(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとクラッドからなる光ファイバの外周を被覆した光ファイバ心線の端面同士を光結合させて接続する光コネクタであって、熱収縮チューブと、前記熱収縮チューブ内に設けられ、前記光ファイバ心線の端面を挿入して突き合わせる心線挿入管と、前記熱収縮チューブと前記心線挿入管の間に設けられた未硬化の屈折率整合樹脂と、前記心線挿入管に形成され、前記未硬化の屈折率整合樹脂を供給するための樹脂供給穴とを備えることを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
前記熱収縮チューブ内に、前記未硬化の屈折率整合樹脂が充填された樹脂袋、あるいは前記未硬化の屈折率整合樹脂で形成した樹脂チューブが収容されている請求項１記載の光コネクタ。
【請求項３】
前記心線挿入管は、その内径が、前記光ファイバ心線を挿入する両端部で大径となり、かつ中心部で前記光ファイバ心線の外径に合わせて小径となるようにテーパー状に形成される請求項１または２記載の光コネクタ。
【請求項４】
前記心線挿入管は、金属管あるいはガラス管からなる請求項１〜３いずれかに記載の光コネクタ。
【請求項５】
前記屈折率整合樹脂は、硬化後の屈折率が前記コアの屈折率と同等である請求項１〜４いずれかに記載の光コネクタ。
【請求項６】
前記屈折率整合樹脂は、熱硬化型樹脂あるいは紫外線硬化型樹脂である請求項１〜５いずれかに記載の光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアとクラッドからなる光ファイバ同士を接続する光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、光ファイバの接続方法には、光ファイバ同士、あるいは光ファイバを挿入したフェルール同士を突き合わせる物理的な接続方法が一般的によく用いられている。例えば、メカニカルスプライス、ＳＣ光コネクタ、ＦＣ光コネクタ、ＭＴ光コネクタなどが挙げられる。
【０００３】
また、光ファイバ心線端末の被覆を除去した後、露出した光ファイバの洗浄、専用のファイバカッターによる光ファイバの切断、専用の融着接続器を用いた融着接続、融着接続部への保護スリーブを被せる補強などの方法により、光ファイバ同士を接続する方法もある。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３６２３４号公報
【特許文献２】特開２００２−３２３６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の接続方法では、いずれも光ファイバ心線の被覆除去、光ファイバの清掃、カット、研磨処理など、接続作業に入る前に多くの工程や専用の工具が必要であり、時間やコスト、手間を要するだけでなく、経験が豊富な光技術の熟練作業者でなければ難しい接続技術であり、誰でも簡単に接続できるものではない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、光ファイバの接続を扱いやすくし、作業者の誰もが簡単に接続作業を行える光コネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために創案された本発明は、コアとクラッドからなる光ファイバの外周を被覆した光ファイバ心線の端面同士を光結合させて接続する光コネクタであって、熱収縮チューブと、前記熱収縮チューブ内に設けられ、前記光ファイバ心線の端面を挿入して突き合わせる心線挿入管と、前記熱収縮チューブと前記心線挿入管の間に設けられた未硬化の屈折率整合樹脂と、前記心線挿入管に形成され、前記未硬化の屈折率整合樹脂を供給するための樹脂供給穴とを備えるものである。
【０００９】
前記熱収縮チューブ内に、前記未硬化の屈折率整合樹脂が充填された樹脂袋、あるいは前記未硬化の屈折率整合樹脂で形成した樹脂チューブが収容されているとよい。
【００１０】
前記心線挿入管は、その内径が、前記光ファイバ心線を挿入する両端部で大径となり、かつ中心部で前記光ファイバ心線の外径に合わせて小径となるようにテーパー状に形成されるとよい。
【００１１】
前記心線挿入管は、金属管あるいはガラス管からなるとよい。
【００１２】
前記屈折率整合樹脂は、硬化後の屈折率が前記コアの屈折率と同等であってもよい。
【００１３】
前記屈折率整合樹脂は、熱硬化型樹脂あるいは紫外線硬化型樹脂であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光ファイバの接続が扱いやすく、作業者の誰もが簡単に接続作業を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１６】
まず、本実施形態に係る光コネクタで接続する光ファイバ心線の一例を、図３を用いて説明する。
【００１７】
図３に示すように、光ファイバ心線３１は、コア３２とその外周を覆うクラッド３３からなる光ファイバ３４と、その光ファイバ３４の外周を覆う被覆層３５とで構成される。本実施形態では、光ファイバ３４として、一般に広く使用されている石英ガラスを主成分とする外径φが１２５μｍのシングルモード光ファイバを用いた。コア３２は、純粋石英にＧｅなどの屈折率制御剤を添加して屈折率を約１．４６３にしたものであり、クラッド３３は、純粋石英からなるので屈折率が１．４５８である。
【００１８】
被覆層３５は、緩衝層である内側被覆層（プライマリ層）３５ａと、保護シースである外側被覆層（セカンダリ層）３５ｂとからなる。本実施形態では、内側被覆層３５ａと外側被覆層３５ｂは、紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂からなるものを用い、外径Φが２５０μｍの光ファイバ心線３１を用いた。
【００１９】
さて、図１（ａ）は本発明の好適な実施形態を示す光コネクタの縦断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【００２０】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る光コネクタ１は、熱収縮チューブ（熱補強スリーブ）２と、光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの切断のみで形成した端面、又は光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの端末部の被覆層３５を除去して洗浄した後、ハサミやニッパなどの一般的な工具（ファイバカッターなどの専用工具を用いることなく）を用いて切断した研磨処理されていない端面をそれぞれ挿入して光ファイバ心線３１ａ，３１ｂを突き合わせる心線挿入管３と、熱収縮チューブ２内に設けられる未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒとからなる。
【００２１】
光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの切断のみで形成した端面とは、接続したい各光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの端末部を、例えば、ハサミやニッパなどの一般的な切断工具を用いて、図３の被覆層３５を除去せずにそのまま切断した端面である。この端面には、研磨も施さない。
【００２２】
心線挿入管３は、外観は普通の円筒状からなる硬質管状部材であるが、その内径が、各光ファイバ心線３１ａ，３１ｂを挿入する両端部で大径φｂとなり、かつ中心部で各光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの外径Φに合わせて小径φｓ（φｂ＞φｓ）となるように、テーパー状に形成される。本実施形態では、小径φｓを外径Φよりも若干大きくするため、２５０μｍよりもやや大きくした。
【００２３】
心線挿入管３は、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｃｕなどの比較的高い強度を有し、熱伝導性が高い金属で形成された金属管、あるいは工業用ガラス、石英ガラスなどのガラスで形成されたガラス管からなる。本実施形態では、高強度、高熱伝導性、低コスト、入手しやすさなどの面でバランスがとれたＳＵＳ管を用いた。
【００２４】
この心線挿入管３には、その中心部の外周面から径方向に向かって内周面まで貫通し、未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒを心線挿入管３の中心部に供給するための樹脂供給穴４が少なくとも１つ形成される。本実施形態では、心線挿入管３の中心部の屈折率整合樹脂ｓｒが形成された側に、光ファイバ心線３１ａ，３１ｂを突き合わせた際、光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの端面の凹凸によって生じる隙間の距離Ｌｊよりも大きい幅となるように、樹脂供給穴４を１つ形成した。また、この樹脂供給穴４の上方を覆うように、熱収縮チューブ２の長さＬよりもやや短い長さの樹脂袋５を配置した。
【００２５】
心線挿入管３は、光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの外径Φが非常に小さいため高精度に作製する必要がある。このため、管状の部材を切削加工や放電加工することで、所望の形状の心線挿入管３を作製するとよい。
【００２６】
未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒは、常温で液状あるいはゼリー状の樹脂であり、一般的には網状の構造を有し、熱が加えられたり、ＵＶが照射されたりすることで、それまで未反応であった部分でも反応が生じ、網目がより強固になって硬化するものである。
【００２７】
未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒは、これを薄い風船などの袋内に充填してなる樹脂袋５にして熱収縮チューブ２内に収納される。未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒは、硬化後の屈折率ｎｒが図３のコア３２と同等（本実施形態では、１．４６３程度）である。
【００２８】
屈折率整合樹脂ｓｒとしては、熱硬化型樹脂あるいはＵＶ硬化型樹脂を用いるとよい。本実施形態では、屈折率整合樹脂ｓｒとして熱硬化型樹脂を用いた。硬化後の屈折率が図３のコア３２と同等の熱硬化型樹脂としては、可視域の透過率が９９％以上であり、かつ添加剤などにより屈折率が調整できるものがよく、一例として旭電化社製のアデカナノハイブリッドシリコーン（ＦＸ−Ｔ３５０）を使用できる。
【００２９】
また、硬化後の屈折率が図３のコア３２と同等のＵＶ硬化型樹脂としては、添加剤などにより屈折率が調整できるものがよく、一例として旭電化社製のアデカナノハイブリッドシリコーン（ＦＸ−Ｖ５５０）を使用できる。
【００３０】
光コネクタ１の長さＬは、光ファイバ心線の接続部の強度や光コネクタ自体の小型化の点などを考慮し、２〜１０ｃｍ、好ましくは３〜８ｃｍ、さらに好ましくは３〜６ｃｍにするとよい。心線挿入管３は、熱収縮チューブ２の長さＬよりも短い長さのものを使用するとよい。
【００３１】
次に、光コネクタ１を用いて光ファイバ心線３１ａ，３１ｂ同士を接続する方法を説明する。
【００３２】
まず、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、光コネクタ１を用意する。接続したい２本の光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの各端末部を、それぞれハサミやニッパなどの一般的な切断工具を用いて、コア、クラッド、被覆層を一括して切断、又は、各端末部の被覆層３５を除去して洗浄した後に、ハサミやニッパなどの一般的な切断工具を用いて、コア、クラッドを切断する。
【００３３】
これら切断方法で形成した光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの端面を、熱収縮チューブ２内の心線挿入管３の両側からそれぞれ挿入し、心線挿入管３の中心部で突き合わせる。光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの端面同士を突き合わせたとき、突き合わせ距離（光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの端面間のすき間）Ｌｊは、最大でも数十μｍである。
【００３４】
そして、ハンディホットプレート、ドライヤー、半田コテなどの簡便な加熱器具を用いて、熱収縮チューブ２の全体を加熱し、熱収縮チューブ２を収縮させる。このとき、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、熱収縮チューブ２による収縮力で樹脂袋５が割れ、樹脂袋５内の未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒが、心線挿入管３の樹脂供給穴４を通して心線挿入管３内に浸入し、光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの端面間のすき間、樹脂供給穴４を満たしてゆく。最後には、収縮後の熱収縮チューブ２内のほぼ全部が未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒで満たされる。
【００３５】
この熱収縮チューブ２の収縮と同時に、未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒが徐々に硬化してゆき、すべての未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒが硬化すると、屈折率が図３のコア３２と同等の屈折率整合樹脂ｒになり、屈折率整合樹脂ｒと各光ファイバ心線３１ａ，３１ｂのコアとが整合（光結合）した状態で固定された光ファイバ心線の接続部２１が得られる。
【００３６】
本実施形態の作用を説明する。
【００３７】
光コネクタ１は、熱収縮チューブ２内に心線挿入管３を設けると共に、その心線挿入管３に樹脂供給穴４を形成し、熱収縮チューブ２内に未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒを設けており、簡単な構成で部品の数も少ない。
【００３８】
この光コネクタ１を用いて２本の光ファイバ心線３１ａ，３１ｂを接続するには、これらの端末部をハサミなどの一般的な切断工具で切断し、切断した端面を心線挿入管３に挿入して突き合わせた後、ハンディホットプレートなどの簡便な加熱器具で加熱するだけでよい。
【００３９】
これにより、割れた樹脂袋５からそのまま出た未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒ、あるいは熱を加えることで溶けた未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒが、樹脂供給穴４から突き合わせ部に浸入した後に固まるため、簡単に光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの端面同士を光結合させて接続できる。
【００４０】
つまり、光コネクタ１によれば、光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの接続部分のファイバカッターによるファイバカット、端面研磨が不要であり、光ファイバ３４同士をいわば電気配線のように、誰でも簡単に接続できる。したがって光コネクタ１は、いわば簡易光コネクタである。
【００４１】
光コネクタ１では、熱収縮チューブ２内に、未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒを充填した樹脂袋５が収容されているため、熱収縮チューブ２を収縮させるという作業のみで光ファイバ心線３１ａ，３１ｂ同士を接続することができる。
【００４２】
心線挿入管３は、両端部で大径となり、かつ中心部で光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの外径Φに合わせて小径となるようにテーパー状に形成されているので、光コネクタ１では、心線挿入管３内に光ファイバ心線３１ａ，３１ｂを簡単に挿入できる。
【００４３】
この心線挿入管３は、コネクタ自体や光ファイバ心線の接続部２１の添え棒の役目も果たすことから、光コネクタ１や光ファイバ心線の接続部２１が折れたり、曲がったりすることがなく、強度も高い。
【００４４】
また、光コネクタ１で用いる屈折率整合樹脂ｓｒは、硬化後の屈折率がコア３２と同等であるため、一般的な切断工具で光ファイバ心線３１ａ，３１ｂを切断したときのようにファイバ切断面が荒れていても（図２（ｂ）参照）、硬化後の屈折率整合樹脂ｒと各光ファイバ心線３１ａ，３１ｂのコアとの整合が取れる。すなわち、硬化後の屈折率整合樹脂ｒは、整合剤と接着剤の両方の役目を果たす。
【００４５】
前記実施形態では、熱収縮チューブ２内に樹脂袋５を収容する例で説明したが、未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒで形成した樹脂チューブを収容することで、熱収縮チューブ２内に未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒを設けてもよい。
【００４６】
図３で説明した光ファイバ心線３１は、曲げによって内部の光ファイバ３４が折れるのと同時に、外部の被覆層３５も折れて分離することが可能である。このため、被覆層３５の有無に関わらず、光ファイバ心線３１を手で折ることにより、光ファイバを被覆付きで分離（切断）可能である。
【００４７】
したがって、光コネクタ１では、光ファイバ心線３１を手で折って形成した各光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの端面同士を、心線挿入管３内で突き合わせ接続してもよい。
【００４８】
また、心線挿入管３の外周で、樹脂供給穴４の近傍に、熱収縮チューブ２の収縮により樹脂袋５を突き破る突起を複数個形成してもよい。
【００４９】
前記実施形態では、樹脂袋５内に充填した未硬化の屈折率整合樹脂ｓｒは、収縮後の熱収縮チューブ２内のほぼ全体積を埋める量にしたが、収縮後の熱収縮チューブ２内の全体積よりも少し多めの量にしてもよい。この場合、収縮後の熱収縮チューブ２の両端からあふれて固まった余剰の屈折率整合樹脂ｒが、収縮後の熱収縮チューブ２と各光ファイバ心線３１ａ，３１ｂとをより強固に接合するため、光ファイバ心線の接続部の強度が向上するという効果も得られる。
【００５０】
前記実施の形態では、被覆層３５が２層構造の光ファイバ心線３１を用いる例で説明したが、光ファイバ心線としては、ＵＶ硬化型樹脂などからなる１層構造の光ファイバ心線を用いてもよい。
【００５１】
また、光ファイバ心線を構成する光ファイバとしては、伝送速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓ以下であったり、光ファイバの全長が５００ｍ以下であったりする場合、マルチモード光ファイバを使用してもよい。
【実施例】
【００５２】
図４の実験系を用い、光ファイバ心線３１の突き合わせ接続部の端末部とする部分の被覆層３５を除去して洗浄した後、ハサミでカットし、カットした光ファイバ心線３１同士を、図１の光コネクタを介して接続し、光ファイバ心線の接続部２１を作製した。このときの接続損失を表１に示す。同じ接続を５回行い、光ファイバ３４は毎回ハサミでカットした。
【００５３】
光ファイバ３４は通常のＳＭＦ（シングルモード光ファイバ）を使用し、光源４２は波長１．５５μｍの安定化光源（ＬＤ−ＭＧ９２３Ａ：アンリツ社製）、光パワー検出器４３としてのパワーメータは（ＡＱ２１４０：安藤電機社製）を使用した。両端ＦＣコネクタ４４付ＳＭＦ（長さ４０００ｍ）を光源４２−光パワー検出器４３間で直結してリファレンスとした。
【００５４】
【表１】
0004835618.tif 000002
【００５５】
表１に示すように、接続損失は０．１０〜０．２９ｄＢとなり、平均で０．２０ｄＢであった。また、接続部分の温度を−４０℃〜８５℃に変化させた場合の接続損失、及び反射減衰量は、ほぼ一定で変動しなかった。
【００５６】
以上の説明により、光ファイバ３４をハサミでカットし、光ファイバ心線の接続部２１を介して光ファイバ３４の端面同士を接続すれば、接続損失は実用上、まったく問題ない。また、光コネクタで用いる屈折率整合樹脂は、硬化後の屈折率がコアと同等であればよいことがわかる。
【００５７】
さらに、被覆層３５の除去がない場合、すなわち心線挿入管３内で光ファイバ心線３１ａ，３１ｂの切断のみで形成した端面同士を突き合わせ接続した場合も、前述と同様にして評価実験を行ったところ、同様の結果が得られた。
【００５８】
このように本発明によれば、光ファイバ３４を接続する際に、ファイバカッターなどの専用工具を用いた切断作業、研磨処理などの作業を必要とせず、時間、コスト、手間などを削減することができ、また、作業者の誰もが簡単に接続作業を行うことができる。
【００５９】
これにより、通信用途における光ファイバの接続に限らず、例えば、産業用ロボットなどの部品点数、接続部分が多く、従来の光ファイバの接続技術では光ファイバの適用が困難な産業用製品においても、手間などを要することなく、容易に光ファイバの接続作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１（ａ）は本発明の好適な実施形態を示す光コネクタの縦断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【図２】図２（ａ）は光ファイバ心線同士を接続した状態の光コネクタ（光ファイバ心線の接続部）の縦断面図、図２（ｂ）はその中心部の拡大図、図２（ｃ）はその２Ｃ−２Ｃ線断面図である。
【図３】図１に示した光コネクタで接続する光ファイバ心線の一例を示す横断面図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、図１に示した実施例の光コネクタを用いた光ファイバ心線の接続部において、接続損失の評価実験方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  光コネクタ
２  熱収縮チューブ
３  心線挿入管
４  樹脂供給穴
ｓｒ  未硬化の屈折率整合樹脂
【図１】
0004835618.tif 000003
【図２】
0004835618.tif 000004
【図３】
0004835618.tif 000005
【図４】
0004835618.tif 000006