JP3979140B2

JP3979140B2 - 光コネクタの製造方法

Info

Publication number: JP3979140B2
Application number: JP2002085584A
Authority: JP
Inventors: 渉桜井; 健一郎大塚; 知彦上田; 俊史細谷
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: JP2003279797A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの接続に用いられる光コネクタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報伝送容量の拡大にともない情報通信網の光化が注目され、その実現に向けた光ファイバ通信網の構築に重要な種々の光コネクタの開発が進められている。特にネットワーク機器用に開発されたＭＴコネクタ（Mechanically Transferable connector）は、日本の光通信網を中心に広く実用化されている信頼性の高い多心光コネクタである。このＭＴコネクタは、ガイドピンを用いて１対の光コネクタプラグを着脱可能に接続するもので、２心〜１２心の光ファイバテープ心線や光ファイバコードの接続に使用されている。
【０００３】
また、ＭＴコネクタをベースとしたプッシュオンプルオフの簡易着脱可能なＭＰＯコネクタがある。図４は、従来知られているＭＰＯコネクタの一例を示す図で、図中、１は光コネクタプラグ、２はコネクタハウジング、３はフェルール、４は多心光ファイバ心線、５はコネクタアダプタ、６は光ファイバ孔、７はガイド孔、８はガイドピンを示す。
【０００４】
光コネクタプラグ１（以下、光プラグという）は、コネクタハウジング２内にＭＴコネクタ用に設計されたフェルール３を収納し、フェルール３に多心光ファイバ心線４の接続端を装着して構成される。光プラグ１は、コネクタアダプタ５の両側に設けた嵌合孔５ａに挿入され、ラッチ手段（図示せず）により挿入がラッチされる。両側の光プラグ１はフェルール３の先端面同士が互いに突き合わされ、光接続が形成される。
【０００５】
フェルール３は、樹脂の成形により形成され、複数の光ファイバ孔６とその両側に１対のガイド孔７を有し、光ファイバ孔６には多心光ファイバ心線４の各光ファイバが挿入接着される。ガイド孔７には、互いに接続される光プラグの一方にガイドピン８が挿入固定され、他方の光プラグとの接続の位置決めを行なう。フェルール３の先端面３ａは、光ファイバを挿着後に光ファイバと共に研磨される。
【０００６】
ＭＰＯコネクタでは、通常、接続境界面での反射光が光源側に戻るのを防ぐために、光ファイバと共に先端面３ａを斜めに研磨している。斜め研磨は、ガイド孔７の軸線と直交する面に対する角度θで行なわれ、通常、この角度θは８°になるように選定されている。
【０００７】
図５、図６は、従来のフェルールの成形方法を説明する図で、図５は成形金型を示す図、図６（Ａ）は上金型を外した成形状態を示す図、図６（Ｂ）は成形されたフェルールの断面を示す図である。図中、１０は金型、１１は中子、１２は下金型、１３は上金型、１４はガイド孔成形ピン、１５は光ファイバ孔成形ピン、１６はファイバ被覆孔成形部、１７はファイバ心線孔成形部、１８は基台、１９はガイド孔成形ピン用Ｖ溝、２０は光ファイバ孔成形ピン用Ｖ溝、２１は成形キャビティ、２２は充填樹脂を示す。その他の符号は、図４と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【０００８】
図５に示すフェルール成形用の金型１０は、中子１１と下金型１２と上金型１３の３つの部材から成る。中子１１は、基台１８の前方側にガイド孔成形用のピン１４と光ファイバ孔成形用のピン１５を設けて構成されている。また、ピン１５の後半部は、ファイバ被覆部が収納されるファイバ被覆孔成形部１６がピン１５より多少太めにして設けられ、さらにその後方に多心ファイバ心線が収納されるブロック状のファイバ心線孔成形部１７が設けられている。
【０００９】
下金型１２は、前部に、ガイド孔成形ピン１４を位置決めするガイド孔成形ピン用Ｖ溝１９と光ファイバ孔成形ピン１５を位置決めする光ファイバ孔成形ピン用Ｖ溝２０を設けて構成されている。後部は、ガイド孔成形ピン１４を２点支持するための同様なＶ溝等が設けられ、中央部には樹脂２２が充填される成形キャビティ２１が設けられている。上金型１３は、下金型１２に対応してガイド孔成形ピン１４および光ファイバ孔成形ピン１５を保持し、所定形状のフェルールが成形される成形キャビティが形成されている。
【００１０】
上述の金型１０を用いて成形を行なうと、図６（Ａ）に示すように成形キャビティ２１と中子１１との空隙部分を埋めるように樹脂２２が充填される。この後、金型１０を外すことにより、図６（Ｂ）に示すような形状のフェルール３が成形される。上下金型１２、１３は、ガイド孔成形ピン用Ｖ溝１９と光ファイバ孔成形ピン用Ｖ溝２０の内側の端部が、ライン（ｂ−ｂ）で示すように直線的になるように形成されている。したがって、フェルール３が成形された状態では、光ファイバ孔６とガイド孔７とが同一平面の端面３ｂに露出されている。この後、光ファイバ孔６に光ファイバを挿入接着して、端面３ｂから所定の研磨量Ｄを研磨し、先端面３ａとされる。
【００１１】
図７は、フェルール３の先端面３ａの斜め研磨について説明する図である。なお、図７（Ａ）はガイド孔にエッジが生じていない状態を示す図、図７（Ｂ）は、ガイド孔にエッジが生じている状態を示す図である。図中の符号は、図４〜図６で用いたのと同じ符号を用いることで説明を省略する。
【００１２】
フェルールの斜め研磨は、図７（Ａ）に示すように成形された状態のフェルール３の先端面３ｂ（ガイド孔７の軸線と直交する面で形成されているとする）に対して角度θで研磨される。研磨後の先端面３ａには、光ファイバ孔６およびガイド孔７の全てが露出するように研磨される。研磨量が少ないと、図７（Ｂ）に示すように、ガイド孔７の一部が研磨後の先端面３ａと研磨前の先端面３ｂの両方に露出され、この結果、ガイド孔７にエッジ７ａが生じる。エッジ７ａがあると、光コネクタの着脱時にエッジ欠けが起こりやすくなるので、エッジ７ａが生じないように、ある程度余分に研磨する必要がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したフェルールの成形で、光ファイバ孔６は、一対のガイド孔７の中点に対するずれ（偏心量Ｅｏ）が小さいことが必要である。しかし、光ファイバ孔６がガイド孔７に対して、図６（Ｂ）に示すように傾き角度Ｒがあると、研磨量Ｄを大きくすると偏心量Ｅｏは次第に大きくなっていく。図８は、光ファイバ孔６のガイド孔７に対する傾き角度Ｒによる、前述の研磨量Ｄと偏心量Ｅｏの関係を示す図である。
【００１４】
この図８から明らかなように、例えば、フェルール３の光ファイバ孔６が成形時のずれ、誤差等により傾き角度Ｒが０.４°で成形されていると、５０μｍの研磨量で０.３５μｍの偏心量が生じ、１００μｍの研磨量で０.７μｍの偏心量となる。また、傾き角度０.２°で成形したとしても、５０μｍの研磨量で０.１８μｍの偏心量となる。図７（Ｂ）のようなエッジ７ａが生じないような斜め研磨を行なうには、研磨工程におけるバラツキ等も含めると最低５０μｍ位の研磨が必要となる。しかし、実際のフェルール成形で、傾き角度Ｒを０.２°以内に納めるのは難しく、最終的な偏心量を０.２μｍ以内で、安定して光コネクタを形成することは困難であった。
【００１５】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、光ファイバ孔の成形に傾きがあっても、研磨による偏心量の増大を最小限に抑えることができる光コネクタの製造方法の提供を課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による光コネクタの製造方法は、ガイド孔と光ファイバ孔を有するフェルールに光ファイバを挿着した後、フェルールの接続端面側を研磨する光コネクタの製造方法であって、研磨前の接続端面側の光ファイバ孔端面を研磨後の端面となるようにガイド孔端面より凹ませて成形し、この後、光ファイバを挿着してガイド孔を光ファイバ孔端面内に含まれるように研磨することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の概略を、図１〜３を用いて説明する。図１（Ａ）は上金型を外した成形状態を示す図、図１（Ｂ）は成形されたフェルールの断面を示す図、図２は成形金型を示す図、図３（Ａ）は斜め研磨後のフェルール接続端面部を示す図、図３（Ｂ）は光ファイバ孔端面の凹み量の算定を説明する図である。図中の符号は、図４〜図６に用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００１８】
本発明における光コネクタは、従来技術で説明したのと同様に、図４に示すように、光プラグ１を、コネクタハウジング２内にＭＴコネクタ用に設計されたフェルール３を収納し、フェルール３に多心光ファイバ心線４の接続端を装着して構成される。光プラグ１は、コネクタアダプタ５の両側に設けた嵌合孔５ａに挿入され、ラッチ手段（図示せず）により挿入がラッチされる。両側の光プラグ１はフェルール３の先端面同士が互いに突き合わされ、光接続が形成される。
【００１９】
フェルール３は、樹脂の成形により形成され、複数の光ファイバ孔６とその両側に１対のガイド孔７を有し、光ファイバ孔６には多心光ファイバ心線４の各光ファイバを挿入接着される。ガイド孔７には、互いに接続される光プラグの一方にガイドピン８が挿入固定され、他方の光プラグとの接続の位置決めを行なう。フェルール３の先端面３ａは、光ファイバを挿着後に光ファイバと共に研磨される。
【００２０】
フェルール３の成形金型１０は、図１（Ａ）および図２に示すように中子１１と下金型１２と上金型１３の３つの部材から成る。中子１１は、基台１８の前方側にガイド孔成形用のピン１４と光ファイバ孔成形用のピン１５を設けて構成されている。また、ピン１５の後半部は、ファイバ被覆部が収納されるファイバ被覆孔成形部１６がピン１５より多少太めにして設けられ、さらにその後方に多心ファイバ心線が収納されるブロック状のファイバ心線孔成形部１７が設けられている。
【００２１】
下金型１２は、前部に、ガイド孔成形ピン１４を位置決めするガイド孔成形ピン用Ｖ溝１９と光ファイバ孔成形ピン１５を位置決めする光ファイバ孔成形ピン用Ｖ溝２０を設けて構成されている。光ファイバ孔成形ピン用Ｖ溝２０の内側端部のラインｃ−ｃは、ガイド孔成形ピン用Ｖ溝１９の内側端部のラインｂ−ｂより距離Ｆだけ内側になるように形成されている。
【００２２】
また、下金型１２の後部は、ガイド孔成形ピン１４を２点支持するための同様なＶ溝等が設けられ、中央部には樹脂２２が充填される成形キャビティ２１が設けられている。上金型１３は、下金型１２に対応してガイド孔成形ピン１４および光ファイバ孔成形ピン１５を保持し、所定形状のフェルールが成形される成形キャビティが形成されている。
【００２３】
上述の金型１０を用いて成形を行なうと、図１（Ａ）に示すように成形キャビティ２１と中子１１との空隙部分を埋めるように樹脂２２が充填される。この後、金型１０を外すことにより、図１（Ｂ）に示すような形状のフェルール３が成形される。接続端面側の光ファイバ孔６が露出する端面３ｃ（以下、ファイバ孔端面という）は、ガイド孔７が露出する端面３ｂ（以下、ガイド孔端面という）より距離Ｆだけ凹ませて成形される。
【００２４】
図１（Ｂ）のように成形されたフェルール３は、光ファイバ孔６に光ファイバを挿着した後、先端面が３ａとなるように研磨される。この場合、光ファイバ孔６とガイド孔７が同一の平面内で露出する位置まで研磨される。フェルール３のガイド孔端面３ｂから最終の先端面３ａまでの研磨量Ｄは、従来（図６参照）と同じとしても、光ファイバが挿着されたファイバ孔端面３ｃの研磨量は、予め凹ませた距離Ｆを差し引いた、研磨量Ｄ’となる。
【００２５】
例えば、所定の研磨量Ｄが１００μｍで、予め凹ませた距離Ｆが７０μｍであったとすると、ファイバ孔端面３ｃの研磨量Ｄ’は３０μｍとなる。この場合、ファイバ孔端面３ｃは３０μｍしか研磨されないので、光ファイバ孔６の傾き角度Ｒが０.４°であったとしても、図８によれば０.２１μｍの偏心しか生じない。なお、図６の場合は、０.７μｍの偏心となる。
【００２６】
上述のように光ファイバの接続面を仕上げる研磨において、光ファイバが存在するファイバ孔端面の研磨量を少なくすることにより、フェルール成形時の光ファイバ孔の傾きによる光ファイバの偏心を小さく抑えることができる。この結果、光コネクタ接続の光ファイバ間の軸ずれを少なくし、接続損失の増加を抑えた低接続の光コネクタを提供することが可能となる。また、研磨量が少なくなることで、研磨盤の目詰まりを低減でき、作業効率を向上させることができる。
【００２７】
しかしながら、本発明は更に作業効率の向上と光ファイバの偏心を図るべく、研磨前のファイバ孔端面３ｃを、研磨後の先端面３ａと一致するように予め成形時に形成する。すなわち、ファイバ孔端面３ｃの研磨量Ｄ’をゼロとして「凹み距離Ｆ＝研磨量Ｄ」となるように成形する。これにより、ファイバ孔端面３ｃの研磨は実質的に行なわれず（光ファイバ孔６から突き出る光ファイバの先端研磨のみとなる）、偏心をさらに小さくすることができる。
【００２８】
次に、図３の斜め研磨の例について説明する。図３（Ａ）は研磨後の形状を示し、フェルール３の斜め研磨は、研磨後の先端面３ａがガイド孔７の軸線と直交する面に対して、角度θとなるように研磨される。この角度θは、光コネクタの接続境界面での反射光が光源側に戻るのを防ぐためのもので、４°〜１２°位の範囲で形成するのがよく、より好ましくは８°で形成するのがよい。
【００２９】
また、研磨前の光ファイバ孔６の端面を部分的に、図３（Ａ）に示すように、予め角度θをもたせた傾斜端面で成形時に形成しておく。この傾斜端面は、光ファイバ孔６の端面として、研磨が予定されている領域部分を、予めフェルールの成形段階で除いておくことにより、研磨時の研磨量を少なくし、作業効率を図ることができる。
【００３０】
斜め研磨で、研磨された先端面３ａは傾斜した平坦面で、光ファイバ孔６から突き出る光ファイバが研磨され、光ファイバの接続端が斜めに研磨される。したがって、先端面３ａの面内に光ファイバ孔６が完全に含まれていることは必須である。他方、光ファイバ孔６より径が大きいガイド孔７は、完全に先端面３ａ内に含まれていなくても、光コネクタの接続機能を奏するうえで必ずしも必要ではない。
【００３１】
このため、図７（Ｂ）で示したように、ガイド孔７にエッジ部７ａが生じる場合もある。しかし、従来技術の項で述べたように、エッジ７ａがあると、光コネクタの着脱時にエッジ欠けが起こりやすくなるので、エッジ７ａが生じないように、ある程度余分に研磨する必要がある。したがって、光ファイバ孔６と共にガイド孔７が、研磨後の先端面３ａの面内に完全に含まれていることが望ましい。なお、斜め研磨を必要としない端面３ａ’は、光コネクタの形状寸法の範囲内で研磨するか、または、研磨せずに放置する。
【００３２】
図３（Ｂ）に示すように、角度θで斜め研磨を行なう場合に、研磨前のガイド孔端面３ｂからファイバ孔端面３ｃに凹ます深さの最小値と最大値を求めることができる。斜め研磨で、ガイド孔７にエッジ７ａを生じることなく、ガイド孔端面３ｂを研磨するのに必要な最小研磨ラインをＹ１とする。また、ガイド孔端面３ｂの全面をカバーして研磨するのに必要な最大研磨ラインをＹ２とする。なお、ラインＹ２を越えての研磨は、無意味であることからラインＹ２を最大研磨ラインとする。
【００３３】
また、ガイド孔７の中心Ｚは、複数の光ファイバ孔６の中心と一致した直線上にあるものとし、この中心Ｚと最小研磨ラインＹ１の交点とガイド孔端面３ｂからの距離をＸ１、同じく、中心Ｚと最大研磨ラインＹ２の交点とガイド孔端面３ｂからの距離をＸ２とする。
【００３４】
ガイド孔７にエッジ７ａが生じないように、ガイド孔端面３ｂを最小研磨ラインＹ１まで研磨を行なった際に、距離Ｘ１に達した時点でファイバ孔端面３ｃの表面に露出されている光ファイバ先端が斜め研磨される必要がある。したがって、ファイバ孔端面３ｃをガイド孔端面３ｂから凹ます最小深さは、距離Ｘ１に等しいといえる。また、同様にガイド孔端面３ｂの全面をカバーするように、最大研磨ラインＹ２まで研磨を行なった際に、距離Ｘ２に達した時点でファイバ孔端面３ｃの表面に露出されている光ファイバ先端が研磨されればよい。したがって、ファイバ孔端面３ｃをガイド孔端面３ｂから凹ます最大深さは、距離Ｘ２と等しいといえる。
【００３５】
以上のことから、斜め研磨の角度θ、ガイド孔７の孔径Ｇ、フェルールの厚さ（ガイド孔径Ｇ＋ガイド孔からフェルール外面までの距離Ｈの２倍）を決めることにより、ファイバ孔端面３ｃの凹み深さの最小値Ｘ１と最大値Ｘ２を選定することができる。光コネクタの最適値として、角度θを８°、ガイド孔の孔径Ｇを０.７ｍｍ、フェルールの厚さ２.５ｍｍ（Ｈ＝０.９ｍｍ）とすると、最小値Ｘ１は４９μｍ、最大値Ｘ２は１７６μｍとなる。
【００３６】
実際は、光ファイバ孔の孔径１２５μｍがあるので、その分の深さ距離（ｔａｎ８°×１２５μｍ）が約１８μｍであるので、これを±９μｍとして見込むものとする。この結果、上記の最小値Ｘ１は４０μｍ〜５８μｍとなり、最大値Ｘ２は１６７μｍ〜１８５μｍとなる。すなわち、ファイバ孔端面３ｃの凹み深さは、４０μｍ〜１８５μｍの範囲とするのが好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光ファイバが存在する端面の研磨量を少なくすることができ、フェルール成形時の光ファイバ孔の傾きによる光ファイバの偏心を小さく抑えることができる。この結果、光コネクタ接続の光ファイバ間の軸ずれを少なくし、接続損失の増加を抑えた低接続の光コネクタを提供することが可能となる。また、研磨量が少なくなることで、研磨盤の目詰まりを低減でき、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフェルール成形例を示す図である。
【図２】本発明の実施に用いる金型の一例を示す図である。
【図３】本発明の斜め研磨の例を説明する図である。
【図４】光コネクタの一例を示す図である。
【図５】従来のフェルール成形用金型の一例を示す図である。
【図６】従来のフェルール成形例を示す図である。
【図７】斜め研磨について説明する図である。
【図８】研磨量と偏心量の関係を示す図である。
【符号の説明】
１…光コネクタプラグ、２…コネクタハウジング、３…フェルール、３ａ…研磨後の先端面、３ｂ…ガイド孔端面、３ｃ…ファイバ孔端面、４…多心光ファイバ心線、５…コネクタアダプタ、６…光ファイバ孔、７…ガイド孔、８…ガイドピン、１０…金型、１１…中子、１２…下金型、１３…上金型、１４…ガイド孔成形ピン、１５…光ファイバ孔成形ピン、１６…ファイバ被覆孔成形部、１７…ファイバ心線孔成形部、１８…基台、１９…ガイド孔成形ピン用Ｖ溝、２０…光ファイバ孔成形ピン用Ｖ溝、２１…成形キャビティ、２２…充填樹脂。

Claims

ガイド孔と光ファイバ孔を有するフェルールに光ファイバを挿着した後、前記フェルールの接続端面側を研磨する光コネクタの製造方法であって、研磨前の前記接続端面側の光ファイバ孔端面を研磨後の端面となるようにガイド孔端面より凹ませて成形し、この後、前記光ファイバを挿着して前記ガイド孔を前記光ファイバ孔端面内に含まれるように研磨することを特徴とする光コネクタの製造方法。
前記研磨後の端面が、前記ガイド孔の軸線と直交する面に対して、角度４°〜１２°の角度となるように斜めに形成されることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタの製造方法。
前記角度が８°であることを特徴とする請求項２に記載の光コネクタの製造方法。
前記ガイド孔は、前記研磨後の端面に完全に含まれていることを特徴とする請求項２または３に記載の光コネクタの製造方法。
前記光ファイバ孔端面を前記ガイド孔端面より、４０μｍ以上１８５μｍ以下に凹ませて成形することを特徴とする請求項３または４に記載の光コネクタの製造方法。