JPH07306332A - 光ファイバ−型光部品の製造装置および製造方法 - Google Patents

光ファイバ−型光部品の製造装置および製造方法

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JPH07306332A
JPH07306332A JP6336894A JP33689494A JPH07306332A JP H07306332 A JPH07306332 A JP H07306332A JP 6336894 A JP6336894 A JP 6336894A JP 33689494 A JP33689494 A JP 33689494A JP H07306332 A JPH07306332 A JP H07306332A
Authority
JP
Japan
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optical fiber
heating means
heating
laser light
optical
Prior art date
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Application number
JP6336894A
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English (en)
Inventor
Yuki Shimada
悠紀 島田
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】複数の光ファイバー3を平行的に密着配置する
手段及びその密着部の加熱手段としてレーザー光1によ
る第一の加熱手段とその密着部を光ファイバーの融点以
下まで加熱する第二の加熱手段を具備した光ファイバー
型光部品の製造装置およびその製造方法。 【効果】光ファイバー加熱融着時のマイクロクラックの
発生や光学特性の変化を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバーを用いた
方向性結合器、合流分岐素子、分波器などの光ファイバ
ー型部品の製造装置およびその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、方向性結合器、合流分岐素子、分
波器などの光ファイバー型部品の製作は、部分的に光フ
ァイバーの被覆部を除去しクラッド部がむきだしにされ
た2本以上の光ファイバーを相互に平行的に密着配置し
て、その密着部分を加熱融着、または必要に応じその部
分を長手方向に加熱しながら引き伸ばすことで作製す
る。
【0003】この加熱融着あるいは加熱引伸ばし工程に
おける加熱手段として、ガスバーナー加熱、微小電気ヒ
ーター加熱、放電加熱、レーザー加熱等が知られてい
る。しかし、これらの加熱法を上記の光ファイバー型部
品の加熱工程に応用した場合、カスバーナー加熱は、
バーナーの炎の大きさが光ファイバーの直径より大きく
光ファイバーの広い領域を加熱することができるが、数
十ミクロンから数百ミクロンの微小領域の加熱加工には
適切ではない。また炎のゆらぎも問題となる。微小電
気ヒーター加熱は、安全でクリーンな加熱方法である
が、光ファイバーの融点である1350℃の高温までの
使用に耐える長寿命でかつ数十ミクロンから数百ミクロ
ンの微小領域の加熱するヒーターを実現することは難し
い。放電加熱は電気放電により加熱する手段であり安
全でクリーンな加熱方法であるが、数十ミクロンから数
百ミクロンの微小領域を時間的に安定して加熱すること
は難しい。レーザー加熱も安全でクリーンな加熱方法
であり、レーザービーム径を絞ることにより数十ミクロ
ンから数百ミクロンの微小領域を精度良くかつ経時的に
安定した状態で加熱することが可能であるが、光ファイ
バーの熱伝導時定数よりも短い時間内に高温に加熱しよ
うとすれば、光ファイバー内にマイクロクラックが発生
したり光ファイバーの光学特性が変化したりする問題点
があった。また、レーザー照射部と非照射部との熱勾配
が急になるため、高温部と低温部との熱膨張の差により
照射後応力がかかり、製品形状が図5に示すような形状
に変化する問題点もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を鑑みてなされたものであり微小領域の加熱が可能とす
る安全でクリーンな光ファイバー型部品の製造装置及び
その製造方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、加熱方法に
よる光ファイバー内の温度分布について鋭意検討した結
果、開放型反射輻射による加熱手段とレーザーによる加
熱手段を組み合わせることにより光ファイバ内の温度分
布が適切になることを見出し本発明に至った。
【0006】すなわち、本発明は、光ファイバー型光部
品の製造装置において、複数の光ファイバーを平行的に
密着配置する手段及びその密着部を加熱、融着する手段
としてのレーザー光による第一の加熱手段とその密着部
を光ファイバーの融着開始温度以下まで加熱する第二の
加熱手段を具備していることを特徴とする光ファイバー
型光部品の製造装置であり、この第二の加熱手段が、開
放型電気式反射輻射熱による加熱手段またはレーザー光
による加熱手段であり、この第二の加熱手段が、加熱温
度を時間的に変化調整する手段を具備していることを特
徴とする光ファイバー型光部品の製造装置である。更に
は、この第一の加熱手段のレーザー光と光ファイバーが
所定の空間範囲を相対的に移動する手段、第一の加熱手
段のレーザー光のエネルギー密度を時間的に変化させる
手段を具備していることを特徴とする光ファイバー型光
部品の製造装置である。また、本発明は、光ファイバー
を平行的に密着配置し、前記密着部を第二の加熱手段に
より光ファイバーの融点以下に加熱した後、更にレーザ
ー光による第一の加熱手段により光ファイバーの融着開
始温度以上に加熱し、光ファイバー融着部を形成するこ
とを特徴とする光ファイバー型光部品の製造方法であ
り、この第二の加熱手段が、開放型電気式反射輻射熱に
よる加熱手段またはレーザー光による加熱手段であるこ
とを特徴とする光ファイバー型光部品の製造方法であ
る。
【0007】本発明の特徴である加熱手段は、レーザー
光による第一の加熱手段と開放型反射輻射またはレーザ
ー光による第二の加熱手段とからなる。このレーザー光
による第一の加熱手段は、光ファイバーを融着開始温度
以上の加熱できるものである。第二の加熱手段は、開放
型反射輻射による加熱手段またはレーザー光による加熱
手段から構成され、この加熱手段は、光ファイバーの融
点以下に加熱することができ、光ファイバーの密着部を
広く加熱することができるものであり、レーザー光の照
射部と非照射部の温度勾配を緩和するために配置され
る。以下実施例により説明する。
【0008】
【実施例】第二の加熱手段が開放型反射輻射による加熱
手段のときの本発明の実施例の一例を図1(a)、
(b)に示す。図1(a)、(b)に示すようにクラッ
ド部が露出した2本の光ファイバー3は、治具により平
行的に密着して配置される。この治具は光ファイバーを
加熱しながら延伸できるように移動可能である。
【0009】熱輻射線束を放射する熱輻射器2は、この
平行的に配置された光ファイバーの密着領域に向けて配
置されている。この熱輻射器2は、ファイバーの外周部
を囲む構成ではなく目視観察、位置調整等の付随作業を
しやすいように一部を開放した構成となるように配置す
る。電気ヒーターコイル等のようなグルリと取り囲むよ
うな構成ではこのような付随配置作業は困難となる。こ
れらの熱輻射器2は、光ファイバー3の密着部を軟化点
以上融着開始温度以下、好ましくは軟化点以上融点以下
に均一に加熱することができるものが好ましい。図1
(a)に示したように熱輻射器2は、複数であっても良
い。また、開放型電気式反射輻射熱による加熱手段は、
熱線を反射鏡により反射させる手段、レーザー光による
熱輻射器でも構わない。
【0010】一方、レーザー光源は熱輻射器の開放され
た方向から光ファイバー3の密着部にレーザー光1が照
射できるように配置される。また、レーザー光1は光フ
ァイバー3の密着部を融着するものであり、具体的に
は、レーザーの移動や、ミラーを使用することなどでレ
ーザー光1を移動させる。また、レーザ光1の出力は、
光ファイバー3の密着部の融着状態を制御できるように
調整可能であり、その波形も単パルス、繰り返しパル
ス、連続波等に制御できる。レーザー光源としては、C
2レーザー等が使用でき、熱輻射による加熱手段が安
定で長時間作動できる範囲内で高温に加熱できるものが
好ましい。例えば光ファイバーの密着部を融着開始温度
以上、そして対象の光ファイバーの融点以下程度に加熱
できるものであればよい。レーザー光1のビーム径は、
平行的に密着したそれぞれの光ファイバー3のクラッド
の厚さの和より小さいことが好ましい。コアへのレーザ
ー光1による影響を低減できるからである。レーザー光
1のビームを収束させるために、レンズ、ミラー等を使
用しても構わない。以上の例では、光ファイバーに対し
てレーザー光が移動する例をとって説明したが、レーザ
ー光に対して光ファイバーが動く構成であっても良く、
光ファイバーとレーザー光が相対的に移動可能であれば
良い。
【0011】第二の加熱手段がレーザー光による加熱手
段のときの原理構成図を図2(a)に示す。平行的に配
置された2本のクラッド部が露出した光ファイバ−3の
密着領域に向けてレーザー光を放射するレーザー光源1
00,101が配置されている。このうち、レーザー光
源100はバックグランドヒーターであり、光ファイバ
ー3の密着部を軟化点以上融着開始温度以下、好ましく
は軟化点以上融点以下に均一に加熱することができる。
一方、レーザー光源101は、光ファイバー3の密着部
を融着するものであり、前記のレーザー光1と同様な作
用を有し長手方向に加熱できるように移動可能となって
いる。これらのレーザー光による加熱手段の構成は、基
本的には、レーザー光源、レンズ、減衰器からなる。レ
ーザー光源の発振波長は対象物での吸収効率の高い波長
を使用する。レンズ120は、回転楕円体形状のレンズ
となっており、光ファイバの長手方向に広くレーザー光
を照射できる。レンズ121は光ファイバーの密着部の
狭い範囲領域を照射できるようにするものである。減衰
器は入力エネルギーを時間的に調節するものであり、減
衰器の配置は、光源とレンズとの間またはレンズとファ
イバーとの間であり、レーザー光の許容通過光エネルギ
ー密度や焦点距離の変動量等の兼ね合いでいずれかを決
める。尚、図2(a)においては、第一の加熱手段と第
二の加熱手段は独立したレーザー光源を有しているが、
一つのレーザー光源102からハーフミラー140、反
射鏡150等を使用しレーザー光を二本以上に分割して
も良い(図2(b))。
【0012】具体的な光ファイバーの加熱方法を説明す
る。一般に光ファイバーを低温から高温へと加熱してい
くと、軟化点以上の温度で柔らかくなりはじめ、融点以
上の温度で液体状になり、この軟化点と融点の間の温度
範囲で光ファイバーの融着作業を行う。図3(a)に示
すように平行的に密着したクラッド部を第二の加熱手段
で、T1℃になるように時間t1〜t2間加熱する。T1
は、融点以下の温度、好ましくは融着開始温度Tw以下
であり、続くレーザー照射により光ファイバーに大きな
熱衝撃例えばマイクロクラックの発生や光特性の変化を
与えないような温度である。時間t1〜t2は光ファイバ
ーの熱時定数より長くとる。尚、図3の左のグラフは、
横軸に光ファイバーの径方向の距離、縦軸に温度を示し
たもの、右のグラフは、横軸に光ファイバーの長手方向
の距離、縦軸に温度を示したものである。ここで、Z0
は光ファイバーの接触部、Z1、Z2は光ファイバーの接
触部より最近接のコアまでの距離を表す。
【0013】その後、図3(b)に示すように第二の加
熱手段による加熱は続けたまま、第一の加熱手段である
レーザー光1により時間t2〜t3間照射しクラッド部を
相互融着する。尚、t2〜t3間の時間はt1〜t2間の時
間より短い。このとき、第一の加熱手段であるレーザー
光1の照射部の最高温度T2は光ファイバー1の融着開
始温度以上融点以下になっており、光ファイバーは第二
の加熱手段と重畳的に加熱されて相互融着される。第一
の加熱手段のレーザー光1単独で照射される場合の最高
温度はT'2である。また、レーザー径は、コアに影響を
与えないようにZ1、Z2間の距離より小さく調整して加
熱する。
【0014】融着後、図3(c)に示すように第二の加
熱手段で時間t3〜t4の間、温度T 3で加熱を続け、光
ファイバーの応力を緩和する。t3〜t4間の時間は、光
ファイバーの熱時定数より長くとる。また、延伸する場
合には、温度T3は、光ファイバーの軟化点以上でなけ
ればならない。温度 T1℃、T2℃、T3℃、時間 t1
2、t3、t4、距離 Z1、Z2、レーザー光1の照射条
件、第二の加熱手段の加熱条件は、光ファイバー径、種
類や製品特性から決められる値である。尚、t1は第二
の加熱手段による加熱の開始時間、t2は第一の加熱手
段による加熱の開始時間、t3は第一の加熱手段による
加熱の終了時間、t4は第二の加熱手段による加熱の終
了時間である。
【0015】上記の実施例では、2本の光ファイバーを
融着する場合を示したが、3本以上の光ファイバーを融
着する場合は、図4に示すように第一の加熱手段101
を複数設置しても構わない。バックグランドを加熱する
第二の加熱手段100は、単独でも構わない。
【0016】
【発明の効果】以上のように、光ファイバー型部品の製
作において、バックグランドとなる加熱手段とレーザー
光による加熱手段を組み合わせることで、マイクロクラ
ックの発生や光学特性の変化を抑制することができる。
また、本発明は安全でクリーンな光ファイバー型光部品
に関する製造方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)第二の加熱手段が開放型反射輻射による
加熱手段のときの本発明の装置の原理図の一例を示した
図である。 (b)第二の加熱手段が開放型反射輻射による加熱手段
のときの本発明の装置の原理図の一例を示した図であ
る。
【図2】(a)第二の加熱手段がレーザー光による加熱
手段のときの本発明の装置の原理図の一例を示した図で
ある。 (b)第二の加熱手段がレーザー光による加熱手段のと
きの本発明の装置の原理図の一例を示した図である。
【図3】本発明の装置の作製したときの温度分布図(左
のグラフは横軸に光ファイバーの径方向の距離、縦軸に
温度、右のグラフは横軸に光ファイバーの長手方向の距
離、縦軸に温度)を示したものである。
【図4】複数の光ファイバーを融着するときの本発明の
装置の原理図の一例を示した図である。
【図5】従来のレーザー加熱による光ファイバー融着後
の形状を示した図である。
【符号の説明】
1;レーザー光 2;熱輻射器 3;光ファイバー 4;治具 5;融着部 100;レーザー光源 101;レーザー光源 102;レーザー光源 120;レンズ 121;レンズ 130;減衰器 131;減衰器 140;ハーフミラー 150;反射鏡
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年3月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項6
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】すなわち、本発明は、光ファイバー型光部
品の製造装置において、複数の光ファイバーを平行的に
密着配置する手段及びその密着部を加熱、融着する手段
としてのレーザー光による第一の加熱手段とその密着部
を光ファイバーの融着開始温度以下まで加熱する第二の
加熱手段を具備していることを特徴とする光ファイバー
型光部品の製造装置であり、この第二の加熱手段が、開
放型電気式反射輻射熱による加熱手段またはレーザー光
による加熱手段であり、この第二の加熱手段が、加熱温
度を時間的に変化調整する手段を具備していることを特
徴とする光ファイバー型光部品の製造装置である。更に
は、この第一の加熱手段のレーザー光と光ファイバーが
所定の空間範囲を相対的に移動する手段、第一の加熱手
段のレーザー光のエネルギー密度を時間的に変化させる
手段を具備していることを特徴とする光ファイバー型光
部品の製造装置である。また、本発明は、光ファイバー
を平行的に密着配置し、前記密着部を第二の加熱手段に
より光ファイバーの融点以下に加熱した後、更にレーザ
ー光による第一の加熱手段により光ファイバーの融着開
始温度以上に重畳的に加熱し、光ファイバー融着部を形
成することを特徴とする光ファイバー型光部品の製造方
法であり、この第二の加熱手段が、開放型電気式反射輻
射熱による加熱手段またはレーザー光による加熱手段で
あることを特徴とする光ファイバー型光部品の製造方法
である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバー型光部品の製造装置におい
    て、複数の光ファイバーを平行的に密着配置する手段及
    びその密着部を加熱、融着する手段としてのレーザー光
    による第一の加熱手段とその密着部を光ファイバーの融
    点以下まで加熱する第二の加熱手段を具備していること
    を特徴とする光ファイバー型光部品の製造装置。
  2. 【請求項2】 第二の加熱手段が、開放型電気式反射輻
    射熱による加熱手段またはレーザー光による加熱手段で
    あることを特徴とする請求項1記載の光ファイバー型光
    部品の製造装置。
  3. 【請求項3】 第二の加熱手段が、加熱温度を時間的に
    変化調整する手段を具備していることを特徴とする請求
    項1または請求項2記載の光ファイバー型光部品の製造
    装置。
  4. 【請求項4】 第一の加熱手段のレーザー光と光ファイ
    バーが所定の空間範囲を相対的に移動する手段を具備し
    ていることを特徴とする請求項1、請求項2または請求
    項3記載の光ファイバー型光部品の製造装置。
  5. 【請求項5】 第一の加熱手段のレーザー光のエネルギ
    ー密度を時間的に変化させる手段を具備していることを
    特徴とする請求項1、請求項2、請求項3または請求項
    4記載の光ファイバー型光部品の製造装置。
  6. 【請求項6】 光ファイバーを平行的に密着配置し、前
    記密着部を第二の加熱手段により光ファイバーの融点以
    下に加熱した後、更にレーザー光による第一の加熱手段
    により光ファイバーの融着開始温度以上に加熱し、光フ
    ァイバー融着部を形成することを特徴とする光ファイバ
    ー型光部品の製造方法。
  7. 【請求項7】 第二の加熱手段が、開放型電気式反射輻
    射熱による加熱手段またはレーザー光による加熱手段で
    あることを特徴とする請求項6記載の光ファイバー型光
    部品の製造方法。
JP6336894A 1994-03-18 1994-12-27 光ファイバ−型光部品の製造装置および製造方法 Pending JPH07306332A (ja)

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JP6336894A JPH07306332A (ja) 1994-03-18 1994-12-27 光ファイバ−型光部品の製造装置および製造方法

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JP7294694 1994-03-18
JP6-72946 1994-03-18
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007334343A (ja) * 2006-05-18 2007-12-27 Toppan Printing Co Ltd 光路変換部品の製造方法及び光路変換部品、それを用いた光電気複合基板とその製造方法

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007334343A (ja) * 2006-05-18 2007-12-27 Toppan Printing Co Ltd 光路変換部品の製造方法及び光路変換部品、それを用いた光電気複合基板とその製造方法

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