JP5771977B2 - 光ファイバフェルール - Google Patents

Description

本発明は、複数本の光ファイバを保持する光ファイバフェルールに関する。

光ファイバフェルールは、光通信用途をはじめとした多くの分野で広く利用されている。この光ファイバフェルールを構成するにあたっては、まず一つとして光ファイバを高精度に保持できることが求められる。
光ファイバの高精度保持は、従来から追及されてきた課題である。また光ファイバの保持状態を維持すること、光ファイバフェルールを小型化することも同様に従来から追求されてきた。
それとともに、加工のし易さ、組立の容易さも求められる。そして近年では、固定用接着剤の収縮による影響も考慮されている。

光ファイバフェルールの小型化を追求するため、一つの挿通孔に複数本の光ファイバを保持する光ファイバフェルールを考える。
特許文献１〜４には、一つの円形孔に複数本の光ファイバを挿通して保持する光ファイバフェルールが記載されている。
特許文献２〜５には、複数の円形孔にそれぞれ１本の光ファイバを挿通して保持する光ファイバフェルールであって、その複数の円形孔が繋がっているものが記載されている。
また特許文献２〜４には、両端が半円形の長孔状断面を有した孔にそれぞれ複数本の光ファイバを挿通して保持する光ファイバフェルールであって、その半円形の端部に光ファイバの外周部が沿って挿通されているものが記載されている。
また特許文献３には、挿入部材を光ファイバとともに光ファイバフェルール内に挿入して光ファイバを固定することが提案されている。

特開平８−２４８２６６号公報 特許第３２７３１２３号公報 特開２０００−８１５３５号公報 特開２０００−８１５３６号公報 特開２００６−１８４４６０号公報

しかし、以上の従来技術にあってもさらに次のような問題があった。
一つの円形孔に複数本の光ファイバを挿通して保持する従来の光ファイバフェルールにあっては、光ファイバフェルールに光ファイバを挿通して内部に固定する組立時に、光ファイバの位置を決めにくく、組立後に、光ファイバの位置が変化するおそれがあり、高精度保持性に問題がある。
複数の円形孔が繋がっている従来の光ファイバフェルールにあっては、挿通孔を精度良く形成することが難しく、大量生産には不向きであるとともに、光ファイバが自身の中心回りに回動するおそれがある。
両端が半円形の長孔状断面を有した挿通孔を持つ従来の光ファイバフェルールにあっては、光ファイバが自身の中心回りに回動するおそれがあるとともに、挿通孔と光ファイバとの隙間に充填される接着剤が、光ファイバの片側に多く偏り、接着剤の収縮による光ファイバの偏った変形が懸念される。
挿入部材が光ファイバとともに挿入される従来の光ファイバフェルールにあっては、挿入部材を製造しなければならないため、部品増、製造コストアップが避けられず、光ファイバを固定できる程度に挿入部材を挿入するから、挿入部材の挿入時に光ファイバを局所的に変形させたり破損させたりするおそれがあり、組立作業性も良好でない。

複数本の光ファイバの位置が軸方向について不均一に変化すると、光ファイバにねじれが生じる。また、光ファイバが自身の中心回りに回動する角度が軸方向について不均一であると、光ファイバにねじれが生じる。
このようなねじれや、接着剤の収縮による偏った変形、挿入部材からの加圧による局所的な変形などにより、光ファイバのコアに応力が残留すると、その光学的特性に影響を与えるおそれがあり、製品の品質管理が煩雑化する。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、一つの挿通孔に複数本の光ファイバを保持する光ファイバフェルールにおいて、可及的に小径化を図りつつ、製造性良好に複数本の光ファイバを良好な状態で精度良く保持することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、一つの挿通孔に複数本の光ファイバを保持する光ファイバフェルールにおいて、
前記複数本の光ファイバには、互いに外径の異なる光ファイバが含まれ、前記挿通孔内において前記複数本の光ファイバの外周部同士を当接させて保持し、
前記挿通孔の内面に、軸方向に沿って形成され、１本の光ファイバの外周部を落とし込んで保持する保持溝が前記複数本の光ファイバのうち少なくとも１本の光ファイバに対応して形成されてなり、
１本の光ファイバの外周部を落とし込んで保持する前記保持溝は、当該１本の光ファイバに対して１本で構成され、
前記保持溝の内面が円筒状内面により形成され、当該円筒状内面の中心角が１８０度未満とされてなる光ファイバフェルールである。

請求項２記載の発明は、前記複数本の光ファイバの１本毎に対応して前記保持溝が形成されてなる請求項１に記載の光ファイバフェルールである。

請求項３記載の発明は、前記複数本の光ファイバのうち一部の光ファイバに対応して前記保持溝が形成されてなる請求項１に記載の光ファイバフェルールである。

本発明によれば、一つの挿通孔内に複数本の光ファイバが互いに当接した状態で収められ、少なくとも１本の光ファイバが保持溝に落とし込まれて保持されるので、可及的に小径化を図りつつ、製造性良好に複数本の光ファイバを良好な状態で精度良く保持するという効果がある。

本発明の第１実施形態に係る光ファイバフェルール単体の斜視図(a)及び光ファイバの斜視図(b)である。 本発明の第１実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(a)及び斜視図(b)である。 本発明の第２実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(a)及び斜視図(b)である。 本発明の第３実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(a)及び本発明の第４実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(b)である。 本発明の第５実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(a)及び本発明の第６実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(b)である。 本発明の第７実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(a)、本発明の第８実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(b)、本発明の第９実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(c)及び本発明の第１０実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(d)である。である。 本発明の第１１実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(a)、本発明の第１２実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(b)及び本発明の第１３実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(c)である。 本発明の第１４実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(a)、本発明の第１５実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(b)、本発明の第１６実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(c)及び本発明の第１７実施形態に係る光ファイバフェルールの平面図(d)である。である。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態につき、図１及び図２を参照して説明する。
図１(a)に示すように本実施形態の光ファイバフェルール１０は、一つの挿通孔１１を有する。挿通孔１１に図１(b)に示す２本の光ファイバ１，２が挿入されて保持される。図２に示すように光ファイバ１，２が挿通孔１１に挿入されて保持される。すなわち、挿通孔１１内において光ファイバ１及び光ファイバ２は、その外周部同士を当接させて保持される。また、図１(a)に示すように、挿通孔１１の内面に、軸方向に沿って保持溝１２ａ及び保持溝１２ｂが形成されている。一方の光ファイバ１は、その外周部の一部が保持溝１２ａに落とし込まれ、その反対側の外周部が他方の光ファイバ２に当接することで保持される。他方の光ファイバ２は、その外周部の一部が保持溝１２ｂに落とし込まれ、その反対側の外周部が前記一方の光ファイバ１に当接することで保持される。

図２(a)に示すように挿通孔１１は、断面円形の基本孔１１ａの内周面に窪みが設けられて保持溝１２ａ，１２ｂが形成されてなる。
保持溝１２ａ，１２ｂは、基本孔１１ａと平行な軸を有した円筒状内面で形成されている。保持溝１２ａ，１２ｂの半径は、基本孔１１ａの半径より小さい。保持溝１２ａは、一方の光ファイバ１の外径と略同一の直径を有し中心角６０度〜１２０度程度の円筒状内面で形成されている。保持溝１２ｂは、他方の光ファイバ２の外径と略同一の直径を有し中心角６０度〜１２０度程度の円筒状内面で形成されている。
保持溝１２ａと保持溝１２ｂとは、対向する位置に形成されている。
そして、保持溝１２ａの底点と保持溝１２ｂの底点とを結ぶ線分Ｌ０が、基本孔１１ａの中心Ｏを通り、光ファイバ１の外径と光ファイバ２の外径との合計が線分Ｌ０の長さに略等しくされることによって、本光ファイバフェルール１０は、光ファイバ１，２をガタツキ無く精度良く保持することができる。
光ファイバ１、２が保持溝１２ａ，１２ｂから離脱しないように、光ファイバ１の外径と光ファイバ２の外径との合計が、線分Ｌ０の長さから保持溝１２ａ，１２ｂのうち浅い方（同じ深さの場合はどちらでも良い）の保持溝の深さを引いた寸法より大きくされる。

光ファイバ１が保持溝１２ａに落とし込まれて保持され、光ファイバ２が保持溝１２ｂに落とし込まれて保持されているので、光ファイバ１も光ファイバ２も、その位置が変化することは防がれる。
また、一方の光ファイバ１は、相対する外周部の一部が保持溝１２ａと他方の光ファイバ２の外周部に当接して保持されているので、寸法選択と光ファイバ１，２の弾性によって当接部分に集中的に保持圧を得ることができ、光ファイバ１が自身の中心回りに回動することも防ぐことができる。

光ファイバフェルール１０の挿通孔１１に光ファイバ１及び光ファイバ２を挿入して図２に示す状態を得、挿通孔１１に残る空間に接着剤を充填し硬化させることによって、光ファイバ１及び光ファイバ２を光ファイバフェルール１０に固定する。
適用する接着剤の性質により、接着剤は、光ファイバ１と保持溝１２ａとの隙間、光ファイバ２と保持溝１２ｂとの隙間にも侵入する。これらの隙間に侵入する接着剤の量に比較して多量の接着剤が基本孔１１ａ内に充填される。適用する接着剤としては、硬化収縮の少ないものや硬化後に適度に変形するものなど、硬化時や硬化後に光ファイバ１，２に力学的負荷をできるだけ与えないものが好ましい。接着剤から力学的負荷が避けられない場合にあっても、保持溝１２ａ，１２ｂの中心角が１８０度より小さく、保持溝１２ａ，１２ｂの中心角をより小さくすることによって、光ファイバ１，２の片側に多くの接着剤が偏ることが防がれ、光ファイバの偏った変形が抑制される。

光ファイバフェルール１０の材料及び製法としては、従来技術を適用して実施できる。例えば、光ファイバフェルール１０は、ジルコニア粉末等のセラミック原料の粉末をプレス金型によって挿通孔１１を含む形状に成形し、焼成することによって製造する。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態につき、図３を参照して説明する。本実施形態は上記第１実施形態に対して保持溝１２ａ，１２ｂの配置が変更されている点で異なり、その他は同様である。

上記第１実施形態における保持溝１２ａと保持溝１２ｂとは、基本孔１１ａの中心Ｏ周りに１８０度異なる位置に形成されている。
本実施形態の光ファイバフェルール２０にあっては、これと異なり、保持溝１２ａの円筒状内面の中心Ａと、保持溝１２ｂの円筒状内面の中心Ｂとを結ぶ直線は、基本孔１１ａの中心Ｏを通らない。

角ＡＯＢを選択することによって、中心Ｏに対する光ファイバ１，２の配置を選択することができる。

〔第３及び第４実施形態〕
次に、本発明の第３及び第４実施形態につき、図４を参照して説明する。第３実施形態の光ファイバフェルール１０Ａは上記第１実施形態に対して基本孔１１ａの径が変更されている点で異なり、その他は上記第１実施形態と同様である。第４実施形態の光ファイバフェルール２０Ａは上記第２実施形態に対して基本孔１１ａの径が変更されている点で異なり、その他は上記第２実施形態と同様である。

図４(a)に示すように第３実施形態の光ファイバフェルール１０Ａにおける基本孔１１ａの径は、上記第１実施形態のそれに対して小さくされている。例えば、上記第１実施形態にあっては、光ファイバ１の外径をφ１．０（ｍｍ）、光ファイバ２の外径をφ２．０（ｍｍ）とし、基本孔１１ａの径を２．８（ｍｍ）とする（図面上この比率で描いている）のに対して、第３実施形態の光ファイバフェルール１０Ａにあっては、光ファイバ１，２の外径を変更せず、基本孔１１ａの径を２．４（ｍｍ）とする（図面上この比率で描いている）。なお、基本孔１１ａの径が小さくなったことに伴い、保持溝１２ａ，１２ｂの深さがそれぞれ深くされる。それでも、保持溝１２ａ，１２ｂの円筒状内面の中心角を１８０度未満とする。

同様に、第４実施形態の光ファイバフェルール２０Ａにおける基本孔１１ａの径は、上記第２実施形態のそれに対して小さくされている。例えば、上記第２実施形態にあっては、光ファイバ１の外径をφ１．０（ｍｍ）、光ファイバ２の外径をφ２．０（ｍｍ）とし、基本孔１１ａの径を２．８（ｍｍ）とする（図面上この比率で描いている）のに対して、第４実施形態の光ファイバフェルール２０Ａにあっては、光ファイバ１，２の外径を変更せず、基本孔１１ａの径を２．４（ｍｍ）とする（図面上この比率で描いている）。なお、基本孔１１ａの径が小さくなったことに伴い、保持溝１２ａ，１２ｂの深さがそれぞれ深くされる。それでも、保持溝１２ａ，１２ｂの円筒状内面の中心角を１８０度未満とする。

光ファイバ１，２の外径の合計に対して、基本孔１１ａの径を選択することができ、またそれによって、光ファイバフェルールの周壁部の厚みを選択することができ、設計の自由度がある。

〔第５及び第６実施形態〕
次に、本発明の第５及び第６実施形態につき、図５を参照して説明する。第５実施形態の光ファイバフェルール１０Ｂは上記第１実施形態に対して適用する光ファイバ１，２の外径の組合せが変更されている点で異なり、その他は上記第１実施形態と同様である。第５実施形態の光ファイバフェルール２０Ｂは上記第２実施形態に対して適用する光ファイバ１，２の外径の組合せが変更されている点で異なり、その他は上記第２実施形態と同様である。

図５(a)に示すように第５実施形態の光ファイバフェルール１０Ｂが保持する光ファイバ１の外径は、上記第１実施形態のそれに対して大きく、第５実施形態の光ファイバフェルール１０Ｂが保持する光ファイバ２の外径は、上記第１実施形態のそれに対して小さくされている。但し、光ファイバ１，２の外径の合計は不変である。
例えば、上記第１実施形態にあっては、光ファイバ１の外径をφ１．０（ｍｍ）、光ファイバ２の外径をφ２．０（ｍｍ）とし、基本孔１１ａの径を２．８（ｍｍ）とする（図面上この比率で描いている）のに対して、第５実施形態の光ファイバフェルール１０Ｂにあっては、光ファイバ１の外径をφ１．２（ｍｍ）、光ファイバ２の外径をφ１．８（ｍｍ）とし、基本孔１１ａの径を２．８（ｍｍ）とする（図面上この比率で描いている）。
光ファイバ１，２の外径変更に対応して、保持溝１２ａ，１２ｂの円筒状内面の半径も変更されている。

同様に、図５(b)に示すように第６実施形態の光ファイバフェルール２０Ｂが保持する光ファイバ１の外径は、上記第２実施形態のそれに対して大きく、第６実施形態の光ファイバフェルール１０Ｂが保持する光ファイバ２の外径は、上記第２実施形態のそれに対して小さくされている。但し、光ファイバ１，２の外径の合計は不変である。
例えば、上記第２実施形態にあっては、光ファイバ１の外径をφ１．０（ｍｍ）、光ファイバ２の外径をφ２．０（ｍｍ）とし、基本孔１１ａの径を２．８（ｍｍ）とする（図面上この比率で描いている）のに対して、第６実施形態の光ファイバフェルール１０Ｂにあっては、光ファイバ１の外径をφ１．２（ｍｍ）、光ファイバ２の外径をφ１．８（ｍｍ）とし、基本孔１１ａの径を２．８（ｍｍ）とする（図面上この比率で描いている）。
光ファイバ１，２の外径変更に対応して、保持溝１２ａ，１２ｂの円筒状内面の半径も変更されている。

以上のように光ファイバ１，２の外径の組合せは任意であり、同径のものでも、異なる径の如何なる組合せも選択できる。

〔第７、第８、第９及び第１０実施形態〕
次に、本発明の第７、第８、第９及び第１０実施形態につき、図６を参照して説明する。
図６(a)に示す第７実施形態の光ファイバフェルール３０は上記第１実施形態に対して光ファイバ２に対応する保持溝を省略した形態である点で異なり、その他は上記第１実施形態と同様である。
図６(b)に示す第８実施形態の光ファイバフェルール３０Ｚは上記第２実施形態に対して光ファイバ２に対応する保持溝を省略した形態である点で異なり、その他は上記第２実施形態と同様である。
図６(c)に示す第９実施形態の光ファイバフェルール４０は上記第１実施形態に対して光ファイバ１に対応する保持溝を省略した形態である点で異なり、その他は上記第１実施形態と同様である。
図６(d)に示す第１０実施形態の光ファイバフェルール４０Ｚは上記第２実施形態に対して光ファイバ１に対応する保持溝を省略した形態である点で異なり、その他は上記第２実施形態と同様である。

上記第１〜第６実施形態においては、複数本の光ファイバの１本毎に対応して保持溝が形成された。
第７実施形態の光ファイバフェルール３０にあっては、一方の光ファイバ１を落とし込んで保持する保持溝１２ｃのみ形成されており、他方の光ファイバ２に対応する保持溝は形成されていない。それでも、中心Ａと中心Ｏとを結ぶ直線上に位置する最大隙間寸法Ｌ１と光ファイバ２の直径とを合わせることによって、光ファイバ１及び光ファイバ２を保持することができる。
これに対し、第８実施形態の光ファイバフェルール３０Ｚのように、中心Ａと中心Ｏとを結ぶ直線上に位置する最大隙間寸法Ｌ２が、光ファイバ２の直径より大きいと、中心Ａ，Ｏ，Ｂが一直線上にない配置を構成できるが、光ファイバ２が移動するおそれがあるため、位置精度の点では、第７実施形態が好ましい。
なお、第７及び第８実施形態にあっては、光ファイバ１が保持溝１２ｃから離脱しないように、光ファイバ１の外径と光ファイバ２の外径との合計が、基本孔１１ａの径より大きくされる。

第９実施形態の光ファイバフェルール４０にあっては、一方の光ファイバ１に対応する保持溝は形成されておらず、他方の光ファイバ２を落とし込んで保持する保持溝１２ｄのみ形成されている。それでも、中心Ｂと中心Ｏとを結ぶ直線上に位置する最大隙間寸法Ｌ３と光ファイバ１の直径とを合わせることによって、光ファイバ１及び光ファイバ２を保持することができる。
これに対し、第１０実施形態の光ファイバフェルール４０Ｚのように、中心Ｂと中心Ｏとを結ぶ直線上に位置する最大隙間寸法Ｌ４が、光ファイバ１の直径より大きいと、中心Ａ，Ｏ，Ｂが一直線上にない配置を構成できるが、光ファイバ１が移動するおそれがあるため、位置精度の点では、第９実施形態が好ましい。
なお、第９及び第１０実施形態にあっては、光ファイバ１が保持溝１２ｄから離脱しないように、光ファイバ１の外径と光ファイバ２の外径との合計が、基本孔１１ａの径より大きくされる。

以上のように複数本の光ファイバのうち一部の光ファイバに対応して保持溝が形成された形態も有効である。なお、一つの挿通孔に挿通する光ファイバの本数は２以上の任意の本数である。３本の光ファイバを一つの挿通孔に挿通する場合においても、光ファイバの１本毎に対応して保持溝が形成されていてもよいし、一部の光ファイバに対応して保持溝が形成されていてもよい。また、一つの光ファイバフェルールに２以上の挿通孔を設けてよいことも勿論である。

〔第１１〜第１７実施形態〕
次に、本発明の第１１〜第１７実施形態につき、図７及び図８を参照して説明する。
第１１〜第１７実施形態の光ファイバフェルール（順に５１〜５８）は、上記いずれかの実施形態を基本とし、上記実施形態において基本孔１１ａの空間が大きく空いていた光ファイバ１，２の両側の隙間寸法を縮小する側面を形成したものである。

図７(a)に示す第１１実施形態の光ファイバフェルール５１は、上記第１実施形態（図１，図２）を基本とし、相対する平面状の側面５１Ａ及び側面５１Ｂを形成したものである。側面５１Ａ及び側面５１Ｂは、線分ＡＢと平行に形成されている。

図７(b)に示す第１２実施形態の光ファイバフェルール５２は、上記第２実施形態（図３）を基本とし、相対する平面状の側面５２Ａ及び側面５２Ｂを形成したものである。側面５２Ａ及び側面５２Ｂは、線分ＢＯに対して平行に形成されている。

図７(c)に示す第１３実施形態の光ファイバフェルール５３は、上記第２実施形態（図３）を基本とし、相対する平面状の側面５３Ａ及び側面５３Ｂを形成したものである。側面５３Ａ及び側面５３Ｂは、中心Ｂを通り角ＯＢＡ内を通る線分と平行に形成されている。

図８(a)に示す第１４実施形態の光ファイバフェルール５４は、上記第７実施形態（図６(a)）を基本とし、相対する平面状の側面５４Ａ及び側面５４Ｂを形成したものである。側面５４Ａ及び側面５４Ｂは、線分ＡＢと平行に形成されている。

図８(b)に示す第１５実施形態の光ファイバフェルール５５は、上記第８実施形態（図６(b)）を基本とし、相対する平面状の側面５５Ａ及び側面５５Ｂを形成したものである。

図８(c)に示す第１６実施形態の光ファイバフェルール５６は、上記第９実施形態（図６(c)）を基本とし、相対する平面状の側面５６Ａ及び側面５６Ｂを形成したものである。側面５６Ａ及び側面５６Ｂは、線分ＡＢと平行に形成されている。

図８(d)に示す第１７実施形態の光ファイバフェルール５７は、上記第１０実施形態（図６(d)）を基本とし、相対する平面状の側面５７Ａ及び側面５７Ｂを形成したものである。

以上のように、挿通孔１１の容積を縮小することで、光ファイバフェルールの強度を増したり、使用する接着剤量を削減することもできる。光ファイバ１，２の側方の隙間寸法を縮小する側面の形状は任意である。

なお、以上の実施形態にあっては、保持溝が形成される挿通孔の基本孔１１ａを断面円形の孔としたが、本発明はこれに限らず、断面多角形状等の他の形状の孔を基本孔としてこれに窪みを付けることで保持溝を形成してもよい。

１，２ 光ファイバ
１０ 光ファイバフェルール
１０Ａ 光ファイバフェルール
１０Ｂ 光ファイバフェルール
１１ 挿通孔
１１ａ 基本孔
１２ａ 保持溝
１２ｂ 保持溝
１２ｃ 保持溝
１２ｄ 保持溝
２０ 光ファイバフェルール
２０Ａ 光ファイバフェルール
２０Ｂ 光ファイバフェルール
３０ 光ファイバフェルール
３０Ｚ 光ファイバフェルール
４０ 光ファイバフェルール
４０Ｚ 光ファイバフェルール
５１‐５７ 光ファイバフェルール

Claims (3)

1. 一つの挿通孔に複数本の光ファイバを保持する光ファイバフェルールにおいて、
   前記複数本の光ファイバには、互いに外径の異なる光ファイバが含まれ、
   前記挿通孔内において前記複数本の光ファイバの外周部同士を当接させて保持し、
   前記挿通孔の内面に、軸方向に沿って形成され、１本の光ファイバの外周部を落とし込んで保持する保持溝が前記複数本の光ファイバのうち少なくとも１本の光ファイバに対応して形成されてなり、
   １本の光ファイバの外周部を落とし込んで保持する前記保持溝は、当該１本の光ファイバに対して１本で構成され、
   前記保持溝の内面が円筒状内面により形成され、当該円筒状内面の中心角が１８０度未満とされてなる光ファイバフェルール。
2. 前記複数本の光ファイバの１本毎に対応して前記保持溝が形成されてなる請求項１に記載の光ファイバフェルール。
3. 前記複数本の光ファイバのうち一部の光ファイバに対応して前記保持溝が形成されてなる請求項１に記載の光ファイバフェルール。

Images