JP4864658B2 - 光ファイバの接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの接続方法に関する。

光ファイバ心線の光ファイバ同士を接続するための光接続器として、光接続器本体に設けられた貫通孔内で、光ファイバ心線端部の被覆を剥ぎ取って露出させた光ファイバ同士を突き合わせ、接着剤により光接続器本体とともに一体に固定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来の光接続器では、接続作業において２本の光ファイバ心線と光接続器本体の３つの部材を同時に位置決め保持する必要があるため、接続作業性が悪いうえに、光ファイバ同士の安定した突き合わせ状態を得ることが困難であるという問題があった。

すなわち、上記従来の光接続器では、光接続器本体と２本の光ファイバ心線がそれぞれ自由に可動できる状態にあり、１本の光ファイバ心線と光接続器を押さえるともう１本の光ファイバ心線がずり落ちてしまい、また、２本の光ファイバ心線を把持して突き合わせると、光接続器本体の位置決めができなかった。また、光ファイバを露出するため除去した光ファイバ心線の被覆の端面を光接続器本体の貫通孔を形成する内壁の一部に押し当てて位置を規定しようとすると、被覆の除去長もしくは光ファイバ切断長の誤差によって、光ファイバの突き合わせ部にギャップを生じるなどの問題が発生するおそれがあった。
特開２００５−３２１７５５号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光ファイバの先端同士を光接続器本体内の所定の位置で確実に突き合わせることができ、かつ、接続作業性にも優れる光接続器を用いて信頼性の高い光ファイバの接続を行うことができる光ファイバの接続方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの接続方法は、両端面に開口する貫通孔を有する光接続器を用いて一対の光ファイバ心線の光ファイバ同士を接続する方法であって、前記光接続器の貫通孔は、前記両端面の各開口より前記一対の光ファイバ心線の各端部を挿入させたときそれぞれの光ファイバの先端を収容し互いに突き合わせるための細孔部と、この細孔部の軸線方向両外側に設けられ、各光ファイバ心線を被覆付きのまま被覆を押圧することなく収容する心線収容部と、前記細孔部と前記心線収容部の一方側との間にのみ設けられ、一方の光ファイバ心線を被覆付きのまま収容するとともに、被覆を押圧することにより該光ファイバ心線を把持する、断面形状が前記光ファイバ心線の断面形状より小さい心線把持部と、この心線把持部と前記心線収容部の間に設けられ、前記心線収容部から前記心線把持部に向けて徐々に縮径するテーパ状案内部とを有しており、前記一対の光ファイバ心線の各端部の被覆を剥ぎ取って光ファイバを露出させる工程と、前記光接続器の貫通孔の細孔部に接着剤を充填する工程と、前記貫通孔の一方の開口から、前記光ファイバ心線の一方を挿入し、その光ファイバ先端を前記細孔部内に収容させるとともに、前記心線把持部で該光ファイバ心線を把持させる工程と、前記貫通孔の他方の開口から、前記光ファイバ心線の他方を挿入し、その光ファイバ先端を前記細孔部内で前記一方の光ファイバ心線の光ファイバと突き合わせる工程と、前記細孔部に充填された接着剤で各光ファイバを前記光接続器に接着する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの接続方法によれば、光ファイバの先端同士を光接続器本体内の所定の位置で確実に突き合わせることができ、かつ、接続作業性を向上させることができる。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。なお、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明がそれらの図面に限定されるものでないことはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態に係る光接続器を示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）はそのＩｂ−Ｉｂ矢視断面図である。また、図２は、そのような光接続器を用いて光ファイバ心線を接続した状態を示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は図１（ｂ）と同じ部分の断面図、すなわち、（ａ）のIIｂ−IIｂ矢視断面図である。

なお、本実施形態の光接続器は、単心光ファイバ心線の光ファイバ同士または多心光ファイバ心線の光ファイバ同士を接続するためのもの（図面の例は、４心光ファイバテープ心線用の光接続器）である。

ここで、光ファイバとは、光を導波するコアと光を閉じ込めるクラッド（多層クラッドを含む）を同軸状に備えた光導波体を意味し、コアおよびクラッドのみからなるベア光ファイバのみならず、クラッド上にさらに非剥離性の薄肉の硬質被覆樹脂が設けられ、接続に際してベア光ファイバと同様に取り扱われる多層クラッドタイプの光ファイバも含むものとする。コアおよびクラッドの材料は、石英系、多成分ガラス系およびプラスチック系のいずれであってもよい。

また、光ファイバ心線は、そのような光ファイバの外周に１層乃至複数層の保護被覆を設けたもの、あるいは、そのような被覆を設けた光ファイバをさらに複数本集合し、その外側に共通の保護被覆を設けたものをいう。被覆の材料としては、アクリル系樹脂やウレタン系樹脂等が挙げられるが特にこれらに限定されるものではない。

図１および図２において、１０は、光接続器の本体を示し、この光接続器本体１０は、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフォド）等の熱可塑性樹脂の射出成形により形成される。光接続器本体１０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂により形成されてもよい。また、光接続器本体１０は一体成形品であっても、分割構造体であってもよい。さらに、上記樹脂群はシリカ等の充填フィラーを混入して用いることが一般的であるが、その平均粒径や重量比、フィラー種類の選定等は所望特性に応じて適宜選択可能である。

光接続器本体１０には、接続すべき一対の光ファイバ心線（第１の光ファイバ心線１００Ａおよび第２の光ファイバ心線１００Ｂ）の心数に対応する数の貫通孔１２が設けられている。各貫通孔１２は、光接続器本体１０の両端面に開口しており、貫通孔１２が複数存在する場合、つまり第１および第２の光ファイバ心線１００Ａ、１００Ｂが多心の場合、それらの光ファイバ１０２の配列ピッチと同ピッチで形成されている。

各貫通孔１２は、その軸線方向中央部に、第１および第２の光ファイバ心線１００Ａ、１００Ｂの各端部を各開口より挿入させたとき、それぞれの光ファイバ（第１の光ファイバ１０２Ａ、第２の光ファイバ１０２Ｂ）の先端を収容し互いに突き合わせるための第１の細孔部２１Ａおよび第２の細孔部２１Ｂを有しており、また、それらの細孔部２１Ａ、２１Ｂの軸線方向両外側に、第１および第２の光ファイバ心線１００Ａ、１００Ｂをそれぞれ被覆付きのまま、被覆を押圧することなく収容する第１の心線収容部２２Ａおよび第２の心線収容部２２Ｂを有している。そして、さらに、第１の心線収容部２２Ａと第１の細孔部２１Ａとの間に、第１の細孔部２１Ａ側より順に、第１の光ファイバ１０２Ａの先端を第１の細孔部２１Ａに案内する内側案内部２３Ａ、第１の光ファイバ心線１００Ａを被覆付きのまま収容し、被覆を押圧することによりその第１の光ファイバ心線１００Ａを把持する心線把持部２４Ａ、および、第１の光ファイバ心線１００Ａを心線把持部２４Ａに案内する外側案内部２５Ａを有しており、また、第２の心線収容部２２Ｂと第２の細孔部２１Ｂとの間に、第２の光ファイバ１０２Ｂの先端を第２の心線収容部２２Ｂから第２の細孔部２１Ｂに案内する案内部２３Ｂを有している。

第１および第２の細孔部２１Ａ、２１Ｂは、各光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの径を１２５μｍとすると、それよりわずかに大径（例えば、１２６μｍ径）で、各光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂ相互の軸ずれが許容範囲内となる長さ（例えば、２ｍｍ）の円孔として形成されている。

また、第１および第２の心線収容部２２Ａ、２２Ｂは、第１および第２の光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂをそれぞれ被覆付きのまま、被覆を押圧することなく収容する部分であるため、接続すべき第１および第２の光ファイバ心線１００Ａ、１００Ｂより大きい断面形状の孔として形成されている。すなわち、例えば、第１および第２の光ファイバ心線１００Ａ、１００Ｂが、単心光ファイバ心線の場合、その径を３００μｍとすると、それより大径（例えば、４００μｍ径）の円孔として、また、多心光ファイバテープ心線の場合、その断面形状が高さ３００μｍ、幅２５０μｍ×光ファイバ心数＋１００μｍの断面矩形状乃至長円形状とすると、それより大きい断面形状（例えば、高さ４００μｍ、幅２５０μｍ×光ファイバ心数＋２００μｍ）の孔として形成されている。なお、第１および第２の心線収容部２２Ａ、２２Ｂは、光接続器本体１０の両端面に光ファイバ心線挿入口として開口している。

さらに、心線把持部２４Ａは、第１の光ファイバ心線１００Ａの被覆を押圧することにより第１の光ファイバ心線１００Ａを把持する部分であるため、第１の光ファイバ心線１００Ａより小さい断面形状の孔として形成されている。すなわち、例えば、第１の光ファイバ心線１００Ａが、単心光ファイバ心線の場合、その径を３００μｍとすると、それより小径（例えば、２９０μｍ径）の円孔として、また、多心光ファイバテープ心線の場合、その断面形状が高さ３００μｍ、幅２５０μｍ×光ファイバ心数＋１００μｍの断面矩形状乃至長円形状とすると、それより小さい断面形状（例えば、高さ２８０μｍ、幅２５０μｍ×光ファイバ心数＋２００μｍ）の孔として形成されている。

なお、心線把持部２４Ａは、第１の光ファイバ心線１００Ａを把持することができればよく、上記のように断面の形状や大きさが軸線方向に必ずしも一定である必要はない。したがって、例えば、３００μｍ径の単心光ファイバ心線の場合、第１の心線収容部２２Ａ側から細孔部２１に向けて徐々に（例えば、３２０μｍ径から２６０μｍ径に）縮径するテーパ状に形成されていてもよい。その場合、光ファイバ心線の被覆厚みばらつきを吸収可能となり、光ファイバ心線の被覆寸法規定に余裕を持たせることが可能になるという効果を有する。

また、第２の細孔部２１Ｂの第２の心線収容部２２Ｂ側に位置する案内部２３Ｂと、第１の細孔部２１Ａの第１の心線収容部２２Ａ側に位置する内側案内部２３Ａおよび外側案内部２４Ａは、テーパ状の孔として形成されているが、第２の光ファイバ１０２Ｂの先端を第２の細孔部２１Ｂに案内する案内部２３Ｂ、および、第１の光ファイバ１０２Ａの先端を第１の細孔部２１Ａに案内する内側案内部２３Ａには、各光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの径を１２５μｍとすると、それよりやや大径（例えば、２００μｍ径）の直線部を第２の心線収容部２２Ｂ側および第１の心線収容部２２Ａ側にそれぞれ有してもよい。

光接続器本体１０には、また、外部から第１および第２の心線収容部２２Ａ、２２Ｂに接着剤を注入するための第１および第２の接着剤注入孔２６Ａ、２６Ｂ、並びに、注入した接着剤内の気泡を外部へ逃がすための気泡逃がし孔２７が設けられている。第１および第２の接着剤注入孔２６Ａ、２６Ｂは、それぞれ第１および第２の心線収容部２２Ａ、２２Ｂ上に、その軸線方向が貫通孔１２の軸線方向に直交する孔として形成されており、また、気泡逃がし孔２７は、第１の細孔部２１Ａと第２の細孔部２１Ｂの間に、その軸線方向が貫通孔１２の軸線方向に直交する孔として形成されている。そして、気泡逃がし孔２７は、第１および第２の細孔部２１Ａ、２１Ｂに挿入された第１および第２の光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの先端同士の突き合わせ部が確認できる孔としても機能するように形成されている。すなわち、気泡逃がし孔２７は、その気泡逃がし孔２７内に第１および第２の光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの先端同士の突き合わせ部が臨むように設けられている。

さらに、気泡逃がし孔２７の底部には、第１および第２の光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの先端同士の突き合わせ部を第１および第２の細孔部２１Ａ、２１Ｂの孔の内壁と非接触にする空間２８が設けられており、また、光接続器本体１０の上面には、心線把持部２４Ａが形成されている側であることを示す識別マーク２９が付されている。

次に、このように構成される光接続器を用いて、第１および第２の光ファイバ心線１００Ａ、１００Ｂの対応する光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂ同士を接続する方法について記載する。図３は、上記光接続器を用いた光ファイバの接続方法の工程を示す断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、識別マーク２９が付されている側の接着剤注入孔（第１の接着剤注入孔２６Ａ）から接着剤３０を注入する。接着剤３０としては、光ファイバ突き合わせ部分での透明性を確保できるものであれば、熱硬化型や紫外線硬化型等、従来より知られる各種の接着剤を使用することができる。

次いで、図３（ｂ）に示すように、予め端部の被覆を所定の長さに亘って除去しておいた一対の光ファイバ心線の一方（第１の光ファイバ心線１００Ａ）を、第１の心線収容部２２Ａ側の開口から挿入し、その被覆付きの部分を心線把持部２４Ａに押し込み、第１の光ファイバ心線１００Ａを光接続器本体１０に機械的に固定（仮固定）させる。同時に、被覆を除去した第１の光ファイバ１０２Ａを第１の細孔部２１Ａ内に挿入し、先端が気泡逃がし孔２７の位置に達していることを同孔２７から確認する。第１の光ファイバ１０２Ａ先端の第１の細孔部２１Ａへの挿入および第１の光ファイバ心線１００Ａの被覆付き部分の心線把持部２４Ａへの挿入は、内側案内部２３Ａおよび外側案内部２５Ａが設けられているため、円滑に行うことができる。

このように第１の光ファイバ心線１００Ａを挿入し仮固定した後、図３（ｃ）に示すように、識別マーク２９が付されていない側の接着剤注入孔（第２の接着剤注入孔２６Ｂ）から接着剤３０を注入し、さらに、図３（ｄ）に示すように、もう一方の光ファイバ心線（第２の光ファイバ心線１００Ｂ）を、第２の心線収容部２２Ｂ側の開口から挿入し、第２の光ファイバ１０２Ｂの先端を第１の光ファイバ心線１００Ａの第１の光ファイバ１０２Ａの先端と突き合わせる。第２の光ファイバ１０２Ｂ先端の第２の細孔部２１Ｂへの挿入は、案内部２３Ｂが設けられているため、円滑に行うことができ、また、その挿入状態は気泡逃がし孔２７から確認することができる。

この後、第２の光ファイバ心線１００Ｂを光接続器本体１０に押し込む如く押圧しながら注入した接着剤３０を硬化させ、第１および第２の光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂ、第１および第２の光ファイバ心線１００Ａ、１００Ｂおよび光接続器本体１０を一体に接着する。これにより上記光接続器を用いた光ファイバの接続が完了する。

接着剤３０の硬化方法は、接着剤３０の種類により適宜選択され、例えば、熱硬化型のものを使用した場合には、加熱により、また、紫外線硬化型のものを使用した場合には、紫外線を照射して硬化させる。なお、この場合には、光接続器本体１０を紫外線透過型の樹脂で作製することが好ましく、外部から紫外線を照射するだけで容易に接着剤３０を硬化させることができる。

このように本実施形態の光接続器によれば、接続すべき一対の光ファイバ心線１００Ａ、１００Ｂの一方を光接続器に仮固定することができるため、光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの先端同士を突き合わせて接続する作業は、この一方の光ファイバ心線１００Ａを仮固定した光接続器本体１０と他方の光ファイバ心線１０２Ｂの相対位置を制御するだけで可能になる。このため、光接続器内での光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの突き合わせ状態が安定化し、確実な接続を行うことができる。しかも、光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの突き合わせ状態を、気泡逃がし孔２７から確認することができるため、接続信頼性をより高めることができる。また、作業は特別な工具や治具を用いずに手作業でも行うことができ、作業性を向上させることができる。さらに、接着剤３０を加熱硬化させる加熱器等に光接続器を保持するホルダーを取り付け、これに光接続器を保持させるようにしても、同様に確実で信頼性の高い接続が可能であり、作業性をさらに向上させることができるとともに、接続特性をさらに安定化することができ、ひいては接続コストの低減が可能になる。

また、光接続器内での光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの突き合わせ位置がほぼ確定されるため、気泡逃がし孔２７の、貫通孔１２の軸線方向に沿った長さＬを、従来より小さく（例えば、５００μｍ程度以下）することができ、これにより、気泡逃がし孔２７の毛細管現象を利用して接着剤注入孔２６Ａ、２６Ｂから注入した接着剤３０のみで気泡逃がし孔２７内を埋めることが可能となり、気泡逃がし孔２７に直接、接着剤３０を注入補充する必要がなくなるとともに、接着剤３０内の気泡を確実に除去することができる。また、第１および第２の細孔部２１Ａ、２１Ｂから気泡逃がし孔２７に向けて接着剤３０が流れるため、第１および第２の細孔部２１Ａ、２１Ｂ内の微小屑が排出除去される。したがって、接着剤３０内に気泡や微小屑のない高品位な接続が可能になる。

また、気泡逃がし孔２７底部に光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの先端同士の突き合わせ部を第１および第２の細孔部２１Ａ、２１Ｂの孔の内壁と非接触にする空間２８が設けられているので、接続する光ファイバ１０２Ａ、１０２Ｂの先端に、光ファイバ切断にともなう径方向外側に向かう突起が存在した場合であっても、この突起が第１および第２の細孔部２１Ａ、２１Ｂの孔の内壁と触れることがないため、かかる突起による軸ずれの発生が防止され、低損失の接続が可能になる。

なお、本発明は、以上説明した実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置などは、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。

本発明の一実施形態に係る光接続器を示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）はそのＩｂ−Ｉｂ矢視断面図である。 図１に示す光接続器を用いて光ファイバ心線を接続した状態を示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）はそのIIｂ−IIｂ矢視断面図である。 図１に示す光接続器を用いた光ファイバの接続方法の工程を示す断面図である。

符号の説明

１０…光接続器本体、１２…貫通孔、２１Ａ…第１の細孔部、２１Ｂ…第２の細孔部、２２Ａ…第１の心線収容部、２２Ｂ…第２の心線収容部、２４Ａ…心線把持部、２６Ａ…第１の接着剤注入孔、２６Ｂ…第２の接着剤注入孔、２７…気泡逃がし孔、３０…接着剤、１００Ａ…第１の光ファイバ心線、１００Ｂ…第２の光ファイバ心線、１０２Ａ…第１の光ファイバ、１０２Ｂ…第２の光ファイバ。

Claims (4)

1. 両端面に開口する貫通孔を有する光接続器を用いて一対の光ファイバ心線の光ファイバ同士を接続する方法であって、
   前記光接続器の貫通孔は、前記両端面の各開口より前記一対の光ファイバ心線の各端部を挿入させたときそれぞれの光ファイバの先端を収容し互いに突き合わせるための細孔部と、この細孔部の軸線方向両外側に設けられ、各光ファイバ心線を被覆付きのまま被覆を押圧することなく収容する心線収容部と、前記細孔部と前記心線収容部の一方側との間にのみ設けられ、一方の光ファイバ心線を被覆付きのまま収容するとともに、被覆を押圧することにより該光ファイバ心線を把持する、断面形状が前記光ファイバ心線の断面形状より小さい心線把持部と、この心線把持部と前記心線収容部の間に設けられ、前記心線収容部から前記心線把持部に向けて徐々に縮径するテーパ状案内部とを有しており、
   前記一対の光ファイバ心線の各端部の被覆を剥ぎ取って光ファイバを露出させる工程と、
   前記光接続器の貫通孔の細孔部に接着剤を充填する工程と、
   前記貫通孔の一方の開口から、前記光ファイバ心線の一方を挿入し、その光ファイバ先端を前記細孔部内に収容させるとともに、前記心線把持部で該光ファイバ心線を把持させる工程と、
   前記貫通孔の他方の開口から、前記光ファイバ心線の他方を挿入し、その光ファイバ先端を前記細孔部内で前記一方の光ファイバ心線の光ファイバと突き合わせる工程と、
   前記細孔部に充填された接着剤で各光ファイバを前記光接続器に接着する工程と、
   を備えることを特徴とする光ファイバの接続方法。
2. 前記光接続器は、前記心線収容部内へ外部から接着剤を注入するための接着剤注入孔をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の光ファイバの接続方法。
3. 前記光接続器は、前記細孔部の前記光ファイバの先端同士が突き合わされる位置の近傍に、接着剤内の気泡を逃がすための気泡逃がし孔をさらに具備することを特徴とする請求項２記載の光ファイバの接続方法。
4. 前記心線把持部は、前記心線収容部側から前記細孔部に向けて縮径するテーパ部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の光ファイバの接続方法。

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