JP5411079B2

JP5411079B2 - 光コネクターのプラグ

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Publication number: JP5411079B2
Application number: JP2010168410A
Authority: JP
Inventors: 修一郎浅川; 潤也小林
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: JP2012027394A

Description

本発明は、複数の接続孔が整列状態で形成された接続部材とで光コネクターを構成し、接続部材の接続孔にそれぞれ挿入される複数本の光ファイバーを整列状態で保持するプラグに関する。

地上デジタル放送の配信や音楽または映像などの高品質なコンテンツのオンデマンド配信など、ネットワークを用いた各種サービスの需要が増大している。これに伴い、インターネットや次世代ネットワークなどのＩＰ(Internet Protocol)系ネットワークの構築が進み、情報伝送の大容量化が進んでいる。また、これと並行して物理レイヤーの観点から光ファイバーを伝送路とした光ネットワークが急激に発達している。例えば、基幹系あるいはメトロ系光ネットワークでは、波長多重方式を基本とした高度で大容量な光伝送方式が導入されている。アクセス系においてもＰＯＮ（Passive Optical Network）方式を用いて回線の光化が急速に進んでいる。さらに、光ネットワークにおけるＲＯＡＤＭ（reconfigurable optical add/drop multiplexer）などの各種光信号処理装置においては、信号処理の高度化や大規模化に伴い、装置内部（ボード内またはボード間）での光ファイバー配線の複雑化およびチャンネル数（光ファイバー本数）の増大が生じている。

一方、ＩＰネットワークにおけるハイエンドルーターやハイエンドサーバーあるいは大型コンピューターなどにおいても、大規模・超高速の情報処理が要求されている。これを達成するための一つの鍵は、装置内や装置間での超高速データー伝送の実現であり、従来の電気配線による伝送に代わって、光インターコネクションの導入が進んでいる。これに伴い、前記情報処理装置においても、近年、大規模な光ファイバー配線が実装されるようになっている。

これらを背景として、光通信装置や情報処理装置の製造において、装置内の光ファイバー配線実装の作業性を向上させたり、光ファイバー配線の幾何学的レイアウトを効率化させて光ファイバー配線をコンパクト化させることが求められている。

これまでは、融着接続法を用いて光ファイバーを接続しながら光ファイバー配線を実装する手段が用いられていたため、光ファイバーに余長が生じ、これを装置内に収容するための手間とスペースとが必要である。しかしながら、これに代えて光コネクターを用いて光ファイバーを接続しながら光ファイバー配線を実装する手段を用いた場合、光ファイバーの余長が不要となるので、上記の要求に応えることが可能となる。このような観点から、特に複数本の光ファイバーを一括して接続する多心光コネクターの需要が増大している。

このような光ファイバー配線の実装に用いられる多心光コネクターに要求される性能としては、特に低接続損失および高反射減衰量であることが好ましい。さらに、小型で低コストかつ高信頼性であることも望まれる。なお、多心光コネクターとしては、複数本の光ファイバーを相互に接続するものだけではなく、光導波路をベースとした光部品や半導体レーザー，フォトダイオードといった光素子を含む光部品と、光ファイバーとを接続するものも対象となる。

以上のような多心光コネクターに対する要求条件を満足できる可能性の高い有望な多心光コネクターとして、特許文献１に開示されたようなフェルールを用いないタイプの多心光コネクターが知られている。この光コネクターは、複数の接続孔が整列状態で形成された接続部を有する接続部材と、この接続部材に対して抜き外し可能に嵌合され、複数本の光ファイバーを整列状態で保持する一対のプラグとを具えている。一対のプラグにそれぞれ保持された光ファイバーの接続を行う場合、これら一対のプラグを逆方向から接続部材に嵌合し、これらプラグに保持された光ファイバーの先端部を接続部材の接続部に形成された接続孔の両側から差し込む。そして、一方のプラグに保持された光ファイバーを座屈させ、その弾性力を利用して両方のプラグの光ファイバーの接続端面を相互にＰＣ(Physical Contact)状態にする。

特開２００８−２１６２７９号公報

特許文献１に記載された光コネクターのプラグの平面形状を図１４に示し、その正面形状を図１５に示す。複数本の光ファイバー２０は、プラグ３０のハウジング３１に設けられた保持部３２に整列状態で保持されており、この保持部３２から突出する光ファイバー２０の接続端部２１の先端部２１ｂは、被覆部２１ａの被覆層を除去することによって素線２０ａが露出状態となっている。図１４，図１５から理解できるように、光ファイバー２０の接続端部２１は、片持ち状態となっているため、その先端部２１ｂがある程度自由に変位することが可能であり、保持部３２での整列状態からばらけた状態となっているのが普通である。より具体的には、光ファイバー２０の先端部２１ｂはその整列方向（図１５中、左右方向）に若干広がった状態となっている。また、整列方向に対して直交する縦方向（図１５中、上下方向）についても、個々の光ファイバー２０の先端部２１ｂの位置に若干ばらつきがある。

このような状態にあるプラグ３０の光ファイバー２０の接続端部２１の先端部２１ｂと接続部材４０の接続部４１の接続孔４２との関係を模式的に図１６に示し、この接続部４１の接続孔４２の部分の正面形状を図１７に示す。ここで、光ファイバー２０の先端部２１ｂが接続部材４０の接続部４１の接続孔４２に挿入される直前の光ファイバー２０の中心軸線２０Ｃと、接続孔４２の中心軸線４２Ｃとの位置ずれ量をΔＥで示す。また、光ファイバー２０の整列方向（図１７中、左右方向）に沿った横ずれの量をΔＥ_X，整列方向に対して直交方向（図１７中、上下方向）する縦ずれの量をΔＥ_Yで示す。

光ファイバー２０の先端部２１ｂの素線２０ａが接続孔４２に挿入される際、位置ずれ量ΔＥが許容範囲を超える場合、光ファイバー２０が接続孔４２に挿入できなくなる。プラグ３０における全ての光ファイバー２０の内、１本でも位置ずれ量が許容範囲を超えていれば、その光ファイバー２０が接続孔４２に挿入できず、プラグ３０を接続部材４０に装着することが不可能となり、他の光ファイバー２０も挿入できなくなる。すなわち、光コネクターとしての接続動作が成立しなくなってしまう。ある光ファイバー２０が挿入できない状態で、プラグ３０を接続部材４０に無理に押し込めば、挿入できない光ファイバー２０は、高い確率で破損する。すなわち、光コネクターは故障状態となってしまう。例えば、被覆部２１ａ、つまり被覆層の外径が２５０μｍ，素線２０ａの径が１２５μｍの光ファイバー２０を対象とし、先端部２１ｂの面取りされた素線２０ａの接続端面２２の外径Ｄ_tを７０μｍ，接続孔４２の開口端に形成された円錐状をなす案内部４２ａの径Ｄ_mを４００μｍとした場合、縦ずれの量ΔＥ_Xは１６５μｍ程度まで、横ずれの量ΔＥ_Yは９０μｍ程度まで許容される。隣接する接続孔４２の中心間距離は約２５０μｍに設定されるので、案内部４２ａの径Ｄ_mを大きくしても、横ずれの量ΔＥ_Yの許容値を９０μｍ程度よりも大きくすることはできない。

光ファイバー２０が接続孔４２に挿入される際に、これらの相対的な位置ずれが生じる原因は、主に以下の２つである。すなわち、一つは、プラグ３０や接続部材４０の製造上の寸法公差ならびにプラグ３０と接続部材４０とを嵌合した場合のはめ合い公差に起因する位置ずれ量ΔＥ_Cである。もう一つは、片持ち状態となっているプラグ３０のハウジング３１に対する光ファイバー２０の接続端部２１の先端部２１ｂの位置ずれ量ΔＥ_Pである。

前者の寸法公差および嵌め合わせ公差に起因する位置ずれ量ΔＥ_Cに関しては、プラグ３０および接続部材４０の高い成形加工精度と１５μｍ以下のすきま嵌め精度とを実現することにより、４０μｍ以下にすることが可能となっている。

一方、片持ち支持に起因する後者の光ファイバー２０の接続端部２１の位置ずれ量ΔＥ_Pに関し、ＰＣ接続を実現するために接続端部２１の長さを７mm程度確保する必要がある。また、高密度実装を実現するため、隣接する光ファイバー２０の間隔を２５０μｍ程度まで狭める必要がある。このため、プラグ３０に保持された光ファイバー２０の接続端部２１の先端部２１ｂが図１４，図１５に示すようにばらけてしまうのは、避けられないものとなっており、これに起因する位置ずれ量ΔＥ_Pが５０μｍを超える場合がある。この結果、先の位置ずれ量ΔＥ_Cと合わせて最終的な縦ずれの量ΔＥ_Yが９０μｍを超える可能性があり、光コネクターとして接続が成立しなくなってしまう。

このような不具合は、ＰＣ接続を行う一対のプラグ３０のみならず、接続孔４２の一端に半導体レーザーやフォトダイオードあるいは光導波路などの光部品が取り付けられた接続部材と、プラグ３０とを接続してなる光コネクターにおいても同様に発生する。

本発明は、従来の多心光コネクターにおける上述した課題に鑑みてなされたものであり、片持ち状態に起因する光ファイバーの接続端部の先端部の位置のばら付きを矯正し得る光コネクターのプラグを提供することを目的とする。

本発明は、複数の接続孔が整列する接続部材に嵌合され、この接続部材とで光コネクターを構成するプラグであって、このプラグは、複数本の光ファイバーを整列状態で保持する保持部を有するハウジングを具え、このハウジングの前記保持部から突出する前記複数本の光ファイバーの接続端部は、これら光ファイバーの素線を被覆する被覆層を含む被覆部と、前記被覆層が除去された先端部とをそれぞれ有し、これら先端部は、前記接続部材に対するプラグの嵌合動作に伴い、前記接続部材の複数の接続孔に対してそれぞれ挿入されるプラグにおいて、前記複数本の光ファイバーの接続端部の前記被覆部に設けられてこれら複数本の光ファイバーの接続端部の先端部を整列状態に保持する整列部材をさらに具え、この整列部材は、前記保持部よりも前記複数本の光ファイバーの接続端部の先端部側に近づけて配されると共に前記ハウジングに対して非接触であることを特徴とするものである。

本発明においては、プラグの保持部から突出して片持ち状態にある光ファイバーの接続端部に整列部材が設けられており、この整列部材の存在によって先端部の素線が整列状態に矯正される。

なお、本発明において光ファイバーの接続端部とは、プラグの保持部から接続部材の接続孔側に突出する領域を指す。また、接続端部の先端部とは接続部材の複数の接続孔に挿入される領域であって、光ファイバーの被覆層が除去された領域を指す。従って、光ファイバーの先端部には素線が露出した状態となるが、本発明における素線は、一般的な被覆除去作業によっては除去されない金属薄膜層などの何らかのコーティング層が表面に残留しているものも包含する。また、被覆部とはこの先端部以外、つまり素線が被覆層で被覆された領域を指す。

光コネクターは、本発明によるプラグと接続部材との嵌合状態にて複数本の光ファイバーの接続端部が座屈する光コネクターであり、複数本の光ファイバーの接続端部の長手方向に沿った整列部材の長さが０.５mm以上かつ１.５mm以下であることが好ましい。

整列部材が複数本の光ファイバーの接続端部を囲む矩形の開口部を持った枠状をなしているか、または整列部材が整列状態にある複数本の光ファイバーの接続端部の断面形状に対応した開口部を持つ枠状をなしているものであってよい。何れの場合においても、開口部は、その一方の開口端に拡径部を有することが好ましい。

あるいは、整列部材が複数本の光ファイバーの接続端部に接合される接着剤であってよい。この場合、整列部材の弾性係数が１０MＰa以下であることが好ましい。

本発明によると、整列部材が複数本の光ファイバーの接続端部を整列状態に保持しているので、従来のプラグよりも光ファイバーの接続端部の先端部の素線の位置精度を高めることができる。この結果、光コネクターの接続部材に対してプラグを確実に接続することができ、その接続動作の信頼性を向上させることが可能である。また、この整列部材がハウジングに対して非接触となっているので、接続部材の接続孔に対して先端部を嵌合させる際の光ファイバーの接続端部の自由な変位を妨げない。この結果、接続時に光ファイバーの接続端部に有害な応力が発生せず、プラグを接続部材に対して円滑に接続することが可能となる。

光コネクターがプラグと接続部材との嵌合状態において複数本の光ファイバーの接続端部が座屈する光コネクターであり、光ファイバーの接続端部の長手方向に沿った整列部材の長さを０.５mm以上かつ１.５mm以下に設定した場合、プラグと共に光コネクターを構成する接続部材に対してプラグを嵌合させ、整列部材の存在によって、光ファイバーの接続端部の座屈による湾曲を阻害する程度を小さくすることができる。すなわち、整列部材が存在しない場合と同程度に円滑に光ファイバーの接続端面のＰＣ状態を実現することができる。

本発明による光コネクターの一実施形態の外観を破断状態で表す平面図であり、接続途中の状態を表す。図１中のII−II線に沿った矢視形状を表す断面図である。図２中のIII−III線に沿った矢視形状を表す断面図である。図２中のIV−IV線に沿った矢視形状を表す断面図である。図１に示した実施形態におけるプラグの正面図である。図５に示したプラグにおける整列部材の外観を破断状態で表す立体投影図である。図１に示した実施形態において、接続状態を表す平面図である。図７中のVIII−VIII線に沿った矢視形状を表す断面図である。図１に示した実施形態において、整列部材をプラグのハウジングに接触させた場合の不具合を説明するための一部抽出拡大平面図である。整列部材の他の実施形態を表すプラグの正面図である。図１０に示した実施形態における整列部材の外観を破断状態で表す立体投影図である。整列部材の別な実施形態を表すプラグの正面図である。本発明による光コネクターの他の実施形態の外観を破断状態で表す平面図である。従来の光コネクターにおけるプラグの外観を模式的に表す平面図である。図１４に示したプラグの正面図である。光コネクターの接続部材の接続部と光ファイバーの接続端部の先端部との位置を模式的に表す概念図である。図１６中における接続部材の接続部の正面図である。

本発明は、光ネットワークにおける光信号処理装置や、光インターコネクションを利用した高速データー伝送システムを持つ情報処理装置において、光ファイバーと光部品または他の光ファイバーとを接続する光コネクターに適用して好適なものである。本発明による光コネクターの一実施形態について、図１〜図１３を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施形態に限らず、本発明の精神に帰属する任意の形態の光コネクターに適用させることが可能である。

第１の実施形態における光コネクターの平面形状を一部破断して図１に示し、そのII−II線に沿った矢視断面形状を図２に示し、そのIII−III線，IV−IV線に沿った矢視断面形状を図３，図４にそれぞれ示す。また、一方のプラグの正面形状を図５に示し、その整列部材の外観を一部破断して図６に示し、この光コネクターの接続状態の平面形状を図７に示し、そのVIII−VIII線に沿った矢視断面形状を図８に示す。

本実施形態における光コネクター１０は、それぞれ複数本の光ファイバー２０を保持する一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓと、これら一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓが取り外し可能に嵌合されるアダプター４０とで主要部が構成される。光コネクター１０は、この他に一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓとアダプター４０との接続状態をばね力などによって維持するためのクランプ部材をさらに含むが、発明部分を明確にするためにクランプ部材を図示していないことに注意されたい。アダプター４０を介して一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓを向き合わせることにより、一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓに保持された光ファイバー２０の光接続が達成される。本実施形態における光コネクター１０は、８心、すなわち８本の光ファイバー２０をＰＣ状態で相互に光接続するものである。

各プラグ３０Ｆ，３０Ｓのハウジング３１Ｆ，３１Ｓは、光ファイバー２０の接続端部２１を整列状態で保持するための保持部３２をそれぞれ有する。ここで、整列状態とは、各光ファイバー２０の接続端部２１が予め設定した所定の間隔で、かつその中心軸線が相互に平行となるように配される状態を指す。本実施形態における保持部３２は、ハウジング３１Ｆ，３１Ｓに形成されて所定間隔で平行に配列する複数の溝３２ａと、押さえ板３２ｂと、一対のばねクリップ３２ｃとを有する。個々の溝３２ａはＶ字形断面を有し、光ファイバー２０の被覆部２１ａ、つまり被覆層の外径と同じ２５０μｍの間隔で相互に平行に配列する。押さえ板３２ｂは、一対のばねクリップ３２ｃのばね力によってハウジング３１Ｆ，３１Ｓの溝３２ａとの間に光ファイバー２０を押し挾み、被覆部２１ａとの間に発生する摩擦を利用してこれを整列状態に保持する。

各プラグ３０Ｆ，３０Ｓに保持される光ファイバー２０は石英系光ファイバーであるが、これに限定されない。接続端部２１の先端部２１ｂのみ被覆層が除去されて素線２０ａ、つまりクラッドが露出した状態になっている。本実施形態における光ファイバー２０の素線２０ａの外径は約１２５μｍであり、被覆層の外径は約２５０μｍである。約２５０μｍ間隔の光ファイバー２０の配列間隔は、一般的なリボン（テープ）形多心光ファイバーにおける光ファイバーの配列間隔と同じである。後述するアダプター４０の接続部４１の接続孔４２の配列間隔もこれと同一に設定される。光ファイバー２０の接続端面２２は、その中心軸線２０Ｃに対して直交する平坦な鏡面に加工される。さらに、接続端面２２の周縁は円錐状に加工されて面取り部２２ａが形成され、接続端面２２の直径は１２５μｍよりも小さく（例えば７０μｍ）なる。接続時にＰＣ状態とするため、一方のプラグ３０Ｆ（図１中、左側）における光ファイバー２０の先端は、ハウジング３１Ｆの突合せ面３１Ｆ_EよりΔＬだけ僅かに突出している。他方のプラグ３０Ｓ（図１中、右側）における光ファイバー２０の先端は、ハウジング３１Ｓの突合せ面３１Ｓ_Eとほぼ同一面に位置する。従って、プラグ３０Ｆにおける光ファイバー２０の接続端部２１の長さは、プラグ３０Ｓのそれよりも長く設定されている。

なお、本明細書にて定義される先端部２１ｂは、被覆層を除去することによって残存する少なくとも光ファイバー２０の素線２０ａを含んだ領域であると解釈される。従って、先端部２１ｂに位置する素線２０ａが外部に対して完全に露出状態であっても、あるいは通常の被覆除去工程では除去されない何らかのコーティング層（例えば金属薄膜層）で被覆されているものであっても本発明に含まれることに注意されたい。

光ファイバー２０の接続端部２１を整列状態に保持する整列部材５０は、プラグ３０Ｆ，３０Ｓに保持された光ファイバー２０の先端部２１ｂの相対位置を設計上の相対位置に整列するようにさせるためのものである。この光ファイバー２０に対する整列部材５０の取り付け位置は、光ファイバー２０の先端部２１ｂを除く接続端部２１の被覆部２１ａであり、アダプター４０に対してプラグ３０Ｆ，３０Ｓを装着した場合にアダプター４０の接続部４１に接触しない位置である。しかしながら、その整列効果を高めるために保持部３２よりも接続端部２１の先端部２１ｂ側に近づけて配する必要があり、できるだけ光ファイバー２０の先端部２１ｂに近接させることが望ましい。このような観点から、本実施形態では先端部２１ｂと被覆部２１ａとの境界から保持部３２側へおよそ１mm離れた位置に整列部材５０を配している。

本実施形態における整列部材５０は、ほぼ矩形の開口部５１を有する枠状をなし、この開口部５１に８本の光ファイバー２０を貫通させた状態でこれら光ファイバー２０に対して装着される。開口部５１の寸法形状は、プラグ３０Ｆ，３０Ｓのハウジング３１Ｆ，３１Ｓの保持部３２に保持された光ファイバー２０の相対位置に対応している。すなわち、開口部５１の横方向（図５中、左右方向）に沿った幅Ｗは、約２mm（２５０μｍ×８）であり、縦方向（図５中、上下方向）に沿った高さＨは約２５０μｍに設定される。なお、縦方向の高さＨに関し、これを２６０μｍ程度に設定して光ファイバー２０の接続端部２１の被覆部２１ａに対してすきま嵌めの状態にすることも可能であるが、逆に２４５μｍ程度に設定してしまり嵌めの状態にすることも可能である。すなわち、この範囲のはめ合い精度であれば、光ファイバー２０を接続孔４２に円滑に挿入する場合に十分な光ファイバー２０の先端部２１ｂの整列精度を得ることができ、また整列部材５０で囲まれた部分における光ファイバー２０の長手方向に沿ったこれらの相対的な位置変位が許容されるからである。しまり嵌めの場合であっても光ファイバー２０の長手方向の相対位置変位が許容されるのは、被覆部２１ａの被覆層を構成する材料が柔軟性を有しているためである。つまり、プラグ３０Ｆ，３０Ｓをアダプター４０に嵌合させて接続を行う場合、被覆部２１ａが変形して光ファイバー２０の長手方向の位置変位を可能にする。

通常、整列部材５０は比較的軽量な樹脂から作られるため、しまり嵌めの場合には、光ファイバー２０の接続端部２１の被覆部２１ａとの摩擦によって光ファイバー２０の所定の位置に保持する。一方、すきま嵌めの場合には、硬化後の弾性係数が比較的低いシーリング用のシリコーン系樹脂などを整列部材５０の開口部５１と光ファイバー２０の接続端部２１の被覆部２１ａとの間に画成される隙間の一部に充填し、整列部材５０に対して光ファイバー２０の接続端部２１を適正な位置を保持する。

整列部材５０は、プラグ３０Ｆ，３０Ｓのハウジング３１Ｆ，３１Ｓやアダプター４０に対して接触しないように、つまり光ファイバー２０の接続端部２１の被覆部２１ａにのみ接するように、その外形寸法が規定される。整列部材５０は、光ファイバー２０の先端部２１ｂの位置を矯正するけれども、光ファイバー２０の接続端部２１に支持された状態となっているため、光ファイバー２０の接続端部２１の変位に追従してこれと一体的に変位する。

整列部材５０の開口部５１の一方の開口端には、面取り拡径部５１ａが形成されている。これにより、整列部材５０を光ファイバー２０に装着する作業を容易にすることができる。この整列部材５０を光ファイバー２０の接続端部２１の先端部２１ｂから通し、この先端部２１ｂに近接した接続端部２１の被覆層２１の部分に装着すると、８本の光ファイバー２０の先端部２１ｂは、開口部５１の寸法形状に従ってほぼ２５０μｍ間隔で整列する。つまり、８本の光ファイバー２０の接続端部２１の先端部２１ｂは、設計上の配列間隔にほぼ矯正された状態となる。この場合、整列部材５０はプラグ３０Ｆ，３０Ｓのハウジング３１Ｆ，３１Ｓには非接触状態となっているため、プラグ３０Ｆ，３０Ｓのハウジング３１Ｆ，３１Ｓに対する光ファイバー２０の先端部２１ｂの位置は、設計上の位置にあるとは限らない。換言すると、整列部材５０は光ファイバー２０の先端部２１ｂの位置ずれ量をほぼ０にすることを保証するわけではない。しかしながら、この整列部材５０によって個々の光ファイバー２０の先端部２１ｂの位置ずれ量のばらつきを小さくすることができ、結果としてアダプター４０との接続時の信頼性を高めることができる。

光ファイバー２０の先端部２１ｂの横方向（図５中、左右方向）に沿った配列が整列部材５０ごと多少傾斜することは許容されることに注意されたい。この状態では、ハウジング３１Ｆ，３１Ｓの保持部３２に保持された光ファイバー２０の横方向の配列状態と、整列部材５０により囲まれる光ファイバー２０の横方向の配列状態とが平行ではなくなる。しかしながら、光ファイバー２０の先端部２１ｂは整列部材５０によって相互に平行状態に矯正されるため、設計上の相対位置からの全体的なずれの量のばらつきが整列部材５０を持たない従来のものよりも抑制されることとなる。なお、光ファイバー２０の被覆層２１は外力によって変形し易いため、光ファイバー２０の長手方向に沿った整列部材５０の開口部５１の長さが短いと、光ファイバー２０に対する矯正効果が低くなる。整列部材５０の開口部５１の長さが長いほど光ファイバー２０の先端部２１ｂを平行に整列させる効果が大きくなる。

整列部材５０をハウジング３１Ｆ，３１Ｓやアダプター４０に接触させない理由は、第１に光ファイバー２０の座屈に悪影響を与えないことである。これに加え、第２に接続時に光ファイバー２０の接続端部２１の自由度を確保し、接続孔４２に対する光ファイバー２０の先端部２１ｂの挿入操作を容易にすることである。

例えば、図９に示すように整列部材５０の長手方向両端５０ａをプラグ３０のハウジング３１に接触させるように構成した場合、以下のような不具合が発生する。すなわち、図９において、紙面に対して垂直な縦方向に沿った光ファイバー２０の接続端部２１の変位は、プラグ３０のハウジング３１に対する整列部材５０の長手方向両端５０ａの摺接により可能となり、縦方向の座屈に関してほとんど悪影響は生じない。しかしながら、横方向の変位が整列部材５０によって規制されているため、ハウジング３１の保持部３２と整列部材５０との間に位置する光ファイバー２０の接続端部２１は撓むことができない。結果として、整列部材５０から突出する光ファイバー２０の接続端部２１のみが変位可能となる。つまり、これらの構成部材の製造公差や嵌め合わせ公差に起因する光ファイバー２０の中心軸線２０Ｃと接続孔４２の中心軸線４２Ｃとの横方向のずれは、整列部材５０から突出する光ファイバー２０の接続端部２１の変形によってのみ吸収される。特に、接続状態では接続孔４２と整列部材５０との間隔が近接するため、これらの間に介在する光ファイバー２０の接続端部２１に強い曲げ力が作用し、無視できない伝送損失の増大が起こる。そして、最悪の場合には光ファイバー２０が破損する可能性がある。プラグ３０のハウジング３１やアダプター４０に対して整列部材５０を非接触状態に設定することにより、このような不具合を確実に回避することが可能となる。

整列部材５０は、樹脂を用いて射出成形により製造することが好ましい。樹脂は金属などと比較すると一般的に比重が小さいため、整列部材５０の重量による悪影響、すなわち光ファイバー２０の先端部２１ｂの僥み量の増大を抑えることができる。また、整列部材５０を大量に製造する必要がある場合、射出成形法を採用することによって低コストにて製造が可能である。

整列部材５０を光ファイバー２０に装着した場合、この整列部材５０は光ファイバー２０の被覆層２１との摩擦力により光ファイバー２０に対して嵌合された状態となる。しかしながら、弾性係数が比較的小さな接着剤によって光ファイバー２０に対して固定することも可能である。これは、整列部材５０と光ファイバー２０とがこの光ファイバー２０の長手方向に沿って若干相対移動できるようにするためである。プラグ３０Ｆ，３０Ｓをアダプター４０に装着していない状態において、プラグ３０Ｆ，３０Ｓのハウジング３１Ｆ，３１Ｓの突合せ面３１Ｆ_E，３１Ｓ_Eからの光ファイバー２０の先端部２１ｂの突出長ΔＬは、すべての光ファイバー２０に関して完全に同じではない。このため、一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓに保持された複数本の光ファイバー２０をＰＣ状態にする場合、プラグ３０Ｆ，３０Ｓに保持された個々の光ファイバー２０の長手方向に沿った若干の相対移動を許容させる必要がある。

本発明における接続部材としてのアダプター４０は、プラグ３０Ｆ，３０Ｓに保持された光ファイバー２０の先端部２１ｂが抜き外し可能に差し込まれる８個の接続孔４２が形成された接続部４１をその中央部に有する。接続孔４２は、相互に平行に２５０μｍ間隔で形成されており、各接続孔４２は、開口端面に臨むように形成される円錐状の案内部４２ａと、これに続く被覆層挿入部４２ｂと、光ファイバー２０の先端部２１ｂの素線２０ａが挿入される調心部４２ｃとを有する。案内部４２ａおよび被覆保持部３２は、接続孔４２の長手方向両側に一対形成されている。案内部４２ａは、接続孔４２の開口端側ほど径が大きくなるような円錐状をなす。被覆保持部３２は、光ファイバー２０の被覆層２１の外径とほぼ等しい内径を有する。調心部４２ｃは、素線２０ａの径に対して僅かに大きな内径を有する。この接続部４１の構造は、ＭＴコネクターのフェルールに似ているけれども、ＭＴコネクターのような接続孔の位置精度が要求されないので、低コストにてアダプター４０を製造することができる。

プラグ３０Ｆ，３０Ｓのハウジング３１Ｆ，３１Ｓおよびアダプター４０は、樹脂を成形加工することによって得られる。アダプター４０の接続部４１は、セラミックスまたはガラスを成形加工し、これをアダプター４０の成形時に一体化させることができる。

アダプター４０を介して一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓを接続する場合、まず、プラグ３０Ｆ，３０Ｓの何れか一方、例えばプラグ３０Ｆをアダプター４０に差し込んで光ファイバー２０の先端部２１ｂを接続孔４２に挿入させる。この時、光ファイバー２０の中心軸線２０Ｃと接続孔４２の中心軸線４２Ｃとが若干ずれていることが普通である。しかしながら、接続孔４２の開口端の案内部４２ａに沿って光ファイバー２０の先端部２１ｂの面取り部２２ａは、接続孔４２の中心側へと摺動するように光ファイバー２０の接続端部２１２１が弾性的に変位する。結果として、光ファイバー２０の先端部２１ｂを接続孔４２に円滑に誘導させることができる。また、整列部材５０によって光ファイバー２０の接続端部２１の先端部２１ｂの位置が矯正されているため、特に横のずれ量ΔＥ_xや縦のずれ量ΔＥ_Y（図１７参照）のばらつきを小さくすることができる。しかも、アダプター４０に対してプラグ３０Ｆ，３０Ｓの接続が不可能となる事態をなくすか、あるいは従来のものよりも大幅に少なくすることができる。つまり、接続孔４２に対する光ファイバー２０の挿入作業を円滑に行うことが可能である。具体的には、プラグ３０Ｆをアダプター４０に差し込む際に光ファイバー２０の先端部２１ｂが接続孔４２に入り込む瞬間に挿入抵抗が増加するが、整列部材５０の存在によってこの挿入抵抗を従来のものよりも低減させることができる。

同様にして残りのプラグ３０Ｓをアダプター４０に差し込んで光ファイバー２０の先端部２１ｂを接続孔４２に挿入させる。そして、一方のプラグ３０Ｆのハウジング３１Ｆの突合せ面３１Ｆ_Eに対して他方のプラグ３０Ｓのハウジング３１Ｓの突合せ面３１Ｓ_Eが当接するまで一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓをアダプター４０に差し込む。これにより、一対の光ファイバー２０の接続端面２２が相互にＰＣ状態となる。結果として、接続端面２２の間の空気ギャップが消滅し、ここを通過する伝搬光にはフレネル反射が殆ど生じなくなり、反射戻り光の発生が非常に小さくなる。すなわち、高い反射減衰量が実現される。光ファイバー２０の接続端面２２に面取り部２２ａを形成し、接続端面２２の面積を小さくしているのは、ＰＣ状態をより確実に実現するためである。このように、本実施形態における光コネクター１０は、アダプター４０を用いて一対のプラグ３０Ｆ，３０ＳをＰＣ状態で接続することができるため、安定した接続特性を維持することが可能である。この状態においては、一方のプラグ３０Ｆの光ファイバー２０の先端部２１ｂは、突出量ΔＬだけハウジング３１Ｆの保持部３２側に後退し、光ファイバー２０の接続端部２１が座屈して僥む。これに対し、他方のプラグ３０Ｓは、光ファイバー２０の接続端部２１の長さが一方のプラグ３０Ｆのそれよりも短いため、光ファイバー２０は座屈しないことに注意されたい。

本実施形態における一方のプラグ３０Ｆにおいて、プラグ３０Ｆのハウジング３１Ｆの保持部３２から突出する光ファイバー２０の接続端部２１の長さは７mm程度に設定されている。光ファイバー２０の長手方向に沿った整列部材５０の長さが約１.５mmよりも長くなると、整列部材５０に保持された光ファイバー２０の部分では余り湾曲することができなくなる。従って、接続時において光ファイバー２０の円滑な座屈変形が阻害され、ＰＣ状態を実現できなくなる可能性が高くなってしまう。逆に、この整列部材５０の長さが約０.５mm未満の場合、これを光ファイバー２０の接続端部２１に装着する際の取り扱いが困難となる。しかも、強度的な問題からハウジング３１Ｆやアダプター４０に対して非接触状態に保ちつつ光ファイバー２０を整列させるという効果が得られない。従って、整列部材５０の長さはおよそ０.５mm以上かつおよそ１.５mm以下であることが好ましい。このように、整列部材５０を装着したことによる光ファイバー２０の撓みに関する悪影響は最小限に抑えられる。

なお、一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓの接続時にこれらの間で高い反射減衰量が不要な場合、つまりＰＣ状態にする必要がない場合、一方のプラグ３０Ｆとしてハウジング３１Ｆの突合せ面３１Ｆ_Eからの光ファイバー２０の先端部２１ｂの突出量がほぼ０に設定されたプラグ、例えば他方のプラグ３０Ｓを使用することも可能である。この場合には、光ファイバー２０の接続端部２１を座屈させる必要がないので、その長さを５mm程度に短くすることが可能である。

本実施形態では、光コネクター１０の接続心数を８心としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、１６本の光ファイバー２０を２５０μｍピッチで保持するプラグ３０Ｆ，３０Ｓを用いた場合、高さＨが２５０μｍで幅Ｗが約４mm（２５０μｍ×１６）の開口部５１を持った整列部材５０を採用すればよい。また、本実施形態における光コネクター１０は、光ファイバー２０の撓み変形に伴って発生する内部応力がそれほど大きくないため、数十心の光ファイバー２０接続を実現することも可能である。本実施形態による光コネクター１０は、フェルールを用いないため、その分、製造コストを抑えることができる。

上述した実施形態では、整列部材５０の開口部５１の輪郭形状を細長い矩形に設定したが、整列状態にある光ファイバー２０の被覆層２１の輪郭形状に沿った形状の開口部５１とすることも可能である。

このような本発明による光コネクターのプラグ３０の他の実施形態の正面形状を図１０に示し、整列部材５０の外観の一部を破断して図１１に示すが、先の実施形態と同一機能の要素には、これと同一の符号を記すに止め、重複する説明を省略するものとする。すなわち、本実施形態の光コネクターの基本的な形状は、先の実施形態と同様であってよく、整列部材５０のみが相違する。この整列部材５０は、２５０μｍの被覆層２１の外径を持つ８本の光ファイバー２０を２５０μｍピッチで整列させた状態に対応した開口形状を有している。より具体的には、被覆層２１に対してすきま嵌めとなるように、内径が２５０μｍよりも多少大きな円形の開口を２５０μｍ間隔で形成しており、隣接する開口の一部が重なり合って全体として一つの開口部５１を画成する。開口部５１の長手方向一端には、光ファイバー２０の接続端部２１を挿通する際にその操作を容易にするための面取り拡径部５１ａが形成されている。本実施形態による整列部材５０は、先の実施形態による整列部材５０よりも光ファイバー２０の被覆層２１との接触面積が大きく、被覆層２１の変形をより小さくすることができるため、光ファイバー２０の整列作用をさらに高めることが可能である。

上述した開口部５１の形状は、プラグ３０Ｆ，３０Ｓに保持される光ファイバー２０の整列間隔に合致させる必要がある。例えば、被覆層２１の径が２５０μｍの上述した光ファイバー２０を５００μｍの間隔で４本整列させた４心のプラグ３０Ｆ，３０Ｓを用いた場合、整列部材５０に形成される開口部５１は、それぞれ独立した４個の丸孔となる。また、これら４個の丸孔は５００μｍ間隔で配列した状態となる。この場合、プラグ３０に整列状態で保持される全ての光ファイバー２０の配列間隔が同一であることや、光ファイバー２０の被覆層２１の径が２５０μｍであることにも限定されないことに注意されたい。

なお、整列部材５０として弾性係数が１０MＰa程度以下のゴム系の樹脂を採用することができるので、前述したような樹脂の成形品ではなく、接着剤などの樹脂を硬化させたものを採用することが可能である。

このような整列部材５０の作成手順の一例を以下に説明する。まず、図６や図１１に示したような整列部材５０と同じ形状の整列治具を機械加工によって作成する。次に、これをプラグ３０に保持された光ファイバー２０の接続端部２１の先端部２１ｂに近接した被覆層２１の部分に挿通させ、光ファイバー２０の接続端部２１を整列状態に保持する。しかる後、多少の流動性を持つ高粘度の樹脂を整列治具に近接する光ファイバー２０の接続端部２１の被覆層２１の部分に塗布してこれを硬化させた後、整列治具を取り外す。硬化した樹脂が整列部材５０として機能する。この整列部材５０は、光ファイバー２０の接続端部２１と一体化するが、その粘弾性により光ファイバー２０の撓みおよび座屈を許容する。この整列部材５０は、先の実施形態での成形による整列部材５０よりも光ファイバー２０に装着するための手間が掛かる欠点を有する。しかしながら、このプラグ３０が量産品でない場合や、光ファイバー２０の整列形態が特殊であったり、寸法形状が規格外のものであるような場合、先の実施形態よりもコストの点で有利であると言える。

上述した実施形態では、複数本の光ファイバー２０を一列に同一平面上に整列させたが、これを複数列に整列させることも可能である。

このような本発明による光コネクターのプラグ３０の他の実施形態の正面形状を図１２に示すが、先の実施形態と同一機能の要素には、これと同一の符号を記すに止め、重複する説明を省略するものとする。すなわち、本実施形態におけるプラグ３０は図５に示した実施形態を変形したものであり、横方向に整列する光ファイバー２０を縦方向に２段に配列させた１６心形ものである。先の実施形態におけるアダプター４０などの接続部材の接続部４１の接続孔４２も同様に、このプラグ３０に保持された光ファイバー２０の配列状態に対応するように２段に形成されている。整列部材５０は、１６本の光ファイバー２０の設計上の配置に対応した寸法の開口部５１を有し、より具体的には整列状態にある８本の光ファイバー２０を挿通するための矩形の開口部５１を上下に２つ有している。この整列部材５０の存在により、光ファイバー２０の先端部２１ｂの位置ずれのばらつきが矯正される。整列部材５０の開口部５１を図１０および図１１に示した実施形態と同じ形状にすることも可能である。

上述した実施形態では、一対のプラグ３０Ｆ，３０Ｓに保持された光ファイバー２０をＰＣ状態で接続する光コネクター１０について説明したが、光ファイバー以外の光部品が装着された接続部材と、プラグとを接続してなる光コネクターにも応用することができる。

このような本発明による光コネクターの別な実施形態の平面形状を図１３に示すが、先の実施形態と同一機能の要素には、これと同一の符号を記すに止め、重複する説明を省略するものとする。すなわち、本実施形態における光コネクター１０は、光送受信モジュールなどの光部品と複数本の光ファイバー２０とを一括して接続するためのものであり、１つのプラグ３０と、本発明における接続部材としてのレセプタクル６０とで主要部が構成される。レセプタクル６０の基本的な構成は、国際公開２００８−０９６７１６号公報などに開示されているものと同じであってよい。また、本実施形態におけるプラグ３０は、図１などで示した実施形態における他方のプラグ３０Ｓと同じものであってよい。

レセプタクル６０は接続部４１を有し、この接続部４１には、プラグ３０に保持された光ファイバー２０の先端部２１ｂが抜き外し可能に挿入される接続孔４２が光ファイバー２０の整列間隔と同じ間隔で形成されている。光ファイバー２０の抜き差し側と反対側の接続孔４２の末端には、光部品６１が接続孔４２の中心軸線４２Ｃに対して同軸となるように配されている。この光部品６１としては、半導体レーザーやフォトダイオードの他、光導波路などを挙げることができる。

従って、レセプタクル６０に対して抜き外し可能なプラグ３０をレセプタクル６０に嵌合させると、プラグ３０に保持された光ファイバー２０の接続端部２１の先端部２１ｂが接続部４１の接続孔４２に差し込まれる。この場合、レセプタクル６０に対するプラグ３０の前進端は、プラグ３０のハウジング３１の突合せ面３１_Eがレセプタクル６０の位置合わせ面６２に当接することにより規制され、光ファイバー２０の先端部２１ｂの接続端面２２が光部品６１と近接状態で対向する。この場合、光ファイバー２０を座屈させて光部品６１に対してＰＣ状態にする必要がないので、先の実施形態における他方のプラグ３０Ｓを用いることができ、しかも整列部材５０を光ファイバー２０の先端部２１ｂにより近づけて配することができる。

以上には、プラグ３０における光ファイバー２０の本数や配置形態が異なる光コネクターの例を挙げたが、光ファイバー２０が整列状態にあるということは、一般的に言えば、複数本の光ファイバー２０の相対的位置および中心軸線の方向が設計上の相対的位置および中心軸線の方向と合致するように配されていることである。また、整列部材５０の開口部５１は、一般的に言えば、整列状態の光ファイバー２０の配置に対応した形状に設計される。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

１０光コネクター
２０光ファイバー
２０ａ素線
２０Ｃ光ファイバーの中心軸線
２１接続端部
２１ａ被覆部
２１ｂ先端部
２２接続端面
２２ａ面取り部
３０，３０Ｆ，３０Ｓプラグ
３１，３１Ｆ，３１Ｓハウジング
３１_E，３１Ｆ_E，３１Ｓ_E ハウジングの突合せ面
３２保持部
３２ａ溝
３２ｂ押さえ板
３２ｃばねクリップ
４０アダプター
４１接続部
４２接続孔
４２Ｃ接続孔の中心軸線
４２ａ案内部
４２ｂ被覆層挿入部
４２ｃ調心部
５０整列部材
５０ａ整列部材の長手方向両端
５１開口部
５１ａ面取り拡径部
６０レセプタクル
６１光部品
６２位置合わせ面
ΔＬ突出量
Ｗ開口部の幅
Ｈ開口部の高さ

Claims

複数の接続孔が整列する接続部材に嵌合され、この接続部材とで光コネクターを構成するプラグであって、このプラグは、複数本の光ファイバーを整列状態で保持する保持部を有するハウジングを具え、このハウジングの前記保持部から突出する前記複数本の光ファイバーの接続端部は、これら光ファイバーの素線を被覆する被覆層を含む被覆部と、前記被覆層が除去された先端部とをそれぞれ有し、これら先端部は、前記接続部材に対するプラグの嵌合動作に伴い、前記接続部材の複数の接続孔に対してそれぞれ挿入されるプラグにおいて、
前記複数本の光ファイバーの接続端部の前記被覆部に設けられてこれら複数本の光ファイバーの接続端部の先端部を整列状態に保持する整列部材をさらに具え、この整列部材は、前記保持部よりも前記複数本の光ファイバーの接続端部の先端部側に近づけて配されると共に前記ハウジングに対して非接触であることを特徴とする光コネクターのプラグ。
前記光コネクターは、このプラグと前記接続部材との嵌合状態にて前記複数本の光ファイバーの接続端部が座屈する光コネクターであり、前記複数本の光ファイバーの接続端部の長手方向に沿った前記整列部材の長さが０.５mm以上かつ１.５mm以下であることを特徴とする請求項１に記載の光コネクターのプラグ。