JP2004053785A

JP2004053785A - 多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法および拡大装置

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Publication number: JP2004053785A
Application number: JP2002209140A
Authority: JP
Inventors: Eiichiro Yamada; 山田　英一郎; Kazuto Saito; 斎藤　和人; Mitsuaki Tamura; 田村　充章
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: JP3948360B2

Abstract

【課題】多心光ファイバをＴＥＣ処理する一括加熱で、光ファイバの所定範囲を均一に加熱することができる多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法および拡大装置を提供する。
【解決手段】複数の光ファイバを平行一列に並べた多心光ファイバ１１をバーナ１７で一括加熱することにより、コア部に添加されているドーパントを熱拡散させる多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法であって、多心光ファイバ１１の両側に火炎巻き込み防止部材１６を配置して加熱する。また、バーナ１７には、加熱面に多心光ファイバの軸方向に複数個のガス噴出口１８を配列するとともに複数個のガス噴出口１８を光ファイバの軸方向と平行に複数列配列した形状のものが用いられる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多心光ファイバをバーナで一括加熱することにより、コア部に添加されているドーパントを熱拡散させて、多心光ファイバのモードフィールド径を拡大する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、波長多重伝送用光ファイバやラマン増幅用光ファイバ等のモードフィールド径を小さくした高機能光ファイバを、モードフィールド径（他に、「コア径」で表現する場合もある）が比較的大きい通常のシングルモード光ファイバと組合わせたハイブリッド光ファイバの開発が進められている。
【０００３】
光ファイバのモードフィールド径が異なる前記の高機能光ファイバと、通常のシングルモード光ファイバの接続では、単に融着接続したのみでは実用的な接続損失が得るのが難しい。このため、融着接続部を追加加熱処理して、コア部のドーパントをクラッド部側に熱拡散させ、接続部のモードフィールド径を一致させて滑らかな接続形状にする方法（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｄｉｆｆｕｓｅｄ　Ｅｘｐａｎｄｅｄ　Ｃｏｒｅ、以下、ＴＥＣという）が知られている（例えば、特許２６１８５００号公報参照）。
【０００４】
また、光ファイバ内に誘電体多層膜フィルタを挿入した光部品あるいは光コネクタ部品で、光ファイバ端のモードフィールド径が小さいと接続損失が増加する傾向がある。このため、光が出入りする光ファイバ端を部分的にＴＥＣ処理して、光ファイバ端のモードフィールド径を部分的に拡大することが知られている（例えば、特開平２―２６６３０７号公報、特開平４―６９６０４号公報参照）。
【０００５】
図１１は上述のＴＥＣ処理の一例を示す図である。図１１（Ａ）は、モードフィールド径の異なる光ファイバ同士を融着接続した後にＴＥＣ処理する例を示す図、図１１（Ｂ）は、光ファイバの中間部分をＴＥＣ処理してモードフィールド径を拡大しフィルタを形成する例を示す図である。図中、１ａ，１ｂは光ファイバ、２はガラスファイバ部（クラッド部）、３ａ，３ｂはコア部、４はファイバ被覆部、５は融着接続部、６はバーナ、７はモードフィールド径拡大部、８は誘電体多層膜フィルタ、９は基板、１０は接着樹脂を示す。
【０００６】
互いに融着接続される光ファイバ１ａと１ｂは、ガラスファイバ部（クラッド部）２の外径は同じであるが、コア部３ａと３ｂのモードフィールド径（上記公報ではコア径としている）およびその比屈折率差が異なる。光ファイバ１ａと１ｂは、接続端面を対向配置させた後、アーク放電等により接続端面を溶融して突合せ融着接続される。単に融着接続しただけでは、図１１（Ａ）に示すように融着接続部５において、光ファイバ１ａのコア部３ａと光ファイバ１ｂのコア部３ｂとのモードフィールド径の違いにより、接続が不連続となり接続損失が大きくなる。
【０００７】
これを改善するために、燃焼ガスを用いたマイクロトーチまたはバーナ６で、融着接続部５の近傍を追加加熱しＴＥＣ処理する。この加熱は、光ファイバ１ａ，１ｂ自身は溶融しないが、コア部３ａ，３ｂに添加されている屈折率を上げるドーパントがクラッド部側に熱拡散する温度と時間で行なわれる。この加熱により、コア部３ａ，３ｂに添加されているドーパントがクラッド部２側に熱拡散して、コア部３ａ，３ｂの融着接続部におけるモードフィールド径が拡大され、拡大部７で示すように滑らかな接続形状が得られる。
【０００８】
なお、モードフィールド径が小さくドーパント濃度が高い方の光ファイバ１ａは、モードフィールド径が大きくドーパント濃度が低い方の光ファイバ１ｂより、ドーパントが多く熱拡散する。したがって、光ファイバ１ａ側のモードフィールド径が、光ファイバ１ｂ側より大きくテーパ状に拡大されて、不連続状態を軽減する。このような異種光ファイバ同士を融着接続する場合は、上述したＴＥＣ処理を行なうことで、モードフィールド径の小さい光ファイバを、他方の光ファイバのモードフィールド径に徐々に近づけ、接続損失を低減できることが明らかになっている。
【０００９】
また、図１１（Ｂ）に示すように、光ファイバ１ａの中間部分を予め加熱してＴＥＣ処理しておき、モードフィールド径拡大部７を形成しておく。この後、ＴＥＣ処理した部分を基板９に接着樹脂１０で接着固定し、モードフィールド径拡大部７の中央部分に回転砥石等で所定幅の切り込みを入れ、この切り込み部分に誘電体多層膜フィルタ８を挿着することにより、損失を低減したフィルタ収納光ファイバとすることができる。また、モードフィールド径拡大部７の中央部分で分断して、その端部を光コネクタフェルールに挿着することにより、接続端のモードフィールド径を拡大した光コネクタを形成することができる。
【００１０】
さらに、モードフィールド径を拡大した切断端部に、モードフィールド径が大きい光ファイバ１ｂを機械的接合あるいは融着することにより、モードフィールド径に一致させた状態で接続することができる。この場合も、モードフィールド径の違いにより、接続が不連続となり接続損失が大きくなるのを低減することができる。さらに、このような加熱によるＴＥＣ処理は、同種の光ファイバ同士の接続でも、融着接続部分のコア径を拡大して偏心等による接続損失を低減することに有効であることが知られている（例えば、特開昭６１−１１７５０８号公報参照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＴＥＣ処理は、通常、マイクロトーチまたはバーナを用いて行なわれ、所定領域を加熱するために光ファイバの軸方向に、マイクロトーチを相対移動させている。また、複数個のマイクロトーチまたはバーナを対向配置して光ファイバを加熱している。さらに、平行一列に並べた多心の光ファイバを同時に加熱するために、光ファイバの配列方向に複数のマイクロトーチまたはバーナを配置する例（例えば、特許第２６９３６４９号公報参照）が知られている。また、多心テープファイバの幅寸法に対応した形状のものを用いる例（特開平８−８２７２１号公報参照）も知られている。
【００１２】
ＴＥＣ処理は、光ファイバの所定領域におけるコア部のドーパントがクラッド部に熱拡散するのに適切な温度と時間で加熱する必要がある。光ファイバ融点以下で加熱されるが、加熱が適切に行なわれないと、加熱部分が軟化して光ファイバの自重で弛みを生じることがある。弛みによる変形が残ると損失増加の一因となる。
【００１３】
また、バーナの火炎は、不均一な温度分布と広がりを有し、また、外部環境により炎にゆらぎが生じ、一定した加熱状態に管理するのが難しい。特に、８心、１２心、２４心といった多心光ファイバを一括して加熱処理する場合、バーナの火炎は、多心光ファイバを外側から包み込むような状態となる。このため、外側に配列された光ファイバは、内側に配列された光ファイバより加熱量が多くなり均一に加熱されない。この結果、多心光ファイバの外側と内側でＴＥＣ処理に差が生じ、各光ファイバの接続損失が一様に低減されず、バラツキが生じるというような問題がある。
【００１４】
ＴＥＣ処理における上記のような問題に対して、加熱用のバーナの構成が大きく影響する。しかし、上述した従来のバーナは、いずれも加熱範囲が限定的であり、多心光ファイバを均一に加熱するのが難しく、また、所望の温度分布を得るのが難しい。
【００１５】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、多心光ファイバをＴＥＣ処理する一括加熱で、光ファイバの所定範囲を均一に加熱することができる多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法および拡大装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法は、複数の光ファイバを平行一列に並べた多心光ファイバをバーナで一括加熱することにより、コア部に添加されているドーパントを熱拡散させる多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法であって、多心光ファイバの両側に火炎巻き込み防止部材を配置して加熱することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の多心光ファイバのモードフィールド径拡大装置は、複数の光ファイバを平行一列に並べた多心光ファイバをバーナで一括加熱することにより、コア部に添加されているドーパントを熱拡散させる多心光ファイバのモードフィールド径拡大装置であって、多心の光ファイバの両側に位置するように火炎巻き込み防止部材を配設したことを特徴とする。バーナは、加熱面に光ファイバの軸方向に複数個のガス噴出口が配列されるとともに複数個のガス噴出口が前記光ファイバの軸方向と平行に複数列配列されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１により本発明の概略を説明する。図１（Ａ）はＴＥＣ処理の加熱方法の概略を説明する図、図１（Ｂ）はバーナの上向き加熱形態を示す図、図１（Ｃ）はバーナの下向き加熱形態を示す図である。図中、１１は多心光ファイバ、１１ａは中央側の光ファイバ、１１ｂは両端の光ファイバ、１２は裸ファイバ部、１３はファイバ被覆部、１４は融着接続部、１５は光ファイバの加熱領域（ＴＥＣ領域）、１６は火炎巻き込み防止部材、１７はバーナ、１８はガス噴出口、１９はファイバフォルダ、２０はファイバクランプを示す。
【００１９】
本発明で対象とする多心光ファイバ１１とは、複数本の単心光ファイバ心線を平行一列に並べた形態、および、予め複数本の単心光ファイバ心線を平行一列に並べて共通被覆で一体化した形態の光ファイバテープ心線である。多心光ファイバ１１は、例えば、融着接続に引き続いて融着接続部１４をＴＥＣ処理するために、図１（Ａ）に示すような形態でモードフィールド径拡大装置にセットされる。前記装置は、バーナ１７、ファイバフォルダ１９、ファイバクランプ２０を備えている。バーナ１７は、図１（Ｂ）に示すように多心光ファイバ１１の下側に配置し、多心光ファイバ１１に向けて上向きに加熱する形態と、図１（Ｃ）に示すように多心光ファイバ１１の上側に配置し、多心光ファイバ１１に向けて下向きに加熱する形態とすることができる。
【００２０】
ＴＥＣ処理を行なう場合、先ず、多心光ファイバ１１の融着接続部１４がバーナ１７の中心に位置するようにファイバクランプ２０で多心光ファイバ１１の両側を固定する。ファイバクランプ２０に引張り力を加え、多心光ファイバ１１に適度の張力を付与した後、張力を付与した状態で内側のファイバフォルダ１９によりファイバ被覆部１３の端部を固定し、次いで、ファイバクランプ２０に加えた前記張力を解放する。この張力付与により、加熱中に多心光ファイバが弛まないようにすることができる。
【００２１】
本発明で使用するバーナ１７は、図１（Ｂ）に示すように、多心光ファイバ１１の軸方向（長手方向）に複数個のガス噴出口１８を配列するとともに、このガス噴出口１８の列を光ファイバの軸方向と平行に複数列配列して構成される。軸方向に配列するガス噴出口１８の数および配列長は、多心光ファイバ１１の所定の加熱領域（ＴＥＣ領域）１５をカバーする範囲で設けることができる。また、軸方向と平行に設ける配列数は、加熱する多心光ファイバ１１の心線数やファイバ間隔によって、適宜増減させることができる。さらに、複数個のガス噴出口１８の配列パターンを変えることにより、任意の加熱温度分布とすることも可能である。
【００２２】
本発明では、前記のバーナ１７で、多心光ファイバ１１の配列方向の両側に火炎巻き込み防止部材１６を配置して加熱することを特徴としている。この火炎巻き込み防止部材１６は、例えば、多心光ファイバ１１の両端の光ファイバ１１ｂにファイバ間隔程度に近接して平行に配置される。この火炎巻き込み防止部材１６は、例えば、金属、ガラス、セラミック等の各種の耐熱材で形成されたロッド形状のものが用いられる。好ましくは、光ファイバと熱伝導等が近いガラス、セラミック材で形成したものがよい。
【００２３】
図１（Ｂ）の例のように、バーナ１７を多心光ファイバ１１の下面側に位置させ上向きで加熱する場合、バーナ火炎は多心光ファイバ１１の中央側から外側に向かい、両端を巻き込むようにして生じる。したがって、火炎巻き込み防止部材１６がない場合、両端の光ファイバ１１ｂは中央側の光ファイバ１１ａより多い加熱量で加熱されることになる。しかし、上記のように、両端の光ファイバの外側に近接して火炎巻き込み防止部材１６を平行に配置することにより、両端の光ファイバ１１ｂへのバーナ火炎の巻き込みが緩和され、中央側光ファイバ１１ａの加熱量との差を小さくすることができる。
【００２４】
図１（Ｃ）の例のように、バーナ１７を多心光ファイバ１１の上面側に位置させ下向きで加熱する場合、図１（Ｂ）の上向き加熱よりバーナ火炎の両端での巻き込みは軽減される。しかし、バーナ火炎は、多心光ファイバ１１の中央側から外側に向かい、同様に両端の光ファイバ１１ｂを巻き込むように生じる。このため、図１（Ｂ）の場合と同様に、火炎巻き込み防止部材１６がない場合、両端の光ファイバ１１ｂは中央側の光ファイバ１１ａより多い加熱量で加熱されることになる。したがって、両端の光ファイバ１１ｂの外側に近接して火炎巻き込み防止部材１６を平行に配置することにより、両端の光ファイバ１１ｂへのバーナ火炎の巻き込みが緩和され、中央側の光ファイバ１１ａの加熱量との差を小さくすることができる。
【００２５】
バーナ１７は軸方向に複数個のガス噴出口１８を配列した構成であるので、多心光ファイバの所定範囲を加熱することができ、従来のように軸方向に移動させる必要はない。しかし、バーナ１７を多心光ファイバ１１の軸方向（長手方向）に後述する揺動機構により揺動させることにより、加熱範囲を拡大してＴＥＣ領域を拡大することができる。また、揺動速度等を制御することにより、軸方向に均一な温度分布で加熱したりＴＥＣ領域のテーパ形状を調整することもできる。
【００２６】
なお、本発明によるモードフィールド径拡大のための加熱方法は、図１１（Ａ）に示した多心光ファイバの融着接続部のＴＥＣ処理、および、図１１（Ｂ）に示した多心光ファイバ中間部のＴＥＣ処理のいずれにも適用することができる。
【００２７】
図２は、本発明に用いられるバーナの一例を示す図で、図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）はａ−ａ断面図、図２（Ｃ）は右側面図である。図中、１７はバーナ、１７ａは加熱面、１７ｂはバーナ本体、１７ｃはガス導入室、１７ｄはガス導入ポート、１８はガス噴出口を示す。
【００２８】
バーナ１７は耐熱性の金属等で、例えば、１ｃｍ^３以下の立方体形状で形成され、バーナ本体１７ｂにガス導入ポート１７ｄを取付けて構成される。なお、バーナ１７の大きさは、多心光ファイバの心数等によって異なり、特に１ｃｍ^３以下に限定されるものではない。バーナ本体１７ｂの内部は、ガス導入室１７ｃで形成され、光ファイバを加熱する加熱面１７ａには、上述した複数個のガス噴出口１８がガス導入室１７ｃに連通して設けられる。ガス噴出口１８は、例えば、直径０．３ｍｍ程度の孔で、０．７ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のピッチで光ファイバの軸方向および軸方向に直交する方向にマトリックス状に設けられる。
【００２９】
図３は第１の実施の形態を示し、火炎巻き込み防止部材に光ファイバを用いた例を示す。図３（Ａ）は別途用意した光ファイバを炎巻き込み防止部材として用いる例を示す図、図３（Ｂ）は多心光ファイバの両端の光ファイバを火炎巻き込み防止部材とする例を示す図、図３（Ｃ）は加熱状態を示す図である。図中の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００３０】
図３（Ａ）において、多心光ファイバ１１は、ファイバ被覆部１３の端部をファイバフォルダ１９（押さえ部材を省略して示している）で固定され、モードフィールド径の拡大を行なおうとする裸ファイバ部１２の中心部にバーナ１７を配してセットされる。火炎巻き込み防止部材１６には短い単心のダミーファイバを使用し、両端の光ファイバ１１ｂに近接して配置する。なお、バーナ１７は、図では多心光ファイバ１１の下側に配した上向き加熱の例を示したが、上側に配して下向き加熱としてもよい。
【００３１】
図３（Ｂ）においては、図３（Ａ）と同様に多心光ファイバ１１をファイバフォルダ１９で固定するが、多心光ファイバ１１の両端の光ファイバを火炎巻き込み防止部材１６として使用する。したがって、図３（Ａ）のように、火炎巻き込み防止部材１６としての単心のダミーファイバを別途準備する必要がない。しかし、多心光ファイバ１１の両端の光ファイバ１１ｂは、１つ内側の光ファイバとなり、実際の両端の光ファイバは、光信号の伝送には使用しないダミーファイバとして扱うこととなる。
【００３２】
図３（Ｃ）は、従来の加熱状態と本発明の加熱状態の違いを示す図である。（イ）図は、従来の上向き加熱の例で、両端の光ファイバ１１ｂにはバーナ火炎が巻き込み、内側の光ファイバ１１ａより強く加熱され、内側と両側の光ファイバで加熱が不均一となり、ＴＥＣ処理に差が生じる。（ロ）図は、従来の下向き加熱の例であるが、（イ）図の上向き加熱に比べて両端の光ファイバ１１ｂへのバーナ火炎の巻き込みが少なく、加熱の不均一は軽減される。しかし、両端の光ファイバ１１ｂは内側の光ファイバ１１ａより強く加熱されることに変わりはない。
【００３３】
（ハ）図は、本発明による図３（Ａ）および図３（Ｂ）で示した両端の光ファイバ１１ｂに近接して、ダミーファイバの火炎巻き込み防止部材１６を配置した上向き加熱の例である。この場合、ダミーファイバの火炎巻き込み防止部材１６により、両端の光ファイバ１１ｂに対するバーナ火炎の巻き込みが緩和され、内側と両側の光ファイバにおける加熱の不均一を緩和することができる。（ニ）図は、本発明による下向き加熱の例で、上記（ハ）図の上向き加熱の場合より、さらに加熱の不均一を軽減することができる。
【００３４】
図４および図５は第２の実施の形態を示し、火炎巻き込み防止部材にロッド形状のものを用いる例を示す。図４（Ａ）は火炎巻き込み防止部材をファイバフォルダと一体的に設ける例を示す図、図４（Ｂ）は火炎巻き込み防止部材をファイバフォルダに着脱可能に設ける例を示す図、図４（Ｃ）は火炎巻き込み防止部材をバーナと一体的に設ける例を示す図、図５（Ａ）は加熱状態を示す図、図５（Ｂ）は火炎巻き込み防止部材の各種の形状例を示す図である。図中の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００３５】
図４（Ａ）においては、ロッド形状の火炎巻き込み防止部材１６がファイバフォルダ１９の一方に一体的に設けられている。多心光ファイバ１１のモードフィールド径の拡大を行なおうとする裸ファイバ部１２を、ファイバフォルダ１９で固定したとき、両端の光ファイバ１１ｂに近接して火炎巻き込み防止部材１６が自動的に配置される。加熱時には、両端の光ファイバ１１ｂに対するバーナ火炎の巻き込みを自動的に緩和することができる。
【００３６】
図４（Ｂ）においては、ロッド形状の火炎巻き込み防止部材１６がファイバフォルダ１９に着脱可能に設けられている。多心光ファイバ１１のモードフィールド径の拡大を行なおうとする裸ファイバ部１２を、ファイバフォルダ１９で固定するとともに、両端の光ファイバ１１ｂに近接して火炎巻き込み防止部材１６を必要に応じて配置固定する。加熱時には、両端の光ファイバ１１ｂに対するバーナ火炎の巻き込みを緩和することができる。
【００３７】
図４（Ｃ）においては、ロッド形状の火炎巻き込み防止部材１６が支持アーム１６ａを介してバーナ１７と一体的に設けられている。多心光ファイバ１１のモードフィールド径の拡大を行なおうとする裸ファイバ部１２を、ファイバフォルダ１９で固定した後、バーナ１７を所定位置に移動させることにより、両端の光ファイバ１１ｂに近接して火炎巻き込み防止部材１６が自動的に配置される。加熱時には、両端の光ファイバ１１ｂに対するバーナ火炎の巻き込みを自動的に緩和することができる。
【００３８】
図５（Ａ）は、本発明によるロッド形状の火炎巻き込み防止部材１６を用いた際の加熱状態を示し、（イ）図は上向き加熱の例を示し、（ロ）図は下向き加熱の例を示している。何れの例においても、両端の光ファイバ１１ｂに近接して配置したロッド形状の火炎巻き込み防止部材１６により、両端の光ファイバ１１ｂに対するバーナ火炎の巻き込みが緩和され、内側と両側の光ファイバにおける加熱の不均一を緩和することができる。なお、（ロ）図の下向き加熱の場合、（イ）図の上向き加熱の場合より、両端へのバーナ火炎の巻き込みが少なく、さらに加熱の不均一を軽減することができる。
【００３９】
図５（Ｂ）は、ロッド形状の火炎巻き込み防止部材１６に、各種形状のものが用いられる例を示す図である。（イ）図は断面が円形の例を示し、（ロ）図は断面が矩形の例を示し、（ハ）図は断面が三角形の例を示し、（ニ）図は断面が菱形の例を示している。何れの形状においても、加熱される光ファイバ断面積以上の断面積を有し、両端の光ファイバ１１ｂに対するバーナ火炎の巻き込みを緩和し、内側と両側の光ファイバの加熱の不均一を軽減して、ＴＥＣ処理に差が生じないようにすることができる。
【００４０】
図６は第３の実施の形態を示し、火炎巻き込み防止部材に断面凹形状の基板を用いる例を示す。図６（Ａ）は下向き加熱する例を示す図、図６（Ｂ）は火炎巻き込み防止部材を支持基板として使用する例を示す図、図６（Ｃ）は加熱状態を示す図である。図中の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００４１】
図６（Ａ）において、火炎巻き込み防止部材１６は断面凹形状の基板を用いて形成され、ファイバ被覆部１３の一部に跨る軸方向長さを有している。この火炎巻き込み防止部材１６は、例えば、多心光ファイバ１１の下面側にファイバフォルダ１９の下部側に設けた支持アーム（図示せず）等により支持される。多心光ファイバ１１のモードフィールド径の拡大を行なおうとする裸ファイバ部１２を、ファイバフォルダ１９で固定したとき、火炎巻き込み防止部材１６の両側突壁１６ｂが両端の光ファイバ１１ｂに近接して配置される。加熱時には、両端の光ファイバ１１ｂに対するバーナ火炎の巻き込みを自動的に緩和することができる。
【００４２】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）において加熱時に使用した火炎巻き込み防止部材１６をそのまま基板として用いる例を示している。加熱処理された裸ファイバ部１２は火炎巻き込み防止部材１６の平端部に載置されて、接着樹脂２１により接着一体化される。加熱が融着接続部のＴＥＣ処理である場合、火炎巻き込み防止部材１６は、ＴＥＣ処理後に融着接続部の補強基板として用いられる。また、加熱処理が図１１（Ｂ）で示したフィルタ形成部である場合、ＴＥＣ処理後に火炎巻き込み防止部材１６を支持基板として接着樹脂２１で一体化する。この後、ＴＥＣ処理された中央部分に切り込みを入れ、この切り込み部分に誘電体多層膜フィルタを挿入する。なお、火炎巻き込み防止部材１６をそのまま基板として用いない場合は、軸方向長さを短く形成した形状のものであってもよい。
【００４３】
図６（Ｃ）は、本発明による火炎巻き込み防止部材１６に断面凹形状の基板を用いた際の加熱状態を示し、（イ）図は上向き加熱の例を示し、（ロ）図は下向き加熱の例を示している。何れの例においても、両端の光ファイバ１１ｂに近接して配置した火炎巻き込み防止部材１６により、両端の光ファイバ１１ｂに対するバーナ火炎の巻き込みが緩和され、内側と両側の光ファイバにおける加熱の不均一を緩和することができる。なお、（ロ）図の下向き加熱の場合、（イ）図の上向き加熱の場合より、両端へのバーナ火炎の巻き込みが少なく、さらに加熱の不均一を軽減することができる。
【００４４】
図７は、モードフィールド径が５．７μｍで比屈折率差１．３％の８心の多心光ファイバに対して、一括加熱でＴＥＣ処理した一例を示す図である。実線で示すデータは、図３（Ｃ−ロ）の火炎巻き込み防止部材を用いず下向き加熱によりＴＥＣ処理した場合の拡大されたモードフィールド径である。点線のデータは、図３（Ｃ−ニ）の火炎巻き込み防止部材を用いた下向き加熱によりＴＥＣ処理した場合の拡大されたモードフィールド径である。
【００４５】
多心光ファイバの心線番号を左から１〜８としたとき、火炎巻き込み防止部材を用いない場合は、両端の１番と８番の光ファイバに対する加熱量が大きく、モードフィールド径も２番〜７番の内側の光ファイバに比べてバラツキの差が大きくなっている。一方、火炎巻き込み防止部材を用いた場合は、両端の１番と８番の光ファイバに対するバーナ火炎の巻き込みが軽減され、モードフィールド径が小さくなり、２番〜７番の内側の光ファイバとの差を少なくすることができた。以上の結果から、多心光ファイバの両端の光ファイバに近接して火炎巻き込み防止部材を配置することにより、各心線間でのモードフィールド径の差が±０．５μｍ以下に軽減することができる。
【００４６】
次に、図８，図９，図１０により、本発明の具体的なモードフィールド径拡大装置の駆動機構と動作方法について説明する。図８は光ファイバの支持機構を示し、図中、１１は多心光ファイバ、１２は裸ファイバ部、１３はファイバ被覆部、１４は融着接続部、１９はファイバフォルダ、１９ａはファイバフォルダ台、２０はファイバクランプ、２０ａはファイバクランプ台、１７はバーナ、２２はベース台、２３は摺動台、２４は摺動溝、２５は滑車、２６は錘、２７はエアボンベ、２８はエアバルブ、２９は配管、３０はエア制御装置を示す。図９はバーナの駆動機構を示し、図中、３１はバーナ保持部、３１ａはバーナ保持部台、３２は上下方向駆動台、３２ａは摺動溝、３３は保持アーム、３３ａは保持アーム台、３４は前後方向駆動台、３４ａは摺動溝、３５はガイド部、３６，３７は駆動モータ、３８はベース台、３９はガスボンベ、４０は酸素ボンベ、４１は配管、４２はガス流量制御弁、４３はガス流量制御装置、４４は制御装置を示す。図１０はバーナの動作フローを示す図である。
【００４７】
図８において、多心光ファイバ１１のＴＥＣ処理を必要とする融着接続部１４を、バーナ１７の下方に位置するように、多心光ファイバ１１のファイバ被覆部１３をファイバクランプ２０で把持固定する。ファイバクランプ２０は、ファイバクランプ台２０ａに取付けられ、ベース台２２に設けられた摺動台２３の摺動溝２４に沿って、ファイバクランプ台２０ａと共に摺動可能となっている。ファイバクランプ台２０ａは、滑車２５と錘２６により外方向に引張り力が付与されると共に、摺動台２３上でエア圧力により移動制御されるようになっている。制御用のエアは、エアボンベ２７からエアバルブ２８、配管２９を経て供給され、エア供給の制御は、エア制御装置３０でエアバルブ２８を制御して行なわれる。
【００４８】
多心光ファイバ１１の両側をファイバクランプ２０で把持固定した後、ファイバクランプ台２０ａの移動をフリー状態とすることにより、多心光ファイバ１１には、錘２６による引張り力が加えられる。この後、多心光ファイバ１１に引張り力が加えられた状態で、ファイバフォルダ台１９ａ上に設けられたファイバフォルダ１９で、多心光ファイバ１１のファイバ被覆部１３の端部を把持固定する。ファイバフォルダ１９で多心光ファイバ１１を固定した後は、エア制御装置３０により多心光ファイバ１１への引張り力を解放する。
【００４９】
多心光ファイバ１１が上記の如くにセットされたら、バーナ１７の位置調整と加熱が開始される。図９において、バーナ１７は、バーナ保持部台３１ａに設けられたバーナ保持部３１に取付け支持されている。バーナ保持部台３１ａは、駆動モータ３６により上下方向駆動台３２の摺動溝３２ａに沿って上下方向（矢印Ｙで示す）に移動可能とされている。上下方向駆動台３２は、保持アーム台３３ａに設けられた保持アーム３３により支持されている。保持アーム台３３ａは、駆動モータ３７により摺動溝３４ａに沿って前後方向駆動台３４上を前後方向（矢印Ｘで示す）に移動可能とされている。
【００５０】
また、前後方向駆動台３４は、ベース台３８上にガイド部３５により横方向（紙面と直交する方向で、便宜的に矢印Ｚで示す）に移動可能とされる。また、前後方向駆動台３４は、ベース台３８上を横方向に駆動するための駆動モータ（図示せず）によって駆動制御される。
【００５１】
バーナ１７には、バーナ保持部３１を介して燃焼ガスが供給される。燃焼ガスには、プロパン、アセチレン、水素等のガスと酸素ガスの混合ガスが用いられ、ガスボンベ３９および酸素ボンベ４０から配管４１を経て供給される。これらのガスは、ガス流量制御装置４３によりガス流量制御弁４２を調節して、所定量供給される。なお、ガス流量制御装置４３および駆動モータ３６，３７等は、コンピュータを用いた制御装置４４により制御される。
【００５２】
次に、図１０に示すバーナの動作フローにより、前記機構の動作を説明する。先ず、スタートのステップＳ１で、制御装置４４に設定条件を入力または読込ます。次いで、ステップＳ２でバーナの点火位置への移動命令が発せられ、ステップＳ３で点火座標位置への移動が完了したら、バーナを点火し加熱スタート命令が発せられる。
【００５３】
バーナが点火されたら、ステップＳ４で制御装置４４に入力された設定条件に基づいてバーナに供給されるガス流量が所定値に調節される。ガス流量の調節が終了すると、ステップＳ５でバーナの加熱位置への移動命令が発せられ、バーナの現在位置とバーナの加熱座標位置までの移動量を算出し、駆動モータを駆動してバーナを加熱座標位置に移動させる。
【００５４】
ステップＳ６で点火座標位置への移動が完了したら、設定に基づいて所定時間だけ光ファイバを加熱する。所定時間の加熱が終了すると、ステップＳ７でバーナの退避座標位置への移動命令が発せられる。この移動命令により、バーナの現在位置とバーナの退避座標位置までの移動量を算出し、駆動モータを駆動してバーナを退避座標位置に移動させる。
【００５５】
ステップＳ８でバーナが退避座標位置への移動が完了していれば、ステップＳ９でバーナのガス流量がゼロにされ、次いで、ステップＳ１０で装置が停止される。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、多心光ファイバを一括して加熱処理する場合、全心をほぼ均一に加熱することが可能となり、多心光ファイバの全心でモードフィールド径拡大のバラツキを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略を説明する図である。
【図２】本発明の実施に用いるバーナの一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における加熱状態を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を説明する図である。
【図７】本発明と従来のＴＥＣ処理後のモードフィールド径拡大のバラツキを比較する図である。
【図８】本発明における光ファイバの支持機構を説明する図である。
【図９】本発明におけるバーナの駆動機構を説明する図である。
【図１０】本発明におけるバーナの動作フローを示す図である
【図１１】従来のモードフィールド径の拡大方法を説明する図である。
【符号の説明】
１１…多心光ファイバ、１１ａ…中央側の光ファイバ、１１ｂ…両端の光ファイバ、１２…裸ファイバ部、１３…ファイバ被覆部、１４…融着接続部、１５…光ファイバの加熱領域（ＴＥＣ領域）、１６…火炎巻き込み防止部材、１６ａ…支持アーム、１６ｂ…突壁、１７…バーナ、１８…ガス噴出口、１９…ファイバフォルダ、１９ａ…ファイバフォルダ台、２０…ファイバクランプ、２０ａ…ファイバクランプ台、２１…接着樹脂、２２…ベース台、２３…摺動台、２４…摺動溝、２５…滑車、２６…錘、２７…エアボンベ、２８…エアバルブ、２９…配管、３０…エア制御装置、３１…バーナ保持部、３１ａ…バーナ保持部台、３２…上下方向駆動台、３２ａ…摺動溝、３３…保持アーム、３３ａ…保持アーム台、３４…前後方向駆動台、３４ａ…摺動溝、３５…ガイド部、３６，３７…駆動モータ、３８…ベース台、３９…ガスボンベ、４０…酸素ボンベ、４１…配管、４２…ガス流量制御弁、４３…ガス流量制御装置、４４…制御装置。

Claims

複数の光ファイバを平行一列に並べた多心光ファイバをバーナで一括加熱することにより、コア部に添加されているドーパントを熱拡散させる多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法であって、前記多心光ファイバの両側に火炎巻き込み防止部材を配置して加熱することを特徴とする多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記バーナの加熱面に、前記多心光ファイバの軸方向に複数個のガス噴出口を配列するとともに前記複数個のガス噴出口を前記光ファイバの軸方向と平行に複数列配列することを特徴とする請求項１に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記バーナは、前記多心光ファイバの上方に配置し、前記バーナの加熱面を下方に向けて加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記バーナを、光ファイバ加熱中に前記多心光ファイバの軸方向に揺動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記火炎巻き込み防止部材に、ダミーファイバを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記火炎巻き込み防止部材に、ロッド形状のものを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記ロッド形状の火炎巻き込み防止部材を、前記多心光ファイバの支持台に一体的に設けることを特徴とする請求項６に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記ロッド形状の火炎巻き込み防止部材を、前記多心光ファイバの支持台に取外し可能に設けることを特徴とする請求項６に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記ロッド形状の火炎巻き込み防止部材を、前記バーナに一体的に設けることを特徴とする請求項６に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記火炎巻き込み防止部材に、断面凹形状の基板を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
モードフィールド径の拡大後、前記断面凹形状の火炎巻き込み防止部材を、モードフィールド径拡大部の支持基板または補強基板とすることを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
複数の光ファイバを平行一列に並べた多心光ファイバをバーナで一括加熱することにより、コア部に添加されているドーパントを熱拡散させる多心光ファイバのモードフィールド径拡大装置であって、前記多心の光ファイバの両側に位置するように火炎巻き込み防止部材を配設したことを特徴とする多心光ファイバのモードフィールド径拡大装置。
前記バーナは、加熱面に前記多心光ファイバの軸方向に複数個のガス噴出口が配列されるとともに前記複数個のガス噴出口が前記光ファイバの軸方向と平行に複数列配列されていることを特徴とする請求項１２に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大方法。
前記バーナを前記多心光ファイバの上方に配置し、前記バーナの加熱面を下方に向けて加熱するようにしたことを特徴とする請求項１２または１３に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大装置。
前記バーナを、光ファイバ加熱中に前記光ファイバの軸方向に揺動させるように構成したことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の多心光ファイバのモードフィールド径拡大装置。