JP2014174245A - 光コネクタ及び該光コネクタを用いてプラグを生成する現場結線方法 - Google Patents

光コネクタ及び該光コネクタを用いてプラグを生成する現場結線方法 Download PDF

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善之 樋山
Shinichi Matsumoto
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Abstract

【課題】従来の光ファイバの現場結線方法で使用するフェルールは、光ファイバを予め内蔵するための製造コストがかかり、また、光ファイバが内蔵されているために、光ファイバの敷設現場での取り扱いも十分に注意しなければならない。
【解決手段】フェルールに光ファイバを予め内蔵しておく必要のない構造の光ファイバ挿入ユニットを備える光コネクタ及び当該光コネクタを使用した現場結線方法を提供する。具体的には、光ファイバ挿入ユニットは、フェルールと、先端部にレンズを有し、後方部に前記フェルールを挿入するためのフェルール挿入口を有するレンズスリーブとを含み、前記フェルールの先端部には屈折率整合剤が付けられ、前記フェルールは、前記屈折率整合剤が少なくとも前記レンズに接するまで、前記フェルール挿入口から前記レンズスリーブに挿入されていることを特徴とし、光コネクタは前記光ファイバ挿入ユニットを内蔵する。
【選択図】図1

Description

本発明は、光ファイバの敷設工事などの現場において、光ファイバを光コネクタに結線するための方法に関する発明である。
一般に、光コネクタを先端部分に備える光ファイバケーブルを製造する工場では、予め決められた長さで光ファイバを切断して、切断された光ファイバの端面の粗さによる接続損失を抑えるために、光ファイバの端面に対して研磨処理が施されている。一方、光ファイバの敷設現場では、現場の状況に応じて使用する光ファイバの長さが異なるので、工場で製造されたような予め決められた長さの光ファイバを使用するというよりも、むしろ必要な長さで光ファイバを切断して使用するということが行われている。その際に、敷設現場で必要な長さに切断された光ファイバに対して研磨処理を施すことは、工場にあるような設備がないので困難である。
従来技術では、例えば、特開2012−68672号公報(特許文献1)に記載されているように、光ファイバの端面同士を突き合わせて接続する作業において、光ファイバの端面を研磨処理する代わりに屈折率整合剤を使用することで、切断された光ファイバの端面を研磨することなく、反射光や散乱光などによる接続損失を低減させることができる。なお、特開2004−61671号公報(特許文献2)、特開平5−113519号公報(特許文献3)にも、屈折率整合剤を用いて反射や損失を防止することが記載されている。
また、特開2012−68672号公報(特許文献1)に記載されているように、従来の光ファイバの現場結線方法では、光ファイバが内蔵されたフェルールを使用して、当該内蔵された光ファイバの後端面に屈折率整合体を介して他の外部光ファイバを突き合わせて接続することが行なわれている。
特開2012−68672号公報 特開2004−61671号公報 特開平5−113519号公報
しかしながら、従来の光ファイバの現場結線方法で使用するフェルールは、光ファイバを予め内蔵するための製造コストがかかり、また、光ファイバが内蔵されているために、光ファイバの敷設現場での取り扱いも十分に注意しなければならない。さらに、フェルールの先端側の光ファイバの端面には、屈折率整合剤が付けられないので、光ファイバ内蔵のフェルールを製造する際に、先端側の光ファイバの端面を予め研磨処理するための製造コストも生じる。
このような課題を解決するために、フェルールに光ファイバを予め内蔵しておく必要のない構造の光ファイバ挿入ユニットを備える光コネクタ及び当該光コネクタを使用した現場結線方法を提供する。具体的には、光ファイバの現場結線に適したフェルールとレンズスリーブから構成される光ファイバ挿入ユニットを内蔵した光コネクタ及び当該光コネクタを用いて光ファイバの端面を一切研磨処理することなく、光ファイバを結線する現場結線方法を提供する。
本発明に係る光ファイバ挿入ユニットの1つの実施形態では、光ファイバ挿入ユニットは、フェルールと、
先端部にレンズを有し、後方部に前記フェルールを挿入するためのフェルール挿入口を有するレンズスリーブとを含み、
前記フェルールの先端部には屈折率整合剤が付けられ、
前記フェルールは、前記屈折率整合剤が少なくとも前記レンズに接するまで、前記フェルール挿入口から前記レンズスリーブに挿入されていることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバ挿入ユニットの好ましい実施態様として、前記フェルールと前記レンズスリーブは、それぞれ異なる線膨張率を有する異なる材料から形成され、前記フェルールの先端部に付けられた前記屈折率整合剤は流動性を有することを特徴とする。
本発明に係る光コネクタの1つの実施形態では、光コネクタは、前記光ファイバ挿入ユニットと、
前記光ファイバ挿入ユニットを挿入するためのユニット挿入孔を1つ以上有し、前記光ファイバ挿入ユニットの前記レンズスリーブを固定するための割りスリーブを前記ユニット挿入孔内に有するシェルと、
前記光ファイバ挿入ユニットの前記フェルールの光ファイバ挿入孔に通じる通過孔を有する押さえ板と、
コネクタスリーブとを含むことを特徴とする。
本発明に係る光コネクタの好ましい実施形態として、光コネクタは、前記ユニット挿入孔に挿入した光ファイバ挿入ユニットを弾性力によって前記ユニット挿入孔内に押し込む弾性体を、前記光ファイバ挿入ユニットのフランジと前記押さえ板との間に備えることを特徴とする。
本発明に係る光コネクタを使用して、光ファイバの敷設現場で光ファイバを結線したプラグが生成される。本発明に係る光コネクタと、コードカンと、締付金具とを含むプラグを生成する現場結線方法の1つの実施形態は、前記締付金具及び前記コードカンの内側に光ファイバケーブルを通す工程と、
前記押さえ板の前記通過孔及び前記フェルールの前記光ファイバ挿入孔を通って、前記光ファイバ挿入ユニットの前記フェルールに前記光ファイバケーブルのファイバ心線を挿入する工程と、
前記コードカンを前記光コネクタに接続し、前記締付金具で前記コードカン及び前記光ファイバケーブルを固定する工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係るプラグを生成する現場結線方法の好ましい実施形態として、前記ファイバ心線を挿入する工程は、前記ファイバ心線から一定の長さで露出したベアファイバが前記フェルールの先端部の前記屈折率整合剤に接するように挿入され、
前記光ファイバケーブルを固定する工程は、前記フェルールに前記ファイバ心線を挿入する際に、前記ファイバ心線の表面に付けられた接着剤によって、前記ファイバ心線が前記フェルールの内側に固定されることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバ挿入ユニットは、フェルールとレンズスリーブから成る単純な構成であり、従来技術のように光ファイバをフェルールに予め内蔵する必要がなく、光ファイバの端面を研磨処理する作業も発生しないので、光コネクタの製造にかかる製造コストを低減することができる。
また、フェルールの先端部に付けた流動性のある屈折率整合剤がフェルールとレンズスリーブとの間に生じる隙間に入り込み、光ファイバ先端とレンズ間の接続損失を防ぐという効果も得られる。さらに、フェルールとレンズスリーブが異なる材料で形成された光ファイバ挿入ユニットに熱が加えられた場合には、光ファイバ先端とレンズ間の隙間は、異なる材料の線膨張率の違いによって広がってしまうが、広がった隙間に屈折率整合剤が入り込むことになるので、本発明に係る光ファイバ挿入ユニットは、後発的に生じ得る隙間の広がりにも対処することができる。
そして、本発明に係る光ファイバ挿入ユニットを含む光コネクタは、結線用の光ファイバを予め内蔵していないので、結線用の光ファイバを誤って破損させる危険性がない。
さらに、本発明に係る光コネクタを使用する現場結線方法により、光ファイバの敷設現場では、適切な長さに切断された光ファイバケーブルから露出した光ファイバ心線の先端部分(すなわち、ベアファイバ)の端面を研磨処理することなく、単に、光ファイバ心線を光コネクタ内の光ファイバ挿入ユニットに挿入することで、光コネクタに結線することができる。これにより、現場での作業工程を大幅に減らすことができる。
図1は、光ファイバ挿入ユニットを示す図である。 図2は、光ファイバ挿入ユニットを構成するフェルールとレンズスリーブの断面図である。 図3は、光ファイバ挿入ユニットを内蔵した光コネクタの断面図である。 図4は、光コネクタに結線される前の光ファイバを示す図である。 図5は、光コネクタに内蔵されたフェルールにファイバ心線の先端部分を挿入した状態を示す図である。 図6は、光コネクタを含むプラグ及びレセプタクルを示す図である。 図7は、プラグに含まれる光コネクタとレセプタクルとの接続時の状態を示す断面図である。
以下に図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、実施の形態を説明するための全ての図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
図1(a)及び(b)は、本発明の一実施形態に係る光ファイバ挿入ユニット100を示す。図1(a)に示されるように、光ファイバ挿入ユニット100は、フェルール200とレンズスリーブ300から構成される。切断面A−Aで光ファイバ挿入ユニットを切断した場合の断面図を図1(b)に示す。フェルール200は、筒状の形状であり、外側の中央部分にはフランジ202が設けられ、内側にはフェルール内に光ファイバを挿入するための光ファイバ挿入孔204、光ファイバの先端部分(ベアファイバ)をフェルール200の先端部分に誘導するために、先細の形状(例えば、円錐状)の光ファイバ案内面206、ベアファイバを挿入するためのベアファイバ挿入孔208が形成されている。フェルール200の先端部分には、光ファイバの接続損失を防止するために、屈折率整合剤210が付けられる。レンズスリーブ300は、筒状の形状であり、レンズ302を含む。
図2(a)から(d)は、本発明の一実施形態に係る光ファイバ挿入ユニット100を構成するフェルール200とレンズスリーブ300の断面図であり、フェルール200とレンズスリーブ300を用いて、光ファイバ挿入ユニット100を組み立てる様子を示す。ここで、フェルール200とレンズスリーブ300は、それぞれ異なる線膨張率を有する異なる材料から形成されている。1つの実施例では、フェルール200は、ジルコニアなどの金属を使用して形成され、レンズスリーブ300は、ステンレス鋼などの金属を使用して形成される。
図2(a)は、レンズスリーブ300の断面図であり、先端には光通過孔304、その反対側にフェルール挿入口306が設けられている。レンズスリーブ300の内側の先端部分は、フェルール挿入口306の直径よりも狭くなり、図2(b)に示されるようにその先端部分にレンズ302がはめ込まれる。レンズ302のはめ込みの際に、光通過孔304の縁に形成されるレンズ係止部308によって、レンズ302が位置決め固定される。光ファイバから光信号を送出する場合、レンズ302は、光ファイバからの光を正弦波の4分の1波長で変換することで、光通過孔304から発光される光を広げることができる。広がった光は、受け側の光コネクタ(レセプタクル)の接続部のレンズで集光されるので、光ファイバ同士の端面の軸ずれなどによる接続損失を低減し、高い結合効率を実現することができる。また、レンズ302の屈折率は、ガラスと同程度であり、例えば、約1.45から1.46である。
フェルール200は、図2(c)のように、先端に屈折率整合剤210が付けられて、フェルール挿入口306からレンズスリーブ300の内側に挿入される。屈折率整合剤210は、光ファイバ及びレンズ302と同等の屈折率を有する。例えば、屈折率整合剤210の屈折率は、1.4から1.5である。また、屈折率整合剤210は、シリコーン系又はパラフィン系の流動性を有する材料である。1つの実施例では、屈折率整合剤210は、石英ガラスに近い高透明性を有するオイルコンパウンドであり、300から400のちょう度(25℃/混和、JIS K 2220試験方法)を有するものである。
図2(d)のように、フェルール200をレンズスリーブ300に挿入すると、フランジ202がフェルール挿入口306の縁端に接する。このとき、フェルール200の先端に付けられた屈折率整合剤210は、レンズ302に接触して押し込められ、フェルール200の先端とレンズ302間の隙間を補完する。このように隙間を補完した屈折率整合剤210により、光ファイバの接続損失を低減することが可能となる。
また、フェルール200とレンズスリーブ300が、それぞれ異なる線膨張率を有する異なる材料から形成されている場合に、フェルール200とレンズスリーブ300からなる光ファイバ挿入ユニット100が加熱されると、異なる材料の線膨張率の違いによって、光ファイバ先端(すなわち、ベアファイバ)とレンズ間の隙間が通常の状態よりも広がってしまうという問題が生じるが、フェルール200の先端部周辺の屈折率整合剤210は、流動性を有しているのでその広がった隙間に入り込み、後発的に生じ得る隙間も補完することができる。つまり、光ファイバ挿入ユニット100が加熱されても、ベアファイバとレンズの間には、常に屈折率整合剤210が介在することになり、熱の影響による光ファイバの接続損失を防ぐことができる。
なお、熱による膨張の影響は、フェルール200と該フェルール200内のベアファイバ挿入孔208に挿入されているベアファイバとの間にも生じ得るが、一般的に、フェルール200とベアファイバは、同じ材料(例えば、ジルコニア)で作られているので、ほぼ同じ線膨張率となる。よって、フェルール200とベアファイバ間では、このような熱応力による悪影響をほとんど受けない。
図3は、本発明の一実施形態に係る光コネクタ400を示し、2本の光ファイバ挿入ユニット100を含む光コネクタ400の断面図である。光コネクタ400は、シェル402、押さえ板404を含み、シェル402には、光ファイバ挿入ユニット100を挿入するためのユニット挿入孔406が設けられている。ユニット挿入孔406内には、光ファイバ挿入ユニット100の先端部分(すなわち、レンズスリーブ300)の位置を固定するための割りスリーブ408を備える。図3に示される一実施形態では、2つのユニット挿入孔406に、2本の光ファイバ挿入ユニット100が挿入され、押さえ板404で固定された状態を示している。押さえ板404には、光ファイバ挿入孔204に通じる、光ファイバを通すための通過孔410が設けられている。光ファイバは、通過孔410及び光ファイバ挿入孔204を介して光コネクタ400内の光ファイバ挿入ユニット100に挿入され、後述するコードカン、締付金具で抜けないようにしっかりと固定される。
光コネクタ400を形成するために必須ではないが、光ファイバ挿入ユニット100を先端方向に付勢するために、フェルール200のフランジ202と押さえ板404の間に弾性体を設けることができる。図3に示される一実施形態では、弾性体として付勢バネ412が設けられている。付勢バネ412により、光コネクタ400の先端方向に光ファイバ挿入ユニット100を付勢することで、光コネクタ400をレセプタクルに接続した際に、光ファイバ挿入ユニット100の先端部分(レンズスリーブ300)をレセプタクルの接続部に圧着した状態を保つことができる。
さらに、図3に示す一実施形態では、レセプタクルと接続するためのシェル402の先端部分外側には防水リング414が設けられ、シェル402の外側にはレセプタクルと嵌合するためのコネクタスリーブ416が設けられている。
図4は、光コネクタ400に結線される前の光ファイバ500を示す。本発明の一実施形態では、光ファイバ500は、外皮に覆われたケーブル502、ケーブル502の外皮から露出するファイバ心線504、ファイバ心線504の外皮から露出するベアファイバ506といったようにそれぞれの部分を含む。光ファイバ500は、敷設現場で適切な長さに切断される。ケーブル502とファイバ心線504の外皮は、専用のカッターなどで一定の長さに切断されて取り除かれる。
図5は、光コネクタ400に内蔵されたフェルール200に、ファイバ心線504の先端部分を挿入した状態を示す。本発明の一実施形態では、ベアファイバ506の先端端面は、ベアファイバ挿入孔208を通過して、図5(a)に示す断面図のようにフェルール200の先端部分に付けられた屈折率整合剤210に達する。ベアファイバ506の端面は、屈折率整合剤210に接することによって、光ファイバ500からの光(光信号)を適切にレンズ302に伝達することができ、接続損失の低減を実現できる。したがって、光ファイバの敷設現場において、光ファイバ500の端面(すなわち、ベアファイバ506の端面)を研磨処理せずに、容易に光コネクタ400との結線を行なうことができる。
なお、敷設現場において、光ファイバ500を適当な長さに切断した場合、一般的に現場には研磨処理する設備を準備できないので、ベアファイバ506の端面の研磨処理は行なわれないが、設備の整った工場において、光コネクタ400と光ファイバ500を結線する場合には、当然のことながらベアファイバ506の端面を研磨処理することは可能である。
本発明の一実施形態に係る光コネクタの現場結線方法では、光ファイバの敷設現場において、適当な長さに光ファイバ500を切断し、光ファイバケーブル502からファイバ心線504を露出させ、さらに、ファイバ心線504からベアファイバ506を露出させる。そして、図6に示されるような締付金具420及びコードカン418の内側の輪に、光ファイバ500を通しておき、図5(a)に示されるように光コネクタ400に、通過孔410及び光ファイバ挿入孔204を介して光ファイバ500を挿入する。
その結果、図5(b)に示されるような状態となる。ファイバ心線を保護するために、先に通しておいたコードカン418を光コネクタ400に締め込んで連結し、さらに、光ファイバ500を抜けないようにするために、締付金具420をコードカン418の端部に締め込んで連結して、光ファイバケーブル502の外皮を締め付けて固定する。以上のように、簡単な作業工程で、敷設現場において図6に示されるようなプラグ450を作成することができる。
また、ファイバ心線504の外皮上に接着剤を付けておき、光ファイバ500を光コネクタ400に挿入した際に、当該接着剤によってファイバ心線504の外皮とフェルール200の内側とが接着され、プラグ450の作成作業中に光ファイバ500が抜けることを防ぐこともできる。さらに、光コネクタ400に締め込んで連結されるコードカン418の連結部分に緩み止めの固定ネジを設けておき、連結後に固定ネジを締めることでコードカン418の緩みを防止することも可能である。同様に、コードカン418の端部に締め込んで連結される締付金具420についても、緩み止めの固定ネジを設けることもできる。
図6は、本発明に係る一実施形態に係る光ファイバの接続のためのプラグ450とレセプタクル600を示す。プラグ450は、上述したような現場結線方法によって、光コネクタ400と光ファイバ500を結線することで作成され、光コネクタ400と、コードカン418と、締付金具420から構成される。レセプタクル600は、光コネクタ400のシェル402をはめ込むためのシェル602と、壁などにレセプタクル600を固定するためのフランジ604及び取り付け孔606と、プラグ450を構成する光コネクタ400をレセプタクル600に接続した際にコネクタスリーブ416を締めることによって、接続を固定するためのロック溝608と、光コネクタ400と嵌合するための嵌合口610と、光コネクタ400内のレンズスリーブ300と突き合わせて接続するための接続部612とを備える。図7に示されるレセプタクル600の断面図を参照すると、レセプタクル600は、さらに、防水リング614と、接続部612を先端方向に付勢するための弾性体である付勢バネ616と、付勢バネ616を押さえるための押さえ板618とを含む。また、接続部612は、レンズスリーブ300に相当するものであり、接続部612を含む全体の構造は、光ファイバ挿入ユニット100の構造と同様である。
図7は、本発明の一実施形態に係るプラグ450を構成する光コネクタ400とレセプタクル600との接続時の状態を示す。コネクタスリーブ416をねじることで、内側のツメをロック溝608にはめ込み、プラグ450の光コネクタ400とレセプタクル600との接続を固定することができる。光コネクタ400とレセプタクル600とを接続する際に、接続部612は、光コネクタ400の割りスリーブ408に挿入され、その先端は光コネクタ400のレンズスリーブ300の先端に突き当たる。このとき、レセプタクル側の接続部612と押さえ板618の間にある付勢バネ616により接続部612は先端方向に付勢され、同様に、プラグ側のレンズスリーブ300と押さえ板404の間にある付勢バネ412によりレンズスリーブ300も先端方向に付勢される。
その結果、接続部612の先端とレンズスリーブ300の先端とが突き合わされて圧着される。このように、それぞれの先端が圧着された状態にあるので、それぞれの先端に備えるレンズ間に接続損失の原因となる大きな隙間を生じることを防止することができる。
本発明に係る光コネクタは、光ファイバを結線してプラグを作成する際に利用することができる。また、本発明に係る光コネクタの現場結線方法は、光ファイバの敷設現場において本発明に係る光コネクタを使用して、光ファイバの端面の研磨処理を行なわずに光ファイバを結線する作業に利用することができる。
100 光ファイバ挿入ユニット
200 フェルール
202 フランジ
204 光ファイバ挿入孔
206 光ファイバ案内面
208 ベアファイバ挿入孔
210 屈折率整合剤
300 レンズスリーブ
302 レンズ
304 光通過孔
306 フェルール挿入口
308 レンズ係止部
400 光コネクタ
402 シェル
404 押さえ板
406 ユニット挿入孔
408 割りスリーブ
410 通過孔
412 付勢バネ
414 防水リング
416 コネクタスリーブ
418 コードカン
420 締付金具
450 プラグ
500 光ファイバ
502 ケーブル
504 ファイバ心線
506 ベアファイバ
600 レセプタクル
602 シェル
604 フランジ
606 取り付け孔
608 ロック溝
610 嵌合口
612 接続部
614 防水リング
616 付勢バネ
618 押さえ板

Claims (6)

  1. フェルールと、
    先端部にレンズを有し、後方部に前記フェルールを挿入するためのフェルール挿入口を有するレンズスリーブと
    を含み、
    前記フェルールの先端部には屈折率整合剤が付けられ、
    前記フェルールは、前記屈折率整合剤が少なくとも前記レンズに接するまで、前記フェルール挿入口から前記レンズスリーブに挿入されていること
    を特徴とする光ファイバ挿入ユニット。
  2. 前記フェルールと前記レンズスリーブは、それぞれ異なる線膨張率を有する異なる材料から形成され、
    前記フェルールの先端部に付けられた前記屈折率整合剤は流動性を有すること
    を特徴とする請求項1に記載の光ファイバ挿入ユニット。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の光ファイバ挿入ユニットと、
    前記光ファイバ挿入ユニットを挿入するためのユニット挿入孔を1つ以上有し、前記光ファイバ挿入ユニットの前記レンズスリーブを固定するための割りスリーブを前記ユニット挿入孔内に有するシェルと、
    前記光ファイバ挿入ユニットの前記フェルールの光ファイバ挿入孔に通じる通過孔を有する押さえ板と、
    コネクタスリーブと
    を含むことを特徴とする光コネクタ。
  4. 前記ユニット挿入孔に挿入した光ファイバ挿入ユニットを弾性力によって前記ユニット挿入孔内に押し込む弾性体を、前記光ファイバ挿入ユニットのフランジと前記押さえ板との間に備えること
    を特徴とする請求項3に記載の光コネクタ。
  5. 請求項3又は請求項4に記載の光コネクタと、コードカンと、締付金具とを含むプラグを生成する現場結線方法であって、
    前記締付金具及び前記コードカンの内側に光ファイバケーブルを通す工程と、
    前記押さえ板の前記通過孔及び前記フェルールの前記光ファイバ挿入孔を通って、前記光ファイバ挿入ユニットの前記フェルールに前記光ファイバケーブルのファイバ心線を挿入する工程と、
    前記コードカンを前記光コネクタに接続し、前記締付金具で前記コードカン及び前記光ファイバケーブルを固定する工程と
    を含むことを特徴とするプラグを生成する現場結線方法。
  6. 前記ファイバ心線を挿入する工程は、前記ファイバ心線から一定の長さで露出したベアファイバが前記フェルールの先端部の前記屈折率整合剤に接するように挿入され、
    前記光ファイバケーブルを固定する工程は、前記フェルールに前記ファイバ心線を挿入する際に、前記ファイバ心線の表面に付けられた接着剤によって、前記ファイバ心線が前記フェルールの内側に固定されること
    を特徴とする請求項5に記載のプラグを生成する現場結線方法。
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