JP2004347986A - 光ファイバカッタ及びそれを用いた光ファイバの切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先端にレンズ加工され、３０ｍｍ程度の長さに短く切断した短長ファイバをハンドリングし融着接続する場合、光ファイバを切断、担持してハンドリング可能な光ファイバカッタがなく、ハンドリングの際に短長光ファイバに傷が生じやすい。
【解決手段】先端部の被覆を除去した光ファイバ１の芯線部１２を所定長に切断する光ファイバカッタであって、上記光ファイバ１の被覆部１１を保持する第一ホルダ２と、芯線部１２の先端近傍を保持する第二ホルダ３と、上記第一ホルダ２および第二ホルダ３との間に光ファイバ１の軸方向に対して垂直に移動して光ファイバ１を切断する刃ユニット７を有することから、短長ファイバ１３を第二ホルダ３に把持したまま取り扱うことで、ハンドリングを容易にすることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光ファイバの芯線部を切断する光ファイバカッタ、およびそれを用いた光ファイバの切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信分野において、信号の伝播媒体である光を遠方に伝達する媒体として光ファイバが広く用いられている。この光ファイバは１２５μｍ程度の外径を持つ細いガラス製の芯線部と、該芯線部の外周を樹脂製の被覆部によって覆った被覆部とからなる。芯線部は中央部にコアと外周部にクラッドと呼ばれる屈折率の異なる二つの部分から構成され、信号光は主にコアを伝播する。
【０００３】
このような光ファイバを用いて信号を送受する場合、レーザ光源から発せられた信号光を無駄なくコア内に導入することが重要であり、そのためさまざまな技術開発が行われてきた。
【０００４】
例えば、光ファイバの先端部分を球面状に加工し、レーザ光源から発せられた信号光をコア部分に集光させる技術がよく用いられる。これは、より多くの信号光をコア内に集光させて結合効率を向上させることができ、信号光の劣化を防ぐことができる。
【０００５】
このような加工を行う方法の代表的なものとして溶融加工が挙げられる。これは光ファイバの先端部を放電により延伸溶融させテーパ形成した後、先端部を球面状に溶融してレンズ形成するものである。例えば特許文献１では、光ファイバ姿勢を鉛直にして加熱延伸する技術が開示されている。
【０００６】
しかし、光ファイバの先端に加工したレンズの径は結合損失と密接な関係があり、小さいほど結合が増加し信号のロスは少なくなるが、小さすぎると調芯の際の機械公差が厳しくなるため、最適な結合状態を保つのが困難となる。したがってレンズ径は適当な範囲内で管理しなければならない。
【０００７】
一方、加熱延伸する際に周囲環境や電極状況の変化等の影響により多少放電状況が変動し、先端部レンズ径がある程度の範囲でばらつくことがあるため、上述の範囲を厳密に管理することは難しい。このため、光コネクタを含めた光ファイバ全体に対して加工を行っていた場合、加工失敗の際にはその全体を破棄することになり効率が悪い。
【０００８】
そこで、あらかじめ光ファイバの先端にレンズ加工を施した後、レンズ径を検査して良品であることを確認したものを、コネクタ付き光ファイバに融着することで、コネクタ部分の不用の損失を防ぐことができる。
【０００９】
そのため、先端にレンズ加工をした光ファイバを３０ｍｍ以下の短長に切断し、コネクタ付き光ファイバの先端に接続する方法が用いられている。
【００１０】
この切断方法として、特許文献２に示すような光ファイバカッタを用いることが提案されている。これは、図９に示すような光ファイバカッタにおいて、光ファイバ１をホルダ９にセットした後、ホルダ９ごとステージ１０にセットし、刃ユニット７をスライドさせて切断することで、３０ｍｍ以下の短長ファイバを作製することができる。切断後は短長ファイバをピンセット等で回収し、次工程へ投入するものである（特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５６−５７０１７号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開２００１−１３３６３３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献２に示すような光ファイバカッタを用いて切断した場合、切断後の光ファイバを保持する手段がないため、３０ｍｍ程度の長さに短く切断した短長ファイバを直接ピンセット等でハンドリングして融着接続する必要があるが、そのようなハンドリングは大変困難であり、例えば、融着機へ供給する場合、光ファイバカッタからピンセット等で短長ファイバを回収し、それを融着機の所定位置へセットする等の細かな作業が必要となるためタクト増加を招いていた。
【００１４】
また、光ファイバの径が１２５μｍと細いためピンセット等では把持しにくく、落下して紛失してしまうなどの損失が発生していた。また、被覆が除去されガラス部が露出した芯線部であるため、ピンセットにより傷をつけてしまい、最悪の場合その傷を起点として破壊する等の不具合が発生していた。これらの不具合は全て短長ファイバのハンドリングが困難であることが原因であり、ハンドリングの容易化が望まれていた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバカッタは、先端部の被覆を除去した光ファイバの芯線部を所定長に切断する光ファイバカッタであって、上記光ファイバの被覆部を保持する第一ホルダと、芯線部の先端近傍を保持する第二ホルダと、上記第一ホルダおよび第二ホルダとの間に光ファイバの軸方向に対して垂直に移動して光ファイバを切断する刃を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の光ファイバカッタは、上記第二ホルダは、芯線部の先端にあたる部位にファイバ保護穴を設けたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の光ファイバカッタは、上記第一ホルダと第二ホルダとの間に芯線部を所定間隔をおいて保持する第一クランプおよび第二クランプとを備え、該第一クランプおよび第二クランプとの間を刃が移動するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
またさらに、本発明の光ファイバカッタは、上記第一ホルダ及び第二ホルダは、Ｖ溝を有する支持部と、該支持部に開閉自在に取着され、Ｖ溝に設置した光ファイバを上方から押える蓋部とからなることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の光ファイバカッタを用いて光ファイバを切断することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次いで本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明の光ファイバカッタの一実施形態を示す斜視図面であり、本発明の光ファイバカッタは、予め光ファイバ１の先端部の被覆を除去して芯線部１２を露出させ、該芯線部１２の先端面にレンズ加工を施した光ファイバ１の芯線部１２を所定長に切断するものであり、光ファイバ１の被覆部１１を保持する第一ホルダ２と、芯線部１２を間隔をおいて保持するクランプ６と、芯線部１２の先端近傍を保持する第二ホルダ３と、上記クランプ６の下方に設置され、光ファイバ１の軸方向に対して垂直に移動して光ファイバを切断する刃ユニット７と、上記第一ホルダ２と第二ホルダ３をそれぞれ設置する第一ステージ４と第二ステージ５と、上記第一ステージ４および第二ステージ５が設置されるベース８とから構成される。
【００２２】
この光ファイバカッタを用いて光ファイバ１を切断する方法について図２〜図６に基いて詳細に説明する。
【００２３】
まず、光ファイバ１は、図２に示すように、第一ホルダ２の支持部２２に設けたＶ溝２３に被覆部１１が水平に設置され、その後、蓋部２１ａ、２１ｂを閉じることで保持されている。これを、図１に示すように第一ステージ４上にセットする。この時、芯線部１２は、図１に示すようにクランプ６を越えて、反対側の第二ステージ５上にセットされた第二ホルダ３によって把持されている。
【００２４】
なお、上記第一ホルダ２は、光ファイバ１を保持できればどのような構造でもよいが、特に図２に示すように、Ｖ溝２３を有する支持部２２と、蓋部２１ａ、２１ｂとからなることが好まい。このような構造にすることで、光ファイバ１をＶ溝２３に設置して単に蓋部２１ａと２１ｂを閉じれば簡単に光ファイバ１を固定できるため、作業性が向上する。さらに、蓋部２１ａと２１ｂの複数構成とすることで、作業者が光ファイバ１をＶ溝２３に設置した時に、指などで被覆部１１を押さえながら、一方の蓋部２１ａを閉じることで光ファイバ１を安定的にＶ溝２３内に設置して仮把持することができる。その後、蓋部２１ｂを閉じて完全に把持固定すればよい。
【００２５】
一方、第二ホルダ３も同様に、光ファイバ１の芯線部１２を把持することができればどのような構造でもよいが、図２に示すように、Ｖ溝３３を有する支持部３２と、一個の蓋部３１からなることが好ましい。これは、芯線部１２の全長のうち第二ホルダ３で把持される部分の長さが支持部３２全長より短いことから、一個の蓋部３１で十分把持でき、第一ホルダ２のように複数の蓋部２１ａ、２１ｂを有する必要がないからであり、より単純な構成とすることで安価に生産することができるからである。
【００２６】
特に、第二ホルダ３は次工程へ短長ファイバ１３を把持したまま供給されるため、仕掛品として数多くの数量が工程内に留まることが予想される。そのような場合、上述のように構成を簡素化して安価に作製できるようにすることは大変重要である。
【００２７】
また、上記蓋部２１ａ、２１ｂ、３１の裏面の光ファイバ１との接触面に、ゴム等の弾性部材２４ａ、２４ｂ、３４をそれぞれ貼付することにより、芯線部１２へ傷をつけることなく把持する構造としてもよい。
【００２８】
芯線部１２は、同時に図３に示すようにクランプ６の第一クランプ６１と第二クランプ６２に水平に渡されるように設置されているため、ヒンジ６４を中心としてクランプベース６３を回転させて第一クランプ６１と第二クランプ６２を閉じて把持することができる。
【００２９】
上記第一クランプ６１と第二クランプ６２との距離は、１０ｍｍ程度とすることが好ましく、また個々のクランプの幅は４ｍｍ程度にすることが好ましい。このようにすることで、芯線部１２を切断する際に刃７１から印加される荷重に対して十分な把持力を発生させることができ、その結果、安定的に光ファイバ１を切断することができる。
【００３０】
その後、図４に示すように刃ユニット７のスライド７２をレール７３に沿ってスライドさせることで、刃７１によって芯線部１２に傷をつける。
【００３１】
次に、図５に示すようにクランプ６に取り付けられたハンマー６５を押し下げることで、芯線部１２に曲げ応力を付加し、先ほどつけた傷を起点として切断する。
【００３２】
最後に図６に示すように、第二ホルダ３を取り出すことで、切断して得た短長ファイバ１３を第二ホルダ３ごとハンドリングする仕組みである。
【００３３】
このような光ファイバカッタを用いることで、芯線部１２を第二ホルダ３で固定したまま所定の長さで切断することから、切断後の短長ファイバ１３を第二ホルダ３に保持したままハンドリングでき、従来のようなハンドリング中の破損や落下等を十分に防止することができる。また、第二ホルダ３を次工程におけるホルダとして用いることで、次工程への投入を容易にすることができる。
【００３４】
また、上記第二ホルダ３は、芯線部１２の先端にあたる部位にファイバ保護穴３５を設けることが好ましく、このファイバ保護穴３５により、光ファイバ１の芯線部１２を保持したまま、先端面に形成されたレンズに接触することはないためレンズに傷がつくことを防止できる。また、ファイバ保護穴３５は芯線部１２の先端面と接触しない大きさ、形状であればよいが、大きすぎる場合には先端近傍以外の芯線部１２を保持する力が低下するため、先端面を基準に光ファイバ１の軸方向の長さで４ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３５】
さらに、上記第二ホルダ３は、図８に示すように、支持部３２にホルダ突出部３７を設け、上記ホルダ突出部３７を覆うように蓋部３１にクランプ突出部３６を設けることが好ましい。また、第二クランプ６２の中央部に溝６２１を設け、ホルダ突出部３７が上記溝６２１内に収まるようになっている。
【００３６】
このような構造を用いることで、短長ファイバ１３の長さをより短くとることができ、１０ｍｍ程度の長さのものも作製することができる。
【００３７】
なお、本発明の光ファイバカッタは、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能である。
【００３８】
【実施例】
本実施例による光ファイバカッタでハンドリングがどの程度向上したかを検証した。
【００３９】
光ファイバは石英ガラスシングルモードファイバとし、被覆部の径は２５０μｍである。
【００４０】
先ず図１に示すような本発明による光ファイバカッタ、図９に示すような従来の光ファイバカッタを用いて、先端にレンズ加工を施した光ファイバの芯線部を切断して１０ｍｍ長の短長ファイバを作製した後、本発明の光ファイバカッタでは、第二ホルダ（融着機用ホルダと兼用）に把持されている光ファイバを、そのままホルダごと融着機へハンドリングし、セットするものである。従来例の光ファイバカッタでは、切断後ピンセットにより光ファイバを取り出し、一旦融着機用ホルダへセットしてから、そのホルダごと融着機へセットするものである。
【００４１】
そして、この作業にかかるタクト、その間に発生した光ファイバ破損等の損失率を測定し、従来例を１として相対比較した。また、作業はそれぞれ光ファイバ３０本づつで行い、その平均値で比較した。
【００４２】
タクト測定は、カット後の短長光ファイバの取り外し時点から計測を開始し、融着機へセット完了した時点で計測を停止し、その時間をタクトとした。
【００４３】
損失率は、融着機セット後の光ファイバを４０倍双眼顕微鏡で目視確認してハンドリングに起因したメカニカルクラックが確認されたもの、およびハンドリング時に誤って落下したものを全て計数し、これを全カット本数で割って算出した。
【００４４】
結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】

表１に示すように、ピンセットによるハンドリングと比較して、本発明の光ファイバカッタを用いた作業では約３７％のタクト削減が可能となった。またハンドリングによる光ファイバの破損等の損失は本発明では一本も発生しないことが判る。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の光ファイバカッタによれば、先端部の被覆を除去した光ファイバの芯線部を所定長に切断する光ファイバカッタであって、上記光ファイバの被覆部を保持する第一ホルダと、芯線部の先端近傍を保持する第二ホルダと、上記第一ホルダおよび第二ホルダとの間に光ファイバの軸方向に対して垂直に移動して光ファイバを切断する刃を有することから、先端面にレンズ加工を施した短長ファイバを第二ホルダに把持したまま作製することができ、これを第二ホルダごと取り扱うことで、ハンドリングを容易にすることができる。
【００４７】
また、上記第二ホルダは、芯線部の先端にあたる部位にファイバ保護穴を設けたことから、芯線部の先端面に加工されたレンズに接触することはなく、傷が生じるのを防止することができる。
【００４８】
さらに、上記第一ホルダと第二ホルダとの間に芯線部を所定間隔をおいて保持する第一クランプおよび第二クランプとを備え、該第一クランプおよび第二クランプとの間を刃が移動するようにしたことから、より強固に光ファイバを保持し、切断の際の切れ味を良くすることができる。
【００４９】
またさらに、上記第一ホルダは、Ｖ溝を有する支持部と、該支持部に開閉自在に取着され、Ｖ溝に設置した光ファイバを上方から押える複数の蓋部とからなることから、光ファイバを指等で押えながら一方の蓋部を閉じて仮把持し、その後残りの蓋部を閉じることで安定的に光ファイバを把持固定することができる。
【００５０】
一方で、上記第二ホルダは、Ｖ溝を有する支持部と、該支持部に開閉自在に取着され、Ｖ溝に設置した光ファイバを上方から押える一つの蓋部とからなることから、単純な構成として安価に製造することができ、工程内仕掛品として多くの数量が必要となってもコストを抑制することができる。
【００５１】
また、上記短長ファイバをコネクタ付き光ファイバに融着接続することで、コネクタ付き光ファイバ先端に直接レンズ加工を行うことに比べて安価に先端レンズ加工済のコネクタ付き光ファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバカッタの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の光ファイバカッタにおける第一ホルダの概要を示す斜視図である。
【図３】図１の光ファイバカッタにおける第一クランプおよび第二クランプを示す斜視図である。
【図４】図１の光ファイバカッタにおける切断ユニットを示す斜視図である。
【図５】図１の光ファイバカッタにおける光ファイバの切断手順を示す斜視図である。
【図６】図１の光ファイバカッタにおける切断後の手順を示す斜視図である。
【図７】本発明の光ファイバカッタの他の実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明の光ファイバカッタのさらに他の実施形態を示す斜視図である。
【図９】従来の光ファイバカッタを示す斜視図である。
【符号の説明】
１：光ファイバ
１１：被覆部
１２：芯線部
１３：短長ファイバ
２：第一ホルダ
２１：蓋部
２２：支持部
２３：Ｖ溝
２４：弾性材
３：第二ホルダ
３１：蓋部
３２：支持部
３３：Ｖ溝
３４：弾性材
３５：ファイバ保護穴
３６：クランプ突出部
３７：ホルダ突出部
４：第一ステージ
５：第二ステージ
６：クランプ
６１：第一クランプ
６２：第二クランプ
６２１：クランプ溝
６３：クランプベース
６４：ヒンジ
６５：ハンマー
７：刃ユニット
７１：刃
７２：スライド
７３：レール
８：ベース

Claims (5)

1. 先端部の被覆を除去した光ファイバの芯線部を所定長に切断する光ファイバカッタであって、上記光ファイバの被覆部を保持する第一ホルダと、芯線部の先端近傍を保持する第二ホルダと、上記第一ホルダおよび第二ホルダとの間に光ファイバの軸方向に対して垂直に移動して光ファイバを切断する刃を有することを特徴とする光ファイバカッタ。
2. 上記第二ホルダは、芯線部の先端にあたる部位にファイバ保護穴を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバカッタ。
3. 上記第一ホルダと第二ホルダとの間に所定間隔をおいて芯線部を保持する第一クランプおよび第二クランプとを備え、該第一クランプおよび第二クランプとの間を刃が移動するようにした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カッタ。
4. 上記第一ホルダ及び第二ホルダは、Ｖ溝を有する支持部と、該支持部に開閉自在に取着され、Ｖ溝に設置した光ファイバを上方から押える蓋部とからなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光ファイバカッタ。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の光ファイバカッタを用いて光ファイバを切断することを特徴とする光ファイバの切断方法。

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