JP4872551B2

JP4872551B2 - メカニカルスプライス

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Publication number: JP4872551B2
Application number: JP2006248263A
Authority: JP
Inventors: 嘉一滑川; 佳広中谷; 和正大薗; 友幸西尾; 喜久加藤; 香菜子鈴木
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: JP2008070545A

Description

本発明は、光ファイバ同士の接続、特にホーリーファイバ同士の接続に使用するメカニカルスプライスに関する。

ホーリーファイバはそのクラッド部に空孔が設けられており、このことによりコアとクラッドの屈折率差が非常に大きく、優れた曲げ損失特性を有する光ファイバであり、今後、益々進展するＦＴＴＨ宅内配線への適用が期待されている。

従来、ＦＴＴＨ宅内配線においては、住宅内の光配線長は各戸まちまちであることから、それぞれの配線長に合わせたファイバの長さ合わせ作業が現地で必要となり、ファイバ同士の簡便な接続作業が不可欠である。

ファイバの接続には融着接続があるが、この融着接続に用いられる融着機の重量が比較的に重く、且つ大きく、さらに電源が必要になることから、近年はあまり採用されておらず、融着接続に代わって工具がコンパクトで電源も不要なメカニカルスプライスが広く適用されている（特許文献１〜５参照）。

図４〜図６に示すように、従来のメカニカルスプライス１は、主に接続する２本のＳＭファイバ４、５同士を突き合わせて支持し、調心するＶ溝１０を有するＶ溝基板６と、Ｖ溝１０に支持された２本のＳＭファイバ４、５を押さえるための押さえ基板７と、上記Ｖ溝基板６と上記押さえ基板７とを挟持してＳＭファイバ４、５を把持するためのクランプスプリング８とから構成される。

Ｖ溝基板６と押さえ基板７の両端には、ＳＭファイバ４、５の被覆部４ａ、５ａを収納する収納部２１、２２が形成され、Ｖ溝基板６側の収納部２１、２２がそれぞれＶ溝１０とつながっている。

ファイバを接続するに先立って、まずＳＭファイバ４、５の被覆部４ａ、５ａを所定の長さだけ除去し、心線部４ｂ、５ｂを露出させる。そして長さＬのＶ溝１０で両ＳＭファイバ４、５が突き合うよう、適宜露出させた心線部４ｂ、５ｂをカットしておく。

上記２つの基板６、７の間の楔挿入口（スリット）１３に楔１４を挿入し、クランプスプリング８に抗して押さえ基板７をＶ溝基板６から若干離した状態にし、両光ファイバ４、５を収納部２１、２２から光ファイバの先端がＶ溝に案内されるように挿入して両端面を突き合わせた後、楔１４を抜くことによりＳＭファイバ４、５同士を接続する。

従来のメカニカルスプライスでは、特許文献１、２に示されるようにＳＭファイバの端面同士を直接突き合わせるものがあるが、ＳＭファイバ端面同士の間にできる空気層３０が接続特性を低下させるため、特許文献３〜５に示すように空気層３０に屈折率整合剤を予め介在させて、接続特性を高めたものが提案されている。

特開２００４−３８０１８号公報特開２００３−１４９７０号公報特開２００４−２６４７５５号公報特開２０００−２４１６６０号公報特開平１１−１６０５６３号公報

しかしながら、現在用いられているメカニカルスプライスをホーリーファイバに適用しようとした場合、内蔵されている屈折率整合剤がシリコーン系やパラフィン系などの液状あるいはグリース状のものが使用されているために、クラッド部の空孔にこの屈折率整合剤が浸入してしまい、接続損失の増加を招く問題があるためホーリーファイバの適用は不可能とされていた。

仮に現地でのファイバ切断後、メカニカルスプライス作業前に、空孔の封止作業を行えば従来のメカニカルスプライスでも適用は可能であるが、空孔封止のための装置を現地に持ち込み、施工作業者がミスなく迅速に行うことは、現実的に考えて不可能であるし、施工コストの上昇を招いてしまうため現実的でない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ホーリーファイバへ適用可能なメカニカルスプライスを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、第１光ファイバと該第１光ファイバに接続される第２光ファイバとを支持し、調心するＶ溝を有するＶ溝基板と、前記Ｖ溝に支持された前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバを押さえるための押さえ基板と、前記Ｖ溝基板と前記押さえ基板とを挟持して前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバを把持するためのクランプスプリングと、前記Ｖ溝基板の前記Ｖ溝に内蔵される光導波路部材と、を備え、前記光導波路部材は、その片端又は両端面に硬化型の屈折率整合剤を付着され、かつ、前記Ｖ溝に接着剤で固定され、前記第１光ファイバは、前記Ｖ溝に接着剤で固定された前記光導波路部材の一方に突き合わせて接続され、かつ、前記第２光ファイバは、前記Ｖ溝に接着剤で固定された前記光導波路部材の他方に突き合わせて接続されるメカニカルスプライスである。

請求項２の発明は、前記光導波路部材の片端面に付着させた屈折率整合剤に、ホーリーファイバをＶ溝に支持させて突き合わせ接続する請求項１に記載のメカニカルスプライスである。

請求項３の発明は、前記光導波路部材の反対端面に直接又はその端面に付着させた屈折率整合剤を介して、シングルモードファイバを突き合わせるようにＶ溝に支持させて、前記ホーリーファイバと前記シングルモードファイバを前記光導波路部材を介して接続する請求項２に記載のメカニカルスプライスである。

請求項４の発明は、前記光導波路部材に付着させた屈折率整合剤が架橋硬化されたものである請求項１〜３のいずれかに記載のメカニカルスプライスである。

請求項５の発明は、前記架橋硬化された屈折率整合剤の屈折率が１．４６±０．０５、光透過率が８０％以上、破断伸びが５０％以上である請求項４に記載のメカニカルスプライスである。

請求項６の発明は、前記架橋硬化された屈折率整合剤の付着厚が５〜５０μｍである請求項４または５に記載のメカニカルスプライスである。

請求項７の発明は、前記架橋硬化された屈折率整合剤の端面が球面状である請求項４〜６のいずれかに記載のメカニカルスプライスである。

請求項８の発明は、前記架橋硬化された屈折率整合剤を、前記光導波路部材の端面のみに付着させた請求項４〜７のいずれかに記載のメカニカルスプライスである。

請求項９の発明は、前記架橋硬化された屈折率整合剤を、前記光導波路部材の端面から側面にわたって付着させた請求項４〜７のいずれかに記載のメカニカルスプライスである。

請求項１０の発明は、前記架橋硬化された屈折率整合剤の材質が、ポリアクリル酸ブチル系樹脂からなる請求項４〜９のいずれかに記載のメカニカルスプライスである。

従来のメカニカルスプライスは、内蔵される屈折率整合剤が液状あるいはグリース状であることから、ファイバに空孔を有するホーリーファイバへの適用は不可能であったが、硬化型の屈折率整合剤を付着させた光導波路部材を予め内蔵することにより、ホーリーファイバに適用できる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

本発明に係るメカニカルスプライスの全体図を図１に示す。

図１において、メカニカルスプライス１は図４〜図６で説明したメカニカルスプライスと基本的に同じであり、Ｖ溝１０を有するＶ溝基板６、押さえ基板７、クランプスプリング８、収納部２１、２２は従来と同じものである。

すなわち、本発明はＶ溝基板６のＶ溝１０に予め架橋硬化型屈折率整合剤３を付着させた光導波路部材２を内蔵させ、ホーリーファイバ４ｈとＳＭファイバ５を接続する際に、光導波路部材２を介して接続するようにしたものである。

この架橋硬化型屈折率整合剤３は、例えばポリアクリル酸ブチル系樹脂を用い、屈折率を１．４６±０．０５、光透過率を８０％以上、破断伸び５０％以上、ガラス粘着力５０ｇ／１０ｍｍ以上とするとよい。

図２はホーリーファイバ４ｈと、架橋硬化型屈折率整合剤３を付着させて、光導波路部材２を接続するファイバ接続部９の拡大図である。

架橋硬化型屈折率整合剤３を、光導波路部材２の端面２ａに表面が球面状となるように所定付着厚Ｒで付着させた後、光導波路部材２をＶ溝１０に内蔵してエポキシ系接着剤で固定する。光導波路部材２は、Ｖ溝１０の中央部付近に固定するのが好ましい。なお、光導波路部材２をＶ溝１０にエポキシ系接着剤で固定してから、光導波路部材２の端面２ａに架橋硬化型屈折率整合剤３を球面状に付着させてもよい。

また、付着厚Ｒを５〜５０μｍとすることにより、従来のメカニカルスプライスと同じ作業手順、工具で、ホーリーファイバ４ｈを容易に接続できるメカニカルスプライスを得ることが可能となる。

次に、本発明であるメカニカルスプライスを用いた接続方法を図１に示す。

まず、本発明のメカニカルスプライス１によるファイバ接続に先立って、ホーリーファイバ４ｈの被覆部４ｈａと、ＳＭファイバ５の被覆部５ａとを除去し、心線部４ｈｂ、５ｂを露出させる。そして長さＬのＶ溝１０でホーリーファイバ４ｈと光導波路部材２、および光導波路部材２とＳＭファイバ５とが互いに突き合うように適宜露出された心線部４ｈｂ、５ｂをファイバーカッターでカットしておく。

以下、従来技術と同様にホーリーファイバ４ｈは収納部２１を通してホーリーファイバ４ｈの先端がＶ溝１０に案内されるように挿入し、ＳＭファイバ５と接続されることになる。

すなわち、ホーリーファイバ４ｈをＶ溝１０に沿って挿入し、その端面１１を光導波路部材２の片端面に付着させた架橋硬化型屈折率整合剤３に突き合わせ、ＳＭファイバ５も同様に光導波路部材２の反対端面の屈折率整合剤に突き合わせ、ホーリーファイバ４ｈとＳＭファイバ５とを固定接続する。

次にメカニカルスプライス１の作用を述べる。

メカニカルスプライス１は、架橋硬化型屈折率整合剤３を付着させた光導波路部材２を内蔵しているので、Ｖ溝１０に挿入するホーリーファイバ４ｈとＳＭファイバ５の心線部４ｈｂ、５ｂを適宜カットし、Ｖ溝１０に挿入するだけで従来のメカニカルスプライスと同じ作業手順、工具で、ホーリーファイバ４ｈとＳＭファイバ５とを容易に接続できる。

メカニカルスプライス１内のＶ溝１０に内蔵の光導波路部材２に付着させた屈折率整合剤を架橋硬化型とすることにより、ホーリーファイバ４ｈの空孔４ｃへの屈折率整合剤浸入を防ぐことが可能となる。

架橋硬化型屈折率整合剤３は、光や熱、湿気、電子線などにより反応し、液状から固体状に変化するもので、ファイバ接続部９での光伝送が可能なものであればよい。

架橋硬化型屈折率整合剤３の屈折率を１．４６±０．０５とするのは、この範囲を超えると接続損失の増加や反射減衰量の低下が著しくなるためである。好ましくは、常温での屈折率が１．４６±０．０１とするのが良い。更に好ましくは−４０〜７０℃において屈折率変化が±２％以内とすることがよい。

架橋硬化型屈折率整合剤３の光透過率を８０％以上とするのは、それより小さいとそれだけでファイバ接続部９での接続損失が１ｄＢを超えて大きくなるためである。好ましくは、透過率が９０％以上とするのがよい。

架橋硬化型屈折率整合剤３の破断伸びを５０％以上とするのは、それよりも小さいと、ファイバ接続部９の押圧による変形の際に、架橋硬化型屈折率整合剤３に亀裂や崩れが生じやすくなるためである。好ましくは１００％以上がよい。

架橋硬化型屈折率整合剤３の付着厚Ｒを５μｍ以上とすることにより、低温時に発生する架橋硬化型屈折率整合剤３の温度収縮による突き合わせファイバ同士の隙間の発生を防止でき、５０μｍ以下とすることにより突き合わせファイバ同士の軸ずれを低減することが可能となる。

メカニカルスプライス１のＶ溝１０内に、前記架橋硬化型屈折率整合剤３を付着させ、光導波路部材２を固定して内蔵することにより、光ファイバ突き合わせ時の架橋硬化型屈折率整合剤３のずれを防ぎ、正確に光ファイバ同士を突き合わせることが可能となる。

架橋硬化型屈折率整合剤３の表面を球面状にすることにより、平面である場合と比較して、接続ファイバを押し込んだ際の屈折率整合剤３の変形量を大きくすることが可能となる。また、架橋硬化型屈折率整合剤３の表面を球面状にすることにより、接続する光ファイバの端面と、架橋硬化型屈折率整合剤３の間に隙間ができにくくなる。

光導波路部材２の側面２ｃに架橋硬化型屈折率整合剤３が付着していると、正確にＶ溝１０にセットできず、ホーリーファイバ４と光導波路部材２の軸ずれを招く恐れがあるが、光導波路部材２の側面２ｃまで架橋硬化型屈折率整合剤３を付着させると、製品検査時などに光ファイバを繰り返し接続した際、端面２ａから架橋硬化型屈折率整合剤３が剥がれることを防ぐことが可能となる。ただし軸ずれを防ぐため、この場合、軸合わせを行ってから屈折率整合剤を架橋硬化させる必要がある。

従来のメカニカルスプライスに使用されている屈折率整合剤は液状或いはグリース状であることから、ファイバに空孔を有するホーリーファイバへの適用は不可能であったが、本発明による屈折率整合剤は硬化型であることからこの問題を解決できる。

本発明による架橋硬化型屈折率整合剤３を付着させた光導波路部材２をメカニカルスプライス１内のＶ溝１０に固定することにより、接続するファイバ４ｈに突き合わせ力を加えることが可能となり、正確な突き合わせ接続が可能となる。

本発明に使用した硬化型屈折率整合剤は、ホーリーファイバに限らず、通常の光ファイバ同士でも使用可能である。また硬化型であることから、屈折率整合剤の流動を防止することができ、安定した接続特性を得ることが可能である。

本発明はメカニカルスプライスに限らず、現地付け型光コネクタへの応用も可能である。メカニカルスプライスに内蔵する光導波路部材は、ＳＭファイバに限らず、光導波構造を有するものであれば特に規定しないものとする。

（実施例１）
メカニカルスプライス１の構造はＶ溝基板６、押さえ基板７、クランプスプリング８からなる。また、寸法は４ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍであり、Ｖ溝１０に上記架橋硬化型屈折率整合剤３を付着させたＳＭファイバが光導波路部材２として内蔵、固定されている以外は従来品と同一外観、寸法である。

架橋硬化型屈折率整合剤３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（配合比＝８２／１５／２．７／０．３）からなるアクリル系樹脂の５０％酢酸エチル溶液１００部に、コロネートＬ（日本ポリウレタン社製）１．０部を配合して混合したものである。

この架橋硬化型屈折率整合剤３は常温での屈折率が１．４６５、光透過率が９３％、破断伸びが２００〜３００％の樹脂で、付着厚Ｒは２０〜３０μｍである。

メカニカルスプライス１へのＳＭファイバ２の固定は、エポキシ系接着剤（エポテック３５３ＮＤ）で行なった。

このメカニカルスプライス１に約１０μｍの空孔が６つ空いたホーリーファイバ４ｈを突き合わせ接続した。

このときの手順は従来のメカニカルスプライス１に準じたもので、楔１４を挿入した状態で接続するホーリーファイバ４ｈをＶ溝１０内に入れ、接続するホーリーファイバ４ｈが撓んだ状態で楔１４を抜き固定した。

このときの接続損失は０．６ｄＢ以下であり、実用上問題となるような数ｄＢオーダーの大きな接続損失は発生しなかった。

（実施例２）
ここで、上記のメカニカルスプライスを用いて、架橋硬化型屈折率整合剤３の付着厚Ｒを変えた場合の接続損失を図３に示す。図３は、架橋硬化型屈折率整合剤３の付着厚Ｒを横軸とし、各付着厚Ｒに対する接続損失増加量の測定結果を縦軸に示した図である。付着厚Ｒは０〜６０μｍまで変化させて測定を行った。

図３に示すように、付着厚Ｒが１０μｍより薄くなると接続損失が増え始め、５μｍより薄くになると急激に増大することがわかる。また、４５μｍより厚くなると接続損失が増え始め５０μｍを超えると著しく増大した。

これは、付着厚Ｒが５μｍより薄くとなると、接続ファイバカット面（図２における端面１１）の状態の影響を受け易く、低温時に屈折率整合剤３が収縮した際、接続ファイバの端面１１に少しでも凸凹があると、接続ファイバ間に隙間が発生することが原因であると考える。一方、架橋硬化型屈折率整合剤３の付着厚Ｒが５０μｍを超えると、内蔵したＳＭファイバからなる光導波路部材２との突き合わせ間隔（＝Ｒ）が広くなることから、軸ずれが発生しやすくなったことが原因であると考える。

よって、架橋硬化型屈折率整合剤３の付着厚Ｒは５μｍから５０μｍの間である必要がある。

本発明の一実施の形態を示すメカニカルスプライスの縦断面図である。図１のファイバ接続部の拡大図である。架橋硬化型屈折率整合剤の厚さと温度サイクル試験時の損失増加量を示す図である。従来のメカニカルスプライスの外観図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、図４に示した従来のメカニカルスプライスの接続手順を示す図である。図４に示した従来のメカニカルスプライスの縦断面図である。

符号の説明

１メカニカルスプライス
２光導波路部材
３架橋硬化型屈折率整合剤
４ｈホーリーファイバ
４ｈａ被覆部（ホーリーファイバ）
４ｈｂ心線部（ホーリーファイバ）
５ＳＭファイバ
５ａ被覆部（ＳＭファイバ）
５ｂ心線部（ＳＭファイバ）
６Ｖ溝基板
７押さえ基板
８クランプスプリング
９ファイバ接続部
２１収納部
２２収納部

Claims

第１光ファイバと該第１光ファイバに接続される第２光ファイバとを支持し、調心するＶ溝を有するＶ溝基板と、
前記Ｖ溝に支持された前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバを押さえるための押さえ基板と、
前記Ｖ溝基板と前記押さえ基板とを挟持して前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバを把持するためのクランプスプリングと、
前記Ｖ溝基板の前記Ｖ溝に内蔵される光導波路部材と、を備え、
前記光導波路部材は、その片端又は両端面に硬化型の屈折率整合剤を付着され、かつ、前記Ｖ溝に接着剤で固定され、
前記第１光ファイバは、前記Ｖ溝に接着剤で固定された前記光導波路部材の一方に突き合わせて接続され、かつ、前記第２光ファイバは、前記Ｖ溝に接着剤で固定された前記光導波路部材の他方に突き合わせて接続されることを特徴とするメカニカルスプライス。
前記光導波路部材の片端面に付着させた屈折率整合剤に、ホーリーファイバをＶ溝に支持させて突き合わせ接続する請求項１に記載のメカニカルスプライス。
前記光導波路部材の反対端面に直接又はその端面に付着させた屈折率整合剤を介して、シングルモードファイバを突き合わせるようにＶ溝に支持させて、前記ホーリーファイバと前記シングルモードファイバを前記光導波路部材を介して接続する請求項２に記載のメカニカルスプライス。
前記光導波路部材に付着させた屈折率整合剤が架橋硬化されたものである請求項１〜３のいずれかに記載のメカニカルスプライス。
前記架橋硬化された屈折率整合剤の屈折率が１．４６±０．０５、光透過率が８０％以上、破断伸びが５０％以上である請求項４に記載のメカニカルスプライス。
前記架橋硬化された屈折率整合剤の付着厚が５〜５０μｍである請求項４または５に記載のメカニカルスプライス。
前記架橋硬化された屈折率整合剤の端面が球面状である請求項４〜６のいずれかに記載のメカニカルスプライス。
前記架橋硬化された屈折率整合剤を、前記光導波路部材の端面のみに付着させた請求項４〜７のいずれかに記載のメカニカルスプライス。
前記架橋硬化された屈折率整合剤を、前記光導波路部材の端面から側面にわたって付着させた請求項４〜７のいずれかに記載のメカニカルスプライス。
前記架橋硬化された屈折率整合剤の材質が、ポリアクリル酸ブチル系樹脂からなる請求項４〜９のいずれかに記載のメカニカルスプライス。