JP3273489B2 - 光ファイバのコア軸合せ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを低損
失に接続するコア軸合せ方法及び小型軽量簡便なコア軸
合せ装置並びに光コネクタ作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、突き合わせた光ファイバ
のコア軸同士に軸ズレがあると、接続損失が大きくな
る。光ファイバを低損失に接続するには、接続すべき光
ファイバのコア同士の軸ズレを可及的に零にする必要が
ある。

【０００３】（１）図６は従来のコア直視型光ファイバ
接続装置の軸合せ方法を説明する図である（特開昭６０
−４６５０９号公報参照）。また、図７は従来のコアを
観測する一方法を説明する図である。図７に示すよう
に、光ファイバ１に平行光２を照射し、照射方向に対し
てコア５の後部（範囲ＯＢ）に、顕微鏡の対物レンズ３
の観測面４を設定して、その透過光６を観測すると、コ
ア５は（紙面に垂直な方向の）２本の暗線７として観測
される。

【０００４】光ファイバ中心軸に対する見かけ上のコア
の位置は、光ファイバのレンズ効果によって発生するも
ので、図７に示した光ファイバ外径の１／４の観測面位
置で約１倍の観測倍率で観測され、また、光ファイバ１
の中心部で光ファイバの屈折倍率約１．５の観測倍率に
拡大されて観測され、また、観測面の位置を顕微鏡対物
レンズ３側に近づけると、１倍以下の観測倍率に縮小さ
れて観測される。見かけ上のコアの位置に対して、以下
で述べる真のコア位置は、実際のコア位置であって、光
ファイバのレンズ効果の影響を受けない、すなわち、光
ファイバ１のレンズ効果による観測倍率が１倍の場合に
得られる。

【０００５】図６に基づいて、接続手順を説明する。 先ず、突き合わせた光ファイバ１−１，１−２のコ
ア像を、ｙとｚの２方向から観測し、光ファイバのコア
像の位置を検出する。この操作は、突き合わせた２本の
光ファイバ１−１，１−２について行う必要がある。こ
のとき、光ファイバにはレンズ効果があるため、１回の
コア像検出毎に、焦点調節用微動機構付顕微鏡８によ
り、対物レンズの観測面を光ファイバの所定の位置に、
高精度に設定しなければならない。このようにして、合
計４回、コア位置を高精度に検出する。なお、図６に示
すように、ミラーＭを用いることにより、照明系と受光
系は共に２系統を１系統に減ずることができる。 次に、真のコア位置に基づき、マイクロコンピュー
タでコア同士の軸ズレ量を算出する。 最後に、ｙとｚの２方向について、２方向Ｖ溝微動
機構によって、光ファイバ１−１，１−２の少なくとも
一方を移動してコア軸合せを行い、低損失に光ファイバ
を接続する。

【０００６】（２）図８は、従来の固定Ｖ溝軸合せを用
いる簡便な光ファイバ融着接続装置の軸合せ部を説明す
る図である。図８に示すように、光ファイバ１−１，１
−２を固定Ｖ溝９ａを有する軸合せ台９上で突き合わ
せ、単に、光ファイバクラッド外径基準で軸合せして、
上記光ファイバ１−１，１−２を接続するものである。
光ファイバ１−１，１−２に外径差が有っても、あるい
は、接続前に光ファイバ中心軸同士に軸ズレがあって
も、光ファイバ突き合わせ部を比較的長い時間（十秒前
後）加熱して融着接続するとき、光ファイバ端部の溶融
した石英ガラスに表面張力が作用し、突き合わせた光フ
ァイバ間の自己調心効果によって、光ファイバ１−１，
１−２の中心軸同士が一致する。

【０００７】（３）図９は、従来の光ファイバをフェル
ールで端末形成し接続するコネクタ接続を説明する図で
ある。図９に示すように、コネクタ接続は、フェルール
１０−１，１０−２の光ファイバ挿入貫通孔１１に光フ
ァイバを通して接着固定し、フェルール嵌合ピン孔１２
に嵌合ピン（図示せず）を挿入して、フェルール同士１
０−１，１０−２を接合することにより、結果として光
ファイバ１−１，１−２同士を位置決めして接続するも
のである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】

（１）しかしながら、図６のコア直視型光ファイバ接続
装置の場合、２方向からコア像を観測する焦点調節用微
動機構付顕微鏡、コア軸ズレ計算部、２方向Ｖ溝微動機
構が不可欠であり、検出時間と軸合せ時間が共に長く、
複数の微動機構やその高剛性支持部材などが大型化し、
したがって、重くなり、コア検出と微動機構の高精度化
に応じて価格も高くなる。

【０００９】さらに、近年、光ファイバ製造技術の向上
に伴い、コア偏心量やクラッド外径のばらつきの大きさ
が小さくなってきた。従って、光ファイバ製造誤差が小
さくなり、光ファイバ構造のパラメーターのばらつきが
小さくなってきたのに応じて、焦点深度、収差など光学
系の誤差、ＣＣＤ撮像部における分解能、コア軸ズレ量
を零とする微動位置決め機構などに起因するコア位置検
出・位置決め誤差を十分小さくするためには、従来装置
では、一層高精度なコア検出系と位置決め微動機構が必
要になり、その結果、接続装置の大型化、重量化、高価
格化を招き実用的でなくなる。

【００１０】（２）図８の簡便な光ファイバ融着接続装
置の場合、光ファイバ同士の自己調心効果によって、光
ファイバは中心軸同士が軸合せされる。しかし、光ファ
イバ中心軸に対してコア軸の偏心している方向（以下、
コア偏心方向と表現する）はランダムであり、単に、固
定Ｖ溝上で光ファイバを突き合わせると、コアの偏心に
よって、コア軸ズレが発生し、そのときに発生した軸ズ
レ量の分だけ接続損失が大きくなる。突き合わせた光フ
ァイバ同士のコア軸の最大ズレ量は、それぞれの光ファ
イバのコア偏心量の和となる。最大のコア軸ズレ量を発
生する光ファイバ突き合わせ位置関係の近傍では、大き
な接続損失が発生する。

【００１１】例えば、通常のシングルモード光ファイバ
のコアには、最大１μｍの偏心が許容されている。い
ま、コア偏心量１μｍとコア偏心量０．９μｍの光ファ
イバ同士を、光ファイバの中心軸を一致させてランダム
に突き合わせた場合、コア同士の軸ズレについて確率密
度関数を計算すると、図１０に示すようになる。図１０
から、最悪１．９μｍの軸ズレが発生し、この軸ズレを
損失に換算すると約０．８ｄＢとなり、通常、光ファイ
バ切断角など別の損失誤差要因も加わり接続損失がさら
に大きくなるため、接続をやり直す危険が大きくなる。
例えば、融着接続の場合、０．５〜０．６ｄＢを越えれ
ば、接続失敗として再接続されることがある。失敗する
と、接続時間が長くなる。このため従来より、このよう
な再接続の頻度を減少させて、接続能率を向上すること
が望まれていた。

【００１２】（３）近年、フェルールは極めて高精度に
製作されるようになってきた。たとえば、電子情報通信
学会の信学技報CS95-49, OCS95-15(1995-06)p.56「超高
密度両端コネクタ付光ケーブルの設計と特性」によれ
ば、図９を参照して説明すると、現在、光学ファイバ挿
入貫通孔１１の隙間によって発生する軸ズレ誤差は０．
２μｍ、フェルール嵌合ピン孔１２と嵌合ピンの隙間に
よる軸ズレ誤差は約０．５μｍ、光ファイバ挿入貫通孔
１１の中心の製作誤差は約０．６μｍである。これと比
較して、現在の光ファイバのコア偏心量の許容値は１μ
ｍ（このとき最大軸ズレ誤差は２μｍ）である。このよ
うに、軸ズレを発生するコネクタの製作誤差要因と、光
ファイバのコア偏心量とは、同等のレベルになってき
た。その結果、光ファイバを突き合わせたとき、光ファ
イバ中心軸同士の軸ズレはかなり僅少になってきた。し
たがって、図９のコネクタ接続の場合も、上記（２）で
説明したように、光ファイバを突き合わせたとき、光フ
ァイバのもつコア偏心に起因するコア軸ズレ損失が問題
になるようになってきた。

【００１３】しかし、このコア軸ズレ損失は不可避的な
損失とされてきた。このため、光ファイバをフェルール
で端末形成して仕上げた後に、基準コネクタ等と接続し
て接続損失を評価し、たとえば、コネクタ接続の場合、
（フェルール嵌合ピン孔１２と光ファイバ挿入貫通孔１
１との相対位置の誤差などが加わり、やや大きい）許容
限界損失として、０．６〜１ｄＢを越えれば、接続失敗
として再接続されることが多い。失敗すると、その分だ
け接続時間が長くなる。従来より、このような再接続の
頻度を減少させて、接続能率を向上することが望まれて
いた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の光ファイバのコア軸合せ方法は、光ファイバ
を固定Ｖ溝上で接続する方法において、接続すべき２本
の光ファイバの端面をＶ溝上で突き合わせる第１の手順
と、それぞれの光ファイバをＶ溝上で回転させながら、
該光ファイバの一側面方向から該光ファイバのコア像を
観測し、観測されるそれぞれのコア像が、光ファイバの
中心軸により２分割された観測視野の一方の側にあり、
かつそれぞれのコア像が光ファイバの中心軸から最も遠
ざかるように、それぞれの光ファイバの回転角度を探す
第２の手順と、該回転角度にそれぞれの光ファイバを固
定する第３の手順とからなることを特徴とする。

【００１５】

【００１６】また、第２の光ファイバのコア軸合せ方法
は、光ファイバをＶ溝上で接続する方法において、接続
すべき２本の光ファイバの端面をＶ溝上で突き合わせる
第１手順と、それぞれの光ファイバをＶ溝上で回転させ
ながら、該光ファイバの一側面方向から該光ファイバの
コア像を観測し、観測されるそれぞれのコア像が、光フ
ァイバの中心軸により２分割された観測視野の一方の側
にあり、かつそれぞれのコア像が光ファイバの中心軸か
ら最も遠ざかるように、それぞれの光ファイバの回転角
度を探す第２の手順と、該回転角度にそれぞれの光ファ
イバを固定する第３の手順と、少なくとも一方のＶ溝
を、該観測に用いる対物レンズの光軸と光ファイバ中心
軸とによって作られる面に対し直交する方向に移動させ
て、接続すべき光ファイバのコア同士を軸合せする第４
の手順とからなることを特徴とする。

【００１７】

【００１８】上記第１又は第２の光ファイバ軸合せ方法
において、光ファイバをＶ溝上に載せて接続する方法に
おいて、光ファイバ接続後に、光ファイバに対するコア
像一方向観測装置の観測面の位置に基づき、真のコア軸
ズレ量を算出して、コア軸ズレ損失を推定する手順を加
えたことを特徴とする。

【００１９】また、本発明の光コネクタ作製方法は、光
ファイバ端部をフェルールで端末形成し、フェルール同
士を突き合わせてコネクタ接続する方法において、光フ
ァイバをフェルールの光ファイバ挿入貫通孔に挿入して
接着剤を用いてまたは機械的に固定する直前に、光ファ
イバをＶ溝上に載せる第１の手順と、該光ファイバをＶ
溝上で回転させながら、該光ファイバの一側面方向から
該光ファイバのコア像を観測し、該コア像が光ファイバ
の中心軸により２分割された観測視野のうち、予め定め
た一方の側に位置するように、かつ該コア像が光ファイ
バの中心軸から最も遠ざかるように、該光ファイバの回
転角度を探す第２の手順と、該光ファイバを該回転角度
に固定する第３の手順と、接続すべき光ファイバのコア
偏心方向が、コネクタ接続時にフェルール接合面にて同
一方向となるように、光ファイバをフェルールに固定す
る第４の手順とからなる手順を有することを特徴とす
る。。

【００２０】

【００２１】［作用］突き合わせた２本の光ファイバと
も、コアが偏心している方向が同一になる。従って、光
ファイバ中心軸を合わせて、光ファイバを突き合わせた
り、接続したりする場合、突き合わせた光ファイバのコ
ア軸間のズレ量が最小になる。このとき、光ファイバの
突き合わせ損失も最小となる。

【００２２】さらに、２つのコアが偏心している方向が
同一であり、かつ２つのコアを同一面内において突き合
わせるため、一方向軸合せだけで、正確なコア軸合せが
可能となる。この場合、光ファイバのレンズ効果と無関
係に、一回だけのコア像同時観測で得られる見かけ上の
コア像を用いて、正確なコア軸合せが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する実施の形
態を図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。

【００２４】〔第１の実施の形態〕図１と図２は、本発
明の第１の実施の形態例であって、光ファイバのコア軸
合せ方法を説明する図である。

【００２５】図１（ａ），（ｂ）は、ＬＣＤ（液晶表示
画面）に表示される光ファイバ突き合わせ部の様子を示
す図である。図２は、ＬＣＤに表示される光ファイバ突
き合わせ部の光ファイバ中心軸に対するコアの移動の様
子を、図１（ａ），（ｂ）に対応させて、光ファイバ断
面（ｘ）方向から見た様子を示したものである。図１に
おいて、光ファイバ１−１，１−２に斜線を施した部分
は暗部であり、該暗部の幅は対物レンズの開口数（受光
できる光線の角度制限）と観測面の位置によって決ま
る。前述した「従来技術」の欄の図７を参照して述べた
ように、図２において、コアに偏心がある場合、光ファ
イバ１−１，１−２をｚ方向から観測すると、固定され
たＶ溝９ａ，９ｂ上の光ファイバ１−１，１−２を回転
すると、コア像である二本の暗線７−１，７−２は光フ
ァイバ中心軸に対して近づいたり遠ざかったりする。い
ま、コア像７−１，７−２が光ファイバ１−１，１−２
の中心軸により２分割された観測視野の一方の側にあ
り、かつそれぞれのコア像が光ファイバの中心軸から最
も遠ざかるように、それぞれの光ファイバ１−１，１−
２の回転角度を探し、該回転角度にそれぞれの光ファイ
バを固定すると、突き合わせた光ファイバのコア同士の
軸ズレ量を最も小さく設定できる（図２（ｂ）参照）。

【００２６】図１と図２から、一方向からの観察によっ
て光ファイバ１−１，１−２のコア同士の軸ズレを最小
に設定できることが分かる。すなわち、図１０におい
て、コア軸ズレ量を最小値に設定できる。

【００２７】一方、図２（ｂ）において、光ファイバを
載せているＶ溝９ａ，９ｂのうち、どちらか一方の光フ
ァイバを載せているＶ溝９ａ又は９ｂをｙ方向に可動Ｖ
溝微動機構とすれば、どちらか一方の光ファイバをｙ方
向に移動して、コア像７−１，７−２の軸同士を一致さ
せることができる（図２（ｃ）参照）。なお、光ファイ
バ１−１，１−２をＶ溝上で回転するとき、接続後の光
ファイバに発生する捻りが最小となるように、光ファイ
バ１−１，１−２の回転方向を選んで接続するとよい。

【００２８】ここで、Ｖ溝９ａとＶ溝９ｂが固定されて
いる場合、コア同士の軸ズレ量を最も小さく設定する手
順を整理すると、以下のようになる。 （１）接続すべき２本の光ファイバ１−１，１−２の端
面をＶ溝９ａ，９ｂ上で突き合わせる「第１の手順」
と、 （２）それぞれの光ファイバ１−１，１−２をＶ溝９
ａ，９ｂ上で回転させながら、該光ファイバの一側面方
向から両者の光ファイバのコア像を観測し、観測される
それぞれのコア像が、光ファイバの中心軸により２分割
された観測視野の一方の側にあり、かつそれぞれのコア
像が光ファイバの中心軸から最も遠ざかるように、それ
ぞれの光ファイバの回転角度を探す「第２の手順」と、 （３）該回転角度にそれぞれの光ファイバを固定する
「第３の手順」とからなる。 （４）さらに、以上の第１，第２，第３の手順に、少な
くとも一方のＶ溝を、該観測に用いる対物レンズの光軸
と光ファイバ中心軸とによって作られる面に対し直交す
る方向に移動させて、接続すべき光ファイバのコア同士
を軸合せする「第４の手順」を加えると、更に正確なコ
ア軸合せが可能となる。

【００２９】次に、図３は本発明の第１の実施例を実現
する装置の１つであって、光ファイバのコア軸合せ装置
を説明する図である。図３に示すように、本発明の光フ
ァイバ接続装置は、光ファイバ１−１，１−２を突き合
わせるＶ溝９ａ，９ｂと、突き合わせたそれぞれの光フ
ァイバ１−１，１−２を該Ｖ溝９ａ，９ｂ上で回転さ
せ、かつ任意の回転位置で光ファイバ１−１，１−２の
回転を固定する光ファイバ回転角度決め機構１３と、一
方向から該光ファイバ１−１，１−２のコア像７−１，
７−２を観測するコア像一方向観測装置１４とから主に
構成される。以上の構成にさらに、光ファイバ１−１，
１−２の突き合わせ部加熱部（アーク放電あるいはグロ
ー放電加熱、ガス加熱、レーザ加熱装置）、光ファイバ
をその軸方向に移動させ突き合わせる制御機構を加える
ことにより、融着接続装置が構成される。

【００３０】ここで、光ファイバ回転角度決め機構１３
は、外周が円柱状の光ファイバ把持部１３−１と、光フ
ァイバ把持部の摺動筒１３−２と、摺動筒１３−２に設
けた光ファイバ把持部１３−１の回転固定部品１３−３
とから構成される。ここで、光ファイバ把持部１３−１
は、少なくとも１回転できるように構成する。また、光
ファイバ把持部１３−１と摺動筒１３−２は、光ファイ
バ軸を含む面で２つに割れる構成にする。光ファイバ１
−１，１−２に少し曲げ力を加えて、光ファイバが光フ
ァイバ中心軸を回転軸として固定Ｖ溝に常に接触しなが
ら回転するように、光ファイバ回転角度決め機構１３の
回転軸とＶ溝９ａ，９ｂ上に載せた光ファイバ１−１，
１−２の中心軸とは、小さな角度をもたせてある。な
お、光ファイバがＶ溝に確実に接触しながら回転するよ
うに、Ｖ溝クランプ９０を取り付けて、光ファイバをＶ
溝に軽く押さえる構成にしてもよい。

【００３１】ところで、図３に示すように、Ｖ溝９ａ，
９ｂとＶ溝クランプ９０とを組み合わせ、かつ光ファイ
バ１−１，１−２の被覆部１−１−０，１−２−０を直
接手で回せば、機能的には、光ファイバ回転角度決め機
構１３と同等の機能を有するようになる。従って、Ｖ溝
９ａ，９ｂとＶ溝クランプ９０とを、図３に示した光フ
ァイバ回転角度決め機構１３に替えて、光ファイバ回転
角度決め機構として用いれば、図３に示す光ファイバ回
転角度決め機構１３を取り除いてもよい。

【００３２】また、コア像一方向観測装置１４は、平行
光光源１４−１と、顕微鏡１４−２と、ＣＣＤ撮像装置
１４−３と、信号駆動制御基板１４−４とＬＣＤ（液晶
表示画面）１４−５とから構成される。

【００３３】図３において、光ファイバ突き合わせ部に
平行光光源１４−１からの平行光を照射し、ＣＣＤ撮像
装置１４−３側からみて、顕微鏡１４−２の対物レンズ
の観測面を、コアより手前に（図７において示した「設
定範囲ＯＢ」）設定し、その透過光をコア像一方向観測
装置１４で観測すると、ＬＣＤ１４−５でコア像を観測
できる。

【００３４】光ファイバ１−１，１−２をＶ溝９ａ，９
ｂ上で突き合わせると、対物レンズの観測面は光ファイ
バ１−１，１−２に対して同じ位置に設定され、２つの
コア像の大きさ（２本の暗線の距離）は共に同じ観測倍
率で観測され、同時に、光ファイバ中心に対するコアの
位置も同じ観測倍率で観測される。このため、光ファイ
バに対する顕微鏡対物レンズの観測面の位置と無関係
に、したがって、見かけ上のコア像の位置を用いても、
正確なコア軸合せができる。

【００３５】また、２つのコア像は共に同じ観測面上に
あるため、コア軸合せは、Ｖ溝９ａ，９ｂのうち、少な
くとも一方のＶ溝９ａ，９ｂを一方向（ｙ方向：対物レ
ンズの光軸と光ファイバ中心軸とによって作られる面に
対し直交する方向）に可動な微動機構とすれば可能とな
る（第４の手順）。

【００３６】さらに、顕微鏡対物レンズの観測面の位置
を光ファイバ中心の近くに設定するほど、光ファイバの
レンズ効果が大きくなり、光ファイバ中心軸に対する見
かけ上のコア位置が拡大されて観測される分だけ、一層
正確な軸合せが可能となる。

【００３７】次に、たとえば、光ファイバの外径のバラ
ツキ等によりファイバの中心軸同士が観測（Ｚ）方向に
ズレているため、対物レンズ観測面の設定位置が、突き
合わせた光ファイバ１−１，１−２で異なっている場合
について考える。図７において、Ｖ溝上で突き合わせた
光ファイバ中心軸同士が観測方向にズレていても、対物
レンズ観測面の位置がＯＢの範囲にあればコア像は観測
でき、光ファイバ１−１，１−２について、コアの偏心
方向は揃えることができる。また、観測方向に加えて、
Ｖ溝表面の埃等により、光ファイバの中心軸同士がｙ方
向にズレていても、コア像が観測できれば、光ファイバ
１−１，１−２について、コアの偏心方向を揃えること
ができる。突き合わせた光ファイバは、加熱融着時間を
１０秒程度にとれば、融着接続後に、自己調心効果によ
って、光ファイバ中心軸同士が一致する。従って、接続
前に、仮に、突き合わせた光ファイバの中心軸同士が観
測方向或いはｙ方向にズレていても、接続後に、自己調
心効果によって、コア同士は（図２（ｂ）のように）最
も近接する。

【００３８】ただし、一方向（ｙ方向）Ｖ溝微動機構を
用いて、正確にコア軸合せする場合には、接続前に、Ｖ
溝表面の埃を取り除き、かつ光ファイバの被覆物（プラ
イマリコート）などを取り除いておく必要がある。さら
に、周知のように、自己調心効果の影響を小さくするよ
うに、放電パワーと放電時間（１秒前後）を選定する。

【００３９】従来の光ファイバは、外径、コア偏心量な
ど、構造パラメータのばらつきが大きかった。コア偏心
量の比較的大きい（既設の）従来の光ファイバと、外
径、コア偏心量の小さい最近の光ファイバとを接続する
場合について考える。例えば、従来の光ファイバの外径
とコア偏心量のばらつきが共に±２ミクロンあり、最近
の光ファイバの外径とコア偏心量のばらつきがそれぞれ
±１ミクロン、±０．５ミクロンあるとき、Ｖ溝９ａ，
９ｂを共に固定（コア調心なし）しても、自己調心効果
によって光ファイバ中心軸同士が一致すること（外径誤
差の吸収）、かつコアの偏心している方向を揃えること
（コア軸ズレ量を最小に設定）によって、極端に大きな
接続損失（最大軸ズレ損失約１．２ｄＢ／軸ズレ２．５
ミクロン）の発生が抑えられて（最小軸ズレ損失約０．
４３ｄＢ／軸ズレ１．５ミクロン）、（１．２−０．４
３＝０．７７ｄＢだけ軸ズレ損失を低減できるため、）
実用的な接続損失が得られる効果がある。

【００４０】従来のコア直視型光ファイバ接続装置のコ
ア検出軸合せ方法と比較すれば、従来は真のコア位置に
基づき、二方向コア軸合せしていた。これに対し、本発
明は、見かけ上のコア位置に基づき、Ｖ溝９ａ，９ｂの
うち、どちらか一方のＶ溝を微動させれば、一方向コア
軸合せが可能となる。すなわち、本発明は、従来方法で
行われていたように、一回のコア位置検出毎に、顕微鏡
微動機構によって対物レンズの観測面を光ファイバの所
定の位置に高精度に設定して２つのコア位置を高精度に
検出したり、マイクロコンピュータで真の軸ズレ量（２
つのコア間の相対距離）を算出したり、二方向Ｖ溝微動
機構でコア軸合せを行ったりする必要は、何れもなくな
る。その結果、装置を簡素化できる。

【００４１】また、本発明は、近接しているコアを、同
じ観測条件で、一回だけ同時観測し、一方向コア軸合せ
するだけでよい分だけ、コア位置検出誤差と軸合せ誤差
が小さくなる結果、従来より正確な軸合せが可能とな
る。

【００４２】また、従来方法は、実際上、コア検出・軸
合せは自動装置に依らなければ、極めて困難であるが、
本発明は、ＬＣＤ上のコア像を見ながら、たとえば、弾
性片持ち梁にＶ溝を取り付けて、圧電アクチュエータで
０．１μｍ以下の精度でＶ溝を送る微動機構など導入す
ることによって、Ｖ溝を移動できるようにすれば、手動
でも軸合せが可能である。さらに、本発明の場合も、対
物レンズの観測面を光ファイバの所定の位置に設定すれ
ば、光ファイバのレンズ効果に基づき、真の軸ズレ量を
算出できるため、真の軸ズレ量を用いる従来方法と同
様、接続前後のコア軸ズレ損失も推定できる。

【００４３】ところで、通常のシングルモード光ファイ
バのモードフィールド径は９．５μｍ程度であり、特に
低損失接続の要請がなければ、一方向Ｖ溝微動機構でコ
ア軸合せをしなくても、実用的な接続損失結果が得られ
る。これに対して、分散シフト光ファイバのモードフィ
ールド径は８μｍ程度と小さいため、一方向微動機構を
加えてコア軸合せを行えば、いっそう低損失な損失結果
が得られる。

【００４４】なお、コア像一方向観測装置１４に代え
て、通常の顕微鏡を用いてコアを観測してもよい。ま
た、コア像は、コアにＧｅがドープされた光ファイバの
場合、温度放射像あるいは紫外光励起によるルミネセン
ス像としても観測でき、以上説明した二本の暗線７−
１，７−２に置き換えて用いることができる。

【００４５】〔第２の実施の形態〕図４は本発明の第２
の実施の形態例であって、光ファイバにフェルールを付
けて端末形成する、光コネクタ作製具を説明する図であ
る。本発明の光コネクタ作製具は、光ファイバ１−１を
フェルール１０−１の光ファイバ挿入貫通孔１１に挿入
して接着剤で固定する直前に、フェルール本体１０−１
（の光ファイバ挿入貫通孔１１の中心軸）に対して光フ
ァイバ１０−１のコアが偏心している方向を決めてか
ら、光ファイバ１−１とフェルール１０−１とを接着固
定し端末形成する光コネクタ作製具である。

【００４６】本装置は、光ファイバを載せる固定Ｖ溝９
ａと、光ファイバ１−１を該固定Ｖ溝９ａ上で回転さ
せ、かつ任意の回転位置で光ファイバの回転を固定する
光ファイバ回転角度決め機構１３と、一方向から該光フ
ァイバのコア像を観測するコア像一方向観測装置１４
と、フェルール位置決め台１５から主に構成される。こ
こで、上記フェルール位置決め台１５の上面は、顕微鏡
対物レンズの観測面と平行になるようにする。また、固
定Ｖ溝９ａとフェルール位置決め台１５との距離は、フ
ェルール１０−１の光ファイバ挿入貫通孔１１に光ファ
イバ１−１を貫通させるだけの光ファイバ長さ以上にと
るようにしている。

【００４７】また、上記光ファイバ回転角度決め機構１
３と上記フェルール位置決め台１５とが、該光ファイバ
のコア偏心方向を保ちながら、Ｖ溝９ａ上の光ファイバ
１−１をｘ方向にスライド移動し、光ファイバ１−１を
光ファイバ挿入貫通孔１１に挿入できるように、光ファ
イバ回転角度決め機構１３又はフェルール位置決め台１
５はスライド機構１７上に設置する（本実施例では光フ
ァイバ回転角度決め機構１３が上記スライド機構１７上
に設置されている。）。

【００４８】また、フェルール接着剤としてエポキシな
ど加熱硬化形接着剤を用いる場合、フェルール位置決め
台１５にヒータ１６を組み込んでもよいし、別のヒータ
を用意して該フェルールを加熱できるようにしてもよ
い。

【００４９】図５はフェルール本体に対して、光ファイ
バのコアが偏心している方向を説明する図である。光フ
ァイバ１−１，１−２は、フェルール１−１，１−２に
固定され、かつ、フェルール１−１，１−２同士はフェ
ルール嵌合ピンで位置決めされる。突き合わせたフェル
ールに関し、フェルール１０−１に接着固定された光フ
ァイバ１−１のコアの偏心している方向が、ｙ方向につ
いて一致していれば、光ファイバ突き合わせ部の状況
は、図２（ｂ）のように、光ファイバのコア同士の軸ズ
レを最小に設定できる。

【００５０】光コネクタ作製方法は、次の通りである。
光コネクタをフェルールの光ファイバ挿入貫通孔に挿入
して接着剤を用いてまたは機械的に固定する直前に、
（１）光ファイバをＶ溝上に載せる「第１の手順」と、
（２）該光ファイバをＶ溝上で回転させながら、該光フ
ァイバの一側面方向から該光ファイバのコア像を観測
し、該コア像が光ファイバの中心軸により２分割された
観測視野のうち、予め定めた一方の側に位置するよう
に、かつ該コア像が光ファイバの中心軸から最も遠ざか
るように、該光ファイバの回転角度を探す「第２の手
順」と、（３）該光ファイバを該回転角度に固定する
「第３の手段」と、（４）該光ファイバのコア偏心方向
と該光ファイバ挿入貫通孔の軸に関するフェルールの方
向とを一致させて、光ファイバをフェルールに固定する
「第４の手順」とからなる。

【００５１】第１の実施例において述べたように、フェ
ルール本体に対して、光ファイバのコアが偏心している
方向を決めることにより、コネクタ接続における軸ズレ
要因の１つを削除できる。ただし、これは通常用いられ
るコア偏心量１μｍ以下のシングルモード光ファイバ
と、高精度に（サブミクロン精度で）製作されたフェル
ールとを用いる場合に効果的である。

【００５２】なお、第２の実施例では、フェルール等に
おけるコネクタ接続の場合を説明したが、全く同様に、
メカニカルスプライスへも適用できる。例えば、メカニ
カルスパライスとして、一つのＶ溝上で光ファイバを突
き合わせ、光ファイバ同士を該Ｖ溝に固定接続するもの
がある。

【００５３】以上のように、本発明の軸合せ方法及び装
置によれば、光ファイバの融着接続あるいはコネクタ接
続において、突き合わせた光ファイバの各コアが偏心し
ている方向は同一になる。このため、光ファイバの中心
軸が一致しているとき、突き合わせた光ファイバ同士の
コア軸のズレ量を最小に（図１０では０．１μｍに）設
定でき、突き合わせ損失も最小となり、同時に接続失敗
も大幅に低減できる。さらに、従来は、真のコア位置を
観測する必要から、コア軸合せには、二方向微動機構と
二方向焦点調節用微動機構付観測系が不可欠であった
が、本発明では、１方向の観測系により見かけ上のコア
位置を用いて、コア同士の軸ズレを最小に設定できる。
さらに、どちらか一方のＶ溝を一方向可動Ｖ溝微動機構
とすれば、軸ズレを原理的に取り除くことができ、結果
として、低損失接続が可能となる。

【００５４】なお、本発明では、光ファイバ心線に約１
回転のねじりが加わるが、光ファイバ長手方向で解消さ
れる。また、あるいは、このねじりは、光ケーブルの外
部に１本の心線を取り出し、別途用意した引き落とし心
線と接続する場合においては、引き落とし心線側で全面
的に取り除くことができる。あるいは、このねじりは、
余分な光ファイバ長さを袋などに収容する余長処理時の
心線巻き取りにおいて吸収される。このように、光ファ
イバ回転によるコア軸合せに伴う１回転程度の光ファイ
バ心線のねじれは実用上問題ない。

【００５５】また、接続すべき光ファイバの偏心量は、
既知の場合が多いが、偏心量の類似した光ファイバ同士
を接続すれば、１方向可動Ｖ溝微動機構を用いなくて
も、コア軸ズレ量は原理的に零となり、いっそう低損失
接続が可能となる。

【００５６】また、以上の説明では、単心接続の場合を
説明したが、単心接続を複数回繰り返せば、多心接続に
も応用できる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、光ファイバのコア
軸合せ方法によれば、光ファイバの融着接続あるいはコ
ネクタ接続に際して、一方向観測のみ、あるいは一方向
Ｖ溝可動機構によって、コア同士の軸ズレを最小、ある
いは該軸ズレを取り除くことができ、その結果、低損失
接続が可能となり、したがって、コア軸ズレ損失に起因
した接続失敗が極めて少なくなる。したがって、接続作
業コストも低減できる。また、コア像の二方向微動機構
付観測装置あるいはコアの二方向位置決め微動機構を必
要としないため、接続装置を小型軽量化・低価格化でき
る利点がある。

【００５８】応用分野として、今後開発される光加入者
系線路の光ファイバ接続に使用すれば、携帯性・作業性
に優れた接続装置の実現、さらに、低損失で、低価格な
光線路の実現に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施例を説明
する図であって、ＬＣＤに表示される光ファイバ突き合
わせ部の様子を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例を説明する図であって、
ＬＣＤに表示される光ファイバ突き合わせ部のコアの移
動の様子を、光ファイバ断面（ｘ）方向から見た図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施例を実現する装置の一つで
あって、光ファイバのコア軸合せ装置を説明する図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施例であって、光ファイバに
フェルールを付けて端末形成する、光コネクタ作製具を
説明する図である。

【図５】フェルールに対する光ファイバのコア偏心方向
を説明する図である。

【図６】従来のコア直視型光ファイバ接続装置の軸合せ
方法を説明する図である。

【図７】従来のコアを観測する一方法を説明する図であ
る。

【図８】従来の固定Ｖ溝軸合せを用いる簡便な光ファイ
バ融着接続装置の軸合せ部を説明する図である。

【図９】従来の光ファイバをフェルールで端末形成し接
続するコネクタ接続を説明する図である。

【図１０】光ファイバ同士をランダムに突き合わせた場
合、コア同士の軸ズレの確率密度関数を計算した例を示
す図である。

【符号の説明】

１，１−１，１−２ 光ファイバ １−１−０，１−２−０ 光ファイバの被覆部 ２ 平行光 ３ 対物レンズ ４ 対物レンズの観測面 ５ コア ６ 透過光 ７，７−１，７−２ コア像（暗線） ８ 焦点調節用微動機構付顕微鏡 ９ａ，９ｂ Ｖ溝 ９０ Ｖ溝クランプ １０ フェルール １１ 光ファイバ挿入貫通孔 １２ フェルール嵌合ピン孔 １３ 光ファイバ回転角度決め機構 １４ コア像一方向観測装置 １５ フェルール位置決め台 １６ ヒータ １７ スライド機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/255 G02B 6/38

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバを固定Ｖ溝上で接続する方法
   において、 接続すべき２本の光ファイバの端面をＶ溝上で突き合わ
   せる第１の手順と、 それぞれの光ファイバをＶ溝上で回転させながら、該光
   ファイバの一側面方向から該光ファイバのコア像を観測
   し、観測されるそれぞれのコア像が、光ファイバの中心
   軸により２分割された観測視野の一方の側にあり、かつ
   それぞれのコア像が光ファイバの中心軸から最も遠ざか
   るように、それぞれの光ファイバの回転角度を探す第２
   の手順と、 該回転角度にそれぞれの光ファイバを固定する第３の手
   順とからなることを特徴とする光ファイバのコア軸合せ
   方法。
2. 【請求項２】 光ファイバをＶ溝上で接続する方法にお
   いて、 接続すべき２本の光ファイバの端面をＶ溝上で突き合わ
   せる第１手順と、 それぞれの光ファイバをＶ溝上で回転させながら、該光
   ファイバの一側面方向から該光ファイバのコア像を観測
   し、観測されるそれぞれのコア像が、光ファイバの中心
   軸により２分割された観測視野の一方の側にあり、かつ
   それぞれのコア像が光ファイバの中心軸から最も遠ざか
   るように、それぞれの光ファイバの回転角度を探す第２
   の手順と、 該回転角度にそれぞれの光ファイバを固定する第３の手
   順と、 少なくとも一方のＶ溝を、該観測に用いる対物レンズの
   光軸と光ファイバ中心軸とによって作られる面に対し直
   交する方向に移動させて、接続すべき光ファイバのコア
   同士を軸合せする第４の手順とからなることを特徴とす
   る光ファイバのコア軸合せ方法。
3. 【請求項３】 光ファイバ端部をフェルールで端末形成
   し、フェルール同士を突き合わせてコネクタ接続する方
   法において、 光ファイバをフェルールの光ファイバ挿入貫通孔に挿入
   して接着剤を用いてまたは機械的に固定する直前に、 光ファイバをＶ溝上に載せる第１の手順と、 該光ファイバをＶ溝上で回転させながら、該光ファイバ
   の一側面方向から該光ファイバのコア像を観測し、該コ
   ア像が光ファイバの中心軸により２分割された観測視野
   のうち、予め定めた一方の側に位置するように、かつ該
   コア像が光ファイバの中心軸から最も遠ざかるように、
   該光ファイバの回転角度を探す第２の手順と、 該光ファイバを該回転角度に固定する第３の手順と、 接続すべき光ファイバのコア偏心方向が、コネクタ接続
   時にフェルール接合面にて同一方向となるように、光フ
   ァイバをフェルールに固定する第４の手順とからなる手
   順を有することを特徴とする光コネクタ作製方法。
4. 【請求項４】 光ファイバをＶ溝上に載せて接続する方
   法において、 光ファイバ接続後に、光ファイバに対するコア像一方向
   観測装置の観測面の位置に基づき、真のコア軸ズレ量を
   算出して、コア軸ズレ損失を推定する手順を加えたこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載した光ファイ
   バ軸合せ方法。