JPS61117508A - 光フアイバの接続方法 - Google Patents
光フアイバの接続方法Info
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- JPS61117508A JPS61117508A JP23763584A JP23763584A JPS61117508A JP S61117508 A JPS61117508 A JP S61117508A JP 23763584 A JP23763584 A JP 23763584A JP 23763584 A JP23763584 A JP 23763584A JP S61117508 A JPS61117508 A JP S61117508A
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- Japan
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- optical fibers
- cores
- loss
- fibers
- heating
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2551—Splicing 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、光ファイバを融着接続するにあたって、コア
の軸を調心する必要なしに低損失な接続を実現する光フ
ァイバの接続方法に関するものである。
の軸を調心する必要なしに低損失な接続を実現する光フ
ァイバの接続方法に関するものである。
これまで、光ファイバの融着接続にあたっては、主に2
つの方法が用いられてきた。その一方は、光ファイバの
コアの軸を調心して融着接続する方法である。第1図(
A)および(B)はこの方法を示すものであり、一般に
、伝搬モードのスポットサイズが小さく、第1図(A)
のように、接続すべき2つの光ファイバIAおよびIB
において各クラッド2Aおよび2Bにおけるコア3Aと
3Bとの偏心による軸ずれが無視できない場合には、第
1図(B)に示すように軸合せを行ってから接続する。
つの方法が用いられてきた。その一方は、光ファイバの
コアの軸を調心して融着接続する方法である。第1図(
A)および(B)はこの方法を示すものであり、一般に
、伝搬モードのスポットサイズが小さく、第1図(A)
のように、接続すべき2つの光ファイバIAおよびIB
において各クラッド2Aおよび2Bにおけるコア3Aと
3Bとの偏心による軸ずれが無視できない場合には、第
1図(B)に示すように軸合せを行ってから接続する。
この方法は軸調心を必要とするために、接続装置のコス
トがきわめて高くなる欠点があり、しかも接続時間が長
くなり、作業性の点で問題となっている。
トがきわめて高くなる欠点があり、しかも接続時間が長
くなり、作業性の点で問題となっている。
他方の方法は、接続点を加熱融着する際に、溶融石英の
表面張力を利用するものである。第2図(A)のように
、伝搬モードのスポットサイズに対して、コア3Aと3
Bとの偏心量が相対的に小さい場合には、ファイバIA
とIBとの間に軸ずれがあっても、融着時の表面張力に
よって、第2図(B)のように、外径の軸を合わせるこ
とができる利点がある。
表面張力を利用するものである。第2図(A)のように
、伝搬モードのスポットサイズに対して、コア3Aと3
Bとの偏心量が相対的に小さい場合には、ファイバIA
とIBとの間に軸ずれがあっても、融着時の表面張力に
よって、第2図(B)のように、外径の軸を合わせるこ
とができる利点がある。
しかしながら、第3図(A)に示すように、コア3Aと
3Bとの偏心が大きい場合、この方法では、第3図(B
)のように融着後に再び軸ずれが生じてしまう欠点があ
る。
3Bとの偏心が大きい場合、この方法では、第3図(B
)のように融着後に再び軸ずれが生じてしまう欠点があ
る。
そこで、本発明の目的は、これらの欠点を解決し、コア
の軸ずれを調心することなく低損失な融着接続を行うこ
とのできる光ファイバの接続方法を提供することにある
。
の軸ずれを調心することなく低損失な融着接続を行うこ
とのできる光ファイバの接続方法を提供することにある
。
かかる目的を達成するために、本発明では、接続点を過
剰加熱することによって、光ファイバのコアを形成する
ために含まれているドーパントをクラッド中に拡散させ
、それにより伝搬モードのスポットサイズを実質的に拡
大させてスポットサイズに対する相対的な軸ずれを減少
させ、以て低損失な接続を実現する。
剰加熱することによって、光ファイバのコアを形成する
ために含まれているドーパントをクラッド中に拡散させ
、それにより伝搬モードのスポットサイズを実質的に拡
大させてスポットサイズに対する相対的な軸ずれを減少
させ、以て低損失な接続を実現する。
さらに、本発明では、過剰加熱と同時に、接続点に生ず
るコアの幾何学的変形を光コアイノくの長手方向の軸移
動によって除去して、一層低損失の接続を実現すること
ができる。
るコアの幾何学的変形を光コアイノくの長手方向の軸移
動によって除去して、一層低損失の接続を実現すること
ができる。
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第4図(A)および(B)は本発明の原理を示すもであ
り、横軸rは光ファイバの径方向を示し、縦軸は屈折率
nを示す。
り、横軸rは光ファイバの径方向を示し、縦軸は屈折率
nを示す。
一般に、光ファイバは、第4図(A)のように、光を導
波する半径8のコア3(屈折率ns )とそれよりもわ
ずかに低い屈折率n2のクラッド2とからなっている。
波する半径8のコア3(屈折率ns )とそれよりもわ
ずかに低い屈折率n2のクラッド2とからなっている。
クラッド2の材質は主に9402であり、一方、コア3
にはクラッド2よりも屈折率を高めるために、Geがド
ープされている。
にはクラッド2よりも屈折率を高めるために、Geがド
ープされている。
本発明では、まず、接続点を長時間加熱し、第4図(B
)に示すように、ドーパントをクラッド2の領域にまで
熱拡散させ、コア3の半径をaからa′にまで拡大する
。
)に示すように、ドーパントをクラッド2の領域にまで
熱拡散させ、コア3の半径をaからa′にまで拡大する
。
第4図(B)のようにコア3の形状がステップ形からベ
ル形になって広がった場合、伝搬モードの界分布もこれ
に引きずられて拡大する。
ル形になって広がった場合、伝搬モードの界分布もこれ
に引きずられて拡大する。
接続損失の主な原因である軸ずれ量Xに対し、接続損失
αSは、伝搬モードのスボy’)サイズWを用いて、次
式のように表わされる。
αSは、伝搬モードのスボy’)サイズWを用いて、次
式のように表わされる。
aB =4.3(x/w )2[dB] (1)接
続点での軸ずれ量Xが一定である場合、接続損失はスポ
ットサイズWの大きさの2乗に反比例損失な接続が可能
となる。
続点での軸ずれ量Xが一定である場合、接続損失はスポ
ットサイズWの大きさの2乗に反比例損失な接続が可能
となる。
第5図(A)〜(C)は本発明による接続方法の実施例
の順次の工程を、光ファイバの融着接続部4を横力向か
ら見て示すものである。
の順次の工程を、光ファイバの融着接続部4を横力向か
ら見て示すものである。
なお、光ファイバのコアの観察は、光ファイバをマツチ
ング液にひたした状態で、微分干渉顕微鏡により行い、
加熱過程における変化を図示した。
ング液にひたした状態で、微分干渉顕微鏡により行い、
加熱過程における変化を図示した。
本発明では、まず、第5図(A)に示すように、従来と
同様に接続すべき2本の光ファイバ1aと1bの端面を
つき合わせ、その端面付近を加熱しながら表面張力効果
を利用した、ファイバ外径合せ法により両光ファイバI
AとIBとを融着接続する。この状態では、クラッド2
Aと2Bとの外径は合致するが、コア3Aと3Bとは合
致していない。
同様に接続すべき2本の光ファイバ1aと1bの端面を
つき合わせ、その端面付近を加熱しながら表面張力効果
を利用した、ファイバ外径合せ法により両光ファイバI
AとIBとを融着接続する。この状態では、クラッド2
Aと2Bとの外径は合致するが、コア3Aと3Bとは合
致していない。
このように軸ずれのある融着ファイバの接続部4を加熱
すると、第5図(B)に示す状態となる。
すると、第5図(B)に示す状態となる。
ここで、過剰加熱によって、コア3Aおよび3B中のド
ーパントがクラッド2Aおよび2B中に熱拡散し、それ
により、接続部4のコア3Aおよび3Bは拡大する。そ
れと同時に、溶融石英ファイバの表面張力によって、加
熱部分の中央にガラスが移動し、接続部4の外径が太く
なる。このように接続部4の外径が太くなると、スポッ
トサイズWに対する軸ずれ量Xの比X / Wが大きく
なるため、接続損失が増加し、ドーパント拡散の効果が
打消されてしまう。
ーパントがクラッド2Aおよび2B中に熱拡散し、それ
により、接続部4のコア3Aおよび3Bは拡大する。そ
れと同時に、溶融石英ファイバの表面張力によって、加
熱部分の中央にガラスが移動し、接続部4の外径が太く
なる。このように接続部4の外径が太くなると、スポッ
トサイズWに対する軸ずれ量Xの比X / Wが大きく
なるため、接続損失が増加し、ドーパント拡散の効果が
打消されてしまう。
そこで、本発明では、第5図(C)に矢印で示すように
、上述の加熱融着時に双方の光ファイバIAおよびIB
をその長手方向に圧縮しまたは引張ってコア3Aおよび
3Bの軸を半径方向に移動させて、接続部4の形状を整
え、双方の光ファイバIAおよびjBのコア3Aと3B
とが滑らかに接続されるようにする。
、上述の加熱融着時に双方の光ファイバIAおよびIB
をその長手方向に圧縮しまたは引張ってコア3Aおよび
3Bの軸を半径方向に移動させて、接続部4の形状を整
え、双方の光ファイバIAおよびjBのコア3Aと3B
とが滑らかに接続されるようにする。
第6図は、上述したように過剰加熱して融着接続を行う
際における接続損失の変化を実験的に求めたものである
。図中の曲線(A)は従来の多モード光ファイバ用融着
接続装置を用いて行った結果である。加熱時間が5秒程
度で接続損失が最低となるが、さらに加熱を続けると、
直ちに損失が増加していくことがわかる。
際における接続損失の変化を実験的に求めたものである
。図中の曲線(A)は従来の多モード光ファイバ用融着
接続装置を用いて行った結果である。加熱時間が5秒程
度で接続損失が最低となるが、さらに加熱を続けると、
直ちに損失が増加していくことがわかる。
そこで、加熱温度を下げて行った結果、曲線(B)のよ
うになった。この場合に、接続損失が5〜10秒付近で
最低となるのは、コアの偏心によるものである。曲線(
B)において重要なのは、加熱温度を下げたことによっ
て、表面張力により接続部が太くなる現象が抑制され、
その分だけドーパント拡散効果が働き、接続損失の底部
が曲線(A)に比較して低下している点である。
うになった。この場合に、接続損失が5〜10秒付近で
最低となるのは、コアの偏心によるものである。曲線(
B)において重要なのは、加熱温度を下げたことによっ
て、表面張力により接続部が太くなる現象が抑制され、
その分だけドーパント拡散効果が働き、接続損失の底部
が曲線(A)に比較して低下している点である。
曲線 (C)はコアの軸調心を行った後に、曲線(B)
の加熱条件で接続を行った場合である。
の加熱条件で接続を行った場合である。
曲線(D)は接続部ではなく、単に光ファイバを曲線(
B)の条件で加熱した時の損失増加を示す。
B)の条件で加熱した時の損失増加を示す。
この実験において、まず、接続部の太り(変形)を軽減
しながら、ドーパントの拡散を大きくする加熱方法が存
在することが曲線(B)の特性から明らかになった。そ
こで、本発明接続方法におけるドーパントの熱拡散は、
融着接続に十分なだけ端部を加熱して融着した後に、多
少温度を下げて熱拡散させることによりその効果が顕著
となる。しかし、加熱時間をさらに長くすると再び損失
が増大し、接続部の幾何学的変形を回避できないことが
明らかになった。
しながら、ドーパントの拡散を大きくする加熱方法が存
在することが曲線(B)の特性から明らかになった。そ
こで、本発明接続方法におけるドーパントの熱拡散は、
融着接続に十分なだけ端部を加熱して融着した後に、多
少温度を下げて熱拡散させることによりその効果が顕著
となる。しかし、加熱時間をさらに長くすると再び損失
が増大し、接続部の幾何学的変形を回避できないことが
明らかになった。
第6図において、加熱時間が50秒以上の場合に、損失
増加をもたらす原因をさらに詳細に調べた結果を第7図
に示す。第7図は、融着接続後、加熱時間Td−200
秒と300秒での接続損失の変化を波長を変えて、測定
したものである。図より、次のような重要な結論が得ら
れる。
増加をもたらす原因をさらに詳細に調べた結果を第7図
に示す。第7図は、融着接続後、加熱時間Td−200
秒と300秒での接続損失の変化を波長を変えて、測定
したものである。図より、次のような重要な結論が得ら
れる。
(i)波長1.21Lm 、 1.3131Lm 、
1.81Lmにおいて、H2,OH基の吸収スペクト
ルが見られない、従って、この損失増はH2やOH基等
による吸収損失増ではない。
1.81Lmにおいて、H2,OH基の吸収スペクト
ルが見られない、従って、この損失増はH2やOH基等
による吸収損失増ではない。
(ii)波長1.21Lm以上において負の波長依存性
を示すのは、接続損失要因が軸ずれであるからであり、
加熱時間の増加とともに、その傾向が強く現われている
のは、伝搬モードのスポットサイズに対する相対的な軸
ずれ量(X/W)が増加しているためである。
を示すのは、接続損失要因が軸ずれであるからであり、
加熱時間の増加とともに、その傾向が強く現われている
のは、伝搬モードのスポットサイズに対する相対的な軸
ずれ量(X/W)が増加しているためである。
従って、この損失増加の原因は、第5図(B)に示した
表面張力効果によるファイバ径の太りによるものである
ことがわかる。
表面張力効果によるファイバ径の太りによるものである
ことがわかる。
第7図の実験結果から、第5図(C)に示す整形、つま
り光ファイバを軸(長手)方向に移動させることによる
接続部の整形を行うことによって、ドーパント拡散効果
を引き出せる知見が得られた。
り光ファイバを軸(長手)方向に移動させることによる
接続部の整形を行うことによって、ドーパント拡散効果
を引き出せる知見が得られた。
第8図は以上に基づく本発明による融着接続部の加熱整
形の実施例を示す。ここで、横軸は加熱時間を示し、縦
軸は接続損失を示す0図中の実線(黒丸印)は軸調心後
過剰加熱を行った例を示し1図中の(A)〜(C)は第
5図(A)〜(C)の各工程に対応する。
形の実施例を示す。ここで、横軸は加熱時間を示し、縦
軸は接続損失を示す0図中の実線(黒丸印)は軸調心後
過剰加熱を行った例を示し1図中の(A)〜(C)は第
5図(A)〜(C)の各工程に対応する。
この場合にも、第6図に示した例と同様に、Td=10
秒あたりから損失は次第に増加し、↑d−300秒付近
では1.5dB程度となってしまう、この状態において
、接続部を加熱しながらファイバ軸を第5図(C)に示
すような矢印方向に移動させて接続部の外径を整形する
と、矢印(C)で示す損失値まで低下することが明らか
になった。
秒あたりから損失は次第に増加し、↑d−300秒付近
では1.5dB程度となってしまう、この状態において
、接続部を加熱しながらファイバ軸を第5図(C)に示
すような矢印方向に移動させて接続部の外径を整形する
と、矢印(C)で示す損失値まで低下することが明らか
になった。
矢印(C)の状態での損失値はTd>5秒付近の最低値
よりもさらに小さくなり、ドーパント拡散の効果が現わ
れていることがわかる。
よりもさらに小さくなり、ドーパント拡散の効果が現わ
れていることがわかる。
さらに、初期軸ずれが2.5dB程度ある状態から加熱
した例を破線(白丸印)で示す。この例ではTd=30
秒の付近ですでに損失増加が始まる。そのため、この時
点で加熱整形を行うと、矢印(C)で示す0.15dB
まで損失を低下させることができることが明らかになっ
た。
した例を破線(白丸印)で示す。この例ではTd=30
秒の付近ですでに損失増加が始まる。そのため、この時
点で加熱整形を行うと、矢印(C)で示す0.15dB
まで損失を低下させることができることが明らかになっ
た。
この整形工程は、加熱中の接続部分について、その光フ
ァイバの外径をビデオカメラ等でモニタしつつ、その光
ファイバを軸方向に移動させながら変形していない部分
のファイバの外径を示す基準線に一致させるようにする
ことで自動的に進めることができる。
ァイバの外径をビデオカメラ等でモニタしつつ、その光
ファイバを軸方向に移動させながら変形していない部分
のファイバの外径を示す基準線に一致させるようにする
ことで自動的に進めることができる。
以上説明したように、本発明によれば、ファイバ接続部
を過剰加熱することによって、コアのドーパントをクラ
ッドに拡散させ、それにより伝搬モードのスポットサイ
ズを拡大して、軸ずれによる損失を低減できる。さらに
また、本発明では、単なる過剰加熱によっては損失増が
生じていたが、その損失増の原因を明らかにし、これを
加熱整形によって除去し、以て、光ファイバの低損失な
接続を行うことができる。
を過剰加熱することによって、コアのドーパントをクラ
ッドに拡散させ、それにより伝搬モードのスポットサイ
ズを拡大して、軸ずれによる損失を低減できる。さらに
また、本発明では、単なる過剰加熱によっては損失増が
生じていたが、その損失増の原因を明らかにし、これを
加熱整形によって除去し、以て、光ファイバの低損失な
接続を行うことができる。
しかも、本発明では、従来技術のように、光ファイバの
コアの軸を調心するための高精度な微動機構や複雑なモ
ニタ装置を必要とすることなしに、単一モード光ファイ
バ等の接続においても低損失な接続を実現することがで
き、接続装置および工事コストを大幅に低減できる利点
がある。
コアの軸を調心するための高精度な微動機構や複雑なモ
ニタ装置を必要とすることなしに、単一モード光ファイ
バ等の接続においても低損失な接続を実現することがで
き、接続装置および工事コストを大幅に低減できる利点
がある。
第1図(A)および(B)は従来の軸調心接続法の例を
示す断面図、 第2図(A)および(B)、および第3図(A)および
(B)は従来の表面張力効果を利用した外径合せ接続法
の例を示す断面図、 第4図(A)および(B)は本発明における過剰加熱に
よるドーパント拡散効果の原理の説明図、第5図(A)
〜(C)は本発明接続方法における接続部加熱整形の工
程の一実施例を示す断面図、第6図は過剰加熱の実験に
おける接続損失の変化を示す特性図、 第7図は過剰加熱接続点における損失波長特性を示す特
性図、 第8図は本発明の実施例におけるドーパント拡散の効果
と接続部加熱整形の効果を示す特性図である。 la、lb・・・接続すべき2本の光コアイノく、2a
、2b・・・クラッド、 3a、3b・・・コア、 4・・・接続点。 特許出願人 日本電信電話公社 代 理 人 弁理士 谷 義 −く 口;
示す断面図、 第2図(A)および(B)、および第3図(A)および
(B)は従来の表面張力効果を利用した外径合せ接続法
の例を示す断面図、 第4図(A)および(B)は本発明における過剰加熱に
よるドーパント拡散効果の原理の説明図、第5図(A)
〜(C)は本発明接続方法における接続部加熱整形の工
程の一実施例を示す断面図、第6図は過剰加熱の実験に
おける接続損失の変化を示す特性図、 第7図は過剰加熱接続点における損失波長特性を示す特
性図、 第8図は本発明の実施例におけるドーパント拡散の効果
と接続部加熱整形の効果を示す特性図である。 la、lb・・・接続すべき2本の光コアイノく、2a
、2b・・・クラッド、 3a、3b・・・コア、 4・・・接続点。 特許出願人 日本電信電話公社 代 理 人 弁理士 谷 義 −く 口;
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)コアおよびクラッドを有する、接続すべき2本の光
ファイバの端面をつき合わせ、そのつき合わされた端面
付近を加熱しながら前記端面同士を融着して接続する方
法において、前記端面が融着して接合した状態で、さら
にその接合部分の付近を加熱することによって、当該接
合部分の付近において、前記2本の光ファイバ中の前記
コアの中に含まれるドーパントを前記クラッドの中に熱
拡散させて、当該接合部分の付近を通過伝搬するモード
のスポットサイズを拡大し、さらに、前記接合部分の加
熱中、当該接合部分の外径が一定になるように、前記光
ファイバの各々に圧縮または引張りを加えて、前記光フ
ァイバを各軸方向に移動させることを特徴とする光ファ
イバの接続方法。 2)前記光ファイバの融着接合時と、その後の前記ドー
パントの熱拡散および前記光ファイバの各軸方向への移
動時とにおいて、加熱温度を変化させることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の光ファイバの接続方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23763584A JPS61117508A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 光フアイバの接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23763584A JPS61117508A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 光フアイバの接続方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61117508A true JPS61117508A (ja) | 1986-06-04 |
Family
ID=17018245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23763584A Pending JPS61117508A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 光フアイバの接続方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61117508A (ja) |
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JPH0427405U (ja) * | 1990-06-26 | 1992-03-04 | ||
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JP2003107271A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 同種光ファイバの接続方法 |
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-
1984
- 1984-11-13 JP JP23763584A patent/JPS61117508A/ja active Pending
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