JP2012073407A - 光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの位置決めの不完全性に伴う損失増加を大幅に低減できる光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置を提供する。
【解決手段】コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、前記光ファイバの２箇所を固定する光ファイバ固定工程と、前記光ファイバ固定工程後に、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバにおけるその先端側の箇所を加熱し、前記先端側加熱箇所の光ファイバを溶融させる第１加熱工程と、前記第１加熱工程後に、前記光ファイバの２箇所を固定した状態のまま、前記先端側加熱箇所から離れた前記固定部間の前記光ファイバ基端側の箇所を加熱して、前記光ファイバの前記空孔を消滅させる第２加熱工程と、前記第２加熱工程後に、前記先端側加熱箇所を除去する除去工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コア部の周囲に複数の空孔を有する構造の光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置に関する。

近年、コア部の周囲に複数の空孔を有する、ホーリーファイバやフォトニック結晶ファイバと呼ばれる新しい光ファイバが注目されており、通信用光コード、光デバイス等への広範な応用が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。

図４に、代表的なホーリーファイバの構造を示す。図４に示すように、ホーリーファイバ１は、コア部２と、コア部２の外周に形成されたクラッド部３と、クラッド部３のコア部２周囲に、コア部２の軸方向に沿って形成された複数の空孔４とから構成される。

ホーリーファイバ１の端面に、クラッド部３に形成した空孔４が開口していると、空孔４の内部に水分が進入したり、温度変化によって空孔４内に結露が発生したりして、ホーリーファイバ１の機械的強度の低下や、光学的特性の変動が生じることがある。
また、メカニカルスプライスや、ＭＴコネクタ等の接続部材を用いて光ファイバ同士を接続する場合、一方の光ファイバの接続端面と、他方の光ファイバの接続端面との間隙に液体の屈折率整合剤を充填して、接続端面での反射と損失を低減させる方法が用いられる。この接続方法を、図４に示すようなホーリーファイバ１に適用した場合、ホーリーファイバ１の端面に空孔４が開口していると、液体の屈折率整合剤が接続端面から空孔４の内部に流入してしまう。これにより、接続端面の屈折率整合剤の液切れが発生して、大きな反射や接続損失を引き起こす心配がある。
また、屈折率整合剤が不要な単心の光コネクタにおいても、ホーリーファイバ１の接続端面を研磨する際に、空孔４に入り込んだ研磨剤や研磨屑が、その後に外に出てきて接続端面に挟まり、ファイバ端面を損傷させたり、空隙が発生して光学特性を劣化させたりする問題がある。

このような問題に対して、従来、以下の技術が提案されている。
特許文献１では、フォトニック結晶ファイバ端部の細孔（空孔）の開口を、コア部よりも屈折率が低い閉塞材で塞ぐという方法が記載されている。
特許文献２においては、光ファイバの中空部（空孔）を封止する方法として、光ファイバの端面部を加熱してクラッド部を軟化して中空部をつぶす方法、中空部内に樹脂を充填して中空部を封止する方法が記載されている。
特許文献３では、光ファイバの端面から離れた位置をアーク放電によって空孔を溶融閉塞する方法が記載されている。

特開２００４−４３２０号公報 特開２００２−３２３６２５号公報 特開２００５−２４８４９号公報

長谷川、"フォトニック結晶ファイバおよびホーリーファイバの開発動向"、月刊誌「オプトロニクス」、オプトロニクス（株）発行、Ｎｏ.７、ｐｐ.２０３−２０８（２００１）。

上記の特許文献２に記載の加熱によって空孔を有する光ファイバ自体を融かして空孔を封止する方法は、空孔への水などの進入を完全に防止できるから、特許文献１に記載の樹脂からなる閉塞材を用いて空孔を封止する方法に比べ、経年劣化のおそれがない利点がある。ただし、光ファイバ端面部を融かす方法は、コアの形状が乱れて光損失が発生しやすいこと、片持ちの光ファイバの端面部を加熱すると、溶融状態となる光ファイバ周方向の表面張力のアンバランスにより、加熱部分が折れ曲がったり膨れたりして望ましい形状にするのが困難であること、光ファイバ端部が膨れてコネクタ用フェルールの穴に入り難くなること、などの問題がある。
また、特許文献３では、光ファイバの端部の２箇所をＶ溝部にそれぞれ固定し、２つのＶ溝部相互間の位置精度を高めて、Ｖ溝部間の光ファイバの軸ずれや角度ずれを極力抑え、加熱溶融による空孔の閉塞部の折れ曲りを小さくすることが重要であるとしている。しかしながら、このように２つのＶ溝部間の位置精度を高めても、次のような問題がある。光ファイバは被覆を除去された後にＶ溝部に載せられるが、微小な被覆かすが光ファイバ表面に残存している可能性があり、この被覆かすがＶ溝部やＶ溝押さえに付着し、Ｖ溝部品による光ファイバの位置決め精度を悪化させて、光ファイバの空孔閉塞部に変形・曲りが生じてしまう。更に、被覆かすに限らず、空中に浮遊するごみ、清掃用の綿棒の繊維が悪影響を与える可能性もある。また、Ｖ溝部自体の精度、Ｖ溝押さえの不完全性により、加熱溶融時に光ファイバの空孔閉塞部にわずかな変形・曲りが発生し、光ファイバに損失のばらつきが生じることは避けられない。

なお、ホーリーファイバの空孔を封止する方法としては、ホーリーファイバの接続端面に一般の光ファイバを融着接続することも考えられる。しかし、当該方法では、融着接続部における軸ずれや角度ずれ、膨らみが発生しやすい。このような軸ずれ、角度ずれ、膨らみの発生によって、ホーリーファイバのフェルールへの取付けが難しくなり、その取付作業時にホーリーファイバの表面を損傷し易いなど、作業性や信頼性に課題がある。また、上記特許文献３に記載されたＶ溝部間の光ファイバを加熱による方法と比べても、ホーリーファイバと光ファイバとの融着接続部分の損失が過剰に発生しやすい。

本発明の目的は、光ファイバの位置決めの不完全性に伴う損失増加を大幅に低減できる光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置を提供することにある。

本発明の第１の態様は、コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、前記光ファイバの２箇所を固定する光ファイバ固定工程と、前記光ファイバ固定工程後に、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバにおけるその先端側の箇所を加熱し、前記先端側加熱箇所の光ファイバを溶融させる第１加熱工程と、前記第１加熱工程後に、前記光ファイバの２箇所を固定した状態のまま、前記先端側加熱箇所から離れた前記固定部間の前記光ファイバ基端側の箇所を加熱して、前記光ファイバの前記空孔を消滅させる第２加熱工程と、前記第２加熱工程後に、前記先端側加熱箇所を除去する除去工程と、を有する光ファイバ端部加工方法である。

本発明の第２の態様は、コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、前記光ファイバと支持用ファイバとを、それぞれの端面を対向させた状態で固定するファイバ固定工程と
、前記ファイバ固定工程後に、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを加熱して、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを融着接続する第１加熱工程と、前記第１加熱工程後に、前記光ファイバ及び前記支持用ファイバを固定した状態のまま、前記融着接続箇所から離れ、かつ前記光ファイバの固定箇所から前記融着接続箇所間に位置する前記光ファイバの箇所を加熱して、前記光ファイバの前記空孔を消滅させる第２加熱工程と、前記第２加熱工程後に、前記融着接続箇所を除去する除去工程と、を有する光ファイバ端部加工方法である。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様の光ファイバ端部加工方法において、前記第２加熱工程は、前記光ファイバの加熱位置を移動させることにより、前記空孔の消滅領域の長さを拡大するようにしたことを特徴とする光ファイバ端部加工方法である。

本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様のいずれかの光ファイバ端部加工方法で加工した前記光ファイバの端部を、フェルール内に挿入して接着固定した後、前記フェルール端面を研磨し、研磨後の前記フェルール端面に、前記光ファイバ端部の前記空孔の消滅領域が位置するようにしたことを特徴とする光ファイバ端部加工方法である。

本発明の第５の態様は、第１または第３の態様の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、前記光ファイバの２箇所を固定するファイバ固定手段と、前記光ファイバを加熱する加熱手段と、前記ファイバ固定手段によって固定された２箇所の前記固定部間の前記光ファイバの異なる箇所を、前記加熱手段によって加熱する加熱動作を制御する制御手段と、を備えた光ファイバ端部加工装置である。

本発明の第６の態様は、第２または第３の態様の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、前記光ファイバと前記支持用ファイバとをそれぞれ固定するファイバ固定手段と、前記光ファイバ及び前記支持用ファイバを加熱する加熱手段と、前記ファイバ固定手段により固定された前記光ファイバ及び前記支持用ファイバの異なる箇所を、前記加熱手段によって加熱する加熱動作を制御する制御手段と、を備えた光ファイバ端部加工装置である。

本発明によれば、光ファイバの位置決めの不完全性に伴う損失増加を大幅に低減できる、信頼性の高い光ファイバ端部が得られる。

本発明の第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の加工工程を示す工程図である。 本発明の第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法における加工原理を説明する説明図である。 本発明の第二の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の加工工程を示す工程図である。 本発明の一実施形態で用いたホーリーファイバの構造を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。 本発明の一実施形態に係る光ファイバ端部加工方法によって作製されたホーリーファイバの端部にフェルールを装着したホーリーファイバ端部を示す縦断面図である。

以下に、本発明に係る光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置の一実施形態を説明する。

（第一の実施形態）
図４に、第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法で用いたホーリーファイバを示す。図４（ａ）は縦断面図、図４（ｂ）は横断面図である。図４に示すホーリーファイバ１は、コア部２と、コア部２の外周に形成されたクラッド部３と、コア部２の周囲を取り囲むように、クラッド部３内にコア部２の軸方向に沿って形成された複数の空孔４とから構成される。本実施形態のホーリーファイバ１では、６つの空孔が、コア部２を中心とする正六角形の頂点の位置にそれぞれ設けられている。また、本実施形態のホーリーファイバ１は、石英系の材料からなり、コア部２には例えばゲルマニウムが添加され、コア部２の屈折率はクラッド部３の屈折率よりも高くなっている。ホーリーファイバ１の外周部は、通常、紫外線硬化樹脂などの樹脂の被覆によって保護されており、コネクタ等との接続の際には、被覆を剥がした裸の状態のホーリーファイバ１が接続される。

なお、本発明の光ファイバは、コア部の周囲に、コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔を有する構造の光ファイバであればよく、ホーリーファイバ、フォトニック結晶ファイバなどが該当する。図４の空孔構造の光ファイバ（ホーリーファイバ）は、コア部の屈折率がクラッド部の屈折率よりも高くなっているが、本発明の光ファイバは、コア部とクラッド部とが同一材料からなり、コア部の周囲に空孔が規則正しく配列した構造のクラッド部を持つ光ファイバでもよい。このような構造の光ファイバは、通常、フォトニック結晶ファイバと呼ばれることが多く、多数（通常、数十個）の空孔がハニカム格子などに配列されて、フォトニック結晶構造ないしフォトニックバンドギャップ構造を形成する。

図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の各工程を示すものであり、光ファイバ端部加工装置を用いた光ファイバ端部の加工を上方から眺めた平面図となっている。

図１（ａ）は、ホーリーファイバ１の端部を固定するためのＶ溝部品を示している。Ｖ溝部品１０の両端部には、ホーリーファイバ１を載せるＶ溝１１を有する、固定部としてのＶ溝部１２が形成されている。Ｖ溝部１２、１２間には、ホーリーファイバ１の加熱作業を行うための間隙部（空隙部）１３が形成されている。このような構造のＶ溝部品１０は、市販の光ファイバ融着接続機に使用されている、中央に空隙を有する精密一体加工のＶ溝部品と同等のものである。Ｖ溝部品１０両端のＶ溝１１、１１は相互に位置ずれがないように精密に加工してあり、両側のＶ溝１１、１１にそれぞれ光ファイバを載せて固定したときに、２本の光ファイバの軸が合うようになっている。なお、最近の融着接続機には、多心テープ心線も接続できるように多条のＶ溝を形成したＶ溝部品があるが、このような多条のＶ溝部品を用いてもよい。

ホーリーファイバは、他の光ファイバと同様に、樹脂の被覆を被せた状態で使用されるが、ファイバ同士の接続、あるいは光学部品との接続などの際には被覆を除去する必要がある。ホーリーファイバ１の空孔４を閉塞・封止するときにも、まずホーリーファイバ心線６の心線被覆５を除去した裸の状態のホーリーファイバ１とし、ホーリーファイバ１の端部の２箇所を、図１（ｂ）に示すように、間隙部１３をまたいで両側のＶ溝１１に設置する。なお、ホーリーファイバ心線６も動かないように支持台上に固定されるが、図示省略している。

次に、図１（ｃ）に示すように、ホーリーファイバ１が、両側のＶ溝１１，１１にきちんと収まるようにＶ溝押さえ１４で支持固定する。Ｖ溝１１，１１間の間隙部１３のホーリーファイバ１を加熱溶融させると、溶融状態となったホーリーファイバ１が表面張力によって縮もうとするので、これに抗すために確実にＶ溝押さえ１４でホーリーファイバ１
を固定する必要がある。

次に、Ｖ溝１１，１１間のホーリーファイバ１を放電加熱によって溶融させる。放電加熱は、間隙部１３に、例えば１対の放電電極１５，１５を配置して行う。放電電極１５，１５間には放電プラズマ領域１６が形成され、放電プラズマ領域１６のホーリーファイバ１が加熱される。放電電極１５，１５には、市販の融着接続機と同等の放電回路を接続すればよい。

一回目の放電加熱は、まず、図１（ｄ）に示すように、Ｖ溝押さえ１４で固定された、Ｖ溝１１，１１間のホーリーファイバ１におけるホーリーファイバ１の先端側の箇所を加熱し、当該加熱箇所のホーリーファイバ１が溶融して変形可能な状態とする。
このとき、もしホーリーファイバ心線６から除去した心線被覆５等のゴミがＶ溝１１やＶ溝押さえ１４に付着していると、ホーリーファイバ１両側のＶ溝部１２、１２間でホーリーファイバ１が軸ずれ・角度ずれした状態で把持され、ホーリーファイバ１内には応力が発生している（また、Ｖ溝部１２のＶ溝１１自体の精度、Ｖ溝押さえ１４の不完全性によっても軸ずれ・角度ずれが生じている場合もある）。このため、ホーリーファイバ１の放電加熱による加熱溶融部は、非溶融部の応力が緩和するように変形する。十分に加熱して応力を緩和させた後は、放電を止める。

この加熱溶融部の変形を、図２の加工原理の説明図を用いて更に説明する。図２は、光ファイバ両側のＶ溝部１２、１２での把持に軸ずれがあった場合を想定して、模式的に示したものである。図２（ａ）は、上記の一回目の放電加熱を実施した後の状態を示す。ホーリーファイバ１の先端側加熱箇所である第一加熱溶融域Ａには変形が生じている。放電加熱によって第一加熱溶融域Ａが溶融した結果、その部分に軸ずれ分の変形が生じ、軸ずれした状態で把持されていたホーリーファイバ１内の応力が緩和される。このため、放電が終了すれば、Ｖ溝部１２、１２間のホーリーファイバ１は、全体にわたって応力が緩和される。この応力緩和によって、第一加熱溶融域Ａよりも基端側（図２では右側）のホーリーファイバ１は真直で応力がない状態となる。

次に、図１（ｅ）に示すように、放電電極１５を右側（ホーリーファイバ１の基端側）にずらして再度放電を行う。この２回目の放電では、Ｖ溝１１，１１間に位置し、かつ第一加熱溶融域Ａが再度溶融しないように、第一加熱溶融域Ａから離れたホーリーファイバ１の基端側の箇所を加熱する。加熱され溶融されたホーリーファイバ１では、溶融したガラスの表面張力によって内部の空孔４が自然に小さくなって消滅する。これにより本来目的とする、空孔を消滅させた閉塞部・封止部が形成される。
１回目の加熱箇所である第一加熱溶融域Ａは、ホーリーファイバ１の固定部間の軸ずれなどでファイバ固定状態が悪い場合には、大きく変形し、また光を通した場合には大きな損失を生じる。一方、２回目の加熱箇所である第二加熱溶融域Ｂでは、ホーリーファイバ１が真直で応力が生じてないため、加熱溶融してもホーリーファイバ１の空孔４が消滅してホーリーファイバ１が縮径する以外には曲り等の変形はほとんど生じない。
図２（ｂ）に、２回目の放電加熱を実施した後の状態を示す。ホーリーファイバ１に応力が働いていない状態で溶融させたため、ホーリーファイバ１には表面張力しか働かず、第二加熱溶融域Ｂは、空孔４の消滅に伴って外径がわずかに小さくなるだけの変形となる。そのため、ホーリーファイバ１のコア部２の真直性は保たれるので、光を伝搬させたときの、第二加熱溶融域Ｂでの損失増加はわずかである。

なお、光ファイバ端部加工装置に、Ｖ溝部品１０によって固定された２箇所のＶ溝１１，１１間のホーリーファイバ１の異なる箇所を、放電電極１５，１５によって加熱する放電加熱動作を制御する制御手段を設け、上記２回の放電加熱動作を連続的に実行する動作プログラムを制御手段に設定することにより、自動的に放電加熱を実施することが可能と
なる。

次に、図１（ｆ）に示すように、変形した第一加熱溶融域Ａを除去するために、第一加熱溶融域Ａよりも右側（ホーリーファイバ１の基端側）、例えば、第一加熱溶融域Ａと第二加熱溶融域Ｂとの間にあるカット位置Ｃでホーリーファイバ１をカットする。第一加熱溶融域Ａも第二加熱溶融域Ｂも、空孔４が消滅した結果、外径がわずかに小さくなり、外光に対する反射状態が変わるので、目視で確認できるため、カット位置Ｃの特定は容易である。

コネクタのフェルールに取り付ける場合には、ホーリーファイバ心線６の心線被覆５の被覆際から第二加熱溶融域Ｂまでの長さが規定値になるように、放電位置を設定する。第一加熱溶融域Ａを除去するのは、変形した第一加熱溶融域Ａがあると、フェルール内のファイバ案内孔にホーリーファイバ１が挿入できなくなるからである。

図５に、ホーリーファイバ１の端部にフェルール２４を装着する光ファイバ端部加工方法の一実施形態を示す。端部に第二加熱溶融域Ｂを有する、上記端面加工後のホーリーファイバ１を、フェルール２４のファイバ案内孔２５に挿入して接着固定した後、フェルール端面２６を研磨する。研磨後のフェルール端面２６には、ホーリーファイバ１端部の空孔４の消滅した空孔消滅領域である第二加熱溶融域Ｂが位置するようにする。なお、図５のフェルール２４は、ホーリーファイバ心線６を保持する部分も有しているが、図示省略している。

メカニカルスプライスやこれを内蔵した現地付けコネクタでは、ホーリーファイバ１の第二加熱溶融域Ｂが接続端面になることが好ましいので、メカニカルスプライスやこれを内蔵した現地付けコネクタに適用する場合には、空孔４が消失している第二加熱溶融域Ｂでカットするのがよい。しかしながら、第一加熱溶融域Ａと第二加熱溶融域Ｂの間でカットし、空孔４がホーリーファイバ１の接続端面に残っていても特に不都合はない。整合剤が液体の場合には、空孔４内に閉じ込められた空気が高温時に接続面に出てきて悪影響を与えるおそれがあるが、これは、接続の前処理として、ホーリーファイバ１の端面に整合剤を付け、温風で熱して空孔４内の空気を排除するなどすれば防止できる。

なお、上記実施形態の図１（ｅ）に示す２回目の放電加熱において、ホーリーファイバ１をその長さを縮める方向に押し込む（圧縮する）ことで、表面張力による空孔消滅によって生じる第二加熱溶融域Ｂの縮径を、防止ないし軽減するようにしてもよい。具体的には、例えば、ホーリーファイバ１の先端側のＶ溝部１２において、ホーリーファイバ１の先端がＶ溝１１中で軸方向にスライドできるように、先端側のＶ溝押さえ１４を緩く効かせると共に、基端側のＶ溝押さえ１４を十分に効かせておく。そして、ホーリーファイバ１の先端部分を別途設けた微動機構によって右方向にわずかに移動させて、第二加熱溶融域Ｂの縮径を防止ないし軽減すればよい。この微動機構は、Ｖ溝−Ｖ溝間で光ファイバを軸ずれなしにスライドさせることができる機構であり，市販の多心光ファイバ用の融着装置の全て、非調心型単心光ファイバ融着装置のほとんど全てに採用されているものであり、既存の技術である。

また、上記実施形態において、第一加熱溶融域Ａと第二加熱溶融域Ｂとが重ならないようにすることが望ましい。第一加熱溶融域Ａは、ある長さ範囲で変形しているので、そこに第二加熱溶融域Ｂの一部が重なる状態になると、２回目の溶融時に、多少なりと、第一加熱溶融域Ａの変形が第二加熱溶融域Ｂに波及するからである。また、放電電極１５の位置を変えるかわりに、それぞれの位置に独立した放電電極を配置し、電源を切り替えることによって逐次放電させるようにしてもよい。

また、通常の融着接続機を用いて放電加熱する場合、空孔４を閉塞・封止できる長さは０.５ｍｍ程度である。この閉塞部の長さを長くした方が、接続作業での歩留まり向上に
つながる場合がある。長くするには、上記実施形態において、例えば二回目の放電の際に、放電を持続させながら、放電電極１５を図１（ｅ）の右方向（ホーリーファイバ１の基端側方向）に動かすようにすればよい。あるいは、第一加熱溶融域Ａとの距離に余裕をもうけた位置から二回目の放電を開始し、放電を持続させながら左方向（ホーリーファイバ１の先端側方向）に動かすようにしてもよい。または、放電電極１５を所定の範囲で往復移動させて、徐々に空孔４を消滅させるようにしてもよい。
なお、放電電極を移動させながら放電加熱も持続させ、途中で放電を弱めて溶融しないようにするなら、実質的に上記２回の放電加熱と同等である。

また、放電電極１５を動かさないで、放電プラズマ領域１６を拡げて加熱するようにしてもよい。それには、１対の放電電極１５、１５間の間隔を大きくすることや、放電電極１５を図１の紙面に対して垂直方向にずらすことが有効である。垂直方向にずらす場合、ホーリーファイバ１の片側から１対の放電電極１５、１５で加熱することになるので、もう一方の側にも１対の放電電極を配置して、２対の放電電極でホーリーファイバ１の両方から同時に加熱することも安定化に効果的である。

なお、２対の放電電極を使う融着接続技術については、米国光学会（ＯＳＡ： The Optical Society of America）が出版の非特許文献２に記載されている。また、これまでの
説明は、単心光ファイバの加工を想定して説明したが、複数心のホーリーファイバをテープ化したテープ心線についても、Ｖ溝の条数を増やすだけで、全く同様の方法で実施することができる。その際、全てのホーリーファイバを均等に加熱することが必要であるが、これは融着接続機で既に実現されている公知の技術である。テープ心線に対して、２対の放電電極を用いる方法は非特許文献２で、１対の放電電極を用いる方法は非特許文献３に記載されている。
M. Tachikura: "Fusion mass-splicing for optical fibers using electric discharges between two pairs of electrodes", Applied Optics, Vol. 23, No.3, pp.492-498 (Feb. 1984). M. Tachikura and N. Kashima: "Fusion mass-splices for optical fibers using high-frequency discharge", IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, Vol. LT-2, No.1, pp.25-31 (Feb. 1984).

（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態では、ホーリーファイバの他に、支持用ファイバを用いて、ホーリーファイバ端部加工を行っている。
図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第二の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の各工程を示すものであり、光ファイバ端部加工装置を用いた光ファイバ端部の加工を上方から眺めた平面図となっている。

まず、図３（ａ）に示すように、加工対象であるホーリーファイバ１と、石英系の支持用ファイバ７とを光ファイバ端部加工装置に取り付ける。本実施形態では、光ファイバ端部加工装置として、市販の調心機能付きの融着接続機を使用している。支持用ファイバ７は、端部の心線被覆８を除去した後に融着接続機に取り付けられる。支持用ファイバ７は、ホーリーファイバ１に融着接続された後の、ホーリーファイバ１の加熱溶融時の機械的支持のために使われるもので、光学特性の要求は特にない。したがって、支持用ファイバ７は、どのような種類のファイバであってもよく、例えば、コアのない石英ガラス棒（石英ガラス線）であってもよい。

融着接続機には心線被覆部を微動台に直接取り付ける方式もあるが、ここでは融着接続
機の心線ホルダ２０に取り付けた後に、微動台に取り付ける方式を前提に説明する。ホーリーファイバ１の心線被覆５部および支持用ファイバ７の心線被覆８部をそれぞれ心線ホルダ２０に取り付ける。心線ホルダ２０の心線ホルダ本体２１には心線ストッパ２２が形成されていて、心線ストッパ２２に心線被覆５，８部の被覆端を接触させることにより、被覆端の位置決めがなされる。２３は、心線被覆５，８を心線ホルダ２０に押し付けるための心線クランプである。双方のファイバ１，７を心線ホルダ２０に取り付けた直後の状態では、図３（ａ）に示すように、相互のファイバ１，７の軸は大きくずれている。そこで、まず、軸合わせの事前処理として、カメラ映像データをもとに両ファイバ１，７の端面を近接させる。

図３（ｂ）は、その次の軸合わせ状態を表わしている。ファイバ１，７の外形を基準に、カメラ映像データをもとに自動的に調心する。図３において、右側の心線ホルダ２０に取り付けられたホーリーファイバ１を紙面に対して平行に紙面の上下方向に水平微動し、左側の心線ホルダ２０に取り付けられた支持用ファイバ７を紙面に対して垂直方向に垂直微動して調心する。

その後、図３（ｃ）に示すように、ホーリーファイバ１と支持用ファイバ７を融着接続する。融着接続には、第一の実施形態と同様に、例えば一対の放電電極１５を用い、放電電極１５，１５間に形成される放電プラズマ領域１６でホーリーファイバ１と支持用ファイバ７とを加熱溶融して行う。加熱溶融される融着接続部の光学性能は問題とされないので、融着接続時の細かい条件調整は不要である。接続加熱によるファイバ溶融部の流動が収まるまで、放電を持続させればよい。通常の融着接続条件では数秒でよい。ホーリーファイバ１と支持用ファイバ７との間に軸ずれや角度ずれがあると、融着接続箇所の接続加熱溶融域Ｄには変形が生じる。なお、融着接続機の調心機能の精度は高いので、融着接続条件を最適化すれば接続損失を低減化することは可能であるが、心線ホルダ２０の取り付け時から生じている両ファイバ１，７間の角度ずれは解消できない。この角度ずれによる接続加熱溶融域Ｄの変形は、例えば光ファイバをコネクタフェルール内のファイバガイド穴に挿入する際に障害になる。この接続加熱溶融域Ｄの変形が、本実施形態において、融着接続部である接続加熱溶融域Ｄを空孔封止部（空孔閉塞部）として利用しない最大の理由である。

次に、図３（ｄ）に示すように、ホーリーファイバ１の基端側方向（図３では右側方向）に、接続加熱溶融域Ｄから離れたホーリーファイバ１の箇所へと放電電極１５を移動し、接続加熱溶融域Ｄが再度溶融しないように、放電加熱してホーリーファイバ１の空孔４を消滅させる。これにより、ホーリーファイバ１には、目的とする空孔消滅領域であるファイバ加熱溶融域Ｅが、ホーリーファイバ１の固定箇所（図３中で右側に位置する心線ホルダ２０）と融着接続部である接続加熱溶融域Ｄとの間に形成される。この２回目の放電加熱のときに、ホーリーファイバ１を取り付けた心線ホルダ２０を、支持用ファイバ７側（図３では左側）にわずかに移動させて、ファイバ加熱溶融域Ｅの縮径を軽減ないし防止するようにするのが好ましい。
その後、図３（ｅ）に示すように、融着接続部である接続加熱溶融域Ｄを除去するために、ホーリーファイバ１を所定のカット位置Ｃでカットすればよい。すなわち、接続加熱溶融域Ｄとファイバ加熱溶融域Ｅとの間、もしくはファイバ加熱溶融域Ｅでカットすればよい。

上述した本実施形態の放電電極１５の移動動作は、市販の調心機能付き融着接続機で可能になっている。調心機能付き融着接続機は、たとえば、スウィープ放電と呼ばれる機能を備えており、この機能を用いて融着接続後に放電電極１５を往復させて加熱処理をすることができる。また、本実施形態の放電加熱動作を融着接続機で自動的に実施させることは、融着接続機の動作プログラムを少し変更することで可能である。２回目のホーリーフ
ァイバ１の放電加熱時に、放電電極１５をずらしながら加熱することにより、空孔消滅領域を拡大することも、同様に動作プログラムの変更で容易に実現できる。また、心線被覆５の心線被覆端の位置情報は、心線ホルダ２０に心線ストッパ２２を設けたことにより融着接続機には既知であるため、心線被覆端からファイバ加熱溶融域Ｅの中央までの長さを正確に制御することができる。また、市販の光ファイバカッタでは、融着接続機の心線ホルダに心線を装着した状態でカット操作が可能であることから、高精度のカット位置が得られる。

なお、上記第一、第二の実施形態の説明では、光ファイバの加熱に放電を使う場合を述べたが、放電以外にも、融着接続に利用されてきた炭酸ガスレーザやカーボンヒータを熱源として使用することができる。また、本発明の光ファイバ端部加工方法は、空孔を有する光ファイバの空孔封止を、高い信頼性を保ちつつ損失増加を抑制できるものであり、単心のみならず多心のコネクタ取付やスプライス接続にも適用でき、空孔を有するホーリーファイバ、フォトニック結晶ファイバなどの今後の多様な利用に貢献できる。

１ ホーリーファイバ（光ファイバ）
２ コア部
３ クラッド部
４ 空孔
５ 心線被覆
６ ホーリーファイバ心線
７ 支持用ファイバ
８ 心線被覆
１０ Ｖ溝部品
１１ Ｖ溝
１２ Ｖ溝部（固定部）
１３ 間隙部
１４ Ｖ溝押さえ
１５ 放電電極
１６ 放電プラズマ領域
２０ 心線ホルダ
２１ 心線ホルダ本体
２２ 心線ストッパ
２３ 心線クランプ
２４ フェルール
２５ ファイバ案内孔
２６ フェルール端面
Ａ 第一加熱溶融域
Ｂ 第二加熱溶融域
Ｃ カット位置
Ｄ 接続加熱溶融域
Ｅ ファイバ加熱溶融域

Claims (6)

1. コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、
   前記光ファイバの２箇所を固定する光ファイバ固定工程と、
   前記光ファイバ固定工程後に、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバにおけるその先端側の箇所を加熱し、前記先端側加熱箇所の光ファイバを溶融させる第１加熱工程と、
   前記第１加熱工程後に、前記光ファイバの２箇所を固定した状態のまま、前記先端側加熱箇所から離れた前記固定部間の前記光ファイバ基端側の箇所を加熱して、前記光ファイバの前記空孔を消滅させる第２加熱工程と、
   前記第２加熱工程後に、前記先端側加熱箇所を除去する除去工程と、
   を有することを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
2. コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、
   前記光ファイバと支持用ファイバとを、それぞれの端面を対向させた状態で固定するファイバ固定工程と、
   前記ファイバ固定工程後に、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを加熱して、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを融着接続する第１加熱工程と、
   前記第１加熱工程後に、前記光ファイバ及び前記支持用ファイバを固定した状態のまま、前記融着接続箇所から離れ、かつ前記光ファイバの固定箇所から前記融着接続箇所間に位置する前記光ファイバの箇所を加熱して、前記光ファイバの前記空孔を消滅させる第２加熱工程と、
   前記第２加熱工程後に、前記融着接続箇所を除去する除去工程と、
   を有することを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
3. 請求項１または２に記載の光ファイバ端部加工方法において、前記第２加熱工程は、前記光ファイバの加熱位置を移動させることにより、前記空孔の消滅領域の長さを拡大するようにしたことを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ端部加工方法で加工した前記光ファイバの端部を、フェルール内に挿入して接着固定した後、前記フェルール端面を研磨し、研磨後の前記フェルール端面に、前記光ファイバ端部の前記空孔の消滅領域が位置するようにしたことを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
5. 請求項１または３に記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、
   前記光ファイバの２箇所を固定するファイバ固定手段と、
   前記光ファイバを加熱する加熱手段と、
   前記ファイバ固定手段によって固定された２箇所の前記固定部間の前記光ファイバの異なる箇所を、前記加熱手段によって加熱する加熱動作を制御する制御手段と、
   を備えた光ファイバ端部加工装置。
6. 請求項２または３に記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、
   前記光ファイバと前記支持用ファイバとをそれぞれ固定するファイバ固定手段と、
   前記光ファイバ及び前記支持用ファイバを加熱する加熱手段と、
   前記ファイバ固定手段により固定された前記光ファイバ及び前記支持用ファイバの異なる箇所を、前記加熱手段によって加熱する加熱動作を制御する制御手段と、
   を備えた光ファイバ端部加工装置。

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