JPS5926928B2 - シングルモ−ド伝送型光フアイバの融着接続方法 - Google Patents

シングルモ−ド伝送型光フアイバの融着接続方法

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JPS5926928B2
JPS5926928B2 JP55115615A JP11561580A JPS5926928B2 JP S5926928 B2 JPS5926928 B2 JP S5926928B2 JP 55115615 A JP55115615 A JP 55115615A JP 11561580 A JP11561580 A JP 11561580A JP S5926928 B2 JPS5926928 B2 JP S5926928B2
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JP
Japan
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tips
optical fibers
discharge
mode transmission
transmission type
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JP55115615A
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JPS5740216A (en
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康之 加藤
光広 立田
恵之 青海
幹夫 小粥
久治 柳川
祐一 戸田
興 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd, Nippon Telegraph and Telephone Corp, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Publication of JPS5740216A publication Critical patent/JPS5740216A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/255Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシングルモード伝送型光ファイバの融着接続方
法に関する。
通信部門などで用いられる光ファイバは、これの実用に
際し、各部、各所で接続される。
光ファイバは、これの伝送モードにより区分した場合、
マルチモード伝送型、シングルモード伝送型に区分され
るが、コア径の小さいシングルモード伝送型では、コア
相互を正確に一致させた状態での光ファイバ融着接続が
きわめて難しくなつている。
つまり、常法にしたがつて光ファイバを接続しても、コ
ア相互のずれやコア変形により当該接続部での損失が高
くなり、低損失の接続部は得られない。
以下、この種光フアイバの接続方法を第1図、第2図に
より説明すると、第1図における光フアイバ1A,1B
は、よく知られているように、不純物の少ない石英系ガ
ラス部分と、その外周に設けられたプラスチツク製など
の被覆部分とよりなる。
ガラス部分は高屈折率のコアと低屈折率のクラツドとか
らなり、被覆部分は、プライマリコートと呼ばれる薄い
プラスチツクの保護層と、その外周に設けられたシリコ
ンゴム等の軟い材料による緩衝層と、さらにその外周に
設けられたナイロン、プラスチツク等のプラスチツク製
被覆層とよりなつている。
もちろん被覆部分に関しては上記以外のものも各種提供
されている。
上記光フアイバ1A,1Bがシングルモード伝送型であ
る場合、ガラス部分のコア径は数μm程度となつており
、そして両光フアイバ1A,1Bの接続に際しては、そ
の先端部3A,3Bから被覆部2A,2Bがとり除かれ
、第1図のような状態となる。
第1図において、両光フアイバ1A,1Bの先端部3A
,3Bは、互いに対向している状態においてx軸方向(
水平方向)、y軸方向(垂直方向)に微調整され、かつ
、場合によりr方向(回転方向)にも調整された後、Z
方向(突合方向)へ移動される。
この場合、X.y方向あるいはX,.y.r方向の調整
により、両光フアイバ1A,1Bの先端部3A,3Bは
同一軸線上にならび、そのコア端面は互いに対向して一
致する。
その後におけるz方向の移動では、両先端部3A,3B
が互いに接近し合い、その間隔が微小となつた時点で放
電が開始され、この際の放電熱と上記z方向の突合力と
により両先端部3A,3Bは互いに融着される。
第2図1,,,,Vは微小間隔Gが設定 された後、両光フアイバ1A,1Bの先端が融着される
までの各過程を示している。
まず、第2図1のように両先端部3A,3B間に微小間
隔Gが設定されると、1対の放電電極4A,4Bによる
放電が開始される。
このとき、光フアイバ1Aから1B、または1Bから1
Aへと光信号が伝送されており、その受光端側で光信号
の受光レベル(電圧値などで換算される光パワー)がモ
ニタされている。
第2図は、放電が開始され、かつ、一方の先端部3Aが
z方向へ移動されて他方の先端部3Bへ接近している状
態を示している。
この状態では、両先端部3A,3Bが放電熱により溶か
されていくが、上記の微小間隔Gはより小さくなるだけ
で完全になくならない。
第2図は両先端部3A,3B間の微小間隔Gがなくなつ
て当該両部3A,3Bの端面が互いに接触し、さらに接
触後、一方の先端部3Aが他方の先端部3B側へ押しつ
けられた状態を示している。
第2図は上記の押しつけ量が所定値となつた後、先端部
3Aの移動が止められ、放電だけが続けられている状態
を示している。
第2図Vは所定時間の経過後、放電が止められた状態を
示しており、この状態において両先端部3A,3Bの融
着状態は完全に固定される。
第3図は放電時間と受光レベルとの関係を示している。
第3図において、TOは第2図のように両先端部3A,
3Bの微小間隔Gが設定された時点であり、このT。
は予加熱を含む放電開始時点でもある。このT。
では、微小間隔Gをおいて両先端部3A,3Bの端面が
離れているので、その受光レベルは比較的に低い。第2
図1〜に対応するのは、第3図のT。
からt1までの放電時間帯域(TO≦t≦t1、た〈し
tは時間)であり、この時間帯域では、微小間隔Gが小
さくなつていくことにより、受光レベルが高くなつてい
く。この場合、先端部3A(7)z方向の送り速度がv
であり、上記微小間隔がGであると、t1−TOG/v
となる。
第2図〜に対応するのは、第3図のt1からT2までの
放電時間帯域(t1≦t≦T2)であり、この時間帯域
では、両先端部3A,3Bの端面が互いに接触するので
一たん受光レベルが高くなり、その後、一方の先端部3
Aが他方の先端部3Bへと押しつけられ、これら両部3
A,3Bの端面付近に歪みが生じるので、受光レベルは
低下していく。
第2図〜に対応するのが第3図のT2からT3までの放
電時間帯域(T2≦t≦T3)であり、この時間帯域で
は、先端部3Aの移動がT2の時点で止められ、かつ、
続行されている放電により両先端部3A,3Bの端面付
近がよく溶かされるので、上記の歪みは次第に解消され
ていき、受光レベルも高上していく。
第2図の状態において、T3以降放電が続けられると、
例えばT4まで放電が続けられると、受光レベルが低下
していくようになる。
この受光レベル低下はつぎの原因による。
一般的に、コアとクラツドとの相対関係で光フアイバを
考察する場合、光フアイバ断面内におけるコアおよびク
ラツドは、同心であることが望ましいが、実際上は微視
的(ミクロン単位)にみて偏心していることが多い。
このような光フアイバの接続では、コア相互の一致(軸
心の一致)を優先させるので、必然的にクラツド外周部
相互のずれ(外形の不一致)が生じ、前に述べた光フア
イバ1A,1Bもこうした状態で融着?続される。
ところが前述したように両先端部3A,3BをT4の領
域まで放電加熱すると、当該両先端部3A,3Bがかな
り溶かされることになり、この際に生じる溶融物の表面
張力によつて両先端部3A,3Bの外形一致が起こり、
逆に軸心の不一致が生じる。
したがつて、T4の領域まで放電加熱すると、コア相互
のずれにより受光レベルが低下する。
なお、上記において所定の放電時間が経過し、その放電
が止められると第2図Vの状態となる。こうしてみると
、放電は第3図T3で止めればよいことになるが、この
際の放電時間Tは、前述の微小間隔Gや光フアイバ端面
の状況に依存していて接続の度ごと変化するので画一的
には設定できず、また、Tの画一的設定によつて放電終
了時点が上記T3に一致するものでもないので、当該放
電終了時点を技術的に確立させるのは難しい。さらに微
小間隔Gがなくなるまでの予加熱時点において、両先端
部3A,3Bの端面付近が溶融加熱により大きく変形さ
れると、爾後の融着に影響を与えるようになり、この原
因によつても受光レベルが低下するので、放電時間を最
良に設定するのはこの点でも難しい。本発明の目的は、
光フアイバ1A,1Bの先端部3A,3Bを放電加熱に
より融着する光フアイバ接続において、コア相互の一致
した状態が早期に固定できるようにしたこと、両先端部
3A,3Bでの大きなコア変形が阻止できるようにした
ことを特徴として上記従来例の問題点を解消し、他にも
有益な効果が得られるようにしたものである。
以下に述べる本発明方法の実施例では、上記両先端部3
A,3Bの溶融領域をその端面近傍の狭域として該領域
を集中的に放電加熱する。
実施例 この実施例で用いられた光フアイバ1A,1Bは下表の
通りである。
この実施例における各設定事項はつぎの通りである。
第1図、第2図で述べた各工程により光フアイバ接続す
るにあたり、上記に基いて光フアイバ1A,1Bの先端
部3A,3Bを互いに融着した。
この際、両放電電極4A,4B間に配置される対向状態
の先端部3A,3Bは−Fdのところに位置せしめた。
上記における両先端部3A,3Bの溶融領域は0.2〜
0.3mTfLときわめて狭く、第2図の状態において
両先端部3A,3Bの端面が突き合わされた時点では、
接続損失が0.55dB1第2図のように両先端部3A
,3Bが融着された時点では、損続損失が0.47dB
であつた。
上記の損失は、何れも繰り返えし実施した際の平均値で
あるが、その値はきわめて小さい。
これは、両先端部3A,3Bがきわめて狭い領域で溶融
されたためであり、これが低損失に大きく貢献している
。つまり、両先端部3A,3Bが上記のごとく狭い領域
で集中加熱溶融されたことにより、当該両先端部3A,
3Bのコア変形量が小さく抑えられ、表面張力による外
形一致が阻止されると共に適正な軸合状態も狭域溶融に
より早期に固定される。
因みに、d:1.5mm..G:201tm,.I:1
8mA1S:50μM..v:50μm/SecsSG
:30μM.T:5.0secとしている常法では、平
均値としての各損失が2.24dB(突合時)、1.3
1dB(融着後)となり、かなり高い損失値を示した。
つぎに各設定事項について説明する。
〔間隔dについて〕
このdは狭域溶融を実現するため、狭いことが要求され
る。
しかし、極端にdが狭くなると、放電電極4A,4Bに
よる高温領域が狭くなりすぎ、両先端部3A,3Bとの
対応が難しくなる。
例えば放電電極4A,4Bの軸心線と先端部3A,3B
の軸心線とが同一平面上に揃わないとき、各先端部3A
,3Bへの放電熱供与が不充分となる。したがつて、前
述したようにdを1.0mTL以下、望しくは0.5〜
0.9mmの範囲とすれば、狭域溶融を可能とした上で
、放電電極、先端部相互の対応がとりやすくなる。
なお、dを上記の値とした場合、通常ではFdのところ
に両先端部3A,3Bをセツトするがこのdを上記の値
よりも広くする場合、両先端部3A,3Bを一方の放電
電極4Aまたは4B側へ偏寄させれば、放電による当該
先端部3A,3Bの溶融領域は挟まり、dを小さくした
場合と同様の効果が得られる〇例えば、dが1.5mm
である場合において、一方の放電電極4Aと両先端部3
A,3Bとの距離を0.1〜0.2mmとした場合、当
該両先端部3A,3Bの溶融領域も0.1〜0.2m7
7!程度にできる。
こうした場合、dを狭めるよりも少ない電流で足りる。
〔微小間隔Gについて〕 後述の放電電流1が小さくなるため、両先端部3A,3
Bへの予加熱時間が多くとれるようなGを選べばよい。
具体的なGの値は前に述べた20〜60μmがよい。
〔押しつけ量Pについて〕
このPは前に述べた3〜15μmがよい。
このPを大きくすると融着時のコア変形が大きくなり、
逆にPが小さいと、融着後の接着強度が低下する。
〔ストロークSについて〕
このSはG+Pで定まる。
〔送り速度vについて〕
Gの場合と同じく、両先端部3A,3Bへの予加熱時間
が多くとれるようにvを選べばよく、具体的には前に述
べた30〜60μm/Secがよい。
この際の送りは、モータとこれに連結された歯車伝動装
置などの伝動系とを介して行なわれるが、伝動系のバツ
クラツシユ、電源0FF後のモータ・慣性等により、前
記Pに5μm程度のバラツキが生じることがある。この
対策として、電源0FF時にモータの両端をシヨートさ
せ、モータによる発電制動により上記送りを停止させれ
ばよい。
〔放電時間Tについて〕
Tは5.0secあれば充分である。
〔放電電流1について〕 このIは、予加熱効果との関係において放電パワーが大
きくできる値とするのがよいが、前述した表面張力によ
る両先端部3A,3Bの外形一致を阻止する点では、放
電パワーが小さくできる値とするのがよい。
Iに関しては相反する2つの要素があるが、融着時外形
一致を阻止するため、つまり損失増を低く抑えるため、
Iは放電パワーが小さくできる値とする。
具体的なIは前述した13〜16mAとする。
なお、予加熱効果は前述したGやvにより確保できる。
また、上記において電流範囲が狭くなつたことにより、
Iの安定化をはかる必要があるが、これにはトランスの
2次電圧を上昇させるか、あるいはフイードバツク回路
を設ければよい。
以下この点を説明すると、第4図においてトランス2次
電圧をVs、バラスト抵抗をR、放電維持電圧をA、必
要な放電電流をIとすると、次式が成立する。
こSで、放電中における放電電極表面状態の変化等によ
り、VAが△Aだけ変化したとすると、放電電流の変化
量△Iは次式のようになる。
したがつてsを大きくすることにより、Iの安定化がは
かれる。つぎに第5図を説明すると、同図において、S
CRはサイリスタ、GAはそのゲート端子、RMぱモー
タ抵抗(ただしRM《R)、CR−Rは整流回路、CR
−Cは比較回路、CR−Mはパルス幅変調回路、VEは
基準電圧である。
第5図において、SCRはGAに加わるパルスによつて
トランス1次回路の導通時間を可変にしており、RMは
その両端により生じる電圧をモニタしており、CR−R
はRMの端子電圧を所定サイクル分ごと整流して放電電
流を正確に測定し、CR−CはVEとCR−R出力電圧
とを比較している。
そしてCR−Mは、VEよりもCR−R出力が大きい場
合(設定値よりも放電電流が大きいとき)には、SCR
導通時間が短かくなるようなパルスを発生し、逆の場合
にはSCR導通時間が長くなるようなパルスを発生させ
、これにより放電パワーを安定化させる。
以上説明した通り、本発明は常法によりシングルモード
伝送型光フアイバを融着接続する際、両光フアイバ先端
部の溶融領域を0.1〜0.3mmとし、1対とした放
電電極による放電電流13〜16mAとしてその端面近
傍にのみ、放電熱を集中的に供与し、両光フアイバ先端
部の押しつけ量を3〜15μmとして当該両先端部を互
いに融着させるから、該各先端部におけるコアの大きな
変形、ならびに外形一致によるコア相互の軸ずれは阻止
でき、しかも狭域溶融によりその適正な軸合状態が早期
に固定できるから、接続損失の低い光フアイバ接続が実
現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光フアイバ接続時の移動方向、調整方向を示し
た説明図、第2図1−Vは光フアイバが融着されるまで
の過程を示した図、第3図は放電時間と受光レベルとの
関係を示した図、第4図、第5図は放電電流の安定化手
段を示した回路構成図である。 1A,1B・・・・・・光フアイバ、3A,3B・・・
・・・先端部、4A,4B・・・・・・放電電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 1対とした光ファイバの各コアが同一軸線上になら
    ぶよう、該各光ファイバの先端部が小さな間隙をおいて
    互いに対向される工程と、これら各光ファイバの先端部
    が、1対とした放電電極からの放電熱により溶融される
    工程と、これら各光ファイバの先端部が互いに突き合わ
    され、かつ、相対的に押しつけられる工程とよりなり、
    両光ファイバ先端部における各コアの大きな変形、およ
    びコア相互の軸ずれを、上記溶融工程における両光ファ
    イバ先端部への狭域集中溶融により阻止するシングルモ
    ード伝送型光ファイバの融着接続方法において、両光フ
    ァイバ先端部の溶融領域を0.1〜0.3mmとし、1
    対とした放電電極の放電電流を13〜16mAとし、両
    光ファイバ先端部の押しつけ量を3〜15μmとしたこ
    とを特徴とするシングルモード伝送型光ファイバの融着
    接続方法。
JP55115615A 1980-08-22 1980-08-22 シングルモ−ド伝送型光フアイバの融着接続方法 Expired JPS5926928B2 (ja)

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JPS5740216A JPS5740216A (en) 1982-03-05
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5710108A (en) * 1980-06-23 1982-01-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for connection of single mode optical fiber by melt-sticking

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5710108A (en) * 1980-06-23 1982-01-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for connection of single mode optical fiber by melt-sticking

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