JP2005352449A - 光ファイバ固定具およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】常温においてファイバグレーティング特性を劣化させることがない。
【解決手段】長手方向のコアの屈折率を周期的に変化させたファイバグレーティング１４を形成した光ファイバ１３をフェルール１１の貫通孔１１ａに挿入固定した光ファイバ固定具１０において、上記光ファイバ１３と上記貫通孔１１ａは常温硬化型接着剤１７により固定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、光ファイバグレーティングがフェルールに挿入固定された光ファイバ固定具に関するものである。

従来、光伝送路の故障位置切り分け法に適用される伝送装置は図６に示すように、光送信器１、光受信器２、光パルス試験器３、光カプラ４、光フィルタ５、光ファイバ線路６から構成される（特許文献１参照）。

送信側で光送信器１からの信号波長λ１の通信光信号とパルス試験器３からの光ファイバ線路試験波長λ2の検査光信号とが光カプラ４で多重される。この多重光信号は同一の光ファイバ線路６で伝送され、光受信器２で信号波長λ１の光信号のみが取り出される。この場合、送られてくる多重光信号から必要な波長の光信号のみを選択するために、光フィルタ５としてフィルタ型切り分け器を受信側に設ける必要がある。

ここで、信号波長λ１は１３００ｎｍ〜１６００ｎｍ帯の通信光信号用の波長をいい、具体的には１３１０ｎｍ、１４８０ｎｍ、１５５０ｎｍの波長である。また、信号波長λ2は１６２５ｎｍの信号波長である。

波長選択の光フィルタ５を設ける場所の１つとして光ファイバケーブルの端末部に取り付けられる光コネクタがある。この光フィルタ５には、検査光を遮断して加入者宅に検査光を送らないようにする働きと、光ファイバ線路６を伝搬してきた検査光を反射して光パルス試験器３に送り返し、光ファイバ線路６中の障害点の有無や光ファイバ線路６の光伝送特性を検出させる働きがある。

光ファイバ線路６の検査システムに用いられる光フィルタ５としては、光導波路（光ファイバ、薄膜導波路など）のコアに光フィルタ５機能を果たす領域（以下、フィルタ領域という）が設けられた、導波路構造を持つ光フィルタ５が特に好適である。例えば、光ファイバ線路６として用いられている通信用光ファイバの所定部位にフィルタ領域を形成すれば光ファイバ型の光フィルタ５が得られるが、このような光フィルタ５はそれ自体が光ファイバ線路６として使用できるものである。従って、光ファイバ型の光フィルタ５の一端にプラグを取り付けて光コネクタを構成すれば、その取扱いも容易になる。このため、光ファイバ型の光フィルタ５を用いて光ファイバ線路６の検査システムを構成すれば、誘電体多層膜フィルタを用いる場合のように光線路中にフィルタ部品を挿入する必要がなく、信号光の損失は少なくて済む。また、薄膜導波路中にフィルタ領域を設けた薄膜導波路型の光フィルタ５も、検査光を反射するだけでなく、フィルタ領域を通過した信号光を分岐させて出力することができるなど、便利な点が多い。

このような導波路構造を持つ光フィルタ５のフィルタ領域としては、従来からグレーティングが採用されている。ここでいうグレーティングとは、実効屈折率が光軸（長手方向）に沿って最小値と最大値との間で周期的に変化する光導波路中の一領域である。特許文献２に記載されているように、上記グレーティングは、ゲルマニウムをドープした石英ガラスに所定ピッチの干渉パターンを有する紫外光を照射することで形成される。これは、該紫外光の干渉パターンの光強度分布に応じてガラスの屈折率が上昇することによるものである。光導波路のコアに形成されたグレーティングは、光導波路中を進行する光のうち所定の反射波長（ブラッグ波長）を中心とした狭い波長幅（以下、グレーティングの反射波長という）の光を反射する。このグレーティングの反射波長は、グレーティングの周期（格子ピッチ）に応じて定まることが知られている。

そこで、特許文献３では、図７（ａ）とそのＡ−Ａ断面である図７（ｂ）に示すように、光ファイバの被覆除去部１３ａを保持する筒状のフェルール１１と該フェルール１１に連接するフランジ金具１２により構成される光ファイバ固定具１０において、光ファイバの被覆除去部１３ａに波長選択性のあるファイバグレーティング１４を形成し、被覆除去部１３ａがフェルール１１の貫通孔１１ａとフェルール１１の内孔で熱硬化型接着剤１６により接着固定された光ファイバ固定具１０が提案された。

これにより、数十μｍ以下と薄い波長選択光フィルタの作製や光コネクタ内への波長選択光フィルタの挿入・固定といった熟練した技術や多大な労力を不要とし、かつ、加工性・製造性の悪い作業を排除できるため、容易にかつ作業性よく波長選択性をもった光ファイバ固定具を作製することができる。

また、特許文献４では、図８に示すように、光ファイバの被覆除去部１３ａは、フェルール１１の貫通孔１１ａ内に挿入されており、被覆除去部１３ａの長さ方向中央部に形成されたファイバグレーティング１４は、その全長が前記貫通孔１１ａ内に熱硬化型接着剤１６により接着固定されている。ファイバグレーティング１４は、周知の方法により被覆除去部１３ａに形成したもので良く、ここでは、ゲルマニウムをドープした石英系ガラスからなる被覆除去部１３ａに紫外光の干渉パターンを照射することで形成したものを採用している。光ファイバ固定具１０の全長Ｌの軸方向寸法は、ＳＣ形光コネクタのコネクタハウジングに収納可能な範囲である１６〜２３ｍｍに設定され、前記フェルール１１の前記貫通孔１１ａには、前記光ファイバ固定具１０の全長を超えない範囲で、１３〜１８ｍｍの貫通孔１１ａの全長Ｌ１が確保される。

光ファイバ固定具１０の全長Ｌは、フェルール１１の先端面１１ｂと、フランジ金具１２の後端部との間の寸法である。

目的の反射特性が得られるファイバグレーティング１４の長さ寸法Ｌ２は、１０〜１２ｍｍであることが多いが、この光ファイバ固定具１０では、１３ｍｍ以上、最大１８ｍｍの全長Ｌ１の貫通孔１１ａが得られているため、ファイバグレーティング１４の全長を貫通孔１１ａ内に収納することができる。したがって、ファイバグレーティング１４の、均質材料の均等接触による収納保護を実現することができ、ファイバグレーティング１４の光特性を向上させることができる。

これにより、貫通孔１１ａ内に収納したファイバグレーティング１４の、均質材料の均等接触による収納保護状態を、長期にわたって安定かつ確実に維持することができ、光ファイバ固定具１０の光特性の長期信頼性を向上できるといった利点があることが提案されている。
特願平２−４０７３９６号公報 特開昭６２−５０００５２号公報 特開平９−５５６１号公報 特開２００２−１１６３４６号公報

しかしながら、上記図７に示す従来例の光ファイバ固定具１０では、しかも一般的なフェルール長さより長いファイバグレーティング１４が要求されてくると、１部材の孔に収めることができなくなり、それにより、組み立て上の応力の不均一によりファイバグレーティング１４に異常な応力がかかり、フィルタ特性を満足できなくなることと、部品点数が多という理由から、図８に示す第二の従来例の光ファイバ固定具１０が提案されたが、図７、図８いずれの例においても、光ファイバ１３の被覆除去部１３ａとそこに形成されたファイバグレーティング１４はフェルール１１の貫通孔１１ａに熱硬化型接着剤１６にて接着固定されていた。

光コネクタにおいては、開発されてきた段階で、光ファイバと接着剤の固定にはエポキシ系熱硬化型接着剤が望ましいこととされ、その中でもＥｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のＥＰＯ−ＴＥＫ ３５３ＮＤが高ガラス転移温度、低硬化収縮性、耐環境試験特性の観点から最も光コネクタとして望ましいものとされてきたので、世界市場の９８％はこの熱硬化型接着剤を用い、いわゆるデファクトスタンダードとなっている。

そのため、熱硬化型接着剤１６を用いてファイバグレーティング１４を内蔵した、光ファイバ固定具を接着固定する場合に、硬化条件が１００℃の３０分が標準条件であり、１００℃にて完全硬化するために、１００℃が光ファイバ１３の被覆除去部１３ａに応力がかからない状態であり、接着硬化後常温まで光ファイバ固定具１０を冷却すると、ファイバグレーティング１４に約７５℃の冷却応力がかかることによりフィルタ特性が変化するという課題を生じる。

ファイバグレーティング１４は、上述の通り、被覆除去部１３ａに形成したもので、ゲルマニウムをドープした石英系ガラスからなる被覆除去部１３ａに紫外光の干渉パターンを照射することで、屈折率を上昇させて特定波長のみが反射するものなので、接着加工前には、十分に特性がでていたものが、接着加工後に特性劣化してしまう。

そこで本発明は、ファイバグレーティングを予め形成した光ファイバをフェルールの貫通孔に挿入固定した光ファイバ固定具において、上記光ファイバと上記貫通孔は常温硬化型接着剤により固定されていることにより、常温においてファイバグレーティング特性を劣化させることがない。

本発明は、上記課題を解決する為、長手方向にてコアの屈折率を周期的に変化させたファイバグレーティングを形成した光ファイバをフェルールの貫通孔に挿入固定した光ファイバ固定具において、上記光ファイバが上記貫通孔に常温硬化型接着剤により固定されていることを特徴とする。

さらに上記接着剤が、第一液と第二液からなる二液性常温硬化型接着剤であることを特徴とする。

さらに上記接着剤が、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、酢酸ビニル系重合体、ナフテン酸コバルト及びアセチルブチロラクトンを必須成分とする接着剤であって、ナフテン酸コバルトを含有する第一液とアセチルブチロラクトンを含有する第二液とからなる二液性常温硬化型接着剤であることを特徴とする。

さらに上記接着剤が、有機カルボン酸を配合した二液性常温硬化型接着剤であることを特徴とする。

さらに上記フェルールの貫通孔がファイバ挿入口から先端面側にかけて縮径した円錐形状であることを特徴とする。

さらに上記接着剤の組成が光ファイバ外周面付近と貫通孔内周面付近とで異なることを特徴とする。

また上記接着剤は、第一液がシアノアクリル系瞬間接着剤であり、第二液がアミン系硬化促進剤であることを特徴とする。
さらに上記第一液はエチルシアノアクリルを主成分とし、少なくとも粘度調整剤としてポリマもしくはオリゴマの有機材料もしくは微粉末シリカの無機材料を含むものであり、かつ第二液はジメチルパラトルイジンを主成分とし、少なくとも反応調整剤としてアセトンもしくはアルコールを含んでいるものであることを特徴とする。
また上記光ファイバ固定具の製造方法であって、上記接着剤を、光ファイバの挿入直前まで相互に分離状態としておくことを特徴とする。

さらに上記フェルールの貫通孔内部に第一液もしくは第二液の一方を充填して、上記ファイバグレーティングを予め形成した光ファイバの外周に第一液もしくは第二液の他方を塗布し、光ファイバをファイバ挿入口から貫通孔に挿入して、常温にて放置することにより固定することを特徴とする。

さらに上記光ファイバにアミン系硬化促進剤を塗布して乾燥した後、上記光ファイバをフェルールに挿入し、シアノアクリル系瞬間接着剤を用いて光ファイバをフェルールに接着固定することを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば以下のような優れた効果がある。

上記光ファイバと上記貫通孔は常温硬化型接着剤により固定されていることにより、常温においてファイバグレーティング特性を劣化させることがない。

また、接着剤の硬化収縮によるファイバグレーティングへの応力の集中を、接着剤にゲル分率の分布をもたせることで応力を緩和させることができる。

以下本発明の第一の実施形態について説明する。

図１は、本発明の光ファイバ固定具の断面図であり、長手方向のコアの屈折率を周期的に変化させたファイバグレーティング１４を形成した光ファイバ１３をフェルール１１の貫通孔１１ａに挿入固定した光ファイバ固定具１０において、上記光ファイバ１３と上記貫通孔１１ａは常温硬化型接着剤１７により固定されている。

ここで、ファイバグレーティング１４とは、光ファイバ１３中において、実効屈折率が光軸に沿って最小値と最大値との間で周期的に変動する領域であり、例えば、ゲルマニウムをドープした石英系ガラスからなる光ファイバに紫外光の干渉パターンを照射することで形成することができる。これは、干渉パターンの光強度分布に応じてガラスの屈折率が変動することによるものである。光ファイバ中に形成されたファイバグレーティング１４は、光ファイバ１４中を進行する光のうち所定の反射波長であるブラッグ波長を中心とした狭い波長幅の光を反射する。この反射波長は、グレーティングの周期である格子ピッチに応じて定まることが知られている。したがって、ファイバグレーティング１４が形成された光ファイバ１３を光コネクタ固定具１０のフェルール１１に組み込めば、前記ファイバグレーティング１４の反射波長によって所望の波長幅の光を選択的に反射する特性を光ファイバ固定具１０に与えることができる。

本発明の常温硬化型接着剤１７は、第一液と第二液からなる二液性常温硬化型接着剤であることが特に望ましく、接着剤の具体例を説明する。

本発明の常温硬化型接着剤の構成は、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（以下、２ＨＥＭＡとする）、酢酸ビニル系重合体、ナフテン酸コバルト及びアセチルブチロラクトンを必須成分とする第一液と第二液に２分された二液性の常温硬化型接着剤であって、ナフテン酸コバルトを含有する第一液とアセチルブチロラクトンを含有する第二液とが使用直前まで相互に分離状態で保存されていることを特徴とし、更に第一液と第二液の少なくともいずれかに有機カルボン酸が配合されていることを特徴とする。

すなわち、非揮発性で臭気の少ない２ＨＥＭＡに、接着剤として好ましい粘度に調節するために酢酸ビニル系重合体を溶解し、触媒には促進剤に接触することによりはじめて活性を示すナフテン酸コバルトを使用したものであり、促進剤としては臭気が少なく、この系において促進効果が極めて高いアセチルブチロラクトンを使用し、ナフテン酸コバルトを含有する第一液とアセチルブチロラクトンを含有する第二液を分離保存する二液性とし、使用にあたって両液を混合し或いは接触させるのみで強力な接着効果を発現する。

ナフテン酸コバルトを活性化するアセチルブチロラクトンの配合量は、正確性を要求されず、両成分が接触するのみでナフテン酸コバルトは活性化し、未反応のナフテン酸コバルトの存在或いは未反応のアセチルブチロラクトンの存在は接着剤の接着強度に何ら悪影響を与えない。更に、有機カルボン酸を配合すると硬化速度を飛躍的に増大させることができる。

ここで、２ＨＥＭＡは市販品を使用することができる。更に２以上のビニル基を有する化合物を架橋剤として配合してもよい。酢酸ビニル系重合体とは酢酸ビニル重合体の他に、そのケン化物も包含する。ケン化の程度は０〜７０％、好ましくは０〜５０％である。酢酸ビニル系重合体は、接着剤として必要な粘度を付与する。ナフテン酸コバルトは２ＨＥＭＡに対して重合触媒として働くが、その作用はアセチルブチロラクトンの存在によりはじめて発現されるため、ナフテン酸コバルトを含有する第一液とアセチルブチロラクトンを含有する第二液とを分離保存することが重要である。

一般には第一液に２ＨＥＭＡ、酢酸ビニル系重合体及びナフテン酸コバルトを配合し、第二液はアセチルブチロラクトン、或いはアセチルブチロラクトンに２ＨＥＭＡ及び酢酸ビニル系重合体を配合するが、第二液のみに２ＨＥＭＡ及び酢酸ビニル系重合体を配合しても本発明の効果が得られる。第一液と第二液との配合比は特に限定がなく、一方が大量で他方が少量であっても本発明の目的は達成される。ナフテン酸コバルト及びアセチルブチロラクトンの添加量は、触媒及び触媒の促進剤であることから、それぞれ全接着剤の０．５〜４％、好ましくは１〜３％である。本発明の特徴は二液性であるが、二液をよく混合する必要はなく、単に接触させるのみで強力な接着効果を発現することにあり、接着すべき２面の一方の面に第一液を塗布し、他方の面に第二液を塗布して第一液と第二液を接触させるだけで強力な接着力を発現する。

以下、接着剤に関する詳細な説明をすると、本発明においては第一液と第二液のいずれか、もしくは第一液と第二液の両者に有機カルボン酸を配合すると、硬化時間がより短縮される。有機カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、酢酸、ギ酸、マレイン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、アジピン酸、安息香酸、フタル酸等を挙げることができる。これらの配合量は０．２〜４０重量％、好ましくは１〜３０重量％である。

また、本発明の接着剤は第一液と第二液が接触するだけで硬化するので、光ファイバ外周面付近とフェルールの貫通孔内周面付近の接着剤の組成が異なることが大きな特徴である。

なお、本発明の熱硬化型接着剤１７は、上述した二液性に限ることなく、常温硬化型接着剤であれば、本発明の同一の効果を奏することが可能である。たとえば、空気中の湿気と反応し硬化する湿気硬化型接着剤、（瞬間接着剤などがこの分類に入る）、 ＵＶ（紫外線）を照射することで硬化するＵＶ硬化型接着剤、空気に触れている間は硬化せず空気を遮断することで硬化する嫌気型接着剤、ＵＶ硬化型と嫌気型の特性を合わせもち、ＵＶの届かない隙間の奥は嫌気性として硬化し、空気に触れる部分はＵＶ照射によって硬化するＵＶ嫌気型接着剤などを用いることが可能である。

つまり、本発明では常温硬化型接着剤１７を用いてファイバグレーティング１４を内蔵した、光ファイバ固定具１０を接着固定する場合に、硬化条件が常温であるおおよそ２５℃にて完全硬化するために、常温時が光ファイバ１３の被覆除去部１３ａに応力がかからない状態であり、フィルタ特性が劣化することがない。

また、本発明では常温硬化型接着剤１７には光吸収剤が添加され、この光吸収剤として有機金属化合物を用いることが望ましい。有機金属化合物は光を吸収しやすい色素が好ましく、このような特性を有する有機金属化合物としては、表１に示すようなコバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）およびバナジウム（Ｖ）から選ばれた１種以上の遷移金属イオンを含むものが好ましい。

また、このように構成された光ファイバ固定具１０において、被覆除去部１３ａのクラッドに光が漏れると、該クラッドから放射される放射モードが常温硬化型接着剤１７層に進入するが、接着剤に添加された本発明の光吸収剤がこの放射モードを吸収することにより当該放射モードを減少させるので、フェルール１１の貫通孔１１ａの鏡面である内面から反射されて再度被覆除去部１３ａのクラッドに侵入してくることがなくなり、安定したフィルタ特性を得ることができる。

なお、本発明でのフェルール１１の材質は低膨張係数の結晶化ガラスやＬＣＰ等を用いることもできるが、光ファイバ固定具１０として最も使用実績が高く、耐環境性に優れているジルコニアを用いることが最も望ましい。

また、光ファイバ固定具１０の全長Ｌの軸方向寸法は、ＳＣ形光コネクタのコネクタハウジングに収納可能な範囲である１６〜２３ｍｍに設定され、前記フェルール１１の前記貫通孔１１ａには、前記光ファイバ固定具１０の全長を超えない範囲で、１３〜１８ｍｍの貫通孔１１ａの全長Ｌ１が確保される。

光ファイバ固定具１０の全長Ｌは、フェルール１１の先端面１１ｂと、フランジ金具１２の後端部との間の寸法である。

目的の反射特性が得られるファイバグレーティング１４の長さ寸法Ｌ２は、１０〜１２ｍｍであることが多いが、この光ファイバ固定具１０では、１３ｍｍ以上、最大１８ｍｍの全長Ｌ１の貫通孔１１ａが得られているため、ファイバグレーティング１４の全長を貫通孔１１ａ内に収納することができる。したがって、ファイバグレーティング１４の、均質材料の均等接触による収納保護を実現することができ、ファイバグレーティング１４の光特性を向上させることができる。

以上、光コネクタに用いられる光ファイバ固定具１０について説明してきたが、本発明の光ファイバ固定具は光コネクタ用途に限ることなく、長手方向のコアの屈折率を周期的に変化させたファイバグレーティングを予め形成した光ファイバをフェルールの貫通孔に挿入固定した光ファイバ固定具であれば、いかなる用途でも本発明の同等の効果を奏することが出来る。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。

まず、図２（ａ）はフェルール１１の貫通孔１１ａがファイバ挿入口１１ｃから先端面１１ｂ側にかけて縮径した円錐形状であることを特徴としている。これは、本発明の二液性常温硬化型接着剤は熱を加えての硬化を行わないために、フェルール１１の貫通孔１１ａ内に十分に充填されない可能性がある。そのために、貫通孔１１ａを円錐形状とすることによりフランジ金具１２側から光ファイバ１３を挿入することにより、接着剤を貫通孔内に十分に充填することが可能となる。

貫通孔１１ａの先端面１１ｂ側の内径は光ファイバの外径がφ１２５．０μｍであるので、φ１２５．１〜１２６．５μｍの範囲内であることが望ましく。フランジ金具１２側の他端側は１２７．０〜１３０μｍとすることが望ましい。

また。図２（ｂ）に示すように貫通孔１１ａの先端面１１ｂ側に平行部１１ｄを設けることが特に望ましく、これは、光ファイバ１３がフェルール１１の外周に対して斜めに固定されると、接続損失を悪化させることになるので、その対応策となるので好適である。

次に、図３は本発明の光ファイバ固定具の実施形態で、内部にある特定波長の光の一部を反射するファイバグレーティング１４を構成した光ファイバ１３の被覆除去部１３ａをフェルール１１の貫通孔１１ａに常温硬化型接着剤１７を用いて接着固定した光ファイバ固定具２０である。

ここで、フェルール１１の先端面１１ｂと片側端面１１ｂは光ファイバ１３と共に面一で鏡面研磨仕上げされている。

次に図４は、内部にある特定波長の光の一部を反射するファイバグレーティング１４を構成した光ファイバ１３の被覆除去部１３ａをフェルール１１の貫通孔１１ａに常温硬化型接着剤１７を用いて接着固定した後光アイソレータ２１をフェルール１１の片側端面１１ｃに設置した場合の実施形態であり、光アイソレータ２１は、ファラデー回転子の両側又は片側に偏光子を取り付けたもので、ファイバグレーティング１４側からの光は通過するが、光ファイバの被覆除去部１３ａからの光は遮断する機能を有する光ファイバ固定具３０である。

ここで、アイソレータ２１の外周部にはマグネット２２を配しているが、なくともよい。また、光ファイバ１３の先端部はくさび状に加工されているが、円錐状でも、ボール状でもかまわない。またフェルール１１の先端面１１ｂとともに面一で研磨された状態であってもよい。

又、光アイソレータ２１素子をスペーサを介し取り付けることにより、フェルール２１の片側端面１１ｃと僅か離して取り付けてもよい。

図５は、図４の実施形態で構成した光ファイバ固定具３０を実際の半導体レーザモジュール４０に実装した実施形態である。ペルチエ素子２３上の表面実装用基板２４の上に載せ出力用の光ファイバ２５と結合用レンズ２６を介して接続されている。

ここで、半導体レーザ素子２７、結合レンズ１１であり、出力用の光ファイバ２５から戻る光は、光アイソレータ２１により遮断される為、半導体レーザ素子２７には戻らない。

いうまでもなく、光ファイバ固定具３０は本発明の常温硬化型接着剤が用いられている。

以上のように、本発明の光ファイバ固定具は光コネクタ用に限るものではなく、ファイバグレーティングをフェルールの貫通孔に挿入し常温硬化型接着剤を用いて固定された光ファイバ固定具であればいかなる形態、用途でも本発明の同一の効果を奏することが出来る。

さらに、上記接着剤の組成が光ファイバ外周面付近と貫通孔内周面付近とで異なることにより、接着剤の硬化収縮によるファイバグレーティングへの応力の集中を、接着剤にゲル分率の分布をもたせることで、応力を緩和させることができる。

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。

長手方向のコアの屈折率を周期的に変化させたファイバグレーティングを予め形成した光ファイバをフェルールの貫通孔に挿入し常温硬化型接着剤により固定したことが特徴であり、更には、上記接着剤を、使用直前まで相互に分離状態としておくことを特徴とする。

具体的には、フェルールの貫通孔内部に第一液もしくは第二液のいずれかを充填して、長手方向のコアの屈折率を周期的に変化させたファイバグレーティングを予め形成した光ファイバの外周に前記フェルールの貫通孔内部に充填していない第一液もしくは第二液のいずれかを塗布し、光ファイバを貫通孔にファイバ挿入口から挿入して、常温にて放置することにより固定することを特徴とする。

本発明の接着剤では、光ファイバの挿入直前まで第一液と第二液を相互に分離状態としておくことが可能なので、接着作業が非常に楽なものとなる。

例えば、フェルール１１の貫通孔１１ａ内部に第一液を充填して、ファイバグレーティング１４部を予め形成した光ファイバ１３の外周に第二液を塗布し、光ファイバを貫通孔に挿入して、常温にて放置することにより固定する方法でもよいし、この逆に貫通孔１１ａ内部に第二液を充填して、ファイバグレーティング１４部を予め形成した光ファイバ１３の外周に第一液を塗布することでもよい。

また、ここで第一液もしくは第二液を貫通孔１１ａもしくは光ファイバ１３に充填もしくは塗布後、第一液もしくは第二液を加熱することが望ましい。これは、加熱により接着剤の粘度を下げることにより、接着界面での接着剤の密着度を高めることが可能となる。

具体的には、ドライヤーで数秒間、熱風をかけることでよい。

次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
図１は、本発明の光ファイバ固定具の断面図であり、長手方向のコアの屈折率を周期的に変化させたファイバグレーティング１４を形成した光ファイバ１３をフェルール１１の貫通孔１１ａに挿入固定した光ファイバ固定具１０において、上記光ファイバ１３と上記貫通孔１１ａはシアノアクリル系瞬間接着剤及びアミン系硬化促進剤からなる常温硬化型接着剤１７により固定されている。
つまり、本発明は、アミン系硬化促進剤を光ファイバ１３の被覆除去部１３ａに塗布し、乾燥後、フェルール１１の貫通孔１１ａに挿入し、シアノアクリル系瞬間接着剤を用いて光ファイバ１３をフェルール１１に接着固定するものである。
この光ファイバ固定具の組立において、まず、粘度が１０〜５０００ｃＰ未満で、硬化時間が１０〜６０秒未満で、弾性率が１００〜１１００ｄｙｎ／ｃｍ２以下、ガラス転移温度が１００〜３００℃以下を有するシアノアクリル系瞬間接着剤をフェルール１１の貫通孔１１ａに充填し、アミン系硬化促進剤を光ファイバ１３に塗布し、乾燥後、フェルール１１に挿入することにより光ファイバ１３をフェルール１１に接着固定する光ファイバ固定具が完成する。
このような組立方法により、特別な装置を用いずに、短時間で容易に光ファイバ固定具１０を組み立てることが可能となる。
本発明において用いられるシアノアクリル系瞬間接着剤の粘度は、１０〜５０００ｃＰの範囲内である必要がある。１０ｃＰ未満であると、フェルール１１への接着剤塗布時に、フェルール１１先端から接着剤が流れ出し、側面などの余分な部分も接着剤が濡らし、光コネクタ組立時に不都合が生じる。また、粘度が５０００ｃＰを超えると、光ファイバ１３挿入が極めて困難になり、挿入時に光ファイバ１３の破断などが起こることがある。
また、本発明において用いられるシアノアクリル系瞬間接着剤の硬化時間は、１０〜６０秒未満である必要がある。硬化時間が１０秒未満であると、光ファイバ１３の挿入時間が短すぎて、光ファイバ１３の挿入が不完全になる。また、硬化時間が６０秒を超えると組立作業時間が長くなり好ましくない。
また、本発明において用いられるシアノアクリル系瞬間接着剤の弾性率は、１００〜、１１００ｄｙｎ／ｃｍ２以下である必要がある。接着剤を充填したフェルール１１に光ファイバ１３を挿入し、接着剤を硬化させる方法では、硬化時に光ファイバ１３に圧縮応力が発生し、光ファイバ１３の引き抜き強度を増大するので、接着剤の弾性率の１００ｄｙｎ／ｃｍ２未満であると、十分な圧縮応力の発生が期待できず、光ファイバ１３の引き抜き強度が小さく、光ファイバ１３の先端面１１ｂでの引き込みや突き出しが起こり、光コネクタの信頼性が十分でなくなる。実際の光ファイバ固定具１０では、光ファイバ１３がフェルール先端面１ｂから引き込んだ状態に仕上げられており、初期ファイバ引き込み量は０．０５μｍ以下が要求されている。
一般に、温度変化に伴うフェルール、光ファイバ１３の膨張などの影響によりファイバ引き込みが増加するが、光ファイバ１３のフェルール先端面１１ｂからの引き込みが０．１μｍ程度以上になると接続特性が劣化する恐れがあるため、光コネクタの十分な信頼性を確保するためには、１００ｄｙｎ／ｃｍ２以上の弾性率を有していることが上記のように重要な条件となる。
また、本発明において用いられるシアノアクリル系瞬間接着剤のガラス転移温度は、１００〜３００℃以下である必要がある。ガラス転移温度が１００℃未満であると、高温環境下で接着剤の弾性率が低下してしまい、光ファイバ１３の引き抜き強度が低下し、光ファイバ１３のフェルール先端面１１ｂでの引き込みや突き出しが起こるため、上述したように十分な信頼性が得られないといった問題がある。
また、本発明のアミン系硬化促進剤としては、ジメチルパラトルイジンなどが挙げられ、反応時間をコントロールするために、アセトンやアルコールで希釈する。
また、本発明において用いられるシアノアクリル系瞬間接着剤の他の構成要素としては、例えば、保存安定剤、重合禁止剤、接着促進剤、顔料等を含んでもよい。
また、瞬間接着剤の粘度調整剤（増粘剤）としては、ポリマやオリゴマ、例えば、ポリメチルメタクリレート、ウレタンプレポリマやゴム粉末、ポリオレフィン系粉末等の有機材料や微粉末シリカなど、無機系材料などが用いられる。

本発明の有効性を確認するために下記実験をおこなった。

本発明の第一実施例として、図１の光ファイバ固定具１０において常温硬化型接着剤１７を以下のようにした。まず第一液として、反応性化合物である２ＨＥＭＡを７０重量％、粘度調節剤である酢酸ビニル重合体を２９重量％、触媒であるナフテン酸コバルトを１重量％の配合でつくっておき、次に第二液として反応性化合物である２ＨＥＭＡを７０重量％、粘度調節剤である酢酸ビニル重合体を２７重量％、硬化促進剤であるアセチルプチロラクトンを２重量％、カルボン酸であるメタクリル酸を１重量％の配合でつくっておき、等量の第一液と第二液を混合後フェルール１１の貫通孔１１ａおよびフランジ金具１２の内孔に注入して、光ファイバ１３の被覆除去部１３ａを挿入して、常温のまま２０分放置して接着固定した。

また、本発明の第二実施例として、第一実施例に用いた接着剤第一液と第二液に光吸収剤として２．４−ペンタンジオン錯塩を５ｗｔ％添加して均一に攪拌・混合して上記同様に接着を行った。

更に、本発明の第三実施例として、図２（ａ）に示す様なフェルール１１の貫通孔１１ａがファイバ挿入口１１ｃから先端面１１ｂ側にかけて縮径した円錐形状とし、貫通孔１１ａの先端面１１ｂ側の内径は光ファイバの外径がφ１２５．０μｍであるので、φ１２５．５μｍとし、ファイバ挿入口１１ｃ付近では１２９μｍとした。用いた接着剤は第一実施例と同一とした。

更に、本発明の第四実施例として、エチルシアノアクリルを主成分とする瞬間接着剤に、微粉末シリカを５重量％添加した瞬間接着剤を第一液として、ジメチルパラトルイジンをアセトンで１００倍希釈したアミン系硬化促進（シラン系カップリング剤を５重量％含有）を第二液として、被覆を除去した光ファイバ１３および被覆部に第二液を塗布し、次に、光ファイバ１３を途中までフェルール１１に挿入し、フェルール１１のファイバ挿入口１１ｃに第一液を滴下し、速やかに光ファイバ１３を押し込む。約５秒後、ファイバ挿入口に第一液を追加し、第二液をその上から塗布した。
次に比較例として、図８の光ファイバ固定具１０において熱硬化型接着剤１６をエポキシ系のＥｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のＥＰＯ−ＴＥＫ ３５３ＮＤを用いて第一液と第ニ液を１０対１の割合で混合後、フェルール１１の貫通孔１１ａおよびフランジ金具１２の内孔に注入して、光ファイバ１３の被覆除去部１３ａを挿入して、１００℃の恒温層に３０分投入して接着固定した。

本発明の実施例、従来例共に、ジルコニア製のφ２．５ｍｍフェルールの長さＬ１を２０ｍｍとして、ファイバグレーティング１４の長さＬ２を１６ｍｍとして、試験光である１６２６ｎｍの波長のみを反射するフィルタ効果をもたせた光ファイバ固定具とした。

これら実施例を各１００セット作成し、図６に示す方法で光パルス試験器３から波長１６２５ｎｍの試験光を流して光ファイバ固定具１０内に設置されている光フィルタ５であるファイバグレーティング１４から反射光が光パルス試験器３に正常に戻ってくるかの確認を行った。このとき光ファイバ線路６の長さを１０Ｋｍ，２０Ｋｍ，３０Ｋｍと３種類準備して実験をおこなった。

その結果を表１に表すが、数値は各１００セット中の反射光が正常に戻らなかったものの百分率である。

以上より、本発明の第一実施例では光ファイバ線路６の長さが１０Ｋｍ，２０Ｋｍにおいてすべて正常に反射光が戻ってきたが、３０Ｋｍにおいては３％の異常が確認できた。しかし、光ファイバのアクセスネットワークではＢ−ＰＯＮの規格で最大２０Ｋｍと規定されているので２０Ｋｍ以内では全て正常なので、問題は生じない。

また本発明の第二実施例では光ファイバ線路６の長さが１０Ｋｍ，２０Ｋｍ，３０Ｋｍいずれにおいてもすべて正常に反射光が戻ってきた。

更に、本発明の第三実施例では光ファイバ線路６の長さが１０Ｋｍ，２０Ｋｍにおいてすべて正常に反射光が戻ってきたが、３０Ｋｍにおいては１％の異常が確認できた。しかし、これも第一実施例同様に、光ファイバのアクセスネットワークではＢ−ＰＯＮの規格で最大２０Ｋｍと規定されているので２０Ｋｍ以内では全て正常なので、問題は生じない。

更に、第４の実施例では光ファイバ線路６の長さが１０Ｋｍ，２０Ｋｍにおいてすべて正常に反射光が戻ってきたが、３０Ｋｍにおいては１％の異常が確認できた。しかし、これも第一実施例同様に、光ファイバのアクセスネットワークではＢ−ＰＯＮの規格で最大２０Ｋｍと規定されているので２０Ｋｍ以内では全て正常なので、問題は生じない。
従来の比較例では、光ファイバ線路６の長さが１０Ｋｍ，２０Ｋｍ，３０Ｋｍのすべてにおいて異常が確認された。また、光ファイバ線路６の長さを長くするとその異常は加速度的に増加した結果となった。

以上より、長手方向のコアの屈折率を周期的に変化させたファイバグレーティング１４を予め形成した光ファイバ１３をフェルール１１の貫通孔１１ａに挿入固定した光ファイバ固定具１０において、上記光ファイバ１３と上記貫通孔１１ａは常温硬化型接着剤１７により固定されることにより常温においてファイバグレーティング特性を劣化させることがないことが確認できた。

本発明の光ファイバ固定具の一実施形態を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の光ファイバ固定具の他の実施形態を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の光ファイバ固定具の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の光ファイバ固定具の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の光ファイバ固定具の他の実施形態を用いた半導体レーザモジュールの断面図である。 光伝送路の故障位置切り分け方法に適用される伝送装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）は従来の光ファイバ固定具を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 従来の光ファイバ固定具を示す断面図である。

符号の説明

１：光送信器
２：光受信器
３：光パルス試験機
４：光カプラ
５：光フィルタ
６：光ファイバ線路
１０：光ファイバ固定具
１１：フェルール
１１ａ：貫通孔
１１ｂ：先端面
１１ｃ：ファイバ挿入口
１１ｄ：平行部
１２：フランジ金具
１３：光ファイバ
１３ａ：被覆除去部
１４：ファイバグレーティング
１５：キャピラリ
１６：熱硬化型接着剤
１７：常温硬化型接着剤
２０：光ファイバ固定具
２１：光アイソレータ
２２：マグネット
２３：ペルチエ素子
２４：表面実装用基板
２５：光ファイバ
２６：結合用レンズ
２７：半導体レーザ
３０：光ファイバ固定具
４０：半導体レーザモジュール

Claims (11)

1. 長手方向にてコアの屈折率を周期的に変化させたファイバグレーティングを形成した光ファイバをフェルールの貫通孔に挿入固定した光ファイバ固定具において、上記光ファイバが上記貫通孔に常温硬化型接着剤により固定されていることを特徴とする光ファイバ固定具。
2. 上記接着剤が、第一液と第二液からなる二液性常温硬化型接着剤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。
3. 上記接着剤が、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、酢酸ビニル系重合体、ナフテン酸コバルト及びアセチルブチロラクトンを必須成分とする接着剤であって、ナフテン酸コバルトを含有する第一液とアセチルブチロラクトンを含有する第二液とからなる二液性常温硬化型接着剤であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ固定具。
4. 上記接着剤が、有機カルボン酸を配合した二液性常温硬化型接着剤であることを特徴とする請求項２~３のいずれかに記載の光ファイバ固定具。
5. 上記フェルールの貫通孔がファイバ挿入口から先端面側にかけて縮径した円錐形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ固定具。
6. 上記接着剤の組成が光ファイバ外周面付近と貫通孔内周面付近とで異なることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ固定具。
7. 上記接着剤は、第一液がシアノアクリル系瞬間接着剤であり、第二液がアミン系硬化促進剤であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ固定具。
8. 上記第一液はエチルシアノアクリルを主成分とし、少なくとも粘度調整剤としてポリマもしくはオリゴマの有機材料もしくは微粉末シリカの無機材料を含むものであり、かつ第二液はジメチルパラトルイジンを主成分とし、少なくとも反応調整剤としてアセトンもしくはアルコールを含んでいるものであることを特徴とする請求項７記載の光ファイバ固定具。
9. 請求項１~８のいずれかに記載の光ファイバ固定具の製造方法であって、上記接着剤を、光ファイバの挿入直前まで相互に分離状態としておくことを特徴とする光ファイバ固定具の製造方法。
10. 上記フェルールの貫通孔内部に第一液もしくは第二液の一方を充填して、上記ファイバグレーティングを予め形成した光ファイバの外周に第一液もしくは第二液の他方を塗布し、光ファイバをファイバ挿入口から貫通孔に挿入して、常温にて放置することにより固定することを特徴とする請求項９記載の光ファイバ固定具の製造方法。
11. 上記光ファイバにアミン系硬化促進剤を塗布して乾燥した後、上記光ファイバをフェルールに挿入し、シアノアクリル系瞬間接着剤を用いて光ファイバをフェルールに接着固定することを特徴とする請求項７または８に記載の光ファイバ固定具の製造方法。

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