JP3838460B2 - 光ファイバーの切断方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック光ファイバー等の光ファイバーの切断方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のプラスチック光ファイバーの切断加工方法(切断、鏡面化及び整形処理を含む。)としては、大別して2種類の方法が使われていた。
【0003】
1つは、例えば、特開昭57−181510号公報に示されているように、ニッパーやナイフ等でファイバーを切断した後、加熱処理を施して、荒れた切断面を平滑にする手法である。
【0004】
もう1つは、例えば、特開昭59−189301号公報に示されているように、機械的に切断した端面を、ガラス製の光ファイバーの場合と同様、研磨により平滑面に仕上げる方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法では、熱により端面部が膨大化して、ファイバー径が太くなるという問題が有り、また、コアとクラッドの境界が加熱により乱れて光学特性が悪くなるという問題も有った。
【0006】
一方、後者の方法では、良質な端面が得られるものの、工程数が多くなって、量産性に欠けるという問題が有った。
【0007】
そこで、本発明の目的は、例えば、プラスチック光ファイバーの切断加工を、光ファイバーの光学特性等を劣化させること無く、量産性良く行うことができ、しかも光ファイバーを被覆するジャケットのみを選択的に切断できる光ファイバーの切断方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決すべく、本発明の光ファイバーの切断方法では、光ファイバーを波長190〜380nmの紫外線レーザーにより切断加工し、この切断加工が、主として、前記紫外線レーザーの光子エネルギーで前記光ファイバーの構成材料の化学結合を切ることにより行われる、光ファイバーの切断方法において、
前記光ファイバー及びそれを被覆するジャケット部を第1の紫外線レーザーにより切 断加工する工程と、
この切断加工工程における切断位置とは異なる位置で前記ジャケット部のみを第2の 紫外線レーザーにより切断加工する工程と
を有することを特徴とする。
また、本発明の別の光ファイバーの切断方法では、光ファイバーを波長190〜380nmの紫外線レーザーにより切断加工し、この切断加工が、主として、前記紫外線レーザーの光子エネルギーで前記光ファイバーの構成材料の化学結合を切ることにより行われる、光ファイバーの切断方法において、
前記光ファイバー及びそれを被覆するジャケット部を第1の紫外線レーザーにより切 断加工する間に、その切断位置とは異なる位置で前記ジャケット部のみを第2の紫外線 レーザーにより切断加工する
ことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好ましい実施の形態に従い説明する。
【0010】
〔第1の参考例〕
図1(a)に、本発明の第1の参考例による、例えば、プラスチック光ファイバーの切断方法を概略的に示す。
【0011】
この第1の参考例では、図示の如く、例えば、紫外線レーザー源3からの紫外線レーザーを、コリメーターレンズ4及びシリンドリカルレンズ5により、図の紙面に垂直な方向に延びる線状に集光させ、その線状のレーザー光L1により、プラスチック光ファイバー1を切断加工する。なお、2は、プラスチック光ファイバー1を被覆して保護する、例えば、ポリエチレン等からなるジャケットである。
【0012】
紫外線レーザーは、その波長が短いために、光子エネルギーが高く、プラスチック光ファイバーを構成する高分子の化学結合を直接切断する、所謂、レーザーアブレーションによる加工が可能である。このレーザーアブレーションによる加工では、通常の炭酸ガスレーザー(波長が約10.6μmと長く、光子エネルギーは低い。)やYAGレーザー(波長約1.06μm)を用いた加工に比べ、熱による影響が殆ど無い高精度で平滑な切断面が得られる。
【0013】
即ち、プラスチック光ファイバーは、一般に、PMMA(ポリメチルメタアクリレート)やPC(ポリカーボネート)等で構成され、これらの高分子の主鎖中にはC−O結合やC−C結合が有る。C−O結合の結合エネルギーは、約76kcal /mol 、C−C結合の結合エネルギーは、約84kcal /mol であり、例えば、波長0.3μmの紫外線レーザーであれば、その光子エネルギーは約95kcal /mol に相当するので、これらの結合を切ることができる。
【0014】
そこで、上述した高分子中の、少なくともC−O結合を切る必要性から、使用するレーザー光の波長は、380nm以下であることが要求される。一方、レーザー光の波長が190nmより短いと、酸素による吸収が有って、空気中での使用が難しくなるという問題が生じる。即ち、好適に使用できる紫外線レーザーの波長は、190〜380nmの範囲となる。なお、高分子中で最も多いC−C結合を確実に切ることを考えると、レーザー光の波長は、340nm以下であるのがより好ましい。
【0015】
使用可能な紫外線レーザーの例としては、
ArFエキシマレーザー 波長約193nm
KrFエキシマレーザー 波長約248nm
XeClエキシマレーザー 波長約308nm
XeFエキシマレーザー 波長約351nm
等が挙げられる。
【0016】
また、
Arレーザー+SHG(第2高調波発生器) 波長約257nm
YAGレーザー+5HG(第5高調波発生器) 波長約213nm
YAGレーザー+FHG(第4高調波発生器) 波長約266nm
YAGレーザー+THG(第3高調波発生器) 波長約355nm
等の高調波レーザーを使用することもできる。
【0017】
この第1の参考例のように、レーザー光を線状に集光させて用いると、例えば、径約1mmのプラスチック光ファイバーの場合、1mm以上の長さの線状に集光させたレーザー光を用いることにより、レーザー光や光ファイバーを動かすこと無く、殆ど瞬時に切断加工を行うことができる。
【0018】
〔第2の参考例〕
図1(b)に、本発明の第2の参考例によるプラスチック光ファイバーの切断方法を概略的に示す。
【0019】
この第2の参考例では、図示の如く、例えば、上述した第1の参考例と同様の紫外線レーザー源3からの紫外線レーザーを、コリメーターレンズ4、6により点(スポット)状に集光させ、そのスポット状のレーザー光L2を用いて、プラスチック光ファイバー1を切断加工する。
【0020】
この第2の参考例では、例えば、図の矢印Aで示すように、レーザー光L2を直線状に移動させるか、或いは、図の矢印Bで示すように、プラスチック光ファイバー1を回転させながら、切断加工を行う。レーザー光L2を直線状に移動させる手段としては、例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、AOD(音響光学偏向器)等が有る。
【0021】
なお、レーザー光L2 を直線状に移動させる代わりに、プラスチック光ファイバー1の方、或いは、レーザー光L2 とプラスチック光ファイバー1の両方を(但し、両方の場合は、互いに逆方向に)直線状に移動させるようにしても良い。また、プラスチック光ファイバー1を回転させる場合も、その代わりに、或いは、それと同時に(但し、同時の場合は、互いに逆回転で)、レーザー光L2 の方を、プラスチック光ファイバー1の回りに公転移動させるようにしても良い。
【0022】
この第2の参考例によっても、上述した第1の参考例と同様、熱による影響が殆ど無い高精度で平滑な切断面を有する切断加工を行うことができる。
【0023】
〔第1の実施の形態〕
図2に、本発明の第1の実施の形態によるプラスチック光ファイバーの切断方法を概略的に示す。
【0024】
この第1の実施の形態では、図示の如く、プラスチック光ファイバー1を被覆するジャケット2も紫外線レーザーにより切断する。即ち、一般に、ジャケット2もポリエチレン等の合成樹脂で構成されるので、そのC−C結合を切ることにより、プラスチック光ファイバー1を切断加工するのと同じ紫外線レーザーで非熱的に切断することができる。
【0025】
そこで、この第1の実施の形態では、まず、図2(a)に示すように、上述した第2の参考例と同様、スポット状に集光させたレーザー光L2を用い、ジャケット2で被覆された状態のプラスチック光ファイバー1を回転させながら、ジャケット2とプラスチック光ファイバー1を一度に切断加工する。
【0026】
次に、図2(b)に示すように、レーザー光L2 又はプラスチック光ファイバー1の側を移動させて、レーザー光L2 の照射位置を変え、そのレーザー光L2 により、図2(a)の工程における切断位置とは別の位置で、ジャケット2のみを切断する。即ち、ジャケット2とプラスチック光ファイバー1を回転させながら切断を行い、ジャケット2のみが切断された時点でレーザー光L2 の照射を止める。
【0027】
この第1の実施の形態では、ジャケット2で被覆されたプラスチック光ファイバー1の切断加工と、例えば、コネクタ等に接続するために光ファイバーの端面を剥き出すべく行うジャケット2のみの切断工程とを、例えば、同一の装置内で連続的に行うことができる。
【0028】
なお、この第1の実施の形態における図2(a)の工程は、上述した第1の参考例と同様に、線状に収束させたレーザー光L1を用い、ジャケット2及びプラスチック光ファイバー1を回転させずに行っても良い。
【0029】
〔第2の実施の形態〕
図3に、本発明の第2の実施の形態によるプラスチック光ファイバーの切断方法を概略的に示す。
【0030】
この第2の実施の形態では、図示の如く、紫外線レーザー源3からの紫外線レーザーを、例えば、ビームスプリッター7及び反射ミラー8で、2つの光路に分け、ジャケット2を含めたプラスチック光ファイバー1の切断加工と、ジャケット2のみの切断加工とを同時に行う。
【0031】
即ち、ジャケット2とプラスチック光ファイバー1の切断加工には、コリメーターレンズ4及びシリンドリカルレンズ5により線状に集光させたレーザー光L1 を用い、ジャケット2のみの切断加工には、コリメーターレンズ4、6によりスポット状に集光させたレーザー光L2 を用いて、図示の如く、ジャケット2及びプラスチック光ファイバー1を回転させながら、夫々の切断加工を行う。すると、線状のレーザー光L1 による切断の方が、点状のレーザー光L2 による切断よりも速く進行するので、点状のレーザー光L2 によりジャケット2のみが切断された時に、線状のレーザー光L1 によるジャケット2とプラスチック光ファイバー1の切断加工が終了しているようにすることができる。
【0032】
なお、例えば、点状のレーザー光L2 によるジャケット2のみの切断加工の方が早く終了するような場合には、適当な光シャッターを設けて、そのレーザー光L2 の照射を停止するようにしても良い。また、線状のレーザー光L1 によるジャケット2とプラスチック光ファイバー1の切断加工が、点状のレーザー光L2 によるジャケット2のみの切断加工よりもかなり早く終了するような場合には、やはり適当な光シャッターにより、その線状のレーザー光L1 の照射を停止するようにしても良い。
【0033】
なお、図示の例では、1つの紫外線レーザー源3からの紫外線レーザーを2つに分けて用いているが、レーザー光L1 、L2 に、夫々別の紫外線レーザー源を用いて、使用するレーザー光の波長や照射エネルギー等を夫々適宜に制御するようにしても良い。
【0034】
この第2の実施の形態では、ジャケット2で被覆されたプラスチック光ファイバー1の切断加工と、例えば、コネクタ等に接続するために光ファイバーの端面を剥き出すべく行うジャケット2のみの切断工程とを同時に行うことができるので、そのトータルの切断加工時間を短縮することができて、量産性が更に向上する。
【0035】
なお、以上に説明した各例は、いずれもプラスチック光ファイバーを切断加工する場合であるが、ガラス製の光ファイバーの場合も、同様の構成により切断加工することが可能である。即ち、Si−Oの結合エネルギーは約106kcal/molなので、270nm以下の波長の紫外線レーザーを用いれば、ガラス製の光ファイバーでも、レーザーアブレーションにより非熱的に切断加工することが可能である。
【0036】
【発明の効果】
本発明においては、プラスチック光ファイバー等の光ファイバーを波長190〜380nmの紫外線レーザーにより切断加工するので、高精度で平滑な切断面を得ることができ、研磨や加熱処理といった後工程が不要になる。また、切断面をそのまま種々の目的に使用することができるため、その切断位置決めを高精度に行うことにより、光ファイバーの寸法精度が向上する。更に、ジャケット部と光ファイバーとを同時切断し、また、ジャケット部のみを切断しているので、ジャケット部で被覆された光ファイバーの切断加工と、例えば、コネクタ等に接続するために光ファイバーの端面を剥き出すべく行うジャケット部のみの切断工程とを連続的若しくは同時に行え、そのトータルの切断加工を容易若しくは短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1及び第2の参考例による光ファイバーの切断加工方法を示す概略図である。
【図2】 本発明の第1の実施の形態による光ファイバーの切断加工方法を示す概略図である。
【図3】 本発明の第2の実施の形態による光ファイバーの切断加工方法を示す概略図である。
【符号の説明】
1…プラスチック光ファイバー、2…ジャケット、3…紫外線レーザー源、4、6…コリメーターレンズ、5…シリンドリカルレンズ、7…ビームスプリッター、8…反射ミラー、L1 …線状に集光されたレーザー光、L2 …スポット状に集光されたレーザー光
Claims (8)
- 光ファイバーを波長190〜380nmの紫外線レーザーにより切断加工し、この切断加工が、主として、前記紫外線レーザーの光子エネルギーで前記光ファイバーの構成材料の化学結合を切ることにより行われる、光ファイバーの切断方法において、
前記光ファイバー及びそれを被覆するジャケット部を第1の紫外線レーザーにより切 断加工する工程と、
この切断加工工程における切断位置とは異なる位置で前記ジャケット部のみを第2の 紫外線レーザーにより切断加工する工程と
を有することを特徴とする、光ファイバーの切断方法。 - 光ファイバーを波長190〜380nmの紫外線レーザーにより切断加工し、この切断加工が、主として、前記紫外線レーザーの光子エネルギーで前記光ファイバーの構成材料の化学結合を切ることにより行われる、光ファイバーの切断方法において、
前記光ファイバー及びそれを被覆するジャケット部を第1の紫外線レーザーにより切 断加工する間に、その切断位置とは異なる位置で前記ジャケット部のみを第2の紫外線 レーザーにより切断加工する
ことを特徴とする、光ファイバーの切断方法。 - 少なくとも前記第2の紫外線レーザーを、前記光ファイバー及び前記ジャケット部の回りに相対的に公転移動させながら前記切断加工を行う、請求項2に記載の光ファイバーの切断方法。
- 前記第1の紫外線レーザーとして、線状に集光させたものを用い、前記第2の紫外線レーザーとして、点状に集光させたものを用いる、請求項3に記載の光ファイバーの切断方法。
- プラスチック光ファイバーを切断加工する、請求項1又は2に記載の光ファイバーの切断方法。
- ガラス製の光ファイバーを、波長190〜270nmの紫外線レーザーにより切断加工する、請求項1又は2に記載の光ファイバーの切断方法。
- 線状に集光させた前記第1の紫外線レーザーにより前記切断加工を行う、請求項1に記載の光ファイバーの切断方法。
- 点状に集光させた前記第1及び第2の紫外線レーザーに対し前記光ファイバーを相対的に回転させながら前記切断加工を行う、請求項1に記載の光ファイバーの切断方法。
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1997
- 1997-09-01 JP JP23578297A patent/JP3838460B2/ja not_active Expired - Fee Related
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