JP4000043B2 - 光フェルール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
【０００１】
【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、従来最も一般的に多用されている光フェルールは、図４に示す様に細孔２ａを有したジルコニア、アルミナ等のセラミックス製のキャピラリ２をステンレスなどの略円筒形状のキャピラリ支持体４に圧入、はめ込み、接着などをして組立てた光フェルール１０を使用することが一般的であった。
【０００４】
また、特許文献１において、図５に示す様に、光ファイバを固定するための細孔１ａを有し、接続に関わる外周部１ｂと、光ファイバ心線部を保持固定するための心線ガイド孔１ｃ等が一体に形成されている光フェルール１０において、前記光フェルール１０の材質が、少なくともサーモトロピック液晶性全芳香族ポリエステルと前記サーモトロピック液晶性全芳香族ポリエステルの配向性を低減させる添加物とを含み、かつこの樹脂組成物を射出成形した場合の樹脂の流動方向とその垂直方向の物性値の比で表した樹脂の異方性の比が２〜５の樹脂組成物を含んでいる。
【０００５】
更には、特許文献２において、図６に示す様に、軸方向に光ファイバを収納するためのキャピラリ２と、該キャピラリ２を嵌合する樹脂製のキャピラリ支持体１とからなる光フェルール１０において、キャピラリ２は細孔２ａを有する略円筒状であり、光フェルール１０の先端部に飛び出して配置し、かつ樹脂製のキャピラリ支持体１の軸線方向に形成された心線ガイド孔１ｃはテーパ孔１ｆを介して、キャピラリ２の細孔２ａにつながっている。
【０００６】
前記キャピラリ２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出来、また、前記キャピラリ支持体１の材質としては、ポリエーテルイミド（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンサルホン（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、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ている。
【０００７】
更には、特許文献３において、図７に示す様に軸心に細孔１ａを設けた樹脂製の光フェルール１０の本体と、光フェルール１０の本体の中間部外周から突出形成された樹脂製のフランジ部１ｄと、先端側から少なくともフランジ部１ｄの形成位置までの外周部１ｂに被着した硬質材製の外周パイプ３を備える構成としている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２９３２３２号公報（段落００１４）
【特許文献２】
特開平２００１−５１１５７号公報（段落０００６）
【特許文献３】
特開平２００１−９６５７０号公報（段落００１３〜００１７）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の一般的に多用されてきた図４に示す光フェルール１０では、光ファイバを接着固定した後の先端面２ｂを光ファイバと共に研磨仕上げを行った後の、光ファイバコネクタとしての特性は良好でしかも、環境試験等においても非常に安定した性能を示している。しかしながら、キャピラリ２をセラミックス製としているために、安価にならず、低価格化を要求されている光ファイバコネクタの中での低価格化を阻害する大きな要因となっている。
【００１０】
又、特許文献１での図５に示す光フェルール１０では、光ファイバを接着固定した後の先端面１ｅを光ファイバと共に研磨仕上げを行った後、光ファイバの研磨量と樹脂材料の研磨量が異なるために、先端面１ｅと光ファイバの先端の高さの差が５０ｎｍを超えることとなり、光ファイバコネクタとして２個の光フェルールを接続させた際に光ファイバ間に隙間が生じて反射損失が増大するという問題を生じている。また、研磨時に外周部１ｂを研磨治具に固定して研磨加工を行うが、光フェルール１０の本体自体が樹脂より形成されており、樹脂の剛性は高くないのでしっかりと研磨治具に固定されないために、研磨後先端面１ｅの略凸球面の曲率中心が軸心からずれる中心ずれが大きくなり、これも光ファイバコネクタとしての重要な特性である反射損失を増大させる原因となっていた。
【００１１】
この、特許文献１の改善策として特許文献２が提案されたが、仕上げ研磨としては、先端面２ｂがセラミックス製のキャピラリ２であるために、光ファイバの研磨量と樹脂材料の研磨量が異なるために、先端面２ｂと光ファイバの先端の高さの差を５０ｎｍ以下におさえることができたが、外周部１ｂが樹脂製のために、しっかりと研磨治具に固定されないために、研磨後先端面２ｂの略凸球面の曲率中心が軸心からずれるという中心ずれが大きくなり、これも光ファイバコネクタとしての重要な特性である反射損失を増大させる原因となっていた。
【００１２】
また、同じく特許文献１の改善策として特許文献３が提案されたが、外周部１ｂに高硬度の外周パイプ３を設置しているために、剛性の高い高硬度の外周パイプ３は研磨治具にしっかりと固定されるために、研磨後先端面１ｅの略凸球面の曲率中心が軸心からのずれが小さく、ＩＥＣ規格等での基準値である５０μｍ以内に十分に収めることが出来、中心ずれを小さくすることができるが、先端面１ｅが樹脂製のために光ファイバを接着固定した後の先端面１ｅを光ファイバと共に研磨仕上げを行った後、光ファイバの研磨量と樹脂材料の研磨量が異なるために、先端面１ｅと光ファイバの先端の高さの差が５０ｎｍを超えることとなり、やはり反射損失が増大する原因となっていた。
【００１３】
即ち、樹脂製の光フェルール１０として低価格化をうたい文句に脚光をあびて提案されてきたが、一般的に多用されている図４に示す光フェルール１０の特性に及ぶものがなく、結果としては、樹脂を使った光フェルール１０は市場に投入されていなかった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて本発明は、内部で上記キャピラリを保持し、かつ内部に上記細孔と連通するとともに、上記光ファイバ素線が収容される、上記細孔よりも内径が大きい連通孔と、光ファイバ芯線が挿入される芯線ガイド孔と、上記孔部および上記芯線ガイド孔とつながるテーパ孔と、を有するキャピラリ支持体と、該キャピラリ支持体の外周部に配置された外周パイプと、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、上記外周パイプは、外周部の算術平均表面粗さがＲａ０．０００５〜０．０１μｍであり、かつ内周部の算術平均表面粗さがＲａ０．１〜５．０μｍであることを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記芯線ガイド孔はテーパ孔を介して上記キャピラリの細孔につながるとともに、光フェルールの先端面からキャピラリ支持体のテーパ孔の開始端までの長さが４ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、上記キャピラリの細孔と外周パイプの外周との同心度が１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
さらに、細孔を有する略円筒状のキャピラリを、上記細孔を中心に合わせて金型内に固定し、外周パイプを外周部にあわせて同じ金型に固定し、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により上記キャピラリと外周パイプとともにキャピラリ支持体を一体に形成して上記光フェルールを製造することを特徴とする。
【００１９】
また、上記キャピラリ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を特徴とする。
【００２０】
さらに、上記光フェルールに光ファイバを接着固定し先端面を研磨仕上げした光ファイバ固定具と、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光ファイバコネクタを構成したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２２】
図１（ａ）は本発明の参考例の実施形態を示す光フェルールの断面図である。
【００２３】
軸方向に光ファイバを収納するための細孔２ａを有する略円筒状の光フェルール１０において、内部には芯線ガイド孔１ｃとそれにつながるテーパ孔１ｆと外部にはフランジ部１ｄを有する樹脂製のキャピラリ支持体１と、該キャピラリ支持体１には細孔２ａを有するセラミックス製のキャピラリ２が固定され、しかも上記キャピラリ支持体１の外周部１ｂには外周パイプ３を備えている。
【００２４】
図１（ｂ）は上記図１（ａ）の光フェルール１０に光ファイバ１１を接着剤１２を用いて接着固定した光ファイバ固定具２０を示しており、光ファイバ１１を接着固定後は先端面２ｂを光ファイバ１１の先端と共に略面一に仕上げ研磨加工を行っている。これにより光ファイバコネクタとして割スリーブ内で一対の光ファイバ固定具２０同士が接続した際に、光が損失少なく伝送される。
【００２５】
上記構成とすることにより、光ファイバを接着後の仕上げ研磨において、先端面２ｂがセラミックス製のキャピラリ２であるために、光ファイバ１１の研磨量とセラミックスの研磨量がほぼ同一のために、先端面２ｂと光ファイバ１１の先端の高さの差を５０ｎｍ以下におさえることができる
【００２６】
しかも、外周部１ｂに高硬度の外周パイプ３を設置しているために、剛性の高い高硬度の外周パイプ３は研磨治具にしっかりと固定されるために、研磨後先端面２ｅの略凸球面の曲率中心が軸心からのずれが小さく、ＩＥＣ規格等での基準値である５０μｍ以内に十分に収めることが出来、中心ずれを小さくすることができる。
【００２７】
更には、キャピラリ支持体１が安価な樹脂製であり、しかもインサート射出成形にて成形するので、光フェルール１０は安価でしかもセラミックス製と同等の性能を有する樹脂を主体としたものである。
【００２８】
ここで、上記外周パイプ３の外周部３ａの算術平均表面粗さがＲａ０．０００５〜０．０１μｍであり、かつ内周部の算術平均表面粗さがＲａ０．１〜５．０μｍであることが望ましい。これは外周部３ａの算術平均表面粗さがＲａ０．０００５μｍ未満は製造上及び測定上の下限であることと、Ｒａ０．０１μｍを超えると光フェルール１０の外周部としては割スリーブとの磨耗や接続損失に影響を与えることとなるのでこの範囲が望ましい。
【００２９】
更に、内周部の算術平均表面粗さがＲａ０．１μｍ未満であると表面が滑らか過ぎるために、キャピラリ支持体１の外周部１ｂとのＺ接合性が悪く、光フェルール１０割スリーブへ繰り返し挿入の際に、外周パイプ３の内周部とキャピラリ支持体１の外周部１ｂとの間に剥離が生じる可能性があるからである。また、Ｒａ５．０μｍを超えると内周部の凹凸面が大きすぎるので、一体成形を行う際に樹脂がスムーズに流れ込まなくなる原因となり細孔２ａの外周部３ｂに対する同芯度悪化するからこの範囲とした。
【００３０】
外周パイプ３は外周部３ａを最終研磨仕上げすることによりＲａ０．０００５〜０．０１μｍの面を得ることができる。また、内周部は旋盤等を用いて切削することによりＲａ０．１〜５．０μｍの面を得ることが出来る。
【００３１】
次に、光フェルール１０の先端面２ｂから細孔２ａのテーパ孔１ｆの開始端１ｇまでの長さＬが４ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３２】
これは、光ファイバ１１が接着固定された光フェルール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１１の被覆部が収縮し、内部の光ファイバ１１を引っ張る。この時、キャピラリ２の細孔２ａとキャピラリ支持体１の心線ガイド孔１ｃにて光ファイバ１１を保持しているが、保持される光ファイバ１１の被覆を除去した素線の長さが短い場合は光ファイバ１１を保持する力が弱く、光ファイバ１１は被覆部に引っ張られて、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１１の素線の長さが長い場合は光ファイバ１１を保持する力は強くなり、光ファイバ１１の被覆部の収縮によっても光ファイバ１１の素線は動かなくなる。
【００３３】
保持される光ファイバ１１の素線の長さ、即ち光フェルール１０の先端面２ｂからテーパ孔１ｆの開始端１ｇ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。
【００３４】
光フェルール１０の先端面２ｂからテーパ孔１ｆの開始端１ｇまでの長さＬが４ｍｍ未満では、先端面２ｂで接着固定される光ファイバ１１の素線の長さが４ｍｍ未満となり、光ファイバ１１の素線に上記の収縮方向の力が加わったときに、光ファイバ１１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１１を保持した一対の光ファイバ固定具２０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１１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１１同士の好ましい光学的接続が損なわれるのである。
【００３５】
前記キャピラリ２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。
【００３６】
また、前記キャピラリ支持体１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。
【００３７】
また、外周パイプ３はステンレス、ニッケル合金等の金属や、アルミナ、ジルコニア等セラミックスや、ほう珪酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス、更には高剛性の樹脂等様々な材料を用いることができるが、中でも腐食、強度、価格、入手のしやすさの点からは、ステンレス製のパイプを用いることが望ましい。
【００３８】
次に、光フェルール１０の他の実施形態について説明する。
【００３９】
図２（ａ）はキャピラリ支持体１のテーパ孔１ｆの開始端１ｇがキャピラリ２の端面にあるのではなく、キャピラリ支持体２に細孔２ａと略同一内径の細孔１ｈを設けたものであり、これにより、キャピラリ２の長さを短くすることにより、高価なセラミックスの部材コストを低減したものである。
【００４０】
図２（ｂ）は、本発明の光フェルールを示すものである。本発明の光フェルールは、細孔１ｈを細孔２ａより若干内径を大きくしたものであり、これにより光ファイバ１１の素線の長さを保つと共に、成形金型のピンの外径を太くすることができるので、光フェルール１０の安定した寸法精度を得ることができる。
【００４１】
更に、図２（ｃ）では外周パイプ３の長さがキャピラリ１の外周部１ｂの一部までしかない場合で、研磨用治具および光アダプタの割スリーブの内径は外周部１ｂの全長に接触しないので、必要最低限のみ外周パイプ３を用いたものである。
これにより、更に製造コストを低減することが出来る。
【００４２】
また、図２（ｄ）は外周パイプ３がフランジ部１ｇの内部まで入り込んだ形状であり、こうすることにより光フェルール１０を更に高強度なものとすることが可能になる。
【００４３】
尚、細孔１ｈは螺旋状溝、リング状溝、若しくは表面荒れ部を有する形状であっても良い。こうすることにより光ファイバ１１の接着保持性を高めることができる。
【００４４】
また、キャピラリ２はキャピラリ支持体１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。
【００４５】
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３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３０は、鋼板３１、鋼板３２、鋼板３３、鋼板３４の４枚からなり、その中に、キャピラリ２の細孔２ａの先端部２ｂを支持するためのピン３５とキャピラリ２の細孔２ａの後端部２ｃを支持し、しかも光ファイバの被覆を保持するための心線ガイド孔１ｃ、該心線ガイド孔１ｃにつながるテーパ孔１ｆを成型するためのピン３６とからなる。
【００４６】
また、鋼板３２は外周パイプ３を保持しており、しかも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３５，３６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３５がキャピラリ２の細孔２ａを塞ぐように挿入され、さらに軸方向対面よりピン３６が同じくキャピラリ２の細孔２ａに挿入し、キャピラリ２を支持する。この時、鋼板３１、３２、３３、３４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。
【００４７】
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。
【００６０】
以上のように、本発明によれば、内部で上記キャピラリを保持し、かつ内部に上記細孔と連通するとともに、上記光ファイバ素線が収容される、上記細孔よりも内径が大きい連通孔と、光ファイバ芯線が挿入される芯線ガイド孔と、上記孔部および上記芯線ガイド孔とつながるテーパ孔と、を有するキャピラリ支持体と、該キャピラリ支持体の外周部に配置された外周パイプと、を備えたことにより、安価でしかもセラミックス製と同等の性能を有する樹脂を主体とした光フェルールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の参考例の光フェルールを示す断面図であり、（ｂ）はそれを用いた光ファイバ固定具の断面図である。
【図２】（ｂ）は本発明の光フェルールを示す断面図であり、（ａ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の参考例の光フェルールを示す断面図である。
【図３】本発明の光フェルール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４】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【図５】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【図６】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【図７】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【符号の説明】
１ キャピラリ支持体
１ａ 細孔
１ｂ 外周部
１ｃ 芯線ガイド孔
１ｄ フランジ部
１ｅ 先端面
１ｆ テーパ孔
２ キャピラリ
２ａ 細孔
２ｂ 先端面
２ｃ 後端部
３ 外周パイプ
３ａ 外周部
４ キャピラリ支持体
１０ 光フェルール
１１ 光ファイバ
１２ 接着剤
２０ 光ファイバ固定具
３０ 成形金型
３１ 鋼板
３２ 鋼板
３３ 鋼板
３４ 鋼板
３５ ピン
３６ ピン
【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、従来最も一般的に多用されている光フェルールは、図４に示す様に細孔２ａを有したジルコニア、アルミナ等のセラミックス製のキャピラリ２をステンレスなどの略円筒形状のキャピラリ支持体４に圧入、はめ込み、接着などをして組立てた光フェルール１０を使用することが一般的であった。
【０００４】
また、特許文献１において、図５に示す様に、光ファイバを固定するための細孔１ａを有し、接続に関わる外周部１ｂと、光ファイバ心線部を保持固定するための心線ガイド孔１ｃ等が一体に形成されている光フェルール１０において、前記光フェルール１０の材質が、少なくともサーモトロピック液晶性全芳香族ポリエステルと前記サーモトロピック液晶性全芳香族ポリエステルの配向性を低減させる添加物とを含み、かつこの樹脂組成物を射出成形した場合の樹脂の流動方向とその垂直方向の物性値の比で表した樹脂の異方性の比が２〜５の樹脂組成物を含んでいる。
【０００５】
更には、特許文献２において、図６に示す様に、軸方向に光ファイバを収納するためのキャピラリ２と、該キャピラリ２を嵌合する樹脂製のキャピラリ支持体１とからなる光フェルール１０において、キャピラリ２は細孔２ａを有する略円筒状であり、光フェルール１０の先端部に飛び出して配置し、かつ樹脂製のキャピラリ支持体１の軸線方向に形成された心線ガイド孔１ｃはテーパ孔１ｆを介して、キャピラリ２の細孔２ａにつながっている。
【０００６】
前記キャピラリ２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出来、また、前記キャピラリ支持体１の材質としては、ポリエーテルイミド（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンサルホン（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、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ている。
【０００７】
更には、特許文献３において、図７に示す様に軸心に細孔１ａを設けた樹脂製の光フェルール１０の本体と、光フェルール１０の本体の中間部外周から突出形成された樹脂製のフランジ部１ｄと、先端側から少なくともフランジ部１ｄの形成位置までの外周部１ｂに被着した硬質材製の外周パイプ３を備える構成としている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２９３２３２号公報（段落００１４）
【特許文献２】
特開平２００１−５１１５７号公報（段落０００６）
【特許文献３】
特開平２００１−９６５７０号公報（段落００１３〜００１７）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の一般的に多用されてきた図４に示す光フェルール１０では、光ファイバを接着固定した後の先端面２ｂを光ファイバと共に研磨仕上げを行った後の、光ファイバコネクタとしての特性は良好でしかも、環境試験等においても非常に安定した性能を示している。しかしながら、キャピラリ２をセラミックス製としているために、安価にならず、低価格化を要求されている光ファイバコネクタの中での低価格化を阻害する大きな要因となっている。
【００１０】
又、特許文献１での図５に示す光フェルール１０では、光ファイバを接着固定した後の先端面１ｅを光ファイバと共に研磨仕上げを行った後、光ファイバの研磨量と樹脂材料の研磨量が異なるために、先端面１ｅと光ファイバの先端の高さの差が５０ｎｍを超えることとなり、光ファイバコネクタとして２個の光フェルールを接続させた際に光ファイバ間に隙間が生じて反射損失が増大するという問題を生じている。また、研磨時に外周部１ｂを研磨治具に固定して研磨加工を行うが、光フェルール１０の本体自体が樹脂より形成されており、樹脂の剛性は高くないのでしっかりと研磨治具に固定されないために、研磨後先端面１ｅの略凸球面の曲率中心が軸心からずれる中心ずれが大きくなり、これも光ファイバコネクタとしての重要な特性である反射損失を増大させる原因となっていた。
【００１１】
この、特許文献１の改善策として特許文献２が提案されたが、仕上げ研磨としては、先端面２ｂがセラミックス製のキャピラリ２であるために、光ファイバの研磨量と樹脂材料の研磨量が異なるために、先端面２ｂと光ファイバの先端の高さの差を５０ｎｍ以下におさえることができたが、外周部１ｂが樹脂製のために、しっかりと研磨治具に固定されないために、研磨後先端面２ｂの略凸球面の曲率中心が軸心からずれるという中心ずれが大きくなり、これも光ファイバコネクタとしての重要な特性である反射損失を増大させる原因となっていた。
【００１２】
また、同じく特許文献１の改善策として特許文献３が提案されたが、外周部１ｂに高硬度の外周パイプ３を設置しているために、剛性の高い高硬度の外周パイプ３は研磨治具にしっかりと固定されるために、研磨後先端面１ｅの略凸球面の曲率中心が軸心からのずれが小さく、ＩＥＣ規格等での基準値である５０μｍ以内に十分に収めることが出来、中心ずれを小さくすることができるが、先端面１ｅが樹脂製のために光ファイバを接着固定した後の先端面１ｅを光ファイバと共に研磨仕上げを行った後、光ファイバの研磨量と樹脂材料の研磨量が異なるために、先端面１ｅと光ファイバの先端の高さの差が５０ｎｍを超えることとなり、やはり反射損失が増大する原因となっていた。
【００１３】
即ち、樹脂製の光フェルール１０として低価格化をうたい文句に脚光をあびて提案されてきたが、一般的に多用されている図４に示す光フェルール１０の特性に及ぶものがなく、結果としては、樹脂を使った光フェルール１０は市場に投入されていなかった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて本発明は、内部で上記キャピラリを保持し、かつ内部に上記細孔と連通するとともに、上記光ファイバ素線が収容される、上記細孔よりも内径が大きい連通孔と、光ファイバ芯線が挿入される芯線ガイド孔と、上記孔部および上記芯線ガイド孔とつながるテーパ孔と、を有するキャピラリ支持体と、該キャピラリ支持体の外周部に配置された外周パイプと、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、上記外周パイプは、外周部の算術平均表面粗さがＲａ０．０００５〜０．０１μｍであり、かつ内周部の算術平均表面粗さがＲａ０．１〜５．０μｍであることを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記芯線ガイド孔はテーパ孔を介して上記キャピラリの細孔につながるとともに、光フェルールの先端面からキャピラリ支持体のテーパ孔の開始端までの長さが４ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、上記キャピラリの細孔と外周パイプの外周との同心度が１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
さらに、細孔を有する略円筒状のキャピラリを、上記細孔を中心に合わせて金型内に固定し、外周パイプを外周部にあわせて同じ金型に固定し、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により上記キャピラリと外周パイプとともにキャピラリ支持体を一体に形成して上記光フェルールを製造することを特徴とする。
【００１９】
また、上記キャピラリ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を特徴とする。
【００２０】
さらに、上記光フェルールに光ファイバを接着固定し先端面を研磨仕上げした光ファイバ固定具と、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光ファイバコネクタを構成したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２２】
図１（ａ）は本発明の参考例の実施形態を示す光フェルールの断面図である。
【００２３】
軸方向に光ファイバを収納するための細孔２ａを有する略円筒状の光フェルール１０において、内部には芯線ガイド孔１ｃとそれにつながるテーパ孔１ｆと外部にはフランジ部１ｄを有する樹脂製のキャピラリ支持体１と、該キャピラリ支持体１には細孔２ａを有するセラミックス製のキャピラリ２が固定され、しかも上記キャピラリ支持体１の外周部１ｂには外周パイプ３を備えている。
【００２４】
図１（ｂ）は上記図１（ａ）の光フェルール１０に光ファイバ１１を接着剤１２を用いて接着固定した光ファイバ固定具２０を示しており、光ファイバ１１を接着固定後は先端面２ｂを光ファイバ１１の先端と共に略面一に仕上げ研磨加工を行っている。これにより光ファイバコネクタとして割スリーブ内で一対の光ファイバ固定具２０同士が接続した際に、光が損失少なく伝送される。
【００２５】
上記構成とすることにより、光ファイバを接着後の仕上げ研磨において、先端面２ｂがセラミックス製のキャピラリ２であるために、光ファイバ１１の研磨量とセラミックスの研磨量がほぼ同一のために、先端面２ｂと光ファイバ１１の先端の高さの差を５０ｎｍ以下におさえることができる
【００２６】
しかも、外周部１ｂに高硬度の外周パイプ３を設置しているために、剛性の高い高硬度の外周パイプ３は研磨治具にしっかりと固定されるために、研磨後先端面２ｅの略凸球面の曲率中心が軸心からのずれが小さく、ＩＥＣ規格等での基準値である５０μｍ以内に十分に収めることが出来、中心ずれを小さくすることができる。
【００２７】
更には、キャピラリ支持体１が安価な樹脂製であり、しかもインサート射出成形にて成形するので、光フェルール１０は安価でしかもセラミックス製と同等の性能を有する樹脂を主体としたものである。
【００２８】
ここで、上記外周パイプ３の外周部３ａの算術平均表面粗さがＲａ０．０００５〜０．０１μｍであり、かつ内周部の算術平均表面粗さがＲａ０．１〜５．０μｍであることが望ましい。これは外周部３ａの算術平均表面粗さがＲａ０．０００５μｍ未満は製造上及び測定上の下限であることと、Ｒａ０．０１μｍを超えると光フェルール１０の外周部としては割スリーブとの磨耗や接続損失に影響を与えることとなるのでこの範囲が望ましい。
【００２９】
更に、内周部の算術平均表面粗さがＲａ０．１μｍ未満であると表面が滑らか過ぎるために、キャピラリ支持体１の外周部１ｂとのＺ接合性が悪く、光フェルール１０割スリーブへ繰り返し挿入の際に、外周パイプ３の内周部とキャピラリ支持体１の外周部１ｂとの間に剥離が生じる可能性があるからである。また、Ｒａ５．０μｍを超えると内周部の凹凸面が大きすぎるので、一体成形を行う際に樹脂がスムーズに流れ込まなくなる原因となり細孔２ａの外周部３ｂに対する同芯度悪化するからこの範囲とした。
【００３０】
外周パイプ３は外周部３ａを最終研磨仕上げすることによりＲａ０．０００５〜０．０１μｍの面を得ることができる。また、内周部は旋盤等を用いて切削することによりＲａ０．１〜５．０μｍの面を得ることが出来る。
【００３１】
次に、光フェルール１０の先端面２ｂから細孔２ａのテーパ孔１ｆの開始端１ｇまでの長さＬが４ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３２】
これは、光ファイバ１１が接着固定された光フェルール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１１の被覆部が収縮し、内部の光ファイバ１１を引っ張る。この時、キャピラリ２の細孔２ａとキャピラリ支持体１の心線ガイド孔１ｃにて光ファイバ１１を保持しているが、保持される光ファイバ１１の被覆を除去した素線の長さが短い場合は光ファイバ１１を保持する力が弱く、光ファイバ１１は被覆部に引っ張られて、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１１の素線の長さが長い場合は光ファイバ１１を保持する力は強くなり、光ファイバ１１の被覆部の収縮によっても光ファイバ１１の素線は動かなくなる。
【００３３】
保持される光ファイバ１１の素線の長さ、即ち光フェルール１０の先端面２ｂからテーパ孔１ｆの開始端１ｇ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。
【００３４】
光フェルール１０の先端面２ｂからテーパ孔１ｆの開始端１ｇまでの長さＬが４ｍｍ未満では、先端面２ｂで接着固定される光ファイバ１１の素線の長さが４ｍｍ未満となり、光ファイバ１１の素線に上記の収縮方向の力が加わったときに、光ファイバ１１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１１を保持した一対の光ファイバ固定具２０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１１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１１同士の好ましい光学的接続が損なわれるのである。
【００３５】
前記キャピラリ２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。
【００３６】
また、前記キャピラリ支持体１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。
【００３７】
また、外周パイプ３はステンレス、ニッケル合金等の金属や、アルミナ、ジルコニア等セラミックスや、ほう珪酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス、更には高剛性の樹脂等様々な材料を用いることができるが、中でも腐食、強度、価格、入手のしやすさの点からは、ステンレス製のパイプを用いることが望ましい。
【００３８】
次に、光フェルール１０の他の実施形態について説明する。
【００３９】
図２（ａ）はキャピラリ支持体１のテーパ孔１ｆの開始端１ｇがキャピラリ２の端面にあるのではなく、キャピラリ支持体２に細孔２ａと略同一内径の細孔１ｈを設けたものであり、これにより、キャピラリ２の長さを短くすることにより、高価なセラミックスの部材コストを低減したものである。
【００４０】
図２（ｂ）は、本発明の光フェルールを示すものである。本発明の光フェルールは、細孔１ｈを細孔２ａより若干内径を大きくしたものであり、これにより光ファイバ１１の素線の長さを保つと共に、成形金型のピンの外径を太くすることができるので、光フェルール１０の安定した寸法精度を得ることができる。
【００４１】
更に、図２（ｃ）では外周パイプ３の長さがキャピラリ１の外周部１ｂの一部までしかない場合で、研磨用治具および光アダプタの割スリーブの内径は外周部１ｂの全長に接触しないので、必要最低限のみ外周パイプ３を用いたものである。
これにより、更に製造コストを低減することが出来る。
【００４２】
また、図２（ｄ）は外周パイプ３がフランジ部１ｇの内部まで入り込んだ形状であり、こうすることにより光フェルール１０を更に高強度なものとすることが可能になる。
【００４３】
尚、細孔１ｈは螺旋状溝、リング状溝、若しくは表面荒れ部を有する形状であっても良い。こうすることにより光ファイバ１１の接着保持性を高めることができる。
【００４４】
また、キャピラリ２はキャピラリ支持体１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。
【００４５】
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３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３０は、鋼板３１、鋼板３２、鋼板３３、鋼板３４の４枚からなり、その中に、キャピラリ２の細孔２ａの先端部２ｂを支持するためのピン３５とキャピラリ２の細孔２ａの後端部２ｃを支持し、しかも光ファイバの被覆を保持するための心線ガイド孔１ｃ、該心線ガイド孔１ｃにつながるテーパ孔１ｆを成型するためのピン３６とからなる。
【００４６】
また、鋼板３２は外周パイプ３を保持しており、しかも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３５，３６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３５がキャピラリ２の細孔２ａを塞ぐように挿入され、さらに軸方向対面よりピン３６が同じくキャピラリ２の細孔２ａに挿入し、キャピラリ２を支持する。この時、鋼板３１、３２、３３、３４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。
【００４７】
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。
【００６０】
以上のように、本発明によれば、内部で上記キャピラリを保持し、かつ内部に上記細孔と連通するとともに、上記光ファイバ素線が収容される、上記細孔よりも内径が大きい連通孔と、光ファイバ芯線が挿入される芯線ガイド孔と、上記孔部および上記芯線ガイド孔とつながるテーパ孔と、を有するキャピラリ支持体と、該キャピラリ支持体の外周部に配置された外周パイプと、を備えたことにより、安価でしかもセラミックス製と同等の性能を有する樹脂を主体とした光フェルールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の参考例の光フェルールを示す断面図であり、（ｂ）はそれを用いた光ファイバ固定具の断面図である。
【図２】（ｂ）は本発明の光フェルールを示す断面図であり、（ａ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の参考例の光フェルールを示す断面図である。
【図３】本発明の光フェルール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４】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【図５】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【図６】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【図７】従来の光フェル−ルを示す断面図である。
【符号の説明】
１ キャピラリ支持体
１ａ 細孔
１ｂ 外周部
１ｃ 芯線ガイド孔
１ｄ フランジ部
１ｅ 先端面
１ｆ テーパ孔
２ キャピラリ
２ａ 細孔
２ｂ 先端面
２ｃ 後端部
３ 外周パイプ
３ａ 外周部
４ キャピラリ支持体
１０ 光フェルール
１１ 光ファイバ
１２ 接着剤
２０ 光ファイバ固定具
３０ 成形金型
３１ 鋼板
３２ 鋼板
３３ 鋼板
３４ 鋼板
３５ ピン
３６ ピン
Claims (7)
- 光ファイバ素線の一端側が挿入される細孔を有するキャピラリと、
内部で上記キャピラリを保持し、かつ内部に上記細孔と連通するとともに、上記光ファイバ素線が収容される、上記細孔よりも内径が大きい連通孔と、光ファイバ芯線が挿入される芯線ガイド孔と、上記孔部および上記芯線ガイド孔とつながるテーパ孔と、を有するキャピラリ支持体と、
該キャピラリ支持体の外周部に配置された外周パイプと、を備えた光フェルール。 - 上記外周パイプは、外周部の算術平均表面粗さがＲａ０．０００５〜０．０１μｍであり、かつ内周部の算術平均表面粗さがＲａ０．１〜５．０μｍであることを特徴とする請求項１記載の光フェルール。
- 上記芯線ガイド孔はテーパ孔を介して上記キャピラリの細孔につながるとともに、光フェルールの先端面からキャピラリ支持体のテーパ孔の開始端までの長さが４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の光フェルール。
- 上記キャピラリの細孔と外周パイプの外周との同心度が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光フェルール。
- 細孔を有する略円筒状のキャピラリを、上記細孔を中心に合わせて金型内に固定し、外周パイプを外周部にあわせて同じ金型に固定し、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により上記キャピラリと外周パイプとともにキャピラリ支持体を一体に形成することを特徴とする請求項１記載の光フェルールの製造方法。
- 上記キャピラリ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を特徴とする請求項５記載の光フェルールの製造方法。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の光フェルールに光ファイバを接着固定し先端面を研磨仕上げした光ファイバ固定具と、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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