JPH08201642A - 光ファイバの接続方法及び装置並びに補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外径が同じでモードフィールド径が異なる２本
の光ファイバを接続する方法および装置並びにその補強
構造に関し、光ファイバの特殊な組合せの制限無しに光
ファイバ接続が行えるようにする。 【構成】光ファイバ同士を融着した後、外径によってモ
ードフィールド径が決まるまで加熱延伸する。また、こ
のようにして接続した光ファイバを光ファイバ被覆の外
径より大きな内径のパイプで保護しさらにその外側を熱
収縮チューブで固定した補強構造とする。

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、特にモー
ドフィールド径が異なる２本の光ファイバを接続する方
法および装置並びにその補強構造に関するものである。

【０００２】光増幅器等の組立に際しては、Ｅｒドープ
ファイバ、通常のＳＭファイバ、カットオフシフトファ
イバ（ＣＳＦ）、分散シフトファイバ（ＤＳＦ）等の間
においてファイバ接続が必要とされる。

【０００３】

【従来の技術】図５は従来の光ファイバの接続方法を説
明するための図であり、図示のようにクラッド１ａとコ
ア１ｂとで構成された光ファイバ１と、同じくクラッド
２ａとコア２ｂとで構成された別の光ファイバ２とを接
続部３において繋ぐ。

【０００４】そして、同図（１）に示すように、接続部
３の位置に放電電極４を配置し、この放電電極４を放電
させることにより接続部３を放電加熱して融着させる。

【０００５】しかしながら、図示のように光ファイバ
１，２の各コア径差に基づきモードフィールド径が異な
るためにこのままでは光損失が大きくなってしまう。

【０００６】そこで、同図（２）に示すように、放電電
極４による放電加熱をさらに継続して行い、光ファイバ
のコア−クラッド間の屈折率差をつけるためのドーパン
ト（Ｇｅ，Ｂ，Ｆ等）を拡散させてモードフィールド径
の差を小さくし、以て接続損失を減少させるようにして
いる。

【０００７】しかしながら、上記のドーパントの種類に
より各光ファイバでの拡散の仕方によってモードフィー
ルド径の変化の仕方が異なるために、必ずしもモードフ
ィールド径差が小さくなるとは限らず、従って接続損失
も大きく減少させることができなかった。

【０００８】一方、接続損失の低減を目的として特開平
４−２１９７０６号公報においては、２本の光ファイバ
を融着した後、さらにこれを加熱延伸することにより、
コア径の細りによってモードフィールド径を変化させ、
以て２本の光ファイバのモードフィールド径を一致させ
るようにしている技術が既に提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開平４−２１９７０６号公報においては、一方の光ファ
イバの一端から光を入射し、他方でその出力強度を測定
して接続部の損失をモニタしておき、融着接続部を加熱
延伸したときの接続損失が最小となるようにしているの
で、モードフィールド径が相対的に小さく且つコア径の
細りに対してモードフィールド径が増大する光ファイバ
と、モードフィールド径が相対的に大きく且つコア径の
細りに対してモードフィールド径が減少するか或いは変
化しない光ファイバとの組合せ（光ファイバを初期延伸
させた状態）に限定されてしまうという問題があった。

【００１０】したがって本発明は、モードフィールド径
が異なる２本の光ファイバを接続する場合において、光
ファイバの特殊な組合せの制限無しに行えることを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】

（１）本発明に係る光ファイバの接続方法においては、
外径が同じでモードフィールド径が異なる光ファイバ同
士を融着した後、該外径によってモードフィールド径が
決まるまで加熱延伸するようにしている。

【００１２】すなわち、図１（１）に示すように、２本
の光ファイバ１，２を接続した接続部３の位置で放電電
極４を放電させることにより光ファイバ１，２を融着し
た後、さらに放電電極４による放電加熱を継続しながら
同図（２）に示すように矢印Ａ，Ｂの方向に光ファイバ
１，２をそれぞれ引っ張って延伸させることにより細径
化している。

【００１３】これにより、各光ファイバ１，２のモード
フィールド径は初期延伸状態を越えれば通常はその細り
に対してモードフィールド径が広がって行き、コアへの
光の閉じ込め力が弱まって、光ファイバの外径によって
決まる大きさに近づいて行く。

【００１４】したがって、同じ外径の光ファイバ同士を
融着接続後加熱延伸することによって光ファイバの組合
せに左右されずにモードフィールド径差を極めて小さく
する事ができる。

【００１５】なお、外径は光ファイバの光学特性に無関
係に決められ、しかも標準化されているため殆ど同じで
ある。

【００１６】（２）上記の加熱延伸は、図１に示すよう
に放電電極４による放電加熱で行うことができるが、こ
の場合の放電加熱の位置、すなわち放電電極の位置を同
図（２）の矢印Ｃ，Ｄの方向に反復移動させながら行っ
てもよく、この場合には光ファイバの接続部３の加熱範
囲を広げることができるので、モードフィールド径の長
さ方向の変化は緩やかに起こり損失増加を小さく抑える
ことができる。

【００１７】（３）上記の加熱延伸は、図１に示したよ
うに一対の放電電極４だけではなく、このような放電電
極を複数箇所設けて行っても同様の効果が得られる。

【００１８】（４）また本発明に係る光ファイバの接続
装置においては、外径が同じでモードフィールド径が異
なる２つの光ファイバを支持するとともに接触させる自
動ステージと、両光ファイバの接続部に対して放電加熱
により融着するための加熱手段と、両光ファイバの接続
部の外径を検出する手段と、該検出手段の検出結果に基
づき該外径によってモードフィールド径が決まるまで該
加熱手段及び該自動ステージを制御して加熱延伸する制
御手段と、を備えている。

【００１９】すなわち、モードフィールド径が異なる２
つの光ファイバを自動ステージによって支持し且つ接触
させた状態で、制御手段は加熱手段を制御して両光ファ
イバの接続部に対して放電加熱によってまず融着させ
る。

【００２０】その後、制御手段はこの放電加熱を続けな
がらさらに自動ステージを制御して両光ファイバを延伸
する。

【００２１】検出手段はこのときの両光ファイバの接続
部の外径を常に検出しており、この検出結果に基づいて
外径によってモードフィールド径が決まるまで（例えば
外径が約１／４になったとき）両光ファイバの加熱延伸
を行う。

【００２２】このようにして、上記（１）で述べた光フ
ァイバの接続方法を装置として実現することができる。

【００２３】（５）上記４の装置においては、上記
（２）に示した放電位置の反復移動を、制御手段が自動
ステージを加熱延伸中に制御することによって実現する
ことができる。

【００２４】（６）また上記（４）の装置においては、
加熱手段が複数対の放電電極を備えることができ、これ
によって上記（３）に示した複数箇所での放電を実現す
ることができる。

【００２５】（７）さらに、上記の検出手段の代わり
に、一方の光ファイバから入射して他方の光ファイバか
ら出射されるレーザー光の光強度が変化しなくなった状
態を検出する手段を用いることによって外径によってモ
ードフィールド径が決まる時点を検出することができ
る。

【００２６】（８）本発明に係る補強構造においては、
上記（１）または（４）に示すように外径が同じでモー
ドフィールド径が異なる光ファバ同士を融着した後、外
径によってモードフィールド径が決まるまで加熱延伸し
た光ファイバの接続部を、光ファイバ被覆の外径より大
きな内径のパイプで保護し、さらに外側を熱収縮チュー
ブで固定している。

【００２７】これにより、加熱延伸によって細くなった
光ファイバの接続部が細くなっていることによる機械的
な強度を補強するとともにこの接続部に異物が接触した
場合の損失を軽減することにも役立つ。

【００２８】

【実施例】図２には本発明に係る光ファイバの接続方法
を実現する装置の実施例（その１）が示されており、光
ファイバ１，２は自動ステージ１１，１２によって支持
されており、光ファイバ１，２の接続部３に対応して放
電電極４が設けられ、このときの接続部３の外径を検出
する手段としてＴＶカメラ１３を設置し、このＴＶカメ
ラ１３の出力信号を制御装置１４に与え、制御装置１４
はこれに基づいて放電電極４並びに自動ステージ１１，
１２を制御するように構成している。

【００２９】まず、このような光ファイバの接続装置の
動作においては、自動ステージ１１，１２にそれぞれ光
ファイバ１，２を取り付けて両光ファイバ１，２を繋げ
ることにより接続部３を設けた後、制御装置１４は放電
電極４に対して電源を与えることにより放電を起こさ
せ、接続部３における光ファイバ１，２の融着接続を行
う。

【００３０】このように融着接続を行った後、制御装置
１４は自動ステージ１１，１２を互いに反対方向に引っ
張るように制御する。

【００３１】これにより、光ファイバ１，２の接続部３
は図１（２）に示すように細くなって行くが、このとき
の外径をＴＶカメラ１３でモニタすることにより、制御
装置１４はこの接続部３の外径がモードフィールド径を
決定するまで細くなったとき、延伸動作を停止させ、接
続を終了する。

【００３２】この場合、制御装置１４は放電電極４を光
ファイバ１，２の長さ方向に約７mmの範囲で反復移動さ
せながら接続された光ファイバを加熱延伸してもよい。

【００３３】これは、加熱範囲を広げることによってモ
ードフィールド径の長さ方向の変化が緩やかに起こり、
損失増加を小さく抑えることができることができるから
である。

【００３４】この場合、ＴＶカメラ１３から入力した制
御装置１４は画像処理によって光ファイバの外径の変化
を求め、その外径が約１／４になった時点で加熱延伸を
停止させればよい。この「１／４」という値は実験等に
より求められる値である。

【００３５】あるいは図２に示したように光ファイバ１
に対してＬＤ光源１５を接続するとともに光ファイバ２
に対して光パワーメータ１６を取り付け、ＬＤ光源１５
から光ファイバ１に対してレーザー光を入射させ、これ
を光ファイバ２に接続された光パワーメータ１６でモニ
ターすることにより、その出射光強度の変化が無くなっ
た時点を外径によってモードフィールド径が決まる時点
として制御装置１４に知らせることにより制御装置１４
は自動ステージ１１，１２の動作を停止させるようにし
てもよい。

【００３６】一例として、外径が１２５μｍでモードフ
ィールド径が５μｍと８μｍの光ファイバを融着接続し
た場合、接続直後の接続損失は約１ｄＢであったが、加
熱延伸後は０．１ｄＢまで低減できた。

【００３７】図３には本発明に係る光ファイバの接続方
法を実現するための装置の実施例（その２）が示されて
おり、この実施例と図２に示した実施例（その１）との
違いは放電電極４を移動させるのではなく複数対として
例えば３対の放電電極４を設けている点である。

【００３８】そして制御装置１４は光ファイバ１，２の
接続部３に対して中央の放電電極のみで上記の融着接続
を行った後、３対の電極を全て放電状態に制御し加熱延
伸するようにしている。

【００３９】この場合加熱延伸時の電極に加えるパワー
は中央の電極に比べて両側の電極対は小さくし、光ファ
イバが適切な（損失を増加させない）テーパ状になるよ
うな温度分布に調整することが望ましい。

【００４０】このような実施例においても上記の実施例
（その１）とほぼ同じような接続損失の減少を得ること
ができた。

【００４１】なお、一定の加熱温度分布では、光ファイ
バの外径と延伸長が対応するので延伸長に基づいて加熱
延伸を制御してもよい。

【００４２】図４には図２および図３に示した装置例に
よって接続された光ファイバの補強構造の実施例を示し
たもので、この実施例では加熱延伸後の光ファイバは外
径が小さくなっているため、モードフィールド径が光フ
ァイバ内で広がり、その部分に異物が接触すると損失を
増加させることになる。

【００４３】このため、光ファイバ１，２の被覆２１の
直径より大きな内径の金属やガラス等のパイプ２２で保
護し、その外側からさらに熱収縮チューブ２３を被せて
固定するようにした。

【００４４】これにより、パイプの固定作業が簡略され
るとと同時に衝撃吸収作用も果たしている。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光ファ
イバの接続方法および装置によれば、外径が同じでモー
ドフィールド径が異なる光ファイバ同士を融着した後、
外径によってモードフィールド径が決まるまで加熱延伸
するような構成にしたので、外径が同じであれば光ファ
イバの組合せの制限無しにモードフィールド径を一致さ
せることができ以て接続損失を増加させることなく融着
接続できることになる。

【００４６】また、このようにして接続した光ファイバ
を光ファイバ被覆の外径より大きな内径のパイプで保護
しさらにその外側を熱収縮チューブで固定した補強構造
としたので、光ファイバの融着接続部を保護するととも
に固定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバの接続方法を説明した
概念図である。

【図２】本発明に係る光ファイバの接続装置の実施例
（その１）を示したブロック図である。

【図３】本発明に係る光ファイバの接続装置の実施例
（その２）を示したブロック図である。

【図４】本発明に係る光ファイバの接続部の補強構造の
実施例を示した断面図である。

【図５】従来の光ファイバの接続方法を説明した概念図
である。

【符号の説明】

１，２ 光ファイバ ３ 接続部 ４ 放電電極 １ａ，２ａ クラッド １ｂ，２ｂ コア １１，１２ 自動ステージ １３ ＴＶカメラ １４ 制御装置 １５ ＬＤ光源 １６ 光パワーメータ ２１ 光ファイバ被覆（ジャケット） ２２ 保護パイプ ２３ 熱収縮チューブ 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外径が同じでモードフィールド径が異なる
   光ファイバ同士を融着後、該外径によってモードフィー
   ルド径が決まるまで加熱延伸することを特徴とした光フ
   ァイバの接続方法。
2. 【請求項２】該加熱延伸を、放電により行うとともに該
   放電の位置を反復移動させながら行うことを特徴とした
   請求項１記載の光ファイバの接続方法。
3. 【請求項３】該加熱延伸を、複数箇所での放電により行
   うことを特徴とした請求項２記載の光ファイバの接続方
   法。
4. 【請求項４】外径が同じでモードフィールド径が異なる
   ２つの光ファイバを支持するとともに接触させる自動ス
   テージと、 両光ファイバの接続部に対して放電加熱により融着する
   ための加熱手段と、 両光ファイバの接続部の外径を検出する手段と、 該検出手段の検出結果に基づき該外径によってモードフ
   ィールド径が決まるまで該加熱手段及び該自動ステージ
   を制御して加熱延伸する制御手段と、 を備えたことを特徴とする光ファイバの接続装置。
5. 【請求項５】該制御手段が、該自動ステージを、該加熱
   延伸中に反復移動させることを特徴とした請求項４記載
   の光ファイバの接続装置。
6. 【請求項６】該加熱手段が、複数対の放電電極を備えて
   いることを特徴とした請求項４記載の光ファイバの接続
   装置。
7. 【請求項７】該検出手段の代わりに、一方の光ファイバ
   から入射して他方の光ファイバから出射されるレーザー
   光の光強度が変化しなくなった状態を検出する手段を用
   いることを特徴とした請求項４記載の光ファイバの接続
   装置。
8. 【請求項８】外径が同じでモードフィールド径が異なる
   光ファイバ同士を融着後、外径によってモードフィール
   ド径が決まるまで加熱延伸した光ファイバの接続部を、
   光ファイバ被覆の外径より大きな内径のパイプで保護し
   さらにその外側を熱収縮チューブで固定したことを特徴
   とする補強構造。