JP4465530B2 - Optical fiber connection method - Google Patents
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Description
本発明は光ファイバの接続方法に係り、例えば開口数(NA;Numerical Aperture)やコアの外径が互いに異なる光ファイバ同士を接続することができる光ファイバの接続方法に関するものである。 The present invention relates to an optical fiber connection method, for example, an optical fiber connection method that can connect optical fibers having different numerical apertures (NA) and different core outer diameters.
従来より、光ファイバ同士を接続する接続方法として光ファイバの融着接続方法が知られている(例えば特許文献1参照)。
図6(A)および(B)に示すように、この光ファイバの融着接続方法では、第1の光ファイバ101の接続端面側と第2の光ファイバ102の接続端面側とを対向配置し、両光ファイバ101、102の接続端面側に対の放電電極103、103から発生する高電圧を加えて、高電圧によって両接続端面側を加熱溶融して接続する。両光ファイバ101、102のモードフィールド径が互いに異なる場合には、図6(A)に示すように、放電電極103の電極先端103a間を結ぶ直線Bと、第1の光ファイバ101と第2の光ファイバ102の接続端面軸心間を結ぶ直線Aとの成す角度を直交させて融着接続した後、図6(B)に示すように、直線Bと直線Aとの成す角度θを直角とは異なる角度になるようにして、直線Aと直線Bとを斜めに交差させ、光ファイバの加熱領域を広げて加熱して光ファイバのコアのドーパント拡散を行う。
As shown in FIGS. 6A and 6B, in this fusion splicing method of optical fibers, the connection end face side of the first
ところで、近年、曲げに強い光ファイバの要求に伴って、光の閉じ込めを強くした光ファイバの試みがあり、コア/クラッドの比屈折率差Δnを大きくした(すなわち開口数を大きくした)光ファイバが登場している。これら高開口数の光ファイバと通常の汎用光ファイバとを接続する場合、コア径が一致している場合であってもNAが不一致のため、0.5dB〜1dBもの過剰な接続損失が発生してしまう。
従って、マルチモード光ファイバ同士を接続する場合には、コア径のみならず、開口数を一致させないとモードミスマッチを生じて低損失な接続が得られないという不都合があった。
By the way, in recent years, with the demand for an optical fiber that is resistant to bending, there has been an attempt of an optical fiber in which light confinement has been strengthened. Has appeared. When these high numerical aperture optical fibers are connected to ordinary general-purpose optical fibers, even if the core diameters match, the NAs do not match, so an excessive connection loss of 0.5 dB to 1 dB occurs. End up.
Therefore, when connecting multi-mode optical fibers, there is a disadvantage that a low-loss connection cannot be obtained by causing a mode mismatch unless the numerical apertures are matched in addition to the core diameter.
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コア径のみならず開口数が異なる光ファイバ同士を低接続損失で接続することができる光ファイバの接続方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an optical fiber connection method capable of connecting optical fibers having different numerical apertures as well as core diameters with low connection loss. There is to do.
前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバの接続方法は、光ファイバ同士を接続する光ファイバの接続方法であって、開口数が異なる前記光ファイバの接続面を突き合わせて加熱融着し、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントを拡散させて、両光ファイバの開口数を近づけるように接続した後、融着接続された前記光ファイバを、接続部で切断し、切断されたそれぞれの光ファイバに光コネクタを装着して光ファイバ同士を接続することを特徴としている。 To achieve the above object, a method of connecting an optical fiber according to the present invention is a method of connecting an optical fiber for connecting the optical fibers, heating fusion numerical aperture against the connecting surface of said different optical fiber And after diffusing the dopant of the core of the optical fiber having the larger numerical aperture and connecting the optical fibers so that the numerical apertures of the two optical fibers are close to each other , the fused optical fiber is cut at the connection portion, An optical connector is attached to each cut optical fiber, and the optical fibers are connected to each other .
このように構成された光ファイバの接続方法においては、光ファイバ同士を接続する際に、両接続面を突き合わせて加熱融着するが、このとき、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントをクラッドに拡散させるように加熱して開口数を小さくする。これにより、両光ファイバの開口数を近づけることができるので、開口数が異なる光ファイバ同士を低接続損失で接続することができることになる。 In the optical fiber connecting method configured as described above, when connecting the optical fibers, both connecting surfaces are abutted and heat-sealed. At this time, the dopant of the core of the optical fiber having the larger numerical aperture is used. To reduce the numerical aperture. Thereby, since the numerical apertures of both optical fibers can be made closer, optical fibers having different numerical apertures can be connected with low connection loss.
また、本発明にかかる光ファイバの接続方法は、前述したように、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントを拡散させて、両光ファイバの開口数を近づけるように接続する接続方法であって、前記両光ファイバの開口数を接続面において一致させることを特徴としている。 In addition, as described above, the optical fiber connection method according to the present invention is a connection method in which the dopant of the core of the optical fiber having the larger numerical aperture is diffused so that the numerical apertures of both optical fibers are close to each other. In addition, the numerical apertures of the two optical fibers are matched at the connection surface.
このように構成された光ファイバの接続方法においては、開口数が異なる光ファイバ同士を接続する際に、接続面における両開口数が一致するようにしたので、開口数が異なる光ファイバ同士を低接続損失で接続することができることになる。 In the optical fiber connecting method configured as described above, when connecting optical fibers having different numerical apertures, the numerical apertures on the connection surface are made to coincide with each other. Connection can be made with connection loss.
また、本発明にかかる光ファイバの接続方法は、前述したように、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントを拡散させて、両光ファイバの開口数を近づけるように接続する接続方法であって、前記両光ファイバのコア径が互いに異なることを特徴としている。 In addition, as described above, the optical fiber connection method according to the present invention is a connection method in which the dopant of the core of the optical fiber having the larger numerical aperture is diffused so that the numerical apertures of both optical fibers are close to each other. The core diameters of the two optical fibers are different from each other.
このように構成された光ファイバの接続方法においては、開口数のみならずコア径が互いに異なる光ファイバ同士を、低接続損失で接続することができることになる。 In the optical fiber connecting method thus configured, optical fibers having different core diameters as well as numerical apertures can be connected with low connection loss.
また、本発明にかかる光ファイバの接続方法は、前述したように、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントを拡散させて、両光ファイバの開口数を近づけるように接続する接続方法であって、前記コア径が小さい方の光ファイバの開口数が、コア径が大きい方の光ファイバの開口数よりも大きいことを特徴としている。 In addition, as described above, the optical fiber connection method according to the present invention is a connection method in which the dopant of the core of the optical fiber having the larger numerical aperture is diffused so that the numerical apertures of both optical fibers are close to each other. The numerical aperture of the optical fiber having the smaller core diameter is larger than the numerical aperture of the optical fiber having the larger core diameter.
このように構成された光ファイバの接続方法においては、コア径が細い方を加熱処理することにより、コア径を拡径化して太い方のコア径に近づけることができると同時にドーパントをクラッドに拡散させて開口数を低下させ太い方の開口数に近づけることができる。 In the optical fiber connection method configured in this way, the core diameter can be increased by heating the one with the smaller core diameter, and the dopant can be diffused into the cladding at the same time. Thus, the numerical aperture can be reduced to approach the larger numerical aperture.
また、本発明にかかる光ファイバの接続方法は、前述したように、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントを拡散させて、両光ファイバの開口数を近づけるように接続する接続方法であって、前記両光ファイバのコア径が同じことを特徴としている。 In addition, as described above, the optical fiber connection method according to the present invention is a connection method in which the dopant of the core of the optical fiber having the larger numerical aperture is diffused so that the numerical apertures of both optical fibers are close to each other. The core diameters of the two optical fibers are the same.
このように構成された光ファイバの接続方法においては、コア径は同じだが開口数が異なる光ファイバ同士を、低接続損失で接続することができることになる。 In the optical fiber connecting method configured as described above, optical fibers having the same core diameter but different numerical apertures can be connected with low connection loss.
また、本発明にかかる光ファイバの接続方法は、前述したように、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントを拡散させて、両光ファイバの開口数を近づけるように接続する接続方法であって、前記両光ファイバは、マルチモード光ファイバであることを特徴としている。 In addition, as described above, the optical fiber connection method according to the present invention is a connection method in which the dopant of the core of the optical fiber having the larger numerical aperture is diffused so that the numerical apertures of both optical fibers are close to each other. The two optical fibers are multimode optical fibers.
このように構成された光ファイバの接続方法においては、種々のコア径を有するマルチモード光ファイバ同士を、低接続損失で接続することができる。 In the optical fiber connection method configured as described above, multimode optical fibers having various core diameters can be connected with low connection loss.
本発明によれば、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントを拡散させるように加熱して融着させることにより、両光ファイバの開口数を近づけることができるので、開口数が異なる光ファイバ同士を低接続損失で接続することができることになるという効果が得られる。 According to the present invention, the numerical apertures of both optical fibers can be made close to each other by heating and fusing so that the dopant of the core of the optical fiber having the larger numerical aperture is diffused. The effect is obtained that the fibers can be connected with a low connection loss.
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の前提となる光ファイバの接続方法に係る実施形態を示す断面図、図2は開口数の説明図、図3は本発明に係る光ファイバの接続方法を実行する接続装置の概略構成図、図4(A)はコア径が互いに異なる光ファイバ同士の接続を示す断面図、図4(B)は(A)により接続した接続部を示す断面図である。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an optical fiber connecting method as a premise of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a numerical aperture, and FIG. 3 is a connection device for executing the optical fiber connecting method according to the present invention. FIG. 4A is a schematic configuration diagram, FIG. 4A is a cross-sectional view showing connection between optical fibers having different core diameters, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a connection portion connected by (A).
図1に示すように、本発明の前提となる光ファイバの接続方法は、光ファイバ10、11の接続面10a、11aを突き合わせて加熱し、開口数NA1、NA2(NA1>NA2)が大きい方の光ファイバ10のコア12のドーパントをクラッド13に拡散させて、両光ファイバ10、11の開口数NA1、NA2を近づけるように接続するものである。なお、このとき、両光ファイバ10,11の開口数NA1、NA2を接続面10a、11aにおいて一致させるようにするのが望ましい。
なお、図1中、光ファイバ10、11は、コア12の周囲にクラッド13を設けたものである。また、光ファイバ10、11としては、マルチモードの光ファイバを用いるのが望ましい。
As shown in FIG. 1, the method for connecting optical fibers, which is a premise of the present invention, heats the
In FIG. 1,
開口数(NA;Numerical Aperture)とは、光ファイバの光を集める能力を示すものであり、図2に示すように、一般に、開口数NAは、NA=sinθであらわされる。ここで、θは受入角2θの半分の角度である。
図2(A)は低い開口数を有する光ファイバ10に対する受入角θおよび光の反射の状態を示す断面図で、図2(B)は高い開口数を有する光ファイバ11に対する受入角θおよび光の反射の状態を示す断面図である。
The numerical aperture (NA) indicates the ability of the optical fiber to collect light, and as shown in FIG. 2, the numerical aperture NA is generally expressed as NA = sin θ. Here, θ is half of the acceptance angle 2θ.
FIG. 2A is a cross-sectional view showing the acceptance angle θ and the light reflection state for the
図3は、本発明に係る光ファイバの接続方法を実行する装置の概略構成図である。
図に示すように、両光ファイバ10、11の接続面10a、11aを加熱するための、例えば電磁誘導加熱炉14が設けられており、この電磁誘導加熱炉14を制御する制御部15を有している。両接続面10a、11aは電磁誘導加熱炉14の位置に位置決めされる。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an apparatus for executing the optical fiber connection method according to the present invention.
As shown in the figure, for example, an electromagnetic
図4(A)には、コア12の径が異なる光ファイバ10、11の接続面10a、11aを合わせた状態が示してある。また、図4(B)には、細いコア12径を有する光ファイバ10のコア12を予め熱拡散で拡径して拡径部12aを作成しておき、太い方のコア12径を有する光ファイバ11と接続面10a、11aを突き合わせた状態が示してある。このとき、同時に開口数NAについても同様に調整して、接続面10a、11aにおいて近づけるか一致させるようにするのが望ましい。
FIG. 4A shows a state in which the connection surfaces 10a and 11a of the
すなわち、コア12への熱付与によってコア12径を拡大することができること、および開口数NAが大きな光ファイバについては、加熱によりコア12の屈折率自体がドーパント拡散によってそのピーク値を下げることができることは実験的に確認されている。
従って、コア12径が細い方の光ファイバとして開口数NAが大きいものを用いることにより、熱付与によって、コア12の径拡大と同時にコア12の屈折率を下げる(すなわち開口数NAを下げる)ことができるので、接続前の処理が容易になる。なお、加熱融着の際の熱拡散によるコア12の拡径および開口数NAの低下により、両光ファイバ10、11の接続面におけるコア12径および開口数NAが一致するように、コア径および開口数NAの初期値を設計しておけばよい。
That is, the diameter of the core 12 can be enlarged by applying heat to the
Accordingly, by using an optical fiber having a
拡径部12aの拡径の勾配およびドーパントの拡散による開口数NAの調整等は、例えば電磁誘導炉14を制御して温度勾配を設定して行うことができる。
なお、図4においては、コア12径が異なる光ファイバ10、11について接続する場合を示してあるが、コア12径が同じ場合にも同様に適用できる。この場合には、前述した拡径部12を設ける必要はないが、開口数NAの調整は行うのが望ましい。
The adjustment of the numerical aperture NA by expanding the diameter of the
Although FIG. 4 shows a case where the
図5は、TECによるコア径30μmの光ファイバのコアにおける屈折率分布の変化を示すグラフである。縦軸は比屈折率差Δn、横軸は光ファイバの中心からの距離(すなわち半径)であり、加熱開始からの時間(0→200秒)における比屈折率差の分布を20秒ごとに示してある。
図5からわかるように、まず初期の屈折率分布として、R=15μmのところでステップ状に矩形の分布を出発点(t=0)としたが、加熱時間の経過とともに、矩形分布からガウシアン分布に近づいていることがわかる。比屈折率差Δnは、半径位置0(すなわち光ファイバの中心軸)のところの屈折率が減少していることから、ドーパントの熱拡散とともに減少する傾向があることがわかる。一方、時間の経過とともに、R=15μmの外側にも屈折率が上昇する部分が広がっており、モードフィールド径の拡大傾向が読み取れる。
FIG. 5 is a graph showing changes in the refractive index distribution in the core of an optical fiber having a core diameter of 30 μm by TEC. The vertical axis is the relative refractive index difference Δn, the horizontal axis is the distance from the center of the optical fiber (that is, the radius), and the distribution of the relative refractive index difference in the time from the start of heating (0 → 200 seconds) is shown every 20 seconds. It is.
As can be seen from FIG. 5, as an initial refractive index distribution, a rectangular distribution in a stepped manner is used as a starting point (t = 0) at R = 15 μm, but as the heating time elapses, the rectangular distribution changes to a Gaussian distribution. You can see that you are approaching. It can be seen that the relative refractive index difference Δn tends to decrease with the thermal diffusion of the dopant because the refractive index at the radial position 0 (that is, the central axis of the optical fiber) decreases. On the other hand, with the passage of time, the portion where the refractive index rises also spreads outside of R = 15 μm, and the expansion tendency of the mode field diameter can be read.
以上、前述した光ファイバの接続方法によれば、光ファイバ10、11同士を接続する際に、両接続面10a、11aを突き合わせて加熱融着するが、このとき、開口数NAが大きい方の光ファイバ10のコア12のドーパントを拡散させるように加熱することにより両光ファイバ10、11の開口数NAを近づけることができるので、開口数NAが異なる光ファイバ同士を低接続損失で接続することができることになる。
(実施例)
As described above, according to the optical fiber connection method described above, when connecting the
(Example)
具体例として、図4に示すように、通常の汎用光ファイバ11と、この汎用光ファイバ11に比べてコア12径が小さいと同時に開口数NAが大きい光ファイバ10との接続を行う場合について説明する。このような細径な光ファイバ10とは、曲げに強い光ファイバであり、小さな配線領域に小径で曲げて布設できるメリットがある。この光ファイバ10を汎用光ファイバ11と接続する場所で、光ファイバ10の接続部を予め熱拡散でコア12径および開口数NAを局所的に整合させておくことにより、低損失で汎用光ファイバ11と接続することができる。汎用光ファイバ11は、コア径50μm、比屈折率差が1.0%であるが、細径な光ファイバ10としては、コア径30μm、比屈折率差を1.5%程度のものを用いるとちょうどよい。
このように、細径な光ファイバ10として開口数NAが大きな光ファイバを用いることにより、加熱により拡径させるとともに開口数NAを低下することができるので、太径で開口数NAが小さな汎用の光ファイバ11と小さい接続損失で接続することができる。
As a specific example, as shown in FIG. 4, a description will be given of a case where a normal general-purpose
Thus, by using an optical fiber having a large numerical aperture NA as the thin
本発明の光ファイバの接続方法の実施形態は、前述した前提においては、開口数NAが互いに異なる光ファイバ10、11同士を直接接続した場合について説明したが、さらに、前述した光ファイバの接続方法により接続された光ファイバを接続部で切断し、それぞれに光コネクタを装着して、光コネクタにより接続する。このようにしても、接続面において開口数NAが近いかもしくは同じ光ファイバ同士を接続することになるので、低接続損失で接続することができるとともに、容易に切り離すこともできる。
In the embodiment of the optical fiber connection method of the present invention, the case where the
以上のように、本発明に係る光ファイバの接続方法は、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントを拡散させるように加熱して融着させることにより、両光ファイバの開口数を近づけることができるので、開口数が異なる光ファイバ同士を低接続損失で接続することができるという効果を有し、開口数やコアの外径が互いに異なる光ファイバ同士を接続することができる光ファイバの接続方法等として有用である。 As described above, in the optical fiber connection method according to the present invention, the numerical apertures of both optical fibers are made closer by heating and fusing so as to diffuse the dopant of the core of the optical fiber having the larger numerical aperture. Therefore, optical fibers having different numerical apertures can be connected with low connection loss, and optical fibers having different numerical apertures and core outer diameters can be connected. This is useful as a connection method.
10、11 光ファイバ
10a、11a 接続面
12 コア
NA 開口数
10, 11
Claims (6)
開口数が異なる前記光ファイバの接続面を突き合わせて加熱融着し、開口数が大きい方の光ファイバのコアのドーパントを拡散させて、両光ファイバの開口数を近づけるように接続した後、融着接続された前記光ファイバを、接続部で切断し、切断されたそれぞれの光ファイバに光コネクタを装着して光ファイバ同士を接続することを特徴とする光ファイバの接続方法。 An optical fiber connection method for connecting optical fibers,
Numerical aperture against the connecting surface of different said optical fiber and thermal bonding, by diffusing the dopant of the core of the optical fiber towards the numerical aperture is large, after connection to close the aperture of the optical fibers, fusion A method of connecting optical fibers, wherein the optical fibers that have been connected and connected are cut at connection portions, optical connectors are attached to the cut optical fibers, and the optical fibers are connected to each other .
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