JP5199946B2 - 光コネクタ及びその組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバに装着される光コネクタ及びその組立方法に関する。

光ファイバ同士を接続するにあたり、少なくとも一つの光ファイバ整列孔を有し、該光ファイバ整列孔内に光ファイバを固定した１対のフェルール同士を、または、該フェルールを含む１対のプラグ同士を、屈折率整合性を有する接続部材を挟んで光学接続する光コネクタの技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３５１９９８号公報

ところで、光コネクタの十分な接続特性を得るには透明な屈折率整合シート（透明体）と光ファイバの端面が十分に密着している必要がある。
しかし、光コネクタの組立時における光ファイバ挿入時に、透明体への光ファイバ端面の押し付け力（組立押し付け荷重）が低いと、透明体と光ファイバ端面との間に空隙や剥離が発生し、ロスや反射を起こして接続特性を低下させるおそれがある。
また、透明体の強度が弱い場合、光ファイバ端面を透明体に強く押し付け過ぎると、光ファイバがフェルール端面から突出し、透明体を損傷させてしまうおそれがある。

そこで本発明の目的は、透明体へ光ファイバ端面が適度に押し付けられ、透明体の損傷なく良好な接続特性が得られる光コネクタ及びその組立方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決することのできる本発明に係る光コネクタは、ファイバ挿通孔が貫通形成されたフェルールの先端面に、透明体が前記ファイバ挿通孔を覆って貼着され、前記ファイバ挿通孔に挿通された光ファイバの端面が前記透明体に押し付けられた光コネクタであって、
前記光ファイバの端面を第１の押し付け力で前記透明体へ押し付けた後に前記第１の押し付け力よりも弱い第２の押し付け力で前記光ファイバの端面を前記透明体へ押し付けた状態で保持する押圧固定機構を有することを特徴とする。

本発明に係る光コネクタにおいて、前記押圧固定機構は、前記光ファイバを把持可能な固定部材と、前記固定部材を前記ファイバ挿通孔に沿って移動可能に支持する支持部と、前記固定部材を前記ファイバ挿通孔への前記光ファイバの挿入方向後方側へ付勢する弾性体とを備えていることが好ましい。

本発明に係る光コネクタにおいて、前記押圧固定機構は、前記ファイバ挿通孔に挿通される前記光ファイバを撓ませた状態で収容可能な撓み収容部を備え、前記撓み収容部の一部を遮断して前記光ファイバの撓みを小さくする撓み縮小部材が着脱可能であることが好ましい。

また、本発明の光コネクタの組立方法は、ファイバ挿通孔が貫通形成されたフェルールの先端面に、透明体が前記ファイバ挿通孔を覆って貼着され、前記ファイバ挿通孔に挿通された光ファイバの端面が前記透明体に押し付けられた光コネクタの組立方法であって、
第１の押し付け力で前記光ファイバの端面を前記透明体に押し付けた後、前記第１の押し付け力よりも弱い第２の押し付け力で前記光ファイバの端面を前記透明体に押し付けて前記光ファイバを固定することを特徴とする。

本発明に係る光コネクタの組立方法において、前記透明体における前記光ファイバの端面が押し付けられる面と反対側の面に当接部材を当てた状態で、前記第１の押し付け力で前記光ファイバの端面を前記透明体に押し付け、前記第２の押し付け力で前記光ファイバの端面を前記透明体に押し付けた後に、前記当接部材を前記透明体から離すことが好ましい。

本発明による光コネクタ及びその組立方法によれば、第１の押し付け力で光ファイバの端面を透明体に押し付けることにより、光ファイバの端面と透明体との密着性を高めることができ、これにより、透明体と光ファイバ端面との間における空隙や剥離による光のロスや反射を抑制し、良好な接続特性を得ることができる。そして、第１の押し付け力で光ファイバの端面を透明体に押し付けた後に、それより弱い押し付け力の第２の押し付け力に緩めても、透明体に対して光ファイバの端面が密着した状態が維持される。そのため、光のロスや反射を抑制しながら、透明体への光ファイバの端面の押し付け過ぎによる透明体の損傷を防止することができ、接続の信頼性を高めることができる。

本発明に係る光コネクタの第１実施形態の概略構成を示す分解斜視図である。 図１に示したコネクタプラグ組立体の概略縦断面図である。 図１に示した光コネクタのフェルール先端部における拡大断面図である。 図１に示した光コネクタに光ファイバを組み付ける組立方法の手順の説明図である。 屈折率整合シートへの光ファイバ端面の押し付け力とロスとの関係を示すグラフである。 本発明に係る光コネクタの第２実施形態の概略構成を示す分解斜視図である。 図６に示したコネクタプラグ組立体の概略縦断面図である。 図６に示した光コネクタに光ファイバを組み付ける組立方法の手順の説明図である。

以下、本発明に係る光コネクタ及びその組立方法の実施の形態の例について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る光コネクタ及びその組立方法について説明する。
図１は本発明に係る光コネクタの第１実施形態の概略構成を示す分解斜視図、図２は図１に示したコネクタプラグ組立体の概略縦断面図、図３はフェルール先端部における拡大断面図、図４は図１に示した光コネクタに光ファイバを組み付ける組立方法の手順の説明図、図５は屈折率整合シートへの光ファイバ端面の押し付け力と接続ロスとの関係を示すグラフである。

第１実施形態の光コネクタ１は、一例としてＳＣコネクタの形態であり、図１〜図３に示すように、フェルール３とこのフェルール３を保持するベース部材５とを収容してコネクタプラグ組立体を形成するプラグハウジング７と、このプラグハウジング７に前方から被せられて装着されるコネクタつまみ９と、プラグハウジング７の後端部に被せられて装着されるブーツ１１とから構成されている。

フェルール３は、その中心軸上に光ファイバ１４の端部が挿通される光ファイバ挿通孔１５が貫通形成されており、この光ファイバ挿通孔１５は、先端側が、被覆が除去されたガラスファイバ１４ａが挿通可能な径のガラスファイバ挿通孔１６とされている。

このフェルール３の先端面３ａには、接続相手の光コネクタとの接続時における互いの光ファイバの屈折率を整合させるための屈折率整合シート１７がガラスファイバ挿通孔１６を覆って貼着されている。この屈折率整合シート１７は、ガラスファイバ１４ａのコアと同等の屈折率を有する透明体であり、厚さが５〜３０μｍのシート状で、フェルール３の先端面３ａに接触する側の面には、粘着材が塗布されてフェルール３に貼着するための粘着性が付与されている。屈折率整合シート１７の外面は粘着性がなく、ゴミ等が付着し難くなっている。
なお、フェルール３の先端面３ａには、ガラスファイバ挿通孔１６と連通する溝部（図示省略）が、互いに対向する位置に形成されている。また、屈折率整合シート１７とフェルール３の先端面３ａとの間に閉じ込められた空気を逃がすために、屈折率整合シート１７、もしくは先端面３ａに微小な空気孔を設けても良い。

ベース部材５は、その中心に光ファイバ１４が挿通可能な挿通孔５ａを有しており、ベース部材５の後端側から挿通孔５ａに光ファイバ１４が挿通されている。

また、このベース部材５の後端には、筒状のプラグホルダ（支持部）２１が取り付けられている。このプラグホルダ２１には、後端へ向かって延在する係合部２２を有しており、この係合部２２の後端部には、ベース部材５の内周側へ向かって突出するストッパ２３が形成されている。

また、ベース部材５の後端には、光ファイバ１４を把持する把持部材（固定部材）２５が光ファイバ１４の挿入方向に沿って移動可能に設けられている。ベース部材５の後端面５ｂと把持部材２５との間には、把持部材２５を後方へ付勢する圧縮バネ（弾性体）２６が設けられている。圧縮バネ２６によって後方へ付勢される把持部材２５は、ストッパ２３に当接することにより、それ以上後方へ移動することが規制されている。

そして、上記光コネクタ１では、光ファイバ１４が挿入方向前方側へ付勢された状態で把持部材２５によって把持されている。これにより、光ファイバ１４のガラスファイバ１４ａの先端面は、フェルール３の先端面３ａとの接触面側で粘着性が付与された屈折率整合シート１７に対して押し付けられて密着されている。
なお、ガラスファイバ１４ａは、フェルール３の先端面３ａから僅かに突出されており、接続した際には相手方の光コネクタのフェルールによって押されて僅かに戻される。

この第１実施形態では、把持部材２５、プラグホルダ２１、圧縮バネ２６が、光ファイバ１４の端面を第１の押し付け力で屈折率整合シート１７へ押し付けた後に第１の押し付け力よりも弱い第２の押し付け力で光ファイバ１４の端面を屈折率整合シートへ押し付けた状態で保持する押圧固定機構１０を構成している。

次に、第１実施形態に係る光コネクタの組立方法を説明する。
光コネクタ１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示す手順で、組み立てられる。
まず、図４（ａ）に示すように、光ファイバ１４の端部の被覆を除去してガラスファイバ１４ａを所定長さ露出させる。

次に、図４（ｂ）に示すように、光ファイバ１４を把持部材２５に通し、さらに、ベース部材５の挿通孔５ａ、フェルール３の光ファイバ挿通孔１５及びガラスファイバ挿通孔１６に挿入し、ガラスファイバ１４ａの端部を屈折率整合シート１７に当接させる。

このとき、フェルール３の光ファイバ挿通孔１５及びガラスファイバ挿通孔１６内の空気はフェルール３の先端面３ａに形成された溝部から外部へ逃がされるので、ガラスファイバ１４ａは、屈折率整合シート１７との間に空気が残留することなく、その端面が屈折率整合シート１７に密着される。

但し、ガラスファイバ１４ａの先端は屈折率整合シート１７に対して多少押し付けられているものの、その押し付け力が弱い状態（図５中符号Ａの状態）であり、この状態では、屈折率整合シート１７との良好な密着状態が確保されず、光コネクタ１同士を接続した際の光のロスや反射が大きくなる。

次に、把持部材２５によって光ファイバ１４を保持し、図４（ｃ）に示すように、把持部材２５を圧縮バネ２６の付勢力に抗して挿入方向前方側へ変位させ、光ファイバ１４を押し込む。このとき、圧縮バネ２６が十分に圧縮されたらそれ以上は押圧しない。このようにすると、屈折率整合シート１７に対するガラスファイバ１４ａの押し付け力が、圧縮バネ２６のばね力によって決まる力（第１の押し付け力）まで上昇する（図５中符号Ｂの状態）。これにより、ガラスファイバ１４ａの先端は、屈折率整合シート１７に対して十分に押し付けられ、この状態では、屈折率整合シート１７との良好な密着状態が確保され、光コネクタ１同士を接続した際の光のロスや反射が抑制される。

しかし、この状態は、ガラスファイバ１４ａの先端面が屈折率整合シート１７に強く押し付けられた状態であるので、このままでは屈折率整合シート１７に過大な力がかかり続け、屈折率整合シート１７が損傷してしまう可能性がある。
したがって、一旦光ファイバ１４を強い力（第１の押し付け力）で押し込んだ後、光ファイバ１４の押し込みを解除する。このようにすると、図４（ｄ）に示すように、圧縮バネ２６によって後方へ付勢されている把持部材２５がストッパ２３に当接して移動が規制されるまで光ファイバ１４が後方へ変位する。

これにより、屈折率整合シート１７に対するガラスファイバ１４ａの押し付け力が小さな押し付け力（第２の押し付け力）まで減少する（図５中符号Ｃの状態）。これにより、屈折率整合シート１７へのガラスファイバ１４ａの押し付けによる屈折率整合シート１７の損傷が回避される。
しかも、この状態では、ガラスファイバ１４ａが屈折率整合シート１７へ一旦大きな押し付け力で押し付けられたことにより、ガラスファイバ１４ａの先端は、屈折率整合シート１７との良好な密着状態が維持される。これにより、光コネクタ１同士を接続した際の光のロスや反射が大幅に抑えられ、良好な接続特性が得られる。

また、屈折率整合シート１７におけるガラスファイバ１４ａの先端が押し付けられる面と反対側の面（図４における左側端面）に当接部材（当て板など）を当てた状態で、第１の押し付け力でガラスファイバ１４ａの端面を屈折率整合シート１７に押し付け、第２の押し付け力でガラスファイバ１４ａの端面を屈折率整合シート１７に押し付けると、ガラスファイバ１４ａの押し付け力をより確実に屈折率整合シート１７に作用させることができ、良好な接続特性を得やすくなる。また、押し付け力を作用させても屈折率整合シート１７の変形を抑えられるので、屈折率整合シート１７の損傷も防ぐことができる。第２の押し付け力を作用させた後は、当接部材を屈折率整合シート１７から離せばよい。

なお、ガラスファイバ１４ａを屈折率整合シート１７へ押し付ける押し付け力は、組立時に一旦押し付ける大きな押し付け力（第１の押し付け力）としては、２５，０００ｇｆ／ｍｍ^２以上４０，０００ｇｆ／ｍｍ^２以下（２５０Ｎ／ｍｍ^２以上４００Ｎ／ｍｍ^２以下）とするのが好ましく、また、その後の使用状態における弱い押し付け力（第２の押し付け力）としては、１０，０００ｇｆ／ｍｍ^２以下（１００Ｎ／ｍｍ^２以下）とするのが好ましい。

以上説明したように、上記第１実施形態に係る光コネクタ及びその組立方法によれば、大きな押し付け力である第１の押し付け力で光ファイバ１４のガラスファイバ１４ａの端面を屈折率整合シート１７に押し付けることにより、ガラスファイバ１４ａの端面と屈折率整合シート１７との密着性を高めることができる。これにより、屈折率整合シート１７とガラスファイバ１４ａの間における空隙や剥離による光のロスや反射を抑制し、良好な接続特性を得ることができる。

また、大きな押し付け力でガラスファイバ１４ａの端面を屈折率整合シート１７に押し付けた後に、弱い押し付け力である第２の押し付け力に緩めるので、屈折率整合シート１７へのガラスファイバ１４ａの端面の押し付け過ぎによる屈折率整合シート１７の損傷を防止することができ、接続の信頼性を高めることができる。
また、上記光コネクタ１によれば、圧縮バネ２６の弾性力を調整することにより、極めて容易に、ガラスファイバ１４ａの端面の屈折率整合シート１７への押し付け力を適切な荷重に設定することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る光コネクタ及びその組立方法について説明する。なお、第１実施形態と同一構造及び同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
図６は本発明に係る光コネクタの第２実施形態の概略構成を示す分解斜視図、図７は図６に示したコネクタプラグ組立体の概略縦断面図、図８は図６に示した光コネクタに光ファイバを組み付ける組立方法の手順の説明図である。

図６及び図７に示すように、この第２実施形態の光コネクタ１Ａでは、ベース部材５の側方に、くさび挿入孔３１が形成されている。また、ベース部材５には、くさび挿入孔３１と連通する撓み収容部３２が形成されており、挿通孔５ａの一部が側方へ拡大されている。

くさび挿入孔３１には、互いに間隔をあけて形成された一対の板部３３を有する挿入板３４の板部（撓み縮小部材）３３がそれぞれ着脱（挿抜）可能とされている。そして、この挿入板３４の板部３３をくさび挿入孔３１に差し込むことにより、それぞれの板部３３が、撓み収容部３２内で、挿通孔５ａと平行に配置される。

上記光コネクタ１Ａでは、挿通孔５ａに通された光ファイバ１４が、撓み収容部３２内で緩やかに撓んだ状態とされている。これにより、ガラスファイバ１４ａの先端部は撓んだ光ファイバ１４の復元力によって先端方向へ押圧され、常に屈折率整合シート１７へ押し付けられている。

この第２実施形態では、撓み収容部３２、板部３３が、光ファイバ１４の端面を第１の押し付け力で屈折率整合シート１７へ押し付けた後に第１の押し付け力よりも弱い第２の押し付け力で光ファイバ１４の端面を屈折率整合シートへ押し付けた状態で保持する押圧固定機構１０Ａを構成している。

次に、第２実施形態に係る光コネクタの組立方法を説明する。
光コネクタ１Ａは、図８（ａ）〜（ｄ）に示す手順で、組み立てられる。
まず、図８（ａ）に示すように、光ファイバ１４の端部の被覆を除去してガラスファイバ１４ａを所定長さ露出させる。また、挿入板３４の板部３３を、くさび挿入孔３１内に差し込み、撓み収容部３２内に突出させておく。

次に、図８（ｂ）に示すように、光ファイバ１４を、ベース部材５の挿通孔５ａに挿入し、ガラスファイバ１４ａの端部を屈折率整合シート１７に当接させる。

このとき、フェルール３の光ファイバ挿通孔１５及びガラスファイバ挿通孔１６内の空気はフェルール３の先端面３ａに形成された溝部から外部へ逃がされるので、ガラスファイバ１４ａは、屈折率整合シート１７との間に空気が残留することなく、その端面が屈折率整合シート１７に密着される。

但し、ガラスファイバ１４ａの先端は、屈折率整合シート１７に対して多少押し付けられているものの、その押し付け力が弱い状態（図５中符号Ａの状態）であり、この状態では、屈折率整合シート１７との良好な密着状態が確保されず、光コネクタ同士を接続した際の光のロスや反射が大きくなる。

次いで、この状態から光ファイバ１４を押し込み、ベース部材５の後端側で光ファイバ１４を固定する。このようにすると、図８（ｃ）に示すように、光ファイバ１４の一部が、挿入板３４の板部３３同士の隙間から撓み収容部３２内へ屈曲しながら入り込むことにより、光ファイバ１４に、小さく屈曲して撓むことによる座屈力が生じ、この座屈力によって屈折率整合シート１７に対するガラスファイバ１４ａの押し付け力が大きな押し付け力（第１の押し付け力）まで上昇する（図５中符号Ｂの状態）。

図８（ｃ）の状態では、ガラスファイバ１４ａの先端は、屈折率整合シート１７に対して十分に押し付けられ、この状態では、屈折率整合シート１７との良好な密着状態が確保され、光コネクタ同士を接続した際の光のロスや反射が抑制される。

光ファイバ１４を押し込んだ後、挿入板３４の板部３３をベース部材５のくさび挿入孔３１から引き抜く。このようにすると、図８（ｄ）に示すように、撓み収容部３２から挿入板３４の板部３３が抜かれ、挿入板３４の板部３３同士の隙間内に入り込んでいた光ファイバ１４の一部の屈曲状態が緩まる。
屈曲状態が緩まると、屈折率整合シート１７に対するガラスファイバ１４ａの押し付け力が小さな押し付け力（第２の押し付け力）まで減少する（図５中符号Ｃの状態）。これにより、屈折率整合シート１７へのガラスファイバ１４ａの過大な押し付けによる屈折率整合シート１７の損傷が防がれる。

また、ガラスファイバ１４ａが屈折率整合シート１７へ一旦大きな押し付け力で押し付けられたことにより、ガラスファイバ１４ａの先端は、屈折率整合シート１７との良好な密着状態が維持される。これにより、光コネクタ同士を接続した際の光のロスや反射が大幅に抑えられ、良好な接続特性が得られる。

この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１の押し付け力及び第２の押し付け力を作用させるときに屈折率整合シート１７に当接部材を当て、その後屈折率整合シート１７から離すことで、ガラスファイバ１４ａの押し付け力をより確実に屈折率整合シート１７に作用させることができ、良好な接続特性を得やすくなる。

以上説明したように、上記第２実施形態に係る光コネクタ及びその組立方法によれば、第１実施形態と同様に、大きな押し付け力である第１の押し付け力で光ファイバ１４のガラスファイバ１４ａの端面を屈折率整合シート１７に押し付けることにより、ガラスファイバ１４ａの端面と屈折率整合シート１７との密着性を高めることができ、これにより、屈折率整合シート１７とガラスファイバ１４ａの間における空隙や剥離による光のロスや反射を抑制し、良好な接続特性を得ることができる。

また、大きな押し付け力でガラスファイバ１４ａの端面を屈折率整合シート１７に押し付けた後に、弱い押し付け力である第２の押し付け力に緩めるので、屈折率整合シート１７へのガラスファイバ１４ａの端面の押し付け過ぎによる屈折率整合シート１７の損傷を防止することができ、接続の信頼性を高めることができる。

また、上記光コネクタ１Ａによれば、挿入板３４の板部３３同士の間隔を調整して光ファイバ１４の屈曲量を調節することにより、ガラスファイバ１４ａの端面の屈折率整合シート１７への押し付け力を適切な荷重に設定することができる。

なお、第１実施形態、第２実施形態では、透明体として屈折率整合シートを用いたが、本発明で用いる透明体としては、必ずしも光ファイバのコアと屈折率が一致している必要はなく、光のロスや反射を抑えられる程度の透明性と屈折率を有しているものであれば良い。

１，１Ａ：光コネクタ、３：フェルール、３ａ：先端面、１０，１０Ａ：押圧固定機構、１４：光ファイバ、１４ａ：ガラスファイバ、１５：光ファイバ挿通孔（ファイバ挿通孔）、１６：ガラスファイバ挿通孔（ファイバ挿通孔）、１７：屈折率整合シート（透明体）、２１：プラグホルダ（支持部）、２５：把持部材（固定部材）、２６：圧縮バネ（弾性体）、３２：撓み収容部、３３：板部（撓み縮小部材）

Claims (3)

1. ファイバ挿通孔が貫通形成されたフェルールの先端面に、透明体が前記ファイバ挿通孔を覆って貼着され、前記ファイバ挿通孔に挿通された光ファイバの端面が前記透明体に押し付けられた光コネクタであって、
   前記ファイバ挿通孔に挿通される前記光ファイバを撓ませた状態で収容可能な撓み収容部を有し、前記光ファイバの端面を前記透明体へ押し付けた状態で保持する押圧固定機構と、
   前記撓み収容部に対して着脱可能に設けられ、前記撓み収容部の一部を遮断して前記光ファイバの撓みを小さくする撓み縮小部材と、を備え、
   前記押圧固定機構は、前記撓み縮小部材が前記撓み収容部に装着された状態で前記光ファイバの端面が第１の押し付け力で前記透明体へ押し付けられた状態から、前記撓み縮小部材が前記撓み収容部から抜去されることで前記撓み収容部のファイバ軸方向長さが変更されて前記第１の押し付け力よりも弱い第２の押し付け力を前記光ファイバの端面に付加可能なことを特徴とする光コネクタ。
2. ファイバ挿通孔が貫通形成されたフェルールの先端面に、透明体が前記ファイバ挿通孔を覆って貼着され、前記ファイバ挿通孔に挿通された光ファイバの端面が前記透明体に押し付けられた光コネクタの組立方法であって、
   前記光コネクタは、
   前記ファイバ挿通孔に挿通される前記光ファイバを撓ませた状態で収容可能な撓み収容部を有し、前記光ファイバの端面を前記透明体へ押し付けた状態で保持する押圧固定機構と、
   前記撓み収容部に対して着脱可能に設けられ、前記撓み収容部の一部を遮断して前記光ファイバの撓みを小さくする撓み縮小部材と、を備え、
   前記撓み縮小部材を前記撓み収容部に装着して、第１の押し付け力で前記光ファイバの端面を前記透明体に押し付け、
   前記撓み縮小部材を前記撓み収容部から抜去して前記撓み収容部のファイバ軸方向長さを変更して、前記第１の押し付け力よりも弱い第２の押し付け力で前記光ファイバの端面を前記透明体に押し付けて前記光ファイバを固定することを特徴とする光コネクタの組立方法。
3. 請求項２に記載の光コネクタの組立方法であって、
   前記透明体における前記光ファイバの端面が押し付けられる面と反対側の面に当接部材を当てた状態で、前記第１の押し付け力で前記光ファイバの端面を前記透明体に押し付け、前記第２の押し付け力で前記光ファイバの端面を前記透明体に押し付けた後に、
   前記当接部材を前記透明体から離すことを特徴とする光コネクタの組立方法。

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