JP2010122292A - 光フェルール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光フェルールを組み立てる煩雑な作業が不要な光フェルールを提供する。
【解決手段】光ファイバコア２を、インサート成形により、クラッド兼フェルール３を構成する透明樹脂内に、光ファイバコア２の端面２ａがクラッド兼フェルール３の外面３ａに露出する態様で、埋め込む。光ファイバコア２を透明樹脂内にインサート成形するだけで、光フェルールが得られるので、光ファイバを光ファイバ穴に挿入固定する作業が不要となり、光フェルールを組み立てる煩雑な作業が不要となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、光通信ネットワークや光インタコネクションや光機器内部等における光接続を行う光フェルール、及びその製造方法に関する。

例えば光ファイバどうしの光接続、あるいは光ファイバと光部品を光接続する場合に光フェルールが用いられる。
光フェルールの一般的な形態としては、光フェルール本体（以下、単にフェルールと言う）に光ファイバ穴をあけ、この光ファイバ穴に光ファイバを挿入し接着剤で固定しフェルール先端面を研磨したものが用いられる。

また、上記の光フェルールを用いて、光ファイバと回路基板上の光素子との光接続をする場合、フェルール端面に近接してプリズム等の光学素子を配置して、基板上の光素子に向けて光路変換することが行われている。

また、回路基板上の光素子と光ファイバとの光接続を行う光コネクタとして用いる光フェルールとしては、フェルール自体に反射面を形成した表面実装型の光フェルール（特許文献１、特許文献２）がある。
この表面実装型の光フェルールは、基板に実装されるフェルールに基板と平行な光ファイバ穴あるいは位置決め溝を形成して、この光ファイバ穴あるいは位置決め溝に光ファイバを固定し、フェルールの内部（特許文献１）若しくは外面（特許文献２）に、光ファイバ先端に近接する４５°傾斜の反射面を形成して、光路を基板上の光素子に向ける構造の光フェルールである。

また、同じく表面実装型の光フェルールとして、フェルールに湾曲した光ファイバ穴を形成し、この湾曲した光ファイバ穴に光ファイバを挿入固定して、光路変換する構造のものもある（特許文献３）。
特開２００５−１７２９９０ 特開２００７−１２１９７３ 特開２００８−０５２０２８

上記従来の、フェルールの光ファイバ穴に光ファイバを挿入固定しフェルール端面を研磨する一般的な光フェルールでは、フェルール成形後に光ファイバをフェルールの光ファイバ穴に挿入する作業が煩雑であり、また、フェルール端面の研磨が必要である点で煩雑であり、光フェルールの組み立て作業に手間がかかる。

また、光路変換するために、フェルール端面に近接してプリズム等の光学素子を配置する構造は、小型のプリズム等を精密配置する工程が複雑であるからコストが高くなる。
また、プリズム等を配置するスペースが必要であるから、光回路基板の高密度化が困難となる。

また、フェルールの内部に又はフェルール外面に反射面を形成する表面実装型の光フェルールの場合、やはり、フェルール成形後にフェルールの光ファイバ穴あるいは光ファイバ位置決め溝に光ファイバを挿入ないし収容固定する必要がある。

また、フェルールの湾曲した光ファイバ穴に光ファイバを挿入固定する構造ものは、フェルールに湾曲した光ファイバ穴を形成する樹脂成形工程と、湾曲した光ファイバ穴に光ファイバを挿入する工程が簡単でない。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、光フェルールの組み立てが簡略化され、また、フェルールの端面研磨を必要としない光フェルールを提供することを目的とし、また、光路変換型の光フェルールとする場合には、組立工程が簡単な光フェルールを提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明の光フェルールは、光ファイバコアを、インサート成形により、クラッド兼フェルールを構成する透明樹脂内に、光ファイバコアの端面がクラッド兼フェルールの外面に露出する態様で、埋め込んだことを特徴とする。

請求項２は、請求項１記載の光フェルールにおいて、光ファイバコアを、その端面がクラッド兼フェルールの外面から内部に引っ込んで凹所が形成される状態で埋め込んだことを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２記載の光フェルールにおいて、光ファイバコアを、透明樹脂内に湾曲した形状で埋め込んだことを特徴とする。

請求項４は、請求項１〜３のいずれかに記載の光フェルールにおいて、クラッド兼フェルールに、位置決め用のガイド用凹部又はガイド用突部を形成したことを特徴とする。

請求項５の発明の光フェルールの製造方法は、光フェルールフェルールを透明樹脂にて成形する際に、光ファイバコアを、その端面が光フェルールフェルールの外面から露出する態様でインサート成形することを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバコアを透明樹脂内にインサート成形するだけで、光フェルールが得られる。
したがって、光ファイバを光ファイバ穴に挿入固定する作業が不要となり、光フェルールを組み立てる煩雑な作業が不要となる。

請求項２のように、光ファイバコアの端面がクラッド兼フェルールの端面から内部に引っ込んで埋め込まれた状態とすることで、光ファイバコアの端面を良好な表面状態のまま利用することができるので、フェルールの端面研磨あるいはカット処理が不要となる。

請求項３のように、光ファイバコアを湾曲させた状態で埋め込むことで、光路変換型の光フェルールとすることができる。
この場合、プリズム等の光学素子が必要な従来の光フェルールと異なり、プリズム等が不要であり、したがって、プリズム等を精密配置する工程も不要となる。
また、プリズム等を配置するスペースが不要となるから、光回路基板の高密度化を実現し易くなる。
また、特許文献１や特許文献２のような表面実装型の光フェルールと異なり、フェルール成形後にフェルールの光ファイバ穴あるいは光ファイバ位置決め溝に光ファイバを挿入ないし収容固定する作業が不要となる。
また、特許文献３のように、湾曲した光ファイバ穴をもつフェルールを樹脂成形する必要のある光フェルールと異なり、そのような簡単でない樹脂形成の必要がない。
なお、光ファイバを湾曲させて用いる場合には、曲がり部分で光閉じ込め力を確保するために、クラッドとコアの屈折率差を大きくする必要がある。
例えば、コアに曲がりが無い形態のフェルールに用いるクラッド兼フェルールの樹脂材料よりも、屈折率の低い樹脂を適宜選択することにより漏れの発生を防ぐことができる。

請求項４のように、クラッド兼フェルールに位置決め用のガイド用凹部又はガイド用突部を形成することで、相手側光フェルールに対する位置決め、あるいは回路基板上の光素子に対する位置決めを精度よく行うことができる。

以下、本発明を実施した光フェルールについて、図面を参照して説明する。

図１（ａ）は本発明の一実施例の光フェルール１の縦断面図、図１（ｂ）は横断面図、図２は同平面図である。
これらの図に示すように、この光フェルール１は、ファイバコア２の長さ方向全体を、クラッド兼フェルール３を構成する透明樹脂内に、インサート成形により、光ファイバコア２の両端面２ａがクラッド兼フェルール３の両側面（外面）３ａから露出する態様で、埋め込んだものである。
図示例の光フェルール１は４心光フェルールであり、光ファイバ穴列の両側に相手側光部品（光コネクタ等）との位置決めのためガイドピン穴４を形成している。
前記光ファイバコア２は例えばガラスである。
前記クラッド兼フェルール３は、光ファイバコア２の屈折率より小さな屈折率の透明樹脂からなり、例えば、メタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネートなどの樹脂を用いることができる。

上記の光フェルール１を製造する場合、クラッド兼フェルール３の外面輪郭のキャビティを有する金型内に光ファイバコア２を所定の位置に配置した上で、キャビティに透明樹脂を注入して成形する。
樹脂成形法としてはトランスファ成形、射出成形等を採用することができる。

上記の光フェルール１において、フェルール３の屈折率は光ファイバコアの屈折率より小さく、通常の光ファイバにおけるコアのクラッドとして機能するので、この光フェルールの部分は光ファイバと同様に光信号を伝達することができる。

従来の光フェルールであれば、光ファイバ穴をあけた光フェルール（以下フェルールと言う）を樹脂成形し、そのフェルールの光ファイバ穴に光ファイバを挿入する必要がある。
しかし、上記の光フェルール１は、フェルール（クラッド兼フェルール３）を樹脂成形する際に、光ファイバコア２をインサート成形するだけで作製することができる。
したがって、光ファイバを光ファイバ穴に挿入固定する作業が不要となり、光フェルールを組み立てる煩雑な作業が不要となる。

図３に本発明の他の実施例の光フェルール１１を縦断面図で示す。
この光フェルール１１は、図１の光ファイバコア１と基本構造は同じであるが、光ファイバコア１２を、その両端面１２ａがクラッド兼フェルール１３の端面１３ａから内側に位置するように埋め込んだものである。
つまり、光ファイバコア全体が樹脂で埋め込まれている。

この実施例のように、光ファイバコア１２の端面１２がクラッド兼フェルール１３内部に埋め込まれることにより、光ファイバコアの端面２ａの表面状態を維持することができるので、フェルール１３の端面が十分平滑であれば、フェルール１３の端面研磨等の工程が不要となる。
光ファイバコア１２の端面１２ａの引っ込みの程度、すなわち凹所の深さは例えば１０μｍ程度にするとよい。

図４（ａ）は本発明のさらに他の実施例の光フェルール２１の縦断面図、図４（ｂ）は横断面図、図５は平面図である。
この光フェルール２１は、実施例１と同様に、光ファイバコア２２の先端部を、クラッド兼フェルール２３を構成する透明樹脂内に、インサート成形により、光ファイバコア２２の両端面２２ａが透明樹脂から露出する態様で、埋め込んだものであるが、この実施例では、光ファイバコア２２がフェルール２３内に湾曲した形状で埋め込まれている。すなわち、フェルール２３の図４で右側の側端面２３ａから底面２３ｂと平行に延び、その前方で円弧状に湾曲して底面２３ｂに露出している。

この光フェルール２１は、光路変換型の光フェルールであって、２点鎖線で示した回路基板２５上の光素子２６との光接続に用いる平面実装型の光フェルールとして用いられる。
この光フェルール２１は、基板２５上の光素子２６との位置決めのためのガイドピン穴２４を有し、かつ、図で右側の側端面に他の光フェルールとの位置決めのためのガイドピン穴２７を有している。
なお、本実施例では短尺の光ファイバコア２２を埋め込んでいるが、光ファイバコア２２を光フェルール２１の外部に延長させることもできる（延長部分の光ファイバは被覆付きである）。
この場合には、右側の側端面に他の光フェルールとの位置決めのためのガイドピン穴２７
は不用になる。

この光フェルール２１は、プリズム等の光学素子が必要な従来の光フェルールと異なり、プリズム等が不要であり、したがって、プリズム等を精密配置する工程も不要となり、工数削減によりコストダウンを図ることができる。
また、プリズム等を配置するスペースが不要となるから、光回路基板の高密度化を実現し易くなる。

特許文献１や特許文献２のような従来の平面実装型の光フェルールであれば、フェルール成形後にフェルールの光ファイバ穴あるいは光ファイバ位置決め溝に光ファイバを挿入ないし収容固定する作業が必要である。
しかし、上記の光フェルール２１は、フェルール（クラッド兼フェルール２３）を樹脂成形する際に、光ファイバコア２２をインサート成形するだけで作製することができる。
したがって、光ファイバ穴あるいは光ファイバ位置決め溝に光ファイバを挿入ないし収容固定する作業が不要となり、光フェルールを組み立てる煩雑な作業が不要となる。

また、特許文献３のように、湾曲した光ファイバ穴をもつフェルールを樹脂成形する光フェルールと異なり、湾曲穴成形のような工程が複雑な樹脂形成の必要がない。
湾曲穴の曲率、フェルール内の湾曲部の位置等は製品によって種々選択されるが、上記のように工程が複雑なために製品コストが上昇するという問題がある。
しかし、この実施例のように光ファイバを湾曲させた状態で樹脂を被せる場合には、このような問題は解消される。
さらに、前述のように曲がり部分での光閉じ込め力を確保するために、クラッド樹脂の屈折率を調整することによりコアの光閉じ込め力を確保することができる。
この効果は本発明で共通である。

この実施例は９０°の光路変換をする光フェルールであるが、必ずしも９０°に限らず、光フェルールに対する入出力の光軸に応じ適宜の角度に光路変換する構成とすることができる。

図６の光フェルール３１は、基本構造は図４の光フェルール２１と同様であるが、図３の光フェルール１１と同様に、光ファイバコア３２を、その両端面３２ａがクラッド兼フェルール３３の側端面３３ａからあるいは底面３３ｂから内部に引っ込むように埋め込んだものである。

図７の光フェルール４１は、光ファイバ心線などの樹脂被覆光ファイバ４７に取り付ける場合のものである。
樹脂被覆光ファイバ４７は、ガラスの光ファイバコア４２の周囲に樹脂クラッド４７ａを形成したその上に樹脂被覆４７ｂを施したものである。
樹脂被覆光ファイバ４７の端部近傍における樹脂被覆４７ｂ及び樹脂クラッド４７ａを除去して光ファイバコア４２を露出させ、この露出させた光ファイバコア４２及び樹脂被覆４７ｂ・樹脂クラッド４７ａの端部をインサート成形によりクラッド兼フェルール４３内に埋め込むことで、結線光フェルールが得られる。光ファイバコア４２の端面４２ａはフェルール４３の端面４３ａから露出している。
なお本発明で用いられる光ファイバの種類としては、石英コアに樹脂被覆した石英製の光ファイバ以外に、コア材料がアクリルでクラッド材料にフッソ系樹脂を用いたプラスチック光ファイバ、石英コアにプラスチックのクラッドを被覆したポリマークラッドファイバ等を適宜選択できる。これは本発明で共通である。

図８の光フェルール５１は、図７と同じく光ファイバ心線などの樹脂被覆光ファイバ５７に取り付けた結線光フェルールである。５２はガラスの光ファイバコア、５７ａは樹脂クラッド、５７ｂは樹脂被覆を示す。
この光フェルール５１は、図４、図５の光フェルール２１と同様に、光路変換型の光フェルールであり、かつ、平面実装型の光フェルールである。
樹脂被覆光ファイバ５７の樹脂被覆５７ｂ及び樹脂クラッド５７ａを除去して光ファイバコア５２を露出させ、この露出させた光ファイバコア５２、及び樹脂被覆５７ｂ・樹脂クラッド５７ａの端部をインサート成形によりクラッド兼フェルール５３内に湾曲した形状で埋め込むことで、平面実装型の結線光フェルールが得られる。
光ファイバコア５２の端面５２ａはフェルール５３の底面５３ｂに露出している。

図１〜図３の第１実施例において、位置決めのためのガイドピン穴４に代えて、ガイドピンを透明樹脂のクラッド兼フェルール３と一体成形することもできる。
また、光ファイバコア２のいくつかをガイドピンとして用いることも可能である。
また、ガイドピン穴４に代えてガイド用凹部とすることもでき、ガイドピンに代えてガイド用突部とすることもできる。
また、実施例では光ファイバコアとしてガラスコアを用いたが、樹脂製の光ファイバコアを用いることも可能である。
上記のことは図４以下の他の実施例においても同様である。

本発明の一実施例の光フェルールを示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。 図１の光フェルールの平面図である。 本発明の他の実施例の光フェルールの縦断面図である。 本発明のさらに他の実施例の光フェルールを示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。 図４の光フェルールの平面図である。 本発明のさらに他の実施例の光フェルールの縦断面図である。 本発明のさらに他の実施例の光フェルールの縦断面図である。 本発明のさらに他の実施例の光フェルールの縦断面図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１、４１，５１ 光フェルール
２、１２、２２、３２、４２、５２ 光ファイバコア
３、１３、２３，３３，４３，５３ クラッド兼フェルール（透明樹脂）
４、２４、２７ ガイドピン穴
２ａ、１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ 光ファイバコアの端面
３ａ、１３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ フェルールの端面（外面）
２３ｂ、３３ｂ、５３ｂ フェルールの底面（外面）

Claims (5)

1. 光ファイバコアを、インサート成形により、クラッド兼フェルールを構成する透明樹脂内に、光ファイバコアの端面がクラッド兼フェルールの外面に露出する態様で、埋め込んだことを特徴とする光フェルール。
2. 光ファイバコアを、その端面がクラッド兼フェルールの外面から内部に引っ込んで凹所が形成される状態で埋め込んだことを特徴とする請求項１記載の光フェルール。
3. 光ファイバコアを、透明樹脂内に湾曲した形状で埋め込んだことを特徴とする請求項１又は２記載の光フェルール。
4. 前記クラッド兼フェルールに、位置決め用のガイド用凹部又はガイド用突部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光フェルール。
5. 光フェルールフェルールを透明樹脂にて成形する際に、光ファイバコアを、その端面が光フェルールフェルールの外面から露出する態様でインサート成形することを特徴とする光フェルールの製造方法。

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