JP2004021118A - プラスチッククラッド光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】圧着−カット方式のコネクタの取り付け加工の際に、クラッドが傷つきにくく、被覆層の除去が容易でクラッドへの傷を防ぐ。
【解決手段】圧着−カット方式のコネクタの取り付け加工における被覆層除去の際に、裸ファイバ１４のクラッドと被覆層１５との間の摩擦抵抗を低減することにより、被覆層１５を除去する際のクラッド損傷を低減させる。本発明では、被覆層１５の材料に潤滑性を付与する顔料を添加する。例えば、ＥＴＦＥを被覆層１５に用いたプラスチッククラッド光ファイバにおいて、被覆層１５を長手方向に５ｃｍ徐去するための力を２０Ｎ以下とし、被覆層１５の除去後のクラッド表面に傷が付かないようにするためには、カーボン系顔料の量がＥＴＦＥ１００重量部に対し０．５重量部以上添加した被覆材料を用いる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧着−カット方式のコネクタ加工を高精度で簡便に実行できるようにしたプラスチック光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチッククラッド光ファイバ（ＰＣＦ）は、大きいコア径と高いＮＡ（開口数）を有し、光源との接続やファイバ同士の接続特性に優れた特性を有することを特徴とするものである。ＰＣＦは、例えばコアに石英ガラス、クラッドにプラスチックを用いて、この周囲に被覆層用樹脂を被覆することによって作製するもので、中・短距離の高速光データリンク等の光伝送路に用途に用いられている。
【０００３】
こうしたＰＣＦの普及に伴って、ＰＣＦにおける光コネクタの特性の向上が課題となっている。光コネクタを用いた光ファイバの接続には、接着−研磨方式が一般的に採用されている。接着−研磨方式は、フェルールの中に被覆層を除去した光ファイバを挿入し、エポキシ等の接着性材料を用いて固定する。そしてフェルールの先端を光ファイバとともに研磨することによってコネクタを作製している。しかしながら、このような接着−研磨方式は、コネクタ形成のための高度なスキルを要し、生産性も低いという問題がある。
【０００４】
一方、近年、上記の接着−研磨方式のように接着剤を使用しない圧着−カット方式のコネクタが実用化されつつあり、この圧着−カット方式に適したＰＣＦ光ファイバの開発が強く求められている。
【０００５】
図２は、圧着−カット方式の光コネクタについて説明するための図で、図中、１０は単心の光ファイバコード、１１はＰＶＣ外皮、１２はテンションメンバ、１３はカラー、１４はガラスコア及びプラスチッククラッドによりなるファイバ（裸ファイバ）、１５は被覆層、２０はメタルフェルール本体、２１はソフトメタルである。図２に示す光ファイバコード１０は、ファイバ１４に被覆層１５を被覆したＰＣＦの周囲にケブラー（Ｒ）（アラミド繊維）によるテンションメンバ１２とＰＶＣ外皮１１とを形成したものである。
【０００６】
圧着−カット方式のコネクタの作製に際しては、図２に示すように裸ファイバ１４を露出させた光ファイバコード１０の先端部にカラー１３及びメタルフェルール本体２０をセットし、メタルフェルール本体２０のＡ部を専用圧着工具によって圧着する。これにより、ＰＣＦのクラッドがメタルフェルール本体２０内部のソフトメタル２１により締め付けられ固定される。この際に、Ａ’の部分も同時に圧着され、ＰＣＦのテンションメンバ１２とＰＶＣ外皮１１もフェルール本体２０とカラー１３との間で固定される。クラッドに対する締め付け力は、フェルール本体２０とソフトメタル２１の２種類の金属のＳＳ（Ｓｔｒａｉｎ−Ｓｔｒｅｓｓ）特性の差異によって維持される。
【０００７】
次に専用のファイバカッタを用いることにより、Ｂ部において裸ファイバ１４のコアに微細な傷を付け、さらにファイバ長手方向に応力を加えて傷を付けた部分をカットする。カットしたファイバの断面は鏡面状になる。以上の圧着工程と端面のカット工程との２工程によって、従来の接着剤を用いた接着−研磨方式に比してコネクタ接続を簡易に行うことができる。
【０００８】
上記のような圧着−カット方式によるコネクタ接続において、信頼性の高い光コネクタを実現するには、コネクタの構成材料、構造の選択は勿論のこと、光ファイバについては、特にクラッド材の選択が重要である。また、先端のカット断面の良否は、コアガラスに加える傷の深さに依存して決定されるため、傷の深さを高精度に制御するために、クラッドの薄膜化とコア／クラッドの偏心量の低減が重要である。
【０００９】
プラスチッククラッド光ファイバにおいて、マイクロベンドによる伝送損失の増加を抑えるためには光ファイバの被覆層材料を最適化する必要がある。マイクロベンドは、被覆層樹脂材の低温域における収縮が一つの要因となる。例えば、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）は、マイクロベンドによる伝送損失を押さえる被覆層材料として好適に用いられる。ＥＴＦＥを用いたプラスチック光ファイバは、−４０℃においてもマイクロベンドが発生することがない。
【００１０】
しかしながらＥＴＦＥは、他のファイバ被覆層用樹脂であるナイロンやシリコン樹脂に比べて常温での機械的強度が強く、ジャケットリムーバで被覆層を除去する際に、クラッド層近くの深い部分まで刃を入れないと被覆層の除去が難しい。このため、ＥＴＦＥ材料を被覆層に用いた光ファイバケーブルは、クラッドを傷付けやすいという問題がある。
【００１１】
図３は、光ファイバの被覆層を除去するためのジャケットリムーバについて説明するための図で、図３（Ａ）はジャケットリムーバの斜視図、図３（Ｂ）はジャケットリムーバの刃部の拡大正面図である。図３において、１４は裸ファイバ、１５は被覆層、３０はジャケットリムーバの刃である。被覆層除去には図３（Ａ）に示すようなジャケットリムーバを使用する。例えば、図３（Ｂ）に示すような０．３ｍｍの穴径を持つ半円状の刃３０によって、０．２３ｍｍのクラッド径のファイバにＥＴＦＥを被覆した０．５ｍｍのＰＣＦ心線を挟み、その刃を被覆層１５に咬み込ませた後、被覆層１５を引き剥す。これにより、光ファイバから所望の長さの被覆層を除去することができる。
【００１２】
特に圧着−カット方式コネクタを、ＰＣＦに取り付ける加工において、フェルール先端から突出した余分な光ファイバをカットする際には、光ファイバに張力を加える必要がある。このためにフェルールから突出した光ファイバの先端を把持して張力を加える必要があり、その把持しろを確保するために、接着−研磨方式のコネクタの加工時に比べて被覆層の除去長を長くしなければならない。例えば、圧着−カット方式では約４５ｍｍ必要な被覆層除去長は、接着−研磨方式では約３０ｍｍとなる。被覆層除去長が長くなると、ジャケットリムーバを用いて光ファイバに沿って被覆層を引き取り除去する際に、除去すべき被覆層とクラッドとの間の接触面積が大きくなるために、より強い力で被覆層を引き取り除去しなければならず、よりクラッドを傷付けやすくなるという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、圧着−カット方式のコネクタの取り付け加工の際に、クラッドが傷つきにくく、被覆層の除去が容易でクラッドへの傷を防ぐことができ、これにより高品質で簡易なコネクタ加工を行うことができるプラスチッククラッド光ファイバを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラスチッククラッド光ファイバ（ＰＣＦ）は、プラスチッククラッドを有し、該プラスチッククラッドの周囲に被覆層が形成されてなるプラスチッククラッド光ファイバであって、前記被覆層を前記プラスチッククラッドから長手方向に５ｃｍ除去するときに要する応力が２０Ｎ以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のプラスチッククラッド光ファイバは、圧着−カット方式のコネクタの取り付け加工における被覆層除去の際に、クラッドと被覆層との間の密着力を低減させることにより、例えば５ｃｍの被覆層を光ファイバから除去する際に要する引き剥がし力を２０Ｎ以下としたものである。これにより被覆層除去の際のクラッド損傷を著しく低減することができる。
【００１６】
クラッドと被覆層との密着力を低減させるために、被覆層を施す際にクラッドと被覆層とが構造的に密着しないように加工する方法がある。しかしながらこの方法は製造条件に大きく依存するため制御が非常に困難であり、被覆層除去に要する力を安定して２０Ｎ以下に押さえることは難しい。本発明は、構造的に被覆層がクラッドと密着していてもクラッドと被覆層との間の密着力を低減できるようにしたものである。
【００１７】
クラッドと被覆層との密着力を低減させるために、被覆層を形成するための材料に顔料を添加する。このような顔料としては滑性付与に優れるカーボン系顔料が特に好ましい。顔料を添加することにより、滑性を有するカーボン系顔料が界面に分散し、ＥＴＦＥマトリックスとクラッドガラスとの接触面積が減少してクラッドと被覆層との密着力が減少する。また被覆層のクラッド側界面の粗度が大きくなって界面の摩擦抵抗が低減する効果もあると考えられる。
【００１８】
例えば、カーボン系黒色カラーマスターバッチを添加したＥＴＦＥを、石英コアとプラスチッククラッドからなるＰＣＦ素線上に押出被覆することにより、圧着−カット方式のコネクタ加工に好適に適用でき、被覆層除去の際の品質低下を防ぐことができる。
【００１９】
上記のごとくの構成において、長手方向に５ｃｍの被覆層を除去するために必要とする力を２０Ｎ以下とし、被覆層除去後のクラッド表面に傷が付かないようにするためには、ＥＴＦＥ１００重量部に対しカーボン系顔料を０．５重量部以上添加した被覆材料を用いることが好ましい。実際の加工においては、カーボン系顔料を配合したカーボン系黒色カラーマスターバッチを使用して被覆材料を配合することができる。
【００２０】
（実施例及び比較例）
図１は、本発明に係わるプラスチッククラッド光ファイバ（ＰＣＦ）の実施例及び比較例における評価結果を示す図である。まず、石英をコアとし、硬質フッ化アクリレート樹脂をクラッドとするコア径２００μｍ、クラッド径２３０μｍのＰＣＦ素線上に、ＥＴＦＥ１００重量部に対してカーボン系顔料がそれぞれ２０．０，１０．０，５．０，１．０，０．５，０．３重量部となるように黒色カラーマスターバッチを添加した被覆層材料を押出機により押出して外径が０．５ｍｍとなるように被覆成形した。得られたＰＣＦから、ジャケットリムーバを用いて長手方向に５ｃｍの被覆層を除去し、このときの除去に要した力を測定したところ、図１に示すのごとくの値となった。また、被覆層を除去した各サンプルについて、被覆層の除去部分のクラッド表面を顕微鏡にて観察した。
【００２１】
すなわち、カーボン系顔料の添加量が２０．０部（実施例１）のときは、被覆層除去に要した応力は３Ｎ、以下同様に添加量が１０．０部（実施例２）のときは応力が３Ｎ、添加量が５．０部（実施例３）のときは応力が５Ｎ、添加量が１．０部（実施例４）のときは応力が９Ｎ、添加量が０．５部（実施例５）のときは応力が２０Ｎであった。これらの条件においては、クラッドの表面に傷は認められず、良好な被覆層除去がなされた。
【００２２】
一方、カーボン系顔料の添加量が０．３部（比較例１）のときは、被覆層除去に要した応力は２４Ｎであり、この条件ではクラッド表面に傷が認められた。
【００２３】
また上述の実施例と同じＰＣＦ素線上にカラーマスターバッチを添加せずＥＴＦＥのみを押出機により押し出して外径が０．５ｍｍとなるように被覆成形した（比較例２）。得られたＰＣＦから、ジャケットリムーバにより長手方向に５ｃｍの被覆層を除去する際に要した応力は３１Ｎであった。また被覆層除去後のファイバのクラッド表面を顕微鏡にて観察したところ、クラッド表面に傷が認められた。
【００２４】
従って、被覆層を除去した部分のクラッド層の品質を維持するためには、被覆層を引き剥がすときの力を２０Ｎ以下に制御すればよいことが上記実施例及び比較例から確認できる。このときにエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体に対するカーボン系顔料の添加量は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体１００重量部に対して０．５重量部以上とすればよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、圧着−カット方式のコネクタの取り付け加工の際に、クラッドが傷つきにくく、被覆層の除去が容易でクラッドへの傷を防ぐことができ、これにより高品質で簡易なコネクタ加工を行うことができるプラスチッククラッド光ファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係わるプラスチッククラッド光ファイバの実施例及び比較例における評価結果を示す図である。
【図２】圧着−カット方式の光コネクタについて説明するための図である。
【図３】図３は、光ファイバの被覆層を除去するためのジャケットリムーバについて説明するための図である。
【符号の説明】
１０…光ファイバコード、１１…ＰＶＣ外皮、１２…テンションメンバ、１３…カラー、１４…裸ファイバ、１５…被覆層、２０…メタルフェルール本体、２１…ソフトメタル、３０…刃。

Claims (4)

1. プラスチッククラッドを有し、該プラスチッククラッドの周囲に被覆層が形成されてなるプラスチッククラッド光ファイバであって、前記被覆層を前記プラスチッククラッドから長手方向に５ｃｍ除去するときに要する力が２０Ｎ以下であることを特徴とするプラスチッククラッド光ファイバ。
2. 前記被覆層を形成するための材料は、プラスチッククラッドとの密着強度を低減させるための顔料がエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体に分散された樹脂材料であることを特徴とする請求項１に記載のプラスチッククラッド光ファイバ。
3. 前記顔料は、カーボン系顔料であることを特徴とする請求項２に記載のプラスチッククラッド光ファイバ。
4. 前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体に対する前記カーボン系顔料の添加量は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体１００重量部に対して０．５重量部以上であることを特徴とする請求項３に記載のプラスチッククラッド光ファイバ。

Images