JP2005134552A

JP2005134552A - 光ファイバー固定具

Info

Publication number: JP2005134552A
Application number: JP2003369117A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamada; 光一山田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】フェルール支持体２を高い精度で加工する必要がなくなとともに、フェルール１のかけ、クラックの発生やフェルール支持体の変形、そして圧入力問題が生じず、更には光ファイバピグテイル６としたときに接着剤５の空気溜まりが生じず、信頼性の高い光ファイバピグテイル６を得る。
【解決手段】軸孔を有するフェルールの後端部に、貫通孔を有するフェルール支持体を接合してなる光ファイバ固定具において、フェルール支持体に設けられた貫通孔フェルール装着側の形状が、フェルールが接合される側からストレート部を残し斜めに光ファイバ挿入部側につながる形状
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信等に使用される、光ファイバを収納する前の光ファイバ固定具のフェルール支持体の形状に関するものである。

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、測定等の着脱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。

例えば、図３に示す光ファイバコネクタ２０は、光ファイバ１１を挿通固定する軸孔２１ａを有するセラミック製のフェルール２１と該フェルール２１が嵌合する凹部２２ａを有するとともに、該凹部２２ａと連通し上記フェルール２１の軸孔２１ａと同軸の貫通孔２２ｂを有する金属製又は樹脂製のフェルール支持体２２とからなり、上記フェルール２１の軸孔２１ａに光ファイバ１１を挿入し上記フェルール支持体２２の貫通孔２２ｂに接着剤１３を充填して上記光ファイバ１１を固着してなる一対の光ファイバ固定具２３と該光ファイバ固定具２３のフェルール２１の先端同士を当接させて連結保持するスリーブ１４とからなり、該スリーブ１４の外周には両端にネジ部を有するアダプタカプリング１５が配設してあり、該アダプタカプリング１５の両端にカップリングナット１６を螺合し、各カップリングナット１６とフェルール支持体２２との間に配設されたバネ１７の押圧力でもって光ファイバ固定具２３のフェルール２１先端同士を当接させ、光ファイバ１１同士を光学的に接続するようになっている。

ところで、光ファイバ１１同士を確実に当接させるためにはフェルール支持体２２より突出するフェルール２１の長さ（以下、段長という）が重要であり、この段長が短すぎるとスリーブ１４内でフェルール２１同士を当接させることができないため光接続が不能となり、逆に、段長が長すぎるとアダプタカプリング１５とカップリングナット１６との距離が足りなくなり、光ファイバコネクタ２０を構成することができないといった問題がある。

その為、上記光ファイバ固定具２３としては図４（ａ）に示すようなフェルール２１の端面をフェルール支持体２２の凹部２２ａの底面に当接させて嵌合した底付き仕様のものと、図４（ｂ）に示すようなフェルール２１の端面をフェルール支持体２２の凹部２２ａを底面と隙間を設けて嵌合した底浮き仕様のものが使用されていた（特許文献１参照）。
特開２０００−２８４１４５号公報

しかしながら、図４（ａ）のような底付き仕様の光ファイバ固定具２３では、段長管理のためにフェルール２１の長さ寸法およびフェルール支持体２２の凹部２２ａ深さの寸法精度をかなり厳しくする必要があり、そのため厳密な作業が必要となり作業効率が悪く原価高になるいといった課題があった。

更に、セラミックス製のフェルール２１と金属性のフェルール支持体の接合には圧入法を用いるが、フェルール２１の長さ寸法およびフェルール支持体２２の凹部２２ａの深さの寸法精度が悪かった場合には、非常に強い圧入力が加わりフェルール２１のクラックやカケ等、又、支持体２２の変形や破損等の欠陥を与えることになる。

一方、図４（ｂ）のような底浮き仕様の光ファイバ固定具２３は、フェルール２１の底面とフェルール支持体２２の凹部２２ａ底面が当接していない状態のもので、隙間の寸法は一般的には０．１ｍｍ程度となっており、凹部２２ａの深さの寸法精度を厳しくしなくても良く、圧入が容易に行えるという利点はあるものの、フェルール支持体２２の貫通孔２２ｂに充填した接着剤１３をフェルール２１とフェルール支持体２２の凹部２２ａの底面との間に充分な量の接着剤１３を供給することができず空気溜まり１３ａが形成されることから、信頼性が低いといった課題があった。

即ち、フェルール２１とフェルール支持体２２の凹部２２ａとの間に空気溜まり１３ａがあると、光ファイバコネクタ２０に熱サイクル衝撃が加わる時に、空気溜まり中の空気は大きな膨張圧を光ファイバ１１に与え、この応力が長期間の使用に渡って繰り返されることにより、光ファイバ１１に損傷を与たり、或いは、空気溜まり１３ａの性状により応力が光ファイバ１１の特定部分に集中してしまい、光ファイバ４が破損してしまう恐れがあった。

上記図４（ａ）のような底付き仕様及び図４（ｂ）のような底浮き仕様いずれにおいても、フェルール支持体２２の凹部２２ａの内径寸法の寸法精度をかなり厳しくする必要があり、そのため厳密な作業が必要となり作業効率が悪く、原価高になるいといった課題があった。

上記に鑑みて本発明の光ファイバ固定具は、軸孔を有するフェルールの後端部に、貫通孔を有するフェルール支持体を接合してなる光ファイバ固定具において、フェルール支持体に設けられた貫通孔の形状が、上記フェルールが接合される側にストレート部を有し、該ストレート部に連続する斜め形状部を備えたことを特徴とするものである。

さらに、上記フェルール支持体のストレート部にフェルールを接合し、ストレート部と斜め形状部との境界からフェルールの端面までの長さが０．１ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とするものである。

光ファイバ同士を確実に当接させるためにフェルール支持体より突出するフェルールの長さ精度を高めることができる。

光ファイバ固定具を形成するフェルール支持体を高い精度で加工する必要がなくなるとともに、光ファイバ固定具を組み立てる時のフェルールのかけ、クラックの発生やフェルール支持体の変形が生じず、更には光ファイバピグテイルとしたときに接着剤の空気溜まりが生じず、信頼性の高い光ファイバピグテイルを得ることができる。

以下本発明の実施形態を図によって説明する。

図１（ａ）は本発明の光ファイバ固定具の実施形態を示す側面断面図であり、光ファイバ４を挿通するための細孔１ａを有するフェルール１と、該フェルール１の後端部１ｄの外周を嵌合するフェルール装着側貫通孔２ａ及び光ファイバ４を挿通する貫通孔２ｂを有するフェルール支持体２とからなる構成となっている。

本発明の光ファイバ固定具３は、フェルール支持体２の貫通孔を設けてあり、光ファイバ挿入側貫通孔２ｂからフェルール装着側貫通孔２ａにストレート部２ｃから連続して斜めに角度を持ってつながる形状であることが大きな特徴である。

上記フェルール１は、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス、ほう珪酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス、ＰＥＳ、ＰＥＩ、ＬＣＰ等のプラスチックス、ステンレス鋼やニッケル合金等の金属のいずれかからなり、軸方向に光ファイバを挿通するための細孔１ａを有し、特にジルコニアを主成分とするセラミックスによって形成することが好ましい。

具体的には、ＺｒＯ２を主成分とし、安定化剤としてＹ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３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安定性を得ることができるからである。

また、上記フェルール１の細孔１ａは、フェルール支持体２に固定する側の端部にテーパー部１ｃを形成することが好ましく、光ファイバ４の挿通性を高めている。

上記フェルール１の後端部１ｄは、フェルール支持体２のフェルール装着側貫通孔２ｂに圧入、接着等により固定されている。上記フェルール支持体２は、ステンレス鋼、黄銅にニッケルメッキを施した金属のいずれかからなり、上記フェルール１の細孔１ａと連通する軸方向に光ファイバ４を挿通する貫通孔２が形成されており、特にステンレス鋼は加工が簡単で製造コストが安い点から好ましい。

本発明では、図１（ｂ）で示す通り、光ファイバ固定具３に光ファイバ４を接着剤５を用いて固定し、フェルール１の先端面が光ファイバ４の端面とともに研磨仕上げされた光ファイバピグテイル６において、フェルール支持体２のフェルール装着側貫通孔２ａに接する部分に一切の気泡が残らないことが特徴である。

これは、フェルール支持体２の貫通孔２ｂから接着剤５を充填していく際に、光ファイバ固定具３のフェルール装着側貫通孔２ａの傾斜に沿って接着剤が流れていくことで内在する空気は、フェルール１の斜め形状部１ｃから軸孔１ａへ押し出されていくことで一切の気泡が内在しないというものである。

従来方法であればフェルール１の斜め形状部１ｃに接着剤５が十分に充填されないで気泡が生じてしまう。

次に、本発明の光ファイバ固定具３の組み立て方法について説明する。

図２は本発明の実施形態の光ファイバ固定具３の組み立て方法を示す縦断面図であり、
フェルール支持体２にフェルール１を圧入接合する場合の方法を例に説明する。

まず、組み立て用下治具７にフェルール支持体２をセットし、その上に組み立て用上治具８をセットする。その組み立て用上治具８にフェルール１を装着しプレス機にて圧力を印加して圧入する。

この時、フェルール支持体２のフェルール装着側貫通孔２ａはストレート部の寸法Ｌ１が０．１ｍｍから１．０ｍｍ残る形で圧入される為、組み立て用上治具８の長さに合わせフェルール１のフェルール支持体２からの突き出し量Ｌ２は決められることになる。このストレート部Ｌ１は、０．１ｍｍ以下だと従来の工法図４（ａ）の底付き仕様の光ファイバ固定具２３と同様にフェルール１を圧入する際、フェルール支持体２のフェルール装着側貫通孔の内壁から発生するバリがフェルールの接合を阻害する結果、フェルール１のフェルール支持体２からの突き出し量Ｌ２は底浮きの現象が発生し、その分が長くなる為に好ましくない。

また、１．０ｍｍ以上の場合は接着剤の流れが悪くなり気泡を効率よく押し出せなくなる為、空気溜まり１３ａを発生させ信頼性に悪影響を与えるので好ましくない。

あらかじめ組み立て用上治具８の長さは、光ファイバコネクタに標準化されているフェルール支持体２の端面からのフェルール１の突き出し量の寸法Ｌ２に合わせている為、フェルール１の長さバラツキやフェルール支持体２の深さバラツキに関係なく、精度良く突き出し量の寸法Ｌ２はセットされることになる。

本発明の光ファイバ固定具３はシングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバに用いることが出来る。また、光ファイバは石英系に限ることなくプラスチック系でも本発明の奏する効果にかわりはない。

又、本発明の光ファイバ固定具３およびそれを用いた光ファイバピグテイル６は光コネクタ用に限ることなく、光モジュール用に用いることでもよい。

ここで、以下に示す方法で実験を行った。

本発明の図１に示す光ファイバ固定具３と比較例として図４（ａ）及び（ｂ）に示す従来の光ファイバ固定具３を試作した。

本発明のサンプルの製造方法は、図２に示すように組み立て用下治具７と組み立て用上治具８を用いてプレス機にて圧入することでフェルール１とフェルール支持体２を固定した。

また、従来のサンプルでは底付き仕様、底浮き仕様共に圧入にてフェルール１をフェルール支持体２に固定した。

共に、ジルコニアセラミックス製のシングルモードフェルールの外径２．５ｍｍ、長さ１０．５ｍｍ、貫通孔０．１２６ｍｍを用い、フェルール支持体２はステンレス製とした。

上記３種類の光ファイバ固定具３のフェルール支持体２からのフェルール１の突き出し量の寸法Ｌ２を測定し表１に示す。

以上より、比較例１の底付き仕様では、突き出し量の寸法Ｌ２の平均値７．９６５ｍｍ、ばらつき０．０１６ｍｍであり、比較例２の底浮き仕様では、突き出し量の寸法Ｌ２の平均値７．９７１ｍｍ、ばらつき０．０１０ｍｍであったのに対し、本発明の実施例であるストレート部の寸法Ｌ１が０．１〜１．０ｍｍのサンプルでは突き出し量の寸法Ｌ２の平均値７．９７３ｍｍ、ばらつき０．００３ｍｍと寸法精度に優れていた。

又、本発明の実施例でストレート部の寸法Ｌ１が１．５ｍｍの場合であってもフェルール突き出し量の寸法Ｌ２の平均値７．９７４ｍｍ、ばらつき０．００３ｍｍと寸法精度には優れており、本発明の実施例でストレート部の寸法Ｌ１が０．０５ｍｍの場合は、フェルール突き出し量Ｌ２の平均値７．９７９ｍｍ、ばらつき０．００５ｍｍと寸法精度のがやや劣るが十分使用可能である。

次に、上記３種類の光ファイバ固定具３のサンプルに接着剤５を用いて光ファイバ４を挿入固定し、フェルール１の先端面を研磨仕上げして、光ファイバピグテイル６を各２０個のサンプルについて、半断面に削り空気溜まり１３ａの縦と横の寸法を測定し全周に均一に発生しているという過程で発生量を算出した。

その結果を表２に示す。

以上より、比較例１の底付き仕様では平均値で０．００９ＣＣの空気溜まりの発生があり、比較例２の底浮き仕様では平均値で０．０２２ＣＣで空気溜まりが発生していたのに対し、本発明の実施例でストレート部の寸法Ｌ１が０．１〜１．０ｍｍの場合では空気溜まり１３ａの発生がなく信頼性の高い光ファイバピグテイル６を得る事ができた。

また、本発明の実施例でストレート部の寸法Ｌ１が１．５ｍｍの場合、平均値で０．００５ｃｃの空気溜まり１３ａが発生しストレート部の寸法Ｌ１が０．０５ｍｍの場合、平均値で０．００６ｃｃの空気溜まりが発生していたが十分使用可能である。

次に、他の２０個のサンプルについては光ファイバコネクタ内に組み込み、各サンプルの光ファイバコネクタを基準となる光ファイバコネクタと接続し光源から波長１，３１０ｎｍの光信号を投入した状態で光パワーメーターにて接続時の損失を測定した。

その結果を表３に示す。

以上の結果、接続損失は平均値で０．２８〜０．３ｄＢ、ばらつきは０．０６〜０．０７と実施例、比較例とも各サンプルに大きな差は見られなかった。

次に、各サンプルを同様に、−４０°〜常温〜＋８５°（３０分〜５分〜３０分〜５分）の１サイクル７０分の温度条件にてヒートショック試験を１０００サイクル行い、試験後に再び接続損失を測定した。

その結果を表４に示す。

以上のヒートショック試験後の結果より、比較例１の底付き仕様では接続損失の平均値が０．６２ｄＢ、ばらつき０．９５ｄＢ、比較例２の底浮き仕様では接続損失の平均値が１．４５ｄＢ、ばらつき１．６２ｄＢと両サンプルとも悪化しているのに対し、本発明の実施例でストレート部の寸法Ｌ１が０．１〜１．０ｍｍのサンプルでは平均値が０．２９〜０．３１ｄＢ、ばらつき０．０６〜０．０７と接続損失変動が少なく、長期信頼性においても安定した特性値を示した。

また、本発明の実施例でストレート部の寸法Ｌ１が１．５ｍｍの場合、接続損失の平均値で０．５９ｄＢ、ばらつき０．５９ｄＢ、ストレート部の寸法Ｌ１が０．０５ｍｍの場合、接続損失の平均値で０．３９ｄＢ、ばらつき０．２１ｄＢと悪化していることが分かったが十分使用可能である。

（ａ）は本発明の実施形態を示す光ファイバ固定具の断面図であり、（ｂ）はその光ファイバ固定具を使用した光ファイバピグテイルの断面図である。本発明の実施形態の光ファイバ固定具を組み立て法を示す断面図である。従来の光ファイバコネクタを示す縦断面図である。（ａ）、（ｂ）は従来の光ファイバコネクタに備える光ファイバ固定具を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｌ１ストレート部の寸法
Ｌ２突き出し量の寸法
１フェルール
１ａ軸孔
１ｂ外周部
１ｃ斜め形状部
１ｄ後端部
２フェルール支持体
２ａフェルール装着側貫通孔
２ｂ光ファイバ装着側貫通孔
２ｃストレート部
３光ファイバ固定具
４光ファイバ
５接着剤
６光ファイバピグテイル
７組み立て用下治具
８組み立て用上治具
１１光ファイバ
１３接着剤
１３ａ空気溜まり
１４スリーブ
１５アダプタカップリング
１６カップリングナット
１７バネ
２０光ファイバコネクタ
２１フェルール
２１ａフェルール貫通孔
２２フェルール支持体
２２ａ凹部
２２ｂ貫通孔
２３光ファイバ固定具

Claims

軸孔を有するフェルールの後端部に、貫通孔を有するフェルール支持体を接合してなる光ファイバ固定具において、フェルール支持体に設けられた貫通孔の形状が、上記フェルールが接合される側にストレート部を有し、該ストレート部に連続する斜め形状部を備えたことを特徴とする光ファイバ固定具。
上記フェルール支持体のストレート部にフェルールを接合し、ストレート部と斜め形状部との境界からフェルールの端面までの長さが０．１ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ固定具。