JP2008535037A - マルチファイバｍｔ型コネクタ及びｖ溝レンズアレイを有するフェルール並びに製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】光ファイバフェルール、好ましくは、ＭＴタイプフェルール及びコネクタ設計を提供し、一体のＶ溝レンズアレイ（Ｖレンズ）を有する。Ｖレンズは、複数のレンズと、光ファイバを複数のレンズと位置合せする複数の対応する開口Ｖ溝とを有する。Ｖ溝レンズアレイは単一の構造体であるため、高精度の製造は、Ｖ溝レンズアレイに対してのみ必要とされ、フェルールを構成する他の部品に対しては必要とされない。ハウジングはＶ溝レンズアレイを支持し、好ましくは、光ファイバに実質的にそれらの対応するＶ溝に保持するカンチレバーを備えている。ハウジング内の開口部は、ハウジング、光ファイバ及びＶ溝レンズアレイに接した状態で接着剤を置き、これにより、これら種々の部品を固定された関係で保持することを可能にする。光ファイバコネクタは、適切なコネクタハウジング内に配設された本発明による光ファイバフェルールを有することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に光ファイバフェルールに関し、特に、一体のＶ溝レンズアレイを有するフェルールに関する。

光ファイバコネクタシステムは、典型的に、それらのハウジングによって保持された結合フェルールを有している。フェルールは、ファイバ通路内の固定した位置にファイバを保持する。ファイバの端面は、フェルールの端面と面一となるか、あるいは、端面からわずかに突出するように仕上げられている。フェルールによって保持されているファイバ、特にファイバ端面は、鏡面仕上で研磨加工されている。相補的フェルールが、典型的には当接関係で接合されると、研磨された２本のファイバが同軸的に結合し相互接続を確立する。ファイバ仕上げにおける如何なる凹凸、バリ又は引掻（か）き傷も問題となる。そのような欠陥は相互接続部において光を分散又は反射し、光伝送に悪影響を与える。

実際には、ファイバの中心部、すなわち、コアが光学的にコード化された情報を運ぶ。相手側のフェルール内のファイバが、２本以上のファイバを収容することができるフェルール内に保持された光ファイバコアに沿って伝搬する情報を受ける。ファイバコアが完全に同心になっている場合、相互接続部を通しての光伝送が最大となる。結合するファイバコア同士の偏心が挿入損失を増大させる。ミスアライメントが大きいと、全体として伝送が阻害される。したがって、ファイバコアが同軸的に結合することが重要である。

さらに、そのような光ファイバコネクタは、繰返し接続可能で分離可能な相互接続においてそれぞれのファイバコアの相互位置合せを必要とする。すなわち、種々の環境状態の下において結合及び分離が多数回行われる間、性能特性を維持しなければならない。分離可能な光ファイバコネクタでは、ファイバコアの端面に塵芥（じんかい）やその他の汚染物質が堆（たい）積し、光ビームを分散し及び／又は減衰させる可能性が生じる。したがって、ファイバコアのミスアライメントに対してより耐性があり、汚れや塵芥等の汚染物質に影響を受ける可能性が少ない、環境的に頑丈な光ファイバコネクタに対するニーズがある。

単一及び複数終端（ＭＴ）コネクタのための拡大ビームコネクタが当技術分野で知られている。両者によって利用されている概念は、第１のファイバの端面に隣接して取付けたディスクリートレンズを備えることである。該レンズは、第１のファイバからの光を受け、そのビームを比較的大きな直径に拡大する。光ビームを受けるための第２のファイバも同様に構成されており、拡大されたビームを受けるために第２のファイバの端面の前にレンズが位置決めされており、ビームを第２のファイバの端面に再び収束させる。そのようなシステムは点対点の接触を必要とせず、したがって、塵芥、汚れ及び温度変化等の環境状態に影響を受けることが少なく、また、直径が拡大されたビームは、偏心の問題に対してより寛容である。しかし、そのようなレンズ付システムは、多数の高精度な部品を組立てる必要があり（例えば、ＭＴフェルールは、典型的な端面研磨、及び、そこに取付けるレンズのアレイを必要とする）、製造が比較的高価となる。したがって、比較的低コストで組立が容易なレンズ付光ファイバフェルールを提供することは有利である。

簡単に述べると、本発明は、複数のレンズと、光ファイバを複数のレンズと位置合せする複数の対応する開口Ｖ溝とを備えた一体のＶ溝レンズアレイを有する、ＭＴ光ファイバフェルール及びコネクタ設計を提供するものである。各Ｖ溝は、対応するレンズの焦点の近傍に終端を有している。Ｖ溝レンズアレイは単一の構造体であるため、高精度の製造は、Ｖ溝レンズアレイに対してのみ必要とされ、フェルールを構成する他の部品に対しては必要とされない。他の部品には、ファイバリボンをハウジングと結合するように構成されたブーツが含まれ、ハウジングは、Ｖ溝レンズアレイを支持し、好ましくは、光ファイバを実質的にそれらの対応するＶ溝に保持するカンチレバーを備えている。さらに、ハウジングは、該ハウジング、光ファイバ及びＶ溝レンズアレイに接した状態で接着剤を置き、これにより、これら種々の部品を固定された関係で保持することを可能にする、好ましくは、カンチレバー内に配設された開口部を備えることができる。Ｖ溝レンズアレイ内のレンズはコリメート又は集束レンズを含むことができ、ハウジングとアレイは、レンズの種類に対応した目に見える標識を備えることができる。さらに、結合されたときに有限で固定された相互分離を確立するために、好ましくは、レンズはＶ溝レンズアレイの結合面内において凹んで設けられている。光ファイバコネクタは、適切なコネクタハウジング内に配設された本発明による光ファイバフェルールを有することができる。

本発明による光ファイバフェルールは、光ファイバがＶ溝内に位置し、ファイバ端が各Ｖ溝の対応する終端に位置するように、へき開した（cleaved ）リボンファイバアレイを最初にブーツ及びハウジングのチャンネルを通して挿入する。好ましくは、屈折率整合ゲル又は屈折率整合接着剤が終端の実質的に近傍に設けられる。その後、Ｖ溝レンズアレイがハウジング内に置かれ、ブーツも同様にハウジングと結合される。好ましくは、ブーツの挿入が制限されるように、該ブーツは段付外側壁を備えている。その後、窓を介してハウジング内に接着剤が置かれて硬化され、これにより、光ファイバフェルールの部品が互いに固定された関係で保持される。このようにして、本発明は、レンズ付ＭＴフェルールの利点を低いコストと複雑さで提供する頑丈な光ファイバフェルール及びコネクタに対するニーズを満たす。

本発明の特徴は添付の特許請求の範囲に具体的に記載されている。本発明自体は、更なる特徴及び付随する利点とともに、添付の図面に関連して行われる以下の詳細な説明を検討することによって明らかになるであろう。以下、本発明の１以上の実施形態を添付の図面を参照して説明するが、これは例示にすぎない。

図１及び２は、本発明によるレンズ付ＭＴフェルールを示す。図に示されるように、フェルールは、Ｖ溝レンズアレイ（「Ｖレンズ」）１００、ハウジング１１２、ブーツ１２４及び光ファイバリボンケーブル１３２を有している。Ｖレンズ１００は、嵌（かん）合面１０３を備えた前側枠体１０２を有する。Ｖレンズ１００は、光ファイバと屈折率が類似した光学グレードのプラスチック、例えば、ポリカーボネイト又はウルテム（Ultem ）から作られる。複数のレンズ１０６が前側枠体１０２内に作られている。好ましくは、フェルールと対応するコネクタ又はフェルールとの結合時に引掻き傷がレンズ１０６にできないように、レンズは前側枠体１０２内に嵌合面１０３の後方にわずかに凹むように設けられている。本発明の代替の実施形態においては、レンズ１０６は、コリメートレンズ（フェルールが相補的フェルールと結合される場合）又は集束レンズ（フェルールが能動素子（すなわち、光源又は受光器）と結合される場合）である。

アライメントピン（図示されない）を収容するために、ピンアパーチャ１０４を備えた一対のピン通路１０８がＶレンズ１００に設けられている。光ファイバ１３４を収容するための多数のＶ溝１０９（すなわち、各々がＶ形状の断面プロフィルを有する溝）がＶレンズ１００と一体的に形成されている。現時点で好適な実施形態では、図５に最もよく示されているように、各Ｖ溝は、対応するレンズ１０６の焦点の近傍に終端１１１を有する。Ｖ溝が添付の図面に示され、本明細書で記載されているが、異なる断面プロフィルを有する溝（例えば、半円形の溝又は長方形の溝）も等しく用いることができる。しかし、本ＭＴフェルールの特有な利点は、フェルールのＶレンズ１００の部分のみが精密な加工とツーリングを必要とすることである。これにより、例えば、Ｖレンズ１００及びハウジング１１２を単一の部品として作る場合や、Ｖ溝１０９をハウジング１１２と一体的に形成する場合に比べて、コストを遥かに低く抑えることができる。

好ましくは液晶ポリマ等のガラス充填（てん）熱可塑性プラスチックから作られるハウジング１１２は、壁１１４、ハウジング１１２の後部に隣接して配設されたカラー１１６、及び、好ましくは、内側を向いた突起１１５（図５）を備えるカンチレバー１１８を有することが好ましい。さらに、Ｖレンズ１００を収容するための前方開口部１２２、及び、ブーツ１２４を収容するための後方開口部１１９も設けられている。前記前方開口部１２２と後方開口部１１９は、ハウジング１１２を貫通して形成された長手方向チャンネルの端部を画定する。アライメントピン（図示されない）を収容するためにピンアパーチャ１１７も設けられている。カンチレバー１１８は、対応するＶ溝１０９と位置合せされた光ファイバ１３４をＶ溝１０９内に実質的に保持するために、Ｖレンズ１００のＶ溝１０９を備える部分の寸法が与えられて構成されている。図に示される好適な実施形態では、突起１１５がカンチレバー１１８によって提供される付勢力によりファイバ１３４と係合する。

本発明の一形態によれば、ハウジング１１２には開口部、すなわち、窓が形成されており、ハウジング１１２内に形成されたチャンネルへのアクセスを可能にする。開口部はハウジング１１２の任意の壁１１４に形成することができるが、現時点での好適な実施形態では、開口部、すなわち、窓１２０がカンチレバー１１８に形成されている。さらに、代替の実施形態では、カンチレバー１１８を別体の押付板と置換えることができる。該押付板は、ハウジング１１２に形成された開口部に置かれ、カンチレバーヘッド１１５と類似の寸法で、開口部１２０を有しており、これにより、押付板によって光ファイバ１３４に加える力を広い範囲で制御することができる。窓１２０と２本のビームの領域が空くので、組付け時におけるファイバの設置や接着剤の塗布の目視による監視が容易となる。本発明の一形態では、ハウジング１１２又はＶレンズ１００が、Ｖレンズ１００に含まれるレンズ１０６の種類（例えば、コリメートレンズ又は集束レンズ）の視覚表示を含む。例えば、ハウジング１１２又はＶレンズ１００の一部が、含まれているレンズ１０６の種類に応じて異なる色に着色される。しかし、同様に適した種々の代替手段があることは当業者にとって明らかであろう。

ポリプロピレン加硫エラストマー等の熱可塑性ゴムから作ることができるブーツ１２４は、後方開口部１１９に挿入するための前方挿入部１２８、及び、カラー１１６との係合により挿入深さを制限するための、ブーツ１２４の外側壁によって画定された隆起部、すなわち、段付ストッパ部１３０を有している。当業者であれば、ハウジング１１２内へのブーツ１２４の挿入を制限するための他の機構も等しく採用することができることが分かるであろう。光ファイバリボンケーブル１３２を収容するためにブーツ１２４内にスロット、すなわち、チャンネル１２６が設けられている。好ましくは、ケーブルジャケットとわずかに締まり嵌（ば）めとなるようにスロットの寸法が決められている。それでも、ブーツ内部に接着剤が侵入するのに充分な隙（すき）間がある。ケーブル１３２は、複数の光ファイバ１３４及びバッファ１３６を有する。現時点で好適な実施形態では、ケーブル１３２は１２本の光ファイバ１３４を含み、Ｖレンズ１００は対応する本数のＶ溝１０９を備える。しかし、当業者であれば、より多い数の又はより少ない数のファイバ１３４とこれに対応する本数のＶ溝１０９を設計上の選択肢として採用することができることが分かるであろう。ファイバの本数は、Ｖ溝の本数以下であることが好ましい。しかし、本発明のフェルールは、２本以上のファイバリボン又は個別のファイバを同じフェルール内で終端させることもできる。

図１〜５に示された光ファイバフェルールを光ファイバコネクタ内に組込むことができる。この場合、本発明のフェルールをコネクタハウジング内に配設することができ、該コネクタハウジングは、フェルールを収容し、実質的に固定された関係で保持し、これにより、例えば、フェルールを相補的なコネクタとフェルール、又は、その他のデバイスと繰返し結合したり外したりするための機構を提供するように構成されている。この目的に適した種々の種類のコネクタハウジングは当業者に周知されており、本発明はこの点に関して限定されない。

本発明に従って光ファイバフェルールを製造するための現時点で好ましい方法を、図６を参照して、さらに、図３〜５を参照して説明する。種々のステップが図６に示されているが、以下に更に詳細に説明するように、すべてのステップを行う必要はない。ブロック１４８において、光ファイバリボンケーブル１３２がブーツ１２４のスロット１２６及びハウジング１１２内のチャンネルに通される。ブロック１５０において、光ファイバリボンケーブル１３２をへき開、又は、その他の公知の技術を使って切断し、各ファイバ１３４上に比較的均一なファイバ端を設ける。特に、リボン１３２の長手軸と実質的に直交する平面に沿ってファイバ１３４をへき開し、実質的に等しい長さのファイバ１３４を提供するのが望ましい。さらに、ブロック１５０において、光ファイバ１３４を包囲しているジャケット１３６の一部を除去し、図１及び２に示されるように、個々のファイバを露出させる。好ましくは、リボンから除去するジャケット１３６の長さは、少なくともＶ溝１０９の長さと同じ長さだけ光ファイバ１３４を露出させるのに充分である。ブロック１５２において、オプションとして、ファイバ端に丸みを付けて鋭い縁を取除き、これにより、ファイバ１３４がＶ溝１０９内に挿入されるときに、ファイバ１３４がＶ溝１０９に引掛かって、Ｖ溝１０９を削ったり損傷を与えたりする可能性を減少させる。ファイバ端に丸みを付ける種々の技術、例えば、火造りや「バイオリニング（violining ）」を設計上の選択肢として使用することができる。

引続きブロック１５４では、さらに、図３に示されるように、前方開口部１２２を通してＶレンズ１００を部分的にハウジング１１２内に入れる。図に示されるように、前方開口部１２２は、好ましくは、組立体が滑り固定嵌め（snug secure fit ）を提供するようにＶレンズ１００のピン通路１０８を収容する形状とされている。ハウジング１１２内に部分的に設置されると、当技術分野で知られているように、屈折率整合ゲル又は屈折率整合接着剤がブロック１５６においてＶ溝１０９内に置かれる。好ましくは、少なくともＶ溝１０９の終端１１１内、又は、実質的に終端１１１の近傍に置かれる。その後、ブロック１５８において、光ファイバ１３４が対応するＶ溝１０９内に置かれる、すなわち、位置決めされる。好ましくは、ファイバ１３４は、ファイバ端がＶ溝１０９の終端１１１に接触するか、少なくとも終端１１１に非常に接近するようにＶ溝１０９内に置かれる。その後、ブロック１６０において、Ｖレンズ１００がリボンケーブル１３２とともにハウジング１１２内に押込まれ、図４に示されるように、Ｖレンズ１００がハウジング１１２と完全に結合することができるようにする。図４に更に示されるように、窓１２０はハウジング１１２の内部へのアクセスを提供し、Ｖ溝１０９の開口構造によって、Ｖレンズ１００がハウジング１１２と完全に結合したときでも光ファイバ１３４が晒（さら）されることに留意されたい。

ブロック１６２において、フェルールの光学連続性が公知の技術を用いてテストすることもできる。Ｖレンズ１００及びハウジング１１２は、好ましくは、互いに滑り嵌めとなるように寸法が決められているが、製造プロセスのこの時点で比較的弱く機械的に結合された状態を維持し、必要であれば、Ｖレンズ１００及びハウジング１１２を外したり、再び結合したりすることができる。例えば、連続性試験によってファイバ１３４の１本以上が対応するＶ溝内に適切に取付けられていないことが示唆された場合には、Ｖレンズ１００をハウジング１１２から外し、ファイバ１３４を取付け直すことができる。

引続きブロック１６４では、図４に示されるようにブーツ１２４がハウジング１１２と完全に結合される。前述したように、ブーツ１２４の段付部分１３０が、図５に最もよく示されているように、ハウジング１１２と係合し、ブーツ１２４のハウジング１１２内への挿入を制限する。その後、ブロック１６６において、トラボンド（TraBond ）Ｆ２５３等の好適な熱硬化性接着剤を含む接着剤１４０が、開口部１２０を通して、実質的に光ファイバ１３４を取囲むようにハウジング１１２内に置かれる。接着剤１４０の粘性は、接着剤１４０がフェルールの部品の間に生じる空隙（げき）を実質的に満たすことができるものであることに留意されたい。したがって、接着剤１４０が完全に硬化すると、フェルールの種々の部品（すなわち、Ｖレンズ１００、ハウジング１１２、光ファイバ１３４、ケーブル１３２及びブーツ１２４）は、互いに固定された位置関係で維持される。この後、ブロック１６８において、所望により、更なる光学連続性試験をオプションとして行うことができる。

本発明の特定の好適な実施形態を示し説明してきたが、本発明の教示から逸脱することなく変更や変形を行うことができることは当業者には明白であろう。したがって、本発明は、上に開示し請求項に記載した基本的な原理の精神及び範囲内に入るすべての変形、変更、又は均等物を包含するものである。

本発明によるレンズ付ＭＴフェルールの分解前面斜視図である。 本発明によるレンズ付ＭＴフェルールの分解背面斜視図である。 本発明による部分的に組立てられたレンズ付ＭＴフェルールの前面斜視図である。 本発明による完全に組立てられたレンズ付ＭＴフェルールの前面斜視図である。 図４の完全に組立てられたレンズ付ＭＴフェルールの断面図である。 本発明による現時点において好ましい実施形態による光ファイバフェルールの製造プロセスを示すフローチャートである。

Claims (22)

1. 複数のレンズ、及び、光ファイバを収容するための対応する複数の開口Ｖ溝を備えたＶ溝レンズアレイと、
   該Ｖ溝レンズアレイを保持するハウジングと、
   該ハウジングへの挿入のために光ファイバを保持するブーツと
   を有する光ファイバフェルール。
2. 複数のレンズは少なくとも１個のコリメートレンズを有する、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
3. 複数のレンズは少なくとも１個の集束レンズを有する、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
4. 複数の対応するＶ溝の各々は、複数のレンズのうちの対応するものの焦点の近傍に終端を有しており、光ファイバの各々のファイバ端は対応する終端に位置する、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
5. 複数の対応するＶ溝の各々の終端内に少なくとも配設された屈折率整合媒体を更に有する、請求項４に記載の光ファイバフェルール。
6. 前記屈折率整合媒体は屈折率整合ゲルである、請求項５に記載の光ファイバフェルール。
7. 前記屈折率整合媒体は硬化性光学接着剤である、請求項５に記載の光ファイバフェルール。
8. 前記Ｖ溝レンズアレイは、複数のレンズを保持する凹んだアパーチャを備えた枠体を含む、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
9. 前記ハウジングは、光ファイバを実質的に複数の開口Ｖ溝内に保持するように構成されたカンチレバーを有する、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
10. 前記ハウジングは開口部を有し、更に開口部内に押付け板が配設され、該押付け板は光ファイバを実質的に複数の開口Ｖ溝内に保持するように構成されている、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
11. 前記カンチレバーが窓を含む、請求項９に記載の光ファイバフェルール。
12. 前記ハウジング、Ｖ溝レンズアレイ及び光ファイバを互いに固定された関係で保持するためにハウジング内に置かれた接着剤を更に有する、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
13. 前記ブーツは、該ブーツのハウジング内への挿入を制限するための少なくとも１つの段付外壁を含む、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
14. 前記ハウジングは、複数のレンズの種類に対応した目に見える標識を有する、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
15. 前記Ｖ溝レンズアレイは、ハウジングよりも高い精度で製造されている、請求項１に記載の光ファイバフェルール。
16. 複数のレンズ、及び、光ファイバを収容するための対応する複数の開口Ｖ溝を備えたＶ溝レンズアレイと、
    該Ｖ溝レンズアレイを保持するハウジングと、
    該ハウジングへの挿入のために光ファイバを保持するブーツと、
    内部に配設された光ファイバフェルールを備えたコネクタハウジングと
    を有する光ファイバコネクタ。
17. 光ファイバフェルールを組立てる方法であって、
    複数のレンズ、及び、光ファイバを収容するための対応する複数の開口Ｖ溝を備えたＶ溝レンズアレイを提供する段階と、
    前記光ファイバを複数の開口Ｖ溝の内の対応するものの中に置く段階と、
    前記Ｖ溝レンズアレイをハウジングと結合し、光ファイバをハウジング内に保持する段階とを含む方法。
18. 前記光ファイバをブーツ内のチャンネルを通して送る段階と、
    前記光ファイバをハウジング内のチャンネルを通して送る段階と
    を更に有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記光ファイバを複数の開口Ｖ溝の中に置く段階の前に、
    前記光ファイバを取囲むジャケットの一部を除去する段階と、
    前記光ファイバをへき開して、光ファイバのへき開した端部を提供する段階と、
    前記光ファイバのへき開した端部を滑らかにする段階と
    を更に有する、請求項１７に記載の方法。
20. 複数の対応するＶ溝の各々の終端及び光ファイバの端部に実質的に接近して屈折率整合ゲル又は硬化性光学接着剤を置く段階を更に有する、請求項１７に記載の方法。
21. 前記ハウジングの後方開口部にブーツを結合する段階を更に有する、請求項１７に記載の方法。
22. 前記光ファイバをハウジング内に保持するためにハウジング内に接着剤を置く段階を更に有する、請求項１７に記載の方法。

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