JP2003279798A - 光ファイバ固定具及びその加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水分の存在する高温雰囲気中での耐久性に優れ
た光ファイバ固定具１０を得る。 【解決手段】略円筒形状であって軸方向に貫通孔を有す
るジルコニアセラミックス製のフェルール１と該フェル
ール１の貫通孔１ａに光ファイバ３を固定してある光フ
ァイバ固定具１０において、上記光ファイバ固定具１０
が略凸球面状の先端面１ｄを有するとともに、上記先端
面１ｄにおける貫通孔１ａを中心とした少なくとも直径
２５０μｍ以上の範囲において、少なくとも表面に菱面
体晶相を有する。又、軸方向に光ファイバ３を保持する
ための貫通孔１ａを有し、全体として略円筒状をなすジ
ルコニアセラミック製のフェルール１の後端部を、支持
体に固定してなる光ファイバ固定具であって、前記フェ
ルール１の先端面１ｄを略凸球面状に形成するととも
に、該先端面１ｄにおける、前記貫通孔１ａの開口周縁
部に菱面体晶相を有する光ファイバ固定具、或いは、前
記貫通孔１ｄの開口周縁部に５〜５００ＭＰａの残留圧
縮応力を生じさせていることを特徴とする光ファイバ固
定具。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光通信に用いられ
る光ファイバ固定具及びその加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信における情報量の増大に伴
い、光ファイバを用いた光通信が使用されている。この
光通信において、光ファイバ同士の接続、あるいは光フ
ァイバと各種光素子との接続には光コネクタが用いられ
ている。

【０００３】該光コネクタに用いられる光ファイバ固定
具１０は、図１及び図２に示すようにフェルール１に形
成された貫通孔１ａに光ファイバ３の端部を接着剤４に
より保持固定し、一対のフェルール１をスリーブ５の両
端から挿入して、内部で凸球面状に加工した先端面１ｄ
同士を当接させるようにした構造となっている。

【０００４】上記フェルール１の材質としてはセラミッ
クス、金属、プラスチック、ガラス等、さまざまなもの
が試作されてきたが、現在は大半がセラミックス製とな
っている。その理由は、セラミックスは加工精度が高い
ため、内径、外径の公差を１μｍ以下と高精度にするこ
とができ、またセラミックスは摩擦係数が低いため光フ
ァイバの挿入性に優れ、剛性が高く熱膨張係数が低いこ
とから外部応力や温度変化に対して安定であり、耐食性
にも優れているためである。

【０００５】さらに、材料をセラミックスとしても、近
年、アルミナからジルコニアに大半が置き代わってき
た。このジルコニア焼結体は、ヤング率がアルミナの約
半分と低いため、２個のフェルールの先端面１ｄ同士を
当接する際に、小さな応力で密着性を高めることがで
き、また強度、靱性が高いことから信頼性を向上するこ
とができる（特公平８−３０７７５号公報参照）。

【０００６】上記光フェルール１に用いるジルコニア焼
結体として、ＺｒＯ₂ を主成分として安定化剤として
２．５〜３．５モル％程度（約４．５〜６．２重量％）
のＹ₂Ｏ₃ を含有する原料を成形し、焼成して平均結晶
粒径０．４〜０．６μｍとした正方晶の結晶相を主体と
した部分安定化ジルコニア焼結体が提案されている（特
開平６−３３７３２７号公報参照）。

【０００７】又、ＺｒＯ₂ を主成分とし、安定化剤とし
てＹ₂ Ｏ₃ を含有する原料にＡｌ₂Ｏ₃ を０．２〜０．
３重量％添加した原料を成形し、焼成した正方晶の結晶
相を主体としたフェルール１用の部分安定化ジルコニア
が提案されている（特開平１０−２６０３３６号公報参
照）。

【０００８】更に、ＺｒＯ₂ を主成分とし、安定化剤と
してＹ₂ Ｏ₃ を含有するフェルール１に用いるジルコニ
ア焼結体において、正方晶相中のＹ₂ Ｏ₃ 濃度を３．０
モル％以上に保持した部分安定化ジルコニアが提案され
ている（Journal of the Ceramic Society of Japan
誌、1999年9月号参照）。

【０００９】上記いずれの組成のジルコニアを用いた場
合においても、フェルール単体を研削加工により先端面
１ｄを予め球面形状にしておき、そのあと光ファイバ３
を貫通孔１ａに挿入し接着剤４を用いて固定した後、先
端面１ｄを光ファイバ４の先端面とともに仕上げ研磨し
光ファイバ固定具１０としていた。

【００１０】光ファイバ固定具１０の先端面１ｄを仕上
げる際に、光ファイバ４には加工硬化層が生じることに
より、屈折率が変化し光コネクタとして光ファイバ４同
士を当接させた際に、その屈折率の高い部分から反射戻
り光が発生してしまうために、最終仕上げ研磨をＳｉＯ
₂ を用いて研磨することにより、高屈折率層を取り除く
ことが出来、しかも光ファイバ３の先端面とフェルール
１の先端面１ｄとの引き込み量を±５０ｎｍ以下におさ
えることができた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のいず
れの従来例においても、Ｙ₂ Ｏ₃ を含む部分安定化ジル
コニア焼結体は、水分の存在する高温雰囲気中に曝され
ると、正方晶の結晶が単斜晶に相変態して強度、靱性等
の特性が劣化するという問題があった。

【００１２】また、上記の光コネクタは、使用用途によ
っては、悪環境中で長時間使用されることがあるため、
加速試験として、一対のフェルール１をスリーブ５の両
端から挿入して、内部で凸球面状に加工した先端面１ｄ
同士を当接させた状態での光コネクタを８０℃の熱水中
に曝す試験が行われることがある。この際に、ジルコニ
ア焼結体からなるフェルール等の光コネクタ用部材は、
上述した相変態により先端面１ｄの当接した部分が変形
し、フェルール先端面１ｄの凸球面の曲率半径が大きく
なってしまうという現象が生じ、その結果、接続不良や
過大な接続損失を生じるという問題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記問
題点に鑑みてなされたものであり、本発明の光ファイバ
固定具によれば、軸方向に光ファイバを保持するための
貫通孔を有し、全体として略円筒状をなすジルコニアセ
ラミック製のフェルールの後端部を、支持体に固定して
なる光ファイバ固定具であって、前記フェルールの先端
面を略凸球面状に形成するとともに、該先端面におけ
る、前記貫通孔の開口周縁部に菱面体晶相を有すること
を特徴とする。

【００１４】また、軸方向に光ファイバを保持するため
の貫通孔を有し、全体として略円筒状をなすジルコニア
セラミック製のフェルールの後端部を、支持体に固定し
てなる光ファイバ固定具であって、該先端面における、
前記貫通孔の開口周縁部に５〜５００ＭＰａの残留圧縮
応力を生じさせていることを特徴とする。

【００１５】そして、前記開口周縁部が前記フェルール
の軸を中心とした少なくとも直径２５０μｍの範囲であ
ることを特徴とする。

【００１６】さらに、本発明の光ファイバ固定具の加工
方法によれば、軸方向に貫通孔を有し、全体として略円
筒状をなすジルコニアセラミック製のフェルールの後端
部を、支持体に固定し、前記フェルールの先端面を凸状
に研削加工した後、前記貫通孔内に光ファイバを接着固
定して該光ファイバの先端を前記フェルールの先端面か
ら先方へ突出させ、前記突出させた光ファイバと前記フ
ェルールの先端面をダイヤモンドにて研磨仕上げするこ
とを特徴とする。

【００１７】また、軸方向に貫通孔を有し、全体として
略円筒状をなすジルコニアセラミック製のフェルールの
後端部を、支持体に固定し、前記フェルールの先端面を
ダイヤモンドにて凸状に研削加工した後、前記貫通孔内
に光ファイバを接着固定して該光ファイバの先端を前記
フェルールの先端面から先方へ突出させ、前記突出させ
た光ファイバのみを研磨加工することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を説明す
る。

【００１９】図１に示すように、本発明の光ファイバ固
定具１０は、中央に光ファイバを挿入する貫通孔１ａを
有し、該貫通孔１ａの後端側には光ファイバの挿入を容
易にするために円錐部１ｂを備え、外周部１ｃと略凸球
面状の先端面１ｄの境界にはスリーブ挿入時にガイド面
となる面取部１ｅを備えたフェルール１の後方に金属製
の支持体２に接合し、上記貫通孔１ａに光ファイバ３を
挿入して接着剤４にて固定した後、先端面１ｄを曲率半
径７〜２５ｍｍ程度の凸球面状に研摩する。

【００２０】図２に示すように、一対のフェルール１を
スリーブ５の両端から挿入し、バネ等で押圧して先端面
１ｄ同士を当接させることによって、光ファイバ４同士
の接続を行うことができる。

【００２１】上記光ファイバ固定具１０のフェルール１
を成すジルコニア焼結体は、ＺｒＯ ₂ を主成分とし、安
定化剤としてＹ₂ Ｏ₃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。又、この様なジルコニアセラミックス製のフェルー
ル１を製造する場合は、上記の原料粉末を用い、押出成
形や射出成形もしくはプレス成形等で所定形状に成形し
た後、焼成することによって得られる。

【００２２】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、又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。

【００２３】本発明の光ファイバ固定具１０の先端面１
ｄにおける貫通孔１ａの開口周縁部に菱面体晶相を有す
ることを特徴としている。また、開口周縁部に５〜５０
０ＭＰａの残留圧縮応力を有することを特徴とする。こ
れら特徴は、一つの光ファイバ固定具が両方を兼ね備え
ていても良い。また、これら特徴は、フェルール１の先
端面１ｄにダイヤモンド砥石で研削加工を施す際、或い
は、後述のダイヤモンド砥石にて研磨する際に生じるも
のである。そして、これらの特徴により、本発明の光フ
ァイバ固定具は、先端面１ｄに熱水中での抗変形性を有
することになる。

【００２４】図３に、菱面体晶相を格子模型で示す。菱
面体晶相は、各頂点と各面のほぼ中央に位置するジルコ
ニウム（Zr）２１とその一部が、イツトリウム（Ｙ）で
置換した副格子と、その内部に、酸素（Ｏ）原子２２を
頂点に配した副格子とからなる蛍石型構造を基本とした
ものである。該菱面体晶相の格子定数は、ａ＝5.12〜5.
24オングストローム（Å）、α＝89.2〜89.8度である。
すなわち、該菱面体晶相の格子体積は、立方晶および正
方晶構造のそれよりも0.5〜３％大きい。

【００２５】本発明における菱面体晶相は部分安定化ジ
ルコニアの表面層に機械加工を加えることにより、立方
晶および正方晶構造から加工誘起変態させて生成せしめ
たものである。

【００２６】また、上記加工では、フェルール１の先端
面１ｄに、圧縮の応力が発生する。一般に、ジルコニア
等のセラミツクスは、引張応力に弱く、クラツクを発生
しやすいが、圧縮応力には比較的強い性質がある。

【００２７】ここで圧縮応力が５ＭＰａ未満であれば、
熱劣化に対抗する応力が小さすぎて、熱劣化に対する効
果が少なく、また５００ＭＰａを超えると残留応力が過
大になりすぎて、ジルコニアの破壊につながる恐れがあ
る。

【００２８】そのため、引張の機械的荷重が作用して
も、その表面の引張応力が大きくならない。それ故、該
ジルコニアは、その表面からクラツクが発生しにくくな
り、より大きな引張荷重に耐えることが出来る特長を有
する。

【００２９】なお、前記貫通孔１ａの開口周縁部として
は、フェルール１の軸を中心とする少なくとも直径２５
０μｍの範囲であることが好ましい。ここで、直径２５
０μｍとしているのは、一対の光ファイバ固定具１０の
フェルール１の先端面１ｄがスリーブ５内で当接する直
径が約２００μｍなので、中心ずれ等の余裕を考慮して
２５０μｍとしている。本発明のジルコニア材料の製造
方法は、酸化ジルコニウムとイツトリウムの酸化物とか
らジルコニアを得る工程と、該ジルコニアに研摩、ショ
ットピーニング、サンドブラスト、圧縮加工、研削加工
を加えて、菱面体晶相を誘起せしめる工程とからなる。
つまりジルコニアの表面層に菱面体晶相のジルコニアが
生成するため、該表面層には、圧縮の残留応力が発生
し、該ジルコニアに引張の機械的荷重が作用しても、表
面に容易にクラツクを発生しない性質を保有せしめるこ
とができる。

【００３０】したがつて該ジルコニアは、より大きな引
張負荷に耐えることができる。たとえば曲げ強度は１０
〜４０％向上し、靭性値は２〜３倍向上する。さらに該
強化したジルコニアは、その表面に傷がついたとして
も、該傷がこのジルコニアを破損に至らしめるクラツク
に進展する割合が小さいという特徴を有する。また、該
強化したジルコニアは、切欠き感受性が小さいので、そ
の仕上面粗さを小さくする必要がないという特徴をも有
する。

【００３１】従来のジルコニア製のフェルール１は単体
での先端面１ｄの加工段階で研削加工を行うために先端
面１ｄには菱面体晶相を形成させていたが、光ファイバ
３を接着剤４で固定後先端面１ｄをジルコニアと光ファ
イバ４の先端面１ｄをともに研磨しあげする際に、折角
フェルール１単体の加工時に生じた菱面体晶相を取り除
いてしまい、その結果光ファイバ固定具１０を高温高湿
環境に暴露した際に、表面荒れが生じるという熱劣化問
題を生じている。また、光コネクタとして当接させた状
態で高温高湿環境に暴露しておくと、当接した部分が塑
性変形してしまい球面の大きさが大きくなってしまうと
おいう平坦化現象が生じるという熱劣化問題が発生して
しまっている。

【００３２】これは、研磨加工時に光ファイバ先端面の
加工変質層が生じ、該加工変質層の屈折率が高いため
に、光ファイバ３伝播中の光がその高屈折率層により反
射戻り光が生じ、該反射戻り光が光通信システムのノイ
ズとなるために、研磨加工時にＳｉＯ₂ の研磨紙で仕上
げ研磨することにより、高屈折率層である加工変質層を
取り除くことができ、それが、光コネクタでは一般常識
的になっていた。

【００３３】しかし、その最終仕上げ研磨により、ジル
コニアの熱劣化を抑制しうる菱面体晶相までも除去して
いたために、上述のフェルール１の熱劣化問題が発生す
ることとなってしまった。

【００３４】本発明により、フェルール１の表面の熱劣
化現象は菱面体晶相の存在が大きく影響していることを
明らかにし、更にはフェルール１の表面に菱面体晶相を
形成しておいたままの状態で、光ファイバ３の先端面の
加工変質層は取り除くという加工方法をも提案する。

【００３５】ここで、菱面体晶相の存在の確認方法であ
るが、フェルール先端面１ｄのＸ線回折を行い、正方晶
と立方晶のピーク位置が重なっているものであるが、ピ
ークの低角度側がブロード（膨らみを持つ）であること
により菱面体晶相の存在を確認できる（ジルコニアセラ
ミックス誌４号３１項〜４５項参照）。

【００３６】また、残留圧縮応力測定方法はＸ線回折を
採用し、Ｘ線ターゲットにはＣｒを用いて行った。Ｃｒ
では正方晶（２１３）面のピークを用いて、フェルール
先端面１ｄの法線と格子面法線がつくる角度（ψ）を変
え、７点の測定から次の式を用いて求めた。

【００３７】σ＝−｛Ｅｃｏｔθ₀ ／２（１＋ν）｝＊
（δ２θ／δｓｉｎ² ψ） ここで、ＥはＣｒのヤング率で１５５００Ｋｇｆ／ｍｍ
₂ 、νはＣｒのポアッソン比で０．２９、θ₀ は無負荷
状態でのジルコニアの回折角、δ２θ／δｓｉｎ ² ψは
２θ―ｓｉｎ2ψプロット図から求めた傾きをもちい
る。

【００３８】以上より、残留圧縮応力を求めることが出
来る。また、ラマン分光分析にて算出する方法でも同様
な結果を得ることが出来る。

【００３９】次に、本発明の光ファイバ固定具の加工方
法について詳しく説明する。

【００４０】まず、出発原料のＺｒＯ₂ には不純物とし
てＡｌ₂ Ｏ₃ やＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂、あるいはＣａＯ、
Ｎａ₂ Ｏ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 等が含まれているが、この原料を
酸やアルカリ等の薬品で処理したり、あるいは比重差を
利用した重力選鉱等の手法にて精製し純度を高める。そ
して、ＺｒＯ₂ にＹ₂ Ｏ₃ を３〜５モル％添加混合し、
中和共沈または加水分解等の方法により反応・固溶させ
る。

【００４１】次に、得られた原料を押出成形やプレス成
形や射出成形等により所定形状に成形し、必要があれば
切削等を行った後、大気雰囲気中で焼成する。

【００４２】この時に０．５μｍ以下という小さな平均
結晶粒径を得るために、１２００〜１５５０℃という低
温で焼成し、かつ緻密な焼結体としなければならない
が、これは原料の１次粒子径を小さくして、比表面積を
大きくすることで達成することができる。フェルール１
はこの焼結体をさらに研磨、研削を行うことによって得
ることができる。

【００４３】ここで、焼成温度と平均結晶粒径は比例の
関係にあり、焼成温度が高くなるに従い平均結晶粒径も
大きくなる。本発明のジルコニア焼結体においては、焼
成温度１２００゜で平均粒径０．１２μｍ、１３７０゜
で０．２３μｍ、１５５０゜で０．５μｍとなる。

【００４４】次に、上記焼結法により製造したジルコニ
アに、機械加工を施して、該ジルコニアの表面層に菱面
体晶相のジルコニアを誘起せしめる。該機械加工として
は、ショットピーニング、サンドブラスト、静水圧、プ
レス圧等の圧縮加工、ペーパー研摩、ダイヤモンド研
削、切削等の加工を使用できる。

【００４５】上記加工によつて生ずる菱面体晶相の存在
割合および表面からの深さについては、上記機械加工の
量によつて制御することができる。

【００４６】本発明のフェルール１の先端面１ｄの略凸
球面加工方法は、砥石形状転写型と球面創世型の２通り
の方法がある。

【００４７】このうち、砥石形状転写型は図４に示すよ
うに、外周面１１１に曲率半径１０〜２５ｍｍの凹部１
１２を有する円筒状をした砥石１１３を５００〜２００
００ｒｐｍ程度の速度で回転させ、フェルール１を砥石
１１３に対して回転比で１／２〜１／１００の速度で回
転させ、砥石１１３に対して垂直に先端面１ｄを当接さ
せることによりフェルール１の先端面１ｄには砥石１１
３の形状が転写される加工方法である。

【００４８】次に、球面創成型は図５に示すように、球
面用カップ砥石１１５をフェルール１の回転中心に対し
傾斜させて配置し、フェルール１及び球面用カップ砥石
１１５ともに回転させて先端面１ｄに凸球面を形成する
加工方法である。

【００４９】この２方法いずれにおいても、砥石１１
３、１１６の回転機構とフェルール１の回転機構の剛性
が十分であるものを用い、更に加工中に過負荷が生じた
場合に自動的に負荷を逃がす様な、例えばエアスピンド
ルもしくは過負荷自動制御装置等を用いることによっ
て、チッピングを生じることなく略凸球面を形成するこ
とができる。

【００５０】ここで砥石の平均粒径を２μｍ以下である
ことが望ましく、２μｍを越えると貫通孔１ａと先端面
１ｄとの境界部の穴ダレが大きくなり、しかもチッピン
グも生じてくるためである。そして平均粒径２μｍ以下
のダイヤモンド砥石を用いることによって、先端面１ｄ
の面粗さが０．２μｍ以下の鏡面とすることができる。

【００５１】また、研削加工後にショットピーニング等
の圧縮加工を行うことにより菱面体晶相の存在割合や表
面からの深さを増すことができ、熱劣化にはより安定し
たジルコニアを得ることが出来る。

【００５２】たとえば、ショットピーニングの場合には
ショットの材質、形状、寸法、速度等によって制御する
ことが可能である。ショットピーニングは、通常、ばね
鋼等の金属材料に施す方法を、ほとんどそのまま適用す
ることができる。ピーニングが強すぎると、該ジルコニ
アを破壊する恐れがあり、注意する必要がある。

【００５３】通常、使用するショットは、鋼線をその直
径とほぼ等しい長さに切断したカットワイヤショットが
よい。この場合、該カットワイヤショットは、その角が
鋭いため、ジルコニア表面に欠け疵がつきやすい。それ
故、あらかじめ、その角をなめらかにしたのち、ジルコ
ニアに適用するのがよい。また、該カットワイヤショッ
トの硬さを金属材料への適用時より若干軟らかくする
と、該ジルコニアの表面に効率よく加工誘起変態が生じ
る。しかし、該ショットの寿命が短くなる欠点がある。

【００５４】上記カットワイヤショットの直径として
は、０．５〜１．５ｍｍ程度のものが、ショット吹きつ
け速度、すなわち、ショットに持たせる運動量との関係
で都合がよい。通常、ショット打ち出し速度は、３０〜
８０ｍ／Ｓ程度がよい。さらに、使用できるショットと
しては、鋳鋼を水中に落として、固化せしめて製造した
鋳鋼ショットがある。この鋳鋼ショットで実施する場合
は、該ショットの形状が丸みをおびているので、ジルコ
ニアに欠け等が発生しにくい利点がある。

【００５５】次に、フェルール１の表面に菱面体晶相を
形成しておいたままの状態で、光ファイバ３の先端面の
加工変質層は取り除くという加工方法について説明す
る。

【００５６】フェルール１の貫通孔１ｄに光ファイバ３
を接着固定した後、光ファイバ３の先端部のみを研磨仕
上げることが大きな特徴であり、具体的には粗研磨にて
光ファイバがフェルール１の先端面１ｄより突出させて
おき、中研磨及び仕上げ研磨ではその突出した光ファイ
バの部分のみを研磨する方法を行う。光ファイバを突出
させるためには、治具を用いてもよい。

【００５７】更に、フェルール１の表面に菱面体晶相を
形成しておいたままの状態で、光ファイバ３の先端面の
加工変質層は取り除くというもう一つの方法加工方法で
あるが、光ファイバ３とフェルール先端面１ｄを同時に
研磨仕上げして、略球面状の先端面の少なくとも表面に
残留圧縮応力を生じさせる方法がある。

【００５８】具体的には、最終仕上げ研磨に用いる研磨
砥粒として、ジルコニアに対して引き欠き傷のつけうる
ものが望ましい。つまりモース硬度９．５以上の研磨砥
粒である必要があり、具体的にはダイヤモンド製等の研
磨紙を用いることが望ましい。ダイヤモンドにより、ジ
ルコニア表面に引き欠き傷をつけることにより表面に菱
面体晶相を形成できる。また、ダイヤモンド砥粒の粒度
は０．５μｍ以下を用いることが望ましく。０．５μｍ
を超えると光ファイバ表面に加工硬化層を形成すること
になり、反射戻り光が極端に大きくなってしまうという
問題を生じるからである。

【００５９】本発明の光ファイバ固定具１０の後部に固
定されている支持体２の材質はステンレス鋼、銅合金に
ニッケルメッキ仕上げしたもの、真鍮にニッケルメッキ
仕上げしたもの、洋白にニッケルメッキ仕上げしたもの
等の金属製を用いることができる。

【００６０】本発明の光ファイバ固定具はシングルモ−
ド、マルチモード共に適用できる。

【００６１】なお、図２では光ファイバ４同士を接続す
るための光コネクタを示したが、上記フェルール１やス
リーブ２は、レーザダイオードやフォトダイオード等の
光素子と光ファイバを接続する光モジュールに用いるこ
ともできる。

【００６２】また、本発明における光ファイバ固定具１
０は、光ファイバ３同士、又は光ファイバ３と各種光素
子との接続に用いるさまざまな部材に適用することがで
き、上述したフェルール１に限らない。例えば、光ファ
イバ３同士を完全に接続するために用いるスプライサ
や、光モジュールに用いるダミーフェルール等にも適用
することができる。

【００６３】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。

【００６４】ジルコニア製フェルール１を外周部１ｃの
外径２．５００ｍｍ、貫通孔１ａの内径０．１２６ｍ
ｍ、内外径の同芯度１μｍ、長さ１０．５ｍｍの標準Ｓ
Ｃフェルールとして作成し、フェルール１の先端面１ｄ
を図５に示す球面創生方法で形成してシングルモード光
ファイバ３を貫通孔１ａに挿入しエポキシ系の接着剤４
を用いて固定しサンプルを作成した。

【００６５】本発明のフェルール１の先端面１ｄを研磨
しない方法で光ファイバ３の先端面を仕上げ研磨した光
ファイバ固定具１０を本発明の第１実施例とした。次に
本発明である最終仕上げ研磨加工を０．３μｍのダイヤ
モンド製の研磨紙を用いて仕上げ加工した光ファイバ固
定具１０を本発明の第２実施例とした。更に比較例とし
て従来のＳｉＯ₂ 製の研磨紙で最終仕上げした光ファイ
バ固定具１０を従来例としてそれぞれ作成し、Ｃｒター
ゲットを用いたＸ線回折にて残留圧縮応力を測定した。

【００６６】その平均値を表１に示す。

【００６７】

【表１】

【００６８】以上より、従来例では残留圧縮応力が検出
されなかったのに対して、本発明の第１実施例では３８
７ＭＰａ、第２実施例では１３４ＭＰａと本発明では残
留圧縮応力が検出された。

【００６９】次に、そのときの菱面体晶相の存在の確認
をＸ線回折により行い、その結果を図６に示す。

【００７０】図６のａ）が本発明第１実施例であり、
ｂ）が第２実施例、そしてｃ）が従来例である。図中、
ｍ相を単斜晶相、ｒ相を菱面体晶相、立方晶相と正方晶
相をｃ＋ｔ相と表記している。

【００７１】以上より、ｃ）に示す従来例ではｃ＋ｔ相
のピークが高く形状も対称形であるため菱面体晶相の存
在が確認できない。それに対し本発明の第１実施例、第
２実施例共にｃ＋ｔ相のピークが低くしかも低角度側が
ブローであるので菱面体晶相（ｒ相）の存在が確認でき
た。

【００７２】次に各サンプルを５個づつ準備して、各先
端面１ｄの曲率半径を測定しておき、図２に示す様に割
スリーブ５を用いて２個の光ファイバ固定具２同士を接
続しておいた状態で、８０℃の純水中に１４日間浸水し
ておき、取り出した後、再び各サンプルの先端面１ｄの
曲率半径を測定した。

【００７３】試験後の曲率半径から試験前の曲率半径の
値を引いた値を表２に示す。

【００７４】

【表２】

【００７５】以上の結果より、従来例では平均値３．０
８４ｍｍ、ばらつき１．００１であったのに対して、本
発明の第１実施例の光ファイバ固定具１０では平均値
０．９１６ｍｍ、ばらつき０．３６３、本発明の第２実
施例の光ファイバ固定具１０では平均値１．１０８ｍ
ｍ、ばらつき０．２０６と本発明の光ファイバ固定具は
曲率半径の変化量が大幅に小さい結果となった。

【００７６】以上より、少なくとも表面に菱面体晶相を
有することによって、水分の存在する高温雰囲気中での
耐久性に優れた光コネクタ用ジルコニア焼結体を得るこ
とができた。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、水分の存
在する高温雰囲気中での耐久性に優れた光ファイバ固定
具を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバ固定具を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の光ファイバ固定具を用いた光コネクタ
を示す断面図である。

【図３】本発明の菱面体晶相の格子模型を示す図であ
る。

【図４】本発明の光ファイバ固定具に用いるフェルール
の加工方法を示す図である。

【図５】本発明の光ファイバ固定具に用いるフェルール
の加工方法を示す図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明であり、（ｃ）は従来
例の光ファイバ固定具の先端面のＸ線回折図である。

【符号の説明】

１：フェルール １ａ：貫通孔 １ｂ：円錐部 １ｃ：外周部 １ｄ：先端面 １ｅ：面取部 ２：支持体 ３：光ファイバ ４：接着剤 ５：スリーブ ２１：ジルコニウム ２２：酸素 １１１：外周面 １１２：凹部 １１３：砥石 １１５：カップ砥石 １１６：砥石

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に光ファイバを保持するための貫通
   孔を有し、全体として略円筒状をなすジルコニアセラミ
   ック製のフェルールの後端部を、支持体に固定してなる
   光ファイバ固定具であって、前記フェルールの先端面を
   略凸球面状に形成するとともに、該先端面における、前
   記貫通孔の開口周縁部に菱面体晶相を有することを特徴
   とする光ファイバ固定具。
2. 【請求項２】軸方向に光ファイバを保持するための貫通
   孔を有し、全体として略円筒状をなすジルコニアセラミ
   ック製のフェルールの後端部を、支持体に固定してなる
   光ファイバ固定具であって、該先端面における、前記貫
   通孔の開口周縁部に５〜５００ＭＰａの残留圧縮応力を
   有することを特徴とする光ファイバ固定具。
3. 【請求項３】前記開口周縁部が前記フェルールの軸を中
   心とした少なくとも直径２５０μｍの範囲であることを
   特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ固定具。
4. 【請求項４】軸方向に貫通孔を有し、全体として略円筒
   状をなすジルコニアセラミック製のフェルールの後端部
   を、支持体に固定し、前記フェルールの先端面を凸状に
   研削加工した後、前記貫通孔内に光ファイバを接着固定
   して該光ファイバの先端を前記フェルールの先端面から
   先方へ突出させ、前記突出させた光ファイバと前記フェ
   ルールの先端面をダイヤモンドにて研磨仕上げすること
   を特徴とする光ファイバ固定具の加工方法。
5. 【請求項５】軸方向に貫通孔を有し、全体として略円筒
   状をなすジルコニアセラミック製のフェルールの後端部
   を、支持体に固定し、前記フェルールの先端面をダイヤ
   モンドにて凸状に研削加工した後、前記貫通孔内に光フ
   ァイバを接着固定して該光ファイバの先端を前記フェル
   ールの先端面から先方へ突出させ、前記突出させた光フ
   ァイバのみを研磨加工することを特徴とする光ファイバ
   固定具の加工方法。