JPS6344802Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、多対の光フアイバを一括して接続す
る光フアイバの接続装置に関するものである。

〔従来技術及び考案が解決しようとする問題点〕

一般に光フアイバを接続する場合には、光フア
イバの端面どうしを突き合せて接続することが多
いが、この場合、光フアイバどうしの突き合せ精
度を上げることが低接続損失を得るための技術的
な中心課題となつている。従つて、光フアイバ接
続装置には、一般に数μｍオーダの寸法精度が要
求され、高価であるとともに、多対の光フアイバ
を一括して接続しようとすると製造上、非常に困
難な問題を生じる。

一方、光フアイバの永久接続技術においてしば
しば用いられているＶ溝等の整合用条溝を利用し
た接続手段は、多対の光フアイバ接続においても
比較的寸法精度が緩和され、有効な手段であると
考えられている。しかし、第１図に示すように、
従来行われている平板状の押え板１で光フアイバ
２をＶ溝３に押付ける方法では、Ｖ溝基板４にそ
り等があつて十分な平面度が確保されていない場
合には、各光フアイバ２を均等に押付けることが
できず、第１図に示すように、光フアイバ２′の
場合には接続点での軸ずれが生じて接続損失の増
加やばらつきの原因となつていた。従つて、シリ
コンや金属、ガラスなど加工性の良い材料を精度
良く仕上げる必要があり、量産化、経済化に優れ
たプラスチツク材料のモールド成形等の技術を安
易に利用することができないという課題が残され
ていた。

また、従来の整合用条溝による永久接続技術
（Ｖ溝法等）においては、主に接着剤を用いて光
フアイバ接続部を固定しているため、接続が完了
するまでにかなりの時間を要し、作業性に難があ
るとともに、接続損失に関しても周囲温度の変動
によつて変化するという欠点を有していた（接着
剤とＶ溝基板材料、光フアイバの熱膨張係数の違
いによる。）。さらに、接着剤を使用しているた
め、光フアイバの接続を取りはずすには破壊的な
方法を採らざるを得ず、光フアイバ接続装置の再
使用が不可能であるし、電気接続におけるMDF
（本配線盤）のような装置に適用できない欠点を
有していた。

他方、多対光フアイバの接続に有利と考えられ
る整合用条溝による接続法をコネクタ接続に応用
するため、ゴム、プラスチツクのような弾性体で
押付ける方法も提案されているが、これらの方法
では、接続領域全体を押付けるための大きな押付
け力が必要となり、装置の小形化に反するととも
に、ゴム、プラスチツク材料の劣化や吸湿による
悪影響が存在する。また、下記に述べる接続すべ
き多対光フアイバ間の間隙の調整を行うことがで
きないという欠点がある。

整合用条溝による接続法を一体化された多対光
フアイバケーブルに対して適用する場合の更にも
う一つの問題点は、応力破断法等により光フアイ
バを一括切断した場合に各光フアイバの先端が一
直線上に並ばず、100μｍ程度のばらつきが生じ、
このばらつきによる接続すべき光フアイバ間の間
隙が接続損失の増加及びばらつきの原因となつて
いることである。従つて、従来技術においては、
光フアイバケーブルの端面を研摩して先端をそろ
えるとか、一体化された光フアイバケーブルの端
末部分を分離し個別に光フアイバ間の間隙を調整
するといつた複雑な手順を必要とし、接続作業に
各種の治具や前処理時間を要するという欠点を有
していた。

〔問題を解決するための手段〕

本考案は、かかる従来技術における欠点を解決
し、厳しい寸法精度を要せず、プラスチツクのモ
ールド成形によつても製造が可能で構造の経済的
な光フアイバの接続装置を提供せんとするととも
に、多対光フアイバの接続においても組立作業
性、保守性に優れた光フアイバの接続装置を提供
せんとするものであつて、その要旨とするところ
は、基板の中央部に形成された複数条の整合用条
溝と、該整合用条溝上の所定位置で光フアイバを
個別に押付け固定する複数のばね片と、前記基板
上に設けられた前記光フアイバの根元部を固定ま
たは支持する部材とを有し、前記ばね片の押付力
が、一対の光フアイバの先端同士が突き当たるこ
とにより生じうる光フアイバの座屈たわみの一部
（光フアイバ先端からばね片による押付力付与位
置の間）を矯正し、光フアイバ先端部を前記整合
用条溝と平行になさしめ、かつ、整合用条溝内の
壁面に密着させるに必要な大きさ以上で、前記ば
ね片により所定の位置に押付けられた状態での押
付力付与位置と光フアイバ根元部間の光フアイバ
の座屈荷重以下の軸方向力で該光フアイバがばね
片と整合用条溝により摩擦固定されることなくす
べりうる大きさ以内に制限されたこと、および両
側からジヤケツトを所定に長さ取り除いた光フア
イバを整合用条溝にそつて挿入し、前記光フアイ
バの先端が前記整合用条溝の所定位置にくるよう
対向するばね片で個別に押付け固定するとともに
前記光フアイバの後端を固定するに際し、前記光
フアイバ後端の固定端から先端までの長さをｌと
した場合に先端から0.2lより短かい距離のととろ
で前記ばね片で前記光フアイバを押付け固定する
ことを特徴とする。

〔実施例〕

図面に示した実施例にもとづいて本考案に係る
光フアイバの接続装置について詳細に説明する。

第２図は、本考案の一実施例を示す一部破断し
た斜視図である。本実施例の場合、基板となるハ
ウジング１４の中央部には複数条の断面Ｖ字型の
整合用条溝１３が形成されており、両端は多対光
フアイバケーブル１０，１０′を固定するための
棚１５，１５′を有している。この棚１５，１
５′と整合用条溝１３とは光フアイバの案内用溝
１３ａ，１３a′で連通している。

本考案に係る光フアイバの接続装置を用いて多
対の光フアイバケーブル１０，１０′どうしを光
学的に接続するには、まず、光フアイバケーブル
１０，１０′の端部のジヤケツト１６，１６′を所
定の長さだけ取り除き、露出した光フアイバ１
２，１２′の端面１２ａ，１２a′を応力破断法、
レーザによる切断、または研摩等により鏡面とす
る。この場合、各光フアイバ１２，１２′の先端
１２ａ，１２a′に100μｍ程度の長さの違いが生じ
ても差支えない。次に、このように処理した光フ
アイバケーブル（たとえば１０）の光フアイバ１
２を案内用溝１３ａに通すとともに整合用条溝１
３にそつて挿入し、ばね片１１を光フアイバ１２
によつて押上げて光フアイバ１２の端面１２ａが
ハウジング１４のほぼ中央部に形成された整合用
条溝１３の中央にくるようにする。あるいは、あ
らかじめばね片１１を保持している保持板１７を
取りはずした状態で、光フアイバの端面１２ａが
ほぼハウジング１４の中央部に形成された整合用
条溝１３の中央にくるように光フアイバ１２を挿
入し、その後、保持板１７を取付けて固定しても
良い。このような状態で光フアイバケーブル１０
を光フアイバ固定板１８等の固定部材を用いてハ
ウジング１４の棚部１５に固定する。したがつ
て、各光フアイバ１２は個別に押付けるために独
立したばね片１１によつて整合用条溝１３に押付
けられているため、ハウジング１４がプラスチツ
ク等でつくられ、そり等が存在していても、各光
フアイバ１２を均等に整合用条溝１３の底に位置
させることができる。

もう一方の光フアイバケーブル１０′も上記と
全く同様の手順で光フアイバ１２′を整合用条溝
１３に挿入する。ただし、互いの多対光フアイバ
１２，１２′の先端１２ａ，１２a′が一直線上に
並んでいない場合には、接続すべき光フアイバ１
２，１２′の端面１２ａ，１２a′を十分に近づけ
たとき、まず最も長い光フアイバの端面どうしが
接触し、その他の光フアイバ間には間隙が生じ
る。従来のこの種光フアイバの接続装置では、こ
の間隙が接続損失の増加、ばらつきの原因となつ
ていたが、本考案では、さらに光フアイバケーブ
ル１２′を挿入することによつて、この間隙をな
くすことが可能となる。つまり、光フアイバケー
ブル１２′をさらに挿入することにより、初めに
その端面１２ａ，１２a′どうしが接触していた光
フアイバ１２，１２′は座屈を起こし、光フアイ
バ１２，１２′の光軸方向の長さを吸収する。こ
の過程を進めることにより、多対光フアイバ１
０，１０′をすべて間隙なしに突合せることが可
能となる。この場合の座屈姿態は、保持板１７，
１７′にとりつけられたばね片１１，１１′により
押付けられている点１９，１９′とジヤケツト１
６，１６′の除かれた光フアイバ１０，１０′の根
元の固定端１６ａ，１６a′を基準とする正弦曲線
状の座屈となるが、いかなる正弦曲線状の座屈の
範囲において突合せるかについての詳細は後述す
る。

このようにして、すべての光フアイバ１２，１
２′の光軸合わせと間隙の調節を行つた後、もう
１つの光フアイバ固定板（図示省略）を用いて光
フアイバケーブル１０′を棚部１５′に固定するこ
とにより接続が完了する。なお、本実施例は、永
久接続を対象としているため、接続点にシリコン
オイル等の不揮発性の屈折率整合剤や室温硬化性
のゴム化合物を加えることが望ましい。

本考案に係る接続装置は、このような構造にな
つているため、厳しい寸法精度を必要としない整
合用条溝１３を用いて多対の光フアイバ１０，１
０′を精度良く、かつ、均等に光軸合わせするこ
とが可能である。また、接着剤等を使用する必要
がないため、接続が短時間に完了し、接続信頼性
が高いと共に、必要に応じて光フアイバの取りは
ずしが可能であるため、種々の装置への応用が期
待できる利点がある。

整合用条溝１３上で突き合わされた一対の光フ
アイバ１２，１２′の軸方向に荷重が加わり、さ
らに、ばね片１１，１１′による横荷重が存在す
る場合の座屈の問題を厳密に解くことは一般に難
しい。そこで、ばね片１１，１１′による横荷重
Ｑは十分に大きく。光フアイバ１２，１２′を整
合用条溝１３上に完全に取付けていると仮定して
第３図および第４図を参照しながらこの問題を考
察してみることにする。

すなわち光フアイバ１０，１０′のジヤケツト
１６，１６′が付いている部分は曲げ剛性Ｅ・Ｉ
（Ｅはヤング率、Ｉは断面２次モーメント）が光
フアイバ素線に比べて十分に大きいため、光フア
イバ素線部分の根元はほぼ固定端１６ａ，１６
a′と考えることができる。また、ばね片１１，１
１′による横荷重Ｑは十分に大きいため、荷重Ｑ
が加わつている点１９，１９′も固定端となる。
一方、光フアイバの先端１２ａ，１２a′について
は２つの場合が考えられる。第１は、第２図に示
す実施例のように、接続すべき光フアイバ１２，
１２′およびばね片１１，１１′が接続点を中心に
対称的に構成されている場合で、このときの光フ
アイバ１２，１２′の先端１２ａ，１２a′は近似
的に自由端として取扱うことができる。第２は、
接続すべき光フアイバ１２，１２′の一方が十分
に短かく座屈しないと考えられるか、あるいは本
考案によるばね片１１，１１′で押付けるような
構成とは違つて何らかな方法によつて整合用条溝
１３上に固定されている場合であり、このとき接
続すべき他方の光フアイバの先端は回転軸として
取扱うことができる。

一般に光フアイバのような長柱が座屈するのに
必要な軸方向の荷重Pk（座屈荷重）は、次式で与
えられる。

Pk＝Cπ²EI／L² (1) Ｃ：端末条件係数 Ｅ：ヤング率 Ｉ：断面２次モーメント Ｌ：長柱の長さ ただし、端末条件係数Ｃは次のようになる。

両端固定端のときＣ＝４ (2) 一端固定他端回転端のときＣ≒２ (3) 一端固定他端自由端のときＣ＝0.25 (4) 第３図は光フアイバ１２，１２′の座屈姿態を
示すが、(a)に示した姿態が本考案において最も望
ましいもので、光フアイバ１２，１２′の接続部
１２ａ，１２a′で光軸の折れ曲がりが生じない場
合である。そこで(a)の姿態を達成するにはl₁の長
さの光フアイバ１２，１２′の座屈荷重P₁が（ｌ
−l₁）の長さの座屈荷重P₂より大きいという条件
が必要である。この条件は、式(1)〜(4)を用いて容
易に計算することができ、 (i) 光フアイバの先端を自由端とした場合 l₁＜0.2l (5) (ii) 光フアイバの先端を回転端とた場合 l₁＜0.42l (6) となる。もし式(5)，(6)の条件が満たされていない
なら、それぞれ第３図ａ，ｃのような座屈を起こ
し、軸ずれ、折れ曲がりによる接続損失の増加を
生じる。一対の光フアイバの端面同士が突き当つ
た場合、通常第３図ｂの姿態で光フアイバは座屈
するため、ジヤケツト１６，１６′の除かれた光
フアイバ１２，１２′の全長をｌとした場合、光
フアイバ１２，１２′の先端１２ａ，１２a′から
荷重位置までの距離l₁は0.2l以下でなければなら
ない。また、式(5)の条件を満たしていても、横荷
重Ｑによつて軸方向の力が増加することが知られ
ており、初期において第３図ａのような座屈が起
つていても軸方向の力が増加することにより第３
図ｂあるいはｃの姿態が重畳して発生することが
ある。これらの点を考慮すると、ばね片１１，１
１′による荷重点１９，１９′は光フアイバ１２，
１２′の先端１２ａ，１２a′に均い程良いことに
なるが、先端１２ａ，１２a′に近づくにつれてば
ね片１１，１１′による荷重Ｑを大きくしないと
光フアイバ１２，１２′を十分に押付けることが
できなくなる。実際上、ばね片１１，１１′によ
る荷重Ｑは設計上の要因からある範囲の値しかと
れず、また、あまり大きなＱでは光フアイバ１
２，１２′がばね片１１，１１′の下ですべらなく
なり、操作性の利点が減少する。従つて、ある定
まつたＱに対しての最適な荷重位置が存在するこ
とになる。以上の議論は光フアイバ１２，１２′
の根元１６ａ，１６a′を固定端としての結果であ
るが、光フアイバ１２，１２′の根元１６ａ，１
６a′とばね片１１，１１′による荷重位置の間に
光フアイバ１２，１２′を支持する領域を形成し
た構成も可能である。

次に、ばね片１１，１１′による荷重Ｑについ
て若干説明する。

光フアイバ１２，１２′を両端固定端の状態で
座屈させる場合の座屈荷重をP₀とすれば P₀＝4π²EI／L² (7) となる。ばね片１１，１１′の接触面１９，１
９′と光フアイバ１２，１２′とのまさつ係数をμ
とすれば、ばね片１１，１１′の下で光フアイバ
１２，１２′がすべるための条件は Ｑ＜P₀／μ (8) となる。また、荷重Ｑによつて少なくとも光フア
イバ１２，１２′の先端１２ａ，１２a′が整合用
条溝１３から浮き上がらないように光フアイバ１
２，１２′を押付ける必要があることから荷重位
置X_Qの関数であるが、最低の荷重Q_n（X_Q）が存
在する。従つて、 Q_n（X_Q）＜Ｑ＜P₀／μ (9) の範囲にばね片１１，１１′による荷重を設定す
ることが望ましく、一般的な光フアイバとばね材
料の組合せで、ｌ＝20mm、l₁＝0.1l程度の場合に
は 10ｇ＜Ｑ＜60ｇ (10) 程度が適当である。

第４図は、第２図の実施例の構造で光フアイバ
１２，１２′を接続させた場合に、本考案が光フ
アイバ間の間隙を吸収することができることを示
した実験結果である。ばね片１１，１１′による
荷重Ｑは約20ｇ、光フアイバ１２，１２′の長さ
ｌは30mm、光フアイバ１２，１２′の先端１２ａ，
１２a′から荷重位置１９，１９′までの距離l₁は
２mmである。

横軸は光フアイバケーブルの挿入量であり、０
の点は最初に一対の光フアイバが接触した位置を
表わしている。また、縦軸は接続損失の相対値
で、各接続において最小の接続損失の時を０とし
ている。この第４図より明らかなように、200μ
ｍ程度の光フアイバ間隙が存在していても、この
間隙による損失を吸収し、0.15dB以下のばらつ
きで多対の光フアイバを接続することができ、本
考案の著しい効果を示している。

〔考案の効果〕

図面に示した実施例により詳細に説明したよう
に、本考案によれば、 (1) 過度の寸法精度を必要としない整合用条溝１
３による接続（Ｖ溝法）を中心技術とし、さら
に各光フアイバ１２，１２′を個別にばね片１
１，１１′により整合用条溝１３上で押付ける
ため、基板の平面度に難点のあるプラスチツク
材料で製造することも可能であり、量産化、経
済化にすぐれた効果を示す。

(2) 着脱が可能な構成であるため、永久接続にも
コネクタ接続にも応用できる。

(3) 永久接続として応用した場合、接着剤等が不
必要であるため、接続が短時間に完了し、作業
性が良いとともに、接着剤と光フアイバおよび
基板との熱膨張係数の違いによる接続部のずれ
が生ぜず、高い信頼性が期待できる。

(4) 光フアイバ１２，１２′の多対接続を行う場
合に生じる各光フアイバの長さのばらつきによ
る接続すべき光フアイバ間のばらつきを光フア
イバのたわみを利用して調整することができ、
均等な接続が可能である。

等の効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＶ溝法による接続装置の断面
図、第２図は本考案の一実施例を示す一部破断し
た斜視図、第３図は光フアイバの座屈姿態の説明
図、第４図は本考案の間隙吸収効果を示すグラフ
である。 図面中、１０，１０′は光フアイバケーブル、
１１，１１′はばね片、１２，１２′は光フアイ
バ、１２ａ，１２a′はその端面、１３は整合用条
溝、１３ａ，１３a′は案内用溝、１４はハウジン
グ、１５，１５′は棚、１６，１６′はジヤケツ
ト、１６ａ，１６a′は固定端、１７，１７′は保
持板、１８，１８′は固定板（コネクタハウジン
グ）、１９，１９′は押付け点である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 基板の中央部に形成された複数条の整合用条溝
   と、該整合用条溝上の所定位置で光フアイバを個
   別に押付け固定する複数のばね片と、前記基板上
   に設けられ前記光フアイバの根元部を固定又は支
   持する部材とを有し、前記ばね片の押付力が光フ
   アイバ先端部を前記整合用条溝内の壁面に密着さ
   せるのに必要な大きさ以上で、かつ、押付力が加
   わつた状態で、ばね片に押付けられた位置と光フ
   アイバの根元部との間の光フアイバが座屈しない
   範囲の軸方向力で該光フアイバがばね片と整合用
   条溝により摩擦固定されずにすべりうる大きさ
   （4π²EI／μl²：ただし光フアイバの曲げ剛性EI、
   被覆を除去した部分の光フアイバの長さｌ、光フ
   アイバとばね片との摩擦係数μ）以内に制限さ
   れ、かつ、前記ばね片により光フアイバを押付け
   る位置が接続すべき一対の光フアイバのおのおの
   の先端から0.2lより短い距離の所に設定されたこ
   とを特徴とする光フアイバの接続装置。