(57)【要約】【課題】光ファイバーなどの接続構造において、より高度な構造や処理を必要とすることなく、光ファイバー端面間の隙間、端面傾斜、端面粗さ、端面うねりなどをある程度許容し、かつ接続時の空気層を排除できる光学接続構造を提供することにある。【解決手段】光ファイバー同士の光学的な接続構造において、光ファイバーを保持するソケット及びプラグを有し、両光ファイバー端面で少なくとも１個のシリコーン製ゲルボールを押圧して狭持させるようにしたことを特徴とする光学接続構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバー同士の光学的な接続構造において、光ファイバーを保持するソケット及びプラグを有し、両光ファイバー端面で少なくとも１個のシリコーン製ゲルボールを押圧して狭持させるようにしたことを特徴とする光学接続構造。
【請求項２】
シリコーン製ゲルボールの径は、ソケット及びプラグの内径の０．９倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
【請求項３】
シリコーン製ゲルボールを１個使用する場合のシリコーン製ゲルボールの径は、ソケット及びプラグの内径の０．６〜０．９倍であることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学接続構造を装着した光ファイバー用コネクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学接続構造およびそれを用いた光ファイバー用コネクターに関し、詳しくは光ファイバー同士をシリコーン製ゲルボールを用いて接続する光学接続構造およびそれを用いた光ファイバー用コネクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーを用いた光伝送路の伝送効率は、光伝送路における光ファイバー同士や光ファイバーと他の光学部品との光学的な接続部における接続損失に大きく影響され、特に光伝送路における接続部の多くを占める光ファイバー同士の接続部における接続損失に大きく影響される。光ファイバー同士の接続における接続損失の原因には、接続技術に起因するものと光ファイバー自身に起因するものとがあり、前者には、光ファイバーの位置決めに関するものとして、軸ずれ、軸の傾斜、光ファイバー端面間の隙間などがあり、また光ファイバー自身に起因するものとして、光ファイバー端面の傾斜、端面粗さ、端面うねりなどがある。
【０００３】
これらの原因を効果的に取り除くには、接続に用いるコネクタを複雑な構造にしたり、光ファイバー端面を高精度研磨することで対処していた。また、このようなコネクタを扱うのに熟練技術を必要としているのが現状である。そしてこれらの対応により、光ファイバーの接続について大幅な高コスト化を招いていた。このような接続構造における高コスト化は、光ファイバーの代表的な用途である情報伝送用の光システムの広汎な普及、例えば、オフィス内や家庭内への光システムの広い普及にとって大きな障害となっている。特に、オフィスや家庭で光システムを用いる場合には、接続箇所が多く、しかも接続の切替えの機会も多くなる。したがって接続構造が高コストであることは、光システムのコストパフォーマンスを低下させることになり、光システムの普及の阻害要因となる。つまりオフィスや家庭への光システムの広い普及のためには、例えば従来の電気配線におけると同じ程度のコストレベルで接続を行なえるようにすることが重要な要件となる。
【０００４】
接続構造の低コスト化を図るために、例えば、接続対象の両光ファイバーにそれぞれの端面でシリコーンゲルパッドを押圧的に狭持させた接続構造（例えば、特許文献１参照。）が開示されているが、接続の際に両光ファイバーの間に空気層ができることがあり、この空気層ができてしまうと、光ファイバーの端面での光の反射が大きくなって接続損失が大きくなるという問題があった。
【特許文献１】特開平１０−１１１４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、光ファイバーなどの接続構造において、より高度な構造や処理を必要とすることなく、光ファイバー端面間の隙間、端面傾斜、端面粗さ、端面うねりなどをある程度許容し、かつ接続時の空気層を排除できる光学接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、かかる課題を解決するために鋭意研究の結果、両光ファイバー間に少なくとも１個のシリコーン製ゲルボールを配置し、押圧して狭持させるようにすることにより、光ファイバー端面間の隙間、端面傾斜、端面粗さ、端面うねりなどをある程度許容し、かつ接続時の空気層を排除でき、接続損失の小さい、簡単で高性能な接続を実現できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、光ファイバー同士の光学的な接続構造において、光ファイバーを保持するソケット及びプラグを有し、両光ファイバー端面で少なくとも１個のシリコーン製ゲルボールを押圧して狭持させるようにしたことを特徴とする光学接続構造が提供される。
【０００８】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、シリコーン製ゲルボールの径は、ソケット及びプラグの内径の０．９倍以下であることを特徴とする光学接続構造が提供される。
【０００９】
また、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、シリコーン製ゲルボールを１個使用する場合のシリコーン製ゲルボールの径は、ソケット及びプラグの内径の０．６〜０．９倍であることを特徴とする光学接続構造が提供される。
【００１０】
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明の光学接続構造を装着した光ファイバー用コネクターが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、接続損失原因をある程度許容しても十分に接続損失の小さい高性能な接続を実現でき、低コストで簡易な光学接続構造が望まれるオフィスや家庭への光システムの普及に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の光学接続構造は、少なくとも１個のシリコーン製ゲルボールを両光ファイバーの端面間に配置して光ファイバーを保持するソケットおよびプラグを締め付けて押圧して狭持させるものである。以下にその構成成分、製造、性能等について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の光学接続構造のシリコーン製ゲルボールは、シリコーンゲルより調製される。本発明に用いるシリコーンゲルは、シロキサン結合の特性から変形容易でしかもクリープ性が小さく、耐熱性が大きくて熱的に安定であり、化学的な安定性が高く、光透過率が９０％以上の高い透明性を容易に得られ、屈折率の調整やその分布の調整が容易であり、適当な硬さ範囲ではヌレ性を高めるべとつき性を持っている。したがって、成形品に密着性を付与し、押圧するとどのような端面にも密着する機能を有する。
【００１４】
シリコーンゲルとしては、従来から知られ、市販されている種々のシリコーン材料として一般的に使用されているものを適宜選択して用いることができる。よって、加熱硬化型あるいは常温硬化型のもの、硬化機構が縮合型あるいは付加型のものなど、いずれも用いることができる。また、珪素原子に結合する基も特に限定されるものではなく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基のほか、これらの基の水素原子が部分的に他の原子又は結合基で置換されたものを挙げることができる。
【００１５】
本発明で用いるシリコーンゲルは、硬化後におけるＪＩＳ  Ｋ２２０７−１９８０（５０ｇ荷重）の針入度が５〜２００であることが好ましく、この程度の柔らかさのシリコーンゲルを用いると、成形体として用いるときの密着性で有利となる。
ここで、針入度はＪＩＳ  Ｋ  ２２０７−１９８０に準拠して求める値である。
【００１６】
本発明で用いるシリコーンゲルボールは、球状であり、上記シリコーンゲルを用いて恒温の流体中で硬化させる公知の方法で製造できる。
シリコーンゲルボールの直径は、接続対象光ファイバーの光ファイバーを保持するソケット及びプラグの内径の０．９倍以下が好ましく、より好ましくは０．３〜０．９倍である。シリコーンゲルボールの直径が、接続対象光ファイバーを保持するソケット及びプラグの内径の０．９倍を超えると押圧する際に空気層を完全に排除できない。
本発明において、シリコーンゲルボールを１個のみ用いる場合のシリコーンゲルボールの直径は、接続対象光ファイバーの光ファイバーを保持するソケット及びプラグの内径の０．６〜０．９倍であることが好ましい。接続対象光ファイバーの光ファイバーを保持するソケット及びプラグの内径の０．６倍未満であると光ファイバー端面を完全に覆うことができない場合がある。
なお、本発明においては、複数個のシリコーンゲルボールを用いることが可能であり、複数個のシリコーンゲルボールを用いる場合は、用いるシリコーンゲルボールの直径は、上記範囲内であって、比較的小径のシリコーンゲルボールであれば、必ずしも同じである必要はない。シリコーンゲルボールの直径が同一である必要がないということは、接続構造における接続損失が許容範囲内であれば、シリコーンゲルボール直径の若干のばらつきがあっても良いことであり、シリコーンゲルボールの製造における直径の制御をシビアにしなくても良いという利点を有する。
【００１７】
本発明におけるシリコーンゲルボールは、光ファイバー同士の光学接続構造に介在させ、これを接続対象の両光ファイバーにそれぞれの端面で押圧的に挟持させるようにすると、両光ファイバーに加えた押圧力によりシリコーンゲルボールが容易に変形し、これにより各光ファイバーの端面に対しシリコーンゲルボールが隙間なく緊密に密着する状態が得られる。つまり、光ファイバーの端面が傾斜していたり、あるいは粗面であったりしても、これに容易に馴染み、さらにこの馴染みにヌレ性が加わることにより、接着接続に準じた接続状態を得ることができる。したがって光伝送体に端面傾斜、端面粗さ、端面うねりなどの端面不良があってもこれらによる接続損失を効果的に減少させることができる。また屈折率の調整が容易であることを利用してシリコーンゲルボールの屈折率を接続対象の光ファイバーとほぼ一致させることにより、接続界面での反射を実質的に無くすこともできる。このことは両ファイバーの端面間について光学的な隙間を実質的に無くせることを意味し、隙間に起因する反射損失も効果的に解消させることができる。さらに、シリコーンゲルボールは、光ファイバーを保持するソケット及びプラグの内径の０．９倍以下の大きさの直径の球形であるので、押圧持に空気層が完全に排除できる特徴を有する。
【００１８】
本発明においては、上記のシリコーンゲルボールを用いる際、シリコーンオイルが塗布されたシリコーンゲルボールを用いても良い。このようにすることで、シリコーンゲルボールに安定的に付着させたシリコーンオイルにより、光ファイバーとの密着界面に気泡が残留するのをより効果的に防止でき、接続性能をさらに高めることができる。
【００１９】
本発明の光学接続構造においては、上記シリコーンゲルボールを接続対象の両光ファイバーの端面間に配置し、シリコーンゲルボールを押圧的に挟持させるようにしてなる。
具体的な一例として、シリコーンゲルボールを１個用いる場合の例を図で説明する。図１、２は本発明の光学接続構造部分の状態を説明する模式的断面図である。図１において、接続対象の一方の保護層６で被覆された光ファイバー１の端面がソケット３に取り付けられ、もう一方の保護層７で被覆された光ファイバー２がプラグ４に取り付けられ、光ファイバー１と２の両端面間にシリコーンゲルボール５が配置され、図２において、ソケット３とプラグ４を締め付けることによりシリコーンゲルボールは締め付けられ、光ファイバー１と２の両端面に密着する。その際、空気はソケットとプラグの間の隙間から排除され、光ファイバー１と２の両端面間には存在しなくなる。
【００２０】
このようなシリコーンゲルボールにより接続された光学接合構造は、熱的安定性や化学的安定性が高いという特性及びシリコーンゲルのクリープ性が小さいという特性により、温度雰囲気変化の大きい条件下でも長期間にわたり安定的に発揮させることができ、さらにシリコーンゲルボールは、仮にシリコーンゲルボールに不具合が生じても簡単に交換することで対応できる利点を有する。
【００２１】
また本発明による光学接続構造は、オフィスや家庭での光システムに多用されると見込まれるプラスチック光ファイバーについてさらに大きな有用性を発揮する。すなわちプラスチック光ファイバーを用いた光ケーブルは、情報伝送用の光システムの幹線系に多用されている石英系光ファイバーの光ケーブルに比べ、低コストであり、またコア径が格段に大きくて扱い易いなど、オフィスや家庭での使用に適した特徴を持つが、その一方で、高度な端面処理が困難であり、またたとえ十分な端面処理を施したとしても、コネクタの着脱を繰り返す過程で端面に傷を受け易い。このようにその特性からして端面に関する接続損失原因を避け難いのがプラスチックファイバーの大きな欠点であるが、本発明の光学接続構造によると、シリコーンゲルボールが上記のように機能することから、このような欠点を効果的にカバーすることができる。
【００２２】
また本発明の光ファイバー用コネクターは、上記の光学接続構造を装着したコネクターであり、接続対象の各光ファイバーの端部をそれぞれソケット、プラグで保持し、これら各コネクタのソケット、プラグをスリーブに嵌合整列させて光ファイバー同士の光学的接続をなすものである。前記ソケット内にシリコーンゲルボールを配置し、両光ファイバーの各端面がこのシリコーンゲルボールをソケット、プラグのスリーブへの嵌合時に押圧挟持するようにしている。
【００２３】
なお、本発明の光学接続構造においては、同様な径を有する光ファイバー同士の接続のみでなく、出射領域の大きな光ファイバーと入射領域の小さな光ファイバー又は受光半導体との光学接続においても使用できる。
【実施例】
【００２４】
本発明を以下に実施例を示して具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限りこれら実施例によって制約を受けるものではない。なお、物性測定法は、以下の通りである。
（１）接続損失：トランシーバー（東芝（株）製ＴＯＤＸ２４０２）に接続し、一定の長さの光ファイバーの光パワーを測定し、次にそのファイバーに接続構造を取り付け、同様に光パワーを測定し、接続損失を次の式から求めた。
接続損失＝１０ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ２）
（ただし、Ｐ２：最初に測定した光パワー、Ｐ１：接続構造を接続したときの光パワー）
（２）針入度：ＪＩＳ  Ｋ  ２２０７−１９８０に準拠して求めた。
【００２５】
（実施例１）
０．６ｍｍφのポリメチルメタクリレート樹脂光ファイバー（三菱レイヨン）の両端に図１に示すような形状の内径２ｍｍのソケット、プラグを取り付け、針入度が１４５のシリコーンゲル（ＳＩＧ４０００（商品名）：信越化学工業（株）製）から得られた直径１．５ｍｍのシリコーンゲルボールを配置し、図２に示すように押圧接続した。得られた接続構造の接続損失は０．２ｄＢであった。
【００２６】
（比較例１）
シリコーンゲルボールを用いない以外は実施例１と同様にして光ファイバーを接続した。得られた接続構造の接続損失は１１ｄＢであった。
【００２７】
（比較例２）
シリコーンゲルボールの代わりに、厚さ１．０ｍｍのゲルパッドを用いる以外は実施例１と同様にして光ファイバーを接続した。得られた接続構造の接続損失は１．１ｄＢであった。接続部から完全に空気層を排除できなかったためと思われる。
【００２８】
（比較例３）
シリコーンゲルボールの直径を２．０ｍｍにする以外は実施例１と同様にして光ファイバーを接続した。得られた接続構造の接続損失は０．９ｄＢであった。接続部から完全に空気層を排除できなかったためと思われる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の光学接続構造によると、光ファイバー同士を接続するシリコーン製ゲルボールは、光ファイバーの端面を高度な研磨処理などを施さなくとも、高い接続性能を得ることができる。また隙間に存在する空気層に起因する反射損失を防ぐことができるので、射出成形などの手法で製造される簡易なコネクタを用いて容易に高性能な接続を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の光学接続構造部分の締め付ける前の状態を説明する模式的断面図である。
【図２】本発明の光学接続構造部分の締め付けた状態を説明する模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  光ファイバー
２  光ファイバー
３  ソケット
４  プラグ
５  シリコーンゲルボール
６  保護層
７  保護層
【図１】
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【図２】
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