JP3195858B2 - ジルコニア製光ファイバコネクタ部品 - Google Patents
ジルコニア製光ファイバコネクタ部品Info
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Description
するジルコニア製光ファイバコネクタ部品に関する。本
フェルール及び割りスリーブはマルチモード光ファイバ
用、並びに単一モード光ファイバ用光コネクタ等に使用
されるもので、特に高い寸法精度が要求される光ファイ
バの接続に適している。
成長が見込まれる光ファイバ通信システムにおいて、フ
ァイバの接続に用いるコネクタの接合部品としてのフェ
ルール、更にはこのフェルール同志を固定するスリ−ブ
を焼結体で製造するに際して、該焼結体を特定の組成及
び結晶組織に制御したジルコニア焼結体を用いる事によ
り粒子欠落による寸法精度の低下がもたらす光ファイバ
同志の軸ずれの増加ひいては接続損失の増加を防ぎ、ま
た、光ファイバにコネクタを取り付ける時のフェルール
端面の加工性に優れ、かつ、一般的な使用条件である1
00℃以下の環境下では経時的な特性の低下を起すこと
なく使用可能な光ファイバコネクタ部品に関するもので
ある。
クタは図1に示したようにプラグとアダプタから構成さ
れている。この図から明らかな様に、アダプタの両端か
ら割りスリーブを介してフェルールが固定されたプラグ
がそれぞれ挿入されてファイバが接続される仕組みにな
っている。
径を基準とし、中心に非常に高精密に加工を施された細
孔を有するフェルールが収納され、これに光ファイバを
挿通した後、ファイバ先端を球面加工し、この面同志を
アダプタにより圧着接続させる。この際、光ファイバ端
子間の接続で軸ずれがあれば、光損失が生じ、この結
果、多大の送信ロスが生ずる。このため、フェルール部
品は外径、内径、長さ等において、非常な高精度が要求
される。
ミックスなどで作られているが、セラミックスは樹脂や
金属と比較して高硬度、熱膨脹率が小さいという特長を
持っており、特にアルミナ、ジルコニア等のセラミック
スは焼結体粒径が非常に細かいため、加工したときの精
度が良好である。
スリ−ブが収納され、2本のフェルールを弾性的に保
持、整列している。内径はフェルールの外径より、やや
小さめの値となっており、フェルールを弾性的に保持で
きるようになっている。割りスリ―ブ素材には通常リン
青銅が用いられているが、近年ジルコニア製の割りスリ
ーも開発されている。
を添加した正方晶ジルコニア焼結体を用いているのがほ
とんどである。この材料は、粒径が小さく、加工性がよ
いため、製品の表面精度が非常によく、また靭性も高い
ためチッピング等の欠陥が生じにくく、しかも高強度
と、極めて優れた特性を有している。
斜晶への相転移による構造劣化が生じ、耐久性が悪いと
いう欠点を有している。100〜300℃の温度におい
て、特にこれが水蒸気を含んだ状況であれば正方晶から
単斜晶への転移が起こりやすくなり、表面層から劣化が
起こり、この時の体積膨脹により製品に変形が生じた
り、粒子の脱落が起り、再使用の場合の接続不良につな
がる可能性がある。
るためには上記課題を解決して、通信機器に要求される
信頼性を保証することが必須な条件である。
れ、かつ加工性及び接続損失の良好な光ファイバコネク
タ部品に用いる正方晶ジルコニアセラミックス焼結体を
提供することにある。
めに、本発明者らは鋭意検討した結果、本発明に到達し
た。
して酸化ジルコニウムと酸化イットリウムよりなり、酸
化イットリウム/酸化ジルコニウムのモル比ガ2.5/
97.5〜3.5/96.5の範囲であって、結晶粒子
が正方晶だけか又は正方晶と立方晶からなり、該正方晶
の含有率が60体積%以上であり、かつ平均粒子径が
0.4〜0.6μmであり、酸化イットリウム及び酸化
イットリウム以外の成分として、酸化アルミニウム及び
/又はシリカを0.1〜0.3重量%含有し、その他の
不純物を0.1重量%以下しか含有しない。
避的不純物として1〜2重量%の酸化ハフニウムが混入
している。
雰囲気下で1500時間保持した後の強度の低下がほと
んどなく、また、120℃、相対湿度85〜95%の雰
囲気下で60時間保持した後においても焼結体表面の単
斜晶率が体積分率で25%以下である。
は、酸化イットリウム/酸化ジルコニウムのモル比で
2.5/97.5〜3.5/96.5の範囲にある。酸
化イットリウムの含有量が2.5モル%以下になると正
方晶ジルコニア粒子の安定性が低下し、100℃におけ
る長期間の耐久性が低下する。また、3.5モル%以上
になると正方晶ジルコニア粒子の安定性が増すとともに
立方晶の割合が増すため強度、靭性等の機械的特性が低
下し、加工時にカケやクラック等が生じ易くなる。ま
た、正方晶の含有量は、酸化イットリウムの含有量が前
記の範囲にあり、かつ均一に固溶していれば通常体積分
率で60%以上となる。
の範囲にありながら、正方晶含有量が前記の範囲を下回
る場合は、酸化イットリウムの均一性が悪く、単斜晶を
含むことがあり、この場合は耐久性が低下する。
酸化イットリウム以外の成分としてアルミナ及びシリカ
の少なくともいずれか一方を重量分率で0.1〜3.0
%含有することを必須とする。
を大気中200℃〜300℃及び100℃の雰囲気下で
1500時間保持した後における強度の低下を生じやす
くなる。更に、120℃、相対湿度85〜95%の雰囲
気下で60時間保持した後においても焼結体表面の単斜
晶率が体積分率で25%以上となる。
は、焼結体を大気中200℃〜300℃及び100℃の
雰囲気下で1500時間保持した後においても強度の低
下が生じにくく、120℃、相対湿度85〜95%の雰
囲気下で60時間保持した後においても焼結体表面の単
斜晶率が体積分率で25%以下を保つ。しかし、この様
な焼結体では理由は明確でないが、靭性の低下による加
工時にカケやクラックの生じる可能性の増加やアルミナ
粒子の脱落などによる接続損失の増加が生じる。酸化ジ
ルコニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、シ
リカ以外の鉄やチタン等の不純物は0.1wt%以下に
抑える必要がある。その理由は、これらの成分が0.1
wt%以上含まれると熱安定性が悪くなるからである。
特にチタン混入量が多くなると焼結体の粒径が大きくな
り強度が低下し、鉄等の有色成分の混入量が多くなると
焼結体の着色原因となり好ましくない。
μm〜0.60μmであることが必須である。
焼結体は、大気中200〜300℃の範囲での1500
時間に及ぶサイクル試験や大気中100℃の雰囲気下で
の1500時間に及ぶ耐久性試験において、強度低下が
起こる。また、このような焼結体を120℃、相対湿度
85〜95%の雰囲気下で60時間保持した場合、焼結
体表面の単斜晶率が体積分率で25%以上となる。
ニア焼結体は、大気中200〜300℃の範囲での15
00時間に及ぶサイクル試験や大気中100℃の雰囲気
下での1500時間に及ぶ耐久性試験において、強度低
下が起こりにくく、120℃、相対湿度85〜95%の
雰囲気下で60時間保持した後の焼結体表面の単斜晶率
が体積分率で25%以下を保つが、しかし、この様な焼
結体では、靭性の低下による加工時や接続時にカケやク
ラックの生じる可能性が増加するため好ましくない。
る本焼結体の信頼性を確認するためには、大気中、10
0℃の雰囲気下で1500時間保持した後に強度の低下
を生じないと同時に、120℃、相対湿度85〜95%
の雰囲気下で60時間保持した後においても焼結体表面
の単斜晶率が体積分率で25%以下であることが必要で
ある。この値が25%以上になるような焼結体では、大
気中、100℃以上の雰囲気下で1500時間保持した
後の強度の低下を生じるためである。
は、成形体にする時点では、酸化イットリウムを均一に
固溶した酸化ジルコニウム粉末の状態で用いることが一
般的である。この酸化ジルコニウム粉末は、通常、各々
の平均粒径が好ましくは1μm以下の酸化ジルコニウム
粉末と酸化イットリウム粉末を混合した後、仮焼する方
法、酸化イットリウムをイットリウム塩の溶液の状態で
混合し乾燥した後、仮焼する方法、又は、ジルコニウム
塩とイットリウム塩の混合溶液から共沈、加水分解さら
には濃縮・脱水などの方法で得られるジルコニウムとイ
ットリウムが均一に混合した前駆体を仮焼する方法等に
より得られる。必要があれば、成形前に粉砕等の処理を
行う。
外の成分として添加されるアルミナ及びシリカなどは、
アルミニウム及びシリコンの化合物若しくはアルミナ、
シリカ、粘土等の形で重量分率が0.1〜3.0%にな
るように添加される。添加の方法は、仮焼前の混合物や
前駆体の状態、又は、仮焼粉末の粉砕の時点のいずれの
時点で添加してもかまわない。
用される成形方法によって成形した後、通常は大気中で
1500℃〜1550℃の範囲で焼結することにより、
本願発明の焼結体を容易に得ることが出来る。しかし、
この温度範囲は特に限定されるものでなく、焼結体の結
晶粒子径の大きさに因って決まる。
説明するが、本発明はこれにより制限を受けるものでは
ない。
(東ソー株式会社製、TZ−3Y)に平均粒子径0.3
μmのアルミナ粉末を重量分率で0.27%添加し、エ
タノールを用いて、ボールミルで3O時間粉砕混合し
た。粉末を乾燥の後、1510℃及び1550℃の温度
で大気中2時間焼結した。
粒子径及び、大気中に200〜300℃の範囲で100
℃/時間の速度で加熱及び冷却を繰返しながら1500
時間保持した場合の強度の経時変化及び100℃に15
00時間大気中に保持した場合の強度の経時変化と、更
に120℃、相対湿度85〜95%の雰囲気に60時間
保持した場合の表面の結晶相の経時変化を表1に示し
た。
ニウム、シルカの添加量、焼結体の粒子径を変化させ
た。これらの焼結体は、実施例1、2と同じ方法で耐久
試験を行った。
同じ耐久試験を行った。その結果も表1に示した。
形法によりフェルール素材を製作し、さらにこれを加工
した。内芯加工、外周加工、ラップ加工について、従来
のジルコニア素材によるもの(比較例2)と加工時間の
比較を行った。この結果を表2に示す。
加工時間が短縮出来ることがわかった。また加工製品の
歩留りは95%以上と、比較例の90%に比べて大幅に
向上することがわかった。
によりフェルール素材を製作し、さらにこれを加工し、
フランジ等を付け、光ファイバコネクタとして組立て
て、PC研磨をおこなったところ、研磨によって石英フ
ァイバがコネクタからへこむ、“ファイバ引っ込み量”
が0.07μm以下と、比較例2のジルコニアの場合の
0.10μm以下と比べても非常に少なくなった。
て、押出し成形法によりフェルール素材を製作し、さら
にこれを加工しフランジ等を付け、光ファイバコネクタ
として組立てて、光コードの挿入損失および反射減衰量
を測定した。また比較例2、4についても同様に評価を
行った。
満たしており、実際の使用上において、ほとんど問題が
ないことがわかった。
の方法による。
研削して3mm×4mm×40mmの角棒状試験片と
し、JIS R l601に定められたスパン長さ30
mm、荷重印加速度0.5mm/分の条件によって行っ
た。
0℃での強度の経時変化は、上記の試験片を用いて行
い、試験中に逐次試験片を取り出し、強度を測定した。
また120℃、相対湿度85〜95%での試験は、オー
トクレーブを使用した。
た。試料の表面を3μmのダイアモンドペーストを用い
て鏡面研磨した後、表面をX線回折法により回折強度を
測定し、次式により計算した値を結晶相の含有率とし
た。
{M(111)+M(11-1)+ T(111)+C(111)} 正方晶(%)=T(111) / {M(111)+M(11-1)+ T(11
1)+C(111)} 立方晶(%)=C(111) / {M(111)+M(11-1)+ T(11
1)+C(111)} M(111) 、M(11-1):単斜晶M(111) 面とM(11-1)の回
折強度 T(111) :正方晶T(111) 面の回折強度 C(111) :立方晶C(111) 面の回折強度 また、次式中の各々の回折ピークの強度は、回折角(2
θ)が25〜80゜の範囲の回折パターンをもとにコン
ピューターを用いたホールパターンフィッティング法に
より求めた。
により求めた写真をもとに、一定面積内に含まれる粒子
数を計数し、円に近似した粒子1個の平均面積から算出
した。
0℃に1500時間大気中に保持した後の強度の経時変
化はほとんどなく、常温での使用環境に於いて何等問題
のないものであった。
ネクタ部品としての性能にも何等問題はなかった。
工品素材の簡単な横断面図である。
加工品素材の概略図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 主として酸化ジルコニウムと酸化イット
リウムよりなり、酸化イットリウム/酸化ジルコニウム
のモル比が2.5/97.5〜3.5/96.5の範囲
であって、結晶粒子が正方晶のみであるか又は正方晶と
立方晶よりなり、該正方晶粒子の含有量が体積分率で6
0%以上であり、かつ平均粒子径が0.4〜0.6μm
であり、酸化ジルコニウム及び酸化イットリウム以外の
成分として酸化アルミニウム及び/又はシリカを0.1
〜3.0重量%含有し、その他の不純物が0.1重量%
以下であるジルコニア焼結体で形成されていることを特
徴とする光ファイバコネクタ部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12710393A JP3195858B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | ジルコニア製光ファイバコネクタ部品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12710393A JP3195858B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | ジルコニア製光ファイバコネクタ部品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06337327A JPH06337327A (ja) | 1994-12-06 |
JP3195858B2 true JP3195858B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=14951676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12710393A Expired - Fee Related JP3195858B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | ジルコニア製光ファイバコネクタ部品 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3195858B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001139371A (ja) * | 1999-11-05 | 2001-05-22 | Kyocera Corp | 光コネクタ用ジルコニア焼結体 |
JP4535539B2 (ja) * | 1999-12-20 | 2010-09-01 | 京セラ株式会社 | 光コネクタ用ジルコニア焼結体およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP12710393A patent/JP3195858B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06337327A (ja) | 1994-12-06 |
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