JPWO2020149302A1 - 光コネクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

光コネクタの製造方法は、ガラスファイバと、ガラスファイバを覆う樹脂被覆とを含むマルチコア光ファイバを準備し、マルチコア光ファイバの一端で樹脂被覆から露出したガラスファイバをフェルールに挿入して、フェルールの端面からガラスファイバを長さＡだけ突出させ、マルチコア光ファイバをフェルールに対して回転させて調心し、マルチコア光ファイバをフェルールに固定し、突出したガラスファイバの一端とフェルールの端面とを研磨して、フェルールの先端を長さＢだけ削り取る。準備されたガラスファイバの一端の第一の初期端面と、初期端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れたガラスファイバの断面との間における周方向のずれ角度が０．９［°］以下である。

Description

本開示は、光コネクタの製造方法に関する。
本出願は、２０１９年１月１７日出願の日本出願第２０１９−５６９２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。

特許文献１には、マルチコア光ファイバ用のコネクタを製造するために、フェルールに光ファイバを配置する工程、光ファイバを光ファイバの端面からモニタして回転調心する工程、光ファイバの端面を研磨する工程を経る光コネクタの製造方法が開示されている。

日本国特開２０１３−２３８６９２号公報

本開示の一態様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むマルチコア光ファイバを準備し、前記マルチコア光ファイバの一端で前記樹脂被覆から露出した前記ガラスファイバをフェルールに挿入して、前記フェルールの端面から前記ガラスファイバを長さＡ［ｍｍ］だけ突出させ、前記マルチコア光ファイバを前記フェルールに対して回転させて調心し、前記マルチコア光ファイバを前記フェルールに固定し、突出した前記ガラスファイバの一端と前記フェルールの前記端面とを研磨して、前記フェルールの先端を長さＢ［ｍｍ］だけ削り取る。準備された前記ガラスファイバの前記一端の端面（第一の初期端面）と、前記第一の初期端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた前記ガラスファイバの断面との間における周方向のずれ角度が、０．９［°］以下である。

図１は本開示の光コネクタの製造方法で製造された光コネクタの外観斜視図である。 図２は図１の光コネクタに含まれるフェルールの斜視図である。 図３は本開示の光コネクタの製造方法の一例を説明する図である。 図４Ａはマルチコア光ファイバを構成するガラスファイバの一例を説明する図である。 図４Ｂはマルチコア光ファイバを構成するガラスファイバの他の例を説明する図である。 図５Ａはマルチコア光ファイバの一端の斜視図である。 図５Ｂはマルチコア光ファイバの一端の正面図である。 図６はマルチコア光ファイバを接続する光コネクタにおける接続損失と角度ずれとの関係を説明する図である。 図７は準備した光ファイバを説明する図である。

光ファイバは長手方向でねじれているものが多い。このため、マルチコア光ファイバのコアの位置は光ファイバの長手方向で定まっていない。つまり、研磨前の端面におけるコアの位置と、研磨後の端面におけるコアの位置とが、光ファイバの周方向においてずれることがある。これでは、光ファイバ同士をコネクタ接続した場合、接続損失は低くならない。

本開示は、マルチコア光ファイバ同士をコネクタ接続した場合、低い接続損失で接続可能な光コネクタの製造方法を提供することを目的とする。

［本開示の実施形態の説明］
本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本開示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むマルチコア光ファイバを準備し、前記マルチコア光ファイバの一端で前記樹脂被覆から露出した前記ガラスファイバをフェルールに挿入して、前記フェルールの端面から前記ガラスファイバを長さＡ［ｍｍ］だけ突出させ、前記マルチコア光ファイバを前記フェルールに対して回転させて調心し、前記マルチコア光ファイバを前記フェルールに固定し、突出した前記ガラスファイバの一端と前記フェルールの前記端面とを研磨して、前記フェルールの先端を長さＢ［ｍｍ］だけ削り取る。準備された前記ガラスファイバの前記一端の端面（第一の初期端面）と、前記第一の初期端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた前記ガラスファイバの断面との間における周方向のずれ角度が、０．９［°］以下である。この場合、フェルールの研磨後のガラスファイバの端面におけるコアの位置と、フェルールの研磨前のガラスファイバの端面（第一の初期端面）におけるコアの位置とは、光ファイバの周方向のずれ角度が小さくなる。よって、マルチコア光ファイバ同士をコネクタ接続した場合、低い接続損失で接続可能である。

（２）本開示の光コネクタの製造方法の一態様では、前記準備は、前記ガラスファイバの前記一端の端面（第二の初期端面）から前記ガラスファイバの長手方向に沿って前記マルチコア光ファイバの周方向のずれ角度を測定する第一副工程と、前記ガラスファイバの前記第二の初期端面と長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面との間における前記マルチコア光ファイバの周方向のずれ角度が０．９［°］を超す場合、前記ガラスファイバの前記第二の初期端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］以上離れた位置で前記マルチコア光ファイバを切断し、前記ずれ角度が０．９［°］以下である場合、前記第二の初期端面を準備された前記ガラスファイバの前記一端の前記第一の初期端面とする第二副工程と、を含み、前記ガラスファイバの前記第二の初期端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面の間における前記ずれ角度が０．９［°］以下になるまで、前記第一副工程と前記第二副工程とを繰り返す。
（３）本開示の光コネクタの製造方法の一態様では、前記準備は、一端面と前記一端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面までの間における周方向のずれ角度が±０．９［°］以下である第一マルチコア光ファイバを準備し、前記第一マルチコア光ファイバの他端に前記第一マルチコア光ファイバと同一のコア配置である第二マルチコア光ファイバを融着接続して、前記第一マルチコア光ファイバの前記一端面を準備された前記ガラスファイバの前記一端の前記第一の初期端面とすることを含む。第二マルチコア光ファイバについては、光ファイバの周方向のずれ角度θｒが問われないものを用いることができる。したがって、光コネクタ用の光ファイバが容易に得られる。

（４）本開示の光コネクタの製造方法の一態様では、前記マルチコア光ファイバの周方向の前記ずれ角度は、前記ガラスファイバの側面から測定される。（５）本開示の光コネクタの製造方法の一態様では、前記マルチコア光ファイバの周方向の前記ずれ角度は、前記ガラスファイバの端面から測定される。いずれの場合にも、光ファイバの周方向のずれ角度θｒを容易に測定できる。

［本開示の実施形態の詳細］
添付図面を参照しながら、本開示による光コネクタの製造方法の好適な実施の形態について説明する。なお、以下では、光コネクタをＬＣコネクタの例で説明する。

図１は、本開示の光コネクタの製造方法で製造された光コネクタ１の外観斜視図である。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。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、フェルール１０を受け入れ可能な後端開口２４と、フェルール１０を突出させる前端開口２３を有する。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。

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の後端部分やコイルばね（図示省略）を収容可能である。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。

図２は、光コネクタ１に含まれるフェルール１０の斜視図である。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であり、光ファイバｆが挿入される後端１３と、光ファイバｆの先端面を露出させる前端１２とを有する。フェルール本体１１の略中央位置の外側には、フランジ１４が設けられている。フランジ１４は、断面視略六角形状または略四角形状である。

図３は、光コネクタの製造方法の一例を説明する図である。図３中の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）各領域は、組み立て中の光コネクタの各工程における側面図である。光ファイバｆは、例えば、１つの共通のクラッド内に複数コアを有するマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）である。マルチコア光ファイバはガラスファイバｇと、ガラスファイバｇを覆う樹脂被覆とを含む。本開示では、後述の条件を満たした光ファイバｆを準備する。図３の（Ａ）領域に示すように、準備した光ファイバｆの一端は、樹脂被覆を除去してガラスファイバｇを露出させる。準備された当該ガラスファイバｇの一端に第一の初期端面がある。次いで、光ファイバｆを後端１３からフェルール１０内に挿入し、図３の（Ｂ）領域に示すように、露出したガラスファイバｇを、フェルール本体１１の研磨前の端面１２’から突出させる。なお、研磨前の端面１２’が本開示のフェルールの端面に相当する。研磨前の端面１２’から突出したガラスファイバｇの長さを突出長さＡ［ｍｍ］（例えば５［ｍｍ］）とする。

続いて、図３の（Ｃ）領域に矢印で示すように光ファイバｆをフェルール１０に対して回転させて、第一の初期端面におけるコア位置を所定位置に調心する。研磨前の端面１２’から長さＡ［ｍｍ］突出したファイバ先端端面が回転調心時の末端に相当する。この調心後に、露出したガラスファイバｇをフェルール本体１１の内側に接着させて固定する。次に、研磨前の端面１２’から突出したガラスファイバｇをフェルール本体１１とともに研磨する。フェルール本体１１を研磨する長さ（削り取る長さ）は研磨長さＢ［ｍｍ］（例えば０．５［ｍｍ］）である。つまり、ガラスファイバｇの研磨長さはＡ＋Ｂ［ｍｍ］になる。これにより、図３の（Ｄ）領域に示すように、ガラスファイバｇを中央に配置した前端１２が現れる。前端１２がコネクタの末端に相当し、例えば凸球面状に研磨されている。

研磨後、フェルール１０の後端部分やコイルばねを図１で説明したリアハウジング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。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、コイルばねの付勢力によって前方に押される。フランジ１４が前方に移動し、フランジ１４がフロントハウジング２１に挿入されると、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。

図４Ａ、図４Ｂは、光ファイバｆを構成するガラスファイバｇの例を説明する図である。図４Ａに示したガラスファイバｇは、クラッド４１内に７個のコア４２（中央コアと、光ファイバ中心軸の周囲に六角形状に配置された外周コアとからなる）を有する。また、図４Ｂに示したガラスファイバｇは、クラッド４１内に８個のコア４２（光ファイバ中心軸の周囲に八角形状に配置された外周コアのみ）を有する。

図５Ａ、図５Ｂは、光ファイバのねじれを説明する図であり、図５Ａは光ファイバの一端の斜視図、図５Ｂは光ファイバの一端の正面図である。仮に、ガラスファイバｇが先端からＬ［ｍｍ］の範囲でねじれていない場合、回転調心時の末端（研磨前の端面１２’から長さＡ［ｍｍ］突出したファイバ先端面：図５Ａに第一の初期端面Ａで示す）のコアの位置と、コネクタの末端（前端１２：図５Ａに断面Ｂで示す）のコアの位置とが、光ファイバｆの長手方向に垂直な各々の断面内で同じ位置にあり、光ファイバｆの周方向でずれていない。断面Ｂは、第一の初期端面ＡからＬ［ｍｍ］の位置で光ファイバｆを切断した場合のガラスファイバｇの端面である。しかし、実際には、光ファイバｆは長手方向に垂直な断面内で回転しており、図５Ａに示すように、第一の初期端面Ａのコアの位置と断面Ｂのコアの位置とが、光ファイバｆの周方向でずれていることがある。

第一の初期端面Ａのコアの位置と断面Ｂのコアの位置とのずれは、光ファイバｆの周方向のずれ角度（以下、回転角度ずれ量と称する）θｒ［°］で表せる。クラッド４１には、外周コアの近傍にマーカー４３が設けられている。例えば、ガラスファイバｇの端面を観察レンズの焦点距離を変えながら観察し、第一の初期端面Ａのマーカー４３の位置と断面Ｂのマーカー４３の位置を求める。第一の初期端面Ａにおける観察結果と断面Ｂにおける観察結果とを重ね合わせると、図５Ｂに示すように、回転角度ずれ量θｒは、第一の初期端面Ａのマーカー４３とガラスファイバｇの中心を結んだ直線と、断面Ｂのマーカー４３とガラスファイバｇの中心を結んだ直線とのなす角で求められる。

第一の初期端面Ａと断面Ｂとの間に生ずる回転角度ずれ量θｒは、コネクタ接続した場合、接続損失に影響を及ぼす。図６は、接続損失と回転角度ずれとの関係を説明する図である。縦軸をコネクタ接続時における接続損失（最大値）［ｄＢ］とし、横軸を回転角度ずれ量θｒ［°］としている。光ファイバｆの中心から外側コアの中心までの距離をコア位置ｒ［μｍ］とし、コア位置ｒが３５，４０，４５［μｍ］の３種類の光ファイバｆを例に挙げて調べた。波長１３１０［ｎｍ］における光ファイバｆのモードフィールド径は８．６［μｍ］である。

接続損失は、コア位置ｒが４５［μｍ］の場合に最も高くなっている。よって、コア位置ｒが４５［μｍ］について述べると、接続損失を、製品に要求される例えば０．５［ｄＢ］以下にするには、回転角度ずれ量θｒがα（例えば０．９［°］）以下にする必要があることが分かる。

そこで、光ファイバｆの準備工程では、ガラスファイバｇの端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面までの間において、光ファイバｆのねじれによる回転角度ずれ量θｒが±α［°］以下となるものを準備している。

なお、光ファイバｆの１［ｍｍ］あたりの許容回転数［ｒｏｔ／ｍｍ］は（α［°］／３６０［°］）÷（Ａ＋Ｂ）［ｍｍ］で求めることができる。このように、ガラスファイバｇの端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面までの間において、光ファイバｆの回転角度ずれ量θｒが±α［°］以下となるマルチコア光ファイバを準備すれば、フェルールの研磨後のガラスファイバｇの端面（コネクタの末端）におけるコアの位置と、フェルールの研磨前のガラスファイバｇの端面（回転調心した時点の末端）におけるコアの位置とは、光ファイバの周方向のずれ角度が小さくなる。よって、光ファイバ同士をコネクタ接続した場合、低い接続損失で接続可能である。

図７は、準備した光ファイバを説明する図である。図７中の（Ａ）領域は本開示の光コネクタの製造方法の準備工程において第１の手法を用いた場合の光ファイバを示し、（Ｂ）領域は本開示の光コネクタの製造方法の準備工程において第２の手法を用いた場合の光ファイバを示す。上述の条件を満たす光ファイバを準備するには、以下の２つの手法がある。まず、第１の手法は、ガラスファイバｇの第二の初期端面からその長手方向に沿って光ファイバｆの回転角度ずれ量θｒを測定し（第一副工程）、ガラスファイバｇの第二の初期端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面までの間における回転角度ずれ量θｒが±α［°］を超す場合、当該位置で或いは当該位置よりも根本側で光ファイバｆを切断し、端面側の光ファイバを捨てる（第二副工程の一例）。

一方、ガラスファイバｇの端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面までの間における光ファイバｆの回転角度ずれ量θｒが±α［°］以下の場合、図７の（Ａ）領域に示すように、この第二の初期端面を、準備されたガラスファイバｇの第一の初期端面として、当該光ファイバｆを使って光コネクタを製造する（第二副工程の他の例）。

回転角度ずれ量θｒが±α［°］以下になるまで、第一副工程と第二副工程を繰り返す。

第２の手法は、ガラスファイバｇの一端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面までの間における回転角度ずれ量θｒが±α［°］以下である光ファイバｆ（第一マルチコア光ファイバに相当する）を別途準備して、光ファイバｆの他端と、光ファイバｆと同一のコア配置である別のマルチコア光ファイバｆ’（第二マルチコア光ファイバに相当する）のガラスファイバｇ’の端面と融着接続する。別の光ファイバｆ’については、回転角度ずれ量θｒが問われないものを用いることができる。当該光ファイバｆの一端面を準備されたガラスファイバｇの一端の第一の初期端面とする。これにより、図７の（Ｂ）領域に示すように、測定したガラスファイバｇの端面から光コネクタの製造に必要な位置までの長さを有した光ファイバを作製して採用する。

ところで、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。しかし、本開示はこの例に限定されない。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。回転角度ずれ量θｒを求めるために、ガラスファイバｇの端面を観察した例を挙げて説明したが、ガラスファイバｇの側面を観察してもよい。詳しくは、ガラスファイバｇのコアに光を照射し、ガラスファイバｇの側面で、その透過光あるいは反射光からガラスファイバｇの長手方向におけるコアの位置および状態の変化を確認する。ガラスファイバｇの側面を観察して、ガラスファイバｇの周方向におけるずれ量Ｅが分かれば、コア位置がｒ分かっているので、回転角度ずれ量θｒを微小とすれば、θｒはＥ／ｒで近似できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…光コネクタ、１０…フェルール、１１…フェルール本体、１２…前端、１２’…研磨前の端面、１３…後端、１４…フランジ、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…前端開口、２４…後端開口、３１…リアハウジング、３２…クリップ、３４…ブーツ、４１…クラッド、４２…コア、４３…マーカー

Claims (5)

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むマルチコア光ファイバを準備し、
   前記マルチコア光ファイバの一端で前記樹脂被覆から露出した前記ガラスファイバをフェルールに挿入して、前記フェルールの端面から前記ガラスファイバを長さＡ［ｍｍ］だけ突出させ、
   前記マルチコア光ファイバを前記フェルールに対して回転させて調心し、
   前記マルチコア光ファイバを前記フェルールに固定し、
   突出した前記ガラスファイバの一端と前記フェルールの前記端面とを研磨して、前記フェルールの先端を長さＢ［ｍｍ］だけ削り取る、光コネクタの製造方法であって、
   準備された前記ガラスファイバの前記一端の第一の初期端面と、前記第一の初期端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた前記ガラスファイバの断面との間における周方向のずれ角度が、０．９［°］以下である、光コネクタの製造方法。
2. 前記準備は、
   前記ガラスファイバの前記一端の第二の初期端面から前記ガラスファイバの長手方向に沿って前記マルチコア光ファイバの周方向のずれ角度を測定する第一副工程と、
   前記ガラスファイバの前記第二の初期端面と長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面との間における前記マルチコア光ファイバの周方向のずれ角度が０．９［°］を超す場合、前記ガラスファイバの前記第二の初期端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］以上離れた位置で前記マルチコア光ファイバを切断し、前記ずれ角度が０．９［°］以下である場合、前記第二の初期端面を、準備された前記ガラスファイバの前記一端の前記第一の初期端面とする第二副工程と、を含み、
   前記ガラスファイバの前記第二の初期端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面の間における前記ずれ角度が０．９［°］以下になるまで、前記第一副工程と前記第二副工程とを繰り返す、請求項１に記載の光コネクタの製造方法。
3. 前記準備は、
   一端面と前記一端面から長さＡ＋Ｂ［ｍｍ］離れた断面までの間における周方向のずれ角度が±０．９［°］以下である第一マルチコア光ファイバを準備し、前記第一マルチコア光ファイバの他端に前記第一マルチコア光ファイバと同一のコア配置である第二マルチコア光ファイバを融着接続して、前記第一マルチコア光ファイバの前記一端面を準備された前記ガラスファイバの前記一端の前記第一の初期端面とすることを含む、請求項１に記載の光コネクタの製造方法。
4. 前記マルチコア光ファイバの周方向の前記ずれ角度は、前記ガラスファイバの側面から測定される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光コネクタの製造方法。
5. 前記マルチコア光ファイバの周方向の前記ずれ角度は、前記ガラスファイバの端面から測定される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光コネクタの製造方法。

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