JPH0510641B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は光フアイバをテーパ状に加工するに好
適な実用性の高い光フアイバ加工装置に関する。

発明の技術的背景 テーパ状に加工された光フアイバは半導体レー
ザ素子等の光源と、光伝送路としての光フアイバ
との結合器や、モードフイルタとして、或いは複
数本の光フアイバ束の光分配器等として用いら
れ、光通信用の光回路素子として重要な役割りを
果している。

さて、このようなテーパ状光フアイバを製作す
る場合、例えば従来一般に第１図に示す如き光フ
アイバ加工装置が用いられている。即ち、テーパ
状加工に供される光フアイバ１を治具２ａ，２ｂ
に固定支持し、その中央部を気体放電によつて加
熱したのち上記光フアイバ１をその軸方向外向き
に引張ることによつて上記光フアイバ１の加熱部
を引延してテーパ状の光フアイバを製作してい
る。上記光フアイバ１の加熱に用いられる気体放
電は、一対の対向配置された放電極３ａ，３ｂに
電流安定化用の抵抗４を介して高圧電源４より放
電電圧を印加し、上記放電電極３ａ，３ｂ間に放
電を生起して得られる。

背景技術の問題点 しかして従来、上記した構成の装置を用いて製
作されるテーパ状光フアイバのテーパ角は数度以
上と大きな値を有する。このテーパ角は、テーパ
状光フアイバを用いて実現される場合その光結合
度に大きく依存し、一般的に2゜以上のテーパ角と
なつた場合には光結合効率が著しく低下する。更
に、第２図に示す如き２本の光フアイバを束ねて
構成される光結合器にあつては、結合部のテーパ
角が更に大きくなる。この結果、上記結合部の曲
り部における曲率半径が小さくなり、曲げによる
損失が増大して光結合器としての機能が十分に得
られなくなる。

そこで、光フアイバのテーパ角を小さくする為
に従来より種々工夫がなされているが、放電電極
３ａ，３ｂの電極形状を工夫したとしても加熱範
囲を１〜２mm程度しか確保できなかつた。これ
故、テーパ角を1゜以下に抑えたテーパ状光フアイ
バを製作することが著しく困難であつた。

発明の目的 本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、テーパ角の小さ
いテーパ状光フアイバを再現性良く、簡易に製作
することのできる実用性の高い光フアイバ加工装
置を提供することにある。

発明の概要 本発明は、気体放電によつて光フアイバを加熱
する複数の放電電極対を上記光フアイバの軸方向
に沿つて設け、これによつて光フアイバの広い領
域に亘つて加熱領域を形成するようにしたもので
ある。特に上記複数の放電電極対の位置関係ある
いは各放電電極対の放電加熱エネルギーを制御し
て光フアイバに対する加熱温度分布を適正制御す
ることにより、所望とするテーパ角のテーパ状光
フアイバを製作できるようにしたものである。

発明の効果 従つて、本発明によれば複数の放電電極対が光
フアイバの軸方向に沿つて配置される為、光フア
イバの軸方向の広い範囲に亘つて加熱領域を形成
できるので、その引延し時に光フアイバに対して
なめらかで角度の小さいテーパを簡易につけるこ
とが可能となる。しかも、加熱領域の加熱温度分
布を適正制御することによつて、上記光フアイバ
のテーパ加工を再現性良く行い得、1゜以下のテー
パ角の設定も簡易に行い得る等の絶大なる効果を
奏する。

発明の実施例 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。

第３図ａ，ｂは実施例装置の概略構成図であ
り、図中１１はテーパ状加工に供される複数本の
光フアイバからなる光フアイバ束である。この光
フアイバ束１１は、テーパ状加工に供される領域
を挾むその両側部を治具１２ａ，１２ｂにて支持
して装置に装着される。これらの治具１２ａ，１
２ｂは加熱された光フアイバ束１１をその軸方向
に引張り力を加へ、引延しを行う機能をも有す
る。

しかして、上記光フアイバ束１１の加熱領域に
は、光フアイバ束１１の軸方向に沿つて複数の放
電電極対が配置されている。これらの放電電極対
（ここでは６対）１３ａ，１３ｂ〜１３ｆは、対
を為す放電電極を前記光フアイバ束１１を挾む位
置に対向して設けられるものであつて、各放電電
極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆ間の配設間隔ａおよ
び対を為す電極の対向間隔ｂは装置仕様に応じて
定められている。例えば複数の放電電極対１３
ａ，１３ｂ〜１３ｆの配置間隔ａは、その両端部
が広く、中央部が狭く設定されている。即ち、放
電電極対１３ａ，１３ｂ間および放電電極対１３
ｅ，１３ｆ間が間隔a₁に、また放電電極対１３
ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ間がそれぞれ間隔a₂
（a₂＜a₁）に設定されている。また各放電電極対
１３ａ，１３ｂ〜１３ｆの電極対向間隔ｂは、両
端が狭く、中央部が広く設定されている。即ち、
放電電極対１３ａ，１３ｆの電極対向間隔がb₁
に、また放電電極対１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１
３ｆの電極対向間隔がb₂（b₂＞b₁）にそれぞれ設
定されている。また各放電電極１３ａ，１３ｂ〜
１３ｆは第３図ｂに示すように光フアイバ束１１
の軸方向と直角な方向に距離ｃだけずらして設け
られており、これによつて放電電極間の放電路中
に光フアイバ束１１が直接介在されないようにな
つている。但し、この距離ｃは放電電極対１３
ａ，１３ｂ〜１３ｆの気体放電によつて光フアイ
バ束１１が十分加熱される程度に設定されること
は云うまでもない。

さて、このように配列された放電電極対１３
ａ，１３ｂ〜１３ｆには、それぞれ抵抗１４ａ，
１４ｂ〜１４ｆ，１５ａ，１５ｂ〜１５ｆが接続
されている。そしてこれらの抵抗１４ａ，〜１４
ｆ、１５ａ〜１５ｆを介した前記放電電極対１３
ａ，１３ｂ〜１３ｆの各端子は、１つおきに共通
に接続され、２つの群が形成されている。これら
の２つの群のうち、放電電極対１３ａ，１３ｃ，
１３ｅが属する第１の群はダイオード１６ａ，１
６ｂを介して電流方向を図中右廻りに制限して放
電電流安定化用の抵抗１７を介したのち高圧交流
電源１８に接続されている。また対電電極対１３
ｂ，１３ｄ，１３ｆが属する第２の群はダイオー
ド１６ｃ，１６ｄを介して電流方向を図中左廻り
に制限して、上記抵抗１７を介して高圧交流電源
１８に接続されている。高圧交流電源１８は、各
電極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆに放電を生起させ
るべく例えば3000V以上の交流高電圧を発生する
ものである。そしてこの交流高電圧は、例えば正
の半波時にはダイオード１６ａ，１６ｂを介して
第１の群を形成する放電電極対１３ａ，１３ｃ，
１３ｅに印加され、また負の半波時にはダイオー
ド１６ｃ，１６ｄを介して第２の群を形成する放
電電極対１３ｂ，１３ｄ，１３ｆに印加されるよ
うになつている。従つて、これらの放電電極対１
３ａ，１３ｂ〜１３ｆは、交流電圧のサイクルに
同期して第１および第２の群毎に交互に電圧供給
を受けて気体放電を行うことになる。

かくしてこのように構成された装置によれば、
各放電電極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆの気体放電
によつて光フアイバ束１１を加熱する温度分布は
第４図中破線の如く示され、総合的には実線で示
す如く広い範囲に亘つて広がつた加熱温度分布と
なる。故に、このように広い範囲に亘つて加熱さ
れた光フアイバ束１１を引延ばすことにより、上
記加熱領域が全体的に引延ばされるので、ここに
テーパ角の小さいなめらかなテーパ形状を得るこ
とが可能となる。つまり、光フアイバ束１１の軸
方向に沿つて設けられた複数の放電電極対１３
ａ，１３ｂ〜１３ｆによる気体放電加熱が相乗し
て光フアイバ束１１に広い範囲に亘つて加熱領域
を形成することが可能となる。故に、引張り力に
よつてこの広い範囲の加熱領域が全体的に引延ば
されるので所望とする小さいテーパ角のテーパ形
状を光フアイバ束に形成することが容易に可能と
なる。

ところで、上記実施例に示される構成の場合に
は問題はないが、複数の放電電極対１３ａ，１３
ｂ〜１３ｆを単に光フアイバ束１１の軸方向に沿
つて配列して、これらを個々に駆動した場合、隣
接する放電電極対間で気体放電が生じる虞れがあ
る。例えば放電電極対１３ｂ，１３ｃ間の図中上
側電極と下側電極との間で放電が生じる虞れがあ
る。このような正規の放電路でない位置に放電が
生じた場合、その放電のみならず全体に亘つて放
電が不安定化する。そして、このときには光フア
イバ束１１に与える加熱温度の分布も変化し、結
果として所望とする温度分布が形成されず、また
光フアイバ束１１の加工形状も変化する。このこ
とは、光フアイバ束１１のテーパ状加工の再現性
が悪いことを意味する。この点、上述したような
本装置の構成によれば区分された第１および第２
の群によつて放電電極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆ
がその配置位置上交互に作動するので、隣接する
放電電極対間で放電路が形成されることがない。
つまり放電路が各放電電極対１３ａ，１３ｂ〜１
３ｆ毎に個々に正しく形成されることになる。従
つて所望とする光フアイバ束１１の加熱温度分布
を確実に得ることができる。しかも各放電電極対
１３ａ，１３ｂ〜１３ｆは交互に放電方向を異に
するので、これによつても上記した隣接電極間の
誤つた放電路形成が効果的に阻止される。尚、放
電駆動の制御をサイリスタ等のスイツチ制御素子
を用いて行うことも勿論可能であるが、電源１８
が交流であることから、実施例に示されるように
ダイオード１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを用
いてスイツチング制御した方が装置構成を簡易に
実現できる。また、上記のように隣接する電極対
１３ａ，１３ｂ〜１３ｆ間で交互に放電を行わし
めるので、つまり隣接する電極対を同時に駆動し
ないので、各放電電極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆ
の放電路がそれぞれ安定化し、光フアイバ束１１
に形成する加熱温度分布の再現性が極めて良好に
なる。

一方、光フアイバ束１１に形成される加熱温度
分布は、各放電電極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆが
与える加熱温度が相乗したものとなる。従つて、
これらの各放電電極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆが
光フアイバ束１１に与える加熱温度を個々に制御
すれば総合的な加熱温度分布の特性を可変設定す
ることが可能となる。この可変設定の要素は、各
放電電極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆの位置的な関
係、および各放電電極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆ
が与える放電エネルギーである。

従つて今、複数の放電電極対１３ａ，１３ｂ〜
１３ｆのうち、その両側に位置する放電電極対１
３ａ，１３ｆは外側に逃げる熱がある為、中央部
の放電電極対１３ｂ〜１３ｅに比して光フアイバ
束１１に与える熱効率が悪くなる。従つて、放電
電極対１３ａ，１３ｆの電極対向間隔ｂを中央部
のそれより狭くする等すれば、上記熱効率を均一
化して一様分布の温度特性を形成することが可能
となる。

またテーパ状に加工される光フアイバ束１１の
中央部は所謂くびれ部となり、その熱容量が小さ
くなることから、加熱温度の小さなリツプルによ
つても大きな影響を受け易い。これ故、放電電極
対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆのうち中央部のもの
程、その配置間隔ａを狭くすれば上記リツプルを
軽減することが可能となる。尚、電極対向間隔ｂ
は１〜３mmの範囲で、また電極対配置間隔ａは
0.5〜1.5mmの程度でそれぞれ調整するようにすれ
ばよい。

このようにして各放電電極対１３ａ，１３ｂ〜
１３ｆの位置関係を調整することによつて、光フ
アイバ１１に所望とする加熱温度分布を与えて加
熱することが可能となる。

一方、このような位置関係のみならず、各放電
電極対１３ａ，１３ｂ〜１３ｆの放電エネルギー
を変えて温度分布を調整することも可能である。
これには、前記放電電極対１３ａ，１３ｂ〜１３
ｆにそれぞれ接続された抵抗１４ａ，１４ｂ〜１
４ｆ、１５ａ，１５ｂ〜１５ｆの値を調整して放
電電流を変え、放電エネルギー、即ち加熱エネル
ギーを変えるようにすればよい。例えば抵抗１４
ａ，１４ｆ、１５ａ，１５ｆの抵抗値を低くして
両端の加熱温度エネルギーを高くすればよい。
尚、各放電電極対の放電電圧を個個に可変するよ
うにして温度分布を設定するようにすることもで
きる。また、前記位置的要素と併用して温度分布
の制御を行うことも勿論可能である。

以上のように本装置によれば、光フアイバ束１
１に与える温度の分布特性を仕様に応じて簡易に
且つ任意に設定できるので、所望とする仕様で光
フアイバ束１１のテーパ形状加工を行うことがで
きる。例えば、２本の光フアイバを組合せてなる
前記第２図に示す形状の光結合器を製作する場
合、従来装置によつて製作されたものはテーパ角
が11゜、損失が11dBもあつたのに比して、本装置
による場合、テーパ角0.8゜、損失1.4dBのものを
容易に得ることができる。しかもその再現性は極
めて良好である。つまりテーパ角を小さくして損
失の低減を図つた実用性の高い光回路素子を簡易
に製作することが可能となり、その利点は極めて
大きい。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、放電電極対の数は仕様に応じて定
めればよい。１本の光フアイバをテーパ状に加工
する場合には２〜６対程度の放電電極対を用いれ
ばよく、また多くの光フアイバを束ねて分配器を
形成する場合には４〜12対程度の放電電極対を用
いればよい。また複数本の光フアイバを束ねる場
合には第５図に示すように光フアイバ束に対して
放電電極対を上下２段に配置するようにすればよ
い。更に実施例では交流型のものにつき説明した
が、直流型のものであつても良いことは云うまで
もない。要するに本発明はその要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例を示す構成図、第２図
は光回路素子の一例を示す斜視図、第３図ａ，ｂ
は本発明の一実施例装置を示す概略構成図、第４
図は温度分布を示す図、第５図は２段構成した放
電電極対と光フアイバ束との関係を示す図であ
る。 １１……光フアイバ束、１２ａ，１２ｂ……治
具、１３ａ，１３ｂ〜１３ｆ……放電電極対、１
４ａ，１４ｂ〜１４ｆ、１５ａ，１５ｂ〜１５ｆ
……抵抗、１６ａ，１６ｂ〜１６ｄ……ダイオー
ド、１７……抵抗、１８……交流高圧電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テーパ状加工に供される光フアイバの軸方向
   に沿つて対向配置された複数の放電電極対と、こ
   れらの放電電極対にそれぞれ気体放電を行わしめ
   て前記光フアイバを加熱する電圧を上記各放電電
   極対に供給する電源とを具備したことを特徴とす
   る光フアイバ加工装置。 ２ 複数の放電電極対は、その両端部に位置する
   放電電極対の対向間隔を、中央部に位置する放電
   電極対の対向間隔よりも狭くしたものである特許
   請求の範囲第１項記載の光フアイバ加工装置。 ３ 電源は、両端部に位置する電極対に他の電極
   対より大きい放電電流を供給するものである特許
   請求の範囲第１項記載の光フアイバ加工装置。 ４ 電源は、両端部に位置する電極対に他の電極
   対より長い時間気体放電を行わしめる電圧供給の
   制御を行うものである特許請求の範囲第１項記載
   の光フアイバ加工装置。 ５ 複数の電極対は、その配置間隔を両端部にお
   いて狭く、中央部において広くしたものである特
   許請求の範囲第１項記載の光フアイバ加工装置。 ６ 電源は、複数の放電電極対を隣接する放電電
   極間で交互に気体放電を行わしめる放電制御を行
   うものである特許請求の範囲第１項記載の光フア
   イバ加工装置。