JPH09127360A - 光ファイバ接続装置、光ファイバの光学的結合方法、光ファイバケーブル及び光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信側の光ファイバと受信側の光ファイバに
コア径の違いや軸ずれがある場合に、光ファイバどうし
の接続損失を低減する。 【解決手段】 円錐台形状をした透明な光学ロッド５の
直径の大きな側の端面を受光側端面６とし、直径の小さ
な側の端面を光出射側端面７とする。受光側端面６は、
送信側光ファイバ１の端面と突き合せられ、送信側光フ
ァイバ１のコア径よりも大きな直径を有している。光出
射側端面７は、受信側光ファイバ２の端面と突き合せら
れ、受信側光ファイバ２のコア径よりも小さな直径を有
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ接続装
置、光ファイバの光学的結合方法、光ファイバケーブル
及び光学素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ファイバ相互の接続技術として
最も多く用いられている方法は、突き合せ接合法であ
る。これは、原理的には直角に切断された光ファイバの
端面を突き合せるようにして光学的に接合する方法であ
る。

【０００３】しかし、このような突き合せ接合法を用い
た場合には、種々の原因により接続損失が発生する。こ
の接続損失要因としては、 ２本の光ファイバのコア径の違い（図１参照） ２本の光ファイバの開口数（ＮＡ）、またはコアと
クラッドとの比屈折率差の違い コアとクラッドの偏心やコアの非円性（コア断面の
歪） ２本の光ファイバの光軸どうしの軸ずれ（図３参
照） ２本の光ファイバの光軸どうしの角度ずれ ２本の光ファイバの端面間の間隔ずれ 光ファイバの端面の粗さ フレネル反射 等によるものがある（光通信微小光学系システム 設計
・応用の要点： 西澤鉱一監修、日本工業技術センタ
ー）。

【０００４】従って、光ファイバ間の接続部分における
接続損失を小さくするには、上記の接続損失要因を抑制
する必要がある。なかでも、上記及びによる影響が
大きいため、上記及びによる接続損失を低減するこ
とが求められているが、従来技術にあっては、以下のよ
うな問題点が生じている。 (1) 図１に示すように、送信側の光ファイバ１と受信
側の光ファイバ２とでコア径が異なっていて送信側光フ
ァイバ１のコア径ｄ₁が受信側光ファイバ２のコア径ｄ₂
よりも大きい場合には、送信側光ファイバ１から出た光
ｒの一部は、受信側光ファイバ２外へ出てしまい、接続
損失を生じる。コア径の違いによる接続損失を低減する
ためには、コア径などの構造パラメータのばらつきが少
ない光ファイバを準備する必要がある。このため、光フ
ァイバの製造コストが上昇する。

【０００５】(2) しかし、コア径の違いは光ファイバ
の製造上のばらつきとして避けられないものであり、図
１に示すように、送信側光ファイバ１のコア径ｄ₁が受
信側光ファイバ２のコア径ｄ₂よりも大きい（ｄ₁＞
ｄ₂）であるとすると、 −１０log（ｄ₂／ｄ₁）² ［ｄＢ］ となり、コア径に差があると大きな接続損失が発生す
る。

【０００６】(3) 光ファイバどうしの接続箇所では、
光ファイバの先端はフェルールによって保持固定される
が、光ファイバの光軸間の軸ずれによる接続損失を低減
するためには、光ファイバを定位置に保持するためのフ
ェルールの内部寸法を高精度に保つ必要がある。このた
め、寸法精度の高いフェルールが要求され、フェルール
が高価になる。

【０００７】(4) しかし、フェルールの寸法精度が達
成されても、図２に示すように、光ファイバ１，２のク
ラッド径にばらつきがあると、光ファイバ１，２を固定
するフェルール３の内径をクラッド径のばらつきの最大
値よりも大きくする必要があり、その結果、ばらつきの
中で径が細い光ファイバ２を差込むと、光ファイバ２と
フェルール３との間に隙間が生じ、フェルール３が整列
部４で位置決めされていても光ファイバ１，２の光軸Ｃ
₁，Ｃ₂間に不可避的に軸ずれが生じる。また、被覆付き
の光ファイバを使用して被覆を剥かずに使用した場合に
は、被覆とコアの間の偏心により軸ずれが拡大する。こ
のようにして、図３に示すように、コア径ｄのステップ
（ＳＩ）型マルチモードファイバ等の光ファイバ１，２
のコアの光軸Ｃ₁，Ｃ₂間に軸ずれ量ｓが発生したとする
と、その接続損失は、 −１０log｛(π/２)arccos(ｓ/ｄ)−２ｓ［１−(ｓ/ｄ)²］^1/2/(πｄ)｝ ［ｄＢ］ となり、軸ずれによって大きな接続損失が生じる。

【０００８】また、上記(2)(3)のような状況において接
続損失が大きくなると、つぎの(5)(6)のような問題があ
った。 (5) 光ファイバによる伝送リンクや、光ファイバ式光
電スイッチなどの伝送路の延長が困難である。 (6) (5)の伝送路が破損した場合、補修が困難であ
る。

【０００９】さらに、接続損失を低下させるうえで、つ
ぎの(7)(8)のような問題を伴っていた。 (7) 送信側光ファイバ、受信側光ファイバの端面間に
収束レンズを設置したり、光ファイバの端面形状をレン
ズ状や円錐状に形成したりする必要があり、光ファイバ
の形状が複雑になり、コストも高価にならざるを得な
い。 (8) 光ファイバの端面形状を変える場合、プラスチッ
クファイバを単純に切断するだけでなく、その端面に複
雑な切削加工や研磨加工を施す必要があり、コストが増
大する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、コア径が異なったり、コアの光軸がずれていた
りする２本の光ファイバを小さな接続損失で接続するこ
とができる光ファイバ接続装置と光ファイバの光学的結
合方法を提供することにある。また、当該光ファイバ接
続装置を備えた光ファイバケーブルと当該光ファイバケ
ーブルに用いられる光学素子の製造方法を提供すること
にある。

【００１１】

【発明の開示】本発明による請求項１に記載の光ファイ
バ接続装置は、両端に光ファイバ接続部を備え、両端に
光ファイバを接続したときに、一方の光ファイバ接続部
に接続された光ファイバから出射した光を他方の光ファ
イバ接続部に接続された光ファイバへ入射させる光ファ
イバ接続装置において、錐台形状をした透明な光学素子
を備え、前記光学素子は、両端の光ファイバ接続部に光
ファイバを接続されたとき、両端面がそれぞれ当該光フ
ァイバの端面に近接または接触するように配置されてい
ることを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載の実施態様は、請求項１記
載の光ファイバ接続装置において、前記光学素子は、そ
の面積の大きい側の端面を、光出射側の光ファイバが接
続されるべき光ファイバ接続部に向けて配置されている
ことを特徴としている。

【００１３】請求項１２に記載の光ファイバの光学的結
合方法は、第１の光ファイバから光を出射させ、第１の
光ファイバから出射した光を、錐台形状をした透明な光
学素子の面積の大きな側の端面に入射させ、前記光学素
子の他方の端面から出射した光を、第２の光ファイバに
入射させることを特徴としている。

【００１４】ここで、光学素子に関する錐台形状とは、
円錐台形状と角錐台形状を含むものである。また、その
光学素子の側面は円錐面や台形平面に限らず、効率のよ
い光接続を達成する限りにおいて、外側または内側に撓
んでいる、突起が存在する、凹みがある、など変形され
たものも含む。さらに、光学素子の端面は平面に限ら
ず、レンズ形状になっている、他の錐台形状を接続され
ているなど、変形されたものを含む。

【００１５】しかして、本発明にあっては、面積の大き
な側の端面に接続された光ファイバから光学素子へ光を
入射させると、光学素子へ入射した光は光学素子内を直
進して、あるいは全反射しながら他方の面積の小さな側
の端面へ達し、当該端面に接続された光ファイバ内へ向
けて出射される。このとき光学素子は錐台形状をしてい
て受光面積が大きく、光出射面積が小さいので、両側の
光ファイバのコア径が異なっていたり、コアの光軸がず
れていたりしても、接続部分から外部へ光が漏れにくく
なり、安価な方法で接続損失を小さくすることができ
る。

【００１６】本発明にあっては、光ファイバのコア径の
ばらつきによる接続損失を抑制し、接続損失のばらつき
もなくすことができるので、光ファイバの構造パラメー
タの許容範囲を大きくすることができ、光ファイバの製
造コストを抑えることができる。また、光ファイバの軸
ずれによる接続損失を抑制し、接続損失のばらつきをな
くすことができるので、光ファイバを保持固定するフェ
ルールの内部寸法の精度を低くしても問題がなく、フェ
ルールのコストを安価にすることができる。さらに、光
ファイバの位置決め精度が要求されないので、光ファイ
バの接続構造や接続作業が容易になる。

【００１７】本発明においては、光学素子の材料は特に
限定されるものではないが、安価な透明樹脂によって形
成された光学素子を用いれば、接続損失を抑制するため
の光収束用レンズなどの高価な光部品を不要にできる。
さらに、接続損失を抑制するための光ファイバの端面の
形状の加工の必要がなく、プラスチックファイバを鋼な
どの刃で切断するだけで使用することができる。

【００１８】また、従来の光ファイバ式光電スイッチに
おいては、光ファイバ長は、使用される環境やスペース
に応じて長いものでは２０〜３０ｍ、短いものでは２０
ｃｍと種々異なっており、ユーザーの要求に応じて光フ
ァイバ長を変更する改造を行なって出荷している。この
ため、標準品以外にも多くの機種が存在することにな
り、管理コストや設計費用が高くつき、また標準品以外
の場合には光ファイバの交換に時間が掛かって納期が長
くなっている。さらに、光ファイバは電線に比べて折れ
易いため、光ファイバが破断することがあるが、その際
電線のように再び接続することが容易でないので、必然
的に折れた光ファイバは廃棄しなければならず、そのコ
ストも問題となる。この結果、光ファイバ式光電スイッ
チの有する小型で耐環境性に優れるといった利点までが
相殺されてしまい、光ファイバ式光電スイッチの用途拡
大のネックとなっていた。そこで、光ファイバを接続す
るための光ファイバコネクタが従来より提供されている
が、これは２本の被覆付き光ファイバを突き合せて固定
するだけの構成となっているため、光ファイバどうしの
軸ずれが大きく、接続損失は２.５ｄＢ程度にもなり、
検出距離が大幅に低下していた。このため、従来の光フ
ァイバコネクタは低損失を求められる用途での光ファイ
バの延長や補修には適さず、低損失の光ファイバコネク
タが要求されている

【００１９】これに対し、本発明の光ファイバ接続装置
によると、接続される光ファイバどうしの軸ずれやコア
径の差による接続損失を小さな値に抑制することができ
るので、本発明の光ファイバ接続装置を用いて長い光フ
ァイバを接続することにより、光ファイバによる伝送リ
ンクや、光ファイバ式光電スイッチ等の伝送路の延長を
低損失で容易に行なうことができる。さらには、伝送路
が破損した場合には、現場において破損した伝送路部分
だけを切除して代替品の光ファイバを当該光ファイバ接
続装置により接続すれば、破損した伝送路全体を交換す
る必要が無くなり、補修工事の労力を軽減し、補修費用
を安価にすることができ、しかも実用上問題のない損失
レベルで補修することができる。あるいは、当該伝送路
部分が当該光ファイバ接続装置で接続されていれば容易
に交換することができるので、伝送路が破損した場合の
補修作業を容易に行なえる。これにより接続損失を増加
させることなく、光ファイバ式光電スイッチの光ファイ
バ長を容易に変えることができるので、光ファイバを延
長するために光ファイバ式光電スイッチ等を改造する必
要がなく、容易に機種数を増加させることができる。ま
た、光ファイバが破損しても光ファイバ式光電スイッチ
等を廃棄しなくてもよくなり、その分コストを低減でき
る。

【００２０】また、本発明の光ファイバ接続装置を用い
れば、誤差やばらつきによりコア径の異なっている光フ
ァイバどうしを低損失で接続できるだけでなく、コア径
の違う異なる品番の光ファイバどうしなども小さな接続
損失で接続することが可能になる。

【００２１】請求項３に記載の実施態様は、請求項１記
載の光ファイバ接続装置において、前記光ファイバ接続
部のうち少なくとも一方の光ファイバ接続部は、光ファ
イバ固定部を備えていることを特徴としている。

【００２２】ここで、光ファイバ固定部とは、光ファイ
バの接続端部を固定するものであって、着脱自在に固定
できるものが好ましいが、接着により固定するものも含
む。また、光ファイバを直接固定するものでもよく、光
ファイバを保持する部材を固定するものであってもよ
い。

【００２３】光ファイバ接続装置の光ファイバ接続部に
光ファイバ固定部が設けられていて光ファイバの端部を
固定することができれば、フェルールを不要にすること
ができるので、トータルの部品点数を削減することがで
き、部品コストを低廉にすることができる。

【００２４】請求項４に記載の実施態様は、請求項１記
載の光ファイバ接続装置において、前記光ファイバ接続
部のうち一方の光ファイバ接続部は、光ファイバ固定部
を備え、他方の光ファイバ接続部は、他の光ファイバ接
続装置と接続するための接続手段を備えていることを特
徴としている。

【００２５】この実施態様にあっては、一方の光ファイ
バ接続部に設けられた光ファイバ固定部に光ファイバの
端部を接続しておけば、他方の光ファイバ接続部を他の
光ファイバ接続部と接続することができるので、他の光
ファイバ接続装置との互換性も得られる。

【００２６】請求項５に記載の実施態様は、請求項１記
載の光ファイバ接続装置において、前記光学素子を収容
する光ファイバ接続装置本体を備え、光学素子の外周面
と光ファイバ接続装置本体との間に空気層が設けられて
いることを特徴としている。

【００２７】光学素子の外周面と光ファイバ接続装置本
体との間に空気層を設けることにより、光学素子内の光
を外周面で全反射させながら光学素子の光出射側端面へ
導くことができ、光学素子における伝送損失を低減でき
る。また、光を全反射させるために外周面にクラッドを
設ける場合に比べて光学素子を安価にできる。

【００２８】請求項６に記載の実施態様は、請求項１記
載の光ファイバ接続装置において、前記光学素子を収容
する光ファイバ接続装置本体を備え、当該光ファイバ接
続装置本体に設けた突起を光学素子に接触させることに
より、光学素子を支持することを特徴としている。

【００２９】請求項７に記載の実施態様は、請求項１に
記載の光ファイバ接続装置において、前記光学素子を収
容する光ファイバ接続装置本体を備え、光学素子に設け
た突起を当該光ファイバ接続装置本体に接触させること
により、光学素子が支持されていることを特徴としてい
る。

【００３０】請求項６又は請求項７に記載の実施態様に
あっては、光ファイバ接続装置本体もしくは光学素子に
設けた突起により光学素子が支持されるようにしている
ので、突起によって光学素子と光ファイバ接続装置本体
との間に空気層を形成することができる。従って、簡単
な構造により安価に空気層を形成できる。

【００３１】請求項８に記載の実施態様は、請求項１記
載の光ファイバ接続装置において、前記光学素子の端面
積の小さな側の端部を、当該光学素子から出射する光の
発散を緩和する形状としたことを特徴としている。

【００３２】請求項９に記載の実施態様は、請求項８記
載の光ファイバ接続装置において、前記光学素子から出
射する光の発散を緩和する形状をレンズ形状としたこと
を特徴としている。

【００３３】請求項１０に記載の実施態様は、請求項８
記載の光ファイバ接続装置において、前記光学素子は、
錐台形状をした部分の面積の小さい側の端面に別な錐台
形状をした部分の面積の小さい側の端面を接合させた形
状を有していることを特徴としている。

【００３４】請求項８〜１０に記載の実施態様にあって
は、光学素子の端面積の小さな側の端部を、光の発散を
緩和する形状にしているので、受信側光ファイバの端面
に立てた垂線となす角度が小さくなるようにして、光学
素子の当該端面から受信側光ファイバへ光を入射させる
ことができる。従って、光学素子と受信側光ファイバと
の間での接続損失や、受信側光ファイバにおける伝送損
失の低下を防止できる。

【００３５】請求項１１に記載の光ファイバケーブル
は、光ファイバの少なくとも一端に、請求項１に記載の
光ファイバ接続装置を備えていることを特徴としてい
る。

【００３６】この光ファイバケーブルは端部に本発明に
かかる光ファイバ接続装置を備えているので、他の光フ
ァイバと低損失で接続することができる。従って、低損
失の延長用光ファイバケーブルや補修交換用の光ファイ
バケーブルとして使用することができる。

【００３７】請求項１３に記載の光学素子の製造方法
は、錐台形状をした透明な光学素子を樹脂の射出成形に
より製造する方法であって、成形金型の型開き面を、前
記光学素子の中心軸を含む平面と一致させることを特徴
としている。

【００３８】この方法によって光学素子を製造すると、
光学素子の外周面には微小なパーティングラインが生じ
る。このパーティングラインを研磨等によって除去する
ことなく用いると、パーティングラインのために光学素
子を収容する光ファイバ接続装置本体との間に空気層が
生じる。

【００３９】従って、空気層を形成するために特別な金
型が必要なく、金型構造を簡単にして成形コストを安価
にすることができる。

【００４０】請求項１４に記載の光学素子の製造方法
は、錐台形状をした透明な光学素子を樹脂の射出成形に
より製造する方法であって、前記光学素子の端部に対応
する箇所から成形金型のキャビティ内に樹脂を注入し、
光学素子の成形後に、光学素子の樹脂注入側の端面を研
磨処理することを特徴としている。

【００４１】光学素子の端面に樹脂注入口を設けると、
光学素子の端面を研磨処理して仕上げる際に樹脂注入口
跡も同時に除去され、別途樹脂注入口跡を除去する加工
が必要なくなり、光学素子成形後の加工を簡単にでき
る。

【００４２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図４は本発明の一実施例による光フ
ァイバ接続装置Ａを示す側面図である。光学ロッド（光
学素子）５は、中心軸の回りに回転対称な円錐台形状を
有しており、一方端面の直径が他方端面の直径よりも大
きくなっている。この光学ロッド５は、略均質で、光学
的に透明な材料により形成されている。具体的には、光
学ロッド５は、ガラス、特に光学用ガラス、透明な光学
用樹脂、特に光ファイバのコア材料と同一材料によって
形成することが好ましいが、透明樹脂材料を用いれば安
価に製造することができる。また、光学ロッド５は樹脂
成形、切削加工、研磨加工等によって製作することがで
きる。

【００４３】光学ロッド５は、図４に示されているよう
に、送信側光ファイバ１の端面と受信側光ファイバ２の
端面との間に配置され、光学ロッド５の端面と送信側光
ファイバ１及び受信側光ファイバ２の各端面とはほぼ接
触している。円錐台形状をした光学ロッド５の端面のう
ち、直径もしくは面積の大きな側の端面（以下、受光側
端面という）６は送信側光ファイバ１の端面と対向する
ように配置され、直径もしくは面積の小さな側の端面
（以下、光出射側端面という）７は受信側光ファイバ２
の端面と対向するように配置されている。ここで、光学
ロッド５の受光側端面６は、送信側光ファイバ１のコア
径の（ばらつきによる）最大値と最大軸ずれ量の和より
も大きな直径Ｄ₁を有しており、光出射側端面７は、受
信側光ファイバ２のコア径の（ばらつきによる）最小値
と最大軸ずれ量の差よりも小さな直径Ｄ₂を有してい
る。

【００４４】しかして、送信側光ファイバ１と受信側光
ファイバ２との間に図４に示すように円錐台形状をした
光学ロッド５が挿入されていると、送信側光ファイバ１
内を伝送されてそのコア端面から出射された光ｒは受光
側端面６から光学ロッド５内に入り、光学ロッド５内に
入射した光ｒは光学ロッド５内に閉じ込められて光学ロ
ッド５内を直進し、あるいは光学ロッド５内を全反射し
ながら光出射側端面７に至り、光出射側端面７から受信
側光ファイバ２のコア内へ伝送される。よって、光学ロ
ッド５の外周面の傾斜角（あるいは、ロッド長）は、光
学ロッド５の外周面で内部の光ｒをほとんど全反射でき
るように設計する必要がある。

【００４５】図１に示したように、送信側光ファイバ１
と受信側光ファイバ２を直結する構造では、送信側光フ
ァイバ１のコア径が受信側光ファイバ２のコア径よりも
大きい場合には、コア径の違いにより接続損失が発生す
る。しかし、本発明の光ファイバ接続装置Ａによれば、
図５に示すように、ばらつきによって送信側光ファイバ
１のコア径ｄ₁が受信側光ファイバ２のコア径ｄ₂より大
きい場合でも、光学ロッド５の受光側端面６の直径Ｄ₁
は送信側光ファイバ１のコア径ｄ₁のばらつきによる最
大値よりも大きいから、送信側光ファイバ１から出射さ
れた光ｒを全て光学ロッド５内へ入射させることができ
る。また、光学ロッド５の光出射側端面７の直径Ｄ₂は
受信側光ファイバ２のコア径ｄ₂のばらつきによる最小
値よりも小さいから、光学ロッド５から出射された光ｒ
は全て受信側光ファイバ２へ入射させられる。

【００４６】従って、本発明の光ファイバ接続装置Ａを
用いれば、送信側及び受信側の光ファイバ１，２間にコ
ア径の違いがあっても、コア径の差による接続損失は、
光学ロッド５における伝送損失と、光学ロッド５端面の
フレネル反射による損失のみとなり、低損失で光ファイ
バ間を接続することが可能になる。

【００４７】また、図３に示したように、送信側及び受
信側の光ファイバ１，２を直結する構造であると、送信
側光ファイバ１のコアの光軸Ｃ₁と受信側光ファイバ２
のコアの光軸Ｃ₂とがずれている場合にも、光軸Ｃ₁，Ｃ
₂間の軸ずれによる接続損失が発生する。しかし、本発
明による光学ロッド５は、受光側端面６の直径Ｄ₁が送
信側光ファイバ１のコア径ｄ₁の最大値と最大軸ずれ量
の和よりも大きくなっているから、送信側光ファイバ１
に最大量の軸ずれが発生しても、図６に示すように、送
信側光ファイバ１の端面は光学ロッド５の受光側端面６
の縁から外へはみ出ることがない。同様に、光学ロッド
５の光出射側端面７の直径Ｄ₂は受信側光ファイバ２の
コア径ｄ₂の最小値と最大軸ずれ量の差よりも小さいか
ら、受信側光ファイバ２に最大量の軸ずれが発生して
も、光学ロッド５の光出射側端面７は受信側光ファイバ
２の端面の縁より外へはみ出ることがない。

【００４８】よって、送信側及び受信側光ファイバ１，
２間に軸ずれが存在する場合でも、送信側光ファイバ１
から出た光ｒは透明な光学ロッド５内に閉じ込められて
光軸Ｃ₁，Ｃ₂のずれが補正され、受信側光ファイバ２へ
すべて入射することになり、送信側光ファイバ１と受信
側光ファイバ２との間で光ｒが外部へ漏れて損失となる
のを抑制できる。この結果、コアの軸ずれによる接続損
失は、光学ロッド５における伝送損失と、光学ロッド５
端面のフレネル反射による損失のみとなり、従来よりも
接続損失が低減される。

【００４９】また、光学ロッド５の受光側端面６及び光
出射側端面７には、無反射コーティングを施すことも有
効である。光ファイバの端面では、必ずコアと空気との
屈折率差によるフレネル反射のため、約０.３ｄＢの損
失が生じるが、光学ロッド５の端面でもフレネル反射に
よる損失は避けられない（但し、後述の式の条件を満
たしている場合には、フレネル反射による損失は小さ
い）。しかし、受光側端面６及び光出射側端面７に無反
射コーティングを施すことにより、フレネル反射による
損失を小さくすることができる。

【００５０】また、温度変化や製造工程で光学ロッドの
材質の屈折率が変化しても、高い効率で送信側光ファイ
バ１から受信側光ファイバ２へ光を伝送することがで
き、接続損失に影響が生じない。

【００５１】例えば、光ファイバ式光電スイッチにおい
て、光ファイバ接続装置Ａを用いて光ファイバ長を延長
した場合には、光ファイバ接続装置Ａを用いない場合と
比較して光ファイバ式光電スイッチの検出距離の低下は
１０％以内に抑えられた。これは光電スイッチの検出距
離の温度などの環境による変動の範囲内（±１０％）で
あるため、問題なく使用することができた。

【００５２】（光学ロッドの屈折率）上記光ファイバ接
続装置Ａに用いる光学ロッド５の屈折率ｎは、 ２＞ｎ≧［１＋２（ＮＡ₁）sinγ＋（ＮＡ）²］^1/2／cosγ … の範囲内の値に設定するのが好ましい。以下、この理由
を説明する。

【００５３】まず、図７に示すように、光学ロッド５の
ロッド長をＬ、受光側端面６の直径をＤ₁、光出射側端
面７の直径をＤ₂とすると、光学ロッド５の外周面の傾
斜角（中心軸Ｃに対する外周面の稜線の傾き）γは、 γ＝arctan｛（Ｄ₁−Ｄ₂）／（２Ｌ）｝ … となる。また、図８に示すように、送信側光ファイバ１
から光学ロッド５内に入射する光の送信側光ファイバ１
内での光線角（光軸Ｃ₁となす角度）をθとし、送信側
光ファイバ１の開口数をＮＡ₁とすると、送信側光ファ
イバ１から出射した光ｒが全て光学ロッド５内に入射す
る条件は、 ｎsinθ＝ＮＡ₁ … で表わされる。また、光学ロッド５内において光学ロッ
ド５の外周面で１回反射した光ｒは、光軸に対して最大
θ＋２γの角度で伝搬する。この光ｒが全て受信側光フ
ァイバ２に入射する条件は、受信側光ファイバ２の開口
数をＮＡ₂と書けば、 ｎsin（θ＋２γ）≦ＮＡ₂ … となる。さらに、光学ロッド５の外周面において、光学
ロッド５内部の光ｒが全反射される条件は、図８に示す
ように、光学ロッド５の外周面の光入射点に立てた垂線
Ｎと光ｒがなす角度φが、 ｎsinφ≧１ となることである。ここで、φ＝π／２−（θ＋γ）で
あるから、最後の不等式は、 ｎcos（θ＋γ）≧１ … となる。

【００５４】上記式は、sinθ＝（ＮＡ₁／ｎ）である
から、 cosθ＝［１−（ＮＡ₁／ｎ）²］^1/2 … となり、式及び式を式に代入すると、光学ロッド
５内で全反射するための屈折率ｎの条件は、順次、以下
のように変形される。 ｎ（cosθcosγ−sinθsinγ）≧１ ［ｎ²−（ＮＡ₁）²］^1/2cosγ−（ＮＡ₁）sinγ≧１ ｎ²≧［１＋２（ＮＡ₁）sinγ＋（ＮＡ）²］／cos²γ ｎ≧［１＋２（ＮＡ₁）sinγ＋（ＮＡ）²］^1/2／cosγ …

【００５５】ここで、上記式を用いてγの値から屈折
率ｎを求めてみると、例えば、 γ＝０゜のとき、 ｎ≧１.１１８ （ＮＡ₁＝０.５のとき） γ＝２゜のとき、 ｎ≧１.１３４ （ＮＡ₁＝０.５のとき） γ＝１０゜のとき、 ｎ≧１.２１２ （ＮＡ₁＝０.５のとき） が得られる。

【００５６】さらに、屈折率ｎは２以下でないと、光が
光学ロッド５に入射しないので、ｎ＜２である。従っ
て、上記式は、 ２＞ｎ≧［１＋２（ＮＡ₁）sinγ＋（ＮＡ）²］^1/2／cosγ … と書くことができる。これは最初に掲げた式である。

【００５７】光学ロッド５内に閉じ込められた光が、受
信側光ファイバ２と結合するには、上記式も満たさな
ければならないが、実際には式も同時に満たすような
屈折率ｎや光線角θの値は存在しない。そこで、式を
満たすような屈折率ｎの値を選択し、そのときのθの値
を式から求め、さらにその屈折率ｎと光線角θの値を
式の左辺＝ｎsin（θ＋２γ）に代入して式の左辺
の値を求める。こうして求めた式の左辺の値は、右辺
のＮＡ₂の値よりも大きくなる。そして、求めた左辺＝
ｎsin（θ＋２γ）と実際のＮＡ₂の値との差が、屈折率
ｎの材料を用いて光学ロッド５を作製した場合の接続損
失となる。よって、上記式によって光学ロッド５の屈
折率ｎを得ることができる。

【００５８】（第２の実施形態）図９に示すものは本発
明の別な実施形態による光ファイバ接続装置Ｂを示す断
面図である。この光ファイバ接続装置Ｂにあっては、上
記光学ロッド５を不透明樹脂製の筐体（光ファイバ接続
装置本体）８内に収容している。筐体８内には、光学ロ
ッド５と略相似形状（つまり、円錐台形状）で、光学ロ
ッド５よりも若干大きな空間１０が形成されている。光
学ロッド５は当該空間１０内に挿入されており、空間１
０の両端部にそれぞれ複数個突設された突起１１によっ
て支持固定されている。光学ロッド５を筐体８内の空間
１０へ挿入する際、突起１１が潰れて光学ロッド５を支
持するので、光学ロッド５は筐体８の成形誤差等にかか
わりなく、がたつきなく支持固定される。この結果、光
学ロッド５と筐体８との間には略均一な厚みの空気層
（エアギャップ）１２が形成されている。この光学ロッ
ド５の外周面に形成された空気層１２は、光学ロッド５
内部において全反射条件を実現するためのものであっ
て、光学ロッド５内に入射した光ｒは全反射により光学
ロッド５内に閉じ込められ、受信側光ファイバ２へ出射
される。従って、筐体８内の光学ロッド５は固定用の突
起１１以外には接触しないようにして光学ロッド５内の
光ｒがほとんど全て全反射するようにしてあり、損失を
最小にするようにしている。

【００５９】また、筐体８の両端部には、前記空間１０
と連通した光ファイバ接続部１３が凹設されており、光
ファイバ接続部１３及び前記空間１０は筐体８を貫通し
ている。この実施形態では被覆付きの光ファイバ（光フ
ァイバケーブル）１，２を被覆１４を剥くことなくその
まま使用できるようにしてあり、光ファイバ接続部１３
の内径は光ファイバ１，２の被覆（ジャケット）１４の
外径とほぼ等しく、両端の光ファイバ接続部１３内には
被覆１４の付いたまま光ファイバ１，２の端部が挿入さ
れる。こうして被覆１４の付いたまま光ファイバ接続部
１３に挿入された送信側光ファイバ１は、コアの光軸Ｃ
₁が光学ロッド５の中心軸Ｃとほぼ一致した状態で筐体
８内に位置決めされる。同じく、被覆１４の付いたまま
で光ファイバ接続部１３に挿入された受信側光ファイバ
２は、コアの光軸Ｃ₂が光学ロッド５の中心軸Ｃとほぼ
一致した状態で筐体８内に位置決めされる。

【００６０】また、筐体８の両端部には光ファイバ固定
部１５が設けられている。光ファイバ固定部１５は筐体
８の両端部外周に固定されたスリーブ１６と、スリーブ
１６内に挿入されたファイバフィクスチャ１７とからな
っている。ファイバフィクスチャ１７は、割ピン形状を
したチャック部１７ａとフランジ部１７ｂを備えてお
り、チャック部１７ａの中心には、光ファイバ１，２の
被覆１４の外径とほぼ等しい内径の貫通孔１８が開口さ
れている。スリーブ１６の端部内周にはテーパー部１９
が形成されており、ファイバフィクスチャ１７のチャッ
ク部１７ａは、スリーブ１６のテーパ部１９に挿入され
ている。

【００６１】しかして、被覆１４のついたままの送信側
又は受信側光ファイバ１，２をファイバフィクスチャ１
７の貫通孔１８に挿入して光ファイバ１，２の端面を光
学ロッド５の受光側端面６または光出射側端面７に突き
当て、ついで光ファイバ１，２を少し引くと、テーパ部
１９によってチャック部１７ａが締め付けられ、チャッ
ク部１７ａの爪が光ファイバ１，２の被覆１４に食い込
んで光ファイバ１，２を固定する。この結果、光ファイ
バ１，２は、コア端面が光学ロッド５の受光側端面６も
しくは光出射側端面７にほぼ接触した状態で結線され
る。逆に、フランジ部１７ｂを押してチャック部１７ａ
をスリーブ１６内に押し込みながら光ファイバ１，２を
引っ張ると、チャック部１７ａが緩んで光ファイバ１，
２が光ファイバ固定部１５から抜ける。よって、このよ
うな光ファイバ固定部１５を設けておくことにより、ワ
ンタッチで光ファイバ１，２の着脱を行なえる。

【００６２】しかも、このような構造の光ファイバ固定
部１５によれば、光ファイバ１，２を結線した状態にお
いて、光ファイバ１，２のコア端面と光学ロッド５との
間は密着せず、わずかな隙間が生じるので、光ファイバ
１，２と光学ロッド５が互いに摩耗して端面が劣化する
のを防止し、接続損失が経年的に増大するのを防ぐこと
ができる。

【００６３】また、このように被覆付きの光ファイバ
１，２を用いる場合、特にプラスチックファイバを用い
る場合には、光ファイバ１，２の被覆１４とコアの偏心
は製造上避けられず、偏心の分まで考慮して光学ロッド
５の径を設計すれば、偏心による接続損失を十分に抑制
することができる。具体的にいうと、光学ロッド５の受
光側端面６の直径Ｄ₁を、送信側光ファイバ１のコア径
ｄ₁の最大値に被覆１４とコアとの偏心量を加えた値よ
りも大きな値にし、光出射側端面７の直径Ｄ₂を、受信
側光ファイバ２のコア径ｄ₂の最小値から被覆１４とコ
アとの偏心量を引いた値よりも小さな値にすればよい
（被覆と被覆の位置決めの軸ずれを考慮しない場合）。
このようにすれば、光学ロッド５により被覆１４とコア
との間の偏心を補正して接続損失の低下を抑制できる。

【００６４】（第３の実施形態）図１０は本発明のさら
に別な実施形態による光ファイバ接続装置Ｃを示す断面
図である。これは被覆付きの光ファイバ１，２を被覆１
４を剥いて光ファイバ接続装置Ｃに結合させるようにし
たものである。すなわち、光ファイバ（ベアファイバ）
１，２の端部は、被覆１４を剥がして被覆１４から露出
させられており、露出した端部をフェルール２０に挿入
している。フェルール２０に挿入された光ファイバ１，
２の端部は筐体８の光ファイバ接続部１３に挿入され、
保持固定されている（光ファイバ固定部１５は図示を省
略）。

【００６５】このように被覆付きの光ファイバ１，２の
被覆１４を剥いて光ファイバ接続部１３に挿入するよう
にすれば、被覆１４とコアとの偏心（比較的大きな値と
なる）を考慮する必要がなくなり、結果として光ファイ
バ１，２の軸ずれを抑えることができる。被覆１４とコ
アの偏心による軸ずれに比べてフェルール２０の誤差等
による軸ずれは小さいので、このように被覆１４を剥が
して光ファイバ１，２を接続すれば、受光側端面６を小
さく、光出射側端面７を大きく設計することができ、光
学ロッド５の長さを短くすることも可能であり、光学ロ
ッド５の製造を容易にすることができる。また、フェル
ール２０や筐体８の光ファイバ接続部１３の公差や製造
誤差による軸ずれは、光学ロッド５によって補償するこ
とができるので、低い寸法精度のフェルール等を用いて
も十分に接続抵抗を抑えることができ、従来のように高
精度のフェルールを要求されなくなる。

【００６６】図１０に実施形態では、筐体８内部の空間
１０の内壁面に突起１１を設けることにより、光学ロッ
ド５を保持固定すると共に空気層１２を形成している
が、図１１（ａ）（ｂ）のように突起１１は光学ロッド
５の両側端面６，７の外周部に設けてもよい。

【００６７】（第４の実施形態）図１２（ａ）に示すも
のは本発明のさらに別な実施形態による光ファイバ接続
装置Ｄを示す一部破断した断面図、図１２（ｂ）は図１
２（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。また、図１３（ａ）
（ｂ）は当該光ファイバ接続装置Ｄに用いられる光学ロ
ッド５の側面図及び拡大正面図である。この円錐台形状
をした光学ロッド５の外周面には、その稜線に沿って２
本のリブ２１が形成されている。このリブ２１は、光学
ロッド５の中心軸Ｃを通る平面上に位置するように設け
られている。

【００６８】従って、この光学ロッド５を筐体８内の円
錐台状をした空間１０へ挿入すると、リブ２１が当該空
間１０の内壁面に接する（リブ２１が潰れてもよい）こ
とにより光学ロッド５の外周面と当該空間１０の内壁面
との間に薄い空気層（エアギャップ）１２が形成され、
光学ロッド５内の光が全反射により光学ロッド５内に閉
じこめられる。よって、筐体８には突起１１を設ける必
要がなくなり、筐体８を成形するための金型の構造を簡
略化できる。

【００６９】図１４及び図１５はこのような光学ロッド
５の製造方法を説明する図であって、射出成形により製
造する方法を示している。図１４に示すように、射出成
形金型２２は上金型２３と下金型２４とからなり、上下
金型２３，２４間に光学ロッド５を成形するためのキャ
ビティ２５が形成されている。光学ロッド５のリブ２１
を成形するためのキャビティは設けられていない。射出
成形金型２２は、キャビティ２５（光学ロッド５）の中
心軸Ｃを通る平面で上金型２３と下金型２４とに分割さ
れている。しかして、この射出成形金型２２のキャビテ
ィ２５内に透明樹脂を注入して光学ロッド５を射出成形
すると、溶融した透明樹脂は上下金型２３，２４間の型
開き面２６にはみ出し、成形品の光学ロッド５にパーテ
ィングライン（バリ）が発生する。このパーティングラ
インを光学ロッド５のリブ２１として利用する。

【００７０】また、図１５は成形品を取り出すための構
造を示している。射出成形金型２２の樹脂注入用ゲート
口を光学ロッド５の端面に対向する位置に設けることに
より、光学ロッド５の成形時に生じるゲート２７を光学
ロッド５の成形品のいずれか一方の端面に位置させ、ゲ
ート２７と反対側にはエジェクト用突起２８が成形され
るようにしている。このエジェクト用突起２８もゲート
２７と同様、細い部分で成形品とつながっている。一方
のエジェクタピン２９はゲート２７の一部に対向するよ
うに配置されており、他方のエジェクタピン２９はエジ
ェクト用突起２８に対向するように配置されている。し
かして、光学ロッド５の成形後、上下金型２３，２４間
を開き、下金型２４からエジェクタピン２９を突き出す
と、ゲート２７及びエジェクト用突起２８と共に光学ロ
ッド５が下金型２４から分離される。成形品の脱型時、
ゲート２７及びエジェクト用突起２８は折れて光学ロッ
ド５から分離するが、分離しない場合にはゲート２７及
びエジェクト用突起２８を光学ロッド５から折って除去
する。上記パーティングラインは、光学ロッド５の外周
面だけでなく両端面にも生じているので、この後成形品
の両端面を研磨して受光側端面６及び光出射側端面７が
平滑に仕上げられるが、この際ゲート跡やエジェクト用
突起２８を折った跡も研磨によって除去され、光学ロッ
ド５が仕上げられる。

【００７１】通常、成形品においては、パーティングラ
イン（バリ）の発生は望ましいものではないが、この光
学ロッド５では、外周面に浮き出たパーティングライン
を積極的にリブ２１として利用している。従って、加工
精度が低くて安価な成形金型を用いて微小なリブ２１を
備えた光学ロッド５を製造することができ、コストを安
価にできる。

【００７２】（第５の実施例）図１６は本発明のさらに
別な実施形態による光ファイバ接続装置Ｅを示す断面図
である。この光ファイバ接続装置Ｅにあっては、紫外線
を透過する筐体８に光学ロッド５の受光側端面６と送信
側光ファイバ１の端面との間の隙間に連通した接着剤注
入口３０と、光学ロッド５の光出射側端面７と受信側光
ファイバ２の端面との間に連通した接着剤注入口３０を
設けている。

【００７３】従って、送信側光ファイバ１の端部を光フ
ァイバ接続部１３に挿入し、受信側光ファイバ２の端部
を光ファイバ接続部１３に挿入した後、各接着剤注入口
３０から筐体８内に透明な紫外線硬化型接着剤ＵＶを注
入し、筐体８を通して紫外線硬化型接着剤ＵＶに紫外線
を照射して硬化させることにより送信側及び受信側光フ
ァイバ１，２を光ファイバ接続装置Ｅに接続固定する。
このような構造にすれば、光ファイバ接続装置Ｅの構造
を簡単にすることができる。また、接着剤を光ファイバ
１，２と光学ロッド５との屈折率整合剤として使うこと
ができ、光ファイバと光学ロッド５とのフレネル反射に
よる接続損失を低減させることも可能である。

【００７４】あるいは、図示しないが接着剤注入口３０
を設けることなく、先端部に接着剤を塗布した光ファイ
バ１，２を筐体８の光ファイバ接続部１３に挿入して接
着固定させるようにしてもよい。また、接着剤として
は、熱硬化型のものを用いてもよい。

【００７５】また、この実施形態に限らないが、光学ロ
ッド５の外周面に光学ロッド５よりも屈折率の大きな光
学材料により被覆してクラッド３１を形成しておけば、
筐体８と光学ロッド５との間に空気層（エアギャップ）
を形成する必要がなくなり、筐体８等の構造を簡単にで
きる。

【００７６】（第６の実施例）図１７は本発明による光
ファイバケーブルＦを示す正面図である。これは延長用
の光ファイバケーブルであって、延長用の光ファイバ３
２の両端もしくは一端に、例えば図９に示したような構
造の光ファイバ接続装置３３を取り付けられている。し
かして、延長しようとする光ファイバケーブルを端部の
光ファイバ接続装置３３に差し込んで接続するだけで簡
単に光ファイバを延長することができる。

【００７７】（第７、第８の実施形態）図１８は別な構
造の光学ロッド５を示す側面図である。この光学ロッド
５にあっては、光出射側端面７に球面状もしくは非球面
状のレンズ部分３４を形成している。光学ロッド５は円
錐台形状をしているので、光出射側端面７からの光の出
射角（光学ロッド５の中心軸Ｃとなす角度）は受光側端
面６における入射角（同じく、光学ロッド５の中心軸Ｃ
となす角度）よりも大きくなるので、光学ロッド５が長
かったり、外周面の傾斜角γが大きかったりすると、受
信側光ファイバ２へ入射した光が全反射されなくなる恐
れがある。そこで、この光学ロッド５のように光出射側
端面７にレンズ部分３４を形成し、光学ロッド５からの
光の出射角を小さくすることによって、受信側光ファイ
バ２内における光の伝送損失を小さくしている。

【００７８】また、図１９はさらに別な構造の光学ロッ
ド５を示す側面図である。この光学ロッド５にあって
は、円錐台形状をした主部３５の先端に同じく円錐台形
状をしたコーン形素子３６を設けている。このコーン形
素子３６は円錐台形状をした主部３５よりも小さな寸法
に形成されており、互いの直径の小さな側の端面どうし
が接合されたような形状に一体成形されている。従っ
て、円錐台形状をした主部３５の直径の大きな側の端面
が光学ロッド５の受光側端面６となっており、コーン形
素子３６の直径の大きな側の端面が光学ロッド５の光出
射側端面７となっていて、光出射側端面７の直径よりも
受光側端面６の直径が大きくなっている。

【００７９】この光学ロッド５にあっては、円錐台形状
をした主部３５で全反射しながら光は小さな断面積に集
中させられるが、そのとき光学ロッド５の中心軸Ｃとな
す光線角が大きくなるので、コーン形素子３６で光を全
反射させることによって大きな断面積に広がることなく
光学ロッド５の中心軸Ｃとなす光線角を小さくして光出
射側端面７から出射させるようにしている。よって、こ
の光学ロッド５にあっても、光学ロッド５からの光の出
射角を小さくし、受信側光ファイバ２内における光の伝
送損失を小さくできる。

【００８０】従って、図１８や図１９のような形状の光
学ロッド５によれば、送信側と受信側の光ファイバ１，
２の開口数（ＮＡ）の違いを吸収でき、さらに接続損失
や受信側における伝送損失を抑えることが可能となる。

【００８１】（第９〜１１の実施形態）また、光学ロッ
ド５の外周面の稜線は直線状である必要はなく、例えば
図２０のように外周面がなだらかに膨らんでいたり、図
２１のように凹んでいたり、図２２のような曲面となっ
て全体としてほぼ円錐台形状を有している場合でも、接
続損失の低減を図ることは可能である。

【００８２】（第１２の実施形態）図２３に示すものは
本発明のさらに別な実施形態による光ファイバ接続装置
Ｇを示す断面図である。これはＪＩＳ規格等にある規格
品の光コネクタのレセプタ３７内に本発明の光学ロッド
５を設けたものである。レセプタ３７の両端のコネクタ
接続部３８には、同じくＪＩＳ規格等の規格品のコネク
タ３９を挿入して接続する。このような規格品のレセプ
タ３７内に光学ロッド５を設けることにより、コネクタ
３９のフェルールやレセプタの寸法精度が低くなっても
接続損失があまり低下せず、従来の規格品よりもコスト
を安価にできる。

【００８３】（第１３、第１４の実施形態）図２４に示
すものは従来より用いられているコネクタ４０である。
光ファイバ４１の被覆４２は光ファイバ固定部４３の被
覆挿入孔４４に挿入され、被覆１４から露出させた光フ
ァイバ４１の先端部はフェルール４５内に挿入されてい
る。光ファイバ４１の先端に取り付けられた当該コネク
タ４０は例えばレセプタに挿入して光ファイバどうしが
接続される。

【００８４】図２５に示すものは、従来から用いられて
いる上記のようなコネクタ４０のフェルール４５先端に
光学ロッド５を収容した本発明の光ファイバ接続装置Ｈ
である。このコネクタ４０は送信側で用いられるもので
あって、光学ロッド５の受光側端面６はフェルール４５
の内側に位置しており、フェルール４５に挿入された送
信側光ファイバ１の先端は受光側端面６に略接触してい
る。また、光出射側端面７はフェルール４５の先端面と
同一平面に位置している。

【００８５】図２６に示すものは、受信側で用いられる
光ファイバ接続装置Ｊであって、光学ロッド５の光出射
側端面７はコネクタ４０のフェルール４５の内側に位置
しており、フェルール４５に挿入された受信側光ファイ
バ２の先端は光出射側端面７に略接触している。また、
受光側端面６はフェルール４５の先端面と同一平面に位
置している。

【００８６】この図２５や図２６に示したようないずれ
かのコネクタを用いると、送受信それぞれのコネクタの
軸ずれ、あるいは光ファイバのコア径の差による接続損
失の増加を抑制することができる。また、これらのコネ
クタを光ファイバの一端もしくは両端に設けておけば、
低損失で光ファイバを延長するための光ファイバケーブ
ルや補修交換用の光ファイバケーブルとして使用するこ
とができる。

【００８７】（数値例）具体的な数値例で上記光学ロッ
ドを説明する。ここでは、被覆付きの光ファイバを用
い、被覆をフェルール内に挿入して固定した場合を考え
る。アクリル樹脂からなる直径１ｍｍの光ファイバの一
般的な仕様を表１に示す。図２７に示す被覆（ジャケッ
ト）５１とコア５２（５３はクラッド）の偏心量δは、
±０.１ｍｍであるとする。

【００８８】

【表１】

【００８９】また、光学ロッド５はメタクリル樹脂（Ｐ
ＭＭＡ）［アクリペット ＶＨ ＣＬ三菱レイヨン製］を
用いて作製した。この光学ロッド５のロッド長をＬ、受
光側端面６の直径をＤ₁、光出射側端面７の直径をＤ₂と
する（図２８）。光学ロッド５の受光側端面６の直径Ｄ
₁はコア径の最大値よりも大きく、光出射側端面７の直
径Ｄ₂はコア径の最小値よりも小さい必要があるから、
各直径Ｄ₁，Ｄ₂は、 Ｄ₁＞１.０４ｍｍ Ｄ₂＜０.９２ｍｍ とする必要がある。

【００９０】光ファイバの被覆５１を固定するフェルー
ルの内径は、ジャケット径の最大値よりも大きくする必
要があり、その精度を±０.０２ｍｍで実現できるとす
ると、フェルールの内径は、２.２７＋０.０２ｍｍとな
る。軸ずれの最大値は、フェルールの内径の最大値
（２.２９ｍｍ）とジャケット径の最小値（２.１３ｍ
ｍ）との差をとって、 ２.２９−２.１３＝０.１６ｍｍ となる。よって、軸ずれを考慮すると、光学ロッド５の
受光側端面６の直径Ｄ₁と光出射側端面７の直径Ｄ₂は、 Ｄ₁＞１.０４＋０.１６＝１.２０ｍｍ Ｄ₂＜０.９２−０.１６＝０.７６ｍｍ とする必要がある。

【００９１】さらに、被覆１４とコアの偏心量δ＝±
０.１ｍｍをとしているので、最大ずれ量は０.２ｍｍと
なる。よって被覆１４とコアの偏心を考慮すると、光学
ロッド５の受光側端面６の直径Ｄ₁と光出射側端面７の
直径Ｄ₂は、 Ｄ₁＞１.２０＋０.２＝１.４０ｍｍ Ｄ₂＜０.７６−０.２＝０.５６ｍｍ となる。

【００９２】さらに、光学素子の位置精度を±０.０２
ｍｍとすると、これを考慮した受光側端面６の直径Ｄ₁
と光出射側端面７の直径Ｄ₂は、 Ｄ₁＞１.４０＋２×０.０２＝１.４４ｍｍ Ｄ₂＜０.５６−２×０.０２＝０.５２ｍｍ となる。

【００９３】以上のように各部品のばらつきを考慮し、
受光側端面６の直径Ｄ₁内に送信側光ファイバの端面が
納まり、光出射側端面７の直径Ｄ₂内に受信側光ファイ
バの端面が納まるようにするためには、受光側端面６の
直径Ｄ₁は最小１.４４ｍｍとし、光出射側端面７の直径
Ｄ₂は最大０.５２ｍｍとなるようにする必要がある。

【００９４】つぎに、光学ロッド５の長さを考えると、
光学ロッド５の長さは長いほど、その外周面の傾斜角γ
が小さくなり、外周面から光が漏れなくなるが、光学ロ
ッド５自体の光学的吸収により伝送損失が増大するの
で、むやみに光学ロッド５を長くすることはできない。
また、あまり長いと取り扱いが難しくなり、実用的でな
くなる。シミュレーションによれば、傾斜角γ＝５゜程
度であれば、低損失を実現でき、しかも取り扱いが困難
になることもない。従って、受光側端面６及び光出射側
端面７の直径Ｄ₁，Ｄ₂として上記値を用いると、ロッド
長Ｌを５ｍｍ程度にすれば、実用的なレベルの光学ロッ
ド５を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コア径の異なる２本の光ファイバが接続されて
いる様子を示す概略図である。

【図２】端部にフェルールを取り付けられた光ファイバ
どうしを接続している様子を示す概略断面図である。

【図３】軸ずれを起こしている２本の光ファイバを示す
概略図である。

【図４】本発明の一実施形態による光ファイバ接続装置
の原理を説明する側面図である。

【図５】同上の光ファイバ接続装置で接続されている光
ファイバのコア径が異なっている場合を示す側面図であ
る。

【図６】同上の光ファイバ接続装置で接続されている光
ファイバのコア間に軸ずれがある場合を示す側面図であ
る。

【図７】同上の光学ロッドの屈折率を求めるために用い
る記号を示す図である。

【図８】同上の光学ロッドの屈折率を求めるための説明
図である。

【図９】本発明の別な実施形態による光ファイバ接続装
置の断面図である。

【図１０】本発明のさらに別な実施形態による光ファイ
バ接続装置の断面図である。

【図１１】（ａ）（ｂ）は本発明の別な実施形態による
光学ロッドを示す側面図及び拡大正面図である。

【図１２】（ａ）は本発明の別な実施形態による光ファ
イバ接続装置を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−
Ｘ線に沿った拡大断面図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）は同上の光学ロッドを示す側面
図及び拡大正面図である。

【図１４】同上の光学ロッドを成形するための射出成形
金型を示す断面図である。

【図１５】同上の射出成形金型の型開きした状態におけ
る断面図である。

【図１６】本発明のさらに別な実施形態による光ファイ
バ接続装置を示す概略断面図である。

【図１７】本発明の別な実施形態による光ファイバケー
ブルを示す正面図である。

【図１８】本発明のさらに別な実施形態による光学ロッ
ドを示す側面図である。

【図１９】本発明のさらに別な実施形態による光学ロッ
ドを示す側面図である。

【図２０】本発明のさらに別な実施形態による光学ロッ
ドを示す側面図である。

【図２１】本発明のさらに別な実施形態による光学ロッ
ドを示す側面図である。

【図２２】本発明のさらに別な実施形態による光学ロッ
ドを示す側面図である。

【図２３】本発明のさらに別な実施形態による光ファイ
バ接続装置（レセプタ）を示す概略断面図である。

【図２４】従来例のコネクタを示す断面図である。

【図２５】本発明のさらに別な実施形態による光ファイ
バ接続装置（コネクタ）を示す概略断面図である。

【図２６】本発明のさらに別な実施形態による光ファイ
バ接続装置（コネクタ）を示す概略断面図である。

【図２７】被覆とコアの偏心を示す概略断面図である。

【図２８】光学ロッドの寸法を示す記号を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１ 送信側光ファイバ Ｃ₁ 送信側ファイバの光軸 ２ 受信側光ファイバ Ｃ₂ 受信側ファイバの光軸 ５ 光学ロッド Ｃ 光学ロッドの中心軸 ６ 受光側端面 Ｄ₁ 受光側端面の直径 ７ 光出射側端面 Ｄ₁ 光出射側端面の直径 ８ 筐体 １１ 突起 １２ 空気層 １３ 光ファイバ接続部 １５ 光ファイバ固定部 ２０ フェルール ２１ リブ ３０ 接着剤注入口 ３４ レンズ部 ３５ コーン形素子 ３７ レセプタ ４０ コネクタ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に光ファイバ接続部を備え、両端に
   光ファイバを接続したときに、一方の光ファイバ接続部
   に接続された光ファイバから出射した光を他方の光ファ
   イバ接続部に接続された光ファイバへ入射させる光ファ
   イバ接続装置において、 錐台形状をした透明な光学素子を備え、 前記光学素子は、両端の光ファイバ接続部に光ファイバ
   を接続されたとき、両端面がそれぞれ当該光ファイバの
   端面に近接または接触するように配置されていることを
   特徴とする光ファイバ接続装置。
2. 【請求項２】 前記光学素子は、その面積の大きい側の
   端面を、光出射側の光ファイバが接続されるべき光ファ
   イバ接続部に向けて配置されていることを特徴とする、
   請求項１に記載の光ファイバ接続装置。
3. 【請求項３】 前記光ファイバ接続部のうち少なくとも
   一方の光ファイバ接続部は、光ファイバ固定部を備えて
   いることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ接
   続装置。
4. 【請求項４】 前記光ファイバ接続部のうち一方の光フ
   ァイバ接続部は、光ファイバ固定部を備え、他方の光フ
   ァイバ接続部は、他の光ファイバ接続装置と接続するた
   めの接続手段を備えていることを特徴とする、請求項１
   に記載の光ファイバ接続装置。
5. 【請求項５】 前記光学素子を収容する光ファイバ接続
   装置本体を備え、光学素子の外周面と光ファイバ接続装
   置本体との間に空気層が設けられていることを特徴とす
   る、請求項１に記載の光ファイバ接続装置。
6. 【請求項６】 前記光学素子を収容する光ファイバ接続
   装置本体を備え、当該光ファイバ接続装置本体に設けた
   突起を光学素子に接触させることにより、光学素子を支
   持していることを特徴とする、請求項１に記載の光ファ
   イバ接続装置。
7. 【請求項７】 前記光学素子を収容する光ファイバ接続
   装置本体を備え、光学素子に設けた突起を当該光ファイ
   バ接続装置本体に接触させることにより、光学素子が支
   持されていることを特徴とする、請求項１に記載の光フ
   ァイバ接続装置。
8. 【請求項８】 前記光学素子の端面積の小さな側の端部
   を、当該光学素子から出射する光の発散を緩和する形状
   としたことを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ
   接続装置。
9. 【請求項９】 前記光学素子から出射する光の発散を緩
   和する形状をレンズ形状としたことを特徴とする、請求
   項８に記載の光ファイバ接続装置。
10. 【請求項１０】 前記光学素子は、錐台形状をした部分
    の面積の小さい側の端面に別な錐台形状をした部分の面
    積の小さい側の端面を接合させた形状を有していること
    を特徴とする、請求項８に記載の光ファイバ接続装置。
11. 【請求項１１】 光ファイバの少なくとも一端に、請求
    項１に記載の光ファイバ接続装置を備えていることを特
    徴とする光ファイバケーブル。
12. 【請求項１２】 第１の光ファイバから光を出射させ、 第１の光ファイバから出射した光を、錐台形状をした透
    明な光学素子の面積の大きな側の端面に入射させ、 前記光学素子の他方の端面から出射した光を、第２の光
    ファイバに入射させることを特徴とする光ファイバの光
    学的結合方法。
13. 【請求項１３】 錐台形状をした透明な光学素子を樹脂
    の射出成形により製造する方法であって、 成形金型の型開き面を、前記光学素子の中心軸を含む平
    面と一致させることを特徴とする光学素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 錐台形状をした透明な光学素子を樹脂
    の射出成形により製造する方法であって、 前記光学素子の端部に対応する箇所から成形金型のキャ
    ビティ内に樹脂を注入し、 光学素子の成形後に、光学素子の樹脂注入側の端面を研
    磨処理することを特徴とする光学素子の製造方法。