JP3356724B2 - 光ファイバのためのフェルール・コネクタを製作する方法 - Google Patents
光ファイバのためのフェルール・コネクタを製作する方法Info
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
- G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
- G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
- G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
-
- G—PHYSICS
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/04—Re-forming tubes or rods
-
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバのフェ
ルール・アセンブリに関し、特に光ファイバを光デバイ
スと整列させるのに適しているフェルール・アセンブリ
に関する。
ルール・アセンブリに関し、特に光ファイバを光デバイ
スと整列させるのに適しているフェルール・アセンブリ
に関する。
【0002】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】ほ
とんどの光通信装置はいくつかの点において、レーザ、
発光ダイオード(LED)、ホトダイオード、または他
の光ファイバなどの光デバイスに対する光ファイバのカ
ップリングを必要とする。多くの光通信装置において、
光ファイバの端の部分はフェルールと呼ばれているハウ
ジングの内部に囲まれている。そのフェルールは光ファ
イバの端の部分に対する支持を提供し、一般的に光ファ
イバ・コネクタの一部分を形成する以外に、そのような
取り囲まれた光ファイバを容易にピックアップおよび/
または取り扱えるようにしている。
とんどの光通信装置はいくつかの点において、レーザ、
発光ダイオード(LED)、ホトダイオード、または他
の光ファイバなどの光デバイスに対する光ファイバのカ
ップリングを必要とする。多くの光通信装置において、
光ファイバの端の部分はフェルールと呼ばれているハウ
ジングの内部に囲まれている。そのフェルールは光ファ
イバの端の部分に対する支持を提供し、一般的に光ファ
イバ・コネクタの一部分を形成する以外に、そのような
取り囲まれた光ファイバを容易にピックアップおよび/
または取り扱えるようにしている。
【0003】光ファイバの端の部分を支持するのに便利
なフェルール10の断面図が図1Aに示されている。フ
ェルール10は軸方向に延びている内腔20を有する細
長いボディ15を備えている。フェルール10の一端の
部分17は傾斜が付けられている。その傾斜面の端はそ
のフェルールを別の光デバイスのためのコネクタと整列
し易くしている。通常、フェルールの傾斜面の長さはそ
のフェルールの長さの約10分の1より小さい。
なフェルール10の断面図が図1Aに示されている。フ
ェルール10は軸方向に延びている内腔20を有する細
長いボディ15を備えている。フェルール10の一端の
部分17は傾斜が付けられている。その傾斜面の端はそ
のフェルールを別の光デバイスのためのコネクタと整列
し易くしている。通常、フェルールの傾斜面の長さはそ
のフェルールの長さの約10分の1より小さい。
【0004】光ファイバ23が、図1Bの断面図に示さ
れているように、フェルール10の傾斜面の端17から
突き出るようにその内腔20の中に挿入される。次に、
光ファイバ23の突き出ている端が切断され、そしてフ
ェルール10の傾斜面の端17が光デバイスまたは他の
コネクタ(図示せず)とのカップリングのために用意さ
れている。フェルール10の傾斜面の端17は、図1C
の断面図に示されているように、フェルール10の傾斜
面の端17と面一になる平坦な断面25を提供するため
に光ファイバ23をグラインドおよび研磨することによ
って、光デバイスとのカップリングのために調製され
る。
れているように、フェルール10の傾斜面の端17から
突き出るようにその内腔20の中に挿入される。次に、
光ファイバ23の突き出ている端が切断され、そしてフ
ェルール10の傾斜面の端17が光デバイスまたは他の
コネクタ(図示せず)とのカップリングのために用意さ
れている。フェルール10の傾斜面の端17は、図1C
の断面図に示されているように、フェルール10の傾斜
面の端17と面一になる平坦な断面25を提供するため
に光ファイバ23をグラインドおよび研磨することによ
って、光デバイスとのカップリングのために調製され
る。
【0005】フェルール10を通って軸方向に延びてい
る内腔22には、図1Cに30として示されている軸が
ある。軸30は内腔20の直径および光ファイバのフェ
ルール10の直径の両方に対する中央点を示している。
さらに、内腔20は直径がその中に挿入される特定の光
ファイバの直径とマッチするように製造されている。内
腔17は、光ファイバが内腔の軸と整列し、そして光フ
ァイバのフェルールの軸と整列するように、直径が光フ
ァイバの直径とマッチすること以外に、光ファイバのフ
ェルールの直径の中央点にその軸があることが重要であ
る。光ファイバの軸は図1Cの中の30としても示され
ている、そのような光ファイバのための直径の中央点を
識別する。
る内腔22には、図1Cに30として示されている軸が
ある。軸30は内腔20の直径および光ファイバのフェ
ルール10の直径の両方に対する中央点を示している。
さらに、内腔20は直径がその中に挿入される特定の光
ファイバの直径とマッチするように製造されている。内
腔17は、光ファイバが内腔の軸と整列し、そして光フ
ァイバのフェルールの軸と整列するように、直径が光フ
ァイバの直径とマッチすること以外に、光ファイバのフ
ェルールの直径の中央点にその軸があることが重要であ
る。光ファイバの軸は図1Cの中の30としても示され
ている、そのような光ファイバのための直径の中央点を
識別する。
【0006】フェルールの軸とその中に挿入される光フ
ァイバの軸との間のミスアラインメントによって、その
光ファイバが他の光デバイスとカップルされる時にカッ
プリング損失が生じる可能性がある。たとえば約1μm
(ミクロン)より大きい光ファイバとフェルールの軸の
間のミスアラインメントによって、互いにカップルされ
ている2つの単独モード光ファイバに対して約0.1d
B以上のカップリング損失が発生する可能性がある(第
2の光ファイバおよびフェルールが共通の軸を有すると
仮定して)。カップリング損失が約0.1dBより大き
くなることは望ましくない。というのは、そのような損
失は光ファイバ間で伝送される光信号の伝送能力を下げ
るからである。
ァイバの軸との間のミスアラインメントによって、その
光ファイバが他の光デバイスとカップルされる時にカッ
プリング損失が生じる可能性がある。たとえば約1μm
(ミクロン)より大きい光ファイバとフェルールの軸の
間のミスアラインメントによって、互いにカップルされ
ている2つの単独モード光ファイバに対して約0.1d
B以上のカップリング損失が発生する可能性がある(第
2の光ファイバおよびフェルールが共通の軸を有すると
仮定して)。カップリング損失が約0.1dBより大き
くなることは望ましくない。というのは、そのような損
失は光ファイバ間で伝送される光信号の伝送能力を下げ
るからである。
【0007】光ファイバの端の部分を支持するために使
える多くのフェルールはセラミック材料から作られてい
る。セラミックのフェルールは、通常は、モールド・プ
ロセスで作られる。そのモールド・プロセスにおいて、
そのフェルールの寸法(外径および内腔の直径)と正確
に同じ寸法のモールドがセラミック材料で満たされ、次
にそのセラミック材料が硬化される。モールドのプロセ
スによって直径がその中に挿入される光ファイバの直径
と正確にマッチしていること以外に、そのフェルールに
関して軸が共通であるセラミック・フェルールの中の内
腔が作られるが、そのフェルールを形成するために使わ
れるセラミック材料およびモールドは費用が掛かる。
える多くのフェルールはセラミック材料から作られてい
る。セラミックのフェルールは、通常は、モールド・プ
ロセスで作られる。そのモールド・プロセスにおいて、
そのフェルールの寸法(外径および内腔の直径)と正確
に同じ寸法のモールドがセラミック材料で満たされ、次
にそのセラミック材料が硬化される。モールドのプロセ
スによって直径がその中に挿入される光ファイバの直径
と正確にマッチしていること以外に、そのフェルールに
関して軸が共通であるセラミック・フェルールの中の内
腔が作られるが、そのフェルールを形成するために使わ
れるセラミック材料およびモールドは費用が掛かる。
【0008】製造に関連するコストを減らすための試み
として、ガラス製のフェルールがいくつか作られてい
る。ガラスのフェルールは内部に内腔が形成されるガラ
スのロッドから作られる。その内腔は、通常は、そのガ
ラス・ロッドの一端に孔をドリルで開けることによって
形成される。しかし、ほとんどのドリリング・プロセス
は研磨のプロセスであり、その内腔の長さ方向に沿って
クラックおよびチップを形成する。さらに、ドリリング
のプロセスは内腔形成時のドリリングの速度における変
動および/またはドリルのビットの動揺のために、フェ
ルールの内腔が大きくなりすぎ、そして内腔の軸がフェ
ルールの軸と整列しない傾向がある。したがって、光フ
ァイバで使うためのフェルールを作る方法の探索を続け
る必要がある。
として、ガラス製のフェルールがいくつか作られてい
る。ガラスのフェルールは内部に内腔が形成されるガラ
スのロッドから作られる。その内腔は、通常は、そのガ
ラス・ロッドの一端に孔をドリルで開けることによって
形成される。しかし、ほとんどのドリリング・プロセス
は研磨のプロセスであり、その内腔の長さ方向に沿って
クラックおよびチップを形成する。さらに、ドリリング
のプロセスは内腔形成時のドリリングの速度における変
動および/またはドリルのビットの動揺のために、フェ
ルールの内腔が大きくなりすぎ、そして内腔の軸がフェ
ルールの軸と整列しない傾向がある。したがって、光フ
ァイバで使うためのフェルールを作る方法の探索を続け
る必要がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバの
フェルールの内腔の直径を制御するための方法に向けら
れている。内腔の直径は、フェルールをその中に形成さ
れるオーバーサイズの内腔の中に挿入されたロッドの回
りに崩すことによって制御される。この開示において使
われる「オーバーサイズの内腔」という用語は、その内
腔の直径がそのフェルールによって支持される光ファイ
バの直径より大きいことを意味する。ロッドの直径はそ
のフェルールによって支持される光ファイバの直径とマ
ッチするように選択される。したがって、そのロッドが
フェルールから後で取り除かれた後、そのフェルールの
内腔の直径はそのロッドの直径によって形成されたもの
となる。
フェルールの内腔の直径を制御するための方法に向けら
れている。内腔の直径は、フェルールをその中に形成さ
れるオーバーサイズの内腔の中に挿入されたロッドの回
りに崩すことによって制御される。この開示において使
われる「オーバーサイズの内腔」という用語は、その内
腔の直径がそのフェルールによって支持される光ファイ
バの直径より大きいことを意味する。ロッドの直径はそ
のフェルールによって支持される光ファイバの直径とマ
ッチするように選択される。したがって、そのロッドが
フェルールから後で取り除かれた後、そのフェルールの
内腔の直径はそのロッドの直径によって形成されたもの
となる。
【0010】本発明においては、内腔が軸方向に延びて
いるフェルールが提供される。その内腔はオーバーサイ
ズの直径を有している。そのオーバーサイズの内腔の直
径はその中に挿入されるロッドの直径より約25%以上
は大きくないことが望ましい。中に挿入されるロッドの
直径より約25%以上内腔の直径が大きい場合、フェル
ールがロッドの回りで崩される時にフェルールの外径が
減少する可能性があるので望ましくない。さらに、オー
バーサイズの内腔の直径は、中に挿入されるロッドの軸
をフェルールの軸と整列させることができるように十分
に大きくなければならない。
いるフェルールが提供される。その内腔はオーバーサイ
ズの直径を有している。そのオーバーサイズの内腔の直
径はその中に挿入されるロッドの直径より約25%以上
は大きくないことが望ましい。中に挿入されるロッドの
直径より約25%以上内腔の直径が大きい場合、フェル
ールがロッドの回りで崩される時にフェルールの外径が
減少する可能性があるので望ましくない。さらに、オー
バーサイズの内腔の直径は、中に挿入されるロッドの軸
をフェルールの軸と整列させることができるように十分
に大きくなければならない。
【0011】ロッドは少なくとも部分的にオーバーサイ
ズの内腔の中に挿入される。そのロッドの直径はそのフ
ェルールによって支持される光ファイバの直径とマッチ
するように選択される。ロッドの軸はフェルールの軸と
整列される。このアラインメントのために、フェルール
がそのロッドの回りで崩れる時にそのフェルールの軸と
縮小された直径の内腔の軸とが整列される。フェルール
の軸と縮小された直径の内腔の軸とが整列していること
が望ましい。というのは、そのようなアラインメントに
よってその中に支持される光ファイバと他の光デバイス
との間のカップリング損失が制限されるからである。
ズの内腔の中に挿入される。そのロッドの直径はそのフ
ェルールによって支持される光ファイバの直径とマッチ
するように選択される。ロッドの軸はフェルールの軸と
整列される。このアラインメントのために、フェルール
がそのロッドの回りで崩れる時にそのフェルールの軸と
縮小された直径の内腔の軸とが整列される。フェルール
の軸と縮小された直径の内腔の軸とが整列していること
が望ましい。というのは、そのようなアラインメントに
よってその中に支持される光ファイバと他の光デバイス
との間のカップリング損失が制限されるからである。
【0012】ロッドは温度膨張係数がフェルールに対す
る温度膨張係数より大きい材料から作られる。ロッドの
熱膨張係数がフェルールに対する熱膨張係数より大きい
ことは、それによってフェルールが崩された後の内腔の
直径が減少した状態からロッドを取り除くことができる
ので重要である。ガラスは適切なフェルール材料の一例
である。熱膨張係数が多くのガラス・フェルールに対す
る熱膨張係数より大きい材料は金属を含む。適切な金属
の一例はステンレス鋼を含む。
る温度膨張係数より大きい材料から作られる。ロッドの
熱膨張係数がフェルールに対する熱膨張係数より大きい
ことは、それによってフェルールが崩された後の内腔の
直径が減少した状態からロッドを取り除くことができる
ので重要である。ガラスは適切なフェルール材料の一例
である。熱膨張係数が多くのガラス・フェルールに対す
る熱膨張係数より大きい材料は金属を含む。適切な金属
の一例はステンレス鋼を含む。
【0013】ロッドが少なくとも部分的に、オーバーサ
イズの内腔に挿入された後、そのフェルールがその軸の
回りに回転する。フェルールは約100回転/分以下の
速度で回転する。100回転/分より大きい速度は望ま
しくない。というのは、フェルールが動揺する可能性が
あるからである。フェルールの動揺によって、ロッド、
オーバーサイズの内腔、およびフェルールがそれぞれの
軸方向のアラインメントを失い、そしてその結果とし
て、直径が減少した内腔の軸はフェルールの軸と同じで
はなくなる。ロッドはフェルールと同じ方向において、
そして同じ速度で回転する。
イズの内腔に挿入された後、そのフェルールがその軸の
回りに回転する。フェルールは約100回転/分以下の
速度で回転する。100回転/分より大きい速度は望ま
しくない。というのは、フェルールが動揺する可能性が
あるからである。フェルールの動揺によって、ロッド、
オーバーサイズの内腔、およびフェルールがそれぞれの
軸方向のアラインメントを失い、そしてその結果とし
て、直径が減少した内腔の軸はフェルールの軸と同じで
はなくなる。ロッドはフェルールと同じ方向において、
そして同じ速度で回転する。
【0014】フェルールおよびロッドが回転する際、ロ
ッドが挿入されているフェルールの端が加熱される。ロ
ッドが挿入されているフェルールの端の加熱によって、
フェルールがそのロッドの回りに崩れる。フェルールが
ロッドの回りに崩れると、そのフェルールの内腔の直径
がロッドの直径によって形成される。
ッドが挿入されているフェルールの端が加熱される。ロ
ッドが挿入されているフェルールの端の加熱によって、
フェルールがそのロッドの回りに崩れる。フェルールが
ロッドの回りに崩れると、そのフェルールの内腔の直径
がロッドの直径によって形成される。
【0015】フェルールは、レーザ(たとえば、CO2
レーザ)などの従来の方法を使って加熱される。レーザ
はフェルールを加熱し、フェルールの他の寸法(たとえ
ば、外径)に影響することなしにそれをロッドの回りに
崩す。レーザは約25W以下の出力パワーで動作するこ
とが望ましい。さらに、レーザはビーム幅が約250μ
m以下のレーザ・ビームを放射することが好ましい。オ
ーバーサイズの内腔から約200μm小さいフェルール
の表面上の点においてレーザ・ビームがフォーカスする
ことが望ましい。フェルールの中のオーバーサイズの内
腔から約200μm以下の点においてレーザ・ビームを
フォーカスすることによって、フェルールを加熱し、フ
ェルールの外径に影響することなしにロッドの回りにフ
ェルールを崩すようにする。フェルールを加熱するのに
適しているレーザの一例は二酸化炭素(CO2)レーザ
である。
レーザ)などの従来の方法を使って加熱される。レーザ
はフェルールを加熱し、フェルールの他の寸法(たとえ
ば、外径)に影響することなしにそれをロッドの回りに
崩す。レーザは約25W以下の出力パワーで動作するこ
とが望ましい。さらに、レーザはビーム幅が約250μ
m以下のレーザ・ビームを放射することが好ましい。オ
ーバーサイズの内腔から約200μm小さいフェルール
の表面上の点においてレーザ・ビームがフォーカスする
ことが望ましい。フェルールの中のオーバーサイズの内
腔から約200μm以下の点においてレーザ・ビームを
フォーカスすることによって、フェルールを加熱し、フ
ェルールの外径に影響することなしにロッドの回りにフ
ェルールを崩すようにする。フェルールを加熱するのに
適しているレーザの一例は二酸化炭素(CO2)レーザ
である。
【0016】レーザはオプションとしてパルス・モード
で機能する。パルス・モードにおいては、レーザは周期
的に光のパルスを放射する。その光のパルスがフェルー
ルを加熱し、それをロッドの回りに崩す。パルス・モー
ドのレーザは同じ出力パワー、ビーム幅、および非パル
ス・モードのレーザに対して上で説明された深さのフォ
ーカシングを使って動作されることが好ましい。
で機能する。パルス・モードにおいては、レーザは周期
的に光のパルスを放射する。その光のパルスがフェルー
ルを加熱し、それをロッドの回りに崩す。パルス・モー
ドのレーザは同じ出力パワー、ビーム幅、および非パル
ス・モードのレーザに対して上で説明された深さのフォ
ーカシングを使って動作されることが好ましい。
【0017】本発明の一つの実施形態においては、フェ
ルールの軸に沿ってのレーザ・ビームの位置が加熱のス
テップの間に変化する。レーザ・ビームおよび/または
フェルールは約10mm/s(ミリメートル/秒)以下
の速度で互いに相対的に位置を変化させる。10mm/
sより大きい速度でフェルールの軸に沿ってレーザ・ビ
ームの位置を変化させると、フェルールが不均一に加熱
され、ロッドの回りに部分的にだけ崩される。
ルールの軸に沿ってのレーザ・ビームの位置が加熱のス
テップの間に変化する。レーザ・ビームおよび/または
フェルールは約10mm/s(ミリメートル/秒)以下
の速度で互いに相対的に位置を変化させる。10mm/
sより大きい速度でフェルールの軸に沿ってレーザ・ビ
ームの位置を変化させると、フェルールが不均一に加熱
され、ロッドの回りに部分的にだけ崩される。
【0018】フェルールがロッドの回りに崩された後、
ロッドがフェルールから取り除かれる。ロッドはそれを
収縮させることによってフェルールから取り除かれる。
ロッドはその除去に先立って収縮される。ロッドを収縮
させるための適切な手段の一例は冷却である。ロッドの
熱膨張係数がフェルールに対する熱膨張係数より大きい
ので、ロッドは冷却される時にフェルールに対して相対
的に収縮する。
ロッドがフェルールから取り除かれる。ロッドはそれを
収縮させることによってフェルールから取り除かれる。
ロッドはその除去に先立って収縮される。ロッドを収縮
させるための適切な手段の一例は冷却である。ロッドの
熱膨張係数がフェルールに対する熱膨張係数より大きい
ので、ロッドは冷却される時にフェルールに対して相対
的に収縮する。
【0019】ロッドはそれを液体窒素の中に浸すなどの
急速冷却の方法を使って冷却される。この実施形態にお
いては、フェルールの内腔の中にないロッドの部分だけ
が液体窒素の中に浸される。したがって、フェルールは
実質的には収縮しない。
急速冷却の方法を使って冷却される。この実施形態にお
いては、フェルールの内腔の中にないロッドの部分だけ
が液体窒素の中に浸される。したがって、フェルールは
実質的には収縮しない。
【0020】本発明の他の目的または特徴は、添付の図
面と組み合わせて以下の詳細説明を考慮することから明
らかになるだろう。しかし、図面は例示としての目的だ
けのために設計されており、また、本発明を制限するよ
うに働くものではなく、本発明は添付されている特許請
求の範囲を参照すべきであることを理解されたい。
面と組み合わせて以下の詳細説明を考慮することから明
らかになるだろう。しかし、図面は例示としての目的だ
けのために設計されており、また、本発明を制限するよ
うに働くものではなく、本発明は添付されている特許請
求の範囲を参照すべきであることを理解されたい。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明は、光ファイバのフェルー
ルの内腔の直径を制御するための方法に向けられてい
る。内腔の直径はその中に形成されるオーバーサイズの
内腔の中に挿入されたロッドの回りにフェルールを崩す
ことによって制御される。したがって、ロッドがフェル
ールから実質的に取り除かれた後、そのフェルールの内
腔の直径はそのロッドの直径によって形成される。
ルの内腔の直径を制御するための方法に向けられてい
る。内腔の直径はその中に形成されるオーバーサイズの
内腔の中に挿入されたロッドの回りにフェルールを崩す
ことによって制御される。したがって、ロッドがフェル
ールから実質的に取り除かれた後、そのフェルールの内
腔の直径はそのロッドの直径によって形成される。
【0022】本発明においては、軸方向に延びている内
腔120を有する光ファイバ・フェルール110が、図
2の断面図に示されているように提供される。内腔12
0の直径はオーバーサイズになっており、そのことはそ
の直径がフェルール110の中で支持されるべき光ファ
イバの直径より大きいことを意味する。
腔120を有する光ファイバ・フェルール110が、図
2の断面図に示されているように提供される。内腔12
0の直径はオーバーサイズになっており、そのことはそ
の直径がフェルール110の中で支持されるべき光ファ
イバの直径より大きいことを意味する。
【0023】オーバーサイズの内腔120の直径はその
中に挿入されるロッドの直径より約25%以上は大きく
ないことが好ましい。内腔の直径がその中に挿入される
ロッドの直径より約25%以上大きいことは望ましくな
い。というのは、そのフェルールがロッドの回りに崩れ
る時にフェルール110の外径が減少する可能性がある
からである。さらに、オーバーサイズの内腔120の直
径はその中に挿入されるロッドの軸がそのフェルールの
軸と整列されるようにすることができるのに十分な程度
に大きくなければならない。
中に挿入されるロッドの直径より約25%以上は大きく
ないことが好ましい。内腔の直径がその中に挿入される
ロッドの直径より約25%以上大きいことは望ましくな
い。というのは、そのフェルールがロッドの回りに崩れ
る時にフェルール110の外径が減少する可能性がある
からである。さらに、オーバーサイズの内腔120の直
径はその中に挿入されるロッドの軸がそのフェルールの
軸と整列されるようにすることができるのに十分な程度
に大きくなければならない。
【0024】ロッド100は図2に示されているよう
に、フェルール110のオーバーサイズの内腔120の
中に少なくとも部分的に挿入される。ロッド100の直
径は、フェルール110によって支持されるべき光ファ
イバ(図示せず)の直径にマッチするように選択され
る。
に、フェルール110のオーバーサイズの内腔120の
中に少なくとも部分的に挿入される。ロッド100の直
径は、フェルール110によって支持されるべき光ファ
イバ(図示せず)の直径にマッチするように選択され
る。
【0025】ロッド100の軸130はフェルール11
0の軸(これも130として示されている)と整列され
ている。このアラインメントのために、フェルール13
0の軸と縮小された直径の内腔の軸とが、フェルール1
10がロッド100の回りに崩れる時に整列される。フ
ェルールと縮小された直径の内腔に対する軸のアライン
メントは望ましい。というのは、そのようなアラインメ
ントによって、中で支持される光ファイバと他の光デバ
イスとの間のカップリング損失が制限されるからであ
る。
0の軸(これも130として示されている)と整列され
ている。このアラインメントのために、フェルール13
0の軸と縮小された直径の内腔の軸とが、フェルール1
10がロッド100の回りに崩れる時に整列される。フ
ェルールと縮小された直径の内腔に対する軸のアライン
メントは望ましい。というのは、そのようなアラインメ
ントによって、中で支持される光ファイバと他の光デバ
イスとの間のカップリング損失が制限されるからであ
る。
【0026】ロッド100は、熱膨張係数がフェルール
110に対する熱膨張係数より大きい材料から作られて
いる。フェルール110の材料とロッド100の材料に
対する熱膨張係数のこの違いによって、フェルール11
0がロッドの回りに崩れた後、フェルール110からロ
ッド100を取り除くことが容易になる。
110に対する熱膨張係数より大きい材料から作られて
いる。フェルール110の材料とロッド100の材料に
対する熱膨張係数のこの違いによって、フェルール11
0がロッドの回りに崩れた後、フェルール110からロ
ッド100を取り除くことが容易になる。
【0027】ガラスは適切なフェルール材料の一例であ
る。適切なガラスとしてはCorning社から入手で
きるパイレックス・ガラスなどがある。熱膨張係数が多
くのガラス・フェルールに対する熱膨張係数より大きい
材料は金属を含む。適切な金属の一例はステンレス鋼を
含む。たとえば、フェルールが約7.0×10-6(℃)
-1の熱膨張係数のガラスから作られている時、適切なロ
ッドの材料は約16×10-6(℃)-1の熱膨張係数のス
テンレス鋼である。
る。適切なガラスとしてはCorning社から入手で
きるパイレックス・ガラスなどがある。熱膨張係数が多
くのガラス・フェルールに対する熱膨張係数より大きい
材料は金属を含む。適切な金属の一例はステンレス鋼を
含む。たとえば、フェルールが約7.0×10-6(℃)
-1の熱膨張係数のガラスから作られている時、適切なロ
ッドの材料は約16×10-6(℃)-1の熱膨張係数のス
テンレス鋼である。
【0028】ロッド100は、フェルール110のオー
バーサイズの内腔(図示せず)の中に少なくとも部分的
に挿入され、それぞれの軸は図3に示されているような
装置を使って整列される。図3は、モータ駆動のチャッ
ク150の中に取り付けられているフェルール110を
示している。ロッド100は固定側のチャック155の
中に取り付けられている。
バーサイズの内腔(図示せず)の中に少なくとも部分的
に挿入され、それぞれの軸は図3に示されているような
装置を使って整列される。図3は、モータ駆動のチャッ
ク150の中に取り付けられているフェルール110を
示している。ロッド100は固定側のチャック155の
中に取り付けられている。
【0029】モータ駆動のチャック150および固定側
のチャック155はX−Y−Z変換ステージ160に取
り付けられている。コンピュータ170がX−Y−Z変
換ステージ160の動きを制御する。コンピュータ17
0の制御下で、X−Y−Z変換ステージ160はロッド
100とフェルール110が互いに相対的に位置決めさ
れ、ロッド100の軸がフェルール110の軸と整列さ
れる。
のチャック155はX−Y−Z変換ステージ160に取
り付けられている。コンピュータ170がX−Y−Z変
換ステージ160の動きを制御する。コンピュータ17
0の制御下で、X−Y−Z変換ステージ160はロッド
100とフェルール110が互いに相対的に位置決めさ
れ、ロッド100の軸がフェルール110の軸と整列さ
れる。
【0030】ロッドがオーバーサイズの内腔(図示せ
ず)の中に少なくとも部分的に挿入された後、そしてそ
のロッドとフェルールの軸が整列された後、フェルール
はその長手方向の軸の回りに回転する。図3に示されて
いるように、フェルール110はロッド100に沿って
回転する。モータ駆動のチャック150は約100回転
/分以下の速度でフェルール110およびロッド100
を回転させることが好ましい。フェルール110を10
0回転/分より大きい速度で回転させるのは、フェルー
ル110が動揺する可能性があるので望ましくない。フ
ェルール110の動揺によってロッド100、オーバー
サイズの内腔130、およびフェルール110がそれぞ
れの軸の整列を失い、結果として、縮小された直径の内
腔の軸がフェルールの軸と同じにはならない。
ず)の中に少なくとも部分的に挿入された後、そしてそ
のロッドとフェルールの軸が整列された後、フェルール
はその長手方向の軸の回りに回転する。図3に示されて
いるように、フェルール110はロッド100に沿って
回転する。モータ駆動のチャック150は約100回転
/分以下の速度でフェルール110およびロッド100
を回転させることが好ましい。フェルール110を10
0回転/分より大きい速度で回転させるのは、フェルー
ル110が動揺する可能性があるので望ましくない。フ
ェルール110の動揺によってロッド100、オーバー
サイズの内腔130、およびフェルール110がそれぞ
れの軸の整列を失い、結果として、縮小された直径の内
腔の軸がフェルールの軸と同じにはならない。
【0031】ロッド100はオプションとしてモータ駆
動のチャック(図示せず)の中に取り付けられる。ロッ
ド100がモータ駆動のチャックの中に取り付けられる
時、ロッドとフェルールとはほぼ同じ速度で同じ方向に
回転する。
動のチャック(図示せず)の中に取り付けられる。ロッ
ド100がモータ駆動のチャックの中に取り付けられる
時、ロッドとフェルールとはほぼ同じ速度で同じ方向に
回転する。
【0032】フェルールとロッドが回転する際、図3に
180として示されている、ロッド100が挿入される
フェルール110の端が加熱される。ロッド100が挿
入されるフェルール110の端180を加熱することに
よって、フェルールがロッドの回りに崩れる。フェルー
ルがロッドの回りに崩れると、その結果の内腔の直径は
ロッドの直径と同じになる。
180として示されている、ロッド100が挿入される
フェルール110の端が加熱される。ロッド100が挿
入されるフェルール110の端180を加熱することに
よって、フェルールがロッドの回りに崩れる。フェルー
ルがロッドの回りに崩れると、その結果の内腔の直径は
ロッドの直径と同じになる。
【0033】フェルール110は、レーザ190などの
従来の方法を使って加熱される。フォーカシングの光学
系195を使って、レーザ190はレーザ・ビーム20
0を、オーバーサイズの内腔130から約200μm以
下のフェルールの中の1点においてフォーカスする。レ
ーザ・ビーム200をオーバーサイズの内腔(図示せ
ず)から約200μm以内だけ離れたフェルール110
内の1点においてフォーカスすることによって、フェル
ール110が加熱され、フェルールの外径に影響せずに
ロッド100の回りにフェルールが崩れる。
従来の方法を使って加熱される。フォーカシングの光学
系195を使って、レーザ190はレーザ・ビーム20
0を、オーバーサイズの内腔130から約200μm以
下のフェルールの中の1点においてフォーカスする。レ
ーザ・ビーム200をオーバーサイズの内腔(図示せ
ず)から約200μm以内だけ離れたフェルール110
内の1点においてフォーカスすることによって、フェル
ール110が加熱され、フェルールの外径に影響せずに
ロッド100の回りにフェルールが崩れる。
【0034】レーザ190は、約25W以下の出力パワ
ーで動作する。さらに、レーザ190は約250μm
(マイクロメートル)以下の幅のレーザ・ビーム200
を有していることが好ましい。そのような出力パワーお
よびビーム幅のレーザによってフェルールが加熱され、
フェルールの他の寸法(たとえば、外径)に影響せず
に、フェルールがそのロッドの回りに崩れるようにす
る。フェルールを加熱するのに適しているレーザの一例
は二酸化炭素(CO2)レーザである。
ーで動作する。さらに、レーザ190は約250μm
(マイクロメートル)以下の幅のレーザ・ビーム200
を有していることが好ましい。そのような出力パワーお
よびビーム幅のレーザによってフェルールが加熱され、
フェルールの他の寸法(たとえば、外径)に影響せず
に、フェルールがそのロッドの回りに崩れるようにす
る。フェルールを加熱するのに適しているレーザの一例
は二酸化炭素(CO2)レーザである。
【0035】レーザは、オプションとしてパルス・モー
ドで動作する。パルス・モードにおいては、レーザ19
0は周期的に光パルスを放射する。その光パルスはフェ
ルールを加熱し、フェルールをロッドの回りに崩す。パ
ルス・モードのレーザは非パルス・モードのレーザに対
する上記と同じ出力パワー、ビーム幅、およびフォーカ
シングの深さを使って動作させることが好ましい。さら
に、パルス・モードの光のパルスは少なくとも90Hz
(ヘルツ)の周波数で放射される。パルス・モードの光
のパルスを約90Hz以下の周波数で放射すると、フェ
ルールが過剰に加熱され、その外径寸法に影響する可能
性がある。たとえば、レーザのパルス・レートが約75
Hz以下の場合、フェルールが加熱されてその温度が約
750℃に達し、それは多くのガラス・フェルールを溶
融させるのに十分であり、それによってそのようなフェ
ルールの外径寸法が変形する。
ドで動作する。パルス・モードにおいては、レーザ19
0は周期的に光パルスを放射する。その光パルスはフェ
ルールを加熱し、フェルールをロッドの回りに崩す。パ
ルス・モードのレーザは非パルス・モードのレーザに対
する上記と同じ出力パワー、ビーム幅、およびフォーカ
シングの深さを使って動作させることが好ましい。さら
に、パルス・モードの光のパルスは少なくとも90Hz
(ヘルツ)の周波数で放射される。パルス・モードの光
のパルスを約90Hz以下の周波数で放射すると、フェ
ルールが過剰に加熱され、その外径寸法に影響する可能
性がある。たとえば、レーザのパルス・レートが約75
Hz以下の場合、フェルールが加熱されてその温度が約
750℃に達し、それは多くのガラス・フェルールを溶
融させるのに十分であり、それによってそのようなフェ
ルールの外径寸法が変形する。
【0036】本発明の1つの実施形態においては、フェ
ルール110の軸に沿ってのレーザ190のビームの位
置が加熱のステップの間に変化する。レーザ190のビ
ームの位置は、フェルール110の軸に沿って約10m
m/s(ミリメートル/秒)以下の速度で変化する。レ
ーザ190のビームをフェルール110の軸に沿って1
0mm/sより大きい速度で位置を変えると、フェルー
ルが不均一に加熱され、フェルールがロッド100の回
りに部分的にしか崩れない。
ルール110の軸に沿ってのレーザ190のビームの位
置が加熱のステップの間に変化する。レーザ190のビ
ームの位置は、フェルール110の軸に沿って約10m
m/s(ミリメートル/秒)以下の速度で変化する。レ
ーザ190のビームをフェルール110の軸に沿って1
0mm/sより大きい速度で位置を変えると、フェルー
ルが不均一に加熱され、フェルールがロッド100の回
りに部分的にしか崩れない。
【0037】フェルールがロッドの回りに崩された後、
ロッドがフェルールから取り除かれる。ロッドはそれを
収縮させることによってフェルールから取り除かれる。
ロッドはその除去に先立って収縮される。ロッドを収縮
させるのに適した手段の一例は冷却である。ロッドの熱
膨張係数はフェルールに対する熱膨張係数より大きいの
で、ロッドは冷却されるとフェルールに相対的に収縮す
る。
ロッドがフェルールから取り除かれる。ロッドはそれを
収縮させることによってフェルールから取り除かれる。
ロッドはその除去に先立って収縮される。ロッドを収縮
させるのに適した手段の一例は冷却である。ロッドの熱
膨張係数はフェルールに対する熱膨張係数より大きいの
で、ロッドは冷却されるとフェルールに相対的に収縮す
る。
【0038】ロッドは、それを液体窒素の中に浸すこと
などの急速冷却の方法を使って冷却される。この実施形
態においては、フェルールの内腔の中にはないロッドの
部分だけが液体窒素の中に浸され、したがって、フェル
ールはロッドが収縮する際に実質的には収縮せず、ロッ
ドがそこから取り除かれるのを防止する。
などの急速冷却の方法を使って冷却される。この実施形
態においては、フェルールの内腔の中にはないロッドの
部分だけが液体窒素の中に浸され、したがって、フェル
ールはロッドが収縮する際に実質的には収縮せず、ロッ
ドがそこから取り除かれるのを防止する。
【0039】以下の例は本発明の特定の実施形態を示す
ために提供される。 <例1>直径1.25mm(ミリメートル)のフェルー
ルがガラス・フェルールのストックから鋸でカットされ
た。そのガラス・フェルールは約6.4mmの長さまで
カットされた。ガラス・フェルールの内腔は約130μ
mの直径でその中を軸方向に延びている。ガラス・フェ
ルールのストックはパイレックス・ガラスから作られ
た。
ために提供される。 <例1>直径1.25mm(ミリメートル)のフェルー
ルがガラス・フェルールのストックから鋸でカットされ
た。そのガラス・フェルールは約6.4mmの長さまで
カットされた。ガラス・フェルールの内腔は約130μ
mの直径でその中を軸方向に延びている。ガラス・フェ
ルールのストックはパイレックス・ガラスから作られ
た。
【0040】カットされたガラス・フェルールの一端が
旋盤のヘッドに装着された。旋盤のヘッドはX−Y−Z
変換ステージ上に取り付けられた。直径125μmの鋼
線がチャックの中に負荷された。チャックはX−Y−Z
変換ステージ上に取り付けられた。直径125μmの鋼
線はカット・ガラスの直径130μmのフェルールの中
に部分的に挿入された。125μmの鋼線の軸がX−Y
−Z変換ステージを使って内腔の直径の軸に沿って位置
決めされた。旋盤のヘッドが約50rpmの速度でフェ
ルールを回転させた。
旋盤のヘッドに装着された。旋盤のヘッドはX−Y−Z
変換ステージ上に取り付けられた。直径125μmの鋼
線がチャックの中に負荷された。チャックはX−Y−Z
変換ステージ上に取り付けられた。直径125μmの鋼
線はカット・ガラスの直径130μmのフェルールの中
に部分的に挿入された。125μmの鋼線の軸がX−Y
−Z変換ステージを使って内腔の直径の軸に沿って位置
決めされた。旋盤のヘッドが約50rpmの速度でフェ
ルールを回転させた。
【0041】パルス・モードのCO2 レーザがカット・
ガラスのフェルールの端を加熱し、それを直径125μ
mの鋼線の回りに崩した。パルス・モードのCO2 レー
ザを約20Wの出力パワーで動作させた。そのパルス・
ビームは直径130μmの内腔の上部の約150μmの
カット・ガラス・フェルール内の1点においてフォーカ
スされた。パルス・モードのCO2 レーザは約200H
zの周波数でパルス駆動され、そしてそのビーム幅は2
00μmであった。
ガラスのフェルールの端を加熱し、それを直径125μ
mの鋼線の回りに崩した。パルス・モードのCO2 レー
ザを約20Wの出力パワーで動作させた。そのパルス・
ビームは直径130μmの内腔の上部の約150μmの
カット・ガラス・フェルール内の1点においてフォーカ
スされた。パルス・モードのCO2 レーザは約200H
zの周波数でパルス駆動され、そしてそのビーム幅は2
00μmであった。
【0042】フェルールが直径125μmの鋼線の回り
に崩された後、フェルールの中にはない鋼線の部分を約
30秒間、液体窒素の中に浸すことによって、鋼線がそ
こから取り除かれた。液体窒素によって鋼線が内腔の直
径125μmに対して相対的に収縮され、鋼線がそこか
ら引き出された。
に崩された後、フェルールの中にはない鋼線の部分を約
30秒間、液体窒素の中に浸すことによって、鋼線がそ
こから取り除かれた。液体窒素によって鋼線が内腔の直
径125μmに対して相対的に収縮され、鋼線がそこか
ら引き出された。
【0043】<例2>直径1.25mmのガラス・フェ
ルールがカットされて図1の条件に従って旋盤のヘッド
に装着された。125μmの鋼線が図1に示されている
ように内腔の中に部分的に挿入され、位置決めされた。
そのガラス・フェルールを約50rpmの速度で回転さ
せた。
ルールがカットされて図1の条件に従って旋盤のヘッド
に装着された。125μmの鋼線が図1に示されている
ように内腔の中に部分的に挿入され、位置決めされた。
そのガラス・フェルールを約50rpmの速度で回転さ
せた。
【0044】パルス・モードのCO2 レーザがカット・
ガラスのフェルールの端を加熱し、それを直径125μ
mの鋼線の回りに崩した。パルス・モードのCO2 レー
ザを約20Wの出力パワーで動作させた。パルス・ビー
ムがカット・ガラス・フェルールの中の直径130μm
の内腔の上部の約150μmの1点においてフォーカス
された。パルス・モードのCO2 レーザは約200Hz
の周波数でパルス駆動され、そのビーム幅は約50μm
であった。フェルールが加熱されるにつれて、フェルー
ルはX−Y−Z変換ステージを使ってパルス・モードの
CO2 レーザに対して相対的に軸方向に移動された。X
−Y−Z変換ステージがカット・ガラス・フェルールを
約1mm/秒の速度でパルス・モードのCO2 レーザに
対して相対的に軸方向に移動させた。フェルールが直径
125μmの鋼線の回りに崩された後、その鋼線は例1
で説明されたように、そこから取り除かれた。
ガラスのフェルールの端を加熱し、それを直径125μ
mの鋼線の回りに崩した。パルス・モードのCO2 レー
ザを約20Wの出力パワーで動作させた。パルス・ビー
ムがカット・ガラス・フェルールの中の直径130μm
の内腔の上部の約150μmの1点においてフォーカス
された。パルス・モードのCO2 レーザは約200Hz
の周波数でパルス駆動され、そのビーム幅は約50μm
であった。フェルールが加熱されるにつれて、フェルー
ルはX−Y−Z変換ステージを使ってパルス・モードの
CO2 レーザに対して相対的に軸方向に移動された。X
−Y−Z変換ステージがカット・ガラス・フェルールを
約1mm/秒の速度でパルス・モードのCO2 レーザに
対して相対的に軸方向に移動させた。フェルールが直径
125μmの鋼線の回りに崩された後、その鋼線は例1
で説明されたように、そこから取り除かれた。
【図1A】光ファイバの一端を支持するために使われる
代表的な光ファイバのフェルールの断面図である。
代表的な光ファイバのフェルールの断面図である。
【図1B】図1Aに示されている光ファイバ・フェルー
ルの傾斜面の端から突き出ている光ファイバの断面図で
ある。
ルの傾斜面の端から突き出ている光ファイバの断面図で
ある。
【図1C】光ファイバ・フェルールの傾斜面の端と面一
になっている図1Bの光ファイバ上の平坦な端の面の断
面図である。
になっている図1Bの光ファイバ上の平坦な端の面の断
面図である。
【図2】光ファイバ・フェルールのオーバーサイズの直
径の内腔の中に少なくとも部分的に挿入されているロッ
ドの断面図である。
径の内腔の中に少なくとも部分的に挿入されているロッ
ドの断面図である。
【図3】光ファイバ・フェルールが加熱されながら回転
し、ロッドの回りに崩されている本発明の方法を示す図
である。
し、ロッドの回りに崩されている本発明の方法を示す図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーマン メルヴィン プレスビー アメリカ合衆国 08904 ニュージャー シィ,ハイランド パーク,リンカーン アヴェニュー 467 (56)参考文献 特開 平4−213409(JP,A) 特開 昭64−65035(JP,A) 米国特許2072194(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/36 C03B 23/04
Claims (10)
- 【請求項1】 光ファイバ・フェルールを製造するため
の方法であって、 内腔が第1の直径で軸方向に延びている光ファイバ・フ
ェルールを提供するステップと、 ロッドを少なくとも部分的に前記内腔の第1の端に挿入
し、前記ロッドは前記第1の直径より小さい第2の直径
を有し、前記ロッドは前記ロッドの軸が前記内腔の軸に
対して整列されるように挿入されるステップと、 前記光ファイバ・フェルールを回転させるステップと、 前記回転する光ファイバ・フェルールを加熱して前記ロ
ッドの回りに前記フェルールを崩すステップと、前記ロッドの構造的な完全性を破壊することなく、 前記
ロッドを前記光ファイバ・フェルールから取り除くステ
ップとからなることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記回
転する光ファイバ・フェルールに沿って前記ロッドを回
転させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の方法において、前記光
ファイバ・フェルールおよび前記ロッドの両方が、同じ
方向にほぼ同じ速度で回転することを特徴とする方法。 - 【請求項4】 請求項1に記載の方法において、前記光
ファイバ・フェルールの回転が、約100回転/分より
小さいレートであることを特徴とする方法。 - 【請求項5】 請求項2に記載の方法において、約10
0回転/分より小さいレートで前記ロッドが回転するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項6】 請求項1に記載の方法において、前記第
2の直径は、前記第1の直径の25%以下の長さだけ、
前記第1の直径よりも小さいことを特徴とする方法。 - 【請求項7】 請求項1に記載の方法において、前記ロ
ッドが前記光ファイバ・フェルールから取り除かれる前
に前記ロッドを収縮させるステップをさらに含むことを
特徴とする方法。 - 【請求項8】 請求項7に記載の方法において、前記内
腔の中にない前記ロッドの一部分を液体窒素の中に浸す
ことによって前記ロッドが収縮されることを特徴とする
方法。 - 【請求項9】 請求項1に記載の方法において、前記光
ファイバ・フェルールがガラスから作られていることを
特徴とする方法。 - 【請求項10】 請求項1に記載の方法において、前記
ロッドが金属から作られていることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/128,497 US6128927A (en) | 1998-08-03 | 1998-08-03 | Method of making ferrule connectors for optical fibers |
US09/128497 | 1998-08-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000056172A JP2000056172A (ja) | 2000-02-25 |
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Family
ID=22435626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21939799A Expired - Fee Related JP3356724B2 (ja) | 1998-08-03 | 1999-08-03 | 光ファイバのためのフェルール・コネクタを製作する方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6128927A (ja) |
EP (1) | EP0978488A1 (ja) |
JP (1) | JP3356724B2 (ja) |
KR (1) | KR100343489B1 (ja) |
TW (1) | TW412647B (ja) |
Families Citing this family (10)
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