JP2003195092A - 気密性光ファイバカプラ及びその製造方法 - Google Patents

気密性光ファイバカプラ及びその製造方法

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JP2003195092A
JP2003195092A JP2001394125A JP2001394125A JP2003195092A JP 2003195092 A JP2003195092 A JP 2003195092A JP 2001394125 A JP2001394125 A JP 2001394125A JP 2001394125 A JP2001394125 A JP 2001394125A JP 2003195092 A JP2003195092 A JP 2003195092A
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optical fiber
metal
optical
fusion
coated
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Tomohide Tamura
智秀 田邑
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Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】屋外や海中での厳しい環境下で使用される気密
性光ファイバカプラにおいて、加工精度が低く、かつ加
工タクトがかかるため量産性が低い。 【解決手段】複数本の金属コ−ト光ファイバの略中央部
を融着一体化した光分岐結合部を補強部材に固定し、こ
の補強部材を金属製外装ケースによって覆うとともに、
該外装ケースの両端にて上記金属コート光ファイバを金
属製接合材により接合し、気密封止した気密性光ファイ
バカプラであって、中央の光ファイバ素線部に少なくと
も1箇所以上の融着接続点を持つ構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、光通信システム等
に使用される気密性を有する光ファイバカプラ及びその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信システム、光伝送技術の進
展は著しく、その中で光を分岐、結合させる光ファイバ
カプラが多く使用されている。使用用途は多種多様に及
び、最近は特に屋外や海中といった厳しい環境下で使用
される場合が増加している。従って、この様な厳しい環
境下において使用しても特性が変動せず、信頼性の高い
光ファイバカプラが必要となっている。
【0003】従来の一般的な光ファイバカプラは図4に
示すように、複数の光ファイバの融着延伸部を外装ケ−
ス9内に収納し、その両端に封止部12を備えていた。
しかし、封止部12にシリコン等の接着剤を使用してい
るため、吸湿等により光ファイバカプラ内部に水分が侵
入し、そのため特性変動、特性劣化が発生し、屋外、海
中等の厳しい環境下での使用は困難であった。
【0004】この様な耐環境性を向上させるために図5
に示すように、光ファイバカプラの融着テ−パ部2のす
ぐ近傍にハンダ部11を設け、かつ外装ケース9の周辺
をハンダ等の金属製接合材13にて封止したものがある
(特開昭62−30205号公報参照)。
【0005】しかしながら図5に示す光ファイバカプラ
では、融着テ−パ部2のすぐ近傍にハンダ部11を設
け、かつ外装ケース9の周辺を金属製接合材13にて封
止している構造をとっているため、ハンダ付け時の熱に
より光ファイバカプラの融着テーパ部2に熱応力が加わ
り長期使用中に融着テーパ部2が破断してしまうという
課題があった。
【0006】この融着テーパ部2の破断の問題を解決す
るために、図6のように複数本の金属コ−ト光ファイバ
1の略中央部の金属コートを除去して融着一体化した光
分岐結合部である融着テーパ部2を形成し、この融着一
体化した光分岐結合部である融着テーパ部2を補強部材
である結合部固定基板7に固定し、この補強部材を金属
製外装ケース9によって覆うとともに、該外装ケースの
両端に保護キャップ4と金属コート光ファイバ1を金属
製接合材13により接合し、気密封止させ弾性接着剤5
で固定した後、保護キャップ9を取り付けたものがある
(特開2001−91786号公報参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図6に示す光ファイバ
カプラは金属コート光ファイバ1を用いて加工するが、
融着一体化する略中央部の金属コートを酸、アルカリ等
の溶剤にディッピングして金属を除去し、中央部に光フ
ァイバ素線部を形成した後、さらに光ファイバ素線部を
融着延伸加工して融着テ−パ部2を形成する必要があ
る。しかしながら、金属コート除去のためのディッピン
グにおいて金属コート光ファイバ中央部の金属コートを
4mm以下の精度で除去することは難しく、かつ金属コ
ートの除去には非常に時間がかかり量産が困難であっ
た。
【0008】
【課題を解決する為の手段】上記に鑑みて本発明は、光
ファイバ素線部両端に金属コート部を有する複数本の金
属コ−ト光ファイバの上記光ファイバ素線部を融着一体
化して光分岐結合部を形成し、この光分岐結合部を補強
部材に固定して金属製外装ケースによって覆うととも
に、該外装ケースの両端にて上記金属コート光ファイバ
を金属製接合材により接合し、気密封止した気密性光フ
ァイバカプラであって、上記光ファイバ素線部に少なく
とも1箇所以上の融着接続点を持つことを特徴とする。
【0009】また、光ファイバ先端の被覆を除去し、被
覆根元の光ファイバ素線部にスパッタリング、メッキ等
により金属コート部を設けた光ファイバの先端同士を融
着接続することによって光ファイバ素線部の両端に金属
コート部を持つ金属コート光ファイバとし、複数の該金
属コ−ト光ファイバの光ファイバ素線部同士を融着一体
化して光分岐結合部を形成し、この光分岐結合部を補強
部材に固定して金属製外装ケースによって覆うととも
に、該外装ケースの両端にて金属コート光ファイバを金
属製接合材により接合し、気密封止することを特徴とす
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を説明す
る。図1は本発明による光ファイバカプラの断面図であ
る。
【0011】略中央の光ファイバ素線部に少なくとも1
箇所以上の融着接続点3があり、両端に金属コート部を
有する金属コ−ト光ファイバ1を2本以上用いて、上記
光ファイバ素線部を融着一体化した光分岐結合部となる
融着テーパ部2が形成され、該融着テーパ部2が補強部
材である板状もしくは筒状の結合部固定基板7に固定さ
れ、さらに該結合部固定基板7が金属製の外装ケース9
によって覆われ、該外装ケース9の両端に保護キャップ
5を付け、該保護キャップ5と金属コート光ファイバ1
の金属コート部を金属製接合材13により接合するとと
もに気密封止させ、更に弾性接着剤6で固定した後、保
護キャップ10を取り付けた構造である。
【0012】このような気密性光ファイバカプラは以下
のように作製することができる。
【0013】図2に本発明に使用する金属コート光ファ
イバ1の作製方法を示す。はじめに図2(a)に示すよ
うに光ファイバ先端の被覆を除去した直後の光ファイバ
素線部23の先端にクリーブエンド加工を施し、光ファ
イバ端面24をフラットにする。
【0014】さらに光ファイバ素線部23の先端部分を
フォトレジスト等の溶剤によりマスキング処理を行い、
スッパタリング、メッキ等の方法により金属コートを行
う。その後、マスキング部材を除去することによって先
端に光ファイバ素線部21、被覆根元に金属コート部2
2を有する金属コート光ファイバ20とする。
【0015】図3にマスキング処理の加工概念図を示
す。先端被覆を除去、クリーブエンド加工した光ファイ
バ部素線部23を溶剤31に光ファイバ先端から所定範
囲までディッピングする。光ファイバを一直線上に並べ
て一括でディッピングすることもでき、先端からディッ
ピングできることから光ファイバ中央部をディッピング
するよりも容易にでき、かつディッピング寸法を容易に
制御できることからマスキング精度を0.2mm以下に
抑えることが可能である。
【0016】また溶剤31はマスキング除去に使用する
有機溶剤等に可溶性の高いものを選定することにより短
時間でマスキング除去が可能となることから加工タクト
の短縮ができる。
【0017】次に図2(b)に示すように得られた金属
コート光ファイバ20の光ファイバ端面24を対向させ
融着接続することで図2(c)に示すように略中央部に
光ファイバ素線部25を持ち、その両端の被覆根元に金
属コート部22を有する金属コート光ファイバ1を得る
ことができる。
【0018】光分岐結合部となる光ファイバ素線部25
は融着加工処理を行うため、融着接続点3は中央部を避
けることが望ましい。そのためには図2(b)に示すよ
うに対向させる金属コート光ファイバ20の素線部21
の長さをそれぞれ異なる寸法にすることで中央部からず
れた位置に融着接続点3を設けることができる。また金
属コート部22は融着接続による熱の影響をなくすた
め、融着接続点3からある程度離れた構造とする。実際
に融着接続点3と金属コート部22の距離は3mm以上
あれば十分である。また金属コート部22はハンダ付け
封止に使用するするため、2mm程度の長さが必要であ
る。
【0019】このような本発明による寸法精度が0.2
mm以下の光ファイバ素線部21を有する2本の金属コ
ート光ファイバ20を融着接続するため、最終的な金属
コート光ファイバ1において寸法精度が0.4mm以下
の光ファイバ素線部25を形成することが可能となる。
【0020】また融着接続点3を設けることで光ファイ
バカプラに新しい機能を付加できる。対向する光ファイ
バをわずかにずらして融着接続すると接続損失が発生す
る。接続損失を減衰機能に利用することでそれぞれの光
ファイバに所望の減衰量を付加することができる。減衰
機能は光ファイバ間の出力調整に有効である。
【0021】さらにこの金属コート光ファイバ1の光フ
ァイバ素線部25を並列もしくは捻って整列させ、融着
延伸により融着テ−パ部2を形成し、接着剤8で結合部
固定基板7に固定する。
【0022】ここで金属コート光ファイバ1は2本でな
くとも複数本であればよく、又結合部固定基板7と光フ
ァイバとの固定は図1に示す4カ所または、外側の2カ
所に接着剤8で接合する。接着剤の位置を融着接続点3
を含むようにすると融着接続点3の保護部材となり、よ
り信頼性が向上できる。
【0023】使用される部材の材質としては、結合部固
定基板7は光ファイバと熱膨張係数が同一もしくは特性
の類似した石英、結晶化ガラス等が望ましい。接着剤は
エポキシ系、アクリレ−ト系等を使用する。
【0024】この様にして作製された結合部固定基板7
を、外装ケ−ス10に収納する。
【0025】その後、保護キャップ5を外装ケース10
の両端にはめ込み、該保護キャップ5と該外装ケース1
0とをハンダ付けにより固定する。次に該保護キャップ
5の内部の孔にハンダ等の金属製接合材13を充填し、
該保護キャップ5と金属コート光ファイバ1の金属コー
ト部22とを封止し、気密性を確保する。
【0026】上記保護キャップ5を用いる事により、ハ
ンダ付け部11と融着テ−パ部2の距離を十分離すこと
ができ、さらに保護キャップ5は円錐状となっている
為、融着テ−パ部2にハンダが流入しづらく、外装ケ−
ス10と金属コ−ト光ファイバ1とのハンダ付けの作業
性が良くなる利点がある。
【0027】又、外装ケース10の材質はステンレス等
の金属が望ましく、保護キャップ5及び保護キャップ9
の材質は外装ケース10と同じである事が望ましい。こ
れは接合される部材の熱膨張係数が異なるとハンダ付け
時の熱応力の影響で接合後に接合部から割れることがあ
るためである。
【0028】なお外装ケース10、保護キャップ5、1
0のハンダ付け部分、ハンダ充填部分はニッケル−金メ
ッキ等の処理が施されている必要がある。
【0029】又、結合部固定基板7と外装ケース10と
の接着固定はエポキシ系、アクリレ−ト系等の接着剤に
て行われる。そして金属製接合材13は6−4鉛錫ハン
ダが望ましいが、8−2金錫ハンダやセラミックス含有
ハンダ、低融点ハンダ等を用いることもできる。
【0030】ハンダ付けした金属コ−ト光ファイバ1の
融着接続点3は弾力性に乏しく、光ファイバが動く事に
より該融着接続点3にて折れやすい為、シリコン系、ゴ
ム系、もしくはエラストマー系等の弾性接着剤6を充填
し、さらに光ファイバを保護する保護キャップ9をはめ
込み、保護キャップ5とハンダ固定する。
【0031】以上の様な構造により、気密性の優れた、
特性の安定した光ファイバカプラを容易に作製すること
が可能となる。
【0032】この様に本発明の光ファイバカプラによれ
ば、ハンダ封止により、融着テ−パ部2が完全に外部と
遮断される為、水分等が侵入する事がなく、屋外、海
中、水中等過酷な環境下においてもカプラ特性の劣化が
ない気密性光ファイバカプラを提供できる。
【0033】
【実施例】加工方法の量産性向上の確認として従来例の
図6に示す光カプラの加工方法による金属コート光ファ
イバと本発明の図1に示す光カプラの加工方法による金
属コート光ファイバにおいて光ファイバ素線部の寸法精
度及び作製タクトの測定を行い比較した。光ファイバ素
線部の寸法精度は光ファイバ素線部の長さを30mmに
なるよう作製し100本のサンプルで測定を行った。作
製タクトは光カプラに使用する2本分について算出し
た。
【0034】光ファイバ素線部の寸法精度の比較結果を
表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】表1より明らかなように、本発明による加
工方法では、29.8〜30.2mmの範囲で寸法を抑
えており、寸法ばらつきの度合いを示すσは0.13と
非常に小さいことが判った。これに対し、従来の加工方
法では28.2〜32.9mmと寸法の範囲が大きく、
またσも1.32と大きいことが判ったまた、作製タク
トは従来の加工方法では4分15秒であったが、本発明
による方法では1分50秒と半分以下のタクトに改善さ
れた。
【0037】また、信頼性評価として以下に示す方法で
実験を行った。本発明の図1に示す光ファイバカプラ
と、比較例として図4,図5及び図6に示す光ファイバ
カプラを作製し、60℃の温水に2000時間浸漬し、
特性変化を比較した。その結果を表1に示す。比較した
特性は、光ファイバカプラの代表的な特性である分岐比
と過剰損失を波長1550nmにより測定した。
【0038】表2に測定結果を示す。
【0039】
【表2】
【0040】表2より気密性が十分ではない従来例の図
4の光ファイバカプラは、分岐比で+6.8%、過剰損
失で+0.37dBと、大幅な特性劣化が発生した。
又、従来例の図5の光ファイバカプラは分岐比及び過剰
損失の変動値は共に大きく、内部を解体したところテー
パ部で光ファイバが破断していた。
【0041】これに対し、本発明の図1の気密性光ファ
イバカプラは、分岐比で+0.1%、過剰損失で+0.
01dBと、図6の気密性光ファイバカプラと同様に極
めて変動の小さな結果となった。
【0042】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数本
の金属コ−ト光ファイバの略中央部を融着一体化した光
分岐結合部を補強部材に固定し、この補強部材を金属製
外装ケースによって覆うとともに、該外装ケースの両端
にて金属コート光ファイバを金属製接合材で接合して光
ファイバカプラを構成することによって、気密性が良
く、耐環境性が優れている為、屋外、海中等過酷な環境
下でも特性変動なく使用する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバカプラの断面図である。
【図2】(a)〜(c)は本発明に使用する金属コート
光ファイバの製造方法の説明図である。
【図3】本発明に使用する金属コート光ファイバの製造
方法の説明図である。
【図4】従来の光ファイバカプラの外観図である。
【図5】従来の光ファイバカプラの断面図である。
【図6】従来の光ファイバカプラの断面図である。
【符号の説明】
1:金属コ−ト光ファイバ 2:融着テ−パ部 3:融着接続点 4:境界面 5、9:保護キャップ 6:弾性接着剤 7:結合部固定基板 8:接着剤 10:外装ケ−ス 11:ハンダ付け部 12:封止部 13:金属製接合材 20:金属コート光ファイバ 21:光ファイバ素線部 22:金属コート部 23:被覆除去直後の光ファイバ素線部 24:光ファイバ端面 25:光ファイバ素線部 30:光ファイバ 31:溶剤

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバ素線部の両端に金属コート部を
    有する複数本の金属コ−ト光ファイバの上記光ファイバ
    素線部を融着一体化して光分岐結合部を形成し、この光
    分岐結合部を補強部材に固定して金属製外装ケースによ
    って覆うとともに、該外装ケースの両端にて上記金属コ
    ート光ファイバを金属製接合材により接合し、気密封止
    した気密性光ファイバカプラであって、上記光ファイバ
    素線部に少なくとも1箇所以上の融着接続点を持つこと
    を特徴とする気密性光ファイバカプラ。
  2. 【請求項2】光ファイバ先端の被覆を除去し、被覆根元
    の光ファイバ素線部にスパッタリング、メッキ等により
    金属コート部を設けた光ファイバの先端同士を融着接続
    することによって光ファイバ素線部の両端に金属コート
    部を持つ金属コート光ファイバとし、複数の該金属コ−
    ト光ファイバの光ファイバ素線部同士を融着一体化して
    光分岐結合部を形成し、この光分岐結合部を補強部材に
    固定して金属製外装ケースによって覆うとともに、該外
    装ケースの両端にて金属コート光ファイバを金属製接合
    材により接合し、気密封止する工程からなる気密性光フ
    ァイバカプラの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015047117A1 (en) 2013-09-30 2015-04-02 Inphotech Sp. O. O. Fibre coupler for creation of high temperature-resistant interferometers and high temperature-resistant interferometer
US20160288268A1 (en) * 2013-11-22 2016-10-06 Inhotech Sp.O.O. A method of bonding optical fibers with conductive coatings with metal elements

Cited By (2)

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