JPWO2020145011A1 - 光コネクタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

光コネクタは、ガラスファイバと、前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、貫通孔を有し、前記樹脂被覆から露出したガラスファイバの前記端部が前記貫通孔内に挿入された状態で前記光ファイバを保持するフェルールと、前記貫通孔の内壁と前記ガラスファイバとの間にあり、前記ガラスファイバと前記フェルールとを接着する熱硬化樹脂と、前記貫通孔の内壁と前記ガラスファイバとの間であって、前記フェルールの先端を含む範囲にあり、前記ガラスファイバと前記フェルールとを接着する紫外線硬化樹脂と、を備える。

Description

本開示は、光コネクタ及びその製造方法に関する。
本出願は、２０１９年１月８日に出願された日本国特許出願（特願２０１９−００１１４２号）に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

インターネット等の情報通信の普及による通信の高速化や情報量の増大に加え、双方向通信と大容量通信に対応するために、光ネットワークの構築が進展している。光ファイバの伝送容量を増大する手段として、例えば、複数のコアを有するマルチコアファイバ（以下。「ＭＣＦ」という。）が提案されている。ＭＣＦで光ネットワークを構築する場合は、ＭＣＦの接続を容易に行うための光コネクタが必要になる。その際、ＭＣＦの全てのコア同士を接続するために、ＭＣＦをその中心軸の周りに回転させ、ＭＣＦの回転方向の位置を合わせる（回転調心する）必要がある。

特許文献１には、ＭＣＦを接続するための光コネクタの回転調心を含む製造方法が開示されている。この製造方法では、まず、マスタＭＣＦが固定されたマスタＭＣＦコネクタに対向するように、フェルールに固定されたＭＣＦを配置し、フェルールに固定されたＭＣＦとマスタＭＣＦとの中心位置を合わせる。次に、マスタＭＣＦまたはＭＣＦの一方のコアに光を導入し、フェルールを、マスタＭＣＦコネクタに対して相対的に回転させて、マスタＭＣＦまたはＭＣＦの他方のコアから光を検出し、光強度が最大となる位置でフェルールを保持する。その後、回転調心されたＭＣＦのフェルールに、位置決め機構を有するフランジを固定する。

日本国特開２０１３−２３８６９２号公報

本開示の一態様は、
ガラスファイバと、前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、
貫通孔を有し、前記樹脂被覆から露出したガラスファイバの前記端部が前記貫通孔内に挿入された状態で前記光ファイバを保持するフェルールと、
前記貫通孔の内壁と前記ガラスファイバとの間にあり、前記ガラスファイバと前記フェルールとを接着する熱硬化樹脂と、
前記貫通孔の内壁と前記ガラスファイバとの間であって前記フェルールの先端を含む範囲にあり、前記ガラスファイバと前記フェルールとを接着する紫外線硬化樹脂と、
を備える光コネクタである。

本開示の他の態様は、ガラスファイバと前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、貫通孔を有し、前記光ファイバの前記端部を保持するフェルールとを備える光コネクタの製造方法であって、
前記貫通孔の内壁に熱硬化樹脂を塗布する工程と、
前記被覆樹脂から露出したガラスファイバの端部の一部が前記フェル―ルの先端から突出するように前記ガラスファイバを前記貫通孔内に挿入する工程と、
前記光ファイバの回転調心を行う工程と、
前記フェルールの先端に紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、
前記紫外線硬化樹脂を硬化させる工程と、
前記熱硬化樹脂を硬化させる工程と、
前記フェルールの先端から突出した前記ガラスファイバの端部の一部を研磨する工程と、を含む光コネクタの製造方法である。

本開示に係る光コネクタの外観斜視図である。 図１の光コネクタが含むフェルールの斜視図である。 図２のフェルールをプラグフレームに収容した後の状態を示す断面図である。 本開示の光コネクタの製造方法を示すフロー図である。 本開示の光コネクタの一製造工程（光ファイバ挿入工程）を示す図である。 本開示の光コネクタの一製造工程（回転調心工程）を説明するための図である。 本開示の光コネクタの一製造工程（紫外線硬化樹脂塗布工程）を説明するための図である。 本開示の光コネクタの一製造工程（研磨工程）を説明するための図である。 バンドルファイバを説明するための図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
（１）本開示の実施形態に係る光コネクタは、
ガラスファイバと、前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、
貫通孔を有し、前記樹脂被覆から露出したガラスファイバの前記端部が前記貫通孔内に挿入された状態で前記光ファイバを保持するフェルールと、
前記貫通孔の内壁と前記ガラスファイバとの間にあり、前記ガラスファイバと前記フェルールとを接着する熱硬化樹脂と、
前記貫通孔の内壁と前記ガラスファイバとの間であって前記フェルールの先端を含む範囲にあり、前記ガラスファイバと前記フェルールとを接着する紫外線硬化樹脂と、
を備える。
これにより、光ファイバのねじれの緩和によるフェルールの先端付近でのガラスファイバの回転が抑制され、光コネクタのコア位置の精度を向上させることができる。

（２）前記熱硬化樹脂及び前記紫外線硬化樹脂は、互いに混ざった状態で前記フェルールの先端を含む範囲内にあってもよい。これにより、紫外線硬化樹脂が熱硬化樹脂と混ざり合っていても、ガラスファイバはフェルールの先端付近において紫外線硬化樹脂によってフェルールに接着されるため、フェルールの先端付近におけるガラスファイバの回転が抑制された光コネクタを得ることができる。また、光コネクタの接続損失を小さくすることができる。

（３）前記光ファイバが、マルチコアファイバ、偏波保持ファイバ、バンドルファイバのいずれかであってもよい。これにより、マルチコアファイバの他、偏波保持ファイバ、バンドルファイバを用いた場合にも、フェルールの先端付近でのガラスファイバの回転を防止できるため、光コネクタの接続損失の低下を防止できる。

（４）前記フェルールの先端を含む範囲の長さは、５０μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。

（５）本開示の実施形態に係る光コネクタの製造方法は、ガラスファイバと前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、貫通孔を有し、前記光ファイバの前記端部を保持するフェルールとを備える光コネクタの製造方法であって、当該製造方法は、
前記貫通孔の内壁に熱硬化樹脂を塗布する工程と、
前記被覆樹脂から露出したガラスファイバの端部の一部が前記フェル―ルの先端から突出するように前記ガラスファイバを前記貫通孔内に挿入する工程と、
前記光ファイバの回転調心を行う工程と、
前記フェルールの先端に紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、
前記紫外線硬化樹脂を硬化させる工程と、
前記熱硬化樹脂を硬化させる工程と、
前記フェルールの先端から突出した前記ガラスファイバの端部の一部を研磨する工程と、を含む。
これにより、光ファイバのねじれの緩和によるフェルールの先端付近でのガラスファイバの回転が抑制され、光コネクタのコア位置の精度を向上させることができる。また、光コネクタの接続損失を小さくすることができる。

（６）前記製造方法は、前記紫外線硬化樹脂を塗布する工程の後で、前記フェルールの先端から突出した前記ガラスファイバを前記フェルールに向けて引き戻す工程をさらに含んでもよい。
これにより、フェルールの先端付近における貫通孔内に確実に紫外線硬化樹脂を設けることができるため、フェルールの先端付近での光ファイバの回転を確実に抑制することができる。

（７）前記ガラスファイバの端部の一部を研磨する工程では、前記ガラスファイバの端面と前記フェルールの先端面とが同一面となるように前記ガラスファイバの端部の一部及び前記フェルールとを研磨してもよい。

［本願発明の実施形態の詳細］
本開示に係る光コネクタ及びその製造方法の好適な実施形態について、以下に図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本発明は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。なお、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

特許文献１に開示された製造方法では、フェルールにＭＣＦを固定した後、回転調心を行い、その後、フランジを固定しているが、フランジ付きフェルールにＭＣＦを挿入し、ＭＣＦを回転させて回転調心を行った後に、ＭＣＦをフェルールに固定する方法がある。この場合、ＭＣＦをフェルールに固定するために熱硬化樹脂が用いられる。しかし、フェルールの貫通孔とＭＣＦとの間のクリアランスが１μｍ未満と極めて小さいため、フェルール内部でＭＣＦがねじれた状態で回転調心されると、このねじれが熱硬化樹脂の硬化時間、一般に３０〜６０分程度の間に緩和し、フェルール先端部分でＭＣＦが所定の回転角度から外れてしまうおそれがある。

図１は、本開示の一態様に係る光コネクタ１の外観斜視図であり、図２は、光コネクタ１が含むフェルール１０の斜視図であり、図３は、フェルール１０をプラグフレームに収容した後の状態を示す断面図である。なお、以下の実施形態では、光コネクタとして、ＬＣコネクタを例に説明するが、例えば、ＳＣコネクタやＭＵコネクタを含む他の形式の光コネクタにも適用できる。

光コネクタ１は、フェルール１０を収容したプラグフレーム２０を備え、プラグフレーム２０の後端には、光ファイバＦを保護するブーツ３４が設けられている。フェルール１０は、図示のＸ軸方向に延びたフェルール本体１１を有する。フェルール本体１１は、例えばジルコニア製で円筒状の部品で、フェルール本体１１の内部には、Ｘ軸方向に貫通孔があり、光ファイバＦの先端部分の樹脂被覆から露出したガラスファイバが保持されている。光ファイバＦは、例えば、複数コアを有するＭＣＦであり、フェルール１０の後端１３側から挿入され、先端面が前端１２から露出し、フェルール１０の中心軸周りの所定の位置に複数コアが配置された状態で、フェルール１０に固定されている。図示のＸ軸方向が光ファイバＦの光軸方向に相当する。

フェルール本体１１の略中央位置の外側には、金属製のフランジ１４が設けられている。フランジ１４は、本実施形態では、断面視略四角形状で、各面の境界位置は面取りされている。フランジ１４は、フランジ１４のいずれかの面を基準に、フェルール１０をプラグフレーム２０に位置決め固定する機能を有している。

プラグフレーム２０は、図示のＸ軸方向に延びた角筒状のフロントハウジング２１を有する。フロントハウジング２１は、例えば樹脂製であり、フランジ１４付きのフェルール１０を受け入れ可能な後端開口と、フェルール本体１１の前端１２を突出させる開口２４を有する。フロントハウジング２１は断面視略四角筒形状で、フロントハウジング２１内に挿入したフェルール１０のフランジ１４をＹＺ方向に位置決めできるようになっている。また、フランジ１４の前端面に当接する位置決め突起２３が設けられている。さらに、フロントハウジング２１の外周面には、可撓性を有したラッチアーム２２が設けられている。

また、プラグフレーム２０は、フロントハウジング２１の後方に、リアハウジング３１を有する。リアハウジング３１は、例えば樹脂製で、フェルール１０の後端部分やコネクタ押圧用ばね３５を収容可能な円筒状のばね収容部３３を有する。コネクタ押圧用ばね３５は、フェルール１０の後方に配置され、フランジ１４の後端面に当接することによってフェルール１０を前方（図示のＸ軸の正方向、以下同じ。）に付勢可能となっている。また、リアハウジング３１の外周面には、ラッチアーム２２に係合可能なクリップ３２が設けられている。

コネクタを組み立てるためには、フェルール１０の後端部分及びコネクタ押圧用ばね３５をリアハウジング３１に収容し、フェルール１０の先端部分をフロントハウジング２１に挿入する。次いで、クリップ３２がラッチアーム２２に乗り上がると、フロントハウジング２１がリアハウジング３１にラッチされる。同時に、フランジ１４は、コネクタ押圧用ばね３５の付勢力によって前方に押される。これにより、フランジ１４の前端面はフロントハウジング２１の位置決め突起２３に当接するため、フェルール１０のＸ軸方向の位置決めがなされる。この状態では、フランジ１４が前方に移動し、フェルール１０は、その先端部分がフロントハウジング２１から突出する。

次に、光ファイバＦをフェルール１０に位置決め固定する方法について説明する。図４は、光コネクタの製造方法を示すフロー図であり、図５Ａ〜図５Ｄは、それぞれ、光コネクタの一製造工程である、光ファイバ挿入工程、回転調心工程、紫外線硬化樹脂塗布工程、及び、研磨工程を説明するための図である。なお、図５Ａ〜図５Ｄでは、光ファイバＦとフェルール本体の間隙が分かるように、模式的に記載している。

まず、フランジ１４付きのフェルール１０を準備し、フェルール本体１１の貫通孔１５の内壁に熱硬化樹脂４１を塗布する（ステップＳ１の熱硬化樹脂塗布工程）。次に、図５Ａに示すように、光ファイバＦから樹脂被覆３を除去してガラスファイバ２を露出させ、このガラスファイバ２をフェルール１０の貫通孔１５内に後端部（Ｘ軸方向マイナス側）から挿入する（ステップＳ２の光ファイバ挿入工程）。ここで、ガラスファイバ２とフェルール本体１１の貫通孔１５の内壁とのクリアランス（間隙）は略１μｍ未満である。また、単心コネクタでは、図５Ａに示すように、フェルール１０の先端からガラスファイバ２が数ｍｍ突出した状態になるように光ファイバＦを挿入する。

次に、図５Ｂに示すように、光ファイバＦの回転調心を行う（ステップＳ３の回転調心工程）。回転調心は、フランジ１４の外周側の所定面を基準面として、ガラスファイバ２を矢印Ａ方向に回転させることによって、先端部のガラスファイバ２が所定の回転角度となるように行う。回転調心の具体的方法は、例えば、特許文献１に開示された方法、あるいは、既存の種々の方法を採用することができる。回転調心工程では、ガラスファイバ２をフェルール本体１１の貫通孔１５内で回転させるため、ガラスファイバ２の先端部のフェルール本体１１から突出した部分では、ガラスファイバ２の回転による応力は働かないが、フェルール本体１１内では、フェルール本体１１の貫通孔１５の内壁とガラスファイバ２との間のクリアランスが小さいために、回転調心時の回転による応力が残存する。

したがって、この状態で、熱硬化樹脂４１を硬化させた場合、残存する応力によって、ガラスファイバ２がフェルール本体１１内で回転してしまい、先端部におけるガラスファイバ２の位置も所定の回転角度からずれることになる。このため、光コネクタを組み立てた際に、光コネクタの接続損失が大きくなる。

本実施形態では、図５Ｃに示すように、ステップＳ３の回転調心の後に、フェルール１０の先端部から突出するガラスファイバ２の周囲に紫外線硬化樹脂４２を、例えば、シリンジを用いて塗布する（ステップＳ４の紫外線硬化樹脂塗布工程）。この状態では、液体である紫外線硬化樹脂４２がフェルールの先端から５０μｍ乃至２００μｍ、具体値では１００μｍの深さまで貫通孔１５内へ浸透し、熱硬化樹脂４１と混ざり合っている。なお、紫外線硬化樹脂を塗布する工程の後で、フェルール本体１１からガラスファイバ２を所定長さだけ引き戻すようにしてもよい。これにより、フェルール１０の先端部の貫通孔１５内のガラスファイバ２の周囲に確実に紫外線硬化樹脂４２を取り込むことができる。

ステップＳ４の後、紫外線をフェルール１０先端部に照射することによって、紫外線硬化樹脂４２を硬化する（ステップＳ５の紫外線硬化樹脂硬化工程）。紫外線硬化樹脂４２の硬化によって、少なくとも、フェルール１０の先端部において、ガラスファイバ２はフェルール１０に接着される。その後、光ファイバＦを挿入したフェルール１０を加熱し、フェルール本体１１内の熱硬化樹脂４１を硬化する（ステップＳ６の熱硬化樹脂硬化工程）。なお、熱硬化樹脂４１が熱硬化する際に、紫外線硬化樹脂４２の熱変化によりガラスファイバ２が回転するのを避けるため、紫外線硬化樹脂４２の熱膨張係数は５×１０^-5／℃以下が望ましい。

このように、本実施形態では、熱硬化樹脂４１を硬化させる前に、紫外線硬化樹脂４２によってフェルール１０の先端部のガラスファイバ２の仮固定を行うことで、熱硬化樹脂４１の熱硬化中のガラスファイバの回転を抑制している。ステップＳ６の後は、図５Ｄに示すように、ガラスファイバ２の先端部とフェルール本体１１の先端部の端面を研磨する（ステップＳ７の研磨工程）。なお、研磨工程においては、ガラスファイバ２の先端とフェルール１０の先端とが、例えば、同一平面となるように行う。また、ガラスファイバ２の長手方向（Ｘ軸方向）に対して、所定の角度を持たせてもよく、凸球面状に研磨してもよい。研磨工程では、紫外線硬化樹脂４２の硬化部分が残る深さまでフェルール本体１１を研磨してもよく、場合によっては紫外線硬化樹脂４２の硬化部分がなくなる深さまで研磨してもよい。

次に、光ファイバＦを実装したフェルール１０をプラグフレーム２０やコネクタ押圧用ばね３５などと組み合わせることで光コネクタ１を得る（ステップＳ８のコネクタ化工程）。光コネクタ１の組み立て方法については、先述したとおりである。

以上、上記実施形態では、光コネクタをＬＣコネクタの例で説明したが、本発明は、ＳＣコネクタやＭＵコネクタを含む他の形式の光コネクタにも適用できる。さらに、光ファイバＦをＭＣＦの例で説明したが、本発明の光ファイバＦは、例えば、偏波保持ファイバ、あるいは、バンドルファイバであってもよい。ＭＣＦ、偏波保持ファイバ、バンドルファイバは、光学的に接続させる際に、中心軸周りの回転角度の調整が必要な光ファイバである。

バンドルファイバは、マルチコアファイバと光学的に接続させるために、複数のシングルコアファイバを集めたファイバである。詳しくは、例えばガラス径１２５μｍのマルチコアファイバの先端を化学エッチングして例えばガラス径４５μｍに細径化にしたものを準備し、図１０に示すように、複数本（例えば７本）を接着剤でまとめてフェルール１０に挿入している。この例の場合、コア間の距離が４５μｍになるように配置できる。このように、本発明では、マルチコアファイバ、偏波保持ファイバ、バンドルファイバを用いた場合にも、確実に光ファイバを位置決めできるので、接続損失の低下を防止できる。

１…光コネクタ、２…ガラスファイバ、３…樹脂被覆、１０…フェルール、１１…フェルール本体、１２…前端、１３…後端、１４…フランジ、１５…貫通孔、２０…プラグフレーム、２１…フロントハウジング、２２…ラッチアーム、２３…位置決め突起、２４…開口、３１…リアハウジング、３２…クリップ、３３…ばね収容部、３４…ブーツ、３５…コネクタ押圧用ばね、４１…熱硬化樹脂、４２…紫外線硬化樹脂。

Claims (7)

1. ガラスファイバと、前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、
   貫通孔を有し、前記樹脂被覆から露出したガラスファイバの前記端部が前記貫通孔内に挿入された状態で前記光ファイバを保持するフェルールと、
   前記貫通孔の内壁と前記ガラスファイバとの間にあり、前記ガラスファイバと前記フェルールとを接着する熱硬化樹脂と、
   前記貫通孔の内壁と前記ガラスファイバとの間であって前記フェルールの先端を含む範囲にあり、前記ガラスファイバと前記フェルールとを接着する紫外線硬化樹脂と、
   を備える、光コネクタ。
2. 前記熱硬化樹脂及び前記紫外線硬化樹脂は、互いに混ざった状態で前記フェルールの先端を含む範囲内にある、請求項１に記載の光コネクタ。
3. 前記光ファイバが、マルチコアファイバ、偏波保持ファイバ、バンドルファイバのいずれかである、請求項１または請求項２に記載の光コネクタ。
4. 前記フェルールの先端を含む範囲の長さは、５０μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の光コネクタ。
5. ガラスファイバと前記ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含み、前記ガラスファイバの端部が前記樹脂被覆から露出した光ファイバと、貫通孔を有し、前記光ファイバの前記端部を保持するフェルールとを備えた光コネクタの製造方法であって、
   前記貫通孔の内壁に熱硬化樹脂を塗布する工程と、
   前記被覆樹脂から露出したガラスファイバの端部の一部が前記フェル―ルの先端から突出するように前記ガラスファイバを前記貫通孔内に挿入する工程と、
   前記光ファイバの回転調心を行う工程と、
   前記フェルールの先端に紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、
   前記紫外線硬化樹脂を硬化させる工程と、
   前記熱硬化樹脂を硬化させる工程と、
   前記フェルールの先端から突出した前記ガラスファイバの端部の一部を研磨する工程と、
   を含む、光コネクタの製造方法。
6. 前記紫外線硬化樹脂を塗布する工程の後で、前記フェルールの先端から突出した前記ガラスファイバを前記フェルールに向けて引き戻す工程をさらに含む、
   請求項５に記載の光コネクタの製造方法。
7. 前記ガラスファイバの端部の一部を研磨する工程では、
   前記ガラスファイバの端面と前記フェルールの先端面とが同一面となるように前記ガラスファイバの端部の一部及び前記フェルールとを研磨する、
   請求項５または請求項６に記載の光コネクタの製造方法。

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