JPS5857722B2 - fiber optic connector - Google Patents

fiber optic connector

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JPS5857722B2
JPS5857722B2 JP54048196A JP4819679A JPS5857722B2 JP S5857722 B2 JPS5857722 B2 JP S5857722B2 JP 54048196 A JP54048196 A JP 54048196A JP 4819679 A JP4819679 A JP 4819679A JP S5857722 B2 JPS5857722 B2 JP S5857722B2
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JP
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fiber
laser beam
laser
connector
optical fiber
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JP54048196A
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JPS55140807A (en
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恭一 木下
盛男 小林
隆弘 稲村
久夫 高田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/255Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ファイバの融着接続法の一つであるCO2レ
ーザによる光フアイバ融着接続に用いられる接続器にお
いて、レーザ光源の効率的利用により、接続器の重量と
占有空間の大部分を占めるレーザヘッドおよび電源によ
る接続作業場所の制約を小さくした小形で使い易い光フ
アイバ接続器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a splicer used for optical fiber fusion splicing using a CO2 laser, which is one of the fusion splicing methods for optical fibers, by making efficient use of a laser light source. The present invention relates to a small and easy-to-use optical fiber connector that reduces restrictions on the connection work area due to the laser head and power supply that occupy most of the occupied space.

光ファイバの接続は光通信システムを実現するために必
要な重要技術の一つである。
Optical fiber connections are one of the important technologies required to realize optical communication systems.

従来、着脱可能なコネクタによる接続方法、接着剤によ
る固定接続方法、またはファイバを加熱融着して接続す
る方法などが周知である。
Conventionally, a connection method using a removable connector, a fixed connection method using an adhesive, a connection method by heat-sealing fibers, and the like are well known.

これらのうちで融着接続法は■接続損失が小さい、■接
続部分の経年変化が小さい、■接続部分の機械的強度が
光フアイバ素線と変らないなどの特長を有するので、き
わめて有効な接続方法である。
Among these, the fusion splicing method is an extremely effective connection because it has the following characteristics: ■ low splice loss, ■ small aging of the spliced part, and ■ mechanical strength of the spliced part that is the same as that of bare optical fiber. It's a method.

融着用熱源としてはニクロムヒータ、アーク放電、CO
2レーザなどが用いられる。
Heat sources for fusion include nichrome heater, arc discharge, CO
2 laser etc. are used.

CO2レーザを熱源として用いた場合、アーク放電のよ
うな熱源からの汚染がないので、非常に高品質な接続が
実現でき、さらにレーザビームの一方向性を利用して作
業性の良い接続装置が作製できる。
When a CO2 laser is used as a heat source, there is no contamination from heat sources such as arc discharge, so a very high quality connection can be achieved, and the unidirectionality of the laser beam can be used to create a connection device that is easy to work with. It can be made.

しかしながら、従来のCO2レーザを用いた融着接続装
置においては、レーザビームの一部しか熱源として利用
しておらず、このため高出力のCO2レーザヘッドおよ
び電源を用いざるを得す、装置全体が大形となり、工場
内あるいは局社内において使用するには支障はないが、
とう道やマンホール内または電柱上で使用するには適さ
ないという欠点があった。
However, in conventional fusion splicing equipment using a CO2 laser, only a portion of the laser beam is used as a heat source, which necessitates the use of a high-output CO2 laser head and power supply, and the entire equipment is Due to its large size, there is no problem in using it inside a factory or a station, but
The disadvantage was that it was not suitable for use inside tunnels, manholes, or on utility poles.

第1図は従来の最適融着条件とされているレーザパワー
3W、ビーム直径1山で、最も一般的な外径150μm
の2本の光ファイバ1および1′の端部2,2′を加熱
、融着する様子を示したものである。
Figure 1 shows the conventional optimal fusion conditions: laser power 3W, beam diameter 1 peak, and the most common outer diameter 150 μm.
This figure shows how the ends 2 and 2' of the two optical fibers 1 and 1' are heated and fused together.

aはファイバがビーム3の端に触れ、温度上昇が始った
ところを示し、bはファイバがビームの中心に位置し、
溶融、接続されているところを示し、b′はその側面図
、Cは融着接続の終わりの段階を示す。
a shows where the fiber touches the end of beam 3 and the temperature rise begins, b shows the fiber is located in the center of the beam,
The fusion splicing is shown, b' is a side view thereof, and C is the final stage of the fusion splicing.

ここでa、b、cにおいてレーザビームの伝搬方向は、
紙面に垂直方向b/においては紙面と平行方向である。
Here, the propagation direction of the laser beam at a, b, and c is
The direction b/ perpendicular to the plane of the paper is a direction parallel to the plane of the paper.

a −eの各々の段階でファイバはビームの一部にしか
触れておらず、ビームの大部分は熱源として利用されて
いないことが明らかである。
It is clear that at each step a-e the fiber touches only a portion of the beam and the majority of the beam is not utilized as a heat source.

第2図はファイバを熔かすのに必要な最小正味パワーと
ビーム直径の関係を実験で求めた→りを示す。
Figure 2 shows the experimentally determined relationship between the minimum net power required to melt the fiber and the beam diameter.

この図からビーム直径1間のときは、約0.6Wあれば
ファイバを充分熔かし得ることが明らかであり、3Wの
うちの80%の2.4Wは熱源として活用されていない
ことがわかる。
From this figure, it is clear that when the beam diameter is 1, approximately 0.6 W is enough to melt the fiber, and it can be seen that 2.4 W, which is 80% of the 3 W, is not utilized as a heat source. .

一方、レーザビームの効率的利用方法としてレーザビー
ムの最も絞られた所、すなわち集束レンズの焦点近くの
ビーム直径が小さく、エネルギー密度が高い所で、ファ
イバを熔かす方法が考えられる。
On the other hand, as a method of efficiently utilizing the laser beam, a method can be considered in which the fiber is melted at the most focused point of the laser beam, that is, at the point near the focal point of the focusing lens, where the beam diameter is small and the energy density is high.

しかしながらこの方法は微小な部分しか熔融し得す、融
着に必要な広範囲均一加熱の条件が満たされないので、
再現性の良い低損失接続を実現するのが困難であり、実
用的ではない。
However, this method can only melt a minute portion, and the conditions for uniform heating over a wide range necessary for fusion are not met.
It is difficult to achieve low-loss connections with good reproducibility and is not practical.

本発明はこれらの欠点を除去するためになされたもので
、集束レンズ系のみでレーザビームを集光するのではな
く、この他に融着すべきファイバの後方に凹面の反射鏡
から成る集光系を設け、従来は利用していなかったレー
ザビームの大部分を再びファイバ位置に集光させること
によって、低出力、小形のCO2レーザ光源で高品質接
続を可能としたものである。
The present invention was made to eliminate these drawbacks, and instead of focusing the laser beam only with a focusing lens system, it also uses a concave reflecting mirror behind the fiber to be fused. By installing a system and refocusing most of the laser beam, which was not used in the past, onto the fiber position, high-quality connections can be made using a low-output, small-sized CO2 laser light source.

以下図面により本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第3図は本発明を実施した光フアイバ接続器における1
対の光ファイバの加熱の様子を説明するためのブロック
図である。
Fig. 3 shows one example of an optical fiber connector embodying the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining how a pair of optical fibers are heated.

CO2レーザ光源4から出たレーザビーム5は反射鏡6
によって反射され、レンズ7によって集束される。
The laser beam 5 emitted from the CO2 laser light source 4 is reflected by a reflecting mirror 6.
and is focused by lens 7.

集束されたレーザビーム3の一部は接続すべき2本の光
ファイバ1゜1′の端部2,2′を照射するが、ビーム
の直径に比べてファイバの外径が細いので、80%程度
のレーザビームは、ファイバを照射することなく素通り
してしまう。
A portion of the focused laser beam 3 irradiates the ends 2 and 2' of the two optical fibers 1°1' to be connected, but since the outer diameter of the fiber is smaller than the beam diameter, 80% A laser beam of about 100% passes through the fiber without irradiating it.

8は楕円体凹面鏡で、ファイバを照射することなく素通
りしてしまったレーザビーム9を再び集光し、ファイバ
を照射する働きをしている。
Reference numeral 8 denotes an ellipsoidal concave mirror, which functions to refocus the laser beam 9 that has passed through without irradiating the fiber, and irradiates the fiber.

ここで10 、10’は楕円体凹面鏡の二つの焦点を示
す。
Here, 10 and 10' indicate the two focal points of the ellipsoidal concave mirror.

10は集束レンズ7の焦点とも一致する。10 also coincides with the focal point of the focusing lens 7.

このようにして光ファイバ1,1′の端部2.2′は2
方向からのレーザビームを受け、加熱熔融されて接続さ
れる。
In this way, the end 2.2' of the optical fiber 1,1'
They are connected by being heated and melted by a laser beam from this direction.

第4図は本発明の光フアイバ接続器の一実施例の側面図
であって、3は集束されたレーザビーム、4はCO2レ
ーザ光源、5はレーザビーム、6は反射鏡、7は集束レ
ンズ、8は楕円体凹面反射鏡、9は凹面反射鏡8によっ
て反射されたビーム、11は左側ファイバ保持治具、1
1′は右側ファイバ保持治具、12は■溝治具、13は
衝頭圧印加用ばね、14はすて溝、15は基台を示す。
FIG. 4 is a side view of one embodiment of the optical fiber connector of the present invention, in which 3 is a focused laser beam, 4 is a CO2 laser light source, 5 is a laser beam, 6 is a reflecting mirror, and 7 is a focusing lens. , 8 is an ellipsoidal concave reflector, 9 is a beam reflected by the concave reflector 8, 11 is a left fiber holding jig, 1
1' is a right fiber holding jig, 12 is a groove jig, 13 is a spring for applying impact pressure, 14 is a disposal groove, and 15 is a base.

この実施例において、CO2レーザ光源4としては小形
導波形レーザを使用している。
In this embodiment, a small waveguide laser is used as the CO2 laser light source 4.

ファイバは左右の保持治具11 、11’によって保持
され、■溝治具12によって互いに平行になるように整
列させられ、ばね13とマイクロメータ(図示せず)に
より衝頭圧の印加された状態で突き合わされる。
The fibers are held by left and right holding jigs 11 and 11', aligned parallel to each other by a grooved jig 12, and subjected to impact pressure by a spring 13 and a micrometer (not shown). It will be confronted with.

左右端面の突き合わされる所には、すて溝14が堀って
あり、すて溝14の底面が凹面反射鏡8となっている。
A stop groove 14 is formed where the left and right end surfaces abut against each other, and the bottom surface of the stop groove 14 serves as a concave reflecting mirror 8.

ファイバはこのすて溝14の中央で、集束レンズ7によ
って集光されたレーザビーム3を上方から受け、また凹
面反射鏡8により再び集光されたレーザビーム9を下方
から受け、上下2方向から均一に加熱熔融され、融着接
続される。
At the center of this groove 14, the fiber receives the laser beam 3 focused by the focusing lens 7 from above, receives the laser beam 9 focused again by the concave reflector 8 from below, and receives it from both the upper and lower directions. They are uniformly heated and melted and fusion spliced.

また本発明の光フアイバ接続器の実施例においては、凹
面反射鏡8はV溝治具12に組み込まれており、レンズ
7と■溝治具12との間に広い自由空間が設けられてい
る。
Further, in the embodiment of the optical fiber connector of the present invention, the concave reflecting mirror 8 is incorporated in the V-groove jig 12, and a wide free space is provided between the lens 7 and the V-groove jig 12. .

したがってファイバのV溝治具12への着脱作業および
融着接続の作業が行い易く、レーザビームを2方向から
照射することによる作業性の低下は何ら見とめられない
Therefore, the work of attaching and removing the fiber to and from the V-groove jig 12 and the work of fusion splicing are easy to perform, and no deterioration in work efficiency due to irradiation with the laser beam from two directions is observed.

なおこの実施例においては、集束レンズとして球面レン
ズを用いたが、円柱状レンズを用いてもその効果に変わ
るところはない。
In this embodiment, a spherical lens is used as the focusing lens, but the effect is the same even if a cylindrical lens is used.

また反射凹面鏡としてファイバ位置でのビームの集束効
率の若干の減少は差し支えないので、必ずしも厳密な楕
円体である必要はなく、球面の反射鏡でも代用できる。
Furthermore, since a slight decrease in beam focusing efficiency at the fiber position is acceptable as a reflective concave mirror, it does not necessarily have to be a strict ellipsoid, and a spherical reflective mirror can be used instead.

以上説明したように、本発明の光フアイバ接続器は従来
、散乱されてしまっていたレーザビームを凹面鏡で再び
集光し、ファイバを効率よく照射するので、低出力のC
O2レーザ光源が使用でき、接続器の重量と占有空間の
大部分を占めるレーザヘッドと電源を、導波型CO2レ
ーザのような非常に小形なものに置き換えることができ
る。
As explained above, the optical fiber connector of the present invention uses a concave mirror to refocus the laser beam that was conventionally scattered and efficiently irradiates the fiber, so it
An O2 laser light source can be used, and the laser head and power supply, which take up most of the weight and space of the connector, can be replaced with something much smaller, such as a waveguide CO2 laser.

したがって接続器全体の大幅な小形化、軽量化、経済化
を図ることができる。
Therefore, the entire connector can be made significantly smaller, lighter, and more economical.

またビーム直径の大きいまま2方向から均一にファイバ
を照射して加熱熔融することになるので、高品質接続を
再現性良く行うことができる利点がある。
Furthermore, since the fiber is heated and melted by uniformly irradiating the fiber from two directions while keeping the beam diameter large, there is an advantage that high-quality connections can be made with good reproducibility.

なおこの接続器においてレーザビームを2方向から照射
するが、これは融着接続部の反射鏡を利用したもので、
集束レンズと■溝治具との間には何ら障害物がなく、広
い自由空間となっており、ファイバの着脱作業性が良く
、使い易いという利点がある。
The laser beam is irradiated from two directions in this splicer, and this uses a reflective mirror in the fusion splicer.
There are no obstacles between the focusing lens and the groove jig, and there is a wide free space, which has the advantage of good workability for attaching and detaching the fiber, and ease of use.

したがって本発明の光フアイバ接続器を、迅速、低損失
で、かつ再現性良く、場合によっては狭い作業空間で接
続することが要求される光通信用の光ファイバの接続に
使用すれば、きわめて有効である。
Therefore, the optical fiber connector of the present invention is extremely effective when used for connecting optical fibers for optical communication, which requires quick connection, low loss, and good reproducibility, and in some cases, in a narrow working space. It is.

【図面の簡単な説明】 第1図は従来のCO2レーザを熱源とする接続器により
ファイバを加熱する様子を説明するための図、第2図は
ファイバを熔かすのに必要な最小正味ハワーとビーム直
径の関係を示すグラフ、第3図は本発明の接続器におけ
る1対の光ファイバの加熱の様子を説明するためのブロ
ック図、第4図は本発明の接続器の一実施例の側面図で
ある。 1・・・・・・左側光ファイバ、1′・・・・・・右側
光ファイバ2・・・・・・左側光フアイバ端部、2′・
・・・・・右側光フアイバ端部、3・・・・・・集束さ
れたレーザビーム、4・・・・・・CO2レーザ光源、
5・・・・・・レーザビーム、6・・・・・・反射鏡、
7・・・・・・集束レンズ、8・・・・・・楕円体凹面
反射鏡、9・・・・・・楕円体凹面反射鏡によって反射
されたレーザビーム、10・・・・・・集束レンズ7の
焦点および楕円体凹面反射鏡8の一つの焦点、10/・
・・・・・楕円体凹面反射鏡の他の一つの焦点、11・
・・・・・左側ファイバ保持治具、11′・・・・・・
右側ファイバ保持治具、12・・・・・・■溝治具、1
3・・・・・・衝頭圧印加用ばね、14・・・・・・す
て溝、15・・・・・基台。
[Brief explanation of the drawings] Figure 1 is a diagram to explain how a fiber is heated by a conventional connector using a CO2 laser as a heat source, and Figure 2 is a diagram showing the minimum net power required to melt the fiber. A graph showing the relationship between beam diameters, FIG. 3 is a block diagram for explaining the state of heating of a pair of optical fibers in the connector of the present invention, and FIG. 4 is a side view of one embodiment of the connector of the present invention. It is a diagram. 1...Left side optical fiber, 1'...Right side optical fiber 2...Left side optical fiber end, 2'...
... right side optical fiber end, 3 ... focused laser beam, 4 ... CO2 laser light source,
5...Laser beam, 6...Reflector,
7...Focusing lens, 8...Ellipsoidal concave reflecting mirror, 9...Laser beam reflected by the ellipsoidal concave reflecting mirror, 10...Focusing The focal point of the lens 7 and one focal point of the ellipsoidal concave reflector 8, 10/.
.....Another focal point of the ellipsoidal concave reflector, 11.
...Left fiber holding jig, 11'...
Right side fiber holding jig, 12...■Groove jig, 1
3... Spring for applying impact pressure, 14... Seating groove, 15... Base.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 CO2レーザ光源と、レーザビームを接続端部に集
中して照射するための集束レンズと、ファイバを照射し
た後、発散するレーザビームを反射させ、接続端部に再
び集光させるための二つの焦点を有する楕円体凹面反射
鏡と、2本の光ファイバの軸を一致せしめて保持するた
めのファイバ整列保持治具と、ファイバもしくはレーザ
ビームをファイバ軸と垂直方向にて定速度で移動させる
移動機構と、光ファイバの接続端部同志を一定の圧力で
突き合わせる衝頭圧印釦機構とを備えており、楕円体凹
面反射鏡がファイバ整列保持治具に組み込まれて一体化
されたことを特徴とする光フアイバ接続器。
1. A CO2 laser light source, a focusing lens to focus the laser beam on the connection end, and two devices to reflect the diverging laser beam after irradiating the fiber and refocus it on the connection end. An ellipsoidal concave reflector having a focal point, a fiber alignment jig for keeping the axes of two optical fibers aligned, and movement for moving the fiber or laser beam at a constant speed in a direction perpendicular to the fiber axis. It is equipped with an ellipsoidal concave reflector that is integrated into a fiber alignment jig, and a rammed coining button mechanism that butts the connecting ends of optical fibers against each other with a constant pressure. Optical fiber connector.
JP54048196A 1979-04-19 1979-04-19 fiber optic connector Expired JPS5857722B2 (en)

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US5299274A (en) * 1992-06-25 1994-03-29 Hughes Aircraft Company Optical fiber laser fusion splicer
DE10250880A1 (en) * 2002-10-31 2004-05-19 Ccs Technology Inc., Wilmington Device for the thermal treatment of at least one optical waveguide

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