JP5364301B2 - 光ファイバ接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、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において、一対の光ファイバ互いに突き合わせ接続させる方法に関する。

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（例えば特許文献１、２参照）。
一方、光ファイバの接続で、接続端面の反射を低減する技術として、光ファイバの接続端面を光軸に対して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（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

接続端面を斜めに形成した場合には、斜め面の傾斜方向の加工精度だけでなく、光ファイバの軸回りの回転角度を精度良く調整して、光ファイバの接続端面間を対向させて突き合わせたときに、斜め面の位相を整合させて向かい合う光ファイバの接続端面に隙間が無いようにする必要があるが、この傾斜方向の調整作業が難しいという問題があった。
そこで、現在はペンを用いて光ファイバ外面の所定位置にインクを付着させることによって、端面の傾斜方向を概略的に示すマーキングとすることが行われているが、たかだか２５０μｍ〜９００μｍ径の光ファイバ外面の正確な位置にマーキングを施すのは難しいため、マーキングを基準として接続端面の傾斜方向を精度よく合わせるのは難しかった。
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を提供することを目的とする。

本発明は、一方の光ファイバと、他方の光ファイバを、光ファイバ接続器において互いに突き合わせ接続させる方法であって、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、先端傾斜加工機に前記他方の光ファイバの基端側を着脱可能に固定し、固定された前記他方の光ファイバの先端面を、前記先端傾斜加工機を用いて光ファイバ軸方向に垂直な面に対して傾斜して加工し、接続用治具を前記他方の光ファイバにおける前記先端傾斜加工機による固定部分以外の部分に所定方向に向けて取り付けた状態で、加工された前記他方の光ファイバを先端傾斜加工機から取り外し、次いで、前記接続用治具を所定方向に向けた状態で、前記他方の光ファイバを前記光ファイバ接続器に向けて移動させて、前記他方の光ファイバの先端面を、前記一方の光ファイバの接続端面に、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。
前記接続用治具は、前記他方の光ファイバに対し着脱自在に装着可能であることが好ましい。
前記一対の光ファイバを、前記光ファイバ接続器において一対の挟持体の間に挟み込んで互いに突き合わせ接続させることが好ましい。
前記光ファイバ接続器が、光フェルールを有する光コネクタであり、前記一方の光ファイバは、前記光フェルールに内蔵されていることが好ましい。

前記接続用治具は、前記他方の光ファイバに取り付けたときに、その軸回りに非回転対称形とされていることが好ましい。

本発明によれば、光ファイバに外付けされた接続用治具が光ファイバの先端面の傾斜方向を示すことにより、接続用治具を所定方向に向けた状態で、予め傾斜方向がわかっている光ファイバと突き合わせ接続を行うことにより、前記光ファイバの先端面の傾斜方向を、接続先の傾斜方向に精度よく一致させることができる。すなわち精度良く傾斜した接続端面の位相を整合させることができる。
従って、光ファイバ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、作業現場において光ファイバ接続器を組み立てる作業が容易となる。

以下、本発明で使用される光コネクタ１０の構成を説明する。
この光コネクタ１０は、一般には現場組立型の光コネクタと呼ばれている。この種の光コネクタは、工場内で光フェルールに接着固定された短尺の光ファイバと、光ファイバケーブル等から口出しされた光ファイバをユーザ宅等の接続現場で接続する際に用いられている。
この種の光コネクタは、光ファイバを接続する方式として、両光ファイバの接続部分の近傍を固定部材で押さえつけ接続部分を機械的に固定する方式が採用されている。本発明の光コネクタあるいは光ファイバ接続器は、この方式を採用している。
図６は、光コネクタ１０を示す断面図である。図７は、前記両光ファイバの接続部分を機械的に固定する挟持部２を示す分解斜視図である。図８および図９は、挟持部２の動作を示す断面図である。
以下の説明において、図６における左方を前方といい、右方を後方ということがある。

図６に示すように、光コネクタ１０は、光フェルール１（以下、単にフェルールという）と、フェルール１の後端側に設けられた挟持部２と、挟持部２を収容するプラグフレーム３と、プラグフレーム３に取り付けられたストップリング４と、ストップリング４内に設けられた付勢手段５と、プラグフレーム３の外側に設けられたカップリング６とを備えている。符号７は、ストップリング４の後端に取り付けられたブーツ部である。
プラグフレーム３とストップリング４は、挟持部２を収容するハウジング８を構成している。

フェルール１には、中心軸線に沿って光ファイバ導入孔１ｂが形成され、この光ファイバ導入孔１ｂ内には、内蔵光ファイバ１１（被覆を除去された光ファイバ裸線など）（一方の光ファイバ）が挿入され接着固定されている。内蔵光ファイバ１１の先端は、フェルール１の先端面１ａに露出され、後端はフェルール１の後端から突出し、突出した部分は挟持部２内に配置されている。
内蔵光ファイバ１１の斜めにカットされた後端面１１Ａ（接続端面）（図１２参照）は、光ファイバ軸方向に垂直な面に対して傾斜している。傾斜角度θ１は、光ファイバ光軸方向に対して７〜９度が好適であり、約８度が最も好適である。なお、傾斜角度はこれに限定されず、この範囲外の角度を採用することもできる。
フェルール１は、例えば、ジルコニア等のセラミックや、ガラスで形成することができる。

図７に示すように、挟持部２は、挟持体ユニット１２と、挟持体ユニット１２を保持するクランプバネ１３とを備えたクランプ部である。
挟持体ユニット１２は、フェルール１の後端部に設けられたフランジ部１２ｄと、フランジ部１２ｄから後方に延出された基部１２ａ（基部側挟持体）と、基部１２ａ上に配置された２つの蓋体１２ｂ、１２ｃ（蓋側挟持体）とからなり、片側に開口部が形成されたクランプバネ１３の弾性により基部１２ａと蓋体１２ｂ、１２ｃとの間に光ファイバを挟み込んで固定することができる。

基部１２ａは、断面略半円状、断面略三角形状などとされ、フランジ部７ｄと一体に形成することができ、金属、プラスチックなどで構成することができる。
蓋体１２ｂと蓋体１２ｃは、断面略半円状、断面略三角形状などとされ、プラスチック、金属などで構成することができ、基部１２ａ上に前後に並んで配置される。第１蓋体１２ｂは、第２蓋体１２ｃの前方、すなわちフェルール１側に配置される。

挟持体ユニット１２には、調心機構１５が形成されている。調心機構１５は、基部１２ａの内面と蓋体１２ｂ、１２ｃの内面に形成された溝であり、基部１２ａの後端部と蓋体１２ｃの後部に形成された被覆把持部１５ａと、被覆把持部１５ａのフェルール１側に形成された調心部１５ｂとを有する。
調心部１５ｂは、ガイド部１５ａより幅が狭くされており、基部１２ａと第１蓋体１２ｂとの間において、内蔵光ファイバ１１と、光ファイバ１８の先端部１８ａとを位置決めして調心し、突き合わせ接続するようになっている。
被覆把持部１５ａは、光ファイバ１８の被覆部１８ｂを、第２蓋体１２ｃと基部１２ａとの間に挟み込んで固定できる。

クランプバネ１３は、挟持体ユニット１２にクランプ力を加える手段であり、図示例では、断面Ｃ字形の金属製の板材である。
なお、先端部１８ａは、例えば光ファイバ心線や光ファイバ素線などの被覆つき光ファイバである光ファイバ１８から口出しされた光ファイバ裸線である。被覆部１８ｂは、合成樹脂などからなる被覆である。

付勢手段５は、この光コネクタ１０を他の光コネクタに接続するときに、フェルール１に、相手側の光コネクタとの間の突き合わせ力を与えるものである。
付勢手段５は、挟持部２の後端とストップリング４との間に配置され、ストップリング４に反力をとって挟持部２およびフェルール１を前方に付勢する。付勢手段５としては、コイルスプリングが好適である。

ストップリング４は、直方体状の本体部２０と、本体部２０からプラグフレーム３内に延びる前方延出部２１と、本体部２０の後端部から後方に延出する固定部２２とを備えている。
固定部２２は、円筒状の筒部２３と、その後端から後方に延出する延出筒部２４とを備えている。
筒部２３の外周面には、ネジ部２５が形成されている。
延出筒部２４は、固定部２２より細径、すなわち外径が小さい円筒状とされている。

ブーツ部７は、ゴムなどの比較的軟質の合成樹脂などからなり、筒状の装着部１６と、その後端から延出する延出筒部１７とを備えている。装着部１６は、その弾性により固定部２２の筒部２３に被せた状態で係止可能となっている。

光コネクタ１０の基本構造としては、ＳＣ形光コネクタ（ＳＣ:Single fiber Coupling optical fiber connector。ＪＩＳ Ｃ ５９７３に制定されるＦ０４形光コネクタ（光コネクタプラグ）など）や、ＳＣ２形光コネクタ等の基本構造を採用できる。

以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明に用いられる先端傾斜加工機（光ファイバカッタともいう）の概略図であり、先端傾斜加工機３０は、基台３１と、基台３１に形成された円板状のカッター（刃）３２と、カッター３２の一方および他方側に設けられて光ファイバを基台に押さえつけて固定する開閉自在の蓋が付いた光ファイバ保持部３３、３４と、加工対象となる光ファイバ１８（他方の光ファイバ）の一端を固定する光ファイバ固定部３５と、蓋部（カバー）３６とを備えている。

光ファイバ１８を、光ファイバ保持部３３、３４に保持させ、カッター３２を用いて先端部１８ａを加工し、傾斜した先端面１８Ａを形成する（図３参照）。傾斜角度θ２は、内蔵光ファイバ１１の後端面１１Ａの傾斜角度θ１（図１２参照）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。
図中、カッター３２の刃の方向は光ファイバ光軸に対して垂直であるが、周知のように光ファイバに対して軸回りの捻りを与えておくと切断面を傾斜面とすることができる。傾斜角度は捻り角度により適宜設定することができる。ただし、図１は概略図であり、捻りを与える機構等が付いた光ファイバカッタ（クリーバともいう）は周知であるため詳細機構は省く。

図１および図２に示すように、この加工の際には、光ファイバ１８の所定位置に、樹脂などからなるマーキング部材４０（接続用治具）を取り付ける。
マーキング部材４０は、光ファイバ１８の周方向の位置を目視にて確認可能とするものであって、光ファイバ１８に取り付けたときに、光ファイバ１８の軸回りに非回転対称形とされている。なお「軸回りの回転対称」とは、軸回りに回転させたときにもとの図形に重なることをいう。
図４および図５に示すように、図示例のマーキング部材４０は、天板４１と、その側縁４１ａから垂下する側板４２、４３と、一方の側板４２に形成された弾性片４４とを備えている。
天板４１は、長方形の上面部４６と、上面部４６の両端から互いに離れるように斜め下方に延出する斜面部４７、４７とを有する。

弾性片４４は、一方の側板４２の下部に形成された切欠部４５の縁部に形成されている。弾性片４４は、上面部４６の長さ方向に向けて、他方の側板４３に近づきつつ延出しており、弾性的に曲げ変形できる。
弾性片４４は、他方の側板４３との間に光ファイバ１８を挟み込んで係止することができるように構成することによって、光ファイバ１８に対し着脱自在とすることができる。
側板４２、４３は、斜面部４７の下端よりさらに下方に延出しており、この部分の側板４２、４３間は、光ファイバ１８が挿通する光ファイバ挿通部４８となっている。

図示例では、マーキング部材４０の側板４２、４３を鉛直方向に向けた状態で、先端部１８ａを傾斜加工する。
上述のように、基台３１に載置されて切断加工された光ファイバ切断面の傾斜方向は光ファイバカッタの仕様で決定されるから、光ファイバが基台３１上に載置されている状態で、光ファイバ１８にマーキング部材４０を取り付ける。
マーキング部材４０の取付けは、傾斜加工の前後に適宜行うことができるが、いずれの場合も、上述のようにマーキング部材の側板４２、４３の方向が基台３１に対して垂直になるように光ファイバ１８に取り付けることが好ましい。
これによって、マーキング部材の側板４２、４３の方向と先端面１８Ａの傾斜方向の関係が決定され、マーキング部材４０の方向により、光ファイバ１８の先端面１８Ａの傾斜方向を目視により容易に確認できる。

斜め加工された光ファイバ１８が挿入される光コネクタ１０は、図８に示すように、楔２６を、挟持体ユニット１２の蓋体１２ｂ、１２ｃと基部１２ａとの間に挿入して、クランプバネ１３のクランプ力に抗して蓋体１２ｂ、１２ｃと、基部１２ａとの隙間を広げた状態としておく。
図１０および図１１に示すように、光ファイバ１８を、ストップリング４の固定部２２の挿入孔２２ａに挿入する（図６参照）。
さらに、先端部１８ａを挟持体ユニット１２の被覆把持部１５ａから挿入し、調心部１５ｂへ導き、内蔵光ファイバ１１に突き合わせ接続する。

図１１および図１２に示すように、光コネクタ１０内の内蔵光ファイバ１１の後端面１１Ａは予め所定の傾斜方向になるように固定されているから、マーキング部材４０を所定方向に向けた状態（例えば側板４２、４３を鉛直に向けた方向）で、光ファイバ１８を光コネクタ１０に挿入することによって、光ファイバ１８の先端面１８Ａの傾斜方向を、光コネクタ１０における内蔵光ファイバ１１の後端面１１Ａの傾斜方向に精度よく一致させることができる。つまり、光ファイバの傾斜端面の位相を一致させて面一とすることができる。
従って、光ファイバ１１、１８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、作業現場において光コネクタ１０を組み立てる作業が容易となる。
なお、接続端面間には屈折率整合剤を使用している。

図９に示すように、楔２６を引き抜くと、クランプバネ１３のクランプ力によって、光ファイバ１１と先端部１８ａは第１蓋体１２ｂと基部１２ａとの間に挟み込まれ、光ファイバ１１、１８の接続が維持される。
図１３に示すように、マーキング部材４０を光ファイバ１８から取り外すことによって、接続作業を完了する。

なお、本発明において用いる光ファイバ接続器は、光コネクタに限らず、メカニカルスプライスでもよい。
ただし、メカニカルスプライスとは、接続される相手側の光ファイバが光フェルールに内蔵されていない場合に用いる光ファイバ接続器であり、例えば、端部に光ファイバ裸線が口出しされた一対の光ファイバ端を挟持部材の内部で位置決めして突き合わせ、端部近傍を含めてクランプ部材で機械的に固定して接続する方式のものを指す。
なお、マーキング部材は樹脂製に限らず、金属などの他の材料で形成することもできる。

本発明に用いられる先端傾斜加工機の一例である先端傾斜加工機の概略構成を示す図である。 マーキング部材を示す側面図である。 挿入側の光ファイバの先端部分を示す側面図である。 マーキング部材を示す斜視図である。 マーキング部材を示す斜視図である。 本発明に用いられる光ファイバ接続器の一例である光コネクタを示す断面図である。 挟持部を示す分解斜視図である。 挟持部を示す断面図である。 挟持部を示す断面図である。 光ファイバの接続作業を示す工程図である。 前図に続く工程図である。 突き合わせ接続される光ファイバの先端部を示す説明図である。 光ファイバの接続作業を示す工程図である。

符号の説明

１・・・フェルール（光フェルール）、２・・・挟持部、８・・・ハウジング、１０・・・光コネクタ（光ファイバ接続器）、１１・・・内蔵光ファイバ（一方の光ファイバ）、１１Ａ・・・後端面（接続端面）、１２ａ・・・基部（基部側挟持体）、１２ｃ・・・蓋体（蓋側挟持体）、１８・・・光ファイバ（他方の光ファイバ）、１８ａ・・・先端部、１８Ａ・・・先端面、４０・・・マーキング部材（接続用治具）。

Claims (5)

1. 一方の光ファイバ（１１）と、他方の光ファイバ（１８）を、光ファイバ接続器（１０）において互いに突き合わせ接続させる方法であって、
   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（１１Ａ）を有し、
   先端傾斜加工機（３０）に前記他方の光ファイバの基端側を着脱可能に固定し、
   固定された前記他方の光ファイバの先端面（１８Ａ）を、前記先端傾斜加工機（３０）を用いて光ファイバ軸方向に垂直な面に対して傾斜して加工し、
   接続用治具を前記他方の光ファイバにおける前記先端傾斜加工機による固定部分以外の部分に所定方向に向けて取り付けた状態で、加工された前記他方の光ファイバを先端傾斜加工機（３０）から取り外し、
   次いで、前記接続用治具を所定方向に向けた状態で、前記他方の光ファイバを前記光ファイバ接続器に向けて移動させて、前記他方の光ファイバの先端面を、前記一方の光ファイバの接続端面に、傾斜方向が一致するように突き合わせ接続させることを特徴とする光ファイバ接続方法。
2. 前記接続用治具は、前記他方の光ファイバに対し着脱自在に装着可能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. 前記一対の光ファイバを、前記光ファイバ接続器において一対の挟持体（１２ａ、１２ｂ）の間に挟み込んで互いに突き合わせ接続させることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ接続方法。
4. 前記光ファイバ接続器が、光フェルール（１）を有する光コネクタであり、
   前記一方の光ファイバは、前記光フェルールに内蔵されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の光ファイバ接続方法。
5. 請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の光ファイバ接続方法であって、
   前記接続用治具は、前記他方の光ファイバに取り付けたときに、その軸回りに非回転対称形とされていることを特徴とする光ファイバ接続方法。

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