JP2006184794A - 光コネクタ及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 組立容易であると共に低コストで、基板内配線としての光ファイバ相互の接続に適した光コネクタ及びその組立方法を得る。
【解決手段】 光ファイバ３を挿入する光ファイバ穴５が貫通形成された光コネクタ１において、前記光ファイバ穴５に挿入した光ファイバ３の先端の少なくとも一部分に接着剤１３による接続端面１５が形成された構成として、接着剤１３による接続端面１５はシート材１７により所定の表面粗さに規制して、接続端面１５を鏡面仕上げにする研磨処理を不要にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバを挿入する光ファイバ穴が貫通形成された光コネクタ及びその組立方法に関する。

ＳＣ型やＭＴ型の光コネクタは、光ファイバを挿入する光ファイバ穴がコネクタ（フェルール）に貫通形成されており、光ファイバ穴に挿入された光ファイバの端部を相手側光コネクタ内の光ファイバに突き合わせ接続させるための接続端面は、光ファイバ相互の接続損失を低減させるために、研磨処理を実施して、鏡面仕上げにすることが一般的になっている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

このように接続端面の研磨処理により鏡面に仕上げる従来の光コネクタは、光ファイバ穴には、先端の一定長に渡って被覆を除去した被覆付き光ファイバを挿入することを前提としていて、その組立方法としては、次の（１）〜（４）の各工程の実施が必要となる。
（１）被覆付き光ファイバの先端部の被覆を剥ぎ取る工程。
（２）被覆を剥いだ光ファイバ表面についた被覆くずを除去するためのアルコール洗浄工程。
（３）アルコール洗浄工程を終えた光ファイバをコネクタ（フェルール）に挿入して、フェルールに接着固定する工程。
（４）フェルールの接続端面に露出する光ファイバを鏡面に仕上げる研磨処理工程。

また、上記の研磨処理工程は、最低でも、光ファイバ端面に付着した接着剤を除去するための粗研磨工程と、光ファイバ端面を所定の表目粗さの鏡面に形成する中研磨工程と、光ファイバ端面の加工変質層を除去する仕上げ研磨工程のそれぞれの工程を、研磨液、研磨シートを交換して実施する。

特開平７−２９４７７２号公報 特開平６−２２２２４７号公報

ところで、近年では、光ファイバを、通信系に止まらず、電気信号の伝送路として基板内配線にも利用したいという要求があり、この要求を実現するためには、組立が容易で、且つ低コストな光コネクタが必要となっている。

しかし、接続端面を研磨処理によって鏡面に仕上げる従来の光コネクタの場合は、前述したように、組立に多数の工程が必要となり、更に、研磨処理工程では研磨液や研磨シートの交換が必要な研磨工程を実施しなければならず、加工工程や組立工程数が多いために、低コスト化が困難であった。
また、工程数が多いために、組立も難しいという問題があった。
更に、研磨処理の際に研磨くずや研磨液等が周囲に飛散するため、現場作業として、基板付き配線の接続には、実施不可能であった。

本発明の目的は、組立が容易であると共に低コストで、光ファイバ相互の接続に適した光コネクタ及びその組立方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の光コネクタは、光ファイバを挿入する光ファイバ穴が貫通形成された光コネクタにおいて、
前記光ファイバ穴に挿入した光ファイバの先端の少なくとも一部分に接着剤による接続端面が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る請求項２記載の光コネクタは、請求項１に記載の光コネクタにおいて、前記光ファイバは被覆付光ファイバで、被覆付きのまま切断されたファイバ端部が前記光ファイバ穴に挿入されることを特徴とする。

本発明に係る請求項３記載の光コネクタは、請求項１又は２に記載の光コネクタにおいて、前記接着剤による接続端面の表面粗さＲａが、０．００１〜５μｍであることを特徴とする。

本発明に係る請求項４記載の光コネクタは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光コネクタにおいて、前記接着剤による接続端面から光ファイバ先端までの距離が１ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明に係る請求項５記載の光コネクタは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光コネクタにおいて、前記接着剤は屈折率整合剤としての機能を備え、且つ、屈折率が１．２〜２．０であることを特徴とする。

本発明に係る請求項６記載の光コネクタは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光コネクタにおいて、前記光ファイバがＧＩファイバ（マルチモード・グレーデット・インデックス・ファイバ）であることを特徴とする。

本発明に係る請求項７記載の光コネクタの接続方法は、上記請求項１〜６のいずれか１項に記載の光コネクタを用い、前記接続端面に屈折率整合剤を塗布して相手側光コネクタとの結合を行うことを特徴とする。

本発明に係る請求項８記載の光コネクタの組立方法は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光コネクタを組み立てる方法であって、先端面に貼付されたシート材により先端開口が閉鎖された光ファイバ穴に接着剤を充填した後、前記光ファイバ穴の後端側から該光ファイバ穴に光ファイバを挿入する工程と、前記接着剤を硬化させる工程と、前記シート材を前記先端面から剥離除去する工程と、を実施することを特徴とする。

本発明に係る請求項９記載の光コネクタの組立方法は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光コネクタを組み立てる方法であって、先端面に貼付されたシート材により先端開口が閉鎖された光ファイバ穴に光ファイバを挿入した後、該光ファイバ穴に接着剤を充填する工程と、前記接着剤を硬化させる工程と、前記シート材を前記先端面から剥離除去する工程と、を実施することを特徴とする。

本発明に係る請求項１０記載の光コネクタの組立方法は、請求項８又は９に記載の光コネクタの組立方法において、前記シート材の表面粗さＲａが０．００１〜５μｍであることを特徴とする。

本発明の光コネクタによれば、光ファイバ相互の接続のために相手側の光コネクタに突き合される接続端面は、少なくともその一部分が接着剤によって形成されるため、例えば、予めコネクタハウジングの先端面に貼着した平滑なシート材により接続端面の接着剤を平滑面に仕上げることで、接続損失の低減に必要となる接続端面の平滑度が得られ、接続端面の仕上げに加工に手間がかかりコストアップの要因となっていた研磨処理が不要になる。

また、コネクタハウジングの光ファイバ穴に挿入する光ファイバの実際の端面は、接着剤の下に隠れてしまうため、光ファイバ端面は切断作業に手間のかからない破砕面でもよく、光ファイバ穴に挿入する光ファイバの端部処理も簡易に済ませることができる。
即ち、請求項１記載の光コネクタによれば、光ファイバ穴に挿入する光ファイバの端部処理の簡易化と、研磨処理の省略によって、加工工程数や組立工程数を削減することができ、これにより、生産性が向上し、量産が容易になると同時に、低コスト化を実現でき、基板内配線としての光ファイバ相互の接続にも適用可能になる。

以下、本発明に係る光コネクタ及びその組立方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る光コネクタの第１の実施の形態の縦断面図、図２は図１に示した光コネクタの平面図、図３は図１に示した光コネクタの組立方法の説明図である。

この第１の実施の形態の光コネクタ１は、光ファイバ３を挿入する光ファイバ穴５がコネクタ本体（フェルール）７に貫通形成されている。
光ファイバ３は、図２にも示すように、多心の被覆付きの光ファイバで、先端部は所定長に渡って被覆３ａを剥ぎ取った状態にして、ファイバ穴５に挿入される。光ファイバ３の被覆３ａを剥ぎ取る部分の長さＬは、光ファイバ３の先端がコネクタ本体７の先端面から微少距離ｓだけ下がった位置となるように設定されている。

ファイバ穴５は、被覆３ａを剥いだ光ファイバが挿入される細径部５ａと、被覆が付いたままの光ファイバが挿入される太径部５ｂとから構成されており、太径部５ｂに臨む位置に、接着剤９を充填する第１の開口１１が形成されている。
この第１の開口１１は、太径部５ｂと光ファイバ３との間の隙間に接着剤９を充填して、光ファイバ３をコネクタ本体７に固定するために使用される。

本実施の形態の場合、コネクタ本体７の先端面には、光ファイバによる伝送光が垂直な接続端面で反射して戻ることを防止するために、角度θの傾斜面７ｂが形成されている。
そして、この傾斜部と、被覆が剥がれた光ファイバ３ｂの先端部とを覆うように、接着剤１３がコネクタ本体７の先端部に充填され、この接着剤１３により、相手コネクタと突き合わせ接続する接続端面１５が形成されている。

以上の光コネクタ１は、図３の（ａ）〜（ｅ）に示す各工程により組み立てられる。
まず、図３（ａ）に示すように、コネクタ本体７の先端面にシート材１７を貼付して、コネクタ本体７のファイバ穴５の細径部５ａの先端を閉塞した状態にしておく。

また、コネクタ本体７のファイバ穴５に挿入する被覆付き光ファイバ３は、ＧＩファイバ（マルチモード・グレーデット・インデックス・ファイバ）による多心光ファイバケーブルで、先端部の被覆３ａを所定長に渡って剥ぎ取って裸の光ファイバ３ｂを露出させた状態にしておく。なお、被覆を剥いだ光ファイバ３表面についた被覆くずを除去するためのアルコール洗浄工程を済ませておくと、望ましい。
シート材１７は、コネクタ本体７の先端面に対向する側の表面の表面粗さＲａが、従来研磨を行って得られた表面粗さＲａに相当する０．００１〜５μｍで、接続端面１５の形成に使用する接着剤１３に対して非接着の樹脂材料のものを使う。
なお、本明細書中でいう表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に規定されるものを指す。

次いで、図３（ｂ）に示すように、先端の被覆を剥いだ光ファイバ３を、コネクタ本体７の後端側からファイバ穴５に挿入する。このとき、光ファイバ３の先端とシート材１７との間の離間距離ｓが１ｍｍ以下となるように、光ファイバ３の挿入量を調整し、後述する光ファイバ先端面に接着剤１３が介在するようにする。

次いで、図３（ｃ）に示すように、コネクタ本体７の第１の開口１１に接着剤９を充填して、光ファイバ３の被覆部をコネクタ本体７に接着固定する。
次いで、図３（ｄ）に示すように、コネクタ本体７とシート材１７との間の隙間から、細径部５ａに接着剤１３を充填する工程と、充填した接着剤１３の物性に応じて加熱又は紫外線照射等の硬化処理を実施して、接着剤１３を硬化させる工程とを実施する。
この場合、接着剤１３としては、屈折率整合剤としての機能を備え、且つ、屈折率が１．２〜２．０となる組成のものを使用する。

次いで、図３（ｅ）に示すように、シート材１７をコネクタ本体７の先端面から剥離除去する工程を実施すると、光ファイバ３の先端面に所定の表面粗さの接続端面１５を形成した光コネクタ１の完成となる。

以上のような組立方法で光コネクタ１を製造した場合、接着剤１３による接続端面１５の表面粗さＲａは、シート材１７の表面粗さが転写されたものとなり、光接続に望ましい０．００１〜５μｍの範囲の表面粗さに規制される。
また、接続端面１５と光ファイバ３の先端面との間の離間距離ｓは、１ｍｍ以下に設定される。

以上の光コネクタ１相互を接続する場合、事前に、互いに突き合されるそれぞれの接続端面１５に屈折率整合剤を塗布して相手側光コネクタ１との結合を行うと、伝送特性を更に良好なものにすることができる。

以上に説明した光コネクタ１によれば、光ファイバ３相互の接続のために相手側の光コネクタ１に突き合される接続端面１５は、接着剤１３によって形成されるため、図３に示したように予めコネクタ本体７の先端面に貼着した平滑なシート材１７により接続端面１５の接着剤１３を平滑面に仕上げることで、接続損失の低減に必要となる接続端面１５の平滑度が得られ、接続端面１５の仕上げ加工に手間がかかりコストアップの要因となっていた研磨処理が不要になる。
また、コネクタ本体７の光ファイバ穴５に挿入する光ファイバ３の実際の端面は、接着剤１３の下に隠れてしまうため、光ファイバ３端面は切断作業に手間のかからない破砕面でもよく、光ファイバ穴５に挿入する光ファイバ３の端部処理も簡易に済ませることができる。
即ち、上記の光コネクタ１によれば、光ファイバ穴５に挿入する光ファイバ３の端部処理の簡易化と、研磨処理の省略によって、加工や組立の工程数を削減することができ、これにより、生産性が向上し、量産が容易になると同時に、低コスト化を実現でき、基板内配線としての光ファイバ３相互の接続にも適用可能になる。

また、本実施の形態の光コネクタ１によれば、接続端面１５の表面粗さＲａを、０．００１〜５μｍに規制したことで、研磨処理による鏡面仕上げと同等の表面粗さの確保が可能になり、表面の凹凸に起因した接続損失の発生を小さく抑えて、低損失の光接続を実現することができる。

また、本実施の形態の光コネクタ１によれば、接着剤１３による接続端面１５から光ファイバ３先端までの距離を１ｍｍ以下にしたことで、光コネクタ１相互の光ファイバ３間の間隙を小さく抑えることができ、光ファイバ３相互間の間隙損失を小さく抑えて、低損失の光接続を実現することができる。

更に、本実施の形態の光コネクタ１によれば、接続端面１５を形成する接着剤１３の屈折率を１．２〜２．０に規制したことで、接着剤１３による部位の屈折率が、光ファイバ３と同等になり、屈折率差による損失を小さく抑えて、低損失の光接続を実現することができる。

また、本実施の形態の光コネクタ１によれば、コネクタ本体７に挿入する光ファイバ３にＧＩファイバを使用しているため、ＳＭファイバを使用する場合と比較して、接続する光ファイバ３相互間の端面間隔の影響が少なく、低損失の光接続を実現することができる。

また、以上に説明した光コネクタ１相互の接続方法によれば、それぞれの光コネクタ１の接続端面１５の凹凸による隙間が、それぞれの接続端面１５に塗布された屈折率整合剤により埋められて、接続損失のさらなる低減が図れ、より低損失の光接続を実現することができる。

図４は本発明に係る光コネクタの第２の実施の形態の縦断面図である。
この光コネクタ１Ａは、第１実施の形態に示した光コネクタ１の一部を改善したものである。
改善した点は、次の（１）〜（３）の３点である。
（１）コネクタ本体７に貫通形成するファイバ穴５は、全域に渡って内径が均一で、内径が光ファイバ３の被覆外径に相応して設定されている。
（２）コネクタ本体７の先端に、第１の実施の形態で示した傾斜面７ｂは形成していない。傾斜面７ｂの形成を省くことで、コネクタ本体７の外郭形状が単純になり、コネクタ本体７の成形性を向上させることができる。
（３）光ファイバ３は、被覆付光ファイバであるが、被覆付きのまま切断されたファイバ端部が光ファイバ穴５に挿入されている。

即ち、この実施の形態の場合は、光ファイバ３は被覆が付いた状態で光ファイバ穴５に挿入し、その先端部に接着剤１３による接続端面１５を形成することで、光コネクタ１の組立工程から、被覆付き光ファイバ３の先端部の被覆を剥ぎ取る工程や、被覆を剥いだ光ファイバ３表面についた被覆くずを除去するためのアルコール洗浄工程を省略することが可能になり、組立工程数の削減から、生産性の向上、コスト低減を図ることができる。

また、図４に示したように、接続端面１５を形成する接着剤１３を、第１の開口１１からも充填して、光ファイバ３とコネクタ本体７との接着固定にも利用することで、使用する接着剤が単一種で済む。
なお、この光コネクタ１Ａの組立方法としては、図３の（ｂ）〜（ｅ）を転用することができる。

なお、図３に示した組立方法では、ファイバ穴５に光ファイバ３の挿入を済ませた後、光ファイバ３の先端に接着剤１３を充填した。しかし、光ファイバ３を挿入する前に、予め細径部５ａに接着剤１３を充填しておき、その後から光ファイバ３を挿入するようにしても良い。
即ち、光コネクタの組立方法としては、コネクタ本体７の先端面に貼付されたシート材１７により先端開口が閉鎖された光ファイバ穴５に接着剤１３を充填した後、光ファイバ穴５の後端側から該光ファイバ穴５に光ファイバ３を挿入する工程と、接着剤１３を硬化させる工程と、シート材１７をコネクタ本体７の先端面から剥離除去する工程と、を実施する構成としても良い。

図５は、本発明に係る光コネクタの第３の実施の形態の縦断面図である。
この第３の実施の形態の光コネクタ１Ｂは、コネクタ本体７に形成するファイバ穴５の形状は、第１の実施の形態に示した光コネクタ１の場合と共通であるが、ファイバ穴５に連通するように形成する接着剤充填用の第１の開口１１の装備位置が改善されている。
即ち、第１の実施の形態の場合は第１の開口１１が太径部５ｂの途中に連通するように装備されているが、本実施の形態の場合は、第１の開口１１が、丁度ファイバ穴５を構成している細径部５ａの端部に連続するように装備されている。
本実施の形態の場合、図６に示すように、光ファイバ３ｂが挿通する細径部５ａに接着剤１３を充填した後、第１の開口１１から接着剤９の充填を行うようにしても良いし、第１の開口１１から一気に、細径部５ａまで接着剤１３を充填するようにしても良い。

図７は、本発明に係る光コネクタの第４の実施の形態の縦断面図である。
本実施の形態の光コネクタ１Ｃは、図５に示した第３の実施の形態の光コネクタ１Ｂの細径部５ａを改良したものである。
本実施の形態の場合、細径部５ａの先端側は、更に細径の縮径部５ｃになっている。この縮径部５ｃの内径は、裸の光ファイバ３ｂの外径よりも小さく設定されていて、ファイバ穴５に挿入された光ファイバ３ｂの先端が細径部５ａと縮径部５ｃとの間の段差に突き当たることで、光ファイバ３ｂの先端位置を規制することができる。従って、縮径部５ｃの長さを１ｍｍ以下に設定しておけば、光ファイバ３ｂの端面と接続端面１５との間の離間距離を、１ｍｍ以下に抑えることができる。

図８は、本発明に係る光コネクタの第５の実施の形態の縦断面図である。
本実施の形態の光コネクタ１Ｄは、図１に示したコネクタ本体７の一部を改良したもので、光ファイバ３を固定する接着剤９を充填するための第１の開口１１とは別に、接続端面１５を形成する接着剤１３を充填するための第２の開口２１を装備したものである。
このように第２の開口２１を装備したことによって、細径部５ａの先端がシート材１７によって閉塞されている状態でも、容易に細径部５ａに接着剤１３を充填可能になり、組立性の向上を図ることができる。

図９は、本発明に係る光コネクタの第６の実施の形態の縦断面図である。
本実施の形態の光コネクタ１Ｅは、図１に示したコネクタ本体７の一部を改良したもので、接続端面における反射光の戻りを防止するための傾斜面７ｂの傾斜向きを、第１の実施の形態とは逆に、下向きの傾斜面にしている。このように、傾斜面７ｂの向きは、下向き又は上向きのいずれに設定しても良い。

図１０は、本発明に係る光コネクタの第７の実施の形態の縦断面図である。
本実施の形態の光コネクタ１Ｆは、単心の光ファイバ３用のもので、被覆３ａを剥いで露出させた光ファイバ３ｂの長さが大きい場合にも対応できるように、コネクタ本体７が、細径部５ａを貫通形成したフェルール７Ａと、太径部５ｂを貫通形成したコネクタ本体７Ｂとから構成されるようになっている。
このような構成では、フェルール７Ａを交換することで、光ファイバ３ｂの長さの不揃いにも簡単に対応できる。

なお、以上の各実施の形態では、接続端面１５の全域が接着剤１３によって形成されるようになっているが、接続端面１５の一部の領域は直接光ファイバ３ｂの端面になっていても良い。

本発明に係る光コネクタの第１の実施の形態の縦断面図である。 図１に示した光コネクタの平面図である。 図１に示した光コネクタの組立方法の説明図である。 本発明に係る光コネクタの第２の実施の形態の縦断面図である。 本発明に係る光コネクタの第３の実施の形態の縦断面図である。 図５に示した光コネクタにおいて、接着剤を光ファイバ穴に充填した接着剤により接続端面を形成した状態の拡大図である。 本発明に係る光コネクタの第４の実施の形態の縦断面図である。 本発明に係る光コネクタの第５の実施の形態の縦断面図である。 本発明に係る光コネクタの第６の実施の形態の縦断面図である。 本発明に係る光コネクタの第７の実施の形態の縦断面図である。

符号の説明

１ 光コネクタ
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 光コネクタ
３ 光ファイバ
３ａ 被覆
３ｂ 裸の光ファイバ
５ ファイバ穴
５ａ 細径部
５ｂ 太径部
５ｃ 縮径部
７ コネクタ本体
７Ａ フェルール
７Ｂ コネクタ本体
９ 接着剤
１１ 第１の開口
１３ 接着剤
１５ 接続端面

Claims (10)

1. 光ファイバを挿入する光ファイバ穴が貫通形成された光コネクタにおいて、
   前記光ファイバ穴に挿入した光ファイバの先端の少なくとも一部分に接着剤による接続端面が形成されていることを特徴とする光コネクタ。
2. 前記光ファイバは被覆付光ファイバで、被覆付きのまま切断されたファイバ端部が前記光ファイバ穴に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
3. 前記接着剤による接続端面の表面粗さＲａが、０．００１〜５μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光コネクタ。
4. 前記接着剤による接続端面から光ファイバ先端までの距離が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光コネクタ。
5. 前記接着剤は屈折率整合剤としての機能を備え、且つ、屈折率が１．２〜２．０であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光コネクタ。
6. 前記光ファイバがＧＩファイバ（マルチモード・グレーデット・インデックス・ファイバ）であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光コネクタ。
7. 上記請求項１〜６のいずれか１項に記載の光コネクタを用い、前記接続端面に屈折率整合剤を塗布して相手側光コネクタとの結合を行うことを特徴とする光コネクタの接続方法。
8. 先端面に貼付されたシート材により先端開口が閉鎖された光ファイバ穴に接着剤を充填した後、前記光ファイバ穴の後端側から該光ファイバ穴に光ファイバを挿入する工程と、前記接着剤を硬化させる工程と、前記シート材を前記先端面から剥離除去する工程と、を実施することを特徴とする光コネクタの組立方法。
9. 先端面に貼付されたシート材により先端開口が閉鎖された光ファイバ穴に光ファイバを挿入した後、該光ファイバ穴に接着剤を充填する工程と、前記接着剤を硬化させる工程と、前記シート材を前記先端面から剥離除去する工程と、を実施することを特徴とする光コネクタの組立方法。
10. 前記シート材の表面粗さＲａが０．００１〜５μｍであることを特徴とする請求項８又は９に記載の光コネクタの組立方法。

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