JPS63153505A - 光ファイバ切断用装置及び方法 - 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） 本発明は光ファイバの切断に関する。シリカ（光）ファ
イバ端は普通、クリーピングとして知られる方法によっ
て各種の目的（接合、特性決定等）のために切断される
。かかる方法のばあい、ダイヤモンドの如き硬質材料か
ら作られた刃がファイバと直交するように押し当てられ
、ファイバの断面に沿ってファイバ部分まで達する裂目
ができるように切断される。今日使用されているファイ
バ切断工具は一回の接触でファイバの切断が行なわれ、
しかも切断の際には、径方向のみならず周方向にも刃が
動くという特徴を有している。

（従来技術ならびにその問題点） その結果得られるファイバの切断面はできる限り光学的
に平坦でファイバ長手方向軸に対して垂直でなければな
らない。切断の最中に刃がファイバ中に不適当に侵入す
るとファイバｋｔＡ傷し切断面の品質を損うおそれがあ
る。

（問題点を解決するだめの手段） 上記事情に鑑み本発明は、ファイバが作業位置内に支持
され、そしてファイバ切断用の刃がファイバに向かって
駆動されてファイバに直交するように押し当てられファ
イバを切断する光ファイバの切断方法において、前記刃
はファイバに向かって進行しつつ、同時に該進行方向に
沿って比較的小さな振幅で振動することを第１の特徴と
する。

かくして本発明の実施例に係る光ファイバの切断装置は
作業位置内に支持されたファイバに直角に押し当てられ
、ファイバを切断するファイバ切断用の刃と、このファ
イバ切断用の刃會支持すると共に、同切断用の刃をファ
イバに向かって進行させつつ同時に同進行方向に沿って
比較的小さな振幅で前記刃金振動させる駆動手段とから
構成される。

かかる本発明実施例は従来の切断装置と比べて刃がファ
イバ内へ侵入する度合が小さい。

切断用の刃は振幅と振動数が制御された超音波機械振動
を発生することのできる装置によって振動させられる。

本発明の一実施例によれば切断用の刃は振動運動をつく
シだす装置に対する種々のオフセント制御信号か、もし
くは当該装置とは別の手段によって駆動されファイバへ
接近し、あるいは切断後ファイバから後退する。

従来の切断方法においては、ファイバが刃の圧力を受け
て曲がることのないようにするためにファイバ全接触領
域背後で、成形アンビルノロツクによシ支持することが
必要であると考えられていた。かかる曲げ作用は不都合
な長手方向圧縮応力音生じさせるおそれかあった。しか
しながら、そのばあいにはアンビルが存在するために（
たとい透明のアノビルを使用したとしても）、高い精度
で切断できるように、臂開プロセス？視覚監視すること
は困離である。

更に、アンビルがほこり等の粒子によって汚染されるこ
とによってファイバが望まれる位置以外の位置で切断さ
れたり、アンビルに対して圧迫されて破砕するばあいが
ある。驚くべきことに、今回、本発明による装置を使用
してファイバ切断用 可欠ではなく、それ故上述の欠点は容易に回避すること
ができるということが発見された。

かくして、本発明の実施例のばあい、ファイバはその切
断位置でアンビルによって支持されることはない。

また、本発明は、ファイバが作業位置に保持されそして
ファイバ切断用の刃がファイバに対して直射するように
押し当てられて同ファイバ全切断する光ファイバの切断
方法において切断用の刃がファイバに当てかわれている
間、開力を細かく振動させ、かつファイバは、前記刃が
当てがわれ九箇所において前記刃が進行する方向とは逆
方向に何らの支持力を加えずに保持されていること？第
２の特徴とする。

この第２の特徴によシ、ファイバの切断全容易に監視す
ることができさらに、良好な切断面？得ることができ、
また刃がファイバ内に侵入する度合が少なくて済む。

（実施例） 以下、図面に即して本発明全説明する。

第１図の装置において、切断用の刃３は駆動手段５によ
って駆動される刃組成体４内に取シ付けられている。す
なわち、駆動手段５は双方向リニアアクチュエータを有
し、刃金支持アンビル１により支持された（本実施例に
おいては水平方向に位置決めされた）ファイバ２方向へ
運動させる。

ファイバ２は従来の方法で２本の支持クランプ（第１図
に図示せず）の間に延びている。

作業中、刃組成体により支持された刃は第３図のグラフ
（このグラフにおいて垂直軸は変位を、水平軸は時間全
各々示している）に示すようにアノビル方向へ向かって
略定常的に移動する。この間、第４図に拡大して示され
ているような比較的小振幅振動がその定常運動に重ねあ
わされる。第５図は刃の合成運動を示す。なお、第３図
と第５図のグラフにおいて、ｔｌ　　は切断が行われる
瞬間葡示す。

第３図に描いた変位／時間の関係は１秒オーダの４光数
を有するほぼ指数関数法則に従う。例えば２朔の完全な
前進ストローク全完了するに要する時間ｔ１　はほぼ２
〜３秒であるのが普通であるが１０秒までならば差支え
ない。ファイバに対する刃の接近速度は刃が切断される
位置においてほぼゼロとなるように制御される。

本実施９ｊｌのばあい、重畳される振動方向は刃の進行
方向と一致し、その波形は、例えば正弦波、方形波もし
くは三角波の適当な波形であれば何れでも差支えない。

振動数は約Ｉ　ＫＨｚ　（そのばあいは振動は刃を進行
させるアクチーエータと同じアクチュエータによりつく
りだされる）から約１００ＫＨｚ（そのばあいには振動
は例えば主駆動手段により搬送される圧電トランスジー
−サの如き別個の装置によりつくりだされることになる
）の範囲である。この範囲の振動数のばあい、振動振幅
（ピークツーピーク）は１〜１０マイクロメータの範囲
にあるのが普通である。例えば約４ＫＨｚの振動数で振
動は約２マイクロメータの（１−クツ−ピーク）振幅と
なる。

この技術は実験的に求められたもので十分な品質をもっ
た切断面が得られるようにファイバを切断することかで
きる。マイクロメータオーダの振幅とキロヘルツオーダ
の振動数を有する振動を与えることにより、十分に緩慢
な接近速度（非振動刃の衝撃がファイバを不適当に切断
したりその損傷をひきおこさないような１ｍＢ−１より
も緩慢な速度があるのが普通である）でもファイバ断面
内への刃の侵入は少なくて済む。

この方法を用いて切断した数百のファイバ端全顕微鏡に
より検査した結果、刃によってつくシだされた損傷の規
模と性質はすべてのばあいに満足のゆくものであった。

この方法により、約８０〜２００マイクロメータに及ぶ
直径（コアプラスクラッド）の各種ファイバ全満足でき
る状態に切断することができた。

第６図の装置においては、光ファイバ２はクランプ６間
に水平に支持される。切断用の刃３は駆動手段５により
駆動される刃組成体４に取付けられる。

ファイバケ切断する際に支持アンビル全使用せずしかも
刃を振動させない場合には、刃が接近するにつれてファ
イバが屈曲し、刃に隣接した領域が圧縮される結果をひ
きおこした。かかる条件の下につくりだされた切断面は
第７図と第９図に示すように「リップ」が形成され端角
が不揃であった。

第７図と第８図には第６図の装置部分音より詳細に示し
ている。第７図において切断用の刃３は例えば約７０　
Ｋ　Ｈｚで駆動手段５により振動駆動されるダイヤモン
ド刃から成る。圧電結晶体５１２がその上部に刃組成体
４が取付けられる共鳴音響ホーン５１１と、該ホーン５
１１ヲ補完するバックマス５１３との間にはさまれてお
り、この圧電結晶体５１２カラ成る圧電トランスジュー
サ５１が振動をつくシだす。ドラススジューサ５１は従
来設計による自己回転式振動駆動回路５１４により駆動
されこれによって、所期の機械的負荷条件の下で共振が
確実に行なわれる。トランスジー−サ５１の電力消費量
は約１．５　ワットで効率は約５０％である。振動駆動
回路５１４が駆動されてトランスジューサ５１か振動し
、これによって刃３が進行しつつ振動する。

振動はファイバ軸に対して垂直かつファイバ２に対する
刃３の接近方向に対して平行である。この例のばあい、
振動の機械的振幅（ピークツーピーク）は０．５〜１．
５μｍの範囲にある。クランプ６１６間のファイバ２の
長さは３０ｍで本例のはあい約１．５ニユートンの力で
張設されている。クランプ間の距離は、通常５〜ｔｏｏ
　ｖａｎの範囲であり、ファイバ２に対して加えられる
引張力はファイバ２の寸法と共に変化する。

振動刃組成体４と圧電トランスジューサ５１は支持体５
２上に取付けられ、支持体５２は一対の板バネ５３、５
３に取付けられている。その少なくとも右方の（第７図
に見るように）板バネ５３は中心孔５４全有している。

この場合、これら一対の平行板はね５３は、板ばね５３
の屈曲が刃組成体４に対する大きな横断方向運動成分を
生じさせないようにベース５５と部材５２に取付けられ
ている。

トランスジューサ５１の他に、駆動手段５もまたファイ
バ２方向に定常的に刃３を移動させる前進手段５６ヲ有
しており、この前進手段５６はシリンダ５６１内の圧縮
ばねと、このばねに支持された駆動ロッド５６３と、ブ
ラケット５６２とλを有している。

ブラケット５６２は部材５２のベースに固定され、また
このブラケット５６２に駆動ロット″′５６３が接続さ
れている。シリンダ５６１内のばねは通常、作業レバー
５６４（第７図に線図形で示す）によって（第７図の右
方向に）圧縮された状態に保持される。

レバー５６４が（第７図に関して）右手方向へ運動する
と、シリンダ５６１内のばねが解放され、駆動ロフトｅ
５６３とブラケット５６２によりシリンダ５６１内の空
気緩衝手段によシ高程度に緩衝されるようにして部材５
２上に取付けられた刃組成体４を前方に押す。このよう
にして刃組成体４は、約２〜３簡の距離？、第６図の両
クランプ６間に保持されたファイバ２の軸に対して垂直
な方向に比較的定常的に移動する。振動する刃組成体４
と圧電トランスジー−サ５１とは切断後支持部材５２全
その出発位置へ復帰させシリンダ５６１内のばね全圧縮
するようにレバー５６４ヲ動かすことによシファイバ２
から後退する。

第６図に示した装置のクランプ６のうちの一つは第８Ａ
図、第８Ｂ図および第８Ｃ図に詳細に示すとおシである
。第８Ａ図はクランプ６が開放した状態を、第８Ｂ図は
クランプ６が閉じた状態を、また第８Ｃ図はクランプ６
がロックされた状態を示す。クランプ６はベース部材６
５會有し、このベース部材の上面には精密■溝として知
られた形式の下部クランプ面６２が形成されている。使
用中、９ランフ９されるファイバ部分（第８図には図示
せず）は■溝中に配置され、それに沿って長手方向に延
びるようになっている。■溝は均一な断面形をし、第８
図に端部を上部にして描かれている。

ベース部材６５の一方側には平面上部クランプ面６３ヲ
その自由上端部下部に有するレバー６６が旋回自在に接
続される。作業レバー６１はベース部材６５の他方側に
旋回自在に接続さればねリンク６４はレバー６１と６６
の各下部アーム間に接続される。

作業レバ−６１ヲ手によって反時計回り方向に回転させ
るとリンク６４ヲ経てレバー６６が反時計回シ方向に回
転することによって上部クランプ面６３が下部クランプ
而方向にＪＩＩし、その結果、第８Ｂ図に示したクラン
プ６を閉じる。レバー６１が第８Ｃ図に示した位置へ更
に反時計回り方向に回転するとクランプ６を効果的にロ
ックする死点オーバ作用をつくシだす。そのため、使用
中は、もちろん、クランプ面６２の■溝内のファイバ部
分（図示せず）は２本のクランプ面間の所定位置にしっ
かりとロックされることになろう。

精密Ｖ溝ゲ有するクランプ自体は公知のものであるけれ
ども、第６図の装置に使用されるクランプ６は従来光フ
ァイバ全クランプするために使用されているゴム製の如
き軟質のクランプ面とは対照的に非常に硬質の材料、典
型的には焼入れ鋼やタングステンカーバイドによシ作っ
たクランプ面６２、６３ｔ−有する。そのためクランプ
６はクランプ６がその上部で閉じたときにファイバ２が
回転しない、すなわちファイバ２に対してはねじシ応力
が全く作用しないことになる。切断中にファイバに加え
られるねじシ応力はファイバ軸に対して上述の如＜９０
°でなく４５°を上限とする角度でファイバ２が切断さ
れる。典型的なばあい、下部クランプ面６２のＶ溝の深
さは８０マイクロメータで完全に右方向に角度をつけた
底部を有する。クランプ６は円形断面のファイバの他に
三角形断面のファイバの如きやや非円形断面のファイバ
を処理することができる。

第６図に示す如くファイバ２の作業長さの２つの端部を
クランプした後、従来方法による如く両クランプ６間に
加えられる力によって所望の作業引張力をファイバに対
して加えることができる。

第１図もしくは第６図による装置を使用して切断した幾
十もの切断側全検査した結果、被覆した（ストリップ状
の）シリカ光ファイバと被覆しないものとの両方につい
て１味満の一貫した端部が得られた。第１０図と第１］
図に例示したファイバは８０ｔ１ｍと２００μｍの間の
径の、典型的には１２５μｍの径のクラッド８を有して
いた。（第１１図に示すように存在するばあいには）被
覆材料９は１５０ノｚｍと４００　／１ｍの間の径の紫
外線によシ硬化させたアクリレートであった。コア１０
は典型的なげあい５〜１０μｍの径であった。ファイバ
内への刃損傷の最大侵入度（第１０図にｄで示す）は約
５μｍ、典型的には約２μｍであった。

振動刃は第１］図に１１で示した刃の最大侵入線である
ノリカフラットＳ８に達するように被覆ファイバ上にプ
ラスチックコーチング材料９（第１１図）を貫いて切り
抜（ことができた。その後、ファイバ全切断したとき同
時に残余のコーチング材料紫せん断した。コーチングし
たファイバ全切断するとき数秒の時間的遅れが時々見ら
れたが、これはシリカが急速に破裂した後（例えば２つ
の裂は目が第１１図の線１２にて会合するように）プラ
スチックの緩慢な裂けによるものかもしれない。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はそれぞれ本発明の第一の面全体した装
置の一部の平面図と側面図、 第３図ないし第５図はグラフ、 第６　Ａ本発明の第二の面全体する光ファイバ全骨間す
るための装置の概略平面図、 第７図は第６図の装置の一部の詳細側面図、第８Ａ図、
第８Ｂ図および第８Ｃ図は第６図の装置の別の部分の詳
細側面図。 第９図は従来技術を使用して骨間されたファイバ端の斜
視図、 第１０図と第１１図は本発明の実施例により骨間された
ファイバの端面図。 ３−　ファイバＷ開刃、　　　２−７アイバ、５−刃搬
送用駆動手段、６−クランプ装置、６２　、６３−−−
クランプ面、　　１ｏ−コア、８−クラットゝ、　　　
　　９−　コーチング特許出願人　　ヨーク・テクノロ
ジー・リミテツド（外５名） 図面の浄書（内容に変更なし） Ｆ、雫、２ 手　　続　　補　　正　　書 昭和６２年７月７日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第１１３４１３号 ２、発明の名称 光ファイバ切断用装置及び方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名称　ヨーク・テクノロジー・リミテッド４、代理人 ［特許請求の範囲コ １、　作業位置内に支持されたファイバに直交するよう
に押し当てられ前記ファイバを切断するファイバ切断用
刃（３）を有する光ファイバ切断用装置において、前記
ファイバ切断用刃を支持し、該刃を前記ファイバに向か
って進行させつつ同時に比較的小さな振幅で振動させる
駆動手段を有することを特徴とする光ファイバ切断用装
置。 ２、　作業位置内においてねじり応力を与えずに一定の
張力で前記ファイバの両端を支持する第１及び第２のク
ランプ装置（６）と、これら第１及び第２のクランプ装
置の各々に設けられ、焼入れ鋼もしくはタングステンカ
ーバイドを材質とすると共に、精密なＶ溝が形成された
第１のクランプ面及びこの第１のクランプ面と対向する
第２の平坦なクランプ面とを有することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の光ファイバ切断用装置。 ３、　前記ファイバ切断用刃（３）の振動運動は前記フ
ァイバに向かう方向及び前記ファイバから退去する方向
の振動成分を有することを特徴とする＝１− 特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の光ファイバ
切断用装置。 ４、　前記光ファイバ切断用刃は１〜１００キロヘルツ
の範囲の振動数で振動することを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第３項に記載の光ファイバ切断用装置
。 ５、　前記光ファイバ切断用刃は、ピークツーピークが
１−１０マイクロメータの範囲の振幅で振動することを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項に記載の
光ファイバ切断用装置。 ６、　前記光ファイバ切断用刃は１秒あたり１ｍ以下の
速度で進行することを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第５項に記載の光ファイバ切断用装置。 ７、　ファイバ（２）が作業位置内に支持され、そして
ファイバ切断用刃（３）が前記ファイバに向かって駆動
されて該ファイバに直交するように押し当てられ該ファ
イバを切断する光ファイバの切断方法において、前記切
断用刃（３）を前記ファイバ（２）に向かって進行させ
つつ、同時に該切断用刃を比較的小さな振幅で振動させ
ることを特徴とする光ファイバ切断方法。 ８、　ファイバ（２）が作業位置内に支持され、そして
ファイバ切断用刃（３）が前記ファイバに向かって駆動
されて該ファイバに直交するように押し当てられ該ファ
イバを切断する光ファイバの切断方法において前記切断
用刃（３）が前記ファイバ（２）に当てがわれている間
前記切断用刃（３）を細かく振動させ、かつ該切断用の
刃（２）が当てがわれた箇所において該切断用刃（２）
の進行方向とは逆方向に何らの技持力を与えずに前記フ
ァイバ（２）を支持することを特徴とする特許請求の範
囲第７項記載の光ファイバ切断方法。 ９、　各々が、精密Ｖ溝が形成されたクランプ面（６２
）及び該クランプ面（６２）に対向する平坦なクランプ
面（６３）を有し、これら両クランプ面（６２，６３）
は焼入れ鋼もしくはタングステンカーバイドで形成され
た第１及び第２のクランプ装置（６）を設け、前記ファ
イバ（２）は、その両端が各々前記第１及び第２のクラ
ンプ装置（６）によって支持されることにより、前記作
業位置内において、ねじり応力が作用しない状態で用膜
されることを特徴とする特許請求の範囲第７項もしくは
第８項記載の光ファイバ切断方法。 １０、　　前記第１及び第２クランプ装置（６）間のフ
ァイバ（２）の長さが５〜１００ミリメートル長の範囲
にあることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の
方法。 １１、　　ファイバ（２）が５〜１０マイクロメータの
範囲の径を有するコア（工０）を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第７項ないし第１０項の何れか−に記
載の光ファイバ切断方法。 １２、　前記ファイバコア（１０）がクラッド（８）に
より包囲され、該クラッドの外径が８〜２００マイクロ
メータの範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第
７項ないし第１１項の何れか−に記載の光ファイバ切断
方法。 １３、　前記ファイバ（２）が紫外線により硬化された
アクリレートを材質としてそのクラッドを包囲するコー
チング（９）を有することを特徴とする特許請求の範囲
第１２項に記載の方法。 １４、　前記コーチング（９）の外径が１５０〜４００
マイクロメータの範囲にあることを特徴とする特許請求
の範囲第１３項に記載の方法。 １５、　前記ファイバ切断用刃（３）の振動運動は前記
ファイバに向かう方向及び前記ファイバから退去する方
向の振動成分を有することを特徴とする特許請求の範囲
第４項ないし第１４項の何れか−に記載の光ファイバ切
断方法。 １６、　　前記光ファイバ切断用刃は１−１００キロヘ
ルツの範囲の振動数で振動することを特徴とする特許請
求の範囲第７項ないし第１５項に記載の光ファイバ切断
方法。 １７、　　前記光ファイバ切断用刃はピークツーピーク
が１〜１０マイクロメータの範囲の振幅で振動すること
を特徴とする特許請求の範囲第７項ないし第１６項に記
載の光ファイバ切断方法。 １８、　　前記光ファイバ切断用刃は１秒あたり１Ｉ１
１以下の速度で進行することを特徴とする特許請求の範
囲第７項ないし第１７項に記載の光コアイバ切断方法。 以　　　上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）作業位置内に支持されたファイバに直交するよう
   に押し当てられ前記ファイバを切断するファイバ切断用
   刃（３）を有する光ファイバ切断用装置において、前記
   ファイバ切断用刃を支持し、該刃を前記ファイバに向か
   って進行させつつ同時に該進行方向に沿って比較的小さ
   な振幅で振動させる駆動手段を有することを特徴とする
   光ファイバ切断用装置。
2. （２）作業位置内においてねじり応力を与えずに一定の
   張力で前記ファイバの両端を支持する第１及び第２のク
   ランプ装置（６）と、これら第１及び第２のクランプ装
   置の各々に設けられ、焼入れ鋼もしくはタングステンカ
   ーバイドを材質とすると共に、精密なＶ溝が形成された
   第１のクランプ面及びこの第１のクランプ面と対向する
   第２の平坦なクランプ面とを有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光ファイバ切断用装置。
3. （３）ファイバ（２）が作業位置内に支持され、そして
   ファイバ切断用刃（３）が前記ファイバに向かって駆動
   されて該ファイバに直交するように押し当てられ該ファ
   イバを切断する光ファイバの切断方法において、前記切
   断用刃（３）を前記ファイバ（２）に向かって進行させ
   つつ、同時に該切断用刃を該進行方向に沿って比較的小
   さな振幅で振動させることを特徴とする光ファイバ切断
   方法。
4. （４）ファイバ（２）が作業位置内に支持され、そして
   ファイバ切断用刃（３）が前記ファイバに向かって駆動
   されて該ファイバに直交するように押し当てられ該ファ
   イバを切断する光ファイバの切断方法において前記切断
   用刃（３）が前記ファイバ（２）に当てがわれている間
   前記切断用刃（３）を細かく振動させ、かつ該切断用の
   刃（２）が当てがわれた箇所において該切断用刃（２）
   の進行方向とは逆方向に何らの技持力を与えずに前記フ
   ァイバ（２）を支持することを特徴とする光ファイバ切
   断方法。