JP5224392B2 - 光ファイバ端面構造、光ファイバ接続構造、光コネクタ、メカニカルスプライス、及び光ファイバ接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ端面構造、光ファイバ接続構造、光コネクタ、メカニカルスプライス、及び光ファイバ接続方法に関する。

従来、光ファイバを接続する際、一方の光ファイバの端面と他方の光ファイバの端面との間に屈折率整合体を介在させることが多い。

下記特許文献１には、光ファイバの端面をシート状粘着性接続部材（屈折率整合体）に押し当てて密着させたまま、シート状粘着性接続部材を光ファイバの軸方向に移動させてシート状粘着性接続部材の一部を端面に付着した状態で切り離し、次いで端面に粘着性接続部材が付着した光ファイバを他の光ファイバと接合する構造が開示されている。

下記特許文献２には、光ファイバを帯電させた状態でその端面を液状屈折率整合体の液面に近接させ、この液状屈折率整合体を光ファイバの端面に吸着させた後、吸着された液状屈折率整合体の溶媒を揮発させて固化し、光ファイバの屈折率整合体を他の光ファイバと突き合わせて接続する方法が開示されている。

特開２００５−２７４８３９号公報 特開２００７−１８３３８３号公報

しかしながら、上記特許文献１による場合、光ファイバ同士を接合する際に粘着性接続部材が光ファイバの外周面側にはみ出し、軸ずれやごみの付着の原因となる。

また、上記特許文献２の場合、光ファイバの端面全体に液状屈折率整合体を吸着させて固化し、他の光ファイバに接続するため、接続する光ファイバ同士の端面間の距離が大きくなり、接続損失が大きくなる可能性がある。また、光ファイバ同士を接続する際に屈折率整合体が光ファイバの外周面側にはみ出し、軸ずれやごみの付着の原因となる。

本発明は上記事実を考慮し、光ファイバ同士を接続する際の接続損失を低減し、軸ずれやごみの付着を抑制することができる光ファイバ端面構造、光ファイバ接続構造、光コネクタ、メカニカルスプライス及び光ファイバ接続方法を得ることが目的である。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る光ファイバ端面構造は、第１の光ファイバの端面に第２の光ファイバの端面が接続される光ファイバ端面構造であって、前記第１の光ファイバの端面のコア部を含み、かつ前記端面の縁を除く領域に屈折率整合剤が付着されており、前記屈折率整合剤の表面に非粘着性で、かつ一部に切れ目が設けられた表面層が形成されているものである。

本発明によれば、第１の光ファイバの端面のコア部を含み、かつ当該端面の縁を除く領域に屈折率整合剤が付着されており、第１の光ファイバの端面に屈折率整合剤を介して第２の光ファイバの端面を突き当てて接続する。その際、第１の光ファイバの端面の縁を除く領域に屈折率整合剤が付着されていることにより、屈折率整合剤が第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間から第１の光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面にはみ出しにくい。また、第１の光ファイバの端面に屈折率整合剤及び表面層を介して第２の光ファイバの端面が接続されたときに、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）が低減される。さらに、第１の光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面に屈折率整合剤がはみ出して第１の光ファイバ又は第２の光ファイバに力が加わることが抑制され、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時の軸ずれの発生が抑制される。また、屈折率整合剤が第１の光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面にはみ出しにくいため、ごみの付着が抑制される。
さらに、屈折率整合剤の表面に形成された非粘着性の表面層の一部に切れ目が設けられおり、第１の光ファイバの端面に第２の光ファイバの端面を突き当てて接続したときに、屈折率整合剤が潰れて表面層の切れ目から屈折率整合剤が露出し、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面とが屈折率整合剤を介して接続される。また、屈折率整合剤が表面層で保護されているため、屈折率整合剤へのごみの付着が抑制される。

また、上記目的を達成するために、請求項２の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１に記載の発明において、第１の光ファイバの端面に前記屈折率整合剤及び前記表面層を介して第２の光ファイバの端面を突き当てて接続したときに、前記屈折率整合剤が前記第１の光ファイバの端面と前記第２の光ファイバの端面との間から前記第１の光ファイバ又は前記第２の光ファイバの外周面にはみ出さないように付着されているものである。

本発明によれば、第１の光ファイバの端面に屈折率整合剤及び表面層を介して第２の光ファイバの端面を突き当てて接続したときに、屈折率整合剤が第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間から第１の光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面にはみ出さない。また、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時に第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）がより確実に低減される。さらに、第１の光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面に屈折率整合剤がはみ出すことにより第１の光ファイバ又は第２の光ファイバに力が加わることが阻止され、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時の軸ずれの発生がより確実に抑制されると共に、ごみの付着がより確実に抑制される。

また、請求項３の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１の光ファイバの端面には、前記コア部を含んで突出した突出面が設けられており、前記突出面に前記屈折率整合剤が付着されているものである。

本発明によれば、第１の光ファイバの端面のコア部を含んで突出した突出面に屈折率整合剤が付着されており、第１の光ファイバの端面の突出面に屈折率整合剤を介して第２の光ファイバの端面を突き当てて接続する。第１の光ファイバの端面の突出面に屈折率整合剤が付着されていることにより、屈折率整合剤が突出面の外側に逃げ、第１の光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面にはみ出しにくい。これによって、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時に第１の光ファイバの端面の突出面と第２の光ファイバの端面との間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）がより一層低減されると共に、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時の軸ずれの発生やごみの付着がより一層抑制される。

請求項４の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の発明において、前記屈折率整合剤が付着されている領域が、前記第１の光ファイバのコア部を含み、かつ端面の面積の３４％〜７１％であるものである。

本発明によれば、屈折率整合剤が付着されている領域が、第１の光ファイバのコア部を含み、かつ端面の面積の３４％〜７１％とすることで、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時に、コア部の屈折率整合を確保しつつ、屈折率整合剤が第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間から第１の光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面に確実にはみ出さなくする事ができる。また、同時に屈折率整合剤の量を少なくする事が可能となり、接続時の第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間の距離を小さくする事ができる。従って、接続損失（伝送損失）がより確実に低減されると共に、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時の軸ずれの発生やごみの付着がより確実に抑制される。

請求項５の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の発明において、前記屈折率整合剤が凸曲面状に付着されているものである。

本発明によれば、第１の光ファイバの端面の屈折率整合剤が凸曲面状に付着されており、第２の光ファイバの端面を突き合わせて接続するときに、第２の光ファイバの端面が凸曲面状の屈折率整合剤の頂部から当たり、気泡を巻き込みにくい。このため、接続損失をより一層低減することができる。

請求項６の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１に記載の発明において、前記表面層がフッ素樹脂であるものである。

本発明によれば、屈折率整合剤の表面層がフッ素樹脂とされているため、当該屈折率整合剤へのごみの付着を抑制することができる。

請求項７の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１又は請求項６に記載の発明において、前記表面層が非光透過性であるものである。

本発明によれば、表面層が非光透過性であり、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時にのみ表面層の切れ目が広がり、屈折率整合剤が露出して光を通過させるシャッタ機能を持たせることができる。

請求項８の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１又は請求項７に記載の発明において、前記表面層が金属薄膜であるものである。

本発明によれば、表面層が金属薄膜であり、屈折率整合剤を保護すると共に、シャッタ機能を持たせることができる。

請求項９の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の発明において、前記屈折率整合剤が半固形状であるものである。

本発明によれば、屈折率整合剤が半固形状（いわゆるゲル状）であり、第１の光ファイバの端面のコア部を含み、かつ当該端面の縁を除く領域に屈折率整合剤を安定して付着することができる。

請求項１０の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の発明において、前記屈折率整合剤がシリコーン樹脂であるものである。

本発明によれば、屈折率整合剤がシリコーン樹脂であり、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間に当該屈折率整合剤が介在されることで、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間に空気が入ることが抑制され、接続損失が低減される。

一方、上記目的を達成するために、請求項１１の発明に係る光ファイバ接続構造は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造を備えた第１の光ファイバに、第２の光ファイバが接続されているものである。

本発明によれば、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造を備えた第１の光ファイバに、第２の光ファイバが接続されており、屈折率整合剤が第１の光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面にはみ出しにくい。このため、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）が低減されると共に、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時の軸ずれの発生やごみの付着が抑制される。

請求項１２の発明に係る光ファイバ端面構造は、請求項１１に記載の発明において、前記第２の光ファイバに空孔が形成されているものである。

本発明によれば、第２の光ファイバの端面に空孔が形成されている場合でも、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間に屈折率整合剤を介在させて接続することができる。

一方、上記目的を達成するために、請求項１３の発明に係る光コネクタは、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造が形成された第１の光ファイバがフェルールに内蔵された内蔵光ファイバであり、前記内蔵光ファイバと第２の光ファイバとが接続されているものである。

本発明によれば、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造が形成された第１の光ファイバがフェルールに内蔵された内蔵光ファイバであり、内蔵光ファイバの端面に屈折率整合剤を介して第２の光ファイバの端面を突き当てることにより接続される。その際、屈折率整合剤が内蔵光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面にはみ出しにくい。このため、内蔵光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）が低減されると共に、内蔵光ファイバと第２の光ファイバとの接続時の軸ずれの発生やごみの付着が抑制される。

一方、上記目的を達成するために、請求項１４の発明に係るメカニカルスプライスは、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造が両端面に形成された第１の光ファイバが内蔵され、前記第１の光ファイバの両端面にそれぞれ第２の光ファイバが接続されているものである。

本発明によれば、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造が両端面に形成された第１の光ファイバが内蔵され、第１の光ファイバの両端面にそれぞれ屈折率整合剤を介して第２の光ファイバの端面を突き当てることにより接続される。その際、屈折率整合剤が第１の光ファイバ又は第２の光ファイバの外周面にはみ出しにくい。このため、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面との間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）が低減されると共に、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続時の軸ずれの発生やごみの付着が抑制される。
請求項１５の発明に係る光ファイバ接続方法は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造を備えた光ファイバ接続方法であって、前記第１の光ファイバの端面の少なくとも前記突出面に前記屈折率整合剤を付着させると共に、前記屈折率整合剤の表面に非粘着性で、かつ一部に切れ目が設けられた表面層を形成する工程と、前記第１の光ファイバの端面の前記突出面に前記屈折率整合剤及び前記表面層を介して第２の光ファイバの端面を突き当てて接続する工程と、を有する。

本発明によれば、光ファイバ同士を接続する際の接続損失を低減し、軸ずれの発生やごみの付着を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る光ファイバ端面構造が適用された光コネクタを示す断面図である。 図１Ａに示す光コネクタに内蔵される光ファイバの端面付近を示す部分拡大斜視図である。 図１Ａに示す光コネクタに内蔵される光ファイバを他の光ファイバに接続する過程を示す部分拡大斜視図である。 図１Ａに示す光コネクタに内蔵される光ファイバを他の光ファイバに接続する過程を示す部分拡大側面図である。 図１Ａに示す光コネクタに内蔵される光ファイバを他の光ファイバに接続した状態を示す部分拡大側面図である。 比較例の内蔵光ファイバを他の光ファイバに接続する過程を示す部分拡大斜視図である。 比較例の内蔵光ファイバを他の光ファイバに接続する過程を示す部分拡大側面図である。 比較例の内蔵光ファイバを他の光ファイバに接続した状態を示す部分拡大側面図である。 本発明の第２実施形態に係る光ファイバ端面構造が適用された光コネクタに内蔵される光ファイバの端面を示す正面図である。 図４に示す光ファイバを他の光ファイバに接続する過程を示す部分拡大側面図である。 図４に示す光ファイバを他の光ファイバに接続した状態を示す部分拡大側面図である。 本発明の第３実施形態に係る光ファイバ端面構造が適用されたメカニカルスプライスを示す分解斜視図である。 図６に示すメカニカルスプライスに内蔵される光ファイバの両側に他の光ファイバを接続する過程を示す斜視図である。 図６に示すメカニカルスプライスに内蔵される光ファイバの両側に他の光ファイバを接続する過程を示す部分拡大側面図である。 図６に示すメカニカルスプライスに内蔵される光ファイバの両側に他の光ファイバを接続した状態を示す分解斜視図である。 図６に示すメカニカルスプライスに内蔵される光ファイバの両側に他の光ファイバを接続した状態を示す部分拡大側面図である。 図６に示すメカニカルスプライスに内蔵される光ファイバの両側に他の光ファイバを接続した状態を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る光ファイバ端面構造が適用された光コネクタに内蔵される光ファイバを他の光ファイバに接続する過程を示す部分拡大側面図である。 本発明の第４実施形態に係る光ファイバ端面構造が適用された光コネクタに内蔵される光ファイバを他の光ファイバに接続した状態を示す部分拡大側面図である。 本発明の第５実施形態に係る光ファイバ端面構造が適用された光コネクタに内蔵される光ファイバを他の光ファイバに接続する過程を示す部分拡大側面図である。 本発明の第５実施形態に係る光ファイバ端面構造が適用された光コネクタに内蔵された光ファイバを他の光ファイバに接続した状態を示す部分拡大側面図である。 光ファイバの端面の面積に対する屈折率整合剤を塗布する領域の面積比率の好ましい範囲を説明するための図である。

以下、図１及び図２を用いて、本発明の光ファイバ端面構造が適用された光コネクタの第１実施形態について説明する。

図１Ａには、現場組立型光コネクタ１０の全体構成が示されている。また、図１Ｂには、この光コネクタ１０に内蔵される光ファイバの端面付近が斜視図にて示されている。また、図２Ａ〜図２Ｃには、この光コネクタ１０に内蔵される光ファイバに他の光ファイバを接続する過程が示されている。図１Ａに示されるように、光コネクタ１０は、第２の光ファイバとしての光ファイバ４０を位置決め固定するためのファイバ固定部２０と、ファイバ固定部２０の上部側を覆う蓋部材１４と、蓋部材１４をファイバ固定部２０に向けてばね力により押圧するクランプ部材１６と、を備えている。

基板１２は、蓋部材１４により光ファイバ４０が押し当てられるファイバ固定部２０と、ファイバ固定部２０の一端側に固着された筒状の鍔部２２に挿入される略円柱状のフェルール２４と、を備えている。ファイバ固定部２０は、長手方向と直交する方向の断面が略矩形状に形成されており、長手方向に沿って平面状の上面部２０Ａを備えている。上面部２０Ａには、長手方向に沿って浅い溝部２０Ｂとこの溝部２０Ｂよりも深くかつ幅広の溝部２０Ｃとが連続して形成されている。溝部２０Ｂ、２０Ｃは、長手方向と直交する方向の断面が略Ｖ字状に形成されている。

フェルール２４の芯部には、第１の光ファイバとしての光ファイバ２６が内蔵されており、光ファイバ２６の端部２６Ａがフェルール２４の鍔部２２側から突出している。鍔部２２側から突出した光ファイバ２６は、ファイバ固定部２０の溝部２０Ｂに挿入されている。

光ファイバ４０は、裸光ファイバ４０Ａの長手方向後端側に裸光ファイバ４０Ａの周囲を樹脂等で被覆した被覆部４０Ｂを備えている。光ファイバ４０の裸光ファイバ４０Ａはファイバ固定部２０の溝部２０Ｂに保持され、光ファイバ４０の被覆部４０Ｂはファイバ固定部２０の溝部２０Ｃに保持されるようになっている。

蓋部材１４は、ファイバ固定部２０の溝部２０Ｂ、２０Ｃに挿入される光ファイバ４０を押さえるものである。蓋部材１４は、長手方向と直交する方向の断面が略矩形状に形成されており、長手方向に沿って平面状の下面部１４Ａが形成されている。蓋部材１４の下面部１４Ａとファイバ固定部２０の上面部２０Ａとが突き合わされるように配置されている。

クランプ部材１６は、長手方向と直交する方向の断面が略Ｕ字状に形成されており、クランプ部材１６で蓋部材１４とファイバ固定部２０とを挟み込むことによって、蓋部材１４をファイバ固定部２０に向けてばね力により押圧する構成となっている。

図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、光ファイバ２６は略円柱状に形成されており、軸心のコア部２７Ａと、このコア部２７Ａの周囲のクラッド２７Ｂと、を備えている。光ファイバ２６の軸方向先端の端面２６Ｂには、コア部２７Ａを含み、かつ端面２６Ｂの縁を除く領域に屈折率整合剤３０が塗布（付着）されている。すなわち、屈折率整合剤３０は、光ファイバ２６の端面２６Ｂのコア部２７Ａを含む中心部にのみ塗布されており、端面２６Ｂに塗布された領域がほぼ円形状となっている。

光ファイバ４０の裸光ファイバ４０Ａは略円柱状に形成されており、軸心のコア部４１Ａと、このコア部４１Ａの周囲のクラッド４１Ｂと、を備えている。光ファイバ４０の裸光ファイバ４０Ａの軸方向先端の端面４０Ｃには屈折率整合剤は塗布されてない。

屈折率整合剤３０は、光ファイバ２６と光ファイバ４０との接続時に光ファイバ２６の端面２６Ｂと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間に介在させることで、光ファイバ２６の端面２６Ｂと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間に空気が入ることによって生じるフレネル反射を回避し、接続損失（伝送損失）を低減するものである。

屈折率整合剤３０は、半固形状（いわゆるゲル状）の材料からなり、本実施形態ではシリコーン樹脂が用いられている。屈折率整合剤３０は、シリコーン樹脂に代えて、アクリレート樹脂やポリウレタン樹脂を用いてもよい。また、屈折率調整の為に、フッ素等の屈折率調整剤を添加しても良い。屈折率整合剤３０は、光ファイバ２６の端面２６Ｂのコア部２７Ａを含む中心部に凸曲面状に形成されている。本実施形態では、精密ディスペンサーを用いることで、光ファイバ２６の端面２６Ｂのコア部２７Ａを含む中心部（端面２６Ｂの縁を除いた領域）に精密な形状で屈折率整合剤３０を塗布している。精密ディスペンサーとして、例えば、武蔵エンジニアリング社製ＮＡＮＯ ＭＡＳＴＥＲシリーズなどが用いられる。

また、光ファイバ２６の端面２６Ｂのコア部２７Ａを含む中心部の周囲（屈折率整合剤３０を塗布する箇所以外の部位）に環状にフッ素樹脂をコーティングしてもよい。これによって、フッ素樹脂がコーティングされている部位は屈折率整合剤３０をはじくため、図１Ｂ及び図２Ａに示されるような精密な位置に屈折率整合剤３０を塗布することができる。

このとき、屈折率整合剤３０が塗布されている領域は、当技術分野で一般的に用いられている屈折率整合剤樹脂等の光ファイバ接続時の圧縮変形を考慮すると、光ファイバ２６の端面２６Ｂの面積（あるいは端面近傍の光ファイバの断面積の）の３４％〜７１％に設定されることが好ましい。また、最低限度の樹脂量が必要とされることから端面２６Ｂの面積の３４％〜５０％が好ましく、特には、端面２６Ｂの面積の３４％〜４０％の面積であることがより好ましい。

ここで、屈折率整合剤３０を塗布する領域を光ファイバ２６の端面２６Ｂの面積の３４％〜７１％に設定する根拠について説明する。
図１２に示されるように、屈折率整合剤３０である液滴を塗布するときの液滴半径をＲ、光ファイバ２６のコア半径をＲｃ、液滴を塗布するときの誤差をＥａ、光ファイバ半径をＲｆ、液滴を塗布しない縁の幅をＲｒとしたとき、最小の液滴半径Ｒｍｉｎと最大の液滴半径Ｒｍａｘは、それぞれ数式（１）、数式（２）となる。

上記の数式（１）及び数式（２）から、液滴半径Ｒは、数式（３）で示される。

光ファイバ２６の端面２６Ｂの面積をＳｉ、液滴の面積をＳｆとしたとき、光ファイバ２６の端面２６Ｂの面積に対する液滴の面積の比率（Ｓｆ／Ｓｉ）は、数式（４）で示される。

近年の定量ディスペンサーは位置精度が５μｍ以下（Ｅａ≦５μｍ）、光ファイバ接続で用いられる屈折率整合剤の場合、縁の幅Ｒｒは１０μｍ程度で十分である。従って、最も広く用いられている外径１２５μｍの光ファイバ（Ｒｆ＝６２．５μｍ）で、コア径１０μｍのシングルモードの場合（Ｒｃ＝５μｍ）は付着面積を２．５％〜７１％、またコア径５０μｍのマルチモードの場合（Ｒｃ＝２５μｍ）は付着面積を２３％〜７１％に設定すると都合が良く、さらにコア径６２．５μｍのマルチモードの場合（Ｒｃ＝３１．２５μｍ）は付着面積を３４％〜７１％に設定すると都合が良い。従って、いずれの光ファイバにも対応させるためには、屈折率整合剤３０の付着面積を３４％〜７１％に設定すると良い。

なお、屈折率整合剤３０の付着面積は、付着装置（付着条件）、付着材料（および付着量）、および付着対象ファイバから実験的に求められる。また、実際に使用される付着面積は、接合損失を重視する際は下限値近傍を利用して接合端面間隔を短くし、接合の安定性を重視する際は上限値近傍を利用して接触面積を稼ぐように設定する。

次に、本実施形態の光ファイバ端面構造が適用された光コネクタ１０の作用並びに効果について説明する。

図１Ａに示されるように、光コネクタ１０を光ファイバ４０に取り付ける際には、ファイバ固定部２０の溝部２０Ｂ、２０Ｃに光ファイバ４０を裸光ファイバ４０Ａ側から軸方向に沿って挿入し、光ファイバ４０の裸光ファイバ４０Ａを溝部２０Ｂに配置された光ファイバ２６に突き当たるまで挿入する。

その際、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、光ファイバ２６の端面２６Ｂには、コア部２７Ａを含み、かつ端面２６Ｂの縁を除いた領域に屈折率整合剤３０が塗布されているため、図２Ｃに示されるように、光ファイバ２６の端面２６Ｂに屈折率整合剤３０を介して光ファイバ４０の裸光ファイバ４０Ａの端面４０Ｃを突き当てたときに、屈折率整合剤３０が光ファイバ２６の端面２６Ｂと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間から光ファイバ２６、光ファイバ４０の外周面にはみ出しにくい。なお、ここで「突き当てたとき」とは、一方の光ファイバに、接続すべき光ファイバを、その光ファイバが曲がらない程度の押圧力でファイバ同士を突き当てることを意図している。したがって、縁を除いた領域はこの突き当て時の屈折率整合剤３０の広がりを考慮して設定される。また、光ファイバ２６の端面２６Ｂの縁を除いた領域に屈折率整合剤３０が塗布されていることにより、光ファイバ２６と光ファイバ４０との接続時に光ファイバ２６の端面２６Ｂと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）を低減することができる。さらに、光ファイバ２６、光ファイバ４０の外周面に屈折率整合剤３０がはみ出して光ファイバ２６又は光ファイバ４０に力が加わることが阻止され、光ファイバ２６と光ファイバ４０との軸ずれの発生を抑制することができる。また、屈折率整合剤３０が光ファイバ２６、光ファイバ４０の外周面にはみ出しにくいため、ごみの付着を抑制することができる。

また、屈折率整合剤３０が塗布されている領域が、光ファイバ２６の端面２６Ｂの面積の３４％〜７１％に設定されていることにより、光ファイバ２６の端面２６Ｂ全体に屈折率整合剤３０が塗布されている場合に比べて屈折率整合剤３０の量が少なくなり、光ファイバ２６と光ファイバ４０との間隔を小さくする事が可能になると同時に、屈折率整合剤３０が光ファイバ２６の端面２６Ｂと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間から光ファイバ２６、光ファイバ４０の外周面にはみ出すことをより確実に抑制することができる。

さらに、光ファイバ２６の端面２６Ｂの屈折率整合剤３０が凸曲面状に形成されており、光ファイバ４０の端面４０Ｃが屈折率整合剤３０の頂部から当たり、屈折率整合剤３０が外側に広がるので、気泡を巻き込みにくい。このため、接続損失をより一層低減することができる。

一方、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、光ファイバ２００の端面２００Ａのほぼ全面に屈折率整合剤３０が凸曲面状に塗布されている場合には、光ファイバ２００の端面２００Ａに屈折率整合剤３０を介して光ファイバ２０２の端面２０２Ａを突き当てると、屈折率整合剤３０が光ファイバ２００の端面２００Ａと光ファイバ２０２の端面２０２Ａとの間から光ファイバ２００、光ファイバ２０２の外周面側にはみ出す。その際、光ファイバの端面間にゲル状の屈折率整合剤３０が多く存在するので、光ファイバ２００の端面２００Ａと光ファイバ２０２の端面２０２Ａとの間の距離が大きくなり、接続損失（伝送損失）が大きくなる可能性がある。また、屈折率整合剤３０が光ファイバ２００及び光ファイバ２０２の外周面側にはみ出すことにより光ファイバ２００又は光ファイバ２０２に力が加わり、光ファイバ２００と光ファイバ２０２との軸ずれが発生しやすい。さらに、屈折率整合剤３０のはみ出し時にごみを取り込む虞があり、その場合は光ファイバの再接続の際に取り込まれたごみによって接続損失の増大も起こりえる。

これに対して、本実施形態では、従来法によるものに比べて使用される屈折率整合剤３０の量が相対的に小さいので光ファイバ２６と光ファイバ４０との接続時に光ファイバ２６の端面２６Ｂと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）を低減できると共に、光ファイバ２６と光ファイバ４０との軸ずれの発生やごみの付着を抑制することができる。

次に、本発明の第２実施形態の光ファイバ端面構造が適用された光コネクタについて説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態では、図４及び図５Ａに示されるように、光コネクタのファイバ固定部（図１参照）に内蔵される第１の光ファイバとして、第１実施形態の光ファイバ２６に代えて、光ファイバ５０が用いられている。光ファイバ５０の軸方向先端の端面５０Ａには、コア部２７Ａを含み、かつ端面５０Ａの縁を除いた領域（コア部２７Ａを含む中心部）に半固形状（いわゆるゲル状）の屈折率整合剤５２が塗布されており、さらに屈折率整合剤５２の表面に表面層５４が形成されている。表面層５４は、屈折率整合剤５２よりも硬度の高い非粘着質材料からなり、屈折率整合剤５２の表面を覆っている。表面層５４の中央部には、１本の直線状の切れ目５５が設けられている。本実施形態では、表面層５４として、フッ素樹脂が用いられている。屈折率整合剤５２には、第１実施形態と同様にシリコーン樹脂が用いられている。なお、表面層５４として、フッ素樹脂以外にエポキシ樹脂、アクリレート樹脂、屈折率整合剤５２よりも硬度の高いシリコーン樹脂、金属薄膜などを用いてもよい。

本実施形態では、光ファイバ５０の端面５０Ａに精密ディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製ＮＡＮＯ ＭＡＳＴＥＲシリーズなど）で屈折率整合剤５２を凸曲面状に塗布し、硬化させる。更に、屈折率整合剤５２の表面にフッ素樹脂溶液を塗布し、加熱乾燥させることによりフッ素樹脂薄膜からなる表面層５４を形成する。ここでフッ素樹脂薄膜と屈折整合剤５２との接着が生じない場合はフッ素樹脂溶液やその他の剥離溶液や剥離剤を用いる必要はない。その際、図示を省略するが、フッ素樹脂薄膜を屈折率整合剤５２の表面だけでなく光ファイバ５０の端面５０Ａ全体に形成してもよい。表面層５４をフッ素樹脂とすることで、汚れを付きにくくすることができる。また、フッ素樹脂溶液を表面層５４の表面に塗布することで後述する押圧時に切れ目の広がりを促進することもできる。

また、表面層５４の切れ目５５は、レーザー加工等により形成することができる。

図５Ｂに示されるように、光ファイバ５０の端面５０Ａに光ファイバ４０（第２の光ファイバ）の端面４０Ｃが突き当てられると、表面層５４の内部の屈折率整合剤５２が潰れて広がると同時に切れ目５５が広がり、光ファイバ４０の端面４０Ｃのコア部４１Ａに屈折率整合剤５２が現れ、屈折率整合剤５２と光ファイバ４０の端面４０Ｃが密着される。これによって、光ファイバ５０の端面５０Ａと光ファイバ４０の端面４０Ｃとが接続される。

光ファイバ５０の端面５０Ａのコア部２７Ａを含む中心部（端面５０Ａの除いた領域）にのみ屈折率整合剤５２が塗布されると共に、屈折率整合剤５２が表面層５４で覆われているため、屈折率整合剤５２が光ファイバ５０の端面５０Ａと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間から光ファイバ５０、光ファイバ４０の外周面にはみ出すことが防止される。これにより、光ファイバ５０と光ファイバ４０との接続時に光ファイバ５０の端面５０Ａと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）を低減できると共に、光ファイバ５０と光ファイバ４０との軸ずれの発生を抑制することができる。

また、屈折率整合剤５２は、光ファイバ４０が接続されない状態（未接続状態）では、表面層５４により保護されているため、ごみなどの汚れの付着等がなく、光ファイバ４０が接続されるときには常に汚れの付着のない綺麗な屈折率整合剤５２の面が現れて光ファイバ４０の端面４０Ｃと接続される。

光コネクタ（図１参照）から光ファイバ４０が抜去されると、再び未接続状態に戻るため、屈折率整合剤５２が硬度の高い表面層５４で保護される。このため、屈折率整合剤５２に汚れが付着することが防止され、繰り返し光ファイバ４０を接続することができる。

なお、表面層５４を金属薄膜などの非光透過性の材料とすることで、光ファイバ４０の接続時にのみ屈折率整合剤５２が露出して光が透過するような、シャッタ機能を付与することもできる。

なお、上記実施形態では、切れ目５５は１本の直線であるが、これに限定されず、例えば、十字の線や、表面層による接続損失を避けるための、接続対象のファイバのコアよりも若干大きな円形の穴を持つ形状としてもよい。また、押圧時に表面層が端面５０Ａから剥離することを防止するために、表面層５４の形成前に、端面５０Ａの屈折率整合剤５２の周囲の部分に端面５０Ａとの接着性を向上させる樹脂や接着剤を塗布しても良い。

次に、本発明の第３実施形態の光ファイバ端面構造が適用されたメカニカルスプライスについて説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図６及び図７Ａに示されるように、メカニカルスプライス７０は、矩形状の基板７２と、矩形状の蓋部材７４と、を備えている。基板７２の上面部２０Ａには、長手方向中央部に浅い溝部２０Ｂと、この溝部２０Ｂの長手方向両側に溝部２０Ｂよりも深くかつ幅広の溝部２０Ｃとが連続して形成されている。溝部２０Ｂの中間部には、第１の光ファイバとしての短尺状の光ファイバ７６が内蔵されており、この光ファイバ７６の軸方向両側に第２の光ファイバとしての光ファイバ４０が接続される構成となっている。光ファイバ４０が接続される際には、光ファイバ４０の裸光ファイバ４０Ａが溝部２０Ｂに保持され、被覆部４０Ｂが溝部２０Ｃに保持される。

図示を省略するが、メカニカルスプライス７０は、基板７２と蓋部材７４を挟み込むクランプ部材を備えており、クランプ部材のばね力により蓋部材７４で光ファイバ７６及び光ファイバ４０が溝部２０Ｂ、２０Ｃに押し当てられて把持されるようになっている。

図７Ｂに示されるように、光ファイバ７６の軸方向両側の端面７６Ａ、７６Ｂには、コア部２７Ａを含み、かつ端面７６Ａ、７６Ｂの縁を除いた領域（コア部２７Ａを含む中心部）に屈折率整合剤３０が塗布されている。屈折率整合剤３０は凸曲面状に形成されている。屈折率整合剤３０は、半固形状（いわゆるゲル状）の材料からなり、本実施形態ではシリコーン樹脂が用いられている。

このメカニカルスプライス７０では、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、基板７２の長手方向両側から溝部２０Ｂ、２０Ｃに２本の光ファイバ４０を光ファイバ７６の端面７６Ａ、７６Ｂに突き当たるまで挿入する。

光ファイバ７６の端面７６Ａ、７６Ｂに屈折率整合剤３０を介して光ファイバ４０の端面４０Ｃを突き当てると、光ファイバ７６の端面７６Ａ、７６Ｂのコア部２７Ａを含む中心部にのみ屈折率整合剤３０が塗布されていることにより、屈折率整合剤３０が光ファイバ７６の端面７６Ａ、７６Ｂと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間から光ファイバ７６、光ファイバ４０の外周面にはみ出しにくい。

このように光ファイバ７６の端面７６Ａ、７６Ｂに屈折率整合剤３０を介して光ファイバ４０の端面４０Ｃを突き当てた状態で、図９に示されるように、基板７２の上方を蓋部材７４で覆うと共に、クランプ部材（図示省略）で基板７２と蓋部材７４を挟み込むことで、クランプ部材のばね力により蓋部材７４で光ファイバ７６及び光ファイバ４０が溝部２０Ｂ、２０Ｃに押し当てられて固定される。

このようなメカニカルスプライス７０では、光ファイバ７６の端面７６Ａ、７６Ｂに屈折率整合剤３０を介して光ファイバ４０の端面４０Ｃを接続したときに、光ファイバ７６の端面７６Ａ、７６Ｂと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）を低減できると共に、光ファイバ７６と光ファイバ４０との軸ずれの発生やごみの付着を抑制することができる。

なお、接続作業の簡易化のために、蓋７４を、接続用の光ファイバ７６の中央部分を固定する蓋と、短尺ファイバと接続されるそれぞれのファイバの接続部とそれぞれのファイバを固定する蓋の３分割し、それぞれの蓋を個別にクランプするクランプ部材を用意し、まず、光ファイバ７６を蓋とクランプで固定し、一端ずつ接続作業を行い、それぞれに対応する蓋によって固定しても良い。

ここでは中間に接続用の短尺状のファイバを用いる例を示したが、接続用の短尺状のファイバを用いずに、予め接続する一方の端面の周囲部分にフッ素コーティングし、その後、屈折率整合剤溶液に端面を浸し、フッ素コーティングのされていない中央部分に付着した凸曲面上のゲル状の屈折率整合剤を形成して他方の光ファイバと接続しても良い。

次に、本発明の第４実施形態の光ファイバ端面構造が適用された光コネクタについて説明する。なお、第１実施形態〜第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１０Ａに示されるように、光コネクタのファイバ固定部（図１参照）に内蔵される第１の光ファイバとして、第１実施形態の光ファイバ２６に代えて、光ファイバ９０が用いられている。光ファイバ９０の軸方向先端には、先端側が徐々に細くなるように突出する突出部９２が設けられており、突出部９２の端部に平面状の突出面９２Ａが形成されている。突出部９２を側方から見ると直線状のテーパー部が形成されている。言い換えると、突出部９２は、円錐形の先端部が切り欠かれて平面状の突出面９２Ａが形成された形状であり、突出部９２を側方から見ると直線状のテーパー部を備えている。突出部９２は、従来の面取り加工に用いていた工具を用いて形成することもできる。

屈折率整合剤９４は、突出部９２の突出面９２Ａのほぼ全面に塗布されている。これによって、屈折率整合剤９４は、光ファイバ９０の端面（突出部９２）のコア部２７Ａを含み、かつ光ファイバ９０の端面（突出部９２）の縁を除いた領域、すなわち突出部９２のコア部２７Ａを含む中心部にのみ塗布されている。屈折率整合剤９４は凸曲面状に形成されている。屈折率整合剤９４は、半固形状（いわゆるゲル状）の材料からなり、本実施形態ではシリコーン樹脂が用いられている。

図１０Ｂに示されるように、光ファイバ９０の突出面９２Ａに屈折率整合剤９４を介して光ファイバ４０（第２の光ファイバ）の端面４０Ｃを突き当てると、屈折率整合剤９４が光ファイバ９０の突出面９２Ａと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間から突出部９２のテーパー部側にはみ出す。その際、屈折率整合剤９４が光ファイバ９０、光ファイバ４０の外周面にはみ出すことが防止され、光ファイバ９０又は光ファイバ４０に力が加わることがない。これにより、光ファイバ９０と光ファイバ４０との接続時に光ファイバ９０の突出面９２Ａと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間の距離が小さくなり、接続損失（伝送損失）を低減できると共に、光ファイバ９０と光ファイバ４０との軸ずれの発生やごみの付着を抑制することができる。なお、突出部９２の切り欠かれたテーパー部の大きさは押しつぶされた屈折率整合剤９４のはみ出し量を考慮して設定される。

次に、本発明の第５実施形態の光ファイバ端面構造が適用された光コネクタについて説明する。なお、第１実施形態〜第４実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態では、図１１Ａに示されるように、第４実施形態の屈折率整合剤９４に代えて、光ファイバ９０の突出部９２の突出面９２Ａの一部であるコア部２７Ａを含む中心部に屈折率整合剤９６が塗布されている。すなわち、屈折率整合剤９６は、光ファイバ９０の突出部９２の突出面９２Ａの縁を除いた領域に塗布されている。屈折率整合剤９６は凸曲面状に形成されている。屈折率整合剤９６は、半固形状（いわゆるゲル状）の材料からなり、本実施形態ではシリコーン樹脂が用いられている。

図１１Ｂに示されるように、光ファイバ９０の突出面９２Ａに屈折率整合剤９６を介して光ファイバ４０（第２の光ファイバ）の端面４０Ｃを突き当てると、屈折率整合剤９６が突出面９２Ａの中心部に塗布されていることにより、屈折率整合剤９６が光ファイバ９０の突出面９２Ａと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間から突出部９２のテーパー部側にはみ出しにくい。これにより、光ファイバ９０と光ファイバ４０との接続時に光ファイバ９０の突出面９２Ａと光ファイバ４０の端面４０Ｃとの間の距離がさらに小さくなり、接続損失（伝送損失）を低減できると共に、光ファイバ９０と光ファイバ４０との軸ずれの発生やごみの付着を抑制することができる。

なお、上述した第４実施形態および第５実施形態では端面のテーパー部に屈折率整合剤の付着前にフッ素樹脂溶液のような剥離作用を持つ物質を付着しておくことで突出部先端以外に屈折率整合剤が付くようなことをさけることができる。

なお、上述した第２実施形態、第４実施形態及び第５実施形態は光コネクタの例であるが、同様の光ファイバの端面形状及び屈折率整合剤の構成をメカニカルスプライスに適用してもよい。

また、上述した第４実施形態及び第５実施形態では、突出部９２は、直線状のテーパー部を有するように突出した形状であるが、突出部９２の形状はこれに限定されず、Ｒ状又は球面状に突出した形状でもよい。

上述した第１実施形態〜第５実施形態においては、第１の光ファイバの端面のコア部を含み、かつ端面の縁を除いた領域にのみ屈折率整合剤を塗布するために、第１の光ファイバの端面の表面処理（プライマー処理やプラズマ放電による表面処理）を行ってもよい。

上述した第１実施形態〜第５実施形態では、第１の光ファイバに接続される第２の光ファイバとして、空孔がないタイプの光ファイバ４０が用いられているが、軸方向に空孔が形成された光ファイバを上記実施形態に適用しても同様の効果を得ることができる。

１０ 光コネクタ
２４ フェルール
２６ 光ファイバ（第１の光ファイバ）
２６Ｂ 端面
２７Ａ コア部
３０ 屈折率整合剤
４０ 光ファイバ（第２の光ファイバ）
４０Ｃ 端面
４１Ａ コア部
５０ 光ファイバ（第１の光ファイバ）
５０Ａ 端面
５２ 屈折率整合剤
５４ 表面層
５５ 切れ目
７０ メカニカルスプライス
７６ 光ファイバ（第１の光ファイバ）
７６Ａ 端面
９０ 光ファイバ（第１の光ファイバ）
９２Ａ 突出面
９４ 屈折率整合剤
９６ 屈折率整合剤

Claims (15)

1. 第１の光ファイバの端面に第２の光ファイバの端面が接続される光ファイバ端面構造であって、
   前記第１の光ファイバの端面のコア部を含み、かつ前記端面の縁を除く領域に屈折率整合剤が付着されており、
   前記屈折率整合剤の表面に非粘着性で、かつ一部に切れ目が設けられた表面層が形成されている光ファイバ端面構造。
2. 第１の光ファイバの端面に前記屈折率整合剤及び前記表面層を介して第２の光ファイバの端面を突き当てて接続したときに、前記屈折率整合剤が前記第１の光ファイバの端面と前記第２の光ファイバの端面との間から前記第１の光ファイバ又は前記第２の光ファイバの外周面にはみ出さないように付着されている請求項１に記載の光ファイバ端面構造。
3. 前記第１の光ファイバの端面には、前記コア部を含んで突出した突出面が設けられており、前記突出面に前記屈折率整合剤が付着されている請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ端面構造。
4. 前記屈折率整合剤が付着されている領域が、前記第１の光ファイバのコア部を含み、かつ端面の面積の３４％〜７１％である請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造。
5. 前記屈折率整合剤が凸曲面状に付着されている請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造。
6. 前記表面層がフッ素樹脂である請求項１に記載の光ファイバ端面構造。
7. 前記表面層が非光透過性である請求項１又は請求項６に記載の光ファイバ端面構造。
8. 前記表面層が金属薄膜である請求項１又は請求項７に記載の光ファイバ端面構造。
9. 前記屈折率整合剤が半固形状である請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造。
10. 前記屈折率整合剤がシリコーン樹脂である請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造を備えた第１の光ファイバに、第２の光ファイバが接続されている光ファイバ接続構造。
12. 前記第２の光ファイバに空孔が形成されている請求項１１に記載の光ファイバ接続構造。
13. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造が形成された第１の光ファイバがフェルールに内蔵された内蔵光ファイバであり、前記内蔵光ファイバと第２の光ファイバとが接続されている光コネクタ。
14. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造が両端面に形成された第１の光ファイバが内蔵され、前記第１の光ファイバの両端面にそれぞれ第２の光ファイバが接続されているメカニカルスプライス。
15. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の光ファイバ端面構造を備えた光ファイバ接続方法であって、
    前記第１の光ファイバの端面の少なくとも前記突出面に前記屈折率整合剤を付着させると共に、前記屈折率整合剤の表面に非粘着性で、かつ一部に切れ目が設けられた表面層を形成する工程と、
    前記第１の光ファイバの端面の前記突出面に前記屈折率整合剤及び前記表面層を介して第２の光ファイバの端面を突き当てて接続する工程と、
    を有する光ファイバ接続方法。

Images