(57)【要約】一集団をなすフェルールを組み立ててファイバの偏心度を最小限に抑える方法が代表的には、１組のフェルールを選択する工程と、フェルールの偏心度を求める工程と、ファイバを選択する工程と、ファイバをフェルールのボア内に挿入する工程と、ファイバをフェルール内で配向させる工程と、ファイバを定位置に固定する工程とを有する。その結果、一集団をなすフェルールを挿入損失が殆ど無く又は０の状態で互いに嵌合させることができる。
2004526983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に嵌合可能な一集団をなすフェルールを製造する方法であって、フェルールは各々、光ファイバに取り付けられ、各フェルールは、外面を有すると共に長手方向ボアを備えており、前記方法は、第１の組をなすフェルールから、フェルールの各々の外面に対する所定の偏心度及び所定の内径を持つボアを備えた第２の組をなすフェルールを選択する工程と、フェルールのボアの内径よりも小さな外径を持つ光ファイバを準備する工程と、光ファイバを前記偏心度に基づいてフェルールの各々のボア内に位置決めして光ファイバがフェルールの外面に対して全体として同心となるようにする工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
第２の組をなすフェルール中の各フェルールについて各フェルールの偏心度を指示する工程を更に有していることを特徴とする請求項１記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項３】
指示工程について、偏心度が２μｍ未満のフェルールだけを選択する段階を更に有していることを特徴とする請求項２記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項４】
指示工程について、偏心度が１μｍ未満のフェルールだけを選択する段階を更に有していることを特徴とする請求項２記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項５】
指示工程について、偏心度が０．５μｍ未満のフェルールだけを選択する段階を更に有していることを特徴とする請求項２記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項６】
偏心度をコネクタに対して所定の配向状態に差し向けた状態でフェルールをコネクタ内へ挿入する工程を更に有していることを特徴とする請求項１記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項７】
各光ファイバ及び各フェルールはそれぞれ中心を持ち、光ファイバを位置決めする工程は、光ファイバを光ファイバの中心がフェルールの中心から所定の値よりも小さなオフセットを持つようにフェルールの各々のボア内で配向させる工程から成ることを特徴とする請求項１記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項８】
前記所定値は、０．６μｍ未満であることを特徴とする請求項７記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項９】
前記所定値は、０．４μｍ未満であることを特徴とする請求項７記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項１０】
前記所定値は、０．２μｍ未満であることを特徴とする請求項７記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項１１】
フェルールを光ファイバの位置決め工程に先立って偏心度に基づいて所定の方向に配向させる工程を更に有していることを特徴とする請求項１０記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項１２】
フェルールは、所定の方向から９０°以内に差し向けられることを特徴とする請求項１１記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項１３】
フェルールは、所定の方向から３０°以内に差し向けられることを特徴とする請求項１１記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項１４】
フェルールは、所定の方向から５°以内に差し向けられることを特徴とする請求項１１記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項１５】
フェルールは、フェルールの外面とボアの内面との間の距離が最小になるような配設場所を有し、フェルールを所定の方向に配向させる工程は、フェルールを前記最小距離の配設場所が所定の方向に差し向けられるように配向させる工程を含むことを特徴とする請求項１１記載のフェルール集団の製造方法。
【請求項１６】
ボア内に位置決めされるべき光ファイバを選択する工程を更に有し、光ファイバは、コア及び被覆材を有し、選択されたファイバのコアは、被覆材に対して所定の量よりも小さな偏心度を有していることを特徴とする請求項１記載の相互に嵌合可能なフェルール集団の製造方法。
【請求項１７】
ファイバをフェルールに対して回転させてファイバのコアをフェルールの中心に対して配向させる工程を更に有していることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記所定量は、０．１μｍ未満であることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記所定量は、０．０５μｍ未満であることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記所定量は、０．０２５μｍ未満であることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
請求項１記載の方法に従って製造された一集団をなすフェルールであって、嵌合状態にある前記集団から抽出した任意の２つのフェルールは、挿入損失が０．２ｄＢ未満であることを特徴とするフェルール集団。
【請求項２２】
請求項１記載の方法に従って製造された一集団をなすフェルールであって、嵌合状態にある前記集団から抽出した任意の２つのフェルールは、挿入損失が０．１ｄＢ未満であることを特徴とするフェルール集団。
【請求項２３】
請求項１記載の方法に従って製造された一集団のフェルールであって、嵌合状態にある前記集団から抽出した任意の２つのフェルールは、挿入損失が０．０５ｄＢ未満であることを特徴とするフェルール集団。
【請求項２４】
互いに別個独立の相互に嵌合可能な一集団をなす円筒形フェルールであって、外面及び長手方向ボアを備えた複数の円筒形フェルールを有し、ボアは、内径、中心、及びボアとフェルール外面との間の漸変厚さの円筒形壁を備え、前記フェルール集団は、コア及び被覆材を備えた光ファイバを更に有し、コアは、中心を有し、被覆材は、外径を有し、光ファイバは、厚さが最も大きな部分を備えた壁に当接した状態でフェルールの各々のボア内に設けられ、光ファイバコアの中心が、フェルールの中心から所定の範囲内に位置するようになっていることを特徴とするフェルール集団。
【請求項２５】
前記所定範囲は、０．４〜０．６μｍであることを特徴とする請求項２４記載のフェルール集団。
【請求項２６】
前記所定範囲は、０．２〜０．４μｍであることを特徴とする請求項２４記載のフェルール集団。
【請求項２７】
前記所定範囲は、０．２μｍ未満であることを特徴とする請求項２４記載のフェルール集団。
【請求項２８】
前記所定範囲は、３つの互いに異なる範囲に更に分割され、第１の範囲は、０〜０．２μｍ、第２の範囲は、０．２〜０．４μｍ、第３の範囲は、０．４〜０．６μｍであることを特徴とする請求項２４記載のフェルール集団。
【請求項２９】
互いに別個独立の相互に嵌合可能な一集団をなすフェルールであって、各々が外面及び長手方向ボアを備えた複数のフェルールを有し、ボアは、所定の内径及び外面に対する偏心度を有し、前記フェルール集団は、フェルールの外面に対して全体として同心にフェルールの各々のボア内に設けられた光ファイバを更に有し、フェルール集団のうちの任意の２つのフェルールをコネクタスリーブ内で相互に嵌合させると、光ファイバの中心が、互いに対し所定の値未満の状態にオフセットすることを特徴とする相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項３０】
前記所定値は、１．０μｍ未満であることを特徴とする請求項２９記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項３１】
前記所定値は、０．５μｍ未満であることを特徴とする請求項２９記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項３２】
前記所定値は、０．２μｍ未満であることを特徴とする請求項２９記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項３３】
フェルールは各々、内径を有し、フェルール内に設けられた光ファイバは、外径を有し、前記所定値は、次式、即ち、εｅｃ−εｆｉｔ  ≦０．５に従い、上式において、εｅｃは、フェルールの偏心度の誤差であり（単位：μｍ）、εｆｉｔ  は、フェルールの内径と光ファイバの外径の差を２で割った値（単位：μｍ）であることを特徴とする請求項２９記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項３４】
フェルールは各々、内径を有し、フェルール内に設けられた光ファイバは、外径を有し、前記所定値は、次式、即ち、εｅｃ−εｆｉｔ≦０．３５に従い、上式において、εｅｃは、フェルールの偏心度の誤差であり（単位：μｍ）、εｆｉｔは、フェルールの内径と光ファイバの外径の差を２で割った値（単位：μｍ）であることを特徴とする請求項２９記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項３５】
フェルールは各々、内径を有し、フェルール内に設けられた光ファイバは、コア及び被覆材を有し、被覆材は、外径を有し、前記所定値は、次式、即ち、εｅｃ−εｆｉｔ±εｃｃ≦０．５に従い、上式において、εｅｃは、フェルールの偏心度の誤差であり（単位：μｍ）、εｆｉｔは、フェルールの内径と光ファイバの外径の差を２で割った値（単位：μｍ）であり、εｃｃは、光ファイバの被覆材に対するコアの偏心度（単位：μｍ）であることを特徴とする請求項２９記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項３６】
フェルールは各々、内径を有し、フェルール内に設けられた光ファイバは、コア及び被覆材を有し、被覆材は、外径を有し、前記所定値は、次式、即ち、εｅｃ−εｆｉｔ±εｃｃ≦０．３５に従い、上式において、εｅｃは、フェルールの偏心度の誤差であり（単位：μｍ）、εｆｉｔは、フェルールの内径と光ファイバの外径の差を２で割った値（単位：μｍ）であり、εｃｃは、光ファイバの被覆材に対するコアの偏心度（単位：μｍ）であることを特徴とする請求項２９記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項３７】
互いに別個独立の相互に嵌合可能な一集団をなすフェルールであって、外面及び外面に対して偏心度を持つ長手方向ボアを備えた複数のフェルールと、フェルールの外面に対し全体として同心にフェルールの各々のボア内に設けられた光ファイバとを有し、フェルール集団のうちの任意の２つのフェルールをコネクタスリーブ内で嵌合させると、嵌合箇所の信号損失は、所定の値よりも小さいことを特徴とするフェルール集団。
【請求項３８】
前記所定値は、０．５ｄＢ未満であることを特徴とする請求項３７記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項３９】
前記所定値は、０．２ｄＢ未満であることを特徴とする請求項３７記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項４０】
前記所定値は、０．１ｄＢ未満であることを特徴とする請求項３７記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【請求項４１】
前記所定値は、０．０５ｄＢ未満であることを特徴とする請求項３７記載の相互に嵌合可能なフェルール集団。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は一般に、光ファイバコネクタ及び光ファイバを光ファイバコネクタのフェルールのボア内で配向させて嵌合特性の向上した一集団をなすフェルール及びコネクタを作る方法に関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
光ファイバは種々の分野で広く用いられており、かかる分野としては、通信業界が挙げられる。例えば、光ファイバは、長距離信号伝送の媒体として役立つだけでなく、直接家庭に又は場合によっては直接デスク又は別の作業場所へのルーチング又は引き回しがますます多くなっている。
光ファイバの普及につれて、ファイバを例えば他の光ファイバ、電話局又はオフィスビルディング内のタッチパネル又は遠隔端末装置又はペデスタルに結合する効率的な手段が必要である。しかしながら、光ファイバによりそれぞれ伝送される信号を効率的に結合するためには、光ファイバコネクタは、伝送信号を著しく減衰させ又は改変してはならない。
【０００３】
多数の要因が、互いに嵌合状態にある光ファイバコネクタの性能に影響を与える。これら要因としては、コネクタ内での光ファイバの表面仕上げや一コネクタの光ファイバと別のコネクタの光ファイバとのアライメント、特にファイバのそれぞれのコアのアライメントが挙げられる。コア直径が５０μｍの光ファイバの損失又は減衰度は表面反射に起因して約０．３ｄＢであり、又、オフセット又は側方変位に起因して約０．３ｄＢである。これについては、Ｙ． Ｋｏｙａｍａ ｅｔ ａｌ．，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ， Ｂｕｌｌ． Ｊａｐａｎ Ｓｏｃ． ｏｆ Ｐｒｅｃ． Ｅｎｇ．， Ｖｏｌ．１５， Ｎｏ．３ （Ｓｅｐｔ． １９８１）を参照されたい。当該技術分野において周知である種々の方法（機械的研磨だけ又はレーザ研磨との組合せを含む）が、ファイバの表面仕上げ具合を向上させ、それにより例えばＳｚｅｎｔｅｓｉ氏等に付与された米国特許第５，３１７，６６１号明細書に示されているように減衰度を減少させるために開発された。しかしながら、嵌合状態のファイバコアの互いに対する側方変位を最小限に抑える効率的且つ経済的な方法を開発することは実現しにくかった。嵌合状態のコネクタのファイバコアの側方変位又はオフセットは、次の３つの要因、即ち、（１）フェルールの外面に対するフェルールボアの偏心度、（２）ファイバ被覆材に対するファイバコアの偏心度、及び（３）ファイバの外径とファイバが収納されているフェルールのボアの内径の差の組合せに起因している。フェルールの品質は時間の経過につれて向上したが、フェルールは完全には同心ではなく、即ち、円筒形ボアの中心軸線は、フェルールの外面の中心軸線と一致していない。さらに、偏心度は、大きな集団（母集団）をなすフェルールでは様々であり、或るものは他のものよりも偏心度が高く、即ち、同心度が低い。それと同様に、フェルールの大きな集団（母集団）中のフェルールのボアの内径は、或る限度内では様々であって、約１２５．０〜１２６．０μｍであり、したがって、ファイバは、フェルールボア内にぴったりとは嵌まり込まず、それにより、フェルールの外部に対する光ファイバのコアの全体的な側方変位が増加するようになる。上述の３つの要因のうち、被覆材に対するファイバコアの偏心度は、光ファイバコネクタの総合偏心度に対して有意性の最も低い貢献要因である。
【０００４】
総合コネクタ偏心度を最小限に抑え、即ち、ファイバをフェルール内に心出しする初期の方法が、Ｎ． Ｓｕｚｕｋｉ ｅｔ ａｌ．， ”Ａ Ｎｅｗ Ｄｅｍｏｕｎｔａｂｌｅ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ Ｆｏｒ Ａ Ｔｒｉａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ， ｐ．３５１−３５４， ＩＯＯＣ １９７７に開示されている。この方法では、ファイバ、ステンレス鋼プランジャ、ガラス管及びステンレス鋼ピボットで構成されたコネクタの偏心度を最小限に抑える。プランジャを機械加工し、０．００１ｍｍの精度の２．４９９ｍｍの外径及び０．６ミクロンの真円度に研磨する。しかしながら、現在用いられているフェルールとは異なり、プランジャは、ステンレス鋼ピボットを受け入れる大きなボアを有している。光ファイバをエポキシ樹脂で満たされたガラス管内に挿入する。次に、ガラス管をこれ又エポキシ樹脂が満たされているステンレス鋼ピボット内へ挿入する。エポキシの硬化後、ピボットを研磨する。顕微鏡、ＴＶカメラ及びモニタ、Ｖ溝又はＶブロック、マイクロマニプレータ及びダミープランジャ（アライメント治具）を用いて、ファイバをプランジャの外面に対しプランジャの内部に心出しする。まず最初に、マイクロマニプレータを用いて治具をＶ溝内に配置して位置決めし、治具を回転させることにより、治具に施されたマーカがスクリーン上に引かれたターゲット円に沿って同心状にトレースする。次に、コネクタプランジャは、Ｖ溝内のダミープランジャに置き換わり、光ファイバを収容したピボットをプランジャ内に挿入する。次に、マイクロマニプレータによりピボットを動かし、ついにはファイバのコアがモニタ上のターゲット円内に心出しされ、それによりファイバをプランジャの中心に位置決めするようにする。この方法は、費用が高くつくと共に時間がかかり、しかも、コネクタの大量生産には向いていない。
【０００５】
別の例が、米国特許第４，８８０，２９１号明細書（発明の名称：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ）に開示されている。この米国特許明細書は、コネクタ内に用いられる２つのフェルールを開示しており、これらフェルールは、同一管状プレフォームの連続部分から得られる。プレフォームからのフェルールの分離に先立って、各フェルールの自由端部（この米国特許明細書ではプラグと呼ばれている）をコネクタ本体内に取り付ける。コネクタは、タブを備えており、コネクタをタブが長手方向に整列するようにフェルールに取り付ける。その結果、いったんは連続であったフェルールの端面を次に、嵌合させたときに長手方向に整列させるのがよく、この場合も又フェルール内のファイバがアライメントをとるようになる。しかしながら、この方法は、同一プレフォームからではないフェルールのアライメントには対応していない。これらコネクタは又、据付け者がコネクタを互いに対をなした状態に維持することを必要としている。１つのコネクタが不良であり、又は交換しなければならない場合、両方のコネクタを破棄し／交換する必要がある。これにより、費用が増加するだけでなく、据付け者が各仕事現場で持ち運ばなければならない対をなした状態のコネクタの数が増大する。
【０００６】
光ファイバをフェルール内に別々に心出ししようとする他の方法が開発された。例えば、Ｇ． Ｋｈｏｅ ｉｎ ”Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｒｅ−Ｃｅｎｔｅｒｅｄ Ｆｅｒｒｕｌｅｓ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， Ｖｏｌ． ＭＴ−３０， Ｎｏ． １０， Ｏｃｔｏｂｅｒ １９８２によって開示された一方法は、まず最初に、ファイバをフェルールの外面に対するファイバの位置とは無関係にフェルール内に糊付けすることである。次に、マイクロマニプレータ、光アライメントシステム及びダイヤモンドカッタを有する専用旋盤を用いてファイバがフェルール内に心出しされるまでフェルールの外面を切削する。この方法はこの場合も又、費用効果がよくなく、しかも大量生産には向いていない。
【０００７】
より最近の組立て法は、光ファイバをフェルール内で組み立て、次に、結果的に得られる全オフセットをフェルールに取り付けられたキーに対して配向させることに的を絞っている。偏心度の誤差はランダムに配されるので、これら誤差の結果として、全オフセットが非常に大きくなる場合があり、即ち、ボアの外面に対するフェルールボアの偏心度及びボアに対する光ファイバの偏心度は同一方向に差し向けられ、その結果、フェルールの外面に対するファイバのオフセットが大きくなる場合がある。オフセットにより導入される信号の減衰度は、コネクタと別のコネクタを合致させる場合、これらコネクタを最も低い減衰度が達成されるまで種々の配向状態で合致させることにより幾分減少する。この方法は、費用が高くつき、結果的に得られるオフセットの分布のサイズによって有効性が制限される。典型的なコネクタアライメントハードウェアは、荒調整（典型的には、９０゜〜１８０゜）が可能であるに過ぎず、かかる荒調整では、光ファイバコネクタから最大のパフォーマンスを引き出すことは困難であり、しかも費用がかかる。さらに、嵌合とその離脱の繰り返しにより、オフセットを定める方法は、結果的にコネクタの摩耗及び引裂を生じることとなる。
【０００８】
変形例として、フェルールのボアの同心度の公差をフェルールの外面に対して求めてもよい。同心度の公差（以下、「同心度」という）は、特徴部の軸線、この場合、フェルールボアの中心軸線が含まれなければならない円筒形公差域の直径である。これについては、Ｌ． Ｆｏｓｔｅｒ， Ｇｅｏ−Ｍｅｔｒｉｃｓ ＩＩ ２９２−９７（１９８６）； ４ Ｔｏｏｌ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ， ｃｈａｐｔ． ４ （Ｃ． Ｗｉｃｋ ａｎｄ Ｒ． Ｖｅｉｌｉｅｕｘ ｅｄｓ． １９８７） を参照されたい。したがって、同心度の測度は、偏心度の測度の２倍である。フェルールに対するボアの同心度をいったん求めると、同心度の方向を求め、これにキーをマーク付けし、それにより、コネクタを同一方向の同心度で互いに嵌合させることができ、即ち、コネクタ内のファイバのコアのオフセットを減少させることができる。
【０００９】
したがって、光ファイバをフェルール内で心出しする方法は存在しているが、これら方法は、時間がかかり且つ費用が高くつき、しかもコネクタを大量生産するのに使用される組立てラインに用いるには適していない。その結果、光ファイバをコネクタのフェルールの外面に対して心出しする費用効果のよい商業的な方法は現在存在していない。ファイバの同心度又はオフセットをフェルール表面に対して配向させる現在の方法は、満足いくものではない。というのは、この方法は、同心度を修正せず又はなくさず、単に各フェルールの同心度をキーに対して配向させようとするだけであり、したがって、嵌合状態のフェルールの同心度は、ファイバ光のオフセットを可能な限り最小限に抑えるよう同一方向に差し向けられるようになっているからである。同心度又は偏心度の大きさはフェルールごとで著しくばらつきがあるので、同心度を既知の方向に単に配向させたのでは、光ファイバは別の接続部の光ファイバと容易にはアライメントをとることができない。かくして、現在の方法は、減衰度による損失が最小限のコネクタの需要の増大に応じることができない。
【００１０】
〔発明の概要〕
したがって、本発明は、関連技術の欠点及び不都合による問題のうち１以上を実質的に解決する低損失で相互に嵌合可能なフェルールを提供することにある。
この目的を達成するため、具体化して説明する本発明の特徴によれば、方法は、相互に嵌合可能な一集団をなすフェルールを製造する方法であって、フェルールは各々、光ファイバに取り付けられ、各フェルールは、外面を有すると共に長手方向ボアを備えており、前記方法は、第１の組をなすフェルールから、フェルールの各々の外面に対する所定の偏心度及び所定の内径を持つボアを備えた第２の組をなすフェルールを選択する工程と、フェルールのボアの内径よりも小さな外径を持つ光ファイバを準備する工程と、光ファイバを前記偏心度に基づいてフェルールの各々のボア内に位置決めして光ファイバがフェルールの外面に対して全体として同心となるようにする工程とを有することを特徴とする方法に関する。
【００１１】
別の特徴では、本発明は、互いに別個独立の相互に嵌合可能な一集団をなす円筒形フェルールであって、外面及び長手方向ボアを備えた複数の円筒形フェルールを有し、ボアは、内径、中心、及びボアとフェルール外面との間の漸変厚さの円筒形壁を備え、前記フェルール集団は、コア及び被覆材を備えた光ファイバを更に有し、コアは、中心を有し、被覆材は、外径を有し、光ファイバは、厚さが最も大きな部分を備えた壁に当接した状態でフェルールの各々のボア内に設けられ、光ファイバコアの中心が、フェルールの中心から所定の範囲内に位置するようになっていることを特徴とするフェルール集団に関する。
【００１２】
さらに別の特徴では、本発明は、互いに別個独立の相互に嵌合可能な一集団をなすフェルールであって、各々が外面及び長手方向ボアを備えた複数のフェルールを有し、ボアは、所定の内径及び外面に対する偏心度を有し、前記フェルール集団は、フェルールの外面に対して全体として同心にフェルールの各々のボア内に設けられた光ファイバを更に有し、フェルール集団のうちの任意の２つのフェルールをコネクタスリーブ内で相互に嵌合させると、光ファイバの中心が、互いに対し所定の値未満の状態にオフセットすることを特徴とする相互に嵌合可能なフェルール集団に関する。
【００１３】
さらに別の特徴では、本発明は、互いに別個独立の相互に嵌合可能な一集団をなすフェルールであって、外面及び外面に対して偏心度を持つ長手方向ボアを備えた複数のフェルールと、フェルールの外面に対し全体として同心にフェルールの各々のボア内に設けられた光ファイバとを有し、フェルール集団のうちの任意の２つのフェルールをコネクタスリーブ内で嵌合させると、嵌合箇所の信号損失は、所定の値よりも小さいことを特徴とするフェルール集団に関する。
【００１４】
上記概要的説明及び以下の詳細な説明は例示であって説明的であり、特許請求の範囲に記載された本発明の詳細な説明となるものであることは理解されるべきである。
添付の図面は、本発明の理解を深めるために提供されており、本願の一部をなし、本発明の原理の説明に役立つ説明と共に本発明の幾つかの実施形態を示している。
【００１５】
〔好ましい実施形態の詳細な説明〕
次に、本発明の好ましい実施形態を示す添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施できるので本明細書に記載した実施例に限定されるものと解釈されてはならず、この実施形態は、本明細書の説明が完全であり、当業者に発明の範囲を十分に伝えるように構成されたものである。図中、同一の符号は同一の要素を示している。
【００１６】
本出願人は、大量生産に適した光ファイバコネクタの偏心度又は同心度を最小限に抑える迅速で費用効果の良い方法を開発した。この方法は、フェルール又はフェルールホルダにキーを取り付けることにより、オフセットを既知の方向に配向させる現行の方法に代えて又はこれと関連して利用できる。この新規な方法に従って製造された光ファイバコネクタは、ファイバ間オフセットが小さいので減衰度の相当な減少を示し、即ち、約０．３ｄＢから０．１ｄＢ未満に減少させる。本発明の方法は、組立て中、光ファイバをフェルール内に設けるのに向いており、したがって、光ファイバの組立体を標準化でき、それにより、コネクタの現場据付けと関連した組立てのミスアライメント（軸ずれ）及び他の問題が解決される。
【００１７】
図１を参照すると、本発明の方法に従って製作されたフェルール２が示されており、このフェルールは、図２に示すようにコネクタ１内に用いられる。コーニング・ケーブル・システムズ社によって製造されたＳＣコネクタが図２に示されているが、フェルールは、任意の形態をした光コネクタに用いることができ、かかる形態としては例えば、ＳＣ型、ＦＣ型等が挙げられる。フェルールの前縁部の周りに面取り部３を備えるものとして図示されたフェルール２は、ジルコニアで作られるのがよいが、任意適当な材料、例えば、金属又はプラスチックで作ってもよい。フェルール２は又、面取り部３を備える必要はない。ただし、フェルールをスリーブ内に挿入したとき又は別のフェルールと嵌合したときフェルールが削られないようにすることが好ましい。フェルール２は、外面４及びファイバボア８を構成する内面６を有している。外面４の外径は一般に２．４９９ｍｍである。ファイバボア８の直径は、約１２５〜１２６ミクロン（μｍ）である。しかしながら、本発明は、任意特定サイズのフェルール内での光ファイバの配向には限定されず、ＬＣコネクタを含むことができる。
【００１８】
従来型光ファイバコネクタに用いられるフェルールの指定された同心度は通常、０〜１μｍである。かくして、これらフェルールのボアは一般に、フェルールの外面と同心ではない。換言すると、フェルールの外面の長手方向中心軸線１０は、ファイバボア８の長手方向中心軸線１２から距離１４だけオフセットしている。この距離は、フェルール内でのボアのオフセット又は偏心度と呼ばれている。フェルールの同心度は、偏心度の２倍に等しく、したがって、同心度及び偏心度は、本発明の実施の目的上、一般に区別無く用いることができる。フェルールの偏心度の結果として、フェルール壁の一部１６は、偏心度の方向において最も薄い。これとは逆に、フェルール壁１８の一部は、壁の最も薄い部分１６から見て１８０゜の箇所で最も厚い。図中、好ましい実施形態では、壁の最も薄い部分１６は、上方に差し向けられているが、光ファイバがフェルールのオフセットの効果を帳消しにする方向に差し向けられている限り任意の方向に配向させることができる。これについては以下に詳細に説明する。本出願人は、フェルールの配向状態は、ファイバボア８の中央からフェルールの最も薄い部分のところの外面４上の箇所まで引いた線１９が全体として上方に向くようにすると最もよいことを発見した（本明細書で用いる上方、下方、左、右という用語は一般に、フェルールを端面から見た場合の方向を意味するが、これは本発明を限定するように用いられているものではない）。しかしながら、線１９（結果的に、偏心度）は優先的に、上方（又は、選択した方向）９０゜以内、より好ましくは３０゜以内（１９′）、最も好ましくは５゜以内（１９″）に差し向けられるべきである。これについては図４を参照されたい。
【００１９】
図３及び図４を参照すると、本発明の好ましい方法に従ってファイバボア８内に配向した光ファイバ２０が示されている。光ファイバ２０は、コア２２及び被覆材２４を有している。コア２２の中心も又、ファイバ２０の外面に対してオフセットしている場合があるが、別段の指定がなければ、本明細書においては、コア／被覆材のオフセットは、０又は無視できる程度であると仮定する。光ファイバの中心軸線２６は、ボアの中心軸線１２から距離２８だけオフセットしている。この距離は、各フェルールについて既知であり又は測定できる。この距離は、ボア内でのファイバの偏心度又はオフセットと呼ばれている。ボア８の内径（約１２５．０〜１２６．０ミクロン）がファイバ２０の直径（約１２５ミクロン）よりも大きいので、ファイバは、フェルールの外面に対するボアの同心度又は偏心度を一部又は完全に相殺するようボア内に位置決め可能である。
【００２０】
図３及び図４に示すように、例えば、ファイバ２０は、本発明の好ましい実施形態に従ってフェルール２のボア８内に下方に差し向けられていて、フェルールに対するボアの偏心度が光ファイバコネクタ３の全体的な偏心度に及ぼす効果が、ボアに対するファイバの偏心度２８によって相殺されるようになっている。すなわち、フェルール２の最も薄い部分が上方に差し向けられた状態で（したがって、ファイバボア８の中心が、フェルール２の中心の上に位置した状態で）、ファイバ２０は、ファイバ２０の長手方向中心軸線２６がフェルールの長手方向中心軸線１０と全体として同心をなすようにファイバボア８内に下方に位置決めされる。フェルールの中心からのファイバの中心のオフセットは、次式によって求められる。
【数１】
2004526983.tif 000003
上式において、εｅｃは、フェルールの偏心度の誤差（単位：μｍ）、εｆｉｔは、フェルールの内径と光ファイバの外径の差を２で割った値（単位：μｍ）（その目的は、偏心度を得ることにある）、εｃｃは、光ファイバの被覆材に対するコアの偏心度（単位：μｍ）であり、偏心度を頂部又は底部に向かって回転させるかどうかに応じてこれに対し、引き算又は足し算を行うのがよい（上述したように、被覆材に対するファイバコアの偏心度は、０であると見なされている）。好ましくは、このオフセットは、０．５以下であり、最も好ましい実施形態では、オフセットは０．３５以下である。
【００２１】
図５に示すグラフで理解できるように、２つのフェルールの接合箇所のところの挿入損失は、２本のファイバの中心相互間の距離に関連している。新技術では、挿入損失をできるだけ小さくすることが必要であり、これは必ず、０．２ｄＢ未満であり、より好ましくは０．１ｄＢ未満、最も好ましくは０．０５ｄＢ未満である。これらの値を達成するためには、ファイバのコア相互間の距離はそれぞれ、約１．０ミクロン以下、約０．８ミクロン以下、約０．５ミクロン以下でなければならない。互いに嵌合した対をなすコネクタにおいてこれらの値を達成するためには、各コネクタ内のファイバコアの中心のオフセットは好ましくは、フェルールの中心から０．６ミクロン未満であり、より好ましい実施形態では、０．４ミクロン未満であり、最も好ましい実施形態では０．２ミクロン未満であることが必要である。
【００２２】
フェルールを配向させると共にファイバをフェルールに対して配向させる方法を図８を参照して説明する。ステップ４１に示すように、好ましくはフェルール２を大きな集団（母集団）をなすフェルールの中から選択する。代表的には、フェルールの製造は、所望の又は一貫した同心度を持つフェルール全てには向いていない。加うるに、フェルールボア８の内径は所与の分布状態をも有している場合がある。本発明は、フェルールの製造方法の不正確さを相殺し又は帳消しにするために内径を同心部にマッチさせる方法に関している。
【００２３】
一集団をなすフェルールは或る分布状態のファイバボア内径を有することになるので、内径を同心度にマッチさせる必要がある。例えば、フェルール集団が１２５．２〜１２５．８μｍのボア内径分布を有していれば、フェルールの大多数の内径は、約１２５．５μｍとなろう（ガウス分布であると仮定して）。フェルールに挿入された光ファイバの直径が１２５μｍであるとすれば、ファイバとファイバボアの内面との間には最大０．５μｍの隙間がある。そのフェルール集団の範囲（１２５．２〜１２５．８μｍ）内では、同心度の分布中心が０．５μｍにあるフェルール集団が存在する。これについては図６を参照されたい。当然のことながら、同心度がフェルールの内径とファイバとの嵌合の差にぴったりとマッチしていればいるほど、光ファイバの中心はそれだけ一層フェルールの中心に接近することになる。フェルールをこのように選択することにより、ファイバを同心度の方向とは逆の方向に配向させることにより同心度の誤差を相殺することができる。これと同じことをフェルールの他の集団又は部分集団について行うことができ、それにより、できるだけ多くのフェルールを使用することができる。例えば、内径の分布が１２５．５〜１２６μｍ（平均１２５．７５μｍ）のフェルールは、ファイバの直径が１２５μｍであれば誤差を帳消しにするには同心度が０．７５μｍである必要がある。これについては図７を参照されたい。かくして、フェルール集団（最も少ない量の誤差を与える同心度及び内径のフェルール）を大きな組をなすフェルールから選択して所要のオフセットを生じさせるのがよい。
【００２４】
全ての場合において、選択した集団中には、内径の大きいものや小さいフェルールが幾つかあり、したがって、誤差が常にちょうど無くなるとは限らない。しかしながら、全体的な効果としては、コネクタ（又は、フェルール及びファイバ）についての誤差の合計は０．６μｍ未満、より好ましくは０．４μｍ未満、最も好ましくは０．２μｍ未満であろう。再び図８に示すステップに続き、ステップ４３では、全てのフェルールを検査し、各フェルールの内径を求める。ステップ４５では、フェルールの各々の偏心度を求める。内径を求める（ステップ４３）と共に偏心度を求める（ステップ４５）ステップを逆にしてもよく、又は同時に行ってもよく、これは依然として本発明の範囲に属する。次に、ステップ４７では、所要範囲内に属する対応関係をなす内径及び偏心度を持つフェルールだけ（第２の組をなす）を選択して使用する。
【００２５】
指示ステップ４９では、フェルールに偏心度の方向をマーク付けする。好ましい実施形態では、フェルールをフェルールの最も薄い部分１６が上方に差し向けられていることを指示しているキーを持つフェルールホルダ内に挿入する。ただし、これをフェルールホルダに対して任意の方向に配向させてもよい。加うるに、指示は又、フェルールに施されたマーク、フェルールに書かれたもの、又はフェルールハードウェアに設けられた物理的な特徴（即ち、キー、溝等）であってもよい。ステップ５１では、光ファイバを準備する。好ましい実施形態では、ファイバは、コーニング・インコーポレイテッドから入手できる１２５ミクロンのファイバである。ただし、任意の製造業者、これらフェルールに対応するタイプ又はサイズのファイバを用いてもよい。
【００２６】
コア／被覆材の偏心度が重要な場合、コア／被覆材の偏心度をステップ５３で求める。コア／被覆材の偏心度を求めると、好ましいファイバは、オフセットが０．１ミクロン未満、より好ましくは、０．０５未満、最も好ましくは、０．０２５ミクロン未満のファイバである。ファイバをマーク付けして必要ならば偏心度及び量を指示して次に行うステップでファイバの選択及び配置を助けるようにするのがよい。ファイバがコア／被覆材の偏心度に関する基準を満たしていれば又は適当な外径（即ち、大きすぎもせず、小さすぎもせず）のものであれば、ステップ５５において、ファイバをステップ５９のために選択する。
【００２７】
ステップ５７では、フェルールを、ボア８内でのファイバの位置決めに備えて配向させる。好ましい実施形態では、フェルールはコネクタ内で所定の配向状態に差し向けられている（フェルールの偏心度が全体として上方に差し向けられている）ので、フェルールをファイバの挿入に先立って配向させる。上述のように、フェルールをコネクタ内で任意の配向状態に差し向けることができ、このフェルールでは、ファイバの中心はフェルールの中心の近くに位置する。注目されるべきこととして、配向作業がステップ５７に示されているが、これを指示ステップ（ステップ４９）の後であってフェルールボア内へのファイバの位置決めステップ（ステップ５９）の前の任意の時点で行ってもよい。
【００２８】
ステップ５９では、ファイバをボア８内に位置決めする。ファイバを、ファイバコアの中心がフェルールの中心軸線に最も近く位置するように位置決めする。この場合も又、コア／被覆材の偏心度が重要な場合、ファイバをファイバボア８内で回転させてその配置を助けるのがよい。偏心度が上向きの方向に差し向けられている好ましい実施形態では、ファイバを図３及び図４に示すようにファイバボア８の底部のところに位置決めするのが一般的である。フェルール（対応の偏心度及び内径）の正しい選択により、フェルールの中心からのファイバ中心のオフセットは好ましくは、０．６ミクロン、より好ましくは０．４ミクロン、最も好ましくは０．２ミクロンであろう。次に、ステップ６１において、ファイバをエポキシ、ＵＶ接着剤、シアノアクリレート等を用いてファイバボア８内に固定する。ただし、任意の形式の固定法を用いてもよい。
【００２９】
本発明の結果として、挿入損失が０．２ｄＢ未満、より好ましくは０．１ｄＢ未満、最も好ましくは０．０５ｄＢ未満の一集団をなすフェルール（又は、組立て時におけるコネクタ）が得られることになる。
【００３０】
図面及び明細書において、本発明の好ましい方法を記載し、又、特定の用語を用いているが、これら用語は、一般的であって説明のためだけに用いられており、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
フェルールの外面に対するボアの同心度及び偏心度を示すフェルールの正面図である。
【図２】
コネクタ内のフェルールの斜視図である。
【図３】
フェルールのボア内に設けられた光ファイバの同心度及び偏心度を示すフェルールの正面図である。
【図４】
図３のフェルール及び光ファイバの部分正面図であり、互いに嵌合状態にあるコネクタに取り付けられたフェルールの外面に対するボアの偏心度の効果を相殺するためにファイバをボア内に位置決めする本発明の方法を示す図である。
【図５】
２つのコネクタ相互間の信号の損失を光ファイバのオフセットの関数として示す図である。
【図６】
所定の内径を備えたフェルールについての代表的な同心度の分布状態を示す図である。
【図７】
別の所定の内径を備えたフェルールについての別の代表的な同心度の分布状態を示す図である。
【図８】
本発明に従って相互に嵌合自在な一集団をなすフェルールを製造する方法を示すフローチャートである。
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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