JP4553606B2

JP4553606B2 - 光コネクタ

Info

Publication number: JP4553606B2
Application number: JP2004057600A
Authority: JP
Inventors: 誠司加藤; 達哉太田; 幸生林
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: JP2005249941A

Description

この発明は、ガイドピンで光ファイバの軸合わせをするタイプのＭＴコネクタのように樹脂製光コネクタに関する。

大規模な光加入者系通信網の拡大による光ファイバケーブルの多心化・高密度化に伴い、多心光コネクタによる接続の一括化が不可欠となっている。また、近年、マルチメディアの急速な進展に伴い、大容量交換機や超並列コンピュータなどの情報処理装置において、高密度配線、光スループットが必須の事項となり、光インタコネクション技術の研究がさかんに行われている。その中で、並列光インタコネクションモジュール内の光コネクタの高密度化、小型化、低損失化の要求が高まっている。

光ファイバを接続する場合、接続損失を少なくするために両方の光ファイバを１μｍ前後の高い精度で位置決めする技術、接続面の不連続性に起因する反射等を防ぐ技術と長期的に安定した接続状態を確保する技術等を備えている必要がある。

光コネクタ接続は、融着接続に比して外形が大きくなるが、回線切り替えや切り分けが必要な通信機器用、電話局内あるいは構内のキャビネット内、屋外ケーブルのノード点等の着脱が必要な箇所に使用される。

図１１を参照するに、光コネクタとしての例えばＭＴ（Mechanically Transferable）コネクタ１０１は、予め光ファイバテープ心線１０３に取り付けた２個のフェルール１０５が、当該フェルール１０５のガイド穴１０７に精密なガイドピン１０９の２本を挿入して位置決めして突き合わされることにより、フェルール端面１１１に露出した光ファイバ１１３の軸合わせが行われ、ＭＴスプリング１１５で一定の押圧力を光ファイバ１１３の軸方向にかけることにより、安定した接続状態を確保する構造である。

前記フェルール１０５は、例えばエポキシ樹脂製やＰＰＳ製からなり、フェルール端面１１１に光ファイバ１１３を露出すべく前記光ファイバ１１３を挿入するためのファイバ穴（図示省略）が備えられており、前記ファイバ穴に挿入した光ファイバ１１３及び光ファイバテープ心線１０３を接着剤で充填して固定するための接着剤窓部１１７が備えられている。なお、フェルール１０５の後端には光ファイバ１１３にかかる曲げ応力を緩和するためのゴムブーツ１１９が取り付けられる構成である。

前記ファイバ穴は両端にある２つのガイド穴１０７の中心を結んだ基準線上に例えば２５０μｍピッチで高精度に成形されている。光ファイバテープ心線１０３をＭＴコネクタ１０１に取り付けるには、光ファイバテープ心線１０３の被覆材を除去した１２５μｍの光ファイバ１１３が前記ファイバ穴に挿入され、前記接着剤窓部１１７からフェルール１０５の内部に熱硬化性接着剤を充填して固定される（以下、「コネクタ付け」という）。次いで、フェルール端面１１１が研磨されて鏡面状態に仕上げられる（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特開平９−８０２６４号公報特開２００１−１０８８６８号公報

ところで、従来の光コネクタとしての例えばＭＴコネクタ１０１は、図１２に示されているように、上記のガイド穴１０７が、フェルール端面１１１の側に位置する小径部１２１と、この小径部１２１に段付部１２３を介してフェルール後端側に位置する大径部１２５と、から構成されている。なお、ガイドピン１０９が小径部１２１から挿入されることにより、２つのフェルール１０５の光ファイバ１１３の高精度の軸合わせが行われるものである。

また、前記ＭＴコネクタ１０１の光ファイバ１１３の軸方向の全長は距離Ｌであり、前記接着剤窓部１１７の前端位置１１７Ａはフェルール端面１１１から距離Ｗの位置にある。また、前記ガイド穴１０７の段付部１２３の位置はフェルール端面１１１から距離Ｄの位置にあり、この距離Ｄは、前記距離Ｗよりも大きい。すなわち、ガイド穴１０７の段付部１２３の位置が前記接着剤窓部１１７の前端位置１１７Ａより後方に位置している。

例えば、図１２におけるＭＴコネクタ１０１の全長Ｌが８ｍｍで、接着剤窓部１１７の前端位置１１７Ａの距離Ｗが３ｍｍで、前記距離Ｄが４．２ｍｍである場合、熱硬化性接着剤がフェルール１０５の内部に充填される前の状態は、図１３に示されているようにガイド穴１０７の小径部１２１と大径部１２５に歪みがないが、熱硬化性接着剤が充填された後の状態は、図１４に示されているように前記ガイド穴１０７の小径部１２１と大径部１２５に前記接着剤の熱硬化による歪みが生じ、ガイド穴１０７の穴径が縮んでしまう。特に図１４においてＸＩＶ部の部分の歪みが大きい。そのために、ガイドピン１０９がガイド穴１０７に挿入された場合、光ファイバ１１３の高精度の軸合わせを行うことが難しくなる。つまり、光ファイバ１１３の軸ズレが生じるために安定した低損失の接続を行うことが難しい。換言すれば、光コネクタとして要求される最も重要な条件の一つである低損失接続に対して十分満足できないという問題点があった。

さらに、詳細に説明すると、ガイド穴径を決定している小径部１２１が熱硬化により歪んでしまう部分にあると、熱硬化による縮みを考慮して、小径部１２１の穴径を大きく成形を行う必要がでてきます。これによりどのような不具合がでてくるかというと、ガイドピン１０９により嵌合する側（オス）、嵌合される側（メス）を考慮すると、両方で精度良く嵌合するＭＴコネクタ１０１を作ることが困難である。つまり熱硬化による収縮を考慮して、小径部１２１を大きくするとオスとしては、熱硬化後丁度よい貫通穴径が得られるが、メスの場合では、ガイドピン１０９が挿入される端面２ｍｍについては、収縮が小さいため穴径が大きく、クリアランスが大きいため高精度の接続することができない。このため小径部１２１を歪みの影響がない部分に移動する必要があった。もう１つの目的として、ガイドピン１０９を把持している部分（ガイド穴径を決定している小径部１２１）に歪みが生じてしまうと、歪んでしまったガイドピン１０９も歪む可能性が考えられるのでガイドピン１０９を把持している部分については、歪みが生じないような構造に変更していた。

この発明は上述の課題を解決するためになされたものである。

この発明の光コネクタは、フェルール端面にフェルール後方に向けてガイドピンを挿入するガイド穴と、前記フェルール端面に複数の光ファイバを露出すべく前記光ファイバを挿入するために設けた複数のファイバ穴と、このファイバ穴に挿入した複数の光ファイバを熱硬化性接着剤で充填して固定するための接着剤充填部と、を有するフェルールを備えた光コネクタにおいて、前記ガイド穴を、前記ガイドピンを位置決めするための小径部と、この小径部に連通し、かつ小径部より大径をなす大径部と、からなり、前記小径部をフェルール端面側に配置し、前記大径部を前記小径部に段付部を介してフェルール後端側に配置すると共に、前記段付部を、ガイド穴の長手方向で前記接着剤充填部の前端の基準位置と、前記基準位置からフェルール端面側の１ｍｍ前方の位置との間に配置し、前記接着剤充填部に充填される前記熱硬化性接着剤の熱硬化の影響により変形する部分のガイド穴を前記大径部で構成することを特徴とする。

この発明の光コネクタは、前記光コネクタにおいて、前記接着剤充填部が、フェルールの表面に設けた接着剤窓部であることが好ましい。

この発明の光コネクタは、前記光コネクタにおいて、前記接着剤窓部の前端形状が、直線状、湾曲状、或いは角形状であると共に、前記接着剤窓部の前端の基準位置が前記前端形状において前記フェルール端面に最も近い位置であることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、複数の光ファイバが光コネクタにコネクタ付けされる際に、接着剤が接着剤充填部としての例えば接着剤窓部からフェルールの内部に充填されて、前記接着剤が熱硬化するときにガイド穴に対して歪みを生じさせるとしても、前記接着剤の熱硬化により変形する部分のガイド穴を大径部としたので、ガイド穴の小径部と大径部の縮みを少なく抑えることができる。その結果、コネクタ付けの前後におけるガイド穴の穴径変化が小さくなるので、高精度の光ファイバの軸合わせが可能となり、安定した低損失の接続ができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図３を参照するに、この実施の形態に係る光コネクタとしての例えばＭＴコネクタ１は、予め例えば２４心の光ファイバテープ心線３に取り付けた２個のフェルール５が、当該フェルール５のガイド穴７に精密なガイドピン９の２本を挿入して位置決めして突き合わされることにより、フェルール端面１１に露出した光ファイバ１３の軸合わせが行われ、ＭＴスプリング１５で一定の押圧力を光ファイバ１３の軸方向にかけることにより、安定した接続状態を確保する構造である。

図４及び図５を併せて参照するに、前記フェルール５は、例えばエポキシ樹脂製からなり、フェルール端面１１に光ファイバ１３を露出すべく前記光ファイバ１３を挿入するための複数例えば２４個のファイバ穴１７が備えられており、前記各ファイバ穴１７に挿入した光ファイバ１３及び光ファイバテープ心線３を接着剤で充填して固定するための接着剤充填部としての例えば接着剤窓部１９が備えられている。なお、接着剤充填部の定義としては、光ファイバテープ心線３の被覆部分が挿入される個所であり、光ファイバテープ心線３の被覆部分が、周囲の壁部と接着剤で接着固定される部分である。この実施の形態では接着剤窓部１９がフェルール５の表面に接着剤充填部として設けられているが、フェルール５の形態には接着剤窓部１９が無く接着剤充填部がフェルール５の内部に設けられているものもある。

また、フェルール５の後端には光ファイバ１３にかかる曲げ応力を緩和するためのゴムブーツ２１が取り付けられる構成である。

前記各ファイバ穴１７の列は通常一列であるが、この実施例では図５に示されているように両端にある２つのガイド穴７の中心を結んだ基準線上の上下に例えば２５０μｍピッチで高精度に成形されてた二次元のものをあえて使用した。これは二次元のものでは、一次元のものよりもファイバ穴が増えるから、樹脂歪みの影響が顕著となるために実験的に使用したものである。。

また、ファイバ穴１７の後方にはファイバガイド溝部２３が接着剤窓部１９内に臨むようにして設けられている。光ファイバテープ心線３をＭＴコネクタ１に取り付ける（コネクタ付け）には、光ファイバテープ心線３の被覆材を除去した１２５μｍの光ファイバ１３が前記ファイバ穴１７に挿入され、前記接着剤窓部１９からフェルール５の内部に接着剤を充填して固定される。次いで、フェルール端面１１が研磨されて鏡面状態に仕上げられる。

図１及び図２を参照するに、ＭＴコネクタ１は、上記のガイド穴７が、フェルール端面１１の側に位置する小径部２５と、この小径部２５に段付部２７を介してフェルール後端側に位置する大径部２９と、から構成されている。ガイドピン９が前記小径部２５に挿入されることにより位置決めされ、２つのフェルール５の光ファイバ１３の高精度の軸合わせが行われるものである。ちなみに、小径部２５の穴径寸法はφ０．６９９０±０．００１の高精度が要求される。

なお、上記の段付部２７とは、小径部２５と大径部２９との間を指し、その間が例えば９０°の段付部でなくとも例えばテーパ部であっても含まれるものである。段付部２７がテーパ部の形状である場合、この実施の形態では、基準となる位置は小径部２５の終わりの部分、つまり小径部２５と前記テーパ部との境界部分を段付部２７とする。換言すれば、前記境界部分がガイドピン９を挿入したときの測定基準となるのである。

また、前記ＭＴコネクタ１の光ファイバ１３の軸方向の全長は距離Ｌであり、前記接着剤窓部１９の前端位置１９Ａはフェルール端面１１から距離Ｗの位置にある。また、前記ガイド穴７の段付部２７の位置はガイド穴７の長手方向でフェルール端面１１から距離Ｄの位置にある。なお、上記の前端位置１９Ａは、例えばこの実施の形態では図１に示されているように前端位置１９Ａの長辺がフェルール５に対してフェルール端面１１と平行、換言すれば、ガイドピン９をガイド穴７へ挿入する挿入方向に対して垂直である。

ただし、フェルール５の接着剤窓部１９の前端形状は、必ずしも図１に示されているように直線状を構成するのではなく、Ｒ形状、湾曲形状、三角形状などのように種々の形状がある。このような種々の前端形状では、接着剤窓部１９の前端の基準位置は、前記前端形状において前記フェルール端面１１に最も近い部分であり、この実施の形態では上記の基準位置を前端位置１９Ａと表現している。

この発明の実施の形態の光コネクタの主要な特徴としては、上記の距離Ｄは図２に示されているように前記距離Ｗと同じか、図１に示されているように距離Ｗよりも小さいことにある。すなわち、ガイド穴７の段付部２７の位置が前記接着剤窓部１９の前端位置１９Ａと同じか、あるいは前記接着剤窓部１９の前端位置１９Ａより前方に位置していることである。いずれにしても、基本的には接着剤の熱硬化による変形の影響を受ける部分を大径部２９にすることがこの発明の特徴である。

例えば、ＭＴコネクタ１の全長Ｌが８ｍｍで、接着剤窓部１９の前端位置１９Ａの距離Ｗが３ｍｍであるとき、図１ではフェルール端面１１から段付部２７までの小径部２５の長さＤを２ｍｍとすることができる。図２では前記小径部２５の長さＤは距離Ｗと同じ３ｍｍとなる。

上記構成により、光ファイバ１３及び光ファイバテープ心線３がＭＴコネクタ１にコネクタ付けされる際に、接着剤が前記接着剤窓部１９からフェルール５の内部に充填されて、接着剤が熱硬化するときにガイド穴７に対して歪みを生じさせるとしても、前記接着剤の熱硬化により変形する部分のガイド穴７が大径部２９とされることにより、前記大径部２９の縮みを少なく抑えることが可能となる。つまり、ガイド穴７としての小径部２５に対して上記の接着剤の熱硬化による影響が少なくなるので、コネクタ付けの前後におけるガイド穴７の貫通穴径の変化が小さくなる。したがって、高精度の光ファイバ１３の軸合わせを行うことが可能となり、安定した低損失の接続が可能となる。

図６及び図７を参照するに、光コネクタとしての例えばＭＰＯコネクタ３１について説明すると、ＭＰＯコネクタ３１の構造は、多心ファイバリボン用のＪＩＳＣ５９８２Ｆ１３型多心光ファイバコネクタに準じている。つまり、ＭＰＯコネクタ３１には１つのフェルール５（図４のフェルール５と同様）が内蔵されており、前記フェルール５には２つのガイド穴７と各心数分のファイバ穴１７が備えられている。このＭＰＯコネクタ３１用のフェルール５は図４のフェルール５と同様であるので詳細な説明は省略する。前記フェルール５がＭＰＯハウジング３３に装着されることにより構成される。

なお、ＭＰＯコネクタ３１には、図６に示されているように、上記のフェルール５のガイド穴７にガイドピン９が挿入されている状態のオス型のＭＰＯコネクタ３１Ａと、フェルール５のガイド穴７にガイドピン９が挿入されていない状態のメス型のＭＰＯコネクタ３１Ｂの２種類がある。オス型のＭＰＯコネクタ３１Ａのフェルール端面１１から突出するガイドピン９の長さは一般的に２ｍｍである。

上記のオス型及びメス型のＭＰＯコネクタ３１Ａ，３１ＢはＭＰＯアダプタ３５の双方から差し込まれてオス型のガイドピン９がメス型のガイド穴７に挿入されることにより、複数の各光ファイバ１３が接続されることとなる。

図８を参照するに、上記のフェルール５のガイド穴７に対する穴径測定方法は、ガイド穴径測定治具３７のガイドピン３９を用いてフェルール５のガイド穴７の小径部２５及び大径部２９に貫通して測定する貫通穴径測定（図８において上側の例）と、前記ガイド穴径測定治具３７のガイドピン３９をフェルール５のガイド穴７のフェルール端面１１から２ｍｍまで挿入して測定する端面２ｍｍ穴径測定（図８において下側の例）との二通りの測定が行われる。

これは、上記のオス型及びメス型のＭＰＯコネクタ３１Ａ，３１Ｂを考慮して測定している。その理由は、オス型のＭＰＯコネクタ３１Ａは、装着されるガイドピン９がガイド穴７に小径部２５と大径部２９に貫通して挿入される。一方、メス型のＭＰＯコネクタ３１Ｂは、フェルール端面１１より２ｍｍまで前記オス型のＭＰＯコネクタ３１Ａのガイドピン９が挿入されるからである。

なお、上記のガイド穴径測定治具３７のガイドピン３９による穴径の測定は、目標のピン穴径に合うようなマスターピンのガイドピン３９を用意しておき、次第にマスターピン径を太くしてゆき、ガイド穴７との摩擦力が非常に大きくなって、その摩擦力が所定値以上になった時に、そのマスターピン径を測定穴径であると仮定して測定したものである。

図９を参照するに、ＭＴコネクタ１においてガイド穴７の段付部２７が接着剤窓部１９の前端位置１９Ａより１ｍｍ前方（フェルール前端側）の位置をＡとし、前記段付部２７が接着剤窓部１９の前端位置１９Ａと同じ位置をＢとし、前記段付部２７が接着剤窓部１９の前端位置１９Ａより１ｍｍ後方（フェルール後端側）の位置をＣとする。

ガイド穴７の段付部２７が上記の位置Ａ，Ｂ，Ｃに位置する三通りのＭＴコネクタ１に対して、前述した図８の穴径測定方法により、それぞれ貫通穴径測定と端面２ｍｍ穴径測定の二通りの測定を行い、コネクタ付けの前後における穴径差をデータとして測定した。

その結果、各段付部２７の位置Ａ，Ｂ，Ｃごとの穴径変化量は図１０に示されているようになった。つまり、段付部２７の位置Ｃ（従来の構造）では、段付部２７の位置が接着剤窓部１９の前端位置１９Ａよりフェルール後端側に位置しているために、小径部２５が接着剤の熱硬化の影響を受けるので、貫通穴径がコネクタ付けの前後で大きく変化し、大幅に収縮している。

一方、この実施の形態に該当する段付部２７の位置ＡとＢでは、コネクタ付けの前後で貫通穴径の大幅な変化は解消されている。また、コネクタ付けの前後の穴径変化量は、貫通穴径測定と端面２ｍｍ穴径測定とのデータが近い値になっている。このように、貫通穴径の変化量と端面２ｍｍ穴径の変化量に大きな違いがなければ、貫通穴径と端面２ｍｍ穴径との穴径差も小さくなるので、オス型及びメス型のＭＰＯコネクタ３１Ａ，３１Ｂにも対応でき、ガイドピン９とガイド穴７のクリアランスを小さくすることができる。

以上のことから、オス型及びメス型のＭＰＯコネクタ３１Ａ，３１Ｂに対応するガイド穴７の穴径（貫通穴径と端面２ｍｍ穴径）の差が小さくなり、オス型及びメス型のＭＰＯコネクタ３１Ａ，３１Ｂに対応可能なフェルール５の構造となった。

また、ガイドピン９とガイド穴７のクリアランスを小さく調整することが可能となるため、着脱による接続損失のバラツキを小さく抑えられる安定した低損失のフェルール５の構造となった。

なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。前述した実施の形態では、ガイド穴７を構成する小径部２５と大径部２９がフェルール５の前部と後部に配置しているが、基本的には接着剤の熱硬化による変形の影響を受ける部分を大径部２９にすることがこの実施の形態の特徴であるので、小径部２５と大径部２９の配置は特に限定されない。例えば、ガイド穴７の長手方向で、順に小径部２５、大径部２９、小径部２５としても構わない。

この発明の実施の形態の光コネクタのフェルールの概略的な平面図である。この発明の他の実施の形態の光コネクタのフェルールの概略的な平面図である。この発明の実施の形態の光コネクタとしてのＭＴコネクタの斜視図である。図３の光コネクタの分解斜視図である。図３の光コネクタのフェルール端面の平面図である。この発明の実施の形態の光コネクタとしてのＭＰＯコネクタの斜視図である。図６のＭＰＯコネクタで使用されるＭＴフェルールの斜視図である。光コネクタのガイド穴径に対する穴径測定方法を示す概略説明図である。ガイド穴の段付部の位置Ａ，Ｂ，Ｃを示すフェルールの平面図である。図９の段付部の位置Ａ，Ｂ，Ｃにおけるコネクタ付けの前後の穴径差を示すグラフである。従来の光コネクタの斜視図である。従来の光コネクタのフェルールの概略的な平面図である。従来の光コネクタのコネクタ付け前の概略的な平面図である。従来の光コネクタのコネクタ付け後の概略的な平面図である。

符号の説明

１ＭＴコネクタ（光コネクタ）
３光ファイバテープ心線
５フェルール
７ガイド穴
９ガイドピン
１１フェルール端面
１３光ファイバ
１７ファイバ穴
１９接着剤窓部
１９Ａ前端位置（接着剤窓部１９の）
２５小径部
２７段付部
２９大径部
３１ＭＰＯコネクタ（光コネクタ）
３７ガイド穴径測定治具
３９ガイドピン

Claims

フェルール端面にフェルール後方に向けてガイドピンを挿入するガイド穴と、前記フェルール端面に複数の光ファイバを露出すべく前記光ファイバを挿入するために設けた複数のファイバ穴と、このファイバ穴に挿入した複数の光ファイバを熱硬化性接着剤で充填して固定するための接着剤充填部と、を有するフェルールを備えた光コネクタにおいて、
前記ガイド穴を、前記ガイドピンを位置決めするための小径部と、この小径部に連通し、かつ小径部より大径をなす大径部と、からなり、前記小径部をフェルール端面側に配置し、前記大径部を前記小径部に段付部を介してフェルール後端側に配置すると共に、
前記段付部を、ガイド穴の長手方向で前記接着剤充填部の前端の基準位置と、前記基準位置からフェルール端面側の１ｍｍ前方の位置との間に配置し、前記接着剤充填部に充填される前記熱硬化性接着剤の熱硬化の影響により変形する部分のガイド穴を前記大径部で構成することを特徴とする光コネクタ。
前記接着剤充填部が、フェルールの表面に設けた接着剤窓部であることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
前記接着剤窓部の前端形状が、直線状、湾曲状、或いは角形状であると共に、前記接着剤窓部の前端の基準位置が前記前端形状において前記フェルール端面に最も近い位置であることを特徴とする請求項１又は２記載の光コネクタ。