CN116648648A - 光连接器用插芯以及光连接器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
光连接器用插芯具有形成有用于供光纤插入的光纤孔的主体部。上述主体部由线膨胀系数在1.7×10‑5～3.0×10‑5的范围内的材质形成。上述光纤孔的内径dh相对于上述光纤的包层的外径df的比例在99.632[％]≤dh/df≤99.880[％]的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及光连接器用插芯以及光连接器的制造方法。
本申请主张基于2021年2月17日在日本申请的日本特愿2021-023527号的优先权，并在此处引用其内容。
背景技术
在专利文献1中，公开了对插芯进行加热，由此向具有与光纤的外径大致相同的内径的光纤孔插入光纤。
专利文献1：日本特开平5-88045号公报
若使光纤孔的内径与光纤的外径相同，则存在因制造偏差的影响而在光纤孔与光纤之间产生间隙的情况。本申请发明人们经过专心研究后，发现了通过使光纤孔的内径比光纤的外径小，能够更加可靠地抑制光纤的位置偏移。不过，若仅使光纤孔的内径小于光纤的外径，则无法向光纤孔插通光纤。
发明内容
本发明是考虑这样的状况而完成的，目的在于提供能够向光纤孔插通光纤，且能够更加可靠地抑制光纤的位置偏移的光连接器用插芯以及光连接器的制造方法。
为了解决上述课题，本发明的一个方式的光连接器用插芯具有主体部，上述主体部形成有用于供光纤插入的光纤孔，上述主体部由线膨胀系数在1.7×10-5～3.0×10-5的范围内的材质形成，上述光纤孔的内径dh相对于上述光纤的包层的外径df的比例在99.632[％]≤dh/df≤99.880[％]的范围内。
根据上述方式的光连接器用插芯，光纤孔的内径dh小于光纤的包层的外径df。因此，在组装了光连接器后，能够更加可靠地抑制在光纤与光纤孔之间产生间隙。因此，能够抑制光纤的位置偏移，使光纤孔的中心轴线与光纤的中心轴线高精度地一致。另外，主体部的材质的线膨胀系数在1.7×10-5～3.0×10-5的范围内，并且满足99.632[％]≤dh/df≤99.880[％]。由此，能够通过向规定的温度(例如100℃～150℃)的加热使光纤孔的内径大于包层的外径。即，在上述方式的光连接器用插芯中，通过加热到规定的温度，能够将光纤插入光纤孔。
这里，上述主体部也可以由线膨胀系数在1.7×10-5～2.1×10-5的范围内的材质形成，上述光纤孔的内径dh相对于上述包层的外径df的比例在99.744≤dh/df≤99.880[％]的范围内。
另外，上述主体部的材质也可以是PEEK，上述光纤孔的内径dh相对于上述包层的外径df的比例在99.776[％]≤dh/df≤99.864[％]的范围内。
另外，本发明的一个方式的光连接器的制造方法具有：准备工序，在该工序中，准备光纤、和具有形成有光纤孔的主体部的光连接器用插芯；插入工序，在该工序中，在将上述主体部加热到100℃以上的状态下，向上述光纤孔插入上述光纤；以及冷却工序，在该工序中，对上述主体部进行冷却，由此将上述光纤固定于上述光纤孔，加热前的状态下的上述光纤孔的内径dh相对于上述光纤的包层的外径df的比例在99.632[％]≤dh/df≤99.880[％]的范围内。
根据上述方式的制造方法，加热前的状态下的光纤孔的内径dh小于光纤的包层的外径df。因此，在组装了光连接器后，能够更加可靠地抑制在光纤与光纤孔之间产生间隙。因此，能够抑制光纤的位置偏移，使光纤孔与光纤的中心轴线彼此高精度地一致。
另外，主体部的材质的线膨胀系数在1.7×10-5～3.0×10-5的范围内，并且满足99.632[％]≤dh/df≤99.880[％]，在插入工序中，加热到100℃以上。由此，能够使光纤孔的内径大于包层的外径。因此，能够向光纤孔插通光纤。
另外，在插入工序之后进行冷却工序，由此利用作用于插芯的热收缩力，能够将光纤固定于光纤孔。
根据本发明的上述方式，能够提供能够向光纤孔插通光纤，并且能够更加可靠地抑制光纤的位置偏移的光连接器用插芯以及光连接器的制造方法。
附图说明
图1是本实施方式的光连接器的立体图。
图2是图1的II-II剖面向视图。
图3A是对加热前的状态下的光纤孔的尺寸与光纤的尺寸的关系进行说明的图。
图3B是对加热后的状态下的光纤孔的尺寸与光纤的尺寸的关系进行说明的图。
具体实施方式
如图1所示，光连接器1A具备：多根光纤2、插芯10(光连接器用插芯)、2个导销20以及护罩30。插芯10具备主体部11，该主体部11形成有用于供光纤2插通的多个光纤孔13。在主体部11形成有2个导孔12。主体部11具有供光纤孔13以及导孔12开口的连接端面11a。另外，在主体部11的上表面形成有填充孔14。填充孔14与主体部11的内部空间连通。
在各导孔12插通有导销20。此外，图1的光连接器1A为阳侧，具备导销20，但阴侧的光连接器不具备导销20。阳侧的光连接器1A的导销20插通于阴侧的光连接器的导孔12，由此2个光连接器的插芯10对位。在阳侧和阴侧，插芯10的形状也可以是相同的。
如图2所示，光纤2具备纤芯2a、包层2b以及被覆层2c。包层2b覆盖纤芯2a，被覆层2c覆盖包层2b。纤芯2a以及包层2b由玻璃形成。包层2b的折射率比纤芯2a的折射率低。因此，能够将光封闭在纤芯2a内。被覆层2c由树脂等形成。在光纤2的端部，除去被覆层2c而使包层2b露出。光纤2中的包层2b露出的端部插入光纤孔13内。
作为插芯10的主体部11的材质，能够采用PEEK(聚醚醚酮)、LCP(液晶聚合物)、PEI(聚醚酰亚胺)、PPS(聚苯硫醚)等或者它们的混合物。也可以对上述材质添加玻璃纤维等填料。作为主体部11的材质，也可以采用上述以外的树脂。
接下来，对光连接器1A的制造方法进行说明。
首先，准备光纤2以及插芯10(准备工序)。这里，图3A示出了将光纤2插入光纤孔13内之前的、常温(25℃)下的光纤2和光纤孔13。如图3A所示，在本说明书中，将常温下的光纤孔13的内径以及包层2b的外径分别表示为dh、df。在常温下，dh小于df。也就是说，光纤孔13的内径小于包层2b的外径。
接下来，如图3B所示，使用加热器H对插芯10进行加热。在对插芯10进行加热时，也可以加热光纤2。或者，也可以不加热光纤2而仅加热插芯10。加热中的插芯10的温度能够适当地设定，例如为100℃以上。如图3B所示，在本说明书中，将加热到规定的温度的状态下的光纤孔13的内径以及包层2b的外径分别表示为dh’、df’。
在加热到规定的温度的状态下，dh’大于df’。这是因为插芯10的线膨胀系数大于玻璃(纤芯2a以及包层2b)的线膨胀系数。也就是说，由于插芯10与玻璃之间的线膨胀系数的不同，会使光纤孔13以及包层2b的大小关系随着加热而反转。像这样，在加热中，光纤孔13的内径大于包层2b的外径，因此能够将光纤2插入光纤孔13内。而且，将光纤2的光的射出端(前端)插入至连接端面11a的位置(插入工序)。
在将光纤2插入光纤孔13内之后，将插芯10冷却至常温(冷却工序)。此时，光纤孔13欲进行热收缩至比包层2b的外径小的尺寸。通过该收缩力，能够将包层2b固定在光纤孔13内。其结果，光纤2与插芯10的主体部11的位置关系构成为图2所示那样。据此，能够将光纤2固定于插芯10。另外，光纤孔13欲进行热收缩至比包层2b的外径小的尺寸，因此不易在光纤孔13与包层2b之间产生间隙。因此，能够更高精度地对光纤2进行定位。
此外，在冷却工序之后，也可以通过填充孔14将粘接剂等注入主体部11内。在该情况下，能够将光纤2更加稳固地固定于插芯10。不过，能够通过在冷却工序中作用的收缩力对光纤2进行固定。因此，通过填充孔14注入粘接剂不是必须的。另外，在主体部11也可以不形成填充孔14。
在光纤2从插芯10的连接端面11a突出的情况下，也可以与连接端面11a一起来研磨光纤2的突出部。由此，能够使光纤2的端面的位置与连接端面11a的位置一致。
接下来，对尺寸dh、df的关系进行说明。
如上述那样，在本实施方式中，利用插芯10的主体部11与玻璃(纤芯2a以及包层2b)之间的线膨胀系数的差(以下，仅记为“线膨胀系数差”)。在加热时，为了容易向光纤孔13插入光纤2，优选dh’-df’的值较大。线膨胀系数差越大，在常温下为dh＜df，在加热时越能够使dh’-df’的值变大。
以下，使用表1，对更详细的条件进行说明。此外，关于材质A，“GF70％”意味着按重量比添加了70％的玻璃纤维。其他材质也是同样的。另外，在表2中也是同样的。
[表1]
例如在材质A的情况下，作为插芯10的主体部11的材质，使用按重量比添加了70％的玻璃纤维的PPS(线膨胀系数为1.7×10-5)。在“dh’-df’”的栏中，示出了在常温时的尺寸为dh＝df＝125μm的情况下，在加热到各加热温度时dh’-df’的值变成何值。例如在材质A的“100℃”的栏中，dh’-df’＝0.15μm。这意味着在常温时在光纤孔13的内径与包层2b的外径相等的情况下，若加热到100℃，则光纤孔13的内径比包层2b的外径大0.15μm。相反，在材质A的情况下，即使常温时的dh比df小0.15μm，但只要在插入工序中将插芯10加热到100℃以上，就能够将光纤2插入光纤孔13。“dh’-df’”的数值能够根据线膨胀系数差以及常温时的dh、df的尺寸算出。
与材质A相比，材质B的线膨胀系数较大。因此，光纤孔13的内径随着加热而变得更大。因此，若比较“dh’-df’”的值，则材质B大于材质A。在其他材质中也是同样地，线膨胀系数越大，“dh’-df’”的值就越大。
[表2]
表2示出了基于表1计算出的、在各材质中用于能够在加热时将光纤2插入光纤孔13的常温时的dh/df的比率的下限值。例如，在材质A中在加热温度为100℃的情况下，如表1所示，即使常温时的光纤孔13的内径比包层2b的外径小0.15μm，也能够通过加热将光纤2插入光纤孔13。换言之，只要常温时的光纤孔13的内径为124.85μm以上，就能够通过加热将外径为125μm的光纤2插入光纤孔13内。为了一般化，若将常温时的光纤孔13的内径的下限值(124.85μm)除以包层2b的外径(125μm)，则成为124.85÷125×100＝99.880％。因此，在表2中，在材质A且加热温度为100℃的情况下，记载为99.880％。关于其他材质，也能够基于表1同样地算出。
如表1所示，在加热温度为100℃的情况下，各材质中的dh/df的值为99.880％以下。也就是说，在使用材质A～E的任一种，并且使加热温度为100℃以上的情况下，通过使常温时的光纤孔13的内径dh相对于包层2b的外径df为99.88％以上，能够在加热时将光纤2插入光纤孔13。另外，材质A～E所示的材质的线膨胀系数在1.7×10-5～3.0×10-5的范围内。
如表1所示，在材质B且加热温度为150℃的情况下，dh/df的下限值为99.632％。也就是说，在插芯10的材质为PPS(GF60％)的情况下，使常温时的光纤孔13的内径dh相对于包层2b的外径df为99.632％以上，并且使加热温度为150℃以上。由此，能够将光纤2插入光纤孔13。
综合以上内容，在本说明书中，提出了如下方案：由线膨胀系数在1.7×10-5～3.0×10-5的范围内的材质形成插芯10的主体部11，使常温时的光纤孔13的内径dh相对于光纤2的包层2b的外径df的比例在99.632[％]≤dh/df≤99.880[％]的范围内。根据这样的结构，常温时的光纤孔13的内径dh小于包层2b的外径df。由此，在组装了光连接器1A后，能够抑制在光纤孔13与包层2b之间产生间隙。因此，能够抑制光纤2的位置偏移，使光纤孔13的中心轴线与光纤2(纤芯2a)的中心轴线高精度地一致。另一方面，通过将插芯10加热到规定的温度(例如100～150℃)以上，光纤孔13的内径dh’大于包层2b的外径df’。因此，能够向光纤孔13插通光纤2。
另外，在本说明书中，作为光连接器1A的制造方法提出了以下内容。即，一种制造方法，具有：准备工序，在该工序中，准备光纤2、和具有形成有光纤孔13的主体部11的插芯10；插入工序，在该工序中，在将主体部11加热到100℃以上的状态下，向光纤孔13插入光纤2；以及冷却工序，在该工序中，对主体部11进行冷却，由此将光纤2固定于光纤孔13，使加热前的状态下的光纤孔13的内径dh相对于光纤2的包层2b的外径df的比例在99.632[％]≤dh/df≤99.880[％]的范围内。根据这样的制造方法，能够提供一种抑制了光纤2相对于光纤孔13的位置偏移的光连接器1A。
这里，材质A、C、D、E的线膨胀系数在1.7×10-5～2.1×10-5的范围内。像这样，通过使用线膨胀系数比较小的材质，能够得到在加热后的冷却时，插芯10容易恢复到原来的形状的优点。例如在材质D且加热温度为150℃的情况下，dh/df的下限值为99.744％。也就是说，在插芯10的材质为LCP(GF50％)的情况下，通过使常温时的光纤孔13的内径dh相对于包层2b的外径df为99.744％以上，并且使加热温度为150℃以上，能够将光纤2插入光纤孔13。
因此，在本说明书中，提出了如下方案：由线膨胀系数在1.7×10-5～2.1×10-5的范围内的材质形成插芯10的主体部11，使常温时的光纤孔13的内径dh相对于光纤2的包层2b的外径df的比例在99.744[％]≤dh/df≤99.880[％]的范围内。根据这样的结构，加热以及冷却后的插芯10的形状更加稳定，从而能够更高精度地对光纤2进行定位。
另外，PEEK具有耐热性优异的优点。例如在材质C且加热温度为150℃的情况下，dh/df的下限值为99.776％。也就是说，在插芯10的材质为PEEK(GF60％)的情况下，通过使常温时的光纤孔13的内径dh相对于包层2b的外径df为99.776％以上，并且使加热温度为150℃以上，能够将光纤2插入光纤孔13。在常温时的dh/df的值为99.848％的情况下，只要使加热温度为100℃以上即可。
因此，在本说明书中，提出了如下方案：作为主体部11的材质使用PEEK，并使常温时的光纤孔13的内径dh相对于光纤2的包层2b的外径df的比例在99.776[％]≤dh/df≤99.8848[％]的范围内。根据这样的结构，能够提供一种能够高精度地对光纤2进行定位且具有耐热性的插芯10。
此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内加入各种变更。
例如，在上述实施方式中，对具有多个光纤孔13的插芯10进行了说明。然而，插芯10所具有的光纤孔13的数量也可以为一个。
另外，插芯10的形状能够适当地变更，例如也可以为圆柱状。
此外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当地将上述的实施方式中的构成要素置换为公知的构成要素，另外，也可以适当地组合上述的实施方式、变形例。
附图标记说明
1A…光连接器；2…光纤；2b…包层；10…插芯；11…主体部；13…光纤孔；df…包层的外径；dh…光纤孔的内径。
Claims (4)
1.一种光连接器用插芯，其具有主体部，所述主体部形成有用于供光纤插入的光纤孔，所述光连接器用插芯的特征在于，
所述主体部由线膨胀系数在1.7×10-5～3.0×10-5的范围内的材质形成，
所述光纤孔的内径dh相对于所述光纤的包层的外径df的比例在99.632[％]≤dh/df≤99.880[％]的范围内。
2.根据权利要求1所述的光连接器用插芯，其特征在于，
所述主体部由线膨胀系数在1.7×10-5～2.1×10-5的范围内的材质形成，
所述光纤孔的内径dh相对于所述包层的外径df的比例在99.744≤dh/df≤99.880[％]的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的光连接器用插芯，其特征在于，
所述主体部的材质为PEEK，
所述光纤孔的内径dh相对于所述包层的外径df的比例在99.776[％]≤dh/df≤99.864[％]的范围内。
4.一种光连接器的制造方法，其特征在于，具有：
准备工序，在该工序中，准备光纤、和具有形成有光纤孔的主体部的光连接器用插芯；
插入工序，在该工序中，在将所述主体部加热到100℃以上的状态下，向所述光纤孔插入所述光纤；以及
冷却工序，在该工序中，对所述主体部进行冷却，由此将所述光纤固定于所述光纤孔，
加热前的状态下的所述光纤孔的内径dh相对于所述光纤的包层的外径df的比例在99.632[％]≤dh/df≤99.880[％]的范围内。
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