JP2000221359A - 耐衝撃光ファイバモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐衝撃特性を向上させた光ファイバモジュー
ルを提供する。 【解決手段】 光ファイバが第１のモジュールケース３
に収納され、該第１のモジュールケース３が第２のモジ
ュールケース１３に収納され、当該第１のモジュールケ
ース３の外壁と第２のモジュールケース１３の内壁との
間に合成樹脂１５が隙間なく充填されてなる衝撃緩衝層
１５ａを有する耐衝撃光ファイバモジュールであって、
前記合成樹脂１５のヤング率が１ｋｇ／ｍｍ²以下で、
前記衝撃緩衝層１５ａの厚さが０．２ｍｍ以上の耐衝撃
光ファイバモジュールを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバカプラな
どの、その中途で被覆層が除去され、裸光ファイバが露
出した光ファイバを保護するために、光ファイバをモジ
ュールケース内に収めた光ファイバモジュールに関し、
特に耐衝撃性を向上させたものである。

【０００２】

【従来の技術】図２ないし図４（ｂ）は、従来の光ファ
イバモジュールの一例を示したものであって、図２は、
第１のモジュールケースに光ファイバカプラを収容する
前の状態を示した斜視図、図３は、光ファイバカプラを
収容した第１のモジュールケースを示した斜視図であ
る。図４は光ファイバモジュールを示したもので、図４
（ａ）は一部側断面図、図４（ｂ）はリードファイバ側
からみた平面図である。

【０００３】光ファイバカプラは、例えば以下のように
して製造することができる。すなわち、２本の光ファイ
バ素線１１，１２を用意する。これらの光ファイバ素線
１１，１２は、それれぞれ、石英系ガラスからなる裸光
ファイバ１１ａ，１２ａと、その上に設けられた合成樹
脂製の被覆層１１ｂ，１２ｂとから構成されている。こ
こで、石英系ガラスとは石英ガラスを主成分とするもの
で、純石英ガラス、あるいは各種ドーパントが添加され
た石英ガラスなどである。ついで、これらの光ファイバ
素線１１，１２の中途で、それぞれ被覆層１１ｂ，１２
ｂを一部除去して、裸光ファイバ１１ａ，１２ａを露出
させる。

【０００４】そして、これらの光ファイバ素線１１，１
２を、裸光ファイバ１１ａ，１２ａが露出した部分を揃
えて並列させる（以下、この部分を便宜上、裸光ファイ
バ部１とよぶ）。ついで、この裸光ファイバ部１におい
て、２本の裸光ファイバ１１ａ，１２ａどうしを、通常
は融着延伸法によって固着し、その長さ方向に延伸し、
この長さ方向における裸光ファイバ部１の中央付近に光
がカップリングする光分岐結合部１ａを形成する。この
ようにして、光分岐結合部１ａの両側に、光が入射ある
いは出射するリードファイバ（被覆層部分）１ｂ，１ｂ
…を２本ずつ有する光ファイバカプラを得る。光分岐結
合部１ａは、融着延伸法の他、研磨法、エッチング法な
どによって形成することもできる。

【０００５】このようにして得られた光ファイバカプラ
は、裸光ファイバ１１ａ，１２ａが露出しているため、
少なくともこれら裸光ファイバ１１ａ，１２ａからなる
裸光ファイバ部１を適当なモジュールケース内に収納
し、光ファイバモジュールとして提供される。このモジ
ュールケースは、例えば、第１のモジュールケース３
と、この第１のモジュールケース３を収容する第２のモ
ジュールケース１３とからなる二重構造とされる。

【０００６】この例において、第１のモジュールケース
３は円管状で、その長さ方向にそって二分割した雨樋型
の第１部材（本体）３ａと第２部材（蓋）３ｂとから構
成されている。第１のモジュールケース３の材料は石英
系ガラス、多成分ガラス、インバー合金などの裸光ファ
イバ部１を構成する石英系ガラスと線膨張係数がほぼ等
しいものが用いられる。その理由は、第１のモジュール
ケース３の環境温度変化などに伴う膨張、収縮が、裸光
ファイバ部１の、特に光分岐結合部１ａに応力を与え、
この部分に歪みが生じて光ファイバカプラの光学特性が
変化することを防ぐためである。

【０００７】光ファイバカプラを第１のモジュールケー
ス３に収めるにおいては、例えば、図２に示したよう
に、第１部材３ａ内に、光ファイバカプラの裸光ファイ
バ部１の両端部とこれに隣接するリードファイバ１ｂ…
の終端付近をエポキシ系接着剤などで接着、固定する。
ついで、第１部材３ａと第２部材３ｂとを一体化して接
着、固定する。このとき、リードファイバ１ｂ，１ｂ…
は、第１のモジュールケース３の両端の開口部３ｃ，３
ｃから２本ずつ引き出される。そして、図３に示したよ
うに、これらの開口部３ｃ，３ｃのリードファイバ１ｂ
…の周囲の隙間に封止樹脂４，４を充填して開口部３
ｃ，３ｃを封止する。

【０００８】ついで、この第１のモジュールケース３
を、図４（ａ）、図４（ｂ）に示したように、第２のモ
ジュールケース１３に収容する。上述の第１のモジュー
ルケース３の材料として例示したものの中では、低価格
であるため、石英系ガラスなどのガラス系の脆弱材料が
用いられることが多い。これらの材料は脆く、破損の恐
れが大きいため、第１のモジュールケース３を、さらに
第２のモジュールケース１３に収容して、光ファイバモ
ジュールの機械的な強度を高める必要がある。よって、
第２のモジュールケース１３の材料は比較的強度の大き
いものが用いられ、例えば、ステンレスなどの金属など
が例示できる。

【０００９】また、一般に第１部材３ａと第２部材３ｂ
とは、上述のように接着剤によって固定する。しかし、
第１部材３ａと第２部材３ｂとの接合部分の面積は非常
に小さく、密閉が困難である。このため、前記接合部分
のわずかな隙間から第１のモジュールケース３の内部に
水やダストが侵入する可能性がある。よって、第２のモ
ジュールケース１３は、前記隙間からの水やダストの侵
入を防止する役割も果たしている。この例の第２のモジ
ュールケース１３は、第１のモジュールケース３と相似
形の円管状で、第１部材１３ａと第２部材１３ｂとから
なる。

【００１０】そして、第１のモジュールケース３と、そ
の開口部３ｃ，３ｃから引き出されたリードファイバ１
ｂ…の一部を、第２のモジュールケース１３の長さ方向
における中央付近に第１のモジュールケース３が位置す
るように、第１部材１３ａと第２部材１３ｂとを一体化
するとともに、第２の補強器１３内に収める。このと
き、この第２のモジュールケース１３の開口部１３ｃ，
１３ｃからはリードファイバ１ｂ…が２本ずつ引き出さ
れる。ついで、第２のモジュールケース１３の内壁と、
第１のモジュールケース３の両端部の周囲およびリード
ファイバ１ｂ…の周囲との間の隙間に封止樹脂１４，１
４を充填し、第１のモジュールケース３を固定するとと
もに、第２のモジュールケース１３の開口部１３ｃ，１
３ｃを密封する。封止樹脂１４は、リードファイバ１ｂ
の応力緩衝もかねて、好ましくはシリコーンゴムなどの
弾性を有する合成樹脂が用いられる。

【００１１】このような光ファイバモジュールは、光フ
ァイバカプラ以外の光デバイスにも適用される。例え
ば、２本の光ファイバ素線どうしを接続するには、それ
ぞれの光ファイバ素線の片端の被覆層を除去して裸光フ
ァイバを露出させ、これら２本の裸光ファイバの先端を
突き合わせ、加熱融着して接続する。このようにして１
本化された光ファイバ素線は裸光ファイバが露出してい
るため、モジュールケースに収め、光ファイバモジュー
ルとして提供する。あるいは、光ファイバ素線の中途の
被覆層を除去して裸光ファイバを露出させ、この裸光フ
ァイバ部に所定の加工を施して特定波長の光を損失させ
る特性を付与した光ファイバグレーティングにおいて
も、裸光ファイバが露出しているため、モジュールケー
スに収めて光ファイバモジュールとして提供する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ファイバモジュールにおいては、モジュールの設計条
件によっては、例えば１０ｃｍ程度の落下によっても、
モジュールケースを介して裸光ファイバ部に瞬間的に３
０００Ｇをこえる衝撃が加わる場合がある。その結果、
特に光ファイバカプラの光分岐結合部のように機械的強
度の弱い部分に力がかかり、まれに破断などが発生する
場合があった。よって、特に光ファイバカプラ用の光フ
ァイバモジュールにおいては、耐衝撃特性の向上が要望
されていた。本発明は、前記事情に艦みてなされたもの
で、耐衝撃特性を向上させた光ファイバモジュールを提
供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１の発明は、光ファイバが第１のモジュ
ールケースに収納され、該第１のモジュールケースが第
２のモジュールケースに収納され、当該第１のモジュー
ルケースの外壁と第２のモジュールケースの内壁との間
に合成樹脂が隙間なく充填されてなる衝撃緩衝層を有す
る耐衝撃光ファイバモジュールであって、前記合成樹脂
のヤング率が１ｋｇ／ｍｍ²以下で、前記衝撃緩衝層の
厚さが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする耐衝撃光
ファイバモジュールである。第２の発明は、前記光ファ
イバが光ファイバカプラであり、その光分岐結合部を含
む裸光ファイバ部が、前記第１のモジュールケースに収
納されていることを特徴とする第１の発明の耐衝撃光フ
ァイバモジュールである。なお、本発明において光ファ
イバとは、裸光ファイバの周囲に合成樹脂製の被覆層が
形成された単心あるいは多心の光ファイバ素線、光ファ
イバ心線などを含むものとする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、光ファイバカプラの例をあ
げて本発明を詳しく説明する。図１（ａ），図１（ｂ）
は本発明の耐衝撃光ファイバモジュールの一例を示すも
のであって、図１（ａ）は第１のモジュールケースを第
２のモジュールケースに収めた状態を示した一部側断面
図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示したＡ−Ａにおける断
面図である。以下、図１（ａ）、図１（ｂ）とともに図
２ないし図４（ｂ）を参照しながら説明する。なお、図
２ないし図４（ｂ）に示したものと同様の構成について
は同符号を付して説明を省略する。

【００１５】この光ファイバモジュールにおいて、図４
（ａ）、図４（ｂ）に示した従来の例と異なるのは、開
口部１３ｃ，１３ｃ付近のみならず、第２のモジュール
ケース１３の内壁と、第１のモジュールケース３の周囲
およびリードファイバ１ｂ…の周囲との間の隙間全体
に、合成樹脂１５が充填されているところである。すな
わち、合成樹脂１５は第２のモジュールケース１３内に
隙間無く充填され、第２のモジュールケース１３の開口
部１３ｃ，１３ｃの密封材としての役割と、耐衝撃吸収
材としての役割を担っている。よって、合成樹脂１５の
充填範囲は、少なくとも第１のモジュールケース３と第
２のモジュールケース１３との間の隙間全体と、開口部
１３ｃ，１３ｃを密封できる範囲とされる。

【００１６】このような構成により、光ファイバモジュ
ールに上述のような衝撃が加わっても、合成樹脂１５か
らなる衝撃緩衝層１５ａにより、衝撃は第２のモジュー
ルケース１３を介して衝撃緩衝層１５ａに吸収され、第
１のモジュールケース３とその内部の裸光ファイバ部１
には影響しにくく、光ファイバモジュールの機械的特
性、特に耐衝撃特性を向上させることができる。特に光
ファイバカプラは、このような衝撃に弱い光分岐結合部
１ａを有するため、本発明の耐衝撃光ファイバモジュー
ルを適用すると大きな効果が得られる。

【００１７】この例において、光ファイバ素線１１，１
２は、例えばゲルマニウム添加石英ガラスからなる高屈
折率のコアと、この外周上に設けられた純石英ガラスあ
るいはフッ素添加石英ガラスからなる低屈折率のクラッ
ドとを備えた外径約１２５μｍの裸光ファイバ１１ａ，
１２ａの周囲に、紫外線硬化型樹脂、シリコーン樹脂な
どの合成樹脂からなる被覆層１１ｂ，１２ｂが設けられ
た外径約２５０μｍのものである。また、この例の光フ
ァイバカプラの裸光ファイバ部１の長さＬは約３５ｍｍ
である。

【００１８】また、この例において、第１のモジュール
ケース３は純石英ガラスからなり、内径１ｍｍ、外径３
ｍｍ、長さ５０ｍｍである。第１のモジュールケース３
の材料としては、この他、多成分ガラス、インバー合金
などが用いられるが、上述のようにコストの観点から、
石英系ガラスなどのガラス系のものが好適である。第１
のモジュールケース３の形状は、裸光ファイバ部１を収
容でき、かつリードファイバ１ｂ，１ｂ…を引き出す開
口部３ｃ，３ｃを有するものであれば限定することはな
い。例えば、直方体状の略箱型のものなどを用いること
もできる。しかし、特に光ファイバカプラの光分岐結合
部１ａは、延伸され、細くなっており、強度が低い。こ
のため、この例のように円管状であると、光分岐結合部
１ａが第１のモジュールケース３の内壁に接触しにく
く、好ましい。

【００１９】光ファイバカプラを第１部材３ａに接着す
る接着剤、第１のモジュールケース３の第１部材３ａと
第２部材３ｂとを接着する接着剤、および第１のモジュ
ールケース３を封止する封止樹脂４，４としては、例え
ばエポキシ樹脂系接着剤、アクリレート系接着剤などの
紫外線硬化型接着剤などが例示できる。この例において
はいずれもエポキシ系接着剤を用いている。

【００２０】また、この例の第２のモジュールケース１
３は、内径３．７ｍｍ、外径４ｍｍ、長さ５５ｍｍのス
テンレス管である。第２のモジュールケース１３の材料
は、ステンレスと同程度の強度を有するものあれば特に
限定することはない。また、第２のモジュールケース１
３の第１部材１３ａと第２部材１３ｂとを接着する接着
剤は、例えば第１のモジュールケース３の第１部材３ａ
と第２部材３ｂとを接着する接着剤と同様のものが用い
られる。

【００２１】合成樹脂１５としては、シリコーン樹脂、
ウレタン樹脂などが用いられる。また、合成樹脂１５の
ヤング率は０．０５〜１ｋｇ／ｍｍ²が好ましい。この
範囲外の場合は光ファイバモジュールの衝撃緩衝特性が
低下することがある。また、シリコーンゴム、ウレタン
樹脂などの弾性を有する合成樹脂は、さらに好適であ
る。この例において、合成樹脂１５は、ヤング率０．１
ｋｇ／ｍｍ²のシリコーン樹脂である。また、第１のモ
ジュールケース３の外壁と第２のモジュールケース１３
の内壁との間の合成樹脂１５からなる衝撃緩衝層１５ａ
の厚さＴは、０．２ｍｍ以上、好ましくは０．２〜１．
０ｍｍとされる。０．２ｍｍ未満では十分な衝撃緩衝効
果が得られず、１．０ｍｍをこえると効果が飽和し、必
要以上にサイズが大きくなることがある。この例におい
ては０．３５ｍｍである。

【００２２】この光ファイバモジュールは、合成樹脂１
５を充填する操作以外は、図２ないし図４（ｂ）に示し
た従来の例と同様にして組み立てることができる。すな
わち、常法によって作製した光ファイバカプラを第１の
モジュールケース３に収め、この第１のモジュールケー
ス３を第２のモジュールケース１３に収める際に、第１
のモジュールケース３の周囲と開口部１３ｃ，１３ｃ付
近のリードファイバ１ｂ…の周囲に合成樹脂１５を充填
して光ファイバモジュールを得る。また、本発明の耐衝
撃光ファイバモジュールは、光ファイバカプラのみなら
ず、上述のように２本の光ファイバを接続し、一本化し
たものや、光ファイバグレーティングの補強にも適用で
きる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明の効果を明らか
にする。 （実施例）上述の図１（ａ），図１（ｂ）に示したもの
と同様の光ファイバモジュールを作製した。すなわち、
第１のモジュールケースと第２のモジュールケースとの
間の衝撃緩衝層は、ヤング率０．１ｋｇ／ｍｍ²のシリ
コーン樹脂から形成し、その厚さは０．３５ｍｍであっ
た。同様の構成の３サンプルについて、３０００Ｇ、１
ｍｓｅｃの衝撃を印加したところ、いずれも、４０回の
衝撃印加後においても光ファイバの破断などは発生しな
かった。

【００２４】（比較例１）第１のモジュールケースと第
２のモジュールケースとの間の衝撃緩衝層をヤング率１
０ｋｇ／ｍｍ²のシリコーン樹脂から形成した以外は、
実施例１と同様にして光ファイバモジュールを製造し、
同様の試験を行った。その結果、同様の構成の３サンプ
ル全てにおいて、６回以下の衝撃印加で破断が発生し
た。

【００２５】（比較例２）第２のモジュールケースのサ
イズが内径３．２ｍｍ、外径３．６ｍｍである以外は、
実施例１と同様にして光ファイバモジュールを製造し
た。すなわち、衝撃緩衝層の厚さは０．１ｍｍとした。
その結果、同様の構成の３サンプル全てにおいて、６回
以下の衝撃印加で破断が発生した。

【００２６】これらの結果より、衝撃緩衝層を構成する
合成樹脂のヤング率と、衝撃緩衝層の厚さを適切に設定
することによって、良好な耐衝撃特性を有する光ファイ
バモジュールが得られることがわかった。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐衝撃光
ファイバモジュールにおいては、第１のモジュールケー
スと第２のモジュールケースとの間に衝撃緩衝層が形成
されている。その結果、光ファイバモジュールに印加さ
れた衝撃は前記衝撃緩衝層によって吸収され、光ファイ
バモジュールの機械的特性、特に耐衝撃特性を向上させ
ることができる。特に光ファイバカプラは、このような
衝撃に弱い光分岐結合部を有するため、本発明の光ファ
イバモジュールを適用すると大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の耐衝撃光ファイバモジュールの一例
を示したもので、図１（ａ）は一部側断面図、図１
（ｂ）は図１（ｂ）に示したＡ−Ａにおける断面図であ
る。

【図２】 第１のモジュールケースに光ファイバカプラ
を収容する前の状態の一例を示した斜視図である。

【図３】 第１のモジュールケースに光ファイバカプラ
を収容した状態の一例を示した斜視図である。

【図４】 従来の光ファイバモジュールの一例を示した
もので、図４（ａ）は一部側断面図、図４（ｂ）はリー
ドファイバ側から見た平面図である。

【符号の説明】

１…裸光ファイバ部、３…第１のモジュールケース、１
１，１２…光ファイバ素線（光ファイバ）、１１ａ，１
２ａ…裸光ファイバ、１１ｂ，１２ｂ…被覆層、１３…
第２のモジュールケース、１５…合成樹脂、１５ａ…衝
撃緩衝層。

フロントページの続き (72)発明者 山内 良三 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉工場内 Ｆターム(参考） 2H037 BA31 CA01 DA35

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバが第１のモジュールケースに
   収納され、該第１のモジュールケースが第２のモジュー
   ルケースに収納され、当該第１のモジュールケースの外
   壁と第２のモジュールケースの内壁との間に合成樹脂が
   隙間なく充填されてなる衝撃緩衝層を有する耐衝撃光フ
   ァイバモジュールであって、 前記合成樹脂のヤング率が１ｋｇ／ｍｍ²以下で、前記
   衝撃緩衝層の厚さが０．２ｍｍ以上であることを特徴と
   する耐衝撃光ファイバモジュール。
2. 【請求項２】 前記光ファイバが光ファイバカプラであ
   り、その光分岐結合部を含む裸光ファイバ部が、前記第
   １のモジュールケースに収納されていることを特徴とす
   る請求項１記載の耐衝撃光ファイバモジュール。