JPH0357450B2 - - Google Patents

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JPH0357450B2
JPH0357450B2 JP57135130A JP13513082A JPH0357450B2 JP H0357450 B2 JPH0357450 B2 JP H0357450B2 JP 57135130 A JP57135130 A JP 57135130A JP 13513082 A JP13513082 A JP 13513082A JP H0357450 B2 JPH0357450 B2 JP H0357450B2
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JP
Japan
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light
core
optical fiber
optical fibers
coating layer
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JP57135130A
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JPS5926711A (ja
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Masayuki Fujise
Kenichi Asakawa
Juichi Shirasaki
Yoshinao Iwamoto
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KDDI Corp
Original Assignee
Kokusai Denshin Denwa KK
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Publication date
Application filed by Kokusai Denshin Denwa KK filed Critical Kokusai Denshin Denwa KK
Priority to JP13513082A priority Critical patent/JPS5926711A/ja
Publication of JPS5926711A publication Critical patent/JPS5926711A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/255Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は光フアイバ融着接続時等におけるコア
軸合せ方法に関するものである。
(2) 従来の技術とその問題点 従来、光フアイバを融着接続する場合、第1図
に示すごとく被接続光フアイバ心線の被覆層1を
除去し、クラツド層2とコア3だけの状態になつ
た心線を精度よく位置決めされたV溝等のフアイ
バ装着台4に装着し、被接続光フアイバの先端相
互間の間〓を調整し、せばめながら放電用電極棒
5に電圧を印加し放電させることにより融着接続
を行つている。この方法では、コア径が50μm程
度のマルチモード光フアイバの場合はほぼ満足の
いく接続損失で接続することができるが、単一モ
ード光フアイバの場合、直径125μm程度のクラ
ツド層に対し、直径10μm程度のコア軸は偏心し
ている場合が多く、クラツドの中心軸は一致して
いてもコアの中心軸はずれている可能性があるの
で、この状態で従来の融着方法によつて接続を行
うと満足できる結果は得られない。
このため、単一モード光フアイバの融着接続の
場合、第2図に示すごとく、被接続光フアイバ心
線7を軸微動型光フアイバ融着接続器8に装着
し、LDもしくはLED等の光源6の出射光を被接
続光フアイバ心線7に通光し、受光器9で受け受
光量をレベルメータ10にて監視しながら受光レ
ベルが最大となるように軸微動型光フアイバ融着
接続器8のフアイバ装着台4を第1図のX、Y方
向に微動調整することによりコア軸を合せてい
る。通常の接続作業はこの方法で行うことができ
るが、光海底ケーブル通信システムの布設時にお
ける最終接続や障害修理における接続作業では、
デイジタル中継システムであることから、光信号
は中継器で一旦電気信号に変換され増幅、波形整
形されるので、接続点での通過パワのレベル変化
の情報を陸揚局等の遠隔地で把握し接続作業点ま
でその情報を伝達することは困難である。そこ
で、監視を行わず、第1図に示すX、Y方向に軸
を固定した状態で融着接続を行わざるえないが、
接続損失はコアのクラツド層に対する偏心の度合
によつて左右され、良好な融着接続を完了するこ
とは困難である。
また、光フアイバの接続箇所には光フアイバ融
着接続器8を配置するために、光フアイバの接続
箇所付近でクラツドからの漏洩光または反射光を
検出することができず、かつむき出しにされたク
ラツドからの漏洩光はクラツドの屈折率よりも小
なる屈折率を有する空気を介するためほとんど漏
洩しないという問題があつた。
このような問題点を解決する方法として、光フ
アイバの接続部の突き合わせ点からの逸出光を検
出し、その検出信号が最小となるように軸合せを
行う方法が、特開昭48−31964号公報及び特開昭
50−87338号公報に開示されている。しかしなが
ら、前者においては、接続部の突き合せ点近傍の
コーテイング層及び被覆層が取り除かれたクラツ
ド部から逸出する光を検知し軸合せを行うとして
いる。従つて、クラツド部に入射した光の伝搬モ
ードを考えると、クラツド部の屈折率はクラツド
部の外側の空気の屈折率より大きいため、クラツ
ド部と空気との界面でクラツド部内に反射される
形式のいわゆるクラツドモード伝搬となり、光フ
アイバの外に漏洩する光の量は極めて少ないこと
から数μm程度のコア軸の高精度な調整は困難で
ある。
後者においても、突き合せ点で一方の光フアイ
バから出射した光が他方の光フアイバのクラツド
層またはコアに入射した場合の端面反射による逸
出光は微量である。
また、端面反射量は、空気の屈折率をn0、クラ
ツド層またはコアの屈折率をnとすると、 (n−n0/n+n02 ……(1) できまる。従つて、例えば、クラツド層に入射し
ているとき、その光の入射点がクラツド層のいず
れにあろうとも反射量は一定である。また、クラ
ツド層の屈折率とコア層の屈折率との差は0.3%
程度であるから、式(1)を考慮しても端面反射によ
る逸出光の差も極めて少なく、結局クラツド層に
入射しているのかコアに入射しているのか判別す
ることが困難で、コア軸を一致させることが非常
に困難になる。
(3) 発明の目的 本発明の目的は、このような従来技術の問題点
を解消して、容易かつ高精度に接続すべき光フア
イバの各コアの軸合せを行うことができる光フア
イバコアの軸合せ方法を提供することにある。
(4) 発明の構成 本発明による光フアイバコアの軸合せ方法は、
この目的を達成するため、コアを中心としてその
外側にクラツド層を有しさらに該クラツド層の外
側に少なくとも被覆層が順に配置されるように構
成された一対の光フアイバの相互接続に際し、接
続端側の被覆層を一部除去して突き合わせ各々の
コア軸を一致させる光フアイバコアの軸合わせ方
法において、 前記の一対の光フアイバのうちの一方の光フア
イバの非接続端側からコア内に発光素子からの光
を導入し、突き合わせ点で外一方の光フアイバの
コアから出射する光を前記の光フアイバのうちの
他方の光フアイバの端面から入射させ、前記被覆
層が除去された部分の空気に囲まれた前記クラツ
ド層内に閉じ込められて伝搬していくクラツドモ
ード光が、前記被覆層が施されている部分に達し
た後、前記被覆層を介して放射モードとなつて前
記他方の光フアイバ外へ漏洩する光を受光素子を
用いて検知し、前記一対の光フアイバのうち少な
くとも一方のコア軸に直交する面内で微動させ、
前記漏洩光の検知量が最小になる状態を検知して
前記一対の光フアイバの軸合せをすることを特徴
とする構成を有している。
本発明方式により単一モード光フアイバの場合
で融着接続損失は平均1.5dB程度を達成すること
ができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
(発明の原理) 第3図aに本発明の原理の説明図を示す。本図
は一対の光フアイバのコアを軸合せして相互接続
する場合における接続所望の点の光フアイバの長
手方向の断面を示す。コア3の軸A,A′がずれ
ている場合、コア3内を伝搬してきた光は接続所
望の点の間〓で放射し、一部は他方の光フアイバ
のクラツド層2′へ多モードとなつて導波され、
一部はコア3′内へ導波される。クラツド層2′へ
導波されて伝搬していくクラツドモード光の一部
は、この第3図aに示すように、被覆層1′の屈
折率がクラツド層2′の屈折率より大きいため容
易に被覆層1′へ抜け出す。また、被覆層1′の屈
折率は空気の屈折率より大きいことから被覆層モ
ードが伝搬していくかにみえるが、被覆層はコア
やクラツドのように、純度の極めて高い素材では
なく不純物を含んでいるので、多くの散乱中心を
有し、被覆層内であらゆる方向に散乱光を生じさ
せる。これらの光は放射モードとなつて光フアイ
バ心線外へ漏洩する。特に被覆層1′とクラツド
層2′の境界でマイクロベンドや境界面の不均一
性がある場合、容易に漏洩する。一方、コア3,
3′の軸A,A′が一致している場合、間〓で放射
した光はクラツド層2′よりもコア3′内へ多く導
波され、漏洩することなくほとんど光フアイバの
長手方向に伝搬していく。従つて、受光器9とレ
ベルメータ10で漏洩光11を監視しながら、光
フアイバの軸に交差する方向、例えば軸に直交す
る方向にコア3,3′の軸A,A′を微動させる
と、コア3,3′の軸A,A′が一致した時漏洩光
11の検出レベルは最小となる。そこで、この最
小値を追跡しながら光フアイバを微動させること
により、コア3,3′の軸A,A′の一致を得るこ
とができる。
なお、被覆層1′からの漏洩光11の量は、接
続所望点から離れるに従つて指数函数的に減少す
ることが実験的に確かめられているので、その測
定は接続所望点の近傍で行うのが望ましい。この
漏洩光11対距離xとの関係を第3図bに示す。
この第3図bは、使用波長1.3μm、中継器間隔
(入射光源から接続点までの距離)50Km、光フア
イバ損失0.5dB/Km、入射光源の出力レベル−
5dBm、コア軸のずれによる損失−20dBにおけ
る被覆層1′からの漏洩光11対距離xの関係を
求めた計算結果であり、約32cm以降で漏洩光11
がほぼ0dBとなつている。この図から漏洩光11
のレベルが極めて小さいことがわかる。
(実施例) 第4図に本発明の実施例を示す。光フアイバ融
着接続器8の近傍からの漏洩光11を受光器9に
て受け、レベルメータ10にてそのパターンを監
視し、漏洩光11の受光レベルが最少になるよう
に軸微動形光フアイバ融着接続器8のフアイバ装
着台4を微動させ、光フアイバのコア軸を合せ
る。
第5図に本発明の他の実施例を示す。受光部に
おける2つ割のリング状の筒内の内壁に受光素子
のアレイを配置し、受光器9の高感度化を施した
構成となつている。なお、リング状の筒の直径R
を小さくするか、さらに長さlを長くすることに
より高感度の受光器9を構成することができる。
また板状に配置した受光素子のアレイを2枚重ね
合せても同様の効果を生じる。さらに、受光素子
のアレイを融着装置のフアイバ保持機構に内装し
てもよい。
第6図に本発明の他の実施例を示す。本例で
は、受光部に内壁が完全拡散面になつている球面
光束計12を用いた漏洩光11を広範囲で受け、
球の一側面に設けた小窓に装着された受光器9に
て効率よく漏洩光11を検出する構成となつてい
る。
第7図に本発明の他の実施例を示す。本例で
は、光源6を変調信号発生器13により変調し、
ロツクインアンプ14にて同期検波を行い受光系
のS/Nを上げる構成となつている。これは光源
6から接続点までの光フアイバ7の長さが長くそ
の光損失が大きい時に特に有効である。
第8図は第7図の実施例を実際に構成し、第1
図におけるX軸を固定し、Y軸方向に第7図にお
けるフアイバ装着台4を微動させて得られた漏洩
光11の検出パターンである。本図に示すように
コア軸が一致した時、漏洩光の受光レベルは最小
になることから、この最小点を追跡しながらフア
イバ装着台を微動させ、コア軸を一致させ得る。
第9図は、第7図の実施例に基づき、コア径、
クラツド径、被覆径がそれぞれ10μm、125μm、
0.9mmの通常の単一モード光フアイバを100回融着
接続を行つた場合の融着接続損失のヒストグラム
であり、平均値は0.16dBを示しており、高精度
の接続ができることを示している。
実際の光海底ケーブルの布設、障害修理時には
光源6として接続作業点の直近の中継器LDを使
用することが可能である。
次に、本発明により軸合せして融着接続された
光フアイバの接続点の接続損失を評価する方法の
1例につき説明する。
第10図に本発明により実施された接続点を示
している。融着接続点15において、コア3を伝
搬してくる入射光16のパワをPio、透過光17
のパワをP0、融着点15及びその近傍からフア
イバ外へ出る放射光18のパワPrとすると、接続
点15での損失パワは(Pio−P0)となり、この
損失パワと放射光のパワの関係を一次式で表す
と、 Pr=K(Pio−P0)0<K<1 ……(2) となり、両辺をPioで除して P0/Pio=1−1/K・Pr/Pio ……(3) を得る。ここで、Kは光フアイバの種類と受光系
により異なるので、予め同種の光フアイバを用
い、実測によりP0/PioとPr/Pioの関係を求めて
おく。第11図に、P0/Pio、Pr/Pioが(2)式の関
係で表された場合を示している。
評価手順として、先ず融着前にPioを測定して
おき、Prを第10図の受光器9で測定し、Pr
Pioを求め、予め得られている第11図のような
グラフを参照してP0/Pioを求め、融着点の損失
を検知する。接続損失は10log(P0/Pio)として
得られる。
第12図と第13図に他の評価方法を示す。先
ず、第12図に示すごとく、融着点への入射光1
6に相当するフアイバ端出射光17aを球面光束
計12内で受け、Pioを測定する。ここで、球面
光束計12は内面に完全拡散塗料を塗布した中空
球であり、球の一側面に設けた観測用の小窓に受
光器9を装着し測定する。又、高精度の測定を行
う場合には出射光17aが受光器9の受光素子に
直接入射しないように遮光板19を入れ、直接光
をさえぎる。次に、第13図に示すごとく、融着
接続が施された部分を球面光束計12に入れ融着
点及びその近傍からの放射光18のパワPrを測定
する。両測定値よりPr/Pioを求め、前述のよう
に予め同種のフアイバを実測して得られた参照グ
ラフを基に、P0/Pioを求め、対数をとり10log
(P0/Pio)から融着点の接続損失を把握すること
ができる。
(5) 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、クラツ
ド層に導波された光の一部はリーク・モードとな
り、特に高次モードはクラツド層と被覆層の境界
面の不均一性、マイクロベンデイング等により容
易に光フアイバ外へ漏洩するため、強制的に光フ
アイバを曲げる必要もなく、漏洩光を検出するこ
とができ、その検出レベルを監視しながら精度良
く光フアイバのコア軸を合せ、低損失の融着接続
を完了することができる。特に、前述の従来方式
が適用不可能な場合、極めて有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
第1図は光フアイバ融着接続器の接続機構部を
示す斜視図、第2図は従来のモニタ方式によるコ
ア軸合せ方法を説明するための系統図、第3図は
本発明の原理説明用断面図、第4図は本発明の一
実施例を示す系統図、第5図は本発明の他の実施
例を示す系統図、第6図は本発明の別の実施例を
示す系統図、第7図は本発明の他の実施例を示す
系統図、第8図は第7図の実施例に基づいて得ら
れた漏洩光の検出パターンを示す特性図、第9図
は第7図の実施例に基づいて単一モード光フアイ
バの融着接続を行つた時の接続損失のヒストグラ
ム、第10図、第12図及び第13図は本発明方
法による軸合せの仕上り状態の評価を行う方法を
説明するための系統図、第11図は第10図、第
12図及び第13図における評価方法に用いられ
る特性図である。 1……被覆層、2……クラツド層、3……コ
ア、4……フアイバ装着台、5……放電用電極
棒、6……光源、7……被フアイバ心線、8……
光フアイバ融着接続器、9……受光器、10……
レベルメータ、11……漏洩光、12……球面光
束計、13……変調信号発生器、14……ロツク
インアンプ、15……接続点、16……入射光、
17……透過光、17a……出射光、18……放
射光。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 コアを中心としてその外側にクラツド層を有
    しさらに該クラツド層の外側に少なくとも被覆層
    が順に配置されるように構成された一対の光フア
    イバの相互接続に際し、接続端側の被覆層を一部
    除去して突き合わせ各々のコア軸を一致させる光
    フアイバコアの軸合わせ方法において、 前記の一対の光フアイバのうちの一方の光フア
    イバの非接続端側からコア内に発光素子からの光
    を導入し、突き合わせ点で該一方の光フアイバの
    コアから出射する光を前記の光フアイバのうちの
    他方の光フアイバの端面から入射させ、前記被覆
    層が除去された部分の空気に囲まれた前記クラツ
    ド層内に閉じ込められて伝搬していくクラツドモ
    ード光が、前記被覆層が施されている部分に達し
    た後、前記被覆層を介して放射モードとなつて前
    記他方の光フアイバ外へ漏洩する光を受光素子を
    用いて検知し、前記一対の光フアイバのうち少な
    くとも一方をコア軸に直交する面内で微動させ、
    前記漏洩光の検知量が最小になる状態を検知して
    前記一対の光フアイバの軸合せをすることを特徴
    とする光フアイバコアの軸合せ方法。
JP13513082A 1982-08-04 1982-08-04 光フアイバコアの軸合せ方法 Granted JPS5926711A (ja)

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