JP2013064846A - 光コネクタ用のフェルール - Google Patents

Abstract

【課題】充填した接着剤中に生じる気泡による光ファイバへの悪影響を防止できる光コネクタ用のフェルールを提供する。
【解決手段】フェルール３は、外部に貫通しない光ファイバ穴７と、光ファイバ穴７の先端が開口する接着剤充填凹所６とを有する。接着剤充填凹所６における後方側の壁面６ｂに、光ファイバ穴７の頂部近傍が空間となるような縦溝（切欠き）１５を形成する。接着剤を充填した時、光ファイバ穴７内の空気は接着剤により接着剤充填凹所６内に押し出されるが、光ファイバ穴７の開口部の頂部近傍が縦溝１５により空間になっているので、光ファイバ穴７から押し出される空気は、光ファイバ穴の開口部付近に気泡として残らずに、光ファイバ２ａから離れる。接着剤を加熱硬化させる際に、光ファイバ穴開口部付近で膨張する気泡により光ファイバ２ａに圧力が作用することを防止でき、光損失の要因となることを防止できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、外部に貫通しない光ファイバ穴と、この光ファイバ穴の先端が開口する接着剤充填凹所とを有する構造の透明樹脂製の光コネクタ用のフェルールに関し、特に、充填した接着剤中に生じる気泡による光ファイバへの悪影響を防止できる光コネクタ用のフェルールに関する。

回路基板上の光素子と回路基板面に沿うように導入した光ファイバとの間を光接続する光路変換光コネクタとして、透明樹脂製のフェルールの外面に、光ファイバ穴の長手方向に対して傾斜した傾斜面を形成し、この傾斜面を光路変換のための内部反射面として利用する光コネクタがある（特許文献１）。

内部反射による光路変換を行う光コネクタの場合、外部に貫通しない光ファイバ穴を有するが、光ファイバの先端面位置が正確に位置決めされるように、光ファイバの先端をフェルールの内部反射面の近傍に形成された内部空間の壁面（内部反射面に対して角度を有する壁面）に突き当てるのが適切である。この場合、内部反射面の近傍に接着剤充填凹所を形成し、この接着剤充填凹所に光ファイバ穴の先端を開口させる構造が適切である。
また、透明樹脂製のフェルールを有し、その先端面を、他の光コネクタの先端面と突き合わせることにより、他の光コネクタに内蔵された光ファイバと、自身に内蔵された光ファイバとをほぼ同一直線上に配置して光接続する光コネクタがある。この光コネクタの場合も、外部に貫通しない光ファイバ穴を有し、光ファイバの先端面位置が正確に位置決めされるように、光ファイバの先端をフェルールの先端面の近傍に形成された接着剤充填凹所の前方壁面に突き当てるのが適切である。
いずれの場合も、図１５にフェルールの一部を模式的に示したように、フェルールは、外部に貫通しない光ファイバ穴７とこの光ファイバ穴の先端が開口する接着剤充填凹所６とを有する構造とする。光ファイバ２ａの先端は接着剤充填凹所６の前方壁面６ａに突き当てられる。９は接着剤充填窓である。図は接着剤１０を充填した状態を示す。
この種の従来のフェルールでは、図示の通り、接着剤充填凹所６における光ファイバ穴７が開口する側の壁面６ｂは平坦面である。なお、光ファイバ穴７の入口側の面である接着剤充填窓９の前方壁面９ａも平坦面である。

特開２００９−２５８５１０

接着剤充填窓９及び接着剤充填凹所６から接着剤を充填した場合、接着剤は光ファイバ穴７内にも浸入する。その際、浸入した接着剤により、光ファイバ穴７内の空気が接着剤充填凹所６及び接着剤充填窓９に押し出されるが、光ファイバ穴７から押し出される空気が光ファイバ穴７から完全に離脱しきれずに、光ファイバ穴７の開口部に、光ファイバ２ａに触れる状態（ないし近接した状態）の気泡として残る場合がある。気泡を符号２１で示す。この気泡２１は、接着剤１０を加熱して硬化させる際、膨張して光ファイバ２ａを圧迫して、光ファイバ２ａに応力を生じさせる。光ファイバ２ａに応力が生じたまま接着剤が硬化すると、光損失の要因となる。
また、光ファイバ２ａの接着剤充填凹所６内に突出した部分は片持ち状であり、曲げが生じ易い状態にあるので、接着剤が硬化しない間に光ファイバ２ａに気泡による圧力が作用すると、光ファイバに曲げが生じる場合がある。光ファイバ２ａに曲げが生じると、光ファイバ２ａの先端が接着剤充填凹所６の前方壁面６ａにおける所定の位置からずれて、光損失の要因になる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、外部に貫通しない光ファイバ穴とこの光ファイバ穴の先端が開口する接着剤充填凹所とを有する構造のフェルールにおいて、充填した接着剤中に生じる気泡による光ファイバへの悪影響を防止できる光コネクタ用の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の発明は、外部に貫通しない光ファイバ穴と、この光ファイバ穴の先端が開口する接着剤充填凹所とを有する構造の透明樹脂製の光コネクタ用のフェルールであって、
前記接着剤充填凹所における前記光ファイバ穴が開口する側の壁面に、光ファイバ穴の頂部近傍が空間となるような切欠きを形成したことを特徴とする。

請求項２の発明は、フェルール後端側の光ファイバ導入用開口部に連通する上面開口の接着剤充填窓と、この接着剤充填窓の前方壁面から前方に向けて形成された、外部に貫通しない光ファイバ穴と、この光ファイバ穴の先端が開口する接着剤充填凹所とを有する構造の透明樹脂製の光コネクタ用のフェルールであって、
前記接着剤充填凹所における前記光ファイバ穴が開口する側の壁面、及び、前記接着剤充填窓の前方壁面にそれぞれ、光ファイバ穴の頂部近傍が空間となるような切欠きを形成したことを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２の光コネクタ用のフェルールにおいて、切欠きが、光ファイバ穴の頂部近傍からフェルール上面に抜ける縦溝として形成されたことを特徴とする。

請求項４は、請求項１又は２の光コネクタ用のフェルールが多心光コネクタ用のフェルールである場合に、切欠きが、光ファイバ並び方向に亘る共通切欠きとして形成されたことを特徴とする。

フェルールに接着剤を充填した場合、光ファイバ穴内の空気は接着剤で接着剤充填凹所に押し出されるが、従来のフェルールのように接着剤充填凹所における光ファイバ穴が開口する側の壁面（後方壁面と呼ぶ）が単なる平坦面であると、光ファイバ穴から押し出される空気が、光ファイバ穴から完全に離脱しきれずに、光ファイバ穴の開口部に光ファイバに触れる状態（ないし近接した状態）の気泡として残る場合がある。しかし、接着剤充填凹所の後方壁面における光ファイバ穴の頂部近傍に切欠きを有して、光ファイバ穴の開口部の頂部近傍が空間になっていると、光ファイバ穴から押し出される空気は、光ファイバ穴の開口部付近に気泡として残らずに、光ファイバから完全に離れる。
したがって、接着剤を加熱して硬化させる際に膨張する気泡で圧迫されるという不都合は解消される。したがって、光ファイバに応力が残って光損失の要因となることを防止できる。
また、光ファイバの接着剤充填凹所内に突出した部分は片持ち状であり、曲げが生じ易い状態にあるので、接着剤が硬化しない間に光ファイバに気泡による圧力が作用すると、光ファイバに曲げが生じる場合がある。光ファイバに曲げが生じると、光ファイバの先端が接着剤充填凹所の前方壁面における所定の位置からずれて、光損失の要因になるが、気泡による圧力で光ファイバに曲げが生じる問題が解消されるので、そのような光損失の発生も防止できる。
なお、光ファイバ内を接着剤で押されて移動する空気は、光ファイバ穴内の頂部側に移動し易いので、光ファイバ穴の開口部において、底部側よりは頂部側に気泡を形成する傾向にあり、また、光ファイバ穴の開口部の底部側の気泡は頂部側に回り込み易いので、光ファイバ穴の頂部側に切欠きを設けることで効果的に気泡の滞り（開口部での滞り）を防止できる。
また、切り欠くのは光ファイバ穴の頂部側だけなので、光ファイバの位置決めに関わる光ファイバ穴長さが短くなる、という不都合は生じない。

本発明の一実施例の光コネクタ用のフェルールの縦断面図である。 図１のフェルールの平面図である。 図１の要部を模式的に示した図（各部の形状・サイズ比率などは大幅にデフォルメ）である。 図３の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３における接着剤充填凹所の後方壁面の要部の斜視図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図３における接着剤充填窓の前方壁面の要部の斜視図である。 図１のフェルールに光ファイバテープ心線の光ファイバを挿入し接着剤を充填し硬化させた状態で示した図である。 本発明の作用を説明する図であり、図３において光ファイバ穴に光ファイバを挿入し接着剤充填凹所に突出させ接着剤を充填した段階（接着剤未硬化）を示す図である。 本発明の他の実施例を示すもので、図４に相当する図である。 図１１における接着剤充填凹所の後方壁面の要部の斜視図（図６に相当するが）である。 本発明の他の実施例を示すもので、接着剤充填窓と接着剤充填凹所との中間に別の凹所を有するフェルールを説明する図（図３に相当）である。 本発明のさらに他の実施例の光コネクタ用のフェルールを示す断面図である。 従来の光コネクタ用のフェルールの構造及びその問題点を説明する図であり、フェルールの要部を模式的に示した断面図（図３に相当）である。

以下、本発明を実施した光コネクタ用のフェルールについて、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の光コネクタ用のフェルール３の縦断面図、図２は同平面図である。図１のフェルール３に光ファイバを挿入し接着剤を充填し硬化させた状態を図９に示す。

この実施例のフェルール３は、光路変換型の光コネクタ用のフェルールであり、透明樹脂からなる。図１、図２、及び図９に示すように、先端側に４５°の傾斜面１３が形成され、この傾斜面１３に直交する有底穴５が光ファイバテープ心線２の心線数だけ形成されている。
図示例の光ファイバテープ心線２は０．１２５ｍｍφの裸ファイバ（ガラスファイバ）２ａに紫外線硬化樹脂被覆を施した０．２５ｍｍφの光ファイバ素線２ｂを複数本を並べて紫外線硬化樹脂で一括被覆したものである。光ファイバテープ心線２の被覆部を２ｃで示す。
前記有底穴５の底面は、フェルール内部から見ると内部反射面５ａとなっている。この内部反射面５ａの近傍に接着剤充填凹所６が形成され、この接着剤充填凹所６に先端が開口する光ファイバ穴７が形成されている。接着剤充填凹所６は、光ファイバ穴７に挿入されて位置決めされた光ファイバ２ａをその内面から突出させる。図示例では、テープ心線導入用開口部８の前方に光ファイバテープ心線２を接着固定する接着剤を充填する接着剤充填窓９が形成され、前記光ファイバ穴７はこの接着剤充填窓９の前方壁面９ａから前記接着剤充填凹所６に連通している。接着剤充填凹所６の光ファイバ長手方向幅ａは、例えば０．５ｍｍなどである。
接着剤充填窓９及び接着剤充填凹所６に接着剤１０が充填されて、光ファイバが固定されている。接着剤としては、例えばエポキシ樹脂系の熱硬化型接着剤、紫外線硬化型の接着剤などが用いられる。
テープ心線被覆２ｃ及び素線被覆２ｂを除去した光ファイバ（裸ファイバ）２ａは、接着剤１０を充填した接着剤充填凹所６において、その先端が前方壁面６ａに突き当てられた状態で接着固定されている。また、接着剤充填窓９に充填した接着剤１０により、光ファイバ（裸ファイバ）２ａが光ファイバガイド溝９ｂ上で接着固定され、かつ、テープ心線導入用開口部８において光ファイバテープ心線２の被覆端の近傍が接着固定されている。なお、光ファイバ穴７内にも接着剤が浸入して光ファイバを接着固定している。
この光フェルール３において、光ファイバ２ａから出射した光は接着剤充填凹所６の前方壁面６ａから透明樹脂（フェルール）内に入射し、内部反射面５ａで下方に反射して光路変換が行われ、回路基板（光・電気複合基板）１１上の光素子１２に出射する。または、逆の光路を辿る。

図３は図１のフェルール３の要部を模式的に示した図（各部の形状・サイズ比率などは大幅にデフォルメしている）である。図４は図３の要部の平面図、図５は図３の要部のＡ−Ａ断面図、図６は図３における接着剤充填凹所６の後方壁面の要部の斜視図、図７は図３の要部のＢ−Ｂ断面図、図８は図３における接着剤充填窓９の前方壁面の要部の斜視図である。
これらの図に示すように、このフェルール３では、接着剤充填凹所６における光ファイバ穴７が開口する側の壁面（後方壁面）６ｂに、光ファイバ穴７の頂部近傍が空間となるような切欠き１５を形成している。
図示例の切欠き１５は、各光ファイバ穴７毎に形成された、フェルール上面に抜ける縦溝である。
縦溝（切欠き）１５の幅ｗは、光ファイバ穴７の径（０.１２５ｍｍ）より若干狭く、例えば０．１００ｍｍなどである。奥行きａは例えば０．１２５ｍｍである。縦溝１５の幅ｗ及び奥行きａは、後述するように、気泡を逃がすために適切な寸法とする。

また、接着剤充填窓９の前方壁面９ａにも、前記と同様に、光ファイバ穴７の頂部近傍が空間となるような切欠き２５を形成している。この切欠き２５も、各光ファイバ穴７毎に形成された、フェルール上面に抜ける縦溝である。
なお、光ファイバ穴７の入口部分（接着剤充填窓９の前方壁面９ａの部分）は、図示の通り、ファイバ２ａを光ファイバ穴７にスムーズに導くためにテーパ穴とされている。
この縦溝２５の幅及び奥行きは、光ファイバ穴７の出口側と同様としてよいが、若干大きくとってもよい。

上記のフェルール３に接着剤充填窓９及び接着剤充填凹所６に接着剤を充填した場合、光ファイバ穴７にも接着剤が浸入するので、光ファイバ穴７内の空気は接着剤で接着剤充填凹所６に、あるいは接着剤充填窓９に押し出される。
この場合、例えば、接着剤充填凹所６側について言えば、従来のフェルールのように接着剤充填凹所６の後方壁面６ｂが単なる平坦面であると、光ファイバ穴７から押し出される空気が、光ファイバ穴７から完全に離脱しきれずに、光ファイバ穴７の開口部に光ファイバに触れる状態（ないし近接した状態）の気泡として残る場合がある。
しかし、接着剤充填凹所６の後方壁面６ｂにおける光ファイバ穴７の頂部近傍にフェルール上面まで達する縦溝（切欠き）１５が形成されて、光ファイバ穴７の開口部の頂部近傍が空間になっていると、図１０に模式的に示すように、光ファイバ穴７から押し出されて開口部付近に達した気泡は縦溝１５において容易に浮上して、光ファイバ穴７の開口部付近に気泡として残らずに、光ファイバから完全に離れる。気泡を２１で示す。
したがって、接着剤を加熱して硬化させる際に膨張する気泡で圧迫されるという不都合は解消される。したがって、光ファイバ２ａに応力が残って光損失の要因となることを防止できる。
また、光ファイバ２ａの接着剤充填凹所６内に突出した部分は片持ち状であり、曲げが生じ易い状態にあるので、接着剤が硬化しない間に光ファイバ２ａに気泡による圧力が作用すると、光ファイバ２ａに曲げが生じる場合がある。光ファイバ２ａに曲げが生じると、光ファイバ２ａの先端が接着剤充填凹所６の前方壁面６ａにおける所定の位置からずれて、光損失の要因になるが、気泡による圧力で光ファイバに曲げが生じる問題が解消されるので、そのような光損失の発生も防止できる。
なお、光ファイバ穴内を接着剤で押されて移動する空気は、光ファイバ穴内の頂部側に移動し易いので、光ファイバ穴の開口部において、底部側よりは頂部側に気泡を形成する傾向にあり、また、光ファイバ穴の開口部の底部側の気泡は頂部側に回り込み易いので、光ファイバ穴の頂部側に切欠きを設けることで効果的に気泡の滞り（開口部での滞り）を防止できる。
光ファイバの位置決め精度のためには光ファイバ穴は長い方が有利なので、光ファイバ穴は一定の長さを必要とする。この点については、本発明では、切り欠くのは光ファイバ穴の頂部側だけであり、底部側での光ファイバ穴長さは保存されるので、実質的に光ファイバの位置決めに関わる光ファイバ穴長さが保存されると言うことができ、光ファイバの位置決め精度は低下しない。

接着剤充填窓９側についても同様であり、接着剤充填窓９の前方壁面９ａにおける光ファイバ穴７の頂部近傍にフェルール上面まで達する縦溝（切欠き）２５が形成されて、光ファイバ穴７の開口部の頂部近傍が空間になっていることで、光ファイバ穴７から押し出される空気は、光ファイバ穴７の開口部付近に気泡として残らずに、光ファイバから完全に離れる。
したがって、接着剤を加熱して硬化させる際に膨張する気泡で圧迫されるという不都合は解消され、光ファイバ２ａに応力が残って光損失の要因となることを防止できるという効果が得られる。

図１１、図１２に切欠きの形状についての他の実施例を示す。
この実施例のフェルール３’における光ファイバ穴出口側の切欠き１５’は、接着剤充填凹所６の後方壁面６ｂにおける光ファイバ穴頂部近傍より上側部分をほぼ幅方向全体に亘って切り欠いて形成したものであり、光ファイバ並び方向に亘る共通切欠き１５’となっており、この共通切欠き１５’によって、各光ファイバ穴の開口部付近の頂部近傍に空間が形成されている。この共通切欠き１５’における各光ファイバ穴７の上部開口を１５ａ’で示す。
また、光ファイバ穴入口側の切欠き２５’についても同様であり、光ファイバ並び方向に亘る共通切欠き２５’となっており、この共通切欠き２５’によって、各光ファイバ穴の開口部付近の頂部近傍に空間が形成されている。この共通切欠き２５’における各光ファイバ穴７の上部開口を２５ａ’で示す。
この実施例の構成によっても、同様に気泡が光ファイバ穴の開口部付近にとどまることを防止できるが、光ファイバ穴開口部付近の頂部近傍の空間が広くなっていることで、気泡をより効果的に逃がすことができるとも言える。

上述した実施例フェルールは、光ファイバ穴７が開口する凹所が接着剤充填窓９と接着剤充填凹所６との２つだけの構造であるが、図１３に示したフェルール３”のように、接着剤充填窓９と接着剤充填凹所６との間に、光ファイバ穴内の空気を逃がすための別の中間凹所３１を設けたフェルールにも適用することがでできる。
この場合も、中間凹所３１の前方の壁面３１ａ及び後方の壁面３１ｂに、光ファイバ穴７の頂部近傍が空間となるような切欠き３５、３６を形成すると、この中間凹所３１における光ファイバ穴７の開口部付近で気泡がとどまることがなく、気泡による光ファイバへの悪影響を防ぐことができる。
なお、この中間凹所３１は、接着剤充填窓９の前方壁面９ａと接着剤充填凹所６の後方壁面６ｂとの間の距離が長い場合に適している。
中間凹所３１の前方壁面３１ａにおける光ファイバ穴７の開口部は、テーパ状にしてもよい。

上述の実施例では、内部反射による光路変換型の光コネクタであるとして説明したが、図１４に示すように、透明樹脂製のフェルール３Ａの先端面３８が光ファイバ穴７の長手方向と直交しているが、光ファイバ穴７がフェルール３Ａを貫通していない構造のフェルールであってもよい。すなわち、前述した図９のフェルール３と同様な接着剤充填凹所６、外部に貫通しない光ファイバ穴７、接着剤充填窓９、テープ心線導入用開口部８などを有するが、フェルール先端面３８は光ファイバ穴７の長手方向と直交しており、内部反射をしない。
そして、この光コネクタは、フェルール先端面３８を、図示のように回路基板（光・電気複合基板）１１に向けて、回路基板１１上の光素子１２と対向させるように配置することにより、自身に内蔵された光ファイバ２ａと回路基板１１上の光素子１２と光接続する。
なお、この光コネクタは、フェルール先端面３８を、回路基板に向けるのではなく、他の光コネクタの先端面と突き合わせることにより、他の光コネクタに内蔵された光ファイバと、自身に内蔵された光ファイバ２ａとをほぼ同一直線上に配置して光接続する場合に用いることもできる。
これらの場合も、本発明の上述した効果が有効に果たされる。

本発明において、接着剤充填凹所や接着剤充填窓の壁面に、光ファイバ穴の頂部近傍が空間となるように形成する切欠きの形状としては、実施例の縦溝１５、２５や共通切欠き１５’２５’のようにフェルール上面に達する垂直な切欠きに限らず、光ファイバ穴開口部の近傍のみが空間となるような切欠き（壁面にの窪みがでいるような切欠き）とすることもできる
また、上述の実施例では多心光コネクタ用のフェルールについて説明したが、本発明は単心光コネクタ用のフェルールにも適用可能である。

２ 光ファイバテープ心線（光ファイバ）
２ａ 裸ファイバ（光ファイバ）
２ｂ 光ファイバ素線
２ｃ （光ファイバテープ心線の）被覆部
３、３’、３”、３Ａ フェルール
６ 接着剤充填凹所
６ａ （接着剤充填凹所の）前方壁面
６ｂ （接着剤充填凹所の）後方壁面
７ 光ファイバ穴
８ テープ心線導入穴（光ファイバ導入穴）
９ 接着剤充填窓
９ａ （接着剤充填窓の）前方壁面
９ｂ ガイド溝
１０ 接着剤
１１ 回路基板
１２ 光素子
１５ 縦溝（切欠き）
１５’、２５’ 共通切欠き（切欠き）
１５ａ’、２５ａ’（共通切欠きにおける）光ファイバ穴の上部開口
３１ 中間凹所
３１ａ （中間凹所の）前方壁面
３１ｂ （中間凹所の）後方壁面

Claims (4)

1. 外部に貫通しない光ファイバ穴と、この光ファイバ穴の先端が開口する接着剤充填凹所とを有する構造の透明樹脂製の光コネクタ用のフェルールであって、
   前記接着剤充填凹所における前記光ファイバ穴が開口する側の壁面に、光ファイバ穴の頂部近傍が空間となるような切欠きを形成したことを特徴とする光コネクタ用のフェルール。
2. フェルール後端側の光ファイバ導入用開口部に連通する上面開口の接着剤充填窓と、この接着剤充填窓の前方壁面から前方に向けて形成された、外部に貫通しない光ファイバ穴と、この光ファイバ穴の先端が開口する接着剤充填凹所とを有する構造の透明樹脂製の光コネクタ用のフェルールであって、
   前記接着剤充填凹所における前記光ファイバ穴が開口する側の壁面、及び、前記接着剤充填窓の前方壁面にそれぞれ、光ファイバ穴の頂部近傍が空間となるような切欠きを形成したことを特徴とする光コネクタ用のフェルール。
3. 前記切欠きが、光ファイバ穴の頂部近傍からフェルール上面に抜ける縦溝として形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の光コネク用のフェルール。
4. フェルールが多心光コネクタ用のフェルールである場合に、前記切欠きが、光ファイバ並び方向に亘る共通切欠きとして形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の光コネク用のフェルール。
   

Images