JP7444076B2

JP7444076B2 - 光コネクタの製造方法

Info

Publication number: JP7444076B2
Application number: JP2020565642A
Authority: JP
Inventors: 哲森島
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2024-03-06
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: CN112105978B; JP2024050843A; JPWO2020145010A1; WO2020145010A1; CN112105978A; US20210041633A1; US11994721B2

Description

本開示は、光コネクタの製造方法に関する。
本出願は、２０１９年１月８日に出願された日本国特許出願（特願２０１９－００１１５４号）に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

インターネット等の情報通信の普及による通信の高速化や情報量の増大に加え、双方向通信と大容量通信に対応するために、光ネットワークの構築が進展している。光ファイバの伝送容量を増大する手段として、例えば、複数のコアを有するマルチコアファイバ（以下、「ＭＣＦ」という。）が提案されている。ＭＣＦで光ネットワークを構築する場合は、ＭＣＦの接続を容易に行うための光コネクタが必要になる。その際、ＭＣＦの全てのコア同士を接続するために、ＭＣＦをその中止軸の周りに回転させ、ＭＣＦの回転方向の位置を合わせる（回転調心する）必要がある。

特許文献１には、ＭＣＦを接続するための光コネクタの回転調心を含む製造方法が開示されている。この製造方法では、まず、マスタＭＣＦが固定されたマスタＭＣＦコネクタに対向するように、フェルールに固定されたＭＣＦを配置し、フェルールに固定されたＭＣＦとマスタＭＣＦとの中心位置を合わせる。次に、マスタＭＣＦまたはＭＣＦの一方のコアに光を導入し、フェルールを、マスタＭＣＦコネクタに対して相対的に回転させて、マスタＭＣＦまたはＭＣＦの他方のコアから光を検出し、光強度が最大となる位置でフェルールを保持する。その後、回転調心されたＭＣＦのフェルールに、位置決め機構を有するフランジを固定する。

日本国特開２０１３－２３８６９２号公報

本開示は、ガラスファイバと前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、貫通孔を有し、前記光ファイバを保持するフェルールとを備えた光コネクタの製造方法であって、前記光ファイバは、偏波保持光ファイバであり、前記製造方法は、前記貫通孔の内壁に熱硬化樹脂を塗布する第１の工程と、前記被覆樹脂から露出したガラスファイバを前記貫通孔に挿入する第２の工程と、前記ガラスファイバの先端が前記フェルール内に位置している場合に前記端面間距離が０．５ｍｍ以下となるように、前記光ファイバと前記フェルールとの相互位置関係を調整する第３の工程と、前記ガラスファイバを前記フェルールに対して回転調心する第４の工程と、前記熱硬化樹脂を硬化させる第５の工程と、前記ガラスファイバの先端と前記フェルールの先端とを研磨する第６の工程と、を含み、前記第１の工程、前記第２の工程、前記第３の工程、前記第４の工程、前記第５の工程、前記第６の工程の順で実行され、前記ガラスファイバの先端と前記フェルールの先端との間の端面間距離を測定する工程を前記第２の工程と前記第３の工程との間に含む。

本開示に係る光コネクタの外観斜視図である。図1の光コネクタが含むフェルールの斜視図である。図２のフェルールをプラグフレームに収容した後の状態を示す断面図である。本開示の光コネクタの製造方法を示すフロー図である。本開示の光コネクタの一製造方法における熱硬化樹脂硬化工程までを説明するための図である。本開示の光コネクタの一製造方法における研磨工程後を示す図である。本開示の光ファイバのコア位置のずれ量と接続損失の関係を示す図である。バンドルファイバを説明するための図である。熱硬化接着時と研磨後における光ファイバ端面の状態を示す図である。

［本願開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
（１）ガラスファイバと前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、貫通孔を有し、前記光ファイバを保持するフェルールとを備えた光コネクタの製造方法であって、前記光ファイバは、偏波保持光ファイバであり、前記製造方法は、前記貫通孔の内壁に熱硬化樹脂を塗布する第１の工程と、前記被覆樹脂から露出したガラスファイバを前記貫通孔に挿入する第２の工程と、前記ガラスファイバの先端が前記フェルール内に位置している場合に前記端面間距離が０．５ｍｍ以下となるように、前記光ファイバと前記フェルールとの相互位置関係を調整する第３の工程と、前記ガラスファイバを前記フェルールに対して回転調心する第４の工程と、前記熱硬化樹脂を硬化させる第５の工程と、前記ガラスファイバの先端と前記フェルールの先端とを研磨する第６の工程と、を含み、前記第１の工程、前記第２の工程、前記第３の工程、前記第４の工程、前記第５の工程、前記第６の工程の順で実行され、前記ガラスファイバの先端と前記フェルールの先端との間の端面間距離を測定する工程を前記第２の工程と前記第３の工程との間に含む。
これにより、熱硬化接着時と研磨後とで、光コネクタの端面における光ファイバのコア位置の変化が小さく、接続損失の少ない光コネクタを得ることができる。
また、ガラスファイバの研磨量を少なくできるため、熱硬化接着時と研磨後とで、光コネクタの端面における光ファイバのコア位置の変化を確実に小さくすることもできる。
さらに、光ファイバが偏波保持ファイバである場合にも、熱硬化接着時と研磨後とで、光コネクタの端面における光ファイバのコア位置の変化を確実に小さくできる。

（２）前記第６の工程では、前記ガラスファイバを研磨する長さが１．５ｍｍ以下であってもよい。

（３）前記第６の工程では、前記ガラスファイバの先端面と前記フェルールの先端面とが同一面となるように前記ガラスファイバの先端と前記フェルールの先端とが研磨されてもよい。

［本願開示の実施形態の詳細］
本開示に係る光コネクタの製造方法の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本発明は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。なお、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

特許文献１に開示された製造方法では、フェルールにＭＣＦを固定した後、回転調心を行い、その後、フランジを固定しているが、フランジ付きフェルールにＭＣＦを挿入し、ＭＣＦを回転させて回転調心を行った後に、ＭＣＦをフェルールに固定する方法がある。この場合、フランジに対してＭＣＦが軸回転方向に所定の角度になるよう回転調心したうえで、ＭＣＦをフェルールに熱硬化接着する必要がある。回転調心の手段として、例えば、フランジ付きフェルールにＭＣＦを挿入した後に、ＭＣＦの端面を観察しながら回転させ熱硬化する手法が考えられる。

しかし、ガラスファイバの端面とフェルールの端面の間の端面間距離を管理しない状態で回転調心を行った後、ＭＣＦをフェルールに熱硬化接着して研磨などの後工程に進むと、研磨後のコネクタ端面でのコア位置が回転調心時のガラスファイバ端面におけるコア位置とずれる場合がある。図８は、熱硬化接着時と研磨後における光ファイバ端面の状態を示す図である。図８では、回転調心後の熱硬化接着時における光ファイバＦのガラスファイバ２の端面のコア４の位置、すなわち、研磨前のガラスファイバ２の端面のコア４の位置と、フェルール本体１１から突出したガラスファイバ２を除去し、フェルール本体１１とともに研磨した後の光ファイバＦの端面のコア４の位置とがずれ量ｒだけずれている。すなわち、ガラスファイバ２の先端から長さｄの位置では先端に比べてコアがずれ量ｒだけずれていることを示している。

このようなずれが生じる原因としては、次の２つの理由があげられる。その理由の１つは、フェルールに設けたファイバ用の貫通孔とＭＣＦ間のクリアランスが１μｍ未満と小さいために、フェルール内でＭＣＦがねじれていることがあげられる。また他の理由としては、ＭＣＦの線引き時に加わる一定のねじれによって、ＭＣＦの内部でコア位置の変動が生じていることがあげられる。

本開示は、軸の回転方向にコア位置を制御する必要がある光ファイバである偏波保持光ファイバを有する光コネクタの製造方法において、接続損失の少ない光コネクタの製造方法を提供することを目的とする。

図１は、本開示の一態様に係る光コネクタ１の外観斜視図であり、図２は、光コネクタ１が含むフェルール１０の斜視図であり、図３は、フェルール１０をプラグフレーム２０に収容した後の状態を示す断面図である。なお、以下の実施形態では、光コネクタ１として、ＬＣコネクタを例に説明するが、例えば、ＳＣコネクタやＭＵコネクタを含む他の形式の光コネクタにも適用できる。

光コネクタ１は、フェルール１０を収容したプラグフレーム２０を備え、プラグフレーム２０の後端には、光ファイバＦを保護するブーツ３４が設けられている。フェルール１０は、図示のＸ軸方向に延びたフェルール本体１１を有する。フェルール本体１１は、例えばジルコニア製で円筒状の部品で、フェルール本体１１の内部には、Ｘ軸方向に貫通孔があり、光ファイバＦの先端部分の樹脂被覆から露出したガラスファイバが保持されている。光ファイバＦは、例えば、複数コアを有するＭＣＦであり、フェルール１０の後端１３側から挿入され、先端面が前端１２から露出し、フェルール１０の中心軸周りの所定の位置に複数コアが配置された状態で、フェルール１０に固定されている。図示のＸ軸方向が光ファイバＦの光軸方向に相当する。

フェルール本体１１の略中央位置の外側には、金属製のフランジ１４が設けられている。フランジ１４は、本実施形態では、断面視略四角形状で、各面の境界位置は面取りされている。フランジ１４は、フランジ１４のいずれかの面を基準に、フェルール１０をプラグフレーム２０に位置決め固定する機能を有している。

プラグフレーム２０は、図示のＸ軸方向に延びた角筒状のフロントハウジング２１を有する。フロントハウジング２１は、例えば樹脂製であり、フランジ１４付きのフェルール１０を受け入れ可能な後端開口と、フェルール本体１１の前端１２を突出させる開口２４を有する。フロントハウジング２１は断面視略四角筒形状で、フロントハウジング２１内に挿入したフェルール１０のフランジ１４をＹＺ方向に位置決めできるようになっている。また、フランジ１４の前端面に当接する位置決め突起２３が設けられている。さらに、フロントハウジング２１の外周面には、可撓性を有したラッチアーム２２が設けられている。

また、プラグフレーム２０は、フロントハウジング２１の後方に、リアハウジング３１を有する。リアハウジング３１は、例えば樹脂製で、フェルール１０の後端部分やコネクタ押圧用ばね３５を収容可能な円筒状のばね収容部３３を有する。コネクタ押圧用ばね３５は、フェルール１０の後方に配置され、フランジ１４の後端面に当接することによってフェルール１０を前方（図示のＸ軸の正方向、以下同じ。）に付勢可能となっている。また、リアハウジング３１の外周面には、ラッチアーム２２に係合可能なクリップ３２が設けられている。

光コネクタ１を組み立てるためには、フェルール１０の後端部分及びコネクタ押圧用ばね３５をリアハウジング３１に収容し、フェルール１０の先端部分をフロントハウジング２１に挿入する。次いで、クリップ３２がラッチアーム２２に乗り上がると、フロントハウジング２１がリアハウジング３１にラッチされる。同時に、フランジ１４は、コネクタ押圧用ばね３５の付勢力によって前方に押される。これにより、フランジ１４の前端面はフロントハウジング２１の位置決め突起２３に当接するため、フェルール１０のＸ軸方向の位置決めがなされる。この状態では、フランジ１４が前方に移動し、フェルール１０は、その先端部分がフロントハウジング２１から突出する。

次に、光ファイバＦをフェルール１０に装着する方法について説明する。図４は、光コネクタ１の製造方法を示すフロー図である。図５Ａは、光コネクタ１の一製造方法における熱硬化樹脂硬化工程までを説明するための図であり、図５Ｂは、光コネクタ１の一製造方法における研磨工程後を示す図である。

まず、フランジ１４付きのフェルール１０を準備し、フェルール本体１１の貫通孔１５の内壁に熱硬化樹脂４１を塗布する（ステップＳ１の熱硬化樹脂塗布工程）。次に、樹脂被覆３の一部を除去することでガラスファイバ２の先端を露出させ、樹脂被覆３から露出したガラスファイバ２をフェルール１０の貫通孔１５に後端部（Ｘ軸方向マイナス側）から挿入する（ステップＳ２の光ファイバ挿入工程）。ここで、ガラスファイバ２とフェルール本体１１の貫通孔１５の内壁との間のクリアランス（間隙）は略１μｍ未満である。

次に、ガラスファイバ２の端面とフェルール１０の端面との間の距離（以下では「突出長さ」とも呼び、ガラスファイバ２の端面がフェルール１０の端面から突出している場合は正値で表し、ガラスファイバ２の先端が貫通孔１５内に位置する場合は負値で表す。）を測定し（ステップＳ３の突出長さ測定工程）、突出長さが１ｍｍ以下となるように光ファイバＦとフェルール１０の相互位置関係を調整する（ステップＳ４の突出長さ調整工程）。図６は、光ファイバ１のコア位置のずれ量と接続損失の関係を示す図である。接続損失は製品で許容される０．５ｄＢ以下に抑えることが望ましく、この場合、コア位置のずれは、図６のグラフから１．６μｍ以下に抑える必要がある。光ファイバＦの端面の長手方向の位置が２ｍｍ変動すると、コア位置は１．６μｍのずれが生じる恐れがあるため、光ファイバ１の先端の除去及び研磨量は、２ｍｍ以下とする必要があり、１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。

そして、光ファイバの先端とともに研磨するフェルール１０の研磨代Ｂは、フェルール１０の製品寸法を維持するために０．５ｍｍ以下とすることが望ましい。このため、図５Ａに示すように、ガラスファイバ２がフェルール１０の前端（先端部端面)１２から突出する突出長さＡは、１ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ガラスファイバ２の先端がフェルール１０の前端１２よりも引き込んだ状態になるように調整してもよい。この場合の突出長さは、フェルール１０の研磨代Ｂを考慮して、０．５ｍｍより大きくしておくことが好ましい。

尚、ガラスファイバ２がフェルール１０の先端から突出している場合には、フェルール１０から突出したガラスファイバ２の一部の突出長さは、Ｘ軸方向におけるガラスファイバ２の先端とフェルール１０の先端との間の距離に相当する。このように、図４のステップＳ４に示す突出長さ調整工程は、Ｘ軸方向におけるガラスファイバ２の先端とフェルール１０の先端との間の距離を調整する工程に相当する。一方、ガラスファイバ２の先端がフェルール１０の先端よりも後退している場合（換言すれば、ガラスファイバ２の先端が貫通孔１５内に位置する場合）には、ガラスファイバ２の引き込み長さは、Ｘ軸方向におけるガラスファイバ２の先端とフェルール１０の先端との間の距離に相当する。この場合でも同様に、図４のステップＳ３おいて、ガラスファイバ２の先端とフェルール１０の先端との間の距離（引き込み長さ）が測定されると共に、ステップＳ４において当該距離が調整される。

また、従来の製造方法では、ガラスファイバ２の突出部を切断した際に、残りのガラスファイバ２がフェルール１０の先端に残っており、この残りのガラスファイバ２の除去のために研磨粒子が粗い研磨紙で研磨を行う場合があった。この粗研磨ではガラスファイバ２だけでなくフェルール１０を余分に削ってしまっていた。一方、本実施形態では、フェルール１０の先端から突出するガラスファイバ２の突出長さは小さいため、粗研磨の工程を短縮または省略することができる。したがって、本実施形態においてはフェルール１０の削り量を少なくすることが可能である。

ステップＳ４の後は、ステップＳ５に移り、光ファイバＦの回転調心を行う（ステップＳ５の回転調心工程）。回転調心は、フランジ１４の外周側の所定面を基準面として、ガラスファイバ２を矢印Ｒ方向に回転させることによって、先端部のガラスファイバ２が所定の回転角度となるように行う。回転調心の具体的方法は、例えば、特許文献１に開示された方法、あるいは、既存の種々の方法を採用することができる。

その後、光ファイバＦを挿入したフェルール１０を加熱し、フェルール本体１１内の熱硬化樹脂４１を硬化する（ステップＳ６の熱硬化樹脂硬化工程）。ステップＳ６の後は、図５Ｂに示すように、ガラスファイバ２の先端部とフェルール本体１１の先端部の端面を研磨する（ステップＳ７の研磨工程）。研磨工程でのガラスファイバ２の研磨量は、ガラスファイバ２がフェルール１０の先端部端面から突出する突出長さＡよりも長く、突出長さＡと研磨代Ｂを加えた長さよりも短い。なお、研磨工程においては、ガラスファイバ２の先端とフェルール１０の先端とが、例えば、同一平面となるように行う。また、ガラスファイバ２の長手方向（Ｘ軸方向）に対して、所定の角度を持たせてもよく、凸球面状に研磨してもよい。なお、フェルール本体１１の軸方向の研磨長は、先述したように０．５ｍｍ以下となるように抑えられる。研磨工程の後、フェルール本体１１の先端面は研磨面１２’となり、フェルール本体１１は研磨前よりも短くなる。

次に、光ファイバＦを実装したフェルール１０をプラグフレーム２０やコネクタ押圧用ばね３５などと組み合わせることで光コネクタ１が得られる（ステップＳ８のコネクタ化工程）。コネクタの組み立て方法については、先述したとおりである。

以上、上記実施形態では、光コネクタをＬＣコネクタの例で説明したが、本発明は、ＳＣコネクタやＭＵコネクタを含む他の形式の光コネクタにも適用できる。さらに、光ファイバＦをＭＣＦの例で説明したが、本開示の光ファイバＦは、例えば、偏波保持ファイバ、あるいは、バンドルファイバであってもよい。ＭＣＦ、偏波保持ファイバ、バンドルファイバは、光学的に接続させる際に、中心軸周りの回転角度の調整が必要な光ファイバである。

バンドルファイバは、マルチコアファイバと光学的に接続させるために、複数のシングルコアファイバを集めたファイバである。詳しくは、例えばガラス径１２５μｍのマルチコアファイバの先端を化学エッチングして例えばガラス径４５μｍに細径化にしたものを準備し、図７に示すように、複数本（例えば７本）を接着剤でまとめてフェルール１０に挿入している。この例の場合、コア間の距離が４５μｍになるように配置できる。このように、本開示では、光ファイバＦとしてマルチコアファイバ、偏波保持ファイバ、バンドルファイバが用いられた場合にも、確実に光ファイバＦを位置決めできるので、光コネクタ１の接続損失の低下を防止できる。

１…光コネクタ、２…ガラスファイバ、３…樹脂被覆、４…コア、１０…フェルール、１１…フェルール本体、１２…前端、１２’…研磨面、１３…後端、１４…フランジ、２０…プラグフレーム、２１…フロントハウジング、２２…ラッチアーム、２３…位置決め突起、２４…開口、３１…リアハウジング、３２…クリップ、３３…ばね収容部、３４…ブーツ、３５…コネクタ押圧用ばね、４１…熱硬化樹脂。

Claims

ガラスファイバと前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、貫通孔を有し、前記光ファイバを保持するフェルールとを備えた光コネクタの製造方法であって、
前記光ファイバは、偏波保持光ファイバであり、
前記製造方法は、
前記貫通孔の内壁に熱硬化樹脂を塗布する第１の工程と、
前記被覆樹脂から露出したガラスファイバを前記貫通孔に挿入する第２の工程と、
前記ガラスファイバの先端が前記フェルール内に位置している場合に前記端面間距離が０．５ｍｍ以下となるように、前記光ファイバと前記フェルールとの相互位置関係を調整する第３の工程と、
前記ガラスファイバを前記フェルールに対して回転調心する第４の工程と、
前記熱硬化樹脂を硬化させる第５の工程と、
前記ガラスファイバの先端と前記フェルールの先端とを研磨する第６の工程と、
を含み、
前記第１の工程、前記第２の工程、前記第３の工程、前記第４の工程、前記第５の工程、前記第６の工程の順で実行され、
前記ガラスファイバの先端と前記フェルールの先端との間の端面間距離を測定する工程を前記第２の工程と前記第３の工程との間に含む、光コネクタの製造方法。
前記第６の工程では、前記ガラスファイバを研磨する長さが１．５ｍｍ以下である、請求項１に記載の光コネクタの製造方法。
前記第６の工程では、前記ガラスファイバの先端面と前記フェルールの先端面とが同一面となるように前記ガラスファイバの先端と前記フェルールの先端とが研磨される、請求項１または請求項２に記載の光コネクタの製造方法。