JP2013114164A - 光ファイバ保持用部品および光レセプタクル - Google Patents

Abstract

【課題】 光ファイバ保持用部品の長期信頼性を向上させる。
【解決手段】 フェルール１と、フェルール１に挿入された第１部位２１および第１部位２１よりも先端側に位置する第２部位２２を有する光ファイバ２と、光ファイバ２の第２部位２２を覆うように設けられた被覆部材３と、フェルール１を保持する第１領域５１、第１領域５１よりも先端側に位置して被覆部材３を囲んでおり、接合部材４を介して被覆部材３に接合された第２領域５２および第２領域５２よりも先端側に位置して被覆部材３を囲んでおり、第２領域５２の内径よりも小さい内径を有する第３領域５３を有する筒状のホルダ５とを備えている光ファイバ保持用部品１０である。これにより、光ファイバ２にかかる曲げ応力を低減できるので、光ファイバ保持用部品１０の長期信頼性を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバ保持用部品および光レセプタクルに関するものである。

光ファイバを保持するための部品である光ファイバ保持用部品としては、例えば、特許文献１に記載の光コネクタが知られている。特許文献１に記載の光コネクタは、光ファイバの先端側が挿入された光ファイバコード、光ファイバの後端側が挿入されたフェルールおよびフェルールを保持する筒状の保持金具を備えており、この保持金具と光ファイバコードとの間に接着剤が設けられることによって、これらが固定されている。

特開平５−２８８９５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光コネクタにおいては、保持金具と光ファイバコードとの間に接着剤を充填した場合に、接着剤が硬化するまでの間に例えば重力等の外力の影響を受けることによって光ファイバコードが曲がってしまい、そのまま固定されてしまう可能性があった。そのため、フェルールから引き出された光ファイバに曲げ応力がかかる場合があった。その結果、光コネクタの長期信頼性を向上させることが困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバにかかる曲げ応力を低減し、光コネクタの長期信頼性を向上させることにある。

本発明の一態様の光ファイバ保持用部品は、フェルールと、フェルールに挿入された第１部位および第１部位よりも先端側に位置する第２部位を有する光ファイバと、光ファイバの第２部位を覆うように設けられた被覆部材と、フェルールを保持する第１領域、第１領域よりも先端側に位置して被覆部材を囲んでおり、接合部材を介して被覆部材に接合された第２領域および第２領域よりも先端側に位置して被覆部材を囲んでおり、第２領域の内径よりも小さい内径を有する第３領域を有する筒状のホルダとを備えていることを特徴とする。

本発明の一態様の光レセプタクルは、上記の光ファイバ保持用部品と、フェルールの後端に取り付けられたスリーブとを備えていることを特徴とする。

本発明の一態様の光ファイバ保持用部品および光レセプタクルによれば、ホルダが第２領域の内径よりも小さい内径を有する第３領域を第２領域よりも先端側に有している。これにより、仮に接合部材が硬化する前に被覆部材が外力の影響を受けて大きく曲がろうとしたとしても、被覆部材を第３領域に接触させて保持することができる。そのため、被覆部材および光ファイバが大きく曲がることを抑制できる。これにより、接合部材の硬化した後に光ファイバに大きな曲げ応力がかかることを抑制できるので、光ファイバ保持用部品および光レセプタクルの長期信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態の光ファイバ保持用部品を示す断面図である。 図１に示した光ファイバ保持用部品を用いた光レセプタクルを示す断面図である。 変形例１に係る光ファイバ保持用部品を示す断面図である。 変形例２に係る光ファイバ保持用部品を示す断面図である。 変形例３に係る光ファイバ保持用部品を示す断面図である。 変形例４に係る光ファイバ保持用部品を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る光ファイバ保持用部品１０および光レセプタクル１００について図面を参照して説明する。なお、図面はいずれも模式的なものであって、実際の寸法とは異なることがある。

＜光ファイバ保持用部品の構成＞
図１は本発明の一実施形態の光ファイバ保持用部品１０（以下、保持部品１０ともいう）を示す断面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態の光ファイバ保持用部品１０は、先端側（図１においてはＸ１側）から後端側（図１においてはＸ２側）にかけて貫通する貫通孔１１を有するフェルール１と、フェルール１の貫通孔１１に後端側が挿入された光ファイバ２と、光ファイバ２のうちフェルール１から先端側に引き出された領域を覆う被覆部材３と、フェルール１を保持するとともに被覆部材３を囲んでいるホルダ５とを備えている。

フェルール１は、略円筒形状の部材であって、光ファイバ２が挿入される貫通孔１１を有している。フェルール１の後端側の外周部分には、面取り部１４が設けられている。これにより、フェルール１を外部機器（図示せず）に挿入する際に、フェルール１の角部が外部機器に接触することを抑制できる。そのため、フェルール１の挿入をスムーズに行なうことができる。

このフェルール１の寸法について説明する。ここでフェルール１に挿入される光ファイバ２は、ＪＩＳ規格またはＴＩＡ／ＥＩＡ規格にて規定されている外径１２５μｍの光ファイバであるとして考える。この場合には、例えば、フェルール１は、外径が１〜３ｍｍ、長さが６〜１２ｍｍの円柱形状に設定することができる。

フェルール１としては、例えば、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素または窒化アルミニウム等の単体もしくはこれらの混合物を主成分として含むセラミックス、あるいは結晶化ガラス等のガラスおよびアルミナ等のセラミックスを含むガラスセラミックス等を用いることができる。特に、フェルール１を耐環境性および靱性に優れたものとするためには、ジルコニアを主成分とすることが好適である。

貫通孔１１は、フェルール１の円柱状の本体の中心軸に沿って貫通して先端および後端にそれぞれ開口するように設けられている。この貫通孔１１は、光ファイバ２が挿入固定されるために設けられている。そして、この貫通孔１１は、フェルール１の先端側に位置する導入部１２とフェルール１の後端側に位置する保持部１３とに大きく分けることができる。

導入部１２は、光ファイバ２を先端側からフェルール１に挿入する際のガイドとして機能する部位である。導入部１２は、フェルール１の先端に設けられており、先端側から後端側に向かうにつれて内径が小さくなるように形成されている。本実施形態においては、貫通孔１１の貫通方向に平行な面で切断したときの導入部１２の表面に対応する部分の形
状が２本の直線形状になっている。この２本の直線の延長線のなす角度は、例えば６０°以上１２０°以下程度に設定することが好ましい。

この角度が６０°以上であると、導入部１２に囲まれた空所に接合部材４を充填することが容易になる。また、角度が１２０°以下であると、導入部１２をガイドとして安定して機能させることができる。そのため、光ファイバ２の先端が導入部１２に沿って動き易くなるので、光ファイバ２を安定して保持部１３に挿入することができる。導入部１２の開口面における内径は、０．５〜１．５ｍｍ程度に設定することができる。また、貫通孔１１の貫通方向の長さは０．３〜２ｍｍ程度に設定することができる。

保持部１３は、導入部１２から挿入された光ファイバ２を保持するための部位である。保持部１３は、導入部１２の後端側に内周面が連続して設けられており、フェルール１の後端側に開口している。保持部１３は、内径が一定に形成されている。なお、ここでいう「内径が一定である」とは、フェルール１の製造時に生じる製造誤差の程度のばらつきは無視できるものであることをいうる。「製造誤差の程度」とは、例えば０．５μｍ程度の誤差を意味している。

保持部１３の内周面の算術平均粗さＲａは０．０５μｍ以下であることが好ましい。保持部１３の内周面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下である場合には、光ファイバ２の挿入時において光ファイバ２が損傷する可能性を抑制できる。保持部１３の内径は、光ファイバ２の外径が１２５μｍのときには、例えば１２５．５〜１２７μｍに設定することができる。

光ファイバ２は、光信号を伝送する機能を担うものである。光ファイバ２としては、たとえば石英系光ファイバ、プラスチック系光ファイバおよび多成分ガラス系光ファイバ等が挙げられる。さらに単一モードの光を伝送するシングルモードファイバ、複数モードの光を伝送するマルチモードファイバ等、用途に応じて様々なものを使用できる。

光ファイバ２は、後端がフェルール１に挿入されており、先端はフェルール１から先端側に引き出されている。すなわち、光ファイバ２は、フェルール１に挿入された第１部位２１、第１部位２１よりも先端側に位置してフェルール１の先端側に引き出された第２部位２２を有している。

第１部位２１は、フェルール１の保持部１３および導入部１２に挿入されている領域であって、後端面がフェルール１の後端面と同一平面に位置するように研磨されている。第１部位２１は、フェルール１の貫通孔１１に挿入されることによってフェルール１と同軸状に固定されている。これにより、フェルール１と外部機器との光学的な接続を容易に行なうことができる。

第１部位２１のうち導入部１２に位置している部分は、その一部が接合部材４を介してフェルール１に接着されている。これにより、光ファイバ２とフェルール１とを強固に接合することができる。

第２部位２２は、フェルール１の外部に引き出されており、被覆部材３によって覆われている。第２部位２２は、被覆部材３に覆われていることによって外部からの圧力に対する信頼性が向上している。第２部位２２は、外部の光学系と接続されており、外部の光学系から伝送された光信号を第１部位２１に伝送する機能または第１部位２１から伝送された光信号を外部の光学系に伝送する機能を有している。

被覆部材３は、光ファイバ２を保護するための筒形状の部材である。被覆部材３は、外
径が一定の筒形状であって、光ファイバ２の第２部位２２を覆うように設けられている。また、被覆部材３の後端はフェルール１の導入部１２に部分的に囲まれている。そして、光ファイバ２の第１部位２１のうち導入部１２に位置している部分の一部が被覆部材３に覆われている。そして、光ファイバ２の第１部位２１のうち導入部１２に位置している部分、フェルール１および被覆部材３が接合部材４を介して互いに接着されている。

被覆部材３としては、例えば、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂またはポリエステルエラストマー等の合成樹脂を用いることができる。また、被覆部材３は、上記の合成樹脂を複数組み合わせたものを用いることができる。具体的には、被覆部材３の内周側をシリコーン樹脂で形成し、被覆部材３の外周側をナイロン樹脂で形成してもよい。

ホルダ５は、筒形状の部材である。ホルダ５は、フェルール１の先端側が内部に挿入されて固定されており、被覆部材３の後端側を囲んで位置している。ホルダ５は、フェルール１から引き出された光ファイバ２の第２部位２２の一部および被覆部材３の一部を保護するために設けられている。ホルダ５は、フェルール１を保持する第１領域５１、被覆部材３に接合された第２領域５２および第２領域５２の内径よりも小さい内径を有する第３領域５３を有している。

第１領域５１は、ホルダ５のうち後端側に位置している。第１領域５１にはフェルール１が圧入されている。

第２領域５２は、第１領域５１よりも先端側に位置しており、被覆部材３を囲んでいる。第２領域５２の内周面と被覆部材３の外周面との間には空間が形成されており、この空間に接合部材４の一部が設けられている。これにより、ホルダ５と保持部品１０とを固定することができる。第２領域５２の内径は第１領域５１の内径よりも小さく形成されている。これにより、フェルール１を第１領域５１に圧入する際にフェルール１の先端面を第２領域５２の後端面に押し当てることができる。これにより、フェルール１の位置決めを容易に行なうことができる。

第３領域５３は、第２領域５２よりも先端側に位置しており、被覆部材３を囲んでいる。第３領域５３の内径は、第２領域５２の内径よりも小さい。これにより、第２領域５２と被覆部材３とを接合部材４によって固定する際に被覆部材３および光ファイバ２が曲がることを抑制できる。結果として、光ファイバ２に大きな曲げ応力がかかることが抑制されるので、保持部品１０の長期信頼性を向上させることができる。

さらに、本実施形態の保持部品１０においては、第３領域５３の内周面が、被覆部材３の外周面と接している。そのため、第２領域５２と被覆部材３とを接合部材４によって固定する際に被覆部材３および光ファイバ２が曲がることをさらに抑制できる。結果として、光ファイバ２に大きな曲げ応力がかかることがさらに抑制されるので、保持部品１０の長期信頼性をさらに向上させることができる。

ホルダ５は、第１ホルダ５４と第２ホルダ５５とを嵌め合せることによって形成されている。第１ホルダ５４は、第１領域５１の全体および第２領域５２の一部を構成している。第１ホルダ５４の材料としては、例えば、ステンレス等の金属材料を用いることができる。第２ホルダ５５は、第２領域５２の一部および第３領域５３の全体を構成している。また、第１ホルダ５４の先端側が、第２ホルダ５５の後端側を囲むように位置している。第２ホルダ５５の材料としては、例えば、プラスチックまたはシリコーンゴム等の材料を用いることができる。特にシリコーンゴムを用いることが好ましい。第２ホルダ５５に可撓性に優れたシリコーンゴムを用いることで、第３領域５３と被覆部材３との密着性を向上させることができる。これにより、第２領域５２と被覆部材３とを接合部材４によって
固定する際に被覆部材３および光ファイバ２が曲がることをさらに抑制できる。これにより、光ファイバ２に大きな曲げ応力がかかることをさらに抑制でき、保持部品１０の長期信頼性をさらに向上させることができる。

ホルダ５の寸法としては例えば、第１領域５１および第２領域５２の外径は１．５〜４．５ｍｍ、第１領域５１の内径は１〜３ｍｍ、第２領域５２の内径は０．５〜１．５ｍｍ、第３領域５３の内径は０．４〜１．２ｍｍに設定することができる。

接合部材４は、光ファイバ２、被覆部材３、ホルダ５およびフェルール１を接着するための部材である。接合部材４としては、フェルール１に用いられる材料よりも熱膨張率が大きい材料が用いられる。具体的には、フェルール１として熱膨張率が９〜１０×１０^−６／Ｋ程度であるジルコニアを用いた場合であれば、熱膨張率が６０〜８０×１０^−６／Ｋであるエポキシ樹脂を接合部材４として用いることができる。接合部材４は、フェルール１の導入部１２に囲まれた空間および第２領域５２と被覆部材３との間の空間に設けられている。本実施形態においては、接合部材４はフェルール１の導入部１２に囲まれた空間にも充填されている。このように、接合部材４が、フェルール１の導入部１２に囲まれた空間に隙間なく設けられていることによって、より強固に光ファイバ２を固定することができる。また、接合部材４は第２領域５２と被覆部材３との間の空間に充填されている。このように、第２領域５２と被覆部材３との間に接合部材４が隙間なく設けられていることによって、より強固に被覆部材３をホルダ５に固定することができる。

＜光レセプタクルの構成＞
図２は本発明の一実施形態の光レセプタクル１００を示す断面図である。本発明の一実施形態の光レセプタクル１００は、保持部品１０と、フェルール１の後端に取り付けられたスリーブ６と、スリーブ６を囲むように設けられたケース７とを備えている。

スリーブ６は、スリット６１を有する略円筒状の部材である。スリーブ６の先端側にはフェルール１の後端側が挿入されて固定されている。スリーブ６は、ケース７から離間して設けられている。これにより、スリーブ６にプラグフェルール（図示せず）が挿入されたときにスリーブ６の外径を拡げやすくすることができる。

フェルール１が挿入されて固定された場合に、スリーブ６の後端側には空洞部６２が形成される。空洞部６２には、後端側からプラグフェルールが挿入される。スリーブ６は、先端から後端にかけて形成され、スリーブ６の内周面および外周面に開口するスリット６１を有している。スリーブ６は、このようなスリット６１を有していることから、プラグフェルールを挿入して固定する際に内径を拡げることができる。これにより、プラグフェルールの挿入を容易に行なうことができる。スリット６１は例えば、幅を０．２〜０．４ｍｍに設定することができる。

スリーブ６は、フェルール１と同様に、例えばアルミナセラミックスまたはジルコニアセラミックスのようなセラミック材料を用いることができる。特に、上述の部分安定化ジルコニアセラミックスを用いることで、スリーブ６の耐摩耗性、耐湿性、耐温性および耐薬品性を向上させることができる。また、スリット６１が設けられていることによってスリーブ６が適度に弾性変形し易くなるので、プラグフェルールが挿入された際に、プラグフェルールを保持することができる。

スリーブ６の内径は、例えば挿入されるフェルール１およびプラグフェルールの外径が１ｍｍの場合であれば、フェルール１およびプラグフェルールが挿入される前の内径は０．９５ｍｍに設定することができる。そして、スリーブ６にフェルール１およびプラグフェルールが挿入されることによって、スリーブ６の内径を、フェルール１およびプラグフ
ェルールの外径に変化させることができる。上記の例であればスリーブ５の内径を１ｍｍに変化させることができる。そのため、スリーブ６でフェルール１およびプラグフェルールをより確実に保持することができる。なお、本実施形態においては、スリーブ６にスリット６１が設けられているが、スリット６１が設けられていない、いわゆる精密スリーブを用いてもよい。

スリーブ６の寸法は例えば、内径を０．９５〜２．８５ｍｍ、外径を１．２〜３．６ｍｍに設定することができる。

ケース７は、略円筒状の部材であって、スリーブ６およびホルダ５を囲むように設けられている。ケース７は、ホルダ５の後端側に固定されている。ケース７はホルダ５に圧入されている。ケース７は、フェルール１の後端およびフェルール１が挿入されるスリーブ６が、外部と接触することのないように保護するために設けられている。ケース７の後端には円筒形状の内側に突出している鉤部７１が設けられている。このように鉤部７１が設けられていることによって、スリーブ６に挿入されたプラグフェルールを抜き差ししたときに、スリーブ６がフェルール１から抜けてしまう可能性を低減できる。

ケース７としては、例えば、ステンレス等の金属材料を用いることができる。また、ケース７の寸法は例えば、外径を２〜６ｍｍ、内径を１．５〜４．５ｍｍに設定することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、本実施形態においては、第３領域５３の内周面と被覆部材３の外周面とが接していたが、これに限られない。例えば、第３領域５３と被覆部材３との間に接合部材４が設けられていてもよい。これにより、ホルダ５と被覆部材３とをより強固に固定することができる。

＜変形例−１＞
保持部品１０の変形例−１について説明する。なお、本例の各構成において、上述の保持部品１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１に示す保持部品１０においては、ホルダ５が第１ホルダ５４および第２ホルダ５５から構成されていたが、これに限られない。例えば、図３に示すように、ホルダ５が１つの部品のみで形成されていてもよい。

本変形例では、第１領域５１、第２領域５２および第３領域５３が１つの部品に形成されている。これにより、部品点数を減らすことができる。そのため、製造コストを抑制できる。また、第１領域５１、第２領域５２および第３領域５３の外周面が同一面上に形成されていることから、外部機器への接合を容易に行なうことができる。具体的には、溶接等でホルダ５を外部機器に接合する際に接合面積を広く確保することができる。

＜変形例−２＞
保持部品１０の変形例−２について説明する。なお、本例の各構成において、上述の保持部品１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１に示す保持部品１０においては、第２ホルダ５５の外径が一定であったが、これに限られない。例えば、図４に示すように、第２ホルダ５５の外径が先端に向かうに連れて小さくなるように形成されていてもよい。

本変形例では、第３領域５３の外径が先端に向かうに連れて小さくなる傾斜部５３１を有している。具体的には、本変形例は、一様な傾斜に形成された傾斜部５３１を有している。言い換えれば、傾斜部５３１の傾斜角が一定である。これにより、被覆部材３に部分的に力が集中することを抑制できる。具体的には、被覆部材３のうち第３領域５３よりも先端側の領域において被覆部材３に外力が加わった際に、第３領域５３の先端側の外径が小さく形成されていることによって、第３領域５３の先端を適度に撓ませることができる。これにより、第３領域５３の先端と被覆部材３とが接触する領域に応力が集中することを抑制できる。

＜変形例−３＞
保持部品１０の変形例−３について説明する。なお、本例の各構成において、上述の保持部品１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示す保持部品１０においては、第３領域５３の傾斜部５３１が一様な傾斜に形成されているが、これに限られない。例えば、図５に示すように、傾斜部５３１の傾斜が一様に形成されている必要は無い。

本変形例では、傾斜部５３１が後端側から先端側への一様な傾斜に対して途中で細くなるように形成されている。すなわち、傾斜部５３１が後端から先端へ一様な傾斜に形成されている場合と比較して、傾斜部５３１の後端と先端との間が細くなるように形成されている。傾斜部５３１が後端側から先端側に向かうに連れて傾斜角が小さくなるように形成されていることによって、第３領域５３の先端付近における第３領域５３の外周と被覆部材３の外周とが成す角度を小さくすることができる。従って、被覆部材３に部分的に力が集中することをさらに抑制できる。

＜変形例−４＞
保持部品１０の変形例−４について説明する。なお、本例の各構成において、上述の保持部品１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１に示す保持部品１０においては、第２領域５２と第３領域５３との境界において第１ホルダ５４の先端面と第２ホルダ５５の後端面と接している。また、第３領域５３において第１ホルダ５４の内周面と第２ホルダ５５の外周面とが接している。しかしながら、ホルダ５の形状としてはこのような形状に限られるものではなく、例えば、図６に示すように第３領域５３においても第１ホルダ５４の先端面と第２ホルダ５５の後端面とが接していてもよい。

本変形例では、第３領域５３において第１ホルダ５４の先端面と第２ホルダ５５の後端面とが接している。ホルダ５がこのような形状である場合には、被覆部材３を曲げる方向に働く外力に対する第２ホルダ５５の強度を向上させることができる。これにより、保持部品１０の外力に対する信頼性を向上させることができる。

１０：光ファイバ保持用部品（保持部品）
１００：光レセプタクル
１：フェルール
１１：貫通孔
１２：導入部
１３：保持部
１４：面取り部
２：光ファイバ
２１：第１部位
２２：第２部位
３：被覆部材
４：接合部材
５：ホルダ
５１：第１領域
５２：第２領域
５３：第３領域
５３１：傾斜部
５４：第１ホルダ
５５：第２ホルダ
６：スリーブ
６１：スリット
６２：空洞部
７：ケース
７１：鉤部
Ｘ１：先端側
Ｘ２：後端側

Claims (4)

1. フェルールと、
   該フェルールに挿入された第１部位および該第１部位よりも先端側に位置する第２部位を有する光ファイバと、
   該光ファイバの前記第２部位を覆うように設けられた被覆部材と、
   前記フェルールを保持する第１領域、該第１領域よりも先端側に位置して前記被覆部材を囲んでおり、接合部材を介して前記被覆部材に接合された第２領域および該第２領域よりも先端側に位置して前記被覆部材を囲んでおり、前記第２領域の内径よりも小さい内径を有する第３領域を有する筒状のホルダとを備えていることを特徴とする光ファイバ保持用部品。
2. 前記第３領域は、先端に向うに連れて外径が小さくなる傾斜部を有していることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ保持用部品。
3. 前記傾斜部は後端側から先端側への一様な傾斜に対して途中で細くなっていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ保持用部品。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光ファイバ保持用部品と、前記フェルールの後端に取り付けられたスリーブとを備えていることを特徴とする光レセプタクル。

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