JP2003107285A - 多芯フェルールとその製造方法及びそれを用いた多芯光コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多芯フェルールの各貫通孔の位置精度が低く、
また長期間の使用に供することができない。 【解決手段】複数の貫通孔３を有する円柱形の多芯フェ
ルール１０であって、上記貫通孔３が多芯フェルール１
０の中心１から少なくとも１つの同心円２上に等間隔に
形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等に使用さ
れる、多芯フェルールとその製造方法及び多芯フェルー
ルを用いた多芯光コネクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の貫通孔を備えた多芯フェル
ールは、その各貫通孔に接着剤を介して多芯光ファイバ
を挿通保持し、該光ファイバの先端面を他の光ファイバ
と光結合させてなる多芯光コネクタを形成し、光通信等
の光信号処理や、半導体レーザと光ファイバ等から構成
される半導体レーザモジュール等に多用されている。

【０００３】かかる多芯光コネクタに用いられる多芯フ
ェルールは、図６に示すようにエポキシ樹脂等のプラス
チックからなり、光ファイバ２１及びガイドピン２４を
挿通するための複数の貫通孔２３が同一平面内に互いに
平行となるよう形成されている。

【０００４】また、上記多芯フェルールの各貫通孔２３
に光ファイバ２１を挿通保持するとともに、２本のガイ
ドピン２４を両端の貫通孔２３ａに嵌合することによっ
て、光ファイバ２１の先端面を結合端面とする多芯光コ
ネクタを形成している。

【０００５】一対の多芯光コネクタ同士を接続する際
は、その位置決めとして上記２つのガイドピン２４を貫
通孔２３ａに嵌合し、この２本のガイドピン２４をもう
一方の多芯光コネクタ３０の多芯フェルールに設けられ
た貫通孔２３に嵌合することによって、高精度に位置決
めされた多芯光ファイバ２１同士を光結合している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多芯フェルールは、プラスチックからなるため、脱着の
繰り返しによってガイドピン２４を挿通する貫通孔２３
ａが磨耗しやすく、多芯で一括接続されている光ファイ
バ２１同士の位置ずれが生じてしまい、多芯光コネクタ
３０として使用する際、接続損失が増大してしまうとい
う問題を有していた。

【０００７】そこで、上述の問題を解決するため、高強
度で、耐磨耗性の優れたセラミックスで多芯フェルール
を作製することが検討されてきた。

【０００８】しかし、セラミックス製の多芯フェルール
は、成形金型を精度よく作製しても、多芯フェルールの
形状が矩形断面であるために、成形時に貫通孔となる孔
を穿設するための圧力が均一に伝わらず、成形後に貫通
孔の位置ずれが生じやすく、その後の焼成における収縮
においても上記成形同様に形状が矩形断面であるため
に、さらに貫通孔の位置ずれが大きくなってしまうとい
う欠点を有していた。

【０００９】また、上記多芯フェルールは貫通孔の個数
が多くなるのにともない、各貫通孔の間の距離ばらつき
が生じやすくなり、貫通孔の個数が３個以上の多いもの
になるほど、位置ずれが生じやすくなるという欠点を有
していた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記従来の欠点に鑑みて
本発明の多芯フェルールは、複数の貫通孔を有する円柱
形状の多芯フェルールであって、上記貫通孔が多芯フェ
ルールの中心から少なくとも１つの同心円上に等間隔に
形成されていること特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の多芯フェルールは、上記同
心円を複数備え、その１つを基準同心円とし、他の同心
円上に上記基準同心円上に形成された貫通孔の整数倍の
貫通孔を形成することを特徴とするものである。

【００１２】さらに、本発明の多芯フェルールは、セラ
ミックス原料を上記貫通孔の位置に対応するピンを有す
る金型によって押し出し成形し、得られた成形体を所定
温度で焼成することによって製造されることを特徴とす
るものである。

【００１３】さらにまた、本発明の多芯光コネクタは、
上記多芯フェルールの貫通孔に光ファイバもしくは光フ
ァイバ及びガイドピンを挿通してなることを特徴とする
ものである。

【００１４】本発明の多芯フェルールによれば、円柱形
状の多芯フェルールの貫通孔が、その中心から少なくと
も１つの同心円上に等間隔に形成されていることから、
成形時に貫通孔となる孔を形成する際、各孔に作用する
圧力が円柱形状の中心より均一に作用するため、得られ
た多芯フェルールの各貫通孔は等間隔で位置精度の高い
ものとし高精度な多芯フェルールを得ることができる。

【００１５】また、本発明の多芯フェルールによれば、
上記同心円を複数備え、その１つを基準同心円として、
他の同心円上に上記基準同心円上に形成された貫通孔の
整数倍の貫通孔を形成することから、それぞれの同心円
の貫通孔が規則的に配置され、位置精度の高い多芯フェ
ルールを得ることができる。

【００１６】さらに、本発明の多芯フェルールの製造方
法によれば、セラミックス原料を上記貫通孔の位置に対
応するピンを有する金型によって押し出し成形し、得ら
れた成形体を所定温度で焼成することによって得られる
ことから、貫通孔の位置が同心円状に等間隔に形成され
ているため、押し出し成形時に貫通孔となる孔を形成す
る際、セラミックス原料に均一に圧力が作用して各貫通
孔の位置精度を非常に高くすることができる。

【００１７】さらにまた、本発明の多芯光コネクタは、
上記多芯フェルールの貫通孔に光ファイバもしくは光フ
ァイバ及びガイドピンを挿通してなることから、一対の
多芯光コネクタ同士の光ファイバが高精度に配置されて
いるため、結合時の接続損失を非常に小さくすることが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。

【００１９】図１（ａ）は、本発明の多芯フェルールの
一実施形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は同図
（ａ）のＸ−Ｘ線における端面図である。

【００２０】本発明の多芯フェルール１０は、先端面４
と後端面５と外周面６を有する円柱形状をなしており、
光ファイバを挿通保持するための複数の貫通孔３を有し
ている。

【００２１】本発明の多芯フェルール１０は、プラスチ
ックス、金属、セラミックス、ガラス等からなり、例え
ば、セラミックスからなる場合、所定のセラミックス原
料粉末を、押出成形や射出成形もしくはプレス成形等で
貫通孔３となる複数の孔を有する形状に成形した後、所
定温度にて焼成し、貫通孔の周囲をダイヤモンド砥粒を
用いた研磨加工もしくはＹＡＧレーザ、エキシマレーザ
等を用いたレーザ加工によって仕上げ加工することによ
って作製される。

【００２２】本発明の多芯フェルール１０は、上記貫通
孔３が、多芯フェルール１０の中心１から同心円２上に
等間隔に形成されていることが重要である。

【００２３】上記各貫通孔３が中心１から放射状に規則
的に形成されていることによって、非常に位置精度が高
く、多芯光コネクタ等に用いた際の接続損失を小さくす
ることができる。これは、その製造工程において所定の
原料を成形金型によって成形する際、成形金型を精度よ
く作製しておけば、各貫通孔３が等間隔に、且つ中心１
より一定の距離で配置されているため、成形時の圧力が
均一に印加され、成形後の貫通孔３は位置ずれが生じに
くく、その後の焼成における収縮においても上記成形同
様に貫通孔３の位置ずれが生じにくい。そのため、後工
程である貫通孔３のダイヤモンド砥粒を用いた研磨加
工、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等を用いたレーザ加
工による孔仕上げ工程においても成形、焼成時に生じた
微妙な各貫通孔３間の位置ずれを十分に修正でき、位置
精度の高い貫通孔３を形成することができる。

【００２４】なお、上記貫通孔３は３個以上形成するこ
とが好ましく、貫通孔３の個数が３個以上と多くなるほ
ど、従来の多芯フェルールに比し、各貫通孔３間の距離
が一定となり、より位置精度の高いものとなる。さらに
は貫通孔３の個数が４個以上とすることがより好まし
く、多芯フェルール１０に挿通保持される種々の光ファ
イバのうち、多芯光ファイバは４芯のものが一般的であ
るためである。

【００２５】また、本発明の多芯フェルール１０は、図
２（ａ）〜（ｄ）に示すように、上記複数の貫通孔３が
先端側に小径孔７を備え、後端面５側に小径孔７に連続
する大径孔８を有していてもよい。これは、後に各貫通
孔３に挿通する光ファイバの種類によって種々選択さ
れ、図２（ａ）、（ｂ）に示すように各貫通孔３が各小
径孔７にそれぞれ直結した複数の大径孔８が形成されて
いる場合には、各貫通孔３に単芯の光ファイバが挿通さ
れ、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように複数の小径孔７に
１つの大径孔８が形成されている場合には多芯光ファイ
バを挿通して用いることができる。

【００２６】さらに、本発明の多芯フェルール１０は、
複数の同心円上に貫通孔３が形成されていてもよく、図
３に示すように、同心円２のさらに外周に同心円２ａを
備え、そのうち同心円２を基準同心円２とし、該基準同
心円２上に等間隔に設けられた貫通孔３の整数倍の貫通
孔３ａが他の同心円２ａ上に設けられていることが好ま
しい。例えば、基準同心円２上に４個の貫通孔３を形成
した場合、他の同心円２ａ上には基準同心円２上の貫通
孔３の個数（４個）の整数倍（１倍）の貫通孔３ａが４
個形成されていることとなる。

【００２７】このように複数の同心円上に貫通孔３を形
成することによって、基準同心円２上に配置した貫通孔
３の位置をもとに、他の同心円２ａ上に規則的な配列を
もって貫通孔３ａを配置することができ、各同心円２及
び２ａ上の貫通孔３及び３ａの位置精度をより優れたも
のとすることができる。

【００２８】ここで、上記複数の同心円上に貫通孔を配
列する方法を図４に基づいて説明する。

【００２９】先ず、多芯フェルール１０の円形断面の中
心１から第一の同心円２上にｎ個の貫通孔３（第一の貫
通孔と称す）を３６０°／ｎの角度で等間隔に設け、こ
れを基準同心円２とする。

【００３０】次に、第二の同心円２ａ上に上記貫通孔３
の個数ｎのα倍（整数倍）の貫通孔３ａを形成する場
合、第一の貫通孔３を基準として第二の貫通孔３ａは０
°の位置に３６０°／（ｎ×α）の角度の等間隔に形成
される。また、第三の同心円２ｂ上に上記貫通孔３の個
数ｎのβ倍（整数倍）の貫通孔３ｂを形成する場合、第
一の貫通孔３を基準として第三の貫通孔３ｂは３６０°
／（２×ｎ×β）の位置に３６０°／（ｎ×β）の角度
の等間隔に形成される。

【００３１】具体的には、基準同心円２上に３個の貫通
孔３を形成する場合、各貫通孔３の間隔は１２０°とな
り、第二の同心円２ａ上に９個の貫通孔３ａを形成する
と、基準同心円２上の貫通孔３を０°として４０°間隔
で形成される。同様に、第三の同心円２ｂ上に６個の貫
通孔２ｂを形成すると、基準同心円２上の貫通孔３より
３０°ずれた位置に６０°間隔で形成されることとな
る。

【００３２】なお、上記同心円の数は１以上であれば本
発明の効果を得ることができ、また、基準同心円２上の
貫通孔３の位置を０°とし、他の同心円２ｂ上の貫通孔
３ｂの位置を３６０°／（２×ｎ×α）としたが、全て
の同心円２、２ａ、２ｂ・・・上の貫通孔３、３ａ、３
ｂ・・・に適用してもよい。

【００３３】上述のような構造を有する多芯フェルール
１０は、ジルコニア、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、
ムライト等のセラミックスからなることが好ましく、さ
らには、アルミナ、ジルコニア等の酸化物セラミックス
からなることがより好ましい。これらセラミックスは、
耐久性が高く、高温高湿条件においても形状の変化、材
質の変化がなく長期間の使用に供することができる。ま
た、上記セラミックスは、３点曲げ強度を３００ＭＰａ
以上としておくと、多芯光コネクタの脱着時に必要以上
の横荷重がかけられた際、もしくは多芯光コネクタを誤
って落下させてしまった際の破断、破損を防止すること
ができる。

【００３４】これらセラミックスの中でも、特にジルコ
ニアを主成分とするセラミックスが最適である。具体的
には、ＺｒＯ₂を主成分とし、安定化剤としてＹ₂Ｏ₃、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ₂、Ｄｙ₂Ｏ₃等の一種以上を含
有するもので、正方晶の結晶を主体とした部分安定化ジ
ルコニアセラミックスを用いる。

【００３５】このジルコニアセラミックスは平均結晶粒
径が０．１μｍ〜１．０μｍであり、かつ気孔率が３％
以下であるものが適用可能である。ここで結晶粒径が
１．０μｍを越えると結晶間の空隙が大きくなり良好な
外周面が得られず、また、原料混合時ボールミル等で粉
砕を行う時に安定して０．１μｍ以下に粒度を調整する
ことが困難であり、焼成後は結晶が粒成長するため更に
径が大きくなる為に０．１μｍ以上とした。気孔率はフ
ェルールの個体中に含まれる空隙の割合を百分率であら
わしたもので３％を越えると気孔部分が外周面粗度を悪
化させてしまうことになる。

【００３６】次に、本発明の多芯フェルール１０を用い
た多芯光コネクタについて図５に基いて説明する。

【００３７】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の多芯フェ
ルール１０を用いた多芯光コネクタ２０を示す端面図で
あり、それぞれ１つの同心円上に４個の貫通孔３を有す
る多芯フェルール１０を用いており、上記各貫通孔３に
光ファイバ１１が接着剤１３により固定されており、多
芯フェルール１０の先端面４は光ファイバ１１の先端面
と共に研磨仕上げされ結合端面を形成し、後端面５は光
ファイバ１１の突出した部分の破断防止のため光ファイ
バ保持部材１２によって固定されている。

【００３８】図５（ａ）は、光ファイバ１１の被覆部を
一つに束ねて貫通孔３の大径孔８で固定されているか、
もしくは多芯光ファイバが挿通されており、多芯フェル
ール１０の後端面５から突出した部分は破断防止のため
に光ファイバ保持部材１２が設けられている。この使用
用途としては、光パッケージ内で半導体レーザから出射
された光をレンズで集光し、多芯光コネクタ２０の結合
端面の光ファイバ１１に入射させる等がある。

【００３９】また、同図（ｂ）は、各小径孔７と連続し
た複数の大径孔８を有する貫通孔３が形成され、各貫通
孔３に単芯光ファイバ１１を挿通保持してなり、その結
合端面は、長手方向の垂線に対して一定角度だけ傾斜し
た斜め研磨面を有する。

【００４０】さらに、同図（ｃ）は、多芯フェルール１
０の先端面４から単芯光ファイバ１１が突出して挿通保
持され、光ファイバ１１の先端部１１ａは平面、斜め平
面、球面、斜め球面、楔形状、円錐形状等の様々な形状
をなし、該先端面１１ａから光を入射させる役目を果た
す。このような形状を有する多芯光コネクタ２０は、主
に光パッケージに用いられる。

【００４１】またさらに、同図（ｄ）は、多芯フェルー
ル１０の貫通孔３に単心光ファイバ１１が挿通保持され
るとともに、多芯フェルール１０の外周面６側の同心円
上に設けられて貫通孔３には、ガイドピン１４が保持さ
れている。該ガイドピン１４は、貫通孔３の奥まで入り
込まないよう部材を挿入するか接着剤を注入する等のガ
イドピンストッパ１５が設けられている。特に、多芯フ
ェルール１０をセラミックスで形成することによって、
高硬度の材質からなるガイドピン１４を繰り返し脱着し
ても多芯フェルール１０に欠け等が生じることはなく、
長期間の使用に供する多芯光コネクタ２０を得ることが
できる。

【００４２】また、上記多芯光コネクタ２０における多
芯フェルール１０の貫通孔３には、光ファイバ１１もし
くは光ファイバ１１及びガイドピン１４が挿通され、ガ
イドピン１４を挿通する貫通孔３も上述と同様に、多芯
フェルール１０の中心１の同心円２上に等間隔に配置さ
れることによって、多芯光コネクタ２０として用いた際
の光ファイバ１１の接続損失を高めることができる。

【００４３】なお、上記多芯光コネクタ２０に用いられ
る多芯フェルール１０には、その一部に切り欠き等から
なる方向表示部を設けることによって、一対の多芯光コ
ネクタ２０を接続する際の位置決めを容易にすることが
できる。

【００４４】これら多芯光コネクタ２０は、上述の多芯
フェルール１０を用いることによって、その光ファイバ
１１の位置精度が優れているため、一対の多芯光コネク
タを結合させる際の接続損失が非常に小さくすることが
できる。

【００４５】なお、本発明の多芯フェルール１０及び多
芯光コネクタ２０は、上述の実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々
の変更は可能である。

【００４６】

【実施例】ここで、本発明の実施例を説明する。

【００４７】本発明の図１に示すような多芯フェルール
試料と、比較例として図６に示すような矩形断面の多芯
フェルール試料を各１０個作製した。

【００４８】本発明試料及び比較例試料ともに、ジルコ
ニアセラミックスを貫通孔の内径をφ０．１２６ｍｍ、
貫通孔を１２個、各貫通孔３、３１ａの間隔を０．２５
０ｍｍ、全長を６．０ｍｍとする金型を用いて押し出し
成形を行い、焼成後その各貫通孔間の距離を測定した。
なお、本発明試料は、１つの同心円上に中心より３０°
の間隔で１２個設けた。

【００４９】上記測定は、本発明試料は各貫通孔間の距
離を１２箇所で、比較例試料は１１箇所でレーザ変位計
によって測定し、基準寸法である０．２５０ｍｍとの差
を算出し、その最大値を表１に示す。

【００５０】なお、製品としては、焼成後に各貫通孔を
研磨等の仕上げ加工を行うが、本実施例においては、焼
成肌のままで測定した。

【００５１】

【表１】

【００５２】表１より明らかなように、比較例試料であ
る従来の多芯フェルール試料は、貫通孔間の距離の誤差
が０．００２８〜０．０１３２ｍｍであり、平均値が
０．００７９ｍｍ、ばらつきが０．００２８１と大きい
のに対し、本発明の多芯フェルール試料における各貫通
孔間の距離の誤差は、０．０００６〜０．００２８ｍｍ
でであり、その平均値が０．００１８ｍｍ、ばらつき
０．０００６５と比較例に比し、非常に位置精度の高い
ことが判った。

【００５３】

【発明の効果】本発明の多芯フェルールによれば、円柱
形状の多芯フェルールの貫通孔が、その中心から少なく
とも１つの同心円上に等間隔に形成されていることか
ら、成形時に貫通孔となる孔を形成する際、各孔に作用
する圧力が円柱形状の中心より均一に作用するため、得
られた多芯フェルールの各貫通孔は等間隔で位置精度の
高いものとし高精度な多芯フェルールを得ることができ
る。

【００５４】また、本発明の多芯フェルールによれば、
上記同心円を複数備え、その１つを基準同心円として、
他の同心円上に上記基準同心円上に形成された貫通孔の
整数倍の貫通孔を形成することから、それぞれの同心円
の貫通孔が規則的に配置され、位置精度の高い多芯フェ
ルールを得ることができる。

【００５５】さらに、本発明の多芯フェルールの製造方
法によれば、セラミックス原料を上記貫通孔の位置に対
応するピンを有する金型によって押し出し成形し、得ら
れた成形体を所定温度で焼成することによって得られる
ことから、貫通孔の位置が同心円状に等間隔に形成され
ているため、押し出し成形時に貫通孔となる孔を形成す
る際、セラミックス原料に均一に圧力が作用して各貫通
孔の位置精度を非常に高くすることができる。

【００５６】さらにまた、本発明の多芯光コネクタは、
上記多芯フェルールの貫通孔に光ファイバもしくは光フ
ァイバ及びガイドピンを挿通してなることから、一対の
多芯光コネクタ同士の光ファイバが高精度に配置されて
いるため、結合時の接続損失を非常に小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の多芯フェルールの一実施形態
を示す平面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線における端
面図である。

【図２】（ａ）は本発明の多芯フェルールの第２の実施
形態を示す平面図であり、（ｂ）はそのそのＹ−Ｙ線に
おける端面図である。であり、（ｃ）は本発明の多芯フ
ェルールの第３の実施形態を示す平面図であり、（ｄ）
はそのＺ−Ｚ線における端面図である。

【図３】（ａ）は本発明の多芯フェルールの第４の実施
形態を示す平面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線におけ
る端面図である。

【図４】本発明の多芯フェルールの貫通孔の配列を説明
する図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の多芯光コネクタを示
す端面図である。

【図６】従来の多芯光コネクタを示す斜視図である。

【符号の説明】

１：中心 ２：同心円 ３：貫通孔 ４：先端面 ５：後端面 ６：外周面 ７：小径孔 ８：大径孔 １０：多芯フェルール １１：光ファイバ １１ａ：先端部 １２：光ファイバ保持部材 １３：接着剤 １４：ガイドピン １５：ガイドピンストッパ ２０：多芯光コネクタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバもしくは光ファイバ及びガイド
   ピンを挿通するための複数の貫通孔を有する円柱形状の
   多芯フェルールであって、上記貫通孔が多芯フェルール
   の中心から同心円上に等間隔に形成されていることを特
   徴とする多芯フェルール。
2. 【請求項２】上記同心円を複数有し、その１つを基準同
   心円として、他の同心円上に上記基準同心円上に形成さ
   れた貫通孔の整数倍の貫通孔を形成することを特徴とす
   る請求項１記載の多芯フェルール。
3. 【請求項３】セラミックス原料を金型によって押し出し
   成形し、得られた成形体を所定温度で焼成することを特
   徴とする請求項１又は２に記載の多芯フェルールの製造
   方法。
4. 【請求項４】請求項１又は２に記載の多芯フェルールの
   貫通孔に光ファイバもしくは光ファイバ及びガイドピン
   を挿通してなる多芯光コネクタ。