JPS6240685B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、接続すべき２本の単一モード光フア
イバ間に軸ずれがあつてもこれら両光フアイバを
低損失で接続できる単一モード光フアイバコネク
タおよび製造方法に関するものである。

〔従来技術〕

従来、この種のコネクタは、第２図に示すよう
に、接続すべき２本の単一モード光フアイバ１Ａ
および１Ｂをフエルール４Ａおよび４Ｂの中心に
固定し、コネクタ接続すべきこれらフエルール４
Ａと４Ｂ同士を嵌合アダプタ５を用いて軸合せ固
定して接続するものであつた。ここで、２Ａおよ
び２Ｂは、それぞれ、光フアイバ１Ａおよび１Ｂ
のクラツド、３Ａおよび３Ｂはコアである。６Ａ
および６Ｂはそれぞれフエルール４Ａおよび４Ｂ
の対向端面である。

しかしながら、フエルール４Ａおよび４Ｂの中
心に光フアイバ１Ａおよび１Ｂを固定することは
きわめて難しい。さらに、実際には、光が伝搬す
る光フアイバのコア３Ａおよび３Ｂの各中心が各
光フアイバの中心、すなわちクラツド２Ａおよび
２Ｂの各中心に対して偏心していることが多く、
これに起因して、実際のコネクタ接続においては
１〜３μｍ程度の軸ずれが生じ、したがつて大き
な接続損失を伴つていた。そこで、これらの軸ず
れを小さくするためにフエルール４Ａおよび４Ｂ
の作製精度を上げる等しており、したがつて、単
一モード光フアイバコネクタはコストの点からは
かなり高いものになつていた。

〔目的〕

そこで、本発明の目的は、２本の単一光フアイ
バを低損失に接続することのできる単一モード光
フアイバコネクタを提供することにある。

本発明の他の目的は、２本の単一モード光フア
イバの低損失接続コネクタを簡単な工程で低コス
トに製造することのできる単一モード光フアイバ
コネクタの製造方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

かかる目的を達成するために、本発明では、コ
ネクタ先端において、伝搬モードのスポツトサイ
ズを実質的に拡大し、軸ずれが生じても低損失で
コネクタ接続できるようにする。

すなわち、本発明光フアイバコネクタは、コネ
クタ接続すべき２本の単一モード光フアイバをフ
エルールの中心に固定し、嵌合アダプタにより軸
合せを行つて突合せ接続する単一モード光フアイ
バコネクタにおいて、フエルールの互いに対向す
る端面には単一モード光フアイバの外径より直径
の小さい開口をあけ、単一モード光フアイバのコ
ア径がフエルールの端面に近づくにつれて小さく
なるようになして、単一モード光フアイバの端面
が開口を通して互いに当接可能になしたことを特
徴とする。

ここで、単一モード光フアイバのもとのコア径
ａ_pとフエルール端面でのコア径ａ_eとの比をａ
_e／ａ_p＜0.46に定めるのが好適である。

本発明製造方法は、単一モード光フアイバの所
定部分を溶融加熱し、その所定部分の両端に引張
力を加えて、溶融加熱された単一モード光フアイ
バ部分をテーパ状に引き伸ばして２本の単一モー
ド光フアイバに分離し、これら２本の単一モード
光フアイバの外径は先端に近づくにしたがいテー
パ状に細くなり、円錐形の先端が形成され、かつ
単一モード光フアイバ内部のコア径も外径に比例
して細くなるテーパ状フアイバ端を形成し、単一
モード光フアイバを挿通するフエルールの端面に
はあらかじめ定めた直径の開口をあけておき、そ
の開口にテーパ状フアイバ端を挿通してから、単
一モード光フアイバとフエルールとの空隙に接着
済を充填して、単一モード光フアイバとフエルー
ルとを固定し、つぎに、フエルールの端面より突
出したテーパ状フアイバ端を除去し、そのフエル
ール端面を研磨してコネクタ端面を形成すること
を特徴とする。

〔実施例〕

以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示し、ここで、第
２図と同様の個所には同一符号を付すものとす
る。本例において、フエルール１４Ａおよび１４
Ｂは、それぞれ、光フアイバ１Ａおよび１Ｂを挿
入可能とするが、その端面１６Ａおよび１６Ｂの
中心には、光フアイバ１Ａおよび１Ｂの各外径よ
りも小さい直径の開口１７Ａおよび１７Ｂを、そ
れぞれ、あけておく。ここで、光フアイバ１Ａお
よび１Ｂを、それぞれ、開口１７Ａおよび１７Ｂ
に挿通し、その突出部分を切除して、フエルール
端面１６Ａおよび１６Ｂと面一にフアイバ端面を
揃える。これにより、両光フアイバ１Ａと１Ｂの
各端面は、嵌合アダプタ５により軸合せを行つて
突合せ接続することにより、互いに緊密に当接す
る。双方の光フアイバ１Ａおよび１Ｂとフエルー
ル１４Ａおよび１４Ｂとの間隙１８Ａおよび１８
Ｂには、接着剤１９を充填して、光フアイバ１Ａ
およじ１Ｂを固定する。

本発明では、フエルール１４Ａおよび１４Ｂの
各先端において、伝搬モードのスポツトサイズを
拡大するために、第１図に示すように、フエルー
ル１４Ａおよび１４Ｂの端面１６Ａおよび１６Ｂ
に向けて、コア３Ａおよび３Ｂの各直径を次第に
細くしてテーパ部１３Ａおよび１３Ｂを形成す
る。このようにコア径をテーパ状に細くするため
には、光フアイバ１Ａおよび１Ｂの各クラツド２
Ａおよび２Ｂの外径をテーパ状に加工してテーパ
部１２Ａおよび１２Ｂを形成する。ここで、フエ
ルール端面１６Ａおよび１６Ｂに設けた開口１７
Ａおよび１７Ｂの直径によつて、接続位置におけ
る両フアイバの外径を規定することによつて、フ
アイバ先端におけるコア径を定め、もつて伝搬モ
ードのスポツトサイズを規定する構造とする。

次に、以上のように、単一モード光フアイバ１
Ａおよび１Ｂの各端部をテーパ状に加工してコア
径を小さくする場合に、フエルール端面１６Ａま
たは１６Ｂでのフアイバ外径ｄともとの通常のフ
アイバ１Ａまたは１Ｂの外径Ｄとの関係について
説明する。

第３図は本発明における一方のコネクタフエル
ールの構造を示すものである。この構造におい
て、まず、コア径がテーパ状に変化する際に、テ
ーパ状コア部分１３Ａにおいて損失が生じること
が予想されるが、外径の変化が長さ方向の変化に
対して1/40以下であれば、テーパ加工上の損失は
無視することができる。

第４図は一定の軸ずれ量ｘがフエルール端面上
に生じた場合のコネクタ接続損失（実線曲線）、
および単一モード光フアイバの規格化周波数（Ｖ
値）の変化（破線曲線）をフアイバ外径ｄに対し
て表わしたものである。

第４図において、下の横軸は通常用いられる単
一モード光フアイバの外径Ｄ＝125μｍから、フ
アイバ先端をテーパ状に細くして先端の外径ｄ＝
25μｍにまで縮小してゆく時のフアイバ外径を示
す。左側縦軸はその時の軸ずれによるコネクタ損
失αｓを示す。右側の縦軸は外径変化に対する単
一モード光フアイバの規格化周波数を示す。上の
横軸に、外径の縮小率（＝コアの縮小率）γ＝
ｄ／Ｄを示す。なお、フエルール端面でのコア径
をａ_e、もとのコア径をａ_pとすると、γ＝ｄ／Ｄ
＝ａ_e／ａ_pとなる。

従来のコネクタでは、フエルール端面のコア径
は他の伝送線路部分におけるコア径と同一である
ためにγ＝100％となり、例えばＸ＝４μｍの軸
ずれがあつた場合、接続損失は３dB近くになる
ことが図よりわかる。

そこで、本発明の原理に基づいて、外径を細く
してゆくと、Ｘ＝４μｍのときには、γ＝60％付
近まで損失は増加するが、γ＜46％となる条件で
は、最初の接続損失よりも低下することがわか
る。例えばγ＝30％とすると、接続損失は従来形
のコネクタに対して、dB値で1/3に改善できるこ
とがわかる。ちなみに、γ＝30％におけるフアイ
バ外径ｄは40μｍである。このときに、Ｖ１と
なり、伝搬モードであるHE₁₁モードのパワー
は、コアのうちの半径17μｍの部分の中にモード
全体の99.95％が含まれる。従つて、クラツド外
側の影響を無視することができる。

第５図はフアイバ外径ｄの変化に対する伝搬モ
ードのスポツトサイズＷおよびＶ値の変化を示す
ものである。γ＝60％付近で損失が最大となるの
は、スポツトサイズが最小となるためである。ま
た、Ｖ＝１となるときのスポツトサイズは、第５
図より、Ｗ９μｍとなることがわかる。外径が
Ｄ＝125μｍのときのスポツトサイズは約５μｍ
であり、スポツトサイズＷおよび軸ずれ量Ｘと接
続損失αｓとの関係式 αｓ＝4.3（Ｘ／Ｗ）^２ （dB） (1) を用いて、スポツトサイズが５μｍから９μｍに
変化した時の接続損失の変化△αｓを求めると、 △αｓ＝４．３（Ｘ／９）^２／４．３（Ｘ／５）^２
１／３(2) となり、第４図の説明で述べた接続損失改善の効
果と一致することがわかる。

第６図Ａ〜Ｆは本発明コネクタの作製方法の一
実施例における順次の工程を示す。なお、ここで
は、第１図における各部の符号中から「Ａ」，
「Ｂ」を除去して説明を行う。

まず、単一モード光フアイバを溶融加熱してテ
ーパ状の先端を形成するために、たとえば第６図
Ａに示すように単一モード光フアイバ１を放電加
熱する。すなわち、放電電極２１Ａと２１Ｂとの
間で放電アーク２２を発生させ、この放電アーク
２２により光フアイバ１の放電加熱を行いなが
ら、光フアイバ１の両端を引張ると、第６図Ｂに
示すように、加熱を受けた部分は次第にテーパ状
に形成されながら細くなる。最終的には、第６図
Ｃに示すような円錐形の先端２３が形成されるま
で引き伸ばし、そのフアイバ外径ｄが先端に近づ
くにしたがいテーパ状に細くなつた形状を作るこ
とによつて、同時にこのフアイバ内部のコア径も
外径に比例して細くなるテーパ状フアイバ端１１
を形成する。

次に、フエルール端面１６の中心に、所定の小
径の開口１７（例えば前述の実施例のような40μ
ｍφの穴）を作り、これに、第６図Ｄに示すよう
に、単一モード光フアイバ１のテーパ状フアイバ
端１１を突き通す。

次に、第６図Ｅに示すように、このフアイバ
１，１１とフエルール１４とを固定するために、
空隙１８に接着済１９を充填する。その後、フエ
ルール開口１７より突出したテーパ状フアイバ端
１１Ａを取り除き、第６図Ｆに示すように、フエ
ルール端面１６を研磨してコネクタ端面を形成す
る。

なお、フエルール端面１６における伝搬モード
のスポツトサイズを全てのコネクタにおいて一定
にすることが重要であるが、本発明においては、
この実施例のように、フエルール端面１６に同一
の小穴１７をあけておくだけで、コネクタ作製工
程（第６図Ｅ）において、この小穴１７にテーパ
状フアイバ端１１Ａを貫通させるのみで、自動的
にフアイバ外径をフエルールと空き間なく合わせ
られる大きな利点がある。

さらにまた、第７図に示すように、１つのフエ
ルールに複数本の光フアイバを挿入可能な個別の
導入孔３１を形成し、そのフエルール端面３２に
これら導入孔３１に対応して小穴３３をあけてフ
エルール３４を形成することにより、複数本の光
フアイバのコネクタ接続を行うことができる。す
なわち、テーパ状フアイバ端１１Ａを有する複数
本の単一モード光フアイバ１を上述したようにし
てフエルール３４に固定して、多心形単一モード
光フアイバコネクタを構成することも可能であ
る。

〔効果〕

以上説明したように、本発明によれば、単一モ
ード光フアイバのコネクタにおいて、フエルール
端面でのコア径を小さくすることによつて伝搬モ
ードのスポツトサイズを大きくし、コネクタ接続
時に生ずる軸ずれ損失を低減できるので、従来難
しいとされてきた低損失の単一モード光フアイバ
のコネクタ接続を容易に実現することができる。
しかもまた、フエルールの作製精度を多モードフ
アイバ並みにゆるやかにすることが可能なため、
コネクタのコストを大幅に低下させることができ
る。従つて、本発明によれば、単一モード光フア
イバコネクタの大量生産と実用的な多心形コネク
タの実現が可能であるから、単一モード光フアイ
バの加入者線路への適用がより容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の単一モード光フアイバコネク
タの基本構造を示す断面図、第２図は従来の単一
モード光フアイバコネクタの構造を示す断面図、
第３図は本発明コネクタの具体例を示す断面図、
第４図は本発明の実施例において、フエルール端
面における単一モード光フアイバ外径ｄに対する
コネクタの軸ずれ損失αｓおよび単一モード光フ
アイバの規格化周波数（Ｖ値）を示す特性図、第
５図は本発明の実施例におけるフアイバ外径ｄに
対する伝搬モードのスポツトサイズＷ，Ｖ値およ
び外径の縮小率γを示す特性図、第６図Ａ〜Ｆは
本発明におけるコネクタ製造の工程の一例を順次
に示す断面図、第７図は本発明を多心コネクタに
応用した場合の実施例を示す断面図である。 １，１Ａ，１Ｂ…単一モード光フアイバ、２，
２Ａ，２Ｂ…クラツド、３，３Ａ，３Ｂ…コア、
４，１４Ａ，１４Ｂ，３４…フエルール、５…嵌
合アダプタ、６，１６，１６Ａ，１６Ｂ，３２…
フエルール端面、１１…テーパ状フアイバ端、１
１Ａ…突出したフアイバ端、１２Ａ，１２Ｂ…ク
ラツドテーパ部、１３Ａ，１３Ｂ…コアテーパ
部、１７，１７Ａ，１７Ｂ，３３…フエルール端
面中心の小穴、１８，１８Ａ，１８Ｂ…フアイバ
とフエルールの間隙、１９…接着剤、２１Ａ，２
１Ｂ…放電電極、２２…放電アーク、２３…円錐
状先端、３１…光フアイバ導入孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コネクタ接続すべき２本の単一モード光フア
   イバをフエルールの中心に固定し、嵌合アダプタ
   により軸合せを行つて突合せ接続する単一モード
   光フアイバコネクタにおいて、前記フエルールの
   互いに対向する端面には前記単一モード光フアイ
   バの外径より直径の小さい開口をあけ、前記単一
   モード光フアイバのコア径が前記フエルールの端
   面に近づくにつれて小さくなるようになして、前
   記単一モード光フアイバの端面が前記開口を通し
   て互いに当接可能になしたことを特徴とする単一
   モード光フアイバコネクタ。 ２ 前記単一モード光フアイバのもとのコア径ａ
   _pと前記フエルール端面でのコア径ａ_eとの比をａ
   _e／ａ_p＜0.46に定めたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の単一モード光フアイバコネク
   タ。 ３ 単一モード光フアイバの所定部分を溶融加熱
   し、その所定部分の両端に引張力を加えて、溶融
   加熱された単一モード光フアイバ部分をテーパ状
   に引き伸ばして２本の単一モード光フアイバに分
   離し、これら２本の単一モード光フアイバの外径
   は先端に近づくにしたがいテーパ状に細くなり、
   円錐形の先端が形成され、かつ当該単一モード光
   フアイバ内部のコア径が外径に比例して細くなる
   テーパ状フアイバ端を形成し、前記単一モード光
   フアイバを挿通するフエルールの端面にはあらか
   じめ定めた直径の開口をあけておき、該開口に前
   記テーパ状フアイバ端を挿通してから、当該単一
   モード光フアイバと前記フエルールとの空隙に接
   着剤を充填して、前記単一モード光フアイバと前
   記フエルールとを固定し、つぎに、前記フエルー
   ルの端面より突出したテーパ状フアイバ端を除去
   し、そのフエルール端面を研磨してコネクタ端面
   を形成することを特徴とする単一モード光フアイ
   バコネクタの製造方法。