(57)【要約】【課題】光コネクタの接続損失の低接続損失化を行う。【解決手段】円筒体の貫通孔を研磨した後、この貫通孔に挿通したワイヤーを基準としてワイヤーセンタレス工程により上記円筒体の外周を加工する方法において、上記貫通孔の研磨後に内径を測定し、この測定値に基づいて円筒体を複数のクラスに分類し、各クラス単位で最適な外径を有するワイヤーを用いる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒体の貫通孔を研磨した後、この貫通孔に挿通したワイヤーを基準としてワイヤーセンタレス工程により上記円筒体の外周を加工する方法において、上記貫通孔の研磨後に内径を測定し、この測定値に基づいて円筒体を複数のクラスに分類し、各クラス単位で最適な外径を有するワイヤーを用いることを特徴とする円筒体の加工方法。
【請求項２】
上記各クラスごとに、貫通孔の内径の最小値（ｄｍｉｎ）と用いるワイヤーの外径（Ｄ）との差（Ｍ＝ｄｍｉｎ−Ｄ）を、ワイヤーが貫通孔に挿通する最小値とすることを特徴とする請求項１記載の円筒体の加工方法。
【請求項３】
上記円筒体が光ファイバ用フェルールであることを特徴とする請求項１または２記載の円筒体の加工方法。
【請求項４】
光コネクタ間のランダム接続に対して９７％以上が接続損失０．１ｄＢ以下となるために要求される同心度に対し、上記各クラスの内径のレンジが同等またはそれ以下となるように、上記内径の測定値に基づく分類を行うことを特徴とする請求項３記載の円筒体の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の伝送手段として用いられている光ファイバーの接続に応用されている光コネクタの部品であるフェルール等の精密な円筒体の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信市場の流れは、光通信の最終的な目標であるファイバーツーザプレミテイブ（ＦＴＴＰ）の推進が進められている。この方式を進めるに当たって、その経済性を追求すると、通信方式として１：３２のシングルスター方式を含むＰＯＮ方式が有力な方式になってきている。この方式を採用し、用いる光モジュールの経済性を追及し、かつ、米国の地域性を考慮すると、モジュールとしての光出力として、ダイナミックレンジで２５ｄＢ以下で２０Ｋｍの距離に対応する必要がある。この要求に対し、以下の性能が算出される。即ち、分岐器による損失は１７．５ｄＢ、２０Ｋｍの線路による損失、３ｄＢ、コネクタの接続損失０．５ｄＢ（４段の接続ポイントを想定）、スプライスの接続点による損失２ｄＢ、マージン１ｄＢが求められる。
【０００３】
このような要求において、光コネクタの接続損失が、従来のような０．５ｄＢの特性では到底、このような通信システムの構築は困難であり、また、光出力のダイナミックレンジを上げることは、接続点に多数用いられることになる光モジュールの製造単価の上昇を許すこととなるため、経済性が最重要課題となっているＦＴＴＰの構築に対し、大きな課題となることが明らかとなっている。
【０００４】
経済性を満たし、かつ性能を満足させるためには光コネクタの接続損失を低減することがもっとも有効な手段であることから、光コネクタの接続損失の低減が大きく叫ばれるようになってきている。
【０００５】
光コネクタの接続損失を低減させるには、フェルールの性能中、同心度、内径、穴倒れが要求され、かつこれらの特性について規格値だけでなく、その分布を規定することが要求される。また、低損失を実現するには、割スリーブの接続損失、光ファイバーの外径とフェルールの内径との関係が要求される。
【０００６】
フェルールに要求される性能の中で、内径については内径を分類することで対応できるが、同心度については、性能が低ければ選別せざるを得ず、これまでよりもより精密加工が要求されることになる。
【０００７】
従来のフェルールの加工方法は、図５に示すようにフェルール４にワイヤ１を通し、回転する円筒形の砥石２、３でフェルール４を挟み、ワイヤ１を一定の張力により張りながら、砥石を回転することにより、フェルール４の有する偏心を補正加工することにより、同心度を確保する加工を行っていた。
【０００８】
この加工において、同心度の精度を上げるには、ワイヤ１の外径とフェルール４の内径差をできる限り小さくする必要があるが、一方、差が小さいとワイヤの挿入が困難であるため、ある規格値に入ることを条件として適当な外径のワイヤが用いられていた。
【特許文献１】特開平７−２４８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光コネクタの低損失化への要望は、接続損失の特徴から、マスターコネクタに対する接続損失だけでなく、ある規定をした光コネクタ群内での接続損失が、規定した確率の範囲内、（例えば、ランダム接続により９７％以上が０．１ｄＢを満足すること）で低損失化が実現していることを要求されている。このような要求に対し、ランダム接続を統計的に処理して、接続損失の統計分布を算出するシミュレータを用いて計算したところ、これまでのフェルールの性能である同心度、内径、穴倒れ等の性能を、ある範囲内に入ることを規定した規格に定めた値を満たせば合格とする保証方法では、性能を満たす製品を提供できない状況が発生している。
【００１０】
計算機シミュレーションによると、ランダム接続による低損失を満たすためには、フェルールの同心度の中央値として０．２μｍ、最大値として０．５μｍが必要であり、また内径の範囲としては、光ファイバーの外径の範囲をＡ±０．１μｍに対し、Ａ＋０．２μ〜０．７μｍの範囲内で中央値が０．４５μｍであることが要求される。このうち、内径は分割することにより対応することが出来るが、同心度については、性能が入らなければ選別せざるをない。選別していたのでは、コストが嵩み、量産化には向かない方法である。ここに、精密加工により同心度を目的とする中央値で０．２μｍ、最大値で０．５μｍを達成することが要求される。
【００１１】
これに対し、上述した従来のワイヤーセンタレス加工方法ではこのような同心度を得ることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明はかかる課題を解決するもので、円筒体の貫通孔を研磨した後、この貫通孔に挿通したワイヤーを基準としてワイヤーセンタレス工程により上記円筒体の外周を加工する方法において、上記貫通孔の研磨後に内径を測定し、この測定値に基づいて円筒体を複数のクラスに分類し、各クラス単位で最適な外径を有するワイヤーを用いることを特徴とする。
【００１３】
また、上記各クラスごとに、貫通孔の内径の最小値（ｄｍｉｎ）と用いるワイヤーの外径（Ｄ）との差（Ｍ＝ｄｍｉｎ−Ｄ）を、ワイヤーが貫通孔に挿通する最小値とすることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記円筒体が光ファイバ用フェルールであることを特徴とする。
【００１５】
また、光コネクタ間のランダム接続に対して９７％以上が接続損失０．１ｄＢ以下となるために要求される同心度に対し、上記各クラスの内径のレンジが同等またはそれ以下となるように、上記内径の測定値に基づく分類を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、円筒体を貫通孔の研磨後の内径に応じて複数のクラスに分類し、各クラスごとに最適の外径を有するワイヤーを用いてワイヤーセンタレス加工を行うことにより、より高精度の加工を行うことができ、貫通孔の同心度を向上させることができる。
【００１７】
そして本発明を光ファイバー用フェルールの加工に用いれば、同心度として要求される０．２μｍを達成することが可能であり、目的とするランダム接続において９７％の確率で０．１ｄＢの接続損失を達成することができ、その結果、ＦＴＴＰの実用化を可能とする光コネクタの提供ができ、光通信の普及に貢献するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を説明するために、まず光ファイバー用フェルールの要求特性を説明する。
【００１９】
ランダム接続による低損失光コネクタを作成するには、フェルールの内径、同心度、ファイバーの外径、スリーブの接続損失を精密に規定する必要がある。この規定は、上記、パラメータの規定値を設定するだけでなく、分布についても規定する必要がある。
【００２０】
図１はランダム接続における接続損失と上記、パラメータとの関係に関するシミュレーションに用いた同心度のデータで、同心度の中央値０．２μｍ、最大値０．６μｍが設定されている。図２は内径に関するデータを示したもので、中央値が１２５．２５μｍ、最大値１２５．５μｍを設定している。光ファイバーの外径は１２４．９μｍを設定している。また、スリーブの接続損失は０．０２ｄＢを設定している。
【００２１】
これらの条件のもとで、フェルールをランダム接続し、チューニング無しの場合の光コネクタの接続損失をシミュレーションした結果を図３に示している。この結果では、接続損失が０．１５ｄＢとなっている。チューニングを行う条件を加えた結果が図４に示す結果で、これによると接続損失は０．０８ｄＢに収まっている。
【００２２】
したがって、ランダム接続において９７％の出現確率で０．１ｄＢの接続損失を得る光コネクタを得るには、フェルールの同心度の中央値として０．２μｍ、最大値で０．６μｍ、内径として中央値で１２５．２５μｍ、最大値で１２５．５μｍ、光ファイバーの外径として１２４．９μｍ、スリーブの接続損失として０．０２ｄＢが要求されることになる。
【００２３】
したがって、フェルールに要求される内容は、同心度と内径となるが、内径については、用いる光ファイバーの外径を変更すればよく、選別により現在の技術を用いて作成されたフェルールを全て使えることになる。
【００２４】
以上より、フェルールのコストを押さえるには、同心度の向上が必要不可欠となる。内径研磨を行うと、通常、設定した内径の±０．５μｍの精度で内径研磨できることは良く知られている。
【００２５】
以下本発明の実施形態として、光ファイバー用フェルールの加工方法を説明する。
【００２６】
まず、ジルコニアセラミックス製フェルールの貫通孔を研磨した後、光学的な内径選別器、エアーマイクロ等の空気圧を応用した方法、またはゲージによる方法で、上記貫通孔の内径を測定する。この測定値に基づき、フェルールを複数（Ｎ個）のクラスに分類する。このとき、各クラス内で内径の分布が正規分布となるように分類すれば好適である。
【００２７】
例えば、上記内径の測定値が１２５．０−１２６．０μｍの１．０μｍのレンジで分布しており、これを５つのクラスに分類する場合、１２５．０−１２５．２μｍ、１２５．２−１２５．４μｍ、１２５．４−１２５．６μｍ、１２５．６−１２５．８μｍ、１２５．８−１２６．０μｍと各々の隣の数値が重複しているように、各クラスのレンジが０．２μｍとなるように分類する。
【００２８】
次に、各クラスごとに、最適な外径（Ｄ）を有するワイヤーを用意する。具体的には、貫通孔の内径の最小値（ｄｍｉｎ）と用いるワイヤーの外径（Ｄ）との差（Ｍ＝ｄｍｉｎ−Ｄ）が、ワイヤーが貫通孔に挿通する最小値となるようにする。この最小値としては、例えば０．１μｍを設定する。
【００２９】
一般に、フェルールの貫通孔に挿通可能なワイヤーの外径（Ｄ）は貫通孔の内径より０．１μｍ小さいことが知られているので、上記差（Ｍ）としてこの値を用いることが妥当であると考えられる。これより大きければ、挿通することが出来ず、また、これより小さければ同心度を大きくすることになる。
【００３０】
そして、図６に示すように、このワイヤー１’を貫通孔に挿通して、円筒径の砥石２、３でフェルール４’の両端を挟み、ワイヤー１’に適当な張力を加え、ワイヤー１’を左右に引きながら、砥石２、３を回転させて同心度の補正を加えながら加工している。この加工においてフェルール４’の内径が選別により一定の値に選別されていること、また、ワイヤー１’の外径（Ｄ）がそのフェルール４’に最適なものを用いていることから、十分な補正が加えられることといなる。
【００３１】
このような方法で加工すると、ワイヤー１’とフェルール４’の内径の差は中央値で０．２μｍとなる。したがって、正確に同心度研磨が行われれば、同心度の中央値は０．２μｍとすることができる。
【００３２】
光コネクタ間のランダム接続に対して９７％以上が接続損失０．１ｄＢ以下となるために要求される同心度は、図１に示すように０．２μｍである。これに対し、上述したように各クラスの内径のレンジが同等の０．２μｍとなるように、上記内径の測定値に基づく分類を行えば、要求される同心度を得ることができる。
【００３３】
以上のように、内径選別を行い、選別したクラス毎に最適なワイヤを選択して外径研磨を行い、加工が完了したフェルールを同心度毎にカテゴリー分類し、かつ、分布の中央値、平均値、あるいは標準偏差、Ｃｐｋを算出し、これらの中で、要求を満たす分布を規定するためのパラメータを定め、その設定したパラメータに従って、良品、不良品の判定を行い、同心度に対する規定を行うことで、低損失光コネクタを実現することができる。
【００３４】
なお、以上の実施形態はフェルールの加工方法について説明したが、本発明はフェルールに限らず、その他のノズル、コレット等、さまざまな精密円筒体の加工方法に適用することができる。
【実施例】
【００３５】
次いで、本発明の実施結果を示す。まず、特殊な選別方法により、内径が１２５．０−１２５．２、１２５．２−１２５．４、１２５．４−１２５．６、１２５．６−１２５．８、１２５．８−１２６．０μｍの５分割を光学的な選別器により選別、分割を行った。これらの分割は正規分布がとられ、したがって、各範囲の中心値が中央値となっている。から１２５．５μｍの範囲に入り、尚且つ、その分布が正規分布となるような方法により、内径分布を確保した。
【００３６】
次に、ワイヤーセンタレスに用いる金属ワイヤーは、各分割したフェルールの内径の最小値より０．１μｍ、外径の小さいものを用意し、このワイヤーに選別されたフェルールを挿通し、ワイヤーセンタレス加工を実施した。加工は、ワイヤーを引っ張り、特殊な加工装置により、内径を基準として外径研磨を行うもので、内径にならって、外径が研磨されてゆき、所望の同心度が得られるものである。
【００３７】
加工の終了したフェルールはワイヤーが外され、洗浄された後、同心度測定が行われ、各、数値毎にカテゴリー分けされ、選別されると同時に、分布データが集計され、何処までが良品かを判定されることになっている。集計された分布データと最大値の関係がランダム接続に与える影響を計算し、中央値と最大値との関係が数値化され、最終的にいくつを良品と決定するかを即時に判定できるようにしており、その結果に基づいて良品判定を行い、不良品は一般仕様のフェルールとして扱うようにしている。
【００３８】
今回、加工した試料は、内径がそれぞれ、１２５．０−１２５．２μｍと１２５．２−１２５．４μｍ、同心度の中央値が各々、０．２μｍ、０．２５μｍで最大値が０．６μｍ、０．５μｍのものである。これら、２つのクラスを１つとした。結果として、中央値が０．２３μｍ、最大値が０．６μｍのフェルールが用意された。このフェルールを用いて光コネクタを作成し、作成した光コネクタ中からランダムに１０本選別し、スリーブの接続損失として０．０２ｄＢのものを用いてランダム接続を行った結果、９７％の確率で接続損失が０．０８ｄＢとすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、光コネクタの接続損失として０．１ｄＢを実現するためにフェルールに要求される必要条件を満たす同心度の加工方法を提供するもので、内径をＮ分割し、分割された各々について用いるワイヤの径が０．１μｍ差で相通させ、その結果、同心度を中央値で０．２μｍ、最大値で０．５μｍの性能を有するフェルールを提供することにより、光コネクタ同士のランダム接続において接続損失で０．１ｄＢ（９７％の確率）を保証するものである。その結果、ＦＴＴＰに要求される、１：３２のパッシブシングルスターのＰＯＮ方式をモジュールクラスＢで２０Ｋｍの送信距離を達成できるシステムの構築が許容できる光コネクタを提供できるフェルールの性能を確保できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の円筒体の加工方法の一例であるフェルールに要求される同心度の分布図である。
【図２】本発明の円筒体の加工方法の一例であるフェルールに要求される内径の分布図である。
【図３】図１，２のフェルールを用いた光コネクタの接続損失の分布図である。
【図４】図１，２のフェルールを用いた光コネクタの接続損失の分布図である。
【図５】従来の円筒体の加工方法を示す斜視図である。
【図６】本発明の円筒体の加工方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１、１’：  ワイヤ
２：  砥石
３：  砥石
４，４’：  フェルール
【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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