JP3872359B2

JP3872359B2 - Fiber optic fixture

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Publication number: JP3872359B2
Application number: JP2002048668A
Authority: JP
Inventors: 直哉鶴巻; 善宏小林; 一男氏家
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: JP2003248137A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信等に使用される、光ファイバを固定するための光ファイバ用フェルールとその加工方法及びそれを用いた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、光通信などの光信号処理に用いられる光ファイバを固定するための光ファイバ用フェルールは、光ファイバ同士を接続するために用いられる光コネクタもしくは、半導体レーザと光ファイバ等から構成される半導体レーザモジュール等に用いられている。
【０００３】
例えば光ファイバ固定具は、図７に示す断面図のように、石英からなるシングルモード光ファイバを挿通して接着固定した後、先端面２１ａを略凸球面状に研磨したジルコニアセラミックスからなる光ファイバ用フェルール２１（以降フェルールと称す）の先端面２１ａ同士を当接させて光接続するようになっている。
【０００４】
従来よりフェルール２１の外周面２１ｃは、割スリーブにスムーズに挿入できるよう鏡面仕上げされている。またフェルール２１の後端面２１ｅは、フェルール支持体３７の凹部３７ａに圧入され、光ファイバ固定具３８を形成している。
【０００５】
そして上記フェルール２１の貫通孔２１ｂに光ファイバを挿入し、上記フェルール支持体３７の貫通孔３７ｂに接着剤を充填して光ファイバの被覆部を固着する。
【０００６】
フェルール支持体３７の凹部３７ａと貫通孔３７ｂはドリル加工によって金属体に下穴を開けた後、同一のバイトで仕上げ加工を行っており、その表面粗さはＲａで０．２〜０．４μｍの同一の面粗さに仕上がっていた。
【０００７】
上記フェルール２１の外周面２１ｃの真円度は、日本工業規格Ｃ５９７３号であるＦ０４形単心光ファイバコネクタ（通称ＳＣフェルール）において規格化されていない。しかしながら、実用上の真円度は１μｍ程度であった。これは真円度を無理に向上させることによって市場から低価格を要求されているフェルールの製造原価を下げること、真円度を向上させる加工方法がないことがあげられる。
【０００８】
上記フェルール２１は、セラミックス粉体を押出成形、射出成形、もしくはプレス成形することによって中心に微細な下穴を有する円筒状成形体を得、脱脂、焼成してセラミック体を得、両面研磨した後、下穴を研磨して高精度の貫通孔２１ｂに仕上げる。
【０００９】
これは、セラミック体の下穴の研磨加工後に外周面を加工する際に、貫通孔を基準にセラミック体を回転させながら研削加工し、外周面に対する貫通孔の偏心を小さくする必要があるからである。
【００１０】
従来のフェルール２１は、図８に示すようにセラミック体３１の下穴３１ａを研磨する方法を説明する（特開平５−６６３２０号公報参照）。
【００１１】
まず、複数の短尺セラミック体３１の下穴３１ａに連結用ワイヤを通し、これらの複数の短尺セラミック体３１の整列体の両端にダミープラグを当てがい、全体に半田を流し込んで複数の短尺セラミック体３１を一体に固定し、連結用ワイヤを抜いて短尺セラミック体３１を組立てたワーク３６を形成する。
【００１２】
その後、このワーク３６を加工装置にセットし、一方のダミープラグ側から加工ワイヤ３５を貫通し、ワーク３６の各短尺セラミック体３１の下穴３１ｂａに差し込む。加工ワイヤ３５は先端部をエッチング等によってテーパ加工した鋼線から成り、外周面にダイヤモンド等の砥粒を含んだ研磨材が塗布されている。
【００１３】
次に、ワーク３６を矢印Ａで示す方向に回転させながら、加工ワイヤ３５をその矢印Ｂで示す方向に前後させながら、複数の短尺セラミック体３１に順次進行させていく。このようにして、全ての短尺セラミック体３１の下穴３１ｂａを加工ワイヤ３５で研磨して仕上げた後、個々のセラミック体３１を取出す。
【００１４】
その後、外周面を研削し、外周面のラップ、面取り、丸み研磨等を行なってフェルール２１を得ることができる。
【００１５】
フェルール２１の外周面２１ｃの加工方法には、外周面２１ｃの表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ程度で十分であったため、ダイヤモンド砥石を用いて外周面を研削する芯無センタレスが主流であった。このとき表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ程度に仕上げるためには２μｍ以上の粒度の細かい砥石を用いており、細かい砥石を用いると砥石の目詰まりが発生するため、その解消のために加工しながら電解ドレスを行う（通称；ＥＬＩＤ研削）方法を用いる例もあった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年の波長多重技術の進展に伴い、ＤＷＤＭ伝送方式（高密度波長多重伝送方式）が急激に増加してきている。
【００１７】
ところが、近年の波長多重技術の進展に伴い、ＤＷＤＭ伝送方式が急激に増加してきている。ＤＷＤＭ伝送方式においては、１本の光ファイバに波長をかえた多重の光を送りそれを合波、分波させ、またフィルタを通して余分な波長の光が進入しないように従来の伝送方式に比べて伝送系統に使用する受動部品点数が多くなり、それによりそれぞれの部品の接続点である光コネクタに対して接続損失の低減化の要求が高まった。
【００１８】
その対策として、光コネクタに対して、光ファイバのずれ方向をそろえる光コネクタ調芯技術が導入された。しかし、調芯したとしても、割スリーブの内周面の真円度が悪いこと、光コネクタの部材間の寸法のばらつきにより、フェルール２１と割スリーブが同じ組み合わせでも、フェルール２１の外周面２１ｃと割スリーブの内周面が常に同じ部分で当接することにはならず、挿入するたびに接続損失が変動するという問題を生じている。
【００１９】
このことにより、ＤＷＤＭ伝送において光コネクタの接続損失値を特定できないため、伝送系統で受光部の直前に高価な可変減衰器を設置して、光出力を減衰して調整し、各チャンネルのパワーをあわせていた。
【００２０】
そのために、１本の光ファイバで多重伝送できそれにより安価なサービスが出来るとされていたものが、逆にシステム全体としてかなり高価なものとなってしまっていた。
【００２１】
また、上記従来の加工方法で貫通孔２１ｂを研磨加工したフェルール２１の外周面２１ｃを研削する際に、フェルール２１の外周面２１ｃに対する貫通孔２１ｂの偏心を小さくするために、フェルール２１の貫通孔２１ｂを中心にフェルール２１を回転することが要求され、貫通孔２１ｂは高い精度で形成されることが要求される。このため、ワーク３６を形成する際に、個々の短尺セラミック体３１が途中で撓むことがなく、下穴３１ｂが一直線に整列して並べられていなければならない。しかし、下穴３１ｂの孔径が全て同一でないことと連結用ワイヤの外径と下穴３１ｂの孔径との隙間があるために、下穴３１ｂが均一に整列していないために、特定の方向に対して余計な研削力がかかり、貫通孔２１ｂの真円度が低下するという課題があった。
【００２２】
また、加工ワイヤ３５を進行させる際、この加工ワイヤ３５に余計な振動や引張り方向のずれが付与されることがなく、加工ワイヤ３５を一直線に進行させなければならない。しかし、加工ワイヤ３５に振動が付与されるために、貫通孔２１ｂの径に大きなばらつきが発生し、また引張り方向のずれがあるために、貫通孔２１ｂの真円度が低下するという課題があった。
【００２３】
これによってフェルール２１の貫通孔２１ｂの真円度は１μｍ程度であった。
【００２４】
また、真円度の低下に伴い、フェルール２１の外周面２１ｃに対する貫通孔２１ｂの同心度が大きくなり、光コネクタとして用いた場合に接続損失が大きくなりやすいという課題を有していた。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ固定具は、軸方向に光ファイバを収納するための貫通孔を有し、かつ外周面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１５μｍ以下の円筒状の光ファイバ用フェルールと、該光ファイバ用フェルールが圧入固定される凹部及び光ファイバ用の被覆部を保持する貫通孔を有するフェルール支持体と、を含んでなる光ファイバ固定具であって、上記フェルール支持体の凹部側面の表面粗さをＲ１、上記フェルール支持体の貫通孔の内周面の表面粗さをＲ２とした場合、Ｒ１を０．０１μｍより大きく０．３μｍ未満とし、かつＲ１＜Ｒ２としたことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の光ファイバ用フェルールは、上記光ファイバ用フェルールの外周面に対する貫通孔の同心度が１μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２７】
さらに、光ファイバ用フェルールは、上記光ファイバ用フェルールの外周面および／または貫通孔の真円度が０．５μｍ以下であることを特徴とする。
【００２８】
さらに、本発明の光ファイバ用フェルールの加工方法は、軸方向に光ファイバを収納するための貫通孔を有する円筒状のセラミック製光ファイバ用フェルールの加工方法であって、上記貫通孔となる下穴を有する円筒状成形体を焼成してセラミック体を得、上記下穴の内周面に仕上げ加工を施した後、セラミック体の外周面にセラミック体の長さＬに対して８Ｌ〜４０Ｌの長さを有するダイヤモンド砥石を用いた芯無センタレス加工を施すことを特徴とするものである。
【００２９】
またさらに、本発明の光ファイバ用フェルールの加工方法は、軸方向に光ファイバを収納するための貫通孔を有する円筒状のセラミック製光ファイバ用フェルールの加工方法であって、上記貫通孔となる下穴を有する長尺の円筒状成形体を焼成してセラミック体を得、上記下穴の内周面に仕上げ加工を施した後、所定の長さに切断することを特徴とするものである。
【００３１】
またさらに、本発明の光ファイバ固定具は、上記フェルール支持体の凹部側面の表面粗さＲ１が算術平均粗さＲａで０．０１μｍより大きく０．３μｍ未満であり、且つ貫通孔の内周面の表面粗さＲ２が算術平均粗さＲａで０．３μｍ以上であることを特徴とするものである。
【００３２】
本発明の光ファイバ用フェルールによれば、外周面および／または貫通孔の真円度が０．５μｍ以下であることから、光ファイバ用フェルールを光コネクタ等に用いる際、他の光ファイバ用フェルールとの接続損失を小さくすることができる。
【００３３】
また、本発明の光ファイバ用フェルールによれば、上記光ファイバ用フェルールの外周面に対する貫通孔の同心度が１μｍ以下であることから、さらに接続損失を小さくすることができる。
【００３４】
さらに、本発明の光ファイバ用フェルールの加工方法によれば、上記貫通孔となる下穴を有する円筒状成形体を焼成してセラミック体を得、上記下穴の内周面に仕上げ加工を施した後、セラミック体の外周面にセラミック体の長さＬに対して８Ｌ〜４０Ｌの長さを有するダイヤモンド砥石を用いた芯無センタレス加工を施すことから、外周の真円度を高精度に加工することができる。
【００３５】
またさらに、本発明の光ファイバ用フェルールの加工方法によれば、上記貫通孔となる下穴を有する長尺の円筒状成形体を焼成してセラミック体を得、上記下穴の内周面に仕上げ加工を施した後、所定の長さに切断することから、研磨長さ全てを製品に使用することができ、高い真円度でばらつきの小さい貫通孔を得ることができる。
【００３６】
さらにまた、本発明の光ファイバ固定具によれば、上記フェルール支持体の凹部側面の表面粗さをＲ１、貫通孔の内周面の表面粗さをＲ２とした場合、Ｒ１＜Ｒ２となることから、光ファイバ用フェルールをフェルール支持体に滑らかに圧入することができ、しかも光ファイバを強固に接着固定することができる。
【００３７】
また、本発明の光ファイバ固定具によれば、上記フェルール支持体の凹部側面の表面粗さＲ１が算術平均粗さＲａで０．０１μｍより大きく０．３μｍ未満であり、且つ貫通孔の内周面の表面粗さＲ２が算術平均粗さＲａで０．３μｍ以上であることから、光ファイバ用フェルールをフェルール支持体により正確に且つスムーズに圧入することができるとともに、光ファイバを強固に接着固定することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図によって説明する。
【００３９】
図１は本発明の光ファイバ用フェルール（以下フェルールと称す）の一実施形態を示す断面図であり、軸方向に光ファイバを収納するための貫通孔１ｂを有しており、その先端面１ａと外周面１ｃとのつなぎ部分に面取り部１ｄが設けられ、上記貫通孔１ｂの後端面１ｅ側には円錐状のファイバ挿入用のテーパ部１ｆが設けらている。
【００４０】
本発明のフェルール１は、一般的に外径Ｄがφ２．５ｍｍ、長さが１０．５ｍｍ、貫通孔１ｂがφ０．１２６ｍｍの形状をなし、樹脂、金属、セラミック、ガラスから形成され、特に、ジルコニアを主成分とするセラミックスが最適である。具体的には、ＺｒＯ₂を主成分とし、安定化剤としてＹ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ₂、Ｄｙ₂Ｏ₃等の一種以上を含有するもので、正方晶の結晶を主体とした部分安定化ジルコニアセラミックスを用いる。
【００４１】
このジルコニアセラミックスは平均結晶粒径が０．１μｍ〜１．０μｍであり、かつ気孔率が３％以下であるものが適用可能である。ここで結晶粒径が１．０μｍを越えると結晶間の空隙が大きくなり良好な外周面が得られず、又原料混合時ボールミル等で粉砕を行う時に安定して０．１μｍ以下に粒度を調整することが困難であり、焼成後は結晶が粒成長するため更に径が大きくなる為に０．１μｍ以上とした。気孔率はフェルールの個体中に含まれる空隙の割合を百分率であらわしたもので３％を越えると気孔部分が外周面粗度を悪化させてしまうことになる。
【００４２】
また、上記フェルール１の外周面１ｃの真円度は０．５μｍ以下に特定される。
外周面１ｃの真円度が０．５μｍを超えると、フェルール１を光コネクタとして用いる場合に割スリーブに挿入して固定する際、割スリーブの内周面の真円度は低いものであるため、フェルール１の外周面１ｃと接触しやすく、接続損失が大きくなる。
【００４３】
なお、上記フェルール１の外周面１ｃの真円度は、真円度測定器を用いて触針をフェルール１の外周面１ｃに接触させながら、フェルール１を回転し該触針の振れを測定する方法を用いて求める。
【００４４】
さらに、上記フェルール１は、貫通孔１ｂの真円度が０．５μｍ以下に特定される。貫通孔の真円度が０．５μｍ以下とすることによって、フェルール１を光コネクタ等に用いる際、他のフェルールとの接続損失を小さくすることができる。
【００４５】
ここで、上記フェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの同心度は、図２に示されるように、光源２からの出射光３をＶ溝冶具４上で回転するフェルール１の貫通孔１ｂを通過し、スポット光５としてカメラ６に入射する。これが画像処理装置７の表示画面８上に表示される。スポット光５は表示倍率の関係上、その輪郭９のみが表示画面８上に表示される。フェルール１は回転ローラー１０によって回転しているため、輪郭９は、フェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの偏心の分、表示画面８上で変動する。この変動幅がフェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの同心度になる。
【００４６】
上記フェルール１の貫通孔１ｂの真円度が０．５μｍを超えると、そもそも貫通孔１ｂの輪郭に凹凸が存在するため、フェルール１を回転させるとそれだけでスポット光５の輪郭９は変動する。そのため、フェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの同心度として、本来のフェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの偏心に、貫通孔１ｂの凹凸分が付加されてしまい、フェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの同心度が１μｍより大きくなりやすく、不良率が増加することとなる。
【００４７】
ここで、セラミック体１１の下穴１１ｂの研磨加工後、フェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの偏心を小さくするために、フェルール１の貫通孔１ｂを基準にフェルール１を回転しながら外周面を加工するが、このときの加工精度は装置の性能で決まり、一般的には、フェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの同心度で０．５μｍ程度である。
【００４８】
実際に測定されるフェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの同心度は、上記の加工精度にフェルール１の貫通孔１ｂの真円度を加えたものになる。即ち、フェルール１の貫通孔１ｂの真円度が０．５μｍ以下とすると、フェルール１の外周面１ｃに対する貫通孔１ｂの同心度は１μｍ以下となる。
【００４９】
フェルール１の貫通孔１ｂを基準にフェルール１を回転しながら外周面１ｃを加工するときの加工バラツキを考慮すると、フェルール１の貫通孔１ｂの真円度は、０．３μｍ以下とすることがより好ましい。
【００５０】
なお、上記フェルール１の貫通孔１ｂの真円度は、真円度測定機で測定することができ、フェルール１の後端面１ｅに光を照射しながら先端面１ａをカメラで観察し、貫通孔１ｂの穴形状を画像処理して真円度を求める。
【００５１】
このようにフェルール１の外周面１ｃ、貫通孔１ｂの真円度を０．５μｍ以下とする方法は、フェルール１の加工方法として後述する。
【００５２】
また、上記フェルール１の外周面１ｃの算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．００１５μｍ以下であることが好ましい。外周面１ｃの算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１５μｍを越えると、フェルール１の外周面１ｃの凹凸が光コネクタとして用いる際に、フェルール１を挿通する金属からなる割スリーブの内周面を削り落として、割スリーブを形成する金属がフェルール１の先端面１ａに付着しやすいため、接続損失が悪化しやすい。
【００５３】
なお、本発明のフェルール１は、シングルモ−ド、マルチモード共に適用できる。
【００５４】
次いで、本発明のフェルール１の加工方法について説明する。
【００５５】
所定のセラミックス粉体に成形性を良くするためのバインダーを添加して得られたコンパウンドを材料として押出成形、射出成形、もしくはプレス成形によって、貫通孔１ｂとなる下穴を有する成形体を作製する。
【００５６】
次いで、得られた成形体を２００〜６００℃でゆっくり加熱し、セラミックス粉体以外の有機成分を蒸発して脱脂させ、次いで、１０００〜１６００℃程度で加熱して焼成することによって円筒セラミック体１１を作製する。
【００５７】
次いで、この円筒状セラミック体１１の下穴１１ｂの内周面に仕上げ加工を施す。
【００５８】
しかる後、図３（ａ）、（ｂ）に示す芯無センタレス加工機のように、円筒状セラミック体１１の外周面１１ｃを芯無センタレス加工によって研削する方法が用いられる。
【００５９】
これは、ブレード１２で円筒状セラミック体１１を保持しながら定規車１３で回転させダイヤモンド砥石等の砥石１４を用いて外周面１１ｃを研削する。
【００６０】
なお、砥石１４はダイヤモンド砥石を用いることが好ましく、ビトリファイドダイヤモンド砥石を用いることがより好ましい。
【００６１】
ここで、砥石１４は図３（ｂ）に示すように上記セラミック体１１の長手方向の長さをＬとした時、その長さが８Ｌ〜４０Ｌとすることが好ましい。
【００６２】
上記砥石１４の長さが８Ｌ未満であると、セラミック体１１が長手方向に十分に保持できず外周面１１ｃの真円度を高いものとできない。一方、４０Ｌを超えると、砥石１４が大型になりすぎて、重量が重くなり工作機械の回転軸を太くしなければ支持することができず、装置全体の剛性を高めなければならなくなる。
【００６３】
本発明の芯無センタレス加工機は温度管理する必要があり、２５℃±３℃の室内で温度管理しながら加工することで、安定した寸法精度で加工できる。
【００６４】
また、装置全体を安定した温度に保つために、研削液の循環にも工夫して研削液が装置を保温し、それとともに研削液を冷却させる方法を用いることが好ましい。
【００６５】
上記加工において、フェルール１の外周面１ｃを算術平均粗さ（Ｒａ）０．０１５μｍ以下に仕上げるためには１μｍ以下の粒度の細かい砥石を使う必要がある。粒度が細かいと加工時間が多大にかかるため、仕上げ寸法の直前の数μｍ大きい外径まで従来の方法で研削加工で加工した後、最終仕上げを本発明の加工方法を採用すると加工時間を短縮できる。
【００６６】
なお、細かい砥石１４を用いると砥石１４の目詰まりが発生しやすいため、加工しながら電解ドレスを行う（通称；ＥＬＩＤ研削）方法を用いることが好ましい。
【００６７】
上記加工方法において、フェルール１の外周面１ｃの算術平均粗さ（Ｒａ）を０．０１５μｍ以下、真円度を０．５μｍ以下の範囲内に形成することができる。
【００６８】
このように、外周面の表面粗さ（Ｒａ）０．０１５μｍ以下、及び真円度を０．５μｍ以下の範囲内とすることによって同じ組み合わせのフェルール１と割スリーブであっても、繰り返し測定において、接続損失変動の少ないフェルール１を得ることができる。
【００６９】
また、本発明のフェルール１の製造方法の他の実施形態を説明する。
【００７０】
上述の製造方法と同様に先ず、セラミックス粉体に成形性を良くするためのバインダーを添加して得られたコンパウンドを材料として押出成形、射出成形、もしくはプレス成形によって、最終的なフェルール１の複数本分の長さとし、中心に微細な下穴１１ｂを有する長尺の円筒状成形体を作製する。
【００７１】
次いで、成形体を２００〜６００℃でゆっくり加熱し、セラミックス粉体以外の有機成分を蒸発して脱脂させ、次いで、１０００〜１６００℃程度で加熱して焼成する。
【００７２】
そして、図４に示すように長尺の円筒状セラミック体１１を矢印Ａの方向にワーク１６を回転させることにより、下穴１１ｂの内周面に加工ワイヤ１５を挿通して研磨加工を施す。これによって、下穴１１ｂが均一に整列しているために、特定の方向に対して余計な研削力がかかることはなく、加工ワイヤ１５に振動が付与されず、下穴１１ｂの加工後の貫通孔１ｂの径にばらつきが発生せず、しかも引張り方向のずれも生じないために、貫通孔１ｂの真円度を０．５μｍ以下の優れたものとできる。
【００７３】
しかる後、所定の長さに切断することによってフェルール１を作製することができる。
【００７４】
上記長尺のセラミック体１１の長さは、作製されるフェルール１が２個以上の複数個分であればその効果を奏することができるが、研磨加工精度及び加工上の取り扱い易さの点からフェルール１が１０〜３０個分の長さとすることが好ましい。
【００７５】
ここで、上記長尺のセラミック体１１の加工方法を図５に基いてさらに詳細に説明する。
【００７６】
長尺のセラミック体１１を図５の加工装置にセットし、セラミック体１１の下穴１１ｂの一方から加工ワイヤ１５を差し込む。加工ワイヤ１５はその先端部１５ａをエッチング等によってテーパ加工した鋼線から成り、外周面にダイヤモンド等の砥粒を含んだ研磨材が塗布されている。この研磨材は０．５〜１０μｍのダイヤモンド製の砥粒を用いることができるが、研磨面の面粗さ及び加工速度等を勘案すると１〜５μｍの砥粒を用いることが好ましい。
【００７７】
次に、ワーク１６を矢印Ａに示す方向に回転させながら、加工ワイヤ１５を矢印Ｂで示す方向に前後させながら、ワーク１６の下穴１１ｂを順次進行させる。加工ワイヤ１５で下穴１１ｂを研磨して仕上げた後、加工装置からワーク１６を取出して研磨加工が終了する。加工ワイヤ１５のテーパ加工した先端部１５ａをワーク１６に通し、その先端部１５ａを引っ張りながらテーパ部分で下穴１１ｂの孔径を順次大きくしていき研磨する方法でも同様の効果を奏することができる。
【００７８】
しかる後、所定の長さに切断し、外周を研削し、外周面１ｃのラップ、面取り、丸み研磨等を行ってフェルール１に仕上げられるが、外周面１ｃの研削に際しては、このようにして研磨されて形成されたフェルール１の中心の貫通孔１ｂを中心にフェルール１を回転して行なわれるので、偏心することなく研削することができる。
【００７９】
上述の図２及び図３に示す加工方法によって得られたフェルール１は、図６に示すようにフェルール１が嵌合する凹部１７ａ及び光ファイバ用の被覆部を保持する貫通孔１７ｂを有するフェルール支持体１７とからなる光ファイバ固定具１８として好適に用いることができる。
【００８０】
上記フェルール支持体１７は、ステンレス、黄銅にＮｉメッキを施したもの、洋白にＮｉメッキを施したもの等の金属材料からなり、フェルール１は凹部１７ａに圧入固定され、凹部１７ａの面粗さを構成する凹凸が弾性変形してフェル−ル１を保持する。
【００８１】
上記光ファイバ固定具１８において、フェルール支持体１７の凹部１７ａ側面の表面粗さをＲ１、貫通孔１７ｂの内周面の表面粗さをＲ２とした場合、Ｒ１＜Ｒ２とすることが重要である。
【００８２】
上記Ｒ１を小さくすることでフェルールを安定に圧入することができるからである。また、Ｒ２を大きくつまり粗くすることにより光ファイバを固定する接着剤が凹凸面に入り込み、いわゆるアンカー効果により軸方向の引っ張り力を強めることになるからである。
【００８３】
また、上記フェルール支持体１７の凹部１７ａ側面の表面粗さＲ１が算術平均粗さＲａで０．０１μｍより大きく０．３μｍ未満であり、且つ貫通孔の内周面の表面粗さＲ２が算術平均粗さＲａで０．３μｍ以上であることが好ましい。
【００８４】
上記フェルール支持体１７の凹部１７ａの面粗さがＲ１がＲａ０．３μｍを超えると、面粗さを構成する凹凸の高低差が大きくなり、この凹凸部のうち凸部は強度が弱く圧入時に変形しやすいので、フェルール１に傾きが生じやすい。フェルール１が圧入の際に傾くと、フェルール支持体１７の凹部１７ａに円周方向に均一な変形状態が得られず安定しないため、圧入力が不安定となり引き抜き力がばらつく。
【００８５】
さらに、フェルール支持体１７の貫通孔１７ｂの表面粗さＲ２がＲａ０．３μｍ以上の範囲であれば、接着面積が大きくなり接着強度が上がるため、ヒートサイクル後に光ファイバが剥離することを減少することができる。
【００８６】
なお、フェルール支持体１７の凹部１７ａの側面の表面粗さＲ１は棒状の材料をチャックで固定後、材料の中央部をドリルで下穴加工を行った後にバイトで仕上げ加工する事により、Ｒａで０．０１〜０．３μｍに加工するこｔができる。
また、フェルール支持体１７の貫通孔１７ｂの表面粗さＲ２は、上記材料の固定後ドリル加工することにより、Ｒａ０．３μｍ以上に加工することができる。
【００８７】
上記フェルール支持体１７にフェルール１を圧入する際は、その締め代は２〜２５μｍが好ましい。締め代が２μｍ未満となるとフェルール１とフェルール支持体１７の引き抜き力は１０Ｋｇｆ以上を満足できない。一方、締め代が２５μｍを超えるとフェルール支持体１７が塑性変形を起こして、逆に引き抜き力は１０Ｋｇｆ以下に低下するものが発生する。
【００８８】
本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００８９】
【実施例】
ここで、実施例について説明する。
【００９０】
（実施例１）
ジルコニアセラミックスを用いて上記貫通孔となる下穴を有する円筒状成形体を焼成してセラミック体を得、上記下穴の内周面に仕上げ加工を施した後、セラミック体の外周面にセラミック体の長さＬに対して７Ｌ〜４０Ｌの長さを有するダイヤモンド砥石を用いた芯無センタレス加工を施すことによって外径Ｄ＝φ２．５ｍｍ、長さＬ＝１０．５ｍｍ、貫通孔ｄ＝φ０．１２６ｍｍ、外周面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍのフェルール試料を作製した。
【００９１】
各試料の外周面の真円度、貫通孔と外周面の同心度を測定した。
【００９２】
なお、上記フェルール試料の外周面の真円度は、真円度測定器を用いて触針をフェルールの外周面に接触させながら、フェルールを回転し該触針の振れを測定する方法を用いて求めた。
【００９３】
また、同心度はセラミック製のＶ溝にフェルール試料を載置して回転させ、貫通孔の振れ幅を測定することによって求めた。
【００９４】
次に各試料の貫通孔に光ファイバを挿入固定して、先端面を研磨仕上げし、割スリーブに１０回挿入してその接続損失の最大値から最小値を引いた値である接続損失変動値を算出した。
【００９５】
その結果を表１に示す。
【００９６】
【表１】

【００９７】
表１より明らかなように外周面の真円度が０．５μｍ以下の試料（Ｎｏ．５〜１７）は、接続損失が０．０９〜０．３６ｄＢと小さいものであった。
【００９８】
特に、同心度が１μｍ以下の試料（Ｎｏ．５〜１１、１５〜１７）は、接続損失が０．１８ｄＢ以下とさらに小さくできることがわかった。
【００９９】
一方、真円度が０．５μｍを超える試料（Ｎｏ．１〜５）は、接続損失が０．３２〜１．１８ｄＢと大きいことがわかった。
【０１００】
（実施例２）
次いで、実施例１と同様にジルコニアセラミックスによって貫通孔となる下穴を有する外径Ｄ＝φ２．５ｍｍ、下穴ｄ＝φ０．１２０ｍｍの長尺の円筒状セラミック体を作製し、下穴の内周面に仕上げ加工を施した後、長さＬ＝１０．５ｍｍに切断することによって５０個のフェルール試料を作製した。
【０１０１】
比較例として従来の短尺セラミック体を５０個同様な加工方法で作製した。
【０１０２】
各試料の貫通孔の真円度を図２に示す方法によって測定し、同心度が１μｍを越える試料を不良とし、その個数から不良率を算出した。
【０１０３】
結果を表２に示す。
【０１０４】
【表２】

【０１０５】
表２より、従来の加工方法によって得られた試料（Ｎｏ．４、５）は、真円度の平均値が０．６〜０．７μｍと大きく、同心度の不良率が５３〜９８％と１μｍ以下にできない試料が多かった。
【０１０６】
これに対し、長尺セラミック体を加工、切断する方法によって作製した試料（Ｎｏ．１〜３）は、真円度が０．５μｍ以下にでき、同心度の不良率も１５％以下と小さなものであった。
（実施例３）
次いで、図７に示すようにフェルール支持体の凹部側面の表面粗さ（Ｒ１）がＲａ０．０１〜０．４μｍの試料を作製した。また、ジルコニアセラミックスからなり外径Ｄ＝φ２．４９９±０．０００５ｍ、長さＬ＝１０．５ｍｍ、軸孔ｄ＝φ０．１２６ｍｍのフェルールを上記フェルール支持体に圧入固定後、フェルールとフェルール支持体の引き抜き力を検査した。
【０１０７】
結果を表３に示す。
【０１０８】
【表３】

【０１０９】
表３より明らかなように、凹部の側面の表面粗さ（Ｒ１）がＲａ０．０１〜０．２８μｍの試料（Ｎｏ．１〜６）は、フェルールの引き抜き力が２０〜２９Ｋｇｆと大きいことがわかった。
【０１１０】
これに対し、表面粗さがＲａ０．３μｍを超える試料（Ｎｏ．７〜９）は、１５Ｋｇｆ以下と低いことがわかる。
【０１１１】
次いで、フェルール支持体の貫通孔の表面粗さ（Ｒ２）をＲａ０．２μｍ、Ｒａ０．４μｍの試料を２０個ずつ作製し、上記フェルールをフェルール支持体に圧入固定し、接着した後、下記温度サイクル試験を行い温度サイクル後の光ファイバとフェルール支持体の接着部について引き抜き力を検査した。
【０１１２】
温度条件；−４０℃〜常温〜＋８５℃〜常温
（３０分・・５分・・３０分・・５分）
サイクル数；２００サイクル
その結果、温度サイクル後に光ファイバとフェルール支持体の接着部の剥離を調査したところ、フェルール支持体の貫通孔の表面粗さがＲａ０．４μｍの試料においては、剥離が発生しなかったが、Ｒａ０．２μｍの試料は２０個中６個に剥離が認められた。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明の光ファイバ用フェルールによれば、外周面および／または貫通孔の真円度が０．５μｍ以下であることから、光ファイバ用フェルールを光コネクタ等に用いる際、他の光ファイバ用フェルールとの接続損失を小さくすることができる。
【０１１４】
また、本発明の光ファイバ用フェルールによれば、上記光ファイバ用フェルールの外周面に対する貫通孔の同心度が１μｍ以下であることから、さらに接続損失を小さくすることができる。
【０１１５】
さらに、本発明の光ファイバ用フェルールの加工方法によれば、上記貫通孔となる下穴を有する円筒状成形体を焼成してセラミック体を得、上記下穴の内周面に仕上げ加工を施した後、セラミック体の外周面にセラミック体の長さＬに対して８Ｌ〜４０Ｌの長さを有するダイヤモンド砥石を用いた芯無センタレス加工を施すことから、外周の真円度を高精度に加工することができる。
【０１１６】
またさらに、本発明の光ファイバ用フェルールの加工方法によれば、上記貫通孔となる下穴を有する長尺の円筒状成形体を焼成してセラミック体を得、上記下穴の内周面に仕上げ加工を施した後、所定の長さに切断することから、研磨長さ全てを製品に使用することができ、高い真円度でばらつきの小さい貫通孔を得ることができる。
【０１１７】
本発明の光ファイバ固定具によれば、軸方向に光ファイバを収納するための貫通孔を有し、かつ外周面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１５μｍ以下の円筒状の光ファイバ用フェルールと、該光ファイバ用フェルールが圧入固定される凹部及び光ファイバ用の被覆部を保持する貫通孔を有するフェルール支持体と、を含んでなり、上記フェルール支持体の凹部側面の表面粗さをＲ１、上記フェルール支持体の貫通孔の内周面の表面粗さをＲ２とした場合、Ｒ１が０．０１μｍより大きく０．３μｍ未満であり、かつＲ１＜Ｒ２とすることにより、光ファイバ用フェルールをフェルール支持体に滑らかに圧入することができ、しかも光ファイバを強固に接着固定することができる。
【０１１８】
また、本発明の光ファイバ固定具によれば、上記フェルール支持体の凹部側面の表面粗さＲ１が算術平均粗さＲａで０．０１μｍより大きく０．３μｍ未満であり、且つ貫通孔の内周面の表面粗さＲ２が算術平均粗さＲａで０．３μｍ以上であることから、光ファイバ用フェルールをフェルール支持体により正確に且つスムーズに圧入することができるとともに、光ファイバを強固に接着固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ用フェルールの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の光ファイバ用フェルールにおける貫通孔の同心度の測定方法を示す説明図である。
【図３】本発明の光コネクタ用フェルールの加工方法を示す概略図である。
【図４】本発明の光コネクタ用フェルールの加工方法の他の実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明の光コネクタ用フェルールの加工方法を示す概略図である。
【図６】本発明の光ファイバ固定具の一実施形態を示す断面図である。
【図７】従来の光ファイバ固定具を示す断面図である。
【図８】従来の光ファイバ用フェルールの加工方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１：フェルール
１ａ：先端面
１ｂ：貫通孔
１ｃ：外周面
１ｄ：面取り部
１ｅ：後端部
２：光源
３：出射光
４：Ｖ溝治具
５：スポット光
６：カメラ
７：画像処理装置
８：表示画面
９：輪郭
１０：回転ローラー
１１：セラミック体
１２：ブレード
１３：定規車
１４：ダイヤモンド砥石
１５：加工ワイヤ
１６：ワーク
１７：フェルール支持体
１８：光ファイバ固定具[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an optical fiber ferrule for fixing an optical fiber, a processing method thereof, and an optical fiber fixture using the same, which are used for optical communication and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical fiber ferrule for fixing an optical fiber used for optical signal processing such as optical communication is an optical connector used for connecting optical fibers or a semiconductor composed of a semiconductor laser and an optical fiber, etc. Used in laser modules and the like.
[0003]
For example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the optical fiber fixture is an optical fiber made of zirconia ceramics in which a single-mode optical fiber made of quartz is inserted and bonded and fixed, and then the tip surface 21a is polished into a substantially convex spherical shape. The front end surfaces 21a of the ferrule 21 (hereinafter referred to as a ferrule) are brought into contact with each other for optical connection.
[0004]
Conventionally, the outer peripheral surface 21c of the ferrule 21 is mirror-finished so that it can be smoothly inserted into the split sleeve. The rear end surface 21 e of the ferrule 21 is press-fitted into the concave portion 37 a of the ferrule support 37 to form an optical fiber fixture 38.
[0005]
Then, an optical fiber is inserted into the through hole 21b of the ferrule 21, and an adhesive is filled into the through hole 37b of the ferrule support 37 to fix the coated portion of the optical fiber.
[0006]
The recesses 37a and the through holes 37b of the ferrule support 37 are drilled into a metal body and then finished with the same tool, and the surface roughness Ra is 0.2 to 0.4 μm. It was finished to the same surface roughness.
[0007]
The roundness of the outer peripheral surface 21c of the ferrule 21 is not standardized in the F04 type single-core optical fiber connector (commonly called SC ferrule) which is Japanese Industrial Standard No. C5973. However, the practical roundness was about 1 μm. This is because, by forcibly improving the roundness, the manufacturing cost of ferrules that are required to be low by the market is lowered, and there is no processing method for improving the roundness.
[0008]
The ferrule 21 is obtained by extrusion molding, injection molding, or press molding ceramic powder to obtain a cylindrical molded body having a fine pilot hole at the center, degreased and fired to obtain a ceramic body, and after double-side polishing. Then, the pilot hole is polished to finish the through hole 21b with high accuracy.
[0009]
This is because when the outer peripheral surface is processed after polishing the prepared hole in the ceramic body, it is necessary to grind while rotating the ceramic body with respect to the through hole, and to reduce the eccentricity of the through hole with respect to the outer peripheral surface. is there.
[0010]
The conventional ferrule 21 will be described with reference to a method of polishing the prepared hole 31a of the ceramic body 31 as shown in FIG.
[0011]
First, a connecting wire is passed through the pilot holes 31a of the plurality of short ceramic bodies 31, dummy plugs are applied to both ends of the alignment bodies of the plurality of short ceramic bodies 31, and solder is poured into the whole to form a plurality of short ceramic bodies. 31 is fixed integrally, the connecting wire is pulled out, and the work 36 in which the short ceramic body 31 is assembled is formed.
[0012]
Thereafter, the work 36 is set in a processing apparatus, the processing wire 35 is penetrated from one dummy plug side, and inserted into the pilot holes 31ba of the respective short ceramic bodies 31 of the work 36. The processing wire 35 is made of a steel wire whose tip is tapered by etching or the like, and an abrasive containing abrasive grains such as diamond is applied to the outer peripheral surface.
[0013]
Next, while rotating the workpiece 36 in the direction indicated by the arrow A, the processing wire 35 is sequentially advanced to the plurality of short ceramic bodies 31 while moving back and forth in the direction indicated by the arrow B. In this way, after finishing the prepared holes 31ba of the short ceramic bodies 31 with the processing wires 35, the individual ceramic bodies 31 are taken out.
[0014]
Thereafter, the ferrule 21 can be obtained by grinding the outer peripheral surface and performing lapping, chamfering, rounding polishing, or the like on the outer peripheral surface.
[0015]
For the processing method of the outer peripheral surface 21c of the ferrule 21, since the surface roughness (Ra) of the outer peripheral surface 21c is about 0.02 μm, centerless centerless grinding of the outer peripheral surface using a diamond grindstone has been the mainstream. It was. At this time, in order to finish the surface roughness (Ra) to about 0.02 μm, a fine grindstone with a particle size of 2 μm or more is used. If a fine grindstone is used, clogging of the grindstone occurs. However, there was an example using a method of performing electrolytic dressing (common name; ELID grinding).
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the progress of wavelength multiplexing technology in recent years, the DWDM transmission system (high density wavelength multiplexing transmission system) has been increasing rapidly.
[0017]
However, with the progress of wavelength multiplexing technology in recent years, the number of DWDM transmission systems has increased rapidly. In the DWDM transmission system, compared with the conventional transmission system, multiple lights having different wavelengths are sent to one optical fiber, and the multiplexed light is multiplexed and demultiplexed, and light of an extra wavelength does not enter through a filter. The number of passive components used in the transmission system has increased, and as a result, there has been an increasing demand for connection loss reduction for optical connectors that are connection points of the respective components.
[0018]
As a countermeasure, an optical connector alignment technique for aligning the optical fiber displacement direction with respect to the optical connector has been introduced. However, even if the alignment is performed, the roundness of the inner peripheral surface of the split sleeve is poor and the dimensional variation between the members of the optical connector causes the outer surface 21c of the ferrule 21 to be the same in combination with the ferrule 21 and the split sleeve. The inner peripheral surface of the split sleeve is not always in contact with the same portion, and there is a problem that the connection loss fluctuates each time it is inserted.
[0019]
As a result, the connection loss value of the optical connector cannot be specified in DWDM transmission. Therefore, an expensive variable attenuator is installed in front of the light receiving unit in the transmission system to adjust the optical output by attenuating the power of each channel. It was together.
[0020]
For this reason, what was supposed to be able to perform multiplex transmission with a single optical fiber and thereby provide an inexpensive service, on the contrary, has become quite expensive as a whole system.
[0021]
Further, when grinding the outer peripheral surface 21c of the ferrule 21 whose polishing hole 21b has been polished by the conventional processing method, the through-hole of the ferrule 21 is reduced in order to reduce the eccentricity of the through-hole 21b with respect to the outer peripheral surface 21c of the ferrule 21. The ferrule 21 is required to rotate around 21b, and the through hole 21b is required to be formed with high accuracy. For this reason, when forming the workpiece 36, the individual short ceramic bodies 31 do not bend midway, and the prepared holes 31b must be aligned and aligned. However, since the hole diameters of the pilot holes 31b are not all the same and there is a gap between the outer diameter of the connecting wire and the hole diameter of the pilot hole 31b, the pilot holes 31b are not evenly aligned. On the other hand, there was a problem that an extra grinding force was applied and the roundness of the through hole 21b was lowered.
[0022]
Further, when the processing wire 35 is advanced, the processing wire 35 must be advanced in a straight line without being given any extra vibration or displacement in the pulling direction. However, since vibration is applied to the processing wire 35, there is a problem that the diameter of the through hole 21b varies greatly, and the roundness of the through hole 21b is reduced due to the displacement in the pulling direction. It was.
[0023]
As a result, the roundness of the through hole 21b of the ferrule 21 was about 1 μm.
[0024]
Further, as the roundness decreases, the concentricity of the through hole 21b with respect to the outer peripheral surface 21c of the ferrule 21 increases, and there is a problem that connection loss tends to increase when used as an optical connector.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
Of the present inventionFiber optic fixtureHas a through hole for accommodating the optical fiber in the axial direction,And the arithmetic mean roughness (Ra) of the outer peripheral surface is 0.015 μm or lessA cylindrical ferrule for optical fiber;A ferrule support having a recess into which the optical fiber ferrule is press-fitted and fixed, and a through-hole holding the optical fiber coating, and an optical fiber fixing tool comprising: a concave side surface of the ferrule support; When the surface roughness is R1, and the surface roughness of the inner peripheral surface of the through hole of the ferrule support is R2, R1 is set to be greater than 0.01 μm and less than 0.3 μm, and R1 <R2. To do.
[0026]
The optical fiber ferrule of the present invention is characterized in that the concentricity of the through hole with respect to the outer peripheral surface of the optical fiber ferrule is 1 μm or less.
[0027]
Furthermore, the ferrule for optical fibers is characterized in that the roundness of the outer peripheral surface and / or the through hole of the optical fiber ferrule is 0.5 μm or less.
[0028]
Furthermore, the processing method for a ferrule for an optical fiber according to the present invention is a processing method for a ferrule for a cylindrical ceramic optical fiber having a through hole for accommodating an optical fiber in the axial direction, and the bottom of the through hole serving as the through hole. A cylindrical shaped body having a hole is fired to obtain a ceramic body, and after finishing the inner peripheral surface of the pilot hole, the outer peripheral surface of the ceramic body is 8L to 40L with respect to the length L of the ceramic body. The centerless centerless machining is performed using a diamond grindstone having a length.
[0029]
Still further, the method for processing a ferrule for an optical fiber according to the present invention is a method for processing a ferrule for a cylindrical ceramic optical fiber having a through hole for accommodating an optical fiber in the axial direction, and becomes the above-mentioned through hole. A long cylindrical molded body having a pilot hole is fired to obtain a ceramic body, and after finishing the inner peripheral surface of the pilot hole, the ceramic body is cut to a predetermined length. .
[0031]
Furthermore, in the optical fiber fixture of the present invention, the surface roughness R1 of the side surface of the concave portion of the ferrule support is an arithmetic average roughness Ra of more than 0.01 μm and less than 0.3 μm, and the inner peripheral surface of the through hole The surface roughness R2 is an arithmetic average roughness Ra of 0.3 μm or more.
[0032]
According to the ferrule for optical fiber of the present invention, since the roundness of the outer peripheral surface and / or the through hole is 0.5 μm or less, when the ferrule for optical fiber is used for an optical connector or the like, another ferrule for optical fiber is used. The connection loss can be reduced.
[0033]
Further, according to the ferrule for an optical fiber of the present invention, since the concentricity of the through hole with respect to the outer peripheral surface of the optical fiber ferrule is 1 μm or less, the connection loss can be further reduced.
[0034]
Furthermore, according to the method for processing an optical fiber ferrule of the present invention, a cylindrical molded body having a pilot hole serving as the through hole is fired to obtain a ceramic body, and the inner peripheral surface of the pilot hole is finished. Then, the outer peripheral surface of the ceramic body is subjected to centerless processing using a diamond grindstone having a length of 8L to 40L with respect to the length L of the ceramic body, so that the roundness of the outer periphery is processed with high accuracy. can do.
[0035]
Furthermore, according to the method for processing an optical fiber ferrule of the present invention, a long cylindrical molded body having a pilot hole that becomes the through hole is fired to obtain a ceramic body, and the inner peripheral surface of the pilot hole is formed. After finishing, it is cut to a predetermined length, so that the entire polishing length can be used for the product, and through holes with high roundness and small variations can be obtained.
[0036]
Furthermore, according to the optical fiber fixture of the present invention, when the surface roughness of the concave side surface of the ferrule support is R1, and the surface roughness of the inner peripheral surface of the through hole is R2, R1 <R2. Thus, the ferrule for optical fiber can be smoothly press-fitted into the ferrule support, and the optical fiber can be firmly bonded and fixed.
[0037]
According to the optical fiber fixture of the present invention, the surface roughness R1 of the side surface of the concave portion of the ferrule support is an arithmetic average roughness Ra of more than 0.01 μm and less than 0.3 μm, and the inner circumference of the through hole Since the surface roughness R2 of the surface is 0.3 μm or more in terms of arithmetic average roughness Ra, the ferrule for an optical fiber can be accurately and smoothly press-fitted by the ferrule support, and the optical fiber is firmly bonded and fixed. can do.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0039]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a ferrule for an optical fiber (hereinafter referred to as a ferrule) according to the present invention, which has a through hole 1b for accommodating an optical fiber in the axial direction, and its distal end surface 1a. A chamfered portion 1d is provided at a connecting portion between the outer peripheral surface 1c and the outer peripheral surface 1c, and a conical fiber insertion tapered portion 1f is provided on the rear end surface 1e side of the through hole 1b.
[0040]
The ferrule 1 of the present invention generally has a shape with an outer diameter D of φ2.5 mm, a length of 10.5 mm, and a through hole 1b of φ0.126 mm, and is formed of resin, metal, ceramic, glass, Ceramics based on zirconia are the most suitable. Specifically, ZrO₂As a main component and Y as a stabilizer₂O_Three, MgO, CaO, CeO₂, Dy₂O_ThreeA partially stabilized zirconia ceramic mainly composed of tetragonal crystals is used.
[0041]
As the zirconia ceramics, those having an average crystal grain size of 0.1 μm to 1.0 μm and a porosity of 3% or less are applicable. Here, if the crystal grain size exceeds 1.0 μm, the gap between crystals becomes large and a good outer peripheral surface cannot be obtained, and the grain size is stably adjusted to 0.1 μm or less when pulverizing with a ball mill or the like when mixing raw materials. Since the crystal grows after firing and the diameter further increases, the thickness is set to 0.1 μm or more. The porosity represents the percentage of voids contained in the ferrule individual as a percentage. When the porosity exceeds 3%, the pore portion deteriorates the outer peripheral surface roughness.
[0042]
Further, the roundness of the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 is specified to be 0.5 μm or less.
When the roundness of the outer peripheral surface 1c exceeds 0.5 μm, when the ferrule 1 is used as an optical connector, the circularity of the inner peripheral surface of the split sleeve is low when inserted into the split sleeve and fixed. The ferrule 1 is easily in contact with the outer peripheral surface 1c, and the connection loss increases.
[0043]
The roundness of the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 is measured by rotating the ferrule 1 and bringing the stylus into contact with the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 using a roundness measuring instrument. Find using the method.
[0044]
Further, in the ferrule 1, the roundness of the through hole 1b is specified to be 0.5 μm or less. By setting the roundness of the through-hole to 0.5 μm or less, when the ferrule 1 is used for an optical connector or the like, connection loss with other ferrules can be reduced.
[0045]
Here, the concentricity of the through hole 1b with respect to the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 is such that the light emitted from the light source 2 is rotated on the V groove jig 4 as shown in FIG. Passes and enters the camera 6 as spot light 5. This is displayed on the display screen 8 of the image processing apparatus 7. Only the outline 9 of the spot light 5 is displayed on the display screen 8 because of the display magnification. Since the ferrule 1 is rotated by the rotating roller 10, the contour 9 varies on the display screen 8 by the amount of eccentricity of the through hole 1 b with respect to the outer peripheral surface 1 c of the ferrule 1. This fluctuation width becomes the concentricity of the through hole 1b with respect to the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1.
[0046]
If the roundness of the through-hole 1b of the ferrule 1 exceeds 0.5 μm, the contour of the through-hole 1b exists in the first place. Therefore, when the ferrule 1 is rotated, the contour 9 of the spot light 5 changes only by that. Therefore, as the concentricity of the through hole 1 b with respect to the outer peripheral surface 1 c of the ferrule 1, the unevenness of the through hole 1 b is added to the eccentricity of the through hole 1 b with respect to the original outer peripheral surface 1 c of the ferrule 1. The concentricity of the through-hole 1b with respect to 1c tends to be larger than 1 μm, and the defect rate increases.
[0047]
Here, after polishing the pilot hole 11b of the ceramic body 11, in order to reduce the eccentricity of the through hole 1b with respect to the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1, the outer peripheral surface while rotating the ferrule 1 with reference to the through hole 1b of the ferrule 1 However, the processing accuracy at this time is determined by the performance of the apparatus, and generally the concentricity of the through hole 1b with respect to the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 is about 0.5 μm.
[0048]
The concentricity of the through-hole 1b with respect to the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 actually measured is obtained by adding the roundness of the through-hole 1b of the ferrule 1 to the above processing accuracy. That is, if the roundness of the through hole 1b of the ferrule 1 is 0.5 μm or less, the concentricity of the through hole 1b with respect to the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 is 1 μm or less.
[0049]
Considering processing variation when processing the outer peripheral surface 1c while rotating the ferrule 1 with respect to the through-hole 1b of the ferrule 1, the roundness of the through-hole 1b of the ferrule 1 is more preferably 0.3 μm or less. preferable.
[0050]
The roundness of the through-hole 1b of the ferrule 1 can be measured with a roundness measuring machine. The front end surface 1a is observed with a camera while irradiating the rear end surface 1e of the ferrule 1 with a through-hole. Image processing is performed on the 1b hole shape to obtain the roundness.
[0051]
A method of setting the roundness of the outer peripheral surface 1c and the through hole 1b of the ferrule 1 to 0.5 μm or less will be described later as a processing method of the ferrule 1.
[0052]
The arithmetic average roughness (Ra) of the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 is preferably 0.0015 μm or less. When the arithmetic average roughness (Ra) of the outer peripheral surface 1c exceeds 0.015 μm, when the unevenness of the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 is used as an optical connector, the inner peripheral surface of the split sleeve made of metal that passes through the ferrule 1 is used. Since the metal forming the split sleeve is likely to adhere to the front end surface 1a of the ferrule 1, the connection loss is likely to deteriorate.
[0053]
The ferrule 1 of the present invention can be applied to both single mode and multimode.
[0054]
Next, a method for processing the ferrule 1 of the present invention will be described.
[0055]
Using a compound obtained by adding a binder for improving moldability to a predetermined ceramic powder, a molded body having a pilot hole that becomes the through hole 1b is produced by extrusion molding, injection molding, or press molding. .
[0056]
Next, the obtained molded body is slowly heated at 200 to 600 ° C., organic components other than the ceramic powder are evaporated and degreased, and then heated and fired at about 1000 to 1600 ° C. to form the cylindrical ceramic body 11. Is made.
[0057]
Next, the inner peripheral surface of the prepared hole 11b of the cylindrical ceramic body 11 is finished.
[0058]
Thereafter, a method of grinding the outer peripheral surface 11c of the cylindrical ceramic body 11 by centerless centerless machining is used as in the coreless centerless machine shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
[0059]
In this case, the cylindrical ceramic body 11 is held by the blade 12 and rotated by a ruler wheel 13 to grind the outer peripheral surface 11 c using a grindstone 14 such as a diamond grindstone.
[0060]
The grindstone 14 is preferably a diamond grindstone, and more preferably a vitrified diamond grindstone.
[0061]
Here, when the length of the ceramic body 11 in the longitudinal direction is L as shown in FIG. 3B, the length of the grindstone 14 is preferably 8L to 40L.
[0062]
If the length of the grindstone 14 is less than 8L, the ceramic body 11 cannot be sufficiently held in the longitudinal direction, and the roundness of the outer peripheral surface 11c cannot be increased. On the other hand, if it exceeds 40L, the grindstone 14 becomes too large and becomes heavy, so that it cannot be supported unless the rotating shaft of the machine tool is thickened, and the rigidity of the entire apparatus must be increased.
[0063]
The coreless centerless processing machine of the present invention needs to be temperature controlled, and can be processed with stable dimensional accuracy by processing while controlling the temperature in a room of 25 ° C. ± 3 ° C.
[0064]
Further, in order to keep the entire apparatus at a stable temperature, it is preferable to use a method in which the grinding liquid is kept warm while the grinding liquid is circulated and the grinding liquid is cooled at the same time.
[0065]
In the above processing, in order to finish the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 to an arithmetic average roughness (Ra) of 0.015 μm or less, it is necessary to use a grindstone having a fine particle size of 1 μm or less. If the particle size is fine, it takes a lot of processing time, so the processing time can be shortened by applying the processing method of the present invention to the final finish after processing by grinding with the conventional method up to the outer diameter of several μm just before the finishing dimension. .
[0066]
In addition, since the clogging of the grindstone 14 is likely to occur when the fine grindstone 14 is used, it is preferable to use a method in which electrolytic dressing is performed while processing (common name; ELID grinding).
[0067]
In the above processing method, the arithmetic average roughness (Ra) of the outer peripheral surface 1c of the ferrule 1 can be formed within a range of 0.015 μm or less and the roundness within a range of 0.5 μm or less.
[0068]
In this way, even in the same combination of ferrule 1 and split sleeve by making the outer peripheral surface roughness (Ra) 0.015 μm or less and the roundness within the range of 0.5 μm or less, in repeated measurement Thus, the ferrule 1 with less variation in connection loss can be obtained.
[0069]
Moreover, other embodiment of the manufacturing method of the ferrule 1 of this invention is described.
[0070]
Similar to the above manufacturing method, first, a plurality of final ferrules 1 are formed by extrusion molding, injection molding, or press molding using a compound obtained by adding a binder for improving moldability to ceramic powder. A long cylindrical molded body having a length corresponding to the length and having a fine pilot hole 11b in the center is produced.
[0071]
Next, the molded body is slowly heated at 200 to 600 ° C. to evaporate and degrease organic components other than the ceramic powder, and then heated and fired at about 1000 to 1600 ° C.
[0072]
Then, as shown in FIG. 4, by rotating the workpiece 16 in the direction of the arrow A in the long cylindrical ceramic body 11, the machining wire 15 is inserted into the inner peripheral surface of the prepared hole 11 b and polishing is performed. As a result, since the pilot holes 11b are evenly aligned, no extra grinding force is applied in a specific direction, vibration is not applied to the processing wire 15, and the through holes of the pilot hole 11b after processing are processed. Since the diameter of the hole 1b does not vary and the displacement in the pulling direction does not occur, the roundness of the through hole 1b can be excellent at 0.5 μm or less.
[0073]
Thereafter, the ferrule 1 can be produced by cutting it into a predetermined length.
[0074]
The length of the long ceramic body 11 can be obtained as long as there are two or more ferrules 1 to be produced. However, from the viewpoint of polishing accuracy and ease of handling in processing. It is preferable that the ferrule 1 has a length corresponding to 10 to 30 pieces.
[0075]
Here, the processing method of the long ceramic body 11 will be described in more detail with reference to FIG.
[0076]
The long ceramic body 11 is set in the processing apparatus of FIG. 5, and the processing wire 15 is inserted from one of the prepared holes 11 b of the ceramic body 11. The processing wire 15 is made of a steel wire whose tip 15a is tapered by etching or the like, and a polishing material containing abrasive grains such as diamond is applied to the outer peripheral surface thereof. As this abrasive, 0.5 to 10 μm diamond abrasive grains can be used, but it is preferable to use 1 to 5 μm abrasive grains in consideration of the surface roughness and processing speed of the polished surface.
[0077]
Next, while rotating the work 16 in the direction indicated by the arrow A, the prepared hole 11b of the work 16 is sequentially advanced while moving the machining wire 15 back and forth in the direction indicated by the arrow B. After the prepared hole 11b is polished and finished with the processing wire 15, the workpiece 16 is taken out from the processing apparatus, and the polishing process is completed. A similar effect can be achieved by a method in which the tip end 15a of the processing wire 15 that is tapered is passed through the workpiece 16, and the tip portion 15a is pulled while the diameter of the pilot hole 11b is sequentially increased at the taper portion.
[0078]
After that, it is cut into a predetermined length, the outer periphery is ground, and the outer peripheral surface 1c is lapped, chamfered, rounded, etc., and finished to the ferrule 1, but when the outer peripheral surface 1c is ground, polishing is performed in this way. Since the ferrule 1 is rotated about the through-hole 1b at the center of the ferrule 1 formed as described above, it can be ground without being eccentric.
[0079]
The ferrule 1 obtained by the processing method shown in FIG. 2 and FIG. 3 described above has a ferrule support having a concave portion 17a in which the ferrule 1 is fitted and a through hole 17b that holds a coating portion for optical fiber as shown in FIG. It can be suitably used as an optical fiber fixture 18 composed of the body 17.
[0080]
The ferrule support 17 is made of a metal material such as stainless steel, brass plated with Ni, or white plated with Ni. The ferrule 1 is press-fitted and fixed in the recess 17a, and the surface roughness of the recess 17a. The concaves and convexes constituting the elastic member are elastically deformed to hold the ferrule 1.
[0081]
In the optical fiber fixture 18, when the surface roughness of the side surface of the recess 17a of the ferrule support 17 is R1, and the surface roughness of the inner peripheral surface of the through hole 17b is R2, it is important that R1 <R2. .
[0082]
This is because the ferrule can be stably press-fitted by reducing the R1. Further, when R2 is increased, that is, roughened, the adhesive for fixing the optical fiber enters the uneven surface, and the tensile force in the axial direction is strengthened by the so-called anchor effect.
[0083]
Further, the surface roughness R1 of the side surface of the recess 17a of the ferrule support 17 is an arithmetic average roughness Ra of more than 0.01 μm and less than 0.3 μm, and the surface roughness R2 of the inner peripheral surface of the through hole is an arithmetic average. The roughness Ra is preferably 0.3 μm or more.
[0084]
When the surface roughness of the concave portion 17a of the ferrule support 17 exceeds R1 0.3 Ra, the height difference between the concave and convex portions constituting the surface roughness increases, and the convex portion of the concave and convex portion has a weak strength and deforms when pressed. As a result, the ferrule 1 is likely to be inclined. If the ferrule 1 is tilted during press-fitting, a uniform deformation state in the circumferential direction cannot be obtained in the concave portion 17a of the ferrule support 17, and the pressure input becomes unstable and the pulling force varies.
[0085]
Furthermore, if the surface roughness R2 of the through-hole 17b of the ferrule support 17 is in the range of Ra 0.3 μm or more, the adhesion area is increased and the adhesion strength is increased, thereby reducing the separation of the optical fiber after the heat cycle. Can do.
[0086]
The surface roughness R1 of the side surface of the concave portion 17a of the ferrule support 17 is determined by Ra by fixing a rod-shaped material with a chuck, finishing a center hole of the material with a drill, and finishing with a bite. It can be processed to 0.01 to 0.3 μm.
Further, the surface roughness R2 of the through-hole 17b of the ferrule support 17 can be processed to Ra 0.3 μm or more by drilling after fixing the material.
[0087]
When the ferrule 1 is press-fitted into the ferrule support 17, the tightening margin is preferably 2 to 25 μm. When the tightening margin is less than 2 μm, the pulling force of the ferrule 1 and the ferrule support 17 cannot satisfy 10 kgf or more. On the other hand, when the tightening margin exceeds 25 μm, the ferrule support 17 undergoes plastic deformation, and conversely, the pulling force is reduced to 10 kgf or less.
[0088]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[0089]
【Example】
Here, examples will be described.
[0090]
Example 1
A cylindrical shaped body having a pilot hole serving as the through hole is fired using zirconia ceramics to obtain a ceramic body. After finishing the inner peripheral surface of the pilot hole, the ceramic body is formed on the outer peripheral surface of the ceramic body. Coreless processing using a diamond grindstone having a length of 7 L to 40 L with respect to the length L of the outer diameter D = φ2.5 mm, length L = 10.5 mm, through hole d = φ0. A ferrule sample having 126 mm and an arithmetic average roughness (Ra) of the outer peripheral surface of 0.01 μm was produced.
[0091]
The roundness of the outer peripheral surface of each sample and the concentricity of the through hole and the outer peripheral surface were measured.
[0092]
The roundness of the outer peripheral surface of the ferrule sample is determined by using a method of measuring the deflection of the stylus by rotating the ferrule while bringing the stylus into contact with the outer peripheral surface of the ferrule using a roundness measuring instrument. Asked.
[0093]
The concentricity was obtained by placing a ferrule sample in a ceramic V-groove and rotating it, and measuring the swing width of the through hole.
[0094]
Next, the optical fiber is inserted and fixed in the through hole of each sample, the tip surface is polished, inserted into the split sleeve 10 times, and the connection loss fluctuation value which is a value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the connection loss. Was calculated.
[0095]
The results are shown in Table 1.
[0096]
[Table 1]

[0097]
As is clear from Table 1, the samples (Nos. 5 to 17) having a roundness of the outer peripheral surface of 0.5 μm or less had a connection loss as small as 0.09 to 0.36 dB.
[0098]
In particular, it was found that the samples (Nos. 5 to 11 and 15 to 17) having a concentricity of 1 μm or less can have a connection loss of 0.18 dB or less.
[0099]
On the other hand, it was found that the samples (Nos. 1 to 5) with roundness exceeding 0.5 μm had a large connection loss of 0.32 to 1.18 dB.
[0100]
(Example 2)
Next, in the same manner as in Example 1, a long cylindrical ceramic body having an outer diameter D = φ2.5 mm and a lower hole d = φ0.120 mm having a pilot hole that becomes a through hole is formed using zirconia ceramics. After finishing the peripheral surface, 50 ferrule samples were prepared by cutting to a length L = 10.5 mm.
[0101]
As a comparative example, 50 conventional short ceramic bodies were produced by the same processing method.
[0102]
The roundness of the through hole of each sample was measured by the method shown in FIG. 2, and a sample having a concentricity exceeding 1 μm was regarded as defective, and the defect rate was calculated from the number.
[0103]
The results are shown in Table 2.
[0104]
[Table 2]

[0105]
From Table 2, the samples (Nos. 4 and 5) obtained by the conventional processing methods have a large average roundness of 0.6 to 0.7 μm and a concentricity defect rate of 53 to 98%. There were many samples that could not be made 1 μm or less.
[0106]
In contrast, the samples (Nos. 1 to 3) prepared by processing and cutting a long ceramic body can have a roundness of 0.5 μm or less and a concentricity defect rate of 15% or less. Met.
(Example 3)
Next, as shown in FIG. 7, a sample having a surface roughness (R1) of Ra 0.01 to 0.4 μm on the side surface of the concave portion of the ferrule support was manufactured. A ferrule made of zirconia ceramic and having an outer diameter D = φ2.499 ± 0.0005 m, a length L = 10.5 mm, and a shaft hole d = φ0.126 mm is press-fitted and fixed to the ferrule support, and then the ferrule and the ferrule support The pull-out force of was examined.
[0107]
The results are shown in Table 3.
[0108]
[Table 3]

[0109]
As is clear from Table 3, the samples (Nos. 1 to 6) whose surface roughness (R1) on the side surfaces of the recesses is Ra 0.01 to 0.28 μm have a large ferrule pulling force of 20 to 29 kgf. It was.
[0110]
On the other hand, it can be seen that samples (Nos. 7 to 9) having a surface roughness exceeding Ra 0.3 μm are as low as 15 kgf or less.
[0111]
Next, 20 samples each having a surface roughness (R2) of Ra 0.2 μm and Ra 0.4 μm for the through-holes of the ferrule support are prepared, and the ferrule is press-fitted and bonded to the ferrule support, and then the temperature cycle described below is performed. A test was conducted to inspect the pulling force of the bonded portion between the optical fiber and the ferrule support after the temperature cycle.
[0112]
Temperature condition: -40 ° C to room temperature to + 85 ° C to room temperature
(30 minutes, 5 minutes, 30 minutes, 5 minutes)
Number of cycles: 200 cycles
As a result, when the peeling of the bonded portion between the optical fiber and the ferrule support was investigated after the temperature cycle, no peeling occurred in the sample having a surface roughness Ra of 0.4 μm in the ferrule support. Peeling was observed in 6 out of 20 samples having a thickness of 2 μm.
[0113]
【The invention's effect】
According to the ferrule for optical fiber of the present invention, since the roundness of the outer peripheral surface and / or the through hole is 0.5 μm or less, when the ferrule for optical fiber is used for an optical connector or the like, another ferrule for optical fiber is used. The connection loss can be reduced.
[0114]
Further, according to the ferrule for an optical fiber of the present invention, since the concentricity of the through hole with respect to the outer peripheral surface of the optical fiber ferrule is 1 μm or less, the connection loss can be further reduced.
[0115]
Furthermore, according to the method for processing an optical fiber ferrule of the present invention, a cylindrical molded body having a pilot hole serving as the through hole is fired to obtain a ceramic body, and the inner peripheral surface of the pilot hole is finished. Then, the outer peripheral surface of the ceramic body is subjected to centerless processing using a diamond grindstone having a length of 8L to 40L with respect to the length L of the ceramic body, so that the roundness of the outer periphery is processed with high accuracy. can do.
[0116]
Furthermore, according to the method for processing an optical fiber ferrule of the present invention, a long cylindrical molded body having a pilot hole that becomes the through hole is fired to obtain a ceramic body, and the inner peripheral surface of the pilot hole is formed. After finishing, it is cut to a predetermined length, so that the entire polishing length can be used for the product, and through holes with high roundness and small variations can be obtained.
[0117]
According to the optical fiber fixture of the present invention,A cylindrical optical fiber ferrule having a through hole for accommodating an optical fiber in the axial direction and having an arithmetic mean roughness (Ra) of the outer peripheral surface of 0.015 μm or less, and the optical fiber ferrule are press-fitted and fixed And a ferrule support having a through hole for holding the concave portion and the coating portion for the optical fiber,When the surface roughness of the concave side surface of the ferrule support is R1, and the surface roughness of the inner peripheral surface of the through hole of the ferrule support is R2,R1 is greater than 0.01 μm and less than 0.3 μm, andR1 <R2ByThe optical fiber ferrule can be smoothly press-fitted into the ferrule support, and the optical fiber can be firmly bonded and fixed.
[0118]
According to the optical fiber fixture of the present invention, the surface roughness R1 of the side surface of the concave portion of the ferrule support is an arithmetic average roughness Ra of more than 0.01 μm and less than 0.3 μm, and the inner circumference of the through hole Since the surface roughness R2 of the surface is 0.3 μm or more in terms of arithmetic average roughness Ra, the ferrule for an optical fiber can be accurately and smoothly press-fitted by the ferrule support, and the optical fiber is firmly bonded and fixed. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an optical fiber ferrule of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a method for measuring the concentricity of a through hole in an optical fiber ferrule of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a method for processing an optical connector ferrule of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing another embodiment of the optical connector ferrule processing method of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a method for processing an optical connector ferrule of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an embodiment of the optical fiber fixture of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional optical fiber fixture.
FIG. 8 is a schematic view showing a conventional method for processing an optical fiber ferrule.
[Explanation of symbols]
1: Ferrule
1a: Tip surface
1b: Through hole
1c: outer peripheral surface
1d: Chamfered part
1e: Rear end
2: Light source
3: Outgoing light
4: V-groove jig
5: Spot light
6: Camera
7: Image processing device
8: Display screen
9: Outline
10: Rotating roller
11: Ceramic body
12: Blade
13: Ruler car
14: Diamond wheel
15: Processing wire
16: Work
17: Ferrule support
18: Optical fiber fixture

Claims

A cylindrical optical fiber ferrule having a through hole for accommodating an optical fiber in the axial direction and having an arithmetic mean roughness (Ra) of an outer peripheral surface of 0.015 μm or less ;
A ferrule support having a recess into which the ferrule for optical fiber is press-fitted and fixed and a through-hole for holding a coating portion for optical fiber, and an optical fiber fixture comprising:
When the surface roughness of the concave side surface of the ferrule support is R1, and the surface roughness of the inner peripheral surface of the through hole of the ferrule support is R2, R1 is set to be greater than 0.01 μm and less than 0.3 μm, and R1 <Optical fiber fixture characterized by being R2.

2. The optical fiber fixture according to claim 1, wherein the roundness of the outer peripheral surface and / or the through hole of the optical fiber ferrule is 0.5 μm or less.

The optical fiber fixture according to claim 1 or 2, wherein the concentricity of the through hole with respect to the outer peripheral surface of the ferrule for optical fiber is 1 µm or less.