JP3965783B2

JP3965783B2 - 光コネクタ

Info

Publication number: JP3965783B2
Application number: JP16533498A
Authority: JP
Inventors: 健一郎大塚; 知彦上田; 俊昭柿井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2018-06-12
Also published as: JP2000002818A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光コネクタに係り、光ファイバを相互に接続させる光コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平９−１５９８６０号公報がある。この公報に記載された光コネクタは、光ファイバの座屈を利用して光接続させるためのものである。具体的には、フェルールの先端面から光ファイバを所定量だけ突出させ、フェルールの内部に、弓なりになった光ファイバの座屈を許容する光ファイバたわみ用空間が形成されている。よって、この光コネクタは、座屈によるＰＣ接続（Physical Contact）を実現させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光コネクタは、上述したように構成されているため、次のような課題が存在していた。
【０００４】
すなわち、光ファイバたわみ用空間内で光ファイバを弓なりに座屈させた場合、この座屈によって光ファイバに無理な負荷が加わり、フェルール内の光ファイバに光伝送ロスが発生したり、場合によっては、光ファイバが破断する可能性があるといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、フェルール内で光ファイバの光伝送ロスが発生し難く、光ファイバの破断の虞れもない光コネクタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明の光コネクタは、光ファイバを内蔵したフェルールを有する光コネクタにおいて、
フェルールの前端面に形成した光接続口からフェルールの内部に向けて延びる光ファイバ挿入部内に、光ファイバが挿入され、光ファイバの先端面を光接続口から突出させ、光ファイバ挿入部は、フェルールの前端面の近傍に位置する非固定領域と、非固定領域の後方に位置する固定領域とを有し、非固定領域において、光ファイバは光ファイバ挿入部内でクリアランスをもって配置され、非固定領域は、フェルールの前端面から５００μｍ以下の領域長を有し、
光ファイバ挿入部は、光接続口から延びて非固定領域をなす光ファイバ位置決め孔と、光ファイバ位置決め孔の後方に位置して固定領域をなす断面略Ｃ字状の光ファイバ整列溝とからなり、光ファイバ整列溝内の光ファイバを上から押し付けて、光ファイバ整列溝の壁面に光ファイバを固定させるファイバ押圧固定部材を有することを特徴とする。
【０００７】
この光コネクタにおいて、フェルールに対して、光ファイバがフェルールの前端面の近傍まで固定されることにより、光ファイバがフェルール内で座屈現象を極めて起こし難くなる。しかも、非固定領域を短くする結果として、フェルールと光ファイバとの熱膨張係数の違いにより起こる光ファイバの突出量の変化を極めて小さくすることができる。よって、本発明の光コネクタは、座屈を利用したＰＣ接続の不具合を回避させるために、新規な着想のＰＣ接続を提案する。そして、座屈を利用したＰＣ接続の場合、非固定領域内には屈折率整合剤が存在せずに、非固定領域は、フェルールの前端面から５００μｍ以下にすることが最適であることを発明者らは見出した。
【０００９】
さらに、この光コネクタにおいて、光ファイバ挿入部は、光接続口から延びて非固定領域をなす光ファイバ位置決め孔と、光ファイバ位置決め孔の後方に位置して固定領域をなす断面略Ｃ字状の光ファイバ整列溝とからなり、光ファイバ整列溝内の光ファイバを上から押し付けて、光ファイバ整列溝の壁面に光ファイバを固定させるファイバ押圧固定部材を有する。このような構成を採用した場合、光ファイバ整列溝内に光ファイバを配置させ、光ファイバ押圧固定部材によって光ファイバを上から押圧するだけで、フェルールに対し光ファイバを簡単かつ確実に固定させることができる。
【００１１】
請求項２記載の光コネクタにおいて、光ファイバの先端面は、放電加工によりエッジ除去処理されていると好ましい。この場合、光ファイバの先端を電気的に丸めた状態で、フェルールの光ファイバ挿入部内に光ファイバを挿入させることができる。
【００１２】
請求項３記載の光コネクタにおいて、光ファイバの先端面は、研磨加工によりエッジ除去処理がされていると好ましい。この場合、光ファイバの先端を機械的に丸めた状態で、フェルールの光ファイバ挿入部内に光ファイバを挿入させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による光コネクタの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る光コネクタを示す斜視図である。同図に示す光コネクタ１はＳＣ型コネクタのプラグ側を構成するものである。この光コネクタ１は、アダプタ２の両側から差し込むことで、ワンタッチ接続を可能にしている。この光コネクタ１は、その端部から突出するフェルール３を内部に有し、このフェルール３は、図２に示すように、ジルコニア、プラスチック又はガラス等の材料によって円筒状に形成されると共に、単心の光ファイバ心線Ｓの先端から被覆部Ｆの除去により露出した光ファイバ５を、その内部で固定させるためのものである。
【００１５】
図３及び図４に示すように、フェルール３の中央には、光ファイバ５を装填させるために中心軸線方向に延在する光ファイバ挿入部４と、被覆部Ｆを装填させるための被覆部挿入孔６とが、一直線上に並設されている。そして、光ファイバ挿入部４は、この全長に亙って延在する光ファイバ位置決め孔として形成され、直径１２５μｍの光ファイバ５に対して１２６μｍの直径を有し、僅かなクリアランスをもって光ファイバ５は光ファイバ挿入部４内に挿入されることになる。
【００１６】
また、光ファイバ５の先端面５ａは、フェルール３の前端面３ａから２μｍ程度の突出量をもって光接続口３Ａから突出している。光ファイバ挿入部４は、フェルール３の前端面３ａの近傍に位置する非固定領域Ｐと、非固定領域Ｐの後方には位置する固定領域Ｎとを有している。そして、この非固定領域Ｐは、フェルール３の前端面３ａから内側に向けて延在する５００μｍ以下（好適には５０〜１００μｍ）の領域長を有し、非固定領域Ｐには、ＰＣ接続に不要な屈折率整合剤等の液状物質が存在しない領域でもある。
【００１７】
さらに、光ファイバ挿入部４において、固定領域Ｎには接着剤（例えば、エポキシ系加熱硬化型接着剤）Ｒが装填され、この接着剤Ｒによって、光ファイバ５の外周面と光ファイバ挿入部４の壁面とを接着固定させている。このように、光ファイバ挿入部４には、フェルール３の前端面３ａの近傍に位置する僅かな非固定領域Ｐを残して、接着剤Ｒが充填されることになる。なお、光ファイバ心線Ｓの被覆部Ｆは被覆部挿入孔６内に挿入されて、被覆部Ｆの外周面と被覆部挿入孔６の壁面とを接着剤Ｒによって接着固定させている。
【００１８】
ここで、光ファイバ心線Ｓをフェルール３に組付ける際の要領について、その一例を挙げて簡単に説明する。
【００１９】
先ず、光ファイバ心線Ｓの先側の被覆部Ｆを所定長さだけ除去し、光ファイバ心線Ｓの先端部分から光ファイバ５を露出させ、その後、カッタ等で光ファイバ５を所定の長さに切断する。その後、図５に示すように、光ファイバ５の先端面５ａに放電加工を施し、球面形状にしてエッジ除去処理を行う。放電加工を行う最大の理由は、ＰＣ結合を阻害する要因である光ファイバ５の先端面５ａのバリを除去し、端面を丸くすることでＰＣ結合させ易くなるからであり、丸くする結果として、フェルール３の光ファイバ挿入部４内に光ファイバ５を挿入させ易くする。なお、図６に示すように、研磨ロータや手作業による機械的な研磨加工により、光ファイバ５の先端面５ａを面取り加工し、光ファイバ５の先端面５ａのエッジ除去処理を行ってもよい。
【００２０】
このような端面加工後、光ファイバ５をフェルール３の光ファイバ挿入部４内に挿入させるが、このとき、フェルール３の光接続口３Ａ内には、非固定領域Ｐに対応させるように、グリース状の屈折率整合剤か又は弾性をもった粘着剤を予め詰め込んでおく。そして、光ファイバ５及び被覆部Ｆに所定量の接着剤Ｒを塗布した状態で、光ファイバ５を光ファイバ挿入部４内に後方から差し込み、光ファイバ５の先端面５ａをフェルール３の前端面３ａから２μｍ程度突出させるように押し込む。
【００２１】
この場合、光ファイバ５の先端は屈折率整合剤内に潜り込むように差し込まれ、光ファイバ５が前進するにあたって、光ファイバ５に塗布した接着剤Ｒは、粘度の大きな屈折率整合剤の接着剤排除現象により、光ファイバ５の表面から排除される。その結果、屈折率整合剤を通過した光ファイバ５の先端部分には、接着剤Ｒが付着しておらず、接着剤Ｒの付着してない光ファイバ５が、フェルール３から突き出ることになる。そして、接着剤Ｒを硬化させた後、屈折率整合剤を除去することで、光ファイバ挿入部４において、屈折率整合剤の存在していた部分が非固定領域Ｐとして形成されることになる。
【００２２】
なお、屈折率整合剤又は弾性の粘着剤は、光接続口３Ａ内に予め詰め込んでおかずとも、光ファイバ５の先端面５ａをフェルール３の前端面３ａから突出させた状態で突き当ててもよい。また、フエルール３の光ファイバ挿入部４に予め接着剤Ｒを充填しておいてもよい。
【００２３】
次に、他の実施形態に係る光コネクタ７について説明するが、この光コネクタ７は、接着剤不使用型の光コネクタである。
【００２４】
図７に示すように、フェルール８の前端面８ａは、相手側の光コネクタとの端面突き合わせを達成させるために平坦に形成され、前端面８ａの中央には、光ファイバ５を突出させるための光接続口９が設けられている。また、光接続口９の両側方には、光コネクタ７同士の接続に利用するガイドピン挿入孔Ｇが設けられている。
【００２５】
図７及び図８に示すように、フェルール８の内部には、光ファイバ５を挿入するために長手方向に延在させた１本の光ファイバ挿入部１０が一直線状に形成されている。この光ファイバ挿入部１０は、光接続口９から延びて非固定領域Ｐとして利用される光ファイバ位置決め孔１１と、光ファイバ位置決め孔６の後方に位置して固定領域Ｎとして利用される断面略Ｃ字状の光ファイバ整列溝１２とからなる。そして、光ファイバ整列溝１２の上方には、ブロック状の光ファイバ押圧固定部材１３が配置され、このファイバ押圧固定部材１３は後述する収容部１４内に配置される。
【００２６】
なお、光ファイバ整列溝１２の後方には、光ファイバ５の挿入を考慮したテーパ状（例えばロート状）の光ファイバガイド孔１０Ａが設けられ、光ファイバ位置決め孔１１と光ファイバ整列溝１２と光ファイバガイド孔１０Ａとを、一直線上に配列させている。従って、光ファイバガイド孔１０Ａから光ファイバ５の先端部を挿入すると、光ファイバ５は、光ファイバ整列溝１２を通って、光ファイバ位置決め孔１１まで達する。
【００２７】
更に、フェルール８には、ファイバ押圧固定部材１３を収容するためのファイバ押圧固定部材用収容部１４が設けられ、この収容部１４の頂部は、ファイバ押圧固定部材１３を挿入するための矩形の開口１５として形成され、その開口１５は、フェルール８の上面８ｃに形成されることになる。そして、収容部１４の底面１４ａには、その全長に亙って延在する断面略Ｃ字状の光ファイバ整列溝１２が形成される。
【００２８】
そこで、この開口１５からファイバ押圧固定部材１３を挿入すると、光ファイバ整列溝１２内にファイバ押圧固定部材１３を配置させることができ、光ファイバ整列溝１２内の光ファイバ５を、ファイバ押圧固定部材１３の下面１３ｂにより上から押さえ込むことができる（図９参照）。よって、光ファイバ挿入部１０においては、ファイバ押圧固定部材１３の略全長をもって固定領域Ｎが形成されることになる。そして、固定領域Ｎの前方に非固定領域Ｐが形成されることになるが、５００μｍ以下（好適には５０〜１００μｍ程度）の領域長をもった非固定領域Ｎは、光ファイバ位置決め孔１１によって確保されている。
【００２９】
更に、光コネクタ７は、収容部１４内に挿入したファイバ押圧固定部材１３を付勢するバネ部材１６を有し、このバネ部材１６は、フェルール８の上面８ｃから下面８ｄに亙って延在する断面コ字状のクランプ部材として構成され、このクランプ部材１６によってファイバ押圧固定部材１３を収容部１４内で弾発的に保持している。また、ファイバ押圧固定部材１３の上面１３ａには、長手方向に延在する突起部１７が設けられ、この突起部１７を介して、クランプ部材１６のバネ力をファイバ押圧固定部材１３に伝達している。
【００３０】
なお、クランプ部材１６の材質を、燐青銅又は冷間加工されたステンレスにすることで、バネ力が強く、耐久性の高いクランプ部材１６が可能となり、クランプ力の長期信頼性を担保する。また、クランプ部材１６は、板状の上片１６ａと下片１６ｂとこれらを連結させる中間片１６ｃとからコ字状に形成され、クランプ部材１６の上片１６ａによる適切なクランプ力を作り出している。
【００３１】
更に、図７及び図８に示すように、光ファイバ５をフエルール８に固定させるためのファイバ押圧固定部材１３とは別に、光ファイバ心線Ｓの被覆部Ｆをフェルール８に固定させるためのブロック状の被覆部押圧固定部材２０を有している。
【００３２】
フェルール８の内部には、ロート状光ファイバガイド孔１０Ａの後方に位置する断面Ｖ字状の被覆部着座溝２２が設けられ、この被覆部着座溝２２は、被覆部Ｆを収容する幅をもったＶ溝として形成されている。また、この被覆部着座溝２２は、前述したファイバ押圧固定部材用収容部１４に並設させた被覆部押圧固定部材用収容部２１の底面に形成され、この収容部２１内には被覆部押圧固定部材２０を配置させる。
【００３３】
更に、光コネクタ７は、収容部２１内の被覆部押圧固定部材２０を付勢するバネ部材２３を有し、このバネ部材２３は、フェルール８の上面８ｃから下面８ｄに亙って延在する断面コ字状のクランプ部材として構成され、このクランプ部材２３によって被覆部押圧固定部材２０を収容部２１内で弾発的に保持している。また、被覆部押圧固定部材２０の上面２０ａには、長手方向に延在する突起部２４が設けられ、被覆部Ｆは、被覆部押圧固定部材２０によって被覆部挿入溝２２内に押え付けられて固定される。
【００３４】
なお、クランプ部材２３の材質を、燐青銅又は冷間加工されたステンレスにすることで、バネ力が強く、耐久性の高いクランプ部材２３が可能となり、クランプ力の長期信頼性を担保する。また、クランプ部材２３は、板状の上片２３ａと下片２３ｂとこれらを連結させる中間片２３ｃとからコ字状に形成され、クランプ部材２３の上片２３ａによる適切なクランプ力を作り出している。
【００３５】
次に、更に他の実施形態に係る光コネクタ３０について説明するが、この光コネクタ３０は、接着剤型の光コネクタである。
【００３６】
図１０に示した光コネクタ３０はフェルール３２を有し、このフェルール３２には、接着剤Ｒを収容するための光ファイバ接着用凹部３３が設けられ、この凹部３３の頂部は、接着剤Ｒを流入させるための矩形の開口３４として形成されている。そして、フェルール３２内には光ファイバ挿入部３７が形成され、凹部３３の底面３３ａには、その全長に亙って延在する断面Ｃ字状の光ファイバ整列溝３５が形成され、その前方には光ファイバ位置決め孔３６が形成されている（図１１参照）。
【００３７】
そこで、前述した図１の光コネクタ１と同様に、フェルール３２の光接続口３８内に屈折率整合剤等を詰め込んだ状態で、接着剤Ｒ塗布後の光ファイバ５を光ファイバ挿入部３７内に挿入し、フェルール３２の前端面３２ａから光ファイバ５の先端を突出させる。その後、開口３４から接着剤Ｒを流し込むと、光ファイバ挿入部３７内の光ファイバ５が、接着剤Ｒによってフェルール３２に固定されことになり、これが固定領域Ｎとなる。そして、屈折率整合剤を除去した部分が非固定領域Ｐとなる。
【００３８】
なお、フェルール３２の後端には、前述した光ファイバ接着用凹部３３に並設させた被覆部接着用凹部３８が形成され、この凹部３８内に接着剤Ｒを流し込むと、被覆部Ｆは、接着剤Ｒによってフェルール３２に確実に固定される。
【００３９】
ここで、本発明では、切断した光ファイバ５を用い、切断時についた光ファイバ５の先端面５ａの端面角度を緩和させるため、光ファイバ５の先端面５ａに放電を与えて丸みをつける場合もある。例えば、光ファイバ５の先端面５ａに１．５°の角度がついている場合、光ファイバ５の尖端からコアの中心までは約１．６μｍ程度の距離をもつ。そこで、この先端面５ａに放電を与え、先端面５ａが曲率半径１．０ｍｍに加工されたとすると、依然としてこれだけの曲率半径をもつ光ファイバ５を変形させてＰＣさせなければならない。そのために、図１２に示すように、これを考慮して、光ファイバ５の先端面５ａをフェルール３の前端面３ａから突き出しておく必要がある。ここで付言すると、光ファイバ５の先端面５ａに１．５°以上の切断角度がつくことは殆どないが、万が一を想定し、光ファイバ５の突き出し量は１〜２μｍ、最大で５μｍ程度とする。
【００４０】
これに対して、図１３に示すように、従来のフェルール１００は、ＰＣの実現のために光ファイバ１０１をフェルール１００に取り付けた後、精密研磨を実施し、光ファイバ１０１の先端面１０１ａを球面に加工している。そのときの曲率半径は、約２０ｍｍ程度であり、この球面は、フェルール１００の前端面１００ａから僅かに突出することになり、ＰＣを容易にする。しかしながら、現実は４種類にも及ぶ精密研磨工程を必要とし、光コネクタの製作コストに占める割合が大きく、コストを削減する場合の課題となっていた。
【００４１】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、光ファイバ心線Ｓとして、２〜１６心のテープ心線であってもよく、また、光コネクタは、ＦＣ型、ＳＣ型、ＭＴ型等のいかなる形式のものであってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明による光コネクタは、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、フェルールの前端面に形成した光接続口からフェルールの内部に向けて延びる光ファイバ挿入部内に、光ファイバが挿入され、光ファイバの先端面を光接続口から突出させ、光ファイバ挿入部は、フェルールの前端面の近傍に位置する非固定領域と、非固定領域の後方に位置する固定領域とを有し、非固定領域において、光ファイバは光ファイバ挿入部内でクリアランスをもって配置され、非固定領域は、フェルールの前端面から５００μｍ以下の領域長を有し、光ファイバ挿入部は、光接続口から延びて非固定領域をなす光ファイバ位置決め孔と、光ファイバ位置決め孔の後方に位置して固定領域をなす断面略Ｃ字状の光ファイバ整列溝とからなり、光ファイバ整列溝内の光ファイバを上から押し付けて、光ファイバ整列溝の壁面に光ファイバを固定させるファイバ押圧固定部材を有することにより、フェルール内で光ファイバの光伝送ロスが発生し難く、光ファイバの破断の虞れもない光コネクタが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光コネクタの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の光コネクタに適応させるフェルールを示す斜視図である。
【図３】図２のフェルールの縦断面図である。
【図４】図３の要部拡大断面図である。
【図５】光ファイバの先端面を放電加工した状態を示す拡大側面図である。
【図６】光ファイバの先端面を研磨加工した状態を示す拡大側面図である。
【図７】本発明に係る光コネクタの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図８】図７に示した光コネクタの縦断面図である。
【図９】光ファイバを光ファイバ整列溝内で固定した状態を示す拡大断面図である。
【図１０】本発明に係る光コネクタの更に他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】図１０に示した光コネクタの要部拡大断面図である。
【図１２】本発明の光コネクタにおいて、フエルール内に光ファイバを挿入した状態を示す拡大断面図である。
【図１３】従来の光コネクタにおいて、フエルール内に光ファイバを挿入した状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
Ｐ…非固定領域、Ｎ…固定領域、Ｒ…接着剤、１，７，３０…光コネクタ、３，８，３２…フェルール、３ａ，８ａ，３２ａ…フェルールの前端面、３Ａ，９，３８…光接続口、４，１０，３７…光ファイバ挿入部、５…光ファイバ、５ａ…光ファイバの先端面、１１，３６…光ファイバ位置決め孔、１２，３５…光ファイバ整列溝、１３…ファイバ押圧固定部材。

Claims

光ファイバを内蔵したフェルールを有する光コネクタにおいて、
前記フェルールの前端面に形成した光接続口から前記フェルールの内部に向けて延びる光ファイバ挿入部内に、前記光ファイバが挿入され、前記光ファイバの先端面を前記光接続口から突出させ、前記光ファイバ挿入部は、前記フェルールの前記前端面の近傍に位置する非固定領域と、前記非固定領域の後方に位置する固定領域とを有し、前記非固定領域において、前記光ファイバは前記光ファイバ挿入部内でクリアランスをもって配置され、前記非固定領域は、前記フェルールの前記前端面から５００μｍ以下の領域長を有し、
前記光ファイバ挿入部は、前記光接続口から延びて前記非固定領域をなす光ファイバ位置決め孔と、前記光ファイバ位置決め孔の後方に位置して前記固定領域をなす断面略Ｃ字状の光ファイバ整列溝とからなり、前記光ファイバ整列溝内の前記光ファイバを上から押し付けて、前記光ファイバ整列溝の壁面に光ファイバを固定させるファイバ押圧固定部材を有することを特徴とする光コネクタ。
前記光ファイバの前記先端面は、放電加工によりエッジ除去処理されていることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
前記光ファイバの前記先端面は、研磨加工によりエッジ除去処理がされていることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。