JP3282471B2 - 光ファイバの融着接続方法及び装置 - Google Patents

光ファイバの融着接続方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低損失に光ファイバを
融着接続することのできる方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ1を融着接続するには、図9
(a)に示すように、被覆層を除去した裸ファイバ1−
1が所定の間隙12を設けて保持される。次いで、電極
棒2の間の放電スパッタリング(予備加熱)11−1に
よってファイバ上の微小な付着物を除去し、コアの軸ズ
レ及び角度ズレを基にしたMarcuseの式を用いて
融着後に推定する。同図(b)に示すようにファイバの
端面が接触するように近ずけながら本加熱11−2によ
って融着接続する(昭和62年3月・住友電気・第13
0号、第7〜11頁 )。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら融着接続
された部分を詳細に観察すると、図5に示すようにコア
は種々の形状に変形して接続されている。このようにコ
アが屈曲して接続されたところに上記Marcuseの
式を適用すると、接続損失の推定値と測定結果との間に
差が生じるという問題が生じた。そこで本発明は、かか
る問題点を解決し接続損失を正確に推定しながら光ファ
イバを融着接続する方法及びその装置について提供する
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、接続される光ファイバを所定の間
隙を設けて配置し、気中放電により予備加熱した後、光
ファイバ端面が接触するように移動せしめると共に本加
熱して融着接続する方法であって、融着接続されたコア
の形状を撮像して画像処理し、これをFD−BPM(差
分ビ―ム伝搬法)によって予め求めたデータベースと対
比して接続損失を推定する工程を含むことを特徴とす
る。
【0005】上記の方法は、接続されたコアの形状を撮
像し、これをFD−BPMによって予め求めたデータベ
ースと対比することでありより具体的には、接続された
コアの形状を分類すると共に変形したコアの曲率半径を
測定し、これを予めFD−BPMによって求めたデータ
ベースと対比することによって容易に接続損失を推定す
ることができる。
【0006】また、本発明に係わる他の接続方法は、接
続される光ファイバを所定の間隙を設けて配置し、気中
放電により予備加熱した後、光ファイバ端面が接触する
ように移動せしめると共に本加熱して融着接続する方法
であって、所定の間隔を設けて配置された端面近傍を撮
像して画像処理し、これをFD−BPMによって予め求
めたデータベースと対比して融着接続後のコアの形状を
予測し、予測されたコアの形状から予めFD−BPMに
よって求められたデータベースと対比して接続損失を推
定する工程を含むことを特徴とする。
【0007】上記の方法は、所定の間隔を設けて配置さ
れた端面近傍を撮像し、これをFD−BPMによって予
め求めたデータベースと対比して融着接続後のコアの形
状を予測し、予測されたコアの形状から予めFD−BP
Mによって求めたデータベースと対比して接続損失を推
定することでありより具体的には、所定の間隔を設けて
配置された端面の状態を分類すると共に端面の傾斜角並
びにコアの相対位置を測定し、これを予めFD−BPM
によって求めたデータベースと対比して融着接続後のコ
アの形状を予測すること、又、予測されたコアの形状を
分類すると共に該コアの形状から曲率半径を求め、これ
を予めFD−BPMによって求めたデータベースと対比
して接続損失を推定することができる。
【0008】本発明に係わる光ファイバの融着接続装置
は、光ファイバ保持ステージと、電極棒を備えた放電電
極保持ステージと、融着接続部の観測装置と、画像処理
装置及び制御装置を備え、光ファイバ保持ステージの間
隔は調整可能に取り付けられ、観測装置は融着部近傍の
コアの形状を識別可能に取り付けられ、制御装置はFD
−BPMによって求めたデータベースを内蔵しているこ
とを特徴とする。
【0009】
【作用】Marcuseの式は直線状のファイバに
軸ズレ及び接続方向にズレが生じた場合について接続
損失を計算している。しかし、現状は端面の傾斜及びそ
の組合せ等によって接続されたコアの形状が種々分類さ
れ、軸ズレあるいは端面の傾斜等が同じでも接続損失は
大きく左右されることがある。本発明のFD−BPMは
この点に立脚して接続状態を形状的に把握し、これを解
析してデータベースを構築したものである。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
接続されたコアの形状を分類すると共にこの形状の曲率
半径等を測定し、これを予めFD−BPMによって蓄積
したデータベースと対比して接続損失を推定するので、
低損失の接続損失を得ることができる。また、ステージ
に保持されたファイバ端面の傾斜角あるいはコアの相対
位置等を測定し、これを予めFD−BPMによって蓄積
したデータベースと対比して融着接続後のコアの形状並
びに接続損失を予測するので、早期に対応を採ることが
できる。
【0010】
【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は本実施例
に係わる光ファイバの融着接続装置の構成を示す概略図
であり、光ファイバ1、1は放電電極棒2によって融着
接続され、接続部1ー2の近傍を照明4と顕微鏡付きカ
メラ5からなる観測装置によってコア及びクラッドの形
状を認識し、画像処理装置6によって接続前、後の形状
及び寸法等を確定する。コアはクラッドとの屈折率差に
よってカメラ6には明暗となって現われる。さらに、本
装置は光ファイバを保持するステージ9及び放電電極棒
を保持したステージ8並びにCCDを主体とする制御装
置7を備え、光ファイバ保持ステージ9の間隔は移動装
置10によって調整可能に取り付けられ、観測装置は融
着部1−2近傍のコアの形状を識別可能に取り付けら
れ、制御装置7は FD−BPM (Finite d
efference beam propagatio
nmethod:差分ビーム伝搬法)によって接続損失
を推定する。ここで、制御装置7に予め求めたデータベ
ースを内蔵させると制御処理を円滑に行なうことができ
るので好ましい。データベースについては後で詳細に説
明する。
【0011】本発明は上記の装置を用いて光ファイバを
融着接続する方法であって、接続される光ファイバ1、
1を所定の間隙12を設けて配置し、気中放電により予
備加熱11−1した後、光ファイバ端面が接触するよう
に移動せしめると共に本加熱11−2して融着接続する
方法であって、融着接続されたコアの形状を撮像して画
像処理し、これをFD−BPMによって接続損失を推定
する工程を含むことを特徴とする。
【0012】また、他の方法は接続される光ファイバ
1、1を所定の間隙12を設けて配置し、気中放電によ
り予備加熱11−1後、光ファイバ端面が接触するよう
に移動すると共に本加熱11−2して融着接続する方法
であって、所定の間隔を設けて配置された端面1−2近
傍を撮像して画像処理し、これをFD−BPMによって
融着接続されるコアの形状を予測し、予測された形状か
らFD−BPMによって接続損失を推定する工程を含む
ことを特徴とする。
【0013】次に、本発明に係わるFD−BPMによっ
て接続損失を推定する方法並びに前述のデータベースに
ついて説明する。実験には単一モード型光ファイバを用
いた。図2はファイバ軸がずれた場合及びファイバ端面
が斜めに切断された端面を融着接続するときの各プロセ
スにおける状態を示す図である。同図(a)に示すよう
に溶融接続する前に軸ズレが生じている場合は、表面張
力により自己修正機能が働いてファイバの外形は平滑に
なるが、コアは融着後も軸ズレは残っている。これをα
型のコア変形という。図3には軸ズレとコア変形による
曲率半径Rとの関係を示す。軸ズレが大きい程曲率半径
は小さくなる。:(データベース1)
【0014】ファイバ端面が斜めに切断されて融着接続
された場合のコア変形の状態を図2(b)、(c)に示
す。同図(b)に示すように左右の傾斜が同じ場合はコ
アの変形は起こらない。しかし、同図(c)の場合はコ
ア変形が生じる。これをβ型のコア変形という。図4に
は切断されたファイバ端面の傾斜角|θL +θR |とコ
ア変形による曲率半径Rとの関係を示す。傾斜角が大き
くなると急激に曲率半径は小さくなる。:(データベー
ス2)
【0015】図5は接続点におけるコア変形とこれによ
って生じる接続損失との関係を示す図である。コアの曲
率半径Rが同じ場合損失はβ型の方が小さく、いづれの
タイプも曲率半径Rが大きくなると損失は減少する。:
(データベース3)
【0016】図6は融着接続前のファイバの軸ズレと接
続損失の関係を示す。実線はMarcuseの式、点線
はFD−BPMによって求めた値である。軸ズレが6.
1μmより小さいところでは実験データと良く一致する
が、それより大きくなるとMarcuseの式は誤差が
大きくなり使えない。:(データベース4)
【0017】図7は融着接続前のファイバの切断された
ファイバ端面の傾斜角と接続損失の関係を示す。傾斜角
が6.0度より大きくなるとFD−BPMは実験データ
と良く一致するが、Marcuseの式は誤差が大きく
なり使えない。:(データベース5)
【0018】これらの結果から、図8にはFD−BPM
を用いた接続損失の推定値と実測値との関係を示す。推
定値の誤差をα型、β型共に±0.05dB以下であ
る。:(データベース6)
【0019】本発明はこれらのデータベースを予め求め
ておき、これを利用することによって、接続後のコアの
形状、あるいは接続損失を正確かつ円滑に推定すること
ができる。上記の説明はは1対の単心光ファイバを融着
接続する場合について説明したが、同様の方法が多心光
ファイバの融着接続にも適用できる。
【0020】
【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接続されたコアの形状を分類
すると共にこの形状の曲率半径等を測定し、これを予め
FD−BPMによって蓄積したデータベースと対比して
接続損失を推定するので、低損失の接続損失を得ること
ができる。また、ステージに保持されたファイバ端面の
傾斜角あるいはコアの相対位置等を測定し、これを予め
FD−BPMによって蓄積したデータベースと対比して
融着接続後のコアの形状並びに接続損失を予測するの
で、早期に対応を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係わる光ファイバの融着接続装置の
構成を示す概略図である。
【図2】融着接続されたコアの形状を示す縦断面図であ
る。
【図3】軸ズレとそのために生じたコアの曲率半径との
関係を示す図である。
【図4】端面の傾斜角とそのために生じたコアの曲率半
径との関係を示す図である。
【図5】コアの曲率半径と接続損失との関係を示す図で
ある。
【図6】コアの軸ズレと接続損失との関係を示す図であ
る。
【図7】コアの端面の傾斜角と接続損失との関係を示す
図である。
【図8】接続損失の実測値と推定値との関係を示す図で
ある。
【図9】従来の融着接続方法を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1:光ファイバ 1−1:裸ファイバ 1−2:接続部 2:放電電極棒 3:照明用ライト 4:放電装置 5:カメラ 6:画像処理装置 7:制御装置 8:電極棒保持ステージ 9:光ファイバ保持ステージ 11:気中放電 11−1:気中放電(予備加熱) 11−2:気中放電(本加熱) 12:間隙 θL 、θR :ファイバ端面の傾斜角 d:コアの軸ズレ距離 R:コアの曲率半径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−196531(JP,A) 特開 平1−169408(JP,A) 特開 平1−239505(JP,A) 特開 昭60−70407(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/255 JICSTファイル(JOIS)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接続される光ファイバを所定の間隙を設
    けて配置し、気中放電により予備加熱した後、光ファイ
    バ端面が接触するように移動せしめると共に本加熱して
    融着接続する方法であって、 融着接続されたコアの形状を撮像して画像処理し、これ
    差分ビーム伝搬法(以下「FD−BPM」という)
    よって予め求めたデータベースと対比して接続損失を推
    定する工程を含む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】 接続されたコアの形状を分類すると共に
    変形したコアの曲率半径を測定し、これを予めFD−B
    PMによって求めたデータベースと対比することを特徴
    とする請求項に記載された光ファイバの融着接続方
    法。
  3. 【請求項3】 接続される光ファイバを所定の間隙を設
    けて配置し、気中放電により予備加熱した後、光ファイ
    バ端面が接触するように移動せしめると共に本加熱して
    融着接続する方法であって、 所定の間隔を設けて配置
    された端面近傍を撮像して画像処理し、これを差分ビー
    ム伝搬法(以下「FD−BPM」という)によって予め
    求めたデータベースと対比して融着接続後のコアの形状
    を予測し、予測されたコアの形状から予めFD−BPM
    によって求めたデータベースと対比して接続損失を推定
    する工程を含むことを特徴とする光ファイバの融着接続
    方法。
  4. 【請求項4】 所定の間隔を設けて配置された端面の状
    態を分類すると共に端面の傾斜角並びにコアの相対位置
    を測定し、これを予めFD−BPMによって求めたデー
    タベースと対比して融着接続後のコアの形状を予測する
    ことを特徴とする請求項に記載された光ファイバの融
    着接続方法。
  5. 【請求項5】 予測されたコアの形状を分類すると共に
    該コアの形状から曲率半径を求め、これを予めFD−B
    PMによって求めたデータベースと対比して接続損失を
    推定することを特徴とする請求項に記載された光ファ
    イバの融着接続方法。
  6. 【請求項6】 請求項1又はに記載された光ファイバ
    の融着接続方法が単心光ファイバ又は多心光ファイバの
    接続に適用されることを特徴とする光ファイバの融着接
    続方法。
  7. 【請求項7】 光ファイバ保持ステージと、電極棒を備
    えた放電電極保持ステージと、融着接続部の観測装置
    と、画像処理装置及び制御装置を備え、光ファイバ保持
    ステージの間隔は調整可能に取り付けられ、観測装置は
    融着部近傍のコアの形状を識別可能に取り付けられ、制
    御装置は差分ビーム伝搬法(FD−BPM)によって求
    めたデータベースを内蔵していることを特徴とする光フ
    ァイバの融着接続装置。
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JP2002286963A (ja) * 2001-03-23 2002-10-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバの融着接続方法
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