JP4032973B2 - 多心光コネクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コネクタフェルールのファイバ孔に複数本の光ファイバを挿入して固定することにより形成された多心光コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多心光コネクタとしては、例えばフィジカルコンタクト（ＰＣ）接続用のＭＴコネクタやＭＰＯコネクタ等が知られている。このような多心光コネクタの先行出願としては、ＰＣ接続を確実に行うべく、光ファイバの先端をコネクタフェルールの接続端面から突出させると共に光ファイバの先端面を球面状に形成したものがある（例えば、特願２００１−１４４６８３参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、次世代の高密度光コネクタとして、複数本の光ファイバを２段に配列した、いわゆる２次元多心光コネクタが開発されている。しかし、このような２次元多心光コネクタに関しては、ＰＣ接続の検討はほとんど進んでおらず、ＰＣ接続に必要な端面パラメータすら不明であった。従って、ＰＣ接続できない光ファイバが生じることがあった。
【０００４】
本発明の目的は、光ファイバ同士のＰＣ接続を確実に行うことができる多心光コネクタを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、全ての光ファイバがＰＣ接続するためのコネクタフェルールの接続端面の端面角度の吸収許容量θmaxは、下記式で表わされることを見い出した。
【０００６】
θmax＝θ0＊（Ｆ−ＦS）／Ｆ−θ …（Ａ）
Ｆ：コネクタフェルールの結合バネ力
ＦS：コネクタフェルールの接続端面と光ファイバの先端同士を結んだ線との角度ズレがゼロの時のＰＣ接続に必要な力
θ0：コネクタフェルールをバネ力Ｆで押した時の変形角度
θ：コネクタフェルールの接続端面と光ファイバの先端同士を結んだ線との角度ズレ
【０００７】
そして、更に検討を重ねたところ、角度ズレがゼロの時のＰＣ接続に必要な力ＦSは、光ファイバ及びコネクタフェルールを変形させて光ファイバの突き出し長のばらつきを吸収するための力と、光ファイバのコアを完全に接触させてコア間の隙間をなくすための力とのうちいずれか大きい方の値として求められ、この数値は、光ファイバの先端面の曲率半径と、接触した光ファイバ同士の端面角度ズレとによって変わることが分かった。現行の光コネクタの製造スペックでは、光ファイバの先端面の曲率半径が１０ｍｍ程度、接触した光ファイバ同士の端面角度ズレが0.15°程度とされている。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
即ち、本発明は、エポキシ樹脂を含む材質からなり、接続端面から内側に延びるように上下複数段に配列された複数のファイバ孔を有するコネクタフェルールと、各ファイバ孔に挿入され固定された複数本の光ファイバとを備え、上下複数段に配列された複数本の光ファイバをフィジカルコンタクト接続する多心光コネクタであって、接続端面の長辺方向における光ファイバの心数をｍ（ｍ≧２）、接続端面の短辺方向における光ファイバの心数をｎ（ｎ≧２）、コネクタフェルールの結合バネ力をＦ、接続端面の長辺方向における端面角度の設計値に対する接続端面の長辺方向における端面角度のずれ量をθEL、接続端面の短辺方向における端面角度の設計値に対する接続端面の短辺方向における端面角度のずれ量をθES、接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差をＡL、接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差をＡS、接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離をＢL、接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離をＢSとしたときに、
θEL≦0.25＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）
θES≦0.17＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）
であることを特徴とするものである。
【０００９】
上記の（Ａ）式において、エポキシ樹脂を含む材質からなるコネクタフェルールをバネ力Ｆ（12.4N）で押した時の変形角度θ0は、接続端面の長辺方向において0.25°であり、接続端面の短辺方向において0.17°である。この数値は、モデル実験等から得られるものである。また、光ファイバの先端面の曲率半径を１０ｍｍ、接触した光ファイバ同士の端面角度ズレを0.15°とした場合、角度ズレがゼロの時のＰＣ接続に必要な力ＦSは、理論計算によって、0.31＊ｍ＊ｎという値が得られる。さらに、角度ズレθは、最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差と、最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離とから求められる。以上により、ＰＣ接続するためのコネクタフェルールの接続端面の端面角度の吸収許容量θmaxは、接続端面の長辺方向において、θmax＝0.25＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）、接続端面の短辺方向において、θmax＝0.17＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）となる。そして、端面角度の設計値に対する端面角度のずれ量θEL，θESが上記吸収許容量θmax以下であれば、ＰＣ接続する確率が高くなる。
【００１０】
また、本発明は、ポリフェニレンサルファイド樹脂を含む材質からなり、接続端面から内側に延びるように上下複数段に配列された複数のファイバ孔を有するコネクタフェルールと、各ファイバ孔に挿入され固定された複数本の光ファイバとを備え、上下複数段に配列された複数本の光ファイバをフィジカルコンタクト接続する多心光コネクタであって、接続端面の長辺方向における光ファイバの心数をｍ（ｍ≧２）、接続端面の短辺方向における光ファイバの心数をｎ（ｎ≧２）、コネクタフェルールの結合バネ力をＦ、接続端面の長辺方向における端面角度の設計値に対する接続端面の長辺方向における端面角度のずれ量をθEL、接続端面の短辺方向における端面角度の設計値に対する接続端面の短辺方向における端面角度のずれ量をθES、接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差をＡL、接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差をＡS、接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離をＢL、接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離をＢSとしたときに、
θEL≦0.66＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）
θES≦0.47＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）
であることを特徴とするものである。
【００１１】
上記の（Ａ）式において、ポリフェニレンサルファイド樹脂を含む材質からなるコネクタフェルールをバネ力Ｆ（12.4N）で押した時の変形角度θ0は、接続端面の長辺方向において0.66°であり、接続端面の短辺方向において0.47°である。この数値は、モデル実験等から得られるものである。また、光ファイバの先端面の曲率半径を１０ｍｍ、接触した光ファイバ同士の端面角度ズレを0.15°とした場合、角度ズレがゼロの時のＰＣ接続に必要な力ＦSは、理論計算によって、0.31＊ｍ＊ｎという値が得られる。さらに、角度ズレθは、最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差と、最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離とから求められる。以上により、ＰＣ接続するためのコネクタフェルールの接続端面の端面角度の吸収許容量θmaxは、接続端面の長辺方向において、θmax＝0.66＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）、接続端面の短辺方向において、θmax＝0.47＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）となる。そして、端面角度の設計値に対する端面角度のずれ量θEL，θESが上記吸収許容量θmax以下であれば、ＰＣ接続する確率が高くなる。
【００１２】
好ましくは、接続端面の長辺方向における端面角度の設計値は、光ファイバの軸心に垂直な面に対して０°であり、接続端面の短辺方向における端面角度の設計値は、光ファイバの軸心に垂直な面に対して８°である。このように接続端面を８°の角度で傾斜させることにより、光コネクタ同士を接続した状態において、反射による戻り光の影響を低減することができる。
【００１３】
また、好ましくは、最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差が０〜０．４μｍである。これにより、ＰＣ接続するためのコネクタフェルールの接続端面の端面角度の吸収許容量θmaxが大きくなるので、その分だけＰＣ接続しやすくなる。
【００１４】
この場合、好ましくは、光ファイバの先端面の曲率半径が３〜１０ｍｍである。これにより、光ファイバが変形しやすくなるため、ＰＣ接続に必要な力が小さくて済み、ＰＣ接続しやすくなる。また、光ファイバは、ある程度の曲率半径をもっているため、相手側の光ファイバを傷つけることが防止される。
【００１５】
このとき、光ファイバの接続端面からの突き出し長が１〜４μｍであることが好ましい。これにより、光ファイバの先端面の曲率半径を３〜１０ｍｍに確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多心光コネクタの好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る多心光コネクタの一実施形態を示す斜視図であり、図２は、その多心光コネクタの側面図である。各図において、本実施形態の多心光コネクタ１は、フィジカルコンタクト（ＰＣ）接続用の２４心ＭＴコネクタである。
【００１８】
多心光コネクタ１は、エポキシ樹脂組成物またはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂組成物からなるコネクタフェルール２を有している。このコネクタフェルール２は、接続端面（前端面）３から内側に延び、ガイドピン（図示せず）が挿入される１対のガイド孔４と、接続端面３から内側に延びるように各ガイド孔４間に配置された２４本のファイバ孔５とを有している。このファイバ孔５は、上下２段に１２本ずつ配列されている。
【００１９】
各ファイバ孔５には、２枚の１２心光ファイバテープ心線６の被覆を除去して露出された各光ファイバ７がコネクタフェルール２の後端側から挿入されている。そして、各光ファイバ７は、接着剤によりコネクタフェルール２に固定されている。コネクタフェルール２の上面部には、接着剤注入用の窓穴８が形成されている。各光ファイバ７は、コネクタフェルール２の接続端面３から僅かに突き出るようにファイバ孔５に挿入され固定されている。
【００２０】
接続端面３の長辺方向（図１のＸ方向）の端面角度は、光ファイバ７（ファイバ孔５）の軸心に垂直な面に対してほぼ０°であり、接続端面３の短辺方向（図１のＹ方向）の端面角度λは、光ファイバ７（ファイバ孔５）の軸心に垂直な面に対してほぼ８°となっている。このような接続端面３の端面角度は、各光ファイバ７をコネクタフェルール２に組み付けた後に、接続端面３を斜め研磨することで形成される。
【００２１】
以上のように構成した多心光コネクタ１をＰＣ接続する場合は、図３に示すように、コネクタフェルール２のガイド孔４にガイドピン（図示せず）を挿入した状態で、多心光コネクタ１の接続端面３と相手側の多心光コネクタ１の接続端面３とを突き合わせる。すると、各光ファイバ７及びコネクタフェルール２が変形して光ファイバ７同士が接触し、更に光ファイバ７の先端が微小変形して光ファイバ７のコア同士が接触するようになる。
【００２２】
ところで、コネクタフェルール２の接続端面３の端面角度が設計値に対してずれていたり、接続端面３からの光ファイバ７の突き出し長のバラツキが大きいと、ＰＣ接続しない光ファイバ７が出てくることがある。そこで、全ての光ファイバ７がＰＣ接続するためのパラメータ及び条件について、以下に述べる。
【００２３】
まず、光ファイバ７及びコネクタフェルール２を変形させて光ファイバ７の突き出し長のばらつきを吸収するための力ＰAは、（１）式で表わされる。
【式１】
δ：光ファイバの突き出し長のばらつき（μｍ）
ＰA：光ファイバに作用する力（Ｎ）
νg（＝0.3）：光ファイバのポアソン比
νf（＝0.3）：コネクタフェルールのポアソン比
Ｒ：光ファイバの先端面の曲率半径（ｍｍ）
Ｅg（＝76GPa）：光ファイバのヤング率
Ｅf（＝10.3GPa）：コネクタフェルールのヤング率
ａ（＝65μｍ）：光ファイバの半径
【００２４】
上記（１）式の右辺の第一項は、ヘルツの接触理論式であり、図４（ａ）に示すような光ファイバ７の先端面がつぶれることによる変形量を示している。上記（１）式の右辺の第二項は、剛体パンチによる接触の理論式であり、図４（ｂ）に示すような光ファイバ７の突き出し部分におけるコネクタフェルール２の変形量を示している。上記（１）式によって、光ファイバ７の突き出し長のばらつき（光ファイバ移動量）δと光ファイバ７の曲率半径Ｒと光ファイバ７の突き出し長のばらつきの吸収に必要な力ＰAとの関係は、図５に示すようになる。
【００２５】
次いで、図６に示すように、光ファイバ７のコアを完全に接触させてコア間の隙間をなくすための力ＰBは、（２）式で表わされる。
【式２】
ＰB：光ファイバのコアの接触に必要な力（Ｎ）
Ｒ：光ファイバの先端面の曲率半径（ｍｍ）
ａc（＝10μｍ）：光ファイバのコア半径
α：接触した光ファイバ先端間の角度ズレ（°）
Ｅ（＝76GPa）：光ファイバのヤング率
ν（＝0.3）：光ファイバのポアソン比
【００２６】
上記（２）式は光ファイバ１心当たりに必要な力であるため、光ファイバ２４心全てに必要な力を換算するには、単純に（２）式で得られたＰBを２４倍すればよい。上記（２）式によって、光ファイバ７の端面角度ズレαと光ファイバ７の曲率半径Ｒと全ての光ファイバ７のコアが完全に接触するのに必要な力ＰBとの関係は、図７に示すようになる。
【００２７】
ここで、コネクタフェルール２の接続端面３と光ファイバ７の先端の中心同士を結んだ線との角度ズレがゼロと仮定したときに、全ての光ファイバ７をＰＣ接続させるのに必要な力ＦSは、光ファイバ７の突き出し長のばらつきを吸収するのに必要な力ＰA及び全ての光ファイバ７のコアが完全に接触するのに必要な力ＰBのうちの大きい方の値として表わされる。
【００２８】
実際には、コネクタフェルール２の接続端面３の長辺側、短辺側のいずれにおいても、図８に示すように、光ファイバ７の突き出し長のばらつきによって、コネクタフェルール２の接続端面３と光ファイバ７の先端同士を結んだ線との角度ズレが発生することが多い。実際の光コネクタでＰＣ接続の問題となるのは、光ファイバ７の先端同士を結んだ線がガイドピンに対してどれだけの角度ずれているかであるため、そのような角度ズレを計算に入れる必要がある。
【００２９】
コネクタフェルール２の接続端面３の長辺方向における光ファイバ７の突き出し長のばらつきによる角度ズレθ1は、（３）式で表わされる。
【式３】
ＡL：接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差
ＢL：接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離
【００３０】
コネクタフェルール２の接続端面３の短辺方向における光ファイバ７の突き出し長のばらつきによる角度ズレθ2は、（４）式で表わされる。
【式４】
ＡS：接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差
ＢS：接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離
【００３１】
また、ＰＣ接続はコネクタフェルール２の変形のしやすさと関係しており、コネクタフェルール２が変形しやすくなるほど、ＰＣ接続にとって有利である。このようなコネクタフェルール２の変形しやすさのパラメータとしては、コネクタフェルール２をバネ力Ｆ（12.4N）で押した時の変形角度が用いられる。このコネクタフェルール２の変形角度は、コネクタフェルール２の材質によって異なり、また接続端面３の長辺方向と短辺方向でも異なる。コネクタフェルール２の変形角度は、例えば光ファイバを２つのコネクタフェルールで挟み込むことによって実験的に求められる角度吸収量から得ることができる。
【００３２】
コネクタフェルール２の材質がエポキシ樹脂組成物の場合、接続端面３の長辺方向の角度吸収量は0.25°であり、接続端面３の短辺方向の角度吸収量は0.35°である。コネクタフェルール２の材質がＰＰＳ樹脂組成物の場合、接続端面３の長辺方向の角度吸収量は0.66°であり、接続端面３の短辺方向の角度吸収量は1.00°である。
【００３３】
コネクタフェルール２をバネ力Ｆで押した時の接続端面３の長辺方向の変形角度θ01は、そのまま角度吸収量として求められる。つまり、エポキシ樹脂組成物からなるコネクタフェルール２では、接続端面３の長辺方向の変形角度θ01は0.25°であり、ＰＰＳ樹脂組成物からなるコネクタフェルール２では、接続端面３の長辺方向の変形角度θ01は0.66°である。
【００３４】
一方、接続端面３の短辺方向における光ファイバ７間ピッチは、接続端面３の長辺方向における光ファイバ７間ピッチよりも狭いため、接続端面３の短辺方向では、コネクタフェルール２を変形させるモーメントが小さくなると推測される。このため、コネクタフェルール２をバネ力Ｆで押した時の接続端面３の短辺方向の変形角度θ02を求める際には、モデル実験で求めた上記の角度吸収量に、モーメント式から得られる所定の係数（0.742）をかける必要がある。これにより、エポキシ樹脂組成物からなるコネクタフェルール２では、接続端面３の短辺方向の変形角度θ02は0.17°となり、ＰＰＳ樹脂組成物からなるコネクタフェルール２では、接続端面３の短辺方向の変形角度θ02は0.47°となる。
【００３５】
以上により、全ての光ファイバ７がＰＣ接続するための接続端面３の端面角度の吸収許容量は、上記のパラメータを利用した下記式で求めることができる。（５）式は、接続端面３の長辺方向における端面角度の吸収許容量θmax1を示し、（６）式は、接続端面３の短辺方向における端面角度の吸収許容量θmax2を示している。
【式５】
【式６】
【００３６】
上記式から、接続端面３の長辺方向における端面角度の設計値（０°）に対する接続端面３の長辺方向における端面角度のずれ量（以下、単に長辺方向角度ずれという）をθEL、接続端面３の短辺方向における端面角度の設計値（８°）に対する接続端面３の短辺方向における端面角度のずれ量（以下、単に短辺方向角度ずれという）をθESとしたときに、長辺方向角度ずれθELが端面角度の吸収許容量θmax1以下であり、短辺方向角度ずれθESが端面角度の吸収許容量θmax2以下であれば、ＰＣ接続する確率が高くなると考えられる。
【００３７】
ところで、現行における光コネクタの接続端面の研磨条件の実力値としては、光ファイバの突き出し長の最小値が1.0μｍ、光ファイバの突き出し長のばらつきδが0.3μｍ、光ファイバの先端面の曲率半径Ｒが10ｍｍ、光ファイバの端面角度ズレαが0.15°とされている。従って、光ファイバ７の先端面の曲率半径Ｒを10ｍｍ、光ファイバの端面角度ズレαを0.15°として、コネクタフェルール２の接続端面３と光ファイバ７の先端同士を結んだ線との角度ズレが０の時に全光ファイバ７をＰＣ接続させるのに必要な力ＦSを求めると、
ＦS＝０．３１×ｍ＊ｎ …（７）
となる。なお、ｍは接続端面３の長辺方向における光ファイバ７の心数、ｎは接続端面３の短辺方向における光ファイバ７の心数である。
【００３８】
従って、コネクタフェルール２の材料をエポキシ樹脂組成物とした場合に、全での光ファイバ７をＰＣ接続させる条件としては、以下のようになる。
【式７】
【式８】
【００３９】
また、コネクタフェルール２の材料をＰＰＳ樹脂組成物とした場合に、全での光ファイバ７をＰＣ接続させる条件としては、以下のようになる。
【式９】
【式１０】
【００４０】
ここで、本実施形態の２４心２次元光コネクタについて、上述した現行の研磨条件の実力値を採用すると、全光ファイバ７をＰＣ接続させるのに必要な力ＦSは7.44Nとなり、光ファイバ７の突き出し長のばらつきによる角度ズレθ1，θ2は、それぞれ0.005°、0.02°となる。これらの数値と上記のコネクタフェルール２の変形角度θ01，θ02の数値と上記のコネクタフェルール２のバネ力Ｆの数値とを上記（５）、（６）式の右辺に代入することで、接続端面３の端面角度の吸収許容量θmax1，θmax2が算出される。
【００４１】
コネクタフェルール２の材料がエポキシ樹脂組成物の場合には、接続端面３の長辺方向における端面角度の吸収許容量θmax1は0.065°、接続端面３の短辺方向における端面角度の吸収許容量θmax1は0.03°となる。従って、長辺方向角度ずれθELが0.065°以下であり、短辺方向角度ずれθESが0.03°以下であれば、ほとんどの光ファイバ７がＰＣ接続すると考えられる。
【００４２】
コネクタフェルール２の材料がＰＰＳ樹脂組成物の場合には、接続端面３の長辺方向における端面角度の吸収許容量θmax2は0.145°、接続端面３の短辺方向における端面角度の吸収許容量θmax2は0.11°となる。従って、長辺方向角度ずれθELが0.145°以下であり、短辺方向角度ずれθESが0.11°以下であれば、ほとんどの光ファイバ７がＰＣ接続すると考えられる。
【００４３】
次に、実際に２４心２次元光コネクタを用いてＰＣ接続実験を行った実施例について説明する。本実験では、光コネクタのＰＣ接続部分に光を照射した時の反射減衰量を測定して、ＰＣ接続の有無を判断した。なお、ＰＣ接続が外れていると判断する基準は２０ｄＢ以下とした。
【００４４】
図９は、コネクタフェルールの材料がエポキシ樹脂組成物である光コネクタを用いて行った実験結果を示したものであり、図１０は、コネクタフェルールの材料がＰＰＳ樹脂組成物である光コネクタを用いて行った実験結果を示したものである。各図において、丸印は、全心の光ファイバがＰＣ接続したものを示し、×印は、１心でも光ファイバのＰＣ接続が外れたものを示している。
【００４５】
図９から分かるように、コネクタフェルールの材料がエポキシ樹脂組成物の場合は、長辺方向角度ずれθELが0.06°以下、短辺方向角度ずれθESが0.05°以下であれば、ほとんどの光ファイバがＰＣ接続するようになり、上記の計算結果（図中の点線参照）と概ね一致している。ただし、角度ずれθEL，θESが小さい時にＰＣ接続しないものが見られるが、この原因としては、エポキシ樹脂はフィラーが出やすいため、大きなフィラーが光ファイバと同程度に突き出てしまい、ＰＣ接続を阻害するためであると推測される。
【００４６】
図１０から分かるように、コネクタフェルールの材料がＰＰＳ樹脂組成物の場合は、長辺方向角度ずれθELが0.11°以下、短辺方向角度ずれθESが0.10°以下であれば、ほとんどの光ファイバがＰＣ接続するようになり、上記の計算結果（図中の点線参照）と概ね一致している。また、ＰＰＳ樹脂組成物の場合は、大きなフィラーがなく、光ファイバの突き出し長が大きいため、角度ずれθEL，θESが小さい時には確実にＰＣ接続している。
【００４７】
以上により、上述した（８）〜（１１）式を満足するように多心光コネクタ１を構成すれば、ほとんどの光ファイバ７をＰＣ接続させることが可能となる。
【００４８】
このとき、コネクタフェルール２の接続端面３において、最も外側に位置する２本の光ファイバ７の接続端面３からの突き出し長の差ＡL，ＡSは、０〜０．４μｍであることが好ましい。この場合には、接続端面３の端面角度の吸収許容量θmax1，θmax2が大きくなるので、その分だけＰＣ接続する確率が高くなる。
【００４９】
また、光ファイバ７の先端面の曲率半径Ｒは、３〜１０ｍｍであることが好ましい。これに伴って、コネクタフェルール２の接続端面３からの光ファイバ７の突き出し長は、１〜４μｍであることが好ましい。この場合には、ヘルツの接触理論により光ファイバ７が変形しやすくなるため、光ファイバ７のコア同士が接触しやすくなる。このため、ＰＣ接続させるために必要な力が小さくて済むので、よりＰＣ接続しやすくなる。また、光ファイバ７は、先端面にある程度の曲率半径を有することになるので、接続先の光ファイバ７を損傷させることを防止できる。
【００５０】
以上のような多心光コネクタ１を製造する場合は、まずコネクタフェルール２の各ファイバ孔５に光ファイバ７を挿入して接着剤で固定する。次いで、その多心光コネクタ１を研磨装置にセットし、研磨液を用いて多心光コネクタ１の接続端面３を研磨する。このとき、各光ファイバ７が接続端面３から突き出るように、接続端面３を研磨する。次いで、研磨液もしくは研磨紙を用いて接続端面３を研磨し、多心光コネクタ１が上述した構造をもつようにする。
【００５１】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の多心光コネクタはＭＴコネクタ（整合剤なしで嵌合）であるが、本発明は、ＭＴコネクタをハウジングに組み込んだＭＰＯコネクタやＭＰＸコネクタにも適用可能である。
【００５２】
また、上記実施形態の多心光コネクタは、複数本の光ファイバを上下２段に配列したものであるが、本発明は、複数本の光ファイバを３段以上に配列したものにも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバ同士のＰＣ接続が確実に行えるので、接続損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多心光コネクタの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す多心光コネクタの側面図である。
【図３】図１に示す多心光コネクタがＰＣ接続されている状態を示す上面図である。
【図４】ＰＣ接続において光ファイバ及びコネクタフェルールが変形する状態を示す模式図である。
【図５】光ファイバの突き出し長のばらつきと光ファイバ端面の曲率半径と光ファイバの突き出し長のばらつきの吸収に必要な力との関係を示す図である。
【図６】ＰＣ接続において接触した光ファイバの端面部を示す模式図である。
【図７】光ファイバの端面角度ズレと光ファイバ端面の曲率半径と全ての光ファイバのコアが完全に接触するのに必要な力との関係を示す図である。
【図８】光ファイバの突き出し長のばらつきを示す図である。
【図９】コネクタフェルールの材料がエポキシ樹脂組成物である光コネクタを用いて行ったＰＣ接続実験の結果を示した図である。
【図１０】コネクタフェルールの材料がＰＰＳ樹脂組成物である光コネクタを用いて行ったＰＣ接続実験の結果を示した図である。
【符号の説明】
１…多心光コネクタ、２…コネクタフェルール、３…接続端面、５…ファイバ孔、７…光ファイバ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、コネクタフェルールのファイバ孔に複数本の光ファイバを挿入して固定することにより形成された多心光コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多心光コネクタとしては、例えばフィジカルコンタクト（ＰＣ）接続用のＭＴコネクタやＭＰＯコネクタ等が知られている。このような多心光コネクタの先行出願としては、ＰＣ接続を確実に行うべく、光ファイバの先端をコネクタフェルールの接続端面から突出させると共に光ファイバの先端面を球面状に形成したものがある（例えば、特願２００１−１４４６８３参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、次世代の高密度光コネクタとして、複数本の光ファイバを２段に配列した、いわゆる２次元多心光コネクタが開発されている。しかし、このような２次元多心光コネクタに関しては、ＰＣ接続の検討はほとんど進んでおらず、ＰＣ接続に必要な端面パラメータすら不明であった。従って、ＰＣ接続できない光ファイバが生じることがあった。
【０００４】
本発明の目的は、光ファイバ同士のＰＣ接続を確実に行うことができる多心光コネクタを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、全ての光ファイバがＰＣ接続するためのコネクタフェルールの接続端面の端面角度の吸収許容量θmaxは、下記式で表わされることを見い出した。
【０００６】
θmax＝θ0＊（Ｆ−ＦS）／Ｆ−θ …（Ａ）
Ｆ：コネクタフェルールの結合バネ力
ＦS：コネクタフェルールの接続端面と光ファイバの先端同士を結んだ線との角度ズレがゼロの時のＰＣ接続に必要な力
θ0：コネクタフェルールをバネ力Ｆで押した時の変形角度
θ：コネクタフェルールの接続端面と光ファイバの先端同士を結んだ線との角度ズレ
【０００７】
そして、更に検討を重ねたところ、角度ズレがゼロの時のＰＣ接続に必要な力ＦSは、光ファイバ及びコネクタフェルールを変形させて光ファイバの突き出し長のばらつきを吸収するための力と、光ファイバのコアを完全に接触させてコア間の隙間をなくすための力とのうちいずれか大きい方の値として求められ、この数値は、光ファイバの先端面の曲率半径と、接触した光ファイバ同士の端面角度ズレとによって変わることが分かった。現行の光コネクタの製造スペックでは、光ファイバの先端面の曲率半径が１０ｍｍ程度、接触した光ファイバ同士の端面角度ズレが0.15°程度とされている。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
即ち、本発明は、エポキシ樹脂を含む材質からなり、接続端面から内側に延びるように上下複数段に配列された複数のファイバ孔を有するコネクタフェルールと、各ファイバ孔に挿入され固定された複数本の光ファイバとを備え、上下複数段に配列された複数本の光ファイバをフィジカルコンタクト接続する多心光コネクタであって、接続端面の長辺方向における光ファイバの心数をｍ（ｍ≧２）、接続端面の短辺方向における光ファイバの心数をｎ（ｎ≧２）、コネクタフェルールの結合バネ力をＦ、接続端面の長辺方向における端面角度の設計値に対する接続端面の長辺方向における端面角度のずれ量をθEL、接続端面の短辺方向における端面角度の設計値に対する接続端面の短辺方向における端面角度のずれ量をθES、接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差をＡL、接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差をＡS、接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離をＢL、接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離をＢSとしたときに、
θEL≦0.25＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）
θES≦0.17＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）
であることを特徴とするものである。
【０００９】
上記の（Ａ）式において、エポキシ樹脂を含む材質からなるコネクタフェルールをバネ力Ｆ（12.4N）で押した時の変形角度θ0は、接続端面の長辺方向において0.25°であり、接続端面の短辺方向において0.17°である。この数値は、モデル実験等から得られるものである。また、光ファイバの先端面の曲率半径を１０ｍｍ、接触した光ファイバ同士の端面角度ズレを0.15°とした場合、角度ズレがゼロの時のＰＣ接続に必要な力ＦSは、理論計算によって、0.31＊ｍ＊ｎという値が得られる。さらに、角度ズレθは、最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差と、最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離とから求められる。以上により、ＰＣ接続するためのコネクタフェルールの接続端面の端面角度の吸収許容量θmaxは、接続端面の長辺方向において、θmax＝0.25＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）、接続端面の短辺方向において、θmax＝0.17＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）となる。そして、端面角度の設計値に対する端面角度のずれ量θEL，θESが上記吸収許容量θmax以下であれば、ＰＣ接続する確率が高くなる。
【００１０】
また、本発明は、ポリフェニレンサルファイド樹脂を含む材質からなり、接続端面から内側に延びるように上下複数段に配列された複数のファイバ孔を有するコネクタフェルールと、各ファイバ孔に挿入され固定された複数本の光ファイバとを備え、上下複数段に配列された複数本の光ファイバをフィジカルコンタクト接続する多心光コネクタであって、接続端面の長辺方向における光ファイバの心数をｍ（ｍ≧２）、接続端面の短辺方向における光ファイバの心数をｎ（ｎ≧２）、コネクタフェルールの結合バネ力をＦ、接続端面の長辺方向における端面角度の設計値に対する接続端面の長辺方向における端面角度のずれ量をθEL、接続端面の短辺方向における端面角度の設計値に対する接続端面の短辺方向における端面角度のずれ量をθES、接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差をＡL、接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差をＡS、接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離をＢL、接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離をＢSとしたときに、
θEL≦0.66＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）
θES≦0.47＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）
であることを特徴とするものである。
【００１１】
上記の（Ａ）式において、ポリフェニレンサルファイド樹脂を含む材質からなるコネクタフェルールをバネ力Ｆ（12.4N）で押した時の変形角度θ0は、接続端面の長辺方向において0.66°であり、接続端面の短辺方向において0.47°である。この数値は、モデル実験等から得られるものである。また、光ファイバの先端面の曲率半径を１０ｍｍ、接触した光ファイバ同士の端面角度ズレを0.15°とした場合、角度ズレがゼロの時のＰＣ接続に必要な力ＦSは、理論計算によって、0.31＊ｍ＊ｎという値が得られる。さらに、角度ズレθは、最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差と、最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離とから求められる。以上により、ＰＣ接続するためのコネクタフェルールの接続端面の端面角度の吸収許容量θmaxは、接続端面の長辺方向において、θmax＝0.66＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）、接続端面の短辺方向において、θmax＝0.47＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）となる。そして、端面角度の設計値に対する端面角度のずれ量θEL，θESが上記吸収許容量θmax以下であれば、ＰＣ接続する確率が高くなる。
【００１２】
好ましくは、接続端面の長辺方向における端面角度の設計値は、光ファイバの軸心に垂直な面に対して０°であり、接続端面の短辺方向における端面角度の設計値は、光ファイバの軸心に垂直な面に対して８°である。このように接続端面を８°の角度で傾斜させることにより、光コネクタ同士を接続した状態において、反射による戻り光の影響を低減することができる。
【００１３】
また、好ましくは、最も外側に位置する２本の光ファイバの接続端面からの突き出し長の差が０〜０．４μｍである。これにより、ＰＣ接続するためのコネクタフェルールの接続端面の端面角度の吸収許容量θmaxが大きくなるので、その分だけＰＣ接続しやすくなる。
【００１４】
この場合、好ましくは、光ファイバの先端面の曲率半径が３〜１０ｍｍである。これにより、光ファイバが変形しやすくなるため、ＰＣ接続に必要な力が小さくて済み、ＰＣ接続しやすくなる。また、光ファイバは、ある程度の曲率半径をもっているため、相手側の光ファイバを傷つけることが防止される。
【００１５】
このとき、光ファイバの接続端面からの突き出し長が１〜４μｍであることが好ましい。これにより、光ファイバの先端面の曲率半径を３〜１０ｍｍに確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多心光コネクタの好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る多心光コネクタの一実施形態を示す斜視図であり、図２は、その多心光コネクタの側面図である。各図において、本実施形態の多心光コネクタ１は、フィジカルコンタクト（ＰＣ）接続用の２４心ＭＴコネクタである。
【００１８】
多心光コネクタ１は、エポキシ樹脂組成物またはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂組成物からなるコネクタフェルール２を有している。このコネクタフェルール２は、接続端面（前端面）３から内側に延び、ガイドピン（図示せず）が挿入される１対のガイド孔４と、接続端面３から内側に延びるように各ガイド孔４間に配置された２４本のファイバ孔５とを有している。このファイバ孔５は、上下２段に１２本ずつ配列されている。
【００１９】
各ファイバ孔５には、２枚の１２心光ファイバテープ心線６の被覆を除去して露出された各光ファイバ７がコネクタフェルール２の後端側から挿入されている。そして、各光ファイバ７は、接着剤によりコネクタフェルール２に固定されている。コネクタフェルール２の上面部には、接着剤注入用の窓穴８が形成されている。各光ファイバ７は、コネクタフェルール２の接続端面３から僅かに突き出るようにファイバ孔５に挿入され固定されている。
【００２０】
接続端面３の長辺方向（図１のＸ方向）の端面角度は、光ファイバ７（ファイバ孔５）の軸心に垂直な面に対してほぼ０°であり、接続端面３の短辺方向（図１のＹ方向）の端面角度λは、光ファイバ７（ファイバ孔５）の軸心に垂直な面に対してほぼ８°となっている。このような接続端面３の端面角度は、各光ファイバ７をコネクタフェルール２に組み付けた後に、接続端面３を斜め研磨することで形成される。
【００２１】
以上のように構成した多心光コネクタ１をＰＣ接続する場合は、図３に示すように、コネクタフェルール２のガイド孔４にガイドピン（図示せず）を挿入した状態で、多心光コネクタ１の接続端面３と相手側の多心光コネクタ１の接続端面３とを突き合わせる。すると、各光ファイバ７及びコネクタフェルール２が変形して光ファイバ７同士が接触し、更に光ファイバ７の先端が微小変形して光ファイバ７のコア同士が接触するようになる。
【００２２】
ところで、コネクタフェルール２の接続端面３の端面角度が設計値に対してずれていたり、接続端面３からの光ファイバ７の突き出し長のバラツキが大きいと、ＰＣ接続しない光ファイバ７が出てくることがある。そこで、全ての光ファイバ７がＰＣ接続するためのパラメータ及び条件について、以下に述べる。
【００２３】
まず、光ファイバ７及びコネクタフェルール２を変形させて光ファイバ７の突き出し長のばらつきを吸収するための力ＰAは、（１）式で表わされる。
【式１】
ＰA：光ファイバに作用する力（Ｎ）
νg（＝0.3）：光ファイバのポアソン比
νf（＝0.3）：コネクタフェルールのポアソン比
Ｒ：光ファイバの先端面の曲率半径（ｍｍ）
Ｅg（＝76GPa）：光ファイバのヤング率
Ｅf（＝10.3GPa）：コネクタフェルールのヤング率
ａ（＝65μｍ）：光ファイバの半径
【００２４】
上記（１）式の右辺の第一項は、ヘルツの接触理論式であり、図４（ａ）に示すような光ファイバ７の先端面がつぶれることによる変形量を示している。上記（１）式の右辺の第二項は、剛体パンチによる接触の理論式であり、図４（ｂ）に示すような光ファイバ７の突き出し部分におけるコネクタフェルール２の変形量を示している。上記（１）式によって、光ファイバ７の突き出し長のばらつき（光ファイバ移動量）δと光ファイバ７の曲率半径Ｒと光ファイバ７の突き出し長のばらつきの吸収に必要な力ＰAとの関係は、図５に示すようになる。
【００２５】
次いで、図６に示すように、光ファイバ７のコアを完全に接触させてコア間の隙間をなくすための力ＰBは、（２）式で表わされる。
【式２】
Ｒ：光ファイバの先端面の曲率半径（ｍｍ）
ａc（＝10μｍ）：光ファイバのコア半径
α：接触した光ファイバ先端間の角度ズレ（°）
Ｅ（＝76GPa）：光ファイバのヤング率
ν（＝0.3）：光ファイバのポアソン比
【００２６】
上記（２）式は光ファイバ１心当たりに必要な力であるため、光ファイバ２４心全てに必要な力を換算するには、単純に（２）式で得られたＰBを２４倍すればよい。上記（２）式によって、光ファイバ７の端面角度ズレαと光ファイバ７の曲率半径Ｒと全ての光ファイバ７のコアが完全に接触するのに必要な力ＰBとの関係は、図７に示すようになる。
【００２７】
ここで、コネクタフェルール２の接続端面３と光ファイバ７の先端の中心同士を結んだ線との角度ズレがゼロと仮定したときに、全ての光ファイバ７をＰＣ接続させるのに必要な力ＦSは、光ファイバ７の突き出し長のばらつきを吸収するのに必要な力ＰA及び全ての光ファイバ７のコアが完全に接触するのに必要な力ＰBのうちの大きい方の値として表わされる。
【００２８】
実際には、コネクタフェルール２の接続端面３の長辺側、短辺側のいずれにおいても、図８に示すように、光ファイバ７の突き出し長のばらつきによって、コネクタフェルール２の接続端面３と光ファイバ７の先端同士を結んだ線との角度ズレが発生することが多い。実際の光コネクタでＰＣ接続の問題となるのは、光ファイバ７の先端同士を結んだ線がガイドピンに対してどれだけの角度ずれているかであるため、そのような角度ズレを計算に入れる必要がある。
【００２９】
コネクタフェルール２の接続端面３の長辺方向における光ファイバ７の突き出し長のばらつきによる角度ズレθ1は、（３）式で表わされる。
【式３】
ＢL：接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離
【００３０】
コネクタフェルール２の接続端面３の短辺方向における光ファイバ７の突き出し長のばらつきによる角度ズレθ2は、（４）式で表わされる。
【式４】
ＢS：接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の光ファイバ間の距離
【００３１】
また、ＰＣ接続はコネクタフェルール２の変形のしやすさと関係しており、コネクタフェルール２が変形しやすくなるほど、ＰＣ接続にとって有利である。このようなコネクタフェルール２の変形しやすさのパラメータとしては、コネクタフェルール２をバネ力Ｆ（12.4N）で押した時の変形角度が用いられる。このコネクタフェルール２の変形角度は、コネクタフェルール２の材質によって異なり、また接続端面３の長辺方向と短辺方向でも異なる。コネクタフェルール２の変形角度は、例えば光ファイバを２つのコネクタフェルールで挟み込むことによって実験的に求められる角度吸収量から得ることができる。
【００３２】
コネクタフェルール２の材質がエポキシ樹脂組成物の場合、接続端面３の長辺方向の角度吸収量は0.25°であり、接続端面３の短辺方向の角度吸収量は0.35°である。コネクタフェルール２の材質がＰＰＳ樹脂組成物の場合、接続端面３の長辺方向の角度吸収量は0.66°であり、接続端面３の短辺方向の角度吸収量は1.00°である。
【００３３】
コネクタフェルール２をバネ力Ｆで押した時の接続端面３の長辺方向の変形角度θ01は、そのまま角度吸収量として求められる。つまり、エポキシ樹脂組成物からなるコネクタフェルール２では、接続端面３の長辺方向の変形角度θ01は0.25°であり、ＰＰＳ樹脂組成物からなるコネクタフェルール２では、接続端面３の長辺方向の変形角度θ01は0.66°である。
【００３４】
一方、接続端面３の短辺方向における光ファイバ７間ピッチは、接続端面３の長辺方向における光ファイバ７間ピッチよりも狭いため、接続端面３の短辺方向では、コネクタフェルール２を変形させるモーメントが小さくなると推測される。このため、コネクタフェルール２をバネ力Ｆで押した時の接続端面３の短辺方向の変形角度θ02を求める際には、モデル実験で求めた上記の角度吸収量に、モーメント式から得られる所定の係数（0.742）をかける必要がある。これにより、エポキシ樹脂組成物からなるコネクタフェルール２では、接続端面３の短辺方向の変形角度θ02は0.17°となり、ＰＰＳ樹脂組成物からなるコネクタフェルール２では、接続端面３の短辺方向の変形角度θ02は0.47°となる。
【００３５】
以上により、全ての光ファイバ７がＰＣ接続するための接続端面３の端面角度の吸収許容量は、上記のパラメータを利用した下記式で求めることができる。（５）式は、接続端面３の長辺方向における端面角度の吸収許容量θmax1を示し、（６）式は、接続端面３の短辺方向における端面角度の吸収許容量θmax2を示している。
【式５】
上記式から、接続端面３の長辺方向における端面角度の設計値（０°）に対する接続端面３の長辺方向における端面角度のずれ量（以下、単に長辺方向角度ずれという）をθEL、接続端面３の短辺方向における端面角度の設計値（８°）に対する接続端面３の短辺方向における端面角度のずれ量（以下、単に短辺方向角度ずれという）をθESとしたときに、長辺方向角度ずれθELが端面角度の吸収許容量θmax1以下であり、短辺方向角度ずれθESが端面角度の吸収許容量θmax2以下であれば、ＰＣ接続する確率が高くなると考えられる。
【００３７】
ところで、現行における光コネクタの接続端面の研磨条件の実力値としては、光ファイバの突き出し長の最小値が1.0μｍ、光ファイバの突き出し長のばらつきδが0.3μｍ、光ファイバの先端面の曲率半径Ｒが10ｍｍ、光ファイバの端面角度ズレαが0.15°とされている。従って、光ファイバ７の先端面の曲率半径Ｒを10ｍｍ、光ファイバの端面角度ズレαを0.15°として、コネクタフェルール２の接続端面３と光ファイバ７の先端同士を結んだ線との角度ズレが０の時に全光ファイバ７をＰＣ接続させるのに必要な力ＦSを求めると、
ＦS＝０．３１×ｍ＊ｎ …（７）
となる。なお、ｍは接続端面３の長辺方向における光ファイバ７の心数、ｎは接続端面３の短辺方向における光ファイバ７の心数である。
【００３８】
従って、コネクタフェルール２の材料をエポキシ樹脂組成物とした場合に、全での光ファイバ７をＰＣ接続させる条件としては、以下のようになる。
【式７】
また、コネクタフェルール２の材料をＰＰＳ樹脂組成物とした場合に、全での光ファイバ７をＰＣ接続させる条件としては、以下のようになる。
【式９】
ここで、本実施形態の２４心２次元光コネクタについて、上述した現行の研磨条件の実力値を採用すると、全光ファイバ７をＰＣ接続させるのに必要な力ＦSは7.44Nとなり、光ファイバ７の突き出し長のばらつきによる角度ズレθ1，θ2は、それぞれ0.005°、0.02°となる。これらの数値と上記のコネクタフェルール２の変形角度θ01，θ02の数値と上記のコネクタフェルール２のバネ力Ｆの数値とを上記（５）、（６）式の右辺に代入することで、接続端面３の端面角度の吸収許容量θmax1，θmax2が算出される。
【００４１】
コネクタフェルール２の材料がエポキシ樹脂組成物の場合には、接続端面３の長辺方向における端面角度の吸収許容量θmax1は0.065°、接続端面３の短辺方向における端面角度の吸収許容量θmax1は0.03°となる。従って、長辺方向角度ずれθELが0.065°以下であり、短辺方向角度ずれθESが0.03°以下であれば、ほとんどの光ファイバ７がＰＣ接続すると考えられる。
【００４２】
コネクタフェルール２の材料がＰＰＳ樹脂組成物の場合には、接続端面３の長辺方向における端面角度の吸収許容量θmax2は0.145°、接続端面３の短辺方向における端面角度の吸収許容量θmax2は0.11°となる。従って、長辺方向角度ずれθELが0.145°以下であり、短辺方向角度ずれθESが0.11°以下であれば、ほとんどの光ファイバ７がＰＣ接続すると考えられる。
【００４３】
次に、実際に２４心２次元光コネクタを用いてＰＣ接続実験を行った実施例について説明する。本実験では、光コネクタのＰＣ接続部分に光を照射した時の反射減衰量を測定して、ＰＣ接続の有無を判断した。なお、ＰＣ接続が外れていると判断する基準は２０ｄＢ以下とした。
【００４４】
図９は、コネクタフェルールの材料がエポキシ樹脂組成物である光コネクタを用いて行った実験結果を示したものであり、図１０は、コネクタフェルールの材料がＰＰＳ樹脂組成物である光コネクタを用いて行った実験結果を示したものである。各図において、丸印は、全心の光ファイバがＰＣ接続したものを示し、×印は、１心でも光ファイバのＰＣ接続が外れたものを示している。
【００４５】
図９から分かるように、コネクタフェルールの材料がエポキシ樹脂組成物の場合は、長辺方向角度ずれθELが0.06°以下、短辺方向角度ずれθESが0.05°以下であれば、ほとんどの光ファイバがＰＣ接続するようになり、上記の計算結果（図中の点線参照）と概ね一致している。ただし、角度ずれθEL，θESが小さい時にＰＣ接続しないものが見られるが、この原因としては、エポキシ樹脂はフィラーが出やすいため、大きなフィラーが光ファイバと同程度に突き出てしまい、ＰＣ接続を阻害するためであると推測される。
【００４６】
図１０から分かるように、コネクタフェルールの材料がＰＰＳ樹脂組成物の場合は、長辺方向角度ずれθELが0.11°以下、短辺方向角度ずれθESが0.10°以下であれば、ほとんどの光ファイバがＰＣ接続するようになり、上記の計算結果（図中の点線参照）と概ね一致している。また、ＰＰＳ樹脂組成物の場合は、大きなフィラーがなく、光ファイバの突き出し長が大きいため、角度ずれθEL，θESが小さい時には確実にＰＣ接続している。
【００４７】
以上により、上述した（８）〜（１１）式を満足するように多心光コネクタ１を構成すれば、ほとんどの光ファイバ７をＰＣ接続させることが可能となる。
【００４８】
このとき、コネクタフェルール２の接続端面３において、最も外側に位置する２本の光ファイバ７の接続端面３からの突き出し長の差ＡL，ＡSは、０〜０．４μｍであることが好ましい。この場合には、接続端面３の端面角度の吸収許容量θmax1，θmax2が大きくなるので、その分だけＰＣ接続する確率が高くなる。
【００４９】
また、光ファイバ７の先端面の曲率半径Ｒは、３〜１０ｍｍであることが好ましい。これに伴って、コネクタフェルール２の接続端面３からの光ファイバ７の突き出し長は、１〜４μｍであることが好ましい。この場合には、ヘルツの接触理論により光ファイバ７が変形しやすくなるため、光ファイバ７のコア同士が接触しやすくなる。このため、ＰＣ接続させるために必要な力が小さくて済むので、よりＰＣ接続しやすくなる。また、光ファイバ７は、先端面にある程度の曲率半径を有することになるので、接続先の光ファイバ７を損傷させることを防止できる。
【００５０】
以上のような多心光コネクタ１を製造する場合は、まずコネクタフェルール２の各ファイバ孔５に光ファイバ７を挿入して接着剤で固定する。次いで、その多心光コネクタ１を研磨装置にセットし、研磨液を用いて多心光コネクタ１の接続端面３を研磨する。このとき、各光ファイバ７が接続端面３から突き出るように、接続端面３を研磨する。次いで、研磨液もしくは研磨紙を用いて接続端面３を研磨し、多心光コネクタ１が上述した構造をもつようにする。
【００５１】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の多心光コネクタはＭＴコネクタ（整合剤なしで嵌合）であるが、本発明は、ＭＴコネクタをハウジングに組み込んだＭＰＯコネクタやＭＰＸコネクタにも適用可能である。
【００５２】
また、上記実施形態の多心光コネクタは、複数本の光ファイバを上下２段に配列したものであるが、本発明は、複数本の光ファイバを３段以上に配列したものにも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバ同士のＰＣ接続が確実に行えるので、接続損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多心光コネクタの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す多心光コネクタの側面図である。
【図３】図１に示す多心光コネクタがＰＣ接続されている状態を示す上面図である。
【図４】ＰＣ接続において光ファイバ及びコネクタフェルールが変形する状態を示す模式図である。
【図５】光ファイバの突き出し長のばらつきと光ファイバ端面の曲率半径と光ファイバの突き出し長のばらつきの吸収に必要な力との関係を示す図である。
【図６】ＰＣ接続において接触した光ファイバの端面部を示す模式図である。
【図７】光ファイバの端面角度ズレと光ファイバ端面の曲率半径と全ての光ファイバのコアが完全に接触するのに必要な力との関係を示す図である。
【図８】光ファイバの突き出し長のばらつきを示す図である。
【図９】コネクタフェルールの材料がエポキシ樹脂組成物である光コネクタを用いて行ったＰＣ接続実験の結果を示した図である。
【図１０】コネクタフェルールの材料がＰＰＳ樹脂組成物である光コネクタを用いて行ったＰＣ接続実験の結果を示した図である。
【符号の説明】
１…多心光コネクタ、２…コネクタフェルール、３…接続端面、５…ファイバ孔、７…光ファイバ。
Claims (6)
- エポキシ樹脂を含む材質からなり、接続端面から内側に延びるように上下複数段に配列された複数のファイバ孔を有するコネクタフェルールと、前記各ファイバ孔に挿入され固定された複数本の光ファイバとを備え、上下複数段に配列された複数本の光ファイバをフィジカルコンタクト接続する多心光コネクタであって、
前記接続端面の長辺方向における前記光ファイバの心数をｍ（ｍ≧２）、
前記接続端面の短辺方向における前記光ファイバの心数をｎ（ｎ≧２）、
前記コネクタフェルールの結合バネ力をＦ、
前記接続端面の長辺方向における端面角度の設計値に対する前記接続端面の長辺方向における端面角度のずれ量をθEL、
前記接続端面の短辺方向における端面角度の設計値に対する前記接続端面の短辺方向における端面角度のずれ量をθES、
前記接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の前記光ファイバの前記接続端面からの突き出し長の差をＡL、
前記接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の前記光ファイバの前記接続端面からの突き出し長の差をＡS、
前記接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の前記光ファイバ間の距離をＢL、
前記接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の前記光ファイバ間の距離をＢSとしたときに、
θEL≦0.25＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）
θES≦0.17＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）
であることを特徴とする多心光コネクタ。 - ポリフェニレンサルファイド樹脂を含む材質からなり、接続端面から内側に延びるように上下複数段に配列された複数のファイバ孔を有するコネクタフェルールと、前記各ファイバ孔に挿入され固定された複数本の光ファイバとを備え、上下複数段に配列された複数本の光ファイバをフィジカルコンタクト接続する多心光コネクタであって、
前記接続端面の長辺方向における前記光ファイバの心数をｍ（ｍ≧２）、
前記接続端面の短辺方向における前記光ファイバの心数をｎ（ｎ≧２）、
前記コネクタフェルールの結合バネ力をＦ、
前記接続端面の長辺方向における端面角度の設計値に対する前記接続端面の長辺方向における端面角度のずれ量をθEL、
前記接続端面の短辺方向における端面角度の設計値に対する前記接続端面の短辺方向における端面角度のずれ量をθES、
前記接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の前記光ファイバの前記接続端面からの突き出し長の差をＡL、
前記接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の前記光ファイバの前記接続端面からの突き出し長の差をＡS、
前記接続端面の長辺方向において最も外側に位置する２本の前記光ファイバ間の距離をＢL、
前記接続端面の短辺方向において最も外側に位置する２本の前記光ファイバ間の距離をＢSとしたときに、
θEL≦0.66＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡL／ＢL）
θES≦0.47＊（Ｆ−0.31＊ｍ＊ｎ）／Ｆ−tan-1（ＡS／ＢS）
であることを特徴とする多心光コネクタ。 - 前記接続端面の長辺方向における端面角度の設計値は、前記光ファイバの軸心に垂直な面に対して０°であり、
前記接続端面の短辺方向における端面角度の設計値は、前記光ファイバの軸心に垂直な面に対して８°であることを特徴とする請求項１または２記載の多心光コネクタ。 - 前記最も外側に位置する２本の光ファイバの前記接続端面からの突き出し長の差が０〜０．４μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の多心光コネクタ。
- 前記光ファイバの先端面の曲率半径が３〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項４記載の多心光コネクタ。
- 前記光ファイバの前記接続端面からの突き出し長が１〜４μｍであることを特徴とする請求項５記載の多心光コネクタ。
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