(57)【要約】【課題】強度信頼性に優れ、組立が容易で、かつ低損失でＳＭＦコネクタと接続できる光ファイバ用コネクタを提供する。【解決手段】コアの周囲に複数の空孔１１を有するホーリー光ファイバ１２をフェルール１７に接続する光ファイバ用コネクタにおいて、ホーリー光ファイバ１２の端面２１から離れた位置で空孔を閉塞したものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの周囲に複数の空孔を有する光ファイバをフェルールに接続する光ファイバ用コネクタにおいて、前記光ファイバの端面から離れた位置で空孔を閉塞したことを特徴とする光ファイバ用コネクタ。
【請求項２】
前記光ファイバの端面の外径は、空孔を閉塞する前の外径に維持される請求項１記載の光ファイバ用コネクタ。
【請求項３】
アーク放電によって空孔を溶融閉塞した請求項１又は２記載の光ファイバ用コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用コネクタに係り、特に、コアの周囲に複数の空孔を有する光ファイバ用コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コアの周囲に空孔を有する光ファイバには、ホーリー光ファイバやフォトニック結晶光ファイバ等がある。
【０００３】
ホーリー光ファイバは、コアの周囲に複数の空孔を有する光ファイバであるため、光ファイバの曲げや捻りへの耐性が大きく、曲げによる伝送損失の増加が抑えられる光ファイバであり、それによって従来のシングルモードファイバでは成し得なかった径の小さいカールを形成しても低損失な伝送特性をもつ光ファイバである。
【０００４】
フォトニック結晶光ファイバは、クラッドにフォトニック結晶構造、即ち、屈折率の周期構造を有する光ファイバである。その周期構造を光の波長ないしはその数倍程度まで小さくし、結晶中に欠陥や局所的不均一性を導入することで、光を局在させることができ、コアとクラッドが同じ材料でもコアに光を閉じ込めることができる。
【０００５】
ここで、ホーリー光ファイバを例にとり、その断面構造を図４によって説明する。
【０００６】
図４に示すように、ホーリー光ファイバ３１の空孔３２が６個あるタイプで、コア３３の周囲には内径１０μｍの空孔３２が円周方向に関して等間隔に光ファイバ全長にわたって形成されている。クラッド３４の径は、１２５μｍ、中心のコア３３は通常のシングルモードファイバ（ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ  ）と同様にゲルマニュームが添加されており、コア３３の径は約９μｍ、周囲の純粋石英クラッド３４に対する比屈折率差は０．３５％である。
【０００７】
このホーリー光ファイバ３１の特徴は、コア３３の周囲の空孔３２の屈折率が約１であり、実効的な比屈折率差が通常のシングルモードファイバよりはるかに大きいことから、コア３３への光の閉じ込め効果が高いため、ホーリー光ファイバ３１を曲げたときに発生する損失が極めて小さいことである。
【０００８】
ホーリー光ファイバ３１のコネクタ周辺技術に関しては、本ファイバ自体が最近開発された新規な光ファイバであるため、特に確立された技術、構造は存在しないが、主な手法として以下の３例を示す。
【０００９】
（１）空孔未処理
通常のＳＭＦと全く同様に、一般的に使用されている規格のコネクタに接続できるよう加工することは可能であり、挿入損失も０．１〜０．２ｄＢ程度と同等である。
【００１０】
（２）加熱による空孔つぶし
コネクタ端面に空孔が露出した状態では、研磨による空孔の汚染による長期信頼性に懸念が残る。そこで、コネクタ先端部の空孔を加熱によってつぶす処理が必要になる。その処理法として、以下の２例を示す。
【００１１】
ｉ）アーク放電による加熱
ファイバ接続用のアーク放電融着機を用いた方法である。アーク放電融着については後に詳述するが、放電パワーは通常の光ファイバ融着接続するときと同程度で、放電時間が約１秒で空孔が十分溶融し一体化した。空孔をつぶした部分は１０μｍの空孔６個分の断面積が減少し、クラッド径は２．５μｍ減少し、１２２．５μｍであった。
【００１２】
ｉｉ）マイクロトーチによる加熱
ファイバ型カプラの製造に用いるマイクロトーチを用いた加熱方法であり、アーク放電時ほど融着温度が上がらないため、約１５秒かけてバーナを約５ｍｍ移動させて空孔をつぶした。空孔をつぶした部分はアーク放電による場合よりもさらに小さく、１２１．５μｍであった。空孔の減少分に加えて、加熱時間がアーク放電に比べて長いため、火炎エッチングによってクラッド表面の石英ガラスが揮散してしまう。
【００１３】
ｉ），ｉｉ）それぞれの加熱方法により空孔３２を潰した後、ホーリー光ファイバ３１をフェルールに装着する。
【００１４】
ここで、マイクロトーチ加熱により空孔３２をつぶし、ＦＣコネクタ用フェルール３５に装着した断面図を図５（ａ）に示し、フェルール３５の端面３６から見た断面図を図５（ｂ）に示す。
【００１５】
ホーリー光ファイバ３１はクラッド３４の周囲がＵＶ樹脂被覆３７により被覆されているファイバ心線３８の状態で用いられ、光コネクタ等との接続部分はそのＵＶ樹脂被覆３７を剥がし裸ファイバ３９にして使用する。
【００１６】
ＦＣコネクタ用フェルール３５は、光コネクタを構成する要素部品であり、裸ファイバ３９を固定する固定部４０とファイバ心線３８を装着するファイバ保持部４１からなる。単心光コネクタで利用する場合、フェルール３５は円筒型をしている。ホーリー光ファイバ３１はフェルール３５とは接着剤で固定され、さらにホーリーファイバ３１を固定したフェルール３５は光コネクタに接続される。ＦＣ光コネクタの場合、フェルール３５は、ねじや押圧ばね等で締結部４２により光コネクタに固定される。
【００１７】
ホーリー光ファイバ３１をフェルール３５に装着した後、端面３６を研磨するが、裸ファイバ３９の接続端近傍４３は加熱により空孔３２がつぶされており、研磨粉やその他異物はホーリーファイバ３１内に侵入しない。
【００１８】
図５によるホーリー光ファイバ３１の装着の説明はマイクロトーチで加熱したときについて述べたが、アーク放電による加熱後も同様に、ホーリー光ファイバ３１をＦＣコネクタ用フェルール３５に装着する。
【００１９】
（３）シングルモードファイバ融着接続
図６は、本発明者が提案した、ホーリー光ファイバ３１を裸ファイバ３９にＳＭＦ４５を融着接続し、ＦＣコネクタ用フェルール３５に装着した断面図である。
【００２０】
ＦＣコネクタ用フェルール３５の構造は、図５に示したものと同じであり、その詳細は省略する。図６に示すように、フェルール３５内に装着されたホーリー光ファイバ３１は、その先端４４で所定長のＳＭＦ４５が融着されており、その融着面４４が固定部４０の中央に位置し、空孔３２が外部に触れることはない。接続損失は通常のＳＭＦコネクタと比較して、融着による伝送損失約０．１ｄＢが付加される程度である。
【００２１】
【特許文献１】
特開２００２−３２３６２５号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したホーリー光ファイバの接続には以下の問題点がある。
【００２３】
（１）空孔未処理の場合の問題点
ホーリー光ファイバ３１の端面を研磨した後のコネクタ端面の６箇所の空孔には、研磨粉やその他異物が残留したままであり、超音波洗浄器等で異物の除去を試みても、孔径が小さいため殆ど除去できない。そのため、繰り返し行う着脱試験において、空孔内の異物が出てくることがあり、コア３３の表面に付着すると挿入損失が増加してしまう。また、低損失化及び反射対策に優れたＰＣ接続によって光コネクタ同士を接続する場合においては、ホーリー光ファイバ３１が押圧状態になるため、空孔３２のエッジ部分が欠けて、そのガラス片でコネクタ表面が傷付くことがある。さらに、ファイバ３１内の空孔３２は開いた状態であるため、特に高温多湿等の石英ガラスにとって望ましくない環境において、ファイバ端面から水分が浸透してファイバ強度の疲労劣化が速く進行してしまうなどの問題点がある。
【００２４】
（２）加熱による空孔つぶしの場合の問題点
加熱で空孔３２を潰したことにより、ホーリー光ファイバ３１の空孔３２内に異物や水分が浸入する問題は解決されるが、空孔３２をつぶした部分４３は、クラッド３４の径が１２１．５μｍであり、研磨後のフェルール端面３６は、図５（ｂ）に示すように、裸ファイバ３９が大きく偏心してフェルール３５と裸ファイバ３９の間に隙間ができる。
【００２５】
この状態でＦＣコネクタ用フェルールをマスターコネクタ（図示せず）に接続したときの、波長１．３μｍ帯による接続損失は０．７〜１．０ｄＢと大きかった。複数本のコネクタを試作したが全てのファイバがフェルール端面３６で偏心していた。トーチで加熱したホーリー光ファイバ３１は僅かながら湾曲しているため、接着剤の粘性力でもフェルール３５内で中心に位置することは非常に困難である。
【００２６】
また、アーク放電により加熱した場合は、クラッド径の減少率はトーチ加熱ほど大きくはないが、接続損失は０．４〜０．７ｄＢとやはり大きかった。
【００２７】
これらの接続損失値は、空孔径１０μｍで６穴型のホーリー光ファイバ３１のものであり、空孔径が大きく、または空孔数が多くなった場合では、さらに接続損失は劣化してしまう問題点がある。
【００２８】
（３）ＳＭＦ融着接続の場合の問題点
ホーリー光ファイバ３１の空孔３２をつぶさず、ファイバ先端４４にＳＭＦ４５を融着することで、ファイバが偏心して接続損失が増える問題は改善されるが、融着位置、融着部分のクラッド外径、融着部のファイバ曲がり、融着損失、融着部のファイバ強度等々を所望の値にする必要があるため、コネクタに装着するフェルール３５の組立が煩雑になりやすい。
【００２９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、強度信頼性に優れ、組立が容易で、かつ低損失でＳＭＦコネクタと接続できる光ファイバ用コネクタを提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、コアの周囲に複数の空孔を有する光ファイバをフェルールに接続する光ファイバ用コネクタにおいて、前記光ファイバの端面から離れた位置で空孔を閉塞した光ファイバ用コネクタである。
【００３１】
請求項２の発明は、前記光ファイバの端面の外径は、空孔を閉塞する前の外径に維持される請求項１記載の光ファイバ用コネクタである。
【００３２】
請求項３の発明は、アーク放電によって空孔を溶融閉塞した請求項１又は２記載の光ファイバ用コネクタである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００３４】
まず、本実施形態に用いる光ファイバは、図４で説明したホーリー光ファイバ３１と同じでありその詳細は省略する。
【００３５】
図１に、ホーリー光ファイバ１２をＦＣコネクタ用フェルール１７に接続した断面図を示す。
【００３６】
コアの周囲に空孔１１を有するホーリー光ファイバ１２は、クラッド１３の周囲がＵＶ樹脂被覆１４により被覆されているファイバ心線１５の状態で用いられ、光コネクタ等との接続には、そのＵＶ樹脂被覆１４を剥がした裸ファイバ１６を使用する。
【００３７】
フェルール１７は光コネクタを構成する要素部品であり、ＵＶ樹脂被覆１４を剥がした裸ファイバ１６を固定する固定部１８とファイバ心線１５を装着するファイバ保持部１９からなる。単心光コネクタで利用する場合、ＦＣコネクタ用フェルール１７は円筒型をしている。ホーリー光ファイバ１２は、接着剤でフェルール１７に装着され、さらに、ホーリー光ファイバ１２を装着したフェルール１７は、光コネクタに接続される。ＦＣコネクタの場合、ねじや押圧ばね等で締結部２０により光コネクタに固定される。
【００３８】
ホーリー光ファイバ１２は裸ファイバ１６の先端２１から離れた位置で、かつ閉塞区間２２の空孔１３が閉塞されて、フェルール１７に装着されている。
【００３９】
ホーリー光ファイバ１２をフェルール１７に接続した光コネクタの組立手順を説明する。
【００４０】
図２はアーク放電融着機２５でホーリー光ファイバの空孔を溶融閉塞する際の工程図を示したもので、図２（ａ）はアーク放電中、図２（ｂ）は放電後をそれぞれ示している。
【００４１】
まず、図２（ａ）に示すように、ホーリー光ファイバ１２のＵＶ樹脂被覆１４を除去し、被覆剥ぎ際２３から４ｍｍ離れた位置を中心に約１．５ｍｍの範囲で、アーク放電融着機２５を用いて電極２７，２７より光ファイバ１２に２秒間アーク放電２６を行う。放電パワーは、放電電流１５ｍＡ程度にし、温度１８００〜２０００°でありＳＭＦを融着接続する場合と同程度の強さである。アーク放電中はガラスが溶融状態であり、表面張力が発生し、空孔内の減圧処置や引っ張りを加えなくても１秒程度で空孔１１は消滅する。図２（ｂ）に示すように、空孔１１が閉塞した区間２２では空孔１１が消滅した分クラッドの外径が小さくなる。空孔閉塞区間２２のファイバ１２の最小外径は、コア周囲の空孔１１の径や数によって異なるが、１０μｍ×６穴でクラッド径は２．５μｍ減少し、１２２．５μｍであった。一方、アーク放電２６を行っていないホーリー光ファイバ１２の外径は１２５μｍで維持されているのは言うまでもない。
【００４２】
アーク放電時は、放電電極２７両端でホーリー光ファイバ１２を支持するファイバ支持用Ｖ溝２８，２８の位置精度に注意を要する。両支持用Ｖ溝２８，２８間の精度が不十分であると空孔閉塞区間２２においてファイバ１６が曲がってしまうので、水平方向及び垂直方向に関して軸ずれや角度折れを極力抑える必要がある。要求される精度は、軸ずれは１μｍ以内、角度折れは０．１°以内である。
【００４３】
次に、ホーリー光ファイバ１２をフェルール１７と接着剤で固定する。本実施の形態で用いたＦＣコネクタ用フェルール１７は、固定部１８の内径が１２５μｍで、固定部長が８ｍｍであることから、被覆剥ぎ際２３から４ｍｍの位置を中心に空孔１１が閉塞されているので、空孔閉塞区間２２が固定部１８のほぼ中央に位置することになり、外観上は通常のＳＭＦ用コネクタと全く変わらない。
【００４４】
最後に、図示はしないが、フェルール１７に装着されたホーリー光ファイバ１２の端面２１を研磨し、フェルール１７は光コネクタに内蔵されて完成となる。
【００４５】
次に本発明の作用を述べる。
【００４６】
本実施形態の光ファイバ用コネクタは、ファイバ１２のコア周囲に空孔１１を有するホーリー光ファイバ１２の端面２１から離れた所定長の閉塞区間２２で、空孔１１をアーク放電溶融により閉塞しているので、ファイバ端面２１を研磨する際の研磨粉や水分、その他異物の侵入を防ぐことができる。これにより、通常の光コネクタと同等の信頼性を保つことができ、特に、高温多湿等の過酷な環境下においても端面２１の空孔１１から水分が浸透してファイバ強度の疲労劣化が通常の光コネクタを使用したときより、速く進行することを防止できる。
【００４７】
また、アーク放電による加熱長及び加熱時間が共に短い空孔１１の溶融閉塞を行っているため、空孔閉塞区間２２でのファイバの曲がり等の変形が少ない。そのため、ホーリー光ファイバ１２をフェルール１７へ挿入する際、引っ掛かったり、フェルール１７内でファイバ１２が断線することが極めて少ない。
【００４８】
アーク放電による空孔閉塞を行った後、フェルール１７へのホーリー光ファイバ１２の装着及び端面研磨作業は、通常の光ファイバの装着及び端面研磨作業と全く変わる所がないので、フェルール組立が容易にできる。
【００４９】
空孔閉塞区間２２が、固定された裸ファイバ１６の中央に位置し、フェルール端面２１ではホーリー光ファイバ１２の空孔１１が露出しているが、クラッド径が１２５μｍであり、従来で説明したようなフェルール端面２１での裸ファイバ１６の偏心が発生せず、その偏心による接続損失の増加が抑えられる。
【００５０】
ここで、本実施の形態で製作したＦＣコネクタ５０個をマスターコネクタに接続したときの波長１．３μｍ帯における接続損失のヒストグラムを図３に示す。
【００５１】
図３のヒストグラムは５０個のＦＣコネクタで各々の接続損失を測定し、横軸を接続損失（ｄＢ）、縦軸を度数として表したものある。図３に示すように、本実施の形態の光コネクタにより接続した端末の接続損失は最大で０．３２ｄＢ、平均で０．１６ｄＢと、通常のＳＭＦ用コネクタの接続損失と同程度に低減されている。
【００５２】
本実施の形態は空孔１１の径が１０μｍで６穴タイプのホーリー光ファイバ１２について説明したが、空孔１１の径や数が異なる、即ち空孔率の異なるホーリー光ファイバや微小な円柱空孔が中央から周期的に六方格子状に配列されたフォトニック結晶ファイバにおいても他のＳＭＦコネクタと接続可能になる。
【００５３】
また、ＦＣコネクタ用フェルール１７を用いた光コネクタについて述べたが、本発明は、ＦＣコネクタ用フェルール１７に限定されるものではなく、その他全ての市販コネクタにおいても適用できる。
【００５４】
また、本実施の形態で説明した空孔１１の閉塞方法は、放電による溶融閉塞に限定されるものではなく、例えば、空孔１１の形状を変形させずに、接着剤等の材料を部分的に充填することでも差し支えない。具体的には、光ファイバ端面から毛細管現象によってごく微量の光学接着剤を注入して適当な位置で硬化させる。ただし、この方法で用いる光学接着剤はその粘度が１０μｍの空孔を通過する程度であり、概ね５Ｐａｓ以下であることが望ましい。
【００５５】
さらに本発明はコネクタ以外の接続方法、例えばメカニカルスプライスにも適用できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示すごとく優れた効果を発揮するものである。
【００５７】
（１）空孔内への異物、水分等の浸入を防止でき、通常の光コネクタと同等の信頼性を確保できる。
【００５８】
（２）空孔率の高いホーリー光ファイバでも低損失で他のシングルモードファイバ用コネクタと接続可能になる。
【００５９】
（３）コネクタの組立が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホーリー光ファイバが装着されたＦＣコネクタ用フェルールの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明において、ホーリー光ファイバをアーク放電融着機にセットした時の構造図を示したものであり、（ａ）は放電中の状態を示し、（ｂ）は放電後の状態を示したものである。
【図３】本実施形態のＦＣ光コネクタの挿入損失のヒストグラムである。
【図４】６穴タイプホーリー光ファイバの断面図である。
【図５】従来例を示し、（ａ）は、マイクロトーチ加熱により空孔をつぶしたＦＣコネクタ用フェルールの構造を示す断面図であり、（ｂ）はフェルール端面から見た断面図である。
【図６】先に提案した、ＳＭＦを融着接続したＦＣコネクタ用フェルールの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１１  空孔
１２  ホーリー光ファイバ
１７  ＦＣコネクタ用フェルール
２１  ファイバ端面
２５  アーク放電融着機
【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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