JP2005024847A

JP2005024847A - 光ファイバ用コネクタ

Info

Publication number: JP2005024847A
Application number: JP2003189725A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kurosawa; 芳宣黒沢; Noribumi Shiina; 則文椎名; Hisanori Nakai; 久典中居; Masao Tachikura; 正男立蔵; Toshio Kurashima; 利雄倉嶋; Eiji Araki; 栄次荒木; Katsumi Hiramatsu; 克美平松
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】空孔のあるホーリー光ファイバでもコネクタ端面で空孔を露出することなく、低損失で接続可能になるホーリー光ファイバ用コネクタを提供する。
【解決手段】コアの周囲に複数の空孔２５を有するホーリー光ファイバ１１をフェルール１２に接続するコネクタにおいて、ホーリー光ファイバ先端２７に所定長のシングルモード光ファイバ１８を接続し、そのシングルモード光ファイバ１８を接続したホーリー光ファイバ１１をフェルール１２に装着したものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コアの周囲に複数の空孔を有するホーリー光ファイバ及びフォトニック結晶光ファイバ用コネクタに係り、特に、空孔率の高いホーリー光ファイバ用コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホーリー光ファイバは、コアの周囲に複数の空孔を有する光ファイバであるため、光ファイバの曲げや捻りへの耐性が大きく、例えば光ファイバカールコードへの応用が期待されている。また、ホーリー光ファイバは、曲げによる伝送損失の増加が抑えられる光ファイバであり、それによって従来のシングルモードファイバでは成し得なかった径の小さいカールを形成しても低損失な伝送特性をもつ光ファイバである。
【０００３】
このホーリー光ファイバ５０の断面構造を図５によって説明する。
【０００４】
図５に示すように、ホーリー光ファイバ５０の空孔５２が６個あるタイプで、コア５１の周囲には内径φ１０μｍの空孔５２が円周方向に関して等間隔に光ファイバ５０全長にわたって形成されている。クラッド５３の径は、φ１２５μｍ、中心のコア５１は通常のシングルモードファイバ（ＳＭＦ）と同様にゲルマニュームが添加されており、コア径は約９μｍ、周囲の純粋石英クラッドに対する比屈折率差は０．３５％である。
【０００５】
ホーリー光ファイバ５０の特徴は、コア５１の周囲の空孔５２の屈折率が約１であり、実効的な比屈折率差が通常のシングルモードファイバよりはるかに大きいことから、コア５１への光の閉じ込め効果が高いため、ホーリー光ファイバ５０を曲げたときに発生する損失が極めて小さいことである。
【０００６】
ホーリー光ファイバ５０のコネクタ周辺技術に関しては、本ファイバ自体が最近開発された新規な光ファイバであるため、特に確立された技術、構造は存在しないが、ベーシックな手法として以下の２例を示す。
【０００７】
（１）空孔未処理
通常のＳＭＦと全く同様に、一般的に使用されている規格のコネクタに接続できるよう加工することは可能であり、挿入損失も０．１〜０．２ｄＢ程度と同等である。
【０００８】
（２）加熱による空孔つぶし
コネクタ端面に空孔５２が露出した状態では、研磨による空孔５２の汚染による長期信頼性に懸念が残る。そこで、特許文献１に示されるように、コネクタ先端部の空孔５２を加熱によってつぶす処理が必要になる。その処理法として、図示はしないが、以下の２例を示す。
【０００９】
ｉ）アーク放電による加熱
ファイバ接続用の融着器を用いた方法である。アーク放電パワーは融着接続時と同じで、放電時間は約１秒で空孔５２が十分溶融し一体化した。空孔をつぶした部分はφ１０μｍの空孔６個分の断面積が減少し、クラッド径は２．５μｍ減少し、１２２．５μｍであった。
【００１０】
ｉｉ）マイクロトーチによる加熱
ファイバ型カプラの製造に用いるマイクロトーチを用いた加熱方法であり、アーク放電時ほど融着温度が上がらないため、約１５秒かけてバーナを約５ｍｍ移動させて空孔５２をつぶした。空孔をつぶした部分はアーク放電による場合よりもさらに小さく、φ１２１．５μｍであった。空孔５２の減少分に加えて、加熱時間がアーク放電に比べて長いため、火炎エッチングによってクラッド５３表面の石英ガラスが揮散してしまう。
【００１１】
ｉ），ｉｉ）それぞれの加熱方法により空孔を潰した後、光ファイバ５０をフェルールに装着する。
【００１２】
ここで、マイクロトーチ加熱により空孔をつぶし、ＦＣコネクタ用フェルール５４に接着した断面図を図６（ａ）に示し、フェルール５４の接着端面６１から見た断面図を図６（ｂ）に示す。
【００１３】
通常、光ファイバはクラッドの周囲がＵＶ樹脂被覆により被覆されているファイバ心線５７の状態で用いられ、光コネクタ等との接続部分はそのＵＶ樹脂被覆を剥がし裸ファイバ５５にして使用する。
【００１４】
ＦＣコネクタ用フェルール５４は、光コネクタを構成する要素部品であり、被覆を剥がした裸ファイバ５５を固定する固定部５６とファイバ心線５７を装着するファイバ保持部５８からなる。単心光コネクタで利用する場合、フェルール５４は円筒型をしている。ホーリー光ファイバ５０はフェルール５４内に接着剤で固定され、さらにホーリーファイバ５０を固定したフェルール５４は光コネクタに接続される。ＦＣ光コネクタの場合、フェルール５４は、ねじや押圧ばね等で締結部５９により光コネクタに固定される。
【００１５】
ホーリー光ファイバ５０をフェルールに装着した後、端面６１を研磨するが、裸ファイバ５５の先端部６０は加熱により空孔５２がつぶされており、研磨粉やその他異物はホーリーファイバ５０内に侵入しない。
【００１６】
上記図６によるホーリー光ファイバ５０の装着の説明はマイクロトーチで加熱したときについて述べたが、アーク放電による加熱後も同様に、ホーリー光ファイバ５０をフェルール５４に装着する。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００２−３２３６５号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したホーリー光ファイバ５０の接続には以下の問題点がある。
【００１９】
（１）空孔未処理の場合の問題点
ホーリー光ファイバ５０の端面を研磨した後のコネクタ端面の６箇所の空孔５２には、研磨粉やその他異物が残留したままであり、超音波洗浄器等で異物の除去を試みても、孔径が小さいため殆ど除去できない。そのため、繰り返し行う着脱試験において、空孔５２内の異物が出てくることがあり、コア５１の表面に付着すると挿入損失が増加してしまう。また、低損失化及び反射対策に優れたＰＣ接続によって光コネクタ同士を接続する場合においては、ホーリー光ファイバ５０が押圧状態になるため、空孔５２のエッジ部分が欠けて、そのガラス片でコネクタ表面が傷付くことがある。さらに、ファイバ内の空孔５２は開いた状態であるため、特に高温多湿等の石英ガラスにとって望ましくない環境において、ファイバ端面から水分が浸透してファイバ強度の疲労劣化が速く進行してしまうなどの問題点がある。
【００２０】
（２）加熱による空孔つぶしの場合の問題点
加熱で空孔を潰したことにより、ホーリー光ファイバ５０の空孔５２内に異物や水分が浸入する問題は解決されたが、空孔をつぶした部分６０は、クラッド径がφ１２１．５μｍであり、研磨後のフェルール端面６１は、図６（ｂ）に示すように、ファイバ５０が大きく偏心してフェルール５４とファイバ５０の間に隙間ができていた。
【００２１】
この状態でＦＣコネクタ用フェルール５４をマスターコネクタ（図示せず）に接続したときの、波長１．３μｍ帯による接続損失は０．７〜１．０ｄＢと大きかった。複数本のコネクタを試作したが全てのファイバがフェルール端面６１で偏心していた。トーチで加熱したファイバは僅かながら湾曲しているため、接着剤の粘性力でもフェルール内で中心に位置することは非常に困難である。
【００２２】
また、アーク放電により加熱した場合は、クラッド径の減少率はトーチ加熱ほど大きくはないが、接続損失は０．４〜０．７ｄＢとやはり大きかった。
【００２３】
これらの接続損失値は、空孔径φ１０μｍで６穴型のホーリー光ファイバ５０のものであり、空孔径が大きく、または空孔数が多くなった場合では、さらに接続損失は劣化してしまう問題点がある。
【００２４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、空孔のあるホーリー光ファイバでもコネクタ端面で空孔を露出することなく、低損失で接続可能になるホーリー光ファイバ用コネクタを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、コアの周囲に複数の空孔を有する光ファイバコネクタにおいて、前記空孔を有する光ファイバの先端に所定長のシングルモードファイバが接続されている光ファイバ用コネクタである。
【００２６】
請求項２の発明は、前記空孔を有する光ファイバと前記シングルモードファイバとの接続を、アーク放電型融着法によって接続した請求項１記載の光ファイバ用コネクタである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２８】
まず、本発明に用いるホーリー光ファイバ１１は、図５で説明したホーリー光ファイバ５０と同じであり、その詳細は省略する。
【００２９】
コアの周囲に空孔２５を有するホーリー光ファイバ１１は、クラッドの周囲がＵＶ被覆樹脂２０により被覆されているファイバ心線１５の状態で用いられ、光コネクタ等との接続部分はそのＵＶ樹脂被覆２０を剥がして使用する。
【００３０】
ホーリー光ファイバ１１をＦＣコネクタ用フェルール１２に接続した構造断面図を図１に示す。
【００３１】
フェルール１２は光コネクタを構成する要素部品であり、被覆を剥がした裸ファイバ１３を固定する固定部１４とファイバ心線１５を装着するファイバ保持部１６からなる。単心光コネクタで利用する場合、ＦＣコネクタ用フェルール１２は円筒型をしている。光ファイバ１１は、フェルールと接着剤で保持部１６に固定され、さらに光ファイバ１１を装着したフェルール１２は、光コネクタに接続され、ＦＣコネクタの場合、ねじや押圧ばね等の締結部１７により光コネクタに固定される。
【００３２】
ホーリー光ファイバ１１は、ＵＶ樹脂被覆２０を除去した裸ファイバ１３の先端２７にシングルモードファイバ（ＳＭＦ）１８が融着される。そのホーリー光ファイバ１１にＳＭＦ１８が融着された融着ファイバ１９がフェルールの固定部１４に固定され、ホーリー光ファイバ１１のファイバ心線１５がファイバ保持部１６で装着されている。
【００３３】
融着接続用の標準ＳＭＦ１８はコアにゲルマニュームが添加されており、クラッド径φ１２５μｍ、コア径役９μｍ、比屈折率０．３５％と、ホーリー光ファイバ１１と同寸法であり、接続損失を低減するためにクラッドに対するコアの偏心が小さいものが好ましい。
【００３４】
ホーリー光ファイバ１１をフェルール１２に接続する方法を説明する。
【００３５】
図２に示すようにホーリー光ファイバ１１のＵＶ樹脂被覆２０を除去し、被覆剥ぎ際２１から４ｍｍの位置２７でホーリー光ファイバ１１をファイバーカッターで切断する。
【００３６】
ここで、ホーリー光ファイバ１１の切断面２７を研磨せず、後でその切断面２７にＳＭＦ１８を融着接続するためにファイバ内の空孔に研磨粉やその他異物が侵入することはない。
【００３７】
次に、図３に示すように、標準ＳＭＦ１８も同様に、ＵＶ樹脂被覆２２を除去し、同様に切断する。ただし、標準ＳＭＦ１８の裸ファイバ２３の長さは、被覆剥ぎ際２３から４ｍｍ以上あれば差し支えない。ファイバカットした後の両ファイバ１１，１８は、それぞれの端面同士がアーク放電型の融着機（図示せず）で融着されて接続される。最適融着条件はホーリー光ファイバ１１の空孔２４の径及び数によって若干異なるが、ＳＭＦ同士を融着するときの放電パワーで概ね１秒以上放電すれば０．１ｄＢ未満の接続損失で接続可能である。
【００３８】
ここでホーリー光ファイバ１１とＳＭＦ１８の融着をアーク放電融着機によって行う理由を説明する。
【００３９】
アーク放電型融着法は、ホーリー光ファイバ１１とＳＭＦ１８を間隔をあけて設置し、アーク放電が開始されるとともに、両光ファイバ１１，１８を押し込み、アーク放電により光ファイバの先端を溶かして融着する方法で、バーナトーチによる加熱に比べて加熱長、加熱時間が共に短いため、ファイバの融着部のクラッド径の縮小や曲がり等の変形が少ない。そのため、コネクタに接続した際に、接続損失が増加することがない。
【００４０】
一方、バーナトーチを用いて融着した場合、フェルール１２へのファイバの接着がずれて、融着ポイントが先端側にシフトして固定されると、クラッド径の縮小や曲がった部分がフェルールの先端に位置することがあり、接続損失が大きくなる。よって、ホーリー光ファイバ１１とＳＭＦ１８の融着に最適な方法は、バーナトーチによる加熱より、加熱部分の長さ、加熱時間が共に短いアーク放電融着である。
【００４１】
次に、融着されたファイバ１９の標準ＳＭＦ１８ファイバを裸ファイバ２３部分で切断する。融着ファイバ１９をフェルール１２に固定する際、ＳＭＦ１８の切断面２６が、図１のフェルール１２の端面３０から出るように、ファイバの切断は融着面（ホーリー光ファイバ１１の切断面）２７から４ｍｍ以上離れた位置で行う。
【００４２】
次に、図１に示すように、融着ファイバ１９をフェルール１２と接着剤で固定する。本実施の形態で用いたＦＣコネクタ用フェルール１２は、固定部１４の内径がφ１２５μｍで、固定部長が８ｍｍであることから、被覆剥ぎ際２１から４ｍｍの位置で標準ＳＭＦ１８と融着されているので、融着面２７が固定部１３の中央に位置することになる。
【００４３】
次に、フェルール１２に接着された融着ファイバ１９の端面３０を研磨する。研磨後のフェルール１２内では、融着面２７は端面３０から約４ｍｍの位置にあり、外観上は通常のＳＭＦ用コネクタと全く変わらない。
【００４４】
最後に、図示はしないが、融着ファイバ１９を固定したフェルール１２は光コネクタに内蔵される。
【００４５】
次に本発明の作用を述べる。
【００４６】
本発明に係るホーリー光ファイバ用コネクタは、ファイバのコア周囲に空孔２５を有するホーリー光ファイバ１１の先端にＳＭＦ１８を融着し、その融着ファイバ１９をフェルール１２に接着しているので、ホーリー光ファイバ１１の空孔２５は外部に触れることはなく、ファイバ端面２６を研磨する際の研磨粉や水分、その他異物の浸入を防ぐことができる。それにより、通常の光コネクタと同等の信頼性を保つことができ、特に、高温多湿等の過酷な環境下においても端面の空孔から水分が浸透してファイバ強度の疲労劣化が通常の光コネクタを使用したときより、速く進行することを防止できる。
【００４７】
また、アーク放電による加熱長及び加熱時間が共に短い融着法を行っているため、ホーリー光ファイバ１１の形質を変形させることなく融着が可能であり、それに伴い、接続損失を低減化でき、反射減衰量を改善できる。
【００４８】
ここで、上記プロセスによって製作した５６個のＦＣコネクタとマスタコネクタ（図示せず）との、使用波長帯１．３μｍにおける接続損失のヒストグラムを図４に示す。
【００４９】
図４のヒストグラムは、５６個のＦＣコネクタで各々の接続損失を測定し、横軸を接続損失（ｄＢ）、縦軸を度数として表したものある。図４に示すように、本実施の形態の光コネクタにより接続した端末の接続損失は最大で約０．４ｄＢ、平均で０．１８ｄＢと通常のＳＭＦのみの接続時に比べて若干大きい程度であった。また、図示はしないが、フェルール端面での反射減衰量も平均５５．２ｄＢであり、最小でも４７．２ｄＢと良好であった。
【００５０】
また本実施の形態は空孔２５の径がφ１０μｍで６穴型のホーリー光ファイバ２について説明したが、本発明は、空孔２５の径や数が異なる、即ち空孔率の異なるホーリー光ファイバや、微小な円柱空孔が中央から周期的に六方格子状に配列されたフォトニック結晶光ファイバにおいても他のＳＭＦコネクタとの接続が可能になる。
【００５１】
また、ＦＣコネクタ用フェルール１２を用いた光コネクタについて述べたが、本発明はそれに限定されるものではなく、その他の光コネクタにも適用できる。
【００５２】
さらに本発明のホーリー光ファイバ１１の接続方法は、コネクタ以外の接続方法、例えば、メカニカルスプライスにも適用できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示すごとく優れた効果を発揮するものである。
【００５４】
（１）空孔内への異物、水分等の浸入を防止でき、通常コネクタと同様の信頼性を確保できる。
【００５５】
（２）空孔率の高いホーリー光ファイバやフォトニック結晶光ファイバでも低損失で他のＳＭＦと接続可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法によりホーリー光ファイバをＦＣコネクタ用フェルールに接続した断面図である。
【図２】ホーリー光ファイバ切断時の断面図である。
【図３】ホーリー光ファイバとＳＭＦ融着時の断面図である。
【図４】本発明によるＦＣ光コネクタの挿入損失のヒストグラムである。
【図５】６穴タイプホーリー光ファイバの断面図である。
【図６】図６（ａ）は、マイクロトーチによる空孔つぶし後の光ファイバを装着したＦＣコネクタ用フェルールの断面図であり、図６（ｂ）は、ＦＣ光コネクタ用フェルールを端面から見た断面図である。
【符号の説明】
１１ホーリー光ファイバ
１２ＦＣコネクタ用フェルール
１８シングルモードファイバ
２５空孔
２７ホーリー光ファイバ切断面

Claims

コアの周囲に複数の空孔を有する光ファイバがフェルールに装着されたコネクタにおいて、前記空孔を有する光ファイバの先端に所定長のシングルモード光ファイバが接続されていることを特徴とする光ファイバ用コネクタ。
前記空孔を有する光ファイバと前記シングルモードファイバとの接続を、アーク放電型融着法によって接続した請求項１記載の光ファイバ用コネクタ。