(57)【要約】【課題】光ファイバ同士を機械的に接続する際に、光ファイバの接続ロスを抑制することができる光接続器を提供する。【解決手段】光接続器１は、光ファイバ同士を機械的に接続するためのファイバ接続部材８を備えている。ファイバ接続部材８は、光ファイバ３を収容するファイバ溝を有するベース部５と、ファイバ溝に収容された光ファイバ３をベース部５に対して押さえる蓋部６とを有している。ベース部５及び蓋部６の少なくとも一方は、芳香族環及びエーテル結合を有する基本単位からなる第１の熱可塑性樹脂と第１の熱可塑性樹脂とは異なる第２の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイから形成されている。ポリマーアロイのガラス転移温度は１４０℃以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ同士を機械的に接続するためのファイバ接続部材を備えた光接続器において、
前記ファイバ接続部材は、前記光ファイバを収容するファイバ溝を有するベース部と、前記ファイバ溝に収容された前記光ファイバを前記ベース部に対して押さえる蓋部と、を有し、
前記ベース部及び前記蓋部の少なくとも一方は、芳香族環及びエーテル結合を有する基本単位からなる第１の熱可塑性樹脂と前記第１の熱可塑性樹脂とは異なる第２の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイから形成されており、
前記ポリマーアロイのガラス転移温度は、１４０℃以上である、光接続器。
【請求項２】
前記第１の熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンエーテル系樹脂である、請求項１記載の光接続器。
【請求項３】
前記第２の熱可塑性樹脂は、ポリスチレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂である、請求項１又は２に記載の光接続器。
【請求項４】
前記第１の熱可塑性樹脂及び前記第２の熱可塑性樹脂の合計に対する前記第１の熱可塑性樹脂の割合は、２５重量％以上７５重量％以下である、請求項２又は３に記載の光接続器。
【請求項５】
前記ポリマーアロイには、フィラーが１０重量％以上添加されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の光接続器。
【請求項６】
前記ベース部には、前記光ファイバの一つを構成する内蔵光ファイバを保持するフェルールが固定されている、請求項１〜５の何れか一項に記載の光接続器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ同士を接続するための光接続器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光接続器として、例えば特許文献１に記載されている光コネクタが知られている。特許文献１に記載の光コネクタは、内蔵光ファイバを保持したフェルールと、このフェルールの接続端面と反対側に延出する接続機構（メカニカルスプライス）とを備えている。接続機構は、内蔵光ファイバに接続される光ファイバを位置決めする位置決め溝が形成されたベースと、このベースに対向する蓋部と、ベースと蓋部とを弾性的にクランプするＣ形の板バネとにより構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８６０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の光コネクタを用いて、２本の光ファイバを接続する場合、まず、２本の光ファイバをベース部の位置決め溝に沿ってベース部と蓋部との隙間に挿入して、互いに突き合わせる。その後、Ｃ型バネの押圧力により当該隙間を閉じ、互いに突き合わされた状態の２本の光ファイバをベース部と蓋部とで押圧することにより固定する。このとき、時間の経過によって、ベース部及び蓋部を形成する材料のクリープ現象が進行することにより、光ファイバの位置がずれる場合がある。よって、接続された光ファイバ同士の軸ずれが発生するため接続ロスが大きくなり、結果的に通信品質を損なう虞がある。
【０００５】
本発明の目的は、光ファイバ同士を機械的に接続する際に、光ファイバの接続ロスを抑制することができる光接続器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光接続器は、光ファイバ同士を機械的に接続するためのファイバ接続部材を備えた光接続器である。この光接続器において、ファイバ接続部材は、光ファイバを収容するファイバ溝を有するベース部と、ファイバ溝に収容された光ファイバをベース部に対して押さえる蓋部とを有している。ベース部及び蓋部の少なくとも一方は、芳香族環及びエーテル結合を有する基本単位からなる第１の熱可塑性樹脂と第１の熱可塑性樹脂とは異なる第２の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイから形成されている。ポリマーアロイのガラス転移温度は１４０℃以上である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光ファイバ同士を機械的に接続する際に、光ファイバの接続ロスを抑制することができる。これにより、光ファイバ同士を機械的に接続する際に必要な特性を確保しつつ、光ファイバの信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、光接続器の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示したフェルール付きメカニカルスプライスの開閉状態を示す断面図である。
【図３】図３は、ポリマーアロイのガラス転移温度と初期ロスとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本発明の一側面に係る光接続器は、光ファイバ同士を機械的に接続するためのファイバ接続部材を備えた光接続器である。この光接続器において、ファイバ接続部材は、光ファイバを収容するファイバ溝を有するベース部と、ファイバ溝に収容された光ファイバをベース部に対して押さえる蓋部とを有している。ベース部及び蓋部の少なくとも一方は、芳香族環及びエーテル結合を有する基本単位からなる第１の熱可塑性樹脂と第１の熱可塑性樹脂とは異なる第２の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイから形成されている。ポリマーアロイのガラス転移温度は１４０℃以上である。
【００１０】
このような光接続器においては、ポリマーアロイのガラス転移温度が１４０℃以上と高いため、ポリマーアロイの荷重たわみ温度が高くなる。このため、ポリマーアロイは、高温時又は長時間の荷重負荷に対するクリープ現象が進行しにくい状態となる。従って、このようなポリマーアロイから形成されるファイバ接続部材のクリープ特性が改善される。即ち、ベース部及び蓋部におけるクリープ現象の進行が抑制され、ベース部及び蓋部における単位時間当たりのクリープ歪が小さくなる。よって、時間の経過により生じる光ファイバの軸ずれが抑えられるため、光ファイバの接続ロスを抑制することができる。
【００１１】
一形態に係る光接続器では、第１の熱可塑性樹脂はポリフェニレンエーテル系樹脂であってもよい。ポリフェニレンエーテル系樹脂は、一般的なポリマーの中でも比較的耐熱性が高く、荷重たわみ温度も高い。このため、ポリフェニレンエーテル系樹脂は、ファイバ接続部材を形成するポリマーアロイとして使用することができる。
【００１２】
一形態に係る光接続器では、第２の熱可塑性樹脂はポリスチレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂であってもよい。ポリスチレン系樹脂を加えて得られるポリマーアロイは、着色の容易さ、機械的性質のバランスの良さ、及び、難燃化改良の容易さ等に優れる。また、ポリスチレン系樹脂は、ポリフェニレンエーテル系樹脂と相溶性が良好である。従って、例えばポリスチレン系樹脂をポリフェニレンエーテル系樹脂に混合した場合、優れた成形性を損なうことなく、耐熱性又は機械的性質等の物性が補完されたポリマーアロイが得られる。また、ポリフェニレンサルファイド系樹脂を加えて得られるポリマーアロイは耐熱性に優れる。これにより、一層クリープ現象が進行しにくいポリマーアロイが得られる。よって、ファイバ接続部材を所望の物性を有するポリマーアロイから成形することができる。
【００１３】
一形態に係る光接続器では、第１の熱可塑性樹脂及び第２の熱可塑性樹脂の合計に対する第１の熱可塑性樹脂の割合は、２５重量％以上７５重量％以下であってもよい。この場合、成形加工性に優れ、かつ、耐熱性又は機械的性質等の物性が補完されたポリマーアロイが得られる。よって、ファイバ接続部材を所望の物性を有するポリマーアロイから成形することができる。
【００１４】
一形態に係る光接続器では、ポリマーアロイには、フィラーが１０重量％以上添加されていてもよい。フィラーは、例えば、ガラス繊維からなる繊維状フィラーであってもよい。この場合、ポリマーアロイにガラス繊維が配合されることにより、ポリマーアロイの曲げ弾性率又は引抜特性といった物性が適切な値に制御されるため、ファイバ接続部材の剛性が確保される。
【００１５】
一形態に係る光接続器では、ベース部には、光ファイバの一つを構成する内蔵光ファイバを保持するフェルールが固定されていてもよい。この場合、光接続器を現地付け光コネクタとして使用することができる。
【００１６】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る光接続器の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係わる光接続器の一実施形態を示す概略断面図である。同図において、本実施形態の光接続器１は、メカニカルスプライス（Mechanical splice）型の光コネクタである。
【００１８】
光接続器１は、光ファイバ同士を機械的に接続し、固定するフェルール付きメカニカルスプライス２と、このフェルール付きメカニカルスプライス２を覆うハウジング（図示せず）とを備えている。
【００１９】
フェルール付きメカニカルスプライス２は、図１及び図２の（ａ）に示されるように、光ファイバ３を位置決め及び収容する断面Ｖ字状のファイバ溝４を有するベース部５と、ファイバ溝４に収容された光ファイバ３をベース部５に対して押さえる蓋部６を有している。更に、メカニカルスプライス２は、ベース部５及び蓋部６を挟み込む断面Ｕ字状のクランプバネ７を有している。ベース部５及び蓋部６は、樹脂製のファイバ接続部材８を構成している。光ファイバ３の先端部分は、被覆除去されて裸ファイバ３ａが露出している。裸ファイバ３ａは、例えば石英ガラスで形成されている。
【００２０】
ベース部５の前端部にはフェルール９が固定されている。フェルール９は、短尺状の内蔵ファイバ１０を保持している。内蔵ファイバ１０は、裸ファイバ３ａと同じ構成であり、フェルール９の前端面（接続端面）からファイバ接続部材８のファイバ溝４まで延びている。
【００２１】
ファイバ接続部材８におけるベース部５と蓋部６との境界部分には、楔部材１１が挿入される複数の楔挿入凹部１２が設けられている。ファイバ接続部材８は、楔挿入凹部１２の反対側からクランプバネ７に挟み込まれている。
【００２２】
このような光接続器１において、フェルール９に保持された内蔵ファイバ１０に光ファイバ３を接続するときは、図２の（ｂ）に示されるように、楔部材１１をファイバ接続部材８の楔挿入凹部１２に挿入する。これによりベース部５及び蓋部６がクランプバネ７の付勢力に抗して開いた状態となる。
【００２３】
そして、図１に示されるように、フェルール付きメカニカルスプライス２の後側から光ファイバ３をファイバ接続部材８内に導入し、光ファイバ３の先端面を内蔵ファイバ１０に突き当てる。ファイバ接続部材８の内部には、光ファイバ３と内蔵ファイバ１０との間での光学的な不連続性を無くすための屈折率整合剤Ｓが充填されている。
【００２４】
その状態で、図２の（ｃ）に示されるように、楔部材１１を楔挿入凹部１２から抜去する。すると、ベース部５及び蓋部６がクランプバネ７の付勢力により閉じられ、光ファイバ３と内蔵ファイバ１０とが屈折率整合剤Ｓを介して光学的に接続された状態で、両者がベース部５及び蓋部６により押圧固定されることとなる。
【００２５】
ベース部５及び蓋部６は、芳香族環及びエーテル結合を有する基本単位からなる第１の熱可塑性樹脂と第１の熱可塑性樹脂とは異なる第２の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイから形成されている。このポリマーアロイのガラス転移温度は１４０℃以上である。このガラス転移温度の上限は特に制限されないが、通常、２００℃程度である。このポリマーアロイのガラス転移温度は、例えば１４０℃以上、１９０℃以下であることが好ましい。
【００２６】
第１の熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）系樹脂を用いるのが好ましい。第２の熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン（ＰＳ）系樹脂又はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系樹脂を用いるのが好ましい。さらに、第１の熱可塑性樹脂及び第２の熱可塑性樹脂に対する第１の熱可塑性樹脂の割合は、２５重量％以上７５重量％以下であることが好ましい。上記ポリマーアロイには、フィラーが１０重量％以上添加されていることが好ましい。
【００２７】
ここで、主にポリフェニレンエーテルとポリスチレンとからなるポリマーアロイによりファイバ接続部材８を成形し、実際に各種特性の評価を行った。以下、その評価結果について述べる。
【００２８】
まず、ポリマーアロイのガラス転移温度、荷重たわみ温度、光ファイバの接続ロス、及びクリープ歪の関係について評価した。具体的には、ポリフェニレンエーテル及びポリスチレンに対するポリフェニレンエーテルの割合が異なる複数のポリマーアロイを成形した。これら複数のポリマーアロイからファイバ接続部材８を成形した。
【００２９】
そして、ファイバ接続部材８のファイバ溝４に光ファイバ３をセットすることにより、蓋部６により光ファイバ３をベース部５に対して押さえた状態に組み立てた。その後、一度光ファイバ３のみを除去し、三日間経過した後に再び光ファイバ３をセットするとともに、波長１．３１μｍにて接続ロスの値を測定した。また、同じ環境条件に保持して三日間経過したファイバ接続部材８のクリープ歪を測定した。この測定によって得られた結果を図３及び表１に示す。
【００３０】
ポリマーアロイのガラス転移温度（℃）、ポリマーアロイの荷重たわみ温度（℃）、ポリマーアロイの接続ロス、及びクリープ歪について、得られた結果を表１に示す。
【表１】
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【００３１】
表１に示されるように、ポリフェニレンエーテル及びポリスチレンに対するポリフェニレンエーテルの割合が異なる複数のポリマーアロイにおいて、以下のことが確認できた。ポリマーアロイのガラス転移温度が高くなるにつれ、当該ポリマーアロイの荷重たわみ温度が高くなることが確認できた。ポリマーアロイのガラス転移温度が高くなるにつれ、クリープ歪の値が小さくなることが確認できた。特に、ポリマーアロイのガラス転移温度が１４０℃以上の場合、クリープ歪の値が３．０より小さい値であることが確認できた。また、ポリマーアロイのガラス転移温度が１４０℃以上の場合、クリープ歪の値が３．０より小さい値であることが確認できた。
【００３２】
また、表１に示された結果のうち、ポリマーアロイのガラス転移温度（℃）と、当該ポリマーアロイから成形されたファイバ接続部材８を用いた光接続器１の接続ロスとの関係を図３に示す。
【００３３】
図３に示されたように、ガラス転移温度が１４０℃を超えた場合において、接続ロスが０．２５ｄＢを下回ることが確認できた。更に、ガラス転移温度が略１６０℃の場合において、接続ロスが０．１７ｄＢを下回ることが確認できた。すなわち、ガラス転移温度が略１４０℃以上１６０℃以下の場合において、接続ロスが抑制されることが分かった。
【００３４】
次に、ポリフェニレンエーテル及びポリスチレンに対するポリフェニレンエーテルの割合が異なる複数のポリマーアロイの特性について、複数種類のサンプルを用いて評価した。具体的には、ポリフェニレンエーテル及びポリスチレンに対するポリフェニレンエーテルの割合が異なる複数のポリマーアロイのサンプルを７つ用意し、各サンプルにおいて、成形性を評価するとともに、環境試験を行った。得られた結果を表２に示す。表２において、Ａは全数良好、Ｂは全数不良、Ｃは良好と不良が混在した状態を示す。ここで、成形性が良好か否かの判定基準は、次のとおりである。所定の条件において成形を行った際の完成品の寸法誤差、即ち、設計値からのずれが所定値以下のものを良好とする。また、環境試験の結果における良好か否かの判定基準は、次の通りである。試験開始前の接続ロスに対し、試験中における接続ロスの変化量の最大値が０．４ｄＢ以下の場合を良好とする。なお、表１に示す接続ロスの評価結果から、ポリフェニレンエーテル及びポリスチレンに対するポリフェニレンエーテルの割合が４０重要％〜７０重量％、３０重量％〜６０重量％、及び、３０重要％〜７０重量％のポリマーアロイは、ガラス転移温度が１４０℃以上であることが分かった。
【表２】
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【００３５】
表２に示されるように、ポリフェニレンエーテル及びポリスチレンの合計に対するポリフェニレンエーテルの割合が２５重量％以上かつ７５重量％より少ない場合において、成形性がよいことが確認できた。また、ポリマーアロイのガラス転移温度が１４０℃以上の場合、ポリフェニレンエーテル及びポリスチレンに対するポリフェニレンエーテルの割合が２５重量％以上７５重量％以下、好ましくは、３０重量％以上７０重量％以下であれば、優れた成形加工性を保ちつつ、環境試験において良好な評価結果が得られた。
【００３６】
尚、上記環境試験は、以下に示す試験１〜試験３を連続して行った。試験１（高温試験）は８５℃の環境下に５０時間保持した。試験２（湿熱試験）は６０℃且つ湿度９３％の環境下に５０時間保持した。試験３（ヒートサイクル試験）は−４０℃の環境下に１時間保持すること及び７５℃の環境下に１時間保持することを交互に６回行った。試験３の終了後と試験１の開始前とにおいて接続ロスの変化量の最大値を評価した。
【００３７】
そして、繊維状のフィラーを添加したポリマーアロイの特性について評価した。具体的には、ポリフェニレンエーテル及びポリスチレンに対するポリフェニレンエーテルの割合が異なる複数のポリマーアロイに対して、ガラス繊維からなる繊維状のフィラーを添加した。ガラス状のフィラーを添加した場合及び繊維状のフィラーを添加しない場合において、曲げ弾性率及び引抜力を測定した。得られた結果を表３に示す。
【表３】
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【００３８】
表３に示されるように、繊維状のフィラーを添加したポリマーアロイは、曲げ弾性率の値が大きいこと及び引抜力の値が大きいことが確認できた。従って、ポリマーアロイに繊維状のフィラーを添加することにより、ポリマーアロイの剛性が確保されることが確認できた。
【００３９】
なお、繊維状フィラーとして、チタン酸カリウムウィスカ（ＫＴＷ）、ＫＴＷの他、ワラストナイト、ホウ酸アルミニウム、塩基性硫酸マグネシウム（ＭＯＳ）、ゾノライト、酸化亜鉛等の針状フィラーを用いても良いし、また他の特性を付与するためにモース硬度が小さい板状又は球状のフィラーを加えても良い。モース硬度は、物質の硬さを表わす指標であり、鉱物同士を擦り付けて傷が付いたほうが硬度の小さい物質となる。
【００４０】
また、繊維状フィラーとして、モース硬度が光ファイバ３を形成する石英ガラスよりも小さいもの、又はモース硬度が５よりも小さいものが用いられてもよい。この場合、繊維状フィラーが光ファイバに比べて十分軟らかくなるため、採用することができる。
【００４１】
以上、本実施形態によれば、ガラス転移温度が高いポリマーアロイが形成され、優れた成形加工性を保ちつつ、耐熱性又は機械的性質等の物性が補完されたポリマーアロイが得られる。このようなポリマーアロイから形成されるファイバ接続部材８は、クリープ特性が改善される。従って、時間が経過しても光ファイバ３が内蔵ファイバ１０に対して軸ずれしにくくなる。これにより、光ファイバ３の接続ロスを抑制することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ファイバ接続部材８を構成するベース部５及び蓋部６の両方を、芳香族環及びエーテル結合を有する基本単位からなる第１の熱可塑性樹脂と第１の熱可塑性樹脂とは異なる第２の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイから形成したが、特にそれには限られず、ベース部５及び蓋部６の少なくとも一方を、そのような材料で形成してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態の光接続器１は、光ファイバ３を内蔵ファイバ１０に接続するメカニカルスプライス型の光コネクタであるが、本発明は、２本の光ファイバを両側からメカニカルスプライス内に導入して接続及び固定するタイプのものにも適用可能である。
【００４４】
また、本発明は、光ファイバ同士を機械的に接続及び固定するメカニカルスプライス以外に、ＭＴコネクタフェルール又は光学位置決め部材等の光接続器にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、光ファイバ同士を接続する光接続器に用いることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…光接続器、２…メカニカルスプライス、３…光ファイバ、４…ファイバ溝、５…ベース部、６…蓋部、８…ファイバ接続部材、９…フェルール、１０…内蔵ファイバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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