(57)【要約】本発明は、中空円筒の一方の端面にフランジが配設されたスリーブと、スリーブに圧入または嵌挿後接着されて固定されたコリメータレンズと、スリーブに固定された状態におけるコリメータレンズのフランジ側と反対側の端面に融着された光ファイバーとを備えた光コネクタであって、フランジの端面が光軸に垂直な平面に加工されており、コリメータレンズは、フランジ側と反対側の端面に焦点位置を有することを特徴とする。
2008129604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒の一方の端面にフランジが配設されたスリーブと、該スリーブに圧入または嵌挿後接着されて固定されたコリメータレンズと、前記スリーブに固定された状態における前記コリメータレンズの前記フランジ側と反対側の端面に融着された光ファイバーとを備えた光コネクタであって、
前記フランジの端面が光軸に垂直な平面に加工されており、
前記コリメータレンズは、前記フランジ側と反対側の端面に焦点位置を有することを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
前記光ファイバーは、前記スリーブが固定された状態の前記コリメータレンズの前記焦点位置に融着されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光コネクタ。
【請求項３】
前記融着は放電、赤外レーザによる加熱、又はマイクロ火炎による加熱のいずれかの方法によって行われるものである請求の範囲第１項又は第２項に記載の光コネクタ。
【請求項４】
前記フランジの端面が研磨加工されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の光コネクタ。
【請求項５】
前記コリメータレンズのレンズ面に反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の光コネクタ。
【請求項６】
前記スリーブが金属、ジルコニアまたはセラミック製であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項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ーが融着された光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバーによって光を伝送する場合、第１図（Ａ）に示すように、中心に穴の開いたフェルール１に光ファイバー２を挿通し、接着剤で固定後、光ファイバー２の先端をカットして、光ファイバー２とともに端面３を研磨した部品を使用している。この部品を用いて光コネクタを構成するには、第１図（Ｂ）に示すように、この部品を２個対向させて、スリーブ４に通して左右のフェルールを光軸に沿った方向に高精度に整列させ、左右のネジ部品５Ａ、５Ｂとバネ６でフェルール１に圧力をかけて光ファイバー先端を微少に変形させて、高い効率の光結合を実現している。なお、スリーブ４は中空円筒に切り込みを入れた割スリーブ（第１図（Ｃ）参照）が好ましい。
しかしながら、従来の部品を用いた光コネクタには次のような問題がある。すなわち、
（１）フェルールの先端同士を第１図（Ｂ）のようにバネ６で圧力をかけてながら接触させるため、光ファイバーのコア端面に傷が付きやすく、特に、繰り返し接続させた場合、劣化が避けられない。
（２）光の通る部分は数μｍφであるため、通常の環境で接続した場合における接触面へのゴミ等の付着や、フェルール端面同士が接触したときの垂直方向のずれ等によって結合効率の劣化を生じる場合がある。
（３）フェルール１に光ファイバー２を挿通して組み立てる作業は、フェルールの端面３の研磨加工が必要なため、現場で行うことが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上述のような従来の光コネクタの問題点を解決するために為されたものであり、複数回の脱着をしても劣化が生じず、わずかなゴミ等の付着によっても結合効率に顕著な影響を与えず、かつ、現場においても簡単に組み立てることの可能な光コネクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は光ファイバーが融着された光コネクタに関し、本発明の上記目的は、中空円筒の一方の端面にフランジが配設されたスリーブと、該スリーブに圧入または嵌挿後接着されて固定されたコリメータレンズと、前記スリーブに固定された状態における前記コリメータレンズの前記フランジ側と反対側の端面に放電（または、赤外レーザによる加熱、マイクロ火炎による加熱による）融着された光ファイバーとを備えた光コネクタであって、前記フランジの端面が光軸に垂直な平面に加工されており、前記コリメータレンズは、前記フランジ側と反対側の端面に焦点位置を有することを特徴とする光コネクタによって達成される。
また、本発明の上記目的は、前記光ファイバーが、前記コリメータレンズの前記焦点位置に融着されることによって効果的に達成される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
第１図は従来の光コネクタを示す図である。
第２図は本発明に係る光コネクタ形状を示す図である。
第３図は本発明に係る光コネクタの製造装置の構成を示す模式図である。
第４図は反射光検出部の構成を説明するための図である。
第５図は本発明に係る光コネクタの使用状態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明に係る光コネクタの好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
第２図は本発明に係る光コネクタの形状を示す図であり、右側が正面図、左側が側面図である。スリーブ１０は中空円筒の一方の端にフランジ部１０ａが付いており、フランジ１０ａの端面は光軸と正確に直角方向に研磨平面加工されている。このスリーブ１０は金属、ジルコニアまたはセラミック製であることが好ましい。また、スリーブ１０にはコリメータレンズ１１が圧入または嵌挿後接着剤等で接着されて固定されている。そしてコリメータレンズ１１のレンズ面と反対側の端面（融着面）に光ファイバー２が放電融着されている。
また、コリメータレンズ１１のレンズ面はフランジ部１０ａの端面よりもわずかに内側にある。この光コネクタを２個対向させたときに互いのビームウェスト位置を合致させて集光効率を最適化させるためと、レンズ面同士が接触しないようにするためである。
次に、融着面における光ファイバーを融着する位置が問題となるが、それはコリメータレンズ１１の焦点位置である。すなわち、光ファイバー２からコリメータレンズ１１の焦点位置に入射した光は平行光となってコリメータレンズ１１のレンズ面から出射するとともに、コリメータレンズ１１の光軸に平行にレンズ面に入射した光は焦点位置に集まる性質があるので、焦点位置に光ファイバー２を融着すれば、出射光に対する反射光の戻り率（結合効率）が最も高くなるからである。
さらに好ましい実施形態は、レンズ面に蒸着等の方法によって反射防止膜を設けたものである。これによって、結合効率を、約０．３ｄＢ以内とすることが可能であり、従来の光コネクタと遜色ない性能が得られる。
上述の通り、本発明に係る光コネクタはコリメータレンズ１１の焦点位置に光ファイバー２を放電融着するものであるが、コリメータレンズ１１の焦点位置は個々にばらつきがあるので、物理的な位置（たとえばコリメータレンズの中心）によって一義的に決めることができない。そこで、実際に光ファイバー２からコリメータレンズ１１に光を入射し、レンズ面から出た光を、光軸に垂直に設置（あるいはフランジ面に密着させる）した平面ミラー１２（第３図）で反射させ、反射光をコリメータレンズ１１で集光して光ファイバー２に導入し、反射光の強度が一番大きい位置を焦点位置とみなして、その位置に光ファイバーを放電融着する。従って、そのための製造装置が必要となるが、これは特開２００６−２０９０８５号公報（特許文献１）に記載の装置が利用可能である。
第３図は、本発明に係る光コネクタの製造装置の構成を示す模式図である。この光コネクタの製造装置は、光ファイバー２とコリメータレンズ１１とを放電融着することによって光コネクタを製造するための装置であり、特許文献１に記載の装置及び実装方式を利用したものである。
第３図に示す光コネクタの製造装置は、システム制御部２０と、ステージ制御部２１と、アーク放電電源２２と、反射光検出部２３と、光ファイバー保持具２４と、可動ステージ２５と、アーク放電電極２６と、スリーブ保持具２７とを有している。
システム制御部２０は、第３図に示す光コネクタの製造装置全体の動作、即ち、光コネクタを製造するための一連の融着作業を制御する。スリーブ保持具２７は、加工対象であるコリメータレンズ１１が固定されているスリーブ１０を保持するための治具である。保持具２８は、スリーブ保持具２７と共に、平面ミラー１２を保持している。
平面ミラー１２は、コリメータレンズ１１から出射した光を反射することにより、再びコリメータレンズ１１に入射させる。平面ミラー１２は、保持具２８により、スリーブの軸方向に対して垂直に固定されている。なお、平面ミラー１２をバネ等でフロートさせておき、スリーブのフランジ端面に押し付けて密着させれば、スリーブの光軸方向に対してミラーを厳密に垂直に固定させることができる。
光ファイバー保持具２４は、コリメータレンズ１１と接合される光ファイバー２を保持している。可動ステージ２５は、光ファイバー保持具２４を載置して移動させることにより、光ファイバー保持具２４によって保持されている光ファイバー２の位置を調節する位置調節手段である。可動ステージ２５は、ステージ制御部２１の制御の下で、３次元的に駆動する。或いは、可動ステージ２５を、オペレータがマニュアルで操作しても良い。なお、本装置においては、光ファイバー保持具２４側を移動させることによりコリメータレンズ１１に対する光ファイバー２の相対的位置を調節しているが、スリーブ保持具２７側、又は、スリーブ保持具２７及び光ファイバー保持具２４の両方を移動させることにより、両者の相対的位置を調節しても良い。
ステージ制御部２１は、システム制御部２０の制御の下で、可動ステージ２５の動作を制御する。アーク放電電極２６は、プラス及びマイナスの一対の電極によって構成されており、システム制御部２０の制御の下で動作するアーク放電電源２２から電源を供給されることにより、アーク放電を生じさせる。アーク放電のタイミング及び放電の強度は、システム制御部２０によって制御されている。
反射光検出部２３は、コリメータレンズ１１の焦点位置検出の際に用いられる信号光を光ファイバー２に入射させると共に、光ファイバー２からの反射光の強度を検出する。反射光検出部２３の構成については、第４図に基づいて詳しく説明する。
第４図は、単芯ファイバーコリメータを製造する場合に用いられる反射光検出部２３の構成を説明するための図である。反射光検出部２３は、レーザダイオード（ＬＤ）光源２３１と、光結合器２３２と、光検出器２３３と、増幅回路２３４とを含んでいる。ＬＤ光源２３１から出射した光（信号光）は、光結合器２３２を通って光ファイバー２の一端に入射し、光ファイバー２の他端から出射してコリメータレンズ１１に入射する。この光は、コリメータレンズ１１によってコリメートされて出射し、平面ミラー１２によって反射され、再びコリメータレンズ１１に戻って光ファイバー２に入射する。さらに、この光（反射光）は、光ファイバー２を介して光結合器２３２に入射し、光検出器２３３に導かれる。光検出器２３３は、反射光の強度を検出しており、光検出器２３３から出力された検出信号は、増幅回路２３４によって増幅されて、システム制御部２０（第３図）に出力される。
第３図に示すシステム制御部２０は、反射光検出部２３から出力された検出信号に基づいて、ステージ制御部２１を制御して可動ステージ２５を３次元的に動かす。それにより、反射光の強度が最も強くなるように、光ファイバー２の先端のＸＹＺ軸上における位置を決定する。このような焦点位置検出により、光ファイバー２の先端におけるコアの中心位置は、コリメータレンズ１１の焦点位置に配置される。このようにして光ファイバー２が融着される位置が検出されると、システム制御部２０からアーク放電電源２２に指令が行き、アーク放電電極２６からアーク放電が発生し、光ファイバー２がコリメータレンズ１１の焦点位置に融着される。
第５図は本発明に係る光コネクタを２個対向させ、ネジ部品５Ａ、５Ｂとバネ６によりフランジ基準面同士を面合わせして光結合を実現した様子を示す図である。この場合、左側の光コネクタと右側の光コネクタとの間を通過する光は正確に平行光であるため、接合面において数十μｍ程度のずれが生じても、結合効率にはほとんど影響しない。
本発明に係る光コネクタは、次のような優れた効果を奏する。
（１）対向する２つの光コネクタの間は空間であり、接続により、レンズ面同士が接触することがないため、複数回の脱着をしても劣化は一切生じない。
（２）コリメータレンズを使用しているため、ゴミ等がレンズ面に付着しても、コリメートビーム径が大きい（焦点距離１．３ｍｍの非球面レンズの場合、約２５０μｍφ程度）ため、結合効率に顕著な影響は生じない。
（３）放電融着による光ファイバー接着のため、作業は現場でも可能であり、しかも短時間で行うことが可能になる。
（４）レンズ面に反射防止膜を蒸着した本発明の好ましい実施態様によれば、光結合効率を約０．３ｄＢ以内とすることが可能であり、従来の光コネクタと遜色ない性能が得られる。
【図１】
2008129604.tif 000003
【図２】
2008129604.tif 000004
【図３】
2008129604.tif 000005
【図４】
2008129604.tif 000006
【図５】
2008129604.tif 000007
【国際調査報告】
2008129604.tif 000008
2008129604.tif 000009