(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを収納する少なくとも一つのファイバ配列孔及び相手側光部品との位置決め用の一対のピン挿入孔を有するフェルールと、前記ピン挿入孔に挿入される一対のガイドピンとを備えており、
前記ガイドピンがステンレス製であり、その表面にクロムを主成分とする下地層が形成され、該下地層の表面に金を主成分とする表面皮膜層を有することを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
クロムを主成分とする前記下地層の厚さが１５００〜１００００オングストロームであることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
【請求項３】
前記フェルールが熱可塑性樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１又は２記載の光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光部品の光接続時に用いる光コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ心線を光部品に光接続するには、光ファイバ心線の端部に光コネクタを取り付け、この光コネクタを介して光接続するのが一般的である。光ファイバの外径は0.125mm程度であり、この中心部のコア部を正確に位置決めしなければ接続損失が増大するので、光コネクタと相手側光部品との位置決めは非常に高精度に行う必要がある。このため、光コネクタと相手側光部品との位置決めをガイドピンによって行うガイドピン嵌合方式の光コネクタが一般的である。ガイドピン嵌合方式の光コネクタの光接続面には、光ファイバの端部が配置されると共にガイドピン挿入用の一対のピン挿入孔が開口されており、ガイドピンが挿入されている。一方、相手側光部品の光接続面にも、これに対応させて、光ファイバや光導波路の端部や光素子などが配置されると共にガイドピン挿入用の一対のピン挿入孔が開口されている。突出されたガイドピンを相手側光部品のガイドピン挿入孔に挿入させることによって、光コネクタの光接続面に配置された光ファイバの端面と相手側光部品の光ファイバ端面や光導波路、光素子などとが正確に位置決めされる。この種の光コネクタは、光通信ラインのうちで分岐や切り替えが必要な場所において光接続を行うために使用される。接続を切り替えるには、光コネクタを着脱する必要があるので、光コネクタには、着脱を繰り返しても接続損失変動が少ないことが求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように光コネクタと光部品とは、ガイドピンを介して高精度に位置決めされる。このため光コネクタの繰返し着脱によって、光コネクタのガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔との間の摩擦で相手側光部品のピン挿入孔が摩耗してしまったり、ピン挿入孔の開口端縁が欠損してしまう場合があり、接続損失が増大するという欠点があった。そこで、本発明は光コネクタのガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔との間の摩擦を低減し、着脱を繰り返しても相手側光部品のピン挿入孔の摩耗や損傷が発生しにくく、接続損失の増大しにくい光コネクタを提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光コネクタは、光ファイバを収納する少なくとも一つのファイバ配列孔及び相手側光部品との位置決め用の一対のピン挿入孔を有するフェルールと、ピン挿入孔に挿入される一対のガイドピンとを備えており、ガイドピンがステンレス製であり、その表面にクロムを主成分とする下地層が形成され、該下地層の表面に金を主成分とする表面皮膜層を有することを特徴としている。
【０００５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光コネクタにおいて、クロムを主成分とする下地層の厚さが１５００〜１００００オングストロームであることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の光コネクタにおいて、フェルールが熱可塑性樹脂を主成分とすることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の光コネクタの実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の光コネクタの第一実施形態を図１に示す。
【００１１】
図１に示されるように、本実施形態の光コネクタ１は、いわゆるＭＰＯコネクタであり、相手側光部品と突き合わせるフェルール２と、相手側光部品との正確な位置決めを行うためのガイドピン１０とを有している。このようなＭＰＯコネクタ同士は、アダプタ４を介して着脱自在に接続される。
【００１２】
フェルール２は、熱可塑性樹脂であるＰＰＳ樹脂によって形成されている。フェルール２の一端側には、相手側光部品と当接する光接続面５が形成されている。また、フェルール２の内部には、光ファイバ心線３内の光ファイバの先端部を収納する八本の平行なファイバ配列孔６が貫通されており、それらの一端が光接続面５のほぼ中央に開口されている。
【００１３】
各ガイドピン１０はその表面にスパッタ法により形成された金を主成分とする表面皮膜層を有している。具体的には、各ガイドピンを、アルコール、アセトン、もしくは純水によって超音波洗浄しガイドピン表面の油分等を除去する。その後、金膜の付きをよくするために、下地処理としてガイドピンの表面にスパッタ法によりクロム膜を形成する。さらにその上にスパッタ法により金を主成分とする表面被膜層を形成する。この場合、クロム膜の膜厚は１５００〜１００００オングストロームであることが望ましく、１５００〜５０００オングストロームであることが特に望ましい。また、金膜の膜厚は１０００〜１００００オングストロームであることが望ましい。スパッタレートはクロム膜が毎分１００オングストローム、金膜が毎分１５０オングストロームとし、ポーラスな状態で成膜する。
【００１４】
また、各ガイドピン１０の先端部はテーパー状に形成されており、相手側光部品のピン挿入孔に対して挿入させやすくなっている。ガイドピン１０は、位置決めピンとして使用されるため、加工精度や剛性などの観点からステンレス製が最も適当である。ステンレス表面上に金を直接コーティングすると膜の接着強度が十分確保できないので、通常はクロムやニッケルなどをコーティングして下地処理を施す。ステンレス製ガイドピンの場合は、コーティングにクロムを用いると最も強い接着強度が得られる。クロム膜の厚みは、寸法精度を確保する上では薄い方が都合がよいが、あまり薄すぎるとコーティング層の強度を十分に確保できない（クロム膜自体の強度も確保できないし、接着強度が確保できずに金膜の強度も確保できない）。
【００１５】
これらのことを考慮すると、クロム膜の厚さは上述したように、５００〜１００００オングストロームとするのが好ましい。５００オングストローム未満であると、クロム膜が薄すぎて十分な強度を確保できない。一方、１００００オングストロームを超えるようであると、十分な寸法精度を確保するのが困難になる。また、金膜の厚さは１０００〜１００００オングストロームであることが好ましい。金膜の厚さが１０００オングストローム未満であると、膜としての強度を十分に確保できない。また、金膜の厚さが１００００オングストロームを超えるようであると、十分な寸法精度を確保するのが困難になる。
【００１６】
金は摩擦抵抗が少ない物性を有しているので金を主成分とするガイドピン表面の表面被膜層を形成することによりガイドピン１０と相手側光部品のピン挿入孔の摩擦係数を減少させることができる。このため、金を主成分とする表面被膜層を形成させることでガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔の摩擦を低減することが出来る。この結果、着脱を繰り返しても相手側光部品のピン挿入孔の摩耗や損傷が発生しにくくなり、接続損失の増大を回避することが出来る。また、金を主成分とする表面被膜層であれば、ガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔の摩擦係数が表面被膜層のない場合の３分の１から１０分の１にまで小さくなる。相手側光部品のピン挿入孔の摩耗や損傷が発生しにくくなる。さらに金を主成分とする表面被膜層はヤング率が低いため、多少弾性変形することで、着脱時の衝撃によってはがれるといったこともなく、光コネクタの着脱を安定して繰り返し行うことが出来る。
【００１７】
光コネクタの中でも、最大損失０．３５ｄＢ以下を実現する超低損失品タイプの多心光コネクタ等の場合は、接続時の位置決め精度を高めるために、ガイドピンを挿入するピン挿入孔とガイドピンとのクリアランスを０．３μｍ以下に設定している。このような非常にクリアランスを狭く設定した光コネクタなどにおいては、着脱時の膜への応力が大きくなるため、クロム膜の厚さは上述した範囲内であっても、強度的な観点を考慮すれば３０００〜１００００オングストローム程度が最も望ましい領域である。即ち、強度と寸法精度とのバランスを考慮すると、１５００〜５０００オングストロームとすることがより好ましい。
【００１８】
図２（ａ）に金を主成分とする表面被膜層を有しない従来の光コネクタによる着脱試験の結果を示す。図２（ｂ）に金蒸着による表面被膜層を有する光コネクタによる着脱試験の結果を示す。図１に示すコネクタは、ガイドピン１０に金スパッタリングによる表面被膜層を有する８心のＭＰＯコネクタであるが、着脱試験に用いたのはガイドピンにスパッタ法による金の表面被膜層を有する８心のＭＰＯコネクタである。試験は光コネクタの着脱を繰返した後の第１心目と第３心目の光ファイバの光損失変動を測定することにより行った。図２（ａ）に示されるように、従来のＭＰＯコネクタでは着脱回数が多くなると光損失が増加するが、図２（ｂ）に示すとおりスパッタ法により表面被膜層を形成したガイドピンを有するＭＰＯコネクタでは着脱回数が多くなっても光損失は増加しない。
【００１９】
スパッタ法による金の表面被膜層の形成は、スパッタレートを簡易に変更できるため高精度（１００オングストローム以下の精度で）に膜厚を管理できる。また、膜厚１０００〜１００００オングストロームの薄い膜を形成することができ、膜厚の制御も高精度で可能であるため、ガイドピン外径寸法を高精度で制御することができる。結果として光コネクタと相手側光部品との位置決めを高精度に行うことができ、接続損失をさらに低くおさえることが出来る。
【００２０】
上述した第一実施形態の光コネクタ１ではガイドピン表面に金を主成分とする表面被膜層を形成する方法としてスパッタ法を用いた。スパッタ法によれば上述したようにガイドピン外径の寸法精度を高精度で制御できるので好ましいが、蒸着やメッキによって金を主成分とする表面被膜層を形成してもガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔の摩擦を低減することが出来るので、相手側光部品のピン挿入孔の摩耗や損傷を抑える効果が得られる。
【００２１】
次に、本発明の光コネクタの第二実施形態について説明する。本実施形態の光コネクタの構成は第一実施形態と同様であるので同一又は同等の構成部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。各ガイドピン１０は表面にフッ素系金属表面処理剤を主成分とする表面被膜層を有している。その表面被膜層はガイドピンの表面に無電解メッキ処理または塗布により形成されている。フッ素系金属表面処理剤とは、金属表面のコーティングをするのに用いられるフッ素を含んだ高分子化合物をいう。フッ素系金属表面処理剤にはフッ素樹脂等が含まれる。フッ素樹脂にはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＥ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦなどが含まれる。
【００２２】
フッ素系金属表面処理剤は摩擦抵抗が少ない物性を有しているのでフッ素系金属表面処理剤を主成分とするガイドピン表面の表面被膜層を形成することによりガイドピン１０と相手側光部品のピン挿入孔の摩擦係数を減少させることができる。このため、フッ素系金属表面処理剤を主成分とする表面被膜層を形成させることでガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔の摩擦を低減することが出来る。この結果、着脱を繰り返しても相手側光部品のピン挿入孔の摩耗や損傷が発生しにくくなり、接続損失の増大を回避することが出来る。また、フッ素系金属表面処理剤を主成分とするガイドピン表面の表面被膜層であれば、ガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔の摩擦係数が表面被膜層のない場合の３分の１から１０分の１にまで小さくなる。相手側光部品のピン挿入孔の摩耗や損傷が発生しにくくなる。さらにフッ素系金属表面処理剤を主成分とする表面被膜層は金属表面への定着が良く、着脱時の衝撃によってはがれるといったこともなく、光コネクタの着脱を安定して繰り返し行うことが出来る。
【００２３】
フッ素系金属表面処理剤の表面被膜層を無電解メッキ処理により形成することによって、０コンマ数μｍの薄い膜を形成することができ、膜厚の制御も高精度で可能であるため、ガイドピン外径寸法を高精度で制御することができる。結果として光コネクタと相手側光部品との位置決めを高精度に行うことができ、接続損失をさらに低くおさえることが出来る。
【００２４】
次に、本発明の光コネクタの第三実施形態について説明する。本実施形態の光コネクタの構成は第一実施形態と同様であるので同一又は同等の構成部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。各ガイドピン１０は表面にＤＬＣを主成分とする表面被膜層を有している。表面被膜層は高周波プラズマＣＶＤ法により形成されている。ＤＬＣとはダイヤモンド状硬質炭素をいい、高硬度、低摩耗、低摩擦、表面平滑性に優れるという特徴を持ち、金型、工具、摺動部品などのコーティング剤としても利用されている。
【００２５】
ＤＬＣは摩擦抵抗が少ない物性を有しているのでＤＬＣを主成分とするガイドピン表面の表面被膜層を形成することによりガイドピン１０と相手側光部品のピン挿入孔の摩擦係数を減少させることができる。このため、ＤＬＣを主成分とする表面被膜層を形成させることでガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔の摩擦を低減することが出来る。この結果、着脱を繰り返しても相手側光部品のピン挿入孔の摩耗や損傷が発生しにくくなり、接続損失の増大を回避することが出来る。また、ＤＬＣを主成分とするガイドピン表面の表面被膜層であればガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔の摩擦係数が、表面被膜層のない場合の３分の１から１０分の１（無潤滑で摩擦係数が０．０５〜０．２）にまで小さくなる。相手側光部品のピン挿入孔の摩耗や損傷が発生しにくくなる。さらにＤＬＣを主成分とする表面被膜層は対摩耗性に優れ、基材に対する密着性が高いので、着脱時の衝撃によって剥がれるといったこともなく、光コネクタの着脱を安定して繰返し行うことが出来る。
【００２６】
ＤＬＣの高周波プラズマＣＶＤ法による加工は、印加する高周波電力を短い周期でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより均一な成膜が可能であるためガイドピン等の精密部品の加工に適している。また、０コンマ数μｍの薄い膜を形成することができ、膜厚の制御も高精度で可能であるため、ガイドピン外径寸法を高精度で制御することができる。結果として光コネクタと相手側光部品との位置決めを高精度に行うことができ、接続損失をさらに低くおさえることが出来る。
【００２７】
上述した第三実施形態の光コネクタ１ではガイドピン表面にＤＬＣを主成分とする表面被膜層を形成する方法として高周波プラズマＣＶＤ法を用いたが、イオン化蒸着法またはＰＶＤ法によってＤＬＣを主成分とする表面被膜層を形成しても同様にガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔の摩擦を低減することが出来るので、相手側光部品のピン挿入孔の摩耗や損傷を抑える効果が得られる。
【００２８】
上述した第一〜第三実施形態におけるフェルール２は熱可塑性樹脂であるＰＰＳによって形成されていた。上述した摩擦を低減しうる表面被膜層を有するガイドピンはこのような熱可塑性樹脂であるＰＰＳによって形成されたフェルールと組み合わせることが好ましい。
【００２９】
光コネクタ１のフェルール２が熱可塑性樹脂によって形成されていることによりフェルール２が弾性変形しやすくなる。この結果、光コネクタ着脱の際にピン挿入孔が摩耗・損傷する可能性が低くなることにより、着脱を繰り返すことによる接続損失をさらに低くおさえることが出来る。
【００３０】
この観点からフェルール２を形成する熱可塑性樹脂のヤング率は１３ＧＰａ〜３０ＧＰａの範囲にあることが好ましい。ヤング率が１３ＧＰａ未満であると、材料が塑性変形して光学特性が劣化するので好ましくない。ヤング率が３０ＧＰａを超えるようであると材料がもろくなって割れやすくなり、光学特性に影響をあたえるので好ましくない。
【００３１】
さらに上述した第一〜第三実施形態の光コネクタのガイドピン１０と相手側光部品との摩擦係数は０．０１〜０．２の範囲にあることが好ましい。摩擦係数が０．２を超えるようであると相手側光部品のピン挿入孔の摩耗、損傷を抑える効果が小さくなるので好ましくない。
【００３２】
本発明の実施形態の光コネクタは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の光コネクタはＭＰＯコネクタでなくＭＴコネクタなどの他の形状のガイドピン付き光コネクタでもよい。光コネクタとしてはＭＴコネクタ、ＦＣ型コネクタ、ＳＦコネクタ、ＳＳＦコネクタ、ＭＦコネクタ、構内ＦＯコネクタ、ＳＣコネクタ、Ｄコネクタ、ＭＦコネクタ等が知られている。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１〜３に記載の発明によればガイドピンと相手側光部品のピン挿入孔の摩擦係数を小さくすることにより摩擦によるピン挿入孔の摩耗、損傷等の影響を軽減し、光コネクタの着脱を繰り返すことによる接続損失を低く抑えることができる。よって着脱を繰り返しても接続損失変動の少ない光コネクタと、この光コネクタ用のフェルール及び光コネクタを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光コネクタの実施形態を示す斜視図である。
【図２】繰返し着脱による損失変動を示すグラフであり（ａ）は従来品、（ｂ）は本発明品の結果を示している。
【符号の説明】
１…光コネクタ、２…フェルール、３…光ファイバ心線、４…アダプタ、５…光接続面、６…ファイバ配列孔、１０…ガイドピン。
【図１】
0003714337.tif 000002
【図２】
0003714337.tif 000003