用いられる光コネクタであり、その一端部11には、従来例におけるフェルール10と同様に光ファイバ挿入穴12が形成され、他端部13に複数の微細孔14が光ファイバ挿入穴12に連通して形成され、上面に接着剤注入窓が形成され、更に、複数の微細孔14で構成される微細孔群の外側に前記一端部11から他端部13に渡って微細孔14と平行にガイド孔16が形成されている。
【0018】
従来例におけるフェルール10と比較して、本実施例で用いられるフェルール10は接続端面13'における微細孔14の縁14'が円弧状に面取りされている点が異なっている。更に本発明の光コネクタ40は、光ファイバ挿入穴12の側から挿入され、他端部の微細孔14から臨むように配置された光ファイバ21の端面が面取りされた範囲内に配置されている点が異なっている。
即ち、微細孔14の長手方向に沿った光ファイバ21の端面21'と接続端面13'との距離Xは、図1に示すように、面取りされた接続端面13'からの距離がPであるとき、0<X<Pの範囲に配置されている。
【0019】
上記実施例においても微細孔14と光ファイバ21との間には、従来と同様に屈折率整合剤34が満たされないエア空間19にエア19'が存在する。
しかしながら本実施例における光コネクタ40は、図4・図5に示すように、嵌合状態における接続端部において、面取り部と光ファイバ21の外周が形成する空間に、従来例と比較して面取りされている分だけ空間容積が増し、その部分に屈折率整合剤34がより多く充填され、光コネクタを接続するための嵌合力によりより多くの屈折率整合剤34が密閉封止される。また従来例に比較して、面取りされた長さ分だけ、微細孔14の長手方向に屈折率整合剤34がより深く充填される。
【0020】
このため、従来例のフェルール10による光コネクタ1では、温度環境変化により、エア空間19に内在するエア19'が移動・膨張し、光コネクタの接続端面における光ファイバの相互端面間にエア19'が到達したが、本発明における光コネクタ40においては、屈折率整合剤34がより多く光ファイバ21の接続部付近に充填封止され、かつフェルール10の内部長手方向により深く充填されることにより、内在するエア19'が光ファイバ21の相互端面間に到達され難くなる。
【0021】
図6に、図15に示す観察装置によって観察した本実施例と、従来例とにおけるエア発生率の特性を示した。ここで、光コネクタの耐環境試験方法として、最高温度条件は+85℃が一般的である。本結果より従来品においては、+85℃以下でもエアの発生が頻発することが観察確認されており、事実、従来品の光コネクタの高温での特性は接続損失の増大が発生していることと整合する。一方、本実施例においては光コネクタにおける一般的な試験温度の+85℃より10℃も高温である+95℃にもかかわらず、エアの発生はほとんど確認されない。よって、いうまでもなく本発明の光コネクタの接続損失特性は+85℃以下において、極めて安定し良好な接続損失特性を維持することができる。
同様に、ヒートサイクル試験を想定し、低温と高温を繰り返した試験においてもエアの発生は見られず、また本発明コネクタのヒートサイクル試験においても、接続損失の増大は発生せず、良好な接続損失特性が維持されることを確認した。
【0022】
ここで常温(25℃)から85℃に温度が上昇した場合、エア空間19内のエア19'の体積は85℃(358K)/25℃(298K)=1.2倍程度に膨張するため端面にエアが発生する恐れがあるが、エア19'の発生がほとんど確認されなかったのは、接続端面13'間に押圧がかかっているため光ファイバ21の端面21'間が密閉状態になりエア19'の膨張が起こらなかったものと思われる。
【0023】
また仮に接続端面13'の相互の密着状態が粗悪であり光ファイバ21の端面21'間が密閉状態とならない場合にエア空間19内のエア19'の膨張により、エア19'が光ファイバ21の端面21'に発生する恐れがあるが、面取り空間があることで発生したエア19'が光ファイバ21の端面21'間に到達することが、計算上以下のことが言えるため、防止することができる。
【0024】
即ち、図9に示すように、エア空間19の体積Aは、
光ファイバ21の外径が0.125mmφ、微細孔14の内径が0.126mmφ、微細孔14の長手方向長さが0.3mm(フェルールの一般的寸法)であるとすると、
A = 3.141×(0.126/2)2×0.3 - 3.141×(0.125/2)2×0.3 = 約0.000059mm3
で表される。
膨張時(85℃)エア体積 C : C = A×1.2 = 約0.000071mm3
面取り部に漏れ出るエア体積 : C−A = 約0.000012mm3
また、面取り部体積(座ぐり10μm:テーパ形状の場合)Bは、
同じく図9に示すように、光ファイバの外径が0.125mmφ、座ぐり0.01mm、であるとすると、
B = 3.141×((0.125+0.02)/2)2×(0.125+0.02)/2×1/3
−3.141×(0.125/2)2×0.125/2×1/3 (C部分)
−3.141×(0.125/2)2×0.01 (D部分)
= 約0.000021mm3となる。
【0025】
以上によってより、 面取り部体積 > 漏れ出しエア体積 の関係が成り立つ。
従って、仮にエア空間19内のエア19'が膨張しても端面に漏れ出すエア19'の体積は、面取り部の体積より小さいため光ファイバ21間にエアが到達することを防止することができる。
【実施例2】
【0026】
上記実施例は微細孔14の縁14'の面取り形状が円弧状であるR形状を説明したが、本発明は、微細孔14の縁14'の面取り形状が図7に示すように断面が三角形状であるテーパ形状であっても良く、これによっても上記実施例と同様の理由によって良好な特性を得ることができる。
また図8に示すように、微細孔14の縁14'の面取り形状が断面を矩形状に刳り抜いた座ぐり形状であっても、上記と同様の理由により良好な特性を得ることができる。
また、その他の面取り形状でも同等の効果が得られるが、本構造を成すためのフェルールの成形技術、加工技術等の製造技術においては以上の面取り形状が現実的である。
【0027】
また、ここで、面取りの大きさとしては10μmから30μmとすることが好ましく、その理由を以下に述べる。
本発明が適用される光コネクタの組立技術においては、フェルールに端面を切断した光ファイバを挿入し、突き当て部材によりフェルール端面にファイバの切断面を位置決め固定するが、そのファイバ切断面の長手方向の位置精度は、範囲で15μm程度のばらつきがあり、本精度よりばらつきを低減することは困難である。そのようにフェルール端面において15μmのファイバ切断面の固定位置ばらつき有することに対して、面取りの深さを10μmと設定すれば、組み立てられた光コネクタのファイバ切断面とフェルール内部側の面取り終了部の位置関係は、ほとんどファイバ切断面より面取り終了部が深くなる位置関係と成すことができる。
【0028】
一方、逆に30μm以上の面取りを施した場合、図9に示すように、光ファイバ21は微細孔14内で未固定であるため、面取り量が大きい分だけコネクタ端面でのファイバコア軸位置がばらつき光ファイバ21の角度ずれや光ファイバ21のコア軸ずれが大きくなり、接続損失が大きくなる課題が発生してくる傾向がある。従って、面取りの大きさは10μmから30μmとするのが望ましい。
【0029】
以上理由により面取り量を10μm〜30μmに設定すると、光ファイバ21の端面21'より面取り終了部が深くなる位置関係と成すことができ、かつ、光ファイバ21の角度ずれ、コア軸ずれによる接続損失への影響も少なく良好な接続損失をより安定的に維持できる光コネクタを得ることができる。
【0030】
本構造のフェルールを製造する場合、面取り形状は、とくにR形状が形成しやすく、形成方法は遊離砥粒により研磨することでエッジを落とす方法が、砥粒の粒径や、研磨時間で面取りの寸法を制御可能なため、コスト的にも、面取り寸法をねらい通りに形成することにおいても好ましい。
【0031】
フェルール自体の微細孔の縁の面取りについては、特開2000−9963号公報(特許文献3)により開示されているが、この文献に記載された光ファイバの端面の配置位置は面取り範囲より深く侵入させたものであり、本発明で定める面取り終了部位置と光ファイバの端面関係とは異なるものである。また、当該特許文献3のように光ファイバの端面を配置させるものでは、前述の図14による測定装置における測定の結果、85℃におけるエアの発生率が10%程度と高い確率で発生することが確認され、本願発明のような効果が発生していないことを確認している。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の一実施例を示す要部断面図。
【図2】本発明の一実施例にを示す断面図。
【図3】図1に使用されたフェルールの拡大断面図。
【図4】本発明の一実施例を用いた光コネクタ相互の接続状態における要部断面図。
【図5】図4の拡大断面図。
【図6】本発明の実施例と従来例とにおけるエア発生率を示す特性図。
【図7】本発明の他の実施例に用いられるフェルールの例を示す要部断面図。
【図8】本発明の更に他の実施例に用いられるフェルールの例を示す要部断面図。
【図9】エア空間の体積と面取り部体積との関係を示す説明図。
【図10】本願発明の更に他の実施例を示す要部断面図。
【図11】従来の一例を示す斜視図。
【図12】従来の一例における断面図。
【図13】従来の一例における要部拡大断面図。
【図14】従来の一例における接続状態を示す要部断面図。
【図15】従来の一例の他の接続状態を示す要部断面図。
【図16】光コネクタのエア発生を測定する測定手段の一例を示す構成図。
【図17】図15の測定手段により測定された光コネクタ端面を示す観察図。
【図18】従来の他の例における要部断面図。
【符号の説明】
【0033】
10 フェルール
11 一端部
12 光ファイバ挿入穴
13 他端部
13' 接続端面
14 微細孔
14 縁
14 微細孔
14' 縁
15 接着剤注入窓
16 ガイド孔
17 ガイドピン
18 接着剤
19 エア空間
19' エア
20 光ファイバテープ心線
21 光ファイバ
21' 端面
22 被覆層
30 部材
34 屈折率整合剤
35 顕微鏡
36 透明ガラス板
37 クリップ
40 光コネクタ




 

 


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