JP4115295B2 - Optical fiber connection method - Google Patents

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JP4115295B2 JP2003046230A JP2003046230A JP4115295B2 JP 4115295 B2 JP4115295 B2 JP 4115295B2 JP 2003046230 A JP2003046230 A JP 2003046230A JP 2003046230 A JP2003046230 A JP 2003046230A JP 4115295 B2 JP4115295 B2 JP 4115295B2
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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に関し、更に詳しくは、モードフィールド径(mode field diameter:MFD)が互いに異なる2本の光ファイバ、またはMFDが小さい2本の光ファイバを端面接続する際に、これら2本の光ファイバを低損失で接続する光ファイバの接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、光通信システムにおいては、波長分割多重(Wavelength Division Multiplexing:WDM)伝送方式の発展により伝送容量は急激に増大している。このような伝送容量が大きいシステムに配線される光ファイバ線路に対しては、非線形効果の低減、波長分散の低減、波長分散スロープの縮小などの性能が強く求められている。
【0003】
この要求に応えるために、次のような分散マネジメント線路の検討が進められている。その分散マネジメント線路は、例えば単一モード光ファイバ(Simple Mode Fiber:SMF、例えば1300nm零分散光ファイバ)の端面と、このSMFの分散および分散スロープを補償する分散補償光ファイバ(例えば、Dispersion Compensating Fiber:DCF、Dispersion Slope Compensating Fiber:DSCF、Reverse Dispersion Fiber:RDFなど)との端面を融着接続したものであり、そして例えば1550nm帯域の光を用いて高速通信に使用されようとしている。
【0004】
ところで、上に例示した単一モード光ファイバである1300nm零分散光ファイバの場合、コアは例えばGeO2がドーピングされたシリカから成り、クラッドは純シリカで形成されていて、波長1550nmにおけるMFDは9〜11μmである。そして、MFD拡大型の単一モード光ファイバでは、そのMFDは11μm以上となっている。
【0005】
一方、負の高分散特性を備えた分散補償光ファイバの場合は、比屈折率差を2%前後と高くすることが必要である。そのため、コアは高濃度の例えばGeO2をドーピングしたシリカ、クラッドはフッ素をドーピングしたシリカで形成する。そして、そのコア径は2〜3μm程度であり、単一モード光ファイバのコア径に比べると極端に小さくなっている。そして、波長1550nmにおけるMFDは5μm程度の値になっている。すなわち、分散補償光ファイバは、単一モード光ファイバに比べて、そのコア径、MFDのいずれもが小さくなっている。
【0006】
したがって、上記した2本の光ファイバの互いの端面を、単純に、融着接続しただけでは、仮に両者の光軸を一致させたとしても、その接続部ではMFDの差に基づく光漏れが起こって光損失が発生する。例えば、MFDが10μmである単一モード光ファイバと、MFDが5μmである分散補償光ファイバとを光軸を一致させて融着接続しただけでは、その融着接続部における光損失は1.94dB程度になる。
【0007】
このような融着接続部における光損失の発生に対しては、通常、TEC法(Thermally Defused Expanded Core method)を適用して光損失を低減させている(特許文献1を参照)。
このTEC法は、融着接続部に加熱処理を施して、コア内のドーパントをクラッドへ拡散させてコアおよびMFDを実質的に拡径する。
【0008】
例えば、単一モード光ファイバと分散補償光ファイバの融着接続部へTEC法を適用した場合、分散補償光ファイバのクラッド(フッ素ドープ)の軟化温度は、単一モード光ファイバのクラッド(純シリカ)の軟化温度より低いので、両光ファイバのコア内のドーパント(GeO2)がそれぞれのクラッドに拡散する速度は、分散補償光ファイバの方が単一モード光ファイバの場合よりも速い。したがって、加熱処理の過程では、分散補償光ファイバのコアのドーパントが選好的に拡散し、融着接続部では実質的なコア径の拡大が進行して、分散補償光ファイバのコア径は単一モード光ファイバのコア径に合致するようになる。すなわち、MFDが合致して、両光ファイバ間の光損失の低減が実現する。
【0009】
このようにして、融着接続部における光損失を低減させている。
また、光ファイバの接続に関しては、上記したように、コア径やMFDが異なる異種光ファイバの接続だけではなく、光線路全体の長さ調整や特性調整のために、同種の光ファイバを相互に接続することも必要になる。
例えば、MFDが極めて小さく、したがってコア径も極めて小さい同種の分散補償光ファイバを接続することがある。この場合も、2本の光ファイバの相互端面を例えば融着接続機を用いて融着接続する。
【0010】
しかしながら、この場合は、コア径が非常に小さいので、互いのコアがわずかでも軸ずれを起こしていたとしても、融着接続部における光損失は大きくなってしまうという問題がある。そしてまた、融着接続時に例えば放電融着接続機を用いた場合、その放電融着接続機の放電条件を最適化しても、最近の細線コアの接続時においては、充分な光損失の低減が実現されていない。
【0011】
そのため、このような接続の場合も、形成した融着接続部に対してTEC法を適用してコア内のドーパントを拡散させて融着接続部におけるMFDを拡大させ、前記した軸ずれに伴う光損失の発生を解決している。
【0012】
【特許文献1】
特許第2804355号
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば前記した分散マネージメント線路は、それが光海底ケーブルなどに使用される場合は、その融着接続部が低損失であると同時に高強度であることも必要とされる。
融着接続部の高強度化に関しては、従来から、次のような処置が採られている。すなわち、融着接続を行うに先立ち、ファイバカッタ、光ファイバが配置される融着接続機のV溝や光ファイバを固定するファイバクランプへの接触など、光ファイバの強度を劣化させる要因の影響を軽減したり除去するために、当該光ファイバの表面は樹脂保護層で被覆される。
【0014】
しかしながら、上記した樹脂保護層を形成すると、その表面には少なからずタック性が残る。そのため、融着接続時に光ファイバの直進性が損なわれて蛇行したり、または互いに前進すべきタイミングで前進しないことがあり、その結果、コアのずれ量が樹脂保護層を形成しない場合に比べて非常に大きくなり、融着接続部における光損失は大きくなってしまう。
【0015】
とくに、MFDが小さい光ファイバを高強度に融着接続しようとして、光ファイバに上記した樹脂保護層を形成して融着接続をする場合には、光損失を低減させるために、コアのわずかな軸ズレでも生じないように融着接続しなければならないが、実際問題としてそれは非常に困難な作業になる。
このように、接続対象の光ファイバの表面に樹脂保護層を形成することは、融着接続部の高強度化にとっては有効な手段であるといえるが、他方では、樹脂保護層を形成しない場合と対比して融着接続部における光損失のより一層の増加を招くことになる。
【0016】
また、融着接続後に行う加熱処理としては、通常、放電、水素/酸素バーナ火炎やプロパン/酸素バーナ火炎による加熱処理が採用されている。
しかしながら、放電加熱の場合、融着接続部に対しては非常に局所的な加熱が実現するだけであり、またその加熱温度が高く、比較的短時間で処理されたのち急冷されることになる。そのため、コア内のドーパントの拡散状態は不安定になりやすく、また融着接続部のガラスには歪みが蓄積されるという問題が生ずる。
【0017】
しかも、放電加熱は、その放電条件の最適化を実現することがかなり困難であり、適正な加熱温度への制御や加熱箇所の適正化などを実現することが困難である。そのため、放電加熱を複数回反復すると、融着接続部では外径変動(いわゆるくびれ)が起こって細径化し、同時に強度も低下するという問題が生ずる。
一方、バーナ火炎による加熱の場合、放電加熱に比べると、適正な温度制御が行いやすく、また加熱箇所を適切に絞り込むことは容易である。しかし、他方では、光ファイバは横向きに配置されており、かつ軟化している融着接続部にバーナ火炎が吹き付けられているため、火炎の圧力と光ファイバの自重で当該融着接続部に曲がり変形が生じて光損失は大きくなることがある。
【0018】
このような問題に対しては、融着接続部に軸方向の張力を印加しながら当該融着接続部に加熱処理を施すという方法が提案されている。しかしながら、印加する張力の大きさによっては、軟化した融着接続部が延伸し、反復する放電加熱の場合と同じように、融着接続部にくびれが発生するとともに、融着接続部の強度低下が引き起こされ、また強度のばらつきが大きくなる。
【0019】
このような状態にある光ファイバは、その融着接続部を曲げたときに、そこに応力が集中して破断事故を起こすことがある。
本発明は、光ファイバの融着接続部に張力を印加しながら当該融着接続部に加熱処理を施す際に、その印加張力を最適化することにより、光損失が低減すると同時に、当該融着接続部の高強度化と強度ばらつきの極小化を実現することができ、MFDが異なる異種光ファイバの接続、およびMFDが極めて小さい同種の光ファイバ接続に適用して好適な光ファイバの接続方法の提供を目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、2本の光ファイバを互いの端面で融着接続して融着接続部を形成し、
前記2本の光ファイバの前記融着接続部を前記加熱処理すべき位置に配置し、
前記2本の光ファイバのうちの一方の光ファイバを張力計で把持・固定し、
前記融着接続部の軸方向に0〜78.4mNの張力を印加させ(但し、印加張力がゼロ及び78.4mNの場合を含む)、前記張力計で把持するときの把持力よりも小さな張力を発生させる重錘により、前記他方の光ファイバに懸垂し、
前記一対の光ファイバを、前記張力計と前記重錘よりも前記融着接続部寄りの部分を、固定治具で遊動できる程度のルース状態に把持して固定し、
加熱手段で前記熱融着接続部を加熱し前記2本の光ファイバのMFDを合致させた状態に熱融着して接続することを特徴とする光ファイバの接続方法が提供される。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明においては、まず、接続対象の2本の光ファイバの端面を融着接続して融着接続部が形成される。融着接続に関しては、従来と同様に、例えば放電融着接続機を用いて行えばよい。この時点で融着接続部では、ほとんどの場合、2本の光ファイバのMFDは合致していない。
【0022】
ついで、この融着接続部に対しては、後述する加熱処理を実施して2本の光ファイバのMFDの合致作業が行われる。その手順を、図1に基づいて以下に説明する。
手順1:まず、光ファイバ1と光ファイバ2の融着接続部3を加熱手段4の位置に配置し、一方の光ファイバ(図1では光ファイバ2)を張力計5で把持・固定する。
【0023】
このとき、張力計5による光ファイバ2に対する把持力は、後述する印加張力よりも大きい値に設定される。
手順2:ついで、融着接続部3の軸方向に所定の大きさの張力を印加する。例えば、図1で示したように、光ファイバ1側に、自由回転する一対のローラ6A,6Bを配置し、このローラ間で光ファイバ1に所定重量の重錘7を懸垂させる。
【0024】
このときの重錘7としては、その荷重が78.4mN以下となるものが使用される。78.4mNより大きい荷重になる重錘を用いると、後述する加熱処理時に融着接続部3が延伸して細径化し、また、融着接続部の光損失が急激に大きくなってしまう。
このようにして、融着接続部3の軸方向には、常時、重錘7の重量に相当する張力が印加される。このとき、張力計5の把持力は重錘7による張力よりも大きい値になっているので、光ファイバ2が張力計5から抜けることはない。
【0025】
手順3:ついで、光ファイバ1と光ファイバ2を例えばクランプのような固定治具8A,8Bで把持して、固定する。このときの把持状態は、光ファイバ1と光ファイバ2がこれら固定治具8A,8Bを遊動できる程度のルース状態にする。
手順4:そして最後に、加熱手段4を作動して融着接続部3を加熱し、2本の光ファイバのMFDを合致させる。
【0026】
このときに用いる加熱手段4としては、バーナ火炎であることが好ましい。前記したように、加熱温度の制御が容量であり、また比較的正確に目標とする箇所のみを選択的に加熱することができるからである。
この加熱処理により、融着接続部3においては、光ファイバ1と光ファイバ2のMFDのうち、小さいMFDはラッパ状に拡径して大きいMFDと合致する。その結果、光損失の低減が実現する。
【0027】
その場合、仮に加熱温度が一定であるとすれば、加熱時間が経過するにつれて、ドーパントの拡散が進んで小さいMFDの拡径は進行し、それに対応して融着接続部における光損失も低減していく。そして2個のMFDの大きさが完全に一致した時点で光損失は最小になる。
この状態をモニタするために、本発明においては、次のようなシステムの下で接続作業を行うことが好ましい。
【0028】
図2で示したように、図1における光ファイバ2の他端に、例えば融着接続したダミーファイバ9を介してOTDR10を接続する。また、加熱手段(例えばバーナ)4を、加熱状態のオン・オフ、温度制御、時間制御などを行う加熱手段制御部11に接続する。
そして、OTDR10と加熱手段制御部11を、それぞれ、信号比較部12Aと、目標とする光損失の設定値が記憶されているメモリ部12Bとから成るフィードバック制御部12に接続する。
【0029】
図2のシステムでは、OTDR10からの検査光がダミーファイバ9、光ファイバ2に入射し、光ファイバ2から融着接続部3を経由して光ファイバ1に入射し、そして、ダミーファイバ9、光ファイバ2、融着接続部3、光ファイバ1の戻り光がこの順序でOTDR9へ帰還する。
OTDR10はそれらの戻り光を検出し、それぞれを電気信号に変換する。そして、融着接続部3の光強度、すなわち光損失の度合を時々刻々モニタし、そのモニタ信号をフィードバック制御部12に入力する。
【0030】
フィードバック制御部12では、信号比較部12Aにおいて、メモリ部12Bに記憶されている光損失の目標設定値とOTDR10からのモニタ信号を比較する。
そして、モニタ信号で表示される融着接続部3における光損失が目標設定値より大きい場合には、加熱手段制御部11に加熱継続の動作信号を発信し、また目標設定値と同じであるか、またはそれより低くなった場合には、加熱手段制御部11に加熱終了の信号を発信して加熱手段4による加熱動作を終了させる。
【0031】
このシステムによれば、加熱処理の過不足を防止して、2個のMFDを確実に合致させ、融着接続部3における光損失が目標設定値となるように処理時間を制御することができる。
なお、融着接続部3の外径変動(細径化)や強度低下の問題を考慮にいれると、手順2における印加張力を0〜78.4mNの範囲内に設定することが好ましい。印加張力を上記範囲内に設定すると、融着接続部の光損失が、例えば0.1dB以下に低減した状態で、外径変動や強度低下の発生を確実に抑制することができるからである。
【0032】
【実施例】
実施例1
図1、図2で示した態様で以下の接続作業を行った。
外径125μm、MFD11.4μm、コアドーパントがGeO2である光ファイバ(単一モード光ファイバ)1と、外径125μm、MFD5.7μm、コアドーパントGeO2である光ファイバ(分散補償光ファイバ)2を用意した。
【0033】
これらの光ファイバを放電融着接続機にセットし、アーク放電電圧1kV、放電電流17.9mA、放電時間2.3秒、押し込み量11μmの条件で互いの端面を融着接続して融着接続部3を形成した。
この融着接続部の光損失は約1.7dBであった。
それから、光ファイバ2を張力計5で把持・固定した。このときの把持力は約294mNに設定した。
【0034】
ついで、光ファイバ1に重錘7を懸垂させて融着接続部3に張力を印加した。このとき、各種の重錘を用いて印加張力を変化させた。
ついで、バーナ4を作動して融着接続部3を加熱した。そして、光損失の値が目標設定値になったときに、再びバーナ4を作動して加熱を中止した。
加熱後の融着接続部3における光損失を測定し、その結果を印加張力との関係として図3に示した。
【0035】
図3から明らかなように、手順3における印加張力を78.4mNより大きくすると、光損失は急激に増大してしまう。
また、張力を印加しないで単に固定した場合(図3で印加張力が0の場合)であっても、光損失は小さく、0.1dB程度になっている。これは、一般に、ガラスは加熱処理時に0.1%程度の弾性変形を起こすので、加熱処理時に、光ファイバ1,2はそれぞれの固定治具の方へわずかではあれ収縮して、融着接続部3には自動的に張力印加の状態が現出するからではないかと考えられる。
【0036】
実施例2
外径125μm、MFD12μm、コアドーパントがGeO2であるMFD拡大型の単一モード光ファイバ1と、外径125μm、MFD4.9μm、コアはGeO2の高濃度ドーピングのシリカ、クラッドはフッ素ドーピングのシリカから成る分散補償光ファイバ2を用意した。
【0037】
各光ファイバの端面を、実施例1と同様の条件で放電融着接続して融着接続部を形成した。
ついで、実施例1と同様の手順で、融着接続部に表1で示した各種の印加張力を付与したのち光ファイバ1,2を固定し、それぞれの場合につき融着接続部をバーナ加熱した。
【0038】
そして、図2で示したシステムにおいて、波長1500nmのレーザ光で融着接続部の光損失をモニタし、光損失が最小になった時点で加熱処理を停止した。
そして、レーザ外径測定器を用いて融着接続部の外径と曲がり変形量を測定した。以下の結果を一括して表1に示した。
【0039】
【表1】

Figure 0004115295
【0040】
表1から次のことが明らかである。
融着接続部への印加張力が78mNまでは、融着接続部の光損失は小さく、また、融着接続部のファイバ外径変動量も少なく、強度の低下は認められない。
【0041】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明方法によれば、MFDが異なる異種光ファイバやMFDが非常に小さい同種の光ファイバを低損失で接続することができる。これは、融着接続部を加熱して光ファイバのMFDを合致させる際に、融着接続部の軸方向に78.4mN以下の張力を印加しながら加熱処理を施すことによって得られる効果である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接続方法の1例を示す概略図である。
【図2】本発明の接続方法において、接続状態をモニタするシステム例を示す概略図である。
【図3】実施例1の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1,2 接続対象の光ファイバ
3 融着接続部
4 加熱手段(バーナ)
5 張力計
6A,6B ローラ
7 重錘
8A,8B 固定治具(クランプ)
9 ダミーファイバ
10 OTDR
11 加熱手段制御部
12 フィードバック制御部
12A 信号比較部
12B メモリ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for connecting optical fibers, and more specifically, when two optical fibers having different mode field diameters (MFD) or two optical fibers having small MFDs are end-face connected. The present invention relates to an optical fiber connection method for connecting two optical fibers with low loss.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in optical communication systems, the transmission capacity has increased rapidly due to the development of Wavelength Division Multiplexing (WDM) transmission systems. For optical fiber lines wired in such a system having a large transmission capacity, performances such as a reduction in nonlinear effects, a reduction in chromatic dispersion, and a reduction in chromatic dispersion slope are strongly demanded.
[0003]
In order to meet this demand, the following distributed management lines are being studied. The dispersion management line includes, for example, an end face of a single mode optical fiber (SMF, eg, 1300 nm zero dispersion optical fiber) and a dispersion compensating optical fiber (eg, Dispersion Compensating Fiber) that compensates for the dispersion and dispersion slope of the SMF. : DCF, Dispersion Slope Compensating Fiber: DSCF, Reverse Dispersion Fiber: RDF, etc.) and is about to be used for high-speed communication using, for example, light in the 1550 nm band.
[0004]
By the way, in the case of the 1300 nm zero-dispersion optical fiber which is a single mode optical fiber exemplified above, the core is made of silica doped with GeO 2 , the clad is made of pure silica, and the MFD at a wavelength of 1550 nm is 9 ˜11 μm. In the MFD expansion type single mode optical fiber, the MFD is 11 μm or more.
[0005]
On the other hand, in the case of a dispersion compensating optical fiber having negative high dispersion characteristics, it is necessary to increase the relative refractive index difference to around 2%. For this reason, the core is formed of silica doped with, for example, GeO 2 at a high concentration, and the cladding is formed of silica doped with fluorine. And the core diameter is about 2-3 micrometers, and is extremely small compared with the core diameter of a single mode optical fiber. The MFD at a wavelength of 1550 nm is about 5 μm. That is, the dispersion-compensating optical fiber has a smaller core diameter and MFD than the single-mode optical fiber.
[0006]
Therefore, if the end surfaces of the two optical fibers described above are simply fused and connected, even if the optical axes of the two optical fibers coincide with each other, light leakage based on the difference in MFD occurs at the connecting portion. Light loss. For example, if a single mode optical fiber having an MFD of 10 μm and a dispersion compensating optical fiber having an MFD of 5 μm are fused and joined with their optical axes aligned, the optical loss at the fusion spliced portion is 1.94 dB. It will be about.
[0007]
For the occurrence of optical loss in such a fusion spliced portion, the optical loss is usually reduced by applying a TEC method (Thermally Defused Expanded Core method) (see Patent Document 1).
In this TEC method, the fusion splicing portion is subjected to heat treatment, and the dopant in the core is diffused into the cladding to substantially expand the diameter of the core and the MFD.
[0008]
For example, when the TEC method is applied to the fusion spliced portion of a single mode optical fiber and a dispersion compensating optical fiber, the softening temperature of the dispersion compensating optical fiber clad (fluorine-doped) is as follows. ), The diffusion rate of the dopant (GeO 2 ) in the cores of both optical fibers into the respective cladding is faster in the dispersion-compensating optical fiber than in the single-mode optical fiber. Therefore, during the heat treatment process, the core dopant of the dispersion compensating optical fiber is preferentially diffused, and the core diameter of the dispersion compensating optical fiber is substantially increased at the fusion spliced portion. Matches the core diameter of the mode optical fiber. That is, the MFD matches, and a reduction in optical loss between both optical fibers is realized.
[0009]
In this way, optical loss at the fusion splicing portion is reduced.
As for the connection of optical fibers, as described above, not only the connection of different types of optical fibers having different core diameters and MFDs, but also the same type of optical fibers can be connected to each other for length adjustment and characteristic adjustment of the entire optical line. It is also necessary to connect.
For example, the same type of dispersion compensating optical fiber having a very small MFD and therefore a very small core diameter may be connected. Also in this case, the mutual end faces of the two optical fibers are fusion-spliced using, for example, a fusion splicer.
[0010]
However, in this case, since the core diameter is very small, there is a problem that the optical loss at the fusion splicing portion becomes large even if the cores are slightly misaligned. In addition, for example, when a discharge fusion splicer is used at the time of fusion splicing, even if the discharge conditions of the discharge fusion splicer are optimized, a sufficient reduction in optical loss can be achieved at the time of connection of the recent thin wire core. Not realized.
[0011]
Therefore, even in such a connection, the TEC method is applied to the formed fusion splicing part to diffuse the dopant in the core to expand the MFD in the splicing splicing part. The generation of loss is solved.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2804355
[Problems to be solved by the invention]
By the way, for example, when the above-mentioned dispersion management line is used for an optical submarine cable or the like, the fusion splicing portion is required to have a low loss and a high strength at the same time.
Conventionally, the following measures have been taken to increase the strength of the fusion spliced portion. In other words, prior to performing the fusion splicing, the influence of factors that deteriorate the strength of the optical fiber, such as contact with the fiber cutter, the V groove of the fusion splicer in which the optical fiber is disposed, and the fiber clamp that fixes the optical fiber is affected. In order to reduce or remove, the surface of the optical fiber is covered with a resin protective layer.
[0014]
However, when the above-mentioned resin protective layer is formed, not a little tackiness remains on the surface. For this reason, the optical fiber linearity may be lost during fusion splicing, meandering, or may not advance at the timing to advance each other, and as a result, the amount of deviation of the core is less than when a resin protective layer is not formed. It becomes very large, and the optical loss at the fusion splicing portion becomes large.
[0015]
In particular, when an optical fiber having a small MFD is to be fusion spliced with high strength, and the above-mentioned resin protective layer is formed on the optical fiber for fusion splicing, in order to reduce optical loss, It must be fusion spliced so as not to cause shaft misalignment, but in practice it is a very difficult task.
Thus, it can be said that forming a resin protective layer on the surface of the optical fiber to be connected is an effective means for increasing the strength of the fusion spliced portion, but on the other hand, when the resin protective layer is not formed. In contrast, the optical loss at the fusion spliced portion is further increased.
[0016]
Further, as the heat treatment performed after the fusion splicing, a heat treatment by discharge, hydrogen / oxygen burner flame or propane / oxygen burner flame is usually employed.
However, in the case of discharge heating, only very localized heating is realized for the fusion spliced portion, and the heating temperature is high, and after being processed in a relatively short time, it is rapidly cooled. . For this reason, the diffusion state of the dopant in the core tends to be unstable, and there is a problem that strain is accumulated in the glass of the fusion splicing portion.
[0017]
In addition, it is very difficult for discharge heating to realize optimization of the discharge conditions, and it is difficult to realize control to an appropriate heating temperature and optimization of a heating location. Therefore, when the discharge heating is repeated a plurality of times, there arises a problem that the outer diameter fluctuation (so-called constriction) occurs in the fusion spliced portion and the diameter is reduced, and at the same time the strength is lowered.
On the other hand, in the case of heating by a burner flame, it is easier to perform appropriate temperature control and it is easy to appropriately narrow down the heating location as compared to discharge heating. However, on the other hand, since the optical fiber is disposed sideways and the burner flame is blown to the softened fusion splice, it bends to the fusion splice due to the pressure of the flame and the weight of the optical fiber. Deformation may occur and optical loss may increase.
[0018]
For such a problem, a method has been proposed in which a heat treatment is applied to the fusion splice while applying axial tension to the fusion splice. However, depending on the magnitude of the applied tension, the softened fusion spliced portion may be stretched, and as in the case of repeated discharge heating, the fusion spliced portion may be constricted, and the strength of the fusion spliced portion may be reduced. And increase in the intensity variation.
[0019]
In the optical fiber in such a state, when the fusion splicing portion is bent, stress may concentrate on the optical fiber and cause a breakage accident.
The present invention reduces the optical loss by optimizing the applied tension when applying heat treatment to the fusion splice while applying tension to the fusion splice of the optical fiber. An optical fiber connection method that can be applied to connection of dissimilar optical fibers having different MFDs and to the same type of optical fiber connection having an extremely small MFD, which can realize high strength of connection parts and minimization of variation in strength. For the purpose of provision.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, in the present invention, two optical fibers are fusion-bonded at the end faces of each other to form a fusion-bonding portion,
Arranging the fusion splicing part of the two optical fibers at the position to be heat-treated,
Gripping and fixing one of the two optical fibers with a tensiometer,
Tension of 0 to 78.4 mN is applied in the axial direction of the fusion splicing part (including cases where the applied tension is zero and 78.4 mN) , and the tension is smaller than the gripping force when gripping with the tensiometer. Is suspended from the other optical fiber by a weight that generates
Holding the pair of optical fibers closer to the fusion splicing part than the tensiometer and the weight in a loose state so as to be loosened by a fixing jig, and fixing,
There is provided an optical fiber connecting method characterized in that the heat-sealing connection portion is heated by a heating means and heat-sealed and connected so that the MFDs of the two optical fibers are matched.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, first, the end surfaces of two optical fibers to be connected are fusion-bonded to form a fusion-bonded portion. The fusion splicing may be performed using, for example, a discharge fusion splicer as in the conventional case. At this point, in the fusion splice, the MFDs of the two optical fibers do not match in most cases.
[0022]
Next, a heat treatment described later is performed on the fusion spliced portion, and the MFD matching operation of the two optical fibers is performed. The procedure will be described below with reference to FIG.
Procedure 1: First, the fusion splicing part 3 between the optical fiber 1 and the optical fiber 2 is disposed at the position of the heating means 4, and one optical fiber (the optical fiber 2 in FIG. 1) is held and fixed by the tensiometer 5.
[0023]
At this time, the gripping force with respect to the optical fiber 2 by the tension meter 5 is set to a value larger than an applied tension described later.
Procedure 2: Next, a predetermined magnitude of tension is applied in the axial direction of the fusion splicing portion 3. For example, as shown in FIG. 1, a pair of freely rotating rollers 6A and 6B are disposed on the optical fiber 1 side, and a weight 7 having a predetermined weight is suspended from the optical fiber 1 between the rollers.
[0024]
As the weight 7 at this time, a weight whose load is 78.4 mN or less is used. If a weight having a load greater than 78.4 mN is used, the fusion splicing part 3 is stretched and reduced in diameter during the heat treatment described later, and the light loss of the splicing splicing part increases rapidly.
In this way, a tension corresponding to the weight of the weight 7 is always applied in the axial direction of the fusion splicing portion 3. At this time, the gripping force of the tension meter 5 is larger than the tension by the weight 7, so that the optical fiber 2 does not come out of the tension meter 5.
[0025]
Procedure 3: Next, the optical fiber 1 and the optical fiber 2 are held and fixed by fixing jigs 8A and 8B such as clamps. The gripping state at this time is a loose state in which the optical fiber 1 and the optical fiber 2 can freely move the fixing jigs 8A and 8B.
Procedure 4: Finally, the heating means 4 is actuated to heat the fusion splice 3 and match the MFDs of the two optical fibers.
[0026]
The heating means 4 used at this time is preferably a burner flame. As described above, the control of the heating temperature is the capacity, and only the target portion can be selectively heated relatively accurately.
By this heat treatment, in the fusion splicing part 3, among the MFDs of the optical fiber 1 and the optical fiber 2, the small MFD expands in a trumpet shape and matches the large MFD. As a result, light loss can be reduced.
[0027]
In that case, if the heating temperature is constant, as the heating time elapses, the diffusion of the dopant advances and the diameter of the small MFD increases, and the optical loss at the fusion splice decreases accordingly. To go. The optical loss is minimized when the sizes of the two MFDs are completely matched.
In order to monitor this state, in the present invention, it is preferable to perform connection work under the following system.
[0028]
As shown in FIG. 2, the OTDR 10 is connected to the other end of the optical fiber 2 in FIG. 1 via, for example, a fusion-bonded dummy fiber 9. Further, the heating means (for example, the burner) 4 is connected to a heating means control section 11 that performs heating on / off, temperature control, time control, and the like.
Then, the OTDR 10 and the heating means control unit 11 are connected to a feedback control unit 12 including a signal comparison unit 12A and a memory unit 12B in which a target set value of optical loss is stored, respectively.
[0029]
In the system of FIG. 2, the inspection light from the OTDR 10 enters the dummy fiber 9 and the optical fiber 2, enters the optical fiber 1 from the optical fiber 2 via the fusion splicing unit 3, and the dummy fiber 9 and the optical fiber The return light of the fiber 2, the fusion splicing part 3, and the optical fiber 1 returns to the OTDR 9 in this order.
The OTDR 10 detects these return lights and converts them into electrical signals. Then, the light intensity of the fusion splicing unit 3, that is, the degree of optical loss is monitored every moment, and the monitor signal is input to the feedback control unit 12.
[0030]
In the feedback control unit 12, the signal comparison unit 12A compares the target set value of the optical loss stored in the memory unit 12B with the monitor signal from the OTDR 10.
If the optical loss in the fusion splicing unit 3 displayed by the monitor signal is larger than the target set value, an operation signal for continuing heating is transmitted to the heating means control unit 11 and is the same as the target set value? If it becomes lower than that, a heating end signal is sent to the heating means control section 11 to end the heating operation by the heating means 4.
[0031]
According to this system, it is possible to prevent the excess or deficiency of the heat treatment, reliably match the two MFDs, and control the processing time so that the optical loss at the fusion splicing unit 3 becomes the target set value. .
In consideration of the problem of the outer diameter fluctuation (thinning) and the strength reduction of the fusion splicing portion 3, it is preferable to set the applied tension in the procedure 2 within the range of 0 to 78.4 mN. This is because, when the applied tension is set within the above range, the occurrence of fluctuations in the outer diameter and a decrease in strength can be reliably suppressed in a state where the optical loss of the fusion spliced portion is reduced to, for example, 0.1 dB or less.
[0032]
【Example】
Example 1
The following connection work was performed in the mode shown in FIGS.
Outer diameter 125μm, MFD11.4μm, an optical fiber (single mode optical fiber) 1, the core dopant is GeO 2, an outer diameter of 125μm, MFD5.7μm, optical fiber (dispersion-compensating optical fiber) 2 is the core dopant GeO 2 Prepared.
[0033]
These optical fibers are set in a discharge fusion splicer, and their end faces are fusion spliced under the conditions of an arc discharge voltage of 1 kV, a discharge current of 17.9 mA, a discharge time of 2.3 seconds, and an indentation amount of 11 μm. Part 3 was formed.
The optical loss of this fusion spliced portion was about 1.7 dB.
Then, the optical fiber 2 was held and fixed with a tension meter 5. The gripping force at this time was set to about 294 mN.
[0034]
Next, a weight 7 was suspended from the optical fiber 1 to apply tension to the fusion splicing portion 3. At this time, the applied tension was changed using various weights.
Subsequently, the burner 4 was operated and the fusion splicing part 3 was heated. And when the value of light loss became a target set value, the burner 4 was act | operated again and heating was stopped.
The optical loss at the fusion spliced portion 3 after heating was measured, and the result is shown in FIG. 3 as the relationship with the applied tension.
[0035]
As is apparent from FIG. 3, when the applied tension in the procedure 3 is larger than 78.4 mN, the optical loss increases rapidly.
Further, even when the tension is simply applied without applying the tension (when the applied tension is zero in FIG. 3), the optical loss is small, about 0.1 dB. This is because glass generally undergoes an elastic deformation of about 0.1% during the heat treatment, so that during the heat treatment, the optical fibers 1 and 2 are slightly contracted toward the respective fixing jigs, and are fusion-bonded. It is considered that the tension application state automatically appears in the section 3.
[0036]
Example 2
Single mode optical fiber 1 of MFD expansion type having an outer diameter of 125 μm, MFD of 12 μm, and a core dopant of GeO 2 , an outer diameter of 125 μm, MFD of 4.9 μm, a core being highly doped silica of GeO 2 , and a cladding being fluorine-doped silica A dispersion compensating optical fiber 2 comprising:
[0037]
The end face of each optical fiber was discharge fusion spliced under the same conditions as in Example 1 to form a fusion splice.
Next, after applying various applied tensions shown in Table 1 to the fusion spliced portion in the same procedure as in Example 1, the optical fibers 1 and 2 were fixed, and the fusion spliced portion was burner heated in each case. .
[0038]
In the system shown in FIG. 2, the optical loss of the fusion spliced portion was monitored with a laser beam having a wavelength of 1500 nm, and the heat treatment was stopped when the optical loss was minimized.
And the outer diameter of the fusion splicing part and the amount of bending deformation were measured using a laser outer diameter measuring instrument. The following results are collectively shown in Table 1.
[0039]
[Table 1]
Figure 0004115295
[0040]
From Table 1, the following is clear.
Up to 78 mN of tension applied to the fusion spliced portion, the optical loss at the fusion spliced portion is small, the amount of fluctuation in the fiber outer diameter of the spliced splice is small, and no decrease in strength is observed.
[0041]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the method of the present invention, different types of optical fibers having different MFDs and the same type of optical fibers having very small MFDs can be connected with low loss. This is an effect obtained by applying a heat treatment while applying a tension of 78.4 mN or less in the axial direction of the fusion splice when heating the fusion splice to match the MFD of the optical fiber. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a connection method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a system for monitoring a connection state in the connection method of the present invention.
3 is a graph showing the results of Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 2 Optical fiber 3 to be connected 3 Fusion splicer 4 Heating means (burner)
5 Tension meter 6A, 6B Roller 7 Weight 8A, 8B Fixing jig (clamp)
9 Dummy fiber 10 OTDR
11 Heating means control unit 12 Feedback control unit 12A Signal comparison unit 12B Memory unit

Claims (4)

2本の光ファイバを互いの端面で融着接続して融着接続部を形成し、
前記2本の光ファイバの前記融着接続部を加熱処理すべき位置に配置し、
前記2本の光ファイバのうちの一方の光ファイバを張力計で把持・固定し、
前記融着接続部の軸方向に0〜78.4mNの張力を印加させ(但し、印加張力がゼロ及び78.4mNの場合を含む)、前記張力計で把持するときの把持力よりも小さな張力を発生させる重錘により、前記他方の光ファイバに懸垂し、
前記一対の光ファイバを、前記張力計と前記重錘よりも前記融着接続部寄りの部分を、固定治具で遊動できる程度のルース状態に把持して固定し、
加熱手段で前記熱融着接続部を加熱し前記2本の光ファイバのMFDを合致させた状態に熱融着して接続する
ことを特徴とする光ファイバの接続方法。
Two optical fibers are fusion spliced at the end faces of each other to form a fusion splicing part,
Arranging the fusion splicing part of the two optical fibers at a position to be heat-treated,
Gripping and fixing one of the two optical fibers with a tensiometer,
A tension of 0 to 78.4 mN is applied in the axial direction of the fusion splicing portion (including the case where the applied tension is zero and 78.4 mN) , and a tension smaller than the gripping force when gripping with the tensiometer. Is suspended from the other optical fiber by a weight that generates
Holding the pair of optical fibers closer to the fusion splicing part than the tensiometer and the weight in a loose state so as to be loosened by a fixing jig, and fixing,
A method for connecting optical fibers, characterized in that the heat-sealing connection portion is heated by a heating means, and the MFDs of the two optical fibers are matched to each other by heat-sealing.
前記加熱処理時に用いる加熱手段がバーナ手段である請求項1の光ファイバの接続方法。2. The method for connecting optical fibers according to claim 1, wherein the heating means used in the heat treatment is burner means. 前記融着接続部に前記加熱処理を施しながら、一方の光ファイバの端部から光を導入し、導入した光が前記融着接続部を通過するときの光強度の変化をモニタする請求項1または2の光ファイバの接続方法。The light is introduced from the end of one of the optical fibers while performing the heat treatment on the fusion spliced portion, and the change in light intensity when the introduced light passes through the fusion spliced portion is monitored. Or the connection method of 2 optical fibers. 前記2本の光ファイバのうちのいずれか一本において、前記融着接続されていない方の端部にダミーファイバを介してOTDRを接続するとともに、前記加熱手段に加熱手段制御部を接続し、
前記OTDRと前記加熱手段制御部を、それぞれ、信号比較部と、目標とする光損失の設定値が記憶されているメモリ部とを有するフィードバック制御部に接続し、
前記熱融着接続部からの戻り光を前記OTDRが検出し、融着接続部での光損失を逐次モニタしながら処理時間を制御する請求項1または2の光ファイバの接続方法。
In either one of the two optical fibers, an OTDR is connected to the end of the one that is not fusion-bonded via a dummy fiber, and a heating means controller is connected to the heating means,
The OTDR and the heating means control unit are connected to a feedback control unit having a signal comparison unit and a memory unit in which a target optical loss setting value is stored,
The optical fiber connection method according to claim 1 or 2, wherein the OTDR detects return light from the heat fusion splicing section, and the processing time is controlled while sequentially monitoring light loss at the splicing splicing section.
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