JP2004279936A

JP2004279936A - 光コネクタの製造方法、光コネクタ及び光コネクタ組立体

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Publication number: JP2004279936A
Application number: JP2003074065A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shigenaga; 隆茂永; Katsuteru Suematsu; 克輝末松
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】光ファイバ突き出し研磨工程によりフェルールの端面を研磨すると端面の周辺部’がその中心部’よりもより多く研磨され、その端面形状が凸型に加工され、一対の光コネクタの端面同士を突き合わせると、中心部の光ファイバ同士は接触するが、外側に配置された光ファイバ相互は隙間を介して対向するようになり、接続損失が発生する。
【解決手段】光ファイバ突き出し研磨工程を行った後に、光ファイバ端面研磨工程によって、各光ファイバの端面がフェルールの端面から突出させた状態で且つ、光ファイバの端面が一直線になるように再研磨する。これにより、光コネクタ相互を接続させたときに、外側の光ファイバ同士も密着させた接続を可能にする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバの端部が光ファイバの径方向に少なくとも一列に並べられ、光ファイバよりも軟質の材料で構成されたフェルールの端面から突出するように配置された光コネクタの製造方法、これにより製造された光コネクタ、及びこの光コネクタの組立体に係るものである。
【０００２】
【従来技術】
光ファイバを接続する光コネクタとしてはＭＴ（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙＴｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）フェルールを用いたものがある。ＭＴフェルールをハウジングで簡単に接続する場合は、屈折率整合剤なしに、光ファイバ相互の端面を直接接触させて接続するＰＣ（ｐｈｙｓｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔ）接続が主流である。
【０００３】
一般的にＰＣ接続させるための光コネクタの製造は、光ファイバの端面をフェルールの端面と一致するように形成されたフェルールの端面を研磨器で研磨して、光ファイバよりも軟質の材料で構成されたフェルールの端面をより多く研磨し、光ファイバの端部をフェルールの端面から突出させる光ファイバ突き出し研磨工程が採用されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
即ち、この方法は、図８に示すように、回転する回転台１の上にバフシートなどの研磨盤２を載せ、その上に数μｍφ程度のアルミナとオイルとが混合されて構成された特殊な研磨剤３を載せ、この研磨盤２と研磨剤３とによりフェルール４の端面４’を研磨し、フェルール４の端面４’を光ファイバ５の端面５’よりも多く研磨して、フェルール４の端面４’から光ファイバ５の端面５’を突出させる方法である。なお、図８において、６は光ファイバテープ心線である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１‐２６２８５０号公報
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
上記光ファイバ突き出し研磨工程は、この工程に先立ち、他の研磨手段により、フェルール４の端面４’と光ファイバ５の端面５’とを一直線上となるように予め研磨し、フェルール４の端面４’と光ファイバ５の端面５’との面を一致させた後に行われる。
【０００７】
しかしながら、上記光ファイバ突き出し研磨工程により形成されたフェルール４の端面４’は、図９に示すように、その周辺部４’’がその中心部４’’’よりもより多く研磨され、その端面形状が凸型に加工される。これと同様に、中心部４’’’に配列された光ファイバ５’’’よりもその外側に配列された光ファイバ５’’がより多く研磨され、これにより得られた一対の光コネクタの端面同士を突き合わせると、図１０に示すように、中心部の光ファイバ５’’’同士は接触するが、外側に配置された光ファイバ５’’の相互は隙間８を介して対向するようになり、接続損失が発生する。
なお、図９において、７はフェルールの両側面に設けられたガイド孔であり、一対のフェルール４の端面４’を対向させて配置させる際に、両ガイド孔７に直線状の図示しないピンを介在させることにより、各フェルール４間で対向する光ファイバ５の端面５’の軸心を一致させて対向させるためのものである。
【０００８】
また、高密度化の進んだフェルールには、図１１に示すように、複数の光ファイバ５を径方向に直線状に配列させた列を多段に配置させたマトリクス配列状の多段のフェルール４が採用されている。このような多段多心のフェルール４に前記研磨工程を施すと、マトリックス状に配置された各光ファイバ５の端面５’で構成される面が凸状の曲面を成すことになる。図１１（ロ）及び図１１（ハ）は、それそれ図１１（イ）の多段のフェルール４のＢ方向及びＣ方向から見た端面図が示されている。このように、光ファイバ５を径方向に直線状に配列させた列方向だけでなく、その列と直交する方向においても各光ファイバ５の端面で構成する線も曲線となるので、前記端列のフエルールに比較してより多くの光ファイバ５がＰＣ接続し難くなる。
【０００９】
また、上記光ファイバ突き出し研磨工程は、フェルール４と光ファイバ５の硬度差を利用した研磨であるため、各光ファイバ５の突き出し量のばらつきを小さくすることは困難であった。この結果、ＰＣせずに接続損失の増加する光ファイバ５が発生していた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、複数本の光ファイバが光ファイバの径方向に少なくとも一列に並べられ、前記光ファイバよりも軟質の材料で構成されたフェルールの端面から前記各光ファイバの端部が突出するように配置された光コネクタの製造方法において、始めに前記フェルールの端面を光ファイバ突き出し研磨工程によって、光ファイバよりも軟質のフェルールの端面をより多く研磨して、光ファイバの端部をフェルールの端面から露出させ、次に光ファイバ端面研磨工程によって、各光ファイバの端面がフェルールの端面から突出させた状態で且つ、光ファイバの端面が一直線になるように再研磨することを特徴とする。
【００１１】
他の本発明は、ロックウェル硬さＨＲＣ４０以上でかつ最大粒子径２．０μｍφ以下の研磨盤を用いて光ファイバ端面研磨工程を行うことを特徴とする。
【００１２】
他の本発明は、ロックウェル硬さＨＲＣ４０以上の研磨盤に最大粒子径２．０μｍφ（平均粒子径０．５μｍφ）以下でかつ厚さ５０μｍ以下の研磨シートを用いて光ファイバ端面研磨工程を行うことを特徴とする。
【００１３】
他の本発明は、上記製造方法で製造された光コネクタであることを特徴とする。
【００１４】
他の本発明は、内部に配置されたフェルールの外側にハウジングが配置されていることを特徴とする。
【００１５】
他の本発明は、一対の光コネクタがその端面を対向させて、且つ１０（Ｎ）〜５０（Ｎ）の力で突き合わされて組み立てられたことを特徴とする。
【００１６】
他の本発明は、対向する一対のハウジングの外側にクリップが配置され、このクリップにより一対の光コネクタの端面が突き合わせられてなることを特徴とする。
【００１７】
他の本発明は、ハウジングの内部にフェルールを応圧するスプリングが配置されて、一対の光コネクタの端面が突き合わせられてなることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
光ファイバ突き出し研磨工程は、従来と同様に特殊な研磨剤、研磨シートを用いて行なう。このとき、フェルールの端面からの光ファイバの突出量を、従来よりも長くする。光ファイバの突出量は最低でも５μｍ以上が望ましい。
【００１９】
この工程ではフェルール４の端面４’は図２に示すように、弧状の曲線が発生する。このとき、各光ファイバ５のフェルール４の端面からの突出量はほぼ同じ値になる。この結果、各光ファイバ５の端面で構成する面はフェルール４の端面４’の形状と同形状になり、フェルール４の中心部４’’’に配置された光ファイバ５’’’はその外側に配置された光ファイバ５’’よりもより中心軸方向に突出したものとなる。この現象は従来と同様である。
【００２０】
本発明ではかかる光ファイバの突き出し研磨工程の後に、硬度の硬い研磨盤を用いて突き出した光ファイバ５のみを研磨し、図１に示すように光ファイバ５の端面５’が一直線上となるように研磨する。図２においては光ファイバ５の突き出し量が中心部４’’’と周辺部４’’との位置で差があるが、この研磨により光ファイバ５の端面５’が一直線上に成形される。
【００２１】
このため、フェルール４の相互を突き合わせた場合は、図３に示すように各光ファイバ５が互いに接触した状態で接続される。環境特性を考慮すると最終的に研磨した後の光ファイバの突出量は２μｍ以上であることが望ましいため、中心部４’’’の位置での突出量の短い光ファイバ５’’’でも突き出し量を２μｍ以上に確保するようにしている。
【００２２】
光ファイバ５の端面５’を揃える際、使用する研磨盤が柔らかければうまく光ファイバ５を研磨できず、光ファイバ５の端面５’を一直線上に研磨できない。また、上記研磨盤の表面粗さが大きければ光ファイバ５の端面５’のばらつきにつながる。そのため、上記研磨盤はロックウェル硬さＨＲＣ４０以上、かつ研磨剤は最大粒子径が２．０μｍφ（平均０．５μｍφ）以下であることが望ましい。もしくはロックウェル硬さＨＲＣ４０以上の研磨盤に研磨剤の最大粒子径が２．０μｍφ（平均０．５μｍφ）以下で厚さ５０μｍ以下の研磨シートをのせることでも同様の効果を得られる。前記粒子径は小さければ小さい程、平坦な研磨を行うことができるが、余り小さいと、研磨する時間が長くなるので、最大粒子径１μｍφ（平均０．２μｍφ）程度までが望ましい。
【００２３】
本発明の研磨方法を採用することでＰＣ接続しない光ファイバ５が少なくなり、光コネクタとしての信頼性を向上させることができる。本発明は一段多心のＭＴコネクタには、もちろんのこと多段多心ＭＴコネクタで大きな効果を発揮する。
このようにして製造されたフェルールは、プラスチックケースなどのハウジングに収納され、光コネクタが作成される。
【００２４】
図４は光コネクタの一接続法であるクリップ型接続法を示したものである。先ず始めに、上記により製造されたフェルール４をそのままの状態で又はその上に図示しない保護カバー等を被せて構成された光コネクタ１２を一対用意する。次に、片方の光コネクタ１２の図３等で示されたガイド孔７にガイドピン１３を挿入する。次に他方の光コネクタ１２に形成された図示しないガイド穴にガイドピン１３を挿入させながら、両光コネクタを対向させて突き合わせる。次にクリップ１４を両コネクタの後部（対向面と反対側の端面）に嵌め込み、両光コネクタを所定の力で押し当て、光コネクタ組立体が形成される。
【００２５】
この際、光コネクタに配置された各光ファイバの端面で構成する線が、光ファイバの軸心と直交する線に対して平行となるように両光コネクタが構成されている場合は、極めて弱い力で両光コネクタを突き合わせれば、全光ファイバの相互をＰＣ接続できるが、実際にはある程度の傾きや０．５μｍ程度の不揃いが発生する。
【００２６】
従って、その傾きや不揃いを補正するために、ある程度の圧力で両光コネクタを突き合わせ、光ファイバ等を弾性変形させてＰＣ接続させることが必要である。この大きさは光ファイバの本数によっても異なるが、１０〜５０ニュートン（Ｎ）が適当である。
【００２７】
５０Ｎよりも大きな突き合わせ力光コネクタを接合させると、フェルールの長期信頼性を得られなくなることが考えられるため、最大５０（Ｎ）とするのが適当である。
【００２８】
図５は、クリップ１４による両コネクタ４の付き合わせ力を横軸に取り、縦軸に光接続損失を取った時の本発明と従来との１２心５段ＭＴコネクタの平均値を示す特性図である。同図には比較のために、両コネクタ間にマッチングオイルを介在させて接続させた特性も示されている。図５から判るように、本発明のものは、従来のものに比較して、弱い付き合わせ力で低い接続損失を得ることができ、さらに、約３０ニュートンの付き合わせ力で完全なＰＣ接続を得ることができた。
【００２９】
図６は光コネクタの他の接続法であるハウジング型接続法を示したものである。図において、１５は接続アダプタであり、この両端から一対の光コネクタ１２の先端が挿入される。係る図面における光コネクタ１２は、図６（ロ）に示すように、コネクタ１２の内部に前記により作成された図３等のフェルール４、及びピンアダプタ１６、スプリング１７、ストッパー１８、コネクタプラグ１９、ブーツ２０等の部品で構成されている。
【００３０】
ここで、フェルール４の両サイドにはフェルールの先端から後端まで貫通したガイド孔２１が形成され、このガイド孔２１にフェルール４の後端からピンアダプタ１６の二つのガイドピン１６’をそれぞれ挿入して、ガイドピン１６’の先端１６’’をフェルール４の先端から突出させるように配置する。また、フェルール４の後端側にはスプリング１７とストッパ１８が配置され、これら、フェルール４、コネクタプラグ１９の後端側から挿入され、コネクタプラグ１９の内部でストッパ１８がスプリング１７を介してフェルールをコネクタプラグの先端側に押し出すように力を加えて係止するように構成されている。プーツ２０はコネクタプラグ１９の後端から突出する光ファイバテープ心線６を極度の曲がりを与えないように保護するためのものである。
【００３１】
前記のように組み立てられた一対の光コネクタの先端は、次に、接続アダプタの両端からそれぞれ挿入され、光コネクタが接続アダプタ内に係止される。図７はその状態を模式的に示したもので、両フェルール４の先端が接続アダプタ内で対向して配置された状態が示されている。この際、各光ファイバ５の先端は一直線となるように構成されているため、図３に示すように全ての光ファイバがＰＣ状態で接続させることができる。
【００３２】
また、スプリングは一対の光コネクタが接続アダプタ内で接合するときに、機械的寸法の誤差を吸収して、両者を所定の突き合わせ力で光ファイバ相互をＰＣ接続させるために機能する。スプリングが作用する突き当て力は１０〜５０（Ｎ）の範囲が適切である。これにより各光ファイバのＰＣ接続をより完全にすることができる。
【００３３】
突き当て力を調整する手段はクリップ型の接続においては、材料を変更し剛性を変えることにより、また形状を変更することにより可能である。またハウジング型の接続においては、スプリングの材料を変更し剛性をあげることにより、またバネの巻き数、線径を変更することにより可能である。
【００３４】
【効果】
本発明は、複数本の光ファイバが光ファイバの径方向に一列に並べられ、前記各光ファイバの端部が前記光ファイバよりも軟質の材料で構成されたフェルールの端面から突出するように形成された光コネクタの製造方法において、始めに前記フェルールの端面を光ファイバ突き出し研磨工程によって、光ファイバよりも軟質のフェルールの端面をより多く研磨して、光ファイバの端部をフェルールの端面から露出させ、次に光ファイバ端面研磨工程によって、各光ファイバの端面がフェルールの端面から突出させた状態で且つ、光ファイバの端面が一直線になるように再研磨することを特徴とする。
【００３５】
このため、複数の光ファイバの先端を直線状に加工することができる。従って、これにより得られた光コネクタは、各光ファイバの端面が直線状に形成され、全ての光ファイバの接続損失を少なくできる。また更にこの光コネクタの一対を組み立てた光コネクタ組立体は、全ての光ファイバがＰＣ接続された伝送損失の少ないものとなる効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光コネクタを示す要部側面図。
【図２】図１における中間製品を示す側面図。
【図３】図１における光コネクタの相互を突き合わせた際の側面図。
【図４】本発明の一実施形態におけるクリップ型接続法を示す説明図。
【図５】本発明と従来例との付き合わせ力に対する接続損失を示す特性図。
【図６】本発明の実施形態におけるハウジング型接続法を示す説明図。
【図７】本発明の実施形態における光コネクタ組立体を示す説明図。
【図８】一般的な研磨装置を示す説明図。
【図９】従来の一例を示す光コネクタの側面図。
【図１０】図９に示す光コネクタの一対を突き合わせた際の接続説明図。
【図１１】従来の他の例の光コネクタを示す説明図。
【符号の説明】
４フェルール
４周辺部
４端面
４中心部
５光ファイバ
５端部
５端面
６光ファイバテープ心線
７ガイド孔
８隙間
１２光コネクタ
１３ガイドピン
１４クリップ
１５接続アダプタ
１６ピンアダプタ
１７スプリング
１８ストッパー
１９コネクタプラグ
２０ブーツ
２１ガイド孔

Claims

複数本の光ファイバの端部が光ファイバの径方向に少なくとも一列に並べられ、光ファイバよりも軟質の材料で構成されたフェルールの端面から突出するように配置された光コネクタの製造方法において、始めに前記フェルールの端面を光ファイバ突き出し研磨工程によって、光ファイバよりも軟質のフェルールの端面をより多く研磨して、光ファイバの端部をフェルールの端面から露出させ、次に光ファイバ端面研磨工程によって、各光ファイバの端面がフェルールの端面から突出させた状態で且つ、光ファイバの端面が一直線になるように再研磨することを特徴とする光コネクタの製造方法。
光ファイバ端面研磨工程はロックウェル硬さＨＲＣ４０以上でかつ研磨剤の粒子径２．０μｍ以下の研磨盤を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタの製造方法。
光ファイバ端面研磨工程はロックウェル硬さＨＲＣ４０以上の研磨盤に研磨剤の粒子径２．０μｍ以下でかつ厚さ５０μｍ以下の研磨シートを用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタの製造方法。
請求項１乃至３により製造された光コネクタ。
内部に配置されたフェルールの外側にハウジングが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光コネクタ。
一対の光コネクタがその端面を対向させて、且つ１０（Ｎ）〜５０（Ｎ）の力で突き合わされて組み立てられたことを特徴とする請求項５に記載の光コネクタ組立体。
対向する一対のコネクタの外側にクリップが配置され、このクリップにより一対の光コネクタの端面が突き合わせられてなることを特徴とする請求項６に記載の光コネクタ組立体。
ハウジングの内部にフェルールを応圧するスプリングが配置されて、一対の光コネクタの端面が突き合わせられてなることを特徴とする請求項６に記載の光コネクタ組立体。