JP3926511B2

JP3926511B2 - Plastic optical fiber connector and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3926511B2
Application number: JP18134899A
Authority: JP
Inventors: 正和高木
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2019-06-28
Also published as: JP2000162464A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小規模光ＬＡＮなどに用いられるプラスチック光ファイバの直線接続部、接続用素子、プラスチック光ファイバカプラなど、プラスチック光ファイバの接続によって形成される部分または素子（以下まとめて「光ファイバ接続体」という）に関するものであり、さらには光学特性、機械特性、温度特性とその長期安定性に優れたプラスチック光ファイバ接続体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバは、ガラスファイバに比べ伝送損失が大きいことから、その用途は照明、ディスプレイ、小規模な光制御システムなどに限定されていたが、それ自体の低損失化に伴い、通信分野での利用が実用段階に達しつつあり、取り扱いの容易さやトータルコストの低減と相俟って、小規模エリアにおける光ＬＡＮへの採用も検討され、それに伴ってプラスチック光ファイバの接続部又は接続用素子（以下まとめて「光スプライス」という）やプラスチック光ファイバカプラなどのプラスチック光部品の挿入損失（過剰損失）を低減すべく検討が進められている。
また、プラスチック光ファイバ接続体は、自動車用装備品の制御系統などにも採用されはじめている。
【０００３】
これらのプラスチック光ファイバの接続体には、例えば、
（１）光ファイバ端面を突き合わせ接続する光コネクタや、
（２）光導波路に光学接着剤を用いて分岐部を形成する導波路型カプラや、
（３）複数のプラスチック光ファイバの中間部を束ねて融着することにより分岐部を形成するスターカプラなどがあり、このスターカプラは、分岐部の融着の方法により、
（ａ）外部からの加熱により融着するもの（例えば、特開昭５９−７９２１号公報参照）と、
（ｂ）超音波溶着により形成するもの（例えば、特開平４−１５１１１２号公報参照）とに区分される。
【０００４】
第１の光コネクタは、着脱を要する用途には適するが、接続損失低減には端面研磨の必要があるため、着脱の必要がない場合には、コネクタ自体の費用とともに端面処理の加工費用が無視できない。
第２の導波路型カプラは、部品点数が多く製造工程も多い上、光学接着剤を用いるため次のような欠点がある。
▲１▼ 接着部の機械的強度がプラスチック光ファイバ自身のそれより劣ること、
▲２▼ 接着部の温度、湿度等の環境の影響を受けやすいこと、
▲３▼ 光学接着剤の材料コストがかかり、注入、硬化などの製造工程に時間がかかることなど。
また、第３のスターカプラの場合、（ａ）、（ｂ）共通の欠点として、
▲１▼ Ｙ分岐のように入力用チャンネルと出力用チャンネルとが等しくない任意の形状の光カプラには適さないこと、及び
▲２▼ 分岐比の制御が容易でないこと、
があり、
そして、（ａ）の外部からの加熱融着によって形成するものは、加熱時の温度制御が困難でプラスチック光ファイバの膨張や溶断を招きやすく、溶断しないまでも、コアが熱収縮し、また分岐部周辺のクラッドの溶融でクラッド材料がコアに拡散して、カプラ挿入による光損失（過剰損失）が大きいものとなる。
さらに、その改良策である（ｂ）の超音波溶着によって形成するものは、コアの熱収縮などによる光損失は少なくなるが、剪断応力に弱いという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解消するためになされたもので、光学特性、温度特性、引っ張り強度とその長期安定性にすぐれたプラスチック光ファイバ接続体を容易にかつ安価に提供することを課題とする。
【０００６】
また、耐曲げ応力など引っ張り強度以外の機械的特性にもすぐれ、いっそう容易かつ効率的に製造しうるプラスチック光ファイバ接続体の提供を課題とする。
【０００７】
また、所望の分岐比を有するプラスチック光ファイバ接続体を安価に提供しうるプラスチック光ファイバ接続体の提供を課題とする。
【０００８】
また、１対以上のプラスチック光ファイバの接続部又は接続用素子（光スプライス）を安価に提供することを課題とする。
【０００９】
また、光学特性、温度特性にすぐれ、引っ張り強度とその長期安定性にすぐれた光ファイバ接続体を容易にかつ効率よく製造しうるプラスチック光ファイバ接続体の製造方法の提供を課題とする。
【００１０】
また、耐曲げ応力など引っ張り強度以外の機械的特性にもすぐれたプラスチック光ファイバ接続体をいっそう容易にかつ効率的に製造しうるプラスチック光ファイバ接続体の製造方法の提供を課題とする。
【００１２】
また、露出した接続端部の心線を所望の形状に容易にかつ確実に形成することができる光ファイバ接続体の製造方法の提供を課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、複数本のプラスチック光ファイバを接続してなる光ファイバ接続体であって、前記光ファイバ接続体は、前記１本の入射ファイバと前記２本の出射ファイバとを交差接続してなるプラスチック光ファイバカプラであり、前記３本のファイバの接続端面は端部のジャケットを剥離し、前記２本の出射ファイバの露出した心線のそれぞれにおいては、端面から軸方向斜めに切り欠いて端部に斜面を形成することにより、各該端面をｒ _ａ＝ｒ _ｂ＋ｒ _ｃの関係を満たす弦及び弧からなる扁平な欠円状に形成し、さらに該端面同士でＶ字形状を形成するように前記２本の出射ファイバの斜面同士を当接するとともに、当接後の各該端面を入射ファイバの露出した心線の端面と当接して当接部を形成し、その当接端面を超音波溶着してなることを特徴とする。ここで、上述の式のｒ _ａは入射ファイバの径、ｒ _ｂ及びｒ _ｃは２本の出射ファイバそれぞれの弦の中間点から弧の中間点までの距離である。
【００１６】
請求項２記載の発明は、複数本のプラスチック光ファイバを接続してなる光ファイバ接続体であって、前記光ファイバ接続体は、前記各プラスチック光ファイバの接続端部のジャケットを剥離し、露出した接続端部の心線を予め端面から軸方向斜めに切り欠いて端部に斜面を形成したのち該斜面同士を当接し、当接部の当接端面を超音波溶着してなるものであり、前記複数本のプラスチック光ファイバの接続端部を内包して固定するホルダーを有し、前記ホルダーは、前記プラスチック光ファイバの接続端部を収納可能に対向して設けられた溝を有する１対のプラスチック板からなり、接続端部のジャケットを剥離して心線を露出させた複数本のプラスチック光ファイバを露出端面が当接するように前記１対のプラスチック板の対向する溝内に、ジャケットの端部を含めて収納した後、前記プラスチック光ファイバ心線の当接部の当接端面同士と、前記１対のプラスチック板同士とを、超音波溶着してなることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載のプラスチック光ファイバ接続体において、
前記ホルダーを形成するプラスチック板の溝の径は、各プラスチック光ファイバのジャケットの端部が収納される部分では、ほぼジャケット径に等しく、
前記プラスチック板の基材は、前記プラスチック光ファイバのジャケットの基材と同質であることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３に記載のプラスチック光ファイバ接続体において、
前記ホルダーの溝の形状・寸法は、前記プラスチック光ファイバ心線の当接部が収納される部分では、前記当接部の形状・寸法にほぼ等しく、その他の露出心線収納部では、心線外径よりやや大きいことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ接続体において、
前記プラスチック光ファイバ心線の基材と前記ホルダーの基材とは、異なることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項２乃至５のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ接続体において、前記プラスチック光ファイバ接続体は、１対以上のプラスチック光ファイバを直線接続してなる光スプライスであることを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明は、複数本のプラスチック光ファイバからなる光ファイバ接続体の製造方法であって、前記複数本のプラスチック光ファイバのうち、１本の入射ファイバと２本の出射ファイバとを所望の長さに切り、前記３本のファイバにおける各接続端部のジャケットを剥離し、前記２本の出射ファイバのそれぞれにおいて露出した接続端部の心線を端面から軸方向斜めに切り欠いて、各該端面を弦及び弧からなる扁平な欠円状に形成するとともに、当接可能な斜面を形成する接続端部形成工程と、前記２本の出射ファイバにおける前記接続端部の斜面同士を当接することによって端部がＶ字形状となる当接部を形成し、該当接部の当接端面を前記入射ファイバの露出した心線の端面と当接し超音波溶着して光ファイバ接続体を形成する超音波溶着工程とを含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の発明は、複数本のプラスチック光ファイバからなる光ファイバ接続体と、前記複数本のプラスチック光ファイバの接続端部を内包して固定するホルダーとを有するプラスチック光ファイバ接続体の製造方法であって、前記複数本のプラスチック光ファイバのうち、１本の入射ファイバと２本の出射ファイバとを所望の長さに切り、前記３本のファイバにおける各接続端部のジャケットを剥離し、前記２本の出射ファイバのそれぞれにおいて露出した接続端部の心線を端面から軸方向斜めに切り欠いて、各該端面を弦及び弧からなる扁平な欠円状に形成するとともに、当接可能な斜面を形成する接続端部形成工程と、前記接続端部形成工程を経た前記２本の出射ファイバにおける前記接続端部の斜面同士を当接することによって端部がＶ字形状となる当接部を形成できるように収納可能な溝を対向して設けた１対のプラスチック板を形成するホルダー形成工程と、前記接続端部形成工程を経た前記２本の出射ファイバを前記ホルダー内に収納し、端面を前記入射ファイバの露出した心線の端面と当接して当接部を形成し、前記ホルダの片側から前記プラスチック光ファイバ心線の当接部に向けて超音波振動を印加して、前記プラスチック光ファイバ心線の当接部の当接端面同士と、前記１対のプラスチック板同士とを、同時に超音波溶着する超音波溶着工程とを含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項９記載の発明は、請求項８に記載のプラスチック光ファイバ接続体の製造方法において、前記ホルダー形成工程は、前記プラスチック光ファイバを収納したとき、１対のプラスチック板の対向面間に間隙を生じさせ、プラスチック板相互の溶着を容易にする溶着リブを１対のプラスチック板の少なくとも一方に設けることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０記載の発明は、請求項７乃至９のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ接続体の製造方法において、前記超音波溶着工程は、前記接続端面をプラスチック光ファイバの長さ方向に押圧する力を加えながら、超音波振動を印加することを特徴とする。
【００２７】
請求項１１記載の発明は、請求項７乃至１０のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ接続体の製造方法において、前記接続端部形成工程は、各プラスチック光ファイバを所望の長さに切り、接続端部のジャケットを剥離するステップと、前記接続端部を挿入する接続端部挿入孔を有し、前記接続端部を挿入したときその除去すべき部分が成形面上にでるように形成されたジグに、前記接続端部を挿入し、前記ジグの成形面上に超音波振動を印加することにより前記除去すべき部分を除去するステップとを有することを特徴とする。
【００３１】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の光ファイバ接続体の一例であるプラスチック光ファイバカプラを示す斜視図であり、図２は、上記プラスチック光ファイバカプラの主要部である光カプラ素子の斜視図である。
図１及び図２において、光カプラ素子１は、３本プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃからなるＹ字型光カプラであり、各プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃは、それぞれプラスチック光ファイバ心線３ａ．３ｂ，３ｃの外周にジャケット４ａ，４ｂ，４ｃを施したものである。プラスチック光ファイバ心線３ａ．３ｂ，３ｃは、例えばポリメチルメタクリレート系、スチレン系、ポリカーボネート系又はノルボルネン系の樹脂からなり、ジャケットは、例えばナイロン、ポリエチレン又はポリ塩化ビニルからなる。
光カプラ素子１は、この各プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃの接続端部のジャケットを剥離し、露出した心線３ａ，３ｂ，３ｃを後で詳述する方法で、予め所望の形状に形成したのち当接し、この当接部を超音波溶着して分岐部５を形成したものである。
【００３２】
図１において、プラスチック光ファイバカプラ１０は、前記光カプラ素子１と、この光カプラ素子１を内包して固定するホルダー１１とからなる。
ホルダー１１は、１対のプラスチック板１１ａ，１１ｂからなり、前記プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃを収納できる溝が対向して設けられている。
したがって、後述するように先ず片方のプラスチック板１１ａの溝に、接続端部のジャケットを剥離して、心線３ａ，３ｂ，３ｃを露出させ、予め所望の形状に形成したプラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃを載置して、接続端面を当接させ、もう一方のプラスチック板１１ｂを、相互の溝が対向し、溝内にプラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃをジャケットの端部４ａ₁，４ｂ₁，４ｃ₁を含めて収納した後、各プラスチック光ファイバ心線３ａ．３ｂ，３ｃの当接端面同士と、１対のプラスチック板１１ａ，１１ｂを同時に超音波溶着したものである。
なお、ホルダー１１ａ，１１ｂを同時に溶着し、ケーシングを兼ねるのが好ましいが、このホルダー１１を超音波溶着の用具としてのみ用い、プラスチック光ファイバ心線３ａ．３ｂ，３ｃの当接端面同士の超音波溶着後、取り外して、光カプラ素子１だけでプラスチック光ファイバカプラとしてもよく、また別のケーシングと一体化してもよい。
【００３３】
次に、図３乃至図７に基づいて、上記の光カプラ素子１及びプラスチック光ファイバカプラ１０の製造方法について説明する。
図３は、３本のプラスチック光ファイバ２ａ，３ｂ，３ｃからＹ字型光カプラを製造する際の接続端部形成工程の説明図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）はその部分拡大図である。
先ず、プラスチック光ファイバ３本を所定の長さに切り取り、接続端部のジャケットを剥離する。そして、入射ファイバ２ａの心線３ａは、軸方向に直角に切断する。出射ファイバ２ｂ，２ｃの心線３ｂ，３ｃは、その内側を、軸方向に対して所望の角度θ_b，θ_c傾いた斜面となるように、かつ端面に形成される欠円は弦の長さが等しく、短径ｒ_b，ｒ_cがほぼ次の条件式(1) を満たすように切削する。
ｒ_a＝ｒ_b＋ｒ_c (1)
そして、この内側の切削端面を端部が一致するように当接すると、出射ファイバの入射ファイバ３ａとの当接端面には、縦断面において三角形状のリブ８ｂ，８ｃが形成される。
【００３４】
このリブ８ｂ，８ｃは入射ファイバの心線３ａの端面と当接して超音波溶着する際、溶着を容易にする溶着リブの働きをし、超音波溶着によって後述するホルダ１１の溝形状に規定されて入射ファイバの心線３ａの端面の径とほぼ同一の径を有する薄い円板状になる。
入射ファイバの心線３ａから、出射ファイバの心線３ｂ，３ｃに分岐される光量はそれぞれの端面の欠円の面積によって一義的に決まるから、分岐比の制御は極めて容易である。
【００３５】
なお、接続端部の心線を所望の形状に形成する際、上記のような切削加工によるほか、例えば図８に示すプラスチック光ファイバ心線の端部成形用ジグ５０を使うと能率的であり、精度もよくなる。
図８（ａ）に示すように、ジグ５０には、ジグの背面５０ｃから正面５０ｂと上面５０ｃとで形成される稜線５０ｒに通ずる接続部挿入孔が設けられている。
上記の例ではその径を例えば出射ファイバ２ｂの心線３ｂが挿入可能でほぼ等しいものとし、且つその中心軸がジグ上面５０ａに対して所望の角度θ_b傾斜したものとする。
【００３６】
図８（ａ）は、出射ファイバ２ｂの心線３ｂをこの挿入孔に挿入した状態を示しており、心線３ｂの先端部の除去すべき部分がジグ５０の上面５０ａ上に出ている。
このように接続端部の心線３ｂを挿入したジグ５０上に、同図（ｂ）に示すように、下面が平面状の超音波溶着手段４０を載置して心線３ｂに超音波振動を印加する。そうすると、同図（ｃ）に示すように、心線３ｂの除去すべき部分が溶融してジグ上面５０ａに拡散し、同図（ｄ）に示すように心線３ｃとの当接面７が形成される。
また同様にして、接続端部の心線３ｃの当接面も形成される。
このようなジグ５０を用いれば、接続端部の心線を所望の形状に極めて短時間に成形でき、量産に適している。
除去すべき部分を溶融するエネルギ−付加手段としては、超音波溶着手段４０に限らず、電気ヒータなども用いられるが、効率の点で超音波溶着手段が好ましい。
なお、ジグ５０の成形面５０ａは平面に限らず、超音波溶着手段４０の下面との間に所望の形状が形成されるものであればよい。
【００３７】
図４は、１対のプラスチック板からなるホルダー及びその製造工程の説明図であり、ホルダーの展開斜視図である。
図５は、この下側のホルダーに上記の接続端部形成工程を終えたプラスチック光ファイバを収納した状態を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）はその左側端面の部分拡大である。
下側のプラスチック板１１ａには、入射ファイバ２ａのジャケット４ａの端部４ａ₁を収納する溝１４ａ及び露出した心線３ａを収納する溝１３ａ（１３ａ₁，１３ａ₂）、並びに出射ファイバ２ｂ，２ｃのジャケット４ｂ，４ｃの端部４ｂ₁，４ｃ₁を収納する溝１４ｂ，１４ｃ及び露出した心線３ｂ，３ｃを収納する溝１３ｂ（１３ｂ₁，１３ｂ₂），１３ｃ（１３ｃ₁，１３ｃ₂）がＹ字状をなすように設けられている。
ジャケット用の溝１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）は、いずれも収納するファイバのジャケット径に等しい径を有する半円形の溝とする。
【００３８】
プラスチックファイバの心線３ａ，３ｂ，３ｃを収納する溝の形状・寸法は、当接部９（すなわち出射ファイバの露出した心線３ｂ，３ｃの端部３ｂ₁，３ｃ₁の内側を切削して端面を欠円状に形成し、切削面を当接したものと、入射ファイバの露出した心線３ａの端部３ａ₁とで形成した部分）を収納する部分１５（１３ａ₁，１３ｂ₁，１３ｃ₁）では、当接部９の形状・寸法と一致させ、その他の露出した心線３ａ₂，３ｂ₂，３ｃ₂を収納する部分１３ａ₂，１３ｂ₂，１３ｃ₂では、心線３ａ₂，３ｂ₂，３ｃ₂の外周との間にクリアランス１６ａ，１６ｂ，１６ｃが生じるよう心線外径よりもやや大きくしてある。
また、ホルダー１１ａの一方の側の端部には、上側のプラスチック板１１ｂとの溶着を容易にするための溶着リブ１７を設けてある。溶着リブ１７は横断面が３角形状の凸条とするのが望ましい。
【００３９】
上側のプラスチック板１１ｂも溝の形状・寸法は、下側プラスチック板１１ａと全く同じで、これを下側のプラスチック板１１ａの上に被せたとき、プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃを内包して固定できるように形成されており、凸条１７が下側プラスチック板１１ａの溶着リブのない側の端部に当接するので、両プラスチック板の間に溶着リブ１７の高さの間隙が形成される。
【００４０】
次に、図５乃至図７に基づいて、超音波溶着工程について説明する。
先ず、図５に示すように、接続端部の成形を終えたプラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃをホルダーの下側プラスチック板１１ａの所定の溝に収納し、入射ファイバの接続端面と出射ファイバの接続端面とを当接させ、同時に出射ファイバ３ｂ，３ｃの切削面を当接させる。しかる後、上側プラスチック板１１ｂを被せ、プラスチック板１１ａとプラスチック板１１ｂの対向する溝内にプラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃを内包して固定する。ただし、溶着リブ１７によりプラスチック板１１ａ，１１ｂ間には、若干の隙間が設けられる。
【００４１】
図６は、上記のようにしてホルダ１１内に固定されたプラスチック光ファイバに超音波振動を印加する際、プラスチック光ファイバの長さ方向に押圧する力を加えつつファイバを溶着させるためのファイバ押圧手段３０の説明図である。
３１は、基台、３２は、基台上に固定されたホルダ固定用ブロック、３３はホルダ固定用ブロック３２上に固定され、プラスチック光ファイバ２を内包するホルダー１１を両側から押圧して固定する固定螺子である。
そして、３４ａ，３４ｂは２本のメタルブッシュ３６を介して基板３１上に摺動自在に載置されたスライドブロックであり、３５ａは、プラスチック光ファイバ２ａを、３５ｂはプラスチック光ファイバ２ｂ，２ｃを、それぞれスライドブロック３５ａ，３５ｂ上に固定するファイバ固定用クランプである。また、３７は入射ファイバ２ａの接続端面と出射ファイバ２ｂ，２ｃの接続端面との当接部にかかる押圧力を調整するため移動ブロック３４ａ，３４ｂの間隔を微調整する移動用ノブである。
【００４２】
図７は、超音波溶着の説明図である。上記ファイバ押圧手段３０によって押圧力を加えた状態で、ホルダ固定用ブロック３２上に固定螺子３３によって固定されたホルダ１１上に超音波溶着手段４０を設置し、図示を省略した加振子を介してホルダ１１上面からプラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃの心線当接部９に向けて超音波振動Ｓを印加する。
そうすると、超音波振動Ｓによって、ホルダーのプラスチック板１１ａ，１１ｂ相互間と同時に、プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃ相互の当接面６及び７も溶着される。
図４に示すようにプラスチック板１１ａ，１１ｂに溶着リブ１７を設けておくと、溶着リブとしてプラスチック板１１ａ，１１ｂ相互間の溶着が容易になるだけでなく、溶着するまでは、スペーサーとしても機能し、プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃの振動を容易にするので、その当接面の加熱溶着も促進されるので好ましい。
また、プラスチック光ファイバ２ｂ，２ｃの心線３ａ，３ｂの先端に図３に示す溶着リブ８ｂ，８ｃが形成されていると、ファイバ押圧手段３０によって加えられた押圧力が有効に作用して、溶着リブ８ｂ，８ｃが溶融するとともに押圧され、しかもホルダー１１の溝１５の形状・寸法に規定されて、プラスチック光ファイバ２ａの心線３ａの接続端面と当接６する同径の薄い円板状に成形され、心線３ａの接続端面と溶着する。そして、溶着が完了すると、当接面６，７は消失し、一体化される。
【００４３】
また、ジャケットの端部４ａ₁，４ｂ₁，４ｃ₁の外周もホルダー１１の溝１４ａ，１４ｂ，１４ｃに当接し、加熱される。ジャケット４の基材が、ホルダーのプラスチック板１１ａ，１１ｂの基材と同質であると、この加熱によって溶着しやすく、ジャケット４がホルダー１１内に堅固に固定されるので好ましい。
さらに、心線の外周にはクリアランス１６ａ，１６ｂ，１６ｃが設けられているので、心線３ａ，３ｂ，３ｃの外周に直接超音波振動Ｓが直接加わることがなく、クラッドが破損する恐れもない。
また、クリアランス１６ａ，１６ｂ，１６ｃの大きさが適切でない場合でも、心線３ａ，３ｂ，３ｃのクラッドの基材とプラスチック板１１ａ，１１ｂの基材とが異なると、融着するおそれがないので好ましい。
【００４４】
超音波溶着手段４０は、例えば磁歪振動子と振動速度変成用固体ホーンとからなる。超音波溶着の条件は、溶着エネルギーで制御するのが好ましい。
種々の実験の結果、溶着エネルギーが小さ過ぎるとプラスチック板の溶着が不十分となり、大きすぎると溶着部に発泡が生じたりして、過剰損失が大きくなるので、対象物に応じて、適当な範囲を選定する必要があるが、本例の場合４５Ｊ（ジュール）程度が適切である。溶着エネルギーは、発振時間×圧力×振幅で与えられるが、例えば２段加圧の場合、発振周波数４０ｋＨｚ、振幅３０μｍとし、第１段加圧１０ｐｓｉ×０．１５ｓｅｃ第２段加圧２０ｐｓｉ×０．１５ｓｅｃ程度でよく、極めて短時間で溶着できる。
また、溶着のための熱量は、当接面近傍のみに発生するだけあるから、溶着熱も、押さえジグ等を通じて１秒程度の極めて短時間に放散される。
【００４５】
次に、図９、図１０に基づいて、他の実施の形態について説明する。
図９は、本発明のプラスチック光スプライスの展開斜視図であり、図１０は、そのホルダーの上側プラスチック板を除いた平面図である。
図９及び図１０において、プラスチック光スプライス２０は、２本プラスチック光ファイバ２ａと２ｂの直線接続部１′をホルダー２１で補強したものである。
各プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂは、先に説明したＹ字型のプラスチック光ファイバカプラ１０に用いたものと同じであるから説明を省略する。
直線接続部１′は、この各プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂの接続端部のジャケットを剥離し、露出した心線３ａ，３ｂの先端を心線軸にほぼ直角に切断し、その端面を当接し、この当接部を超音波溶着したものである。
【００４６】
図９において、プラスチック光スプライス１０は、前記直線接続部１′と、この直線接続部１′を内包して固定するホルダー２１とからなる。
ホルダー２１は、１対のプラスチック板２１ａ，２１ｂらなり、接続端部のジャケット４ａ，４ｂを剥離して心線３ａ，３ｂを露出させたプラスチック光ファイバ２ａ，２ｂを収納できる溝が設けられている。
溝は、ジャケット４ａの端部４ａを収納する溝２４ａ，２４ｂ、露出した心線３ａ，３ｂを収納する溝２３ａ，２３ｂ及び２５からなる。
ジャケット収納溝２４ａ，２４ｂは、収納するファイバのジャケット径にほぼ等しい内径を有する半円形の溝である。
【００４７】
プラスチック光ファイバの心線３ａ，３ｂの先端の当接部９（３ａ₁，３ｂ₁）を収納する溝２５の径は心線３ａ，３ｂの径に一致させ、その他の露出した心線３ａ₂，３ｂ₂を収納する部分２３ａ，２３ｂでは、心線３ａ₂，３ｂ₂の外周との間にクリアランス２６（２６ａ，２６ｂ）が生じるよう心線外形よりもやや大きくしてある。
また、溶着リブ２７は、１対のプラスチック板２１ａ，２１ｂの対向面の両側部に半分以下の長さに設けられ、溶着リブ２７ａ，２７ａ同士は対向しないように位置がずらされている。下側プラスチック板２１ａも上側プラスチック板２１ｂもこの溶着リブ２７は同様に設けられているので、上下のプラスチック板の溶着リブのある面を対向させて載置すれば、リブ同士があたる恐れがなく、取り扱いが容易である。そして、その他の点はホルダー１１と同様である。
【００４８】
なお、ホルダーの下側のプラスチック板２１ａ上に、心線３ａ，３ｂを露出させたプラスチック光ファイバ２ａ，２ｂを載置し、その端面６を当接させて、上側のプラスチック板２１ｂを被せ、その上から同様の押圧手段３０、超音波溶着段４０を用いて、接続端面６に押圧力を付加しつつ心線当接部９に向けて超音波振動Ｓを印加すると、ホルダーのプラスチック板１１ａ，１１ｂ相互間と同時に、接続端面６も到着される。
この際、ホルダ２１の溝の心線当接部９の収納部２５が短すぎると、超音波振動によりファイバ軸に対し垂直方向のずれが生じ、長すぎると、心線外周に破損が生じるおそれがあるので、適宜に選定する必要がある。
【００４９】
以上のようにして溶着されたホルダー２１を溶着のジグとプラスチック光ファイバの直線接続部１′を保護するケーシングを兼ねるものとし、両者で光スプライス２０が形成されるが、単にジグとしてのみ用いてもよい。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態として、Ｙ字型光カプラ素子を有するプラスチック光ファイバカプラ及びプラスチック光ファイバスプライスと、その製造方法及び製造装置について述べたが、本発明は、これに限定されるものではない。
複数のプラスチック光ファイバの露出させた心線を所望の形状に形成して当接させ、この当接部を溶着させ接続した各種の光部品も当然本発明に含まれる。
また、プラスチック光ファイバの直線接続部及びプラスチック光スプライスについても１対の接続体だけについて述べたが、複数対並列して接続したものも当然本発明に含まれる。
【００５１】
【実施例】
本発明の有効性を数値的に実証する実施例を以下に示す。
実施例１
心線外径１．０ｍｍφ、ジャケット外径２．２ｍｍφの市販のプラスチック光ファイバ（三菱レーヨン社製、商品名「エスカ・プレミア」）を用い、Ｙ字型プラスチック光ファイバカプラを製作した。心線はメチルメタクリレート系樹脂、ジャケットはポリエチレンからなるものである。
ホルダーは、図４に示す形状とし、幅８ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍのプラスチック板１１ａ，１１ｂに溝１３，１４，１５及び溶着リブ１７を形成した。出射ファイバ２ｂ，２ｃが形成するＶ字状の底角、すなわちそれを収納する溝の中心軸がなす角θは、約１４°とした。また、ジャケット端部収納溝１４の径はジャケット外径に合わせ２．２ｍｍ、心線の当接部９を収納する溝１５の形状・寸法は、当接部９のそれに合わせ（接続端面６のところ１．０ｍｍφ）、心線露出部のその他の部分の収納溝１３ａ₂，１３ｂ₂，１３ｃ₂の径はクリアランス１６を設けるため１．４ｍｍとした。また、溶着リブ１７は、図５に示すように高さｔが０．２ｍｍ、底辺の幅ｗが０．３ｍｍプラスチック板側面までの距離ｄが０．４ｍｍとした。材質は、ファイバ心線との溶着を防ぐためポリカーボネートとした。
入射ファイバ２ａの心線３ａの接続端面は長さ方向に直角に切り取り、２本の出射ファイバの心線２ｂ，２ｃの内側を長さ方向に対して約１４°の半分、即ち約７°傾斜するように、かつ接続端面の短径が心線径の半分、即ち０．５ｍｍの半円となるように切削した。
【００５２】
こうして、所望の形状に当接可能に形成された３本のプラスチック光ファイバ２を前記のホルダー内に収納し、超音波溶着を行なった。
超音波の発振周波数は４０ｋＨｚ、振幅は３０μｍ、第１段加圧１０ｐｓｉ×０．１５ｓｅｃ、第２段加圧２０ｐｓｉ×０．１５ｓｅｃとした。
こうして得られたプラスチック光ファイバカプラの特性試験をおこなったところ、過剰損失は１ｄＢ程度（測定方法はＪＩＳＣ５９１０−１９７７による）、クロストーク２５ｄＢ程度（測定方法はＪＩＳＣ５９１０−１９７７による）で、十分実用可能なものであった。
また、ピグテイルファイバの引っ張り強度は６ｋｇｆ（測定方法はＪＩＳＣ６８６１−１９９７による）であり、ファイバ心線の降伏強度（ＪＩＳＣ６８３７−１９９７の規定値は１．０ｍｍφのファイバの場合５．７１ｋｇｆ）を上回る高い値が得られた。
【００５３】
実施例２
ホルダーの形状・寸法が実施例１と同じで、材質がポリエチレンからなるものを用い、同じプラスチック光ファイバ、同じ溶着条件でプラスチック光ファイバカプラを作製した。
その結果、過剰損失が２ｄＢ、クロストーク２５ｄＢ程度であり、ジャケットの基材とホルダーの基材が同一であるため互いに溶着され、カプラ内への侵入が生じにくく、温度特性もプラスチック光ファイバファイバ自体と同等のものが得られた。
【００５４】
実施例３
心線外径１．０ｍｍφ、ジャケット外径２．２ｍｍφの市販のプラスチック光ファイバ（三菱レーヨン社製、商品名「エスカ・プレミア」）を用い、プラスチック光スプライスを形成した。心線はアクリル樹脂、ジャケットはポリエチレンからなるものである。
ホルダーは、図９、図１０に示す形状とし、幅８ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ、材質はポリエチレンとした。ジャケット端部収納溝２４ａ，２４ｂの径はジャケット外径に合わせ２．２ｍｍφ、長さＬ₁は５．０ｍｍ、心線の当接部９を収納する溝２５の径は、心線３ａ，３ｂの径に合わせ１．０ｍｍφ、長さＬ₃は０．４ｍｍ、、心線露出部のその他の部分の収納溝２３ａ，２３ｂの径はクリアランス２６（２６ａ，２６ｂ）を設けるため１．４ｍｍ、長さＬ₂は４．８ｍｍとした。また、溶着リブ２７は、高さが０．２ｍｍ、底辺の幅が０．２ｍｍプラスチック板側面までの距離が０．４ｍｍ、長さＬ₄が９．８ｍｍとした。材質は、ファイバ心線との溶着を防ぐためポリカーボネートとした。なお、図１０では、心線露出部３ａ，３ｂがその収納部の長さ（Ｌ₂＋Ｌ₃／２）以上に形成されているが、それ以上でそれに近い長さであればよく、端面６が当接可能に形成されればよい。
プラスチック光ファイバ２ａ，２ｂの心線３ａ，３ｂの接続端面は長さ方向に直角に切り取った。この２本のプラスチック光ファイバ２を前記のホルダー内に収納し、超音波溶着を行なった。
超音波の発振周波数は４０ｋＨｚ、振幅は３０μｍ、加圧３．５ｋｇｆ／cm²×０．１ｓｅｃとした。
こうして得られたプラスチック光スプライスの特性試験をおこなったところ、初期の過剰損失は１ｄＢ程度（測定方法はＪＩＳＣ５９１０−１９７７による）、温度７５℃、湿度９５％の環境下で１４日間放置した後の損失変動は０．３ｄＢであった。
また、ピグテイルファイバの引っ張り強度は６ｋｇｆ（測定方法はＪＩＳＣ６８６１−１９９７による）であった。
【００５５】
実施例４
心線の当接部９を収納するホルダー２１の溝２５の長さＬ₃を、１．０ｍｍ、心線露出部のその他の部分の収納溝２６ａ，２６ｂの長さＬ₂を４．５ｍｍとし、その他の構成、製造方法、製造装置はすべて実施例３と同じにして、実施例４の光スプライスを形成した。
こうして得られたプラスチック光スプライスについて、特性試験も同一の条件で行ったところ、実施例３と同様の結果が得られた。
【００５６】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１記載の発明によれば、複数本のプラスチック光ファイバを接続してなる光ファイバ接続体を形成するに際し、各プラスチック光ファイバの接続端部の心線を予め所望の形状に形成したのち当接し、当接部の当接端面を超音波溶着により溶着してあるので、光学特性、引っ張り強度及びそれらの長期安定性にすぐれたプラスチック光ファイバ接続体を容易にかつ安価に提供することができる。また、複数本の光ファイバを交差接続してなるので、所望の分岐比を有する光ファイバ接続体が容易に得られるという効果がある。また、２本の出射ファイバの露出した心線は、端部の内側を切削して端面をほぼ欠円状に形成した後、切削面を合わせてＶ字状に形成するので、その端面は前記切削面を当接した部分の径を軸として円を折り曲げた形状となり、その傾斜部は超音波溶接の際に溶着しやすく、溶着後の端面径は、入射ファイバの接続端面とほぼ等しくなるから光の過剰損失は少なく、また分岐比は２本の出射ファイバの端部の内側を成形し、成形面を当接してＶ字状に形成した際の接続端面の面積比でほぼ一義的に決まるので分岐比の制御が極めて容易である。
【００５７】
請求項２記載の発明によれば、複数本のプラスチック光ファイバを接続してなる光ファイバ接続体を形成するに際し、各プラスチック光ファイバの接続端部の心線を予め予め端面から軸方向斜めに切り欠いて端部に斜面を形成したのち当接し、当接部の当接端面を超音波溶着により溶着してあるので、光学特性、引っ張り強度及びそれらの長期安定性にすぐれたプラスチック光ファイバ接続体を容易にかつ安価に提供することができる。また、光ファイバ接続体が、それを内包して固定するホルダーと一体に形成されるので、耐曲げ応力など引っ張り強度以外の機械的特性にもすぐれ、ホルダーによってプラスチック光ファイバを所望の形状に保持しつつ、プラスチック光ファイバ心線の当接部の当接端面同士と、ホルダーを形成する１対のプラスチック板同士とを、超音波溶着するので、いっそう容易にかつ効率よく製造することができるとともに、ホルダーは光ファイバ接続体の保護体として機能するという一石二鳥の効果がある。
【００５８】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加え、
各プラスチック光ファイバのジャケットの端部が収納される部分では、ホルダーを形成するプラスチック板の溝の径が、ほぼジャケット径に等しく、しかもプラスチック板の基材が、プラスチック光ファイバのジャケットの基材と同質であるから、超音波溶着の際、プラスチック光ファイバのジャケットとホルダーのプラスチック板とが容易に溶着し、カプラ内への湿気の侵入が防止され、光学特性、機械的特性、温度特性とその長期安定性が一層向上する。
【００５９】
請求項４記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果に加え、
ホルダーを形成するプラスチック板の溝のうち、プラスチックファイバ心線の当接部を収納する部分の形状・寸法は、当接部の形状・寸法にほぼ等しいので、接続端面の軸ずれが防止され、その他の露出心線収納部では心線外径よりやや大きく形成されているので、心線のクラッド外周がホルダーのプラスチック板に接触し溶着して破損し、漏光するおそれがない。
【００６０】
請求項５記載の発明によれば、請求項２乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、
プラスチック光ファイバ心線の基材とホルダーの基材とが異なるので、心線のクラッド外周がホルダーのプラスチック板に接触しても溶着しにくいという効果がある。
【００６３】
請求項６記載の発明によれば、請求項２乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、１対以上のプラスチック光ファイバの光スプライスが容易にかつ安価に得られるという効果がある。
【００６４】
請求項７記載の発明によれば、１本の入射ファイバと２本の出射ファイバとを有する複数本のプラスチック光ファイバを接続してなる光ファイバ接続体を形成するに際し、２本の出射ファイバそれぞれにおける接続端部の心線を予め端面から軸方向斜めに切り欠いて、各該端面を弦及び弧からなる扁平な欠円状に形成するとともに、当接可能な斜面を形成するので、製造が容易であり、超音波溶着溶着により２本の出射ファイバと１本の入射ファイバとの当接端面が極めて短時間に溶着され、過剰損失が少なく引っ張り強度の大きい平滑な接続部を形成することができる。
【００６５】
請求項８記載の発明によれば、１本の入射ファイバと２本の出射ファイバとを有する複数本のプラスチック光ファイバを接続してなる光ファイバ接続体を形成するに際し、２本の出射ファイバそれぞれにおける接続端部の心線を予め端面から軸方向斜めに切り欠いて、各該端面を弦及び弧からなる扁平な欠円状に形成するとともに、当接可能な斜面を形成するので、製造が容易であり、前記接続端部形成工程を経た２本の出射ファイバにおける前記接続端部の斜面同士を当接することによって端部がＶ字形状となる当接部を形成できるように収納可能な溝を対向して設けた１対のプラスチック板を形成するホルダー形成工程と、前記接続端部形成工程を経た２本の出射ファイバを前記ホルダー内に収納し、前記ホルダの片側から１本の入射ファイバと２本の出射ファイバとの心線の接続端面に向けて超音波振動を印加する超音波溶着工程で、１本の入射ファイバと２本の出射ファイバとの心線の当接端面同士と、前記１対のプラスチック板同士とを、同時に超音波溶着するので、光学的特性、機械的特性、温度特性及びその長期安定性にすぐれたプラスチック光ファイバカプラをいっそう容易かつ安価に効率よく製造することができる。
【００６６】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載の発明の効果に加え、１対のプラスチック板の対向面のいずれか一方に予め溶着リブを設けてあるので、超音波振動の印加の際、ホルダーのプラスチック板間の溶着を容易にするとともに、プラスチック光ファイバ心線当接部の当接面間もほぼ同時に溶着するので、効率もよい。
【００６７】
請求項１０記載の発明によれば、請求項７乃至９のいずれかに記載の発明の効果に加えて、超音波溶着工程において、接続端面をプラスチック光ファイバの長さ方向に押圧する力を加えながら、超音波振動を印加するので、溶着がより確実に行なわれ、接続による損失がさらに少なく引っ張り強度がより大きい平滑な接続部が確実に得られる。
【００６８】
請求項１１記載の発明によれば、請求項７乃至１０に記載のいずれかに記載の発明の効果に加えて、接続端部の成形が容易にかつ確実に行われるので、さらに容易かつ安価にプラスチック光ファイバ接続体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチック光ファイバカプラの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明のプラスチック光ファイバカプラの一例の主要部である光ファイバ接続体を示す斜視図である。
【図３】本発明のプラスチック光ファイバカプラの接続端部形成工程の説明図である。
【図４】本発明のプラスチック光ファイバカプラァイバのホルダーの展開斜視図である。
【図５】ホルダーの下側プラスチック板にプラスチック光ファイバを収納した状態の説明図である。
【図６】プラスチック光ファイバの長さ方向に押圧する力を加えつつファイバを溶着させるためのファイバ押圧手段である。
【図７】本発明のプラスチック光ファイバカプラの超音波溶着工程の説明図である。
【図８】プラスチック光ファイバ心線の端部成形用ジグの説明図である。
【図９】本発明のプラスチック光スプライスの展開斜視図である。
【図１０】本発明のプラスチック光スプライスの上側プラスチック板を除いた平面図である。
【符号の説明】
１光ファイバ接続体
２プラスチック光ファイバ
３プラスチック光ファイバの心線
４プラスチック光ファイバのジャケット
５プラスチック光ファイバカプラの分岐部
９心線の当接部
１０プラスチック光ファイバカプラ
１１ホルダー
１３露出した心線を収納する溝
１４ジャケットの端部を収納する溝
１５心線の当接部を収納する溝
１６露出した心線の当接部以外の部分の外周に設けられるクリアランス
１７溶着リブ
２０プラスチック光スプライス
２１ホルダー
２３露出した心線を収納する溝
２４ジャケットの端部を収納する溝
２５心線の当接部を収納する溝
２６露出した心線の当接部以外の部分の外周に設けられるクリアランス
２７溶着リブ
３０ファイバ押圧手段
４０超音波溶着手段
５０プラスチック光ファイバ心線の端部成形用ジグ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a portion or element formed by connection of plastic optical fibers (hereinafter collectively referred to as “optical fiber connection”), such as a straight connection part of plastic optical fiber, a connecting element, and a plastic optical fiber coupler used in a small-scale optical LAN. And a plastic optical fiber connector excellent in optical characteristics, mechanical characteristics, temperature characteristics, and long-term stability thereof.
[0002]
[Prior art]
Plastic optical fiber has higher transmission loss than glass fiber, so its use has been limited to lighting, displays, small-scale light control systems, etc. Utilization is reaching the practical stage, and combined with ease of handling and reduction of total cost, adoption to optical LAN in a small-scale area is also being studied, and accordingly, plastic optical fiber connection parts or connection elements ( Studies are underway to reduce the insertion loss (excessive loss) of plastic optical components such as “optical splices” and plastic optical fiber couplers.
In addition, plastic optical fiber connectors have begun to be used in control systems for automobile equipment.
[0003]
These plastic optical fiber connectors include, for example,
(1) An optical connector that butt-connects optical fiber end faces,
(2) a waveguide coupler that forms a branch portion using an optical adhesive in the optical waveguide;
(3) There is a star coupler that forms a branch portion by bundling and fusing an intermediate portion of a plurality of plastic optical fibers.
(A) one that is fused by heating from the outside (for example, see JP-A-59-7921);
(B) It is classified into those formed by ultrasonic welding (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-151112).
[0004]
The first optical connector is suitable for applications that require attachment / detachment. However, since it is necessary to polish the end face to reduce the connection loss, if the attachment / detachment is not required, the processing cost of the end face processing is ignored along with the cost of the connector itself. Can not.
The second waveguide coupler has the following disadvantages because it has many parts and many manufacturing processes and uses an optical adhesive.
(1) The mechanical strength of the bonded part is inferior to that of the plastic optical fiber itself,
(2) Easy to be affected by the environment such as temperature and humidity of the bonding part,
(3) The material cost of the optical adhesive is high, and the manufacturing process such as injection and curing takes time.
Further, in the case of the third star coupler, (a) and (b) as common defects,
(1) Not suitable for optical couplers of any shape where the input channel and output channel are not equal, such as Y-branch, and
(2) The branching ratio is not easy to control,
There is
And what is formed by heat fusion from the outside of (a) is difficult to control the temperature at the time of heating, and easily causes expansion and fusing of the plastic optical fiber. The clad material diffuses into the core due to melting of the clad around the portion, and the optical loss (excess loss) due to insertion of the coupler becomes large.
Further, the improvement formed by the ultrasonic welding (b), which has the light loss due to the thermal contraction of the core, is reduced, but has a drawback of being weak against shear stress.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention has been made to solve the above problems.,lightIt is an object of the present invention to provide a plastic optical fiber connector excellent in scientific characteristics, temperature characteristics, tensile strength and long-term stability easily and inexpensively.
[0006]
  Also,An object of the present invention is to provide a plastic optical fiber connector which is excellent in mechanical properties other than tensile strength such as bending stress and can be manufactured more easily and efficiently.
[0007]
  Also,It is an object of the present invention to provide a plastic optical fiber connector that can provide a plastic optical fiber connector having a desired branching ratio at low cost.
[0008]
  Also,One or more pairs of plastic optical fiberConnection part or connection element (Light splice)Is to be provided at a low cost.
[0009]
  Also,It is an object of the present invention to provide a manufacturing method of a plastic optical fiber connector that can easily and efficiently manufacture an optical fiber connector excellent in optical characteristics and temperature characteristics, and excellent in tensile strength and long-term stability.
[0010]
  Also,It is an object of the present invention to provide a method for producing a plastic optical fiber connector that can more easily and efficiently produce a plastic optical fiber connector excellent in mechanical properties other than tensile strength such as bending resistance.
[0012]
  Also,It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an optical fiber connector that can easily and reliably form the exposed core wire of the connection end into a desired shape.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is an optical fiber connector formed by connecting a plurality of plastic optical fibers,The optical fiber connector is a plastic optical fiber coupler formed by cross-connecting the one incident fiber and the two output fibers, and the connection end face of the three fibers peels off an end jacket. In each of the exposed cores of the two outgoing fibers, each end face is made r by forming a slope at the end by notching obliquely in the axial direction from the end face. _a = R _b + R _c Are formed in a flattened circular shape consisting of a string and an arc satisfying the above relationship, and the end faces of the two outgoing fibers are brought into contact with each other so as to form a V shape between the end faces. The end face is brought into contact with the end face of the exposed core of the incident fiber to form a contact portion.The abutting end face is ultrasonically welded.Where r in the above equation _a Is the diameter of the incident fiber, r _b And r _c Is the distance from the midpoint of the strings of each of the two outgoing fibers to the midpoint of the arc.
[0016]
  The invention according to claim 2An optical fiber connection body formed by connecting a plurality of plastic optical fibers, wherein the optical fiber connection body peels off a jacket at a connection end portion of each plastic optical fiber, and connects an exposed core wire of the connection end portion. It is formed by notching obliquely in the axial direction from the end face in advance and forming slopes at the ends, contacting the slopes, and ultrasonically welding the contact end faces of the contact parts,A holder for holding and fixing the connection end portions of the plurality of plastic optical fibers, and the holder has a pair of grooves provided facing the connection end portions of the plastic optical fiber so as to be accommodated; A plurality of plastic optical fibers made of a plastic plate, with the jacket at the connection end peeled off to expose the core, are placed in the opposite grooves of the pair of plastic plates so that the exposed end faces come into contact with each other. After the housing part is stored, the contact end surfaces of the contact part of the plastic optical fiber core wire and the pair of plastic plates are ultrasonically welded to each other.
[0017]
The invention according to claim 3 is the plastic optical fiber connector according to claim 2,
The diameter of the groove of the plastic plate forming the holder is substantially equal to the jacket diameter in the portion in which the end of the jacket of each plastic optical fiber is accommodated.
The base material of the plastic plate is the same as the base material of the jacket of the plastic optical fiber.
[0018]
The invention according to claim 4 is the plastic optical fiber connector according to claim 2 or 3,
The shape and size of the groove of the holder is substantially equal to the shape and size of the abutting portion at the portion where the abutting portion of the plastic optical fiber core is accommodated. It is characterized by being slightly larger than the outer diameter.
[0019]
The invention according to claim 5 is the plastic optical fiber connector according to any one of claims 2 to 4,
The base material of the plastic optical fiber core wire and the base material of the holder are different.
[0022]
  Claim6The described invention is claimed.26. The plastic optical fiber connector according to any one of claims 1 to 5, wherein the plastic optical fiber connector is an optical splice formed by linearly connecting a pair of plastic optical fibers.
[0023]
  The invention according to claim 7 is a method of manufacturing an optical fiber connector comprising a plurality of plastic optical fibers,Of the plurality of plastic optical fibers, one incident fiber and two output fibersCut to the desired length,Each of the three fibersPeel off the jacket at the connection end,In each of the two outgoing fibersCut the exposed connecting end core wire diagonally from the end face in the axial direction,Each of the end faces is formed into a flat, oval shape composed of strings and arcs,A connection end forming step for forming a sloping surface capable of contacting;In the two outgoing fibersBy abutting the slopes of the connecting end portions, an abutting portion whose end portion is V-shaped is formed,TheThe contact end surface of the contact partAbuts the exposed end face of the core of the incident fiberAnd an ultrasonic welding step of forming an optical fiber connector by ultrasonic welding.
[0024]
  The invention according to claim 8 is the manufacture of a plastic optical fiber connector having an optical fiber connector composed of a plurality of plastic optical fibers and a holder for enclosing and fixing the connection end portions of the plurality of plastic optical fibers. A method,Of the plurality of plastic optical fibers, one incident fiber and two output fibersCut to the desired length,Each of the three fibersPeel off the jacket at the connection end,In each of the two outgoing fibersCut the exposed connecting end core wire diagonally from the end face in the axial direction,Each of the end faces is formed into a flat, oval shape composed of strings and arcs,The connection end forming step for forming a contactable slope and the connection end forming stepThe two exitsHolder formation for forming a pair of plastic plates facing each other so as to be able to form an abutting portion whose ends are V-shaped by abutting the slopes of the connecting end portions of the fiber The process and the connection end forming stepThe two exitsThe fiber is stored in the holder and the end face isAn exposed end surface of the core of the incident fiber;The contact end surface of the contact portion of the plastic optical fiber core wire is formed by applying ultrasonic vibration from one side of the holder toward the contact portion of the plastic optical fiber core wire. And an ultrasonic welding step of ultrasonically welding the pair of plastic plates to each other at the same time.
[0025]
  Claim9The described invention is claimed.8In the method for manufacturing a plastic optical fiber connector according to claim 1, in the holder forming step, when the plastic optical fiber is accommodated, a gap is formed between the opposing surfaces of a pair of plastic plates so that the plastic plates can be easily welded together. A welding rib is provided on at least one of the pair of plastic plates.
[0026]
  Claim10The described invention is claimed.7Thru9In the method of manufacturing a plastic optical fiber connector according to any one of the above, the ultrasonic welding step applies ultrasonic vibration while applying a force that presses the connection end face in the length direction of the plastic optical fiber. Features.
[0027]
  Claim11The described invention is claimed.7Thru10In the manufacturing method of the plastic optical fiber connector according to any one of the above, the connecting end portion forming step includes a step of cutting each plastic optical fiber to a desired length and peeling a jacket of the connecting end portion; The connection end is inserted into a jig having a connection end insertion hole for inserting a portion, and the portion to be removed when the connection end is inserted is formed on the molding surface. And removing the portion to be removed by applying ultrasonic vibration on the molding surface.
[0031]
Embodiment
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a perspective view showing a plastic optical fiber coupler which is an example of an optical fiber connector according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of an optical coupler element which is a main part of the plastic optical fiber coupler.
1 and 2, an optical coupler element 1 is a Y-shaped optical coupler composed of three plastic optical fibers 2a, 2b, and 2c. Each plastic optical fiber 2a, 2b, and 2c is a plastic optical fiber core wire. 3a. Jackets 4a, 4b and 4c are applied to the outer circumferences of 3b and 3c. Plastic optical fiber core wire 3a. 3b and 3c are made of, for example, polymethyl methacrylate, styrene, polycarbonate, or norbornene, and the jacket is made of, for example, nylon, polyethylene, or polyvinyl chloride.
The optical coupler element 1 peels off the jacket at the connecting end of each plastic optical fiber 2a, 2b, 2c, and forms the exposed cores 3a, 3b, 3c in a desired shape in advance by a method described in detail later. After that, the abutting part is ultrasonically welded to form the branch part 5.
[0032]
In FIG. 1, a plastic optical fiber coupler 10 includes the optical coupler element 1 and a holder 11 that contains and fixes the optical coupler element 1.
The holder 11 is composed of a pair of plastic plates 11a and 11b, and is provided with a groove facing the plastic optical fibers 2a, 2b and 2c.
Therefore, as will be described later, first, the jacket at the connection end is peeled off in the groove of one plastic plate 11a to expose the cores 3a, 3b, 3c, and the plastic optical fibers 2a, 2b formed in a desired shape in advance. , 2c are placed in contact with the connecting end face, and the other plastic plate 11b faces the mutual groove, and the plastic optical fibers 2a, 2b, 2c are placed in the groove at the end 4a of the jacket.₁, 4b₁, 4c₁Are stored, and each plastic optical fiber core wire 3a. The contact end surfaces 3b and 3c and a pair of plastic plates 11a and 11b are simultaneously ultrasonically welded.
The holders 11a and 11b are preferably welded at the same time and serve as a casing. However, the holder 11 is used only as an ultrasonic welding tool, and the plastic optical fiber cores 3a. After ultrasonic welding of the contact end surfaces of 3b and 3c, they may be removed, and the optical coupler element 1 alone may be used as a plastic optical fiber coupler, or may be integrated with another casing.
[0033]
Next, a method for manufacturing the optical coupler device 1 and the plastic optical fiber coupler 10 will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is an explanatory view of a connection end forming step when manufacturing a Y-shaped optical coupler from three plastic optical fibers 2a, 3b, 3c. FIG. 3 (a) is a plan view, and FIG. ) Is a partially enlarged view thereof.
First, three plastic optical fibers are cut to a predetermined length, and the jacket at the connection end is peeled off. And the core wire 3a of the incident fiber 2a is cut at right angles to the axial direction. The cores 3b and 3c of the outgoing fibers 2b and 2c are arranged at a desired angle θ with respect to the axial direction on the inner side._b, Θ_cThe missing circle formed on the end face so as to be an inclined slope has the same chord length and a minor axis r._b, R_cIs cut to satisfy the following conditional expression (1).
r_a= R_b+ R_c                          (1)
Then, when the inner cutting end face is brought into contact with the end portion so as to coincide with each other, triangular ribs 8b and 8c are formed in the longitudinal section on the contact end face of the outgoing fiber with the incident fiber 3a.
[0034]
The ribs 8b and 8c function as welding ribs that facilitate welding when contacting the end surface of the core 3a of the incident fiber and are ultrasonically welded, and are defined by the groove shape of the holder 11 described later by ultrasonic welding. Thus, a thin disk having a diameter substantially the same as the diameter of the end face of the core 3a of the incident fiber is formed.
Since the amount of light branched from the core 3a of the incident fiber to the cores 3b and 3c of the output fiber is uniquely determined by the area of the missing circle on each end face, the branching ratio can be controlled very easily.
[0035]
When forming the core wire of the connection end into a desired shape, it is efficient to use, for example, a plastic optical fiber end wire jig 50 shown in FIG. 8 in addition to the above-described cutting process. , Accuracy is also improved.
As shown in FIG. 8A, the jig 50 is provided with a connecting portion insertion hole that leads from the back surface 50c of the jig to the ridge line 50r formed by the front surface 50b and the upper surface 50c.
In the above example, for example, the core wire 3b of the outgoing fiber 2b can be inserted and the diameter thereof is substantially equal, and the center axis thereof is a desired angle θ with respect to the jig upper surface 50a._bIt shall be inclined.
[0036]
FIG. 8A shows a state in which the core wire 3b of the outgoing fiber 2b is inserted into this insertion hole, and a portion to be removed of the tip portion of the core wire 3b protrudes on the upper surface 50a of the jig 50.
On the jig 50 in which the core wire 3b at the connection end is inserted in this way, as shown in FIG. 5B, the ultrasonic welding means 40 having a flat bottom surface is placed and the ultrasonic vibration is applied to the core wire 3b. Apply. Then, as shown in FIG. 6C, the portion to be removed of the core wire 3b is melted and diffused to the jig upper surface 50a, and the contact surface 7 with the core wire 3c is formed as shown in FIG. It is formed.
Similarly, a contact surface of the core wire 3c at the connection end is also formed.
If such a jig 50 is used, the core wire at the connection end can be formed into a desired shape in a very short time, which is suitable for mass production.
The energy adding means for melting the portion to be removed is not limited to the ultrasonic welding means 40, but an electric heater or the like is also used, but the ultrasonic welding means is preferable from the viewpoint of efficiency.
Note that the forming surface 50a of the jig 50 is not limited to a flat surface, but may be any shape as long as a desired shape is formed between the lower surface of the ultrasonic welding means 40.
[0037]
FIG. 4 is an explanatory view of a holder made of a pair of plastic plates and a manufacturing process thereof, and is a developed perspective view of the holder.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a state in which the plastic optical fiber that has undergone the above-described connection end forming process is stored in the lower holder, FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a left side thereof. This is a partial enlargement of the end face.
The lower plastic plate 11a has an end 4a of the jacket 4a of the incident fiber 2a.₁14a and 13a (13a) for storing the exposed core wire 3a.₁, 13a₂), And ends 4b of the jackets 4b and 4c of the outgoing fibers 2b and 2c₁, 4c₁14b, 14c for storing the cable and a groove 13b (13b) for storing the exposed core wires 3b, 3c.₁, 13b₂), 13c (13c₁, 13c₂) Is provided in a Y-shape.
The jacket grooves 14 (14a, 14b, 14c) are all semicircular grooves having a diameter equal to the jacket diameter of the fiber to be accommodated.
[0038]
The shape and dimensions of the grooves for accommodating the cores 3a, 3b, 3c of the plastic fiber are the same as the contact portion 9 (that is, the ends 3b of the exposed cores 3b, 3c of the outgoing fiber).₁, 3c₁The end face of the core wire 3a exposed from the incident fiber and the end face 3a of the incident fiber are cut.₁And a portion 15 (13a) for housing the portion formed by₁, 13b₁, 13c₁) To match the shape and dimensions of the abutting portion 9, and other exposed cores 3a₂, 3b₂, 3c₂13a for storing₂, 13b₂, 13c₂Then, the core 3a₂, 3b₂, 3c₂Is slightly larger than the outer diameter of the core wire so that clearances 16a, 16b, and 16c are formed between the outer circumference of the core wire and the outer circumference.
Further, a welding rib 17 for facilitating welding with the upper plastic plate 11b is provided at one end of the holder 11a. It is desirable that the welding rib 17 is a ridge having a triangular cross section.
[0039]
The upper plastic plate 11b has exactly the same shape and dimensions as the lower plastic plate 11a. When this is put on the lower plastic plate 11a, the plastic optical fibers 2a, 2b, 2c are included. Since the protrusion 17 contacts the end of the lower plastic plate 11a on the side without the welding rib, a gap with the height of the welding rib 17 is formed between the two plastic plates.
[0040]
Next, the ultrasonic welding process will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 5, the plastic optical fibers 2a, 2b, and 2c having finished forming the connection end portions are accommodated in predetermined grooves of the lower plastic plate 11a of the holder, and the connection end face of the incident fiber and the outgoing fiber are arranged. The connection end face is brought into contact with the cutting surface of the outgoing fibers 3b and 3c at the same time. Thereafter, the upper plastic plate 11b is covered, and the plastic optical fibers 2a, 2b, 2c are enclosed and fixed in the grooves facing the plastic plate 11a and the plastic plate 11b. However, a slight gap is provided between the plastic plates 11 a and 11 b by the welding rib 17.
[0041]
FIG. 6 shows a fiber pressing for welding a fiber while applying a force pressing in the length direction of the plastic optical fiber when applying ultrasonic vibration to the plastic optical fiber fixed in the holder 11 as described above. It is an explanatory view of means 30. FIG.
31 is a base, 32 is a holder fixing block fixed on the base, 33 is fixed on the holder fixing block 32, and the holder 11 containing the plastic optical fiber 2 is pressed and fixed from both sides. It is a fixed screw.
Reference numerals 34a and 34b denote slide blocks which are slidably mounted on the substrate 31 via two metal bushes 36. 35a represents a plastic optical fiber 2a, 35b represents a plastic optical fiber 2b and 2c. These are fiber fixing clamps fixed on the slide blocks 35a and 35b, respectively. Reference numeral 37 denotes a moving knob for finely adjusting the distance between the moving blocks 34a and 34b in order to adjust the pressing force applied to the contact portion between the connecting end face of the incident fiber 2a and the connecting end face of the outgoing fibers 2b and 2c.
[0042]
FIG. 7 is an explanatory diagram of ultrasonic welding. The ultrasonic welding means 40 is installed on the holder 11 fixed by the fixing screw 33 on the holder fixing block 32 in the state where the pressing force is applied by the fiber pressing means 30, and the vibration is not shown through an exciter. An ultrasonic vibration S is applied from the upper surface of the holder 11 toward the core wire contact portion 9 of the plastic optical fibers 2a, 2b, 2c.
Then, due to the ultrasonic vibration S, the contact surfaces 6 and 7 of the plastic optical fibers 2a, 2b and 2c are welded simultaneously with the plastic plates 11a and 11b of the holder.
When the welding ribs 17 are provided on the plastic plates 11a and 11b as shown in FIG. 4, not only the welding between the plastic plates 11a and 11b becomes easy as the welding ribs, but also functions as a spacer until the welding. In addition, since vibration of the plastic optical fibers 2a, 2b, and 2c is facilitated, heating and welding of the contact surfaces are also promoted, which is preferable.
Further, when the welding ribs 8b and 8c shown in FIG. 3 are formed at the ends of the cores 3a and 3b of the plastic optical fibers 2b and 2c, the pressing force applied by the fiber pressing means 30 is effectively applied, The welding ribs 8b and 8c are melted and pressed, and are defined by the shape and size of the groove 15 of the holder 11, and are thin discs of the same diameter that come into contact with the connection end surface of the core wire 3a of the plastic optical fiber 2a. And welded to the connecting end face of the core wire 3a. When the welding is completed, the contact surfaces 6 and 7 disappear and are integrated.
[0043]
Also, the jacket end 4a₁, 4b₁, 4c₁Is also brought into contact with the grooves 14a, 14b and 14c of the holder 11 and heated. It is preferable that the base material of the jacket 4 is the same as the base material of the plastic plates 11a and 11b of the holder, because the jacket 4 is easily fixed by the heating and the jacket 4 is firmly fixed in the holder 11.
Furthermore, since the clearances 16a, 16b, and 16c are provided on the outer periphery of the core wire, the ultrasonic vibration S is not directly applied to the outer periphery of the core wires 3a, 3b, and 3c, and the clad is not damaged. .
Even if the sizes of the clearances 16a, 16b, and 16c are not appropriate, if the base material of the cores 3a, 3b, and 3c is different from the base material of the plastic plates 11a and 11b, there is no fear of fusion. preferable.
[0044]
The ultrasonic welding means 40 is composed of, for example, a magnetostrictive vibrator and a vibration speed modifying solid horn. The ultrasonic welding conditions are preferably controlled by the welding energy.
As a result of various experiments, if the welding energy is too small, the plastic plate will be insufficiently welded, and if it is too large, foaming may occur in the welded part, resulting in an excessive loss. However, in the case of this example, about 45 J (joule) is appropriate. The welding energy is given by oscillation time × pressure × amplitude. For example, in the case of two-stage pressurization, the oscillation frequency is 40 kHz, the amplitude is 30 μm, the first-stage pressurization is 10 psi × 0.15 sec, the second-stage pressurization is 20 psi × 0. It may be about 15 seconds and can be welded in a very short time.
Further, since the heat quantity for welding is generated only in the vicinity of the contact surface, the welding heat is also dissipated in a very short time of about 1 second through a holding jig or the like.
[0045]
Next, another embodiment will be described based on FIGS. 9 and 10.
FIG. 9 is an exploded perspective view of the plastic optical splice of the present invention, and FIG. 10 is a plan view of the holder excluding the upper plastic plate.
9 and 10, a plastic optical splice 20 is obtained by reinforcing a linear connecting portion 1 ′ of two plastic optical fibers 2 a and 2 b with a holder 21.
Since the plastic optical fibers 2a and 2b are the same as those used for the Y-shaped plastic optical fiber coupler 10 described above, description thereof is omitted.
The straight connection portion 1 'peels off the jacket at the connection end of each plastic optical fiber 2a, 2b, cuts the exposed ends of the cores 3a, 3b substantially perpendicular to the core axis, and abuts the end surfaces thereof, This contact portion is ultrasonically welded.
[0046]
In FIG. 9, the plastic optical splice 10 includes the straight connection portion 1 ′ and a holder 21 that encloses and fixes the straight connection portion 1 ′.
The holder 21 is made up of a pair of plastic plates 21a and 21b, and is provided with a groove that can accommodate the plastic optical fibers 2a and 2b in which the cores 3a and 3b are exposed by peeling off the jackets 4a and 4b at the connection end. Yes.
The groove includes grooves 24a and 24b for accommodating the end 4a of the jacket 4a, and grooves 23a, 23b and 25 for accommodating the exposed core wires 3a and 3b.
The jacket housing grooves 24a and 24b are semicircular grooves having an inner diameter substantially equal to the jacket diameter of the fiber to be housed.
[0047]
Contact portion 9 (3a at the tip of the cores 3a and 3b of the plastic optical fiber₁, 3b₁) Is matched with the diameters of the cores 3a and 3b, and the other exposed cores 3a₂, 3b₂In the portions 23a, 23b for storing the core wire 3a₂, 3b₂It is slightly larger than the outer shape of the core wire so that a clearance 26 (26a, 26b) is generated between the outer periphery of the core wire and the outer periphery of the core wire.
Further, the welding ribs 27 are provided on both sides of the opposing surfaces of the pair of plastic plates 21a and 21b to have a length of half or less, and the positions of the welding ribs 27a and 27a are shifted so as not to face each other. Since the lower plastic plate 21a and the upper plastic plate 21b are provided with the welding ribs 27 in the same manner, if the upper and lower plastic plates are placed with the surfaces having the welding ribs facing each other, there is no fear that the ribs will hit each other. Easy to handle. The other points are the same as those of the holder 11.
[0048]
The plastic optical fibers 2a and 2b with the cores 3a and 3b exposed are placed on the plastic plate 21a on the lower side of the holder, the end surfaces 6 are brought into contact with each other, and the upper plastic plate 21b is covered. When the ultrasonic vibration S is applied toward the core wire contact portion 9 while applying a pressing force to the connection end face 6 using the same pressing means 30 and ultrasonic welding stage 40 from above, the plastic plate 11a of the holder , 11b and the connection end face 6 arrive at the same time.
At this time, if the accommodating portion 25 of the core contact portion 9 of the groove of the holder 21 is too short, the ultrasonic vibration causes a deviation in the vertical direction with respect to the fiber axis, and if too long, the outer periphery of the core may be damaged. Therefore, it is necessary to select appropriately.
[0049]
The holder 21 thus welded serves also as a welding jig and a casing for protecting the plastic optical fiber linear connection portion 1 ′, and the optical splice 20 is formed by both of them. Also good.
[0050]
As mentioned above, as the embodiment of the present invention, the plastic optical fiber coupler and the plastic optical fiber splice having the Y-shaped optical coupler element, the manufacturing method and the manufacturing apparatus thereof have been described, but the present invention is limited to this. is not.
Naturally, the present invention also includes various optical components in which the exposed cores of a plurality of plastic optical fibers are formed into a desired shape and brought into contact with each other, and the contact portions are welded and connected.
In addition, although only one pair of connection bodies has been described for the plastic optical fiber linear connection portion and the plastic optical splice, a plurality of pairs connected in parallel are naturally included in the present invention.
[0051]
【Example】
Examples that demonstrate the effectiveness of the present invention numerically are given below.
Example 1
A Y-shaped plastic optical fiber coupler was manufactured using a commercially available plastic optical fiber (trade name “ESCA PREMIER” manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) having a core wire outer diameter of 1.0 mmφ and a jacket outer diameter of 2.2 mmφ. The core wire is made of methyl methacrylate resin, and the jacket is made of polyethylene.
The holder was shaped as shown in FIG. 4, and grooves 13, 14, 15 and welding ribs 17 were formed on plastic plates 11a and 11b having a width of 8 mm, a length of 20 mm, and a thickness of 2.5 mm. The V-shaped base angle formed by the outgoing fibers 2b and 2c, that is, the angle θ formed by the central axis of the groove that accommodates the base angle was about 14 °. Further, the diameter of the jacket end storage groove 14 is 2.2 mm in accordance with the jacket outer diameter, and the shape and size of the groove 15 for storing the contact portion 9 of the core wire is adjusted to that of the contact portion 9 (the connection end face 6 However, the storage groove 13a in the other part of the exposed portion of the core wire is 1.0 mmφ)₂, 13b₂, 13c₂The diameter was 1.4 mm in order to provide clearance 16. Further, as shown in FIG. 5, the welding rib 17 has a height t of 0.2 mm, a bottom width w of 0.3 mm, and a distance d to the side surface of the plastic plate of 0.4 mm. The material was polycarbonate to prevent welding with the fiber core.
The connecting end face of the core wire 3a of the incident fiber 2a is cut at right angles to the length direction, and the inner sides of the core wires 2b and 2c of the two output fibers are inclined by about half of the length direction, that is, about 7 °. In this way, cutting was performed so that the minor axis of the connection end face was half the core wire diameter, that is, a semicircle of 0.5 mm.
[0052]
Thus, the three plastic optical fibers 2 formed so as to be able to come into contact with a desired shape were accommodated in the holder, and ultrasonic welding was performed.
The ultrasonic oscillation frequency was 40 kHz, the amplitude was 30 μm, the first stage pressurization was 10 psi × 0.15 sec, and the second stage pressurization was 20 psi × 0.15 sec.
When the characteristic test of the plastic optical fiber coupler thus obtained was conducted, the excess loss was about 1 dB (measurement method according to JIS C 5910-1977) and crosstalk was about 25 dB (measurement method according to JIS C 5910-1977). It was sufficiently practical.
The tensile strength of the pigtail fiber is 6 kgf (measurement method is based on JIS C6861-1997), and the yield strength of the fiber core wire (the specified value of JIS C 6837-1997 is 5.71 kgf for 1.0 mmφ fiber). A higher value was obtained.
[0053]
Example 2
A plastic optical fiber coupler having the same shape and dimensions as in Example 1 and made of polyethylene was used to produce a plastic optical fiber coupler under the same plastic optical fiber and the same welding conditions.
As a result, the excess loss is about 2 dB and the crosstalk is about 25 dB, and the base material of the jacket and the base material of the holder are the same, so that they are welded together and hardly enter the coupler, and the temperature characteristics of the plastic optical fiber fiber itself The equivalent was obtained.
[0054]
Example 3
A plastic optical splice was formed using a commercially available plastic optical fiber (trade name “ESCA PREMIER” manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) having a core wire outer diameter of 1.0 mmφ and a jacket outer diameter of 2.2 mmφ. The core wire is made of acrylic resin, and the jacket is made of polyethylene.
The holder had the shape shown in FIGS. 9 and 10, 8 mm wide, 20 mm long, 2.5 mm thick, and made of polyethylene. The diameters of the jacket end storage grooves 24a and 24b are 2.2mmφ and length L according to the outer diameter of the jacket.₁Is 5.0 mm, the diameter of the groove 25 for accommodating the contact portion 9 of the core wire is 1.0 mmφ, length L in accordance with the diameter of the core wires 3a and 3b_ThreeIs 0.4 mm, and the diameters of the storage grooves 23a and 23b in the other portions of the exposed portion of the core wire are 1.4 mm and a length L to provide clearances 26 (26a and 26b).₂Was 4.8 mm. The welding rib 27 has a height of 0.2 mm, a bottom width of 0.2 mm, a distance to the side surface of the plastic plate of 0.4 mm, and a length L._FourWas 9.8 mm. The material was polycarbonate to prevent welding with the fiber core. In FIG. 10, the core wire exposed portions 3 a and 3 b have the length (L₂+ L_Three/ 2) Although it is formed as described above, it is sufficient if the length is longer than that, and the end face 6 may be formed so as to be capable of contacting.
The connecting end faces of the cores 3a and 3b of the plastic optical fibers 2a and 2b were cut at right angles to the length direction. The two plastic optical fibers 2 were accommodated in the holder and subjected to ultrasonic welding.
The ultrasonic oscillation frequency is 40 kHz, the amplitude is 30 μm, and the pressure is 3.5 kgf / cm.²× 0.1 sec.
When the characteristics test of the plastic optical splice thus obtained was conducted, the initial excess loss was about 1 dB (measurement method according to JIS C 5910-1977), and after standing for 14 days in an environment of temperature 75 ° C. and humidity 95%. The loss fluctuation of was 0.3 dB.
The tensile strength of the pigtail fiber was 6 kgf (measurement method according to JIS C6861-1997).
[0055]
Example 4
Length L of the groove 25 of the holder 21 that houses the contact portion 9 of the core wire_Three1.0 mm, the length L of the storage grooves 26a and 26b in the other portions of the exposed portion of the core wire₂The optical splice of Example 4 was formed in the same manner as in Example 3 except for the other configuration, manufacturing method, and manufacturing apparatus.
The plastic optical splice thus obtained was subjected to a characteristic test under the same conditions. As a result, the same result as in Example 3 was obtained.
[0056]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the present invention, when forming an optical fiber connection body formed by connecting a plurality of plastic optical fibers, the core wire at the connection end of each plastic optical fiber is previously set. Since it is abutted after it is formed into a desired shape and the abutting end surface of the abutting part is welded by ultrasonic welding, it is easy to make a plastic optical fiber connector excellent in optical characteristics, tensile strength and long-term stability. And it can be provided at low cost.In addition, since a plurality of optical fibers are cross-connected, an optical fiber connector having a desired branching ratio can be easily obtained. Further, the exposed core wires of the two outgoing fibers are formed in a V shape by cutting the inside of the end portion and forming the end face in a substantially oval shape, and the end faces are formed in the V shape. Since the circle is bent around the diameter of the part that contacts the cutting surface, the inclined part is easily welded during ultrasonic welding, and the end face diameter after welding is almost equal to the connection end face of the incident fiber. The excess loss of light is small, and the branching ratio is almost uniquely determined by the area ratio of the connecting end face when the inside of the end portions of the two outgoing fibers is formed and the forming faces are contacted to form a V shape. Therefore, it is very easy to control the branching ratio.
[0057]
  According to invention of Claim 2,When forming an optical fiber connector formed by connecting a plurality of plastic optical fibers, the core wire of the connecting end of each plastic optical fiber was cut in advance from the end face in an axial direction to form a slope at the end. After that, since the contact end surface of the contact portion is welded by ultrasonic welding, a plastic optical fiber connector excellent in optical characteristics, tensile strength and long-term stability thereof can be easily and inexpensively provided. Can do. Also,Since the optical fiber connector is integrally formed with a holder that encloses and fixes the optical fiber connector, it is excellent in mechanical properties other than tensile strength such as bending resistance, and the plastic optical fiber is held in a desired shape by the holder. Since the contact end surfaces of the contact portions of the plastic optical fiber core wire and the pair of plastic plates forming the holder are ultrasonically welded, the holder can be manufactured more easily and efficiently. Has the effect of two birds with one stone to function as a protector of the optical fiber connector.
[0058]
According to the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 2,
In the portion where the end portion of each plastic optical fiber jacket is stored, the diameter of the groove of the plastic plate forming the holder is substantially equal to the jacket diameter, and the base material of the plastic plate is the base material of the plastic optical fiber jacket. Therefore, when ultrasonic welding, the plastic optical fiber jacket and the plastic plate of the holder are easily welded, preventing moisture from entering the coupler, optical characteristics, mechanical characteristics, temperature characteristics and so on. Its long-term stability is further improved.
[0059]
According to the invention of claim 4, in addition to the effect of the invention of claim 2 or 3,
Of the groove of the plastic plate that forms the holder, the shape and size of the portion that accommodates the abutting portion of the plastic fiber core wire is substantially equal to the shape and size of the abutting portion. Since the other exposed core wire storage portions are formed to be slightly larger than the outer diameter of the core wire, there is no possibility that the outer periphery of the clad of the core wire contacts the plastic plate of the holder and is damaged due to welding.
[0060]
According to the invention described in claim 5, in addition to the effect of the invention described in any one of claims 2 to 4,
Since the base material of the plastic optical fiber core wire and the base material of the holder are different, there is an effect that even if the clad outer periphery of the core wire contacts the plastic plate of the holder, it is difficult to weld.
[0063]
  Claim6According to the described invention, the claims2In addition to the effect of the invention described in any one of 5 to 5, there is an effect that an optical splice of one or more pairs of plastic optical fibers can be obtained easily and inexpensively.
[0064]
  According to invention of Claim 7,A plurality of fibers having one incident fiber and two output fibers.When forming an optical fiber connector formed by connecting plastic optical fibers,Two exitsfiberIn eachCut the core wire of the connection end from the end face obliquely in the axial direction,Each of the end faces is formed into a flat, oval shape composed of strings and arcs,Since the contactable slope is formed, it is easy to manufacture, and by ultrasonic weldingTwo outgoing fibers and one incoming fiberThe abutting end face is welded in a very short time, and a smooth connection part with a small excess loss and a high tensile strength can be formed.
[0065]
  According to invention of Claim 8,A plurality of fibers having one incident fiber and two output fibers.When forming an optical fiber connector formed by connecting plastic optical fibers,Two exitsfiberIn eachCut the core wire of the connection end from the end face obliquely in the axial direction,Each of the end faces is formed into a flat, oval shape composed of strings and arcs,Since the contactable slope is formed, the manufacturing is easy and the connection end forming step is performed.Two exitsHolder formation for forming a pair of plastic plates facing each other so as to be able to form an abutting portion whose ends are V-shaped by abutting the slopes of the connecting end portions of the fiber The process and the connection end forming stepTwo exitsStoring the fiber in the holder, from one side of the holder1 incident fiber and 2 exitsfiberWithIn the ultrasonic welding process that applies ultrasonic vibration toward the connection end face of the core wire,One input fiber and two output fibers.Ultrasonic welding of the contact end surfaces of the core wires and the pair of plastic plates at the same time makes the plastic optical fiber coupler excellent in optical characteristics, mechanical characteristics, temperature characteristics and long-term stability. It can be manufactured easily, inexpensively and efficiently.
[0066]
  Claim9According to the described invention, the claims8In addition to the effects of the described invention, a welding rib is provided in advance on one of the opposing surfaces of the pair of plastic plates, so that it is easy to weld the plastic plates of the holder when applying ultrasonic vibration. Also, since the abutting surfaces of the plastic optical fiber core wire abutting portions are welded almost simultaneously, the efficiency is good.
[0067]
  Claim10According to the described invention, the claims7Thru9In addition to the effects of the invention described in any of the above, since ultrasonic vibration is applied while applying a force that presses the connecting end face in the length direction of the plastic optical fiber in the ultrasonic welding step, welding is more reliably performed. This ensures that a smooth connection with less loss due to connection and greater tensile strength is obtained.
[0068]
  Claim11According to the described invention, the claims7Thru10In addition to the effect of the invention described in any of the above, since the connecting end portion can be easily and reliably formed, a plastic optical fiber connector can be provided more easily and inexpensively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a plastic optical fiber coupler of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an optical fiber connector as a main part of an example of the plastic optical fiber coupler of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of a connecting end forming step of the plastic optical fiber coupler of the present invention.
FIG. 4 is a developed perspective view of the holder of the plastic optical fiber coupler fiber of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which a plastic optical fiber is housed in a lower plastic plate of a holder.
FIG. 6 is a fiber pressing means for welding a fiber while applying a pressing force in the length direction of the plastic optical fiber.
FIG. 7 is an explanatory view of an ultrasonic welding process of the plastic optical fiber coupler of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view of an end forming jig of a plastic optical fiber core wire.
FIG. 9 is an exploded perspective view of the plastic optical splice of the present invention.
FIG. 10 is a plan view of the plastic optical splice of the present invention with the upper plastic plate removed.
[Explanation of symbols]
1 Optical fiber connector
2 Plastic optical fiber
3. Core wire of plastic optical fiber
4 Plastic optical fiber jacket
5 Branch of plastic optical fiber coupler
9 Core wire contact part
10 Plastic optical fiber coupler
11 Holder
13 Groove to store exposed core
14 Groove to store the end of the jacket
15 Groove to store the contact part of the core wire
16 Clearance provided on the outer periphery of the portion other than the contact portion of the exposed core wire
17 welding ribs
20 Plastic light splice
21 Holder
23 Groove to store exposed core
24 Groove to accommodate the end of the jacket
25 Groove for receiving the contact part of the core wire
26 Clearance provided on the outer periphery of the exposed portion other than the contact portion of the core wire
27 welding ribs
30 Fiber pressing means
40 Ultrasonic welding means
50 Jig for forming end of plastic optical fiber core

Claims

複数本のプラスチック光ファイバを接続してなる光ファイバ接続体であって、
前記光ファイバ接続体は、前記１本の入射ファイバと前記２本の出射ファイバとを交差接続してなるプラスチック光ファイバカプラであり、
前記３本のファイバの接続端面は端部のジャケットを剥離し、前記２本の出射ファイバの露出した心線のそれぞれにおいては、端面から軸方向斜めに切り欠いて端部に斜面を形成することにより、各該端面を下記式の関係を満たす弦及び弧からなる扁平な欠円状に形成し、さらに該端面同士でＶ字形状を形成するように前記２本の出射ファイバの斜面同士を当接するとともに、当接後の各該端面を入射ファイバの露出した心線の端面と当接して当接部を形成し、その当接端面を超音波溶着してなることを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体。
ｒ_ａ＝ｒ_ｂ＋ｒ_ｃ
ここで、ｒ_ａは入射ファイバの径、ｒ_ｂ及びｒ_ｃは２本の出射ファイバそれぞれの弦の中間点から弧の中間点までの距離である。An optical fiber connector formed by connecting a plurality of plastic optical fibers,
The optical fiber connector is a plastic optical fiber coupler formed by cross-connecting the one incident fiber and the two output fibers,
The connection end faces of the three fibers peel off the jacket at the end, and in each of the exposed cores of the two outgoing fibers, a slope is formed at the end by cutting away from the end face obliquely in the axial direction. Thus, each of the end faces is formed into a flat, non-circular shape made of a chord and an arc satisfying the relationship of the following formula, and the inclined faces of the two outgoing fibers are applied so as to form a V shape between the end faces. A plastic optical fiber formed by contacting each end face after contact with the exposed end face of the core fiber to form a contact portion, and ultrasonically welding the contact end face Connected body.
r _a = r _b + r _c
Here, r _a is the distance in the diameter of the incident fiber, r _b and r _c is the midpoint of the respective two emission fiber strings to the middle point of the arc.

複数本のプラスチック光ファイバを接続してなる光ファイバ接続体であって、
前記光ファイバ接続体は、前記各プラスチック光ファイバの接続端部のジャケットを剥離し、露出した接続端部の心線を予め端面から軸方向斜めに切り欠いて端部に斜面を形成したのち該斜面同士を当接し、当接部の当接端面を超音波溶着してなるものであり、
前記複数本のプラスチック光ファイバの接続端部を内包して固定するホルダーを有し、
前記ホルダーは、前記プラスチック光ファイバの接続端部を収納可能に対向して設けられた溝を有する１対のプラスチック板からなり、
接続端部のジャケットを剥離して心線を露出させた複数本のプラスチック光ファイバを露出端面が当接するように前記１対のプラスチック板の対向する溝内に、ジャケットの端部を含めて収納した後、前記プラスチック光ファイバ心線の当接部の当接端面同士と、前記１対のプラスチック板同士とを、超音波溶着してなることを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体。An optical fiber connector formed by connecting a plurality of plastic optical fibers,
The optical fiber connector is formed by peeling off the jacket at the connection end of each plastic optical fiber, forming a slope at the end by cutting out the core wire of the exposed connection end obliquely in the axial direction from the end face in advance. It is formed by abutting the slopes and ultrasonically welding the abutting end surface of the abutting part,
A holder for fixing the connection ends of the plurality of plastic optical fibers;
The holder is composed of a pair of plastic plates having grooves provided so as to oppose each other so that the connection end of the plastic optical fiber can be accommodated.
A plurality of plastic optical fibers whose cores are exposed by peeling off the jacket at the connecting end are stored in the grooves facing each other in the pair of plastic plates so that the exposed end faces come into contact with each other. After that, the plastic optical fiber connector is formed by ultrasonic welding the contact end faces of the contact portions of the plastic optical fiber core wire and the pair of plastic plates.

請求項２に記載のプラスチック光ファイバ接続体において、
前記ホルダーを形成するプラスチック板の溝の径は、各プラスチック光ファイバのジャケットの端部が収納される部分では、ほぼジャケット径に等しく、
前記プラスチック板の基材は、前記プラスチック光ファイバのジャケットの基材と同質であることを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体。The plastic optical fiber connector according to claim 2,
The diameter of the groove of the plastic plate forming the holder is substantially equal to the jacket diameter in the portion in which the end of the jacket of each plastic optical fiber is accommodated.
The plastic optical fiber connector is characterized in that the base material of the plastic plate is the same quality as the base material of the plastic optical fiber jacket.

請求項２又は３に記載のプラスチック光ファイバ接続体において、
前記ホルダーの溝の形状・寸法は、前記プラスチック光ファイバ心線の当接部が収納される部分では、前記当接部の形状・寸法にほぼ等しく、
その他の露出心線収納部では、心線外径よりやや大きいことを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体。In the plastic optical fiber connector according to claim 2 or 3,
The shape and size of the groove of the holder is substantially equal to the shape and size of the contact portion in the portion where the contact portion of the plastic optical fiber core wire is accommodated.
A plastic optical fiber connector, which is slightly larger than the outer diameter of the core wire in the other exposed core wire storage portion.

請求項２乃至４のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ接続体において、
前記プラスチック光ファイバ心線の基材と前記ホルダーの基材とは、異なることを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体。The plastic optical fiber connector according to any one of claims 2 to 4,
The plastic optical fiber connector is characterized in that a base material of the plastic optical fiber core wire and a base material of the holder are different.

請求項２乃至５のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ接続体において、
前記プラスチック光ファイバ接続体は、１対以上のプラスチック光ファイバを直線接続してなる接続部又は接続用素子であることを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体。The plastic optical fiber connector according to any one of claims 2 to 5,
The plastic optical fiber connector is a connection part or a connecting element formed by linearly connecting a pair of plastic optical fibers.

複数本のプラスチック光ファイバからなる光ファイバ接続体の製造方法であって、
前記複数本のプラスチック光ファイバのうち、１本の入射ファイバと２本の出射ファイバとを所望の長さに切り、前記３本のファイバにおける各接続端部のジャケットを剥離し、前記２本の出射ファイバのそれぞれにおいて露出した接続端部の心線を端面から軸方向斜めに切り欠いて、各該端面を弦及び弧からなる扁平な欠円状に形成するとともに、当接可能な斜面を形成する接続端部形成工程と、前記２本の出射ファイバにおける前記接続端部の斜面同士を当接することによって端部がＶ字形状となる当接部を形成し、該当接部の当接端面を前記入射ファイバの露出した心線の端面と当接し超音波溶着して光ファイバ接続体を形成する超音波溶着工程とを含むことを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体の製造方法。A method of manufacturing an optical fiber connector comprising a plurality of plastic optical fibers,
Of the plurality of plastic optical fibers, one incident fiber and two output fibers are cut to a desired length, the jackets at the connection ends of the three fibers are peeled off, and the two The core wire of the connection end exposed at each of the outgoing fibers is cut off obliquely in the axial direction from the end face, and each end face is formed into a flat cut circle consisting of a chord and an arc, and an abutable slope is formed. a connection end portion forming step of said end portion forms a contact portion as a V-shape by abutting a slope between the connection end of the two outgoing fibers, the abutment end face of the contact portion A method of manufacturing a plastic optical fiber connector, comprising: an ultrasonic welding step of contacting an end face of the exposed core wire of the incident fiber and ultrasonically welding to form an optical fiber connector.

複数本のプラスチック光ファイバからなる光ファイバ接続体と、前記複数本のプラスチック光ファイバの接続端部を内包して固定するホルダーとを有するプラスチック光ファイバ接続体の製造方法であって、
前記複数本のプラスチック光ファイバのうち、１本の入射ファイバと２本の出射ファイバとを所望の長さに切り、前記３本のファイバにおける各接続端部のジャケットを剥離し、前記２本の出射ファイバのそれぞれにおいて露出した接続端部の心線を端面から軸方向斜めに切り欠いて、各該端面を弦及び弧からなる扁平な欠円状に形成するとともに、当接可能な斜面を形成する接続端部形成工程と、
前記接続端部形成工程を経た前記２本の出射ファイバにおける前記接続端部の斜面同士を当接することによって端部がＶ字形状となる当接部を形成できるように収納可能な溝を対向して設けた１対のプラスチック板を形成するホルダー形成工程と、前記接続端部形成工程を経た前記２本の出射ファイバを前記ホルダー内に収納し、端面を前記入射ファイバの露出した心線の端面と当接して当接部を形成し、前記ホルダの片側から前記プラスチック光ファイバ心線の当接部に向けて超音波振動を印加して、前記プラスチック光ファイバ心線の当接部の当接端面同士と、前記１対のプラスチック板同士とを、同時に超音波溶着する超音波溶着工程とを含むことを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体の製造方法。A method for producing a plastic optical fiber connector, comprising: an optical fiber connector comprising a plurality of plastic optical fibers; and a holder that encloses and fixes the connection end portions of the plurality of plastic optical fibers.
Of the plurality of plastic optical fibers, one incident fiber and two output fibers are cut to a desired length, the jackets at the connection ends of the three fibers are peeled off, and the two The core wire of the connection end exposed at each of the outgoing fibers is cut off obliquely in the axial direction from the end face, and each end face is formed into a flat cut circle consisting of a chord and an arc, and an abutable slope is formed. Connecting end portion forming step,
The grooves that can be stored are opposed to each other so that an abutting portion having an end of a V shape can be formed by abutting the slopes of the connecting end portions of the two outgoing fibers that have undergone the connecting end forming step. A holder forming step for forming a pair of plastic plates provided and the connecting end portion forming step, the two outgoing fibers are accommodated in the holder, and the end surface is the end surface of the exposed core wire of the incident fiber abuts to form an abutment, by applying ultrasonic vibration toward the contact portion of the plastic optical fiber from one side of the holder, the contact of the contact portion of the plastic optical fiber The manufacturing method of the plastic optical fiber connection body characterized by including the ultrasonic welding process which ultrasonically welds end surfaces and said one pair of plastic plates simultaneously.

請求項８記載のプラスチック光ファイバ接続体の製造方法において、
前記ホルダー形成工程は、前記プラスチック光ファイバを収納したとき、１対のプラスチック板の対向面間に間隙を生じさせ、プラスチック板相互の溶着を容易にする溶着リブを１対のプラスチック板の少なくとも一方に設けることを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体の製造方法。In the manufacturing method of the plastic optical fiber connector according to claim 8,
In the holder forming step, when the plastic optical fiber is accommodated, a gap is formed between the opposing surfaces of the pair of plastic plates, and welding ribs for facilitating welding between the plastic plates are provided at least one of the pair of plastic plates. A method for producing a plastic optical fiber connector, comprising:

請求項７乃至９のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ接続体の製造方法において、
前記超音波溶着工程は、前記接続端面をプラスチック光ファイバの長さ方向に押圧する力を加えながら、超音波振動を印加することを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体の製造方法。In the manufacturing method of the plastic optical fiber connector according to any one of claims 7 to 9,
In the ultrasonic welding step, ultrasonic vibration is applied while applying a force that presses the connection end face in the length direction of the plastic optical fiber.

請求項７乃至１０のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ接続体の製造方法において、
前記接続端部形成工程は、各プラスチック光ファイバを所望の長さに切り、接続端部のジャケットを剥離するステップと、
前記接続端部を挿入する接続端部挿入孔を有し、前記接続端部を挿入したときその除去すべき部分が成形面上にでるように形成されたジグに、前記接続端部を挿入し、前記ジグの成形面上に超音波振動を印加することにより前記除去すべき部分を除去するステップとを有することを特徴とするプラスチック光ファイバ接続体の製造方法。In the manufacturing method of the plastic optical fiber connector according to any one of claims 7 to 10,
The connection end forming step is a step of cutting each plastic optical fiber to a desired length and peeling off the jacket of the connection end.
The connection end is inserted into a jig having a connection end insertion hole for inserting the connection end, and a portion to be removed when the connection end is inserted on the molding surface. And a step of removing the portion to be removed by applying ultrasonic vibration on the jig forming surface.