JP2620301B2 - 多心光ファイバの融着接続方法及び融着接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多心光ファイバの融着接続方法及び融着
接続装置に関するものである。

〔従来の技術〕

予加熱融着接続法は、光ファイバの端面の不完全性お
よび接続面の圧力のばらつきの影響を除去する接続法と
して有用である。

第４図は、従来の予加熱融着接続方法を示すものであ
る。この予加熱融着接続方法は、予備放電（加熱状
態）、押し込み（加熱状態）の順に行われていた（電
子情報通信学会論文誌Ｃ、Vol.J70−Ｃ、No.6、pp.810
−816 1987年６月、特公昭62−40682）。

以下、第４図に基づき従来の予加熱融着接続方法を説
明する。まず、接続しようとする２本の多心光ファイバ
１、２は、それぞれの端面を突き合わせた状態で光軸方
向に保持されている。その端部を加熱するために、一対
の電極３、４が光軸とほぼ直交する方向に配設されてい
る。電極３、４で多心光ファイバ１、２の端面を予加熱
すると（第４図（ａ））、端面がわずかに融ける。この
融けた光ファイバは表面張力により端面を均一に整形す
るので、端面の不完全性を除去することができる。

次に、光軸方向に加圧するため、一方の多心光ファイ
バ（たとえば、多心光ファイバ２）を他方の多心光ファ
イバ（たとえば、多心光ファイバ１）へ加熱しながら、
押し込み速度V₀で押し込む（第４図（ｂ））。多心光フ
ァイバ２の押し込み速度は、電極３、４の放電により多
心光ファイバ１、２の端面に供給される熱量は大気圧、
温度、光ファイバの線径、材質などに依存するものであ
り、実験的、経験的に適切なものが適用される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、実際に多心光ファイバは端部は不揃い
であり、個々の光ファイバ間隔は区々である。そのた
め、以下のような問題があった。

第５図は、多心光ファイバの端部を示すものである。
テープ状光ファイバのような多心光ファイバの場合に
は、図で示すように完全に端面部を揃えることができな
いので、最も間隔の大きいファイバ1d、2dが接続できる
ように押し込む必要がある。この場合には、間隔の最も
小さいファイバ1b、2bの押し込み量は、著しく増大す
る。

多心光ファイバ１、２はファイバホルダ（図示せず）
などにより保持されると共にモータで駆動され、個々の
光ファイバが同時に同一速度で移動するように構成され
ている。そのため、個々の光ファイバにおける実質的な
押し込み時間が異なる。

第６図は、間隔の大きいものと小さいものの接続タイ
ミングを示すものである。ここで、t₃は全放電（加熱）
時間を示し、t₀は予備加熱時間、t₁、t₁′はファイバの
押し込み駆動開始からファイバが接触するまで（ファイ
バがd_dあるいはd_bを移動するまで）の時間、t₂、t₂′は
ファイバが接触し押し込みが実質的に開始してから終了
するまでの時間である。同一の押し込み速度であるた
め、押し込み速度V₀、間隔が最も広い光ファイバをd_d、
その実質的な押し込み量をl_d、間隔が最も狭い光ファイ
バをd_b、その実質的な押し込み量をl_bとすれば、 t₁＝d_d／V₀、t₁′＝d_b／V₀ t₂＝l_d／V₀、t₂′＝l_b／V₀ で示される。t₁、t₁′が長いと、ファイバの先端が丸く
なるので、コアの変形が大きくなり損失が増大する。一
方、t₁、t₁′が短いと、先端の短い領域だけが軟化した
状態で接触するので、変形が先端部に集中し、コアの折
れ曲がりなど変形量が大きくなり損失が増大する。この
ように、従来の接続方法ではファイバ端部の不揃いを考
慮することなく、一定の押し込み速度で多心光ファイバ
を押し込んでいたため、ファイバ端部の間隔のばらつき
に伴い損失が変動し、融着接続された多心光ファイバの
信頼性が悪いという欠点があった（単一モード光ケーブ
ルの接続、研究実用化報告第32巻第３号、1983、電子情
報通信学会創立70周年記念総合全国大会2097,1987）。

そこでこの発明は、多心光ファイバの融着接続におけ
る接続損失の低下および信頼性の向上を目的とする。

また、上記目的を最も合理的に達成できる装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本発明に係る多心光ファイ
バの融着接続方法は、光軸方向にそれぞれの端部を突き
合わせて配設された多心光ファイバの端部を接続前に加
熱する予加熱工程と、光軸方向に配設された多心光ファ
イバの少なくとも一方を所定の押し込み速度で光軸方向
に押し込む押し込み工程とを備えて構成され、多心光フ
ァイバの端部を撮し出し、互いに接続されるべき各対の
ファイバ間それぞれの端面間隔を検出し、あらかじめ記
憶された情報および検出された各対のファイバ間それぞ
れの端面間隔に基づき、所定の押し込み速度で押し込ん
だときの個々の接続損失の平均値が最も小さくなるよう
に押し込み速度を設定することを特徴とする。

また、本発明に係る多心光ファイバの融着接続装置
は、光軸方向で互いに突き合わせられた一対の多心光フ
ァイバの端部を融着接続する多心光ファイバの融着接続
装置であって、多心光ファイバを保持するファイバ保持
手段と、保持された多心光ファイバを固定するファイバ
固定手段と、多心光ファイバを当該光軸方向に所定の押
し込み速度で移動させる移動手段と、移動手段における
押し込み速度を制御する移動速度制御手段と、多心光フ
ァイバの端部を撮し出し互いに接続されるべき各対のフ
ァイバ間それぞれの端面間隔を検出する検出手段と、あ
らかじめ記憶された情報および検出手段により検出され
た各対のファイバ間それぞれの端面間隔に基づき、所定
の押し込み速度で押し込んだときの個々の接続損失を算
出し、それらの平均値が最も小さくなるように押し込み
速度を設定するプロセッサとを備えて構成されることを
特徴とする。

〔作用〕

この発明は、以上のように構成されているので、多心
光ファイバの端部におけるコアの変形を極力小さくする
ことができる。

また、簡単な構造で押し込み速度を自由に設定するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例に係る光ファイバの融着接
続方法及び融着接続装置を、添付図面に基づき説明す
る。なお説明において、同一要素には同一符号を用い、
重複する説明は省略する。

第１図は、この発明に係る多心光ファイバの融着接続
方法を示す工程図であり、第２図は、その融着接続方法
を適用できる一実施例として多心光ファイバの融着接続
装置を示す斜視図である。

最初に、第２図に基づき多心光ファイバの融着接続装
置を説明する。多心光ファイバ１、２は、それぞれファ
イバ保持手段５、６で保持されている。このファイバ保
持手段５、６は、ファイバの光軸方向に移動できるよう
に、当該光軸方向にねじ軸を有するボールねじ７にその
下端部で結合されている。このボールねじ７は、融着接
続がなされる接続部の両側で、互いに反対に螺旋方向を
有するねじ溝7a、7bが形設されている。したがって、こ
のボールねじ７が回転すると、多心光ファイバ１、２は
互いに近づく方向（あるいは、遠ざかる方向）へ移動す
る。さらに、このボールねじ７は回転速度を変えること
ができるモータ８に接続されているので、所定の速度で
モータ８が回転することにより、多心光ファイバ１、２
は所定の押し込み速度で互いに押し込まれる。なお、モ
ータ８の回転速度を変化させるために、移動速度制御手
段９がモータ８と電気的に接続されている。さらに、こ
の移動速度制御手段９はメモリを内蔵するプロセッサ10
に接続されている。

多心光ファイバ１、２は、多条Ｖ溝台11に固定されて
いる。この多条Ｖ溝台11は、断面凹形で構成されてお
り、上部に多条Ｖ溝、底部に四角形の穴が形成されてい
る。この多条Ｖ溝の両側には、電極３、４が配設されて
おり、多心光ファイバ１、２の端部を融着接続できるよ
うに構成されている。なお、この多条Ｖ溝の上方には光
源12が設けられており、多心光ファイバの端部を介して
四角形の穴に照射光を投じることができる。一方、撮像
装置13aと画像処理部13bを含んで構成される検出手段13
は、この多条Ｖ溝台11の下部に設置されている。撮像装
置13aは、光源12からの照射光を受光できるように、上
述した四角形の穴の下方向に取り付けられており、画像
処理部13bへ電気的に接続されている。多心光ファイバ
の端部を通過した透過光は、対物レンズなどで拡大され
撮像装置13aに結像する。この画像情報（アナログ値）
は、画像処理部13bによりA/D変換される。上述したプロ
セッサ10は、画像処理部13bでA/D変換された２値化情報
に基づきファイバ間隔を検知し、最も接続損失が低くな
るような押し込み速度（モータ８の回転速度）を設定す
る。この設定値に関する情報は、移動速度制御手段９に
送られる。モータ８は、この設定値に基づきボールねじ
７を回転させ、多心光ファイバ１、２を所定の速度で押
し込む。

なお、この実施例では一つのモータ８を使用している
が、２つのモータを使用し一方の多心光ファイバ（たと
えば、多心光ファイバ２）を他方の多心光ファイバに向
かって移動させてもよい。重要なことは、多心光ファイ
バの相対速度が一定に保たれる点である。

さらに、撮像装置の代わりに、顕微鏡を使用してもよ
い。

次に、この発明に係る光ファイバの融着接続方法を第
１図に基づき説明する。まず、接続しようとする２本の
光ファイバ１、２は、それぞれの端面を突き合わせた状
態で光軸方向に保持されている。その端部を加熱するた
めに、一対の電極３、４が光軸とほぼ直交する方向に配
設されている。

予加熱工程では、電極３、４で光ファイバ１、２の端
面を予加熱し（第１図（ａ））、端面をわずかに融か
す。この融けた光ファイバが、表面張力により端面を均
一に整形するので、端面の不完全性が除去できる。

次に、光軸方向に加圧するため、一方の光ファイバ
（たとえば、光ファイバ２）を他方の光ファイバ（たと
えば、光ファイバ１）へ加熱しながら、押し込み速度V₁
で押し込む（同図（ｂ））。以下、V₁の設定方法につい
て説明する。

第３図は、押し込み速度と接続損失との関係を示すも
のである。このように、ファイバ間の間隔により、接続
損失が最小となるような押し込み速度は区々である。そ
こで、間隔と接続損失と押し込み速度との関係をメモリ
で記憶しておけば、間隔と押し込み速度が与えられるこ
とにより、接続損失が算出できる。たとえば４心の場合
に、ファイバ間の間隔がd₁、d₂、d₃、d₄であり、押し込
み速度がV₁であれば接続損失α₁、α₂、α₃、α₄が算出
でき、さらにこれらの平均値α_m、最大値α_maxが求めら
れる。したがって、あらかじめ最大許容範囲を求めてお
き、平均接続損失α_mが最も小さくなるように押し込み
速度を特定することができる。この押し込み速度で多心
光ファイバ２を押し込めば低損失で安心した接続ができ
る。なお、押し込み速度と接続損失との関係は、放電電
流などの接続条件により異なるので、実験結果に基づく
近似関係をあらかじめメモリに記憶しておく。本発明の
融着接続方法は、以上の工程で終了する。

この実施例において、押し込み速度の設定は単に平均
値を下げるだけでなく、種々の制約条件下で最適値に設
定することができる。たとえば、接続損失の最大値α
_maxが一定値α_t以下になる条件の下で、α_mを最小にす
るという複合化した制約条件においても設定できる。こ
の場合、α_tを越えるものに対して、接続損失が減少す
るように押し込み速度を増減させ、すべての接続損失が
α_t以下となる範囲α_mをが最小になる押し込み速度を計
算すればよい。適当な押し込み速度が存在しなければ切
断されたファイバの不揃いが不適として再度切断をやり
直すこととし、未然に不良接続を防止することができ
る。

この場合の設定方法は特定のファイバの接続損失が一
定値以下になることや、実験結果から予想される接続損
失の安定度（ばらつき）に基づき範囲を定めること等が
考慮される。

なお、この実施例における押し込み工程の後に、放置
工程と引き戻し工程を追加してもよい。放置工程では、
押し込まれた状態で放電を中断し、しばらく放置してお
く。

その後、再び放電を開始し、光ファイバの引き戻し工
程がなされる。引き戻し工程では、一方の光ファイバ
（たとえば、光ファイバ２）を光軸方向に沿って、他方
の光ファイバ（たとえば、光ファイバ１）から離れる方
向へ加熱しながら引き戻す。この引き戻し工程により、
押し込み工程で増加した接続損失が緩和される。

なお、上述した放置工程は加熱状態ではない（放電が
停止されている）が、押し込み工程から引き戻し工程ま
でを連続で加熱してもよい。光ファイバが均一に加熱さ
れると共に軟化領域を十分広くできるので、接続損失を
一層低くすることができる。

この場合、加圧工程終了時点から引き戻し工程が開始
するまでの間隔（放置工程の時間）は、少なくとも４秒
以上の間隔を設けることが望ましい。４秒以上の間隔を
設けることにより、ファイバ接続部における溶融、軟化
状態を安定させることができ、コアの表面張力による調
心が十分なされる。

なお、この実施例では押し込み速度を接続損失が最も
低くなるように設定しているが、同様な処理を引き戻し
工程における引き戻し速度に適用してもよい。この場合
には、実質的に押し込まれた量がそれぞれ異なるので、
引き戻し速度が接続損失に微妙な影響を与える。そこ
で、個々の押し込み量に対して、全体の接続損失が最も
小さくなるような引き戻し速度を特定する。この速度で
引き戻せば、さらに接続損失が小さくなる。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したように構成されているの
で、平均接続損失の低い光ファイバを安定して得ること
ができる。

さらに、軟化、溶融状態が安定したまま引き戻される
ことから、接続された光ファイバの破断強度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る多心光ファイバの
融着接続方法を説明するための工程図、第２図は、この
発明の一実施例に係る多心光ファイバの融着接続装置を
示す斜視図、第３図は、押し込み速度と接続損失との関
係を示す図、第４図は、従来の光ファイバの融着接続方
法を説明するための工程図、第５図は、多心光ファイバ
の端部を示す図、第６図は、接続タイミングを示す図で
ある。 １、２…光ファイバ ３、４…電極 ５、６…ファイバ保持手段 ７…ボールねじ ８…モータ ９…移動速度制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石倉 昭彦 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−228219（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−40217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−196604（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光軸方向にそれぞれの端部を突き合わせて
   配設された多心光ファイバの端部を接続前に加熱する予
   加熱工程と、 光軸方向に配設された前記多心光ファイバの少なくとも
   一方を所定の押し込み速度で光軸方向に押し込む押し込
   み工程とを備えて構成され、 前記多心光ファイバの端部を撮し出し、互いに接続され
   るべき各対のファイバ間それぞれの端面間隔を検出し、
   あらかじめ記憶された情報および検出された各対のファ
   イバ間それぞれの端面間隔に基づき、所定の押し込み速
   度で押し込んだときの個々の接続損失の平均値が最も小
   さくなるように前記押し込み速度を設定することを特徴
   とする多心光ファイバの融着接続方法。
2. 【請求項２】光軸方向で互いに突き合わせられた一対の
   多心光ファイバの端部を融着接続する多心光ファイバの
   融着接続装置において、 前記多心光ファイバを保持するファイバ保持手段と、 保持された前記多心光ファイバを固定するファイバ固定
   手段と、 前記多心光ファイバを当該光軸方向に所定の押し込み速
   度で移動させる移動手段と、 前記移動手段における押し込み速度を制御する移動速度
   制御手段と、 前記多心光ファイバの端部を撮し出し、互いに接続され
   るべき各対のファイバ間それぞれの端面間隔を検出する
   検出手段と、 あらかじめ記憶された情報および前記検出手段により検
   出された各対のファイバ間それぞれの端面間隔に基づ
   き、所定の押し込み速度で押し込んだときの個々の接続
   損失を算出し、それらの平均値が最も小さくなるように
   前記押し込み速度を設定するプロセッサと を備えて構成されることを特徴とする多心光ファイバの
   融着接続装置。