JP2005208271A - 全反射端モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 全反射端モジュール自体の反射を限りなく０（ｄＢ）に近づけることで製造歩留まりを向上させることができる全反射端モジュールを提供する。
【解決手段】 第１の光ファイバ貫通孔を有するキャピラリ３と、キャピラリ３の端部に接続され、第１の光ファイバ貫通孔と連通する第２の光ファイバ貫通孔を有するフランジと５、第１及び第２の光ファイバ貫通孔に挿通される光ファイバ７とで構成される全反射端と、この全反射端を収容するハウジングを備える全反射端モジュールであって、光ファイバは、第２の光ファイバ貫通孔に収容される収容長が第２の光ファイバ貫通孔長より短く、収容される光ファイバ端面上には反射膜１５が形成されていることを特徴とする。これにより全反射端モジュール内で生じる反射減衰量を限りなく０（ｄＢ）に近づけることができるので、製造歩留まりを向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、反射減衰量の測定に用いられる小型の全反射端モジュールに関する。

光学機器や光学部品にとって重要な光学特性の１つである反射減衰量は、ピグテール型の全反射端モジュールを用いて測定される。図４に、従来のピグテール型の全反射端モジュールの構成を示す。この全反射端モジュールは、光ファイバ１０７の一端に光コネクタ１２１が装着されており、他端にフェルール１０１が装着されている。そしてフェルール１０１の端面には反射膜１１５が設けられている。

この全反射端モジュールを用いて反射減衰量を測定する場合は、被測定物（例えば、光ファイバ）の一端に、光コネクタ１２１を介してこのピッグテール型の全反射端モジュールを接続し、他端に反射減衰量計測機器を接続して、この計測機器から出射され全反射端モジュールの端で反射した反射光を測定することで被測定物の反射減衰量を測定する。

ところで近年、このような計測機器内に全反射端モジュール自体を組み込みたいという需要が高まってきている。しかしながらピグテール型の全反射端モジュールは、全長が長尺であるため計測機器内に組み込むことが困難である。

そこで計測機器内に組み込み可能な小型の光コネクタ型全反射端モジュールが特許文献２で開示された。この小型の光コネクタ型全反射端モジュールを図５及び図６を参照して説明する。図５はＳＣ型全反射端モジュールの構成図であり、図６はＦＣ型全反射端モジュールの構成図である。

まず、図５に示すＳＣ型全反射端モジュールは、簡単に説明するとフェルール部と、フェルール部を覆うＳＣ型ハウジング部で構成されている。

フェルール部とは、円筒形のキャピラリ１０３と、このキャピラリ１０３の端部に接続されるフランジ１０５と、キャピラリ１０３とフランジ１０５に連通して開孔される貫通孔に挿入される光ファイバ１０７とで構成されている。光ファイバ１０７は、樹脂１１１により貫通孔内に固定されている。キャピラリ１０３とフランジ１０５の開放端はそれぞれ垂直研磨されている。フランジ１０５の垂直研磨された端からは光ファイバが露出しており、この露出面を覆うように反射膜１１５と保護膜１１７が順に積層形成されている。

このようにしてなるフェルール部の外周にＳＣ型ハウジング部が取り付けられている。ＳＣ型ハウジング部は、バネ１３１、ストップリング１３３、キーリング１３５、プラグフレーム１３７、ツマミ１３９、ハウジング１４１で構成されている。

上記ＳＣ型全他反射端モジュールにおいて、ＳＣ型ハウジング部をＦＣ型ハウジング用の部材に置き換えたものが、図６に示すＦＣ型全反射端モジュールである。

次に、これらＳＣ型及びＦＣ型全反射端モジュール（以下、単に全反射端モジュールという。）に収容されるフェルール部の構成を図７を参照して更に詳しく説明する。

図７に示すように、フェルール部は、円筒形のキャピラリ１０３と、これに接続されるフランジ１０５と、光ファイバ１０７とで構成されている。キャピラリ１０３の軸方向には光ファイバを挿嵌するための細径の貫通孔（以下、細径孔という。）が開口されており、フランジ１０５の軸方向には細径孔より太い貫通孔が開口されている（以下、太径孔という）。これら細径孔と太径孔が連通するようにキャピラリ１０３とフランジ１０５が接続されている。この連通孔に挿入された光ファイバは接着剤１０９と樹脂１１１の充填により固定される。上記構成を有するフェルールが完成したところで両端が垂直研磨される（図示せず）。これにより研磨面から光ファイバが露出するため、フランジ１０５側の端面には貴金属等からなる反射膜１１５を設け、更にこの反射膜１１５を保護するために保護膜１１７を設ける。以上により図５、図６に示したフェルール部が完成する。
特開平５−５３０２７号公報 特開平６−２１４１２１号公報

上述した全反射端モジュールは、反射減衰量計測機器内に組み込み可能であるという利点を有する一方で、フェルールに収納される光ファイバ長がフランジ１０５と同長であるため、つまりは長尺であるため反射減衰量が大きくなるという問題を有している。更に実際にはその長さの２倍（往復）の損失が生じるので歩留まりが悪いという問題がある。

また、図７に示したように、太径孔に光ファイバ１０７を固定させるために樹脂１１１を充填させる必要があるが、この樹脂１１１の充填により光ファイバ１０７に応力が加わり、光ファイバ１０７にマイクロベンドが発生するという問題がある。これはつまり挿入損失が増加することにつながり、製造歩留まりを悪くするという問題を生じさせる。

更に、全反射端モジュールは、反射減衰量の測定に用いられるリファレンスとなるものであるため全反射端モジュール自体に反射があるのは好ましくない。そのような観点から反射減衰量を限りなく０（ｄＢ）に近づけることが望まれている。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、全反射端モジュール自体の反射を限りなく０（ｄＢ）に近づけることで製造歩留まりを向上させることができる全反射端モジュールを提供することにある。

上記目的を解決するために、請求項１記載の本発明に係る全反射端モジュールは、第１の光ファイバ貫通孔を有するキャピラリと、キャピラリの端部に接続され、第１の光ファイバ貫通孔と連通する第２の光ファイバ貫通孔を有するフランジと、第１及び第２の光ファイバ貫通孔に挿通される光ファイバとで構成される全反射端と、この全反射端を収容するハウジングを備える全反射端モジュールであって、光ファイバは、第２の光ファイバ貫通孔に収容される収容長がこの第２の光ファイバ貫通孔長より短く、収容される光ファイバ端面上には反射膜が形成されていることを要旨とする。

請求項２記載の本発明は、請求項１記載の全反射端モジュールにおいて、第２の光ファイバ貫通孔に収容される収容長は、望ましくは１．５ｍｍ以下であることを要旨とする。

請求項３記載の本発明は、請求項１記載の全反射端モジュールにおいて、第１及び第２の光ファイバ貫通孔と光ファイバとの間隙は充填剤による充填で固定されていることを要旨とする。

請求項４記載の本発明は、請求項１記載の全反射端モジュールにおいて、反射膜上には、この反射端を覆うように保護膜が設けられていることを要旨とする
請求項５記載の本発明は、請求項１又は４記載の全反射端モジュールにおいて、保護膜と充填剤は同材質からなることを要旨とする。

本発明の全反射端モジュールは、第１の光ファイバ貫通孔を有するキャピラリと、第１の光ファイバ貫通孔と連通する第２の光ファイバ貫通孔を有するフランジとを接続し、この連通してなる第１及び第２の光ファイバ貫通孔に光ファイバを挿通する構成を有し、このとき第２の光ファイバ貫通孔に収容する光ファイバ長を第２の光ファイバ貫通孔長より短く、望ましくは１．５ｍｍ以下とすることで、この貫通孔内でのマイクロベンドの発生を抑制する。このような構成により、全反射端モジュール内で生じる反射減衰量を限りなく０（ｄＢ）に近づけることができるので、製造歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る全反射端モジュールの構成図である。具体的に図１（ａ）は、全反射端モジュールの縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ部分の断面拡大図である。

まず図１（ａ）に示すように、本発明の全反射端モジュール１は、第１の光ファイバ貫通孔（以下、細径孔）を有するキャピラリ３と、このキャピラリ３の端部に接続され、細径孔と連通する第２の光ファイバ貫通孔（以下、太径孔）を有するフランジ５と、この細径孔及び太径孔に連通するように挿嵌される光ファイバとで構成され、光ファイバの一端は細径孔の端から突出するように配置され、他端は太径孔内に収容されるように配置されている。即ち、太径孔に収容される光ファイバ長は太径孔長より短い。

この太径孔に収容される光ファイバ長（以下、突出長）は、ゼロまたは出来る限り短いことが望ましいが、ファイバ端面に反射膜を形成する際に端面以外の近傍部分にも被覆層が形成されるため（完全に端面以外の部分が被覆されないようにマスクして反射膜を形成するのが難しいため）通常の使用において要求される反射減衰量の特性上の問題を生じることがない１．５ｍｍ以下に抑えるのが好ましい。

ここで光ファイバとは、裸ファイバ、光ファイバ素線、光ファイバ心線、及び光ファイバコードの総称を指すが、本実施の形態においては代表して裸ファイバで説明する。また光ファイバの種類には、ＳＩ、ＧＩ、ＳＭ、ＤＳＦ等の種類があるが、これらは用途により適宜選択されるものであり、本実施の形態では特に限定はしない。

次に光ファイバの端部を図１（ｂ）を参照してより詳細に説明する。図１（ｂ）に示すように、キャピラリ３の細径孔に収容される光ファイバは被覆を除去された裸ファイバ７で、フランジ５の太径孔に収容される光ファイバはその端部と端部近傍の表面に、反射膜と反射膜の形成時に同時に形成された反射膜と同じ被膜とがそれぞれ形成されている。

尚、この反射膜１５とその近傍の被覆には剥離を防止する目的で保護膜を形成する場合もあるが、通常は後工程でこの太径孔内にエポキシ系の樹脂等が充填され固着されるため、この保護膜の形成は省略される。

ここで反射膜１５は、伝搬光（又は試験光）を高反射率で反射することができる金属が望ましく、具体的には金、銀、銅等が好ましい。このように光ファイバ７の端面に反射膜１５を成膜する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等の成膜方法が挙げられる。

次に、本発明に係る全反射端モジュール１の作用を説明する。

この全反射端モジュール１は、フランジ５に収容される光ファイバの突出長を製造限界である最短長とし、その端面上に反射膜１５及び保護膜１７が形成している。このような構成において、全反射端モジュール１の裸ファイバ７の端から試験光を入射させると、全反射端に収容される短尺の光ファイバ内で折り返されて入射端に戻る。つまり従来の光ファイバと比較して本発明の全反射端は、収容されている光ファイバ長が短尺であるため併せて反射減衰量を小さくすることができる。これにより従来の問題であった全反射端内の往復距離を従来より短くすることを解決し、ひいては反射減衰量を従来より低減させることができる。

また光ファイバの突出長を製造限界である最短長とすることで、充填された樹脂１１の膨張収縮等に伴う応力によって光ファイバにマイクロベンドが発生し、反射減衰量が増大する問題を抑制することができる。これにより全反射端モジュールで発生する反射減衰量をほぼ０ｄＢに近づけることができる。

次に、本発明に係る全反射端モジュールの製造方法を説明する。

図２を参照して、本発明の全反射端モジュール１の製造工程をより詳細に説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、一定長（例えば２０ｍｍ程度）を有する裸ファイバを用意し、真空蒸着法、スパッタリング法、又はメッキ法等によって、裸ファイバの一方の平坦面（端部）のみに金属薄膜が形成されるように治具でマスクして成膜し、２０００〜３０００Åの膜厚を有する反射膜１５を形成する。

次に、図２（ｂ）に示すように、キャピラリ３をフランジ５に挿嵌し、キャピラリ３の細径孔とフランジ５の太径孔を連結して貫通孔を形成する。

そして、図２（ｃ）に示すように、フランジ５の後端より樹脂１１を注入して貫通孔に樹脂１１を充填させる。次いで図２（ａ）で作製した裸ファイバを貫通孔に挿入して、裸ファイバの平坦面（端部）に金属薄膜を形成する際に同時に形成された平坦面近傍の被膜層がキャピラリ３のコーン状に開いた開放端で係止されるまで挿入する。

その後、図２（ｄ）に示すように、樹脂１１を硬化させ、最後に図２（ｅ）に示すように、キャピラリ３から突出している裸ファイバ７を切断し、キャピラリの端面をＰＣ研磨する（端面に僅かな曲面が形成される。）。これによりスリーブを用いて他のフェルールと接続することができる。上記製造工程により全反射端が形成された後、以降の工程では、この全反射端に図６で説明したＳＣ型ハウジングやＦＣ型ハウジングを装着し、全反射端モジュールを完成する。

次に、図３を参照して、上記製造方法で作製した全反射端モジュール１の反射減衰量試験結果を説明する。図３は、光ファイバ突出長に対する反射減衰量の測定結果を示す表である。

まず、上記製造方法で１２個の全反射端モジュールを作製した。これらをヒートサイクル試験機に入れて、試験温度−４０℃〜＋８５℃の範囲内で温度を可変させ（これを１サイクルとする。）、２０サイクルの試験を各全反射端モジュールに対して行った。

図３は、縦項目が全反射端モジュールの識別番号を示し、横項目が光ファイバの突出長、試験光として１３１０ｎｍの光を使用した場合の反射減衰量、及び試験光として１５５０ｎｍの光を使用した場合の反射減衰量を示している。

ここで図３に示すように、試験光として１３１０ｎｍの光を伝搬させた場合、識別番号Ｎｏ．１〜９の全反射端モジュール（突出長が０．５〜１．５ｍｍの範囲のもの）は、モジュール作製後の反射減衰量が、通常の使用において要求される１．０（ｄＢ）以下の特性を満たした。更にヒートサイクル試験後の反射減衰量においても、この１．０（ｄＢ）以下の特性を満たした。

しかし、識別番号Ｎｏ．１０〜１２の、即ち突出長が２．０ｍｍ以上を有する全反射端モジュールは、モジュール作製後の反射減衰量が１．２（ｄＢ）以上となり、通常の使用において要求される特性を満たさないと共に、ヒートサイクル試験後の特性においても同様の結果が得られた。

一方、１５５０ｎｍの光を伝搬させた場合は、識別番号Ｎｏ．１〜１０の全反射端モジュール（突出長が０．５〜２．０ｍｍの範囲内のもの）はモジュール作製後の反射減衰量が、通常の使用において要求される１．０（ｄＢ）以下の特性を満たした。更にヒートサイクル試験後の反射減衰量においても、この１．０（ｄＢ）以下の特性を満たした。

しかし、識別番号Ｎｏ．１１、１２の、即ち突出長が２．８ｍｍ以上を有する全反射端モジュールは、モジュール作製後の反射減衰量が１．２（ｄＢ）以上となり、通常の使用において要求される特性を満たさないと共に、ヒートサイクル試験後の特性においても同様の結果が得られた。

従って、識別番号Ｎｏ．１〜９の光ファイバが両方の波長（１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）の光を低反射減衰量で伝搬できることが実験結果より示された。即ち、上記構成を有する全反射端モジュールにおいては、突出長を１．５ｍｍ以下にすると最も反射減衰量を０ｄＢに近づけることができる。

本発明の実施の実施の形態に係る全反射端モジュールの構成図である。 本発明の実施の実施の形態に係る全反射端モジュールの製造方法を示す製造工程図である。 本発明の実施の実施の形態に係る全反射端モジュールの試験結果を示す表である。 従来のピグテール型の全反射端モジュールの構成を示す図である。 ＳＣ型全反射端モジュールの構成図である。 ＦＣ型全反射端モジュールの構成図である。 従来のＳＣ型全反射端モジュール又はＦＣ型全反射端モジュールに収容されるフェルール部の構成図である。

符号の説明

１…全反射端モジュール
３…キャピラリ
５…フランジ
７…裸ファイバ
１１…樹脂
１３…被覆
１５…反射膜
１０１…フェルール
１０３…キャピラリ
１０５…フランジ
１０７…光ファイバ
１０９…接着剤
１１１…樹脂
１１５…反射膜
１１７…保護膜
１２１…光コネクタ
１３１…バネ
１３３…ストップリング
１３５…キーリング
１３７…プラグフレーム
１３９…ツマミ
１４１…ハウジング

Claims (5)

1. 第１の光ファイバ貫通孔を有するキャピラリと、
   前記キャピラリの端部に接続され、前記第１の光ファイバ貫通孔と連通する第２の光ファイバ貫通孔を有するフランジと、
   前記第１及び第２の光ファイバ貫通孔に挿通される光ファイバとで構成される全反射端と、該全反射端を収容するハウジングを備える全反射端モジュールであって、
   前記光ファイバは、
   前記第２の光ファイバ貫通孔に収容される収容長が該第２の光ファイバ貫通孔長より短く、該収容される光ファイバ端面上には反射膜が形成されていることを特徴とする全反射端モジュール。
2. 前記第２の光ファイバ貫通孔に収容される収容長は、望ましくは１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の全反射端モジュール。
3. 前記第１及び第２の光ファイバ貫通孔と前記光ファイバとの間隙は充填剤による充填で固定されていることを特徴とする請求項１記載の全反射端モジュール。
4. 前記反射膜上には、該反射端を覆うように保護膜が設けられていることを特徴とする請求項１記載の全反射端モジュール。
5. 前記保護膜と前記充填剤は同材質からなることを特徴とする請求項１又は４に記載の全反射端モジュール。

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