JP2003117793A - 端面研磨方法および端面研磨装置 - Google Patents

端面研磨方法および端面研磨装置

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JP2003117793A
JP2003117793A JP2001308567A JP2001308567A JP2003117793A JP 2003117793 A JP2003117793 A JP 2003117793A JP 2001308567 A JP2001308567 A JP 2001308567A JP 2001308567 A JP2001308567 A JP 2001308567A JP 2003117793 A JP2003117793 A JP 2003117793A
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polishing
optical fiber
end surface
boundary line
tip
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Kazumasa Katakura
一政 片倉
Koji Minami
浩二 皆見
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Seiko Instruments Inc
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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の軸と直交する所定方向から
実質的な平行光を照射することにより当該光ファイバ1
の外周面に形成される明暗の境界線71を観察しながら
該境界線71を中心軸として研磨を行う。

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光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に配置しなくて
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。なお、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。
【0006】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。
【0007】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。
【0008】
【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。
【0009】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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】
【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
の軸と直交する所定方向から実質的な平行光を照射する
ことにより当該光ファイバの外周面に形成される明暗の
境界線を観察しながら、該境界線を中心軸として研磨を
行うことを特徴とする端面研磨方法にある。
【0013】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記所定方向を含む面と直交する方向から観察する
ことにより、前記光ファイバの前記平行光の照射方向と
は直交する外周面に前記境界線を観察することを特徴と
する端面研磨方法にある。
【0014】本発明の第3の態様は、第1の態様におい
て、前記所定方向とは反対側から観察することにより、
前記光ファイバの前記平行光の照射方向とは反対側の外
周面に当該光ファイバを透過して収束された前記境界線
を観察することを特徴とする端面研磨方法にある。
【0015】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、前記光ファイバの先端部をエッチング
することにより、前記光ファイバのコアを軸方向に突出
させると共に前記境界線を前記コアの外周に形成して研
磨を行うことを特徴とする端面研磨方法にある。
【0016】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
は凸球面形状に研磨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6の態様は、第1〜5の何れか
の態様において、前記研磨部材による研磨が研磨液を使
用しないドライ研磨であることを特徴とする端面研磨方
法にある。
【0018】本発明の第7の態様は、第1〜5の何れか
記載の端面研磨方法において、前記研磨を湿式研磨で行
い、前記観察時に前記端面の研磨液を除去する端面研磨
方法にある。
【0019】本発明の第8の態様は、第7の研磨方法に
おいて前記研磨液の除去をエアブローで行う端面研磨方
法にある。
【0020】かかる本発明では、実質的に平行光を照射
することによって、光ファイバの外周面に明暗の境界線
を形成し、この境界線を中心軸として研磨を行うことに
よって、研磨状態の確認のために取り付け及び取り外し
を繰り返す必要がなく高精度に研磨を行うことができ
る。
【0021】
【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。
【0022】(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。
【0023】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
に実質的な平行光を照射する照射手段70とを具備す
る。
【0024】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。
【0025】治具本体31は、四角柱形状を有し、且つ
長手方向の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。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】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。
【0041】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。
【0042】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。
【0043】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。
【0044】一方、照射手段70は、光ファイバ1の軸
と直交する所定方向から実質的な平行光を照射すること
によって、光ファイバ1の外周面に光の明暗によって境
界線を形成する。
【0045】詳しくは、光ファイバ1に平行光を一方向
から照射すると、光ファイバ1の外周面の照射方向と直
交する方向に光の明るい領域と陰になる領域との境界線
が形成される。このように形成された境界線は、光ファ
イバ1が高精度な直円で形成されているため、光ファイ
バ1の中心軸として観察することができる。
【0046】なお、境界線の観察方向は、境界線を光フ
ァイバ1の中心軸として研磨を行う際に位置決め精度を
高精度にするため、平行光の照射方向とは直交する方向
から観察するのが好ましい。
【0047】また、光ファイバ1の外周面に設けられた
境界線の観察は、光ファイバ1自体が細く目視による観
察が困難であるため、境界線の設けられた光ファイバ1
の先端部の画像を取得するイメージセンサと、イメージ
センサが取得した画像を表示する表示装置とを設け、境
界線を拡大表示させることで、正確な境界線の位置を観
察して高精度に研磨することができる。
【0048】さらに、光ファイバ1を研磨する際に治具
30を移動させるが、照射手段70による平行光が常に
光ファイバ1の軸方向に直交する方向から照射されるよ
うにする必要がある。このため、照射手段70を複数設
けるか、照射手段70を治具と共に回転移動させるよう
にすればよい。
【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により移動させて研磨盤12に当接さ
せることにより研磨を行う。
【0060】このとき、照射手段70によって光ファイ
バ1に平行光を照射して、光ファイバの外周面に中心軸
となる明暗の境界線71を形成することで、この境界線
71を基準として研磨を行うことができる。このため、
光ファイバ1の先端にくさび形状の一方面を高精度に形
成することができる。
【0061】次いで、図4(b)に示すように、治具3
0を回転させることにより、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。
【0062】このときも、上述した一方面の研磨と同様
に、照射手段70によって光ファイバ1に平行光を照射
して、光ファイバ1の外周面に中心軸となる明暗の境界
線71を形成することで、この境界線71を基準として
研磨を行うことができる。このため、光ファイバの先端
にくさび形状の他方面を高精度に形成することができ
る。これにより、従来技術で説明したくさび形状の光フ
ァイバ1を形成することができる。
【0063】このように、照射手段70によって光ファ
イバ1の外周面に明暗の境界線71を形成し、この境界
線71を中心軸として研磨加工を行うようにしたため、
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。
【0064】(実施形態2)上述した実施形態1では、
照射手段70によって光ファイバ1に平行光を照射し
て、光ファイバ1の外周面の照射方向とは直交する方向
に境界線70を形成するようにしたが、実施形態2で
は、照射手段による平行光及び境界線の観測できる領域
を変えた例である。
【0065】図5は、光ファイバの研磨方法を示す要部
拡大図である。
【0066】図5に示すように、本実施形態の照射手段
70Aは光ファイバ1の軸と直交する方向から照射さ
れ、この照射された光を光ファイバ1内で収束させて光
ファイバの外周面の平行光が照射された面とは反対側の
面に境界線71Aを形成する。
【0067】すなわち、照射手段70Aは、平行光が光
ファイバ1内で反対側の面に収束して境界線71Aが形
成できるように、平行光を照射するようになっている。
【0068】このように形成される境界線71Aは、平
行光の照射される面とは反対側の面から観察して光ファ
イバ1の中心軸として研磨を行うことができる。
【0069】このように、光ファイバ1の外周面に形成
される境界線71Aとしても、中心軸とすることができ
るため、上述した実施形態1と同様に、境界線71Aを
基準として研磨加工を高精度に行うことができると共に
研磨時間を短縮することができる。
【0070】なお、本実施形態では、照射手段70Aが
照射した平行光を光ファイバの外周面の中心軸に収束し
た境界線71Aとしたが、これに限定されず、例えば、
収束する境界線の位置が所望量ずれるように平行光の照
射方向を設定することもできる。
【0071】(他の実施形態)以上、本発明の実施形態
1及び2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。
【0072】上述した実施形態1及び2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、凸球面形状等、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、光ファイバの外周面に中心軸となる
境界線71又は71Aを設けることで高精度な研磨加工
を行うことができる。
【0073】また、上述した実施形態1及び2では、ク
ラッド2の外周面に形成された境界線71又は71Aを
中心軸として、この中心軸を基準として研磨を行うよう
にしたが、これに限定されず、例えば、研磨加工前に光
ファイバの先端をエッチングすることにより、コア3を
所定量突出させて、コア3の外周に形成された境界線7
1又は71Aを中心軸として研磨加工を行うようにして
もよい。
【0074】さらに、上述した実施形態1及び2では、
端面研磨装置10の駆動系として公転伝達軸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。
【0075】
【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、光ファイバの軸方向とは直交する方向か
ら実質的な平行光を照射することにより、光ファイバの
外周面に明暗の境界線を形成し、この境界線を中心軸と
して光ファイバの研磨加工を行うことによって、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、
光ファイバの研磨状態の確認を治具から取り外すことな
く行うことができるため、取り付け及び取り外しを繰り
返す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確実に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2に係る光ファイバの研磨方
法を示す要部拡大図である。
【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、70A 照射手段 71、71A 境界線
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月27日(2002.9.2
7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 端面研磨方法および端面研磨装
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (8)

    【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、 前記光ファイバの軸と直交する所定方向から実質的な平
    行光を照射することにより当該光ファイバの外周面に形
    成される明暗の境界線を観察しながら、該境界線を中心
    軸として研磨を行う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、
    前記所定方向を含む面と直交する方向から観察すること
    により、前記光ファイバの前記平行光の照射方向とは直
    交する外周面に前記境界線を観察することを特徴とする
    端面研磨方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の端面研磨方法において、
    前記所定方向とは反対側から観察することにより、前記
    光ファイバの前記平行光の照射方向とは反対側の外周面
    に当該光ファイバを透過して収束された前記境界線を観
    察することを特徴とする端面研磨方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3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部をエッチングする
    ことにより、前記光ファイバのコアを軸方向に突出させ
    ると共に前記境界線を前記コアの外周に形成して研磨を
    行う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凸
    球面形状に研磨することを特徴とする端面研磨方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5の何れか記載の端面研磨方
    法において、前記研磨部材による研磨が研磨液を使用し
    ないドライ研磨であることを特徴とする端面研磨方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜5の何れか記載の端面研磨方
    法において、前記研磨を湿式研磨で行い、前記観察時に
    前記端面の研磨液を除去する端面研磨方法。
  8. 【請求項8】 前記研磨液の除去をエアブローで行う請
    求項7記載の端面研磨方法。
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