JP2001508188A

JP2001508188A - 光ファイバ端子

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Publication number: JP2001508188A
Application number: JP52068498A
Authority: JP
Inventors: イー．ブツセリンダ; クングフレデリツク; エス．サンゲラジヤスバインダー; デイ．アガーウオルイシユワー
Original assignee: US Government
Current assignee: US Government
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2001-06-19
Also published as: US5778125A; WO1998019191A1; KR20000053000A; EP0944850A4; EP0944850A1; CA2270435A1

Abstract

(57)【要約】光ファイバ端子接続装置は、両端の開放したチャンバのびる細長い構造体と、上記構造体から離間して上記細長いチャンバ内に配置されたファイバと、ファイバの回りでチャンバ内に配置された固体の第1材料と、ファイバの端部の回りでチャンバ内に設けられたエアギャップとを有している。光ファイバ端子接続装置の製造方法は、ファイバの端部をチャンバの下方部分を越えて伸ばして、垂直に配置されたチャンバ内にファイバを配置する工程と；チャンバの下方部分を液体形態の第1材料に浸して、第1材料がチャンバの下方部分に配置した出口ポートより下方のレベルまでチャンバの下方部分を入れるようにする工程と；ファイバ及びチャンバの下方部分内かつその周囲に位置した第1材料を凝固させる工程と；凝固した第1材料より上方においてファイバの端面がチャンバの下方端部と平らになるまで、ファイバの下方端部を研磨する工程と；第1材料を除去して、ファイバの下方部分とチャンバの下方部分との間にエアギャップを形成する工程とを含む。エアギャップはファイバを独立して熱膨張させるのに十分な大きさである。

Description

【発明の詳細な説明】光ファイバ端子発明の背景発明の分野本発明は、光ファイバ端部端子の分野に関する。本発明は、様々なファイバの端部端子に用いることができるが、特に、シリカファイバ(silica fibers)より低い強度及び／又はシリカファイバより高い屈曲率を有するカルコゲニド(chalc ogenide)ファイバ、フッ化物(fluoride)ファイバ、多結晶体(polycrystalline) ファイバ、単結晶体(single crystal)ファイバ及びプラスチックファイバのような、シリカファイバ(silica fibers)以外のファイバの端子に関する。従来技術の説明典型的な光ファイバケーブルには、超小型組立体（ＳＭＡ）コネクタ端子が用いられる。前記超小型コネクタ端子では、光ファイバの端部は、エポキシが充填されたフェルール内に挿入され、エポキシが乾燥し硬化した後、エポキシ及びファイバは、ファイバの端面がコネクタの端面と面一になり、光学的に高い品質で仕上がるまで磨かれる。図１に示すように、符号１０は、光ファイバ１２の研磨された端面であり、エポキシ１４が光ファイバ１２の外周面を覆い、エポキシ１４はコネクタ１６によって覆われている。コネクタは、通常、金属、金属合金、又はセラミック材料で形成されている。ファイバを通して低い光力を伝達する遠距離通信のようなものに適用するために、従来技術の端子は、大量生産に適し、大量生産には理想的である。カルコゲニドガラス(chalcogenide glasses)のような屈曲率の高い光ファイバは、それらの端面にＡＲ塗装を施し、高い反射損を低減させる必要がある。例えば、反射率２．４のカルコゲニドガラスに対する反射損は、表面毎に１７％である。従来技術のコネクタは、ファイバの端面に反射防止塗装を施す時に、好ましくない。反射防止塗装処理は、通常、ファイバ端面を高い温度まで加熱することを必要とする。従来のＳＭＡコネクタの場合、ファイバと周囲のエポキシとの間の熱膨張係数の違いにより、常温まで冷却する時に、反射防止塗装にクラックが生じ、反射防止塗装が剥がれおちることがある。図６（ａ）は、従来技術のコネクタの先端部の側面図であり、この図には、シリンダー６００の下方部分、第２材料６１６、ファイバ６０４の下方部分が示されている。反射防止塗装６２０の厚さは約１〜２ミクロンであり、この塗装は、イオン補助電子ビームデポジションによって施されている。反射防止塗装６２０は、シリンダー６００の下縁部、ファイバ６０４の端面、及び第２材料６１６の下縁部に施される。ファイバ６０４の端面に反射防止塗装６２０を施す時には、ファイバ６０４の温度は約１００度迄上げられ、冷却時に、異なる材料との熱膨張係数の違いにより、異なる材料との間の境界に、クラック及び剥離６３０が生じる。図６（ｂ）は、塗装処理中のファイバの加熱と、ファイバ６０４、ステンレス鋼シリンダー６００及びエポキシ第２材料６１６間の熱膨張係数のミスマッチとのために生じた、反射防止塗装６２０の欠落部分を示している。材料の熱膨張係数は以下の通りである。ステンレス鋼 1.7×10^-5cm／cm／℃ Tra-Bond F122 エポキシ 6.0×10^-5cm／cm／℃ AS₂Ｓ₃カルコゲニドファイバ 2.5×10^-5 cm／cm／℃ しかし、低出力伝達以外に適用する場合には、ファイバの端面を低溶解材料で覆うことは有害となる。従来技術の端子では満足に適用できない他の適用対象としては、限定するわけではないが、下記のものがある。（１）ファイバを通した高光力伝達（２）最適な伝達のためにファイバ端面に反射防止（ＡＲ）塗装を必要とするファイバ高出力伝達の場合には、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、入力端面及び出力端面は、従来のＳＭＡコネクタ５００’におけるエポキシ５０２を溶融させ、あわ５０３を形成し、ファイバ端面５０４’上にエポキシを移動させ、損失を生じさせ、伝達を低下させる高光力伝達による端面の加熱に耐えることができる。ファイバ端面を覆う材料を持たない光ファイバ端子コネクタは、シリカファイバ用に形成されており、ファイバを覆う材料を除くための方法の一つとしては、穴を開けてコネクタ内のファイバを取り除くものがあるが、これは壊れやすいファイバには適さない。光ファイバの端子用の他の技術としては、熱可塑性接着剤を使用して、コネクタ内にファイバを保持するものがある。米国特許第４，９８４，８６５号によれば、この熱可塑性接着剤は、２００℃以上の軟化温度を有する。今日では、カルコゲニドファイバのように多くのファイバが軟化温度を２００℃より低く維持するので、このような接着剤をコネクタの内部で用いることは、低い軟化温度を持つファイバには利用できない。高出力レーザへファイバ端部を取り付ける技術を開示した特許としては、米国特許第４，７６２，３８５号及び米国特許第４，６７６，５８６号があるが、これらの特許には、研磨処理によってファイバ端部を形成する行程が開示されていない。米国特許第５，０１３，１２２号及び米国特許第５，３８１，５００号のクリンプ(crimp)及びクリーブ(cleave)コネクタは、ファイバが分裂可能で、かつ、ファイバ／バッファーの外面上で縮められた金属片を受けるのに十分な強度を有することを必要とする。このようなコネクタは、カルコゲニドやフッ化物ガラスを基礎とするような、圧縮強度の低いファイバでは実現できない。加えて、高出力伝達に有用な直径の大きいファイバに対しては研磨が必要だが、これらのファイバは敏感であるため、これらに対する処理は最低に維持しなければならない。発明の要約本発明の目的は、端面に設けられた反射防止塗装にクラックを生じさせることなく、光ファイバ用の端子コネクタを提供することにある。本発明の他の目的は、膨張係数の不適合による影響を回避できるように、その場処理によって光ファイバの端面を終端させる方法を提供することにある。本発明の他の目的は、必要以上の光学的損失を生じさせないシリカファイバ、カルコゲニドファイバ、フッ化物ファイバ、多結晶体ファイバ、単結晶体ファイバ及びプラスチックファイバ用の光ファイバ端子を提供することにある。本発明の他の目的は、高光力を伝達させることなく、端面の周りの低溶融材料が原因となり従来のコネクタの端面に生じるダメージを生じさせることのない光ファイバ用端子コネクタを提供することを目的としている。これらの目的及び他の目的は、以下に開示される従来技術の問題点なしに、光ファイバの先端部分の周囲のエアギャップによって特徴づけられる端部端子を提供する製品及びその場処理方法によって達成される。図面の簡単な説明図１は、光ファイバの端部端子を提供するための従来技術の装置の概略図である。図２は、光ファイバの端子を提供するための本発明の装置の概略図である。図３は、ファイバ中心決め手段を有することを特徴とする光ファイバの端子を提供する装置の別の実施例の概略図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図４（ｃ）は、光ファイバ端子を提供するためのその場処理方法を説明しており、図４（ａ）は、ファイバを備えた装置の一端を第１材料に浸す処理を示しており、図４（ｂ）は、ファイバの周囲に第２材料を供給する処理を示しており、図４（ｃ）は、第１材料及びコネクタと共にファイバを研磨した後、第１材料を取り除き、ファイバの一端においてファイバと装置との間にエアギャップを形成する処理を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ファイバの端部の周囲に材料を有する従来技術と、ファイバの端部の周囲にエアギャップを有する本発明とを比較しており、図５（ａ）は、ファイバ端部の周囲に材料を有する従来の技術において高い光学的エネルギをファイバを通して伝達した時の結果を示しており、図５（ｂ）は、ファイバと装置との間にエアギャップを設けた本発明における図５（ａ）と同じ状態の結果を示している。図６（ａ）及び（ｂ）は、ファイバの端部の周囲に材料を設けた従来技術で端部端子を形成したものの側面図及び端面図を示しており、図６（ａ）は側面図を、図６（ｂ）は端面図を示し、端面図は、膨張係数の不一致によるクラック及び剥離の結果をより写実的に示している。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、光ファイバの端部の周りにエアギャップを設けた本発明の実施例の側面図及び断面図を示しており、光ファイバの端面には反射防止塗装が施され、ファイバはコネクタ内に配置されている。図７（ａ）は側面図であり、図７（ｂ）は端面図であり、端面図は、膨張係数の不一致を取り除いた有用な結果をより写実的に示している。好ましい実施の形態の説明本発明は、ここで開示する装置及び方法を用いた製品及び製品の製造方法に関する。製品は、光ファイバ、特に、シリカ製以外のファイバの端子用のコネクタであり、このコネクタは、内部に細長いチャンバを有する構造体と、チャンバ内にチャンバの壁から間隔を開けて配置されたファイバと、チャンバ内に配置されファイバを囲む固形材料と、構造体の一端と面一であるファイバの一端の周囲にあるエアギャップとを備え、前記ファイバは、構造体の下端と面一の光学的品質の高い端面を有する。コネクタ装置は、内部に細長いチャンバを有するコネクタ構造体により特徴付けられ、チャンバの内部には、光ファイバが間隔を開けて配置されている。チャンバは、その両端が開口しており、また、ファイバの周囲に材料を注入し、そこから空気を排気する、即ち、取り除くための入口及び出口側部ポートを有する。別の実施例には、チャンバ内にファイバを軸線方向に位置決めし中心決めする手段が設けられている。光ファイバの端部に端子を設ける方法は、ファイバ端子に用いられる垂直に配置されたコネクタのチャンバ内にファイバを位置決めし、かつ、ファイバの下方端部の周囲に第１の除去可能な材料を供給することを含み、前記材料は、それが取り除かれる前は、部分的にチャンバ内に伸びている。また、前記方法は、ファイバの残りの部分を、チャンバ内で第２の不変材料で覆い、ファイバの端面と第１材料とを、ファイバ端面と第１材料とがコネクタの下端部と面一になるまで研磨し、ファイバの下端部分とチャンバとの間に環状のエアギャップを形成するために第１材料を取り除くことを含む。コネクタ装置は、典型的には、金属製又はセラミック製であるが、任意の他の適当な材料で形成することもできる。図２にはコネクタ装置が示されており、ここでは、細長いシリンダ２００がチャンバ２０２を画定しており、前記チャンバ２０２の内部に、シリンダ壁から間隔を開けて軸線方向に光ファイバ２０４が配置される。コネクタ装置は、典型的には、図２に示すように、垂直面に配置される。チャンバ２０２は一定の直径で形成され得るが、典型的には、チャンバ２０２は、狭い環状部分、即ち、通路２０６を有する。前記通路２０６は、切頭円錐部分２０８によって画定され、前記切頭円錐部分２０８は、下方に向けて直径が小さくなる。シリンダ２１０におけるナット２０９の上方には、チャンバ２１３及び２０２の内部に材料を導入するための入口ポート２１１があり、排気ポート２１２によりチャンバ２０２から空気が排気できるようにされている。入口ポート２１１は、典型的には、排気ポート２１２より大きく、排気ポート２１２の上方に配置される。ポート２１１及び２１２は、典型的には、同じ垂直面上に設けられる。理想的には、ポート２１２は、図２に示されているよりも通路２０６の近くに配置され得る。ポート２１２は、シリンダ２００の下方部分の切頭円錐部分２０８の位置、又はその直ぐ上に配置される。チャンバ２０２、ファイバ２０４、及び部分２０６は、典型的には、同軸である。クラッドによって覆われた芯から成る光ファイバの直径は、典型的には、５０〜２０００ミクロンの範囲内であり、より典型的には１００〜１０００ミクロンの範囲内であり、芯の直径は、典型的にはその９０％までであり、より、典型的には３０〜７０％であり、残りの部分はクラッドである。シリンダ２００におけるナット２０９の下方に垂直に伸びる部分は、典型的には、０．５〜１５ｍｍであり、より典型的には、４〜８ｍｍであり、かつ、その外径は、手作業の圧力に押しつぶされることなく耐えるのに十分なものにされるべきであり、典型的には３ｍｍである。シリンダ２００のチャンバ２０２の直径は、その中に固定するファイバ２０４に対して十分に大きく、その中に材料を入れた後、内部で前記材料が硬化するのに十分な大きさにされるべきである。チャンバ２０２の直径は、その中に配置されるファイバ２０４の直径に依存し、より大きく、より太いファイバは、大きな直径のチャンバを必要とし、小さく細いファイバは、より小さいチャンバを必要とする。典型的には、チャンバ２０２の直径は、５０〜５０００ミクロンであり、より典型的には、１００〜３０００ミクロンであり、特に、約１５００ミクロンである。狭い環状部分２０６の幅は、シリンダ２００の下端を液体に浸した時に、毛細管作用で液体をチャンバ２０２内に引き上げることができるようにされ得るが、必ずしもそうする必要はない。典型的には、環状部分２０６の幅は、５〜２００ミクロンであり、より典型的には１０〜１００ミクロンである。エアギャップは、ファイバに沿ってファイバの周囲に伸び、その垂直方向距離は、構造体の下端から５０〜５０００ミクロンであり、典型的には、２００〜２０００ミクロンである。入口ポート２１１は、液体材料をチャンバ２０２内に導入するために十分に大きくされるべきである。典型的には、入口ポート２１１は、直径が１００〜４０００ミクロンの開口であり、より典型的には、直径が５００〜２５００ミクロンの開口である。空気ポート２１２は、材料を充填した時にチャンバ２０２内にある空気を排気するのに十分な大きさにされるべきである。典型的には、排気ポート２１２は、直径が５０〜１０００ミクロンの開口であり、より典型的には、直径が１００〜５００ミクロンの開口である。図３は、コネクタ装置の別の実施例を示している。このコネクタ装置は、次の点を除いては、図２に示したコネクタ装置と同じである。図３の実施例は、チャンバ内でファイバを軸線方向に位置決めする手段を有する。図３に示すように、光ファイバ３０４は、シリンダ３００のチャンバ３０２内に軸線方向に配置される。シリンダ３００の壁におけるポート３１２の上方にはポート３１１が設けられている。装置の下端部に設けられた切頭円錐部３０８は、チャンバ３０２を通路３１４まで狭くする。この通路３１４の幅は、ファイバ３０４が丁度通過できる幅であり、チャンバ３０２内でファイバ３０４を位置決めするのに十分な垂直方向の大きさを持っている。典型的には、ファイバは、チャンバ内で軸線方向に位置決めされる。通路３１５の下方にはカウンター穴３１８が形成されており、この穴３１８は、ファイバ３０４の下端部分の周囲に環状のエアギャップを形成する。カウンター穴３１８の直径は、通路３１４の直径より大きくされる。典型的には、通路３１４の幅、即ち、外径は５０〜２００ミクロンであり、より典型的には、１００〜１０００ミクロンであり、その垂直方向長さは、１００〜３０００ミクロンであり、より典型的には２５０〜１５００ミクロンである。その場ファイバ終端方法を、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に関して説明する。この方法は、入口及び出口ポート４１０、４１２が各々設けられ、下端に切頭円錐部４０８が設けられたシリンダ４００におけるチャンバ４１３を介してチャンバ４０２の内部に光ファイバ４０４を通すことから始められる。ファイバは、チャンバ内に同心に配置され、その下端部４０４ ’がシリンダ４００の下端部４００’を越えて、即ち、下端部４００’の下方まで伸びるようにされる。この配置に中に、シリンダ４００’の下方部分は液状の第１材料４１４に浸され、その結果、第１材料４１４は、ファイバを覆い、毛細管作用によってファイバに沿ってチャンバ４０２内に引き込まれるか、またはそれ自身の高さに合わせるようにチャンバ４０２内に入る。第２材料をチャンバ内に充填した時に、そこから空気を排気するために排気ポート４１２を用いるので、チャンバ４０２における第１材料４１４の高さは、排気ポート４１２より低くされるべきである。典型的な排気ポート４１２の位置は、シリンダ４００の下端４００’の上方、３００〜７０００ミクロンであり、より典型的には、１０００〜３５００ミクロンである。第１の除去可能な材料は、液体及び個体状態を有し、ファイバの軟化温度より低い温度で液体から固体に、また、固体から液体に、容易に変化させることができる任意の材料であり得る。第１材料は、典型的には、常温付近では固体であり、約１００℃より低い温度、より典型的には４０℃〜９０℃の範囲の温度で液化する材料である。例えば、高純度シリカガラスのＴｇは１３００℃であり、ＺＢＬＡＮフッ化物ガラスのＴｇは２６５℃であり、ＡＳ₂ Ｓ₃カルコゲニドガラスのＴｇは２００℃なので、第１材料の状態変化は、使用される光ファイバの種類には影響しない。第１材料は、ファイバ及び第１材料を加熱することなく、ファイバ材料は溶けないが、第１材料は溶ける溶剤によって除去される。適当な第１材料の一例は、サリチル酸フェニル、ワックス樹脂クイックスティック(wax resin Quick Stic)、及びクリスタルボンド５０９(Crystal Bond 509)を含む。液状の第１材料４１４内にシリンダの下端部４００’を浸した後、第１材料は、図４（ｂ）に示すように、ファイバ４０４の下端部分の周囲、チャンバ４０２内、及びシリンダ４００の周囲で凝固ビード４１４’を形成するまで凝固される。その後、ファイバ４０４の周囲のチャンバ４０２には、入口ポート４１１から液状の第２材料がゆっくり充填される。チャンバ４０２が液状の第２材料で満たされるにつれて、チャンバ内の空気は、排気ポート４１２を介して排気され、さらに第２材料がチャンバ内に入ると、第２材料の幾らかは排気ポート４１２を通過し、凝固してビード４１６’を形成する。ファイバ４０４の周囲のチャンバ４０２が部分的に、又は完全に液状の第２材料４１６で満たされると、第２材料は凝固される。十分な量の第２材料がチャンバ内に充填されるべきであり、チャンバは、チャンバ内にファイバを堅固に固定するのに十分な幅及び垂直方向長さにされるべきである。シリンジによってチャンバ内へ第２材料を充填している間、例えば、シリンジとファイバとの接触は避けるべきである。第２の不変材料は、液体及び固体状態を有し、液体から固体に容易に状態変化させることができる任意の材料であり得る。第２材料は、典型的には、常温で液体であり、第１材料の溶融温度より低い温度、即ち、常温より低い温度で、重合又は他の化学的手段により凝固される。第１材料が溶融及び／又は可溶性の化学的手段によって除去される時に、固体状態の第２材料が、第１材料の溶融温度又は軟化温度で軟化しないようにされるべきであり、第２材料は、第１材料を除去するために、または、除去を促進するために第１材料に用いられ得るものに対しては何れも不活性であるようにされるべきである。他の適当な第２材料は、常温でゲル化し、ファイバの軟化温度より低い温度で凝固するものである。例えば、適当な第２材料としては、ＥＰ−３０エポキシ、Ｔｒａ−ＢｏｎｄＦ１１２エポキシ、及びＴｒａ−Ｂｏｎｄ２１１３エポキシのような常温で凝固するエポキシと、耐熱エポキシＲＰ４０３６Ｒのような高温で凝固するエポキシがある。チャンバ４０２に第２材料４１６で部分的あるいは完全に充填した後、次の工程は、第２材料を何らかの方法で凝固させそして出口ポート４１２から突出した凝固した第２材料を除去することにある。第２材料として常温で硬化可能なエポキシまたは別の熱硬化性樹脂が用いられる場合には、その材料は常温で液体であり、チャンバ４０２の中への流れ及び硬化材による常温でのチャンバ４０２における凝固を容易にさせている。ファイバを固定するチャンバ４０２内の第２材料４１６の凝固の後、ファイバ端面４０４’及び第１材料の凝固ビーズは、一般的な研磨技術を利用して、ファイバ４０４の下方端部４０４’及び第１材料の凝固ビーズが、シリンダ４００の下方端部４００’と平らになるまで研磨される。この時点で、第１材料は、任意の適切な方法で除去され、ファイバ４０４の下方端部の周りに、図４（ｃ）に示されたような環状エアギャップ４０６が形成される。環状エアギャップは、ファイバ４０４から離間してファイバ４０４を包囲するシリンダ４００の熱膨張に対して、ファイバ４０４を独立して熱膨張させるのに重分な大きさであるべきである。典型的には、エアギャップはシリンダ４００の下方端部４００’から、ファイバーを囲み且つそれに沿って出口ポート４１２まで延びている。サリチル酸フェニルのような材料が第１材料４１４として用いられ場合には、この材料は常温で固体であるが、約60℃に加熱すると溶融し、溶融した状態で、コネクタの下方端部を第１材料中に浸す際に使用される。第１材料、すなわちサリチル酸フェニルは、固体となるまで冷却して凝固される。コネクタの下方端部におけるサリチル酸フェニルは、典型的に約60℃に加熱することにより除去され、その温度で、液体となって流出する。またサリチル酸フェニルは、加熱と溶剤との組合せによって、除去することもできる。ファイバの下方端部の端面の周囲の環状エアギャップは、高い光力伝達中のファイバコネクタの完全性及びファイバ反射防止被覆完全性に関する従来技術の問題を解決する。例えば、外径が330ミクロンで、コアが200ミクロンのガラス被覆カルコゲニドファイバは、環状エアギャップ５０６を、図５（ａ）に示すように端面５０４’の周囲に設けることにより終端される。ファイバ端面が、一時間以上5.4ミクロンで7.3ワットの入射一酸化炭素レーザーパワーで照射される時、ファイバを介しての伝達の変化がなく、端面の損傷がない。入力は、パワー密度12 1kW/cm²のレーザーで利用可能な最大値である。従って、あらゆるファイバ伝達であっても、どのようなパワーもここに記載された方法で終端させることができ、本発明は特に、ファイバが、その下方端部において材料を分解または溶解するため充分なパワーを伝達するような応用に適している。コアの直径が200ミクロンのスルフィドファイバがファイバの下方端部を囲む材料を損傷することなく伝達できる最小パワーは、約2ワット、更に典型的には約3ワットであると考えられる。高い屈折率の光学ファイバは、反射損失を減らすめ端面に反射防止被覆が必要である。例えば、屈折率が2.4のカルコゲニドファイバは、単位表面積当たり17 ％の反射損失がある。厚さが約2ミクロンの反射防止被覆は、反射損失を単位表面積当たり17％から約1％以下に減らすことができる。反射防止被覆形成工程は通常、ファイバ端部を高温に加熱する必要がある。従来技術のコネクタにおけるファイバーとそれを囲む第２材料との間の熱膨張率が異なることによって、常温まで冷却する際に反射防止被覆がはがれ落ち得る。ファイバ端部の外面に第２材料が接触しなければ、この様な影響は生じないで、被覆は完全な状態のままである。図７（ａ）は、コネクタの下部の側面図であり、光ファイバ７０４は、シリンダ７００に配置されており、それらの間は環状エアギャップ７０６によって分離されている。反射防止被覆７２０は、シリンダ７００の端部環状表面７００’及びファイバ７０４の端面７０４’に配置されている。従来技術のコネクタの場合のように同じ方法で同じ特性の反射防止被覆７２０の適用では、図７（ｂ）に示すようにエアギャップ７０６を設けることにより、ファイバ７０４を同じように加熱しても、反射防止被膜ははがれないようにされる。本発明を説明するため、以下の実施例は本発明の特別な実施例として本発明の実施及び利点を例示するためのものである。この実施例は例示のためのものであり、本明細書または請求の範囲をどのようにも限定するするものではないことは理解される。実施例１この実施例は、シリンダ210の外径が4.3mmであり、シリンダ200の外径が3.2mm である全長約2.3cmの図2のコネクタ形式を用いたカルコゲニドファイバの端子を示している。チャンバ202は、ナット209より下方の直径が約1500ミクロンであり、そして切頭円錐形部分208まで長さ方向に一様であり、切頭円錐形部分208によりチャンバの幅は通路206で約250ミクロンまで減小している。入口ポート211の直径は1.1mmであり、出口ポート212の直径は330ミクロンである。出口ポート212 はシリンダ210の下方面200'より上方約3.5mmに位置している。ファイバコアはAs₄₀ S₆₈Se₂であり、そのクラッドはAs₄₀S₆₀であり、またファイバの外側面には外側テフロンFEP被覆が施されている。ファイバコアの直径は130ミクロンであり、ファイバクラッドの外径は220ミクロクであり、また外側被覆の厚さは15ミクロンである。終端されるファイバの端部において、レザーブレードを用いてテフロン被覆は厚さ5mmされる。本発明のその場での終端処理を実施する工程において、ガラス皿に10グラムのサリチル酸フェニルを入れ、サリチル酸フェニルが溶融するまで約3分間ホットプレートでガラス皿を60℃に加熱した。サリチル酸フェニルは第1材料である。図4（a）、図4（b）及び図4（c）に示すその場処理に続いて、先端を剥離したファイバ404を、チャンバ413を介してシリンダ400のチャンバ402内に、コネクタの下方端部からファイバ404が約2mm突出するように下方面404'がシリンダ400の下方面400'以下となるレベルまで通した。コネクタの下方端部は、ポート412がサリチル酸フェニルのレベルより十分上方となるレベルまで溶融サリチル酸フェニル内へ浸した。コネクタの下方端部が溶融サリチル酸フェニル内に位置したとき、サリチル酸フェニルは、毛管作用によりファイバに沿ってチャンバ402内に引かれた。溶融サリチル酸フェニルがポート412の内部レベルに達する前に、内部にファイバを備えたコネクタを溶融サリチル酸フェニルから引出し、そして下方端部内及びその周囲のサリチル酸フェニル約30秒間常温で凝固させて、ファイバ404の下方端部及びコネクタの下方端部の周囲に固体ビーズ414'を形成した。この時点において、ファイバは図4（b）に示すように、コネクタより下方約2mm のびていた。チャンバ402の残りの部分には、ポート411に注入器を挿入して常温で硬化可能な液体エポキシTra−Bond F112（第2材料）をゆっくりと充填した。ファイバの破損を避けるために、注入器がファイバ404に接触しないように注意した。エポキシはチャンバ410の開放端を介することになくポート411を介して充填した。その理由は、この形式のコネクタでケーブル組立体を作る際に、チャンバ410の開放端へのアクセスが制限されるからである。チャンバ402に液体エポキシを充填する際には、コネクタの下方端部を図4（b）に示すように下向きにしてポート412を介してチャンバ402内に溜まっている空気を逃しながらチャンバ402内及びファイバ 404の周囲にエポキシがゆっくりと流れ込みように、コネクタを配置した。ポート412を介してエポキシが流れ出たときにコネクタは満たされた考えた。チャンバ402にエポキシを充填した後、コネクタは、そのま側部のポート411、 412を上に向けてセットし、チャンバ内のエポキシは硬化するようにされる。常温でエポキシを硬化して固体にするのに12時間かかった。硬化の後、ポート412 から突出したエポキシビーズはやすり仕上げで除去した。コネクタに堅固にファイバ404を固定させるチャンバ402内におけるエポキシの凝固の後、サリチル酸フェニルの固体ビーズ414'及びファイバ404の端面404'はシリンダ400の下方面400'と共に、Buehler Fibrmet Optical Fiber Polishi ng Unitを用いて研磨した。研磨工程は脱イオン水ですすぎながら三工程、すなわち最初は粒度12ミクロンで始めて、次に粒度3ミクロンに移り、仕上げに0.3ミクロンの酸化アルミニウム研磨パッドを用いて行った。研磨工程は、ファイバ404の端面404'及びサリチル酸フェニル414の固体ビーズ414'がシリンダ400の下方面400'と平らになるまで続けた。総研磨時間は約15分であった。コネクタからの凝固したサリチル酸フェニルの除去は、熱と溶剤と音響エネルギとを組合わせて用いて行った。超音波槽を使用することにより、脱イオン水を入れた槽は60℃に加熱し、そしてアセトンを入れた小型のビーカを水槽内におきをアセトンを加熱させた。アセトンを水槽中で加熱し、そしてサリチル酸フェニルの凝固したコネクタの下方部分をアセトンの入ったビーカ内に入れた。この時点で、超音波槽を5分間作動させ、固体サリチル酸フェニルを分解させてコネクタ及びファイバの下方端部の周囲から除去した。コネクタの下方端部はアセトンから除去され、そしてコネクタはドライメタノールで洗浄した。約2秒メタノールを蒸発させた後、コネクタ内のファイバを環状エアギャップが包囲するコネクタのチャンバ内のエポキシに埋め込まれた光ファイバの製品が得られた。ここでは本発明の好ましい実施例について例示してきたが、請求の範囲に定義したように本発明の精神から逸脱することなしに種々の付加的な変形及び変更がなされ得ることは当業者に容易に認識される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジヤスバインダーエス．サンゲラアメリカ合衆国メリーランド 20770. グリーンベルト，エス．オラコート 7224 (72)発明者イシユワーデイ．アガーウオルアメリカ合衆国バージニア 22039．フエアーフアツクスステーシヨン，エス. ヴアレリードライブ．7817

Claims

【特許請求の範囲】１．両端の開放した細長いチャンバを画定し、第1、第2端部を備えた構造体と；上記構造体から離間して上記細長いチャンバ内に配置され、かつ上記構造体の第1端部と平らにされている光ファイバと；上記光ファイバと上記構造体との間で上記細長いチャンバ内に配置された第2材料と；上記構造体の第１端部において上記細長いチャンバ内の上記光ファイバと上記構造体との間に画定され、上記光ファイバを包囲しかつ上記光ファイバから離間した上記構造体の熱膨張に対して上記光ファイバが独立して熱膨張できるように十分に大きなエアギャップと；上記構造体の第1端部の近くでしかも上記構造体の第1端部からはずれた、上記構造体における細長いチャンバに連通した出口ポートと；上記構造体の第2端部の方向において上記出口ポートから離間した、上記構造体における細長いチャンバに連通した入口ポートとを有することを特徴とする光ファイバ端子接続装置。２．上記光ファイバと上記構造体との間のエアギャップが環状であることを特徴とする請求の範囲1に記載の光ファイバ端子接続装置。３．上記構造体の第1端部が、上記構造体の第1端部の方向においてチャンバの径の長さを減少する切頭円錐形部分であることを特徴とする請求の範囲2に記載の光ファイバ端子接続装置。４．上記構造体の第1端部が液体形態の第1材料に浸される時に、上記構造体の切頭円錐形部分におけるチャンバ内の上記光ファイバ間の最小間隔が、上記構造体に沿ってチャンバ内に液体を毛管作用で引き入れるのに十分な幅の通路であることを特徴とする請求の範囲3に記載の光ファイバ端子接続装置。５．上記構造体が金属から成り、チャンバの内径が50〜5000ミクロンであり、光ファイバの外径が50〜2000ミクロンであり、エアギャップが、上記構造体の下方端部から50〜5000ミクロンの垂直距離、上記光ファイバに沿ってその周囲にのび、出口ポートが直径50〜1000ミクロンであり、また入口ポートが直径100〜400 0ミクロンであることを特徴とする請求の範囲4に記載の光ファイバ端子接続装置。６．上記構造体が鋼から成り、チャンバの内径が100〜3000ミクロンであり、光ファイバの外径が100〜1000ミクロンであり、エアギャップが、上記構造体の下方端部から200〜2000ミクロンの垂直距離、上記光ファイバに沿ってその周囲にのび、出口ポートが直径100〜500ミクロンであり、また入口ポートが直径500 〜2500ミクロンであることを特徴とする請求の範囲4に記載の光ファイバ端子接続装置。７.上記光ファイバが、シリカファイバ、カルコゲニドファイバ、フルオリドファイバね多結晶ファイバ、単結晶ファイバ及びプラスチックファイバから成る群から選択されることを特徴とする請求の範囲4に記載の光ファイバ端子接続装置。８.上記光ファイバが、カルコゲニドコアと上記カルコゲニドコアを包囲するカルコゲニドクラッドとを備えた円筒状であり、カルコゲニドコアの直径が上記光ファイバの外径の30〜70％であることを特徴とする請求の範囲7に記載の光ファイバ端子接続装置。９.第2材料が固体エポキシであり、また製品がさらに上記エアギャップの付近において上記光ファイバの端面に反射防止被膜を備えていることを特徴とする請求の範囲8に記載の光ファイバ端子接続装置。 10．（a）細長いチャンバ内にそのチャンバの壁から離間させて、第1、第2端部を備え、上記第1端部が細長いチャンバの一端を越えてのびるファイバを配置する工程と；（b）細長いチャンバを垂直平面に配置し、細長いチャンバの下方部分に、液体形態の第1材料を充填し、そしてファイバの第1端部の近くでチャンバ及びファイバの下方部分を第1材料で被覆する工程と；（c）ファイバの下方部分の周囲でしかもチャンバの下方部分内かつその周囲で第1材料を凝固させる工程と；（d）ファイバの回りに凝固した第1材料の頂部においてチャンバ内に液体形態の第2材料を流し込む工程；（e）凝固した第1材料の上方でチャンバ内のファイバの回りの第2材料を凝固させる工程と；（f）ファイバの端面がチャンバの下方端部と平らになるまで、ファイバの回りの第1材料及び下方端部におけるファイバの端面を研磨する工程と；（g）ファイバの第1端部付近のファイバの下方部分の周囲並びにチャンバの下方部分内及びその周囲の第1材料を除去して、ファイバの下方部分とチャンバの下方部分との間に、ファイバを熱膨張させるのに十分な大きさのエアギャップを形成する工程とを含むことを特徴とする光ファイバ端子接続装置の製造方法。 11．第1材料が液相及び固相をもち、そして液体から固体へ及び固体から液体へ変換でき、一方、第2材料が液相及び固相をもち、そして液体から固体へ変換できることを特徴とする請求の範囲10に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。 12．細長いチャンバの下方部分に、液体形態の第1材料を充填し、そしてファイバの第1端部の近くでチャンバの下方部分及びファイバの下方部分の外側を第1 材料で被覆する上記工程が、チャンバの下方部分を液体形態の第1材料に浸すことによって行われることを特徴とする請求の範囲11に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。 13．チャンバ内に第2材料を流し込む上記工程が、入口ポートを介して第2材料を注入しそして凝固した第1材料のレベルより上でしかも入口ポートより下方に位置した出口ポートを介してチャンバ内に溜っている空気を排気することによって行われることを特徴とする請求の範囲12に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。 14．第1材料が常温で固体であり、常温以上でしかも100℃以下において液体に変換し、また第２材料が常温で固体形態に変換することを特徴とする請求の範囲 13に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。 15．第２材料が熱硬化性であることを特徴とする請求の範囲11に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。 16．チャンバの下方部分に第1材料を充填する工程が、チャンバから空気を抜き取るために設けられたチャンバの下方部分における出口ポートまたはそれにより下方のレベルに対する毛管作用で行われ、また第2材料を流し込む工程が出口ポートより上方に位置した入口ポートを介して液体形態の第2材料を注入することによって行われることを特徴とする請求の範囲14に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。 17．上記光ファイバが、シリカファイバ、カルコゲニドファイバ、フルオリドファイバね多結晶ファイバ、単結晶ファイバ及びプラスチックファイバから成る群から選択されることを特徴とする請求の範囲16に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。 18．第１材料の凝固工程が、第１材料の温度を下げることによって行われ、第 2材料の凝固工程が、第2材料を常温で硬化させることによって行われ、また第1 材料がサリチル酸フェニルであり、第2材料が常温で硬化可能なエポキシであることを特徴とする請求の範囲17に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。 19．常温で第2材料をゲル化し、第1材料の除去後、ファイバの軟化温度より低い高温で第2材料を硬化させる工程を含むことを特徴とする請求の範囲18に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。 20．研磨の後ファイバの端面に反射防止被膜を施す工程を含むことを特徴とする請求の範囲18に記載の光ファイバ端子接続装置の製造方法。