JP3531936B2 - 老化した光ファイバの接続 - Google Patents

老化した光ファイバの接続

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は老化したシリカ光ファイバを別の光ファイバ
に、例えば修理のために新しい光ファイバに接続する方
法と装置の使用方法とに関する。
発明の背景 シリカベースの光ファイバは湿った環境においては腐
蝕することは周知である。さらに、国内の電話回線網に
おける通常の電話通信のために敷設されている概ね全て
の光ファイバは大なり小なり湿気に曝される。当然、シ
リカ光ファイバの表面は特に腐食作用を受ける。腐蝕は
ファイバの引張強度を低下させ、ファイバをより脆くさ
せる。ファイバの機械的特性の劣化は、例えば地下に敷
設されているファイバを修理する場合大問題であり、何
らかの掘削作業で切断してきた。敷設され老化したファ
イバは極めて脆性であるため取扱いが困難で、そのファ
イバを別のファイバに接続することは不可能に近い。現
在まで、例えば古いファイバの破損あるいは破断のよう
な故障に対しては、ファイバ全長を交換する必要のある
ことが度々で当然コストが高くつく。
ガラス繊維や導波管の破壊強度や引張強度は、該ファ
イバあるいは導波管をその軟化温度近辺まで加熱するこ
とにより増大させうることが以前から認められている。
ジーメンス社（Siemens AG）のドイツ国特許公開第DE−
A1 28 17 651号およびカベルメタルエレクトロ社（K
abelmetal electro GmbH）のドイツ国特許公開第DE−A1
40 41 150号を参照されたい。これら開示された方
法や装置は通常のファイバが実用される以前では通常の
ファイバに対して用いられるものと考えられていたもの
と思われる。
発明の説明 本発明の目的は老化したシリカ光ファイバを別の光フ
ァイバに接続するために老化したシリカ光ファイバの特
性を改善することのできる方法と装置の使用方法とを提
供することである。
この目的は、請求の範囲に記載の特徴を有する本発明
によって達成される。
接続工程に必要とされる老化したシリカ光ファイバの
一部分を取扱いできるように該一部分の機械的特性を改
善するために、前記一部分は老化したシリカ光ファイバ
中のガラス材料の軟化あるいは溶融温度に近い温度まで
加熱される。このことにより、湿った環境から生じる腐
食作用は「解消され」、すなわち、湿気が起因するマイ
クロクラックが熱によって溶解してしまう。
加熱パワーはレーザの光線ビームから提供することが
できる。光線ビームは老化したシリカ光ファイバの断面
にわたって集光され、この加熱された断面部分はファイ
バの一部分にわたって移動される。光線ビームのパワー
と移動速度とは、ファイバの表面の温度が溶解温度近傍
の温度に達するように選択される。実際には、この温度
はファイバの表面が「滑らか」あるいは「輝いた」外観
を呈するという事実から判る。
加熱のその他の方法は、例えば、らせん形加熱要素
（抵抗加熱要素）、あるいは光ガラス繊維を接続する上
で溶着に用いる形式の電弧によって、例えば、ガス焔で
加熱することである。
このように、老化したシリカ光ファイバを別の光ファ
イバに接続する段階は一般に、まず老化したシリカ光フ
ァイバのポリマ保護スリーブを該ファイバのある一部分
にわたって除去し、ある種のガラス材料すなわちシリカ
材料で作られているものと思われるファイバのクラッド
の表面を露出することを含む。前記クラッドが露出され
た、老化したシリカ光ファイバの一部分の少なくとも一
部が次にクラッド材料の溶融温度近傍あるいは基本的に
は溶融温度である高い温度まで加熱される。特に、温度
はシリカ光ファイバの表面が加熱中若干溶解するような
高い値に選択すればよい。ファイバはその一部分のある
個所で切断されて端面を作り、該端面は通常のシリカ光
ファイバとして別の光ファイバに接続され、すなわち、
この端面が別の光ファイバの端面に隣接して位置され、
これらの端面が、例えばファイバの端面を相互に溶着さ
せることにより、光学的に相互に結合される。
老化したシリカ光ファイバを別の光ファイバに接続す
る前述の段階を実行する装置は、ファイバの一部分を基
本的に真直な状態に保つために該ファイバ部分の両側で
ファイバを緊締する運動可能な保持手段であって、一般
に、運動可能なスライドに装着された着脱可能な保持ボ
ックスからなる保持手段を含む。さらに、ファイバの一
部分を長手方向に視て、精々ファイバの直径の数倍に相
当する長さを有する該ファイバ部分の短い領域の表面を
少なくとも、シリカファイバ材料の溶融温度近傍あるい
は基本的には溶融温度である高い温度まで加熱する加熱
手段を含む。保持手段をファイバ部分の長手方向に対し
て平行な方向に運動させる作動手段が配設されている。
最後に、ファイバ部分の熱処理した端部を提供するため
に該ファイバ部分内のある個所でファイバを切断する切
断手段や、熱処理されたファイバ部分の端面を別の光フ
ァイバの端面に固定する取付け手段も設けられる。
図面の説明 本発明を非限定的な実施例と、添付図面とを参照して
以下詳細に説明する。
第１図はファイバの機械的特性を回復させる装置の概
略図である。
好適実施例の説明 第１図には、老化したシリカ光ファイバ１を接続し熱
処理する装置が示されている。本装置は従来のファイバ
接続装置を修正したものであることが好ましい。従っ
て、本装置は、まず老化したシリカ光ファイバが保持具
の間の真直な軌道にわたって延在した状態で緊締される
２個の保持具３を含む。ファイバ保持具３は、図示して
いない適当なガイドに沿って駆動モータ７によって作動
する、運動可能なスライド５に装着されている。前記ス
ライド５は特に矢印９の方向に限定された距離をファイ
バ１の緊締された真直な一部分の長手方向に前後にユニ
ットで運動することができる。炭酸ガスレーザ11が、基
本的に光ファイバ１の長手方向に対して垂直な方向性を
有する集中した赤外線を発生させる。炭酸ガスレーザ11
からの光線ビームは例えば光線ビームに対して45度の角
度で配置された２個の平行ミラー13、によって偏向され
ることにより、平行な光路に沿ってビームミキサ15を通
してレンズ系17まで概ね真直に通る。レンズ系17におい
て、ビームは集光され、保持具３の間に位置したファイ
バ部分の一点においてファイバ１と衝突する。
さらに、ヘリウム・ネオンレーザ19が配設され、低強
度の可視光線ビームを提供する。前記レーザは炭酸ガス
レーザ11からの非可視加熱ビームが所期の位置でファイ
バ１と実際に衝突するように、該加熱ビームを導くよう
に協働するためにのみ配設されている。ヘリウム・ネオ
ンレーザ19からの光線ビームはビームミキサ15の側へ導
かれるようにミラー21によって90度偏向され、ビームミ
キサにおいて再び90度偏向される。その後、正確に調整
するために、ヘリウム・ネオンレーザ19からの光線ビー
ムは炭酸ガスレーザ11からの光線ビーム、すなわち加熱
ビームと同じ照射軌道を有しており、レンズ系17と衝突
し、炭酸ガスレーザ11からのビームと同じ点でファイバ
１の緊締された点に集光される。
老化したシリカ光ファイバを処理するには、まず、通
常はポリマ層である保護被覆が例えば化学的にファイバ
の一部分にわたって除去され、ファイバ１のクラッドの
シリカ材の面が露出される。次に処理を施すべきファイ
バ１のこの一部分がクランプ、すなわち保持具３の間で
緊締される。ヘリウム・ネオンのレーザ19が始動し、可
視範囲内の波長を有する光線のビームを発生させる。レ
ンズ系17は集光されたビーム（赤い点として可視）がフ
ァイバ１と衝突するようにヘリウム・ネオンレーザ19か
らの可視光線を直接観察することにより調整されるか、
あるいは代替的に、集光された可視光線のビームがファ
イバと衝突するように、モータ７を作動させることによ
りスライド５を緊締されたファイバの一部分に対して垂
直な方向に移動させる。次に、スライダ５が緊締された
ファイバの一部分の長手方向から視て端の位置まで動か
されるが、スライダは依然としてユニットとして運動し
ファイバ部分を真直な線に沿って緊締された状態に保
つ。次に、炭酸ガスレーザ11も始動する。また、前記レ
ーザからの赤外線すなわち加熱ビームも、整合用レーザ
19からの光線と同じ位置でファイバ１に集光され、そこ
でファイバの断面にわたり強力に加熱する。スライド５
の移動は、炭酸ガスレーザからの光線ビームがファイバ
に衝突するのと同時に緊締されたファイバ部分の長手方
向に開始し、前記ファイバ部分をその長手方向に動か
す。その動きには適当に適合した速度が与えられ、ファ
イバ部分の長手方向に視て、スライド５の他方の端位置
において終了する。前記動きの間常時炭酸ガスレーザ11
からの集光された加熱ビームは、ファイバ１の長手方向
から視て、緊締されたファイバ部分の短い領域を加熱す
る。前記領域はファイバ保持具３の間に位置したファイ
バ部分にわたり一定の速度で動く。
炭酸ガスレーザ11からの光線、すなわち加熱光線と、
スライド５、従って緊締されたファイバ部分の運動速度
とは、加熱後のシリカ光ファイバの表面が滑らかで輝い
た外観を有するように調整される。シリカ光ファイバ１
の表面が加熱される温度はシリカガラスの軟化温度に近
く、あるいはシリカ光ファイバ１の材料の溶融温度の近
くであるように推定できる。ファイバ１の処理された領
域はこのようにして機械的特性、特に、引張強度が改善
される。実用試験において、約2GPaの引張強度を有する
老化したシリカ光ファイバが前述した処理によって約5G
Paの引張強度を有する領域を取得した。すなわち、引張
強度はファイバの加熱された一部分の内部で２倍以上に
なった。次に、ファイバ部分は機械的に取扱い、および
処理が可能にされ、特に、ファイバ部分を適当な位置で
切断し、別の光ファイバに接続することができる。
切断作業は、例えば緊締されたファイバ部分に対して
垂直な方向において、図示していないが適当なガイドに
沿って運動可能な切断刃22のような設備があるのであれ
ば同じ接続機において実行できる。さもなければ、保持
具３をスライド５から外し、次に一方の保持具を図示し
ていない個別のファイバカッタに位置させる。次に、こ
の保持具がファイバの切断され、かつ処理されたファイ
バ部分と共に再びスライド５に位置される。接続のため
に準備されていた新しい光ファイバが他方の保持具３に
取り付けられ、他方のスライド５に位置される。次に、
ファイバの端が従来の方法で相互に接続される。このよ
うに、スライド５は相互に独立して運動してファイバの
端面を基本的に相互に対して位置させ、相互に整合さ
せ、次に高電圧電源25から付勢される２個の高電圧の溶
着電極23の間で電弧が発生する。
ファイバ部分を加熱するために炭酸ガスレーザ17から
の光線ビームを用いる代りに、溶着電極23の間で発生し
た電弧によって加熱を行うことも可能である。その場合
も、電弧の加熱作用を制御し、かつ緊締されたファイバ
部分を動かすことの双方により緊締されたファイバ部分
を所望温度まで加熱するために該ファイバ部分を熱処理
するために、従来から自動ファイバ接続機械に配設され
ているスライド５の運動を自動的に形像処理し、制御す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステンスランド，レイフ スウェーデン国 エス ― 175 45 ヤールファーラ，コルンベーゲン 28 (56)参考文献 特開 平１−284806（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−287409（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−24815（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−19114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−3208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−42608（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−76083（ＪＰ，Ｂ２) 独国特許出願公開4041150（ＤＥ，Ａ １) 米国特許4304582（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/255

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】老化したシリカ光ファイバを別の光ファイ
    バに接続する方法において、 老化したシリカ光ファイバのクラッドの面を露出するた
    めにその老化したシリカ光ファイバの一部分にわたって
    該老化したシリカ光ファイバのポリマからなる保護スリ
    ーブを除去し、 ２つの保持具によって前記老化したシリカ光ファイバの
    前記一部分の長手方向両側を保持し、 老化したシリカ光ファイバの前記一部分のうちの、前記
    ２つの保持具の間に延在する部分の少なくとも一部の表
    面を、該老化したシリカ光ファイバのクラッドの材料の
    溶融温度近辺の高い温度まで加熱し、 前記老化したシリカ光ファイバの、表面が前記加熱をう
    けた部分のところで該老化したシリカ光ファイバを切断
    して、該老化したシリカ光ファイバの端面を作り、 この端面を別の光ファイバの端面に隣接して位置させ、 これらの端面を光学的に相互に結合することを特徴とす
    る老化したシリカ光ファイバを別の光ファイバに接続す
    る方法。
  2. 【請求項２】前記高い温度が、老化したシリカ光ファイ
    バの表面が加熱中にある程度溶融するような高い値に選
    定されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】光ファイバを切断する切断手段（22）と、
    光ファイバを保持するための運動可能な保持手段（3,
    5）と、前記保持手段（3,5）を移動させる作動手段
    （７）と、光ファイバを加熱する加熱手段と、光ファイ
    バの端面を相互に結合する取付け手段（23,25）とを有
    する光ファイバを接続する装置の使用方法において、 老化したシリカ光ファイバを運動可能な保持手段（3,
    5）に配置し、該老化したシリカ光ファイバの一部分の
    長手方向両側が該保持手段（3,5）によって緊締されて
    該一部分が基本的に真直な状態に保たれるようにし、 老化したシリカ光ファイバの前記一部分のうちの一部の
    領域の少なくとも表面を該老化したシリカ光ファイバの
    材料の溶融温度近傍の高い温度まで加熱するように前記
    加熱手段を作動させ、 前記保持手段（3,5）を老化したシリカ光ファイバの前
    記一部分の長手方向と平行な方向へ１つのユニットとし
    て移動させることによって、前記加熱手段によって加熱
    された前記一部の領域が該加熱手段に対して移動するよ
    うに作動手段（７）を作動させ、 老化したシリカ光ファイバの、前記加熱手段によって加
    熱された領域内にある個所を切断するように切断手段
    （22）を作動させ、老化したシリカ光ファイバの、前記
    切断により分離された２つの部分のうちの一方が前記保
    持手段の一方に保持された状態とし、 また、別の光ファイバを前記保持手段のうちの他方に配
    置し、 その後前記保持手段によって保持されている老化したシ
    リカ光ファイバと別の光ファイバとを相互に結合するよ
    うに前記取付け手段を作動させることを特徴とする、光
    ファイバを接続する装置の使用方法。
  4. 【請求項４】老化したシリカ光ファイバの前記一部分の
    長手方向にみたときに、該一部分のうちの前記一部の領
    域がそのシリカ光ファイバの直径の数倍に相当する長さ
    を有する請求の範囲第３項に記載の装置の使用方法。
  5. 【請求項５】前記加熱手段が、レーザ（11,19）と、前
    記レーザからの光線ビームを集光するレンズ系とを有す
    ることを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項に記載
    の装置の使用方法。
  6. 【請求項６】前記取付け手段が、老化したシリカ光ファ
    イバと別の光ファイバとの端部を加熱するための溶着電
    極（23）を有し、前記加熱手段による加熱が前記溶着電
    極により行われるようにすることを特徴とする請求の範
    囲第３項から第５項までの何れか１項に記載の装置の使
    用方法。
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