JP2008096669A - フェルール及び該フェルールを用いた光導波路用コネクタの製造方法及び光導波路用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 フェルール部材の生産性を向上させることができ、且つ、相手コネクタとの接続損失を低く抑えることのできる光導波路用コネクタの製造方法を得る。
【解決手段】 フェルール部材１３の挿入孔１３ｂに挿通させた光導波路２の先端を、フェルール部材１３の先端に対向配置した位置決め部材１６の位置決め部によって位置規制することで、フェルール部材１３に対する光導波路２の調心を行う調心工程と、挿入孔１３ｂに挿通した光導波路２と挿入孔１３ｂとの間隙に接着剤１８を充填して光導波路２をフェルール部材１３に固定する接着工程とを実施して、光導波路用コネクタ１１を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光導波路を収容して他の光部品にコネクタ接続する際に使用されるフェルール及び該フェルールを用いた光導波路用コネクタの製造方法及び光導波路用コネクタに関する。

光ファイバテープ心線やポリマー導波路等の光導波路を他の光部品にコネクタ接続する際に使用される光導波路用コネクタとして、図４に示す構成のものが知られている。
ここに示した光導波路用コネクタ１は、平板型の光導波路２の先端部を、フェルール３に収容保持させたものである。
フェルール３は、図４（ａ）に示すように、略直方体状の本体３ａに、光導波路２を挿通する挿入孔３ｂが貫通形成されている。また、挿入孔３ｂが開口する本体３ａには、相手のコネクタ部品（例えば、ＭＴコネクタ等）に位置決めする位置決めピンが圧入される一対の位置決め孔３ｃが形成されている。

フェルール３の挿入孔３ｂに挿入された光導波路２は、挿入孔３ｂとの間に接着剤５が充填され、その接着剤５の硬化によりフェルール３に固定された後、その先端面２ａが研磨処理される。

これまで、上記のフェルール３の製造方法としては、樹脂材料の射出成形により製造する製造方法が普及してきた。その場合、挿入孔３ｂや位置決め孔３ｃは、本体３ａの外殻を形成する上下の金型に、挿入孔３ｂを作製する中子を組み合わせることで形成される。

ところで、上記構造の光導波路用コネクタ１の場合、相手コネクタとの接続損失を低く抑えるには、相手コネクタの光ファイバと光導波路用コネクタ１内の光導波路２との軸ずれをできるだけ小さくすることが必要であり、そのためには、一対の位置決め孔３ｃによって決定されるコネクタ中心と挿入孔３ｂの中心との間の位置ずれ（軸ずれ）を小さくするだけでなく、挿入孔３ｂを光導波路２の外径寸法に合わせて高精度に形成することが必要不可欠になる。

光導波路２として、上記ポリマー導波路が使用される場合には、相手コネクタとの接続損失を例えば０．３ｄＢ以下の低損失に抑えようとすれば、挿入孔３ｂと光導波路２との間のクリアランスが数μｍ以下となるように、挿入孔３ｂを高精度に形成することが不可欠になる。

ところで、このポリマー導波路の外径寸法は、一般に、幅寸法ｗが３〜５ｍｍ程度であり、厚さ寸法ｔが１００μｍ程度で、従来の光ファイバテープ心線よりも外径寸法がずっと小さい。
そのため、フェルール３の成形金型で、挿入孔３ｂの成形に使う中子は、厚さが１００μｍ程度の薄肉片となり、中子に変形が生じ易くなるため、フェルール３の製造に際して、成形不良による歩留まりの低下等の問題が生じた。

そこで、このような問題を回避するため、図５に示す光導波路用コネクタ６が提案された。
この光導波路用コネクタ６は、光導波路２の先端部を収容保持して相手コネクタに接続されるフェルール７が、上下に２分割された構造になっている。これにより、フェルール７を構成する上部本体７ａと下部本体７ｂとは、互いの突き合わせ面に、光導波路２を挿通させる挿入孔となる挿入溝８と、一対の位置決め孔となる位置決め溝９とを形成した構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

このような構造にすると、フェルール７を構成している上部本体７ａと下部本体７ｂを射出成型する際に、挿入孔や位置決め孔となる溝が外面に露出している構造のため、成形金型に薄肉片の中子を組み合わせる必要がなくなり、歩留まりの良い成形が実現できる。

特開２０００−２８２０号公報

ところが、上述のように２分割されたフェルール７を使用する光導波路用コネクタ６の場合は、製造時に、上部本体７ａと下部本体７ｂとを接着一体化する組立工程が必要となり、フェルール７の組立工程のために、光導波路用コネクタの生産性を向上させることが難しいという問題が生じた。
また、上部本体７ａと下部本体７ｂとを接着一体化する組立工程で、上部本体７ａと下部本体７ｂとの接着精度の誤差により、挿入孔や位置決め孔の寸法精度の誤差が基準よりも大きくなって接続損失の増加を招く虞もあった。

本発明の目的は、射出成形に使用する成形金型に薄肉片の中子を組み合わせる必要がなく、製造時の歩留まりの向上により生産性を向上させることができるフェルールを提供することと、このフェルールを用いることにより、光導波路の高精度な位置決めを安定して実現して、軸ずれに起因した接続損失を低く抑えることのできる光導波路用コネクタの製造方法及び光導波路用コネクタを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のフェルールは、光導波路を挿通するための挿入孔を貫通形成したフェルールであって、
前記光導波路を前記挿入孔の軸中心に位置合わせする位置決め部をフェルール先端に一体形成したことを特徴とする。

本発明に係る請求項２に記載のフェルールは、請求項１に記載のフェルールにおいて、前記挿入孔に挿通した前記光導波路と該挿入孔との間は、前記位置決め部と前記光導波路との間よりもクリアランスが大きいことを特徴とする。

本発明に係る請求項３に記載のフェルールは、請求項１又は２に記載のフェルールにおいて、前記光導波路は断面形状が略矩形に形成されており、前記位置決め部は前記光導波路に略一致した断面矩形状の角溝を備えことを特徴とする。

本発明に係る請求項４に記載のフェルールは、請求項３に記載のフェルールにおいて、前記角溝はその両側に前記光導波路を溝底面において幅方向に位置規制する傾斜面を形成していることを特徴とする。

本発明に係る請求項５に記載の光導波路用コネクタの製造方法は、上記請求項１乃至３のいずれかに記載のフェルールを用い、前記フェルールの挿入孔に前記光導波路を収容させた光導波路用コネクタの製造方法であって、
前記挿入孔に挿通させた前記光導波路をフェルール先端の位置決め部で位置規制して前記挿入孔の軸中心に位置合わせする調心工程と、前記挿入孔と該挿入孔に調心した前記光導波路との隙間に接着剤を充填する接着工程と、前記接着工程により前記光導波路を前記挿入孔に固定した状態で前記位置決め部を含むフェルール先端を切り離す切断工程とを実施することを特徴とする。

本発明に係る請求項５に記載の光導波路用コネクタは、上記請求項４に記載の光導波路用コネクタの製造方法によって製造されることを特徴とする。

フェルールの挿入孔に挿通された光導波路は、フェルール先端に一体形成した位置決め部によって、挿入孔の軸中心に位置合わせされる。そのため、フェルールの挿入孔自体は、寸法公差を緩和して、光導波路の周囲に比較的に大きなクリアランスが残る寸法設定にしても、フェルールと光導波路との間に軸ずれを生じることがない。

また、フェルールは、単品構造であるため、２分割構造とした従来品のものと比較して、フェルール自体には接着等の組立工程が不要になるため、製造工程数の低減と、前述の歩留まりの向上との相乗により、生産性の向上を図ることができる。
更に、位置決め部が高精度に形成されていれば、フェルールの挿入孔に挿通させた光導波路は、簡単に、且つ確実に、挿入孔の軸中心に位置合わせでき、軸ずれの発生を防止して、軸ずれに起因した接続損失を低く抑えた光導波路用コネクタを得ることができる。
また、フェルールは位置決め部が一体に形成されているため、例えば、従来方法においてフェルール本体と別体に形成された位置決め部材を位置決めピンを用いてフェルール本体と所定の位置関係に保って実施する場合の組立工程を省略することができる。

以下、本発明に係るフェルールと、このフェルールを用いた光導波路用コネクタの製造方法及び光導波路用コネクタの好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、本明細書中で云う「光導波路」とは、光導波路、ポリマー導波路、光ファイバテープ心線など、各種の断面矩形からなる平板状の光伝送手段を含むものであり、各実施の形態では光伝送路にポリマー導波路を適用した場合について説明するものとする。
図１は本発明に係るフェルールと、このフェルールを用いた光導波路用コネクタの製造方法の第１の実施形態を説明する斜視図で、（ａ）はフェルールの挿入孔に光導波路を挿通させた状態、（ｂ）はフェルール先端の位置決め部により光導波路を位置決めする状態、（ｃ）は光導波路を接着剤の充填によりフェルールに接着固定した状態、（ｄ）は位置決め部をフェルール先端から切り離して光導波路用コネクタとして完成させた状態を示す。

図２は図１に示した光導波路用コネクタの製造工程の説明図で、（ａ）はフェルールの挿入孔に光導波路を挿通させている途中の挿入工程を示す縦断面図、（ｂ）はフェルールの挿入孔に挿通した光導波路を位置決め部で位置規制して挿入孔の軸中心に位置合わせする調心工程を示す縦断面図、（ｃ）は調心工程を終えた位置決め部内の光導波路の上面を押圧部材で押圧して、光導波路の厚さ方向の位置決めを行いつつ、光導波路と挿入孔との隙間に接着剤を充填した接着工程を示す縦断面図、（ｄ）は接着工程の後、位置決め部を含むフェルール先端の余分な部分をダイシングによって切り離して除去する切断工程を示す縦断面図、（ｅ）は完成した光導波路用コネクタの縦断面図である。

この第１の実施の形態の光導波路用コネクタの製造方法により形成する光導波路用コネクタ１１は、平板型の光導波路２の先端部を、フェルール１３に収容保持させたものである。
フェルール１３は、図１（ａ）に示すように、略直方体状に形成されると共に、光導波路２を挿通する断面矩形状の挿入孔１３ｂが前後方向に貫通形成されている。

フェルール１３には、不図示の位置決めピンが圧入される一対の位置決め孔１３ｃが、後述する位置決め部１６を含めて挿入孔１３ｂと平行に貫通形成されている。
位置決め孔１３ｃに圧入する不図示の位置決めピンは、図１（ｄ）に示す完成した光導波路用コネクタ１１を、相手のコネクタ部品（例えば、ＭＴコネクタ等）に位置決めするためのものである。
フェルール１３の上面には、挿入孔１３ｂに接着剤を充填する開口１３ｄが、挿入孔１３ｂに連通して設けられている。

この一実施の形態に係るフェルール１３は、光導波路２を、挿入孔１３ｂの軸中心に位置合わせするため、挿入孔１３ｂに連通しフェルール外表面に開口する位置決め部１６がフェルール先端に一体形成されている。

本実施の形態の場合、位置決め部１６は、光導波路２に略一致した断面矩形状に形成されると共に、２面が開放した角溝１６ａを備え、この角溝１６ａの左右壁面１６ｂで溝内に案内された光導波路２の幅方向の位置決めを行うと同時に、図１（ｂ）の矢印Ｄで示すように溝１６ａの上方より下降して溝１６ａに嵌合する押圧部材１９を備えて、この押圧部材１９が溝内に案内された光導波路２の上面を溝底部に押圧して光導波路２の厚さ方向の位置決めを行うもので、この角溝１６ａによって光導波路２を挿入孔１３ｂの軸中心に位置合わせできる。

つまり、フェルール１３の挿入孔１３ｂと、位置決め部１６の角溝１６ａとは、既述したとおり、いずれも光導波路２が挿通する断面矩形状に形成されている。更に、角溝１６ａは、挿通した光導波路２の軸ずれが数μｍの範囲に収まるように、左右壁面１６ｂ間の幅寸法及び溝底部の高さ位置が高精度に形成されている。そして、光導波路２と挿入孔１３ｂとの間のクリアランスは、光導波路２とこの位置決め部１６における角溝１６ａとの間のクリアランスよりも大きく設定されている。
このような構成により、光導波路２は、挿入孔１３ｂへの挿入容易性が確保されると同時に、位置決め部１６の角溝１６ａによって挿入孔１３ｂの軸中心に高精度に位置合わせされる。

なお、本実施の形態の場合、フェルール１３は、位置決め部１６を含めエポキシ樹脂又はＰＰＳ（ポリフェニレンオキシド）樹脂による成形品である。

次に、光導波路用コネクタ１１の製造方法を、図２に基づいて説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、フェルール１３の挿入孔１３ｂに光導波路２を挿入して、光導波路２の先端を位置決め部１６の角溝１６ａ内に位置させる。次いで、図２（ｂ）に矢印Ｄで示すように、角溝１６ａ内の光導波路２を押圧部材１９で角溝１６ａの底面に押圧する押圧位置決め工程を実施して、光導波路２をフェルール１３の軸中心に調心した状態にする。次いで、図２（ｃ）に示すように、フェルール１３の開口１３ｄから挿入孔１３ｂに接着剤１８を充填する接着工程を実施し、充填した接着剤１８が硬化して光導波路２が挿入孔１３ｂに固定されたら、図２（ｄ）に示すように、位置決め部１６を含むフェルール先端をダイシングによって除去する切断工程を実施して、図２（ｅ）に示す光導波路用コネクタ１１を得る。
なお、フェルール１３は、ダイジングの他に、劈開、研磨等の加工機を用いた切断加工によって、光導波路２の先端面２ａ（図１（ｄ）参照）を含むその先端部を端面処理することもできる。

この製造方法によれば、位置決め部１６がフェルール１３に一体形成されていることにより、従来工程で行われる、不図示の位置決めピンを使って位置決め部とフェルールとを所定の位置関係に組み立てる組立工程が不要になる。
なお、位置決め部１６は、２面が開放された角溝１６ａとすることで、位置決め部１６とフェルール部材１３とを射出成形によって一体形成する場合に、位置決め部は中子を使用しないで成形可能になり、高精度な位置決め部を有した一体品を歩留まり良く製造することが可能になる。しかし、位置決め部１６は、このような２面が開放した角溝１６ａに変えて、フェルール先端の１面のみが開口した貫通孔として形成することもできる。これにより、押圧部材１９を省略することができる。

この第１の実施の形態に示した光導波路用コネクタの製造方法によれば、光導波路２は、フェルール１３の先端に一体形成された位置決め部１６によって、挿入孔１３ｂの軸中心に位置決めされる。そのため、フェルール１３の挿入孔１３ｂは、寸法公差を緩和して、光導波路２の周囲に比較的に大きなクリアランスが残る寸法設定にしておいても、フェルール１３と光導波路２との間に軸ずれが生じることがない。
従って、前述したように、光導波路２とフェルール１３の挿入孔１３ｂとの間は、位置決め部１６の角溝１６ａと光導波路２との間よりも大きなクリアランスを設定して、光導波路２の挿通容易性を確保できる。

また、位置決め部１６が高精度に形成されていれば、調心工程や接着工程を実施することで、フェルール部材の挿入孔１３ｂに挿通させた光導波路２は、簡単に、且つ確実に、挿入孔１３ｂの軸中心に位置決めでき、軸ずれの発生を防止して、軸ずれに起因した接続損失を低く抑えた光導波路用コネクタ１１を得ることができる。

更に、本実施の形態の場合、フェルール１３は、射出成形に適したエポキシ樹脂又はＰＰＳ（ポリフェニレンオキシド）樹脂で形成されるため、射出成形による大量生産により、光導波路用コネクタ１１の製造コストの低減を図ることができる。

図３（ａ）は本発明に係る光導波路用コネクタの製造方法の第２の実施の形態の要部を示す斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ矢視図である。
この第２の実施の形態では、フェルール先端に一体形成される位置決め部１６は、角溝１６ａの先端側の両側面に、溝幅を徐々に狭める傾斜面２７が形成され、且つ、溝１６ａ内に案内される光導波路２の先端両側には傾斜面２７に突き当たって幅方向の位置決めを果たす面取り部２８が装備されている。また、溝１６ａの入口側の角部には、フェルール１３の挿入孔１３ｂに連続して光導波路２を挿入孔１３ｂより溝１６ａ内に誘導するために傾斜した案内面２９が形成されている。
この製造方法によれば、位置決め部１６の角溝１６ａに挿入された光導波路２は、溝（１６ａ）の両側面に設けられた傾斜面２７と、光導波路２に形成された面取り部２８との係合により、図３（ｂ）に示すように、確実に、幅方向の心出しがなされ、軸ずれのない正確な位置決めが可能になる。
また、溝（１６ａ）の入口に傾斜した案内面２９が設けられているため、光導波路２をフェルール１３の挿入孔１３ｂより角溝（１６ａ）に挿通する際の挿入操作を円滑にできる。

以上の各実施の形態に示した製造方法のいずれかにより製造された光導波路用コネクタ１１は、製造時にフェルール部材１３の先端に一体形成した位置決め部１６により光導波路２がフェルール１３の挿入孔１３ｂの軸中心に高精度に位置決めされ、軸ずれを小さく抑えることができるため、例えば、光導波路２の軸中心とフェルール１３の挿入孔１３ｂの軸中心との幅方向のずれ量を１０μｍ以下に抑えて、軸ずれに起因した接続ロスが０．３ｄＢ以下の優れた接続特性を得ることができる。

本発明に係る光導波路用コネクタの製造方法の第１の実施の形態の斜視図で、（ａ）はフェルールに光導波路を挿通させた状態、（ｂ）は光導波路を位置決め部により位置決めした状態、（ｃ）は光導波路をフェルールに接着固定した状態、（ｄ）は位置決め部をフェルールから切り離して光導波路用コネクタとして完成させた状態の斜視図である。 図１に示した光導波路用コネクタの製造方法の製造工程の説明図で、（ａ）はフェルールに光導波路を挿通させている途中の縦断面図、（ｂ）は光導波路を位置決め部により位置決めする調心工程を示す縦断面図、（ｃ）は光導波路を接着剤により接着固定する接着工程を示す縦断面図、（ｄ）はフェルールの先端面に合わせて余分な部分を切除する工程の縦断面図、（ｅ）は完成した光導波路用コネクタの縦断面図である。 本発明に係る光導波路用コネクタの製造方法の第２の実施の形態を示す図で、（ａ）は光導波路用コネクタの要部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視図である。 従来の光導波路用コネクタの製造方法を示す斜視図、（ａ）はフェルール部材に光導波路を挿通する前の状態、（ｂ）は光導波路を接着剤により接着固定した状態の斜視図である。 従来の他の光導波路用コネクタの斜視図である。

符号の説明

２ 光導波路
１１ 光導波路用コネクタ
１３ フェルール
１３ｂ 挿入孔
１３ｃ 位置決め孔
１３ｄ 開口
１６ 位置決め部
１６ａ 角溝
１６ｂ 左右壁面
１６ｃ 位置決め孔
１８ 接着剤
２７ 傾斜面
２８ 面取り部
２９ 案内面

Claims (6)

1. 光導波路を挿通するための挿入孔を貫通形成したフェルールであって、
   前記光導波路を前記挿入孔の軸中心に位置合わせする位置決め部をフェルール先端に一体形成したことを特徴とするフェルール。
2. 前記挿入孔に挿通した前記光導波路と該挿入孔との間は、前記位置決め部と前記光導波路との間よりもクリアランスが大きいことを特徴とする請求項１に記載のフェルール。
3. 前記光導波路は断面形状が略矩形に形成されており、前記位置決め部は前記光導波路に略一致した断面矩形状の角溝を備えことを特徴とする請求項１又は２に記載のフェルール。
4. 前記角溝はその両側に前記光導波路を溝底面において幅方向に位置規制する傾斜面を形成していることを特徴とする請求項３に記載のフェルール。
5. 上記請求項１〜４のいずれかに記載のフェルールを用い、前記フェルールの挿入孔に光導波路を収容させた光導波路用コネクタの製造方法であって、
   前記挿入孔に挿通させた前記光導波路をフェルール先端の位置決め部で位置規制して前記挿入孔の軸中心に位置合わせする調心工程と、前記挿入孔と該挿入孔に調心した前記光導波路との隙間に接着剤を充填する接着工程と、前記接着工程により前記光導波路を前記挿入孔に固定した状態で前記位置決め部を含むフェルール先端を切り離す切断工程とを実施することを特徴とする光導波路用コネクタの製造方法。
6. 上記請求項５に記載の光導波路用コネクタの製造方法によって製造されたことを特徴とする光導波路用コネクタ。

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