JP2004233591A

JP2004233591A - 光フェルールとその製造方法およびこれを用いた光ファイバ固定具

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Publication number: JP2004233591A
Application number: JP2003021182A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kobayashi; 善宏小林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】安価でしかもセラミックス製と同等の性能を有する樹脂を主体とした光フェルール１０を得る。
【解決手段】軸中心部に光ファイバを収納するための貫通孔を有し、先端に面取部を有する光フェルールにおいて、前記光フェルールは、樹脂製のフェルールボディーと該フェルールボディーの外周部の少なくとも一部に被着された硬質の外周パイプとからなり、該外周パイプの少なくとも一部が前記面取部の面内に露出させることにより、光フェルール１０を割スリーブへの繰返脱着時に、面取部１ｈが磨耗することがなくなり、挿入性が劣化することを防止できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信などに使用される、光ファイバを相互に接続する光ファイバ固定具およびこれに用いる光フェルールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信システムにおける装置の切替え、送受信ポートの取り外し、装置の調整、測定などの脱着自在な光接続が必要な箇所には、光ファイバを保持した一対の光ファイバ固定具のフェルール先端同士を当接させて連結保持することにより、光ファイバ同士を光学的に接続する光ファイバコネクタが使用されている。
【０００３】
この光ファイバコネクタに使用される、従来最も一般的に多用されている光フェルールは、図６に示すように細孔５３ａを有したジルコニア、アルミナなどのセラミックス製のキャピラリ５３をステンレスなどの略円筒形状のフェルールボディー５４に圧入、はめ込み、接着などをして組立てた光フェルール５０を使用することが一般的であった。
【０００４】
従来の一般的に多用されてきた図６に示す光フェルール５０では、光ファイバを接着固定した後の先端面５３ｂを光ファイバと共に研磨仕上げを行った後の、光ファイバコネクタとしての特性は良好でしかも、環境試験などにおいても非常に安定した性能を示している。しかしながら、キャピラリ５３をセラミックス製としているために、安価にならず、低価格化を要求されている光ファイバコネクタの中での低価格化を阻害する大きな要因となっている。
【０００５】
そこで、樹脂成型により光フェルールを安価に形成する試みがなされてきた。しかしながら、単にセラミックスを樹脂に置き換えただけでは、材料の剛性が低く耐摩耗性、耐環境性が低い、などの理由から、光フェルールに必要とされる特性を備えることができなかった。
【０００６】
これに対して、樹脂材料を工夫し、できる限り必要な特性に近づけようとする試みがなされている。例えば、特許文献１では、図７に示すような、光ファイバを固定するための細孔５１ａ、接続に関わる外周部５１ｂ、光ファイバ芯線部を保持固定するための芯線ガイド孔５１ｃなどが一体に形成されている光フェルール６０において、光フェルール６０の材質として、液晶ポリマーを採用し、その材質を工夫して特性を改善したものが提案されている。
【０００７】
その他、樹脂の剛性の低さを別の材料を用いて補強する試みもなされている。例えば、特許文献２では、図８に示すように、軸心に細孔５１ａを設け、フランジ部５１ｄを有する樹脂製の光フェルール７０の本体と、その外周部５１ｂに被着した硬質材製の外周パイプ５２を備えた構成を提案している。これは、樹脂製のフェルール本体の周囲を硬質材のパイプで覆うことにより、フェルール本体を補強し、剛性を高めることを狙っている。
【０００８】
〔特許文献１〕特開平１０−２９３２３２号公報（段落００１４）
〔特許文献２〕特開２００１−９６５７０号公報（段落００１３〜００１７）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、図７に示す特許文献１の樹脂製の光フェルールでは、液晶ポリマーの改良品を用いることによって特性の改善を試みている。しかしながら、光フェルール６０の本体自体が樹脂より形成されているため、先端面５１ｅの研磨加工のため、外周部５１ｂを研磨治具に固定すると必ず変形する。そのため、研磨後の先端面５１ｅの略凸球面の曲率中心が軸心から大きくずれ、反射による挿入損失を増大させる原因となっていた。
【００１０】
また、光ファイバを接着固定した後の先端面５１ｅを光ファイバと共に研磨仕上げを行った時に、樹脂材料の方が光ファイバよりも柔らかいため、光ファイバの研磨量と樹脂材料の研磨量が異なり、先端面５１ｅと光ファイバの先端の高さの差が５０ｎｍを超える。そのため、光ファイバコネクタとして２個の光フェルールを接続させた際に光ファイバ間に隙間が生じ、反射による挿入損失が増大するという問題を生じている。
【００１１】
さらに、光コネクタとして割スリーブへ頻繁に繰り返して脱着する必要があるが、フェルールが樹脂の場合、脱着を繰り返すうちに面取部５１ｈが磨耗してしまい、挿入性が悪くなっていくという問題もあった。
【００１２】
また、図８に示す特許文献２のケースでは、外周部５１ｂに高硬度の外周パイプ５２を設置しているが、光部品の用途では、該外周パイプ５２を超精密に外径寸法、内径寸法、同芯度を加工する必要があり、そのために、外周パイプ５２の加工コストが増加するという問題を生じている。
【００１３】
さらに、特許文献２の光フェルール７０でも割スリーブへの繰返脱着時に、樹脂製の面取部５１ｈが磨耗してしまい、挿入性が悪くなっていくという問題が避けられなかった。
【００１４】
このように、低価格化を図って樹脂製の光フェルールが提案されてきたが、一般的に使われているセラミック製の光フェルールの特性に及ぶものがなく、樹脂を使った光フェルールは市場に投入されていなかった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて本発明の光フェルールは、軸中心部に光ファイバを収納するための貫通孔を有し、先端に面取部を有する光フェルールにおいて、前記光フェルールは、樹脂製のフェルールボディーと該フェルールボディーの外周部の少なくとも一部に被着された硬質の外周パイプとからなり、該外周パイプの少なくとも一部が前記面取部の面内に露出していることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の光フェルールは、前記外周パイプの端面の少なくとも一部が斜めに加工され、前記面取部の少なくとも一部を形成していることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の光フェルールは、前記外周パイプの外周面と前記外周パイプの端面の境界部にＲ面が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
そして、本発明の光フェルールは、前記外周パイプを結晶化ガラスにより形成したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の光フェルールは、前記貫通孔は、光ファイバの芯線を保持する細孔部と光ファイバの被覆部を保持する芯線ガイド部と、前記芯線ガイド部から前記細孔部を結ぶテーパ孔部よりなり、前記フェルールボディー内部に一体形成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の光フェルールの製造方法は、あらかじめ必要な精度に加工した前記外周パイプを金型にあわせて固定し、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により前記フェルールボディーと前記外周パイプとを一体に形成することを特徴とする。
【００２１】
そして、本発明の光ファイバ固定具は、本発明の光フェルールに光ファイバを接着固定し先端面を研磨仕上げしたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１（ａ）は本発明の実施形態を示す光フェルールの断面図である。軸中心部に光ファイバを収納するための細孔１ａを有し、先端に面取部１ｈを有する光フェルール１０において、前記光フェルール１０は、樹脂製のフェルールボディー１と該フェルールボディー１の外周部１ｂの少なくとも一部に被着された硬質材からなる外周パイプ２とからなり、該外周パイプ２の端面が斜めに加工され、光フェルール１０の面取部１ｈの一部を形成している。
【００２４】
ここで、外周パイプ２の寸法精度をあらかじめ必要な精度に加工しておくことにより、光フェルール１０は必要な精度を保ったまま、硬質材からなる外周パイプ２の耐摩耗性、剛性を具備することとなり、安価な樹脂製のフェルールボディー１を用いても十分な機械的特性を有する光フェルールを得ることが可能となる。
【００２５】
また、外周パイプ２の端面を斜めに加工して、光フェルール１０の面取部１ｈの一部を形成したことにより、光フェルール１０を割スリーブに繰り返して、脱着させる時に、面取部１ｈが磨耗することがなくなり、挿入性が良好に保たれる効果が得られる。
【００２６】
さらに、外周パイプ２の外周面と外周パイプ２の端面の境界部にＲ面１ｉを形成しておくことが望ましい。これにより、光フェルール１０を外部の割スリーブへ脱着させる時に、スムースに嵌装させることができ、挿入性が向上するからである。
【００２７】
Ｒ面１ｉは、例えば、ダイヤモンド研磨フィルムを用いて研磨加工し、最終仕上げにシリカ研磨フィルムを用いて研磨することにより形成することができる。
【００２８】
なお、形成するＲの半径は７μｍ〜３０μｍの範囲とすることが望ましい。Ｒ面の半径が７μｍ以下の時は光ファイバコネクタとして２個の光フェルールを接続させた際にＲ面１ｉにかかる応力により細孔１ａと光ファイバ１１との間に接着剥離を生じるという問題があり、３０μｍ以上のときは光ファイバコネクタとして２個の光フェルールを接続させた際に、先端面１ｅが十分に弾性変形できなくなり光ファイバ間に隙間が生じて反射損失が増大するという問題が生ずるからである。
【００２９】
また、本発明の光フェルールは、前記貫通孔は、光ファイバの芯線を保持する細孔１ａと光ファイバの被覆部を保持する芯線ガイド孔１ｃと、芯線ガイド部から細孔１ａを結ぶテーパ孔１ｆよりなり、これらがフェルールボディー１内部に一体形成されている。フェルールボディー１は安価な樹脂製であり、しかもインサート射出成形によって、貫通孔内部の構造を全て一体的に形成することができるため、本発明の光フェルール１０は製造コストを大幅に低減できる。
【００３０】
そして、本発明の光フェルール１０は、外周パイプ２を結晶化ガラスにより形成したことを特徴とする。結晶化ガラスは、析出結晶とガラスマトリックスとの界面におけるクラックの屈曲や分岐などによってエネルギーが吸収されるため、従来の非晶質ガラス材料に比べて、高い機械的特性を有している。しかも、従来の非晶質ガラス材料と同様に量産に適した優れた成形性を有している。これらの理由により、本発明の外周パイプ２を形成する材料として、結晶化ガラスが最適である。
【００３１】
ここで、本発明の外周パイプ２に用いる結晶化ガラスは、公知の様々な材質のものを用いることができるが、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％の組成を有し、しかも平均粒径が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からなることが望ましい。
【００３２】
さらに、使用する結晶化ガラスの析出結晶量は３０〜７０体積％、好ましくは３５〜６０体積％とすることが望ましい。析出結晶量は、熱膨張係数や機械的強度にも影響を及ぼすが、特に耐摩耗性、被研磨特性および成形性に著しい影響を及ぼす。すなわち、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、数百回におよぶ割スリーブへの抜き差しを行っても外周面に傷が発生しない。
【００３３】
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。すなわち、７０体積％より多くの結晶が析出すると、結晶性が強くなり、そのために色むらが発生し易く、効率の高い生産を行うことができない。
【００３４】
結晶化ガラスの析出結晶量は、結晶化の温度および時間の条件を調節することによって調節することができ、例えば、結晶化に必要な温度に保ったまま、結晶化の時間を長くすることによって、結晶量を増加させることができ、逆に結晶化の時間を短くすれば、析出する結晶量を減少させることができる。
【００３５】
また、本発明の結晶化ガラス製の外周パイプ２において、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以上の曲げ強度が得られ、かつ、光フェルール１０の外周パイプ２として十分な耐摩耗性を有する結晶化ガラスとなる。平均粒径２μｍを超えると、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したり、耐摩耗性が劣化したりするという問題がある。
【００３６】
次に、本発明の結晶化ガラス製の外周パイプ２の表面に金属酸化物膜を形成して外周パイプ２の抗折強度を向上させることがさらに望ましい。この金属酸化物膜は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および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。
【００３７】
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。
【００３８】
フェルール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。
【００３９】
また、本発明の結晶化ガラス製の外周パイプ２の表面に圧縮応力層を形成しておくことにより、抗折強度を向上させることが望ましい。一般に、抗折強度は、試料に徐々に曲げ荷重を印加してゆき、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。
【００４０】
結晶化ガラス製の外周パイプ２の表面にあらかじめ圧縮応力層が形成されている場合、結晶化ガラス製の外周パイプ２に破壊が起こる際のクラックの進展を妨げるため抗折強度が向上する。
【００４１】
なお、圧縮応力層は、急冷処理やイオン交換処理によって形成することができる。例えば、急冷処理の場合、結晶化ガラスを１０００℃から１００℃まで３００℃／ｍｉｎの速度で急冷することによって、表面に圧縮応力層を形成することができる。
【００４２】
また、イオン交換処理の場合、約４００℃に保ったＫＮＯ_３の溶融塩中に結晶化ガラスを１０時間浸して、結晶化ガラス中のＬｉイオンを、イオン半径の大きいＫイオンに置換することによって、表面に圧縮応力層を形成することが可能である。
【００４３】
さらに、上記外周パイプ２の外周部の算術平均表面粗さがＲａ０．０００５μｍ〜０．０１μｍであり、かつ内周部の算術平均表面粗さがＲａ０．１μｍ〜５．０μｍであることが望ましい。これは外周部の算術平均表面粗さがＲａ０．０００５μｍ未満は製造上および測定上の下限であることと、Ｒａ０．０１μｍを超えると割スリーブとの磨耗や接続損失に影響を与えるからである。
【００４４】
さらに、内周部の算術平均表面粗さがＲａ０．１μｍ未満であると表面が滑らか過ぎるために、フェルールボディー１の外周部１ｂとの接合性が悪く、光フェルール１０を割スリーブへ繰り返して抜き差しを行う際に、外周パイプ２の内周部とフェルールボディー１の外周部１ｂとの間に剥離が生じる可能性がある。
【００４５】
また、Ｒａ５．０μｍを超えると内周部の凹凸面が大きすぎて、一体成形を行う際に樹脂がスムースに流れ込まなくなり、細孔１ａと外周パイプ２の外周部に対する同芯度が悪化するため、この範囲が望ましい。
【００４６】
外周パイプ２は外周部に対してセンタレス加工などの粗加工を行った後、最終研磨仕上げすることによりＲａ０．０００５μｍ〜０．０１μｍの面を得ることができる。また、内周部は旋盤などを用いて切削することによりＲａ０．１μｍ〜５．０μｍの面を得ることができる。
【００４７】
その他、外周パイプ２を通常ガラスのレンズ成形などで用いられるガラス用金型で成形することによって、外周部や、内周部を一体的に形成しても良い。この場合、金型のサイズや面状態を管理することによって、外周部や内周部を上記の望ましい算術平均表面粗さ範囲内に収めることができ、二次加工が不要となるという利点がある。
【００４８】
次に、光フェルール１０の先端面１ｅからのテーパ孔１ｆまでの細孔１ａの長さＬが一定の長さ以上であることが望ましい。それは次のような理由による。
【００４９】
まず、光ファイバが接着固定されているため、温度変化の著しい環境下で長期間使用すると、光ファイバの被覆部が収縮し、光ファイバを引っ張る。この時、光ファイバは芯線の部分が細孔１ａの部分で保持されているため、この長さＬが短いと、芯線が被覆部に引っ張られて、初期の位置から動いてしまうという問題があるためである。
【００５０】
発明者らは、繰り返し実験を行った結果、保持される光ファイバ１１の芯線の長さ、すなわち光フェルール１０の先端面１ｅからテーパ孔１ｆの開始端までの長さＬは、４ｍｍ以上２５ｍｍ以下であれば良いことを見出した。
【００５１】
この長さＬが４ｍｍ未満のときは、光ファイバの芯線に上記の収縮方向の力が加わったときに、光ファイバを保持することができず、位置ずれを起こしてしまい、この光フェルールを用いて光ファイバ固定具を構成したときに、好ましい光学的接続が損なわれる。また、この長さＬが２５ｍｍを超えるときは、光フェルールが大きくなりすぎるため、２５ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００５２】
また、本発明の光フェルール１０のフェルールボディー１の材質としては、ポリエーテルイミド（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルホン（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などのエンジニアリングプラスチック、または、それらを主成分としたアロイ樹脂を用いることができる。その中でも特に液晶ポリマーが安定した成形体が得られるという点で望ましい。
【００５３】
次に、本発明の光フェルール１０の他の実施形態について説明する。
【００５４】
図２（ａ）はフェルールボディー１の細孔１ａを外周パイプ２と同程度に長くしたものである。これにより、光ファイバの接着力を強化するという効果が得られる。
【００５５】
また、図２（ｂ）は中孔１ｇを細孔１ａより内径を大きくしたものであり、これにより光ファイバ１１の芯線の長さを保つと共に、この中孔１ｇを成型するための成形金型のピンの外径を太くすることができるので、光フェルール１０の安定した寸法精度を得ることができる。なお、中孔１ｇは螺旋状溝、リング状溝、もしくは表面荒れ部を有する形状であっても良い。これにより光ファイバ１１の接着保持性を高めることができる。
【００５６】
図２（ｃ）では外周パイプ２の長さがフェルールボディー１の外周部１ｂの一部まで形成したものであり、研磨用治具の取り付け、光アダプタの割スリーブに嵌装などの際に、外周部１ｂの全長に接触しない。このように必要最低限のみ外周パイプ２を用いていることから、さらに製造コストを低減することができる。
【００５７】
さらに、図２（ｄ）は外周パイプ２がフランジ部１ｄの内部まで入り込んだ形状であり、これにより光フェルール１０をさらに高強度にすることが可能になる。
【００５８】
なお、図２（ｃ）、図２（ｄ）では、図１で説明したものと同じく、外周パイプ２の端面の全体が斜めに加工されて、面取部１ｈを形成しているが、図２（ａ）や図２（ｂ）に示すように、外周パイプ２の端面の一部が面取部１ｈを形成しているか、外周パイプ２の少なくとも一部が前記面取部１ｈの面内に露出していてもよく、いずれの形態であっても、またいずれの組み合わせにおいても本発明の効果を奏することができる。
【００５９】
しかしながら、図１もしくは図２（ｃ）、図２（ｄ）に示したように、外周パイプ２の端面の全体が斜めに加工されて、面取部１ｈを形成している構成のときは、光フェルールを割スリーブなどへ繰り返して脱着させる時に、接触面全体が耐摩耗性を有しているため、最も安定して本発明の効果を奏することができ、より好ましい。
【００６０】
次に、本発明の光フェルール１０のさらに他の実施形態について図３を用いて説明する。
【００６１】
図３は、貫通孔３ａを備えたキャピラリ３を樹脂からなるフェルールボディー１の先端に備えた構成であり、本発明と同様の効果を奏することができる。また、ここでは先端からキャピラリ３が飛び出した形状のものを示したが、キャピラリ３の先端面３ｂはフェルールボディー１先端と同一面もしくは内側に位置していても、本発明の同様の効果を奏することができる。
【００６２】
次に本発明の光ファイバ固定具の製造方法について説明する。
【００６３】
まず、本発明の外周パイプ２について製造方法を説明する。上記組成の結晶化ガラスのインゴット母材を作製する。結晶化ガラスは、混合したガラス原料を、例えば１６００℃〜１７００℃で２４時間程度溶融させ、カーボンなどの型に鋳込み、徐冷を行い、得られたガラスを最高温度１１００℃で結晶化させることによって得られる。
【００６４】
次に、得られた結晶化ガラス母材の内周面を真円度および同芯度が１μｍ以内になるように精密研削を行い、最後にその結晶化ガラス母材を加熱延伸加工し、外周パイプ２が少なくとも１個以上の長手方向に長い円筒状の長物を得る。
【００６５】
上記延伸工程では結晶化ガラス母材の寸法精度が比例して転写されるので、真円度や同芯度は径が細くなる分、小さくなり、良好な寸法精度が得られる。
【００６６】
この段階ですでに、内周面、外周面が完成されており、このあと長手方向に外周パイプ２の所定の長さになるように切断加工を行い、円筒体を得る。ここで、外周パイプ２の片側の端面に面取部を形成しておくことが望ましい。
【００６７】
次に、図４を用いて成形方法について説明する。図４は本発明の成形金型の基本構造を示す断面図である。樹脂成形金型３０は、鋼板３１、鋼板３２、鋼板３３、鋼板３４の４枚からなり、その中に、細孔１ａを形成し、光ファイバの被覆を保持するための芯線ガイド孔１ｃ、該芯線ガイド孔１ｃにつながるテーパ孔１ｆを成型するためのピン３６とそれを受けるためのピン３５からなる。
【００６８】
また、鋼板３２は外周パイプ２を保持しており、しかも溶融樹脂を流し込むための導入孔（不図示）を有する。鋼板３１、３２、３３、３４を組み合わせることにより、相互に密着し、溶融樹脂を流し込むことによって外周パイプ２内にフェルールボディー１が成形される。
【００６９】
ここで、外周パイプ２の片側の端面をあらかじめ加工して面取部を形成し、鋼板３１に設けた面取部１ｈ形成部分と略同一面となるように設置することが望ましい。その理由としては、割スリーブへの脱着による磨耗がなくなるという光フェルールとしての特性の向上はいうまでもなく、溶融樹脂を流し込んだ際に、形状が平坦となるので面取部１ｈにまで十分に樹脂が回り込みやすくなるからである。
【００７０】
以上の構成による金型装置を用いた場合、例えば、射出成形では射出成形機ノズル（不図示）から、樹脂導入孔（不図示）を経て、樹脂材を注入し、金型内部に充填すれば良い。なお、成型方法は、射出成形が望ましいが、同様の金型構造を用いればプレス成形、トランスファー成型などの方法でもかまわない。
【００７１】
図５に、本発明の光フェルールを用いて構成した光ファイバ固定具を示す。この光ファイバ固定具２０は、図１の光フェルール１０に対して、光ファイバ１１を接着剤１２によって接着固定した構成であり、光ファイバ１１を接着固定した後は、先端面１ｅを光ファイバ１１の先端と共に略同一面となるように、仕上げ研磨加工を行っている。これにより光ファイバコネクタとして割スリーブ内で一対の光ファイバ固定具２０同士が接続した際に、光の損失が少なく伝送される。
【００７２】
本発明の光ファイバ固定具２０は、剛性の高い高硬度の外周パイプ２を周囲に備えているため、先端面１ｅを研磨するときに、外周パイプ２の部分を研磨治具に固定して保持しても保持部が変形することがない。そのため、研磨後の先端面１ｅの略凸球面の曲率中心が軸心からのずれが小さく、例えば、ＩＥＣ規格の基準値である５０μｍ以内に十分に収めることができる。その結果、光ファイバコネクタとして２個の光フェルールを接続させた際に、先端面１ｅが十分に変形することができ、光ファイバ間に隙間が生じず、反射損失を極小に押さえられるという効果を奏する。
【００７３】
【実施例】
以下に示す方法で実験を行った。
【００７４】
本発明の第一の実施形態として図１（ａ）に示す光フェルール１０を結晶化ガラスの外周パイプ２とステンレス製の外周パイプ２のものを試作した。
【００７５】
本発明の結晶化ガラス製の外周パイプ２はＳｉＯ_２を６５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を２０重量％、Ｌｉ_２Ｏを２．０重量％、ＭｇＯを１．５重量％、ＴｉＯ_２を２．１重量％、ＺｒＯ_２を１．３重量％、ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２を３．１重量％、Ｋ_２Ｏを２．６重量％、ＺｎＯを１．６重量％、ＢａＯを２．１重量％、残部をＳｉＯ_２とした組成とした。
【００７６】
上記組成の結晶化ガラスのインゴット母材を作製し、次に得られた結晶化ガラス母材の内周面を真円度および同芯度が１μｍ以内になるように精密研削を行った。次に、その結晶化ガラス母材を加熱延伸加工し、少なくとも１個以上の長手方向に長い円筒状の長物を得た。なお、加熱延伸加工では相似形のまま延伸されるため、内周面、外周面については、この段階ですでに完成されている。
【００７７】
その後、長手方向に外周パイプ２の所定の長さになるように切断加工を行い、円筒体を得た。このあと片側の端面に３０°の面取部を形成した。
【００７８】
また、ステンレスはＳＵＳ３０４も用いて、旋盤による切削加工により上記結晶化ガラス製の外周パイプ２と同じ精度になるように製作した。
【００７９】
次に、上記結晶化ガラス及びステンレスの外周パイプ２を用いて、図４に示す方法で光フェルール１０を作製した。
【００８０】
共に、細孔１ａの内径φ０．１２６ｍｍ、外径φ２．４９９５ｍｍ、全長１８．５ｍｍ、フランジ部外径φ４．５ｍｍと同一寸法とした。また、フェルールボディー１を液晶ポリマー（ＬＣＰ）で外周パイプ２とともに一体成形した。
【００８１】
また、細孔１ａの長さＬを４．３ｍｍ、外周パイプ２の外周面と端面の境界部にＲ０．０５ｍｍのＲ面を形成した。
【００８２】
ここで、結晶化ガラスは細孔１ａ長さＬを３．８ｍｍ、及び外周パイプの外周面と端面の境界部にＲ面を形成しないサンプルも同時に試作した。
【００８３】
比較例として、図６に示す従来のキャピラリ５３をジルコニアセラミックス製とし、フェルールボディー５４をステンレス製としたセラミックス製の光フェルール５０と、図７に示す液晶ポリマー製の光フェルール６０を試作した。
【００８４】
共に、細孔５１ａの内径φ０．１２６ｍｍ、外径φ２．４９９５ｍｍ、全長１８．５ｍｍ、フランジ部外径φ４．５ｍｍと同一寸法とした。
【００８５】
また、外周パイプ２の外周面と端面の境界部にＲ０．０５ｍｍのＲ面を形成した。そして、図７に示す光フェルール６０の細孔１ａの長さＬを４．３ｍｍとした。
【００８６】
上記本発明の４種類のサンプルと従来例の２種類のサンプルを各２０個作成し、各光フェルールの同芯度を同芯度測定器にて測定した。
【００８７】
次に光ファイバ１１を接着固定し先端面１ｅを研磨加工して光ファイバ固定具２０とした。
【００８８】
その際の、製造コストを算出した。
【００８９】
上記光ファイバ固定具２０の中心ずれを測定し、その時の合計の研磨時間を測定した。また、そのサンプルの内半数の各１０個について、挿抜試験を行い接続損失の変動を確認した。また、残りの各１０個のサンプルにて−４０°〜＋８５℃の熱衝撃試験を行い、光ファイバの位置ずれを測定した。
【００９０】
上記各試験の結果を表１に示す。合計研磨時間と製造コストは従来例のセラミックスを１とした時の比率であらわした。また、表中の値は各平均値を表す。
【００９１】
【表１】

【００９２】
以上の結果より、従来例のセラミックス製では合計研磨時間が他に比較して３倍程度大きい。また、従来例の樹脂製では中心ずれが１２９μｍと大きくなり、しかも５００回挿抜試験後の接続損失の変動が０．３８ｄＢと大きくなるという欠点を生じた。
【００９３】
これに対し、本発明のサンプルでは、結晶化ガラスのＲ面形成なしとステンレスでの５００回挿抜試験後の接続損失の変動が０．１３ｄＢ、０．１４ｄＢとわずかながら大きな結果となったが、規格値０．２ｄＢから判断すると問題のないレベルである。
【００９４】
また、結晶化ガラスの光ファイバ素線保持部の長さＬが４ｍｍを下回った３．８ｍｍのサンプルでは１０００サイクル後の光ファイバの位置ずれが４８ｎｍとわずかながら大きな結果となったが、規格値５０ｎｍから判断すると問題のないレベルである。
【００９５】
さらに、製造コストも実用化されている従来例のセラミックス製のものよりも安価となることがわかった。
【００９６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、軸中心部に光ファイバを収納するための貫通孔を有し、先端に面取部を有する光フェルールにおいて、前記光フェルールは、樹脂製のフェルールボディーと該フェルールボディーの外周部の少なくとも一部に被着された硬質の外周パイプとからなり、該外周パイプの少なくとも一部が前記面取部の面内に露出していることにより、安価でしかもセラミックス製と同等の性能を有する樹脂を主体とした光フェルールを得ることができ、しかも、光フェルールを割スリーブへの繰返脱着時に、面取部が磨耗することがなくなり、挿入性が劣化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光フェルールを示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の光フェルールを示す断面図である。
【図３】本発明の光フェルールを示す断面図である。
【図４】本発明の光フェルールの製造方法における成形金型の基本構造を示す断面図である。
【図５】本発明の光フェルールを用いた光ファイバ固定具の断面図である。
【図６】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【図７】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【図８】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【符号の説明】
１：フェルールボディー
１ａ：細孔
１ｂ：外周部
１ｃ：芯線ガイド孔
１ｄ：フランジ部
１ｅ：先端面
１ｆ：テーパ孔
１ｇ：中孔
１ｈ：面取部
１ｉ：Ｒ面
２：外周パイプ
３：キャピラリ
３ａ：貫通孔
３ｂ：先端面
１０：光フェルール
１１：光ファイバ
１２：接着剤
２０：光ファイバ固定具
３０：樹脂成形金型
３１：鋼板
３２：鋼板
３３：鋼板
３４：鋼板
３５：ピン
３６：ピン

Claims

軸中心部に光ファイバを収納するための貫通孔を有し、先端に面取部を有する光フェルールにおいて、前記光フェルールは、樹脂製のフェルールボディーと該フェルールボディーの外周部の少なくとも一部に被着された硬質の外周パイプとからなり、該外周パイプの少なくとも一部が前記面取部の面内に露出していることを特徴とする光フェルール。
前記外周パイプの端面の少なくとも一部が斜めに加工され、前記面取部の少なくとも一部を形成していることを特徴とする請求項１記載の光フェルール。
前記外周パイプの外周面と前記外周パイプの端面の境界部にＲ面が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光フェルール。
前記外周パイプを結晶化ガラスにより形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光フェルール。
前記貫通孔は、光ファイバの芯線を保持する細孔部と光ファイバの被覆部を保持する芯線ガイド部と、前記芯線ガイド部から前記細孔部を結ぶテーパ孔部よりなり、前記フェルールボディー内部に一体形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光フェルール。
あらかじめ必要な精度に加工した前記外周パイプを金型にあわせて固定し、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により前記フェルールボディーと前記外周パイプとを一体に形成することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光フェルールの製造方法。
請求項１から５のいずれかに記載の光フェルールに光ファイバを接着固定し先端面を研磨仕上げしたことを特徴とする光ファイバ固定具。