JPH08112745A - 光ファイバ端面研磨機及び研磨方法 - Google Patents

光ファイバ端面研磨機及び研磨方法

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JPH08112745A
JPH08112745A JP6248103A JP24810394A JPH08112745A JP H08112745 A JPH08112745 A JP H08112745A JP 6248103 A JP6248103 A JP 6248103A JP 24810394 A JP24810394 A JP 24810394A JP H08112745 A JPH08112745 A JP H08112745A
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polishing
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圭一 石山
Koji Minami
浩二 皆見
Hiroyuki Tokita
広行 鴇田
Toyokazu Iwakiri
豊和 岩切
Nobuo Suzuki
信雄 鈴木
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/22—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B19/226—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground of the ends of optical fibres

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 先端外周部に面取り部が設けられた円筒形状
のフェルールの先端部を規格化された角度Θで斜め凸球
面研磨する。 【構成】 フェルール１をフェルール押さえ治具２に研
磨定盤３の回転軸に対して角度Θだけ傾いて固定し、研
磨定盤３上の弾性体４を介した研磨シート５に押しつけ
る。研磨定盤３はフェルールの軸と研磨定盤３への垂線
とのなす角がΘからさらにΔ増加するように傾ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信におい
て用いられる光ファイバの端面を斜め凸球面に研磨する
ための光ファイバ端面研磨機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信において用いられる光コ
ネクタには、挿入損失が小さく、かつ反射戻り光が少な
いことが要求される。この要求を同時に満たすために、
現在まで様々な提案がなされてきたが、現時点でこの要
求に最も合致する光コネクタは、フェルールに保持され
た光ファイバの端面をフェルール端面と共に、光ファイ
バの軸に垂直な面に対して斜めに、かつ凸球面に研磨し
た光コネクタが最有力である。このコネクタは、通常
「斜めＰＣコネクタ」と呼ばれている。この斜めの角度
は、光ファイバの軸に垂直な面に対して通常ある規格化
角度Θに設定するよう取り決められている。この規格化
角度Θは、挿入損失が小さく、かつ、反射戻り光が少な
いという観点から最適な角度として、光ファイバの種類
により例えば８度、１０度、１２度という値が選ばれて
いる。斜めＰＣコネクタにおいては、この規格化角度Θ
は、図２に示すように光ファイバの軸と凸球面との交点
での接平面と、光ファイバの軸に垂直な面とのなす角度
Θのことである。
【０００３】このコネクタの端面形成は従来以下の様に
行われていた。従来の方法を図３に示す。図３（ａ）に
示すように、まず被研磨物であるフェルールを所定の角
度θだけ傾けた状態で、表面が平坦である研削砥石円盤
に押し付け斜め研磨を行う。次に、図３（ｂ）に示すよ
うに、前記フェルールを同じ角度θだけ傾けたまま、平
坦定盤の上に弾性体４と研磨シート５が設けられた研磨
盤に押し付け研磨する。この際、弾性体４が球形にたわ
むため、フェルール端面は、斜め凸球面に研磨される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】斜めＰＣコネクタの、
低損失・低反射という性能を充分に発揮するためには、
研磨によって形成された球面の斜めの角度、すなわち光
ファイバの軸と凸球面との交点での接平面と光ファイバ
の軸に垂直な面とのなす角度（すなわち光ファイバ中心
点における法線とフェルールの軸との角度）Θ’が、規
格化された角度Θになっている事が重要である。これ
は、規格化された角度で凸球面頂点がフェルール軸心
（すなわち光ファイバの中心）に一致する事を意味す
る。
【０００５】ところで、通常フェルールには、円筒スリ
ーブを介して光コネクタを対向接続する際にフェルール
が円筒スリーブが入りやすいように先端に外周部を細く
した面取りが施してある。この面取りをしたフェルール
を前述した研磨方法を用いて、規格化角度Θ傾けた状態
（θ＝Θ）で研磨すると以下のような理由で規格化角度
Θで凸球面研磨されない。
【０００６】前述した研磨方法において、弾性体上の研
磨シートに押し当てられたフェルール端面の最外周部か
ら同心円状に研磨除去が進む。この結果、研磨終了時に
は、図３（ｂ）に示すように、凸球面の頂点は、面取り
部上にある二つの点であるＡ点とＢ点の中点Ｐへと移り
光ファイバの中心Ｆからずれてしまう難点がある。この
ずれ量ｄは、以下の様に求められる。
【０００７】図３において、ｒはフェルールの半径（通
常１．２５ｍｍ）、αはフェルール先端部の面取り角
度、Ｌは面取りの長さ、θはフェルールの軸と研磨定盤
に立てた垂線とのなす角度、Ｒは凸球面研磨されたフェ
ルール端面の曲率半径、凸球面上の点Ｆは光ファイバの
軸心上に位置する点、Θ’は研磨の結果形成された球面
の点Ｆでの法線とフェルールの軸との間の角度、ｄは点
Ｐと点Ｆとの間の直線的距離を示している。
【０００８】ｄおよびΘ’は、幾何計算により、 d ≒(L*tanα-1)(tan α*tanθ)/(tanα*tanθ-1) Θ'=tan -1｛(R*sinθ-d)/ R2-(R*sin θ-d)2 1/2 ｝ と表されることがわかる。ここで、式に通常のフェルー
ルの寸法α＝３０度、Ｌ＝０．５ｍｍを代入し、θ＝Θ
＝８度とすると、光ファイバ軸心と凸球面頂点とのずれ
量ｄは、ｄ≒９０μｍとなる。また、式にＲ＝２０ｍｍ
を代入すると、Θ’≒７．７５度となる。このＲは、研
磨シート下の弾性体の硬度、フェルールへの加圧力等の
研磨条件によって決まり、実験によって求められる。従
って、上記のようにして研磨したフェルールを持つ光コ
ネクタを両側から突き合わせた場合、光ファイバ端面は
Ｆ点で接するが、Ｆ点での球面の法線と光軸とのなす角
は７．７５度となり、実質上７．７５度で斜め研磨した
ことになる。従って、θ＝８度では斜め凸球面研磨の規
格化角度Θ＝８度に研磨できない。
【０００９】この問題は、フェルールの先端外周部の面
取り部をなくす（α＝０）ことで改善に向かうが、斜め
研磨角度を完全に８度にすることはできない。又、この
面取り部は、フェルールを円筒スリーブに挿入して対向
接続する際、挿入のしやすさ、ゴミ発生防止等の理由
で、必ず設けられなければならない。
【００１０】本発明の課題は、先端外周部に面取り部が
設けられた通常の形状のフェルールを斜め凸球面に研磨
した際に、所定の規格斜め研磨角度Θを得ることにあ
る。
【００１１】
【問題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、弾性体を使用した凸球面加工の上記の
様な特性に注目し、Θ’（研磨上がり角度）＝Θ（規格
化された角度）を実現するために凸球面加工時のフェル
ールと研磨定盤との角度θを規格化された角度Θ＋微小
角度△とする事ことを特徴とする。
【００１２】
【作用】式及び式に使用するフェルール等の条件を
入力しΘ’＝Θとなるような研磨角度θを得る事により
目的を達成する事ができる。例えば、上記条件通りのフ
ェルールを用いた場合、角度θを８．２５度にする事に
より、Θ’＝８度を得る事ができる。
【００１３】なお、この角度補正は、凸球面加工時にの
み必要であり、凸球面加工に先立ってする斜め平面加工
時には必要とならない。
【００１４】
【実施例】図１に本発明の光ファイバ端面研磨機の断面
図を示す。１は光ファイバをその軸中心の微少貫通孔に
保持したフェルール、２はフェルール１を規格化された
角度Θだけ内側に傾けて保持するフェルール押さえ治
具、１１は基台、３は基台１１上に設けられる研磨定
盤、４は研磨定盤３の上に貼られた弾性体、５は弾性体
４の上に貼られた研磨シートである。研磨定盤３は図示
されない駆動機構によって自転運動及び公転運動をす
る。研磨定盤３は外周から中心に向かって回転軸（自転
軸あるいは公転軸）と垂直な平面とのなす角度が微小角
度△で高さが増加している円錐形状である。フェルール
１は、フェルール保持部を形成するフェルール押さえ治
具２と加圧軸４０によって研磨シート５に押し付けられ
ている。また、フェルール押さえ治具２は、支持棒４１
により、研磨定盤３の回転につられて回転しないように
なっている。
【００１５】上記研磨機においては、フェルールはフェ
ルール押さえ治具２に研磨定盤３の回転軸に対して角度
Θだけ傾いて固定されており、また、研磨定盤３が、フ
ェルールの軸と研磨定盤３への垂線とのなす角がΘから
さらにΔ増加するように傾いていることから、このΔを
最適に設定することにより、フェルールの端面は規格化
された斜め研磨角度Θで斜め凸球面に研磨される。
【００１６】上記研磨機において、予め研磨定盤の回転
軸に垂直な表面を持つ平面研磨砥石研磨盤を用いてフェ
ルール端面を角度Θで平面斜め研磨をしておき、次に、
上記平面研磨砥石研磨盤表面に対しΔ傾き上記回転軸上
に頂点を持つ、上面に弾性体と研磨シートが設けられた
円錐状研磨盤３を用いて凸球面斜め研磨することにより
短時間で任意の狙い値をもつ斜め凸球面光ファイバを得
ることができる。
【００１７】研磨定盤の微小角度△は、式及び式か
らΘ’＝Θとなるようなθの値を求め、このθの値から
規格化された角度Θを引いた値である。よって，面取り
長さＬ、面取り角度α、曲率半径ＲがわかればΔの値が
求まる。式及び式で用いる凸球面の曲率半径Ｒは、
研磨シートの下に配置された弾性体の硬度、フェルール
への加圧力等研磨条件に左右されるため、実験によって
求められる。
【００１８】本実施例では、研磨定盤に補正角度△をも
たせる事によって、フェルールと研磨定盤の間の相対角
度をθ＝Θ＋△としたが、平坦な研磨定盤を用い、フェ
ルールの角度をθ＝Θ＋△傾けて研磨しても当然同じ結
果を得る事ができる。
【００１９】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、上記簡便な構成で、フェルールを任意の目標角度に
斜め球面研磨することができる。従って、低損失・低反
射という観点から規格化された角度（８度、１０度、１
２度等）を持つ斜め凸球面研磨光ファイバ端面を、簡便
に得ることができる。
【００２０】また予め、回転軸に対して垂直な表面を持
つ平面研磨定盤を用いて平面斜め研磨をしておき、次
に、上記表面に対しΔ傾いた円錐状研磨定盤を用いて凸
球面斜め研磨することにより短時間で任意の狙い値をも
つ斜め凸球面光ファイバ端面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ端面研磨機を示す断面図で
ある。
【図２】斜め凸球面研磨の規格化角度Θを示すためのフ
ェルール端部の側面図である。
【図３】従来の斜め凸球面研磨方法を説明するためのフ
ェルール端部の側面図である。
【符号の説明】
１ フェルール ２ フェルール押さえ治具 ３ 研磨定盤 ４ 弾性体 ５ 研磨シート Θ 規格化された角度 θ 研磨定盤に立てた垂線とフェルールの軸とのなす角
度 Θ’凸球面の光ファイバ中心での垂線とフェルール軸と
の間の角度 Ｒ 凸球面の曲率半径
フロントページの続き (72)発明者 岩切 豊和 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 信雄 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基台に対して回転する研磨定盤と、該研
    磨定盤上に置かれた弾性体と、該弾性体上に置かれた研
    磨シートと、該研磨シートに、軸心に光ファイバを保持
    したフェルールの端面を該フェルールの軸を傾けて加圧
    付勢して保持するするフェルール保持部とからなって、
    前記光ファイバ端面を含む前記フェルール端面を光ファ
    イバの軸に垂直な面に対して所定の角度Θで傾いた角度
    で凸球面に研磨する光ファイバ端面研磨機において、前
    記フェルール保持部に保持される前記フェルールの軸と
    前記研磨定盤に立てた垂線とのなす角θが前記Θより微
    小角度△大きいことを特徴とする光ファイバ端面研磨
    機。
  2. 【請求項２】 前記フェルールは前記研磨定盤の回転軸
    に対してΘの角度で傾き、前記フェルールと当接する研
    磨シート端面は前記回転軸上に頂点を持ち、かつ、前記
    回転軸に垂直な面とΔの角度をなす円錐形状であること
    を特徴とする請求項１記載の光ファイバ端面研磨機。
  3. 【請求項３】 光ファイバを軸心に保持したフェルール
    の端面を前記光ファイバ端面を含めて、該フェルールの
    軸を表面が平坦である回転研削砥石盤に該砥石盤面への
    垂線に対して所定の角度Θ傾けて、平面研磨を行う工程
    と、該平面研磨した端面を、上面に弾性体とその上に置
    かれる研磨シートが設けられた研磨盤に、前記フェルー
    ルの軸を所定の角度Θより更に微小角度Δ傾けて研磨す
    る工程とからなる、所定の斜め角度Θを持つ斜め凸球面
    光ファイバファイバ端面を得ることを特徴とする光ファ
    イバ端面研磨方法。
  4. 【請求項４】 フェルールの面取り角度α、面取りの長
    さＬ、フェルールの軸と研磨定盤に立てた垂線との角度
    θ、凸球面研磨されたフェルール端面の曲率半径Ｒ、光
    ファイバの軸心上に位置する凸球面上の点Ｆ、研磨の結
    果形成された球面の点Ｆでの法線とフェルールの軸との
    間の角度Θ’、研磨の結果出来た凸球面上の中点をＰ、
    点Ｐと点Ｆとの間の距離をｄとして、前記Δは、下記式
    においてΘ’＝Θとしてθを求めて、前記θから前記Θ
    を引いた値であることを特徴とする請求項１または２記
    載の光ファイバ端面研磨機。 d ≒(L*tanα-1)(tan α*tanθ)/(tanα*tanθ-1) Θ'=tan -1｛(R*sinθ-d)/ R2-(R*sin θ-d)2 1/2 ｝
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