JP5927229B2 - 受け側光ファイバ付き光ファイバ接続構造体および光ファイバの接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、現場組立形の光コネクタ、メカニカルスプライスなどの光ファイバ接続器を備える光ファイバ接続構造体および光ファイバの接続方法に関する。

従来より光ファイバへの組立作業を接続現場にて行うことができる光ファイバ接続器が知られている。この種の光ファイバ接続器は、予め挿入された受け側光ファイバの端面に後から挿入する外部光ファイバの端面を突き合わせた接続部を径方向両側から把持固定することで、光ファイバ同士の接続状態を維持して、光ファイバ接続構造体を構成している。

光ファイバ同士の突き合わせ接続部には、接続損失の低減を図るため固形の屈折率整合材層を介在させる技術が知られている。固形の屈折率整合材層の形成方法は、予め硬化させた屈折率整合材を光ファイバの端面間に挟み込む方法（例えば特許文献１）や、一方の光ファイバの端面に液体状態の屈折率整合材を塗布し硬化させた後に他方の光ファイバを突き合わせることで介在させる方法などがある。

特開２００９−４２３３５号公報

予め硬化させた屈折率整合材を光ファイバの端面間に挟み込む場合には、屈折率整合材を保持するための支持部材を必要とするため、接続部近傍の構造が複雑になることが懸念される。
光ファイバの端面に液体状態の屈折率整合材を塗布し硬化させて屈折率整合材層を形成する場合には、屈折率整合材層が光ファイバの端面から剥離しやすいことが問題となる。屈折率整合材層の剥離が起こると、接続損失が増大してしまう虞がある。したがって、光ファイバ接続構造体を組み立て光ファイバ同士を接続する際には、屈折率整合材層が剥離しないよう慎重な取り扱いが求められる。このため、光ファイバ接続構造体の組み立て工程には困難が伴っていた。
また、光ファイバの端面からの剥離を抑制する為に、接着力の強い屈折率整合材層を用いる必要があり、屈折率整合材層の選定に制限があった。

本発明は、以上の課題に鑑みなされたものであり、複雑な構造を必要とせずその組み立て工程で、屈折率整合材層の剥離が起こりにくい光ファイバ接続構造体の提供を目的とする。

本発明の受け側光ファイバ付き光ファイバ接続構造体は、接続端の端面に開口する複数の空孔を有する受け側光ファイバと、前記受け側光ファイバの前記接続端の端面から突出して形成されると共に前記複数の空孔にそれぞれ侵入した複数の侵入部を含む固形の屈折率整合材層と、前記受け側光ファイバを一端側で把持固定しており、他端側は未把持固定状態である光ファイバ接続器と、を備え、前記光ファイバ接続器は、その他端側から挿入される外部光ファイバであって接続端の端面に孔の形成されていない外部光ファイバを、前記屈折率整合材層を介して前記受け側光ファイバと端面同士を突き合わせた状態で、径方向両側から挟み込んで把持固定可能であり、前記屈折率整合材層のショア硬度Ｅおよび厚みは、（ショア硬度Ｅ；６、厚み；２０μｍ）、（ショア硬度Ｅ；８５、厚み；２０μｍ）、（ショア硬度Ｅ；８５、厚み；４０μｍ）、（ショア硬度Ｅ：３０、厚み：６０μｍ）、（ショア硬度Ｅ：６、厚み：６０μｍ）で囲まれる範囲内にあり、前記孔に侵入している前記屈折率整合材層の侵入深さが、前記受け側光ファイバの接続端の端面から５μｍ以上且つ５０μｍ以下である。
また、前記外部光ファイバは、空孔付き光ファイバであって、前記屈折率整合材層のショア硬度Ｅは、４５以上、８０以下の範囲であってもよい。
また、本発明に係る光ファイバの接続方法は、上述の受け側光ファイバ付き光ファイバ接続構造体に前記外部光ファイバを接続する接続方法であって、前記受け側光ファイバの端面に、前記屈折率整合材層を介して前記外部光ファイバの端面を突き合わせた状態で、前記光ファイバ接続器により前記外部光ファイバを把持させる。

受け側光ファイバの接続端の端面に固形の屈折率整合材層を設けて、この固形の屈折率整合材層を介し受け側光ファイバと外部光ファイバとを突き合わせて接続することで、接続損失を低減できる。
また、受け側光ファイバが、接続端の端面から長手方向に延びる孔を有し、この孔に固形の屈折率整合材層が侵入していることで、侵入部分がアンカー効果を奏し、屈折率整合材層が受け側光ファイバの端面から剥離しにくくなる。
加えて、固形の屈折率整合材層が、受け側光ファイバの孔を塞ぐ役割を果たし、この孔に水分などが浸入することを防ぎ、光ファイバの光学特性の劣化を抑制できる。

第１実施形態の光ファイバ接続構造体の斜視図である。 第１実施形態の光ファイバ接続構造体の分解斜視図である。 第１実施形態の光ファイバ接続構造体の縦断面図である。 空孔付き光ファイバの一例の断面図である。 受け側光ファイバの接続端の端面の近傍を示す縦断面図である。 受け側光ファイバと外部光ファイバの接続部の様子を示す拡大図である。 第１実施形態の光ファイバ接続構造体に用いられる屈折率整合材層の物性の好ましい範囲を説明する図である。 第１実施形態の変形例の光ファイバ接続構造体における受け側光ファイバと外部光ファイバの接続部の様子を示す拡大図である。 第２実施形態の光ファイバ接続構造体の分解斜視図である。 第２実施形態の光ファイバ接続構造体の縦断面図である。 第２実施形態の変形例であり、有孔部及び無孔部を有する受け側光ファイバを採用した例を示す平面図である。

以下に、本発明の実施形態について各図を基に説明を行う。各図には、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系を記載した。本明細書においては、これらの座標系に沿って各方向を定め説明を行う。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

＜第１実施形態＞
図１〜図３は、本発明の第１実施形態の光ファイバ接続構造体７（接続構造体７）を説明する図である。この接続構造体７は、光ファイバ接続器としてのメカニカルスプライス３０（以下、スプライス３０）と、このスプライス３０に把持される、受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１とを有している。

図２に示すように、スプライス３０は、細長板状のベース部材３１と、該ベース部材３１の長手方向に沿って配列設置した３つの蓋部材３２１、３２２、３２３（蓋側素子）によって構成される押さえ蓋３２と、これらを互いに閉じ合わせる方向に弾性付勢する細長形状のクランプばね３３とを有する。
ベース部材３１（ベース側素子）と蓋部材３２１、３２２、３２３とは、半割り把持部材３４を構成する。

スプライス３０は、受け側光ファイバ２１と外部光ファイバ１を互いに突き合わせて接続させ把持することができる。
受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１は光ファイバ心線、光ファイバ素線といった被覆付き光ファイバである。図示例では、受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１として、単心の光ファイバ心線を採用している。

受け側光ファイバ２１は、裸光ファイバ２１ａを被覆２１ｃで覆うことで形成されている。同様に、外部光ファイバ１は、裸光ファイバ１ａを被覆１ｃで覆うことで形成されている。受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１の接続端側は、被覆２１ｃ、１ｃが除去され裸光ファイバ２１ａ、１ａが口出しされている。光ファイバ接続構造体７での受け側光ファイバ２１と外部光ファイバ１との突き合わせ接続は、外部光ファイバ１の裸光ファイバ１ａと受け側光ファイバ２１の裸光ファイバ２１ａとの互いの端面１ｂ、２１ｂを突き合わせることによって実現される。
なお、本実施形態の光ファイバ接続構造体７においては、受け側光ファイバ２１の裸光ファイバ２１ａは、導波方向に対して連続した空孔を複数有する光ファイバ、即ち空孔付き光ファイバ（Holey Fiber（HF）、Hole-Assisted Fiber（HAF）等）であるのに対し、外部光ファイバ１の裸光ファイバ１ａは、空孔を有していないシングルモード光ファイバ（Single-Mode Fiber（SMF））である。

スプライス３０について、その長手方向において、受け側光ファイバ２１が挿入される側（−Ｙ側）を「後」、反対側であり外部光ファイバ１が挿入される側（＋Ｙ側）を「前」として説明する。
図２に分解図として示すように、スプライス３０の押さえ蓋３２は、３つの蓋部材（蓋側素子）からなる。これらの蓋部材（蓋側素子）３２１、３２２、３２３のうち、最も後側に位置する符号３２１の蓋部材を後蓋部材とも言い、最も前側に位置する符号３２３の蓋部材を前蓋部材とも言う。また、後蓋部材３２１と前蓋部材３２３との間に位置する符号３２２の蓋部材を中蓋部材とも言う。

図２に示すように、スプライス３０のベース部材３１は、その長手方向の全長にわたって、蓋部材３２１、３２２、３２３に対向する対向面３１ａが形成されている。対向面３１ａには、ベース部材３１の長手方向に沿う調心溝３１ｂが形成されている。調心溝３１ｂは、ベース部材３１の対向面３１ａの中蓋部材３２２に対向する部分に形成されている。
調心溝３１ｂは、受け側光ファイバ２１の先端に口出しされた裸光ファイバ２１ａと、外部光ファイバ１の先端に口出しされた裸光ファイバ１ａとを突き合わせ接続（光接続）可能に互いに高精度に位置決め、調心する。本実施形態の接続構造体７において調心溝３１ｂはＶ溝（断面Ｖ字状の溝）であるが、調心溝３１ｂはＶ溝に限定されず、例えば断面半円状の溝や、Ｕ溝（断面Ｕ字状の溝）等も採用可能である。

対向面３１ａの後蓋部材３２１に対向する部分及び前蓋部材３２３に対向する部分には、調心溝３１ｂに比べて溝幅が大きい被覆部挿入溝３１ｃ、３１ｄが形成されている。被覆部挿入溝３１ｃ、３１ｄは、ベース部材３１長手方向において調心溝３１ｂの両側に、ベース部材３１の長手方向に沿って延在形成されている。
被覆部挿入溝３１ｃ、３１ｄと調心溝３１ｂとの間には、被覆部挿入溝３１ｃ、３１ｄから調心溝３１ｂ側に行くにしたがって溝幅が小さくなるテーパ状のテーパ溝３１ｅ、３１ｆが形成されている。各被覆部挿入溝３１ｃ、３１ｄは、テーパ溝３１ｅ、３１ｆを介して調心溝３１ｂと連通されている。

図３に示すように、前蓋部材３２３の対向面３２３ａには、ベース部材３１の被覆部挿入溝３１ｄに対応する位置に、外部光ファイバ１の被覆部が挿入される被覆部挿入溝３２３ｂが形成されている。
同様に、後蓋部材３２１の対向面３２１ａには、ベース部材３１の被覆部挿入溝３１ｃに対応する位置に、外部光ファイバ１の被覆部が挿入される被覆部挿入溝３２１ｂが形成されている。

スプライス３０の半割り把持部材３４の前端には、前蓋部材３２３及びベース部材３１に、それぞれ、その前端面から後側に行くにしたがって先細りのテーパ状に形成された凹所からなるテーパ状開口部３４ａが開口している。このテーパ状開口部３４ａの後端（奥端）は被覆部挿入溝３２３ｂ、３１ｄと連通している。
スプライス３０の半割り把持部材３４の後端には、後蓋部材３２１及びベース部材３１に、それぞれ、その後端面から前側に行くにしたがって先細りのテーパ状に形成された凹所からなるテーパ状開口部３４ｂが開口している。このテーパ状開口部３４ｂの前端（奥端）は被覆部挿入溝３２１ｂ、３１ｃと連通している。

図２に示すように、クランプばね３３は、１枚の金属板を横断面Ｕ字型に成形したものであって、細長板状の背板部３３ａの両側から、該背板部３３ａの長手方向全長にわたって、背板部３３ａに垂直に側板部３３ｂが張り出された構成になっている。
スプライス３０のベース部材３１及び３つの蓋部材３２１、３２２、３２３は、その互いに対向する対向面３１ａ、３２１ａ、３２２ａ、３２３ａが、クランプばね３３の一対の側板部３３ｂの間隔方向に概ね垂直となる向きで一対の側板部３３ｂの間に把持されている。
一対の側板部３３ｂの一方はベース部材３１に当接し、他方の側板部３３ｂは押さえ蓋３２（蓋部材３２１、３２２、３２３）に当接する。

クランプばね３３の一対の側板部３３ｂは、２つの切り込み部３３ｄによって、スプライス３０の押さえ蓋３２の３つの蓋部材３２１、３２２、３２３に対応する３つの部分に分かれている。クランプばね３３は、後蓋部材３２１とベース部材３１とを保持する第１クランプばね部３３１と、中蓋部材３２２とベース部材３１とを保持する第２クランプばね部３３２と、前蓋部材３２３とベース部材３１とを保持する第３クランプばね部３３３とを有する。

図２に示すように、ベース部材３１の対向面３１ａにおいて、クランプばね３３の背板部３３ａとは反対側（以下、開放側）に、長手方向に亘って４箇所に介挿片挿入溝３５ａが形成されている。また、４つの介挿片挿入溝３５ａと対向する、押さえ蓋３２（蓋部材３２１、３２２、３２３）にも、介挿片挿入溝３５ｂが形成されている。
図１に示すように、これらの介挿片挿入溝３５ａ、３５ｂは、ベース部材３１と押さえ蓋３２が重ねあわされることにより介挿片挿入穴３５を構成する。

介挿片挿入穴３５には、この穴の幅よりも大きな幅を有する介挿片（図示略）を挿入することでクランプばね３３に挟み込まれたベース部材３１と押さえ蓋３２を開き、対向面３１ａと対向面３２１ａ、３２２ａ、３２３ａを離間させることができる。
受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１をスプライス３０に挿入は、介挿片を介挿片挿入穴３５に挿入し、ベース部材３１と押さえ蓋３２を開いた状態として行うことが望ましい。

図４は、受け側光ファイバ２１の裸光ファイバ２１ａとして使用可能な空孔付き光ファイバを示す断面図である。
裸光ファイバ２１ａ（空孔付き光ファイバ）は、コア７１と、その周囲を囲むクラッド部７２とを備え、クラッド部７２内には裸光ファイバ２１ａの長手方向に沿在し端面２１ｂに開口する複数の空孔７３（孔）が形成されている。空孔７３は、例えば、コア７１に対して同心円状に配列される。空孔７３の数や配置は図示例に限定されない。空孔付き光ファイバは、例えば、光ファイバの光閉じ込め効果を高め、曲げ損失を低減できる。

図５は、受け側光ファイバ２１の接続端の端面２１ｂ（＋Ｙ方向の端面）の近傍を示す断面図である。また、図６は、受け側光ファイバ２１と外部光ファイバ１の接続部３の様子を示す拡大図である。
受け側光ファイバ２１の端面２１ｂには、固形の屈折率整合材層１０が設けられている。固形の屈折率整合材層１０の一部は、後端面２１ｂから空孔７３に深さＷ１だけ侵入して侵入部１０ｄを形成している。受け側光ファイバ２１の端面２１ｂと外部光ファイバ１の端面１ｂは、屈折率整合材層１０を介して突き合わされている。

屈折率整合材層１０は、空孔７３に侵入して侵入部１０ｄを形成することによって、侵入部１０ｄによるアンカー効果を奏し、受け側光ファイバ２１の端面２１ｂから剥離しにくくなる。即ち、屈折率整合材層１０に外部から負荷が加わり、屈折率整合材層１０を端面２１ｂから引き剥がそうとした場合であっても、侵入部１０ｄが空孔７３の内部に入り込み内周面と接着しているため、容易に剥離することがない。

空孔７３に侵入している屈折率整合材層１０の端面２１ｂからの侵入深さＷ１（即ち侵入部１０ｄのＹ方向長さ）は、５０μｍ以下であることが好ましい。空孔７３が屈折率整合材層１０の侵入部１０ｄにより埋められてしまうことで、端面２１ｂ近傍での受け側光ファイバ２１の光特性が変わるが、侵入深さＷ１が５０μｍ以下であればその影響を受けることがほとんどない。
また屈折率整合材層１０は、わずかでも空孔７３に侵入していればアンカー効果により剥離力を高めることができるが、侵入深さＷ１を５μｍ以上、とすることがより好ましい。５μｍ以上とすることで、より効果的に剥離を抑制できる。

屈折率整合材層１０は、受け側光ファイバ２１の端面２１ｂと共に空孔７３を覆うため、接続構造体７が水分にさらされた際などに、空孔７３から水が浸入することを防ぐことができる。受け側光ファイバ２１に採用されるような空孔付き光ファイバの空孔７３に水分が浸入すると、光の伝達経路において、光特性が変わってしまう虞がある。
この接続構造体７は、受け側光ファイバ２１の空孔７３に水分浸入を許さず、光伝達をより正確に行うことができる。

加えて、本実施形態の接続構造体７においては、固形の屈折率整合材層１０とシリコーン系グリス等の液状の屈折率整合剤１１とを併用することができる。この場合の屈折率整合剤１１を仮想線として図６に示す。
従来、接続しようとする一対の光ファイバのうち、一方又は両方が空孔付き光ファイバの場合の接続では、液状の屈折率整合剤１１を用いないことが一般的であった。これは、空孔付き光ファイバの端面から液状の屈折率整合剤１１が空孔に侵入し、接続部近傍での光ファイバの光学特性が劣化する虞があるためである。
本実施形態の接続構造体７においては、屈折率整合材層１０によって、受け側光ファイバ２１の空孔７３を塞いでいるため、シリコーン系グリス等の液状の屈折率整合剤１１を使用することができる。
液状の屈折率整合剤１１を使用することで、固形の屈折率整合材層１０の接続端側表面１０ａと対向する外部光ファイバ１の端面１ｂとの間に２０μｍ以内の隙間が形成されていても、この隙間を補てんすることができる。これにより、突き合わせが不十分であっても接続損失を解消できる。

なお、本実施形態の接続構造体７において、受け側光ファイバ２１は、全長に亘って沿在する複数の空孔７３が形成された空孔付き光ファイバであるが、受け側光ファイバ２１は、これに限定されるものではない。例えば、端面２１ｂから全長に延びる空孔７３に代えて、端面２１ｂに開口し所定の深さに形成された孔であってもよい。即ち、屈折率整合材層１０が侵入するための孔が形成されていればよい。

屈折率整合材層１０は、受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１との屈折率整合性（屈折率整合材層１０の屈折率と、光ファイバ１、２１の屈折率との近接の程度）が高い。屈折率整合材層１０の屈折率は、光ファイバ１、２１に近いほどよいが、フレネル反射の回避による伝送損失低減の点から、光ファイバ１、２１との屈折率の差が±０．１以内であることが好ましく、さらに好ましくは±０．０５以内である。突き合わせ接続される２本の光ファイバ１、２１の屈折率が互いに異なる場合には、光ファイバ１、２１の屈折率の平均値と屈折率整合材層１０の屈折率との差が上記範囲内にあることが望ましい。

屈折率整合材層１０は、弾性的に変形可能とすることが好ましい。
屈折率整合材層１０の材質としては、例えばアクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系などの高分子材料を挙げることができる。

屈折率整合材層１０は、一定厚みの層状としてもよいが、端面２１ｂの中央から周縁に向けて徐々に厚みを減じる形状とすることが好ましい。例えば、屈折率整合材層１０は、図５に示すように、その表面１０ａ（＋Ｙ方向に形成される屈折率整合材層１０の面）を、後方に突出する湾曲凸面（例えば球面、楕円球面）とすることができる。この表面１０ａは、全面が湾曲凸面であってもよいし、一部のみが湾曲凸面であってもよい。表面１０ａを湾曲凸面とすることによって、受け側光ファイバ２１と突き合わせる外部光ファイバ１の先端面中央のコア７４を確実に屈折率整合材層１０に当接させ、接続損失を良好にすることができる。
屈折率整合材層１０は、受け側光ファイバ２１の端面２１ｂの全面にわたって形成することができる。また、屈折率整合材層１０は、端面２１ｂだけでなく、受け側光ファイバ２１の外周面に達して形成されていてもよい。

屈折率整合材層１０は、例えば次の方法により形成することができる。
受け側光ファイバ２１を帯電させた状態で、端面２１ｂを液体状態の屈折率整合材の液面に接近させ、この液体状態の屈折率整合材を受け側光ファイバ２１の端面２１ｂに吸着（付着）させた後、硬化させ、屈折率整合材層１０とする。また、屈折率整合材層１０の形成に先立って、放電を利用して端面２１ｂを清浄化してもよい。
なお、屈折率整合材層１０は、液体状態の屈折率整合材を電気的に吸着させる方法に限らず、液体状態の屈折率整合材を他の方法により端面２１ｂに塗布することにより形成することもできる。

上述したように、液体状態の屈折率整合材を硬化させ屈折率整合材層１０を形成する場合においては、受け側光ファイバ２１の端面２１ｂに吸着又は塗布された液体状態の屈折率整合材が、毛細管現象によって空孔７３に自然に侵入する。これにより、侵入部１０ｄを容易に形成することができる。
屈折率整合材層１０の侵入部１０ｄの侵入深さＷ１は、受け側光ファイバ２１の接続端と反対側の端面における空孔７３開口の空気圧を微調整することで適切な深さにすることができる。また、硬化前の液状の屈折率整合材の粘性を調整することで毛細管現象による侵入深さＷ１を制御してもよい。

図７に、屈折率整合材層１０の好ましい厚さＴ１（図４参照）と、好ましいショア硬度Ｅ（ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠）との関係を表すグラフを示す。
図７において、領域Ｒ１、Ｒ２として示す範囲が好ましい範囲であり、その中でも領域Ｒ２として示す範囲がより好ましい範囲である。

図７に示すように、屈折率整合材層１０のショア硬度Ｅは、６以上、８５以下が好ましい。
屈折率整合材層１０のショア硬度Ｅは、低すぎれば屈折率整合材層１０が受け側光ファイバ２１の端面２１ｂから剥離しやすくなる。本実施形態の光ファイバ接続構造体７は、空孔付き光ファイバである受け側光ファイバ２１の端面２１ｂに屈折率整合材層１０を設けている。屈折率整合材層１０は、空孔７３の内部に侵入しているために、侵入部１０ｄがアンカー効果を奏し、屈折率整合材層１０の剥離が起こりにくい。したがって、ショア硬度Ｅが低い領域の屈折率整合材層１０を使用することができ、ショア硬度Ｅを６以上のものを使用することができる。

ショア硬度Ｅが６以上であれば、例えば調心溝６９ａ内での温度や湿度の変動や外部からの負荷等によって、屈折率整合材層１０に力が加わる場合であっても、屈折率整合材層１０が端面２１ｂから剥離するのを防ぐことができる。
また、屈折率整合材層１０のショア硬度Ｅを６以上とすることによって、屈折率整合材層１０に、損失増加の原因となる皺形成などの変形が起こるのを防止できる。

屈折率整合材層１０のショア硬度Ｅは、高すぎれば（例えば領域Ｒ４では）、未硬化時の（液体状態の）屈折率整合材の粘度が高くなるため受け側光ファイバ２１の端面２１ｂに付着させるのが難しくなる。ショア硬度Ｅを８５以下とすることによって、未硬化時の屈折率整合材を端面２１ｂに付着させる操作が容易になり、所定の形状（例えば前述の湾曲凸面をなす形状）の屈折率整合材層１０を精度よく形成できる。
また、屈折率整合材層１０のショア硬度Ｅを８５以下とすることによって、受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１の端面２１ｂ、１ｂに対して十分な追従変形が可能となる。このため、例えば調心溝６９ａ内での温度や湿度の変動や外部からの負荷等によって、屈折率整合材層１０に力が加わる場合であっても、損失増加の原因となる隙間等が生じるのを回避できる。

屈折率整合材層１０の厚みＴ１は、２０μｍ以上、６０μｍ以下が好ましい。
屈折率整合材層１０の厚みＴ１とは、例えば、屈折率整合材層１０の中央部の厚みであり、最大厚みである。なお、屈折率整合材層１０が均一な厚みで形成されている場合は、その均一な厚みを意味する。

屈折率整合材層１０は、薄すぎれば（例えば領域Ｒ５では）、互いに突き合わせる受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１の端面２１ｂ、１ｂ同士の距離が大きくなったときに屈折率整合材層１０としての効果を発揮できない。厚みを２０μｍ以上とすれば、屈折率整合材層１０としての効果を確実に得るうえで有利である。
また、厚みを２０μｍ以上とすることによって、互いに突き合わせる受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１の端面２１ｂ、１ｂに対して十分な追従変形が可能となり、損失増加の原因となる隙間等が生じることを回避できる。

屈折率整合材層１０は、厚すぎれば（例えば領域Ｒ６では）、互いに突き合わせられる受け側光ファイバ２１及び外部光ファイバ１の端面２１ｂ、１ｂの位置が安定せず、初期特性が変動しやすくなる傾向がある。
また、光ファイバの端面の位置の不安定化は、屈折率整合材層１０の硬度の影響を受けるため、ショア硬度Ｅ８５かつ厚み４０μｍの点Ｐ１と、ショア硬度Ｅ３０かつ厚み６０μｍの点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１より厚みが大きい領域Ｒ７では、前述の光ファイバの端面の位置の不安定化が起こるおそれがある。
よって、屈折率整合材層１０のショア硬度Ｅが６以上、８５以下であって、厚みが２０μｍ以上、６０μｍ以下であり、しかも領域Ｒ７を除く領域、即ち（ショア硬度Ｅ；６、厚み；２０μｍ）、（ショア硬度Ｅ；８５、厚み；２０μｍ）、（ショア硬度Ｅ；８５、厚み；４０μｍ）、（ショア硬度Ｅ：３０、厚み：６０μｍ）、（ショア硬度Ｅ：６、厚み：６０μｍ）で囲まれる範囲内では、屈折率整合材層１０の剥離を防ぐとともに、屈折率整合材層１０を精度よく形成でき、さらに、初期特性を安定化し接続損失を確実に低く維持できる。

図８に、本実施形態の接続構造体７の変形例における接続部３Ａを示す。この変形例においては、受け側光ファイバ２１のみならず、外部光ファイバ１Ａの裸光ファイバ１Ａａについても、空孔付き光ファイバを採用している。
この接続部３Ａを有する接続構造体７においては、図７に示す領域Ｒ１内であって、ショア硬度Ｅが４５以上、８０以下の領域Ｒ２で接続損失を低くできる。

領域Ｒ２の屈折率整合材層１０の使用により接続損失を良好にできる理由については、次の考察が可能である。
図８に示すように、空孔付き光ファイバである外部光ファイバ１Ａは、横断面中央に位置するコア７４と、当該コア７４の周囲にコア７４に沿って貫通する複数の空孔７５が形成されている。外部光ファイバ１Ａが、このような空孔付き光ファイバである場合には、受け側光ファイバ２１との突き合わせにより、屈折率整合材層１０の表面１０ａは、空孔７５を有する端面１Ａｂに応じた凹凸を有する形状となる。これにより、屈折率整合材層１０は、端面１Ａｂに対して当該面方向には滑り移動しにくくなる。

屈折率整合材層１０の硬度が低すぎる場合（ショア硬度Ｅが４５未満である場合）には、調心溝６９ａ内で、受け側光ファイバ２１と外部光ファイバ１Ａが突き合わされた後に軸ずれを調整すると、外部光ファイバ１Ａの端面１Ａｂにより、屈折率整合材層１０に面方向の大きなせん断力が加えられ、損失増加の原因となる皺形成などの変形が起こる虞がある。
一方、屈折率整合材層１０の硬度が高すぎる場合（ショア硬度Ｅが８０を超える場合）には、調心溝６９ａ内での光ファイバの端面の位置調整の際に十分な追従変形ができず、損失増加の原因となる隙間等が生じるおそれがある。

これに対し、領域Ｒ２（ショア硬度Ｅが４５以上、８０以下）の屈折率整合材層１０を使用すれば、位置調整される光ファイバの端面に対して十分な追従変形が可能であるから損失増加の原因となる隙間等が生じず、しかも皺形成などの変形が起こりにくくなる。従って、接続損失を低くできる。

＜第２実施形態＞
図９、図１０は、本発明の第２実施形態の光ファイバ接続構造体８を説明する図である。以下に第２実施形態の光ファイバ接続構造体８について述べるが、上述の第１実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
この光ファイバ接続構造体８は、光ファイバ接続器としてのクランプ部付きフェルール６０と、受け側光ファイバ６２及び外部光ファイバ１とを有している。

図９、図１０に示すように、クランプ部付きフェルール６０は、受け側光ファイバ６２を内挿固定したフェルール６１の後側に、受け側光ファイバ６２の後側突出部６２ａと、後側から挿入して受け側光ファイバ６２後端に突き当てた外部光ファイバ１の先端部とを把持固定して光ファイバ１、６２同士の突き合わせ接続状態を維持するクランプ部６３（接続機構）を組み立てたものである。

クランプ部６３は、フェルール６１のフランジ部６４から後側に延出するベース部材６５（後側延出片、ベース側素子）と蓋部材６６、６７（蓋側素子）と、これらを内側に一括保持したクランプばね６８と、を備えている。
クランプ部６３は、ベース部材６５と蓋部材６６、６７との間に、受け側光ファイバ６２の後側突出部６２ａと、受け側光ファイバ６２後端に突き当てた光ファイバ２先端部とを挟み込んで把持固定することができる。

受け側光ファイバ６２は、フェルール６１に貫設された微細孔であるファイバ孔６１ａに内挿され、接着剤を用いた接着固定等によってフェルール６１に固定されている。受け側光ファイバ６２の前端の端面は、フェルール６１先端（前端）の接合端面６１ｂに露出している。
フェルール６１の後端部には、その外周に周設（突設）されたフランジ部６４が一体化されている。
クランプ部６３は、フランジ部６４からフェルール６１後側へ延出された後側延出片６５と、蓋部材６６、６７とを、クランプばね６８の内側に一括保持した構成になっている。

後側延出片６５の蓋部材６６、６７に対面する対向面６５ａ（溝形成面）には、受け側光ファイバ６２の後側突出部６２ａをフェルール６１のファイバ孔６１ａの後方延長上に位置決めする調心溝６９ａと、調心溝６９ａの後端から後方に延在する被覆部収納溝６９ｂが形成されている。

後蓋部材６７の対向面６７ａには、後側延出片６５の被覆部収納溝６９ｂに対応する位置に被覆部収納溝６９ｃ（図１０参照）が延在形成されている。
前蓋部材６６には、後側延出片６５の対向面６５ａに対面する平坦な対向面６６ａが形成されている。

受け側光ファイバ６２は、例えば裸光ファイバである。また、図４に示す受け側光ファイバ２１の裸光ファイバ２１ａと同様の空孔付き光ファイバである。したがって、受け側光ファイバ６２は、長手方向全長に亘って延びる空孔７３を有している。
外部光ファイバ１の接続端側は、被覆１ｃが除去され裸光ファイバ１ａが口出しされている。なお、外部光ファイバ１の裸光ファイバ１ａは、第１実施形態と同様に空孔のない光ファイバであるが、空孔が形成された空孔付き光ファイバであってもよい。

受け側光ファイバ６２の端面のうち、外部光ファイバ１の端面１ｂが突き合わせ接続される端面６２ｂには、固形の屈折率整合材層１０が形成されている。
外部光ファイバ１の端面１ｂは、受け側光ファイバ６２の端面６２ｂに屈折率整合材層１０を介し突合せ接続される（図６の接続部３又は図８の接続部３Ａと同様の状態となる）。

受け側光ファイバ６２の端面６２ｂに形成された屈折率整合材層１０は、空孔７３に侵入しアンカー効果を奏するため、受け側光ファイバ６２の端面６２ｂから剥離しにくくなる。即ち、第２実施形態の接続構造体８は、第１実施形態の接続構造体７と同様の効果を奏することができる。

＜変形例＞
次に、第２実施形態の変形例として、第２実施形態の光ファイバ接続構造体８に受け側光ファイバ８０を採用した構造について図１１を基に説明する。この変形例は、上述した第２実施形態と比較して、受け側光ファイバ８０を採用した点が異なり、他の構成要素については同一符号を付し説明を省略する。

図１１は、受け側光ファイバ８０を挿入したクランプ部付きフェルール６０の平面図である。
受け側光ファイバ８０は、接続側の端面８０ｂから深さＨ１の孔８４が形成されている。受け側光ファイバ８０は、接続側の端面８０ｂから長手方向に沿った長さＨ１の領域の有孔部８２と、この有孔部８２より接続側より反対側に位置する無孔部８１とを有している。即ち、孔８４は、受け側光ファイバ８０の端面８０ｂから深さＨ１の領域に形成されている。

このような受け側光ファイバ８０は、空孔付き光ファイバ（例えばHole-Assisted Fiber（HAF））と空孔を備えていない光ファイバ（例えばSingle-Mode Fiber（SMF））とを融着することによって形成できる。
まず、十分な長さを有するこれらの光ファイバを端面同士で融着し接続する。この接続工程で、各光ファイバ同士の接続部には、直径方向に盛り上がった融着部８３が形成される。この融着部８３から長さＨ１として空孔付き光ファイバを切断することで、端面８０ｂ側に深さＨ１の孔８４を備える受け側光ファイバ８０が形成される。

受け側光ファイバ８０の端面８０ｂには、固形の屈折率整合材層１０が設けられている。固形の屈折率整合材層１０の一部は、端面８０ｂから孔８４に深さＷ１（５０μｍ以下）だけ侵入して侵入部１０ｄを形成している。

図１１に示すように、受け側光ファイバ８０は、ベース部材６５側からフェルール６１のファイバ孔６１ａに挿入され接着固定されている。この時、受け側光ファイバ８０の融着部８３は、ファイバ孔６１ａに挿入されないことが好ましい。
受け側光ファイバ８０の融着部は強度が弱い。また、受け側光ファイバ８０の融着部８３は、受け側光ファイバ８０の直径方向に盛り上がって形成されている。このため、ファイバ孔６１ａに挿入しようとすると、融着部８３の盛り上がりがファイバ孔６１ａに干渉し、融着部８３で受け側光ファイバ８０が切断される虞がある。
加えて、ファイバ孔６１ａと受け側光ファイバ８０の接着に用いられる接着剤の硬化時の収縮で、融着部８３に応力が加わり融着部において受け側光ファイバ８０が破損する虞がある。

融着部８３がファイバ孔６１ａに挿入されないために、融着部８３は、受け側光ファイバ８０の端面８０ｂから４ｍｍ以下の位置に形成されていることが好ましい。即ち、有孔部８２が設けられる領域の長さＨ１を４ｍｍ以下とすることが好ましい。受け側光ファイバ８０の端面８０ｂは、ファイバ孔６１ａの入口部から５ｍｍ以上の位置に設けられるため、有孔部８２の長さＨ１を４ｍｍ以下とすることで、融着部８３がファイバ孔６１ａに挿入されることがない。

本変形例では、孔を備えていない光ファイバの接続側に有孔部を形成することで、屈折率整合材層１０が、孔８４に侵入し侵入部１０ｄを形成する。屈折率整合材層１０の侵入部は、アンカー効果によって受け側光ファイバ８０の端面８０ｂから剥離しにくくなる。即ち、屈折率整合材層１０に外部から負荷が加わり、屈折率整合材層１０を端面８０ｂから引き剥がそうとした場合であっても、侵入部１０ｄが孔８４の内部に入り込み内周面と接着しているため、容易に剥離することがない。

以上に、本発明の実施形態を説明したが、本実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１、１Ａ…外部光ファイバ、１Ａａ、１ａ、２１ａ…裸光ファイバ、１Ａｂ、１ｂ、２１ｂ、６２ｂ、８０ｂ…端面、３、３Ａ…接続部、３Ａ…接続部、７、８…光ファイバ接続構造体、１０…屈折率整合材層、１０ｄ…侵入部、１１…屈折率整合剤、２１、６２、８０…受け側光ファイバ、３０…メカニカルスプライス（スプライス）、３１、６５…ベース部材（後側延出片、ベース側素子）、３２…押さえ蓋（蓋側素子）、３３、６８…クランプばね、６０…クランプ部付きフェルール、６１…フェルール、６１ａ…ファイバ孔、６３…クランプ部、６６、６７…蓋部材（蓋側素子）、７３、７５、８４…空孔（孔）、８１…無孔部、８２…有孔部、８３…融着部、Ｔ１…厚み、Ｗ１…侵入深さ

Claims (3)

1. 接続端の端面に開口する複数の空孔を有する受け側光ファイバと、
   前記受け側光ファイバの前記接続端の端面から突出して形成されると共に前記複数の空孔にそれぞれ侵入した複数の侵入部を含む固形の屈折率整合材層と、
   前記受け側光ファイバを一端側で把持固定しており、他端側は未把持固定状態である光ファイバ接続器と、を備え、
   前記光ファイバ接続器は、その他端側から挿入される外部光ファイバであって接続端の端面に孔の形成されていない外部光ファイバを、前記屈折率整合材層を介して前記受け側光ファイバと端面同士を突き合わせた状態で、径方向両側から挟み込んで把持固定可能であり、
   前記屈折率整合材層のショア硬度Ｅおよび厚みは、（ショア硬度Ｅ；６、厚み；２０μｍ）、（ショア硬度Ｅ；８５、厚み；２０μｍ）、（ショア硬度Ｅ；８５、厚み；４０μｍ）、（ショア硬度Ｅ：３０、厚み：６０μｍ）、（ショア硬度Ｅ：６、厚み：６０μｍ）で囲まれる範囲内にあり、
   前記孔に侵入している前記屈折率整合材層の侵入深さが、前記受け側光ファイバの接続端の端面から５μｍ以上且つ５０μｍ以下である
   受け側光ファイバ付き光ファイバ接続構造体。
2. 前記外部光ファイバは、空孔付き光ファイバであって、
   前記屈折率整合材層のショア硬度Ｅは、４５以上、８０以下の範囲にある請求項１に記載の受け側光ファイバ付き光ファイバ接続構造体。
3. 請求項１に記載の受け側光ファイバ付き光ファイバ接続構造体に前記外部光ファイバを接続する接続方法であって、
   前記受け側光ファイバの端面に、前記屈折率整合材層を介して前記外部光ファイバの端面を突き合わせた状態で、前記光ファイバ接続器により前記外部光ファイバを把持させる、光ファイバの接続方法。

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