JP3039852B2 - 光ファイバコネクタ - Google Patents

光ファイバコネクタ

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JP3039852B2 JP8336010A JP33601096A JP3039852B2 JP 3039852 B2 JP3039852 B2 JP 3039852B2 JP 8336010 A JP8336010 A JP 8336010A JP 33601096 A JP33601096 A JP 33601096A JP 3039852 B2 JP3039852 B2 JP 3039852B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを位置
決めして接続する光ファイバコネクタに関し、さらに詳
しくは、複数の光ファイバを対向させて同時に接続する
ことができ、その接続損失も少なくて済む光ファイバコ
ネクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバを接続するための光ファイバ
コネクタでは、(1)接続点における接続損失の低減
(低損失化)、および(2)接続点での反射により後方
へ戻る光の低減(低反射化)を図る必要がある。
【0003】このため、単心コネクタでは、フィジカル
コンタクト(PC)結合、すなわち、光ファイバ端面同
士の直接接触接合が実用化されており、例えば、特開昭
61−137107号公報に示すような光コネクタ用の
研磨盤が開発されている。
【0004】一方、多心コネクタでは、光ファイバ数が
多くなればなるほど、全心をPC結合させるのが難しく
なる。そこで、従来、低反射化を図るために、(i)光
ファイバ端面間に光ファイバのコアとほぼ同じ屈折率を
有する屈折率整合剤を介在させて光コネクタ同士の結合
を行ったり、あるいは、端面を斜めに研磨して接続する
試みがなされている。また、(ii)低損失化のために光
ファイバをわずかに突出させてPC結合される試みがな
されている。
【0005】しかし、このように光ファイバ端面間に屈
折率整合剤を介在させる接続では、屈折率整合剤を塗布
することから生じる作業性および取り扱い上の不利があ
る。(ii)の場合、同じように作られたコネクタでも、
その全ての組合せの接続で、全ての光ファイバがPC結
合することは難しい。
【0006】そこで、従来、図1および図2に示すよう
な光ファイバコネクタが提供されている(特開平4−3
36509号公報の第1の実施例(図1および図
3))。図中、1,1’はプラスチック成形多心コネク
タフェルール、2は一対のガイドピン挿入穴、3はフェ
ルールの接続側の端面、4は光ファイバテープ、5は光
ファイバテープ4内に収容された複数心の光ファイバで
ある。図1において、フェルール1には光ファイバテー
プ4内の複数心の光ファイバ5が一対のガイドピン挿入
穴2の間に位置するように配列固定され、フェルール1
の接続端面3は光ファイバ5の軸に対して直交する面か
ら光ファイバ5内の伝搬光の全反射臨界角度より大きな
角度θで傾斜され、かつ光ファイバ5の接続端面5a
は、上記接続端面3に対して平行にわずかに突き出して
固定されている。
【0007】この従来の光ファイバコネクタによれば、
光ファイバの端面同士は密着し、さらに研磨時に生じる
高屈折率を有する加工歪層に起因した反射光は、角度θ
を有する傾斜面からの反射光であって、光ファイバ軸に
対して全反射臨界角度より大きな角度を有するために、
光源側には伝搬しないと、されており、これにより、屈
折率整合剤なしで、低反射、低損失な接続特性が実現で
きるとしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】複数本の光ファイバを
フェルール端面よりわずかに突き出させ、光ファイバの
コア同士を接触(PC結合)させるという前記従来の多
心光ファイバコネクタにおいては、光ファイバの数が多
くなると、接続損失のバラツキが大きくなってしまうと
いう問題がある。
【0009】これは複数本の光ファイバの突き出し長さ
が必ずしも一致しないために、突き出し長さにわずかな
差が生じており、この差によって接続した際に、光ファ
イバ同士がPC結合しない場合が生じたり、コネクタの
着脱や曲げ等の外力によってPC結合しない場合が発生
する。
【0010】光ファイバ同士がPC結合しない場合は、
PC結合した場合に比べて平均で0.3dBの接続損失
が生じ、最大では0.6dBもの接続損失が生じ、この
差が接続損失のばらつきとなっている。
【0011】このような接続損失のバラツキが生じる原
因としては、以下のような点が挙げられる。
【0012】(1) 光コネクタの製造において、光フ
ァイバ端面を仕上げるために研磨を行っているが、その
研磨において、主にフェルールと光ファイバの硬度の差
によって、光ファイバをフェルール端面よりわずかに突
き出させている。しかし、以下の理由によりその突き出
し長さに差が生じてしまう。
【0013】(i) 研磨盤は、前記したように、光フ
ァイバのコア同士を接触(PC結合)させるフェルール
において、その端面から複数本の光ファイバをわずかに
突き出させるように研磨するために用いられる。そのよ
うな目的のために、研磨盤は、弾性を有し、比較的に厚
みが薄く構成されている。そのため、フェルールの端面
を研磨中に研磨盤は弾性変形を起こす。その結果、研磨
後、図3に示すように、フェルール端面に山形のだれが
生じてしまう。
【0014】(ii) 研磨速度のばらつきによって、図
4に示すように、各光ファイバの突き出し長さが異な
る。
【0015】(2)前記のような原因により光ファイバ
のフェルール端面からの突き出し長さに差が出ると、光
ファイバ同士のPC結合が困難になる。光ファイバ同士
がPC結合していないと、接続する光ファイバ両者の間
に空気層が存在することになる。光ファイバを伝搬して
きた光は、その空気層で反射する。このフレネル反射に
より、光ファイバ両者間の接続において、0.3dBの
接続損失が発生してしまう。また、その間で多重反射が
起こる場合には、最大で0.6dBもの接続損失が発生
する。
【0016】したがって、本発明の課題は、複数の光フ
ァイバを対向させて同時に接続することができ、その接
続損失も少なくて済む光ファイバコネクタを提供するこ
とにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、PC結合する
場合とPC結合しない場合とで生じる接続損失差を解決
するために、積極的にPC結合しない構造(非PC結
合)を採用し、フレネル反射による損失は発生するが、
その損失値のばらつきを低減させたことを特徴とする。
【0018】すなわち、本発明の請求項1の光ファイバ
コネクタは、マルチモード型光ファイバを固定可能な光
コネクタフェルールと該光コネクタフェルールに固定さ
れているマルチモード型光ファイバとを少なくとも有
し、二つ一組で使用されて互いの結合端面を対向させる
ことにより前記マルチモード型光ファイバを接続する光
ファイバコネクタにおいて、前記マルチモード型光ファ
イバの結合端部が前記フェルールの結合端部より外方に
突き出ており、該光ファイバの結合端部のコア部分がク
ラッドに対して凹面状に0.2μm以上引っ込んでいる
とともに、前記クラッドの端面が凸曲面に形成されてい
ることを特徴とする。
【0019】また、本発明の請求項2の光ファイバコネ
クタは、前記請求項1の光ファイバコネクタにおいて、
前記光ファイバの結合端面が光ファイバの光軸の直交面
に対して4°以上傾いていることを特徴とする。
【0020】また、本発明の請求項3の光ファイバコネ
クタは、前記請求項2の光ファイバコネクタにおいて、
前記結合端面に屈折率整合剤が存在しないことを特徴と
する。
【0021】また、本発明の請求項4の光ファイバコネ
クタは、前記請求項1ないし3のいずれかの光ファイバ
コネクタにおいて、前記フェルールの材質がプラスチッ
クであることを特徴とする。
【0022】また、本発明の請求項5の光ファイバコネ
クタは、前記請求項1ないし4のいずれかの光ファイバ
コネクタにおいて、前記光ファイバが複数本からなり、
これらの光ファイバが一括に位置決めされていることを
特徴とする。
【0023】また、本発明の請求項6の光ファイバコネ
クタは、前記請求項1ないし5のいずれかの光ファイバ
コネクタにおいて、前記フェルールと他方のフェルール
とを対向密着状態で固定する結合アダプタをさらに有す
ることを特徴とする。
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【発明の実施の形態】前記請求項1の構成は、結合させ
る光ファイバの端面同士をPC結合させずに、接続損失
を平均化するために、光ファイバの端面において、クラ
ッドよりコアを凹状曲面となるように引っ込ませる。こ
の時、クラッドの端面は、凸曲面とする。その具体的な
構成としては、図7に示す光ファイバの端面構造が考え
られる。
【0030】図5に示す本発明の比較例の構成では、コ
ア10aとそれを囲むクラッド10bとからなる光ファ
イバ10の端面において、クラッド10bに対し、コア
10aが凹状曲面を持って引っ込んでいる。そして、ク
ラッド10bの端面は平面となっている。
【0031】図6に示す本発明の他の比較例の構成で
は、光ファイバの端面において、クラッド10bおよび
コア10aが連続した凹状曲面に形成されており、コア
10aの中心部分が一番内側に引っ込んだ形状になって
いる。
【0032】これに対し、図7に示す本発明の構成で
は、クラッド10bに対し、コア10aが凹状曲面を持
って引っ込んでいるとともに、クラッド10bの外周縁
が丸められた凸曲面となっている。
【0033】図8に示すさらに他の比較例の構成では、
クラッド10bおよびコア10aの端面は水平で互いに
平行となっており、コア10aの垂直位置がクラッド1
0bの垂直位置より内方に引っ込んでおり、クラッド1
0bの端面は平面になっている形状となっている。
【0034】このような様々な光ファイバ端面形状に共
通する要素は、コア10aの端面の最先端位置が、常に
クラッド10bの端面の最先端位置より内方に引っ込ん
でおり、クラッド10bの端面が平面または凸曲面にな
っていることであるが、本発明に必要な端面形状は、図
7に示すように、クラッド10bに対し、コア10aが
凹状曲面を持って引っ込んでいるとともに、クラッド1
0bの外周縁が丸められた凸曲面となっていることであ
る。
【0035】前述のように図7に示す端面構造の光ファ
イバがコネクタフェルールに取り付けられるが、この光
ファイバのコネクタフェルールに対する取り付け構造と
しては、図9に示すように、コネクタフェルール11の
端面から光ファイバ10を突出させて取り付ける。
【0036】図7に示すようにクラッドに対してコアが
凹状曲面となって引っ込んでいる本発明の構成によれ
ば、多重反射による損失変動を防ぐことができ、反射損
失の低減も図れる。
【0037】また、本発明では、前記コア部分の引っ込
み寸法を、多重反射またはPC結合が生じない寸法に限
定しており、そのような作用効果を期するためには、そ
の寸法は、0.2μm以上である。
【0038】
【0039】本発明の請求項4の構成は、実用性が高
く、安価に製造するための材料を限定したものである
が、本発明の光ファイバコネクタのフェルールは、この
プラスチック材料のみに限定されるものではない。
【0040】本発明の請求項5の構成は、単心光ファイ
バだけでなく、実用上重要な多心光ファイバにも適用で
きることを示したものである。
【0041】また、本発明の構成は、結合する光ファイ
バをマルチモード型光ファイバに限定しており、これ
は、マルチモード型光ファイバを用いたシステムでは、
接続損失値よりも、その損失のばらつきを小さくするこ
とが重要であり、本発明は、このマルチモード型光ファ
イバに適用するものである。
【0042】本発明の請求項6の構成は、実際的に適用
されることの多い構成を限定したもので、特に、本発明
は、この構成には限定されるものではない。
【0043】前述のように、本発明は、PC結合する場
合とPC結合しない場合とで生じる接続損失差を解決す
るために、積極的にPC結合しない構造(非PC結合)
を採用し、フレネル反射による損失は発生するが、その
損失値のばらつきを低減させたことを特徴とするもので
ある。
【0044】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。
【0045】図10に実施した光コネクタの外観を示
す。多心光コネクタとして実績のあるMPOコネクタを
本実施例では用いており、コネクタプラグ20、嵌合ピ
ン21およびアダプタ22で構成している。また、コネ
クタプラグ20には光ファイバを保持したプラスチック
製フェルール23が内蔵されている。
【0046】図11に示すように、フェルール23には
嵌合ピン21を挿入するための嵌合穴23aを2個有
し、その間に光ファイバ10が横一列に配置している。
光ファイバ10はクラッド径125μm、コア径62.
5μmのGI型光ファイバを12心用いている。また、
フェルール23の端面231を4°以上斜めに加工する
必要があるが、本実施例では8°に斜め研磨している。
【0047】本発明において、非PC結合を実現するた
めに、前述の図7に示したように、光ファイバ10のコ
ア10aの端面をクラッド10bの端面に対して凹状曲
面を持って引っ込ませる。なお、本発明では、光ファイ
バ10の端面とフェルール11の端面との位置関係は、
図9に示すように、光ファイバ10が外方に突き出てい
る関係とする。かかる構造を実現するために、光ファイ
バ10のコア10aとクラッド10bの硬さの差に着目
し、研磨によりコア10aのみを引っ込ませることを行
った。研磨後の一列になった12心の光ファイバ10の
フェルール端面231に対する形状を、周知の接触型表
面粗さ計にて測定した結果を、図12に示す。光ファイ
バ10中央のコア10a部分が凹面状に約0.5μm引
っ込んでおり、これはコア10aとクラッド10bの研
磨速度の差によって相対的にコア10aが引っ込んだ結
果である。この場合、クラッド10bとコア10aは同
時に研磨作用を受けるので、コア10aに対してクラッ
ド10bが硬くても、クラッド10bも幾分研磨され、
結果として、その端面は凸曲面となる。研磨条件は、コ
アとクラッドの硬さの差を研磨速度の差として表すため
に、今回、研磨剤に酸化セリウム、研磨液は水として、
起毛状のクロスを用いて研磨している。また、研磨剤、
研磨液、クロス、研磨圧、研磨時間等の研磨条件を変化
させることにより、コアの引っ込みの実現と、その変化
をさせることも可能である。
【0048】前述のようにして得た12心光ファイバコ
ネクタの接続損失結果を、表1に示す。平均0.39d
BとGI型光コネクタとしては損失が高めであるが、最
小値が0.30dBとフレネル損失を示していることか
ら軸ずれ等の他の要因による損失は、平均で0.09d
Bと納得のいく結果である。標準偏差も0.05と単心
光コネクタと同等の特性を得た。
【0049】さらにコネクタの着脱試験の結果、100
回着脱における損失変動は、0.2dB以下と従来の1
/3以下にばらつきを低減している。
【0050】
【表1】
【0051】前記実施例は、多心光ファイバについて実
施したものであるが、本発明は、単心光コネクタにおい
ても当然実現でき、また同様の材料特性を持つ全ての光
ファイバにおいても実現できる。
【0052】本発明の光ファイバコネクタは、光ファイ
バ同士を結合するコネクタとしての適用以外に、光ファ
イバとLDまたはPDとの接続にも適用することが可能
であり、本発明においては、光ファイバコネクタという
用語によって、前述のような光ファイバとLDまたはP
Dとの接続を行う光接続部材をも含むものとする。この
ような光接続部材の場合、コア部分が凹面状になってい
るため反射戻りの低減も期待できる。
【0053】なお、前記実施例では、コネクタ同士の固
定をアダプタを用いて行う形式を採用したが、従来の固
定バネを用いてコネクタ同士を固定する形式でも同様に
本発明は適用できることは、明らかである。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、積極的
にPC結合しない構造(非PC結合)を採用し、フレネ
ル反射による損失は発生するが、その損失値のばらつき
を低減させたことを特徴とするものであり、より具体的
には、光ファイバの結合端部のコア部分がクラッドに対
して引っ込んでおり、クラッドの端部が凸曲面となって
いることを特徴とするものである。
【0055】したがって、本発明の光ファイバコネクタ
は、PC結合したり、しなかったりすることによる接続
損失変動と、多重反射による接続損失変動を防ぐ効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光ファイバコネクタの一例を示す斜視図
である。
【図2】図1に示す光ファイバコネクタの結合状態を示
す側端面図である。
【図3】従来の光ファイバコネクタの問題点の一つを示
す説明図である。
【図4】従来の光ファイバコネクタの他の問題点を示す
説明図である。
【図5】本発明の比較例を示すもので、光ファイバの端
部の断面図である。
【図6】本発明の他の比較例を示すもので、光ファイバ
の端部の端面図である。
【図7】本発明の実施形態を示すもので、光ファイバの
端部の断面図である。
【図8】本発明のさらに他の比較例を示すもので、光フ
ァイバの端部の断面図である。
【図9】本発明の実施形態を示すもので、フェルールと
該フェルールに取り付けられている光ファイバの端部の
断面図である。
【図10】本発明の光コネクタの一実施例を示すもの
で、結合前の状態の斜視図である。
【図11】図10に示した光ファイバコネクタのフェル
ール端面の拡大斜視図である。
【図12】本発明の実施例の光ファイバコネクタの端面
に一列に並んだ光ファイバの端面の形状を接触型表面粗
さ計で測定した結果のグラフである。
【符号の説明】
10 光ファイバ 10a 光ファイバのコア 10b 光ファイバのクラッド 20 コネクタプラグ 21 嵌合ピン 22 アダプタ 23 フェルール 23a 嵌合穴 231 フェルール端面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−289254(JP,A) 特開 平6−3550(JP,A) 特開 平2−226205(JP,A) 特開 平4−336509(JP,A) 特開 平7−294772(JP,A) 特開 平8−313763(JP,A) 実開 昭53−85146(JP,U) 特表 平11−502314(JP,A) 米国特許5636298(US,A) 米国特許5245684(US,A) 英国特許出願公開1493992(GB,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/36 - 6/40

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マルチモード型光ファイバを固定可能な
    光コネクタフェルールと該光コネクタフェルールに固定
    されているマルチモード型光ファイバとを少なくとも有
    し、二つ一組で使用されて互いの結合端面を対向させる
    ことにより前記マルチモード型光ファイバを接続する光
    ファイバコネクタにおいて、 前記マルチモード型光ファイバの結合端部が前記フェル
    ールの結合端部より外方に突き出ており、該光ファイバ
    の結合端部のコア部分がクラッドに対して凹面状に0.
    2μm以上引っ込んでいるとともに、前記クラッドの端
    面が凸曲面に形成されていることを特徴とする光ファイ
    バコネクタ。
  2. 【請求項2】 前記光ファイバの結合端面が光ファイバ
    の光軸の直交面に対して4°以上傾いていることを特徴
    とする請求項1に記載の光ファイバコネクタ。
  3. 【請求項3】 前記結合端面に屈折率整合剤が存在しな
    いことを特徴とする請求項2に記載の光ファイバコネク
    タ。
  4. 【請求項4】 前記フェルールの材質がプラスチックで
    あることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記
    載の光ファイバコネクタ。
  5. 【請求項5】 前記光ファイバが複数本からなり、これ
    らの光ファイバが一括に位置決めされていることを特徴
    とする請求項1ないし4のいずれかに記載の光ファイバ
    コネクタ。
  6. 【請求項6】 前記フェルールと他方のフェルールとを
    対向密着状態で固定する結合アダプタをさらに有するこ
    とを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の光
    ファイバコネクタ。
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