JPH0634836A - 光ファイバの接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 融着接続部のマイクロクラックの発生を抑制
し、高強度の融着接続を達成する。 【構成】 融着機７の融着接続領域をフード６で覆い、
さらにフード６の外側をカバー11で覆う。カバー11内に
は窒素ガスボンベ14から窒素ガスを導入し、フード６内
を窒素ガスで充満させて融着接続の雰囲気中の酸素濃度
を３％以下にする。フード６内の酸素濃度は酸素濃度計
８で検出する。３％以下の酸素濃度の雰囲気中で光ファ
イバ心線５ａ，５ｂの光ファイバ同士を放電エネルギを
利用して融着接続する。３％以下の低い酸素濃度の雰囲
気中で融着接続することで、融着接続時の熱歪に起因す
るマイクロクラックの発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電エネルギを用いて
光ファイバを融着接続する光ファイバの接続方法の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、周知のように、光海底ケーブル
に使用される光ファイバ心線は20〜70Ｋｍと長尺なもの
が要求されるが、このような長尺の光ファイバ心線を継
目なしで製造することは困難であるので、通常は、複数
の光ファイバ心線の光ファイバを融着によって接続し、
この接続した長尺の光ファイバ心線を複数本集合して光
海底ケーブルが製造されている。

【０００３】この種の光海底ケーブルに使用される光フ
ァイバ心線には１〜２％の歪に耐え得る強度が要求され
ており、このため、光ファイバの融着接続部の強度とし
て、一般に、1.5 〜2.5 ％程度の歪に耐え得ることが要
求される。このことから、光海底ケーブルに使用される
光ファイバの融着接続には、通常の地中に敷設される光
ケーブルに比べ、強度の強い高強度接続方法が採用され
ている。

【０００４】この高強度接続方法は通常、次のように行
われている。まず、光ファイバ心線の接続端部側の被覆
材を裸のガラスファイバに傷が付かないように、ストリ
ッパー等を用いずに熱濃硫酸等を用いて除去する。次
に、この被覆材が除去されて光ファイバ（ガラスファイ
バ）が露出した接続端部を融着接続機にセットする。こ
の融着接続機は図５および図６に示すように、所定の間
隔を介して対向配置されている放電電極１ａ，１ｂを備
え、この放電電極１ａ，１ｂの向きに対して直交する左
右両側にＶ溝９が形成されている一対のＶ溝ブロック３
ａ，３ｂが配置され、光ファイバ４が露出した単心又は
多心（図では多心）の光ファイバ心線５ａ，５ｂがその
光ファイバ４をＶ溝ブロック３ａ，３ｂのＶ溝２に収容
して軸合わせされた状態で図６に示すように対向配置さ
れ、この状態で、大気雰囲気中で放電電極１ａ，１ｂ間
に放電を発生させ、この放電エネルギを光ファイバ４の
接続端部に与えて接続端部を溶融し、光ファイバ４同士
を圧接することにより、光ファイバ心線５ａ，５ｂの光
ファイバ４同士の接続が達成される。

【０００５】この融着接続に際して、光ファイバ４の接
続部分は、ほぼ2000度の高い温度に加熱され、融着接続
完了時に放電の停止により急激に冷やされるので、急激
な熱変化を受け、この熱変化の熱歪により融着接続部の
ガラス表面に微小なマイクロクラックが発生する。この
マイクロクラックは光ファイバの引っ張り強度を弱める
原因となるので、次に、このマイクロクラックを除去す
るために、光ファイバの融着接続領域をフッ化水素（Ｈ
Ｆ）を含む溶液によってガラス表面をエッチングする。
次に、露出している光ファイバ４の表面に被覆材を施し
た後、スクリーニング試験（融着接続部の両側から光フ
ァイバ心線５ａ，５ｂを所定の力で引っ張り、融着接続
状態の合否を判定する試験）を行い、この試験に合格し
たものを光海底ケーブル用の光ファイバ心線として使用
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光ファ
イバを融着接続してスクリーニング試験を行うと、マイ
クロクラックの傷が深いものはエッチングで取り除くこ
とができず、融着接続部の強度が弱くなるために、その
融着接続部分で破断し、スクリーニング試験に不合格と
なるものがほぼ一定の割合で発生する。試験に不合格の
場合には、その都度融着接続作業をやり直さなければな
らず、接続作業の効率が悪い上に、融着接続の信頼性の
上で問題がある。

【０００７】勿論、エッチングをさらに進めれば、マイ
クロクラックはなくなるが、そうすると、ファイバ径が
必要以上に細くなり、引っ張り強度が弱くなってしまう
という問題が生じる。

【０００８】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、融着の接続強度を高
め、信頼性に優れた光ファイバの接続方法を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、間隔を介して対向する放電電極間に接続すべき
光ファイバの接続端面同士を向かい合わせて配置し、こ
の光ファイバの接続端部に放電エネルギを与え、光ファ
イバを融着接続する光ファイバの接続方法において、前
記光ファイバの融着接続部の雰囲気中の酸素濃度を３％
以下にして光ファイバの接続端部に放電エネルギを与え
ることを特徴として構成されている。

【００１０】

【作用】上記構成の本発明において、接続すべき光ファ
イバを放電電極間に対向配置し、例えば、融着接続雰囲
気中に不活性ガスを供給してその雰囲気中の酸素濃度を
３％以下にしてから放電電極間に放電を発生させ、その
放電エネルギを光ファイバの接続端部に与えて光ファイ
バ同士の融着接続を行う。酸素濃度を３％以下にして放
電エネルギを与えることで、融着時のマイクロクラック
の発生が抑制され、融着接続の機械的強度が高められ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図
１には本発明に係る光ファイバの接続方法の一実施例が
示されている。本発明者は、融着接続時に発生するマイ
クロクラックの発生原因を調べたところ、放電雰囲気中
の酸素濃度が大きく影響することを突き止めることがで
きた。つまり、酸素濃度が大きいと融着時に酸素の活性
化により光ファイバの分子結合が切断されて、マイクロ
クラックが発生し易くなることが分かった。本実施例は
この点に着目し、融着接続雰囲気中の酸素濃度を低く
し、マイクロクラックの発生を抑制することを特徴とし
ている。

【００１２】前記特徴的な方法を行うため、この実施例
では、融着接続機７の前記図５および図６に示す融着接
続領域をフード６で覆っている。すなわち、接続すべき
光ファイバ心線５ａ，５ｂの光ファイバ４をＶ溝ブロッ
ク３ａ，３ｂのＶ溝２に収容して軸合わせしてセットし
た後に接続領域をフード６で覆っている。

【００１３】フード６内には酸素濃度計８の酸素検出端
部10を挿入してフード６内の酸素濃度を検出可能にして
いる。フード６の外側はプラスチック製の箱状のカバー
11で覆われており、カバー11には窒素ガス用のシンフレ
ックスチューブ13の先端側が挿入されている。このシン
フレックスチューブ13の基端側は窒素ガスボンベ14に接
続されており、この窒素ガスボンベ14からカバー11に至
る間には窒素ガスの流量を検出するフローメータ15が介
設されている。なお、酸素濃度計８の検出挿入部16はカ
バー11に設けた穴から内部に差し込まれている。図中12
はカバー11と光ファイバ心線との間に当てがわれている
スポンジである。

【００１４】本実施例では、光ファイバ心線５ａ，５ｂ
がフード６内で図６に示す状態にセットされた状態で、
不活性ガスとしての窒素ガスが窒素ガスボンベ14からカ
バー11内に噴出され、この噴出された窒素ガスはフード
６の開口部（図示せず）を通ってフード６内に充満し、
フード６内の酸素濃度が減少する。このフード６内の酸
素濃度は時々刻々酸素濃度計８により検出される。

【００１５】フード６内が窒素ガスで満たされ、酸素濃
度が３％以下になった以降に放電電極１ａ，１ｂに放電
電流が供給され、電極間放電が行われる。この放電エネ
ルギが光ファイバ４の接続端部に加えられ、接続端部が
溶融したときに光ファイバ４同士を圧接することによ
り、目的とする光ファイバ心線５ａ，５ｂの光ファイバ
４同士の融着接続が達成される。この融着接続後、カバ
ー11とフード６を開いて融着接続された光ファイバ心線
５ａ，５ｂが取り出され、従来例と同様に融着接続部の
エッチングおよび被覆材の被覆等の作業が行われるので
ある。

【００１６】本発明者は、被覆外径が400 μｍの単心の
光ファイバ心線を用いて、15対のサンプルを用意し、各
対の光ファイバを融着接続機にセットした後、窒素ガス
ボンベ14から約30ｌ／min の流量で窒素ガスを約30秒流
してフード６内の酸素濃度を0.2 〜10.7％の範囲内で変
化させて融着接続を行い、窒素ガスを供給しない通常の
大気雰囲気中での融着による15サンプルとスクリーニン
グ試験を行わずに引っ張り試験機を用いて引っ張り試験
を行い、融着接続部の強度を比較した。

【００１７】図２はこれらの実験結果をワイブル分布で
表したものである。この図で、○印は窒素ガスを供給し
て融着接続雰囲気中を0.2 〜10.7％の酸素濃度に可変し
て融着接続した15サンプル対の引っ張り試験のデータで
あり、×印は通常の大気雰囲気中で融着接続した15サン
プル対の引っ張り試験のデータである。この実験結果か
ら分かるように、引っ張り試験の破断強度が３Ｋｇ（約
３％歪）以上の部分ではほとんど差がないが、破断強度
が２Ｋｇ以下の低い範囲では、窒素ガスを供給した方の
発生頻度が非常に少なくなっている。

【００１８】さらに、本発明者は、融着接続時の酸素濃
度と破断強度との相関関係を求め、これを図３に示し
た。この図から分かるように、通常の大気雰囲気中で融
着接続を行った場合には、破断強度が強いものから弱い
ものまで大きくばらついているが、窒素ガスを供給して
酸素濃度を低くした場合では、特に、酸素濃度が３％以
下の範囲では全て強い破断強度を示して、通常のスクリ
ーニング試験の2.5 ％歪の引っ張り力のレベルを越え、
破断強度が低いものは皆無であり、融着接続強度が大幅
に改善されることが実証できた。

【００１９】これは、酸素濃度が３％を越えた領域で
は、融着接続時のマイクロクラックの抑制効果がまだ十
分ではないが、酸素濃度が３％以下となったときには、
前記マイクロクラックを抑制する効果が十分に発揮さ
れ、大幅な特性改善が図られたことによる。

【００２０】図４は本発明の他の実施例の実験結果を示
したものである。この実施例は、前記実施例の窒素ガス
の代わりに不活性ガスとして、アルゴンガスを用いて前
記実施例と同様にフード６内にアルゴンガスを供給して
酸素濃度を低くし、前記実施例の場合と同様に15のサン
プル対を用いて各酸素濃度の雰囲気中でサンプル対の融
着接続を行い、次に、融着接続した各サンプル対を引っ
張り試験機にかけて引っ張り試験を行い、酸素強度と破
断強度との関係を表したものである。この実験結果から
も分かるように、酸素濃度が３％以下の領域で、破断強
度は３Ｋｇ以上となっており、これはいずれもスクリー
ニング試験の引っ張り力を越えており、スクリーニング
試験に全部合格する良好な結果が得られている。

【００２１】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記各実施例では不活性ガスとして窒素ガスとアルゴンガ
スを用いた場合について説明したが、もちろん、それ以
外の不活性ガスを用いて融着雰囲気中の酸素濃度を３％
以下にするようにしてもよい。また、不活性ガスを使用
せずに、真空ポンプを用いて融着接続領域を真空状態に
して、酸素濃度３％以下の雰囲気をつくるようにしても
よい。

【００２２】

【発明の効果】本発明は融着接続部の雰囲気中の酸素濃
度を３％以下に低くして融着接続を行うようにしたもの
であるから、融着接続時の熱歪により発生するマイクロ
クラックの発生を抑制することができるので、光海底ケ
ーブル用の高強度光ファイバ心線として十分に応え得る
高強度の融着接続を達成することができる。

【００２３】また、融着接続後のスクリーニング試験の
合格率が格段に高められることで、従来のようにスクリ
ーニング試験の不合格が頻繁に発生してその都度融着接
続をやり直すということもなくなり、融着接続作業の効
率を高めることができるとともに、融着接続の信頼性を
格段に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す説明図である。

【図２】同実施例の方法によって融着接続したサンプル
の融着接続強度を従来例との比較で示すワイブル分布の
グラフである。

【図３】同実施例における融着接続実験結果を従来例の
方法との比較で示す融着接続部の破断強度と酸素濃度と
の関係を示す相関図である。

【図４】本発明の他の実施例の融着接続実験データを示
す破断強度と酸素濃度との相関図である。

【図５】光ファイバの融着接続機の主要部の縦断面図で
ある。

【図６】融着接続機の主要部を光ファイバ心線をセッテ
ィング状態で示す平面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 放電電極 ４ 光ファイバ（ガラスファイバ） ５ａ，５ｂ 光ファイバ心線 ７ 融着機 ８ 酸素濃度計 11 カバー 14 窒素ガスボンベ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間隔を介して対向する放電電極間に接続
   すべき光ファイバの接続端面同士を向かい合わせて配置
   し、この光ファイバの接続端部に放電エネルギを与え、
   光ファイバを融着接続する光ファイバの接続方法におい
   て、前記光ファイバの融着接続部の雰囲気中の酸素濃度
   を３％以下にして光ファイバの接続端部に放電エネルギ
   を与えることを特徴とする光ファイバの接続方法。