JPH09197176A - 光ファイバカプラの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特性の劣化が少なく安定した特性を有する光
ファイバカプラの製造方法を提供する。 【解決手段】 ４心のテープ状光ファイバ１，２を用
い、光ファイバ心線のガラス部を露出させ、バーナで加
熱融着させ、ガラス部を延伸してカプラ部を形成する。
このカプラ部に延伸時の張力より大きい張力を付与した
状態で補強材に収容し、溝の両端部近傍に接着剤を付
け、接着剤を硬化させる。補強材で保護された光ファイ
バカプラ１１を恒温槽１２に入れて熱処理を施す。両側
のテープ状光ファイバ１，２を、２個の固定ローラ１３
間に掛け渡し、２つの張力印加ローラ１４に巻き付け
る。張力印加ローラ１４にそれぞれ重り１５を吊るし、
光ファイバ１，２に張力を加える。これにより熱処理後
にも張力が保証される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバカプラ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバカプラは、融着延伸法で製造
されるのが一般的である。融着延伸法は、複数本の光フ
ァイバの被覆の一部を除去し、ガラス部分を露出させ、
それらを捻った状態、あるいは、平行に配置した状態で
加熱融着した後、加熱しながら延伸し、分岐比等の特性
が所定の値となった時点で延伸を停止して結合部を形成
して製造するものである。このように、融着延伸部を有
する光ファイバカプラにおいては、カプラ部が裸のガラ
スファイバであるから、この部分を外部応力等の外的要
因から保護する必要がある。

【０００３】光ファイバカプラにおける従来の補強構造
として、特開昭６３−２７１２０８号公報に記載されて
いるように、延伸部（細径溶融部）のみを宙づりの状態
にして、細径溶融部の両側の非延伸部（太径溶融部）を
ケース（治具）に接着剤によって固定する方法がある。
また、特開昭６３−２５４４０６号公報に記載されてい
るように、複数の溝を有するくし歯状の固定部を長手方
向において互いに対抗して基板上に配置し、２本の光フ
ァイバの配列方向に対して直交する方向に複数の光ファ
イバカプラを配置して接着剤によって固定するようにし
た多心光ファイバカプラの補強構造も知られている。

【０００４】光ファイバカプラを補強材に固定する際に
は、延伸時における張力を付加した状態で固定すること
が行なわれている。特開平２−１１５８０７号公報に記
載された固定方法では、４〜１４ｇの張力を付加した状
態で補強材に接着剤によって固定することが記載されて
いる。

【０００５】光ファイバカプラを光硬化樹脂によって補
強材へ固定する場合、通常、光硬化を行なった後、熱処
理を実施する。この理由は、光硬化樹脂の場合、硬化収
縮による熱応力を開放し光ファイバカプラとしての特性
を安定させるためであり、特に、熱触媒を含有した光硬
化樹脂の場合、光照射による未硬化成分を完全硬化させ
るためである。ところが熱処理の最中に光硬化樹脂の接
着力や硬度などが変化して、光ファイバカプラに加わっ
ている張力が消失し、特性が劣化する場合があるという
問題があった。この問題は、上述した理由からもわかる
ように、光硬化樹脂以外の一般の接着剤においても起こ
りうる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点に鑑みてなされたもので、特性の劣化が少なく安定
した特性を有する光ファイバカプラの製造方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
おいては、２ｎ本の光ファイバの被覆を除去し、２本ず
つ並行に添わせ、一括して融着延伸してｎ組の光ファイ
バカプラを形成した後、前記光ファイバカプラに張力を
付与し接着剤を用いて補強材に固定する光ファイバカプ
ラの製造方法において、固定後に張力を付与しながら前
記接着剤を熱処理することを特徴とするものである。

【０００８】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記
接着剤として、熱触媒を含有した樹脂を用いることを特
徴とするものである。

【０００９】請求項３に記載の発明においては、請求項
１または２に記載の光ファイバカプラの製造方法におい
て、前記接着剤として、光硬化樹脂を用いることを特徴
とするものである。

【００１０】請求項４に記載の発明においては、請求項
１ないし３のいずれか１項に記載の光ファイバカプラの
製造方法において、熱処理時の印加張力は、前記補強材
に固定する際の張力以上であり、１組の光ファイバカプ
ラあたり３０ｇ以下であることを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光ファイバカプ
ラの製造方法の実施の形態の一例を説明するための第１
の工程の概略構成図である。図中、１，２はテープ状光
ファイバ、１ａ，２ａは光ファイバ心線、３ａ，３ｂは
エアスライダー型延伸ステージ、４ａ，４ｂは重り、５
ａ，５ｂは糸、６は測定用光源、７ａ，７ｂはパワーメ
ータ、８は補強材、９は蓋である。

【００１２】２枚のテープ状光ファイバ１，２を用いて
光ファイバカプラを製造する。この実施例では、４心の
テープ状光ファイバを用いた。この２枚のテープ状光フ
ァイバのそれぞれの光ファイバを上下から対向させて、
対向したそれぞれの光ファイバのガラス部によりカプラ
部を形成して光ファイバカプラが製造されるから、４心
のテープ状光ファイバを２枚用いたこの実施例では、４
つの光ファイバカプラが同時に製造される。

【００１３】製造に用いる光ファイバは、４心のテープ
状光ファイバに限らず、４心以外の多心のテープ状光フ
ァイバを用いることができる。また、テープ状光ファイ
バに限られるものではなく、単心の光ファイバを所要本
数用いるようにしてもよい。対向させる光ファイバ心線
は、上下に対向させることに限られず、左右に対向させ
るようにしてもよい。しかし、多心のテープ状光ファイ
バを用いる場合には、上下から対向させるのが通常であ
る。

【００１４】エアスライダー型延伸ステージ３ａ，３ｂ
には、糸５ａ，５ｂが取り付けられ、滑車を経由して糸
５ａ，５ｂの先端に重り４ａ，４ｂが取り付けられてい
る。エアスライダー型延伸ステージ３ａ，３ｂには、重
り４ａ，４ｂの重さに応じた一定の張力が与えられる。
測定用光源６は、一方のテープ状光ファイバ１の１つの
光ファイバ心線に測定光を入射させる。形成されたカプ
ラ部からの出射光は、パワーメータ７ａ，７ｂによって
測定され、分岐比や過剰損失を測定することができる。
補強材８と蓋９は、延伸が終了した段階でセットされる
ものであり、下から補強材８を上昇させ、補強材８の溝
部にカプラ部を収容して接着剤で固定する。

【００１５】製造方法について説明する。テープ状光フ
ァイバ１，２のテープ層を所定長さにわたって除去し
て、光ファイバ心線１ａ，２ａを露出させ、光ファイバ
心線１ａ，２ａのそれぞれの被覆を、所定長にわたって
除去して、ガラス部を露出させる。ガラス部を露出させ
た２本の光ファイバ心線１ａ，２ａの被覆部をエアスラ
イダー型延伸ステージ３ａ，３ｂに固定し、図示しない
クランパによりガラス部をクランプして平行させた後、
図示しないバーナで加熱融着させる。

【００１６】ついで、ガラス部のクランプを外し、バー
ナで加熱しながらエアスライダー型延伸ステージ３ａ，
３ｂに重り４ａ，４ｂによる張力を与えて、エアスライ
ダー型延伸ステージ３ａ，３ｂを移動させて、ガラス部
を延伸し、カプラ部を形成する。延伸スピードが所望の
値となるように、延伸が進み光ファイバが細くなるに従
って、燃焼ガスの流量を下げていく。このため延伸時の
不均等な加熱により、加熱が弱い光ファイバに張力が集
中するという現象が起こりうる。延伸工程においては、
一方の光ファイバ心線１ａの一端側に測定用光源６から
の光線を入射させ、他方側からパワーメータ７ａ，７ｂ
で出射光をモニタし、所定の分岐比が得られたところ
で、延伸を停止する。

【００１７】延伸終了後、補強材８の固定作業を行なう
が、その前に、エアスライダー型延伸ステージ３ａ，３
ｂを沈下させる。補強材８をセットし溝部８ａ内の所定
の位置にファイバの位置を合わせ、カプラ部の両側に接
着剤を付け、また、補強材８の上面に同じ接着剤を塗布
するなどして、補強材８の両端部に光硬化樹脂等の接着
剤を塗布する。また、上から蓋をかぶせて、接着剤を硬
化させ、光ファイバカプラを補強材８と蓋９で保護す
る。延伸時より大きい所定の張力を光ファイバカプラに
かかるようにするため、吊るされた重り４ａ，４ｂに所
定の重りを付加するか、あるいは、重りを交換し、再度
エアスライダー型延伸ステージ３ａ，３ｂを浮上させて
張力をかけ直す。エアスライダー型延伸ステージ３ａ，
３ｂを用いると、張力を掛け替える際、クランパに不正
な動きが起こり得ないなど、確実に張力をかけることが
できる。

【００１８】張力をかけ直した状態で光ファイバカプラ
を補強材８に接着剤を用いて固定する。光硬化樹脂を用
いる場合には、光照射を行ない樹脂を硬化させる。接着
剤には、光硬化樹脂などの、エネルギー硬化型接着剤を
用いるが、熱硬化型や、重合剤を用いた反応型の接着剤
を用いてもよい。光硬化樹脂としても、張力を保持でき
ればエポキシ系、アクリレート系など種類を問わない
が、熱膨張係数αはできるだけガラスに近い数値を有す
ることが望ましい。ここでは、α＝８×１０^-5（／℃）
でアクリレート系の光硬化樹脂を使用した。

【００１９】補強材に固定する際には、１組の光ファイ
バカプラあたり両端に２０ｇの重りを吊るすことが望ま
しい。延伸工程において付与する張力である５ｇ程度の
張力を付与して補強材に固定した場合には、温度変化に
よる光ファイバカプラの損失変動が大きい。延伸工程に
おいて付与した張力以上の張力を付与すると、損失変動
は減少し、１５ｇ以上の張力を付与した状態では、損失
変動が概ね０．２ｄＢ以下となり、２０ｇ以上では非常
に小さく、しかも、ほぼ一定になることが分かってい
る。付与した張力が、温度変化による張力の変化より充
分に大きいためと考えられる。なお、付与する張力が大
きすぎると、カプラ部が破断するなどの損傷を受ける。
したがって、これを考慮すると、付与する張力の上限は
３０ｇ程度である。

【００２０】付与する張力は、ｎ組の光ファイバカプラ
に一括して付与するようにすれば、製造工程が簡単にな
る。あるいは、一括して製造された個々の光ファイバカ
プラにかかる張力のばらつきを考慮して、各々の光ファ
イバカプラごとに付与することもできる。また、最低の
張力が付与された光ファイバカプラでも１５ｇ以上の張
力が付与されるように、一括して付与する張力を調整す
ることができる。１５ｇ×個数の値よりも多めの張力を
付与するようにしてもよい。

【００２１】なお、延伸が終了した段階において、クラ
ンパを固定したままの状態で、光ファイバの被覆除去部
分であって延伸されていない光結合部から外れた部分を
一旦均等に加熱することにより、延伸終了時に光ファイ
バに残る可能性のある不均一な張力を開放するようにし
てもよい。その後、あらためて全ての光ファイバカプラ
に１５ｇ以上３０ｇ以下の張力を付与して補強材に固定
する。この方法は、光ファイバカプラに均一な張力を付
与するという点から、有利な方法である。

【００２２】図２は、本発明の光ファイバカプラの製造
方法の実施の形態の一例を説明するための第２の工程の
概略構成図である。図中、図１と同様な部分には同じ符
号を付して説明を省略する。１１は補強材で保護された
光ファイバカプラ、１２は恒温槽、１３は固定ローラ、
１４は張力印加ローラ、１５は重りである。光ファイバ
カプラの補強材への固定が終了すると、補強材で保護さ
れた光ファイバカプラ１１を図１に示した装置から取り
外し、図２に示す恒温槽１２に入れて熱処理を施す。

【００２３】補強材で保護された光ファイバカプラ１１
の両側のテープ状光ファイバ１，２を、恒温槽１２内の
２個の固定ローラ１３間に掛け渡し、２つの張力印加ロ
ーラ１４に巻き付けて両端を垂らす。張力印加ローラ１
４にそれぞれ重り１５を吊るし、光ファイバ１，２に張
力を加える。

【００２４】熱触媒による完全硬化を行なうためには、
含有する熱触媒による重合反応を開始させるため、所定
温度の雰囲気中で、ファイバ１，２の両端に所定の張力
が加わるようにした状態で、所定時間の熱処理を行な
う。これにより熱処理後にも張力が保証される。加える
張力は、補強材６に光ファイバカプラを固定する際の張
力以上にして、固定時に加えた張力を維持できるように
することが望ましい。しかし、過剰な張力は破断など光
ファイバカプラの損傷を引き起こすので、１組の光ファ
イバカプラあたり３０ｇを上限とすることが望ましい。
熱膨張係数α＝８×１０^-5（／℃）でアクリレート系の
光硬化樹脂を使用した場合、６０℃の雰囲気中で、１組
の光ファイバカプラあたり両端に２０ｇの重りを吊る
し、３時間の熱処理を行なった。

【００２５】接着剤の硬化歪みを開放するためには、各
構成部品が劣化しない程度で、実際に使用する環境での
最高温度よりも高い温度で処理することが望ましい。こ
のときも、光ファイバ１，２の両端に上述した熱処理と
同様な数値範囲内の張力が加わるようする。熱膨張係数
α＝８×１０^-5（／℃）でアクリレート系の光硬化樹脂
を使用した場合、６０℃の雰囲気中で３時間の熱処理
後、さらに、−４０〜７５℃の使用環境を想定して８０
℃の雰囲気中で３時間の熱処理を行なった。以上のよう
にして作製された光ファイバカプラは、−４０〜７５℃
温度サイクルや６０℃−９５％ＲＨの湿熱環境下におい
ても特性劣化せず安定した特性を有する。

【００２６】図３は、補強材で保護された光ファイバカ
プラを説明するためのもので、図３（Ａ）は平面図、図
３（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、図３（Ｃ）はＣ−Ｃ線断面
図である。図中、図１と同様な部分には同じ符号を付し
て説明を省略する。１ｂ，２ｂはガラス部、８ａは溝
部、８ｂは凸部、２１は接着剤、２２はカプラ部であ
る。補強材８および蓋９には、結晶化ガラスを用いる。
結晶化ガラスは、マトリックスガラス分（非晶質分）が
１５％以下のものが強度が大きく、マトリックスガラス
分が１０〜１２％の結晶化ガラスがより望ましい。もち
ろん、石英や他の材料を用いてもよい。

【００２７】補強材８の溝部８ａは、この実施例では、
４組のカプラ部２２を一括して収容するように、１本設
けられている。しかし、補強材８における溝部８ａは、
１本に限定されるものではない。４つの光ファイバカプ
ラを収容する場合に、補強材８の溝部の数は、４本とし
て、各組の光ファイバカプラを個別の溝部に収容するよ
うにしてもよく、また、２本の溝部を設けて、２組ずつ
の光ファイバカプラを１本の溝部に収容するようにして
もよい。

【００２８】補強材８に対する蓋部９は、透明な結晶化
ガラスを用いることができる。蓋部９が透明であれば、
エネルギー硬化型の接着剤、例えば、光硬化型の接着剤
を用いて、硬化時間の短縮化を図ることが可能である。
この場合は、カプラ部を固定する接着剤と蓋を固定する
接着剤を同時に硬化させることも可能である。

【００２９】カプラ部２２は、補強材８の溝部８ａに収
容され、その両側のガラス部１ｂ，２ｂから被覆部１
ａ，２ａにかけて接着剤２１により固定されている。上
述したように、接着剤２１には、エネルギー硬化型接着
剤を用いることができるが、熱硬化型や、重合剤を用い
た反応型の接着剤を用いてもよい。

【００３０】なお、補強材８の構造は、張力を付与され
た光ファイバカプラが接着剤を用いて固定される構造で
あればよく、図３を参照して説明した構造に限られるも
のではなく、また、蓋部９を設けないものでもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、固定後に張力を付与しながら
接着剤を熱処理することから、熱処理の最中に接着剤の
接着力や硬度などが変化して、光ファイバカプラに加わ
っていた張力が消失することを防止し、温度変化の大き
い環境下や高温多湿の湿熱環境下においても特性劣化が
少なく安定した特性を有する光ファイバカプラを製造す
ることができるという効果がある。

【００３２】請求項２に記載の発明によれば、接着剤と
して熱触媒を含有した樹脂を用いることから、接着剤の
未硬化成分を硬化させることができるという効果があ
る。

【００３３】請求項３に記載の発明によれば、接着剤と
して、光硬化樹脂を用いることから、接着剤の硬化収縮
による熱応力を開放し光ファイバカプラとしての特性を
安定させることができるという効果がある。

【００３４】請求項４に記載の発明によれば、熱処理時
の印加張力は、前記補強材に固定する際の張力以上であ
り、１組の光ファイバカプラあたり３０ｇ以下であるこ
とから、固定時に加えた張力の維持が可能であり、か
つ、光ファイバカプラの損傷を引き起こすおそれがない
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバカプラの製造方法の実施の
形態の一例を説明するための第１の工程の概略構成図で
ある。

【図２】本発明の光ファイバカプラの製造方法の実施の
形態の一例を説明するための第２の工程の概略構成図で
ある。

【図３】補強材で保護された光ファイバカプラを説明す
るためのもので、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）はＢ
−Ｂ線断面図、図３（Ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。

【符号の説明】

１，２…テープ状光ファイバ、１ａ，２ａ…光ファイバ
心線、１ｂ，２ｂ…ガラス部、３ａ，３ｂ…エアスライ
ダー型延伸ステージ、４ａ，４ｂ…重り、５ａ，５ｂ…
糸、６…測定用光源、７ａ，７ｂ…パワーメータ、８…
補強材、８ａ…溝部、８ｂ…凸部、９…蓋、１１…補強
材で保護された光ファイバカプラ、１２…恒温槽、１３
…固定ローラ、１４…張力印加ローラ、１５…重り、２
１…接着剤、２２…カプラ部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守屋 知巳 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２ｎ本の光ファイバの被覆を除去し、２
   本ずつ並行に添わせ、一括して融着延伸してｎ組の光フ
   ァイバカプラを形成した後、前記光ファイバカプラに張
   力を付与し接着剤を用いて補強材に固定する光ファイバ
   カプラの製造方法において、固定後に張力を付与しなが
   ら前記接着剤を熱処理することを特徴とする光ファイバ
   カプラの製造方法。
2. 【請求項２】 前記接着剤として、熱触媒を含有した樹
   脂を用いることを特徴とする請求項１に記載の光ファイ
   バカプラの製造方法。
3. 【請求項３】 前記接着剤として、光硬化樹脂を用いる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ
   カプラの製造方法。
4. 【請求項４】 熱処理時の印加張力は、前記補強材に固
   定する際の張力以上であり、１組の光ファイバカプラあ
   たり３０ｇ以下であることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれか１項に記載の光ファイバカプラの製造方
   法。