JPS58186713A - 光フアイバのスプライス接続方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光ファイバのスプライス接Ｈ方法及び装置に
関する。

従来技術の説明 ２本の光ファイバを接続する方法としては種々のものが
開発されており、コネクタとスプライスとによるものに
大別される。通常コネクタは複式結線及び断線ができる
が、スプライスは、２木の光ファイバを最少の損失で接
続したい場合に使用される。現用の光フアイバ接続スプ
ライスは、融解スプライス及び（４） セメントスプライスの２種類に大別されている。融解式
とは、２本の光ファイバの端部を合わせ、炎又はアーク
等でファイバを溶がして端部を接合するものであり、一
方セメント式とは、端部をセメントで接合するものであ
る。

単モードの光ファイバは損失が少なく帯域幅が広いので
、すぐれた高容量長距離通信が期待できるが、心直径が
小さい（通常１５マイクロメータ以下）ため、多モード
ファイバに比ベスプライス接続しに＜＜、端部の質、横
偏倚及び角偏倚による影響も太きい。ファイバの損失は
、１３μｍで０．３５　ｄ　Ｂ／Ｉｃｍ程度であり、１
５５μｍではさらに少なくなると言われているので、最
長の中継区間を得るには損失の少ないスプライス接続法
がｌ・要である。

例エバ、０．４ｄＢ／／ｃの固有損失を有するファイバ
に平均してキロ当り１個の０．２ｄＢ／ＩｃＪｎの損失
を有するスプライスを設けると、スプライス接続された
ファイバの平均的損失は、（５） ０．６ｄＢ／ｋｒｎとなるが、スプライスの損失を０．
１ｄＢに減らせば、平均損失は０．５　ｄＢ７ｋｍ表な
る。通常の単モード光フアイバ方式の場合は、この様に
損失が０．５　ｄＢ／１ｃＩｎに減少すると、最長中継
区間が概算で約１乃至２キロ延長される。この様に損失
が少ないファイバを結ふスプライスの損失を減らすこと
により、多大の経済的利益がもたらされる。

例えば、■字形溝、ロンド、管及びアーク・炎融解（あ
る程度）等の、ファイバ外径の整合に頼る従来のスプラ
イス接続法は、ファイバが良好に心合せ（〈０２μｍ偏
心度）されている場合にしかスプライス自体の最少損失
が得られない。大量生産の場合は、サブミクロン単位の
心合せ公差を維持できないと思われるので、被膜整合法
に頼る不同−寸法ファイバのスプライス接続では損失が
大きくなる。これには、表面張力に起因する外径又は被
膜の自己整合効果を有するアーク及び炎融解が含まれる
。

（６） 発明の概要 本発明方法では、実質的に平坦かつファイバ軸線に対し
て直角を成す端面な有する２本の光ファイバを端部な接
して設置する。

次に、スロット付の管で端部を覆い、少くとも一部にセ
メント（通常は紫外線で硬化するもの）を充てんする。

ファイバを整合させることによって、散乱検波器で測定
される様な、ファイバを通る放射光の散乱を最少にして
からセメントを硬化させる。次にスリーブ（通常は石英
製の管形状のもの）を任意にスプライスにかぶせ、セメ
ントで密封して硬化１させる。本発明方法による単モー
ド光ファイバのスプライスの損失は、通常０．　］、　
ｄ　Ｂ以下、平均約０．０５ｄＢであった。

次に添付図面を参照して１本発明による光フアイバスプ
ライス接続方法及び装置の詳細を説明する。

本方法は、単モード及び多モード光ファイ（７） バと共に使用できるが、単モード光ファイバの方が、心
直径が小さい（特徴的に１５マイクロメータ、通常５乃
至１０マイクロメータ程度）（この場合、低損失のスプ
ライスを得るには正確に整合させる必要がある）ため、
最大の利益が達成される。本発明方法では、偏心してい
ないファイバを用いる必要はなく、スプライスから散乱
する光をモニタしつつ整合を行うことにより心線を最良
に整合させ、ファイバ端部の周りにセメントを保持する
スロット付の管でこれを補う様にしているため、かなり
少量のセメントでまかなえがっスプライスの熱特性が高
まると共に、セメントの硬化前及び硬化中に正確に整合
させることができる。

本発明方法では、スプライス接続されるファイバは、そ
の軸線に対して実質的に直角を成す平坦な端面な有する
ものでなければならない。例えば米国特許第３，９３４
．７７３号に記載されている様に、これまで良質の端部
を有（８） するファイバを製造する数多くの方法が提案されている
。大半の破断ファイバにおいて、ファイバの軸線に対し
て実質的に直角である平坦な端面が得られる方法は米国
特許第３７０．３６９号に記載されている。光フアイバ
端部の平坦度及び垂直度を測定する方法は、「干渉測定
法によるファイバの破壊試験：２つの破壊方法の比較（
Ｆｉｂｅｒ　Ｂｒｅａｋ　Ｔｅｓｔｉｎｇｂｙ　Ｉｎｔ
ｅｒｆｅｒｒｏｍｅｔｒｙ　：　Ａ　Ｃｏｍｐａｒｉｓ
ｏｎ　ｏｆ　’ｌ’ｗ。

Ｂｒｅａｋｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄａ　）　Ｊ　（「応用
光学（ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ　）　Ｊ誌、第１６
巻、８１８頁乃至８１９頁、１９７７年エイ・ニス舎ゴ
ートン（ＡＳ、Ｇｏｒｄｏｎ）その他著）と称する論文
に記載されている。「実質的に直角」であるというのは
、ファイバの軸線と端面の平面に対する垂線との間の角
度であるファイバの破断面の角度が１度以内であること
を意味する。

下処理したファイバの被膜は、約０５ミリ除去され、第
１図に示す様に、被膜１０から裸のファイバ１１が延び
出している。同−要（９） 領で下処理した２本のファイバを、スプライス管２１（
第２図参照）に入れる。約１２５マイクロメータの外被
直径を有するファイバでは、通常スプライス管の長さは
約２５ミリ、外径は約０９ミリ、及び管内のスロット幅
は約０３ミリである。第３図に示す様に、ファイバ端部
を包囲する様に、管２１を設置する。

スロット付のガラス管を用いることは、光ファイバをス
プライス接続する場合に非常に有利である。つまり、管
を設置することにょっＣ、スプライス接続に要するセメ
ントの量が制限されるため、従来技法に比べて少量のセ
メントで済むからである。即ち、カラスがファイバを包
囲する物質の大半を占め、セメントが占める割合は相対
的にわずかになる訳である。従って、ガラスと通常のセ
メントの熱膨張率が異なるので−セメントが大半を占め
るスプライスより良好な熱特性が得られる。

さらにセメントが硬化する前に、ファイバを管内で移動
して正確な心合せを行うことかで（１０） きる。

セメントは多くの種類のものを使用できるが、好適に作
用するものは、粘度が３５０ｃｐｓ、弾性係数が１５０
，０００ｐｓｉ　、引張強さが３，０００ｐａｉ、破壊
伸び率が３８％、ショアＤかださが８５、屈折率が１．
５６である紫外線硬化性のセメントである。セメントに
起因するファイバ心間の屈折率の整合度をエアキャップ
と比較して高めることにより、ファイバ心をより正確に
整合させることができる。

上記のスプライス管では、スプライス管から３８センチ
離れた地点にあって、平方センチあたり、７，０００マ
イクロワツトの電力を供ｉするランプから、３６６ナノ
メードル波長の放射線を当てることにより、セメントを
硬化させることができる。カラス製のスプライス管を用
いると、セメントへの紫外線の通りが容易になる。しか
し、使用するセメントが硬化用の放射線を必要としない
場合は、他の型のスプライス管を用いることができる。

ファイバの適切な整合を正確に測定するには、第４図に
示す様な散乱放射線検波器を用いる。ファイバを整合さ
せるには、放射光４４を一方のファイバを通してスプラ
イスまで送る。放射光は通常（必然的ではない）ファイ
バの作動波長にあり、ファイバの手近の端点に印加され
るが、この代りに、スプライスに比較的近い地点にある
カプラによってファイバに挿入することができる。２本
のファイバの心線が整合していないと、放射光の一部は
散乱してファイバの内被に入り内被から外被に散乱する
。外被が透明である場合は、感光性の高い検波器を用い
て、散乱放射光をモニタすることができる。適切な検波
器は、第２図に示す様な型のスロット付管を有している
が、通常約１０センチの長さｒＬＪを有している。管４
］は、ファイバ４０を包囲している。最大の感光度を得
るには、管を、屈折率整合液で満たす。即ち屈折率が１
４７であるカーシル（Ｃａｒｇｉｌｌｅ　）油が良い。

整合液は全ての場合に必要ではなく、ファイバ内の放射
光の強さに応して使用する。例えば約］３マイクロメー
タの波長を有する放射光を検波する、インジウム、カリ
ウムヒ素検波器等の検波器４２を、第４図に示す様に管
の端部に設置する。スロット付管の端部が図示の様に管
の軸線に対して直角になると、最大量の散乱光がピック
アンプされることが判った。光源をスプライスからかな
り離れた地点に置くことができるので、この事は長い単
モード光ファイバの場合重要である。

以下に手順を説明する様に、散乱光検波器を用いてファ
イバの整合を行う。この検波器の高感光性を、検波器が
発する信号の変化を２本のファイバの偏心関数（曲線５
１）で表わす第５図のグラフに示す。前記曲線と比較す
るため、ファイバを通る光の透過量を、偏心関数曲線５
２に示す。本グラフから、スプライス付近の局部散乱作
用をモニタすることによって、一定偏心量に対し、信号
に大きな（Ｊ３） 変化が生じることが判る。従って、ファイバ透過光線量
を単にモニタするより、散乱光モニタ法の方がより高感
度の零点表示を得ることができる。

上記の様なスプライスの損失は非常に少いことが判って
いるが、多くの場合、スプライスをさらに機械的に保護
することが望ましい。

このため、内径約１ミリ、外径約２ミリ、及び長さ約１
４ミリの石英スリーブ６１をスプライスにかぶせ、その
端部をセメント６２（ＮＱＡ６］セメントが良い）で密
封し、約４秒間放置して硬化させる。スプライスを上記
の要領で下処理すると、通常のスプライスケース又はそ
の他の包囲体に入れるに適した機械的強度が得られる様
になる。スプライス接続法の詳細を以下の実験例によっ
て説明する。

実験例 ２本の光ファイバを接着して、夫々の軸線に対して直角
を成す、実質的に平坦な端面が１度以内になる様にした
。超音波クリーナを（１４） 用いてファイバ端部をエタノール液で洗浄した。第７図
に示す様に、第１フアイハフ０１を可動台７０３上の真
空チャック７０２にかけ、第２フアイハフ０４も同様に
、可動台７０６上の真空チャック７０５にかけた。１３
マイクロメータの放射線を軸線に沿ってファイハフ０１
の心線に導き、第２フアイハフ　０４０周りに散乱検波
器４１及び４２（図示せず）を設置した。先ずファイバ
を３５倍の倍率で鵡微鏡に合わゼ、内被を整合させた。

この時整合を考慮して、ファイバをわずか（約１０乃至
１５マイクロメータ）だけ離した。次に散乱検波器をモ
ニタして最初の心合せを行った。スロット付スプライス
管２１を溝付支持体７０７上に置き、スプライスに触れ
ることなくこれを包囲する様に、可動台７０８で上昇さ
せた。スプライス管にノーラント （Ｎｏｒｌａｎｄ　）　ＮＯＡ　６　］セメントを充て
んし、ファイバを数マイクロメータまで近づけ散乱検波
器で再整合させて零点を観測した。ファイバ端部が接触
するまでファイバを交互に近づけて整合させた。整合台
７０３及び７０６がわすかに移動するにつれて検波器の
出力に変化が生じない様に注意してこの状態を観測した
。次にセメントを４秒間紫外線に露光して硬化させた。

一方のファイバの周りに予め設置しておいたシリカ（石
英）ガラス円筒スリーブなスプライスにかぶせ、スロッ
ト付スプライス管を包囲している中央部を埋めない様に
、スリーブの両端にセメントを充てんし、上記と同様の
要領で硬化させた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スプライス接続する様に下処理したファイバ
である。 第２図は、スプライスを包囲するスロット付Ｕ字形管で
ある。 第３図は、スロット付管内における光フアイバスプライ
ス接続状況を示す図である。 第４図は、ファイバの整合を測定する散乱検波器である
。 第５図は、散乱検波器の出力信号変化をファイバ心線の
横すれ関数として表わすグラフで・ある。 第６図は、カラス製の外筒で強化した光フアイバスプラ
イス接続部である。及び 第７図は、スプライス接続の際に、ファイバを整合させ
る装置である。 〔主要部分の符号の説明〕 １０　　　　　・　被膜 １１　　　　　・　ファイバ ２】　　　　・・・　スプライス管 ４０　　　　　・　ファイバ ■　　　　　・・・　　管 ４２　　　　　・・・　検波器 ６１　　　　　・・・　石英スリーブ ６２　　　　　・・　セメント （］７）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ファイバの軸線に対して実質的に直角を成す実質的
   に平坦な端部を有する２本の光ファイバをスプライス接
   続する方法におし・て、ファイバ端部を近接配置する工
   程、前記端部を少くとも部分的にセメシトを充てんした
   第１管で包囲する工程、少くとも一方のファイバを通し
   て端面に放射線を導ひく工程、端部力・ら散乱する放射
   線の量を最少にすることによって、ファイバを軸線に沿
   って整合させる工程、及び前記セメントを硬化させるこ
   とによってファイバを整合位置に固定する工程から成る
   ことを特徴とする光ファイバのスプライス接続方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法におし・て、さ
   らに前記第１管の周りに部材を配（１） 置して、これを定位置にセメントで固定する工程から成
   ることを特徴とする光ファイバのスプライス接続方法。 ５　特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法にお
   いて、さらに５〜方のファイバの、端面付近の部分を少
   くとも部分的に包囲するスロット付管によって端面から
   散乱する放射線を検出することにより、端部から散乱す
   る光を前記管に集光して検波器に導く工程から成ること
   を特徴とする光ファイバのスプライス接続方法。 ４２本のファイバの端面を近接配置し、前記端部を、少
   くとも部分的にセメントを充てんした第１管で包囲し、
   少くとも一方のファイバを通して端部に放射線を導き、
   前記端面から散乱する放射線の量を最少に保つことＫよ
   って、ファイバを軸線に沿って整合させ、次に前記セメ
   ントを硬化させることによって、ファイバを整合位置に
   固定し、さらに前記第１管の周りに部材を配置（２） してこれを定位置にセメントで固定し、前記端部付近に
   ある一方のファイバの部分を少くとも部分的に包囲する
   スロット付管によって、端部から散乱する放射線を検出
   することにエリ、端面から散乱する光を前記管に集光し
   て検波器に導くことにより、ファイバの軸線に対して実
   質的に直角を成す実質的に平坦な端部を有する２本の光
   ファイバなスプライス接続する装置であって、スプライ
   ス接続部が、軸線に沿って整合すると共に、少くとも部
   分的にセメントを充てんした管で包囲した光フアイバ端
   部がら成ることを特徴とする光ファイバのスプライス接
   続装置。 ５　％許請求の範囲第４項に記載の装置において、前記
   スプライス接続部がさらに、両端部の少くとも一部にセ
   メントを充てんした、前記管を包囲する筒から成ること
   を特徴とする光ファイバのスプライス接続装置。 ６　特許請求の範囲第４項に記載の装置にお（３） いて、前記ファイバが単モードファイバであることを特
   徴とする光ファイバのスプライス接続装置。 ７、特許請求の範囲第４項又は第５項に記載の装置にお
   いて、前記管が、実質的に石英ガラスであり、また前記
   セメントが、紫外線硬化性セメントであることを特徴と
   する光ファイバのスプライス接続装置。