JP5805941B2 - フェルール、及び、フェルールと光ファイバとの接着固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ相互を光学的に接続（以下、接続と略記する）する際、又は光ファイバと機器とを接続する際に用いられるフェルールに関する。また、フェルールと光ファイバとを接着・固定する構造に関する。

通信業界はもとより自動車業界においても、安全性・快適性・環境性が要求されている。このような要求に応えるために、電気配線を光配線に替えることが行われている。光配線は、信号伝送に光ファイバを使用する配線構造のものである。光配線は、高速化・大容量化・低ノイズ化・軽量化を図ることが可能であるという特徴を有している。

光ファイバの使用本数が増えると、これに伴い接続箇所も増えることになる。接続箇所においては、光コネクタが用いられている。光コネクタは、光ファイバの端末にフェルールを固定した後、このフェルールの先端面から露出する光ファイバ端面同士を対向させるような構造を有している。光コネクタの構造は、接続に関して低損失・高信頼性を確保できることが大切である。低損失・高信頼性を確保できるようにするためには、例えばピストニング現象を防止することが有効である。ピストニング現象は、光ファイバがフェルール先端面より引き込んだり突き出したりする現象である。光ファイバの引き込み・突き出しは、光ファイバとこの光ファイバ端末に接着固定されたフェルールとの間に材質の違い（線膨張率差）があるからであり、時間が経つと、また、温度変化が大きいと起こる確率が高くなる。この他、接着剤による固着強度が低い場合も起こる確率が高くなる。

以下、ピストニング現象のうち、光ファイバの引き込みについて図面を参照しながら説明をする。

図４（ａ）において、引用符号１は光ファイバを示している。この光ファイバ１には、ジャケット２が設けられている。ジャケット２は所定長さで皮剥されており、光ファイバ１の端末部分が露出するようになっている。引用符号３はフェルールを示している。このフェルール３は略円筒状となる形状であって、フェルール側面４と、フェルール先端面５と、フェルール後端面６と、光ファイバ挿通孔７とを有している。

フェルール側面４は、フェルール先端面５側が小径となり、フェルール後端面６側が大径となる段付きの外周面となるように形成されている。光ファイバ挿通孔７は、フェルール先端面５からフェルール後端面６にかけて貫通するように形成されている。光ファイバ挿通孔７は、フェルール先端面５に開口する先端側挿通孔８と、この先端側挿通孔８よりも大径となる中間位置挿通孔９と、中間位置挿通孔９よりも大径となり且つフェルール後端面６に開口する後端側挿通孔１０と、先端側挿通孔８及び中間位置挿通孔９を繋ぐテーパ部１１と、中間位置挿通孔９及び後端側挿通孔１０を繋ぐテーパ部１２とを有するように形成されている。

上記構成及び構造において、光ファイバ１の端末部分にフェルール３を設けるには、先ず、フェルール後端面６側から光ファイバ挿通孔７に接着剤１３を流し込み、次に、光ファイバ挿通孔７に光ファイバ１を挿入し、この後に接着剤１３を硬化させて光ファイバ１を接着固定し、最後にフェルール先端面５から突出した光ファイバ１を所望の精度で研磨して光ファイバ端面１４とフェルール先端面５とを面一にする作業を行えばよい。

図４（ｂ）において、光ファイバ１（光ファイバ端面１４）がフェルール先端面５よりも引き込んだ状態となるピストニング現象が起こると、フェルール先端面５に対向する図示しない接続相手側フェルール先端面に露出する光ファイバ端面（図示省略）からの距離が大きくなり、この結果、損失が大きくなる。

上記損失を数値で具体化すると、例えば、開口率ＮＡ＝０．２、光ファイバ直径＝２３０μｍ、引き込み量＝１００μｍの場合、１ｄＢ以上の損失となる。尚、このような損失となる接続箇所が増えれば増えるほど、伝送システムとしての成立が困難になるという虞を有している。

ところで、下記特許文献１、２にはピストニング現象が起こり難い構造が開示されている。

下記特許文献１において、フェルールの光ファイバ挿通孔には雌ネジが設けられており、このようなフェルールに対して光ファイバを挿入すると、挿入過程で光ファイバを覆うジャケットが雌ネジにねじ込まれるような構造になっている。下記特許文献１においては、ジャケットの雌ネジへのねじ込みを含んで光ファイバとフェルールとを固定することから、ピストニング現象の起こり難い構造となっている。尚、ジャケットの端部には、ねじ込みをし易くするためのテーパが周設されている。

下記特許文献２において、フェルールはアウターフェルールとインナーフェルールとを有するとともに保持力増加構造を有して構成されており、インナーフェルールをアウターフェルールに挿入すると、この挿入過程で保持力増加構造により光ファイバが保持されるような構造になっている。下記特許文献２においては、光ファイバに対する保持力を増加させて光ファイバとフェルールとを固定することから、ピストニング現象の起こり難い構造になっている。

特開２００６−１０６６４８号公報 特開平６−１０９９５０号公報

特許文献１の開示技術にあっては、次のような問題点を有している。すなわち、ジャケットをねじ込むようにして光ファイバをフェルールに挿入する必要があることから、光ファイバに対し捻り応力が掛かってしまう虞があり、何らかの影響を受けてしまうという問題点を有している。この他、フェルールの光ファイバ挿通孔に雌ネジを設ける構造は、複雑な構造になるのは勿論のこと、フェルールの材質によっては雌ネジを設けることが困難になることから、量産に不向きであるという問題点を有している。さらには、ジャケットのねじ込みをし易くするために、ジャケットの端部にテーパを周設する必要があることから、光ファイバ側での作業工数の増大に繋がってしまうという問題点を有している。

また、特許文献２の開示技術にあっては、次のような問題点を有している。すなわち、フェルールをアウターフェルールとインナーフェルールの二部品構成にしていることから、部品点数の増大に繋がってしまうという問題点を有している。この他、インナーフェルールをアウターフェルールに挿入する必要があることから、複雑な構造になるのは勿論のこと、挿入時における作業工数の増大に繋がってしまうという問題点や、径方向の大型化に繋がってしまうという問題点を有している。径方向の大型化は、光コネクタの大型化に繋がるとともに多くの実装面積を必要とするという問題点を有している。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、ピストニング現象を防止して低損失・高信頼性を確保することが可能であるとともに、構造が複雑化・大型化することもなく、さらには量産性が良好で工数低減も図ることが可能なフェルールを提供することを課題とする。また、フェルールと光ファイバとの接着固定構造も提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明のフェルールは、光ファイバの径と略等しい径で形成され、フェルールの先端面を開口する先端側挿通孔と、前記先端側挿通孔よりも大きくかつ前記光ファイバの被覆よりも大きな径で形成された中間位置挿通孔と、前記中間位置挿通孔よりも大きな径で形成され、前記フェルールの後端面を開口する後端側挿通孔と、前記先端側挿通孔と前記中間位置挿通孔を繋ぐように傾斜する第１のテーパ部と、前記中間位置挿通孔と前記後端側挿通孔を繋ぐように傾斜する第２のテーパ部とを有し、前記先端側挿通孔、前記第１のテーパ部、前記中間位置挿通孔、前記第２のテーパ部および前記後端側挿通孔の順に位置し、前記フェルールにおける前記先端面から前記後端面に向かって貫通する光ファイバ挿通孔を備え、前記フェルールの側面から前記第１のテーパ部に向かって貫通し、該フェルールの中心軸と直交して放射状に延び等間隔に複数の接着剤用貫通孔を設けたことを特徴とする。

また、請求項２記載の本発明のフェルールは、請求項１に記載のフェルールにおいて、さらに、前記フェルールの先端面を凹ませるように形成されており、前記先端側挿通孔に導通する接着剤溜まりを有することを特徴とする。

上記課題を解決するためになされた請求項３記載の本発明のフェルールと光ファイバとの接着固定構造は、請求項１又は請求項２に記載のフェルールと該フェルールに挿通された前記光ファイバとを固定する接着剤を、前記フェルールにおける前記光ファイバ挿通孔及び前記接着剤用貫通孔に充填することを特徴とする。

請求項１に記載された本発明によれば、接着剤用貫通孔を有するフェルールであり、接着剤用貫通孔はフェルール側面から光ファイバ挿通孔にかけて貫通する形状であることから、接着剤用貫通孔の分だけ接着剤による固着強度を高めることができるという効果を奏する。従って、ピストニング現象を防止して低損失・高信頼性を確保することができるという効果を奏する。また、本発明によれば、上記の如く接着剤用貫通孔を有するフェルールであり、接着剤用貫通孔はフェルール側面から光ファイバ挿通孔にかけて貫通する形状であることから、上記効果に加えて、フェルールの構造を複雑化・大型化しないという効果や、フェルールの量産性を良好にすることができるという効果を奏する。さらに、本発明によれば、フェルールが単体構造のものであることから、部品点数を少なくできるのは勿論のこと、作業工数の低減を図ることもできるという効果を奏する。さらにまた、本発明によれば、光ファイバ側での追加工を必要としない構造のフェルールにすることができるという効果や、作業工数の低減を図ることができるという効果を奏する。

請求項３に記載された本発明によれば、請求項１又は請求項２に記載のフェルールを用いることから、ピストニング現象を防止して低損失・高信頼性を確保することが可能なフェルールと光ファイバとの接着固定構造を提供することができるという効果を奏する。

本発明のフェルール及び接着固定構造を含む、光ファイバ端末のフェルールを示す図であり、（ａ）は先端側の拡大斜視図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は軸直交方向の断面図である（実施例１）。 本発明の他の例となるフェルール及び接着固定構造を含む、光ファイバ端末のフェルールを示す図であり、（ａ）は先端側の拡大斜視図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は軸直交方向の断面図である（実施例２）。 本発明の他の例となるフェルール及び接着固定構造を含む、光ファイバ端末のフェルールを示す図であり、（ａ）は先端側の拡大斜視図、（ｂ）は軸方向の断面図である（実施例３）。 ピストニング現象のうちの光ファイバの引き込みについての説明図であり、（ａ）は引き込みが起こる前の状態を示す軸方向の断面図、（ｂ）引き込みが起きた後の状態を示す軸方向の断面図である。

フェルールは、フェルール側面から光ファイバ挿通孔にかけて貫通する接着剤用貫通孔を有する。この接着剤用貫通孔と光ファイバ挿通孔とに接着剤を充填することにより、フェルールとこのフェルールに挿通された光ファイバとを固定する。

以下、図面を参照しながら実施例１を説明する。図１は本発明のフェルール及び接着固定構造を含む、光ファイバ端末のフェルールを示す図であり、（ａ）は先端側の拡大斜視図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は軸直交方向の断面図である。

図１において、引用符号２１はガラス製又はプラスチック製の光ファイバを示している。この光ファイバ２１の外側には、被覆としてのジャケット２２が設けられている。ジャケット２２は、所定長さで皮剥されており、光ファイバ２１の端末部分が露出するような加工状態になっている。光ファイバ２１は、ここでは公知のものが用いられている。

引用符号２３はセラミック材料製、樹脂材料製、又は金属材料製のフェルールを示している。このフェルール２３は、略円筒状となる形状であって、フェルール側面２４と、フェルール先端面２５と、フェルール後端面２６と、光ファイバ挿通孔２７と、本発明の特徴部分となる接着剤用貫通孔２８とを有している。

本実施例のフェルール２３は、液晶ポリマーにより成形されたものが用いられている（材質は特に限定されないものとする。材質の一例としては、例えばジルコニアが挙げられるものとする）。

フェルール側面２４は、フェルール先端面２５側が小径の小径側面２９となるとともに、フェルール後端面２６側が大径の大径側面３０となり、さらに中間に段付き部３１を有する、図示のような段付き形状の外周面となるように形成されている。小径側面２９とフェルール先端面２５との間には、テーパ部３２が形成されている。

フェルール先端面２５は、平坦な面となるように、また、円形の面となるように形成されている。フェルール先端面２５は、この中心がフェルール２３の中心軸位置に一致するように形成されている。

フェルール後端面２６は、フェルール先端面２５の反対側に位置する面として形成されている。また、フェルール後端面２６は、光ファイバ２１の挿入開始側となる面としても形成されている。

光ファイバ挿通孔２７は、フェルール先端面２５からフェルール後端面２６にかけて貫通するように、また、フェルール２３の中心軸と同心となるように形成されている。光ファイバ挿通孔２７は、フェルール先端面２５に開口する先端側挿通孔３３と、この先端側挿通孔３３よりも大径となる中間位置挿通孔３４と、中間位置挿通孔３４よりも大径となり且つフェルール後端面２６に開口する後端側挿通孔３５と、先端側挿通孔３３及び中間位置挿通孔３４を繋ぐテーパ部３６と、中間位置挿通孔３４及び後端側挿通孔３５を繋ぐテーパ部３７とを有するように形成されている。

光ファイバ挿通孔２７は、本実施例において、先端側挿通孔３３、テーパ部３６、及び中間位置挿通孔３４がフェルール側面２４の小径側面２９に対応する位置に配置形成されている。また、テーパ部３７及び後端側挿通孔３５がフェルール側面２４の大径側面３０に対応する位置に配置形成されている。

先端側挿通孔３３は、光ファイバ２１の挿通部分であって、光ファイバ２１の直径よりも僅かに大きな直径を有するように形成されている。先端側挿通孔３３は、フェルール２３の中心軸と光ファイバ２１の光軸とに極力ズレが生じないように高い寸法精度で形成されている。

テーパ部３６は、光ファイバ２１を先端側挿通孔３３までスムーズに案内する部分として形成されている。また、テーパ部３６は、緩やかに傾斜する形状に形成されている。テーパ部３６は、光ファイバ２１に対し次第に間隔が開くような形状に、言い換えれば光ファイバ２１の周囲に後述する接着剤３８が次第に多く溜まるような形状に形成されている。

このようなテーパ部３６に対し開口するように、本発明の特徴部分となる接着剤用貫通孔２８が三つ設けられている（数は一例であるものとする）。以下、接着剤用貫通孔２８について説明をする。

接着剤用貫通孔２８は、フェルール２３の光ファイバ挿通孔２７に挿通した光ファイバ２１を固定するための後述する接着剤３８を充填する部分として設けられている。従って、接着剤用貫通孔２８は、光ファイバ挿通孔２７以外にも接着剤３８を充填することができる部分となっている。接着剤用貫通孔２８は、フェルール側面２４の小径側面２９から光ファイバ挿通孔２７のテーパ部３６にかけて貫通するように形成されている。

本実施例において、接着剤用貫通孔２８は、上記の如く三つ設けられている。接着剤用貫通孔２８は、フェルール２３の中心軸に対し直交するような、また、１２０゜ピッチで放射状となるような配置で設けられている。接着剤用貫通孔２８の数に関しては、例えば１８０゜ピッチで二つや、９０゜ピッチで四つであってもよいものとする。

尚、接着剤用貫通孔２８は、ここでは円形の貫通孔であるが、楕円や矩形であってもよいものとする。接着剤用貫通孔２８は、この分だけ接着剤３８による固着強度を高めることができるような形状及び配置で形成されている。接着剤用貫通孔２８は、ここに充填されて硬化した接着剤３８がピストニング現象に対して突っ張りとなるような形状、言い換えれば移動を抑制することができるような形状に形成されている。

上記構成及び構造において、光ファイバ２１の端末部分にフェルール２３を設けるには、先ず、フェルール後端面２６側から光ファイバ挿通孔２７に例えばエポキシ系の接着剤３８を流し込み、次に、光ファイバ挿通孔２７に光ファイバ２１を挿入する。そして、この光ファイバ２１の挿入直後に接着剤用貫通孔２８にも接着剤３８を流し込む（光ファイバ２１の挿入前に流し込むことでもよいものとする）。続いて、接着剤３８を従来同様に硬化させて光ファイバ２１を接着固定し、最後にフェルール先端面２５から突出した光ファイバ２１を所望の精度で研磨して光ファイバ端面３９とフェルール先端面２５とを面一にする作業を行うと、光ファイバ２１の端末部分にフェルール２３を設ける一連の作業が完了する。

接着剤３８に係る作用をミクロ的に見ると、接着剤３８の充填により接着剤３８が被着材（光ファイバ２１及びフェルール２３）の空隙に浸入する。そして、空隙に浸入した状態で接着剤３８が硬化すると、被着材は接着剤３８により固定状態になる。この後、時間が経って、及び／又は温度変化が大きくなってピストニング現象が起ころうとしても、ピストニング現象による移動方向に対し接着剤用貫通孔２８で硬化した接着剤３８が突っ張り（壁となり）、移動を抑制する。

以上、図１を参照しながら説明してきたように、本発明によれば、接着剤用貫通孔２８を有するフェルール２３であり、接着剤用貫通孔２８はフェルール側面２４から光ファイバ挿通孔２７にかけて貫通する形状であることから、接着剤用貫通孔２８の分だけ接着剤３８による固着強度を高めることができるという効果を奏する。従って、ピストニング現象を防止して低損失・高信頼性を確保することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、上記の如く接着剤用貫通孔２８を有するフェルール２３であり、接着剤用貫通孔２８はフェルール側面２４から光ファイバ挿通孔２７にかけて貫通する形状であることから、上記効果に加えて、フェルール２３の構造を従来例と比べて複雑化・大型化しないという効果や、フェルール２３の量産性を良好にすることができるという効果を奏する。

さらに、本発明によれば、フェルール２３が単体構造のものであることから、従来例と比べて部品点数を少なくできるのは勿論のこと、作業工数の低減を図ることもできるという効果を奏する。

さらにまた、本発明によれば、上記構造及び説明から分かるように、光ファイバ２１側での追加工を必要としない構造のフェルール２３にすることができるという効果や、作業工数の低減を図ることができるという効果を奏する。

以下、図面を参照しながら実施例２を説明する。図２は本発明の他の例となるフェルール及び接着固定構造を含む、光ファイバ端末のフェルールを示す図であり、（ａ）は先端側の拡大斜視図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は軸直交方向の断面図である。尚、上記実施例１と同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図２において、実施例２は上記実施例１に対して接着剤用貫通孔２８の配置が異なっている。すなわち、接着剤用貫通孔２８は、フェルール側面２４の小径側面２９から光ファイバ挿通孔２７の先端側挿通孔３３にかけて貫通するような形状に形成されている。

実施例２は、接着剤用貫通孔２８の配置が異なるのみであり、上記実施例１と同様の効果を奏するのは言うまでもない。

尚、接着剤用貫通孔２８の配置は、実施例１と実施例２の組み合わせであってもよいものとする。

以下、図面を参照しながら実施例３を説明する。図３は本発明の他の例となるフェルール及び接着固定構造を含む、光ファイバ端末のフェルールを示す図であり、（ａ）は先端側の拡大斜視図、（ｂ）は軸方向の断面図である。尚、上記実施例１、２と同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図３において、実施例３は上記実施例１に対して接着剤溜まり４０を有する点で異なっている。接着剤溜まり４０は、フェルール先端面２５を凹ませるような形状に形成されている。接着剤溜まり４０は、この底部分に光ファイバ挿通孔２７の先端側挿通孔３３が開口するような形状に形成されている。このような接着剤溜まり４０には、接着剤３８が溜まるようになっている。接着剤溜まり４０は、この分だけ更に固着強度を高めることができるようになっている。

実施例３は、上記実施例１と同様の効果を奏するのは言うまでもなく、この効果の他にフェルール２３と接着剤３８との界面を長くすることができるという効果も奏する。界面を長くすることができれば、水分の浸入に対して耐湿性を高めることができるという効果も奏する。

実施例３をまとめると、次のようになる。すなわち、「フェルール２３は、フェルール側面２４から光ファイバ挿通孔２７にかけて貫通する接着剤用貫通孔２８を有するとともに、光ファイバ挿通孔２７が開口する接着剤溜まり４０をフェルール先端面２５に有する」という特徴があるとまとめられる。

この他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

２１…光ファイバ
２２…ジャケット
２３…フェルール
２４…フェルール側面
２５…フェルール先端面
２６…フェルール後端面
２７…光ファイバ挿通孔
２８…接着剤用貫通孔
２９…小径側面
３０…大径側面
３１…段付き部
３２…テーパ部
３３…先端側挿通孔
３４…中間位置挿通孔
３５…後端側挿通孔
３６、３７…テーパ部
３８…接着剤
３９…光ファイバ端面
４０…接着剤溜まり

Claims (3)

1. 光ファイバの径と略等しい径で形成され、フェルールの先端面を開口する先端側挿通孔と、前記先端側挿通孔よりも大きくかつ前記光ファイバの被覆よりも大きな径で形成された中間位置挿通孔と、前記中間位置挿通孔よりも大きな径で形成され、前記フェルールの後端面を開口する後端側挿通孔と、前記先端側挿通孔と前記中間位置挿通孔を繋ぐように傾斜する第１のテーパ部と、前記中間位置挿通孔と前記後端側挿通孔を繋ぐように傾斜する第２のテーパ部とを有し、前記先端側挿通孔、前記第１のテーパ部、前記中間位置挿通孔、前記第２のテーパ部および前記後端側挿通孔の順に位置し、前記フェルールにおける前記先端面から前記後端面に向かって貫通する光ファイバ挿通孔を備え、
   前記フェルールの側面から前記第１のテーパ部に向かって貫通し、該フェルールの中心軸と直交して放射状に延び等間隔に複数の接着剤用貫通孔を設けた
   ことを特徴とするフェルール。
2. 請求項１に記載のフェルールにおいて、
   さらに、前記フェルールの先端面を凹ませるように形成されており、前記先端側挿通孔に導通する接着剤溜まりを有する
   ことを特徴とするフェルール。
3. 請求項１又は請求項２に記載のフェルールと該フェルールに挿通された前記光ファイバとを固定する接着剤を、前記フェルールにおける前記光ファイバ挿通孔及び前記接着剤用貫通孔に充填する
   ことを特徴とするフェルールと光ファイバとの接着固定構造。

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