JP2008009078A - 光レセプタクル - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はスリーブを有する光レセプタクルに関し、スリーブに外力が印加されても信号レベルは安定化を図ることを課題とする。
【解決手段】ファイバスタブ２２と、スリーブ本体２６内にファイバスタブ２２が装着されると共に支持面２９Ａに支持されるスリーブ２５Ａとを有する光レセプタクルにおいて、スリーブ２５Ａに、円筒形状とされたスリーブ本体２６の中心から少なくとも３個以上放射状に延出し端部が支持面２９Ａに当接するよう構成された倒れ防止板３０を設けた構成とする。
【選択図】図７

Description

本発明は光レセプタクルに係り、特にスリーブを有する光レセプタクルに関する。

図１は、従来の光レセプタクル１の一例を示す断面図である。光レセプタクル１は、大略するとファイバスタブ２、スリーブ５、及びスリーブケース８等により構成されており、光デバイス筐体９に固定されている。ファイバスタブ２は、フェルール３の中心位置に光ファイバ４が配設された構成とされており、スリーブ５の内部に装着された構成とされている。このスリーブ５には、後述するようにスリット７（図３参照）が形成されている。また、スリーブケース８は、スリーブ５を保護するために設けられている。

この光レセプタクル１は、コネクタ１０に設けられたプラグフェルール１１がスリーブ５内に挿入され、ファイバスタブ２の接合面２ａとプラグフェルール１１の接合面１１ａが接合されることにより、光ファイバ４と光ファイバ１２は光学的に結合される。

ところで、上記のように光レセプタクル１で光導波路を結合する場合、結合による損失（挿入損失）が生じることは、広く知られている（特許文献１参照）。この損失は各光ファイバ４，１２の軸ずれ（光軸のずれ）による結合部からの放射が原因である。

放射などによる損失（挿入損失）による受信レベルの低下を防止するため、光レセプタクル１においては、従来からスリットが形成されたスリーブ５（以下、割スリーブという）を使った結合が用いられていた（図３（Ａ）参照）。割りスリーブ５は、コネクタ１０のプラグフェルール１１が挿入されると弾性変形し、結合する1対のフェルール３，１１の外形を一致させることで光軸を合わせる（整列させる）構成となっている。この割りスリーブ５により、１００μｍオーダで異なって挿入されても、その整列効果により光軸をほぼ一致させることができていた。
特開２００５−００４１６８号公報

上記した従来の光レセプタクル１は、コネクタ１０に印加される外力により、光損失が大きく変動していた。このため大容量の幹線系通信装置の設置において、外力が光レセプタクル１に印加されないように養生処理や光ファイバのフォーミング等を実施することが行われていた。

ところで近年では、ルータ装置など通信装置の高度化や高速化が進み、小規模なルータにおいても光インターフェイスが多く使われるようになった。小規模ルータの設置のため、大規模な光ファイバ敷設工事を行うことは稀で、簡素なファイバ敷設で運用が行われていることが多い。このような環境下では、養生処理や光ファイバのフォーミング等が十分でなく、不注意でファイバに手や足を引っ掛ける等、光ファイバに瞬間的であるが大きな力が印加されるリスクがある。

このような場合においても安定した通信を保証するために、近年光レセプタクル１に外力が印加された場合の光損失変動特性であるウイグル特性の向上が求められている。図２は、ウイグル特性を説明するための図である。

ウイグル特性は、光モジュール１５に設けられた光コネクタ１６を地面と水平に保持した状態で、地面と垂直に張った光ファイバ１９におもり固定構造１７を介しておもり１８を装着する。そして、おもり１８により光ファイバ１９に荷重をかけた状態のままで、光コネクタ１６を右回転、左回転と各１回転させたときの回転角度と損失変化の特性である。

一般に光レセプタクル１に対する外力の影響は光レセプタクル１の構造に依存するが、勘合部の構造が光軸に対し回転対称でないため、外力に対する耐力に角度特性が存在する。加えてスリーブ５が外力の影響で弾性変形を起こす場合、一般的には左右回転方向で異なった特性が見られる。

このためウイグル特性を論議する場合、右回転・左回転時の角度特性をセットで考える。特定方向においてウイグル特性が悪いと、その方向に何らかの外力が加わった場合に挿入損失が極度に変化することで、対向局において受信レベルが変化する。これは通信エラーの原因となる。

ウイグル特性自体は、光軸の整列部で外力により生じる光軸のずれ量で決まることが知られている。従来用いられていた割スリーブ５では、光コネクタ１０のプラグフェルール１１をファイバスタブ２と結合する際、割スリーブ５の弾性変形により保持する（図３（Ａ）参照）。ところが割スリーブ５がプラグフェルール１１とファイバスタブ２との結合を保持しようとする力（保持力）は弱い。

このためこのような荷重が印加された場合、割スリーブ５は外力に耐えきれず、外力が印加される方向に各フェルール２，１１がずれてしまうか（図３（Ｂ）参照）、あるいは端面間の角度θが拡大してしまう（図４参照）。この時、割スリーブ５では、スリット７が開く弾性変形を起こしている。いま、仮にウイグルの目標値を一例として1.6dBと設定した場合、光ファイバの伝搬モードをガウシアン近似したモデルでの解析の結果を利用すると、各光ファイバ４，１２のずれ量ｄ（図４参照）は3.04μｍ（θ=0の場合）以内に、または各接合面２ａ，１１ａのなす角度θがθ＝2.35deg（d=0の場合）以内に保持する必要がある。割スリーブ５の場合、上記のずれ量ｄや角度θの変移が大きいため、１０ｄＢを超えるウイグル特性となるのが一般的である。

一方、上記したスリット７が開く弾性変形を防止する別の方法として、割スリーブ５に代えて精密スリーブ６を用いることが考えられる。精密スリーブ６とは、スリーブ内径が挿入されるフェルール外径に対し、わずか数μｍほど大きく精密に加工されたスリーブである。図５に示す精密スリーブ６（ＬＣコネクタ）の例では、フェルール２，１１の外形φは1.2485mm〜1.2495mm。精密スリーブ６の内径Φは1.251〜1.252mmである。

この精密スリーブ６は、前記した割スリーブ５に対して大きく改善が見られるものの、通信品質の向上のためにはさらなる特性の改善が求められている。精密スリーブ６を採用した場合のウイグルの原因には、規格で定められた精度内で発生する軸ずれおよび光軸間角度である「がたつき」と、ファイバスタブ２，１２の加工精度によって発生する「スリーブの倒れ」が含まれる。図５に示すようにスリーブ内部でのスタブ加工精度により、スリーブが最大θsだけ倒れると定義する。単に精密スリーブ６を採用しただけでは、θsによるウイグル特性の劣化改善は難しい。このため精密スリーブ６の倒れを防止できる構造が求められていた。

精密スリーブ６においてウイグル特性のさらなる改善のためには、フェルール３，１１のがたつきと精密スリーブ６の倒れについて論議することが必要である。d=0でθが最大となる場合を考える。図６に示すように、まず精密スリーブ６の倒れがない場合すなわちθs=0degとした場合にθは最大で0.082degとなる。ウイグル特性の目標値を1.6dBとした場合、θ＋θsの限界値は2035degなので、θsは2.27deg以下に抑える必要がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、スリーブに外力が印加されても信号レベルは安定化を図りうる光レセプタクルを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。

請求項１記載の発明は、
ファイバスタブと、スリーブ本体内に前記ファイバスタブが装着されると共に支持部材の支持面に支持されるスリーブとを有する光レセプタクルにおいて、
前記スリーブに、前記スリーブ本体から外方に延出形成されると共に前記支持面と当接することにより前記スリーブ本体の前記支持面からの倒れを防止する倒れ防止部材を設けたことを特徴とするものである。

また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の光レセプタクルにおいて、
前記倒れ防止部材は、円筒形状とされたスリーブ本体の中心から少なくとも３個以上放射状に延出し、端部が前記支持面に当接するよう構成された板状部材であることを特徴とするものである。

また、請求項３記載の発明は、
請求項２記載の光レセプタクルにおいて、
前記板状部材の長手方向の長さを、前記ファイバスタブの接合面から前記支持面までの長さよりも短くしたことを特徴とするものである。

また、請求項４記載の発明は、
請求項１記載の光レセプタクルにおいて、
前記倒れ防止部材は、円筒形状とされたスリーブ本体に環状に形成されており、端面が前記支持面に当接するよう構成されたリング状部材であることを特徴とするものである。

また、請求項５記載の発明は、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光レセプタクルにおいて、
前記スリーブ本体に、長手方向に延在するスリットを形成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、ウイグル特性を改善することができるため、スリーブに外力が印加されたとしても、信号レベルは安定するため、対向局での通信エラーを防止することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。

図７は本発明の一実施例である光レセプタクル２０の断面図であり、図８は光レセプタクル２０に設けられたスリーブ２５Ａを拡大して示す図である。

光レセプタクル２０は、大略するとファイバスタブ２２、スリーブ２５Ａ、及びスリーブケース２８等により構成されている。この光レセプタクル２０は、光デバイス筐体２９に固定されている。光デバイス筐体２９はルータ装置など通信装置であり、この光デバイス筐体２９の支持面２９Ａからはファイバスタブ２２が延出された構成となっている。

ファイバスタブ２２は、フェルール２３の中心位置に光ファイバ２４が配設された構成とされている。このファイバスタブ２２は、スリーブ２５Ａの内部に装着された構成とされている。

本実施例に係るスリーブ２５Ａは、スリットが形成されていない精密スリーブとされている。このスリーブ２５Ａは、スリーブ本体２６と倒れ防止板３０とにより構成されている。スリーブ本体２６は円筒形状とされており、その内径は挿入されるプラグフェルール１１（図９参照）の外径に対し、わずか数μｍほど大きく精密に加工されている。

倒れ防止板３０は、スリーブ本体２６から外方に延出形成されると共に支持面２９Ａと当接することにより、スリーブ本体２６の支持面２９Ａに対する倒れを防止する機能を奏するものである。本実施例では、スリーブ本体２６に３枚の倒れ防止板３０が等間隔に形成されている。

また、倒れ防止板３０はスリーブ本体２６に一体的に形成した構成としても、また倒れ防止板３０をスリーブ本体２６に溶接等により固定する構成としてもよい。更に、図７に示されるように、倒れ防止板３０の支持面２９Ａからの長さ（図７及び図８（Ｂ）に矢印Ｌ１で示す）は、ファイバスタブ２２の支持面２９Ａから接合面２２ａまでの長さ（図７に矢印Ｌ２で示す）よりも短く設定している（Ｌ１<Ｌ２）。

上記構成とされた光レセプタクル２０は、図９に示すように、コネクタ１０に設けられたプラグフェルール１１がスリーブ２５Ａ内に挿入され、ファイバスタブ２２の接合面２２ａとプラグフェルール１１の接合面１１ａが接合されることにより、光ファイバ２４と光ファイバ１２は光学的に結合される。なお、スリーブケース２８はスリーブ５を保護するために設けられるものであり、支持面２９Ａに固定されている。

続いて、本実施例においてスリーブ２５Ａに設けられる倒れ防止板３０の機能について説明する。前記したように、本実施例に係る光レセプタクル２０は、スリーブ２５Ａの倒れを防止（即ち、図５におけるθsの低減）を図るため、スリーブ本体２６の外周に複数の倒れ防止板３０を配設した構成としている。

この倒れ防止板３０は、支持面２９Ａと接する面は平坦となっており、支持面２９Ａに対し密着する構成とされている。また、前記のように倒れ防止板３０は円筒形状のスリーブ本体２６に対し放射状に配置されている。このため倒れ防止板３０を有しない従来の精密スリーブ６（図５参照）と比較し、光軸に垂直方向の外力が印加されたとしても、これに対する安定性を高めることができる。

また、前記のように倒れ防止板３０の長手方向（光軸方向）の長さＬ１は、ファイバスタブ２２の支持面２９Ａから接合面２２ａまでの長さＬ２に比べて短く設定されている（Ｌ１<Ｌ２）。この倒れ防止板３０の長さＬ１は、コネクタ１０の接続時におけるスリーブ２５Ａの傾きθsに直接影響を与えるものではない。

しかし標準的な光レセプタクル２０の場合、プラグフェルール１１とファイバスタブ２２との接合面２２ａ（PC端面）付近にスリーブケース２８の接合部分がある。この接合部分と倒れ防止板３０が干渉することが考えられるため、通常は接合面２２ａに届かない長さにする方が設計上都合が良い場合が多い。

また、スリーブ２５Ａの倒れ防止板３０を含む外径（図８（Ａ）に矢印Wで示す）についても、直接θsに対して影響を与えるものではないが、実装上の制約を大きく受ける。標準的な光レセプタクル２０の構造の場合、スリーブケース２８の外形より大きくなることはない。LCコネクタ規格を考慮すると、通常倒れ防止板３０の外径Wは、2.9mm以下である。

また、支持面２９Ａの許容誤差（Leとする）は、通常倒れ防止板３０の外径Wおよび目標となるコネクタ１０の接続時におけるスリーブ２５Ａの傾きθsより決定する。支持面２９Ａの許容誤差Leは、スリーブ２５Ａの中心位置と倒れ防止構造の中心から最も遠い点（端点という）における光軸方向の製造誤差を示す。

端点において中心からの誤差が支持面２９Ａの許容誤差Le以下であるなら、スリーブ２５Ａの傾きは理論上θs以下に収まる。スリーブ２５Ａの中心は仮想的な座標であるが、支持面２９Ａに接するスリーブ２５Ａの円形部分の平均で代用することが可能である。適用例の１例としてW=2.5mmの例を挙げると、支持面における許容誤差Leは、約99.1μｍである。

次に、本実施例に係る光レセプタクル２０およびスリーブ２５Ａの機能について、主に図９を用いて説明する。

支持面２９Ａに固定されたスリーブ２５Ａは、三次元方向（X,Y,Z方向）に対して極度に遊びの少ない状態となっている。スリーブ２５Ａ（精密スリーブ）の素材である酸化ジルコニアは、精密スリーブにおいては変形が少ないため外力に対しても変形量は限られる。

加えて、精密スリーブであるスリーブ２５Ａは内径が精密加工されており、ファイバスタブ２２の製造誤差によるがたつきも最大d=1.75μｍである。この時の損失は、およそ0.53dB程度であるが、最悪値であるため実際には影響が少ないことがわかる。

図９は、コネクタ１０に外力が印加された場合のプラグフェルール１１、ファイバスタブ２２、スリーブ２５Ａの位置関係を図示している。コネクタ１０に加わった外力は、プラグフェルール１１に印加される。図９に示す例では、荷重Ｆ１は下方向に印加されている。

一方、プラグフェルール１１は外力によりθsの角度で倒れ、同時にプラグフェルール１１の内径とフェルール２３（ファイバスタブ２２）の外形との差により、がたつきによる角度θで傾いている。即ち、プラグフェルール１１の接合面１１ａと、ファイバスタブ２２の接合面２２ａは、θ＋θsで傾いている。

荷重Ｆにより倒れ防止板３０に発生する外力Ｆ２，Ｆ３は、精密に密着している支持面２９Ａに対してほぼ垂直な方向に作用する。図中、下部の倒れ防止板３０に発生する外力Ｆ２は、支持面２９Ａを押圧する力として作用する。一方、上部の倒れ防止板３０に発生する外力Ｆ３は、倒れ防止板３０が支持面２９Ａから離れようとする力として作用する。

しかしながら、スリーブ２５Ａの内径とファイバスタブ２２の外形差が極めて小さいためスリーブ２５Ａはファイバスタブ２２に引っかかり、スリーブ２５Ａのスリーブ２５Ａから離脱を確実に防止し、光レセプタクル２０に固定した状態を維持することができる。よって、スリーブ２５Ａは支持面２９Ａにて支えられるため、スリーブ２５Ａの傾きθsは目標となる制限値を超えることがなくなり、よってθ＋θsにおける光損失を目標値以下に制限することができる。

このように本実施例に係る光レセプタクル２０では、ファイバスタブ２２の製造ばらつきによるスリーブ２５Ａの倒れは、支持面２９Ａに密着する倒れ防止板３０により安定するため、ウイグル特性を安定させることができる。また、本実施例によれば、圧入により取り付けられるファイバスタブ２２の根元に直接荷重（外力）が印加されなくなるため、圧入部に全ての荷重が印加されない構成となり、これによっても信頼性向上を図ることもできる。

また、上記の実施例で説明したように、本発明は精密スリーブで実施する例が最適であるが、図１０に示されるようにスリーブ本体２６にスリット２７を形成したスリーブ２５Ｂ（いわゆる、割りスリーブ）を適用することも可能である。精密スリーブを採用することによりウイグル特性が改善することは上記したが、スリット２７が形成されたスリーブ２５Ｂにおいても、光特性によっては精密スリーブよりも良好な特性が得られるものもある。このような場合、優先する光特性によっては、スリット２７を設けたスリーブ２５Ｂ（割スリーブ）を用いてウイグルの改善を図ることが考えられる。

この場合には、スリット２７を設けたスリーブ２５Ｂ（割スリーブ）の倒れに起因するウイグル特性の劣化については、改善を期待することができる。ただし、スリーブ２５Ｂのウイグル特性劣化の主原因は前述の弾性変形であり、スリーブ２５Ｂではこの弾性変形を防ぐことはできない。よって、スリーブ２５Ｂによる効果は、限定的な範囲となる。

また、上記した実施例では、倒れ防止板３０はスリーブ本体２６に3箇所設けた構成とした。しかしながら、倒れ防止板３０の配設数は３箇所に限定されるものではなく、図１１に示すように、複数個所（図１１に示す例では６箇所）形成した構成としてもよい。このように、倒れ防止板３０を増加させることでスリーブ２５Ｃへの荷重は複数の倒れ防止板３０に分散されることになり、より安定性を高めることができる。

また、図１２に示すように、円筒形状とされたスリーブ本体２６に環状の倒れ防止リング３１を設け、この倒れ防止リング３１の端面３１ａが支持面２９Ａに当接するよう構成してもよい。この構成は、倒れ防止板３０の設置数が多くなったものと等価であり、外力に対し最も安定した構成となる。

以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
ファイバスタブと、スリーブ本体内に前記ファイバスタブが装着されると共に支持部材の支持面に支持されるスリーブとを有する光レセプタクルにおいて、
前記スリーブに、前記スリーブ本体から外方に延出形成されると共に前記支持面と当接することにより前記スリーブ本体の前記支持面からの倒れを防止する倒れ防止部材を設けたことを特徴とする光レセプタクル。
（付記２）
前記倒れ防止部材は、円筒形状とされたスリーブ本体の中心から少なくとも３個以上放射状に延出し、端部が前記支持面に当接するよう構成された板状部材であることを特徴とする付記１記載の光レセプタクル。
（付記３）
前記板状部材の長手方向の長さを、前記ファイバスタブの接合面から前記支持面までの長さよりも短くしたことを特徴とする付記２記載の光レセプタクル。
（付記４）
前記倒れ防止部材は、円筒形状とされたスリーブ本体に環状に形成されており、端面が前記支持面に当接するよう構成されたリング状部材であることを特徴とする付記１記載の光レセプタクル。
（付記５）
前記スリーブ本体に、長手方向に延在するスリットを形成したことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
（付記６）
ファイバスタブが内設される光レセプタクルに設けられ、前記ファイバスタブが装着されるスリーブ本体を有すると共に支持部材の支持面に支持されるスリーブにおいて、
前記スリーブ本体から外方に延出形成されると共に前記支持面と当接することにより前記スリーブ本体の前記支持面からの倒れを防止する倒れ防止部材を設けたことを特徴とするスリーブ。
（付記７）
前記倒れ防止部材は、円筒形状とされたスリーブ本体の中心から少なくとも３個以上放射状に延出し、端部が前記支持面に当接するよう構成された板状部材であることを特徴とする付記６記載のスリーブ。
（付記８）
前記板状部材の長手方向の長さを、装着された前記ファイバスタブの接合面から前記支持面までの長さよりも短くしたことを特徴とする付記７記載のスリーブ。
（付記９）
前記倒れ防止部材は、円筒形状とされたスリーブ本体に環状に形成されており、端面が前記支持面に当接するよう構成されたリング状部材であることを特徴とする付記６記載のスリーブ。
（付記１０）
前記スリーブ本体に、長手方向に延在するスリットを形成したことを特徴とする付記１乃至４のいずれか６項に記載のスリーブ。

図１は、従来の一例である光レセプタクルを説明するための断面図である。 図２は、ウイグル特性を説明するための図である。 図３は、スリット付きのスリーブで荷重印加された場合におけるファイバスタグの変位を説明するための断面図である。 図４は、スリット付きのスリーブで発生する問題点を説明するための断面図である。 図５は、ファイバスタグの倒れを説明するための断面図である。 図６は、損失の最悪条件モデルを説明するための断面図である。 図７は、本発明の一実施例である光レセプタクルを説明するための断面図である。 図８は、本発明の一実施例である光レセプタクルに設けられるスリーブを示す図であり、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図である。 図９は、本発明の一実施例である光レセプタクルの作用を説明するための図である。 図１０は、図８に示すスリーブの第１変形例を示す図であり、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図である。 図１１は、図８に示すスリーブの第２変形例を示す図であり、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図である。 図１２は、図８に示すスリーブの第３変形例を示す図であり、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図である。

符号の説明

２０ 光レセプタクル
２２ ファイバスタブ
２３ フェルール
２４ 光ファイバ
２５Ａ〜２５Ｄ スリーブ
２６ スリーブ本体
２７ スリット
２８ スリーブケース
２９ 光デバイス筐体
２９Ａ 支持面
３０ 倒れ防止板
３１ 倒れ防止リング

Claims (5)

1. ファイバスタブと、スリーブ本体内に前記ファイバスタブが装着されると共に支持部材の支持面に支持されるスリーブとを有する光レセプタクルにおいて、
   前記スリーブに、前記スリーブ本体から外方に延出形成されると共に前記支持面と当接することにより前記スリーブ本体の前記支持面からの倒れを防止する倒れ防止部材を設けたことを特徴とする光レセプタクル。
2. 前記倒れ防止部材は、円筒形状とされたスリーブ本体の中心から少なくとも３個以上放射状に延出し、端部が前記支持面に当接するよう構成された板状部材であることを特徴とする請求項１記載の光レセプタクル。
3. 前記板状部材の長手方向の長さを、前記ファイバスタブの接合面から前記支持面までの長さよりも短くしたことを特徴とする請求項２記載の光レセプタクル。
4. 前記倒れ防止部材は、円筒形状とされたスリーブ本体に環状に形成されており、端面が前記支持面に当接するよう構成されたリング状部材であることを特徴とする請求項１記載の光レセプタクル。
5. 前記スリーブ本体に、長手方向に延在するスリットを形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光レセプタクル。

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