(57)【要約】【課題】環境温度変化に対して光ファイバカプラとしての信頼性を維持可能な光ファイバカプラを提供する。【解決手段】光ファイバ１１０の融着延伸部１１１が固定された基材１２０を保護管１３０内に収納し、上記保護管の両端をシール材１３２にて封止した光ファイバカプラ１０１において、保護管の両端部に緩衝機構１３１を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの融着延伸部及びこの融着延伸部の両側に延びるファイバ部をファイバ固定用接着剤によって固定する基材と、
前記基材を収納し、前記ファイバ部が外部に延伸する両端部をシール材によって封止した管状の保護管とを備えた光ファイバカプラにおいて、
前記保護管は、周囲に比べて弾性率の低い緩衝機構部を備えたことを特徴とする光ファイバカプラ。
【請求項２】
上記緩衝機構は、上記保護管の軸方向に沿う方向で、上記シール材と上記ファイバ固定用接着剤との間に位置する、請求項１記載の光ファイバカプラ。
【請求項３】
上記緩衝機構は、上記保護管の外面に、周方向に沿って全周にわたり形成された外面凹部である、請求項１又は２記載の光ファイバカプラ。
【請求項４】
上記緩衝機構は、上記保護管の内面に、周方向に沿って全周にわたり形成された内面凹部である、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバカプラ。
【請求項５】
上記内面凹部は２本以上設けられる、請求項４記載の光ファイバカプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に使用される光ファイバカプラに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信に使用される光ファイバカプラは、被覆を除去した２本の光ファイバを平行に整列させ、その一部を加熱溶融して細く延伸させたものである。このような光ファイバカプラは、特定の波長の光を分岐、結合したり、複数の波長を分波、合成させる等の機能を持つ光部品である。上述の融着延伸部は、約５０μｍ以下と大変細くなっている。このため、光ファイバカプラの融着部は、折れやすく、また、環境、特に温度、湿度に非常に敏感であるため、パッケージ等で保護されて使用される。
【０００３】
一般的に使用されている光ファイバカプラのパッケージについて説明する。
上述のように融着延伸部は、細径化されているため、僅かな張力の変化でも応力変化としては大きく、光学特性への影響が大きい。よって光ファイバカプラの信頼性を確保するためには、融着延伸部の安定化を図るよう、融着延伸部を保持することが必要である。よって、融着延伸部の両側は、樹脂材によりガラス板などの基材に固定される。その一体物は、機械的及び水分からの保護のため、さらにステンレス管などの保護管内に挿入される。保護管内は、保護管の両端に設けた樹脂材により気密封止される。
【特許文献１】特開平７−２１８７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように融着延伸部を支持する基材は、光ファイバと線膨張係数が近い、ガラス等の材料が使用される。一方、保護管にはステンレスなどの金属材料が使用されることが多い。したがって、光ファイバカプラが例えば８０℃〜９０℃程度の高温環境下に置かれると、保護管と光ファイバ固定用の基材との線膨張係数差に起因して、基材の両端部分における樹脂材による光ファイバ固定部と、シール材である樹脂材との間の光ファイバ部分に引張り応力が発生する。よって、引張り応力の作用により、光ファイバ固定部の樹脂材は、クリープや剥がれなどのモードにより、その接着力が劣化する。
【０００５】
上述のように融着延伸部は細径化されており、僅かな張力の変化でも応力変化としては大きく、光学特性への影響が大きい。上述のように樹脂材の劣化により、融着延伸部の張力が影響を受け、光学特性が変化する。よって、光ファイバカプラとしての特性が劣化するという課題がある。
【０００６】
又、従来の光ファイバカプラの製造工程では、保護管の両端へ充填される樹脂材の保護管内における到達先がわかりにくく、融着延伸した光ファイバの特性に影響ある領域まで到達する可能性があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、環境温度変化に対して光ファイバカプラとしての信頼性を維持可能な光ファイバカプラ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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様における光ファイバカプラは、光ファイバの融着延伸部及びこの融着延伸部の両側に延びるファイバ部をファイバ固定用接着剤によって固定する基材と、前記基材を収納し、前記ファイバ部が外部に延伸する両端部をシール材によって封止した管状の保護管とを備える。該光ファイバカプラにおいて、前記保護管は、周囲に比べて弾性率の低い緩衝機構部を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１態様における光ファイバカプラによれば、保護管は、緩衝機構を有する。よって、当該光ファイバカプラが高温下に置かれ、保護管内の基材と保護管との線膨張係数の相違によりファイバ固定用接着剤とシール材との間に位置する光ファイバへ引張り応力が作用するような状態になった場合でも、保護管の軸方向における緩衝機構の伸縮機能により、光ファイバに上記引張り応力が作用するのを抑制することができる。したがって、光ファイバカプラにおいて常温下と同様の高信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態である光ファイバカプラについて、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００１１】
実施の形態１．
図１には、本実施形態における光ファイバカプラ１０１が示されている。該光ファイバカプラ１０１は、融着延伸部１１１を有する光ファイバ１１０と、基材１２０と、緩衝機構１３１を有する保護管１３０とを備える。
【００１２】
光ファイバ１１０における融着延伸部１１１は、それぞれ被覆材１１０ａを除去された２本の素線１１０ｂを近接させて、ガスバーナ等で加熱して溶融し融着させながら延伸した部分であり、例えば図３に示すようなテーパ形状を有する融着した部分である。尚、本実施形態において融着延伸部１１１は、約２０μｍの直径である。
【００１３】
基材１２０は、光ファイバ１１０と線膨張係数が近いガラス等の材料から形成され、例えば図２に示すような溝部１２２を形成した断面を有する。溝部１２２は、基材１２０の軸方向に沿って形成され、光ファイバ１１０の素線１１０ｂを収納可能である。よって、基材１２０は、融着延伸部１１１を設けた光ファイバ１１０の素線１１０ｂを保持、固定する部材である。
【００１４】
基材１２０への素線１１０ｂの固定は、溝部１２２内に収納した素線１１０ｂに対して、テーパ形状である融着延伸部１１１の中央付近を避け、融着延伸部１１１及び融着延伸部１１１の両側に延びるファイバ部１１２に、ファイバ固定用接着剤１２１を溝部１２２に充填することで行われる。本実施形態では、図１に示すように、基材１２０の両端部の２箇所にて素線１１０ｂを基材１２０に固定しているが、それぞれのファイバ部１１２において複数箇所にて、例えば合計４箇所にて、素線１１０ｂを基材１２０に固定してもよい。
【００１５】
保護管１３０は、筒状であり、光ファイバ１１０を固定した基材１２０を保護管内１３３に収納する。尚、本実施形態では、保護管１３０は金属製であり、円筒形状にて形成されるが、外形状は円形に限定するものではない。
【００１６】
保護管内１３３に収納された基材１２０からは、図１に示すように、被覆された光ファイバ１１０が保護管１３０の両端部１３４から外側へ延びる。そして両端部１３４にはシール材１３２が注入され硬化される。よってシール材１３２は、保護管内１３３を封止するとともに保護管内１３３から外部へ延びる光ファイバ１１０を保護管１３０に保持する。
【００１７】
さらに保護管１３０の両端部１３４の近傍にて、保護管１３０は、当該光ファイバカプラ１０１において特徴的な部分である緩衝機構１３１を有する。
緩衝機構１３１は、シール材１３２によって光ファイバ１１０を固定している箇所から保護管１３０の中央部側に設けられる。より詳しくはシール材１３２とファイバ固定用接着剤１２１との間に対応する保護管１３０の領域に設けられる。このような緩衝機構１３１は、ファイバ固定用接着剤１２１とシール材１３２との間に位置する光ファイバへ作用する引張り応力の変化を抑制する機構である。
【００１８】
本実施形態では、図示するように緩衝機構１３１は、蛇腹形状である。即ち、保護管１３０の外面１３０ａ及び内面１３０ｂに、周方向に沿って全周にわたり溝状の外面凹部１３１ａ及び内面凹部１３１ｂが形成されている。尚、図１では、各端部１３４において、外面凹部１３１ａ及び内面凹部１３１ｂは、２つずつ形成しているが、個数はこれに限定するものではなく、最低一つずつ形成することができる。但し後述するように、内面１３０ｂに形成される凹部１３１ｂは、複数個形成するのが好ましい。又、緩衝機構１３１は、外面凹部１３１ａ及び内面凹部１３１ｂを有する構成に限定されるものではない。即ち、緩衝機構１３１は、緩衝機構１３１における弾性率を、保護管１３０における緩衝機構１３１以外の領域よりも低くした領域、部分等、保護管１３０の軸方向１４０に伸縮可能で弾性を有する手段で、当業者が想到可能な手段を採用することができる。
【００１９】
緩衝機構１３１を形成する、保護管１３０の両端部１３４の近傍とは、上述したように、保護管１３０の軸方向１４０において、シール材１３２とファイバ固定用接着剤１２１との間に対応する保護管１３０の位置に相当する。
【００２０】
又、保護管１３０の内面１３０ｂに形成される凹部１３１ｂは、軸方向１４０に２本以上形成するのが好ましい。上述のように、保護管１３０の両端部１３４には、シール材１３２が注入されるが、保護管１３０の内面１３０ｂに周方向に沿って複数の内面凹部１３１ｂを形成しておくことで、シール材１３２を注入する際に、最も外側の凹部１３１ｂ−１にシール材１３２を滞留させることができる。つまり、内面凹部１３１ｂがシール材１３２の樹脂溜まりの役割を果たす。
【００２１】
よって、不必要にシール材１３２が保護管１３０内に侵入する、つまり光ファイバの特性に影響ある領域までシール材１３２が侵入することを防止できる。したがって、シール材１３２の注入が光ファイバの特性を劣化させることはなくなる。尚、未だシール材１３２を滞留していない凹部１３１ｂが存在することから、緩衝機構１３１の機能も維持されている。
【００２２】
以上説明した構成にて本実施形態の光ファイバカプラ１０１は形成される。
このような光ファイバカプラ１０１において、保護管１３０は金属材で形成され、保護管１３０の保護管内１３３に収納される基材１２０はガラス材で形成され、光ファイバ１１０は、基材１２０にファイバ固定用接着剤１２１にて固定されて保護管１３０の外側へ延び、さらに保護管１３０の両端部１３４にて、シール材１３２により固定される。よって、環境温度変化により、保護管１３０と基材１２０とは互いに異なる膨張率にて軸方向１４０に伸縮する。したがって、ファイバ固定用接着剤１２１とシール材１３２との間に位置する応力作用区間１１３に位置する光ファイバには、緩衝機構１３１を設けていない場合には、引張り応力が作用してしまう。
【００２３】
一方、当該光ファイバカプラ１０１では、保護管１３０は、上述の緩衝機構１３１を有する。よって、保護管１３０は、緩衝機構１３１の弾性変形により、保護管１３０と基材１２０との軸方向１４０における伸縮量の相違を吸収することができる。したがって、応力作用区間１１３に位置する光ファイバに、過剰な引張り応力が作用するのを防止でき、作用する引張り応力の低減を図ることができる。
【００２４】
したがって、基材１２０におけるファイバ固定用接着剤１２１の接着力が劣化することを防止できる。また、融着延伸部１１１を有する光ファイバ１１０が基材１２０へ固定された状態は維持され、光ファイバカプラ１０１の特性の劣化は抑制可能である。よって、たとえ高温下に光ファイバカプラ１０１が置かれたときであっても、応力作用区間１１３において、温度上昇により生じる引張り応力を抑制でき、室温下の場合と同様の信頼性が実現可能である。
【００２５】
又、緩衝機構１３１を有する当該光ファイバカプラ１０１は、さらに下記の別の効果を奏することができる。
接着剤は湿度が高いほど、接着強度の劣化が早い。そのため、上記シール材１３２には透湿率の低いエポキシ系接着剤などが用いられ、ある程度の気密性が保たれている。一方、緩衝機構１３１を有しない従来の光ファイバカプラにあっては、高温環境下で保護管内の気圧が上昇することで、シール材を介して、保護管内の光ファイバに引張り応力が発生してしまう。又、内部の気圧上昇により、溶融延伸部における特性が変化してしまう。
【００２６】
そこで、保護管の一部に通気部を設け、周囲環境との気圧差の発生を抑える方法が考えられる。しかしながら、通気部を設ける方策では、通気部を通して湿気が光ファイバカプラ内部に侵入するため、湿度に対する耐性が高くない。
【００２７】
これに対し、緩衝機構１３１を有する本実施形態の光ファイバカプラ１０１では、昇温により、保護管１３０内の圧力が上昇した場合、緩衝機構１３１の定数を適当に設定しておくことにより、その気圧の上昇量を緩衝機構１３１にて吸収することができる。よって、気圧変化による光ファイバカプラ１０１の特性変化を抑制できる。また、上記応力作用区間１１３に位置する光ファイバに作用する引張り応力の低減を図ることができるため、光ファイバカプラ１０１の特性の劣化を抑制できる。
【００２８】
このように、本実施形態の光ファイバカプラ１０１では、保護管１３０内の気密性を維持した状態において、気圧上昇を抑制することができる。さらに、光ファイバカプラ１０１では、上記応力作用区間１１３に位置する光ファイバに作用する引張り応力の低減を図ることができ、光ファイバカプラ１０１の特性が劣化することはない。よって、当該光ファイバカプラ１０１では、高温かつ高湿環境に対して、信頼性の高い光ファイバカプラを実現可能である。
【００２９】
又、上述した緩衝機構１３１は、以下に説明するような構成を採ることもできる。
上述の緩衝機構１３１は、蛇腹形状であるが、図４に示す光ファイバカプラ１０２に備わる緩衝機構１３５のように、保護管１３０の外面１３０ａにのみ上記外面凹部１３１ａを、一又は複数個形成し、内面１３０ｂには内面凹部を形成しないように構成することもできる。
【００３０】
又、図５に示す光ファイバカプラ１０３に備わる緩衝機構１３６のように、上記内面凹部１３１ｂは、保護管１３０の内面１３０ｂにのみ、一又は複数個形成して、上述の理由から好ましくは複数個形成して、外面１３０ａには外面凹部を形成しないように構成することもできる。
【００３１】
上記緩衝機構１３５、１３６では、上記緩衝機構１３１に比べて凹部の数が少ないことから、緩衝機構１３１における効果ほどではないが、緩衝機構１３５、１３６を備えることで、高温かつ高湿環境に対して、信頼性の高い光ファイバカプラを実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１による光ファイバカプラの断面図である。
【図２】図１に示す基材の側面図である。
【図３】図１に示す光ファイバの融着延伸部の拡大図である。
【図４】図１に示す光ファイバカプラの変形例における断面図である。
【図５】図１に示す光ファイバカプラの他の変形例における断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０１  光ファイバカプラ、１１０  光ファイバ、１１１  融着延伸部、
１１２  ファイバ部、１２０  基材、１２１  ファイバ固定用接着剤、
１３０  保護管、１３０ａ  外面、１３０ｂ  内面、１３１  緩衝機構、
１３１ａ  外面凹部、１３１ｂ  内面凹部、１３２  シール材、１３３  保護管内、
１３４  端部、１４０  軸方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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