JP2012073408A - 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】高温でのＴＥＣ加熱を可能とし、低損失な光ファイバ端部が得られる加工方法および加工装置を提供する。
【解決手段】コアとクラッドを有し、屈折率を制御するためのドーパントが添加された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１の端部の２箇所を固定する光ファイバ固定工程と、固定された２箇所の固定部１２，１２の間の光ファイバ１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１を溶融させるさせる第１加熱工程と、前記第１加熱工程後に、前記光ファイバを２箇所で固定した状態のまま、前記先端側加熱箇所から離れた固定部１２，１２間の光ファイバ１基端側の箇所を加熱し、前記ドーパントを拡散させて前記コアのコア径を拡大させてなるコア拡大領域を形成する第２加熱工程と、前記第２加熱工程後に、少なくとも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、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し、更に詳しくは、光ファイバのコアのドーパントを熱拡散させてモードフィールド径（コア径）を拡大させた光ファイバ端部を作製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。

モードフィールド径の異なるシングルモードファイバ同士の接続が必要な場合については、コア径の小さい方の光ファイバ端部を熱処理してドーパントを拡散させ、モードフィールド径を一致させて（拡大させて）から接続する技術により、接続損失の低減が図られている。この技術はＴＥＣ（Thermally diffused Expanded Core）と呼ばれ、光ファイバ同士の接続ばかりでなく、モードフィールド径の大きな光導波路に光ファイバの接続にも有効である。また、各種レンズを含む光伝送デバイスとの接続においても、光軸合わせを容易にできる利点がある。

特許文献１には、光ファイバの融着接続において、融着接続後に、融着接続部を再度加熱することによって、コア径の小さい方のドーパントを拡散させることが記載されている。ただし、この方法では、接続損失を低減できない場合もある。その原因としては、融着接続時の放電による局所的加熱で、双方の光ファイバのドーパントが拡散されてしまうことや、融着時の光ファイバの押しこみ動作と融着接続部の表面張力による流動によってコア自体の変形が生じること、融着接続される光ファイバ間の角度ずれ・軸ずれに伴って溶融状態の光ファイバの融着接続部に変形が生じること、コア径の小さい方の光ファイバ側だけを選択的に加熱することが難しいこと等がある。

特許文献２では、この改善のため、融着接続を抵抗加熱ヒーターで行ない、ＴＥＣ処理をバーナーで行なっている。抵抗加熱ヒーターは放電加熱よりも広い範囲を加熱できるので、融着接続部での局所的なドーパント拡散やコア変形を抑制できるとしている。また、バーナーでのＴＥＣ加熱は、光ファイバが軟化して変形を生じない温度（大体１３００℃以下）で、かつ、コア部のドーパントがクラッド部に拡散する温度（大体５００℃以上）の範囲で、３分〜１０分程度の時間をかけて行なっている。
この特許文献２の方法では、ＴＥＣ加熱の際に、長時間加熱によって光ファイバ強度が低下する現象があることから、特許文献３では、融着接続部を中心に、抵抗加熱ヒーターまたはバーナーを用いてアニール加熱を行うとしている。

上記特許文献１，２は、融着接続後にＴＥＣ加熱を行うものであるが、光ファイバの被覆除去部をＴＥＣ処理した後に、その部分を切断あるいは研磨して接続用端面とするＴＥＣ技術が特許文献３、特許文献４に示されている。特許文献４では、ＴＥＣ加熱には対向したガスバーナーを用い、光ファイバ被覆除去部の両側を引っ張った状態にして、バーナーを光ファイバ長手方向に操作して加熱している。光ファイバが曲がりにくいので、高温加熱ができ、Ｇｅをドーパントとする代表的なシングルモードファイバの場合で、数分の加熱時間で済むとしている。

なお、加熱時間の短縮はＴＥＣ技術において共通の課題であり、特許文献５では、バーナーのガス噴射孔の形を光ファイバ長手方向に伸ばし、バーナーの走査の要らない構造を工夫しており、加熱温度を１１５０℃にして、従来の所要時間の半分の３０分で処理ができたと記述している。特許文献６では、複数の光ファイバについて同時に加工できるように、多数のガス噴射孔を一列に、あるいは２次元的に配列したバーナーを工夫している。

特開平３−１３０７０５号公報 特開２００３−７５６７６号公報 特開２００３−７５６７７号公報 特開平４−２６０００７号公報 特開２００１−３４３５４９号公報 特開２００４−１５７３５５号公報

以上述べたように、特許文献１、２の融着接続後にＴＥＣ加熱を行う技術においては、融着接続部にコアの乱れ・変形や光ファイバ自体の変形が生じたり、コア径の小さい片側の光ファイバだけを選択的に加熱できないため、接続低減には限界がある。また、この技術は融着接続専用の技術である。

一方、融着接続前に、ガスバーナーで、光ファイバの被覆除去部をＴＥＣ加熱する特許文献３，４の方法は、融着接続には限られず汎用性はあるものの、加熱時間が多くかかるという問題がある。光ファイバのドーパントの種類や必要とする拡散の程度によるが、数分〜数十分程度を要する。これは、光ファイバの変形を抑えるために、加熱温度を軟化するほどには高くできないという本質的な制約があるからである。つまり、たとえＴＥＣ加熱時に光ファイバを引っ張って真っ直ぐにしても、高温加熱によって加熱部が軟化すれば、光ファイバはそこで伸びて細くなってしまう。また、光ファイバの被覆除去部の両側の被覆部等を把持するが、把持部に被覆かすなどのゴミが付着して２箇所の把持部の光ファイバ間に軸ずれ・角度ずれが発生している場合がある。このような場合、高温加熱によって軟化した加熱部分では光ファイバが変形して曲がり、大きな損失が発生しまう。このような変形した加熱箇所をカットして接続端面にしようとしても、接続損失は低減できず、また、コネクタフェルールに挿入できないといった問題も生じてしまう。したがって、ＴＥＣ加熱は、低温で時間をかけざるを得ず、コスト低減は難しく、また、光ファイバを高温でＴＥＣ処理してコア径を拡大した部分をカットした端面は、接続損失が大きく適用は困難であった。

本発明の目的は、高温でのＴＥＣ加熱を可能とする、熱拡散によりコア径が拡大した低損失な光ファイバ端部が得られ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、コアと該コアの外周を囲うクラッドを有すると共に、前記コアまたは前記クラッドの少なくとも一方に、屈折率を制御して前記コアの屈折率を前記クラッドの屈折率よりも相対的に高くするためのドーパントが添加された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、前記光ファイバを２箇所で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、前記ドーパントを拡散させて前記コアのコア径を拡大させてなるコア拡大領域を形成する第２加熱工程と、前記第２加熱工程後に、少なくとも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である。

本発明の第２の態様は、コアと該コアの外周を囲うクラッドを有すると共に、前記コアまたは前記クラッドの少なくとも一方に、屈折率を制御して前記コアの屈折率を前記クラッドの屈折率よりも相対的に高くするためのドーパントが添加された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を加熱し、前記ドーパントを拡散させて前記コアのコア径を拡大させてなるコア拡大領域を形成する第２加熱工程と、前記第２加熱工程後に、少なくとも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である。

本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様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、前記コア拡大領域の長さを拡大するようにした。

本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様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、前記コア拡大領域が位置するようにした。

本発明の第５の態様は、第１または第３の態様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である。

本発明の第６の態様は、第２または第３の態様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である。

本発明によれば、高温でのＴＥＣ加熱を可能とする、熱拡散によりコア部が拡大した低損失な光ファイバ端部を作製できる。

本発明に係る光ファイバ端部加工方法の第一の実施形態の加工工程を示す工程図である。 本発明に係る光ファイバ端部加工方法の第一の実施形態における加工原理を説明する説明図である。 本発明の光ファイバ端部加工方法によってコア拡大部が形成された光ファイバ端部を、フェルールに装着した光ファイバ端部加工方法の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る光ファイバ端部加工方法の第二の実施形態の加工工程を示す工程図である。

以下に、本発明の一実施形態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を説明する。

（第一の実施形態）
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の端部加工を上方から眺めた平面図となっている。

図１（ａ）は、光ファイバ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、光ファイバを載せるＶ溝１１を有する、固定部としてのＶ溝部１２がある。Ｖ溝部１２、１２間には、光ファイバの加熱作業を行うための間隙部（空隙部）１３がある。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溝部を形成した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。

光ファイバ１は、図２に示すように、例えば石英系の材料に屈折率を高めるＧｅなどのドーパントが添加されたコア２と、コア２の外周に形成されたクラッド３とを有する。光ファイバ１のクラッド３の外周は、図１に示すように、被覆５で覆われた状態で使用される。光ファイバ同士の接続、あるいは光ファイバと光学部品との接続の際などには、ファイバ被覆部６の被覆５を除去する必要がある。ＴＥＣ（Thermally diffused Expanded Core）処理の際にも、まずファイバ被覆部６の被覆５を除去した裸状態の光ファイバ１の端部を、図１（ｂ）に示すように、間隙部１３をまたいで両側のＶ溝１１，１１に設置する。なお、ファイバ被覆部６も動かないように支持台上に固定されるが、図１では省略している。

次に、図１（ｃ）に示すように、光ファイバ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の光ファイバ１を加熱溶融させると、溶融状態となった光ファイバ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で光ファイバ１を固定する必要がある。

次に、Ｖ溝１１，１１間の光ファイバ１を放電により加熱する。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の光ファイバ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。

１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間の光ファイバ１における光ファイバ１の先端側の箇所を加熱し、当該加熱箇所の光ファイバ１が溶融して変形可能な状態とする。
このとき、もしファイバ被覆部６から除去した被覆５等のゴミがＶ溝１１やＶ溝押さえ１４に付着していると、光ファイバ１両側のＶ溝部１２、１２間で光ファイバ１が軸ずれ・角度ずれした状態で把持され、光ファイバ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、光ファイバ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。光ファイバ１の先端側加熱箇所である加熱溶融域Ａには変形が生じている。放電加熱によって加熱溶融域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光ファイバ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間の光ファイバ１は、全体にわたって応力が緩和されている。この応力緩和によって、加熱溶融域Ａよりも基端側（図２では右側）の光ファイバ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（光ファイバ１の基端側）にずらしてＴＥＣ処理のための放電加熱を実施する。この２回目の放電では、加熱溶融域Ａが再度溶融しないように、加熱溶融域Ａから離れた光ファイバ１の基端側の箇所を加熱し、コア２に添加されたドーパントを拡散させ、コア２の径を拡大させる。この２回目の放電加熱によるコア拡大加熱域（コア拡大領域）Ｂには、図２（ｂ）に示すように、光ファイバ１のモードフィールド径（コア径）が拡大したコア拡大部２ａが形成される。
１回目の先端側加熱箇所の加熱溶融域Ａでは、光ファイバ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回目の加熱箇所のコア拡大加熱域Ｂでは、光ファイバ１が真直で応力が生じてないため、たとえ軟化点以上に加熱して光ファイバ１が溶融状態になっても変形が生じずに、真直のままである。溶融するような高温においてはドーパントの拡散は桁違いに大きくなるため、短い加熱時間でモードフィールド径を拡大できる。図２（ｂ）は２回目の放電加熱を実施した後の状態を表わしている。光ファイバ１に応力がない状態であるため、光ファイバ１が溶融しても光ファイバ１には表面張力しか働かない。そのため、光ファイバ１のコア２中心の真直性は保たれ、光を伝搬させたときの、コア拡大部２ａでの損失増加を防止できる。
このように、光ファイバ１端部でのコア拡大処理を、確実かつ短時間で実施できることから、異なるモードフィールド径の光ファイバや光導波路その他の光伝送デバイスとの接続を、低損失で接続する用途に有用である。

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間の光ファイバ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、加熱溶融域Ａの除去を行うために光ファイバ１を切断する。
融着接続やメカニカル接続の場合には、図１（ｆ）に示すように、コア拡大加熱域Ｂ内に位置するカット位置Ｃで、端面が平滑になるように切断（カット）すると、光ファイバ１の接続端面にコア拡大部２ａを位置させることができる。
また、一般的なコネクタ取付けを行う場合には、カット位置はファイバ先端側にずらした位置（少なくとも加熱溶融域Ａが除去されていればよく、加熱溶融域Ａと拡大加熱域Ｂとの間、または拡大加熱域Ｂ内の位置でカットを行う。）とし、コネクタフェルールに取り付けた後に、余分な長さが研磨処理等によって削除されて、研磨後の最終的なファイバ端面がコア拡大部２ａに位置するようにすればよい。そのため、コネクタ取り付けの場合にはカット面の品質は不要であるし、カット位置の精度も不要である。このようにカット位置は、加熱溶融域Ａを含まないようにすればよいだけである。コネクタ取付けの場合、ファイバ被覆部６の被覆際からコア拡大加熱域Ｂの中央までの長さが規定値になるように、放電電極１５の位置を設定しておくことで、自動的に端面の位置決めが達成される。

図３に、光ファイバ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。端部にコア拡大加熱域Ｂを有する、上記端面加工後の光ファイバ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、コア拡大加熱域Ｂの中央のコア拡大部２ａが位置するようにする。なお、図３のフェルール２４は、ファイバ被覆部６を保持する部分も有しているが、図示省略している。

ＴＥＣ処理後の光ファイバ１を、融着接続やメカニカルスプライス、あるいはこれを内蔵した現地付けコネクタに適用する場合には、コア拡大加熱域Ｂの中央を接続端面にするのがよいので、上記カット位置Ｃをコア拡大加熱域Ｂのほぼ中央とし、光ファイバ１をカットして平滑端面を形成する。この際、カット位置のばらつきを許容するためにも、ＴＥＣ処理を施すコア拡大加熱域Ｂを長くすることが望ましい。

なお、上記実施形態では、裸ファイバである光ファイバ１部分をＶ溝１１で把持しているが、従来のＴＥＣ加熱法で採用されているように、先端部のファイバ被覆部６を残して被覆５の一部を除去し、被覆除去部の光ファイバ１の両側のファイバ被覆部６を把持するようにしてもよい。この場合には、両把持部での光ファイバ１に軸ずれが必ず生じてしまうため、従来は光ファイバ加熱温度を制限して光ファイバを溶融させないようにしたのであるが、本実施形態では、加熱溶融域Ａで軸ずれ等を吸収してしまうため、溶融加熱が可能である。

また、上記実施形態において、加熱溶融域Ａとコア拡大加熱域Ｂとが重ならないようにすることが望ましい。加熱溶融域Ａは、ある長さ範囲で変形しているので、そこにコア拡大加熱域Ｂの一部が重なる状態になると、２回目のＴＥＣ加熱時に、多少なりと、加熱溶融域Ａの変形がコア拡大加熱域Ｂに波及するおそれがあるからである。

また、ドーパントの熱拡散によって形成されるコア拡大部２ａは、接続端面から離れるにつれて次第にコア径が小さくなるように、すなわちテーパ状になることが接続損失低減のために望ましい。しかもコア拡大部２ａの領域が長い方が好ましい。コア拡大部２ａの領域を長くするため、放電電極１５を移動させることにより加熱域を移動させて、ドーパントが拡散されるファイバ長を拡げるようにするとよい。テーパ状のコア形成には、放電電極１５の移動速度を変化させたり、放電電極１５を往復運動させながらその振幅を変えたりして、コア拡大加熱域Ｂの中央から両側に向かうにつれて実質的加熱時間が徐々に短くなるようにする方法がある。また、放電電極１５の位置によって放電電流を変化させることで、各位置でのドーパント拡散量を調整することでテーパ形状を調整してもよい。

また、放電電極１５を動かさないで、放電プラズマ領域１６を拡げるようにしてもよい。それには、放電電極１５，１５間の電極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、光ファイバ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対の放電電極で光ファイバ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１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、複数心の光ファイバをテープ化したテープ心線についても、Ｖ溝部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、全ての光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１に、１対の放電電極を用いる方法は非特許文献２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 echnology, 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、ＴＥＣ処理される光ファイバの他に、支持用ファイバを用いて、光ファイバ端部加工を行っている。
図４（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４（ａ）に示すように、ＴＥＣ処理の対象である上記第一の実施形態と同一構成の光ファイバ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。光ファイバ１、支持用ファイバ７は、ファイバ被覆部６、８の端部の被覆をそれぞれ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、光ファイバ１に融着接続された後の、光ファイバ１のＴＥＣ加熱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。

融着接続機にはファイバ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。光ファイバ１のファイバ被覆部６および支持用ファイバ７のファイバ被覆部８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にファイバ被覆部６，８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、ファイバ被覆部６，８を心線ホルダ本体２１に押し付ける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４（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４（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４において、右側の心線ホルダ２０に取り付けられた光ファイバ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４（ｃ）に示すように、光ファイバ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で加熱する。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。融着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。光ファイバ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。

次に、図４（ｄ）に示すように、光ファイバ１の基端側方向（図４では右側方向）に、接続加熱溶融域Ｄから離れた光ファイバ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、放電によりＴＥＣ加熱を行う。この２回目の加熱により、第一の実施形態と同様に、コア拡大加熱域Ｂには、光ファイバ１のモードフィールド径（コア径）が拡大したコア拡大部２ａが形成される。
その後、図４（ｅ）に示すように、光ファイバ１の端面にコア拡大部２ａが位置するように、コア拡大加熱域Ｂのほぼ中央で光ファイバ１をカットすればよい。ただし、第１の実施形態で述べたように、コネクタ取り付けを前提にするときは、フェルール端面研磨後にファイバ端面がコア拡大部２ａとなるように研磨量を考慮した位置でカットするのがよい。

上述した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、上記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回目の光ファイバ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、ＴＥＣ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、ファイバ被覆部６の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、ファイバ被覆部６の被覆端からコア拡大加熱域Ｂ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ファイバ被覆部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抵抗加熱ヒーター、ガスバーナーなどを熱源として使用することができる。抵抗加熱ヒーターは、加熱領域が広くなるので、放電加熱でのＴＥＣ処理のような熱源移動は不要である。ただし、加熱域が広すぎると、重力で溶融部が変形する問題が生じるので、その場合には、光ファイバを鉛直に設置して抵抗加熱ヒーターで加熱するように装置を構成すればよい。またガスバーナーを用いる場合、ガスの風圧で光ファイバの加熱部分が変形しないよう、光ファイバの両側にバーナーを対向させて設け、バーナーの風圧を相殺するような工夫が望ましい。

また、上記第一、第二の実施形態では、石英系の材料に屈折率を高めるＧｅなどのドーパントが添加されたコア２と、コア２の外周に形成されたクラッド３とからなる光ファイバ１を用いた光ファイバの端部加工方法及び端部加工装置について説明を行ったが、クラッド３に屈折率を低めるフッ素などのドーパントを添加し、コア２はドーパントなしの純粋石英ガラスとしたタイプの光ファイバ１にも本加工方法及び本端部加工装置はそのまま適用可能である。
第一、第二の実施形態と同様に、１回目の放電加熱まで行った後に、２回目の放電加熱時に、加熱溶融域Ａが再度溶融しないように、加熱溶融域Ａから離れた光ファイバ１の基端側の箇所を加熱する。これにより、クラッド３に添加されたドーパントは光ファイバ１の外部に拡散され、光ファイバ１中のドーパントが減少するので、クラッド３の領域が縮小し、コア２の領域が拡大する。この２回目の放電加熱によるコア拡大加熱域（コア拡大領域）Ｂには、光ファイバ１のモードフィールド径（コア径）が拡大したコア拡大部２ａが形成される。
この２回目の放電加熱工程終了後は、第一、第二の実施形態と同様に、光ファイバ１の接続端面にこのコア拡大部２ａが位置するように考慮した上で、光ファイバ１をカットすればよい。

さらに、上記実施の形態では、クラッド３に屈折率を低めるフッ素などのドーパントを添加し、コア２はドーパントなしの純粋石英ガラスとしたタイプの光ファイバを用いたが
、石英系の材料に屈折率を高めるＧｅなどのドーパントが添加されたコア２と、屈折率を低めるフッ素などのドーパントを添加されたクラッド３とからなる光ファイバにも本加工方法及び本端部加工装置はそのまま適用可能である。

１ 光ファイバ
２ コア
２ａ コア拡大部
３ クラッド
５ 被覆
６ ファイバ被覆部
７ 支持用ファイバ
８ ファイバ被覆部
１０ Ｖ溝部品
１１ Ｖ溝
１２ Ｖ溝部
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
２６ フェルール端面
Ａ 加熱溶融域
Ｂ コア拡大加熱域（コア拡大領域）
Ｃ カット位置
Ｄ 接続加熱溶融域

Claims (6)

1. コアと該コアの外周を囲うクラッドを有すると共に、前記コアまたは前記クラッドの少なくとも一方に、屈折率を制御して前記コアの屈折率を前記クラッドの屈折率よりも相対的に高くするためのドーパントが添加された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、前記光ファイバを２箇所で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、前記ドーパントを拡散させて前記コアのコア径を拡大させてなるコア拡大領域を形成する第２加熱工程と、
   前記第２加熱工程後に、少なくとも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. コアと該コアの外周を囲うクラッドを有すると共に、前記コアまたは前記クラッドの少なくとも一方に、屈折率を制御して前記コアの屈折率を前記クラッドの屈折率よりも相対的に高くするためのドーパントが添加された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を加熱し、前記ドーパントを拡散させて前記コアのコア径を拡大させてなるコア拡大領域を形成する第２加熱工程と、
   前記第２加熱工程後に、少なくとも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。
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、前記コア拡大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、前記コア拡大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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