JP2008158376A - 割スリーブおよびその製造方法ならびにこれを用いた光レセプタクルおよび光アダプタ - Google Patents

Abstract

【課題】フェルールを多数回挿抜する際、或いは多数の異なるフェルールを挿抜する際に、挿入される一対のフェルール同士の中心位置が変動しないように割スリーブの構造を工夫して、光の接続損失の安定性を改善する。
【解決手段】軸方向にスリット１を有し、貫通孔２内にフェルールが挿入される筒体３からなる割スリーブであって、筒体３は、前記スリットの近傍部における曲率半径が、貫通孔２を挟んでスリット１と対向するスリット対向部における曲率半径に比し、大きくなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は光ファイバを挿通したフェルール同士を接続するための光コネクタに用いられる割スリーブ、および割スリーブを備えてなる光レセプタクルならびに光アダプタに関するものである。

近年、情報通信における情報量の増大に伴い、光ファイバを用いた光通信が利用されている。この光通信においては、光ファイバ同士を接続するために、該光ファイバを貫通孔で保持する円筒状のフェルールが用いられる。

光ファイバ同士を接続する場合は、図５（ａ）に示すように光ファイバ３２を挿入したフェルール３１同士を割スリーブ３３の両端から挿入して突き合わせることにより、フェルール３１に挿入された光ファイバ３２同士を当接させて光学的に結合するものである。

割スリーブ３３は、図５（ｂ）に示すように、均一な肉厚を有する円筒体で構成されるとともに長手方向にスリット３４が設けられ、その貫通孔はフェルール３１の外径よりわずかに小さくなるように設計されている。そして、この割スリーブ３３は、貫通孔を挟んでスリット３４と対向するスリット対向部３３ａが弾性変形するため、フェルール３１が挿入されると、割スリーブ３３の径が広がるとともに、元の形状に戻る力が作用することにより、割スリーブ３３の内周面でフェルール３１を保持する（例えば特許文献１参照）。
特開平２−２３１５４５号公報

割スリーブは、光ファイバが挿入されたフェルールが多数回挿抜される。また、割スリーブには、多数の異なるフェルールが挿抜される。しかしながら、従来の割スリーブは、フェルールを多数回挿抜する際、或いは多数の異なるフェルールを挿抜する際に、挿入される一対のフェルール同士の中心の相対位置が変動する場合があった。この原因としては、フェルールが割スリーブの内径を押し広げるように挿入されるため、図５（ｃ）に示すように、フェルールを保持する力が弱い割スリーブのスリット近傍部において、わずかな隙間が生じるからである。その結果、従来の割スリーブでは、割スリーブにフェルールを挿入した時に、上記隙間部位における割スリーブの内周面でフェルールを強固に保持できず、一対のフェルール同士の相対位置が変動し、光信号の伝達効率、即ち光の接続損失が変動するという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、軸方向にスリットを有し、貫通孔内にフェルールが挿入される筒体からなる割スリーブであって、前記貫通孔は、前記スリット近傍部の曲率半径が、前記貫通孔を挟んで前記スリットと対向するスリット対向部の近傍における曲率半径に比し、大きいことを特徴とする。

また、本発明では、前記スリット近傍部の曲率半径をＲ１、前記スリット対向部の近傍における曲率半径をＲ２とした時、１＜Ｒ１／Ｒ２＜１．１であることを特徴とする。

また、本発明において、前記筒体の厚みが前記スリット対向部から前記スリットに向かって漸次小さくなっていることを特徴とする。

本発明の割スリーブの製造方法は、軸方向にスリットを有し、貫通孔内にフェルールが挿入される筒体からなる割スリーブの製造方法であって、筒体を形成する工程と、前記筒体の軸方向にスリットを形成する工程と、前記筒体に前記スリットを形成した後、前記筒体の貫通孔内に、外周面に砥粒を施した研磨ピンを挿入し、前記筒体および前記研磨ピンの少なくとも一方を回転させて、前記筒体の内周面を研磨する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の光レセプタクルは、本発明の割スリーブと、一端部が前記割スリーブの一端側の貫通孔内で保持され、前記割スリーブの他端側から挿入されるプラグフェルールと光学的に結合される光ファイバを有するファイバスタブと、該ファイバスタブの他端部を保持したホルダと、を備えたことを特徴とする。

本発明の光アダプタは、両側から光コネクタのフェルールが挿入されて、該フェルールの先端面同士が内部で当接する本発明の割スリーブと、前記フェルールが挿入される開口部を有し、かつ該開口部に連通する割スリーブ収納部を有する筺体と、を備えたことを特徴とする。

本発明の割スリーブによれば、割スリーブの貫通孔において、スリットの傍部の曲率半径を、前記貫通孔を挟んで前記スリットと対向するスリット対向部の近傍における曲率半径より大きくすることによって、割スリーブへのフェルール挿入時に生じる隙間を低減させ、割スリーブの内周面とフェルールの外周面との接触面積を大きくすることができる。したがって、本発明では、フェルールを強固に保持することができるため、挿入される一対のフェルール同士の相対的な位置ずれを小さくして接続損失のバラツキを低減することができる。

また、本発明において、前記筒体の内周面におけるスリット近傍部の曲率半径をＲ１、スリット対向部の近傍における曲率半径をＲ２とした時、１＜Ｒ１／Ｒ２＜１．１とすれば、割スリーブの内周面とフェルールの外周面との接触面積を最適化することができ、割スリーブのフェルールを保持する力を大きくすることができる。

また、本発明において、前記筒体の厚みを前記スリット対向部から前記スリットに向かって漸次小さくすれば、前記スリットの近傍部における前記筒体が変形しやすくなるため、より前記スリット近傍部における筒体の内周面がフェルールの外周面との接触が容易になる。

本発明の割スリーブの製造方法によれば、筒体の軸方向にスリットを形成した後に、前記筒体の貫通孔内に研磨ピンを挿入して前記筒体の内周面を研磨するため、筒体の内周面におけるスリット近傍部の曲率半径とスリット対向部との曲率半径との大小関係を調節することができる。

以下に本発明の割スリーブの実施形態について図１を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施形態に係る割スリーブの断面図である。本発明の一実施形態に係る割スリーブＸは、軸方向にスリット１を有するとともに、フェルールが挿入される貫通孔２を有する筒体３で構成されている。

筒体３は、貫通孔２の開口部から挿入される光ファイバを有するフェルール（図示なし）を保持する機能を有し、貫通孔２の両端の開口部からそれぞれ挿入されるフェルール同士を貫通孔２内で当接させて、フェルールが有する光ファイバ同士を光学的に結合させる。

この筒体３の形状は、フェルールを保持可能な貫通孔２を有していれば特に限定されるものではなく、たとえば円筒体、貫通孔を有する角柱体（三角柱、四角柱等）で構成される。

また、筒体３の材質は、たとえば燐青銅、ベリリウム銅、黄銅、ステンレス等の金属、エポキシ樹脂、液晶ポリマー等のプラスチック、またはアルミナ、ジルコニア等のセラミックスを使用することができる。このような材料においては、特にジルコニアセラミックスで筒体３を形成することが好ましい。具体的には、ＺｒＯ₂を主成分とし、Ｙ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ₂、Ｄｙ₂Ｏ₃を安定化剤として少なくとも一種含み、正方晶の結晶を主体とする部分安定化ジルコニアセラミックスである。このような部分安定化ジルコニアセラミックスは、優れた耐摩耗性を有するとともに適度に弾性変形することから、フェルールが多数回挿抜されても、破損が生じにくい。

筒体３の貫通孔２の径は、挿入されるフェルールの外径よりもわずかに小さく形成されている。そのため、フェルールが筒体３の貫通孔２に挿入されると、筒体３の内径（貫通孔の径）が拡大される。具体的に、筒体３は、貫通孔２を挟んでスリット１と対向する部分（以下、スリット対向部３ａとする）を支点とし、スリット１の幅が広がるように弾性変形することにより、筒体３の内径が拡大される。そして、弾性変形によって内径が拡大された筒体３は、元の形状に戻ろうとする力によってフェルールを強固に保持している。

そして、本発明の割スリーブは、割スリーブを主として構成する筒体のスリットの近傍部の曲率半径を、前記貫通孔を挟んで前記スリットと対向するスリット対向部における曲率半径より大きくした構造である。ここで、筒体の内周面のスリット近傍部について図１を参照しつつ説明する。スリット近傍部は、以下で説明する仮想線によって定義する。仮想線ｓは、筒体３の軸方向と直交する方向で断面視して、スリット１、スリット対向部３ａ、および筒体３の中心軸を通る線とする。また、仮想線ｔは、筒体３の中心軸を通り、かつ仮想線ｓと直交する線である。そして、スリット近傍部とは、仮想線ｔによって筒体３の内周面を区画してなる仮想線ｔからスリット１までの領域に位置する筒体の内周面領域である。すなわち、スリット近傍部の曲率半径Ｒ１とは、仮想線ｔからスリット１までの領域に位置する筒体３の内周面領域における曲率半径である。一方で、スリット対向部３ａとは、貫通孔２を挟んでスリット１と対向する部位のことである。そして、スリット対向部３ａの近傍の曲率半径Ｒ２とは、仮想線ｔからスリット対向部３ａまでの領域に位置する筒体３の内周面領域における曲率半径である。なお、割スリーブＸは、たとえば外径がφ３．２±０．０２ｍｍ、全長が１１．４±０．１ｍｍ、曲率半径Ｒ１が２．２５８±０．００５ｍｍ程度であり、曲率半径Ｒ２が２．２４８±０．００２ｍｍ程度である。また、筒体３の内周面の曲率半径は、たとえば曲面状の３点から算術的に曲率半径を決定する曲率半径測定装置で測定する。

このように、本発明では、割スリーブＸの貫通孔２において、スリット近傍部の曲率半径Ｒ１をスリット対向部３ａの近傍における曲率半径Ｒ２より大きくすることによって、割スリーブへのフェルール挿入時に生じる隙間を低減させ、割スリーブＸの内周面とフェルールの外周面との接触面積を大きくすることができる。したがって、本発明では、フェルールを強固に保持することができるため、挿入される一対のフェルール同士の相対的な位置ずれを小さくして接続損失のバラツキを低減することができる。なお、本発明の割スリーブの曲率半径の大小関係は、フェルールが貫通孔２に挿入される前の状態を示している。

また、割スリーブＸでは、曲率半径Ｒ１と曲率半径をＲ２との関係が１＜Ｒ１／Ｒ２＜１．１であることが好ましい。このような曲率半径の大小関係であれば、スリット近傍部における筒体３の内周面とフェルールの外周面との間に生じる隙間をより小さくすることができるため、割スリーブＸのフェルールを保持する力を大きくすることができる。

また、割スリーブＸでは、筒体３の厚みをスリット対向部３ａからスリット１に向かって漸次小さくすることが好ましい。このような構成によれば、スリット１の近傍部における筒体３の厚みが小さくなるため、スリット１の近傍部における筒体３が変形しやすくなる。その結果、割スリーブＸでは、スリット近傍部における筒体３の内周面が、挿入されるフェルールの外周面と接触しやすくなるため、フェルールを保持する力が向上する。なお、本構成では、たとえば最も筒体３の厚みが大きいスリット対向部３ａの厚みは、例えばφ３．２±０．０２ｍｍであり、最も筒体３の厚みが小さくなるスリット１近傍の筒体３の縁部における厚みは、スリット対向部３ａの厚みより０．００３〜０．０１７ｍｍ程度小さくすることにより、スリット近傍部における筒体３の強度を維持しつつフェルールを保持する力を向上させることができる。

次に、本発明の割スリーブの製造方法について図２を参照しつつ説明する。割スリーブの製造方法の最初のステップとしては、まず、筒体３を作製する。筒体３は、例えばジルコニアセラミックスからなる円筒状の筒体３を作製する場合、予め射出成形、プレス成形、押出成形等の所定の成形法によって円筒状の成形体を作製する。次に、その成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、所定の寸法になるように成形体の外周面に研削加工または研磨加工を施して筒体３を作製する。なお、この製造方法では、成形体に切削加工等によって予め所定の形状を形成しておき、その後焼成を行ってもよい。

次に、筒体３にスリットを形成する工程について説明する。筒体３は、図２（ａ）に示すように、筒体３の軸方向に沿ってスリット１が形成される。なお、スリット１は、たとえば円盤状ダイヤ砥石等でダイシングすることによって形成できる。

次いで、筒体３の貫通孔２の研磨加工の工程について説明する。まず、図２（ｂ）に示すように、筒体３の貫通孔２に仕上げ加工用の研磨ピン４を挿入する。この研磨ピン４は、（円柱状で、先端部がわずかに細くなっている。外周面にダイヤモンド砥粒が被着された研磨ピン４の外径は、筒体３の内径より大きく、かつ挿入されるフェルールと同等であり、たとえばφ２．４９２〜２．５００ｍｍで設定される。なお、ダイヤモンド砥粒が被着されたピンの材質としては、たとえばステンレス鋼が好適に用いられる。筒体３は、研磨ピン４が挿入されると、フェルールが挿入された時と同様に、スリット近傍部の内周面と研磨ピン４の外周面との間に隙間が生じるとともに、スリット１を構成する筒体３の縁部が研磨ピン４の外周面に当接するように変形する。このような状態で貫通孔２を研磨すると、研磨ピン４の外周面と接触している上記縁部が優先的に研磨される。そのため、本研磨工程では、スリット１の近傍部における筒体３の厚みが小さくなるように研磨され、筒体３の内周面と研磨ピン４の外周面とが同等の大きさになるまで研磨される。すなわち、本研磨工程では、上記隙間が小さくなるように筒体３の内周面を研磨でき、具体的には筒体３の内周面のスリット近傍部における曲率半径がスリット対向部３ａに比べて大きくなる。その結果、本製造方法によれば、図２（ｃ）に示すように、スリット近傍部の内周面とフェルールの外周面との間における隙間がなくなる。

このように、本発明の割スリーブの製造方法では、筒体３にスリットを形成した後に、貫通孔２に研磨ピン４を挿入して筒体３の内周面を研磨するため、フェルールの挿入によって生じる上記隙間を小さくした割スリーブを簡易に作製することができる。

次に、本発明の割スリーブを用いたレセプタクルについて図４を参照しつつ説明する。本発明の一実施形態である光レセプタクルＹは、フェルール１０ａの貫通孔に光ファイバ１０ｂを固定したファイバスタブ１０と、ファイバスタブ１０の一端部が一方の開放端部から挿入されるとともに、他方の開放端部からプラグフェルール（図示なし）の先端側を挿入してファイバスタブ１０の先端部に当接・把持させるための本発明の割スリーブＸと、割スリーブＸを保護するためのシェル１１と、ファイバスタブ１０の他端部を保持するためのホルダ１２と、を備えている。このような光レセプタクルＹは、割スリーブの接続損失の安定化を実現することができる。

フェルール１０ａは、光ファイバ１０ｂを保護するとともに、割スリーブＸと協働してファイバスタブ１０の中心軸とプラグフェルール（図示なし）の中心軸とを一致させるための部材であり、たとえば円筒状を成している。フェルール１０ａを構成する材料としては、たとえば酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素および窒化アルミニウムなどの単体もしくはこれらを主成分として含むセラミックス、結晶化ガラスなどのガラスセラミックス、燐青銅、ベリリウム銅、黄銅、ステンレスなどの金属、エポキシや液晶ポリマーなどのプラスチックスなどが挙げられ、中でも対候性や靭性に優れたジルコニア系セラミックス（ジルコニアを主成分とするセラミックス）が好適である。ジルコニア系セラミックスの中でも、とりわけ、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を主成分とし、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ_２、Ｄｙ_２Ｏ_３などからなる群より選択される少なくとも一種を安定化剤として含む部分安定化ジルコニアセラミックス（正方晶の結晶が主体）が、耐摩耗性および弾性変形性の観点からより好ましい材料として挙げられる。

光ファイバ１０ｂは、光を伝播するためのものである。光ファイバ１０ｂとしては、石英系光ファイバ、プラスチック系光ファイバおよび多成分ガラス系光ファイバなどが挙げられる。

シェル１１およびホルダ１２は光モジュールとして光素子等を収納するケースと溶接することが多いため、ステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接が可能な材料が用いられるが、主には耐腐食性と溶接性を考慮して、ステンレスが用いられる。

このように、光レセプタクルＹは、本発明の一実施形態に係る割スリーブＸを備えているため、割スリーブＸに挿入されたファイバスタブ１０と割スリーブＸに挿入されるプラグフェルールとの相対的な位置ずれを低減することができるため、ファイバスタブ１０の光ファイバ１０ｂとプラグフェルールが備える光ファイバとの接続損失を小さくすることができる。

次に、本発明の割スリーブを用いた光アダプタについて図５を参照しつつ説明する。図５は、本発明の光アダプタの一実施形態に係る光アダプタＺの断面図である。光アダプタＺは、両側からそれぞれ光コネクタ用のフェルールが挿入されて、該フェルールの先端面同士を内部で当接させる本発明の割スリーブＸと、一対のフェルールが挿入される開口部２１ａ、２１ｂを有し、かつ該開口部２１ａ、２１ｂに連通する割スリーブ収納部２１ｃを有する筺体２１と、を備えてなる。

筐体２１は、光コネクタ用のフェルールが挿入可能な開口部３１ａと開口部３１ｂとが一直線上に形成されるとともに、開口部３１ａと開口部３１ｂとの間に割スリーブが収容されるスリーブ収容部３１ｃ形成されている。この筺体３１は、たとえば２分割構造となっており、各分割部はたとえばステンレス鋼により一体成形されている。筐体３１の中央部に形成されたスリーブ収納部３１ｃには、割スリーブＸが周方向に回転可能に収納されている。

そして、この光アダプタＺは、一対のフェルール（不図示）が両開口部３１ａ、３１ｂからそれぞれ挿入され、そのフェルールの先端面同士が割スリーブＸの略中央部で当接することにより、各フェルールの内部に保持されている光ファイバ同士を光学的に結合する機能を有している。このように、光アダプタＺは、本発明の一実施形態に係る割スリーブＸを備えているため、割スリーブＸに挿入された一対のフェルール同士の相対的な位置ずれを低減することができるため、各フェルールの内部に保持されている光ファイバ間における接続損失を小さくすることができる。

本発明の割スリーブを示す断面図である。 本発明の割スリーブの製造方法を示すものであり、（ａ）は筒体の断面形状を示す断面図、（ｂ）は筒体に研磨ピンが挿入された状態を示す断面図、（ｃ）は筒体の内径の研磨後の状態を示す断面図である。 本発明の光レセプタクルを示す断面図である。 本発明の光アダプタを示す断面図である。 従来の光コネクタ構造を示すものであり、（ａ）は光コネクタ構造の断面図、（ｂ）および（ｃ）は光コネクタ構造に用いる割スリーブの断面図である。

符号の説明

Ｘ・・・割スリーブ
Ｙ・・・光レセプタクル
Ｚ・・・光アダプタ
１・・・スリット
２・・・貫通孔
３・・・筒体
３ａ・・スリット対向部
４・・・研磨ピン
１０・・・ファイバスタブ
１０ａ・・・フェルール
１０ｂ・・・光ファイバ
１１・・・シェル
１２・・・ホルダ
２１・・・筺体
２１ａ、２２ｂ・・・開口部
２１ｃ・・・スリーブ収納部
ｓ、ｔ・・・仮想線

Claims (6)

1. 軸方向にスリットを有し、貫通孔内にフェルールが挿入される筒体からなる割スリーブであって、
   前記筒体の内周面は、前記スリットの近傍部の曲率半径が、前記貫通孔を挟んで前記スリットと対向するスリット対向部の近傍における曲率半径に比し、大きいことを特徴とする割スリーブ。
2. 前記筒体の内周面は、前記スリットの近傍部の曲率半径をＲ１、前記スリット対向部の近傍における曲率半径をＲ２とした時、１＜Ｒ１／Ｒ２＜１．１であることを特徴とする請求項１に記載の割スリーブ。
3. 前記筒体の厚みは、前記スリット対向部から前記スリットに向かって漸次小さくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の割スリーブ。
4. 軸方向にスリットを有し、貫通孔内にフェルールが挿入される筒体からなる割スリーブの製造方法であって、
   筒体を形成する工程と、
   前記筒体の軸方向にスリットを形成する工程と、
   前記筒体に前記スリットを形成した後、前記筒体の貫通孔内に、外周面に砥粒を施した研磨ピンを挿入し、前記筒体および前記研磨ピンの少なくとも一方を回転させて、前記筒体の内周面を研磨する工程と、を備えた割スリーブの製造方法。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の割スリーブと、
   一端部が前記割スリーブの一端側の貫通孔内で保持され、前記割スリーブの他端側から挿入されるプラグフェルールと光学的に結合される光ファイバを有するファイバスタブと、
   該ファイバスタブの他端部を保持したホルダと、を備えた光レセプタクル。
6. 両側から光コネクタのフェルールが挿入されて、該フェルールの先端面同士が内部で当接する請求項１〜３のいずれかに記載の割スリーブと、
   前記フェルールが挿入される開口部を有し、かつ該開口部に連通するスリーブ収納部を有する筺体と、を備えた光アダプタ。

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