JPS63231408A - Optical connector - Google Patents

Optical connector

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JPS63231408A
JPS63231408A JP6437187A JP6437187A JPS63231408A JP S63231408 A JPS63231408 A JP S63231408A JP 6437187 A JP6437187 A JP 6437187A JP 6437187 A JP6437187 A JP 6437187A JP S63231408 A JPS63231408 A JP S63231408A
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JP
Japan
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ferrule
sleeve
pressing force
optical connector
elastic sleeve
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JP6437187A
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JPH0734052B2 (en
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Akira Nagase
亮 長瀬
Etsuji Sugita
杉田 悦治
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an optical connector which permits high-density packaging by providing a pair of ferrules fixed with ends of two optical fibers, an elastic sleeve and a spring for application of pressing force to the connector and specifying the pressing force, sleeve holding force, the length of a fitting part as well as the inside surface area and bending rigidity of the sleeve. CONSTITUTION:The following equation is required to be satisfied when the inside surface area of the sleeve 4 is designated as S, the pressing force of the ferrule 2 as FA and the sleeve holding force as FR: 2.8<=FA/FR<=(0.14S+0.5). Namely, the pressing force of the ferrule and the sleeve holding force are required to satisfy the following relation: FR, FA/FR<0.14S+0.5. The length L of the ferrule 2 fitting part is required to be L<=2.4D<3>+1.5 when the outside diameter of the ferrule is designated as D. The stable characteristics are thereby obtd. even if the outside diameter of the ferrule is set in a >=1mm and <=1.6mm range. The optical connector which is formed by using the small-diameter ferrules, is small in size and permits high-density packaging is thus obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光通信に使用される光コネクタの改良に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to improvements in optical connectors used in optical communications.

(従来の技術) 光伝送装置などにおいて、試験・調整・保守などの際、
光コードの接続や切り離しを容易に行うために用いる光
コネクタには各種のものがあるが、主流は光ファイバを
外径2.5mmの円筒棒(フェルール)の中心に固定し
、これを精密な内径を持つ中空円筒(整列スリーブ)内
に挿入してバネによる押圧力でフェルールの端面同士を
突当てる方式である。例えば日本工業規格素案によるF
OI形単心光ファイバコネクタにおいては、このフェル
ールとして光ファイバを挿入固定するための微小穴を中
心に有するセラミックキャピラリを金属円筒に圧入した
ものを、又、整列スリーブとして中空筒の側面にスリッ
トを入れた、いわゆる割りスリーブを使用している。ま
た、特願昭60−244050号に示す光コネクタは、
フェルールのつきあわせ面を凸球面研磨し、光ファイバ
の端面同士を非常に近接させることにより反射減衰量の
増大と接続損失の低減を実現している。さらには材質に
ジルコニアを用いて、フェルール押圧力を約1−、スリ
ーブ保持力をそれより小さく適当な値をとることにより
、フェルール同士がつきあわされ、高性能な接続特性を
得ている。
(Conventional technology) When testing, adjusting, and maintaining optical transmission equipment,
There are various types of optical connectors that are used to easily connect and disconnect optical cords, but the mainstream ones fix the optical fiber in the center of a cylindrical rod (ferrule) with an outer diameter of 2.5 mm, and connect it with a precision connector. In this method, the ferrules are inserted into a hollow cylinder (alignment sleeve) with an inner diameter, and the end surfaces of the ferrules are brought into contact with each other by the pressing force of a spring. For example, F according to the draft Japanese Industrial Standards
In the OI type single-fiber optical fiber connector, the ferrule is a ceramic capillary press-fitted into a metal cylinder with a small hole in the center for inserting and fixing the optical fiber, and the alignment sleeve is a slit on the side of the hollow cylinder. I use what is called a split sleeve. In addition, the optical connector shown in Japanese Patent Application No. 60-244050 is
The mating surfaces of the ferrules are polished to have a convex spherical surface, and the end faces of the optical fibers are placed very close to each other, increasing return loss and reducing splice loss. Furthermore, by using zirconia as the material and setting the ferrule pressing force to approximately 1 - and the sleeve holding force to an appropriate value smaller than that, the ferrules are brought into contact with each other and high-performance connection characteristics are obtained.

前記フェルール押圧力とは、コネクタを結合させた時、
バネによりフェルールの軸方向に加えられる力であり、
前記スリーブ保持力とは弾性スリーブの両側からスリー
ブの中央でつきあたるようにフェルールを差し込んだ状
態から片方のフェルールを引き抜くのに要する力である
The above-mentioned ferrule pressing force is when the connector is connected,
This is the force applied by the spring in the axial direction of the ferrule.
The sleeve holding force is the force required to pull out one ferrule from the state in which the ferrules are inserted from both sides of the elastic sleeve so that they touch each other at the center of the sleeve.

ここで、フェルール押圧力はスリーブ保持力に対して、
大きいことが必要である。この関係は、日本工業規格素
案「F01形単心光ファイバコネクタ」に規定されたフ
ェルール押圧力の公差±20%及びスリーブ保持力の公
差±30%を与えても満足されなければならない。つま
り前記公差によるフェルール押圧力の最小値−スリーブ
保持力の最大値とした時、フェルール押圧力の最大値は
スリーブ保持力の最小値の約2.8倍が必要である。
Here, the ferrule pressing force is relative to the sleeve holding force,
It needs to be big. This relationship must be satisfied even if the tolerance of the ferrule pressing force is ±20% and the tolerance of the sleeve holding force is ±30% as specified in the draft Japanese Industrial Standard "Type F01 single-core optical fiber connector." In other words, when the minimum value of the ferrule pressing force and the maximum value of the sleeve holding force according to the above tolerance are calculated, the maximum value of the ferrule pressing force must be about 2.8 times the minimum value of the sleeve holding force.

第3図は光コネクタ内でフェルール2−.2’が結合し
ている状態を表わす断面図であって、1′は光コネクタ
プラグ、2′は結合される他のフェルール、4゛は弾性
スリーブ、6゛は押圧ばねである。フェルール同士をつ
きあわせるためには、フェルール押圧力をスリーブ保持
力よりも大きくとる必要があるが、押圧ばねとしてのコ
イルばねの特性から一般的にフェルール押圧力Aの作用
線aは中心軸す上からずれており、第3図に示すように
フェルール端面の中心軸す上にあるファイバコアの接触
点Cを通らないためにフェルールに曲げモーメントMが
発生する。したがって、外部から衝撃が加わると、光コ
ネ°クタブラグ1′内に浮動して設置されているフェル
ール2″及び押圧ばね6′の相互位置が変化し、この曲
げモーメントMがさらに増加する場合がある。フェルー
ル押圧力が大きくなる程この曲げモーメントMは大きく
なり、スリーブ保持力に対して曲げモーメントMが大き
くなると、フェルールは、互いに微小に傾きファイバ端
面間に間隙を生じ、フレネル損失により接続損失が増大
する。この時、弾性スリーブ4′には曲がり及び内径拡
大が生じる。この曲がりは、弾性スリーブ4゛の内径や
長さに依存し、内径拡大は、単位長さ当りの軸方向に関
する曲げ剛さに依存する。従来の光コネクタの弾性スリ
ーブは、内径2.5mi+、長さ11.4m、単位長さ
当りの軸方向に関する曲げ剛さ約8kgf −+u以上
を有する。
Figure 3 shows ferrule 2-. 2' is a cross-sectional view showing a state where 2' are connected, 1' is an optical connector plug, 2' is another ferrule to be connected, 4' is an elastic sleeve, and 6' is a pressure spring. In order to bring the ferrules into contact with each other, the ferrule pressing force must be greater than the sleeve holding force, but due to the characteristics of a coil spring as a pressing spring, the line of action a of the ferrule pressing force A is generally above the center axis. As shown in FIG. 3, since the contact point C of the fiber core located on the central axis of the ferrule end face does not pass through, a bending moment M is generated in the ferrule. Therefore, when an external impact is applied, the mutual positions of the ferrule 2'' and the pressure spring 6', which are floatingly installed in the optical connector plug 1', change, and this bending moment M may further increase. As the ferrule pressing force increases, this bending moment M increases, and when the bending moment M increases with respect to the sleeve holding force, the ferrules tilt slightly to each other, creating a gap between the fiber end faces, resulting in a connection loss due to Fresnel loss. At this time, the elastic sleeve 4' bends and its inner diameter expands. This bending depends on the inner diameter and length of the elastic sleeve 4', and the inner diameter enlargement depends on the bending stiffness in the axial direction per unit length. The elastic sleeve of a conventional optical connector has an inner diameter of 2.5 mi+, a length of 11.4 m, and an axial bending stiffness of about 8 kgf-+u per unit length.

この光コネクタを単一モード光ファイバに適用して、本
発明者らは、接続損失平均0.13dB、反射減衰量平
均324dBという高性能な接続特性を得ている。
By applying this optical connector to a single mode optical fiber, the present inventors obtained high-performance connection characteristics with an average connection loss of 0.13 dB and an average return loss of 324 dB.

しかしながら、最近の光伝送においては、光ファイバの
多心化に伴い光コネクタの高密度実装が求められている
。そのような領域では、フェルールの外径を従来の2.
5龍より細くし、光コネクタの外形寸法を小さくするこ
とが有利である。例えば、フェルール外径を従来の2.
5鰭かI’21.8mmに細径化すると、光コネクタの
外形寸法は6 m+s程度でよいため、コネクタ断面積
は1/3に小形化できる。又端面面積が小さくなるため
必要なフェルール押圧力が小さくてすみ、そのためフェ
ルール押圧力よりも小さくあるべき弾性スリーブの保持
力も弱くてすむ。又スリーブ保持力は、スリーブ内でフ
ェルールの外表面がスリーブの内表面に接する面積に相
関するから、スリーブ寸法と共にフェルール嵌合部の長
さも短くできる。このようにフェルールが細径化されか
つ短尺化されるとフェルール作成時に外周及びファイバ
を挿入する精密穴を研磨する工程が研磨面積の縮小から
容易になり、(1)研磨時間が短くなる、(2)1度の
研磨上□  程で処理できる個数が増えるため、1個あ
たりのコストが下がる、(3)寸法が出しやすくなるた
め歩留まりが向上する、等の利点がある。よってフェル
ール細径化は製造コストを大幅に引下げ経済性をも向上
させる。さらに、フェルール押圧力を小さくできること
から、このようなフェルールを多数本一括して接続する
場合、全体の反発力を小さくでき、小形の多心光コネク
タを実現できる。
However, in recent optical transmission, high-density packaging of optical connectors is required as optical fibers become more multi-core. In such areas, the outer diameter of the ferrule should be adjusted to the conventional 2.
It is advantageous to make the optical connector thinner than the optical connector and to reduce the external dimensions of the optical connector. For example, the outer diameter of the ferrule can be changed to 2.
If the diameter is reduced to 5 fins or I' of 21.8 mm, the external dimensions of the optical connector may be approximately 6 m+s, so the cross-sectional area of the connector can be reduced to 1/3. Furthermore, since the end surface area is small, the necessary ferrule pressing force is small, and therefore the holding force of the elastic sleeve, which should be smaller than the ferrule pressing force, is also weaker. Furthermore, since the sleeve holding force is related to the area within the sleeve where the outer surface of the ferrule contacts the inner surface of the sleeve, the length of the ferrule fitting portion can be reduced as well as the sleeve size. When the diameter and length of the ferrule are reduced in this way, the process of polishing the outer periphery and the precision hole into which the fiber is inserted becomes easier when making the ferrule due to the reduction in the polishing area, resulting in (1) shorter polishing time; 2) Since the number of pieces that can be processed in one polishing process increases, the cost per piece is reduced; and (3) The yield rate improves because it becomes easier to obtain the dimensions. Therefore, reducing the diameter of the ferrule significantly reduces manufacturing costs and improves economic efficiency. Furthermore, since the ferrule pressing force can be reduced, when a large number of such ferrules are connected at once, the overall repulsive force can be reduced, and a compact multi-core optical connector can be realized.

なお、光コネクタの機械的曲げ強度については、特に規
定はないが、J I S C5415r高周波同軸CO
5形コネクタ」にケーブル接続強度5kgr以上と規定
されており、光コネクタにおいても同等の強度が求めら
れる。そのためにはフェルールの曲げ強度も5kgf’
以上が必要である。第5図にフェルールに用いられる各
種材料の曲げ強さを示す。
There are no specific regulations regarding the mechanical bending strength of optical connectors, but JIS C5415r high frequency coaxial CO
Type 5 connectors are stipulated to have a cable connection strength of 5kgr or more, and optical connectors are required to have the same strength. For this purpose, the bending strength of the ferrule must be 5 kgf'.
The above is necessary. Figure 5 shows the bending strength of various materials used for the ferrule.

この中でジルコニアセラミックが最も高い曲げ強さを持
っており、フェルール径を細くするのに適した材質であ
る。
Among these, zirconia ceramic has the highest bending strength and is a material suitable for reducing the ferrule diameter.

(発明が解決しようとする問題点) 前述のフェルールの機械的強度の問題は材質を選ぶこと
により解消するが、フェルール外径を細径化し従来通り
約1kgのフェルール押圧力を加えた場合、機械的衝撃
に対し接続特性が不安定となる。
(Problem to be solved by the invention) The above-mentioned mechanical strength problem of the ferrule can be solved by selecting the material, but if the outer diameter of the ferrule is reduced and a ferrule pressing force of about 1 kg is applied as before, the mechanical strength The connection characteristics become unstable due to physical impact.

第2図にフェルール押圧力を従来通り約1kgとし、フ
ェルール保持力を約100gとし、フェルール径のみを
1.ommにした光コネクタを単一モード光ファイバに
用い、約1000Gの衝撃を印加した時の接続損失の変
化を示す。この100OGという衝撃力は実際に光コネ
クタを着脱する時容易に発生し得るものである。第2図
より分るように、衝撃印加前の接続損失値は0.1dB
以下と良好であるが、衝撃を加えた後では1dB以上に
劣化する場合がある。これは、フェルールとスリーブの
接触面積が減少したにもかかわらず、押圧力を従来通り
としたために衝撃による曲げモーメントMの変化により
間隙が発生したものと考えられる。
Figure 2 shows that the ferrule pressing force is approximately 1 kg as before, the ferrule holding force is approximately 100 g, and only the ferrule diameter is 1. This figure shows the change in connection loss when an impact of approximately 1000 G is applied using an omm optical connector for a single mode optical fiber. This impact force of 100 OG can easily be generated when actually attaching and detaching an optical connector. As can be seen from Figure 2, the connection loss value before impact is 0.1 dB.
Although it is good as below, it may deteriorate to 1 dB or more after applying a shock. This is thought to be because, despite the reduction in the contact area between the ferrule and the sleeve, the pressing force was maintained as before, and a gap was generated due to a change in the bending moment M due to the impact.

本発明の目的は小型で高密度実装が可能な光コネクタを
提供することにある。
An object of the present invention is to provide an optical connector that is small and can be mounted at high density.

(問題点を解決するための手段および作用)よって細径
フェルールで安定した接続特性を実現するためには、フ
ェルール押圧力とスリーブ保持力の大きさ、スリーブの
特性を新たに定める必要がある。
(Means and actions for solving the problem) Therefore, in order to achieve stable connection characteristics with a small diameter ferrule, it is necessary to newly define the magnitude of the ferrule pressing force and sleeve holding force, as well as the characteristics of the sleeve.

まず、押圧力と保持力について述べる。First, we will discuss pressing force and holding force.

フェルール寸法の細径化は、スリーブ保持力を減少させ
るがこの減少の要因は、弾性スリーブとの接触面積の減
少である。この接触面積は、すなわち弾性スリーブの内
表面積である。つまりフェルール径が太いか又はフェル
ール長が長ければ、フェルールと弾性スリーブとの接触
面積が広くなりフェルールの保持は安定する。よってフ
ェルールを細径化した場合にも、−室以上の接触面積が
必要と考えられる。そこで、細径フェルールにおいて、
弾性スリーブの内表面積による接続特性の変化を検討し
た。第4図は、外径1.0+em〜1.8mmの細径フ
ェルールを用いて接続状態で、衝撃力1000Gを印加
した時に損失変動が0.1dB以下となるフェルール押
圧力の上限を求め、その時のフェルール押圧力とスリー
ブ保持力の比を弾性スリーブの内表面積に対してプロッ
トした結果を示す。
Decreasing the ferrule size reduces the sleeve retention force, and the reason for this reduction is the reduction in the contact area with the elastic sleeve. This contact area is thus the inner surface area of the elastic sleeve. In other words, if the ferrule diameter is large or the ferrule length is long, the contact area between the ferrule and the elastic sleeve becomes large, and the ferrule can be held stably. Therefore, even when the diameter of the ferrule is reduced, it is thought that a contact area larger than the -chamber is required. Therefore, in the small diameter ferrule,
We investigated the change in connection characteristics depending on the inner surface area of the elastic sleeve. Figure 4 shows the upper limit of the ferrule pressing force at which the loss variation is 0.1 dB or less when an impact force of 1000 G is applied to a connected state using a small diameter ferrule with an outer diameter of 1.0+em to 1.8 mm. The results are shown in which the ratio of the ferrule pressing force to the sleeve holding force is plotted against the inner surface area of the elastic sleeve.

第4図から明らかなように、安定な接続特性を実現する
ときのフェルール押圧力とスリーブ保持力の比は弾性ス
リーブの内表面積にほぼ比例する。
As is clear from FIG. 4, the ratio of the ferrule pressing force to the sleeve holding force when achieving stable connection characteristics is approximately proportional to the inner surface area of the elastic sleeve.

これより、曲げモーメントMの発生要因であるフェルー
ル押圧力がスリーブ保持力に対して大きい時、つまり衝
撃に対してフェルールが傾きやすい時にでも、弾性スリ
ーブの内表面積が大きければ特性は安定していることが
わかる。
From this, even when the ferrule pressing force, which is the cause of the bending moment M, is larger than the sleeve holding force, that is, when the ferrule tends to tilt due to impact, the characteristics are stable as long as the inner surface area of the elastic sleeve is large. I understand that.

ここで、フェルールを細径化する場合には、内表面積の
下限が問題である。先に述べたように、公差を考慮した
時のフェルール押圧力とスリーブの保持力との比は2.
8以上必要であるから、第4図よりスリーブ内表面積は
20關2未満とはできないこととなる。この時、フェル
ール押圧力は上限をとったが、実際に安定した接続特性
を与えるのは、第4図中斜線で示した部分である。すな
わちグラフより傾き0.14、Y輪切片0.5を求めス
リ−ブ内表面積を81フェルール押圧力をF 1スA リーブ保持力をFRとする時下記の式を満たす必要があ
る。
Here, when reducing the diameter of the ferrule, the lower limit of the inner surface area is a problem. As mentioned earlier, the ratio of the ferrule pressing force to the sleeve holding force when tolerances are taken into account is 2.
8 or more is required, so from FIG. 4 it follows that the inner surface area of the sleeve cannot be less than 20 squares. At this time, the ferrule pressing force was set at the upper limit, but it is the shaded area in FIG. 4 that actually provides stable connection characteristics. That is, when calculating the slope of 0.14 and the Y-ring intercept of 0.5 from the graph, and assuming that the inner surface area of the sleeve is 81, the ferrule pressing force is F1, and the retaining force of the sleeve is FR, the following equation must be satisfied.

2.8≦F A / FR≦(0,14S +0.5 
)つまり、フェルール押圧力とスリーブ保持力とは下記
の関係を満足する二とが必要であり、FRくFA FA/FR<0.148 +0.5 その時スリーブ内表面積は20市2以上必要となる。
2.8≦FA/FR≦(0.14S +0.5
) In other words, the ferrule pressing force and sleeve holding force must satisfy the following relationship, and in that case, the inner surface area of the sleeve must be 20 cm or more. .

この式より実際の細径コネクタにおけるスリーブ保持力
を求めればフェルール押圧力の値が決まる。
The value of the ferrule pressing force can be determined by calculating the sleeve holding force in the actual small diameter connector from this formula.

次に、弾性スリーブの特性について述べる第4図から、
フェルール押圧力とスリーブ保持力の比は、スリーブの
内表面積のみによって定まり、スリーブの内径や長さに
直接依存していないことがわかる。一方、曲げモーメン
トMによりフェルールが傾く時、弾性スリーブには曲が
りと内径拡大が生じる。ここで弾性スリーブの曲がりは
内径や長さに依存する値であり、内径拡大は弾性スリー
ブの軸まわりの曲げ剛さElに依存する値である。Eは
弾性スリーブの材料のヤング率、■は弾性スリーブをそ
の中心軸を含む平面で切った断面のうち中心軸に対し片
側の断面における弾性スリーブの軸方向に関する断面二
次モーメントである(第7図参照)。第4図から、接続
特性は内表面積により決まり、弾性スリーブの内径や長
さに比較的依存しないことより、弾性スリーブ内でフェ
ルールが傾く場合、弾性スリーブには曲がりよりも内径
拡大が作用していると判断される。よってフェルール、
弾性スリーブ共に縮小した時、フェルールの傾きを抑制
するためには、内径、長さの規定よりも単位長さ当りの
軸方向に関する曲げ剛さEl/Lを規定する、すなわち
スリーブの肉厚を規定する必要がある。第4図の関係を
得るために用いた試料については、弾性スリーブはリン
青銅の肉厚0.2關のものを用い、この時のEI/Lは
8kgf11ffilであった。
Next, from Figure 4, which describes the characteristics of the elastic sleeve,
It can be seen that the ratio of the ferrule pressing force to the sleeve holding force is determined only by the inner surface area of the sleeve and is not directly dependent on the inner diameter or length of the sleeve. On the other hand, when the ferrule is tilted by the bending moment M, the elastic sleeve is bent and its inner diameter is expanded. Here, the bending of the elastic sleeve is a value that depends on the inner diameter and length, and the inner diameter expansion is a value that depends on the bending stiffness El around the axis of the elastic sleeve. E is the Young's modulus of the material of the elastic sleeve, and . (see figure). From Figure 4, we can see that the connection characteristics are determined by the inner surface area and are relatively independent of the inner diameter and length of the elastic sleeve, so when the ferrule is tilted within the elastic sleeve, the inner diameter expansion acts on the elastic sleeve rather than bending. It is determined that there is. Therefore, the ferrule
In order to suppress the inclination of the ferrule when both the elastic sleeve is reduced, it is necessary to specify the bending stiffness El/L in the axial direction per unit length rather than specifying the inner diameter and length, that is, specifying the wall thickness of the sleeve. There is a need to. Regarding the sample used to obtain the relationship shown in FIG. 4, the elastic sleeve was made of phosphor bronze and had a wall thickness of about 0.2 mm, and the EI/L at this time was 8 kgf11ffil.

次に、フェルールの機械的強度について述べる。Next, the mechanical strength of the ferrule will be described.

曲げモーメントMが働いているフェルールに生ずる最大
応力σは σ−M/Z で表わされる。ここで2は断面係数であって、フェルー
ル外形をDとする時 Z−πD3/32 である。フェルール嵌合部の長さをLとし、先端から1
.5mmのところに力Pを加えた時、最大曲げモーメン
トMはフェルールの根元において、M−P (L−1,
5) であるから、最大応力σは a−M/Z= 32 P (L−1,5) /πD”−
(f)となる。σを材料の曲げ強さσVに置きかえると
Pはこのフェルールの曲げ強度になる。
The maximum stress σ generated in the ferrule under the bending moment M is expressed as σ-M/Z. Here, 2 is the section modulus, which is Z-πD3/32 when the ferrule outer shape is D. The length of the ferrule fitting part is L, and it is 1 from the tip.
.. When force P is applied at 5 mm, the maximum bending moment M is at the base of the ferrule, M-P (L-1,
5) Therefore, the maximum stress σ is a−M/Z= 32 P (L−1,5)/πD”−
(f). If σ is replaced with the bending strength σV of the material, P becomes the bending strength of this ferrule.

第6図に、ジルコニアセラミックより成るフェルールの
外径に対する曲げ強度を計算した結果を示す。ただし、
フェルール先端から1.5mmのところに力が加わると
し、弾性スリーブの内表面積を2011I112、ジル
コニアの曲げ強さを120kgr/1膳2とした。又、
弾性スリーブとフェルールつばの間隔は、光コネクタ内
でばねによる押圧力がフェルールを相互に押しつけるの
につばが邪魔にならないために十分な値として0.7m
mとした。
FIG. 6 shows the results of calculating the bending strength with respect to the outer diameter of a ferrule made of zirconia ceramic. however,
It is assumed that a force is applied at a position 1.5 mm from the tip of the ferrule, the inner surface area of the elastic sleeve is 2011I112, and the bending strength of zirconia is 120 kgr/1 square. or,
The distance between the elastic sleeve and the ferrule collar is 0.7 m, which is a sufficient value so that the collar does not get in the way of the pressing force of the spring pressing the ferrules together in the optical connector.
It was set as m.

ここでフェルールの先端から1.5mmの所に力が加わ
るものとしたのは、実際の光コネクタでフェルールを弾
性スリーブに挿入する時、まずフェルール先端が弾性ス
リーブに接する。この時フェルールは、先端を支点に傾
く方向に力を受けて傾く。
Here, it is assumed that the force is applied at a point 1.5 mm from the tip of the ferrule, because when the ferrule is inserted into the elastic sleeve in an actual optical connector, the tip of the ferrule first comes into contact with the elastic sleeve. At this time, the ferrule is tilted by the force in the direction of tilting, using the tip as a fulcrum.

ここで弾性スリーブは、アダプタに内蔵されていること
より、フェルールはアダプタのフェルール挿入穴の端部
(第1図中の符号3゛で示す部分)にぶつかり傾きは妨
げられる。つまりこのぶつかる点が実際に力を受ける点
であり、フェルール先端からおよそ1.5m+eの所だ
からである。
Since the elastic sleeve is built into the adapter, the ferrule collides with the end of the ferrule insertion hole of the adapter (the part indicated by the reference numeral 3'' in FIG. 1), thereby preventing the ferrule from tilting. In other words, this point of collision is the point where the force is actually received, and is approximately 1.5 m+e from the tip of the ferrule.

第6図より、フェルール曲げ強度5kgfを満足するた
めにはフェルール外径として1 mm以上が必要である
。この時、各外径における長さの上限は■式を変形し L −1,5−πσ D3/32P となり、前記値を代入して L−2,4D  +1.5 となる。よってフェルール嵌合部の長さしは、フェルー
ル外径をDとした時 L≦2.4 D3+1.Tl でなければならない。
From FIG. 6, in order to satisfy the ferrule bending strength of 5 kgf, the ferrule outer diameter must be 1 mm or more. At this time, the upper limit of the length at each outer diameter becomes L −1,5−πσ D3/32P by transforming the equation (2), and L−2,4D +1.5 by substituting the above values. Therefore, when the ferrule outer diameter is D, the length of the ferrule fitting part is L≦2.4 D3+1. Must be Tl.

(実施例) 本発明の一実施例として、外径1.25mmのフェルー
ルを用いた光コネクタをシングルモード光ファイバに適
用し、波長1.3μmの半導体レーザー光を使用し接続
特性を調べた。第1図は本実施例の光コネクタの構成図
である。
(Example) As an example of the present invention, an optical connector using a ferrule with an outer diameter of 1.25 mm was applied to a single mode optical fiber, and the connection characteristics were investigated using semiconductor laser light with a wavelength of 1.3 μm. FIG. 1 is a configuration diagram of the optical connector of this embodiment.

1は光コネクタプラグ、2は光ファイバの端部が固定さ
れた外径125mmのジルコニア製フェルール、3はア
ダプタ、4はフェルール2が嵌合する弾性スリーブ、5
はカップリングナツト、6はフェルール2に軸方向の押
圧力を印加する押圧ばね、7は光ファイバ、8は回転止
めピン、9はゴムホルダである。
1 is an optical connector plug, 2 is a zirconia ferrule with an outer diameter of 125 mm to which the end of the optical fiber is fixed, 3 is an adapter, 4 is an elastic sleeve into which ferrule 2 is fitted, 5
6 is a coupling nut, 6 is a pressing spring that applies an axial pressing force to the ferrule 2, 7 is an optical fiber, 8 is a rotation stopper pin, and 9 is a rubber holder.

弾性スリーブ4は、単位良さあたりの軸方向に関する曲
げ剛さが8kgrΦ關であり、内表面積は28〜34m
m  である。フェルール押圧力は0.4〜1kg、ス
リーブ保持力は120〜400 g、フェルール2の嵌
合部の長さは5關若しくは6 mmである。これらの値
を前述の設計条件を満たすように組合せ光コネクタを構
成した。第8図(a)(b)には、接続損失と反射減衰
量のヒストグラムを示す。図から分るように、接続損失
平均0.08dB、反射減衰量平均38.6dBとなり
、従来の直径2.5mmのフェルールを用いた光コネク
タと同等以上の特性を得た。
The elastic sleeve 4 has an axial bending stiffness of 8 kgrΦ per unit of stiffness, and an inner surface area of 28 to 34 m.
It is m. The ferrule pressing force is 0.4 to 1 kg, the sleeve holding force is 120 to 400 g, and the length of the fitting part of the ferrule 2 is 5 mm or 6 mm. An optical connector was constructed by combining these values to satisfy the above design conditions. FIGS. 8(a) and 8(b) show histograms of splice loss and return loss. As can be seen from the figure, the average connection loss was 0.08 dB and the average return loss was 38.6 dB, and the characteristics were equal to or better than those of the conventional optical connector using a ferrule with a diameter of 2.5 mm.

(発明の効果) 以上説明した如く、本発明は、フェルールを細径化し、
光コネクタを小型化した場合の機械的衝撃に対する安定
性を、フェルール押圧力、スリーブ保持力の適正化とフ
ェルール及びスリーブの特性の規定により解決したもの
であり、本発明によれば、フェルール外径を1關以上1
,6mm以下の範囲に設定しても、従来の光コネクタと
同様な安定した特性が得られる。よって細径フェルール
を用いた小型の光コネクタが実現できる。この光コネク
タを用いれば従来の光コネクタでは不可能であった高密
度実装が可能となり、多心光コネクタを構成することも
でき、又経済性の向上もあわせて実現できる等の利点が
ある。
(Effect of the invention) As explained above, the present invention reduces the diameter of the ferrule,
Stability against mechanical shock when miniaturizing optical connectors is solved by optimizing the ferrule pressing force and sleeve holding force, and defining the characteristics of the ferrule and sleeve.According to the present invention, the ferrule outer diameter 1 or more 1
, 6 mm or less, stable characteristics similar to those of conventional optical connectors can be obtained. Therefore, a compact optical connector using a small diameter ferrule can be realized. The use of this optical connector enables high-density packaging, which was impossible with conventional optical connectors, and has the advantages of being able to construct a multi-fiber optical connector, and also improving economic efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す光コネクタの構成図、
第2図はフェルール外径1.0mmの光コネクタに10
0OGの衝撃を加えたときの損失変動の例を示す図、第
3図はフェルールの結合状態を示す要部の一部断面図、
第4図は安定な接続を実現するときのフェルール押圧力
とスリーブ保持力の比の弾性スリーブ内表面積との関係
を表わす図、第5図はフェルールに用いられる材料の曲
げ強さを表わす図、第6図は弾性スリーブ内表面積20
mm2においてフェルール直径とフェルール曲げ強度の
関係を表わす図、第7図は弾性スリーブの単位長さあた
りの軸方向に関する断面二次モーメントを説明する図、
第8図(a)(b)は、本発明に係“る光コネクタの接
続特性を示すヒストグラムである。 1.1′・・・光コネクタプラグ、2.2−2’・・・
ジルコニア製フェルール、3・・・アダプタ、4゜4″
、4′・・・弾性スリーブ、5・・・カップリングナツ
ト、6,6′・・・押圧ばね、7・・・光ファイバ、8
・・・回転止めピン、9・・・ゴムホルダ。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical connector showing an embodiment of the present invention;
Figure 2 shows an optical connector with a ferrule outer diameter of 1.0 mm.
A diagram showing an example of loss fluctuation when a 0OG impact is applied. Figure 3 is a partial cross-sectional view of the main part showing the state of ferrule connection.
Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the ratio of ferrule pressing force and sleeve holding force to the inner surface area of the elastic sleeve when realizing a stable connection, and Fig. 5 is a diagram showing the bending strength of the material used for the ferrule. Figure 6 shows the inner surface area of the elastic sleeve 20
A diagram showing the relationship between ferrule diameter and ferrule bending strength in mm2, FIG. 7 is a diagram illustrating the second moment of area in the axial direction per unit length of the elastic sleeve,
FIGS. 8(a) and 8(b) are histograms showing the connection characteristics of the optical connector according to the present invention. 1.1'... Optical connector plug, 2.2-2'...
Zirconia ferrule, 3...adapter, 4゜4''
, 4'... Elastic sleeve, 5... Coupling nut, 6, 6'... Pressing spring, 7... Optical fiber, 8
... Rotation stop pin, 9... Rubber holder.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)結合されるべき2つの光ファイバの端部がそれぞ
れ固定された一対のフェルールと、前記各光ファイバの
端部が相互に軸方向に整列・連結されるよう前記一対の
フェルールが嵌合し、つき合わされる弾性スリーブと、
前記各フェルールに軸方向の押圧力を印加するばねとを
有し、前記各フェルールの外径を1.0〜1.6mmに
設定した光コネクタにおいて、 前記ばねにより前記各フェルールに印加されるフェルー
ル押圧力をF_A、前記弾性スリーブから前記フェルー
ルを引き抜くのに要する力であるスリーブ保持力をF_
R、前記弾性スリーブ内表面積をSとする時、下記の関
係を満足し F_R<F_A F_A/F_R<0.14S+0.5 前記フェルールの外径をDとした時、前記フェルールが
前記弾性スリーブに嵌合する嵌合部の長さが2.6D^
3+1.5mm以下であり、前記弾性スリーブの内表面
積が20mm^2以上であり、かつ単位長さ当りの軸方
向に関する曲げ剛さが8kgf・mm以上である ことを特徴とする光コネクタ。
(1) A pair of ferrules to which the ends of two optical fibers to be coupled are respectively fixed, and the pair of ferrules are fitted so that the ends of the respective optical fibers are mutually aligned and connected in the axial direction. and an elastic sleeve that is butted together;
In the optical connector, the optical connector has a spring that applies a pressing force in the axial direction to each of the ferrules, and the outer diameter of each of the ferrules is set to 1.0 to 1.6 mm, wherein the ferrule is applied to each of the ferrules by the spring. The pressing force is F_A, and the sleeve holding force, which is the force required to pull out the ferrule from the elastic sleeve, is F_
R, and when the inner surface area of the elastic sleeve is S, the following relationship is satisfied: F_R<F_A F_A/F_R<0.14S+0.5 When the outer diameter of the ferrule is D, the ferrule fits into the elastic sleeve. The length of the mating part is 2.6D^
3+1.5 mm or less, the inner surface area of the elastic sleeve is 20 mm^2 or more, and the bending stiffness in the axial direction per unit length is 8 kgf·mm or more.
(2)前記フェルールがジルコニアセラミックより成る
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光コネク
タ。
(2) The optical connector according to claim 1, wherein the ferrule is made of zirconia ceramic.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2207053A1 (en) 2009-01-07 2010-07-14 The Furukawa Electric Co., Ltd. Multiple optical fiber connector
US7841778B2 (en) 2008-12-19 2010-11-30 The Furukawa Electric Co., Ltd. Optical connector
US8157455B2 (en) 2008-02-15 2012-04-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. Optical connector
CN111323876A (en) * 2020-04-20 2020-06-23 苏州天孚光通信股份有限公司 MINI lock pin sleeve pipe assembly and LC connector

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