TW202001311A - 光連接器及光連接構造 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種以較小之套管擠壓力實現PC連接之光連接器及光連接構造。本發明係一種光連接器1，其具備：光纖f，其包含玻璃纖維、與將玻璃纖維覆蓋之樹脂包層；及套管10，其內置有於光纖之一端從樹脂包層露出之玻璃纖維。內置有玻璃纖維之套管端面為凸球面狀。玻璃纖維之外徑為125×10-6 m至150×10-6 m之範圍內，套管端面對於光纖中心軸之頂點偏心距為18×10-6 m以下，且套管端面之曲率半徑為20×10-3 m以下。

Description

光連接器及光連接構造
本發明係關於一種光連接器及光連接構造。
[相關申請案] 本申請案係主張2018年3月30日提出申請之日本專利申請第2018-067221之優先權，且依據該申請案之內容並參照該申請案之整體，編入至本說明書。
多纖芯光纖(以下，稱為MCF)係於1根光纖設置有複數個纖芯，從而可增大每1根光纖之傳輸容量。實現採用該MCF之光傳輸系統需要將MCF與MCF連接之技術。例如，非專利文獻1中，發明了用以將MCF彼此簡易地連接之光連接器之構造。
非專利文獻1係要求用以利用MCF之全部之纖芯進行物理接觸連接(以下，稱為PC連接)之連接器端面形狀，將內置MCF之套管端面研磨成凸球面狀，且規定套管端面之曲率半徑R、套管端面之頂點偏移Δ(頂點偏心距)、自套管端面起之光纖拉入量U。而且，利用有限元素法，分析套管端面因套管擠壓力進行變形之過程。根據分析結果，若於包覆層直徑為190 μm之情形時，將自套管端面起之光纖拉入量U與頂點偏移Δ設為固定，則增加套管端面之曲率半徑R時，便可減小PC連接所需之套管擠壓力。
[先前技術文獻] [非專利文獻] [非專利文獻1]鹿間帆華，「多纖芯光纖用光連接器之PC連接端面之設計與製作」，電子信息通信學會電子協會大會，C-3-81，2013年9月
[解決問題之技術手段] 本發明之一態樣之光連接器具備：光纖，其包含外徑為125×10-6 m以上150×10-6 m以下之玻璃纖維、及將該玻璃纖維覆蓋之樹脂包層；及套管，其具有包含具有20×10-3 m以下之曲率半徑之凸曲面且具有開口之端面，且內置有於上述光纖之一端從上述樹脂包層露出之上述玻璃纖維，並從上述開口露出；從與上述光纖之中心軸垂直之方向上之上述光纖之中心軸至上述套管之前端為止之距離為18×10-6 m以下。
首先列出本發明之實施形態進行說明。本發明之一態樣之光連接器具備：光纖，其包含外徑為125×10-6 m以上150×10-6 m以下之玻璃纖維、及將該玻璃纖維覆蓋之樹脂包層；及套管，其具有包含具有20×10-3 m以下之曲率半徑之凸曲面且具有開口之端面，且內置於上述光纖之一端從上述樹脂包層露出之上述玻璃纖維，並從上述開口露出；從與上述光纖之中心軸垂直之方向上之上述光纖之中心軸至上述套管之前端為止之距離為18×10-6 m以下。根據該態樣，套管之前端從對方側受到之接觸壓力變小，從而力變得容易傳遞至玻璃纖維。由此，可以較小之套管擠壓力實現PC連接。
本發明之光連接器係從上述光纖中心軸之方向上之上述套管之前端至光纖之前端為止之距離亦可為0.1×10-6 m以下。即便該態樣，亦可以較小之套管擠壓力實現PC連接。又，本發明之光連接器係上述光纖亦可為多纖芯光纖、偏振保持光纖之任一者。亦可於使用多纖芯光纖、偏振保持光纖之情形時，以較小之套管擠壓力確實地實現PC連接。又，本發明之光連接器係上述套管亦可為氧化鋯製。與金屬製之套管相比，可抑制套管之端面反射。
本發明之光連接構造具備本發明之光連接器、及經由引導構造連結於上述光連接器之連接對象物，且將2根上述光纖光學性地連接，套管擠壓力為2.9 N以上。2根光纖之光連接狀態可利用引導構造維持。由此，可提供能夠以較小之套管擠壓力實現PC連接之光連接構造。
[本發明之實施形態之詳情] 以下，一面參照隨附圖式，一面對本發明之光連接器及光連接構造之較佳實施形態進行說明。
於非專利文獻1中記載之包覆層直徑為190 μm般之大直徑之情形時，若增大套管端面之曲率半徑R(使套管端面之形狀平坦)，則套管之前端從對方側受到之接觸壓力較小即可，故而，認為可將PC連接所需之套管擠壓力減小。然而，於包覆層直徑為150 μm以下般之小直徑之情形時，若增大套管端面之曲率半徑R，則套管之前端從對方側受到之接觸壓力變大，力難以傳遞至光纖，故存在無法減小PC連接所需之套管擠壓力之類問題。
本發明係鑒於如上所述之實情研發而成者，目的在於提供一種利用較小之套管擠壓力實現PC連接之光連接器及光連接構造。根據上述情況，可以較小之套管擠壓力實現PC連接。
圖1係本發明之一態樣之光連接器1之外觀立體圖，圖2係光連接器1包含之套管之立體圖，圖3A及圖3B係說明光連接器1包含之光纖之例之剖視圖。再者，以下，以LC連接器之例說明光連接器。
如圖1所示，光連接器1具備收容套管10之插頭框體20，且於插頭框體20之後端，設置有保護光纖f之護套34。插頭框體20具有於圖示之X軸方向上延伸之角筒狀之前罩21。前罩21係例如樹脂製，且具有可納入套管10之後端開口24、及使套管10突出之前端開口23。於前罩21之外周面，設置有具有可撓性之閂鎖臂22。
插頭框體20於前罩21之後方具有後罩31。後罩31係例如樹脂製，且可收容套管10之後端部分或螺旋彈簧(省略圖示)。再者，螺旋彈簧係配置於套管10之後方，將套管10向前方(圖示之X軸之正方向)彈壓。又，於後罩31之外周面，設置有可與閂鎖臂22卡合之扣件32。
如圖2所示，套管10具有在圖示之X軸方向上延伸之套管本體11。套管本體11係例如氧化鋯製且為圓筒狀，且具有被插入光纖f之後端13、及使光纖f之前端面露出之前端12。光纖f之一端係樹脂包層被去除而露出玻璃纖維，且該露出之玻璃纖維黏著於套管本體11之內側。圖示之X軸方向相當於光纖f之中心軸之方向。
光纖f係例如於1個共通之包覆層內具有複數個纖芯之多纖芯光纖(MCF)。若將樹脂包層省略而進行說明，則圖3A係具有於包覆層41內具有7個纖芯42(包含中央纖芯、及以六邊形狀配置於光纖中心軸之周圍之外周纖芯)之形態。又，圖3B係於包覆層41內具有8個纖芯42(僅為以八邊形狀配置於光纖中心軸之周圍之外周纖芯)之形態。
如圖2所示，於套管本體11之大致中央位置之外側，設置有凸緣14。凸緣14係剖視為大致六邊形狀或大致四邊形狀。將套管10之後端部分或螺旋彈簧收容於後罩31，將套管10之前端部分插入至前罩21。再者，套管10係於插入至前罩21之前，將套管端面預先研磨成凸曲面(具體例中為凸球面)狀。
繼之，當扣件32搭上閂鎖臂22後，前罩21被後罩31閂扣。同時，凸緣14被螺旋彈簧之彈壓力推向前方。當凸緣14向前方移動，且凸緣14被插入至前罩21後，套管10係其前端部分從前罩21突出。
圖4A、圖4B係說明PC連接之光連接構造之概念圖。光連接構造具備光連接器1、及另一光連接器1'，且使用如圖4A所示之引導構件(例如分開式套筒)50，使光連接器1側之光纖f與光連接器1'側之光纖f'光學性連接。光連接器1'之圖示已省略，但與光連接器1同樣地構成。
光纖f係以圖3A所示之例進行說明，於包覆層41內具備纖芯42(中央纖芯與外周纖芯)，且固定於套管10。光纖f'亦為MCF，於包覆層41'內具備纖芯42'(中央纖芯與外周纖芯)，且固定於套管10'。引導構件50係其內徑與套管10、10'之直徑大致相等，或者略微小於套管10、10'之直徑。又，引導構件50具有狹縫(省略圖示)，且可將該狹縫擴大，使內徑變大。再者，引導構件50亦可內置於轉接器(省略圖示)。
又，如圖4A所示，分別內置有光纖(因去除樹脂包層而露出之玻璃纖維)f、f'之套管10、10'之各套管端面係研磨成凸球面狀。於將套管10從引導構件50之一端插入，將套管10'從引導構件50之另一端插入後，研磨成凸球面狀之套管10、10'之各套管端面如圖4B所示因套管擠壓力F而彈性變形，於引導構件50內不僅中央纖芯，而且外周纖芯亦進行面接觸(PC連接)。
圖5係說明連接器之端面形狀之圖。如上所述，套管端面係為進行PC連接而將光纖(露出之玻璃纖維)f及套管10研磨成凸球面狀。然而，存在因研磨之品質，套管端面之頂部自光纖中心軸偏移，或光纖(露出之玻璃纖維)f較套管端面陷入之情況，因此。套管端面之形狀亦兼顧研磨之品質而設定。
具體而言，如圖5所示，套管端面之形狀由包含套管端面之曲率半徑R、套管端面之頂點偏心距d(從與光纖中心軸(圖中以X表示)垂直之方向上之光纖中心軸至套管10之前端為止之距離)、從套管端面起之光纖拉入量U(從光纖中心軸之方向上之套管之前端至光纖(露出之玻璃纖維)f之前端為止之距離)之3個參數規定。此處，所謂「套管之前端」係指包括構成套管端面之凸曲面之包絡曲面在內之前端。又，「從與光纖中心軸垂直之方向上之光纖中心軸至套管之前端為止之距離」亦可又稱為「從與光纖中心軸垂直之方向上之光纖中心軸至凸曲面之曲率中心為止之距離」。
此外加上套管擠壓力F之4條件為可變值。可基於該等4條件、及光纖(露出之玻璃纖維)f之包覆層直徑、纖芯位置等不變值，求出PC連接之條件。因此，可藉由有限元素法來分析PC連接之範圍(PC連接半徑：以與光纖中心軸相距之距離表現玻璃纖維彼此面接觸之範圍之量)。
圖6A、圖6B係表示將套管擠壓力F固定為2.9 N，且將光纖拉入量U規定為0.1 μm之情形時之PC連接半徑之分析結果之圖。縱軸設為套管端面之曲率半徑R(端面曲率半徑 mm)，橫軸設為套管端面之頂點偏心距d，示出PC連接半徑 mm之變化。
圖6A係玻璃纖維之外徑(包覆層直徑)為150 μm之PC連接半徑之解析結果，隨著頂點偏心距d變小，PC連接半徑逐漸地變大。又，於頂點偏心距d接近0 mm之情形時，可知即便將套管端面之曲率半徑R減小至10 mm，PC連接半徑亦可獲得0.06 mm~0.07 mm之大小。圖6B係玻璃纖維之外徑(包覆層直徑)為125 μm之PC連接半徑之解析結果。隨著頂點偏心距d變小，PC連接半徑逐漸地變大。又，於頂點偏心距d接近0 mm之情形時，可知即便將套管端面之曲率半徑R減小至10 mm，PC連接半徑亦可獲得0.05 mm~0.06 mm之大小。
根據圖6A、圖6B，套管端面之曲率半徑R(端面曲率半徑)可超過20 mm。然而，如需使頂點偏心距d接近0 mm，則必須將套管10加工成變尖，因此，以較小之頂點偏心距d將套管端面之曲率半徑R加工為超過20 mm之大小(實現圖6A、圖6B之左上區域)有所困難。另一方面，套管端面之曲率半徑R未達10 mm則缺乏實用性。因此，套管端面之曲率半徑R較佳為10 mm以上20 mm以下。而且，於包覆層直徑為150 μm之情形時，若頂點偏心距d為0.02 mm以下，則可獲得保持性能所需之0.04 mm以上大小之PC連接半徑，且於包覆層直徑為125 μm之情形時，若頂點偏心距d為0.018 mm以下，則可獲得0.04 mm以上大小之PC連接半徑。
如此般，對於包覆層直徑為125 μm至150 μm，示出了與非專利文獻1中記載之結果相反之結果，當光纖拉入量U為0.1 μm，且頂點偏心距d為18 μm固定不變時，則若將套管端面之曲率半徑R減小至20 mm以下，則套管10之前端從對方側受到之接觸壓力變小，從而力容易傳遞至玻璃纖維。由此，可以較小之套管擠壓力F實現PC連接。
且說，上述實施形態中將光連接器以LC連接器之例進行了說明。然而，本發明不限於該例。例如，亦可適用於包括SC連接器或MU連接器之其他形式之光連接器。又，上述實施形態中將光纖f以多纖芯光纖之例進行了說明。然而，本發明之光纖亦可為例如偏振保持光纖。偏振保持光纖係與多纖芯光纖同樣地，於進行光學性連接時，必須調整繞中心軸之旋轉角度之光纖。
偏振保持光纖(例如應力賦予型偏振保持光纖)雖將圖示省略，但於纖芯之兩側配置有圓形之應力賦予部。單模光纖中，存在具備正交之2個偏振面之模式(偏振模式)，但偏振保持光纖係使該等2個偏振模式間產生傳播常數差，抑制其中一偏振模式向另一偏振模式之耦合，提昇偏振保持能力之光纖。
應認為今次揭示之實施形態於所有方面均為例示而非加以限制。本發明之範圍係由申請專利範圍而非由上述意思表示，且意在包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之全部變更。
1‧‧‧光連接器 10、10'‧‧‧套管 11‧‧‧套管本體 12‧‧‧前端 13‧‧‧後端 14‧‧‧凸緣 20‧‧‧插頭框體 21‧‧‧前罩 22‧‧‧閂鎖臂 23‧‧‧前端開口 24‧‧‧後端開口 31‧‧‧後罩 32‧‧‧扣件 34‧‧‧護套 41、41'‧‧‧包覆層 42、42'‧‧‧纖芯 50‧‧‧引導構件 d‧‧‧頂點偏心距 f‧‧‧光纖 F‧‧‧套管擠壓力 U‧‧‧光纖拉入量
圖1係本發明之一態樣之光連接器之外觀立體圖。 圖2係圖1之光連接器包含之套管之立體圖。 圖3A係說明圖1之光連接器包含之光纖之一例之剖視圖。 圖3B係說明圖1之光連接器包含之光纖之其他例之剖視圖。 圖4A係說明PC連接之光連接構造之連接前之狀態之概念圖。 圖4B係說明PC連接之光連接構造之連接後之狀態之概念圖。 圖5係說明連接器之端面形狀之剖視圖。 圖6A係表示PC連接半徑之分析結果之圖。 圖6B係表示PC連接半徑之分析結果之圖。
1‧‧‧光連接器
10‧‧‧套管
41‧‧‧包覆層
42‧‧‧纖芯
d‧‧‧頂點偏心距
f‧‧‧光纖
F‧‧‧套管擠壓力
U‧‧‧光纖拉入量

Claims (7)

  1. 一種光連接器，其具備： 光纖，其包含外徑為125×10-6 m以上150×10-6 m以下之玻璃纖維、及將上述玻璃纖維覆蓋之樹脂包層；及 套管，其具有包含具有20×10-3 m以下之曲率半徑之凸曲面且具有開口之端面，且內置有於上述光纖之一端從上述樹脂包層露出之上述玻璃纖維，並從上述開口露出； 從與上述光纖之中心軸垂直之方向上之上述光纖之中心軸至上述套管之前端為止之距離為18×10-6 m以下。
  2. 如請求項1之光連接器，其中 從上述光纖中心軸之方向上之上述套管之前端至光纖之前端為止之距離為0.1×10-6 m以下。
  3. 如請求項1或2之光連接器，其中 上述光纖係具備長度方向上延伸之複數個纖芯、及將上述複數個纖芯之各者覆蓋之共通包覆層之多纖芯光纖。
  4. 如請求項1或2之光連接器，其中 上述光纖係偏振保持光纖。
  5. 如請求項1至4中任一項之光連接器，其中 上述套管係氧化鋯製。
  6. 一種光連接器，其具備： 多纖芯光纖，其具備長度方向上延伸之複數個纖芯及將上述複數個纖芯之各者覆蓋之共通包覆層，且包含外徑為125×10-6 m以上150×10-6 m以下之玻璃纖維、及將上述玻璃纖維覆蓋之樹脂包層；及 氧化鋯製套管，其具有包含具有20×10-3 m以下之曲率半徑之凸曲面且具備開口之端面，內置有於上述光纖之一端從上述樹脂包層露出之上述玻璃纖維，且從上述開口露出； 從與上述光纖之中心軸垂直之方向上之上述光纖之中心軸至上述套管之前端為止之距離為18×10-6 m以下，且 從上述光纖中心軸之方向上之上述套管之前端至光纖之前端為止之距離為0.1×10-6 m以下。
  7. 一種光連接構造，其具備：如請求項1至6中任一項之光連接器、及經由引導構造連結於上述光連接器之連接對象物，且將2根上述光纖光學性地連接，套管擠壓力為2.9 N以上。
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