JP4968122B2 - Optical connector - Google Patents
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Description
本発明は、コアとクラッドからなる光ファイバ同士を接続する光コネクタに関する。 The present invention relates to an optical connector for connecting optical fibers composed of a core and a clad.
通常、光ファイバの接続方法には、光ファイバ同士、あるいは光ファイバを挿入したフェルール同士を突き合わせる物理的な接続方法が一般的によく用いられている。例えば、メカニカルスプライス、SC光コネクタ、FC光コネクタ、MT光コネクタなどが挙げられる。 In general, a physical connection method in which optical fibers or ferrules into which optical fibers are inserted is generally used as an optical fiber connection method. For example, mechanical splices, SC optical connectors, FC optical connectors, MT optical connectors and the like can be mentioned.
また、光ファイバ心線端末の被覆を除去した後、露出した光ファイバの洗浄、専用のファイバカッターによる光ファイバの切断、専用の融着接続器を用いた融着接続、融着接続部への保護スリーブを被せる補強などの方法により、光ファイバ同士を接続する方法もある。 In addition, after removing the coating of the optical fiber core end, cleaning of the exposed optical fiber, cutting of the optical fiber with a dedicated fiber cutter, fusion splicing using a dedicated fusion splicer, There is also a method of connecting optical fibers by a method such as reinforcement for covering with a protective sleeve.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。 The prior art document information related to the invention of this application includes the following.
しかしながら、従来の接続方法では、いずれも光ファイバ心線の被覆除去、光ファイバの清掃、カット、研磨処理など、接続作業に入る前に多くの工程や専用の工具が必要であり、時間やコスト、手間を要するだけでなく、経験が豊富な光技術の熟練作業者でなければ難しい接続技術であり、誰でも簡単に接続できるものではない。 However, all of the conventional connection methods require many processes and dedicated tools before starting the connection work, such as removal of the coating of the optical fiber core, cleaning, cutting, and polishing of the optical fiber. This is a connection technique that is not only labor-intensive but is difficult unless it is a skilled worker in optical technology.
そこで、本発明の目的は、光ファイバの接続を扱いやすくし、作業者の誰もが簡単に接続作業を行える光コネクタを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical connector that makes it easy to handle the connection of optical fibers so that any worker can easily perform the connection work.
前記目的を達成するために創案された本発明は、コアとクラッドからなる光ファイバの外周を被覆した光ファイバ心線の端面同士を光結合させて接続する光コネクタであって、補強スリーブと、前記補強スリーブ内に設けられ、前記光ファイバ心線の端面を挿入して突き合わせる心線挿入管と、前記補強スリーブと前記心線挿入管の間に設けられた光学用瞬間接着剤と、前記心線挿入管に形成され、前記光学用瞬間接着剤を供給するための接着剤供給穴とを備えるものである。 The present invention devised to achieve the above object is an optical connector for optically connecting the end faces of optical fiber core wires covering the outer periphery of an optical fiber composed of a core and a clad, comprising a reinforcing sleeve, A core wire insertion tube provided in the reinforcing sleeve, the end surface of the optical fiber core wire being inserted and abutted against each other, an optical instantaneous adhesive provided between the reinforcement sleeve and the core wire insertion tube, It is formed in a core wire insertion tube, and includes an adhesive supply hole for supplying the optical instantaneous adhesive.
前記光学用瞬間接着剤は、接着剤袋に充填されているとよい。 The instant optical adhesive may be filled in an adhesive bag.
また、前記心線挿入管は、その内径が、前記光ファイバ心線を挿入する両端部で大径となり、かつ中心部で前記光ファイバ心線の外径に合わせて小径となるようにテーパー状に形成されるとよい。 The core insertion tube has a tapered shape so that the inner diameter becomes large at both ends where the optical fiber core is inserted and becomes small in accordance with the outer diameter of the optical fiber at the center. It is good to be formed.
前記心線挿入管は、金属管あるいはガラス管からなるとよい。 The core wire insertion tube may be made of a metal tube or a glass tube.
前記光学用瞬間接着剤は、硬化後の屈折率が前記コアの屈折率と同等であるとよい。 The optical instant adhesive may have a refractive index after curing equal to the refractive index of the core.
前記光学用瞬間接着剤は、シアノアクリレート系の常温硬化型瞬間接着剤、あるいは光硬化性瞬間接着剤、あるいは1液性または2液性エポキシ樹脂系の常温硬化型瞬間接着剤であってもよい。 The optical instant adhesive may be a cyanoacrylate-based room-temperature curable instantaneous adhesive, a photo-curable instantaneous adhesive, or a one-component or two-component epoxy resin-based room-temperature curable instantaneous adhesive. .
本発明によれば、光ファイバの接続が扱いやすく、作業者の誰もが簡単に接続作業を行える。 According to the present invention, connection of optical fibers is easy to handle, and any worker can easily perform connection work.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
まず、本実施形態に係る光コネクタで接続する光ファイバ心線の一例を、図3を用いて説明する。 First, an example of an optical fiber core wire connected by the optical connector according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図3に示すように、光ファイバ心線31は、コア32とその外周を覆うクラッド33からなる光ファイバ34と、その光ファイバ34の外周を覆う被覆層35とで構成される。本実施形態では、光ファイバ34として、一般に広く使用されている石英ガラスを主成分とする外径φが125μmのシングルモード光ファイバを用いた。コア32は、純粋石英にGeなどの屈折率制御剤を添加して屈折率を約1.463にしたものであり、クラッド33は、純粋石英からなるので屈折率が1.458である。
As shown in FIG. 3, the optical
被覆層35は、緩衝層である内側被覆層(プライマリ層)35aと、保護シースである外側被覆層(セカンダリ層)35bとからなる。本実施形態では、内側被覆層35aと外側被覆層35bは、紫外線(UV)硬化型樹脂からなるものを用い、外径Φが250μmの光ファイバ心線31を用いた。
The covering
さて、図1(a)は本発明の好適な実施形態を示す光コネクタの縦断面図、図1(b)はその1B−1B線断面図である。 FIG. 1A is a longitudinal sectional view of an optical connector showing a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line 1B-1B.
図1(a)および図1(b)に示すように、本実施形態に係る光コネクタ1は、補強スリーブ2と、光ファイバ心線31a,31bの切断のみで形成した端面、又は光ファイバ心線31a,31bの端末部の被覆層35を除去して洗浄した後、ハサミやニッパなどの一般的な工具(ファイバカッターなどの専用工具を用いることなく)を用いて切断した研磨処理されていない端面をそれぞれ挿入して光ファイバ心線31a,31bを突き合わせる心線挿入管3と、補強スリーブ2内に設けられる光学用接着剤aとからなる。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the
補強スリーブ2には、ゴムや樹脂などの弾性を有する材料で形成した弾性管状部材からなるものを用いる。この補強スリーブ2は、内部に心線挿入管3や後述する接着剤袋5を収納する前では、心線挿入管3の外径よりも若干大きい内径を有するものを用いるとよい。
The reinforcing
光ファイバ心線31a,31bの切断のみで形成した端面とは、接続したい各光ファイバ心線31a,31bの端末部を、例えば、ハサミやニッパなどの一般的な切断工具を用いて(ファイバカッターなどの専用工具を用いることなく)、図3の被覆層35を除去せずにそのまま切断した端面である。この端面には、研磨も施さない。
The end face formed only by cutting the
心線挿入管3は、外観は普通の円筒状からなる硬質管状部材であるが、その内径が、各光ファイバ心線31a,31bを挿入する両端部で大径φbとなり、かつ中心部で各光ファイバ心線31a,31bの外径Φに合わせて小径φs(φb>φs)となるように、テーパー状に形成される。本実施形態では、小径φsを外径Φよりも若干大きくするため、250μmよりもやや大きくした。
The core
心線挿入管3は、SUS、Al、Cuなどの比較的高い強度を有する金属で形成された金属管、あるいは工業用ガラス、石英ガラスなどのガラスで形成されたガラス管からなる。本実施形態では、高強度、高熱伝導性、低コスト、入手しやすさなどの面でバランスがとれたSUS管を用いた。
The core
この心線挿入管3には、その中心部の外周面から径方向に向かって内周面まで貫通し、光学用瞬間接着剤aを心線挿入管3の中心部に供給するための接着剤供給穴4が少なくとも1つ形成される。
The core
本実施形態では、心線挿入管3の中心部の光学用瞬間接着剤aが形成された側に、光ファイバ心線31a,31bを突き合わせた際、光ファイバ心線31a,31bの端面の凹凸によって生じる隙間の距離Ljよりも大きい幅となるように、接着剤供給穴4を1つ形成した。また、この接着剤供給穴4の上方を覆うように、補強スリーブ2の長さLよりもやや短い長さの接着剤袋5を配置した。
In the present embodiment, when the
心線挿入管3は、光ファイバ心線31a,31bの外径Φが非常に小さいため高精度に作製する必要がある。このため、管状の部材を切削加工や放電加工することで、所望の形状の心線挿入管3を作製するとよい。
Since the outer diameter Φ of the optical
光学用瞬間接着剤aは、常温で液状あるいはゼリー状の樹脂であり、空気中の水分を吸収したり、UVが照射されたり、主剤とこれに添加した硬化剤が反応したり、主剤と別に設けた硬化剤を混ぜたりすることで、それまで未反応であった部分でも反応(重合反応や架橋)が生じ、硬化するものである。 The instant optical adhesive a is a resin that is liquid or jelly at room temperature, absorbs moisture in the air, is irradiated with UV, reacts with the main agent and the curing agent added thereto, and separates from the main agent. By mixing the provided curing agent, a reaction (polymerization reaction or cross-linking) occurs even in an unreacted part until then and is cured.
光学用瞬間接着剤aは、これを薄い風船などの袋内に充填してなる接着剤袋5にして補強スリーブ2内に収納される。接着剤袋5は、指fで押すなどして比較的小さい押圧力で割れるように形成しておく。
The optical instantaneous adhesive a is stored in the reinforcing
光学用瞬間接着剤aは、硬化後の屈折率nrが図3のコア32と同等(本実施形態では、1.463程度)である。光学用瞬間接着剤aとしては、光ファイバ34を伝送させる光の透過率が高く(例えば、波長1.3μmや1.55μmの光の透過率が約90〜99%)、かつ添加剤などにより屈折率が調整できるものがよい。
The optical instantaneous adhesive a has a refractive index nr after curing equal to that of the
より詳細には、光学用瞬間接着剤aとして、シアノアクリレート系の常温硬化型瞬間接着剤、あるいは光硬化性瞬間接着剤、あるいは1液性または2液性エポキシ樹脂系の常温硬化型瞬間接着剤のいずれかを用いるとよい。本実施形態では、光学用瞬間接着剤aとしてシアノアクリレート系の常温硬化型瞬間接着剤を用いた。シアノアクリレート系の常温硬化型瞬間接着剤は、シアノアクリレートを主成分にし、空気中の水分を吸収して常温で硬化するものである。 More specifically, as the optical instant adhesive a, a cyanoacrylate-based room-temperature curable instantaneous adhesive, a photo-curable instantaneous adhesive, or a one-component or two-component epoxy resin-based room-temperature curable instantaneous adhesive. Either of these may be used. In the present embodiment, a cyanoacrylate-based room-temperature curing instant adhesive is used as the optical instant adhesive a. The cyanoacrylate-based room-temperature curable instant adhesive is composed of cyanoacrylate as a main component and absorbs moisture in the air and cures at room temperature.
光硬化性瞬間接着剤は、被着体の間に浸透した部分が瞬間接着剤として瞬時に固まると共に、光(UVや可視光)によっても光アニオン重合で硬化させることができるものである。この光硬化性瞬間接着剤は、瞬間接着剤と光硬化性樹脂のそれぞれのメリットを融合したような接着剤である。 In the photocurable instantaneous adhesive, the portion that penetrates between the adherends is instantly hardened as an instantaneous adhesive and can be cured by light anionic polymerization even with light (UV or visible light). This photocurable instantaneous adhesive is an adhesive that combines the merits of the instantaneous adhesive and the photocurable resin.
1液性エポキシ樹脂系の常温硬化型瞬間接着剤は、主剤であるエポキシ樹脂と、これに添加したポリアミン類などの硬化剤とが反応して常温で硬化するものである。また、2液性エポキシ樹脂系の常温硬化型瞬間接着剤は、主剤(A液)と、別に設けた硬化剤(B液)とを混ぜることで、常温で硬化するものである。 The one-component epoxy resin-based room-temperature curable instantaneous adhesive is one that cures at room temperature by the reaction between the main epoxy resin and a curing agent such as polyamines added thereto. Moreover, the two-component epoxy resin-based room-temperature curable instantaneous adhesive is cured at room temperature by mixing the main agent (A liquid) and a separately provided curing agent (B liquid).
光学用瞬間接着剤aとして2液性エポキシ樹脂系の常温硬化型瞬間接着剤を用いる場合には、接着剤袋を、主剤を充填してなる主剤用袋と、硬化剤を充填してなる硬化剤用袋の2分割形成すると共に、これら主剤用袋と硬化剤用袋の両方が比較的小さい押圧力で割れるように形成する。 When using a two-component epoxy resin room temperature curing type instant adhesive as the optical instant adhesive a, the adhesive bag is composed of a main agent bag filled with the main agent and a hardener filled with the hardener. The agent bag is formed in two parts, and both the main agent bag and the hardener bag are formed so as to be broken with a relatively small pressing force.
光コネクタ1の長さ(補強スリーブ2の長さ)Lは、光ファイバ心線の接続部の強度や光コネクタ自体の小型化の点などを考慮し、2〜10cm、好ましくは3〜8cm、さらに好ましくは3〜6cmにするとよい。心線挿入管3は、補強スリーブ2の長さLよりも短い長さのものを使用するとよい。
The length L of the optical connector 1 (the length of the reinforcing sleeve 2) L is 2 to 10 cm, preferably 3 to 8 cm in consideration of the strength of the connecting portion of the optical fiber core wire and the miniaturization of the optical connector itself. More preferably, it is 3-6 cm. The core
次に、光コネクタ1を用いて光ファイバ心線31a,31b同士を接続する方法を説明する。
Next, a method of connecting the
まず、図1(a)および図1(b)に示すように、光コネクタ1を用意する。光コネクタ1の組み立ては、例えば、補強スリーブ2内に心線挿入管3を収容し、補強スリーブ2を拡径した上で、補強スリーブ2内に接着剤袋5を収納して行う。
First, as shown in FIGS. 1A and 1B, an
接続したい2本の光ファイバ心線31a,31bの各端末部を、それぞれハサミやニッパなどの一般的な切断工具を用いて、コア、クラッド、被覆層を一括して切断、又は、各端末部の被覆層35を除去して洗浄した後に、ハサミやニッパなどの一般的な切断工具を用いて、コア、クラッドを切断する。
Each terminal part of the two optical
これら切断方法で形成した光ファイバ心線31a,31bの端面を、補強スリーブ2内の心線挿入管3の両側からそれぞれ挿入し、心線挿入管3の中心部で突き合わせる。光ファイバ心線31a,31bの端面同士を突き合わせたとき、突き合わせ距離(光ファイバ心線31a,31bの端面間のすき間)Ljは、最大でも数十μmである。
The end faces of the optical
そして、補強スリーブ2の外側から指fで押すなどして比較的小さい押圧力を加え、接着剤袋5を割る。このとき、図2(a)〜図2(c)に示すように、図1(a)および図1(b)で説明した接着剤袋5内の光学用瞬間接着剤aが、心線挿入管3の接着剤供給穴4を通して心線挿入管3内に浸入し、光ファイバ心線31a,31bの端面間のすき間、接着剤供給穴4を満たしてゆく。
Then, the
最後には、心線挿入管3が補強スリーブ2よりも短いこともあり、心線挿入管3の両端部の周りにも光学用瞬間接着剤aが回り込んで流れ、補強スリーブ2内のほぼ全部が光学用瞬間接着剤aで満たされる。
Finally, the core
この直後、光学用瞬間接着剤aが瞬間的に硬化し、屈折率が図3のコア32と同等の接着部haになり、接着部haと各光ファイバ心線31a,31bのコアとが整合(光結合)した状態で固定された光ファイバ心線の接続部21が得られる。
Immediately after this, the optical instantaneous adhesive a is instantaneously cured, and the refractive index becomes the same as the
本実施形態の作用を説明する。 The operation of this embodiment will be described.
光コネクタ1は、補強スリーブ2内に心線挿入管3を設けると共に、その心線挿入管3に接着剤供給穴4を形成し、補強スリーブ2内に光学用瞬間接着剤aを設けており、簡単な構成で部品の数も少ない。
The
この光コネクタ1を用いて2本の光ファイバ心線31a,31bを接続するには、これらの端末部をハサミなどの一般的な切断工具で切断し、切断した端面を心線挿入管3に挿入して突き合わせた後、補強スリーブ2の外側から指fで押すなどして比較的小さい押圧力を加えるだけでよい。
In order to connect the two
これにより、割れた接着剤袋5からそのまま出た光学用瞬間接着剤aが、接着剤供給穴4から突き合わせ部に浸入した後に固まるため、簡単に光ファイバ心線31a,31bの端面同士を光結合させて接続できる。
As a result, the optical instantaneous adhesive a that has come out of the broken
つまり、光コネクタ1によれば、光ファイバ心線31a,31bの接続部分のファイバカッターによるファイバカット、端面研磨が不要であり、光ファイバ34同士をいわば電気配線のように、誰でも簡単に接続できる。したがって光コネクタ1は、いわば簡易光コネクタである。
That is, according to the
光コネクタ1では、補強スリーブ2内に、光学用瞬間接着剤aを充填した接着剤袋5が収容されているため、補強スリーブ2を指fで押すなどして比較的に小さい押圧力を加えるという作業のみで、光ファイバ心線31a,31b同士を接続することができる。
In the
心線挿入管3は、両端部で大径となり、かつ中心部で光ファイバ心線31a,31bの外径Φに合わせて小径となるようにテーパー状に形成されているので、光コネクタ1では、心線挿入管3内に光ファイバ心線31a,31bを簡単に挿入できる。
Since the core
この心線挿入管3は、コネクタ自体や光ファイバ心線の接続部21の添え棒の役目も果たすことから、光コネクタ1や光ファイバ心線の接続部21が折れたり、曲がったりすることがなく、強度も高い。
Since this core
また、光コネクタ1で用いる光学用瞬間接着剤aは、硬化後の屈折率がコア32と同等であるため、一般的な切断工具で光ファイバ心線31a,31bを切断したときのようにファイバ切断面が荒れていても(図2(b)参照)、硬化後の接着部haと各光ファイバ心線31a,31bのコアとの整合が取れる。すなわち、硬化後の接着部haは、整合剤と接着剤の両方の役目を果たす。
Further, since the optical adhesive a used in the
図3で説明した光ファイバ心線31は、曲げによって内部の光ファイバ34が折れるのと同時に、外部の被覆層35も折れて分離することが可能である。このため、被覆層35の有無に関わらず、光ファイバ心線31を手で折ることにより、光ファイバを被覆付きで分離(切断)可能である。
The optical
したがって、光コネクタ1では、光ファイバ心線31を手で折って形成した各光ファイバ心線31a,31bの端面同士を、心線挿入管3内で突き合わせ接続してもよい。
Therefore, in the
また、心線挿入管3の外周で、接着剤供給穴4の近傍に、指fで押すなどの比較的小さな押圧力により接着剤袋5を突き破る突起を複数個形成してもよい。
Further, a plurality of protrusions that pierce the
前記実施形態では、接着剤袋5内に充填した光学用瞬間接着剤aは、これが硬化して接着部haを形成した後の補強スリーブ2内のほぼ全体積を埋める量にしたが、接着部ha形成後の補強スリーブ2内の全体積よりも少し多めの量にしてもよい。この場合、補強スリーブ2の両端からあふれた余剰の光学用瞬間接着剤aが固まることで、接着部ha形成後の補強スリーブ2と各光ファイバ心線31a,31bとをより強固に接合するため、光ファイバ心線の接続部の強度が向上するという効果も得られる。
In the above-described embodiment, the optical instantaneous adhesive a filled in the
前記実施の形態では、被覆層35が2層構造の光ファイバ心線31を用いる例で説明したが、光ファイバ心線としては、UV硬化型樹脂などからなる1層構造の光ファイバ心線を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
また、光ファイバ心線を構成する光ファイバとしては、伝送速度が10Gbit/s以下であったり、光ファイバの全長が500m以下であったりする場合、マルチモード光ファイバを使用してもよい。 In addition, as an optical fiber constituting the optical fiber core wire, a multimode optical fiber may be used when the transmission speed is 10 Gbit / s or less or the total length of the optical fiber is 500 m or less.
図4の実験系を用い、光ファイバ心線31の突き合わせ接続部の端末部とする部分の被覆層35を除去してハサミでカットし、カットした光ファイバ心線31同士を、図1の光コネクタを介して接続し、光ファイバ心線の接続部21を作製した。
Using the experimental system of FIG. 4, the
光ファイバ心線31の光ファイバは通常のSMF(シングルモード光ファイバ)を使用し、光源42は波長1.55μmの安定化光源(LD−MG923A:アンリツ社製)、光パワー検出器43としてのパワーメータは(AQ2140:安藤電機社製)を使用した。両端FCコネクタ44付SMF(長さ4000m)を光源42−光パワー検出器43間で直結してリファレンスとした。
The optical fiber of the
上記のような光ファイバ心線の接続部21を介して接続することを5回行った。この接続損失はいずれも0.30dB以下であった。また、接続部分の温度を−40℃〜85℃に変化させた場合の接続損失、及び反射減衰量は、ほぼ一定で変動しなかった。
The connection through the optical fiber
以上の説明により、光ファイバ34をハサミでカットし、光ファイバ心線の接続部21を介して光ファイバ34の端面同士を接続すれば、接続損失は実用上、まったく問題ない。また、光コネクタで用いる光学用瞬間接着剤は、硬化後の屈折率がコアと同等であればよいことがわかる。
From the above description, if the
さらに、被覆層35の除去がない場合、すなわち心線挿入管3内で光ファイバ心線31a,31bの切断のみで形成した端面同士を突き合わせ接続した場合も、前述と同様にして評価実験を行ったところ、同様の結果が得られた。
Further, when the
このように本発明によれば、光ファイバを接続する際に、ファイバカッターなどの専用工具を用いた切断作業、研磨処理などの作業を必要とせず、時間、コスト、手間などを削減することができ、また、作業者の誰もが簡単に接続作業を行うことができる。 Thus, according to the present invention, when connecting an optical fiber, it is possible to reduce time, cost, labor, and the like without requiring a cutting operation or a polishing operation using a dedicated tool such as a fiber cutter. In addition, any worker can easily perform connection work.
これにより、通信用途における光ファイバの接続に限らず、例えば、産業用ロボットなどの部品点数、接続部分が多く、従来の光ファイバの接続技術では光ファイバの適用が困難な産業用製品においても、手間などを要することなく、容易に光ファイバの接続作業を行うことができる。 As a result, not only for optical fiber connections in communication applications, but also for industrial products where there are many parts and connection parts such as industrial robots, and it is difficult to apply optical fibers with conventional optical fiber connection technologies. It is possible to easily perform the optical fiber connection work without any trouble.
1 光コネクタ
2 補強スリーブ
3 心線挿入管
4 接着剤供給穴
a 光学用瞬間接着剤
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