JP3982680B2

JP3982680B2 - 光コネクタのフェルール端面の加工方法

Info

Publication number: JP3982680B2
Application number: JP2002134927A
Authority: JP
Inventors: 伸介松井; 良征石川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: JP2003326447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信用光コネクタにおけるフェルール端面の加工方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ同士の接続には、主としてコネクタ接続と融着接続とがあるが、光ファイバ接続の着脱が比較的頻繁に行われる箇所には、光ファイバ先端にあらかじめ取り付けられた光コネクタにより光ファイバ同士を接続するコネクタ接続が一般的に用いられる。光ファイバの接続においては、光ファイバのコアの端面相互を正確に一致させると共に確実に接触させることが重要であるため、光コネクタ内の光ファイバ端面の研磨技術の開発が進められている。
【０００３】
光ファイバをコネクタ接続した際に二つの光ファイバの端面の間に隙間があると、光ファイバと空気との境界でフレネル反射が発生し、通信品質が劣化する。そこで、光ファイバの端面を低反射研磨することにより、フレネル反射を抑制している。この研磨作業は、通常、本研磨工程とその前に行われる研磨前工程とからなる。
【０００４】
図５は、従来の研磨前工程を示した工程図である。同図には、フェルール５１とフェルール５１に挿入した光ファイバ５２とからなるフェルール先端部の断面図をもって各工程を示している。同図（ａ）は光ファイバとフェルールとを接着する工程、（ｂ）は接着剤の近傍で光ファイバをブレークする工程、（ｃ）から（ｄ）は接着剤を取り除きながらフェルールと共に光ファイバを粗研磨する工程である。なお、フェルールとは、光コネクタ内の部品であり、光ファイバのコアの中心を光コネクタの中心に位置決めして固定するための部品である。このフェルールにより光ファイバの端面同士の正確な一致が実現されている。以下、同図に基づいて研磨前工程を詳細に説明する。
【０００５】
図５（ａ）に示すように、まず中心に微細孔を設けたフェルール５１に光ファイバ５２を挿入し、エポキシ系等の接着剤で前記微細孔の内面と光ファイバ５２とを接着する。この際に、フェルール端面５４から突き出た光ファイバ５２の基部に接着剤を充填するようにフェルール端面５４にも接着剤５３を盛る。光ファイバ５２の基部に接着剤５３を充填する方法としては、二つの方法がある。一つ目の方法は、フェルール端面５４に直接接着剤５３を極少量塗る方法である。二つ目の方法は、フェルール端面５４の反対側の端面の微細孔から接着剤を充填し、フェルール端面５４の側から真空ポンプ等でフェルール端面５４に接着剤を滲み出させる方法である。
【０００６】
次に、図５（ｂ）に示すように、フェルール端面５４の接着剤５３が固まった後、接着部に近い部位で光ファイバ５２をブレークする。この状態においても、光ファイバ５２はフェルール端面５４に充填した接着剤５３から突出している。
【０００７】
次に、研磨紙等が装着された研磨板に対し、光ファイバ５２が垂直になるように押し当て、研磨面を摺動させることにより、フェルール端面５４の接着剤５３を取り除きながら光ファイバ５２を粗研磨する。図５（ｃ）は、接着剤５３を除去しながら光ファイバ５２を粗研磨している状態を示した図である。同図に示すように、ある程度加工が進むと光ファイバ端面５５と接着剤加工面５６は同一面を形成する。接着剤５３は、加工中に光ファイバ５２が損傷しないように、光ファイバ５２を保護する役割を果たす。図５（ｄ）は研磨前工程が終了した状態である。光ファイバ端面５５はフェルール端面５４とほぼ同一面を形成し、次の本研磨工程に適した面となる。この面は一般に比較的粗い砥粒で研磨されるためある程度粗さがある面である。なお、この研磨前工程においてフェルール端面５５を凸球面状に加工する粗加工まで行う場合もある。
【０００８】
前述するような研磨前工程において、図５（ａ）に示すように光ファイバ５２の基部に接着剤５３を充填する理由を以下に説明する。図６は、フェルール６１の微細孔に光ファイバ６２を挿入し接着剤で接着する際に、光ファイバ６２の基部を接着剤で固めず（図６（ａ））に研磨前工程を行った場合（図６（ｂ））を示した図である。接着剤はフェルール６１の微細孔の内面と光ファイバ６２との間にのみ存在し、両者を接着している。図６（ａ）に示す状態で、例えば、フェルール端面６４を凸球面形状に加工するために、比較的粗い砥粒の研磨面を突き当てて摺動しようとすると、フェルール端面６４から突き出た非常に細い光ファイバ６２（直径約１２５μｍ）が研磨面との接触の極初期の段階において折れてしまうことがある。光ファイバ６２が折れると、図６（ｂ）に示すように、折れた光ファイバ６２の破断面６７がフェルール端面６４よりも内部の深い部分にまで達することが多い。
【０００９】
図６（ｂ）に示した状態を一般的に「光ファイバの折れ込み」というが、折れ込みが発生すると研磨前工程において大きな加工量が必要となる。また、折れ込みを補うため通常量以上の加工を行う結果、多くの場合、光コネクタ内のフェルールの仕様以下の長さになってしまい、光コネクタに使用できなくなってしまう。
【００１０】
以上の理由から、図５（ａ）に示すように光ファイバ５２の基部に接着剤５３を充填した後に、研磨前工程を行う。すなわち、光ファイバ５２の基部を接着剤５３で固定することにより、光ファイバ５２が研磨面に接触し折れた際にも「光ファイバの折れ込み」は接着剤５３の内部でおさまる。これにより、光ファイバ５２のフェルール５１内部への折れこみをなくし、フェルール端面５４と光ファイバ端面５５とをほぼ同一面として形成することができる。
【００１１】
図７は、従来の代表的な研磨前工程を研磨面の上側から観察した図であり、研磨面の動きとフェルール端面の動きとの相対的な関係を示している。同図に示すように、従来の研磨前工程は、研磨面７１をｆ１方向、フェルール端面７２をｆ２方向へ回転させ、更に両回転とも同じ角速度（すなわち、単位時間当たり同回転数）で回転させる。研磨面７１とフェルール端面７２とを前述するように相対運動させることにより、フェルール端面７２の面内各部における相対運動ベクトルＶ１がフェルール端面７２のいたるところで同一となる（図中には代表的な４箇所におけるベクトルを示した）結果、フェルール端面７２の面内における各部すべてを同一の速度で加工することができ、高精度研磨の観点から理想的な研磨加工が可能となる。
【００１２】
前述する高精度研磨は、フェルール端面７２と研磨面７１とを同じ角速度で回転させる方法による他、固定されたフェルール端面７２に対し研磨面７１を円運動で公転させる方法によっても実現することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示すようにフェルール端面７２には面内のいたるところでベクトルＶ１の相対運動が発生しているため、端面７２全体としては、平均的相対運動ベクトルＶ０の大きな相対運動が発生し、前述した「光ファイバの折れ込み」の原因となる。図５で説明したように光ファイバの基部を接着剤で保護したとしても、例えば、接着剤量が少なかったり、最初の研磨面との摺動の衝撃が大きかったりすると、光ファイバが接着剤部分を越えフェルール内部へ折れ込む可能性が大きい。また、フェルール端面に光ファイバを固定していた接着剤自体がフェルール端面から剥離し、その際に光ファイバがフェルール内部に折れ込むことがある。特にフェルールの径が細いＭＵ、ＬＣ型コネクタにおいては、接着剤を充填できるフェルール端面の直径が１ｍｍ以下であり、多量の接着剤を用いて固定することができない。
【００１４】
このため通常、研磨機による研磨前工程は、接触初期の衝撃を小さくする方法により行われている。例えば、工程の初期段階から低速で研磨面にフェルール端面を接近させることにより高い加工荷重を加えない方法、あるいは工程初期には研磨機の回転速度を極低速にすることによりフェルール端面に働くベクトルＶ０方向の相対運動を小さくする方法等により行われている。しかしながら、これらの方法は、加工時間が比較的長くなることや加工装置自体が高コストとなる等の点で限界がある。
【００１５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、加工速度を低下させることなく、フェルール端面における光ファイバの折れ込みを防止したフェルール端面の加工方法およびその加工装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１の発明に係るフェルール端面の加工方法は、回転する研磨面によりフェルール端面と光ファイバとを同時に加工するフェルール端面の加工方法であって、フェルール端面の中心を研磨面の回転中心からフェルールの外径程度までの範囲内でずらして非回転のフェルール端面を研磨面に接触させることにより加工を行うフェルール端面の加工方法において、前記フェルール端面の中心と前記研磨面の回転中心とがずれた状態から前記フェルール端面を前記研磨面中心に対し点対称な位置まで摺動させることを特徴とする。
【００１８】
また、第２の発明に係るフェルール端面の加工方法は、回転する研磨面によりフェルール端面と光ファイバとを同時に加工するフェルール端面の加工方法であって、フェルールと光ファイバとを接着剤により接着する際にフェルール端面と当該端面から突出した光ファイバとをフェルール端面にも充填した接着剤により接着固定した後、当該充填した接着剤を取り除きながら光ファイバの加工を行う際に、フェルール端面の中心を研磨面の回転中心からフェルールの外径程度までの範囲内でずらして非回転のフェルール端面を研磨面に接触させることによりフェルール端面の加工を行うフェルール端面の加工方法において、前記フェルール端面の中心と前記研磨面の回転中心とがずれた状態から前記フェルール端面を前記研磨面中心に対し点対称な位置まで摺動させることを特徴とする。
【００１９】
また、第３の発明に係るフェルール端面の加工方法は、フェルール端面を仕上げるまでの研磨作業における、光ファイバの折れ込みのおそれがある初期段階において、第１または第２の発明に係るフェルール端面の加工方法を適用することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
研磨前工程における光ファイバ折れ込みの問題を解決するため、本発明に係るフェルール端面の加工方法は、光ファイバを加工する初期段階において、フェルール端面に働く平均的相対運動ベクトル方向の相対運動をほぼゼロにすることを特徴する。以下、本発明の実施例に係るフェルール端面の加工方法を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１及び２は、実施例に係るフェルール端面の加工方法を研磨面の上側から観察した図であり、研磨面とフェルール端面との相対的な動きの関係を示している。図１には、フェルール端面の中心と研磨面の回転中心とを一致させた加工例、図２には、フェルール端面の中心が研磨面の回転中心から僅かにずれている場合の加工例を示した。図中、端面各部における相対運動ベクトルＶ１の長さはその部分に働く相対運動の大きさを表している。
【００２３】
図１に示すように、研磨面中心Ａを中心としてｆ１方向に回転している研磨面１１に、非回転のフェルール端面１２を、端面１２の中心部（すなわち、フェルールに挿入された光ファイバ）を研磨面中心Ａに一致させた状態で接触させることにより、フェルール端面１２の加工を行う。この方法によれば、フェルール端面１２の中心部を除き、フェルール端面１２のいたるところでベクトルＶ１（図中には代表的な４箇所におけるベクトルを示した）の相対運動が発生しているが、フェルール端面１２全体としては、前記各相対運動が相互に打ち消される結果、光ファイバの折れ込みの原因であった平均的相対運動ベクトル（図７参照）をゼロとすることができる。これにより、光ファイバの折れ込みを回避することができる。
【００２４】
フェルール端面１２の加工は、端面１２の面内の各部分が破砕されることにより進む。このとき、研磨面中心Ａと一致している端面の中心部には前記破砕を起こさせる摺動力は発生しないが、実際には中心部分の周辺が破砕されることにより、中心部も破砕され加工は進む。
【００２５】
また、フェルール端面の中心と研磨面の回転中心とを精密に一致させることが難しい場合には、図２に示すように、フェルール端面２２の中心を研磨面中心Ａから僅かにずらしても略同様の効果を得ることができる。図２に示すように、研磨面中心Ａを中心としてｆ１方向に回転している研磨面２１に、非回転のフェルール端面２２を、端面２２の中心部（すなわち、フェルールに挿入された光ファイバ）を研磨面中心Ａから僅かにずらした状態で接触させることにより、フェルール端面２２の加工を行う。研磨面２１の回転速度は、端面２２の面内に働く各部における相対運動ベクトルＶ１のうち研磨面中心Ａから最も離れた部分のベクトルの大きさが、図１における相対運動ベクトルＶ１の大きさに等しくなるように、調整されている。
【００２６】
この方法によれば、フェルール端面２２の面内に発生する相対運動ベクトルＶ１は完全には打ち消し合わずに平均的相対運動ベクトルＶ０として残るものの、フェルール端面２２の中心と研磨面中心Ａとのずれは僅かであるため、ベクトルＶ０を小さくすることができる。このベクトルＶ０の大きさは、フェルール端面２２の中心を研磨面中心Ａから大きくずらした場合よりも極めて小さく、これにより光ファイバの折れ込みを抑制することができる。なお、このように両中心が一致しない場合において、フェルール端面２２の面内に研磨面中心Ａがなければ、図１に示した方法で述べた摺動力が発生しない部分は無くなる。
【００２７】
図３は、比較例に係るフェルール端面の加工方法を研磨面の上側から観察した図であり、フェルール端面の中心が研磨面の回転中心から大きくずれている場合の加工例を示した。同図に示すように、研磨面中心Ａを中心としてｆ１方向に回転している研磨面３１に、非回転のフェルール端面３２を中心Ａから大きくずらして接触させる。この場合、フェルール端面３２の各部における相対運動ベクトルＶ１は、図７の従来例で示したベクトルＶ１と同様に大きく、端面全体としても大きな平均的相対運動ベクトルＶ０となってフェルール端面３２に働く。この結果、光ファイバの折れ込みを防ぐことは難しい。
【００２８】
一般的に、図１及び図２に示すような加工方法は、フェルール端面の各部における相対運動ベクトルが異なるため加工速度の面内不均一化をまねき、高精度研磨の観点からは採用することが難しい。しかしながら、研磨前工程においては、光ファイバ保護の観点から、フェルール端面の各部における相対運動ベクトルが異なる加工方法の方が有効である。そこで、本発明に係る加工方法を研磨前工程または研磨前工程の初期段階において採用し、光ファイバの折れ込みのおそれがなくなるまで加工した後、続いて従来の高精度研磨を目的とした加工方法を採用することで、加工精度及び歩留りの問題を共に解決した加工方法とすることができる。
【００２９】
図２に示すフェルール端面２２の中心を研磨面中心Ａからずらす加工方法の場合には、端面２２の中心を研磨面中心Ａから僅かにずらして加工を行う。ここでいう「僅かにずらす」とは、両中心のずれが大きくなると共に端面２２に働く平均的相対運動ベクトルＶ０が大きくなり、これにより光ファイバの折れ込みが発生する確率が大きくなるため、光ファイバの折れ込みが発生しないか又は発生するとしてもその確率が低い範囲内で両中心をずらすことを言う。例えば、両中心のずれがＳＣ型光コネクタのフェルールの外径である２．５ｍｍ程度までならば「僅かなずれ」の範囲内であり、フェルール端面２２に働く平均相対運動ベクトルＶ０を十分小さくすることができる結果、光ファイバの折れ込みを防ぐことができる。また、両中心がずれた状態からフェルール端面２２を研磨面中心Ａと点対称な位置まで摺動をさせることにより、平均相対運動ベクトルＶ０を小さくしながら端面の各部における相対運動ベクトルＶ１の不均一さを抑制することも可能である。
【００３０】
図４は、本発明に係るフェルール端面の加工方法を実施するための装置の一例の概略外観図である。同図に示すように、フェルール端面加工装置４０は、装置本体４１の内部に設置された研磨板回転モーター４２と、研磨板回転モーター４２に接続され調整された速度で回転する研磨板４３と、フェルール４４を保持するフェルール保持部４５と、フェルール保持部４５を支える第１支持体４７及び第２支持体４８とからなる。研磨板４３の上面には研磨紙等が装着され、上面が研磨面となっている。また、研磨紙等を装着しなくても、研磨板自体が研磨機能を備えている研磨板であってもよい。フェルール保持部４５、第１支持体４７及び第２支持体４８は一体となって装置本体４１に設置され、フェルール４４を研磨板４３に対し垂直に保持すると共に、フェルール４４を研磨板４３に加工荷重を加えながら接触させる機能を有している。また、フェルール保持部４５及び両支持体４６、４７の位置調整により、フェルール４４は研磨板４３の回転中心または略回転中心に接触し、加工されるようになっている。このフェルール端面加工装置４０を用い、図１または２に示した加工方法でフェルール４４の端面を加工することにより、光ファイバの折れ込みの問題を回避することができる。
【００３１】
本発明は上記実施例に限定されず、例えば、研磨板４３を回転させることによりフェルール端面を加工するタイプの装置の他に、研磨板４３を固定しフェルール４４を回転させることにより加工する装置も考えられる。しかしながら、この場合には光ファイバ４６が後方に付属するフェルール４４を回転させるのは難しいため、フェルール４４を正逆交互に回転させることにより加工する等の工夫が必要である。
【００３２】
また、フェルール保持部４５及び両支持体４６、４７の工夫により、フェルール４４と研磨板４３との初期接触の際に働く加工荷重を微小にすることが好ましい。例えば、フェルール４４の研磨板４３に対する送りを微小にし、徐々に研磨板４３に接触させることにより、更に折れ込みの問題をなくすことも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、フェルールに挿入された光ファイバと研磨面の回転中心とをフェルールの外径程度までの範囲内でずらしてフェルール端面を研磨面に接触させフェルール端面を加工することにより、フェルール端面に作用する光ファイバ軸と垂直な方向の力を略ゼロとすることができるため、加工速度を低下させることなく光ファイバの折れ込みを防止することができる。また、これにより、特に解決が困難であった小径のフェルールの加工時における光ファイバの折れ込みをなくし、歩留まり低下の問題を解決することができる。
【００３４】
更に本発明に係るフェルール端面の加工方法を、フェルール端面を最終的に仕上げるまでの研磨作業における、光ファイバの折れ込みのおそれがある初期段階において適用することにより、より優れたフェルールを作製することができる。すなわち、光ファイバの折れ込みのおそれがあるうちは本発明に係る加工方法で加工し、続いて従来の高精度研磨を目的とした加工方法を採用することで、研磨作業全体を通して、高精度かつ歩留りの問題を解決した研磨作業とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る加工方法を研磨面の上側から見た観察図である。
【図２】実施例に係る加工方法を研磨面の上側から見た観察図である。
【図３】比較例に係る加工方法を研磨面の上側から見た観察図である。
【図４】本発明に係るフェルール端面の加工方法を実施するための装置の一例の概略外観図である。
【図５】従来の研磨前工程を示した工程図である。
【図６】光ファイバの基部を接着剤で固めずに研磨前工程を行ったフェルール端面の概略断面図である。
【図７】従来の代表的な研磨前工程を研磨面の上側から見た観察図である。
【符号の説明】
１１研磨面
１２フェルール端面
ｆ１研磨面の回転方向
Ｖ１端面各部における相対運動ベクトル
Ａ研磨面中心

Claims

回転する研磨面により、光コネクタのフェルールの端面と前記フェルールに挿入された光ファイバとを同時に加工するフェルール端面の加工方法であって、
前記フェルール端面の中心を前記研磨面の回転中心から前記フェルールの外径程度までの範囲内でずらして非回転の前記フェルール端面を前記研磨面に接触させることにより前記フェルール端面の加工を行うフェルール端面の加工方法において、前記フェルール端面の中心と前記研磨面の回転中心とがずれた状態から前記フェルール端面を前記研磨面中心に対し点対称な位置まで摺動させる
ことを特徴とするフェルール端面の加工方法。
回転する研磨面により、光コネクタのフェルールの端面と前記フェルールに挿入された光ファイバとを同時に加工するフェルール端面の加工方法であって、
前記フェルールと前記光ファイバとを接着剤により接着する際に、前記フェルール端面と当該端面から突出した前記光ファイバとを前記フェルール端面にも充填した接着剤により接着固定した後、
前記フェルール端面に充填した接着剤を取り除きながら前記光ファイバの加工を行う際に、前記フェルール端面の中心を前記研磨面の回転中心から前記フェルールの外径程度までの範囲内でずらして非回転の前記フェルール端面を前記研磨面に接触させることにより前記フェルール端面の加工を行うフェルール端面の加工方法において、前記フェルール端面の中心と前記研磨面の回転中心とがずれた状態から前記フェルール端面を前記研磨面中心に対し点対称な位置まで摺動させる
ことを特徴とするフェルール端面の加工方法。
フェルール端面を仕上げるまでの研磨作業における、光ファイバの折れ込みのおそれがある初期段階において、請求項１または２に記載のフェルール端面の加工方法を適用する
ことを特徴とするフェルール端面の加工方法。