(57)【要約】【課題】ハイパワー光伝送用の光ファイバの接続に用いる場合でも損傷せず、長寿命の光コネクタの提供。【解決手段】光ファイバを保持するフェルールと、該フェルールに接するフランジとを有する光コネクタであって、フェルールは、少なくとも受光側がガラスで構成されており、該ガラスフェルールがフランジと固定され、フランジはガラスフェルールよりも熱伝導率の高い材料で形成し、フランジが放熱構造を持っているか、又はフランジより熱容量の大きな熱伝導材料と接していることを特徴とする光コネクタ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを保持するフェルールと、該フェルールに接するフランジとを有する光コネクタであって、
フェルールは、少なくとも受光側がガラスで構成されており、該ガラスフェルールがフランジと固定され、フランジはガラスフェルールよりも熱伝導率の高い材料で形成し、フランジが放熱構造を持っているか、又はフランジより熱容量の大きな熱伝導材料と接していることを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
漏れ光を吸収できるフランジを使用したことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
【請求項３】
フェルールに嵌着されたスリーブと光コネクタのハウジングとが接しているか、接着剤で両者が固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光コネクタ。
【請求項４】
フランジに温度モニタを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光コネクタ。
【請求項５】
フランジに光モニタを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光コネクタ。
【請求項６】
漏れ光がガラスフェルール内部で一度も反射することのないように、Ｌ＜ａ・√（ｎ２−ＮＡ２）／ＮＡの関係（ただし、Ｌはフェルール長さ、ａはフェルール直径、ｎはフェルールの屈折率、ＮＡはファイバ開口数をそれぞれ表す。）の関係を満たしていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光コネクタ。
【請求項７】
入射側のコネクタにはステンレス鋼製フェルールやジルコニアフェルールを使用したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの接続に用いる光コネクタに関し、特に、数百ｍＷ〜十数Ｗのハイパワー光伝送用の光ファイバの接続用として好適な光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の従来技術としては、例えば、特許文献１〜４が挙げられる。
特許文献１，２には、モードフィールド径を拡大させてパワー密度を下げることが開示されている。
特許文献３には、大出力レーザ光用の第１・第２光ファイバを着脱自在に接続すると共に、該第１・第２光ファイバの接続部の温度を測定する温度測定手段を設けたことを特徴とする大出力レーザ光用光ファイバ接続器が開示されている。
特許文献４には、ファイバ端面付近を空間にして、端面以外に照射されても加熱・損傷しないようにしたコネクタが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２９４５０号公報
【特許文献２】特許第３８３１３１５号公報
【特許文献３】特許第２８３５３８４号公報
【特許文献４】実公平３−１７２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的なコネクタは、ジルコニアフェルールを使用している。フェルール部で漏れ光を吸収してしまうため、フェルール部の温度が上昇しやすく、微細孔内部のファイバを固定している接着剤が加熱されてしまう。その結果、接着力の低下や吸収率の上昇などの特性変化をまねくおそれがある。
また、一般的なコネクタは、フェルール部を挿入するとスリーブが広がるため、スリーブとハウジングは、わずかな隙間が開くように設計している。このため、漏れ光がジルコニアフェルールで吸収されると、蓄熱してしまう。ハイパワー光が漏れた場合には急激に温度上昇し、接着剤などが損傷する危険が高い。
【０００４】
特許文献３に開示されたコネクタ構造では、接続点付近の最もパワー密度の高い部分で漏れ光を吸収している。しかし、このような構造では、温度上昇を検知したときには、すでに端面が損傷している可能性が高く、信頼性が低い。
また、この従来技術では、吸収している箇所から離れた部分で温度モニタしているため、実際の温度とモニタ温度では温度差、時間差が生じてしまい、信頼性が低い。
【０００５】
特許文献１に開示されたコネクタ構造では、通信用途でシングルモードファイバを用いて１Ｗ程度を伝送する場合には有効であると思われる。しかし、本発明が対象としている１０Ｗ程度のハイパワー光伝送の場合には、モードフィールド径を拡大しても、漏れ光が照射された部分は発熱して損傷してしまう。
【０００６】
特許文献４に開示されたコネクタ構造では、レンズで光を集光して、コネクタに入力する場合には、ハイパワー光が漏れても損傷の危険は少なくなる。しかし、コネクタ同士をＰＣ接続できないため、接続ロスが大きくなる。このため入力光のパワーを上げる、もしくはＬＤの台数を増やす必要があり、消費電力の増大、コスト増加を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、ハイパワー光伝送用の光ファイバの接続に用いる場合でも損傷せず、長寿命の光コネクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、光ファイバを保持するフェルールと、該フェルールに接するフランジとを有する光コネクタであって、フェルールは、少なくとも受光側がガラスで構成されており、該ガラスフェルールがフランジと固定される。フランジはガラスフェルールよりも熱伝導率の高い材料で形成し、固定部近傍で蓄熱してガラスフェルールが高温になり内部の接着剤当が劣化しないようにフランジ側で放熱する構造を持っているか、又はフランジより熱容量の大きな熱伝導材料と接している構成としてコネクタ全体の温度上昇を小さくすることを特徴とする光コネクタを提供する。
【０００９】
本発明の光コネクタにおいて、漏れ光を吸収できるフランジを使用したことが好ましい。
【００１０】
本発明の光コネクタにおいて、フェルールに嵌着されたスリーブと光コネクタのハウジングとが接しているか、接着剤で両者が固定されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の光コネクタにおいて、フランジに温度モニタを備えていることが好ましい。
【００１２】
本発明の光コネクタにおいて、フランジに光モニタを備えていることが好ましい。
【００１３】
本発明の光コネクタにおいて、漏れ光がガラスフェルール内部で一度も反射することのないように、Ｌ＜ａ・√（ｎ２−ＮＡ２）／ＮＡの関係（ただし、Ｌはフェルール長さ、ａはフェルール直径、ｎはフェルールの屈折率、ＮＡはファイバ開口数をそれぞれ表す。）の関係を満たしていることが好ましい。光が漏れた場合でも、ジルコニアスリーブに照射されない為、接着剤近くの温度は上昇しない。この為、接着剤の劣化や燃焼の心配がない。
【００１４】
本発明の光コネクタにおいて、入射側のコネクタにはステンレス鋼製フェルールやジルコニアフェルールを使用した汎用的なコネクタを利用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光コネクタは、フェルールの少なくとも受光側をガラスで構成し、該ガラスフェルールを熱伝導率の高いフランジに固定した構成としたので、コネクタ端面で漏れた光がガラスフェルールを透過して、フランジで吸収される。このため、光ファイバとフェルールを固定している接着剤には熱がかからず、接着力低下や燃焼する危険がない。
また、フランジで漏れ光が照射される領域に、光吸収材料を添加したことによって、さらに効率良く光を熱に変換できる。
また、フランジの材料を熱伝導性の高い金属（ステンレス鋼、銅、アルミ、ニッケルなど）とし、筐体と直接固定した構造とすることで、フランジで吸収された光は熱に変換された後、速やかに筐体側に拡散していく。
また、フランジの光が吸収される部分に、熱モニターもしくは光検出器を備えることにより、過度に温度が上昇した場合や光が漏れている場合には、光出力が停止する。このため、光コネクタは破損することなく、早期に異常を見つけられる。
また、スリーブとハウジングが接しているため、ガラスフェルールには外力がかからず、ガラスフェルールが折れたり、ひび割れたりする心配がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の光コネクタの実施形態を説明する。
図１は、本発明の光コネクタの一実施形態を示す図である。図中、符号１はガラスフェルール、２はジルコニアフェルール、３はフランジ、４は赤外吸収領域、５はハウジング、６は筐体、７は光ファイバ、８は外装体、１０はエポキシ系接着剤、１１は熱電対、１２は光検出器、１３はジルコニアスリーブである。
【００１７】
本実施形態の光コネクタは、光ファイバ７を保持するフェルールと、該フェルールに接するフランジ３とを有する光コネクタであって、該フェルールは、少なくとも受光側がガラスで構成されており、該ガラスフェルール１がフランジ３と固定され、フランジ３はガラスフェルールよりも熱伝導率の高い材料で形成され、フランジ３は、フランジ３より熱容量の大きな熱伝導材料からなる筐体６と接している構成になっている。ガラスフェルール１は、例えばホウケイ酸ガラス等うを使用できるが、特に限定しない。
【００１８】
本実施形態において、ガラスフェルール１は受光側であり、入射側のジルコニアフェルール２と突き合わせ、それぞれのフェルール１，２に挿入された光ファイバ７の端面が突き合わせ接続されている。これらのフェルール１，２は、ジルコニアスリーブ１３内に挿入され、さらにこのジルコニアスリーブ１３はハウジング５内に保持されている。フェルール１，２内に挿入された光ファイバ７は、エポキシ系接着剤１０によってフェルール１，２に接着固定されている。
【００１９】
入射側のジルコニアフェルール２の保持構造は、特に限定されず、従来より周知の光コネクタと同様の構造を採用することができる。図１に示した例では、入射側のジルコニアフェルール２をジルコニアスリーブ１３内に挿入し、ハウジング５に外装体８を螺着することで、ジルコニアフェルール２をガラスフェルール１側に押しつけ、双方の光ファイバ端面の突き合わせ接続が成されるようになっている。
【００２０】
ガラスフェルール１側の光ファイバ７は、フランジ３の中央に設けられた貫通孔を通して引き出されている。ガラスフェルール１側（受光側）のハウジング５は、フランジ３に固定されている。ガラスフェルール１の後端側は、フランジ３に固定され、その部分には赤外吸収領域４が設けられている。この赤外吸収領域４は、赤外吸収加工や表面処理加工（黒アルマイト加工など）が施され、ガラスフェルール１を通して放射された光を効率よく熱に変換できるようになっている。
【００２１】
このフランジ３は、筐体６に固定され、フランジ３の赤外吸収領域４で変換された熱を、フランジ３から筐体６に容易に伝熱できるようになっている。筐体６は、フランジ３よりも格段に熱容量が大きいため、フランジ３の局部的な温度上昇が防がれる。
【００２２】
フランジ３の赤外吸収領域４には、熱電対１１や光検出器１２が接続され、赤外吸収領域４の過度の温度上昇や光漏れが生じた場合に、その異常を検知し、光源を停止又は出力低下させるように構成されている。
【００２３】
光学系の制約などで入射側のファイバ開口数（ＮＡ）と受光側のファイバのＮＡが異なる場合の接続では、〜１ｄＢ程度の光が連続的に漏れ続ける場合、１０Ｗ程度の光の接続を行う場合には、〜２Ｗ程度漏れてしまう。ジルコニアフェルールを用いた光コネクタであれば、漏れ光は端面で吸収されてしまい、時間の経過と共に光コネクタ端面のフェルール部や接着剤の温度が上昇する。温度上昇に気付かずに運転を続けると、接着剤の燃焼やファイバが抜けて、人や機器に照射されるなど、危険な状態になることもある。
【００２４】
また、光コネクタの扱いに不慣れな作業者が、光コネクタの着脱を行う場合には、差し込んだつもりになって、半差し状態のまま運転を開始してしまうこともある。このときにも、光コネクタの端面間に空間が生じるため、〜数Ｗの光が漏れて、接続端面付近を損傷してしまう。
【００２５】
従来の通信用途であれば、光量が１Ｗ以下と微弱なため、一般的な光コネクタを使用しても、損傷することはなかった。このため、一旦装着してみて、ロスが高ければ再度挿し直すなどの運用で十分であった。しかし、数十Ｗ程度のハイパワー光伝送用光ファイバを接続する場合には、同じような運用をすると、接続ロスが高くなったときには、部品の燃焼やファイバ抜けなどの不具合が発生し、光コネクタの交換が必要になってしまう。
【００２６】
上記の問題を解決するために、本発明では光コネクタ構造を例えば図１のようにして、受光側の光コネクタのフェルールをガラスフェルール１とし、熱伝導性の良い金属製のフランジ３と固定されている。フランジ３は筐体６と直接接している。透明性の高いガラスフェルール１を用いることで、漏れ光はガラスフェルール１内部を透過して、フランジ３の赤外吸収領域４で吸収され熱に変わる。フランジ３は熱伝導性の高い材料であり、筐体６と接している為、発生した熱は速やかに筐体６側へと放熱する。このため光コネクタの温度上昇は軽減され、破損する確率は低くなる。
【００２７】
またフランジ３の赤外吸収領域４には、熱電対１１や光検出器１２が備えられているため、接続ロスが高くても、光コネクタが壊れる前に光源（ＬＤ）がＯＦＦになり、安全性を向上させた。過度に光が漏れたり、発熱した場合には、すぐに光源（ＬＤ）がＯＦＦになる。さらにフランジ３は耐熱性の高い材料のため、光コネクタが損傷する前に異常を検出できる。
【００２８】
本実施形態において、漏れ光がガラスフェルール１内部で一度も反射することのないように、Ｌ＜ａ・√（ｎ２−ＮＡ２）／ＮＡの関係（ただし、Ｌはフェルール長さ、ａはフェルール直径、ｎはフェルールの屈折率、ＮＡはファイバ開口数をそれぞれ表す。）の関係を満たしていることが好ましい。フェルール長さが前記範囲以外であると、漏れ光がジルコニアスリーブ１３で吸収され、ガラスフェルール１内部で反射し、温度上昇してしまう恐れがある。
【００２９】
なお、前記実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されず、種々の変更や修正が可能である。
例えば、筐体６は、熱伝導率が高く、熱容量が大きいものであれば良く、特に限定しない。
また、フランジ３を直接冷却することや、フランジ３自身にフィンなどが備えられた放熱構造を持っていれば、必ずしも筐体６と接していなくとも良い。
また、赤外吸収領域４は、金属に吸収材料を添加、塗布、表面処理を行う方法もあるし、あるいは該領域の表面を荒らして吸収量を増やす方法でも良く、その構造は限定しない。
【実施例】
【００３０】
ガラスフェルールの効果を確認するため、ガラスフェルールを使用したＦＣコネクタを作製し、意図的に端面間にスペースギャプを開けて、接続ロスを３Ｗ発生させた状態でハイパワー光伝送を実施した。このときの接続部の温度を熱電対で測定して、ジルコニアフェルールの場合と比較した。
【００３１】
比較例：ＬＤ側、受光側ともジルコニア製のフェルールを用いた場合、６０分後の温度上昇は７０℃以上であった。
実施例：図１に示した通り、ＬＤ側をジルコニアフェルールとし、受光側をガラスフェルールとした場合、６０分後の温度上昇は４０℃であった。
【００３２】
この比較結果から、本発明によれば、光コネクタ接続部の温度上昇を従来品よりも低く抑えることが可能であることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の光コネクタの一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…ガラスフェルール、２…ジルコニアフェルール、３…フランジ、４…赤外吸収領域、５…ハウジング、６…筐体、７…光ファイバ、８…外装体、９…バネ、１０…エポキシ系接着剤、１１…熱電対、１２…光検出器、１３…ジルコニアスリーブ。
【図１】
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