JPWO2019163901A1 - 光ファイバの製造方法および光ファイバ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年2月22日出願の日本出願第2018−030146号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
また、本開示の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に除去され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状に除去した被覆層のヤング率は、前記表面から離れた前記被覆層の同じ径方向位置の部分のヤング率より大きい。
さらに、本開示の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に除去され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状の形状が前記光ファイバの軸に対して対称な正多角錐形状である。
光ファイバは、ユーザからの要求に応じて、例えば、海底ケーブルのように数十kmに及ぶ長尺の光ファイバが製造される。このような長尺の光ファイバは、通常、複数本の光ファイバを融着接続して形成される。この場合、接続部を保護する保護樹脂と元の被覆樹脂との界面に剥離や割れが生じないことが求められる。このような、要望を満たすものとして、例えば、特許文献1,2に開示の技術が知られている。
本開示によれば、被覆層の除去部分とガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂での亀裂の発生を防止することができ、ガラスファイバを傷つけることなく品質の安定した光ファイバを得ることができる。
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
(1)本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバの被覆層を部分的に除去する除去工程と、露出させたガラスファイバの端面を融着接続する接続工程と、前記被覆層の除去部分と前記ガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂を再被覆する再被覆工程、を有する光ファイバの製造方法であって、前記除去工程がレーザ光を前記被覆層に照射して前記被覆層を除去する工程であり、前記レーザ光はパルス幅が50fs以上、500ps以下である。
本実施形態によれば、レーザ加工により光ファイバの被覆層を除去しているため、非接触でガラスファイバに傷がつかず、加工のばらつきを低減することができる。そして、レーザ光はパルス幅が50fs以上、500ps以下であることから、被覆層を変形や、加工表面のコゲなど劣化させることなく、良好な形状と外観で除去することができる。
本実施形態によれば、被覆層を変形や、加工表面のコゲなど劣化させることなく、良好な形状と外観で除去することができる。
本実施形態によれば、レーザ光がガラスファイバに照射された場合でも、ガラスファイバの光学的ダメージを小さくすることができる。
本実施形態のように、レーザ光のビームの直径が100μm以下であれば、間隔が短い凹凸形状の加工や、ガラスファイバに照射することなく直線に近いテーパ形状を加工するなど、好ましい加工形状が容易に形成可能である。
本実施形態によれば、除去した被覆層と保護被覆との重なり部分を大きくすることができる。また、被覆層を2層構造とした際に、中心側のプライマリ層と外周側のセカンダリ層との境界に応力が集中するのを防ぐことができる。
本実施形態によれば、ガラスファイバにレーザ光が照射されるのを防止しつつ、光ファイバの被覆層をテーパ形状に除去するための具体的な一方法を提供することができる。
本実施形態によれば、光ファイバの被覆層をテーパ形状に除去するための具体的な一方法を提供することができる。
本実施形態によれば、プライマリ層が柔らかい光ファイバであっても、良好な形状で被覆層の除去と接続ができるため、ボビン巻時の低損失化が可能になる。
本実施形態によれば、予め光ファイバの一端側でガラスファイバの露出部を形成する必要がないため、工程の簡略化ができる。また、露出部分のガラスファイバにレーザ光が照射されたり、ガラスファイバの表面に汚れが付着するのを防止することができる。
本実施形態によれば、テーパ形状に除去された被覆層と保護樹脂との接着面積が増加するため、融着接続された光ファイバの強度や、被覆層と保護樹脂の接着強度を増すことができる。円周上に延びた凹凸は、照射する位置をファイバ長手に対し斜めとなる走査方向に対し連続ではなく、所定の間隔ごとに位置を調整することで凹凸形状を容易に実現することができる。これは、従来のカミソリや砥石の加工では実現が困難であった。
(11)本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に加工され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状に加工した被覆層のヤング率は、前記表面から離れた前記被覆層の同じ径方向位置の部分のヤング率より大きい。
本実施形態によれば、テーパ表面部分のヤング率を光ファイバの被覆層内部のヤング率より大きくすることで、保護樹脂との接着部分の応力集中を緩和し、保護樹脂に亀裂を発生しにくくできる。特に、被覆層を2層構造とし、プライマリ被覆をヤング率の小さい材料とした場合、テーパ表面部分において保護樹脂とのヤング率の差が大きいことから、テーパ表面部分のヤング率を大きくすることで亀裂の発生を抑制できる効果が大きい。テーパ表面部分のヤング率を光ファイバの被覆層内部のヤング率より大きくすることは、レーザ照射でテーパ加工を行うことにより、テーパ表面部分はポストキュアにより、照射前より樹脂の硬化が進行するため、テーパ表面のヤング率を大きくすることは容易に実現できる。
(12)本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に除去され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状が前記光ファイバの軸に対して対称な正多角錐形状である。
本実施形態によれば、正多角錐形状とすることで光ファイバの中心軸に対し回転する捻れ方向の力に対して保護樹脂と被覆の接着強度を増すことができる。正多角錐形状は、光ファイバの被覆層をレーザ照射によって除去することによって得ることができる。従来のカミソリ加工では非対称な多角錐となってしまい、ねじれによる歪が特定部分に集中して強度が低下する場合があった。また砥石加工では多角錐の形状を実現できなかった。
本開示に係る光ファイバの製造方法および光ファイバの具体例を、以下に図面を参照しながら説明する。なお、本開示は以下の例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本開示は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。なお、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。
図2Aから図2Cは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。まず、図2Aで示すように、光ファイバ10の端部の被覆層をC−Cの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ11を露出させる。露出したガラスファイバ11は、被覆層からの距離が所定の長さになるようにカットし、融着接続用の端面を形成する。なお、融着接続用の端面の形成は、後述する被覆層のテーパ面形成後に行ってもよい。
図3Aから図3Cは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。本実施形態では、図3Aに示すように、光ファイバ10の端部の被覆層をC−Cの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ11を露出させる点は、図2Aで説明した点と同様である。
図4は、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。本実施形態では、除去工程の例1、2のように、光ファイバ10の端部の被覆層をC−Cの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ11を露出させる工程を必要としていない。本実施形態では、上記の除去工程の例1、2のいずれかの方法によって、全体が被覆層で覆われた光ファイバ10の端部付近の被覆層を部分的に除去する。これによって、図4に示すC−Cの箇所の被覆層が除去され、ガラスファイバ11が露出した状態になる。また、光ファイバ10のC−Cの箇所から反端部側の箇所A2の被覆層にはテーパ形状Tが形成される。
図5は、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。本実施形態では、光ファイバ10のC−Cの箇所から反端部側の箇所A2の被覆層に形成されたテーパ形状Tは、セカンダリ層側端部Tbでセカンダリ層13の外周まで達していない。これにより、図6に示すように、保護樹脂15の両端部15bが十分な厚みを持つため、ファイバ曲げによりTb部が破損、剥離し脱落するのを防止することができる。
図9Aから図9Cは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。まず、図9Aで示すように、光ファイバ10の端部の被覆層をC−Cの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ11を露出させる。露出したガラスファイバ11は、被覆層からの距離が所定の長さになるようにカットし、融着接続用の端面を形成する。なお、融着接続用の端面の形成は、後述する被覆層のテーパ面形成後に行ってもよい。
図10Aから図10Cは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。本実施形態では、図10Aに示すように、光ファイバ10の端部の被覆層をC−Cの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ11を露出させる点は、図9Aで説明した点と同様である。
図11Aから図11Cは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。本実施形態では、図11Aに示すように、光ファイバ10の端部の被覆層をC−Cの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ11を露出させる点は、図9Aで説明した点と同様である。
図12Aから図12Cは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。本実施形態では、図12Aに示すように、光ファイバ10の端部の被覆層をC−Cの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ11を露出させる点は、図9Aで説明した点と同様である。
Claims (12)
- 光ファイバの被覆層を部分的に除去する除去工程と、露出させたガラスファイバの端面を融着接続する接続工程と、前記被覆層の除去部分と前記ガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂を再被覆する再被覆工程、を有する光ファイバの製造方法であって、
前記除去工程がレーザ光を前記被覆層に照射して前記被覆層を除去する工程であり、
前記レーザ光はパルス幅が50fs以上、500ps以下である、光ファイバの製造方法。 - 前記レーザ光は波長が340nm以上、1100nm以下である請求項1記載の光ファイバの製造方法。
- 前記レーザ光はパルスエネルギ密度が10J/cm2以下である請求項1または請求項2に記載の光ファイバの製造方法。
- 前記レーザ光は光ファイバに照射されるビームの直径が100μm以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。
- 前記除去工程が、前記被覆層の端部を前記ガラスファイバの露出部分に向けて小径となるテーパ形状に加工する工程である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。
- 前記除去工程が、前記光ファイバを前記光ファイバの軸を中心に回転させるとともに、前記光ファイバの前記ガラスファイバを避けて前記被覆層部分にのみ前記レーザを照射する工程である、請求項5に記載の光ファイバの製造方法。
- 前記除去工程が、前記光ファイバを前記光ファイバの軸を中心に回転させるとともに、所定の領域だけレーザ光を前記レーザ光の照射方向と垂直かつ前記ファイバ長手方向に対し斜めとなる方向に走査して、前記光ファイバに前記レーザを照射する工程である、請求項5に記載の光ファイバの製造方法。
- 前記光ファイバの前記被覆層が中心側のプライマリ層と外周側のセカンダリ層からなる2層構造であって、前記プライマリ層のヤング率が0.5MPa以下である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。
- 前記除去工程の後、前記被覆層が部分的に除去された箇所から、一方側の前記光ファイバの被覆層を抜き取ることによって、前記ガラスファイバを露出させる露出工程を有する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。
- 一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に加工され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、
前記テーパ形状に加工された被覆層には、円周上に伸びた凹凸を有する、光ファイバ。 - 一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に加工され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、
前記テーパ形状に加工した被覆層の表面のヤング率は、前記表面から離れた前記被覆層の同じ径方向位置の部分のヤング率より大きい、光ファイバ。 - 一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に加工され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、
前記テーパ形状が前記光ファイバの軸に対して対称な正多角錐形状である、光ファイバ。
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