JP2013003294A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド穴へのガイドピンの挿入嵌合時の摩耗粉の発生を抑制し、着脱が頻繁に行われる使用条件でも接続損失が増大しないようにし、かつ清掃を不要とする。
【解決手段】複数の光ファイバ１５を保持した一対のフェルール１１の端面１１ａが２本のガイドピン１４により位置決めされ、互いに突き合わされて、それら一対のフェルール１１の光ファイバ１５が互いに接続される光コネクタであり、端面１１ａ同士を互いに押し付ける付勢部材を備え、端面１１ａに斜め研磨を施し、端面１１ａに開口してガイドピン１４が嵌合されるガイド穴１２とガイドピン１４とのすきまを0.004ｍｍより大きく、0.008ｍｍ以下とする。
【選択図】図２

Description

この発明は光コネクタに関し、特にＪＩＳ Ｃ ５９８１に規定されているＭＴ形光コネクタなどのガイドピンを用いた位置決め方式を採用する光コネクタに関する。

ＪＩＳ Ｃ ５９８１に規定されているＭＴ形光コネクタは、ガイドピンを用いた位置決め方式により、精密に位置決めして突き合わせ接続を行うものとなっている。図６ＡはこのＭＴ形光コネクタの構成を示したものであり、フェルール１１はその端面１１ａに開口する一対のガイド穴１２と、それら一対のガイド穴１２間に位置する光ファイバ孔１３を有するものとなっている。

一対のガイドピン１４は一方のフェルール１１のガイド穴１２に挿入嵌合されて図６Ａに示したように端面１１ａから突出され、この突出したガイドピン１４を他方のフェルール１１のガイド穴１２に挿入嵌合して、一対のフェルール１１の端面１１ａ同士を突き合わせることで、両フェルール１１の端面１１ａに光ファイバ孔１３に収容されて精密に位置決めされている光ファイバ１５同士が突き合わせ接続される。

板ばね材よりなるクランプスプリング１６は一対のフェルール１１を挟み込むように取り付けられ、これにより一対のフェルール１１の端面１１ａ同士が所要の押し付け力で互いに押し付けられる。図６Ｂはクランプスプリング１６が取り付けられ、光コネクタの接続が完了した状態を示す。なお、図６Ａ，Ｂ中、１７は複数（例えば、８本）の光ファイバ（光ファイバ心線）１５が樹脂等により固定一体化されてなる光ファイバテープを示し、フェルール１１はこの光ファイバテープ１７の端末に取り付けられている。

一方、図７は特許文献１に記載されている光コネクタの構成を示したものである。この光コネクタはＪＩＳ Ｃ ５９８１に規定されているＭＴ形光コネクタに準ずる構造を有しており、図６と対応する部分には同一符号を付してある。

この図７に示した光コネクタは、一対のフェルール１１の互いに突き合わされる端面１１ａに逃げ面１１ｂが形成されたものとなっている。逃げ面１１ｂは曲面をなし、光ファイバ孔（図示せず）が形成されている部分を除いて（光ファイバ孔が形成されている部分の周囲に）形成されており、ガイド穴１２はこの逃げ面１１ｂに開口されている。

フェルール１１同士の突き合わせ接続において、フェルール１１の端面１１ａにごみやほこりなどの異物が付着していると、光ファイバの接続損失が増大する原因となるため、異物を清掃、除去する必要がある。しかしながら、ガイドピン１４の周囲に付着した異物はガイドピン１４がじゃまとなって清掃しずらく、残ってしまう可能性がある。

図７に示した光コネクタはこの問題に対処するものであって、ガイド穴１２が逃げ面１１ｂに開口されているため、ガイドピン１４の周囲に図７に示したように、ごみやほこりなどの異物２１が残ってしまっても、異物２１の影響を受けることなく、フェルール１１の端面１１ａの、光ファイバが位置する部分を隙間なく、突き合わせ接続することができるものとなっている。

特開２００４−４５９６６号公報

ところで、図６に示したようなＭＴ形光コネクタは、従来においては一般に公衆通信回線網などの幹線系で使用されていたが、近年、光信号を用いる電子機器間の信号接続等にも使用されるようになってきており、その使用分野が拡大してきている。

ＭＴ形光コネクタの幹線系での使用においては、基本的にＭＴ形光コネクタの着脱を繰り返すといった状況はほとんど発生しないものの、電子機器間の接続というような一般民生用の分野においては、着脱を頻繁に繰り返すといったことが充分想定されうる。

このように着脱が頻繁に繰り返されるといった使用条件を前提として、ＪＩＳ Ｃ ５９８１に基づくＭＴ形光コネクタの着脱を繰り返したときの接続損失の変化を調べた。ＪＩＳ Ｃ ５９８１においては、ＭＴ形光コネクタのガイド穴径及びガイドピン径は下記のように規定されている。

・ガイド穴径 φ0.700 ± 0.001ｍｍ
・ガイドピン径 φ0.698 ± 0.001ｍｍ
着脱試験では使用するフェルールのガイド穴径及びガイドピン径を実測し、実測値としてガイド穴径φ0.700ｍｍの一対のフェルール及びピン径φ0.698ｍｍの２本のガイドピンを使用した。また、クランプスプリングによる接続方式を採用し、着脱の繰り返し回数は２０００回とした。

図１は着脱試験結果を示したものであり、接続損失は安定せず、頻繁に増大（悪化）した。なお、接続損失が増大した場合は、その都度、フェルール１１の端面１１ａの清掃を実施し、清掃後、着脱試験を継続して行った。

図１より着脱回数１００回にほぼ１回程度の割合で、接続損失の増大が発生していることがわかり、接続性能を損うような極めて大きな接続損失も突発的に発生していることがわかる。

このような接続損失の変動が発生する要因を調べた結果、ガイドピンとガイド穴はすきまが極めて小さく、高精度な嵌合となっているため、ガイド穴へのガイドピンの挿入嵌合時に摩耗粉が発生し、これが光ファイバ端面に付着したり、あるいは嵌合不良を引き起こすことに起因していることが判明した。

前述した特許文献１に記載されている光コネクタでは、フェルール１１の互いに突き合わされる端面１１ａに逃げ面１１ｂを設け、ガイド穴１２を逃げ面１１ｂに開口させることで、特にガイドピン１４の周囲のごみやほこりなどの異物２１の付着・清掃残りによる突き合わせ不良・接続損失の増大を回避するものとなっている。

しかしながら、特許文献１では、ガイド穴へのガイドピンの挿入嵌合時の摩耗粉の発生については何ら言及されておらず、また特許文献１ではＪＩＳ規格に基づくガイドピン、ガイド穴を使用することから、繰り返し着脱による摩耗粉の発生は避けられないものとなっている。

このような摩耗粉の発生に起因する接続損失の増大を回避するためには、例えばフェルールの端面を頻繁に清掃するといったことが必要となるが、清掃を頻繁に行うことは面倒であり、またそのような清掃を必要とすること自体、民生用として一般の人に用いられる光コネクタとしては適切ではなく、使用条件として清掃を課すことは難しい。

この発明の目的はこのような問題に鑑み、ガイド穴へのガイドピンの挿入嵌合時の摩耗粉の発生を大幅に抑制することができるようにし、よって着脱が頻繁に行われるといった使用条件でも接続損失が増大せず、かつ清掃を不要とすることが可能な光コネクタを提供することにある。

請求項１の発明によれば、複数の光ファイバを保持した一対のフェルールの端面が２本のガイドピンにより位置決めされ、互いに突き合わされて、それら一対のフェルールの光ファイバが互いに接続される光コネクタは、前記端面同士を互いに押し付ける付勢部材を備え、前記端面に斜め研磨が施され、前記端面に開口してガイドピンが嵌合されるガイド穴とガイドピンとのすきまが0.004ｍｍより大きく、0.008ｍｍ以下とされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、ガイドピン径がφ0.694±0.001ｍｍとされる。

請求項３の発明では請求項１の発明において、ガイド穴径がφ0.704±0.001ｍｍとされる。

この発明によれば、ガイド穴へのガイドピンの挿入嵌合時の摩耗粉の発生を大幅に抑制することができる。よって、着脱が頻繁に行われるといった使用条件でも接続損失が増大（悪化）せず、安定した接続性能を得ることができ、かつ清掃を不要とすることができる。

着脱回数に対する従来の接続損失の変動を示すグラフ。 この発明による光コネクタの一実施例の構成・接続状態を説明するための図。 ガイドピン径を変えたときの着脱回数と接続損失の関係を示すグラフ。 この発明による光コネクタの一実施例の着脱回数に対する接続損失の変動を示すグラフ。 この発明が一対象とするＭＰＯ形光コネクタの構成を示す分解斜視図。 ＡはＭＴ形光コネクタの接続前の状態を示す斜視図、Ｂはその接続後の状態を示す斜視図。 光コネクタの従来例を示す平面図。

この発明では、例えば前述の図６に示したＭＴ形光コネクタのような複数のマルチモード光ファイバ（コア径50μｍ）を保持した一対のフェルールの端面が２本のガイドピンにより位置決めされ、互いに突き合わされて、それら一対のフェルールの光ファイバが互いに接続される構造を有する光コネクタにおいて、フェルールの互いに突き合わされる端面に斜め研磨を施し、かつガイドピンが嵌合されるガイド穴とガイドピンとのすきまを従来より大きくする。

以下、ＭＴ形光コネクタを例に説明する。

図２はＭＴ形光コネクタの一対のフェルール１１の端面１１ａに斜め研磨がそれぞれ施され、それら端面１１ａがガイドピン１４により位置決めされ、互いに突き合わされて接続された状態を示したものである。

一対のフェルール１１は図２では図示を省略しているが、クランプスプリング（図６参照）により挟み込まれ、端面１１ａ同士が押し付けられるように押し付け力が作用するため、両フェルール１１は図２中、矢印で示した方向にずれて接続される。つまり、斜め研磨を施すことで、両フェルール１１に保持されている光ファイバの光軸のずれ方向が矢印で示した特定の方向に規制される。

これに対し、従来のＭＴ形光コネクタにおいては、フェルール１１の端面１１ａは光軸に対し、直角に研磨されているため、位置ずれの自由度は大きく、光軸は端面１１ａを構成するｘｙ平面内の任意の方向にずれうる。よって、斜め研磨を施すことによって、直角研磨に比し、光軸ずれを小さくすることができ、その分、ＭＴ形光コネクタの繰り返し着脱における接続損失の変動を小さくすることができる。斜め研磨の角度は例えば８度とされる。なお、このように斜め研磨を施すことで、従来、端面１１ａ間に介在させていたマッチングオイルは不要となる。

図３はガイドピン径を変えたときのＭＴ形光コネクタの着脱回数と接続損失の関係を調べた結果を示したものである。一対のフェルール１１のガイド穴径はＪＩＳ Ｃ ５９８１の規格寸法とし、ガイド穴径が実測値でφ0.700ｍｍのフェルール１１を用いた。また、端面１１ａには斜め研磨を施した。一方、ガイドピン径は実測値でφ0.690ｍｍ、φ0.692ｍｍ、φ0.696ｍｍ及びφ0.698ｍｍ（ＪＩＳ規格寸法）の４種類とし、これらガイドピン１４を用いて接続損失を調べた。実測に使用した光の波長は850ｎｍである。接続はクランプスプリングによる接続方式を採用した。

ＪＩＳ Ｃ ５９８１では接続損失は1.2ｄＢ以下と規定されており、図３よりガイドピン径をφ0.692ｍｍとした場合、φ0.698ｍｍやφ0.696ｍｍに比べ、接続損失は大きくなるものの、ＪＩＳ規格を満足していることがわかる。

図４は実測値でピン径φ0.694ｍｍのガイドピン１４を使用し、ガイド穴径は実測値でφ0.700ｍｍのフェルール１１を使用して、着脱回数と接続損失の関係を、着脱回数を５０００回まで増やして調べた結果を示したものであり、図４より接続損失の変動は少なく、安定しており、接続性能を損うような（ＪＩＳ規格を満たさないような）接続損失の大きな変動も発生していないことがわかる。

この図４に示した結果は、ガイドピン１４を細径化し、ガイド穴１２とガイドピン１４とのすきまを大きくした結果、ガイドピン１４のガイド穴１２への挿入嵌合時の摩耗粉の発生が大幅に抑制されたことによるものである。

以上の結果を踏まえ、この発明ではガイド穴１４とガイドピン１２とのすきまを大きくする。ＪＩＳ Ｃ ５９８１では、
・ガイド穴径 φ0.700 ± 0.001ｍｍ
・ガイドピン径 φ0.698 ± 0.001ｍｍ
と規定されており、よってすきまは、０〜0.004ｍｍの範囲となるが、この発明ではすきまＣを、
0.004 ＜ Ｃ ≦0.008 ［ｍｍ］
とする。また、フェルール１１の端面１１ａには斜め研磨を施し、クランプスプリングのような付勢部材で一対のフェルール１１の端面１１ａが互いに押し付けられるようにする。

上述したように、この発明ではガイド穴１２とガイドピン１４とのすきまをＪＩＳ規格よりも大きくする。これにより、接続損失は基本的には大きくなり、その点で初期の接続損失は若干犠牲になるものの、着脱が繰り返し行われるような使用条件でも摩耗粉の発生を抑制することができ、よって摩耗粉の発生に起因して接続損失が大きく変動する（悪化する）といった状況の発生を回避することができ、清掃を不要とすることができる。

なお、ガイドピン径Ｄは例えばφ0.694±0.001ｍｍとする。この場合、すきまＣの範囲よりガイド穴径ｄはＪＩＳ規格にほぼ準じた下記寸法とすることができる。

0.699 ＜ ｄ ≦0.701 ［ｍｍ］
一方、ガイド穴径ｄを例えばφ0.704±0.001ｍｍとした場合には、すきまＣの範囲よりガイドピン径ＤはＪＩＳ規格にほぼ準じた下記寸法とすることができる。

0.697 ≦ Ｄ ＜0.699 ［ｍｍ］
以上、ＭＴ形光コネクタを例に説明したが、この発明が対象とする光コネクタはＭＴ形光コネクタに限定されるものではない。例えば、ＪＩＳ Ｃ ５９８２に規定されているＭＰＯ形光コネクタにもこの発明を適用することができる。

図５はＭＰＯ形光コネクタの構成を各部に分解して示したものである。ＭＰＯ形光コネクタはＭＴ形光コネクタと同じフェルール１１を使用し、２本のガイドピン１４を用いるものとなっている。フェルール１１は、光ファイバテープ１７の端末に取り付けられている。図５中、３１はハウジングを示し、３２は２本のガイドピン１４の一端側を保持するメタルクランプを示す。また、３３はコイルスプリングを示し、３４はストッパ、３５はブーツを示す。このＭＰＯ形光コネクタではフェルール１１はコイルスプリング３３によって付勢され、押し付け力を得るものとなっている。

１１ フェルール １１ａ 端面
１１ｂ 逃げ面 １２ ガイド穴
１３ 光ファイバ孔 １４ ガイドピン
１５ 光ファイバ １６ クランプスプリング
１７ 光ファイバテープ ２１ 異物
３１ ハウジング ３２ メタルクランプ
３３ コイルスプリング ３４ ストッパ
３５ ブーツ

Claims (3)

1. 複数の光ファイバを保持した一対のフェルールの端面が２本のガイドピンにより位置決めされ、互いに突き合わされて、それら一対のフェルールの光ファイバが互いに接続される光コネクタであって、
   前記端面同士を互いに押し付ける付勢部材を備え、
   前記端面に斜め研磨が施され、
   前記端面に開口して前記ガイドピンが嵌合されるガイド穴と前記ガイドピンとのすきまが0.004ｍｍより大きく、0.008ｍｍ以下とされていることを特徴とする光コネクタ。
2. 請求項１記載の光コネクタにおいて、
   前記ガイドピン径がφ0.694±0.001ｍｍとされていることを特徴とする光コネクタ。
3. 請求項１記載の光コネクタにおいて、
   前記ガイド穴径がφ0.704±0.001ｍｍとされていることを特徴とする光コネクタ。

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