JP3250942B2 - 光ファイバの融着接続方法 - Google Patents

光ファイバの融着接続方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、接続損失を低減するこ
とのできる光ファイバの融着接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】石英系ガラスの光ファイバを融着接続す
る方法については、例えば住友電気・第130号;7〜
11頁、昭和62年3月発行あるいは住友電気・第13
4号;35〜40頁、1989年3月発行に記載されて
いる。このうち、単心の光ファイバを融着接続する方法
については、図9に示すように接続される光ファイバを
V溝内にセットし(工程100)、それらの端面が所定
の間隔まで軸方向に移動し(工程101)、この状態を
撮像装置即ち顕微鏡付きのカメラで撮影して軸中心の位
置を計測し(工程108)、軸ずれが生じている場合は
調心し(工程111)、軸合わせ完了してから光ファイ
バを前進させながら放電し、融着接続する(工程11
2)。また、多心光ファイバを融着接続する方法につい
ては、図10に示すように単心の光ファイバを融着接続
する場合と基本的には同じであるが、軸ずれの生じてい
ることが検知されたとしても個々の光ファイバについて
調心することが困難なのでファイバをV溝にセットしな
おす、という点のみ相違している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来法を用
いた場合において、稀に接続後の損失と軸調整後の推定
値が一致しないという不具合があった。その原因として
は、 ・軸ずれ等の外観以外の要因(例えばコアの変形)によ
るもの、 ・光ファイバをセットした際、全長にわたって完全には
V溝の底の安定した位置になく、軸方向に移動する時に
軸中心がずれる、あるいは ・V溝又は光ファイバ表面に付着したごみ・ほこりが光
ファイバを移動するときに位置ずれを起こす等である。 後者の場合、光ファイバの両端面が所定の間隔にセット
した状態で軸中心のずれについて観測し、必要に応じて
調心あるいは再セットして軸ずれを許容値以下であるこ
とを確認するが、光ファイバをV溝内で移動して両端面
を突き合わせたときはごみ等によって軸ずれが生じう
る。そこで本発明は、融着接続前の最終段階で光ファイ
バを融着接続するためにV溝内を移動しても軸ずれ計測
値に基ずく損失推定値と実際の融着接続後の損失の不一
致を少なくした光ファイバの融着接続方法を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる光ファイ
バの融着接続方法は、電極棒の位置により規定される接
合面の両側に配置されたV溝内に夫々光ファイバをセッ
トする工程と、該光ファイバをV溝に沿って移動して端
面を所定の間隔に保持する工程と、顕微鏡付きカメラで
撮像した端面近傍の画像から接合面における光ファイバ
の軸中心を計測する工程と、軸中心の位置の差から軸ず
れ量を算出して接続後の損失を推定する工程と、軸ずれ
を修正する工程と、光ファイバを融着接続する工程とを
備えた光ファイバの融着接続方法であって、前記軸中心
の計測工程は、対抗する2つの光ファイバを交互に接合
面まで移動して、各光ファイバの基準位置から求めた軸
中心が前記接合面と交わる位置から求めることを特徴と
する。
【0005】上記の融着接続方法において、単心の光フ
ァイバを融着接続する場合の軸ずれを修正するに際して
は、光ファイバを軸方向と直交する方向に移動し、また
多心の光ファイバを融着接続する場合は、光ファイバを
一旦はずし、再セットすることを特徴とする。
【0006】
【作用】上記の構成によれば、本発明に係わる光ファイ
バの融着接続方法は、本発明に係わる光ファイバの融着
接続方法は、光ファイバを所定の間隔を設けてセット
し、これを前進させながら放電し、融着接続するに際
し、光ファイバを軸方向に移動するときに生じる軸ずれ
を含んだ状態を予めチェックしているので、接続後の損
失が小さくなり、また接続前の測定精度が向上するので
接続後の損失を正しく推定しながら作業をすることがで
きる。
【0007】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一
符号を付し、重複する説明を省略する。図1〜図4に従
って本発明の原理を説明する。図1は本発明の接続方法
を軸合わせ機能を備えた単心の光ファイバに適用した場
合の工程図、図2は軸合わせ機能を備えた複数心のテー
プ状光ファイバに適用した場合の工程図、図3は軸ずれ
の測定方法を説明する図、図4は軸中心の決定方法を示
す図である。ここで、図3及び図4は1本の光ファイバ
の場合について示した。
【0008】これらの図において、接合面2の両側に配
置されたV溝内に夫々光ファイバ1Lと1Rをセットする
工程(100)と、これらの光ファイバをV溝に沿って
移動し端面を所定の間隔(2D:約10〜20μm)に
保持する工程(101)と、顕微鏡付きカメラで撮像し
た接合面近傍の画像6から接合面2における光ファイバ
の軸中心3L、3Rの位置yL,yR計測する工程(10
2、103)と、軸中心の位置yL,yRの差から軸ずれ
量を算出して接続後の損失を推定する工程(104)
と、軸ずれを修正する工程(106)と、光ファイバを
融着接続する工程(107)とを備えた光ファイバの融
着接続方法である。
【0009】ここで 前記軸中心の計測工程(102、
103)は、対抗する2つの光ファイバ1Lと1Rを交互
に接合面2まで移動して、接合面2における各光ファイ
バの基準位置から求めた軸中心3L、3Rが接合面2と交
わる位置yL,yRを求め、次いで、接合面2における両
軸中心の差yX=|yL−yR|から軸ずれ量を算出し、
融着接続後の軸ずれによる接続損失を推定する(10
4)方法である。この後、別の方向からの観察によりy
yを求める。軸ずれ量は√(yx 2+yy 2)によって算出
される。また、軸ずれ量と接続損失との関係は予め蓄積
されたデータから求められる。
【0010】このように、光ファイバ1Lと1Rを融着接
続する接合面2まで移動して軸ずれ量を算出しているの
で、融着接続前の推定値と融着接続後の測定値との差は
小さくなり、軸ずれ修正により接続損失を低減すること
ができる。軸中心3の位置ycの決定方法としては図4
(a)及び(b)に示すように、光ファイバ1の外径の
位置yE,yUを基準に、yC=(yE+yU)/2として
決定する。他の方法による軸中心3の位置yc の決定方
法は光ファイバ1のコアとクラッドの界面yeとyuを基
準に、yc=(yc+yu)/2として決定する。
【0011】次いで、図5、図6に従って本発明を具体
的に説明する。図5は本発明に係わる軸ずれ計測・修正
機能を備えた多心光ファイバの融着接続装置を示すもの
である。多心光ファイバ14a,14bは、夫々ファイ
バ保持手段15a,15bで保持されている。このファ
イバ保持手段15a,15bは、ファイバの光軸方向に
移動できるように、光軸方向にねじ軸を有するボールね
じ12a、12bが設けられている。このボールねじ1
2a,12bは、融着接続がなされる接続部の両側に配
置されている。さらに、このボールねじ12a,12b
はモータ13a,13bに接続されているので、所定の
速度でモータ13a,13bが回転することにより、多
心光ファイバ14a,14bは互いに独立に所定の量だ
け互いに押し込まれる。多心光ファイバ14a,14b
の先端部は、端部の被覆が除去された状態で多条V溝台
16a,16bに固定されている。多条V溝台の両側に
は、電極18a,18bが配置されており、多心光ファ
イバ14a,14bの端部を融着接続するように構成さ
れている。
【0012】ミラー19は、この電極18a,18bと
多心光ファイバ14a,14bの突き合わせ部との間に
設けられており、光軸方向及び放電方向とほぼ直交する
方向(図5における上下方向)に移動できるように取り
付けられている。ミラー19は通常は下降し待機位置に
あるが、多心光ファイバ14a,14bを突き合わせる
とき(調心時)には、ミラー19が上昇し、光源17、
撮像装置20aは光源17からの照射光がミラー19で
反射した後撮像装置20aに入射するように配置する。
即ち、照射光の一部はミラー19で反射した後に光ファ
イバ14a,14bを通過し、光源17と反対方向(図
5の下方)に配置された顕微鏡カメラを備えた撮像装置
20aに入る。一方、他の一部は光ファイバ14a,1
4bを通過した後にミラー19で反射され、撮像装置2
0aに入る。このような構成をとることによって2方向
観察をすることができる。
【0013】一方、撮像装置20aと画像処理装置20
bを含んで構成される検出手段20があり、撮像装置2
0aは、光源17からの照射光を受光し、画像処理装置
20bへ電気的に接続されている。 この画像情報(ア
ナログ値)は、画像処理装置20bによりA/D変換さ
れメモリに蓄えられる。プロセッサ21は、画像処理装
置20bに蓄積された情報に基ずき、軸ずれ量や押し込
み量を算出する。この軸ずれ量に基ずき光ファイバ保持
手段15a,15bをモータ制御手段22を作動させ、
モータ13a、13bを僅かに回転して微動させ、軸ず
れを修正する。さらに、この押し込み量に基ずきモータ
13の回転量を制御しながら電極18a、18bに電流
を流し、放電融着する。
【0014】この実施例では多心光ファイバとしてテー
プ状光ファイバを使用し軸調心機能がないものとした
が、軸調心機能を含めた単心光ファイバに適用できるこ
とはいうまでもない。このような融着接続装置を用い
て、上記図1〜4に記載した軸ずれ検知・修正機能を備
えた接続を実現することができる。
【0015】次に上述した融着接続装置を用い、図2の
工程に従って光ファイバを接続した場合の実験例を示
す。光ファイバはコア径10μm,クラッド径125μ
mのシングルモードファイバからなる4心のテープ状光
ファイバを11組融着接続した。この時の接続損失と分
布を図7(a)に示すように、平均損失が0.04d
B,標準偏差が0.02dBであった。また、同図
(b)は推定接続損失(図2の工程104)α1に対す
る実測接続損失α2の関係を示す。その結果、平均推定
誤差|α1−α2|は0.03dBであった。
【0016】これに対して従来の方法によって、同一装
置、同一光ファイバについて融着接続した。この時の接
続損失と分布を図8(a)に示すように、平均損失が
0.07dB,標準偏差が0.04dBであった。ま
た、同図(b)は推定接続損失(図10の工程104)
α1に対する実測接続損失α2の関係を示す。その結果、
平均推定誤差|α1−α2|は0.07dBであった。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる光
ファイバの融着接続方法は、光ファイバを所定の間隔を
設けてセットし、これを前進させながら放電し、融着接
続するに際し、光ファイバを軸方向に移動するときに生
じる軸ずれを含んだ状態を予めチェックしているので、
接続後の損失が小さくなり、また接続前の測定精度が向
上するので接続後の損失を正しく推定しながら作業をす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接続方法を単心の光ファイバに適用し
た場合の工程図である。
【図2】本発明の接続方法を複数心のテープ状光ファイ
バに適用した場合の工程図である。
【図3】軸ずれの測定方法を説明する図である。
【図4】軸中心の決定方法を示す図である。
【図5】本発明に係わる軸ずれ計測・修正機能を備えた
多心光ファイバの融着接続装置を示す図である。
【図6】光ファイバの軸中心を2方向から観察する状態
を示す図である。
【図7】本発明の方法によって融着接続した場合の接合
損失を示す図である。
【図8】従来の方法によって融着接続した場合の接合損
失を示す図である。
【図9】従来の接続方法を単心の光ファイバに適用した
場合の工程図である。
【図10】従来の接続方法を複数心のテープ状光ファイ
バに適用した場合の工程図である。
【符号の説明】
1:光ファイバ 2:接合面 3:軸中心 4:コア 5:クラッド 6:画像 12:ボールねじ 13:モータ 14:多心光ファイバ 15:ファイバ保持手段 16:V溝台 17:光源 18:電極 19:ミラー 20:検出手段 21:プロセッサ 22:モータ制御手段
フロントページの続き (72)発明者 佐野 知巳 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友 電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 小川 直志 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社 (56)参考文献 特開 昭59−136708(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/255

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接合面の両側に配置されたV溝内に夫々
    光ファイバをセットする工程と、該光ファイバをV溝に
    沿って移動して端面を所定の間隔に保持する工程と、顕
    微鏡付きカメラで撮像した端面近傍の画像から接合面に
    おける光ファイバの軸中心を計測する工程と、軸中心の
    位置の差から軸ずれ量を算出して接続後の損失を推定す
    る工程と、軸ずれを修正する工程と、光ファイバを融着
    接続する工程とを備えた光ファイバの融着接続方法であ
    って、 前記軸中心の計測工程は、対抗する2つの光ファイバを
    交互に接合面まで移動して、各光ファイバの基準位置か
    ら求めた軸中心が前記接合面と交わる位置から求めるこ
    とを特徴とする光ファイバの融着接続方法。
  2. 【請求項2】 光ファイバが複数心のテープ状光ファイ
    バ又は単心の光ファイバであることを特徴とする請求項
    1に記載の光ファイバの融着接続方法。
  3. 【請求項3】 軸中心の基準位置は画像に表された光フ
    ァイバの外径、又は光ファイバのコアとクラッドの界面
    であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバの
    融着接続方法。
  4. 【請求項4】 同時又は交互に光ファイバの側面を2方
    向から撮像し、光ファイバの軸中心を求めることを特徴
    とする請求項3に記載の光ファイバの融着接続方法。
  5. 【請求項5】 単心の光ファイバを融着接続する方法で
    あって、軸ずれを修正するに際して光ファイバを軸方向
    と直交する方向に移動することを特徴とする請求項1に
    記載の光ファイバの融着接続方法。
  6. 【請求項6】 多心の光ファイバを融着接続する方法で
    あって、軸ずれを修正するに際して光ファイバを一旦は
    ずし、再セットすることで軸ズレを修正することを特徴
    とする請求項1に記載の光ファイバの融着接続方法。
  7. 【請求項7】 融着接続前の軸ずれ量から接続後の接続
    損失を推定・表示し、軸修正の判断基準とすることを特
    徴とする請求項1に記載の光ファイバの融着接続方法。
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EP0813081A1 (de) * 1996-06-12 1997-12-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Erkennen des Schiefstellungswinkels mindestens einer Lichtleitfaser und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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