JPS60179706A - 光フアイバ用光入射、検出およびスプライス装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、緩いチューブで緩衝された光フアイバ用の光
入射、光検出、およびスプライスデバイスに関する。

［従来技術］ 最も広く用いられている光ファイバは、カラスコア、コ
アを包囲するガラスクラッド、およびかなり柔軟なポリ
マー材料から成ってクラッドを包囲する緩衝体からでき
ている。緩衝体はクラッドおよびコアを包囲し、緩衝体
のない場合に可能であるより実質的に小さな径に屈曲し
てその屈曲を保つことを可能にする。光信号は、露出フ
ァイバ末端において光信号を配向することによって光フ
ァイバに入射することが好都合である。入射信号経路に
おけるあらゆる緩衝体を除去した後にクラッドの一方側
から光ファイバに光信号を入射することも提案されてい
る。

光信号が１本のファイバから他のファイバへ通過すると
きに最小信号損失しか生じないように、２本のファイバ
を正確に軸合わせすることが好ましいことは頻繁にある
。次いで、軸合わせされたファイバを一体に接合するこ
とは頻繁にある。ジヨイントは、相互に直接接合するこ
とによって、あるいはファイバを一体に溶融することま
たは屈折率適合接着剤によってファイバを相互に接着す
る二とによって形成された永久的接合（通常、これはス
プライスと呼ばれる。）であってよい。屈折率適合接着
剤とは、光信号損失が最小になるように屈折率か選択さ
れた接着剤を意味する。あるいは、ジヨイントは、コネ
クタの２つの合わせ部分にファイバ末端を配置し、次い
でファイバを確実に軸合わせするような方法で２つの合
わせ部分を一体に接合することによって形成された接続
解除可能なものであってもよい。

光フアイバケーブルを軸合わせする既知の方法には重大
な欠点がある。既知の方法において、２本の光ファイバ
の（コアでなく）外側を軸合わせする。この軸合わせは
、この軸合わせジヨイントにおける光損失を決定する重
要な因子である。この種類の方法は、作業者の技量に極
度に依存し、はとんどの場合において望しくない結果を
生じさせる。ファイバのコアがファイバクラッドの中央
に正確に位置することはほとんどないからである。

両末端をだいたい軸合わせし、衝接し、１本のファイバ
の遠隔末端に光信号を入射し、他のファイバの遠隔末端
において光信号を検出し、検出信号か最小に−なるよう
に接合すべきファイバ末端を動かし、よってコアを軸合
わせすることによって２本の光ファイバの末端を接合す
ることも提案されている。この方法によって優れた結果
が得られるか、軸合わせ場所と光フアイバ遠隔末端の間
の通信状態を確定する必要があるので、この方法は全く
非実用的である。

米国特許第４．２１５，９３７号には、コネクタの一部
分において光ファイバを心合わせする方法であって、緩
衝体を通過させることなくクラッドを通過してファイバ
に光信号を入射する工程を含んでなる方法が開示されて
いる。この方法は、接合すべきファイバの緩衝体のその
部分を光入射および取出のためスプライス形成前に除去
することを必要とし、よってファイバが脆弱になるとい
う欠点を有する。加えて、これらファイバの露出部分は
、接合を形成した後に環境的悪影響からファイバのコア
およびクラットを保護するために保護しなければならな
い。

本出願人による１９８２年ｌＯ月２７日出願の米国特許
出願第４３７，０５３号には、ファイバの緩衝体を除去
することなく接合すべきファイバに光を入射し接合すべ
きファイバから光を取り出すことによって光ファイバを
スプライスする方法および装置か開示されている。該方
法において、第１フアイバの緩衝体の屈折率に実質的に
等しい屈折率の４．ＩＩＩは、第２フアイバにお（Ｊる
屈曲の付近での緩衝体に隣接して配置され、光は、第１
フアイバのクラッド、緩衝体および屈折率適合飼料を通
過することによって第１フアイバのコアに入射する。第
２フアイバのコアを伝わる光かコア、クラッド、緩衝体
および第２屈折率適合材料を通過して検出されるように
、第２フアイバの緩衝体の屈折率に実質的に等しい屈折
率の第２材料は、第２フアイバにおける屈曲の付近での
第２ファイバ緩衝体に隣接して配置される。光フアイバ
信号の信号レベルが最大になるように第１および第２フ
アイバの末端を動かし、第１フアイバと第２フアイバを
最適に配置したときに適切なスプランスが形成される。

米国特許出願第４３７，０５３号に開示されている方法
は、環境に直接さられる緩衝体を有する第１フアイバと
第２フアイバをスプライスする優れた手段を提供する。

しかし、この方法は、第１および第２屈折率適合材料が
ファイバの緩衝体に隣接して配置できるように、初めに
デユープの一部分を除去することなくジャケットまたは
デユープ内に緩く収容されている第１フアイバと第２フ
アイバをスプライスできない。特に、デユープて緩く緩
衝されたファイバ（例えば、フランスで用いられている
５ＥＣＯＩＯ光フアイバ）において、該特許に開示され
ている屈折率適合材料をチューブの外表面に隣接して配
置する場合、小さな空隙がファイバの緩衝体の外表面と
チューブの内表面の間に存在し、ファイバのコアに光を
入射することまたはファイバから光を取り出すことは妨
げられろ。従って、該特許に開示されている方法におい
て適切なスプライスジョイン１〜を形成するノこめ、緩
衝されたファイバを覆うデユープの一部分を初めに除去
しなければならず、ファイバの除去された部分をノヨイ
ントの形成の後に修復することを必要とする。

「発明の１」的］ 本発明の目的は、チューブ、緩衝体およびクラットを通
過して第１光フアイバに光を入射し、クラット、緩衝体
およびチューブを通過して第２光フアイバから光を取り
出すことによって、チューブで緩く緩衝された第１光フ
アイバと第２光フアイバをスプライスかつ接合する装置
および方法を提供ずろことにある。

本発明の他の目的は、光コアイノ＼のチューブを除去オ
ろことなく、緩くデユープで緩衝された光ファイバに光
を入射する装置、および光ファイバのチューブを除去す
ることなく、緩く緩衝された光ファイバから光を取り出
す装置を提供することにある。

［発明の構成］ これら目的は、光ファイバが外側にバネ的に戻るので緩
衝体の外表面をチコ、−ブの内表面に実質的に接触さＵ
るいくつかの巻き付（Ｊを形成ずろように、緩く緩衝さ
れたファイバの一部分を円筒状部材に巻き付けることに
よって達成することができる。従って、ファイバの緩衝
体の外表面とチ。

−ブの内表面の間のあらゆる空隙は消滅する。逆に、フ
ァイバがハネ的に戻り、緩衝体とチューブの間のあらゆ
る空隙を消滅するように他の円筒状部材にファイバおよ
びチＪ−ブを同様に巻き付けることによって許容型の光
は含ファイバのコアから取り出すことかできる。光ファ
イバのコアから光を取り出す場合、ファイバから検出器
に取り出された光を集めて収束するため楕円反射板を用
いる。

以下に添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、コア、コアを包囲するクラット、更に包囲す
る緩衝体を有してなる光ファイバを示す。

緩衝さ）ｉ、／ｊ光ファイバ１は、空隙３がチューブ２
の内表面と光ファイバＩの外表面の間に実質的に存在オ
ろようにチューブ２内に緩く収容されている。チューブ
２は、フランスにおいて５ＥＣＯ１０光フアイバに典型
的に使用されているＫ　ｙｎａｒのスリーブを何してな
ってよい。第１図の寸法は明確にするため実際より大き
くしである。

第２１ＺＩは本発明のスプライス装置を示し、第３図は
第２図の検出器５の構造を示す。デユープ８゜ＩＯおよ
び光ファイハフ、９の寸法は明確にするため大きくしで
ある。

本発明において、円筒状部材２９またはマンドレルの軸
方向のチューブ８の軸方向の動きを限定するため止め１
１０を白−する円筒状部材２９に複数回でデユープおよ
び光ファイバを巻き（−Ｈ：ｌることによって、光はデ
ユープ８に収容されている第１フアイハフに入射する。

円筒状部材２９に緊密にチューブ８を巻き付けることに
よって、第１光フアイバ７の緩衝体の外表面とチーーブ
８１７）内表面の間に通常存在する空隙は、光ファイバ
７のバネ作用に起因してＬ　Ｅ　Ｄ　６　（”ｌ近にお
いて実質的に消滅している。従って、巻きイ」けたチュ
ーブの外周囲部分を照明することによって、ＬＥＤ６が
らの光の一部分はチューブ８を通過して光ファイバのコ
アに入射できる。緩衝体とチューブの間に通常存在する
空隙は、緩衝されたファイバのバネ作用に起因して消滅
している。

光は、第３図の装置５によって、第１光フアイハフに接
合すべき第２光フアイバ９の緩衝体を包囲するチューブ
１ｏを通過して直接取り出すことかできる。特に、チュ
ーブｌｏは、円筒状部材２９と同じであってよい別の円
筒状部材１１に緊密に巻き付１）られでいる。これによ
り、ファイバ９を包囲する緩衝体の外表面は、半径方向
に外側にハネ的に戻ってチューブ１０の内表面に実質的
に接触し、この両者の間に通常存在するあらゆる空隙は
消滅する。ファイバ９は円筒状部材ＩＩに緊密に巻き付
けられているので、ファイバ９を伝わる光の一部分はそ
こから存在し、およびコアを包囲するクラット、緩衝体
およびチューブを通過する。ファイバ９からの光線１４
を楕円反射板１２の第２焦点の方向に実質的に反射する
楕円反射板の第１焦点に＠き付けＩ３か実質的に位置す
るように、楕円反射板１２がチューブ１０の巻き付け１
３のまわりに位置する。検出器１５は、光線１４を集光
するように第２焦点に位置し、ファイバ９から取り出し
た光密度を測定するためのメーター（第２図参照。）に
接続されている。チューブＩＯか光拡散体として働くの
で楕円反射板は必要である。楕円反射板は、コアに導か
れた全部の光の約２０％を効果的に集光できる。

ファイバを軸合イっせしたファイバを接合するため好ま
しい技術は、軸合わせしたファイバ末端に、屈折率の適
合する液状硬化性接着剤を供給することである。接着剤
は重合性であることが好ましい（重合性なる用語は、更
に重合または架橋できる重合体である接着剤を包含する
。）。接着剤は、自己硬化性（例えば、２成分エポキシ
またはシアノアクリレート接着剤）であってよいが、フ
ァイバが軸合わせされた後に選択された処理に付される
ときにのみに重合する接着剤であることが好ましい。紫
外線にさらされると硬化できる光重合性接着剤（例えば
、光開始ウレタン／アクリレート接着剤）が特に有用で
ある。熱可塑性接着剤（例えば、ブヂレート樹脂）を包
含する他の硬化性接着剤を用いることができる。しかし
、熱可塑性接着剤は、ファイバが軸合わせされるまで高
温に保たなければならない。硬化した接着剤は、ファイ
バのコアの屈折率より実質的にｌ］・さくない屈折率（
即ち、少なくとも１．４、好ましくは少なくともｌ、５
）を通常有し、光ファイバにおいて信号として用いる波
長（典型的に、８１００−８６０ｎ、１２８０〜１３２
０ｎｍおよび１４５０〜１５５０ｎｍ）の少なくとも１
つの照射に対して透過性である。接着剤は、２つの開放
末端を有するチューブ状の中空直線状容器に収容するこ
とによって露出ファイバ末端に供給できる。容器の小さ
な内部横断面寸法は少なくとも３００ミクロンであり、
容器の湾曲の横断面半径最小寸法は少なくとも１２５ミ
クロンである。

スプライスを形成するため、ファイバ７および９を容器
内に押し込み、容器内で軸合わせする。

容器は、接着剤の硬化の好ましい進行を可能にする（妨
げない）限りにおいて、例えば、石英ガラス、金属また
はポリマー組成物からできていてよい。

本発明の利点は、ファイバか接着剤内に挿入されたとき
に、ファイバのまイつりでの接着剤の液状の流動によっ
てファイバ末端に異常か確実になくなることで♂５る。

他の利点は、ファイバ末端から緩衝体を剥離する必要の
ないことである（しかし、要すれば剥離してもよい。）
。

容器の内部寸法は、軸合わせ工程時にファイバの適切な
動きを可能にするようなものでなｉＪればならない。フ
ァイバ緩衝体は、接着剤塊内にあるこ七が好ましく、よ
って容器の最小内部横断面寸法は、ファイバの緩衝体の
外径の少なくとも１２倍（例えば、１．６倍）、特に１
５〜６倍（例えば、３〜６倍）であることか好ましい。

最小内部横断面寸法か大きくなれば、特定の容器に適し
たファイバの寸法範囲は広くなるが、重合性接着剤を容
器内に保つことは困難になる。これらのことから最小内
部横断面寸法は、少なくとｔ）３００ミクロン（例えば
、少なくとも４００ミクロン）、更に好ましくは少なく
と６７５０ミクロン、特に少なくとも約ｌ０００ミクロ
ン、および多くとも３０００ミクロン、特に多くとも１
５００ミクロン（例えば、７５０〜１５００ミクロン）
であることが好ましい。好ましいことであるが容器が環
状横断面を有する場合、最小内部横断面寸法は容器の内
径であることは当然である。本発明のスプライス装置に
おいて用いる硬化性接着剤は、２３℃で容器を水平にし
た状態において、更に好ましくは接着剤か硬化する油に
さらされる可能性のある他のあらゆる状態において、容
器内に保たれるような粘度を有することが好ましい。一
方、接着剤の粘度は、スプライス条件下において光ファ
イバを挿入しかつ動かすことが難しい粘度であってはな
らない。接着剤の粘度は、７５０〜２５０ｏセンデボア
ズ、特に１２００〜２０００センデボアズ（例えば、約
１６００センチポアズ）であることが好ましい。本明細
書において粘度は、ＨＴ　Ｂ型ブルックフィールド帖度
計を用いてローターＮｏ、５Ｃ４−２７、回転ｉ１００
ｒｌ）ｍで測定する。

あるいは、接着剤は、例えは容器に取り付けられた（ま
たは取りイ」けｉＪ能な）小さなポリマーノ＼ルブ内に
保たれ、容器を用いるときに容器に配給されてよい。こ
れには、２部分バルブを用いてよいので２成分型接若剤
を用いろことができるという利点かある。

軸合わせしたファイバを接合する曲の技術はファイバ末
端を一体に溶融ずろことである。既知の技術（例えば、
電気アークの使用）はこの目的に適している。しかし、
これら技術は、高度の装着技量を必要とし、ファイバか
ら緩衝体を剥離することを必要とする。

光ファイバを一体にスプライスした後に、スプライスは
要すれば、スプライス」二で熱収縮性ポリマースリーブ
を収縮することによって保護できる。

光ファイハフ、９を確実に最適に軸合わせするため、第
１フアイバ７は、第１フアイバ末端３２を正確に位置す
る第１調節把持手段１００によって把持され、第２把持
手段１２０は第１フアイバ末端３２に面し実質的に軸合
わせされている第２末端４０を正確に位置するように第
２末端４０を把持するために用いられる。上記樹脂を収
容しているチューブ１８にファイバ末端３２．４０を挿
入し、次いでＬＥＤ６からの光を第１フアイバに入射す
る。ＬＥＤ６から第１フアイバに導かれた光は、第２末
端４０を通過して第２フアイバに入射し、上記のように
検出器Ｉ５によって検出される。検出器１５に受容され
た信号は、メーター４４に表示できおよび／または調節
把持手段１００゜１２０にリンクされて検出信号を最小
にするため調節把持手段を相互に自動的にＦＡ節するザ
ーポ装置に供給できる。よって、作業者に対してさほと
の技量を必要とせずにファイハフ、９を軸合わＵ・でき
る。検出器１５およびＬＥＤ６は、検出信号が検出器１
５の最大感度範囲にあるレベルに発生信号強度が自動的
に調節されるように、好ましくは検出器１５か発生信号
強度の望ましくない変化に影響されないように、相ηに
リンクされていることか好ましい。第２図の装置は更に
紫外線源２０およびレンズ２２などの集光収束手段２２
を有する。ファイバ末端３２．４０が正確に軸合わせさ
れている場合、紫外線源は接着剤１つを硬化するのに充
分な時間でスイッチされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用てきるチューブ内に緩く収容さ
れている光ファイバの斜視図、第２図は、本発明のスプ
ライス装置を示す図、第３図は、チューブ内に緩く収容
されている光ファイバから光を取り出す装置を示す図で
ある。 １．７，９　光ファイバ、２．８．ＩＯ，１８チューブ
、ｊ３・・空隙、５，１５　検出器、６・・ＬＥＤ。 Ｉ＋、２９　円筒状部材、１２・反射板、１３巻き付け
、１４　光線、１９・・・接着剤、２０・・・紫外線源
、２２・集光収束手段、３２．４０・末端、４４・メー
ター、４６・・サーボ装置、＋００，１２０　把持手段
、＋１０・止め。 図面の洋１！：（内容に変更なし） 〜・３・ 手続補正書（自発） 昭和６０年２月２８日 昭和６０年特許願第　０１５２５１　号２、発明の名称 光フアイバ用光入射、検出およびスプライス装置３補正
をする者 事件との関係　特許出願人 住所　アメリカ合衆国９４０２５カリフオルニア、メン
ロパーク、フンスチチューション・ドライブ３００＠ 名称　レイケム・コーポレイシラン ４代理人 ５補正命令の日付　：　自　発

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　コア、コアを包囲するクラッド、およびクラッドを
   包囲する緩衝体をそれぞれ有してなり、チューブ内に緩
   くそれぞれ収容されている第１および第２光フアイバの
   末端を軸合イっせする装置であって、 第１光フアイバ末端付近で第１光フアイバを把持するた
   めの第１把持手段、 第１光フアイバの緩衝体の外表面が、第１光フアイバを
   収容するチューブの内表面に実質的に接触するように第
   １光フアイバの第１部分を緊密に巻き付ける第１巻付手
   段、 光信号の一部分が第１光フアイバのチューブ、緩衝体お
   よびクラッドを通過してコアに入射するように第１光フ
   アイバの第１部分の付近において光信号を発生する手段
   、 第１把持手段によって把持される第１光フアイバの末端
   に第２光フアイバの末端が衝接かつ軸合わせされる位置
   において第２光フアイバの末端付近で第２光フアイバを
   把持する第２把持手段、第２光フアイバのコアに伝わる
   光信号を、第２光フアイバのクラッド、緩衝体およびチ
   ューブを通過して取り出す手段、 取り出した光信号の強度を検出する手段、第１光フアイ
   バのコアと第２先フアイバのコアを正確に軸合わせする
   ため、検出手段によって検出した取出光信号を最大にす
   るように第１および第２把持手段の少なくとも１つを相
   互に動かす手段 を有してなる装置。 ２、取出手段は第２光フアイバの第２部分を緊密に巻き
   付ける手段を有してなり、取出信号の一部分が第２光フ
   アイバのクラッド、緩衝体およびチューブを通過するよ
   うに第２光フアイバの緩衝体の外表面は、第２光フアイ
   バを収容しているチューブの内表面に実質的に接触して
   いる第１項記載の装置。 ３．取出光信号強度の検出前に取出光信号を集めて収束
   する手段を更に有してなる第２項記載の装置。 ４、集めて収束する手段は楕円反射板を有してなり、第
   ２光フアイバの第２部分は反射板の第１焦点付近に位置
   し、検出手段は検出器の第２焦点イ」近に位置する第３
   項記載の装置。 ５、第１包囲手段は第１円筒状マンドレルを有してなる
   第４項記載の装置。 ６、マンドレルは、マンドレルの長さ方向軸に沿った第
   １光フアイバの第１部分の動きを限定するフランツを有
   する第５項記載の装置。 ７、第２包囲手段は第２円筒状マンドレルを有してなる
   第５項記載の装置。 ８、第１および第２光ファイバ部分の少なくとも１つを
   直線状にすることを容易にするため第１および第２光フ
   ァイバ部分の少なくとも１つを包囲する少なくとも１つ
   の緩いチューブを更に有してなる第１項記載の装置。 ９、第１および第２光フアイバそれぞれは第１および第
   ２マンドレルに複数回巻き付けられる第７項記載の装置
   。 １０、コア、コアを包囲するクラッド、およびクラッド
   を包囲する緩衝体をそれぞれ有してなり、チューブ内に
   緩くそれぞれ収容されている第１および第２光フアイバ
   の末端を軸合わせする方法であって、 第１光フアイバ末端付近で第１光フアイバを把持し、 第１光フアイバの緩衝体の外表面が、第１光フアイバを
   収容するチューブの内表面に実質的に接触するように第
   １光フアイバの第１部分を緊密に巻き付け、 光信号の一部分がチューブ、緩衝体およびクラッドを通
   過して第１光フアイバのＲアに入射するように第１光フ
   アイバの第１部分の付近において光信号を発生し、 第１光フアイバの末端に第２光フアイバの末端が衝接か
   っ軸合わせされる位置において第２光フアイバの末端付
   近で第２光フアイバを把持し、第２光フアイバのコアに
   伝わる光を、第２光フアイバのクラット、緩衝体および
   チューブを通過して取り出し、 取り出した光信号の強度を検出し、 第１光フアイバのコアと第２光フアイバのコアを正確に
   軸合わせするため、取出光信号を最大にするように第１
   および第２把持手段の少なくとも１つを相互に動かすこ
   と を含んでなる方法。 比第２光ファイバの第２部分を緊密に巻き付け、第２光
   フアイバに伝わる光信号の取り出しを容易にする工程を
   更に含んでなる第１０項記載の方法。 １２、取出光信号強度の検出前に取出光信号を集めて収
   束する工程を更に含んでなる第１１項記載の方法。 １３、楕円反射板の第１焦点の付近に第２光フアイバの
   第２部分を配置し、楕円反射板の第２焦点の付近に検出
   器を配置する工程を更に含んでなる第１２項記載の方法
   。 １４、コア、コアを包囲するクラッド、およびクラッド
   を包囲する緩衝体を有してなり、チューブ内に緩く収容
   されているファイバの末端にある光信号を検出する装置
   であって、 信号の少なくとも一部分が光ファイバのクラッド、緩衝
   体およびチューブを通過してコアから取り出せるように
   緩衝体の外表面は、チューブの内表面に実質的に接触す
   るように光ファイバの一部分を緊密に巻き付ける手段、
   および 取り出した光信号の強度を検出する手段を有してなる装
   置。 １５　検出手段に取出光信号を集めて収束する手段を更
   に有してなる第１４項記載の装置。 １６、巻付手段は円筒状マンドレルを有してなり、光フ
   ァイバはマンドレルに複数回巻き付けられる第１５項記
   載の装置。 １７、マンドレルは、マンドレルの長さ方向軸に沿った
   光ファイバの巻き付けの動きを限定する止めを有する第
   １６項記載の装置。 １８　コア、コアを包囲するクラッド、およびクラッド
   を包囲する緩衝体を有してなり、チューブ内に緩く収容
   されている光ファイバの末端に光信号を入射ずろ装置で
   あって、 緩衝体の外表面が光ファイバを収容するチューブの内表
   面に実質的に接触するように光ファイバの一部分を緊密
   に巻き付ける手段、および光信号の一部分かチューブ、
   緩衝体およびクラットを通過して光ファイバのコアに入
   射するように光ファイバの一部分の付近において光信号
   を発生ずる手段 を有してなる装置。 １９　包囲手段は円筒状マンドレルを有してなり、光フ
   ァイバはマンドレルに複数回巻き付けられる第１８項記
   載の装置。 ２０　円筒状マンドレルは、マンドレルの長さ方向軸に
   沿った光ファイバの巻き付（ジの動きをなくする止めを
   有する第１９項記載の装置。