JPH01126609A - 光ファイバの先端にレンズを形成する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （従来技術） 一方から他方へ光の大部分を通過させるため、１対の光
ファイバを結合する一つの方法に、ファイバの端部をビ
ーズ玉又はレンズに融合させ、レンズを整合させて一定
の小距離離して保持させる方法がある。ファイバ端にレ
ンズを形成する時、レンズとファイバの残り部分との間
のインターフェースが形成され、これはファイバの残り
の部分より弱い。取扱いによるレンズの破断を避けるた
め、最初にファイバを接点上の適所に固定し、次いでレ
ンズがそのｆａ柊位置で完成するようファイバ上にレン
ズを形成することがしばしば望ましい。

接点に固定する時にレンズを形成するかしないかによら
ず、レンズは所定の曲率半径を有する丸まった前方部分
を有し、かつファイバを固定するレンズ後方にある光フ
ァイバの部分の軸のまわりに対称に形成されなければな
らない。このようなレンズの予測可能な形成を容易にす
る、特に接点に保持しつつの形成を容易にする方法と装
置は相当な価値を有する。

（発明の要旨） 本発明の１実施例によると、光ファイバの端部にレンズ
を形成する方法と装置が提供される。ファイバはファイ
バの８１４端又は先端の後方のファイバ位置で１対の電
極の先端に対して固定して保持可能であり、この時電極
先端部を結合づる仮想線は実質的にファイバを通して延
びている。ファイバは望ましくはその先端を上方へ向番
ノで垂直な方向を取る。電極先端間で形成したアークは
ファイバ先端の後方に溶融拡大ファイバ部を作成する。

先端が溶融球の内方へ引込まれる間、そして溶融球がゆ
っくりと下方へ移動する間アークは続行する。溶融球が
レンズに硬化し、レンズの中心が電極の先端を結ぶ仮ａ
線の後方にあり、望ましくはレンズの先端が仮想線と大
体同じ高さとなるような十分な長さだけ加熱が続行する
。レンズが形成される光ファイバは、ファイバの先端が
接点と大体水平になる位置の接点に固定される。

本発明の新規な特徴は特に添附の特許請求の範囲に記述
されている。本発明は添附の図面とＩＱ連して以下の説
明から最も良く理解できる。

（実施例） 第１図は光ファイバ１４の端部でレンズ１２を形成する
装置を図示する。光ファイバは細長い大体円筒状の接点
２０の軸１８に沿って延びる縦穴１６中にある。ファイ
バは穴１６に大体直角に延びる接点の交差穴２４中にあ
る前端部２２を含む。

１対の電Ｍ２６，２８がその先端を交差穴の対向面に配
置されている。電源３４からの電気がｌＦｉ極に印加さ
れると、アーク３６が電極先端間に設定され、これが光
ファイバの端部を溶融してレンズ１２を形成する。光フ
ァイバは、レンズを形成する前に接点に固定したファイ
バ組立体４０の一部である。光ファイバ１４は、その先
端が少なくとも部分的に交差穴を通過するまで接点の穴
１６から突出し、次いでファイバ組立体を適所に固定す
る。レンズを形成した後、これは他の接点のレンズ付光
ファイバと結合するための適所へ配置される。

第５図は結合部４２を図示し、ここで１対の接点２０．
２０Ｘの各々は光ファイバ１４．１４Ｘを保持し、その
各々はレンズ１２，１２Ｘを有する。２個の接点は結合
部材又はホルダ４４に配置され、２個の接点の先端部４
６．４６Ｘは接している。所定径Ａと所定間隔２Ｂで隔
置したレンズにより、光は光フアイバ間を有効に結合さ
れる。

第２図は端部１４Ａをレンズに形成する前と後の両方の
光ファイバ１４を図示する。最初ファイバはその最先端
Ｗ１５０が接点の先端４６と大体同じ高さとなるように
位置決めされている。特に、先端５０は電極の先端３０
．３２間に延ｄる実質的には水平な仮１１１１１１５２
の前方Ｃの距離にある。

電極間に電流が通じると、輝く可視部分を３６で示した
生成アークが光ファイバの一部を溶融する。

溶融部分は球形をなしこれは光ファイバの端部でレンズ
１２に硬化する。光ファイバは接点の適所に固定されて
いるため、以後レンズは接点に対して移動されず、従っ
てレンズに１傷を与える危険はない。信頼できる光結合
のためには、レンズが所要径Ａを有し、かつレンズの先
端が接点の先端の後から所定路１Ｂだけ隔置した望まし
いレンズ先端位置にあるレンズが完成することを必要と
する。又、レンズはファイバ、特に細長い穴１６中にあ
るファイバの１部分の軸１８に対して対称でなければな
らず、又レンズの先端は大゛体所定の曲率を右さなけれ
ばならない。

第３図は形成時の３段階の光ファイバを図示する。最初
、１４の光ファイバは電極先端を結ぶ仮想線５２の前方
距ｌ１ＩＣの所にその先端５ｏを配置Ｊる。光ファイバ
は直径りを有し、突出距ｍｃはファイバ径りに大体笠し
い。ファイバは垂直に延びることが望ましく、又以下に
述べる卵重で先端５０を上方へ向けることが望ましい。

アークは仮想線５２の近傍に最大の熱を印加づる。この
［１５２の近傍のファイバに沿った位置６ｏは溶融状態
となる最初の部分である。この部分は位ｌＮ６０Ａへ外
方へ膨張し、一方６０Ａの位置の上下のファイバ部分は
まだ膨張していない。ファイバの先端Ｍ　６２はバルジ
６０Ａが形成されるにつれて下方に移動し、６０Δのバ
ルジ部分は下方へ移１ＦＩＪ）るにつれて直径を増し、
さらに先端部６２が下方へ速く移動して行って光ファイ
バの端部に溶融球を形成する。アークは、溶融球が成長
し、球の中心６４が仮想の先端接続線５２の下の一定距
離にある位置まで落下するのに十分な時間続行する。こ
の時点で球の先１５４は１５２上にあり、加熱は停止し
てｆｆ１）１球は球体に（断面で見て約２６０゜の角１
立に沿って）硬化する。

光ファイバの端部にレンズを形成するのに各種の技術が
工夫されてきた。ある技術は、ファイバの先端を大体ア
ークの中心に配置し、レンズに硬化する所要寸法の球が
形成されるまでファイバを送って連続的に大量のファイ
バを溶融させる段階を含む。最も一般的に用いられてい
る光ファイバは約、０１０インチ（０，０２５４ｃ１１
）以下の直径を有しているため、適当な速度で光ファイ
バの移動を細くｖ４ｗし、全て同寸法の多数のレンズを
形成するよう適当な距離、そして望ましくは接点に対し
て所要位１！２　＆−ＩＩＪ’１８　することは困難で
ある。

光ファイバを水平に保持しつつファイバの端部を加熱し
ようとする試みが行なわれたが、レンズの相当な「たれ
」が生じることがわかり、レンズの先端の曲率中心が光
ファイバの軸と同心でなくなる。出願人は、ファイバの
先端５０を上方へ向けて、光ファイバを垂直に配置する
ことにより、細りＩＩＩａｌｌシた有効なレンズが形成
されることを見出した。表面張力が多分ファイバの溶融
端部をレンズに形成する際の主要な要因ではあるが、粘
性や重力を含む他の要因も影響を与える。重力の存在に
よりレンズの５４の先端部はわずかに平らとなり、従っ
てレンズの間１ｉ２Ｂは最大光伝送のものよりわずかに
大ぎい。しかしながら、光ファイバを結合するためのレ
ンズの使用は、有効な結合を与えつつ間隔距離２Ｂのわ
ずかな変動を可能にする。

光ファイバ１４は約２から３°の範囲内で垂直に保持す
べきである。第４図に図示するように、光ファイバの軸
１８が垂直から数度以上角麿をもつと、形成されたレン
ズは１２Ｃで示す［たれＪを示し、レンズの５４０の先
端部の曲率中心はレンズ後方にある光フアイバ部１４Ｂ
の軸から角麿をもつ。１４Ｂのこの後方部分は結合すべ
ぎ他方の光ファイバの軸に整合して接点に緊密に保持さ
れ、このレンズと光ファイバＰＩＸ１４Ｂとの整合は乏
しい光結合を生じることになる。光ファイバの先端が下
方を向いたレンズを形成することは可能であ′る。しか
しながら、加熱のしすぎは低粘性の溶融球を生じ、この
＆Ｔ重力（溶融球を下方へ押す）は表面張力（球を上方
へ押す）に対抗し、より大きな直径の光ファイバの細長
いレンズを生じることになる。

出願人は１２５μｍ！（マイクロメータ）から２５０μ
扉の範囲の直径の光ファイバを用いて光接点組立体を構
成した。１４０μｍファイバに対して、ファイバは接点
端部の交差穴２４内で垂直に延びていて、約３０ミリア
ンペア（交流アークの２乗平均）のアーク′Ｊｉ流で約
３秒間アーク電流を続行した。図示のように、約１９０
μｍの直径へのレンズがファイバ上に矛盾なく形成され
る。最初光ファイバの先端５０は、約、００１インチ（
１，００２５４α）接点先端の上に表面を有するゲージ
にファイバを接触させ、レンズ先端の所要位置の上約、
００５インチ（，０１２７ｃ１１）の距＋ｍｃの所に配
置される。このようなゲージの例は６５に示しである。

レンズ先端は接点の先端４６の下約１０００分の３．５
から４インチ（，００８８９αから、０１０１６α）の
距離Ｂの最終位置にある。

従って、本発明は光ファイバの端部にレンズを形成する
方法と装置を提供し、ここでファイバは接点中の穴に固
定され、このことにより一様な形状、１法位置のレンズ
が生じる。ファイバは電極の先端を結ぶ仮想線に対して
固定して配置され、ファイバ最先端は仮想線の前方にあ
り、先端が上方に向いて仮想線より上に垂直にあること
が望ましい。電極間のアークは最初先端後方にＩＩした
ファイバ位置を溶融し、従ってこの位置は膨張し、先端
部分は溶融膨張部分が下方へ移動するにつれて溶融膨張
部へ落下していく。溶融球又はレンズが大体球形のレン
ズを形成し、その中心は仮想線の後方にあり、望ましく
はレンズの先端が電極先端を結ぶ仮想線上に実質的に来
るよう十分長い間アークは保持される。光ファイバの先
端はファイバの直径に大体等しい距離だけレンズ先端の
所要位置の前方に来ることが望ましい。レンズの先端は
光ファイバの直径の約半分と光ファイバの直径との闇の
距離だけ接点の先端から後方にある。

本発明の特定の実施例を水引ＩＩで説明図示してきたが
、当業者には修正や変更が容易にできることが認められ
、従って請求の範囲はこのような修正や等何物を覆うも
のと解釈すべき意図である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法と装置を図示する斜視図で、接点
に固定した光ファ、イバ上に形成したレンズを示し、第
２図は第１図の装置の一部の拡大断面図、第３図は第２
図の装置の一部の拡大図で、レンズへ溶融中の光ファイ
バの先端部を示し、第４図は第３図の光ファイバの一部
の側面図、第５図は本発明により修正した１対の光ファ
イバをいかに結合するかを示す接続装置の断側面図であ
る。 １２・・・レンズ、１４・・・光ファイバ、１６・・・
縦穴、１８・・・軸、２０・・・接点、２２・・・前端
部、２４・・・交差穴、２６．２８・・・電極、４０・
・・ファイバ組立体。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバの前端にレンズを形成する方法におい
   て、 １対の電極の先端間に光ファイバの前端部を配置し、フ
   ァイバを溶融するアーク電流と持続時間で電極先端間に
   可視アーク部分を含む電気アークを設定して光ファイバ
   の残部の前端に大体球形のレンズを形成し、 前記配置段階は前記アークを設定する前に前記電極の先
   端を結ぶ仮想線の前方に光ファイバの前端を配置する段
   階を含み、前記アークの設定段階は前記レンズの中心が
   前記仮想線の後方に来るまでファイバ端部を溶融状態に
   保持させるようアークを続行させる段階を含む光ファイ
   バの前端にレンズを形成する方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記
   アークの設定段階は、最初に前記ファイバの先端の後方
   にある前記ファイバ上の位置を溶融し、前記先端が前記
   溶融位置へ向けて後方へ移動することを可能とする段階
   を含む方法。
3. （３）特許請求の範囲第２項記載の方法において、前記
   配置段階は、前記ファイバを垂直に、その先端を上方へ
   向けて配置し、前記先端が重力により前記溶融位置へ押
   される段階を含む方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記
   配置段階は、ファイバの先端が少なくとも部分的に接点
   の交差穴を通過するまで細長い接点の縦穴を通して前記
   ファイバを突出させる段階を含み、ここで縦穴は接点の
   全長に沿つて延びており、交差穴は前記縦穴に大体直角
   に延び、かつ接点の前端近傍にあり、 前記最初に述べた接点は他の同様な接点に接続可能であ
   り、従つてその中の光ファイバは、接点の前端の後方所
   定距離だけ隔置した望ましいレンズ先端位置にレンズの
   先端の各々が来るレンズを光ファイバが有している時に
   有効に結合可能であり、 前記配置段階は前記接点を配置して電極先端を結ぶ仮想
   線が前記望ましいレンズ先端位置を実費的に通過する段
   階を含み、又光ファイバの先端が光ファイバの直径に実
   質的に等しい前記望ましいレンズ先端位置の前方の一定
   距離にある位置に前記接点中の前記光ファイバを固定す
   る段階を含む方法。
5. （５）接点と光ファイバから光接点組立体を形成する方
   法において、 ファイバの前端部の最先端が接点の最前端と大体同じ高
   さとなるまで前記ファイバを接点中の縦穴に挿入する段
   階と、 前記ファイバ前端部が垂直方向に来るような方向に前記
   接点を保持し、その間前記ファイバの前記前端部を溶融
   温度まで加熱し、前記溶融部を垂直後方に移動させて前
   記ファイバの端部、前記接点の前記最前端後方の位置に
   球を形成する段階と、を含む接点と光ファイバから光接
   点組立体を形成する方法。
6. （６）特許請求の範囲第５項記載の方法において前記加
   熱段階は、前記ファイバ先端の後方所定距離だけ隔置し
   た前記ファイバ上の位置を最初に溶融する段階を含む方
   法。
7. （７）特許請求の範囲第６項記載の方法において、前記
   ファイバの前記先端は上方を向いており、前記溶融部を
   垂直に移動させる前記段階はそれを下方へ移動させる段
   階を含む方法。
8. （８）特許請求の範囲第５項記載の方法において、前記
   加熱段階は１対の電極を配置して、その先端が前記ファ
   イバ端部の対向面上に来るようにし、前記電極先端を結
   ぶ仮想線はファイバ先端の後方にあるファイバ位置を通
   して実質的に延びている段階を含み、又前記加熱段階は
   、中心が前記仮想線の後方にある球を溶融ファイバ部分
   が形成するのに十分長い時間の間前記電極先端間にアー
   クを保持する段階を含む方法。
9. （９）光ファイバの端部にレンズを形成する方法におい
   て、 接点の前端の対向面間に延びる接点の交差穴中にファイ
   バの前端部が来るまで細長い接点の全長を通して延びる
   縦穴に前記ファイバを挿入し、前記接点中の前記ファイ
   バの位置を固定する段階と、実質的に水平に延びる仮想
   線により先端が結ばれた１対の電極間に前記接点を配置
   し、ファイバの前端部は垂直に延び、接点の前端は上方
   に向けられ、前記仮想線は前記ファイバ上に形成される
   レンズの先端の所要位置の付近にあり、ファイバの先端
   はファイバの直径に大体等しい前記仮想線の上の一定距
   離にある段階と、 前記ファイバ端部を加熱する段階は、最初実質的に前記
   仮想線に沿つているファイバ位置を溶融して前記ファイ
   バ位置に膨張部を生成させる前記電極間にアークを設定
   する段階と、中心が前記仮想線の下にあるレンズが形成
   されるまで前記ファイバを加熱し続ける段階と、 を含む光ファイバの端部にレンズを形成する方法。
10. （１０）特許請求の範囲第９項記載の方法において、前
    記加熱段階は、先端が実費的に前記仮想線上にあるレン
    ズを形成するまで前記ファイバを加熱する段階を含む方
    法。
11. （１１）仮想線が先端を結んでいる１対の電極先端間に
    アークを通すことにより光ファイバの前端にレンズを形
    成する装置において、 ファイバを保持し、従つてその前端部は前記電極先端を
    結ぶ前記仮想線上にあり、ファイバの最前端部は前記仮
    想線の前方の所定位置にある装置と、 前記電極間にアークを設定して前記ファイバ前端部を溶
    融させる装置と、 前記電極に対してファイバを固定して保持するよう構成
    した前記保持装置であつて、ファイバは垂直に延び、 前記前ファイバ端は上方を向き、前記ファイバの最前端
    は前記仮想線の上にあり、これにより最初ファイバの前
    記最前端の下に作成したファイバの溶融球に落下する時
    のファイバ先端部の連続加熱を保証する前記保持装置と
    、 を含む光ファイバの前端にレンズを形成する装置。
12. （１２）特許請求の範囲第１１項記載の装置におい前記
    保持装置は、縦穴と前端を有する接点を含み、前記光フ
    ァイバは前記穴を通して延び、前記接点に対して適所に
    固定され、ファイバの前端部は接点の前端部近傍にあり
    、前記接点は前記接点前端後方の所定距離隔置した望ま
    しいレンズ先端位置を定め、 前記保持装置は前記接点を保持する装置を含み、従つて
    ファイバの最前端は電極先端を結ぶ前記仮想線前方一定
    距離の所にあり、前記距離は大体前記光ファイバの直径
    に等しい装置。