JP5071980B2 - Fiber optic connector - Google Patents
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Description
本発明は、光通信用の光ファイバコネクタ、特に組み立てが容易で、かつ通常の光ファイバコネクタ並みの光学特性を有する光ファイバコネクタに関する。 The present invention relates to an optical fiber connector for optical communication, and more particularly to an optical fiber connector that is easy to assemble and has optical characteristics similar to those of a normal optical fiber connector.
図1は従来の光ファイバコネクタの一例(第1の従来例)の基本構造を示すもので、本コネクタはフェルール11と、フェルール11の周囲に配置された各種の光ファイバコネクタに対応するハウジング12と、フェルール11の後端に連結された光ファイバ固定部13とからなる(非特許文献1参照)。
FIG. 1 shows a basic structure of an example of a conventional optical fiber connector (first conventional example). This connector is a ferrule 11 and a
本コネクタは、その先端の被覆が所定量除去されて劈開された光ファイバ14が光ファイバ固定部13の後端から挿入され、該光ファイバ14の先端とフェルール11の先端が合致した状態で、光ファイバ14の被覆付部分を光ファイバ固定部13に保持させることで完成する。ここで、光ファイバ14の先端とフェルール11の先端との位置合わせは、図2に示すように、平坦な突き当て板15をフェルール11の先端に突き当てておくことによって行われる。また、光ファイバ固定部13はベース13a及び蓋13bからなり、ベース13aには、図3に示すように光ファイバの被覆付部分の外径が多少飛び出る深さのV溝が設けられており、このV溝内に光ファイバ14の被覆付部分を収容した状態で蓋13bをベース13aに磁石などで固定することにより光ファイバ14を保持する。
In this connector, the
本コネクタは、図4に示すように、接続相手となる同様の光ファイバコネクタとアダプタ20を介して接続される。光ファイバコネクタの種類によって嵌合機構は異なるが、基本的にはハウジング12に形成された突起がアダプタ20の爪でロックされ、ハウジング12からスプリングを介して常に前方に向かって押されているフェルール11の端面が、接続相手の光ファイバコネクタのフェルールの端面に押し付けられる。これにより光ファイバ14の先端面が接続相手の光ファイバコネクタの光ファイバの先端面と接触し、光接続が完了する。
As shown in FIG. 4, this connector is connected to a similar optical fiber connector to be connected via an
本コネクタによれば、光ファイバの被覆除去、劈開といった簡易な光ファイバの先端処理作業と、光ファイバの挿入、蓋閉じといった簡易な組み立て作業で光ファイバコネクタが完成する。 According to this connector, the optical fiber connector is completed by a simple optical fiber tip processing operation such as removal and cleaving of the optical fiber and simple assembly operations such as insertion of the optical fiber and closure of the lid.
しかし、光ファイバの劈開面には軸方向に対する垂直面からの角度ずれが存在し、また、完全に平坦ではないので、本コネクタでは、光ファイバの先端面同士が密着せず、接続損失、反射損失が大きいという問題があった。 However, the optical fiber cleavage plane has an angular deviation from the vertical plane with respect to the axial direction, and is not completely flat. With this connector, the end faces of the optical fibers are not in close contact with each other. There was a problem that the loss was large.
図5は従来の光ファイバコネクタの他の例(第2の従来例)の基本構造を示すもので、本コネクタはフェルール31とともに、第1の従来例の場合と同様のハウジング及び光ファイバ固定部からなり(但し、ハウジング及び光ファイバ固定部については図示せず。)、フェルール31の内部に光ファイバがたわむ空間31aが存在する(特許文献1参照)。 FIG. 5 shows the basic structure of another example of the conventional optical fiber connector (second conventional example). This connector, together with the ferrule 31, has the same housing and optical fiber fixing part as in the first conventional example. (However, the housing and the optical fiber fixing portion are not shown), and a space 31a in which the optical fiber bends exists inside the ferrule 31 (see Patent Document 1).
本コネクタは、その先端の被覆が所定量除去されて劈開された光ファイバ32が光ファイバ固定部の後端から挿入され、該光ファイバ32の先端がフェルール31の先端から所定量突き出した状態で、光ファイバ32の被覆付部分を光ファイバ固定部に保持(ここでは接着固定)させることで完成する。ここで、光ファイバ32のフェルール31の先端からの突き出し量の調整は、図6に示すような突き出し量の分だけ窪んだ引き込み部を備えた突き当て板33をフェルール31の先端に突き当てておくことによって行われる。
In this connector, an optical fiber 32 that has been cleaved after removing a predetermined amount of the coating from the tip is inserted from the rear end of the optical fiber fixing portion, and the tip of the optical fiber 32 protrudes from the tip of the ferrule 31 by a predetermined amount. Then, the coated portion of the optical fiber 32 is held by the optical fiber fixing portion (here, bonded and fixed) to complete. Here, the adjustment of the protruding amount of the optical fiber 32 from the tip of the ferrule 31 is performed by pressing a
本コネクタは、第1の従来例の場合と同様に、接続相手となる同様の光ファイバコネクタとアダプタを介して接続される。即ち、ハウジングがアダプタにロックされ、ハウジングからスプリングを介して常に前方に向かって押されているフェルール31の端面が、接続相手の光ファイバコネクタのフェルールの端面に押し付けられる。これにより光ファイバ32の先端面が接続相手の光ファイバコネクタの光ファイバの先端面と接触し、光接続が完了する。 As in the case of the first conventional example, this connector is connected to a similar optical fiber connector to be connected via an adapter. That is, the housing is locked to the adapter, and the end surface of the ferrule 31 that is always pushed forward from the housing via the spring is pressed against the end surface of the ferrule of the optical fiber connector to be connected. As a result, the distal end surface of the optical fiber 32 comes into contact with the distal end surface of the optical fiber of the optical fiber connector to be connected, and the optical connection is completed.
接続状態ではフェルール31の先端から突き出している光ファイバ32の先端が後退し、フェルール31内部の空間31aでたわむことになるが、このたわみに起因して発生する光ファイバ32を前方に押し出す力によって、第1の従来例で実現されていない光ファイバ同士の密着を狙ったものである。 In the connected state, the tip of the optical fiber 32 protruding from the tip of the ferrule 31 moves backward and bends in the space 31a inside the ferrule 31, but due to the force pushing the optical fiber 32 generated due to this deflection forward. This is intended for close contact between optical fibers which is not realized in the first conventional example.
しかし、本コネクタでも、光ファイバの劈開面の軸方向に対する垂直面からの角度ずれや、劈開面が完全に平坦ではないという問題を解消して光ファイバ同士を密着させるまでには至っておらず、依然として接続損失、反射損失が大きいという問題があった。 However, even with this connector, the angle deviation from the vertical plane of the cleavage plane of the optical fiber with respect to the axial direction and the problem that the cleavage plane is not completely flat have been solved and the optical fibers have not been brought into close contact with each other. There was still a problem that connection loss and reflection loss were large.
図7は従来の光ファイバコネクタのさらに他の例(第3の従来例)の基本構造を示すもので、本コネクタは2つの光ファイバを片持ち梁状に把持する光ファイバ固定部材41と、マイクロホール42とからなる(特許文献2参照)。
FIG. 7 shows a basic structure of still another example of a conventional optical fiber connector (third conventional example). This connector includes an optical
本コネクタは、それぞれその先端の被覆が所定量除去されて劈開され、さらにテーパ加工が施された2つの光ファイバ43,44がマイクロホール42に挿入され、その先端同士が突き当たり、先端から見て後方がたわんだ状態で、各光ファイバ43,44の被覆付部分を光ファイバ固定部材41に固定させることで完成する。フェルールを用いない点が特徴である。
The connector is cleaved by removing a predetermined amount of the coating from the tip, and two
図8に示すように、光ファイバの劈開面は完全に平坦でなく、円周部にリップルが生じている。テーパ加工を施すことにより、このリップルを除去するとともに、光信号が通過するコア付近を残してその面積を小さくできるので、光ファイバ同士が密着した、いわゆるPC(Physical Contact)接続状態を実現し易くなり、低損失、低反射な光接続を実現できる。 As shown in FIG. 8, the cleavage plane of the optical fiber is not completely flat, and ripples are generated in the circumferential portion. By applying taper processing, this ripple can be removed and the area of the optical signal can be reduced while leaving the vicinity of the core. Therefore, it is easy to realize a so-called PC (Physical Contact) connection state in which optical fibers are in close contact with each other. Thus, a low-loss, low-reflection optical connection can be realized.
なお、図9に示すように、光ファイバ固定部材41を、2つの光ファイバをそれぞれ把持する2つの光コネクタプラグ45,46に分割することにより、着脱可能な光コネクタを実現することもできる。
As shown in FIG. 9, a detachable optical connector can also be realized by dividing the optical
しかし、本コネクタでは、フェルールを用いない特殊な構造であり、従来の光ファイバコネクタと互換性がないということと、マイクロホールは被覆を除去した光ファイバの外径より若干大きい程度の穴であるため、非常に小さく、清掃が困難であるという問題があった。
このように、従来は、組み立てが容易で、かつ通常の光ファイバコネクタ並みの光学特性を有し、さらに、従来の光ファイバコネクタと互換性があり、清掃が容易な光ファイバコネクタはなかった。 Thus, conventionally, there has been no optical fiber connector that is easy to assemble, has optical characteristics similar to those of a normal optical fiber connector, is compatible with a conventional optical fiber connector, and is easy to clean.
そこで、本発明は、組み立てが容易で、かつ通常の光ファイバコネクタ並みの光学特性を有し、さらに、従来の光ファイバコネクタと互換性があり、清掃が容易な光ファイバコネクタを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an optical fiber connector that is easy to assemble, has optical characteristics similar to those of ordinary optical fiber connectors, is compatible with conventional optical fiber connectors, and is easy to clean. Objective.
本発明は、このような目的を達成するために、フェルールと、フェルールを把持するフランジと、フランジの後端に連結された光ファイバ保持部とを備え、フランジはその内部に光ファイバがたわむ空間を備え、光ファイバ保持部は光ファイバの被覆付部分を弾性保持する構造を備え、被覆が除去されて劈開され、テーパ加工された光ファイバの先端がフェルールの先端より0.04mm以上0.1mm未満の長さが突き出した状態となるよう、組み立てにおいて光ファイバの先端を突き出し調整冶具に突き当て、かつ前記空間の内部でたわむことがないように光ファイバ保持部の後方でたわませた状態で、光ファイバの被覆付部分を光ファイバ保持部に固定させ、光ファイバが、その弾性定数が71.2GPa、外径が0.125mm、コア径が30μm以下の通信用シングルモード光ファイバである場合、たわみ長さが8mmでテーパ加工された前記光ファイバの先端の端面径が30μmである、あるいは、たわみ長さが7mmでテーパ加工された前記光ファイバの先端の端面径が30μm〜40μmである、あるいは、たわみ長さが6mmでテーパ加工された前記光ファイバの先端の端面径が30μm〜45μmである、ことを特徴とする光ファイバコネクタを提案する。 In order to achieve such an object, the present invention includes a ferrule, a flange for gripping the ferrule, and an optical fiber holding portion connected to the rear end of the flange, and the flange has a space in which the optical fiber bends. The optical fiber holding portion has a structure for elastically holding the coated portion of the optical fiber, the coating is removed and cleaved, and the tip of the tapered optical fiber is 0.04 mm or more and 0.1 mm from the tip of the ferrule. A state where the tip of the optical fiber is protruded against the adjusting jig in the assembly so that the length of the optical fiber is protruded, and is bent behind the optical fiber holding portion so as not to bend inside the space. in the sheathed portion of the optical fiber is fixed in the optical fiber holding unit, the optical fiber, the elastic constant is 71.2GPa, outer diameter 0.125 mm, co In the case of a communication single mode optical fiber having a diameter of 30 μm or less, the end surface diameter of the tip of the optical fiber tapered by a deflection length of 8 mm is 30 μm, or tapered by a deflection length of 7 mm. An optical fiber connector characterized in that an end face diameter of the tip of the optical fiber is 30 μm to 40 μm, or an end face diameter of the tip of the optical fiber tapered by a deflection length of 6 mm is 30 μm to 45 μm. Propose.
本発明によれば、従来の光ファイバコネクタの後端に光ファイバ保持構造を備え、また、内部に光ファイバのたわみ空間を有し、光ファイバを劈開、テーパ加工した上で、フェルール先端からの突き出しを設定して固定する形態であることにより、組み立てが容易で、かつ劈開面のPC接続を実現できるので良好な光学特性を有する光ファイバコネクタを低コストで実現でき、さらに、従来の光ファイバコネクタと互換性があり、清掃が容易な光ファイバコネクタを提供することが可能となる。 According to the present invention, an optical fiber holding structure is provided at the rear end of a conventional optical fiber connector, and the optical fiber has a flex space inside thereof. After cleaving and tapering the optical fiber, Since the protrusion is set and fixed, the assembly is easy and the PC connection of the cleavage plane can be realized, so that an optical fiber connector having good optical characteristics can be realized at low cost. It is possible to provide an optical fiber connector that is compatible with the connector and easy to clean.
図10(a)(b)は本発明の光ファイバコネクタの実施の形態の一例、ここでは光ファイバコネクタの中でも市場で最もシェアの高いSCコネクタと互換性のある例の外観を示すもので、通常の光ファイバコネクタと異なる点は、後端にベース及び蓋からなる光ファイバ保持部を有し、これにコの字の開口側をやや幅狭にしたような断面を有するクランパが装着され、光ファイバを弾性保持している点である。また、図11は本実施の形態の光ファイバコネクタの断面構造を示すものである。 10 (a) and 10 (b) show an appearance of an example of an embodiment of an optical fiber connector of the present invention, here an example compatible with an SC connector having the highest market share among optical fiber connectors. The difference from a normal optical fiber connector is that the rear end has an optical fiber holding part consisting of a base and a lid, and a clamper having a cross-section such that the U-shaped opening side is slightly narrower is attached to this, The optical fiber is held elastically. FIG. 11 shows a cross-sectional structure of the optical fiber connector of the present embodiment.
図10、図11において、51はフェルール、52はフランジ、53aは光ファイバ保持部ベース、53bは光ファイバ保持部蓋、54はクランパ、55はフレーム、56はフレームのつまみ、57はストップリング、58はスプリング、59は光ファイバである。 10 and 11, 51 is a ferrule, 52 is a flange, 53a is an optical fiber holder base, 53b is an optical fiber holder lid, 54 is a clamper, 55 is a frame, 56 is a frame knob, 57 is a stop ring, 58 is a spring and 59 is an optical fiber.
フェルール51はジルコニアなどからなり、被覆が除去された光ファイバ59の外径とほぼ等しい内径の貫通孔をその中心部に有し、フランジ52に把持・固定されている。フランジ52は後方に伸び、光ファイバ保持部ベース53aと連結している。フランジ52はその内部にフェルール51の貫通孔と連通した、光ファイバ59がたわむ空間52aを備える。フレーム55とストップリング57とは留め部57aにより互いに固定されており、ストップリング57によって位置が規制されたスプリング58によりフランジ52を介してフェルール51が前方に向かって押されている。但し、フレーム55の鍔55aにより一定以上前進しないようになっている。つまみ56は手で持つ部分であり、本光ファイバコネクタをアダプタに対して挿抜する操作を補助する。
The
光ファイバ59はガラス光ファイバを前提とし、光ファイバの被覆を除去したガラス部分の外径が125μm、被覆付部分の外径が250〜500μm程度の一般的な光ファイバ素線を適用する前提で以下説明する。光ファイバ59は図11に示すように、フェルール51の貫通孔の長さより若干長く被覆が除去(ここでは約10mm)され、その先端が劈開され、さらにテーパ加工されている。そして、フェルール51の端面より所定量突き出した状態で、光ファイバ保持部53に保持されている。
The
光ファイバ保持部ベース53aはV溝を有し、このV溝内に光ファイバ59の被覆付部分を収容した状態で蓋53bをクランパ54によってベース53aに押し付け、光ファイバ59を弾性保持する。光ファイバの被覆を除去したガラス部分を保持するのではないので、光ファイバを傷つけて断線させることがない。
The optical fiber holding
なお、光ファイバの劈開は市販の光ファイバ劈開器で加工可能である。テーパ加工は図12に示すように、光ファイバ59の先端を研磨シート60などにたわませて押し付け、円軌道を描かせることにより、加工が可能である。非常に簡易な方法でテーパ加工が可能である。
The optical fiber can be cleaved with a commercially available optical fiber cleaver. As shown in FIG. 12, the taper processing can be performed by bending the tip of the
図13は本発明の光ファイバコネクタの接続時の状態を示すもので、同図(a)は光ファイバコネクタの断面、同図(b)は接続部分の要部を示す。 FIG. 13 shows a state when the optical fiber connector of the present invention is connected. FIG. 13 (a) shows a cross section of the optical fiber connector, and FIG. 13 (b) shows a main part of the connection portion.
接続は、同図(b)に示すように、2つの光ファイバコネクタのフェルール51がアダプタ20の整列部材(一般的にはスリーブと呼ばれている)21によって位置合わせされて対向し、フレーム55に形成された突起55bがアダプタ20の爪22でロックされ、フレーム55からストップリング57を介してスプリング58によりフランジ52とともに前方に向かって押されているフェルール51の端面が、接続相手の光ファイバコネクタのフェルールの端面に押し付けられることによって行われる。さらに、接続前にフェルール51の端面より突き出していた光ファイバ59が引き込み、フランジ52内部のたわみ空間52aで光ファイバ59がたわむ。この時のたわみに起因して発生する弾性復元力によって光ファイバ59が接続相手の光ファイバコネクタの光ファイバに押し付けられる。劈開面であっても、テーパ加工によって光ファイバ円周部のリップルが除去され、光信号が通過するコア付近を残して面積が小さくなっているので、光ファイバ同士がPC(Physical Contact)接続し、低損失、低反射な光接続を実現できる。
As shown in FIG. 5B, the
図14乃至図17に本発明の光ファイバコネクタの組み立て工程を示す。図14(a)(b)及び図15は光ファイバ挿入前の状態である。 14 to 17 show an assembly process of the optical fiber connector of the present invention. FIGS. 14A, 14B, and 15 show the state before the optical fiber is inserted.
図14(a)はクランパ取り付け前の状態を示すもので、図14(b)に示すようにクランパ54は光ファイバ保持部ベース53aの溝53a’に装着される。クランパ54のコの字の内側の幅に対してベース53aの厚みが溝53a’では小さく、それ以外では大きくなっており、簡単に可動するが、外には外れないようになっている。また、光ファイバ保持部蓋53bは、ベース53aによって前後方向の移動が所定のクリアランス以内で制限され、つまみ56によって左右方向と上方への移動が所定のクリアランス以内で制限されている。本構造によれば、蓋がクランプされる前の初期状態でも光ファイバコネクタ本体から脱落しないように、ベースのみで蓋の移動を制限する構造とするよりも簡易な構造で実現できる。なお、光ファイバ保持部蓋53bも前記同様の溝53b’を備えている。
FIG. 14A shows a state before the clamper is attached. As shown in FIG. 14B, the
これらの部品に対して図15に示すように、先端を劈開し、テーパ加工した光ファイバ59を後端から挿入すると、フェルール51の先端に装着した突き出し調整冶具61に設けられた窪み61aの深さでフェルール51の端面からのファイバ突き出し量が設定される。その際、図16に示すように後端で光ファイバ59をたわませた状態にする。たわみが発生することにより、確実に光ファイバ59が突き出し調整冶具61に突き当たっていることが確認できる。
As shown in FIG. 15, when the
なお、このたわみ長さは、光ファイバコネクタ内部でのたわみ長さより長く設定されている。これにより光ファイバコネクタ内部でたわむことがない。内部でたわんだ状態で光ファイバを固定すると、突き出し調整冶具61を外した後に所定量より多く光ファイバが突き出してしまう。後端のたわみを長くすることで、この現象を無くすことが可能となる。 This deflection length is set to be longer than the deflection length inside the optical fiber connector. As a result, there is no deflection inside the optical fiber connector. If the optical fiber is fixed in a bent state, the optical fiber protrudes more than a predetermined amount after the protrusion adjusting jig 61 is removed. This phenomenon can be eliminated by lengthening the deflection at the rear end.
光ファイバの固定は図17に示すように、クランパ54を前進させることにより完了する。蓋53bとベース53a下部の厚みの和がクランパ54のコの字の内側の幅よりも大きくなっており、クランパ54のばね力が働き、蓋53bがベース53aに押し付けられ、固定が完了する。
The fixing of the optical fiber is completed by moving the
なお、クランパ54は後端にむかって舌状に伸びた形状をしており、前進させるときにはこの部分を押す。この部分を押し切り、光ファイバ保持部ベース53aの後端と一致した時に、クランパ54が蓋を最適に押す位置に到達するようになっている。これにより操作が容易でかつ正確となる。
The
以上説明したように、本実施の形態の光ファイバコネクタによれば、まず、構造的には、既存の光コネクタと互換性がある構造であり、また、これが、既存の光コネクタの部品を流用しつつ、光ファイバ保持部のみを新規に構成することにより低コストで構成可能である。 As described above, according to the optical fiber connector of the present embodiment, first, the structure is structurally compatible with the existing optical connector, and this also diverts the components of the existing optical connector. However, it can be configured at low cost by newly configuring only the optical fiber holding portion.
また、光ファイバの切断方法としては、劈開の外に炭酸ガスレーザやエキシマレーザによる方法もある。これらのレーザは現在のところ大規模な装置であり、簡易な作業に適したものではないが、ガラスの溶融により滑らかな端面が短時間で形成可能であり、研磨と同様に適用可能である。 As a method for cutting an optical fiber, there is a method using a carbon dioxide gas laser or an excimer laser in addition to cleavage. These lasers are currently large-scale devices and are not suitable for simple operations. However, a smooth end face can be formed in a short time by melting glass, and can be applied similarly to polishing.
また、ここでは光ファイバ劈開面のリップル除去のために、現在のところ最適な形成方法としてテーパ加工を採用しているが、円周部を除去できれば良く、レーザなどにより加工できれば採用可能である。 In addition, here, taper processing is adopted as an optimum forming method for removing ripples on the cleavage plane of the optical fiber. However, it is sufficient if the circumferential portion can be removed, and it can be adopted if it can be processed by a laser or the like.
また、光ファイバの先端の加工も従来と同じ劈開作業に加え、テーパ加工作業が増えるものの、その加工作業は非常に簡易であり、従来の光コネクタの研磨作業と比較すると十分簡易な作業を実現している。 In addition to the same cleaving work as before, the processing of the tip of the optical fiber increases the taper machining work, but the machining work is very simple and sufficiently simple compared to the conventional optical connector polishing work. doing.
さらに、組み立てにおいても光ファイバを光ファイバコネクタに挿入し、突き出し調整治具によって、突き出し量を調整し、これをクランパの前進によって固定することができ、一連の作業が簡易である。加えて、光ファイバの劈開面を利用してPCを実現しているので、良好で従来の光ファイバコネクタと同等な光学特性が実現できる。 Further, in assembly, the optical fiber can be inserted into the optical fiber connector, the protruding amount can be adjusted by the protruding adjusting jig, and this can be fixed by the advance of the clamper, and a series of operations is simple. In addition, since the PC is realized by using the cleavage plane of the optical fiber, it is possible to realize good optical characteristics equivalent to those of the conventional optical fiber connector.
また、クランパは前進すると、つまみ内部と光ファイバ保持部に沿って収納されるようになっており、本光コネクタの小型化を実現している。 Further, when the clamper moves forward, the clamper is housed along the inside of the knob and along the optical fiber holding portion, thereby realizing a reduction in size of the optical connector.
なお、フェルール、フレーム、つまみ等の部品を変更すれば、基本的には同じような構造で他の光コネクタ、例えばMU形光コネクタ、LC形光コネクタにも適用可能である。また、光ファイバの先端面がフェルールの端面から若干飛び出している程度なので、一般的に使用される光コネクタクリーナなどで、簡易に清掃することが可能である。 In addition, if components such as a ferrule, a frame, and a knob are changed, it is basically applicable to other optical connectors such as an MU type optical connector and an LC type optical connector with the same structure. Further, since the tip end face of the optical fiber protrudes slightly from the end face of the ferrule, it can be easily cleaned with a generally used optical connector cleaner or the like.
次に、PC接続を確実に実現する特異な設計値について説明する。 Next, a unique design value for reliably realizing PC connection will be described.
座屈力Pbは、たわみの長さLの二乗に反比例し、次式で表される(S. Timoshenko, "Strength of Materials, Part II, Advanced Theory and Problems, Third Edition," New York: D. Van Nostrand Company, Inc., 1956. 参照)。 The buckling force Pb is inversely proportional to the square of the deflection length L and is expressed by the following equation (S. Timoshenko, "Strength of Materials, Part II, Advanced Theory and Problems, Third Edition," New York: D. Van Nostrand Company, Inc., 1956.).
Pb=4π2EI/L2 (1)
ここで、Eは光ファイバの弾性定数、Iは断面二次モーメントであり、次式で表される。
Pb = 4π 2 EI / L 2 (1)
Here, E is an elastic constant of the optical fiber, and I is a moment of inertia of the cross section, which is expressed by the following equation.
I=πd4/64 (2)
ここで、dは光ファイバの外径である。図18に、たわみ長さと座屈力の関係を図示する。例えば、たわみ長L=7mmの場合は座屈力Pb=0.7N、たわみ長L=8mmの場合は座屈力Pb=0.5Nとなる。
I = πd 4/64 (2 )
Here, d is the outer diameter of the optical fiber. FIG. 18 illustrates the relationship between the deflection length and the buckling force. For example, when the deflection length L = 7 mm, the buckling force Pb = 0.7N, and when the deflection length L = 8 mm, the buckling force Pb = 0.5N.
突き出し量ΔLは座屈力に影響を与えず、たわみ量δを決定する。両者の関係は次式で表される(M. Kobayashi, T. Yoshida, S. Asakawa, S. Iwano, R. Nagase S. Sumida, S. Mitachi, "Injection-molded sigle-mode multiple optical fiber connector using buckling force of bare fiber," IEEE, J. Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 5, No. 5, pp. 1271-1277, 1999. 参照)。 The protrusion amount ΔL does not affect the buckling force and determines the deflection amount δ. The relationship between the two is expressed by the following equation (M. Kobayashi, T. Yoshida, S. Asakawa, S. Iwano, R. Nagase S. Sumida, S. Mitachi, "Injection-molded sigle-mode multiple optical fiber connector using buckling force of bare fiber, "IEEE, J. Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 5, No. 5, pp. 1271-1277, 1999.).
ここで、「Elliptic()」は第2種完全楕円積分である。 Here, “Elliptic ()” is a second elliptic complete elliptic integral.
図19に光ファイバ突き出し量とたわみ量の関係を図示する。たわみ長L=7mmの場合、突き出し量ΔL=0.05mmのとき、たわみδ=0.3mm程度である。たわみ長L=8mmの場合、突き出し量ΔL=0.1mmのとき、たわみδ=0.5mm程度である。 FIG. 19 illustrates the relationship between the optical fiber protrusion amount and the deflection amount. When the deflection length L is 7 mm, the deflection δ is about 0.3 mm when the protrusion amount ΔL is 0.05 mm. When the deflection length L is 8 mm, the deflection δ is about 0.5 mm when the protrusion amount ΔL is 0.1 mm.
図20は曲げ損失が0.1dBとなる突き出し量ΔLをたわみ長Lに対して計算した結果である。たわみ長Lを小さくすると座屈力Pbを増やせるが、小さな突き出し量ΔLでも損失が大きく発生する。突き出し量ΔLの設定も小さいと困難になるので、その下限を0.04mmと設定すると、たわみ長Lの下限は約6mmとなる。 FIG. 20 shows the result of calculating the protrusion amount ΔL at which the bending loss is 0.1 dB with respect to the deflection length L. If the deflection length L is reduced, the buckling force Pb can be increased, but a large loss occurs even with a small protrusion amount ΔL. Since it is difficult to set the protrusion amount ΔL, if the lower limit is set to 0.04 mm, the lower limit of the deflection length L is about 6 mm.
一方、劈開面をPCさせるために必要な応力を実験的に測定した結果を図21に示す。端面垂直度(光ファイバの軸方向に対する垂直面からの端面(劈開面)のずれの角度)の異なる光ファイバ劈開面についてテーパ加工により端面径を変えた場合のPCに必要な荷重を測定した結果である。 On the other hand, FIG. 21 shows the results of experimental measurement of the stress required to make the cleavage plane PC. Results of measuring the load required for PC when the end face diameter is changed by taper processing on the optical fiber cleavage plane with different end face normality (angle of deviation of the end face (cleavage face) from the vertical plane with respect to the axial direction of the optical fiber) It is.
端面垂直度が小さいほど、端面径が小さいほど必要な荷重が少なくて済むが、通常の光ファイバ劈開器による光ファイバの劈開面の端面垂直度は最大1.5度程度となり、この劈開面においても確実にPCを実現するためには図中のハッチングの領域に端面径とPC荷重を設定する必要があることを見出した。 The smaller the end face perpendicularity and the smaller the end face diameter, the smaller the required load. However, the end face perpendicularity of the cleaved surface of the optical fiber by a normal optical fiber cleaver is about 1.5 degrees at maximum. In order to realize the PC with certainty, the inventors found that it is necessary to set the end face diameter and the PC load in the hatched area in the figure.
端面径の下限は30μmであり、これはこの値より小さいとコアを伝播する通信光に影響を与える。この時、図より最小0.5Nの押圧力が必要であることを見出した。これはたわみ長L=8mmで達成できる。 The lower limit of the end face diameter is 30 μm, and if this is smaller than this value, the communication light propagating through the core is affected. At this time, it was found from the figure that a minimum pressing force of 0.5 N is necessary. This can be achieved with a deflection length L = 8 mm.
一方、最大の荷重は上述の曲げ損失が大きくならないためのたわみ長L=6mmによって決まる。従って、本実施の形態ではたわみ長L=8mmで端面径30μm,L=7mmで端面径30〜40μm、L=6mmで端面径30〜45μmに設定することにより一般的な光ファイバ劈開器で形成される光ファイバの劈開面の端面垂直度があれば、必ずPC接続を実現することができる。 On the other hand, the maximum load is determined by the deflection length L = 6 mm for preventing the bending loss from increasing. Accordingly, in this embodiment, the length of the deflection is L = 8 mm, the end face diameter is 30 μm, the end face diameter is 30 to 40 μm when L = 7 mm, and the end face diameter is 30 to 45 μm when L = 6 mm. If there is an end face perpendicularity of the cleaved surface of the optical fiber, the PC connection can be realized without fail.
なお、ここまでは光ファイバ端面の形成作業を簡易に済ませるために光ファイバの劈開面を利用する形態で説明したが、光ファイバ端面を研磨した場合も適用可能である。この場合、テーパ加工と併用しても良いが、一般的に研磨面は球面をしており、コア部が突出しているので、テーパ面が無くてもPC接続を実現できる。この時の必要な押圧力は0.5N以下で劈開面と比較すると小さくて済む。 In the above description, the cleaving surface of the optical fiber is used to simplify the operation of forming the optical fiber end surface. However, the present invention can also be applied to the case where the optical fiber end surface is polished. In this case, although it may be used in combination with taper processing, generally, the polished surface has a spherical surface and the core portion protrudes, so that PC connection can be realized even without the taper surface. The necessary pressing force at this time is 0.5 N or less, which is smaller than that of the cleavage plane.
本実施の形態により作製した光コネクタを、SC光コネクタアダプタを介して通常のSC光コネクタプラグと接続した場合の光学特性を図22に示す。挿入損失と反射減衰量のヒストグラムである。挿入損失平均0.1dB、反射減衰量50dBであり、通常のSC光コネクタ並みの低損失、低反射を実現している。 FIG. 22 shows optical characteristics when the optical connector manufactured according to the present embodiment is connected to a normal SC optical connector plug via the SC optical connector adapter. It is a histogram of insertion loss and return loss. The average insertion loss is 0.1 dB, the return loss is 50 dB, and low loss and low reflection equivalent to those of a normal SC optical connector are realized.
また、温度サイクル試験時の挿入損失の変化特性を調べた結果を図23に示す。広い温度範囲で安定した特性を示している。これは、光ファイバをたわませて光接続を実現していることにより、温度変化による光コネクタ部材の伸縮があっても、たわみ部分がこれを吸収する効果があるためである。 FIG. 23 shows the result of examining the change characteristic of the insertion loss during the temperature cycle test. It shows stable characteristics over a wide temperature range. This is because the optical connection is realized by bending the optical fiber, so that even if the optical connector member expands or contracts due to a temperature change, the bent portion has an effect of absorbing this.
以上説明したように、本実施の形態の光ファイバコネクタによれば、組み立てが容易で、かつ、通常の光ファイバコネクタ並みの光学特性を実現し、また、従来の光コネクタと互換性があり、清掃が容易な光ファイバコネクタを提供することができる。 As described above, according to the optical fiber connector of the present embodiment, it is easy to assemble, achieves optical characteristics similar to a normal optical fiber connector, and is compatible with a conventional optical connector, An optical fiber connector that can be easily cleaned can be provided.
なお、第1の従来例と比較すると、光ファイバ先端のテーパ加工と、コネクタ内部へのたわみ空間の設置と、光ファイバ先端をフェルールから突き出して固定することにより、相手コネクタとの接続時にPC接続が実現でき、良好な光学特性を実現している。また、光ファイバ保持部は、クランプの前後方向の移動で把持を実現することにより、小型が構造を実現している。 Compared with the first conventional example, the end of the optical fiber is tapered, the flex space is installed inside the connector, and the end of the optical fiber protrudes from the ferrule and is fixed so that it can be connected to the mating connector. Is realized, and good optical characteristics are realized. Further, the optical fiber holding part realizes gripping by moving the clamp in the front-rear direction, thereby realizing a small structure.
第2の従来例と比較すると、光ファイバ先端のテーパ加工によりPC接続を実現している。また、第2の従来例ではフェルール内部にたわみ空間を構成しているが、本発明ではフェルールを把持するフランジに設けることにより、既成のジルコニアフェルールを使用することが可能で、より低コストで部材を構成できる。また、第2の従来例では光ファイバを接着固定しているのに対して、クランプで固定することが可能で、組み立てが容易である。また、第2の従来例では光ファイバの被覆を除去したガラス部分をたわませるのに対して、本発明では光ファイバの被覆付部分をたわませるため、破断し難い。 Compared with the second conventional example, PC connection is realized by taper processing of the optical fiber tip. Further, in the second conventional example, a flexible space is formed inside the ferrule, but in the present invention, an existing zirconia ferrule can be used by providing a flange for gripping the ferrule, and the member can be manufactured at a lower cost. Can be configured. Further, in the second conventional example, the optical fiber is bonded and fixed, but it can be fixed by a clamp and is easy to assemble. In the second conventional example, the glass portion from which the optical fiber coating is removed is bent, whereas in the present invention, the coated portion of the optical fiber is bent, so that it is difficult to break.
第3の従来例と比較すると、従来の光コネクタとの互換性があり、また、第3の従来例ではマイクロホールで光ファイバを直接調心しているため、マイクロホールの内径が小さく、清掃が容易でないのに対して、本発明では光ファイバの先端がフェルール先端から出ているので、清掃が容易である利点がある。 Compared with the third conventional example, it is compatible with the conventional optical connector, and in the third conventional example, since the optical fiber is directly aligned with the micro hole, the inner diameter of the micro hole is small and easy to clean. On the other hand, in the present invention, since the tip of the optical fiber protrudes from the tip of the ferrule, there is an advantage that cleaning is easy.
51:フェルール、52:フランジ、52a:たわみ空間、53:光ファイバ保持部、53a:光ファイバ保持部ベース、53b:光ファイバ保持部蓋、54:クランパ、55:フレーム、56:フレームのつまみ、57:ストップリング、58:スプリング、59:光ファイバ、60:研磨シート、61:突き出し調整冶具。 51: Ferrule, 52: Flange, 52a: Deflection space, 53: Optical fiber holder, 53a: Optical fiber holder base, 53b: Optical fiber holder lid, 54: Clamper, 55: Frame, 56: Frame knob 57: Stop ring, 58: Spring, 59: Optical fiber, 60: Polishing sheet, 61: Projection adjusting jig.
Claims (4)
フランジはその内部に光ファイバがたわむ空間を備え、
光ファイバ保持部は光ファイバの被覆付部分を弾性保持する構造を備え、
光ファイバはその先端がフェルールの先端より0.04mm以上0.1mm未満の長さが突き出した状態となるよう、組み立てにおいて光ファイバの先端を突き出し調整冶具に突き当て、かつ前記空間の内部でたわむことがないように光ファイバ保持部の後方でたわませた状態で、被覆付部分が光ファイバ保持部に弾性保持され、
光ファイバが、その弾性定数が71.2GPa、外径が0.125mm、コア径が30μm以下の通信用シングルモード光ファイバである場合、
たわみ長さが8mmでテーパ加工された前記光ファイバの先端の端面径が30μmである、
あるいは、
たわみ長さが7mmでテーパ加工された前記光ファイバの先端の端面径が30μm〜40μmである、
あるいは、
たわみ長さが6mmでテーパ加工された前記光ファイバの先端の端面径が30μm〜45μmである、
ことを特徴とする光ファイバコネクタ。 A ferrule, a flange that grips the ferrule, an optical fiber holding portion that is coupled to the rear end of the flange, and an optical fiber that is cleaved with the coating removed and tapered.
The flange has a space where the optical fiber bends inside.
The optical fiber holder has a structure that elastically holds the coated portion of the optical fiber,
In assembly, the tip of the optical fiber protrudes from the tip of the ferrule so that the length of the optical fiber protrudes by 0.04 mm or more and less than 0.1 mm. In a state where it is bent behind the optical fiber holding part so that it does not occur, the coated part is elastically held by the optical fiber holding part ,
When the optical fiber is a communication single mode optical fiber having an elastic constant of 71.2 GPa, an outer diameter of 0.125 mm, and a core diameter of 30 μm or less,
The end face diameter of the tip of the optical fiber that is tapered with a deflection length of 8 mm is 30 μm.
Or
The end face diameter of the tip of the optical fiber that is tapered with a deflection length of 7 mm is 30 μm to 40 μm.
Or
The end face diameter of the tip of the optical fiber that is tapered with a deflection length of 6 mm is 30 μm to 45 μm.
An optical fiber connector characterized by that.
光ファイバがたわむ部位では被覆が除去されていない、
ことを特徴とする光ファイバコネクタ。 The optical fiber connector according to claim 1, wherein
The coating is not removed at the part where the optical fiber bends,
An optical fiber connector characterized by that.
光ファイバ保持部はV溝を有するベース及び蓋からなり、
蓋はベースと当該光ファイバ保持部の一部を覆う如く形成されたフレームのつまみとの間に配置され、その移動をベースとフレームのつまみによって制限する、
ことを特徴とする光ファイバコネクタ。 The optical fiber connector according to claim 1 or 2,
The optical fiber holding part consists of a base having a V groove and a lid,
The lid is arranged between the base and a frame knob formed so as to cover a part of the optical fiber holding portion, and the movement is limited by the base and the frame knob.
An optical fiber connector characterized by that.
光ファイバ保持部はV溝を有するベース及び蓋からなり、
断面略コの字形のクランパを前後に移動することにより蓋をベースに固定する構造を有する、
ことを特徴とする光ファイバコネクタ。 In the optical fiber connector according to any one of claims 1 to 3,
The optical fiber holding part consists of a base having a V groove and a lid,
It has a structure that fixes the lid to the base by moving the clamper with a substantially U-shaped cross section back and forth,
An optical fiber connector characterized by that.
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