特許 5942880 光コネクタ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5942880

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】光コネクタ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/40 20060101AFI20160616BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20160616BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/40

   G02B6/44 331

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-26685(P2013-26685)

(22)【出願日】2013年2月14日

(65)【公開番号】特開2014-157182(P2014-157182A)

(43)【公開日】2014年8月28日

【審査請求日】2015年3月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100068021

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 信雄

(72)【発明者】

【氏名】檜山 智一

(72)【発明者】

【氏名】小島 正嗣

(72)【発明者】

【氏名】大越 幹夫

【審査官】 吉田 英一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２６６８２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／４０

Ｇ０２Ｂ ６／３６

Ｇ０２Ｂ ６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長孔形状の断面を有する挿入孔の内部に複数のコアが同一のピッチで配列された光コネクタであって、
前記挿入孔が形成されたフェルールと、
前記コアの周囲にクラッドと被覆層とが順に形成された複数本の光ファイバと、
を備え、
前記挿入孔は、短軸の長さが前記コアのピッチと同一であると共に長軸の長さが前記コアのピッチに前記複数のコアの数を乗じて得た数と同一であり、
前記複数本の光ファイバは、前記被覆層の外径が前記コアのピッチよりも大きく形成されており、端末が前記被覆層で被覆された状態で前記挿入孔に挿入され、
前記被覆層は、前記クラッドの周囲に形成されたプライマリ層と、前記プライマリ層の周囲に形成されたセカンダリ層と、を有すると共に、前記プライマリ層は、ヤング率が前記セカンダリ層のヤング率よりも大きく、かつ前記プライマリ層と前記セカンダリ層は、ヤング率が８２０ＭＰａ以上８９０ＭＰａ以下であることを特徴とする光コネクタ。

【請求項2】

前記クラッドと前記プライマリ層との界面は、密着性が前記プライマリ層と前記セカンダリ層との界面の密着性よりも高い請求項１に記載の光コネクタ。

【請求項3】

前記プライマリ層は、層厚が前記セカンダリ層の層厚と同一である請求項１または２に記載の光コネクタ。

【請求項4】

長孔形状の断面を有する挿入孔の内部に複数のコアが同一のピッチで配列された光コネクタの製造方法であって、
短軸の長さが前記コアのピッチと同一であると共に長軸の長さが前記コアのピッチに前記複数のコアの数を乗じて得た数と同一である前記挿入孔をフェルールに形成し、
前記コアの周囲にクラッドと、プライマリ層と前記プライマリ層の周囲に形成されたセカンダリ層とからなる被覆層とが順に形成され、前記被覆層の外径が前記コアのピッチよりも大きいと共に、前記プライマリ層は、ヤング率が前記セカンダリ層のヤング率よりも大きく、かつ前記プライマリ層と前記セカンダリ層は、ヤング率が８２０ＭＰａ以上８９０ＭＰａ以下である複数本の光ファイバを形成し、
前記複数本の光ファイバの端末を前記被覆層で被覆された状態で前記挿入孔に挿入し、
前記フェルールに挿入された前記複数本の光ファイバの入出射端面と前記フェルールの先端面とを共に研磨することを特徴とする光コネクタの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバの端末がコネクタ化されてなる光コネクタ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

機器内又は機器間の光伝送技術として、光インターコネクション方式の光伝送が注目されている。光インターコネクション方式における光素子間の光伝送には、例えば、クラッドの周囲に被覆層としてヤング率が１０ＭＰａ以下の低ヤング率層やヤング率が１００ＭＰａ以上の高ヤング率層が被覆された光ファイバが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この光ファイバは、光素子との光接続のために、端末がコネクタ化された状態で使用されている。

【0004】

図３に示すように、光ファイバ３１（図では複数本の光ファイバ３１がテープ状に纏められてテープ状光ファイバ３２とされている）の端末をコネクタ化してなる光コネクタ３０は、光ファイバ３１の端末が光ファイバ接続部品であるフェルール３３に固定されて形成される。

【0005】

フェルール３３には、クラッドの外径と同等の内径を有する挿入孔３４が形成されており、この挿入孔３４に被覆層が除去されてクラッドが露出された光ファイバ３１の端末が挿入されると共に接着剤を用いて固定される。

【0006】

また、フェルール３３の先端面３５は、光ファイバ３１の端末が接合された後でコアやクラッドの光入出射端面と共に研磨される。

【0007】

この光コネクタ３０では、フェルール３３にクラッドの外径と同等の内径を有する挿入孔３４が高精度で形成されていることから、光ファイバ３１のコアが挿入孔３４の内部の定位置に固定される。

【0008】

そのため、光コネクタ３０は製品の再現性が高く、光コネクタ３０によれば、光ファイバ３１と光素子とを光接続する際に、光ファイバ３１の光軸と光素子の光軸とを高精度に一致させることができ、接続損失の少ない光接続が行える。

【0009】

しかしながら、光コネクタ３０では、取り扱う光ファイバ３１の本数が増えると、光ファイバ３１の本数に応じて複数の挿入孔３４を形成する必要があるため、フェルール３３の加工に掛かるコストが嵩むという課題がある。

【0010】

この課題を解決するためには、図４に示すように、長孔形状の断面を有する挿入孔４１が形成されたフェルール４２を用いて光コネクタ４０を製造することが考えられる。

【0011】

この光コネクタ４０では、挿入孔４１を一つだけ形成すれば足りるため、フェルール４２の加工に掛かるコストを抑えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００４−１９８５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

挿入孔４１の大きさは、挿入孔４１に光ファイバ３１の端末が挿入されたときに全ての光ファイバ３１のコア４３が同一のピッチＰで配列されるような大きさに加工されるのが理想であるが（図４（ａ）参照）、実際には、挿入孔４１に光ファイバ３１が挿入されたときにクラッド４４の表面を損傷しないように必要以上の大きさに加工されることが多い。

【0014】

この場合、挿入孔４１に挿入された光ファイバ３１のコア４３が様々なピッチＰ₀〜Ｐ_nで配列されることになるため（図４（ｂ）参照）、製品の再現性が悪く、光コネクタ４０を用いて光ファイバ３１と光素子とを光接続する際に、光ファイバ３１の光軸と光素子の光軸とを高精度に一致させることができず、接続損失が大きくなってしまうという課題が生じる。

【0015】

そこで、本発明の目的は、長孔形状の断面を有する挿入孔が形成されたフェルールを用いた場合であっても、複数本の光ファイバのコアを略同一のピッチで配列することが可能な光コネクタ及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

この目的を達成するために創案された本発明は、長孔形状の断面を有する挿入孔の内部に複数のコアが同一のピッチで配列された光コネクタであって、前記挿入孔が形成されたフェルールと、前記コアの周囲にクラッドと被覆層とが順に形成された複数本の光ファイバと、を備え、前記挿入孔は、短軸の長さが前記コアのピッチと同一であると共に長軸の長さが前記コアのピッチに前記複数のコアの数を乗じて得た数と同一であり、前記複数本の光ファイバは、前記被覆層の外径が前記コアのピッチよりも大きく形成されており、端末が前記被覆層で被覆された状態で前記挿入孔に挿入された光コネクタである。

【0017】

前記被覆層は、前記クラッドの周囲に形成されたプライマリ層と、前記プライマリ層の周囲に形成されたセカンダリ層と、を有すると良い。

【0018】

前記プライマリ層と前記セカンダリ層は、ヤング率が８２０ＭＰａ以上８９０ＭＰａ以下であると良い。

【0019】

前記プライマリ層は、ヤング率が前記セカンダリ層のヤング率よりも大きいと良い。

【0020】

前記クラッドと前記プライマリ層との界面は、密着性が前記プライマリ層と前記セカンダリ層との界面の密着性よりも高いと良い。

【0021】

前記プライマリ層は、層厚が前記セカンダリ層の層厚と同一であると良い。

【0022】

また、本発明は、長孔形状の断面を有する挿入孔の内部に複数のコアが同一のピッチで配列された光コネクタの製造方法であって、短軸の長さが前記コアのピッチと同一であると共に長軸の長さが前記コアのピッチに前記複数のコアの数を乗じて得た数と同一である前記挿入孔をフェルールに形成し、前記コアの周囲にクラッドと被覆層とが順に形成されると共に前記被覆層の外径が前記コアのピッチよりも大きい複数本の光ファイバを形成し、前記複数本の光ファイバの端末を前記被覆層で被覆された状態で前記挿入孔に挿入する光コネクタの製造方法である。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、長孔形状の断面を有する挿入孔が形成されたフェルールを用いた場合であっても、複数本の光ファイバのコアを略同一のピッチで配列することが可能な光コネクタ及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明に係る光コネクタを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部拡大図である。

【図2】挿入孔に挿入されたときの光ファイバを示す断面図であり、（ａ）は挿入時に受ける応力を示す図、（ｂ）は不適切な構造を示す図、（ｃ）は適切な構造を示す図である。

【図3】従来技術に係る光コネクタを示す斜視図である。

【図4】従来技術に係る光コネクタを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は理想の配列状態を示す図、（ｃ）は現実の配列状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

【0026】

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る光コネクタ１０は、長孔形状の断面を有する挿入孔１１の内部に複数のコア１２が同一のピッチＰで配列されたものであり、挿入孔１１が形成されたフェルール１３と、コア１２の周囲にクラッド１４と被覆層１５とが順に形成された複数本の光ファイバ１６と、を備え、挿入孔１１は、短軸の長さＬ_Sがコア１２のピッチＰと同一であると共に長軸の長さＬ_Lがコア１２のピッチＰに複数のコア１２の数を乗じて得た数と同一であり、複数本の光ファイバ１６は、被覆層１５の外径がコア１２のピッチＰよりも大きく形成されており、端末が被覆層１５で被覆された状態で挿入孔１１に挿入されたことを特徴とする。

【0027】

ここで、複数のコア１２が同一のピッチＰで配列されるとは、全てのコア１２が完全に同一のピッチＰで配列される場合の他、殆ど同一のピッチＰで配列される場合も含むものとする。

【0028】

挿入孔１１は、例えば、コア１２のピッチＰを２５０μｍ、複数のコア１２の数を１２本とした場合には、短軸の長さＬ_Sが２５０μｍ、長軸の長さＬ_Lが３０００μｍ（＝２５０μｍ×１２）とされる。

【0029】

フェルール１３は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、アルミニウム、亜鉛、ステンレス、又は真鍮からなる。

【0030】

複数本の光ファイバ１６は、取り扱い性を向上させる観点から、テープ状に纏められてテープ状光ファイバ１７とされることが好ましい。

【0031】

複数本の光ファイバ１６は、端末が被覆層１５で被覆された状態で挿入孔１１に挿入されるため、図２（ａ）に示すように、挿入孔１１に挿入された複数本の光ファイバ１６の被覆層１５には、隣接する被覆層１５と挿入孔１１とによって略均等な応力Ｆ₁が加わると共に被覆層１５をクラッド１４から剥離させる応力Ｆ₂が加わる。これら応力Ｆ₁、Ｆ₂によって被覆層１５の断面は角を丸めた四角形状に変形し、その状態で複数本の光ファイバ１６が挿入孔１１に配置される。

【0032】

被覆層１５は、クラッド１４の周囲に形成されたプライマリ層１８と、プライマリ層１８の周囲に形成されたセカンダリ層１９と、を有することが好ましい。

【0033】

これらプライマリ層１８とセカンダリ層１９は、例えば、アクリル系樹脂等の紫外線硬化型樹脂により形成される。

【0034】

被覆層１５が一層構造である場合には、複数本の光ファイバ１６が挿入孔１１に挿入されるときに加わる応力Ｆ₁、Ｆ₂によって被覆層１５の全体が変形し、その変形がクラッド１４と被覆層１５との界面で剥離を生じさせることがある。

【0035】

クラッド１４と被覆層１５との界面で剥離が生じると、図２（ｂ）に示すように、後工程でフェルール１３の先端面２１を研磨する際に、剥離によって形成された隙間２２によってコア１２やクラッド１４が動いたり、その隙間２２に研磨材が進入したりしてコア１２やクラッド１４の光入出射端面が損傷し、光学特性が劣化する虞がある。

【0036】

これに対して、被覆層１５がプライマリ層１８とセカンダリ層１９との二層構造である場合には、図２（ｃ）に示すように、複数本の光ファイバ１６が挿入孔１１に挿入されるときに加わる応力Ｆ₁、Ｆ₂によって主にセカンダリ層１９が変形し、セカンダリ層１９で応力Ｆ₁、Ｆ₂を吸収することができるため、クラッド１４とプライマリ層１８との界面まで応力Ｆ₁、Ｆ₂が伝達されにくくなる。

【0037】

そのため、クラッド１４とプライマリ層１８との界面で剥離が生じにくくなり、先端面２１を研磨する際にコア１２やクラッド１４の光入出射端面が損傷することを防止することができる。

【0038】

このような理由から、被覆層１５は、クラッド１４の周囲に形成されたプライマリ層１８と、プライマリ層１８の周囲に形成されたセカンダリ層１９と、を有することが好ましい。

【0039】

なお、プライマリ層１８とセカンダリ層１９との界面にも隙間２２が全く無いことが理想であるが、プライマリ層１８とセカンダリ層１９との界面に隙間２２が形成されたとしても、クラッド１４とプライマリ層１８との界面に隙間２２が形成された場合に比べて光学特性に与える影響が小さいため、プライマリ層１８とセカンダリ層１９との界面にある程度の隙間２２が形成されても構わない。

【0040】

また、被覆層１５を三層構造やそれ以上の層構造に形成することで、よりクラッド１４とプライマリ層１８との界面に応力Ｆ₁、Ｆ₂が伝達され難くなるが、層構造の層数を増加させると被覆層１５の形成に工数や時間が掛かるようになるため、層構造の層数をあまり多くし過ぎるとコスト高になる点に留意する必要がある。

【0041】

更に、プライマリ層１８とセカンダリ層１９は、ヤング率が８２０ＭＰａ以上８９０ＭＰａ以下であることが好ましい。

【0042】

プライマリ層１８とセカンダリ層１９のヤング率を８２０ＭＰａ以上８９０ＭＰａ以下とするのは、プライマリ層１８とセカンダリ層１９のヤング率が８２０ＭＰａ未満であると、クラッド１４のヤング率とプライマリ層１８とセカンダリ層１９のヤング率との差が大きくなり、クラッド１４とプライマリ層１８との界面で剥離が生じ易くなるからである。

【0043】

また、プライマリ層１８とセカンダリ層１９のヤング率が８９０ＭＰａを超えると、プライマリ層１８とセカンダリ層１９が殆ど変形しなくなるため、コア１２やクラッド１４に応力Ｆ₁、Ｆ₂が伝達され易くなり、コア１２やクラッド１４に損傷を与える虞があるからである。

【0044】

ここで、ヤング率は、ＪＩＳ Ｋ７１１３に準拠した方法により測定することができる。

【0045】

なお、クラッド１４とプライマリ層１８との界面、及びプライマリ層１８とセカンダリ層１９との界面の両方に隙間２２を生じさせないようにするためには、従来通りプライマリ層１８のヤング率を１０ＭＰａ以下程度としてセカンダリ層１９の変形に対する追従性を向上させることが考えられる。

【0046】

しかし、プライマリ層１８のヤング率が１０ＭＰａ以下程度であると、先端面２１を研磨する際に、プライマリ層１８が変形・損傷し、コア１２やクラッド１４が動いて光入出射端面を損傷する虞があるため好ましくない。

【0047】

また、プライマリ層１８は、ヤング率がセカンダリ層１９のヤング率よりも大きいことが好ましい。

【0048】

プライマリ層１８のヤング率をセカンダリ層１９のヤング率よりも大きくするのは、プライマリ層１８のヤング率がセカンダリ層１９のヤング率よりも小さいと、プライマリ層１８よりもセカンダリ層１９が変形し難い分、複数本の光ファイバ１６が挿入孔１１に挿入されるときに加わる応力Ｆ₁、Ｆ₂によってプライマリ層１８が大きく変形し、クラッド１４とプライマリ層１８との界面で剥離が生じ易くなるからである。

【0049】

つまり、複数本の光ファイバ１６が挿入孔１１に挿入されるときに加わる応力Ｆ₁、Ｆ₂を主にセカンダリ層１９の変形によって吸収させることで、クラッド１４とプライマリ層１８との界面での剥離の発生を抑制することが可能となる。

【0050】

また、クラッド１４とプライマリ層１８との界面は、密着性がプライマリ層１８とセカンダリ層１９との界面の密着性よりも高いことが好ましい。

【0051】

クラッド１４とプライマリ層１８との界面の密着性をプライマリ層１８とセカンダリ層１９との界面の密着性よりも高くするのは、複数本の光ファイバ１６に剥離が生じるような大きな応力Ｆ₁、Ｆ₂が加わった場合であっても、プライマリ層１８とセカンダリ層１９との界面で剥離を生じさせて応力Ｆ₁、Ｆ₂を吸収することにより、クラッド１４とプライマリ層１８との界面で剥離を生じさせないようにするためである。

【0052】

クラッド１４とプライマリ層１８との界面の密着性をプライマリ層１８とセカンダリ層１９との界面の密着性よりも高くするためには、シランカップリング剤を含有する紫外線硬化型樹脂によってセカンダリ層１９を形成し、セカンダリ層１９の滑り性を向上させ、プライマリ層１８とセカンダリ層１９との界面の密着性を低下させても良いし、シリコンを含有する紫外線硬化型樹脂によってプライマリ層１８を形成し、クラッド１４とプライマリ層１８との界面の密着性を向上させても良い。

【0053】

また、プライマリ層１８は、層厚がセカンダリ層１９の層厚と同一であることが好ましい。

【0054】

クラッド１４の周囲に被覆層１５を形成するときに一度に形成する層厚が厚くなるほどコア１２に偏芯が生じやすくなることから、一度に形成する層厚は薄い方が良い。

【0055】

プライマリ層１８の層厚をセカンダリ層１９の層厚と同一とすることで、一度に形成する層厚を最も薄くできることから、プライマリ層１８は、層厚がセカンダリ層１９の層厚と同一であることが好ましい。

【0056】

この光コネクタ１０は、短軸の長さＬ_Sがコア１２のピッチＰと同一であると共に長軸の長さＬ_Lがコア１２のピッチＰに複数のコア１２の数を乗じて得た数と同一である挿入孔１１をフェルール１３に形成し、コア１２の周囲にクラッド１４と被覆層１５とが順に形成されると共に被覆層１５の外径がコア１２のピッチＰよりも大きい複数本の光ファイバ１６を形成し、複数本の光ファイバ１６の端末を被覆層１５で被覆された状態で挿入孔１１に挿入することにより製造することができる。

【0057】

これまで説明してきた光コネクタ１０では、挿入孔１１は、短軸の長さＬ_Sがコア１２のピッチＰと同一であると共に長軸の長さＬ_Lがコア１２のピッチＰに複数のコア１２の数を乗じて得た数と同一であり、複数本の光ファイバ１６は、被覆層１５の外径がコア１２のピッチＰよりも大きく形成されており、端末が被覆層１５で被覆された状態で挿入孔１１に挿入されているため、被覆層１５には隣接する被覆層１５と挿入孔１１とによって略均等な応力が加わり、被覆層１５が略均等に押し潰されてコア１２が挿入孔１１の内部の定位置に固定される。

【0058】

よって、光コネクタ１０によれば、長孔形状の断面を有する挿入孔１１が形成されたフェルール１３を用いた場合であっても、複数本の光ファイバ１６のコア１２を略同一のピッチＰで配列することが可能となる。

【0059】

その結果、製品の再現性を向上させることができ、また光コネクタ１０を用いて光ファイバ１６と光素子とを光接続する際に、光ファイバ１６の光軸と光素子の光軸とを高精度に一致させることが可能となり、接続損失を低減することができる。

【0060】

更に、光コネクタ１０では、光ファイバ１６の端末は、被覆層１５を除去すること無く挿入孔１１に挿入されることから、従来のように被覆層１５を除去してクラッド１４を露出させるという作業を行う必要が無く、従来に比べて作業性を向上させることができ、光コネクタ１０の低コスト化を図ることが可能となる。また、クラッド１４を露出させる作業や挿入孔１１にクラッド１４が直接的に接触することに起因してクラッド１４に損傷を与えるようなことが無くなる。

【0061】

更に、光コネクタ１０によれば、挿入孔１１の内部で複数本の光ファイバ１６が略同一のピッチＰで配列されるため、多数のフェルール１３を並べた状態においても、複数本の光ファイバ１６が同一のピッチＰで配列され、多芯光接続を容易に行うことが可能となる。

【符号の説明】

【0062】

１０ 光コネクタ
１１ 挿入孔
１２ コア
１３ フェルール
１４ クラッド
１５ 被覆層
１６ 光ファイバ
１７ テープ状光ファイバ
１８ プライマリ層
１９ セカンダリ層
２１ 先端面
２２ 隙間
Ｌ_S 短軸の長さ
Ｌ_L 長軸の長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】