(57)【要約】【課題】外部からの圧力に対する強度を向上するとともに加工性及び光ファイバカプラの組立作業性を容易にし、信頼性が高く、かつ安価な光ファイバカプラ補強部材及び光ファイバカプラを提供する。【解決手段】光ファイバカプラ補強部材２０は、例えばセラミックや石英等の硬質材で形成された略直方体状の部材からなり、その長手方向に沿う平坦面２１を備えている。また、その横断面形状が円筒状部材５０に内接する六角形状を有している。そして、横断面形状がＵ字状の凹部２２が、上記略直方体状部材の長手方向に沿って形成されていて、接合部Ｌを格納している。なお、凹部２２に格納された接合部Ｌは接着剤６０等により凹部２２の両端で固定されている。また、凹部２２の内壁面２３の両端には面取り加工２３ａが施されている。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状部材の長手方向に設けられた長溝に光ファイバカプラ本体を格納して保護する光ファイバカプラ補強部材であって、
前記長溝が略Ｕ字状の横断面形状を有し、かつ前記柱状部材が長手方向に沿う平坦面を備えていることを特徴とする光ファイバカプラ補強部材。
【請求項２】
前記柱状部材の横断面形状が円に内接する多角形状であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ補強部材。
【請求項３】
前記長溝の両端の角が面取りされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバカプラ補強部材。
【請求項４】
前記柱状部材がスーパーインバー材又はインバー材からなり、かつ前記柱状部材の表面に所定の厚さでクロムメッキ、又はスズメッキ、又はニッケルメッキを施したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光ファイバカプラ補強部材。
【請求項５】
前記柱状部材の表面粗さを１〜１００μｍとすることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光ファイバカプラ補強部材。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の光ファイバカプラ補強部材を備えたことを特徴とする光ファイバカプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバカプラ補強部材及び光ファイバカプラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバカプラは、複数本の光ファイバを接合した接合部（光ファイバカプラ本体）を有し、その接合部において光ファイバ中の光を分離又は結合するものである。ところで、この接合部は通常の光ファイバと比べて非常に細く、わずかな外力が加えられただけでも変形や切断して、その機能が失われてしまう虞があるため、一般に光ファイバカプラでは、接合部を補強部材に格納して保護している。
【０００３】
この補強部材として、従来より、図８に示すように接合部を格納する横断面形状がコの字状の凹部（長溝）を有する略直方体状部材や、図９に示すように横断面形状がＣ字状の凹部を有する略円筒状部材が用いられている。ここで、図８及び図９は、それぞれ従来技術による光ファイバカプラの横断面形状を示した図であり、補強部材Ａ、Ｂに設けられた凹部に光ファイバの接合部Ｌが格納されている。接合部Ｌは、例えば接着剤によって補強部材に固定されている。
また、これらの補強部材は、変質、変形、破損、及び温度変化による光ファイバと補強部材との膨張係数の違いによる歪みによる特性の変化等を防ぐため、例えば石英や、膨張係数が光ファイバに近いスーパーインバー材又はインバー材等の堅牢な金属部材で構成され、金属部材の場合には、その表面に金メッキが施されている。
ところで、補強部材を構成する金属部材は、通常、その表面の粗さが１μｍ未満であり、例えばスーパーインバー材又はインバー材の場合は０．４〜０．７μｍである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、横断面形状がコの字状の略直方体状部材からなる補強部材（以下、第１の従来技術という）の場合は、外壁面Ｗ１から凹部の壁面Ｗ２に対して圧力Ｆが加わると、その圧力は凹部の壁面Ｗ２と底面Ｗ３がなす角Ｃ１に集中するので、角Ｃ１の部分が脆くなり、補強部材Ａの凹部が破損するという問題があった（図８参照）。
【０００５】
他方、横断面形状がＣ字状の略円筒状部材からなる補強部材（以下、第２の従来技術という）の場合は、外壁面Ｗ４及び凹部の壁面Ｗ５が曲面で構成されているので、外壁面Ｗ４から加えられた圧力Ｆは壁面Ｗ５の特定部分に集中することなく壁面Ｗ５全体に分散されるため、その圧力により補強部材Ｂの凹部が破損するのを防ぐことができる。ところが、上記第２の従来技術では、平坦な作業台上で補強部材Ｂを静止させることが容易ではなく、その凹部に光ファイバカプラの接合部を格納する作業効率が著しく低下するという問題があった（図９参照）。
【０００６】
また、平面加工と曲面加工では、曲面加工の方がコストが高いので、曲面部分が多い上記第２の従来技術による補強部材では、その製造コストが高くなる傾向にある。
【０００７】
また、上記第１、第２の従来技術では、それぞれ凹部の両端がシャープエッジになっているため、その部分に光ファイバが接触して損傷し、切断してしまう虞があった。
【０００８】
また、補強部材が、スーパーインバー材又はインバー材である場合には、耐食性を補うために金メッキが施されているが、補強部材に錆が発生することを防止できる程度の耐食性を充分に得ることができず、その結果、補強部材に錆が発生し、光ファイバカプラの特性が変化してしまう虞があった。また、この場合には、補強部材の表面が非常に滑らかになっているので、接合部Ｌを固定する接着剤はアンカー効果による充分な接着力を得ることができない。そのため、接合部に繋がる光ファイバに対して外力が加わると、接着部分が剥がれて破損してしまう虞があった。
【０００９】
ところで、光ファイバカプラの設置場所は、屋内に限られることはなく、屋外に設置されることがある。この場合、光ファイバカプラは上記した補強部材に加えて遮光性や気密性の高い外部筐体に格納される。なお、外部筐体としては、強度の面で優れた円筒状部材が用いられる。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、外部からの圧力に対する強度を向上するとともに加工性及び光ファイバカプラの組立作業性を容易にし、信頼性が高く、かつ安価な光ファイバカプラ補強部材及び光ファイバカプラを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光ファイバカプラ補強部材は、柱状部材の長手方向に設けられた長溝に光ファイバカプラ本体を格納して保護する光ファイバカプラ補強部材であって、前記長溝が略Ｕ字状の横断面形状を有し、かつ前記柱状部材が長手方向に沿う平坦面を備えていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、光ファイバカプラ本体を格納して保護する長溝の横断面形状が略Ｕ字状を有しているので、外部から光ファイバカプラ保持装置に圧力が加えられても、その圧力は長溝の内壁面全体に分散され、内壁面の特定の部分に圧力が集中することがなくなる。また、光ファイバカプラ保持装置を構成する柱状部材が長手方向に沿って平坦面を備えているので、その外形全体が曲面からなる場合と比べて柱状部材を容易に加工できるとともに、平坦な作業台上で容易に静止させることができる。
なお、上記した長溝の横断面形状の略Ｕ字状とは、その内壁面に角がないものを指し、Ｕ字状の他、底面が平らで両端角部が円弧の形状や半円状や円弧状等が挙げられる。
【００１３】
また、本発明の光ファイバカプラ補強部材は、上記発明において、前記柱状部材の横断面形状が円に内接する多角形状であることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、柱状部材の横断面形状が円に内接する多角形状であるので、光ファイバカプラ補強部材を円筒状の部材に安定かつ容易に格納することができる。
【００１５】
また、本発明の光ファイバカプラ補強部材は、上記発明において、前記長溝の両端の角が面取りされていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、長溝の両端の角が面取りされているので、その部分がシャープエッジでなくなる。これにより、光ファイバカプラ補強部材では、格納した光ファイバがこの両端の角に接触して損傷するのを防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明の光ファイバカプラ補強部材は、上記発明において、前記柱状部材が膨張係数が光ファイバカプラに近いスーパーインバー材又はインバー材からなり、かつ前記柱状部材の表面に所定の厚さでクロムメッキ、又はスズメッキ、又はニッケルメッキを施したことを特徴とする。これにより柱状部材を形成するスーパーインバー材又はインバー材の耐食性を強化する。
【００１８】
さらに、メッキ表面の接着性を強化するために、スーパーインバー材又はインバー材の表面を粗くしたり、クロムメッキに微小クラック（ひび）を設けたりすることによりアンカー効果を高めるとしてもよい。
【００１９】
また、本発明の光ファイバカプラ補強部材は、上記発明において、クロムメッキ、又はスズメッキ、又はニッケルメッキを施した場合、前記柱状部材の表面粗さを１〜１００μｍとすることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、柱状部材の表面が粗面になり、光ファイバカプラ補強部材の表面において接着剤に対するアンカー効果が得られる。
また、柱状部材がスーパーインバー材又はインバー材からなり、その表面に所定の厚さでクロムメッキが施されているので、光ファイバカプラ補強部材を堅牢に構成するともに、クロムメッキのメッキ厚に応じてその表面に微小クラック（ひび）が発生し、光ファイバカプラ補強部材の表面において接着剤に対するアンカー効果が得られる。好ましくはクロムメッキのメッキ厚を０．５μｍ以上とすることで、微小クラックをより確実にメッキ表面に発生させることができる。
【００２１】
また、本発明の光ファイバカプラは、上記本発明の光ファイバカプラ補強部材を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、多様な用途に利用可能な信頼性の高い光ファイバカプラを低コストで実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１〜図３は、それぞれ本実施形態による光ファイバカプラ補強部材を備えた光ファイバカプラ全体の構成を示した図である。図１は本実施形態による光ファイバカプラの外観構造を示した斜視図、図２は図１に示した光ファイバカプラの長手方向に対して直交する横断面図、図３は図１に示した光ファイバカプラの長手方向に沿う縦断面図である。同図において、本実施形態による光ファイバカプラ１０は、本実施形態による光ファイバカプラ補強部材２０と、光ファイバカプラ補強部材２０に格納する２本の光ファイバ３０、３１が接合された接合部Ｌ（光ファイバカプラ本体）から構成される。また、本実施形態では、光ファイバカプラ１０は、気密性及び遮光性を有する円筒状部材５０に格納可能になっている。
【００２４】
光ファイバカプラ補強部材２０は、例えばスーパーインバー材又はインバー材等の金属やセラミック、石英等の硬質材で形成された略直方体状の部材からなり、その長手方向に沿う平坦面２１を備えている。また、その横断面形状が円筒状部材５０に内接する六角形状（多角形状）を有している。そして、横断面形状がＵ字状（略Ｕ字状）の凹部２２（長溝）が、上記略直方体状部材の長手方向に沿って形成されていて、接合部Ｌを格納している。
なお、凹部２２に格納された接合部Ｌは接着剤６０等により凹部２２の両端で固定されている。また、凹部２２の内壁面２３の両端には面取り加工２３ａが施されている。
【００２５】
また、光ファイバカプラ補強部材２０の表面は、メッキ厚が０．５μｍ以上のクロムメッキ、又はメッキ厚が１μｍ以上のスズメッキ、又はメッキ厚が１μｍ以上のニッケルメッキが施されており、これら各種のメッキは電気メッキである。
クロムメッキの場合は、例えば、無水クロム酸２５０ｇ／ｍｍ３、硫酸２．５ｇ／ｍｍ３、温度４５〜５５℃の電解溶液を用い、電流密度２０〜６０Ａ／ｄｍ２を印加して行われる。
スズメッキの場合は、例えば、温度１５〜２５℃の亜硫酸性スズメッキ溶を用い、陰極電流密度０．５〜４Ａ／ｄｍ２、陽極電流密度０．５〜２Ａ／ｄｍ２を印加して行われる。
ニッケルメッキの場合は、例えば、硫酸ニッケル２１ｇ／ｍｍ３、乳酸２８ｇ／ｍｍ３、プロピオン酸２．３ｇ／ｍｍ３、次亜リン酸ナトリウム２１ｇ／ｍｍ３、温度９０℃の電解溶液を用いて行われる。
【００２６】
このように構成された光ファイバカプラ１０では、凹部２２の横断面形状がＵ字状になっているので、外部から光ファイバカプラ補強部材２０に対して圧力が加えられた場合でも、その圧力が凹部２２の内壁面２３全体に分散されるようになる。これにより、内壁面２３の特定の部分に外部圧力が集中せず、凹部２２の破損を防止できる。
【００２７】
また、光ファイバカプラ補強部材２０が平坦面２１を備えているので、平坦な作業台上で光ファイバカプラ補強部材２０を安定に静止できるようになる。これにより、接合部Ｌを凹部２２に格納する光ファイバカプラ１０の組立作業の効率を向上することができる。
【００２８】
さらに、光ファイバカプラ補強部材２０の外形横断面形状が円筒状部材５０に内接する多角形状を有しているので、光ファイバカプラ補強部材２０を安定かつスムーズに気密性や遮光性、強度に優れた円筒形状部材５０に格納することが可能になる。
【００２９】
また、内壁面２３の両端は面取り加工によりシャープエッジが除去されているので、その部分に接合部Ｌ又は光ファイバ３０、３１が接触して損傷や切断する虞がなくなり、これらを凹部２２に安全に格納することができる。
【００３０】
また、金メッキ、クロムメッキ、スズメッキ、ニッケルメッキの耐食性を試験するため、中性塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｈ８５０２）に基づく塩水噴霧時間２４時間を行った。その結果、金メッキでは錆が発生したが、クロムメッキ、スズメッキ、ニッケルメッキでは、錆が発生しなかった。
したがって、光ファイバカプラ補強部材２０は、クロムメッキ、又はスズメッキ、又はニッケルメッキを施すことにより、従来の金メッキと比較して、錆の発生を防止しうる程度にまで耐食性を強化することができる。
【００３１】
ここで、図７に示した測定装置を使用し、接着剤６０により試験片を板状部材に接着した時の接着強度の測定を行った。図７（ａ）は測定装置の平面図、図７（ｂ）は測定装置の正面図である。同図において、試験片７１は光ファイバカプラ補強部材２０を構成する部材で、２．１ｍｍ角の棒状部材である。一方、板状部材７２は接合部Ｌを含む光ファイバを構成する部材で、ここでは、パイレックス（登録商標）ガラスである。試験片７１は接着剤６０によって板状部材７２と接着している。この測定装置では、試験片７１のＡ点に鉛直方向に応力を加えて行き、試験片７１と板状部材７２の接着部分が剥がれる直前の応力を接着強度として測定する。
【００３２】
なお、光ファイバカプラ補強部材２０を構成する部材表面を１〜１００μｍの粗面とし、適宜メッキ処理する。これにより、光ファイバカプラ補強部材２０では、メッキ処理後の表面は下地の粗面状態がそのまま現れるので、アンカー効果が得られ、接着強度の向上を図ることができる。ここで、スーパーインバー材を酸処理により表面を粗くした後、例えば、ニッケルメッキを施し、その表面粗さ＝１１μｍのものを試験片として、接着強度を測定した結果、接着強度＝１．７６Ｐａ［Ｎ／ｍ２］が得られた。一方、表面粗さ＝０．５μｍの試験片の場合、同様にして接着強度＝１．１８Ｐａ［Ｎ／ｍ２］が得られた。これにより、接着表面の表面粗さを１１μｍとした場合では、表面粗さが０．５μｍｓの場合と比較して約１．５倍の接着強度が得られることが確認された。
同様にスズメッキを施した場合は、表面粗さ＝５μｍで接着強度＝１．２５Ｐａ［Ｎ／ｍ２］、表面粗さ＝０．５μｍで接着強度＝１．０８Ｐａ［Ｎ／ｍ２］が得られ、したがって、表面粗さが５μｍの場合には、表面粗さが０．５μｍの場合と比較して、約２倍の接着強度が得られることが確認された。
【００３３】
また、同様にクロムメッキを施した場合は、接着強度＝１．６７Ｐａ［Ｎ／ｍ２］が得られた。一方、金メッキが施されている場合、同様にして接着強度＝０．７８Ｐａ［Ｎ／ｍ２］が得られた。これにより、クロムメッキを施すことによって、金メッキが施されている場合と比較して約２倍の接着強度が得られることが確認された。
また、光ファイバカプラ補強部材２０は、クロムメッキの表面に発生した微小クラックによって接着剤６０に対するアンカー効果が得られる。これにより、光ファイバカプラ補強部材２０では、接着剤６０に対する接着強度が向上するので、接合部Ｌを凹部２２に確実に固定することができる。
【００３４】
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
例えば、上述の実施形態では、凹部２２の横断面形状がＵ字状の場合について説明しているが、これに限られることはなく、図４に示すように底面が平らで両端角部が半径０．１ｍｍ以上の円弧の形状（同図（ａ））や横断面形状が曲線だけで構成される半円状（同図（ｂ））や円弧状（同図（ｃ））であっても良い。すなわち、凹部２２の横断面形状としては、外部から光ファイバカプラ補強部材２０に対して加えられた圧力が集中する角のない形状で有ればＵ字状そのものでなくても良い。
【００３５】
また、光ファイバカプラ補強部材２０の外形横断面形状は六角形状に限られることはなく、図５に示すように円の一部が直線で切り取られた形状であっても良い。より好ましくは、図６に示すように円筒状部材５０に内接する多角形状で、かつその全ての角が鈍角であるとよい。このように円筒状部材５０と接する角を鈍角にすることで鋭角の場合と比べて角部の強度が増すので、落下等の衝撃によりこの角が損傷するのを防ぐことができる。
【００３６】
また、内壁面２３の両端における面取り部分の大きさは、光ファイバの形状等に応じて適宜設定すると良い。
【００３７】
また、本実施形態では光ファイバカプラ補強部材２０に用いる材料としてセラミックや石英を例示しているが、これに限られることはなく、外部圧力に対して所定の強度を有するものを適宜選択して利用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバカプラ本体を格納して保護する長溝の横断面形状が略Ｕ字状を有しているので、外部から光ファイバカプラ保持装置に圧力が加えられても、その圧力は内壁面の特定の部分に圧力が集中することなく、長溝の内壁面全体に分散されるため、外部圧力による光ファイバカプラ保持装置の破損を防止できる。また、光ファイバカプラ補強部材を構成する柱状部材が長手方向に沿って平坦面を備えているので、その外形全体が曲面からなる場合と比べて柱状部材の加工が容易で、かつ平坦な作業台上で静止させることができる。これにより、光ファイバカプラ補強部材では、外力により破損することなく補強部材としての機能を長期間維持することが可能となり、信頼性が向上するとともに、加工性が良く、安価に製造できる。また、光ファイバカプラ本体を格納する際の作業性が向上し、かかる工数の削減が可能となり、当該補強部材を備えた光ファイバカプラの製造コストを低減できるという効果を奏する。
【００３９】
また、本発明によれば、柱状部材の横断面形状が円に内接する多角形状であるので、光ファイバカプラ補強部材を円筒状の部材に安定かつ容易に格納することができる。
【００４０】
また、本発明によれば、長溝の両端の角が面取りされ、その部分のシャープエッジが除去されているので、光ファイバカプラ補強部材では、この両端の角に接触する光ファイバの損傷を防ぐことができ、補強部材としての信頼性を向上できるという効果を奏する。
【００４１】
また、本発明によれば、柱状部材がスーパーインバー材又インバー材からなり、膨張係数が光ファイバカプラと同等であることから、温度変化による光ファイバカプラの特性変化を防止するとともに、その表面にクロムメッキ、又はスズメッキ、又はニッケルメッキが施されているため、耐食性が向上し、錆による光ファイバカプラの特性変化を防止することができる。
【００４２】
また、本発明によれば、柱状部材の表面を粗面にすることにより、その表面において接着剤に対するアンカー効果が得られる。これにより、光ファイバカプラ補強部材では、接着剤に対する接着強度が向上し、接着剤により光ファイバを補強部材に確実に固定して保護することができる。
【００４３】
さらに、本発明によれば、柱状部材がスーパーインバー材又インバー材からなり、その表面に所定の厚さでクロムメッキが施されているので、光ファイバカプラ補強部材を堅牢に構成するともに、クロムメッキのメッキ厚に応じてその表面に微小クラック（ひび）が発生し、接着剤に対するアンカー効果が得られる。これにより、光ファイバカプラ補強部材では、接着剤に対する接着強度が向上し、接着剤により光ファイバを補強部材に確実に固定して保護することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、光ファイバカプラが上記発明による光ファイバカプラ補強部材を備えているので、多様な用途に利用でき、かつ低コストで信頼性の高い光ファイバカプラを実現できる。
以上の説明は光ファイバカプラが２芯の場合で述べたが、２芯以上にした多芯カプラの補強部材に本発明を適用した場合も、同様の効果があり、作製したカプラの信頼性、光学特性とも十分な性能を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光ファイバカプラの外観構造を示す斜視図である。
【図２】本実施形態による光ファイバカプラの長手方向に対して直交する横断面図である。
【図３】本実施形態による光ファイバカプラの長手方向に沿う縦断面図である。
【図４】凹部２２の横断面形状の一例を示す図である。
【図５】光ファイバカプラ補強部材２０の外形横断面形状の一例を示す図である。
【図６】光ファイバカプラ補強部材２０の外形横断面形状の一例を示す図である。
【図７】接着強度の測定装置を示す図である。
【図８】第１の従来技術による光ファイバカプラを示す図である。
【図９】第２の従来技術による光ファイバカプラを示す図である。
【符号の説明】
Ｌ…接合部（光ファイバカプラ本体）、１０…光ファイバカプラ、２０…光ファイバカプラ補強部材、２１…平坦面、２２…凹部（長溝）、５０…円筒状部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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