JP2004029379A

JP2004029379A - Ferrule for diameter conversion, its manufacture method and fiber stub for diameter conversion using the same

Info

Publication number: JP2004029379A
Application number: JP2002185597A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kobayashi; 小林　善宏
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-01-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set the concentricity of a small-diameter cylinder part 1a and a through-hole 1b, and the concentricity of a large-diameter cylinder part 2a and the through-hole 1b, to stable small values. <P>SOLUTION: In a ferrule for diameter conversion 10, the large-diameter cylinder part 2a is constituted by fixing a cylindrical body 2 on the outer circumference on one end side of a small-diameter ferrule 1 having the through-hole 1b in a longitudinal direction, and the other end side of the ferrule 1 is made to be the small-diameter cylinder part 1a. The cylindrical body 2 is made of crystallized glass, and an adhesive 3 is interposed between the cylindrical body 2 and the ferrule 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信に用いられる径変換用フェルール及びその製造方法および径変換用ファイバスタブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信技術は著しい発展を遂げており、光ファイバ応用の各種装置、機器は、既に多数設置されている。これら、既設の装置に用いられている光コネクタ、光レセプタクルは、φ２．５ｍｍのフェルールを有するＳＣ型の光コネクタが主流であった。
【０００３】
しかしながら、近年、その半分の直径であるφ１．２５ｍｍのフェルールを用いたＭＵ型もしくはＬＣ型光コネクタが登場し、これらを既設の装置に用いられているφ２．５ｍｍのフェルールを有する光コネクタに接続する必要性が生じてきている。
【０００４】
図７は従来の径変換器８０を示し、中心軸を同一とする大径円筒部７０ａと小径円筒部７０ｂからなり、上記中心軸上に沿って光ファイバ７１を一貫内通した径変換用フェルール７０を用いることにより、両端にそれぞれ一端を外嵌した２ヶの割スリーブ７２、７３で直径の異なるフェルールを有するプラグを接続していた（特開平５−８８０４３号公報参照）。
【０００５】
この従来の径変換器８０に用いる径変換用フェルール７０は図８に示すように、単一の部材からなり、貫通孔７０ｃ、片端および他端の各端面７０ｄ、７０ｅ、大径円筒部７０ａ、小径円筒部７０ｂを成形、加工等で形成しなければならなかった。
【０００６】
一般的な加工方法としては、予め貫通孔７０ｃと大径円筒部７０ａを研磨もしくは研削加工にて仕上げておき、図９に示すように大径円筒部７０ａを工作機械のチャック７４に挟み、貫通孔７０ｃの他端側に先端が円錐形状の心金７５で押さえて、チャック７４を高速回転させてダイヤモンド砥石７６を図上で左右方向へ交互に移動させながら図上で下方向へ切り込みをかけて、大径円筒部７０ａを削り小径円筒部７０ｂを形成していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、径変換用フェルール７０に要求される寸法精度は貫通孔７０ｃと大径円筒部７０ａ外周との同芯度および貫通孔７０ｃと小径円筒部７０ｂ外周との同芯度は共に１μｍ以内でなければならなかった。
【０００８】
この理由は、両端面において、接続すべき一端のコネクタに用いられている大径のフェルールと径変換用フェルール７０および、該径変換用フェルール７０と他端のコネクタに用いられている小径フェルールとの位置ずれが生じ、その結果接続損失を増大させる原因となるからである。
【０００９】
また、従来の図９に示す加工方法では、心金７５で貫通孔７０ｃの他端側を押さえて、径変換用フェルール７０が振れるのを防いでいるが、貫通孔７０ｃを仕上る際の加工時に端面と貫通孔７０ｃとの境界部に曲面が形成されたり、欠けが発生するため、貫通孔７０ｃの真の中心位置を押さえることが出来ず、その結果、加工した小径円筒部７０ｂと貫通孔７０ｃとの同芯度が安定して１μｍに収まらず、加工したものの中から同芯度が１μｍ以内のもののみを選別して、径変換器８０に用いていた。その為、径変換用フェルール７０のコストが膨大になってしまうという課題を有していた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて本発明の径変換用フェルールは、長手方向に貫通孔を有する小径フェルールの一方端側の外周に円筒体を固定して大径円筒部とし、他方端側を小径円筒部としたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の径変換用フェルールは、上記円筒体が結晶化ガラスからなることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、本発明の径変換用フェルールは、上記円筒体が接着層を介して固定されたことを特徴とするものである。
【００１３】
またさらに、本発明の径変換用フェルールの製造方法は、上記小径フェルールの外周面を仕上げ加工した後、一方端側の外周に内周面を仕上げ加工した円筒体を接着剤を介して上記小径フェルールの外周に取着してなることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の径変換用ファイバスタブは、上記径変換用フェルールの貫通孔に光ファイバを挿通保持したことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の径変換用フェルールによれば、小径フェルールの一方端側の外周に円筒体を固定して大径円筒部とし、他方端側を小径円筒部としたことから、小径円筒部と貫通孔の同芯度及び大径円筒部と貫通孔の同芯度を安定した小さな値にすることができる。
【００１６】
また、本発明の径変換用フェルールによれば、上記円筒体が結晶化ガラスからなることから、割スリーブに挿入した場合においても磨耗の少ない径変換用フェルールの大径部が得られる。
【００１７】
さらに、本発明の径変換用フェルールによれば、上記円筒体が接着層を介して固定されたことから、円筒体が小径フェルールの外周に自動調芯されて、同芯度がよく、しかも製造しやすく安価な径変換用フェルールが得られる。
【００１８】
また、本発明の径変換用ファイバスタブによれば、上記径変換用フェルールの貫通孔に光ファイバを挿通保持したことから、製造がしやすくしかも安価な同芯度の良好な径変換用ファイバスタブが得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の径変換用フェルールの一実施形態を示す断面図である。
【００２１】
本発明の径変換用フェルール１０は、長手方向に貫通孔１ｂを有し一方端１ｅに大径円筒部２ａと他方端１ｆに小径円筒部１ａを有し、小径フェルール１が長手方向の全長にわたり配置され、該小径フェルール１の一方端１ｅ側に円筒体２が接着剤３を介して固定されて大径円筒部２ａが形成され、他方端１ｆ側は小径フェルール１からなる小径円筒部を形成してなる。
【００２２】
なお、円筒体２の一方端１ｅ側端面からは小径フェルール１の端面１ｃおよび一部外周面が突出している形状で示しているが、特に突出している必要はなく、円筒体２の一方端１ｅ側端面と小径フェルール１の端面１ｃが連続した平面もしくは曲面となっていてもよい。
【００２３】
以降、本発明の径変換フェルール１０の一方端１ｅ側とは大径円筒部１ａ側を示し、他方端１ｆ側とは小径円筒部１ｂ側を示すこととして説明する。
【００２４】
上記小径フェルール１は、樹脂、金属、セラミック、ガラスいずれでも用いることが出来るが、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、ＺｒＯ_２を主成分とし、安定化剤としてＹ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ_２、Ｄｙ_２Ｏ_３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。また、この様なジルコニアセラミックス製の小径フェルール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。
【００２５】
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％以下であることが好ましい。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。
【００２６】
上記小径フェルール１の一方端１ｅの外周には円筒体２が固定されており、大径円筒部２ａを形成している。
【００２７】
上記円筒体２は、結晶化ガラス、ほう珪酸ガラス等のガラス及びジルコニア、アルミナ等のセラミックス、ニッケル合金、ステンレス、銅合金等の金属等様々なものを用いることができるが、結晶化ガラスを用いることが特に好ましい。
【００２８】
上記円筒体２を形成する結晶化ガラスとして、例えばＳｉＯ_２を６０〜７０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１６〜２５重量％、Ｌｉ_２Ｏを１．５〜３重量％、ＭｇＯを０．５〜２．５重量％、ＴｉＯ_２を１．３〜４．５重量％、ＺｒＯ_２を０．５〜３重量％、ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２を２〜６．５重量％、Ｋ_２Ｏを１〜５．５重量％、ＺｎＯを０〜７重量％、ＢａＯを０〜３重量％含有してなり、平均粒径が２μｍ以下のβ−スポジュメン固溶体又はβ−石英固溶体を３０〜７０体積％析出してなり、かつ曲げ強度が２００ＭＰａ以上の範囲にある結晶化ガラスを用いることがより好ましい。
【００２９】
上記結晶化ガラスの組成を上記の範囲にした場合、ＳｉＯ_２は、ガラスの主たる構成成分であるとともに結晶成分でもあり、その含有率は６０〜７０重量％、好ましくは６２．３〜６７．５重量％である。ＳｉＯ_２が６０重量％より少ないと結晶が粗大化し、７０重量％より多いとガラス溶融時の融液の粘性が高くなり、不均質なガラスになってしまう。
【００３０】
Ａ１_２Ｏ_３も同様に結晶を構成する成分であり、その含有率は１６〜２５重量％、好ましくは１７〜２２重量％である。Ａｌ_２Ｏ_３が上記の範囲外であると析出結晶が粗大化し、また２５重量％より多いとガラス溶融時に失透が発生し易くなる。
【００３１】
Ｌｉ_２Ｏも結晶構成成分であり、その含有率は１．５〜３重量％、好ましくは２〜２．８重量％である。Ｌｉ_２Ｏの含有量が１．５重量％より少ないと所望の結晶が析出し難くなり、耐磨耗性が著しく低下するとともに機械的強度や熱膨張特性も劣化する。また、３重量％より多いと結晶析出量が７０体積％を越えるために被研磨特性が劣化するとともに、結晶が粗大化する。
【００３２】
ＭｇＯは、ガラスの溶融を促進するとともに結晶を構成する成分であり、その含有量は０．５〜２．５重量％、好ましくは０．５〜２重量％である。ＭｇＯの含有量が０．５重量％より少ないと異種結晶が析出して主結晶量が減少し易くなり、２．５重量％より多くなると結晶析出量が多くなりすぎるとともに結晶が粗大化する。
【００３３】
ＴｉＯ_２は、ガラスを結晶化させる際に核形成剤として働く必須成分であり、含有量は１．３〜４．５重量％、好ましくは１．５〜３．８重量％である。ＴｉＯ_２の含有量が１．３重量％より少ないと均一な構造の結晶化ガラスが得られなくなり、４．５重量％より多いとガラス溶融時に失透が発生する。
【００３４】
ＺｒＯ_２もＴｉＯ_２と同様に核形成剤として働く成分であり、含有量は０．５〜３重量％、好ましくは０．５〜２．５重量％である。ＺｒＯ_２の含有量が０．５重量％より少ないと所望のサイズの結晶を得ることが困難になり、３重量％を越えるとガラス融液が失透しやすくなるとともに、析出結晶が粗大化する。
【００３５】
また、ＴｉＯ_２とＺｒＯ_２の合計量は、２〜６．５重量％、好ましくは２．５〜６重量％の範囲になければならない。これらの成分の合計量が２重量％よりも少ないと核形成が不十分になり、異種結晶が析出し易くなるとともに結晶が粗大化し、６．５重量％よりも多くなるとガラス融液が著しく失透しやすくなる。
【００３６】
Ｋ_２Ｏは、異種結晶の析出を抑制し、また主結晶の量を制御するために用いられ、その含有量は、１〜５．５重量％、好ましくは、１．５〜４．８重量％である。Ｋ_２Ｏの含有量が１重量％よりも少ないと異種結晶が析出して所望の特性が得られなくなったり、結晶量が多くなって被研磨性が劣化する。一方、５．５重量％より多いと結晶量が少なくなって耐磨耗性が著しく低下する。
【００３７】
ＺｎＯは、ガラスの溶融を促進するとともに均一性を高める成分であり、その含有量は０〜７重量％、好ましくは１〜５重量％である。ＺｎＯの含有量が７重量％より多くなると異種結晶が析出して熱膨張係数が大きくなり過ぎる。
【００３８】
ＢａＯもＺｎＯと同様にガラスの溶融を促進するとともに均一性を高める成分であり、その含有量は０〜３重量％、好ましくは０．５〜２．５重量％である。ＢａＯの含有量が３重量％より多くなると異種結晶が析出し易くなる。
【００３９】
上記成分以外にも、ガラス溶融を容易にしたり、得られる結晶化ガラスの熱膨張係数を調整する目的で、ＳｒＯ、ＣａＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＰｂＯから選ばれた成分を合計量で１０重量％まで、結晶量や結晶粒径を調整するためにＰ_２Ｏ_５を５重量％まで添加することができる。また、ガラス溶融時の清澄剤としてＡｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２等を、それぞれ２．５重量％まで、好ましくは、それぞれ１．５重量％まで加えることができる。
【００４０】
また、上記結晶化ガラスの析出結晶量は、３０〜７０体積％、より好ましくは３５〜６０体積％であり、析出結晶量は、熱膨張係数や機的強度にも影響を及ぼすが、特に耐摩耗性、被研磨特性及び成形性に著しい影響を及ぼす。即ち、結晶の析出量が３０体積％未満であると耐摩耗性が不十分になり、割スリーブに繰り返し挿抜を行った場合に円筒体２の外周面に傷が発生し、初期の接続特性を維持できなくなる。これに対し、３０体積％以上の量の結晶が析出している場合には、耐摩耗性は著しく向上し、数百回におよぶ挿抜でも傷が発生しない。
【００４１】
ところが、必要以上に多量の結晶が析出していると被研磨特性や成形性を悪化させることになる。即ち、７０体積％より多くの結晶が析出すると、被研磨速度が石英ガラスに比べて小さくなり、両者の被研磨速度の差を軽滅させるような特殊な研磨方法を必要とするためコスト高になる。さらに、そのように結晶性の強いガラスは成形時に失透を発生し易く、効率の高い生産を行うことができない。
【００４２】
また、上記結晶化ガラスの析出結晶の平均粒径は２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。平均粒径が２μｍ以下であれば、２００ＭＰａ以上の高い曲げ強度が得られるとともに、スリーブ１０として十分な耐摩耗性を有する結晶化ガラスとなる。一方、結晶の平均粒径が２μｍ以下であれば、十分に高い機械的強度を得ることができ、このような要求を満たし得る。しかし、平均粒径が大きくなりすぎると、結晶とガラスマトリックスの熱膨張差によって、両者の界面での熱応力が大きくなり、マイクロクラックが生じて機械的強度が低下する。また平均粒径が大きすぎると耐摩耗性が劣化してしまう。
【００４３】
なお、上記円筒体２を形成する結晶化ガラスの析出結晶量は、ＩＣＰ分析によって、また平均結晶粒径はＳＥＭ写真からの粒径測定によって測定することができる。
【００４４】
また、上記円筒体２の表面に金属酸化物膜を形成することが好ましく、結晶化ガラスと反応して結晶化ガラス表面の結晶化度を高める効果を有する析出結晶成分あるいは核形成成分からなり、例えば、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＯ_２から選択される少なくとも一種で構成されている金属酸化物膜が適しており、適宜組み合わせてもよい。また、金属酸化物膜を結晶化ガラスよりも小さい熱膨張係数を有する金属酸化物で構成すると、熱膨張係数の差によって膜表面に圧縮応力が発生し、さらに抗折強度を向上させることができる点で好ましい。
【００４５】
さらに、上記金属酸化物膜の成分と結晶化ガラスの成分とが反応すると、結晶化ガラス表面の結晶化度が高くなり、耐摩耗性が向上する。すなわち、表面に被覆される金属酸化物膜の成分が、結晶化ガラスの析出結晶成分あるいは、結晶が析出する際の核形成成分と同じである場合、これら金属酸化物膜の成分と結晶化ガラスの成分とが界面で相互拡散を起こす。その相互拡散が起こっている拡散層中では、基材の結晶化ガラスよりも析出結晶成分の濃度が高くなり、あるいは核形成成分の濃度が高くなるため、結晶化度が高くなる。このように結晶化度が高くなると、結晶化ガラスを構成しているガラスマトリックスよりも析出結晶の方が硬度が大きいため円筒体２の耐摩耗性が向上する。
【００４６】
またさらに、上記金属酸化物膜は、酸、アルカリ及び水等から表面を保護することができるため耐薬品性を向上させることができ、圧縮応力の低下あるいは消失することを防ぐものである。すなわち、結晶化ガラスの表面に酸、アルカリ及び水のいずれかが接触すると、結晶化ガラスのガラスマトリックス成分と反応が起こり、ガラスの網目構造が切断されたり、ガラスマトリックス中のアルカリ金属成分等が表面から溶出して結晶化ガラス表面が浸食される。その結果、結晶化ガラス表面近傍のガラスの構造に変化あるいは破壊が起こるため、表面のガラスの構造に支えられていた圧縮応力が緩和あるいは消失し、それに伴って抗折強度は低下する。
【００４７】
また、上記円筒体２は、結晶化ガラスの表面が金属酸化物膜で被覆されているため、酸、アルカリ及び水との反応が起こらず、表面近傍のガラス構造の変化あるいは破壊を防ぐことができるため、圧縮応力の緩和あるいは消失を防ぎ、抗折強度の劣化を抑制することができる。
【００４８】
また、本発明の円筒体２の表面に被覆される金属酸化物膜の膜厚は、０．００５〜２．０μｍであることが好ましい。膜厚が０．００５μｍ未満では、膜厚が薄すぎて、耐摩耗性向上およびキズ防止効果が無くなる。また、膜厚が２．０μｍ以上では金属酸化物膜にクラックが生じて部分的に剥がれが生じるため好ましくない。
【００４９】
円筒体２の表面に金属酸化物膜を形成する方法としては、膜形成液に浸漬するディッピング法、膜形成液を塗布して被成膜物を高速回転させるスピンコート法、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等が使用可能である。
【００５０】
なお、上記金属酸化膜を形成させる前に円筒体２の表面に圧縮応力層を形成しておくことが好ましく、より抗折強度を向上させることができる。一般に、抗折強度は、試料に徐々に曲げ荷重を負荷してゆき、試料の表面に生じた引張応力が破壊強度を超えて破壊が起こる際の応力の値として表わされる。円筒体２の表面に予め圧縮応力層が形成されている場合、円筒体２に破壊が起こる際の曲げ荷重値を圧縮応力層の圧縮応力値とほぼ同程度だけ大きくすることができるので抗折強度が向上する。
【００５１】
上記圧縮応力層は、例えば、溶融塩中でイオン交換処理を行うことにより、結晶化ガラス表面のアルカリイオンをそれより大きなイオンで置換し、冷却することによっても形成される。また、一旦結晶化ガラスをガラス転移点以上の温度に加熱した後、表面と内部とで冷却速度に差が生じるように冷却して表面層の収縮量を内部の収縮量よりも大きくするテンパリング処理により表面の圧縮応力層を形成することも可能である。
【００５２】
上記円筒体２を小径フェルール１に固定する方法としては、小径フェルール１の外周面と円筒体２の内周面に接着剤を介して固定することが好ましい。
【００５３】
この場合、小径フェルール１の外径と円筒体２の内径の差を１μｍ程度以内としておき、間にエポキシ系接着剤を介在させて接着硬化すると、小径フェルール１が円筒体２の内径の中心位置に固定される。つまり小径フェルール１の外周面と円筒体２の内周面との隙間が一様に形成される。
【００５４】
そのために、予め円筒体２の外周面と内周面との同芯度を１μｍ以下としておけば、円筒体２を接着固定後の小径フェルール１の貫通孔１ｂと固定された円筒体２の外周面との同芯度が１μｍ以内に収めることができる。
【００５５】
結晶化ガラスからなる円筒体２の内周に一様な隙間で小径フェルール１の外周面が固定されるメカニズムは現在解析中ではあるが、結晶化ガラスからなるフェルールに光ファイバを固定した際に光ファイバが一様な隙間でフェルール貫通孔に固定出来ることは既に２００１年電子情報通信学会ソサイエティ大会、Ｃ−３−１２７で報告されており、それによると結晶化ガラスの内周面の面の凹凸と隙間間隔と接着剤の硬化時の膨張のバランスがうまくかみ合って円筒体２の内周面の中心位置に光ファイバが自動調芯固定されることとなっており本発明の径変換用フェルール１０についても、全く同様の効果を得ることができた。
【００５６】
また、上記接着剤３は主剤と硬化剤からなる二液性のエポキシ接着剤を用いることが好ましく、接着剤３は安価でしかも、扱いやすく、安全なことと、光ファイバとフェルールの貫通孔を接着剤を用いて固定することが一般的な方法であることから、光部品としての耐環境性の信頼性が高いからである。また、紫外線硬化型の接着剤を用いることでも同等の効果を奏することができる。
【００５７】
次に、本発明の径変換用フェルール１０の大径円筒側の端面の様々な実施形態を図２を用いて説明する。
【００５８】
図２（ａ）は円筒体２の端面からフェルールの凸球面をした端面１ｃのみが突出しており、図２（ｂ）は円筒体２の端面１ｃとＣ面部１ｄが突出している。又図２（ｃ）〜（ｅ）は端面１ｃが平面、斜め平面、斜め球面となっている。ここで図２（ｂ）は角部にＣ面部１ｄを有しているものの、図２（ａ）、（ｃ）〜（ｅ）においても角部にＣ面部１ｄを有した形状でも同一の効果を有する。
【００５９】
また、径変換用フェルール１０の小径円筒側の端面の様々な実施形態を図３を用いて説明する。
【００６０】
図３（ａ）〜（ｃ）は他端の端面形状がそれぞれ平面、斜め平面、斜め球面となっており、いずれの形状であっても本発明の効果を奏することができる。
【００６１】
また、いずれにおいても角部にＣ面部１ｄを有した形状としているが、本発明においてＣ面部１ｄがない場合においても本発明の効果を奏することができる。
【００６２】
このような径変換用フェルール１０は、その貫通孔１ｂに光ファイバを挿通保持することにより径変換用ファイバスタブとして好適に用いることができる。
【００６３】
この径変換用ファイバスタブは、例えば図４（ａ）、（ｂ）の製造方法を示すフローチャートのように製造され、第１の製造方法として図４（ａ）に示すように先ず長手方向に貫通孔１ｂを有する小径フェルール１の一方端１ｅ側の外周に結晶化ガラス等からなる円筒体２を接着剤３を介在させて固定した径変換用フェルール１の貫通孔１ｂに光ファイバを挿入固定し、両端側を光ファイバとともに研磨仕上げする。
【００６４】
また、第２の製造方法として図４（ｂ）に示すように、小径フェルール１の貫通孔１ｂに光ファイバを先に接着固定し、両端側を研磨仕上げした後、一方端側の外周に円筒体を接着剤によって固定することによって得ることができる。
【００６５】
上述の両方法ともに、小径フェルール１は、成形、焼成、引き抜き等で円筒状の母材を得て、貫通孔１ｂを仕上げたあと、両端のＣ面部１ｄを加工し、外周面を所定の寸法精度及び面粗さになるように仕上げる。このとき外周面の表面粗さは算術平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ以下に仕上げ、外径の寸法公差は１μｍ以内、貫通孔１ｂと外径との同芯度は１μｍ以下にしておくことが好ましい。
【００６６】
このようにして得られた径変換用ファイバスタブは、種々の光部品として好適に用いることができ、例えば図５に示す径変換器３０の断面図のように小径側コネクタハウジング３４と大径側コネクタハウジング３５の内部に、中心軸を同一とする大径円筒部２ａと細径円筒部１ａを有した径変換用フェルール１０に、上記中心軸上に沿って光ファイバ３１を一貫内通したファイバスタブを有しており、該ファイバスタブの両端にそれぞれ割スリーブ３２、３３を外嵌してなり、直径の異なるフェルールを有するプラグを本発明の径変換器３０に接続することができる。
【００６７】
ここでは、径変換器を両端面からプラグを挿入して連結させる径変換アダプタとして表しているが、一方の端面からフェルールが突出した径変換プラグとすることでも同一の効果を奏することができる。
【００６８】
また、図６は光レセプタクル４０の断面図を示し、ハウジング４３、４４の内部に、中心軸を同一とする大径円筒部２ａと小径円筒部１ａを有した径変換用フェルール１０に、上記中心軸上に沿って光ファイバ４１を一貫内通したファイバスタブを有しており、大径円筒部２ａの外周にスリーブ４２を取り付けてなり、上記径変換用フェルール１０を光レセプタクル４０に適用することにより、φ１．２５ｍｍのフェルールを用いた光コネクタでもφ２．５ｍｍのフェルールを用いた光コネクタでもハウジング４３は及び小径フェルール１は共通部品とできるため、光コネクタにおけるフェルールの外径の如何を問わず予め準備することができる。
【００６９】
なお、上述の実施形態において、石英ガラスよりなる光ファイバを用いたシングルモードの規格で説明してきたが、これに限定されることはなく、寸法精度の悪いマルチモードに使用することができ、更にはプラスチックファイバにも適用することができる。
【００７０】
【実施例】
ここで、以下に示す方法で実験を行った。
【００７１】
図１に示す本発明の径変換用フェルール１０と、比較例として図８に示す従来径変換用フェルール７０をそれぞれ２０個作成し、貫通孔１ｃと大径円筒部外周との同芯度と貫通孔１ｃと小径円筒部外周との同芯度を測定した。
【００７２】
本発明の径変換用フェルール１０は、予めジルコニアにて小径フェルール１を貫通孔１ｃ、小径円筒部１ａ、Ｃ面部１ｄを仕上げておき、結晶化ガラス製の円筒体２を接着剤３を用いて固定た。その際、小径フェルール１の外形を１．２４９〜１．２５０ｍｍとして、接着固定する円筒体２の内径を１μｍ以内となるように組み合わせした。
【００７３】
また、比較例として、予めジルコニアにて貫通孔７０ｃと大径円筒部７０ａを研磨もしくは研削加工にて仕上げておき、図９に示すように大径円筒部７０ａを工作機械のチャック７４に挟み、貫通孔７０ｃの他端側に先端が円錐形状の心金７５で押さえて、チャック７４を高速回転させてダイヤモンド砥石７６を図上で左右方向へ交互に移動させながら図上で下方向へ切り込みをかけて、大径円筒部７０ａを削り小径円筒部７０ｂを形成した。
【００７４】
共に、大径円筒部の外径がφ２．５ｍｍ、小径円筒部の外径をφ１．２５ｍｍとして、全長１７ｍｍとし、仕上げ面は平均算術表面粗さがＲａ０．０５μｍになるようにした。
【００７５】
そして、各試料の大径円筒部の外周と貫通孔の同芯度、小径円筒部と貫通孔の同芯度をそれぞれ測定した。
【００７６】
大径円筒部をＶ溝上で回転させて貫通孔の輪郭の振れを測定し大径円筒部の同心度とし、次に、小径円筒部をＶ溝上で回転させて貫通孔の輪郭の振れを測定し小径円筒部の同心度とした。
【００７７】
その結果を表１に示す。
【００７８】
なお、表中の同芯度値は大径円筒部の同芯度と小径円筒部の同芯度のうち、大きい値を記した。
【００７９】
【表１】

【００８０】
表１より、従来の径変換用フェルール７０は１μｍを超えたサンプルが２０個中１２個あったのに対し、本発明の径変換用フェルールで１μｍを超えたものは発生しなかった。また、従来の径変換用フェルールは平均値１．２３μｍ、ばらつき０．５１４であったのに対し、本発明の径変換用フェルールでは平均値０．５９μｍ、ばらつき０．１６３と安定した精度の同芯度が得られた。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の径変換用フェルールによれば、小径フェルールの一方端側の外周に円筒体を固定して大径円筒部とし、他方端側を小径円筒部としたことから、小径円筒部と貫通孔の同芯度及び大径円筒部と貫通孔の同芯度を安定した小さな値にすることができる。
【００８２】
また、本発明の径変換用フェルールによれば、上記円筒体が結晶化ガラスからなることから、割スリーブに挿入した場合においても磨耗の少ない径変換用フェルールの大径部が得られる。
【００８３】
さらに、本発明の径変換用フェルールによれば、上記円筒体が接着層を介して固定されたことから、円筒体が小径フェルールの外周に自動調芯されて、同芯度がよく、しかも製造しやすく安価な径変換用フェルールが得られる。
【００８４】
また、本発明の径変換用ファイバスタブによれば、上記径変換用フェルールの貫通孔に光ファイバを挿通保持したことから、製造がしやすくしかも安価な同芯度の良好な径変換用ファイバスタブが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の径変換用フェルールを示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の径変換用フェルールの一方端側の様々な実施形態を示す部分断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の径変換用フェルールの他方端側の様々な実施形態を示す部分断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明の径変換用ファイバスタブの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の径変換用フェルールを用いた径変換器を示す断面図である。
【図６】本発明の径変換用フェルールを用いた光レセプタクルを示す断面図である。
【図７】従来の径変換器を示す断面図である。
【図８】従来の径変換用フェルールを示す断面図である。
【図９】従来の径変換用フェルールの加工方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　小径フェルール
１ａ　　小径円筒部
１ｂ　　貫通孔
１ｃ　　端面
１ｄ　　Ｃ面部
１ｅ　　一方端
１ｆ　　他方端
２　　　円筒体
２ａ　　大径円筒部
３　　　接着剤
１０　　径変換用フェルール
３０　　径変換器
３１　　光ファイバ
３２　　割スリーブ
３３　　割スリーブ
３４　　ハウジング
３５　　ハウジング
４０　　光レセプタクル
４１　　光ファイバ
４２　　スリーブ
４３　　ハウジング
７０　　径変換用フェルール
７０ａ　大径円筒部
７０ｂ　細径円筒部
７０ｃ　貫通孔
７０ｄ　片端
７０ｅ　他端
７１　　光ファイバ
７２　　割スリーブ
７３　　割スリーブ
７４　　チャック
７５　　心金
７６　　砥石
８０　　径変換器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a diameter conversion ferrule used for optical communication, a method for manufacturing the same, and a diameter conversion fiber stub.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Optical fiber communication technology has been remarkably developed, and various devices and apparatuses for optical fiber application have already been installed. As optical connectors and optical receptacles used in these existing devices, SC type optical connectors having a ferrule of φ2.5 mm were mainly used.
[0003]
However, in recent years, MU-type or LC-type optical connectors using a ferrule having a diameter of 1.25 mm, which is half the diameter, have appeared, and these have been connected to optical connectors having a ferrule of φ2.5 mm used in existing devices. The need to do so has arisen.
[0004]
FIG. 7 shows a conventional diameter converter 80, which comprises a large-diameter cylindrical portion 70a and a small-diameter cylindrical portion 70b having the same central axis, and a diameter-converting ferrule which passes through the optical fiber 71 along the central axis. By using 70, plugs having ferrules having different diameters are connected by two split sleeves 72 and 73 each having an outer end fitted to each end (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-88043).
[0005]
As shown in FIG. 8, a diameter conversion ferrule 70 used in the conventional diameter converter 80 is formed of a single member, and includes a through hole 70c,

end surfaces

70d and 70e at one end and the other end, a large-diameter cylindrical portion 70a, The small-diameter cylindrical portion 70b had to be formed by molding, processing, or the like.
[0006]
As a general processing method, the through-hole 70c and the large-diameter cylindrical portion 70a are previously finished by polishing or grinding, and the large-diameter cylindrical portion 70a is sandwiched between chucks 74 of a machine tool as shown in FIG. The other end of the hole 70c is pressed with a conical mandrel 75, and the chuck 74 is rotated at high speed to cut the diamond grindstone 76 downward in the figure while alternately moving the diamond grindstone 76 left and right in the figure. Thus, the large-diameter cylindrical portion 70a is cut to form the small-diameter cylindrical portion 70b.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the dimensional accuracy required for the diameter conversion ferrule 70 must be such that the concentricity between the through hole 70c and the outer periphery of the large diameter cylindrical portion 70a and the concentricity between the through hole 70c and the outer periphery of the small diameter cylindrical portion 70b are both within 1 μm. I had to.
[0008]
The reason for this is that, at both end surfaces, a large-diameter ferrule and a diameter conversion ferrule 70 used for a connector at one end to be connected, and a small-diameter ferrule used for the diameter conversion ferrule 70 and the connector at the other end. Is caused, resulting in an increase in connection loss.
[0009]
In the conventional processing method shown in FIG. 9, the other end of the through hole 70c is pressed by the mandrel 75 to prevent the diameter conversion ferrule 70 from swinging. Since a curved surface is formed at the boundary between the end face and the through-hole 70c or a chip is generated, the true center position of the through-hole 70c cannot be suppressed. As a result, the processed small-diameter cylindrical portion 70b and the through-hole 70c The concentricity of と was not within 1 μm stably, and only those having a concentricity of less than 1 μm were selected from the processed ones and used for the diameter converter 80. Therefore, there is a problem that the cost of the diameter conversion ferrule 70 becomes enormous.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problems, the diameter conversion ferrule of the present invention is a small diameter ferrule having a through hole in the longitudinal direction, a cylindrical body is fixed to the outer periphery at one end side to form a large diameter cylindrical portion, and the other end side is a small diameter cylindrical portion. It is characterized by having done.
[0011]
The ferrule for diameter conversion of the present invention is characterized in that the cylindrical body is made of crystallized glass.
[0012]
Furthermore, the diameter conversion ferrule of the present invention is characterized in that the cylindrical body is fixed via an adhesive layer.
[0013]
Further, the method for manufacturing a ferrule for diameter conversion according to the present invention is characterized in that after finishing the outer peripheral surface of the small-diameter ferrule, the cylindrical body having the inner peripheral surface finished on the outer periphery at one end side is bonded to the small-diameter ferrule via an adhesive. The ferrule is attached to the outer periphery of the ferrule.
[0014]
Further, the fiber stub for diameter conversion according to the present invention is characterized in that an optical fiber is inserted and held in a through hole of the ferrule for diameter conversion.
[0015]
According to the ferrule for diameter conversion of the present invention, the cylindrical body is fixed to the outer periphery of one end side of the small-diameter ferrule to form a large-diameter cylindrical part, and the other end side is a small-diameter cylindrical part. And the concentricity of the large-diameter cylindrical portion and the through-hole can be set to a stable and small value.
[0016]
According to the ferrule for diameter conversion of the present invention, since the cylindrical body is made of crystallized glass, a large-diameter portion of the ferrule for diameter conversion with little wear can be obtained even when inserted into the split sleeve.
[0017]
Further, according to the ferrule for diameter conversion of the present invention, since the cylindrical body is fixed via the adhesive layer, the cylindrical body is automatically centered on the outer periphery of the small-diameter ferrule, the concentricity is good, and the production is good. A simple and inexpensive ferrule for diameter conversion can be obtained.
[0018]
According to the diameter-converting fiber stub of the present invention, since the optical fiber is inserted and held in the through-hole of the diameter-converting ferrule, it is easy to manufacture and inexpensive and has a good concentricity. Is obtained.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a ferrule for diameter conversion of the present invention.
[0021]
The ferrule 10 for diameter conversion of the present invention has a through hole 1b in the longitudinal direction, a large-diameter cylindrical portion 2a at one end 1e and a small-diameter cylindrical portion 1a at the other end 1f, and the small-diameter ferrule 1 extends over the entire length in the longitudinal direction. The cylindrical body 2 is fixed to the one end 1e side of the small-diameter ferrule 1 via an adhesive 3 to form a large-diameter cylindrical part 2a, and the other end 1f side forms a small-diameter cylindrical part made of the small-diameter ferrule 1. Do it.
[0022]
In addition, although the end surface 1c of the small diameter ferrule 1 and a part of the outer peripheral surface protrude from the end surface on the one end 1e side of the cylindrical body 2, it is not particularly necessary to protrude. The side end surface and the end surface 1c of the small diameter ferrule 1 may be a continuous flat surface or a curved surface.
[0023]
Hereinafter, the one end 1e side of the diameter conversion ferrule 10 of the present invention indicates the large diameter cylindrical portion 1a side, and the other end 1f side indicates the small diameter cylindrical portion 1b side.
[0024]
The small-diameter ferrule 1 can be made of any of resin, metal, ceramic, and glass. In particular, ceramics containing zirconia as a main component are most suitable. Specifically, ZrO ₂ And Y as a stabilizer ₂ O ₃ , MgO, CaO, CeO ₂ , Dy ₂ O ₃ And the like. A partially stabilized zirconia ceramic mainly composed of tetragonal crystals is used. When such a small-diameter ferrule 1 made of zirconia ceramics is manufactured, it is obtained by using the above-mentioned raw material powder, forming into a predetermined shape by extrusion molding, injection molding, press molding or the like, and then firing.
[0025]
This zirconia ceramic preferably has an average crystal grain size of 0.1 μm to 1.0 μm and a porosity of 3% or less. Here, if the crystal grain size exceeds 1.0 μm, the gap between the crystals becomes large and a good outer peripheral surface cannot be obtained, and the grain size is stably adjusted to 0.1 μm or less when pulverizing with a ball mill or the like when mixing the raw materials. It is difficult to perform the treatment, and the diameter is increased to 0.1 μm or more because the diameter of the crystal grows after firing. The porosity represents the percentage of voids contained in the individual ferrule as a percentage. If it exceeds 3%, the porosity deteriorates the outer peripheral surface roughness.
[0026]
A cylindrical body 2 is fixed to the outer periphery of one end 1e of the small-diameter ferrule 1 to form a large-diameter cylindrical portion 2a.
[0027]
Various materials such as glass such as crystallized glass and borosilicate glass, ceramics such as zirconia and alumina, and metals such as nickel alloys, stainless steels and copper alloys can be used for the cylindrical body 2, but crystallized glass is used. Is particularly preferred.
[0028]
As the crystallized glass forming the cylindrical body 2, for example, SiO 2 ₂ From 60 to 70% by weight of Al ₂ O ₃ To 25% by weight of Li ₂ O to 1.5 to 3% by weight, MgO to 0.5 to 2.5% by weight, TiO ₂ From 1.3 to 4.5% by weight of ZrO ₂ 0.5 to 3% by weight of TiO ₂ + ZrO ₂ From 2 to 6.5% by weight, K ₂ A β-spodumene solid solution or a β-quartz solid solution containing 1 to 5.5% by weight of O, 0 to 7% by weight of ZnO, and 0 to 3% by weight of BaO and having an average particle size of 2 μm or less; It is more preferable to use crystallized glass that is precipitated by volume% and has a bending strength of 200 MPa or more.
[0029]
When the composition of the crystallized glass is in the above range, SiO 2 ₂ Is a main component of the glass as well as a crystal component, and its content is 60 to 70% by weight, preferably 62.3 to 67.5% by weight. SiO ₂ If it is less than 60% by weight, the crystals become coarse, and if it is more than 70% by weight, the viscosity of the melt at the time of melting the glass increases, resulting in an inhomogeneous glass.
[0030]
A1 ₂ O ₃ Is also a component constituting the crystal, and its content is 16 to 25% by weight, preferably 17 to 22% by weight. Al ₂ O ₃ Is out of the above range, the precipitated crystals become coarse, and if it exceeds 25% by weight, devitrification tends to occur when the glass is melted.
[0031]
Li ₂ O is also a crystal constituent, and its content is 1.5 to 3% by weight, preferably 2 to 2.8% by weight. Li ₂ If the O content is less than 1.5% by weight, desired crystals are difficult to precipitate, and the abrasion resistance is significantly reduced, and the mechanical strength and the thermal expansion characteristics are also deteriorated. On the other hand, if it is more than 3% by weight, the amount of crystal deposition exceeds 70% by volume, so that the polished characteristics deteriorate and the crystal becomes coarse.
[0032]
MgO is a component that promotes melting of glass and constitutes a crystal, and its content is 0.5 to 2.5% by weight, preferably 0.5 to 2% by weight. If the content of MgO is less than 0.5% by weight, heterogeneous crystals are precipitated and the amount of the main crystal tends to decrease. If the content is more than 2.5% by weight, the amount of precipitated crystals becomes too large and the crystals become coarse.
[0033]
TiO ₂ Is an essential component that acts as a nucleating agent when crystallizing glass, and has a content of 1.3 to 4.5% by weight, preferably 1.5 to 3.8% by weight. TiO ₂ If the content is less than 1.3% by weight, a crystallized glass having a uniform structure cannot be obtained. If the content is more than 4.5% by weight, devitrification occurs when the glass is melted.
[0034]
ZrO ₂ Also TiO ₂ Is a component that functions as a nucleating agent, and has a content of 0.5 to 3% by weight, preferably 0.5 to 2.5% by weight. ZrO ₂ If the content is less than 0.5% by weight, it is difficult to obtain crystals of a desired size, and if it exceeds 3% by weight, the glass melt tends to be devitrified and the precipitated crystals are coarsened.
[0035]
Also, TiO ₂ And ZrO ₂ Should be in the range of 2 to 6.5% by weight, preferably 2.5 to 6% by weight. If the total amount of these components is less than 2% by weight, nucleation becomes insufficient, and heterogeneous crystals are likely to precipitate, and the crystals become coarse. If the total amount exceeds 6.5% by weight, the glass melt is remarkably lost. It becomes easier to see through.
[0036]
K ₂ O is used for suppressing the precipitation of foreign crystals and controlling the amount of the main crystals, and its content is 1 to 5.5% by weight, preferably 1.5 to 4.8% by weight. is there. K ₂ When the content of O is less than 1% by weight, different kinds of crystals are precipitated, and desired characteristics cannot be obtained, or the amount of crystals increases to deteriorate the grindability. On the other hand, if it is more than 5.5% by weight, the amount of crystals is reduced, and the abrasion resistance is significantly reduced.
[0037]
ZnO is a component that promotes melting of glass and enhances uniformity, and its content is 0 to 7% by weight, preferably 1 to 5% by weight. When the content of ZnO is more than 7% by weight, heterogeneous crystals are precipitated and the thermal expansion coefficient becomes too large.
[0038]
BaO, like ZnO, is a component that promotes melting of glass and enhances uniformity, and its content is 0 to 3% by weight, preferably 0.5 to 2.5% by weight. When the content of BaO is more than 3% by weight, heterogeneous crystals tend to precipitate.
[0039]
In addition to the above components, SrO, CaO, and Na are used for the purpose of facilitating glass melting and adjusting the thermal expansion coefficient of the crystallized glass obtained. ₂ O, Bi ₂ O ₃ , B ₂ O ₃ And PbO to adjust the amount of crystals and the grain size to a total amount of up to 10% by weight. ₂ O ₅ Can be added up to 5% by weight. As a fining agent for melting glass, As ₂ O ₃ , Sb ₂ O ₃ , SnO ₂ And the like can be added up to 2.5% by weight, preferably up to 1.5% by weight, respectively.
[0040]
Further, the amount of precipitated crystals of the crystallized glass is 30 to 70% by volume, more preferably 35 to 60% by volume. The amount of precipitated crystals also affects the coefficient of thermal expansion and mechanical strength. It has a significant effect on abrasion, polishing characteristics and formability. That is, if the amount of crystal precipitation is less than 30% by volume, the wear resistance becomes insufficient, and if the split sleeve is repeatedly inserted / extracted, the outer peripheral surface of the cylindrical body 2 is damaged, and the initial connection characteristics are deteriorated. It cannot be maintained. On the other hand, when the crystals are precipitated in an amount of 30% by volume or more, the abrasion resistance is remarkably improved, and no damage occurs even after several hundred insertions and removals.
[0041]
However, if more crystals are deposited than necessary, polishing characteristics and formability will be degraded. That is, when more than 70% by volume of crystals are precipitated, the polishing rate is lower than that of quartz glass, and a special polishing method is needed to reduce the difference in polishing rate between the two. Become. Further, such highly crystalline glass tends to cause devitrification at the time of molding, so that efficient production cannot be performed.
[0042]
The average particle size of the precipitated crystals of the crystallized glass is 2 μm or less, preferably 1 μm or less. When the average particle size is 2 μm or less, crystallized glass having high bending strength of 200 MPa or more and sufficient abrasion resistance as the sleeve 10 can be obtained. On the other hand, if the average grain size of the crystal is 2 μm or less, a sufficiently high mechanical strength can be obtained, and such a requirement can be satisfied. However, if the average particle size is too large, the thermal stress at the interface between the crystal and the glass matrix will increase due to the difference in thermal expansion between the crystal and the glass matrix, causing microcracks and reducing the mechanical strength. If the average particle size is too large, the wear resistance will deteriorate.
[0043]
The amount of precipitated crystals of the crystallized glass forming the cylindrical body 2 can be measured by ICP analysis, and the average crystal grain size can be measured by grain size measurement from an SEM photograph.
[0044]
Further, it is preferable that a metal oxide film is formed on the surface of the cylindrical body 2, and is made of a precipitated crystal component or a nucleation component having an effect of increasing the crystallinity of the crystallized glass surface by reacting with the crystallized glass, For example, ZrO ₂ , SiO ₂ , SnO ₂ , Al ₂ O ₃ And TiO ₂ Suitable is a metal oxide film composed of at least one selected from the group consisting of: Further, when the metal oxide film is composed of a metal oxide having a smaller coefficient of thermal expansion than crystallized glass, a compressive stress is generated on the film surface due to a difference in coefficient of thermal expansion, and the transverse rupture strength can be further improved. It is preferred in that respect.
[0045]
Further, when the components of the metal oxide film react with the components of the crystallized glass, the degree of crystallinity on the surface of the crystallized glass increases, and the wear resistance improves. That is, when the components of the metal oxide film coated on the surface are the same as the precipitated crystal component of the crystallized glass or the nucleation component when the crystals are precipitated, the components of the metal oxide film and the crystallized glass Causes mutual diffusion at the interface. In the diffusion layer in which the interdiffusion occurs, the concentration of the precipitated crystal component or the concentration of the nucleation component is higher than that of the crystallized glass of the base material, so that the degree of crystallinity is high. When the degree of crystallinity is high in this way, the hardness of the precipitated crystal is higher than that of the glass matrix constituting the crystallized glass, so that the wear resistance of the cylindrical body 2 is improved.
[0046]
Furthermore, since the surface of the metal oxide film can be protected from acids, alkalis, water, and the like, chemical resistance can be improved, and reduction or disappearance of compressive stress is prevented. That is, when any one of acid, alkali and water comes into contact with the surface of the crystallized glass, a reaction occurs with the glass matrix component of the crystallized glass, and the network structure of the glass is cut or the alkali metal component in the glass matrix is removed. It elutes from the surface and erodes the crystallized glass surface. As a result, the structure of the glass in the vicinity of the crystallized glass surface changes or breaks, so that the compressive stress supported by the structure of the glass on the surface is relaxed or disappears, and the bending strength decreases accordingly.
[0047]
In addition, since the surface of the crystallized glass is covered with the metal oxide film, the cylindrical body 2 does not react with acids, alkalis, and water, thereby preventing the glass structure near the surface from changing or breaking. Therefore, the relaxation or disappearance of the compressive stress can be prevented, and the deterioration of the bending strength can be suppressed.
[0048]
The thickness of the metal oxide film coated on the surface of the cylindrical body 2 of the present invention is preferably 0.005 to 2.0 μm. When the film thickness is less than 0.005 μm, the film thickness is too thin, and the effect of improving wear resistance and preventing scratches is lost. On the other hand, when the film thickness is 2.0 μm or more, cracks occur in the metal oxide film and partial peeling occurs, which is not preferable.
[0049]
Examples of a method for forming a metal oxide film on the surface of the cylindrical body 2 include a dipping method in which the film is immersed in a film forming solution, a spin coating method in which the film forming solution is applied and the film is rotated at a high speed, a vapor deposition method, and a sputtering method. , CVD and the like can be used.
[0050]
It is preferable that a compressive stress layer is formed on the surface of the cylindrical body 2 before forming the metal oxide film, so that the bending strength can be further improved. Generally, bending strength is gradually applied to a sample, and is expressed as a value of stress when a tensile stress generated on the surface of the sample exceeds a breaking strength and a break occurs. When a compressive stress layer is previously formed on the surface of the cylindrical body 2, the bending load value when the cylindrical body 2 breaks can be increased by about the same as the compressive stress value of the compressive stress layer. Strength is improved.
[0051]
The compressive stress layer is also formed by, for example, performing ion exchange treatment in a molten salt, replacing alkali ions on the surface of the crystallized glass with larger ions, and cooling. In addition, after the crystallized glass is once heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point, it is cooled so that a difference in cooling rate occurs between the surface and the inside, and a tempering treatment is performed so that the shrinkage of the surface layer is larger than the inner shrinkage. It is also possible to form a compressive stress layer on the surface.
[0052]
As a method of fixing the cylindrical body 2 to the small-diameter ferrule 1, it is preferable to fix the outer peripheral surface of the small-diameter ferrule 1 and the inner peripheral surface of the cylindrical body 2 with an adhesive.
[0053]
In this case, the difference between the outer diameter of the small-diameter ferrule 1 and the inner diameter of the cylindrical body 2 is set to about 1 μm or less, and an epoxy-based adhesive is interposed between the small-sized ferrule 1 and the hardening. Fixed to. That is, the gap between the outer peripheral surface of the small diameter ferrule 1 and the inner peripheral surface of the cylindrical body 2 is formed uniformly.
[0054]
Therefore, if the concentricity between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical body 2 is set to 1 μm or less in advance, the outer periphery of the cylindrical body 2 fixed to the through hole 1b of the small-diameter ferrule 1 after the cylindrical body 2 is bonded and fixed. The concentricity with the surface can be kept within 1 μm.
[0055]
The mechanism by which the outer peripheral surface of the small-diameter ferrule 1 is fixed with a uniform gap to the inner periphery of the cylindrical body 2 made of crystallized glass is currently being analyzed, but when the optical fiber is fixed to the ferrule made of crystallized glass. The fact that an optical fiber can be fixed in a ferrule through-hole with a uniform gap has already been reported in the IEICE Society Conference 2001, C-3-127, and according to that, the surface of the inner peripheral surface of crystallized glass was determined. The balance between the unevenness, the gap interval, and the expansion of the adhesive during curing is well engaged, and the optical fiber is automatically aligned and fixed at the center position of the inner peripheral surface of the cylindrical body 2. In the case of No. 10, exactly the same effect was obtained.
[0056]
The adhesive 3 is preferably a two-part epoxy adhesive composed of a main agent and a curing agent. The adhesive 3 is inexpensive, easy to handle, and safe. This is because fixing using an adhesive is a general method, and therefore, the reliability of environmental resistance as an optical component is high. The same effect can be obtained by using an ultraviolet-curable adhesive.
[0057]
Next, various embodiments of the end face on the large-diameter cylinder side of the diameter conversion ferrule 10 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0058]
FIG. 2A shows only the convex end surface 1 c of the ferrule projecting from the end surface of the cylindrical body 2, and FIG. 2B shows the end surface 1 c and the C-plane portion 1 d of the cylindrical body 2 protruding. 2 (c) to 2 (e), the end face 1c is flat, obliquely flat, or obliquely spherical. Here, although FIG. 2B has the C-plane portion 1d at the corner, the same effect can be obtained in FIGS. 2A and 2C to 2E even when the shape has the C-plane portion 1d at the corner. Having.
[0059]
Various embodiments of the end face of the diameter conversion ferrule 10 on the small-diameter cylindrical side will be described with reference to FIG.
[0060]
3 (a) to 3 (c), the end faces of the other end are flat, obliquely flat, and obliquely spherical, respectively, and the effects of the present invention can be obtained regardless of the shape.
[0061]
In each case, the corners have a C-plane portion 1d. However, the present invention can provide the effect of the present invention even when the C-plane portion 1d is not provided.
[0062]
Such a diameter conversion ferrule 10 can be suitably used as a diameter conversion fiber stub by inserting and holding an optical fiber in the through hole 1b.
[0063]
This fiber stub for diameter conversion is manufactured, for example, as shown in the flow chart showing the manufacturing method of FIGS. 4A and 4B, and is first penetrated in the longitudinal direction as shown in FIG. 4A as a first manufacturing method. An optical fiber is inserted and fixed in a through-hole 1b of a diameter-changing ferrule 1 in which a cylindrical body 2 made of crystallized glass or the like is fixed on the outer periphery on one end 1e side of a small-diameter ferrule 1 having a hole 1b with an adhesive 3 interposed therebetween. Then, both ends are polished together with the optical fiber.
[0064]
Further, as a second manufacturing method, as shown in FIG. 4B, an optical fiber is first bonded and fixed to the through-hole 1b of the small-diameter ferrule 1, and both ends are polished and finished. It can be obtained by fixing the body with an adhesive.
[0065]
In both of the above-mentioned methods, the small-diameter ferrule 1 obtains a cylindrical base material by molding, firing, drawing, or the like, finishes the through hole 1b, processes the C surface portions 1d at both ends, and measures the outer peripheral surface to a predetermined size. Finish to achieve accuracy and surface roughness. At this time, the surface roughness of the outer peripheral surface is finished to an arithmetic average roughness (Ra) of 0.1 μm or less, the dimensional tolerance of the outer diameter is 1 μm or less, and the concentricity between the through hole 1b and the outer diameter is 1 μm or less. Is preferred.
[0066]
The fiber stub for diameter conversion obtained in this way can be suitably used as various optical components. For example, as shown in a sectional view of the diameter converter 30 shown in FIG. A fiber in which an optical fiber 31 is passed through a diameter conversion ferrule 10 having a large-diameter cylindrical portion 2a and a small-diameter cylindrical portion 1a having the same central axis inside the connector housing 35 along the central axis. It has a stub, and split

sleeves

32 and 33 are externally fitted to both ends of the fiber stub, respectively, so that plugs having ferrules having different diameters can be connected to the diameter converter 30 of the present invention.
[0067]
Here, the diameter converter is shown as a diameter conversion adapter in which plugs are inserted from both end surfaces and connected, but the same effect can be obtained by using a diameter conversion plug in which a ferrule projects from one end surface.
[0068]
FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical receptacle 40. In the

housings

43 and 44, the diameter conversion ferrule 10 having the large-diameter cylindrical portion 2a and the small-diameter cylindrical portion 1a having the same central axis is provided. It has a fiber stub through which the optical fiber 41 is continuously inserted along the axis, and a sleeve 42 is attached to the outer periphery of the large-diameter cylindrical portion 2a. The above-mentioned diameter conversion ferrule 10 is applied to the optical receptacle 40. As a result, the housing 43 and the small-diameter ferrule 1 can be used as a common part regardless of the outer diameter of the ferrule in the optical connector, regardless of the optical connector using the ferrule of φ1.25 mm or the optical connector using the ferrule of φ2.5 mm. Can be prepared in advance.
[0069]
In the above-described embodiment, the single mode standard using an optical fiber made of quartz glass has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be used for a multimode with poor dimensional accuracy. Can also be applied to plastic fibers.
[0070]
【Example】
Here, an experiment was performed by the following method.
[0071]
1. A diameter conversion ferrule 10 of the present invention shown in FIG. 1 and a conventional diameter conversion ferrule 70 shown in FIG. 8 as a comparative example are respectively prepared, and the concentricity and penetration of the through hole 1c and the outer periphery of the large-diameter cylindrical portion are formed. The concentricity between the hole 1c and the outer periphery of the small-diameter cylindrical portion was measured.
[0072]
In the diameter changing ferrule 10 of the present invention, the small-diameter ferrule 1 is previously finished with the through hole 1c, the small-diameter cylindrical portion 1a, and the C-plane portion 1d with zirconia, and the cylindrical body 2 made of crystallized glass is bonded using the adhesive 3. Fixed. At this time, the outer diameter of the small-diameter ferrule 1 was set to 1.249 to 1.250 mm, and the ferrule 1 was combined so that the inner diameter of the cylindrical body 2 to be bonded and fixed was within 1 μm.
[0073]
As a comparative example, the through-hole 70c and the large-diameter cylindrical portion 70a are previously finished by polishing or grinding with zirconia, and the large-diameter cylindrical portion 70a is sandwiched between chucks 74 of a machine tool as shown in FIG. The other end of the through-hole 70c is pressed by a conical mandrel 75, and the chuck 74 is rotated at high speed to move the diamond grindstone 76 alternately in the left and right direction in the figure, while cutting downward in the figure. The large-diameter cylindrical portion 70a was shaved to form a small-diameter cylindrical portion 70b.
[0074]
In both cases, the outer diameter of the large-diameter cylindrical portion was φ2.5 mm, the outer diameter of the small-diameter cylindrical portion was φ1.25 mm, the total length was 17 mm, and the average arithmetic surface roughness of the finished surface was Ra 0.05 μm.
[0075]
Then, the concentricity of the outer periphery of the large-diameter cylindrical portion and the through-hole and the concentricity of the small-diameter cylindrical portion and the through-hole of each sample were measured.
[0076]
Rotate the large-diameter cylindrical part on the V-groove to measure the run-out of the contour of the through-hole and determine the concentricity of the large-diameter cylindrical part. Then, rotate the small-diameter cylindrical part on the V-groove to measure the run-out of the contour of the through-hole. The concentricity of the small-diameter cylindrical portion was determined.
[0077]
Table 1 shows the results.
[0078]
The concentricity value in the table is a larger value between the concentricity of the large-diameter cylindrical portion and the concentricity of the small-diameter cylindrical portion.
[0079]
[Table 1]

[0080]
From Table 1, it was found that 12 out of 20 samples of the conventional diameter changing ferrule 70 exceeding 1 μm, whereas none of the diameter changing ferrules of the present invention exceeding 1 μm occurred. The conventional ferrule for diameter conversion had an average value of 1.23 μm and a variance of 0.514, while the ferrule for diameter conversion of the present invention had an average value of 0.59 μm and a variance of 0.163. The coreness was obtained.
[0081]
【The invention's effect】
According to the ferrule for diameter conversion of the present invention, the cylindrical body is fixed to the outer periphery of one end side of the small-diameter ferrule to form a large-diameter cylindrical part, and the other end side is a small-diameter cylindrical part. And the concentricity of the large-diameter cylindrical portion and the through-hole can be set to a stable and small value.
[0082]
According to the ferrule for diameter conversion of the present invention, since the cylindrical body is made of crystallized glass, a large-diameter portion of the ferrule for diameter conversion with little wear can be obtained even when inserted into the split sleeve.
[0083]
Further, according to the ferrule for diameter conversion of the present invention, since the cylindrical body is fixed via the adhesive layer, the cylindrical body is automatically centered on the outer periphery of the small-diameter ferrule, the concentricity is good, and the production is good. A simple and inexpensive ferrule for diameter conversion can be obtained.
[0084]
According to the diameter-converting fiber stub of the present invention, since the optical fiber is inserted and held in the through-hole of the diameter-converting ferrule, it is easy to manufacture and inexpensive and has a good concentricity. Is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a diameter conversion ferrule of the present invention.
FIGS. 2A to 2E are partial cross-sectional views showing various embodiments of one end side of a diameter conversion ferrule of the present invention.
FIGS. 3A to 3C are partial cross-sectional views showing various embodiments of the other end side of the diameter conversion ferrule of the present invention.
4 (a) and 4 (b) are flowcharts showing a method for manufacturing a fiber stub for diameter conversion according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a diameter converter using the diameter conversion ferrule of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing an optical receptacle using the ferrule for diameter conversion of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a conventional diameter converter.
FIG. 8 is a sectional view showing a conventional ferrule for diameter conversion.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a conventional method for processing a diameter converting ferrule.
[Explanation of symbols]
1 Small diameter ferrule
1a Small diameter cylindrical part
1b Through hole
1c End face
1d C surface
1e One end
1f The other end
2 cylindrical body
2a Large diameter cylindrical part
3 adhesive
10 Ferrule for diameter conversion
30 diameter converter
31 Optical fiber
32% sleeve
33% sleeve
34 Housing
35 Housing
40 Optical receptacle
41 Optical fiber
42 sleeve
43 Housing
70 Ferrule for diameter conversion
70a Large diameter cylindrical part
70b Small diameter cylindrical part
70c through hole
70d one end
70e other end
71 Optical Fiber
72% sleeve
73 split sleeve
74 chuck
75 Heart
76 Whetstone
80 diameter converter

Claims

A ferrule for diameter conversion, characterized in that a cylindrical body is fixed to the outer periphery of one end side of a small-diameter ferrule having a through hole in a longitudinal direction to form a large-diameter cylindrical part, and the other end side is a small-diameter cylindrical part.

A ferrule for diameter conversion, wherein the cylindrical body is made of crystallized glass.

3. The ferrule for diameter conversion according to claim 1, wherein the cylindrical body is fixed via an adhesive layer.

The method for manufacturing a ferrule for diameter conversion according to claim 1 or 2, wherein after finishing an outer peripheral surface of the small-diameter ferrule, an inner peripheral surface is finished on an outer periphery on one end side of the small-diameter ferrule. Characterized in that the ferrule is attached via an adhesive.

3. A fiber stub for diameter conversion, wherein an optical fiber is inserted into and held in a through hole of the ferrule for diameter conversion according to claim 1.