JPH03120504A - 光ファイバコネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、コネクタ内の光ファイバがフェルールに包囲
される、光ファイバコネクタに関するものである。こう
したコネクタは、１つの光ファイバから放出される光が
できるだけ効率よく相対する光ファイバに結合されるよ
うに、光ファイバの両端を取りはずし可能なやり方で接
合するために用いられる。本発明は、また、こうしたコ
ネクタを製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 光ファイバの両端における屈折率の段のため、光ファイ
バの結合領域に望ましくない光の反射を生じる可能性が
ある。例えば、光ファイバを出る光は、こうした界面に
おいて反射して、光ファイバに送り返され、光ファイバ
がその一部をなすファイバオプティックスシステムにさ
まざまな外乱を生じさせる可能がある。こうして戻され
る放射線は、測定信号またはデータ信号が光ファイバに
沿って送られるシステムの場合、特に面倒なことになる
可能性がある。従って、こうした戻される光が生じるこ
とのない光ファイバコネクタを備える、すなわち、戻り
損失の大きいコネクタを備えることが望ましい。とりわ
け、最近の光ファイバによる通信システムには、戻り損
失の大きい光ファイバコネクタが必要になる。

戻り損失を大きくしようとする努力の結果として、次の
３つの異なるタイプの光ファイバコネクタが開発された
： 第１のアプローチによれば、２つのコネクタの端面（す
なわち、光ファイバとフェルールの端面）は、光ファイ
バの縦軸に対して垂直方向に配置され、２つの向かい合
った光ファイバの端面は、互いに接触している。第２の
タイプのコネクタによる場合、光ファイバの向かい合っ
た端面は、間隔をあけて配置され、端面の間のギャップ
には、反射を生じさせることになるガラス対空気間の転
移を回避するため、屈折率の整合する流体が充填される
。第３のアプローチの場合、両方のコネクタの端面は、
コネクタの軸に対して所定の角度の傾斜がつけられてい
るので、２つのコネクタが接合されても、光ファイバの
端面は、互いに接触しない。ガラス対空気間の転換によ
る反射が生じるが、反射光は、光ファイバのコアの受容
角度を超える角度でガラスの中へ送り返される。従って
、反射光は、光ファイバから除去され、光フアイバリン
クの性能に影響を与えることはない。

（発明が解決しようとする課題） 上記３つの代替案のうち、一般に、第３の代替案は、戻
り損失に関して良好な性能特性を有している。しかしな
がら、こうしたコネクタは、製造が困難であり、フェル
ールの直径が２　、５ｍｍのごく一般的な光フアイバ接
続システムに対する互換性に欠ける。とりわけ、２つの
光ファイバの端面間におけるエアギャップの幅を精確に
維持しなければならないので、コネクタに、向かい合っ
た光フアイバ間に必要とされる距離のごく正確な調整を
可能ならしめる追加機械部品を設けなければならない。

従って、既知のコネクタの場合、用いられる部品の製造
を公差に対する要求が多大になるため、機械的に複雑に
なる。

従って、本発明の目的は、戻り損失が大きく、より単純
な設計が施されていて製造しやすい光ファイバコネクタ
と、こうしたコネクタを製造するのに特に有利な方法を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の根底をなす原理によれば、該コネクタのフェル
ール端面が、光ファイバの端面から突き出しており、こ
の突き出た部分には、相対するコネクタに対する支持表
面を形成するように設計が施されている。そうすること
によって、２つのコネクタを物理的に直接接触させるこ
とが可能になるが、光ファイバの端面は、互いに所定の
間隔をあけることになる。光ファイバの端面のこの間隔
及び傾斜によって、光ファイバの端面における反射光が
再び光ファイバを結合することがないように保証される
。２つのコネクタは、互いに接触するので、先行技術の
場合のように、機械的に複雑なスペーシング構成を必要
とせずに、光ファイバの端面間の距離が正確に維持され
る。

本発明によるコネクタは、市販の直径２　、５ｍｍのフ
ェルールコネクタのような、円筒状フェルールと、光フ
ァイバの軸に対し垂直な光ファイバの端面を備えたコネ
クタから簡単に生産することが可能である。こうしたコ
ネクタに、適合する研摩用ツールで研摩を施し、フェル
ールと光ファイバの端部領域の一部を除去して、支持表
面の働きをするフェルールの突き出した部分と、傾斜し
た光ファイバの一部が残るようにする。望ましい実施例
の場合、奥き出る部分は、もとのフェルールの端面の一
部であり（光ファイバの軸に対し垂直）、少なくともも
とのフェルールの周囲の５０％を構成する。本発明のプ
ロセスは任意の標準的な円筒状光ファイバコネク夕に用
いて、それに修正を加え、戻り損失の大きいコネクタに
することができる。余分な部品は、不要である。研摩プ
ロセスはごく単純であり、大がかりなツーリングは不要
である。

本発明の２つコネクタが、向かい合って、互いに直接接
触し、光ファイバの端面が互いに平行になって、その間
に明確なエアギャップができ、それによって、戻り損失
の大きい光フアイバリンクが形成されるように構成する
ことができる。本発明は、例えば、２つのコネクタを一
定の角度及び軸方向に保持する、キーを備えた標準的な
コネクタレセプタクルのような、標準的なコネクタコン
ポーネントの使用を可能にする。本発明のコネクタは、
また、標準的なコネクタとの互換性を有しており、それ
に接続しても、挿入損失によって被る質の低下はほんの
わずかでしかない。本発明のもう１つの利点は、オープ
ンエンド式コネクタの場合、戻り損失を大きくするのに
、成端コネクタあるいは嵌合コネクタを必要としないと
いうことである。

従って、本発明は、用途が広く、製造がしやすく、戻り
損失の大きいコネクタを提供することになる。光ファイ
バの端面との物理的接触がないので、このコネクタは直
接光ファイバと接触するコネクタに比べて寿命が長く、
信頼性が高い。光ファイバの端面間における距離及びそ
の角度はスペーシング部品を必要とせずに、適当な研摩
パラメータを選択することによって簡単な制御すること
ができる。

（実施例） 第１Ａ図は、本発明に従って、第１のコネクタ部品の光
ファイバからの光が、第２のコネクタ部品の光ファイバ
に送り込まれるように、互いに結合された２つのコネク
タ部品の側断面図である。第１のコネクタ部品は、コネ
クタハウジング３と、該ハウジング３から突き出し、第
２のコネクタ部品のフェルール２と接触させることが可
能なフェルール１から構成されている。

光ファイバは、それぞれ、両方のコネクタ部品の縦軸に
沿って配置され端面が接触領域にくるようになっている
。本発明の重要な態様は、接触領域５にくるフェルール
と光ファイバの端面の形状にある。この形状については
、第２Ａ図〜第２Ｃ図に関連してさらに詳細に後述する
。

第１Ａ図のコネクタは、さらに、２つのコネクタ部品の
フェルール１及び２をそれぞれガイドするためのスリー
ブ６がその中心軸に沿って配置された、円筒状レセプタ
クル７を備えている。レセプタクルには、雄ねじ（不図
示）が切られているのが普通であり、コネクタ部品は、
レセプタクルのそれぞれの側にねじ込むことによって、
２つのコネクタ部品をしっかり接続することが可能なね
じ込み口金（不図示）がかぶせられている。コネクタハ
ウジング３及び４は、それぞれ、レセプタクル７の対応
するスロット１１及び１２にはまる突起部８及び９を含
んでいる。

これは、第１Ａ図に示すコネクタシステムの平面図であ
る第１ｂ図に示されている。「キー」とも称される突起
部８及び９の目的は、スロット１１及び１２と共に、縦
軸１０まわりにおけるコネクタ部品の回転を回避するこ
とにある。

コネクタ部品には、さらに、スプリング装置を設け、弾
力でフェルール１及び２を互いに押しつけることによっ
て、常に２つの端面の良好な接触が確保されるようにす
ることもできる。

こうしたコネクタ部品の弾性結合は、それ自体、既知の
ものであり、例えば、光コネクタの平行平面の端面が、
光ファイバの軸に対し９０°になるように配置される。

原則として、本発明によるコネクタは、フェルールの光
ファイバの端面が本発明に従って設計されていさえすれ
ば、平行平面の端面が光ファイバの軸に対し９０°をな
すように配置された光コネクタに用いられる、従来のコ
ンポーネントによってアセンブルすることが可能である
。

従来の部品を用いることができるので、本発明のコネク
タは、製造コストが安くなる。

第２Ａ図〜第２Ｃ図には、第１Ａ図に基づく、接触領域
５に位置するフェルール１の端部形状に関する詳細図が
示されている。フェルール２の領域５における形状は、
フェルール１と同じであり、従って、図示されていない
。光ファイバ２０は、フェルール１の縦軸１０に沿って
配置されている。光ファイバは、例えば、フェルール１
に接着することができる。本発明の重要な態様よによれ
ば、円筒状フェルール１の端面は、フェルールの端面の
中心、すなわち、軸１０と端面との交点を超えて延びる
凹所２１を備えている。

従って、光ファイバ２０の端面２３は、端面のフラット
な部分２２から所定の距離だけ引っ込んでいる。

第２Ｃ図には、さらに、ダッシュラインで示された凹所
２１の位置を明らかにするため、フェルールの端面の平
面図が示されている。フェルールの端面のフラットな部
分２２は、光ファイバ２０の縦軸と垂直な平面内に含ま
れている。第２Ｃ図の凹所２１は、研磨プロセスによっ
て形成することが可能であり、この研磨プロセスは、端
面がその縦軸と垂直なフェルール、及び、フェルールの
中心軸に沿って配置されその端面がフェルールの端面と
面一になっている光ファイバから開始される。その円筒
の軸まわりを回転する円筒状研摩ツールを利用し、フラ
ットな端面を含む平面に対してこの研摩シリンダの軸を
所定の角度だけ傾ける。従って、第２Ａ図におけるライ
ン２４の傾斜は、研摩ツールの傾斜に対応する。第２Ｃ
図におけるラインＡ−Ｂは、第２Ａ図に示す断面を表わ
している。

第２Ｂ図は、第２Ｃ図におけるラインＣ−Ｄに沿った断
面図である。光ファイバ２０の端面は、フェルール１の
フラットな部分２２の下方に位置することが分かる。第
２Ｃ図におけるラインＡ〜Ｂに沿った断面が、第２Ａ図
に相当する。

第３Ａ図には、第１Ａ図の接触領域がさらに詳細に示さ
れている。この図面は、２つのコネクタ部品が互いに接
続されている場合の状況にあてはまるものである。光フ
ァイバがその軸に沿って配置されている２つのフェルー
ル１及び２は、形状が同じであるが、軸１０に対し互い
に１８０°回転している。これは、例えば、一方のフェ
ルールの凹所は上を向き、もう一方のフェルールの凹所
は下を向いていることを表わしている。フェルール１及
び２は、コネクタの外部機械的部分（ここでは不図示）
によって互いに保持されいる。第３Ｂ図には、ラインＡ
−Ｂに沿った断面の概略が示されている。該図は２つの
フェルールがいかに係合するかを表わすものである。陰
影のついた領域３０及び３１は、フラットなフェルール
表面（フェルール１の場合は２２）の互いに接触してい
る部分である。２つのフェルール１及び２は、領域３０
．３１において物理的に接触するので、光ファイバの端
面間におけるスペーシングは、明確に形成され、先行技
術の場合のように、複雑なスペーシング構成を必要とせ
ずに正確な再現が可能である。

本発明の実施例においては、フェルールの直径が２　、
５ｍｍで、フェルールの端面がコネクタの軸に対して垂
直をなす、標準的なコネクタが、直径１２ｍｍの円筒状
研摩ツールによって研摩される。この研摩シリンダの軸
は、平らな端面に対して６°だけ傾けられる。研摩プロ
セスによって形成される凹所は、コネクタの中心を２４
０マイクロメートル（第２Ｃ図における距離Ｘ）だけ越
えて延びる。凹所の最大深さは１５６マイクロメードル
（第２Ｂ図における距離Ｙ）であり、光ファイバの端面
は、平らな端面から２５マイクロメートルだけ引っ込ん
でいる。こうしたコネクタの場合、５０ｄＢより良好な
戻り損失と、１ｄＢより良好な挿入損失が得られる。こ
の例の光ファイバはコアの直径が９マイクロメートルで
、クラッドの直径は１２５ｍｍである。

本発明のコネクタにおけるフェルールは、例えば、セラ
ミック、または、セラミックとステンレス鋼の混合物、
または、炭化タングステンと洋銀の混合物といった、適
合する任意の材料で作ることができる。研摩ツールは、
ダイヤモンドまたは酸化アルミニウムといった。フェル
ールに所望の凹所を形成するのに十分な硬さの材料で作
られるか、あるいは、該材料のコーティングが施される
。

第１Ａ図及び第１Ｂ図に示すように、フェルール１．２
の互いの位置は、キー８，９、及び、スロット１１．１
２によって固定されている。フェルール１．２の端面は
、互いに向かい合うように配置され、フェルール１の凹
所２１は、フェルール２の凹所に対して１８０°だけ回
転させられる。すなわち、２つのフェルールは、フェル
ール１における光ファイバ２０の端面２３が、フェルー
ル２における光ファイバの向かい合った端面とほぼ平行
になるように配置される。フェルールのこの相対配向を
実現する簡単なやり方は、フェルールの凹所、すなわち
、研摩軸がキーの位置に対し９０°になるようにするこ
とである。

第２Ｃ図に関連し、これは、キーが文字ＣまたはＤの角
位置に配置されるということを表わしている。こうした
配置には、第１Ｂ図に示すレセプタクル７のように、−
列に配置された２つのスロットを有する標準的なレセプ
タクルを利用できるという利点がある。もちろん、キー
及びスロットに加えて、向かい合うフェルールを一定の
角度をなすように保持する他の任意の手段を用いること
も可能である。

第４Ａ図〜第４Ｃ図には、上述の実施例に加えて、本発
明の代替実施例も示されている。第４Ａ図には、フェル
ール１の凹部２１が、研摩軸がフェルールの端面に対し
て傾斜した円筒状研摩ツールによって形成されている、
上述のコネクタの側面図と平面図が示されている。第４
Ｃ図には、球形の研摩ツールによって本来はフラットな
フェルールに機械加工が施された実施例が示されている
。球体の中心は、光ファイバ２０の軸（またはコネクタ
の軸）と一致しないので、光ファイバの端面は確実に、
フェルールの端面のフラットな部分に対して傾斜するこ
とになる。

第４Ｃ図に示す凹部の形状は、例えば、ダイヤモンドの
歯を持つのこ刃のような、砥石車によって機械加工する
ことができる。砥石車の回転の中心は、光ファイバの軸
と整列しないので、光ファイバの端面に必要な傾斜が付
与される。

もちろん、光ファイバの端面が傾斜し、まわりのフェル
ールの少なくとも一部から引っ込むという本発明の概念
を実現する他の形状が、いろいろ存在する可能性がある
。

次に、挿入損失に関してコネクタの性能をなおいっそう
改善することが可能な本発明の実施例について、第５Ａ
図〜第５Ｃ図に関連して説明することにする。第５Ａ図
及び第５Ｂ図に示す素子は、第５図の場合、光ファイバ
が、フェルール１とフェルール２の両方または一方の中
心に配置されていないという点を除き、第３Ａ図及び第
３Ｂ図における素子に対応している。

第５Ｃ図はエアギャップ５１によって隔てられた光ファ
イバ２０及び５０の２つの端面に関する拡大図である。

光ファイバ２０及び５０は、互いにずれている。光ファ
イバ２０を出る光は、屈折率の差と、光ファイバの端面
の傾斜とによって、エアギャップ５１に対する界面にお
いて屈折する。同様に、屈折は、エアギャップ５１と光
ファイバ５０との界面においても生じる。結果生じる光
路の概略がライン５２で示されている。この場合のミス
アライメントは、最大の光の強度が、光ファイバの端面
の１つからもう１つの端面へ伝えられるという効果を生
じるが、一方、光ファイバ２０及び５０のアライメント
がとれる場合には、光の屈折によって、第１の光ファイ
バを出た光の一部が（わずかではあるカリ、第２の光フ
ァイバに達しないということになる。

第５Ｃ図に示す光ファイバの偏心は、光ファイバをフェ
ルールの縦軸の外側に位置決めすることによって意図的
に生じさせることもできるし、あるいは、光ファイバが
製造公差のために偏心している場合もあり得る。後者の
場合、光ファイバの偏心度を求め、次に第５Ｃ図に示す
ような最適な光の転移が得られるように研摩が施される
。すなわち、光ファイバの軸が右側にずれている場合に
は、フェルールの端面の凹所は左側に形成され、光ファ
イバの軸が左側にずれている場合には、フェルールの端
面の凹所は右側に形成される（第５Ａ図参照）。典型的
な光ファイバのオフセットは、１マイクロメートルの範
囲内にあるものと考えられる。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、二つの光フアイバ間に
好適なエアギャップを形成することにより、戻り損失の
大きい光フアイバリンクを形成することが可能である。

本発明によれば、２つのコネクタは、互いに接触するの
で、先行技術の場合のように、機械的に複雑なスペーシ
ング構成を必要とせずに、光ファイバの端面間の距離が
正確に維持される。さらに、本発明によれば、任意の標
準的な円筒状光ファイバコネクタに用いて、それに修正
を加え、戻り損失の大きいコネクタにすることが可能で
あり、余分な部品が不要となり、研摩プロセスはごく単
純であり、大がかりな機械加工工具が不要となる。

従って、本発明は、用途が広く、製造がしやすく１、戻
り損失の大きいコネクタを提供することになる。光ファ
イバの端面との物理的接触がないので、このコネクタは
直接光ファイバと接触するコネクタに比べて寿命が長く
、信頼性が高い。光ファイバの端面間における距離及び
その角度はスペーシング部品を必要とせずに、適当な研
摩パラメータを選択することによって簡単な制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、相互に連結された二つのコネクタ部品を備
えた本発明に基づく光学コネクタシステムの断面図であ
る。 第１Ｂ図は、第１Ａ図に示すコネクタシステムの平面図
である。 第２Ａ図は、本発明のコネクタのフェルールの端部品を
貫通する断面図である。 第２Ｂ図は、第２Ａ図に示すフェルールの端部品を９０
°回転させた側面図である。 第２Ｃ図は、第２Ａ図に示すフェルールの端部品の平面
図である。 第３Ａ図は、第１Ａ図に示されたコネクタシステムの二
つの整合されたフェルール端部品の側面図である。 第３Ｂ図は、二つのフェルールの接触領域を示すべく、
第３Ａ図の点線Ａ−Ｂで切断した断面図である。 第４Ａ図は、第２図及び第３図の実施例に対応するフェ
ルール端面の形状を示す図である。 第４Ｂ図は、別の実施例に基づくフェルールの端面の形
状を示す図である。 第４Ｃ図は、さらに別の実施例に基づくフェルールの端
面の形状を示す図である。 第５Ａ図は、本発明のコネクタシステムの二つのフェル
ール端部品の側面図であり、ここでは、二つのコネクタ
部品のファイバが相互に若干ずれている。 第５Ｂ図は、二つのファイバのずれの様子を示すための
連結領域の断面図である。 第５Ｃ図は、二つのコネクタ部品の連結領域の拡大図で
ある。 １．２・・・フェルール、 ３．４・・・ハウジング、 ６・・・スリーブ、 ７・・・レセプタクル ８．９・・・突起部、 １０・・・軸、 １１．１２・・・スリット、 ２１・・・凹所 ２２・・・フラッ、ト部分 ２３・・・端面 ２４・・・傾斜線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　対向するコネクタ内において光ファイバと光ファイ
   バとを接続するための光ファイバコネクタであつて、 フェルールと該フェルールにより包囲された光ファイバ
   と、 光ファイバの端面が光ファイバの縦軸に垂直な平面に対
   して傾斜することと、 フェルールの端面が、光ファイバの縦軸方向に光ファイ
   バの端面を越えて突出し光ファイバの端面と同一平面上
   には配置されない突出部分を備えていることと、 突起部分が、対向する二つのコネクタが相互に接触する
   と同時に、コネクタが接触している場合には対向する二
   つの光ファイバの端面が相互に離隔するように、前記対
   向する二つのコネクタに対する担持面を形成することを
   特徴とする、光ファイバコネクタ。