WO2025192561A1

WO2025192561A1 - フェルール

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Publication number: WO2025192561A1
Application number: PCT/JP2025/008928
Authority: WO
Inventors: 碧人相原
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2024-03-13
Filing date: 2025-03-11
Publication date: 2025-09-18
Anticipated expiration: 2026-09-13

Abstract

複数の光ファイバが取り付けられるフェルール（１）であって、前面（１０）と、前面（１０）より後ろ側に突き当て面（３２）を有し、突き当て面（３２）から後方に延びて後端が開口する第一穴（３１）を備えるフェルール前部（１ａ）と、第一穴（３１）の後ろ側に第一穴（３１）と略同軸に位置する第二穴（４０）を備えるフェルール中部（１ｂ）と、第一穴（３１）と第二穴（４０）との間に位置し、接着剤が充填される内部空間を有する封止部（５０）と、を有し、第一穴（３１）は、内周面に封止部（５０）内に連通するスリット（３３）を有する。

Description

フェルール

　本発明は、光コネクタを構成する部材であるフェルールに関する。このフェルールを用いた光コネクタについても言及する。
　本願は、２０２４年３月１３日に、日本に出願された特願２０２４－０３８８８８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　フェルールの一種として、特許文献１に記載されるようなレンズフェルールが知られている。レンズフェルールには、光ファイバが取り付けられ、取り付けられた光ファイバの前方にレンズが位置する。

　レンズフェルールにおいて、固定したファイバからレンズまでの距離は光学特性の高効率化に重要である。特許文献１に記載のように、光ファイバを円柱の空洞部に突き当たるまで挿入することで距離のばらつきを抑えることが多い。

米国特許出願公開第２０２０／０２０９４９０号明細書

　上述した光ファイバの取り付けの際は、空洞部と光ファイバとの隙間が接着剤により埋められる。この時に気泡が残留すると、光学特性の悪化の一因となる。
　発明者は、気泡が残留しにくい構造について検討を重ね、本発明を完成させた。

　本発明は、光ファイバを突き当てて取り付ける空洞部を有しつつ、空洞部と光ファイバとの隙間を接着剤で埋める際に気泡が残留しにくいフェルールを提供することを目的とする。

　本発明の第１の態様は、複数の光ファイバが取り付けられるフェルールであって、前面と、前記前面より後ろ側に突き当て面を有し、前記突き当て面から後方に延びて後端が開口する第一穴を備えるフェルール前部と、前記第一穴の後ろ側に前記第一穴と略同軸に位置する第二穴を備えるフェルール中部と、前記第一穴と前記第二穴との間に位置し、接着剤が充填される内部空間を有する封止部と、を備え、前記第一穴は、内周面に前記封止部内に連通するスリットを有している。

　本発明によれば、光ファイバを突き当てて取り付ける空洞部を有しつつ、空洞部と光ファイバとの隙間を接着剤で埋める際に気泡が残留しにくいフェルールを提供できる。

本発明の第一実施形態に係るフェルールを示す斜視図である。本発明の第一実施形態に係るフェルールを前方から見た図である。本発明の第一実施形態に係るフェルールを側方から見た状態を示す透過図である。本発明の第一実施形態に係るフェルールを上方から見た状態を示す部分透過図である。本発明の第一実施形態に係るフェルールの第一穴を示す部分拡大図である。本発明の第二実施形態に係るフェルールを示す斜視図である。本発明の第二実施形態に係るフェルールの第一穴を示す部分拡大図である。スリットの開口率を説明するための図である。

　本発明の第一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
　図１は、本実施形態に係るフェルール１を示す斜視図である。本実施形態に係るフェルール１は、光コネクタを構成する部品であり、樹脂を用いた一体成型により形成されている。

　図２は、フェルール１を前方から見た図である。フェルール１は、図２に示すように、前面１０に複数のレンズ１１からなる光学部１５を有し、いわゆるレンズフェルールとして構成されている。
　図１に示すように、フェルール１は、後部に開口２０を有する。フェルール１に取り付けられる複数の光ファイバは、開口２０から挿入される。
　以降の説明において、前面１０と開口２０とを結ぶ方向を前後方向、複数のレンズ１１が並ぶ方向を左右方向、左右方向及び前後方向と直交する方向を上下方向、とそれぞれ称することがある。

　図３に、フェルール１を側方から見た状態の透過図を示す。光ファイバが通される空洞は、前側に位置する第一穴３１と、後側に位置する第二穴４０とを有する。つまり、フェルール１は、第一穴３１を備えるフェルール前部１ａと、第二穴４０を備えるフェルール中部１ｂと、を含む。
　図４は、フェルール１を上方から見た状態の部分透過図である。第二穴４０は、フェルール１の左右方向に並んだ状態で前後方向に延びる貫通穴であり、断面形状は円形である。第二穴４０の後端は、すべて開口２０内に開いており、第二穴４０と開口２０とが連通している。
　複数の第二穴４０の一つ一つに対応する形で、略円柱状の第一穴３１が第二穴４０の前方に形成されており、第一穴３１と第二穴４０とが概ね同軸となっている。さらに、第一穴３１の一つ一つに対応する形で、レンズ１１が第一穴３１の前方に位置しており、第一穴３１の中心軸とレンズ１１の光軸とが概ね一致している。第一穴３１の中心軸と第二穴４０の中心軸とは概ね一致しているため、第二穴４０に通した光ファイバを前進させると、第一穴３１に向かって進めることができる。

　第一穴３１は、フェルール１の前後方向に延びる非貫通状態の穴であり、図３に示すように、最もレンズ１１に近い前端部に突き当て面３２を有する。本実施形態の突き当て面３２は、戻り光を低減するために第一穴３１の軸線に対してわずかに傾いているが、これは必須ではなく、第一穴３１の軸線に垂直とすることもできる。

　図３に示すように、第一穴３１と第二穴４０との間の部位は、上下方向に貫通する封止部５０となっている。封止部５０内の内部空間には、第一穴３１に光ファイバが取り付けられた後に接着剤が充填される。封止部５０内には、第一穴３１の後端部と第二穴４０の前端部が開口している。

　本実施形態に係るフェルール１においては、第一穴３１の後側に加え、第一穴３１の上側の一部も封止部５０内に開口している。
　より具体的には、封止部５０内の内部空間の一部が第一穴３１の後側開口よりも前側かつ上側まで存在することにより、図５に拡大して示すように、第一穴３１の内周面に封止部５０の内部空間と連通するスリット３３が形成されている。スリット３３は、一定の幅で第一穴３１の軸線に概ね平行に延び、突き当て面３２よりも後の位置で終わっている。

　フェルール１に光ファイバを取り付ける際は、開口２０に光ファイバを差し込んで第二穴４０に通す。第二穴４０から突出した光ファイバは、封止部５０内の空間を通って対応する第一穴３１に挿入される。
　光ファイバを前進させて光ファイバの先端面を突き当て面３２に接触させた状態で、光透過性を有する接着剤を封止部５０内に充填する。接着剤は、第一穴３１内にも流入して光ファイバと第一穴３１との隙間を埋め、接着剤が硬化することにより、光ファイバがフェルール１に対して固定される。
　その後、各部に必要な工程を施すと、フェルール１を用いた光コネクタが完成する。

　特許文献１に記載のような従来のレンズフェルールでは、光ファイバが突き当てられる穴は、ファイバが挿入される後側の開口しか開放されていない。このため、後側の開口から穴の内部に進入した接着剤が隙間を十分埋めることができず、穴内に気泡が残留する現象が一定の頻度で発生していた。気泡内の空気は、光ファイバ、接着剤、およびフェルールの材質のいずれとも屈折率が大きく異なるため、気泡が残留すると、コネクタの光学特性が低下することが問題であった。

　発明者は、接着剤が穴内に流入する際に、隙間に存在している空気の唯一の出口をふさいでいることが気泡の残留に大きく関与していることに着目した。そして、突き当て面３２を有する第一穴３１にスリット３３を形成し、光ファイバが挿入される後方の開口だけでなく側方の一部も開放することで、接着剤に押される空気の逃げ道を増やす構成に想到した。その結果、流入する接着剤に押された空気を円滑に第一穴３１外に逃がすことができ、隙間内をまんべんなく接着剤で埋めて気泡の残留をほぼゼロにすることに成功した。

　光コネクタの光学特性上は、光ファイバが挿入される穴の中心軸と、挿入される光ファイバの中心軸とが一致しているのが理想であるが、上述した工程を踏まえると、穴の内径と光ファイバの外径とを同一とすることは実際には不可能であり、穴の内径を光ファイバの外径よりも大きくする必要がある。
　穴の内径と光ファイバの外径との差を小さくすることで、両者の中心軸のずれを小さくすることができるが、隙間に存在する空気は穴の外に逃げにくくなるため、気泡は残留しやすくなる。
　本実施形態に係るフェルール１では、第一穴３１内に接着剤が流入した際にスリット３３からも空気が逃げられるため、第一穴３１の内径と光ファイバの外径との差を従来のレンズフェルールより小さくしても気泡が残留しにくい。その結果、気泡の残留を抑制しつつ、第一穴３１に挿入される光ファイバの位置決め精度も高く保てるという優れた効果を奏する。

　本発明の第二実施形態について、図６から図８を参照して説明する。以降の説明において、既に説明した構成と共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

　図６に、本実施形態に係るフェルール１０１を示す。フェルール１０１は、第一実施形態に係るフェルール１と若干形状が異なっているものの、光学部１５、第一穴１３１を備えるフェルール前部１０１ａ、第二穴４０を備えるフェルール中部１０１ｂ、封止部５０等を備えており、その基本構造は概ね同様である。

　フェルール１０１における特徴は、図７に拡大して示すように、第一穴１３１に設けられたスリット１３３が、第一穴１３１の軸線方向全体にわたって、すなわち突き当て面１３２に達するまで延びている点である。言い換えると、第一穴１３１の上方は、軸線方向の全体において開放され、封止部の内部空間と連通している。

　本実施形態に係るフェルール１０１も、第一実施形態に係るフェルール１と同様の効果を奏するが、フェルール１０１においては、特に気泡が残留しやすい突き当て面１３２付近の空気がスリット１３３から第一穴１３１の外に逃げやすいため、気泡の残留をさらに低減できるという利点がある。

　一方で、本実施形態では、スリット１３３が設けられた第一穴１３１の上側においては、光ファイバの移動を規制する構造物が存在しないため、第一穴内において光ファイバがスリットのある方向に動きやすくなる可能性がある。
　これを踏まえて、発明者がスリットの寸法と第一穴１３１内における光ファイバのずれとの関係について検討した結果を以下に示す。

　スリット１３３の設定幅が異なる３種類のフェルール１０１を、樹脂成型により各種類について３つずつ作製した。各フェルール１０１は３６個の第一穴１３１を有するため、各設定幅について１０８個ずつの第一穴が準備された。
　設定幅は、第一穴１３１の直径の４０％、５０％、および６０％の３種類とした。以降の説明において、図８に示すスリット幅ａと第一穴１３１の直径ｂとの比ａ／ｂを、スリット１３３の「開口率」と定義する。

　実際に作製されたフェルール１０１において、各々の第一穴１３１におけるスリット１３３の開口率は、概ね設定幅に対応する値を中心として大小の両方向にばらつくため、各々の第一穴１３１のスリット１３３の幅を実測して各々の第一穴１３１における開口率を算出した。
　その後、各第一穴１３１に光ファイバを挿入して突き当て面１３２に接触させ、接着剤で固定した後、第一穴１３１内に固定された光ファイバの断面像を取得して各第一穴１３１における中心軸のずれ量を、スリット１３３のない左右方向（ｘ方向）およびスリット１３３のある上下方向（ｙ方向）でそれぞれ測定した。

　第一穴１３１の内径が光ファイバの外径よりも大きいことにより、従来構造のように全くスリットが無い場合でも、中心軸のずれ量はゼロにはならず、一定のずれが生じる。
　発明者の上記検討の結果では、スリット１３３の開口率が０．５未満であると、中心軸のずれ量は全くスリットが無い場合と同等であった。開口率が０．５以上０．６未満であると、ｙ方向のずれ量がわずかに増加したが、完成した光コネクタの光学特性には影響しない程度であった。開口率が０．６以上になると、ｙ方向のずれ量がさらに増加し、完成した光コネクタの光学特性にも影響が出ると推測された。
　実際のずれ量は、第一穴１３１の内径と光ファイバの外径との差分や、使用する接着剤等により異なるため、開口率が０．６以上になることで直ちに第一穴１３１に対する光ファイバの位置決め精度が低下する訳ではないが、スリットの開口率は０．６未満が好ましく、０．５未満がより好ましいことが上記検討から明らかになった。

　以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。以下にいくつかの変形例を例示するが、これらはすべてではなく、それ以外の変更も可能である。これらの変更はどの実施形態にも適用でき、２以上適宜組み合わされてもよい。

　本発明に係るフェルールは、光学部が一体成型されたフェルールには限られない。例えば、複数のレンズを有する光学プレートが別途フェルールに接合されることにより光学部が形成されてもよい。ただし、実施形態のように光学部が一体成型されたフェルールは、レンズと第一穴との位置関係における精度を高くしやすい点で優れている。

　本発明に用いられる接着剤は、透明であればよいが、フェルールおよび光ファイバのいずれかに近い屈折率を有することが好ましい。接着剤が光ファイバに近い屈折率を有していると、光ファイバの先端面と突き当て面との接触が十分でなかった場合にその隙間を埋めることで、先端面と突き当て面とが完全に接触したのとほぼ同様の状態とすることも可能である。

　封止部の内部空間の形状において、スリットの上方は必ずしも完全に開放されていなくてもよい。例えば、スリットの上方に一定距離離れた位置でフェルールの一部がスリットを覆っていてもよい。この場合、第一穴から逃げた空気の一部が覆いの下にたまる可能性があるが、第一穴外に気泡が存在しても光コネクタの光学特性に影響はないため、問題ない。

　本発明に係るフェルールを作製する際は、全体を透明な樹脂で形成することが簡便であるが、機能上は突き当て面と光学部との間の部位が光透過性を有していればよい。したがって、光透過性を有する樹脂と有色等により不透過性の樹脂とを用いた２色成型等によりフェルールが形成されてもよい。

　本発明に係るスリットは、必ずしも一続きである必要はなく、断続的に複数形成されてもよい。

１、１０１…フェルール　１０…前面　３１、１３１…第一穴　３２、１３２…突き当て面　３３、１３３…スリット　４０…第二穴　５０…封止部

Claims

　複数の光ファイバが取り付けられるフェルールであって、
　前面と、
　前記前面より後ろ側に突き当て面を有し、前記突き当て面から後方に延びて後端が開口する第一穴を備えるフェルール前部と、
　前記第一穴の後ろ側に前記第一穴と略同軸に位置する第二穴を備えるフェルール中部と、
　前記第一穴と前記第二穴との間に位置し、接着剤が充填される内部空間を有する封止部と、
　を備え、
　前記第一穴は、内周面に前記封止部内に連通するスリットを有する、
　フェルール。
　前記スリットは、前記突き当て面から前記後端までの全体にわたり形成されている、
　請求項１に記載のフェルール。
　前記第一穴の断面形状が円形であり、前記スリットの幅ａと前記断面形状の直径ｂとの比である前記スリットの開口率ａ／ｂが０．６未満である、
　請求項２に記載のフェルール。
　複数のレンズを有する光学部を前記前面に備える、
　請求項１に記載のフェルール。