JP3838912B2 - 光ファイバ固定具とその製造方法およびこれを用いた光ファイバコネクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等に使用される、光ファイバを相互に接続する光ファイバコネクタおよびこれに用いる光ファイバ固定具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光通信システムにおける装置の切替え、送受信ポートの取り外し、装置の調整、測定などの脱着自在な光接続が必要な箇所には、光ファイバを保持した一対の光ファイバ固定具のフェルール先端同士を当接させて連結保持することにより、光ファイバ同士を光学的に接続する光ファイバコネクタが使用されている。
【0003】
この光ファイバコネクタに使用される光ファイバ固定具として、セラミックス、又はガラス等で製作された、軸方向に光ファイバを収納するための細孔を有する中子をステンレス、真鍮、洋白、又は合金等の金属類で円筒形状に製作された、軸線方向に貫通孔を有するとともに、この貫通孔がテーパ孔を介して上記中子の細孔につながる中子支持体に圧入、はめ込み、接着等して組み立てたものが使用されて来た。
【0004】
しかし近年、図11に示すように、容易な製造方法で高い寸法精度、特に、光ファイバコネクタとして重要な、中子支持体2の外周に対する中子1の細孔1aの同心度に関して高い精度を得るために、軸方向に光ファイバを収納するための細孔1aを有する略円筒状の中子1と、該中子1を保持する樹脂製の中子支持体2を射出成形により一体成形した光ファイバ固定具10が使用されるようになった(特開2001−51157公開特許公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一般に光ファイバコネクタは、特に屋外等の温度変化の激しい場所で長期にわたって使用されると、一対の光ファイバ固定具を結ぶ光ファイバの被覆部が劣化して収縮する。光ファイバはその被覆部に密着しているので、被覆部の収縮にともなって光ファイバも同様に収縮する方向の力を受ける。
【0006】
ここで図12に示す様に、光ファイバケーブル3の先端の被覆部3aを除去し、従来の光ファイバ固定具10に挿入して接着固定した時、光ファイバ3bは僅かに中子1の細孔1a部のみで接着固定されるだけである。すなわち従来の光ファイバ固定具10では、光ファイバ3bを光ファイバ固定具10に固定する力は不十分である。
【0007】
従って上記のように、特に屋外等の環境変化の激しい場所での長期的な使用によって光ファイバケーブル3の被覆部3aが収縮し、それにともなって光ファイバ3bに収縮方向の力が加わったとき、光ファイバ固定具10は接着固定した光ファイバ3bを保持しきれず、光ファイバ3bは光ファイバ固定具10の先端から位置ずれを起こしてしまう。
【0008】
その結果、光ファイバ3bを保持した一対の光ファイバ固定具10の先端同士を当接させて連結保持することにより、光ファイバ3b同士を光学的に接続する光ファイバコネクタにおいて、その光ファイバ3b同士の好ましい光学的接続が損なわれるという問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて本発明は、軸方向に光ファイバを収納するための細孔を有するセラミックまたはガラス製の中子と、該中子を保持する中子支持体と、を備える光ファイバ固定具であって、上記中子支持体は、軸方向に上記中子の細孔につながる細孔を有し、上記中子の細孔の内径が上記中子支持体の細孔の内径より大きいことを特徴とする。
【0010】
また、上記中子の細孔と中子支持体外周との同心度が10μm以下であることを特徴とする。
【0011】
また、細孔を有する中子を、上記細孔を中心に合わせて金型に固定した後、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により中子支持体を形成して光ファイバ固定具を製造することを特徴とする。
【0012】
また、上記中子の細孔の両端をそれぞれピンで支持して金型の中心に固定することによって光ファイバ固定具を製造することを特徴とする。
【0013】
また、軸線方向にテーパー孔と細孔およびこれにつながる凹部を有する樹脂製の中子支持体を射出成形により形成した後、細孔を有する略円筒状の中子を上記中子支持体の凹部に圧入固定して光ファイバ固定具を製造方法することを特徴とする。
【0014】
また、上記中子支持体の細孔と外周との同心度が10μm以下、凹部と細孔との同心度が30μm以下となるように射出成形して光ファイバ固定具を製造することを特徴とする。
【0015】
また、本発明は、上記光ファイバ固定具に光ファイバの先端を固定し、他の光ファイバ固定具との先端同士を当接させて光ファイバ同士を接続するようにしてなる光ファイバコネクタを特徴とする。
【0016】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0017】
軸方向に光ファイバを収納する為の中子1と、樹脂製の中子支持体2とからなる光ファイバ固定具10において、中子1は細孔1aを有する略円筒状であり、光ファイバ固定具10の先端部に飛び出して配置し、かつ樹脂製の中子支持体2の軸線方向に形成された大きな貫通孔2aはテーパ−孔2bを介して細孔2cにつながっており、さらに中子1の細孔1aにつながっている。光ファイバ固定具10の先端から細孔2cの後端2dまでの長さLが4mm以上、細孔2cの内径が0.7mm以下である。
【0018】
図2に示される、光ファイバ3bが接着固定された本発明の光ファイバ固定具10は、温度変化の著しい環境下で長期間使用すると、光ファイバケーブル3の被覆部3aが収縮し、内部の光ファイバ3bを引っ張る。この時、中子1の細孔1aと中子支持体2の細孔2cで光ファイバ3bを保持しているが、保持される光ファイバ3bの長さが短い場合は光ファイバ3bを保持する力が弱く、光ファイバ3bは被覆部3aに引っ張られて、初期の位置から動いてしまう。逆に保持される光ファイバ3bの長さが長い場合は光ファイバ3bを保持する力は強くなり、光ファイバケーブル3の被覆部3aの収縮によっても光ファイバ3bは動かなくなる。
【0019】
保持される光ファイバ3bの長さ、即ち光ファイバ固定具10の先端から細孔2aの後端2dまでの長さLは、種々の実験の結果、4mm以上であれば良いことを見出した。
【0020】
光ファイバ固定具先端から細孔2aの後端2dまでの長さLが4mm未満では、光ファイバ固定具10先端で接着固定される光ファイバ3aの長さが4mm未満となり、光ファイバ3aに上記の収縮方向の力が加わったときに、光ファイバ3bを保持することが出来ず、位置ずれを起こしてしまうのである。その結果、光ファイバ3bを保持した一対の光ファイバ固定具10の先端同士を当接させて連結保持することにより、光ファイバ3b同士を光学的に接続する光ファイバコネクタにおいて、その光ファイバ3b同士の好ましい光学的接続が損なわれるのである。
【0021】
次に細孔2aの内径について説明する。光ファイバケーブル3は光ファイバ3bの外周を被覆部3aが覆う構造になっており、光ファイバ3bの外径はφ0.125mmであり、被覆部3aは種々の材質、構造が用いられているが外径はφ0.9mm以上である。
【0022】
光ファイバ3bを光ファイバ固定具10に接着固定する場合、先ず光ファイバケーブル3の先端の被覆部3aを除去し、これを光ファイバ固定具10に挿入する。このとき、細孔2cの内径が大きすぎると、光ファイバ3bだけでなく、外径φ0.9mmの被覆部3aも細孔2aに挿入される。すると光ファイバ固定具10の先端から細孔2cの後端2dまでの長さLを4mmとしても、実質的に接着固定される光ファイバ3bの長さは4mmよりも小さくなってしまう。
【0023】
細孔2cの外径がφ0.7mm以下であれば、光ファイバケーブル3の被覆部3aは細孔2aの後端2dで止められ、接着固定される光ファイバ3bの長さは光ファイバ固定具10の先端から細孔2aの後端2dまでの長さLとなる。
【0024】
この構造は、図3に示すようにSCフェルール等の中子支持体2にツバを有する形状にしても同様な効果が得られる。
【0025】
また、中子1はフェルール支持体2から飛び出した形状をしているが、フェルール支持体2と面一もしくは引き込んだ形状でも同様の効果を奏することができる。
【0026】
前記中子1の材質はアルミナ、ジルコニア等のセラミックス、又はほう珪酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス製を用いることができる。
【0027】
また、前記中子支持体2の材質としては、ポリエーテルイミド(PES)、ポリフェニレンサルホン(PPS)、ポリイミド(PA)、液晶ポリマー(LCP)等のエンジニアリングプラスチック、または、それらを主成分としたアロイ樹脂を用いることが出来る。
【0028】
尚、細孔2cは図5(a)に示されるような螺旋状溝2g、図5(b)に示されるようなリンク゛状溝2h、若しくは図5(c)に示されるような表面荒れ部2iを有する形状であっても良い。図4はピン25の強度を考慮したものであり、図5は光ファイバの接着保持性を考慮したものである。
【0029】
次に本発明の光ファイバ固定具の製造方法を説明する。図6は本発明の成形金型の基本構造を示す断面図である。樹脂成形金型20は、鋼板21、鋼板22、鋼板23の3枚からなり、その中に、中子1の細孔1aの先端部1bを支持するためのピン24と中子1の細孔1aの後端部1cを支持し、しかも光ファイバジャケット部分を保持するための大きな貫通口2a、この貫通口2aにつながるテーパ孔2b、及びこのテーパ孔2bにつながる細孔2cを成型するためのピン25とからなる。
【0030】
さらに、鋼板22には、溶融樹脂を流し込むための導入孔(不図示)を有する。また、ピン24、25はそれぞれ、先端がテーパ状であり移動可動な構造で、金型の中心に備えられている。この金型であると、ピン24が中子1の細孔1aを塞ぐように挿入され、さらに軸方向対面よりピン25が同じく中子1の細孔1aに挿入し、中子1を支持する。この時、鋼板21、22、23は密着し、溶融樹脂が流れ込んでも他へ流出しない状態となる。
【0031】
成型方法は、射出成形が望ましいが、同様の金型構造を用いればプレス成形、トランスファー成型等の方法でもかまわない。
【0032】
また、本発明の光ファイバ固定具は以下の様な方法によっても製造される。図7は本発明における樹脂製の中子支持体2の基本構造を示す断面図である。
【0033】
先端に中子1を圧入する凹部2eを有し、中子支持体2の軸線方向に形成された大きな貫通孔2aはテーパー孔2bを介して細孔2cにつながっており、さらに凹部2eにつながっている。かつ、細孔2cと中子支持体2の外周部2fとは同心度10μm以下とし、また凹部2eと細孔2cとは同心度30μm以下にしている。又、凹部2eは中子1の外径より3μm〜60μm小さい直径となるよう樹脂一体成形されている。
【0034】
樹脂成形金型は数枚の鋼板と、その中に、中子支持体2の細孔2cとテーパ−孔2bと、光ファイバジャケット部分を保持する為の大きな貫通孔2aを形成する為のピンとからなる。鋼板には溶融樹脂を流し込む為の導入孔を有しピンは可動可能で金型の中心に備えられており、鋼板とピンの位置決めで精度が決められている。樹脂成形後は同心度加工が必要でなくなり金型基準で内外径が決まるので、中子支持体2の細孔2cと外周部2fとの同心度が、平均で10μm以下を得る事ができ、しかもバラツキの少ない安定した特性を得ることができる。
【0035】
図8は本発明の中子1の基本構造を示す断面図である。
【0036】
中子1の細孔1aは中子支持体2の細孔2cよりわずかに大きい内径を有しており、コーン加工を施さない単純な略円筒状である。本発明では、中子支持体2の細孔2cを高精度に形成し、この細孔2cで光ファイバを正確に位置決めできる為、中子1の細孔1aと外周1dとの同心度は求められない。そのため、中子1は、例えば押出し成形後切断することで容易に大量生産できる。
【0037】
次に光ファイバ固定具10の製造方法を説明する。
【0038】
樹脂成形した中子支持体2の凹部2eの細孔径を測定し、その細孔径より3μm〜60μm大きな外径を持つ中子1を作製し、凹部2eに圧入することにより、本発明の光ファイバ固定具10を得る。圧入後に、細孔2cから挿入する光ファイバで中子1の細孔1aを貫通させる為に、圧入により生じる細孔1aの同心度ズレを吸収する為に、中子1の細孔1aは中子支持体2の細孔2cよりわずかに大きい内径を有している。
【0039】
なお、中子1の細孔1aと中子支持体2の外周部2fとの同心度は、中子1の同心度と中子支持体2の凹部2eと外周部2fの同心度との複合で決まり、60μm以下である。
【0040】
【実施例】
ここで、以下に示す方法で実験を行った。
【0041】
実験1
光ファイバ固定具の第1の実施例として、細孔1aをφ0.129mmで製作した中子1を用い、樹脂製の中子支持体2を液晶ポリマ(LCP)で外径φ2.499mm、細孔2cの内径をφ0.5mm、中子1の長さを1mm、光ファイバ固定具10の先端から細孔2cの後端2d部までの長さLを1、2、4、6mmとし、図6に示す方法で光ファイバ固定具10を作製した。各々11個作製し、それぞれに光ファイバを挿入接着固定して端面研磨を施した。接着固定される光ファイバの長さは、それぞれ1、2、4、6mmとなる。これらを−40℃〜85℃の温度サイクル試験機に投入し、1000サイクル終了後、光ファイバ固定具10の先端における光ファイバ3bの変動量の平均値を比較した。
【0042】
その結果を図9に示す。接着固定される光ファイバ3bの長さが4mm以上であると、温度サイクルにより光ファイバケーブル3の被覆部3aが収縮し、光ファイバ3bに収縮方向の力が加わっても、光ファイバ3bの変動は小さくなることがわかる。
【0043】
実験2
光ファイバ固定具の第2の実施例として、細孔1aをφ0.129mmで製作した中子1を用い、樹脂製の中子支持体2を液晶ポリマ(LCP)で外径φ2.499mm、中子1の長さを1mm、光ファイバ固定具10の先端から細孔2cの後端2dまでの長さLを6mm、細孔2cの内径をφ0.5、0.7、0.9、1.1mmとし、図6に示す方法で光ファイバ固定具10を作製した。光ファイバケーブル3の被覆部3aの外径はφ0.9mmである。各々11個作製し、それぞれに光ファイバを挿入接着固定して端面研磨を施した。接着固定される光ファイバの長さは6mmである。これらを−40℃〜85℃の温度サイクル試験機に投入し、1000サイクル終了後、光ファイバ固定具10の先端における光ファイバ3bの変動量の平均値を比較した。
【0044】
その結果を図10に示す。細孔2aの内径がφ0.7mm以下であると、光ファイバ3bを光ファイバ固定具10に接着固定するとき、光ファイバケーブル3の被覆部3aが細孔2aの後端2dで止まり、接着固定される光ファイバ3bの長さとして、光ファイバ固定具10の先端から細孔2aの後端2dまでの長さL、本実施例では6mmが確保される。その結果、温度サイクルにより光ファイバケーブル3の被覆部3aが収縮し、光ファイバ3bに収縮方向の力が加わっても、光ファイバ3bの変動は小さくなることがわかる。
【0045】
以上のように、本発明によれば、軸方向に光ファイバを収納するための細孔を有するセラミックまたはガラス製の中子と、該中子を保持する中子支持体と、を備える光ファイバ固定具であって、上記中子支持体は、軸方向に上記中子の細孔につながる細孔を有し、上記中子の細孔の内径が上記中子支持体の細孔の内径より大きいことにより、環境変化の激しい場所で長期にわたって使用しても光ファイバ変動の無い、即ち安定した接続特性が得られる光ファイバ固定具を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 光ファイバ固定具の実施形態を示す断面図である。
【図2】 光ファイバを接着固定した光ファイバ固定具の断面図である。
【図3】 光ファイバ固定具の他の実施形態を示す断面図である。
【図4】 本発明の光ファイバ固定具の係る参考形態を示す断面図である。
【図5】 (a)〜(c)は光ファイバ固定具の細孔の形状を示す断面図である。
【図6】 本発明の光ファイバ固定具の製造方法における成形金型の基本構造を示す断面図である。
【図7】 本発明の光ファイバ固定具に用いる樹脂製の中子支持体を示す断面図である。
【図8】 従来の中子の断面図である。
【図9】 接着固定される光ファイバの長さと光ファイバ変動量の関係を示す図である。
【図10】 細孔の内径と光ファイバ変動量の関係を示す図である。
【図11】 従来の光ファイバ固定具の断面図である。
【図12】 光ファイバを接着固定した従来の光ファイバ固定具の断面図である。
【符号の説明】
1 中子
1a 細孔
1b 先端部
1c 後端部
1d 外周
2 中子支持体
2a 貫通孔
2b テーパ孔
2c 細孔
2d 細孔後端部
2e 凹部
2f 外周部
2g 螺旋状溝
2h リング状溝
2i 表面荒れ部
3 光ファイバケーブル
3a 被覆部
3b 光ファイバ
3c 接着剤
10 光ファイバ固定具
20 樹脂成型用金型
21 鋼板
22 鋼板
23 鋼板
24 ピン
25 ピン
Claims (7)
- 軸方向に光ファイバを収納するための細孔を有するセラミックまたはガラス製の中子と、該中子を保持する中子支持体と、を備える光ファイバ固定具であって、
上記中子支持体は、軸方向に上記中子の細孔につながる細孔を有し、
上記中子の細孔の内径が上記中子支持体の細孔の内径より大きいことを特徴とする光ファイバ固定具。 - 上記中子の細孔と中子支持体外周との同心度が10μm以下であることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ固定具。
- 細孔を有する中子を、上記細孔を中心に合わせて金型に固定した後、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により中子支持体を形成することを特徴とする請求項1または2記載の光ファイバ固定具の製造方法。
- 上記中子の細孔の両端をそれぞれピンで支持して金型の中心に固定したことを特徴とする請求項3記載の光ファイバ固定具の製造方法。
- 軸線方向にテーパー孔と細孔およびこれにつながる凹部を有する樹脂製の中子支持体を射出成形により形成した後、細孔を有する中子を上記中子支持体の凹部に圧入固定することを特徴とする請求項1記載の光ファイバ固定具の製造方法。
- 上記中子支持体の細孔と外周との同心度が10μm以下、凹部と細孔との同心度が30μm以下となるように射出成形することを特徴とする請求項5記載の光ファイバ固定具の製造方法。
- 請求項1記載の光ファイバ固定具に光ファイバの先端を固定し、他の光ファイバ固定具との先端同士を当接させて光ファイバ同士を接続するようにしてなる光ファイバコネクタ。
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