JP2011191356A - 光ファイバの切断方法および切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数本の光ファイバを一括して斜めカットする場合、光ファイバに所定の捻りおよび引張り応力を確実に付与して、バラツキのない斜めカットが容易な光ファイバの切断方法とそのための切断装置を提供する。
【解決手段】複数本の光ファイバに捻りと引張り応力を加えた状態でカッターにより加傷して、複数本の光ファイバを一括してカットする。具体的には、複数本の光ファイバの切断箇所の被覆部分を除去してガラスファイバ１１を露出させ、ガラスファイバ１１の両側の被覆部分１２ａ，１２ｂをクランプ手段１４ａ，１４ｂにより把持固定して、少なくとも一方の側のクランプ手段１４ｂを所定角度回動させるとともに軸方向に移動させて、複数本の光ファイバを平行一列に並べた状態で捻りと引っ張り応力を加え、次いでガラスファイバ１１を加傷して切断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数本の光ファイバを一括して斜めカットで切断する光ファイバの切断方法とそのための切断装置に関する。

光通信、光ファイバセンサー、光ファイバカプラー等などの分野で、光信号が光ファイバの端面で反射して送信側に戻らないように、光ファイバの端面を斜めにカットすることが行なわれている。光ファイバの端面を斜めカットするには、光ファイバの端部を金属またはセラミックからなるフェルール部材等に保持させて研磨する方法が一般的である。しかし、この方法は、精密な研磨装置を必要とし、煩雑な作業である上に多くの時間を要するものである。

これに対し、光ファイバに捻り応力を加えると共に引張り応力を加えて、切断箇所に切傷を入れることにより、光ファイバの端面が斜めになるように切断することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、複数本の光ファイバに引張り応力と捻り応力を加えて、複数本の光ファイバを一括して斜めカットすることも知られている（例えば、特許文献２参照）。

図６は、特許文献２に開示の光ファイバを斜めカットする切断装置を示す図である。この切断装置は、共通ベース３上に光ファイバ保持手段４と回転手段５を備え、多心のリボンファイバ２の端部分の被覆が除去されて露出された複数本の光ファイバ１を、前記の光ファイバ保持手段４と回転手段５で保持して、へき開具（カッター）９で切れ目を入れて切断するように構成したものである。回転手段５は、表面にエラストマー７が付された平坦な台部６ｂと平坦部材６ａとからなり、平坦部材６ａは、カム部材８により光ファイバの軸に対して直交する方向に移動可能とされている。

多心のリボンファイバ２の複数本の光ファイバ１は、被覆が除去された部分を平行一列に並べた状態で、切断する部分の被覆側を光ファイバ保持手段４でクランプし、自由端側を回転手段５の平坦部材６ａと台部６ｂでクランプして保持する。そして、平坦部材６ａをカム部材８により光ファイバ１の軸方向と直交する方向に移動させ、エラストマー７の面で各光ファイバ１に捻りを加える。また、へき開具９と対向するように光ファイバ１の上方側にエラストマーの押圧部材を配し、光ファイバ１を下方に向けて押圧して（これにより、光ファイバに引張り応力が加わる）、下方側からへき開具９を当てて切断するようにしている。

特開平５−８０２１９号公報 特開平７−１５１９２５号公報

平行一列に並べられた複数本の光ファイバに対して、その端部を斜めカットで処理する場合、光ファイバを１本ずつ斜めカットすると、多くの作業時間を要するだけでなく、斜めカットの角度や切断位置にバラツキが生じ、無反射特性が不均一となる。このため、図６のように、複数本の光ファイバに同時に捻りを加えて一括して斜めカットする方法は有用である。

しかしながら、図６の複数本の光ファイバ１に捻りを加える方法は、回転手段側（５）の光ファイバを挟む上下のクランプ部材（６ａ，６ｂ）を相対的に移動させ、クランプ部材のクランプ面と光ファイバとの摩擦力で転動させている。このため、クランプ部材の保持力が十分でないと、複数本の光ファイバに均一で所定の捻り応力を加えることができず、また、光ファイバを下方に向けて押圧部材で押圧するだけでは、十分な引張り応力を加えることができない。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、複数本の光ファイバを一括して斜めカットする場合、光ファイバに所定の捻りおよび引張り応力を確実に付与して、バラツキのない斜めカットの形成が容易な光ファイバの切断方法とそのための切断装置の提供を目的とする。

本発明による光ファイバの切断方法は、複数本の光ファイバを平行一列に並べ、光ファイバに捻りと引張り応力を加えた状態でカッターにより加傷して、複数本の光ファイバを一括してカットする方法である。具体的には、複数本の光ファイバの切断箇所の被覆部分を除去してガラスファイバを露出させ、ガラスファイバの両側の被覆部分をクランプ手段により把持固定して、少なくとも一方の側のクランプ手段を所定角度回動させるとともに軸方向に移動させて、複数本の光ファイバを平行一列に並べた状態で捻りと引張り応力を加え、次いでガラスファイバを加傷して切断する。

また、本発明による光ファイバの切断装置は、複数本の光ファイバを平行一列に並べ、光ファイバに捻りと引張り応力を加えた状態でカッターにより加傷して、複数本の光ファイバを一括してカットする装置である。具体的には、複数本の光ファイバのガラスファイバが露出された切断箇所の両側の被覆部分を把持固定する一対のクランプ手段と、ガラスファイバに切断のための加傷を入れる加傷手段とを備え、クランプ手段の少なくとも一方は、複数本の光ファイバを平行一列に並べた状態で捻りと引張り応力を加える手段を有している。

本発明によれば、複数本の光ファイバを一括して斜めカットすることで、作業時間の短縮化を図ることができる。また、複数本の光ファイバを平行一列に把持固定した状態のクランプ手段を回動し軸方向に引っ張るので、複数本の光ファイバに均一に捻れと引張り応力が付与され、正確で精度の高い斜めカットを実現することができる。

本発明による多心の光ファイバを一括して斜めカットする切断装置の概略を説明する図である。 図１のカッター機構の動作状態を説明する図である。 多心の光ファイバに一括して捻りと引張りを加える方法を説明する図である。 図３による多心の光ファイバの捻り状態を説明する図である。 多心の光ファイバを一括して斜めカットした状態を示す図である。 従来技術を説明する図である。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明による切断装置の一例を模式的に示したもので、図１（Ａ）は側面図、図１（Ｂ）は上面図を示す。図中、１０は多心光ファイバ心線（テープ心線）、１１はガラスファイバ、１２はテープ被覆、１２ａ，１２ｂは被覆部分、１３はベース台、１３ａは補助台、１４ａ，１４ｂはクランプ手段、１５は回動部、１６は引張り部、１７はスライドレール、１８は停止部、１９はカッター機構、２０ａ，２０ｂはゴムクランプ、２１はカッター、２２は押圧部材を示す。

本発明による光ファイバの切断方法および切断装置は、複数本の光ファイバ心線を平行一列に並べた多心光ファイバ（例えば、テープ心線）を、一括で斜めカットして切断端面を形成するものである。端面が斜めカットされた多心光ファイバは、良好な光ファイバ通信を形成するほか、例えば、地下埋設のクロージャ内への浸水をＯＴＤＲで検出するのに用いる多心の光ファイバセンサー、多心の光ファイバカプラー等の各種分野での使用が考えられる。

多心の光ファイバ心線１０（以下、テープ心線という）は、例えば、４心のテープ心線で切断端を形成するために、複数本の光ファイバを一括被覆しているテープ被覆１２および光ファイバ心線の各心線被覆を除去してガラスファイバ１１（裸ファイバともいう）が露出される。このガラスファイバ１１を露出させる方法としては、例えば、テープ心線１０の端部分に、端部から所定長さ位置でテープ被覆１２の上下面から刃を入れて切り込みを作り、切り込まれたテープ被覆を端部方向に引き抜くことにより、複数本の光ファイバ心線を露出させることができる。引き抜いた被覆部分１２ｂの一部は、光ファイバ心線の端部上に残したままとし、光ファイバ心線の配列保持に使用する。次いで、露出された光ファイバ心線部分の心線被覆を除去して、ガラスファイバ１１を露出させる。

切断装置は、例えば、ベース台１３の一方の側（図の左側）に補助台１３ａを設けて、第１のクランプ手段１４ａとカッター機構１９を搭載し、ベース台１３の他方の側（図の右側）に第２のクランプ手段１４ｂを回動部１５、引張り部１６を介して設置して構成される。第１のクランプ手段１４ａは、テープ被覆１２の切り込み際の被覆部分１２ａを把持し、第２のクランプ手段１４ｂは、引き抜いた被覆部分１２ｂを把持する。

第１のクランプ手段１４ａおよび第２のクランプ手段１４ｂの少なくとも一方のクランプ手段は、回動可能とされ、テープ心線１０の被覆部分１２ａ，１２ｂの把持面を回動して傾けることが可能とされる。図１の例では、第１のクランプ手段１４ａは固定で、第２のクランプ手段１４ｂが、回動部１５によりクランプされる光ファイバの長手方向に沿う方向に延びる回転軸周りに回動可能とされている。なお、回動部１５は、ゴニオステージや回転ステージなどの回転機構を用いて形成することができる。

また、第１のクランプ手段１４ａおよび第２のクランプ手段１４ｂの少なくとも一方のクランプ手段は、光ファイバの軸方向に引張り可能とされる。図１の例では、第１のクランプ手段１４ａはベース台１３に固定で、第２のクランプ手段１４ｂが、引張り部１６とスライドレール１７により引張り可能とされている。なお、引張り部１６は、バネや錘のような付勢機構を用いて形成することができ、その引張り付勢は、停止部１８を設けることにより制限することができる。

また、第１のクランプ手段１４ａと第２のクランプ手段１４ｂの間には、カッター機構１９が設置される。このカッター機構１９は、第１のクランプ手段１４ａが設置される補助台１３ａを利用して設置することができ、後述するように、１対のゴムクランプ２０ａ，２０ｂと、ガラスファイバ１１を加傷するカッター２１と、ガラスファイバ１１を押え、あるいは、曲げを付与する押圧部材２２で構成される。

上述のように構成された光ファイバの切断装置に、ガラスファイバ１１が露出された状態のテープ心線１０をセットする。第１のクランプ手段１４ａで、テープ心線１０の被覆部分１２ａを把持固定し、第２のクランプ手段１４ｂで、テープ心線１０の端部を保持している被覆部分１２ｂを把持固定する。次いで、第２のクランプ手段１４ｂを回動部１５により回動すると、テープ心線全体が一つの回転軸周りに回動される。このようにして被覆部分１２ａと被覆部分１２ｂとの間に露出している複数本のガラスファイバ１１に一括して捻りを加え、さらに、引張り部１６を移動して、ガラスファイバ１１を軸方向の引っ張る。次いで、カッター機構１９によりガラスファイバ１１を切断する。

図２は、光ファイバのカッター機構１９による切断例を説明する図で、図２（Ａ）は動作前の状態を示し、図２（Ｂ）は加傷状態を示し、図２（Ｃ）は切断状態を示している。先ず、図２（Ａ）に示すように、上述のようにテープ心線のガラスファイバ１１に捻りと引張り応力が加えられた後、ガラスファイバ１１の切断箇所の両側を、ゴムクランプ２０ａと２０ｂで押える。ゴムクランプ２０ａと２０ｂは、複数本のガラスファイバ１１の切断部分を一列に整列させ、カッター２１や押圧部材２２によって移動しない程度に保持するもので、ガラスファイバ１１に加えられた上記の捻り応力と引張り応力は、付与された状態で維持される。

次いで、図２（Ｂ）に示すように、回転刃等のカッター２１でガラスファイバ１１に下方側から加傷する。この後、図２（Ｃ）に示すように、カッター２１をガラスファイバ１１から離間させ、押圧部材２２を押し下げると、ガラスファイバ１１は加傷された傷を起点に破断される。この破断端面は、ガラスファイバ１１に捻りと引張り応力が加えられた状態下による破断で、斜めカットとなる。

図３は、多心の光ファイバに一括して捻りを加える形態を説明する図で、図３（Ａ）は捻る前の状態を示し、図３（Ｂ）は捻りを加えた状態を示し、図３（Ｃ）は捻りを加えた側面状態を示す図である。先ず、図３（Ａ）に示すように、露出されたガラスファイバ１１の両側は、被覆部分１２ａ，１２ｂにより、複数本の光ファイバの配列状態を乱すことなく平行一列に保持される。

次いで、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すように、被覆部分１２ａと１２ｂを同じ回転軸周りであって、被覆部分１２ａを右方向に回動させ、被覆部分１２ｂを左方向に回動させると、ガラスファイバ１１の中央部分（ｂ−ｂライン部分）の両側が、互いに反対方向に捻られた状態となる。これによりテープ心線全体が一つの回転軸周りに回動される。被覆部分１２ａと被覆部分１２ｂの両方を同じ角度だけ回動させることにより、ガラスファイバ１１の中央部分は、捻り応力が加えられているが、そのファイバ列の状態に変化はなく水平状態が維持される。この中央部分のガラスファイバ１１の部分に、直交するように水平にカッター２１を接触移動させることにより、複数本の光ファイバに一様に加傷することができる。

なお、一方の被覆部分１２ａ側を、例えば、水平に固定した状態で、他方の被覆部分１２ｂ側のみを回動させるようにしてもガラスファイバ１１に同様な捻り応力を加えることができる。この場合、他方の被覆部分１２ｂは、両側を回動させる場合の角度の２倍の角度で回動される。また、ガラスファイバ１１の中央部分のファイバ列は水平ではなく、角度を有した状態となる。したがって、この場合は、カッター２１は、その角度に沿って接触移動させることになる。
また、光ファイバの軸方向に引張り応力を付与するのに、ガラスファイバ１１の両側の被覆部分１２ａ，１２ｂで、均等に引っ張ってもよいが、一方の被覆部分１２ａ側を固定して、他方の被覆部分１２ｂ側のみを引っ張るようにしてもよい。

図４は、図３（Ｂ），（Ｃ）の状態を、光ファイバの配列断面で示した図である。ａ−ａ矢視の部分は、被覆部分１２ａのファイバ露出際の部分をイメージしたもので、クランプ手段１４ａにより被覆部分１２ａを把持固定して右方向に角度Φで回動させると、露出された複数本のガラスファイバ１１に対して、一様に右方向の捻りが加えられる。また、ｃ−ｃ矢視の部分は、被覆部分１２ｂのファイバ露出際の部分をイメージしたもので、クランプ手段１４ｂにより被覆部分１２ｂを把持固定して左方向に角度Φで回動させると、露出された複数本のガラスファイバ１１に対して、一様に左方向の捻りが加えられる。

ｂ−ｂ矢視の部分は、両側の被覆部分１２，１２ｂで把持され、互いに反対方向に捻りが付与された複数本のガラスファイバ１１の中央部分をイメージしたもので、見かけ上、両側の捻りが均等に加わって角度Φはゼロで回動が生じていない状態となる。そして、複数本のガラスファイバ１１も、水平に一列に並んだ状態となり、カッター２１を水平方向に動かすことにより、一様に加傷することが可能となる。また、図３で説明したように、光ファイバの軸方向には、引張り力Ｆが加えられる。

上記のように、平行一列に並べられた状態の複数本のガラスファイバに、一様な捻りと引張り力が加えられた後に、図２に示したようにカッター機構を用いて、切断部の近傍をクランプし、カッターと押圧部材により切断することで、一括して斜めカットが形成される。なお、ガラスファイバをカッターで加傷した後に、捻りと引張り力を加えると、傷の成長が捻りを加える過程で徐々に変化していくため、破断面が平面状とならず、均一な斜めカットが得にくくなる。

図５は、上述の切断装置を用い、上述の切断方法でテープ心線の光ファイバを一括して斜めカットした図である。斜めカットの角度θは、特許文献１，２にも開示されているように、捻り角度Φと引張り力Ｆによって調整することができる。したがって、予め斜めカットの角度θと、捻り角度Φと引張り力Ｆとの関係を測定し、データ化しておくことにより、所定の斜めカットの角度θを形成することができる。

本発明による上述の光ファイバの切断装置と切断方法を評価するために、ガラスファイバ径が１２５μｍでコア径１０μｍの４心のテープ心線を用いて、斜めカットの無反射終端器を試作した。斜めカット８°となるように、捻り角度Φを２０°、引張り力Ｆを４.９Ｎ（５００ｇｆ）とした。切断に際しては、捻り角度がゼロとなるガラスファイバの中心部分を水平に整列させ、刃先角度３０°の回転カッターを用いて加傷し破断させた。サンプル数Ｎ＝１０００で反射減衰量を測定したところ、５０ｄＢ未満となる不良は０％で、本発明の有効性を確認することができた。

１０…多心光ファイバ心線（テープ心線）、１１…ガラスファイバ、１２…テープ被覆、１２ａ，１２ｂ…被覆部分、１３…ベース台、１３ａ…補助台、１４ａ，１４ｂ…クランプ手段、１５…回動部、１６…引張り部、１７…スライドレール、１８…停止部、１９…カッター機構、２０ａ，２０ｂ…ゴムクランプ、２１…カッター、２２…押圧部材。

Claims (2)

1. 複数本の光ファイバを平行一列に並べ、前記光ファイバに捻りと引張り応力を加えた状態でカッターにより加傷して、前記複数本の光ファイバを一括してカットする光ファイバの切断方法であって、
   前記複数本の光ファイバの切断箇所の被覆部分を除去してガラスファイバを露出させ、前記ガラスファイバの両側の被覆部分をクランプ手段により把持固定して、少なくとも一方の側の前記クランプ手段を所定角度回転させるとともに軸方向に駆動して、前記複数本の光ファイバを平行一列に並べた状態で捻りと引張り応力を加え、次いで前記ガラスファイバを加傷して切断することを特徴とする光ファイバの切断方法。
2. 複数本の光ファイバを平行一列に並べ、前記光ファイバに捻りと引張り応力を加えた状態でカッターにより加傷して、前記複数本の光ファイバを一括してカットする光ファイバの切断装置であって、
   前記複数本の光ファイバのガラスファイバが露出された切断箇所の両側の被覆部分を把持固定する一対のクランプ手段と、前記ガラスファイバに切断のための加傷を入れる加傷手段とを備え、前記クランプ手段の少なくとも一方は、前記複数本の光ファイバを平行一列に並べた状態で捻りと引張り応力を加える手段を有していることを特徴とする光ファイバの切断装置。

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