WO2006008965A1

WO2006008965A1 - 光レセプタクル用フェルール保持部材及びその製造方法並びにそれを用いた光レセプタクル

Info

Publication number: WO2006008965A1
Application number: PCT/JP2005/012468
Authority: WO
Inventors: Chisami Ishida; Hiroshi Okumura; Hirokazu Takeuchi; Masanori Wada
Original assignee: Toto Ltd.; Nippon Electric Glass Co., Ltd.
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2006-01-26
Also published as: TWI382211B; US7771129B2; KR20070042923A; JP2006053537A; US20080193087A1; JP4606954B2; TW200604612A; KR101112517B1; EP1767970A1; EP1767970A4

Abstract

【課題】　安価に製造でき且つ接続損失を小さくできると共に、先端側のフェルールの端面と接続する凸曲面を容易に且つ適切な形状及び特性に形成でき、または結合効率の低下を招く虞がない光レセプタクル用フェルール保持部材等を提供する。【解決手段】　スリーブ４の内孔に、その軸方向途中位置にプラグフェルール６の端面６ａを接触させるための第１端面５ａを有する透明体５を装着したフェルール保持部材３において、透明体５の第１端面５ａを、熱的処理により得られた凸曲面とする。好ましくは、その凸曲面５ａを未研磨面とし、更にその凸曲面５ａにおけるスリーブ４の軸中心線Ｚを中心とする半径７５μｍ以上の領域を、凸球状面する。また、透明体５を、スリーブ４の内表面に直接且つ熱的処理により固着する。

Description

明細書

光レセプタクル用フヱルール保持部材及びその製造方法並びにそれを用いた光レセプタクル

技術分野

[0001] 本発明は、光ファイバコネクタを受*発光素子に光学的に接続するため等に用いられる光レセプタクル用フエルール保持部材及びその製造方法並びにそれを用いた光レセプタクルに係り、特に、安価なスタブレスの光レセプタクル用フェルール保持部材及びその関連技術に関する。

背景技術

[0002] 周知のように、従来の光レセプタクルは、その一例として下記の特許文献 1に開示されているように、スリーブの内孔の基端部に円柱状の内蔵フエルールを圧入または接着により挿着し、該スリーブの基端部外周にスリーブホルダーを外挿することにより構成される。そして、このスリーブの内孔の先端側にはフエルール（プラグフエルール )が挿入され、このプラグフェルール側の光ファイバと、内蔵フェルール側の光フアイバとが、それぞれの端面で接触することにより、光学的に接続されるものである。

[0003] また、これとは相違する従来の光レセプタクルとしては、例えば下記の特許文献 2に開示されているように、半導体モジュールの本体に形成された内孔の基端部に、ガラスなどの光学材料で形成されたロッドを挿着し、このロッドの先端面と、前記内孔の先端側に挿入されたフェルールの端面とを接触させる形式のものが公知となっている。そして、前記ロッドにおけるフエルールの端面と接触する先端面（同文献では B面）は、球面研磨されている。このようにロッドの先端面が球面研磨されている点と、その球面研磨された先端面を保護しつつロッドの固定作業を行なわねばならない点とを勘案すれば、このロッドも、モジュール本体の内孔に圧入または接着により挿着されていると解される。

[0004] 特許文献 1：特開平 10— 332988号公報（図 4)

特許文献 2：特開平 4 - 223412号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、上記特許文献 1に開示された光レセプタクルは、内蔵フエルールを使用している関係上、プラグフエルールとの接続は PC接続されており、最小限の接続損失に抑えるためには、内蔵フエルールの外径寸法、内径寸法及び同心度を高精度に仕上げねばならない。例えば、その精度は、外径寸法が 1. 249mm± 0. 5 μ m、内径寸法が 126. 5 ^ πι± 0. 5 m (直径 125 mの光ファイバ使用時）、外径と内径との同心度が 1. 以下であり、サブミクロンの精度が必要になる。これが原因となって、製造コストの高騰を招いているのが実情である。尚、 PC接続 (Physical C ontact Connection)とは、光ファイバコネクタにおいて、フエルール端面を研磨等によつて凸球面などの形状に形成し、光ファイバのコア部をそのフエルール端面に密着させてフレネル反射を少なくする接続方法を言う。

[0006] また、内蔵フエルールの内孔に挿入されている光ファイバ一は、接着剤で固定する必要があるが、この作業は手作業に頼らなければならず、多大な手間と費用を要する。更に、光ファイバ一の外径と内蔵フエルールの内径の差、すなわちクリアランスは、 1〜2 111でぁり（偏芯量として最大1. O ^ m) ,内蔵フェルールの内孔で光ファイバ一が偏芯し、且つ外径と内径との同心度が最大 1. 4 m (偏芯量として最大 0. 7 μ m)であるため、接続損失の許容値である 0. 5dBを超えるものが少なからず発生する

[0007] ここで、理論的に偏芯量から接続損失を算出すると、次のようになる。即ち、偏芯量と接続損失との関係は、接続損失 (dB) =4. 34 X LZ (DZ2) ²で表わされる。尚、 L は、プラグフェルールに装着された光ファイバのコア部の中心と内蔵フェルールに装着された光ファイバのコア部の中心との距離（コア部間の距離）であり、 Dは、モードフィーノレド、径である。

[0008] 上述のように、プラグフェルールと内蔵フェルールのそれぞれにおいて、内孔での光ファイバの偏芯量は最大で 1 μ mであり、外径と内径の同心度による最大の偏芯量は 0. であるので、最大で合計 1. の偏芯量になる。従って、理論上、最大でコア部間の距離は 3. となり、モードフィールド径を 10 /z mとすると、最大で 2. OdBもの大きな接続損失が生じ得ることになる。 [0009] この場合、光通信用レセプタクルにおける接続損失の許容値は 0. 5dBであり、必然的に、許容値よりも内蔵フェルールの寸法精度を高くせねばならないため、コストアップの要因となることは避けられない。し力も、環境変動に起因して、光ファイバ一が内蔵フエルールの端面に対し、突き出したり、引き込んだりする虞があり、接続損失が大きくなり易ぐ場合によっては PC接続できないこともある。

[0010] しかも、プラグフエルールと接触する側の内蔵フエルールの端面は、 PC接続できるように凸球面に高精度に研磨しなければならないが、この作業も一度に 1本又は数本の内蔵フエルールしか研磨できないので、量産性に劣っており、これも製造コストの上昇を招く要因となっている。カロえて、内蔵フエルールの端面に研磨キズが入り易ぐ反射減衰量が小さくなるという問題をも有している。これらの問題は、上記特許文献 2 に開示された光レセプタクルについても、モジュール本体の内孔に揷着されるロッドの先端面を球面研磨せねばならないことを勘案すれば、同様にして生じ得る。

[0011] 更に、内蔵フェルールは、剛体スリーブの基端部に圧入又は接着剤によって固定されている力圧入の場合は、気温の変動によって内蔵フエルールの接着位置が変化する虞があり、また、接着剤による固定の場合は、高温高湿環境下において、接着剤が劣化しやすぐ内蔵フェルールの接着位置が変化する虞がある。内蔵フェルールの接着位置が変化すると、発光素子ゃ受光素子と内蔵フエルールとの距離が変化し、結合効率が低下する虞がある。この問題も、上記特許文献 2に開示された光レセプタクルカ、モジュール本体の内孔にロッドを圧入または接着剤により固定せねばならないことを勘案すれば、同様にして生じ得る。

[0012] 本発明の第 1の技術的課題は、安価に製造でき、接続損失が小さぐしかも先端側のフエルールの端面と接続する凸曲面を容易に且つ適切な形状及び特性を有するように形成することが可能な光レセプタクル用フエルール保持部材及びその製造方法並びにそれを用、た光レセプタクルを提供することにある。

[0013] また、本発明の第 2の技術的課題は、安価に製造でき、接続損失が小さぐしかも結合効率の低下を招く虞がない光レセプタクル用フエルール保持部材及びその製造方法並びにそれを用、た光レセプタクルを提供することにある。

課題を解決するための手段 [0014] 上記第 1の技術的課題を解決するためになされた本発明に係る光レセプタクル用フエルール保持部材は、フェルールを揷入するための内孔を有するスリーブと、該スリーブの内孔に配設され且つ該スリーブの軸方向途中位置に前記フエルールの端面を接触させるための第 1端面を有する透明体とを備えると共に、前記透明体の第 1 端面が、熱的処理により得られた凸曲面力なることを特徴とするものである。この場合、透明体は、スリーブの軸方向途中位置好ましくは軸方向中央部位置に第 1端面を有し、フェルール (プラグフエルール）と、光素子 (発光素子ゃ受光素子）との間の光の受け渡しをするものである。また、透明体は、中実の単一部材カもなる柱状体であることが好ましい。

[0015] このような構成によれば、光レセプタクル用フエルール保持部材は、スリーブと透明体とから構成され、フェルール (プラグフエルール)の端面と接触する透明体の第 1端面が熱的処理により凸曲面とされているため、安価に製造でき、且つ接続損失が小さくなる。すなわち、透明体は、内蔵フエルールと同様に、プラグフエルールと受光素子や発光素子との光の受渡しをする役目を果たすものであって、しかも光ファイバを必要としないことから、光ファイバを挿入'接着するための手間や労苦更には費用が不要となる。また、この透明体は、内蔵フェルールのように光ファイバなどの導波路構造を持たないので、対向するプラグフェルールの光ファイバのコアとの軸ずれがなぐ PC接続しさえすればよぐ偏芯による接続損失がない。接続損失は PC接続面の表面品位と通信波長における透明体の光透過率のみを問題にすれば良ぐ 0. 5dBを超えることは有り得ない。し力も、透明体の第 1端面は、熱処理により軟化変形した後に固化するため、第 1端面が表面張力等により適切な形状の凸曲面になると共に、その特性ないしは性状が鏡面または鏡面に近い面とすることができる。また、透明体前駆体の寸法精度が悪くても、透明体前駆体を熱的処理により軟化変形させて、第 1 端面を適切な形態の凸曲面とすることができる。そのため、透明体前駆体の寸法精度の許容範囲が大きぐ歩留まりが向上し、透明体前駆体を安価に作製することができる。また、透明体の第 1端面は、熱的処理により形成されるため、透明体前駆体の表面に有機物等の汚れが付着しても、ヒートクリーニングされ、汚れ等による光損失を抑制できる。 [0016] 上記の構成において、透明体の第 1端面は、未研磨面であることが好ましい。

[0017] このようにすれば、既述のように、熱的処理により透明体の第 1端面が鏡面または鏡面に近い面となるから、コストアップ要因となる研磨工程を省くことができ、且つ端面に研磨キズが入り難ぐ反射減衰量が小さくなることを抑制できるば力りでなぐ研磨面よりも光学的に優れた性状の面とすることができる。

[0018] 上記の構成において、透明体の第 1端面におけるスリーブの軸中心線を中心とする半径 75 m以上の領域力凸球状面であることが好ましい。この場合、凸球状面は、その全領域に亘つて単一の曲率半径を有する凸球状面である必要はなぐ異なる曲率半径を有する凸球状面が滑らかに連続して連なる面であればよい。

[0019] このようにすれば、スリーブの軸中心線を中心とした半径 75 μ m以上の領域が凸球状面であることにより、この透明体の第 1端面と、フェルール (プラグフェルール)の端面との PC接続が安定して達成される。

[0020] 上記の構成において、凸球状面の曲率半径とスリーブの内径 dが p >dZ2の関係を有することが好ましい。

[0021] このような関係を有すれば、上記のように凸球状面を設定したことと相俟って、 PC 接続が容易となる。

[0022] 上記の構成において、凸球状面の曲率半径力 3〜50mmであることが好ましい

[0023] このようにすれば、透明体の第 1端面とフエルールの端面とを PC接続した際に、フエルール側の光ファイバ先端部に応力が集中し難くなり、当該先端部に傷が付き光の通過が阻害されるという不具合の発生確率が低下する。即ち、凸球状面の曲率半径が 3mmよりも小さいと、 PC接続した際に、フェルール側の光ファイバ先端部に応力が集中し易くなり、また 50mmよりも大きいと、反射戻り光が大きくなり、場合によつては PC接続できなくなる虞がある。従って、曲率半径 pが上記の数値範囲内にあれば、このような不具合が効果的に回避される。凸球状面の曲率半径 pの好ましい範囲は、 7〜25mmである。

[0024] 上記第 2の技術的課題を解決するためになされた本発明に係る光レセプタクル用フエルール保持部材は、フェルールを揷入するための内孔を有するスリーブと、該スリーブの内孔に配設され且つ該スリーブの軸方向途中位置に前記フエルールの端面を接触させるための第 1端面を有する透明体とを備えると共に、前記透明体を、前記スリーブの内表面に直接且つ熱的処理により固着してなることを特徴とするものである。

[0025] このような構成によれば、光レセプタクル用フエルール保持部材が、スリーブと透明体とから構成され、透明体をスリーブの内表面に直接且つ熱的に固着してなるため、安価に製造でき、接続損失が小さぐしかも結合効率が低下する虞がない。そして、透明体には、光ファイバが装着されていないことから、既述のこれに伴なう利点を享受できる。更に、透明体前駆体の寸法精度が悪くても、透明体前駆体を軟化変形させてスリーブの内表面に透明体を熱的に固着できるため、透明体前駆体の寸法精度の許容範囲が大きぐ歩留まりが向上し、透明体前駆体を安価に作製することができる。し力も、透明体が熱的にスリーブ内表面に接着してなるため、気温の変動や高温高湿環境下に曝されても、透明体の接着位置が変化することがなぐ結合効率の低下を招く虞がなくなる。

[0026] 上記の構成において、スリーブと透明体との固着強度力 49N以上であることが好ましい。

[0027] このようにすれば、固着強度が 49N以上であることから、透明体が緩むことを回避でき、耐久性の向上が図られる。

[0028] 上記の構成において、 85° Cで且つ 85%Rhの高温高湿下に 2000時間静置した後における前記スリーブと前記透明体との固着強度が、 49N以上であることが好ましい。

[0029] このようにすれば、 V、かなる環境下にあっても、光レセプタクルの特性が変化し難くなり、環境による悪影響を受ける確率が激減する。

[0030] 上記の構成において、透明体とスリーブとが気密封止されてなることが好ましい。

[0031] このようにすれば、光モジュールにおいて、光レセプタクルと受発光素子との間に形成された空間の気密性を高ぐ具体的には 1 X 10— ⁹Pa'm³/_sec以下という高い気密性に保つことができる。

[0032] 上記の構成において、熱的処理を行なう手段は、アーク放電、レーザー、火炎または熱処理炉その他の間接加熱であることが好ましい。

[0033] なお、ここでいう熱的処理は、透明体の第 1端面を凸曲面とするための熱的処理と、透明体をスリーブの内表面に固着するための熱的処理との両者を含む。そして、これらは、同一の熱的処理によって同時に実行されることが好ましい。また、レーザーとしては、 COレーザー（波長が 10 m)を使用することができ、熱処理炉としては電気

2

炉を使用することができる。

[0034] 上記の構成において、透明体の屈折率を nbとし、フエルールの内孔に装着される光ファイバ一のコア部の屈折率を nfとした時、—10Log{ (nf-nb) V (nf+nb) ²}≥

37を満足することが好ま、。

[0035] このようにすれば、 10Log{ (nf— nb)²/ (nf+nb) ²}力 ¾7以上となることにより、反射戻り光を抑制することができ、光学的特性に悪影響を及ぼすことが回避される。この場合、 - 10Log{ (nf-nb) (nf +nb) ²}が 40以上となることがより好まし、。

[0036] 上記の構成において、スリーブと透明体との 30〜380° Cにおける平均熱膨脹係数差力 8ppmZ° C以下であることが好ましい。

[0037] このようにすれば、使用温度条件下でのスリーブと透明体との平均熱膨脹係数差が不当に大きくならないことから、スリーブや透明体における割れやクラックの発生を好適に防止することができる。

[0038] 上記の構成において、スリーブと透明体との 30〜380° Cにおける平均熱膨脹係数差が、 lppmZ° C以下であることがより好ましい。

[0039] このようにすれば、使用温度条件下でのスリーブと透明体との平均熱膨脹係数差がより適切値となることから、透明体中の応力を抑制できることになる。これにより、 PDL

(Polarization dependent loss) ~ PMD (Polarization mode dispersion)の増大を招 \ 虞がなくなる。

[0040] 上記の構成において、透明体は、肉厚 lmmでの波長 800〜1700nmにおける赤外域の光透過率が、 85%以上であることが好まし、。

[0041] このようにすれば、透明体が光通信波長を透過させる上で有利となり、光通信の用途に好適となる。

[0042] 上記の構成において、透明体及びスリーブのうち少なくともいずれかの一部分又は全部は、肉厚 lmmでの波長 300〜450nmにおける紫外域の光透過率力 75%以上であることが好ましい。

[0043] このようにすれば、透明体及び Zまたはスリーブが紫外線を透過させる上で有利となり、例えばアイソレータチップを紫外線硬化型接着剤を使用して透明体の端面に固着する場合などに便利である。

[0044] 上記の構成において、透明体が、ガラス力もなることが好ましい。

[0045] このように、透明体がガラス力なると、耐候性に優れると!、う利点が得られる。

[0046] 上記構成にお!、て、透明体が、ホウケィ酸ガラス力もなることが好ま、。

[0047] このように、透明体がホウケィ酸ガラス力もなると、スリーブ材質と近いまたは同じ熱膨張係数を有し、光ファイバ一のコア部との屈折率差も小さぐ耐候性に特に優れるため有利となる。

[0048] 上記の構成において、具体的にホウケィ酸ガラスは、質量％で、 SiO 65-85%

2

、 B O 8〜25%、 Li O+Na O+K Ο 1. 5〜10%、 Α1 Ο 0〜10%、 MgO + C

2 3 2 2 2 2 3

aO + SrO + BaO+ZnO 0〜5%含有することが好ましい。また、ホウケィ酸ガラスは、質量⁰ /οで、 SiO 67〜80%、 B O 12〜19%、 Li O+Na O+K O 2〜9. 5

2 2 3 2 2 2

%、 Al O 0〜6%、 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0〜3%、 Fe O 0〜0· 0

2 3 2 3

5%含有することが特に好ま、。

尚、上記した成分以外にも、 PbO、 ZrO、 TiO、 As O、 Sb O、 CI等の成分を少

2 2 2 3 2 3 2

量であれば含有させることができる。

[0049] このようにすれば、透明体がホウケィ酸ガラス力もなることによる既述の利点を、より一層的確に享受することができる。

[0050] 上記の構成において、透明体の第 1端面とは反対側の第 2端面に、スリーブの軸直角面に対して傾斜した平面が形成されてなることが好ましい。

[0051] このようにすれば、透明体の第 2端面での反射戻り光をカットすることができ、反射戻り光によって光学的な悪影響が及ぶことを効果的に回避することが可能となる。特に、上記平面が、スリーブの軸直角面に対して、 4〜15° の角度を有してなると、透明体の第 1端面と反対側の第 2端面に、スリーブの軸直角面に対して傾斜した平面が形成されてなることの既述の利点に加え、結合効率を高く維持できると、う利点も享受できる。

[0052] 上記の構成において、スリーブが、セラミックス、結晶化ガラス、金属または榭脂からなることが好ましい。

[0053] このようにすれば、透明体の外周を覆うスリーブとしての役割を適切に果たすことができ、特に、セラミックスまたは結晶化ガラス力もなると耐熱性が高いため、透明体の母材を軟化変形させる際にも、スリーブの寸法が変化したり、劣化したりすることがなく、また耐候性にも優れると、う利点が得られる。

[0054] 上記の構成において、スリーブにスリットが形成されてなることが好ましい。この場合、スリットは、スリーブの軸芯に沿う方向と平行に延びるように形成されることが好ましい。

[0055] このようにすれば、スリーブと透明体の平均熱膨張差が大きくても、応力を逃がすことができるため、スリーブや透明体における割れやクラックの発生を防止できる。

[0056] 上記第 1の技術的課題及び第 2の技術的課題は、上述のような構成とされた光レセプタクル用フエルール保持部材を用いてなる光レセプタクルによっても解決される。

[0057] 一方、上記第 1の技術的課題を解決するためになされた本発明に係る光レセプタクル用フエルール保持部材の製造方法は、フエルールを挿入するための内孔を有するスリーブと、該スリーブの内孔に配設され且つ該スリ一ブの軸方向途中位置に前記フエルールの端面を接触させるための第 1端面を有する透明体とを備えた光レセプタクル用フエルール保持部材を製造するに際して、前記透明体の第 1端面を凸曲面とする工程として、スリーブの内孔に透明体前駆体を挿入した後、熱的処理手段を用いて透明体前駆体を軟化させることを特徴とするものである。

[0058] このような方法によれば、スリーブの内孔に透明体前駆体を挿入して、熱的処理手段により透明体前駆体を軟ィ匕させることのみをもって、フエルール (プラグフエルール )の端面と接触する透明体の第 1端面を、表面張力等により凸曲面とすることができるため、製造の低廉化及び接続損失の低下が実現する。し力も、透明体の第 1端面は、熱処理手段により軟ィ匕変形した後に固化するため、その特性ないしは性状が鏡面または鏡面に近い面とすることができる。更に、透明体前駆体の寸法精度が悪くても、透明体前駆体を熱的処理により軟化変形させて、第 1端面を適切な形態の凸曲面とすることができるため、透明体前駆体の寸法精度の許容範囲が大きぐ歩留まりが向上し、透明体前駆体を安価に作製することができる。また、透明体の第 1端面は、熱的処理により形成されるため、透明体前駆体の表面に有機物等の汚れが付着しても、ヒートクリーニングされ、光損失を増大させる汚れを効果的に除去できる。

[0059] また、上記第 2の技術的課題を解決するためになされた本発明に係る光レセプタクル用フエルール保持部材の製造方法は、フエルールを挿入するための内孔を有するスリーブと、該スリーブの内孔に配設され且つ該スリ一ブの軸方向途中位置に前記フエルールの端面を接触させるための第 1端面を有する透明体とを備えた光レセプタクル用フエルール保持部材を製造するに際して、前記透明体と前記スリーブとを固着する工程として、スリーブの内孔に透明体前駆体を挿入した後、熱的処理手段を用いて透明体前駆体を軟化させることを特徴とするものである。

[0060] このような方法によれば、スリーブの内孔に透明体前駆体を挿入して、熱的処理手段により透明体前駆体を軟化させることのみをもって、透明体をスリーブの内表面に直接且つ熱的に固着できるため、製造の低廉ィ匕及び接続損失の低下が実現する。更に、透明体前駆体の寸法精度が悪くても、透明体前駆体を軟化変形させてスリーブの内表面に透明体を熱的に固着できるため、透明体前駆体の寸法精度の許容範囲が大きぐ歩留まりが向上し、透明体前駆体を安価に作製することができる。しかも、透明体が熱的にスリーブ内表面に接着してなるため、気温の変動や高温高湿環境下に曝されても、透明体の接着位置が変化することがなぐ結合効率の低下を招く虞がなくなる。

[0061] 上記のいずれの方法においても、熱的処理手段は、アーク放電、レーザー、火炎または熱処理炉その他の間接加熱であることが好ましい。

[0062] このようにすれば、透明体前駆体を容易に軟化変形させて、表面張力等により透明体の第 1端面を適切な凸曲面とすることができる。特に、レーザーまたは間接加熱（熱処理炉等)であると、凸曲面（凸球状面）の頂点と、スリーブ内径の中心とのずれ（偏芯)を少なくすることができる。間接加熱は、例えば、内孔に透明体前駆体を入れたスリーブを、熱処理炉を用いてその全体を加熱して行う。その際の熱処理温度は、スリーブの軟ィ匕点または融点よりも低ぐガラスロッドの軟ィ匕点より高、温度であれば良く、具体的には、 500〜800。 Cであり、好ましくは 600〜800^ο Cであると、短時間で所望の曲率半径を有する凸球状面が得られるとともに、透明体の端面のヒートクリーニングも同時に行われる。この場合、熱処理時間が 3時間以内であると、生産効率に優れるという利点が得られる。また、レーザーによる加熱方法では、使用するレ一ザ一が COレーザーであると、透明体前駆体を短時間で軟ィ匕させることができる。

2

[0063] 上記の方法にぉ、て、透明体前駆体は、ガラスロッドまたは榭脂ロッドであることが好ましい。

[0064] このようにすれば、熱的処理手段によって透明体前躯体を、凸曲面を第 1端面とする透明体に容易且つ確実に軟化，固化させ、或いはスリーブの内表面に透明体として容易且つ確実に熱的に固着させることができる。この場合、例えばガラスロッドは、質量％で、

SiO 65〜85%、B O 8〜25%、 Li O+Na O+K O 1. 5〜10%、Α1 Ο 0

2 2 3 2 2 2 2 3

〜10%、 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0〜5%含有すること力屈折率、熱膨張係数、軟化変形時の耐失透性の点で好ましい。また、榭脂ロッドも使用可能であり、具体的には、ポリカーボネート榭脂、ポリエチレン榭脂、ポリプロピレン榭脂、アタリル榭脂、フッ素榭脂等の熱可塑性榭脂が使用可能である。

[0065] 上記の方法において、ガラスロッドまたは榭脂ロッドの端面は、面取りされていることが好ましい。

[0066] このようにすれば、ロッドの端面の欠けがなぐ凸球状面がいびつになり難くなると共に、透明体とスリーブ界面での這い上がり現象も起こり難くなるという利点が得られる。

発明の効果

[0067] 以上のように本発明に係る光レセプタクル用フエルール保持部材及びその製造方法並びにそれを用いた光レセプタクルによれば、スリーブの内孔に揷着される透明体の第 1端面を、熱的処理によって凸曲面となるようにしたから、この第 1端面の特性ないしは性状を鏡面または鏡面に近い好適な面とすることができると共に、製造の低廉化及び接続損失の低下が実現する。また、透明体前駆体の表面に有機物等の汚れが付着しても、透明体の第 1端面がヒートクリーニングされ、清浄な面となり、汚れ等による光損失を抑制できる。

[0068] また、本発明に係る光レセプタクル用フエルール保持部材及びその製造方法並びにそれを用いた光レセプタクルによれば、スリーブの内孔に揷着される透明体を、スリ一ブの内表面に直接且つ熱的処理により固着させるようにしたから、両者の強固な固着がなされ、且つ製造の低廉化及び接続損失の低下が実現すると共に、透明体前駆体の寸法精度の許容範囲を大きくでき、更には気温の変動や高温高湿環境下に曝されても、透明体の接着位置が変化することがなくなり、結合効率の低下を可及的に抑制できる。

発明を実施するための最良の形態

[0069] 以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図 1は、本発明の実施形態に係る光レセプタクル用フエルール保持部材 (以下、単にフエルール保持部材という）が装着された光レセプタクルを示す縦断正面図、図 2は、本発明の実施形態に係るフエルール保持部材にプラグフェルールが挿入された状態を示す縦断正面図である。

[0070] 図 1に示すように、光レセプタクル 1は、基端側の端部に鍔部 2aを有するホルダー 2 の内部に、フエルール保持部材 3を装着したものである。このフエルール保持部材 3 は、ホルダー 2の嵌揷孔に内嵌固定された円筒状のスリーブ 4と、該スリーブ 4の基端側の内表面に熱的に固着された円柱状の中実の透明体 5とを構成要素としている。この場合、透明体 5の先端側の第 1端面 5aは、スリーブ 4の軸方向途中（軸方向略中央部）に位置している。

[0071] 図 1及び図 2に示すように、透明体 5の第 1端面 5aは、熱的処理により得られた凸曲面であり且つ未研磨面であると共に、スリーブ 4の軸中心線 Zを中心とする半径 75 μ m以上の領域が凸球状面とされている。この凸球状面の曲率半径 pと、スリーブ 4の内径 dとは、 p >dZ2の関係を有し、具体的には、凸球状面の曲率半径 pは、 3〜5 Ommに設定されている。そして、スリーブ 4の先端側力ゝら揷入されたプラグフェルール 6の端面 6aが、透明体 5の第 1端面 5aにおける凸球状面に接触するように構成されている。この場合、プラグフエルール 6の内孔に装着されている光ファイバ 7は、コァ部 7aの径が 10 μ m程度であり且つその外周側のクラッド部 7bの径が 125 μ m程度であって、透明体 5の第 1端面 5aの凸球面は、光ファイバ 7のコア部 7aに接触するように構成されている。

[0072] 更に、透明体 5は、スリーブ 4の内表面に直接且つ熱的処理により固着されると共に、この両者の固着強度は、 49N以上とされ、詳しくは、 85° Cで且つ 85%Rhの高温高湿下に 2000時間静置した後であっても、 49N以上の強度となるように固着されている。また、透明体 5とスリーブ 4とは、気密封止されている。この場合、透明体 5をスリーブ 4の内表面に固着させるための熱的処理手段、及び透明体 5の第 1端面 5a を凸曲面とするための熱的処理手段としては、両者共に、アーク放電、レーザー、火炎、熱処理炉その他の間接加熱のいずれかが使用される。尚、レーザーとしては、 C Oレーザー（波長が 10 m)を使用し、間接加熱のうちの熱処理炉としては電気炉を

2

使用することが好ましい。

[0073] また、透明体 5の屈折率 (nb)と、プラグフルール 6の内孔に装着される光ファイバ 7のコア部 7aの屈折率（nf)とは、 10Log{ (nf-nb) V (nf+nb) ²}≥ 37を満している。更に、スリーブ 4と透明体 5との 30〜380° Cにおける平均熱膨張係数差は、 8 ppm/° C以下、好ましくは lppmZ° C以下とされている。また、透明体 5は、肉厚 lmmでの波長 800〜1700nmにおける赤外域の光透過率が 85%以上とされると共に、透明体 5及びスリーブ 4のうち少なくともいずれかの一部分又は全部（この実施形態では透明体 5のみの全部）は、肉厚 lmmでの波長 300〜450nmにおける紫外域の光透過率が、 75%以上とされている。そして、透明体 5は、ガラスまたは榭脂、好ましくはホウケィ酸ガラス力もなり、またホウケィ酸ガラスは、質量％で、 SiO 65-85

2

%、 B O 8〜25%、 Li O+Na O+K Ο 1. 5〜10%、 Α1 Ο 0〜10%、 MgO

2 3 2 2 2 2 3

+ CaO + SrO + BaO + ZnO 0〜5%含有することが好ましい。また、ホウケィ酸ガラスは、質量⁰ /oで、 SiO 67〜80%、

2

B O 12〜19%、Li O+Na O+K O 2〜9. 5%、 Al O 0〜6%、

2 3 2 2 2 2 3

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0〜3%、 Fe O 0〜0· 05%含有することが特

2 3

に好ましい。

[0074] 一方、スリーブ 4は、円筒状の単一部材であって、セラミックス、結晶化ガラス、金属または榭脂から形成することができる力この実施形態では、セラミックス (ジルコ-ァ )又は結晶化ガラス (Li O -Al O — SiO系で、主結晶相として j8—スポジュメン固

2 2 3 2

溶体を析出する結晶化ガラス)からなる。特にスリーブ 4が Li O -Al O - SiO系で、

2 2 3 2 主結晶相として βースポジュメン固溶体を析出する結晶化ガラス力なると、加熱延伸成形によって作製することが可能となるため、スリーブの内外径の寸法精度が極めて高くなり、プラグフェルールを揷入できなくなったり、プラグフェルールが緩んで把持できなくなったりすることがない。

[0075] また、透明体 5の第 1端面 5aと反対側 (基端側）の第 2端面 5bは、スリーブ 4の軸直角面 (軸中心線 Zに直角な面） 8に対して 4〜 15° の角度 αを有する平面とされ、スリーブ 4の基端側の端面 4bも、これと面一で且つ同一傾斜角度 exを有する平面とされている。

[0076] 図 3は、本発明の他の実施形態に係るフエルール保持部材が装着された光レセプタクルを示す縦断正面図である。図 3に示すように、光レセプタクル 21は、鍔部 22aを有するホルダー 22の内部に、フェルール保持部材 23を装着したものである。このフエルール保持部材 23は、セラミックス、結晶化ガラス、ガラスまたは榭脂から形成された絶縁材料からなり、かつ、ホルダー 22の嵌揷孔に内嵌固定された円筒状の肉厚のスリーブ 24と、該スリーブ 24の基端側の内表面に熱的に固着された円柱状の中実の透明体 5とを構成要素としている。スリーブ 24は、その基端部のみをホルダー 22に圧入又は接着固定され、ホルダー 22は、スリーブ 24の先端部を覆わないような形状を有している。また、スリーブ 24は、図 1に示す光レセプタクル 1に使用されているスリーブ 4よりも肉厚であるため、機械的強度に優れており、先端部がホルダー 22によって覆われて、なくても破損しにく!/、。光レセプタクル 21がこのような構造を有して、ると、その先端部がアンテナとして電磁波を出したり、受信したりすることがなく (スリーブ 2 4の先端部がホルダー 22によって覆われていないため）、光レセプタクルを装着する送受信用電子部品（例えば、レーザーダイオード）に悪影響を及ぼしにくい。

[0077] 以上のような構成を備えたフェルール保持部材 3、 23は、以下に示すような方法により製造される。

[0078] 先ず、図 4に符号 Aで示すように、ガラス素材をドローイングして長尺な元ガラスロッド 9を製作し、この製作された複数本の元ガラスロッド 9を、同図に符号 Bで示すように結束した後、その軸方向にぉ、て所定寸法に切断し且つその両端面を粗研磨することにより、同図に符号 Cで示すように、透明前躯体としての複数個のガラスロッド 10 を一挙同時に得る。この後、同図に符号 Dで示すように、それぞれのガラスロッドの両端面 11aに面取り l ibを施し、この面取りされたガラスロッド 11を、同図に符号 Eで示すように、セラミックス（ジルコユア）又は結晶化ガラス (Li O-Al O -SiO系で、主

2 2 3 2 結晶相として β—スポジュメン固溶体を析出する結晶化ガラス)からなる円筒状のスリーブ 4の内孔に揷入する。

[0079] そして、スリーブ 4の基端側の端面 4aとガラスロッド 11の基端側の端面 11aとを合致させて組み込み体 12とした状態で、この組み込み体 12を電気炉中に入れ或いはレ一ザ一光をそのスリーブ 4の先端側開口部 4cからガラスロッド 11に照射して、そのガラスロッド 11を軟ィ匕変形させる。これにより、ガラスロッド 11の先端側の端面 (第 1端面 ) 11aが表面張力により凸曲面になると同時に、ガラスロッド 11がスリーブ 4の内表面に熱的に固着される。この後、この組み込み体 12の基端側の端部を研磨することにより、その基端側の端部を傾斜状の平面とし、これにより上述のようなフエルール保持部材 3が得られる。なお、以上の製造方法は、長尺の榭脂素材からなる元榭脂ロッドを出発物とした場合であっても、同様の手順で行なうことが可能である。

実施例 1

[0080] 本発明の光レセプタクル用保持部材を、実施例に基づき詳細に説明する。この場合において、本発明の実施例として、異なるガラスロッド 11及びスリーブ 4を使用して、異なる熱的処理を行ない、各種の評価を行なった。その結果を、以下に示す。尚、表 1は、電気炉を用いた実施例 1〜4を、表 2は、炭酸ガスレーザーを用いた実施例 5 、 6を示すものである。

[0081] <ガラスロッド A>

ホウケィ酸ガラス（組成：質量⁰ /₀で、 SiO 70%

2 、Α1 Ο 6%

2 3 、B O 13%

2 3 、 CaO l%、BaO 2%、Na O 6. 5%

2 、 K O 1%

2 、 Sb203 0. 5%、熱膨張係数： 5. lp pmZ° C、屈折率（1310nm) : 1. 471、屈折率（1550nm) : 1. 469、面取りあり、高さ 2mm X外径 1. 248mm φの円柱体）

[0082] くガラスロッド Β> ホウケィ酸ガラス（組成：質量⁰ /oで、 SiO 80%、 Α1 Ο 3%、 B O 13%、 Na O

2 2 3 2 3 2

4%、熱膨張係数 3. 2ppm/° C、屈折率（1310nm) : 1. 468、屈折率（1550n m) : 1. 465、面取りあり、高さ 2mmX外径 1. 248πιπι φの円柱体）

[0083] 尚、光ファイバ一（SMF)のコア部の波長 1310nmでの屈折率は、 1. 452であり、波長 1550應での屈折率は、 1. 449であった。

[0084] <スリーブ A>

ZrO (東陶機器株式会社製、熱膨脹係数 8. 3ppm/° C、スリットなし、外径 1. 6

2

Omm X内径 1. 25mm)

[0085] <スリーブ B>

Li O-AI O - SiO系結晶化ガラス (日本電気硝子社製結晶化ガラススリーブ、熱

2 2 3 2

膨張係数 2. 7ppm/° C、スリットなし、外径 1. 80mm X内径 1. 25mm)

[0086] <電気炉加熱 >

ガラスロッドをスリーブの内孔に挿入し、スリーブの基端側の端面とガラスロッドの基端側の端面とを合致させて組み込み体とした状態で、この組み込み体を表 1に示す熱処理温度に設定した電気炉中に入れ、表 1に示す熱処理時間保持してガラスロッドを軟ィ匕させ取り出し、実施例 1〜4のフエルール保持部材を得た。尚、ガラスロッド（透明体）とスリーブとの 30〜380° Cにおける平均熱膨脹係数差は、実施例 1〜3では、 3. 2ppm/° 。であり、実施例 4では、 0. 5ppm/° 。であった。

[0087] [表 1] 加

[0088] <レーザー >

ガラスロッドをスリーブの内孔に挿入し、スリーブの基端側の端面とガラスロッドの基端側の端面とを合致させて組み込み体とした状態で、表 2に示す条件でレーザー光を、スリーブの先端側開口部力ガラスロッドに照射してガラスロッドを軟ィ匕変形させ実施例 5、 6のフエルール保持部材を得た。尚、ガラスロッド (透明体）とスリーブとの 3 0〜380° Cにおける平均熱膨脹係数差は、実施例 5では、 3. 2ppm/° Cであり、実施例 6では、 2. 4ppm/° Cであった。

[0089] [表 2]

レーザ.— (炭酸ガスレーザー波長 ϋ 0 . 6 m )

[0090] 評価方法

[0091] <端部の曲率半径 >

干渉型コネクタ端面形状測定器 (NORLAND社製 ACCIS)によって求めた。この結果、上記の表 1に示す電気炉加熱による実施例 1〜4では、透明体の端部 (第 1端部）の曲率半径が 3. Omn！〜 20mmであり、また上記の表 2に示すレーザーによる実施例 5、 6では、同曲率半径が 3. Ommであって、いずれも好適な値であることが判明した。

[0092] <固着強度 >

図 5に示すように、スリーブ 4におけるある基準面力透明体 5までの距離 Dを予め測っておき、所定の力を透明体 5の第 1端面 5aに所定時間（10秒)加える。その後、再度距離 Dを計測し、距離が測定誤差範囲内で変化していなければ、印力！]したカ以上の固定強度があるものとする。このような技術的思想に基づく実験の結果、上記の表 1に示す電気炉加熱による実施例 1〜4や上記の表 2に示すレーザーによる実施例 5、 6では、固着強度が 98Nを上回っており、いずれも充分な固着強度を示していることが判明した。

[0093] <反射減衰量 > スリーブの開口部から OTDR (アンリツ製 MW9070B)と接続したコネクタフェルールを挿入し、透明体端部と PC接続させることによって、透明体とコネクタフエルールとの接続部における反射減衰量を測定した。なお、試作したサンプルの終端部（コネクタフエルールが挿入され、 PC接続される側の反対の端部）を光軸の法線方向に対し 8° 斜めにフラット研磨することで終端部の反射を原理的に無視できるようにした。この結果、上記の表 1に示す電気炉加熱による実施例 1〜4では、反射減衰量が 43dB 〜49dBであり、また上記の表 2に示すレーザーによる実施例 5、 6では、反射減衰量力 3dBであって、、ずれも好適な値であることが判明した。

[0094] [表 3]

[0095] <結合効率 >

上記の表 3は、既述の実施例 4のフエルール保持部材における第 2端面をスリーブ 4の軸直角面に対して 4° 、 6° 、 8° 、 15° の角度（平坦面の傾斜角）を有する平面としてそれぞれ構成した 6個の光レセプタクルの結合効率を測定した結果を示すものである。結合効率の測定は、図 6に示すように、まず、光ファイバ 7を実装したフェルール 6を光レセプタクル 1に挿入して、約 lkgfの押し圧力を印加した状態に保持する。次に、レーザーダイオード 12を直流安定化電源 13で定電流駆動して、レーザーダィオード 12から放射される光を集光レンズ 14で集光して透明体 5の第 2端面側から入射して、光ファイバ 7との光学的結合効率が最大になるよう光軸を調整した際の光ファイバ 7に伝達する光パワーを光パワーメータ 15で測定した値で結合効率を評価する。上記の表 3には、その測定した値を示している。尚、比較対照として同じ条件で光レセプタクル 1を介さず、フェルール 6に実装した光ファイバ 7へ直接結合した際の光ファイバ 7に伝達する光パワーを光パワーメーター 15で測定した値 (結合効率）は、 512 /z Wであった。上記の表 3からわかるように、平坦面の傾斜角が 4〜15° である実施例 4のフエルール保持部材の結合効率は、高く保たれることが判明した。図面の簡単な説明

[0096] [図 1]本発明の実施形態に係るフェルール保持部材が装着された光レセプタクルを示す縦断正面図である。

[図 2]本発明の実施形態に係るフェルール保持部材にフェルール (プラグフェルール )が挿入された状態を示す要部拡大縦断正面図である。

[図 3]本発明の他の実施形態に係るフエルール保持部材が装着された光レセプタクルを示す縦断正面図である。

[図 4]本発明の実施形態に係るフェルール保持部材の製造状況を示す概略図である

[図 5]本発明の実施例における実験結果を説明するための概略図である。

[図 6]本発明の実施例における結合効率測定方法を説明するための概略図である。符号の説明

[0097] 1、 21 光レセプタクル

2、 22 ホノレダー

3、 23 フエルール保持部材 (光レセプタクル用フエルール保持部材）

4、 24 スリーブ

5 透明体

5a 第 1端面（凸球状面）

5b 第 2端面

6 フエルール（プラグフエルール）

6a フルールの端面

7 光ファイバ

7a コア部

8 スリーブの軸直角面

11 ガラスロッド

l ib 面取り

12 レーザーダイオード 13 直流安定化電源 14 集光レンズ 15 光パワーメータ d スリーブの内径 Z スリーブの軸中心線

Claims

請求の範囲

[1] フエルールを挿入するための内孔を有するスリーブと、該スリーブの内孔に配設され且つ該スリーブの軸方向途中位置に前記フエルールの端面を接触させるための第 1端面を有する透明体とを備えると共に、前記透明体の第 1端面が、熱的処理により得られた凸曲面カゝらなることを特徴とする光レセプタクル用フエルール保持部材。

[2] 前記透明体の第 1端面が、未研磨面であることを特徴とする請求項 1に記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[3] 前記透明体の第 1端面におけるスリーブの軸中心線を中心とする半径 75 μ m以上の領域が、凸球状面であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[4] 前記凸球状面の曲率半径 pとスリーブの内径 dが、 p >dZ2の関係を有することを特徴とする請求項 3に記載の光レセプタクル用フェルール保持部材。

[5] 前記凸球状面の曲率半径 1S 3〜50mmであることを特徴とする請求項 3または

4に記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[6] フエルールを挿入するための内孔を有するスリーブと、該スリーブの内孔に配設され且つ該スリーブの軸方向途中位置に前記フエルールの端面を接触させるための第 1端面を有する透明体とを備えると共に、前記透明体を、前記スリーブの内表面に直接且つ熱的処理により固着してなることを特徴とする光レセプタクル用フエルール保持部材。

[7] 前記スリーブと前記透明体との固着強度が、 49N以上であることを特徴とする請求項 6に記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[8] 85° Cで且つ 85%Rhの高温高湿下に 2000時間静置した後における前記スリーブと前記透明体との固着強度力 49N以上であることを特徴とする請求項 6または 7 に記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[9] 前記透明体と前記スリーブとが気密封止されてなることを特徴とする請求項 6〜8のいずれか〖こ記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[10] 前記熱的処理を行なう手段が、アーク放電、レーザー、火炎または熱処理炉その他の間接加熱であることを特徴とする請求項 1または 6に記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[11] 前記透明体の屈折率を nbとし、フエルールの内孔に装着される光ファイバ一のコア部の屈折率を nfとした時、— 10L。g{

²}≥37を満足することを特徴とする請求項 1〜10のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[12] 前記スリーブと前記透明体との 30〜380° Cにおける平均熱膨脹係数差が、 8pp m/° C以下であることを特徴とする請求項 1〜： L 1のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[13] 前記スリーブと前記透明体との 30〜380° Cにおける平均熱膨脹係数差が、 lpp m/° C以下であることを特徴とする請求項 1〜12のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[14] 前記透明体は、肉厚 lmmでの波長 800〜1700nmにおける赤外域の光透過率が

、 85%以上であることを特徴とする請求項 1〜13のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[15] 前記透明体及び前記スリーブのうち少なくともいずれかの一部分又は全部は、肉厚 lmmでの波長 300〜450nmにおける紫外域の光透過率力 75%以上であることを特徴とする請求項 1〜14のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材

[16] 前記透明体が、ガラス力もなることを特徴とする請求項 1〜15のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[17] 前記透明体が、ホウケィ酸ガラス力なることを特徴とする請求項 1〜16のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[18] 前記ホウケィ酸ガラスは、質量⁰ /₀で、 SiO 65〜85%、B O 8〜25%、

2 2 3

Li O+Na O+K O 1. 5〜10%、Α1 Ο 0〜10%、 MgO + CaO +

2 2 2 2 3

SrO + BaO + ZnO 0〜5%含有することを特徴とする請求項 1〜 17の!、ずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[19] 前記透明体の第 1端面とは反対側の第 2端面に、前記スリーブの軸直角面に対して傾斜した平面が形成されてなることを特徴とする請求項 1〜18のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[20] 前記スリーブが、セラミックス、結晶化ガラス、金属または榭脂からなることを特徴とする請求項 1〜19のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[21] 前記スリーブにスリットが形成されてなることを特徴とする請求項 1〜20のいずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材。

[22] 請求項 1〜 21の、ずれかに記載の光レセプタクル用フエルール保持部材を用ヽてなることを特徴とする光レセプタクル。

[23] フエルールを挿入するための内孔を有するスリーブと、該スリーブの内孔に配設され且つ該スリーブの軸方向途中位置に前記フエルールの端面を接触させるための第 1端面を有する透明体とを備えた光レセプタクル用フエルール保持部材を製造するに際して、前記透明体の第 1端面を凸曲面とする工程として、スリーブの内孔に透明体前駆体を挿入した後、熱的処理手段を用いて透明体前駆体を軟化させることを特徴とする光レセプタクル用フェルール保持部材の製造方法。

[24] フエルールを挿入するための内孔を有するスリーブと、該スリーブの内孔に配設され且つ該スリーブの軸方向途中位置に前記フエルールの端面を接触させるための第 1端面を有する透明体とを備えた光レセプタクル用フエルール保持部材を製造するに際して、前記透明体と前記スリーブとを固着する工程として、スリーブの内孔に透明体前駆体を挿入した後、熱的処理手段を用いて透明体前駆体を軟化させることを特徴とする光レセプタクル用フェルール保持部材の製造方法。

[25] 前記熱的処理手段が、アーク放電、レーザー、火炎または熱処理炉その他の間接加熱であることを特徴とする請求項 23または 24に記載の光レセプタクル用フェルール保持部材の製造方法。

[26] 前記透明体前駆体が、ガラスロッドまたは榭脂ロッドであることを特徴とする請求項 23〜25のいずれかの光レセプタクル用フヱルール保持部材の製造方法。

[27] 前記ガラスロッドまたは榭脂ロッドの端面が、面取りされていることを特徴とする請求項 26に記載の光レセプタクル用フエルール保持部材の製造方法。