JPH075344A - 高精度型光ファイバコネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低コストでかつ高精度の光ファイバコネクタ
を得る。 【構成】 光ファイバ単芯あるいは配列させた光ファイ
バ芯線群を、被接続ファイバと突き合わせて接続する光
コネクタタイプの中で、接続部の光ファイバ保持部にあ
らかじめ精密加工したＶ溝ブロック部品を使用する光フ
ァイバコネクタにおいて、Ｖ溝ブロック受部材内部１２
の硬化剤甲とＶ溝ブロック押え蓋部材１３上部の硬化剤
乙の熱膨張係数を乙＞甲の関係を有する。また、精密加
工したＶ溝ブロック部材及びＶ溝ブロック押え蓋部材の
周囲を囲む外壁部材として、前記硬化剤甲、乙と異なる
硬化剤丙を用い、その熱膨張係数が、乙＞丙＞甲の関係
を有する。また、精密加工したＶ溝ブロック受部材１２
とＶ溝ブロック押え蓋部材１３との間にファイバ挿入ギ
ャップを設け、Ｖ溝ブロック受部材及びＶ溝押え蓋部材
との間に楔状部材、あるいは加熱により溶融する部材を
配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ芯線及び芯
線群を高精度に突き合わせ、光ファイバ接続を行う光フ
ァイバコネクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報の伝送に光信号を用いる光ファイバ
通信は、その大容量性、長距離伝送性のため、あらゆる
通信回線に導入され始めている。

【０００３】このために、光ファイバ間を接続する方法
は、初期に用いられた融着接続から、コネクタモジュー
ルで着脱が容易なソケット型の光ファイバコネクタに需
要が移りつつある。

【０００４】特に、被接続光ファイバを通して測定、試
験を行う際には、高精度の光ファイバコア部の突き合わ
せを用いるために、従来は光ファイバ接続部のフェルー
ルスリープをジルコニア、高張力ステンレスを高精度加
工して用いることが通例であった。

【０００５】現在、このような構成を持っている光ファ
イバコネクタは、ＦＣ型、ＳＣ型コネクタが代表例とし
て上げられる。

【０００６】一方、このような精密で低接続損失のコネ
クタが高価格になるため、一般に用いるにはコスト的に
不利となる背景があった。この点を考慮して石英フィラ
ー分散樹脂等で一体成型したタイプの光コネクタ、例え
ば、ＭＴ型光コネクタが簡易接続用として頻繁に用いら
れる様になってきた。この型のコネクタは、低価格で容
易に加工できるが、直径１０μｍ程度の光ファイバコア
を正確に接続するには寸法精度が高められないため、接
続精度、接続損失がＳＣ型、ＦＣ型に比べ良くないとい
う問題があった。

【０００７】図５は、従来の高精度型光ファイバコネク
タの構成例を示す断面図であり、５１は光ファイバクラ
ッド部、５２は光ファイバコア部、５３，５４は高精度
型光ファイバコネクタのスリーブ部、フェルール部を各
々示している。

【０００８】この高精度型光コネクタは、図５に示すよ
うに、通常精密寸法で高硬度のジルコニア類で精密加工
されているため突き合わせの精度が高いものである。

【０００９】図６は、従来の一体成型型（簡易型）タイ
プのコネクタの構成例を示す断面図であり、６１はコネ
クタ樹脂部、６２は固定用接着剤注入、６３はファイバ
ガイド穴部、６４はファイバガイドＶ溝部、６５は光テ
ープファイバ被覆部、６６はファイバ挿入用ギャップを
各々示している。

【００１０】この樹脂一体成型型（簡易型）の光ファイ
バコネクタは、図６に示すように、図５に示す高精度型
光ファイバコネクタに比べて高精度部品が少なく、コス
ト的に有利であるが、図６のファイバ挿入用ギャップ６
６を必ず設けておかないと、光ファイバ先端にコネクタ
を挿入加工することが不可能となる。このギャップ６６
のために、穴位置を高精度にしても最終的に光ファイバ
位置精度は、このギャップ６６で決定されてしまう。

【００１１】これを防ぐために、現実にはギャップ６６
間を縮めるために、フィラー分散型の接着剤をこのギャ
ップ６６間に流し込みギャップ間隙を均一化させる等の
手段を用いてギャップ存在による位置の狂いを少なくす
る努力がなされているが、成型型枠本来の位置精度を実
現することはできなかった。

【００１２】樹脂一体成型の型枠の内部に、あらかじめ
精密加工した石英、Ｓｉ、ガラス製のＶ溝加工ブロッ
ク、Ｖ溝押え蓋部材を埋め込みインサート、トランスフ
ァー等の樹脂形成法を用いて、複合部品化する光コネク
タも既に報告されている。

【００１３】従来の複合部品タイプの光ファイバコネク
タは、図７に示すように、外被樹脂部７１、Ｖ溝ブロッ
ク用上蓋７２、Ｖ溝ブロック部品７３、Ｖ溝光ファイバ
ガイド穴７４、テープ光ファイバ部品７５で構成されて
いる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記の複合部品タイプ
の光ファイバコネクタは、前述の一体成型に比べ更にＶ
溝のピッチ精度は向上させられるが、Ｖ溝部と蓋部材に
よって構成される三角柱部分は、後でファイバ素線を通
すために実際の素線より太いサイズを設ける必要があ
り、位置精度が狂う要因を解決することができないとい
う問題があった。

【００１５】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、低コストでかつ高
精度の光ファイバコネクタを提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、光ファイバ芯線の挿
入時の作業性を高めることが可能な技術を提供すること
にある。

【００１７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、光ファイバ単芯あるいは配列させた光フ
ァイバ芯線群を、被接続ファイバと突き合わせて接続す
る光ファイバコネクタタイプの中で、接続部の光ファイ
バ保持部にあらかじめ精密加工したＶ溝ブロック受部材
を使用する光ファイバコネクタにおいて、精密加工した
Ｖ溝ブロック受部材とＶ溝ブロック押え蓋部材との間
に、光ファイバ挿入用ギャップを設ける手段を配置する
ことを特徴とする。

【００１９】前記光ファイバ挿入用ギャップを設ける手
段は、楔状のスペーサもしくは加熱により溶融する部材
であることを特徴とする。

【００２０】前記Ｖ溝ブロック受部材内部の硬化剤甲と
Ｖ溝ブロック押え蓋部材の上部の硬化剤乙の熱膨張係数
を乙＞甲の関係を有することを特徴とする。

【００２１】前記精密加工したＶ溝ブロック受部材及び
Ｖ溝ブロック押え蓋部材の周囲を囲む外壁部材として、
前記硬化剤甲、乙と異なる硬化剤丙を用い、その熱膨張
係数が、乙＞丙＞甲の関係を有することを特徴とする。

【００２２】

【作用】前述の手段によれば、光ファイバ芯線を挿入加
工する時、Ｖ溝ブロック受部とＶ溝ブロック押え上蓋部
間に、光ファイバ挿入用ギャップを設ける手段を配置す
るので、光ファイバ芯線の挿入時の作業性を高めること
ができる。

【００２３】また、ブロック作製後は、光ファイバ芯線
が、精密加工されたＶ溝ブロック受部とＶ溝ブロック押
え上蓋部間にギャップなしで固定され、かつ、固定時の
ガタがなくファイバ芯線の位置精度はあらかじめ加工さ
れたＶ溝ブロック部材の加工精度で決定されるので、ト
ランスファー成型の際の樹脂加工条件がゆるやかで容易
にできる。これにより、低コストでかつ高精度の光ファ
イバコネクタを得ることができる。また、従来トランス
ファー成型に適さないとされたフッ素系の紫外線透過性
の樹脂材料も加工成型材料として用いることができる。

【００２４】また、作製後の寸法精度においても、光フ
ァイバ芯線部は、石英あるいはガラス製のブロックで固
定されているので、熱膨張係数が樹脂系に較べて小さ
く、外部環境に対する寸法精度も高くすることができ
る。

【００２５】また、蓋周囲の硬化部材を膨張係数の異な
ったものにすることにより、光ファイバ挿入用ギャップ
を容易に設けることができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明による実施例を図面を用いて詳
細に説明する。

【００２７】（実施例１）図１は、本発明による実施例
１の高精度型光ファイバコネクタの外観構成を示す斜視
図であり、図２は、図１の要部断面図である。図１及び
図２において、１１は外枠成型部材、１２はＶ溝ブロッ
ク受部材であって、あらかじめＶ溝ガイド部１６を加工
した部分が設けられている。１３はＶ溝ブロック受部材
１２の上面に密着するＶ溝ブロック押え蓋部材であっ
て、Ｖ溝ブロック受部材１２に押しつけられることによ
って光ファイバをＶ溝に固定する役割を果たす。

【００２８】１４は硬化接着剤等の膨張係数の大きな硬
化物質を注入する第１空間部であり、１５はテープファ
イバ及びテープ受用ブッシュを挿入する第２空間部（ギ
ャップ）である。１７は金型でＶ溝ブロック押え蓋部材
１３、Ｖ溝ガイド部１６を設置後、樹脂をトランスファ
ー成型する際の樹脂まわりしろ部（光ファイバブロック
端面樹脂被覆部）であって、光ファイバ挿入固定後、端
面研磨により除去される部分である。１８は挿入を容易
にするための余裕ギャップ、１９は光ファイバテープ、
２０は楔状のスペーサである。

【００２９】本実施例１の光ファイバコネクタブロック
は、前記外枠成型部１１、Ｖ溝ブロック受部材１２、フ
ァイバ固定用のＶ溝ブロック押え蓋部材１３、硬化接着
剤等の膨張係数の大きな硬化物質を注入する第１空間部
１４、テープファイバ及びテープ受用ブッシュを挿入す
る第２空間部１５、Ｖ溝ガイド部１６及び樹脂まわりし
ろ部１７で構成される。

【００３０】図１及び図２では、本実施例１の光ファイ
バコネクタブロックに光ファイバテープ１９を挿入する
ための余裕ギャップ１８を示している。余裕ギャップ１
８は２μｍ以上数μｍ以内が好ましい。

【００３１】次に、本実施例１による高精度型光ファイ
バコネクタの組立て工程について説明する。

【００３２】まず、樹脂まわりしろ部１７で形成される
余裕ギャップ１８が確保されている状態で第２空間部１
５より光ファイバテープ１９の被覆をとり除いたファイ
バ先端部２１を挿入し、ガイドピン２３（図３）がある
場合ガイドピン２３を挿入する。Ｖ溝ガイド部１６に添
わせて、樹脂まわりしろ部１７より光ファイバ芯線２２
を突出させるようにする。

【００３３】次に、第１空間部１４に熱膨張係数の大き
な硬化部材乙を注入し、第２空間部１５と挿入した光フ
ァイバテープ１９の間隙に熱膨張係数の小さな硬化部材
甲を注入した後、熱硬化させるか、硬化部材が紫外線硬
化型の場合は、加熱しながら紫外線照射する。硬化部材
は、通常初期体積収縮を生じるが加熱によって、図３に
示される状態となる。

【００３４】図３において、１１は外枠成型部材、１２
はＶ溝ブロック受部材、１３はファイバ固定用のＶ溝ブ
ロック押え蓋部材、１４は熱膨張係数大の硬化物注入部
である第１空間部、２２は光ファイバ芯線、２３は各々
挿入されたガイドピン、３５は第２空間部１５の初期の
挿入用ギャップ、３６は硬化後ギャップ（組み立て完了
後）、３７は熱膨張係数差によって発生する力の方向を
示す矢印である。

【００３５】加熱後、硬化部材が硬化した後、冷却し、
端面を研磨して光ファイバコネクタとして用いることが
できる。

【００３６】図４は、本実施例１の動作を説明するため
の図であり、１１は外枠成型部材、１２はＶ溝ブロック
受部材、１３はファイバ固定用のＶ溝ブロック押え蓋部
材、１４は熱膨張係数大の硬化物注入部である第１空間
部、２２は光ファイバ芯線、２３は各々挿入されたガイ
ドピン、４５は第２空間部１５の初期の挿入用ギャッ
プ、２０は組み立て前の挿入スペースを規定する楔状、
あるいは熱溶融性の部材によるスペーサである。加熱に
よって、楔状のスペーサ２０は左右に退避し、あるいは
熱溶融性部材からなるスペーサ２０は溶融軟化して、初
期のギャップより減少し、図３と同様に、光ファイバを
完全に固定する配置となる。従って、この変形例のもの
も端面研磨後光ファイバコネクタとして用いることがで
きる。

【００３７】前記図３及び図４から明らかなように、本
実施例１の高精度型光ファイバコネクタによれば、光フ
ァイバ挿入時には、光ファイバ挿入用ギャップ（初期）
３５，４５があるために、光ファイバ挿入の作業性が良
くなる。

【００３８】挿入後、第１空間部（熱膨張係数大の硬化
物注入部）１４に膨張係数の大きな樹脂を注入し、恒温
槽等で加熱硬化すると、前記第１空間部（硬化物注入
部）１４が膨張し光ファイバ固定用Ｖ溝ブロック押え蓋
部材１３を下向きに押す力が発生する。同時に、第２空
間部（挿入用ギャップ）１５（図１）を支えている熱溶
融性接着剤が、ファイバ固定用のＶ溝ブロック押え蓋部
材１３によりＶ溝ブロック受部材１２に押しつけられ
る。

【００３９】図４の場合では、楔状のスペーサ２０が左
右に逃げてギャップがなくなり、同様に下部のＶ溝ブロ
ック受部材１２に押しつけられる。

【００４０】この時点で、Ｖ溝ブロック受部材１２と光
ファイバ固定用のＶ溝ブロック押え蓋部材１３は、正規
の寸法精度に固定され、その結果、挿入した光ファイバ
は正しい位置に固定される。

【００４１】熱硬化を終えて室温に戻した後は、第１空
間部（硬化物注入部）１４の膨張はなくなり、Ｖ溝ブロ
ック受部材１２とファイバ固定用のＶ溝ブロック押え蓋
部材１３は、固定され再びギャップが生じることはな
い。

【００４２】（実施例２）本発明の実施例２の高精度型
光ファイバコネクタは、外形切断面６.５mm×２.５mmの
ＭＴコネクタ用金型の上部を加工し、厚み方向を４mmと
し熱軟化性樹脂で成型した楔状ブロックをスペーサ２０
として、ファイバ固定用のＶ溝ブロック押え蓋部材１３
の間隔を２μｍとって金型にセット、熱硬化性樹脂（石
英フィラー４０ｗｔ％混入）をトランスファー成型し、
図１の光コネクタパーツを形成した。

【００４３】Ｖ溝ブロック受部材１２には、Ｖ溝ピッチ
（光ファイバ芯用線２５０μｍ幅×８本及びガイドピン
用を２個）あらかじめ加工したパイレックスブロックを
用いた。蓋部材は、内面を平面研磨した厚さ１ｍのパイ
レックス板を用いた。ファイバ用Ｖ溝の角度は、６０角
とし表面より１９７.５μｍの深さとした。

【００４４】この光ファイバブロックに８芯の光ファイ
バテープ（ファイバ外径１２５μｍ、ピンチ２５０μ
ｍ）の先端を除去し、先端を揃えてカットした後にＶ溝
に添わせる形で挿入した。挿入は通常のＭＴコネクタモ
ジュールの挿入と同等に行えた。この後、図１における
第１空間１４と第２空間部１５に、各々、石英フィラー
３０ｗｔ％、ポリスチレンビーズ５０体積（Ｖ₀ｌ）％
を混入分散した熱硬化樹脂（エポテックＲ）を注入し、
７０℃の恒温槽が加熱硬化させた。１時間の硬化後突出
したファイバ部を切断し、研磨器で研磨しブロック端面
を鏡面仕上げした。

【００４５】〔比較例１〕本実施例２と同様の光ファイ
バブロックをインサートトランスファー成型する際、楔
状ブロックを配置しないで成型し、光ファイバブロック
部品を作った。このブロック部品に被覆除去した８芯テ
ープファイバを挿入した所、高い挿入力が必要でファイ
バ芯線が湾曲し、８本全てを破損なく同時にブロックを
貫通させることはできなかった。

【００４６】〔比較例２〕本実施例２と同様の光ファイ
バブロックをインサートトランスファー成型した。

【００４７】但し、用いたＶ溝ブロックは、深さ〜２０
０μｍのＶ溝加工品とした。また、挿入時の楔状スペー
サは比較例１と同様配置しなかった。ファイバ挿入は、
通常に行え、後は、実施例２と同様の条件で硬化後処理
を行い光ファイバブロックとした。

【００４８】（実施例３）本発明の実施例３の高精度型
光ファイバコネクタは、前記実施例２の熱硬化性樹脂
（石英フィラー４０ｗｔ％入り）の代わりに、熱硬化性
フッ素接着材（石英フィラー４０ｗｔ％）を実施例と同
様にインサートトランファー成型した。

【００４９】ファイバ裸芯線を挿入しＶ溝セット後、紫
外線硬化型フッ化化合物ポリイミト接着材（石英フィラ
ー３０ｗｔ％）を第２空間部１５へＰＭＭＡビーズ５０
体積（Ｖ₀ｌ）％入りアクリル系ＵＶ接着材を第１空間
１４へ注入し硬化させた。硬化後、端面研磨し光ファイ
バブロックとした。

【００５０】前記各硬化剤の熱膨張係数の制御は、通常
以下の方針に沿って行う。熱膨張係数の大きな硬化剤
は、線型ポリマーによって構成され、ＰＭＭＡ、ポリス
チレン系の熱融着型接着剤を利用する。また、ポリマビ
ーズを混入することにより、熱膨張係数を制御できる。

【００５１】通常のエポキシ接着剤、ＵＶ硬化接着剤
は、熱膨張係数中位の硬化剤として利用できる。特に、
ポリイミド樹脂系の接着剤は、この中でも熱膨張係数の
小さな部類に入る。

【００５２】さらに、熱膨張係数の小さくし、パイレッ
クス、石英等の接合、あるいは、熱膨張係数マッチング
を取る際は、石英ビーズ、石英フィラー等の低熱膨張係
数を有する無機フィラー、ビーズを前記中位の熱膨張係
数の接着剤に混合分散し、熱膨張係数を調整することが
可能である。本発明の実施例に用いた部材は前述の方針
に基づいて特性を設計した。

【００５３】〔比較例３〕市販のＭＴ型コネクタ（８芯
テープファイバ用）をそのまま用い取扱い手順通り挿入
し、ファイバを丸穴（１２７μｍφ）にセットした後、
石英フィラー入り樹脂を上部より注入、８０℃で１時間
（１ｈｒ）で固化させた後、端面ファイバを切断研磨加
工した。

【００５４】各サンプルを複数個作成し、取扱い性；２
次元型状測定器でコアに透光させコア間を測定した。

【００５５】前記実施例２，３と比較例１，２，３のそ
れぞれの測定結果の比較を表１に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得
ることはいうまでもない。

【００５８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、光ファイバ芯線の挿入時の作業性を高めることがで
きる。

【００５９】また、固定時のガタがなく光ファイバ芯線
の位置精度は、あらかじめ加工されたＶ溝ブロック受部
材の加工精度で決定されるので、トランスファー成型の
際の樹脂加工条件がゆるやかで容易にできる。これによ
り、これにより、低コストでかつ高精度の光ファイバコ
ネクタを得ることができる。また、従来トランスファー
成型に適さないとされたフッ素系の紫外線透過性の樹脂
材料も加工成型材料として用いることができる。

【００６０】また、作製後の寸法精度も光ファイバ芯線
部は、石英或いはガラス製のブロックで固定されている
ので、熱膨張係数が樹脂系に較べて小さく、外部環境に
対する寸法精度を高くすることができる。

【００６１】また、蓋周囲の硬化部材を膨張係数の異な
ったものにすることにより、光ファイバ挿入用ギャップ
を容易に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による実施例１の高精度型光ファイバ
コネクタの外観構成を示す斜視図、

【図２】 図１の要部断面図、

【図３】 本実施例１の動作を説明するための断面図、

【図４】 本実施例１の動作を説明するための断面図、

【図５】 従来の高精度型光ファイバコネクタの構成例
を示す断面図、

【図６】 従来の一体成型型（簡易型）タイプのコネク
タの構成例を示す断面図、

【図７】 従来の複合部品タイプの光ファイバコネクタ
の構成例を示す断面図。

【符号の説明】

１１…外枠成型部材、１２…Ｖ溝ブロック受部材、１３
…ファイバ固定用のＶ溝ブロック蓋部材、１４…第１空
間部（大きな熱膨張係数を持つ硬化剤注入部）、１５…
第２空間部（小さな熱膨張係数を持つ硬化剤注入部）、
１６…Ｖ溝ガイド部、１７…樹脂まわりしろ部（光ファ
イバブロック端面樹脂被覆部）、１８…挿入を容易にす
るための余裕ギャップ、１９…光ファイバテープ、２０
…楔状のスペーサ、２１…光ファイバテープ先端部、２
２…光ファイバ芯線、２３…ガイドピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高戸 範夫 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 千田 和憲 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ単芯あるいは配列させた光フ
   ァイバ芯線群を、被接続ファイバと突き合わせて接続す
   る光ファイバコネクタタイプの中で、接続部の光ファイ
   バ保持部にあらかじめ精密加工したＶ溝ブロック受部材
   を使用する光ファイバコネクタにおいて、精密加工した
   Ｖ溝ブロック受部材とＶ溝ブロック押え蓋部材との間
   に、光ファイバ挿入用ギャップを設ける手段を配置する
   ことを特徴とする高精度型光ファイバコネクタ。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の高精度型光ファイ
   バコネクタにおいて、前記光ファイバ挿入用ギャップを
   設ける手段は、楔状のスペーサもしくは加熱により溶融
   する部材であることを特徴とする高精度型光ファイバコ
   ネクタ。
3. 【請求項３】 前記請求項１または２に記載の高精度型
   光ファイバコネクタにおいて、Ｖ溝ブロック受部材内部
   の硬化剤甲とＶ溝ブロック押え蓋部材の上部の硬化剤乙
   の熱膨張係数を乙＞甲の関係を有することを特徴とする
   高精度型光ファイバコネクタ。
4. 【請求項４】 前記請求項３に記載の高精度型光ファイ
   バコネクタにおいて、精密加工したＶ溝ブロック受部材
   及びＶ溝ブロック押え蓋部材の周囲を囲む外壁部材とし
   て、前記硬化剤甲、乙と異なる硬化剤丙を用い、その熱
   膨張係数が、乙＞丙＞甲の関係を有することを特徴とす
   る高精度型光ファイバコネクタ。