JP4460623B2 - 光ファイバ切断装置 - Google Patents

Description

本発明は光コネクタの端面加工を行うための光ファイバ切断装置に関する。

光ファイバと、これを収容するフェルールとからなる光コネクタを作製するにあたっては、端面の研磨処理といった端面加工を行う必要がある。

図４は、従来の光コネクタ端面研磨処理を説明するための図である。

まず、図４（ａ）に示すように、光ファイバ１０１は、フェルール１０２内に、主にエポキシ系接着剤と、熱硬化処理により、その先端がフェルール１０２の端面から突出した状態で固定される。この際、フェルール１０２の端面にも一定量の接着剤１０３が塗布される。

次に、図４（ｂ）に示すように、光ファイバ１０１の突出部分を手作業により接着剤１０３の近傍で壁開する（ｂ）。この際、作業の性格上、光ファイバ１０１の先端が接着剤１０３の層から０．１ｍｍ程度突出してしまう。

次に、図４（ｃ）に示すように、光ファイバ１０１の端面とフェルール１０２の端面とが同一ととように加工する。

なお、以降の説明においては、図４（ａ）から（ｃ）に示した工程を“第１工程”と呼称する。

この第１工程で端面に塗布された接着剤１０３は以下の効果を発揮をする。

本工程では、通常短時間で大きな加工量を実現するために、比較的大きな粒径の研磨フィルムを使用するが、加工の初期に、突出した光ファイバ１０１に集中的に応力がかかり接着剤１０３の層（接着剤層）内部に折れこむ。しかし、接着剤層が存在するため、この折れこみ部分はフェルール１０２の端面に達せず、接着剤層を除去することにより折れこみ部分自体も容易に除去できる。つまり、接着剤層は加工中の光ファイバを保護材として機能する。

上記の第１工程が完了すると、図４（ｄ）に示すように、光ファイバ１０１及びフェルール１０２の端面を凸球面状に加工する。なお、以降の説明においては、本工程を“粗加工工程”もしくは“第２工程”と呼称する。

そして、反射減衰量の確保、光ファイバ１０１の引き込みを抑制するための仕上げ加工（第３工程）を行う。

加工された光コネクタ端面は、曲率半径が１０〜２５ｍｍ、凸球面頂点と光ファイバ中心のずれが５０μｍ以下、光ファイバのフェルールからの引き込みが０．０５〜−０．１μｍと高い精度を要求される。

このため、第２工程では、所望の凸球面に加工するために、例えば、ＳＣ型のような比較的大きなフェルールでは、比較的大規模な加工処理を再現性が良く実現する必要がある。

第１工程において、光ファイバ１０１の端面がフェルール１０２の端面とほぼ同一になることは、研磨材である研磨フィルム（通常はダイヤモンド砥粒）にダメージを与えず良好な再現性を得るために重要となる。

また、フェルール１０２の端面へ接着剤１０３を塗布するにあたっては、フェルール１０２の端面自体が直径２ｍｍ程度と比較的小さいうえに、接着剤１０３の塗布後の形状が光ファイバ１０１に対して対称性が良く、一定量である必要があり、困難が伴う。

なお、上記の工程においては、接着剤を用いるが、これを用いない方法も存在する。以下、その詳細を示す。

本方法は、比較的困難である接着剤の端面塗布を避ける必要がある場合や、エポキシ系以外の接着材、例えば、シアノアクリレート系のような粘度が低く、光ファイバを保護できるような量が塗布できない場合に用いられる。

この場合の加工法を図５に示す。

まず、図５（ａ）に示すように、光ファイバ１０１を接着剤によりフェルール１０２内に固定する。

次に、図５（ｂ）に示すように、フェルール１０２近傍で光ファイバ１０１を壁開し、図５（ｃ）に示すように、第１工程として研磨を行い、光ファイバ１０１の端面とフェルール１０２の端面とをほぼ同一とする
この工程においては、アルミナ、ＳＩＣ等の比較的粗い砥粒を用い、短時間且つ高速で加工を行う。また、光ファイバ１０１は強いせん断力を受け、図中の１０４のように光ファイバがフェルール１０２の中に折れ込むこともある。

次に、図５（ｄ）に示すように、第２工程として、ダイヤモンドなどにより凸球面を形成する。

本工程では、次の仕上げ加工でひずみのない鏡面を得るために、ダメージが少なく、なおかつ第１工程で発生した折れ込み部分を完全に除去する必要がある。なお、加工量は２０から５０μｍ程度でよい。

次に、第３工程として、シリカ系砥粒による仕上げ加工を行い、加工ダメージを防止しつつ及び鏡面化を行う。

本工程では、フェルール１０２と光ファイバ１０１との段差を小さく抑えるため、一般にシリカ系砥粒が用いられるが、そのため加工量は小さい。

以上述べた接着剤を塗布しない方法は、塗布の作業を必要としないものの、第２工程での加工量が多くなる。

しかしながら、接着剤の塗布は熟練を要するため、塗布の作業を必要としないことの利点は大きい。

なお、接着固定後の切断は、作業の簡便性、装置コストの観点から、目視で人造ルビー製のナイフ等を用いて行っており、精密に切断を行うことには困難が伴う。

特開平６−１５５５６号公報 特開平６−２７３３０号公報 特開２００４−１６７６７５号公報

上記の事情に鑑み本発明は、簡易的且つ正確に加工を行うことが可能な光ファイバ切断装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、フェルールの端面から突出した光ファイバを切断するための光ファイバ切断装置であって、上面と側面とが直角をなす直角部分を有するブロック状であり、前記直角部分の上面に前記フェルールの端面の一部が当該フェルールの長軸が垂直になるように押し当てられるとともに、前記直角部分の側面に前記光ファイバの外周面の一部が接触し、前記上面に沿って前記フェルールの端面が移動した際に、当該光ファイバをせん断するせん断手段と、前記光ファイバがせん断された後に、前記フェルールの端面を、当該フェルールの長軸が前記上面に対して垂直になるように前記上面に押し当てて摺動させる摺動手段とを有することを要旨とする。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の発明において、前記直角部分を有するブロック状のせん断手段が、前記フェルールの材料よりも軟らかい材料からなることを要旨とする。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記せん断手段によりせん断された光ファイバの突出部分を回収する回収手段を有することを要旨とする。

本発明によれば、作業者の練度に依存せずに簡易的且つ正確に光コネクタの端面を加工することが可能となる。

本発明に関連する端面加工方法を説明するための図である。 本発明の実施例に係る光ファイバ切断装置の構成図である。 本発明に関連する研磨装置の構成図である。 従来の端面研磨処理を説明するための図である。 従来の端面研磨処理を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の光ファイバ切断装置並びに関連する光コネクタ端面加工方法および光コネクタ端面加工装置についての説明を行う。

なお、以下の実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。

また、実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。

以下、本発明の実施例について説明する。なお、本実施例では、径が２．５ｍｍあるいは１．２５ｍｍのフェルールを対象とするが、これに限定されず、様々な形状、径を有するフェルールに適用可能である。

実施例においては、端面加工の工程数を従来の３から２に減じることにより作業の簡便性を図る。

加工におけるダメージを防止する必要がある上記の第３工程と、光ファイバの折れ込み部分の除去と端面に曲面を形成させる上記の第２工程を単一の工程とすると、ダメージのない加工面を得ることが非常に困難となる。したがって、実施例では、上記の第１工程と第２工程とを単一化する。

この場合、いかに光ファイバの折れこみ部分を適切に除去するかが問題となるが、通常、光ファイバを接着・壁開した後は、この光ファイバが１００μｍ程度フェルールの端面から突出している。したがって、第１工程（後述）により光ファイバの端面をフェルールの端面と同一にしておく必要がある。なお、これを怠ると第２工程（後述）において突出した光ファイバが研磨フィルム面のダイヤモンド砥粒層を剥離させてしまう場合がある。

この剥離量は加工の程度等により様々であり、制御することができない、このため、剥離の発生によって加工量が著しく低下する。特に、小型研磨機のように、研磨フィルムの同一の部位を複数回通過させながらフェルール端面を加工する場合は、砥粒層の剥離はこの工程自体の加工量が著しく減少させる結果となる。

また、上記のように剥離量が一定でないため一工程あたりの加工量にばらつきが生じるため、この工程による加工量が少なくなるだけでなく時間あたりの加工量を調整することが不可能となる。

元来難削材であるジルコニア製フェルールの端面は、ダイヤモンド砥粒を用いる場合であっても加工にある程度時間を要するため、加工量を折れ込み部分を除去可能な程度にまで抑制したい場合、剥離による加工時間の延長と加工量制御の困難さは大きな問題となる。

したがって、実施例では、光ファイバの壁開の段階でフェルール端面から、光ファイバを突出させずに加工を行う。

壁開時に光ファイバを突出させないことの困難さは、通常のルビーナイフを用いた壁開でも１００μｍ程度突出する場合とほぼ同様であるため、大きな問題とはならない。

ただし、このような場合、比較的大きな折れ込みが発生する。この折れこみの量は光ファイバを突出させる場合に比べて１０から２０μｍ程度多い。このため、ダイヤモンドフィルムでの加工量が増加する。

しかし、加工の高速化は、研磨定板の駆動速度の高速化で比較的容易に実現でき、この方法を用いれば、砥粒層が剥離することなく、また、接着剤を用いないため作業者の練度に依存することなく、簡易的、迅速且つ正確に端面加工を行うことができる。

以下、図１を参照しつつ、上記の方法の詳細を説明する。

図１（ａ）は、光ファイバ２とフェルール３とを接着した状態を示している。

図１（ｂ）は、光ファイバ２をフェルール３の端面から突出しないように切断した状態を示しており、光ファイバ２がフェルール３内に折れこんでいるのがわかる。

図１（ｃ）は、光ファイバ２とフェルール３の端面を凸球面状に加工するとともに、折れ込みを除去した状態を示している。

なお、第１工程とは、上記の図１（ａ）から（ｃ）に示した工程を指す。

図１（ｄ）は、光ファイバ２の鏡面化及び加工変質層の除去を行い、加工が終了した状態を示す図である。なお、第２工程とは本工程を指す。

また、さらに作業の簡便性を向上させるために、図１（ａ）及び（ｂ）に示したような光ファイバ２の切断を行うにあたって、図２に示すような光ファイバ切断装置４を用いる。

光ファイバ２を切断するにあたっては、図２（ａ）に示すように、フェルール３の先端
の一部を直角部分を有するブロック状の切断部５の上面に、フェルールの長軸がほぼ垂直になるように押し当て、図２（ｂ）に示すように、切断部５の上部に沿って平行にスライドさせる。これによりフェルール３から突出している光ファイバ２にせん断力が働き、これが完全に切断される。

この際、上記のとおり、フェルール３は切断部５の上面に対して押圧されているため、光ファイバ２はフェルール３から突出することなしに切断される。

また、仮にフェルール３の端面から光ファイバ２が若干突出していても、上記のスライド動作により切断部５の上面で摺動される。このため、突出部分が摩滅し、最終的にはフェルール３の端面から光ファイバ２が突出することはなくなる。

また、この際にフェルール３の端面に傷が生じても、この面は後に加工されるので問題とはならない。

また、この切断部５の材料として、フェルール３の材料であるジルコニアあるいは光ファイバの材料である石英より軟らかい物質を用いればフェルール３の端面には傷がつきにくくなるとともに、切断部５の弾性変形によりフェルール３の端部と切断部５の上面との摺動動作が確実行える。

さらに、摺動を行う際、光ファイバ２のフェルール３内側への折れ込み量も抑制できる。

また、切断された光ファイバ（切断片）２は切断部５に隣接して設けられた切断片回収部６により回収される。

なお、上記のような装置を用いずに、研磨装置に切断機能を付与することも可能である。

いか、図３を参照しつつ、その詳細について説明する。

この場合は、あらかじめフェルール３から光ファイバ２を１ｍｍ程度突出させておき、この光コネクタを保持部７に装着する。

この保持部７を研磨装置本体に装着し、光コネクタ１には加工荷重が付加、フェルール３と回転する研磨定盤９とを接触させ、フェルール３を研磨定盤９に対して相対運動をさせながら、両者の間隔が徐々に小さくなるように研磨装置本体に装着する。

上記の構成を実現するにあたり、本実施例においては、図３（ａ）に示すように、保持部７及び研磨装置本体８にねじ溝を設け、保持部７が加圧（回転運動も含む）されることにより、徐々に研磨装置本体８内に挿入される構成としている。

また、図３（ｂ）に示すように、保持部７の回転中心とフェルールの中心とが異なるようにこの保持部７の形状を定めている。このため、光コネクタ１（フェルール３）の研磨定盤９上における軌跡は、図３（ｃ）に示すとおりとなる。

以上の構成とすることにより、光ファイバ２は上記のような軌跡をとりながら研磨定盤９により加工されるため、最終的には光ファイバ２がフェルール３から突出していない状態となる。

また、この際、フェルール３の端面と研磨定盤９の相対速度は、実際の加工工程における速度に比べると著しく遅く、研磨定盤９のダイヤモンド砥粒層が剥離することがない。

以上のとおり本発明の実施例によれば、砥粒層が剥離することなく、また、接着剤を用いないため作業者の練度に依存することなく、簡易的、迅速且つ正確に端面加工を行うことができる。

１ 光コネクタ
２ 光ファイバ
３ フェルール
４ 光ファイバ切断装置
５ 切断部
６ 切断片回収部
７ 保持部
８ 研磨装置本体
９ 研磨定盤
１０１ 光ファイバ
１０２ フェルール
１０３ 接着剤

Claims (3)

1. フェルールの端面から突出した光ファイバを切断するための光ファイバ切断装置であって、
   上面と側面とが直角をなす直角部分を有するブロック状であり、前記直角部分の上面に前記フェルールの端面の一部が当該フェルールの長軸が垂直になるように押し当てられるとともに、前記直角部分の側面に前記光ファイバの外周面の一部が接触し、前記上面に沿って前記フェルールの端面が移動した際に、当該光ファイバをせん断するせん断手段と、
   前記光ファイバがせん断された後に、前記フェルールの端面を、当該フェルールの長軸が前記上面に対して垂直になるように前記上面に押し当てて摺動させる摺動手段と
   を有することを特徴とする光ファイバ切断装置。
2. 前記直角部分を有するブロック状のせん断手段が、前記フェルールの材料よりも軟らかい材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ切断装置。
3. 前記せん断手段によりせん断された光ファイバの突出部分を回収する回収手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ切断装置。