JP6138533B2 - マルチコアファイバ用光接続器 - Google Patents

Description

本発明は，マルチコアファイバ用光接続器に関する。

例えば，国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６１号パンフレット（特許文献１）及び国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６３号パンフレット（特許文献２）には，１本のファイバ中に複数の伝搬コアを有するマルチコアファイバが開示されている。

マルチコアファイバを伝送路として通信を行うためには，マルチコアファイバ同士を低損失で接続することができ，かつ複数回の着脱繰り返しにおいても損失の差異なく使用することができる光接続器（コネクタ）が必要となる。

特開２０１０−２８６５４８号公報（特許文献３），２０１０−２８６７１８（特許文献４）及び２０１１−１５８７６８（特許文献５）には，マルチコアファイバ同士の接続方式が開示されている。

国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６１号パンフレット 国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６３号パンフレット 特開２０１０−２８６５４８号公報 特開２０１０−２８６７１８号公報 特開２０１１−１５８７６８号公報

光ファイバ接続用コネクタには現在までに複数の標準規格が規定され，寸法等を各規格に共通化することで使用者の便宜が図られている。現在代表的なものとして，いわゆるＳＣ型，ＦＣ型，ＭＵ型及びＬＣ型の光コネクタが存在する。
ＳＣ型光コネクタの外形寸法等については，ＩＥＣ ６１７５４−１３，ＴＩＡ／ＥＩＡ−６０４−３Ａ及びＴＩＡ／ＥＩＡ−６０４−４Ａでグレード1，ＪＩＳ Ｃ ５９８３及び５９７０で等級Ｂに区分されるＳＣ型及びＦＣ型フェルールの外径寸法は２．４９９±０．０００５ｍｍと規定されている。

マルチコアファイバは，中心部以外にも複数のコアを有する。このため，マルチコアファイバの軸方位ずれ（軸を中心とした回転移動によるずれ）がおこると，これらのコアの軸ずれを生じ，接続損失を招く。接続するマルチコアファイバの脱着を行うたびに，軸方位がずれると，その都度接続損失が変化する。したがって，マルチコアファイバの軸方位ずれを生じない接続器が望まれる。

本発明は，基本的には，マルチコアファイバを収容するフェルールのフランジ部を複数方向から加圧することで，マルチコアファイバの軸方位ずれを防止することができるという知見に基づく。また，フェルールフランジに平坦面を設け，板バネ構造を用いてフェルールの平坦面を加圧することで，マルチコアファイバの軸方位ずれを防止することができるという知見に基づく。更に，板バネ構造を既存光ファイバ用コネクタのプラグフレーム内に一体成型することで，フェルールフランジの平坦面を加圧するための構造を簡易に設けることができるという知見に基づく。

本発明は，マルチコアファイバ１１を保持するフェルール１３と，フェルール１３を収容するプラグフレーム１５とを含む光接続器１７に関する。この光接続器１７のフェルール１３は，外周面に少なくとも１つの平坦面１９を有する。プラグフレーム１５は，平坦面１９を加圧するための板バネ構造２１を有する。そして，板バネ構造２１はプラグフレーム１５内に一体成型される。

このように，本発明の光接続器は，フェルールのフランジに平坦面を設けて，それをプラグフレーム側から板バネ構造を用いて加圧することで，フェルールの軸を中心とした回転運動を防止し，マルチコアファイバの回転運動を防止することができる。そして，平坦面を加圧する部材が板バネ構造であるため，フェルールにＸ，Ｙ方向からの力が加わっても，もとの状態へ容易に復元する。このため，光接続器の接続状態の再現性を飛躍的に高めることができる。

また，本発明の光接続器は，板バネ構造によりフェルールフランジの平坦面を加圧するものであるため，マルチコアファイバのＺ軸方向の位置を移動させることができる。このため，ファイバ同士をフィジカルコンタクトさせるために加圧によりフェルールが押し込まれた際にも，マルチコアファイバが軸中心に回転することを防止しつつ，Ｚ軸位置の移動を行うことができる。

更に，本発明の光接続器は，板バネ構造を標準規格の光コネクタのプラグフレーム内に一体成型するものであるため，フェルールフランジの平坦面を加圧する部品をプラグフレームの内部に別途取り付ける必要がなくなり，部品数を増やすことなく，プラグフレーム以外の部品は標準規格光コネクタの部品を流用することが可能で，安価なマルチコアファイバ用光接続器を提供することができる。

本発明の光接続器の好ましいものは，フェルール１３の外周面に４つの平坦面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが存在するものである。そして，プラグフレーム１５には，４つの平坦面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄにそれぞれ対応し，４つの平坦面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄをそれぞれ加圧するための４つの板バネ構造２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを有するものである。このように，４つの平坦面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄに対応して４つの板バネ構造２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを設けることで，マルチコアファイバの軸方位ずれをより効果的に防止することができる。

本発明の光接続器の好ましいものは，フェルール１３の外側端部２３が，割スリーブ２５を有する光アダプタに挿入されるものである。このように，フェルール１３の外側端部２３を割スリーブ２５に挿入し，割りスリーブ２５の反対側の端に別の光接続器を挿入することで，標準規格光コネクタと同様の取り扱いにて２つのマルチコアファイバを接続することができる。

図１は，本発明の光接続器の分解斜視図である。 図２は，本発明の光接続器の実装例を示す斜視図である。 図３（ａ）は，図２のＡ−Ａ断面図である。図３（ｂ）は，図３（ａ）のＢ拡大図である。 図４は，本発明のプラグフレームがフェルールを収容した際の概念図である。 図５は，本発明の光接続器を用いたマルチコアファイバの接続方法を説明するための概念図である。 図６は，本発明の光接続器を用いて２つのマルチコアファイバを接続した際の概念図である。

図１は，本発明の光接続器の分解斜視図である。図２は，本発明の光接続器の実装例を示す斜視図である。図３（ａ）は，図２のＡ−Ａ断面図である。図３（ｂ）は，図３（ａ）のＢ拡大図である。図４は，本発明のプラグフレームがフェルールを収容した際の概念図である。

図１及び図３に示される例では，本発明の光接続器１７は，光ファイバ１１を保持し収容するフェルール１３，フェルール１３を収容するプラグフレーム１５，コイルバネ２９を介してプラグフレーム１５に嵌合するストップリング３１，コネクタブーツ３５，及び上記の構成部品を収容するツマミ３７から構成されている。

光接続器１７は，マルチコアファイバとシングルモードファイバ，又はマルチコアファイバ同士を接続するために用いられる光学部品である。マルチコアファイバ同士を接続する際には，マルチコア同士のコアの配置が同じであることが好ましい。この場合，２つのマルチコアファイバの対応するコアが，本発明の光接続器を利用することで，光学的に接続される。

マルチコアファイバ１１は，先に説明した特許文献に開示されるとおり，ひとつのファイバ内に複数のコアを含む光ファイバである。マルチコアファイバ１１の例は，中心コアと中心コアの周囲に存在する１又は複数のコアを有するファイバである。マルチコアファイバ１１は，必ずしも中心にコアが存在するものでなくてもよい。たとえば，本発明に使用するマルチコアファイバは，２から４つ（又はそれ以上）のコアが対称的に並べられたコアを有するマルチコアファイバであってもよい。

中心コアは，マルチコアファイバの中心位置に存在するコアを意味する。コア間の距離は，例えば３０μｍ以上６０μｍ以下である。コア間の距離とは，コアの中心から隣接するコアの中心までの距離を意味する。

フェルール１３は，公知の光ファイバ保持用光学部品である。フェルール１３は，その内部にマルチコアファイバ１１の一部を収容するための収容体である。通常，フェルール１３は，マルチコアファイバ１１の端部分に設けられており，他の光ファイバを接続するために用いられる。フェルール１３は，１つの部材であってもよいし，２つ以上の部材であってもよい。図１に示す例では，略円筒（円柱）上のフェルール本体の端部分にフェルールフランジ１９が設けられている。

プラグフレーム１５は，その内部にフェルール１３を収容するための収容体である。プラグフレーム１５は，その内部にフェルール１３に圧力を加圧する板バネ構造２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを一体成型し，プラグフレーム１５の内部にフェルール１３を収容できるものであればよい。プラグフレーム１５の例は，光接続器の本体である。プラグフレーム１５は，例えばナイロン樹脂，ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂，ＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー）などの樹脂で金型により一体成形される。

本発明の光接続器１７におけるフェルール１３は，外周面に少なくとも１つの平坦面１９を有する。平坦面は，およそ平坦であればよい。平坦部は，溝の底部分のように形成されたものでも構わない。溝は，たとえば軸を中心として９０度回転した位置に４箇所設けられても良い。図３に示す例では，フェルールフランジ１９を板バネ構造により加圧する構造とされている。
そして，プラグフレーム１５は，平坦面１９を加圧するための板バネ構造２１を有する。板バネ構造２１は，図３に示されるように，プラグフレーム１５内に一体成型されている。

このように，フェルール１３の外周面に平坦面１９を設けて，それをプラグフレーム１５側から板バネ構造２１を用いて加圧することで，フェルールの軸を中心とした回転運動を防止し，マルチコアファイバの回転運動を防止することができる。

また，本発明の光接続器１７は，板バネ構造２１によりフェルール１３外周の平坦面を接触して加圧するものであるため，マルチコアファイバ１１のＸ，Ｙ，Ｚ軸の位置を移動させることができる。このため，先に説明したとおり，マルチコアファイバが軸中心に回転することを防止しつつ，Ｘ，Ｙ，Ｚ軸位置の移動を行うことができる。

更に，本発明の光接続器１７は，板バネ構造２１をプラグフレーム１５内に一体成型するものであるため，フェルール１３外周の平坦面１９を加圧する部品をプラグフレームの内部に別途取り付ける必要がなくなる。例えば，本発明の光接続器１７では，フェルール１３外周の平坦面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを加圧するためのバネを含む部品を，プラグフレーム１５の内部に取り付ける必要がなくなる。このように，フェルール外周の平坦面を加圧するための構造を容易に設けることができる。また，本発明のプラグフレームを製造するに際しては，例えば金型を用いた樹脂成型によってプラグフレーム及び板バネ構造を一体的に製造することができる。このため，フェルール外周の平坦面を加圧するための構造を有する光接続器を安価に提供することができる。

本発明の光接続器の好ましいものは，フェルール１３の外周面に４つの平坦面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが存在するものである。そして，プラグフレーム１５には，４つの平坦面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄにそれぞれ対応し，４つの平坦面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄをそれぞれ加圧するための４つの板バネ構造２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを有するものである。このような構造を有することで，マルチコアファイバの軸方位ずれをより効果的に防止することができる。フェルール１３のうち，少なくとも板バネにより加圧される部分の断面は，正方形（角がＲであっても構わない）上であることが好ましい。フェルール１３の加圧される部分の形状が略正方形状であれば，フェルールが軸中心に回転する事態を防止することができる。このように，４つの平坦面は，フェルールの中心軸（又はファイバの中心軸）を中心として，９０度回転した位置に設けられるものが好ましい。

本発明の光接続器１７は，フェルール外周の平坦面を加圧する部材が板バネである。特に，フェルールが４つの平坦面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを有する場合，対向する面にそれぞれ板バネ構造２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが存在する。このため，本発明によれば，フェルールにＸ，Ｙ，Ｚ方向の力が加えられても，もとの状態へ容易に復元する。よって，本発明によれば，光接続器の接続状態の再現性を飛躍的に高めることができる。特に，本発明の光接続器は，ファイバ同士を接続するためにフェルールの外側端部２３を割スリーブ２５に挿入した場合であってもＸ，Ｙ軸位置を柔軟に移動することができ，しかもマルチコアファイバが軸中心に回転することを防止することができる。このため，ファイバ同士を容易に接続することができるほか，Ｘ，Ｙ軸ずれによる接続損失が劣化する事態をも防止することができる。

本発明の光接続器の好ましいものは，フェルール１３の外側端部２３が，割スリーブ２５を有する光アダプタに挿入されるものである。このような構成を有し，割りスリーブ２５の反対側の端から別の光接続器が挿入され密着することで，２つの光ファイバを接続することができる。割スリーブ２５は，２つの光接続器のフェルールを密着させるように収容することで，２つのマルチコアファイバに含まれる各コアを光学的に接続させ，その接続状態を維持するための光学装置である。割スリーブ２５の内部は，例えば，フェルール１３の外側端部２３の外周に対応した形状を有する。このため，割スリーブ２５は，２つのフェルール１３を安定して保持することができる。

図５は，本発明の光接続器を用いたマルチコアファイバの接続方法を説明するための概念図である。図５に示されるように，フェルール１３の外側端部２３は，割スリーブ２５の一方の端から挿入される。すなわち，割りスリーブ２５の内径は，フェルール１３の外側端部２３を収容できる大きさとされている。一方，割りスリーブ２５の反対側の端から別の光接続器が挿入される。この光接続器にもマルチコアファイバが収容されている。

図６は，本発明の光接続器を用いて２つのマルチコアファイバを接続した際の概念図である。図６に示されるように，１つの割スリーブ２５の２つの端部のそれぞれには，光接続器が挿入され，それぞれの光接続器に収容されるマルチコアファイバ同士が密着する。このようにして，マルチコアファイバに含まれる各コアが，光学的に接続される。

コイルバネ２９は，フェルール１３に当接することでフェルール１３を前方に付勢し，ファイバ同士を加圧密着させるための部材である。ストップリング３１は，コイルバネ２９の後端を支持する部材である。
図３に示す例では，ストップリング３１はプラグフレーム１５に嵌合し，コイルバネ２９はプラグフレーム１５内でフェルール１３に当接する。

コネクタブーツ３５は，光ファイバ１１に挿入したケーブルを保護するためのものである。図３に示す例では，コネクタブーツ３５はストップリング３１に嵌合するとともに，ツマミ３７より外側に突出する。コネクタブーツ３５は可撓性を有することで，光ファイバケーブルが湾曲する際に増大する側圧によって生じる光の伝送損失を低減することができる。

ツマミ３７は，その内部に上記した構成部品を収容するための収容体である。図２に示されるように，ツマミ３７が上記構成部品を含んだ組立体となることで，本発明の光接続器１７が完成する。ツマミ３７は矩形状であり，例えばナイロン樹脂，ＰＢＴ樹脂，ＬＣＰ樹脂などの樹脂で成形される。

本実施例においては，フェルールのフランジに基準となる面構造を設ける。そして，その面構造部分にプラグフレーム内に付加した板バネ構造によって加圧を行う。この実施例では，４方向からフェルール外周の平坦面を加圧することで，フェルールは軸回転を起こすことなくコネクタに保持される。この構造によって，ファイバ同士の密着接続にはフェルールがコネクタ奥へ引き込まれるが，板バネ構造がフェルールのフランジへの加圧を保持したままＺ軸方向にスライドし，フェルールの軸回転は起こらない。また，アダプタ及びコネクタの部品精度によりファイバのＸ，Ｙ軸位置がずれていた場合でも，板バネの片方が圧縮し，その対面に配置された板バネが加圧を加え続けるため，フェルールのＸ，Ｙ軸位置が動いた場合でも軸回転は起こらない。このように，着脱再現性のあるマルチコアファイバ用光接続器を構成することができる。

本発明は，光学機器及び光情報通信の分野で利用されうる。

１１ マルチコアファイバ
１３ フェルール
１５ プラグフレーム
１７ 光接続器
１９ フランジ
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ 平坦面
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 板バネ構造
２３ フェルールの外側端部
２５ 割スリーブ
２６ 光アダプタ
２９ コイルバネ
３１ ストップリング
３５ コネクタブーツ
３７ ツマミ

Claims (4)

1. マルチコアファイバ（１１）を保持するフェルール（１３）と，前記フェルールを収容するプラグフレーム（１５）とを含む光接続器（１７）であって，
   前記フェルールは，外周面に，当該フェルールの中心軸を中心として９０度回転した位置に設けられた４つの平坦面（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ）を有し，
   前記プラグフレームは，前記４つの平坦面をそれぞれ加圧するための４つの板バネ構造（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）を有し，
   前記４つの板バネ構造は，前記プラグフレーム内に一体成型されている，
   マルチコアファイバ用光接続器。
2. 請求項１に記載の光接続器であって，
   前記４つの板バネ構造は，前記４つの平坦面をそれぞれ加圧することで，前記フェルールの回転運動を防止する，
   光接続器。
3. 請求項１又は２に記載の光接続器であって，
   前記フェルールの外側端部（２３）は，割スリーブ（２５）を有する光アダプタに挿入される，
   光接続器。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光接続器であって，光ファイバで使用される樹脂製コネクタのＳＣコネクタ，ＬＣコネクタ，及びＭＵコネクタに適用可能な，光接続器。

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