JPH0530810U - 光フアイバスプライス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、汚染を生じることなく所定の温度
プロフィ−ルにしたがってスプライス温度を調整するこ
とのできる光ファイバスプライス装置を得ることを目的
とする。 【構成】 ２つの光ファイバ端部をそれらが接合部で相
対的に整列されるまで移動させる位置調節装置と、接合
部に高い強度のエネルギのビ−ムを導く装置と、ビ−ム
の焦点を制御し、それによって接合部におけるエネルギ
の温度プロフィ−ルを制御する焦点制御装置とを備え、
この焦点制御装置は、スプライス処理中に必要とされる
接合部における温度プロフィ−ルを調整するためにビ−
ムの通路に沿って選択的に移動可能なレンズを備えてい
ることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、光ファイバをスプライスする装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

現在、長くて高い強度で、損失が低い、高品質の光ファイバは少数の光ファイ バ製造業者しか製造することができる。したがって、光ファイバをと要する場合 には使用状態に適応させるために光ファイバのスプライスが頻繁に必要となって いる。 高い強度で低損失の光ファイバスプライスは、適切なファイバを準備し、溶融 前に適切にファイバを整列させ、溶融状態に加熱すると共にファイバの端部を接 近させ結合し、融着後アニール処理をして製造される。 通常のファイバスプライス技術は水素・酸素フレームトーチング、Ｈ−Ｃｌガ スフレームスプライス、および電気アーク溶融を含む。水素・酸素フレームトー チングは自動化された処理ではなかった。ファイバの温度はオペレータによって 制御されなければならなかった。スプライス品質はオペレータの技術に依存して いるため均一性が得られなかった。低損失のスプライスを実現するために必要と される正確さによりファイバを整列し移動を制御することも困難であった。した がって、水素・酸素フレームトーチングでは、ファイバの温度、整列および移動 の不十分な制御のために高い強度で損失の低い高品質の光ファイバの生産率は低 かった。

【０００３】 Ｈ−Ｃｌガスフレームスプライスは、高い強度のスプライスを生産することで 知られているが、Ｈ−Ｃｌガスは非常に有害であることが認められた。 電気アーク溶融は、最適な伝送が接合部を通して得られるまでコンピュータ制 御された位置調整装置がファイバ端部を面と面で整列させる自動化された処理で ある。高電圧は２つの電極に供給され電気アークにより誘起熱を生成する。適切 な加熱によりファイバの温度はガラスの融点に達し、表面張力がファイバの端部 を一緒に引込んで端部が溶融される。不十分な熱ではガラスは溶融しない。過剰 の熱では、ファイバ端部が溶融して互いに離れる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

電気アーク溶融は高い強度のスプライスを形成することには有効であるが、い くつかの欠点を有している。まず第１に、電極によって発生されたイオン化され た気体が溶融された表面を汚染する傾向がある。 さらに別の問題として、電気アーク溶融やトーチおよびフレームスプライス技 術では温度プロフィールを制御することは難しい。温度プロフィールとは制御さ れた期間に対する特定量の熱エネルギ適用のタイミングである。本考案の過程に おいて温度プロフィールの制御が特に重要であることが認められた。温度プロフ ィールの制御が不適切であると得られたファイバスプライスは熱ショックにさら され、結果的にファイバに対する構造的な損傷を生じる原因となる。これらの問 題の結果として均一な特性のファイバスプライスを得ることは困難である。しか しながら、従来ファイバスプライスに使用されていた電気アーク溶融やフレーム スプライス技術では所定の温度に加熱するだけで温度プロフィールの制御は採用 されておらず、またこれらの技術では温度プロフィールの制御は困難である。

【０００５】 したがって、信頼性のある温度プロフィールの制御が可能であり、汚染するこ となくスプライス温度の良好な制御を行う光ファイバスプライス装置が必要とさ れる。さらに、そのような光ファイバスプライス装置はファイバ端部の整列を妨 害することなく、またファイバに熱ショックを与えることなく溶融熱を供給する 装置が必要とされている。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】

この技術的な必要性は、本考案の光ファイバスプライス装置によって解決され る。本考案の光ファイバスプライス装置は、少なくとも２つの光ファイバ端部を それらが接合部で相対的に整列されるまで移動させる位置調節装置と、接合部と 交差するビ−ム通路に沿って接合部に高い強度のエネルギの光ビ−ムを導く装置 と、光ビ−ムの焦点を制御して接合部におけるエネルギの温度プロフィ−ルを制 御する焦点制御装置とを具備しており、この焦点制御装置は、スプライス処理中 に必要とされる接合部における温度プロフィ−ルを調整するために光ビ−ム通路 中に配置され、光ビ−ム通路に沿って選択的に移動可能なレンズを備えているこ とを特徴とする。

【０００７】 本考案の光ファイバスプライス装置は、位置調整装置によって２つの光ファイ バ端部を移動して接合部で相対的に整列させる。それから高い強度のエネルギの ビームが整列された光ファイバ端部を溶融するのに必要な温度を得るために焦点 制御装置のレンズを通って光ファイバ端部の接合部に導かれる。レンズを光ビ− ム通路に沿って選択的に移動させることによって光ビームの焦点は、光ファイバ 接合部に供給されるエネルギ密度の適切な温度プロフィールを維持するように制 御される。

【０００８】

【実施例】

添付図面を参照にして本考案の実施例について以下詳細に説明する。 図１は、本考案の光ファイバスプライス装置11の動作ブロック図である。装置 11は、スプライスのために光ファイバ15の第１のコイルの端部を保持するファイ バホルダ13を含む。ｘｙｚファイバ位置調整装置17は光ファイバ19の第２のコイ ルの端部を保持する。ファイバホルダ13、ｘｙｚ位置調整装置17および関連した 制御装置21（示されていない）は通常の構造であり、クリンジャーサイエンティ フィック社等の製造業者により販売されている。

【０００９】 ファイバ15および19の端部は、制御装置21によって顕微鏡の対物レンズ25上を 移動されて接合部23で面対面で同軸で縦方向に粗整列させられる。画像は、テレ ビジョンモニタ27（示されていない）上に顕微鏡25によって表示される。最初の ４５°反射器26は、第２の角度からの接合部23におけるファイバ端部の顕微鏡25 による観察を可能にする。

【００１０】 第２のファイバ19は局部的注入光源29を通ってファイバ位置調整装置17に取付 けられている。第１のファイバ15は局部的光センサ31を通ってファイバホルダ13 に取付けられている。局部的注入光源およびセンサは通常の構造であり、日本の 安藤社等の製造業者によって販売されている。ファイバのスプライス前の整列期 間中に、局部的注入光源29は第２のファイバ19に光信号を注入し、それは接合部 23を介して第１のファイバ15に送信される。第１のファイバ15中の光信号強度は 局部的光センサ31によって検出される。光センサ31は、ｘｙｚファイバ位置制御 装置21に対してインターフェイス制御装置33（示されていない）を介して第１の ファイバ15における信号強度を示す電気信号を供給する。粗整列はｘｙｚファイ バ位置調整装置17によって行われ、オペレータによりＴＶモニタおよび部分光抽 出読取り装置を介して手動で制御され、一方精密で正確な整列は予めプログラム された制御装置21および局部的注入光源29、光センサ31およびｘｙｚ位置調整装 置17を含むファイバ位置制御装置によって達成される。すなわち、適切にプログ ラムされた制御装置21はファイバ位置調整装置17に指示してファイバを近接させ 、最も低い損失が得られるようにファイバを整列させ始める。

【００１１】 本考案の技術にしたがって、ファイバが正確に整列された後、ファイバ23の接 合部23にエネルギの高い強度のビームを導き、スプライスに供給エネルギの最適 な温度プロフィールを提供するようにビームの焦点を制御することによってファ イバ15および溶融が行われる。ビーム37はレーザ35によって与えられる。好まし い実施例において、レーザ35はファイバを加熱するために必要な10.2ミクロンの 波長で動作する通常の５ワットのＣＷ（連続波）のＣＯ₂ レーザである。

【００１２】 レーザビーム37は、第２および第３の45°反射器39および41によって焦点制御 装置43を通してプライス接合部23に導かれる。図２に示されているように、焦点 制御装置43は第１の可動レンズ45、第２および第３の固定レンズ47および49を含 む。第１のレンズ45の位置は位置制御装置21によってレンズ45の支持台を駆動す る直流モータ51を選択的に付勢することによって制御される。直流モータ51の代 りに本考案の技術的範囲を逸脱することなく別のレンズの駆動方式が使用されて もよいのでこの部分はブロックとして示されている。例えば、同軸タイプのモー タ駆動装置は本考案の技術的範囲内においてレンズを位置するために使用される ことができる。 溶融処理中に制御装置21におけるプログラムはファイバ位置調整装置17に指令 してファイバ15，19の端部を接近させる。加熱は連続的に行われ、制御装置21が レンズ45を移動させることによって温度を所望の温度プロフィールにしたがって 低下させる。溶融処理の終了後、オペレータはホルダからファイバを取除くだけ である。

【００１３】 図２はまたファイバホルダ13およびファイバ位置調整装置17に関する顕微鏡の 対物レンズ25の位置を示す。ビーム37の縦軸はファイバ15および17の縦軸を横断 する。レーザビーム37は耐火れんがのようなビーム遮断装置50に注入される。

【００１４】 したがって、ビームからのエネルギは接合部23でファイバ15および19に供給さ れ、レンズ45はスプライスされるファイバに最適温度プロフィールを提供するよ うに焦点を変化するために移動される。当業者は、スプライス処理中にレンズ位 置を最適に制御するように制御装置21により使用される所望のスポット寸法およ び温度プロフィールを定めることができる。 制御装置は、所望のビームスポット寸法、したがって最適な温度プロフィール を提供するようにレンズ45を位置するのに有効に制御信号をモータ51に供給する ように簡単なサーボ制御プログラムを行うマイクロプロセッサを含む。好ましい 実施例において、制御プログラムは基本的に書込まれている。

【００１５】 図３は、本考案の装置11の中心素子間の電気接続を示すブロック図である。制 御装置21には４つの出力チャンネルが設けられており、それらは、ファイバ位置 調整装置17のｘ、ｙおよびｚ軸方向の位置制御を行う３つのステップモータを制 御するためのｘ、ｙおよびｚ軸制御信号を供給する３つの出力チャンネルと、焦 点制御装置43の第１のレンズ45の軸方向の移動を制御するための制御信号を供給 する１つの出力チャンネルである。

【００１６】 レーザ35は、制御装置21によって切替えられるレーザ電源36によって給電され る。位置制御装置21およびインターフェイス制御装置33は通常のパワー駆動装置 38からパワーを受ける。その他の電源およびパワー接続は説明を判り易くするた めに省略される。当業者は、示された各素子に必要なパワー接続を設けることが できる。光センサ31からの最適な整列データは、溶融処理の開始を信号するため にインターフェイス制御装置33を介して制御装置21に供給される。

【００１７】 スプライスの前に、ファイバは適切な通常の方法で準備されるべきである。温 度プロフィールは、ファイバの表面上に付着した埃およびその他の粒子を焼却す るためにファイバが低温にさらされている期間中の予備溶融ステップを含んでい なければならない。融着後のアニール工程もまた熱ショックを最小にするように 制御温度プロフィール内に含まれなければならない。融着後のアニール工程にお いて、ビームスポット寸法はスプライスされた接合部の周囲でファイバ直径の４ 乃至５倍に増加されてもよい。これは漸次的な冷却が熱応力を減少することを可 能にする。アニール期間中、スポット寸法はさらに冷却するように制御されてフ ァイバ直径の10乃至15倍に増加されてもよい。温度プロフィールは光ファイバの 個々の特性に依存する。

【００１８】 装置11は、蝶番で結合されたカバー55および57を有するキャビネット53内に配 置されている。電気的なインターロック（示されていない）はレーザ35に対する パワーの接続を解除し、カバー55および57の開閉の際に動作位置へおよびそこか ら第１の反射器26を移動するメカニズム（示されていない）を付勢する。

【００１９】 以上この考案は特定の実施例を参照にして説明されたが、当業者は実用新案登 録請求の範囲に記載された本考案の技術的範囲から逸脱することなく種々の変形 、変更を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の光ファイバスプライス装置のブロック
図。

【図２】本考案の光ファイバスプライス装置の概略構成
図。

【図３】本考案の光ファイバスプライス装置の素子間の
電気接続を示すブロック図。

【符号の説明】

13…ファイバホルダ、15…光ファイバ、17…位置調整装
置、19…光ファイバ、23…光ファイバ接合部、21…制御
装置、35…レーザ、43…焦点制御装置、45…レンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 スーン・ジヤン アメリカ合衆国 カリフオルニア州 90024、ロサンゼルス，ナンバー 519、ウ エストウツド・プラザ 308 (72)考案者 リー・アール・ハインツエ アメリカ合衆国 カリフオルニア州 93063、シミ・バレイ、リユボツク・ドラ イブ 4493

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの光ファイバ端部をそれ
   らが接合部で相対的に整列されるまで移動させる位置調
   節装置と、 前記接合部と交差する光ビ−ム通路に沿って前記接合部
   に高い強度のエネルギの光ビ−ムを導く装置と、 前記光ビ−ムの焦点を制御して前記接合部におけるエネ
   ルギの温度プロフィ−ルを制御する焦点制御装置とを具
   備しており、 この焦点制御装置は、スプライス処理中に必要とされる
   前記接合部における温度プロフィ−ルを調整するために
   前記光ビ−ム通路中に配置され、前記光ビ−ム通路に沿
   って選択的に移動可能なレンズを備えていることを特徴
   とする光ファイバスプライス装置。
2. 【請求項２】 前記焦点制御装置は、前記ビ−ムの通路
   に沿って前記接合部に近付きおよび遠去かるようにレン
   ズを選択的に移動させるために、レンズに結合されて駆
   動するモ−タ装置およびこのモ−タ装置を選択的に付勢
   する制御装置を具備している請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記焦点制御装置は前記レンズと光学的
   に整列している第２のレンズおよび第３のレンズを備え
   ている請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記位置調整装置は第１のファイバを通
   り、互いに整列した両光ファイバの端部を通って第２の
   光ファイバ中に光エネルギを注入する光源装置を備えて
   いる請求項第１記載装置。
5. 【請求項５】 前記位置調整装置は前記第２の光ファイ
   バ中の光エネルギ−を感知する装置を備えている請求項
   ４記載の装置。
6. 【請求項６】 前記位置調整装置は前記光ファイバの端
   部の相対的な位置の表示を行うモニタを備えている請求
   項第１記載の装置。