JP2002169053A - 光ファイバ型カプラおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断線がなく湿熱環境下でファイバに伝送損失
増を生じることがなく、また、作業性がよく、設備コス
トも小さくて済む、光ファイバ型カプラに最適な接着剤
を提供する。 【解決手段】 複数本の光ファイバ１を融着延伸し、実
装部材５に接着剤７にて接着固定してなる光ファイバ型
カプラであって、接着剤７に熱膨張係数が０．９×１０
^-5／℃〜８．０×１０^-5／℃の紫外線硬化性エポキシ系
接着剤を用いる。接着剤７は紫外線照射により硬化した
後、さらに恒温槽８で加熱により硬化して硬化度を上げ
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、光通信分野で光伝
送信号の分岐／結合または分波／合波等に用いられる光
ファイバ型カプラとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ型カプラは、単一波長の光信
号を複数に分岐しあるいは一つに結合したり、波長の異
なる光信号を波長ごとに分波しあるいは一つに合波する
のに用いられている。この光ファイバ型カプラとして、
複数本の光ファイバを束ね、加熱融着して延伸した構成
のものが知られている。

【０００３】図１は、光ファイバ型カプラの形状を示す
もので、図１（Ａ）は一対の光ファイバを用いた場合の
光ファイバ型カプラの形状を示し、図１（Ｂ）は実装部
材に収納した状態を示す。図中、１は光ファイバ、２は
ガラスファイバ部、３は融着延伸部、４は非延伸部、５
は実装部材、６は蓋部材、７は接着剤を示す。

【０００４】光ファイバ型カプラは、複数本の光ファイ
バ１の保護被覆を除去し、ガラスファイバ部分２の中央
部分を互いに接触させて加熱融着し、この融着部分を光
軸方向に延伸して形成される。融着延伸部３が光カプラ
の機能する部分で、融着結合の度合いにより、分岐比等
が変えられる。光ファイバ１を融着延伸する方法として
は、通常、融着された光ファイバに張力をかけた状態で
融着個所をマイクロトーチ等で加熱して延伸する。この
時、パワーメータにより分岐状態をモニタしながら延伸
を行ない、所定の分岐比が得られたところで延伸を停止
する。

【０００５】この後、光ファイバ型カプラは、固定台ま
たはスリーブ等の実装部材５に、接着剤７で固定され
る。接着剤７は、光カプラとして機能する融着延伸部３
の両側の非延伸部４に塗布される。接着剤７には、接着
性のよいエポキシ系、アクリル系の熱硬化性あるいは紫
外線硬化性の有機系接着剤、耐熱性で低熱膨張係数の接
着剤、さらに有機系の接着剤に無機系の充填材を充填し
て軟化温度を高めた接着剤を使用することが知られてい
る（特開平３−１６８７０９号公報、特開平５−２３２
３４９号公報、特開平５−３４１１４９号公報参照）。

【０００６】従来使用されている接着剤の中で、紫外線
硬化性アクリル系接着剤は、熱膨張係数が大きいため低
温でファイバに張力がかかり、ヒートサイクル時のファ
イバ断線が生じやすく、また揮発成分量が多いため、フ
ァイバに揮発成分が付着し、また湿熱環境下でファイバ
に伝送損失が増加しやすい。熱硬化性のエポキシ系接着
剤は、ヒートサイクル時のファイバ断線、湿熱環境下で
ファイバに伝送損失を増加させることはないが、硬化に
時間がかかり生産性が悪く、加熱硬化のための設備コス
トも他に比べて大きいという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、ヒートサイクル時の伝送損
失増およびファイバ断線がなく、また、湿熱環境下でフ
ァイバに伝送損失を生じることがなく、さらに、作業性
がよく、設備コストも小さくて済む、光ファイバ型カプ
ラに最適な接着剤の提供を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ型カ
プラは、複数本の光ファイバを融着延伸し、実装部材に
接着剤にて接着固定してなる光ファイバ型カプラであっ
て、接着剤に熱膨張係数が０．９×１０^-5／℃〜８．０
×１０^-5／℃の紫外線硬化性エポキシ系接着剤を用いた
ことを特徴とする。

【０００９】また、本発明の光ファイバ型カプラの製造
方法は、複数本の光ファイバを融着延伸し、実装部材に
接着剤で接着固定してなる光ファイバ型カプラであっ
て、接着剤に熱膨張係数が０．９×１０^-5／℃〜８．０
×１０^-5／℃の紫外線硬化性エポキシ系接着剤を用い、
紫外線照射により硬化した後、さらに加熱により硬化す
ることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は光ファイバ型カプラの形状
を示し、図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は光ファイバ型カプラ
の製造工程の概略を示す図である。光ファイバ型カプラ
の形状自体は、従来技術の項で説明したように格別の差
異はないので詳細説明を省略する。図２（Ａ）〜図２
（Ｅ）に示す工程により、本発明による光ファイバ型カ
プラの実施の形態について詳述する。

【００１１】光ファイバ型カプラの製造に際して、先
ず、図２（Ａ）に示すように、複数本（具体例としては
２本）の光ファイバ１（具体例として、ガラス部の公称
外径１２５μｍのシングルモード光ファイバ）を準備
し、所定長さの保護被覆を除去し、ガラスファイバ部２
を露出させる。この後、露出したガラスファイバ部２の
中央部分を互いに平行に密接させ、その両側をクランプ
手段（図示せず）で密接状態を保持させる。

【００１２】図２（Ｂ）は、密接状態にある中央部分を
加熱により融着させる状態を示し、加熱にはバーナ、マ
イクロトーチ等（図示せず）が用いられる。図２（Ｃ）
は、融着された部分を延伸させる状態を示し、加熱融着
時でガラスが軟化状態にある間に延伸させてもよいが、
光ファイバを再度加熱軟化させて延伸させてもよい。延
伸後の融着延伸部３は、具体例として、長さが１５ｍｍ
程度で、ガラス径は平均直径で０．１５ｍｍ程度（円形
ではない）とされる。なお、延伸量により光ファイバ間
の結合度が変わるので、光パワーメータ等を用いて結合
度をモニタしながら延伸してもよい。

【００１３】融着延伸された光ファイバは、図２（Ｄ）
に示すように、機械的保護のため実装部材５に収納さ
れ、接着剤７により接着固定される。実装部材５は図１
（Ｂ）に示すように断面Ｕ字状に形成され、開口の中央
部に蓋部材６を接着して閉鎖する。実装部材５および蓋
部材６は、種々の材料で形成することができるが、熱膨
張係数が光ファイバに近い石英ガラス、セラミックで形
成するのがよい。実装部材５の具体例としては、石英ガ
ラスで、光ファイバの収納凹部の溝断面を０．７×０．
７ｍｍで、長さ６７ｍｍとした細長の方形ケースで形成
した。蓋部材６は、同じく石英ガラスで、厚さ０．８ｍ
ｍ、幅２ｍｍ、長さ１７ｍｍの板状に形成した。

【００１４】接着剤７は、光カプラとして機能する融着
延伸部３の両側の非延伸部４に塗布して、実装部材５に
接着固定する。具体例としては、実装部材５の両側で塗
布長２６ｍｍ、すなわち実装部材５の端部から融着延伸
部３の股部分まで塗布する。接着剤７の塗布量として
は、片側で０．０１３ｃｃとした。接着剤７に紫外線硬
化性のエポキシ系樹脂樹脂を用い、接着剤を硬化するた
め紫外線を照射する。紫外線の照射量と照射時間によ
り、接着剤の硬化度が異なるが、具体例として紫外線量
１００ｍＪ／ｃｍ² で１０分間照射した。

【００１５】次に、接着剤の硬化度を上げるために、図
２（Ｅ）で示すように恒温槽８で加熱する。加熱温度
は、光ファイバの保護被覆の耐熱性を考慮して、１２０
℃位で１時間程度加熱する。

【００１６】接着剤７としては、本発明の実施の対象と
する紫外線硬化性（以下、ＵＶという）のエポキシ系樹
脂の４種類（Ａ）〜（Ｄ）について、熱膨張係数、吸湿
率、揮発成分量を異ならせて、ヒートサイクル時の断線
状態、湿熱時の伝送損失の増加状態、接着剤の硬化度に
ついての検討を行なった。また、比較のためにＵＶアク
リル系接着剤（Ｅ）と熱硬化性エポキシ系樹脂（Ｆ）に
ついても、同様な検討を行なった。この検討結果を、以
下の表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】１．ヒートサイクル時の断線 光ファイバ型カプラ製作後、−４０℃〜８５℃のヒート
サイクルを２サイクルかけて、光ファイバの融着延伸部
および接着剤塗布部で、断線が生じているどうかを調査
した。 ２．湿熱性 光ファイバ型カプラ製作後、温度８５℃、湿度８５％、
湿熱環境下に３００時間置いた後、常温にて伝送損失を
測定した。前記湿熱環境に置く前の伝送損失から０．２
ｄＢ以上伝送損失が増加したものを「ロス増あり」とし
た。 ３．接着剤の硬化度 光ファイバ型カプラを固定する接着剤部分の硬化度をＦ
Ｔ−ＩＲ（フーリエ変換赤外線分光光度計）を用いて測
定した。

【００１９】以上の結果から、ＵＶアクリル系接着剤
（Ｅ）は、紫外線１００ｍＪ／ｃｍ²を１０分間照射し
て９５％の硬化度を得ることができ、硬化設備も紫外線
照射の光源とライトガイドのみで安価である。しかし、
熱膨張率が大きいためヒートサイクル時に、断線が発生
するものがあった。また、揮発成分量、吸湿率が大きい
ため湿熱環境下で、伝送損失の増加がみられた。

【００２０】熱硬化性エポキシ系接着剤（Ｆ）は、ヒー
トサイクル時での断線もなく、湿熱環境下での伝送損失
の増加もなく、特性的には問題がなかった。しかし、接
着剤硬化度９０％（使用上は問題ない）を得るのに、加
熱プレートでの加熱に３０分、恒温槽でのアニールに９
０分で、トータル１２０分を要し、生産性に問題があ
る。また、加熱プレートの設備コストは、紫外線照射装
置の約１．７倍、恒温槽の４倍の費用を要し、設備コス
トが大きいという問題がある。

【００２１】ＵＶエポキシ系接着剤は、熱膨張係数が
０．９〜８．０×１０^-5／℃、吸湿率０．９〜１．７
％、揮発成分量０．３〜３．０％の範囲で（Ａ）〜
（Ｄ）の４種類を準備した。それぞれの接着剤につい
て、紫外線１００ｍＪ／ｃｍ² を１０分間照射し硬化さ
せた。硬化度は、８２〜８７％と接着剤によって多少の
ばらつきがみられるが、使用上は問題ない範囲の硬化度
である。（Ａ）〜（Ｄ）の全ての接着剤で、ヒートサイ
クル時の断線はなく、湿熱環境下での伝送損失の増加も
なかった。

【００２２】ＵＶエポキシ系接着剤の硬化度を上げるた
めに、（Ａ）〜（Ｄ）の全てについて、紫外線照射の
後、恒温槽８にて６０分のアニールを行なったところ、
接着剤硬化度は９０〜９７％に上昇した。この場合も、
ヒートサイクル時の断線はなく、湿熱環境下での伝送損
失の増加もなかった。接着剤硬化度を上げるための加熱
時間６０分を加えても、トータルの加熱処理時間は７０
分で、熱硬化性エポキシ系接着剤（Ｆ）に比べて短時間
で行なうことができる。また、恒温槽６を使用するとし
ても、比較的安価な設備であるため大きな費用増にはな
らない。

【００２３】以上の結果から、ＵＶエポキシ系接着剤は
紫外線照射のみで十分な硬化度が得られない場合、紫外
線照射で８０％以上の硬化度を得た後に、加熱により９
０％以上の硬化度を得ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のように光ファイバ型カプラの接着固定に、所定特性の
ＵＶエポキシ系接着剤を用いることにより、ヒートサイ
クル時の断線、湿熱環境下での伝送損失増加の生じない
光ファイバ型カプラを得ることができる。また、熱硬化
性エポキシ系接着剤を用いるよりも、短時間で硬化させ
ることができ、設備費用も安価で生産性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバ型カプラの形状を示す図である。

【図２】光ファイバ型カプラの製造方法を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…光ファイバ、２…ガラスファイバ部、３…融着延伸
部、４…非延伸部、５…実装部材、６…蓋部材、７…接
着剤、８…恒温槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池知 麻紀 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 樽 稔樹 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の光ファイバを融着延伸し、実装
   部材に接着剤にて接着固定してなる光ファイバ型カプラ
   であって、前記接着剤に熱膨張係数が０．９×１０^-5／
   ℃〜８．０×１０^-5／℃の紫外線硬化性エポキシ系接着
   剤を用いたことを特徴とする光ファイバ型カプラ。
2. 【請求項２】 前記接着剤の吸湿率（温度８５℃、湿度
   ８５％、時間３００Ｈ後の重量増加率）が、１．７％以
   下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ
   型カプラ。
3. 【請求項３】 前記接着剤の揮発成分量（温度８５℃、
   時間２０００Ｈ後の重量減少率）が、３．０％以下であ
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイ
   バ型カプラ。
4. 【請求項４】 前記接着剤の硬化度が９０％以上である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   光ファイバ型カプラ。
5. 【請求項５】 複数本の光ファイバを融着延伸し、実装
   部材に接着剤で接着固定してなる光ファイバ型カプラの
   製造方法であって、前記接着剤に熱膨張係数が０．９×
   １０^-5／℃〜８．０×１０^-5／℃の紫外線硬化性エポキ
   シ系接着剤を用いることを特徴とする光ファイバ型カプ
   ラの製造方法。
6. 【請求項６】 前記接着剤を紫外線照射により８０％以
   上の硬化度とした後、加熱により９０％以上の硬化度と
   することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ型カ
   プラの製造方法。