JP2624774B2 - Optical fiber fusion splicer - Google Patents

Optical fiber fusion splicer

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JP2624774B2 JP63125776A JP12577688A JP2624774B2 JP 2624774 B2 JP2624774 B2 JP 2624774B2 JP 63125776 A JP63125776 A JP 63125776A JP 12577688 A JP12577688 A JP 12577688A JP 2624774 B2 JP2624774 B2 JP 2624774B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ファイバの融着接続装置に係り、特に光フ
アイバジヤイロ等、光フアイバ閉回路を有する光学系を
製作するのに好適な光フアイバ融着接続装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber fusion splicing apparatus, and more particularly to an optical fiber fusion splicer suitable for manufacturing an optical system having an optical fiber closed circuit, such as an optical fiber gyro. The present invention relates to a destination connection device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、光フアイバの永久接続については、アプライド
・オプテイツクス第15巻第3号(1976年)第796頁から
第798頁(Applied Optics,vol.15,No.3,March1976)に
おいて報告されているように、光フアイバの光軸を精密
に設定した後、電気アーク放電により光ファイバを構成
する石英または多成分等のガラスを溶融して接着する融
着接続が広く行なわれている。この際、光フアイバの光
軸合せは上記文献で述べられているように、光源と受光
器を用いて接続点での損失が最小となるように調整する
方法が一般的である。これは、特に単一モードフアイバ
の場合、コア直径が4〜10μmと微細であり、かつ若干
の偏心があるため、外径を基準とした目視による調整で
は接続損失を小さくできないためである。
Conventionally, permanent connection of an optical fiber is reported in Applied Optics, Vol. 15, No. 3 (1976), pp. 796 to 798 (Applied Optics, vol. 15, No. 3, March 1976). In addition, fusion splicing is widely performed in which the optical axis of an optical fiber is precisely set, and then quartz or multi-component glass constituting the optical fiber is melted and bonded by electric arc discharge. At this time, as described in the above-mentioned document, the optical axis of the optical fiber is generally adjusted by using a light source and a light receiver so as to minimize the loss at the connection point. This is because, in the case of a single mode fiber in particular, the core diameter is as small as 4 to 10 μm and there is a slight eccentricity, so that the connection loss cannot be reduced by visual adjustment based on the outer diameter.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は単純な光フアイバ線路の接続には有効
であるが、第1図に示すような光フアイバ閉ループを融
着接続により製作する場合、次のような問題がある。す
なわち、良好な接続特性を得るために、融着の前工程と
して光フアイバは31,32端面をほぼ直角に平面となる様
切断する必要がある。融着接続を完了するまでは両フア
イバ間には大なり小なり間隙があるが、このため光ファ
イバ端面で反射が起り、光ファイバを伝搬する光はこの
間隙を透過する光(第1図At,Bt)と反射する光(同図A
r,Br)とに分かれる。石英光フアイバの場合、空気との
界面反射(フレネル反射)は入射光の約4%にも達す
る。
Although the above-mentioned prior art is effective for connecting a simple optical fiber line, there are the following problems when an optical fiber closed loop as shown in FIG. 1 is manufactured by fusion splicing. That is, in order to obtain good connection characteristics, it is necessary to cut the end faces of the optical fibers 31 and 32 so as to become flat at substantially right angles as a pre-fusion step. Until the fusion splicing is completed, there is a much smaller gap between the two fibers. This causes reflection at the end face of the optical fiber, and the light propagating through the optical fiber passes through this gap (Fig. 1 At). , Bt) and reflected light (A in the figure)
r, Br). In the case of a quartz optical fiber, interface reflection with air (Fresnel reflection) reaches as much as about 4% of the incident light.

したがつて受光器40は光フアイバの比軸調整以前に既
にこの反射光を検出するわけである。これは、受光量の
最大化を図つて本融着工程を自動化する上では障害であ
る。また、偏波面保存光フアイバを融着する場合にはX,
Y,Z3軸の調整の他、光フアイバを回転して両フアイバの
偏光軸を一致させる必要があるため、接続損失と併せて
光ファイバの消光比も同時に測定する。反射光はこの消
光比を測る上でも誤差要因であり、精密な偏光軸の調整
を困難にする原因となる。
Therefore, the light receiver 40 already detects the reflected light before adjusting the ratio axis of the optical fiber. This is an obstacle in automating the main fusion process in order to maximize the amount of received light. When fusing a polarization-maintaining optical fiber, X,
In addition to adjusting the Y and Z axes, it is necessary to rotate the optical fiber so that the polarization axes of the two fibers coincide with each other. Therefore, the extinction ratio of the optical fiber is measured together with the connection loss. The reflected light is also an error factor in measuring the extinction ratio, and makes it difficult to precisely adjust the polarization axis.

第1図に示したような光フアイバの閉ループ構造は、
光フアイバジヤイロや光フアイバ共振器他多数の光フア
イバ信号処理で用いられているものである。本発明の目
的はこの光フアイバ閉ループ構造を性能よく能率的に製
作する手段を提供するものである。
The closed-loop structure of the optical fiber as shown in FIG.
It is used in optical fiber signal processing such as an optical fiber gyro, an optical fiber resonator and the like. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a means for efficiently producing this optical fiber closed loop structure with good performance.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的は、光ファイバにパルス状の光を供給する光
供給手段と、前記光を受光する受光手段と、前記光ファ
イバの2つの端面間を融着接続する融着接続手段と、前
記受光手段の受光した光に基づいて前記融着接続手段を
制御する制御手段と、を備えた光ファイバの融着接続装
置において、前記光ファイバは前記融着接続により閉ル
ープを形成し、前記受光手段は、前記光ファイバのルー
プ長に基づいて、前記2つの端面間を透過する透過光と
前記端面で反射する反射光のうち、前記透過光を選択的
に受光する手段を備えたことにより達成される。
The object is to provide a light supply means for supplying pulsed light to an optical fiber, a light receiving means for receiving the light, a fusion splicing means for fusion splicing between two end faces of the optical fiber, and the light receiving means Control means for controlling the fusion splicing means based on the received light of the optical fiber fusion splicing device, wherein the optical fiber forms a closed loop by the fusion splicing, the light receiving means, This is achieved by providing a means for selectively receiving the transmitted light, out of the transmitted light transmitted between the two end faces and the reflected light reflected at the end face, based on the loop length of the optical fiber.

〔作用〕[Action]

融着接続点を透過する光と、この点で反射する光との
伝搬経路および距離の差に着目すれば、受光器に到達す
る時間差から両者を識別可能である。
If attention is paid to the difference in the propagation path and the distance between the light transmitted through the fusion splicing point and the light reflected at this point, the two can be identified from the time difference at which the light reaches the light receiver.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第2図により説明する。第
2図は偏波面保存フアイバ30,31,32,33と光分岐器20と
を用いて光フアイバ閉ループを製作するための融着接続
装置である。光源は半導体レーザ12とこの駆動回路11よ
り成る。半導体レーザ12により発した光は偏光子100,偏
光回転素子(波長板)110を経て結合レンズ120により光
フアイバ30に入射する。この入射光は光分岐器20により
光フアイバ31(光波A)と光フアイバ32(光波B)とに
分岐する。融着接続する光フアイバ端面における反射の
ため、上記分岐光(光波A,B)は透過光(AtおよびBt)
と反射光(ArおよびBr)とに分かれる。全てのこれらの
光波は最終的には光分岐器20により結合され、この一部
は光フアイバ33と検光子111を経て受光器40に至る。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a fusion splicing apparatus for producing an optical fiber closed loop using the polarization preserving fibers 30, 31, 32, and 33 and the optical splitter 20. The light source comprises a semiconductor laser 12 and this drive circuit 11. The light emitted by the semiconductor laser 12 passes through the polarizer 100 and the polarization rotator (wave plate) 110 and enters the optical fiber 30 by the coupling lens 120. The incident light is split by the optical splitter 20 into an optical fiber 31 (light wave A) and an optical fiber 32 (light wave B). Due to the reflection at the end face of the optical fiber to be fusion spliced, the branched light (light waves A and B) is transmitted light (At and Bt)
And reflected light (Ar and Br). All these light waves are ultimately combined by the optical splitter 20, a portion of which passes through the optical fiber 33 and the analyzer 111 to the light receiver 40.

一方、電極140,141はアークを発生する高圧電極であ
り、アーク制御装置150により発生アークの強度,時間
幅を調整する。また、光軸調整機構160は光フアイバを
X,Y,Z3軸方向および、回転して、融着接続部の光軸を調
整するモータ駆動による運動装置である。光軸制御装置
170は上記の光軸調整機構160を電気的に制御する。
On the other hand, the electrodes 140 and 141 are high-voltage electrodes for generating an arc, and the intensity and time width of the generated arc are adjusted by the arc control device 150. The optical axis adjustment mechanism 160 uses an optical fiber.
This is a motor-driven exercise device that adjusts the optical axis of the fusion splicing part by rotating in the X, Y, and Z-axis directions. Optical axis controller
170 electrically controls the optical axis adjustment mechanism 160 described above.

上記光軸調整操作は、X,Y,Z3軸については受光器40の
受光量を最大とすることによつて達成される。偏波面保
存フアイバの偏光軸を一致させる回転操作は、偏光回転
素子110と検光子111を交互回転させながら受光器40によ
り消光比を測定し、消失比最大となる角度を求めること
により完了する。偏光制御装置130は消光比を自動的に
測定するための偏光回転素子110と検光子111の制御回路
である。以上の光軸調整操作は全て手動とするのももち
ろん可能である。
The optical axis adjustment operation is achieved by maximizing the amount of light received by the light receiver 40 for the X, Y, and Z axes. The rotation operation for matching the polarization axes of the polarization-maintaining fibers is completed by measuring the extinction ratio with the light receiver 40 while rotating the polarization rotator 110 and the analyzer 111 alternately, and finding the angle at which the extinction ratio becomes maximum. The polarization controller 130 is a control circuit for the polarization rotator 110 and the analyzer 111 for automatically measuring the extinction ratio. Of course, all of the above optical axis adjustment operations can be performed manually.

制御回路200は全体装着の動作を管理するものであ
る。
The control circuit 200 manages the operation of the entire mounting.

さて、先に述べたように受光器40が検出する光信号に
は光軸調整の障害となる反射光Ar,Brが含まれている。
制御回路200はこの影響を除くために第3図に示すタイ
ミングでレーザ駆動回路11および受光量40に制御信号を
発生する。
As described above, the optical signal detected by the light receiver 40 includes the reflected lights Ar and Br that hinder the optical axis adjustment.
The control circuit 200 generates a control signal for the laser drive circuit 11 and the amount of received light 40 at the timing shown in FIG.

210はこれらタイミング信号のモニタ装置である。レ
ーザ駆動回路11および受光器40はこの制御信号を受信し
ている時間のみ動作する。つまり、半導体レーザ12は幅
tの光パルスを周期Tで発生し、受光器40は光パルス発
生より時間TDだけ遅れて時間幅Wだけ動作する。この遅
延時間TDと時間幅Wは製作する光フアイバ閉ループの光
フアイバ長に応じて一々定めるわけである。
210 is a monitoring device for these timing signals. The laser drive circuit 11 and the light receiver 40 operate only while receiving this control signal. That is, the semiconductor laser 12 generates a light pulse width t with period T, the light receiver 40 is operated by a time width W with a delay time T D from the optical pulse generator. The delay time T D and the time width W are determined one by one according to the optical fiber length of the optical fiber closed loop to be manufactured.

いま、光フアイバ30,31,32,33の長さを各々l0,l1,l2,
l3とし、透過光At,Bt、反射光Ar,Brの受光器40への到着
時刻をレーザパルス光の発生時点を基準にして計算する
と次式が得られる。
Now, let the lengths of the optical fibers 30, 31, 32, 33 be l 0 , l 1 , l 2 ,
and l 3, transmitted light At, Bt, reflected light Ar, when the arrival time at the optical receiver 40 of the Br is calculated on the basis of the generation timing of the laser pulse light following equation is obtained.

第3図に示すタイミングはl1<l2の場合である。した
がつて、受光器制御信号のタイミング条件として、 T1+t<TD<T2 …(4) t<W<T3−T2 …(5) を満たせば、透過光At,Btのみを抽出するタイミングが
実現できる。またレーザ駆動回路制御信号のタイミング
条件は t<T3−T2 …(6) T>T3 …(7) である。
The timing shown in FIG. 3 is a case where l 1 <l 2 . It was but connexion, as the timing conditions of the light receiver control signals, satisfies the T 1 + t <T D < T 2 ... (4) t <W <T 3 -T 2 ... (5), the transmitted light At, Bt alone Extraction timing can be realized. The timing condition of the laser drive circuit control signal is t <T 3 −T 2 (6) T> T 3 (7).

上記のタイミング条件(4)〜(7)は、制御回路20
0に入力するパラメータとして光パルス幅t,周期T、お
よび受光制御信号の遅延時間TD、時間幅Wを可変とする
ことにより達成した。オシロスコープ210はこのタイミ
ングを目視で確認するものである。
The above timing conditions (4) to (7) correspond to the control circuit 20
This was achieved by making the optical pulse width t, the period T, the delay time T D of the light receiving control signal, and the time width W variable as parameters to be input to 0. The oscilloscope 210 visually confirms this timing.

光フアイバジヤイロでは通常光フアイバループ長l2
数100mあり、l0,l1,l3≪l2である。したがつて一例とし
てl2=400m,n=1.5,c=3×108mとおいて光フアイバル
ープl2の伝搬時間τを計算すると である。したがつて、従来のTTL,ECL等を用いた計数回
路で十分に処理できることがわかる。
Is usually light Fuaibarupu length l 2 is the number 100m is light Fuaibajiyairo is l 0, l 1, l 3 «l 2. Therefore, as an example, when l 2 = 400 m, n = 1.5, c = 3 × 10 8 m, and the propagation time τ of the optical fiber loop l 2 is calculated. It is. Therefore, it can be seen that the processing can be sufficiently performed by the conventional counting circuit using TTL, ECL, or the like.

また第4図は本発明の別の実施例である。融着接続し
ようとする光フアイバ31,32の間に光フアイバと屈折率
の等しい、もしくは近接したマツチングオイルを滴下し
たものである。表面張力によりマツチングオイルは両光
フアイバの間に留り、そしてフアイバ端面における反射
光量を低減するため、反射の影響を防止して、良好な光
軸調整、ひいては融着接続が実現できる。なお、マツチ
ングオイルはアーク放電により焼失するので、融着に問
題とはならない。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. Matching oil having a refractive index equal to or close to that of the optical fiber is dropped between the optical fibers 31 and 32 to be fusion-spliced. Due to the surface tension, the matching oil stays between the two optical fibers and reduces the amount of light reflected at the end face of the fiber, so that the influence of reflection is prevented, and good optical axis adjustment and, consequently, fusion splicing can be realized. Since the matching oil is burned off by the arc discharge, there is no problem in fusion.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明によれば光フアイバ端面に
おける反射光の影響を除くことができるので、精密な光
軸合せを実現しつつ、光フアイバの融着接続ができる。
As described above, according to the present invention, the influence of the reflected light on the end face of the optical fiber can be eliminated, so that the optical fiber can be fusion-spliced while achieving precise optical axis alignment.

【図面の簡単な説明】 第1図は融着接続を必要とする光フアイバ閉ループ系で
あり、本発明の適用対象の一例を示す図、第2図は第1
図の光フアイバ閉ループ系の製作に本発明を適用した例
を示す図、第3図は第2図実施例におけるレーザ光源お
よび受光器の制御信号のタイミングを示す図、第4図は
マツチングオイルを用いた本発明の別の実施例を示す図
である。 10……光源、11……レーザ駆動回路、12……半導体レー
ザ、20……光分岐器、31,32,33……光フアイバ、40……
受光器、100……偏光子、110……波長板、111……検光
子、120……結合レンズ、130……偏光制御装置、140,14
1……アーク発生電極、150……アーク制御装置、160…
…光軸調整機構、170……光軸制御装置、200……制御回
路、210……モニタ装置、300……マツチングオイル、31
0……マツチングオイル容器、311……マツチングオイル
吹出ノズル。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an optical fiber closed loop system which requires fusion splicing, and shows an example of an object to which the present invention is applied, and FIG.
FIG. 3 shows an example in which the present invention is applied to the production of the optical fiber closed loop system shown in FIG. 3, FIG. 3 shows the timing of control signals for the laser light source and the photodetector in the embodiment of FIG. 2, and FIG. FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the present invention using the above. 10 light source, 11 laser drive circuit, 12 semiconductor laser, 20 optical splitter, 31, 32, 33 optical fiber, 40
Photodetector, 100: Polarizer, 110: Wave plate, 111: Analyzer, 120: Coupling lens, 130: Polarization controller, 140, 14
1 ... arc generating electrode, 150 ... arc control device, 160 ...
… Optical axis adjustment mechanism, 170… Optical axis control device, 200… Control circuit, 210… Monitoring device, 300… Matching oil, 31
0… Matching oil container, 311 …… Matching oil blowing nozzle.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光ファイバにパルス状の光を供給する光供
給手段と、 前記光を受光する受光手段と、 前記光ファイバの2つの端面間を融着接続する融着接続
手段と、 前記受光手段の受光した光に基づいて前記融着接続手段
を制御する制御手段と、 を備えた光ファイバの融着接続装置において、 前記光ファイバは前記融着接続により閉ループを形成
し、 前記受光手段は、前記光ファイバのループ長に基づい
て、前記2つの端面間を透過する透過光と前記端面で反
射する反射光のうち、前記透過光を選択的に受光する手
段を備えたことを特徴とする光ファイバの融着接続装
置。
A light supply unit for supplying pulsed light to the optical fiber; a light receiving unit for receiving the light; a fusion splicing unit for fusion splicing between two end faces of the optical fiber; Control means for controlling the fusion splicing means based on the light received by the means, and an optical fiber fusion splicing device comprising: a light emitting element, wherein the optical fiber forms a closed loop by the fusion splicing; A means for selectively receiving the transmitted light, based on a loop length of the optical fiber, out of transmitted light transmitted between the two end faces and reflected light reflected at the end face. Optical fiber fusion splicer.
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