JP2001508188A - 光ファイバ端子 - Google Patents

光ファイバ端子

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JP2001508188A JP52068498A JP52068498A JP2001508188A JP 2001508188 A JP2001508188 A JP 2001508188A JP 52068498 A JP52068498 A JP 52068498A JP 52068498 A JP52068498 A JP 52068498A JP 2001508188 A JP2001508188 A JP 2001508188A
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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1 2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6 04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6 04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/℃ AS23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21 2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2 06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2 02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、100〜3 000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21 1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5 00〜2500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50〜2 00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250〜1 500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、41 2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℃〜9 0℃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 3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−Bond F112エポキシ、及びTra−Bond 21 13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 (1)

  1. 【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。
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