(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単心用フェルールボデイの中心孔に、単心の光ファイバ心線の被覆を除去した裸光ファイバ部を挿入固定した光ファイバ付きフェルール部材と、前記フェルールボデイと一体に結合され前記光ファイバ心線の裸光ファイバ部に連続する挿入された前記光ファイバ心線の被覆部を固定する固定部材と、から構成された単心型光ファイバ付フェルール組立体であって、前記フェルールボデイの中心孔の後端で前記光ファイバ心線の裸光ファイバ部が挿入固定された接着境界点から、前記光ファイバ心線の被覆部が接着固定された境界点迄は、前記光ファイバ心線の裸光ファイバ部の周囲に接着剤が充填されて固定部材に固定されており、その距離が０. ５〜６ｍｍの範囲内であることを特徴とする単心型光ファイバ付フェルール組立体。
【請求項２】
前記光ファイバ心線の裸光ファイバ部が挿入固定された接着境界点から、前記光ファイバ心線の被覆部が接着固定された境界点迄の距離を１〜４ｍｍの範囲内としたことを特徴とする請求項１記載の単心型光ファイバ付フェルール組立体。
【請求項３】
前記光ファイバ心線の被覆部を挿入固定する固定部材がチューブ状の固定部材であることを特徴とする請求項１乃至２記載の単心型光ファイバ付フェルール組立体。
【請求項４】
前記光ファイバ心線の被覆部を挿入固定する固定部材がフランジ付きの固定部材であることを特徴とする請求項１乃至２記載の単心型光ファイバ付フェルール組立体。
【請求項５】
前記フェルールボディは後端からフェルールボデイの前端側に向けて前記光ファイバ心線の裸光ファイバの外径より大きく前記光ファイバ心線の被覆部の外径より小さな径のギヤップ調整孔を０. ５ｍｍ〜６ｍｍの長さに設けたものであることを特徴とする請求項１乃至２記載の光ファイバ付フェルール組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの引き抜き強度を改善することのできる光ファイバ付フェルール組立体とこれを用いる光コネクタおよび光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光コネクタ、光モジュール、光計測器等に用いられるフェルール組立体は図１０に示されるように中心孔の後端側において、光ファイバの挿入をガイドするために後端に向けて拡径されたテーパー孔を有するフェルールボデイ７に固定部材４が一体に結合され、夫々の中心孔に裸の光ファイバ１と被覆ファイバ（光ファイバ心線）８とが挿入固定された構成となっている。この従来のフェルール組立体は予め固定部材４に接着剤９を充填しておき、これに先端の被覆を除去した裸光ファイバ１を裸光ファイバ１に続く被覆光ファイバ８の被覆層がフェルールボデイ７に当接するまで中心孔５に挿入する。そして挿入後、接着剤９を硬化させ裸光ファイバ１および被覆ファイバ８を接着固定して製造している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにして製造された従来の光ファイバ付フェルール組立体を用いた光コネクタや光モジュールは使用中に引張り応力等が加わった場合に０. ５ｋｇｆ程度の小さな引張り応力で光ファイバが切断され、光ファイバが引き抜けるといった問題があった。このようなファイバの切断が起きる原因としては、
(1) フェルールボデイに光ファイバを挿入する際に光ファイバが傷つけられる。
(2) 引張り応力を受けた際に局部的な応力集中の起きる部分が存在し、それによって光ファイバの破断が起きること等が考えられる。
この内(1) については接着剤９を先に充填してからファイバを挿入する方法で製造していることからその可能性は少ないものと考えられる。一方(2) による原因としてはフェルールボデイ７の中心孔５の偏心や被覆光ファイバ（ファイバ心線）８の偏心によって光ファイバが接着固定された境界点や被覆ファイバが接着固定される境界点において局部的な応力が加わり、屈曲することが考えられる。一般に中心孔５の偏心量は１. ５μｍ以下と小さいが、固定部材４の中心孔（挿入孔）の内径精度は一般に数１０μｍ程度であり、また被覆ファイバ８の偏心量も数１０μｍ程度であるので、フェルールボデイ７に対する光ファイバの偏心量は１００μｍを超えるような場合も考えられる。
そこで、この偏心が光ファイバの引き抜き強度の低下原因に関係してないかを調べるため、引き抜き強度の小さな製品グループの製品について、接着固定された光ファイバ１が露出するまで光軸に平行に光ファイバ付フェルール組立体を研磨し、フェルールボデイおよびフランジ付き固定部材４に対する光ファイバ１の収納状態を顕微鏡で詳しく観察した。
その結果は図１１に示すように光ファイバ１はフェルールボデイ７の接着境界点であるＡ1 と被覆ファイバ８の接着固定の境界点であるＢ1 とで曲げられており、破断して光ファイバが引き抜かれた光ファイバ付フェルール組立体における光ファイバの状態とも一致することから、引っ張り強度が低下する主要な原因はこれらの境界部分、特にＡ1 の点での応力集中が破断の主要原因であることがわかった。
【０００４】
本発明は上記の観察結果を基に、Ａ1 およびＢ1 の接着境界点における応力集中による光ファイバの破断を防止して、ばらつきが少なく、１ｋｇｆ以上好ましくは２ｋｇｆ以上の引き抜き強度を確保することのできる光ファイバ付フェルール組立体およびこれを用いた光モジュールや光コネクターの提供を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による請求項１記載の光ファイバ付フェルール組立体は単心用フェルールボデイの中心孔に、単心の光ファイバ心線の被覆を除去した裸光ファイバ部を挿入固定した光ファイバ付きフェルール部材と、前記フェルールボデイと一体に結合され前記光ファイバ心線の裸光ファイバ部に連続する挿入された前記光ファイバ心線の被覆部を固定する固定部材と、から構成された単心型光ファイバ付フェルール組立体であって、前記フェルールボデイの中心孔の後端で前記光ファイバ心線の裸光ファイバ部が挿入固定された接着境界点から、前記光ファイバ心線の被覆部が接着固定された境界点迄は、前記光ファイバ心線の裸光ファイバ部の周囲に接着剤が充填されて固定部材に固定されており、その距離が０. ５〜６ｍｍの範囲内であることを特徴とする光ファイバ付フェルール組立体である。本発明による請求項２記載の光ファイバ付フェルール組立体は前記光ファイバ心線の裸光ファイバ部が挿入固定された接着境界点から、前記光ファイバ心線の被覆部が接着固定された境界点迄の距離を１〜４ｍｍの範囲内としたことを特徴とする請求項１記載の単心型光ファイバ付フェルール組立体である。本発明による請求項３記載の光ファイバ付フェルール組立体は前記光ファイバ心線の被覆部を挿入固定する固定部材がチューブ状の固定部材であることを特徴とする請求項１乃至２記載の単心型光ファイバ付フェルール組立体である。本発明による請求項４記載の光ファイバ付フェルール組立体は前記光ファイバ心線の被覆部を挿入固定する固定部材がフランジ付きの固定部材であることを特徴とする請求項１乃至２記載の単心型光ファイバ付フェルール組立体である。本発明による請求項５記載の光ファイバ付フェルール組立体は前記フェルールボディは後端からフェルールボデイの前端側に向けて前記光ファイバ心線の裸光ファイバの外径より大きく前記光ファイバ心線の被覆部の外径より小さな径のギヤップ調整孔を０. ５ｍｍ〜６ｍｍの長さに設けたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面等を参照して本発明の実施形態をさらに詳しく説明する。
図１は本発明による光ファイバ付きフェルールの構成原理を説明するための概略断面図である。この光ファイバ付きフェルールは、フェルールボデイ７の中心孔５に、裸光ファイバ１を挿入固定する中心孔５を備えるフェルールボデイ７と、前記フェルールボデイ７に一体に固定され、前記フェルールボディに挿入固定された裸光ファイバ１に連続するファイバ心線８を受入れ固定するフランジ付き固定部材４とを含んでいる。図１２にファイバ心線８の構成を詳細に示してあるから、参照されたい。フェルールボディの中心孔５にエポキシ樹脂系接着剤などの接着剤を充填し、これに所定の長さに先端の被覆を除去した裸光ファイバ１を挿入し、ファイバ心線８を固定部材４の中心孔に夫々挿入し、接着固定することにより製造したものである。
【０００７】
このファイバ付フェルール組立体について、裸光ファイバの屈曲点となるＡ2 点とＢ2 点間の距離、すなわち裸光ファイバ１が挿入固定された中心孔５の後端側の接着固定された境界点Ａ2 点（後端に向けての拡径開始点）と、被覆ファイバ（ファイバ心線）の接着固定の境界点であるＢ2 点との間の距離（ギャップＧ）を変化させ、ギャップＧが引き抜き強度に及ぼす影響について調べた。なお、実験にはフェルールボデイ７のＡ2 点（後端に向けての拡径開始点）からフェルールボデイ７の後端までの距離（＝拡径部分の長さ）が０. ３ｍｍのものを用いた。
【０００８】
これらの結果を図２に示す。この図からも分かるように引き抜き強度はギャップＧが０. ５ｍｍで１ｋｇｆ以上と急激に向上し、約４ｍｍ以上で３ｋｇｆ程度に飽和することを示している。したがって、１ｋｇｆ以上の引き抜き強度を得るためにはギャップＧを０. ５ｍｍ以上に、また１. ５ｋｇｆ以上の引き抜き強度を得るためにはギャップＧを１ｍｍ以上に、さらに２ｋｇｆ以上の引き抜き強度とするにはギャップを２ｍｍ程度以上とする必要のあることが分かる。
しかしギャップを大きくすると固定部材の長さが短い場合には光ァイバ心線８と固定部材４との接着力が低下する問題があるので、好ましくは６ｍｍ以下、より好ましくは４ｍｍ以下とするのがよい。
【０００９】
【実施例】
以下図面にしたがって本発明によるフェルール組立体の実施例について説明する。
各実施例を説明する前に図３、図４、図５、図６、図７、図８に示された組立体を構成する各部材について説明する。図５〜７のフェルールボデイ７は外径寸法が２. ５ｍｍ、全長１６ｍｍ、中心孔は１２６〜１２７μｍのジルコニア製フェルールボデイである。また、図８のフェルールボディ１７は外径１．５ｍｍ、長さ３ｍｍ、中心孔は１２６〜１２７μｍのジルコニア製フェルールボディである。また固定部材４は何れも金属製で、図３〜図５、および図７に示すものは固定部材４の前端にフェルールボデイを受け入れる２. ５ｍｍの挿入孔と、後方に内径１ｍｍの段付き孔が設けられたフランジ付き固定部材である。
また図６に示す固定部材４は前端にフェルールボデイ７を受け入れる２. ５ｍｍの挿入孔と、後方にファイバ心線の外径より小さなギャップ調整孔とファイバ心線を挿入するための内径１ｍｍの段付き孔が連設されたフランジ付き固定部材である。さらに図８に示す固定部材４０は、その前端に前述したフェルールボデイ７より外径の小さな外径１．５ｍｍフェルールボディ１７を受け入れる内径１. ５ｍｍの挿入孔と後方に内径１ｍｍの段付き孔が設けられたスリーブ状の部材である。
【００１０】
図１、図３〜６の光ファイバ心線８は、図１２に示すように、直径１２５μｍの裸光ファイバ１にファイバを保護するための１次被覆２を施した外径０. ２５ｍｍのファイバ素線に、外圧などに対するバッファ層となる２次被覆層３を設けた外径０．９ｍｍのものである。また図７、８の光ファイバ素線１０は図１２の１次被覆２Ｂを厚目に形成した外径０．４ｍｍの光ファイバ素線である。
【００１１】
次に各実施例による光ファイバ付フェルール組立体について説明する。
図３は本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第１の実施例を示す断面図である。光ファイバ心線８の先端の２次被覆３とコーティング層である１次被覆２を（Ｗ1 ＋Ｘ1 ＋Ｙ1 ）の長さにわたって１４ｍｍ除去して裸光ファイバ１を露出する。Ｗ1 はフェルールボディ７の先端から突出させられる長さ、Ｘ1 はガラスファイバ挿通孔５に対応する裸光ファイバの部分の長さ、Ｙ1 は前述したギャップＧに対応する長さである。固定部材４の後端部より固定部材４の内部にあらかじめエポキシ樹脂系接着剤９を充填しておく。ついで前述の露出した裸光ファイバ１の先端を挿入し心線部８が固定部材４の内部に挿入されるまで押し込み、裸光ファイバ１の先端がセラミックフェルールボディ７から長さＷ1 に相当する長さ２ｍｍを突き出たところで挿入を止めることによって、ギャップＹ1 の長さ２ｍｍが確保される。その後、加熱硬化することによって裸光ファイバ１はフェルールボディ７の裸光ファイバ挿通孔５とテーパー部６、ギャップＹ1 と光ファイバ心線８がそれぞれ固定部材４に前記接着剤９によって固定される。フェルールボディ７から長さＷ1 だけ突き出した裸光ファイバ１は切断あるいは研磨で除去されその後、フェルールボディ７の先端を研磨して光ファイバ付フェルール組立体を作製した。
【００１２】
図４は、本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第２の実施例を示す断面図である。この実施例は光ファイバ付フェルール組立体において、前記裸光ファイバ１を受け入れ、長さがＧのカラー１３をフェルールボディ７と光ファイバ心線８の先端間に配置して構成したものである。図３に示した第１の実態例では、ギャップＹ1 の長さを決める方法としてフェルールボディ７の先端から突き出した裸光ファイバ１の長さＷ1 で調整していた。
この第２の実施例ではギャップＹ1 の長さをカラー１３で正確に決めるようにしたものである。カラー１３のサイズは内径が裸光ファイバ１の外径より大きい０．３ｍｍ、外径は光ファイバ心線の外径より小さい０．８ｍｍで長さは３ｍｍのパイプ形状のものである。材質は金属製であるが、ガラス、セラミック、プラスチックなど前記接着剤９で侵されないものなら特に規定はしない。
実施例１に準じて光ファイバ心線８の先端の２次被覆３と１次被覆２をＷ2 ＋Ｘ2 ＋Ｙ2 の長さにわたって１５ｍｍ除去し、裸光ファイバ１を露出する。つぎに裸光ファイバ１にカラー１３を挿入した後、あらじめ前記接着剤９が充填されている固定部材４に光ファイバ心線８を挿入する。これによってギャップＹ2 ＝３ｍｍの長さが先端の突出した長さＷ2 を確認することなく規定される。以下の説明は実施の形態１と基本的に同じであるから省略する。
【００１３】
図５は、本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第３の実施例の断面図である。この実施例は、光ファイバ付フェルール組立体において、フェルールボディ７の中心孔５の後端から前記フェルールボディの後端までに前記光ファイバの裸光ファイバ１の外径よりも大きく、前記光ファイバの心線８の外径よりも小さい径のギャップ調整孔１４を設けてある。このギャップ調整孔の長さを種々の長さとすることにより、上記実施例におけるギャップと同様の効果を得ることができる。
【００１４】
なお、裸光ファイバ１を挿入し易くするために、裸光ファイバ挿通孔５とギャップ調整孔１４はテーパー部６を介して接続してある。実施の形態１に準じて光ファイバ心線８の先端の２次被覆３と１次被覆２をＷ3 ＋Ｘ3 ＋Ｙ3 の長さにわたって１２ｍｍ除去し裸光ファイバ１を露出する。つぎにあらかじめ前記接着剤９が充填されている固定部材４に裸光ファイバ１を挿入し光ファイバ心線８がフェルールボディ７に当接するまで挿入する。次いで、接着剤を加熱硬化して裸光ファイバ１をフェルールボディ７に光ファイバ心線８を固定部材４に接着固定する。その後、実施例１と同様にフェルールボディ７の断面を研磨して光ファイバ付フェルール組立体を作製した。
【００１５】
図６は、本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第４の実施例を示す断面図である。この実施例は、ギャップを調整するためにフランジ付き固定部材４の内面に光ファイバ心線８の挿入を止めるための心線止め用段差１５を設けてある。これによりギャップＹ4 が規定される。実施例１に準じて光ファイバ心線８の先端の２次被覆３と１次被覆２をＷ4 ＋Ｘ4 ＋Ｙ4 の長さにわたって１６ｍｍ除去して、裸光ファイバ１を露出する。つぎにあらかじめ前記接着剤９が充填されている固定部材４に、裸光ファイバ１を光ファイバ心線８が心線止め用段差１５と当接するまで挿入する。その後、接着剤を加熱硬化して裸光ファイバ１をフェルールボディ７の裸光ファイバ挿通孔５とフェルールボディから心線止め用段差１５までの間で、光ファイバ心線８がそれぞれの固定部材４に接着固定される。以下、実施例１と同様にフェルールボディ７の先端を研磨して光ファイバ付フェルール組立体を作製した。
【００１６】
図７は、本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第５の実施例を示す断面図である。この実施例は、光ファイバ付フェルール組立体において、フランジ付き固定部材４に光ファイバ素線保護チューブ１６を用いて固定するように構成したものである。光ファイバとして、前述した光ファイバ心線８に替えて前述の光ファイバ素線の１次被覆２Ｂを厚目に被覆した外径０．４ｍｍの光ファイバ素線１０を用いる。フランジ付き固定部材４の後端での屈曲防止のために外径０．９ｍｍ、内径０．５ｍｍ、材質ＰＶＣからなる光ファイバ素線保護チューブ１６が被せてある。以下、光ファイバ心線を用いて説明している他の実施例においても同様に、素線保護チューブ１６を被せた光ファイバ素線に置き換えた場合も性能改善に効果が認められることはいうまでもない。ギャップによる引き抜き強度の改善は図２と同様の結果を示す。
【００１７】
図８は、本発明による光ファイバ付フェルール組立の第６の実施例を示す断面図である。この実施例の固定部材４０は、一端側に外径１．５ｍｍ、中心孔１２６〜１２７μｍ、長さ３ｍｍのフェルールボディ１７を受入れ、固定部材４０の他端側内周で実施例７におけると同様に外径０．４ｍｍの光ファイバ素線１０を光ファイバ素線保護チューブ１６を介して保持する。つまり、この実施例において固定部材４０は光ファイバ素線１０を受入れて固定する固定部材として機能する一方、フェルールボディ１７のほぼ全長を保持固定している。
前述した実施例と同様に、前記フェルールボディ１７の後端側の裸光ファイバ１が接着固定された境界点から前記被覆部の固定点迄の距離Ｙ1 を０．５〜６ｍｍより好ましくは１〜４ｍｍの範囲内としたものである。
【００１８】
これによりフランジ付き固定部材を用いた場合と同様に最低引き抜き力を１〜３ｋｇｆ程度に保つことができる。なお、前記フェルールボディ１７と固定部材４０を金属等の一体の部材で形成することもできる。
【００１９】
図示の実施例では、フェルール組立体は、ステンレス製の金属固定部材４０と、この一端側に挿入固定されるフェルールボディ１７から構成されている。また図示した構造以外に被覆部材（光ファイバ素線１０）の前端、心線の前端、または素線に接着される素線保護チューブ１６の前端を規定する段を固定部材４に設けて、自動的に所定のギャップが得られるように構成することができる。以上のようにして得られた各実施例の光ファイバ付フェルール組立体について、ギャップと光ファイバの引き抜き強度の関係を調べた結果、何れもほぼ図２と同様の効果が得られることがわかった。
【００２０】
本発明は上記の実施例に限定されるのではなく、本発明の範囲内で種々の変形を施しても同様の効果を得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように本発明による光ファイバ付フェルール組立体は、裸光ファイバが接着固定されたセラミックフェルールボディの接着境界点から光ファイバ心線の被覆が接着固定された境界点までの間に所定の長さ範囲のギャップが設けられているので光ファイバ心線の偏心や固定部材の内径寸法のバラツキによって、裸光ファイバが接着固定された境界点や光ファイバ心線が接着固定された境界点において、光ファイバが屈曲して局部的に大きな応力が加わり、光ファイバが破断して引き抜き強度が低下するといった問題がない。したがって、本発明の光ファイバ付組立体を光モジュールや光コネクタなどに用いた場合でも、使用中の引張り応力によって光ファイバが破断したりすることがないから長期間安定して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による光ファイバ付フェルール組立体の原理を説明するための光ファイバ付フェルール組立体の断面図である。
【図２】図１に示した光ファイバ付フェルールでギャップ長さＧと引き抜き強度の関係を描いたグラフである。
【図３】本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第１の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第２の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第３の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第４の実施例を示す断面図である。
【図７】本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第５の実施例を示す断面図である。
【図８】本発明による光ファイバ付フェルール組立体の第６の実施例を示す断面図である。
【図９】従来の通常のフェルールボディと保持部材の結合によるフェルール組立を示す断面図である。
【図１０】図９に示すフェルール組立に光ファイバを偏心なく結合させた状態（理想的な結合状態）を示す断面図である。
【図１１】図９に示すフェルール組立に光ファイバを偏心して結合させた状態（好ましくない結合状態）を示す断面図である。
【図１２】ガラス光ファイバ心線の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  裸光ファイバ（ガラスファイバ）
２  １次被覆
２Ａ  内層（アンダーコート）
２Ｂ  外層（ハッファコート）
３  ２次被覆
４  被覆ファイバ固定部材
５  ガラスファイバ挿通孔（中心孔）
６  テーパー部
７  フェルールボディ（セラミック）
８  光ファイバ心線
９  エポキシ樹脂系接着剤
１０  光ファイバ心線
１３  カラー
１４  ギャップ調整孔
１５  心線止め用段差
１６  光ファイバ素線保護チューブ
１７  フェルールボディ（セラミック）
４０  被覆ファイバ固定部材
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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