JP4516006B2 - 多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置に関し、さらに詳しくは、方向性を持つ偏波保持ファイバを多芯フェルールに固着した多芯偏波保持ファイバアセンブリを容易に製造できるようにする多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置に関する。

従来、２本の偏波保持ファイバを１つのフェルールに固着してなる２芯偏波保持ファイバアセンブリは、次のようにして製造されている。
（１）２本の偏波保持ファイバ素線の端部の被膜をそれぞれ数ｃｍの長さに剥離する。
（２）多芯フェルールの素線孔に熱硬化性樹脂を注入する。
（３）多芯フェルールの素線孔に２本の偏波保持ファイバ素線を挿入し、被覆を剥離して露出した偏波保持ファイバを多芯フェルールのファイバ孔に挿通する。
（４）多芯フェルールを回転しないように保持し、各偏波保持ファイバを軸回転させて各偏波保持ファイバの方向を調整する。
（５）多芯フェルールを加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる。
特開平９−１２７３９０号公報 特開昭６２−１００７１１号公報

上記従来の２芯偏波保持ファイバアセンブリの製造方法には、次の問題点があった。
（１）各偏波保持ファイバの方向を調整する作業が繁雑である。
（２）熱硬化性樹脂を硬化させる作業が繁雑である。
そこで、本発明の目的は、複数の偏波保持ファイバを多芯フェルールに固着した多芯偏波保持ファイバアセンブリを容易に製造できるようにする多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、保持治具および方向調整装置を具備してなり、前記保持治具は、多芯フェルールを軸回転しないように保持するフェルール保持手段と、偏波保持ファイバを軸回転させうるように保持する光ファイバ保持手段とを有し、前記方向調整装置は、前記保持治具に保持された多芯フェルールに挿通されている偏波保持ファイバの先端面を撮影する撮影手段と、偏波保持ファイバの先端面の画像から偏波保持ファイバの方向を認識する画像処理手段と、前記光ファイバ保持手段を制御して偏波保持ファイバを軸回転させ各偏波保持ファイバの方向を自動調整する方向調整制御手段とを有することを特徴とする多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置を提供する。
上記第１の観点による多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置を用いれば、各偏波保持ファイバの方向を自動調整するため、作業者が調整する場合よりも大幅に作業時間を短縮できる。

第２の観点では、本発明は、上記構成の多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置において、前記方向調整制御手段は、偏波保持ファイバを軸回転させた後、３秒以上の安定時間が経過するのを待ってから方向をチェックすることを特徴とする多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置を提供する。
前記安定時間は、例えば３秒〜３０秒である。
熱硬化性樹脂の粘性や偏波保持ファイバの捻れやその戻り等があるため、偏波保持ファイバ素線を軸回転させた後、軸回転駆動を停止しても、偏波保持ファイバ素線の軸回転は直ちに停止せず、時間遅れして停止する。
上記第２の観点による多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置を用いれば、偏波保持ファイバを軸回転させた後、安定時間が経過するのを待ってから方向をチェックするため、前記熱硬化性樹脂の粘性等によって軸回転駆動停止後に遅れて生じる方向ずれを加味した調整が可能となる。

第３の観点では、本発明は、上記構成の多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置において、前記保持治具は、前記フェルール保持手段に保持された多芯フェルールに熱を加える加熱手段を有し、前記方向調整装置は、方向調整後に前記加熱手段を制御して熱硬化性樹脂を加熱硬化させる加熱制御手段を有することを特徴とする多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置を提供する。
上記第３の観点による多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置を用いれば、各偏波保持ファイバの方向を自動調整し、続いて熱硬化性樹脂を自動的に加熱硬化するため、作業者が調整・加熱する場合よりも大幅に作業時間を短縮できる。

本発明の多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置によれば、次の効果が得られる。
（１）各偏波保持ファイバの方向を自動調整するため、作業者が調整する場合よりも大幅に作業時間を短縮できる。
（２）軸回転駆動停止後に遅れて生じる偏波保持ファイバ素線の方向ずれを加味した調整が可能となる。
（３）各偏波保持ファイバの方向を自動調整するのに続いて熱硬化性樹脂を自動的に加熱硬化するため、作業者が調整・加熱する場合よりも大幅に作業時間を短縮できる。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１にかかる多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置（３００）を用いた２芯偏波保持ファイバアセンブリの製造工程を示すフロー図である。

ステップＰ１は、被膜剥離工程である。
図２に示すように、第１偏波保持ファイバ素線１１の端部の被膜１１ｂを例えば５ｃｍだけ剥離し、第１偏波保持ファイバ１１ａを露出させる。第１偏波保持ファイバ１１ａの先端は、垂直にカットする。
同様に、第２偏波保持ファイバ素線１２の端部の被膜１２ｂを例えば４.５ｃｍだけ剥離し、第１偏波保持ファイバ１２ａを露出させる。第２偏波保持ファイバ１２ａの先端は、垂直にカットする。
これにより、剥離部１１ｃ，１２ｃの長さには、例えば５ｍｍの差が付く。

ステップＰ２は、一体化工程である。
図３に示すように、ナイロン製の保持チューブ１０の挿通孔１０ａ，１０ｂに第１偏波保持ファイバ素線１１，第２偏波保持ファイバ素線１２をそれぞれ挿通し、剥離部基端１１ｄ，１２ｄを揃えて一体的に保持する。これにより、第１偏波保持ファイバ先端１１ｅと第２偏波保持ファイバ先端１２ｅには、例えば５ｍｍの段差が付く。なお、図３の（ａ）は先端から見た図、図３の（ｂ）は側方から見た図である。
次に、図４に示すように、粘度が比較的高い熱硬化性樹脂４Ａで挿通孔１０ａ，１０ｂの先端側を封止する。熱硬化性樹脂４Ａは、例えば商品名「ハイスーパー」（セメダイン社）で、粘度は３８０００ｃｐｓである。なお、図４の（ａ）は先端から見た図、図４の（ｂ）は側方から見た図である。

ステップＰ３は、接着剤注入工程である。
図５に示すように、ステンレス管２の先端側にセラミック体３を固着してなる２芯フェルール１の素線孔１ａに粘度が比較的低い熱硬化性樹脂４Ｂを注入する。熱硬化性樹脂４Ｂは、例えば商品名「３ＢＮＤ」（エポテック社）で、粘度は２０００ｃｐｓである。この時、第１ファイバ孔３１および第２ファイバ孔３２の先端側から真空ポンプで空気を吸引し、第１ファイバ孔３１および第２ファイバ孔３２にも熱硬化性樹脂４Ｂを充填する。

ステップＰ４は、光ファイバ挿通工程である。
図６に示すように、第２熱硬化性樹脂４Ｂを注入した２芯フェルール１の素線孔１ａに、保持チューブ１０で一体化した偏波保持ファイバ素線１１，１２を挿入し、最初に第１偏波保持ファイバ先端１１ｅを第１ファイバ孔３１に挿入する。次に、図７に示すように、第２偏波保持ファイバ先端１２ｅを第２ファイバ孔３２に挿入する。最後に、図８に示すように、偏波保持ファイバ先端１１ｅ，１２ｅが突き出るまで偏波保持ファイバ１１ａ，１２ａをファイバ孔３１，３２に挿通する。
この後、第１偏波保持ファイバ先端１１ｅおよび第２偏波保持ファイバ先端１２ｅに付着した第２熱硬化性樹脂４Ｂを除去しておく。

ステップＰ５は、方向調整工程である。
図９に示すように、２芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置３００は、保持治具１００と方向調整装置２００とを具備してなる。
まず、保持治具１００のフェルール保持部１０３に、２芯フェルール１を保持する。２芯フェルール１は、回転しないように、上下から板状部材で挟まれて保持される。また、２芯フェルール１に入る直前部分の偏波保持ファイバ素線１１，１２の被覆１１ｂ，１２ｂに照明光が当たるように、照明ライト１０６が設けられている。

次に、保持治具１００の光ファイバ保持部１０１，１０２に、第１偏波保持ファイバ素線１１，第２偏波保持ファイバ１２素線を、それぞれ保持する。偏波保持ファイバ素線１１，１２は、上下からローラで挟まれて保持される。下側のローラがサーボモータ１０１ｍ，１０２ｍにより回転されることで、偏波保持ファイバ素線１１，１２をそれぞれ軸回転させることが出来る。

次に、方向調整装置２００を作動させる。
図１０は、方向調整装置２００の動作を示すフロー図である。
ステップＱ１では、情報処理部２０３は、顕微鏡２０１の焦点調整を行い、２芯フェルール１から突き出している第１偏波保持ファイバ先端面１１ｅに焦点を合わせる。顕微鏡２０１で撮影した第１偏波保持ファイバ先端面１１ｅの画像は、図１１に示すように、ディスプレイ２０２の画面の半分に表示される。
ステップＱ２では、情報処理部２０３は、第１偏波保持ファイバ先端面１１ｅの応力付与部１１ｆ，１１ｆを画像認識により識別し、図１２に示すように、応力付与部１１ｆ，１１ｆに矩形の第１パターンＰ１，第２パターンＰ２を位置決めする。

ステップＱ３では、情報処理部２０３は、顕微鏡２０１の焦点調整を行い、２芯フェルール１から突き出している第２偏波保持ファイバ先端面１２ｅに焦点を合わせる。顕微鏡２０１で撮影した第２偏波保持ファイバ先端面１２ｅの画像は、図１３に示すように、ディスプレイ２０２の画面の半分に表示される。
ステップＱ４では、情報処理部２０３は、第２偏波保持ファイバ先端面１２ｅの応力付与部１２ｆ，１２ｆを画像認識により識別し、図１４に示すように、応力付与部１２ｆ，１２ｆに矩形の第３パターンＰ３，第４パターンＰ４を位置決めする。

ステップＱ５では、情報処理部２０３は、図１５に示すように、第１パターンＰ１，第２パターンＰ２の中心間を結ぶ第１基準線Ｌ１を生成する。また、第３パターンＰ３，第４パターンＰ４の中心間を結ぶ第２基準線Ｌ２を生成する。さらに、第１基準線Ｌ１，第２基準線Ｌ２の中心間を結ぶ第３基準線Ｌ３を生成する。

ステップＱ６では、情報処理部２０３は、図１６に示すように、第１基準線Ｌ１から時計回りに第３基準線Ｌ３を見た第１角度θ１および第２基準線Ｌ２から時計回りに第３基準線Ｌ３を見た第２角度θ２を算出する。
ステップＱ７では、情報処理部２０３は、第１角度θ１と予め作業者が設定した第１目標角度ψ１との第１角度差（θ１−ψ１）が許容範囲内か判定する。また、第２角度θ２と予め作業者が設定した第２目標角度ψ２との第２角度差（θ２−ψ２）が許容範囲内か判定する。そして、第１角度差（θ１−ψ１）および第２角度差（θ２−ψ２）の両方が許容範囲内ならばステップＱ１１へ進み、そうでないならステップＱ８へ進む。

ステップＱ８では、情報処理部２０３は、第１角度差（θ１−ψ１）および第２角度差（θ２−ψ２）の両方が許容範囲内になるようなサーボモータ１０１ｍ，１０２ｍの回転角度φ１，φ２を計算する。
ステップＱ９では、情報処理部２０３は、モータ制御部２０４を介して、サーボモータ１０１ｍ，１０２ｍを回転角度φ１，φ２だけ回転させる。

ステップＱ１０では、情報処理部２０３は、安定時間（例えば６秒）が経過するのを待ってから前記ステップＱ６に戻る。この安定時間を設けたため、サーボモータ１０１ｍ，１０２ｍの停止後に、熱硬化性樹脂の粘性等によって生じる偏波保持ファイバ素線１１，１２の角度ずれを加味した角度調整が可能となり、安定時間を設けない場合よりも、許容範囲内への収束が早くなる。
例えば、第１目標角度ψ１＝９０゜、第２目標角度ψ２＝０゜とした場合、図１７に示すような状態に偏波保持ファイバ先端面１１ｅ，１２ｅの方向が調整される。

ステップＱ１１では、情報処理部２０３は、確認時間（例えば３０秒）が経過するのを待ってからステップＱ１２へ進む。この確認時間を設けたため、第１角度差（θ１−ψ１）および第２角度差（θ２−ψ２）の両方が偶然に許容範囲内になっており、前記ステップＱ８〜Ｑ１０を一度も通らなかった場合でも、第１角度差（θ１−ψ１）および第２角度差（θ２−ψ２）の両方が許容範囲内に落ち着いているかを確認できる。

ステップＱ１２では、情報処理部２０３は、第１角度θ１および第２角度θ２を算出する。
ステップＱ１３では、情報処理部２０３は、第１角度差（θ１−ψ１）および第２角度差（θ２−ψ２）の両方が許容範囲内ならばステップＱ１４へ進み、そうでないなら前記ステップＱ８に戻る。

ステップＱ１４〜Ｑ１６では、情報処理部２０３は、ヒータ制御部２０５を介して、温度センサ１０４をモニタしながらヒータ１０５に給電し、熱硬化性樹脂４Ａ，４Ｂを加熱し硬化させ、その後、ヒータ１０５をオフする。
ヒータ１０５による加熱条件は、例えば６０℃で１時間〜８０℃で２時間くらいとする。もし、６０℃で１時間よりも低温・短時間にすると、硬化が不十分になる。一方、８０℃で２時間よりも高温・長時間にすると、光ファイバ１１，１２の特性に影響を与えかねない。

前記ステップＱ１６の後、保持治具１００から２芯フェルール１および偏波保持ファイバ１１，１２を外し、２芯フェルール１の先端面を研磨する。

図１８は、ψ１＝９０゜、ψ２＝０゜とした場合に製造できる対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリ５０１の先端面を示す模式図である。
図１９は、ψ１＝０゜、ψ２＝０゜とした場合に製造できる対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリ５０２の先端面を示す模式図である。
図２０は、ψ１＝９０゜、ψ２＝９０゜とした場合に製造できる対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリ５０３の先端面を示す模式図である。
図２１は、ψ１＝９０゜、ψ２＝０゜とした場合に製造できる非対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリ５０４の先端面を示す模式図である。
図２２は、ψ１＝０゜、ψ２＝０゜とした場合に製造できる非対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリ５０５の先端面を示す模式図である。
図２３は、ψ１＝９０゜、ψ２＝９０゜とした場合に製造できる非対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリ５０６の先端面を示す模式図である。
図２４は、ψ１＝０゜、ψ２＝９０゜とした場合に製造できる非対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリ５０７の先端面を示す模式図である。

上記実施例１では、２芯の偏波保持ファイバアセンブリ製造装置３００について説明したが、３芯以上の偏波保持ファイバアセンブリ製造装置についても上記と同様に本発明を実施できる。
また、上記実施例１では、パンダ型偏波保持ファイバについて説明したが、他の種類の偏波保持ファイバについても上記と同様に本発明を実施できる。

本発明の多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置は、２芯以上の偏波保持ファイバアセンブリの製造に利用できる。

実施例１にかかる多芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置を用いた２芯偏波保持ファイバアセンブリの製造工程を示すフロー図である。 被膜剥離工程を説明するための偏波保持ファイバ素線の模式図である。 一体化工程の第１段階を説明するための保持チューブの先端面図および側面図である。 一体化工程の第２段階を説明するための保持チューブの先端面図および側面図である。 接着剤注入工程を説明するための２芯フェルールの断面図である。 光ファイバ挿通工程の第１段階を説明するための２芯フェルールの断面図である。 光ファイバ挿通工程の第２段階を説明するための２芯フェルールの断面図である。 光ファイバ挿通工程の第３段階を説明するための２芯フェルールの断面図である。 実施例１に係る２芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置を示す構成図である。 実施例１に係る２芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置の動作を示すフロー図である。 第１偏波保持ファイバ先端面の画像を示す模式図である。 第１偏波保持ファイバ先端面の応力付与部の画像認識を示す説明図である。 第２偏波保持ファイバ先端面の画像を示す模式図である。 第２偏波保持ファイバ先端面の応力付与部の画像認識を示す説明図である。 偏波保持ファイバ素線の方向調整のための基準線の生成を示す説明図である。 偏波保持ファイバ素線の方向調整のための基準線間角度を示す説明図である。 偏波保持ファイバ素線の方向調整後の画面を示す模式図である。 本発明により製造される対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリの第１例の先端面を示す模式図である。 本発明により製造される対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリの第２例の先端面を示す模式図である。 本発明により製造される対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリの第３例の先端面を示す模式図である。 本発明により製造される非対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリの第１例の先端面を示す模式図である。 本発明により製造される非対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリの第２例の先端面を示す模式図である。 本発明により製造される非対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリの第３例の先端面を示す模式図である。 本発明により製造される非対称型２芯偏波保持ファイバアセンブリの第４例の先端面を示す模式図である。

符号の説明

１ ２芯フェルール
２ ステンレス管
３ セラミック体
４Ａ 第１熱硬化性樹脂
４Ｂ 第２熱硬化性樹脂
１０ 保持チューブ
１１ 第１偏波保持ファイバ素線
１１ａ 第１偏波保持ファイバ
１１ｂ 被覆
１１ｅ 先端面
１２ 第２偏波保持ファイバ素線
１２ａ 第２偏波保持ファイバ
１２ｂ 被覆
１２ｅ 先端面
３１ 第１ファイバ孔
３２ 第２ファイバ孔
１００ 保持治具
１０１，１０２ 光ファイバ保持部
１０１ｍ，１０２ｍ サーボモータ
１０３ フェルール保持部
１０４ 温度センサ
１０５ ヒータ
２００ 方向調整装置
２０１ 顕微鏡
２０２ ディスプレイ
２０３ 情報処理部
２０４ モータ制御部
２０５ ヒータ制御部
３００ ２芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置

Claims (3)

1. 保持治具および方向調整装置を具備してなり、前記保持治具は、２芯フェルールを軸回転しないように保持するフェルール保持手段と、偏波保持ファイバを軸回転させうるように保持する光ファイバ保持手段とを有し、前記方向調整装置は、前記保持治具に保持された２芯フェルールに挿通されている偏波保持ファイバの先端面を撮影する撮影手段と、偏波保持ファイバの先端面の画像から偏波保持ファイバの方向を認識する情報処理手段と、前記光ファイバ保持手段を制御して偏波保持ファイバを軸回転させ各偏波保持ファイバの方向を自動調整する方向調整制御手段とを有し、
   前記情報処理手段は、第１の偏波保持ファイバの先端面の２つの応力付与部の中心間を結ぶ第１基準線Ｌ１を生成し、第２の偏波保持ファイバの先端面の２つの応力付与部の中心間を結ぶ第２基準線Ｌ２を生成し、第１基準線Ｌ１，第２基準線Ｌ２の中心間を結ぶ第３基準線Ｌ３を生成し、第１基準線Ｌ１から第３基準線Ｌ３を見た第１角度θ１および第２基準線Ｌ２から第３基準線Ｌ３を見た第２角度θ２を算出し、
   前記方向調整制御手段は、第１角度θ１と予め作業者が設定した第１目標角度ψ１との第１角度差（θ１−ψ１）および第２角度θ２と予め作業者が設定した第２目標角度ψ２との第２角度差（θ２−ψ２）が許容範囲内になるように偏波保持ファイバを軸回転させる
   ことを特徴とする２芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置。
2. 請求項１に記載の２芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置において、前記方向調整制御手段は、偏波保持ファイバを軸回転させた後、３秒以上の安定時間が経過するのを待ってから方向をチェックすることを特徴とする２芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の２芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置において、前記保持治具は、前記フェルール保持手段に保持された２芯フェルールに熱を加える加熱手段を有し、前記方向調整装置は、方向調整後に前記加熱手段を制御して熱硬化性樹脂を加熱硬化させる加熱制御手段を有することを特徴とする２芯偏波保持ファイバアセンブリ製造装置。

Images