JP6034256B2 - 光ファイバモジュール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、先端部分にレンズ体を備え、光ファイバの端末と結合する光ファイバフェルール及びその製造方法に関する。

近年、自動車内の光通信に用いられる光ファイバに対しては、コア径が小さく、伝送帯域が大きいものが適用されるようになってきている。しかしながら、コア径が小さい光ファイバは、光ファイバ間を接続する時に軸ずれが生じ、接続損失が増大しやすい。このため、先端部分に凸レンズを有する光ファイバフェルールを光ファイバの端末に結合する技術が提案されている。

ところが、光ファイバフェルールと光ファイバの端末とを溶着によって結合する場合、光ファイバの溶着位置を精度高く管理することが困難である。また、光ファイバフェルールと光ファイバの端末とを溶着せずに光ファイバフェルールに位置合わせ機構を持たせて結合させた場合、光ファイバフェルールと光ファイバの端末との間のクリアランスに伴う界面反射による挿入損失が問題になる。また、挿入損失を抑制するために凸レンズと光ファイバの端末とを直接接触させた場合には、凸レンズが損耗する可能性がある。

このような背景から、特許文献１には、光ファイバの端末と光ファイバフェルールとの間に光ファイバ又は光ファイバフェルールを形成する材料の屈折率に近い屈折率を有する屈折率整合シートを設ける技術が提案されている。また、特許文献２には、光ファイバ芯線の径と同径の円柱形状の透光性及び柔軟性を有する導光部材を光ファイバフェルールの芯線案内部に圧入する技術が提案されている。

特開２０１０−９６９０３号公報 特開２００５−３１６２９５号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術によれば、屈折率整合シートの厚みが０．１〜１ｍｍと薄いので、光ファイバフェルールと光ファイバとの間の距離を長く取れず、レンズ設計の自由度が低くなる。また、特許文献１記載の技術によれば、屈折率整合シートの厚みが薄いために、屈折率整合シートの取り扱いが難しく、光ファイバフェルールへの組み込み方法が限られてしまう。例えば光ファイバの端末の位置を光ファイバフェルールで規制する場合、細いクラッドの先端に薄い屈折率整合シートを確実に貼る必要があり、非常に困難である。一方、特許文献２記載の技術によれば、導光部材を芯線案内部に圧入する際に大きな力が必要になるために、多くの労力を要する。また、特許文献２記載の技術によれば、芯線案内部の側面と導光部材や光ファイバ芯線との間の空気層を完全に排除できないために、振動に伴う光ファイバ芯線の軸ずれによって接続損失が増大する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、レンズ設計の自由度を下げることなく、且つ、多くの労力を要することなく、光ファイバの端末と結合可能な耐振性を有する光ファイバフェルール及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバフェルールは、光ファイバ芯線、光ファイバ芯線の外周に外装された素線被覆部、及び素線被覆部の外周に外装されたコード被覆部を有する光ファイバコードと、一方及び他方の端部にそれぞれレンズ体及び前記光ファイバ芯線の端末が挿通される挿入孔を備える、透光性を有する材料によって形成されたレンズ付フェルールと、前記光ファイバ芯線の端末を包むように前記挿入孔内に挿入された、光ファイバ芯線又はレンズ付フェルールを形成する材料の屈折率と略同じ屈折率を有する軟質、且つ、透明な屈折率整合部材と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバフェルールは、上記発明において、前記コード被覆部の端部に底面が当接する第２の挿入孔を備え、前記挿入孔は第２の挿入孔の底面に形成されていることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバフェルールは、上記発明において、前記素線被覆部の端部に底面が当接する第２の挿入孔を備え、前記挿入孔は第２の挿入孔の底面に形成されていることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバフェルールは、上記発明において、前記屈折率整合部材は、ゲル状、ジェル状、及びゴム状のうちのいずれかの状態の樹脂材料によって形成されていることを特徴とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバフェルールの製造方法は、一方及び他方の端部にそれぞれレンズ体及び前記光ファイバ芯線の端末が挿通される挿入孔を備える透光性を有する材料によって形成されたレンズ付フェルールの挿入孔内に、光ファイバ芯線又はレンズ付フェルールを形成する材料の屈折率と略同じ屈折率を有する軟質、且つ、透明な屈折率整合部材を挿入する工程と、治具を用いて前記挿入孔内に挿入された前記屈折率整合部材を挿入孔の底面まで押し込む工程と、前記挿入孔内に光ファイバコードの光ファイバ芯線を挿入し、前記屈折率整合部材が光ファイバ芯線の端末を包んでいる状態で光ファイバコードを固定する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る光ファイバフェルールの製造方法は、上記発明において、治具を用いて前記挿入孔内に挿入された前記屈折率整合部材を挿入孔の底面まで押し込む工程を含むことを特徴とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバフェルールの製造方法は、光ファイバコードの光ファイバ芯線の端末を包むように、光ファイバ芯線又はレンズ付フェルールを形成する材料の屈折率と略同じ屈折率を有する軟質、且つ、透明な屈折率整合部材を光ファイバ芯線の端末に取り付ける工程と、一方及び他方の端部にそれぞれレンズ体及び前記光ファイバ芯線の端末が挿通される挿入孔を備える透光性を有する材料によって形成されたレンズ付フェルールの挿入孔内に端末に屈折率整合部材が取り付けられた光ファイバ芯線を挿入し、光ファイバコードを固定する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る光ファイバフェルールの製造方法は、上記発明において、前記挿入孔の周面には、前記光ファイバ芯線を挿入した際に押し出される空気を逃がすための空気抜き用の溝が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、レンズ設計の自由度を下げることなく、且つ、多くの労力を要することなく、光ファイバの端末と結合可能な耐振性を有する光ファイバフェルール及びその製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態である光ファイバフェルールの構成を示す断面図である。 図２は、図１に示す光ファイバフェルールの部分拡大図である。 図３は、図１に示す光ファイバフェルールの変形例を示す部分拡大図である。 図４は、図３に示す屈折率整合部材の構成を示す断面図である。 図５は、図３に示す光ファイバフェルールの変形例の構成を示す図である。 図６は、図１に示す光ファイバフェルールの変形例の構成を示す図である。 図７は、図１に示す光ファイバフェルールの製造方法を示す模式図である。 図８は、図１に示す光ファイバフェルールの他の製造方法を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である光ファイバフェルールについて説明する。

〔光ファイバフェルールの構成〕
始めに、図１，２を参照して、本発明の一実施形態である光ファイバフェルールの構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である光ファイバフェルールの構成を示す断面図である。図２は、図１に示す光ファイバフェルールの部分拡大図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態である光ファイバフェルール１は、光ファイバコード２と、レンズ付フェルール３と、を備えている。

光ファイバコード２は、軸心に位置する光ファイバ芯線２ａと、光ファイバ芯線２ａの外周に外装された素線被覆部２ｂと、図示しないケブラー（登録商標）等の抗張力体を介して素線被覆部２ｂの外周に外装されたコード被覆部２ｃと、を備えている。光ファイバコード２の端末では、素線被覆部２ｂ及びコード被覆部２ｃがそれぞれ所定長さ除去され、レンズ付フェルール３内において光ファイバ芯線２ａ及び素線被覆部２ｂが露出するようになっている。なお、光ファイバ芯線２ａはコア及びクラッドによって形成されている。また、光ファイバ芯線２ａの端面には研磨等の鏡面加工が施されていてもよい。

レンズ付フェルール３は、透光性を有する樹脂やガラス、セラミック材料によって形成された略円柱状の部材である。レンズ付フェルール３の光結合側である一方の長さ方向端部３ａには、凸レンズ４が設けられている。また、レンズ付フェルール３の他方の長さ方向端部３ｂには、円柱形状の挿入孔５が形成され、挿入孔５の底部５ａにはさらに円柱形状の挿入孔６が形成されている。挿入孔６の内径Ｒは、挿入孔５の底部５ａにコード被覆部２ｃを突き当てることによって光ファイバコード２の位置合わせができるように素線被覆部２ｂの外径ｒ１以上コード被覆部２ｃの外径ｒ２未満の大きさに形成されている。

挿入孔６の底部６ａには、屈折率整合部材７が挿入されている。屈折率整合部材７は、ゴム状、ゲル状、及びジェル状のうちのいずれかの状態の軟質、且つ、透明な樹脂材料によって形成されている。屈折率整合部材７は軟質の樹脂材料によって形成されているので、挿入孔６に光ファイバ芯線２ａが挿入された際、図２に示すように、屈折率整合部材７は光ファイバ芯線２ａの先端部を包み込むように光ファイバ芯線２ａの側面に回り込む。このため、振動によって光ファイバ芯線２ａの軸ずれが発生し、接続損失が増大することを抑制できる。屈折率整合部材７が光ファイバ芯線２ａの側面に回り込む量は、屈折率整合部材７の量を調整することによって制御できる。また、屈折率整合部材７は軟質の樹脂材料によって形成されているので、挿入孔６内に容易に組み付けることができる。また、屈折率整合部材７は厚みを自由に設計できるので、凸レンズ４と光ファイバ芯線２ａの端末との間の距離を適宜変更し、レンズ付フェルール３の構造を光コネクタの要件に対して最適化することができる。

屈折率整合部材７は、空気よりも屈折率が高く、レンズ付フェルール３又は光ファイバ芯線２ａを形成する材料の屈折率と略同じ屈折率を有している。これにより、光ファイバ芯線２ａの端末と凸レンズ４との間の屈折率を整合し、界面反射による挿入損失を生じさせることなく、光ファイバ芯線２ａの端末とレンズ付きフェルール３とを結合することができる。

なお、本実施形態では、挿入孔６の底部６ａに予め屈折率整合部材７を組み付けることとしたが、図３に示すように、光ファイバ芯線２ａの端末を包むようにゴム状の屈折率整合部材７を取り付け、光ファイバ芯線２ａの挿入時に屈折率整合部材７を組み付けてもよい。この場合、図４に示すように、屈折率整合部材７の一方の長さ方向端部７ａには、丸形の凸部７ｃが形成されている。また、他方の長さ方向端部７ｂには、光ファイバ芯線２ａが挿通される円柱形状の挿入孔７ｄが形成され、挿入孔７ｄの底部には凸部７ｅが形成されている。これにより、屈折率整合部材７と挿入孔６の底部６ａ及び光ファイバ芯線２ａの端末との接触状態はほぼ点接触になるので、空気の介在を防ぎ、挿入損失を抑えることができる。

また、図３に示す屈折率整合部材７を用いる場合には、図５に示すように、挿入孔６の周部に空気抜き用の溝６ｂを形成しておくことが望ましい。これにより、光ファイバ芯線２ａを挿入した際に押し出された空気が空気抜き用の溝６ｂ側に抜けるので、挿入孔６の底部６ａと光ファイバ芯線２ａの端末との間に空気が介在することをより確実に抑制できる。但し、屈折率整合部材７が挿入孔６の底部６ａに到達する前にコード被覆部２ｃが挿入孔５内に挿入される場合、コード被覆部２ｃによって挿入孔５及び挿入孔６内の空気が外部に抜けにくくなるので、挿入孔５の周部にも空気抜き用の溝を形成してもよい。

また、本実施形態では、挿入孔５の底部５ａにコード被覆部２ｃを突き当てることによって光ファイバコード２の位置合わせを行ったが、図６に示すように、挿入孔６の底部６ａに光ファイバ芯線２ａが挿入される挿入孔８を形成し、挿入孔６の底部６ａに素線被覆部２ｂを突き当てることによって光ファイバコード２の位置合わせを行ってもよい。この場合、屈折率整合部材７は挿入孔８の底部８ａに挿入される。また、挿入孔８の内径Ｒ１は、光ファイバ芯線２ａの外径ｒ３以上素線被覆部２ｂの外径ｒ１未満の大きさに形成されている。

〔光ファイバフェルールの製造方法〕
次に、図７を参照して、図１に示す光ファイバフェルールの製造方法について説明する。

図７は、図１に示す光ファイバフェルールの製造方法を示す模式図である。図１に示す光ファイバフェルールを製造する際は、始めに、図７（ａ）に示すように、挿入孔６内に屈折率整合部材７を挿入する。次に、図７（ｂ）に示すように、先端に平坦部１０ａを備える治具１０を用いて屈折率整合部材７を挿入孔６の底部に押し付け、屈折率整合部材７を平坦に成形する。そして、最後に、図７（ｃ）にように、挿入孔５の底部５ａにコード被覆部２ｃを突き当て、挿入孔６内に光ファイバ芯線２ａ及び素線被覆部２ｂを挿入し、屈折率整合部材７の先端部を包み込むように光ファイバ芯線２ａの先端部及び側面に屈折率整合部材７を当接させ、この状態で光ファイバコードを接着剤又は機械的（物理的）な手段によって固定する。これにより、図１に示す光ファイバフェルールが製造される。

なお、屈折率整合部材７を挿入孔６の底部に押し付ける際、図８に示すように、先端に凹部１０ｂを有する治具を用いてもよい。先端に凹部１０ｂを有する治具１０を用いて屈折率整合部材７を挿入孔６を押し付けた場合、屈折率整合部材７の治具１０との接触面は凸形状になり、光ファイバ芯線２ａと屈折率整合部材７との接触状態はほぼ点接触になるので、空気の介在を防ぎ、挿入損失を抑えることができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 光ファイバフェルール
２ 光ファイバコード
２ａ 光ファイバ芯線
２ｂ 素線被覆部
２ｃ コード被覆部
３ レンズ付フェルール
４ 凸レンズ
５，６，８ 挿入孔
７ 屈折率整合部材

Claims (8)

1. 光ファイバ芯線、光ファイバ芯線の外周に外装された素線被覆部、及び素線被覆部の外周に外装されたコード被覆部を有する光ファイバコードと、
   一方の端部にレンズ体を備えつつ、前記一方の端部よりも他方側に前記光ファイバ芯線の端末が挿通される底部を有する挿入孔を備える、透光性を有する材料によって形成されたレンズ付フェルールと、
   前記光ファイバ芯線の端末及び該端末近傍側面と前記挿入孔及び前記挿入孔の底部との隙間を埋めつつ前記光ファイバ芯線の端末を包むように前記光ファイバ芯線の側面に回り込む部分を有して前記挿入孔内に挿入された、光ファイバ芯線又はレンズ付フェルールを形成する材料の屈折率と略同じ屈折率を有する軟質、且つ、透明な屈折率整合部材と、
   を備えることを特徴とする光ファイバモジュール。
2. 前記コード被覆部の端部に底面が当接する第２の挿入孔を備え、前記挿入孔は第２の挿入孔の底面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバモジュール。
3. 前記素線被覆部の端部に底面が当接する第２の挿入孔を備え、前記挿入孔は第２の挿入孔の底面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバモジュール。
4. 前記屈折率整合部材は、ゲル状、ジェル状、及びゴム状のうちのいずれかの状態の樹脂材料によって形成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モジュール。
5. 一方及び他方の端部にそれぞれレンズ体及び光ファイバ芯線の端末が挿通される底部を有する挿入孔を備える透光性を有する材料によって形成されたレンズ付フェルールの挿入孔内に、光ファイバ芯線又はレンズ付フェルールを形成する材料の屈折率と略同じ屈折率を有する軟質、且つ、透明な屈折率整合部材を挿入する工程と、
   前記挿入孔内に光ファイバコードの光ファイバ芯線を挿入し、前記屈折率整合部材が光ファイバ芯線の端末及び該端末近傍側面と前記挿入孔および前記挿入孔の底部との隙間を埋めつつ前記光ファイバ芯線の端末を包んで前記光ファイバ芯線の側面に回り込む状態で光ファイバコードを固定する工程と、
   を含むことを特徴とする光ファイバモジュールの製造方法。
6. 治具を用いて前記挿入孔内に挿入された前記屈折率整合部材を前記挿入孔の底部まで押し込む工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバモジュールの製造方法。
7. 光ファイバコードの光ファイバ芯線の端末を包むように、光ファイバ芯線又はレンズ付フェルールを形成する材料の屈折率と略同じ屈折率を有する軟質、且つ、透明な屈折率整合部材を光ファイバ芯線の端末に取り付ける工程と、
   一方及び他方の端部にそれぞれレンズ体及び前記光ファイバ芯線の端末が挿通される挿入孔を備える透光性を有する材料によって形成されたレンズ付フェルールの挿入孔内に前記端末に屈折率整合部材が取り付けられた光ファイバ芯線を挿入し、前記屈折率整合部材が光ファイバ芯線の端末及び該端末近傍側面と前記挿入孔との隙間を埋めた状態で光ファイバコードを固定する工程と、
   を含むことを特徴とする光ファイバモジュールの製造方法。
8. 前記挿入孔の周面には、前記光ファイバ芯線を挿入した際に押し出される空気を逃がすための空気抜き用の溝が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバモジュールの製造方法。

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