(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に光ファイバを収納するための細孔を有するセラミックまたはガラス製の中子と、該中子を保持する中子支持体と、を備える光ファイバ固定具であって、
上記中子支持体は、軸方向に上記中子の細孔につながる細孔を有し、
上記中子の細孔の内径が上記中子支持体の細孔の内径より大きいことを特徴とする光ファイバ固定具。
【請求項２】
上記中子の細孔と中子支持体外周との同心度が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ固定具。
【請求項３】
細孔を有する中子を、上記細孔を中心に合わせて金型に固定した後、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により中子支持体を形成することを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ固定具の製造方法。
【請求項４】
上記中子の細孔の両端をそれぞれピンで支持して金型の中心に固定したことを特徴とする請求項３記載の光ファイバ固定具の製造方法。
【請求項５】
軸線方向にテーパー孔と細孔およびこれにつながる凹部を有する樹脂製の中子支持体を射出成形により形成した後、細孔を有する中子を上記中子支持体の凹部に圧入固定することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ固定具の製造方法。
【請求項６】
上記中子支持体の細孔と外周との同心度が１０μｍ以下、凹部と細孔との同心度が３０μｍ以下となるように射出成形することを特徴とする請求項５記載の光ファイバ固定具の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の光ファイバ固定具に光ファイバの先端を固定し、他の光ファイバ固定具との先端同士を当接させて光ファイバ同士を接続するようにしてなる光ファイバコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等に使用される、光ファイバを相互に接続する光ファイバコネクタおよびこれに用いる光ファイバ固定具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信システムにおける装置の切替え、送受信ポートの取り外し、装置の調整、測定などの脱着自在な光接続が必要な箇所には、光ファイバを保持した一対の光ファイバ固定具のフェルール先端同士を当接させて連結保持することにより、光ファイバ同士を光学的に接続する光ファイバコネクタが使用されている。
【０００３】
この光ファイバコネクタに使用される光ファイバ固定具として、セラミックス、又はガラス等で製作された、軸方向に光ファイバを収納するための細孔を有する中子をステンレス、真鍮、洋白、又は合金等の金属類で円筒形状に製作された、軸線方向に貫通孔を有するとともに、この貫通孔がテーパ孔を介して上記中子の細孔につながる中子支持体に圧入、はめ込み、接着等して組み立てたものが使用されて来た。
【０００４】
しかし近年、図１１に示すように、容易な製造方法で高い寸法精度、特に、光ファイバコネクタとして重要な、中子支持体２の外周に対する中子１の細孔１ａの同心度に関して高い精度を得るために、軸方向に光ファイバを収納するための細孔１ａを有する略円筒状の中子１と、該中子１を保持する樹脂製の中子支持体２を射出成形により一体成形した光ファイバ固定具１０が使用されるようになった（特開２００１−５１１５７公開特許公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に光ファイバコネクタは、特に屋外等の温度変化の激しい場所で長期にわたって使用されると、一対の光ファイバ固定具を結ぶ光ファイバの被覆部が劣化して収縮する。光ファイバはその被覆部に密着しているので、被覆部の収縮にともなって光ファイバも同様に収縮する方向の力を受ける。
【０００６】
ここで図１２に示す様に、光ファイバケーブル３の先端の被覆部３ａを除去し、従来の光ファイバ固定具１０に挿入して接着固定した時、光ファイバ３ｂは僅かに中子１の細孔１ａ部のみで接着固定されるだけである。すなわち従来の光ファイバ固定具１０では、光ファイバ３ｂを光ファイバ固定具１０に固定する力は不十分である。
【０００７】
従って上記のように、特に屋外等の環境変化の激しい場所での長期的な使用によって光ファイバケーブル３の被覆部３ａが収縮し、それにともなって光ファイバ３ｂに収縮方向の力が加わったとき、光ファイバ固定具１０は接着固定した光ファイバ３ｂを保持しきれず、光ファイバ３ｂは光ファイバ固定具１０の先端から位置ずれを起こしてしまう。
【０００８】
その結果、光ファイバ３ｂを保持した一対の光ファイバ固定具１０の先端同士を当接させて連結保持することにより、光ファイバ３ｂ同士を光学的に接続する光ファイバコネクタにおいて、その光ファイバ３ｂ同士の好ましい光学的接続が損なわれるという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて本発明は、軸方向に光ファイバを収納するための細孔を有するセラミックまたはガラス製の中子と、該中子を保持する中子支持体と、を備える光ファイバ固定具であって、上記中子支持体は、軸方向に上記中子の細孔につながる細孔を有し、上記中子の細孔の内径が上記中子支持体の細孔の内径より大きいことを特徴とする。
【００１０】
また、上記中子の細孔と中子支持体外周との同心度が１０μm以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、細孔を有する中子を、上記細孔を中心に合わせて金型に固定した後、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により中子支持体を形成して光ファイバ固定具を製造することを特徴とする。
【００１２】
また、上記中子の細孔の両端をそれぞれピンで支持して金型の中心に固定することによって光ファイバ固定具を製造することを特徴とする。
【００１３】
また、軸線方向にテーパー孔と細孔およびこれにつながる凹部を有する樹脂製の中子支持体を射出成形により形成した後、細孔を有する略円筒状の中子を上記中子支持体の凹部に圧入固定して光ファイバ固定具を製造方法することを特徴とする。
【００１４】
また、上記中子支持体の細孔と外周との同心度が１０μｍ以下、凹部と細孔との同心度が３０μｍ以下となるように射出成形して光ファイバ固定具を製造することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記光ファイバ固定具に光ファイバの先端を固定し、他の光ファイバ固定具との先端同士を当接させて光ファイバ同士を接続するようにしてなる光ファイバコネクタを特徴とする。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
軸方向に光ファイバを収納する為の中子１と、樹脂製の中子支持体２とからなる光ファイバ固定具１０において、中子１は細孔１ａを有する略円筒状であり、光ファイバ固定具１０の先端部に飛び出して配置し、かつ樹脂製の中子支持体２の軸線方向に形成された大きな貫通孔２ａはテーパ−孔２ｂを介して細孔２ｃにつながっており、さらに中子１の細孔１ａにつながっている。光ファイバ固定具１０の先端から細孔２ｃの後端２ｄまでの長さＬが４ｍｍ以上、細孔２ｃの内径が０．７ｍｍ以下である。
【００１８】
図２に示される、光ファイバ３ｂが接着固定された本発明の光ファイバ固定具１０は、温度変化の著しい環境下で長期間使用すると、光ファイバケーブル３の被覆部３ａが収縮し、内部の光ファイバ３ｂを引っ張る。この時、中子１の細孔１ａと中子支持体２の細孔２ｃで光ファイバ３ｂを保持しているが、保持される光ファイバ３ｂの長さが短い場合は光ファイバ３ｂを保持する力が弱く、光ファイバ３ｂは被覆部３ａに引っ張られて、初期の位置から動いてしまう。逆に保持される光ファイバ３ｂの長さが長い場合は光ファイバ３ｂを保持する力は強くなり、光ファイバケーブル３の被覆部３ａの収縮によっても光ファイバ３ｂは動かなくなる。
【００１９】
保持される光ファイバ３ｂの長さ、即ち光ファイバ固定具１０の先端から細孔２ａの後端２ｄまでの長さＬは、種々の実験の結果、４ｍｍ以上であれば良いことを見出した。
【００２０】
光ファイバ固定具先端から細孔２ａの後端２ｄまでの長さＬが４ｍｍ未満では、光ファイバ固定具１０先端で接着固定される光ファイバ３ａの長さが４ｍｍ未満となり、光ファイバ３ａに上記の収縮方向の力が加わったときに、光ファイバ３ｂを保持することが出来ず、位置ずれを起こしてしまうのである。その結果、光ファイバ３ｂを保持した一対の光ファイバ固定具１０の先端同士を当接させて連結保持することにより、光ファイバ３ｂ同士を光学的に接続する光ファイバコネクタにおいて、その光ファイバ３ｂ同士の好ましい光学的接続が損なわれるのである。
【００２１】
次に細孔２ａの内径について説明する。光ファイバケーブル３は光ファイバ３ｂの外周を被覆部３ａが覆う構造になっており、光ファイバ３ｂの外径はφ０．１２５ｍｍであり、被覆部３ａは種々の材質、構造が用いられているが外径はφ０．９ｍｍ以上である。
【００２２】
光ファイバ３ｂを光ファイバ固定具１０に接着固定する場合、先ず光ファイバケーブル３の先端の被覆部３ａを除去し、これを光ファイバ固定具１０に挿入する。このとき、細孔２ｃの内径が大きすぎると、光ファイバ３ｂだけでなく、外径φ０．９ｍｍの被覆部３ａも細孔２ａに挿入される。すると光ファイバ固定具１０の先端から細孔２ｃの後端２ｄまでの長さＬを４ｍｍとしても、実質的に接着固定される光ファイバ３ｂの長さは４ｍｍよりも小さくなってしまう。
【００２３】
細孔２ｃの外径がφ０．７ｍｍ以下であれば、光ファイバケーブル３の被覆部３ａは細孔２ａの後端２ｄで止められ、接着固定される光ファイバ３ｂの長さは光ファイバ固定具１０の先端から細孔２ａの後端２ｄまでの長さＬとなる。
【００２４】
この構造は、図３に示すようにＳＣフェルール等の中子支持体２にツバを有する形状にしても同様な効果が得られる。
【００２５】
また、中子１はフェルール支持体２から飛び出した形状をしているが、フェルール支持体２と面一もしくは引き込んだ形状でも同様の効果を奏することができる。
【００２６】
前記中子１の材質はアルミナ、ジルコニア等のセラミックス、又はほう珪酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス製を用いることができる。
【００２７】
また、前記中子支持体２の材質としては、ポリエーテルイミド（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルホン（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のエンジニアリングプラスチック、または、それらを主成分としたアロイ樹脂を用いることが出来る。
【００２８】
尚、細孔２ｃは図５（ａ）に示されるような螺旋状溝２ｇ、図５（ｂ）に示されるようなリンク゛状溝２ｈ、若しくは図５（ｃ）に示されるような表面荒れ部２ｉを有する形状であっても良い。図４はピン２５の強度を考慮したものであり、図５は光ファイバの接着保持性を考慮したものである。
【００２９】
次に本発明の光ファイバ固定具の製造方法を説明する。図６は本発明の成形金型の基本構造を示す断面図である。樹脂成形金型２０は、鋼板２１、鋼板２２、鋼板２３の３枚からなり、その中に、中子１の細孔１ａの先端部１ｂを支持するためのピン２４と中子１の細孔１ａの後端部１ｃを支持し、しかも光ファイバジャケット部分を保持するための大きな貫通口２ａ、この貫通口２ａにつながるテーパ孔２ｂ、及びこのテーパ孔２ｂにつながる細孔２ｃを成型するためのピン２５とからなる。
【００３０】
さらに、鋼板２２には、溶融樹脂を流し込むための導入孔（不図示）を有する。また、ピン２４、２５はそれぞれ、先端がテーパ状であり移動可動な構造で、金型の中心に備えられている。この金型であると、ピン２４が中子１の細孔１ａを塞ぐように挿入され、さらに軸方向対面よりピン２５が同じく中子１の細孔１ａに挿入し、中子１を支持する。この時、鋼板２１、２２、２３は密着し、溶融樹脂が流れ込んでも他へ流出しない状態となる。
【００３１】
成型方法は、射出成形が望ましいが、同様の金型構造を用いればプレス成形、トランスファー成型等の方法でもかまわない。
【００３２】
また、本発明の光ファイバ固定具は以下の様な方法によっても製造される。図７は本発明における樹脂製の中子支持体２の基本構造を示す断面図である。
【００３３】
先端に中子１を圧入する凹部２ｅを有し、中子支持体２の軸線方向に形成された大きな貫通孔２ａはテーパー孔２ｂを介して細孔２ｃにつながっており、さらに凹部２ｅにつながっている。かつ、細孔２ｃと中子支持体２の外周部２ｆとは同心度１０μｍ以下とし、また凹部２ｅと細孔２ｃとは同心度３０μｍ以下にしている。又、凹部２eは中子１の外径より３μｍ〜６０μｍ小さい直径となるよう樹脂一体成形されている。
【００３４】
樹脂成形金型は数枚の鋼板と、その中に、中子支持体２の細孔２ｃとテーパ−孔２ｂと、光ファイバジャケット部分を保持する為の大きな貫通孔２aを形成する為のピンとからなる。鋼板には溶融樹脂を流し込む為の導入孔を有しピンは可動可能で金型の中心に備えられており、鋼板とピンの位置決めで精度が決められている。樹脂成形後は同心度加工が必要でなくなり金型基準で内外径が決まるので、中子支持体２の細孔２ｃと外周部２ｆとの同心度が、平均で１０μｍ以下を得る事ができ、しかもバラツキの少ない安定した特性を得ることができる。
【００３５】
図８は本発明の中子１の基本構造を示す断面図である。
【００３６】
中子１の細孔１ａは中子支持体２の細孔２ｃよりわずかに大きい内径を有しており、コーン加工を施さない単純な略円筒状である。本発明では、中子支持体２の細孔２ｃを高精度に形成し、この細孔２ｃで光ファイバを正確に位置決めできる為、中子１の細孔１ａと外周１ｄとの同心度は求められない。そのため、中子１は、例えば押出し成形後切断することで容易に大量生産できる。
【００３７】
次に光ファイバ固定具１０の製造方法を説明する。
【００３８】
樹脂成形した中子支持体２の凹部２ｅの細孔径を測定し、その細孔径より３μｍ〜６０μｍ大きな外径を持つ中子１を作製し、凹部２ｅに圧入することにより、本発明の光ファイバ固定具１０を得る。圧入後に、細孔２ｃから挿入する光ファイバで中子１の細孔１ａを貫通させる為に、圧入により生じる細孔１ａの同心度ズレを吸収する為に、中子１の細孔１ａは中子支持体２の細孔２ｃよりわずかに大きい内径を有している。
【００３９】
なお、中子１の細孔１ａと中子支持体２の外周部２ｆとの同心度は、中子１の同心度と中子支持体２の凹部２ｅと外周部２ｆの同心度との複合で決まり、６０μｍ以下である。
【００４０】
【実施例】
ここで、以下に示す方法で実験を行った。
【００４１】
実験１
光ファイバ固定具の第１の実施例として、細孔１ａをφ０．１２９ｍｍで製作した中子１を用い、樹脂製の中子支持体２を液晶ポリマ（ＬＣＰ）で外径φ２．４９９ｍｍ、細孔２ｃの内径をφ０．５ｍｍ、中子１の長さを１ｍｍ、光ファイバ固定具１０の先端から細孔２ｃの後端２ｄ部までの長さＬを１、２、４、６ｍｍとし、図６に示す方法で光ファイバ固定具１０を作製した。各々１１個作製し、それぞれに光ファイバを挿入接着固定して端面研磨を施した。接着固定される光ファイバの長さは、それぞれ１、２、４、６ｍｍとなる。これらを−４０℃〜８５℃の温度サイクル試験機に投入し、１０００サイクル終了後、光ファイバ固定具１０の先端における光ファイバ３ｂの変動量の平均値を比較した。
【００４２】
その結果を図９に示す。接着固定される光ファイバ３ｂの長さが４ｍｍ以上であると、温度サイクルにより光ファイバケーブル３の被覆部３ａが収縮し、光ファイバ３ｂに収縮方向の力が加わっても、光ファイバ３ｂの変動は小さくなることがわかる。
【００４３】
実験２
光ファイバ固定具の第２の実施例として、細孔１ａをφ０．１２９ｍｍで製作した中子１を用い、樹脂製の中子支持体２を液晶ポリマ（ＬＣＰ）で外径φ２．４９９ｍｍ、中子１の長さを１ｍｍ、光ファイバ固定具１０の先端から細孔２ｃの後端２ｄまでの長さＬを６ｍｍ、細孔２ｃの内径をφ０．５、０．７、０．９、１．１ｍｍとし、図６に示す方法で光ファイバ固定具１０を作製した。光ファイバケーブル３の被覆部３ａの外径はφ０．９ｍｍである。各々１１個作製し、それぞれに光ファイバを挿入接着固定して端面研磨を施した。接着固定される光ファイバの長さは６ｍｍである。これらを−４０℃〜８５℃の温度サイクル試験機に投入し、１０００サイクル終了後、光ファイバ固定具１０の先端における光ファイバ３ｂの変動量の平均値を比較した。
【００４４】
その結果を図１０に示す。細孔２ａの内径がφ０．７ｍｍ以下であると、光ファイバ３ｂを光ファイバ固定具１０に接着固定するとき、光ファイバケーブル３の被覆部３ａが細孔２ａの後端２ｄで止まり、接着固定される光ファイバ３ｂの長さとして、光ファイバ固定具１０の先端から細孔２ａの後端２ｄまでの長さＬ、本実施例では６ｍｍが確保される。その結果、温度サイクルにより光ファイバケーブル３の被覆部３ａが収縮し、光ファイバ３ｂに収縮方向の力が加わっても、光ファイバ３ｂの変動は小さくなることがわかる。
【００４５】
以上のように、本発明によれば、軸方向に光ファイバを収納するための細孔を有するセラミックまたはガラス製の中子と、該中子を保持する中子支持体と、を備える光ファイバ固定具であって、上記中子支持体は、軸方向に上記中子の細孔につながる細孔を有し、上記中子の細孔の内径が上記中子支持体の細孔の内径より大きいことにより、環境変化の激しい場所で長期にわたって使用しても光ファイバ変動の無い、即ち安定した接続特性が得られる光ファイバ固定具を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光ファイバ固定具の実施形態を示す断面図である。
【図２】  光ファイバを接着固定した光ファイバ固定具の断面図である。
【図３】  光ファイバ固定具の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】  本発明の光ファイバ固定具の係る参考形態を示す断面図である。
【図５】  （ａ）〜（ｃ）は光ファイバ固定具の細孔の形状を示す断面図である。
【図６】  本発明の光ファイバ固定具の製造方法における成形金型の基本構造を示す断面図である。
【図７】  本発明の光ファイバ固定具に用いる樹脂製の中子支持体を示す断面図である。
【図８】  従来の中子の断面図である。
【図９】  接着固定される光ファイバの長さと光ファイバ変動量の関係を示す図である。
【図１０】  細孔の内径と光ファイバ変動量の関係を示す図である。
【図１１】  従来の光ファイバ固定具の断面図である。
【図１２】  光ファイバを接着固定した従来の光ファイバ固定具の断面図である。
【符号の説明】
１ 中子
１ａ 細孔
１ｂ 先端部
１ｃ 後端部
１ｄ 外周
２ 中子支持体
２ａ 貫通孔
２ｂ テーパ孔
２ｃ 細孔
２ｄ 細孔後端部
２ｅ 凹部
２ｆ 外周部
２ｇ 螺旋状溝
２ｈ リング状溝
２ｉ 表面荒れ部
３ 光ファイバケーブル
３ａ 被覆部
３ｂ 光ファイバ
３ｃ 接着剤
１０ 光ファイバ固定具
２０ 樹脂成型用金型
２１ 鋼板
２２ 鋼板
２３ 鋼板
２４ ピン
２５ ピン
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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