JPH01282509A - 多心光ファイバの融着接続方法及び融着接続装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多心光ファイバの融着接続方法および融着
接続装置に関するものである。

〔従来の技術〕

予加熱融着接続法は、光ファイバの端面の不完全性およ
び接続面の圧力のばらつきの影響を除去する接続法とし
て有用である。

第３図は、従来の予加熱融着接続方法を示すものである
。この予加熱融着接続方法は、■予備放ｒｉ（加熱状態
）、■押し込み（加熱状態）、■放置（加熱停止状！り
、■引き戻しく加熱状態）の順に行われていた（電子情
報通信学会論文誌Ｃ１Ｖｏ１．Ｊ７０−Ｃ、Ｎｏ、６、
ｐｐ、８１Ｇ−８１６１９８７年６月、特公昭６２−４
０６８２）。

以下、第３図に基づき従来の予加熱融む接続方法を説明
する。まず、接続しようとする２本の多心光ファイバ１
．２は、それぞれの端面を突き合わせた状態で光軸方向
に保持されている。その端部を加熱するために、一対の
電極３．４が光軸とほぼ直交する方向に配設されている
。電極３．４で多心光ファイバ１．２の端面を予加熱す
ると（第３図（ａ））　、端面がわずかに融ける。この
融けた光ファイバは表面張力により端面を均一に整形す
るので、端面の不完全性を除去することができる。

次に、光軸方向に加圧するため、一方の多心光ファイバ
（たとえば、多心光ファイバ２）を他方の多心光ファイ
バ（たとえば、多心光ファイバ１）へ加熱しながら、所
定の押し込みＱ　Ｌ　１で押し込む（第３図（ｂ））。

多心光ファイバ２の押し込み量は、電極３．４の放電に
より多心光ファイバ１．２の端面に供給される熱量や大
気圧、温度、光ファイバの線径、材質などに依存するも
のであり、実験的、経験的に適切なものが適用される。

押し込み工程が完了すると、放電は一時中断され（同図
（Ｃ））放置される。

次に、再び放電が開始され、光ファイバの引き戻し工程
がなされる。引き戻し工程では、一方の多心光ファイバ
（たとえば、多心光ファイバ２）を光軸方向に沿って、
他方の多心光ファイバ（たとえば、多心光ファイバ１）
から離れる方向へ加熱しながら所定の引き戻し量Ｌ２で
引き戻す（第３図（ｄ））。この引き戻し工程により、
押し込み工程で増加した接続損失が緩和され、多心光フ
ァイバ１．２の融着接続工程は終了する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、実際に多心光ファイバの端部は不揃いで
あり、個々の光フアイバ間隔は区々である。そのため、
以下のような問題があった。

第４図は、多心光ファイバの端部を示すものである。テ
ープ状光ファイバのような多心光ファイバの場合には、
図で示すように完全に端面部を揃えることができないの
で、最も間隔の大きいファイバｌｄ、２ｄが接続できる
ように押し込む必要がある。この場合には、間隔の最も
小さいファイバ１ｂ、２ｂの押し込み量は、著しく増大
する。

第５図は、押し込み量の大小による影響を示すものであ
る。押し込み量が大きくなると、線径が接続部でやや太
くなる（同図（ｂ））。このように、太さの程度の異な
る複数のファイバを一定の加熱時間で加熱すると、軟化
状態および変形状態が異なってくる。そのため、特に押
し込み工程で太くなったファイバｌｂ、２ｂについては
、引き戻し時に光軸方向の変形が不均一で、表面に凹凸
が生じると共にコアが変形する。押し込み量の増加に伴
う接続損失の増加は、−膜内にコアの変形に起因するも
のであるが、コアの変形は放電（加熱）時間に依存する
ことが実験的に確認されている（単一モード先ケーブル
の接続、研究実用化報告第３２巻第３号、１９８３、電
子情報通信学会創立７０周年記念総合全国大会２０９７
゜１９８７）。

第６図は、端面の押し込み量と接続損失との関係を示す
ものである。所定の押し込み量について、加熱時間が異
なれば接続損失が変化することがわかる。この実験によ
り、放電時間を長くとりファイバの表面張力を十分に働
かせたほうが押し込み量の大きい領域では接続損失が小
さくなること、押し込み量の小さい領域では長時間の加
熱によりコアを含めたファイバ全体の溶融変形が大きく
なり接続損失が大き（なることが確認された。

従来は、放電時間を画一的に一定時間で設定しており、
個々のファイバ間の間隔にかかわらず加熱していたので
、最小の接続損失で融着接続することができなかった。

また、ファイバ間の間隔は多心光ファイバによりかなり
ばらつきがあるので、接続損失のばらつきが大きくなり
、融着接続における安定性および信頼性が悪いという欠
点があった。

そこでこの発明は、多心光ファイバの融着接続における
接続損失の低下および信頼性、安定性の向上を目的とす
る。

また、上記目的を最も合理的に達成できる装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するため、この発明は光軸方向にそれぞ
れの端部を突き合わせて配設された多心光ファイバの端
部を接続前に加熱する予加熱工程と、光軸方向に配設さ
れた多心光ファイバを加熱しながら当該光軸方向に押し
込む押し込み工程とを備えて構成され、多心光ファイバ
を構成する個々の光ファイバの押し込み量において所定
の加熱時間で加熱したときの個々の損失の平均値が、最
も小さくなるように加熱時間を設定することを特徴とす
る。

また、光軸方向で互いに突き合わせられた一対の多心光
ファイバの端部を融着接続する多心光ファイバの融着接
続装置において、多心光ファイバを保持するファイバ保
持手段と、保持された多心光ファイバを固定するファイ
バ固定手段と、多心光ファイバを当該光軸方向に所定の
移動量だけ移動させる移動手段と、多心光ファイバの端
部を加熱するため多心光ファイバの配列面上でファイバ
固定手段の両側に配設された加熱手段と、加熱手段にお
ける加熱時間を制御する加熱時間制御手段と、多心光フ
ァイバの端部を撮し出し光軸方向における一対のファイ
バ間の間隔を検出する検出手段と、あらかじめ記憶され
た情報に基づき、多心光ファイバを構成する個々の光フ
ァイバの押し込み量において所定の加熱時間で加熱した
ときの個々の損失を算出しそれらの平均値が最も小さく
なるように加熱時間を設定するプロセッサとを備えて構
成されることを特徴とする。

〔作用〕

この発明は、以上のように構成されているので、多心光
ファイバの端部におけるコアの変形を極力小さくするこ
とができる。

また、簡単な構造で加熱時間を自由に設定することがで
きる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例に係る光ファイバの融着接続
方法を添付図面に基づき説明する。なお説明において、
同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する
。

第１図は、この発明に係る多心光ファイバの融合接続装
置を示す斜視図であり、第２図は、多心光ファイバの融
着接続方法を説明するための図である。

最初に、第１図に基づきこの発明に係る多心光ファイバ
の融着接続装置を説明する。多心光ファイバ１．２は、
それぞれファイバ保持手段５．６て保持されている。こ
のファイバ保持手段５．６は、ファイバの光軸方向に移
動できるように、当該光軸方向にねじ軸を有するボール
ねじ７にその下端部で結合されている。このボールねじ
７は、融着接続がなされる接続部の両側で、反対の螺旋
方向を有するねじ溝７ａ、７ｂが形設されている。

したがって、このボールねじ７が回転すると、多心光フ
ァイバ１．２は互いに近づく方向（あるいは、遠ざかる
方向）へ移動する。さらに、このボールねじ７はモータ
８に接続されているので、所定の速度でモータ８が回転
することにより、多心光ファイバ１．２は所定の量だけ
互いに押し込まれる。

なお、多心光ファイバ１．２の先端部は、一部被覆が除
去された状態で多条Ｖ溝台１１に固定されている。この
場合、この実施例では示されていないが、位置ずれを防
止するため上部からクランプ部材（図示せず）で固定し
てもよい。この多条Ｖ溝台１１は、断面凹形で構成され
ており、上部に多条Ｖ溝、底部に四角形の穴が形成され
ている。

この多条Ｖ溝の両側には、電極３．４が配設されており
、多心光ファイバ１．２の端部を融着接続できるように
構成されている。なお、この多条Ｖ溝の上方には光源１
２が設けられており、多心光ファイバ１．２の端部を介
して四角形の穴に照射光を投じることができる。一方、
撮像装置１３ａと画像処理部１３ｂを含んでで構成され
る検出手段１３は、この多条Ｖ溝台１１の下部に設置さ
れている。撮像装置１３ａは、光源１２からの照射光を
受光できるように、上述した四角形の穴の下方向に取り
付けられており、画像処理部１３ｂへ電気的に接続され
ている。多心光ファイバの端部を通過した透過光は、対
物レンズなどで拡大され撮像装置１３ａに結像する。こ
の画像情報（アナログ値）は、画像処理部１３ｂにより
Ａ／Ｄ変換される。上述したプロセッサ１０は、画像処
理部１３ｂでＡ／Ｄ変換された２値化情報に基づきファ
イバ間隔を検知し、ファイバの移動距離から端面の押し
込み量を算出する。これらの算出値に基づき、最も接続
損失が低くなるような加熱時間（放電時間）を設定する
。この設定値（加熱時間）に基づき加熱時間制御手段１
４が作動し、電極３．４による放電を電気的あるいは機
械的に制御する。

なお、この実施例では一つのモータ８を使用しているが
、２つのモータを使用し、一方の多心光ファイバ（たと
えば、多心光ファイバ２）を他方の多心光ファイバに向
かって移動させてもよい。

さらに、撮像装置の代わりに顕微鏡を使用してもよい。

以下、この発明に係る光ファイバの融告接続方法を説明
する。まず、接続しようとする２本の光ファイバ１．２
は、それぞれの端面を突き合わせた状態で光軸方向に保
持されている。その端部を加熱するために、一対の電極
３．４が光軸とほぼ直交する方向に配設されている。

予加熱工程では、電極３．４で光ファイバ１．２の端面
を予加熱し、端面をわずかに融かす。この融けた光ファ
イバが、表面張力により端面を均一に整形するので、端
面の不完全性が除去できる。

次に、光軸方向に加圧するため、一方の光ファイバ（た
とえば、光ファイバ２）を他方の光ファイバ（たとえば
、光ファイバ１）へ加熱しながら、光軸方向に移動させ
る。この移動量は、ファイバの端面間隔、材質、線径な
どの融着条件により、最適値が設定される。このとき、
ファイバの移動距離をＭ１ファイバの端面間隔をｄとす
れば、６心の端面押し込みｆｆ１Ｌは（Ｍ−ｄ）で表さ
れる。

この端面押し込み量りが求まると、所定のデータ（第６
図参照）に基づき、個々のファイバの端面間隔における
接続損失が計算できる。したがって、移動量Ｍ１ファイ
バの端面間隔ｄおよび接続損失ａをあらかじめプロセッ
サのメモリに記憶させておき、接続損失が最小となるよ
うな加熱（放電）時間を設定することができる。

第２図は、放電時間と接続損失の一般的傾向をを示すも
のである。接続損失は、押し込み量と放電時間により定
まる。たとえば、４心の多心光ファイバにおいて、ファ
イバの移動量をＭ１端面間隔をｄ　　、ｄ　　、ｄ　　
Ｓｄ　　とすれば、各ファイｌ　　２　３　４ バの端面押し込み量Ｌ　　、Ｌ　　ＳＬ　　ＳＬ　　は
、それぞれ（Ｍ−ｄ　　）、（Ｍ−ｄ、、）、（Ｍ−ｄ
　）、（Ｍ−ｄ４）で表される。

これらの押し込み量Ｌ　　、Ｌ　　ＳＬ　　ＳＬ　　に
対する接続損失α　、α　、α　、α　は、押し込み量
と放電時間に依存する（第６図参照）。会心の平均接続
損失は、たとえば α　■（１／４）Ｘ　（α　十α２＋α３＋α４）ｍ　
　　　　　　　　　ｌ で計算できる。したがって、Ｍを適当に選択すれば接続
損失が最小となるように放電時間を特定することができ
る。

そこで、押し込み量と放電時間との関係をあら′かじめ
実験的に求めておき、その近似関数をメモリに記憶させ
てお（。この記憶されたデータに基づき、プロセッサな
どで最小の接続損失となる放電時間を演算し設定する。

この放電時間で多心光ファイバ２を加熱すれば低損失で
安定な接続ができる。なお、加熱時間と接続損失との関
係は、放電電流、放電の種類などの接続条件により異な
るので、実験結果に基づく近似関係をあらかじめメモリ
に記憶しておくことが望ましい。

この実施例において、押し込み量の設定は単に平均値を
下げるだけでなく、種々の制約条件下で最適値に設定す
ることができる。たとえば、接続損失の最大値α　　が
一定値α　以下になる条件ｍａｘ　　　　　　　　　　
　　　ｔ の下で、α　を最小にするという複合化した制約条件に
おいても設定できる。この場合、α１を越えるものに対
して、接続損失が減少するように押し込み量を増減させ
、すべての接続損失がα　以を 下となる範囲でα　をか最小になる押し込み量を計算す
ればよい。適当な押し込み量が存在しなければ切断され
たファイバの不揃いが不適として再度切断をやり直すこ
ととし、未然に不良接続を防止することができる。

なお、この場合の設定方法は特定のファイバの接続損失
が一定値以下になることや、実験結果から予想される接
続損失の安定度（ばらつき）に基づき範囲を定めること
等が考慮される。

この実施例は、さらに放置工程および引き戻し工程を追
加してもよい。放置工程では、押し込んだまま加熱しな
い状態（放電を停止した状態）でそのまま放置しておく
。引き戻し工程では、一方の光ファイバ（たとえば、光
ファイバ２）を光軸方向に沿って、他方の光ファイバ（
たとえば、光ファイバ１）から離れる方向へ加熱しなが
ら引き戻す。この引き戻し工程により、押し込み工程で
増加した接続損失が緩和され、光ファイバ１．２の融む
接続工程は終了する。

なお、この場合において放置工程は加熱状態ではない（
放電が停止されている）が、押し込み工程から引き戻し
工程までを連続で加熱してもよい。

光ファイバが均一に加熱されると共に軟化領域を十分広
くできるので、接続損失を一層低くすることができる。

この場合、押し込み工程終了時点から引き戻し工程が開
始するまでの間隔（放置工程の時間）は、少なくとも４
秒以上の間隔を設けることが望ましい。４秒以上の間隔
を設けることにより、ファイバ接続部における溶融、軟
化状態を安定させることができ、コアの表面張力による
調心が十分なされる。

さらに、移動量については失敗率を少なくするように選
定してもよい（電子情報通信学会論文誌Ｃ％Ｖｏ１．Ｊ
７０−ＣＳＮｏ、８、ｐｐ、８１０−８１６）　、また
、移動量および放電時間を可変にし、接続損失の平均値
あるいは最大値が最も小さくなるように設定してもよい
。

〔発明の効果〕 この発明は、以上説明したように構成されているので、
接続損失の低い光ファイバを安定して得ることができる
。

さらに、軟化、溶融が十分安定した状態で、融着接続が
なされるので、多心光フアイバ接続における信頼性の向
上が図れる。

また、簡単な構造なので、装置が小形化し製造が容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る多心光ファイバの
融着接続装置を示す斜視図、第２図は、放電時間と接続
損失との関係を示す図、第３図は、従来の光ファイバの
融着接続装置を説明するための工程図、第４図は、多心
光ファイバの端部を示す図、第５図は、押し込み量によ
る影響を示す図、第６図は、端面押し込み量と接続損失
を示す図である。 １．２・・・光ファイバ ３．４・・・電極 ５．６・・・ファイバ保持手段 ７・・・ボールねじ ８・・・モータ １０・・・プロセッサ １１・・・多条Ｖ溝台 １２・・・光源 １３・・・検出手段 １４・・・加熱時間制御手段 第　　２　　図 第３図 第４図 （ａ）押し込み量が小さい場合 （ｂ）押し込み量が大きい場合 押し込み量昏こよる影響 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光軸方向にそれぞれの端部を突き合わせて配設され
   た多心光ファイバの端部を接続前に加熱する予加熱工程
   と、 光軸方向に配設された前記多心光ファイバを加熱しなが
   ら当該光軸方向に押し込む押し込み工程とを備えて構成
   され、 前記多心光ファイバを構成する個々の光ファイバの押し
   込み量において、所定の加熱時間で加熱したときの個々
   の損失の平均値が、最も小さくなるように前記加熱時間
   を設定することを特徴とする多心光ファイバの融着接続
   方法。 ２、光軸方向で互いに突き合わせられた一対の多心光フ
   ァイバの端部を融着接続する多心光ファイバの融着接続
   装置において、 前記多心光ファイバを保持するファイバ保持手段と、 保持された前記多心光ファイバを固定するファイバ固定
   手段と、 前記多心光ファイバを当該光軸方向に所定の移動量だけ
   移動させる移動手段と、 前記多心光ファイバの端部を加熱するため、前記多心光
   ファイバの配列面上で前記ファイバ固定手段の両側に配
   設された加熱手段と、 前記加熱手段における加熱時間を制御する加熱時間制御
   手段と、 前記多心光ファイバの端部を撮し出し、光軸方向におけ
   る一対のファイバ間の間隔を検出する検出手段と、 あらかじめ記憶された情報に基づき、前記多心光ファイ
   バを構成する個々の光ファイバの押し込み量において所
   定の加熱時間で加熱したときの個々の損失を算出し、そ
   れらの平均値が最も小さくなるように前記加熱時間を設
   定するプロセッサとを備えて構成されることを特徴とす
   る多心光ファイバの融着接続装置。