JP2015018154A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ心線の端面とレンズ部材間の光結合損失を低減でき、しかも、設置作業の単純化、低コスト化を図ることができる光コネクタを提供する。
【解決手段】光ファイバ３の光ファイバ心線３ａが挿入されるファイバ心線挿入孔７３を有し、ファイバ心線挿入孔７３に挿入された光ファイバ心線３ａの先端面が露出されるインナーフェルール７と、光ファイバ心線３ａの軸心上に配置されるレンズ部８２を有し、光透過材より形成されたレンズフェルール８とを備え、光ファイバ心線３ａの先端面とこれの対向位置にあるレンズフェルール８の端面との間に、レンズフェルール８の屈折率Ｎ１と光ファイバ心線３ａの屈折率Ｎ２の間の屈折率Ｎで、光透過性を有する接着剤１０を充填した。
【選択図】図２

Description

本発明は、光コネクタに関する。

光コネクタ装置には、コリメート光によって光接続するものがある。この種の光コネクタ装置として特許文献１に開示されたものがある。この光コネクタ装置は、図５に示すように、第１光コネクタ１１０と第２光コネクタ１２０より構成されている。第１光コネクタ１１０は、間隔を置いて複数の心線挿入孔（特に符号を付さず）を有するファイバアレイ１１１と、複数の心線挿入孔の開口面側に凹部１１２ａを有し、複数の心線挿入孔に対応する外面側にレンズ部１１２ｂに形成された光透過材のレンズアレイ１１２とを備えている。ファイバアレイ１１１の各心線挿入孔には、光ファイバ心線１１３が挿入されている。各光ファイバ心線１１３の先端は、ファイバアレイ１１１の先端面に面一に配置されている。レンズアレイ１１２の凹部１１２ａには、屈折率整合板１１４が介在されている。

第２光コネクタ１２０は、第１光コネクタ１１０と同様に、複数の光ファイバ１２３を整列配置する同一構成のファイバアレイ１２１と、凹部１２２ａを有し、複数のレンズ部１２２ｂが形成されたレンズアレイ１２２とを備えるが、第１光コネクタ１１０と異なり、屈折率整合板を有さない。第１光コネクタ１１０と第２光コネクタ１２０は、コネクタ嵌合された状態では、互いの各レンズ部１１２ｂ，１２２ｂ同士が対向配置される。

第１光コネクタ１１０では、屈折率整合板１１４によって小さな径のコヒーレント光が得られ、第２光コネクタ１２０では、大きな径のコヒーレント光が得られる。このような構成とすることによって、双方の光ファイバ心線１１３，１２３間に軸ずれ、角度ずれ等があっても安定した光通信を可能とする。

ところで、第１光コネクタ１１０は、光ファイバ心線１１３の先端面とこれに対向するレンズアレイ１１２の面との間に光ビーム拡散防止機能を有する屈折率整合板１１４が介在されているため、光ファイバ心線１１３及びレンズアレイ１１２の各端面の表面粗さに因る錯乱損失を低減できると共に、光ファイバ心線１１３の端面とレンズアレイ１１２の端面間に空気が介在する場合に較べてフレネル損失を低減できる。つまり、これらによって光結合損失を低減できる。

特開平５−７２４４４号公報

しかしながら、前記従来例の第１光コネクタ１１０では、光ファイバ心線１１３の端面とレンズ部材であるレンズアレイ１１２の間に屈折率整合板１１４を配置する必要があるため、設置作業が面倒で、コスト高であるという問題があった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、光ファイバ心線の端面とレンズ部材間の光結合損失を低減でき、しかも、設置作業の単純化、低コスト化を図ることができる光コネクタを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、光ファイバの光ファイバ心線が挿入されるファイバ心線挿入孔を有し、前記ファイバ心線挿入孔に挿入された前記光ファイバ心線の先端面が露出される光ファイバ心線保持部材と、前記光ファイバ心線の軸心上に配置されるレンズ部を有し、光透過材より形成されたレンズ部材とを備え、前記光ファイバ心線の先端面とこれの対向位置にある前記レンズ部材の端面との間に、前記レンズ部材の屈折率Ｎ１と前記光ファイバ心線の屈折率Ｎ２の間の屈折率Ｎで、光透過性を有する接着剤を充填したことを特徴とする光コネクタである。

前記接着剤は、その屈折率ＮがＮ＝√（Ｎ１＋Ｎ２）で、且つ、光透過率が９０％以上であるものが好ましい。

前記光ファイバ心線保持部材は、前記ファイバ心線挿入孔を有するインナーフェルールであり、前記接着剤は、前記ファイバ心線挿入孔の内周と前記光ファイバ心線の外周の隙間にも充填されているものであっても良い。

本発明によれば、接着剤によって、光ファイバ心線及びレンズ部材の各端面の表面粗さに因る錯乱損失を低減できると共に、光ファイバ心線の端面とレンズ部材の端面間に空気が介在する場合に較べてフレネル損失を低減できる。つまり、光ファイバ心線保持部材とレンズ部材の間を固定する接着剤が光結合損失低減手段を代替するため、光結合損失低減手段を別途設置する必要がない。そして、接着剤は、屈折率整合板より安価である。以上より、光ファイバ心線の端面とレンズ部材間の光結合損失を低減でき、しかも、設置作業の単純化、低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施形態を示し、光コネクタの分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）はフェルールの断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。 本発明の一実施形態を示し、フェルールの組み付け工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態を示し、フェルールの組み付け工程を示す断面図である。 従来例の光コネクタを適用した光コネクタ装置の要部断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の実施形態を示す。図１に示すように、光コネクタ１は、一対のフェルール組付体２と、一対のフェルール組付体２が収容されるコネクタハウジング２０とを備えている。

各フェルール組付体２は、光ファイバ３と、この光ファイバ３の光ファイバ心線３ａの先端部が挿入されるフェルール４と、光ファイバ３の外側被覆部３ｄ及び抗張力繊維線３ｃをフェルール４に固定する加締めスリーブ５及び加締めリング６とを備えている。

光ファイバ３は、中空タイプのもので、光ファイバ心線３ａと、この光ファイバ心線３ａの外周を被覆する内側被覆部３ｂと、この内側被覆部３ｂの外周に沿って配置される複数の抗張力繊維線３ｃと、この抗張力繊維線３ｃを被覆する外側被覆部３ｄとから構成されている。光ファイバ心線３ａは、プラスチック製（ＰＯＦ）であり、コアとクラッドから成る。

光ファイバ３の先端側は、外側被覆部３ｄと内側被覆部３ｂが共に剥ぎ取られているが、外側被覆部３ｄよりも内側被覆部３ｂの剥ぎ取り寸法が短い。これにより、光ファイバ３の先端側は、先端から他方端側に向かって光ファイバ心線３ａ、内側被覆部３ｂ、抗張力繊維線３ｃの順に露出されている。

各フェルール４は、図１及び図２（ａ）に示すように、ファイバ心線挿入孔７３を有する光ファイバ心線保持部材であるインナーフェルール７と、このインナーフェルール７の小径筒部７１が挿入され、光ファイバ心線３ａの光軸上にレンズ部８２を有するレンズ部材であるレンズフェルール８とから構成されている。

インナーフェルール７は、小径の小径筒部７１とこれに一体に形成された大径の大径筒部７２より構成されている。小径筒部７１と大径筒部７２の中心にファイバ心線挿入孔７３が形成されている。ファイバ心線挿入孔７３は、ほぼ小径筒部７１に形成された小径孔７３ａとほぼ大径筒部７２に形成された大径孔７３ｂより構成されている。ファイバ心線挿入孔７３の先端は、小径筒部７１の先端面に開口している。ファイバ心線挿入孔７３の後端は、大径筒部７２の後端面に開口している。このファイバ心線挿入孔７３に、光ファイバ３の先端部が挿入されている。具体的には、小径孔７３ａには、露出された光ファイバ心線３ａが、大径孔７３ｂには、内側被覆部３ｂで被覆された光ファイバ心線３ａがそれぞれ挿入されている。ファイバ心線挿入孔７３の小径孔７３ａの内周面と光ファイバ心線３ａの外周面の間には、接着剤１０が充填されている。ファイバ心線挿入孔７３の大径孔７３ｂの内周面と光ファイバ心線３ａを被覆する内側被覆部３ｂの外周面の間は、レーザ溶着部１１によって固定されている。

レンズフェルール８は、円筒状部材であり、円筒状の中心にインナーフェルール挿入孔８１が形成されている。このインナーフェルール挿入孔８１の底面は、光ファイバ心線３ａの端面に対向し、光ファイバ心線３ａの光軸上に位置する端面である。レンズ部８２は、この端面の反対側の外面に形成されている。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、インナーフェルール７の小径筒部７１の先端面及び光ファイバ心線３ａの先端面とレンズフェルール８の端面との間、及び、インナーフェルール７の小径筒部７１の外周面とレンズフェルール８のインナーフェルール挿入孔８１の内面との間には、接着剤１０が充填されている。図２（ｂ）に示すように、ファイバ心線挿入孔７３の内周面と光ファイバ心線３ａの外周面の隙間にも、接着剤１０が充填されている。

接着剤１０は、紫外線硬化型である。接着剤１０は、硬化状態にあって、レンズフェルール８の屈折率Ｎ１と光ファイバ心線３ａの屈折率Ｎ２の間の屈折率Ｎ（Ｎ１＜Ｎ＜Ｎ２）で、光透過性を有する。好ましくは、接着剤１０は、その屈折率ＮがＮ＝√（Ｎ１＋Ｎ２）（Ｎ^２＝（Ｎ１＋Ｎ２））で、且つ、光透過率が９０％以上であるものが良い。

コネクタハウジング２０は、間隔を置いて平行に配置された一対のフェルール収容室２０ａを有する。一対のフェルール収容室２０ａに、一対のフェルール組付体２が収容されている。各フェルール収容室２０ａの前端は、外部に開口している。相手側光コネクタ（図示せず）との嵌合時には、この各フェルール収容室２０ａの開口を通して光情報の授受が行われる。

コネクタハウジング２０には、ホルダ２１が装着されている。このホルダ２１によって一対のフェルール組付体２が位置決めされ、脱落しないようになっている。

次に、フェルール組付体２の組み付け手順を説明する。先ず、インナーフェルール７のファイバ心線挿入孔７３の内周と露出された光ファイバ心線３ａの外周の少なくとも一方に紫外線硬化型の未硬化の接着剤１０を塗布する。そして、インナーフェルール７のファイバ心線挿入孔７３に光ファイバ３の光ファイバ心線３ａを挿入する。この状態では、光ファイバ心線３ａの先端が少なくともファイバ心線挿入孔７３の先端より突出している。

次に、図３に示すように、インナーフェルール７内に収容された光ファイバ３の内側被覆部３ｂの領域にレーザを照射してレーザ溶着する。又、接着剤１０によって接着固定しても良い。

次に、図３に示すように、光ファイバ心線３ａが突出したインナーフェルール７の先端面に対し、切断刃３０によりカッティング、研磨機（図示せず）による研磨などで端面処理を実施する。これにより、光ファイバ心線３ａの先端面とインナーフェルール７の先端面を面一で、且つ、極力凹凸の少ないフラット面とする。

次に、インナーフェルール７の小径筒部７１の外周面とレンズフェルール８のインナーフェルール挿入孔８１の内周面の少なくとも一方に紫外線硬化型の未硬化の接着剤を塗布する。

次に、光ファイバ３から光ビームを射出し、レンズ部８２を通って照射される光ビームの状態を測定しつつインナーフェルール７とレンズフェルール８間の相対的位置（傾斜等）を変更し、光ビームの出力が最大となる適正な組み付け位置を決定する。つまり、アクティブアライメントによって位置調整を行う。

次に、図４に示すように、適正位置に位置調整したインナーフェルール７とレンズフェルール８に、紫外線光源１２を用いて紫外線を照射し、紫外線硬化型の接着剤１０を硬化させる。

次に、光ファイバ３の外側被覆部３ｄ及び抗張力繊維線３ｃを加締めスリーブ５及び加締めリング６によってフェルール４に固定する。これで完了する。

以上説明したように、光ファイバ心線３ａの先端面とこれの対向位置にあるレンズフェルール８の端面との間に、レンズフェルール８の屈折率Ｎ１と光ファイバ心線３ａの屈折率Ｎ２の間の屈折率Ｎ（Ｎ１＜Ｎ＜Ｎ２）で、且つ、光透過性を有する接着剤１０を充填した。従って、接着剤１０によって、光ファイバ心線３ａ及びレンズフェルール８の各端面の表面粗さに因る錯乱損失を低減できると共に、光ファイバ心線３ａの端面とレンズフェルール８の端面間に空気が介在する場合に較べてフレネル損失を低減できる。つまり、インナーフェルール７とレンズフェルール８の間を固定する接着剤１０が光結合損失低減手段を代替するため、従来例のように光結合損失低減手段を別途設置する必要がない。そして、接着剤１０は、屈折率整合板より安価である。以上より、光ファイバ心線３ａの端面とレンズフェルール８間の光結合損失を低減でき、しかも、設置作業の単純化、低コスト化を図ることができる。

接着剤１０は、その屈折率ＮがＮ＝√（Ｎ１＋Ｎ２）で、且つ、光透過率が９０％以上とした場合には、上記したフレネル損失を十分に低減できると共にほとんどの光ビームが透過する。これにより、光結合損失を確実に十分に低減できる。例えば、光ファイバ心線３ａの屈折率Ｎ１が１．５２、レンズフェルール８の屈折率Ｎ２が１．４８の場合に、接着剤１０の屈折率Ｎを１．５とする。

接着剤１０は、ファイバ心線挿入孔７３の内周面と光ファイバ心線３ａの外周面の隙間にも充填されている。従って、ファイバ心線挿入孔７３の内周面と光ファイバ心線３ａの外周面の間の隙間に起因する位置ずれ、例えば振動による位置ずれを防止できる。これにより、光ファイバ心線３ａのインナーフェルール７に対する位置ずれに起因する光通信の損失を抑制できる。

光ファイバ心線３ａは、前記実施形態ではプラスチック製であるが、ガラス製でも良い。例えば、レンズフェルール８を環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）製で、光ファイバ心線３ａをガラス製である場合、レンズフェルール８の屈折率がＮ１＝１．５３、光ファイバ心線３ａの屈折率がＮ２＝１．４８である。この場合には、接着剤１０の硬化後の屈折率がＮ＝１．５０であることが好ましい。

接着剤１０は、紫外線硬化型であるが、溶融状態の接着剤にエネルギーを付加することによって硬化できるものであれば良い。例えば熱硬化型の接着剤でも良い。

１ 光コネクタ
３ 光ファイバ
３ａ 光ファイバ心線
７ インナーフェルール（光ファイバ心線保持部材）
８ レンズフェルール（レンズ部材）
１０ 接着剤
７３ ファイバ心線挿入孔

Claims (3)

1. 光ファイバの光ファイバ心線が挿入されるファイバ心線挿入孔を有し、前記ファイバ心線挿入孔に挿入された前記光ファイバ心線の先端面が露出される光ファイバ心線保持部材と、前記光ファイバ心線の軸心上に配置されるレンズ部を有し、光透過材より形成されたレンズ部材とを備え、
   前記光ファイバ心線の先端面とこれの対向位置にある前記レンズ部材の端面との間に、前記レンズ部材の屈折率Ｎ１と前記光ファイバ心線の屈折率Ｎ２の間の屈折率Ｎで、光透過性を有する接着剤を充填したことを特徴とする光コネクタ。
2. 請求項１記載の光コネクタであって、
   前記接着剤は、硬化状態での屈折率ＮがＮ＝√（Ｎ１＋Ｎ２）で、且つ、光透過率が９０％以上であることを特徴とする光コネクタ。
3. 請求項１記載の光コネクタであって、
   前記光ファイバ心線保持部材は、前記ファイバ心線挿入孔を有するインナーフェルールであり、
   前記接着剤は、前記ファイバ心線挿入孔の内周と前記光ファイバ心線の外周の隙間にも充填されていることを特徴とする光コネクタ。

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