JP2009265601A - 多芯フェルールおよび多芯フェルールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、位置精度に優れるとともに小型化可能な多芯光ファイバフェルールを提供する。
【解決手段】筒体部４と、基板部５と下面が基板部５の上面に配置された蓋部６とを含んでなり、筒体部４の内孔３に挿嵌された光ファイバ支持体２と、を備え、光ファイバ支持体２は、基板部５の上面および蓋部６の下面の少なくとも一方に、光ファイバが挿入される複数の溝部７を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信等に使用される多芯フェルールであって、複数の光ファイバを保持し、他の光ファイバと光学的に結合させるための結合端面を有する多芯フェルールに関するものである。

従来、多芯フェルールを有する光ファイバ固定具の貫通孔に挿通保持された複数の光ファイバを、上記多芯フェルールの結合端面で接触させて光ファイバ同士を光結合させる多芯光コネクタは、例えば光通信等の光信号処理に用いられ、半導体レーザと光ファイバ等から構成される半導体レーザモジュール等に用いられている。

かかる多芯光コネクタは、図９に示すようにエポキシ樹脂等のプラスチックスや金属等からなり、その中心に複数の貫通孔３３を有する光ファイバ固定具３２と、該光ファイバ固定具３２の貫通孔３３に接着剤を介して多芯光ファイバ３４が挿通保持され、貫通孔３３の開口部を有する光ファイバ固定具３２の結合端面３７には、２本のガイドピン３８が嵌合するガイドピン穴３５が設けられている。

一対の多芯光コネクタ同士を接続する際は、その位置決めとして上記２つのガイドピン穴３５に、非常に寸法精度の高い２本のガイドピン３８をそれぞれ嵌合し、この２本のガイドピン３８をもう一方多芯光コネクタ３１の光ファイバ固定具３２に設けられた２つのガイドピン穴３５に嵌合することによって、高精度に位置決めされた各光ファイバを光結合している。
特開平４−３４７８０６号公報

しかしながら、従来の光ファイバ固定具３２では、複数の貫通孔３３をそれぞれ位置精度よく形成するのが困難であった。そのため、従来の多芯光コネクタでは、一対の多芯光コネクタを接続する際、２つのガイドピン穴３５に２本のガイドピン３８を嵌合することによって多芯光ファイバ３４を位置決めしていた。しかしながら、このような形態では、各ガイドピン穴３５の位置精度が各製造公差の累積によって低下し、多芯光ファイバ３４の接続損失が悪化する可能性があった。

また、ガイドピン穴３５とガイドピン３８は非常に高い加工精度が要求されるために加工費用が高くなり、一方で、２つのガイドピン穴３５が光ファイバ固定具３２の結合端面３７に占めている面積が大きく多芯光コネクタの小型化が困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、位置精度に優れるとともに小型化可能な多芯光コネクタに利用できる多芯フェルールを提供することにある。

上記課題に鑑みて、本発明に係る多芯フェルールは、筒体部と、基板部と下面が前記基板部の上面に配置された蓋部とを含んでなり、前記筒体部の内孔に挿嵌された光ファイバ支持体と、を備え、前記光ファイバ支持体は、前記基板部の上面および前記蓋部の下面の少なくとも一方に、光ファイバが挿入される複数の溝部を有することを特徴とする。

また、本発明の多芯フェルールにおいて、好ましくは前記筒体部が、前記内孔の径の大きさが異なる大径部と小径部とを有し、前記光ファイバ支持体が前記大径部に挿嵌され、かつ前記光ファイバ支持体の一端部が前記大径部と前記小径部とで構成される段差部に当接している。

また、本発明の多芯フェルールにおいて、前記筒体部および前記光ファイバ支持体は、好ましくは同一の材質を含んでなる。

また、本発明の多芯フェルールにおいて、前記筒体部および前記光ファイバ支持体は、好ましくはセラミックスで構成されている。

また、本発明の多芯フェルールにおいて、筒体部の内孔は、前記基板部の下面または前記蓋部の上面と隣接する側面が前記基板部または前記蓋部の側面と当接しない凹曲面とされている。

本発明に係る多芯フェルールの製造方法は、筒体部の内孔に、基板部および蓋部を含んでなる光ファイバ支持体が挿嵌されてなるフェルールの製造方法であって、前記基板部および前記蓋部を準備する工程と、前記基板部の上面および前記蓋部の下面の少なくとも一方に複数の溝部を形成する工程と、前記基板部の上面と前記蓋部の下面とを張り合わせて、光ファイバ支持体を形成する工程と、前記筒体部の前駆体となる筒状のセラミック成形体の内孔内に、前記光ファイバ支持体を挿嵌する工程と、前記セラミック成形体を焼成する工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の多芯フェルールの製造方法は、好ましくは前記基板部および前記蓋部が、前記筒体部を構成するセラミックスと同一の材質を含んでなる焼結体で形成されている。

本発明の多芯フェルールによれば、予め精度良く形成された溝部を有する光ファイバ支持体を筒体部内に配置することができるため、溝部の位置精度を向上させることができる。その結果、本発明では、光ファイバ支持体の溝部に光ファイバを配置して光コネクタを組み立てても、光ファイバの位置精度を向上させることができるため、光ファイバの接続損失を低減することができる。さらに、本発明の多芯フェルールでは、溝部が高精度に位置決めされているため、位置決めピンを不要とし、部品の小型化に寄与できる。

したがって、本発明によれば、位置精度に優れるとともに小型化可能な多芯光ファイバフェルールを提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る多芯フェルールに関して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、本発明を例示するものであって、限定するものではない。なお、各図において、共通する部材については同一の符号を付し重複した説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る多芯フェルール１の斜視図であり、図２は、多芯フェルール１を構成する光ファイバ支持部２の斜視図である。なお、図１では、多芯フェルール１に光ファイバ８が挿入されている状態を示している。図１に示すように、本実施形態に係る多芯フェルール１は、中心付近に内孔３が設けられた筒体部４と、内孔３に挿入された光ファイバ支持部２とを有する。光ファイバ支持部２は、図２に示すように、基板部５と蓋部６とで構成され、基板部５の上面が蓋部６の下面に面している。基板部５の上面には、光ファイバ８を挿通固定するための複数の溝部７が光ファイバ８が配置される位置、たとえば筒体部４の長手方向に沿って形成されている。基板部５の上面は、蓋部６の下面と張り合わされて、溝部７が基板部５と蓋部６との境界付近に形成される。

溝部７は、基板部５に形成してもよいし、蓋部６に形成してもよいし、さらにはそれらの両方に形成してもよい。いずれの場合でも、溝部７は、基板部５の上面もしくは蓋部６の下面に設け、基板部５と蓋部６を張り合わせた際に溝部７がこれらの境界付近に配置されることが肝要である。

図３は、多芯フェルール１を構成する筒体部４の断面Ａ−Ａにおける断面図である。筒体部４は、図３に示すように、光ファイバ支持部２を挿嵌するための内孔３を中心部に有している。この内孔３は径の大きさが異なる大径部１０と小径部１１とを有している。そして、光ファイバ支持体２は、図４に示すように、大径部１０内に挿嵌され、光ファイバ支持体２の一端部１２が、大径部１０と小径部１１との径が変化する境界部で構成される段差部１３に当接している。一方で、光ファイバ（不図示）が多芯フェルール１に挿入されると、筒状部４の小径部１１には、光ファイバ支持体２より延在する光ファイバ被覆部の一部が収納されている。そのため、多芯フェルール１と光ファイバ被覆部のクリアランスを小さくすることができ、光ファイバの安定に固定するという点で有利である。

また、筒状部４の軸方向（筒状部４の長手方向）における大径部１０と小径部１１の長さは、筒状部４の軸方向における小径部１１の長さが、大径部１０の長さよりも長いほうが好ましい。これは、小径部１１に比べて、大径部１０の形成領域を小さくすることで、大径部１０に配置されている光ファイバ支持体２を小さくすることができる。そのため、このような形態によれば、光ファイバ支持部２に配されている、被覆が除去された光ファイバ部の長さを短くできるとともに、樹脂等で光ファイバが覆われている光ファイバ被覆部の小径部１１で固定される領域を増やすことができる。それゆえ、このような形態であれば、光ファイバ被覆部に比べて機械的強度が弱まっている、被覆が除去された光ファイバ部の長さを短くできるため、光ファイバの強度劣化を低減することができる。

筒体部４の内孔３の大径部１０の形状は、光ファイバ支持体２が挿嵌されうるかぎり如何なる形状であってもよいが、例えば円形状や、矩形等の多角形状が挙げられる。

なお、図５に示すような、内孔３の側面３ｂが、基板部５の下面５ａまたは蓋部６の上面６ａと隣接する基板部５または蓋部６の側面５ｂ，６ｂと当接しない凹曲面とされている形状がより好ましい。例えば、内孔３を図１に示す矩形（長方形）とした場合、筒体部４を焼成する際に、内孔３の長辺方向の方が短辺方向より長いので、長辺方向の焼成収縮量の方が大きくなる。この焼成収縮量の差によって、光ファイバ支持部２の長辺方向の収縮ひずみが短辺方向の収縮ひずみより大きくなるため、内孔３にひずみが生じて、変形や反りが発生したり、クラックが入る可能性が増えたりする場合がある。しかし、側面３ｂが凹曲面となっていて、光ファイバ支持部２の側面５ｂ，６ｂに接触していないので、この光ファイバ支持部２と内孔３の側面３ｂとの間の空間によって、長辺方向の焼成収縮によるひずみが緩和される。これによって、焼成時に内孔３に生じるひずみによる反りやクラックを低減できる。したがって、より高精度に光ファイバ支持部２を固定することができる。

図５において、側面３ｂは半円形状の凹曲面に形成されているが、これに限ることはなく、側面３ｂが側面５ｂ，６ｂと当接しない凹曲面となっていればよい。例えば、凹曲面は、三角形の頂点に曲面が配置されたような角の丸い多角形状や、その他の多角形状等でもよい。

また、大径部１０と小径部１１の境界面には、応力集中を低減するという観点から、Ｃ面またはＲ面形状等の面取部（不図示）を設けてもよい。なお、本実施の形態では、筒状部４に径の異なる大径部１０と小径部１１とが形成されているが、本発明ではこのような形態に限定されることなく、内孔３の径が一定であってもよい。

光ファイバ支持体２を構成する基板部５は、図２に示すように、基板部５上に一方向に沿って形成された複数の溝部７を有している。この溝部７の形状としては、丸溝、Ｕ溝等が挙げられるが、光ファイバを高精度に固定するためには、溝形状の精度に影響を受けにくいＶ溝形状が最も好ましい。

光ファイバ支持体２を構成するもう一方の部材である蓋部６は、高精度に加工された平面を有しており、この平面部により、基板部５の溝部７に挿入された光ファイバを押さえて固定することができる。また蓋部６は、高精度に加工された平面ではなく、基板部５と同様に一方向に形成された複数の溝部７を有していても、光ファイバ固定の目的を果たすことができる。

筒体部４は、例えば、円筒状や直方体形状に形成され、長手方向に光ファイバ支持体を保持するための内孔（貫通孔）３が形成されている。筒体部４を構成する材料としては、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素および窒化アルミニウムなどの単体もしくはこれらを主成分として含むセラミックス、結晶化ガラスなどのガラスセラミックス、燐青銅、ベリリウム銅、黄銅、ステンレスなどの金属、エポキシや液晶ポリマなどのプラスチックスなどが挙げられ、中でも対候性や靭性に優れたジルコニア系セラミックス（ジルコニアを主成分とするセラミックス）が好適である。ジルコニア系セラミックスの中でも、とりわけ、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を主成分とし、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ_２、Ｄｙ_２Ｏ_３などからなる群より選択される少なくとも一種を安定化剤として含む部分安定化ジルコニアセラミックス（正方晶の結晶が主体）が、耐摩耗性および弾性変形性の観点からより好ましい。

また、光ファイバ支持体２を構成する基板部５および蓋部６も、筒体部４と同様の材料群から選択して用いることができる。しかしながら、筒体部４の内孔３に光ファイバ支持体２を固定してなる多芯フェルール１に光ファイバ８を固定して多芯光コネクタを作製する場合、光ファイバ支持体２と筒体部４は同一の材質であることが好ましい。何故なら、多芯フェルール１は光結合する側の端面を鏡面研摩することが多いため、筒体部４と光ファイバ支持体２との研摩量に差が出て段差が生じるが、これを低減することができるからである。

さらに、筒体部４および光ファイバ支持体２が上述したようなセラミックスの中で、特に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を主成分とし、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ_２、Ｄｙ_２Ｏ_３などからなる群より選択される少なくとも一種を安定化剤として含む部分安定化ジルコニアセラミックス（正方晶の結晶が主体）で構成すれば、耐摩耗性を向上させるという点で好適である。光ファイバ支持体２を構成する基板部５および蓋部６は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の接着剤にて筒体部４の内孔３に固定しても良い。

以下、本発明に係る多芯フェルール１の作製方法に関して詳細に説明する。ここでは、光ファイバ支持体２および筒状部４をセラミックスで形成する場合について説明するが、本発明ではセラミックスに限定されない。

先ず、ジルコニアのセラミック粉末とバインダーを混練してなるセラミック原料を射出成形、プレス成形、押出成形等の所定の成形法によって光ファイバ支持体２を構成する基板部５および蓋部６の成形体を作製する。光ファイバ支持体２は、円筒状に形成してもよいし直方体状に形成してもよい。そして、得られた成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、焼結体とする。次に、その焼結体に切削加工または研磨加工を施して所定の外形状にするとともに、フライス盤やＮＣ加工機を用いた研削加工等を行なって所定の溝７形状、例えばＶ溝を形成する。なお、焼成前の成形体に切削加工等によって予め所定の形状を形成しておいてもよく、また、研削加工等を行なって所定の溝７形状、例えばＶ溝を形成しておき、その後に焼成を行なってもよい。

次に、ジルコニアのセラミック粉末とバインダーを混練したものを射出成形、プレス成形、押出成形等の所定の成形法によって筒体部４となる成形体を作製する。筒体部４の前駆体となる成形体は、光ファイバ支持部２の外形に対応する内孔３を有するものであれば、円筒状もしく矩形状であってもよい。その後、得られた成形体の内孔３に前述の焼成、加工済みの光ファイバ支持体２を構成する基板部５および蓋部６を挿入する。このとき、光ファイバ支持体２を構成する基板部５および蓋部６は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の接着剤にて仮固定すれば、基板部５および蓋部６を精度よく位置決めできる。

そして、得られた筒体部４の成形体を、光ファイバ支持体２が内孔３に挿入した状態で、１３００〜１５００℃で焼成する。筒体部４の成形体は焼成収縮するため、内孔３も径が小さくなる方向に収縮し、内孔３に挿入された光ファイバ支持体２を強固に固定できる。その後、外形状を所定の寸法に切削加工または研磨加工を施して、所定の形状とし、多芯フェルール１とする。

また、大径部１０と小径部１１とを有する筒状部４を形成する場合には、成形時に所定の大きさの径に加工したものを焼成することによって作製できる。一方で、筒状部４の長手方向の長さよりも短い光ファイバ支持体２を内孔３に挿入し、筒状体４を焼成すれば、光ファイバ支持体２が配置されていない部位の内孔３の径は、光ファイバ支持体２が配置されている部位に比し、小さくなるため、このような方法であっても異なる径を有する筒状部４を作製することができる。

上記製造方法により、本発明の多芯フェルール１は、高精度に後加工された基板部５および蓋部６を容易に筒体部４に固定できるため、安価で高精度な多芯フェルール１を実現することができる。

なお、本発明の多芯フェルール１の作製方法はこれに限定されるものではなく、例えば、焼成済みの筒体部４の内孔３に、光ファイバ支持体２を圧入や接着固定する方法等も挙げられる。

（実施の形態２）
発明の実施の形態２に係る多芯フェルール１０１は、光ファイバ支持部の構造が本実施の形態１に係る多芯フェルール１と異なる。その他の構成については、実施の形態１に係る多芯フェルール１と同様である。

図６および図７は、実施の形態２に係る光ファイバ支持部１０２の斜視図である。本実施の形態２に係る多芯フェルール１０１の光ファイバ支持体１０２では、蓋部１０６が、長手方向（溝１０７の形成方向）において、基板部１０５より短く形成されるとともに、基板部１０５の上面には、蓋部１０６の長手方向の長さに略一致する隆起部１２０が形成されている。本形態においては、基板部１０５の隆起部１２０に溝部１０７が形成されている。そして、隆起部１２０に溝部１０７の底部と、隆起部１２０以外の基板部１０５の上面との高さの差を、光ファイバを被覆している樹脂の厚みと略同一にすれば、光ファイバを曲げることなく略同一平面上に配置することができるため、光ファイバに作用する曲げ応力を低減することができる。

図８は、実施の形態２に係る多芯フェルール１０１の光ファイバ支持部１０２が挿入された多芯フェルール１０１の断面図である。図８に示すように、蓋部１０６は、長手方向に関して基板部１０５より短く形成されているため、光ファイバ支持部１０２を筒体部１０４の内孔に配置すると、蓋部１０６が配されていない基板部１０５の上面と筒状体１０４の内周面との間に空隙部１３０が生じる。そのため、このような形態によれば、光ファイバ支持部１０２をセラミックスからなる筒体部１０４に挿入して焼成すると、焼成収縮によって生じるひずみが空隙部１３０に逃げることになるため、筒状部１０４に発生する反りを低減することができる。また、この空隙１３０に逃げた筒状部１０４の収縮した部分の厚みが中心方向に向かって増加し、蓋部１０６が当該厚みの増加によって係止部分１２１が形成される。この係止部１２１は、筒体部１０４の軸方向における光ファイバ支持体１０２の移動を抑止することができるため、光ファイバ支持体１０２の位置ずれを低減できる。

したがって、本実施の形態２においては、実施の形態１に係るフェルールよりも高精度かつ耐久性に優れるフェルールを実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る多芯フェルールの斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバ支持体の斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る筒体部の断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る多芯フェルールの断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る他の実施形態を示す多芯フェルールの斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバ支持体の斜視図である。 図７は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバ支持体に光ファイバを挿入したものの斜視図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る多芯フェルールの断面図である。 図９は、従来の多芯フェルールの斜視図である。

符号の説明

１，１０１：多芯フェルール、
２，１０２：光ファイバ支持部、
３：内孔、
４，１０４：筒体部、
５，１０５：基板部、
６，１０６：蓋部、
７：溝部、
８：光ファイバ、
１０：大径部、
１１：小径部、
１２：一端部、
１３：段差部、
１２０：隆起部、
１２１：係止部分、
１３０：空隙部

Claims (7)

1. 筒体部と、
   基板部と下面が前記基板部の上面に配置された蓋部とを含んでなり、前記筒体部の内孔に挿嵌された光ファイバ支持体と、を備え、
   前記光ファイバ支持体は、前記基板部の上面および前記蓋部の下面の少なくとも一方に、光ファイバが挿入される複数の溝部を有することを特徴とする多芯フェルール。
2. 前記筒体部は、前記内孔の径の大きさが異なる大径部と小径部とを有し、前記光ファイバ支持体が前記大径部に挿嵌され、かつ前記光ファイバ支持体の一端部が前記大径部と前記小径部とで構成される段差部に当接していることを特徴とする請求項１に記載の多芯フェルール。
3. 前記筒体部および前記光ファイバ支持体は、同一の材質を含んでなることを特徴とする請求項１または２に記載の多芯フェルール。
4. 前記筒体部および前記光ファイバ支持体は、セラミックスで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の多芯フェルール。
5. 前記筒体部の内孔は、前記基板部の下面または前記蓋部の上面と隣接する側面が前記基板部または前記蓋部の側面と当接しない凹曲面とされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多芯フェルール。
6. 筒体部の内孔に、基板部および蓋部を含んでなる光ファイバ支持体が挿嵌されてなる多芯フェルールの製造方法であって、
   前記基板部および前記蓋部を準備する工程と、
   前記基板部の上面および前記蓋部の下面の少なくとも一方に複数の溝部を形成する工程と、
   前記基板部の上面と前記蓋部の下面とを張り合わせて、光ファイバ支持体を形成する工程と、
   前記筒体部の前駆体となる筒状のセラミック成形体の内孔内に、前記光ファイバ支持体を挿嵌する工程と、
   前記セラミック成形体を焼成する工程と、を備える多芯フェルールの製造方法。
7. 前記基板部および前記蓋部は、前記筒体部を構成するセラミックスと同一の材質を含んでなる焼結体で形成されていることを特徴とする多芯フェルールの製造方法。

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