JP2013054116A - マルチコアファイバの結合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で結合効率の低下を抑制可能なマルチコアファイバの結合方法を提供する。
【解決手段】マルチコアファイバの結合方法は、第１位置合わせ工程と、第１計測工程と、第２位置合わせ工程と、融着工程と、を有する。第１位置合わせ工程は、マルチコアファイバを相対的に移動させることにより、その長軸に直交する方向における位置合わせを行う。第１計測工程は、一方のマルチコアファイバの第１コアに光を入力し、他方のマルチコアファイバの第１コアに伝送された当該光の強度を計測する。第２位置合わせ工程は、第１計測工程で計測された光の強度に基づき、マルチコアファイバをその回転方向に相対的に回転させることにより、回転方向における位置合わせを行う。融着工程は、第２位置合わせ工程が行われた後、一方のマルチコアファイバの端面及び他方のマルチコアファイバの端面を融着する。
【選択図】図２

Description

この発明は、光通信等に用いられるマルチコアファイバ同士を結合させる方法に関する。

スマートフォンやタブレット端末等の普及により、莫大な情報量を有するデータの通信が要求されている。それに伴い、光通信の更なる大容量化が望まれている。

従来の光通信は、クラッド内に一つのコアが設けられたシングルコアファイバを用いて行われている。しかし、一つのシングルコアファイバで通信を行う場合には容量の限界があるため、それを超える容量のデータ通信を行うための手段が要求されている。

これに関し、たとえば、一つのクラッド内に複数のコアが設けられた光ファイバであるマルチコアファイバを用いることができる（特許文献１、２参照）。マルチコアファイバは複数のコアを有するため、シングルコアファイバに比べ、大容量のデータ通信を行うことが可能となる。光通信においては、このようなマルチコアファイバ同士を結合して使用したいという要望がある。

ここで、ファイバ間で光を伝送させるためには、コア同士を確実に結合させる必要がある。そのため、ファイバ同士（コア同士）の位置合わせが重要となる。

たとえば、中心にコアが配置されたシングルコアファイバ同士を結合させる場合、フェルールのような位置決め部材を用いることにより、ファイバの長軸方向及び長軸方向に直交する２方向の位置が一意に決定される。よって、コア同士を確実に結合させることができる。

一方、マルチコアファイバの場合、その中心以外にもコアが複数配置されているため、長軸方向及び長軸方向に直交する２方向の位置合わせだけでなく、回転方向（マルチコアファイバの外周方向）の位置合わせも必要となる。よって、フェルールを用いた位置合わせだけでは、コア同士を確実に結合させることは困難である。

また、シングルコアファイバ同士の位置合わせを行う技術として、特許文献３及び特許文献４がある。

特許文献３に記載の技術は、具体的には、二本のＰＣＦ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒ）［１、１］をそれぞれ端面［５、５］が向かい合うようにして保持部材［２１、２１］に固定保持する。この端面［５、５］を鏡［２２］に写してカメラ［２４］で観察し、その画像を画像処理装置［２５］で処理し、双方のコア位置を確認する。そしてそのコア位置の情報に従って各第一の駆動部［２６］を微動させて、双方のコアが同軸上に存するように調節する。それから、端面［５、５］同士を近づけて突き合わせ、融着接続をする。

特許文献４には、光ファイバの融着接続前に調心とコア端面の良否判断を行うために、光ファイバ外部からコアを撮影し、その撮影画像でコアの状態を観察することが記載されている。従って、撮影された画像に基づいて、コアの端面同士が一致するようにファイバを突き合わせ、融着することも可能となる。

特開平１０−１０４４４３号公報 特開平８−１１９６５６号公報 特開２００４−５３６２５号公報 特開２０００−１４６７５１号公報

しかし、特許文献３の技術では、ファイバ間に鏡［２２］を置くスペースを確保しなければならない。よって、構成が複雑化する。

また、マルチコアファイバにはコアが複数設けられているため、わずかなずれが結合効率に大きく影響を与える。ここで、特許文献３の技術において、ファイバ端面同士を結合させる場合には、ファイバの間から鏡［２２］を取り除き、ファイバを鏡［２２］のサイズだけ移動させなければならない。よって、ファイバを結合するまでの工程、及びファイバの移動量が増加する。従って、マルチコアファイバ間の位置ずれが生じる可能性が高く、結合効率の低下を招き易い。

更に、特許文献４のように画像だけで位置合わせを行ったとしても、ファイバの歪み等により、正確な位置を把握することは困難である。複数のコアを有するマルチコアファイバにおいてはその影響は大きく、実際にはマルチコアファイバ間の位置ずれが生じる可能性が高い。従って、結合効率の低下を招き易い。

この発明は上記の問題点を解決するものであり、簡易な構成で結合効率の低下を抑制可能なマルチコアファイバの結合方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載のマルチコアファイバの結合方法は、複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバ同士を結合する方法である。結合方法は、第１位置合わせ工程と、第１計測工程と、第２位置合わせ工程と、融着工程と、を有する。第１位置合わせ工程は、一方のマルチコアファイバ及び他方のマルチコアファイバを相対的に移動させることにより、その長軸に直交する方向における一方のマルチコアファイバと他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行う。第１計測工程は、一方のマルチコアファイバの第１コアに光を入力し、他方のマルチコアファイバの第１コアに伝送された当該光の強度を計測する。第２位置合わせ工程は、第１計測工程で計測された光の強度に基づき、一方のマルチコアファイバ及び他方のマルチコアファイバをその回転方向に相対的に回転させることにより、回転方向における一方のマルチコアファイバと他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行う。融着工程は、第２位置合わせ工程が行われた後、一方のマルチコアファイバの端面及び他方のマルチコアファイバの端面を融着する。
また、上記課題を解決するために、請求項２記載のマルチコアファイバの結合方法は、請求項１記載のマルチコアファイバの結合方法であって、第１位置合わせ工程は、一方のマルチコアファイバの端面と他方のマルチコアファイバの端面とがマルチコアファイバの長軸方向に直交する方向において一致するよう、一方のマルチコアファイバ及び他方のマルチコアファイバを相対的に移動させることにより、長軸に直交する方向における一方のマルチコアファイバと他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行う。
また、上記課題を解決するために、請求項３記載のマルチコアファイバの結合方法は、請求項１記載のマルチコアファイバの結合方法であって、第１位置合わせ工程は、第２計測工程を有する。第２計測工程は、一方のマルチコアファイバの第２コアに光を入力し、他方のマルチコアファイバの第２コアに伝送された当該光の強度を計測する。第１位置合わせ工程は、第２計測工程で計測された光の強度に基づき、一方のマルチコアファイバ及び他方のマルチコアファイバを長軸方向に直交する方向に相対的に移動させることにより、長軸方向に直交する方向における一方のマルチコアファイバと他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行う。
また、上記課題を解決するために、請求項４記載のマルチコアファイバの結合方法は、請求項３記載のマルチコアファイバの結合方法であって、第２コアは、マルチコアファイバの中心に配置されたコアである。
また、上記課題を解決するために、請求項５記載のマルチコアファイバの結合方法は、請求項１から４のいずれかに記載のマルチコアファイバの結合方法であって、第１コアは、マルチコアファイバの外周に最も近い位置に配置されたコアである。
また、上記課題を解決するために、請求項６記載のマルチコアファイバの結合方法は、複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバ同士を結合する方法である。結合方法は、計測工程と、位置合わせ工程と、融着工程と、を有する。計測工程は、一方のマルチコアファイバの第１コア及び第２コアに光を入力し、他方のマルチコアファイバの第１コア及び第２コアに伝送された当該光の強度を計測する。位置合わせ工程は、計測工程で計測された光の強度に基づき、一方のマルチコアファイバ及び他方のマルチコアファイバを長軸方向に直交する方向及び回転方向に相対的に移動させることにより、長軸方向に直交する方向及び回転方向における一方のマルチコアファイバと他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行う。融着工程は、位置合わせ工程が行われた後、一方のマルチコアファイバの端面及び他方のマルチコアファイバの端面を融着する。
また、上記課題を解決するために、請求項７記載のマルチコアファイバの結合方法は、請求項６記載のマルチコアファイバの結合方法であって、第１コア及び第２コアの少なくとも一方は、マルチコアファイバの外周に最も近い位置に配置されたコアである。

マルチコアファイバの長軸方向に直交する方向においてマルチコアファイバ同士の位置合わせを行い、その後、一方のマルチコアファイバのコアから光を伝送させ、その光が他方のマルチコアファイバのコアに伝送されたときの光の強度を計測する。そして、計測された光の強度に基づき、一方のマルチコアファイバ及び他方のマルチコアファイバをその回転方向に相対的に回転させることで回転方向の位置合わせを行う。従って、マルチコアファイバ同士を結合する場合に、簡易な構成で結合効率の低下を抑制可能となる。

実施形態に共通のマルチコアファイバを示す図である。 第１実施形態に係るフローチャートを示す図である。 第１実施形態に係るフローチャートを補足する図である。 第１実施形態に係るフローチャートを補足する図である。 第１実施形態に係るフローチャートを補足する図である。 第１実施形態に係るフローチャートを補足する図である。 第２実施形態に係るフローチャートを示す図である。 第２実施形態に係るフローチャートを補足する図である。 第２実施形態に係るフローチャートを補足する図である。 第２実施形態に係るフローチャートを補足する図である。 第３実施形態に係るフローチャートを示す図である。 第３実施形態に係るフローチャートを補足する図である。

［マルチコアファイバの構成］
図１を参照して、実施形態に共通のマルチコアファイバ１の構成について説明する。マルチコアファイバ１は、一般に可撓性を有する長尺の円柱部材である。図１は、マルチコアファイバ１の斜視図である。図１では、マルチコアファイバ１の先端部分のみを示している。以下、マルチコアファイバ１の長軸方向をＸ方向、長軸方向に直交する２方向をそれぞれＹ方向、Ｚ方向として説明する。

マルチコアファイバ１は、たとえば石英ガラスやプラスチック等、光の透過性が高い素材により形成されている。マルチコアファイバ１は、複数のコアＣ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）と、クラッド２を含んで構成されている。

コアＣ_ｋは、光源（図示なし）からの光を伝送する伝送路である。コアＣ_ｋはそれぞれ端面Ｅ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を有する。端面Ｅ_ｋからは、光源（図示なし）で発せられた光が出射される。コアＣ_ｋから出射される光は、主光線を含んでいる。クラッド２よりも屈折率を高めるために、コアＣ_ｋは、たとえば石英ガラスに酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ_２）が添加された素材により形成されている。なお、図１では７つのコアＣ_１〜Ｃ_７を有する構成を示したが、コアＣ_ｋの数は少なくとも２つ以上であればよい。

クラッド２は、複数のコアＣ_ｋを覆う部材である。クラッド２は、光源（図示なし）からの光をコアＣ_ｋ内に閉じ込める役割を有する。クラッド２は端面２ａを有する。コアＣ_ｋの端面Ｅ_ｋ及びクラッド２の端面２ａは同一面（マルチコアファイバ１の端面１ｂ）を形成している。クラッド２の素材としては、コアＣ_ｋの素材よりも屈折率が低い素材が用いられる。たとえば、コアＣ_ｋの素材が石英ガラスと酸化ゲルマニウムからなる場合には、クラッド２の素材としては石英ガラスを用いる。このように、コアＣ_ｋの屈折率をクラッド２の屈折率よりも高くすることで、光源（図示なし）からの光をコアＣ_ｋとクラッド２の境界面で全反射させる。よって、コアＣ_ｋ内に光を伝送させることができる。なお、クラッド２は、透明な素材で形成されていてもよい。この場合、クラッド２に覆われたコアＣ_ｋは、外部から視認可能となる。

＜第１実施形態＞
次に、図２〜図６を参照して、第１実施形態に係るマルチコアファイバ同士の結合方法について説明する。ここでは、７つのコアＣ_１〜Ｃ_７を有するマルチコアファイバ１と、７つのコアＣ´_１〜Ｃ´_７を有するマルチコアファイバ１´を結合する場合について述べる。

図２は、第１実施形態に係る結合方法のフローチャートである。図３、図５、図６は、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´のＸ方向の断面図である。図３、図５、図６では、マルチコアファイバ１の３つのコア（Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_５）、及びマルチコアファイバ１´の３つのコア（Ｃ´_１、Ｃ´_２、Ｃ´_５）のみを示している。図４は、マルチコアファイバ１の端面１ｂを示す図（Ｘ方向（図３の矢印Ａ）からマルチコアファイバ１を見た図）である。なお、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´の直径、コア径、及びコア配置は等しいものとする。本実施形態におけるマルチコアファイバ１は、「一方のマルチコアファイバ」の一例である。マルチコアファイバ１´は、「他方のマルチコアファイバ」の一例である。

まず、２つのマルチコアファイバ１、１´を、互いの端面１ｂ、１ｂ´が対向するように配置する（Ｓ１０。図３参照）。マルチコアファイバ１（１´）の配置は、たとえば保持装置（図示なし）にマルチコアファイバ１（１´）を保持させることにより行う。

次に、対向させたマルチコアファイバ間の間隔Ｓを調整する（Ｓ１１）。具体的には、カメラ（図示なし）によりマルチコアファイバ１（１´）の端面１ｂ（１ｂ´）を撮影して得られる画像を見ながら、間隔Ｓが所定値になるまで一方のマルチコアファイバの端面（たとえば端面１ｂ）に対して他方のマルチコアファイバの端面（たとえば端面１ｂ´）を近づける。これにより、マルチコアファイバの端面同士を近接（たとえば数ミクロン）して配置することができる。

「所定値」は、マルチコアファイバ同士の回転方向の位置合わせ（後述のＳ１３参照）が完了した場合に、マルチコアファイバ１のコアＣ_ｋに入力された光の強度を保ったまま、マルチコアファイバ１´のコアＣ´_ｋに伝送することができる値（マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´の間隔）である。

Ｓ１１のステップは、マルチコアファイバを手動又は自動で移動させることで実行される。たとえば、入力部（図示なし）等で指示入力を行い、当該指示入力に基づいて、制御装置（図示なし）が保持装置（図示なし）を移動させてマルチコアファイバ同士を近接させる。そして、制御装置（図示なし）は、予め記憶された所定値と保持装置（図示なし）の移動量を比較し、所定値になった場合に保持装置（図示なし）の移動を停止させる。なお、Ｓ１１のステップにおいて、双方のマルチコアファイバを移動させることにより間隔Ｓの調整を行ってもよい。

ここで、マルチコアファイバ同士を対向させた場合、Ｙ方向及びＺ方向にずれが生じている可能性がある（図３の矢印ＤはＺ方向のずれを示す）。従って、次に、Ｙ方向及びＺ方向の位置合わせを行う（Ｓ１２）。なお、Ｙ方向の位置合わせとＺ方向の位置合わせは同様の手法を用いることが可能であるため、以下ではＺ方向の位置合わせについて説明する。

Ｚ方向の位置合わせは、たとえば、カメラ（図示なし）によりマルチコアファイバ１（１´）の端面１ｂ（１ｂ´）をＹ方向から撮影する。そして、得られた画像を確認しながらずれＤがなくなるまで（端面１ｂと端面１ｂ´がＺ方向で一致するまで）マルチコアファイバ１´をＺ方向に移動させることにより行う。

Ｓ１２のステップは、マルチコアファイバを手動又は自動で移動させることで実行される。たとえば、入力部（図示なし）等で指示入力を行い、当該指示入力に基づいて、制御装置（図示なし）が保持装置（図示なし）を移動させることによりＹ方向及びＺ方向の位置合わせを行う。なお、Ｓ１２のステップにおいて、双方のマルチコアファイバを移動させることによりＹ方向及びＺ方向の位置合わせを行ってもよい。

更には、画像解析によるＹ方向及びＺ方向の位置合わせも可能である。たとえば、解析装置（図示なし）により、一方のマルチコアファイバの端面１ｂ（１ｂ´）のＸ−Ｚ方向における傾き角度を解析する。そして、当該解析結果に基づいて、制御装置（図示なし）が保持装置（図示なし）を移動させ、当該傾き角度と同じだけ他方のマルチコアファイバを傾けることにより位置合わせが可能となる。

また、解析装置（図示なし）が、得られた画像からマルチコアファイバ１のエッジ（端面１ｂと側面２ｂのなすエッジ）の位置とマルチコアファイバ１´のエッジ（端面１ｂ´と側面２ｂ´のなすエッジ）の位置を解析する。そして、当該解析結果に基づいて、制御装置（図示なし）が、Ｚ方向においてそれぞれのエッジが一致するように保持装置を移動させることで位置合わせが可能となる。

Ｓ１２により、マルチコアファイバ同士のＹ方向及びＺ方向の位置合わせが完了する。なお、Ｓ１１とＳ１２は、どちらのステップを先に行ってもよい。本実施形態におけるＳ１２は、「第１位置合わせ工程」の一例である。

ここで、マルチコアファイバ同士の接続においては、Ｙ方向及びＺ方向の位置合わせが行われた場合であっても、コア同士の位置がマルチコアファイバの回転方向にずれている可能性がある（図４参照。θは回転方向のずれを示す）。なお、図４の点線は、マルチコアファイバ１に対してＹ方向及びＺ方向の位置合わせが行われたマルチコアファイバ１´及びそのコアＣ´_ｋの一例を示している。

回転方向のずれを解消しなければ、コアＣ_ｋからの光を、コアＣ´_ｋに結合効率を保ったまま伝送することは難しい。たとえば、図４の状態では、コアＣ_２から出射される光は、マルチコアファイバ１´のクラッド２´に当たり、コアＣ´_ｋ（たとえば、コアＣ´_２）に伝送されない。よって、Ｓ１２の後、回転方向の位置合わせを行う（Ｓ１３）。

この場合、図５に示すように、まず、任意の第１コアＣ_ｋに光（図５の破線矢印参照）を入力する。一方、マルチコアファイバ１´の任意の第１コアＣ´_ｋの出射端に、パワーメータ１００を接続する。パワーメータ１００は、第１コアＣ´_ｋに伝送された光の強度を計測する装置である。本実施形態における第１コアＣ_ｋは、コアＣ_２である。また、第１コアＣ´_ｋは、Ｃ´_２である。

このような状態で、マルチコアファイバ１に対してマルチコアファイバ１´を回転方向に回転させる。これによりコアＣ_２からの光がコアＣ´_２に伝送された場合には、パワーメータ１００で光の強度を計測することができる。コアの端面同士が完全に一致している場合には、光の強度は最大になるため、マルチコアファイバを回転させながら、強度が最大となる位置を特定する。なお、Ｓ１３のステップにおいて、双方のマルチコアファイバを回転させることも可能である。

回転方向への回転は、パワーメータ１００で得られる光の強度を確認しながら手動又は自動で行うことが可能である。たとえは、検出装置（図示なし）等で光の強度を検出する。制御装置（図示なし）は、当該検出された強度と予め記憶された最大の強度とを比較しながら保持装置に保持されたマルチコアファイバを回転させる。なお、光の強度は必ずしも最大である必要はなく、所望の光通信を行うことができる光の強度であればよい。すなわち、必要な情報を伝送することができる光の強度であればよい。

Ｓ１３のステップにより、回転方向の位置合わせが可能となる。本実施形態におけるＳ１３は、「第１計測工程」及び「第２位置合わせ工程」の一例である。

なお、コアＣ_２のようにマルチコアファイバ１の外周に最も近い位置に配置されたコアから光を伝送することで位置合わせを行う際のシフト量（回転量）を大きくすることができる。従って、回転方向の位置合わせが容易となる。また、本実施形態では、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´の間に所定の間隔が設けられている。従って、回転方向の位置合わせを行う際に、マルチコアファイバの端面同士が接触する可能性が低い。よって、端面が破損し難い。

その後、マルチコアファイバ１´をＸ方向に移動させ、マルチコアファイバ１´の端面１ｂ´をマルチコアファイバ１の端面１ｂに接触させる。そして、接触させた部分に熱放電を行い、マルチコアファイバの端面を融解させることでマルチコアファイバ同士を結合する（Ｓ１４。図６参照）。本実施形態におけるＳ１４は、「融着工程」の一例である。なお、Ｓ１４のステップにおいて、双方のマルチコアファイバを移動させることにより、その端面同士を接触させてもよい。また、本実施形態では、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´の間の空間は微小（たとえば数ミクロン）であるため、マルチコアファイバ１´を移動させる場合に、Ｙ方向、Ｚ方向及び回転方向の位置ずれが生じる可能性が低い。

本実施形態におけるＸ方向の位置合わせは、Ｓ１４において、マルチコアファイバ１´の端面１ｂ´をマルチコアファイバ１の端面１ｂの位置まで移動させることにより達成される。すなわち、Ｘ方向の位置は、マルチコアファイバ１を保持する位置により任意に決定される。

本実施形態では、マルチコアファイバ１に入力された光をマルチコアファイバ１´に伝送する場合について述べたが、マルチコアファイバ１´に入力された光をマルチコアファイバ１に伝送することで回転方向の位置合わせを行うことも可能である。

［作用・効果］
本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る結合方法は、複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバ同士を結合する方法である。結合方法は、第１位置合わせ工程と、第１計測工程と、第２位置合わせ工程と、融着工程とを含む。第１位置合わせ工程は、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´を相対的に移動させることにより、その長軸に直交する方向におけるマルチコアファイバ１とマルチコアファイバ１´との位置合わせを行う。第１計測工程は、マルチコアファイバ１の第１コアに光を入力し、マルチコアファイバ１´の第１コアに伝送された当該光の強度を計測する。第２位置合わせ工程は、第１計測工程で計測された光の強度に基づき、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´をその回転方向に相対的に回転させることにより、回転方向におけるマルチコアファイバ１とマルチコアファイバ１´との位置合わせを行う。融着工程は、第２位置合わせ工程が行われた後、マルチコアファイバ１の端面１ｂ及びマルチコアファイバ１´の端面１ｂ´を融着する。

本実施形態に係る第１位置合わせ工程は、マルチコアファイバ１の端面１ｂとマルチコアファイバ１´の端面１ｂ´とがマルチコアファイバの長軸方向に直交する方向において一致するよう、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´を相対的に移動させることにより、長軸に直交する方向におけるマルチコアファイバ１とマルチコアファイバ１´との位置合わせを行う。

このように、マルチコアファイバ１の端面１ｂとマルチコアファイバ１´の端面１ｂ´とを一致させることによりＹ方向及びＺ方向の位置合わせを行う。そして、計測工程で計測された光の強度に基づき、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´を回転方向に相対的に回転させ、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´の回転方向の位置合わせを行う。この場合、マルチコアファイバ同士のＹ方向、Ｚ方向、及び回転方向の位置合わせを確実に行うことができる。従って、マルチコアファイバ同士を結合する場合に、結合効率の低下を抑制可能となる。

また、本実施形態において、第１計測工程で光が入力されるマルチコアファイバ１のコアは、マルチコアファイバ１の外周に最も近い位置に配置されたコア（Ｃ_２）である。

このように、マルチコアファイバの外周に最も近い位置に配置されたコアに光を入力し、その光に基づいて回転方向の位置合わせを行うことで、回転量を大きくすることができる。従って、位置合わせが容易となる。

＜第２実施形態＞
次に、図７〜図１０を参照して、第２実施形態に係るマルチコアファイバ同士の結合方法について説明する。ここでは、７つのコアＣ_１〜Ｃ_７を有するマルチコアファイバ１と、７つのコアＣ´_１〜Ｃ´_７を有するマルチコアファイバ１´を結合する場合について述べる。第１実施形態と同様の部分については、詳細な説明を省略する場合がある。

図７は、第２実施形態に係る結合方法のフローチャートである。図８及び図１０は、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´のＸ方向の断面図である。図８及び図１０では、マルチコアファイバ１の３つのコア（Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_５）、及びマルチコアファイバ１´の３つのコア（Ｃ´_１、Ｃ´_２、Ｃ´_５）のみを示している。図９は、マルチコアファイバ１の端面１ｂを示す図（Ｘ方向（図８の矢印Ａ）からマルチコアファイバ１を見た図）である。なお、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´の直径、コア径、及びコア配置は等しいものとする。本実施形態におけるマルチコアファイバ１は、「一方のマルチコアファイバ」の一例である。マルチコアファイバ１´は、「他方のマルチコアファイバ」の一例である。

まず、２つのマルチコアファイバ１、１´を、互いの端面１ｂ、１ｂ´が対向するように配置する（Ｓ２０）。次に、対向させたマルチコアファイバ間の間隔Ｓを調整し、マルチコアファイバの端面同士を近接（たとえば数ミクロン）して配置する（Ｓ２１）。

ここで、マルチコアファイバ同士を対向させた場合、Ｙ方向及びＺ方向にずれが生じている可能性がある（図８の矢印ＤはＺ方向のずれを示す）。従って、次に、Ｙ方向及びＺ方向の位置合わせを行う（Ｓ２２）。

本実施形態におけるＹ方向及びＺ方向の位置合わせは、図８に示すように、まず、任意の第２コアＣ_ｋに光（図８の破線矢印参照）を入力する。一方、マルチコアファイバ１´の任意の第２コアＣ´_ｋの出射端に、パワーメータ１００を接続する。本実施形態における第２コアＣ_ｋは、コアＣ_２である。また、第２コアＣ´_ｋは、Ｃ´_２である。

このような状態で、マルチコアファイバ１に対してマルチコアファイバ１´をＹ方向及びＺ方向に移動させる。これによりコアＣ_２からの光がコアＣ´_２に伝送された場合には、パワーメータ１００で光の強度を計測することができる。コアの端面同士が完全に一致している場合には、光の強度は最大になるため、マルチコアファイバ１´を移動させながら、強度が最大となる位置を特定する。なお、Ｓ２２のステップにおいて、双方のマルチコアファイバを移動させることも可能である。

Ｙ方向及びＺ方向への移動は、パワーメータ１００で得られる光の強度を確認しながら手動又は自動で行うことが可能である。たとえは、検出装置（図示なし）等で光の強度を検出する。制御装置（図示なし）は、当該検出された強度と予め記憶された最大の強度とを比較しながら保持装置に保持されたマルチコアファイバ１´を移動させる。なお、光の強度は必ずしも最大である必要はなく、所望の光通信を行うことができる光の強度であればよい。すなわち、必要な情報を伝送することができる光の強度であればよい。

Ｓ２２のステップにより、Ｙ方向及びＺ方向の位置合わせが完了する。なお、Ｓ２１とＳ２２は、どちらのステップを先に行ってもよい。本実施形態におけるＳ２２は、「第２計測工程」及び「第１位置合わせ工程」の一例である。

ここで、マルチコアファイバ同士の接続においては、Ｙ方向及びＺ方向の位置合わせが行われた場合であっても、コア同士の位置がマルチコアファイバの回転方向にずれている可能性がある（図９参照。θは回転方向のずれを示す）。なお、図９の点線はマルチコアファイバ１に対してＹ方向及びＺ方向の位置合わせが行われたマルチコアファイバ１´及びそのコアＣ´_ｋの一例を示している。

回転方向のずれを解消しなければ、コアＣ_ｋからの光を、コアＣ´_ｋに結合効率を保ったまま伝送することは難しい。たとえば、図９の状態では、コアＣ_５から出射される光は、マルチコアファイバ１´のクラッド２´に当たり、コアＣ´_ｋ（たとえば、コアＣ´_５）に伝送されない。よって、Ｓ２２の後、回転方向の位置合わせを行う（Ｓ２３）。

この場合、図１０に示すように、任意の第１コアＣ_ｋに光（図１０の破線矢印参照）を入力する。一方、マルチコアファイバ１´の任意の第１コアＣ´_ｋの出射端に、パワーメータ１００を接続する。本実施形態における第１コアＣ_ｋは、コアＣ_５である。また、第１コアＣ´_ｋは、Ｃ´_５である。

このような状態で、Ｓ２２で位置合わせがなされたコアＣ_２（Ｃ´_２）の長軸を基準として、マルチコアファイバ１に対してマルチコアファイバ１´を回転方向に回転させる。これによりコアＣ_５からの光がコアＣ´_５に伝送された場合には、パワーメータ１００で光の強度を計測することができる。コアの端面同士が完全に一致している場合には、光の強度は最大になるため、マルチコアファイバを回転させながら、強度が最大となる位置を特定する。なお、Ｓ２３のステップにおいて、双方のマルチコアファイバを回転させることも可能である。

回転方向への回転は、パワーメータ１００で得られる光の強度を確認しながら手動又は自動で行うことが可能である。たとえは、検出装置（図示なし）等で光の強度を検出する。制御装置（図示なし）は、当該検出された強度と予め記憶された最大の強度とを比較しながら保持装置に保持されたマルチコアファイバを回転させる。なお、光の強度は必ずしも最大である必要はなく、所望の光通信を行うことができる光の強度であればよい。すなわち、必要な情報を伝送することができる光の強度であればよい。

Ｓ２３のステップにより、回転方向の位置合わせが可能となる。本実施形態におけるＳ２３は、「第１計測工程」及び「第２位置合わせ工程」の一例である。なお、コアＣ_５のようにマルチコアファイバ１の外周に最も近い位置に配置されたコアから光を伝送することで位置合わせを行う際のシフト量（回転量）を大きくすることができる。従って、回転方向の位置合わせが容易となる。また、Ｓ２３のステップは、パワーメータ１００でコアＣ´２に伝送された光の強度を検出している状態（Ｓ２２の状態）で行われることでもよい。

その後、マルチコアファイバ１´をＸ方向に移動させ、マルチコアファイバ１´の端面１ｂ´をマルチコアファイバ１の端面１ｂに接触させる。そして、接触させた部分に熱放電を行い、マルチコアファイバの端面を融解させることでマルチコアファイバ同士を結合する（Ｓ２４）。本実施形態におけるＳ２４は、「融着工程」の一例である。なお、Ｓ２４のステップにおいて、双方のマルチコアファイバを移動させることにより、その端面同士を接触させてもよい。

本実施形態におけるＸ方向の位置合わせは、Ｓ２４において、マルチコアファイバ１´の端面１ｂ´をマルチコアファイバ１の端面１ｂの位置まで移動させることにより達成される。すなわち、Ｘ方向の位置は、マルチコアファイバ１を保持する位置により任意に決定される。

なお、Ｙ方向及びＺ方向の位置合わせを行う場合に、光を入力する第２コアＣ_ｋ（パワーメータ１００を接続する第２コアＣ´_ｋ）をマルチコアファイバ１（１´）の中心に配置されたコア（本実施形態では、コアＣ_１）とすることが好ましい。

マルチコアファイバ１の中心に配置されたコアＣ_１を基準として、Ｙ方向及びＺ方向の位置合わせを行うことにより、回転方向の位置合わせを行う際にコアＣ_１の結合効率の変化が生じ難い。すなわち、マルチコアファイバを回転させる際の回転軸中心が出し易いので回転方向の位置合わせが容易となる。また、中心のコアを基準として回転させることにより、任意のコア同士を結合させ易い。たとえば、コアＣ_１（Ｃ´_１）を基準として回転方向の位置合わせを行う場合、コアＣ_２をコアＣ´_２と結合させることも可能であるし、それ以外のコア、たとえばコアＣ´_５とコアＣ_２とを結合させることも可能である。

また、本実施形態では、マルチコアファイバ１に入力された光をマルチコアファイバ１´に伝送する場合について述べたが、マルチコアファイバ１´に入力された光をマルチコアファイバ１に伝送することでＹ方向、Ｚ方向及び回転方向の位置合わせを行うことも可能である。

［作用・効果］
本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る第１位置合わせ工程は、第２計測工程を有する。第２計測工程は、マルチコアファイバ１の第２コアに光を入力し、マルチコアファイバ１´の第２コアに伝送された当該光の強度を計測する。第１位置合わせ工程は、第２計測工程で計測された光の強度に基づき、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´を長軸方向に直交する方向に相対的に移動させることにより、長軸方向に直交する方向におけるマルチコアファイバ１とマルチコアファイバ１´との位置合わせを行う。

このように、第２計測工程で計測された光の強度に基づき、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´のＹ方向及びＺ方向の位置合わせを行う。そして、第１計測工程で計測された光の強度に基づき、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´を回転方向に相対的に回転させ、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´の回転方向の位置合わせを行う。この場合、マルチコアファイバ同士のＹ方向、Ｚ方向、及び回転方向の位置合わせを確実に行うことができる。従って、マルチコアファイバ同士を結合する場合に、結合効率の低下を抑制可能となる。

また、本実施形態において、第２コアは、マルチコアファイバの中心に配置されたコアである。

このように、マルチコアファイバの中心に配置されたコアを基準とすることで回転軸中心が出し易い。従って、回転方向の位置合わせが容易となる。また、中心のコアを基準として回転させることにより、任意のコア同士を結合させることが可能となる。

また、本実施形態において、第１計測工程で光が入力されるマルチコアファイバ１のコアは、マルチコアファイバ１の外周に最も近い位置に配置されたコア（Ｃ_５）である。

このように、マルチコアファイバの外周に最も近い位置に配置されたコアに光を入力し、その光に基づいて回転方向の位置合わせを行うことで、回転量を大きくすることができる。従って、位置合わせが容易となる。

＜第３実施形態＞
次に、図１１及び図１２を参照して、第３実施形態に係るマルチコアファイバ同士の結合方法について説明する。ここでは、７つのコアＣ_１〜Ｃ_７を有するマルチコアファイバ１と、７つのコアＣ´_１〜Ｃ´_７を有するマルチコアファイバ１´を結合する場合について述べる。第１実施形態及び第２実施形態と同様の部分については、詳細な説明を省略する場合がある。

図１１は、第３実施形態に係る結合方法のフローチャートである。図１２は、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´のＸ方向の断面図である。図１２では、マルチコアファイバ１の３つのコア（Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_５）、及びマルチコアファイバ１´の３つのコア（Ｃ´_１、Ｃ´_２、Ｃ´_５）のみを示している。なお、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´の直径、コア径、及びコア配置は等しいものとする。本実施形態におけるマルチコアファイバ１は、「一方のマルチコアファイバ」の一例である。マルチコアファイバ１´は、「他方のマルチコアファイバ」の一例である。

まず、２つのマルチコアファイバ１、１´を、互いの端面１ｂ、１ｂ´が対向するように配置する（Ｓ３０）。次に、対向させたマルチコアファイバ間の間隔Ｓを調整し、マルチコアファイバの端面同士を近接（たとえば数ミクロン）して配置する（Ｓ３１）。

ここで、マルチコアファイバ同士を対向させた場合、Ｙ方向、Ｚ方向及び回転方向にずれが生じている可能性がある。従って、Ｙ方向、Ｚ方向及び回転方向の位置合わせを行う（Ｓ３２）。

図１２に示すように、まず、マルチコアファイバ１の任意の第１コアＣ_ｋ及び任意の第２コアＣ_ｋそれぞれに、光（図１２の破線矢印参照）を入力する。一方、マルチコアファイバ１´の任意の第１コアＣ´_ｋ及び任意の第２コアＣ´_ｋの出射端それぞれに、パワーメータ１００を接続する。本実施形態における第１コアＣ_ｋは、マルチコアファイバ１の外周に最も近い位置に配置されたコアＣ_２である。第２コアＣ_ｋは、マルチコアファイバ１´の外周に最も近い位置に配置されたコアＣ_５である。第１コアＣ´_ｋは、コアＣ´_２である。第２コアＣ´_ｋは、コアＣ´_５である。

このような状態で、マルチコアファイバ１に対してマルチコアファイバ１´をＹ方向及びＺ方向に移動させ、或いは回転方向に回転させる。これによりコアＣ_２（コアＣ_５）からの光がコアＣ´_２（コアＣ´_５）に伝送された場合には、パワーメータ１００で光の強度を計測することができる。コアの端面同士が完全に一致している場合には、光の強度は最大になるため、マルチコアファイバ１´を移動させながら、コアＣ´_２及びコアＣ´_５それぞれで強度が最大となる位置を特定する。なお、Ｓ３２のステップにおいて、双方のマルチコアファイバを移動させることも可能である。

Ｓ３２のステップにより、Ｙ方向、Ｚ方向及び回転方向の位置合わせが完了する。なお、Ｓ３１とＳ３２は、どちらのステップを先に行ってもよい。本実施形態におけるＳ３２は、「計測工程」及び「位置合わせ工程」の一例である。

その後、マルチコアファイバ１´をＸ方向に移動させ、マルチコアファイバ１´の端面１ｂ´をマルチコアファイバ１の端面１ｂに接触させる。そして、接触させた部分に熱放電を行い、マルチコアファイバの端面を融解させることでマルチコアファイバ同士を結合する（Ｓ３３）。本実施形態におけるＳ３３は、「融着工程」の一例である。なお、Ｓ３３のステップにおいて、双方のマルチコアファイバを移動させることにより、その端面同士を接触させてもよい。

本実施形態におけるＸ方向の位置合わせは、Ｓ３３において、マルチコアファイバ１´の端面１ｂ´をマルチコアファイバ１の端面１ｂの位置まで移動させることにより達成される。すなわち、Ｘ方向の位置は、マルチコアファイバ１を保持する位置により任意に決定される。

なお、位置合わせは、コアＣ´_２及びコアＣ´_５それぞれで強度が最大となる場合だけに限られない。たとえば、コアＣ´２及びコアＣ´５に伝送された光の強度の平均が最大となった場合に位置合わせが完了したと判断することも可能である。

また、本実施形態では、マルチコアファイバ１に入力された光をマルチコアファイバ１´に伝送する場合について述べたが、マルチコアファイバ１´に入力された光をマルチコアファイバ１に伝送し、Ｙ方向、Ｚ方向及び回転方向の位置合わせを行うことも可能である。

［作用・効果］
本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る結合方法は、複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバ同士を結合する方法である。結合方法は、計測工程と、位置合わせ工程と、融着工程とを有する。計測工程は、マルチコアファイバ１の第１コア及び第２コアに光を入力し、マルチコアファイバ１´の第１コア及び第２コアに伝送された当該光の強度を計測する。位置合わせ工程は、計測工程で計測された光の強度に基づき、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´をその長軸方向に直交する方向及びその回転方向に相対的に移動させることにより、長軸方向に直交する方向及び回転方向におけるマルチコアファイバ１とマルチコアファイバ１´との位置合わせを行う。融着工程は、位置合わせ工程が行われた後、マルチコアファイバ１の端面１ｂ及びマルチコアファイバ１´の端面１ｂ´を融着する。

このように、計測工程で計測された光の強度に基づき、マルチコアファイバ１及びマルチコアファイバ１´のＹ方向、Ｚ方向及び回転方向の位置合わせを行う。この場合、マルチコアファイバ同士のＹ方向、Ｚ方向、及び回転方向の位置合わせを確実に行うことができる。従って、マルチコアファイバ同士を結合する場合に、結合効率の低下を抑制可能となる。

また、本実施形態において、計測工程で光が入力されるマルチコアファイバ１の第１コア及び第２コアの少なくとも一方は、マルチコアファイバ１の外周に最も近い位置に配置されたコア（たとえば、Ｃ_２、Ｃ_５）である。

このように、マルチコアファイバの外周に最も近い位置に配置されたコアに光を入力し、その光に基づいて回転方向の位置合わせを行うことで、回転量を大きくすることができる。従って、位置合わせが容易となる。

１、１´ マルチコアファイバ
１ｂ、１ｂ´ 端面
２ クラッド
２ｂ、２ｂ´ 側面
Ｃ_ｋ コア
Ｅ_ｋ 端面

Claims (7)

1. 複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバ同士を結合するマルチコアファイバの結合方法であって、
   一方の前記マルチコアファイバ及び他方の前記マルチコアファイバを相対的に移動させることにより、その長軸に直交する方向における前記一方のマルチコアファイバと前記他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行う第１位置合わせ工程と、
   前記一方のマルチコアファイバの第１コアに光を入力し、前記他方のマルチコアファイバの第１コアに伝送された当該光の強度を計測する第１計測工程と、
   前記第１計測工程で計測された光の強度に基づき、前記一方のマルチコアファイバ及び前記他方のマルチコアファイバをその回転方向に相対的に回転させることにより、前記回転方向における前記一方のマルチコアファイバと前記他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行う第２位置合わせ工程と、
   前記第２位置合わせ工程が行われた後、前記一方のマルチコアファイバの端面及び前記他方のマルチコアファイバの端面を融着する融着工程と、
   を有することを特徴とするマルチコアファイバの結合方法。
2. 前記第１位置合わせ工程は、前記一方のマルチコアファイバの端面と前記他方のマルチコアファイバの端面とが前記マルチコアファイバの前記長軸方向に直交する方向において一致するよう、前記一方のマルチコアファイバ及び前記他方のマルチコアファイバを相対的に移動させることにより、前記長軸に直交する方向における前記一方のマルチコアファイバと前記他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行うことを特徴とする請求項１記載のマルチコアファイバの結合方法。
3. 前記第１位置合わせ工程は、
   前記一方のマルチコアファイバの第２コアに光を入力し、前記他方のマルチコアファイバの第２コアに伝送された当該光の強度を計測する第２計測工程を有し、
   前記第２計測工程で計測された光の強度に基づき、前記一方のマルチコアファイバ及び前記他方のマルチコアファイバをその長軸方向に直交する方向に相対的に移動させることにより、前記長軸方向に直交する方向における前記一方のマルチコアファイバと前記他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行う
   ことを特徴とする請求項１記載のマルチコアファイバの結合方法。
4. 前記第２コアは、前記マルチコアファイバの中心に配置されたコアであることを特徴とする請求項３記載のマルチコアファイバの結合方法。
5. 前記第１コアは、前記マルチコアファイバの外周に最も近い位置に配置されたコアであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマルチコアファイバの結合方法。
6. 複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバ同士を結合するマルチコアファイバの結合方法であって、
   一方の前記マルチコアファイバの第１コア及び第２コアに光を入力し、他方の前記マルチコアファイバの第１コア及び第２コアに伝送された当該光の強度を計測する計測工程と、
   前記計測工程で計測された光の強度に基づき、前記一方のマルチコアファイバ及び前記他方のマルチコアファイバをその長軸方向に直交する方向及びその回転方向に相対的に移動させることにより、前記長軸方向に直交する方向及び前記回転方向における前記一方のマルチコアファイバと前記他方のマルチコアファイバとの位置合わせを行う位置合わせ工程と、
   前記位置合わせ工程が行われた後、前記一方のマルチコアファイバの端面及び前記他方のマルチコアファイバの端面を融着する融着工程と、
   を有することを特徴とするマルチコアファイバの結合方法。
7. 前記第１コア及び前記第２コアの少なくとも一方は、前記マルチコアファイバの外周に最も近い位置に配置されたコアであることを特徴とする請求項６記載のマルチコアファイバの結合方法。

Images