JP3166802B2

JP3166802B2 - 多心光ファイバ心線の接続装置

Info

Publication number: JP3166802B2
Application number: JP916993A
Authority: JP
Inventors: 伸一青島; 哲郎藪田; 信幸吉澤; 文博芦谷; 賢下中; 一房野田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JPH06123818A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多心光ファイバ心線の
接続装置に関し、詳しくは、個々の心線に対して軸調心
機構を備え、多心の光ファイバ心線を同時に接続する装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】テープ心線のように、複数の光ファイバ
をまとめて被覆した高密度心線を接続する装置として多
心一括融着型の接続装置がある。従来この種の多心光フ
ァイバ心線接続装置では光ファイバ心線の軸合せを図７
に示すようにＶ溝台のガイドだけによって行なってい
た。

【０００３】すなわち、本図において、１は微動台２上
にクランプ部材３により把持された光ファイバテープ心
線であり、クランプ部材３にはハードクランプ３Ａおよ
びソフトクランプ３Ｂが設けられていて、光ファイバ１
Ａの先端部はＶ溝台４上に導かれた上、ソフトクランプ
３Ｂによって保持される。かくして微動台２を互いに矢
印方向に移動させることにより光ファイバ１Ａの先端部
同士を近接させ、加熱融着手段５により溶融させて接続
が行なわれていたが、ここで、左右のＶ溝の寸法および
位置合せが完全でないと、すべての光ファイバ１Ａを高
精度に軸合せすることができない。実際にはＶ溝の寸法
および位置合せの高精度化には限界があり、光ファイバ
１Ａに軸ずれ誤差が生じ易い。そして、この光ファイバ
１Ａのコアにおける軸ずれは接続損失を左右する最も大
きな要因となる。

【０００４】光ファイバは一般的にコア径５０μｍのグ
レーデッド型多モード光ファイバとコア径が数μｍの単
一モード光ファイバとの２種類に大別でき、グレーデッ
ド型多モード光ファイバの多心接続の場合はコア径が５
０μｍと比較的大きいため、ある程度の軸ずれ誤差は許
容され、上述したＶ溝のみで軸合せを実施しても接続損
失を０．１ｄＢ以下に抑制することが可能であった。

【０００５】しかし、単一モードの光ファイバのコア径
は数μｍであるために、図８に示すように軸ずれ（単位
μｍ）による接続損失（ｄＢ）はグレーデッド型多モー
ド光ファイバに較べて非常に大きく、例えば、コア径５
μｍの軸ずれ量が２μｍであると、それに対応するグレ
ーデッド型多モード光ファイバの場合の理論上の接続損
失は０．０６６ｄＢと非常に小さいのに対して、単一モ
ード光ファイバの場合は２ｄＢと非常に大きくなる。

【０００６】そこで、単一モード光ファイバの接続損失
を０．１ｄＢ以下にするには、軸ずれ量を０．４９μｍ
以下に抑える必要がある。この軸ずれの制限はただ単に
Ｖ溝のガイドのみによる軸合せで実現できるものではな
く、多心であるテープ心線１の心線１本１本を独立に位
置合せする形態の軸合せ機構が必要となる。

【０００７】図９の（Ａ）および（Ｂ）は従来の単一モ
ード光ファイバの単心接続に使用されてきた高精度軸調
心機構の例をそれぞれ示す。これらには応力歪型とてこ
型とがあり、前者の機構では、図９の（Ａ）に示すよう
な片もち梁６を、また後者の機構では図９の（Ｂ）に示
すようなてこ７を有し、不図示のモータによって駆動さ
れるマイクロメータ８の微動によってこれらの梁６また
は７が移動され光ファイバ１Ａを支持しているＶ溝台４
を２次元的に微動させて軸合せを行なっている。なお、
９は緩衝用のコイルばねである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た単一モード光ファイバの単心接続用装置では、光ファ
イバの１本ごとに片もち梁またはてこと、マイクロメー
タおよびその駆動源であるモータをそれぞれ２つずつ設
けなければならず、構成が大型化する上に、例えば１０
心のテープ光ファイバの場合、光ファイバの間隔が約
０．２５ｍｍなので、このような空間に上記の機構を組
み込むことは不可能に近い。また、できたとしてもマイ
クロメータやモータなどを２０個も必要とし、高価なも
のとなる。

【０００９】本発明の目的は、上述した従来の問題点を
解決すべく、コンパクトで個々の光ファイバコアをそれ
ぞれ独立して高精度に軸合せ可能な多心光ファイバ心線
の接続装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、多心光ファイバ心線の個々の光ファイ
バを所定の間隔でＶ型溝に保持するＶ溝基板と、前記光
ファイバの前記Ｖ溝基板より先端側を個々に支持可能に
配設され、上面に前記Ｖ型溝の双方の斜面と一致する溝
が形成された光ファイバ支持部材を微動自在に保つ基台
と、該基台と前記光ファイバ支持部材との間に配設さ
れ、個々の前記光ファイバ支持部材を前記光ファイバの
中心軸に鉛直な平面内で２次元方向に微動させる微調整
部材と、を加熱融着手段を中心に対称配置すると共に、
対称配置された前記光ファイバ支持部材の溝に保持され
る前記光ファイバの対向する軸心同士の軸ずれ量を測定
する軸ずれ量測定手段と、該軸ずれ量測定手段により測
定された軸ずれ量に基づいて前記微調整部材を駆動制御
し、前記光ファイバの対向する軸心同士を軸合せするよ
うに制御する制御手段とを具備したことを特徴とするも
のである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、Ｖ溝基板に保持された個々の
光ファイバの先端側をそれぞれの溝に支持する光ファイ
バ支持板を、微調整部材により光ファイバ中心軸に鉛直
な平面内で２次元方向に微移動させることができるの
で、かかる装置を対向配置し、さらに軸ずれ量測定手段
により個々の対向する光ファイバ間の軸ずれ量を測定し
つつ、制御手段により微調整部材を駆動して光ファイバ
支持部材を微動させ、個々の光ファイバの高精度な軸合
せを実施することができる。

【００１２】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳
細かつ具体的に説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例を示す。なお、こ
こで示される装置は、従来例として示した図６の装置に
おいてそのＶ溝台に相当する位置に対向配置されるもの
であり、双方の心線同士を融着させるための手段や、双
方の心線端部同士を近接させる手段等については従来と
変りがないのでこれらの図示および説明を省略する。ま
た、図１に示す本実施例の軸調心機構では光ファイバ心
線が４本の場合が示されているが、その本数は何本であ
っても同様に構成できることは勿論である。

【００１４】さて、図１に従ってその基本的構成につい
て説明する。ここで、１０は複数の光ファイバ心線１Ａ
を支持するためのＶ型溝１０Ａが設けられているＶ溝基
板、１１は基台、１２は基台１１上にＶ溝基板１０を固
定支持している基板支持部、１３はＬ字型に形成され、
その各頂部に前記Ｖ型溝１０Ａの傾斜に合せて形成され
たＶ溝（以下で上述のＶ型溝１０Ａと区別するために単
心保持溝という）１３Ａを有し、基板支持部１２に揺動
自在に支持される微調整板（光ファイバ支持部材）であ
る。本例の場合、図２に示すように形成された４枚の微
調整板１３が並列の形で支持ピンにより基板支持部１２
に支持されており、それぞれの微調整板１３にはその長
手方向に形成されたレバー部１３Ｂの異なる位置に突起
１３Ｃが設けられている。

【００１５】また、図１において、１４は本発明にかか
る圧電微調整部材であり、ここでは４組の圧電微調整部
材１４がそれぞれの微調整板１３に対応して設けられて
いて、個々の圧電微調整部材１４を介して後述するよう
に微調整板１３を個別に微動させ、光ファイバ心線１Ａ
の先端部同士が良好な融着姿勢を保つように微調整する
ことができる。図３は圧電微調整部材１４の構成を示す
もので、ここで、１５Ａおよび１５Ｂは互いに直交する
方向に配設され、それぞれの両端部に弾性板１６Ａおよ
び１６Ｂが取付けられている圧電素子（圧電素子と弾性
板との組合せを圧電駆動手段と呼ぶ）、１７はこれらの
圧電素子１５Ａ，１５Ｂをその端部に取付けられている
弾性板１６Ａ，１６Ｂを介して固定支持している圧電素
子固定台である。かくして、個々の圧電微調整部材１４
においては圧電素子１５Ａの他方の端部に取付けられた
弾性板１６Ａに圧電素子１５Ｂ側の他方の端部に取付け
られた弾性板１６Ｂの先端を当接させた状態で連結し、
これらの弾性体同士、従って圧電駆動手段同士の間に直
角が保たれるようにしてある。

【００１６】そして、このように構成した圧電微調整部
材１４の一方の圧電素子１５に設けられている垂直方向
の弾性板１６Ａの上端部を、図１の（Ａ）に示すように
個々の微調整板１３のレバー部１３Ｂから下方に突設し
た突起１３Ｃ側面に固定する。なお、各圧電微調整部材
１４は不図示のねじ等によって基台１１に並列させた状
態で固定されるものである。また、ここでは各微調整板
１３の間に空間が保たれるように表示されているが、実
際にはほとんどすき間がなく、各圧電微調整部材１４と
共にそれぞれがＶ溝基板１０のＶ型溝１０Ａに対応する
形で配列されている。

【００１７】図４は圧電微調整部材１４による軸調心動
作を示す。なお、本実施例では初期状態で、双方の各圧
電素子１５Ａ，１５Ｂには伸び方向にバイアス電圧がか
けられているものとする。そこで、（Ａ）に示すように
微調整板１３の単心保持溝１３Ａに保持されている光フ
ァイバ心線（不図示）を上方に微移動させようとする場
合は、垂直方向の圧電素子１５Ａのみを伸ばすようにバ
イアス電圧を制御し、（Ｂ）に示すように下方に微移動
させようとする場合は圧電素子１５Ａのみを元の状態に
縮めるようにバイアス電圧を制御すればよい。

【００１８】また、斜め右上方に微移動させようとする
場合は（Ｃ）のように、斜め左上方に微移動させようと
する場合は（Ｄ）のように双方の圧電素子１５，１５Ｂ
をそれぞれ動作させるようにする。かくして、Ｖ溝基板
１０に支持される個々の光ファイバ心線１Ａの融着させ
ようとする側の端部（図１の（Ａ），（Ｂ）参照）を光
ファイバの中心軸に直交する面内で２次元的に微移動さ
せ軸調心を行うことができる。

【００１９】図５は上述した多心光ファイバ心線の接続
装置により光ファイバ心線１Ａ同士の軸心合せを行うた
めの制御用回路の構成例を示す。なお、ここでは、説明
を分かり易くするために、制御に直接かかわりのない部
材は省略されている。図５において、３１は対向する光
ファイバ端面同士間の軸ずれ量を測定する軸ずれ量測定
装置、３２は軸ずれ量測定装置３１から入力された軸ず
れ量に基づき、周知のＰＩＤ制御等によって個々の光フ
ァイバ１Ａに対しての適切な微移動量に対応するアンプ
駆動電圧を差動増幅器３３に発生させる制御器である。

【００２０】ここで、軸ずれ量測定装置３１としては、
ＩＴＶテレビと画像処理系とを組合せたものや互いに接
続される光ファイバ心線１Ａ同士のコアを通過するパワ
ーの最大値に基づいて軸ずれ量を最小にする等の手段が
考えられるが、その他、ＴＶカメラによって対向位置に
保持される光ファイバに対し、その対向する２方向から
の透通光の像をモニタリングし、画像処理することによ
って軸ずれ量を求めるようにしてもよい。なお、対向す
る光ファイバ同士の端面を近接させて、融着実施近傍に
位置させた状態で軸ずれ量測定装置３１により測定され
た軸ずれ量がさほど大きくない場合は片側の装置のみを
操作するだけで目的を達成することが可能である。

【００２１】また、初期の軸ずれ量が比較的大きい場合
は、まず、どちらか片方の基台を微調整してすべての心
線の軸ずれ量の２乗置の和が最小になるようにしておき
片方の基台の圧電素子だけ駆動するか、互いに対向して
いる双方の基台の圧電素子を微動させて制御を行うよう
にすればよい。

【００２２】上述したようにして軸ずれ量が求められた
ならば、その軸ずれ量を制御器３２の入力側に入れＰＩ
Ｄ等の制御側によりアンプ駆動電圧を生成し、これをア
ンプ３３に入れて圧電素子駆動電圧を個々の圧電素子１
５Ａ，１５Ｂに印加する。このループの繰返しにより軸
ずれ量をほぼ０にすることができる。

【００２３】図６は本発明の他の実施例を示す。本例
は、先に述べた第１実施例での圧電微調整部材１４に代
えて異なる構成による個々の光ファイバ調心用微調整部
材２４を設けたものである。なお、本例による微調整部
材２４もまた、個々の光ファイバ心線１Ａに対応して設
けられる。ここで、２３はその一端が基板支持部１２に
揺動自在に支持される上下微調整板である。なお、個々
の上下微調整板２３には、それぞれ基板支持部１２に支
持される支持ピンからの長手方向に沿った異なる位置に
突起２３Ｃが設けられていて、これらの突起２３Ｃと基
台１１との間に圧電素子２５が設けられている。

【００２４】また、２６はその各頂部に前記Ｖ型溝１０
Ａの傾斜に合わせて形成された単心保持溝２６Ａを有す
る光ファイバ支持部材であり、２７は個々の光ファイバ
支持部材２６とこれに対応する上下微調整板２３との間
に設けられた圧電バイモルフである。なお圧電バイモル
フ２７は周知のように圧電結晶体によって構成されるも
ので、その２次圧電効果を利用して電界を印加すること
により歪を発生させることができる。

【００２５】そこで、本実施例によれば、上述のように
して光ファイバ支持部材２６と圧電バイモルフ２７と上
下微調整板２３と圧電素子２５との組合せにより光ファ
イバ調心用微調整部材２４を構成することで、まず、圧
電素子２５を駆動することによって個々の光ファイバ支
持部材２６を上下方向に微動せしめ、さらに圧電バイモ
ルフ２７への印加電圧を制御することによって光ファイ
バ支持部材２６を図６の（Ｂ）で紙面と直交する方向に
微変位させることができる。よって、このような調整を
個々の光ファイバ心線１Ａについて実施することで第１
実施例のところで説明したと同様にして接続される心線
同士間の調心を行うことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、多心光ファイバ心線の個々の光ファイバを所定の間
隔でＶ型溝に保持するＶ溝基板と、前記光ファイバの前
記Ｖ溝基板より先端側を個々に支持可能に配設され、上
面に前記Ｖ型溝の双方の斜面と一致する溝が形成された
光ファイバ支持部材を微動自在に保つ基台と、該基台と
前記光ファイバ支持部材との間に配設され、個々の前記
光ファイバ支持部材を前記光ファイバの中心軸に鉛直な
平面内で２次元方向に微動させる微調整部材と、を加熱
融着手段を中心に対称配置すると共に、対称配置された
前記光ファイバ支持部材の溝に保持される前記光ファイ
バの対向する軸心同士の軸ずれ量を測定する軸ずれ量測
定手段と、該軸ずれ量測定手段により測定された軸ずれ
量に基づいて前記微調整部材を駆動制御し、前記光ファ
イバの対向する軸心同士を軸合せするように制御する制
御手段とを具備したので、従来、困難であった多心光フ
ァイバ心線同士の接続を個々に高精度で軸心合せするこ
とができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を正面図（Ａ）および側面図
（Ｂ）によって示す構成図である。

【図２】図１に示す実施例での個々の微調整板の側面図
である。

【図３】本発明にかかる圧電微調整部材を側面から見て
示す構成図である。

【図４】本発明にかかる圧電微調整部材による微調整板
の微移動動作を（Ａ）〜（Ｄ）の４態様で示す説明図で
ある。

【図５】本発明にかかる軸心合せのための制御用回路の
構成図である。

【図６】本発明の他の実施例を正面図（Ａ）および側面
図（Ｂ）によって示す構成図である。

【図７】従来の多心光ファイバ心線の接続装置の構成図
である。

【図８】軸ずれ量と軸ずれによる接続損失との関係を示
す特性曲線図である。

【図９】従来の単心軸合せ装置の構成例を（Ａ），
（Ｂ）の２例で示す斜視図である。

【符号の説明】

１テープ心線１Ａ光ファイバ心線１０Ｖ溝基板１０ＡＶ型溝１１基台１３微調整板（光ファイバ支持部材）１３Ａ単心保持溝１３Ｃ突起１４，２４圧電微調整部材１５Ａ，１５Ｂ，２５圧電素子１６Ａ，１６Ｂ弾性板１７圧電素子固定台２３上下微調整板２６光ファイバ支持部材２７圧電バイモルフ３１軸ずれ量測定装置３２制御器３３アンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉澤信幸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 (72)発明者芦谷文博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 (72)発明者下中賢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 (72)発明者野田一房東京都武蔵野市西久保３丁目10番28号株式会社雄島試作研究所内 (56)参考文献特開平６−34853（ＪＰ，Ａ) 特開平６−27352（ＪＰ，Ａ) 特開平５−273430（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−150603（ＪＰ，Ａ) 特開平４−221908（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−5210（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/24 - 6/26 G02B 6/30 - 6/43

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多心光ファイバ心線の個々の光ファイバ
を所定の間隔でＶ型溝に保持するＶ溝基板と、前記光ファイバの前記Ｖ溝基板より先端側を個々に支持
可能に配設され、上面に前記Ｖ型溝の双方の斜面と一致
する溝が形成された光ファイバ支持部材を微動自在に保
つ基台と、該基台と前記光ファイバ支持部材との間に配設され、個
々の前記光ファイバ支持部材を前記光ファイバの中心軸
に鉛直な平面内で２次元方向に微動させる微調整部材
と、を加熱融着手段を中心に対称配置すると共に、対称配置
された前記光ファイバ支持部材の溝に保持される前記光
ファイバの対向する軸心同士の軸ずれ量を測定する軸ず
れ量測定手段と、該軸ずれ量測定手段により測定された軸ずれ量に基づい
て前記微調整部材を駆動制御し、前記光ファイバの対向
する軸心同士を軸合せするように制御する制御手段とを
具備したことを特徴とする多心光ファイバ心線の接続装
置。
【請求項２】前記微調整部材は、圧電素子とその両端
部に該圧電素子の伸縮方向に配設された弾性板とを有す
る２つの圧電駆動手段と、該圧電駆動手段のそれぞれを
一方の前記弾性板を介して固定支持する固定台とで構成
され、前記２つの圧電駆動手段を互いに直交する方向に
配設すると共に該２つの圧電駆動手段を個々に駆動する
ことによって他方の弾性板を介して前記光ファイバ支持
部材を前記２次元方向に微動させることを特徴とする請
求項１に記載の多心光ファイバ心線の接続装置。
【請求項３】前記微調整部材は、個々の光ファイバに
対応して配設され前記基台に上下微動自在に保たれる上
下微調整板と、該上下微調整板と前記基台との間に配設された圧電素子
と、前記光ファイバの先端側を個々に支持する光ファイバ支
持部材と前記上下微調整板との間に配設され、該上下微
調整板に対して前記光ファイバ支持部材を上下とは異な
る方向に微動可能とする圧電バイモルフとで構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の多心光ファイバ心線
の接続装置。