(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ伝送用光ファイバケーブルの接合に用いるデータ伝送用光ファイバターミナス（１０）であって、前記光ファイバターミナス（１０）は、フェルール（２４）の内部に配置されてこれにより支持されている光ファイバ（１２）を備えているものにおいて、前記光ファイバターミナス（１０）は端部輪郭（５０）を有し、該端部輪郭は、前記フェルール（２４）の端面により規定されている外端面（２８）と、前記光ファイバ（１２）の端面（５２）と、を含み、光ファイバ（１２）は、接合接着剤によってフェルール（２４）の中心部の孔（３０）内で接合され、前記孔は、前記光ファイバ（１２）の直径に対応する直径を有してフェルール（２４）の外端面（２８）まで延び、
光ファイバ（１２）の端面（５２）は、一対の対向するターミナスが組み立てられたときに、対向する光ファイバターミナスのいかなる面にも接触しないように、凹状をなすとともに、フェルール（２４）の外端面（２８）に対してくぼんでおり、
このくぼんだ領域は、フェルール（２４）より柔軟な光ファイバに向かって圧力下で変形する研磨フィルム（６２）を用いてターミナスの端部輪郭（５０）を研磨することによってもたらされ、
前記端面（５２）の最下点（６０）が、前記フェルール（２４）の外端面よりも約０．５μｍ〜約１．０μｍの距離（Ｘ）だけ下方に位置することを特徴とするデータ伝送用光ファイバターミナス（１０）。
【請求項２】
前記端面（５２）の前記最高点（５６）は、前記外端面（２８）の最下点よりも下方に存在することを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送用光ファイバターミナス（１０）。
【請求項３】
前記光ファイバ（１２）は、長手方向軸（１２A）を有しており、前記フェルール（２４）の前記外端面（２８）は、前記長手方向軸（１２A）に対して垂直な面ＰNとの間に面角度φを有しており、前記面角度φは、約２．０度よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ伝送用光ファイバターミナス（１０）。
【請求項４】
前記面角度φは、約０．５度よりも小さいことを特徴とする請求項３記載のデータ伝送用光ファイバターミナス（１０）。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のデータ伝送用光ファイバターミナスの対が対向したデータ伝送用光ファイバ接合部であって、前記光ファイバ接合部は、最大分離距離Ｍを有しており、前記光ファイバターミナスはフェルールの半径ｒを有しているものにおいて、
各外端面（２８）は、前記光ファイバ（１２）の長手方向軸（１２A）に垂直な理論面ＰNとの間の面角度φと、を有しており、
前記面角度φが関数φ＝Ｔａｎ-1（Ｍ／２ｒ）により規定されることを特徴とするデータ伝送用光ファイバ接合部。
【請求項６】
前記最大分離距離Ｍは、約３０マイクロメートルより小さいことを特徴とする請求項５記載のデータ伝送用光ファイバ接合部。
【請求項７】
前記最大分離距離Ｍは、約１０マイクロメートルより小さいことを特徴とする請求項５記載のデータ伝送用光ファイバ接合部。
【請求項８】
光ファイバケーブルコネクタに利用するためのデータ伝送用光ファイバターミナス（１０）の形成方法であって、前記光ファイバターミナス（１０）は、フェルール（２４）の内部に配置されてこれにより支持されている光ファイバ（１２）を備えているものにおいて、前記形成方法は、
光ファイバケーブル（８）の被覆を剥離して光ファイバ（１２）を露出させるステップと、
前記光ファイバーケーブル（８）の剥離された端部をフェルール（２４）に接合するステップと、
前記フェルール（２４）の外端面（２８）に近接した位置で前記光ファイバ（１２）を切断するステップと、
ターミナス端部輪郭を完成させるように前記光ファイバ（１２）の切断された端部を研磨するステップと、
前記ターミナス端部輪郭が所定の許容基準に合致するかどうかを判断するために前記光ファイバ（１２）の研磨された端部を検査するステップと、
を含み、
前記研磨ステップは、
柔軟な研磨材料からなるとともに、グリットの大きさが約５マイクロメートルより大きい粗い研磨フィルムを用いて、前記フェルール（２４）および光ファイバ（１２）を研磨するステップと、
硬い研磨材料からなるとともに、グリットの大きさが約０．１マイクロメートルより大きい微細な研磨フィルムを用いて、前記フェルール（２４）および光ファイバ（１２）を研磨するステップと、
柔軟な研磨材料からなるとともに、グリットの大きさが約０．００１マイクロメートルより大きい超微細な研磨フィルムを用いて、前記フェルール（２４）および光ファイバ（１２）を研磨するステップと、
を含み、
前記の柔軟な研磨材料の硬度は、約８．０ｋｇ／ｍｍ2〜約３５．０ｋｇ／ｍｍ2であり、
前記の硬い研磨材料の硬度は、約４５．０ｋｇ／ｍｍ2〜約１０５．０ｋｇ／ｍｍ2であり、
前記研磨ステップによって、圧力下で、研磨フィルムがフェルール（２４）よりも柔軟な光ファイバ（１２）に向かって変形し、前記光ファイバ（１２）の前記端面（５２）が凹状をなすとともに、該端面の最下点が前記フェルール（２４）の前記外端面（２８）よりも、約０．５μｍ〜約１．０μｍの距離（Ｘ）だけ後退しているターミナス端部輪郭（５０）が形成されることを特徴とする形成方法。
【請求項９】
前記の粗い研磨フィルムのグリットの大きさは、約１０マイクロメートルより大きく、前記の微細な研磨フィルムのグリットの大きさは、約０．３マイクロメートルより大きく、前記の超微細な研磨フィルムのグリットの大きさは、約０．０５マイクロメートルより大きいことを特徴とする請求項８記載の形成方法。
【請求項１０】
前記の柔軟な研磨材料の硬度は、約１３．０ｋｇ／ｍｍ2〜約２１．０ｋｇ／ｍｍ2であり、前記の硬い研磨材料の硬度は、約５６．０ｋｇ／ｍｍ2〜約１０２．０ｋｇ／ｍｍ2であることを特徴とする請求項８または９に記載の形成方法。
【請求項１１】
前記研磨処理中に、剛性構造（６１）の基材を前記研磨フィルム（６２）に施すことによって、前記ターミナス端部輪郭（５０）を形成し、研磨中に、前記剛性構造は、実質的に変形しないのに対して、研磨フィルムは、前記光ファイバの方向に変形して切り込みを形成することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の形成方法。
【請求項１２】
前記検査ステップは、
顕微鏡により前記ターミナス端部輪郭（５０）を評価して、光ファイバ（１２）に欠陥がないかどうか検知するステップと、
入射光干渉装置（７０）を用いて前記ターミナス端部輪郭（５０）を評価するステップと、
を含むことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の形成方法。
【請求項１３】
前記入射光干渉装置（７０）は、白色光干渉計であることを特徴とする請求項１２記載の形成方法。
【請求項１４】
前記の入射光干渉装置（７０）を用いてターミナス端部輪郭（５０）を評価するステップは、電子的視野（８０）を前記ターミナス端部輪郭（５０）上に発生させて、前記光ファイバ（１２）の前記端面（５２）および前記フェルール（２４）の前記外端面（２８）に関する形状情報を得ることをさらに含むことを特徴とする請求項１２または１３記載の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】
本発明は、出願人が所有する同時係属中の「光ファイバターミナスを形成するための接合処理」という名称の米国特許出願（明細書番号Ｓ−５３９２）に関する。
【０００２】
【技術分野】
本発明は、光ファイバケーブルに関し、特に、厳しい動作環境（例えば、振動が生じ易い環境）において損傷や劣化が生じにくい光ファイバターミナスに関する。さらに、この光ファイバターミナスの効果を決定する形成方法、検査技術および受け入れ基準が開示されている。
【０００３】
【背景技術】
光ファイバは、大きなデータ伝送速度で広帯域のデータを伝送するために、広く利用されてきている。シンプレックス式光ファイバケーブルの形成に必要となる材料コストおよび労働力コストを考慮すると、データ速度が約１０００００ビット／秒（ｂｐｓ）以上であれば、通常、光ファイバを利用した場合に、コスト効率が高くなる（すなわち、一般的な金属製ケーブルと比較した場合）。現在、光ファイバが利用されているものは、通常、電気通信、ケーブルテレビ、および最新式の航空機／宇宙機である。後者については、ボーイング／シコルスキー社（Boeing/Sikorsky）のＲＡＨ−６６コマンチロータクラフト（RAH-66 Comanche rotorcraft）、ロックヒードマーティン／ボーイング社（Lockheed Martin/Boeing）のＦ−２２戦闘機（F-22 fighter aircraft）、およびナサ（NASA）の宇宙ステーション「フリーダム（freedom)」に、光ファイバが広く利用されている。当然、その製造方法が自動化されて材料コストが削減されれば、要求されるデータ伝送量が小さい用途（例えば、自動車産業）にも、光ファイバの利用が考えられるようになるだろう。
【０００４】
光ファイバの主な利点は、一般的な捻られてシールドされた銅線対と比較して、重量、材料コストおよび寸法の点で有利なことである。第１に、「データ伝送容量」が同等である場合に、シンプレックス式光ファイバケーブルの重量は、一般的な捻られてシールドされた銅線対の約０．０００３％である。例えば、長さが１０フィート、データ伝送速度が約５×１０8ｂｐｓの光ファイバケーブルの重量は、約０．００９ｋｇであるのに対して、同じデータ伝送容量を有する銅線バンドルの重量は約３０．０ｋｇである。同様に、上述した１０フィートの部分にかかる材料コストは、同じ長さの捻られてシールドされた銅線対の材料コストの約０．０７％である。さらに、光ファイバケーブルバンドルの直径は約０．１５８６ｃｍであるのに対し、捻られてシールドされた銅線対の直径は約１２．７ｃｍである。
【０００５】
特にエアロスペース産業で重要となる更なる利点として、電磁干渉（Electro-Magnetic Interference (EMI))および火炎事故が生じないように保護されていることが挙げられる。前者については、航空機に利用されている一般的な銅線は、システム間の電磁干渉つまり「クロストーク」を防止するために、厳重にシールドされている。このように保護することは、航空機飛行臨界システム（例えば、自動飛行制御システム（ＡＦＣＳ））には特に重要である。このようなシステムでは、システム間のクロストークによって、迷信号が飛行臨界システムの１つに送信される恐れがあるためである。これに対して、光ファイバフィラメントは、電導性を有さないため、ＥＭＩが生じない。後者については、一般的な銅線は電気的に接続されるため、アークが発生し、これによって火花が発生し、この結果、火炎事故が発生する恐れがある。重量の約３０％のジェット燃料を搬送する航空機の場合、電気的接続部を厳重に保護／隔離することが必要であり、さらに、燃料タンク／燃料ラインから離して配置することが好ましい。これに対して、光ファイバ接合部の場合は、アークが発生しないため、発火源にはならない。
【０００６】
光ファイバには多くの利点があるにも拘わらず、特に光ファイバを厳しい動作環境に適用した場合には、光ファイバケーブル／ターミナスの丈夫さ／信頼性に関する欠点が幾つかある。このようなケーブルに用いられている光ファイバは、極めて繊細であるため、特に高振動および／または高温の環境で利用する場合には、損傷し易いことは理解されるだろう。例えば、振動応力に起因して、製造プロセス中に僅かな欠陥（すなわち、小さな亀裂）が発生し、これが光ファイバ内を伝達して光ファイバケーブルが早く損傷するようになる可能性がある。光ファイバ内に僅かでも欠陥が存在すれば、データ通信信号の伝達が良好に行われなくなくなったり、もしくは全く行われなくなる。さらに、製造プロセス中もしくは動作環境に置かれた場合に温度が上昇することによって、光ファイバ内に熱的応力が生じる可能性があるが、このことによっても、同様に、光ファイバに欠陥が生じて、損傷が起こる恐れがある。
【０００７】
従って、過酷な動作環境で利用された場合にも、損傷や信号の劣化が生じにくい光ファイバターミナスを提供することが必要とされている。
ＥＰ−Ａ００５６１９２、ＥＰ−Ａ００５８３４４およびＤＥ−Ａ２９１０８６０は、全て、光ファイバ用のコネクタを開示しており、これらのコネクタにおいて、ファイバがフェルール内部に配置されるとともに、ファイバの端面がフェルールの外端面より後退するようになっている。
ＵＳ−Ａ５，２１６，８４６には、フェルール内に配置された光ファイバの端部をグラインディングする方法が開示されており、この方法では、連続的な研磨材が使用され、各研磨材が、前段階で使用された研磨材よりも硬く細かいものとされる。
【０００８】
【発明の開示】
本発明の目的は、過酷な動作環境で利用した場合にも、損傷や信号の劣化が生じにくいターミナス端部輪郭を有する、光ファイバケーブルコネクタに利用するための光ファイバターミナスを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、このような光ファイバターミナスを形成するための形成方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、光ファイバターミナスの効果を評価するための検査方法を提供することである。
【００１１】
本発明は、光ファイバケーブルの接合に利用するための光ファイバターミナスを提供する。前記光ファイバターミナスは、フェルールの内部に配置されてこれにより支持されている光ファイバを備えており、前記光ファイバターミナスは、フェルールにより規定される外端面と、光ファイバにより規定される端面と、を有するターミナス端部輪郭を備えている。前記外端面は理論面を規定しており、前記端面の最高点が前記理論面より下方に存在しており、前記端面の最下点が、前記理論面より、約０．５μｍ〜約１．０μｍだけ下方に存在している。
本発明の他の実施例では、フェルールの外端面により規定される面角度が、約２．０度より小さくされていることによって、一対のターミナスが互いに対向して組み立てられた状態での伝達損失が最小とされている。
【００１２】
この光ファイバターミナスは、光ファイバケーブルの被覆を剥離して光ファイバを露出させるステップと、光ファイバケーブルの剥離された端部をフェルールに接合するステップと、光ファイバをフェルールの外端面に近接した位置で切断するステップと、光ファイバの切断された端部を研磨してターミナス端部輪郭を完成させるステップと、光ファイバの研磨された端部を検査して、ターミナス端部輪郭が予め規定された許容基準に合致するかどうか判断するステップと、を含む方法によって形成することができる。接合ステップにおいて、柔軟な研磨材料からなるとともにグリットの大きさが約５マイクロメートルより大きい粗い研磨フィルムを用いて、フェルールおよび光ファイバを研磨し、硬い研磨材料からなるとともに、グリットの大きさが約０．１マイクロメートルより大きい微細な研磨フィルムを用いてフェルールおよび光ファイバを研磨し、柔軟な研磨材料からなるとともにグリットの大きさが約０．００１マイクロメートルより大きい超微細な研磨フィルムを用いてフェルールおよび光ファイバを研磨する。前記柔軟な研磨材料の硬度は、ヌープ硬度で約８〜約３５であり、前記の硬い研磨材料の硬度は、ヌープ硬度で約４５．０〜約１０５．０であり、前記研磨ステップによって、前記光ファイバ（１２）の端面（５２）の最下点が、前記フェルール（２４）の外端面（２８）よりも、距離Ｘだけ後退している。距離Ｘは、約０．５μｍ〜約１．０である。
好ましくは、剛性構造によってそれぞれの研磨フィルムに基材を施すことによって、所望のターミナス端部輪郭を形成する。
【００１３】
この方法の他の実施例では、検査ステップにおいて、顕微鏡により前記ターミナス端部輪郭を評価して、光ファイバに欠陥があるかどうかを判断し、入射光干渉装置を用いてターミナス端部輪郭を評価する。好適な実施例では、白色光干渉計を、ターミナス端部輪郭を評価するために用いる。
【００１４】
【発明を実施するための最良の形態】
ここで図を参照する。これらの図を通して、同じ参照符号は、同一の部材を示している。図１に、光ファイバケーブル８と、この光ファイバケーブル８の各端部に配置された本発明の光ファイバターミナス１０と、を備えたシンプレックス式光ファイバケーブルアッセンブリ６が示されている。このようなターミナス１０は、一対のシンプレックス式ケーブル６間に光ファイバ接合部を設けるために利用されるものであり、通常は、一般的なピンおよびソケットの配列によって、端部と端部とが接触した状態で、もしくは対向した状態で、整列される。本願で使用されている「光ファイバターミナス」という用語は、少なくとも、光ファイバの先端部を保護するのに有用な剛性構造（この構造を、以下で「フェルール」と称する）の内部に光ファイバが配置されてこの構造により支持されているものである。以下でより詳細に説明するように、各ターミナス１０の製造および組み立てを高精度に行うことによって、光ファイバ接合部におけるスペクトル伝達を最適化し、つまり損失を最小化する。エアロスペースの用途では、光ファイバ接合部における許容可能な損失は、通常、約１．０デシベルより小さい。
【００１５】
本発明の光ファイバターミナス１０を形成するための製造方法には、以下で図示および説明するような重要なステップが幾つか含まれる。本願では、光ファイバターミナス１０を「ピン」ターミナスとして記載および図示を行うが、本発明の教示が、「ソケット」ターミナスもしくは他のターミナス構成にも同様に適用し得ることは、理解すべきである。エポキシタイプの光ファイバターミナスを製造するためのステップには、光ファイバケーブルの被覆を剥離してケーブル内部の様々な部材を露出させるステップと、ケーブルをフェルールアッセンブリに接合するステップと、光ファイバの端面がフェルールアッセンブリの外端面とほぼ面一となるように、光ファイバを切断して研磨するステップと、光ファイバの端面に欠陥が無いかどうか検査するステップと、が含まれる。本発明の１つの実施例では、接合処理において、フェルールアッセンブリの内側端部の周りに接着剤を付着させ、続いて、ターミナスの外側端部で接着剤を完全に硬化させる。好ましくは、最後の硬化処理は、複数段階の硬化サイクルつまり「段階的硬化」処理によって行う。本発明の他の実施例では、研磨プロセスでは、粒子の大きさが選択された（例えば、粗い粒子、中間の粒子、および微細な粒子を有する）硬い研磨フィルムおよび柔軟な研磨フィルムを用いて、好適なターミナス端部輪郭を形成する。好適なターミナス端部輪郭は、フェルールアッセンブリの外端面に関連するように画定されており、光ファイバの端面が、フェルールアッセンブリの外端面よりも切り込まれていることを特徴とする。本発明の他の実施例では、白色干渉計と予めプログラムされたソフトウェアルーチンとを組み合わせて用いることによって、端部輪郭の全面の状態を表し、この端部輪郭が予め規定された許容基準に適合するかどうかを判断する。本発明のこれらの特徴の重要性については、以下の節で述べる。
剥離処理
図２では、光ファイバケーブル８に剥離処理が行われたことによって、ケーブル材料の種々の被覆が除去されているとともに露出されている。光ファイバケーブル８の最も内側の部材から最も外側の被覆までを述べると、光ファイバケーブル８の剥離された端部は、中心部の光ファイバ１２と、光ファイバ１２の周りに配置されたシリコンバッファ１４と、シリコンバッファ１４を包囲している内側ジャケット１６と、ポリアミド繊維（例えば、ケブラー（Kevlar，登録商標））といった繊維が編まれたものからなるとともに内側ジャケット１６の周りに巻き付けられた強化部材１８と、強化部材１８を包囲している外側ジャケット２０と、からなる。光ファイバケーブル８は、一般的な機械的剥離装置（例えば、オハイオ州フリモントのクラウス社（Clauss Inc.）から購入可能なもの）を用いて手操作により剥離することも可能であり、もしくは、自動剥離装置（例えば、ニューハンプシャー州マンチェスターのスクレウニジャ（Schleuniger）社により製造されているもの）を用いて剥離することも可能である。各被覆を剥離する範囲は、製造するターミナスのタイプに依存し、より厳密には、光ファイバケーブル８の剥離された端部に接合すべきフェルールアッセンブリの寸法に依存する。
接合処理
図３では、光ファイバケーブル８の剥離された端部が、フェルールアッセンブリ２２への接合に備えて前処理されている。記載されている実施例では、フェルールアッセンブリ２２は、剛性のフェルール２４と、フェルール２４の端部に外接しているとともにこれに接合された後部胴体つまりスリーブ２６と、を備えている。より厳密には、剛性のフェルール２４は、外端面２８、中心部の孔３０および内側端部３２を画定しており、後部胴体２６は、円筒状内側孔３４と、円筒状外側面３８を画定しているテーパ状端部３６と、を備えている。記載されている実施例では、フェルール２４は、ジルコニアといったセラミックからなり、後部胴体２６は、ステンレス鋼からなる。
【００１６】
接合のための前処理では、接合接着剤４０のビードつまりリングを後部胴体２６の外側表面３８の領域Ａに施し、接合接着剤４２の層を光ファイバ１２および内側ジャケット１４の領域Ｂに施す。本発明の最も広義の形態では、領域Ａ，Ｂにおける接合接着剤４０，４２を、同じものとし、さらに、そのガラス転移温度（ＴG）がターミナス１０の動作環境で予想される最大温度より高くなるように選択する。記載されている実施例では、接合用接着剤として、ＴGが約１２５℃より大きい熱硬化性エポキシを用いる。１２５℃は、エアロスぺースの用途で予想される最大温度である。適した熱硬化性エポキシは、マサチューセッツ州ビルリカのエポキシテクノロジー社（EPOXY TECHNOLOGY, INC）から、ＥＰＯ−ＴＥＸ３５３ＮＤという商品名で購入可能なものである。さらに、接合前に、強化部材１８を後方に折り曲げて外側ジャケット２０を覆う。好適な実施例では、この後で収縮管４４を強化部材１８の上に重ねることによって、強化部材１８を外側ジャケット２０の上に一時的に予備配置する。
【００１７】
図４では、光ファイバ１２がフェルールの孔３０を貫通し、かつ内側ジャケット１４がフェルール２４の内側端部３２に接触した状態となるように、光ファイバケーブル８の剥離された端部がフェルールアッセンブリ２２の内部に挿入されている。この後、収縮管４４を後方に滑らせる（仮想線で示されているように）ことによって、強化部材１８を開放する。続いて、強化部材１８を折り曲げて、後部胴体２６の円筒状外側表面３８を覆った状態とする。この状態で、領域Ａにおける接合接着剤４０のリングが、強化部材１８と接触して、これに浸透する。続いて、収縮管４４が光ファイバケーブル８の強化部材１８および外側ジャケット２０の上に重なった状態となるように、収縮管４４を移動させる。
【００１８】
収縮管４４を配置した後、領域Ａにおける接合接着剤４０のビードを配置した領域を、この接着剤４０を固化させるのに適した温度に露出させる。本願の記載では、固化させるという用語は、接着剤を完全もしくは部分的に硬化させてその強度特性の少なくとも２０％を得ることを意味する。記載されている実施例では、ヒートガン（図示せず）を用いて、接合接着剤４０の温度を、約５分より短い間、約１７５℃〜約２５０℃の温度に上昇させる。接合接着剤４０が固化することに加えて、収縮管４４が収縮することによって、強化部材１８とフェルールアッセンブリ２２との間の接触状態が良好になるとともに、収縮管４４によって光ファイバケーブル８の外側ジャケット２０が把持された状態となる。さらに、収縮管４４によって、フェルールアッセンブリ２２と光ファイバケーブル８との間において歪みが幾分開放される。適した収縮管４４は、塩素化ポリオレフィン材料（chlorinated polyolefin material）から形成することが可能であり、または、カリフォルニア州フリモントのレイチェムコーポレイション社（Raychem Corporation）からサーモフィットＮＴＦＲサミチューブＲ１０（Thermofit NTFR Sumitube R10）という商品名で購入することもできる。
【００１９】
続いて、このように一部が接合されたアッセンブリをオーブンの内部に配置して、接合接着剤４２を完全に硬化させる。つまり、領域Ｂにおける接合接着剤４２をフェルール２４と光ファイバ１２との間に架橋（cross-link）させ、所望により、接合接着剤４０を強化部材１８と後部胴体２６との間に架橋させる。好ましくは、このアッセンブリに、複数段階の硬化サイクル、つまり「段階的硬化」を行うことによって、領域Ａおよび／または領域Ｂにおける接合接着剤を、完全に硬化つまり架橋させる。本発明の最も広義の形態では、接合接着剤４２が安定するまでの長い間この接合接着剤４２を第１の一定の低温に露出させ、続いて、これより連続的に上昇された幾つかの一定の中間温度に露出させる。最後に、これを最終的な一定の低温にまでクールダウンさせる。好適な実施例では、第１の一定の低温および最終的な一定の低温は、ほぼ室温、つまり約２２℃〜２８℃である。さらに、本願の記載では、接着剤を「固定する」もしくは「安定させる」ことは、接着剤がその最終的な強度特性の約５０％以上を有した状態とすることを意味する。
【００２０】
時間／温度サイクルは、選択した接合接着剤の物理的特性によって変えることが可能であるが、以下の表１に概略的に示されているように、好適な段階的硬化処理には、５つの段階が含まれる。
【００２１】
【表１】
0004578680.tif 000002
【００２２】
上述したような接合処理によって、これまでは利用／認識されてこなかった様々な利点が得られる。第１に、接合接着剤４０をフェルールアッセンブリ２２の後方端部の周りで固化させることによって、続いて行われる処理に備えて、すなわち硬化オーブンの内部に配置される前に、アッセンブリを安定させることができる。第２に、領域Ａの固化した接着剤によって、領域Ｂの接着剤が強化部材１８へと「吸い上げられる」ことを防止する遮断機能が得られる。すなわち、発明者は、不成功に終わった以前の接合の試みから、次のことを発見した。ターミナス内部で接着剤が液化する際、すなわち、温度上昇に起因して接着剤が「流出」する際、強化部材１８の編まれた繊維により接着剤がフェルールアッセンブリ２２の内部から吸い上げられる傾向がある。このような吸い上げ現象によって、接合処理に最も重要な領域、すなわちフェルール２４と光ファイバ１２との間の領域、において接合接着剤が欠乏する。
【００２３】
最後に、段階的な硬化処理によって、光ファイバ１２における残留応力が減少するとともに、接合用接着剤の強度が最大となる。前者に対しては、一般的な硬化サイクル（すなわち接着剤の温度を長時間一つの温度に上昇させる処理）を行った場合、光ファイバとフェルールとの熱膨張差が最大の状態で接着剤が架橋する。このような場合、ファイバおよびフェルールを冷却すると、残留張力が光ファイバ内に生じ、これによって、光ファイバ内を亀裂が伝達し易くなる。これに対して、段階的硬化処理では、領域Ｂにおける接合接着剤４２を、長時間（すなわち１、２時間）低温に維持することによって、高温に露出させる前に部分的に固定することが可能である。このような場合、製造プロセス中に熱膨張差により過渡的な圧縮応力が光ファイバ内に発生するが、冷却された時点で、光ファイバ１２には荷重が殆ど加わっていない状態となる。後者に対しては、一般的な硬化サイクル（つまり接着剤の温度を長時間１つの温度に上昇させる処理）を行った場合、接着剤のガラス転移温度が、予想される動作環境での最大予想温度より低くなることを発明者が発見した。多くの用途では、このことは、頻繁には起こらない瞬間的な許容し得る状態であるが、この結果生じる接着剤の物理特性に起因して、光ファイバ１２がフェルール２４に対して「ピストン状態」となる可能性がある。このような場合、使用中に、光ファイバ１２がフェルール２４の範囲を超えて延びる可能性がある。以下で説明するように、このことは、過酷な動作環境においては、光ファイバターミナスにとって許容不可能な現象である。
切断・研磨処理
光ファイバケーブル８およびフェルールアッセンブリ２２が完全に硬化した後で、フェルール２４の外端面２８に近接した位置で光ファイバ１２の端部を切断する。より厳密には、光ファイバ１２に刻み目をつけて応力集中点を設け、張力を加えて引っ張ることにより、光ファイバ１２を切断する。このような切断処理では、外端面２８に実行可能な限り近い位置、好ましくは外端面２８から約０．０２５４ｃｍ以内の位置で光ファイバ１２を切断する必要がある。代わりの実施例として、上述した剥離処理の精度に依存して、切断処理を実行するかどうかを決定することも可能である。例えば、高精度の自動剥離装置を用いた場合には、必要となる長さ、つまり光ファイバ１２をフェルール２４の外端面２８より少しだけ突出させるのに必要な長さの光ファイバが得られるように、シリコンバッファ１４（図２参照）および内側ジャケット１６を除去することができる。
【００２４】
研磨処理では、様々なサンダー仕上げ材料（以下、研磨フィルムとする）を用いて、好適なターミナス端部輪郭を形成する。研磨処理について詳細に説明する前に、最終的な端部輪郭およびその利点について述べる方が好都合である。図５，図５ａおよび図５ｂを参照してさらに詳しく説明すると、好適な端部輪郭５０の特徴は、光ファイバ１２の端面５２が、フェルール２４の外端面２８よりも後退している、つまり切り込まれていることである（図５ａに最も明確に示されている）。本願では、光ファイバの「端面」という用語は、少なくとも光伝搬コア１２COおよびこれを包囲しているクラッディング１２CLを組み合わせたものを示す。
【００２５】
本発明の最も広義の形態では、３次元空間に、外端面２８上の少なくとも３つの点と交わる第１理論面ＰFSを外端面２８に対して規定する。図５ａおよび図５ｂに示されているように、点５４（図５ａには図示せず）は、外端面２８を１２０度ずつ分割した３つの部分２８Sから選択することが可能である。理論面ＰFSとの位置関係についてみると、光ファイバ１２の端面５２上の点は全て理論面ＰFSの下方に存在する。言い換えれば、端面５２上には理論面ＰFSと交わる点は存在しない。好適な実施例では、外端面２８に関連するデータ点に最も適合する曲線（例えば、最小２乗法により適合する曲線）により第２の理論面ＰBFを規定する。この実施例では、端面５２の最も上方の点つまり点５６が、第２の境界面ＰBFの下方に存在することが望ましい。さらに、この実施例では、端面５２の最下点６０つまり天底点における距離Ｘが、好ましくは、面ＰBFから約０．０１〜約１０．０マイクロメートルの範囲内であり、より好ましくは、約０．５〜約１．０マイクロメートルの範囲内である。最も好適な実施例では、端面５２の点５６が、外端面２８の最下点つまり天底点（図示せず）より下方に存在し、つまりこれより数値が小さい。このような場合、動作状態、つまり一対の対向するターミナスが組み立てられた状態で、一方のターミナス１０の光ファイバ１２がいかなる面（例えば、反対側のターミナスの光ファイバもしくはフェルール）にも接触することがない。
【００２６】
光ファイバターミナスを過酷な動作環境で利用できるように適合する際に、このような非接触状態が重要であることを発明者は発見した。これまでは、光ファイバターミナスは、その端部輪郭が突出する円形状もしくは平面状となるように製造されていた。このような形状にすることよって、光ファイバ間の物理的接触状態が良好となるためである。例えば、電気通信産業においては、端部輪郭が円形状とされており、このような円形状端部が、フェルールの外端面より僅かに突出するようになっている。組み立てられた状態で、光ファイバが物理的に接触させられ、光の伝搬が可能となる。このような位置関係の場合、スペクトルの伝搬（spectral transmission)は良好に行われるが、特に過酷な環境に置かれた場合には、物理的接触により亀裂および欠陥が生じ易くなる。「発明の背景」で述べたように、欠陥が少しでも存在すれば、光の伝搬が良好に行われなくなったり、もしくは全く行われなくなる。
【００２７】
各光ファイバ接合部における伝搬損失が非常に重要となる用途では、フェルールの面角度もまた重要な要素となることを発明者は発見した。図６では、フェルール２４の外端面２８が、光ファイバ１２の長手方向軸１２Aに垂直な面ＰNとの間に小さい角度を有している。本発明のこのような実施例では、プロファイルデータ点に最も適合する曲線（例えば、最小２乗法で適合する曲線）から、理論面ＰBF2を外端面２８に対して規定する。好ましくは、面ＰBF2によって、面ＰNとの間の面角度φを規定する。面角度φは、２つの隣接するターミナス１０の間の所望最大分離距離およびフェルール２４の半径の関数である。面角度φを計算するのに、以下の式を用いることができる。
【００２８】
φ＝Ｔａｎ-1（Ｍ／２ｒ）
ここで、Ｍは、互いに対向するターミナス１０の間の最大分離距離であり、ｒはフェルール２４の半径である。
【００２９】
本発明の好適な実施例では、損失レベルを航空機産業で一般的に要求される大きさにするための最大分離距離Ｍは、通常、約３０ミクロン未満であり、より好ましくは、約１０ミクロンであり、最も好ましくは、０ミクロンである。例えば、上述した式および基準値を用いた場合、半径が約０．０７９４ｃｍであるフェルールにより画定される面角度は、好ましくは、約２．０度未満であり、より好ましくは、約０．５度未満であり、最も好ましくは、０度である。従って、面角度φのしきい値を超えないようにすることによって、組み立てられたターミナス１０の間の間隙および光の反射の程度を最小とし、これによってこの部分における光の損失を抑制することができる。
【００３０】
製造プロセスについての説明に戻ると、研磨処理では、粒子の大きさ（例えば、粗い粒子、中間の粒子、および微細な粒子）が選択された硬い研磨フィルムおよび柔軟な研磨フィルムを利用して、上述したような好適なターミナス端部輪郭を得る。本発明の最も広義の形態では、この方法には、比較的柔軟な研磨材料からなるとともに粗い研磨フィルムを用いてフェルールおよび光ファイバを研磨する第１ステップが含まれる。本願では、「粗い」とは、研磨フィルムの粒子つまりグリットの大きさが、約５ミクロンより大きいことを意味し、「柔軟な」研磨材料とは、この粒子状材料の硬度が、ヌープ硬度の尺度で約８〜約３５であることを意味する。第２のステップでは、比較的硬い研磨材料からなるとともに「微細な」研磨フィルムを用いて、フェルールおよび光ファイバを研磨する。本願では、「微細な」とは、粒子つまりグリットの大きさが、約０．１ミクロンより大きいことを意味し、「硬い」研磨材料とは、粒子状材料の硬度が、ヌープ硬度の尺度で約４５〜約１０５であることを意味する。研磨プロセスの最終ステップでは、比較的柔軟な研磨材料からなるとともに「超微細」な研磨フィルムを用いて、フェルールおよび光ファイバを研磨する。本願では、「超微細」とは、研磨フィルムの粒子つまりグリットの大きさが、約０．００１ミクロンより大きいことを意味する。好適な実施例では、粗い研磨フィルムのグリットの大きさは、約１０ミクロンより大きく、微細な研磨フィルムのグリットの大きさは、約０．３ミクロンより大きく、超微細な研磨フィルムのグリットの大きさは、約０．０５ミクロンより大きい。好適な実施例では、さらに、柔軟な研磨材料は、ヌープ硬度が約１３〜約２１の酸化アルミニウムであり、硬い研磨材料は、ヌープ硬度が約５６〜約１０２のダイヤモンドである。
【００３１】
このような研磨ステップによって、好適に切り込みが入ったターミナス端部輪郭が得られる。研磨フィルムを選択的に用いることに加えて、研磨フィルムに剛性の基材（backing）を施すことによって、切り込みが入った端部輪郭として最も良好なものが得られることを発明者は発見した。これまでは、従来技術の光ファイバターミナスを製造するための研磨フィルムを、可撓性構造つまり基材により支持することによって、所望の突出／円形状端部輪郭を得てきた。図７および図７ａに示されるように、種々の研磨フィルム６２を剛性基材６１によりそれぞれ支持することによって、本発明のターミナス端部輪郭を形成する。このような場合、圧力を加えて研磨フィルム６２を光ファイバ１２に向かって変形させることによって、所望の切り込み形状が得られる。
【００３２】
上述した研磨処理には、少なくとも３つのステップが含まれるが、これらの間に研磨ステップをさらに行うことによって、端部輪郭の効果を向上させることも可能である。さらに、このような研磨処理は、手作業もしくは機械により行うことができ、または、これらを組み合わせて行うこともできる。表２には、本発明の教示に従った研磨処理の例が、項目別に示されている。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
検査および受け入れ処理
研磨処理が完了した後、ターミナス端部輪郭を検査することによって、欠陥があるかどうか調べるとともに、上述したような切り込みおよび／または面角度が得られているかどうか確認する。このような検査は、顕微鏡および目視による検査と、入射光干渉装置（干渉計）と、によって行う。好適な実施例では、高出力顕微鏡（例えば、拡大率が５００の顕微鏡）を用いて、光の伝搬を劣化させる恐れのある欠陥（例えば、亀裂）がないかどうか検査する。通常、目視できる亀裂が僅かでも光ファイバ１２の光伝搬コア１２COに存在した場合は、これを容認せずに、ターミナス１０を廃棄する。
【００３５】
図８および図９に示されているように、光ファイバ１２に欠陥が無いことを確認した後、赤色光干渉計もしくは白色光干渉計７０を用いて、ターミナス端部輪郭の切り込みおよび／または面角度を検査する。通常、干渉計は、ターミナス端部輪郭を表す干渉縞パターン７２（図９参照）を発生させるために利用される。赤色光干渉計の場合は、１つの光波長によって、干渉縞列が１つ形成される。赤色光干渉計を用いることは可能であるが、フェルール２４の端部と光ファイバ１２の端部との境界に存在するような高さの段階的変化を検出することができないという欠点がある。従って、分析をさらに行うことによって、端面５２の突出部よりも後退した部分が干渉縞パターン７２により表されているかどうか判断することが必要となる。一方、白色光干渉計の場合は、白色光スペクトル内の幾つかの干渉帯域について検査するため、表面構造に関する情報をより多く得ることができるとともに、高さの段階的変化を検出することが可能である。図１０には、機械的操作によってターミナス端部輪郭５０の３次元イメージを発生させることができる干渉計の出力が示されている。
【００３６】
このような操作を行うためには、図８および図１１に示されているように、較正されたＶブロック（図示せず）によりターミナス１０を把持することによって、図８でターミナス１０の上方に概略的に示されている白色光干渉計に対してこれを固定する。光源７５から白色光を発生させ、スプリッタ７６（すなわち、部分透過鏡（partial transmission mirror））を介してターミナス端部輪郭５０へと放射する。光は、反射して受信器（光源７５と一体化されたユニットとして図示されている）へと進行し、コンピュータ処理ユニット７８によって処理される。コンピュータ処理ユニット７８の内部でコンピュータソフトウェアルーチンが作動することにより、光ファイバ１２の端面５２に対応する領域、およびフェルールアッセンブリ２４の外端面２８に対応する領域の輪郭が描かれる。より厳密には、電子的視野（electronic field of view）（図１１参照）を発生させてターミナス端部輪郭５０の領域を検査することにより、形状データを得る。例えば、光ファイバ１２の端面５２の形状データを得るためには、この領域に対応する円形状視野８２を発生させる。代わりの実施例として、環状の電子的視野８４を発生させて、ターミナス端部輪郭５０の、外端面２８の中心部および外周部以外の部分を検査することもできる。上述したタイプの電子マスクを発生させるための、つまり、ある領域の表面特性を他の領域と識別するためのコンピュータアルゴリズムは、当該技術分野において周知であるため、本願では詳細に説明しない。このような電子的視野８０が、特定領域における最も適切な形状情報を収集するために発生されるものであることを説明すれば十分である。
【００３７】
適切な情報を得た後、干渉計により直線方向計算（straight-forward calculation）を行うことによって、端部輪郭の切り込みおよび／または面角度を決定する。より厳密には、最初に、干渉計によって、前の段落で述べた理論面すなわち面ＰFSもしくは面ＰBF（図５ａおよび図６）に端面の点が交わっているかを判断する。さらに、端面における最も高い点が外端面の最下点より下方にあるかどうかを数値的に判断する。さらに、切り込みの最大深さＸ（図５）を測定する。別の計算をさらに行うことによって、端部輪郭の面角度φを計算することも可能である。
【００３９】
本発明、本発明の特徴および利点は、本発明についての以下の詳細な説明および付随の図面によって、完全に理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光ファイバターミナスを備えたシンプレックス式光ファイバを示す図。
【図２】  光ファイバターミナスを形成するための第１製造ステップに従って剥離された光ファイバケーブルの端部を示す図。
【図３】  フェルールアッセンブリへの接合に備えて前処理された光ファイバケーブルの剥離された端部を示す図。
【図４】  接合処理後の光ファイバケーブル／フェルールアッセンブリが一体化されたものを示す図。
【図５】    研磨処理後の好適なターミナス端部輪郭を示す図であり、光ファイバの端面がフェルールアッセンブリの外端面に対して切り込まれている。
【図５ａ】    図５の拡大図であり、光ファイバの端面、および理論面に対する許容可能な最大切り込みを示している。
【図５ｂ】    図５のターミナス端部輪郭の端面図。
【図６】    対向した状態で配置された本発明のターミナスを示す図であり、伝達損失が最小となるように最大許容面角度が規定されている。
【図７】    本発明のターミナス端部輪郭に所望どおりに切り込みを入れるために剛性支持具つまり基材を備えた研磨フィルムを示す概略図。
【図８】    研磨処理後の最終的なターミナス端部輪郭を検査するために用いられる干渉計（マイケルソン型）を示す図。
【図９】    干渉計から発生する２次元干渉パターンを示す図であり、この干渉パターンは、端部輪郭を示している。
【図１０】    干渉計から得られるターミナス端部輪郭を３次元で表す図。
【図１１】    ターミナス端部輪郭の形状を表すとともに、この形状を予め規定された許容基準と比較するのに利用される複雑なコンピュータ計算を簡単化するために、これに放射される電子的マスクを示す図。
【図１】
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【図２】
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【図１０】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図７ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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