WO2023085332A1 - 光ファイバの融着接続方法、及び、光ファイバの融着接続装置 - Google Patents

光ファイバの融着接続方法、及び、光ファイバの融着接続装置 Download PDF

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optical fiber
groove
strand
fusion splicing
clamp
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智義 佐々木
和文 上甲
龍一郎 佐藤
博志 貞木
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住友電工オプティフロンティア株式会社
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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

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical fiber fusion splicing method and an optical fiber fusion splicing device.
  • This application claims priority based on Japanese application No. 2021-183914 filed on November 11, 2021, and incorporates all the descriptions described in the Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses a fusion splicing device for optical fibers.
  • this fusion splicing device the optical fiber strand placed in the V-groove of the holder is held by the clamp. The coated portion between the ends of the optical fiber is removed.
  • the holder and clamp are movable by a drive system. The optical fibers are aligned with each other while being held by holders and clamps, respectively, and fusion-spliced.
  • a fusion splicing method is a method of fusion splicing an optical fiber bare wire in which the outer periphery of a glass fiber is coated with a coating portion to another optical fiber.
  • This method comprises the steps of: exposing the glass fiber in the tip region by removing the coating of the tip region of the optical fiber strand; A step of arranging the optical fiber strand in the first V-groove so that the end face of the fiber faces each other, and a step of pressing the optical fiber strand arranged in the first V-groove against the first V-groove by a clamp.
  • the step of arranging the optical fiber strand in the first V-groove includes arranging the unremoved coating portion region of the optical fiber strand in the first V-groove and changing the distance between the end faces.
  • the optical fiber strand is slid on the V groove of 1.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of an example of a fusion splicing device.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a V-groove in an example fusion splicer.
  • FIG. 3 is a flow diagram showing the flow of an example fusion splicing method.
  • An object of the present disclosure is to provide an optical fiber fusion splicing method and a fusion splicing device capable of shortening the length of the exposed glass fiber while suppressing the manufacturing cost of the device.
  • a fusion splicing method is a method of fusion splicing an optical fiber strand in which the outer periphery of a glass fiber is coated with a coating portion to another optical fiber. This method comprises the steps of: exposing the glass fiber in the tip region by removing the coating of the tip region of the optical fiber strand; A step of arranging the optical fiber strand in the first V-groove so that the end face of the fiber faces each other, and a step of pressing the optical fiber strand arranged in the first V-groove against the first V-groove by a clamp.
  • the step of arranging the optical fiber strand in the first V-groove includes arranging the unremoved coating portion region of the optical fiber strand in the first V-groove and changing the distance between the end faces.
  • the optical fiber strand is slid on the V groove of 1.
  • a fusion splicing device is a device that fusion splices an optical fiber bare wire in which the outer periphery of a glass fiber is coated with a coating portion to another optical fiber.
  • This device has a first V-groove in which an optical fiber bare wire is placed, a second V-groove in which a glass fiber or other optical fiber contained in another optical fiber is placed, and a A clamp that presses the placed optical fiber strand to the bottom of the groove, an end face of the glass fiber of the optical fiber strand pressed into the first V-groove by the clamp, and other light placed in the second V-groove.
  • the optical fiber strand pressed against the first V-groove by the clamp is slidably movable relative to the first V-groove.
  • the coated portion of the optical fiber strand in which the glass fiber in the tip region is exposed is arranged in the first V-groove, and the optical fiber extends over the first V-groove.
  • the movement of the optical fiber in the axial direction is achieved by the sliding of the coated portion of the strand. Therefore, the length of the exposed glass fiber can be shortened compared to the case where the exposed glass fiber in the optical fiber strand is arranged in the V-groove and slid.
  • the manufacturing cost of the apparatus can be suppressed.
  • the depth of the first V-groove may be set to 0.09 mm or more and 0.30 mm or less.
  • the inclined surface forming the first V-groove is a plane tangential to the outer peripheral surface of the optical fiber. The optical fiber is easily arranged on the first V-groove, and it is suppressed that the optical fiber is caught on the upper end of the first V-groove. Further, since the outer circumference of the optical fiber protrudes from the inclined surface forming the first V-groove, the optical fiber can be reliably pressed by the clamp.
  • the distance between the first V-groove and the second V-groove in which the glass fiber included in the other optical fiber or the other optical fiber is arranged may be set to 8 mm or more. With this configuration, damage to the coating due to arc discharge is suppressed.
  • the force of the clamp pressing the optical fiber may be 14 gf or less. With this configuration, the friction generated between the optical fiber strand and the first V-groove can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of a fusion splicing device 1 according to one aspect of the present disclosure.
  • the fusion splicing device 1 includes a base 20, a clamp 30, and a stage 40.
  • a fusion splicing device 1 is a device for fusion splicing a pair of optical fiber wires 10A and 10B.
  • the optical fiber strands 10 ( 10 A, 10 B) are made up of a glass fiber (bare fiber) 11 and a coated portion 12 .
  • the glass fiber 11 is made of silica glass or the like.
  • the glass fiber 11 has a core and a clad.
  • the coating portion 12 is a portion that coats the outer periphery of the glass fiber 11 .
  • the covering portion 12 may be composed of a single layer, or may be composed of a plurality of layers.
  • the material for forming the covering portion 12 includes ultraviolet curable resin, non-halogen resin, polyester elastomer resin, and the like.
  • the base 20 has a V-groove 22 for arranging the optical fiber strand 10 .
  • An exemplary fusion splicer 1 has a pair of bases 20A and 20B.
  • the pair of optical fiber strands 10A and 10B are positioned by V grooves 22 respectively provided in the pair of bases 20A and 20B.
  • An example base 20 has a top surface 21 .
  • a V-groove 22 is formed in the upper end surface 21 .
  • the upper end surface 21 of the illustrated example is formed flat along the XY plane.
  • the V-groove 22 is linearly formed along the direction in which the pair of bases 20A and 20B face each other.
  • the illustrated V-groove 22 is formed along the Y direction.
  • the coating portion 12 is removed from the tip region of the optical fiber wire 10, and the glass fiber 11 is exposed.
  • the V-groove 22 of the base 20 is provided with a region of the coated portion 12 of the optical fiber strand 10 that has not been removed. That is, on the V-groove 22, the covering portion 12 constituting the optical fiber strand 10 is arranged over the entire area in the Y direction. In this case, the glass fiber 11 exposed from the coating portion 12 in the tip region of the optical fiber strand 10 does not come into contact with the V-groove 22 .
  • a pair of optical fiber strands 10A and 10B are arranged on the pair of V-grooves 22 so that the exposed glass fibers 11 in the tip regions face each other.
  • an exemplary V-groove 22 is formed to have a V-shaped cross section by a pair of inclined surfaces 22a.
  • the angle of the V-groove 22, that is, the angle ⁇ between the pair of inclined surfaces 22a may be, for example, about 60 degrees to 120 degrees, but is not particularly limited.
  • the groove bottom, which is the connecting portion between the pair of inclined surfaces 22a, may have a curved shape, for example.
  • the depth D from the upper end of the V-groove 22 to the groove bottom where the inclined surfaces 22a are connected to each other is determined by the angle ⁇ (degrees) of the opening between the inclined surfaces 22a and the coating portion 12 of the arranged optical fiber 10. It may be set according to the size. In one example, when the radius of the outer periphery of the covering portion 12 is R, the upper limit D1 of the depth of the V-groove 22 is may be specified in
  • the lower limit D2 of the depth is may be specified in
  • the depth D of the V-groove 22 is determined according to the above two equations, that is, if D2 ⁇ D ⁇ D1, the optical fiber 10 placed in the V-groove 22 is is in contact with the outer peripheral surface of the covering portion 12 so that the inclined surface 22a constituting the . It's sticking out.
  • the inclined surface 22a of the V-groove 22 is in contact with the covering portion 12 of the optical fiber 10 so as to be a tangential plane, the covering portion 12 is not in contact with the upper corner portion 22b of the V-groove 22 .
  • the depth of the V-groove 22 is approximately 0.09 mm or more in order to correspond to the optical fiber R125 having the radius R of the coating portion 12 of 0.125 mm. It is set to 0.30 mm or less. Further, when the angle of the V-groove 22 is 90 degrees, the depth of the V-groove 22 is approximately 0.045 mm or more in order to correspond to the optical fiber strand R65 in which the radius R of the coating portion 12 is 0.065 mm. It is set to 0.150 mm or less. In the example shown in FIG. 2, the angle of the V-groove 22 is 90 degrees and the depth D of the V-groove 22 is approximately 0.12 mm.
  • the depth of the V groove 22 is the lower limit of the depth corresponding to the optical fiber wire R125 having the large radius R of the coating portion 12 and the depth corresponding to the optical fiber wire R65 having the small radius R of the coating portion 12. set between the upper limit and In this case, even if either the optical fiber R125 or the optical fiber R65 is arranged in the V-groove 22, the inclined surface 22a forming the V-groove 22 should be a plane tangential to the outer peripheral surface of the coating portion 12. , and the peripheral surface of the coating portion 12 opposite to the peripheral surface facing the groove bottom of the V-groove 22 protrudes from the V-groove 22 .
  • the distance L1 (see FIG. 1) between the V-grooves 22 in which the pair of optical fiber wires 10A and 10B are arranged is the length of the coated portion of the optical fiber wire 10 when arc discharge fusion splicing is performed. 12 are set to be unaffected. As described above, the region of the coated portion 12 of the optical fiber strand 10 is arranged in the V-groove 22 . Therefore, the distance from the tip of the exposed glass fiber 11 to the tip of the coated portion 12 in the bare optical fiber 10 (that is, the length of the exposed glass fiber 11) is half the distance between the pair of V-grooves 22.
  • the distance L1 between the pair of V-grooves 22 is too short, it is conceivable that the covering portion 12 will melt under the influence of arc discharge.
  • the distance L1 between the V-grooves 22 in which the pair of optical fiber strands 10A and 10B are arranged may be set to approximately 8 mm or more.
  • Each of the example bases 20 (20A, 20B) is configured to be movable in a direction intersecting the axial direction (Y direction) of the optical fiber strand 10 . That is, each of the bases 20 can adjust the position of the V-groove 22 in the direction crossing the axial direction of the optical fiber strand 10 .
  • each base 20A, 20B may be movable in directions crossing each other.
  • base 20A may be movable in the X direction and base 20B may be movable in the Z direction. That is, the base 20A may include a drive system for adjusting the position in the X direction, and the base 20B may include a drive system for adjusting the position in the Z direction.
  • both the bases 20A and 20B may include drive systems for adjusting their positions in the X and Z directions, respectively.
  • Each of the stages 40 (40A, 40B) is movable in the Y direction, and may further include a drive system for adjusting the position in each of the X and Z directions.
  • a driving device for moving the holder (stage) to which the optical fiber is fixed, the V-groove, and the clamp as a unit in the Y direction may be omitted.
  • a pair of clamps 30 press the optical fiber strands 10 arranged in the pair of V-grooves 22 toward the groove bottom side.
  • An example clamp 30 includes a clamp body 31 and a biasing member 33 .
  • the clamp body 31 contacts the coated portion 12 of the optical fiber wire 10 and presses the optical fiber wire 10 toward the V-groove 22 .
  • the clamp body 31 is arranged above the V-groove 22 .
  • the bottom surface 31 a of the clamp body 31 presses the optical fiber strand 10 .
  • the bottom surface 31a of the clamp body 31 is configured by, for example, a downwardly convex curved surface.
  • the bottom surface 31a in the illustrated example is formed in an arc shape when viewed from the X direction.
  • the biasing member 33 is a member that biases the clamp body 31 toward the V groove 22 .
  • the biasing member 33 may be an elastic body such as a spring.
  • An example biasing member 33 is connected to the upper portion of the clamp body 31 .
  • the biasing member 33 presses the clamp body 31 downward.
  • the biasing member 33 presses the optical fiber 10 placed in the V-groove 22 so that the optical fiber 10 placed in the V-groove 22 can move in the axial direction while being pressed by the clamp body 31 .
  • It may be designed so that the force for gripping (hereinafter referred to as gripping force) is between 2 gf and 14 gf.
  • the gripping force in this case may be considered as the force of an elastic body such as a spring that presses the clamp body.
  • the stages 40 (40A, 40B) hold the respective optical fiber strands 10 at positions closer to the proximal side than the positions pressed by the clamps 30.
  • An example stage 40 includes a holder 45 and a movable stage 41 that holds the holder 45 .
  • the holder 45 includes a lower member 42 and an upper member 43 , and holds the coated portion of the optical fiber strand 10 by being sandwiched between the lower member 42 and the upper member 43 .
  • a movable stage 41 (driving system) holds a holder 45 . Further, the movable stage 41 moves the holder 45 along the axial direction of the optical fiber 10 (the Y direction in the illustrated example).
  • the optical fiber strand 10 is moved relative to the clamp 30 and the V-groove 22 so as to slide on the V-groove 22 as the holder 45 moves.
  • the distance between the end faces of the glass fibers 11 in the tip regions of the optical fiber 10 pressed against the V-grooves 22 by the pair of clamps 30A and 30B can be changed.
  • FIG. 3 is a flow diagram showing an example of a fusion splicing method using the fusion splicing device 1.
  • FIG. 3 is a flow diagram showing an example of a fusion splicing method using the fusion splicing device 1.
  • the covering portion 12 in the tip region of each optical fiber strand 10 is removed (step S1).
  • the glass fiber 11 is exposed in the tip region of the optical fiber strand 10 .
  • the length of the exposed glass fiber 11 is not particularly limited, it may be, for example, about 3 mm.
  • each of the pair of optical fiber strands 10A and 10B is held by a holder 45 on a movable stage 41.
  • Each optical fiber strand 10 is arranged in the V-groove 22 so that the end faces of the glass fiber 11 in the exposed tip region face each other.
  • the optical fiber wires 10 placed in the V-groove 22 are pressed against the V-groove 22 by the clamps 30 respectively.
  • a region of the coated portion 12 that is not removed from the optical fiber strand 10 is arranged in the V-groove 22 .
  • the optical fiber element is arranged so that the distance between the pair of glass fibers 11 is 2 mm or less.
  • Line 10 will be set.
  • the force with which the clamp 30 presses the optical fiber strand 10 may be 14 gf or less.
  • step S3 the positions of the end surfaces of the glass fibers 11 in the tip region are adjusted so that the positions of the cores of the optical fiber strands 10 pressed against the V-grooves 22 by the clamps 30 are aligned in the X and Z directions.
  • step S3 the positions of the end surfaces of the pair of glass fibers 11 in the X-axis direction and the Z-axis direction are controlled by driving the base 20 . Further, by driving the stage 40 to slide the optical fiber 10 on the V-groove 22, the position of the optical fiber 10 in the Y-axis direction is controlled to provide a predetermined end surface interval.
  • step S4 the end faces of the glass fibers 11 are fusion-spliced by, for example, arc discharge using electrodes (not shown).
  • the fusion splicing method is a method of fusion splicing the optical fiber strand 10A in which the outer periphery of the glass fiber 11 is coated with the coating portion 12 to another optical fiber strand 10B.
  • This method includes a step of exposing the glass fiber 11 in the tip region by removing the coating 12 in the tip region of each optical fiber strand 10, and exposing the exposed glass fiber 11 in the tip region of the optical fiber strand 10A.
  • the step of placing the optical fiber wire 10A in the V-groove 22 includes placing the region of the unremoved coating portion 12 of the optical fiber wire 10A in the V-groove 22 and changing the distance between the end faces of the optical fiber wire 10A.
  • the optical fiber strand 10A is slid over 22 .
  • the fusion splicing device 1 is a device for fusion splicing an optical fiber bare wire in which the outer periphery of a glass fiber 11 is coated with a coating portion 12 to another optical fiber.
  • This device has a V-groove 22 (first V-groove) of a base 20A in which the optical fiber strand 10A is arranged, and a base in which the glass fiber 11 included in the optical fiber strand 10B or the optical fiber strand 10B is arranged.
  • the base 20 includes the end face of the glass fiber 11 of the optical fiber strand 10A pressed into the V groove 22 of the base 20A by the clamp 30A, and the glass fiber 11 contained in the optical fiber strand 10B arranged in the V groove 22 of the base 20B. At least one of the optical fiber strand 10A and the optical fiber strand 10B is moved so as to change the distance from the end face of the base 20B or the end face of the glass fiber 11 placed in the V-groove 22 of the base 20B.
  • the optical fiber strand 10A pressed against the V-groove 22 of the base 20A by the clamp 30A is slidably movable relative to the V-groove 22 of the base 20A.
  • the end faces of a pair of glass fibers are butted against each other by sliding the glass fibers on the V-groove.
  • the glass fiber slide only in the Y direction.
  • the coating contacts the V-groove the movement of the glass fiber is impeded and the glass fiber can move in the X and Z directions as well. Therefore, the length of the exposed glass fiber can be set long enough to be equal to or greater than the sum of the length of the V-groove and the distance traveled by the glass fiber sliding over the V-groove.
  • the region of the coated portion 12 in the optical fiber strand 10 where the glass fiber 11 in the tip region is exposed is arranged in the V groove 22.
  • the axial movement is performed by sliding the optical fiber strand 10 . Therefore, the exposed length of the glass fiber 11 (that is, the length of the coating portion 12 to be removed) can be shortened compared to the case where the glass fiber 11 is placed in the V-groove 22 and slid. Furthermore, since it is not necessary to move the V-groove 22 and the clamp 30 together with the optical fiber 10, there is no need for a drive system for integrally moving the V-groove and the clamp together with the optical fiber 10. You can keep costs down.
  • the depth of the V-groove 22 may be set to 0.09 mm or more and 0.30 mm or less.
  • the inclined surface 22a forming the V-groove 22 is arranged to be a tangent plane to the outer peripheral surface of the optical fiber wire 10. Since they are in contact with each other, the optical fiber strand 10 is prevented from being caught on the upper end of the inclined surface 22a. Further, since the outer periphery of the optical fiber 10 protrudes from the V-groove 22, the optical fiber 10 can be reliably pressed by the clamp 30.
  • the distance between the V-grooves 22 in which the pair of optical fiber wires 10A and 10B are arranged may be set to 8 mm or more. In this configuration, when the end faces of the pair of optical fiber wires 10A and 10B are butted against each other, the distance between the covering portions 12 can be properly maintained, so that the covering portions 12 are prevented from being damaged by arc discharge. is suppressed.
  • the clamp 30 may press the optical fiber 10 with a force of 2 gf or more and 14 gf or less. With this configuration, the frictional force generated between the optical fiber strand 10 and the V-groove 22 can be reduced. 10 can be slid properly.
  • the V-grooves may be formed in a base whose relative positions are fixed. That is, the fusion splicer may be a device that performs alignment by a so-called fixed V-groove method.

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Abstract

融着接続方法は、光ファイバ素線の先端領域におけるガラスファイバを露出する工程と、光ファイバ素線をＶ溝に配置する工程と、Ｖ溝に配置された光ファイバ素線をクランプによってＶ溝に押圧する工程と、Ｖ溝上で光ファイバ素線を滑らせる工程と、を備え、光ファイバ素線をＶ溝に配置する工程は、光ファイバ素線における除去されていない被覆部の領域をＶ溝に配置する。

Description

光ファイバの融着接続方法、及び、光ファイバの融着接続装置
　本開示は、光ファイバの融着接続方法、及び、光ファイバの融着接続装置に関する。
　本出願は、２０２１年１１月１１日出願の日本出願第２０２１－１８３９１４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。
　特許文献１は、光ファイバの融着接続装置を開示する。この融着接続装置では、ホルダのＶ溝に配置された光ファイバ素線がクランプによって保持される。光ファイバ素線の先端同士の被覆部は除去される。ホルダ及びクランプは、駆動系によって移動可能となっている。光ファイバ素線同士は、それぞれホルダ及びクランプに保持された状態で互いに調心され、融着接続される。
国際公開第２００２／００４９９８号
　本開示の一態様に係る融着接続方法は、ガラスファイバの外周が被覆部で被覆された光ファイバ素線を他の光ファイバと融着接続する方法である。この方法は、光ファイバ素線の先端領域の被覆部を除去することによって、先端領域における前記ガラスファイバを露出する工程と、露出した先端領域のガラスファイバの端面と他の光ファイバに含まれるガラスファイバの端面とが向かい合うように、光ファイバ素線を第１のＶ溝に配置する工程と、第１のＶ溝に配置された光ファイバ素線をクランプによって第１のＶ溝に押圧する工程と、クランプによって第１のＶ溝に押圧された光ファイバ素線の先端領域のガラスファイバの端面と他の光ファイバに含まれるガラスファイバの端面との間隔を変化させる工程と、端面同士を融着接続する工程と、を備える。光ファイバ素線を第１のＶ溝に配置する工程は、光ファイバ素線における除去されていない被覆部の領域を第１のＶ溝に配置し、端面同士の間隔を変化させる工程は、第１のＶ溝上で前記光ファイバ素線を滑らせる。
図１は、一例の融着接続装置の概要を説明する図である。 図２は、一例の融着接続装置におけるＶ溝を説明するための断面図である。 図３は、一例の融着接続方法の流れを示すフロー図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　光ファイバ素線とともにホルダ及びクランプが移動することで調心が実施される場合、光ファイバ素線の先端において露出するガラスファイバの長さを短くすることが可能となる。一方で、光ファイバ素線とともにホルダ及びクランプを移動させるための駆動系が必要となるため、装置の製造コストは高くなる。
　本開示は、装置の製造コストを抑えながら、露出するガラスファイバの長さを短くすることができる光ファイバの融着接続方法及びその融着接続装置を提供することを目的とする。
［本開示の効果］
　本開示によれば、装置の製造コストを抑えながら、露出させるガラスファイバの長さを短くすることができる光ファイバの融着接続方法及びその融着接続装置を提供できる。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に、本開示の実施形態を列記して説明する。本開示の一態様に係る融着接続方法は、ガラスファイバの外周が被覆部で被覆された光ファイバ素線を他の光ファイバと融着接続する方法である。この方法は、光ファイバ素線の先端領域の被覆部を除去することによって、先端領域における前記ガラスファイバを露出する工程と、露出した先端領域のガラスファイバの端面と他の光ファイバに含まれるガラスファイバの端面とが向かい合うように、光ファイバ素線を第１のＶ溝に配置する工程と、第１のＶ溝に配置された光ファイバ素線をクランプによって第１のＶ溝に押圧する工程と、クランプによって第１のＶ溝に押圧された光ファイバ素線の先端領域のガラスファイバの端面と他の光ファイバに含まれるガラスファイバの端面との間隔を変化させる工程と、端面同士を融着接続する工程と、を備える。光ファイバ素線を第１のＶ溝に配置する工程は、光ファイバ素線における除去されていない被覆部の領域を第１のＶ溝に配置し、端面同士の間隔を変化させる工程は、第１のＶ溝上で前記光ファイバ素線を滑らせる。
　本開示の一態様に係る融着接続装置は、ガラスファイバの外周が被覆部で被覆された光ファイバ素線を他の光ファイバと融着接続する装置である。この装置は、光ファイバ素線が配置される第１のＶ溝と、他の光ファイバに含まれるガラスファイバまたは他の光ファイバが配置される第２のＶ溝と、第１のＶ溝に配置された光ファイバ素線を溝底側に押圧するクランプと、クランプによって第１のＶ溝に押圧された光ファイバ素線のガラスファイバの端面と第２のＶ溝に配置された他の光ファイバに含まれるガラスファイバの端面または第２のＶ溝に配置されたガラスファイバの端面との間隔を変化させるように光ファイバ素線または他の光ファイバの少なくとも一方を移動させるステージと、を備え、クランプによって第１のＶ溝に押圧された光ファイバ素線は、第１のＶ溝に対して滑らせるように移動可能である。
　上記の融着接続方法及び融着接続装置では、先端領域のガラスファイバが露出した光ファイバ素線における被覆部の領域が第１のＶ溝に配置されており、第１のＶ溝上を光ファイバ素線の被覆部が滑ることで軸方向における光ファイバ素線の移動を行っている。したがって、光ファイバ素線における露出したガラスファイバをＶ溝に配置して滑らせる場合に比べて、露出するガラスファイバの長さを短くすることができる。また、光ファイバ素線とともに第１のＶ溝及びクランプを一体として移動させる必要がないため、装置の製造コストを抑えることができる。
　一例において、第１のＶ溝の深さは、０．０９ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下に設定されていてもよい。この構成では、光ファイバ素線の直径が０．１ｍｍ程度から０．２５ｍｍ程度の場合に、第１のＶ溝を構成する傾斜面が光ファイバ素線の外周面の接平面となるように、光ファイバ素線が第１のＶ溝上に配置されやすく、光ファイバ素線が第１のＶ溝の上端に引っ掛かることが抑制される。また、第１のＶ溝を構成する傾斜面から光ファイバ素線の外周がはみ出すため、クランプによって確実に光ファイバ素線を押圧できる。
　第１のＶ溝と他の光ファイバに含まれるガラスファイバまたは他の光ファイバが配置される第２のＶ溝との間の距離は８ｍｍ以上に設定されていてもよい。この構成では、アーク放電による被覆部の破損が抑制される。
　光ファイバ素線を第１のＶ溝に押圧する工程では、クランプによる光ファイバ素線を押圧する力が１４ｇｆ以下であってもよい。この構成では、光ファイバ素線と第１のＶ溝との間に生じる摩擦を低減できる。
　［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の実施形態に係る融着接続装置及び融着接続方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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及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。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図面には、理解の容易のためにＸＹＺ直交座標系が示されている場合がある。
　図１は、本開示の一態様にかかる融着接続装置１の概要を説明するための図である。図１に示すように、融着接続装置１は、ベース２０と、クランプ３０と、ステージ４０とを備える。融着接続装置１は、一対の光ファイバ素線１０Ａ，１０Ｂ同士を融着接続する装置である。光ファイバ素線１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、ガラスファイバ（裸ファイバ）１１と、被覆部１２とによって形成されている。ガラスファイバ１１は、石英ガラス等によって形成されている。ガラスファイバ１１は、コア及びクラッドを有している。被覆部１２は、ガラスファイバ１１の外周を被覆する部分である。被覆部１２は、一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。一例において、被覆部１２を形成する材料としては、紫外線硬化型樹脂、ノンハロゲン樹脂、ポリエステルエラストマ樹脂等が挙げられる。
　ベース２０は、光ファイバ素線１０を配置するためのＶ溝２２を有する。一例の融着接続装置１は、一対のベース２０Ａ，２０Ｂを有している。一対の光ファイバ素線１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、一対のベース２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ設けられたＶ溝２２によって位置決めされる。一例のベース２０は上端面２１を有している。Ｖ溝２２は上端面２１に形成されている。図示例の上端面２１は、ＸＹ平面に沿って平坦に形成されている。Ｖ溝２２は、一対のベース２０Ａ，２０Ｂ同士が対向する方向に沿って直線的に形成されている。図示例のＶ溝２２は、Ｙ方向に沿って形成されている。
　ベース２０のＶ溝２２に光ファイバ素線１０が配置される場合、光ファイバ素線１０の先端領域では被覆部１２が除去され、ガラスファイバ１１が露出している。一方で、ベース２０のＶ溝２２には、光ファイバ素線１０における除去されていない被覆部１２の領域が配置される。すなわち、Ｖ溝２２上には、Ｙ方向の全域にわたって光ファイバ素線１０を構成する被覆部１２が配置される。この場合、光ファイバ素線１０の先端領域において被覆部１２から露出したガラスファイバ１１は、Ｖ溝２２に接触することはない。一対のＶ溝２２上には、露出した先端領域のガラスファイバ１１同士が向かい合うように、一対の光ファイバ素線１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ配置される。
　図２に示すように、一例のＶ溝２２は、一対の傾斜面２２ａによって断面Ｖ字状に形成されている。Ｖ溝２２の角度、すなわち、一対の傾斜面２２ａ同士の間の角度θは、一例として、６０度から１２０度程度であってよいが、特に限定されない。なお、一対の傾斜面２２ａ同士の接続部分である溝底は、例えば湾曲した形状であってもよい。
　Ｖ溝２２の上端から傾斜面２２ａ同士が接続される溝底までの深さＤは、傾斜面２２ａ同士の開きの角度θ（度）と、配置される光ファイバ素線１０の被覆部１２のサイズとに応じて設定されてもよい。一例において、被覆部１２の外周の半径をＲとした場合、Ｖ溝２２の深さの上限Ｄ１は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 で規定されてよい。
　深さの下限Ｄ２は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 で規定されてよい。
　上記の２つの式に従うようにＶ溝２２の深さＤが決定されている場合、すなわち、Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１である場合、Ｖ溝２２に配置された光ファイバ素線１０では、Ｖ溝２２を構成する傾斜面２２ａが被覆部１２の外周面の接平面となるように接し、被覆部１２のうちＶ溝２２の溝底に面する周面と逆側の周面は、Ｖ溝２２からはみ出している。Ｖ溝２２の傾斜面２２ａが光ファイバ素線１０の被覆部１２の接平面となるように両者が接している場合、被覆部１２はＶ溝２２の上端の角部２２ｂに接触していない。
　例えば、Ｖ溝２２の角度が９０度である場合、被覆部１２の半径Ｒが０．１２５ｍｍの光ファイバ素線Ｒ１２５に対応するためには、Ｖ溝２２の深さは、おおよそ０．０９ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下に設定される。また、Ｖ溝２２の角度が９０度である場合、被覆部１２の半径Ｒが０．０６５ｍｍの光ファイバ素線Ｒ６５に対応するためには、Ｖ溝２２の深さは、おおよそ０．０４５ｍｍ以上０．１５０ｍｍ以下に設定される。図２に示す例では、Ｖ溝２２の角度が９０度であり、Ｖ溝２２の深さＤが約０．１２ｍｍである。すなわち、Ｖ溝２２の深さは、被覆部１２の半径Ｒが大きい光ファイバ素線Ｒ１２５に対応する深さの下限と被覆部１２の半径Ｒが小さい光ファイバ素線Ｒ６５に対応する深さの上限との間に設定されている。この場合、光ファイバ素線Ｒ１２５と光ファイバ素線Ｒ６５とのいずれがＶ溝２２に配置されたとしても、Ｖ溝２２を構成する傾斜面２２ａは被覆部１２の外周面の接平面となるように接し、且つ、被覆部１２のうちＶ溝２２の溝底に面する周面と逆側の周面は、Ｖ溝２２から突出する。
　一対の光ファイバ素線１０Ａ，１０Ｂが配置されるＶ溝２２同士の間の距離Ｌ１（図１参照）は、アーク放電による融着接続が実施される際に、光ファイバ素線１０の被覆部１２が影響を受けないように設定される。上述のとおり、Ｖ溝２２には光ファイバ素線１０の被覆部１２の領域が配置される。そのため、光ファイバ素線１０における露出したガラスファイバ１１の先端から被覆部１２の先端までの距離（すなわち、露出したガラスファイバ１１の長さ）は、一対のＶ溝２２同士の間の距離の半分以下に制限される。この場合、一対のＶ溝２２同士の間の距離Ｌ１が短すぎると、被覆部１２がアーク放電の影響によって溶解することが考えられる。一例において、一対の光ファイバ素線１０Ａ，１０Ｂが配置されるＶ溝２２同士の間の距離Ｌ１は、約８ｍｍ以上に設定されていてもよい。
　一例のベース２０（２０Ａ，２０Ｂ）のそれぞれは、光ファイバ素線１０の軸方向（Ｙ方向）に交差する方向に移動可能に構成されている。すなわち、ベース２０のそれぞれは、光ファイバ素線１０の軸方向に交差する方向において、Ｖ溝２２の位置を調整することができる。例えば、それぞれのベース２０Ａ，２０Ｂは互いに交差する方向に移動可能であってよい。一例において、ベース２０ＡはＸ方向に移動可能であり、ベース２０ＢはＺ方向に移動可能であってもよい。すなわち、ベース２０ＡはＸ方向における位置を調整するための駆動系を含んでいてもよく、ベース２０ＢはＺ方向における位置を調整するための駆動系を含んでいてもよい。あるいはベース２０Ａ，２０Ｂ共に、それぞれＸ方向、Ｚ方向における位置を調整するための駆動系を含んでいてもよい。ステージ４０（４０Ａ，４０Ｂ）のそれぞれはＹ方向に移動可能であり、更にＸ方向とＺ方向それぞれにおける位置を調整するための駆動系を含んでいてもよい。光ファイバ素線を固定したホルダ（ステージ）とＶ溝、クランプ全てを一体としてＹ方向に移動させるための駆動装置が省略されていればよい。
　一対のクランプ３０（３０Ａ，３０Ｂ）は、一対のＶ溝２２に配置された光ファイバ素線１０をそれぞれ溝底側に押圧する。一例のクランプ３０は、クランプ本体３１と付勢部材３３とを含む。クランプ本体３１は、光ファイバ素線１０の被覆部１２に当接して、光ファイバ素線１０をＶ溝２２に向けて押圧する。クランプ本体３１は、Ｖ溝２２の上方に配置されている。クランプ本体３１の底面３１ａは、光ファイバ素線１０を押圧する。クランプ本体３１の底面３１ａは、例えば、下向きに凸状となる湾曲面によって構成されている。図示例の底面３１ａは、Ｘ方向から見て円弧状に形成されている。
　付勢部材３３は、クランプ本体３１をＶ溝２２に向けて付勢する部材である。付勢部材３３はバネ等の弾性体であってもよい。一例の付勢部材３３は、クランプ本体３１の上部に接続されている。付勢部材３３は、クランプ本体３１を下向きに押圧する。Ｖ溝２２に配置された光ファイバ素線１０がクランプ本体３１に押圧された状態で軸方向に移動できるように、付勢部材３３は、Ｖ溝２２に配置された光ファイバ素線１０を押圧する力（以下、把持力という）が２ｇｆから１４ｇｆの間になるように設計されていてよい。この場合の把持力はクランプ本体を押圧するバネ等の弾性体による力と考えてよい。
　ステージ４０（４０Ａ，４０Ｂ）は、クランプ３０で押圧される位置よりも基端側の位置でそれぞれの光ファイバ素線１０を保持する。一例のステージ４０は、ホルダ４５と、ホルダ４５を保持する可動ステージ４１とを含む。ホルダ４５は、下部材４２及び上部材４３を含み、下部材４２と上部材４３とによって挟持することにより光ファイバ素線１０の被覆部を保持する。可動ステージ４１（駆動系）は、ホルダ４５を保持する。また、可動ステージ４１は、光ファイバ素線１０の軸方向（図示例ではＹ方向）に沿ってホルダ４５を移動させる。ステージ４０がＹ方向への駆動系を含むことにより、ホルダ４５の移動に伴い、Ｖ溝２２上を滑らせるように、光ファイバ素線１０をクランプ３０とＶ溝２２に対して相対的に移動させることができる。光ファイバ素線１０の移動により、一対のクランプ３０Ａ，３０ＢによってＶ溝２２に押圧された光ファイバ素線１０のそれぞれの先端領域のガラスファイバ１１の端面同士の間隔を変化させることができる。
　図３は、融着接続装置１を用いた融着接続方法の一例を示すフロー図である。一例の融着接続方法では、まず、それぞれの光ファイバ素線１０の先端領域における被覆部１２が除去される（ステップＳ１）。被覆部１２が除去されることにより、光ファイバ素線１０の先端領域では、ガラスファイバ１１が露出する。露出したガラスファイバ１１の長さは、特に限定されないが、例えば３ｍｍ程度であってもよい。
　続いて、光ファイバ素線１０が融着接続装置１にセットされる（ステップＳ２）。この工程では、一対の光ファイバ素線１０Ａ，１０Ｂのそれぞれが、可動ステージ４１上のホルダ４５に保持される。露出した先端領域のガラスファイバ１１の端面同士が向かい合うように、それぞれの光ファイバ素線１０がＶ溝２２に配置される。そして、Ｖ溝２２に配置された光ファイバ素線１０がそれぞれクランプ３０によってＶ溝２２に押圧される。Ｖ溝２２には、光ファイバ素線１０における除去されていない被覆部１２の領域が配置される。一対のＶ溝２２同士の間隔が８ｍｍである場合において、露出したガラスファイバ１１の長さが３ｍｍであるときには、一対のガラスファイバ１１同士の間の間隔が２ｍｍ以下になるように、光ファイバ素線１０がセットされることになる。上述のとおり、クランプ３０による光ファイバ素線１０を押圧する力は、１４ｇｆ以下であってよい。
　続いて、クランプ３０によってＶ溝２２に押圧された光ファイバ素線１０のそれぞれのコア同士のＸ方向とＺ方向の位置が一致するように、先端領域のガラスファイバ１１の端面同士の位置を調整する（ステップＳ３）。この工程では、ベース２０の駆動によって一対のガラスファイバ１１の端面同士のＸ軸方向及びＺ軸方向の位置が制御される。また、ステージ４０の駆動によって、Ｖ溝２２上で光ファイバ素線１０を滑らせることで、光ファイバ素線１０のＹ軸方向の位置が制御され、所定の端面間隔とする。
　続いて、それぞれのガラスファイバ１１の端面同士の間隔を所定の間隔に調整しつつ、最終的に端面同士を突き合わせて融着接続する（ステップＳ４）。この工程では、例えば、不図示の電極によってアーク放電が行われることにより、ガラスファイバ１１の端面同士が融着接続される。
　以上説明のとおり、融着接続方法は、ガラスファイバ１１の外周が被覆部１２で被覆された光ファイバ素線１０Ａを他の光ファイバ素線１０Ｂと融着接続する方法である。この方法は、それぞれの光ファイバ素線１０の先端領域の被覆部１２を除去することによって、先端領域におけるガラスファイバ１１を露出する工程と、光ファイバ素線１０Ａの露出した先端領域のガラスファイバ１１と光ファイバ素線１０Ｂに含まれるガラスファイバ１１の端面とが向かい合うように、光ファイバ素線１０Ａをベース２０ＡのＶ溝２２（第１のＶ溝）に配置する工程と、Ｖ溝２２に配置された光ファイバ素線１０Ａをクランプ３０によってＶ溝２２に押圧する工程と、クランプ３０によってＶ溝２２に押圧された光ファイバ素線１０Ａの先端領域のガラスファイバ１１の端面と光ファイバ素線１０Ｂに含まれるガラスファイバ１１の端面との間隔を変化させる工程と、端面同士を融着接続する工程と、を備える。光ファイバ素線１０ＡをＶ溝２２に配置する工程は、光ファイバ素線１０Ａにおける除去されていない被覆部１２の領域をＶ溝２２に配置し、端面同士の間隔を変化させる工程は、Ｖ溝２２上で光ファイバ素線１０Ａを滑らせる。
　融着接続装置１は、ガラスファイバ１１の外周が被覆部１２で被覆された光ファイバ素線を他の光ファイバと融着接続する装置である。この装置は、光ファイバ素線１０Ａが配置されるベース２０ＡのＶ溝２２（第１のＶ溝）と、光ファイバ素線１０Ｂに含まれるガラスファイバ１１または光ファイバ素線１０Ｂが配置されるベース２０ＢのＶ溝２２（第２のＶ溝）と、ベース２０ＡのＶ溝２２に配置された光ファイバ素線１０Ａを溝底側に押圧するクランプ３０Ａと、を備える。ベース２０は、クランプ３０Ａによってベース２０ＡのＶ溝２２に押圧された光ファイバ素線１０Ａのガラスファイバ１１の端面とベース２０ＢのＶ溝２２に配置された光ファイバ素線１０Ｂに含まれるガラスファイバ１１の端面またはベース２０ＢのＶ溝２２に配置されたガラスファイバ１１の端面との間隔を変化させるように光ファイバ素線１０Ａまたは光ファイバ素線１０Ｂの少なくとも一方を移動させる。クランプ３０Ａによってベース２０ＡのＶ溝２２に押圧された光ファイバ素線１０Ａは、ベース２０ＡのＶ溝２２に対して滑らせるように移動可能である。
　例えば、Ｖ溝上でガラスファイバを滑らせることにより一対のガラスファイバの端面同士を突き合わせることが考えられる。このようにＶ溝上でガラスファイバを滑らせる場合、ガラスファイバがＹ方向のみに滑ることが望ましい。例えば被覆部がＶ溝に接触すると、ガラスファイバの移動が妨げられ、ガラスファイバがＸ方向やＺ方向にも移動し得る。そこで、露出したガラスファイバの長さは、Ｖ溝の長さとＶ溝上を滑るガラスファイバの移動距離との和以上となるように、長く設定され得る。一方、上述の特許文献１の技術のように、光ファイバ素線とともにホルダ及びＶ溝とクランプとが移動する場合、光ファイバ素線の先端において露出するガラスファイバの長さを短くすることが可能となる。しかしながら、この場合には、光ファイバ素線とともにホルダ及びＶ溝とクランプとを一体として移動させるための駆動系が必要となるため、装置の製造コストは高くなる。
　本開示の融着接続方法及び融着接続装置１では、先端領域のガラスファイバ１１が露出した光ファイバ素線１０における被覆部１２の領域がＶ溝２２に配置されており、Ｖ溝２２に配置された光ファイバ素線１０を滑らせることで軸方向における移動を行っている。したがって、ガラスファイバ１１をＶ溝２２に配置して滑らせる場合に比べて、露出したガラスファイバ１１の長さ（すなわち、除去される被覆部１２の長さ）を短くすることができる。さらに、光ファイバ素線１０とともにＶ溝２２及びクランプ３０を移動させる必要がないため、光ファイバ素線１０とともにＶ溝とクランプとを一体として移動させるための駆動系の必要がなく、装置の製造コストを抑えることができる。
　一例において、Ｖ溝２２の深さは、０．０９ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下に設定されていてもよい。この構成では、光ファイバ素線１０の直径が０．１ｍｍ程度から０．２５ｍｍ程度の場合に、Ｖ溝２２を構成する傾斜面２２ａが光ファイバ素線１０の外周面の接平面となるように接するため、光ファイバ素線１０が傾斜面２２ａの上端に引っ掛かることが抑制される。また、Ｖ溝２２から光ファイバ素線１０の外周が飛び出るため、クランプ３０によって確実に光ファイバ素線１０を押圧することができる。
　一対の光ファイバ素線１０Ａ，１０Ｂが配置されるＶ溝２２同士の間の距離は８ｍｍ以上に設定されていてもよい。この構成では、一対の光ファイバ素線１０Ａ，１０Ｂの端面同士が突き合わされた状態において、被覆部１２同士の間の距離を適切に保つことができるため、アーク放電によって被覆部１２が破損することが抑制される。
　光ファイバ素線１０をＶ溝２２に押圧する工程では、クランプ３０による光ファイバ素線１０を押圧する力が２ｇｆ以上１４ｇｆ以下であってもよい。この構成では、光ファイバ素線１０とＶ溝２２との間に生じる摩擦力を低減することができ、Ｖ溝２２に光ファイバ素線１０を位置決めしつつ、Ｖ溝２２上で光ファイバ素線１０を適切に滑らせることができる。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明してきたが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な実施形態に適用することができる。
　例えば、可動するベースにＶ溝が形成されている例を示したが、Ｖ溝は、互いの相対的な位置が固定されたベースに形成されていてもよい。すなわち、融着接続装置は、いわゆる固定Ｖ溝方式による調心を実行する装置であってもよい。
１…融着接続装置
１０…光ファイバ素線
１０Ａ…光ファイバ素線
１０Ｂ…光ファイバ素線
１１…ガラスファイバ
１２…被覆部
２０…ベース
２０Ａ…ベース
２０Ｂ…ベース
２１…上端面
２２…Ｖ溝
２２ａ…傾斜面
２２ｂ…角部
３０…クランプ
３０Ａ…クランプ
３０Ｂ…クランプ
３１ａ…底面
３３…付勢部材
４０…ステージ
４０Ａ…ステージ
４０Ｂ…ステージ
４１…可動ステージ
４２…下部材
４３…上部材
４５…ホルダ
Ｄ…深さ
Ｌ１…距離
Ｒ６５…光ファイバ素線
Ｒ１２５…光ファイバ素線
θ…角度
 

Claims (5)

  1. 　ガラスファイバの外周が被覆部で被覆された光ファイバ素線を他の光ファイバと融着接続する方法であって、
    　前記光ファイバ素線の先端領域の前記被覆部を除去することによって、前記先端領域における前記ガラスファイバを露出する工程と、
    　露出した前記先端領域の前記ガラスファイバの端面と前記他の光ファイバに含まれるガラスファイバの端面とが向かい合うように、前記光ファイバ素線を第１のＶ溝に配置する工程と、
    　前記第１のＶ溝に配置された前記光ファイバ素線をクランプによって前記第１のＶ溝に押圧する工程と、
    　前記クランプによって前記第１のＶ溝に押圧された前記光ファイバ素線の前記先端領域の前記ガラスファイバの端面と前記他の光ファイバに含まれるガラスファイバの端面との間隔を変化させる工程と、
    　前記端面同士を融着接続する工程と、を備え、
    　前記光ファイバ素線を前記第１のＶ溝に配置する工程は、前記光ファイバ素線における除去されていない前記被覆部の領域を前記第１のＶ溝に配置し、
    　前記端面同士の間隔を変化させる工程は、前記第１のＶ溝上で前記光ファイバ素線を滑らせる、
    　光ファイバの融着接続方法。
  2. 　前記第１のＶ溝の深さは、０．０９ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下に設定されている、請求項１に記載の光ファイバの融着接続方法。
  3. 　前記第１のＶ溝と前記他の光ファイバに含まれるガラスファイバまたは前記他の光ファイバが配置される第２のＶ溝との間の距離は８ｍｍ以上に設定されている、請求項１または請求項２に記載の光ファイバの融着接続方法。
  4. 　前記光ファイバ素線を前記第１のＶ溝に押圧する工程では、前記クランプによる前記光ファイバ素線を押圧する力が２ｇｆ以上１４ｇｆ以下である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバの融着接続方法。
  5. 　ガラスファイバの外周が被覆部で被覆された光ファイバ素線を他の光ファイバと融着接続する装置であって、
    　前記光ファイバ素線が配置される第１のＶ溝と、
    　前記他の光ファイバに含まれるガラスファイバまたは前記他の光ファイバが配置される第２のＶ溝と、
    　前記第１のＶ溝に配置された前記光ファイバ素線を溝底側に押圧するクランプと、
    　前記クランプによって前記第１のＶ溝に押圧された前記光ファイバ素線の前記ガラスファイバの端面と前記第２のＶ溝に配置された前記他の光ファイバに含まれるガラスファイバの端面または前記第２のＶ溝に配置された前記ガラスファイバの端面との間隔を変化させるように前記光ファイバ素線または前記他の光ファイバの少なくとも一方を移動させるステージと、を備え、
    　前記クランプによって前記第１のＶ溝に押圧された前記光ファイバ素線は、前記第１のＶ溝に対して滑らせるように移動可能である、
    　光ファイバの融着接続装置。
     
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