光纤、光纤的端面密封方法、光纤的连接结构及光连接器的制作方法

专利名称：：光纤、光纤的端面密封方法、光纤的连接结构及光连接器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及具有沿纵向延伸的多个空孔的光纤、光纤的端面密封方法、光纤的连接结构及光连接器。
背景技术：
：伴随着光通信网络和光信号处理的高速化，需要更大容量的光纤，作为实现这一目的的光纤，在芯部周围的包层中形成了沿光纤长度方向延伸的多个空孔的光子晶体光纤(PhotonicCrystalFiber:PCF)受到人们的关注。全反射型PCF的一个例子是多孔光纤(HoleyFiber:HF),通过在添加了Ge的芯部周围的包层内形成多个空孔，形成降低包层实效折射率的结构。该多孔光纤通过在包层中形成折射率大致为1的空孔J吏得芯部相对于包层的实效比折射率差大约为32%,与单模光纤(SMF)相比能够增大比折射率差。另夕卜，光纤的连4妻以往一直采用利用机才4接头(mechanicalsplice)的对接连接或连接器连接。连接器连接是将在光纤顶端安装有套管的光纤连接器彼此对正连4妄的方法。不过，用上述连接方法连接具有空孔的多孔光纤等光纤时，会有以下问题。采用机械接头的对正连接时，存在于光纤端面之间的折射率匹配剂由于毛细管现象而浸入到空孔内。当具有与芯部同等程度的折射率的折射率匹配剂浸入空孔内时，在空孔中形成芯部，光与空孔的芯部结合，连接损耗增加。采用连接器连接时，对光纤端面和套管端面实施研磨处理时，研磨屑会混入到空孔内，反复进行连接器的装拆时，进入空孔内的研磨屑会在光纤端面上露出，在连接器安装时使光纤端面上产生裂紋或缺陷，降低其长期可靠性。针对这些问题，现行的方法有，向空孔内注入匹配油(matchingoil)、紫外线固化性树脂或热固化性树脂，将光纤的端面密封(例如，参见专利文献l，2)。专利文献l:特开2002-236234号公报专利文献2:特开2002-323625号公报
发明内容但是，采用以往的光纤端面密封方法，向空孔中填充固化性树脂，利用紫外线照射或加热使空孔内的固化性树脂固化，将光纤端面的空孔密封，但如果固化性树脂容易透过湿气，在湿度高的环境等情况下，透过密封部的湿气会在空孔内部结露，从而存在显著增加传输损耗的问题。另外，釆用以往的连接方法，如果固化性树脂和玻璃的粘接强度低，由于固化时固化性树脂的体积收缩，使得树脂和空孔内壁之间容易产生空隙或剥离，在利用机械接头进行光纤的对接连接时，由于剥离等间隙会^f吏折射率整合剂浸入空孔内，导致连接损耗增大。另外，采用以往的光连接器时，研磨剂或研磨屑会侵入到间隙中使可靠性降低。而且，如果固化性树脂过于柔软，在研磨时树脂面容易比玻璃面凹陷而填满研磨屑等，导致连接不良。此外，如果固化性树脂的粘度过高，向空孔中填充必要长度的树脂时需要花费较多的时间，同时，易导致填充长度不均一，使得连接特性产生偏差。因而，本发明的目的是，提供可靠性高的光纤、光纤的端面密封方法、光纤的连接结构以及光连接器。为了达到上述目的，本发明提供了一种光纤，其特征在于，该光纤具备芯部；设置于所述芯部周围的包层；设置于所述包层中的多个空孔；以及，被填充在所述空孔端部附近的固化性树脂，该固化性树脂具有固化后的透湿率为0.5g/cm2.24h以下的特性。为了达到上述目的，本发明提供了一种光纤，其特征在于，该光纤具备芯部；设置于所述芯部周围的包层；设置于所述包层中的多个空孔；以及，被填充在所述空孔端部附近的固化性树脂，该固化性树脂与玻璃的粘接强度为5MPa以上且具有固化后的硬度以肖氏D硬度表示为50以上的特性。为了达到上述目的，本发明提供了一种光纤的端面密封方法，其特征在于，该方法具备准备在包层中具有多个空孔的光纤的第1工序；在所述光纤的所述多个空孔的端部附近填充固化性树脂的第2工序，该固化性树脂的固化后的透湿率为0.5g/cm^24h以下；以及，使被填充的上述固化性树脂固化的第3工序。为了达到上述目的，本发明提供了一种光纤的端面密封方法，其特征在于，该方法具备准备在包层中具有多个空孔的光纤的第l工序；在所述光纤的所述多个空孔的端部附近填充固化性树脂的第2工序，该固化性树脂与玻璃的粘接强度为5MPa以上且固化后的硬度以肖氏D硬度表示为50以上；以及，使被填充的上述固化性树脂固化的第3工序。为了达到上述目的，本发明提供了一种光纤连接结构，其特征在于，在上光纤。'，、，一""、为了达到上述目的，本发明提供了一种光连4姿器，其特征在于，将上述光纤安装于套管中。根据本发明，能够提高光纤、光纤的端面密封方法、光纤的连接结构以及光连接器的可靠性。图l是表示本发明的第1实施方式中的光纤的图，(a)是正视图，(b)是側^f见断面图。图2是表示第1实施方式中的光纤的连接损肆C特性的特性图。图3是表示实施例3、比较例3和比较例4的端面的外观的图，其中，(a)是实施例3的正视图，(b)是比较例3的正视图，(c)是比较例4的正视图。图4是表示实施例4、比较例5和比较例6的密封部的图，其中，(a)是实施例4的纵向断面图，(b)是比较例5的纵向断面图，(c)是比较例6的纵向断面图。图5是表示本发明的实施方式中的光纤的连4妻结构的断面图。图6是表示图5的光纤的连接结构的连接损井毛特性的特性图。图7是本发明的第2实施方式中的光连接器的断面图。图8是表示将热固性树脂填充入套管内的工序的断面图。图9是表示将多孔光纤固定于套管中的工序的断面图。符号说明11芯部，12包层，13空孔，14光纤端面，15固化性树脂，15A气泡，17光纤芯线，18折射率匹配剂，21套管，22固定部，23光纤保持部，24套管端面，25热固性树脂，26法兰，50多孔光纤(HF)，60SMF(单模光纤),61芯部，62包层，100光连接器，150研磨屑，151界面剥离具体实施例方式第一实施方式<光纤的结构>图l是本发明的第1实施方式中的光纤，(a)是正视图，(b)是侧视断面图。该光纤是由实心地形成的芯部11、设置于芯部11周围的包层12和设置在芯部11周围的折射率大致为1的多个空孔13构成的多孔光纤50，多孔光纤50还具备填充于光纤端面14的空孔13中的固化性树脂15。在图1(a)和(b)中，芯部11的端面被设置成与多孔光纤50的端面形成同一面。使用的固化性树脂15具有固化后的透湿率为0.5g/cm2.24h以下的特性。如果固化性树脂15的透湿率大于0.5g/cm2'24h，在湿度高的环境中，在空孔13内容易产生结露等，容易产生损耗增加。优选的是，透湿率在0.3g/cm2'24h以下。这里所说的透湿率，是按照JISZ0208防湿包装材料的透湿度试验方法(杯法)，采用条件B:温度40土5"C、湿度90±2°/。的试验得到的值。使用的试样的厚度为50士5pm。此外，使用的固化性树脂15与玻璃的粘接强度在5MPa以上，且固化后的硬度用肖氏D硬度表示为50以上。如果固化性树脂15对玻璃的粘接强度比5MPa小，在空孔13中固化时，由于固化性树脂15的体积收缩等而容易在固化性树脂15和玻璃界面间产生空隙，同时，由于研磨处理光纤端面14时的振动等而容易产生剥离。另外，即使与玻璃的粘接强度在5MPa以上，但如果固化性树脂15固化后的硬度用肖氏D硬度表示小于50，在研磨处理光纤端面14时，树脂部容易被磨削，因而树脂面凹陷，填满研磨剂或研磨屑，使得连接器连接的可靠性显著降低。这里所说的与玻璃的粘接强度是拉伸剪切粘接强度，是指将2片载玻片(25Wx75DxlHmm)的边长为10mm的表面用固化性树脂贴合，使其固化后，以10mm/min的速度向相反方向拉伸2片玻璃而发生破坏时的力。此外，使用的固化性树脂15,由固化所引起的体积收缩率在5%以下，并且，固化前的粘度为5Pa.s以下。如果固化性树脂15的体积收缩率超过50/0,则空孔13内的固化性树脂15中容易产生空隙。另外，树脂和玻璃界面上容易产生空隙或剥离。使用固化前的粘度在5Pa.s以上的固化性树脂15时，难以向空孔13内填充作业，并且，难以向各空孔13进行均一地填充。因而，优选的是，其粘度为0.13Pa.s。另外，如果粘度小于O.lPa.s，则毛细管现象加速，难以保持一定的填充长度。另外，利用机械接头进行多孔光纤50的连接时，如果填充于多孔光纤50的端面附近的固化性树脂15上产生空隙或剥离，则设置于连接面的折射率匹配剂会浸入到空隙或剥离部中，使连接损耗增大。另外，形成光连接器来实施多孔光纤50的连"l妻时，如果填充于多孔光纤50的端面附近的固化性树脂15上产生空隙或剥离，则进入到空孔13内的研磨剂可能会从因空隙或剥离而形成空洞的部分露出到外部。因此，固化性树脂15使用体积收缩率在5%以下且粘度在5Pa.s以下的树脂时，容易将空孔13内的填充距离保持一定，同时，能够在不产生空隙或剥离的情况下使固化性树脂15固化。作为固化性树脂15,只要是体积收缩率在5%以下且固化前的粘度在5Pa.s以下即可，没有特别的限制，例如，可以使用紫外线固化树脂、常温下放置时自然固化的常温固化性树脂、利用加热来固化的热固性树脂等。<第1实施方式的效果>采用第1实施方式，可以P争低光纤的连接损耗，同时，能够抑制长期可靠性的降低。实施例下面，对本发明的实施例进行说明。图2是表示第1实施方式中的光纤连接损耗特性的特性图。图中所示，是在用固化性树脂15密封空孔13的多孔光纤50的端部安装SC(SingleCoupling)形连接器，将在通常的SMF上安装了通用SC连接器的光纤连接在该多孔光纤50上，将连接部放入恒温槽中进行温度湿度循环试验(_40~+70°C、93%RH)时的连接损耗的变化。在图2中，实施例1的透湿率为0.21g/cm2.24h，实施例2的透湿率为0.36g/cm2'24h，比较例1的透湿率为0.64g/cm2.24h。从图2中可以看出，透湿率高的比较例1和没有用固化性树脂15密封的比较例2的连接损耗变化大。与此相对，透湿度低的实施例1和2的连接损耗变动小，能够适应广泛的使用环境。图3是表示实施例3、比较例3和比较例4的端面的外观的图，(a)是实施例3的正视图，(b)是比较例3的正视图，(c)是比较例4的正视图。图中显示的是，用固化性树脂15密封多孔光纤50的空孔13,安装SC连接器，对插入套管21内的多孔光纤50的端面和套管端面24进4亍研磨处理后的多孔光纤50的研磨端面。如图3(a)所示，实施例3的多孔光纤50的研磨端面，是使用与玻璃粘接强度为7MPa且肖氏D硬度值为82的固化性树脂15来形成的，在空孔13和固化性树脂15的界面上没有剥离或研磨屑，得到了洁净的表面。与此相对，如图3(b)所示，比较例3的研磨端面由于使用了硬度低的柔软的固化性树脂15，因此产生固化性树脂15的研磨屑150的堆积或者与空孔13之间产生界面剥离151。另外，如图3(c)所示，比较例4的研磨端面由于使用了与玻璃粘接强度低的固化性树脂15,因此在空孔13和固化性树脂15之间产生了界面剥离151。图4表示实施例4、比较例5和比较例6的密封部，(a)是实施例4的纵向断面图，(b)是比较例5的纵向断面图，(c)是比较例6的纵向断面图。图中表示的是剖开的纵断面，以便可以看到将体积收缩率、粘度不同的固化性树脂15填充、固化于多孔光纤50的空孔13中形成的填充部。图4(a)中所示的实施例4，固化性树脂15被均一地填充于各空孔13中，没有观察到空隙等的产生。与此相对，图4(b)中所示的比较例5，在使用体积收缩率高的固化性树脂15的密封部中产生了微小空隙，即气泡15A。另夕卜，图4(c)中所示的比较例6，在使用粘度高的固化性树脂15的密封部中形成了不均一的填充长度。在本实施例中，作为固化性树脂15，使用折射率比包层12的折射率低的树脂。这是因为，如果固化性树脂15的折射率比包层12大，则填充了树脂的空孔13就会成为假芯部，容易产生传输损耗。这里，将固化性树脂15涂布固化在SMF60的端面上，在该端面上由波长1550nm而得到的反射衰减量来求得固化性树脂15的折射率。通过改变反射衰减量的测定温度，能够求得此时的折射率的温度特性。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在实施例5和实施例6以及比较例7的光纤上安装SC连接器，在SMF60上安装通用的SC连接器，将此两者连接，表l是测定其连接损耗的结果，其中，实施例5和实施例6是在多孔光纤50的空孔13中使用折射率比包层12低的固化性树脂15，比较例7是在多孔光纤50的空孔13中使用折射率比包层12高的固化性树脂15。从表1中可以看出，使用折射率比包层12低的固化性树脂15的实施例5和6的连接损耗很小，只有0.05~0.2dB,而使用折射率比包层12高的固化性树脂15的比较例7的连接损耗在3dB以上。<光纤的连接结构>图5是表示本发明的实施方式中的光纤的连接结构的断面图。如图5所示，使折射率匹配剂18介于中间，将多孔光纤50与由芯部61和包层62构成的通用的单模光纤(SMF)60对接连接起来。多孔光纤50的光纤端面14的附近的空孔13中填充了固化性树脂15。在多孔光纤50和SMF60对接连接时，例如可以使用机械接头来作为连接器具。这里，作为固化性树脂15,使用环氧系紫外线固化树脂("UV'1100"大金化学工业制造)。该固化性树脂15的粘度为250mPa.s、透湿度为0.2g/cm2.24h、折射率为1.449(AM550nm)、体积收缩率为4%、肖氏D硬度为82。对光纤的连接方法进行说明，首先，用剥皮器除去多孔光纤50的UY被覆层。接着，在多孔光纤50的棵线达到10mm的位置上使用光纤切割机切割多孔光纤50。切割后，将多孔光纤50的端面在固化性树脂15中浸泡IO秒钟，使固化性树脂填充进多孔光纤50的空孔13内。填充后，分別用纱布、连接器清洁剂擦拭附着于多孔光纤50的侧面和端面14上的固化性树脂。接着，利用光学显微镜来观察多孔光纤50的侧面。结果，确认固化性树脂15从多孔光纤50的端面被填充到各空孔13内大约300jxm。接着，为了使固化性树脂15固化，用紫外线照射装置(HOYA制造"EX250金属卣化物灯")从侧面对固化性树脂15照射2000mJ/cn^的紫外线使其固化。然后，在机械接头的导孔的一端插入多孔光纤50,在另一端的导孔中插入通用的SMF60，进行多孔光纤50与通用SMF60的连接。在图5的结构中，波长为1550nm时的连接损耗是O.lldB,利用机械接头能够进行低损耗的连接。连接后，在23士2。C、55。/。RH的条件下，经过24小时连接损耗也没有变化。<光纤的连接损耗特性>图6是表示图5的光纤的连接结构的连接损耗特性的特性图。在按图5连接的多孔光纤50和SMF60中传输波长为1550nm的光信号，同时，在-20~+70。C的范围内改变其环境温度，测定多孔光纤50和SMF60之间的连接损耗的变化，将其结果示于图6中。在图6中，A连接损耗是指以测定刚开始后的常温(大约25°C)下的连接损耗为基准的损耗比。如图6所示，温度为-20—7(TC的△连接损耗在0.006dB以内，几乎没有变化。当用光学显微镜观察连接后的多孔光纤50的侧面时，由于填充入空孔13的固化性树脂15的缘故，折射率匹配剂18没有浸入空孔13中。从这些结果可以看出，在利用机械接头连接多孔光纤50和SMF60时，通过形成本实施方式的连接结构，能够防止折射率匹配剂18浸入多孔光纤50的空孔13中，减小连接损耗，并且使相对于温度变化的连接损耗变动变得很小。以上，对使用机械接头的光纤的连接方法进行了说明，不过，本实施方式中的光纤的端面密封方法，只要包含将固化性树脂15填充入设置于多孔光纤50中的多个空孔13的端部附近的工序、以及使填充的固化性树脂15固化的工序即可，可以是任何连接方法，其中，所述固化性树脂15在固化时的体积收缩率为5%以下并且固化前的25。C下的粘度为5Pa.s以下。<光连"1妄器的结构>下面，对使用本实施方式的光纤的光连接器进行说明。图7是本发明的第2实施方式中的光连接器的断面图。该光连接器100的结构具备套管21和光纤保持部23，所述套管21具备固定多孔光纤50的中空的固定部22以及法兰26,所述光纤保持部23保持多孔光纤50的光纤芯线17并与套管21形成一体。在多孔光纤50的空孔13中填充有固化性树脂15。这样，可以防止研磨光纤端面14和套管端面24时所产生的研磨屑进入空孔13内，另外，能够防止装拆光连接器100时在光纤端面14上由研磨屑所引起的裂紋或缺陷。图8是表示向套管内填充热固性树脂的工序的断面图。图9是表示将多孔光纤固定于套管内的工序的断面图。下面，参照图8-9对光连接器的组装方法进行说明。<光连《^矣器的组装方法>首先，用剥皮器除去多孔光纤50的UV被覆层，在光纤棵线为12士lmm(对应SC连接器)的位置上用光纤切割机切割多孔光纤50。切割后，将多孔光纤50的光纤端面14浸入到固化性树脂15中，向多孔光纤50的空孔13内填充5土lmm的固化性树脂15。填充后，用干的无纺布纱布("4七#一七、)擦去附着于多孔光纤50的光纤端面14上的固化性树脂15。接着，利用光学显微镜确认填充长度，然后，为了使固化性树脂15固化，使用紫外线照射装置(HOYA制"EX250金属卤化物灯，，)，从侧面照射2000mJ/cn^的紫外线进行固化，制成多孔光纤50。接着，如图8所示，向固定部22和光纤保持部23中填充作为粘接剂的热固性树脂25。接着，如图9所示，按以上所述，将在空孔13内填充好固化性树脂15的多孔光纤50从固定部22插入光纤保持部23中。接着，将插入了多孔光纤50的套管21放置在保持85。C的恒温槽内40分钟，使热固性树脂25固化，从而将多孔光纤50固定于套管21内。接着，如图7所示，在套管21的套管端面24的位置上切割多孔光纤50,然后，对套管端面24和光纤端面14进行研磨处理，将套管21安装于SC连接器用外罩内，从而完成多孔光纤50的SC型光连接器100。将按如上方式组装的光连接器100和通用的SC连接器反复进行500次的装拆，此时，在光纤端面14上没有发现缺陷或伤痕等损伤。即，通过用固化性树脂15密封光纤端面14附近的空孔13，可以防止侵入空孔13内的研磨屑等异物所引起的光纤端面的损伤。即，利用这种制造方法制造的光连接器，不仅能够抑制气泡或剥离的产生，而且能够防止研磨屑进入空孔13中，提高长期可靠性。<其他的实施方式>本发明并不限于上述各实施方式，在不脱离或变更本发明技术思想的范围内，可以做出各种变形。例如，在上述实施方式中，空孔13是6个，^f旦本发明并不受限于此。例如，也可以使用具有数百个空孔的PCF(聚合物包层光纤)来形成光纤、光连接器。另外，空孔13的形状或配置等也不受限制。此外，填充于空孔13中的固化性树脂15的材质并没有特别的限制。例如，对于在纯石英中添加Ge而形成芯部的多孔光纤、PCF,使用固化性树脂15可以得到同样的效果，所述固化性树脂15具有与纯石英玻璃的折射率相等或其以下的折射率、其固化后的透湿率为0.5g/cm2.24h以下、玻璃粘接力在5MPa以上、肖氏D硬度在50以上、体积收缩率在5%以下并且固化前的粘度在5Pa's以下。另夕卜，在上述实施方式中，作为光连接器叙述了SC连接器，但本发明并不限于SC连接器，也可以在套管21上安装FC用外罩来形成FC连接器。另13外，也可以使用FC连接器、MU(MiniatureUniversalCoupling)连接器用的套管来形成FC连接器、MU连接器等。另外，在上述实施方式中，利用机械接头来连接多孔光纤50和通用SMF60,不过，与PCF或多孔光纤50等具有空孔的光纤连接的光纤并不限于SMF60，也可以是GI(GradedIndexFiber)光纤或SI(StepIndexFiber)光纤等、通用的多模光纤(MMF)。另外，固化性树脂15可以使用紫外线固化树脂、常温固化性树脂或热固性树脂。权利要求1.光纤，其特征在于，该光纤具备芯部；设置于所述芯部的周围的包层；设置于所述包层中的多个空孔；以及，填充在所述空孔的端部附近的固化性树脂，所述固化性树脂具有固化后的透湿率为0.5g/cn^.24h以下的特性。2.光纤，其特征在于，该光纤具备芯部；设置于所述芯部的周围的包层；设置于所述包层中的多个空孔；以及，填充在所述空孔的端部附近的固化性树脂，所述固化性树脂具有与玻璃的粘接强度为5MPa以上且固化后的硬度用肖氏D硬度表示为50以上的特性。3.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，所述固化性树脂因固化而引起的体积收缩率为5%以下，并且固化前的25。C下的粘度为5Pa.s以下。4.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，所述固化性树脂是紫外线固化树脂、常温固化性树脂或热固性树脂。5.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，所述固化性树脂的固化后的折射率比所述包层的折射率低。6.光纤的端面密封方法，其特征在于，具有下述工序准备在包层中具有多个空孔的光纤的第1工序；在所述光纤的所述多个空孔的端部附近填充固化性树脂的第2工序，该固化性树脂的固化后的透湿率为0.5g/cm2'24h以下；以及，使被填充的上述固化性树脂固化的第3工序。7.光纤的端面密封方法，其特征在于，具有下述工序准备在包层中具有多个空孔的光纤的第1工序；在所述光纤的所述多个空孔的端部附近填充固化性树脂的第2工序，该固化性树脂与玻璃的粘接强度为5MPa以上且固化后的硬度以肖氏D硬度表示为50以上；以及，使被填充的上述固化性树脂固化的第3工序。8.根据权利要求6或7所述的光纤的端面密封方法，其特征在于，所述固化性树脂由于固化引起的体积收缩率在5%以下，并且固化前的25。C下的粘度为5Pa.s以下。9.根据权利要求6或7所述的光纤的端面密封方法，其特征在于，所述固化性树脂是紫外线固化树脂、常温固化性树脂或热固性树脂。10.根据权利要求6或7所述的光纤的端面密封方法，其特征在于，所述固化性树脂的固化后的折射率比所述包层的折射率低。11.光纤的连接结构，其特征在于，在上述权利要求1~5中任一项所述的纤。'''""''"12.光连接器，其特征在于，将上述权利要求1~5中任一项所述的光纤安装在套管中。全文摘要本发明提供了可靠性高的光纤、光纤端面密封方法、光纤的连接结构以及光连接器。本发明的多孔光纤(50)是由实心地形成的芯部(11)、设置于芯部(11)周围的包层(12)、设置于芯部(11)周围的折射率大致为1的多个空孔(13)构成，还具有填充于光纤端面(14)的空孔(13)中的固化性树脂(15)。在多个空孔(13)的光纤端面(14)的附近内填充固化性树脂(15)并进行固化，所述固化性树脂(15)具有固化后的透湿率为0.5g/cm²·24h以下的特性，或者与玻璃的粘接强度为5MPa以上且固化后的硬度用肖氏D硬度表示为50以上的特性。文档编号G02B6/02GK101311757SQ20081009350公开日2008年11月26日申请日期2008年4月21日优先权日2007年5月21日发明者加藤善久,大薗和正,铃木香菜子,黑泽芳宣申请人:日立电线株式会社