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JP3801148B2 - Optical connector - Google Patents

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JP3801148B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報通信システムの光通信で光ファイバ同士の接続に用いる光コネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、インターネットの拡大等で、情報伝送量の増大と伝送の高速化に対応して、光ファイバを用いた通信網の構築が急速に進められている。この光ファイバ通信網の構築において、光コネクタは、光ファイバ同士の接続の切り替えを可能にし、また、予め光ファイバに取付けておくことより、組立て現場での接続作業を容易にする重要な回路要素となるもので、低損失の光コネクタが求められている。
【0003】
光コネクタは、単心コネクタから多心コネクタのものまで、使用形態に対応して各種のものが開発されているが、一般的には、セラミック又は樹脂等で成形されたフェルールを用いて光ファイバの位置決めと固定が行なわれる。フェルールは、ファイバ被覆を除去して露出されたガラスファイバ部を挿入して位置決めを行なう細径の光ファイバ孔と、ファイバ被覆及び外皮部を部分的に収納し接着剤で固定する太径のファイバ挿入孔とを有する。このフェルールは、光コネクタ筐体内に収納されて接続の着脱と係止を行なうように構成されている。
【0004】
図7は従来の光コネクタの一例を説明する図である(例えば、特許文献1参照)。図7(A)は細径の光ファイバ孔を短く形成した例を示す図、図7(B)は細径の光ファイバ孔を長く形成した例を示す図である。図中、1は光ファイバ、2はコア部、2aはモードフィールド径拡大部(MFD拡大部)、3はクラッド部、4はファイバ被覆、5はフェルール、5aはフェルール端面、5bは光ファイバ孔、5cはファイバ挿入孔、6は保持金具、6aは貫通孔、7は接着剤を示す。
【0005】
光ファイバ1は、コア部2とクラッド部3からなり、外周面をファイバ被覆4により保護されている。光ファイバ1の先端部は、熱処理によりコア部2のモードフィールド径(以下、MFDという)が拡大された拡大部2aで形成され、接続時の光軸ずれの許容範囲を広くしている。このMFD拡大部2aを光ファイバ1の接続端側に形成することにより、接続部の軸ずれによる接続損失を低減することができる。また、MFDが異なる光ファイバ同士の接続では、MFDの小さい方の光ファイバのMFDを拡大して、MFDの大きい方に合わせることにより、MFDの差に起因する接続損失の増加を低減することができる。
【0006】
光コネクタは、保持金具6を取付けたフェルール5内に光ファイバ1を装着して構成される。図7(A)に示すフェルール5には、端面5a側に光ファイバ1の先端部を装着する細径の光ファイバ孔5bが形成され、その後方にファイバ被覆4が挿入し得る径の太径のファイバ挿入孔5cが形成されている。細径の光ファイバ孔5bは、光ファイバ外径(通常の光ファイバは125μm)より僅かに(数μm以下)大きな孔径で、その長さはMFD拡大部2aの中央部に至るように形成されている。ファイバ挿入孔5cは、光ファイバ孔5bに連通し、光ファイバ孔5bより数十μm以上大きい孔径になるように設定されている。
【0007】
光ファイバ1は、細径の光ファイバ孔5bで位置決めされ、ファイバ挿入孔5c内に接着剤7を充填して接着固定される。接着剤7は、光ファイバ孔5bと光ファイバ1との間隙、及び、ファイバ挿入孔5cとファイバ被覆4との間隙、並びに保持具6の貫通孔6aとファイバ被覆4との間隙にも浸透して、フェルール5と光ファイバ1とを接着一体化している。
【0008】
上記の図7(A)の構成において、フェルール5内に装着された光ファイバ1は、細径の光ファイバ孔5bの後端から急激に太径のファイバ挿入孔5c内に充填された接着剤7で囲われた状態となる。このため、環境温度の変化により接着剤7が膨張収縮し、光ファイバ1は、光ファイバ孔5bとファイバ挿入孔5cの境部分で不均一な曲げ応力を受け、不規則な曲げによる損失変動を生じる恐れがある。
【0009】
図7(B)は、この点を改善するために、光ファイバ1が装着される細径の光ファイバ孔5bを、MFD拡大部2aを超えて長く形成し、ファイバ被覆4が除去された光ファイバ1の部分を実質的に1μm以下の接着剤で囲まれるように構成している。この結果、MFD拡大部2a及びコア部2が厚い層の接着剤7に曝される部分がなくなり、温度変化による損失変動をなくすことができるとされている。
【0010】
【特許文献1】
特開平4−73609号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図7(A)及び図7(B)の何れの例においても、光ファイバ1はフェルール5の細径の光ファイバ孔5bにより位置決めが行なわれる。このため、光ファイバ孔5bは可能な限り高精度で形成し、光ファイバ1との間の間隙が限りなくゼロになるように形成する必要がある。上記特許文献1において、光ファイバ孔5bは光ファイバ外径より僅かに(数μ以下)大きいとの記載、また図1(B)の例において1μm程度以下の接着剤で光ファイバが囲まれるとの記載はあるものの、具体的には明示されていない。
【0012】
また、図8は上述のMFD拡大部2aの形成例を示す図で、図中の符号は、図7で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。光ファイバ1の接続端部にMFD拡大部2aを形成する場合、図8(A)に示すように光ファイバ1の端部或いは途中部分のファイバ被覆4を除去し、所定範囲のガラスファイバ部分を露出させる。次いで、図8(B)に示すように、所定領域を加熱処理してコア部2に添加されているドーパントをクラッド部3側に熱拡散させでMFD拡大部2aを形成する。この後、MFD拡大部2aの中央で光ファイバ1を切断し、図8(C)に示すような光ファイバ端末とする。この、光ファイバ端末は、図7で説明したようにフェルール5に装着され光コネクタとされる。
【0013】
しかし、MFD拡大部2を形成する際の加熱処理によって、光ファイバ1の端部は、図8(D)に示すように加熱処理されないガラスファイバ外径に対して細る。この細り量は、加熱条件によって多少異なるが、MFDを数μm拡大する場合は大よそ0.5μm〜2.0μm程度である。光ファイバの先端部の径が縮径すると、図7に示すフェルール5に装着したとき、光ファイバ孔5bとのクリアランスが大きくなり、光ファイバ1の軸ずれが大きくなる。光ファイバ1の軸ずれが大きくなると、光コネクタの接続で接続損失が増加し、不良品が増え生産性も悪くなる。
【0014】
また、フェルール5に形成する光ファイバ孔5bが細径になると、孔成形用のピンが細くなり成形時に曲がりやすくなる。また、孔径を高精度で形成する場合、通常、ワイヤを用いて研磨加工で仕上げるが、加工する孔が細径になると、用いるワイヤも細くなり切れやすくなる。このため研磨速度を落とす必要があり、生産性が低下し加工コストが上がる。図7(B)ように、光ファイバ孔5bを長くすると、前記の理由から曲がりのない孔の形成が難しく、また、加工コストも増大するものと思われる。
【0015】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、接続端のMFDが加熱処理により拡大された光ファイバを装着した光コネクタで、フェルールでの光ファイバの正確な位置決めを行なうことができ、且つ生産性を高めることが可能な光コネクタを提供することを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明による光コネクタは、フェルールの光ファイバ装着孔の先端部側を細径の光ファイバ孔で形成して光ファイバの位置決めを行ない、後部側を太径のファイバ挿入孔で形成して接着剤で接着固定する先端部のモードフィールド径が加熱処理によって拡大されている光ファイバを装着する光コネクタである。細径の光ファイバ孔と太径のファイバ挿入孔とはテーパ角が90°以下のテーパ孔で連通され、装着される光ファイバの公称外径をEaとしたとき、光ファイバ孔の孔径DをEa+(−1μm以上0μm以下)とし、細径の光ファイバ孔の軸方向長さLaを光ファイバのモードフィールド径が拡大された領域Mより短くする。
【0017】
また、本発明による他の光コネクタで、装着される光ファイバ先端部のモードフィールド径が加熱処理によって拡大されている場合、光ファイバのモードフィールド径が拡大された先端部外径をEbとしたとき、光ファイバ孔の孔径DaをEb+(0μmを超え1μm以下)とし、細径光ファイバ孔の軸方向長さLaを光ファイバのモードフィールド径が拡大された領域Mより短くする。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は通常の光ファイバを用いた光コネクタの例を示す図、図2は本発明による先端部のモードフィールド径(以下、MFDという)を拡大した光ファイバを用いた光コネクタの例を示す図、図3は多心の光コネクタの例を示す図である。図中、11,11’は光ファイバ、12はコア部、12aはモードフィールド径拡大部(MFD拡大部)、13はクラッド部、14はファイバ被覆、15はフェルール、15aはフェルール端面、15bは細径の光ファイバ孔、15cは太径のファイバ挿入孔、15dはテーパ孔、16は保持具、16aは貫通孔、17は接着剤を示す。
【0019】
図1に示す例において、光ファイバ11はコア部12とクラッド部13からなり、外周面をファイバ被覆14により保護されている。光コネクタは、従来技術の項で説明したのと同様に、光ファイバ11をフェルール15内に挿入固定し、フェルール15を保持具16により保持固定して構成される。フェルール15には、端面15a側に光ファイバ1の先端部を装着する細径の光ファイバ孔15bが形成され、その後方に太径のファイバ挿入孔15cが形成される。
【0020】
光ファイバ11は、細径の光ファイバ孔15bで位置決めされ、太径のファイバ挿入孔15c内に接着剤17を充填して接着固定される。接着剤17は、光ファイバ孔15bと光ファイバ1との間隙、及び、ファイバ挿入孔15cとファイバ被覆14との間隙、並びに、保持具16の貫通孔16aとファイバ被覆14との間隙にも浸透してフェルール15と光ファイバ11とを接着一体化する。
【0021】
細径の光ファイバ孔15bと太径のファイバ挿入孔15cとは、テーパ孔15dで連通させ、細径の光ファイバ孔15bの後端から太径のファイバ挿入孔15cとの間で、孔の断面積が急に変化しないようにスムーズな体積変換を行なう。テーパ孔15dのテーパ角θは、90°以下、さらに好ましくは60°以下で形成されているのが望ましい。
【0022】
細径の光ファイバ孔15bと太径のファイバ挿入孔15cをテーパ孔15dで連通させることにより、接着剤17の硬化時に光ファイバ11に応力集中が発生せず、損失増加を抑制することができる。また、環境温度の変化により接着剤17の膨張収縮の影響による、光ファイバ11に加わる応力変化を緩和することもできる。この結果、光ファイバ11に不均一な曲げ応力が作用して不規則な曲げによる損失変動が生じるのを回避することができる。
【0023】
細径の光ファイバ孔15bは、装着される光ファイバ11の外径にほぼ等しい高精度で形成し、光ファイバ11とのクリアランスを可能な限り小さくすることにより、光ファイバ11の正確な位置決めを行なうことができる。光ファイバ11は、クラッド部13の外径が、例えば、公称外径125μmである場合、細径の光ファイバ孔15bの孔径Dは、125μm〜126μmの間で形成するのが好ましい。また、近年は、100μm以下の光ファイバも開発されていることから、装着する光ファイバの公称外径をEaとすると、細径の光ファイバ孔15bの孔径Dは、Ea+(0μmを超え1μm以下)で形成するのが望ましい。なお、ファイバ挿入孔15cの孔径は、細径の光ファイバ孔15bの孔径Dより100μ以上大きくする。光ファイバの公称外径が125μmの場合、通常、ファイバ被覆外径は250μm前後であり、ファイバ挿入孔15cの孔径は300μm位で形成される。
【0024】
光ファイバ孔15bを上述のように細径孔で形成する場合、フェルール孔部の成形に用いる成形ピンが細径となり曲がりやすくなる。また、細径の孔を高精度に仕上げるには、細いワイヤを用いて研磨する必要があるが、研磨する孔が長いとワイヤが切れやすく時間もかかり、生産性が低下し加工コストも高くなる。このため、細径の光ファイバ孔15bは、できるだけ短い軸方向長さで形成されていることが好ましい。光ファイバ孔15bは、光ファイバ11の接続端の位置決めが主たる目的であることから、位置決めに必要な軸方向長さを確保できればよく、その軸方向長さLは2.0mm以下で形成するのが望ましい。
【0025】
本発明による図2に示す例においては、光ファイバ11’は、図1と同様にコア部12とクラッド部13からなり、外周面をファイバ被覆14により保護されている。しかし、光ファイバ先端部分は、熱処理によりコア部12のMFDが拡大されたMFD拡大部12aで形成されている。MFDが拡大された拡大部12aは、接続時の光軸ずれの許容範囲が広くなるので、接続損失を小さくでき接続部の歩留まりを高くすることができる。
【0026】
また、光コネクタの形状自体は図1の例とほぼ同じで、保持金具16を取付けたフェルール15内に光ファイバ11’を装着して構成される。フェルール15には、接続の端面15a側に光ファイバ1の先端部を装着する細径の光ファイバ孔15bが形成され、その後方に光ファイバ11’が楽に挿入し得る太径のファイバ挿入孔15cが形成される。光ファイバ11’は、細径の光ファイバ孔15bで位置決めされ、太径のファイバ挿入孔15c内に接着剤17を充填して接着固定される。
【0027】
接着剤17は、細径の光ファイバ孔15bと光ファイバ1との間隙、及び、太径のファイバ挿入孔孔15cとファイバ被覆14との間隙、並びに、保持金具16の貫通孔16aとファイバ被覆14との間隙にも浸透してフェルール15と光ファイバ11とを接着一体化する。細径の光ファイバ孔15bと太径のファイバ挿入孔15cとは、図1の例と同様に、テーパ孔15dを介して連通させ、細径の光ファイバ孔15bの後端から太径のファイバ挿入孔15cとの間で、孔の断面積が急に変化しないようにスムーズな体積変換を行なう。テーパ孔15dのテーパ角θは、90°以下、さらに好ましくは60°以下で形成されているのが望ましい。
【0028】
通常、MFDを拡大するための熱処理を行なうと、図8でも説明したように、図2(B)のファイバ端部拡大図に示すように、光ファイバ外径(クラッド外径)がEaからEbに変化し、僅かながら細くなる。通常の場合、加熱処理しない時のクラッド外径をEaに対して、MFDを数μm拡大する場合はこれより0.5μm〜2μm程度細った外径Ebとなる。例えば、クラッド外径Eaが125μm、MFDが6.5μmのシングルモード光ファイバを、MFDが10.5μmになるように拡大すると、その拡大領域Mのクラッド外径Ebが123.8μmになる。すなわち、熱処理により1%程度外径が細くなる。なお、MFDの値は、波長1.55μmの値である。
【0029】
したがって、MFD拡大部12aを有する光ファイバ11’を装着する場合は、図1の例に対して、光ファイバ孔15bの孔径Daを多少細くする必要がある。すなわち、MFD拡大部12bを有する光ファイバ11’を装着する場合、光ファイバの公称外径をEaとすると、細径の光ファイバ孔15bの孔径Daは、Ea+(−1μm以上0μm以下)で形成するのが望ましい。また、光ファイバ孔15bの軸方向長さLaは、光ファイバのMFDが拡大された領域Mより短くする。
【0030】
また、MFDを拡大したMFD拡大部12bを有する光ファイバ11’を装着する場合は、光ファイバのMFDが拡大された先端部外径をEbとしたとき、細径の光ファイバ孔15bの孔径Daは、Eb+(0μmを超え1μm以下)で形成するのが望ましい。この場合、光ファイバ外径の細り量は数μmとなるが、その場合においても、細径の光ファイバ孔15bは、装着される光ファイバ11の外径にほぼ等しい高精度で形成し、光ファイバ11とのクリアランスを可能な限り小さくすることにより、光ファイバ11の正確な位置決めを行なうことができる。
【0031】
図3は、図2の構成を多心の光コネクタに適用した例を示す図である。多心の光コネクタの場合、複数の細径の光ファイバ孔15bは、孔ピッチP及びフェルール15両側に形成されるガイド孔Gに対しても正確に形成されていることが必要であるが、光ファイバ孔15bと光ファイバ11、11’とのクリアランスを小さくすることは特に重要となる。多心の光コネクタにおいては、前記のクリアランスが大きいと、隣接する光ファイバ双方のクリアランスが加算されるため、単心の光コネクタと比べて位置ずれも大きくなる。したがって、図2の構成を、多心の光コネクタに用いることは極めて有効である。
【0032】
図4は、MFD拡大の加熱処理としてガスバーナを用いる場合の一例を示す図である。図中、18はバーナ本体部、19はガス供給管部、20はガス噴射口を示す。ガスバーナは、矩形状のバーナ本体部18に、複数のガス噴射口20をマトリックス状に設け、ガス供給管部19からプロパンガス等の燃焼ガスを供給するようにして構成される。ガス噴射口20は、0.3mmφ程度の孔径で、孔ピッチが0.7mm〜1.0mm程度で設けられる。このようなガスバーナを用い、光ファイバ11’に対して2.0mm以上離して加熱することにより、加熱領域の細り量をある程度抑制することができる。
【0033】
例えば、波長1.55μmでのMFDが約5μmの高機能光ファイバを、MFDを約10μmに拡大するのに、図4に示すようなガスバーナを用い、光ファイバとの距離を2.8mm開けて加熱処理したところ、細り量(Eb−Ea)は0.8μmであった。加熱条件をあまり制限しないような場合、細り量は、2μm以上となることもある。
【0034】
図5は光ファイバの軸ずれによる接続損失を示す図で、互いに接続されるシングルモード光ファイバ(SMF)のMFDが10.5μmの場合で、横軸に軸ずれ量(μm)をとり、縦軸に接続損失(dB/1ヶ所)を示したものである。この図5によれば、MFDが一致する光ファイバ同士の接続あっても、その接続端部の中心軸が0.5μmずれることにより0.04dB、1.0μmずれることにより0.16dB、1.5μmずれることにより0.35dBの接続損失が生じることとなる。
【0035】
本発明を評価するために、以下の試験用光コネクタを作製し、接続損失を測定した。
試験品1)
クラッド外径が80μm、ファイバ被覆外径が165μmの光ファイバで図1に示す単心光コネクタを作製した。フェルール15の光ファイバ孔15bの軸方向長さLを1.0mm、光ファイバ孔15bの孔径Dを80〜81μmの範囲で形成し、テーパ孔15dのテーパ角θを60°、ファイバ挿入孔15cの孔径を300μmで形成した。このときの接続損失は平均0.07dBであった。
【0036】
試験品2)
試験品1と同じクラッド外径が80μmの光ファイバを、16心、180μmピッチのテープ心線とし、多心光コネクタを作製した。多心用フェルールの光ファイバ孔15bの軸方向長さLを1.0mm、光ファイバ孔15bの孔径Dを80〜81μmの範囲で形成し、テーパ孔15dのテーパ角θを60°とした。このときの接続損失は平均0.12dBであった。
【0037】
試験品3)
クラッド外径Eaが125μm、ファイバ被覆外径が250μmの光ファイバで、その先端部のMFDを6.5μmから10.3μmに拡大した光ファイバで図2に示す単心光コネクタを作製した。MFD拡大部12aにおけるクラッド外径Ebは123.8μmに縮小され、MFD拡大部12aの範囲Mは1.7mmであった。フェルール15の光ファイバ孔15bの軸方向長さLaを1.5mm、光ファイバ孔15bの孔径Daを124〜125μmの範囲で形成し、テーパ孔15dのテーパ角θを60°、ファイバ挿入孔15cの孔径を300μmで形成した。このときの接続損失は平均0.08dBであった。
【0038】
試験品4)
試験品3と同じMFD拡大部を有する光ファイバを、8心、250μmピッチのテープ心線とし、多心光コネクタを作製した。多心用フェルールの光ファイバ孔15bの軸方向長さLaを1.5mm、光ファイバ孔15bの孔径Daを124〜125μmの範囲で形成し、テーパ孔15dのテーパ角θを60°で形成した。このときの接続損失は平均0.11dBであった。
【0039】
以上、試験品1〜4を作製して本発明の効果を確認したが、いずれもフェルール成形冶具の成形ピンの曲がりはなく、光ファイバ孔の仕上げ研磨も、孔の軸方向長さが短いため効率よく短時間で高精度に行うことができた。すなわち、本発明に係る試験品3及び4は、MFD拡大のための加熱処理で光ファイバ先端部が細るが、加熱処理を行わない試験品1及び2と比べて、同等の低損失とすることが確認することができた。また、光コネクタに光ファイバを装着し、接続損失を測定したが、従来構造のもの(図7(A)のクリアランス1μ程度で接続損失は0.2dB位)と比べても1/2程度に軽減することができた。
【0040】
試験品5)
また、図2で示す構成で、光コネクタ先端部側の細径の光ファイバ孔15bの孔径Daを、MFD拡大の加熱処理を行なった先端部外径Eに対して、0μmを超え1μm以下の範囲で精度よく形成した。この場合、細り量に関係なく光ファイバ11の軸ずれは最大0.5μmとなり、図5のデータによれば接続損失は最大0.04dBとなる。これについて、20サンプルを作製して測定したところ、平均の接続損失は0.06dBで、標準偏差は0.02dBであった。
【0041】
試験品6
MFD拡大の加熱処理を行なった光ファイバ11’を、図1で示す構成の光コネクタに装着したとする。このとき、光コネクタ先端部側の光ファイバ孔の孔径が、光ファイバの公称外径Ea(=非加熱部の外径)+(0μm〜1μm)の範囲で、精度よく形成されているものとする。そして、光ファイバ先端部のMFD拡大の加熱処理による光ファイバの細り量が、0.8μmであったとすると、このときの光ファイバの軸ずれは最大0.9μmとなり、図5のデータから見ると接続損失は最大0.13dBとなる。これについて、20サンプルを作製して測定したところ、平均の接続損失は0.1dBであり、標準偏差は0.03dBであった。なお、光ファイバの細り量が2μmであったとすると、光ファイバの軸ずれは最大1.5μmとなり、接続損失は最大0.35dBとなる。
【0042】
試験品5と試験品6の結果から、光コネクタの細径の光ファイバ孔15bの孔径Daは、光ファイバ11’のMFDが拡大された先端部の外径Ebを基準に、0μmを超え1μm以内の精度で形成されるのが好ましい。ただ、装着される光ファイバ11’のMFD値とその拡大MFD値によって、加熱時間や加熱量が変わるので、光ファイバ11’の細り量も一律ではない。しかし、細り量は、使用するガスバーナや光ファイバ11’の種別とMFD拡大値が設定されれば、ある程度は一様に揃えることが可能である。したがって、光コネクタの製造に際しては、細径の光ファイバ孔15bの孔径を、所定値より多少小さ目に形成しておき、後で所定値に研磨することにより実現することが可能である。
【0043】
また、細径の光ファイバ孔15bの軸方向長さLaは、光ファイバ先端部のMFD拡大領域Mより短くしておく必要がある。というのは、MFD拡大領域Mと細り領域はほぼ一致し、光ファイバ孔15bに光ファイバ先端部が完全に挿入できるようにすることにある。MFD領域Mは、通常、2〜4mm以下であるので、光ファイバ孔15bの軸方向長さLaは、大よそ2mm以下であればよい。この程度の軸方向長さであれば、孔径の研磨も比較的容易で精度も出しやすく、生産性を損ねることなく製造することができる。
【0044】
図6は、フェルールと光ファイバとの間に充填されて接着固定する接着剤の硬化収縮率による波長特性を示すものである。光コネクタに光ファイバ11、11’を装着する場合、接着剤樹脂が硬化収縮する際に、光コネクタ内で応力が生じ残留する。この接着剤樹脂による残留応力は、光コネクタ内で光ファイバ11,11’にマイクロベンドを引き起こし、損失増加の一因となる。したがって接着剤の硬化収縮率は小さいほうが望ましい。
【0045】
図6で示すように、エポキシ系接着剤の樹脂配合を変えて、硬化収縮率が4%と6%の接着剤を用意し、この接着剤を用いて、曲げに対して損失を生じやすい光ファイバ11、11’を図1又は図2に示す構成で光コネクタ内に装着して、その波長特性を測定してみた。硬化収縮率が6%の接着剤は、硬化収縮率が4%の接着剤と比べて、長波長側で損失増加が見られる。この結果、特に顕著性を示すものではないが、接着剤の硬化収縮率は5%以下とするのが望ましい。
【0046】
また、光コネクタは光ファイバ11の引張り荷重に対しての耐性が求められる。例えば、ファイバ被覆外径が0.9mmの光ファイバ心線を光コネクタに装着した場合、ファイバ長手方向に9.8Nのスクーリング荷重がかけられる。MFD拡大の加熱処理を施している場合、その部分での破断強度が劣化しているので、硬化後の接着剤樹脂が軟らかいと、引張り荷重が光コネクタの先端部に及び、MFD拡大部で破断が生じる恐れがある。
【0047】
硬化後のヤング率が490MPaと1470MPaの接着剤樹脂を用いて、図に示す光コネクタ内にMFD拡大光ファイバ11’を装着した。サンプル数は各20とし、光ファイバ長手方向に荷重をかけ、フェルール15から光ファイバ11が剥離する時の引張り荷重を測定した。この結果、ヤング率が490MPaの接着剤樹脂を用いた場合は、平均値が17.6N、標準偏差が6.2N、最大値27.0N、最小値8.0Nであった。ヤング率が1470MPaの接着剤樹脂を用いた場合は、平均値が26.1N、標準偏差が3.8N、最大値32.9N、最小値は21.4Nであった。この結果、後者は前者に対して平均値で8.5N上昇し、標準偏差が60%程度に減少し、優位性を示しており、接着剤のヤング率を980MPa以上とするのが望ましい。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、接続端のMFDが加熱処理により拡大された光ファイバを装着した光コネクタで、フェルールでの光ファイバの正確な位置決めを行なうことができ、接続損失の少ない、且つ生産性高いものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 通常の光ファイバを精度よく光コネクタに装着する一例を説明する図である。
【図2】 本発明の実施形態を説明する図である。
【図3】 本発明による多心の光コネクタの例を説明する図である。
【図4】 本発明のMFD拡大の加熱処理に用いるガスバーナの一例を示す図である。
【図5】 光ファイバの軸ずれによる接続損失を説明する図である。
【図6】 接着剤の硬化収縮率による光ファイバの波長特性を示す図である。
【図7】 従来技術を説明する図である。
【図8】 従来技術における課題の一部を説明する図である。
【符号の説明】
11…光ファイバ、12…コア部、12a…モードフィールド径拡大部(MFD拡大部)、13…クラッド部、14…ファイバ被覆、15…フェルール、15a…フェルール端面、15b…細径の光ファイバ孔、15c…太径のファイバ挿入孔、15d…テーパ孔、16…保持金具、16a…貫通孔、17…接着剤、18…バーナ本体部、19…ガス供給部、20…ガス供給口。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical connector used for connecting optical fibers in optical communication of an information communication system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the expansion of the Internet and the like, the construction of a communication network using optical fibers has been rapidly advanced in response to an increase in the amount of information transmission and an increase in transmission speed. In the construction of this optical fiber communication network, the optical connector makes it possible to switch the connection between optical fibers, and is an important circuit element that facilitates connection work at the assembly site by being attached to the optical fiber in advance. Therefore, there is a demand for a low-loss optical connector.
[0003]
Various types of optical connectors have been developed for single-core connectors to multi-fiber connectors, depending on the type of use. In general, optical fibers using ferrules molded of ceramic or resin are used. Is positioned and fixed. The ferrule has a small-diameter optical fiber hole for positioning by inserting the exposed glass fiber portion after removing the fiber coating, and a large-diameter fiber that partially accommodates the fiber coating and the outer skin portion and is fixed with an adhesive. And an insertion hole. The ferrule is housed in an optical connector housing and is configured to attach / detach and lock the connection.
[0004]
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a conventional optical connector (see, for example, Patent Document 1). FIG. 7A is a diagram showing an example in which a small-diameter optical fiber hole is formed short, and FIG. 7B is a diagram showing an example in which a small-diameter optical fiber hole is formed long. In the figure, 1 is an optical fiber, 2 is a core portion, 2a is a mode field diameter enlarged portion (MFD enlarged portion), 3 is a cladding portion, 4 is a fiber coating, 5 is a ferrule, 5a is a ferrule end face, and 5b is an optical fiber hole. 5c is a fiber insertion hole, 6 is a holding metal fitting, 6a is a through hole, and 7 is an adhesive.
[0005]
The optical fiber 1 includes a core portion 2 and a cladding portion 3, and the outer peripheral surface is protected by a fiber coating 4. The distal end portion of the optical fiber 1 is formed by an enlarged portion 2a in which the mode field diameter (hereinafter referred to as MFD) of the core portion 2 is enlarged by heat treatment, thereby widening the allowable range of the optical axis deviation at the time of connection. By forming the MFD enlarged portion 2a on the connection end side of the optical fiber 1, connection loss due to axial displacement of the connection portion can be reduced. Further, in the connection between optical fibers having different MFDs, the increase in the connection loss due to the difference in MFD can be reduced by expanding the MFD of the optical fiber having the smaller MFD to match the MFD having the larger MFD. it can.
[0006]
The optical connector is configured by mounting the optical fiber 1 in a ferrule 5 to which a holding metal fitting 6 is attached. In the ferrule 5 shown in FIG. 7A, a small-diameter optical fiber hole 5b for mounting the tip of the optical fiber 1 is formed on the end face 5a side, and a large diameter that allows the fiber coating 4 to be inserted behind the hole. The fiber insertion hole 5c is formed. The small-diameter optical fiber hole 5b is slightly larger (several μm or less) than the outer diameter of the optical fiber (ordinary optical fiber is 125 μm), and the length thereof is formed so as to reach the center of the MFD enlarged portion 2a. ing. The fiber insertion hole 5c communicates with the optical fiber hole 5b and is set to have a hole diameter larger by several tens μm or more than the optical fiber hole 5b.
[0007]
The optical fiber 1 is positioned by a small-diameter optical fiber hole 5b, and the fiber insertion hole 5c is filled with an adhesive 7 and bonded and fixed. The adhesive 7 penetrates into the gap between the optical fiber hole 5 b and the optical fiber 1, the gap between the fiber insertion hole 5 c and the fiber coating 4, and the gap between the through hole 6 a of the holder 6 and the fiber coating 4. Thus, the ferrule 5 and the optical fiber 1 are bonded and integrated.
[0008]
In the configuration shown in FIG. 7A, the optical fiber 1 mounted in the ferrule 5 has an adhesive filled in the large-diameter fiber insertion hole 5c from the rear end of the small-diameter optical fiber hole 5b. 7 is enclosed. For this reason, the adhesive 7 expands and contracts due to a change in the environmental temperature, and the optical fiber 1 receives a non-uniform bending stress at the boundary portion between the optical fiber hole 5b and the fiber insertion hole 5c, and causes a loss variation due to irregular bending. May occur.
[0009]
In FIG. 7B, in order to improve this point, the optical fiber hole 5b into which the optical fiber 1 is mounted is formed long beyond the MFD enlarged portion 2a, and the fiber coating 4 is removed. The portion of the fiber 1 is substantially surrounded by an adhesive of 1 μm or less. As a result, there is no portion where the MFD enlarged portion 2a and the core portion 2 are exposed to the thick adhesive layer 7, and loss fluctuation due to temperature change can be eliminated.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-4-73609
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
7A and 7B, the optical fiber 1 is positioned by the thin optical fiber hole 5b of the ferrule 5. For this reason, it is necessary to form the optical fiber hole 5b with as high accuracy as possible, and to form the gap between the optical fiber 1 and the optical fiber 1 as much as possible. In the above-mentioned Patent Document 1, it is described that the optical fiber hole 5b is slightly (several μ or less) larger than the outer diameter of the optical fiber, and when the optical fiber is surrounded by an adhesive of about 1 μm or less in the example of FIG. Although there is a description, it is not specified specifically.
[0012]
FIG. 8 is a diagram showing a formation example of the above-described MFD enlargement unit 2a, and the reference numerals in the figure are the same as those used in FIG. When the MFD enlarged portion 2a is formed at the connection end of the optical fiber 1, the fiber coating 4 at the end or in the middle of the optical fiber 1 is removed as shown in FIG. Expose. Next, as shown in FIG. 8B, the MFD enlarged portion 2a is formed by heat-treating the predetermined region and thermally diffusing the dopant added to the core portion 2 toward the cladding portion 3 side. Thereafter, the optical fiber 1 is cut at the center of the MFD enlarged portion 2a to obtain an optical fiber terminal as shown in FIG. The optical fiber terminal is attached to the ferrule 5 as described with reference to FIG.
[0013]
However, the end portion of the optical fiber 1 is narrowed with respect to the outer diameter of the glass fiber that is not heat-treated as shown in FIG. The amount of thinning differs somewhat depending on the heating conditions, but is about 0.5 μm to 2.0 μm when the MFD is enlarged by several μm. When the diameter of the tip of the optical fiber is reduced, the clearance with the optical fiber hole 5b increases when the ferrule 5 shown in FIG. 7 is attached, and the axial deviation of the optical fiber 1 increases. When the axis deviation of the optical fiber 1 increases, connection loss increases due to the connection of the optical connector, defective products increase, and productivity deteriorates.
[0014]
Further, when the optical fiber hole 5b formed in the ferrule 5 has a small diameter, the hole forming pin becomes thin and is easily bent at the time of forming. In addition, when the hole diameter is formed with high accuracy, it is usually finished by polishing using a wire. However, if the hole to be processed has a small diameter, the wire to be used becomes thin and easily cut. For this reason, it is necessary to reduce the polishing rate, and the productivity is lowered and the processing cost is increased. As shown in FIG. 7B, when the length of the optical fiber hole 5b is increased, it is difficult to form a hole without a bend for the reason described above, and it is considered that the processing cost also increases.
[0015]
  The present invention has been made in view of the above circumstances.,ContactProvided is an optical connector having an optical fiber in which the MFD at the connecting end is expanded by heat treatment, and can accurately position the optical fiber with a ferrule and can increase productivity. Is an issue.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  In the optical connector according to the present invention, the front end side of the optical fiber mounting hole of the ferrule is formed with a small diameter optical fiber hole to position the optical fiber, and the rear side is formed with a large diameter fiber insertion hole. Glue and fix withAttach an optical fiber whose tip mode field diameter has been expanded by heat treatment.It is an optical connector. The small-diameter optical fiber hole and the large-diameter fiber insertion hole communicate with each other through a tapered hole having a taper angle of 90 ° or less, and when the nominal outer diameter of the optical fiber to be mounted is Ea, the hole diameter D of the optical fiber holeaTo Ea + (-1μm or more 0μmAnd the axial length L of the small-diameter optical fiber holea is shorter than the region M in which the mode field diameter of the optical fiber is enlarged.To do.
[0017]
  Further, in another optical connector according to the present invention, the mode field diameter of the tip of the optical fiber to be mounted isBy heat treatmentWhen enlarged,lightWhen the outer diameter of the tip portion where the mode field diameter of the fiber is expanded is Eb, the hole diameter Da of the optical fiber hole is Eb + (over 0 μm to 1 μm or less).AndThe axial length La of the small-diameter optical fiber hole is made shorter than the region M where the mode field diameter of the optical fiber is enlarged.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG.Is a diagram showing an example of an optical connector using a normal optical fiber, FIG.Of the tip according to the inventionFIG. 3 is a diagram showing an example of an optical connector using an optical fiber with an expanded mode field diameter (hereinafter referred to as MFD), and FIG. 3 is a diagram showing an example of a multi-fiber optical connector. In the figure, 11 and 11 'are optical fibers, 12 is a core part, 12a is a mode field diameter enlarged part (MFD enlarged part), 13 is a cladding part, 14 is a fiber coating, 15 is a ferrule, 15a is a ferrule end face, and 15b is A small-diameter optical fiber hole, 15c is a large-diameter fiber insertion hole, 15d is a tapered hole, 16 is a holder, 16a is a through hole, and 17 is an adhesive.
[0019]
In the example shown in FIG. 1, the optical fiber 11 includes a core portion 12 and a cladding portion 13, and the outer peripheral surface is protected by a fiber coating 14. The optical connector is configured by inserting and fixing the optical fiber 11 into the ferrule 15 and holding and fixing the ferrule 15 by the holder 16 as described in the section of the prior art. The ferrule 15 is formed with a small-diameter optical fiber hole 15b for mounting the tip of the optical fiber 1 on the side of the end face 15a, and a large-diameter fiber insertion hole 15c is formed behind it.
[0020]
The optical fiber 11 is positioned by a small-diameter optical fiber hole 15b, and is bonded and fixed by filling an adhesive 17 into a large-diameter fiber insertion hole 15c. The adhesive 17 penetrates into the gap between the optical fiber hole 15 b and the optical fiber 1, the gap between the fiber insertion hole 15 c and the fiber coating 14, and the gap between the through hole 16 a of the holder 16 and the fiber coating 14. Then, the ferrule 15 and the optical fiber 11 are bonded and integrated.
[0021]
The small-diameter optical fiber hole 15b and the large-diameter fiber insertion hole 15c communicate with each other through a tapered hole 15d. Between the rear end of the small-diameter optical fiber hole 15b and the large-diameter fiber insertion hole 15c, Smooth volume conversion is performed so that the cross-sectional area does not change suddenly. The taper angle θ of the tapered hole 15d is desirably 90 ° or less, more preferably 60 ° or less.
[0022]
By connecting the small-diameter optical fiber hole 15b and the large-diameter fiber insertion hole 15c through the tapered hole 15d, stress concentration does not occur in the optical fiber 11 when the adhesive 17 is cured, and an increase in loss can be suppressed. . In addition, a change in stress applied to the optical fiber 11 due to the expansion and contraction of the adhesive 17 due to a change in the environmental temperature can be reduced. As a result, it is possible to avoid the occurrence of fluctuations in loss due to irregular bending due to uneven bending stress acting on the optical fiber 11.
[0023]
The small-diameter optical fiber hole 15b is formed with high accuracy substantially equal to the outer diameter of the optical fiber 11 to be mounted, and the optical fiber 11 is accurately positioned by making the clearance with the optical fiber 11 as small as possible. Can be done. In the optical fiber 11, when the outer diameter of the clad portion 13 is, for example, a nominal outer diameter of 125 μm, it is preferable that the hole diameter D of the small optical fiber hole 15b is between 125 μm and 126 μm. In recent years, since an optical fiber of 100 μm or less has been developed, assuming that the nominal outer diameter of the optical fiber to be mounted is Ea, the hole diameter D of the thin optical fiber hole 15 b is Ea + (over 0 μm and less than 1 μm) ). The hole diameter of the fiber insertion hole 15c is set to be 100 μm or more larger than the hole diameter D of the thin optical fiber hole 15b. When the nominal outer diameter of the optical fiber is 125 μm, the fiber coating outer diameter is usually around 250 μm, and the hole diameter of the fiber insertion hole 15 c is formed at about 300 μm.
[0024]
When the optical fiber hole 15b is formed with a small diameter hole as described above, the forming pin used for forming the ferrule hole portion has a small diameter and is easily bent. In addition, in order to finish fine holes with high accuracy, it is necessary to polish with thin wires. However, if the holes to be polished are long, the wires are likely to be cut, and it takes time, resulting in lower productivity and higher processing costs. . For this reason, it is preferable that the small-diameter optical fiber hole 15b is formed with the shortest axial length. Since the optical fiber hole 15b is mainly intended for positioning of the connection end of the optical fiber 11, it is only necessary to ensure the axial length necessary for positioning, and the axial length L is formed to be 2.0 mm or less. Is desirable.
[0025]
  According to the inventionIn the example shown in FIG. 2, the optical fiber 11 ′ includes a core portion 12 and a clad portion 13 as in FIG. 1, and the outer peripheral surface is protected by a fiber coating 14.But,The tip portion of the optical fiber is formed by an MFD enlarged portion 12a in which the MFD of the core portion 12 is enlarged by heat treatment. The enlarged portion 12a in which the MFD is enlarged has a wide allowable range of optical axis misalignment at the time of connection, so that the connection loss can be reduced and the yield of the connected portion can be increased.
[0026]
  Also optical connectorThe shape itselfIs substantially the same as the example of FIG. 1, and is configured by mounting an optical fiber 11 'in a ferrule 15 to which a holding metal fitting 16 is attached. The ferrule 15 is formed with a small-diameter optical fiber hole 15b for mounting the tip of the optical fiber 1 on the connection end face 15a side, and a large-diameter fiber insertion hole 15c into which the optical fiber 11 'can be easily inserted behind. Is formed. The optical fiber 11 ′ is positioned by the small-diameter optical fiber hole 15 b, and the adhesive 17 is filled into the large-diameter fiber insertion hole 15 c to be bonded and fixed.
[0027]
The adhesive 17 includes a gap between the small-diameter optical fiber hole 15 b and the optical fiber 1, a gap between the large-diameter fiber insertion hole 15 c and the fiber coating 14, and the through-hole 16 a of the holding bracket 16 and the fiber coating. 14, the ferrule 15 and the optical fiber 11 are bonded and integrated. As in the example of FIG. 1, the small-diameter optical fiber hole 15b and the large-diameter fiber insertion hole 15c communicate with each other via a tapered hole 15d, and a large-diameter fiber is formed from the rear end of the small-diameter optical fiber hole 15b. Smooth volume conversion is performed so that the cross-sectional area of the hole does not change suddenly with the insertion hole 15c. The taper angle θ of the tapered hole 15d is desirably 90 ° or less, more preferably 60 ° or less.
[0028]
Normally, when heat treatment for expanding the MFD is performed, the outer diameter of the optical fiber (cladding outer diameter) is changed from Ea to Eb as shown in the enlarged view of the fiber end portion in FIG. It changes to slightly thin. In the normal case, when the MFD is enlarged by several μm with respect to Ea, the outer diameter Eb is about 0.5 μm to 2 μm thinner than Ea when the heat treatment is not performed. For example, when a single mode optical fiber having a cladding outer diameter Ea of 125 μm and an MFD of 6.5 μm is expanded so that the MFD is 10.5 μm, the cladding outer diameter Eb of the expanded region M is 123.8 μm. That is, the outer diameter is reduced by about 1% by heat treatment. Note that the value of MFD is a value of a wavelength of 1.55 μm.
[0029]
Therefore, when mounting the optical fiber 11 ′ having the MFD enlarged portion 12 a, it is necessary to make the hole diameter Da of the optical fiber hole 15 b somewhat narrower than in the example of FIG. 1. That is, when the optical fiber 11 ′ having the MFD enlarged portion 12b is mounted, when the nominal outer diameter of the optical fiber is Ea, the hole diameter Da of the thin optical fiber hole 15b is formed by Ea + (−1 μm or more and 0 μm or less). It is desirable to do. Further, the axial length La of the optical fiber hole 15b is shorter than the region M where the MFD of the optical fiber is enlarged.
[0030]
In addition, when the optical fiber 11 ′ having the MFD enlarged portion 12b in which the MFD is enlarged is attached, when the outer diameter of the distal end portion where the MFD of the optical fiber is enlarged is Eb, the hole diameter Da of the small optical fiber hole 15b. Is preferably formed by Eb + (more than 0 μm and 1 μm or less). In this case, the thinning amount of the outer diameter of the optical fiber is several μm. Even in this case, the thin optical fiber hole 15b is formed with high accuracy substantially equal to the outer diameter of the optical fiber 11 to be mounted. By making the clearance with the fiber 11 as small as possible, the optical fiber 11 can be accurately positioned.
[0031]
  Figure 3The figureIt is a figure which shows the example which applied the structure of 2 to the multi-fiber optical connector. In the case of a multi-fiber optical connector, it is necessary that the plurality of small-diameter optical fiber holes 15b be accurately formed with respect to the hole pitch P and the guide holes G formed on both sides of the ferrule 15. It is particularly important to reduce the clearance between the optical fiber hole 15b and the optical fibers 11 and 11 ′. In a multi-fiber optical connector, if the clearance is large, the clearances of both adjacent optical fibers are added, so that the positional deviation is larger than that of a single-fiber optical connector. ThereforeThe figureIt is extremely effective to use the second configuration for a multi-fiber optical connector.
[0032]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a gas burner is used as the heat treatment for MFD expansion. In the figure, 18 is a burner body, 19 is a gas supply pipe, and 20 is a gas injection port. The gas burner is configured such that a plurality of gas injection ports 20 are provided in a rectangular shape in a rectangular burner body 18 and combustion gas such as propane gas is supplied from a gas supply pipe 19. The gas injection port 20 is provided with a hole diameter of about 0.3 mmφ and a hole pitch of about 0.7 mm to 1.0 mm. By using such a gas burner and heating the optical fiber 11 'apart by 2.0 mm or more, the amount of thinning of the heating region can be suppressed to some extent.
[0033]
For example, a high-performance optical fiber with a wavelength of 1.55 μm and an MFD of about 5 μm is used, and a gas burner as shown in FIG. 4 is used to expand the MFD to about 10 μm, with a distance of 2.8 mm from the optical fiber. When heat-treated, the amount of thinning (Eb-Ea) was 0.8 μm. If the heating conditions are not so limited, the amount of thinning may be 2 μm or more.
[0034]
FIG. 5 is a diagram showing the connection loss due to the optical axis misalignment. When the MFDs of the single mode optical fibers (SMF) connected to each other are 10.5 μm, the horizontal axis represents the amount of axial misalignment (μm), and The connection loss (dB / 1 place) is shown on the shaft. According to FIG. 5, even when optical fibers having the same MFD are connected to each other, the center axis of the connection end portion is shifted by 0.5 μm to 0.04 dB, 1.0 μm to be shifted to 0.16 dB, 1. By shifting by 5 μm, a connection loss of 0.35 dB occurs.
[0035]
  In order to evaluate the present invention, the following test optical connectors were prepared and the connection loss was measured.
(examined goods1)
  A single-fiber optical connector shown in FIG. 1 was manufactured using an optical fiber having a cladding outer diameter of 80 μm and a fiber coating outer diameter of 165 μm. The length L in the axial direction of the optical fiber hole 15b of the ferrule 15 is 1.0 mm, the hole diameter D of the optical fiber hole 15b is in the range of 80 to 81 μm, the taper angle θ of the taper hole 15d is 60 °, and the fiber insertion hole 15c. The pore diameter was 300 μm. The connection loss at this time was an average of 0.07 dB.
[0036]
  (examined goods2)
  examined goodsAn optical fiber having the same cladding outer diameter of 80 μm as that of No. 1 was used as a 16-core, 180-μm pitch tape core wire to produce a multi-fiber optical connector. The length L in the axial direction of the optical fiber hole 15b of the multi-fiber ferrule is 1.0 mm, the diameter D of the optical fiber hole 15b is in the range of 80 to 81 μm, and the taper angle θ of the tapered hole 15d is 60 °. The connection loss at this time was an average of 0.12 dB.
[0037]
  (examined goods3)
  A single-core optical connector shown in FIG. 2 was manufactured using an optical fiber having a cladding outer diameter Ea of 125 μm and a fiber coating outer diameter of 250 μm, and an MFD at the tip of the optical fiber expanded from 6.5 μm to 10.3 μm. The cladding outer diameter Eb in the MFD enlarged portion 12a was reduced to 123.8 μm, and the range M of the MFD enlarged portion 12a was 1.7 mm. The axial length La of the optical fiber hole 15b of the ferrule 15 is 1.5 mm, the hole diameter Da of the optical fiber hole 15b is formed in the range of 124 to 125 μm, the taper angle θ of the tapered hole 15d is 60 °, and the fiber insertion hole 15c. The pore diameter was 300 μm. The connection loss at this time was 0.08 dB on average.
[0038]
  (examined goods4)
  examined goodsThe optical fiber having the same MFD expansion part as 3 was made into a tape core wire of 8 cores and 250 μm pitch, and a multi-fiber optical connector was manufactured. The axial length La of the optical fiber hole 15b of the multi-fiber ferrule is 1.5 mm, the hole diameter Da of the optical fiber hole 15b is in the range of 124 to 125 μm, and the taper angle θ of the tapered hole 15d is 60 °. . The connection loss at this time was an average of 0.11 dB.
[0039]
  more than,examined goods1 to 4 were produced to confirm the effect of the present invention.BothThere was no bending of the forming pin of the ferrule forming jig, and the finish polishing of the optical fiber hole could be efficiently and accurately performed in a short time because the axial length of the hole was short.That is, in the test products 3 and 4 according to the present invention, the tip end of the optical fiber is thinned by the heat treatment for expanding the MFD, but the loss is equivalent to that of the test products 1 and 2 that are not subjected to the heat treatment. Was able to confirm.In addition, optical fiber was attached to the optical connector and the connection loss was measured.In FIG.Compared with clearance of about 1μ and connection loss of about 0.2dB)EvenIt could be reduced to about 1/2.
[0040]
  (examined goods5)
  Further, in the configuration shown in FIG. 2, the hole diameter Da of the small-diameter optical fiber hole 15b on the optical connector distal end side is changed to the distal end outer diameter E subjected to the heat treatment for MFD expansion.bOn the other hand, it formed accurately in the range of more than 0 μm and 1 μm or less. In this case, the axial deviation of the optical fiber 11 is 0.5 μm at the maximum regardless of the thinning amount, and the connection loss is 0.04 dB at the maximum according to the data in FIG. 5. About this, when 20 samples were produced and measured, the average connection loss was 0.06 dB and the standard deviation was 0.02 dB.
[0041]
  (Test product 6)
  Assume that the optical fiber 11 ′ subjected to the heat treatment for MFD expansion is attached to the optical connector having the configuration shown in FIG. 1. At this time, the hole diameter of the optical fiber hole on the tip side of the optical connector is accurately formed in the range of the nominal outer diameter Ea of the optical fiber (= the outer diameter of the non-heated portion) + (0 μm to 1 μm). To do. If the amount of thinning of the optical fiber by MFD expansion heat treatment at the tip of the optical fiber is 0.8 μm, the axial misalignment of the optical fiber at this time is a maximum of 0.9 μm. The maximum connection loss is 0.13 dB. About this, when 20 samples were produced and measured, the average connection loss was 0.1 dB, and the standard deviation was 0.03 dB. If the amount of thinning of the optical fiber is 2 μm, the axial misalignment of the optical fiber is 1.5 μm at the maximum, and the connection loss is 0.35 dB at the maximum.
[0042]
  examined goods5 andTest product 6From the results, the hole diameter Da of the optical fiber hole 15b having a small diameter of the optical connector is formed with an accuracy of more than 0 μm and within 1 μm with reference to the outer diameter Eb of the distal end portion where the MFD of the optical fiber 11 ′ is enlarged. Is preferred. However, since the heating time and the heating amount vary depending on the MFD value and the enlarged MFD value of the optical fiber 11 'to be mounted, the thinning amount of the optical fiber 11' is not uniform. However, the amount of thinning can be made uniform to some extent if the type of gas burner or optical fiber 11 'used and the MFD enlargement value are set. Therefore, when manufacturing the optical connector, it is possible to realize by forming the hole diameter of the small-sized optical fiber hole 15b slightly smaller than a predetermined value and polishing it to a predetermined value later.
[0043]
In addition, the axial length La of the small-diameter optical fiber hole 15b needs to be shorter than the MFD expansion region M at the tip of the optical fiber. The reason is that the MFD enlarged region M and the narrowed region substantially coincide with each other so that the tip of the optical fiber can be completely inserted into the optical fiber hole 15b. Since the MFD region M is usually 2 to 4 mm or less, the axial length La of the optical fiber hole 15b may be approximately 2 mm or less. With such an axial length, the pore diameter can be polished relatively easily and with high accuracy, and can be manufactured without impairing productivity.
[0044]
FIG. 6 shows the wavelength characteristics according to the curing shrinkage rate of the adhesive that is filled and fixed between the ferrule and the optical fiber. When the optical fibers 11 and 11 ′ are attached to the optical connector, stress remains in the optical connector when the adhesive resin is cured and contracted. The residual stress due to the adhesive resin causes microbending in the optical fibers 11 and 11 'in the optical connector, which contributes to an increase in loss. Therefore, it is desirable that the curing shrinkage rate of the adhesive is small.
[0045]
As shown in FIG. 6, by changing the resin composition of the epoxy adhesive and preparing adhesives with cure shrinkage ratios of 4% and 6%, light that tends to cause a loss with respect to bending using this adhesive. The fibers 11 and 11 ′ were mounted in the optical connector with the configuration shown in FIG. 1 or 2, and the wavelength characteristics were measured. The adhesive having a cure shrinkage of 6% shows an increase in loss on the long wavelength side as compared with the adhesive having a cure shrinkage of 4%. As a result, although not particularly remarkable, it is desirable that the curing shrinkage rate of the adhesive is 5% or less.
[0046]
Further, the optical connector is required to have resistance to the tensile load of the optical fiber 11. For example, when an optical fiber core with an outer diameter of 0.9 mm is attached to the optical connector, a 9.8 N schooling load is applied in the fiber longitudinal direction. When heat treatment for MFD enlargement is applied, the breaking strength at that part has deteriorated, so if the cured adhesive resin is soft, the tensile load reaches the tip of the optical connector and breaks at the MFD enlargement part May occur.
[0047]
  Using an adhesive resin with Young's modulus after curing of 490 MPa and 1470 MPa,2The MFD expansion optical fiber 11 ′ was mounted in the optical connector shown in FIG. The number of samples was 20, and a load was applied in the longitudinal direction of the optical fiber, and the tensile load when the optical fiber 11 was peeled from the ferrule 15 was measured. As a result, when an adhesive resin having a Young's modulus of 490 MPa was used, the average value was 17.6 N, the standard deviation was 6.2 N, the maximum value was 27.0 N, and the minimum value was 8.0 N. When an adhesive resin having a Young's modulus of 1470 MPa was used, the average value was 26.1 N, the standard deviation was 3.8 N, the maximum value was 32.9 N, and the minimum value was 21.4 N. As a result, the latter increases by an average value of 8.5 N with respect to the former, and the standard deviation decreases to about 60%, indicating an advantage. It is desirable that the Young's modulus of the adhesive is 980 MPa or more.
[0048]
【The invention's effect】
  As explained above, according to the present invention,,ContactAn optical connector equipped with an optical fiber whose MFD at the end has been expanded by heat treatment, which enables accurate positioning of the optical fiber with a ferrule, low connection loss, and productivityofYou can offer something expensive.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]An example of attaching a normal optical fiber to an optical connector with high accuracyFIG.
FIG. 2The fruitIt is a figure explaining embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a multi-fiber optical connector according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a gas burner used for heat treatment for MFD expansion according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a connection loss due to an axial shift of an optical fiber.
FIG. 6 is a diagram illustrating wavelength characteristics of an optical fiber depending on the curing shrinkage rate of an adhesive.
FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional technique.
FIG. 8 is a diagram for explaining a part of problems in the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Optical fiber, 12 ... Core part, 12a ... Mode field diameter enlarged part (MFD enlarged part), 13 ... Cladding part, 14 ... Fiber coating, 15 ... Ferrule, 15a ... Ferrule end surface, 15b ... Small diameter optical fiber hole , 15c: Large diameter fiber insertion hole, 15d: Tapered hole, 16: Holding metal fitting, 16a: Through hole, 17: Adhesive, 18 ... Burner main body part, 19 ... Gas supply part, 20 ... Gas supply port.

Claims (5)

フェルールの光ファイバ装着孔の先端部側を細径の光ファイバ孔で形成して光ファイバの位置決めを行ない、後部側を太径のファイバ挿入孔で形成して接着剤で接着固定する先端部のモードフィールド径が加熱処理によって拡大されている光ファイバを装着する光コネクタであって、
前記細径の光ファイバ孔と前記太径のファイバ挿入孔とはテーパ角が90°以下のテーパ孔で連通され、前記装着される光ファイバの公称外径をEaとしたとき、前記光ファイバ孔の孔径DaがEa+(−1μm以上0μm以下)であり、前記光ファイバ孔の軸方向長さLaが前記光ファイバのモードフィールド径が拡大された領域Mより短いことを特徴とする光コネクタ。
Performs positioning of the optical fiber to form a front end portion of the ferrule of the optical fiber attachment hole in diameter of the optical fiber holes, the rear side of the distal end portion is bonded and fixed by an adhesive to form at the fiber insertion hole of the large diameter An optical connector for mounting an optical fiber whose mode field diameter is enlarged by heat treatment ,
Wherein A fiber insertion hole of the small-diameter optical fiber hole the large diameter taper angle is communicated by the following tapered hole 90 °, when the nominal outer diameter before Symbol optical fibers mounted to the Ea, the optical fiber An optical connector, wherein a hole diameter Da is Ea + (-1 μm or more and 0 μm or less), and an axial length La of the optical fiber hole is shorter than a region M in which a mode field diameter of the optical fiber is expanded.
フェルールの光ファイバ装着孔の先端部側を細径の光ファイバ孔で形成して光ファイバの位置決めを行ない、後部側を太径のファイバ挿入孔で形成して接着剤で接着固定する先端部のモードフィールド径が加熱処理によって拡大されている光ファイバを装着する光コネクタであって、
前記細径の光ファイバ孔と前記太径のファイバ挿入孔とはテーパ角が90°以下のテーパ孔で連通され、前記光ファイバのモードフィールド径が拡大された先端部外径をEbとしたとき、前記光ファイバ孔の孔径DaがEb+(0μmを超え1μm以下)であり、前記光ファイバ孔の軸方向長さLaが前記光ファイバのモードフィールド径が拡大された領域Mより短いことを特徴とする光コネクタ。
Performs positioning of the optical fiber to form a front end portion of the ferrule of the optical fiber attachment hole in diameter of the optical fiber holes, the rear side of the distal end portion is bonded and fixed by an adhesive to form at the fiber insertion hole of the large diameter An optical connector for mounting an optical fiber whose mode field diameter is enlarged by heat treatment ,
Wherein the fiber insertion hole of the small-diameter optical fiber hole the large diameter taper angle is communicated by the following tapered hole 90 °, the tip outer diameter of the mode field diameter is enlarged before Symbol optical fiber was Eb The hole diameter Da of the optical fiber hole is Eb + (more than 0 μm and not more than 1 μm), and the axial length La of the optical fiber hole is shorter than the region M in which the mode field diameter of the optical fiber is enlarged. And optical connector.
前記細径の光ファイバ孔が複数形成された多心構造であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光コネクタ。The optical connector according to claim 1 or 2, wherein the diameter of the optical fiber holes are multicore structure in which a plurality formed. 前記太径のファイバ挿入孔に硬化収縮率が5%以下である接着剤を充填したことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の光コネクタ。The optical connector according to any one of claims 1 to 3 , wherein the thick fiber insertion hole is filled with an adhesive having a curing shrinkage rate of 5% or less. 前記太径のファイバ挿入孔に硬化後のヤング率が980MPa以上である接着剤を充填したことを特徴とする請求項1〜に記載の光コネクタ。The optical connector according to claim 1-4, characterized in that the Young's modulus after curing the fiber insertion hole of the large diameter is filled with an adhesive is more than 980 MPa.
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