JPH11258476A

JPH11258476A - 光学的接続用樹脂材

Info

Publication number: JPH11258476A
Application number: JP10056475A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Koike; 康博小池; Shigeru Koshibe; 茂越部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【解決課題】光伝送路における例えば光ファイバなど
の光学要素を光学的に接続する際の接続損失を小さくす
るのに適しており、その屈折率を接続対象の光学要素の
それと合わせることが容易である光学的接続用樹脂材を
提供する。【解決手段】透明なマトリックス用樹脂に、そのマト
リックス樹脂とは異なる屈折率を有し、且つ光伝送路で
伝送される光に対し散乱損失を生じないサイズ以下の微
粒子とされた物質を添加することにより光学的接続用樹
脂材とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光伝送路における
光学要素の光学的な接続技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光伝送経路、例えば光ファイバを用いて
信号光などを伝送する光伝送経路における光の伝送効率
は、光伝送路における光ファイバ同士や光ファイバと他
の光学要素、例えば光源素子や受光素子などとの光学的
な接続における接続損失に大きく影響され、特に光伝送
路における接続部分の多くを占める光ファイバ同士の接
続部分における損失に大きく影響される。光ファイバ同
士についての接続損失の原因には、接続技術に起因する
ものと光ファイバ自身に起因するものとがある。前者に
は、光ファイバの位置決めに関するものとして、軸ず
れ、軸の傾斜、光ファイバ端面間の隙間などがある。一
方、後者には、光ファイバの端面に関するものとして、
端面傾斜、端面粗さ、端面うねりなどがある。

【０００３】これらの原因を効果的に取り除くには、接
続に用いるコネクタを複雑な構造で高精度に形成する必
要があり、また光ファイバの端面に高度な研磨処理など
を必要とし、しかもコネクタを扱うのに熟練技術を必要
としているのが現状である。そしてこれらのことは、光
ファイバの接続について大幅な高コスト化を招いてい
る。

【０００４】このような接続構造における高コスト化
は、情報通信用の光ファイバシステムのオフィスや家庭
内への広汎な普及にとって大きな障害となる。すなわち
オフィスや家庭で光ファイバシステムを用いる場合に
は、接続箇所が格段に多く、しかも接続の切替えの機会
も多くなる。したがって接続構造が高コストであること
は、光ファイバシステムのコストパフォーマンスを低下
させることになり、光ファイバシステムの普及の阻害要
因となる。つまりオフィスや家庭への光ファイバシステ
ムの広い普及のためには、例えば従来の電気配線におけ
ると同じ程度のコストレベルで接続を行えるようにする
ことが肝要となる。

【０００５】接続構造の低コスト化を図るには、上記し
たような接続損失要因をある程度許容しても十分に接続
損失の小さい高性能な接続を実現できるようにすること
である。このようにすることで、例えば射出成形などの
手法で製造できる簡易なコネクタを用いて高性能な接続
を容易に行うことが可能となり、オフィスや家庭での光
ファイバシステムの広汎な活用を促進することができ
る。

【０００６】このように接続損失要因をある程度許容し
て簡易なコネクタによる高性能な接続を可能とする手段
の有力な一つとして、光ファイバ同士の接続や光ファイ
バと光源との接続、あるいは光ファイバと受光素子との
接続に、例えばシリコーンゲルのような圧縮弾性のある
透明合成樹脂をパッド状にするなどして介在させる接続
構造がある。すなわち例えば光ファイバ同士の接続の場
合であれば、合成樹脂パッドを一方の光ファイバの端面
と他方の光ファイバの端面との間で押圧的に挟持するよ
うにして介在させる。このようにすると、両光ファイバ
による押圧力により合成樹脂パッドが容易に変形し、こ
れにより両光ファイバの端面に対し合成樹脂パッドが隙
間なく緊密に付着した状態が得られ、接着に準じた接続
状態を得ることができる。このため、光ファイバに端面
傾斜、端面粗さ、端面うねりなどの端面不良があっても
これらによる接続損失を効果的に減少させることができ
る。

【０００７】このような接続構造は、接続損失の大きな
原因である接続界面での反射、つまり例えば光ファイバ
同士の接続であれば、両光ファイバの端面間に隙間があ
って空気層が介在するために光ファイバの端面で生じる
反射による損失もそれが実質的に生じないようにするこ
とを可能とする。このことは、オフィスや家庭内での光
ファイバシステム用として適しているポリマー光ファイ
バ（プラスチック光ファイバ）にとって特に有用であ
る。すなわちポリマー光ファイバは、大きなコア径が可
能であることから、接続構造の簡易化にとって大きな障
害となる軸ずれや軸の傾斜についての許容性が大きく、
このため上記のようにオフィスや家庭内での光ファイバ
システムにおいて特に要求される接続構造の簡易化が容
易である。しかしその一方で、コア径が大きいことから
接続界面での反射による損失も大きくなるという問題を
抱えており、これを効果的に解消することが特に求めら
れる。

【０００８】接続界面での反射を無くすためには、接続
用の合成樹脂の屈折率が光ファイバのそれと同じである
ことが必要である。しかるに接続用として利用可能であ
る合成樹脂は、その一般的な組成における屈折率が、ポ
リマー光ファイバに一般的に用いられる例えばポリメチ
ールメタクリレートＰＭＭＡの屈折率と異なっているの
が通常である。このような屈折率の相違は、接続用合成
樹脂の組成を調整することで解消することも不可能では
ない。例えばシリコーン樹脂の場合であれば、フェニル
基による置換で屈折率を大きくし、逆にフッ素による置
換で屈折率を小さくすることで屈折率を１．３〜１．６
まで連続的に変化させることができ、これにより屈折率
を光ファイバと一致させることができる。しかしこのよ
うな方法は種々の制約を伴うため、実用上での問題が多
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情を背景になされたものであり、光伝送路における例
えば光ファイバなどの光学要素を光学的に接続する際の
接続損失を小さくするのに適しており、その屈折率を接
続対象の光学要素のそれと合わせることが容易である光
学的接続用樹脂材の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による光学的接続
用樹脂材は、光伝送路における光学要素の光学的な接続
に用いられ、接続対象の光学要素による押圧力を受けて
弾性的に変形して光学要素の端面に対し密着すること
で、光学的接続の効率を高めるのに機能し、そのために
光伝送路で伝送される光に対し透明なマトリックス用樹
脂に、このマトリックス用樹脂とは異なる屈折率を有
し、且つ光伝送路で伝送される光に対し散乱損失を生じ
ないサイズ以下の微粒子とされた物質が添加されてな
る。

【００１１】すなわち本発明による光学的接続用樹脂材
は、マトリックス用樹脂と屈折率調整用の物質の混合物
であり、マトリックス用樹脂に屈折率調整用の物質を両
者の屈折率差に応じた適量添加することにより、全体的
な屈折率を自由に設定し、これを接続対象の光学要素の
それと合わせることを可能とする。また添加物質を、光
伝送路で伝送される光に対して散乱損失を生じないサイ
ズ以下の微粒子とすることで、少なくともマトリックス
用樹脂の透明性を保てるようにしている。この場合に要
求される微粒子サイズは、デバイの散乱理論などから導
くことができる。

【００１２】上記のような光学的接続用樹脂材における
マトリックス用樹脂には、光学的接続用樹脂材を接続に
用いる光伝送路で伝送される光に対し透明であること、
及び接続対象の光学要素を軽く押し付けた程度で弾性的
に圧縮変形して光学要素の端面に密着するような適度な
柔らかさを有することとを満足するものであれば、基本
的にどのような合成樹脂でも用いることができる。例え
ばシリコーン樹脂、エポキシ系樹脂、スチレン系樹脂、
オレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、エステル系樹脂、
アミド系樹脂、ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、
フッ素系樹脂などをその例として挙げることができる。

【００１３】なかでもシリコーン樹脂の一つであるシリ
コーンゲルが好ましい。シリコーンゲルは、透明性に優
れ、またシロキサン結合の特性から圧縮変形が容易でし
かも適度な弾性を持ち、さらに光学要素の端面に対する
付着的な密着を得やすく、しかも一旦得た密着を解除す
るのも容易であるような粘着性を持たせることができる
などの特性に加えて、耐熱性が大きく、化学的な安定性
も高いなど、マトリックス用樹脂として望ましい特性を
多く持つ。このようなシリコーンゲルは、シリコーンの
一形態で、同じくシリコーンの形態であるシリコーンオ
イルとシリコーンゴムの中間に位置し、反応性官能基を
有するシリコーンオイルをゼリー状になる程度に部分架
橋することで得られる。

【００１４】また柔軟性のあるエポキシ系樹脂も、透明
性が高く、またエポキシ系樹脂一般に見られる高い物理
的及び化学的安定性を備えていることから、マトリック
ス用樹脂として優れている。柔軟性エポキシ樹脂の代表
的なものとして、例えば炭化水素変性エポキシ樹脂、シ
リコーン変性エポキシ樹脂またはアクリル変性エポキシ
樹脂などがあり、またこれらに硬化剤を加えて得られる
誘導体がある。この場合の硬化剤には、それ自体も柔軟
性を有する必要があり、例えばテルペン系樹脂、フェノ
ール系樹脂またはアミン系樹脂などの炭化水素変性物や
シリコーン変性物あるいはアクリル変性物など、さらに
反応性シリコーンオイルや反応性液状合成ゴムなど用い
ることができる。

【００１５】上記のような光学的接続用樹脂材における
屈折率調整用の物質にも種々の物質を用いることができ
る。より好ましい物質は、無機系の物質であり、特に鉱
物系の物資、例えば石英ＳｉＯ２、方解石ＣａＣＯ３、
酸化鉛Ｐｂ２Ｏ、酸化錫ＳｎＯ２、ルチルＴｉＯ２、マ
グネサイトＭｇＣＯ３、スミソナイトＺｎＣＯ３、ロー
ドクサイトＭｎＣＯ３、コバルトカルサイトＣｏＣＯ
３、コランダムＡｌ２Ｏ３などが好ましい。これらの鉱
物系の物質は、一般にその屈折率が多様であり、マトリ
ックス用樹脂との屈折率差が大きいものを得られやす
く、しかもこれを適量混入することで樹脂の物理的な安
定性や化学的な安定性を高める場合も多い。

【００１６】屈折率調整用として無機系の物質を用いる
場合はマトリックス用樹脂への混入について分散性の問
題が伴う。この分散性の問題は、マトリックス用樹脂に
対し分散性を高めるバインダーなどで屈折率調整用の物
質にその表面を被覆するなどの表面処理を施すことによ
り効果的に解消することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明を好ましい形態で実施する
のには、例えばＰＭＭＡ系のポリマー光ファイバ同士の
接続用の光学的接続用樹脂材を得る場合であれば、マト
リックス用樹脂として例えばシリコーンゲルを用いる。
シリコーンゲルは、例えば信越化学工業株式会社の製品
名"ＫＥシリーズ"、東レ・ダウコーニング・シリコーン
株式会社の製品名"ＳＥシリーズ"、東芝シリコーン株式
会社の製品名"ＴＳＥシリーズ"などの市販品から入手す
ることができる。一方屈折率調整用の物質として例えば
酸化錫ＳｎＯ２や石英ＳｉＯ２を用いる。この場合、ポ
リマー光ファイバのコアの屈折率が１．４９程度であ
り、一般的なシリコーンゲルの屈折率が１．４程度であ
る。そこでこの屈折率差（０．０９）を解消するような
比率で酸化錫（屈折率：１．９９６８）や石英（屈折
率：１．５５）を添加する。この酸化錫や石英には、ポ
リマー光ファイバによる光ファイバシステムで一般に用
いられる光（波長の長い可視光や近赤外線）の波長に比
べ十分に粒径の小さい微粒子にし、表面処理を施したも
のを用いる。そのような酸化錫や石英は、市販品から入
手することも可能である。例えば酸化錫については三菱
マテリアル株式会社の製品名"透明導電性粉末Ｔ−Ｉ"が
ある。その粒径は２０ｎｍであり、これをシリコーンゲ
ルに混入してもシリコーンゲル固有の透明性を損なうこ
とはない。また石英については、例えば日本アエロジル
株式会社の"燃焼製法不定型シリカアエロジル＃２００"
があり、その粒径は２０ｎｍである。

【００１８】ポリマー光ファイバ同士の接続用の光学的
接続用樹脂材を得るには、マトリックス用樹脂にエポキ
シ系樹脂を用いることも好ましい形態である。マトリッ
クス用樹脂として適する柔軟性のあるエポキシ系樹脂
は、以下に例として挙げる市販品から入手することがで
きる。アクリル変性エポキシ樹脂として日本化薬株式会
社の製品名"Ｒ−１３０"、これに用いることのできる硬
化剤用のメタクリル変性液状合成ゴムとして日本石油化
学株式会社の製品名"ＭＮ−１０００"、ナフタレン変性
エポキシ樹脂（炭化水素変性エポキシ樹脂）として大日
本インキ化学工業株式会社の製品名"ＨＲＰ−４０３
２"、これに用いることのできる硬化剤用のテルペン変
性フェノールとしてヤスハラケミカル株式会社の製品
名"ＹＰ−９０Ｌ"、シクロペンタジエン変性エポキシ樹
脂（炭化水素変性エポキシ樹脂）として日本化薬株式会
社の製品名"ＨＰ−７２００"、これに用いることのでき
る硬化剤用のカルビノール変性シリコーンとして信越化
学工業株式会社の製品名"ＫＦ−６００２"。これらの一
般的なエポキシ系樹脂の屈折率は１．３程度であり、Ｐ
ＭＭＡ系のポリマー光ファイバとの屈折率差は０．１９
程度とかなり大きい。このように屈折率差が大きい場合
には例えば屈折率が２．７１と大きいルチルＴｉＯ２を
屈折率調整用として用いることが有効である。ルチルの
市販品としては、例えば石原産業株式会社の製品名"超
微粒子酸化チタンＴＴＯ−５５シリーズ"がある。この
製品もその粒径が１０〜５０ｎｍであり、エポキシ系樹
脂固有の透明性を保つのには十分である。

【００１９】上記の例のような光学的接続用樹脂材を製
造するには、マトリックス用樹脂を合成する過程で屈折
率調整用の物質を混入する方法を採ることができる。す
なわち、マトリックス用樹脂を与えるモノマーに、屈折
率調整用の物質を混入して十分に分散させた後、重合反
応を進行させ、光学的接続用樹脂材を得るようにする。

【００２０】他の製造方法としては、マトリックス用樹
脂の加熱溶融物に対して屈折率調整用の物質を添加し、
これを混練する過程を通してマトリックス用樹脂中に物
質を分散させる方法も可能であり、またマトリックス用
樹脂を適当な溶媒中に溶解させ、その中に屈折率調整用
の物質を添加して均一に混練し、その後に溶媒を蒸発工
程等によって除去する方法も可能である。

【００２１】これらの方法で得られた光学的接続用樹脂
材は、例えば光ファイバ同士の接続の場合であれば、例
えば１ｍｍ程度の厚みのパッド状にし、このパッド状物
を両光ファイバの端面で挟持させるようにして用いる。
そのような接続構造の一例を示すと図１のようになる。
接続対象の各光ファイバＦ、Ｆの端部に取り付けたプラ
グコネクタＣ、Ｃと、これら両プラグコネクタＣ、Ｃの
間に介在するアダプタＡとを用いる。アダプタＡはその
内部に光学的接続用樹脂材のパッドＰを有しており、ア
ダプタＡに両プラグコネクタＣ、Ｃを★合すると、両光
ファイバＦ、Ｆがそれぞれの端面でパッドＰを図２に模
式化して示すように圧縮変形させながら挟持し、これに
より両光ファイバＦ、Ｆの端面がパッドＰに密着し、効
率の高い光学的接続がなされる。

【００２２】

【実施例】実施例１；マトリックス用樹脂に屈折率１．
４、針入度硬度８０（×１／１０ｍｍ；ＪＩＳＫ２２
０７）のシリコーンゲルを用い、これに屈折率調整用の
物質としてポリエステル系樹脂によるバインダーで処理
した粒径が５０ｎｍ以下の酸化錫を添加した。酸化錫の
添加量は実容積比で１５％とし、屈折率が約１．４９で
柔軟性のある光学的接続用樹脂材を得た。これを上記と
同様なパッド状にしてＰＭＭＡ系の光ファイバ（コアの
屈折率１．４９）同士の接続に用いたところ、界面反射
による損失は実質的に０とすることができた。

【００２３】実施例２；マトリックス用樹脂に屈折率
１．３、針入度硬度２００のエポキシ系樹脂を用い、こ
れに屈折率調整用の物質としてステアリン酸で表面処理
した粒径が５０ｎｍ以下のルチルを添加した。ルチルの
添加量は実容積比で１３％とし、屈折率１．４９で柔軟
性のある光学的接続用樹脂材を得た。これも実施例１の
場合と同様にＰＭＭＡ系光ファイバ同士の接続に用いた
ところ、界面反射による損失は実質的に０とすることが
できた。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光伝送路における光学要素の光学的接続の効率を改善す
ることができ、例えばそこにおける光ファイバなどの光
学的接続の良否が問題になる情報通信用の光ファイバシ
ステムについて、その機能性をより一層高めるのに寄与
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学的接続用樹脂材を用いた光
ファイバ同士の接続構造の一例についての説明図。

【図２】図１の接続構造における光学的接続用樹脂材
の機能についての説明図。

【符号の説明】

Ｆ：光ファイバＰ：光学的接続用樹脂材のパッド

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】これらの方法で得られた光学的接続用樹脂
材は、例えば光ファイバ同士の接続の場合であれば、例
えば１ｍｍ程度の厚みのパッド状にし、このパッド状物
を両光ファイバの端面で挟持させるようにして用いる。
そのような接続構造の一例を示すと図１のようになる。
接続対象の各光ファイバＦ、Ｆの端部に取り付けたプラ
グコネクタＣ、Ｃと、これら両プラグコネクタＣ、Ｃの
間に介在するアダプタＡとを用いる。アダプタＡはその
内部に光学的接続用樹脂材のパッドＰを有しており、ア
ダプタＡに両プラグコネクタＣ、Ｃを嵌合すると、両光
ファイバＦ、Ｆがそれぞれの端面でパッドＰを図２に模
式化して示すように圧縮変形させながら挟持し、これに
より両光ファイバＦ、Ｆの端面がパッドＰに密着し、効
率の高い光学的接続がなされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０２Ｂ 6/24 Ｇ０２Ｂ 6/24 6/26 6/26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光伝送路における光学要素の光学的な接
続に用いられ、接続対象の光学要素による押圧力を受け
て弾性的に変形して光学要素の端面に対し密着すること
で、光学的接続の効率を高めるのに機能する光学的接続
用樹脂材であって、光伝送路で伝送される光に対し透明
なマトリックス用樹脂に、このマトリックス用樹脂とは
異なる屈折率を有し、且つ光伝送路で伝送される光に対
し散乱損失を生じないサイズ以下の微粒子とされた物質
が添加されてなる光学的接続用樹脂材。
【請求項２】マトリックス用樹脂がシリコーンゲルま
たは柔軟性エポキシ樹脂である請求項１に記載の光学的
接続用樹脂材。
【請求項３】添加する物資が鉱物である請求項１また
は請求項２に記載の光学的接続用樹脂材。