CN112748498B - 熔接-切断系统 - Google Patents

Abstract

进行将保持于光纤保持架(20)的光纤(2)与保持于透镜保持架(30)的GRIN透镜(3)对接彼此的前端并熔接的工序；松缓透镜保持架(30)的保持力，并且使透镜保持架(30)向远离光纤保持架(20)的方向移动，而重新保持GRIN透镜(3)的工序；以及以与透镜保持架(30)的移动距离相等的长度切断GRIN透镜(3)的工序，从而生产率良好地并且高品质地制造在光纤的前端熔接棒状的GRIN透镜而成的带透镜的光纤。

Description

熔接-切断系统

本申请是申请号为201880037895.2、申请日为2018年6月18日、发明名称为“带透镜的光纤的制造方法、以及切断装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在光纤的前端熔接棒状的GRIN透镜而成的带透镜的光纤的制造方法、以及用于该方法的优选的切断装置。

背景技术

已知有在将传送光信号的光纤与半导体激光器、光开关、光隔离器等光器件结合时，为了能够高效且低损失地结合而在光纤的前端熔接棒状的GRIN(Gradient Index：梯度折射率)透镜而成的带透镜的光纤(参照专利文献1～3)。

在这种带透镜的光纤中，为了尽可能减少传送损失，谋求将以规定的长度精度良好地切齐的GRIN透镜以较高的同轴性熔接于光纤的前端。在专利文献1中，将前端切齐的光纤与前端切齐的GRIN棒透镜的长条体(长条棒状透镜)对接彼此的前端并熔接之后，将长条棒状透镜以规定的长度切断，根据这种方法，使透镜的长度精确且一致地对齐。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-227963号公报

专利文献2：特许第4037346号公报

专利文献3：特许第4659137号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，通常所知的光纤用的切断装置是以将光纤的前端切齐为目的，且将切掉的部位作为光纤屑回收的结构。若使用这种切断装置来实施专利文献1的方法，则在切断熔接于光纤的长条棒状透镜时，如专利文献1的图6的(i)所示，虽然光纤侧能够通过夹紧机构、定位适配器等比较容易地定位，但是在长条棒状透镜侧没有限制位置的机构，定位精度差。

因此，虽然根据专利文献1的方法，使透镜的长度精确且一致地对齐，但在这方面存在极限，需要改善，以使产品的品质提升，并且提高成品率。

另外，每当将长条棒状透镜熔接于光纤时，都准备新的长条棒状透镜，并将其前端切齐而熔接于光纤，这样白白地消耗了长条棒状透镜，因此从成本方面出发也不优选。因此，期望不浪费地使用长条棒状透镜，且生产率良好地制造带透镜的光纤。

本发明是鉴于上述那样的情况而完成的，目的在于提供能够生产率良好地并且高品质地制造在光纤的前端熔接棒状的GRIN透镜而成的带透镜的光纤的带透镜的光纤的制造方法、以及用于该方法的优选的切断装置。

用于解决课题的方案

本发明所涉及的带透镜的光纤的制造方法是在光纤的前端同轴地熔接形成为长条状的GRIN透镜，接着，将所述GRIN透镜以规定的长度切断为棒状的带透镜的光纤的制造方法，所述带透镜的光纤的制造方法包括：将保持于光纤保持架的所述光纤与保持于透镜保持架的所述GRIN透镜对接彼此的前端并熔接的工序；松缓所述透镜保持架的保持力，并使所述透镜保持架向远离所述光纤保持架的方向移动，并且重新保持所述GRIN透镜的工序；和以与所述透镜保持架的移动距离相等的长度切断所述GRIN透镜的工序。

本发明所涉及的切断装置是将与光纤对接彼此的前端并熔接的长条状的GRIN透镜以规定的长度切断的切断装置，所述切断装置具有：光纤保持架载置部，其载置对所述光纤进行保持的光纤保持架；透镜保持架载置部，其载置对所述GRIN透镜进行保持的透镜保持架；以及切断部，其配设于所述光纤保持架载置部与所述透镜保持架载置部之间，所述光纤保持架载置部具备将所载置的所述光纤保持架定位的定位机构，所述透镜保持架载置部具备将所载置的所述透镜保持架定位的定位机构。

发明效果

根据本发明，能够生产率良好地并且高品质地制造在光纤的前端熔接棒状的GRIN透镜而成的带透镜的光纤。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式所涉及的带透镜的光纤的制造方法的概要的工序图。

图2是示出本发明的实施方式所涉及的切断装置的主要部分的概要的俯视图。

图3是示出本发明的实施方式所涉及的切断装置的主要部分的概要的主视图。

图4是图2的A-A剖视图。

图5是示出本发明的实施方式所涉及的切断装置的使用例的说明图。

附图标记说明：

1 带透镜的光纤

2 光纤

3 GRIN透镜

20 光纤保持架

20a 端面

20b 侧面

30 透镜保持架

30a 端面

30b 侧面

100 切断装置

120 光纤保持架载置部

121 定位凹部(定位机构)

130 透镜保持架载置部

131 定位凹部(定位机构)

140 切断部

141 切断刀(切断刀单元)。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[带透镜的光纤的制造方法]

首先，对本实施方式所涉及的带透镜的光纤的制造方法的概要进行说明。

图1是示出本实施方式所涉及的带透镜的光纤的制造方法的概要的工序图。

在本实施方式中，在光纤2的前端同轴地熔接形成为长条状的GRIN透镜3，接着，通过以规定的长度将GRIN透镜3切断为棒状，来制造带透镜的光纤1。

为了在光纤2的前端同轴地熔接形成为长条状的GRIN透镜3，可以使用公知的光纤熔接连接装置。

此时，将光纤2和GRIN透镜3分别保持于光纤保持架20和透镜保持架30(参照图1的(a))，并将彼此的前端对接地设置于光纤熔接连接装置，通过电弧放电将定位于一对放电电极40之间的两者的对接面熔接(参照图1的(b))。

在此，在图1中示出了使用4芯型芯线，且在除去其前端侧的包覆并引出的各个光纤2熔接GRIN透镜3的例子，但并不限定于此。根据需要，可以使用2芯型芯线、8芯型芯线、12芯型芯线等多芯的光纤芯线，也可以使用单芯的光纤芯线。

另外，对于熔接于光纤2的GRIN透镜3，除了无涂层的折射率分布型透镜之外，也包括GI(Graded Index：渐变折射率)光纤等，只要通过折射率分布(Gradient Index：梯度折射率)而表现透镜功能即可，并没有特别限定。

作为分别对光纤2和GRIN透镜3进行保持的保持架20、30，可以直接使用根据光纤熔接连接装置的规格而准备的保持架，但也可以根据需要适当改善而使用。

例如，在图1所示的例子中，作为对GRIN透镜3进行保持的透镜保持架30，可以使用以如下方式改善的结构，即剖面形成为V字状或者剖面形成为“コ”型等的保持槽以适当的间隔、深度并列设置于透镜保持架30的基板31的上表面，从而多个(在图示的例子中为4根)GRIN透镜3能够定位成分别与所对接的光纤2同轴。

需要说明的是，在图1所示的例子中，透镜保持架30构成为具有基板31、以及以相对于基板31能够以一端为轴转动的方式安装的保持板32，且在基板31与保持板32之间按压并保持GRIN透镜3。对光纤2进行保持的光纤保持架20也同样地构成为具有基板21、以及以相对于基板21能够以一端为轴转动的方式安装的保持板22，且在基板21与保持板22之间按压并保持光纤2(光纤芯线)。

另外，保持架20、30也作为用于定位光纤2与GRIN透镜3的对接面的定位构件而发挥功能，在设置于光纤熔接连接装置时，相互对置的端面20a、30a为定位面。并且，在以该端面20a、30a以规定的分离距离d₀对置的方式将保持架20、30设置于光纤熔接连接装置时，光纤2与GRIN透镜3的对接面被定位于一对放电电极40之间(参照图1的(b))。

在将光纤2和GRIN透镜3分别保持于光纤保持架20和透镜保持架30时，适当调整从光纤保持架20的端面20a到光纤2的前端的长度L₂和从透镜保持架30的端面30a到GRIN透镜3的前端的长度L₃(参照图1的(a)、(b))，以使得能够进行上述那样的定位。此时，优选为根据需要而预先将各个前端切齐，以使得光纤2与GRIN透镜3的各个对接面与光轴垂直。

这样，在将保持于光纤保持架20的光纤2与保持于透镜保持架30的GRIN透镜3对接彼此的前端并熔接之后，从光纤熔接连接装置取下保持架20、30。

在从光纤熔接连接装置取下保持架20、30时，关于光纤保持架20，对光纤2进行保持的位置不变动。

另一方面，关于透镜保持架30，通过使保持板32从基板31的上表面抬起等，松缓按压GRIN透镜3的力(透镜保持架30的保持力)，并且使透镜保持架30向远离光纤保持架20的方向移动。此时，由于GRIN透镜3已熔接于光纤2，因此能够使透镜保持架30移动，而不会使GRIN透镜3变得零散而脱落。

然后，以光纤保持架20的端面20a与透镜保持架30的端面30a以规定的分离距离d(＝d₀+Δd)对置的方式，重新保持GRIN透镜3，并且将保持架20、30设置于切断装置(参照图1的(c)、图5)。

需要说明的是，关于用于本实施方式的优选的切断装置在后描述。

接着，在图1的(d)中以虚线示出的位置，将GRIN透镜3切断为棒状，由此得到带透镜的光纤1(参照图1的(e))。

在切断GRIN透镜3时，根据GRIN透镜3的折射率分布、数值孔径(NumericalAperture)等来适当调整从与光纤2熔接的熔接部到切断位置的长度L，以使得GRIN透镜3以工作距离、束腰直径(beam waist diameter)成为所希望的值的长度被切断。并且，将如前述那样重新保持GRIN透镜3时的透镜保持架30的移动距离Δd设定为与该长度L相等(Δd＝L)，而以与透镜保持架30的移动距离Δd相等的长度，将GRIN透镜3相对于其光轴垂直地切断。

这样，在切断后保持于透镜保持架30的剩余的GRIN透镜3中，从透镜保持架30的端面30a到GRIN透镜3的前端的长度La(参照图1的(e))与最初将GRIN透镜3保持于透镜保持架30时的长度L₃(参照图1的(a))相等。由此，成为能够进行如前述那样设置于光纤熔接连接装置时的定位的状态。

因此，切断后剩余的GRIN透镜3能够在保持于透镜保持架30的状态下再次设置于光纤熔接连接装置，并通过与新准备的光纤2对接彼此的前端并熔接。

其结果是，根据本实施方式，通过重复进行前述的从熔接到切断的工序，能够抑制GRIN透镜3被白白地消耗，从而能够生产率良好地制造带透镜的光纤1。

另外，虽未特别图示，但在像这样制造的带透镜的光纤1中，可以在熔接于其前端的GRIN透镜3进一步熔接与GRIN透镜3数值孔径不同的其他GRIN透镜(参照专利文献2)，或者可以进一步熔接棱镜透镜而实现侧方出射(参照专利文献3)。

在前者的情况下，例如，将与GRIN透镜3数值孔径不同的其他GRIN透镜保持于透镜保持架30，并对带透镜的光纤1进行前述的从熔接到切断的工序即可。

在后者的情况下，例如可以将棱镜透镜用光纤保持于透镜保持架30，并对带透镜的光纤1进行前述的从熔接到切断的工序，并且对以规定的长度切断的棱镜透镜用光纤的前端进行研磨等而形成前端倾斜面，由此实现侧方出射。

[切断装置]

接下来，对本实施方式所涉及的切断装置进行说明。

图2是示出本实施方式所涉及的切断装置的主要部分的概要的俯视图，图3是示出本实施方式所涉及的切断装置的主要部分的概要的主视图，图4是图2的A-A剖视图。

另外，本实施方式所涉及的切断装置可优选在前述的带透镜的光纤的制造方法中在将与光纤2对接彼此的前端并熔接的GRIN透镜3以规定的长度切断之时使用，在图5中示出其使用例。

如这些图所示，切断装置100具有：光纤保持架载置部120，其载置对光纤2进行保持的光纤保持架20；透镜保持架载置部130，其载置对GRIN透镜3进行保持的透镜保持架30；切断部140，其配设于光纤保持架载置部120与透镜保持架载置部130之间。

切断部140具有切断刀单元，该切断刀单元具备圆刃状的切断刀141。并且，如图5所示，切断部140可以是如下结构：切断刀141沿与GRIN透镜3正交的方向滑动，在GRIN透镜3的切断位置形成切口之后，施加应力而将其劈开，由此切断GRIN透镜3。

虽未特别图示，但切断部140也可以是在切断位置的两侧附近具有把持GRIN透镜3或光纤2的夹紧机构的结构。也可以转用具备用于光纤的切断的公知的切断装置的结构来作为这样的切断部140。

另外，光纤保持架载置部120具备将所载置的光纤保持架20定位的定位机构，透镜保持架载置部130具备将所载置的透镜保持架30定位的定位机构。

在本实施方式中，作为这种定位机构，在光纤保持架载置部120刻设有与光纤保持架20的端面20a和侧面20b抵接而将光纤保持架20定位的定位凹部121。同样地，在透镜保持架载置部130刻设有与透镜保持架30的端面30a和侧面30b抵接而将透镜保持架30定位的定位凹部131。

并且，这些定位凹部121、131以串联地延伸且各自的长度方向末端位于配设有切断部140的一侧的方式刻设。由此，保持架20、30的端面20a、30a抵接于定位凹部121、131各自的长度方向末端。

此时，以保持架20、30的端面20a、30a以规定的分离距离d对置的方式刻设定位凹部121、131(参照图5)。这样一来，在前述的带透镜的光纤的制造方法中，在重新保持GRIN透镜3时，仅使透镜保持架30的端面30a抵接于定位凹部131的长度方向末端，就能够容易地限制透镜保持架30的移动距离Δd。

需要说明的是，在切断GRIN透镜的长度L变更了的情况下，可以将与此相应的厚度的间隔件夹设于定位凹部121的长度方向末端与光纤保持架20的端面20a之间和定位凹部131的长度方向末端与透镜保持架30的端面30a之间的任一方，或者两方。由此，能够在维持Δd＝L的关系的状态下变更透镜保持架30的移动距离Δd，从而对于保持架20、30的端面20a、30a的分离距离d也能够维持d＝d₀+Δd的关系。

具备这种定位机构的光纤保持架载置部120和透镜保持架载置部130也可以分别在分立的构件刻设定位凹部121、131，并将它们组合而构成，但在这种结构的情况下，需要载置部120、130的对位(水平调整等)。因此，若载置部120、130的对位不充分，则有可能保持于保持架20、30的光纤2和GRIN透镜3倾斜等，从而其定位精度变差。

为了避免这种不良状况，优选为光纤保持架载置部120与透镜保持架载置部130形成为一体，从而不需要该对位。例如，可以使用金属板等，并对一个构件实施切削加工，而将刻设有定位凹部121的光纤保持架载置部120与刻设有定位凹部131的透镜保持架载置部130形成为一体。这样一来，不需要光纤保持架载置部120与透镜保持架载置部130的对位，从而能够进一步提高定位精度。

另外，在切断与光纤2对接彼此的前端并熔接的GRIN透镜3来制造带透镜的光纤1时，为了使其品质提升并且提高成品率，谋求从与光纤2熔接的熔接部到切断位置的长度L不产生偏差，且其切断面与光轴垂直。特别是，在前述的带透镜的光纤的制造方法中，在将切断后剩余的多个GRIN透镜3与新准备的多个光纤2对接彼此的前端并熔接时，若端面间隔存在偏差，则例如成为熔接部变粗、变细等的原因，导致品质的降低、透镜长度的偏差、或者产生无法正确组装于箍圈等之类的不良状况。

根据本实施方式，通过提高保持架20、30的定位精度，能够消除这种不良状况，但为了实现进一步的品质提升和成品率的进一步改善，优选为能够根据作为切断对象的GRIN透镜3的数量、其切断位置而以较高的自由度适当调整切断刀141的位置。

例如，在图2以及图3中示出了三维正交坐标系的X轴、Y轴、Z轴，切断刀141优选为能够沿调整GRIN透镜3的切断位置的Z轴方向以及与Z轴方向正交的X轴方向移动，并且能够沿调整对GRIN透镜3形成的切口的深度的Y轴方向移动。

另外，由于保持架20、30的个体差异等，有时切断对象的GRIN透镜3会相对于Z轴倾斜。考虑到这种情况，优选为能够在XZ平面上以规定的角度α调整切断刀141滑动的方向，以使得切断刀141滑动的方向始终与GRIN透镜3的光轴正交。

为了能够进行这样的位置调整，例如使切断部140所具有的切断刀单元支承于XYZ旋转台等即可。通过将切断刀单元支承于XYZ旋转台，在调整切断刀141的位置时，能够由千分尺进行XYZ轴的位置调整和XZ平面上的角度调整。

以上，对本发明示出优选的实施方式并进行了说明，但本发明并非仅限定于前述的实施方式，在本发明的范围内当然可以实施各种各样的变更。

例如，在前述的切断装置100中，作为光纤保持架载置部120和透镜保持架载置部130所具备的定位机构，也可以通过将立起设置于载置部120、130的卡合销卡止于贯穿设置于保持架20、30的卡合孔而进行它们的定位。

将本说明书所记载的文献以及作为本申请的巴黎优先权的基础的日本申请说明书的内容全部援引于此。

Claims (4)

1.一种熔接-切断系统，其具备熔接连接装置和切断装置，用于带透镜的光纤的制造，其特征在于，

所述熔接连接装置具备：

第一光纤保持架载置部，其构成为载置光纤保持架并将所述光纤保持架定位，所述光纤保持架构成为对光纤进行保持；

第一透镜保持架载置部，其构成为载置透镜保持架并将所述透镜保持架定位以使所述光纤保持架与所述透镜保持架的距离为d₀，所述透镜保持架构成为对长条状的GRIN透镜进行保持；以及

电极，其配置于所述第一光纤保持架载置部和所述第一透镜保持架载置部之间，并将所述光纤的前端与所述长条状的GRIN透镜的前端熔接，

所述切断装置是将与所述光纤对接彼此的前端并熔接的所述长条状的GRIN透镜以规定的长度切断的切断装置，

所述切断装置具有：

第二光纤保持架载置部，其构成为载置所述光纤保持架，所述光纤保持架从所述熔接时起对所述光纤持续进行保持；

第二透镜保持架载置部，其构成为载置所述透镜保持架，所述透镜保持架对熔接的所述GRIN透镜重新进行保持；以及

切断部，其配设于所述第二光纤保持架载置部与所述第二透镜保持架载置部之间，

所述第二光纤保持架载置部具备将所载置的所述光纤保持架定位的定位机构，

所述第二透镜保持架载置部具备将所载置的所述透镜保持架定位以使所述光纤保持架与所述透镜保持架的距离为d₀+L的定位机构，

所述切断部构成为将前端与所述光纤的前端熔接的所述GRIN透镜切断，以使该GRIN透镜的长度为L。

2.根据权利要求1所述的熔接-切断系统，其中，

在所述第二光纤保持架载置部，作为所述定位机构，刻设有与所述光纤保持架的端面和侧面抵接而将所述光纤保持架定位的定位凹部，

在所述第二透镜保持架载置部，作为所述定位机构，刻设有与所述透镜保持架的端面和侧面抵接而将所述透镜保持架定位的定位凹部。

3.根据权利要求2所述的熔接-切断系统，其中，

对同一构件实施切削加工，而将刻设有所述定位凹部的所述第二光纤保持架载置部和刻设有所述定位凹部的所述第二透镜保持架载置部形成为一体，从而形成所述切断装置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的熔接-切断系统，其中，

所述切断部所具有的切断刀单元支承于XYZ旋转台。

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