JP6686332B2 - 光ファイバ接続方法および接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ接続方法および接続装置に関し、詳細には、被覆付き光ファイバの被覆層除去によって露出した光ファイバ同士の接続箇所を樹脂で被覆する、光ファイバ接続方法および接続装置に関する。

敷設された被覆付き光ファイバには、光ファイバ同士を接続した箇所（光ファイバ接続部ともいう）が多く存在する。光ファイバ同士の接続には、例えば融着接続やメカニカルスプライスのような、着脱が不可能な永久接続や、着脱が可能なコネクタ接続がある。
上記融着接続は、接続損失が低く信頼性の高い接続方法であるが、この接続箇所を樹脂で補強（再被覆、リコートともいう）する必要がある。例えば、特許文献１には、融着接続した光ファイバ同士をモールド型に配置し、この接続箇所に紫外線硬化樹脂を供給して被覆層と同じ程度の外径を形成させる技術が開示されている。

特開昭６４−６３９０５号公報

しかしながら、樹脂を融着接続した光ファイバ接続部や露出した光ファイバに供給すると、この供給位置の下方に気泡が多く発生するので、モールド型から取り出した後に、気泡除去作業が別途必要になるという問題がある。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、樹脂補強後における気泡除去作業を減らすことができる光ファイバ接続方法および接続装置の提供を目的とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ接続方法および接続装置は、被覆層を部分的に除去して光ファイバを露出させ、露出した２本の光ファイバを融着接続することにより各被覆層の間に光ファイバ接続部を形成し、該光ファイバ接続部を所定のモールド型に配置して樹脂で被覆する光ファイバ接続方法であって、前記被覆層が、前記光ファイバ接続部から離間するに連れて競り上がるテーパ部を有し、前記樹脂を、露出した光ファイバに滴下せず、いずれか一方の、前記テーパ部近傍の前記被覆層に滴下する。

上記によれば、樹脂補強後における気泡除去作業を減らすことができる。

本発明の一態様に係るモールド型の説明図である。 図１のモールド型の説明図である。 本発明の一態様に係る光ファイバ接続方法の説明図である。 第１実施形態による補強方法の説明図である。 第２実施形態による補強方法の説明図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の一態様に係る光ファイバ接続方法は、（１）被覆層を部分的に除去して光ファイバを露出させ、露出した２本の光ファイバを融着接続することにより各被覆層の間に光ファイバ接続部を形成し、該光ファイバ接続部を所定のモールド型に配置して樹脂で被覆する光ファイバ接続方法であって、前記被覆層が、前記光ファイバ接続部から離間するに連れて競り上がるテーパ部を有し、前記樹脂を、露出した光ファイバに滴下せず、いずれか一方の、前記テーパ部近傍の前記被覆層に滴下する。光ファイバ接続部をモールド型に配置した場合、光ファイバを覆う被覆層とモールド型との間に形成される空間は、光ファイバ接続部や露出した光ファイバとモールド型との間に形成される空間に比べて狭い。このため、樹脂を被覆層に滴下すれば、この樹脂は被覆層下方の狭い空間に到達し難くなるので、この滴下位置の下方に気泡が残り難くなる。よって、樹脂補強後における気泡除去作業を減らすことができる。

（２）前記樹脂を滴下する際に、該樹脂を滴下する前記被覆層が該樹脂を滴下しない前記被覆層よりも上方に位置するように前記光ファイバ接続部を傾斜させる。光ファイバ接続部を傾ければ、被覆層に滴下した樹脂がその周方向や長手方向に分散して細い流れになり、この樹脂が被覆層下方の狭い空間により一層到達し難くなる。また、樹脂は、この樹脂を滴下しない被覆層に向けて流れやすくなることから、補強箇所に対する樹脂の浸透時間を短くできる。
（３）前記光ファイバ接続部の傾斜角度が水平方向に対して４５°以下の範囲である。水平配置の場合には、修正率が１５％に減った。また、傾斜配置の場合には、修正率が５％に減ると共に、樹脂の浸透時間が水平配置の場合の半分程度に短縮できた。

本発明の一態様に係る光ファイバ接続装置は、（４）被覆層を部分的に除去して光ファイバを露出させ、露出した２本の光ファイバを融着接続することにより各被覆層の間に光ファイバ接続部を形成し、該光ファイバ接続部を所定のモールド型に配置して樹脂で被覆する光ファイバ接続装置であって、前記被覆層が、前記光ファイバ接続部から離間するに連れて競り上がるテーパ部を有し、前記光ファイバ接続部を有した被覆付き光ファイバを把持する把持部と、前記樹脂を、露出した光ファイバに滴下せず、いずれか一方の、前記テーパ部近傍の前記被覆層に滴下する樹脂供給ノズルとを備える。樹脂を被覆層に滴下すれば、この樹脂は被覆層下方の狭い空間に到達し難くなるため、この滴下位置の下方に気泡が残り難くなる。よって、樹脂補強後における気泡除去作業を減らすことができる。
（５）前記樹脂を滴下する際に、該樹脂を滴下する前記被覆層が該樹脂を滴下しない前記被覆層よりも上方に位置するように前記光ファイバ接続部を傾斜させる機構を備える。光ファイバ接続部を傾ければ、被覆層に滴下した樹脂がその周方向や長手方向に分散して細い流れになり、この樹脂が被覆層下方の狭い空間により一層到達し難くなる。また、樹脂は、この樹脂を滴下しない被覆層に向けて流れやすくなるので、補強箇所に対する樹脂の浸透時間を短くできる。

［本発明の実施形態の詳細］
図面を参照しながら本発明の一態様に係る光ファイバ接続方法および接続装置を説明する。図１，２は、本発明の一態様に係るモールド型の説明図である。図１（Ａ）はモールド型の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。また、図２（Ａ）はモールド型を開いた状態の平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

モールド型１０は例えばゴム製であり、図１，２に示すように、例えば半割り形状の第１型１１ａおよび第２型１１ｂからなる。
第１型１１ａは、例えば下端に設けられた回動軸１２に対して回動自在に構成され、回動軸１２の上方に直線部１６ａが形成されている。直線部１６ａの上端は、配置される被覆付き光ファイバの中心から離間する方向に窪んだ湾曲部１７ａに連なり、湾曲部１７ａの上方には蓋１３ａが形成されている。第２型１１ｂは、第１型１１ａと同じ形状であり、回動軸１２に対して回動自在に構成され、回動軸１２と蓋１３ｂとの間に、直線部１６ｂや湾曲部１７ｂが形成されている。

図１（Ｂ）に示すように、第１型１１ａの湾曲部１７ａと第２型１１ｂの湾曲部１７ｂは、円柱状の溝を形成可能であり、この溝の内径は、例えば、被覆付き光ファイバの被覆層の外径と略等しく形成されている。また、図２（Ｂ）に示すように、第１型１１ａの直線部１６ａと第２型１１ｂの直線部１６ｂは、Ｖ字状の溝を形成可能である。
図１（Ａ）や図２（Ａ）に示すように、モールド型１０の両端には、被覆付き光ファイバを支持する開口部１４，１５が形成され、開口部１４，１５も被覆付き光ファイバの被覆層の外径と略等しく形成されている。また、本実施形態による光ファイバ接続装置は、後述する樹脂供給ノズルを備えており、モールド型１０の上方から例えば紫外線硬化樹脂を滴下可能に構成されている。

図３は、本発明の一態様に係る光ファイバ接続方法の説明図である。
被覆付き光ファイバ１は、光導波路をなす光ファイバ２の外側に、被覆層３を設けた構造である。なお、被覆層は、プライマリ樹脂層やセカンダリ樹脂層のような多層で形成されてもよい。また、被覆層の外側に着色層を設けることもある。
まず、図３（Ａ）に示すように、被覆層３の柱状部４を所定幅の砥石３０で研削してテーパ部５を形成する（テーパ形成工程）。テーパ部５は、後述の光ファイバ接続部６や露出した光ファイバ２から離間するに連れて競り上がるテーパ状に形成されている。

次に、テーパ部５の近傍を加熱し、図３（Ｂ）に示すように、被覆付き光ファイバの端部付近の柱状部４を光ファイバ２に対して被覆付き光ファイバ１の長手方向にずらして光ファイバ２を露出する（光ファイバの露出工程）。
続いて、例えば、加傷刃や切断ヘッド（図示省略）を用い、図３（Ｃ）に示すように、露出した光ファイバ２を所定長に切断する（光ファイバの切断工程）。なお、光ファイバ２の切断後、その表面に残存する被覆屑を気散させてもよい。さらに、光ファイバを保護するために、被覆屑を気散させた光ファイバの表面に樹脂を薄く塗布してもよい。また、上記被覆層のテーパ部は、光ファイバ２の切断後に形成することも可能である。あるいは、被覆付き光ファイバの端部を切断後、この端部から所定位置に刃物で切り込みを入れ、加熱して（または加熱しないで）被覆を横にずらして除去し、残った被被覆部の形状を鋭利な刃物で成形してもよい。

次いで、上記のように加工された被覆付き光ファイバ１を２本準備して軸調芯する。その後、図３（Ｄ）に示すように、電極棒３１を用いて、露出した２本の光ファイバ２を融着接続する（光ファイバの融着接続工程）。これにより、図３（Ｅ）に示すように、一方の被覆付き光ファイバ１の被覆層３と他方の被覆付き光ファイバ１の被覆層３との間に、各光ファイバ２の先端を接合した光ファイバ接続部６が形成される。

そして、この光ファイバ接続部６で繋がれた被覆付き光ファイバ１を図２で説明したモールド型１０に配置し、光ファイバ接続部６を樹脂で被覆する（光ファイバ接続工程）。これにより、図３（Ｆ）に示すように、例えば柱状部４の外径と略等しい外径を有した再被覆層７が形成される。

図４は、第１実施形態による補強方法の説明図である。なお、この図４は、モールド型１０を第１型１１ａ側（図２（Ａ）の下方）から見た図であるが、樹脂の滴下位置などを明確にするために、第１型１１ａの図示を省略し、第２型１１ｂのみを図示している。また、本実施形態では、モールド型１０を水平に配置することにより、光ファイバ接続部６を水平に配置している。

具体的には、光ファイバ接続部６で繋がれた被覆付き光ファイバを準備し、光ファイバ接続部６を図２で説明した開いた状態のモールド型１０内に配置する。この場合、直線部１６ａ，１６ｂの各上端は回動軸１２を挟んで離間しているので、各被覆層３の柱状部４は、開口部１４，１５にそれぞれ載置され、例えば、第１型１１ａの直線部１６ａと湾曲部１７ａの境界位置や、第２型１１ｂの直線部１６ｂと湾曲部１７ｂの境界位置に支持される。なお、被覆付き光ファイバは、例えば、モールド型１０の外側に配置した把持部１８に把持されているが、開口部１４，１５で把持して把持部１８を省略してもよい。

また、図４に示すように、樹脂供給ノズル２０が、例えば、光ファイバ接続部６よりも図４で見て右方に位置した開口部１５の上方に設置され、この開口部１５近傍に位置する例えば柱状部４とテーパ部５の境界付近に開口している。なお、樹脂供給ノズルからは、予め気泡が除去された樹脂を滴下することも可能である。
ここで、上記のように各被覆層３を開口部１４，１５にそれぞれ載置し、光ファイバ接続部６をモールド型１０に配置した場合、露出した光ファイバ２の下側と湾曲部１７ａ，１７ｂとの間には広い空間が形成されている。

従来のように、樹脂を光ファイバ接続部や露出した光ファイバに供給すると、光ファイバの周方向に沿って流れた樹脂は、上記広い空間の空気がその周囲に逃げ切る前に、当該空間に回り込むので、樹脂を供給した光ファイバ接続部や光ファイバの下方に気泡が残されてしまうと考えられる。この場合、気泡が生じた部分を削って樹脂を再塗布する、あるいは融着接続からやり直していた。

これに対し、被覆層３の下側と湾曲部１７ａ，１７ｂとの間に形成される空間は、露出した光ファイバ２の下側と湾曲部１７ａ，１７ｂとの間に形成される空間に比べて狭い。このため、樹脂供給ノズル２０からテーパ部５近傍の被覆層３に滴下された樹脂Ｒは、被覆層３の周方向に沿って流れるが、この被覆層下方の狭い空間には回り込み難くなり、その真下に位置した直線部１６ａ，１６ｂに向かう。よって、当該狭い空間の空気はその周囲に逃げ切ることができ、滴下位置の下方に気泡が残り難くなる。なお、樹脂Ｒを被覆層３に滴下すれば、露出した光ファイバ２の下方の空気も樹脂の無い方へ逃げ切れるので、当該下方にも気泡が残らない。

所定量の樹脂Ｒをモールド型１０内に供給し、図１に示したように、第１型１１ａの蓋１３ａと第２型１１ｂの蓋１３ｂを突き合わせてモールド型１０を閉じると、直線部１６ａ，１６ｂによるＶ字状の溝が無くなり、湾曲部１７ａ，１７ｂによる円柱状の溝が現れる。これにより、Ｖ字状の溝内に達した樹脂が湾曲部１７ａ，１７ｂ内の樹脂と合わさり、光ファイバ接続部６の周囲に、図３（Ｆ）で説明した再被覆層７が形成される。

所定の樹脂浸透時間が経過した後、モールド型の外部から紫外線を照射して樹脂を硬化させ、モールド型１０を開くと、再被覆層７で補強された被覆付き光ファイバを取り出すことができる。なお、再被覆層７に生じたバリなどは拭き取れば除去可能である。
上記のように、樹脂を被覆層３に滴下すれば、樹脂が被覆層下方の狭い空間に到達するまでに時間がかかるので、滴下位置の下方に気泡が残り難くなり、樹脂補強後における気泡除去作業を減らすことができる。より具体的には、従来のように、露出した光ファイバに樹脂を供給していた場合には、気泡除去作業の実施率（気泡修正率ともいう）が９２％であったのに対し、本実施形態の場合には、気泡除去作業の実施率を１５％に減らすことができた。

また、テーパ部５を、光ファイバ接続部６から柱状部４に向けて競り上がるように形成すれば、滴下位置の下方の空気を別の位置（例えば光ファイバ接続部６の下方やＶ字状の溝）に速やかに逃がすことができ、この点も気泡除去作業の実施率の低下に貢献する。

図５は、第２実施形態による補強方法の説明図である。本実施形態では、モールド型１０を傾けて配置することにより、光ファイバ接続部６も傾けて配置されている。詳しくは、樹脂供給ノズル２０は第１実施形態と同様に開口部１５の上方に設置されているが、本実施形態では、モールド型１０や把持部１８を傾斜させる機構（図示省略）を備えており、開口部１５に載置された被覆層３が開口部１４に載置された被覆層３よりも上方に位置するように、モールド型１０や把持部１８が傾けられている。

この場合にも滴下位置の下方の空間は被覆層３でほぼ埋まっており、上記第１実施形態と同様に、被覆層３の下側と湾曲部１７ａ，１７ｂとの間に形成される空間は狭い。
そして、本実施形態のようにモールド型１０を傾ければ、被覆層３に滴下した樹脂Ｒが、上記第１実施形態よりも被覆層３の周方向や長手方向に分散して細い流れになる。よって、樹脂が被覆層下方の狭い空間に到達するまでに、当該狭い空間の空気はその周囲に容易に逃げ切ることができ、滴下位置の下方に気泡がより一層残り難くなる。また、モールド型１０を傾ければ、樹脂は、この樹脂を滴下しない被覆層に向けて流れやすくなり、補強箇所に対する樹脂の浸透時間も短くできる。

より具体的には、図５に示すように、光ファイバ接続部６を配置したモールド型１０の傾斜角度θとすると、θ＝１５°、３０°、４５°に設定した場合には、気泡除去作業の実施率を５％まで大幅に減らすことができた。
さらに、再被覆層７の形成に必要な樹脂の浸透時間については、第１実施形態（θ＝０°）の場合には７分７秒程度を要したのに対し、θ＝１５°に設定した場合には約４分１４秒、θ＝３０°に設定した場合には約３分１２秒、θ＝４５°に設定した場合には約２分５０秒で済み、第１実施形態に比べて半分程度の時間に短縮できた。

一方、θ＝５０°に設定した場合には、樹脂が、滴下した被覆層の下方に溜まり難くなり、再被覆層の形状が真円でなくなったことから、θ＝１５°、３０°、４５°に設定した場合に比べて低評価になった。よって、光ファイバ接続部６の傾斜角度は、水平方向に対して０°〜４５°の範囲が好ましいことが分かる。
なお、この第２実施形態ではモールド型を傾けたが、開口部１５を開口部１４よりも上方に設ければ、水平配置のモールド型内で光ファイバ接続部だけを傾けて配置できる。

なお、上記実施形態では、開いた状態のモールド型に樹脂を滴下したが、例えば第１型や第２型の蓋に、湾曲部に連通する樹脂用通路や空気抜き穴などを形成すれば、閉じた状態のモールド型に樹脂を滴下することも可能である。また、上記実施形態では、左右に開くモールド型の例を挙げて説明したが、例えば上下に分割可能なモールド型であってもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…被覆付き光ファイバ、２…光ファイバ、３…被覆層、４…柱状部、５…テーパ部、６…光ファイバ接続部、７…再被覆層、１０…モールド型、１１ａ…第１型、１１ｂ…第２型、１２…回動軸、１３ａ，１３ｂ…蓋、１４，１５…開口部、１６ａ，１６ｂ…直線部、１７ａ，１７ｂ…湾曲部、１８…把持部、２０…樹脂供給ノズル、３０…砥石、３１…電極棒。

Claims (5)

1. 被覆層を部分的に除去して光ファイバを露出させ、露出した２本の光ファイバを融着接続することにより各被覆層の間に光ファイバ接続部を形成し、該光ファイバ接続部を所定のモールド型に配置して樹脂で被覆する光ファイバ接続方法であって、
   前記被覆層が、前記光ファイバ接続部から離間するに連れて競り上がるテーパ部を有し、
   前記樹脂を、露出した光ファイバに滴下せず、いずれか一方の、前記テーパ部近傍の前記被覆層に滴下する、光ファイバ接続方法。
2. 前記樹脂を滴下する際に、該樹脂を滴下する前記被覆層が該樹脂を滴下しない前記被覆層よりも上方に位置するように前記光ファイバ接続部を傾斜させる、請求項１に記載の光ファイバ接続方法。
3. 前記光ファイバ接続部の傾斜角度が水平方向に対して４５°以下の範囲である、請求項２に記載の光ファイバ接続方法。
4. 被覆層を部分的に除去して光ファイバを露出させ、露出した２本の光ファイバを融着接続することにより各被覆層の間に光ファイバ接続部を形成し、該光ファイバ接続部を所定のモールド型に配置して樹脂で被覆する光ファイバ接続装置であって、
   前記被覆層が、前記光ファイバ接続部から離間するに連れて競り上がるテーパ部を有し、
   前記光ファイバ接続部を有した被覆付き光ファイバを把持する把持部と、前記樹脂を、露出した光ファイバに滴下せず、いずれか一方の、前記テーパ部近傍の前記被覆層に滴下する樹脂供給ノズルとを備える、光ファイバ接続装置。
5. 前記樹脂を滴下する際に、該樹脂を滴下する前記被覆層が該樹脂を滴下しない前記被覆層よりも上方に位置するように前記光ファイバ接続部を傾斜させる機構を備える、請求項４に記載の光ファイバ接続装置。

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