JP3757496B2

JP3757496B2 - 光ファイバの接続方法及び装置

Info

Publication number: JP3757496B2
Application number: JP28392996A
Authority: JP
Inventors: 勝美稲田; 宏和竹内; 直瀬戸; 義正山口
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: JPH10123349A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの接続方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの接続には、毛細管状のスリーブ内で、また、Ｖ溝上で両光ファイバの端面同士を突き合わせて接続する方式が従来一般に採用されており、この場合、接続すべき両側の光ファイバの端面間の間隙を埋めて接続損失を減少させると共に端面間での光信号の反射を防ぐため、該間隙に屈折率整合剤が使用されている。
【０００３】
しかし、前記接続方式では、両光ファイバの突き合わせ密接状態が不十分であり、熱膨張率の低い光ファイバ本体と、高い熱膨張率を有する樹脂製の光ファイバ被覆材との間や他の光ファイバ接続器具構成部材の相互間の熱膨張率の差、あるいは光ファイバケーブル敷設場所の環境等の温度変化により、両光ファイバの突き合わせ端面同士が離間し、接続損失が大きく増加する不具合がある。また、上記屈折率整合剤は、温度依存性があるため、温度変化により、その屈折率が変化し、光信号の光ファイバ端面での反射量が増加する不具合がある。
【０００４】
そこで、最近では、ベース部品上に固定されたスリーブ内で両光ファイバの端面同士を突き合わせ、しかる後、その後方から光軸方向に押圧力を与えて、両光ファイバの端面間に光軸方向の押し付け力を発生させ、この状態で両光ファイバの後方をベース部品に保持固定する接続方式が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記提案の方式は、両光ファイバの後方から光軸方向に押圧力を与えて、両光ファイバの突き合わせ端面に光軸方向の押し付け力を発生させるものであるため、後方からの押圧力がそのまま光軸方向の押し付け力になり、光ファイバの接続現場では、上記光軸方向の押し付け力を精度良く設定することが難しい。例えば、光軸方向の押し付け力が過大であると、光ファイバの折損や突き合わせ端面の欠損、損傷が発生し、また、光軸方向の押し付け力が過小であると、間隙の変化によって接続損失が増加する欠点がある。
【０００６】
本発明の目的は、光軸方向の押し付け力を精度良く設定することができ、温度変化による熱膨張の影響を受けず、接続損失の変動が少ない光ファイバの接続方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の方法は、接続される両光ファィバを光軸合わせ部品で突き合わせ可能な状態に保持すると共に、その各光ファイバの後方を固定し、次いで、この状態で光軸合わせ部品を光軸に交差する方向に移動させて少なくとも一方の光ファイバに撓み部が形成される位置に固定することにより、両光ファイバの突き合わせ端面に押し付け力を作用させることを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成により、本発明は、先ず、光軸合わせ部品で両光ファイバの端面同士を突き合わせ、この状態で両光ファイバの後方を固定し、次に、光軸合わせ部品を移動させればよく、従来のように光ファイバの後方からその押圧力を正確な所定の値になるように調節設定する必要はない。従って、光軸方向の押し付け力は、光軸合わせ部品の移動量で精度良く設定することができる。また、部材間の熱膨張率の差と温度変化による光軸方向の押し付け力の変動は、光ファイバの撓み部で吸収させることができ、温度変化による熱膨張の影響を受けず、接続損失の少ない光ファイバ接続器を提供できる。
【０００９】
また、本発明の方法は、上記光ファイバの突き合わせ端面において、それのコア部がクラッド部より突出するように予め加工されている場合に適用するのが特に好適である。この場合は、屈折率整合剤を用いることなく突き合わせ端面での光信号の反射を減らすことができ、温度変化に影響されずに、その接続損失を小さくできる。さらに、本発明の方法は、上記両光ファイバがＰＣ接続されることが好適である。また、本発明の方法は、上記両光ファイバの突き合わせ端と、それらの光ファイバの後方固定位置との間に、湾曲した撓み部分をそれぞれ形成することが好適である。
【００１０】
さらに、本発明の装置は、接続される両光ファイバを光軸方向に突き合わせ可能な状態に保持する光軸合わせ部品と、上面中央に前記光軸合わせ部品を光軸に交差する方向に移動可能に支持する支持部材を有し、それの側方に光ファイバの撓み形成空間を介して両光ファイバを夫々固定する固定部を有するベース部品と、前記光軸合わせ部品を光ファイバに撓み部が形成される位置に移動させる移動手段と、移動後の光軸合わせ部品をベース部品に保持固定する保持部品とからなることを特徴とする。
【００１１】
上記構成により、本発明の装置は前記方法の実施に直接使用することができ、光ファイバの光軸方向の押し付け力を、光軸合わせ部品の移動量で精度良く設定することができる。また、部材間の熱膨張率の差と温度変化による光軸方向の押し付け力の変動は、光ファイバの撓み部で吸収させることができ、温度変化による熱膨張の影響を受けず、接続損失の変動の少ない光ファイバ接続器を提供できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の方法を実施するには、先ず、図１の（Ａ）に示すように、接続すべき両光ファイバ１、２の準備を行う。それには、両光ファイバ１、２の接続側端部の被覆１ａ、２ａを所定寸法剥離除去し、端面を精密にカットする（市販品等、適宜の光ファイバ切断工具を使用して行う）。ＰＣ（Physical Contact) 接続を行う場合には、上記端面のカット後、さらに端面の面取り、化学的エッチング仕上げ、又は端部の球面研磨加工（図３参照）等のコア部をクラッド部より突出させる加工を行う。なお、図３において、１ｂ、２ｂは光ファイバのコア、１ｃ、２ｃはクラッド部を示しており、上記ＰＣ接続は、屈折率整合剤を使用せず、純粋に物理的作用を利用して両光ファイバ１、２を接続する方式であって、具体的には、両光ファイバ１、２のコア１ｂ、２ｂの突き合わせ端面に光軸方向の押し付け力を付与して接続する方式である。
【００１３】
次に、図１の（Ｂ）に示すように、ベース部品３上に仮保持されている光軸合わせ部品として例示したスリーブ４の挿入孔４ａに上記図１の（Ａ）で準備した一方の光ファイバ１の端部を該スリーブ４の一方（左方）からその略中央部まで挿入し、この光ファイバ１の後方、例えば、被覆１ａ部を固定部品５によりベース部品３上に固定する。続いて、他方の光ファイバ２の端部を上記スリーブ４の挿入孔４ａに他方（右方）から挿入して先に挿入してある光ファイバ１の端面に突き合わせ、この状態で当該光ファイバ２の後方、例えば、被覆２ａ部を図１の（Ｃ）に示すように、別の固定部品６によりベース部品３上に固定する。なお、上記スリーブ４の挿入孔４ａは、光ファイバ１、２の径より僅かに大きい内径とされ、該挿入孔４ａの両端は、光ファイバ１、２の挿入を容易にするためにテーパ形状とされている。また、上記スリーブ４としては、ガラス製、金属製、樹脂製等の毛細管が使用される。
【００１４】
最後に、図１の（Ｄ）に示すように、スリーブ４を光軸に交差する方向に移動させて、両光ファイバ１、２の突き合わせ端面に光軸方向の押し付け力を発生させ、この状態を保持して接続を終了する。上記光軸方向の押し付け力を発生するには、両光ファイバ１、２の端面がスリーブ４内で突き合わせ状態を維持し、かつ、この突き合わせ端と、前記固定部品５、６による光ファイバ１、２の後方固定位置、即ち、被覆１ａ、２ａ部のベース部品３上への固定位置との間に湾曲した撓み部分１’、２’を形成する。そして、接続後、この状態を保持させる。
【００１５】
図２の（Ａ）は本発明の光ファイバ接続装置の実施例を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）図のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は接続完了状態を示す（Ｂ）図と同様な断面図であって、１、２は光ファイバ、３はベース部品、４は光軸合わせ部品として例示するスリーブ、５、６は光ファイバ固定部品、７は光軸合わせ部品の移動手段、８は該移動手段による移動後の光軸合わせ部品を保持固定する保持部品を示している。
【００１６】
本実施例の場合、ベース部品３は、上面中央に光軸合わせ部品として例示するスリーブ４を光軸に交差する方向（図２では上下方向を例示）に移動可能に支持する支持部材３ａを有し、それの両側に両光ファイバ１、２の撓み形成空間３ｂ、３ｃを介して両光ファイバ１、２の後部、例えば、被覆１ａ、２ａ部をベース部品３上に夫々固定する固定部３ｄ、３ｅを有する。ベース部品３の支持部材３ａ上面はＶ溝形状としてあり、このＶ溝上にスリーブ４が接着剤等によって固着してある。なお、スリーブ４への両光ファイバ１、２の挿入を容易とするため、光ファイバ挿入用Ｖ溝ガイド３ｈ、３ｉがスリーブ４の両側に設けてある。
【００１７】
上記ベース部品３の固定部３ｄ、３ｅに対応して光ファイバ固定部品５、６が、上面を傾斜面とした楔部材５ａ、６ａを介して該固定部３ｄ、３ｅに接近離隔可能に設置されている。なお、光ファイバ固定部品５、６の下面には、楔部材５ａ、６ａの傾斜面に対応した傾斜面が形成してある。上記ベース部品３の固定部３ｄ、３ｅは、各光ファイバ１、２の後部、例えば、被覆１ａ、２ａ部を挿入して保持するため溝又は孔状の挿入孔３ｆ、３ｇが形成してあり、各光ファイバ１、２の挿入端部側においては、各光ファイバ１、２の挿入を容易とするためにテーパー状に拡開されている。
【００１８】
また、光軸合わせ部品の移動手段７は、前記支持部材３ａを介して光軸合わせ部品として例示するスリーブ４をその光軸に交差する方向に移動させるためのものであって、先端上面を傾斜面とした楔部材７ａを上記支持部材３ａの下面に対応してベース部品３に移動可能に装着してある。なお、上記支持部材３ａの下面には、楔部材７ａの傾斜面に対応した傾斜面が形成してある。また、楔部材７ａは、ベース部品３の下面に形成した窓孔３ｊからマイナスの先端を有するドライバー工具等により移動操作可能としてある。
【００１９】
光軸合わせ部品の移動手段７による移動後の光軸合わせ部品を保持固定する保持部品８は、ベース部品３上に固定配置した場合を例示している。
【００２０】
この実施例の装置で光ファイバ１、２の接続を行う場合は、図１の（Ａ）で説明した要領で接続すべき端部の被覆１ａ、２ａを所定寸法だけ剥離除去し、端面の精密カットを行う。さらに、ＰＣ接続とする場合には、精密カットした端面の面取り、化学的エッチング（酸性弗化アンモニウム液等を使用して光ファイバ端面のクラッド部１ｃ、２ｃを選択的に侵食してコア部１ｂ、２ｂを突出させる）、又は端面の球面研磨加工（図３参照）を行う。
【００２１】
そして、一方の光ファイバ１の先端をベース部品３の例えば左側の固定部３ｄと光ファイバ固定部品５との間の溝又は孔状の挿入孔３ｆに左側から挿入する。このとき、楔部材５ａ、６ａは予め両側に引き出されて光ファイバ固定部品５、６は、ベース部品３の固定部３ｄ、３ｅから離隔されている。左側の光ファイバ１の先端をスリーブ４内の略中央部まで挿入し、左側の楔部材５ａをベース部品３の中央に向けて押し込み移動させて光ファイバ固定部品５を上昇させ固定部３ｄに光ファイバ１を押し付けて固定する。なお、スリーブ４の支持部材３ａは予め下方の位置に設定されている。
【００２２】
次いで、右側の光ファイバ２の先端をベース部品３の右側の固定部３ｅと光ファイバ固定部品６との間の溝又は孔状の挿入孔３ｇに左側から挿入し、さらに、その光ファイバ２の先端をスリーブ４内の先に挿入してある左側の光ファイバ１の先端に突き当たるまで挿入する。そして、この状態で、右側の楔部材６ａをベース部品３の中央に向けて押し込み移動させて右側の光ファイバ固定部品６を上昇させ固定部３ｅに光ファイバ２を押し付け固定する。
【００２３】
最後に、スリーブ４を光軸に交差する方向に移動させる。具体的には、図２の（Ｂ）から（Ｃ）に示すように、移動手段７の楔部材７ａを左側に移動させて、先端の傾斜面によりベース部品３の支持部材３ａを押し上げて保持部品８にスリーブ４を押し当て、この状態で固定保持する。この状態の固定保持は、移動手段７の楔部材７ａの先端の傾斜面で支持部材３ａの下面を支持した状態で楔部材７ａをベース部品３に固定するか、又は移動手段７の楔部材７ａの先端の傾斜面に続く平坦な上面で支持部材３ａの下面を支持させることによって達成される。
【００２４】
上記のように、両光ファイバ１、２の先端をスリーブ４内に挿入し、かつ、両光ファイバ１、２の後方、例えば、被覆部１ａ、２ａをベース部品３上に固定することによって、両光ファイバ１、２をスリーブ４内で突き合わせ可能な状態に保持しておき、この状態で、移動手段７によりスリーブ４を光軸に交差する方向に移動させることにより、両光ファイバ１、２をベース部品３の撓み形成空間３ｂ、３ｃ位置で撓ませて撓み部分１’、２’を形成し、両光ファイバ１、２の突き合わせ端面に光軸方向の押し付け力を発生させることができる。
【００２５】
上記両光ファイバ１、２の突き合わせ端面に発生する光軸方向の押し付け力は、スリーブ４を光軸に交差する方向に移動させる量によって決まることになり、本発明の実施例においては、保持部材８とスリーブ４との間隙寸法又は移動手段７の楔部材７ａの先端の傾斜面の高さ寸法によって正確に設定することができる。
【００２６】
上記実施例では、移動手段７として、楔部材７ａを例示しているが、これに制約されるものではなく、他の手段、例えば、ネジピンで移動させる場合、その他、適宜の手段を採用することができる。
【００２７】
また、光ファイバ１、２の後方をベース部品３上に固定する手段として、予め別の場所で光ファイバ１、２の一方又は双方を、光ファイバ固定部品５、６に固定しておき、それの光ファイバ端部を光軸合わせ部品内に保持した後にベース部品３の固定部３ｄ、３ｅに固定してもよく、また、接着剤で固定することも可能である。しかし、本実施例のように、楔部材５ａ、６ａにより固定部品５、６を移動可能としておけば、光ファイバ回線の保守点検、修理等で光ファイバ１、２の一方又は双方を取り替え交換する場合において、接続装置をそのまま繰り返し使用することができる。特に、屈折率整合剤を使用しないＰＣ接続を採用する場合には、本実施例の構成とすることが好ましい。
【００２８】
また、本実施例は、最も簡単な構成の単心（光ファイバ１本）型の接続装置を例示しているが、多心型（光ファイバ複数本）の接続装置にも適用することができる。例えば、同じ心数のテープ状光ファイバ同士の接続に使用する場合、光軸合わせ部品の光ファイバを保持する部分をテープ状光ファイバの心数及びピッチに適合するものを用い、光ファイバ固定部品５、６をテープの寸法形状に対応させればよい。また、光ファイバが夫々独立しているケーブルの光ファイバを接続する場合、複数のスリーブ４に対して支持部材３ａ及び光ファイバ固定部品５、６、楔部材５ａ、６ａを複数個を並列させ、かつ、夫々に移動手段７を設置して、各スリーブ４を個別に独立して光軸に交差する方向に移動させるようにすればよい。
【００２９】
さらに、単心型、多心型のいずれの場合でも、一方を光ファイバケーブルの母線側に接続し、他方を各家庭又は需要家の所望機器に接続する場合に適用することができ、この場合には、母線側は、光ファイバを永久的乃至半永久的に固定する形式で固定させ、各家庭又は需要家の所望機器への接続側は、光ファイバの着脱を可能とする前記図２の実施例と同様な構成とするのが好ましい。
【００３０】
また、ベース部品３、光ファイバ固定部品５、６、移動手段７、保持部品８は、樹脂製、金属製、又はこれらの組合せで構成することができ、ベース部品３については、成形上、又は移動部品の組付上の観点から、適宜の位置で分割して成形製作し、ボルト等の締結手段で締結して組み立てするのが好ましい。また、保持部品８については、ベース部品３にボルト等で着脱可能に取付けるか、又は、ヒンジ構造により開閉可能とする。この保持部品８は、スリーブ４に光ファイバを挿入する際には、ベース部品３上から除去させ、光ファイバの挿入後にベース部品３上に固定させるようにしてもよく、又は、透明樹脂等で構成して、スリーブ４内に光ファイバを挿入する際、挿入状態を目視可能としてもよい。
【００３１】
なお、上記実施例は、スリーブ４を上下方向に押し下げ又は押し上げるようにした場合を例示したが、本発明は、スリーブ４を横方向に水平移動させるようにしてもよく、スリーブ４の中央部を中心に回転させてもよい。また、上記実施例は、接続される両光ファイバの両方に撓みを形成させるようにした場合を例示したが、一方だけ（例えば、前記母線と反対側）に撓みを形成させるようにしてもよい。一方だけに撓みを形成させる場合には、例えば、スリーブ４を母線側の端部では一定位置で最初は傾斜状態に保持させておき、母線と反対側から光ファイバをスリーブ４内に挿入した後、母線と反対側のみ移動手段７で移動させて水平状態とし、撓みを形成させ、光ファイバの突き合わせ端面に光軸方向の押し付け力を発生させるようにする。
【００３２】
本発明で使用する光軸合わせ部品としては、スリーブに限らず、３本のロッドの間隙を利用するもの、Ｖ溝とその押さえ蓋等、光ファイバを光軸方向に突き合わせ可能に保持できるものであればよい。
【００３３】
また、本発明において、光ファイバ端面のコア部がクラッド部より突出するように加工されているとは、コア部と同一面にクラッド部が部分的に残っていてもよく、光軸方向の押し付け力を作用させた際に、両光ファイバのコア部同士が密着していればよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の光ファイバ接続方法及び装置によれば、両側の光ファイバの突き合わせ端面に光軸方向の押し付け力を発生させているため、温度変化に伴なう光ファイバの接続端面間に間隙が発生することを防止することができる。また、外部からの光ファイバ引張力に対して、光ファイバの接続端面間に間隙が発生するまでに余裕を持たせることができる。しかも、両側の光ファイバの突き合わせ端面間に屈折率整合剤を使用しないＰＣ接続方式を採用する場合、光ファイバの突き合わせ端面には、常に光軸方向の押し付け力を作用させることができるため、温度変化による端面の離間を防止でき、接続損失の変動の少ない光ファイバ接続器を提供でき、再使用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の光ファイバ接続方法の作業順序説明図。
【図２】（Ａ）は本発明の光ファイバ接続装置の実施例を示す概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）図のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は光ファイバの接続完了後の状態を示す（Ｂ）図と同様位置での断面図。
【図３】ＰＣ接続方式の要部概略を示す説明図。
【符号の説明】
１、２光ファイバ
１ａ、２ａ光ファイバの被覆
３ベース部品
４光軸合わせ部品（スリーブ）
５、６光ファイバ固定部品
７移動手段
８光軸合わせ部品の固定部品

Claims

接続される両光ファィバを光軸合わせ部品で突き合わせ可能な状態に保持すると共に、その各光ファイバの後方を固定し、次いで、この状態で光軸合わせ部品を光軸に交差する方向に移動させて少なくとも一方の光ファイバに撓み部が形成される位置に固定することにより、両光ファイバの突き合わせ端面に押し付け力を作用させることを特徴とする光ファイバの接続方法。
光ファイバの突き合わせ端面は、それのコア部がクラッド部より突出するように予め加工されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの接続方法。
前記両光ファイバがＰＣ接続されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの接続方法。
前記両光ファイバの突き合わせ端と、それらの光ファイバの後方固定位置との間に、湾曲した撓み部分をそれぞれ形成することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの接続方法。
接続される両光ファイバを光軸方向に突き合わせ可能な状態に保持する光軸合わせ部品と、上面中央に前記光軸合わせ部品を光軸に交差する方向に移動可能に支持する支持部材を有し、それの側方に光ファイバの撓み形成空間を介して両光ファイバを夫々固定する固定部を有するベース部品と、前記光軸合わせ部品を光ファイバに撓み部が形成される位置に移動させる移動手段と、移動後の光軸合わせ部品をベース部品に保持固定する保持部品とからなることを特徴とする光ファイバの接続装置。