JPS61120106A - 単一モ−ド光フアイバの接続方法 - Google Patents

単一モ−ド光フアイバの接続方法

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JPS61120106A
JPS61120106A JP24083084A JP24083084A JPS61120106A JP S61120106 A JPS61120106 A JP S61120106A JP 24083084 A JP24083084 A JP 24083084A JP 24083084 A JP24083084 A JP 24083084A JP S61120106 A JPS61120106 A JP S61120106A
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optical fiber
tapered
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康之 加藤
Mitsuru Miyauchi
宮内 充
Michito Matsumoto
松本 三千人
Akihiko Ishikura
石倉 昭彦
Atsuyuki Kubota
窪田 敦至
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    • 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
    • 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
    • G02B6/2552Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends

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  • Optical Couplings 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、単一モード光ファイバを融着して接続する方
法に関するものである。
[従来技術] 単一モード光ファイバは、ファイバ中を伝搬するモード
の界分布の大きさく以後伝搬モードのスポットサイズま
たは単にスポットサイズという)が数gmと小さい、従
って、その接続においては、ファイバ外形の偏差やコア
の偏心による軸ずれによって大きな損失が生じやすく、
問題となっていた。
この問題を解決する方法として、一般に実用化されてき
たのは、コアの軸を何らかのモニタ装置によって検出し
、軸調心し、その後軸ずれが生じないように接続するこ
とが考えられてきた。しかし、この種の接続装置は、高
精度な微動機構と複雑なモニタ装置を必要とするため、
きわめて装置コストが高く、しかも接続時間が多モード
光ファイバの場合に比較して数倍かかるという欠点を有
していた。
一方、コアの軸調心を行うことなく低損失に単一モード
光ファイバを接続する方法がこれまで提案されてきた。
その中で最も低損失な接続を達成できる可能性がある方
法として、軸固定方式テーパ形融着接続法がある。この
方法を第1図(A)〜(D)により説明する。第1図(
A)のように、接続すべき2本の単一モード光ファイバ
1と2とを、対向する放電電極3Aと3Bとの中央で突
合せ、放電電極3Aと3Bとの間に発生する放電アーク
4によって加熱溶融させる。
次に、第1図(B)に示すように、光ファイバ1および
2の一方もしくは双方を矢印方向に押し込んで、溶融し
た端面を融着する。
その後、第1図(C)に示すように、再び加熱しながら
、双方の光ファイバ1および2を接続部5を中心に引張
り、接続点でくびれたテーパ形状Bを作る。
最終的に、第1図(D)に示す形状を形成するわけであ
るが、このようなテーパ形状Bとした場合、接続部5で
はコア形が外径に比例して縮小しており、伝搬モードの
スポットサイズが接続部5だけ拡大することになる。ま
た、接続点の軸ずれ量も外径に比例して小さくなるため
、軸ずれによる接続損失はきわめて小さくなるという利
点がある。    = しかしながら、この方法が実際に実用的な方法として開
発されなかったのは、次のような問題があったからであ
る。
第1の問題として、第1図(D)のテーパ形状8におい
て、低損失となるためには、まずテーパ形状Bを有する
部分(図中の距111L)におけるモードの伝搬損失が
きわめて小さくなければならない。
そのためには、ファイバの長手方向の径の変化分子を γ= 2L/CD−d)≧40 程度としなければならない、ここで、dは接続部5での
直径、Dは光ファイバ1.2の外径である。
しかし1通常用いられる放電加熱形融着接続装置を用・
いて第1図(A)〜(C)の工程を行うと、ファイバの
溶融領域が狭いために、Lが0.5腸腸以下にしかなら
ず、 D=  125JLm、dm40JLmとした場
合、γ−12程度となり、テーパ部分での伝搬損失がき
わめて大きくなってしまい、低損失な接続が実現できな
かった。
そこで、光ファイバの加熱溶融領域を広げて、テーパ部
分のLを長くするためには、第2図(A)および(B)
に示す方法が考えられる。すなわち、第2図(A)に示
すように、光ファイバの軸方向に幅広の放電電極13A
および13Bを対向配置して、幅広の放電アーク14を
形成し、それにより溶融領域を拡大する。
この方法では、テーパ形状を形成する以前のファイバ端
面の融着接続時に、第2図(B)に示すように、溶融領
域が広すざるために、融着時の端面形状の変化が激しく
、コアの大きな変形を招きやすく、したがって低損失な
接続を行うことができない問題があった。
そこで、これらの問題を解決するためには、テーパ形状
用加工装置を別に設けなければならないので不経済であ
るのに加えて、その装置まで接続部を移動させる際に、
接続部が破断してしまう等の危険性があり、これまでに
実現されていなかった。
第2の問題として、ra続部の形状がテーパ形に細くな
っているために、接続部の強度がきわめて弱いという欠
点がある。特に、接続心線の余長処理時に発生する心線
のねじれが接続部に加った場合や、温度変化によって心
線被覆部からファイバの突き出しが発生して接続部に長
手方向の圧縮応力が加わった場合には、光ファイバの接
続部が破断する確率が非常に高く、このことが従来の接
続法の最大の欠点であった。
[発明の目的] そこで、本発明の目的は、これらの欠点を解決し、低損
失で高強度の接続を短時間のうちに行うことのできる単
一モード光ファイバの接続方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、接続部を簡単に補強して強度の高
い接続を短時間のうちに行うことのできる単一モード光
ファイバの接続方法を提供することにある。
[発明の構成] かかる目的を達成するために、本発明の第1の形態では
、接続すべき2本の単一モード光ファイバを対向させ、
これら光ファイバの両端面を加熱溶融して融着接続し、
ついで、その接続部を加熱溶融しながら、接続部を中心
に、これら光ファイバを互いに遠去かる方向に引張って
、接続部を細くテーパ状にして接続する方法において、
接続すべき2本の単一モード光ファイバを融着接続した
後に、当該2本の単一モード光ファイバを互いに遠去か
る方向に引張って接続部を所要の太さにし1次に単一モ
ード光ファイバの一方を固定し。
他方の単一モード光ファイバを引張りながら加熱溶融領
域をかかる他方の単一モード光ファイバの引張る方向に
同時に移動させて、その他方の単一モード光ファイバ側
にテーパを形成する0次に、加熱溶融領域を接続部の中
心にまで戻してから。
他方の単一モード光ファイバを固定し、一方の単一モー
ド光ファイバを引張りながら、加熱溶融領域をかかる一
方の光ファイバの引張る方向に同時に移動させて、その
一方の光フアイバ側にテーパを形成して接続する。
ここで、1本の単一モード光ファイバを融着接続すると
きと、接続部をテーパ状に加工するとSとで加熱温度を
変化させるのが好適である。
本発明の第2の形態では、接続すべき2本の朧−モード
光ファイバを対向させ、光ファイバの両端面を加熱溶融
して、融着接続する工程と、その接続部を加熱溶融して
テーパ状に加工する工程と、テーパ状部分を含めて2本
の単一モード光ファイバに補強材を添わせる工程と、テ
ーパ状部分の端部または外部において2本の単一モード
光ファイバと補強材とを融着して一体化する工程とを有
する。
[実施例] 以下に図面を参照して本発明を説明する。
本発明の一実施例を第3図(A、)〜(G)により説明
するに、まず、第3図(A)のように、接続すべき2本
の単一モード光ファイバ1と2とを対向させる。これら
ファイバ1および2の対向端部をはさんで対向して配置
した放電電極23A j23Bとの間に放電アーク24
を発生させて、その放電加熱によってファイバ端面を溶
融し、その状態で、第3図(B)に示すように1両ファ
イバ1と2とを矢印方向に押し込んで融着接続する。
次に、接続部25を細くテーパ状にするために。
$3 r!!J(C) ノ、J−ウニ、7 y 4A1
 オヨU2 を矢印のように互いに遠去かる方向に引張
り、接続部25を所要の外径にまで細くしてテーパ部2
8を形成する。この状態では、テーパ部26の形状が光
ファイバ1および2の長手方向に対して急激に変化して
いるため、かかるテーパ部26での伝搬モードの損失が
大きく、実用的でない。
そこで、まず第3図(D)に示すように、一方の光ファ
イバ2を固定しておき、他方の光ファイバ1を一方の光
ファイバ2かも遠去かる方向に引張り、それと同時に、
放電電極23Aおよび23Bを光ファイバ1の方向に移
動させる。それにより、放電電極23Aおよび23Bの
移動速度と引張力および加熱温度に応じて、なだらかな
テーパ形状27を他方の光ファイバ1の側に形成するこ
とができる。
なお、このようなテーパ加工時には、ファイバ端面の融
着接続時はどの温度を必要としないため、放電電流を変
えて加熱温度を下げるのが制御の上では有効である。
ついで、一方の光フアイバ2偏になだらかなテーパを形
成するために、第3図(E)のように、放電電極23A
および23Bを一方の光ファイバ2の側に移動させ、他
方の光ファイバlは固定しておき、一方の光ファイバ2
を引張りながら、第3図(1))と同様に、放電電極2
3Aおよび23Bをも一方の光ファイバ2の引張り方向
に移動させる。これにより、第3図(F)に示すように
、一方の光ファイバ2の側にもなだらかなテーパ形状2
8を形成する。第3図(G)は接続!25におけるテー
パ加工の終了状態を示す。
以上の処理によって、接続部25から軸方向にのびるテ
ーパ27および28のテーパ!j:Lを長くとることが
でき、長手方向のコアの形状変化γをy = 2L/(
D−d) ≧40 とすることができ、以て低損失な光フアイバ接続を実現
することができる。
ここで、使用する放電電極23Aおよび23Bは、光フ
ァイバ1および2の端面付近のみを溶融し、接続部25
におけるコア形状の変化ができるだけ小さくなるように
したものであり、本発明には、この放電電極によってテ
ーノ”く加工をも実現できる利点もある。
上式を満たすテーパ形状の接続部は、低損失であるが、
その一方で、外径が細くなっているために1強度的に弱
いという欠点がある。
第4図(A)〜(D)はこの強度的に弱い欠点を解決す
るようにした本発明の他の実施例を示し、第3図(A)
〜(G)のようにしてテーパ加工を行った後に、第4図
(A)および(B)に示すように1例えばV字形の補強
用ガラス■溝30をテーパ部27および28に添わせ、
これらテーパ部27および28外の部分で補強用ガラス
V溝30と光ファイバ1および2とを放電電極23Aお
よび23Bによる放電加熱によって融着する。
なお、この融着部分は必ずしもテーパ部27および28
の外の部分に限られず、テーパ部の端部において融着し
たり、あるいは端部からそれより内側にまでかかってい
てもよいこと勿論である。
第4図(C)はこの放電加熱によって補強用ガラスV溝
30が光ファイバlおよび2に融着して符号30′ で
示すように変形した様子を示す、第4図(D)はこの変
形した補強用ガラス部材30′ による融着補強の完了
状態を示す。
本例では、補強材30を光ファイバ1および2に融着す
る際に、光ファイバの融着接続に用いた放電電極23A
および23Bを利用でき、しかも、補強材30を接続装
置本体に多数内蔵させておき、自動的に第3図(G)に
示す接続位置まで供給することによって、これら一連の
工程を自動化することも可能である。
さらにまた1本実施例によれば、接続部の強度はかなり
強化されているので、心線部分を含めた接続部分全体の
補強にあたっては、従来の補強法、例えば熱収縮チュー
ブ補強法等をそのまま用いることができる。
[効果] 以上説明したように1本発明によれば、低損失な接続が
可能な放電加熱機構を用いて、2本の単一モード光ファ
イバを融着接続すると同時に、ゆるやかなテーパ形状の
接続部分を形成することができるため、きわめて低損失
な接続を実現できる。しかもまた、本発明によれば、T
I続装置の構成が簡単になり、電極の保守、高電圧回路
の設計等が容易になるという多くの利点がある。
さらにまた、なだらかなテーパ形状に細く加工された接
続部分にその場で補強材を添わせてなだらかなテーパ部
分の両端を融着補強することによって、従来の融着接続
部分よりもさらに強固な接続部分を作ることができ、以
て高信頼な接続を実現できる利点がある。
本発明は、従来は軸合せ方式でしか実現できなかった、
低損失で高強度の接続を、きわめて簡単な軸固定方式の
接続によって実現でき、接続装置のコストを従来のほぼ
115に低下させ、しかも接続時間を従来のほぼ1/4
に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(D)は従来の軸固定方式テーパ形融着
接続法の工程の説明図、 第2図(A)およびCB)は放電加熱領域を広げた従来
の軸固定方式テーパ形融着接続法の説明図、 第3図(A)〜(G)は、本発明の一実施例における順
次の工程の説明図、 第4図(A)〜(D)は1本発明において融着補強を施
した実施例の説明図である。 1.2・・・接続すべき単一モード光ファイバ、23A
、23B・・・加・熱用放電電極、24・・・放電アー
ク、 25・・・接続部、 28・・・テーパ部。 27 、28・・・なだらかなテーパ部、30・・・補
強用ガラスV溝。 30′・・・変形した補強用ガラス部材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)接続すべき2本の単一モード光ファイバを対向させ
    、該光ファイバの両端面を加熱溶融して融着接続し、つ
    いで、その接続部を加熱溶融しながら、当該接続部を中
    心に、前記光ファイバを互いに遠去かる方向に引張って
    接続部を細くテーパ状にして接続する方法において、前
    記接続すべき2本の単一モード光ファイバを融着接続し
    た後に、当該2本の単一モード光ファイバを互いに遠去
    かる方向に引張って前記接続部を所定の太さにし、次に
    前記単一モード光ファイバの一方を固定し、他方の単一
    モード光ファイバを引張りながら、加熱溶融領域を当該
    他方の単一モード光ファイバの引張る方向に同時に移動
    させて、該他方の単一モード光ファイバ側にテーパを形
    成し、次に、加熱溶融領域を前記接続部の中心にまで戻
    し、前記他方の単一モード光ファイバを固定し、前記一
    方の単一モード光ファイバを引張りながら、加熱溶融領
    域を当該一方の単一モード光ファイバの引張る方向に同
    時に移動させて、該一方の単一モード光ファイバ側にテ
    ーパを形成して接続することを特徴とする単一モード光
    ファイバの接続方法。 2)前記2本の単一モード光ファイバを融着接続すると
    きと、前記接続部をテーパ状に加工するときとで加熱温
    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
    に記載の単一モード光ファイバの接続方法。 3)接続すべき2本の単一モード光ファイバを対向させ
    、該光ファイバの両端面を加熱溶融して融着接続する工
    程と、 その接続部を加熱溶融してテーパ状に加工する工程と、 当該テーパ状部分を含めて前記2本の単一 モード光ファイバに補強材を添わせる工程 と、 前記テーパ状部分の端部または外部において前記2本の
    単一モード光ファイバと前記補強材とを融着して一体化
    することを特徴とする単一モード光ファイバの接続方法
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