JP3710083B2 - 光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信装置及び光応用機器には光ファイバ同士、又は光ファイバと発光・受光素子等の接続用の光コネクタが通常使用されている。
【０００３】
従来、この種の光コネクタとしては、分割型のもの（例えば、特許第２７８８８００号公報）と図１７に断面図として示される一体型のものとがある。
【０００４】
図１７の一体型光コネクタはガラス製の円筒状フェルール１０からなり、フェルール１０は、その長手中心軸上に小径の貫通穴１１を有している。この貫通穴１１内に光ファイバ１２及び１３が保持され、光ファイバ１２及び１３はその端面１４同士で当接している。これらの端面１４間には整合剤（商品名：エポキシ接着剤又は紫外線硬化樹脂等の整合剤）が介在している。この整合剤は、光ファイバ１２、１３間の屈折率を整合すると共に両者を接着する役目を果たす。貫通穴１１には、光ファイバ１２，１３の貫通穴１１への導入を容易にするためにその開口部１５，１６においてテーパが付けられている。開口部１５，１６、及び光ファイバ１２，１３と貫通穴１１の壁との間の空隙には、光ファイバ１２，１３を貫通穴１１内に固定するため前記整合剤又は接着剤が介在している。
【０００５】
上記のようなフェルール１０は、断面形状がフェルール１０の断面形状とほぼ相似形である母材ガラスを形成すると共に、この母材ガラスに機械加工により貫通穴をあけ、次いで、この貫通穴があけられた母材ガラスを加熱しつつ延伸し、さらに、加熱延伸された延伸ガラスを所望の長さに切断することにより製造される。また、上記フェルール１０の製造方法として、母材ガラスの形成及び貫通穴の穿設までの工程をプレス成形によって行う方法もある。
【０００６】
上記のように製造されたフェルール１０は、光ファイバを光の波長オーダー程度の精度で位置決めするために、貫通穴１１の断面寸法に対して±３〜５μｍの寸法精度が要求される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の製造方法では、フェルール１０を、準備した母材ガラスに加熱延伸を施すことにより形成するので、貫通穴１１の断面寸法に対して十分な精度が得られず、光ファイバ１２，１３をフェルール１０の貫通穴１１内に円滑に挿入し且つ精度良く固定保持することができなかった。
【０００８】
また、フェルール１０を製造するための母材ガラスへの貫通穴の形成を機械加工又はプレス成形により行っているので、該貫通穴の形成に手間を要していた。
【０００９】
さらには、従来のフェルール１０は単一の光ファイバ同士の接続のみを考慮したものであって、複数本の光ファイバ同士を接続することができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、光ファイバ接続用ガラス部品を製造するための母材ガラスに貫通穴を容易に形成することができる光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成するために、請求項１記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法は、光ファイバを保持するための貫通穴を有する光ファイバ接続用ガラス部品の所望の断面形状と断面形状がほぼ相似形である母材ガラスを準備し、該母材ガラスを加熱しつつ延伸する光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法において、前記母材ガラスは、中に断面形状が多角形の貫通穴を形成するように、複数の断面多角形のガラス部材を組合せ、該組合わされたガラス部材を熱融着により接合したものであり、前記複数のガラス部材が前記貫通穴の断面の多角形の辺の数と同数のガラス部材から成ることを特徴とする。
請求項１記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、断面形状が多角形の貫通穴を、断面多角形であると共に貫通穴の断面の多角形の辺の数と同数のガラス部材を組合せることにより形成するので、該母材ガラスに貫通穴を容易に形成することができる。
請求項２記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法は、請求項１記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法において、前記母材ガラスは、最大失透速度が１００μｍ／分以下である組成のガラスから成ることを特徴とする。
請求項２記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、母材ガラスは、最大失透速度が１００μｍ／分以下である組成のガラスから成るので、母材ガラスの加熱延伸時に失透の発生を防止して延伸ガラスの寸法安定性を向上させ、光ファイバ接続用ガラス部品に貫通穴を寸法精度良く形成することができる。
請求項３記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法は、請求項２記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法において、前記母材ガラスは、前記最大失透速度が１０μｍ／分以下である組成のガラスから成ることを特徴とする。
請求項３記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、光ファイバ接続用ガラス部品の貫通穴の寸法精度をさらに向上させることができる。
【００２４】
本明細書において、「断面形状」とは母材ガラスの延伸方向に垂直な断面の形状を意味する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明者は、最大失透速度が１００μｍ／分以下、好ましくは１０μｍ／分以下である組成のガラスから成る母材ガラス４１を用いると、母材ガラス４１の加熱延伸中にガラス面内に微小な結晶が生成する失透現象が生じるのが実質的に防止されてその貫通穴の内面に微小な凹凸が生じるのを防止することができ、その結果、フェルールの貫通穴への光ファイバの挿入を容易にできると共に、該貫通穴内に保持される光ファイバの軸心位置のズレを防止することができることを見い出した。最大失透速度が１００μｍ／分を越える組成のガラスから成る母材ガラス４１を用いる場合は、フェルールの貫通穴の断面寸法の精度が許容範囲を越えてしまう。
【００２６】
ここに、ガラスの失透とは、ガラスをガラス転移点以上融点以下の温度に保持することによりガラス組成の一部が結晶として析出することをいい、ガラスの機械的性質及び寸法精度は、失透によって一般に悪くなる傾向を示す。
【００２７】
また、ガラスの失透速度とは、上記失透が進む速度であり、失透速度が遅い組成のガラスほど、内部に析出された微結晶が少なく表面の凹凸が少ない。また、この失透速度は、ガラスが維持される温度が、ガラスの転移温度から高くなるに従って大きくなり、さらに温度が高くなって、ガラスの融点に近づくに従って今度は小さくなる。。すなわち、失透速度は、ガラス転移温度とガラスの融点の間で最大値を有する。この失透速度が最大になる温度での失透速度を最大失透速度という。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法を実施するための製造装置を示す概略図である。
【００３０】
図１において、３０は光ファイバ接続用ガラス部品としての円筒状フェルールの製造装置であり、この製造装置３０は上段３１及び中段３２を含む台３３を有する。また、上段３１の一端側の延長部に後述する円筒状の加熱炉３４が設けられている。
【００３１】
この加熱炉３４に対向する位置において、上段３１にはＴ字型の支柱３５が立設されていると共に、支柱３５に隣接してモータ３６が載置されている。ワイヤ３７が、モータ３６の駆動軸上のプーリ３８、上段３１上のプーリ３９、支柱３５の上端上のプーリ４０，４０に掛け廻され、該ワイヤ３７の一端は円筒状の母材ガラス４１の上端に固定されている。母材ガラス４１の下端部は、加熱炉３４に導入されている。この母材ガラス４１はその長手軸中心軸上で断面正方形の貫通穴を有している。モータ３６の駆動軸の回転速度は図示しない制御装置によって制御され、これにより、母材ガラス４１の加熱炉３４への供給速度が制御される。
【００３２】
図１のＡ−Ａ線断面図である図２に示すように、円筒状の加熱炉３４の内側には、母材ガラス４１の下端部を加熱すべく電気ヒータ４３が設けられている。この電気ヒータ４３は前記制御装置に接続され、この制御装置によって制御される。
【００３３】
さらに、台３３の中段３２上には、モータ４５が設けられており、その駆動軸には、前記母材ガラス４１から下垂した延伸ガラスを挟持して延伸する一対の延伸ロール４６が連結されている。モータ４５の駆動軸の回転速度は前記制御装置によって制御され、これにより、延伸ロール４６の回転速度、即ち母材ガラス４１の延伸速度が制御される。
【００３４】
上記構成により、母材ガラス４１が所定の供給速度で加熱炉３４に供給され、該母材ガラス４１が所定の延伸速度で延伸される。得られた延伸ガラスは所望の長さに切断加工され、円筒状のフェルールが得られる。
【００３５】
以下、上記製造装置３０を使用して光ファイバ接続用ガラス部品としてのフェルールを製造する方法を説明する。
【００３６】
第１工程：
先ず、ガラス材料に、通常の切断、切削、研磨等の機械加工により、若しくは熱間プレス等により、又は後述するガラス部材の貼り合わせ法により、光ファイバを保持する貫通穴を長手中心軸上に有するフェルールの断面形状とほぼ相似形の断面形状を有する母材ガラス４１を準備する。当該加工後の母材ガラス４１の断面積は、得られるべきフェルールの断面積の１００〜５０００倍とする。母材ガラス４１の長さは、製造装置３０の寸法的制約等により決定されるが、できるだけ長いほうが省スペースの観点から好ましい。
【００３７】
第２工程：
前記準備された母材ガラス４１を製造装置３０のワイヤ３７の一端に懸吊して装着する。次いで、モータ３６の駆動軸を回転させて母材ガラス４１の下端部を加熱炉３４内に導入する。次いで、電気ヒータ４３に通電して加熱炉３４によって該母材ガラス４１の下端部を加熱する。この加熱により母材ガラス４１から下垂した延伸ガラスを延伸ロール４６に通し、該延伸ロール４６をモータ４５により回転して下方に引っ張る。
【００３８】
以後、モータ３６及び４５を夫々制御して、母材ガラス４１を加熱炉３４内に後述する所定の供給速度で導入すると同時に後述する所定の延伸速度で下方に引っ張る。その際、電気ヒータ４３を母材ガラス４１の加熱温度が所定範囲内になるように制御する。即ち、母材ガラス４１をその粘度が１０5〜１０9ポアズになるような所定の温度範囲、好ましくは、１０7.8〜１０9ポアズになるような所定の温度範囲（ガラスの軟化温度以下）に加熱する。例えば、母材ガラス４１が、後述する好適なガラス材料から成る場合、前記所定の温度範囲は６００〜９３０℃、好ましくは、７３０〜９３０℃である。このような温度範囲で加熱延伸された延伸ガラスは、母材ガラス４１との断面形状の相似性が維持される。
【００３９】
上記母材ガラス４１の供給速度に対する母材ガラス４１の延伸速度の比は、２０〜４０００であるのが好ましい。当該比が２０未満の場合は、母材ガラス４１が延伸される延伸率が小さく生産性が悪化し、当該比が４０００を越える場合は、前記延伸率が大きすぎて延伸ガラスの延伸方向に垂直な断面形状が不安定になる。より好ましくは、当該比が１００〜１０００の範囲にあるのがよい。
【００４０】
第３工程： 次いで、前記延伸ガラスを所望の長さに切断して光ファイバ接続用ガラス部品を得る。この切断は、ダイヤモンドソー、ガラスカッター、ウォータージェット等により行う。
【００４１】
以上の３工程によって、母材ガラス４１から、その断面形状とほぼ相似形の所望の断面形状を有するフェルールを形成することができる。このフェルールの寸法は、接続する光ファイバ等の用途によるが、例えば、外径が０．２〜２．５ｍｍ、典型的には、１．２〜２．０ｍｍであり、貫通孔の一辺の長さが０．１〜０．３ｍｍであり、長さが５０ｍｍ以下、典型的には、１０〜１５ｍｍである。
【００４２】
この光ファイバ接続用ガラス部品は、その貫通穴内への光ファイバの導入を容易するために、貫通穴の少なくとも一方の開口部にテーパを付けるのが好ましい。
【００４３】
次に、本発明の製造方法の実施例を説明する
先ず、母材ガラス４１として、表１に示す組成及び最大失透速度を有するソーダライムガラス、低アルカリガラス、ゲルマン酸塩ガラス、珪酸塩ガラス−１、珪酸塩ガラス−２からなる試料を準備した。これらの試料の最大失透速度は表１に示す通りであり、１０μｍ／分以下のものはソーダライムガラス（５μｍ／分）、及び低アルカリガラス（０．１μｍ／分）であり、１０μｍ／分を越え、１００μｍ／分以下のものはゲルマン酸塩ガラス（１２μｍ／分）である。珪酸塩ガラス−１及び珪酸塩ガラス−２の最大失透速度は、夫々１２００μｍ／分、４０００μｍ／分であり、１００μｍ／分を越える。次いで、これらの試料を上記製造方法により加熱延伸し、延伸ガラスを製造した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
得られた延伸ガラスの貫通穴表面の状態の目視結果としては、ソーダライムガラス、低アルカリガラスについては、失透の発生がないと共に表面凹凸がなく、ゲルマン酸塩については、失透がわずかに発生すると共に表面凹凸がわずかにあり、珪酸塩ガラス−１及び珪酸塩ガラス−２については、失透が多数発生すると共に表面凹凸が多数あった。
【００４６】
図３及び図４は、夫々上記製造方法により製造されたフェルールの断面図及び側面図であり、図３は、フェルールの貫通穴の一端側の開口部にテーパが付けられている場合を示し、図４は、該貫通穴の両端側の開口部に夫々テーパが付けられている場合を示す。
【００４７】
図３及び図４において、フェルール２０の貫通部２１は正方形の断面形状を有する。貫通部２１の開口部２２〜２４のテーパは、光ファイバの貫通穴２１への挿入を容易にするために形成され、その形成は、ガラス製のフェルール２０の周側面を被覆材でマスキングし、フェルール２０の端面部をガラス浸食溶液で処理することにより行われる（例えば、特公昭６３−４４７０１号公報）。このテーパの形成は、機械的にドリル加工により又はサンドブラスト加工により行われてもよい。
【００４８】
また、フェルール２０の貫通穴２１に光ファイバ２５を固定するために、フェルール２０の周側部に整合剤又は接着剤を貫通穴２１に注入するための穴を設けてもよい。
【００４９】
フェルール２０の貫通穴２１の断面形状は、正方形以外に、正三角形、長方形であってもよい（図５〜図８）。
【００５０】
図５〜図８は、フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図である。この場合のフェルール２０には、その貫通穴２１の開口部にテーパが付けられていない。図５は、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が正方形である場合、図６は、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が正三角形である場合、図７は、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が長方形である場合、図８は、フェルール２０の断面形状が正方形であり、貫通穴２１の断面形状が長方形である場合を夫々示している。その他、フェルール２０の断面形状及び貫通穴２１の断面形状の組合せを種々変更することができる。
【００５１】
本フェルール２０内の貫通部２１において、光ファイバ２５，２５の端面間には、光ファイバ２５，２５間の屈折率を整合すると共に両者間も接着する整合剤を充填し、且つ光ファイバ２５，２５と貫通穴２１の壁との間の空隙に光ファイバ２５，２５を貫通穴２１内に固定するための前記整合剤又は接着剤を充填する。以下に説明するフェルール２０の各実施例においても同様である。
【００５２】
以上説明したフェルール２０は、貫通穴２１内に１本の光ファイバ２５が挿入されるものであるが、光学的信号送受信のために往復分用として複数の光ファイバ２５が貫通孔２１内に挿入されるタイプのフェルール使用される場合がある。
【００５３】
図９は、上記図５〜図７のフェルール２０の貫通穴２１に複数の光ファイバが挿入された状態を説明するフェルール２０の横断面図である。図９（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正方形の場合であり、２本の光ファイバが貫通穴２１に保持されている状態を示す。図９（ｂ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正三角形の場合であり、３本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示す。図９（ｃ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長方形の場合であり、２本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示す。
【００５４】
図９（ａ）から図９（ｃ）に示すように、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正方形、三角形、及び長方形の場合は、１つの貫通穴２１でしかも複数の光ファイバ２５同士を正確に軸合わせした状態で整列保持することができ、光ファイバ２５，２５を貫通穴２１に合わせるときの空気抜き、整合剤又は接着剤抜きを光ファイバ２５と貫通穴２１の壁との間の空隙を介して行うことができる。
【００５５】
図１０は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状の変形例を説明するフェルール２０の横断面図である。
【００５６】
図１０（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が六角形であり、貫通穴２１内に２本の光ファイバが保持されている状態を示す。図１０（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が八角形であり、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で且つ軸合保持されている状態を示す。
【００５７】
図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長穴であり、図１０（ｃ）は、貫通穴２１内に２本の光ファイバが、図１０（ｄ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に並んだ状態で保持されている状態を示す。
【００５８】
図１０（ｅ）乃至図１０（ｇ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結円形であり、図１０（ｅ）は、２個の円形穴が１列に連結した貫通穴２１内に２本の光ファイバが、図１０（ｆ）は、３個の円形穴が１列に連結した貫通穴２１内に３本の光ファイバが、図１０（ｇ）は、５個の円形穴が１列に連結した貫通穴２１内に５本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を夫々示す。
【００５９】
図１０（ｈ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が４個の円形穴が正方形に連結した連結円形であり、貫通穴２１内に４本の光ファイバが束になって保持されている状態を示す。
【００６０】
図１０（ｉ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が楕円であり、貫通穴２１内に２本の光ファイバが保持されている状態を示す。
【００６１】
図１０（ｊ）及び図１０（ｋ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結正方形であり、図１０（ｊ）は、２個の正方形が１列に連結した貫通穴２１内に２本の光ファイバが、図１０（ｋ）は、３個の正方形が１列に連結した貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を示す。
【００６２】
上記図１０の各変形例において、貫通孔２１内に図示した以外の本数の光ファイバ２５を保持するように各穴の個数を設定してもよい。また、フェルール２０の断面形状は、図１０の変形例では、フェルール２０の断面形状は円形であるが、円形以外の形状、例えば正方形等であってもよい。
【００６３】
図１０（ａ）から図１０（ｋ）に示すように、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が六角形、八角形、長穴、連結円形、楕円、及び連結正方形の場合は、１つの貫通穴２１でしかも複数の光ファイバ２５同士を正確に軸合わせした状態で整列保持することができ、且つ光ファイバ２５，２５を貫通穴２１に合わせるときの空気抜き、整合剤又は接着剤抜きを光ファイバ２５と貫通穴２１の壁との間の空隙を介して行うことができ、且つ貫通穴２１の断面形状が三角形及び四角形の場合に比べて該空隙の体積が低減することにより整合剤又は接着剤の量を低減することができ、もってコストの低減と、整合剤又は接着剤の硬化時の化学反応によるガス発生量の低減を図ることができる。とりわけ、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｊ）及び図１０（ｋ）に示すように、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が六角形、八角形及び連結正方形の場合は、光ファイバ２５と貫通穴２１の壁との接触部が多くなるので、光ファイバ２５を安定的に固定することができ、図１０（ｃ）から図１０（ｉ）に示すように、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長穴、連結円形、及び楕円の場合は、光ファイバ２５と貫通穴２１の壁との接触面積を増加させることができ、光ファイバ２５を確実に固定することができる。
【００６４】
母材ガラス４１のガラス材料としては、上記のように、最大失透速度が１００μｍ／分以下、好ましくは１０μｍ／分以下である組成のガラスであって、接続される光ファイバとほぼ同じ線膨張係数を有するガラスが好ましい。また、母材ガラス４１のガラス材料として、結晶化ガラスを用いることもできるが、その際も延伸時の寸法安定性を維持するために、最大失透速度が１００μｍ／分以下、好ましくは１０μｍ／分以下のガラスを用い、熱延伸後加熱により結晶化させる。母材ガラス４１のガラス材料は、具体的には、例えば、シリカ７０〜７３重量％、アルミナ１〜２重量％、ＣａＯ７〜１２重量％、ＭｇＯ１〜５重量％、アルカリ成分１３〜１５重量％から成るのが好ましい。
【００６５】
以下、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品を製造する母材ガラスの製造方法を図面を参照して説明する。
【００６６】
本母材ガラスの製造方法は、上記フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が多角形である場合に使用される上記母材ガラス４１に適用されるものである。この母材ガラスの製造方法の説明図を図１１〜図１４に示す。
【００６７】
本母材ガラスの製造方法では、先ず、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状多角形の辺の数と同数の断面四角形のガラス部材２５を準備し、これらのガラス部材２５を、それらの間に断面形状が多角形の貫通穴を形成するように組合せ、この組合わされたガラス部材２５を熱融着により接合し、さらに、この接合されたガラス部材２５，２５の周囲を機械加工等により円筒状又は角柱状に成形することによりフェルール２０製造用の母材ガラス４１を製造する。
【００６８】
図１１〜図１４において、図１１は、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が正三角形である場合を示し、図１２は、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が正方形である場合を示し、図１３は、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が長方形である場合を示し、図１４は、母材ガラス４１の断面形状が正方形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が長方形である場合を示す。その他、母材ガラス４１の断面形状及び貫通穴の断面形状の組合せを種々変更することができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状多角形の辺の数と同数の断面四角形のガラス部材２５を用いたが、母材ガラス４１の貫通穴用の溝を有する一のガラス部材と、前記溝の開放部を塞ぐように前記一のガラス部材に接合される他のガラス部材とを用いてもよい。
【００７０】
本実施の形態に係る母材ガラス４１の製造方法によれば、母材ガラス４１に貫通穴を容易に形成することができる。
【００７１】
次に、本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品を図１５及び図１６を参照して説明する。
【００７２】
図１５は、本実施の形態に係る光ファイバ接続用のガラス部品の断面図及び側面図である。本実施の形態に係る光ファイバ接続用のガラス部品としてのフェルール５０は断面形状が長方形であり、その長手軸方向に沿った断面形状が正方形の貫通穴５１が４つ等間隔に配列されている。各貫通穴５１はその両端側の開口部５２，５３においてテーパが付けられている。貫通穴５１の各々は、接続されるべき光ファイバと略同じ断面寸法を有する。貫通穴５１の数及びその配列方法は本実施の形態に限定されない。また、貫通穴５１の開口部にテーパを付けなくてもよい。貫通穴５１の内径は、例えば０．０８６〜０．１５ｍｍである。
【００７３】
上記フェルール５０は、上述した光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法により製造され、該製造方法で使用される母材ガラス４１は、上述した母材ガラスの製造方法により製造されてもよく、機械加工又はプレス成形により製造されてもよい。
【００７４】
上記フェルール５０によれば、４本の光ファイバ同士の接続を正確に軸合わせした状態で確実に行うことができる。このフェルール５０により４本の光ファイバを接続した状態を図１６の断面図に示す。
【００７５】
なお、上述した実施の形態では、光ファイバ同士を接続する光ファイバ接続用ガラス部品について述べたが、本発明は、光ファイバと発光・受光素子等他の部品との接続に適用することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、請求項１記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、断面形状が多角形の貫通穴を、断面多角形であると共に貫通穴の断面の多角形の辺の数と同数のガラス部材を組合せることにより形成するので、該母材ガラスに貫通穴を容易に形成することができる。
請求項２記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、母材ガラスは、最大失透速度が１００μｍ／分以下である組成のガラスから成るので、母材ガラスの加熱延伸時に失透の発生を防止して延伸ガラスの寸法安定性を向上させ、光ファイバ接続用ガラス部品に貫通穴を寸法精度良く形成することができる。
請求項３記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、光ファイバ接続用ガラス部品の貫通穴の寸法精度をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法を実施するための製造装置を示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】上記製造方法により製造されたフェルールであって、貫通孔における一方の開口部にテーパが設けられているフェルールを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図４】上記製造方法により製造されたフェルールであって、貫通穴における双方の開口部に夫々テーパが設けられているフェルールを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図５】フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図であって、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が正方形である場合のものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図６】フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図であって、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が正三角形である場合のものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図７】フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図であって、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が長方形である場合のものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図８】フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図であって、フェルール２０の断面形状が正方形であり、貫通穴２１の断面形状が長方形である場合のものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図９】図９は、図５〜図７のフェルール２０の貫通穴２１に複数の光ファイバが挿入された状態を説明するフェルール２０の横断面図である。（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正方形の場合であり、２本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示し、（ｂ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正三角形の場合であり、３本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示し、（ｃ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長方形の場合であり、２本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示す。
【図１０】図１０は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状の変形例を示すフェルール２０の横断面図である。（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が六角形であり、貫通穴２１内に２本の光ファイバが保持されている状態を示し、（ｂ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が八角形であり、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を示し、（ｃ）及び（ｄ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長穴であって、（ｃ）は、貫通穴２１内に２本の光ファイバが、（ｄ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を示し、（ｅ）乃至（ｇ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結円形であって、（ｅ）は、貫通穴２１内に２本の光ファイバが、（ｆ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが、（ｇ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を夫々示し、（ｈ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結円形であり、貫通穴２１内に４本の光ファイバが束になって保持されている状態を示し、（ｉ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が楕円であり、貫通穴２１内に２本の光ファイバがになって保持されている状態を示し、（ｊ）及び（ｋ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結正方形であって、（ｊ）は、貫通穴２１内に２本の光ファイバが、（ｋ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を示す。
【図１１】本発明の実施の形態に係るガラス部品製造用の母材ガラスの製造方法の説明図であって、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が正三角形である場合のものを示し、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後、（ｃ）は加工後を夫々示す。
【図１２】本発明の実施の形態に係るガラス部品製造用の母材ガラスの製造方法の説明図であって、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が正方形である場合のものを示し、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後、（ｃ）は加工後を夫々示す。
【図１３】本発明の実施の形態に係るガラス部品製造用の母材ガラスの製造方法の説明図であって、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が長方形である場合のものを示し、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後、（ｃ）は加工後を夫々示す。
【図１４】本発明の実施の形態に係るガラス部品製造用の母材ガラスの製造方法の説明図であって、母材ガラス４１の断面形状が正方形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が長方形である場合のものを示し、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後、（ｃ）は加工後を夫々示す。
【図１５】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品の断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は夫々その側面図である。
【図１６】図７のフェルール５０により４本の光ファイバを接続した状態の説明図である。
【図１７】従来の一体型光コネクの断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，５０ フェルール
１１，２１，５１ 貫通穴
１２，１３ 光ファイバ
１５，１６，５２，５３ 開口部
２５ ガラス部材
３０ 製造装置
３４ 加熱炉
３６，４５ モータ
３７ ワイヤ
４１ 母材ガラス
４６ 延伸ロール
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信装置及び光応用機器には光ファイバ同士、又は光ファイバと発光・受光素子等の接続用の光コネクタが通常使用されている。
【０００３】
従来、この種の光コネクタとしては、分割型のもの（例えば、特許第２７８８８００号公報）と図１７に断面図として示される一体型のものとがある。
【０００４】
図１７の一体型光コネクタはガラス製の円筒状フェルール１０からなり、フェルール１０は、その長手中心軸上に小径の貫通穴１１を有している。この貫通穴１１内に光ファイバ１２及び１３が保持され、光ファイバ１２及び１３はその端面１４同士で当接している。これらの端面１４間には整合剤（商品名：エポキシ接着剤又は紫外線硬化樹脂等の整合剤）が介在している。この整合剤は、光ファイバ１２、１３間の屈折率を整合すると共に両者を接着する役目を果たす。貫通穴１１には、光ファイバ１２，１３の貫通穴１１への導入を容易にするためにその開口部１５，１６においてテーパが付けられている。開口部１５，１６、及び光ファイバ１２，１３と貫通穴１１の壁との間の空隙には、光ファイバ１２，１３を貫通穴１１内に固定するため前記整合剤又は接着剤が介在している。
【０００５】
上記のようなフェルール１０は、断面形状がフェルール１０の断面形状とほぼ相似形である母材ガラスを形成すると共に、この母材ガラスに機械加工により貫通穴をあけ、次いで、この貫通穴があけられた母材ガラスを加熱しつつ延伸し、さらに、加熱延伸された延伸ガラスを所望の長さに切断することにより製造される。また、上記フェルール１０の製造方法として、母材ガラスの形成及び貫通穴の穿設までの工程をプレス成形によって行う方法もある。
【０００６】
上記のように製造されたフェルール１０は、光ファイバを光の波長オーダー程度の精度で位置決めするために、貫通穴１１の断面寸法に対して±３〜５μｍの寸法精度が要求される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の製造方法では、フェルール１０を、準備した母材ガラスに加熱延伸を施すことにより形成するので、貫通穴１１の断面寸法に対して十分な精度が得られず、光ファイバ１２，１３をフェルール１０の貫通穴１１内に円滑に挿入し且つ精度良く固定保持することができなかった。
【０００８】
また、フェルール１０を製造するための母材ガラスへの貫通穴の形成を機械加工又はプレス成形により行っているので、該貫通穴の形成に手間を要していた。
【０００９】
さらには、従来のフェルール１０は単一の光ファイバ同士の接続のみを考慮したものであって、複数本の光ファイバ同士を接続することができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、光ファイバ接続用ガラス部品を製造するための母材ガラスに貫通穴を容易に形成することができる光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成するために、請求項１記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法は、光ファイバを保持するための貫通穴を有する光ファイバ接続用ガラス部品の所望の断面形状と断面形状がほぼ相似形である母材ガラスを準備し、該母材ガラスを加熱しつつ延伸する光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法において、前記母材ガラスは、中に断面形状が多角形の貫通穴を形成するように、複数の断面多角形のガラス部材を組合せ、該組合わされたガラス部材を熱融着により接合したものであり、前記複数のガラス部材が前記貫通穴の断面の多角形の辺の数と同数のガラス部材から成ることを特徴とする。
請求項１記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、断面形状が多角形の貫通穴を、断面多角形であると共に貫通穴の断面の多角形の辺の数と同数のガラス部材を組合せることにより形成するので、該母材ガラスに貫通穴を容易に形成することができる。
請求項２記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法は、請求項１記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法において、前記母材ガラスは、最大失透速度が１００μｍ／分以下である組成のガラスから成ることを特徴とする。
請求項２記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、母材ガラスは、最大失透速度が１００μｍ／分以下である組成のガラスから成るので、母材ガラスの加熱延伸時に失透の発生を防止して延伸ガラスの寸法安定性を向上させ、光ファイバ接続用ガラス部品に貫通穴を寸法精度良く形成することができる。
請求項３記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法は、請求項２記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法において、前記母材ガラスは、前記最大失透速度が１０μｍ／分以下である組成のガラスから成ることを特徴とする。
請求項３記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、光ファイバ接続用ガラス部品の貫通穴の寸法精度をさらに向上させることができる。
【００２４】
本明細書において、「断面形状」とは母材ガラスの延伸方向に垂直な断面の形状を意味する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明者は、最大失透速度が１００μｍ／分以下、好ましくは１０μｍ／分以下である組成のガラスから成る母材ガラス４１を用いると、母材ガラス４１の加熱延伸中にガラス面内に微小な結晶が生成する失透現象が生じるのが実質的に防止されてその貫通穴の内面に微小な凹凸が生じるのを防止することができ、その結果、フェルールの貫通穴への光ファイバの挿入を容易にできると共に、該貫通穴内に保持される光ファイバの軸心位置のズレを防止することができることを見い出した。最大失透速度が１００μｍ／分を越える組成のガラスから成る母材ガラス４１を用いる場合は、フェルールの貫通穴の断面寸法の精度が許容範囲を越えてしまう。
【００２６】
ここに、ガラスの失透とは、ガラスをガラス転移点以上融点以下の温度に保持することによりガラス組成の一部が結晶として析出することをいい、ガラスの機械的性質及び寸法精度は、失透によって一般に悪くなる傾向を示す。
【００２７】
また、ガラスの失透速度とは、上記失透が進む速度であり、失透速度が遅い組成のガラスほど、内部に析出された微結晶が少なく表面の凹凸が少ない。また、この失透速度は、ガラスが維持される温度が、ガラスの転移温度から高くなるに従って大きくなり、さらに温度が高くなって、ガラスの融点に近づくに従って今度は小さくなる。。すなわち、失透速度は、ガラス転移温度とガラスの融点の間で最大値を有する。この失透速度が最大になる温度での失透速度を最大失透速度という。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法を実施するための製造装置を示す概略図である。
【００３０】
図１において、３０は光ファイバ接続用ガラス部品としての円筒状フェルールの製造装置であり、この製造装置３０は上段３１及び中段３２を含む台３３を有する。また、上段３１の一端側の延長部に後述する円筒状の加熱炉３４が設けられている。
【００３１】
この加熱炉３４に対向する位置において、上段３１にはＴ字型の支柱３５が立設されていると共に、支柱３５に隣接してモータ３６が載置されている。ワイヤ３７が、モータ３６の駆動軸上のプーリ３８、上段３１上のプーリ３９、支柱３５の上端上のプーリ４０，４０に掛け廻され、該ワイヤ３７の一端は円筒状の母材ガラス４１の上端に固定されている。母材ガラス４１の下端部は、加熱炉３４に導入されている。この母材ガラス４１はその長手軸中心軸上で断面正方形の貫通穴を有している。モータ３６の駆動軸の回転速度は図示しない制御装置によって制御され、これにより、母材ガラス４１の加熱炉３４への供給速度が制御される。
【００３２】
図１のＡ−Ａ線断面図である図２に示すように、円筒状の加熱炉３４の内側には、母材ガラス４１の下端部を加熱すべく電気ヒータ４３が設けられている。この電気ヒータ４３は前記制御装置に接続され、この制御装置によって制御される。
【００３３】
さらに、台３３の中段３２上には、モータ４５が設けられており、その駆動軸には、前記母材ガラス４１から下垂した延伸ガラスを挟持して延伸する一対の延伸ロール４６が連結されている。モータ４５の駆動軸の回転速度は前記制御装置によって制御され、これにより、延伸ロール４６の回転速度、即ち母材ガラス４１の延伸速度が制御される。
【００３４】
上記構成により、母材ガラス４１が所定の供給速度で加熱炉３４に供給され、該母材ガラス４１が所定の延伸速度で延伸される。得られた延伸ガラスは所望の長さに切断加工され、円筒状のフェルールが得られる。
【００３５】
以下、上記製造装置３０を使用して光ファイバ接続用ガラス部品としてのフェルールを製造する方法を説明する。
【００３６】
第１工程：
先ず、ガラス材料に、通常の切断、切削、研磨等の機械加工により、若しくは熱間プレス等により、又は後述するガラス部材の貼り合わせ法により、光ファイバを保持する貫通穴を長手中心軸上に有するフェルールの断面形状とほぼ相似形の断面形状を有する母材ガラス４１を準備する。当該加工後の母材ガラス４１の断面積は、得られるべきフェルールの断面積の１００〜５０００倍とする。母材ガラス４１の長さは、製造装置３０の寸法的制約等により決定されるが、できるだけ長いほうが省スペースの観点から好ましい。
【００３７】
第２工程：
前記準備された母材ガラス４１を製造装置３０のワイヤ３７の一端に懸吊して装着する。次いで、モータ３６の駆動軸を回転させて母材ガラス４１の下端部を加熱炉３４内に導入する。次いで、電気ヒータ４３に通電して加熱炉３４によって該母材ガラス４１の下端部を加熱する。この加熱により母材ガラス４１から下垂した延伸ガラスを延伸ロール４６に通し、該延伸ロール４６をモータ４５により回転して下方に引っ張る。
【００３８】
以後、モータ３６及び４５を夫々制御して、母材ガラス４１を加熱炉３４内に後述する所定の供給速度で導入すると同時に後述する所定の延伸速度で下方に引っ張る。その際、電気ヒータ４３を母材ガラス４１の加熱温度が所定範囲内になるように制御する。即ち、母材ガラス４１をその粘度が１０5〜１０9ポアズになるような所定の温度範囲、好ましくは、１０7.8〜１０9ポアズになるような所定の温度範囲（ガラスの軟化温度以下）に加熱する。例えば、母材ガラス４１が、後述する好適なガラス材料から成る場合、前記所定の温度範囲は６００〜９３０℃、好ましくは、７３０〜９３０℃である。このような温度範囲で加熱延伸された延伸ガラスは、母材ガラス４１との断面形状の相似性が維持される。
【００３９】
上記母材ガラス４１の供給速度に対する母材ガラス４１の延伸速度の比は、２０〜４０００であるのが好ましい。当該比が２０未満の場合は、母材ガラス４１が延伸される延伸率が小さく生産性が悪化し、当該比が４０００を越える場合は、前記延伸率が大きすぎて延伸ガラスの延伸方向に垂直な断面形状が不安定になる。より好ましくは、当該比が１００〜１０００の範囲にあるのがよい。
【００４０】
第３工程： 次いで、前記延伸ガラスを所望の長さに切断して光ファイバ接続用ガラス部品を得る。この切断は、ダイヤモンドソー、ガラスカッター、ウォータージェット等により行う。
【００４１】
以上の３工程によって、母材ガラス４１から、その断面形状とほぼ相似形の所望の断面形状を有するフェルールを形成することができる。このフェルールの寸法は、接続する光ファイバ等の用途によるが、例えば、外径が０．２〜２．５ｍｍ、典型的には、１．２〜２．０ｍｍであり、貫通孔の一辺の長さが０．１〜０．３ｍｍであり、長さが５０ｍｍ以下、典型的には、１０〜１５ｍｍである。
【００４２】
この光ファイバ接続用ガラス部品は、その貫通穴内への光ファイバの導入を容易するために、貫通穴の少なくとも一方の開口部にテーパを付けるのが好ましい。
【００４３】
次に、本発明の製造方法の実施例を説明する
先ず、母材ガラス４１として、表１に示す組成及び最大失透速度を有するソーダライムガラス、低アルカリガラス、ゲルマン酸塩ガラス、珪酸塩ガラス−１、珪酸塩ガラス−２からなる試料を準備した。これらの試料の最大失透速度は表１に示す通りであり、１０μｍ／分以下のものはソーダライムガラス（５μｍ／分）、及び低アルカリガラス（０．１μｍ／分）であり、１０μｍ／分を越え、１００μｍ／分以下のものはゲルマン酸塩ガラス（１２μｍ／分）である。珪酸塩ガラス−１及び珪酸塩ガラス−２の最大失透速度は、夫々１２００μｍ／分、４０００μｍ／分であり、１００μｍ／分を越える。次いで、これらの試料を上記製造方法により加熱延伸し、延伸ガラスを製造した。
【００４４】
【表１】
得られた延伸ガラスの貫通穴表面の状態の目視結果としては、ソーダライムガラス、低アルカリガラスについては、失透の発生がないと共に表面凹凸がなく、ゲルマン酸塩については、失透がわずかに発生すると共に表面凹凸がわずかにあり、珪酸塩ガラス−１及び珪酸塩ガラス−２については、失透が多数発生すると共に表面凹凸が多数あった。
【００４６】
図３及び図４は、夫々上記製造方法により製造されたフェルールの断面図及び側面図であり、図３は、フェルールの貫通穴の一端側の開口部にテーパが付けられている場合を示し、図４は、該貫通穴の両端側の開口部に夫々テーパが付けられている場合を示す。
【００４７】
図３及び図４において、フェルール２０の貫通部２１は正方形の断面形状を有する。貫通部２１の開口部２２〜２４のテーパは、光ファイバの貫通穴２１への挿入を容易にするために形成され、その形成は、ガラス製のフェルール２０の周側面を被覆材でマスキングし、フェルール２０の端面部をガラス浸食溶液で処理することにより行われる（例えば、特公昭６３−４４７０１号公報）。このテーパの形成は、機械的にドリル加工により又はサンドブラスト加工により行われてもよい。
【００４８】
また、フェルール２０の貫通穴２１に光ファイバ２５を固定するために、フェルール２０の周側部に整合剤又は接着剤を貫通穴２１に注入するための穴を設けてもよい。
【００４９】
フェルール２０の貫通穴２１の断面形状は、正方形以外に、正三角形、長方形であってもよい（図５〜図８）。
【００５０】
図５〜図８は、フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図である。この場合のフェルール２０には、その貫通穴２１の開口部にテーパが付けられていない。図５は、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が正方形である場合、図６は、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が正三角形である場合、図７は、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が長方形である場合、図８は、フェルール２０の断面形状が正方形であり、貫通穴２１の断面形状が長方形である場合を夫々示している。その他、フェルール２０の断面形状及び貫通穴２１の断面形状の組合せを種々変更することができる。
【００５１】
本フェルール２０内の貫通部２１において、光ファイバ２５，２５の端面間には、光ファイバ２５，２５間の屈折率を整合すると共に両者間も接着する整合剤を充填し、且つ光ファイバ２５，２５と貫通穴２１の壁との間の空隙に光ファイバ２５，２５を貫通穴２１内に固定するための前記整合剤又は接着剤を充填する。以下に説明するフェルール２０の各実施例においても同様である。
【００５２】
以上説明したフェルール２０は、貫通穴２１内に１本の光ファイバ２５が挿入されるものであるが、光学的信号送受信のために往復分用として複数の光ファイバ２５が貫通孔２１内に挿入されるタイプのフェルール使用される場合がある。
【００５３】
図９は、上記図５〜図７のフェルール２０の貫通穴２１に複数の光ファイバが挿入された状態を説明するフェルール２０の横断面図である。図９（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正方形の場合であり、２本の光ファイバが貫通穴２１に保持されている状態を示す。図９（ｂ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正三角形の場合であり、３本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示す。図９（ｃ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長方形の場合であり、２本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示す。
【００５４】
図９（ａ）から図９（ｃ）に示すように、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正方形、三角形、及び長方形の場合は、１つの貫通穴２１でしかも複数の光ファイバ２５同士を正確に軸合わせした状態で整列保持することができ、光ファイバ２５，２５を貫通穴２１に合わせるときの空気抜き、整合剤又は接着剤抜きを光ファイバ２５と貫通穴２１の壁との間の空隙を介して行うことができる。
【００５５】
図１０は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状の変形例を説明するフェルール２０の横断面図である。
【００５６】
図１０（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が六角形であり、貫通穴２１内に２本の光ファイバが保持されている状態を示す。図１０（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が八角形であり、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で且つ軸合保持されている状態を示す。
【００５７】
図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長穴であり、図１０（ｃ）は、貫通穴２１内に２本の光ファイバが、図１０（ｄ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に並んだ状態で保持されている状態を示す。
【００５８】
図１０（ｅ）乃至図１０（ｇ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結円形であり、図１０（ｅ）は、２個の円形穴が１列に連結した貫通穴２１内に２本の光ファイバが、図１０（ｆ）は、３個の円形穴が１列に連結した貫通穴２１内に３本の光ファイバが、図１０（ｇ）は、５個の円形穴が１列に連結した貫通穴２１内に５本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を夫々示す。
【００５９】
図１０（ｈ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が４個の円形穴が正方形に連結した連結円形であり、貫通穴２１内に４本の光ファイバが束になって保持されている状態を示す。
【００６０】
図１０（ｉ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が楕円であり、貫通穴２１内に２本の光ファイバが保持されている状態を示す。
【００６１】
図１０（ｊ）及び図１０（ｋ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結正方形であり、図１０（ｊ）は、２個の正方形が１列に連結した貫通穴２１内に２本の光ファイバが、図１０（ｋ）は、３個の正方形が１列に連結した貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を示す。
【００６２】
上記図１０の各変形例において、貫通孔２１内に図示した以外の本数の光ファイバ２５を保持するように各穴の個数を設定してもよい。また、フェルール２０の断面形状は、図１０の変形例では、フェルール２０の断面形状は円形であるが、円形以外の形状、例えば正方形等であってもよい。
【００６３】
図１０（ａ）から図１０（ｋ）に示すように、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が六角形、八角形、長穴、連結円形、楕円、及び連結正方形の場合は、１つの貫通穴２１でしかも複数の光ファイバ２５同士を正確に軸合わせした状態で整列保持することができ、且つ光ファイバ２５，２５を貫通穴２１に合わせるときの空気抜き、整合剤又は接着剤抜きを光ファイバ２５と貫通穴２１の壁との間の空隙を介して行うことができ、且つ貫通穴２１の断面形状が三角形及び四角形の場合に比べて該空隙の体積が低減することにより整合剤又は接着剤の量を低減することができ、もってコストの低減と、整合剤又は接着剤の硬化時の化学反応によるガス発生量の低減を図ることができる。とりわけ、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｊ）及び図１０（ｋ）に示すように、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が六角形、八角形及び連結正方形の場合は、光ファイバ２５と貫通穴２１の壁との接触部が多くなるので、光ファイバ２５を安定的に固定することができ、図１０（ｃ）から図１０（ｉ）に示すように、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長穴、連結円形、及び楕円の場合は、光ファイバ２５と貫通穴２１の壁との接触面積を増加させることができ、光ファイバ２５を確実に固定することができる。
【００６４】
母材ガラス４１のガラス材料としては、上記のように、最大失透速度が１００μｍ／分以下、好ましくは１０μｍ／分以下である組成のガラスであって、接続される光ファイバとほぼ同じ線膨張係数を有するガラスが好ましい。また、母材ガラス４１のガラス材料として、結晶化ガラスを用いることもできるが、その際も延伸時の寸法安定性を維持するために、最大失透速度が１００μｍ／分以下、好ましくは１０μｍ／分以下のガラスを用い、熱延伸後加熱により結晶化させる。母材ガラス４１のガラス材料は、具体的には、例えば、シリカ７０〜７３重量％、アルミナ１〜２重量％、ＣａＯ７〜１２重量％、ＭｇＯ１〜５重量％、アルカリ成分１３〜１５重量％から成るのが好ましい。
【００６５】
以下、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品を製造する母材ガラスの製造方法を図面を参照して説明する。
【００６６】
本母材ガラスの製造方法は、上記フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が多角形である場合に使用される上記母材ガラス４１に適用されるものである。この母材ガラスの製造方法の説明図を図１１〜図１４に示す。
【００６７】
本母材ガラスの製造方法では、先ず、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状多角形の辺の数と同数の断面四角形のガラス部材２５を準備し、これらのガラス部材２５を、それらの間に断面形状が多角形の貫通穴を形成するように組合せ、この組合わされたガラス部材２５を熱融着により接合し、さらに、この接合されたガラス部材２５，２５の周囲を機械加工等により円筒状又は角柱状に成形することによりフェルール２０製造用の母材ガラス４１を製造する。
【００６８】
図１１〜図１４において、図１１は、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が正三角形である場合を示し、図１２は、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が正方形である場合を示し、図１３は、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が長方形である場合を示し、図１４は、母材ガラス４１の断面形状が正方形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が長方形である場合を示す。その他、母材ガラス４１の断面形状及び貫通穴の断面形状の組合せを種々変更することができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状多角形の辺の数と同数の断面四角形のガラス部材２５を用いたが、母材ガラス４１の貫通穴用の溝を有する一のガラス部材と、前記溝の開放部を塞ぐように前記一のガラス部材に接合される他のガラス部材とを用いてもよい。
【００７０】
本実施の形態に係る母材ガラス４１の製造方法によれば、母材ガラス４１に貫通穴を容易に形成することができる。
【００７１】
次に、本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品を図１５及び図１６を参照して説明する。
【００７２】
図１５は、本実施の形態に係る光ファイバ接続用のガラス部品の断面図及び側面図である。本実施の形態に係る光ファイバ接続用のガラス部品としてのフェルール５０は断面形状が長方形であり、その長手軸方向に沿った断面形状が正方形の貫通穴５１が４つ等間隔に配列されている。各貫通穴５１はその両端側の開口部５２，５３においてテーパが付けられている。貫通穴５１の各々は、接続されるべき光ファイバと略同じ断面寸法を有する。貫通穴５１の数及びその配列方法は本実施の形態に限定されない。また、貫通穴５１の開口部にテーパを付けなくてもよい。貫通穴５１の内径は、例えば０．０８６〜０．１５ｍｍである。
【００７３】
上記フェルール５０は、上述した光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法により製造され、該製造方法で使用される母材ガラス４１は、上述した母材ガラスの製造方法により製造されてもよく、機械加工又はプレス成形により製造されてもよい。
【００７４】
上記フェルール５０によれば、４本の光ファイバ同士の接続を正確に軸合わせした状態で確実に行うことができる。このフェルール５０により４本の光ファイバを接続した状態を図１６の断面図に示す。
【００７５】
なお、上述した実施の形態では、光ファイバ同士を接続する光ファイバ接続用ガラス部品について述べたが、本発明は、光ファイバと発光・受光素子等他の部品との接続に適用することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、請求項１記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、断面形状が多角形の貫通穴を、断面多角形であると共に貫通穴の断面の多角形の辺の数と同数のガラス部材を組合せることにより形成するので、該母材ガラスに貫通穴を容易に形成することができる。
請求項２記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、母材ガラスは、最大失透速度が１００μｍ／分以下である組成のガラスから成るので、母材ガラスの加熱延伸時に失透の発生を防止して延伸ガラスの寸法安定性を向上させ、光ファイバ接続用ガラス部品に貫通穴を寸法精度良く形成することができる。
請求項３記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法によれば、光ファイバ接続用ガラス部品の貫通穴の寸法精度をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法を実施するための製造装置を示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】上記製造方法により製造されたフェルールであって、貫通孔における一方の開口部にテーパが設けられているフェルールを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図４】上記製造方法により製造されたフェルールであって、貫通穴における双方の開口部に夫々テーパが設けられているフェルールを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図５】フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図であって、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が正方形である場合のものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図６】フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図であって、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が正三角形である場合のものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図７】フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図であって、フェルール２０の断面形状が円形であり、貫通穴２１の断面形状が長方形である場合のものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図８】フェルール２０に設けられた貫通穴２１の断面形状を説明する図であって、フェルール２０の断面形状が正方形であり、貫通穴２１の断面形状が長方形である場合のものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々側面図である。
【図９】図９は、図５〜図７のフェルール２０の貫通穴２１に複数の光ファイバが挿入された状態を説明するフェルール２０の横断面図である。（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正方形の場合であり、２本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示し、（ｂ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が正三角形の場合であり、３本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示し、（ｃ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長方形の場合であり、２本の光ファイバが貫通穴に保持されている状態を示す。
【図１０】図１０は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状の変形例を示すフェルール２０の横断面図である。（ａ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が六角形であり、貫通穴２１内に２本の光ファイバが保持されている状態を示し、（ｂ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が八角形であり、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を示し、（ｃ）及び（ｄ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が長穴であって、（ｃ）は、貫通穴２１内に２本の光ファイバが、（ｄ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を示し、（ｅ）乃至（ｇ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結円形であって、（ｅ）は、貫通穴２１内に２本の光ファイバが、（ｆ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが、（ｇ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を夫々示し、（ｈ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結円形であり、貫通穴２１内に４本の光ファイバが束になって保持されている状態を示し、（ｉ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が楕円であり、貫通穴２１内に２本の光ファイバがになって保持されている状態を示し、（ｊ）及び（ｋ）は、フェルール２０の貫通穴２１の断面形状が連結正方形であって、（ｊ）は、貫通穴２１内に２本の光ファイバが、（ｋ）は、貫通穴２１内に３本の光ファイバが１列に整列した状態で保持されている状態を示す。
【図１１】本発明の実施の形態に係るガラス部品製造用の母材ガラスの製造方法の説明図であって、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が正三角形である場合のものを示し、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後、（ｃ）は加工後を夫々示す。
【図１２】本発明の実施の形態に係るガラス部品製造用の母材ガラスの製造方法の説明図であって、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が正方形である場合のものを示し、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後、（ｃ）は加工後を夫々示す。
【図１３】本発明の実施の形態に係るガラス部品製造用の母材ガラスの製造方法の説明図であって、母材ガラス４１の断面形状が円形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が長方形である場合のものを示し、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後、（ｃ）は加工後を夫々示す。
【図１４】本発明の実施の形態に係るガラス部品製造用の母材ガラスの製造方法の説明図であって、母材ガラス４１の断面形状が正方形であり、母材ガラス４１の貫通穴の断面形状が長方形である場合のものを示し、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後、（ｃ）は加工後を夫々示す。
【図１５】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続用ガラス部品の断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は夫々その側面図である。
【図１６】図７のフェルール５０により４本の光ファイバを接続した状態の説明図である。
【図１７】従来の一体型光コネクの断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，５０ フェルール
１１，２１，５１ 貫通穴
１２，１３ 光ファイバ
１５，１６，５２，５３ 開口部
２５ ガラス部材
３０ 製造装置
３４ 加熱炉
３６，４５ モータ
３７ ワイヤ
４１ 母材ガラス
４６ 延伸ロール
Claims (3)
- 光ファイバを保持するための貫通穴を有する光ファイバ接続用ガラス部品の所望の断面形状と断面形状がほぼ相似形である母材ガラスを準備し、該母材ガラスを加熱しつつ延伸する光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法において、前記母材ガラスは、中に断面形状が多角形の貫通穴を形成するように、複数の断面多角形のガラス部材を組合せ、該組合わされたガラス部材を熱融着により接合したものであり、前記複数のガラス部材が前記貫通穴の断面の多角形の辺の数と同数のガラス部材から成ることを特徴とする光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法。
- 前記母材ガラスは、最大失透速度が１００μｍ／分以下である組成のガラスから成ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法。
- 前記母材ガラスは、前記最大失透速度が１０μｍ／分以下である組成のガラスから成ることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ接続用ガラス部品の製造方法。
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