JP5114176B2 - 光ファイバ接続方法および光ファイバ接続工具 - Google Patents

Description

本発明は、光コネクタ、メカニカルスプライスなどの光ファイバ接続器において光ファイバの接続作業を行う方法および工具に関する。

例えば、現場組立型の光コネクタやメカニカルスプライスなどの光ファイバ接続器では、成端するべき光ファイバの端部を、光ファイバ接続器内の光ファイバに突き合わせ接続させることが行われている。
この接続作業では、光ファイバ接続器を定位置に支持する支持台と、突き合わせ接続すべき光ファイバを保持した光ファイバホルダとを備えた光ファイバ接続工具を用い、光ファイバホルダを支持台上で光ファイバ接続器に向けて移動させて、光ファイバの先端部を光ファイバ接続器に挿入することで突き合わせ接続を行うことができる（例えば特許文献１、２参照）。
一方、光ファイバの接続損失を低減する技術として、光ファイバの接続端面を斜めに形成する技術がある。接続端面を斜めに形成すると、この端面における反射戻り光を少なくできるため、接続損失を低減できる（例えば特許文献３参照）。
特開２００５−１３４５８３号公報 特許第３４３４６６８号公報 特開平５−１００１１７号公報

しかしながら、接続端面を斜めに形成する場合には、接続損失を低くするには光ファイバの傾斜方向を精度よく合わせる必要があるが、この傾斜方向の調整作業が難しいという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、斜めに形成した接続端面を有する光ファイバどうしを、光ファイバ接続器において突き合わせ接続させるにあたって、接続端面の傾斜方向を互いに精度よく合わせることができる光ファイバ接続方法および工具を提供することを目的とする。

本発明は、一対の光ファイバを、光ファイバ接続器において一対の素子の間に挟み込んで互いに突き合わせ接続させる方法であって、前記光ファイバのうち一方を予め保持している前記光ファイバ接続器を支持するホルダ支持台と、前記ホルダ支持台とは別体であり前記光ファイバのうち他方を保持する光ファイバホルダと、を備えた光ファイバ接続工具を用い、前記一方の光ファイバが、光ファイバ軸方向に垂直な面に対して傾斜して形成された接続端面を有し、前記ホルダ支持台が、前記光ファイバホルダを載置して前記光ファイバ接続器に接近する方向に案内する案内部を有し、前記光ファイバホルダは、基台と、その基台上に設けられた前記他方の光ファイバを把持するクランプ部材を有し、前記光ファイバホルダの基台下面をカッターに設けたホルダ載置台の上面に向けて載置した状態で、前記他方の光ファイバの先端面を、光ファイバ軸方向に垂直な面に対して予め決められた方向に沿うように傾斜させて切断し、次いで、前記他方の光ファイバを前記クランプ部材によって把持したまま前記光ファイバホルダの基台下面を前記ホルダ支持台の上面に向けた状態となるように移載し、前記案内部に沿って前記光ファイバ接続器に向けて移動させることにより、前記他方の光ファイバの傾斜切断された先端面を、前記一方の光ファイバの予め決められた方向に沿うように傾斜されている接続端面に、傾斜方向が一致するように突き合わせ接続させる光ファイバ接続方法を提供する。
前記光ファイバ接続器は、光コネクタであってよい。
前記光ファイバ接続器は、メカニカルスプライスであってよい。

本発明によれば、先端傾斜加工機において先端加工に使用した光ファイバホルダを、そのまま光ファイバ接続工具に移載して光ファイバ接続作業を行うことができる。
このため、接続作業時の他方の光ファイバの姿勢を、先端加工時の姿勢と一致させることができることから、この光ファイバの端面の傾斜方向を、光ファイバ接続工具における一方の光ファイバの端面の傾斜方向に精度よく一致させることができる。よって、接続端面における反射を抑え、損失の少ない接続を実現できる。
また、接続作業にあたって、他方の光ファイバの端面の傾斜方向の調整作業が不要であるため、操作が容易である。
従って、作業現場において他方の光ファイバの先端に光ファイバ接続器を組み立てる作業が容易となる。

また、光ファイバの端面を傾斜させて形成することによって、端面における反射戻り光を抑えることができるため、接続時のノイズを低減させることができ、映像系の線路にも好適に適用できる。

図１および図２は、本発明の光ファイバ接続工具の一例である光ファイバ接続工具１を示す概略構成図である。図３および図４は光ファイバ接続工具１を示す斜視図である。図５は本発明の光ファイバ接続方法の一例に使用される光ファイバ接続器１０の要部分解斜視図である。図６はクランプ部を示す斜視図である。図７はクランプ部を示す図であって、（ａ）はその分解側面図、（ｂ）はその水平方向断面図である。

図１に示すように、光ファイバ接続工具１は、光ファイバ接続器１０内の内部光ファイバＧ（一方の光ファイバ）に、挿入光ファイバＦ（他方の光ファイバ）を突き合わせ接続させるものであって、挿入光ファイバＦを保持する光ファイバホルダ２０と、光ファイバ接続器１０に対して光ファイバホルダ２０を接近するように案内するホルダ支持台３０とを備えている。
以下の説明において、先端方向および前方とは光ファイバ接続工具１のフェルール２の接合端面の方向であり、後方は前記先端方向とは逆の方向である。図５〜図７では、光ファイバ接続器１０に挿入される挿入光ファイバＦの挿入方向を符号Ｔで示し、その軸線を符号Ｈで示す。

まず、光ファイバ接続器１０の構成について図面に基づいて説明する。
図５および図６に示すように、光ファイバ接続器１０は、フェルール２に内装固定された内部光ファイバＧと挿入光ファイバＦとを突き合わせ接続して保持するクランプ部３を備えた光コネクタである。
光ファイバ接続器１０は、スリーブ状のプラグフレーム４と、プラグフレーム４の後端に嵌合して取り付けられるキャップ状のストップリング５とからなるハウジング内に、クランプ部３に取り付けられるフェルール２と、スプリング６とを収納した構造になっている。
フェルール２は、プラグフレーム４のフレーム本体４ａにその後端の開口部から挿入されている。フェルール２は、スプリング４によって前方に向けて付勢されることになる。

プラグフレーム４は、スリーブ状のフレーム本体４ａと、フレーム本体４ａの前端部の側面から後端側に斜めに傾斜して立ち上げられた弾性片４ｂとを備えている。
ストップリング５は、スリーブ状のストップリング本体５ａと、ストップリング本体５ａの側部からストップリング本体５ａに嵌合されるプラグフレーム４（フレーム本体４ａ）の側に斜めに傾斜して立ち上げられた弾性片５ｂとを備えている。
ストップリング５の後端には、光ファイバ挿入孔５ｄをなす円筒形状の嵌合部５Ａがその孔軸を挿入光ファイバＦの挿入軸と同軸となるように設けられている。
プラグフレーム４のフレーム本体４ａの後端に、ストップリング５のストップリング本体５ａを嵌め込んで、フレーム本体４ａの後端部の両側に突設されている係止爪４ｃを、ストップリング本体５ａの係止窓５ｃに入り込ませることで、プラグフレーム４の後端にストップリング５が係止されて一体に組み立てられる。

図７に示すように、フェルール２は、ジルコニアなどのセラミックスや、ガラスなどの硬質の材料から構成されている。フェルール２には、その軸方向に沿って微細孔２ａが設けられている。この微細孔２ａは、上述した挿入光ファイバＦの軸線Ｈと同軸に配置されるように形成されている。
フェルール２の先端面は、他の光ファイバ接続器のフェルールと接合する接合端面２Ａであり、光ファイバ接続器１０の先端側に露出されている。

図６および図７に示すように、クランプ部３は、半割りの素子３Ａ、３Ｂが、断面Ｃ字型のバネ３Ｃによってクランプされている。
素子３Ａは、挿入光ファイバＦの軸方向の前後に分割され、そのフェルール２側の部分を素子３Ａ１とし、後端側を素子３Ａ２という。一方の素子３Ａ（３Ａ２）の合わせ面には、挿入光ファイバＦの挿入方向の軸線に沿って延びる大径の内溝３ａが形成されている。他方の素子３Ｂの合わせ面には、挿入光ファイバＦの挿入方向の軸線に沿って延びる大径の内溝３ａと小径の内溝３ｂとが設けられている。

素子３Ａ、３Ｂ間には、内部光ファイバＧが挿入されている。内部光ファイバＧは、フェルール２の微細孔２ａに挿入され、先端が接合端面２Ａに露出している。内部光ファイバＧの後端は素子３Ａ、３Ｂの内溝３ｂに達している。内部光ファイバＧは、例えば裸光ファイバである。

図１および図２に示すように、内部光ファイバＧの後端面Ｇ１（接続端面）は、内部光ファイバＧの軸方向に垂直な面に対して傾斜して形成されている。この傾斜角度θ１は７〜９度が好ましく、約８度が最も好適である。

挿入光ファイバＦは、例えば裸光ファイバ（符号Ｆ１とする）の外周に樹脂被覆が設けられた光ファイバ心線（図６および図７に符号Ｆ２で示す）である。挿入光ファイバＦの先端部は、接続作業のため樹脂被覆を除去して裸光ファイバＦ１を露出してある。
挿入光ファイバＦの先端部の裸光ファイバＦ１の先端面Ｆ３は、挿入光ファイバＦの軸方向に垂直な面に対して傾斜して形成されている。
先端面Ｆ３の傾斜方向は、内部光ファイバＧの後端面Ｇ１に突き合わせ接続できるように、後端面Ｇ１の傾斜方向に合わせて設定される。
先端面Ｆ３の傾斜角度θ２は、後端面Ｇ１の傾斜角度θ１にほぼ等しくするのが好ましく、具体的には７〜９度が好適であり、約８度が最も好適である。
図７（ｂ）における符号Ｐは挿入光ファイバＦと内部光ファイバＧの突合せ接続点を示す。
挿入光ファイバＦと内部光ファイバＧとの接続部分には、シリコーン系のグリスなどの屈折率整合剤を充填することができる。

図３および図４に示すように、挿入光ファイバＦを保持する光ファイバホルダ２０は、基台２１と、該基台２１上に設けられたクランプ部材２５を備えている。
基台２１は、前後一対の光ファイバ載置部２２、２３と、これら光ファイバ載置部２２、２３を連結する一対の側壁部２４、２４とを有する。
光ファイバ載置部２２、２３の上面２２ａ、２３ａには、挿入光ファイバＦが載置されるＶ溝２２ｂ、２３ｂが形成されている。
クランプ部材２５には挿入光ファイバＦを挟み込んで把持する一対の弾性片（図示略）が設けられており、これによって挿入光ファイバＦを保持することができる。

ホルダ支持台３０は、基盤３１と、基盤３１の先端側に設けられていて光ファイバ接続器１０を固定接続する接続器支持部３２と、光ファイバホルダ２０を光ファイバ接続器１０に接続するように所定位置に案内させるようにスライド移動可能に設けたレール部３３(ガイド部)とを有する。
接続器支持部３２は、光ファイバ接続器１０のストップリング５（嵌合部５Ａ）が嵌合する円孔３２ａが形成されている。
レール部３３は、光ファイバホルダ２０を後端側から先端側に向けてスライド移動させるように形成されている。

挿入光ファイバＦの先端面Ｆ３を形成するには、例えば次の方法が可能である。
図８（ａ）に示すように、挿入光ファイバＦを光ファイバホルダ２０に保持させる。
図８（ｂ）、図８（ｃ）に示すように、光ファイバホルダ２０に保持させた状態の挿入光ファイバＦの先端を、先端傾斜加工機４０で加工し、傾斜した先端面Ｆ３を形成する。
先端傾斜加工機４０は、光ファイバホルダ２０を載置可能なホルダ載置台４１と、ホルダ載置台４１上の光ファイバホルダ２０に保持された挿入光ファイバＦの先端を加工する加工手段４２（カッター、研磨板など）とを有する。
先端傾斜加工機４０では、光ファイバホルダ２０は下面２０ａをホルダ載置台４１の上面４１ａに向けた状態でホルダ載置台４１上に搭載される。

先端面Ｆ３の傾斜方向は、光ファイバホルダ２０をホルダ支持台３０上に置いたときに、接続器支持部３２で支持した光ファイバ接続器１０の内部光ファイバＧの後端面Ｇ１の傾斜方向に沿うように設定される（図１参照）。
なお、先端面Ｆ３を形成する際には、挿入光ファイバＦの先端を含む部分を、接着剤やクランプ部材などの固定部材２７によって光ファイバホルダ２０に固定することもできる。固定部材２７は先端面Ｆ３の形成後、除去する。

次に、光ファイバ接続器１０において光ファイバの接続を行う方法について説明する。
図１および図２に示すように、挿入光ファイバＦを保持した光ファイバホルダ２０を、そのままの状態で（挿入光ファイバＦを保持したまま）、光ファイバ接続工具１のホルダ支持台３０上に移す。
この際、下面２０ａをホルダ支持台３０の上面３０ａに向けた状態とする。すなわち、光ファイバホルダ２０は先端傾斜加工機４０における先端加工時と同じ姿勢でホルダ支持台３０上に搭載される。

詳細には、光ファイバホルダ２０をレール部３３に置き、レール部３３に沿って、接続器支持部３２で支持した光ファイバ接続器１０に向けてスライド移動させる。
この際、介挿部材９（図９（ａ）参照）を一対の素子３Ａ、３Ｂ間に割り込ませて、素子３Ａ、３Ｂ間を押し広げておく。
光ファイバホルダ２０によって保持された挿入光ファイバＦの裸光ファイバＦ１は、接続器支持部３２に支持された光ファイバ接続器１０のクランプ部３の素子３Ａ、３Ｂにおける小径の内溝３ａに入り込んでいく（図６、図７参照）。小径の内溝３ｂには裸光ファイバＦ１が挿入され、大径の内溝３ａには光ファイバ心線Ｆ２が挿入される。

上述のように、光ファイバホルダ２０に保持された挿入光ファイバＦの先端面Ｆ３は、接続器支持部３２で支持した光ファイバ接続器１０の内部光ファイバＧの後端面Ｇ１の傾斜方向に沿うように形成されているため、小径の内溝３ｂにおいて挿入光ファイバＦの裸光ファイバＦ１を内部光ファイバＧと突き合わせ接続することができる（図２参照）。
図９に示すように、挿入光ファイバＦの先端の裸光ファイバＦ１と内部光ファイバＧとの突き合わせ状態を保ったまま、素子３Ａ、３Ｂ間に介挿されている介挿部材９を素子３Ａ、３Ｂ間から引き抜くと、Ｃ型バネ３Ｃの弾性によって素子３Ａ、３Ｂ間が閉じられ、内部光ファイバＧと挿入光ファイバＦとがクランプ固定され、接続状態が維持される。

上記接続方法によれば、先端傾斜加工機４０において先端加工に使用した光ファイバホルダ２０を、そのまま光ファイバ接続工具１に移載して光ファイバ接続作業を行うことができる。
このため、接続作業時の挿入光ファイバＦの姿勢を、先端加工時の姿勢と一致させることができることから、挿入光ファイバＦの先端面Ｆ３の傾斜方向を、光ファイバ接続工具１における内部光ファイバＧの後端面Ｇ１の傾斜方向に精度よく一致させることができる。よって、光ファイバＦ、Ｇの接続端面における反射を抑え、損失の少ない接続を実現できる。
また、接続作業にあたって、挿入光ファイバＦの先端面Ｆ３の傾斜方向の調整作業が不要であるため、操作が容易である。
従って、作業現場において挿入光ファイバＦの先端に光ファイバ接続器１０を組み立てる作業が容易となる。

また、光ファイバＦ、Ｇの端面を傾斜させて形成することによって、端面における反射戻り光を抑えることができるため、接続時のノイズを低減させることができる。よって、映像系の線路にも適用可能である。

光ファイバ接続器１０としては、ＬＣ形光コネクタ（ルーセント社商標）、ＳＣ形光コネクタ（ＪＩＳ Ｃ５９７３）、ＳＣ２形光コネクタ、ＭＵ形光コネクタ（ＪＩＳ Ｃ５９８３）等を例示できる。

次に、光ファイバ接続器の他の例を用いた場合の光ファイバ接続方法について説明する。
図１０に示すように、光ファイバ接続器５０は、接続素子５１と、接続素子５１の外側に設けられるクランプバネ５７とを備えたメカニカルスプライスである。
接続素子５１は、ベース側素子５２と蓋側素子５３とを組み合わせた２つ割り構造をなすものであって、蓋側素子５３は軸方向に第１蓋側素子５４、第２蓋側素子５５、および第３蓋側素子５６の３つに分割されている。
ベース側素子５２には、第１〜第３蓋側素子５４〜５６に相当する位置にそれぞれ調心溝５２ａ、５２ｂ、５２ｃが形成され、これらによって光ファイバ６０と挿入光ファイバＦの位置合わせを行うことができる。

図８（ｂ）、図８（ｃ）に示すように、光ファイバホルダ２０に保持させた状態の挿入光ファイバＦの先端を、先端傾斜加工機４０で加工し、傾斜した先端面Ｆ３を形成する。
先端面Ｆ３の傾斜方向は、光ファイバホルダ２０をホルダ支持台３０上に置いたときに、接続器支持部３２で支持した光ファイバ接続器５０に保持された光ファイバ６０の端面の傾斜方向に沿うように設定される（図１参照）。

次いで、光ファイバホルダ２０を光ファイバ接続工具１のホルダ支持台３０上に移す。この際、光ファイバホルダ２０が先端加工時と同じ姿勢となるようにする（図１および図２参照）。
光ファイバ接続器５０は接続器支持部３２に支持させておく。光ファイバ接続器５０には、予め光ファイバ６０（一方の光ファイバ）を接続機構５０の一方側から挿入して、その先端部６０ａを調心溝５２ｂに配置しておく。

図１０に示すように、介挿部材９で素子５２、５３の隙間を広げた状態で、光ファイバホルダ２０をレール部３３に沿って光ファイバ接続器５０に向けてスライド移動させると、挿入光ファイバＦは接続素子５１の他端側から調心溝５２ａに沿って挿入される。
挿入光ファイバＦの先端面Ｆ３は、光ファイバ６０の端面の傾斜方向に沿うように形成されているため、挿入光ファイバＦは光ファイバ６０と突き合わせ接続される（図２参照）。
介挿部材９を素子５２、５３間から引き抜くと、クランプバネ５７の弾性によって光ファイバ６０と挿入光ファイバＦとがクランプ固定され、接続状態が維持される。

本発明に係る光ファイバ接続工具の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る光ファイバ接続工具の一例を示す概略構成図である。 図１に示す光ファイバ接続工具を示す斜視図である。 図１に示す光ファイバ接続工具を示す斜視図である。 本発明の光ファイバ接続方法に使用可能な光ファイバ接続器の要部分解斜視図である。 図５に示す光ファイバ接続器のクランプ部を示す斜視図である。 図５に示す光ファイバ接続器のクランプ部を示す図であって、（ａ）はその分解側面図、（ｂ）はその水平方向断面図である。 図１に示す光ファイバ接続工具の光ファイバホルダに保持された光ファイバ面の先端面を先端傾斜加工機で加工する方法を示す工程図である。 図１に示す光ファイバ接続器における素子の開閉操作を示す説明図である。 本発明の光ファイバ接続方法に使用可能な光ファイバ接続器の他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

符号の説明

１・・・光ファイバ接続工具、３・・・クランプ部、３Ａ、３Ｂ・・・素子、１０・・・光ファイバ接続器、２０・・・光ファイバホルダ、３０・・・ホルダ支持台、３３・・・レール部（案内部）、４０・・・先端傾斜加工機、４１・・・ホルダ載置台、４２・・・加工手段、６０・・・光ファイバ（一方の光ファイバ）Ｆ・・・挿入光ファイバ（他方の光ファイバ）、Ｆ１・・・裸光ファイバ、Ｆ２・・・光ファイバ心線、Ｆ３・・・先端面、Ｇ・・・内部光ファイバ（一方の光ファイバ）、Ｇ１・・・後端面（接続端面）。

Claims (3)

1. 一対の光ファイバ（Ｆ、Ｇ）を、光ファイバ接続器（１０）において一対の素子（３Ａ、３Ｂ）の間に挟み込んで互いに突き合わせ接続させる方法であって、
   前記光ファイバのうち一方（Ｇ）を予め保持している前記光ファイバ接続器を支持するホルダ支持台（３０）と、前記ホルダ支持台とは別体であり前記光ファイバのうち他方（Ｆ）を保持する光ファイバホルダ（２０）と、を備えた光ファイバ接続工具（１）を用い、
   前記一方の光ファイバ（Ｇ）が、光ファイバ軸方向に垂直な面に対して傾斜して形成された接続端面（Ｇ１）を有し、
   前記ホルダ支持台が、前記光ファイバホルダを載置して前記光ファイバ接続器に接近する方向に案内する案内部（３３）を有し、
   前記光ファイバホルダは、基台（２１）と、その基台上に設けられた前記他方の光ファイバ（Ｆ）を把持するクランプ部材（２５）を有し、
   前記光ファイバホルダの基台下面をカッター（４０）に設けたホルダ載置台（４１）の上面に向けて載置した状態で、前記他方の光ファイバ（Ｆ）の先端面（Ｆ３）を、光ファイバ軸方向に垂直な面に対して予め決められた方向に沿うように傾斜させて切断し、
   次いで、前記他方の光ファイバ（Ｆ）を前記クランプ部材によって把持したまま前記光ファイバホルダの基台下面を前記ホルダ支持台の上面に向けた状態となるように移載し、前記案内部に沿って前記光ファイバ接続器に向けて移動させることにより、前記他方の光ファイバ（Ｆ）の傾斜切断された先端面（Ｆ３）を、前記一方の光ファイバ（Ｇ）の予め決められた方向に沿うように傾斜されている接続端面（Ｇ１）に、傾斜方向が一致するように突き合わせ接続させることを特徴とする光ファイバ接続方法。
2. 請求項１に記載の光ファイバ接続方法において、前記光ファイバ接続器が光コネクタであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ接続方法。
3. 請求項１に記載の光ファイバ接続方法において、前記光ファイバ接続器がメカニカルスプライスであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ接続方法。

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