JP2005017662A - 光ファイバ融着接続装置及び融着接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コアピッチが１２６μｍ〜１３１μｍで配列された光ファイバを、無理なく整列させると共に軸合わせして、一括融着を可能とした融着接続装置を提供する。
【解決手段】複数の光ファイバ２をＶ溝台５を用いて一括融着する融着接続装置であって、Ｖ溝台５の溝ピッチＰ２を１２６μｍ〜１３１μｍとする。また、溝ピッチの許容偏差は０．５μｍ以下として、軸ずれの発生を抑制する。さらに、光ファイバ２の中心を画像輝度により測定し表示する手段により、密接状態にある接続端の軸合わせを行なう。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバを一括して融着接続する光ファイバ融着接続装置及び融着接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の光通信の進展に伴い、光導波路、光部品等の高集積化が要求されている。これに伴い、光ファイバによる光接続においては、多心の光テープ心線を用い、光ファイバのコアピッチを狭めた高密度の接続が行なわれるようになってきている。特に平面光導波路では、光導波路の配列ピッチを光ファイバのガラスファイバ標準外径１２５μｍのピッチで形成することが可能となっている。
【０００３】
このような高密度配列の光導波路との接続を形成するために、コアピッチを１２５μｍ〜１３０μｍ（中心値１２７μｍ）程度にした光ファイバアレイ基板の開発もなされている。一方、アレイ基板に取付けられる光テープ心線は、外径１２５μｍのガラスファイバの外面に外径２５０μｍの被覆が施された光ファイバ素線を平行一列に並べて共通被覆で一体化して構成されており、そのコアピッチは、通常、２５０μｍ前後である。
【０００４】
このため、コアピッチ２５０μｍの光テープ心線を、コアピッチ１２７μｍの光ファイバアレイ基板に取付けるには、例えば、特許文献１に示されるように、光ファイバのコアピッチを狭めてアレイ基板に取付ける方法がある。また、この他、特許文献２に示されるように、２枚の光テープ心線を上下に重ね、露出されたガラスファイバを交互に密接させて一列に並べ、コアピッチを１２７μｍ程度に狭める方法等も知られている。
【０００５】
上述のような光テープ心線のコアピッチを狭める作業を行なって光ファイバ接続するのに対して、コアピッチを狭めた光テープ心線の開発も検討されている。光テープ心線のコアピッチ自体が、１２６μｍ〜１３１μｍ程度で形成されていれば、上述のようなコアピッチを狭めたアレイ基板への取付けも容易に行うことができ、作業性もよくなる。しかし、このようなコアピッチを狭めた光テープ心線に対して、融着接続するような場合、当然のことであるが各光ファイバを一括して融着接続する要望が生じる。
【０００６】
光テープ心線等で多心の光ファイバを一括融着する融着接続装置の一例として、従来、例えば、図３及び図４で示す構成のものが知られている。なお、図３（Ａ）は融着接続装置の概略を説明する図、図３（Ｂ）はＶ溝台による光ファイバの支持状態を示す図、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は融着接続の画像観察を説明する図である。図中、１は光テープ心線、２は光ファイバ（ガラスファイバ）、３はファイバ被覆、４は共通被覆、５はＶ溝台、５ａは台部、６はＶ溝、７はファイバ押え片、８はホルダ台、９はファイバホルダ、１０は投光機、１１はミラー、１２は撮像カメラ、１３は放電電極、１４は接続端、１５は表示装置、１６は表示画像を示す。
【０００７】
光テープ心線１は、図３（Ｂ）に示すように、例えば、外径１２５μｍの光ファイバ（ガラスファイバ）２の外周を、外径２５０μｍ前後のファイバ被覆３で保護された複数本の光ファイバ素線又は光ファイバ心線を、平行一列に並べて共通被覆４で一体化されている。この光テープ心線１同士を融着接続する場合、接続端側の共通被覆４及びファイバ被覆３を所定長さ除去して、光ファイバ２を露出させる。露出された複数本の光ファイバ２は、接続端を揃えて端面カットされ、Ｖ溝台５に載置される。
【０００８】
Ｖ溝台５は、例えば、台部５ａを両側に一体に設けた凹状に形成され、両側の台部５ａの上面にはＶ溝６が形成されている。Ｖ溝６の溝ピッチＰ２は、例えば、光テープ心線１のコアピッチＰ１に等しい２５０μｍで形成され、ファイバ被覆３が除去された光ファイバ２を入れて、ファイバ押え片７で軽く押えることにより位置決めされる。また、光テープ心線１は、共通被覆４の部分をファイバホルダ９で把持して、ホルダ台８に保持固定される。
【０００９】
光ファイバ２の長手方向位置は、ホルダ台８を位置調整機構（図示せず）により移動調整されて、接続端１４の突き合せ間隔が調整される。接続端１４の突き合せ状態及び融着接続状態は、投光機１０により照明された光ファイバ２を撮像カメラ１２で撮像し、その撮像画像から観測される。例えば、図４（Ａ）に示すように、光ファイバ２の画像は、投光機１０による投影像を撮像カメラ１２で撮像し、また撮像カメラ１２を移動させて、ミラー１１を用いて実像と虚像による２方向から観測する。図４（Ａ）では、１組の投光機と撮像カメラを用いた例を示したが、投光機と撮像カメラを２組配置して２方向からの実像を観察する方法もよく知られている。
【００１０】
撮像された光ファイバ２の表示画像１６は、画像処理されて表示装置１５に図４（Ｂ）のように表示され、軸合わせは、通常、光ファイバの外径位置、突き合せ間隔等を測定することにより行なわれる。図４に示すように、隣接する光ファイバ間は互いに１２５μｍ程度離れているため、光ファイバ２のガラス外径位置を認識し易く、図４（Ｂ）に示すように、光ファイバ２の接続端１４の突き合せ状態を示す表示画像１６を容易に観察することができる。光ファイバ２の接続端１４の突き合せ状態がＯＫなら、放電電極１３によるアーク放電により一括融着が行なわれる。
【００１１】
光ファイバの多心一括融着接続装置は、一般に、コアピッチＰ１が２５０μｍ前後の光テープ心線１の接続を標準に設計されている。このため、光ファイバ２のコアピッチＰ１が２５０μｍより大幅に異なっている場合には、使用することができない。そこで、光テープ心線とＶ溝台との間に光ファイバのピッチを調整するピッチ調整手段を設けて一括融着接続する方法の提案もなされている（例えば、特許文献３参照）。
【００１２】
図５は上記特許文献３に開示の方法を説明する図である。図中、１８はピッチ調整手段を示し、その他の符号は図３と同じ符号を用いることにより説明を省略する。光テープ心線１の光ファイバ２のコアピッチＰ１が、例えば、Ｖ溝台５のＶ溝６の溝ピッチＰ２より小さい場合、光テープ心線１の共通被覆を除去して単心に分離された状態の光ファイバ素線２’の間隔を、ピッチ調整手段１８によりＶ溝台５の溝ピッチＰ２に一致するように調整している。ピッチ調整手段１８は、図３のファイバホルダ９に置換わる形態となる。
【００１３】
ピッチ調整手段１８は、ファイバを把持するホルダ内に、ファイバ被覆３が除されていない状態の光ファイバ素線２’を収納するＶ溝又はＵ溝を、Ｖ溝台５の溝ピッチＰ２に近いピッチで設けて形成されている。すなわち、このピッチ調整手段１８で、光テープ心線１の光ファイバのコアピッチＰ１を、予めＶ溝台５の溝ピッチＰ２に調整しておくというものである。したがって、光テープ心線１の光ファイバのコアピッチＰ１がＶ溝台５の標準の溝ピッチＰ２と異なっていても、標準の融着接続装置を用いて接続可能とされている。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−２９７２５０号公報
【特許文献２】
特開２０００−６６０５７号公報
【特許文献３】
特開平７−２１８７５３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
コアピッチ１２６μｍ〜１３１μｍで光ファイバを配列し、又はテープ化して機器内配線等を形成する場合、このようなコアピッチで配列された光ファイバ同士を一括融着で接続するケースが生じてくる。この場合、上記のような小さいコアピッチで設計された一括融着接続機が存在しないことから、従来の２５０μｍのコアピッチで設計された融着接続機を用いて接続が可能か否かについて検討した。
【００１６】
光テープ心線の光ファイバの間隔を縮小又は拡大してコアピッチが異なる光ファイバアレイ基板上で接着固定し端末を形成することは、上述の特許文献１にも示されているように可能である。しかし、同様な考えで光テープ心線の光ファイバの間隔を縮小又は拡大してコアピッチの異なるＶ溝で接続端の位置合わせを行ない、一括融着接続を行なうには種々の問題がある。
【００１７】
融着接続で光ファイバの間隔を広げたり狭めたりして接続端のコアピッチを所定値にすることは、上述した特許文献３で開示されている。しかし、光ファイバのコアピッチの変更が小さい場合は可能性があるとしても、光ファイバのコアピッチを１２６μｍ〜１３１μｍから倍の２５０μｍに大幅に変更して、融着接続することは実質的には不可能である。すなわち、コアピッチの変更幅が大きい場合、極度の曲げによるコアピッチの変更は伝送損失を増加させる。このため、共通被覆の除去長を長くし、光ファイバ素線の露出長さを大きくしてピッチ調整に要する距離を多くする必要がある。また、光テープ心線の保持固定に、共通被覆部分ではなく、光ファイバ素線の被覆を押える必要がある。
【００１８】
このため、光ファイバの保持が不充分となり、調心の際にファイバ表面を傷つけたり、又融着接続時の押込み或いは引戻し等が正確に行なえない等の問題がある。また、融着接続後の補強長さも長くなり、補強部が大型化し機器内の省スペース化を妨げることになってしまう。さらに、光ファイバの端面カットをしてから融着機にセットすると、光ファイバの接続端が不揃いとなり、均一な融着接続ができなくなる等の恐れがある。
【００１９】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、コアピッチが１２６μｍ〜１３１μｍで配列された光ファイバを、無理なく整列させると共に軸合わせして、一括融着を可能とした融着接続装置の提供を課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバ融着接続装置は、複数の光ファイバをＶ溝台を用いて一括融着する融着接続装置であって、Ｖ溝台の溝ピッチを１２６μｍ〜１３１μｍとしたことを特徴とする。また、溝ピッチの許容偏差は０．５μｍ以下として、軸ずれの発生を抑制する。さらに、光ファイバの中心を画像輝度により測定し表示する手段により、密接状態にある接続端の軸合わせを行なう。なお、これらの融着接続では、公称外径が１２５μｍの光ファイバに用いる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は融着接続装置の概略を説明する図、図１（Ｂ）はＶ溝台による光ファイバの支持状態を説明する図、図２（Ａ）は融着接続の画像観察を説明する図、図２（Ｂ）及び（Ｃ）は観察画像を示す図である。図中の符号は、図３及び図４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。
【００２２】
本発明による融着接続装置は、図１（Ｂ）に示されるように、ガラスの光ファイバ２の外表面をファイバ被覆３（被覆厚さが、０．５μｍ〜３．０μｍ）で被覆された複数本の光ファイバ素線を、例えば、１２６μｍ〜１３１μｍのコアピッチＰ１で共通被覆４で一体化した光テープ心線の接続に用いることができる。このようなコアピッチＰ１を狭めた光テープ心線については、本出願と同一出願人により「特願２００２−２２５４号」として提案されている。
【００２３】
しかし、本発明においては、上記のような光テープ心線の接続に限らず、特許文献２で開示されているように、光ファイバのコアピッチを１２６μｍ〜１３１μｍのように配列した光ファイバ集合体の一括融着接続にも適用可能なものである。また、最近は、曲げに強い光ファイバとして、ガラスファイバ外径が８０μｍの光ファイバを用いた光テープ心線も開発されており、コピッチも１２６μｍ〜１３１μｍとされることは当然考えられ、本発明による融着接続装置での一括融着接続の対象とされる。
【００２４】
すなわち、本発明による融着接続装置は、複数本の光ファイバを平行一列に配列して突き合せ、一括して融着接続しようとする場合に、光ファイバのコアピッチを１２６μｍ〜１３１μｍで互いに融着接続するものである。このための、基本的な構成としては、光ファイバ２の接続端１４の配列位置を規制するＶ溝台５の溝ピッチＰ２を、接続される１２６μｍ〜１３１μｍとすることにより、この範囲にある多心光ファイバの一括融着接続を可能としている。
【００２５】
本発明による融着接続装置は、全体的な構成については、図３で説明したのと同様で、光テープ心線１同士を融着接続する場合、接続端側の共通被覆４及びファイバ被覆３を所定長さ除去して、ガラスの光ファイバ２を所定の長さだけ露出させる。露出された複数本の光ファイバ２は、接続端を揃えて端面カットされ、Ｖ溝台５に載置される。
【００２６】
Ｖ溝台５は、例えば、台部５ａを両側に一体に設けた凹状に形成され、両側の台部５ａの上面に形成されるＶ溝６が精度よく一致するように直線加工で設けらる。Ｖ溝６の溝ピッチＰ２は、例えば、光テープ心線１のコアピッチＰ１に等しい１２６μｍ〜１３１μｍで形成され、共通被覆４及びファイバ被覆３を除去されたそれぞれの光ファイバ２が入れられ、ファイバ押え片７によりＶ溝面に軽く押付けて位置決めされる。また、光テープ心線１の共通被覆部分は、ファイバホルダ９により把持され、ホルダ台８に保持固定される。
【００２７】
光ファイバ２の長手方向位置は、ホルダ台８を位置調整機構（図示せず）により移動調整されて、接続端１４の突き合せ間隔が調整される。接続端１４の突き合せ状態及び融着接続状態は、投光機１０により照明された光ファイバ２を撮像カメラ１２で撮像し、その撮像画像から観測される。この画像観測には、例えば、図２（Ａ）に示すように、光ファイバ２の画像は、投光機１０による投影像を撮像カメラ１２で撮像し、また撮像カメラ１２を移動させて、ミラー１１を用いて実像と虚像による２方向から観測する方法を用いることができる。図２（Ａ）では、１組の投光機と撮像カメラを用いた例を示したが、投光機と撮像カメラを２組配置して２方向からの実像を観察する方法を用いてもよい。
【００２８】
撮像された光ファイバの画像は、表示装置１５に図２（Ｃ）のように表示される。すなわち、隣接する光ファイバ２が互いに密接状態にあるため、図４のように光ファイバの外径を観測して軸合わせを行なうことは、難しくなる。そこで、本発明においては、図２（Ｂ）に示すように、撮像カメラで撮像された光ファイバの輝度プロファイル１７を画像処理して、各光ファイバの中心位置を観測して軸合わせを行なう。
【００２９】
輝度プロファイル１７は、光ファイバがシングルモード光ファイバである場合、撮像の焦点位置を選定することにより、光ファイバのコア部を示す中心位置に、比較的顕著な特異点１７ａが観測できることが知られている。本発明では、この輝度プロファイルの特異点１７ａの位置を検出して画像処理し、図２（Ｃ）に示すように、表示装置１５に全体の表示画像１６とファイバの中心位置１６ａを表示させることにより、光ファイバ２の接続端１４の突き合せ状態を観測することができる。この突き合せ状態がＯＫなら、放電電極１３による放電により一括融着が行なわれる。また、接続後の融着状態も同様な観察方法で観測することができる。
【００３０】
なお、一括融着接続には、従来と同様に放電電極によるアーク放電エネルギーを用いる方法が制御しやすく有効である。互いに融着接続される光ファイバ２が、隣合う光ファイバ間でも密接状態にあることから、融着時に隣接光ファイバ同士においても融着が生じるように思える、しかし、隣接する光ファイバ間に０．５μｍ以上の隙間があれば、隣接光ファイバ同士の融着は生じないことは、実験により確認することができている。したがって、光ファイバ２が公称外径１２５μｍのものが用いられている場合、Ｖ溝台の溝ピッチを１２６μｍ以上とすることにより、隣接光ファイバとの間に１μｍ以上の隙間を確保することができ、また、最大偏差を０．５μｍ以下にすることにより、隣接光ファイバとの間に０．５μ以上の隙間を確保することができる。
【００３１】
また、Ｖ溝台５は、通常固定構造のものが用いられるが、光ファイバの心数、光ファイバの外径等が変わる場合に備えて、交換可能に配設する構成とするのが好ましい。なお、多心光ファイバの一括融着接続で、互いに接続される光ファイバ同士を押込み或いは引戻す操作を行なうことがある。本発明においても、必要に応じてこれらの操作を行なうと共に、これに見合った放電エネルギーの設定を行なう制御手段（図示省略）を備えたものとする。
【００３２】
【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、光ファイバのコアピッチを１２６μｍ〜１３１μｍように、極めてコアピッチを狭めた多心光ファイバ間の一括融着を、接続損失を増加させることなく無理なく整合させ、また、接続部の補強長さを大きくすることなく実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による融着接続装置の実施の形態を説明する図である。
【図２】本発明における融着接続部の画像観察を説明する図である。
【図３】従来の融着接続装置の一例を説明する図である。
【図４】従来の融着接続部の画像観察を説明する図である。
【図５】従来の融着接続装置におけるコアピッチ変換の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１…光テープ心線、２…光ファイバ（ガラスファイバ）、３…ファイバ被覆、４…共通被覆、５…Ｖ溝台、５ａ…台部、６…Ｖ溝、７…ファイバ押え片、８…ホルダ台、９…ファイバホルダ、１０…投光機、１１…ミラー、１２…撮像カメラ、１３…放電電極、１４…接続端、１５…表示装置、１６…表示画像、１６ａ…中心位置、１７…輝度プロファイル、１７ａ…特異点。

Claims (5)

1. 複数本の光ファイバをＶ溝台を用いて一括融着する光ファイバ融着接続装置であって、前記Ｖ溝台の溝ピッチを１２６μｍ〜１３１μｍとしたことを特徴とする光ファイバ融着接続装置。
2. 前記溝ピッチの最大偏差が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ融着接続装置。
3. 前記Ｖ溝台は、交換可能とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ融着接続装置。
4. 前記光ファイバの中心を画像輝度により測定する測定手段と観察画像を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ融着接続装置。
5. 公称外径が１２５μｍの光ファイバの複数本が一体化された光ファイバ心線を溝ピッチが１２６μｍ〜１３１μｍのＶ溝台に載せ、光ファイバ端面を突き合せて融着接続することを特徴とする光ファイバ融着接続方法。

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