JPH05341137A - 光ファイバーの曲がり癖矯正方法と矯正装置、および光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバーの曲がり癖を改善し、特に、光
ファイバーの利用に関わる工程で問題となる作業での信
頼性を高めるべく、光ファイバーの曲がり癖を矯正する
方法およびその装置と、曲がり癖が矯正された光ファイ
バーを用いてなる光素子を提供する。 【構成】 ファイバー芯線部および芯線部を保護する一
層以上の保護被覆よりなる光ファイバーの曲がり癖を矯
正する方法であり、光ファイバーを直線状に保持した状
態で加熱処理する方法。光ファイバーを挿入し直線状に
保持するための孔状あるいは溝状のガイドを有する治具
体と、該治具体を所定の温度に加熱するためのヒーター
部とを具備した曲がり癖矯正装置。これら方法あるいは
装置によって処理された光ファイバーを用いた光素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバーの曲がり
癖を矯正する方法およびその装置と、曲がり癖が矯正さ
れた光ファイバーを用いてなる光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバー製造技術の多大な進
展により、高い信頼度をもつ、長尺物光ファイバーの製
造およびその供給が可能となっている。このような長尺
光ファイバーは、取り扱いの容易さからリールに巻取ら
れた形態でユーザーに供給され、あるいは保管されるの
が普通である。しかし、このような長尺の光ファイバー
にあっては、使用する段階において少なくともリールに
巻取られていたことに起因する「曲がり癖」が光ファイ
バーに強く残っている。この曲がり癖は、光ファイバー
端部の保護被覆層の除去・ファイバー芯線の端面加工等
のファイバー加工工程、また光素子と光ファイバーの光
軸合わせ・光素子とファイバーの接合等の光ファイバー
を含めた光素子の実装工程において、作業の手際・精度
・再現性を悪くする要因となっており、これによって最
終的に得られる光素子の信頼性低下を招くといった問題
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような問題を解
決するため、光ファイバー加工工程・光素子実装工程の
一連の作業に先だって光ファイバーの曲がり癖を矯正す
ることはこれまでほとんど行われておらず、また矯正す
るための装置も提供されていないのが現状である。すな
わち、光ファイバーの曲がり癖を矯正する方法として
は、例えば光ファイバーをリールから外し、一端に重り
をつけて鉛直に垂らしておくことなどにより直線状に保
って保管しておく方法も考えられるが、このような方法
では光ファイバーの端部の曲がり癖を十分矯正すること
ができないのである。しかし、光通信が公衆通信手段と
してその重要性が急速に高まっているおり、その主要部
品である光ファイバーに関わる工程や、変調器等の他の
光部品と光ファイバーとを接続する工程についても、高
い均一性・信頼性が要求されつつある。

【０００４】本発明は、これまでほとんど問題点として
注意されることのなかった「光ファイバーの曲がり癖」
に着目し、さらにこの「曲がり癖」が、光ファイバーの
取扱い上、また光ファイバーを光部品に組み込むための
加工・実装といった重要な工程において、その精度・再
現性・信頼性を大幅に低下させる要因の一つであること
を重要視したうえで、光ファイバーの「曲がり癖」を改
善し、問題となる工程での信頼性を高めるべくなされた
ものであり、光ファイバーの曲がり癖を矯正する方法お
よびその装置と、曲がり癖が矯正された光ファイバーを
用いてなる光素子の提供を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】光ファイバーの曲がり癖
を矯正することは、以上のように重要な改善課題である
が、この矯正処理は、一般に合成樹脂がその保護被覆層
として用いられている光ファイバーの光特性・機械的特
性等の性能を著しく劣化させるものであってはならな
い。また、より簡単で単純な処理法であることが、工程
管理上望ましい。このような点に鑑み、本発明者は鋭意
研究の結果、処理方法や装置の構造が単純であり、しか
も処理による光ファイバーの性能劣化を出来る限り抑え
ることができる矯正方法および矯正装置に至り、本発明
を完成した。

【０００６】すなわち、本発明における請求項１記載の
光ファイバーの曲がり癖矯正方法では、光ファイバーを
直線状に保持した状態で加熱処理することにより前記課
題を解決した。また、請求項４記載の光ファイバーの曲
がり癖矯正装置では、光ファイバーを挿入し直線状に保
持するための孔状あるいは溝状のガイドを有する治具体
と、該治具体を所定の温度に加熱するためのヒーター部
とを具備してなることにより前記課題を解決した。さら
に、請求項６記載の光素子では、ファイバー芯線部およ
び芯線部を保護する一層以上の保護被覆よりなる光ファ
イバーを直線状に保持した状態で加熱処理し得られた光
ファイバーが用いられてなることにより、前記課題を解
決した。

【０００７】

【作用】リールに巻取られた形態で保管・出荷された光
ファイバーにある「曲がり癖」は、ガラス製の芯線より
むしろ合成樹脂製の一層以上の保護被覆層の形態履歴に
依存している。したがって、この保護被覆層の癖（形態
履歴）を、熱処理を加えることで矯正してやることによ
り、光ファイバーの曲がり癖を大幅に矯正・改善するこ
とができるのである。そして、本発明における請求項１
記載の光ファイバーの曲がり癖矯正方法によれば、光フ
ァイバーを直線状に保持した状態で加熱処理することに
より、光ファイバーにある曲がりがほぼ直線状に矯正さ
れる。また、請求項４記載の光ファイバーの曲がり癖矯
正装置によれば、光ファイバーを治具体のガイド内に挿
入して直線状に保持し、該治具体をヒーター部によって
加熱することにより、光ファイバーにある曲がりが直線
状に矯正される。さらに、請求項６記載の光素子によれ
ば、曲がり癖が矯正された光ファイバーを用いてなるこ
とにより、その製造に際しての作業、つまり光ファイバ
ーの端面を加工し、光素子に光軸調整の後固着する、と
いった操作の手際・精度・再現性が良好になる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。図１は本発
明における請求項４記載の光ファイバーの曲がり癖矯正
装置の一実施例であり、図１中符号１は矯正装置であ
る。この矯正装置１は、光ファイバー保持治具（治具
体）２と、これを着脱自在に載置固定するヒーター部３
とからなるものである。保持治具２としては、アルミナ
製の直円管からなりしたがって孔状のガイド２ａを有す
るもので、矯正の対象となる光ファイバーの外径に略相
当する内径を有したものが用いられ、例えば外径が０.
９ｍｍ、芯線直径が０.１２５ｍｍの光ファイバー（藤
倉電線株式会社製）の曲がりを矯正する場合、内径が１
ｍｍ（外径２ｍｍ、長さ１００ｍｍ）の直管が用いられ
る。ヒーター部３としては、例えばホットプレートのよ
うに温度調整が可能なものが用いられる。

【０００９】このような構成からなる矯正装置１を用
い、光ファイバーの曲がり癖を矯正する方法について説
明する。なお、ここで対象となる光ファイバーは、ファ
イバー芯線部と該芯線部を保護する一層以上の保護被覆
よりなるものである。まず、ヒーター部３を後述するよ
うに５０〜１００℃に調節しておき、その状態で光ファ
イバー４の端部を保持治具２内に挿通する。そして、２
分間程度加熱処理した後、光ファイバー４の冷却処理と
して、単に光ファイバー４を保持治具２内より引き抜
き、室温にて放置する。また、冷却処理については、光
ファイバー４を保持治具２内に挿通したまま、ヒーター
部３への通電を停止し、保持治具２を室温にまで冷却さ
せることによって行ってもよく、さらに光ファイバー４
を保持治具２内に挿通したまま、保持治具２をヒーター
部３より取り外し、別に用意した冷却盤上に移動し載置
するといった方法を採用してもよい。このような方法に
より光ファイバー４は、リールへの巻取りによる曲がり
癖が矯正され、ほぼ直線化されたものとなる。なお、保
持治具としては、直円管でなく、例えば直線状の溝をガ
イドとするものでもよい。

【００１０】（実験例１）図１に示した矯正装置１によ
り、直径（外径）が０.９ｍｍ、芯線直径が０.１２５ｍ
ｍの光ファイバー（藤倉電線株式会社製）の曲がり癖を
矯正した。光ファイバーを直径２１０ｍｍの巻取りリー
ルから外し、１００ｍｍの長さに切り分けて種々の温度
で加熱矯正処理を行なった。処理時間は２分間とし、加
熱処理後、光ファイバーを装置の保持治具２より抜き取
ることで、光ファイバーを室温にまで冷却（放冷）し
た。

【００１１】このような実験により各温度条件につき１
５本の光ファイバーを処理し、処理結果のばらつきを調
べた結果を図２に示す。図２は、光ファイバーの曲がり
を「円弧」と仮定して測定した曲率半径を示すもので、
未処理光ファイバー、種々の温度で矯正処理した光ファ
イバーについてそれぞれ示したものであり、結果のばら
つきについては１５本の試料について計算した標準偏差
（±σn-1）で示している。図２からわかるように、未
処理光ファイバーの初期の曲がりは曲率半径１３０ｍｍ
程度であり、巻取られていたリールの半径１０５ｍｍに
近い値であるのに対し、本発明の方法によって矯正され
た光ファイバーは、その曲率半径が矯正処理によって大
きくなり、光ファイバーの曲がり癖が矯正されほぼ直線
化されていることが確認された。また、処理温度７０℃
付近に矯正効果の最適温度をもち、結果のばらつき等を
考慮すると、５０〜１００℃で加熱処理を行なえばよい
ことがわかる。すなわち、１００℃を越える温度では明
らかに矯正効果が薄れ、結果のばらつきも増大してしま
い、一方５０℃未満で処理した場合にも矯正効果が薄れ
てしまうからである。なお、１００℃を越えると矯正効
果が薄れるのは、こような高い処理温度域では光ファイ
バー保護被覆層の熱変質が始まり、数層に分かれた保護
被覆層間の熱収縮の違いによって処理後に新たな曲がり
が導入されるためと考えられる。

【００１２】このような処理によって矯正した光ファイ
バーを用い、その端部の保護被覆層を長さ約２０ｍｍに
わたって除去する加工処理を行ったところ、処理前の従
来のものに比べ容易でかつ高い信頼度で行なうことがで
きた。また、この矯正処理光ファイバーを用いて光素子
を組み立てたところ、光素子と光ファイバーの光軸合わ
せ・光素子とファイバーの接合等の光ファイバーを含め
た光素子の実装工程における作業の手際・精度・再現性
が良好であり、これから得られる光素子についても十分
信頼性の高いものとなった。

【００１３】（実施例２）図１に示した矯正装置１によ
り、直径（外径）が０.９ｍｍ、芯線直径が０.１２５ｍ
ｍの光ファイバー（藤倉電線株式会社製）の曲がり癖を
矯正した。この実験では、加熱矯正処理後の光ファイバ
ーの冷却を、図１の矯正装置の保持治具２中で行なうこ
との、矯正効果への有効性を調べた。実験は、実験例１
同様、種々の温度で２分間の加熱処理した後、光ファイ
バー４を保持治具２中に保持したまま、冷却盤上（室
温）に移動し、１分間放冷した後に光ファイバーを治具
から抜き出すことによって行った。得られた結果（処理
後の曲率半径）を、図３中に黒丸で示した。また、冷却
方法の違いを比較するために、実験例１の結果を図３中
に白丸で示した。図３に示した結果より、加熱矯正処理
後の光ファイバーの冷却を、図１の矯正装置１の保持治
具２中で行なうことで、より大きな矯正効果が得られる
ことが判明した。また、処理温度の最適値は、実験例１
同様、およそ７０℃であった。

【００１４】（実験例３）図１に示した矯正装置１によ
り、直径（外径）が０.９ｍｍ、芯線直径が０.１２５ｍ
ｍの光ファイバー（藤倉電線株式会社製）の曲がり癖を
矯正した。この実験例では、矯正処理温度を７０℃に固
定し、処理時間の影響を調べた。また、加熱後の冷却に
ついては、実験例２で述べた保持治具２中での冷却を採
用した。加熱処理時間を変えて矯正した光ファイバーの
曲率半径を図４に示す。図４に示した結果より、処理時
間を３０秒間、１分間としたものでは、それより長い時
間処理したものに比べ矯正効果がわずかに小さいもの
の、試みた全ての処理時間（３０秒間〜１０分間）で、
実用上充分に曲がり癖を矯正し得ることが判明した。し
たがって、処理時間の最適値について特定する必要はな
いが、保護被覆層の熱変質の累積・工程の簡略化を考え
ると、不必要に長い処理時間は好ましくなく、よって加
熱処理時間としては２分間前後とするのが、必要最短な
時間となり好ましい。

【００１５】（実験例４）図１に示した矯正装置１によ
り、直径（外径）が０.９ｍｍ、芯線直径が０.１２５ｍ
ｍの光ファイバー（藤倉電線株式会社製）の曲がり癖を
実験例１、２および３に述べた条件で矯正した。この実
験例では、実験例１、２、３による光ファイバーの曲が
り癖の矯正に関する手法が、光ファイバー保護被覆層の
劣化、すなわち熱変質へ及ぼす影響について調べた。実
験は、矯正処理後の光ファイバー端部の保護被覆層を、
長さ１５ｍｍにわたって市販のファイバー芯線ストリッ
パー（昭和機械工具株式会社製）により除去し、その
際、除去に必要な「保護被覆層の引き抜き力」を引っ張
り試験機によって測定することにより行った。つまり、
保護被覆層が矯正処理中に熱変質・収縮等によって著し
く劣化していると、この「引き抜き力」が大幅に増大し
てしまい、あるいは保護被覆層が芯線に融着してしまう
などの理由で良好な除去結果が得られないことが予想さ
れるからである。

【００１６】実験例１、２、３で矯正された試料の引き
抜き試験を行い、実験例１および実験例２で矯正した試
料についての結果を図５に、実験例３で矯正した試料に
ついての結果を図６に示した。なお、図５においては、
実験例１で矯正した試料についての実験結果を白丸で示
し、実験例２で矯正した試料についての実験結果を黒丸
で示し、さらに比較のため未処理光ファイバーの引き抜
き力の値も併記した。図５および図６に示した結果よ
り、処理後の光ファイバーの保護被覆層除去に必要な
「引き抜き力」は、図５中に示した未処理品に対する値
に比べ、有意差がなく、したがって本発明の矯正処理に
より保護被覆層に著しい劣化は生じないことが確認され
た。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明における請求
項１記載の光ファイバーの曲がり癖矯正方法は、光ファ
イバーの利用・取扱いおよび光部品（光素子）への光フ
ァイバーの組み込みにおいてこれまでその重要性につい
て着目されることのなかった光ファイバーの曲がり癖
を、光ファイバーの光特性・機械的特性等の性能を著し
く劣化させることなく、引き続く工程に先立ち矯正して
ほぼ直線状にするものであるから、以後の工程、例えば
光ファイバー端部の加工・光素子への実装を高い精度・
再現性で行なうことができ、よって光ファイバーを用い
た部品・システムの信頼度を向上せしめることができ
る。請求項２記載の矯正方法は、加熱処理に引き続く冷
却処理を、加熱処理時同様光ファイバーを直線状に保持
したままで行なうものであるから、光ファイバーの曲が
り癖の矯正をより高い度合いで行うことができる。請求
項３記載の矯正方法は、５０〜１００℃という比較的低
い温度で加熱処理するものであるから、光ファイバーの
合成樹脂製保護被覆層を著しく熱変質させることなく、
したがって光ファイバーの光特性・機械的特性等の性能
の劣化を回避することができる。請求項４記載の光ファ
イバーの曲がり癖矯正装置は、簡単で単純な構造によっ
て光ファイバーの曲がりを直線状に矯正するものである
から、作業も簡略になり、よって使い勝手のよいものと
なる。請求項６記載の光素子は、曲がり癖が矯正された
光ファイバーを用いてなることによってその製造に際し
ての作業の手際・精度・再現性が良好になり、よって光
素子自体の信頼性も向上したものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバーの曲がり癖矯正装置の一
実施例を示す斜視図。

【図２】加熱処理温度と、処理後光ファイバーの曲率半
径との関係を示すグラフ。

【図３】冷却方法の比較結果を示すグラフ。

【図４】矯正処理時間と、処理後光ファイバーの曲率半
径との関係を示すグラフ。

【図５】加熱処理温度と、処理後光ファイバー保護被覆
層の引き抜き力との関係を示すグラフ。

【図６】加熱処理温度と、処理後光ファイバー保護被覆
層の引き抜き力との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 矯正装置 ２ 保持治具（治具体） ２
ａ ガイド ３ ヒーター部 ４ 光ファイバー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファイバー芯線部および芯線部を保護す
   る一層以上の保護被覆よりなる光ファイバーの曲がり癖
   を矯正する方法であって、光ファイバーを直線状に保持
   した状態で加熱処理することを特徴とする光ファイバー
   の曲がり癖矯正方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバーの曲がり癖
   矯正方法において、光ファイバーを直線上に保持した状
   態で加熱処理した後、光ファイバーを同じく直線状に保
   持した状態のままで冷却処理することを特徴とする光フ
   ァイバーの曲がり癖矯正方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の光ファイバーの曲
   がり癖矯正方法において、加熱処理を５０℃以上１００
   ℃以下の温度範囲で行なうことを特徴とする光ファイバ
   ーの曲がり癖矯正方法。
4. 【請求項４】 ファイバー芯線部および芯線部を保護す
   る一層以上の保護被覆よりなる光ファイバーの曲がり癖
   を矯正する装置であって、該光ファイバーを挿入し直線
   状に保持するための孔状あるいは溝状のガイドを有する
   治具体と、該治具体を所定の温度に加熱するためのヒー
   ター部とを具備してなることを特徴とする光ファイバー
   の曲がり癖矯正装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の光ファイバーの曲がり癖
   矯正装置において、前記治具体が、光ファイバーの外径
   に略相当する内径を有した直管であることを特徴とする
   光ファイバーの曲がり癖矯正装置。
6. 【請求項６】 ファイバー芯線部および芯線部を保護す
   る一層以上の保護被覆よりなる光ファイバーを直線状に
   保持した状態で加熱処理し、得られた光ファイバーを用
   いてなることを特徴とする光素子。