JP4508444B2

JP4508444B2 - 光ファイバ用コネクタ

Info

Publication number: JP4508444B2
Application number: JP2001047070A
Authority: JP
Inventors: 昭浩下津; 明弘宮地; 耕三清武; 儀浩高橋
Original assignee: Molex Japan LLC; SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Current assignee: Molex Japan LLC; SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002250840A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ素線を挿入する孔が形成された筒状フェルールの外周部分に、光ファイバを整列させるためのスリーブを設けた光ファイバ用コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信は、低損失、広帯域、軽量などの特徴をもち、ファイバケーブルの低損失化と半導体レーザーの長寿命化などの光通信用デバイスの性能向上にともない実用化が進められている。
【０００３】
光通信の実用化にあたっては、光ファイバ発光素子、受光素子に代表される基本的素子の性能改善の他、システムを有効に活用するために、周辺技術の確立が重要な課題である。
【０００４】
周辺技術のうち、最も重要なのは各素子を接続する技術である。例えば、発光素子からの光信号を光ファイバ内に有効に投入するための光結合技術、光ファイバ間を低損失で接続するための光ファイバ接続技術、光ファイバ伝送系において中継器などに用いられ、光強度の調整を行う光減衰技術(近年では、光学減衰を光ファイバー自体で行うものもある)などである。
【０００５】
この光ファイバ接続技術では、低損失で接続するために二つのファイバを同軸に突き合わせる必要がある。そのためには、フェルールの外形寸法及びアダプタの内径寸法の高精度化を図り、ファイバ素線をフェルールの中心軸に沿って固定する必要がある。これらの寸法精度はミクロンオーダーであり、実際には１ミクロン程度に及ぶ精度が要求される。したがって、従来は金属やセラミックの精密加工により製造されていたため、非常に高価なものとなっていたが、近年では一部を樹脂製としたものも開発されている。
【０００６】
また、光ファイバ接続法には、永久接続と着脱可能なコネクタとがあるが、このうち、コネクタは高精度な位置合わせと着脱性、互換性などの操作上の問題が加わるため、永久接続より複雑な技術が要求される。
【０００７】
この光ファイバコネクタに関しては、その用途上からも種々の構造のものが提案されている。中でもシンプルで代表的な構造例として、例えば、実開昭６２−８７３０５号公報、特開平３ー５２６０３号公報では、光ファイバを封入したフェルールを接続用の筒状アダプタに両端側から挿入して当該アダプタ内で突き合わせる構造が記載されている。
【０００８】
特開２０００ー６６０６６号公報では、一端中央に光孔を有する円筒状のホルダと、金属により円筒状に成形されると共にその軸線方向に沿ってスリットが形成されて半径方向に弾性的に拡縮可能な割スリーブとを有し、その割スリーブが前記ホルダの内周面に固定されている光モジュールレセプタクルが記載されている。
【０００９】
特開昭５８ー６０７１５号公報では、光ファイバ端部に固着されたプラグ又は光電素子を内部に支持する雌型コネクタに於て、ハウジングと分離されておりかつ雄型コネクタから突出するプラグを差込むべき円錐面を前方に備えたスリーブをプラグ又は光電素子の全部に嵌合した光コネクタが記載されている。
【００１０】
特開２０００ー９９６５号公報では、光ファイバを突き合わせ接続する接続機構が係止機構によって係止され、後方への相対的な変位が規制される光コネクタが記載されている。また、実開昭６３ー９６５０４号公報では光固定減衰器等に使用するコネクタの技術が記載されている。
【００１１】
前記従来技術ではコネクタにより光ファイバを保持固定する技術が記載されている。光ファイバコネクタでは低損失にて光ファイバを軸ずれすることなく整列して接続することが重要な接続技術であった。それと並行してコネクタを小型化する技術も改善されていた。
【００１２】
図７〜図１０は、光ファイバを封入したフェルールを接続したコネクタの従来例を示した断面図である。図７〜図１０中の１は光ファイバ素線、２は光ファイバが挿入されたフェルール、３aはフェルール２を固定保持する割スリーブ、３cはフェルール２を固定保持する精密スリーブ、７は割スリーブのスリット部である。
【００１３】
図７および図８はスリーブとして割スリーブ３aを使用した例を示している。割スリーブ３aにはスリット部７が設けられており、割スリーブ３aの内周面にはフェルール２が固定保持されている。割スリーブ３aは外部から曲げ力がかかった際にスリット部７より割スリーブ３aが開いて曲げ力を逃がす役割を果たす。
【００１４】
一方、図９および図１０はスリーブとして精密スリーブ３cを使用した例を示している。光ファイバ１を整列させるために精密スリーブ３cの両端部からフェルール２を挿入し突き合わせている。これにより、フェルール２は精密スリーブ３cの内周面にて保持固定される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１６】
前記スリーブにおいては、光ファイバは整列して使用しなければ光伝送の機能が低下すること。スリーブは光ファイバのつなぎ目に位置することから曲げ力に対する対策が不可避であること。特に光減衰器(アッテネータ)用コネクタにおいてはアダプタ、アッテネータ、プラグを直列につなぐ構造のためより曲げ力に対して弱くなる問題があった。
【００１７】
一方、前記コネクタの小型化が断続的に改善され、軽量化、コストの削減とも結びついた結果、コネクタは金属製から樹脂製やプラスチック製に、金属製であってもより薄く軽量な素材が使用された。これによりコネクタの小型化が進んだ反面、コネクタの外部からの曲げ力に対する強度の低下が発生した。
【００１８】
図７および図８のようにスリーブとして割スリーブ３aを使用した場合、外部からの曲げ力がかかると割スリーブ３aはスリット部７から開くが、その際フェルール２がこじれ、強い力が働くと割スリーブ３aがこじりにより破損することがあった。
【００１９】
また、図９および図１０のように曲げによる割スリーブ３aのこじり破損をなくすために精密スリーブ３cを使用した場合、低荷重の曲げ力でもフェルール２がこじれを起こし、精密スリーブ３cとフェルール２の数ミクロンクリアランス分だけフェルール２および封入された光ファイバ１の軸ずれが発生する。
【００２０】
また、近年では、フェルールの挿入孔内に減衰用光ファイバを挿入しておくことで必要な光学減衰を光ファイバー自体で行う方式が主流になりつつある。そして、現状構造に対応させるために、金属製スリーブにフェルールを圧入していたので、フェルールの表面が削られたり、圧入により削られる粉体がフェルールに付着したりして、フェルールの片側の外径精度が低下する問題が生じていた。
【００２１】
ところで、金属製のスリーブをセラミック製とすることも考えられる。そうすることで、スリーブにフェルールを圧入する際に、フェルールの表面が削られるといった問題を無くすことも可能である。図７および図８に示された割スリーブ３aは、セラミック製とすることが一般的であり、図９および図１０に示された精密スリーブは、金属製とすることが一般的であるが、樹脂製とした場合、セラミック製や金属製のものに比べて精度が出しにくいという問題がある。また、樹脂製にしても、強度の問題が完全に解決されるわけでもない。
【００２２】
前記の問題により光学減衰を光ファイバ自体で行う光減衰器において、光ファイバ接続技術の精度の低下により光ファイバの光学減衰の精度の低下も生じていた。
【００２３】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたものであり、光ファイバの低曲げ加重での軸ずれを防止し、高曲げ加重の曲げ力およびこじりにより割スリーブが破損しない、強い低損失な光ファイバー用コネクタを提供することを目的とする。また、本発明はフェルールの外径精度を生かして、スリーブ自体の曲げ強度を強化する技術を提供することを目的とする。さらに、本発明はより高精度な光学減衰を行うことができる低損失な光ファイバ接続技術を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明に係る光ファイバ用コネクタは、スリーブを保持する筒状のスリーブホルダを備え、光ファイバ素線が挿入されたフェルール同士を前記スリーブ内で同軸に突き合わせることで、光ファイバ素線同士を光学的に接続する光ファイバ用コネクタであって、
前記スリーブは、前記フェルールが挿入される第１スリーブと、その第１スリーブの外側を覆う第２スリーブとを備え、
前記第１スリーブには、その長さ方向全長に亘ってスリットが設けられている構成とした。
【００２５】
第１スリーブには弾性的に拡縮可能なスリット部を有するスリーブを使用し、高精度にフェルール同士を接続させることを主目的とする。第２スリーブには第１スリーブを補強し、曲げ力に対して強い強度のあるスリーブ(例えば図９および図１０の精密スリーブ３c)を使用し、フェルール同士を同軸上で接続させ、且つ曲げ強度を強化することを主目的とする。この構成によれば、スリーブを二重構造にしたことによって両スリーブが役割分担を行うことによって各スリーブ単独では為しえない目的を果たすことができる。
【００２６】
前記光ファイバ用コネクタ内の前記第１スリーブおよび第２スリーブは、前記スリーブホルダ内での移動を所定の範囲で許容される構造とすることが好ましい。
【００２７】
そして、前記光ファイバ用コネクタは、前記２スリーブの外面と前記スリーブホルダの内面との間に、前記スリーブホルダ内での前記第２スリーブの移動を許容するためのクリアランスを設けることが好ましい。。
【００２８】
この構造をとれば、スリーブをスリーブホルダ内にフロート(接着固定せず自由にした状態)させ移動を許容させることによってスリーブに曲げ力が直接的にかからないようにし、前記第１スリーブ又は第２スリーブを単独で使用した際の光ファイバの軸ずれ、フェルールの損失を防止できる。
【００２９】
前記光ファイバ用コネクタは、前記第１スリーブをジルコニア、アルミナ等の酸化系セラミック組成物より構成されるセラミック製とし、前記第２スリーブを黄銅等からなる金属製とすることが望ましい。また、少なくとも一方を樹脂製としても良い。
【００３０】
例えば、前記第１スリーブをセラミック製とし、前記第２スリーブを金属製とする組合せとする。
【００３１】
従来技術では金属製スリーブにフェルールを圧入していたので、フェルールの表面が削られたり、圧入により削られる粉体がフェルールに付着したりして、フェルールの片側の外径精度が低下するる問題が生じていたが、この組合せをとれば、第１スリーブをセラミック製とすることにより、フェルールが削れ、外径精度が低下する問題は解消できる。また、第１スリーブをセラミック製としても第２スリーブを金属製とすれば、スリーブ自体の曲げ強度は補強される。
【００３２】
前記光ファイバ用コネクタは、互いに同軸に接続されるプラグハウジングとアッテネータハウジングを備え、前記スリーブホルダは前記アッテネータハウジングに設けられていることが望ましい。
【００３３】
光学減衰を光ファイバー自体で行うアッテネータ(減衰器)では、スリーブホルダ内でのフェルールとスリーブとの低損失な光ファイバ接続技術により、より高精度な光学減衰を行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３５】
また、以下の図面において、前述の従来技術の説明で用いた図面に記載された部材、及び既述の図面に記載された部材と同様の部材には同じ番号を付す。
【００３６】
図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態に係る光ファイバ用コネクタについて説明する。
【００３７】
これらの図において、１は光ファイバ、１aはフェルール２に光ファイバ１を挿入するために設けられた孔部、２は光ファイバが封入されたフェルール、３はフェルール２を固定保持し接続するスリーブ、３aは前記スリット部７を有する割スリーブ(第１スリーブ)、３bは割スリーブ３aの外周面を包囲して設けられた補強スリーブ(第２スリーブ)、４はスリーブを収容するためのスリーブホルダ、５はスリーブ３をフロートさせるためのスリーブホルダ内のクリアランス、６はフェルール２が挿入される挿入口、７は割スリーブに設けられたスリット部、８はフェルール２と接続される他のフェルール、９はプラグハウジング、１０はスリーブ３を内包するアッテネータハウジングである。
【００３８】
図１および図２は、光固定減衰器用として利用される光ファイバ用コネクタの全体構造を示した平面図および断面図である。
【００３９】
前記光ファイバ用コネクタは、互いに同軸に接続されるプラグハウジング９とアッテネータハウジング１０を備え、スリーブホルダ４はアッテネータハウジング１０に設けられている。
【００４０】
プラグハウジング９内には、フェルール２の筒状フランジ１３部分を収容する筒状フランジ収容部１４が設けられ、アッテネータハウジング１０には、筒状フランジ収容部１４内に挿入されて接続されるスリーブホルダ４が設けられている。
【００４１】
図３は本発明の光ファイバー用コネクタのスリーブホルダー４内の構成を示した断面図、図４は本発明の実施の形態に係るスリーブを使用したコネクタにおけるフェルールの接続を示した断面図、図５および図６はスリーブを使用したコネクタにおけるフェルールの接続を示した断面図である。
【００４２】
本発明の光ファイバ用コネクタは、スリーブ３を保持する筒状のスリーブホルダ４を備え、光ファイバ素線１が挿入されたフェルール２とフェルール８を前記スリーブ３内で同軸に突き合わせることで、光ファイバ素線１同士を光学的に接続している。
【００４３】
なお、他のフェルール８が挿入されないときには、フェルール８の代わりにダストキャップ１２が挿入されて外部からの異物の進入を防ぐ。
【００４４】
フェルール２は、例えばリン酸銅やジルコニア等の公知の材料で高精密加工により作られている。孔１aに挿入される光ファイバ素線には、光ファイバ素線自体で光学減衰させる機能をもつ減衰用光ファイバ１が用いられ、孔１a内に接着剤等により固定されて封入される。
【００４５】
本実施例に係るスリーブ３は、その中央に光ファイバ１を挿入する孔１aが形成された筒状のフェルール２の外周部分に、フェルール２が内部で移動可能となるようにスリット部７を有する割スリーブ３aを設け、その割スリーブ３a(第１スリーブ)のさらに外周部分に補強スリーブ３b(第２スリーブ)を設けた構成としている。
【００４６】
スリーブ３には弾性的に拡縮運動可能なスリット部７を有する割スリーブ３aを使用する。割スリーブ３aは、高精度にフェルール２とフェルール８を接続させることを主目的としている。割スリーブ３aはフェルール２をその両端から挿入できるようになっている。また、スリット部７は割スリーブ３aの軸方向に沿って形成されている。割スリーブ３aの内径はフェルール２非挿入時にはフェルール２の外径よりやや小さめに作られている。フェルール２が挿入されると、割スリーブ３aはスプリングバック作用によりスリット部７が拡縮することによって、フェルール２は割スリーブ３aの内周面で固定され保持される。
【００４７】
この構造により、割スリーブ３aとフェルール２は割スリーブ３aの内周面でクリアランスなく固定、整合可能となる。また、フェルール２とフェルール８は同軸上にて光学的に接続される。
【００４８】
しかし、図７、図８の従来技術で示したように割スリーブ３aを単独で使用すると、外部からの曲げ力がかかると割スリーブ３aはスリット部７から開くが、その際フェルール２がこじれ、強い力が働くと割スリーブ３aがこじりにより破損するという問題がおこる。
【００４９】
そこで、補強スリーブ３bには割スリーブ３aを補強し、曲げ力に対して強い強度のあるスリーブ(例えば図９および図１０の精密スリーブ)を使用する。補強スリーブ３bは、フェルール２とフェルール８を同軸上で接続させ、且つ曲げ強度の強化することを主目的としている。フェルール２を保持した筒状の割スリーブ３aは補強スリーブ３bの内面で割スリーブ３aのスリット部７がフェルール２の挿入時に拡縮運動するっために適当な若干のクリアランスが設けられている。
【００５０】
この構成によれば、フェルール２をこじると割スリーブ３aを開こうとする力は加わるが、割スリーブ３aが破損するような開きは補強スリーブ３bによって保護されているため、前記のような破損は防止できる。
【００５１】
次に、割スリーブ３aおよび補強スリーブ３bにより構成された前記スリーブ３を収納するため、その両端にフェルール２を挿入するフェルール挿入口６を有する樹脂製のスリーブホルダ４を装着して、スリーブホルダ４にスリーブ３を内包させる。このとき筒状のスリーブホルダの内周面はスリーブ３と密に接着するものではない。スリーブホルダ４の内径は、スリーブ３の外径と比較してやや大きめに製造されている。
【００５２】
これにより図４のように割スリーブ３aおよび補強スリーブ３bで構成されたスリーブ３はスリーブホルダ４内での移動を所定の範囲で許容され、補強スリーブ３bの外面とスリーブホルダ４の内面との間に、スリーブホルダ４内での補強スリーブ３bの移動を許容するためのクリアランス５が設けられている。
【００５３】
前述のように、割スリーブ３aと補強スリーブ３bの間には若干のクリアランス５が設けてあり、割スリーブ３aと補強スリーブ３bは、それぞれその軸方向に動くが、割スリーブ３aの一方の先端部３３aは、スリーブホルダ４の挿入口側内壁４cに当たって、図３中、右側方向の動きを規制されている。割スリーブ３aの他方の先端部３４aは、補強スリーブ３bの基部３４bの上面部３４cに当たって、図３中左側方向の動きを規制されている。さらに、補強スリーブ３bの先端部３３bは、スリーブホルダ４の挿入口側内壁４cに当たって、図３中右側方向の動きを規制され、且つ、基部３４bの下面部３４dが筒状フランジ１３の一側端部１３aに当たって、図２及び図３中左側方向の動きを規制されている。
【００５４】
本実施例では、補強スリーブ３bがフロートするクリアランス５があることによって、低荷重ではクリアランス５内で補強スリーブが傾くことが可能となるため、低荷重損の曲げ力を吸収する作用が生じる。
【００５５】
前記構造をとれば、スリーブ３をスリーブホルダ４内にフロートさせ移動を許容させることによってスリーブ３に曲げ力が直接的にかからないようにし、補強スリーブ３bを従来の精密スリーブ３cのように単独で使用した際の光ファイバ１の軸ずれ、フェルール２の損失を防止できる。
【００５６】
スリーブをフロート構造とする技術は従来にも見うけられたが、スリーブ３を二重構造にしたことによって光ファイバ１の軸ずれを効果的に防止する。すなわち、割スリーブ３aと、割スリーブ３aを補強するための補強スリーブ３bとが役割分担を行うこととなり、各スリーブ単独では為しえない目的を果たすことができる。
【００５７】
このように本実施例では、割スリーブ３aをジルコニア、アルミナ等の酸化系セラミック組成物より構成されるセラミック製とし、補強スリーブ３bを黄銅等からなる金属製としたので、フェルール２と他のフェルール８の同軸の精度と曲げ力に対する強度を損なうことのない光ファイバ用コネクタを提供できる。
【００５８】
また、他の実施例として、割スリーブ３aおよび補強スリーブ３bの少なくとも一つを樹脂製としても良い。例えば、ガラス繊維入りＰＢＴ(ポリブチレンテレフタレート)、ポリエーテルイミド、ガラス繊維入り液晶ポリマー等である。それにより、セラミックス製や金属製のスリーブを使うより安価な光ファイバ用コネクタを提供できる。とりわけ、補強スリーブ３bを樹脂製とすると、フェルール２と他のフェルール８の同軸の精度を損なうことなく、安価な光ファイバ用コネクタとなる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、スリーブを二重構造にしたことによって光ファイバの軸ずれを防止し光学的に接続するための第１スリーブ(割スリーブ)と、第１スリーブを補強するための第２スリーブ(補強スリーブ)とが役割分担を行うことで曲げ力およびこじりに強い曲げ強度の高い低損失な光ファイバー用コネクタを提供できる。また、二重構造をとり、第１スリーブをセラミック製とし、第２スリーブを金属製とすることにより、フェルールの外径精度を生かして、スリーブ自体の曲げ強度を強化するとともに、軽重量、低コストで製作することができる。光ファイバー用コネクタの低損失な光ファイバ接続技術により、より高精度な光学減衰を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光固定減衰器用として利用される光ファイバ用コネクタの全体構造を示した平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光固定減衰器用として利用される光ファイバ用コネクタの全体構造を示した断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光ファイバー用コネクタのスリーブホルダー内の構成を示した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るスリーブがスリーブホルダー内にてフロートしている状態を示した断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るスリーブを使用したコネクタにおけるフェルールの接続を示した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るスリーブを使用したコネクタにおけるフェルールの接続を示した断面図である。
【図７】スリーブとして割スリーブを使用したときのフェルールの接続についての従来例を示した断面図である。
【図８】スリーブとして割スリーブを使用したときのフェルールの接続についての従来例を示した断面図である。
【図９】スリーブとして精密スリーブを使用したフェルールの接続についての従来例を示した断面図である。
【図１０】スリーブとして精密スリーブを使用したフェルールの接続についての従来例を示した断面図である。
【符号の説明】
１光ファイバ(素線)
１a 孔
２フェルール
３スリーブ
３a 割スリーブ
３b 補強スリーブ
３c 精密スリーブ
４スリーブホルダ
４c (スリーブホルダ４の)挿入口側内壁
５クリアランス
６フェルール挿入口
７スリット部
８ (フェルール２と接続される他の)フェルール
９プラグハウジング
１０アッデネータハウジング
１２ダストキャップ
１３筒状フランジ
１３a (筒状フランジ１３の)一側端部
１４筒状フランジ収容部
３３a (割スリーブ３aの)一方の先端部
３３b (補強スリーブ３bの)先端部
３４a (割スリーブ３aの)他方の先端部
３４b (補強スリーブ３bの)基部
３４c (基部３４bの)上面部
３４d (基部３４bの)下面部

Claims

スリーブを保持する筒状のスリーブホルダを備え、光ファイバ素線が挿入された、フェルールと該フェルールと接続される他のフェルールとを前記スリーブ内で同軸に突き合わせることで、光ファイバ素線同士を光学的に接続する光ファイバ用コネクタであって、
前記スリーブは、前記フェルールと前記他のフェルールとが挿入される第１スリーブと、その第１スリーブの外側を覆う第２スリーブとを備え、前記第１スリーブには、その長さ方向全長に亘ってスリットが設けられ、
前記第２スリーブの外面と前記スリーブホルダの内面との間に、前記スリーブホルダ内での前記第１スリーブおよび第２スリーブの移動を許容するためのクリアランスが設けられ、前記第１スリーブおよび第２スリーブの夫々は、前記スリーブホルダ内での移動を所定の範囲で許容され、
前記第１スリーブの一端および前記第２スリーブの一端は、前記スリーブホルダの内壁に当たることで前記スリーブの軸方向における一方への移動が規制され、前記第１スリーブの他端は、前記第２スリーブの他端に当たることで前記軸方向における他方への移動が規制され、前記第２スリーブの他端は、前記スリーブホルダの内壁と反対側に位置する、前記フェルールを保持する筒状フランジの端部と当たることで前記軸方向における他方への移動が規制される光ファイバ用コネクタ。
前記第１スリーブおよび前記第２スリーブの少なくとも一方をセラミック製あるいは樹脂製とした、請求項１記載の光ファイバ用コネクタ。
前記第１スリーブをセラミック製あるいは樹脂製とし、前記第２スリーブを金属製とした、請求項１記載の光ファイバ用コネクタ。
互いに同軸に接続されるプラグハウジングとアッテネータハウジングを備え、前記スリーブホルダは前記アッテネータハウジングに設けられている、請求項１〜３何れか１項に記載の光ファイバ用コネクタ。