JP2000275469A - Method for fusion splicing of optical fiber - Google Patents
Method for fusion splicing of optical fiberInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの融着
接続方法に関するもので、特に光ファイバのモードフィ
ールドを推定し、その推定値を利用して、より良好な接
続ができるようにしたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fusion splicing method for an optical fiber, and more particularly to a method for estimating a mode field of an optical fiber and using the estimated value to achieve better connection. It is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】周知のとおり、光ファイバの融着接続
は、次のように行われる。 融着機に左右の光ファイバ光をセットし、調心する。 突き合わせ、放電加熱により融着接続する。 接続後に、コアの残留軸ずれ量を測定し、その値から
接続損失値を算出する。2. Description of the Related Art As is well known, fusion splicing of an optical fiber is performed as follows. The right and left optical fiber lights are set in the fusion machine and aligned. Butt and fusion spliced by discharge heating. After the connection, the residual axial deviation amount of the core is measured, and the connection loss value is calculated from the measured value.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】同種ファイバ接続の場
合、上記の接続損失Ｌoの推定値算出には、次式が用
いられる。When the same type of fiber is connected, the following equation is used for calculating the estimated value of the connection loss Lo.
【数１】 ただし、ｗは光ファイバのＭＦＤ（モードフィールド
径）の1/2の値、ｄはコアの残留軸ずれ量である。この
式には、ＭＤＦ値が、パラメータとして入っている。(Equation 1) Here, w is a half value of the MFD (mode field diameter) of the optical fiber, and d is a residual axial deviation amount of the core. This equation contains the MDF value as a parameter.
【０００４】しかし、作業現場等において、接続する光
ファイバのＭＤＦが、常に分かっているとは限らない。
誤ったＭＤＦ値で計算すると、推定損失に悪い影響が出
る。However, the MDF of an optical fiber to be connected is not always known at a work site or the like.
Calculating with the wrong MDF value has a negative effect on the estimated loss.
【０００５】また、異種接続の場合、接続損失はコア軸
ずれによる損失の他に、ＭＤＦミスマッチによる損失も
発生する。異種接続時のコア軸ずれによる損失Ｌ0は次
式で表される。[0005] In the case of heterogeneous connection, connection loss includes loss due to MDF mismatch as well as loss due to core axis deviation. Loss L0 due to core axis deviation at the time of different connection is expressed by the following equation.
【数２】 ただし、ｗ１，ｗ２は、左右光ファイバのＭＦＤの1/2
の値である。(Equation 2) Here, w 1 and w 2 are 1/2 of the MFD of the left and right optical fibers.
Is the value of
【０００６】ＭＦＤミスマッチによる損失Ｌmは次式で
表される。The loss Lm due to the MFD mismatch is represented by the following equation.
【数３】 全体の損失は、上記ＬoとこのＬmとの和になる。以上に
より、正しい推定値を得るためには、接続するファイバ
のＭＦＤ値を正しく認識する必要があ(Equation 3) The total loss is the sum of Lo and Lm. As described above, in order to obtain a correct estimated value, it is necessary to correctly recognize the MFD value of the fiber to be connected.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、 左右の光ファイバを突き合わせ、融着接続し、その
後、接続損失推定値の算出を行う、光ファイバの融着接
続方法において、 融着接続後の光ファイバの透過画像を求め、 その輝度分布曲線からモードフィールド径の値を推定
し、 当該推定値を利用して、前記接続損失値の算出を行う
こと、を特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for fusion splicing an optical fiber, comprising: butting and fusion splicing left and right optical fibers, and thereafter calculating an estimated connection loss value. A transmission image of the optical fiber after connection is obtained, a mode field diameter value is estimated from a luminance distribution curve, and the connection loss value is calculated using the estimated value.
【０００８】また、請求項２の発明は、上記請求項１の
の部分の、モードフィールド径値の推定を、輝度分布
曲線の中心にあるピーク部分の、高さｈと幅ｗとの比ｈ
／ｗに基づいて行うこと、を特徴とする。According to a second aspect of the present invention, the estimation of the mode field diameter value in the portion of the first aspect is based on the ratio h between the height h and the width w of the peak portion at the center of the luminance distribution curve.
/ W.
【０００９】ｈ／ｗからＭＦＤ値推定できる根拠は、次
の段落に述べる。The basis for estimating the MFD value from h / w is described in the next paragraph.
【００１０】［ｈ／ｗとモードフィールド径の関係］通
常、融着機に装備されている観察装置により、周知のコ
ア直視方法（側面観測法）で、通常のシングルモード光
ファイバ（ＳＭＦ）を、側面から観察した場合、ファイ
バ長手方向と垂直な方向の輝度分布は、図１（ａ）のよ
うになる。これは、ＭＦＤが約10μmのＳＭＦの輝度分
布である。この輝度分布の中心にあるピーク部分Ｐが、
コア位置を示している。[Relationship between h / w and Mode Field Diameter] Normally, an ordinary single mode optical fiber (SMF) is connected to a conventional single-mode optical fiber (side observation method) by a well-known observation device installed in a fusion splicer. When viewed from the side, the luminance distribution in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the fiber is as shown in FIG. This is a luminance distribution of the SMF having an MFD of about 10 μm. The peak portion P at the center of this luminance distribution is
Shows the core position.
【００１１】また、図１（ｂ）は、ＭＦＤ値が約5μm程
度と小さい光ファイバ（例えばＥＤＦ（エルビュームド
ープファイバ））の例である。この種の光ファイバで
は、コア部のＧｅドーピング量が多く、コア部の屈折率
が通常より高い。そのため、図１（ａ）の通常のＳＭＦ
と比べると、ピーク部分Ｐの幅ｗが狭く、かつ高さｈが
高くなっている。FIG. 1B shows an example of an optical fiber having a small MFD value of about 5 μm (for example, EDF (Erbium-doped fiber)). In this type of optical fiber, the core has a large Ge doping amount, and the core has a higher refractive index than usual. Therefore, the normal SMF shown in FIG.
As compared with, the width w of the peak portion P is narrower and the height h is higher.
【００１２】図２に、ｈ／ｗとＭＦＤとの関係の一例を
示した。これから、事前に実際のＭＤＦの値が既知の種
々の光ファイバについてｈ／ｗを測定して、図２のよう
なデータベースを作成しておけば、ｈ／ｗからＭＦＤ値
を推定できることが分かる。FIG. 2 shows an example of the relationship between h / w and MFD. From this, it can be seen that if h / w is measured in advance for various optical fibers whose actual MDF values are known and a database as shown in FIG. 2 is created, the MFD value can be estimated from h / w.
【００１３】ただし、ｈ／ｗは、観察する光学系の特性
により、微細に変化する場合がある。よって、その光学
系ごとに図２の関係を求めておく必要がある。However, h / w may vary slightly depending on the characteristics of the optical system to be observed. Therefore, it is necessary to obtain the relationship shown in FIG. 2 for each optical system.
【００１４】このＭＦＤ推定値を、上記、式の計算
に利用すれば、より正確なコア軸ずれによる損失が得ら
れる。If this estimated MFD value is used for calculating the above equation, a more accurate loss due to core axis deviation can be obtained.
【００１５】また、ＭＦＤの異なる光ファイバの接続
に、上記ＭＦＤ推定値を用いて上記式を計算すれば、
ミスマッチによる損失も得ることができる。Further, when the above equation is calculated using the above MFD estimation value for connecting optical fibers having different MFDs,
Losses due to mismatch can also be obtained.
【００１６】さらに、融着後の光ファイバについて、Ｍ
ＦＤ推定値を求めることにより、融着時の加熱に基づく
ＭＦＤの拡散に対応した、ＭＦＤミスマッチ損失を求め
ることもできる。Further, regarding the optical fiber after fusion, M
By obtaining the estimated FD value, it is also possible to obtain the MFD mismatch loss corresponding to the MFD diffusion based on the heating during fusion.
【００１７】請求項３の発明は、 モードフィールド径の異なる左右の光ファイバを突き
合わせ、融着接続し、その後、主として、モードフィー
ルド径の小さい光ファイバ側を加熱し、モードフィール
ド径を広げて、左右光ファイバのモードフィールド径の
マッチングを図る、光ファイバの融着接続方法におい
て、 融着接続後の光ファイバの透過画像を求め、その輝度
分布曲線からモードフィールド径の値を推定し、 当該推定値を利用して、前記加熱を行った光ファイバ
のモードフィールド径の値を推定し、 左右光ファイバのモードフィールド径のマッチングが
図られた時点で、前記融着接続後の加熱を停止するこ
と、を特徴とする。According to a third aspect of the present invention, the left and right optical fibers having different mode field diameters are butt-bonded and fusion-spliced, and thereafter, the optical fiber side having the smaller mode field diameter is mainly heated to increase the mode field diameter. In the optical fiber fusion splicing method for matching the mode field diameters of the left and right optical fibers, a transmission image of the optical fiber after the fusion splicing is obtained, and the mode field diameter value is estimated from the luminance distribution curve, and the estimation is performed. Estimating the value of the mode field diameter of the heated optical fiber using the value, and stopping the heating after the fusion splicing when the matching of the mode field diameter of the left and right optical fibers is achieved. , Is characterized.
【００１８】また、請求項４の発明は、上記請求項３の
記載の中のを、特に下記のように、すなわち、 「融着接続後の光ファイバの透過画像を求め、その輝
度分布曲線の中心にあるピーク部分の、高さｈと幅ｗと
の比ｈ／ｗからモードフィールド径の値を推定するこ
と、」 を特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method as set forth in the third aspect of the invention, in which the transmission image of the optical fiber after fusion splicing is obtained, Estimating the value of the mode field diameter from the ratio h / w of the height h to the width w of the central peak portion ".
【００１９】上記のことを理解する一助として、技術的
背景を述べる。次の技術が発表されている（特開平１０
−３００９７０号公報参照）。図３で、１０は通常のＳ
ＭＦ、２０は例えばＥＤＦで、そのＭＦＤ部２２は、Ｓ
ＭＦ１０のＭＦＤ部１２より遙かに狭い（ＭＦＤ部２
２，１２は実際は見えないが、説明上示した）。 左右ファイバ１０，２０を調心し（図４（ａ））、 突き合わせ（ｂ）、 電極３０間の放電により融着接続する（ｃ）。 このままでは、ＭＦＤのミスマッチがあるので、主と
して、ＥＤＦ２０の端部をヒータ３２により加熱する
（ｄ）。加熱によりドーパントが拡散し、ＭＦＤが広が
る。その結果、左右ファイバ１０，２０のＭＦＤのマッ
チングが期待されることになる。To assist in understanding the above, the technical background will be described. The following technology has been announced (Japanese Unexamined Patent Publication No.
-300970). In FIG. 3, 10 is a normal S
The MF 20 is, for example, an EDF, and the MFD unit 22
It is much narrower than the MFD section 12 of the MF 10 (MFD section 2
2 and 12 are not actually visible, but are shown for explanation). The left and right fibers 10, 20 are aligned (FIG. 4 (a)), butted (b), and fused by discharge between the electrodes 30 (c). In this state, there is a mismatch of the MFD. Therefore, the end of the EDF 20 is mainly heated by the heater 32 (d). The heating causes the dopant to diffuse and the MFD to spread. As a result, MFD matching between the left and right fibers 10, 20 is expected.
【００２０】請求項３本発明の場合は、これに上記の
［光ファイバの透過画像の輝度分布曲線とモードフィー
ルド径の関係］を利用して、左右の光ファイバの接続端
（すなわち、図３においてＡ−Ａ並びにＢ−Ｂ）の輝度
曲線分布を測定して、接続端のＭＤＦを測定することに
より、最良の接続損失が得られるようにしたものであ
る。In the case of the present invention, the connection end of the left and right optical fibers (ie, FIG. 3) is utilized by utilizing the above-mentioned [relationship between the luminance distribution curve of the transmitted image of the optical fiber and the mode field diameter]. In the above, the luminance curve distributions of AA and BB) are measured, and the MDF at the connection end is measured to obtain the best connection loss.
【００２１】なお、ヒータ３２の代わりに、電極３０に
よる放電も用いることができる。Note that, instead of the heater 32, discharge by the electrode 30 can also be used.
【００２２】請求項５の発明は、 左右の光ファイバを突き合わせ、放電により融着接続
する、光ファイバの融着接続方法において、 光ファイバの透過画像を求め、その輝度分布曲線から
モードフィールドを推定し、 この推定値に基づいて、最適放電条件を定めて融着接
続すること、を特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical fiber fusion splicing method in which left and right optical fibers are butted by electric discharge, a transmission image of the optical fiber is obtained, and a mode field is estimated from a luminance distribution curve. Then, based on this estimated value, the optimal discharge condition is determined and fusion splicing is performed.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】ＥＤＦと通常のＳＭＦとの接続に
おいて、請求項１、２の本発明を用いて算出した接続損
失と、実際の接続損失との関係を、図４に示した。図４
において、実際の接続損失と推定値との間には充分な相
関関係があり、接続損失が高い場合は推定値も高く、低
い場合は低くなっているので、接続の良否判定を行うの
に充分に実用性を有することが分かる。FIG. 4 shows the relationship between the connection loss calculated by using the present invention according to claims 1 and 2 and the actual connection loss in the connection between the EDF and the ordinary SMF. FIG.
In the above, there is a sufficient correlation between the actual connection loss and the estimated value. When the connection loss is high, the estimated value is high, and when the connection loss is low, the estimated value is low. It can be seen that this has practicality.
【００２４】また、ＳＭＦとＥＤＦとの接続に際して、
放電の２秒間隔ごとに、左右の光ファイバにつき、ｈ／
ｗとＭＦＤ値を測定した。その状態を図５に示す。22秒
後において、左右光ファイバのｈ／ｗ（すなわち、ＭＦ
Ｄ値）が一致したところで、放電を終了した。このとき
の接続損失値は 0.02dB であり、大変良好であった。In connection between the SMF and the EDF,
For every two seconds of discharge, h /
The w and MFD values were measured. The state is shown in FIG. After 22 seconds, the h / w of the left and right optical fibers (ie, MF
(D value), the discharge was terminated. The connection loss value at this time was 0.02 dB, which was very good.
【００２５】このように、ＭＦＤ値を求めることなく、
左右光ファイバの前記ｈ／ｗの値が等しくなった時点を
もってモードフィールド径のマッチングが図られたもの
として、融着接続後の加熱を停止するようにしてもよ
い。Thus, without obtaining the MFD value,
When the h / w values of the left and right optical fibers become equal to each other, the mode field diameter may be matched, and the heating after fusion splicing may be stopped.
【００２６】また、あらかじめＭＦＤ値が１０μmの通
常のＳＭＦと、ＭＦＤ値が５μm、７μm、９μm、１０
μmの各光ファイバとの融着接続について、それぞれの
最適放電条件（放電電流値、放電時間）を、融着機に記
憶させておいた。そして、ＭＤＦ値が10μmの通常のＳ
ＭＦとＭＤＦ値が未知の光ファイバとの接続において、
上記請求項５の記載のように、推定したＭＦＤ値に基づ
い記憶させておいた最適放電条件にて接続を行い、良好
な結果を得た。In addition, a normal SMF having an MFD value of 10 μm in advance, and an MFD value of 5 μm, 7 μm, 9 μm,
The optimal discharge conditions (discharge current value, discharge time) for the fusion splicing with each optical fiber of μm were stored in the fusion splicer. Then, an ordinary S having an MDF value of 10 μm
In the connection between the MF and the optical fiber whose MDF value is unknown,
As described in claim 5, the connection was performed under the optimum discharge condition stored based on the estimated MFD value, and a good result was obtained.
【００２７】この場合は、光ファイバ種類ごとに、モー
ドフィールド径の違いに基づく最適の放電条件を、それ
ぞれ融着接続機に記憶させておき、ＭＤＦ値不明の光フ
ァイバの接続に際して、融着接続前の光ファイバの透過
画像を求め、その輝度分布曲線の中心にあるピーク部分
の、高さｈと幅ｗとの比ｈ／ｗからモードフィールド径
の値を推定し、この推定値に基づいて、当該ファイバに
合った前記最適放電条件で融着接続したものである。In this case, the optimum discharge conditions based on the difference in the mode field diameter are stored in the fusion splicer for each type of optical fiber, and the fusion splicing is performed when connecting the optical fiber whose MDF value is unknown. A transmission image of the previous optical fiber is obtained, the value of the mode field diameter is estimated from the ratio h / w of the height h to the width w of the peak portion at the center of the luminance distribution curve, and based on this estimated value. And fusion spliced under the optimum discharge conditions suitable for the fiber.
【００２８】なお、以上の実施形態においては、光ファ
イバの透過画像の輝度分布曲線の高さｈと幅ｗとの比ｈ
／ｗからＭＦＤ値を推定したのであるが、装置の光学系
の特性によっては、ｈ／ｗの代わりに、高さｈ又は幅ｗ
の値をそのまま用いても、同様にＭＤＦ値を推定するこ
ともできる。In the above embodiment, the ratio h between the height h and the width w of the luminance distribution curve of the transmitted image of the optical fiber is used.
/ W, the MFD value was estimated. However, depending on the characteristics of the optical system of the apparatus, the height h or the width w may be used instead of h / w.
The MDF value can be estimated in the same manner even if the value of is used as it is.
【００２９】更には、輝度分布曲線全体から光線追跡法
等により、光ファイバのコアの屈折率分布を逆算して、
これからＭＤＦ値を推定することもできる。Further, the refractive index distribution of the core of the optical fiber is inversely calculated from the entire luminance distribution curve by a ray tracing method or the like.
From this, the MDF value can be estimated.
【００３０】[0030]
【発明の効果】請求項１、２の発明の場合は、 観測したＭＦＤ値をコア軸ずれ損失推定の際に利用す
ることにより、推定損失精度を向上させることができ
る。 また、異種ファイバの接続において、ＭＦＤミスマッ
チによる接続損失推定を行うことができ、推定損失精度
を向上させることができる。According to the first and second aspects of the present invention, the accuracy of the estimated loss can be improved by using the observed MFD value when estimating the core axis deviation loss. In addition, in connection of heterogeneous fibers, connection loss can be estimated due to MFD mismatch, and the estimation loss accuracy can be improved.
【００３１】請求項３、４の発明の場合は、異種ファイ
バ接続の際、ＭＦＤミスマッチによる損失が最小になる
まで、放電・ＭＦＤ観察を自動的に繰り返すことによ
り、接続損失の低減を図ることができる。According to the third and fourth aspects of the present invention, when connecting different kinds of fibers, the splice and MFD observations are automatically repeated until the loss due to the MFD mismatch is minimized, thereby reducing the splice loss. it can.
【００３２】請求項５の発明の場合は、接続するファイ
バのＭＤＦ値を特定し、それに合わせた最適放電条件を
設定することにより、低損失を得ることができる。In the case of the fifth aspect of the present invention, a low loss can be obtained by specifying the MDF value of the fiber to be connected and setting the optimum discharge condition in accordance with the MDF value.
【図１】コア直視法によって得る光ファイバ輝度分布図
で、（ａ）は通常のＳＭＦ、（ｂ）はＥＤＦの場合であ
る。FIGS. 1A and 1B are optical fiber luminance distribution diagrams obtained by a core direct viewing method, wherein FIG. 1A shows a case of a normal SMF and FIG. 1B shows a case of an EDF.
【図２】ｈ／ｗとＭＦＤ値との関係を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing the relationship between h / w and MFD value.
【図３】ＳＭＦとＥＤＦとの接続における、本発明に基
づく損失の計算値と実際の接続損失との関係を示すグラ
フ。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a calculated loss value according to the present invention and an actual connection loss in a connection between an SMF and an EDF.
【図４】ＳＭＦとＥＤＦとの接続の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a connection between an SMF and an EDF.
【図５】ＳＭＦとＥＤＦとの接続における、ｈ／ｗ及び
ＭＦＤ値と放電時間との関係を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing the relationship between h / w and MFD values and discharge time in connection between SMF and EDF.
１０ ＳＭＦ １２，２２ ＭＦＤ部 ２０ ＥＤＦ ３０ 電極 ３２ ヒータ Ｐ ピーク部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 SMF 12,22 MFD part 20 EDF 30 Electrode 32 Heater P Peak part
Claims (5)
続し、その後、接続損失推定値の算出を行う、光ファイ
バの融着接続方法において、融着接続後の光ファイバの
透過画像を求め、その輝度分布曲線から左右光ファイバ
のモードフィールド径の値を推定し、当該推定値を利用
して、前記接続損失値の算出を行うことを特徴とする、
光ファイバの融着接続方法。1. An optical fiber fusion splicing method for abutting left and right optical fibers, fusion splicing, and then calculating a splice loss estimate, obtaining a transmission image of the optical fiber after fusion splicing, Estimating the value of the mode field diameter of the left and right optical fibers from the luminance distribution curve, utilizing the estimated value, calculating the connection loss value,
An optical fiber fusion splicing method.
値を、輝度分布曲線の中心にあるピーク部分の高さｈと
幅ｗとの比ｈ／ｗから推定することを特徴とする、請求
項１記載の光ファイバの融着接続方法。2. The method according to claim 1, wherein the value of the mode field diameter of the left and right optical fibers is estimated from the ratio h / w of the height h to the width w of the peak portion at the center of the luminance distribution curve. An optical fiber fusion splicing method as described in the above.
ァイバを突き合わせ、融着接続し、その後、主として、
モードフィールド径の小さい光ファイバ側を加熱し、モ
ードフィールド径を広げて、左右光ファイバのモードフ
ィールド径のマッチングを図る、光ファイバの融着接続
方法において、融着接続後の光ファイバの透過画像を求
め、その輝度分布曲線から左右光ファイバのモードフィ
ールド径の値を推定し、当該推定値を利用して、前記融
着接続の加熱を制御することを特徴とする、光ファイバ
の融着接続方法。3. The right and left optical fibers having different mode field diameters are butt-bonded and fusion-spliced.
In the optical fiber fusion splicing method, which heats the optical fiber side with the smaller mode field diameter, expands the mode field diameter, and matches the mode field diameter of the left and right optical fibers, the transmission image of the optical fiber after fusion splicing Is obtained, the value of the mode field diameter of the left and right optical fibers is estimated from the luminance distribution curve, and the estimated value is used to control the heating of the fusion splicing. Method.
値を、輝度分布曲線の中心にあるピーク部分の高さｈと
幅ｗとの比ｈ／ｗから推定することを特徴とする、請求
項３記載の光ファイバの融着接続方法。4. The method according to claim 3, wherein the value of the mode field diameter of the left and right optical fibers is estimated from the ratio h / w of the height h to the width w of the peak portion at the center of the luminance distribution curve. An optical fiber fusion splicing method as described in the above.
より融着接続する、光ファイバの融着接続方法におい
て、光ファイバの透過画像を求め、その輝度分布曲線か
らモードフィールド径を推定し、この推定値に基づい
て、最適放電条件を定めて融着接続することを特徴とす
る、光ファイバの融着接続方法。5. An optical fiber fusion splicing method in which left and right optical fibers are butted and spliced by electric discharge, a transmission image of the optical fiber is obtained, and a mode field diameter is estimated from a luminance distribution curve thereof. A fusion splicing method for an optical fiber, wherein fusion splicing is performed based on an optimum discharge condition determined based on the value.
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| JP8505099A JP2000275469A (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Method for fusion splicing of optical fiber |
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