JP5261265B2

JP5261265B2 - バンドルファイバ

Info

Publication number: JP5261265B2
Application number: JP2009085582A
Authority: JP
Inventors: 宏和永井; 太志高野
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010237457A

Description

本発明は、光信号を伝搬する光ファイバ、この光ファイバが複数本束ねられたたバンドルファイバ、及びこのバンドルファイバの製造方法に関する。

特許文献１に記載の光ファイババンドル（バンドルファイバ）では、光ファイバ束が挿入されたキャピラリーの先端部へ研磨時に光ファイバの欠けを生じない程度のヤング率の大きい接着剤を充填し、そこ以外のキャピラリー内には、硬化後に光ファイバに対して応力歪みを与えない程度のヤング率の小さい接着剤を充填している。そして、光ファイバ端面を製作するための研磨工程において、ヤング率の大きい接着剤が充填されているキャピラリーの先端部の大部分を研磨して削り取る。

このようにして、光ファイバ端面に欠けが無い断面一定の光ファイババンドルを製造することができるようになっている。

特開２０００−９９７３号公報

ところで、従来構造のバンドルファイバを構成する光ファイバの径寸法は一定である。このため、送信部と受信部の径寸法が異なる場合には、径寸法の相違を吸収する中継部材を用いなくては光信号を送信部から受信部へ伝搬させることができない。

本発明は、上記事実を考慮し、送信部と受信部の径寸法が異なる場合でも、光ファイバの径寸法が一定の場合と比較して、１本の光ファイバで、光信号を送信部から受信部へ効率良く伝搬させることが課題である。

本発明の請求項１に係るバンドルファイバは、光信号が伝搬する大径部、光信号が伝搬すると共に前記大径部より径寸法が小さい小径部、及び前記大径部と前記小径部の間に形成され径寸法が前記大径部の径から前記小径部の径へ徐々に変化する径徐変部を備えたコアと、前記コアを覆うクラッドと、前記クラッドを覆う被覆部と、を備える光ファイバを複数束ねて構成され、一端側は、一つの前記クラッドの中に複数本の前記コアの前記小径部が配置されたクラッド一体部であり、他端側は、前記コアの前記大径部が複数配置されると共に、前記コア毎に前記クラッドが別体となったクラッド別体部であるバンドルファイバであって、前記径徐変部は、前記被覆部が除去され前記クラッドが露出した露出部を締め付けながら延伸されて形成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、大径部の端部から入射した光信号は、大径部を伝搬し、さらに径徐変部を伝搬してから大径部より径寸法が小さい小径部の一端に入射し、小径部の他端から出射される。

このように、コアの径寸法を途中で徐々に小さくすることで、大径部と小径部がとぎれることなく連続し、光信号の伝搬ロスが少ない。また、大径部及び小径部を決められた径寸法にすることで、送信部と受信部の径寸法が異なる場合でも、光ファイバの径寸法が一定の場合と比較して、１本の光ファイバで、光信号を送信部から受信部へ効率良く伝搬させることができる。
また、夫々の大径部の端部から入射した異なる光信号は、夫々の大径部を伝搬し、さらに径徐変部を伝搬してから大径部より径寸法が小さい小径部の一端に入射し、夫々の小径部の他端から出射される。ここで、複数本のコアの小径部は、一つのクラッドの中に配置されており、これにより、グラッドで覆われた小径部を複数本束ねるのと比較し、小径部におけるバンドルファイバの断面が小さくなる。

本発明の請求項２に係るバンドルファイバは、請求項１に記載において、熱を加えると収縮する固定部材により前記露出部を締め付けることを特徴とする。
本発明の請求項３に係るバンドルファイバは、請求項２に記載において、前記固定部材は、前記露出部と前記被覆部を跨いで複数束ねた前記光ファイバへ巻き付けられることを特徴とする。
本発明の請求項４に係るバンドルファイバは、請求項２又は３に記載において、前記固定部材は、熱収縮チューブであることを特徴とする。

ここで、複数本のコアの小径部は、一つのクラッドの中に配置されており、これにより、グラッドで覆われた小径部を複数本束ねるのと比較し、小径部におけるバンドルファイバの断面が小さくなる。

本発明の請求項５に係るバンドルファイバは、請求項１〜４の何れか１に記載において、前記小径部の前記コアのピッチは、８０μｍより小さいことを特徴とする。

上記構成によれば、小径部のコアのピッチが８０μｍより小さい。既製品の光ファイバのクラッド径は、一般的に１２５μｍ又は８０μｍであるため、既製品の光ファイバを束ねてもコアのピッチを８０μｍより小さくすることができない。しかし、コアの小径部を一つのクラッドの中に配置することで、コアのピッチを８０μｍより小さくでき、また、既存の光ファイバを束ねた場合よりもコアのピッチを小さくすることができる。

本発明の請求項６に係るバンドルファイバは、請求項１〜５の何れか１に記載において、前記コアの前記大径部と前記小径部の間に形成され径寸法が徐々に変化する前記径徐変部を覆う前記クラッドを、前記径徐変部の前記コアの変形を防止する変形防止部材で覆ったことを特徴とする。

上記構成によれば、コアの変形を防止する変形防止部材が、コアの大径部と小径部の間に形成され径寸法が徐々に変化する径徐変部を覆うクラッドに覆っている。

これにより、径徐変部のコアが変形するのが防止され、径徐変部を通して大径部から小径部へ伝搬される光信号の伝搬ロスを少なくすることができる。

これにより、容易に整列した光ファイバ束の両端部を拘束することができる。

本発明によれば、送信部と受信部の径寸法が異なる場合でも、光ファイバの径寸法が一定の場合と比較して、１本の光ファイバで、光信号を送信部から受信部へ効率よく伝搬させることができる。

（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバ及びコアを示した側面図である。本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバを製造するための製造工程を示した工程図である。本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバを製造するための製造工程を示した工程図である。本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバを製造するための製造工程を示した工程図である。本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバを製造するための製造工程を示した工程図である。本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバを製造するための製造工程を示した工程図である。本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバを製造するための製造工程を示した工程図である。本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバを製造するための製造工程を示した工程図である。（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバを示した断面図である。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係るバンドルファイバを示した断面図である。本発明の第２実施形態に係るバンドルファイバを示した側面図である。

本発明の第１実施形態に係る光ファイバ及びバンドルファイバの一例について図１〜図１０に従って説明する。

（構成）
図１（Ｂ）に示されるように、バンドルファイバ１０（図１（Ａ）参照）を構成する光ファイバ１２は、光信号が伝搬する円柱状のコア１４と、コア１４を覆う円筒状のクラッド１６、及びこのクラッド１６を覆う被覆部１８を含んで構成されている。

コア１４は、樹脂、石英又は光学ガラス等から成形され、一側（図１（Ｂ）に示す左側）に設けられる大径部１４Ａと、他側（図１（Ｂ）に示す右側）に設けられ、大径部１４Ａより径寸法が小さい小径部１４Ｂと、大径部１４Ａから小径部１４Ｂへ径寸法が徐々に変化する径徐変部１４Ｃを備えている。

さらに、コア１４を覆うクラッド１６は、コア１４より屈折率の低い樹脂、石英又は光学ガラス等から成形され、大径部１４Ａを覆うクラッド１６の外径は例えば８０μｍとされている。

図１（Ａ）に示されるように、バンドルファイバ１０は、複数本（本実施形態では７本）の前述した光ファイバ１２を束ね、一つのクラッド１６の中に複数本のコア１４の小径部１４Ｂが配置されたものである。

つまり、バンドルファイバ１０を構成する複数本のコア１４の小径部１４Ｂが一つのクラッド１６の中に配置され、円柱状のグラッド一体部２２が、バンドルファイバ１０の一方に形成されている。

クラッド一体部２２には、クラッド１６を覆う被覆部１８が設けられておらず、さらに、一つのクラッド１６の中にコア１４の小径部１４Ｂを複数本配置することで、グラッド一体部２２の断面は、従来の光ファイバを束ねたものの断面と比較して小さくされ、クラッド一体部２２でのコア１４のピッチ（図１０（Ｃ）に示すＰ寸法）は、８０μｍより小さくされている。

一方、バンドルファイバ１０の他方は、コア１４の大径部１４Ａが設けられ、コア１４を覆うクラッド１６がコア１４毎に別体となるクラッド別体部２４とされている。

また、クラッド別体部２４とグラッド一体部２２の間には、クラッド１６の形状がクラッド別体部２４からクラッド一体部２２へ徐々に変化すると共に、コア１４の径徐変部１４Ｃが備えるグラッド徐変部２６が設けられている。

この構成により、クラッド別体部２４における光ファイバ１２の端部（図１（Ａ）に示す左端部）を夫々別個に所望の位置に配置することができ、クラッド一体部２２の端部（図１（Ａ）に示す右端部）を従来の光ファイバを束ねたものの断面と比較して小さくされた送信部又は受信部を備えるコネクタ等に接続できるようになっている。

次に、このバンドルファイバ１０の製造方法について、図２〜図１０を用いて説明する。

先ず、図２に示されるように、複数本（本実施形態では７本）の光ファイバ１２を束ねて光ファイバ束３２とし、この光ファイバ束３２の一側（図２に示す左側）を第一の管体３４Ａと第二の管体３４Ｂに分割される金属製の連続管体３４へ挿入して光ファイバ束３２を整列させる。

図９（Ａ）（Ｂ）に示されるように、この状態で、連続管体３４に挿入された一側の光ファイバ束３２は、連続管体３４の内周面３６に当接して整列しており、連続管体３４に挿入されない他側の光ファイバ束３２も一側の光ファイバ束３２と同様に整列している。

次に、図３に示されるように、第二の管体３４Ｂを光ファイバ束３２の他側（図２に示す右側）へ向って光ファイバ束３２に沿って移動させる。

このように、第二の管体３４Ｂを光ファイバ束３２に沿って移動させることで、光ファイバ束３２は捩じれない。

さらに、第一の管体３４Ａ内に固定部材としての固定樹脂３８を流し込み、第一の管体３４Ａと第一の管体３４Ａに挿入されていた光ファイバ束３２を固定する。

次に、図４に示されるように、第一の管体３４Ａと第二の管体３４Ｂとの間に設けられた光ファイバ束３２の中央部分の光ファイバ１２の被覆部１８を薬品等で溶かして除去し、クラッド１６が露出した露出部４０を設け、さらに、第二の管体３４Ｂ内に固定部材としての固定樹脂４２を流し込み、第二の管体３４Ｂと第二の管体３４Ｂに挿入されていた光ファイバ束３２を固定する。

図１０（Ａ）に示されるように、この状態で、露出部４０では、被覆部１８が除去された分各クラッド１６間で隙が生じているが、光ファイバ束３２の両端部が固定されているため、各クラッド１６及びコア１４は整列している。

次に、図５に示されるように、露出部４０の両端部に、露出部４０のクラッド１６を締め付けて整列固定させると共に、熱を加えると収縮する固定部材としての熱収縮チューブ４４を巻き付ける。

詳細には、熱収縮チューブ４４を露出部４０の縁部４０Ａを跨ぐように光ファイバ束３２に巻き付け、露出部４０の縁部４０Ａで、コア１４が局部的に屈曲しないようにする。

次に、図６に示されるように、熱収縮チューブ４４を加熱して、熱収縮チューブ４４を収縮させる。熱収縮チューブ４４を収縮させることで、露出部４０のクラッド１６間に生じていた隙が詰まり、図１０（Ｂ）に示すように、隣接するクラッド１６同士が当接する。

次に、図７に示されるように、露出部４０及び熱収縮チューブ４４を誘導加熱機４８でグラッド１６が溶融するように加熱する。そして、露出部４０及び熱収縮チューブ４４が加熱された状態で、第一の管体３４Ａと第二の管体３４Ｂを冶具（図示省略）で掴み、互いに離れる方向へ移動させ、加熱された露出部４０を延伸させる。

詳細には、誘導加熱機４８には、対象物を加熱する円環状の加熱部４８Ａが設けられており、円環状の加熱部４８Ａに露出部４０を通し、この状態で、熱収縮チューブ４４の端部と誘導加熱機４８との距離（図７に示す距離Ｘ）決められた値に保ちながら誘導加熱機４８を露出部４０の長手方向に沿って往復移動させることで、熱収縮チューブ４４及び露出部４０を満遍なく加熱する。

クラッド１６が溶融する程度に熱収縮チューブ４４及び露出部４０が満遍なく加熱された状態で、第一の管体３４Ａと第二の管体３４Ｂを冶具（図示省略）で掴み、互いに離れる方向へ移動させる。

これにより、露出部４０の両端部が熱収縮チューブ４４で締め付けながら露出部４０が延伸される。そして、溶融するクラッド１６（図１０参照）が一体化し、コア間ピッチが狭くなり、露出部４０の断面は従来の光ファイバを束ねたものの断面と比較して小さくなる（細くなる）。

図１０（Ｃ）に示されるように、この状態で、露出部４０の断面は、クラッド１６が溶融されて一体化している。そして、一体化したクラッド１６の中に、７本のコア１４の小径部１４Ｂが整列しており、コア１４のピッチ（Ｐ寸法）が８０μｍより小さくされている。

次に、図８に示されるように、延伸されて細くなった露出部４０を長手方向に分割する。

次に、図１（Ａ）に示されるように、第一の管体３４Ａ及び第２の管体３４Ｂと熱収縮チューブ４４を除去して、クラッド一体部２２、クラッド別体部２４、及びクラッド徐変部２６を備えたバンドルファイバ１０とする。

（作用・効果）
次に、光ファイバ１２及びバンドルファイバ１０の作用の一例について説明する。

図１（Ｂ）に示されるように、光ファイバ１２のコア１４の大径部１４Ａの端部から入射した光信号は、大径部１４Ａを伝搬し、さらに径徐変部１４Ｃを伝搬してから大径部より径寸法が小さい小径部１４Ｂの一端に入射し、小径部１４Ｂの他端から出射される。

このように、コア１４の径寸法を途中で徐々に小さくすることで、異径の光ファイバ同士を突き合わせた場合と比較して、大径部１４Ａと小径部１４Ｂがとぎれることなく連続し、光信号の伝搬ロスを少なくすることができる。

また、大径部１４Ａ及び小径部１４Ｂを決められた径寸法にすることで、送信部と受信部の径寸法が異なる場合でも、光ファイバの径寸法が一定の場合と比較して、１本の光ファイバ１２で、光信号を送信部から受信部へ効率良く伝搬することができる。

一方、図１（Ａ）に示されるように、この光ファイバ１２を束ねて製作されたバンドルファイバ１０の一側（図１に示す左側）には、コア１４毎にクラッド１６が別個に分かれたクラッド別体部２４が設けられており、クラッド別体部２４に備えられた光ファイバ１２の端部は、夫々異なる送信部（図示省略）と接続される。

夫々の送信部には、固有の情報を光信号として発信するレーザ装置等の光源２８が設けられており、この光源２８から出射される光信号が、光ファイバ１２の一端部から入射される。ここで、バンドルファイバ１０の一側には、小径部１４Ｂより径寸法が大きいコア１４の大径部１４Ａが設けられている。このため、光源２８から出射される光信号がコア１４へ容易に入射する。

各送信部から発信された光信号は、各光ファイバ１２の一端部から入射して各光ファイバ１２内を伝搬した後、コア１４の径寸法が徐々に変化するクラッド徐変部２６を通過してクラッド一体部２２へ入射する。クラッド一体部２２へ入射した光信号は、溶融されて一体化されたクラッド１６内に整列したコア１４の小径部１４Ｂを伝搬し、クラッド一体部２２の他端から出射する。このように、コア１４の径寸法を途中で徐々に小さくすることで、コア１４の大径部１４Ａと小径部１４Ｂがとぎれることなく連続し、光信号の伝搬ロスが少ない。

例えば、クラッド一体部２２が各家庭内に引き込まれ、従来の光ファイバを束ねたものの断面と比較して小さくされた送信部又は受信部を備えるコネクタと接続させる場合であっても、クラッド一体部２２の断面は、従来の光ファイバを束ねた断面に比べて小さくされているため、クラッド一体部２２の端部をそのコネクタに接続できるようになっている。

このように、グラッド一体部２２の断面を従来の光ファイバを束ねたものの断面と比較して小さくすることで、従来の光ファイバを束ねたものの断面と比較して小さくされた送信部又は受信部を備えるコネクタとクラッド一体部２２の端部を接続することができる。

また、露出部４０（図３参照）を締め付けながら加熱し、延伸させてクラッド１６を一体化させ、露出部４０の径寸法を小さくすることで、コア１４のピッチを８０μｍより小さくでき、また、既存の光ファイバを束ねた場合よりもコアのピッチを小さくすることができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、コア１４の大径部１４Ａ（クラッド別体部２４）から光信号が入射され、コア１４の小径部１４Ｂ（クラッド一体部２２）から光信号が出射される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、コア１４の小径部１４Ｂ（クラッド一体部２２）から光信号が入射され、コア１４の大径部１４Ａ（クラッド別体部２４）から光信号が出射されてもよい。

また、上記実施形態では、露出部４０を設けるのに薬品等で被覆部１８を溶かして被覆部１８を除去したが、これに限定されるものではなく、例えば、ストリッパー等の冶具を用いて被覆部１８を除去してもよい。

また、上記実施形態では、露出部４０のクラッド１６を整列固定させて締め付けるため、露出部４０の両端部に熱収縮チューブ４４を巻き付けたが、露出部４０のクラッド１６を整列固定させて締め付けることができればよく、特に熱収縮チューブ４４に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、露出部４０の両端部に熱収縮チューブ４４を巻き付ける際に、露出部４０の縁部４０Ａを跨ぐように巻き付けたが、これに限定されるものではなく、露出部４０の端部に熱収縮チューブ４４が巻き付けられていればよい。

また、上記実施形態では、誘導加熱機４８を用いて露出部４０を加熱したが、これに限定されるものではなく、露出部４０のクラッド１６が溶融する程度に露出部４０を加熱することができるヒータ等であればよい。

次に、本発明の第２実施形態に係るバンドルファイバの一例について図１１に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

図１１に示されるように、バンドルファイバ７０のクラッド徐変部７２には、クラッド１６の変形を防止する変形防止部材としての変形防止テープ７４が巻き付けられている。

このように、変形防止テープ７４を用いてクラッド徐変部７２のクラッド１６が変形するのを防止することで、コア１４の径徐変部１４Ｃを通して大径部１４Ａから小径部１４Ｂへ伝搬される光信号の伝搬ロスを少なくすることができる。

１０バンドルファイバ
１２光ファイバ
１４コア
１４Ａ大径部
１４Ｂ小径部
１４Ｃ径徐変部
１６クラッド
１８被覆部
３２光ファイバ束
３４連続管体
３４Ａ第一の管体
３４Ｂ第二の管体
４０露出部

Claims

光信号が伝搬する大径部、光信号が伝搬すると共に前記大径部より径寸法が小さい小径部、及び前記大径部と前記小径部の間に形成され径寸法が前記大径部の径から前記小径部の径へ徐々に変化する径徐変部を備えたコアと、
前記コアを覆うクラッドと、
前記クラッドを覆う被覆部と、
を備える光ファイバを複数束ねて構成され、
一端側は、一つの前記クラッドの中に複数本の前記コアの前記小径部が配置されたクラッド一体部であり、
他端側は、前記コアの前記大径部が複数配置されると共に、前記コア毎に前記クラッドが別体となったクラッド別体部であるバンドルファイバであって、
前記径徐変部は、前記被覆部が除去され前記クラッドが露出した露出部を締め付けながら延伸されて形成されたことを特徴とする、バンドルファイバ。
熱を加えると収縮する固定部材により前記露出部を締め付けることを特徴とする請求項１に記載のバンドルファイバ。
前記固定部材は、前記露出部と前記被覆部を跨いで複数束ねた前記光ファイバへ巻き付けられることを特徴とする請求項２に記載のバンドルファイバ。
前記固定部材は、熱収縮チューブであることを特徴とする請求項２又は３に記載のバンドルファイバ。
前記小径部の前記コアのピッチは、８０μｍより小さい請求項１〜４の何れか１項に記載のバンドルファイバ。
前記コアの前記大径部と前記小径部の間に形成され径寸法が徐々に変化する前記径徐変部を覆う前記クラッドを、前記径徐変部の前記コアの変形を防止する変形防止部材で覆った請求項１〜５の何れか１項に記載のバンドルファイバ。