JPH02199411A - 石英系カーボンコート光ファイバの被覆除去方法及び装置 - 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】 〈産業上の利用公費〉 本発明はハーメチックコート光ファイバの被覆除去方法
及び装置に関し、光伝送用石英系ハーメチックコート光
ファイバの融着接続に用いて有用なものである。

〈従来の技術〉 石英系光ファイバは通信公費にて広範囲に用いられてい
るが、水素環境下では伝送損失が増加する、疲労によっ
て破断強度が劣化するという、本質的な欠点を有してい
る。これらの欠点を除去した光ファイバとして、石英表
面に厚さ数百オングストローム程度の無機物をＣＶＤ法
等によって密着被覆した八−メチツクコート光ファイバ
がある。無機物としてはアモルファスカーボンやシリコ
ーンナイトライドなどの窒化物が用いられている。特に
アモルファスカーボンを被覆した光ファイバは耐水素性
および耐疲労強度に優れている（文献１　：　Ｋ、　Ｅ
、　Ｌｕ　ｌ′Ｒｅｃｅｎｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｒ＋
ｔｓ　ｉｎｈｅｒｍｅｔｉｃａｌｌｙ　ｃｏａｔｅｄ　
ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒ　、ＩＥＥＥ、　ＪＬＴ、　
６．２゜Ｆｅｂｒｕａｒｙ　１９８８　　参照）。これ
らハーメチックコート光ファイバは既に公知であるが、
これを実用化するには接続技術を確立しなければならな
い。ハーメチックコート光ファイバヲ融着接続するに際
しては、融着点内部にこれらの無機物が混入することに
よって接続損失が増加したり、融着部の破断強度が劣化
しないようにすることが技術的課題である。接続損失に
ついては最近ではシングルモード光ファイバにおいても
低損失な接続が可能なコア直視型自動融着装置が一般的
に用いられているが、これは、光フアイバ側面から光フ
アイバ内のコアを直視し、２本の接続する光ファイバの
軸ずれを自動的に位置調整し、低い接続損失で接続でき
るものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述の如きハーメチックコート光ファイバの場合には、
表面の無機物層が可視光を透過しないため、軸合わせが
困難である。従って、融着に先だって融着点近傍の無機
物を除去する必要があるが、これらの無機材料は石英表
面に密着しており、機械的な剥離は、非能率的であり、
かつ光フアイバ表面を傷つける可能性が高いので、困難
である。また、硫酸等の強酸やアルカリにも反応しない
ため、薬物による除去も困難である。このように従来は
、有効な無機物層（以下ハーメチックコート層のことを
無機物層と呼ぶ）除去方法が無く、低損失接続を達成す
るための融着接続上の問題点となっている。

本発明は、上記従来技術の問題点に鍾み、融着接続に際
し簡便にして確実な無機物層の除去を行なうことができ
るハーメチックコート光ファイバの被覆除去方法及び装
置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 発明者らは、種々の無機物層除去方法について実験的に
検討した結果、アーク放電電流によって無機物層の除去
が可能であることを見いだした。従って、通常の光ファ
イバの融着接続と同様に端面を垂直に切断したハーメチ
ックコート光ファイバをコア直視型融着接続機の放電電
極間にセットし、融着接続に先だって、−度微弱放電を
行うことによって無機物層を除去し、その後、通常の接
続作業、つまりコア直視による軸合わせ、および融着接
続を行えば良く、この際微弱放電の放電電流値と放電時
間について適当な選定領域が存在することが分かった。

即ち、融着用アーク放電に必要な電圧は電極間によって
決定され、通常の融着機では電極間隔は１．５胴程度に
固定されている。この条件における放電電圧は放電継続
状態における定常値で５００ｖ程度となる。従って、光
ファイバに与えられる放電エネルギは、放電電流および
放電時間によって決定される。さて、無機物層の除去に
際しては、除去用放電によって過大なエネルギが光ファ
イバに与えられると、光ファイバの端面が溶融変形して
しまい、以降の軸合わせおよび融着接続が困難になる。

一方、エネルギが不十分であると、ファイバ表面の無機
物層の除去が不十分となり、側面観察が困難になるため
コア直視による軸合わせが不可能になる。したがって低
損失で高強度な融着接続を行うことば出来ない。

上記知見を基礎とする本発明の構成は、相対向する放電
電極間の中央に、これら放電電極を結ぶ線と直交するよ
うに２本の八−メチツクコート光ファイバを端面を相対
向させて設置し、放電エネルギＪと放電時間をが０．１
２＜Ｊ＜５．２ｔ＋１を満足するように放電して八−メ
チツクコート層を除去すること、及び 相対向する放電電極と、これら放電電極を結ぶ線と直交
するように２本の八−メチツクコート光ファイバを前記
放電電極間の中央に相互の端面が相対向するよう且つ軸
方向に移動可能に夫々固定するファイバ固定台と、前記
放電電極に供給される放電エネルギＪと放電時間が０．
１２＜Ｊ＜５．２　ｔ＋１となるように前記放電電極に
電力を供給する電源を制御する微弱放電条件設定回路と
を有することを特徴とする。

〈実　施　例〉 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図に本発明の実施例に係る装置の構成を示す。同図
中１は一対の放電電極、２はハーメチックコート光ファ
イバ、３は電源、４は微動機能のついたファイバ固定台
、５は微弱放電条件設定回路、６ば融着放電条件設定回
路である。これらのうち微弱放電条件設定回路５は微弱
放電の電流値および放電時間を設定するための抵抗およ
びタイマーからなる。

融着放電条件設定回路６も同様の構成であり、融着放電
のための条件を設定する。電極間隔は約１．５ミリで固
定、ハーメチックコート光ファイバ２の端面間隔はファ
イバ固定台４により１００μから１　ｍｍ程度の範囲で
可動となっている。

以下、実施例による無機物層除去方法について実験結果
に基づいて詳しく説明する。外径１２５ミクロンの石英
系シングルモード光ファイバの表面にアモルファスカー
ボンを厚さ約５００オングストローム被覆したハーメチ
ックコート光ファイバ２を上記の電極間隔１．５胴の高
周波放電可能な実験装置にセットし、放電による無機物
層の除去長を測定した。

除去長は透過顕微鏡を用いて、光フアイバ側方からの可
視光の透過の有無を観察して測定した。

第２図に一例として、電流実効値が１４ｍＡと１６ｍＡ
の場合について、微弱放電時間と除去長の関係を測定し
た結果を示す。この実験結果から、放電時間が約１００
０　ｍ　ｓつまり１秒までの範囲では、放電時間の対数
にほぼ比例した長さの被覆除去が可能であることを見い
だした。

次に、微弱放電により無機物層を除去した後、コア直視
型融着機によって融着接続したときの融着接続損失を測
定した結果を第３図に示す。この実験では、放電電流１
６　ｍ　Ａで一定として放電時間を変えた。この結果か
ら、同図の中央部は接続損失が極めて小さいが両側では
大きくなることが分かる。これら領域を左からＡ、Ｂ、
Ｃと区別する。領域Ｂにおいては、通常のシングルモー
ド光ファイバの接続と同様に接続損失０．０５ｄＢ以下
の低損失な接続が可能である。しかし、領域Ａでは７デ
シベルもの値となった。この理由は、第２図が示すとお
り領域Ａにおいては放電エネルギが小さいため被覆除去
長が短＜、１１０ミクロン以下であるからである。

被覆除去長が短いと正確な軸合わせが行えないことを第
４図（ａ）に基づき更に詳細に説明する。融着機は接続
するファイバそれぞれに対し、ファイバを横断するよう
に２本の観察線を設ける（図中のし、およびＬ２）。フ
ァイバの透過光を検出し、ファイバコアの屈折率差に対
応する光強度分布からこの線上でそれぞれコア外径対応
の４点を検出する（図中のａ、、　ａ２．　ａ３および
ａ４）。これら４点の座標からコアの中心線を算出し、
その延長線上から最終的にコアを含ませるべき対向する
２本のファイバの位置ずれ量りを判断する。これは第４
図（ａ）におけるＸ軸が示すように融着機内の基準方向
と測定した４点から算出したコア中心軸の方向の角度ず
れθからｈ＝（ｘ＋ｘ２）―θ・・・（１１によって求
められる。接続損失を０．１ｄＢ以下の小さな値にする
には、このずれ量りは１μｍ以下の小さな値にする必要
があることが知られている。また、この種側面観測の光
学系の精度から通常θは０．５度より小さく出来ないか
ら式（１）からｘ＋ｘ＞ｈ／―θ＝１μｍ／　ｔａａ　
（０，５）　＝１１０μｍである。すなわち、第４図（
ｂｌに示す位置検出用のため無機物除去長は、１１０μ
ｍ以上必要である。第３図に示した接続損失測定結果は
この結果に対応している。

一方、領域Ｃにおいては放電時間の増大に応じて接続損
失が増大した。この原因を明確にするため、融着前のフ
ァイバ端面を観察した。領域Ｃにおける微弱放電後の端
面形状の一例を比較のため領域Ｂの端面と合わせて第５
図ｆａ）に示す。同図に示すように、領域Ｃでは放電エ
ネルギが過大すぎて、無機物層除去の放電によって端面
が溶融変形してしまい、正常な融着接続が行えず、無機
物層除去の放電によって端面が溶融変形してしまい、正
常な融着接続が行えず、接続損失の増大を生じたものと
考えられる。因に正常な端面を第５図（ｂｌに示す。

第３図に結果を示した実験と同様の実験を様々な微弱放
電電流について行い、領域Ａ。

Ｂ、Ｃに分けた結果を第６図に示す。微弱放電電流は１
２．５ｍＡから２００ｍＡの範囲で実験した。この理由
は、通常の融着接続機における電源回路は放電電流を１
６ｍＡ程度として設計しであるため、この領域以外では
安定な高周波放電が難しく、実用性に乏しいためである
。図中の領域Ａ、Ｂ、Ｃの意味は第３図と同等である。

第６図の正常な低損失接続が行える領域Ｂは、放電電流
が小さくなるほど、放電時間が長く必要である。しかし
、放電電流が最小の１２．５ｍＡの場合でも、放電時間
は約１秒が上限であることがわかる。

また、放電時間の下限は、放電電流が最大２０ｍＡの場
合の１２　ｍ　ｓである。このときの放電電流定常値を
■、電流実効値をＩ、放電時間をｔとすると微弱放電に
よるエネルギＪはＪ＝ＶＩｔで算出できる。第７図に第
６図における領域ＢとＣの境界におけるＪともの関係を
実線で示す。乙の関係ばＪ＝５．２ｔ＋１（ジュール）
で与えられる。端面が溶融変形し始めるのに要するエネ
ルギが放電時間に比例して大きくなる理由は、ファイバ
表面からの放射およびファイバ長手方向への伝達によっ
て失われる熱エネルギが、放電時間に比例して太き（な
るためと思われる。また、実験値が原点を通過しない理
由は、電極から放電されたエネルギとファイバに伝達す
るエネルギの間に損失があるためと考えられる。また、
領域ＡとＢにおける関係を点線で示す。この関係はＪ丑
０．１２で与えられる。従って、正常な低損失接続が行
える領域Ｂは、０．１２＜Ｊ（５，２ｔ＜＋１なる放電
条件で与えられる。

したがって本実施例の被覆除去方法は、対向した放電電
極中央にハーメチックコート光ファイバを設置し、放電
エネルギＪと放電時間をが０．１２＜Ｊ＜５．２　ｔ＋
１を満足するように放電するというものである。

なお、アモルファスカーボンを約８００オングストロー
ム被覆した石英系光ファイバについても実験したが、第
６図の実験と同等の結果を得た。

第８図に領域Ｂの条件で微弱放電を行った後、？ｉ［ｔ
ｆｌしたアモルファスカーボンコート光ファイバの引っ
張り試験結果を黒丸で示す。図中の白丸は同一の融着装
置を用いて通常の光ファイバを接続したものの引っ張り
試験結果である。引っ張り速度は毎分伸びひずみ１０％
である。実験結果が示すとおり、領域Ｂの条件ならば通
常の光ファイバと同等の融着強度を得るとができた。こ
れは、アーク放電による無機物層の除去が、光ファイバ
の強度劣化を生じないことを示している。

〈発明の効果〉 本発明により指定した放電条件によって微弱放電を利用
することによって八−メチツクコート光ファイバの無機
物層を簡便かつ完全に除去することが可能となり、この
結果、低損失かつ高強度な融着接続が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る装置を示すブロック図、
第２図は前記実施例における微弱放電時間と除去長との
関係を示すグラフ、第３図は微弱放電時間と接続損失の
関係を測定した結果を示すグラフ、第４図（ａｌは光フ
ァイバの接続時の軸合ぜの様子を示す説明図、第４図（
ｂｌはこのときの端部長さ（ｘ１＋ｘ２）とずれ角（θ
）との関係を示すグラフ、第５図（、）は第３図の領域
Ｃにおけるファイバの端面を示す模式図、第５図（ｂｌ
は、第３図の領域Ｂにおけるファイバの端面を示す模式
図、第６図は微弱放電の電流実効値と放電時間が接続損
失に与える影響を測定した結果を示すグラフ、第７図は
前記実施例の選定領域Ｂの放電条件を示すグラフ、第８
図は前記実施例の被覆除去方法を用いて無機物層を除去
後、融着接続した光ファイバの引っ張り接続結果を示す
グラフである。 図　　面　　中、 １は放電電極、 ２はハーメチック”ｙ　−１−光ファイバ、３は電源、 ４はファイバ固定台、 ５は微弱放電条件設定回路である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対向する放電電極間の中央に、これら放電電極
   を結ぶ線と直交するように２本のハーメチックコート光
   ファイバを端面を相対向させて設置し、放電エネルギＪ
   と放電時間をが０．１２＜Ｊ＜５．２ｔ＋１を満足する
   ように放電してハーメチックコート層を除去することを
   特徴とするハーメチックコート光ファイバの被覆除去方
   法。
2. （２）相対向する放電電極と、これら放電電極を結ぶ線
   と直交するように２本のハーメチックコート光ファイバ
   を前記放電電極間の中央に相互の端面が相対向するよう
   且つ軸方向に移動可能に夫々固定するファイバ固定台と
   、前記放電電極に供給される放電エネルギＪと放電時間
   が０．１２＜Ｊ＜５．２ｔ＋１となるように前記放電電
   極に電力を供給する電源を制御する微弱放電条件設定回
   路とを有することを特徴とするハーメチックコート光フ
   ァイバの被覆除去装置。