JP2618362B2 - 光ファイバ永久接続器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバ永久接続器の構造に関するもの
であり、特に、紫外線硬化性接着剤を用いることを考慮
した簡単な構造の光ファイバ永久接続器に関する。

〔従来の技術〕

従来、ガラスを用いた光ファイバ永久接続器は、光フ
ァイバのアライメント（芯合せ等）にＶ溝または、それ
に準ずる構造を持つものが一般的であった。

また、近時、ガラススリーブ内で光ファイバを同心状
に突合せ接続する構造の光ファイバ永久接続器が提案さ
れている（実開昭61−61505号公報、実開昭61−99806号
公報御参照。） 〔発明が解決しようとする課題〕 光ファイバを突合せにより接続する場合、Ｖ溝では光
ファイバの端部が溝と反対側のスペースに逃げる可能性
があり、これが起こると接続損失が増大する。

また、ガラススリーブ内で光ファイバを同心状に突合
せ接続する従来の光ファイバ永久接続器は、約10μｍ又
は約50μｍの太さのコアと、このコアを同心状にとり囲
む外径が約125μｍのクラッド部とで構成され、かつ、
外径が約250μｍ又は約900μｍの被覆部で被覆された光
ファイバ同士を突合せるために、肉厚の不均一な特殊形
状の単一ガラススリーブを用いるものであるが、このよ
うな形状のガラススリーブを製造することは、小径なも
のであるだけに、きわめて困難で、強度に関しても弱
く、肉厚の不均一に起因して応力集中を起し易いと共
に、補強構造を持たないため、実用性に乏しい不適当な
ものであった。

さらに、従来の光ファイバ永久接続器は、温度特性が
接着剤の耐環境性にのみ左右されており、加熱冷却が繰
り返し作用すると接続損失値が大きく変動する欠点を有
していた。

本発明は、以上のような従来の光ファイバ永久接続器
の諸欠点に鑑みて種々考察研究した結果、開発されたも
ので、その目的とするところは、比較的簡単に、しか
も、高精度に製作することができ、さらに、温度特性に
優れ十分な強度を備えると共に、簡単で安価な道具によ
り、防爆地や狭い作業場所でも安全かつ迅速にしかも高
精度で光ファイバを接続することが可能な光ファイバ永
久接続器を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、光ファイバのク
ラッド部外径より僅かに大きく精密に製作された内径を
もち、内径の両端にテーパー部を備え、中央部の内径に
1/2未満の深さの接着剤抜き用溝を有し、紫外線透過性
ガラスで製作された毛細管と、毛細管の外径より大きい
内径をもち、かつ、この内径の中央部で毛細管を上記接
着剤抜き用溝とは反対側へ偏心させて接合して該接着剤
抜き用溝の形成位置側の毛細管の外径と上記内径との間
に隙間を形成した紫外線透過性の保護ガラス管と、光フ
ァイバの被覆部に挿通被嵌され、保護ガラス管内に挿入
される左右一対の金属製カラーと、保護ガラス管の両端
部に被嵌固着される大径部をもち、かつ、上記金属製カ
ラーを挿通して光ファイバの被覆部をかしめ止めするた
めの小径部を有する左右一対の金属製ホルダとを具備し
たものである。

また、本発明は、金属製ホルダの小径部を被嵌して光
ファイバコードの補強繊維を該小径部上にかしめ止めす
るための金属製外環を付加したものである。

さらに、本発明は、光ファイバ永久接続器内に予め注
入された紫外線硬化性接着剤を有し、かつ、全体を遮断
性包装材料で梱包した形態で実施する場合も含むもので
ある。

〔作用〕

毛細管は、その内径が光ファイバのクラッド部外径よ
り僅かに大きく精密に製作されているために、光ファイ
バを毛細管の両端から挿入して毛細管で同心状に突合せ
接続することができる。

毛細管の内径両端は、テーパー部としてあるため、光
ファイバの挿入が容易となる。

また、毛細管の中央部には、接着剤抜き用溝が設けて
あり、かつ、この溝の形成位置側の毛細管外径と保護ガ
ラス管内径との間に隙間を形成してあるため、光ファイ
バを毛細管の両端から挿入するとき、毛細管内の残存空
気は、光ファイバのピストン作用で上記溝及び空隙を通
って逃出し、光ファイバ接続端に付着した接着剤と共に
光ファイバの挿入を容易とし、かつ、毛細管内の残存空
気が接着剤内に気泡状に残留して接続損失を大きくする
ことが確実に防止される。

毛細管の中央部の接着剤抜き用溝の深さは、毛細管の
内径の1/2未満としてあるため、この溝の形成位置付近
で突合せ接続される光ファイバの端部を、少なくとも半
周分以上に亘って毛細管の内径面で囲繞するため、光フ
ァイバの接続端面相互を平行に保持したままで同心状に
突合せ接続させることができる。この点をさらに補足説
明すると、現在、光通信用として外径125μｍの石英ガ
ラス系光ファイバが最も普及しており、これが国際的に
標準化の方向にある。このように、外径が125μｍとい
う髪の毛ほどの太さの光ファイバを、これと約１μｍの
径差をもって精密に製作された毛細管の内径面内で突合
せ接続する際、接着剤抜き用溝は、毛細管の成形後に、
溝切り加工して形成する。この溝が毛細管の内径の1/2
以上の深さとなっていると、この溝が形成位置では光フ
ァイバが溝の外側へ逃げることを防止できず、光ファイ
バの接続端面が平行とならないで屈曲傾斜して、あるい
は互いの光軸中心がずれた状態で衝合することになり、
接続損失を大きくすることになるが、前記したように溝
の深さを毛細管の内径の1/2未満にしておくことによっ
て、これを防止できる。

保護ガラス管は、応力集中を起こすような加工を施さ
ずに使用しているためガラスの強度を落とす毛細管部分
を保護すると共に、その内径を毛細管の外径より大きく
し、かつ、溝と反対側へ偏心させて接合してあることに
よって、毛細管の中央部の接着剤抜き用溝から排出され
る空気及び接着剤の逃出し隙間の形成が容易となる。

保護ガラス管及び毛細管は、紫外線透過性ガラスで構
成してあることにより、紫外線硬化性接着剤を充填して
外部より紫外線ランプを照射することによって、簡単迅
速に光ファイバの接続が可能となる。

上記接着剤は、予め保護ガラス管内に充填して全体を
遮光性包装材料で梱包しておくと、現場での使用時、梱
包を解除して直ちに光ファイバの接続作業ができ、作業
環境のよくない現場で接着剤を注入する際、ゴミや異物
の侵入を防止できる。

さらに、金属製カラーは、毛細管に当接する位置まで
保護ガラス管内に挿入された状態で保護ガラス管に接着
剤を介して固着され、これによって、光ファイバの接続
端部を補強する。

金属製ホルダは、保護ガラス管の両端に被嵌固着さ
れ、かつ、小径部をかしめ工具で金属製カラーと共に光
ファイバの光導波部分を破壊しない程度に部分的に塑性
変形させて光ファイバの被覆部をかしめ止めする。

光ファイバコードの場合は、補強繊維の端部を金属製
ホルダの小径部上に金属製外環でかしめ固定する。

〔実施例〕

第１図〜第４図は本発明に係る光ファイバ永久接続器
の第１の実施例を示す接続作業順序説明用縦断側面図で
あって、（１）は毛細管、（２）は保護ガラス管、
（３）（３）は金属製カラー、（４）（４）は金属製ホ
ルダ、（５）（５）は光ファイバ、（６）は接着剤を示
している。

毛細管（１）は、光ファイバ（５）（５）のクラッド
部（5a）（5a）の外径より僅かに大きく精密に製作され
た内径例えば、クラッド部外径125μｍに対して約１μ
ｍ大きい内径をもち、かつ、外径の光ファイバ（５）
（５）の被覆部（5b）（5b）の外径（例えば、250μ
ｍ）と同程度にして紫外線透過性ガラス、例えば、ホウ
硅酸ガラスにより一様な肉厚をもつ円筒状に製作され、
内径の両端にテーパー加工を施してテーパー部（1a）
（1a）を形成し、中央部に内径の1/2未満の深さの接着
剤抜き用溝（1c）を切込み形成してある。

保護ガラス管（２）は、毛細管（１）の外径より若干
（数μｍ〜数十μｍ）大きい内径をもち、毛細管（１）
と同様な紫外線透過性ガラスにより一様な肉厚（要求さ
れる強度等に対応した肉厚）をもつ円筒状に製作され、
長さは、毛細管（１）よりも長く、例えば、毛細管
（１）の約３倍程度とされ、内径両端には、面取り加工
を施してテーパー部（2a）（2b）を形成してある。

毛細管（１）は、保護ガラス管（２）の中央部に、一
方に偏心させて接合して毛細管（１）の外径と保護ガラ
ス管（２）の内径との間に隙間（Ｇ）を形成させてあ
る。

上記偏心方向は、毛細管（１）に形成した接着剤抜き
用溝（1c）の形成位置と反対方向としてあり、これによ
って、接着剤抜き用溝（1c）と隙間（Ｇ）とが連通させ
てある。

毛細管（１）と保護ガラス管（２）との接合は、両管
（１）（２）の線接触部に沿って細長く接合するもの
で、紫外線透過性接着剤を用いるのが望ましいが、他の
接着剤でもよい。

金属製カラー（３）（３）は、光ファイバ（５）
（５）の被覆部（5b）（5b）に挿通被嵌し得る内径をも
ち、かつ、保護ガラス管（２）内に挿入可能な外径を有
し、先端側外径面にテーパー部（3a）（3a）を形成して
あり、後端部内径面にもテーパー部（3b）（3b）が形成
してあると共に、後端部外径面には、位置決めフランジ
（3c）（3c）が形成してある。

金属製ホルダ（４）（４）は、保護ガラス管（２）の
両端部に予め接着剤（エポキシ系等）を介して被嵌固着
される大径部（4a）（4a）と、上記金属製カラー（３）
（３）を挿通して光ファイバ（５）（５）の被覆部（5
b）（5b）をかしめ止めするための小径部（4b）（4b）
とを有する。この小径部（4b）（4b）の外径は、金属製
カラー（３）（３）の位置決めフランジ（3c）（3c）の
外径と略同一としてある。

上記金属製カラー（３）（３）及び金属製ホルダ
（４）（４）には、例えば、延性の良い銅合金を使用す
るが、同様な性質をもつ他の金属で構成してもよい。

光ファイバ（５）（５）の基本構造は、コアと呼ばれ
る光信号の伝送路と、それを同心状にとり囲むクラッド
部（5a）（5a）とからなり、コアの屈折率がクラッド部
（5a）（5a）より１％程度高い値としてあるため、コア
を通る光信号がクラッド部（5a）（5a）を通して外部へ
逃げることがなく、このクラッド部（5a）（5a）の外側
に被覆部（5b）（5b）が施されている。

次に、光ファイバ（５）（５）を接続するには、先
ず、光ファイバ（５）（５）の被覆部（5b）（5b）を一
定長さ以上にはぎ取り、有機溶媒でクラッド部（5a）
（5a）の表面を抜き、毛細管（１）の長さに合うよう
に、専用の光ファイバ切断機（図示省略）にて定寸に切
断し、金属製ホルダ（４）（４）を装着し、かしめ固定
する。保護ガラス管（２）内には、予めシリンジに紫外
線硬化性接着剤（６）を注入しておく。この接着剤
（６）は、屈折率が光ファイバ（５）（５）の光導波部
分に近いもので、耐環境性の良いものを使用する。そし
て、保護ガラス管（２）の両側から第１図のように光フ
ァイバ（５）（５）を金属製カラー（３）（３）と共に
挿入し、クラッド部（5a）（5a）が毛細管（１）内で突
き当り、かつ、金属製カラー（３）（３）の位置決めフ
ランジ（3c）（3c）が金属製ホルダ（４）（４）の小径
部（4b）（4b）の端部に突き当ったところで第３図のよ
うに紫外線（UV）を照射して接着剤（６）を硬化させ
る。

上記接着剤（６）は、保護ガラス管（２）内に予め注
入しておき、全体を遮光性包装材料で梱包しておくと、
現場での使用時、梱包を解除して直ちに光ファイバ
（５）（５）の接続作業ができ、作業環境のよくない現
場で接着剤（６）を注入する際に生じ易いゴミ等の侵入
を防止できる。

また、紫外線（UV）の照射手段として、携帯用紫外線
ランプを使用することができる。

接着剤（６）の硬化後、第４図のように金属製ホルダ
（４）（４）の小径部（4b）（4b）をかしめ工具（７）
により塑性変形させて金属製カラー（３）（３）上にか
しめ固定する。この塑性変形は、光ファイバ（５）
（５）の光導波部分を破壊しない程度にする。

次に、本発明の第２の実施例を第５図〜第７図で説明
する。この実施例は、光ファイバ（５）（５）の被覆部
（5b）（5b）上に引っ張り強度向上のためにケブラー繊
維（米国デュポン社商標でアラミド繊維よりなる）等の
補強繊維（5c）（5c）を配設し、ビニール等の外被（5
d）（5d）で被覆した光ファイバコードに適用するた
め、金属製外環（８）（８）を付加使用するようにした
ものであり、他の構成は第１の実施例と同一である。

上記金属製外環（８）（８）は、金属製ホルダ（４）
（４）の小径部（4b）（4b）の外径より若干大きい内径
で、該小径部（4b）（4b）より若干長い薄肉の金属環で
構成され、その材質は金属製ホルダ（４）（４）と同一
又は他の材料とされる。

そして、接続作業に当り、外被（5d）（5d）を所定寸
法はがし取り、補強繊維（5c）（5c）を所定寸法露出さ
せて切断し、かつ、被覆部（5b）（5b）を所定寸法はが
し取り、有機溶媒でクラッド部（5a）（5a）の表面を拭
き、毛細管（１）の1/2の長さとなるように専用の光フ
ァイバ切断機にて正確に定寸切断する。しかる後、クラ
ッド部（5a）（5a）に金属製カラー（３）（３）を装着
してかしめ固定し、この場合、補強繊維（5c）（5c）
は、金属製カラー（３）（３）より外側に露出させてお
く。次に、クラッド部（5a）（5a）を金属製カラー
（３）（３）と共に保護ガラス管（２）の両端の金属製
ホルダ（４）（４）から挿入し、毛細管（１）内でクラ
ッド部（5a）（5a）が突き当ると紫外線（UV）を照射し
て接着剤（６）を硬化させる。接着剤（６）の硬化後、
第５図に示す様に金属製ホルダ（４）（４）をかしめ固
定し、次に、第６図に示す様に補強繊維（5c）（5c）金
属製ホルダ（４）（４）の小径部（4b）（4b）上にかぶ
せ、その上から金属製外環（８）（８）を被嵌し、最後
に第７図に示す様にかしめ工具（７）でかしめ固定す
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、紫外線硬化性接着剤と紫外線ランプ
を使用して短時間で簡単迅速に光ファイバを永久接続す
ることができる。

特に、高精度のガラス製毛細管に接着剤抜き用溝を、
内径の1/2未満の深さで形成したことにより、光ファイ
バの突合せ部分での芯合せを高精度で行わせることがで
き、信頼性のある接着剤を光ファイバとのギャップを最
小にしたガラス製毛細管に対して使用可能となった。そ
のため、永久接続器の信頼性及び突合せ精度を向上させ
接続損失を0.2dB程度に減少させることができる。

さらに、保護ガラス管を応力集中を起こすような加工
を施さずに使用しているため、ガラスの強度を落とすこ
とがなく、かつ、保護ガラス管と毛細管との間に隙間を
設けたことにより、接着剤の逃げ道を確保し、ピストン
作用による光ファイバの挿入抵抗を軽減でき、空気が気
泡状に残留することを防止することができる。

また、光ファイバ接続作業時には、携帯用紫外線光源
と、光ファイバ接続端仕上げ工具及び接着用治具という
簡単で安価な道具で0.2dB程度の挿入損失で、防爆地や
狭い作業場所、緊急を要する応急接続、仮接続などの用
途に対応することができる。

そして、接着剤を永久接続器内に予め注入して全体を
遮光性包装材料で梱包しておくことにより、保存がで
き、使用時、梱方を解除して直ちに光ファイバの接続作
業ができ、作業環境のよくない現場での接着剤注入時、
ゴミ等の侵入防止が図れる。

また、金属製カラーと金属製ホルダとで固定させたこ
とによって、接着剤の高い線膨張係数による温度特性の
劣化を防止できる（特に低温特性）。また、かしめを用
いることにより作業時に固定治具が不要となる。

さらに、光ファイバコードの場合でも、金属製外環で
補強繊維を金属製ホルダ上にかしめ固定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ファイバ永久接続器の第１の実
施例を示す縦断側面図、第２図は第１図のII−II線断面
図、第３図及び第４図は第１の実施例の接続作業状態を
示す縦断側面図、第５図〜第７図は第２の実施例の接続
作業状態を示す縦断側面図である。 （１）……毛細管、（２）……保護ガラス管、 （３）……金属製カラー、（４）……金属製ホルダ、 （５）……光ファイバ、（1c）……接着剤抜き用溝、 （Ｇ）……隙間、（5a）……クラッド部、 （5b）……被覆部、（5c）……補強繊維、 （６）……接着剤、（７）……かしめ工具、 （８）……金属製外環。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 文昭 滋賀県大津市晴嵐２丁目７番１号 日本 電気硝子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−108608（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−37307（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−21603（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバのクラッド部外径より僅かに大
   きく精密に製作された内径をもち、内径の両端にテーパ
   ー部を備え、中央部の内径に1/2未満の深さの接着剤抜
   き用溝を有し、紫外線透過性ガラスで製作された毛細管
   と、 毛細管の外径より大きい内径をもち、かつ、この内径の
   中央部で毛細管を上記接着剤抜き用溝とは反対側へ偏心
   させて接合して該接着剤抜き用溝の形成位置側の毛細管
   の外径と上記内径との間に隙間を形成した紫外線透過性
   の保護ガラス管と、 光ファイバの被覆部に挿通被嵌され、保護ガラス管内に
   挿入される左右一対の金属製カラーと、 保護ガラス管の両端部に被嵌固着される大径部をもち、
   かつ、上記金属製カラーを挿通して光ファイバの被覆部
   をかしめ止めするための小径部を有する左右一対の金属
   製ホルダとを具備したことを特徴とする光ファイバ永久
   接続器。
2. 【請求項２】金属製ホルダの小径部に被嵌して光ファイ
   バコードの補強繊維を該小径部上にかしめ止めするため
   の金属製外環を付加したことを特徴とする請求項１記載
   の光ファイバ永久接続器。
3. 【請求項３】光ファイバ永久接続器内に予め注入された
   紫外線硬化性接着剤を有し、かつ、全体を遮光性包装材
   料で梱包したことを特徴とする請求項１又は２記載の光
   ファイバ永久接続器。