JP2005062338A

JP2005062338A - 光コネクタの製造方法

Info

Publication number: JP2005062338A
Application number: JP2003290360A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yasuda; 孝安田; Kengo Kotani; 賢吾小谷
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】細径光ファイバを通常サイズのフェルールに固定した低接続損失の光コネクタを容易かつ安価に製造する光コネクタの製造方法を提供することにある。
【解決手段】光ファイバ１をフェルール２に固定する工程を含む光コネクタの製造方法において、前記工程は、フェルール２に挿通した光ファイバ１の一端部に、その光ファイバ１とフェルール２とを調心するための調心用部材５を設け、その調心用部材５がフェルール２の端面２ｓに当たるように光ファイバ１に所定の張力を加え、光ファイバ１をフェルール２に固定する工程である製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光コネクタの製造方法に関するものである。

光ファイバ素線（例えば、外径約１２５μｍ）の端末処理においては、フェルール（例えば、外径約２．５ｍｍ、内径約１２６μｍ）と呼ばれる金属あるいはセラミックス製デバイス内に、光ファイバ素線が挿通されて接着固定された後、光ファイバ素線の端面およびフェルール端面が研磨されて、様々な規格の光コネクタとして提供されるのが一般的である。

この光コネクタ製造時に問題となるのが接続損失である。接続損失は、受光デバイスあるいは発光デバイスに対する光コネクタの光幾何学的な配置精度、デバイス間の屈折率が異なるために生じるフレネル反射、デバイス表面の鏡面度等に依存するパラメータである。

例えば、ＦＣコネクタと呼ばれる光コネクタであれば、接続損失は０．５ｄＢ程度に抑えられることが一般的である。この接続損失に顕著に影響するのが、光ファイバのＭＦＤ（モードフィールド径）と軸ズレ量である。

例えば、ＭＦＤ＝Ｗ（μｍ）のシングルモード光ファイバ同士が軸ズレ量＝ｄ（μｍ）で接続された場合の幾何学的な接続損失α（ｄＢ）は、以下の式で表される。

α＝４．３４（ｄ／Ｗ）² （１）
Ｗを様々に変えたときの（１）式のグラフを図４に示す。図４では横軸を軸ズレ量（μｍ）にとり、縦軸を接続損失（ｄＢ）にとって、Ｗ＝８μｍのグラフを太線、Ｗ＝９．２μｍのグラフを細線、Ｗ＝１０μｍのグラフを点線で示した。

通常のシングルモード光ファイバであれば、ＭＦＤ＝９．２μｍ程度なので、軸ズレによる接続損失を０．５ｄＢ以下にするためには、（１）式および図４により、軸ズレ量ｄ＜３．１μｍとする必要がある。

一般のフェルールは内径が１２５．５〜１２６．５μｍ、光ファイバのガラス外径は１２４．５〜１２５．５μｍであるので、コア偏心の全くないシングルモード光ファイバであれば最大軸ズレ量は０．５μｍとなり、フェルールと光ファイバの軸ズレによる接続損失は容易に０．５ｄＢ以下に抑えられる。

実際の光コネクタの製造方法としては、端末処理した光ファイバ（光ファイバ素線）を、光ファイバの外径とほぼ同じ内径のフェルールに挿通し、フェルールに挿通した光ファイバをフェルールに接着固定した後、光ファイバの端面およびフェルールの端面を鏡面研磨し、さらに光ファイバの研磨面に約８°の傾斜をつけたりしてフレネル反射損失の低減を図って、光コネクタを製造する方法が一般的である。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開２００１−５１１５８号公報

しかしながら、背景技術の光コネクタの製造方法では、光ファイバの外径とフェルールの内径との差が小さいので、フェルールの内径に比べて外径が十分小さい細径光ファイバ（例えば、外径が１２５μｍより十分小さい）を、通常サイズのフェルール（例えば、内径が約１２６μｍ）に接着固定すると、最大で、光ファイバの外径とフェルールの内径との差の半分だけ光ファイバが軸ズレしてしまう。この場合、得られた光コネクタの接続損失が高くなるという問題がある。

光ファイバの軸ズレを防ぐためには、内径が細径光ファイバの外径とほぼ等しいフェルールを用いるか、光学顕微鏡等により調心しながら光ファイバとフェルールを接着固定するか、フェルール部分には通常外径の光ファイバを用い、それ以外の部分で通常外径の光ファイバと細径光ファイバとを融着するしかないが、これらの方法はいずれも非常にコストがかかる方法である。

そこで、本発明の目的は、細径光ファイバを通常サイズのフェルールに固定した低接続損失の光コネクタを容易かつ安価に製造する光コネクタの製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、光ファイバをフェルールに固定する工程を含む光コネクタの製造方法において、前記工程は、前記フェルールに挿通した前記光ファイバの一端部に、その光ファイバと前記フェルールとを調心するための調心用部材を設け、その調心用部材が前記フェルールの端面に当たるように前記光ファイバに所定の張力を加え、前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程である光コネクタの製造方法である。

請求項２の発明は、前記調心用部材は、前記光ファイバの軸回りに回転対称で、かつ前記フェルールのファイバ挿通孔に一部が嵌合する形状である請求項１記載の光コネクタの製造方法である。

請求項３の発明は、前記調心用部材は、前記光ファイバの一端部を加熱手段によって加熱、溶融して形成される請求項１または２記載の光コネクタの製造方法である。

請求項４の発明は、前記加熱手段として、電気放電あるいはレーザを用いる請求項３記載の光コネクタの製造方法である。

請求項５の発明は、前記光ファイバの外径と前記フェルールの内径との差が２．８μｍ以上である請求項１〜４いずれかに記載の光コネクタの製造方法である。

本発明によれば、これまで困難であった細径光ファイバを通常サイズのフェルールに固定した低接続損失の光コネクタを容易かつ安価に製造できる、という優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適実施の形態を示す光コネクタの製造方法の一工程を示す概略図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る製造方法で用いる光ファイバ１は、被覆を除去して端末処理した石英ガラス製のコアとクラッドからなる光ファイバ素線である。本例では、光ファイバ１として、外径φが１００μｍであり、ＭＦＤが９．２μｍである細径シングルモード光ファイバを使用した。光ファイバ１としては、後述するフェルール２の内径φｆより小さいものであれば、いかなるものを使用してもよい。

フェルール２は、金属あるいはセラミックスで略円筒状に形成され、中心に光ファイバ１が挿通されるファイバ挿通孔（内孔）３が形成される。フェルール２は、通常のシングルモード光ファイバが接着固定される通常サイズのフェルールであり、外径が約２．５ｍｍ、内径（内孔径）φｆが約１２６μｍである。

したがって、本例では、光ファイバ１の外径φとフェルール２の内径φｆとの差は、約２６μｍである。光ファイバ１の外径φとフェルール２の内径φｆとの差は、２．８μｍ以上の場合に本発明が特に有効である。

光ファイバ１の外径φとフェルール２の内径φｆとの差が２．８μｍ未満だと、背景技術の光コネクタの製造方法によって光ファイバ１をフェルール２に接着固定しても、光ファイバ１の軸ズレが小さく、得られた光コネクタの接続損失があまり高くならないからである。

さて、本実施の形態に係る光コネクタの製造方法を説明する。

まず、端末処理した光ファイバ１を、その一端からフェルール２のファイバ挿通孔３に挿通する。ファイバ挿通孔３に挿通されてフェルール２の一端面２ｓから露出した光ファイバ１の一端部を、加熱手段（加熱デバイス）４によって加熱、溶融し、光ファイバ１の一端部に、光ファイバ１とフェルール２とを調心するための調心用部材５を一体形成する。

本例では、光ファイバ１の一端を加熱手段４で適宜加熱、溶融することで、溶融したガラスが表面張力によって球状になることを利用し、冷却後、光ファイバ１の中心軸の延長線上に中心が位置する所定直径Ｄの球状の調心用部材５が形成されるようにした。調心用部材５の直径Ｄは、フェルール２の内径φｆより大きければよい。

加熱手段４としては、例えば、電気放電、レーザ、小型の酸水素バーナを使用する。調心用部材５の形成（球形化作業）は、例えば、光ファイバ１の一端部の近傍に観察装置６を設け、その観察装置６を通して作業者がリアルタイムで観察しながら行う。調心用部材５の形成が上手くいかない場合は、光ファイバ１の先端部の変形部を廃棄し、再度調心用部材５の形成を行う。観察装置６としては、例えば、光ファイバ１の一端部を作業者が視認できるように拡大するものであれば、いかなるものを使用してもよい。

光ファイバ１の一端部に調心用部材５を形成した後、フェルール２を固定した状態で、光ファイバ１を光ファイバ１の他端部方向（図１では矢印Ｒ方向）に引っ張り、あるいは光ファイバ１を固定した状態で、フェルール２を光ファイバ１の一端部方向（図１では矢印Ｌ方向）に引っ張り、図２に示すように、調心用部材５がフェルール２の一端面２ｓに当たるように光ファイバ１に所定の張力を加える。

このとき、調心用部材５は、フェルール２の内径φｆより大きく、光ファイバ１の中心軸の延長線上に中心が位置する球状なので、その回転対称性から調心用部材５の一部がファイバ挿通孔３に嵌合して引っかかり、光ファイバ１の中心軸がフェルール２の中心軸に一致して自動的に調心される。

ここで、予め調心用部材５の直径Ｄと、光ファイバ１に加える張力の大きさとを適宜調整しておけば、光ファイバ１がファイバ挿通孔３から抜けなくなるようにすることもできる。

次に、光ファイバ１に所定の張力を加えて光ファイバ１の中心軸がフェルール２の中心軸に一致している図２に示した状態で、ファイバ挿通孔３に熱硬化型接着剤７を充填（塗布）し、フェルール２全体を加熱して熱硬化型接着剤７を硬化させ、光ファイバ１をフェルール２に接着固定する。これにより、光ファイバ１はフェルール２の中心に固定される。光ファイバ１をフェルール２に固定した後、調心用部材５をへき開、あるいはせん断により光ファイバ１から分離し、廃棄する。

この後、光ファイバ１の一端面およびフェルール２の一端面２ｓを所定形状に鏡面研磨し、フェルール２の外周に、フェルール２を保護する図示しないコネクタ外郭部（ジャケット、シェルなど）を取り付けると、図３に示す光コネクタ１０が得られる。

以上のようにして製造した光コネクタ１０の一端面を光学顕微鏡で観察したところ、フェルール２のファイバ挿通孔（内孔）３に対する光ファイバの軸ズレ量（偏心量）は、１．１μｍと非常に小さかった。さらに、この光コネクタ１０の接続損失を測定した結果、接続損失が０．３５ｄＢと非常に低損失で良好な特性が得られた。

このように、本実施の形態に係る光コネクタの製造方法によれば、フェルール２に挿通した光ファイバ１の一端部に調心用部材５を形成し、その調心用部材５がフェルール２の一端面２ｓに当たるように光ファイバ１に所定の張力を加えることで、調心用部材５の回転対称性から光ファイバ１の中心軸をフェルール２の中心軸に自動的に調心できる。

この状態で光ファイバ１をフェルール２に接着固定し、光ファイバ１から調心用部材５を分離し、光ファイバ１の一端面およびフェルール２の一端面２ｓを研磨すれば、低軸ズレの光ファイバ１の一端面およびフェルール２の一端面２ｓが容易に形成できる。

さらに、研磨後のフェルール２にコネクタ外郭部を取り付ければ、これまで困難であった細径光ファイバを通常サイズのフェルール２に固定した低接続損失の光コネクタを容易かつ安価に製造できる。

上記実施の形態では、調心用部材５を球状に形成した例で説明したが、調心用部材５の形状は球状に限定されない。調心用部材５としては、光ファイバ１の軸回りに回転対称で、かつフェルール２のファイバ挿通孔３に一部が嵌合する形状であればよい。

言い換えれば、調心用部材５としては、光ファイバ１の中心軸に回転対称で、外径が滑らかに連続的に変化し、フェルール２の内径φｆより大きな外径部分を有する形状であればよい。例えば、円錐状、円錐台状、卵状の調心用部材５を使用できる。

また、上記実施の形態では、光ファイバ１の先端部を加熱手段４によって加熱、溶融し、光ファイバ１の一端部に調心用部材５を形成した例で説明したが、上述したような形状の調心用部材を別部品として別途用意し、その調心用部材を光ファイバ１の一端部に取り付けてもよい。

この場合、例えば、予め調心用部材に光ファイバ１の一端を取り付けるための取り付け穴を形成しておけば、調心用部材と光ファイバ１との位置合わせが不要になる。また、調心用部材を繰り返し使用できるという利点もある。このような調心用部材としては、光ファイバ１の材質と同じものを使用してもよいし、異なるものを使用してもよい。

光ファイバ１としては、石英ガラス製ではなく、プラスチック製のものを使用してもよいし、シングルモード光ファイバではなく、マルチモード光ファイバを使用してもよい。

本発明の好適実施の形態の一工程を示す概略図である。本実施の形態に係る一工程を示す概略図である。本実施の形態に係る方法を用いて製造した光コネクタの断面図である。ＭＦＤ＝Ｗ（μｍ）なるシングルモード光ファイバの軸ズレ量に対する接続損失の理論値を示す図である。

符号の説明

１光ファイバ
２フェルール
２ｓフェルールの一端面
３ファイバ挿通孔
４加熱手段
５調心用部材

Claims

光ファイバをフェルールに固定する工程を含む光コネクタの製造方法において、前記工程は、前記フェルールに挿通した前記光ファイバの一端部に、その光ファイバと前記フェルールとを調心するための調心用部材を設け、その調心用部材が前記フェルールの端面に当たるように前記光ファイバに所定の張力を加え、前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程であることを特徴とする光コネクタの製造方法。
前記調心用部材は、前記光ファイバの軸回りに回転対称で、かつ前記フェルールのファイバ挿通孔に一部が嵌合する形状である請求項１記載の光コネクタの製造方法。
前記調心用部材は、前記光ファイバの一端部を加熱手段によって加熱、溶融して形成される請求項１または２記載の光コネクタの製造方法。
前記加熱手段として、電気放電あるいはレーザを用いる請求項３記載の光コネクタの製造方法。
前記光ファイバの外径と前記フェルールの内径との差が２．８μｍ以上である請求項１〜４いずれかに記載の光コネクタの製造方法。