CN101210981A - 光连接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光连接器，该光连接器即便连接多孔光纤也能抑制连接部的传送损失的增加，且反射衰减量的时间性变动小。该光连接器具备套管（3）和与套管（3）连接的V形槽基板（5），在V形槽基板（5）上的V形槽（8）中使光纤（11）和其它的光纤（51）对接连接，其中，其它的光纤（51）通过设于光纤（11）的端面的交联团化型折射率匹配剂r连接，在V形槽（8）上设置使向交联固化型折射率匹配剂r施加的应力缓和的空间（9）、（9）。

Description

光连接器

技术领域

本发明涉及一种用于光纤之间的连接，特别是在光纤的铺设现场连接单模光纤和多孔光纤的光连接器。

背景技术

如图5所示，多孔光纤51(光纤直径φ：125μm)由石英构成的包层52，在石英中添加了Ge使折射率略高于包层52的芯53，以及包围芯53周围的空穴54构成；在其功能上，相对于弯曲的传送损失的增加非常少，在室内(一般家庭、公寓、办公室等)配线上，操作性优越，为人瞩目。

通常，在铺设现场连接光纤时，使用机械式绞接或光连接器。通常在永久连接的场合，机械式绞接较有效，而在频繁进行拆装的场合是光连接器有效，从而被广泛利用。它们都是在光纤的端面施加轴向的挤压力的物理性连接，但在光连接器连接的场合，一般由于光纤脆弱，要将光纤插入套管中进行保护，由此使光纤的端面能物理性接触(参照专利文献1)。

作为这样的现有的光连接器的一例，有图6所示的光连接器61。光连接器61是在具备套管62、V形槽基板63、压固基板64、外壳65的连接器主体内部内装光纤11a。进而，已知作为光连接器61，是通过具有与两个光纤11a、11b的芯相同或近似的折射率的液状或脂膏状的折射率匹配剂或粘接剂来连接光纤11a和所连接的其它的光纤11b的连接端面之间(参照专利文献2～5)。

实际上，在光纤的铺设现场，如图7、图8(a)及图8(b)所示，是将光连接器61固定在夹具(装配架)71上，在压固基板64和V形槽基板63的空隙中放入楔子72，将切割的光纤插入V形槽66中，通过折射率匹配剂r6与内装光纤连接。该方法是将折射率匹配剂或粘接剂涂布在光纤端面或充填在连接部中，将光纤彼此对接来进行连接的方法，由此防止空气进入连接端面，避免空气造成的菲涅尔反射，减少连接损失。

除此以外，已知还研究了使用固体状的折射率匹配部件(例如薄膜)代替上述的液状或脂膏状构成的折射率匹配剂的方法(专利文献6～8)。

专利文献1日本特开平8-114724号公报

专利文献2日本特开2000-241660号公报

专利文献3日本特开平11-72641号公报

专利文献4日本特开平11-101919号公报

专利文献5日本特开平8-122562号公报

专利文献6日本特许第2676705号公报

专利文献7日本特开2001-324641号公报

专利文献8日本特开昭55-153912号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，使用现有的方法，通过折射率匹配剂r6将具有空穴的多孔光纤51与内装在光连接器61中的光纤11a连接的情况下，由于使用了硅酮系或石蜡系的液状或脂膏状物质作为折射率匹配剂r6，因此折射率匹配剂r6会进入多孔光纤51的空穴部54。从而，进入空穴部54的折射率匹配剂r6由于温度依存性会发生折射率变化，因此传送损失显著增加。

另外，还存在以下问题：由于折射率匹配剂r6进入空穴部54，连接部的光纤端面间的折射率匹配剂r6减少，端面间易产生空隙或气泡，使光学特性显著降低。

另一方面，还有在连接前将多孔光纤51的端面的空穴部54密封的方法，但在铺设现场实施时，需要专用的装置，或在处理上需要花费时间，因此成本提高，不能简易地进行连接。

代替液状或脂膏状形成的折射率匹配剂，使用作为固体状的折射率匹配部件的薄膜来连接多孔光纤51和光纤的方法中，在连接损失上具有良好的特性。但是，用该方法，在连接后即刻或周围温度变化时，由于施加到薄膜上的压缩应力或薄膜的弹性带来的拉伸应力，薄膜的折射率会随时间发生增减变动，反射衰减量也会增减，所以存在不能确保稳定的光学特性的问题。

此外还有热粘结连接的连接方法，但也有需要热粘结机或不能适用于在铺设现场可简便通用地进行的连接用连接器的问题。

因此，本发明的目的是提供一种光连接器，该光连接器即便连接多孔光纤也能抑制连接部的传送损失的增加，且反射衰减量的时间性变动小。

解决问题的手段

本发明是为实现上述目的而提出的，权利要求1的发明是一种光连接器，其具备套管和与该套管连接的V形槽基板，在所述V形槽基板上的V形槽中使光纤与其它的光纤对接来进行连接，所述其它的光纤通过设于所述光纤的端面的交联固化型折射率匹配剂连接，在所述V形槽上设置有使向所述交联固化型折射率匹配剂施加的应力缓和的空间。

权利要求2的发明是权利要求1所述的光连接器，其中，所述空间的形状沿着所述V形槽的长度方向为立方体、长方体、半圆柱状。

权利要求3的发明是权利要求1所述的光连接器，其中，所述空间的形状沿着所述V形槽的长度方向为立方体或长方体，其一个边为5～40μm。

权利要求4的发明是权利要求1～3的任一项所述的光连接器，其中，所述交联固化型折射率匹配剂的折射率为1.46±0.05，透光率为80％以上，断裂伸长率为50％以上，玻璃粘着力为50g/10mm宽度以上。

权利要求5的发明是权利要求1～4的任一项所述的光连接器，其中，所述交联固化型折射率匹配剂的安装厚度为5～100μm。

权利要求6的发明是权利要求1～5的任一项所述的光连接器，其中，所述其它的光纤是单模光纤或多孔光纤。

发明的效果

根据本发明，即便连接多孔光纤，也能得到稳定的连接损失及反射衰减量。

附图说明

图1(a)是显示本发明的适宜的实施方式的光连接器的部分纵剖面图，图1(b)是显示V形槽基板的一例的横剖面图。

图2是在单模光纤的玻璃端面上安装了交联固化型折射率匹配剂的概略图。

图3是在单模光纤11的玻璃端面上安装了联固化型折射率匹配剂的玻璃线材端面部的放大照片。

图4是显示V形槽基板的一例的横剖面图。

图5是显示多孔光纤的一例的横剖面图。

图6是现有的光连接器的部分纵剖面图。

图7是显示现有的光连接器的连接顺序的概略图。

图8是现有的光连接器的连接顺序，其中，图8(a)是楔子插入前的主视图(或后视图)，图8(b)是楔子插入时的主视图(或后视图)。

符号说明

1  光连接器

3  套管

5  V形槽基板

8  V形槽

9、9  空间

11  光纤

51  其它的光纤

具体实施方式

以下根据附图说明本发明的适宜的实施方式。

图1(a)是显示本发明的适宜的实施方式的光连接器的部分纵剖面图，图1(b)是V形槽基板的横剖面图。

如图1(a)及图1(b)所示，本实施方式涉及的光连接器1基本上是与图6～图8中说明的现有的光连接器61相同的构成。

即，光连接器1主要由以下结构构成：连接器主体(机械绞接部)2；与该连接器主体2的一端(在图1(a)中为左端)连接，一方的光纤的一端部被插入固定于其中的套管3；以及容纳这些连接器主体2和套管3的外壳4。

本发明的光连接器能够在现场(例如光纤的铺设现场等)不使用研磨处理或热粘结处理等，简易地将光纤彼此连接，仅将连接的光纤的端面切断就能进行连接。

连接器主体2包括：细长的V形槽基板5；通过铰链等开闭自如地设置在该V形槽基板5上并重合在V形槽基板5上的压固基板6；以及除了这些相互重合的V形槽基板5和压固基板6的开闭侧的侧面以外安装的、向闭合V形槽基板5和压固基板6的方向(在图1中是从上下两侧)加力的横剖面为大致工字状的压板7。

在V形槽基板5的上面中央，形成用于载放沿着其长度方向彼此连接的光纤并进行高精度定位的V形槽8。从套管3的一端到V形槽8的中央部，作为要连接的一方的光纤(内装光纤)，设有单模光纤11。在该单模光纤11的另一端面，设有交联固化型折射率匹配剂r。从而，通过该交联固化型折射率匹配剂r将多孔光纤51与单模光纤11对接来进行连接。

进一步详细地说，如图2所示，单模光纤11是在芯和包层构成的玻璃光纤21的外周设置了包覆层22。在载放于V形槽8之前，将该单模光纤11的包覆层按规定长度进行去除，如图2及图3所示，使玻璃光纤21露出后，在玻璃光纤21的另一端面上安装交联固化型折射率匹配剂r，使其固化大致形成半球状或侧视为大致梯形。

作为交联固化型折射率匹配剂r，并无特别限定，可以是选自具有折射率匹配性的有机材料，例如丙烯酸系树脂、环氧系树脂、乙烯基系树脂、乙烯系树脂、硅酮系树脂、聚氨酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、氟系树脂、聚丁二烯系树脂、聚碳酸酯系树脂等中的具有符合需要的折射率和透光率等光学特性的有机材料。

所谓交联固化型折射率匹配剂r，是指通过热或光、湿气、电子射线等进行交联反应，从液状或脂膏状变为有弹性的固体状的物质，只要是在将光纤彼此连接所成的光纤连接部能够进行光传送的物质即可。

交联固化型折射率匹配剂r的折射率优选为1.46±0.05。这是由于如果超过该范围，连接损失的增加和反射衰减量的降低就会变得显著。交联固化型折射率匹配剂r优选在常温的折射率为1.46±0.01，更优选在-40～-70℃的折射率变化为±2％以内。

交联固化型折射率匹配剂r的透光率优选为80％以上，更优选为90％以上。这是因为如果小于该范围，在光纤连接部的连接损失就会超过1dB而变大。

另外，交联固化型折射率匹配剂r的断裂伸长率优选为50％以上，更优选为100％以上。这是因为如果小于该范围，光纤连接时的挤压引起变形时，在交联固化型折射率匹配剂r上易产生龟裂和破碎。

进而，优选使用玻璃粘着力为50g/10mm宽度以上的交联固化型折射率匹配剂r。这是因为如果小于该范围，在如本实施方式涉及的光连接器1的连接用光连接器中，由于反复进行光纤的拆装，所以易发生交联固化型折射率匹配剂r脱落的问题。

更详细地说，优选使安装在单模光纤11的另外端面上的交联固化型折射率匹配剂r固化后表面的玻璃粘着力小于与单模光纤11连接的另一方的光纤的一端面侧的粘着力。这是因为，在连接用光连接器中要反复进行光纤的拆装，所以如果上述的玻璃粘着力与粘着力相同或比其强，则在拔出另一方的光纤(连接光纤)时，易发生交联固化型折射率匹配剂r粘在拔出了的另一方的光纤一侧上的问题。

在此，玻璃粘着力是指，在石英载玻片上形成厚度100μm的交联固化型折射率匹配剂r的薄膜层，使其固化形成薄膜，将该薄膜加工成10mm宽度的短条状，依据JIS Z0237的“90°剥离法”，按50mm/min的剥离速度，求得相对于石英载玻片为90°进行剥离时的载荷。

交联固化型折射率匹配剂r的安装厚度优选为5～100μm以下。这是因为如果薄于5μm，则由于折射率匹配剂少而难以获得折射率匹配性，并且光纤彼此容易发生接触，在端面易发生损伤等问题。另外，如果厚于100μm，则光纤彼此的端面之间的间隔易变宽，易受到轴偏移或温度造成的膨胀、收缩的影响。优选为10～60μm，更优选为15～40μm。

在此，安装厚度是指，从单模光纤11的另外的端面，到安装在单模光纤11的另外的端面上形成大致半球状或侧视为大致梯形的交联固化型折射率匹配剂r的最厚部分的另外的端面为止的厚度。

在形成于V形槽基板5上的V形槽8中，设有使由于周围温度的变化而施加在位于该V形槽8内的交联固化型折射率匹配剂r上的应力缓和的空间(空间部或凹槽)9、9。在本实施方式中，在V形槽8的两方的斜面8L、8R上分别设置了空间9、9。各空间9、9的形状为沿着V形槽8的长度方向大致形成半圆柱状(横剖面视为大致半圆状)。

各空间9、9优选直径为5～40μm。这是因为，如果小于5μm，则固化了的交联固化型折射率匹配剂r疏散的空间9、9的体积不足，不能得到稳定的反射衰减量特性；如果大于40μm，则由V形槽8固定连接的光纤上易发生轴偏移。

下面说明光连接器1的组装顺序。

将单模光纤11的另外的端部进行末端处理，去除包覆层22，通过灌注，在单模光纤11的另外的端面上涂布交联固化型折射率匹配剂r，通过热或光、湿气、电子射线等使其进行交联反应并固化。

打开压固基板6，将安装了交联固化型折射率匹配剂r的单模光纤11从一端侧插入并固定在套管3中，将另一端部载放于V形槽基板5的V形槽8中。这时，使单模光纤11的一端面与套管3的一端面一致，以使固化了的交联固化型折射率匹配剂r位于空间部9、9。

其后，关闭压固基板6，使压固基板6重合在V形槽基板5上，将压板7安装在这些V形槽基板5和压固基板6上。由此，组装了光连接器。

接着，以使用多孔光纤51作为另一方的光纤的例子来说明使用了光连接器1的光纤的连接方法。

首先，准备光连接器1。预先切割多孔光纤51的一端面，与在图7及图8中说明的同样，将光连接器1固定在夹具上，在V形槽基板5和压固基板6的开闭侧的侧面形成的间隙中放入楔子，一边将多孔光纤51从切断了的一端面插入连接器主体2内，在V形槽8上进行引导，一边使多孔光纤51的一端面接触固化了的交联固化型折射率匹配剂r。

最后，拔出楔子，将单模光纤11和多孔光纤51固定在连接器主体2上，单模光纤11和多孔光纤51通过固化了的交联固化型折射率匹配剂r对接，进行光学性连接。

说明本实施方式的作用。

光连接器1为，在单模光纤11的端面上设置交联固化型折射率匹配剂r，在V形槽基板5上形成的V形槽8中设置空间9、9，该空间9、9用于缓和施加到位于V形槽8内的固化了的交联固化型折射率匹配剂r上的应力。

连接了单模光纤11和多孔光纤51后的光连接器1，由于交联固化型折射率匹配剂r主要是由树脂成分构成，所以根据周围温度的变化，会膨胀、收缩，向交联固化型折射率匹配剂r施加拉伸应力或压缩应力等应力。

光连接器1能够借助空间部9、9，使施加给交联固化型折射率匹配剂r的应力得以缓和，特别是在膨胀时，能够通过使交联固化型折射率匹配剂r疏散到空间9、9中，来缓和拉伸应力。

由此，光连接器1在光纤之间的铺设现场的连接中，能够抑制交联固化型折射率匹配剂r的温度依存性造成的光纤连接部的传送损失的增加，能够使反射衰减量的时间性变动小。

因此，利用光连接器1，能够得到稳定的连接损失及反射衰减量特性。

另外，光连接器1是在单模光纤11的另外的端面上，设置了玻璃粘着力为50g/10mm宽度以上的交联固化型折射率匹配剂r。因此，在光连接器1中，交联固化型折射率匹配剂r不易进入多孔光纤51的空穴中，不会发生位于所连接光纤端面之间的交联固化型折射率匹配剂r过度减少，或在连接的光纤的端面之间产生空隙或气泡的问题，光学特性稳定。

进而，光连接器1的组装也很简单，在光纤彼此的连接上，不需要密封多孔光纤51的空穴的专用装置和热粘结机等，能够缩短连接作业时间，可用低成本简单地进行。

作为本实施方式涉及的光连接器1的空间部9、9的变形例，如图4所示，也可以在V形槽基板5上形成的V形槽8的斜面8L、8R上沿着V形槽8的长度方向设置立方体或长方体状的空间49、49，能够得到与上述同样的作用效果。

这种场合，各空间49、49的1个边优选为5～40μm。这是因为，如果小于5μm，则固化了的交联固化型折射率匹配剂r疏散的空间49、49的体积不足，不能得到稳定的反射衰减量；如果大于4μm，则由V形槽8固定的连接的光纤上易发生轴偏移。

在上述实施方式中，以在V形槽8的两个倾斜面8L、8R上分别设置了空间的例子进行了说明，但也可以仅在任一方的倾斜面上设置空间。

另外，在上述实施方式中，以连接内装在连接器中的单模光纤11和多孔光纤51为例进行了说明，但也可以将单模光纤彼此进行连接。

实施例

实施例1、比较例1

作为交联固化型折射率匹配剂r，对丙烯酸正丁酯/丙烯酸甲酯/丙烯酸/甲基丙烯酸2-羟基乙酯共聚物(配合比＝82/15/2.7/0.3)构成的丙烯酸系树脂的50％醋酸乙酯溶液100重量份，配合1.0重量份Coronate L(日本聚氨酯工业社制)，进行混合。

用分光光度计，测定了所得到的作为交联固化型折射率匹配剂r的丙烯酸系粘着材料涂布液在1300～1600nm的波长区域中的透光率时，为93～95％。另外，用阿贝折射率计测定了丙烯酸系粘着材料涂布液时，在常温为1.465±0.005。另外，由丙烯酸系粘着材料涂布液制作厚度为100μm的薄膜，用10mm宽度的短条状试验片，以50mm/min的拉伸速度测定了断裂伸长率时，为200～300％。在石英载玻片上形成厚度为100μm的交联固化型折射率匹配剂r的薄膜层，将固化了的薄膜加工成10mm宽度的短条状，依据JIS Z0237的“90°剥离法”，求得以50mm/min的剥离速度进行与石英玻璃的908剥离时的载荷时，玻璃粘着力为500～1000g/10mm宽度。

将光纤芯线(日立电线社制BBG-SM-WF，外径约250μm、光纤直径为125±1μm)的包覆层去除约200mm，将经过去除的玻璃光纤表面进行乙醇洗涤后，将玻璃光纤的端部用光纤刀具进行直角切割(角度为1°以下)，在直角切割得到的端面上灌注如上得到的交联固化型折射率匹配剂r，并使其固化。交联固化型折射率匹配剂r的安装厚度为20～25μm。

将得到的带交联固化型折射率匹配剂r的光纤芯线插入固定在套管3中，在套管3的一端面切割玻璃光纤，并将端面研磨处理，准备5个这样组装的光连接器1(实施例1)。其中，在V形槽基板5的V形槽8上设置有1边为10μm的立方体的空间9、9。

同样，准备5个图7的以往的光连接器61(比较例1)。

接着，将用于现场配线的多孔光纤51(日立电线社制BBG-HF，外径约为250μm，光纤直径φ为125±1μm)的一端的包覆去除，将去除部分的玻璃表面进行乙醇清洗后，将端部用光纤刀具进行直角切割，分别插入准备好的实施例1的光连接器1、比较例1的光连接器61中，进行机械绞接连接。测定了连接的多孔光纤51的初期的连接损失、反射衰减量，24小时常温(23±2℃)放置中的损失增加量及反射衰减变动量。

实施例2、比较例2

作为交联固化型折射率匹配剂r，准备了SD4590/BY24-741/SRX212/甲苯(＝100/1.0/0.9/50(重量份))构成的加合型硅酮系粘着材料涂布液(均为东丽道康宁公司制)。用分光光度计，测定了得到的作为交联固化型折射率匹配剂r的加合型硅酮系粘着材料涂布液在1300～1600nm的波长区域的透光率时，为92～94％。另外，用阿贝折射率计测定了硅酮系粘着材料涂布液的折射率时，在常温为1.465±0.005。

另外，由硅酮系粘着材料涂布液制作厚度为100μm的薄膜，用10mm宽度的短条状试验片，以50mm/min拉伸速度测定了断裂伸长率时，为200～300％。在石英载玻片上形成厚度为100μm的交联固化型折射率匹配剂r的薄膜层，将固化了的膜加工成10mm宽度的短条状，依据JIS Z0237的“90°剥离法”，以50mm/min的剥离速度，求得与石英玻璃进行90°剥离时的载荷，玻璃粘着力为500～1000g/10mm宽度。

与实施例1同样，用如上得到的交联固化型折射率匹配剂r，准备5个光连接器1(实施例2)，准备5个图7的以往的光连接器61(比较例2)，分别进行与多孔光纤51的连接试验。将这些结果显示在表1中。

【表1】

		实施例1	比较例1	实施例2	比较例2
						有V形槽空间	无V形槽空间	有V形槽空间	无V形槽空间
		常温初期	连接损失(dB)	0.1～0.4	0.1～0.4					0.2～0.5	0.2～0.5
反射衰减量(dB)	-60～-45					-60～-45	-55～-45	-53～-45
			常温24h放置中	损失增加量(dB)	0.00～0.03				0.00～0.02	0.00～0.03	0.00～0.03
反射衰减量变动量(dB)	3	18				3.5	15

^*测定波长：λ＝1550nm，光源：LED

如表1所示，V形槽8中设置有空间49、49的实施例1、2的光连接器1，由于在连接时或周围温度变化时交联固化型折射率匹配剂r疏散到空间49、49中，缓和了施加在交联固化型折射率匹配剂r上的内部应力，所以能够将反射衰减量的增减变动抑制在3～3.5dB内。

与此不同，比较例1、2的光连接器61，由于是没有设置空间的V形槽66，所以不能得到缓和施加在交联固化型折射率匹配剂r上的内部应力的作用效果，反射衰减量的增减变动大，为15～18dB。

Claims (6)

1.一种光连接器，其包括套管和与该套管连接的V形槽基板，在所述V形槽基板上的V形槽中使光纤与其它的光纤对接连接，其特征在于：所述其它的光纤通过设于所述光纤的端面的交联固化型折射率匹配剂连接，在所述V形槽中设置有使向所述交联固化型折射率匹配剂施加的应力缓和的空间。

2.根据权利要求1所述的光连接器，其中，所述空间的形状沿着所述V形槽的长度方向为立方体、长方体、半圆柱状。

3.根据权利要求1所述的光连接器，其中，所述空间的形状沿着所述V形槽的长度方向为立方体或长方体，其1个边为5～40μm。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的光连接器，其中，所述交联固化型折射率匹配剂的折射率为1.46±0.05，透光率为80％以上，断裂伸长率为50％以上，玻璃粘着力为50g/10mm宽度以上。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的光连接器，其中，所述交联固化型折射率匹配剂的安装厚度为5～100μm。

6.根据权利要求1～5的任一项所述的光连接器，其中，所述其它的光纤是单模光纤或多孔光纤。

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