JP2019139028A - マルチコアファイバおよびその製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】マルチコアファイバ融着接続における位置合わせの完全自動化を可能とするマルチコアファイバおよびその製造装置を提供すること。【解決手段】１はマルチコアファイバのガラスクラッド、２は被覆である。１０は本発明の特徴である被覆２に描画された被覆マーカである。被覆マーカ１０の描画位置は、特定のコア番号近傍の被覆に描画するなど、コアとの位置関係を規定する、予め定められた所定のルールにより決まっている。本発明のマルチコアファイバを融着接続する際に、２本のマルチコアファイバを被覆マーカ１０の位置がおおよそ合うように融着接続機に設置する。マルチコアファイバ設置の後は、融着接続機が２本のマルチコアファイバの被覆マーカ１０を所定の位置関係になるように自動回転位置合わせを行い、２本のマルチコアファイバの回転位置が調整される。【選択図】図２

Description

本発明は、光通信に用いられるマルチコアファイバおよびその製造装置に関する。
光伝送システムの伝送容量を飛躍的に増大するために１本のファイバに複数コアを有するマルチコアファイバを伝送路に用いたマルチコア光伝送システムの開発が進められている。マルチコアファイバの各コアに、それぞれ異なる情報を伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）信号を伝搬させることで、従来の１本に１コアを有するシングルコアファイバを伝送路とする場合と比較して、飛躍的に伝送容量を増大させることができる。
図１に、従来のマルチコアファイバの断面の例を示す。図１に示すマルチコアファイバは７コアファイバであり、クラッド９０１内に７つのコア９０２が配置されている。また、各コアとコア番号（図中で＃をつけた番号がコア番号）を対応付けるために、基準となるマーカ９０３が配置される。
２本のマルチコアファイバを融着接続するためには、両ファイバの端面を観察して断面回転方向の位置合わせを行う（非特許文献１参照）。断面回転方向の位置合わせは、ファイバ断面を撮影し、画像認識技術を用いてファイバ断面のコアジオメトリを確認し、各コア９０２（＃０〜＃６）の位置が一致するように融着接続機のモータを動作させて自動的に回転位置合わせを行う。また、ファイバ断面において直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の位置合わせは、ファイバを側面から観測した画像を画像認識技術により自動的に位置合わせを行うことができる。すなわち、融着接続機に２本のマルチコアファイバを設置すれば、その後は自動的に位置合わせを行うことができる。
ここで、回転位置合わせにおいて、コア９０２はクラッド９０１に対して大きなコントラストがあるために、画像認識においてその位置が把握できる。
Y. Amma et al., "Accuracy of core alignment with end-view function for multicore fiber," 2014 IEEE Photonics Society Summer Topical Meeting Series (SUM2014) on Space-Division Multiplexing Technologies for High Capacity Transmission (SDMT), pp.170-171
しかしながら、マーカ９０３はクラッド９０１に対するコントラストが小さく、従来技術ではその位置が把握できないという課題がある。そのため、従来の画像認識技術を用いた自動回転位置合わせでは、コア番号＃０〜＃６を合わせた位置合わせができない。すなわちコア番号＃０〜＃６を一致させて融着接続するために、マーカ同士の回転方向の位置をファイバ端面画像で人が確認して、回転位置合わせのオフセット角度などを手動で設定してから、画像認識技術を用いた自動位置合わせを行う必要があり、２本の位置合わせの完全自動化ができないという課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、マルチコアファイバ融着接続における位置合わせの完全自動化を可能とするマルチコアファイバおよびその製造装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るマルチコアファイバは、複数のコアが同一クラッド内に配置され、被覆を備えたマルチコアファイバであって、前記被覆にマーカが描画されていることを特徴とする。
別の実施形態では、さらに前記マーカは、前記マルチコアファイバの長手方向に線状に描画されたものであることを特徴とする。
別の実施形態では、さらに前記被覆は内側被覆と外側被覆を含む二重被覆であり、前記マーカは内側被覆に描画されていることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係るマルチコアファイバ製造装置は、加熱炉と、ファイバ直径モニタと、被覆用樹脂被膜形成装置と、被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と、巻き取り装置とを備えたマルチコアファイバ製造装置であって、前記被覆用樹脂被膜形成装置により形成された被覆に被覆マーカを描画する手段を備えたことを特徴とする。
別の実施形態では、さらに前記被覆マーカを描画する手段は、マルチコアファイバを挟み込むように対向して配置された２つの被覆マーカ用キャプスタンを含み、前記被覆マーカ用キャプスタンの少なくとも一方の外周面に前記被覆マーカ用の塗料が塗布されていることを特徴とする。
別の実施形態では、さらに前記被覆用樹脂被膜形成装置は、第１の被覆用樹脂被膜形成装置と第２の被覆用樹脂被膜形成装置とを含み、前記被覆用樹脂ＵＶ硬化装置は、第１の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と第２の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置とを含み、前記被覆マーカを描画する手段は、前記第１の被覆用樹脂被膜形成装置および前記第１の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と、前記第２の被覆用樹脂被膜形成装置および前記第２の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置との間に配置されたことを特徴とする。
本発明のマルチコアファイバおよびその製造装置を用いることにより、マルチコアファイバ融着接続における位置合わせの完全自動化が可能となる。
従来のマルチコアファイバの断面の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバの模式図である。 本発明の２本のマルチコアファイバを融着接続する際の配置関係を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバの製造装置の構成例を示す図である。 （ａ）は、本発明のマルチコアファイバの被覆マーカ描画装置１１０の構成例を示す図であり、（ｂ）は、被覆マーカ描画装置１１０の被覆マーカ１０を塗布するための構造例を示す図である。 本発明における第２の実施形態に係るマルチコアファイバの模式図である。 本発明の第２の実施形態に係るマルチコアファイバの製造装置の構成例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバの模式図である。図２に示す本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバは、複数のコアが配置されたガラスクラッド１の周囲を樹脂製の被覆２で覆ったものである。被覆２には、本発明の特徴である被覆マーカ１０が描画されている。なお、図２においては、ガラスクラッド１内に配置された複数のコアおよび回転位置合わせのためのマーカは図示していない。
被覆マーカ１０の描画位置は、特定のコア番号（例えば図１のコア＃１）近傍の被覆に描画するなど、コアとの位置関係を規定する、予め定められた所定のルールにより決まっていればよく、図２に記載したものに限定されない。尚、図２に示す被覆マーカ１０の形状はマルチコアファイバの長手方向に伸びた線状のものであるが、被覆マーカ１０は、マルチコアファイバの中心軸の周りに配置された各コアのとの位置関係が判定可能であれば任意の形状でよい。
まず、図３に示すように、本発明のマルチコアファイバを融着接続する際に、２本のマルチコアファイバを被覆マーカ１０の位置がおおよそ合うように設置する。マルチコアファイバ設置の後は、融着接続機が２本のマルチコアファイバの被覆マーカ１０を所定の位置関係になるように自動回転位置合わせを行い、２本のマルチコアファイバの回転位置が調整される。２本のマルチコアファイバの被覆マーカ１０の位置とコアとの位置関係が同一の場合、被覆マーカ１０が一致するように位置合わせすることで２本のマルチコアファイバのコア番号が一致するように位置合わせが行われる。また、被覆マーカ１０を基準として所定の角度だけ回転させて位置合わせを行えば、コア番号をずらして接続することもできる。このように本発明のマルチコアファイバを用いることで、融着接続機による完全自動位置合わせが可能となる。
図４に、本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバの製造装置の構成例を示す。予め作製されたマルチコアファイバの母材であるプリフォーム２０１を加熱炉１０１で加熱して糸状に引き伸ばし、ファイバ直径モニタ１０２で所定の直径になるよう加熱炉１０１の温度を調整する。引き伸ばされたマルチコアファイバ２０２に対し被覆用樹脂被膜形成装置１０３において樹脂で被覆し、被覆用樹脂ＵＶ硬化装置１０４において紫外線を照射することで樹脂を硬化させる。被覆マーカ描画装置１１０は、硬化した被覆に対しマーカを描画する。マーカを描画されたマルチコアファイバ２０２は、キャプスタン１０５を介して巻き取り装置１０６で巻き取られる。
図５（ａ）、（ｂ）に、本発明のマルチコアファイバの被覆マーカ描画装置１１０の一例を示す。本実施例では、２つのキャプスタン１１１、１１２でマルチコアファイバ２０２を挟み込む構造（図５（ａ））を有し、一方のキャプスタン、ここではキャプスタン１１２に被覆マーカ１０を塗布するための構造（図５（ｂ））が組み込まれている。すなわち、キャプスタン１１２のマルチコアファイバ２０２と接触する外周面に被覆マーカ１０の塗料が塗布された構造が組み込まれている。被覆されたマルチコアファイバ２０２がこの２つのキャプスタン１１１、１１２で挟まれた部分を通過する際に被覆マーカ１０が描画される。
被覆マーカ装置１１０は、マルチコアファイバ２０２の中心軸の周りに配置された各コアに対して所定の位置にマーカを描画できればよいので、塗料が塗布されたキャプスタン１１２に代えて、筆のようなものでもよいし、インクジェットのように塗料を吹き付けるものでもよい。
被覆マーカ１０の塗料としては、例えば油性アクリル樹脂塗料など、被覆に塗布後に容易に剥がれないものであればよい。
（第２の実施形態）
図６は、本発明における第２の実施形態に係るマルチコアファイバの模式図である。図６に示す本発明の第２の実施形態に係るマルチコアファイバは、複数のコアが配置されたガラスクラッド１の周囲を樹脂製の内側の被覆２および外側の被覆３で二重被覆したものである。
被覆マーカ１０は、本発明の特徴である被覆に描画された被覆マーカであり、内側の被覆２に描画されている。なお、図６ではガラスクラッド内に配置された複数のコアおよび回転位置合わせのためのマーカは図示していない。被覆マーカ１０は、コアの位置と予め定められた所定のルールにより描画位置が決まっていることは第１の実施形態で示したマルチコアファイバと同じである。
外側の被覆３は、ＵＶ硬化後に透明となる材料とする。これにより、内側の被覆２に描画された被覆マーカ１０は目視可能なものとなっている。
このような二重被覆とすることで、ガラスクラッド１に接する内側の被覆２にガラスクラッド１よりも高い屈折率を有する部材を使用することによりクラッドモードを効果的に消失させ、所望の光伝送特性を実現することが可能になる。一方で、ガラスクラッド１よりも高い屈折率を有する部材では、ファイバとして十分な機械的強度を持たせることが難しい。そこで、内側の被覆２に高屈折率部材を使用すると共に、外側の被覆３に必要な機械的強度を有する部材を使用した二重被覆とすることで、所望の光伝送特性と実用的強度を有するファイバを作製することができる。
第１の実施形態と同様に、本実施形態のマルチコアファイバを融着接続する際に、２本のマルチコアファイバを被覆マーカ１０の位置をおおよそ合わせるように設置することにより、被覆マーカ１０を基準として融着接続機による完全自動位置合わせが可能となる。
図７に、本発明の第２の実施形態に係るマルチコアファイバの製造装置の構成例を示す。本装置は、第１の実施形態に係る製造装置に対し、被覆マーカを描画する手段１１０とキャプスタン１０５との間に外側の被覆３を形成するための被覆用樹脂被膜形成装置１０３−２と被覆用樹脂ＵＶ硬化装置１０４−２のセットとをさらに備える。すなわち、被覆マーカを描画する手段１１０は、内側の被覆２を形成するための被覆用樹脂被膜形成装置１０３−１と被覆用樹脂ＵＶ硬化装置１０４−１のセットと外側の被覆３を形成するための被覆用樹脂被膜形成装置１０３−２と被覆用樹脂ＵＶ硬化装置１０４−２のセットとの間に配置される。このような製造構成を採ることにより、二重被覆間に被覆マーカ１０を配置することができる。
１ ガラスクラッド
２、３ 被覆
１０ 被覆マーカ
１０１ 加熱炉
１０２ ファイバ直径モニタ
１０３ 被覆用樹脂被膜形成装置
１０４ 被覆用樹脂ＵＶ硬化装置
１０５、１１１、１１２ キャプスタン
１０６ 巻き取り装置
１１０ 被覆マーカ描画装置
２０１ マルチコアファイバのプリフォーム
２０２ マルチコアファイバ
９０１ クラッド
９０２ コア
９０３ マーカ

Claims (6)

  1. 複数のコアが同一クラッド内に配置され、被覆を備えたマルチコアファイバであって、前記被覆にマーカが描画されていることを特徴とするマルチコアファイバ。
  2. 前記マーカは、前記マルチコアファイバの長手方向に線状に描画されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
  3. 前記被覆は内側被覆と外側被覆を含む二重被覆であり、前記マーカは内側被覆に描画されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ。
  4. 加熱炉と、ファイバ直径モニタと、被覆用樹脂被膜形成装置と、被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と、巻き取り装置とを備えたマルチコアファイバ製造装置であって、
    前記被覆用樹脂被膜形成装置により形成された被覆に被覆マーカを描画する手段を備えたことを特徴とするマルチコアファイバ製造装置。
  5. 前記被覆マーカを描画する手段は、マルチコアファイバを挟み込むように対向して配置された２つの被覆マーカ用キャプスタンを含み、前記被覆マーカ用キャプスタンの少なくとも一方の外周面に前記被覆マーカを描画するための塗料が塗布されていることを特徴とする請求項４に記載のマルチコアファイバ製造装置。
  6. 前記被覆用樹脂被膜形成装置は、第１の被覆用樹脂被膜形成装置と第２の被覆用樹脂被膜形成装置とを含み、
    前記被覆用樹脂ＵＶ硬化装置は、第１の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と第２の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置とを含み、
    前記被覆マーカを描画する手段は、前記第１の被覆用樹脂被膜形成装置および前記第１の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と、前記第２の被覆用樹脂被膜形成装置および前記第２の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置との間に配置されたことを特徴とする請求項４又は５に記載のマルチコアファイバ製造装置。
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