JPH1152169A - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端面が光軸に対して直交するような光ファイ
バ同士の接続において、光学的接続損失を減らす。 【解決手段】 互いに接続される光ファイバ１の両端面
１ａ同士を接続するフェルール２を熱することで、光フ
ァイバ１の両端面１ａのコア径を加熱変形により大きく
し、光軸がずれたときでも光の入出射を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信システム
において一対の光ファイバ同士がコネクタにより接続さ
れてなる光伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】２本の
光ファイバ同士をコネクタを通じて光学的に接続する場
合、図３のようにコネクタＣ内で両光ファイバ１０の光
軸が互いにずれると、接続損失が生じる。ここで、図３
中の符号１１はコア、符号１２はクラッド、符号１３は
フェルールをそれぞれ示している。

【０００３】一般に市販されているステップインデクス
型（ＳＩ）型のプラスチック光ファイバは、外径が１ｍ
ｍ程度と大きいことに加え、外径に対して９５％以上が
コアに相当するため、わずかな光軸のずれが発生した程
度では接続損失は少なく、実使用上問題となることは少
ない。

【０００４】しかし、マルチメディア時代の通信媒体と
して注目されている屈折率分布型（グレーデッドインデ
クス型）のプラスチック光ファイバは、ファイバの外径
に対するコア径の比がＳＩ型のプラスチック光ファイバ
より小さい。

【０００５】特願平０５−５０７６１０号の出願及び特
開平０８−３０４６３５号公報等において提案された屈
折率分布型プラスチック光ファイバでは、ＰＭＭＡやフ
ッ素系の透明樹脂に、当該樹脂よりも屈折率が高い化合
物を濃度勾配ができるように溶解または拡散させること
によって屈折率分布型のプラスチック光ファイバを製造
する。

【０００６】例えば特願平０５−５０７６１０号の出願
では、それ自体がクラッドとなる樹脂の円筒管にコアと
なるモノマー溶液を注入し、屈折率分布を形成する方法
である。コアの重合の過程で樹脂円筒管はモノマー溶液
に管内壁から溶解する。したがって、円筒管が溶けすぎ
てモノマー溶液か漏れ出さないだけの円筒管の厚さが必
要である。その結果、コア径も制限される。かかる方法
にて製造された屈折率分布型プラスチック光ファイバ
は、コア径が８割程度までのものとして提供される。

【０００７】このように、屈折率分布型プラスチック光
ファイバでは、ファイバの外径に対するコア径の比が小
さいので、軸ずれによる接続損失が大きい。特に、屈折
率分布型プラスチック光ファイバの開口数ＮＡはＳＩ型
のプラスチック光ファイバの開口数ＮＡより小さいた
め、軸ずれによる接続損失もＳＩ型より大きくなりやす
い。

【０００８】このような軸ずれは、コネクタＣやフェル
ール１３の寸法精度を高くすることで解決することはで
きるが、寸法精度を高めるためには高価なコネクタ材料
や高度な成形技術が要求されるのでコスト的には不利と
なる。

【０００９】そこで、この発明の課題は、既存の寸法精
度のコネクタやフェルールを使用しつつも、軸ずれによ
る接続損失を低減し得る光伝送装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
請求項１に記載の発明は、光ファイバと、前記光ファイ
バの端部が貫通されるフェルールとを備え、前記光ファ
イバの前記各端部に、前記光ファイバの端部が貫通され
た前記フェルールの先端部を加熱することによりコアの
径が各光ファイバの端部を除く部分のコアの径より大き
く設定されたコア拡大部が形成されたものである。

【００１１】請求項２に記載の発明は、一対の前記光フ
ァイバの前記フェルールに貫通された端面同士を対向さ
せて光学的に接続するコネクタをさらに備えたものであ
る。

【００１２】請求項３に記載の発明は、前記光ファイバ
はプラスチック光ファイバである。

【００１３】請求項４に記載の発明は、前記光ファイバ
は屈折率分布型光ファイバである。

【００１４】請求項５に記載の発明は、前記光ファイバ
のクラッド外径は、前記コアの加熱変形時に前記クラッ
ドの外周が前記フェルールの内径により規制されるもの
である。

【００１５】請求項６に記載の発明は、前記光ファイバ
のクラッド外径は、前記コアの加熱変形時に前記クラッ
ドの外周が前記フェルールの内径により規制されること
で、加熱変形前から変化無く設定されるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１及び図２はこの発明の一の実
施形態の光伝送装置を示す図である。この実施形態の光
伝送装置は、図１または図２の如く、光通信システムに
おいて一対の光ファイバ１同士がコネクタＣ内で接続さ
れてなるものであって、特に、金属製のフェルール２内
においてプラスチック光ファイバ１の互いに対抗する両
端面１ａのコア拡大部１ｂのコア４の径（コア径）を、
光ファイバ１の端部を除く部分のコア４の径より大きく
形成することで、軸ずれによる接続損失を低減するもの
である。

【００１７】ここで使用される光ファイバ１は、コア４
の中心部から外周に向けて屈折率が徐々に低減するよう
にされた屈折率分布型（グレーデッドインデクス型）の
ものが使用されており、この光ファイバ１内の光が光軸
周りで収束を繰返しながら進行するようにされている。
コア４内の屈折率分布は、例えばマトリクス構造の非結
晶性含フッ素重合体からなる地材に、非重合性化合物と
してのドーパント（添加粒子）を分布させることで行っ
ている。

【００１８】なお、コア４の地材である非結晶性含フッ
素重合体としては、例えば含フッ素脂肪族エーテル環構
造または含フッ素ポリイミド環構造等を有するものが好
ましい。

【００１９】また、コア４の地材に分布されるドーパン
トとしては、地材（非結晶性含フッ素重合体）との比較
において屈折率の差が０．００１以上である少なくとも
１種類の物質であり、地材より高屈折率であっても低屈
折率であってもよい。具体的には、ドーパントとしては
ベンゼン環等の芳香族環、塩素、臭素またはヨウ素等の
ハロゲン原子、エーテル結合等の結合基を含む低分子化
合物、オリゴマーまたはポリマー等が好ましい。

【００２０】この光ファイバ１の端面１ａでは、図１の
ようにクラッド３の外径（クラッド外径）を一定に維持
したままコア径だけを大きくしたり、あるいは、図２の
ようにコア径及びクラッド外径の両方の外径を大きくし
てもよい。

【００２１】コア径を大きくする方法としては、光ファ
イバ１の端面１ａの近傍を加熱することで行う。光ファ
イバ１の端面１ａの近傍を加熱すると、コア４内のドー
パントは加熱によりクラッド３中に拡散しようとするた
め、コア４がクラッド３を浸食し、その結果コア径を大
きくすることができる。また、光ファイバ１は力学的な
強度を保つべく延伸されているので、光ファイバ１の端
面１ａの近傍を加熱すると光ファイバは長さ方向におい
て収縮し、外径は太くなる。その結果、図１または図２
のように端面１ａの外径が部分的に大きい光ファイバを
得ることができる。

【００２２】ここで、図１は、コア４の加熱変形時にク
ラッドの外周をフェルール２により規制することで、光
ファイバ１のクラッド外径を加熱変形前から変化無く設
定した例（実施例１，２参照）を示したものである。

【００２３】また、図２は、光ファイバ１のクラッド外
径を、コア４の加熱変形時に当該コア４の径とともに大
きく設定した例（実施例３）を示したものである。

【００２４】なお、このときの光ファイバ１の端部の加
熱は、バーナー等で直接加熱しても良いし、一旦加熱し
た気体を局部的に吹付けることで加熱を行っても良い。
また、このときの加熱温度は、ドーパントが拡散しやす
い温度になるまで加熱するのが良く、このため、クラッ
ド３に用いられている素材（一般的には重合体）のガラ
ス転移温度以上まで上昇させると良い。

【００２５】このように形成することで、軸ずれ寸法に
対する端面１ａのコア面積のずれ率は、端面１ａのコア
径を光ファイバ端部を除く部分のコア４の径と同一に設
定した場合に比べて割合として小さいものとなり、した
がって光学的な接続損失量を低減できる。

【００２６】ここで、表１は、一対の光ファイバ１同士
について、これらの光軸が一致するように配置し、その
後光軸を少しだけずらせた場合において、光軸のずれ量
に対する結合損失の関係を測定したものである（実施例
１〜３）。

【００２７】

【表１】

【００２８】（実施例１）クラッド３としてポリメタク
リル酸メチル（ＰＭＭＡ）を用い、またクラッド外径が
７５０μｍの屈折率分布型光ファイバ１を使用した。コ
ア拡大部１ｂの径は、加熱前には５００μｍであった。

【００２９】この光ファイバ１を一般的な直径７５０μ
ｍファイバ用の金属製のフェルール２に挿入し、フェル
ール２が被さった部分、すなわち、光ファイバ１の端面
１ａから約１ｃｍの範囲をスポットヒータでＰＭＭＡの
ガラス転移温度以上である１２０℃前後に加熱した。加
熱開始から６０分後にコア拡大部１ｂの径を測定したと
ころ、６９０μｍにまで大きく変化していた。クラッド
外径の変化はなく、７５０μｍのままであった。

【００３０】このような状態で軸ずれ量を０．０５ｍ
ｍ、０．１０ｍｍ、０．１５ｍｍ及び０．２０ｍｍと変
化させ、この一方の光ファイバ１に光を入射し、このと
きの入射光量に対する出射光量を測定（光量比測定方
法）して接続損失を測定すると、０．５１７ｄＢ、０．
６７１ｄＢ、０．８２８ｄＢ及び０．９９１ｄＢといっ
た値が得られた。また、任意に選択した市販の中継アダ
プタ（Ｆ０７型中継アダプタ）に実際に挿入して同様の
光量比測定方法により接続損失を測定すると、０．７６
ｄＢであった。

【００３１】また、光ファイバ１の端面１ａの加熱前の
状態、すなわち、クラッド外径が７５０μｍ、コア径が
５００μｍの常温における屈折率分布型光ファイバ１を
使用した場合にについて、これを実施例１に対する加工
前の比較例１として、実施例１と同様の光量比測定方法
により接続損失を測定した。この比較例１では、実施例
１と同様に軸ずれ量を０．０５ｍｍ、０．１０ｍｍ、
０．１５ｍｍ及び０．２０ｍｍと変化させたとき、０．
５４６ｄＢ、０．７３２ｄＢ、０．９１５ｄＢ及び１．
１２０ｄＢといった値が得られた。また、上記と同様の
市販の中継アダプタ（Ｆ０７型中継アダプタ）に実際に
挿入して同様の光量比測定方法により接続損失を測定す
ると、０．８８ｄＢであった。

【００３２】上述のような実施例１と比較例１とを比べ
てみると、全ての条件において実施例１の方が１割近く
接続損失が低く現れていることが判る。

【００３３】（実施例２）クラッド３としてポリメタク
リル酸メチル（ＰＭＭＡ）を用い、またクラッド外径が
５００μｍの屈折率分布型光ファイバ１を使用した。コ
ア拡大部１ｂの径は、加熱前には３００μｍであった。

【００３４】この光ファイバ１を直径５００μｍファイ
バ用の金属製のフェルール２に挿入し、このフェルール
２が被さった部分、すなわち、光ファイバ１の端面１ａ
から約１ｃｍの範囲をスポットヒータでＰＭＭＡのガラ
ス転移温度以上である１２０℃前後に加熱した。加熱開
始から６０分後にコア拡大部１ｂの径を測定したとこ
ろ、４４０μｍにまで大きく変化していた。クラッド外
径の変化はなく、５００μｍのままであった。

【００３５】このような状態で軸ずれ量を０．０５ｍ
ｍ、０．１０ｍｍ、０．１５ｍｍ及び０．２０ｍｍと変
化させ、上述の光量比測定方法で接続損失を測定する
と、０．５６１ｄＢ、０．７５１ｄＢ、０．９５５ｄＢ
及び１．１７８ｄＢといった値が得られた。また、任意
に選択した市販の中継アダプタ（Ｆ０７型中継アダプ
タ）に実際に挿入して同様の光量比測定方法により接続
損失を測定すると、０．８３ｄＢであった。

【００３６】また、光ファイバ１の端面１ａの加熱前の
状態、すなわち、クラッド外径が７５０μｍ、コア径が
５００μｍの常温における屈折率分布型光ファイバ１を
使用した場合にについて、これを実施例２に対する加工
前の比較例２として、実施例２と同様の光量比測定方法
により接続損失を測定した。この比較例２では、実施例
２と同様に軸ずれ量を０．０５ｍｍ、０．１０ｍｍ、
０．１５ｍｍ及び０．２０ｍｍと変化させたとき、０．
６４２ｄＢ、０．８９９ｄＢ、１．２０３ｄＢ及び１．
４９８ｄＢといった値が得られた。また、上記と同様の
市販の中継アダプタ（Ｆ０７型中継アダプタ）に実際に
挿入して同様の光量比測定方法により接続損失を測定す
ると、１．０７ｄＢであった。

【００３７】上述のような実施例２と比較例２とを比べ
てみると、全ての条件において実施例２の方が接続損失
が低く現れていることが判る。

【００３８】（実施例３）クラッド３としてポリメタク
リル酸メチル（ＰＭＭＡ）を用い、またクラッド外径が
７５０μｍの屈折率分布型光ファイバ１を使用した。コ
ア拡大部１ｂの径は、加熱前には５００μｍであった。

【００３９】この光ファイバ１を直径１０００μｍファ
イバ用の金属製のフェルール２に挿入し、このフェルー
ル２が被さった部分、すなわち、光ファイバ１の端面１
ａから約１ｃｍの範囲をスポットヒータでＰＭＭＡのガ
ラス転移温度以上である１２５℃前後に加熱した。加熱
開始から６０分後にコア径を測定したところ、７４０μ
ｍにまで大きく変化していた。また、クラッド外径につ
いてもフェルール２に対応した１０００μｍ径に変化し
ていた。

【００４０】このような状態で軸ずれ量を０．０５ｍ
ｍ、０．１０ｍｍ、０．１５ｍｍ及び０．２０ｍｍと変
化させ、上述の光量比測定方法で接続損失を測定する
と、０．５１４ｄＢ、０．６５９ｄＢ、０．８２４ｄＢ
及び０．９８５ｄＢといった値が得られた。また、任意
に選択した市販の中継アダプタ（Ｆ０７型中継アダプ
タ）に実際に挿入して同様の光量比測定方法により接続
損失を測定すると、０．７４ｄＢであった。

【００４１】また、クラッド外径が７５０μｍでコア径
が５００μｍの光ファイバ１を直径１０００μｍファイ
バ用の金属製のフェルール２に挿入し、フェルール２が
被さった部分（端面１ａから約１ｃｍの範囲）をスポッ
トヒータでクラッド３の溶融温度未満の８０℃に加熱し
た。加熱６０分後、コア径を測定したところ５００μ
ｍ、ファイバ径は７５０μｍのままであった。その結
果、加熱前のクラッド外径及びコア径が維持されたまま
となった。これを実施例３に対する比較例３として、実
施例３と同様の光量比測定方法により接続損失を測定し
た。この比較例３では、実施例３と同様に軸ずれ量を
０．０５ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１５ｍｍ及び０．２
０ｍｍと変化させたとき、０．５４１ｄＢ、０．７３５
ｄＢ、０．９２１ｄＢ及び１．１８０ｄＢといった値が
得られた。また、上記と同様の市販の中継アダプタ（Ｆ
０７型中継アダプタ）に実際に挿入して同様の光量比測
定方法により接続損失を測定すると、０．９１ｄＢであ
った。

【００４２】上述のような実施例３と比較例３とを比べ
てみると、全ての条件において実施例３の方が接続損失
が低く現れていることが判る。

【００４３】以上のように、屈折率分布型光ファイバ１
の端面１ａを部分的に加熱することにより、コア径が拡
大し、その結果、軸ずれによる接続損失を飛躍的に抑制
することができる。

【００４４】また、コネクタＣ及びフェルール２等の寸
法精度を向上することなく接続損失を低減できるため、
コストの大幅な上昇を避けることができる。

【００４５】なお、上記実施形態では、主として屈折率
分布型（グレーデッドインデクス型）の光ファイバに適
用していたが、ＳＩ型の光ファイバに適用してもよいこ
とは言うまでもない。ただし、コア径が小さいことで軸
ずれによる光接続損失が高い屈折率分布型光ファイバの
方が、より効果が有効に奏される。

【００４６】

【発明の効果】この発明によれば、光ファイバの端部を
フェルールに貫通した後に当該フェルールの先端部を加
熱するだけで、光ファイバの各端面の加熱変形を行って
コア拡大部を非常に容易に形成できる。

【００４７】そして、一対の光ファイバの互いに対抗す
る両端面のそれぞれにコア拡大部を設け、コア拡大部の
径を光ファイバ端部を除く部分のコア径より大きく形成
しているので、軸ずれ寸法に対する端面のコア面積のず
れ率は、コア拡大部を設けない場合に比べて割合として
小さいものとなり、したがって光学的な接続損失量を低
減できる。

【００４８】また、コネクタ及びフェルールとして寸法
精度を向上することなく接続損失を低減できるため、コ
ストの大幅な上昇を避けることができる。

【００４９】ここで、特にプラスチック光ファイバの分
野において多様されつつある屈折率分布型光ファイバの
コア径が小さいことから、上述したような発明の効果
は、プラスチック製の屈折率分布型光ファイバに特に有
効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一の実施形態に係る光伝送装置の一
態様における光ファイバの接続状態を示す断面図であ
る。

【図２】この発明の一の実施形態に係る光伝送装置の他
の態様における光ファイバの接続状態を示す断面図であ
る。

【図３】従来の光伝送装置における光ファイバの接続状
態を示す図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ １ａ 端面 １ｂ コア拡大部 ２ フェルール ３ クラッド ４ コア

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバと、 前記光ファイバの端部が貫通されるフェルールとを備
   え、 前記光ファイバの前記各端部に、前記光ファイバの端部
   が貫通された前記フェルールの先端部を加熱することに
   よりコアの径が各光ファイバの端部を除く部分のコアの
   径より大きく設定されたコア拡大部が形成されたことを
   特徴とする光伝送装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光伝送装置であって、
   一対の前記光ファイバの前記フェルールに貫通された端
   面同士を対向させて光学的に接続するコネクタをさらに
   備えたことを特徴とする光伝送装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の光伝送装置であって、
   前記光ファイバはプラスチック光ファイバであることを
   特徴とする光伝送装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項３に記載の光伝送
   装置であって、前記光ファイバは屈折率分布型光ファイ
   バであることを特徴とする光伝送装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の光伝送装置であって、前記光ファイバのクラッド外
   径は、前記コアの加熱変形時に前記クラッドの外周が前
   記フェルールの内径により規制されることを特徴とする
   光伝送装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の光伝送装置であって、前記光ファイバのクラッド外
   径は、前記コアの加熱変形時に前記クラッドの外周が前
   記フェルールの内径により規制されることで、加熱変形
   前から変化無く設定されることを特徴とする光伝送装
   置。