JP2002131560A - 光ファイバ端子の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 拡大したコア部分を有する光ファイバ端子の
製造方法および装置を提供すること。 【解決手段】 本発明は、加熱部分が地面に対して垂直
になるように加熱装置６を設けステップと、加熱装置の
上方から地面に対して垂直に光ファイバ１の端面の一方
を加熱装置内に挿入するステップと、光ファイバを所定
時間加熱するステップを有する。これにより、再現性が
よく、自重による変形もなく、強度の劣化が少なく、か
つ量産することが可能な拡大したコア部分を有する光フ
ァイバ端子を得ることができる。他の方法として、光フ
ァイバ１を加熱装置６を貫通させ、加熱した部分で切断
することにより、２本の光ファイバ端子を製造すること
もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を伝達する
光通信さらに光による計算、制御を行う上で必要となる
光の入出力部分において、光の損失を少なくして効率的
に入出力する光ファイバ端子の量産可能な製造方法およ
び光ファイバ端子の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、２本の光ファイバを接続させる場
合、２本の光ファイバ端面のコアとコアの位置を合わ
せ、それら光ファイバと垂直の位置におかれた２本の電
極間で放電させ、その放電に２本の光ファイバ端面をさ
らすことにより加熱して融着させていた。この接続によ
る光伝送の損失は、加熱によるコア部分の拡大により小
さくなることは以前から知られていた。

【０００３】この現象を利用し、光ファイバをガスバー
ナーで加熱してコアを拡大し、これを光ファイバ端子と
して用い、光コネクタに適用して光損失を小さくする試
みがなされている。

【０００４】図１は、従来の光ファイバからの入射光ま
たは出射光の開口角を小さくする構造を説明する図であ
る。光ファイバ１はクラッド２、コア３、コア３のドー
パントを光ファイバのクラッド２に拡散させたコアの拡
大部４、および光ファイバ１の被覆５から成っている。
このような構造を有する光ファイバ１は、高エネルギー
光の接続用光コネクタ、光部品およびレーザの組み立て
用として注目されている。この構造は、光ファイバの途
中の被覆５を除去し、ガスバーナーで所定時間高温加熱
し、コア３のドーパントを光ファイバのクラッド２に拡
散させ、その後ほぼ平坦に拡散されている光ファイバ中
央部を切断することによって実現される。これにより光
ファイバ１の開口角は、コアの拡大部４を有しない開口
角より小さくなる。すなわち、拡散によりモードフィー
ルド直径（ＭＦＤ）が拡大される。このようにして実現
された光ファイバを光ファイバ端子として用いることが
できる。光ファイバ端子は、このままの状態で使用され
たり、フェルールに挿入されて使用される。すなわち開
口角を推定するには、コア３から出射した光のファーフ
ィールド光分布から計算により割り出される。同様にモ
ードフィールド直径（ＭＦＤ）も割り出される。

【０００５】従来、使用されている伝送用の光ファイバ
１はコア３として石英にゲルマニウムがドープされたも
のを使用している。しかし、石英中のゲルマニウムは極
めて拡散が起こりにくく、高温のガスバーナーで加熱し
てコアを拡大する場合に１時間程度の時間を要する。こ
のため、この処理をしたファイバ端子は石英材料の劣化
を招き、再現性に乏しく、量産性がなく、高価格とな
り、これまで入出力光ファイバ部品として優位性が認め
られていたが世の中にほとんど普及してこなかった。

【０００６】また、ガスバーナーによる加熱方法は通
常、光ファイバを地面と平行に支持して石英の軟化点ま
で加熱するため、光ファイバは自重により撓んで、変形
してしまう欠点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバ端子
はガスバーナーによる長時間の高温加熱によってコアを
拡大して作製しているため、再現性に乏しいこと、量産
性がないこと、高価であること等の欠点があり、材料特
性の点からは強度の劣化が顕著になり、信頼性がなくな
る等の欠点がある。さらにガスバーナーによる作製方法
は石英の軟化点まで加熱した場合に光ファイバの自重の
ため、たわむように変形してしまうという問題があっ
た。また、ガスバーナーでは１本づつ製作するため量産
することが困難であった。

【０００８】本発明はこれらの問題を解決するもので、
再現性がよく、自重による変形もなく、強度の劣化が少
なく、且つ量産することが可能な光ファイバ端子の製造
方法および製造装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、加熱部分が地
面に対して垂直になるように加熱装置を設けるステップ
と、加熱装置の上方から地面に垂直に光ファイバの端面
の一方を加熱装置内へ挿入するステップと、光ファイバ
を所定時間加熱するステップとを有する光ファイバ端子
の製造方法である。

【００１０】また、本発明は、光ファイバの取付具に複
数の光ファイバを一列に取付けるステップと、複数の光
ファイバを、平行に配置された２枚の板状ヒーター間に
挿入するステップと、光ファイバを所定時間加熱するス
テップと、加熱するステップ中に、複数の光ファイバを
前記板状ヒーターに沿って移動するステップとを有する
光ファイバ端子の製造方法である。

【００１１】また、本発明は、加熱部分が地面に対して
垂直になるように固定され、少なくとも上部に光ファイ
バが通過できる開口を有する加熱装置を有する光ファイ
バ端子の製造装置である。

【００１２】また、本発明は、光ファイバを通すことが
できる開口を有する熱遮蔽板が加熱装置の上方に配置さ
れている光ファイバ端子の製造装置である。

【００１３】また、本発明は、熱遮蔽板は冷却手段を有
する光ファイバ端子の製造装置である。

【００１４】また、本発明は、アルゴンガス、窒素ガス
または空気を前記光ファイバを通すことができる開口に
吹付ける吹付け手段を有する光ファイバ端子の製造装置
である。

【００１５】また、本発明は、熱遮蔽板は光ファイバを
通すことができる開口と連通する通路を有する光ファイ
バ端子の製造装置である。

【００１６】また、本発明は、上部に光ファイバを通す
ことができる開口を有し、下部に排気口を有する、加熱
装置を収容することができる耐熱性の箱を有する光ファ
イバ端子の製造装置である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
光ファイバ端子の製造方法に使用する加熱装置を図２を
示す。

【００１８】図２（ａ）示すように、加熱装置である、
２枚の平行板状の電気ヒーター６（以下、ヒーターとい
う。）を地面に対して垂直に配置し、２枚の平行板状ヒ
ーター６の間に光ファイバ１を地面に対して垂直に挿入
する。光ファイバ１の端面がヒーター６の最も高温部に
光ファイバの端面が来るように位置調整される。光ファ
イバ１の材質に合わせてヒーター６を光ファイバの軟化
点前後の温度に所定時間加熱する。加熱は電極線７を電
源（図示せず）に接続することによって行われる。この
ような加熱装置において、ヒータ−６の最も高温な位置
から、ヒータ−６の端部に行くに従って温度が漸次低下
する温度勾配が得られるので、光ファイバ１の端面で
は、コア３にドープされたゲルマニウムまたはリンがク
ラッドに拡散する量が最大であり、ヒーター６の端部に
向かうにしたがって、拡散量は減少する。このようにし
て、図１に示すようなコア３の拡大部４を有する光ファ
イバ端子を製造することができる。この場合、ヒーター
６は図３に示すように円筒形ヒーター８であってもよ
い。

【００１９】本発明の第２の実施の形態による製造方法
を説明する説明図を図４に示す。

【００２０】図４に示すように、２枚の平行板状ヒータ
ー６を地面に対して垂直に配置し、光ファイバ１が所定
の長さだけヒーター６の下端部から外にでるように鉛直
に挿入する。その後、第１の実施の形態の場合と同様に
加熱する。これにより、ヒーターの最も高温部でコアの
拡大量が最大になり、ヒーターの上端部と下端部でコア
の拡大量が最小のものが得られる。続いて、ヒーターの
最も高温部に位置したところ（コアの拡大が最大のとこ
ろ）で光ファイバを切断すれば、切断面において最も拡
散量が大きく（コアの径が最大）、そこから拡散量の減
少した光ファイバ端子を２本製造することができる。こ
の場合も、ヒーター６として円筒形ヒーターを使用する
ことができることは勿論である。

【００２１】本発明の第１および第２の実施の形態によ
る方法で作製した光ファイバ端子と従来のガスバーナー
で製造した光ファイバ端子とを比較すると、本発明は、
熱の揺らぎが少ない電気ヒーターを用い、これを地面に
垂直にして光ファイバの端面を上方から挿入して端面を
加熱することから再現性が良く、自重による変形も無
く、強度の劣化も少ない。また、ガスバーナーによる作
製法と異なり、一度に何本も加熱することが出来る。従
って、コアを拡大した光ファイバ端子の量産性が可能と
なり、大幅に低価格が可能となる。

【００２２】更に、本発明の方法の光ファイバ端子は、
光ファイバの表面の凹凸がほとんど無く、滑らかであり
かつ直線性も良く、コネクタのフェルールへの挿入に問
題を生じなかった。この結果、ガスバーナーで作成した
ものより飛躍的に歩留の向上が見られた。また、ヒータ
ーによる加熱のため、温度制御がしやすく、ガラスの結
晶化温度を避けて加熱できることから光ファイバの機械
的な劣化も抑えることができた。

【００２３】次ぎに、本発明の第３の実施の形態による
製造方法を説明する説明図を図５に示す。

【００２４】図５に示すように、平行に一定の間隔をあ
けて並べた複数本の光ファイバ１を治具９によりを固定
して、２枚の板状ヒーター６の間に鉛直に挿入する。光
ファイバ１の端面をヒーター６の最も温度の高い位置に
調整して、第１の実施の形態と同様に加熱する。さら
に、加熱中にヒーター６と平行に移動し、光ファイバが
揺れない程度に矢印が示すように前進と後退を繰返す。
これにより、加熱の均一性が向上し、再現性の良い光フ
ァイバ端子が得られた。従来のガスバーナーでは１本ず
つ作製するため、同じ品質のものが得にくく、再現性に
乏しい欠点があったが今回の方法により、この欠点が解
決できた。さらに、一度に複数本の作製が可能となり、
大量生産ができ、低価格化が可能となった。

【００２５】次ぎに、本発明の第４の実施の形態による
製造方法を説明する説明図を図６に示す。

【００２６】図６は一端が固定され、平行に配列された
複数の光ファイバを２枚の平行板状ヒーター６間に挿入
し、光ファイバ１の他端面をヒーター６の下端部から所
定の長さだけ外へ出す。その他端面を固定してヒーター
６内での光ファイバの位置を固定した後、所定時間加熱
してコア３のドーパントを拡散させてコアを拡大した
後、最も高温で加熱した部分（コアの最も拡大したとこ
ろ）で光ファイバを切断する。

【００２７】本発明の方法は一度に多数本処理できると
共に一本の光ファイバから二本の光ファイバ端子が作れ
ること、および加熱時に光ファイバの位置が動かないこ
と等量産する上で大きな利点がある。

【００２８】さらに、本発明は、加熱が一端完了した
後、光ファイバを上方から下方へゆっくり所定の長さ移
動し、再び加熱する。これを繰返して一本の光ファイバ
にコアの拡大部を繰返して設け、その後、コアの最も拡
大した部分を切断すれば、光ファイバ１の両端面にコア
の拡大部４を有するものを製造することが可能である。
また、光ファイバ１の一端面にのみコアの拡大部４を有
するものを得たければ、それらをコアの非拡大部で切断
すればよい。これにより、連続的して光ファイバ端子を
作製することが可能で、大量生産が可能となる。

【００２９】次ぎに、本発明の製造方法に使用する熱遮
蔽板を有する製造装置を図７、図８および図９に示す。

【００３０】本発明は、本発明の製造方法に使用するヒ
ーター６に、更に、熱遮蔽板１０をヒーター６の上部に
設けたものである。熱遮蔽板１０には、図７に示すよう
に、光ファイバ１を通すことができる開口、例えば穴１
１、或いは図８に示すように、スリット１２が設けられ
ている。光ファイバ端子の製造方法は、第１乃至第４の
実施の形態と同様のステップを用いればよい。

【００３１】この熱遮蔽板１０を設けたことによって、
ヒーター６から上昇する熱が光ファイバ１の被覆を損傷
から守ることができる。しかし、これらの熱遮蔽板１０
のみでは不充分である場合には、図９に示すように、熱
遮蔽板１０にパイプ１３をジグザクに配置して、その内
部に冷却水を流すようにすればよい。これにより、ヒー
ター６からの輻射熱を防ぐことができ、光ファイバの被
覆５は輻射熱の損傷から保護される。

【００３２】次ぎに、本発明の製造方法に使用するガス
吹付け用ノズルを有する製造装置を図１０に、また本発
明の製造方法に使用するガス送給または吸入用通路を設
けた熱遮蔽板を有する製造装置を図１１に示す。

【００３３】本発明の製造装置は、図１０に示すよう
に、熱遮蔽板１０に設けられた、光ファイバ１を通す開
口、例えば穴１１またはスリット１２にアルゴンガスあ
るいは窒素ガスあるいは空気等を吹き付けるためのノズ
ル１３を設けたものである。また、図１１に示すよう
に、熱遮蔽板１０に設けられた開口に連通する通路１６
へアルゴンガス、窒素ガスあるいは空気等を送給するた
め、あるいは吸入するためのパイプ１５を設けたもので
ある。光ファイバ端子の製造方法は、第１乃至第５の実
施の形態と同様のステップを用いればよい。

【００３４】本発明は、アルゴンガス、窒素ガスあるい
は空気等の吹付けまたは吸入手段により、ヒーターから
上昇してくる高温の空気を遮断し、熱遮蔽板による輻射
熱の遮断に加え、対流による熱をも遮断することができ
る。この結果、光ファイバの被覆の損傷をさらに抑える
ことができる。

【００３５】次ぎに、本発明の製造方法に使用する、ヒ
ータを外気から遮断する耐熱性の箱を有する製造装置を
図１２および図１３に示す。

【００３６】本発明の製造装置は、加熱部分を外気から
遮断する耐熱性の箱１７、この箱１７から緩やかに排気
するための排気パイプ１８、電極線７を箱の外へ出すた
めの穴１９を有する。この箱１７は２つの機能を有す
る。一つの機能は遮蔽板１０の穴１１またはスリット１
２を通して外気が吸入されるため、ヒーター６ら上昇し
てくる高温の空気を熱遮蔽板１０で抑えることができ
る。この結果として光ファイバの被覆の損傷をさらに抑
えることがでることである。他の機能はヒーター６の保
護である。ヒーター６の材質がカーボン、タングステン
等のように高温で酸化されやすいものであれば遮蔽板１
０の穴１１またはスリット１２に不活性ガスを吹き付け
て排気パイプで緩やかに排気することにより、箱の内部
の酸素を追い出すことができるので、結果としてヒータ
ーを保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のコアを拡散によって拡大した光ファイ
バ端子の断面図

【図２】 本発明の第１の実施の形態による光ファイバ
端子の製造方法に使用する他のヒーターの斜視図

【図３】 本発明の第１の実施の形態による光ファイバ
端子の製造方法に使用する他のヒーターの斜視図

【図４】 本発明の第２の実施の形態の製造方法を説明
する説明図

【図５】 本発明の第３の実施の形態の製造方法を説明
する説明図

【図６】 本発明の第４の実施の形態の製造方法を説明
する説明図

【図７】 本発明の製造方法に使用する熱遮蔽板を有す
る製造装置の斜視図

【図８】 本発明の製造方法に使用する他の熱遮蔽板を
有する製造装置の斜視図

【図９】 本発明の製造方法に使用する冷却装置のある
熱遮蔽板を有する製造装置の斜視図

【図１０】 本発明の製造方法に使用するガス吹付け用
ノズルを有する製造装置の斜視図

【図１１】 本発明の製造方法に使用するガス送給また
は吸入用通路のある熱遮蔽板を有する製造装置の斜視図

【図１２】 本発明の製造方法に使用する、ヒーターを
外気から遮断する耐熱性の箱を有する製造装置の斜視図

【図１３】 本発明の製造方法に使用する、ヒーターを
外気から遮断する耐熱性の箱を有する他の製造装置の斜
視図

【符号の説明】 １ 光ファイバ ２ 光ファイバのクラッド ３ 光ファイバのコア ４ コアの拡大部 ５ 光ファイバの被覆 ６ 板状ヒーター ７ 電極線 ８ 円筒状ヒーター ９ 光ファイバを固定する治具 １０ 熱遮蔽板 １１ 熱遮蔽板に光ファイバを通す穴 １２ 熱遮蔽板に光ファイバを通すスリット １３ 熱遮蔽板を冷却する水冷パイプ １４ ノズル １５ パイプ １６ 通路 １７ 耐熱性の箱 １８ 排気パイプ １９ 電極線を箱の外へ出すための穴

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱部分が地面に対して垂直になるよう
   に加熱装置を設けるるステップと、 前記加熱装置の上方から地面に垂直に光ファイバの端面
   の一方を前記加熱装置内へ挿入するステップと、 前記光ファイバを所定時間加熱するステップと、を有す
   ることを特徴とする光ファイバ端子の製造方法。
2. 【請求項２】 光ファイバの取付具に複数の光ファイバ
   を一列に取付けるステップと、 前記複数の光ファイバを、平行に配置された２枚の板状
   ヒーター間に挿入するステップと、 光ファイバを所定時間加熱するステップと、 前記加熱するステップ中に、前記複数の光ファイバを前
   記板状ヒーターに沿って移動するステップと、を有する
   ことを特徴とする光ファイバ端子の製造方法。
3. 【請求項３】 加熱部分が地面に対して垂直になるよう
   に固定され、少なくとも上部に光ファイバが通過できる
   開口部を有する加熱装置を有することを特徴とする光フ
   ァイバ端子の製造装置。
4. 【請求項４】 光ファイバを通すことができる開口を有
   する熱遮蔽板が前記加熱装置の上方に配置されているこ
   とを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ端子の製造
   装置。
5. 【請求項５】 前記熱遮蔽板は冷却手段を有することを
   特徴とする請求項４に記載の光ファイバ端子の製造装
   置。
6. 【請求項６】 アルゴンガス、窒素ガスまたは空気を前
   記光ファイバを通すことができる開口に吹付ける吹付け
   手段を有することを特徴とする請求項４または請求項５
   に記載の光ファイバ端子の製造装置。
7. 【請求項７】 前記熱遮蔽板は前記光ファイバを通すこ
   とができる開口と連通する通路を有することを特徴とす
   る請求項４乃至請求項６のいずれか一つに記載の光ファ
   イバ端子の製造装置。
8. 【請求項８】 上部に前記光ファイバを通すことができ
   る開口を有し、下部に排気口を有する、前記加熱装置を
   収容することができる耐熱性の箱を有することを特徴と
   する請求項４乃至請求項７のいずれか一つに記載の光フ
   ァイバ端子の製造装置。