JP5841344B2 - 光ファイバ接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ同士を機械的に接続する光ファイバ接続構造に関するものである。

従来の光ファイバ接続構造としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の光ファイバ接続構造は、二つ割りロッド状のベース及び蓋体を備えており、ベースには、光ファイバ同士を突き合わせ接続可能に位置決め調芯する調芯溝が延在形成され、調芯溝の調芯接続部及びその周囲には屈折率整合剤が設けられている。

特許第３９８３３７７号

しかしながら、上記従来技術のような光ファイバ接続構造では、高温環境下において、突き合わされた光ファイバ同士の間に存在すべき屈折率整合剤が無くなり、光学特性（接続ロスや反射）が劣化する可能性がある。

本発明の目的は、高温環境下でも、突き合わされた光ファイバ同士の間に屈折率整合剤を保持し、光学特性の劣化を防止することができる光ファイバ接続構造を提供することである。

本発明は、光ファイバ同士を屈折率整合剤を介して突き合わせて接続するメカニカルスプライスを備えた光ファイバ接続構造において、メカニカルスプライスは、光ファイバを収容するファイバ溝を有するベース部と、ファイバ溝に収容された光ファイバをベース部に対して押さえるフタ部とを有し、ベース部の上面部の幅方向両側には、ファイバ溝を挟むように凹部が形成されており、ベース部は、光ファイバ同士が接続されると共に凹部が形成されているファイバ接続領域と、ファイバ接続領域に対してファイバ溝の延在方向両側に位置し、凹部が形成されていないファイバ非接続領域とを有し、ファイバ接続領域におけるベース部のうちのファイバ溝よりも幅方向外側の部分とフタ部との間の間隔は、ファイバ非接続領域におけるベース部のうちのファイバ溝よりも幅方向外側の部分とフタ部との間の間隔よりも大きく、ファイバ接続領域におけるベース部のうちのファイバ溝よりも幅方向外側の部分とフタ部との間の間隔は、ファイバ溝が配置されているベース部の幅方向中心側よりもファイバ溝が配置されていないベース部の幅方向外側のほうが大きくなっており、ファイバ接続領域におけるベース部のうちのファイバ溝よりも幅方向外側の部分の上面の高さ位置は、ファイバ溝が配置されているベース部の幅方向中心側よりもファイバ溝が配置されていないベース部の幅方向外側のほうが低くなっていることを特徴とするものである。

このように本発明の光ファイバ接続構造においては、ファイバ接続領域におけるベース部のうちのファイバ溝よりも幅方向外側の部分とフタ部との間の間隔をファイバ非接続領域におけるベース部のうちのファイバ溝よりも幅方向外側の部分とフタ部との間の間隔よりも大きくすることにより、ファイバ接続領域には屈折率整合剤が多く充填されることになるため、高温環境下で屈折率整合剤の粘性が低下しても、突き合わされた光ファイバ同士の間から屈折率整合剤が流れ出ることは少ない。また、ファイバ接続領域では、メカニカルスプライス内に光ファイバが導入された時に混入した気泡や屈折率整合剤の揮発成分が広い範囲で動けるようになるため、突き合わされた光ファイバ同士の間を気泡等が通過する可能性が低くなる。以上により、高温環境下においても、突き合わされた光ファイバ同士の間には屈折率整合剤が保持されるため、光学特性の劣化を防止することができる。
また、ベース部の上面部には凹部が形成されているので、簡単な構成で且つ確実に、ファイバ接続領域におけるベース部のうちのファイバ溝よりも幅方向外側の部分とフタ部との間の間隔をファイバ非接続領域におけるベース部のうちのファイバ溝よりも幅方向外側の部分とフタ部との間の間隔よりも大きくすることができる。
また、ファイバ接続領域におけるベース部のうちのファイバ溝よりも幅方向外側の部分とフタ部との間の間隔は、ファイバ溝が配置されているベース部の幅方向中心側よりもベース部の幅方向外側のほうが大きくなっている。従って、ファイバ接続領域におけるベース部とフタ部との間の空間に存在する気泡等がベース部の幅方向中心側からベース部の幅方向外側に向かって移動しやすくなるため、突き合わされた光ファイバ同士の間を気泡等が通過する可能性が更に低くなる。これにより、高温環境下においても、突き合わされた光ファイバ同士の間に屈折率整合剤を十分保持することができる。

好ましくは、ファイバ非接続領域におけるファイバ溝の深さは、ファイバ接続領域におけるファイバ溝の深さよりも大きい。この場合には、ファイバ接続領域におけるベース部とフタ部との間の空間に存在する気泡等がファイバ非接続領域に向かって移動しやすくなるため、突き合わされた光ファイバ同士の間を気泡等が通過する可能性が更に低くなる。これにより、高温環境下においても、突き合わされた光ファイバ同士の間に屈折率整合剤を十分保持することができる。

このとき、好ましくは、ファイバ非接続領域におけるファイバ溝の底の位置は、ファイバ接続領域におけるファイバ溝の底の位置よりも低い。この場合には、簡単な構成で且つ確実に、ファイバ非接続領域におけるファイバ溝の空間をファイバ接続領域におけるファイバ溝の空間よりも大きくすることができる。

また、好ましくは、ベース部には、光ファイバの一つを構成する内蔵ファイバを保持するフェルールが固定されている。この場合には、本発明の光ファイバ接続構造を現地付け光コネクタに適用することができる。

本発明によれば、高温環境下でも、突き合わされた光ファイバ同士の間に屈折率整合剤を保持し、光学特性の劣化を防止することができる。

本発明に係わる光ファイバ接続構造の一実施形態が適用される光ファイバ接続器を示す概略断面図である。 図１に示したメカニカルスプライスの開閉状態を示す断面図である。 図１に示したベース部及びフタ部の断面図及びベース部の平面図である。 図１に示した光ファイバと内蔵ファイバとが突き合わされた状態を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 従来構造のメカニカルスプライスにおいて、屈折率整合剤に混入した気泡がファイバ溝内に閉じ込められた様子を示す断面図である。 図１に示したメカニカルスプライスにおいて、屈折率整合剤に混入した気泡が移動する様子を示す断面図である。

以下、本発明に係わる光ファイバ接続構造の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる光ファイバ接続構造の一実施形態が適用される光ファイバ接続器を示す概略断面図である。同図において、光ファイバ接続器１は、現地付け用のメカニカルスプライス型の光コネクタである。光ファイバ接続器１は、２本の光ファイバ同士を突き合わせて機械的に接続・固定するメカニカルスプライス２と、このメカニカルスプライス２を覆うハウジング（図示せず）とを備えている。

メカニカルスプライス２は、図１及び図２（ａ）に示すように、光ファイバ３を位置決め・収容するファイバ溝４を有するベース部５と、ファイバ溝４に収容された光ファイバ３をベース部５に対して押さえるフタ部６と、ベース部５及びフタ部６を挟み込む断面Ｕ字状のクランプバネ７とを有している。光ファイバ３の先端部分は、被覆除去されて裸ファイバ３ａが露出している。

ベース部５の前端部には、フェルール８が固定されている。フェルール８は、被覆除去された短尺状の内蔵ファイバ９を保持している。内蔵ファイバ９は、フェルール８の前端面（接続端面）からファイバ溝４まで延びている。

メカニカルスプライス２におけるベース部５とフタ部６との境界部分には、楔部材１０が挿入される複数の楔挿入凹部１１が設けられている。ベース部５及びフタ部６は、楔挿入凹部１１の反対側からクランプバネ７に挟み込まれている。

また、ベース部５は、光ファイバ３と内蔵ファイバ９とが接続されるファイバ接続領域Ｐと、このファイバ接続領域Ｐに対してファイバ溝４の延在方向（メカニカルスプライス２の前後方向）の両側に位置するファイバ非接続領域Ｑとを含んでいる。

ベース部５におけるファイバ接続領域Ｐの上面部には、図３に示すように矩形状の凹部１２が形成されている。従って、ファイバ接続領域Ｐにおけるベース部５の上面とフタ部６の下面との間の空間（間隔）は、ファイバ非接続領域Ｑにおけるベース部５の上面とフタ部６の下面との間の空間（間隔）よりも大きくなっている。

また、図４に示すように、ファイバ非接続領域Ｑにおけるファイバ溝４の底の位置は、ファイバ接続領域Ｐにおけるファイバ溝４の底の位置よりも低くなっている。ファイバ非接続領域Ｑは、ファイバ溝４の底がファイバ接続領域Ｐの両端からメカニカルスプライス２の前後方向外側に向かって断面テーパ状に下がるように形成された領域を有している。従って、ファイバ非接続領域Ｑにおけるファイバ溝４の空間（深さ）は、ファイバ接続領域Ｐにおけるファイバ溝４の空間（深さ）よりも大きくなっている。

このとき、ファイバ接続領域Ｐでは、図５（ａ）に示すように、ファイバ溝４の形状は断面逆等脚台形状となっている。ファイバ非接続領域Ｑでは、図５（ｂ）に示すように、ファイバ溝４の形状は断面Ｖ字状となっている。

また、ベース部５におけるファイバ接続領域Ｐの上面の幅方向両側には、図５（ａ）に示すように段差部１３がそれぞれ形成されている。従って、ファイバ接続領域Ｐにおけるベース部５の上面とフタ部６の下面との間の空間（間隔）は、メカニカルスプライス２の幅方向中心側（ファイバ溝４側）よりも幅方向外側（ファイバ溝４の反対側）のほうが大きくなっている。

なお、そのような段差部１３を形成する代わりに、ベース部５におけるファイバ接続領域Ｐの上面の形状を、メカニカルスプライス２の幅方向中心側から幅方向外側に向かって低くなるような断面テーパ状としても良い。

ファイバ接続領域Ｐにおけるベース部５とフタ部６との間の空間には、図１等に示すように、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間での光学的な不連続性を無くすための屈折率整合剤（グリス）Ｓが充填されている。

このような光ファイバ接続器１において、フェルール８に保持された内蔵ファイバ９に光ファイバ３を接続するときは、図２（ｂ）に示すように、楔部材１０をメカニカルスプライス２の楔挿入凹部１１に挿入する。すると、ベース部５及びフタ部６がクランプバネ７の付勢力に抗して開いた状態となる。

そして、図１に示すように、メカニカルスプライス２の後側から光ファイバ３をメカニカルスプライス２内に導入し、光ファイバ３の先端面を内蔵ファイバ９に突き合わせる。

その状態で、図２（ｃ）に示すように、楔部材１０を楔挿入凹部１１から抜去する。すると、ベース部５及びフタ部６がクランプバネ７の付勢力により閉じられ、光ファイバ３と内蔵ファイバ９とが屈折率整合剤Ｓを介して光学的に接続された状態でベース部５及びフタ部６により押圧固定されることとなる。

ところで、以上のような光ファイバ接続器１においては、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間の接続ロスや反射等の光学特性を維持するためには、ファイバ接続領域Ｐにおけるベース部５とフタ部６との間の空間に常に屈折率整合剤Ｓが満たされている必要がある。光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間から屈折率整合剤Ｓが無くなると、接続ロスや反射の増大といった光学特性の劣化につながる。

光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間から屈折率整合剤Ｓが抜ける原因としては、主として次の２点が考えられる。即ち、まず高温環境下において、屈折率整合剤Ｓの粘度が低くなり、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間から屈折率整合剤Ｓが流れ出すことが考えられる。

また、高温環境下において、メカニカルスプライス２内に光ファイバ３を導入するときに屈折率整合剤Ｓ中に混入した気泡や屈折率整合剤の揮発性物質（ガス）が光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間を通過するため、両者間で屈折率整合剤Ｓが切れることが考えられる。

ここで、従来構造のメカニカルスプライスの断面形状を図６に示す。従来構造のメカニカルスプライス５０では、ベース部５におけるファイバ接続領域Ｐの上面部に、上記の凹部１２は形成されていない。つまり、ベース部５の上面は、全体的に平坦となっている。また、ファイバ溝４の形状は、全体的に断面Ｖ字状となっている。

このようなメカニカルスプライス５０において、屈折率整合剤Ｓ中に混入した気泡としては、ファイバ溝４の側面とフタ部６と光ファイバ３及び内蔵ファイバ９とに挟まれた空間に存在する気泡Ｂ_１（Ｖワキ気泡という）と、ファイバ溝４の底と光ファイバ３及び内蔵ファイバ９とに挟まれた空間に存在する気泡Ｂ_２（Ｖ頂点気泡という）という２種類に分けられる。このようにファイバ溝４内に気泡が閉じ込められると、気泡はファイバ溝４内でしか動けなくなる。このため、その状態でファイバ溝４内が昇温されると、気泡が膨張すると共に、屈折率整合剤Ｓの粘度が低下するため、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間を気泡が通過する可能性が高くなる。

これに対し本実施形態では、図３に示すように、ベース部５におけるファイバ接続領域Ｐの上面部に凹部１２を形成したので、ファイバ接続領域Ｐにおけるベース部５とフタ部６との間の空間がファイバ非接続領域Ｑにおけるベース部５とフタ部６との間の空間よりも広くなる。このため、ファイバ接続領域Ｐに多くの屈折率整合剤Ｓが充填された状態となるため、高温環境下で屈折率整合剤Ｓの粘性が低下しても、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間に屈折率整合剤Ｓが保持されやすくなり、両者間から屈折率整合剤Ｓが流れ出ることが抑制される。

また、ファイバ接続領域Ｐにおけるベース部５とフタ部６との間の空間が広くなるので、図７（ａ）に示すように、Ｖワキ気泡Ｂ_１の閉じ込め（トラップ）が抑制され、当該空間でＶワキ気泡Ｂ_１が広い範囲で動きやすくなる。このため、高温環境下で、Ｖワキ気泡Ｂ_１が膨張すると共に屈折率整合剤Ｓの粘性が低下しても、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間をＶワキ気泡Ｂ_１が通過する可能性は低い。

また、高温環境下での屈折率整合剤Ｓ中の気泡は、膨張しながら広い空間に向かって移動する傾向にある。これは、気泡の自由エネルギーが小さくなる方向へ向かっていると考えられる。

そこで本実施形態では、ファイバ接続領域Ｐにおけるベース部５とフタ部６との間の空間については、図５（ａ）に示すように、メカニカルスプライス２の幅方向中心側よりも幅方向外側のほうを広くしている。これにより、図７（ａ）に示すように、Ｖワキ気泡Ｂ_１がメカニカルスプライス２の幅方向外側つまり広い開放空間に向かって移動しやすくなるため、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間をＶワキ気泡Ｂ_１が通過する可能性が一層低くなる。

さらに、本実施形態では、図４に示すように、ファイバ非接続領域Ｑにおけるファイバ溝４の底をファイバ接続領域Ｐにおけるファイバ溝４の底よりも深くすることで、ファイバ非接続領域Ｑにおけるファイバ溝４の空間をファイバ接続領域Ｐにおけるファイバ溝４の空間よりも広くしている。これにより、図７（ｂ）に示すように、Ｖ頂点気泡Ｂ_２がメカニカルスプライス２の前後方向外側つまり広い開放空間に向かって移動しやすくなるため、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間をＶ頂点気泡Ｂ_２が通過する可能性も低くなる。

以上により、高温環境下において、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との間から屈折率整合剤Ｓが抜けることが防止され、両者間に屈折率整合剤Ｓが維持されるようになる。これにより、高温環境下での光学特性を安定化させることができる。

また、ベース部５におけるファイバ接続領域Ｐの上面部に凹部１２を形成することで、ファイバ接続領域Ｐにおけるファイバ溝４の深さをファイバ非接続領域Ｑにおけるファイバ溝４の深さよりも浅くした場合には、ファイバ溝４の深さを全体的に浅くした場合と比較して、以下のような効果がある。

即ち、まずメカニカルスプライス２内に存在する光ファイバ３及び内蔵ファイバ９は、ファイバ溝４の側面の２箇所及びフタ部６の１箇所という合計３箇所で固定される。光ファイバ３及び内蔵ファイバ９をファイバ溝４に位置決めする際には、ベース部５の上面に対してフタ部６の下面が平行であることが望ましい。

本実施形態では、ベース部５におけるファイバ接続領域Ｐのみの上面部に凹部１２を設けることで、ファイバ非接続領域Ｑではベース部５とフタ部６との間隔が十分小さくなるため、ベース部５の上面とフタ部６の下面とを平行に保つことができる。

また、上記のような現地付け用のメカニカルスプライス型光コネクタでは、保管時には内蔵ファイバ９のみがファイバ溝４の側面とフタ部６とで固定される。ファイバ溝４の深さを全体的に浅くした場合には、その状態で放置しておくと、内蔵ファイバ９の側圧でベース部５及びフタ部６の表面がクリープ変形する。そのクリープ変形によってファイバ溝４に対する内蔵ファイバ９の位置がずれるため、光ファイバ３をメカニカルスプライス２内に導入して内蔵ファイバ９に突き合わせたときに、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との軸ずれが生じ、両者の接続ロスが大きくなる可能性がある。

本実施形態では、上述したようにファイバ非接続領域Ｑにおけるベース部５とフタ部６との間隔が十分小さくなる。このため、内蔵ファイバ９からベース部５及びフタ部６に加わる圧力が緩和されるため、ベース部５及びフタ部６の表面のクリープ変形が抑えられる。従って、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との軸ずれによる接続ロスの増大を防止することができる。

さらに、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との接続を行う際には、ベース部５とフタ部６との間を広げて、光ファイバ３をメカニカルスプライス２内に導入する。ここで、ファイバ溝４が浅すぎると、ベース部５とフタ部６との間隔が光ファイバ３の外径よりも大きくなり、ファイバ溝４から光ファイバ３が脱落してしまうことがある。一方、ベース部５とフタ部６との開き量が小さいと、ファイバ溝４に光ファイバ３を通すことができなくなる。

本実施形態では、ベース部５におけるファイバ接続領域Ｐのみの上面部に凹部１２を設けたので、光ファイバ３の導入に関わるファイバ非接続領域Ｑでは、ファイバ溝４を十分深くし、光ファイバ３と内蔵ファイバ９との接続に関わるファイバ接続領域Ｐでは、光ファイバ３がファイバ溝４の側面の２箇所で接するような程度までファイバ溝４を浅くすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ベース部５のファイバ接続領域Ｐでは、ファイバ溝４の形状が断面逆等脚台形状となっているが、ファイバ非接続領域Ｑにおけるファイバ溝４の空間がファイバ接続領域Ｐにおけるファイバ溝４の空間よりも大きくなっていれば、ファイバ溝４の形状としては、ファイバ接続領域Ｐでも断面Ｖ字状となっていても良い。

また、上記実施形態の光ファイバ接続器１は、光ファイバ３を内蔵ファイバ９に接続するメカニカルスプライス型の光コネクタであるが、本発明は、２本の光ファイバを両側からメカニカルスプライス内に導入して接続・固定するタイプのものにも適用可能である。

１…光ファイバ接続器（光ファイバ接続構造）、２…メカニカルスプライス、３…光ファイバ、４…ファイバ溝、５…ベース部、６…フタ部、８…フェルール、９…内蔵ファイバ、１２…凹部、１３…段差部、Ｐ…ファイバ接続領域、Ｑ…ファイバ非接続領域、Ｓ…屈折率整合剤。

Claims (4)

1. 光ファイバ同士を屈折率整合剤を介して突き合わせて接続するメカニカルスプライスを備えた光ファイバ接続構造において、
   前記メカニカルスプライスは、前記光ファイバを収容するファイバ溝を有するベース部と、前記ファイバ溝に収容された前記光ファイバを前記ベース部に対して押さえるフタ部とを有し、
   前記ベース部の上面部の幅方向両側には、前記ファイバ溝を挟むように凹部が形成されており、
   前記ベース部は、前記光ファイバ同士が接続されると共に前記凹部が形成されているファイバ接続領域と、前記ファイバ接続領域に対して前記ファイバ溝の延在方向両側に位置し、前記凹部が形成されていないファイバ非接続領域とを有し、
   前記ファイバ接続領域における前記ベース部のうちの前記ファイバ溝よりも幅方向外側の部分と前記フタ部との間の間隔は、前記ファイバ非接続領域における前記ベース部のうちの前記ファイバ溝よりも幅方向外側の部分と前記フタ部との間の間隔よりも大きく、
   前記ファイバ接続領域における前記ベース部のうちの前記ファイバ溝よりも幅方向外側の部分と前記フタ部との間の間隔は、前記ファイバ溝が配置されている前記ベース部の幅方向中心側よりも前記ファイバ溝が配置されていない前記ベース部の幅方向外側のほうが大きくなっており、
   前記ファイバ接続領域における前記ベース部のうちの前記ファイバ溝よりも幅方向外側の部分の上面の高さ位置は、前記ファイバ溝が配置されている前記ベース部の幅方向中心側よりも前記ファイバ溝が配置されていない前記ベース部の幅方向外側のほうが低くなっていることを特徴とする光ファイバ接続構造。
2. 前記ファイバ非接続領域における前記ファイバ溝の深さは、前記ファイバ接続領域における前記ファイバ溝の深さよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ接続構造。
3. 前記ファイバ非接続領域における前記ファイバ溝の底の位置は、前記ファイバ接続領域における前記ファイバ溝の底の位置よりも低いことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ接続構造。
4. 前記ベース部には、前記光ファイバの一つを構成する内蔵ファイバを保持するフェルールが固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光ファイバ接続構造。

Images