光学接続構造および光学接続方法
【課題】接続が行われる度に光伝送媒体端部に粘着性接続部材を形成する一連の作業を必要とせず、迅速かつ正確に接続を行うことができる光学接続構造および光学接続方法を提供する
【解決手段】光伝送媒体がメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入され光伝送媒体同士が互いに光学的に接続されている光学接続構造であって、メカニカルスプライスは、内部に塊状の粘着性接続部材を備え、各光伝送媒体は、それぞれ粘着性接続部材に当接して接続されている。また、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入して光伝送媒体同士を互いに光学的に接続する光学接続方法であって、塊状の粘着性接続部材をメカニカルスプライスの内部に挟持させ、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端から挿入して粘着性接続部材に当接させる。粘着性接続部材には、基材が含有されていることが好ましい。
【解決手段】光伝送媒体がメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入され光伝送媒体同士が互いに光学的に接続されている光学接続構造であって、メカニカルスプライスは、内部に塊状の粘着性接続部材を備え、各光伝送媒体は、それぞれ粘着性接続部材に当接して接続されている。また、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入して光伝送媒体同士を互いに光学的に接続する光学接続方法であって、塊状の粘着性接続部材をメカニカルスプライスの内部に挟持させ、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端から挿入して粘着性接続部材に当接させる。粘着性接続部材には、基材が含有されていることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送媒体同士を接続する光学接続構造および光学接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ファイバ等の光伝送媒体同士を接続する方法としては、光伝送媒体同士を突き合わせたり、光伝送媒体を挿入したフェルール同士を突き合わせることによって、物理的に接続する方法が一般的に採用されてきた。
【０００３】
光伝送媒体の接続が永久的に行われ変更がない場合は、融着接続の他、対向する光伝送媒体同士を挟持して固定するメカニカルスプライスが用いられ（例えば、特許文献１または２参照）、接続が頻繁に着脱される場合は、光伝送媒体端部をフェルールで保護した上で光コネクタ接続を行っている。これらの場合において、対向する光伝送媒体は、端部が物理的に接触することで接続されている。
【０００４】
しかしながら、光伝送媒体同士を直接接触させて接続を行うと、微細な傷等が接続特性に大きな影響を及ぼすという問題があった。また、仮に端面が平滑であっても、微視的には対向する端部間に空隙があり、この部分における接続損失も無視することができない。さらに、光伝送媒体は強度が低いため、端部への押圧力が増大すると光伝送媒体を破損してしまうおそれがあった。
【０００５】
上述した方法のうちメカニカルスプライスを用いる技術として、接続される光伝送媒体の端部に粘着性接続部材を設け、続いて光伝送媒体同士を対向させて接続する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。この方法では、一方の光伝送媒体の端部を粘着性接続部材シートに当接させ、押し破ることによって、光伝送媒体の端部に粘着性接続部材層を設け、続いて、他方の光伝送媒体を対向させ、接続を行っている。この接続を、メカニカルスプライス内で行うこともできる旨、開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４１６６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９９７号公報
【特許文献３】特開２００５−２７４８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の光学接続構造では、光伝送媒体の接続が必要とされる際に、光伝送媒体を粘着性接続部材に押し当てて密着させたまま、粘着性接続部材を移動させて切り離し、粘着性接続部材層を光伝送媒体の端部に設けるといった一連の工程をその都度行わなければならず非効率的であり、光学回路を作製する際の作業環境によっては、そのような一連の工程を現場で行うことが困難である場合もあり、より簡易的かつ正確な接続のための改善が求められていた。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メカニカルスプライス構造を用いる光伝送媒体同士の接続において、接続が行われる度に光伝送媒体端部に粘着性接続部材を形成する一連の作業を必要とせず、迅速かつ正確に接続を行うことができる光学接続構造および光学接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光伝送媒体がメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入され光伝送媒体同士が互いに光学的に接続されている光学接続構造であって、メカニカルスプライスは、内部に塊状の粘着性接続部材を備え、各光伝送媒体は、それぞれ粘着性接続部材に当接して接続されていることを特徴としている。
【００１０】
塊状の粘着性接続部材は、その内部に基材を備えることを好ましい態様としている。
【００１１】
また、塊状の粘着性接続部材は、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であることを好ましい態様としている。
【００１２】
さらに、塊状の粘着性接続部材は、球状の粘着性接続部材であることを好ましい態様としている。
【００１３】
また、本発明は、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入して光伝送媒体同士を互いに光学的に接続する光学接続方法であって、塊状の粘着性接続部材をメカニカルスプライスの内部に挟持させ、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端から挿入して粘着性接続部材に当接させることを特徴としている。
【００１４】
塊状の粘着性接続部材は、その内部に基材を備えることを好ましい態様としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光学接続構造および光学接続方法によれば、光伝送媒体同士を接続する際に、光伝送媒体の端部へ粘着性接続部材を設ける工程を省略することができ、当該メカニカルスプライスの両端から光伝送媒体を挿入して粘着性接続部材に当接させるだけで、正確かつ迅速に接続を完了することが可能となる。また、空気混入のない接続が可能となる。さらに、粘着性接続部材の硬度を規定することで、メカニカルスプライスでありながら再接続可能とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の光学接続構造の実施形態について具体的に説明する。
図１は、メカニカルスプライス構造を模式的に示した斜視図である。メカニカルスプライス１は、押さえ基板１１と、Ｖ溝基板１２とを接合することによってなり、その外周部に断面コ字状のクランプスプリング１４を取り付けて、両基板を固定する。Ｖ溝基板１２には、光伝送媒体２１を挿入する一方の端面から他方の端面に貫通する、断面Ｖ字状の溝１３が切ってあり、この溝１３によって光伝送媒体２１がガイドされる。また、押さえ基板１１によって、光伝送媒体２１は、溝１３内に固定される。また、符号２２は、光伝送媒体２１の被覆部であり、必要に応じて光伝送媒体２１から除去される。
【００１７】
図２は、本発明のメカニカルスプライス構造を用いた光学接続構造の第１実施形態を示す模式断面図である。図に示すように、本実施形態では、まず、塊状の粘着性接続部材３をメカニカルスプライス１の内部に予め備える。次に、光伝送媒体２１をメカニカルスプライス１の両端から挿入して、粘着性接続部材３に当接させる。これら工程によって、光伝送媒体の接続を行う。
【００１８】
このような塊状の粘着性接続部材を挟持するメカニカルスプライスを予め作製しておくことで、光伝送媒体の接続が必要とされる際には、両端から光伝送媒体を挿入するという簡便な工程のみによって、光伝送媒体の接続を完了することができて、好適である。
【００１９】
図３は、本発明のメカニカルスプライス構造を用いた光学接続構造の第２実施形態を示す模式断面図である。図に示すように、本実施形態では、まず、球形基材２３の表面に粘着性接続部材を形成し、塊状の粘着性接続部材３を作製し、これをメカニカルスプライス１の内部に予め備える。次に、光伝送媒体２１をメカニカルスプライス１の両端から挿入して、粘着性接続部材３に当接させる。第２実施形態においても、第１実施形態と同様、これら工程によって光伝送媒体の接続を行うことができる。
【００２０】
第１実施形態においては、塊状の粘着性接続部材を介しているので、光伝送媒体同士を直接付き合わせる従来の接続方法と比べ、光伝送媒体の端面が傷つくことが防止される。また、光伝送媒体と粘着性接続部材が密着するので、光伝送媒体が脱落することなく好適に接続を行うことができる。
【００２１】
さらに、第２実施形態においては、粘着性接続部材の内部に基材を含んでいるので、光伝送媒体の接続解除および再接続を繰り返し行っても、粘着性接続部材の形状を保ち、粘着性接続部材の変形が防止される。
【００２２】
本発明の塊状の粘着性接続部材は、球状、楕円球状、卵状、直方体状などの形状とすることができる。その中でも光伝送媒体のコアと空気混入せず当接しやすい球状が好ましい。
【００２３】
本発明の球状の粘着性接続部材を単独で用いる場合、粘着性接続部材の直径は３０〜１２５μｍが好ましい。１２５μｍを越えると、接続特性に問題が生じ、３０μｍ未満では、粘着性接続部材の量が不足して光伝送媒体の接続を十分に行うことができない。好ましくは４０〜１１０μｍであり、特に好ましくは１００μｍ程度である。
【００２４】
球状の粘着性接続部材の内部に球形基材を含む場合は、粘着性接続部材の直径は３０〜１２５μｍが好ましく、特に好ましくは１００μｍ程度である。また、その際、球形基材の直径は１０〜５０μｍが好ましく、粘着性接続部材層の厚さは５〜１００μｍが好ましい。
【００２５】
なお、粘着性接続部材が直方体状である場合には、その膜厚は１０〜１２５μｍが好ましく、より好ましくは１５〜１００μｍ、特に好ましくは２０μｍ程度である。
【００２６】
粘着性接続部材３としては、光伝送媒体２１に接触した際、適度なタック性を伴って密着する屈折率整合体であればよい。
【００２７】
適度なタック性を有するには、粘着力が１〜１００ｇｆ／２５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜５０ｇｆ／２５ｍｍ、特に好ましくは１０〜３０ｇｆ／２５ｍｍである。
【００２８】
粘着力が１ｇｆ／２５ｍｍ未満だと接続が安定せず、１００ｇｆ／２５ｍｍを超えると取り外した光伝送媒体２１に粘着性物質が付着して好ましくない。
【００２９】
なお、上記の粘着力はＪＩＳ Ｚ ０２３７の９０度引きはがし粘着力に準拠して測定した値である。
【００３０】
次に、屈折率整合体であるには、光伝送媒体２１と屈折率が近ければよい。具体的には、フレネル反射の回避による伝送損失の面から屈折率の差が±０．１以内であることが好ましく、特に０．０５以内であることが好ましい。なお、接続される２つの光伝送媒体の屈折率差が大きい場合には、これらの屈折率の平均値と粘着性接続部材の屈折率とが上記範囲内であることが好ましい。なお、上記屈折率は２０℃での値であり、測定には波長１３１０ｎｍの光源を用いる。
【００３１】
また、粘着性接続部材３は、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であれば凝集破壊が起こり難く、そのまま再接続可能となるので好ましい。さらに好ましくは２０〜９０である。上記の硬度はＪＩＳ Ｋ−６２５３に準拠して測定した値である。なお、粘着性接続部材３を交換して再接続することもできる。
【００３２】
粘着性接続部材３には、高分子材料、例えばアクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系等の各種粘着材料を用いることが好ましい。
【００３３】
中でも、耐環境性及び接着性の面から、シリコーン系及びアクリル系の粘着材料が特に好ましい。また、適宜架橋剤、添加剤、軟化剤、粘着調整剤等の添加により接着力、濡れ性を調節してもよく、耐水性や耐湿性、耐熱性を付加してもよい。
【００３４】
本発明の基材としては、光伝送媒体と屈折率が近似している物質を選択することが好ましい。そして、ファイバ間のギャップを埋め、空気混入を防げる観点から変形するものが好ましい。また、再接続を可能とする観点から接続を解除すると元の形状に復元するものがさらに好ましい。
【００３５】
また、変形する基材は硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であればよく、元の形状に復元する基材は硬度がＪＩＳ（Ａ型）２５〜１００であればよい。なお、上記の硬度はＪＩＳ Ｋ−６２５３に準拠して測定した値である。
【００３６】
基材には、高分子材料、例えばアクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系等の各種材料を用いることが好ましい。なお、石英や化合物ガラス等の無機材料を用いることもできる。
【００３７】
基材の外周に粘着性接続部材を設ける工程は、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法などの各種コーティング技法に代表される公知の任意の方法を用いることができる。
【００３８】
また、本発明における光伝送媒体２１は、単心の光ファイバに限られず、光ファイバを複数本テープ化したテープ心線等でもよく、一度に接続される光伝送媒体の数量に制限はない。光伝送媒体２１を複数本の光ファイバとする場合は、その本数に対応した個数の粘着性接続部材を設けるか、その本数に対応した直径を有する粘着性接続部材をメカニカルスプライス内に予め収納することとなる。
【００３９】
また、光伝送媒体２１としては、石英ファイバ、プラスチックファイバ等を好適に用いることができるが、その材料は限定されない。なお、ホーリーファイバ等のフォトニック結晶型ファイバも適用できる。また、光伝送媒体として、光導波路を用いることができ、その形状および材質は、適宜選択して使用することができる。さらに、光伝送媒体における屈折率分布は、ステップ分布やグレーテッド分布等、使用目的により適宜選択することができる。
【００４０】
また、本発明におけるメカニカルスプライスの押さえ基板やＶ溝基板に用いられる材料は、接続される光伝送媒体の材料や、要求される強度や位置合わせ精度により適宜選択されるが、特に熱的寸法変化が小さいプラスチック、セラミック、金属等で作製されたものが好ましく使用される。プラスチック材料としては、ガラス混入エポキシ材料、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の結晶性高分子が好ましく使用される。
【００４１】
本発明のＶ溝基板１２に形成されている溝１３は、押さえ基板と共に光伝送媒体を固定するものであればＶ字状に限定されず、Ｕ字状、半円や矩形であってもよく、これらの溝は、接続される光伝送媒体と同数形成されており、それぞれに仲介光伝送媒体が収納される。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明の光学接続構造について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
＜実施例１＞
まず、粘着性接続部材の材料として、屈折率を１．４６に調整したアクリル系粘着材料を用意した。このアクリル系粘着材料は、ｎ−ブチルアクリレート／メチルアクリレート／アクリル酸／２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体（配合重量比＝８２／１５／２．７／０．３）の３０％酢酸エチル溶液１００部に、コロネートＬ（日本ポリウレタン工業社製、トリメチロールプロパンのトリレンジイソシアネートアダクト）１．０部を配合して混合してなる溶液である。なお、当該溶液の粘度は０．１Ｐａ・ｓ程度である。
【００４３】
そして、当該溶液をディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製、ＭＬ６０６ＧＸ）から吐出させてニードルの先端で液滴状に数分保持することで球状に形成した。そして、これを１００℃のオーブンに１．５時間入れ、アクリル系粘着材料を固化させて球状の粘着性接続部材を作製した。なお、粘着性接続部材の粘着力は、３０ｇｆ／２５ｍｍ、屈折率は１．４６、硬度は２５、直径は１００μｍであった。
【００４４】
次に、該粘着性接続部材をメカニカルスプライス内部のＶ溝にセッティングした。そして、組み立て冶具（単心メカニカルスプライス、接続工具「Ｈ」、型番：ＨＯＴ−ＨＭＳ−ＣＲＣ）を用いてクランプスプリングに押さえ基板とＶ溝基板を嵌め込み、メカニカルスプライス（単心メカニカルスプライス「Ｈ」、型式：ＨＯＴ−ＨＭＳ−１−１２５）を組み立てた。
【００４５】
次に、一端にＦＣコネクタを有する石英系シングルモードの光ファイバＦ２（住友電工社製、外径０．２５ｍｍ、２０℃での屈折率１．４５２、長さ３．５ｍ）を２本用意した。そして、ＦＣコネクタのない側の端面を光ファイバカッタ（古河電工社製 商品名：「Ｓ３２５Ａ」）により鏡面カットして前記メカニカルスプライスの両側からそれぞれ挿入し、粘着性接続部材に当接させて実施例１の光学接続構造を作製した。
【００４６】
＜実施例２＞
基材として、球状のアクリルビーズを用いた。なお、基材の屈折率は１．４５、硬度は５０、直径は２５μｍであった。当該基材の周囲に上記溶液をディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製、ＭＬ６０６ＧＸ）から吐出させて、ビーズに塗布することで球状に形成した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例２の光学接続構造を作製した。なお、内部に基材を備える粘着性接続部材全体の粘着力は３０ｇｆ／２５ｍｍ、屈折率は１．４６、直径は５０μｍ（粘着性接続部材層の厚さは１２．５μｍ）であった。
【００４７】
＜比較例１＞
粘着性接続部材を用いなかったことを除き、実施例１と同様にして比較例１の光学接続構造を作製した。
【００４８】
＜比較例２＞
予め粘着性接続部材シート（粘着力は、３０ｇｆ／２５ｍｍ、屈折率は１．４６、硬度は２５、膜厚は２０μｍ）を用意した。２本の光ファイバＦ２のうちの１本について、当該粘着性接続部材シートに当接させ、押し破ることによって端部に粘着性接続部材層を設けてからメカニカルスプライスへ挿入した。それ以外は比較例１と同様にして比較例２の光学接続構造を作製した。実施例および比較例の主な条件を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
＜接続に要する時間＞
まず、実施例および比較例の光学接続構造について、メカニカルスプライスが組み立てられた状態から接続に要する時間を測定した。具体的には、実施例１、実施例２および比較例１については光ファイバＦ２を挿入する時間を測定した。比較例２については、端部に粘着性接続部材層を設けて光ファイバＦ２を挿入する時間を測定した。なお、接続に要する時間は３００秒以上だと実用上問題がある。
【００５１】
＜接続損失＞
次に、実施例および比較例の光学接続構造について接続損失の評価を行った。
［基準実験］
まず、接続箇所がない状態で接続損失０の標準状態を示すために基準実験を行った。図４は、基準実験の回路図である。符号１００は光パワーメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製、商品名：ＯＰＴＩＣＡＬ ＭＵＬＴＩ ＰＯＷＥＲ ＭＥＴＥＲ 「Ｑ８２２１」）、ＣはＦＣコネクタ、Ｆ１は両端にＦＣコネクタを有する石英系シングルモードの光ファイバ（住友電工社製、ＦＣコネクタ付光ファイバ２５０μｍ心線、長さ１ｍである。なお、光パワーメータ１００は、センサーユニットとして「Ｑ８２２０８」、１．５５μｍＬＤユニットとして「Ｑ８１２１２」を用いた。
【００５２】
光ファイバＦ１の両端のＦＣコネクタを、それぞれ光パワーメータ１００の入射用端子および出射用端子に接続した。この状態で波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から５回入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定した。そして、５回の平均値を基準値とした。
【００５３】
［実施例および比較例の評価］
次に実施例および比較例の光学接続構造について接続損失を評価した。図５は、実施例および比較例の回路図である。符号Ｆ２は、一端にＦＣコネクタを有する石英系シングルモードの光ファイバである。
【００５４】
まず、実施例１の光学接続構造について、２つのＦＣコネクタをそれぞれ光パワーメータ１００の入射用端子および出射用端子に接続した。この状態で波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から５回入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定した。そして、５回の平均値と基準値との差異を実施例１の接続損失とした。その後、組み立て冶具を用いてメカニカルスプライスを分解し、再度そのメカニカルスプライスを組み立てて再接続させた。この状態で波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から５回入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定し、５回の平均値と基準値との差異を実施例１の再接続損失とした。そして、実施例２、比較例１および比較例２の光学接続構造についても同様に評価した。なお、接続損失は、０．２５ｄＢ以上だと実用上問題があり、０．１５ｄＢ未満だと特に優れている。結果を表２に示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
［評価結果］
表２から明らかなように、実施例１および実施例２の光学接続構造は接続に要する時間、接続損失、再接続損失のいずれも実用上問題なく、実施例１の接続損失は特に優れている。これに対し、比較例１の光学接続構造は、接続に要する時間は実用上問題ないが、接続損失、再接続損失は実用上問題がある。また、比較例２の光学接続構造は、接続損失、再接続損失は実用上問題ないが、接続に要する時間は実用上問題がある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】メカニカルスプライス構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の光学接続構造の第１実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の光学接続構造の第２実施形態を示す断面図である。
【図４】基準実験の回路図である。
【図５】実施例および比較例の回路図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…メカニカルスプライス、１１…押さえ基板、１２…Ｖ溝基板、１３…溝、
１４…クランプスプリング、２１…光伝送媒体、２２…被覆部、２３…基材、
３…粘着性接続部材、１００…光パワーメータ、Ｃ…ＦＣコネクタ、
Ｆ１…両端にＦＣコネクタを有する光ファイバ、
Ｆ２…一端にＦＣコネクタを有する光ファイバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送媒体同士を接続する光学接続構造および光学接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ファイバ等の光伝送媒体同士を接続する方法としては、光伝送媒体同士を突き合わせたり、光伝送媒体を挿入したフェルール同士を突き合わせることによって、物理的に接続する方法が一般的に採用されてきた。
【０００３】
光伝送媒体の接続が永久的に行われ変更がない場合は、融着接続の他、対向する光伝送媒体同士を挟持して固定するメカニカルスプライスが用いられ（例えば、特許文献１または２参照）、接続が頻繁に着脱される場合は、光伝送媒体端部をフェルールで保護した上で光コネクタ接続を行っている。これらの場合において、対向する光伝送媒体は、端部が物理的に接触することで接続されている。
【０００４】
しかしながら、光伝送媒体同士を直接接触させて接続を行うと、微細な傷等が接続特性に大きな影響を及ぼすという問題があった。また、仮に端面が平滑であっても、微視的には対向する端部間に空隙があり、この部分における接続損失も無視することができない。さらに、光伝送媒体は強度が低いため、端部への押圧力が増大すると光伝送媒体を破損してしまうおそれがあった。
【０００５】
上述した方法のうちメカニカルスプライスを用いる技術として、接続される光伝送媒体の端部に粘着性接続部材を設け、続いて光伝送媒体同士を対向させて接続する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。この方法では、一方の光伝送媒体の端部を粘着性接続部材シートに当接させ、押し破ることによって、光伝送媒体の端部に粘着性接続部材層を設け、続いて、他方の光伝送媒体を対向させ、接続を行っている。この接続を、メカニカルスプライス内で行うこともできる旨、開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４１６６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９９７号公報
【特許文献３】特開２００５−２７４８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の光学接続構造では、光伝送媒体の接続が必要とされる際に、光伝送媒体を粘着性接続部材に押し当てて密着させたまま、粘着性接続部材を移動させて切り離し、粘着性接続部材層を光伝送媒体の端部に設けるといった一連の工程をその都度行わなければならず非効率的であり、光学回路を作製する際の作業環境によっては、そのような一連の工程を現場で行うことが困難である場合もあり、より簡易的かつ正確な接続のための改善が求められていた。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メカニカルスプライス構造を用いる光伝送媒体同士の接続において、接続が行われる度に光伝送媒体端部に粘着性接続部材を形成する一連の作業を必要とせず、迅速かつ正確に接続を行うことができる光学接続構造および光学接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光伝送媒体がメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入され光伝送媒体同士が互いに光学的に接続されている光学接続構造であって、メカニカルスプライスは、内部に塊状の粘着性接続部材を備え、各光伝送媒体は、それぞれ粘着性接続部材に当接して接続されていることを特徴としている。
【００１０】
塊状の粘着性接続部材は、その内部に基材を備えることを好ましい態様としている。
【００１１】
また、塊状の粘着性接続部材は、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であることを好ましい態様としている。
【００１２】
さらに、塊状の粘着性接続部材は、球状の粘着性接続部材であることを好ましい態様としている。
【００１３】
また、本発明は、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入して光伝送媒体同士を互いに光学的に接続する光学接続方法であって、塊状の粘着性接続部材をメカニカルスプライスの内部に挟持させ、光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端から挿入して粘着性接続部材に当接させることを特徴としている。
【００１４】
塊状の粘着性接続部材は、その内部に基材を備えることを好ましい態様としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光学接続構造および光学接続方法によれば、光伝送媒体同士を接続する際に、光伝送媒体の端部へ粘着性接続部材を設ける工程を省略することができ、当該メカニカルスプライスの両端から光伝送媒体を挿入して粘着性接続部材に当接させるだけで、正確かつ迅速に接続を完了することが可能となる。また、空気混入のない接続が可能となる。さらに、粘着性接続部材の硬度を規定することで、メカニカルスプライスでありながら再接続可能とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の光学接続構造の実施形態について具体的に説明する。
図１は、メカニカルスプライス構造を模式的に示した斜視図である。メカニカルスプライス１は、押さえ基板１１と、Ｖ溝基板１２とを接合することによってなり、その外周部に断面コ字状のクランプスプリング１４を取り付けて、両基板を固定する。Ｖ溝基板１２には、光伝送媒体２１を挿入する一方の端面から他方の端面に貫通する、断面Ｖ字状の溝１３が切ってあり、この溝１３によって光伝送媒体２１がガイドされる。また、押さえ基板１１によって、光伝送媒体２１は、溝１３内に固定される。また、符号２２は、光伝送媒体２１の被覆部であり、必要に応じて光伝送媒体２１から除去される。
【００１７】
図２は、本発明のメカニカルスプライス構造を用いた光学接続構造の第１実施形態を示す模式断面図である。図に示すように、本実施形態では、まず、塊状の粘着性接続部材３をメカニカルスプライス１の内部に予め備える。次に、光伝送媒体２１をメカニカルスプライス１の両端から挿入して、粘着性接続部材３に当接させる。これら工程によって、光伝送媒体の接続を行う。
【００１８】
このような塊状の粘着性接続部材を挟持するメカニカルスプライスを予め作製しておくことで、光伝送媒体の接続が必要とされる際には、両端から光伝送媒体を挿入するという簡便な工程のみによって、光伝送媒体の接続を完了することができて、好適である。
【００１９】
図３は、本発明のメカニカルスプライス構造を用いた光学接続構造の第２実施形態を示す模式断面図である。図に示すように、本実施形態では、まず、球形基材２３の表面に粘着性接続部材を形成し、塊状の粘着性接続部材３を作製し、これをメカニカルスプライス１の内部に予め備える。次に、光伝送媒体２１をメカニカルスプライス１の両端から挿入して、粘着性接続部材３に当接させる。第２実施形態においても、第１実施形態と同様、これら工程によって光伝送媒体の接続を行うことができる。
【００２０】
第１実施形態においては、塊状の粘着性接続部材を介しているので、光伝送媒体同士を直接付き合わせる従来の接続方法と比べ、光伝送媒体の端面が傷つくことが防止される。また、光伝送媒体と粘着性接続部材が密着するので、光伝送媒体が脱落することなく好適に接続を行うことができる。
【００２１】
さらに、第２実施形態においては、粘着性接続部材の内部に基材を含んでいるので、光伝送媒体の接続解除および再接続を繰り返し行っても、粘着性接続部材の形状を保ち、粘着性接続部材の変形が防止される。
【００２２】
本発明の塊状の粘着性接続部材は、球状、楕円球状、卵状、直方体状などの形状とすることができる。その中でも光伝送媒体のコアと空気混入せず当接しやすい球状が好ましい。
【００２３】
本発明の球状の粘着性接続部材を単独で用いる場合、粘着性接続部材の直径は３０〜１２５μｍが好ましい。１２５μｍを越えると、接続特性に問題が生じ、３０μｍ未満では、粘着性接続部材の量が不足して光伝送媒体の接続を十分に行うことができない。好ましくは４０〜１１０μｍであり、特に好ましくは１００μｍ程度である。
【００２４】
球状の粘着性接続部材の内部に球形基材を含む場合は、粘着性接続部材の直径は３０〜１２５μｍが好ましく、特に好ましくは１００μｍ程度である。また、その際、球形基材の直径は１０〜５０μｍが好ましく、粘着性接続部材層の厚さは５〜１００μｍが好ましい。
【００２５】
なお、粘着性接続部材が直方体状である場合には、その膜厚は１０〜１２５μｍが好ましく、より好ましくは１５〜１００μｍ、特に好ましくは２０μｍ程度である。
【００２６】
粘着性接続部材３としては、光伝送媒体２１に接触した際、適度なタック性を伴って密着する屈折率整合体であればよい。
【００２７】
適度なタック性を有するには、粘着力が１〜１００ｇｆ／２５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜５０ｇｆ／２５ｍｍ、特に好ましくは１０〜３０ｇｆ／２５ｍｍである。
【００２８】
粘着力が１ｇｆ／２５ｍｍ未満だと接続が安定せず、１００ｇｆ／２５ｍｍを超えると取り外した光伝送媒体２１に粘着性物質が付着して好ましくない。
【００２９】
なお、上記の粘着力はＪＩＳ Ｚ ０２３７の９０度引きはがし粘着力に準拠して測定した値である。
【００３０】
次に、屈折率整合体であるには、光伝送媒体２１と屈折率が近ければよい。具体的には、フレネル反射の回避による伝送損失の面から屈折率の差が±０．１以内であることが好ましく、特に０．０５以内であることが好ましい。なお、接続される２つの光伝送媒体の屈折率差が大きい場合には、これらの屈折率の平均値と粘着性接続部材の屈折率とが上記範囲内であることが好ましい。なお、上記屈折率は２０℃での値であり、測定には波長１３１０ｎｍの光源を用いる。
【００３１】
また、粘着性接続部材３は、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であれば凝集破壊が起こり難く、そのまま再接続可能となるので好ましい。さらに好ましくは２０〜９０である。上記の硬度はＪＩＳ Ｋ−６２５３に準拠して測定した値である。なお、粘着性接続部材３を交換して再接続することもできる。
【００３２】
粘着性接続部材３には、高分子材料、例えばアクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系等の各種粘着材料を用いることが好ましい。
【００３３】
中でも、耐環境性及び接着性の面から、シリコーン系及びアクリル系の粘着材料が特に好ましい。また、適宜架橋剤、添加剤、軟化剤、粘着調整剤等の添加により接着力、濡れ性を調節してもよく、耐水性や耐湿性、耐熱性を付加してもよい。
【００３４】
本発明の基材としては、光伝送媒体と屈折率が近似している物質を選択することが好ましい。そして、ファイバ間のギャップを埋め、空気混入を防げる観点から変形するものが好ましい。また、再接続を可能とする観点から接続を解除すると元の形状に復元するものがさらに好ましい。
【００３５】
また、変形する基材は硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であればよく、元の形状に復元する基材は硬度がＪＩＳ（Ａ型）２５〜１００であればよい。なお、上記の硬度はＪＩＳ Ｋ−６２５３に準拠して測定した値である。
【００３６】
基材には、高分子材料、例えばアクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系等の各種材料を用いることが好ましい。なお、石英や化合物ガラス等の無機材料を用いることもできる。
【００３７】
基材の外周に粘着性接続部材を設ける工程は、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法などの各種コーティング技法に代表される公知の任意の方法を用いることができる。
【００３８】
また、本発明における光伝送媒体２１は、単心の光ファイバに限られず、光ファイバを複数本テープ化したテープ心線等でもよく、一度に接続される光伝送媒体の数量に制限はない。光伝送媒体２１を複数本の光ファイバとする場合は、その本数に対応した個数の粘着性接続部材を設けるか、その本数に対応した直径を有する粘着性接続部材をメカニカルスプライス内に予め収納することとなる。
【００３９】
また、光伝送媒体２１としては、石英ファイバ、プラスチックファイバ等を好適に用いることができるが、その材料は限定されない。なお、ホーリーファイバ等のフォトニック結晶型ファイバも適用できる。また、光伝送媒体として、光導波路を用いることができ、その形状および材質は、適宜選択して使用することができる。さらに、光伝送媒体における屈折率分布は、ステップ分布やグレーテッド分布等、使用目的により適宜選択することができる。
【００４０】
また、本発明におけるメカニカルスプライスの押さえ基板やＶ溝基板に用いられる材料は、接続される光伝送媒体の材料や、要求される強度や位置合わせ精度により適宜選択されるが、特に熱的寸法変化が小さいプラスチック、セラミック、金属等で作製されたものが好ましく使用される。プラスチック材料としては、ガラス混入エポキシ材料、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の結晶性高分子が好ましく使用される。
【００４１】
本発明のＶ溝基板１２に形成されている溝１３は、押さえ基板と共に光伝送媒体を固定するものであればＶ字状に限定されず、Ｕ字状、半円や矩形であってもよく、これらの溝は、接続される光伝送媒体と同数形成されており、それぞれに仲介光伝送媒体が収納される。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明の光学接続構造について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
＜実施例１＞
まず、粘着性接続部材の材料として、屈折率を１．４６に調整したアクリル系粘着材料を用意した。このアクリル系粘着材料は、ｎ−ブチルアクリレート／メチルアクリレート／アクリル酸／２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体（配合重量比＝８２／１５／２．７／０．３）の３０％酢酸エチル溶液１００部に、コロネートＬ（日本ポリウレタン工業社製、トリメチロールプロパンのトリレンジイソシアネートアダクト）１．０部を配合して混合してなる溶液である。なお、当該溶液の粘度は０．１Ｐａ・ｓ程度である。
【００４３】
そして、当該溶液をディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製、ＭＬ６０６ＧＸ）から吐出させてニードルの先端で液滴状に数分保持することで球状に形成した。そして、これを１００℃のオーブンに１．５時間入れ、アクリル系粘着材料を固化させて球状の粘着性接続部材を作製した。なお、粘着性接続部材の粘着力は、３０ｇｆ／２５ｍｍ、屈折率は１．４６、硬度は２５、直径は１００μｍであった。
【００４４】
次に、該粘着性接続部材をメカニカルスプライス内部のＶ溝にセッティングした。そして、組み立て冶具（単心メカニカルスプライス、接続工具「Ｈ」、型番：ＨＯＴ−ＨＭＳ−ＣＲＣ）を用いてクランプスプリングに押さえ基板とＶ溝基板を嵌め込み、メカニカルスプライス（単心メカニカルスプライス「Ｈ」、型式：ＨＯＴ−ＨＭＳ−１−１２５）を組み立てた。
【００４５】
次に、一端にＦＣコネクタを有する石英系シングルモードの光ファイバＦ２（住友電工社製、外径０．２５ｍｍ、２０℃での屈折率１．４５２、長さ３．５ｍ）を２本用意した。そして、ＦＣコネクタのない側の端面を光ファイバカッタ（古河電工社製 商品名：「Ｓ３２５Ａ」）により鏡面カットして前記メカニカルスプライスの両側からそれぞれ挿入し、粘着性接続部材に当接させて実施例１の光学接続構造を作製した。
【００４６】
＜実施例２＞
基材として、球状のアクリルビーズを用いた。なお、基材の屈折率は１．４５、硬度は５０、直径は２５μｍであった。当該基材の周囲に上記溶液をディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製、ＭＬ６０６ＧＸ）から吐出させて、ビーズに塗布することで球状に形成した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例２の光学接続構造を作製した。なお、内部に基材を備える粘着性接続部材全体の粘着力は３０ｇｆ／２５ｍｍ、屈折率は１．４６、直径は５０μｍ（粘着性接続部材層の厚さは１２．５μｍ）であった。
【００４７】
＜比較例１＞
粘着性接続部材を用いなかったことを除き、実施例１と同様にして比較例１の光学接続構造を作製した。
【００４８】
＜比較例２＞
予め粘着性接続部材シート（粘着力は、３０ｇｆ／２５ｍｍ、屈折率は１．４６、硬度は２５、膜厚は２０μｍ）を用意した。２本の光ファイバＦ２のうちの１本について、当該粘着性接続部材シートに当接させ、押し破ることによって端部に粘着性接続部材層を設けてからメカニカルスプライスへ挿入した。それ以外は比較例１と同様にして比較例２の光学接続構造を作製した。実施例および比較例の主な条件を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
＜接続に要する時間＞
まず、実施例および比較例の光学接続構造について、メカニカルスプライスが組み立てられた状態から接続に要する時間を測定した。具体的には、実施例１、実施例２および比較例１については光ファイバＦ２を挿入する時間を測定した。比較例２については、端部に粘着性接続部材層を設けて光ファイバＦ２を挿入する時間を測定した。なお、接続に要する時間は３００秒以上だと実用上問題がある。
【００５１】
＜接続損失＞
次に、実施例および比較例の光学接続構造について接続損失の評価を行った。
［基準実験］
まず、接続箇所がない状態で接続損失０の標準状態を示すために基準実験を行った。図４は、基準実験の回路図である。符号１００は光パワーメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製、商品名：ＯＰＴＩＣＡＬ ＭＵＬＴＩ ＰＯＷＥＲ ＭＥＴＥＲ 「Ｑ８２２１」）、ＣはＦＣコネクタ、Ｆ１は両端にＦＣコネクタを有する石英系シングルモードの光ファイバ（住友電工社製、ＦＣコネクタ付光ファイバ２５０μｍ心線、長さ１ｍである。なお、光パワーメータ１００は、センサーユニットとして「Ｑ８２２０８」、１．５５μｍＬＤユニットとして「Ｑ８１２１２」を用いた。
【００５２】
光ファイバＦ１の両端のＦＣコネクタを、それぞれ光パワーメータ１００の入射用端子および出射用端子に接続した。この状態で波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から５回入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定した。そして、５回の平均値を基準値とした。
【００５３】
［実施例および比較例の評価］
次に実施例および比較例の光学接続構造について接続損失を評価した。図５は、実施例および比較例の回路図である。符号Ｆ２は、一端にＦＣコネクタを有する石英系シングルモードの光ファイバである。
【００５４】
まず、実施例１の光学接続構造について、２つのＦＣコネクタをそれぞれ光パワーメータ１００の入射用端子および出射用端子に接続した。この状態で波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から５回入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定した。そして、５回の平均値と基準値との差異を実施例１の接続損失とした。その後、組み立て冶具を用いてメカニカルスプライスを分解し、再度そのメカニカルスプライスを組み立てて再接続させた。この状態で波長１５５０ｎｍの光を入射用端子から５回入射させ、出射用端子から出射された光パワーを測定し、５回の平均値と基準値との差異を実施例１の再接続損失とした。そして、実施例２、比較例１および比較例２の光学接続構造についても同様に評価した。なお、接続損失は、０．２５ｄＢ以上だと実用上問題があり、０．１５ｄＢ未満だと特に優れている。結果を表２に示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
［評価結果］
表２から明らかなように、実施例１および実施例２の光学接続構造は接続に要する時間、接続損失、再接続損失のいずれも実用上問題なく、実施例１の接続損失は特に優れている。これに対し、比較例１の光学接続構造は、接続に要する時間は実用上問題ないが、接続損失、再接続損失は実用上問題がある。また、比較例２の光学接続構造は、接続損失、再接続損失は実用上問題ないが、接続に要する時間は実用上問題がある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】メカニカルスプライス構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の光学接続構造の第１実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の光学接続構造の第２実施形態を示す断面図である。
【図４】基準実験の回路図である。
【図５】実施例および比較例の回路図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…メカニカルスプライス、１１…押さえ基板、１２…Ｖ溝基板、１３…溝、
１４…クランプスプリング、２１…光伝送媒体、２２…被覆部、２３…基材、
３…粘着性接続部材、１００…光パワーメータ、Ｃ…ＦＣコネクタ、
Ｆ１…両端にＦＣコネクタを有する光ファイバ、
Ｆ２…一端にＦＣコネクタを有する光ファイバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送媒体がメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入され上記光伝送媒体同士が互いに光学的に接続されている光学接続構造であって、
上記メカニカルスプライスは、内部に塊状の粘着性接続部材を備え、
上記各光伝送媒体は、それぞれ上記粘着性接続部材に当接して接続されていることを特徴とする光学接続構造。
【請求項２】
前記塊状の粘着性接続部材は、その内部に基材を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
【請求項３】
上記塊状の粘着性接続部材は、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学接続構造。
【請求項４】
上記塊状の粘着性接続部材は、球状の粘着性接続部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学接続構造。
【請求項５】
光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入して上記光伝送媒体同士を互いに光学的に接続する光学接続方法であって、
塊状の粘着性接続部材を上記メカニカルスプライスの内部に挟持させ、
上記光伝送媒体を上記メカニカルスプライスの両端から挿入して上記粘着性接続部材に当接させることを特徴とする光学接続方法。
【請求項６】
前記塊状の粘着性接続部材は、その内部に基材を備えることを特徴とする請求項５に記載の光学接続方法。
【請求項１】
光伝送媒体がメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入され上記光伝送媒体同士が互いに光学的に接続されている光学接続構造であって、
上記メカニカルスプライスは、内部に塊状の粘着性接続部材を備え、
上記各光伝送媒体は、それぞれ上記粘着性接続部材に当接して接続されていることを特徴とする光学接続構造。
【請求項２】
前記塊状の粘着性接続部材は、その内部に基材を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
【請求項３】
上記塊状の粘着性接続部材は、硬度がＪＩＳ（Ａ型）５〜１００であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学接続構造。
【請求項４】
上記塊状の粘着性接続部材は、球状の粘着性接続部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学接続構造。
【請求項５】
光伝送媒体をメカニカルスプライスの両端からそれぞれ挿入して上記光伝送媒体同士を互いに光学的に接続する光学接続方法であって、
塊状の粘着性接続部材を上記メカニカルスプライスの内部に挟持させ、
上記光伝送媒体を上記メカニカルスプライスの両端から挿入して上記粘着性接続部材に当接させることを特徴とする光学接続方法。
【請求項６】
前記塊状の粘着性接続部材は、その内部に基材を備えることを特徴とする請求項５に記載の光学接続方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２４４５４５（Ｐ２００９−２４４５４５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９０２１４（Ｐ２００８−９０２１４）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００１５３５９１）株式会社巴川製紙所 (457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００１５３５９１）株式会社巴川製紙所 (457)
【Ｆターム（参考）】
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