JPS63278004A

JPS63278004A - 光フアイバ結合部材

Info

Publication number: JPS63278004A
Application number: JP31428286A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kakii; 俊昭柿井; Takeo Komiya; 健雄小宮; Shuzo Suzuki; 鈴木　修三
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1988-11-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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通信において、単心あるいは多心の
光ファイバ同志、又は光ファイバと発光、受光素子等の
位置決め結合を実現する光コアイノく結合部材に関する
ものである。

（従来技術）第４図は従来の光ファイバ結合部材の一つである多心光
コネクタの一例の説明図である。

上記多心光コネクタは第４図（イ）のように樹脂成形に
より形成された光コネクタフェルール（４０）の内部に
複数の光ファイバガイド穴（４１）と２つのガイドピン
用穴（４２）が形成されており、上記光ファイバガイド
穴（４１）には多心光ファイバ心線（Ａ）の光ファイバ
（Ｂ）が位置決め固定されている。このような多心光コ
ネクタの上記ガイドピン用穴（４２）に２木のガイドピ
ンを挿入することにより相対向する光コネクタを結合し
、光ファイバの位置決め結合を実現する。

第４図（→〜に）は前記光コネクタフェルール（４０）
の樹脂成形の説明図で、同図伸）は金型における縦断面
図、同図ｆ９は横断上面図、同図に）は（ハ）図のＸ２
−Ｘ２断面図である。

図に示すように、■連台と称する位置決め金型部材（４
５）を下金型（４４）に設置し、この部材（４５）に、
光ファイバ穴（４１）を形成する細径部（４７）を持っ
た成形コアピン（４８）及びガイドピン穴（４２）を形
成する成形ガイドピン（４日）をそれぞれセットして上
金型（４３）でクランプした後、キャビティ一部に例え
ばエポキシ樹脂を低圧でトランスファ成形し、成形後、
成形コアピン（４Ｂ）及び成形ガイドピン（４８）を引
き抜くことにより光ファイバ穴（４１）及びガイドピン
穴（４２）を具えた光コネクタフェルール（４０）を成
形していた。

第５図に）（→はいずれもシリコン材をエツチングして
Ｖ溝を形成した溝基板を宵する光ファイバ結合部材例の
説明用横断面図である。第５図（イ）はシリコン材より
成る基板（５０）の上面にエツチングにより光ファイバ
ガイド溝（５Ｉ）及びガイドピン溝（５２）が形成され
ており、光ファイバガイド溝（５１）には光ファイバ（
Ｂ）が位置し、その上にはガラス板等のプレート（５３
）が載置されており、ガイドピン溝（５２）にはガイド
ピン（Ｃ）が位置し、その上には加圧板（５４）が載置
され、前記溝基板（５Ｇ）と加圧板（５４）は板バネ（
５５）によって押圧されて全体を固定している。又第５
図（ロ）は上面に光ファイバガイド溝（８３）及びガイ
ドピン溝（８４）をエツチングしたシリコン材より成る
溝基板（８１）上にプレー）　（８２）が薄膜接若剤層
を介して接合されて光ファイバガイド部材を形成してい
る。

（解決しようとする問題点）第４図に示すような多心光コネクタにおいて、光ファイ
バガイド穴（４璽）をプラスチ、り成形で形成するため
には、先端の細径部（４７）が０．１２７■−φの細い
径の成形コアピン（４６）を利用する必要があり、特に
多心数になればなる程、成形中にこのコアピン（４Ｂ）
が曲がったり、異物によるトラブルが発生し、プラスチ
ック成形による量産成形を工業的に実現し難いという問
題点がある。

又、単一モードファイバの低損失結合においては、サブ
ミクロンレベルでの位置合せのための構造成形が必要と
なって（るが、従来のような成形ピン方式での成形では
十分な高圧の成形圧を加えると成形コアピン（４６）が
曲がると共に、毎回の成形において、この細径の成形コ
アピン（４Ｂ）の成形品からの引き抜き工程が不可欠で
ある等、高精度量産成形が非常にやり難いという欠点を
有している。

さらに、より高い信頼性を考えると、プラスチック成形
品は光ファイバの材質である石英ガラスに比して線膨張
係数が著しく大きく、これに伴い−３０〜７０℃の幅広
い温度変化に対する寸法変化や、漏熱膨潤による寸法変
化等、高精度寸法が維持し難いという問題がある。

又第５図（イ）に示すような光ファイバ結合部材では、
溝基板に大小のＶ溝を必要とするために、溝基板である
シリコンのエツチング加工が高精度には困難であるばか
りでな（、多数の部品から構成されているために、組立
て作業による精度のバラツキが生じ易く、又組立て作業
も大変で量産性に乏しく、特に現地組立てを行なうには
不適である。

さらに又、第５図（ロ）に示す光ファイバ結合部材では
、全体がシリコン等の硬脆材料で構成されているために
、例えばガイドピン穴ピッチが６μｍ異なると、プラス
チックでは表面層レベルでこの変位を容易に吸収し結合
できるが、硬脆材料では結合が困難となる。即ち寸法安
定性や高精度加工性がある反面、変化し難く、製造土庄
じる精度バラツキの吸収許容性に欠けるという問題点が
ある。

（問題点を解決するための手段）本発明は上述の問題を解消し、プラスチック並みの量産
成形が可能で、吸温や温度変化に対しても低抗力があり
、しかも、高ｒ＋１度、単純構成で、若干の精度のバラ
ツキも吸収でき、現地取付けも容易な光ファイバ結合部
材を提供するもので、その特徴は、上面に光ファイバガ
イド溝を具えたガイド基板が金型成形品で形成されてお
り、その上にプレートが接合されて光ファイバガイド穴
を形成している光ファイバガイド部材にある。

第１図は本発明の光ファイバ結合部材の一具体例の説明
図で、同図（イ）は基本構成の斜視図、同図（ロ）は（
イ）図の光ファイバ結合部材に光ファイバを位置決め固
定した状態の縦断面図、同図（ハ）は結合状態の一例を
示す側面図、同図に）は（ハ）図のＸ＋−Ｘ＋の横断面
図である。

本発明の光ファイバ結合部材（＋０）の基本構成は、第
１図（イ）に示すように、上面に光ファイバガイド（１
３）を具えたプラスチック成形された成形ガイド基板（
ＩＩ）の上にプレー）　（＋２）を例えば２〜３μｍ程
度の薄膜接着剤層（＋５）を介して接合することにより
光ファイバガイド穴（１３）を形成したことにある。

同図では光ファイバガイド穴（１３）の両側にガイドピ
ン用穴（＋４）も同時に形成し、ガイドピン（Ｃ）を用
いて結合を実現する５心光コネクタとしての例を示して
いる。勿論光ファイバガイド穴（１３）を１心にするこ
とにより単心光コネクタとしても利用できる。

このような光コネクタは、第５図（イ）に示す従来の結
合部材のように光ファイバをクランプするのではなく、
あらかじめ成形ガイド基板（１１）とプレート（１２）
を接合することにより光ファイバガイド穴（１３）を形
成し、この穴に光ファイバを挿入し、位置決め固定する
ものである。この光ファイバの挿入を容易にするため、
プレート（＋２）が成形ガイド基板（ＩＩ）より短かく
、後部に光ファイバガイド溝（１３）の露出部（１６）
を形成し、さらにその後部には段差部（１７）を設けて
光ファイバ心線（Ａ）の固定部が形成されている。

同図（ロ）は（イ）図の結合部材（１０）の光ファイバ
ガイド穴（１３）に光ファイバ（Ｂ）を挿入した状態の
縦断面図で、光ファイバ心線（Ａ）は結合部材（ｌＯ）
後部の段差部０７）に固定される。この際、図では省略
しているが、上記段差部（＋７）に光ファイバ心線（Ａ
）径に対応する溝を設けて固定を容易にしたり、固定の
ための接着用樹脂の塗布を効果的に行なうために側面に
壁を設けてもよく、これらはガイド基板（１１）が樹脂
成形品であるため、量産が容易であり、かつ組立て作業
に対しても効果的である。

同図（ハ）及びに）は、前記のように光ファイバ（Ｂ）
を位置決め固定した光ファイバ結合部材（ｌＯ）を、成
形ガイド基板（ＩＩ）とプレート（＋２）の接合補強効
果のある弾性加圧ハウジング（＋８）に収納し、２本の
ガイドビン（Ｃ）を用いて結合し、クリップ（＋９）に
より固定した結合状態を示している。光ファイバ結合部
材（１０）をこのような弾性加圧ハウジング（＋８）に
収納することにより、外力に対する結合部材（１ｏ）の
保護作用をも合せて実現できる。

第２図（イ）は本発明の光ファイバ結合部材（１０）を
構成するプレート（１２）に変化を持たせた一例で、成
形ガイド基板（ＩＩ）のガイドピン溝（Ｉ４）に対応す
るプレー）　（１２）内面に溝（＋４’）を設けたもの
である。

このようにすることにより第２図（Ｃ４のようにガイド
ピン（Ｃ）中心と光ファイバ（Ｂ）中心とを一直線上に
一致させ、１８０＠反転しても光ファイバの結合を実現
することを可能にした。

第２図（ハ）は成形ガイド基板（１１）の下面にもプレ
ート（２０）を接合した構成例を示している。前述した
ように、量産性の観点からガイド基板（鳳１）は樹脂成
形が好ましいが、反面、材質がプラスチックであるため
に温度や吸温による寸法変化が大きいという欠点を有し
ており、それを補うためにプレート（１２）を低線膨張
率を有するプラスチックにしたり、硬脆材料、例えばシ
リコンやマシナブルセラミックにすることにより、これ
らと成形ガイド基板（ＩＩ）とを接合一体化して寸法変
化の欠点を修正する構成となっている。勿論、寸法変化
の他にも強度や耐摩耗性、位置決め安定性等の他の改善
効果も大きい。特に位置決め結合の安定性に関しては、
プレート（璽２）の材質をガイド基板（ＩＩ）よりヤン
グ率を大きくして硬く構成するのが好ましい。

このように成形ガイド基板（ＩＩ）のプラスチック材料
とプレート（１２）に用いる材料を区別しこれらを接合
して効果を生じさせるのが本発明の特徴の１つである。

そして、さらにプレート（１２）の安定効果を増大させ
る構成として、第２図（ハ）に示すように、成形ガイド
基板（１７）の下面にもプレート（２０）を接合し、成
形ガイド基板（ＩＩ）をサンドイッチ状に挟み込む構成
を提案している。この結果、若干結合部材（１０）とし
ての肉厚は大きくなるが、より寸法安定性の増加を実現
することが出来る。

第２゛−に）は成形ガイド基板（田の成形金型の一例の
キャビティ断面図である。図に示すように、上型（２１
）にはガイド基板（ＩＩ）の光ファイバガイド溝（１３
）及びガイドピン溝（１４）を形成する逆三角形の突起
（２３）（２４）を設けてあり、このような上型（２Ｉ
）と下型（２２）で形成される金型キャビティ内に樹脂
を充填することにより成形ガイド基板（Ｉｔ）を成形す
る。

従って、従来のように折れ易い成形コアピンを使用する
必要がなくなり、安定した連続成形がやり易くなる。又
成形方法としては、金型の圧縮によりＶＪ部の転写が出
来るので、図のＨを成形時間、圧力と八に変化させるこ
とにより、射出圧縮成形が可能となり、Ｖ＃ｌｌｌ５を
より高精度に成形できる。

勿論、型内真空成形も可能である。

第２図（ホ）では成形品でのソリ防止のための凹部（２
５）を成形ガイド基板（１０の下面に設けた例を示して
おり、第２図（へ）では両側にガイド溝（ｔ３）（Ｉｓ
’）＊　（１４）（１４’）を設けた成形ガイド基板Ｈ
を示している。

なお、成形ガイド基板（，１１）は成形品の特長を生か
して多数個取り成形したり、あるいは連続体を成形して
後工程で切断分離することによりチップ吠の成形ガイド
基板（ＩＩ）を一度に多数個作成するようにしてもよい
。

第３図に）は本発明の光ファイバ結合部材（１０）のメ
カニカルスリーブとしての構成例の斜視図である。上面
に光ファイバガイド溝（３３）を形成した成形ガイド基
板（３璽）上に硬脆材料や硬質プラスチックのプレー）
　（３２）が接合されており、プレー）　（３２）の両
側に光ファイバガイド溝（３３）の露出部（３５）及び
光ファイバ心線の固定部としての段差部（３Ｂ）が形成
されており、段差部（３６）は用途に対応して作業し易
いように、ここにクランプ機能を追加する等種々の構成
とすることが出来る。

又同図（りは成形ガイド基板（３Ｉ）とプレート（３２
）の接合剤として厚肉のホットメルト接着剤Ｊ！ｊ　（
３７）を設けた例を示している。このようにすることに
より光ファイバガイド溝（３３）内に光ファイバを挿入
した後、全体を加圧、加熱することによりホットメルト
接着剤が低粘度化して光ファイバガイド溝（３３）内に
流入し、固化し、光ファイバを固定する作用を生じる。

この際、ホットメルト接着剤として屈折率マツチング剤
を兼用したものを用いると、光ファイバの結合端面での
フレネル反射を防止でき仔効である。この他、プレート
（３２）を透明にすることにより内部状態、例えば光フ
ァイバの突合せ間隔や接着剤の充填具合をチェック出来
ることは勿論、紫外線硬化樹脂の利用も容易となり、光
ファイバの高速硬化固定が可能となる。なお、図面にお
いて（３４）は成形ガ、イド基板（３１）の下面に設け
たプレートである。

（実施例）第１図（イ）に示すような多心光コネクタを作成した。

ガイド基板は熱硬化性樹脂であるエポキン樹脂を用いて
成形した。金型は射出、圧縮成形出来るスタンパ一方式
とし、■溝形成に関してはマスターを超高精度に加工し
たシリコンを電鋳することにより転写加工して作成した
。又シリコンウェハーを用いてＶ溝及び心線固定用の段
差部を形成し、かつ多数個まとめて一体成形するように
した。さらに、成形品にソリが発生しないように下面に
凹部を設けると共に、成形圧を多段にコントロールして
最適条件を求めた。

得られた成形品である成形ガイド基板にプレートとして
／リコンウエハーを１μｍ以下の膜厚で接合した後、切
断、加工することによりチップ状の結合部材を得た。こ
の時、段差加工も実施し、■溝の露出部や心線固定部も
作成した。■溝は０．１２５嘗１φの光ファイバ径及び
０．３５０ｗｎφのガイド径に対応するようにし、試作
では５心タイプを作成した。

得られた結合部材は接合部加圧用のメタルハウジングに
収納した。外寸法は幅が６−嘗、高さが２．５雷■、長
さがｌＯ■■である。

このような多心光コネクタにコア径１０μｍの単一モー
ドファイバを用いて結合損失のテストを行なったところ
、Ｎ＝６０において、整合剤を用いて平均結合損失は０
．２７ｄＢで非常に高精度に加工されていることが確認
された。又−３０℃〜＋７０℃のヒートサイクルテスト
、８０℃、９５％ＲＨのｉ％１４１１テストをＩＯ日間
実施したが結合損失の変動はすべて０．０５ｄＢ以下で
、極めて安定していることを確認した。

次に、ガイドピンピッチが５μｍ異なるサンプルを作成
し、結合の可否を確認したが、結合損失もｏ、５ｄＢ以
下と比較的低損失で結合でき、ガイドピン穴とガイドピ
ンとの挿入性についてもガイドピン穴より１μｍ大きい
ガイドピンの挿入も可能であることが確認できた。又こ
の時の着脱安定性はｎ＝２０回で±０．０８ｄＢと非常
に安定していた。

又組立て作業では、光ファイバガイド溝の一部を露出さ
せることにより光ファイバの挿入が楽になり、特にプレ
ートにガラスを用いた試作も実施したが、接着剤の充填
具合も確認でき、信頼性の高い光ファイバの固定が出来
ると共に、紫外線硬化樹脂を使用する２約３分で光ファ
イバ固定までの作業が完了し、研磨まで含めても１０分
以内で多心光ファイバの取付けを実現することが出来た
。

さらに、温熱による寸法変化の確認の実験として、ガイ
ドピン穴のピッチ変化を８０℃、９５％ＲＨ。

３日間で調査したが、従来のオールプラスチック品では
約４μｍ変化したのに対し、本試作品では変化量は約１
．５μｍと半分以下に低減した。さらに又、光ファイバ
ガイド溝を三角形状にすることにより、光ファイバの挿
入クリアランスを小さくしても、接着剤の充填場所を十
分確保出来、光ファイバを強固に固定できることが、光
ファイバ端面からの温度に伴う変位を１１定することに
より確認出来た。

（作用及び効果）上述した本発明の光ファイバ結合部材によれば、次のよ
うな作用、効果を奏するものである。

■ガイド基板は金型によるプラスチック成形によるため
、量産成形が出来、かつ従来のような細径の成形コアピ
ンが不要となり、安定した成形が出来、射出、圧縮成形
等転写性のよい成形方式の採用が可能で、高精度成形が
実現できる。

■プレートの材質を成形ガイド基板と変え、特にプレー
トとして低線膨張、低吸水性の材料を用いることにより
、全体としての寸法安定性が向上し、又ヤング率の高い
硬いものを使用することにより結合安定性が向上する。

特に成形ガイド基板には精密位置決め機能を、プレート
には結合安定機能を主に分担させ、両者を組合せること
によりガイドピン穴より若干大きいガイドピンの挿入も
、成形ガイド基板が吸収し挿入が可能となる。

■光ファイバガイド溝の一部露出部を設けることにより
、結合部材への光ファイバの挿入性が向上し、光ファイ
バ心線固定用の段差部を設けることにより、−光ファイ
バ心線固定の作業性が向上する。

■結合部材を弾性加圧ハウジングに収納することにより
、成形ガイド基板とプレートの接合性が向上すると共に
、外力から結合部材を保護する。

■プレート内面のガイドピン溝に対応する位置に凹部を
形成することにより、ガイドピン中心と光ファイバ中心
が一致し、光ファイバの１８０Ｂ反転結合光コネクタが
実現出来る。

■プレートとしてシリコン等の硬脆材料を用いることに
より、特に切断、分離の加工性にすぐれ、量産加工が容
易となる。

■プレートとして透明部材を用いることにより、内部の
状態が観察できると共に、紫外線硬化樹脂を利用した高
速硬化、組立てが可能となる。

■成形ガイド基板の下面にも低線膨張、低吸水率のプレ
ートを接合することにより、寸法安定性がより向上する
。

■光ファイバガイド溝を三角形状にすることにより、光
ファイバの接着固定用接着剤の充填が効果的になるし、
ガイドピン溝についてはガイドピン挿入時の空気抜きの
機能を果たす。又両者の溝のテーパ角度を等しくするこ
とにより、金型の作成、ト石加工、エツチング加工等が
容易になる。

［相］成形ガイド基板の両面に光ファイバガイド溝や必
要に応じてガイドピン溝を設けることにより、より高密
度な光ファイバの収納が可能になると共に、ガイド基板
の成形時のソリの防止にも効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ファイバ結合部材の一具体例の説明
図で、同図（イ）は斜視図、同図（ロ）は光ファイバを
挿入した状態の縦断面図、同図（ハ）は加圧ハウジング
に収納し、結合した状態の側面図、同図に）は（ハ）図
のＸＩ−ｘＩ断面図である。第２図（イ）〜（へ）はいずれも本発明の光ファイバ結
合部材に一部変形を加えた説明図である。第３図はメカニカルスリーブに適用した本発明の光ファ
イバ結合部材の説明図で、同図（イ）は斜視図、同図（
ロ）は接合状態の一例の横断面図である。第４図０）は従来の樹脂成形によみ多心光コネクタの一
例の斜視図、同図（→〜ｆ９は樹脂成形の説明図である
。第５図（イ）及び（ロ）はいずれもシリコン材をエツチ
ングしてＶ溝を形成した溝基板を有する従来の光ファイ
バ結合部材の横断面図である。Ａ・・・光ファイバ心線、Ｂ・・・光ファイバ、Ｃ・・
・ガイドピン、１０・・・光ファイバ結合部材、ＩＩ−
・・成形ガイド基板、ｊ２＝２０・・・プレート、１３
・・・光ファイバガイド溝、１４・・・ガイドピン溝、
１５”・接着剤層１，１Ｂ−・・光ファイバガイド溝露
出部、ｌフ・・・光ファイバ心線固定段差部、ｌ１・・
弾性加圧ハウジング、３０・・・メカニカルスリーブ、
３１−・・成形ガイド基板、３２．３４・・・プレート
、３３・・・光ファイバガイド溝、３４・・・プレート
、３７・・・ホットメルト接着剤層。亨２　因とっ　　　　とり　　　　　１、プ算２図算３図蔓４　図奪５Ｉ￥１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）上面に光ファイバガイド溝を具えたガイド基板が
金型成形品で形成されており、その上にプレートが接合
されて光ファイバガイド穴を形成していることを特徴と
する光ファイバ結合部材。
（２）プレートがガイド、基板より低線膨張で、かつ低
吸水率の材料で形成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の光ファイバ結合部材。
（３）プレートがシリコン、セラミック等の硬脆材料で
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の光ファイバ結合部材。
（４）プレートが透明部材で形成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の光ファイバ結合部材
。
（５）プレートが紫外線透過部材で形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光ファイバ結
合部材。
（６）プレートがガイド基板よりもヤング率の高い材料
で形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の光ファイバ結合部材。
（７）ガイド基板にはガイドピン用溝が形成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイ
バ結合部材。
（８）光ファイバガイド溝及びガイドピン用溝がともに
略三角形状をなし、かつそのテーパ角度が等しいことを
特徴とする特許請求の範囲第７項記載の光ファイバガイ
ド部材。
（９）プレートがガイド基板よりも短かく、ガイド基板
の光ファイバガイド溝の一部が露出し、後部に光ファイ
バ心線固定部が形成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の光ファイバ結合部材。
（１０）ガイド基板とプレートが外周の加圧ハウジング
により加圧されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光ファイバガイド部材。
（１１）ガイド基板の下面にガイド基板より低線膨張で
、かつ低吸水率のプレートが接合されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ結合部材
。
（１２）ガイド基板の下面に歪補正用の凹部が形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
ファイバ結合部材。
（１３）ガイド基板の両面に光ファイバガイド溝が形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光ファイバ結合部材。