JP2009244750A

JP2009244750A - ファイバ曲がりコネクタ部品およびその製造方法

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Publication number: JP2009244750A
Application number: JP2008093478A
Authority: JP
Inventors: Masahito Morimoto; 政仁森本; Masayuki Iwase; 正幸岩瀬; Masao Shinoda; 正雄篠田; Katsuteru Suematsu; 克輝末松
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP5158870B2

Abstract

【課題】電気回路基板の小型化に伴い、基板間の光インターコネクション、および光伝送システム構築を高密度にでき、収納性、作業性もよい、ファイバ曲がりコネクタ部品が求められている。
【解決手段】光ファイバからなるファイバ曲がりコネクタ部品であって、曲がり角度が９０度より大きく１８０度より小さい所望の鈍角であることを特徴とする。
図１に示すように、複数の本発明のファイバ曲がりコネクタ１００が電気回路基板２００上に実装されている。これらファイバ曲がりコネクタ部品１００の曲がり角度(θ)は９０度より大きく１８０度より小さい所望の鈍角になるように、形成したことを特徴とする。例えば１２０度〜１５０度に形成する。このよう形成されたファイバ曲がりコネクタ部品１００を使用すると、該コネクタ部品から延伸している光ファイバ１を斜め上方に逃がすことができるから、基板の実装密度を高めることができ、収納性も向上する。また、狭いスペースでの作業を効率よく行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ファイバ曲がりコネクタ部品およびその製造方法に関し、特に電気回路基板への高密度実装に際し、ファイバの重なりを避けると共に、ファイバコネクタ部品着脱時の作業性の向上、ファイバ曲げ損失の減少を図った、ファイバ曲がりコネクタ部品およびその製造方法を提供するものである。

最近、電気回路基板にレーザ発光素子を実装し、出射された光信号を回路基板に埋め込まれた光導波路を用いて伝播させ、それを、回路基板に実装された、例えば、フォトダイオード等の受光素子で受光する、いわゆる、電気ー光融合型信号伝送方式が普及してきた。
このような電気回路と光伝送路との融合は、電気回路の高速動作のため必要であり、特に、垂直共振器型表面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ)の利用に伴い、増加してきた。

電気回路基板に埋め込まれた光導波路は、電気回路基板と平行方向に光を導波するので、例えば、ＶＣＳＥＬのレーザ光を、これらの光導波路に結合するためには、通常、９０度の光導波方向の変換が必要となる。
このような９０度に曲げたファイバ曲がりコネクタ部品は、本出願人が下記の特許文献１および２で提案し、既に開示されている。
また、上記特許文献２には、９０度のファイバ曲がりコネクタ部品の製造方法についても開示されている。

特許文献２には、コアとクラッドを有する光導波路の所望部分を加熱して、所望部分を加工歪開放状態に移行させ、この加工歪開放状態に移行した所望部分を所定の曲げ半径で曲線状に曲げて、加工歪状態に移行させることが提案されている。これにより、コアとクラッドの屈折率差を通常使用される光ファイバよりも大きくして、かつ加熱により加工歪みを与えないで曲げることができる。
特開平７−３３５６９４号公報特開平７−３３５６９４号公報

しかしながら、このような光導波方向の９０度変換コネクタ部品を使用すると、実装基板の収納性はよいが、基板の高密度実装が難しいという問題があった。

特に、最近は、電気回路基板が小型化し、基板間の光インターコネクション、および、光伝送システムの構築の際、狭いスペースであっても、作業性を向上できるファイバ曲がりコネクタ部品が求められており、上記の９０度変換コネクタ部品では、その要望に適わないのである。

すなわち、図５に示すように、９０度のファイバ曲がりコネクタ部品を使用した場合、隣り合ったコネクタ部品の実装間隔Ｄを短くできず、実装密度に限界があった。
無理して実装間隔Ｄを短くしようとしても、ファイバの重なりを避けるためファイバを曲げなくてはならないが、ファイバの剛性および曲げ損失を考慮すると、許容できる曲げ半径には限度があり、実装密度の向上は望めなかった。

ところで、曲げのない直線状のコネクタ部品(１８０度曲がりコネクタ部品)を使用してはどうか、という考えもある。
確かに、直線状のコネクタ部品は基板への実装密度を高くできるし、曲げ損失も少ないという長所がある。しかし、その反面、実装基板を収納するスペースが非常に大きくなり、現実的ではない。
上記のように、９０度ファイバ曲がりコネクタ部品は実装基板を収納するスペースは小さくできるという長所はあるものの、実装密度に限界があるという短所がある。
一方１８０度ファイバ曲がりコネクタ部品は、実装密度は高くできるという長所はあるものの、収納スペースが増大するという短所がある。
また、前述のファイバ曲がりコネクタ部品の製造方法についても、小型で簡単な構造を採用することで、シングルモード光導波路のみならず、大口径のマルチモード光導波路にも適用できることが望まれている。

本発明は、上述の問題点を解決したもので、コネクタ部品の実装密度を上げることができるファイバ曲がりコネクタ部品およびその製造方法を提供するものである。

本発明のファイバ曲がりコネクタ部品は、上記の、実装基板の収納スペースをとらない９０度のファイバ曲がりコネクタ部品の長所と、基板の実装密度を高くできる１８０度のファイバ曲がりコネクタ部品の長所を、バランスよく取り入れた所定の鈍角の、ファイバ曲がりコネクタ部品である。
すなわち、本発明の第一の態様のファイバ曲がりコネクタ部品は、光ファイバからなるファイバ曲がりコネクタ部品であって、
該部品を基板上に配置した際、該基板に対し該部品からの光ファイバの延伸方向の角度が、９０度より大きく１８０度より小さい所望の鈍角になるように、該部品の角度を形成したことを特徴とする、ファイバ曲がりコネクタ部品である。

次に本発明の第二の態様のファイバ曲がりコネクタ部品は、請求項１のファイバ曲がりコネクタ部品であって、前記鈍角が１２０度〜１５０度であることを特徴とする。

次に本発明の第三の態様のファイバ曲がりコネクタ部品は、光ファイバからなるファイバ曲がりコネクタ部品であって、光ファイバの所望部分を、その屈曲点以上軟化点以下の範囲内の温度に加熱して加工歪開放状態に移行し、その状態で加熱した部分を角度１２０度〜１５０度で曲線状に曲げて曲げ部分を形成したのち、加工歪状態に移行し、次いで前記曲げ部分を前記角度に対応したコネクタフェルールに収納し、光の屈折率が前記曲げ部分の表面部に比して小さい物質を、前記曲げ部分の表面部に充填して成る、角度が１２０度〜１５０度のファイバ曲がりコネクタ部品である。

さらに、本発明の第四の態様であるファイバ曲がりコネクタ部品の製造方法は、光ファイバの所望部分を、その屈曲点以上軟化点以下の範囲内の温度に加熱して加工歪開放状態に移行し、その状態で加熱した部分を角度１２０度〜１５０度で曲線状に曲げて曲げ部分を形成したのち、加工歪状態に移行し、次いで前記曲げ部分を前記角度に対応したコネクタフェルールに収納し、光の屈折率が前記曲げ部分の表面部に比し小さい物質を、前記曲げ部分の表面部に充填することを特徴としている。

このようなファイバ曲がりコネクタ部品を使用すると、実装基板の実装密度を高めることができると共に、基板の収納性も良いという効果が得られる。

後述の図１に示す実施形態では、曲がり角度１２０度のファイバ曲がりコネクタ部品を実装した場合であり、ファイバを斜め上方に逃がすことができるから、これらのファイバに重ならない範囲で高密度な実装ができる。

このような角度のファイバ曲がりコネクタ部品を使用しても、上方への収納スペースは、１８０度のファイバ曲がりコネクタ部品を使用した場合よりも小さく押えることができるから、実用上、何ら問題ない高密度実装を実現できる。

従って、実装基板間の光伝送路インターコネクションに優れた効果を発揮する。

また、９０度のファイバ曲がりコネクタ部品を使用した場合と比して、曲げ損失を軽減できるという効果もある。

さらに、本発明のファイバ曲がりコネクタ部品は、コネクタ部品に接続されているファイバが斜め上方に延びていることから、着脱時の取り扱いが容易であり、システム構築の際、作業性を向上できる。

従って、狭いスペースでの作業を効率よく行うことができる。

本発明のファイバ曲がりコネクタ部品は、上述した製造方法により製造されるので、構造が簡単であり部品点数が少なく、曲げようとする部分において光ファイバ同士の位置合わせが不要であり、角度１２０度〜１５０度で曲げたファイバ曲がりコネクタ部品を効率よく製造できる。また、光ファイバの曲げ部分を屈曲点以上軟化点以下の範囲内の温度に加熱して、加工歪状態に移行しているから、加熱する際に、確実に加工歪状態に移行させることができる。

以下に、本発明の実施形態例を図面に基づき説明する。

図１は、本発明のファイバ曲がりコネクタ部品１００の基板２００への実装例の説明図である。

図１に示すように、複数の本発明のファイバ曲がりコネクタ部品１００が電気回路基板２００上に実装されている。

本実施形態例では、ファイバ曲がりコネクタ部品１００の曲がり角度(θ)は１２０度である。このような鈍角のファイバ曲がりコネクタ部品１００を使用すると、該コネクタ部品からに延伸している光ファイバ１を斜め上方に逃がすことができるから、基板の実装密度を高めることが可能となる。すなわち、隣接コネクタ部品１００間の距離Lを短くすることができる。

図２は、ファイバ曲がりコネクタ部品１００の斜視図である。
図２は、曲がり角度(θ)が１２０度の場合を示している。
図２に示すファイバ曲がりコネクタ部品１００は、複数本の光ファイバ１をアレイ化してコネクタ部品フェルール１２０により固定したものである。

これにより、多チャンネルの複数本の光ファイバ１は、一括して光導波方向を１２０度変換することができる。

ファイバ曲がりコネクタ部品１００の入出力部分は、一般の光ファイバと特性が互換の光ファイバとなっている。

ファイバ曲がりコネクタ部品１００は、例えばガイドピン１９１，１９２によるはめ合わせにより、コネクタ部品等の外部の器具に接続が可能である。

次に、本発明のファイバ曲がりコネクタ部品１００の製造方法について説明する。
図３は、ファイバ曲がりコネクタ部品１００の製造方法の説明図である。
図３に示す製造装置２００を用いて、図１（Ａ）に示す光ファイバ１の加熱対象部分９が、加熱され、曲げられる。

図３（Ｂ）に示すように、曲げ部分製造装置２００は、２つの電極４，５と制御部６を有しており、制御部６が電極４，５に通電して電極４，５の間にアーク放電７を形成する。

このアーク放電７により、加熱対象部分９は屈曲点以上で軟化点以下の範囲の温度で加熱され、加工歪開放状態に移行する。この状態で、角度１２０度〜１５０度で曲げられ、図３（Ｂ）に示すように、曲げ部分１０を形成し、加工歪状態に移行する。

そして、図４に示すように、加工歪状態に移行する曲げ部分１０をコネクタフェルール１２０の空間部分２００に収納する。

コネクタフェルール１２０に収納された曲げ部分１０は、光の屈折率が前記曲げ部分１０の表面部１９に比し小さい物質３５０により、前記曲げ部分の表面部１９が満たされ、曲げ角度１２０度〜１５０度のファイバ曲がりコネクタ部品１００が形成される。

本発明のファイバ曲がりコネクタ部品は、上述した製造方法により製造されるので、構造が簡単であり部品点数が少なく、曲げようとする部分において光ファイバ同士の位置合わせが不要であり、角度１２０度〜１５０度で曲げたファイバ曲がりコネクタ部品を効率よく製造できる。

また、光ファイバ１の曲げ部分１０を屈曲点以上軟化点以下の範囲内の温度に加熱して、加工歪状態に移行しているから、加熱する際に、確実に加工歪状態に移行させることができる。

本発明を構成する光ファイバ１としては、外径が５０μｍ以上のコアとコアを被覆するクラッドを有する光ファイバ、コアのみを有する全コア型光ファイバ、またはクラッドのみを有するガラス棒等が挙げられる。

本発明のファイバ曲がりコネクタ部品は、好ましくは構成要素の光ファイバが複数本アレイ状に並べられており、複数本の前記光ファイバの少なくとも一部が位置決め機構を有する前記コネクタフェルールにより固定される。

本発明のファイバ曲がりコネクタ部品では、光ファイバ表面部１９に満たされる物質３５０は、紫外線硬化型樹脂（例えば屈折率１．３８のＵＶ硬化型）であっても、熱硬化型樹脂であっても良く、空気であってもよい。

物質として紫外線硬化型樹脂を用いることにより、紫外線を照射するだけで硬化させて光ファイバの表面を覆うことができる。物質３５０として熱硬化型樹脂を用いることにより、加熱するだけで硬化させて前記表面部１９を覆うように充満することができる。このような物質は接着剤としての効果もある。

光ファイバ路に満たされる物質３５０が空気であれば、前記コネクタフェルールを加熱したり紫外線を照射させる必要もない。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されないことは勿論である。

例えば、図３の曲げ部分の製造装置２００はアーク放電に換えバーナーによる加熱、炉による加熱等、各種の手段をとることができる。

上述した本発明の実施形態では、光ファイバとしては、外径が５０μｍ以上のコアとコアを被覆するクラッドを有する光ファイバが用いられる。

例えば外径が１２５μｍのコア径６２．５μｍのＧＩファイバ（グレーデッドインデックス・マルチモード光ファイバ）が使用される。

本発明を構成する光ファイバはその外側に充填される物質との光屈折率差を利用することで、高屈折率構造の光ファイバとして機能させることができれば、光ファイバの材質、光ファイバの屈折率分布や光ファイバの外径寸法に限定されない。

光ファイバの材料としては、石英系、全プラスチック、プラスチッククラッドなど多岐に亘ってよく、要は、品質の良い、角度１２０度〜１５０度のファイバ曲がりコネクタ部品を構成できればよい。

上述したように、本発明のファイバ曲がりコネクタ部品は、電気回路基板の実装密度を高めることができると共に、基板の収納性も良く、コネクタ部品着脱時の取り扱いも容易であるから、電気回路基板間の光インターコネクション、および、光伝送システムの構築らに広く適用でき、狭いスペースであっても、作業性を向上できるという顕著な効果を奏するから、産業上の利用価値は著しく高い。

本発明のファイバ曲がりコネクタ部品の実装例の説明図。本発明のファイバ曲がりコネクタ部品の斜視図。本発明のファイバ曲がりコネクタ部品の製造方法を示す説明図。本発明のファイバ曲がりコネクタ部品の製造方法を示す説明図。従来の９０度ファイバ曲がりコネクタ部品の実装例の説明図。

符号の説明

１光ファイバ
２電気回路基板
４，５電極
６制御部
７アーク放電
９加熱対象部分
１０曲げ部分
１９光ファイバ１の表面部
１００本発明のファイバ曲がりコネクタ部品
１２０コネクタフェルール
１９１，１９２ガイドピン
２００曲げ部分製造装置
３５０光の屈折率が曲げ部分の表面部に比して小さい物質

Claims

光ファイバからなるファイバ曲がりコネクタ部品であって、
該部品を基板上に配置した際、該基板に対し該部品からの光ファイバの延伸方向の角度が、９０度より大きく１８０度より小さい所望の鈍角になるように、該部品の角度を形成したことを特徴とする、ファイバ曲がりコネクタ部品。
請求項１のファイバ曲がりコネクタ部品であって、
前記鈍角が１２０度〜１５０度であることを特徴とする、ファイバ曲がりコネクタ部品。
光ファイバからなるファイバ曲がりコネクタ部品であって、
光ファイバの所望部分を、その屈曲点以上軟化点以下の範囲内の温度に加熱して加工歪開放状態に移行し、その状態で加熱した部分を角度１２０度〜１５０度で曲線状に曲げて曲げ部分を形成したのち、加工歪状態に移行し、次いで前記曲げ部分を前記角度に対応したコネクタフェルールに収納し、光の屈折率が前記曲げ部分の表面部に比して小さい物質を、前記曲げ部分の表面部に充填して成る、角度が１２０度〜１５０度のファイバ曲がりコネクタ部品。
光ファイバの所望部分を、その屈曲点以上軟化点以下の範囲内の温度に加熱して加工歪開放状態に移行し、その状態で加熱した部分を角度１２０度〜１５０度で曲線状に曲げて曲げ部分を形成したのち、加工歪状態に移行し、次いで前記曲げ部分を前記角度に対応したコネクタフェルールに収納し、光の屈折率が前記曲げ部分の表面部に比して小さい物質を、前記曲げ部分の表面部に充填することを特徴とする、角度が１２０度〜１５０度のファイバ曲がりコネクタ部品の製造方法。