CN101446671B - 高分子材料覆膜的形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在纤维状的电介质的端面形成高分子材料覆膜的方法，在使电介质带电的状态下使其端面与高分子材料的溶液液面接近，在使该高分子材料的溶液吸附于电介质的端面后，使该被吸附的液态高分子材料固化，形成高分子材料覆膜。

Description

高分子材料覆膜的形成方法

本发明申请是申请号为200710001539.9、申请日为2007年1月5日、发明名称为“光学连接部件的制造方法和制造装置以及高分子材料覆膜的形成方法”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在光传输介质的端面设置折射率匹配体的光学连接部件的制造方法和制造装置，以及在纤维状的电介质的端面形成高分子材料覆膜的方法。

本申请要求基于2006年1月6日提出的日本专利申请第2006-1087号的优先权，在此援引其内容。

背景技术

以往，有时在光纤(光传输介质)的端部设置用于与其他部件进行光学连接的光连接器。将该光连接器安装在光纤的端部时，使折射率匹配体介于插通在该光连接器的套箍内的内置光纤端面与上述光纤端面之间的情况居多。作为该折射率匹配体，公知的有在两光纤端面进行涂敷等的液态或润滑脂状(专利文献1、2)、或夹在两光纤端面之间的薄膜状(参照专利文献3)。

专利文献1：日本特开昭64-65512号公报

专利文献2：日本特开平5-157943号公报

专利文献3：日本特开2005-173575号公报

但是，上述前者存在着由于温度或振动等影响而使折射率匹配体的功能受损的问题。此外，后者在夹入固态的折射率匹配体时很难进行压力调整，存在着在两光纤上产生折断或破损的问题。

而且，本申请人近年来提案的技术有，将凝胶状的粘着性折射率匹配体形成片状，将光纤的端面抵于该折射率匹配体，以使折射率匹配体附着在该端面上的状态将其切除，但在这种情况下，存在着将光纤从折射率匹配体拉开时光纤破损或折射率匹配体附着于光纤侧面、对装入光连接器时的定心精度造成影响的问题。此外，还存在着附着于光纤端面的折射率匹配体的形状各异、为了抑制空气进入光纤端面与折射率匹配体之间以及提高再现性而导致工序复杂化、成本上升的问题。

本发明是鉴于上述情况而作出的，提供一种可以再现性良好地只在光传输介质的端面设置折射率匹配体、并且可以谋求低成本的光学连接部件的制造方法以及制造装置。并且，本发明还提供通过同样的方法在纤维状电介质的端面形成高分子材料覆膜的方法。

发明内容

作为解决上述课题的方法，本发明的第一方式是一种光学连接部件的制造方法，所述光学连接部件通过在光传输介质的端面设置折射率匹配体而形成，其特征在于，在使所述光传输介质与液态折射率匹配体的至少一方带电的状态下，使其端面与液态折射率匹配体的液面接近，使该液态折射率匹配体吸附于所述光传输介质的端面后，使该被吸附的液态折射率匹配体固化，形成所述折射率匹配体。

本发明的第二方式的特征在于，所述折射率匹配体具有弹性。

本发明的第三方式的特征在于，所述折射率匹配体具有粘着性。

本发明的第四方式是一种光学连接部件的制造装置，所述光学连接部件通过在光传输介质的端面设置折射率匹配体而形成，其特征在于，具有使所述光传输介质带电的介质带电装置和保持液态折射率匹配体的匹配体保持装置，并且，具有使所述光传输介质的端面与所述液态折射率匹配体的液面接近、分离的相对移动机构。

本发明的第五方式的特征在于，所述介质带电装置是由电极和电介质构成的静电感应装置，该静电感应装置在使所述光传输介质带电的状态下对该光传输介质进行保持。

本发明的第六方式的特征在于，所述介质带电装置是在使所述光传输介质带电的状态下对该光传输介质进行保持的静电吸盘。

本发明的第七方式的特征在于，所述介质带电装置是在使所述光传输介质带电的状态下对该光传输介质进行保持的摩擦带电装置。

本发明的第八方式的特征在于，所述匹配体保持装置具有使所述液态折射率匹配体附着的保持机构和向该保持机构供给所述液态折射率匹配体的供给器。

本发明的第九方式的特征在于，所述保持机构是保持壁。

本发明的第十方式的特征是一种在纤维状的电介质的端面形成高分子材料覆膜的方法，其特征在于，在使所述电介质带电的状态下使其端面与所述高分子材料的溶液液面接近，在使该高分子材料的溶液吸附于所述电介质的端面后，使该被吸附的液态高分子材料固化，形成所述高分子材料覆膜。

附图说明

图1是本发明的实施例中的带折射率匹配体的光纤等的沿着纵向的剖视图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是将其他的光纤连接到上述带折射率匹配体的光纤上时的各纤维的沿着纵向的剖视图。

图4是上述带折射率匹配体的光纤的制造装置的侧视图。

图5是图4的B-B剖面图。

图6是使用上述制造装置、使液态折射率匹配体吸附于光纤的端面时的相当于图4的侧视图。

图7是上述液态折射率匹配体吸附于上述光纤的端面后的相当于图4的侧视图。

图8是表示上述实施例的变形例的相当于图4的一部分的侧视图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1所示的光纤(光传输介质)2是由例如石英或塑料等材料形成的现有的光纤，被切割成规定的长度，其前半部分被插通保持在光连接器3的套箍4内，且其前端面被研磨成与套箍4的前端面4a共面。在将该套箍4安装在连接器本体5前端部的状态下，光纤2的后半部分被插入并保持在连接器本体5内。下文中，有时将光纤2称为内置光纤。

同时参照图2，连接器本体5将V槽板6以及压板7一体夹持。在V槽板6的V槽8的前半部分容纳光纤2的后半部分，压板7以使该光纤2的侧面(外周面)与V槽8的各倾斜面紧密接触的方式将光纤2向V槽8的内侧按压。通过以该状态将V槽板6以及压板7固紧，实现光纤2相对于V槽8的定心。

从连接器本体5的后部开口将作为该光连接器3的安装对象的光纤9(以下有时称为被连接光纤)的一端侧插入，该光纤9被收容在V槽8的后半部分。该光纤9与上述光纤2为相同直径，通过其侧面(外周面)在与V槽8的各倾斜面紧密接触的状态下被压板7向V槽8的内侧按压，该光纤9被配置为与上述光纤2同心。另外，将两光纤2、9收容到V槽8内的操作是在将连接器本体5的固紧松缓的状态下进行的。

在此，同时参照图3，由于内置光纤2在其后端面2a具有折射率匹配体11，该折射率匹配体11具有匹配两光纤2、9折射率的匹配性，因而内置光纤2作为可与被连接光纤9的前端面9a之间进行良好的光学连接的带折射率匹配体的光纤(光学连接部件)10而构成。折射率匹配体11具有弹性以及粘着性，与两光纤2、9的端面2a、9a紧密接触并将它们接合。由此，即使是在两光纤2、9的端面 2a、9a切断后的未研磨状态下，也不会在该两光纤2、9之间夹进折射率不同的空气，可进行良好的光信号传送。

作为上述折射率匹配体11，在其与光传输介质(上述光纤2、9等)或光学部件接触时，只要是具有适当的胶粘性、能够与这些部件紧密接触的部件即可。优选的是在与光传输介质等之间具有解吸性、不破坏凝聚、粘着性物质不会附着在拆下的光传输介质等上的材料。具体地说，最好使用高分子材料(例如丙烯酸类、环氧类、乙烯树脂类、硅类、橡胶类、氨酯类、异丁烯类、尼龙类、双酚类、乙二醇类、聚酰亚胺类、氟化环氧类、氟化丙烯酸类等各种粘着材料)。其中，从环境适应性以及粘着性的角度出发，优选硅类以及丙烯酸类。此外，既可以通过交联剂、添加剂、软化剂、粘着调整剂等的添加来适当地调节粘着力、可湿性，也可以附加耐水性、耐湿性、耐热性。

并且，在上述折射率匹配体11中，与光传输介质之间的折射率匹配性是指折射率匹配体11的折射率与光传输介质等的折射率相近似。因此，折射率匹配体11的折射率只要与光传输介质的折射率接近即可，没有特别的限制，但从避免菲涅耳反射的传输损失的角度出发，各折射率的差优选在±0.1以内。尤其优选在±0.05以内。另外，在上述光传输介质的折射率与被连接光纤9或光学部件的折射率的差较大的情况下，这些折射率的平均值与折射率匹配体11的折射率的差优选在上述范围内。

而且，上述折射率匹配体11由单层构成。这意味着不象多层的那样在内部存在不同种类材料相接的界面，但并非排除以光的波长顺序均一混合的系统。即，上述折射率匹配体11是由具有粘着性的单一的层构成的非常简单的结构，通过使用这样的单层结构的部件，可以不产生光反射地连接光传输介质等，可进行低损失的连接。

并且，即使在光传输介质等的面上存在凹部等也不容易损伤折射率匹配体11，并且由于表面具有可湿性，可容易地与光传输介质等的面紧密接触，并且由于表面上具有粘着力，可以保持与光传输介质等的紧密接触性。并且，使光传输介质等紧密接触时，无需施加过大的按压力、没有光传输介质产生折断或破损等的危险。并且，由于具有再剥离性，因此即使进行多次拆装也可以反复使用。 

以下对带上述折射率匹配体的光纤10的制造方法进行说明。

首先，以后述的静电吸盘21在带电状态下保持光纤2，另一方面，通过与溶剂的混合、将折射率匹配体11作为溶液(以下称为液态折射率匹配体12)保持。然后，使通过带电而带有静电的光纤2的端面与液态折射率匹配体12的液面(界面)接近，液态折射率匹配体12的液面通过上述静电的库仑力被吸附于光纤2的端面，之后通过使光纤2与液态折射率匹配体12分离，形成液态折射率匹配体12仅被涂敷、复制在光纤2的端面的状态，在该状态下，通过使液态折射率匹配体12的溶剂挥发、只剩下溶质，在光纤2的端面上便形成了具有弹性的凝胶状的粘着性折射率匹配体11的覆膜，这样便构成了带折射率匹配体的光纤10。

以下，对带上述折射率匹配体的光纤10的制造装置进行说明。

如图4所示，制造装置20具有：通过保持架22保持光纤2并使其带电的静电吸盘(介质带电装置)21、在光纤2的一端侧保持液态折射率匹配体12的保持装置(匹配体保持装置)26、以及使光纤2的端面与液态折射率匹配体12的液面接近、分离的移动机构(相对移动机构)29。另外，也可以不设置保持架22而在静电吸盘21上直接或设置适当的间隙来装载光纤2。另外，也可以如图8所示将保持架22和静电吸盘21并排设置在可动台31上、使光纤2与静电吸盘21之间存在间隙。间隙的大小优选为100μm～200μm左右。

同时参照图5，静电吸盘21作为静电感应装置是这样构成的，即，将用例如聚酰亚胺等电介质覆盖印制电极片23a而构成的电极片板23通过高绝缘性粘着剂25粘着在金属基板24上，光纤2通过保持架22被配置在该静电吸盘21上。在该状态下，通过对印制电极片23a附加电压，光纤2以带电状态被保持在保持架22上。该静电吸盘21例如可被配置在可动台31上。

保持装置26具有保持壁(保持机构)27和分配器(供给器)28，所述保持壁27形成与保持于静电吸盘21的光纤2的端面相对的相对面27a，所述分配器28向该保持壁27的相对面27a上供给液态折射率匹配体12。分配器28通过喷嘴将储存在筒体内的液态折射率匹配体12适当地供给到相对面27a上。分配器28的动作例如由未图示的控制电路进行电子控制。该保持装置26例如配置在固定台32上。另外，在这里作为使液态折射率匹配体12附着的保持机构，使用了装置结构简便的保持壁27，但作为上述保持机构，除了壁以外也可以使用方柱或圆柱形的容器或集液槽、或是使液态折射率匹配体12附着的平面形或曲面形的机构等。

移动机构29设置在上述可动台31一侧，例如通过电机和滚珠螺杆机构的组合使可动台31沿着大致水平方向相对机架33移动，从而使该可动台31相对于固定在机架33上的固定台32接近、分离。移动机构29的动作通过上述控制电路进行电子控制。通过该移动机构29的动作，保持在静电吸盘21上的光纤2的端面与附着于保持壁27的液态折射率匹配体12的液面相互接近、分离。

在这种结构的制造装置20中，在制造带折射率匹配体的光纤10时，首先将光纤2放置在保持架22上、向静电吸盘21施加电压、以带电状态保持光纤2，并且，使分配器动作、向保持壁27的相对面27a供给液态折射率匹配体12，形成新的液面。

接着，如图6所示，通过移动机构29的动作使可动台31向固定台32侧移动，使光纤2的端面2a与相对面27a上的液态折射率匹配体12的液面12a接近。此时，通过光纤2所带有的静电荷的库仑力，将相对面27a上的液态折射率匹配体12拉近，其液面12a被吸附于光纤2的端面2a。另外，在上述过程中，是在使光纤2带电后再使光纤和液态折射率匹配体12接近，也可以与此相反，使光纤和液态折射率匹配体12接近后再使光纤2带电。

之后，如图7所示，一旦通过移动机构29的动作使可动台31向固定台32的相反侧移动、使光纤2的端面2a离开相对面27a上的液 态折射率匹配体12的液面12a，则成为液态折射率匹配体12涂敷、复制于光纤2的端面2a的状态。通过对这样形成的液态折射率匹配体12进行强制干燥、使溶剂挥发，便构成了仅在光纤2的端面上形成折射率匹配体11的带折射率匹配体的光纤10。

以下，对使用本实施例的制造方法(以及制造装置20)制造带折射率匹配体的光纤10的一例进行进一步说明。

首先，作为光纤2，准备古河电工制造的外径为250μm、金属包层外径为125μm的光纤心线，去掉从其一端算起20mm范围的覆膜、剥出光纤导线束后，在从上述一端算起10mm的部位将光纤导线束剪断。

此外，作为液态折射率匹配体12，准备与上述光纤2匹配地将折射率调整为1.46的丙烯酸类粘着剂。具体地说，准备以下溶液，即，向由n-丙烯酸丁酯/异丁烯酸盐/丙烯酸/乙醇甲基丙烯酸盐异分子聚合物(配比＝82/15/2.7/0.3)构成的丙烯酸类树脂的30％醋酸乙酯溶液100份中，配上1.0份的コロネ-トL(日本聚氨酯工业公司制造、三羟甲基丙烷的甲苯二异腈酸酯加合物)进行混合。此外，对液态折射率匹配体12的粘度没有特别限制，但最好为0.005～1Pa·s左右。

然后，将上述光纤2固定在古河电工制造的保持架22上，并且，将该保持架22配置在静电吸盘21上之后，向静电吸盘21施加电压(大约3kV)、产生静电荷，将光纤2保持在保持架22上并通过该保持架使光纤2带电。

当使这样被带电的光纤2的端面与保持壁27上的液态折射率匹配体12的液面接近，液态折射率匹配体12被吸附于光纤2的端面，之后通过使光纤2从液态折射率匹配体12分离，膜厚5μm～50μm左右(实测值)的液态折射率匹配体便被涂敷、复制在光纤2的端面。

这样，使液态折射率匹配体12附着于光纤2的端面后，通过在70℃左右的炉中对该光纤2进行1.5小时左右的加热、使液态折射率匹配体12的溶剂蒸发，从而仅在光纤2的端面上形成具有弹性的粘着性折射率匹配体11的覆膜。

将该折射率匹配体11(实测膜厚为15.7μm)与被切断的(未研磨)被连接光纤9的端面对齐连接后，其反射衰减量为51.4dB、连接损失为0.14dB～0.2dB。

另外，在本实施例中，使用了静电吸盘21，该静电吸盘21是利用电场的代表性的静电感应装置，但使用例如转动摩擦装置等的摩擦带电装置也是一样的。

如上述说明的那样，上述实施例中的带折射率匹配体的光纤10的制造方法，是在使光纤2带电的状态下使其端面与液态折射率匹配体(高分子材料的溶液)12的液面接近、将该液态折射率匹配体12吸附于上述光纤2的端面后使该被吸附的液态折射率匹配体12固化从而形成折射率匹配体11。

通过采用这样的结构，使光纤2的端面与液态折射率匹配体12的液面相对地接近，使液态折射率匹配体12仅吸附于光纤2的端面后，使该液态折射率匹配体12固化，形成折射率匹配体11，由此，不需要对光纤2进行严密的对位等因而简化了工序，并且，能够有效地防止空气混入光纤2端面与折射率匹配体11之间等情况的发生。

并且，通过仅在光纤2端面形成折射率匹配体11，可确保将该光纤2装入光连接器3时的定心精度，因此，可实现相互连接的光纤2、9之间良好的光学连接。

而且，通过对光纤2的带电量和相对液态折射率匹配体12的液面的移动量、以及液态折射率匹配体12的粘度进行调整，可调整液态折射率匹配体12对光纤2端面的吸附量，容易使折射率匹配体11的形状和厚度稳定，因而能够再现性良好地将折射率匹配体11设置于光纤2的端面，并且能够谋求因工序简化带来的成本降低。

并且，由于折射率匹配体11只设置在光纤2的端面，因而其占有范围极小、设计自由度有所提高，并且，粘着性折射率匹配体11 不会污染光纤2的侧面、且来自周围的污垢也不会附着。并且，由于折射率匹配体11是单一结构，因此在其内部不会产生光的反射。并且，无需重新设置保持折射率匹配体11的特别的支撑装置，节省了空间，且能够被容易地安装到现有的光连接器上。

此外，在上述的制造方法中，由于折射率匹配体11具有弹性和粘着性，因而其对应于光纤2、9的端面形状可柔软地变形、与该端面紧密接触，防止空气进入光纤2、9之间，并且，由于能够良好地保持该紧密接触状态，因而不需要端面研磨工序，并且可以低损失地进行光学连接，而且还可以通过其复原力进行多次光学连接。

在此，在上述带折射率匹配体的光纤的制造装置20中，由于作为使光纤2带电的装置使用了在使该光纤2带电的状态下进行保持的静电吸盘21，因此，只需放置光纤2便可进行对其的带电以及保持，可实现因装置本身和工序简化所带来的成本降低。

并且，在上述制造装置20中，由于保持液态折射率匹配体12的装置具有使该液态折射率匹配体12附着的保持壁27、以及向该保持壁27供给液态折射率匹配体12的分配器28，因而可将液态折射率匹配体12的液面保持为总是新的，可防止液面的固化等、使液态折射率匹配体12可良好地吸附于光纤2的端面。

另外，本发明不限于上述的实施例，例如可以是分别设置使光纤2带电的带电装置和保持该光纤2的保持装置的结构、或者光纤2端面与液态折射率匹配体12液面的相对移动机构或向保持壁27供给液态折射率匹配体12的供给装置是手动的、或是使液态折射率匹配体12相对光纤2移动的结构、或是光纤2与液态折射率匹配体12例如沿着垂直方向接近、分离的结构。此时，保持液态折射率匹配体12的装置例如可以是将液态折射率匹配体12滴在水平保持面上的结构，也可以是将液态折射率匹配体12储存在容器内的结构。

并且，也可对多根光纤2一并均匀地涂敷、转移液态折射率匹配体12。此外，由于液态折射率匹配体12是折射率匹配体11的溶液，因此，可以简化将液态折射率匹配体12固化的工序从而谋求低成本。 此外，由于液态折射率匹配体12设置于光纤2的端面，因此，溶剂的气化性提高、容易固化。

虽然在上述实施例中预先使光纤带电，也可以预先使液态折射率匹配体带电。并且，也可预先使两者以具有异性电荷的方式带电。并且，上述实施例中的结构仅为一例，当然也可以适用于在光纤以外的光传输介质或光学部件、以及玻璃、陶瓷、塑料等纤维状的电介质上形成高分子材料覆膜的方法，当然可以在不超出发明要点的范围内进行各种变更。

通过采用本发明的第一、第五以及第六方式，由于在使光传输介质的端面与液态折射率匹配体的液面相对接近、使液态折射率匹配体只吸附于光传输介质端面后，使该液态折射率匹配体固化、形成折射率匹配体，因此不需要对光传输介质进行严密的对位等因而简化了工序，并且，能够有效地防止空气混入光传输介质端面与折射率匹配体之间等情况的发生。

并且，通过仅在光传输介质端面形成折射率匹配体，可确保将该光传输介质装入光连接器时的定心精度，因此，可实现相互连接的光传输介质之间良好的光学连接。

而且，通过对光传输介质的带电量和相对液态折射率匹配体的液面的移动量、以及液态折射率匹配体的粘度进行调整，可调整液态折射率匹配体对光传输介质端面的吸附量，容易使折射率匹配体的形状和厚度稳定，因而能够再现性良好地将折射率匹配体设置于光传输介质端面，并且能够谋求因工序简化带来的成本降低。

通过采用本发明的第二方式的发明，容易对应于光传输介质的端面形状进行紧密接触，可抑制将光传输介质之间连接时空气的进入，实现良好的光学连接。

通过采用本发明的第三方式的发明，容易保持将光传输介质之间连接时的紧密接触状态，可良好地保持光学连接状态。

通过采用本发明的第四方式的发明，可以谋求固化液态折射率匹配体时的工序简化，进而谋求成本的降低。并且，由于液态折射率 匹配体设置在光传输介质的端面，因此溶剂的气化性提高、容易固化。

通过采用本发明的第七、第八以及第九方式的发明，只放置光传输介质就可以对其进行带电和保持，能够谋求因装置本身以及工序简化所带来的成本降低。

通过采用本发明的第十以及第十一方式的发明，可将液态折射率匹配体的液面保持为总是新的，可防止液面的固化等、使液态折射率匹配体可良好地吸附于光传输介质的端面。

通过采用本发明的第十二方式的发明，可防止空气进入光纤状电介质与高分子材料覆膜之间，可以简化工序。

以上对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明不局限于这些实施例。在不超出本发明宗旨的范围内，可进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。本发明不受上述说明的限制，仅由所附的权利要求书限定。

Claims (1)

1.一种在纤维状的电介质的端面形成高分子材料覆膜的方法，其特征在于，在使所述电介质带电的状态下使其端面与所述高分子材料的溶液液面接近，在使该高分子材料的溶液吸附于所述电介质的端面后，使该被吸附的液态高分子材料固化，形成所述高分子材料覆膜。