JP2003117792A - 端面研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバの研磨精度を向上すると共に研磨
時間及び研磨作業を短縮することができる端面研磨方法
を提供する。 【解決手段】 装置本体に支持された研磨盤１２と光フ
ァイバ１を保持する治具３０とを具備し、前記治具３０
に保持された光ファイバ１の先端を前記研磨盤１２に装
着された研磨部材１２ａにより研磨する端面研磨方法に
おいて、前記光ファイバ１の先端を研磨加工中に前記光
ファイバ１に検査光を導通し、前記検査光の戻り光を検
出することにより研磨状態を確認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光接続等に用いら
れる光ファイバの先端面を研磨する端面研磨方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光ファイバ同士を対向接続さ
せる場合には、一方の光ファイバの先端側に設けられて
光ファイバからの光を照射する半導体レーザと、半導体
レーザからの光を平行ビームとすると共に他方の光ファ
イバに収束させる一対の光学系とを具備する装置によっ
て一対の光ファイバの光接続を行っている。

【０００３】このような装置では、一対の光ファイバに
対して半導体レーザ及び光学系を高精度で配置しなくて
はならず、配置する位置精度が悪いと損入損失等が大き
くなってしまうという問題がある。

【０００４】このため、一方の光ファイバの先端に半導
体レーザを配置せずに光ファイバの先端をくさび形状に
研磨し、その先端面から半導体レーザによる光と同様の
光の照射を行うようにする方法が提案されている。

【０００５】ここで、先端をくさび形状とした光ファイ
バについて説明する。

【０００６】図６は、光ファイバの斜視図及び端面方向
からの平面図である。

【０００７】図示するように、光ファイバ１は、クラッ
ド２とその中心に設けられたコア３とを具備し、クラッ
ド２がくさび形状に形成されている。また、コア３の設
けられた先端面は、Ｒ形状に突出するように形成されて
いる。

【０００８】このような、先端をくさび形状とした光フ
ァイバ１を用いた場合には、半導体レーザを配置する位
置合わせを行う必要がなく組立工程を簡略化することが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光ファイバでは、コアの偏心を０．５μｍ以下とし
なくてはならないが、光ファイバの先端の研磨は、研磨
装置によってある程度研磨をした後、光ファイバを研磨
装置から取り外して研磨精度を確認していた。このた
め、光ファイバを再度研磨装置に取り付けて研磨を行っ
ても研磨位置決めが困難であり、取付位置のばらつきに
よって研磨精度が悪化してしまうという問題がある。

【００１０】また、光ファイバを度々取り外すことによ
って、光ファイバに傷が発生したり折れてしまったりと
歩留まりが悪いという問題がある。

【００１１】さらに、取り付け及び取り外しを繰り返し
て研磨精度の確認を行うことで、研磨時間及び研磨作業
が多くなってしまうという問題がある。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑み、光ファ
イバの研磨精度を向上すると共に研磨時間及び研磨作業
を短縮することができる端面研磨方法を提供することを
課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、装置本体に支持された研磨盤と光フ
ァイバを保持する治具とを具備し、前記治具に保持され
た光ファイバの先端を前記研磨盤に装着された研磨部材
により研磨する端面研磨方法において、前記光ファイバ
の先端を研磨加工中に前記光ファイバに検査光を導通
し、前記検査光の戻り光を検出することにより、研磨状
態を確認することを特徴とする端面研磨方法にある。

【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記研磨部材の表面には、光を分散させる液体、例
えばマッチングオイルが塗布されていることを特徴とす
る端面研磨方法にある。

【００１５】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記光ファイバの研磨される先端に金属膜を
形成した後に研磨を行うことを特徴とする端面研磨方法
にある。ここで金属膜としては、反射率の高く反射光に
よる観察が容易な金属、たとえば、金が好ましい。

【００１６】本発明の第４の態様は、第３の態様におい
て、前記金属膜を蒸着またはスパッタリングにより形成
することを特徴とする端面研磨方法にある。

【００１７】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記光ファイバの先端をくさび形状又
は球形状に研磨することを特徴とする端面研磨方法にあ
る。

【００１８】かかる本発明では、光ファイバの研磨加工
中に検査光の戻り光を検出することにより、戻り光の減
衰量を測定して光ファイバの研磨状態を把握することが
できるため、光ファイバの研磨状態を確認するために光
ファイバの取り外し及び取り付けを繰り返し行う必要が
なく、高精度研磨を短い時間で行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施の形態に基
づいて詳細に説明する。

【００２０】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係る端面研磨装置の正面図及び側面図であり、図２
は、実施形態１に係る治具の斜視図及び一部を切り欠い
た分解斜視図である。

【００２１】図示するように、本発明の端面研磨装置１
０は、回転揺動自在に設けられて研磨部材１２ａの設け
られた研磨盤１２を有する装置本体１１と、光ファイバ
１を保持する治具３０と、この治具３０を研磨盤１２方
向に移動自在に支持する支持機構６０と、光ファイバ１
の研磨状態を確認する検査手段７０とを具備する。

【００２２】治具３０は、光ファイバ１を保持してその
先端を研磨盤１２に保持された研磨部材１２ａに当接で
きれば特に限定されないが、本実施形態では、図２に示
すように、四角柱状の治具本体３１と、治具本体３１の
後端部に設けられて光ファイバ心線を挿入保持する保持
部材４０と、保持部材４０の外周に設けられた締結部材
５０とを具備する。

【００２３】治具本体３１は、四角柱形状を有し、且つ
長手方向に亘って略中心に光ファイバ１を挿入保持する
光ファイバ挿入孔３２が設けられている。

【００２４】また、治具本体３１の先端部は、光ファイ
バ挿入孔３２が先端で開口するくさび形状に設けられて
いる。

【００２５】ここで、光ファイバ１は、例えば、ガラス
又はプラスチック等からなり、研磨砥石等からなる研磨
部材１２ａは、例えば、酸化セリウム、シリカ、ジルコ
ニア等からなる。このため、少なくとも治具本体３１の
先端部は、研磨部材に当接しても研磨されない材料、例
えば、ジルコニア又はアルミナ等の材料で形成されてい
る。

【００２６】また、治具本体３１の基端部側には、光フ
ァイバ１の外周に被覆を施した光ファイバ心線を挿入保
持する保持部材４０が設けられている。

【００２７】保持部材４０は、軸方向に亘って光ファイ
バ心線を挿通可能な光ファイバ心線挿入孔４１を有する
円筒形状を有し、基端部側の外周には締結部材５０が螺
合している。

【００２８】この保持部材４０の先端部が、治具本体３
１の基端部側に設けられて光ファイバ挿入孔３２の内径
よりも大きな内径を有する嵌合孔３５に嵌合すること
で、光ファイバ挿入孔３２と光ファイバ心線挿入孔４１
とを連通した状態で固定されている。

【００２９】また、保持部材４０の基端部側は、外径が
端部に向かって漸小するテーパ状の絞り部４２となって
おり、この絞り部４２には、軸方向に向かって複数の切
り欠き部４３が設けられている。

【００３０】このような保持部材４０は、切り欠き部４
３の設けられた絞り部４２が光ファイバ心線挿入孔４１
側に弾性変形することにより光ファイバ心線を挟持する
ようになっている。この保持部材４０は、絞り部４２が
弾性変形して光ファイバ心線を挟持できる部材であれ
ば、特に限定されない。

【００３１】また、保持部材４０の基端部側の外周に
は、締結部材５０が螺合するため、締結部材５０と螺合
する雄ねじ４４が切られている。

【００３２】ここで、締結部材５０は、保持部材４０の
外周と略同等の内径を有し、内面に保持部材４０の雄ね
じ４４と螺合する雌ねじ５１の切られた挿通孔５２を有
する円筒形状からなり、挿通孔５２の一端には、挿通孔
５２の内径よりも小さな内径を有する押しつけ部５３が
設けられている。

【００３３】この締結部材５０を保持部材４０の外周に
螺合させることによって、押しつけ部５３は保持部材４
０の絞り部４２の外面に摺接して、絞り部４２を光ファ
イバ心線挿入孔４１側に弾性変形させて光ファイバ心線
を保持するようになっている。

【００３４】このような治具３０では、光ファイバ１を
確実に保持固定して、光ファイバ１の先端を研磨部材１
２ａに摺接させることによって、高精度に研磨すること
ができる。

【００３５】また、このような治具３０を保持する支持
機構６０について説明する。

【００３６】図１に示すように、装置本体１１には、研
磨盤１２に対向する位置に延設された支持部６１を有
し、この支持部６１に研磨盤１２方向に移動自在に設け
られた急速送り用テーブル６２と、この急速送り用テー
ブル６２に保持されて治具３０が光ファイバ１の半径方
向に回転自在に設けられた精密送り用テーブル６３とか
らなる支持機構６０が設けられている。

【００３７】急速送り用テーブル６２は、支持部６１に
設けられた急速送り用ハンドル６４によって研磨盤１２
側に粗動することができる。

【００３８】また、精密送り用テーブル６３は、急速送
り用テーブル６２に対して研磨盤１２の上下方向に移動
自在に保持されており、急速送り用テーブル６２に設け
られたマイクロメータヘッド等からなる調整手段６５に
よって研磨盤１２側に微動できるようになっている。

【００３９】また、精密送り用テーブル６３には、治具
３０の側面が固定された回転部材６６が設けられてい
る。この回転部材６６は、治具３０を研磨盤１２に対し
て光ファイバ１の半径方向に回転移動させるものであ
り、これにより、治具３０に保持された光ファイバ１の
先端に二面からなるくさび形状を形成するために、くさ
び形状のそれぞれの面が研磨部材１２ａに相対向するよ
うに移動することができる。

【００４０】このような精密送り用テーブル６３は、調
整手段６５により研磨盤１２側に押圧されることによ
り、研磨盤１２に光ファイバ１の先端を所定の圧力で押
圧して光ファイバ１の先端を研磨するようになってい
る。

【００４１】また、これらの急速送り用テーブル６２及
び精密送り用テーブル６３によって、治具３０の粗動及
び微動を容易に行うことができるため、治具３０の位置
決め移動を短時間で行うことができると共に光ファイバ
１の先端を研磨盤１２に押圧する圧力の微調整を容易に
行うことができる。

【００４２】一方、検査手段７０は、光ファイバ１に検
査光を導通し、検査光の戻り光を検出することで光ファ
イバ１の研磨状態を確認するものであり、本実施形態で
は、戻り光の減衰量を測定するようにした。

【００４３】また、この検査手段７０には、モニタ等の
表示装置７１が設けられており、光ファイバ１の研磨加
工中に常に減衰量を測定して表示することで、光ファイ
バ１の研磨状態を確認することができる。

【００４４】このような検査手段７０による戻り光の減
衰量の測定は、研磨加工中に常に行うようにしてもよ
く、研磨が光ファイバ１のコア３近傍になってから行う
ようにしてもよい。

【００４５】ここで、戻り光は、照射された検査光が光
ファイバ１の端面又は研磨砥石等の研磨部材１２ａによ
って反射した光であり、光ファイバ１の端面の形状又は
研磨部材１２ａの材質や荒さ等によって反射率は変動す
るが、同一の研磨部材１２ａにより研磨を始めると、光
ファイバ１の端面形状の変化でのみ減衰量が変化する。
このような光ファイバ１の端面形状の変化では、研磨が
コア３部分に達した瞬間に減衰量の変化が大きくなる。
このため、研磨加工中に減衰量を測定することによって
研磨がコア３に達したか等の研磨状態を容易に確認する
ことができる。

【００４６】また、戻り光の減衰量は、上述したように
光ファイバ１の端面の形状又は研磨部材１２ａの材質や
荒さによって異なるが、研磨部材１２ａの表面に光の屈
折率整合を行うマッチングオイルを塗布してもよい。こ
のようなマッチングオイルを塗布することによって、光
を分散させて戻り光の減衰量の変化を計測し易くするこ
とができる。なお、研磨部材１２ａの表面にマッチング
オイルを塗布して光ファイバ１の研磨を行った場合は、
研磨加工後に光ファイバ１の先端を洗浄してマッチング
オイルを除去する必要がある。ここでマッチングオイル
とは、インデックスマッチングオイルや屈折率液とも呼
ばれ、屈折率1.4250から15330のメチルフェニルシリコ
ンオイルで特に1.4960の屈折率のものが好ましい。

【００４７】さらに、研磨加工前に光ファイバ１の先端
に金からなる膜を、例えば、蒸着により形成するように
してもよい。この他に、スパッタリングにより成膜する
ことも可能である。

【００４８】このような金からなる膜を光ファイバ１の
研磨面に設けることによって、クラッド２の研磨では、
戻り光が減衰されないが、コア３の研磨での微少な減衰
量の変化を容易に計測することができる。なお、このよ
うな膜は光ファイバ１の先端を研磨加工することにより
除去することができる。金の他に、アルミ、クロムなど
の金属も使用可能である。さらに、金属膜を多層にする
ことにより、光ファイバ１との密着性を高めることがで
き、最表層により反射率の高い金属膜をもうけることが
でき、測定精度が向上する。

【００４９】ここで、このような端面研磨装置の駆動系
の一例について説明する。なお、図３は、実施形態１に
係る端面研磨装置の要部断面図である。

【００５０】図３に示すように、自転用モータ１３の回
転軸には第１自転伝達盤１４の中心部が固結され、この
第１自転伝達盤１４には回転中心を支点とする同心円上
に複数の第１連結ピン１５が固定されている。そして、
この各第１連結ピン１５は対応する各回転伝達盤１６の
偏心部に回転自在に連結され、この各回転伝達盤１６に
は偏心部に第２連結ピン１７が固定されている。各第２
連結ピン１７は第２自転伝達盤１８に回転自在に連結さ
れている。

【００５１】一方、公転用モータ１９の回転軸には駆動
歯車２０の中心部が固結され、この駆動歯車２０には従
動歯車２１がかみ合っている。この従動歯車２１は公転
伝達軸２２の下部外周に固結され、この公転伝達軸２２
の上部外周には装置本体１１の軸受筒部２３が嵌合して
いる。そして、この公転伝達軸２２には回転中心より所
定量偏心した位置に自転用回転軸２４が回転自在に嵌入
し、この自転用回転軸２４の下端部は第２自転伝達盤１
８の中心部に固結されている。

【００５２】また、自転用回転軸２４の上端部は、結合
部材２５を介して研磨盤１２に結合されており、さらに
研磨盤１２の上面部には研磨シート等の研磨部材１２ａ
が取り付けられている。

【００５３】このような端面研磨装置では、図３に示す
ように、まず、公転運動については、公転用モータ１９
を駆動することによって歯車２０，２１を介して公転伝
達軸２２を回転させ、研磨盤１２は、所定偏心量だけ公
転運動する。この場合、公転伝達軸２２の中に自転用回
転軸２４があるが、第１自転伝達盤１４との間に複数の
回転伝達盤１６を配しているので、回転伝達盤１６は公
転伝達軸２２の回転と同じ位相で第１連結ピン１５回り
でそれぞれ回転する。従って、第１自転伝達盤１４が止
まっていても、または回転していても公転伝達軸２２の
回転が規制されることはない。

【００５４】一方、自転運動については、自転用モータ
１３を駆動することによって第１自転伝達盤１４を回転
させるが、第１連結ピン１５は第１自転伝達盤１４の同
心円上にあるので、前述と同じ軌跡を通り、自転用回転
軸２４は所定量偏心しているが、回転伝達盤１６を介し
て連結しているので、第１自転伝達盤１４と同じ回転数
の回転が自転用回転軸２４に伝達される。

【００５５】このようにして公転伝達軸２２及び自転用
回転軸２４の回転運動によって研磨盤１２が回転しなが
ら公転する。

【００５６】一方、この研磨盤１２に対して本実施形態
の多心光ファイバを固定した治具３０は、支持機構６０
によって研磨盤１２方向に移動されて、光ファイバの端
面を研磨盤１２に押しつける。これにより光ファイバの
先端を高精度に研磨することができる。

【００５７】ここで、このような端面研磨装置によって
光ファイバの先端を研磨する研磨方法について詳細に説
明する。なお、図４は、光ファイバの端面研磨方法を示
す要部拡大図であり、図５は、光ファイバの研磨量と戻
り光の減衰量との関係の一例を示すグラフである。

【００５８】まず、図４（ａ）に示すように、光ファイ
バ１の先端にくさび形状の一方面を研磨により形成す
る。

【００５９】詳しくは、光ファイバ１を固定した治具３
０を支持機構６０により移動させて光ファイバ１の先端
を研磨部材１２ａに当接させることにより研磨する。

【００６０】このとき、検査手段７０によって光ファイ
バ１に検査光を導通し、検査光の戻り光を検出すると、
検出手段７０の測定する戻り光の減衰量の変化は最初の
クラッド２の研磨では、図５に示すグラフのＡの領域に
示すように、略一定の減衰量となる。

【００６１】次いで、クラッド２の研磨からコア３の研
磨にさしかかると、検査手段７０が測定する減衰量は、
Ｂの領域に示すように急激に変化する。これにより、研
磨がコア３の縁部まで達したことが分かる。

【００６２】その後のコア３の研磨では、Ｃの領域に示
すように減衰量の変化が微小に現れるようになってい
る。

【００６３】このように、光ファイバの先端を検査手段
７０によって研磨状態を確認しながら研磨することで、
くさび形状の一方面を高精度に研磨加工することができ
る。

【００６４】次いで、図４（ｂ）に示すように、治具３
０を回転移動させることにより、光ファイバ１の先端面
にくさび形状の他方面を形成する。

【００６５】このときも、上述した一方面の研磨と同様
に、検査手段７０によって光ファイバ１に検査光を導通
し、検査光の戻り光を検出して減衰量を測定すること
で、減衰量の変化によって研磨状態を確認しながらくさ
び形状の他方面を形成することで、高精度な研磨加工を
行うことができる。

【００６６】このように検査手段７０によって戻り光の
減衰量を測定しながら研磨加工を行うことで、一連の研
磨工程中に治具３０から光ファイバ１を取り外すことな
く、光ファイバ１の先端をくさび形状に容易に且つ高精
度に形成することができる。このため、取り付け及び取
り外しを繰り返すことによる精度ずれや研磨面に傷等が
発生するのを防止して高精度に研磨することができると
共に研磨工程を簡略化して研磨時間を短縮することがで
きる。

【００６７】なお、このような研磨方法では、クラッド
２からコア３を研磨するまでを高精度に研磨することが
できるが、コア３の研磨では、微少な減衰量を測定する
必要があるため、従来と同様の研磨方法でコア３を研磨
するようにしてもよく、クラッド２だけを研磨しても研
磨時間を大幅に短縮することができる。

【００６８】（他の実施形態）以上、本発明の実施形態
１を説明したが、端面研磨方法は上述したものに限定さ
れるものではない。

【００６９】上述した実施形態１では、光ファイバ１の
先端をくさび形状となるように研磨加工する端面研磨方
法を例示したが、例えば、球形状等、特に限定されるも
のではなく、光ファイバ１の先端がどのような形状であ
っても、戻り光の減衰量を測定することで研磨状態を確
認しながら、高精度な研磨加工を行うことができる。

【００７０】また、上述した実施形態１では、端面研磨
装置１０の駆動系として公転軸伝達軸２２内の所定量偏
心した位置に自転用回転軸２４を設けるようにしたが、
例えば、自転用回転軸内に公転伝達軸を配置するような
端面研磨装置としてもよく、端面研磨装置は特に限定さ
れるものではない。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の端面研磨
方法によれば、光ファイバの研磨加工中に光ファイバに
検査光を導通し、検査光の戻り光を検出することにより
研磨状態を確認するようにしたため、研磨精度を向上し
て研磨作業を短縮することができる。また、検査手段に
よる確認を治具から光ファイバを取り外すことなく行う
ことによって、光ファイバの先端面に傷を付けたり光フ
ァイバ自体が折れるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る端面研磨装置の正面
図及び側面図である。

【図２】本発明の実施形態１に係る治具の斜視図及び一
部を切り欠いた分解斜視図である。

【図３】本発明の実施形態１に係る端面研磨装置の駆動
系を示す断面図である。

【図４】本発明の実施形態１に係る光ファイバの端面研
磨方法を示す要部拡大図である。

【図５】本発明の実施形態１に係る光ファイバの研磨量
と戻り光の減衰量との関係の一例を示すグラフである。

【図６】従来技術に係る光ファイバの斜視図及び端面側
からの平面図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ ２ クラッド ３ コア １０ 端面研磨装置 １１ 装置本体 ３０ 治具 ３１ 治具本体 ４０ 保持部材 ５０ 締結部材 ６０ 支持機構 ７０ 検査手段 ７１ 表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C034 AA13 BB93 CA02 CA05 CA22 CB01 DD08 3C049 AA04 AA07 AC02 BA01 BA09 BC02 CA01 CB01 CB03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体に支持された研磨盤と光ファイ
   バを保持する治具とを具備し、前記治具に保持された光
   ファイバの先端を前記研磨盤に装着された研磨部材によ
   り研磨する端面研磨方法において、 前記光ファイバの先端を研磨加工中に前記光ファイバに
   検査光を導通し、前記検査光の戻り光を検出することに
   より、研磨状態を確認することを特徴とする端面研磨方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の端面研磨方法において、
   前記研磨部材の表面に液体が塗布されていることを特徴
   とする端面研磨方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の端面研磨方法にお
   いて、前記光ファイバの研磨される先端に金属膜を形成
   した後に研磨を行うことを特徴とする端面研磨方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の端面研磨方法において、
   前記金属膜を蒸着またはスパッタリングにより形成する
   ことを特徴とする端面研磨方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか記載の端面研磨方
   法において、前記光ファイバの先端をくさび形状又は球
   形状に研磨することを特徴とする端面研磨方法。