JPS5910919A - 光フアイバの正確な位置決定の方法及び装置 - 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】 本発明は、光フアイバ間または光ファイ／＜と光フフイ
ハ素子間に伝達される光エネルキダ−を最大にするよう
光ファイバの端部を１確に定置するための方法および装
置に関する。

本発明は、ファイバのスプライシング、接続。

接着または係１１操作の前に使用することができる。

遠隔通信において使用される１月の光ファイバのスプラ
イシング即ち接続の前に、隣接するファイバ端部を所定
位置に固定してファイバ間の光エネｌレキの最大伝播早
を確保する。−熊に、遠隔通イ、・１に使ｉｌｌされる
光ンフイハは６部と外被部分を有し、６部は外被部分よ
りも大きく６部の軸心に向けて増加する屈折率を看する
。光エネルギの伝播ｈｊは　光ファイバの６部が軸力向
に整合される場合に最大となる。

回し公称ｈｒ’、折率の輪郭および外部を４１する２本
　６− のファイバを整合させる公知の方法においては、ファイ
バの端部を密接するように置き、ファイバの外表面の少
なくとも−・部を自動的に整合させるためＪ（通のＶ字
形溝に押込む。しかし、各ファイ・への６部および外被
部分が口Ｓ確に同心状でありさえすれば整合され、これ
は伺随的なコストにより厳しい製造公差を経てのみ達成
することができる。

６部の整合のための別の公知の方法は、１本のファイバ
の遠端部において光を導入し、別のファイバの遠端部に
おいて受取られる光エネルギを観察することである。こ
れらファイバの近端部は、最大の光エネルキ暖か観察さ
れる相対的位置関係。

において操作され固定される９　１本の光ファイバの遠
端部に光源を置き別のファイバの遠端部に光学的検出装
置を置かなければならないことは、長ざの点で現場にお
いては不便であり、またファイ・へか貯蔵リールに巻付
けられるファイバおよびケーブルの製造中丁場における
スプライシングにおいて同じようにイく便である。

本発明は、光ファイバの端部を１１−確に定置するｔめ
の改暦された方法および装置を提供するものである。

本発明の一特質によれば、基準線（こ対して既知の反射
特性プロフィルの端部を有する光ファイ／への一端部を
定置する方法が提供ｙれるが、本方法はファイバの端部
に光を当て、この端面がら反射５れた光を観察１．て反
射特性プロフィル位置を識別し、ファイバのＭ−ｆ方向
Ｉｈ１１、Ｄに直角の面内のファイバ端部を前記反射特
性プロフィルが基準線に対してｒめｉ！めた変位を生し
る位置まで移動させる１程からなる。

本方法は、１対のファイバを同軸心方向に整合させるた
め使用することができる。１本の光ファイバの端部はフ
ァイバか基準線に沿って一力向に延長するようにｔめ前
述の方向を用いて最初に定置ごれ、木カノノ、は然る後
、第２のファイバが基準線に沿って反対方向に延長する
ように第２のファイへの端面を基準線−１１こ配置させ
るため使用される。

一般に、遠隔通信用に使用される光ファイバは、ファイ
バの軸心からその外表面に至るまで半径方向に変化する
屈折率を有する。この屈折率の変化は明瞭な不連続性を
特徴とし、実質的な反射率が実質的な屈折率に比例する
ため、ファイ、バの端部において対応する明瞭な反射率
の不連続性か存在する。一般に、ファイバは６部よりも
小さな屈折率の外被部分を４１する。ファイバ間の酸火
光エネルギ伝播幅は、隣接するファイバ６部を軸心力面
に規定する方法を用いることにより達成することができ
る。

本方法はまた。特定の領域が基準線に対して整合関係に
置くことができる視覚的に識別ｏｆ能な特徴を有する場
合に、光フフイパ素子の作用面の特定の領域に勾してフ
ァイバを整合するためにも択一的に使用することができ
る。

本発明はまた、既知の反射特性プロフィルの端　９− 面を有する光ファイバの一端部を基準線に対して定置す
るための装置をも提供するものであるが、本装置は前記
ファイバの＠面に光を当てる指向装置と、この端部から
反射される光を観察して前記反射特性プロフィル位置を
識別する監視装置と、ファイバの長手方向軸心に対して
直角の面内のファイバ端部を前記反射特性プロフィルを
基準線に対して予め定めた配置をとる位置に移動する調
整装置とを含む。

前記指向装置は、ファイバの軸心から外れて配置された
光源と、この光源からの光をファイバの端面に対して略
々直角に指向させるミラー素子とを看することが望まし
い。

特に、ｌ　ｋ、ｊのファイバを回心状に整合するため、
本装置は史に、前記ミラー素子をファイ／への対向する
端面間に取付けるための装置を含むことかできる。前記
ミラー素子は並列に配置された１対のプリズムでよく１
本奏子は２つの位置間に駆動ｎｆ能であり、その第１の
位置においては前記プ１０− リズムの１つの面が光を１本のファイバの端面に当て、
第２の位置においては他方のプリズムの面が光を別のフ
ァイバの端面に指向させる。あるいは、このミラー素子
はキヤリツジに取付けられた１１−一のミラーでもよく
、これにより第１の位置においてはミラーは光を軸心か
ら外れた光源から１本のファイ／への端面に反射させ、
またカートリンジを　１８０°回転させて、ミラーが光
を光源から別のファイ／への端面に対して指向させる。

本装置は史に、各々のブロックがその１つの面内に略々
整合されたＶ字形の溝を有する２つのブロックを含むこ
とができる。このブロックの一方または両方なＸ、Ｙ、
Ｚのマイクロねしアジャスタを有する治其に夕・１して
取付けることができるか、このアジャスタによりファイ
バの端部はその端面の間隙を変更し、またファイバの軸
心に対して直角の面内にファイバ端面の相対的な配置を
変更するため相対的に連動させることができる。監視装
置は顕微鏡の対物レンズと対眼レンズを有することが望
ましい。ビームのスプリッタをｍｓ鏡の光学軸りに取付
けて光を光源から対物レンズを経てミラー素子に対して
指向させることができる。

本発明の諸実施態様について例示により添付図面に関し
て述べること番こする。

第１図について詳細に述べれば、各々が純粋な熔融シリ
カの外被部分１２とトープ処理を施した熔融シリカの６
部１４からなる２本の光ファイバｌＯが７１＜コれ、：
・−パントのレベルは所要の屈折率プロフィルをり−え
るため半径方向に変化する。

・罷に、多重モートのファイバは外被径が１２５μ、心
部径か５０μであり、屈折率プロフィルは第２図に、、
＜　；！れる如くである。外被部分１２は均一な屈折率
を早し、屈折率を小さくするためフン素またはホウ素に
よりトープされたシリカの薄い障壁１６により６部１４
から分離されている。この障壁は、外被部分から６部に
対してイく鈍物が分散することをド旧トし、また製造中
、６部の沈着（ｄｅｐ。

５ｉｔｉａｎ）を容易にするため存在する。６部１４は
ゲルマニウムでドープされ、ドーパントΦレベル、従っ
て屈折率は６部を横切って略々放物線状のプロフィｌし
を有する。第２図に示されたファイ／へは、融解された
シリカの管の内壁面上にドープした材料を内部に沈着し
１次いでこの管を押潰す公知の方法により形成される。

第２図のプロフィ、ルは６部の軸心において、製造中管
の内表面におけるドーパントの損失により生じた屈折率
の小さいが明瞭な低下点１５を有する。

一般に、単一・モードのファイバは１２５にの外径およ
びｌＯｇより小さな心部径を有する。このＪｒｉｉ折率
プロフィルは、第４図の事例に示されるように、６部の
端部および外被部分が始まる明瞭な段部をイ１する。

従って、多重モードファイバおよび単一モートファイバ
の双方において、ファイバ内部の６部の位置に関連し得
る明確な屈折率の不連続状態が存在する。

材料の反射率は屈折率の関数である。その結−１３＝ 果、もし分裂された略々光学的平面（岨ｒｒｏｒ　ｆｌ
ａｔ）であるファイバの端面が顕微鏡のＦで照射され反
射した光が認められるならば、反射率の不連続性を明瞭
に見ることができる。ファイ／曳端面の反射率Ｒはフレ
ネルの式によりケ、えられる。即ち、 Ｒ＝　　［（ｎ　　（ｒ）　　−１）　　、ｉ　　（ｎ
　　（ｒ）　　＋　１）　　］　　２イ１（シ、ｎ　（
ｒ）は６部の中心からの距離の関数としてのファイバの
屈折率である。

多重モート級の屈折率のファイバ（ｍｕ　ｌ　ｔ　ｉｍ
ｏｄｅｇｒａｄｅｄ　１ｎｄｅｘ　ｆｉｂｅｒ）に対す
る屈折率ブロア（ルは２Ｊ’７２図に、Ｉ＼され、この
反射率プロフィルは、屈折−４Ｘの１％の変化か反射さ
れた光の強さにおいて略々５％の変化を生じるので対応
する形態を呈している。中に１１による観察によれば、
僅かに０−１％の屈折率の急激な変化が容易に見ること
ができる。

反射率の不連続性はファイバの６部を正確に整合するた
め使用することができるか、これは１対１４− のファイＡ間の光エネルギの最大伝播−に対する柴ヂＩ
である。既に述べた如く、６部の整合状態は、＋２５．
の全ファイバ経と比較して６部の径がｌＯ＃Ｌより小さ
い？１１−モートにおいて特に重賞である。明らかに、
６部の場所における同心性の誤差は、もしファイバが単
にその外表面を整合関係に置くことにより整合されるな
らば、全く不満足なスプライシングを生しることになる
。

（与び第１図において、２本のファイバ１０の端部は、
その端面１８と２０が典型的に５ｍｍ離間されファイバ
の心部軸心が略々整合された状態で冶具上に支持されて
いる。この冶具は詳細には示さないが、ファイバのスプ
ライシングの目的に使用されるタイプのもので″Ｊ枝術
においては周知のものである。この冶具は、ヘッドの分
離状態を変更して、Ｘ−Ｙ面におけるヘッドの相対的開
動を生じるためマイクロねし駆動部（Ｚ軸方向の駆動）
により駆動することができる独立的に連動可能なヘッド
２２を４１する。各ヘッドのに面には、ファイバ端部が
溝の丁度良Ｉ、に延長するように各ファイバ１０が押込
まれるＶ字形の溝２４かある。

２本のファイバ端面１８と２０間には、畢タリ位置に取
イ；１けられた２個の小さなプリズムからなるミラー素
ｊ’−ＩＳが取付けられている。このミラー素ｆは、２
本の２７４４１０間の間隙に入るように更にマイクロね
じの助けにより駆動で５る冶凡の一部に取付けられたキ
ャリンン２８Ｌに支持されている。本素子は、−力のプ
リズムの血３０が在合しており、ファイバ軸心に対し４
５°で延長している第１の位置と、他方のプリズムの面
３２が存在１．ており、フフイハの軸心に勾し４５°の
角度で延長している第２の位置との間で連動させること
かできる。これらの両方の位置においては、関連する而
３０または３２もまた対眼レンズ３４と食・１物Ｌ・ノ
ス３６を有する顕微鏡の光学軸１−にあってこれに対し
て４５１■の角度で延長する。この光学軸にには、光を
光源４０から対物レンズ３６を通って前記面３０と３２
の一方又は他力からファイバ端面１８または２０の各々
に対して反射されるよう指向ごせるビーム・スプリッタ
３８が配置されている。然る後、光はファイ／へ端部１
８または２０から再ひ対物レンズ３６およびビーム・ス
プリッタ３８を経て対眼レンズ３４に対して反射される
。一般に、顕微鏡は光学軸りに中心がくる十字線を有す
る。作用においては、ミラー素−ｆは最初端面１８が照
射される位置まで移動させられる。この端面ばＺ軸のマ
イクロねしの調整により合焦点位置に置かれる。端面１
８について見れば、　ｒ＋：ｉ述の如く、１−字線の中
心および６部の軸心の位置を表示する反射率の四部（ｄ
ｉｐ）は通常は一致しない。ＸＹ軸のマイクロねじはこ
の詩、左側のＶ字形溝およびファイバ軸心に対し直角の
ＸＹ面内のファイバ端面１８を移動させるように調整さ
れる。−Ｌｊ−十字線と反射率の四部間の一致が得られ
ると、ミラー素子はその第２の位置に駆動され、別のフ
ァイ／への十字線の中心と６部の中心の反射率の四部の
一致は類似の調整方法により達成される。ミラーの表面
がファイバ軸心およびＩＪＡ微１７− 鏡の光学軸の双方に対して４５°の角度でＩＦ確に傾斜
されるので、この２東の調整操作はファイバの６部を自
動的に整合する。最後に、ミラー素子１６をファイバ端
面１８と２０間から取出し、２軸のマイクロねじを調整
してファイバ端部をスプライシンクのため充分に接近さ
せる。

゛ｈ技術において周知の如く、Ｚ軸のマイクロねしは、
′（際に、スプライシング区域におけるファイバのくひ
れを避けるため、次のスプライシング操作中に操作され
る。ｘ８よひＹ軸のマイクロねじはスプライシングが完
了するまで所定位置に保持される。前述の如く、ファイ
バ２ｏはスプライシングの前にはヘット２２の端部を丁
度越えるよう突出し、数にだけ離される。このへ、ト２
２の分離により、２木のファイバのスプラ・ｆシンクを
行なう時アーク融着素子の電極かファ・ｆハ端部に接近
するよう配置させることができる。

２つのプリズム１６に対する別のミラー素ｆが第３図に
示されている。この素子はよく研摩された１８− 端面５０をロッドの軸心に対して４５°の角度に傾斜さ
せた３ｍｍ径の鋼ロッド４８からなる。このロンドの基
部は６号５２により概略的に示された回転自在なキャリ
・ンジ内に取付けられている。このキャリンシはマイク
ロねじ素子（図示せず）を用いて正確に１８０°駆動さ
せることができる。使用においては、ロンド４８は、ロ
ッドの軸心を顕微鏡の光学軸と同心状に置き、ミラー面
を前記光学軸および接合されるべき２木のファイバの軸
心の双方に対して４５°だけ傾斜ごせて顕微鏡の下刃に
取付けられている。前の実施例における如く、−・ブｊ
のファイバの端面が見え、ファイ／へ端面の調整は一ト
方の反射６部の中心部を顕微鏡の１−字線に対応する基
準線と整合位置に置くように行なわれる。この時、ロッ
トは正確に１８０°回転ごれ、この手順が反復される。

−μ両方の６部の中心部が基準線と整合ｆ☆置量関係な
ると、これらは自動的に軸心方向に整合されなければな
らない。

前述の如く、ＩＦ確な６部の整合状態が最も重要である
単一モードのファイバは、１０ｇより小さな心部径およ
び１２５ＪＬの外被部分を有する。従って比較的大きな
反射率を侑する６部は、ファイバの端面内における非常
に微細な特徴点（ｆｅａｔｕｒｅ）となる。以ヒ述べた
方法を用いてファイバの心部調整を容易にするために、
製造中にファイバに対して別の屈折率の不連続性を導入
することができる。第４ａ図乃至第４ｅ図の各々の屈折
率プロフィルは長手方向の軸心の周りにおいて対称的な
中−モードファイ／への直径によるものである。この単
−七−１ζファイバは６部４２と中間の外被層４４を有
し、その屈折率および直径はファイバを介しての中−モ
ードの伝送状態を確保するように選定されている。外被
部分４４の半径方向外方には、比較的大きな屈折４（第
４ａ図）または比較的小さな屈折率（第４ｂ図）の小さ
な環状リングの如〈実施することができる屈折率の不連
続状態４６が存在する。あるいはまた、これは屈折率に
おける昇り段状（第４Ｃ図）または丁り段状（第４ｄ図
）の如くに実施することができる。最後に、これは第４
ｅ図のプロフィルにおいて示されるように両力の特徴を
利用することもできる。ファイノくの製１ｆＩｉのため
の公知のｌｋ前着法おいては、その屈折率を変更するた
めある量のドーパントを含むシリカを融解したシリカの
管の内表面上に蒸着さゼる。

その後、この管を加熱して口・ンド形状に押潰し、これ
からファ・イ／＼を引出す。第４図のプロフィルは、屈
折−１６を大きくするためゲルマニウムにより、また屈
折率を小ごくするためフン素によりシリカを跪チに１・
−プすることにより、また所要の層厚を得るため充分に
長いノに着サイクルをｇ続することによって得ることか
でさる。

本文に記述した実施態様においては、照射および観察の
方向は共にファイバ端面に対して９０°であり、このた
め入射光および反射光は顕ｖ１鏡の光学軸に沿って透過
する。この角度は空間的な経済性を提供するので望まし
いが、それ程厳密なものではない。

２１一 本文にＱｌｉべた実施態様は全て２木のファイバをスプ
ライシング即ち接続のため整合させる方法の使用を示す
ものである。もしファイバの６部を光ファイバ素子の活
動面Ｈの特定の目で見て明らかな位置に対して整合する
ことがｔｙであるならば、木刀法はファイバ端面を光源
即ちフォトディテクタに対して恒久的に接続するために
利用できることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ファイノ＼整合装置をボす概略
図、第２図は多重モード級別のファイバの屈折率プロフ
ィル、第３図は本発明の方法において使用するためのミ
ラー素ｒ−の別の形式を示す図、および第４ａ図乃至第
４ｅ図は前述のファイバ整合法を使用するため特に調製
した弔−モードのファイバ屈折率プロフィルの例を示し
でいる。 １０・・・光ファイバ、１２・・・外被部分、１４・・
・６部、１６・・・障壁、１８．２０・・・端面、２２
・・・へ７Ｆ’、２４・・・溝、２２− 多重上−ド　フフイベＷμｉ 第　２図 フヱイｌ＜＠而 手続補正書信に） 昭和５８年８　月１８日 特許庁長官　若杉和夫　殿 ■事件の表示 昭和５８年特許願第６１０５９号 ２、発明の名称 光ファイバの正確な位置決定の方法及び装置３補正をす
る名 事件、１の関係　　特許出願人 ４代　理　人〒１０７ 住　　所　　　東京都港区赤坂１丁目９番１５号５　袖
止命扇の日付　　昭和５８年　７　月２６日（発送日）
６袖正のｔ１免 （１１明細書第２２頁第１４行に「第４ａ図乃至第４ｅ
図」とあるのを、「第４図」に訂正する。。 （２）図面第４α図乃至第４ｅ図を削除する。 （３）別紙の通りの第４図を補充する。 以上 峯４図 Ｅ・ 含　■７ キ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、略々光学的平面状態に分離された端面を有し、かつ
   そのある領域の反射率において急激な変化を有する光フ
   ァイバの１本を基準線に対して位置決めする方法におい
   て、光を前記ファイバの端面（１８）に当て、前記端面
   （１８）から反射された光を監視して反射率における急
   激な変化の領域を識別し、前記ファイバ端面をその長手
   方向に軸心に対して直角の面内で反射率の急激な変化の
   領域が前記基準線に対して予め定めた位置を有する位置
   まで連動させることを特徴とする方法。 ２．１対のファイバを同心状に整合させる方法において
   、第１のファイバが一力向において前記基準線に沿って
   延長するように特許請求の範囲第１項に記載の方法を用
   いて第１のファイバ（ｌＯ）を定置させ、また第２のフ
   フイハか反対方向に前記基準線に沿って延長するように
   特許請求の範囲第１項記載の方法を用いて第２のファイ
   バ（１０）を定置することを特徴とする方法。 ３、前記ファイバが外被部分（１２）と中心部の６部（
   １４）とを石し、核心部（１４）のＷ折率、従って反射
   率は外被部分（１２）のそれよりも太きく、前記端［ｎ
   ｉから反射ｙれた光を監視して前記ファイバ端面（１８
   ，２０）の反射率プロフィルにおける比較的大きな反射
   率の６部（１４）の位置を識別し。 前記ファイバ端面はファイノ＜　（１０）の長手方向軸
   心に対して直角の面内において前記の比較的大きな反射
   率の６部（１４）か前記反射線に対して予め定めたある
   位置を有する位置まで移動させられることを更に特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４　、　ｒｉｉ＋記の比較的大きな反射率の６部（Ｉ４
   ）が低いノゾ射率の中央凹部（１５）を有し、前記ファ
   イバ端面（１８，２０）から反射される光を監視して前
   記反射率の四部（１５）の位置を識別し、前記ファイバ
   端部をファイバ（１０）の長手方向軸心に対して的角の
   面内において前記の反射率の四部（１５）が前記基準線
   に対して整合される位置まで移動されることを史に特徴
   とする特許請求の範囲第３項記・成の方法。 ５、既知の反射率特性の端面な有する光ファイバの一端
   部をある基準線に対して定置する装置において、光を７
   フイ／へ端部（１日）に対して指向５せる指向装置と、
   前記端面（１８）から反射された光を監視して前記端面
   （１８）の反射率における急激な変化の領域を識別する
   監視装置（３４，３６，３８）と、前記ファイバ端面を
   前記ファイバ（１０）の長手方向−１心に対して直角の
   面内において前記端面の反射率の急激な変化領域が前記
   基準線に対して予め定めた位置を有する位置まで移動さ
   せる調整装置とを特徴とする装置。 ６、前記指向装置は、前記ファイバの軸心から外れて配
   置された光１ｊ　（４０）と、光を前記ファイバ端面（
   １８）に対して略々直角の光源から指向させるミラー素
   子（３０，３２）とを更に含む４１Ｆ訂請求の範囲第５
   項記載の装置。 ７、特に１対のファイバ奈ｔｉｌｌ心状に整合させるた
   め、前記ファイバ（１ｏ）の対向する端面（１８，２０
   ）間に前記ミラー素子（３０，３２）を取イ・１ける装
   置（２８）を史に含む特許請求の範囲第６項記載の装置
   。 ８　、　ｌ１ｉｉ記ミラー素子が並列位置−こ配置され
   た１対のプリズム（３０，３２）を含み、該素−ｒは２
   つの位置間で駆動ｕｌ能であり、前記位置の第１の位置
   において　方のプリズム（３ｏ）の表面か光を前記光源
   （４０）　カら一力Ｃ７）７　ｙ　イ／’　（１０）　
   （７）端面（＋８）　ニ外ｊして指向させ、第２の位置
   においては他方のプ１ノヌム　（３２）の表面が光を先
   高ｒ　（４０）から他方のファイバ（１ｏ）の端面（１
   ８）に対して指向させる特許請求の範囲第７項記載の装
   置。 ９、前記ミラー素子は、１１Ｌ担なミラー（５ｏ）が光
   を前記光源（４０）からｌ木のファイバ（１ｏ）の端部
   （１８）に対して反射する第１の位置と、ミラー（５０
   ）が光を光源（４ｏ）から他力のファイバ（１０）の端
   部（２ｏ）に対して反射する第２の位置との間に傾創す
   ることができる回転自在なキヤリツジ　（５２）　　＋
   −に増刊けられた平担なミラー　（５ｏ）である特許請
   求の範囲第７項記載の装置。 １０、各々かその表面に略々整合されたＶ字形の溝（２
   ４）をイイする２つの支持ヘッド（２２）を有する治具
   を含む特許請求の範囲第７項記載の装置。 Ｉｌ、該支持へ、１・を独Ｖｌ的に相１１−に直交する
   カ向に駆動するためのＸ、Ｙ、Ｚ軸マイクロねしアジャ
   スタを史に含む特許請求の範囲第１０ザ１記赦の装置。 １２、前記監視装置が顕微鏡の対物レンズ（３６）と夕
   、１眼レンズ（３４）を含む特許請求の範囲第６項記載
   の装置。 １３、ヒート・スプリンタ（３８）か顕微鏡の光学軸１
   に取イ・４けられて光を光源（４０）から対物レンズ（
   ３６）を経てミラー素（’−（３０，３２）に対して指
   向　５− させる特許請求の範囲第１２ダ１記載の装置。