(57)【要約】 【課題】光伝送媒体の接続が行われる度に光伝送媒体端部に粘着性接続部材を形成する一連の作業を必要とせず、迅速かつ正確に接続を行うことができる光学接続構造および光学接続方法を提供する。【解決手段】光伝送媒体がメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入され光伝送媒体同士が互いに光学的に接続されている光学接続構造であって、メカニカルスプライスは、内部に仲介光伝送媒体を備え、仲介光伝送媒体は、その両端に粘着性接続部材を備え、各光伝送媒体は、それぞれ粘着性接続部材に当接して接続されている。また、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入して光伝送媒体同士を互いに光学的に接続する光学接続方法であって、仲介光伝送媒体の両端に粘着性接続部材を設け、仲介伝送媒体をメカニカルスプライスの内部に挟持させ、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端から挿入して上記粘着性接続部材に当接させる。【選択図】図２
2009244556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送媒体がメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入され上記光伝送媒体同士が互いに光学的に接続されている光学接続構造であって、
上記メカニカルスプライスは、内部に仲介光伝送媒体を備え、
上記仲介光伝送媒体は、その両端に粘着性接続部材を備え、
上記各光伝送媒体は、それぞれ上記粘着性接続部材に当接して接続されていることを特徴とする光学接続構造。
【請求項２】
前記粘着性接続部材は、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００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】
前記粘着性接続部材は、二層構造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】
光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入して上記光伝送媒体同士を互いに光学的に接続する光学接続方法であって、
仲介光伝送媒体の両端に粘着性接続部材を設け、
上記仲介伝送媒体を上記メカニカルスプライスの内部に挟持させ、
上記光伝送媒体を上記メカニカルスプライスの両端から挿入して上記粘着性接続部材に当接させることを特徴とする光学接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送媒体同士を接続する光学接続構造および光学接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ファイバ等の光伝送媒体同士を接続する方法としては、光伝送媒体同士を突き合わせたり、光伝送媒体を挿入したフェルール同士を突き合わせることによって、物理的に接続する方法が一般的に採用されてきた。
【０００３】
光伝送媒体の接続が永久的に行われ変更がない場合は、融着接続の他、対向する光伝送媒体同士を挟持して固定するメカニカルスプライスが用いられ（例えば、特許文献１または２参照）、接続が頻繁に着脱される場合は、光伝送媒体端部をフェルールで保護した上で光コネクタ接続を行っている。これらの場合において、対向する光伝送媒体は、端部が物理的に接触することで接続されている。
【０００４】
しかしながら、光伝送媒体同士を直接接触させて接続を行うと、微細な傷等が接続特性に大きな影響を及ぼすという問題があった。また、仮に端面が平滑であっても、微視的には対向する端部間に空隙があり、この部分における接続損失も無視することができない。さらに、光伝送媒体は強度が低いため、端部への押圧力が増大すると光伝送媒体を破損してしまうおそれがあった。
【０００５】
上述した方法のうちメカニカルスプライスを用いる技術として、接続される光伝送媒体の端部に粘着性接続部材を設け、続いて光伝送媒体同士を対向させて接続する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。この方法では、一方の光伝送媒体の端部を粘着性接続部材シートに当接させ、押し破ることによって、光伝送媒体の端部に粘着性接続部材層を設け、続いて、他方の光伝送媒体を対向させ、接続を行っている。この接続を、メカニカルスプライス内で行うこともできる旨、開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４１６６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９９７号公報
【特許文献３】特開２００５−２７４８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の光学接続構造では、光伝送媒体の接続が必要とされる際に、光伝送媒体を粘着性接続部材に押し当てて密着させたまま、粘着性接続部材を移動させて切り離し、粘着性接続部材層を光伝送媒体の端部に設けるといった一連の工程をその都度行わなければならず非効率的であり、光学回路を作製する際の作業環境によっては、そのような一連の工程を現場で行うことが困難である場合もあり、より簡易的かつ正確な接続のための改善が求められていた。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メカニカルスプライス構造を用いる光伝送媒体同士の接続において、接続が行われる度に光伝送媒体端部に粘着性接続部材を形成する一連の作業を必要とせず、迅速かつ正確に接続を行うことができる光学接続構造および光学接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光伝送媒体がメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入され光伝送媒体同士が互いに光学的に接続されている光学接続構造であって、メカニカルスプライスは、内部に仲介光伝送媒体を備え、仲介光伝送媒体は、その両端に粘着性接続部材を備え、各光伝送媒体は、それぞれ粘着性接続部材に当接して接続されていることを特徴としている。
【００１０】
また、粘着性接続部材は、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であることや、二層構造であることを好ましい態様としている。
【００１１】
さらに、本発明は、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入して光伝送媒体同士を互いに光学的に接続する光学接続方法であって、仲介光伝送媒体の両端に粘着性接続部材を設け、仲介伝送媒体をメカニカルスプライスの内部に挟持させ、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端から挿入して粘着性接続部材に当接させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学接続構造および光学接続方法によれば、予め両端に粘着性接続部材を設けた仲介光伝送媒体がメカニカルスプライスの内部に備えられているので、光伝送媒体同士を接続する際に、光伝送媒体へ粘着性接続部材を設ける工程を省略することができ、当該メカニカルスプライスの両端から光伝送媒体を挿入して仲介光伝送媒体に当接させるだけで、正確かつ迅速に接続を完了することが可能となる。また、空気混入のない接続が可能となる。さらに、粘着性接続部材の硬度を規定することで、メカニカルスプライスでありながら再接続可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の光学接続構造の実施形態について具体的に説明する。
図１は、メカニカルスプライス構造を模式的に示した斜視図である。メカニカルスプライス１は、押さえ基板１１と、Ｖ溝基板１２とを接合することによってなり、その外周部に断面コ字状のクランプスプリング１４を取り付けて、両基板を固定する。Ｖ溝基板１２には、光伝送媒体２１を挿入する一方の端面から他方の端面に貫通する、断面Ｖ字状の溝１３が切ってあり、この溝１３によって光伝送媒体２１がガイドされる。また、押さえ基板１１によって、光伝送媒体２１は、溝１３内に固定される。また、符号２２は、光伝送媒体２１の被覆部であり、必要に応じて光伝送媒体２１から除去される。
【００１４】
図２は、本発明のメカニカルスプライス構造を用いた光学接続構造の模式断面図である。図に示すように、本発明では、まず、仲介光伝送媒体２３の両端に、粘着性接続部材３を設け、これをメカニカルスプライス１の内部に予め備える。次に、光伝送媒体２１をメカニカルスプライス１の両端から挿入して、粘着性接続部材３に当接させる。これら工程によって、光伝送媒体の接続を行う。
【００１５】
このように両端に粘着性接続部材を備えた仲介光伝送媒体を挟持するメカニカルスプライスを予め作製しておくことで、光伝送媒体の接続が必要とされる際には、両端から光伝送媒体を挿入するという簡便な工程のみによって、光伝送媒体の接続を完了することができて、好適である。
【００１６】
粘着性接続部材３としては、光伝送媒体２１に接触した際、適度なタック性を伴って密着する屈折率整合体であればよい。
【００１７】
適度なタック性を有するには、粘着力が１〜１００ｇｆ／２５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜５０ｇｆ／２５ｍｍ、特に好ましくは１０〜３０ｇｆ／２５ｍｍである。
【００１８】
粘着力が１ｇｆ／２５ｍｍ未満だと接続が安定せず、１００ｇｆ／２５ｍｍを超えると取り外した光伝送媒体２１に粘着性物質が付着して好ましくない。
【００１９】
また、粘着性接続部材３を強粘着層と弱粘着層の二層構造にして、強粘着層を仲介光伝送媒体２３と接触させる構成とすることもできる。
【００２０】
この構成によれば、接続解除により取り外した光伝送媒体２１に粘着性物質が付着することがなく、粘着性接続部材３は常に仲介光伝送媒体２３側に残るので、光伝送媒体２１を他の用途に用いる際にメンテナンス作業が不要で好適である。
【００２１】
この場合、強粘着層の粘着力は、弱粘着層の粘着力より２０ｇｆ／２５ｍｍ以上強いことが好ましい。その上で、弱粘着層の２倍以上の粘着力を有することがより好ましい。
【００２２】
なお、上記の粘着力はＪＩＳ  Ｚ  ０２３７の９０度引きはがし粘着力に準拠して測定した値である。
【００２３】
次に、屈折率整合体であるには、光伝送媒体２１と屈折率が近ければよい。具体的には、フレネル反射の回避による伝送損失の面から屈折率の差が±０．１以内であることが好ましく、特に±０．０５以内であることが好ましい。なお、接続される２つの光伝送媒体の屈折率差が大きい場合には、これらの屈折率の平均値と粘着性接続部材の屈折率とが上記範囲内であることが好ましい。なお、上記屈折率は２０℃での値であり、測定には波長１３１０ｎｍの光源を用いる。
【００２４】
また、粘着性接続部材３は、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であれば凝集破壊が起こり難く、仲介光伝送媒体をそのままにして再接続可能となるので好ましい。さらに好ましくは２０〜９０である。上記の硬度はＪＩＳ  Ｋ−６２５３に準拠して測定した値である。なお、仲介光伝送媒体を交換して再接続することもできる。
【００２５】
粘着性接続部材３には、高分子材料、例えばアクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系等の各種粘着材料を用いることが好ましい。
【００２６】
中でも、耐環境性及び接着性の面から、シリコーン系及びアクリル系の粘着材料が特に好ましい。また、適宜架橋剤、添加剤、軟化剤、粘着調整剤等の添加により接着力、濡れ性を調節してもよく、耐水性や耐湿性、耐熱性を付加してもよい。
【００２７】
粘着性接続部材３の膜厚は５μｍ〜１００μｍが好ましく、１０μｍ〜５０μｍがより好ましい。
【００２８】
仲介光伝送媒体２３の両端に粘着性接続部材を設ける工程は、公知の任意の方法を用いることができる。例えば、図３に示すような、粘着性接続部材からなるシートに仲介光伝送媒体２３を突き当て、そのまま突き破ることによって端部に粘着性接続部材層を設ける方法や、図４に示すような、粘着性接続部材からなるシートに仲介光伝送媒体２３を突き当て、逆方向に引いて破断させて端部に粘着性接続部材層を設ける方法、さらに、仲介光伝送媒体を帯電させ、粘着性接続部材を吸着して設ける方法等が挙げられるが、これらのみに限定されない。
【００２９】
また、本発明における光伝送媒体２１は、単心の光ファイバに限られず、光ファイバを複数本テープ化したテープ心線等でもよく、一度に接続される光伝送媒体の数量に制限はない。光伝送媒体２１を複数本の光ファイバとする場合は、その本数に対応した仲介光伝送媒体をメカニカルスプライス内に予め収納することとなる。
【００３０】
また、光伝送媒体２１としては、石英ファイバ、プラスチックファイバ等を好適に用いることができるが、その材料は限定されない。なお、ホーリーファイバ等のフォトニック結晶型ファイバも適用できる。また、光伝送媒体として、光導波路を用いることができ、その形状および材質は、適宜選択して使用することができる。さらに、光伝送媒体における屈折率分布は、ステップ分布やグレーテッド分布等、使用目的により適宜選択することができる。
【００３１】
本発明における仲介光伝送媒体２３としては、通常、接続される光伝送媒体２１と同じ材質のものが所望の長さに切断して使用されるが、必ずしも同種の材質に限定されず、公知の光ファイバ等を幅広く使用することができる。
【００３２】
また、本発明におけるメカニカルスプライスの押さえ基板やＶ溝基板に用いられる材料は、接続される光伝送媒体の材料や、要求される強度や位置合わせ精度により適宜選択されるが、特に熱的寸法変化が小さいプラスチック、セラミック、金属等で作製されたものが好ましく使用される。プラスチック材料としては、ガラス混入エポキシ材料、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の結晶性高分子が好ましく使用される。
【００３３】
本発明のＶ溝基板１２に形成されている溝１３は、押さえ基板と共に光伝送媒体を固定するものであればＶ字状に限定されず、Ｕ字状、半円や矩形であってもよく、これらの溝は、接続される光伝送媒体と同数形成されており、それぞれに仲介光伝送媒体が収納されることが好ましい。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の光学接続構造について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
＜実施例１＞
まず、粘着性接続部材の材料として、屈折率を１．４６に調整したアクリル系粘着材料を用意した。
このアクリル系粘着材料は、ｎ−ブチルアクリレート／メチルアクリレート／アクリル酸／２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体（配合重量比＝８２／１５／２．７／０．３）の３０％酢酸エチル溶液１００部に、コロネートＬ（日本ポリウレタン工業社製、トリメチロールプロパンのトリレンジイソシアネートアダクト）１．０部を配合して混合してなる溶液である。なお、当該アクリル系粘着材料の粘度は、０．１Ｐａ・Ｓ程度である。
【００３５】
次に、石英系シングルモードの光ファイバ（住友電工社製、外径０．２５ｍｍ、２０℃での屈折率１．４５２）を用意し、長さが約１ｍｍとなるように両端を光ファイバカッタ（古河電工社製  商品名：「Ｓ３２５Ａ」）により鏡面カットした。この光ファイバを帯電させ、その端面を前記アクリル系粘着材料の液面に近接させることでアクリル系粘着材料を光ファイバの端面に吸着させた（特開２００７−１８３３８３号公報を参照）。その後、もう一方の端面にもアクリル系粘着材料を吸着させた。そして、該光ファイバを１００℃のオーブンに１．５時間入れ、アクリル系粘着材料を固化させて粘着性接続部材とすることで、両端に粘着性接続部材を備える仲介ファイバを作製した。なお、粘着性接続部材の粘着力は３０ｇｆ／２５ｍｍ、屈折率は１．４６、硬度は、２５、膜厚は２０μｍであった。
【００３６】
次に、該仲介ファイバをメカニカルスプライス内部のＶ溝にセッティングした。そして、組み立て治具（単心メカニカルスプライス  接続工具「Ｈ」  型番：ＨＯＴ−ＨＭＳ−ＣＲＣ）を用いてクランプスプリングに押さえ基板とＶ溝基板を嵌め込み、メカニカルスプライス（単心メカニカルスプライス「Ｈ」  型式：ＨＯＴ−ＨＭＳ−１−１２５）を組み立てた。
【００３７】
次に、一端にＦＣコネクタを有する石英系シングルモードの光ファイバＦ２（住友電工社製、外径０．２５ｍ、２０℃での屈折率１．４５２、長さ３．５ｍ）を２本用意した。そして、ＦＣコネクタのない側の端面を鏡面カットして前記メカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入し、仲介光ファイバに当接させて実施例１の光学接続構造を作製した。
【００３８】
＜比較例１＞
仲介光ファイバを用いなかったことを除き、実施例１と同様にして比較例１の光学接続構造を作製した。
【００３９】
＜比較例２＞
予め粘着性接続部材シート（粘着力は３０ｇｆ／２５ｍｍ、屈折率は１．４６、硬度は２５、膜厚は２０μｍ）を用意した。２本の光ファイバＦ２のうちの１本について、当該粘着性接続部材シートに当接させ、押し破ることによって端部に粘着性接続部材層を設けてからメカニカルスプライスへ挿入した。それ以外は比較例１と同様にして比較例２の光学接続構造を作製した。実施例および比較例の主な条件を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2009244556.tif 000003
【００４１】
＜接続に要する時間＞
まず、実施例および比較例の光学接続構造について、メカニカルスプライスが組み立てられた状態から接続に要する時間を測定した。具体的には、実施例１および比較例１については光ファイバＦ２を挿入する時間を測定した。比較例２については、端部に粘着性接続部材層を設けて光ファイバＦ２を挿入する時間を測定した。なお、接続に要する時間は３００秒以上だと実用上問題がある。
【００４２】
＜接続損失＞
次に、実施例および比較例の光学接続構造について接続損失の評価を行った。
［基準実験］
まず、接続箇所がない状態で接続損失０の標準状態を示すために基準実験を行った。図５は、基準実験の回路図である。
符号１００は光パワーメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製、商品名：ＯＰＴＩＣＡＬ  ＭＵＬＴＩ  ＰＯＷＥＲ  ＭＥＴＥＲ  「Ｑ８２２１」）、ＣはＦＣコネクタ、Ｆ１は両端にＦＣコネクタを有する石英系シングルモードの光ファイバ（住友電工社製、ＦＣコネクタ付光ファイバ２５０μｍ心線、長さ１ｍ）である。なお、光パワーメータ１００は、センサーユニットとして「Ｑ８２２０８」、１．５５μｍＬＤユニットとして「Ｑ８１２１２」を用いた。
【００４３】
光ファイバＦ１の両端のＦＣコネクタを、それぞれ光パワーメータ１００の入射用端子および出射用端子に接続した。この状態で波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から５回入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定した。そして、５回の平均値を基準値とした。
【００４４】
［実施例および比較例の評価］
次に実施例および比較例の光学接続構造について接続損失を評価した。図６は、実施例および比較例の回路図である。符号Ｆ２は、一端にＦＣコネクタを有する石英系シングルモードの光ファイバである。
【００４５】
まず、実施例１の光学接続構造について、２つのＦＣコネクタをそれぞれ光パワーメータ１００の入射用端子および出射用端子に接続した。この状態で波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から５回入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定した。そして、５回の平均値と基準値との差異を実施例１の接続損失とした。その後、組み立て冶具を用いてメカニカルスプライスを分解し、再度そのメカニカルスプライスを組み立てて再接続させた。この状態で波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から５回入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定し、５回の平均値と基準値との差異を実施例１の再接続損失とした。そして、比較例１および比較例２の光学接続構造についても同様に評価した。なお、接続損失は、０．２５ｄＢ以上だと実用上問題があり、０．１５ｄＢ未満だと特に優れている。結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
2009244556.tif 000004
【００４７】
［評価結果］
表２から明らかなように、実施例１の光学接続構造は接続に要する時間、接続損失、再接続損失のいずれも実用上問題なく、接続損失は特に優れている。これに対し、比較例１の光学接続構造は、接続に要する時間は実用上問題ないが、接続損失、再接続損失は実用上問題がある。また、比較例２の光学接続構造は、接続損失、再接続損失は実用上問題ないが、接続に要する時間は実用上問題がある。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】メカニカルスプライス構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の光学接続構造を示す断面図である。
【図３】光伝送媒体の端部に接続媒体を設ける方法の一例を示す模式図である。
【図４】光伝送媒体の端部に接続媒体を設ける方法の他の例を示す模式図である。
【図５】基準実験の回路図である。
【図６】実施例および比較例の回路図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…メカニカルスプライス、１１…押さえ基板、１２…Ｖ溝基板、１３…溝、
１４…クランプスプリング、２１…光伝送媒体、２２…被覆部、２３…仲介光伝送媒体、
３…粘着性接続部材、１００…光パワーメータ、Ｃ…ＦＣコネクタ、
Ｆ１…両端にＦＣコネクタを有する光ファイバ、
Ｆ２…一端にＦＣコネクタを有する光ファイバ
【図１】
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【図２】
2009244556.tif 000006
【図３】
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【図４】
2009244556.tif 000008
【図５】
2009244556.tif 000009
【図６】
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