JPH0612365B2 - 光コネクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光ファイバを位置決め固定し、ガイドピンを用
いて結合を実現する着脱可能な光コネクタに関するもの
である。

（従来の技術） 第11図は従来のガイドピンを用いて結合を実現する光コ
ネクタの説明図で、同図(イ)は結合端面図、同図(ロ)は結
合の説明図である。

光ファイバ結合部材(50)はエポキシ樹脂のトランスファ
成形等により形成されており、内部に有する光ファイバ
ガイド穴(51)には光ファイバ心線(1)の被覆を除去した
光ファイバ(2)が接着剤等により位置決め固定し、同図
(ロ)のように、２本のガイドピン(3)をガイドピン穴(52)
に挿入することによって結合が実現される。

（解決しようとする課題） 上述のようなガイドピンを用いて結合を実現する光コネ
クタにおいては、ガイドピン穴の内径が挿入されるガイ
ドピン外径よりも大きいことが必要である。

しかし、ガイドピン穴の内径とガイドピン径とのクリア
ランスが大きすぎると、光ファイバの高精度な位置決め
ができず、特にコア径が10μｍ程度しかない単一モード
光ファイバの結合においては大きい結合損失が生じる。
そのため、ガイドピン穴径とガイドピン径を極めて高精
度に製作し、管理しなければならないという問題点があ
る。

又光コネクタの小型化を考慮した場合、ガイドピン穴と
外壁との肉厚が小さくなるが、光コネクタの結合時にガ
イドピン穴中に挿入されたガイドピンに曲げ応力等が作
用し、その作用力がガイドピン穴を押し広げようとする
方向に負荷がかかり、光ファイバ結合部材を破壊させる
こともある。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の問題点を解消した光コネクタを提供する
もので、その特徴は、光コネクタが光ファイバを位置決
め固定する光ファイバガイド部材とこれを収納したハウ
ジングにより構成されており、上記光ファイバガイド部
材は上面に光ファイバガイド溝及びガイドピン溝を有す
る溝基板上に、上記ガイドピン溝を少なくとも一部露出
して光ファイバガイド溝上にカバープレートを接合して
形成されており、さらに該光ファイバガイド部材の光フ
ァイバガイド溝後部上のカバープレートが除去されてい
てこの部分において光ファイバガイド溝後部が露出し
て、かつ、この露出した光ファイバガイド溝後部とガイ
ドピン溝の間には隔壁が存在しており、ハウジングに
は、光ファイバガイド部材のガイドピン溝上に位置し、
ガイドピン挿入口側には溝基板とは反対方向に折り曲げ
られた溝上下方向に可変な金属製部材を具えており、光
ファイバガイド部材の溝基板とカバープレートで形成さ
れる光ファイバ穴中に配される光ファイバの中心軸位置
高さがガイドピンの軸位置高さとほぼ同じである光コネ
クタにある。

第１図は本発明の光コネクタの具体例の説明図で、同図
(イ)は全体構造図、同図(ロ)は(イ)図の各構成部材の外観
図である。又第２図は第１図の光コネクタの結合の説明
図で、同図(イ)は結合前の外観図、同図(ロ)は結合状態の
外観図である。

本発明の光コネクタは光ファイバを位置決め固定する光
ファイバガイド部材(10)とこれを収納したハウジング(2
0)により構成されている。

第３図は上記光ファイバガイド部材(10)の説明図で、同
図(イ)は外観図、同図(ロ)は(イ)図のＸ−Ｘ断面図であ
る。

光ファイバガイド部材(10)は例えばシリコン単結晶を材
質としており、上面に光ファイバガイド溝(13)及びガイ
ドピン溝(14)を有する溝基板(11)上に、ガイドピン溝(1
4)を少なくとも一部露出して、光ファイバガイド溝(13)
上にカバープレート(12)を薄膜接着剤等により接合して
形成されている。

この光ファイバガイド部材(10)はそれに光ファイバが挿
入し易いように、光ファイバガイド溝(13)後部上のカバ
ープレート(12)が除去されていて切欠部(17)を形成し、
この部分において光ファイバガイド溝後部が露出してい
る。又この露出している光ファイバガイド溝(13)後部に
は段差部(15)が形成されており、さらに露出した光ファ
イバガイド溝(13)とガイドピン溝(14)の間には隔壁(16)
が存在している。

しかして、光ファイバ(2)は第５図に示すように、上記
カバープレート(12)の切欠部(17)から光ファイバガイド
穴(13a)の中に挿入される。光ファイバガイド穴(13a)は
0.127mm程度の円が内接するくらいの大きさに加工され
ており、この穴に直径0.125mmφ前後の光ファイバが挿
入される。この際、光ファイバ心線(1)の被覆部は溝基
板(11)の後部に形成された段差部(15)に配置される。こ
の状態で粘性の低い接着剤(4)を滴下して、光ファイバ
(2)及び光ファイバ心線(1)と光ファイバガイド部材(10)
を接着固定する。

上記において、溝基板(11)の後部に段差部(15)がない
と、光ファイバ心線(1)の被覆肉厚分だけ光ファイバ(2)
が曲げを受けることになり、曲げによる通過ロスを生じ
る。又接着剤滴下の際、光ファイバガイド溝(13)の露出
部とガイドピン溝(14)との間にはカバープレート(12)の
一部が隔壁(16)として存在しているため、粘性の低い接
着剤を用いても、接着剤がガイドピン溝(14)側え流出す
ることがなく、組立時の不良を回避できる。

光ファイバガイド部材(10)は前述のようにシリコン単結
晶を材質としているため、集中的に作用する外力に対し
て強度を増してやる工夫が必要である。

従って、ガイドピンをガイドピン溝(14)に挿入する際に
生じ易いガイドピン溝(14)入口付近は、シャープエッヂ
とならないように、第６図に示すような面取り(41)を行
なう。この面取りは、同図(イ)に示すようなＣ面取りを
(ロ)のようなダイヤモンドブレード(42)によって行なう
方法や、同図(ニ)に示すテーパ状ダイヤモンド軸砥石(4
3)によって(ハ)のようにテーパ形状に面取り(41)する方
法がある。いずれの方法にせよ、このガイドピン溝(14)
入口の面取り(41)及び第９図に示すようなガイドピン
(3)の先端テーパ化(3a)によって、溝(14)入口近傍のシ
リコンの欠けを実に効果的に消すことができる。なお、
この場合、ガイドピン溝(14)入口近傍の欠け自体は光コ
ネクタ結合時の結合損失を増大させるようなものではな
く、光コネクタの性能を劣化させるようなものではない
が、商品価値という点を考慮すると、外観上のこのよう
な欠けの対策を施しておくのが望ましい。

又光ファイバガイド部材(10)の強度を向上させる意味
で、ガイドピン溝(14)底部のＶ角先端Ｒ（第７図イ参
照）を大きくとることが、応力集中を緩和する上で重要
である。本発明における光ファイバガイド部材(10)の光
ファイバガイド溝(13)とガイドピン溝(14)は同一Ｖ形状
のダイヤモンドブレードで研削されるため、Ｖ角先端に
Ｒをとるとしても、光ファイバガイド溝(13)には光ファ
イバが配置される以上、光ファイバ半径よりもＲを大き
くとることができず、又あまりＲを大きくとると光ファ
イバの位置ずれが生じ易くなることもあり、実際にはＲ
＝30〜40μｍが上限といえる。これよりさらに大きなＲ
をガイド溝(14)底部に求めようとすれば、例えば第７図
(ロ)に示すような「Ｙカット」(14′)が考えられ、本発
明の具体例ではこの「Ｙカット」を実践して強度向上を
計っている。第８図には実験によって得られた「Ｙカッ
ト」の存在による強度上昇効果を示す。「Ｙカット」を
施さない時のＶ溝先端Ｒは10μｍ程度であり、「Ｙカッ
ト」時は30μｍ程度のＲがついている。その時の静的Ｖ
溝破壊強度は第８図から明らかなように、「Ｙカット」
によってＲが大きくなった時の方が数倍強くなってい
る。このような処置によって、少なくともガイドピン溝
(14)へのガイドピンの挿入によって、Ｖ溝が破壊するこ
とは、通常の光コネクタの着脱に伴なう操作中には全く
生じない。ただし、Ｒ＝10μｍ程度でも、実際の着脱操
作に支障をきたすものではなく、エッチング加工等によ
って作られたＶ溝（Ｒ＝数μｍ以下）に比べれば十分で
ある。

次に、上述した光ファイバガイド部材(10)を収納するハ
ウジング(20)について説明する。

第１図(ロ)にハウジング(20)の構成部材を示す。ハウジ
ング(20)は金属製のハウジング本体(21)、プラスチック
フランジ(24)及びゴムブーツ(25)から構成されている。
ただし、プラスチックフランジ(24)とゴムブーツ(25)は
エラストマーを用いた一体成形品でもよい。またプラス
チックフランジはＧクランパをインサート成形して一体
化させることもできる。

ハウジング本体(21)は光ファイバガイド部材(10)の２本
のガイドピン溝(14)におのおの位置する溝上下方向に可
変なＧクランパ(22)と、後部にあってプラスチックフラ
ンジ(24)を受け入れる後部部材(23)より成っており、材
質としては例えばステンレスを用い精密プレス加工によ
り形成されている。このような金属のプレス加工品を用
いるのは、ガイドピンを押圧するための加工力を容易に
大きくとることができ、又肉厚が薄くてすむので、光フ
ァイバガイド部材(10)と余り変らない大きさでハウジン
グを形成でき、さらには、ガイドピンの抜き差しによる
Ｇクランパ(22)の繰り返し変形に対して十分な耐力が得
られるという利点を有することにある。

ハウジング本体(21)のＧクランパ(22)は溝上下方向に可
変で、ガイドピン(3)がガイドピン溝(14)に進入してく
る際に、ガイドピン(3)を溝の下方向へ加圧固定させる
ためのものであるが、ガイドピン(3)を挿入し易くする
ために、前述のようにガイドピン溝(14)の入口近傍を面
取りするだけではなく、Ｇクランパ(22)の入口近傍も第
９図に示すように、溝基板(11)と反対側の方向に折り曲
げ(22a)て、若干開口しておくことが望ましい。

ハウジング本体(21)は上記のようにガイドピンを溝の下
方向へ押圧するＧクランパ(22)の他に、その後部部材(2
3)は、ハウジング本体(21)の後部に位置するプラスチッ
クフランジ(24)を受け入れて固定する役目を果たす。

このプラスチックフランジ(24)は光コネクタの結合時に
その端面同志を軸方向に押圧するクランパ(30)（第２図
ロ参照）を作用させる際、そのクランパ(30)とハウジン
グ(20)との接触面を形成すると共に、光ファイバガイド
部材(10)をハウジング(20)内に収納する際の位置決め部
材となるものである。シリコン材料で形成された光ファ
イバガイド部材(10)に直接クランパ(30)が接触すると、
チップを欠けさせたりするおそれがあり、又面積の広い
接触面を光ファイバガイド部材の形状だけで形成するの
は設計上難しいことも、このプラスチックフランジ(24)
を設ける理由となっている。

以下に、前述の光ファイバガイド部材(10)への光ファイ
バの固定を第10図について説明する。

本発明の光コネクタにおける光ファイバガイド部材(10)
は、ガイドピン(3)をガイドピン溝(14)へ完全に接触さ
せることで、従来の光コネクタにおけるガイドピンとガ
イドピン穴とのクリアランスによって誘起される問題を
解消しているが、一方、光ファイバ穴径と光ファイバ径
に関しても同様な問題が存在する。実際、光ファイバと
光ファイバ穴とのクリアランスを極力小さくしようとし
ても、光ファイバ外径のバラツキ、穴径の加工寸法のバ
ラツキがある限り、クリアランスの低減には限界があ
る。

そこで、本発明では光ファイバもガイドピンと同様に、
光ファイバガイド溝(13)のＶ溝側へ接触した位置で固定
するようにしている。光ファイバの外径バラツキが２μ
ｍ程度存在する現状では、この外径のバラツキを低減さ
せてクリアランスを小さくすることよりも、溝位置を基
準面として光ファイバを固定する方が、結果的に光ファ
イバ軸中心位置(Y-Y)を設定位置に合わせるのが容易と
なる。つまり、光ファイバ軸中心(Y-Y)の位置ズレは溝
位置に対して光ファイバ(2)の外径のバラツキ分だけが
影響を与えることになり、光ファイバ穴(13a)と光ファ
イバ(2)のクリアランスは全く影響しない。このよう
に、従来の光コネクタに比べて、クリアランスの存在と
いう軸ズレ発生の最大因子を排除することができる。

しかし、このように、光ファイバをＶ溝側へ接触させて
固定する方法は、場合によっては適用しない方がよいケ
ースがある。例えば地下の管路内に布設されている光ケ
ーブルのマンホール内での光コネクタ取り付け作業を行
なうような場合、その組立て工法は出来るだけ簡易であ
ることが望ましく、多少接続ロスが大きくても許され
る。このような場合、光ファイバを光ファイバガイド溝
に接触固定するための様々な工法は厄介であり、省略
化、組立簡素化の面で出来るだけ避けたい作業である。
従って、多少ロスが大きくとも、なるべく光ファイバと
光ファイバ穴とのクリアランスを小さくするように光フ
ァイバガイド部材の穴径を数種類あらかじめ用意してお
くという手段が有効といえる。なお、若干のクリアラン
スがあれば、その中に注入される接着剤の調心効果によ
って、光ファイバはある程度穴中心に集まる傾向にあ
り、極端に悪いロスが出ることはない。

（実施例） 第１図に示す本発明の光コネクタを以下のように試作
し、評価した。

第４図に示すように溝基板となるべきシリコンウエハー
の上面に、頂角が約90°のダイヤモンド砥粒プレードを
高周波スピンドルにて30000rpmの回転を行なって、光フ
ァイバガイド溝及びガイドピン溝の研削加工を行なっ
た。光ファイバガイド溝及びガイドピン溝の深さは異な
るが、同一ブレードにてブレードの高さ位置を制御して
やることで、これらのＶ溝を連続して加工することが可
能である。光ファイバガイド溝は0.25mmピッチで12本あ
り、２本のガイドピン溝（因みに使用するガイドピン径
は0.699mmφ）ピッチは5.2mmとした。

又もう１枚のあらかじめ超音波加工によって角窓穴が設
けられているカバープレートとなるべきシリコンウエハ
ーを用意し、このシリコンウエハーの接合面をよく洗滌
した後、スピンコート法によってフォトレジストの薄膜
を約１μｍの厚さに接合面上に形成し、先のＶ溝加工を
施したシリコンウエハーと貼り合せ、加熱硬化させた。

この結果、両シリコンウエハーはレジスト薄膜を接着層
として完全に接合され、これを所望のサイズに切断分離
してチップ状の複数の光ファイバガイド部材を得た。

このようにして得られたチップ状の光ファイバガイド部
材に光ファイバを接着固定し、チップの面取りを行なっ
てハウジングに収納し、接着して12心一括の光コネクタ
を作成した。

この光コネクタのガイドピン穴に0.699mmφのステンレ
ス製ガイドピンを挿入して２つの光コネクタを結合して
単一モード光ファイバの12心テープの一括接続を行な
い、結合損失を測定したところ、ｎ＝560心で平均0.21d
Bと極めて低損失な光コネクタが得られた。組立て性も
良好で、光ファイバガイド部材のカバープレートの後部
に切欠部を設け、光ファイバガイド溝の一部を露出して
ある構造が組立て性の向上に有効であった。

又光ファイバガイド部材の溝基板とカバープレートの接
合強度の信頼性を確認するために、ヒートサイクル試験
（−30〜＋60℃、１サイクル6hr、10サイクル）、濕熱
テスト（80℃、95%RH、３日間放置）、衝撃テスト等を
実施したが、いずれも実用上全く問題のないことが確認
された。特に、衝撃試験に関しては、シリコン材を用い
ているものの、端面の面取り効果がよく働き、又全体が
ハウジングに収納されていることもあって、全く欠けを
生じることがなかった。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光コネクタによれば、ガ
イドピンはガイドピン溝において溝の下方向に押圧され
ているので、従来のようにガイドピンとガイドピン溝と
のクリアランスが存在せず、極めて低損失な接続を実現
できるばかりでなく、繰り返し着脱の再現性もよい高性
能、高信頼性の光コネクタが実現できる。因みに、500
回連続の着脱でも変動損失は0.1dB以内であった。

又光ファイバガイド部材は、その後部においてカバープ
レートに切欠部を有し光ファイバガイド溝が露出してい
るため、光ファイバの挿入、接着固定が容易で、組立て
性にすぐれており、又光ファイバガイド溝の露出部とガ
イドピン溝との間に隔壁が存在しているので、光ファイ
バ固定用の接着剤がガイドピン溝へ流出することを防止
することが出来、組立不良が少ない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の光コネクタの具体例の説明図で、同図
(イ)は全体構造図、同図(ロ)は(イ)図の各構成部材の外観
図である。 第２図は第１図の光コネクタの結合の説明図で、同図
(イ)は結合前の外観図、同図(ロ)は結合状態の外観図であ
る。 第３図は本発明の光コネクタにおける光ファイバガイド
部材の説明図で。同図(イ)は外観図、同図(ロ)は(イ)図のX
-X断面図である。 第４図(イ)〜(ニ)は第３図の光ファイバガイド部材の製作
手順の一例の説明図である。 第５図は第３図の光ファイバガイド部材への光ファイバ
の接着固定の説明図である。 第６図(イ)及び(ハ)はいずれもガイドピン溝端面の面取り
の説明図、同図(ロ)及び(ニ)はそれぞれ面取りに用いる工
具の説明図である。 第７図(イ)及び(ロ)はいずれもガイドピン溝底部の加工の
説明図であり、第８図は上記の底部加工と破壊強度の関
係の実験特性図である。 第９図はガイドピン溝へのガイドピンの挿入を容易にす
るためのＧクランプ及びガイドピンの説明図である。 第10図は光ファイバガイド部材の光ファイバガイド穴へ
の光ファイバの位置決めの説明図である。 第11図は従来のガイドピン結合方式の光コネクタの一例
の説明図で、同図(イ)は結合端面図、同図(ロ)は結合の説
明図である。 １……光ファイバ心線、２……光ファイバ、３……ガイ
ドピン、 10……光ファイバガイド部材、11……溝基板、12……カ
バープレート、13……光ファイバガイド溝、14……ガイ
ドピン溝、15……溝基板段差部、16……隔壁、17……カ
バープレート切欠部、 20……ハウジング、21……ハウジング本体、22……Ｇク
ランプ、23……ハウジング後部部材、24……プラスチッ
クフランジ、25……ゴムブーツ、 30……クランパ。

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 修三 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (56)参考文献 特開 昭55−151610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−70810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−56906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−209404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−114910（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−141103（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−15116（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−124004（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−175106（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−34239（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−126607（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガイドピンを用いて結合を実現する光コネ
   クタにおいて、上記光コネクタが光ファイバを位置決め
   固定する光ファイバガイド部材とこれを収納したハウジ
   ングにより構成されており、上記光ファイバガイド部材
   は上面に光ファイバガイド溝及びガイドピン溝を有する
   溝基板上に、上記ガイドピン溝を少なくとも一部露出し
   て光ファイバガイド溝上にカバープレートを接合して形
   成されており、さらに該光ファイバガイド部材の光ファ
   イバガイド溝後部上のカバープレートが除去されていて
   この部分において光ファイバガイド溝後部が露出して、
   かつ、この露出した光ファイバガイド溝後部とガイドピ
   ン溝の間には隔壁が存在しており、ハウジングには、光
   ファイバガイド部材のガイドピン溝上に位置し、ガイド
   ピン挿入口側には溝基板とは反対方向に折り曲げられた
   溝上下方向に可変な金属製部材を具えており、光ファイ
   バガイド部材の溝基板とカバープレートで形成される光
   ファイバ穴中に配される光ファイバの中心軸位置高さが
   ガイドピンの軸位置高さとほぼ同じであることを特徴と
   する光コネクタ。
2. 【請求項２】光ファイバが光ファイバガイド部材の溝基
   板とカバープレートで形成される光ファイバガイド穴中
   の溝基板側にほぼ接触して位置決め固定されていること
   を特徴とする請求項(1)記載の光コネクタ。
3. 【請求項３】上記露出している光ファイバガイド溝後部
   に段差部が形成されていることを特徴とする請求項(1)
   記載の光コネクタ。
4. 【請求項４】光ファイバガイド部材のガイドピン溝入口
   に面取り加工が施されていることを特徴とする請求項
   (1)記載の光コネクタ。
5. 【請求項５】ガイドピン溝がほぼＶ形状であり、その底
   部に溝方向に沿ってスリットが形成されており、そのス
   リット底部のＲは少なくとも10μｍ以上であることを特
   徴とする請求項(1)記載の光コネクタ。
6. 【請求項６】光コネクタの結合に用いるガイドピンの先
   端にはテーパ加工が施されていることを特徴とする請求
   項(1)記載の光コネクタ。
7. 【請求項７】ハウジングには光コネクタの結合時にその
   結合端面を軸方向に押圧するクランパが接触するための
   後端面を形成するフランジ部材を具えていることを特徴
   とする請求項(1)記載の光コネクタ。
8. 【請求項８】光ファイバ心線と光コネクタ後端面との境
   界近傍において光ファイバ心線を保護するゴムブーツを
   具えていることを特徴とする請求項(1)記載の光コネク
   タ。