JP3718610B2 - 光コネクタフェルール、光コネクタ及び光コネクタの組立て方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを相互に接続するために使用する光コネクタ、特にＭＴコネクタ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ ｃｏｎｎｅｃｔｅｒ）の技術分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ同士を接続するためには、まず接続すべき一対又は複数対の光ファイバの先端部を光コネクタフェルールに設けた光ファイバ挿通孔に挿通して接着剤で固定する。次いで、接続時の光結合効率を高めるために、その先端部を研磨することにより挿通した光ファイバの先端面に鏡面を形成して光ファイバコネクタとする。
一対の光ファイバコネクタを形成した後にその先端部を相互に当接させて接続すべき各光ファイバの先端面同士を接触させ光学的結合を形成することにより接続が完了する。
【０００３】
しかしながら、光ファイバ同志を低損失に接続させるためには、その先端面を高精度に鏡面研磨することが必要である。そのためには、専用の研磨機、研磨盤、研磨シートなど多くの機器を必要とし、また水や研磨液が必要などの理由により現地での研磨作業は困難である。
【０００４】
この問題を一部解決する技術として特開平１―７２１０５号公報は、予め工場でフェルールの先端部に光ファイバ片を挿通、固定しその先端部をその光ファイバ片の端面とともに研磨しておき、現地では光ファイバ切断機により切断し先端面に鏡面を形成した光ファイバをそのままフェルールに後方から挿通して既にフェルールに固定してある光ファイバ片の後端部に当接させ接着固定することにより、現地での研磨作業を要しないコネクタの組立方法を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平１―７２１０５号公報に記載の発明では、光ファイバを切断して先端面に鏡面を形成した後に、その光ファイバをフェルールへ挿通しなければならないので、挿通の際に切断により形成した先端面をフェルールの光ファイバ挿通孔の入口や内部の壁面に接触させると微細な傷が生じて光結合効率が低下し光損失が増加するという新たな問題を生ずる。
【０００６】
特に現地での接続作業においては、作業環境が劣悪な場合もあることから、フェルールへの挿通が１回で成功せずに数回繰返すうちに、切断により鏡面に形成した光ファイバの先端面がフェルールの光ファイバ挿通孔の入口や内部の壁面に接触するので、この問題の解決が不可避である。
【０００７】
従って、鏡面研磨を要しない現地組立ての容易なフェルールを実現するには、従来のフェルールと比較して極めて容易に光ファイバを挿入することができ、かつ先端面が光ファイバ挿通孔の内部の壁面と接触することなく挿通することができるフェルールが必要となる。
【０００８】
また、フェルールの光ファイバ挿通孔の内壁面に凸部やエッジ部があると、光ファイバのフェルールへ挿通に成功したとしても光接続後の使用期間中にこの部分に光ファイバの根元の部分が接触したり押し付けられ、いわゆるマクロベンドを生じて光損失が増加したり、又多数回接触すると被覆層が損傷を受けて傷が拡大して行き遂にはガラス層の部分が破損するので、従来の鏡面研磨を要するフェルールの場合と同様に、このような凸部やエッジ部の形成は回避しなければならない。
【０００９】
また、本発明の対象とするＭＴコネクタの場合には、高速切替え機（ＣＡＴＳ）などの短時間切替えによる機械的な衝撃も加えられることから、従来の鏡面研磨を要するフェルールの場合と同様に、この衝撃に耐えて長期に使用できることが要求される。
本発明は、これらの課題を解決し、現地組立てが極めて容易な光ファイバフェルールを提案する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を克服するために本発明は、フェルール本体とその後部に挿着された光ファイバ心線を挿入するテープ心線ガイド孔を備えた光コネクタブーツとからなる光コネクタフェルールであって、前記テープ心線ガイド孔がテーパー状開口とテープ心線位置決め孔からなり、前記テーパー状開口が矩形状の横断面を有してブーツ後端から前方（本発明では、光ファイバを挿通する方向を前方といい、反対の方向を後方という。）にテーパー状に縮小し、そのテーパー終端から前記テープ心線と整合する横断面を有してブーツ前端まで貫通し、前記光コネクタブーツの材質のＪＩＳ Ｋ６２５３に基づく硬度が５０度乃至１００度である光コネクタフェルールである。
【００１１】
この構成により、光ファイバの先端部をフェルールに挿入することが極めて容易となる。これにより、光ファイバの先端部がカールしている場合であっても、光ファイバ挿通孔の入口の壁面に光ファイバの先端面が接触して損傷することなく光ファイバを容易にフェルールに挿入する事が可能となり、現地での組立てが容易な光コネクタフェルールが実現する。
加えて、本発明の光コネクタフェルールのテープ心線位置決め孔は、光ファイバテープ心線の挿通時に挿入方向と直交する方向に位置決めして、その先端部の各光ファイバを光ファイバ整列溝の各溝へガイドし、先端面がフェルール本体の内壁面と接触して損傷が生ずる事態を防止する。
【００１２】
硬度が１００度以下の範囲であると、光ファイバテープ心線の挿入時に切断により鏡面に形成した先端面が前記光コネクタブーツのテープ心線ガイド孔の内壁面に接触したとしても損傷を受け難く好適である。
【００１３】
加えて、硬度が５０度以上の範囲であると、材質の硬度と強度とは本質的に異なる概念ではあるが、材質がゴムなどのプラスチックの場合には実質的に密接な関係があり、耐衝撃性が要求されるＭＴコネクタに必要な強度と形状の安定性が得られるので好適である。
【００１４】
本発明の光コネクタフェルールは、前記コネクタブーツのテーパー状開口の対向する内壁面間のテーパー角θ（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）が１０度乃至３０度の範囲であると光ファイバテープ心線の挿入が特に容易となり好適である。
【００１５】
また本発明の光コネクタフェルールは、前記光コネクタブーツの外部表面上の、前記フェルール本体に挿着される部分に接着剤充填欠損部を有する光コネクタフェルールである。
【００１６】
この接着剤充填欠損部とブーツ挿着口の内壁との間には接着剤充填間隙が形成される。この間隙に接着剤を満たすことにより所定の接着強度を確実に発揮する接着面積を確保し、ＭＴコネクタとして使用される場合に必要な接着強度を確実に得ることが可能となる。
加えて、光コネクタの組立て後の使用期間中に高速切替え機（ＣＡＴＳ）などの短時間切替えによる機械的な衝撃が繰返し加えられも、光コネクタブーツとフェルール本体との間の接着剤が剥離することなく長期間使用をすることが可能となる。
【００１７】
また本発明は、前記光コネクタフェルールに、切断により光ファイバの先端面に鏡面を形成した光ファイバテープ心線を挿通して組立てた光コネクタである。
【００１８】
また本発明は、前記光コネクタフェルールに、切断により光ファイバの先端面に鏡面を形成した光ファイバテープ心線を挿通する光コネクタの組立て方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、同じ部位には同じ番号を付し重複する説明を省略する。
図１は、本発明の光コネクタフェルールに光ファイバテープ心線を挿通して組立てた光コネクタを示す。図２、図３は光コネクタフェルールの主要部材である光コネクタブーツを示す。図４は、本発明の光コネクタの組立方法を示す。
【００２０】
（光コネクタフェルールの構成）
図１に例示するように、本発明の光コネクタフェルールは、フェルール本体と光コネクタブーツからなる。
２０はフェルール本体であり、１０は光コネクタブーツである。
【００２１】
（光コネクタブーツの構造、材質）
光コネクタブーツ１０は、テープ心線ガイド孔１１を有する。このテープ心線ガイド孔１１は、光コネクタブーツ１０のブーツ後端１０ａから開口が前方に横断面がテーパ状に縮小するテーパ状開口１１ａと、そのテーパ終端１１ｂから光コネクタブーツ１０のブーツ前端１０ｂまで貫通している、前記光ファイバテープ心線１と整合する横断面形状を有するテープ心線位置決め孔１１ｃとからなる。
【００２２】
テーパ状開口１１ａは、その開口の横断面が後方にテーパ状に拡大するので、光ファイバの先端部をフェルールに挿入することが極めて容易となる。
従来のフェルールでは、光ファイバ挿通孔のフェルールの入口の壁面により光ファイバの先端面を接触させて損傷させる場合があるが、テーパ状開口１１ａにより光ファイバの先端部がカールしている場合等であっても、このような接触による損傷がなくなり、容易にフェルールに挿入する事が可能となる。
【００２３】
また、テープ心線位置決め孔１１ｃは、光ファイバテープ心線１の挿通時にその方向と直交する方向に位置決めして、その先端部の各光ファイバ１ａを光ファイバ整列溝２３の各溝へガイドする。これにより、その光ファイバの先端面がフェルール本体の内壁面と接触して損傷するのを防止することができる。
【００２４】
この、テープ心線ガイド孔１１を有する光コネクタブーツ１０により、光ファイバテープ心線１の各光ファイバ１ａの先端面に切断により形成した鏡面を損傷させることなくフェルール本体２０に挿通することが極めて容易となる。
【００２５】
逆にこのテープ心線ガイド孔１１を有する光コネクタブーツ１０を欠くときは、光ファイバを挿通する際のガイド機能を欠くことになり、特に光ファイバの先端部がカールしている場合などにおいては挿入が困難となり光ファイバの先端面を光ファイバ挿通孔の入口の壁面と接触させて損傷を生ずる確率が高くなる。
【００２６】
因みに、このテープ心線ガイド孔１１のテーパ状開口１１ａがテーパ状に後方に拡大していることから、その入口に形成されるエッジ部の角度が大きくなり、光接続後の光コネクタの使用期間中において挿通した光ファイバの根元の部分がこのエッジ部と接触しても損傷を受け難くなる。即ち、この部分との接触が繰返されても被覆層が切断されたり損傷がガラス部分にまで及ぶことがなくなる。
【００２７】
また、テープ心線位置決め孔１１ｃの横断面形状が前記光ファイバテープ心線１の横断面形状と整合し、前記光ファイバテープ心線１を挿通した状態において隙間が殆ど生じないので、その各光ファイバをフェルールに固定する際に使用する接着剤がテーパ状開口１１ａまで侵入することがない。
【００２８】
仮にこの接着剤がテーパ状開口１１ａまで侵入した場合には、テーパ状開口１１ａの内部において、硬化した接着剤樹脂層の後端の表面と光ファイバテープ心線１との境界に鋭角のエッジ部が形成され、光コネクタの使用期間中にこの部分との接触によりマクロベンドが生じて光損失が増加したり、また複数回の接触により光ファイバ１の被覆層やガラス層が損傷を受けることも予想されるが、テープ心線位置決め孔１１ｃにより接着剤の侵入を回避してこのような可能性を排除することができる。
【００２９】
因みに、テーパ終端１１ｂの内壁面に突起部が形成されているが、この突起部の角度は大きな鈍角であるので、テープ心線ガイド孔１１に挿通した光ファイバテープ心線１が、光コネクタの使用期間中においてこの突起部と接触を繰返してもマクロベンドや損傷を受けることはない。
【００３０】
また、光コネクタブーツ１０の外部表面には、図２、図３（ｂ）、図３（ｃ）に例示するように面取り部１３ａと切り欠き部１３ｂからなる、近傍の外部表面よりも壁面が削り取られてなる接着剤充填欠損部１３が形成されている。
【００３１】
この接着剤充填欠損部１３は、光コネクタブーツ１０が前記フェルール本体２０のブーツ挿着口２５に挿着された状態で、ブーツ挿着口２５の内壁との間で接着剤充填間隙が形成され、この間隙に接着剤を満たして他の表面部分よりも厚く塗布することにより、この部分とブーツ挿着口２５の内壁とを確実に接着させ、ＭＴコネクタとして使用する場合に必要な接着強度を確保することを目的とする。
【００３２】
勿論、光コネクタブーツ１０のその他の外部表面の、ブーツ挿着口２５の内壁と当接する部分にも接着剤を塗布すれば接着強度は更に高いものとなる。
接着剤充填欠損部１３が形成される場所は、光コネクタブーツ１０の外部表面上の、ブーツ挿着口２５の内壁と接する部分であれば特に限定されないが、充填した接着剤の硬化を促進する観点から、紫外線や、熱線などが外部から容易に到達できる位置にあれば好適である。
因みに、接着剤充填欠損部１３の面取り部１３ａは、その表面形状に起因して光コネクタブーツ１０を、フェルール本体２０のブーツ挿着口２５へ容易に挿入するガイド機能をも有する。
【００３３】
接着剤充填欠損部１３の表面形状は、本発明の実施の形態の面取り部１３ａと切り欠き部１３ｂに限定されるものではなく、円形、多角形など種々の形状が可能である。
【００３４】
光コネクタブーツ１０のテーパ状開口１１ａのテーパ角θは、大きすぎると特に光ファイバの先端部がカールしている場合など、挿入途中で光ファイバの先端面がその内壁面と接触して光ファイバが曲がってしまい挿入することができなくなる。この観点からテーパ角θは、３０度以下が好適である。
しかし、テーパ状開口１１ａのテーパ角θが小さすぎると、光ファイバテープ心線１のアダプタとしての機能が低下して挿入しにくくなり、光ファイバの先端部をブーツ後端１０ａの壁面に接触させて先端面を損傷させるおそれが出てくるので１０度以上が好適である。
【００３５】
光コネクタブーツ１０の材質は、ネオプレン、ポリフェニレンサルファイドなどのゴム類が好適である。その硬度は、光ファイバの先端部が接触した際にその先端面を損傷させない観点から、又ブーツ後端１０ａのエッジ部等との接触によるいわゆるマクロベンデイングによる光損失や損傷をできるでけ小さくする観点からＪＩＳ Ｋ６２５３の硬度で１００以下である必要がある。
【００３６】
一方、あまり硬度が低いと、光コネクタブーツ１０の寸法、形状が安定しないのでＪＩＳ Ｋ６２５３による硬度で５０以上である必要がある。因みに、材質の硬度とその壁面の潤滑性とは異なる概念であるがゴムなどの場合は密接な関係があり、材質の硬度が高くなるほど壁面の潤滑性が高くなり、テープ心線ガイド孔１１の内壁面を滑りやすくして挿通しやすくする観点からもＪＩＳ Ｋ６２５３による硬度が５０以上であると好適である。
【００３７】
（フェルール本体の構造）
前記フェルール本体２０は、図１（ａ）、図１（ｃ）に例示するように、その前端面に１２５μｍ径の光ファイバ１ａの先端面が露出される、外径が１２６μｍ乃至１２７μｍの光接続口２１が横一列に形成されている。
フェルール本体２０の前端面の横一列の光接続口２１の両側には、接続すべき相手側の光コネクタのガイドピンを挿入して位置決めするためのガイドピン挿入口２７が形成されている。
【００３８】
光接続口２１から後方に向けて、図１（ａ）に例示するように中心軸を共通にする同一径の光ファイバ位置決め孔２２が形成されている。
この光ファイバ位置決め孔２２は、光ファイバテープ心線１の各光ファイバ１ａの先端部分を位置決めして芯出しをする機能を有する。
【００３９】
この光ファイバ位置決め孔２２には、その後方に向けて中心軸が共通で外径約２５０μｍの光ファイバ整列孔２３ａと、この光ファイバ整列孔２３ａと同じ外径で上部の壁面が除去されている光ファイバ整列溝２３とが連続している。
これら光ファイバ整列孔２３ａと光ファイバ整列溝２３は、先端部の各光ファイバ１ａを横方向に等間隔に整列させて光ファイバ位置決め孔２２及び光接続口２１へガイドする機能を有する。
【００４０】
前記フェルール本体２０の後部には、前記光コネクタブーツ１０を挿着するためのブーツ挿着口２５が開口されている。
フェルール本体２０の前部の光ファイバ整列孔２３ａが形成されている領域と後部のブーツ挿着口２５が形成されている領域との間の中間領域には、接着剤を流し込む矩形の接着剤注入窓２４が形成され、その下部には前記光ファイバ整列溝２３と、注入された余分の接着剤を収容する接着剤溜２６が形成されている。
【００４１】
（光コネクタの組立て方法）
まず、図４（ａ）に例示するように、工場においてすでに製作してあるフェルール本体２０のブーツ挿着口２５に、光コネクタブーツ１０を仮挿入して、接着することなく現地に供給する。現地では、光コネクタブーツ１０の接着剤充填欠損部１３とブーツ挿着口２５の内壁面との間に形成される間隙に、外部からシアノアクリレート系の接着剤を注入して充填し、硬化させて接着、固定する。
【００４２】
光ファイバテープ心線１の先端部の一括被覆層と各光ファイバの被覆層を一括して除去することにより、その先端部から裸の状態の光ファイバ１ａが相互に分離して突き出た状態とする。
図４（ｂ）に例示するように、この各光ファイバ１ａの先端部を光ファイバ切断機３０により同時に切断して先端面に鏡面を形成するとともに、光コネクタフェルールに対応する所定の長さに揃える。
【００４３】
図４（ｃ）、図４（ｄ）に例示するように、この端末処理を施した光ファイバテープ心線１を、光コネクタブーツ１０のテーパ状開口１１ａから光接続口２１に達する位置まで挿入する。この場合、光ファイバテープ心線１はテープ心線位置決め孔１１ｃにより、先端部の各光ファイバ１ａは光ファイバ整列溝２３、光ファイバ整列孔２３ａ、光ファイバ位置決め孔２２によりそれぞれガイドされるので、円滑、容易に光コネクタフェルールへ挿入することができる。
【００４４】
光ファイバテープ心線１の先端部の各ファイバ１ａの長さは、前記光ファイバ１ａの切断時に生ずる２０μｍ程度の不揃いに起因して先端位置もこの程度の不揃いが生じ、光結合効率の低下の原因となる。
これを回避するために、光接続口２１の各ファイバ１ａの先端面に、図示しない光コネクタ組立て用の位置決め部材を当接して後方に加圧することにより、先端位置の誤差が１０μｍ以下の範囲に収まるように先端位置を揃える。
【００４５】
図４（ｅ）に例示するように、この状態で、瞬間接着剤、例えばシアノアクリレート系の即硬性の接着剤を接着剤注入窓２４から流し込み硬化させることにより、各ファイバ１ａの先端面を位置決め固定して光コネクタの組立てが完了する。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の光コネクタフェルールは、光ファイバをフェルールに挿通する際に、その先端の鏡面を挿通孔の入口や内部の壁面と接触させて損傷が生ずるのを防止するために、光コネクタフェルールの後部に、開口が後方にテーパ状に拡大するテープ心線ガイド孔を備えた適度な硬度の材料からなる光コネクタブーツが挿着されている。
【００４７】
本構成の採用により、切断により光ファイバの先端面を鏡面に形成する一方、光ファイバの先端面の鏡面研磨工程を回避し、現地での光コネクタの組立てが容易な光コネクタフェルールが実現でき、光ファイバテープ心線の接続、配線作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光コネクタフェルールに光ファイバテープ心線を挿通して組立て、光コネクタとした状態を示す図である。図１（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は平面図を、同図（ｃ）は正面図を示す。
【図２】本発明の光コネクタフェルールの光コネクタブーツを示す斜視図である。
【図３】本発明の光コネクタフェルールの光コネクタブーツを示す４面図である。図３（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は平面図を、同図（ｃ）は前端面の図を、同図（ｄ）は後端面の図を示す。
【図４】本発明の光コネクタの組立工程を示す図である。図４（ａ）は光コネクタブーツをフェルール本体に挿着する工程を、同図（ｂ）は光ファイバを切断して先端面を鏡面に形成する工程を、同図（ｃ）は光コネクタフェルールに光ファイバを挿通する工程を、同図（ｄ）は光ファイバを光コネクタフェルールに挿通した状態を、同図（ｅ）は光ファイバを光コネクタフェルールに接着、固定した状態を示す。
【符号の説明】
１：光ファイバテープ心線
１ａ：光ファイバ
１０：光コネクタブーツ
１０ａ：ブーツ後端
１０ｂ：ブーツ前端
１１：テープ心線ガイド孔
１１ａ：テーパ状開口
１１ｂ：テーパ終端
１１ｃ：テープ心線位置決め孔
１３：接着剤充填欠損部
１３ａ：面取り部
１３ｂ：切り欠き部
２０：フェルール本体
２１：光接続口
２２：光ファイバ位置決め孔
２３ａ：光ファイバ整列孔
２３：光ファイバ整列溝
２４：接着剤注入窓
２５：ブーツ挿着口
２６：接着剤溜
２７：ガイドピン挿入口

Claims (4)

1. フェルール本体とその後部に挿着された光ファイバ心線を挿入するテープ心線ガイド孔を備えた光コネクタブーツとからなる光コネクタフェルールであって、前記テープ心線ガイド孔がテーパー状開口とテープ心線位置決め孔からなり、前記テーパー状開口が矩形状の横断面を有してブーツ後端から前方にテーパー状に縮小し、そのテーパー終端から前記テープ心線と整合する横断面を有してブーツ前端まで貫通し、前記光コネクタブーツの材質のＪＩＳ Ｋ６２５３に基づく硬度が５０度乃至１００度であり、前記コネクタブーツの外部表面の前記フェルール本体の後部に挿着される部分に面取り部と切り欠き部からなる接着剤充填欠損部を有することを特徴とする光コネクタフェルール。
2. 前記テーパー状開口のテーパー角が１０度乃至３０度であることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタフェルール。
3. 前記１または２に記載の光コネクタフェルールに、切断により光ファイバの先端面に鏡面を形成した光ファイバテープ心線を挿通して組立てたことを特徴とする光コネクタ。
4. 請求項１または２に記載の光コネクタフェルールに、切断により光ファイバの先端面に鏡面を形成した光ファイバテープ心線を挿通することを特徴とする光コネクタの組立て方法。

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