JP5990451B2 - マルチコアファイバの接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、各コアの接続損失のばらつきを抑制して、複数のマルチコアファイバを接続することができるマルチコアファイバの接続方法に関する。

近年、光ファイバ通信システムの普及に伴い、伝送される情報量が飛躍的に増大している。このような伝送される情報量の増大に伴い、光ファイバ通信システムにおいては、数十本から数百本といった多数の光ファイバが用いられることで、大容量の長距離光通信が行われている。

こうした光ファイバ通信システムにおける光ファイバ１本当たりの伝送容量を増大させるため、複数のコアの外周が１つのクラッドにより囲まれたマルチコアファイバを用いて、それぞれのコアを伝搬する光により、複数の信号を伝送させることが知られている。また、光ファイバ通信システムにおいては、長距離の光通信を行う場合に、複数の光ファイバを接続して用いる場合があり、マルチコアファイバを用いる場合においても、複数のマルチコアファイバを接続して用いる場合がある。

光ファイバ同士の接続においては、放電溶接を用いて、それぞれの光ファイバの端面同士を融着することがある。放電溶接においては、通常、接続される光ファイバの端面同士を突き合わせた溶接部位が、一対の電極間に配置され、この一対の電極間に放電がなされることにより、それぞれの光ファイバの端面が融着される（下記特許文献１参照）。マルチコアファイバ同士を接続する場合であっても、互いに接続されるマルチコアファイバのそれぞれのコアの位置を合わせて、それぞれのマルチコアファイバの端面同士を放電溶接により融着する場合がある。

特開２００８− ３１７０号

しかし、マルチコアファイバ同士を放電による融着により接続すると、それぞれのコアを伝播する光の接続による損失にばらつきが生じる場合があることが、本発明者らにより見出された。

そこで、本発明は、各コアの接続損失のばらつきを抑制して、複数のマルチコアファイバを接続することができるマルチコアファイバの接続方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、マルチコアファイバ同士を放電による融着により接続すると、それぞれのコアの接続損失にばらつきが生じる原因を鋭意検討した。その結果、マルチコアファイバ同士が放電により融着される際、融着面内に温度分布が生じ、コア同士の接続の程度がそれぞれコアにより異なっており、これが原因となり、それぞれのコアの接続損失にばらつきが生じるとの結論に至った。そこで、本発明者らは、さらに鋭意検討を重ねて本発明をするに至った。

すなわち、本発明は、一対のマルチコアファイバを接続するマルチコアファイバの接続方法であって、それぞれの前記マルチコアファイバのクラッドの中心軸同士を一致させて、一方の前記マルチコアファイバのそれぞれのコアと他方の前記マルチコアファイバのそれぞれのコアとが、互いに対向するように、それぞれの前記マルチコアファイバの端面同士を突き合わせる突き合わせステップと、それぞれの前記マルチコアファイバの突き合わせ位置を挟んで互いに対向する一対の放電電極により放電を行い、それぞれの前記マルチコアファイバ同士を融着する融着ステップと、を備え、前記融着ステップにおいて、前記放電電極の先端同士を結ぶ直線が前記中心軸に垂直な面を描いて移動するように、それぞれの前記放電電極の先端を移動させることを特徴とするものである。

このようなマルチコアファイバの接続方法によれば、融着の最中に放電電極の先端が移動することにより、放電によるエネルギーの分布が面を描くように移動する。従って、融着の最中に放電電極の位置が固定されている場合と比べて、放電による熱が、マルチコアファイバの融着される端面の一部に集中することを抑制することができる。従って、一部のコア同士の融着状態が良好となり、他のコア同士の融着状態が、この一部のコア同士の融着状態と比べて不良となることを抑制することができる。このようにして、それぞれのコアの融着状態のばらつきを抑制することで、各コアの接続損失のばらつきを抑制することができるのである。

なお、融着ステップ前において、互いに突き合わされたそれぞれのマルチコアファイバの端面同士は、融着ステップで融着できる限りにおいて、接触していても良く、接触していなくても良い。

また、前記放電電極の先端は、往復運動することとしても良い。例えば、放電電極の先端を振動させることで、放電電極の先端を往復運動させることができる。

また、前記直線の移動により描かれる前記面は、前記マルチコアファイバの前記端面を平面視する場合に、前記端面を覆うことが好ましい。

このように放電電極の先端が往復運動する幅が大きいことにより、マルチコアファイバの端面全体が加熱され、コアの融着状態のばらつきをより抑制することができる。

また、前記放電の強度は、前記一対の放電電極の先端の位置により変化することが好ましい。

放電の強度が放電電極の先端の位置により変化することで、マルチコアファイバの融着面へ与えられる放電のエネルギーの分布を調整することができる。例えば外的要因等により放電のエネルギーがマルチコアファイバの融着面全体に均一に伝わらない場合等に、放電のエネルギーがマルチコアファイバの融着面全体に均一に伝わるように調整することができる。

さらに、それぞれの前記マルチコアファイバは、前記中心軸が水平となるように配置されると共に、前記放電電極は、前記直線が水平となるように配置され、前記放電の強度は、それぞれの前記放電電極の先端が前記中心軸よりも下側にある状態で最も大きくされることが好ましい。

光ファイバ同士を接続する場合、それぞれの光ファイバの中心軸が水平となるようにして、光ファイバ同士を突き合わせることが、作業のし易さの観点から好ましい。この場合、マルチコアファイバ同士の突き合わせ位置を挟んで、水平方向にそれぞれの放電電極の先端が配置され、水平方向に放電がなされることが、融着器の構成を容易にする観点から好ましい。しかし、水平方向に放電がなされると、放電による熱により上昇気流が発生して、放電される位置を基準として、下側よりも上側の温度が高くなる傾向がある。そこで、上記のように、放電の強度が最も高くなる位置が、マルチコアファイバの中心軸よりも下側となるように、放電を制御することで、融着面における熱の偏在を抑制することができる。従って、それぞれのコアの融着状態のばらつきをより抑制することができる。なお、この場合、一対の放電電極の先端は、上下に往復運動することになる。

また、前記放電の強度は、前記マルチコアファイバの前記端面を平面視する場合に、前記直線が前記コアの何れとも交差しない位置において、最も大きくされることが好ましい。

このようなマルチコアファイバの接続方法によれば、コアが配置されている位置において、最も強度の大きな放電がなされないことにより、特定のコアの温度が過度に上昇することを抑制することができる。従って、特定のコアが他のコアに比べて変形することや、特定のコアに添加されるドーパントがコアに比べて拡散することを抑制することができる。このため、それぞれのコアの融着状態や屈折率のばらつきをより抑制することができる。

さらに、それぞれの前記マルチコアファイバは、それぞれの前記コアの外周面を囲む複数の第１クラッドと、それぞれの前記第１クラッドの外周面を囲み外周面が前記クラッドに囲まれる複数の第２クラッドと、を更に備え、前記コアの屈折率をｎ_１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ_２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ_３とし、前記クラッドの屈折率をｎ_４とする場合、
ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３
ｎ_１＞ｎ_４
ｎ_３＜ｎ_４
の全てを満たし、
前記放電の強度は、前記マルチコアファイバの前記端面を平面視する場合に、前記直線が前記第２クラッドの何れとも交差しない位置において、最も大きくされることが好ましい。

このようなマルチコアファイバは、第２クラッドの屈折率ｎ_３が最も低いために、屈折率の観点で見る場合に、第２クラッドによりトレンチ構造が形成されている。このトレンチ構造によりコアを伝播する光は、コアにより強く閉じ込められる。このようなトレンチ構造を有するマルチコアファイバにおいて、第２クラッドが配置されている位置に、最も強度の大きな放電がなされないことにより、特定の第２クラッドが変形することや、特定の第２クラッドの屈折率が変化することを抑制することができる。このため、マルチコアファイバ同士の接続部において、それぞれのコアの光の閉じ込め力がばらつくことをより抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、各コアの接続損失のばらつきを抑制して、複数のマルチコアファイバを接続することができるマルチコアファイバの接続方法が提供される。

本発明の第１実施形態において接続されるマルチコアファイバを示す断面図である。 図１のマルチコアファイバ同士を接続する方法を示すフローチャートである。 突き合わせステップ後の様子を示す図である。 融着ステップの様子を示す図である。 放電電極の先端を結ぶ直線の位置と放電の強度との関係を示す図である。 第１実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態において接続されるマルチコアファイバを示す断面図である。 第２実施形態において、放電電極の先端を結ぶ直線の位置と放電の強度との関係を示す図である。 第２実施形態の変形例を示す図である。

以下、本発明に係るマルチコアファイバの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、それぞれの図に記載のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るマルチコアファイバを示す断面図である。図１に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数のコア１１と、コア１１と、それぞれのコア１１の外周面を囲むクラッド２０と、クラッド２０の外周面を被覆する内側保護層３１と、内側保護層３１の外周面を被覆する外側保護層３２と、を備える。

本実施形態においては、コア１１の数が７つとされ、中心に１つのコア１１が配置されると共に、他の６つのコア１１が外周側に互いに等間隔に配置されている。つまり、コア１１が１−６配置されている。こうして複数のコア１１は三角格子状に配置されている。このように配置された複数のコア１１は、クラッド２０の中心軸に対して対称とされている。

このマルチコアファイバ１を構成するそれぞれの部材の大きさは、特に限定されるわけではないが、コア１１の直径は、例えば１０μｍとされる。なお、それぞれのコア１１の直径は互いに等しい大きさでも良いが、互いに隣り合うコア１１の直径が、例えば１．０％〜２．０％程度異なるようにされても良い。このように、互いに隣り合うコア１１の直径が、物理的に僅かに異なっていても、コア１１を伝播する光にしてみれば、それぞれのコア１１の直径は、殆ど変わらず、略同等の光学特性となる。また、クラッド２０の直径は、例えば１８１μｍとされている。また、それぞれのコア１１の中心間距離は、特に限定されないが、例えば４３μｍとされている。

また、それぞれのコア１１の屈折率は、クラッド２０の屈折率よりも高くされている。コア１１は、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率を高くするドーパントが添加された石英から成り、この場合、クラッドは、例えば純粋な石英から成る。なお、それぞれのコア１１の屈折率は互いに等しくても良いが、互いに隣り合うコア１１の屈折率が、例えば１．０％〜２．０％程度異なるようにされても良い。このように、互いに隣り合うコア１１の屈折率が、物理的に僅かに異なっていても、コア１１を伝播する光にしてみれば、それぞれのコア１１の屈折率は、殆ど変わらず、略同等の光学特性となる。

このようなマルチコアファイバ１においては、例えば、それぞれのコア１１を光がシングルモードで伝播する。

次に、マルチコアファイバ１同士を接続する方法について説明する。なお、本説明においては、図１に示すマルチコアファイバ１と同様の構成のマルチコアファイバ１ａ，１ｂを互いに接続するものとする。

図２は、図１のマルチコアファイバ１を接続する方法を示すフローチャートである。図２に示すように、マルチコアファイバ１を接続する方法は、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面同士を突き合わせる突き合わせステップＳ１と、端面同士が付き合わされたマルチコアファイバ１ａとマルチコアファイバ１ｂとを融着する融着ステップＳ２とを、主な段階として備える。

＜突き合わせステップＳ１＞
まず、図１のマルチコアファイバ１と同様の構成のマルチコアファイバ１ａ，１ｂを準備する。そして、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂの接続されるべき端部近傍の内側保護層３１及び外側保護層３２を剥離する。マルチコアファイバ１ａ，１ｂの接続されるべき端面の角度は、それぞれのクラッド２０の中心軸に垂直な面に対して１度以下のずれであることが、融着ステップＳ２でそれぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂを接続するときに、より適切に接続する観点から好ましい。このようにマルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面が、端面近傍におけるクラッド２０の中心軸に対して垂直に近い状態になっていない場合には、必要に応じて、切断や研磨等により、端面が、クラッド２０の中心軸に対して垂直となるように調整をする。

図３は、本体を図示しない融着器にマルチコアファイバ１ａ，１ｂがセットされた様子を示す図である。具体的には、図３（ａ）は、融着器にセットされたマルチコアファイバ１ａ，１ｂを水平方向から見る図であり、図３（ｂ）は、融着器にセットされたマルチコアファイバ１ａ，１ｂを真上から見る図である。なお、本実施形態において、融着器は、接続されるそれぞれの光ファイバが水平に配置されるものであり、先端同士の位置関係が水平とされる放電電極５０ａ，５０ｂを備える。

図３に示すように、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂの内側保護層３１及び外側保護層３２が剥離された側を融着器にセットして、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂのクラッド２０の中心軸ＣＡ同士を一致させる。つまり、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂのクラッド２０の中心軸ＣＡが同一の直線上に位置するようにそれぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂを配置する。このときそれぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂは、中心軸ＣＡが水平とされた状態で融着器にセットされる。なお、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの中心軸を合わせる方法は次のようにすれば良い。例えば、本実施形態のようにクラッド２０の中心軸上にコア１１を有する場合には、マルチコアファイバ１ａ，１ｂそれぞれのクラッド２０の中心に配されているコア１１の中心位置を一致させてばよい。また、本実施形態とは異なり、クラッドの中心軸上にコアが配されていない場合には、それぞれのマルチコアファイバのクラッド２０の外周面が面一となるようにすれば良い。

なお、図３（ｂ）に示すように、融着器に装備されている一対の放電電極５０ａ，５０ｂのそれぞれの先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの融着されるべき端面の間に位置することが好ましい。また、この放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂ間の距離をＧｍｍとして、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂのクラッド２０の直径をＤμｍとする場合に、下記式（１）を満たすことが好ましい。

更にこの場合、下記式（２）を満たすことが好ましい。

次に、少なくとも一方のマルチコアファイバ１ａ，１ｂを軸中心に回転させて、マルチコアファイバ１ａのそれぞれのコア１１とマルチコアファイバ１ｂのそれぞれのコア１１とが、互いに対向するようにする。このとき、マルチコアファイバ１ａの端面とマルチコアファイバ１ｂの端面とがなす角度が０．５度以下であることが、融着ステップＳ２でそれぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂを接続するときに、より適切に接続する観点から好ましい。マルチコアファイバ１ａの端面とマルチコアファイバ１ｂの端面とがなす角度が０．５度以下にならない場合には、必要に応じて、少なくとも一方のマルチコアファイバを回転させて、他のコア１１同士の組み合わせにより、コア１１同士が対向するようにするか、少なくとも一方のマルチコアファイバを切断や研磨等して、端面の角度の調整を行う。

こうして、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂ同士が突き合わされる。なお、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面同士が突き合わされた状態で、それぞれのマルチコアファイバの端面同士は、後述のように、融着ステップＳ２で、マルチコアファイバ１ａとマルチコアファイバ１ｂとを融着できる限りにおいて、接触していても良く、接触していなくても良い。

＜融着ステップＳ２＞
図４は、融着ステップの様子を示す図であり、図５は、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１a，５１ｂを結ぶ直線ＳＬの位置と放電の強度との関係を示す図である。図４に示すように、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂ同士が突き合わされた状態で、融着器の放電電極５０ａ，５０ｂを上下方向に繰り返し揺動運動させる。従って、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂは、上下方向に円弧を描きながら移動し往復運動する。このような先端５１ａ，５１ｂの往復運動として、先端５１ａ，５１ｂが振動することを挙げることができる。

この先端５１ａ，５１ｂの往復運動により、先端５１ａ，５１ｂ同士を結ぶ直線ＳＬが、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂのクラッド２０の中心軸ＣＡに垂直な面を描いて移動する。別言すれば、放電電極５０ａ，５０の先端５１ａ，５１ｂ同士を結ぶ直線ＳＬが中心軸ＣＡに垂直な面を描いて移動するように、それぞれの放電電極５０ａ，５０の先端５１ａ，５１ｂを往復運動させるのである。

このとき、放電電極５０ａ，５０ｂが互いに同期して揺動運動をするため、それぞれの先端５１ａ，５１ｂは、互いに水平な相対的位置を保って往復運動をする。このため、それぞれの先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬは、水平な状態を保って上下方向に移動する。このように直線ＳＬが水平な状態を保って上下方向に移動するように、先端５１ａ，５１ｂを往復運動させることで、放電による熱の強度の分布が把握し易い。従って、後述のように先端５１ａ，５１ｂの位置により放電の強度を変化させる場合に、先端５１ａ，５１ｂの位置と放電の強度との関係を容易に定めることができる。

また、それぞれの先端５１ａ，５１ｂが往復運動する幅Ｗの中点は、クラッド２０の中心軸ＣＡに対して水平な位置とされる。従って、直線ＳＬが往復運動する幅Ｗの中心は中心軸ＣＡを通る線とされる。さらに、それぞれの先端５１ａ，５１ｂが移動する幅Ｗは、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂのクラッド２０の直径よりも大きくされる。つまり、直線ＳＬの移動により描かれる面は、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面を平面視する場合に、端面を覆っている。この場合、幅Ｗは、クラッド２０の直径Ｄの１．２倍〜１．８倍であることが好ましく、１．４倍〜１．６倍であることがより好ましい。

そして、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂが上下方向に往復運動している状態で、一対の放電電極５０ａ，５０ｂ間に高電圧をかけて放電を行う。

このとき、本実施形態においては、図５に示すように、放電の強度が、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂの位置により変化するように制御される。この放電の強度は、それぞれの先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、マルチコアファイバ１ｂのクラッド２０の中心軸ＣＡよりも下側にある状態で最も大きくなるように制御される。具体的には、放電の強度が最も大きくなる位置は、クラッド２０の直径をＤとする場合に、中心軸より下方で中心軸ＣＡから０．４Ｄの間に位置することが好ましく、さらに、中心軸ＣＡの下方０．１５Ｄから０．３Ｄの間に位置することが好ましい。また、放電の強度は、図５のようにマルチコアファイバ１ｂの端面を平面視する場合に、先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、マルチコアファイバ１ｂのコア１１の何れとも交差しない位置において、最も大きくされることが好ましい。従って、放電の強度は、中心軸より下方で中心軸ＣＡから０．４Ｄ下方まで間におけるコア１１が配置されない位置において、最も強くされることが好ましく、放電の強度は、中心軸ＣＡの下方０．１５Ｄから０．３Ｄの間におけるコア１１が配置されない位置において、最も強くされることがより好ましい。なお、この位置関係は、マルチコアファイバ１ａ，１ｂのどちらの端面を平面視する場合であっても同様である。

こうして放電電極５０ａ，５０ｂから放電されることにより、放電のエネルギーが、熱に変換されて、互いに突き合わされたマルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面同士が融着され、マルチコアファイバ１ａのそれぞれのコア１１と、マルチコアファイバ１ｂのそれぞれのコア１１とが、光学的に結合する。

以上説明したように、本実施形態のマルチコアファイバ１ａ，１ｂの接続方法によれば、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂが上下方向に往復運動している状態で、先端５１ａ，５１ｂ間に放電を行うことにより、放電によるエネルギーの分布が、面を描くように移動する。従って、融着の最中に放電電極の位置が固定されている場合と比べて、放電による熱が、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの径方向の一部に集中することを抑制することができる。従って、一部のコア同士の融着状態が良好となり、他のコア同士の融着状態が、この一部のコア同士の融着状態と比べて不良となることを抑制することができる。従って、各コア１１の接続損失のばらつきを抑制することができる。

また、本実施形態のように、それぞれの先端５１ａ，５１ｂが移動する幅が、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂの直径よりも大きくされ、直線ＳＬの移動により描かれる面が、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面を覆うことで、放電によるエネルギーは、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面全体的に分布し、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面は全体的に加熱される。従って、より適切にそれぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂを融着することができる。

また、本実施形態においては、放電の強度が、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂの位置により変化するため、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの融着面へ与えられる放電のエネルギーの分布を調整することができる。特に、本実施形態のように、マルチコアファイバ１ａ，１ｂが水平に配置され、それぞれの放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂの位置関係が、水平となる場合には、放電による熱により上昇気流が発生して、放電される位置を基準として、下側よりも上側の温度が高くなる傾向がある。そこで、本実施形態のように、放電の強度が最も高くなる位置が、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂがマルチコアファイバ１ａ，１ｂの中心軸ＣＡよりも下側となるように、放電の強度を制御することで、融着面における熱の偏在を抑制することができる。このように放電の強度を制御することで、一定の強度で放電する場合よりも、それぞれのコア１１の融着状態のばらつきをより抑制することができる。

また、本実施形態では、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面を平面視する場合に、先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、コア１１の何れとも交差しない位置において、放電の強度が最も大きくされる。つまり、コア１１が配置されている位置において、最も強度の大きな放電がなされない。このため、本実施形態のマルチコアファイバ１ａ，１ｂの接続方法によれば、特定のコアの温度が過度に上昇することを抑制することができる。従って、特定のコアが変形することや、特定のコアに添加されるドーパントが拡散することを抑制することができる。このため、それぞれのコアの融着状態のばらつきをより抑制することができる。

なお、本実施形態では、融着ステップＳ２において、クラッド２０の中心に配されるコア１１を挟んで水平方向に一組の外周側のコア１１が配置されるように、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂがその長手方向が水平となるように配置されたが、次のようにマルチコアファイバ１ａ，１ｂが配置されても良い。図６は、第１実施形態の変形例を示す図である。図６に示すように、クラッド２０の中心に配されるコア１１を挟んで上下方向に一組の外周側のコア１１が配置されるように、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂがその長手方向が水平となるように配置される。この場合であっても、放電の強度は、それぞれの先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、マルチコアファイバ１ｂのクラッド２０の中心軸ＣＡよりも下側にある状態で、最も大きくされることが好ましく、マルチコアファイバ１ａ，１ｂの端面を平面視する場合に、マルチコアファイバ１ａ，１ｂのコア１１の何れとも交差しない位置において、最も大きくされることがより好ましい。

また、マルチコアファイバ１ａ，１ｂは、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂのコア１１が互いに対向している限りにおいて、その他の角度で中心軸ＣＡ周りに回転されて配置されても良い。このように融着ステップＳ２において、マルチコアファイバ１ａ，１ｂを中心軸ＣＡ周りに所望の角度で配置することで、放電パワーが最大となる位置とそれぞれのコア１１の位置との相対的な位置関係の設定の自由度をより向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図７は、本発明の第２実施形態において接続されるマルチコアファイバを示す断面図である。図７に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ２は、複数のコア要素１０を備え、コア１１がそれぞれのコア要素１０内に設けられている点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。

それぞれのコア要素１０は、コア１１と、コア１１の外周面を囲む第１クラッド１２と、第１クラッド１２の外周面を囲み、外周面がクラッド２０に囲まれる第２クラッド１３とを有している。本実施形態においては、それぞれの第１クラッド１２の外径は互いに等しく、それぞれの第２クラッド１３の外径は互いに等しくされている。従って、それぞれの第１クラッド１２の厚さは互いに等しく、それぞれの第２クラッド１３の厚さは互いに等しくされている。また第１クラッド１２の外径は、特に限定されるわけではないが、例えば、２０μｍとされ、第２クラッド１３の外径は、特に限定されるわけではないが、例えば、３０μｍとされる。

また、それぞれのコア１１の屈折率をｎ_１とする場合に、第１クラッド１２の屈折率ｎ_２はコア１１の屈折率ｎ_１よりも低くされて、第２クラッド１３の屈折率ｎ_３は第１クラッド１２の屈折率ｎ_２よりも更に低くされている。また、クラッド２０の屈折率ｎ_４は、コア１１の屈折率ｎ_１よりも低くされ、第２クラッド１３の屈折率ｎ_３より高くされる。別言すれば、それぞれの屈折率ｎ_１〜ｎ_４は、
ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３
ｎ_１＞ｎ_４
ｎ_３＜ｎ_４
を全て満たしている。従って、それぞれのコア要素１０を屈折率の観点から見る場合に、それぞれのコア要素１０は、トレンチ構造を有している。

このように第２クラッド１３の屈折率ｎ_３が、第１クラッド１２の屈折率ｎ_２及びクラッド２０の屈折率ｎ_４よりも小さくされることで、コア１１への光の閉じ込め効果が大きくなり、コア１１を伝播する光がそれぞれのコア要素１０から漏えいすることを防止することができる。そして、屈折率の低い第２クラッド１３及びクラッド２０が障壁となり、互いに隣り合うコア１１同士のクロストークをより防止することができる。

このようなトレンチ構造を有するマルチコアファイバ２同士を接続するには、次のように行えば良い。まず、第１実施形態の突き合わせステップＳ１と同様にして、突き合わせステップＳ１を行う。

次に、融着ステップＳ２を行う。図８は、本実施形態において、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬの位置と放電の強度との関係を示す図である。図８に示すように、本実施形態の融着ステップＳ２は、放電の強度が、マルチコアファイバ２の端面を平面視する場合に先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、コア１１の何れとも交差しない位置において最も大きくされることが好ましく、第１クラッド１２の何れとも交差しない位置において最も大きくされることがより好ましく、第２クラッド１３の何れとも交差しない位置において最も大きくされることが更に好ましい。そして、他の点においては、第１実施形態の融着ステップＳ２と同様とされる。

本実施形態のマルチコアファイバ２の接続方法によれば、第２クラッド１３が配置されている位置に、最も強度の大きな放電がなされないことにより、特定の第２クラッド１３が変形することや、特定の第２クラッド１３の屈折率が変化することを抑制することができる。このため、マルチコアファイバ２の接続部において、それぞれのコア１１の光の閉じ込め力がばらつくことをより抑制することができる。

なお、本実施形態では、融着ステップＳ２において、クラッド２０の中心に配されるコア要素１０を挟んで水平方向に一組の外周側のコア要素１０が配置されるように、一組のマルチコアファイバ２が水平に配置されたが、次のようにマルチコアファイバ２が配置されても良い。図９は、第２実施形態の変形例を示す図である。図９に示すように、クラッド２０の中心に配されるコア要素１０を挟んで上下方向に一組の外周側のコア要素１０が配置されるように、一組のマルチコアファイバ２が水平に配置される。この場合であっても、放電の強度は、それぞれの先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、マルチコアファイバ２のクラッド２０の中心軸ＣＡよりも下側にある状態で、最も大きくされることが好ましく、マルチコアファイバ２の端面を平面視する場合に、マルチコアファイバ２のコア１１の何れとも交差しない位置において、最も大きくされることがより好ましい。また、放電の強度は、それぞれの先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、第１クラッド１２の何れとも交差しない位置において最も大きくされることが更に好ましく、第２クラッド１３の何れとも交差しない位置において最も大きくされることがまた更に好ましい。本変形例において直線ＳＬが第１クラッド１２や第２クラッド１３と交差しないようにするには、それぞれの第１クラッド１２や第２クラッド１３の外径を小さくしたり、それぞれのコア１１の中心間距離を大きくすれば良い。

また、マルチコアファイバ２は、それぞれのマルチコアファイバ２のコア１１が互いに対向している限りにおいて、その他の角度で中心軸ＣＡ周りに回転されて配置されても良い。このように本実施形態においても融着ステップＳ２において、それぞれのマルチコアファイバ２を中心軸ＣＡ周りに所望の角度で配置することで、放電パワーが最大となる位置とそれぞれのコア１１の位置との相対的な位置関係の設定の自由度をより向上させることができる。

以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、第１，第２実施形態おいて、コア１１が１−６配置される例を示したが、コアの数や配置に特に制限はない。

また、上記実施形態では、それぞれのマルチコアファイバ１ａ，１ｂ及び一対の放電電極５０ａ，５０ｂがそれぞれ水平に配置されたが、本発明では、マルチコアファイバ１ａ，１ｂ及び一対の放電電極５０ａ，５０ｂは、融着出来る限りにおいて水平に配置されなくても良い。

また、上記実施形態では、一対の放電電極５０ａ，５０ｂが繰り返し揺動運動することで、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂは、上下方向に円弧を描きながら往復運動した。しかし、本発明では、直線ＳＬが中心軸ＣＡに垂直な面を描いて移動するように、それぞれの放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂが移動すればよいため、往復運動しなくても良い。例えば、直線ＳＬが中心軸ＣＡを一度のみ通過するように、先端５１ａ，５１ｂが移動しても良い。更に、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂが、例えば、直線状に移動しても良く、この場合に直線状に往復運動しても良い。また、この先端５１ａ，５１ｂの往復運動の幅Ｗは、クラッド２０の直径よりも小さくても良い。

また、上記実施形態では、放電の強度が、放電電極５０ａ，５０ｂの先端５１ａ，５１ｂの位置により変化するように、放電を制御したが、放電の強度は一定であっても良い。また、放電の強度が変化する場合において、上記実施形態のように、放電の強度が最も大きくなる位置が、クラッド２０の中心軸ＣＡよりも下方でなくても良い。また、マルチコアファイバ１ｂの端面を平面視する場合に、先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、コア１１の何れかと交差する位置において、放電の強度が最も大きくされても良い。また、第２実施形態において、マルチコアファイバ１ｂの端面を平面視する場合に、先端５１ａ，５１ｂを結ぶ直線ＳＬが、第２クラッド１３の何れかと交差する位置において、放電の強度が最も大きくされても良い。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。

（実施例１）
第２実施形態と同様の構造を有するマルチコアファイバを複数本準備して、内側保護層、外側保護層を剥離した。このマルチコアファイバは、クラッドの直径が１８１μｍであり、それぞれのコア要素において、コアの直径が１０μｍであり、第１クラッドの外径が２０μｍであり、第２クラッドの外径が３０μｍであり、コアの中心間距離は４３μｍであった。なお、第１クラッドの屈折率はクラッドと同じであり、コアのクラッドに対する比屈折率差は０．２７％で、第２クラッドのクラッドに対する比屈折率差は−０．７５％であり、波長１．５５μｍの光に対するモードフィールド径は１２．１μｍであった。

次に、第１トライアルとして、２本のマルチコアファイバを選択し、クラッドの中心軸に垂直な面に対する融着される端面の角度を測定した。そして、これらのマルチコアファイバを左右に水平に並べて、融着器にセットし、それぞれのクラッドの中心軸を一致させて、それぞれのコアを対向させ、それぞれのマルチコアファイバと突き合わせた。なお、この融着器は、一対の放電電極の先端が２．０ｍｍの間隔をあけて、互いに水平な相対的位置関係で設置されているものである。そして、それぞれのマルチコアファイバを融着にセットする際、マルチコアファイバの突き合わせ位置を挟んで、放電電極の先端が位置するものとした。

次に放電電極の先端を上下に往復運動させながら放電を行い、マルチコアファイバ同士を融着した。このとき、放電電極の先端の往復運動の幅を２７０μｍとし、往復運動の中心をクラッドの中心軸と水平な位置とし、放電の強度が最も大きくなる位置を往復運動の中心よりも３５μｍ下方とした。この場合、放電の強度が最も大きくなる位置は、マルチコアファイバの端面を平面視する場合に、放電電極の先端同士を結ぶ直線がコアと交差する位置である。

この第１トライアルと同様のマルチコアファイバの選択及び融着を第２トライアル〜第５トライアルとしてさらに行った。

次に、それぞれのトライアルにおける接続損失を測定した。このとき波長１．５μｍの光を用いた。そこで、外周側のコアの接続損失の平均、及び、中心のコアを含めた全てのコアの接続損失の平均、外周側のコアの最大の接続損失と最小の接続損失との差を、上記端面の角度と共に表１に示す。

（実施例２）
実施例１と同様のマルチコアファイバを複数本準備した。そして、第１トライアルとして、２本のマルチコアファイバを選択し、クラッドの中心軸に垂直な面に対する融着される端面の角度を測定した後、放電電極の先端の間隔を２．２ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、それぞれのマルチコアファイバの融着を行った。さらに同様のマルチコアファイバの選択及び融着を第２トライアルとして行った。

次に、実施例１と同様にして、それぞれのトライアルにおける接続損失を測定した。そこで、外周側のコアの接続損失の平均、及び、中心のコアを含めた全てのコアの接続損失の平均、及び、外周側のコアの最大の接続損失と最小の接続損失との差を、端面の角度と共に表２に示す。

（実施例３）
クラッドの直径が１９５μｍであり、コアの中心間距離は４９μｍでああり、コアのクラッドに対する比屈折率差は０．２３％で、第２クラッドのクラッドに対する比屈折率差は−０．８８％であり、波長１．５５μｍの光に対するモードフィールド径は１１．６μｍであること以外は、実施例１と同様のマルチコアファイバを複数本準備し、内側保護層及び外側保護層を剥離した。

次に、第１トライアルとして、２本のマルチコアファイバを選択し、クラッドの中心軸に垂直な面に対する融着される端面の角度を測定し、放電電極の先端の間隔が２．１ｍｍの融着器に実施例１と同様にして、それぞれのマルチコアファイバをセットした。そして、放電電極の先端の往復運動の幅を２９２μｍとし、放電の強度が最も大きくなる位置を往復運動の中心よりも５６μｍ下方としたこと以外は、実施例１と同様にしてそれぞれのマルチコアファイバを融着した。この放電の強度が最も大きくなる位置は、マルチコアファイバの端面を平面視する場合に、放電電極の先端同士を結ぶ直線が、第２クラッドと交差するもののコアとは交差しない位置である。

この第１トライアルと同様のマルチコアファイバの選択及び融着を第２トライアル、第３トライアルとしてさらに行った。

次に、実施例１と同様にして、それぞれのトライアルにおける接続損失を測定した。そこで、外周側のコアの接続損失の平均、及び、中心のコアを含めた全てのコアの接続損失の平均、及び、外周側のコアの最大の接続損失と最小の接続損失との差を、端面の角度と共に表３に示す。

（実施例４）
実施例３と同様のマルチコアファイバを複数本準備した。そして、第１トライアルとして、２本のマルチコアファイバを選択し、クラッドの中心軸に垂直な面に対する融着される端面の角度を測定した後、放電の強度が最も大きくなる位置を往復運動の中心よりも４９μｍ下方としたこと以外は、実施例５と同様にして、それぞれのマルチコアファイバの融着を行った。この放電の強度が最も大きくなる位置は、マルチコアファイバの端面を平面視する場合に、放電電極の先端同士を結ぶ直線がコアと交差する位置である。さらに第１トライアルと同様のマルチコアファイバの選択及び融着を第２トライアル、第３トライアルとして行った。

次に、実施例１と同様にして、それぞれのトライアルにおける接続損失を測定した。そこで、外周側のコアの接続損失の平均、及び、中心のコアを含めた全てのコアの接続損失の平均、及び、外周側のコアの最大の接続損失と最小の接続損失との差を、端面の角度と共に表４に示す。

（実施例５）
第２実施形態と同様のコア要素を１２個有するマルチコアファイバを複数本準備した。これらのマルチコアファイバにおいて、それぞれのコア要素は、互いに隣り合うコアの中心間距離が等しくされて、各コアの中心を結ぶ線が略正六角形となるように配置されていた。すなわち正六角形の各頂点に１つずつコアの中心が位置し、各辺の中点に１つずつコアの中心が位置するようにそれぞれのコア要素が配置されていた。各コアの直径は１０μｍであり、第１クラッドの外径が１７μｍであり、第２クラッドの外径が３８μｍであり、互いに隣り合うコアの中心間距離は３７μｍであり、クラッドの外径は２２５μｍであった。また、また、第１クラッドの屈折率はクラッドの屈折率と同じであり、コアのクラッドに対する比屈折率差は０．３４％であり、第２クラッドのクラッドに対する比屈折率差は−０．７％であった。更に、それぞれのコアにおいて、波長１．５５μｍの光に対するモードフィールド径は１０．１μｍであった。

次に第１トライアルとして、２本のマルチコアファイバを選択し、それぞれのマルチコアファイバについてクラッドの中心軸に垂直な面に対する融着される端面の角度を測定したところ、一方のマルチコアファイバの端面の角度及び他方のマルチコアファイバの端面の角度が共に０．５度以下であった。そして、放電電極の先端の間隔が２．１ｍｍの融着器に実施例１と同様にして、それぞれのマルチコアファイバをセットした。そして、放電電極の先端の往復運動の幅を３３８μｍとし、放電の強度が最も大きくなる位置を往復運動の中心よりも５６μｍ下方としたこと以外は、実施例１と同様にしてそれぞれのマルチコアファイバを融着した。

次に、実施例１と同様にして、それぞれのトライアルにおける接続損失を測定した。その結果、１２個全てのコアの接続損失の平均が０．１１ｄＢとなり、最大の接続損失と最小の接続損失との差は０．０９ｄＢとなった。

（比較例１）
放電電極の先端の間隔が１．５ｍｍであり、放電電極の位置がクラッドの中心軸と水平な位置に固定されていること以外は、実施例１と同様にして、マルチコアファイバの選択及び融着を第１トライアル〜第５トライアルまで行った。

次に、実施例１と同様にして、それぞれのトライアルにおける接続損失を測定した。そこで、外周側のコアの接続損失の平均、及び、中心のコアを含めた全てのコアの接続損失の平均、及び、外周側のコアの最大の接続損失と最小の接続損失との差を、端面の角度と共に表６に示す。

表１〜表５から明らかなように、本発明のマルチコアファイバの接続方法である実施例１〜実施例４の接続損失は、従来のマルチコアファイバの接続方法である比較例１の接続損失よりも、ばらつきが小さいことが確認された。この結果、本発明のマルチコアファイバの接続方法によれば、各コアの接続損失のばらつきを抑制できることが確認された。さらに、実施例３のように、マルチコアファイバの端面を平面視する場合に、放電電極の先端同士を結ぶ直線が、コアと交差しない位置において、放電の強度が最も大きくなる場合、各コアの接続損失のばらつきをより抑制できることが確認された。なお、マルチコアファイバの端面を平面視する場合に、放電電極の先端同士を結ぶ直線が、第２クラッドと交差しない位置において、放電の強度が最も大きくなる場合、さらに各コアの接続損失のばらつきを抑制できると考えられる。

以上説明したように、本発明によれば、各コアの接続損失のばらつきを抑制して、複数のマルチコアファイバを接続することができるマルチコアファイバの接続方法が提供され、大容量長距離通信等に良好に利用することができる。

１，１ａ，１ｂ，２・・・マルチコアファイバ
１０・・・コア要素
１１・・・コア
１２・・・第１クラッド
１３・・・第２クラッド
２０・・・クラッド
３１・・・内側保護層
３２・・・外側保護層
５０ａ，５０ｂ・・・放電電極
５１ａ，５１ｂ・・・先端

Claims (6)

1. 一対のマルチコアファイバを接続するマルチコアファイバの接続方法であって、
   それぞれの前記マルチコアファイバのクラッドの中心軸同士を一致させて、一方の前記マルチコアファイバのそれぞれのコアと他方の前記マルチコアファイバのそれぞれのコアとが、互いに対向するように、それぞれの前記マルチコアファイバの端面同士を突き合わせる突き合わせステップと、
   それぞれの前記マルチコアファイバの突き合わせ位置を挟んで互いに対向する一対の放電電極により放電を行い、それぞれの前記マルチコアファイバ同士を融着する融着ステップと、
   を備え、
   前記融着ステップにおいて、前記放電電極の先端同士を結ぶ直線が前記中心軸に垂直な面を描いて移動するように、それぞれの前記放電電極の先端を往復運動するように移動させ、
   前記往復運動する幅は、前記クラッドの直径の１．２〜１．８倍とされる
   ことを特徴とするマルチコアファイバの接続方法。
2. 前記直線の移動により描かれる前記面は、前記マルチコアファイバの前記端面を平面視する場合に、前記端面を覆うことを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバの接続方法。
3. 前記放電の強度は、前記一対の放電電極の先端の位置により変化することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコアファイバの接続方法。
4. それぞれの前記マルチコアファイバは、前記中心軸が水平となるように配置されると共に、前記放電電極は、前記直線が水平となるように配置され、
   前記放電の強度は、それぞれの前記放電電極の先端が前記中心軸よりも下側にある状態で最も大きくされる
   ことを特徴とする請求項３に記載のマルチコアファイバの接続方法。
5. 前記放電の強度は、前記マルチコアファイバの前記端面を平面視する場合に、前記直線が前記コアの何れとも交差しない位置において、最も大きくされることを特徴とする請求項３または４に記載のマルチコアファイバの接続方法。
6. それぞれの前記マルチコアファイバは、
   それぞれの前記コアの外周面を囲む複数の第１クラッドと、
   それぞれの前記第１クラッドの外周面を囲み外周面が前記クラッドに囲まれる複数の第２クラッドと、
   を更に備え、
   前記コアの屈折率をｎ_１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ_２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ_３とし、前記クラッドの屈折率をｎ_４とする場合、
   ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３
   ｎ_１＞ｎ_４
   ｎ_３＜ｎ_４
   の全てを満たし、
   前記放電の強度は、前記マルチコアファイバの前記端面を平面視する場合に、前記直線が前記第２クラッドの何れとも交差しない位置において、最も大きくされることを特徴とする請求項５に記載のマルチコアファイバの接続方法。
   

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