WO2019156217A1 - マルチコアファイバおよびその製造装置 - Google Patents

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core
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小野　浩孝
青笹　真一
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日本電信電話株式会社
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    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch

Definitions

  • the present invention relates to a multi-core fiber used for optical communication and an apparatus for manufacturing the same.
  • WDM Wavelength division multiplexing
  • FIG. 1 shows an example of a cross section of a conventional multi-core fiber.
  • the multi-core fiber shown in FIG. 1 is a seven-core fiber, and seven cores 902 are arranged in the clad 901.
  • a reference marker 903 is arranged to associate each core with a core number (the number with a # in the figure is a core number).
  • Non-Patent Document 1 In order to fuse and connect two multi-core fibers, the end faces of both fibers are observed and aligned in the rotational direction of the cross section (see Non-Patent Document 1). For alignment in the direction of rotation of the cross section, the fiber cross section is photographed, the core geometry of the fiber cross section is confirmed using an image recognition technique, and the fusion splicer is used so that the positions of the cores 902 (# 0 to # 6) coincide. Rotating position is automatically adjusted by operating the motor. In addition, alignment in two directions (X direction and Y direction) orthogonal to each other in the fiber cross section can be performed automatically by an image recognition technique for an image obtained by observing the fiber from the side. That is, if two multi-core fibers are installed in the fusion splicer, alignment can be automatically performed thereafter.
  • the core 902 has a large contrast with the clad 901 in the rotational alignment, the position can be grasped in the image recognition.
  • the marker 903 has a small contrast with respect to the clad 901, and there is a problem that the position cannot be grasped by the conventional technique. For this reason, the automatic rotation alignment using the conventional image recognition technology cannot align the core numbers # 0 to # 6. In other words, in order to fuse and connect the core numbers # 0 to # 6, a person confirms the position of the markers in the rotation direction on the fiber end face image, and manually sets the offset angle for rotation alignment. Therefore, it is necessary to perform automatic alignment using an image recognition technique, and there is a problem that the two alignments cannot be completely automated.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a multi-core fiber and an apparatus for manufacturing the multi-core fiber that enable fully automatic alignment in multi-core fiber fusion splicing. .
  • a multi-core fiber according to an embodiment of the present invention is a multi-core fiber in which a plurality of cores are arranged in the same clad and provided with a coating, and a marker is drawn on the coating. It is characterized by being.
  • the marker is further drawn linearly in the longitudinal direction of the multi-core fiber.
  • the coating is a double coating including an inner coating and an outer coating, and the marker is drawn on the inner coating.
  • the multi-core fiber manufacturing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is a multi-core fiber provided with the heating furnace, the fiber diameter monitor, the coating resin film formation apparatus, the coating resin UV curing apparatus, and the winding apparatus.
  • a manufacturing apparatus comprising a means for drawing a coating marker on a coating formed by the coating resin film forming apparatus.
  • the means for drawing the covering marker further includes two covering marker capstans arranged so as to sandwich the multi-core fiber, and the outer peripheral surface of at least one of the covering marker capstans The coating material for the coating marker is applied to the surface.
  • the coating resin film forming apparatus further includes a first coating resin film forming apparatus and a second coating resin film forming apparatus
  • the coating resin UV curing apparatus includes: The coating resin UV curing device and the second coating resin UV curing device, and the means for drawing the coating marker is the first coating resin film forming device and the first coating resin UV curing device. It is arranged between the apparatus and the second coating resin film forming apparatus and the second coating resin UV curing apparatus.
  • the multi-core fiber of the present invention By using the multi-core fiber of the present invention and its manufacturing apparatus, it is possible to fully automate the alignment in the multi-core fiber fusion splicing.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a multi-core fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • the multi-core fiber according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is obtained by covering the periphery of a glass cladding 1 on which a plurality of cores are arranged with a resin coating 2.
  • a coating marker 10 which is a feature of the present invention is drawn on the coating 2.
  • FIG. 2 a plurality of cores arranged in the glass cladding 1 and a marker for rotational alignment are not shown.
  • the drawing position of the covering marker 10 is determined by a predetermined rule that defines the positional relationship with the core, such as drawing on a covering near a specific core number (for example, core # 1 in FIG. 1).
  • a predetermined rule that defines the positional relationship with the core
  • the shape of the covering marker 10 shown in FIG. 2 is a linear thing extended in the longitudinal direction of the multi-core fiber
  • the covering marker 10 is positioned with respect to each core disposed around the central axis of the multi-core fiber. Any shape may be used as long as the relationship can be determined.
  • the two multi-core fibers are installed so that the position of the covering marker 10 is approximately matched.
  • the fusion splicer automatically aligns the two multi-core fiber coating markers 10 so as to have a predetermined positional relationship, thereby adjusting the rotational position of the two multi-core fibers.
  • the position of the coating marker 10 of the two multi-core fibers is the same as the position of the core, alignment is performed so that the core numbers of the two multi-core fibers match by aligning the coating markers 10 to match. Is done. Further, if the alignment is performed by rotating the coating marker 10 by a predetermined angle, the core numbers can be shifted and connected. As described above, by using the multi-core fiber of the present invention, fully automatic alignment by a fusion splicer becomes possible.
  • FIG. 4 shows a configuration example of a multi-core fiber manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • a preform 201 which is a preform of a multi-core fiber prepared in advance is heated in a heating furnace 101 and stretched into a yarn shape, and the temperature of the heating furnace 101 is adjusted by a fiber diameter monitor 102 so as to have a predetermined diameter.
  • the stretched multi-core fiber 202 is coated with a resin in the coating resin film forming apparatus 103, and the resin is cured by irradiating the coating resin UV curing apparatus 104 with ultraviolet rays.
  • the covering marker drawing device 110 draws a marker on the hardened covering.
  • the multi-core fiber 202 on which the marker is drawn is wound up by the winding device 106 through the capstan 105.
  • FIG. 5A and 5 (b) show an example of the multi-core fiber coating marker drawing device 110 of the present invention.
  • the multi-core fiber 202 is sandwiched between two capstans 111 and 112 (FIG. 5A), and a structure for applying the covering marker 10 to one capstan, here, the capstan 112 is used.
  • FIG. 5B is incorporated. That is, a structure in which the coating of the coating marker 10 is applied to the outer peripheral surface of the capstan 112 that contacts the multi-core fiber 202 is incorporated.
  • the coated marker 10 is drawn when the coated multi-core fiber 202 passes through the portion sandwiched between the two capstans 111 and 112.
  • the coating marker device 110 only needs to be able to draw a marker at a predetermined position with respect to each core arranged around the central axis of the multi-core fiber 202, so that instead of the capstan 112 coated with paint, A thing may be sufficient and a thing which sprays a paint like an inkjet may be used.
  • the coating material for the coating marker 10 may be an oily acrylic resin coating material that does not easily peel off after being applied to the coating.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a multi-core fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • the multi-core fiber according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is obtained by double-coating the periphery of a glass clad 1 on which a plurality of cores are arranged with a resin inner coating 2 and an outer coating 3. is there.
  • the covering marker 10 is a covering marker drawn on the covering which is a feature of the present invention, and is drawn on the inner covering 2.
  • a plurality of cores arranged in the glass cladding and a marker for rotational alignment are not shown.
  • the covering marker 10 is the same as the multicore fiber shown in the first embodiment in that the drawing position is determined by the core position and a predetermined rule.
  • the outer coating 3 is made of a material that becomes transparent after UV curing. Thereby, the covering marker 10 drawn on the inner covering 2 is visible.
  • the clad mode can be effectively eliminated by using a member having a refractive index higher than that of the glass cladding 1 for the inner coating 2 in contact with the glass cladding 1, and desired optical transmission. It becomes possible to realize the characteristics. On the other hand, it is difficult for a member having a refractive index higher than that of the glass cladding 1 to have sufficient mechanical strength as a fiber. Therefore, by using a high refractive index member for the inner coating 2 and a double coating using a member having the mechanical strength necessary for the outer coating 3, desired optical transmission characteristics and practical strength can be obtained. It is possible to produce a fiber having the same.
  • the two multi-core fibers of the present embodiment are fusion spliced
  • the two multi-core fibers are installed so that the positions of the covering markers 10 are approximately aligned, so that the covering marker 10 is used as a reference.
  • Fully automatic alignment with a fusion splicer is possible.
  • FIG. 7 shows a configuration example of a multi-core fiber manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • This apparatus is different from the manufacturing apparatus according to the first embodiment in that the coating resin film forming apparatus 103-2 for forming the outer coating 3 between the capstan 105 and the means 110 for drawing the coating marker is provided.
  • a set of coating resin UV curing device 104-2 that is, the means 110 for drawing the coating marker forms a set of the coating resin film forming device 103-1 and the coating resin UV curing device 104-1 for forming the inner coating 2 and the outer coating 3.
  • the coating resin film forming apparatus 103-2 and the coating resin UV curing apparatus 104-2 are disposed between the two. By adopting such a manufacturing configuration, the coating marker 10 can be disposed between the double coatings.

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Abstract

マルチコアファイバ融着接続における位置合わせの完全自動化を可能とするマルチコアファイバおよびその製造装置を提供すること。１はマルチコアファイバのガラスクラッド、２は被覆である。１０は本発明の特徴である被覆２に描画された被覆マーカである。被覆マーカ１０の描画位置は、特定のコア番号近傍の被覆に描画するなど、コアとの位置関係を規定する、予め定められた所定のルールにより決まっている。本発明のマルチコアファイバを融着接続する際に、２本のマルチコアファイバを被覆マーカ１０の位置がおおよそ合うように融着接続機に設置する。マルチコアファイバ設置の後は、融着接続機が２本のマルチコアファイバの被覆マーカ１０を所定の位置関係になるように自動回転位置合わせを行い、２本のマルチコアファイバの回転位置が調整される。

Description

マルチコアファイバおよびその製造装置
　本発明は、光通信に用いられるマルチコアファイバおよびその製造装置に関する。
　光伝送システムの伝送容量を飛躍的に増大するために１本のファイバに複数コアを有するマルチコアファイバを伝送路に用いたマルチコア光伝送システムの開発が進められている。マルチコアファイバの各コアに、それぞれ異なる情報を伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）信号を伝搬させることで、従来の１本に１コアを有するシングルコアファイバを伝送路とする場合と比較して、飛躍的に伝送容量を増大させることができる。
　図１に、従来のマルチコアファイバの断面の例を示す。図１に示すマルチコアファイバは７コアファイバであり、クラッド９０１内に７つのコア９０２が配置されている。また、各コアとコア番号（図中で＃をつけた番号がコア番号）を対応付けるために、基準となるマーカ９０３が配置される。
　２本のマルチコアファイバを融着接続するためには、両ファイバの端面を観察して断面回転方向の位置合わせを行う（非特許文献１参照）。断面回転方向の位置合わせは、ファイバ断面を撮影し、画像認識技術を用いてファイバ断面のコアジオメトリを確認し、各コア９０２（＃０～＃６）の位置が一致するように融着接続機のモータを動作させて自動的に回転位置合わせを行う。また、ファイバ断面において直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の位置合わせは、ファイバを側面から観測した画像を画像認識技術により自動的に位置合わせを行うことができる。すなわち、融着接続機に２本のマルチコアファイバを設置すれば、その後は自動的に位置合わせを行うことができる。
　ここで、回転位置合わせにおいて、コア９０２はクラッド９０１に対して大きなコントラストがあるために、画像認識においてその位置が把握できる。
Y. Amma et al., "Accuracy of core alignment with end-view function for multicore fiber," 2014 IEEE Photonics Society Summer Topical Meeting Series (SUM2014) on Space-Division Multiplexing Technologies for High Capacity Transmission (SDMT), pp.170-171
　しかしながら、マーカ９０３はクラッド９０１に対するコントラストが小さく、従来技術ではその位置が把握できないという課題がある。そのため、従来の画像認識技術を用いた自動回転位置合わせでは、コア番号＃０～＃６を合わせた位置合わせができない。すなわちコア番号＃０～＃６を一致させて融着接続するために、マーカ同士の回転方向の位置をファイバ端面画像で人が確認して、回転位置合わせのオフセット角度などを手動で設定してから、画像認識技術を用いた自動位置合わせを行う必要があり、２本の位置合わせの完全自動化ができないという課題がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、マルチコアファイバ融着接続における位置合わせの完全自動化を可能とするマルチコアファイバおよびその製造装置を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るマルチコアファイバは、複数のコアが同一クラッド内に配置され、被覆を備えたマルチコアファイバであって、前記被覆にマーカが描画されていることを特徴とする。
　別の実施形態では、さらに前記マーカは、前記マルチコアファイバの長手方向に線状に描画されたものであることを特徴とする。
　別の実施形態では、さらに前記被覆は内側被覆と外側被覆を含む二重被覆であり、前記マーカは内側被覆に描画されていることを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態に係るマルチコアファイバ製造装置は、加熱炉と、ファイバ直径モニタと、被覆用樹脂被膜形成装置と、被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と、巻き取り装置とを備えたマルチコアファイバ製造装置であって、前記被覆用樹脂被膜形成装置により形成された被覆に被覆マーカを描画する手段を備えたことを特徴とする。
　別の実施形態では、さらに前記被覆マーカを描画する手段は、マルチコアファイバを挟み込むように対向して配置された２つの被覆マーカ用キャプスタンを含み、前記被覆マーカ用キャプスタンの少なくとも一方の外周面に前記被覆マーカ用の塗料が塗布されていることを特徴とする。
　別の実施形態では、さらに前記被覆用樹脂被膜形成装置は、第１の被覆用樹脂被膜形成装置と第２の被覆用樹脂被膜形成装置とを含み、前記被覆用樹脂ＵＶ硬化装置は、第１の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と第２の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置とを含み、前記被覆マーカを描画する手段は、前記第１の被覆用樹脂被膜形成装置および前記第１の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と、前記第２の被覆用樹脂被膜形成装置および前記第２の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置との間に配置されたことを特徴とする。
　本発明のマルチコアファイバおよびその製造装置を用いることにより、マルチコアファイバ融着接続における位置合わせの完全自動化が可能となる。
従来のマルチコアファイバの断面の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバの模式図である。 本発明の２本のマルチコアファイバを融着接続する際の配置関係を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバの製造装置の構成例を示す図である。 （ａ）は、本発明のマルチコアファイバの被覆マーカ描画装置１１０の構成例を示す図であり、（ｂ）は、被覆マーカ描画装置１１０の被覆マーカ１０を塗布するための構造例を示す図である。 本発明における第２の実施形態に係るマルチコアファイバの模式図である。 本発明の第２の実施形態に係るマルチコアファイバの製造装置の構成例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
　（第１の実施形態）
　図２は、本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバの模式図である。図２に示す本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバは、複数のコアが配置されたガラスクラッド１の周囲を樹脂製の被覆２で覆ったものである。被覆２には、本発明の特徴である被覆マーカ１０が描画されている。なお、図２においては、ガラスクラッド１内に配置された複数のコアおよび回転位置合わせのためのマーカは図示していない。
　被覆マーカ１０の描画位置は、特定のコア番号（例えば図１のコア＃１）近傍の被覆に描画するなど、コアとの位置関係を規定する、予め定められた所定のルールにより決まっていればよく、図２に記載したものに限定されない。尚、図２に示す被覆マーカ１０の形状はマルチコアファイバの長手方向に伸びた線状のものであるが、被覆マーカ１０は、マルチコアファイバの中心軸の周りに配置された各コアのとの位置関係が判定可能であれば任意の形状でよい。
　まず、図３に示すように、本発明のマルチコアファイバを融着接続する際に、２本のマルチコアファイバを被覆マーカ１０の位置がおおよそ合うように設置する。マルチコアファイバ設置の後は、融着接続機が２本のマルチコアファイバの被覆マーカ１０を所定の位置関係になるように自動回転位置合わせを行い、２本のマルチコアファイバの回転位置が調整される。２本のマルチコアファイバの被覆マーカ１０の位置とコアとの位置関係が同一の場合、被覆マーカ１０が一致するように位置合わせすることで２本のマルチコアファイバのコア番号が一致するように位置合わせが行われる。また、被覆マーカ１０を基準として所定の角度だけ回転させて位置合わせを行えば、コア番号をずらして接続することもできる。このように本発明のマルチコアファイバを用いることで、融着接続機による完全自動位置合わせが可能となる。
　図４に、本発明の第１の実施形態に係るマルチコアファイバの製造装置の構成例を示す。予め作製されたマルチコアファイバの母材であるプリフォーム２０１を加熱炉１０１で加熱して糸状に引き伸ばし、ファイバ直径モニタ１０２で所定の直径になるよう加熱炉１０１の温度を調整する。引き伸ばされたマルチコアファイバ２０２に対し被覆用樹脂被膜形成装置１０３において樹脂で被覆し、被覆用樹脂ＵＶ硬化装置１０４において紫外線を照射することで樹脂を硬化させる。被覆マーカ描画装置１１０は、硬化した被覆に対しマーカを描画する。マーカを描画されたマルチコアファイバ２０２は、キャプスタン１０５を介して巻き取り装置１０６で巻き取られる。
　図５（ａ）、（ｂ）に、本発明のマルチコアファイバの被覆マーカ描画装置１１０の一例を示す。本実施例では、２つのキャプスタン１１１、１１２でマルチコアファイバ２０２を挟み込む構造（図５（ａ））を有し、一方のキャプスタン、ここではキャプスタン１１２に被覆マーカ１０を塗布するための構造（図５（ｂ））が組み込まれている。すなわち、キャプスタン１１２のマルチコアファイバ２０２と接触する外周面に被覆マーカ１０の塗料が塗布された構造が組み込まれている。被覆されたマルチコアファイバ２０２がこの２つのキャプスタン１１１、１１２で挟まれた部分を通過する際に被覆マーカ１０が描画される。
　被覆マーカ装置１１０は、マルチコアファイバ２０２の中心軸の周りに配置された各コアに対して所定の位置にマーカを描画できればよいので、塗料が塗布されたキャプスタン１１２に代えて、筆のようなものでもよいし、インクジェットのように塗料を吹き付けるものでもよい。
　被覆マーカ１０の塗料としては、例えば油性アクリル樹脂塗料など、被覆に塗布後に容易に剥がれないものであればよい。
　（第２の実施形態）
　図６は、本発明における第２の実施形態に係るマルチコアファイバの模式図である。図６に示す本発明の第２の実施形態に係るマルチコアファイバは、複数のコアが配置されたガラスクラッド１の周囲を樹脂製の内側の被覆２および外側の被覆３で二重被覆したものである。
　被覆マーカ１０は、本発明の特徴である被覆に描画された被覆マーカであり、内側の被覆２に描画されている。なお、図６ではガラスクラッド内に配置された複数のコアおよび回転位置合わせのためのマーカは図示していない。被覆マーカ１０は、コアの位置と予め定められた所定のルールにより描画位置が決まっていることは第１の実施形態で示したマルチコアファイバと同じである。
　外側の被覆３は、ＵＶ硬化後に透明となる材料とする。これにより、内側の被覆２に描画された被覆マーカ１０は目視可能なものとなっている。
　このような二重被覆とすることで、ガラスクラッド１に接する内側の被覆２にガラスクラッド１よりも高い屈折率を有する部材を使用することによりクラッドモードを効果的に消失させ、所望の光伝送特性を実現することが可能になる。一方で、ガラスクラッド１よりも高い屈折率を有する部材では、ファイバとして十分な機械的強度を持たせることが難しい。そこで、内側の被覆２に高屈折率部材を使用すると共に、外側の被覆３に必要な機械的強度を有する部材を使用した二重被覆とすることで、所望の光伝送特性と実用的強度を有するファイバを作製することができる。
　第１の実施形態と同様に、本実施形態のマルチコアファイバを融着接続する際に、２本のマルチコアファイバを被覆マーカ１０の位置をおおよそ合わせるように設置することにより、被覆マーカ１０を基準として融着接続機による完全自動位置合わせが可能となる。
　図７に、本発明の第２の実施形態に係るマルチコアファイバの製造装置の構成例を示す。本装置は、第１の実施形態に係る製造装置に対し、被覆マーカを描画する手段１１０とキャプスタン１０５との間に外側の被覆３を形成するための被覆用樹脂被膜形成装置１０３－２と被覆用樹脂ＵＶ硬化装置１０４－２のセットとをさらに備える。すなわち、被覆マーカを描画する手段１１０は、内側の被覆２を形成するための被覆用樹脂被膜形成装置１０３－１と被覆用樹脂ＵＶ硬化装置１０４－１のセットと外側の被覆３を形成するための被覆用樹脂被膜形成装置１０３－２と被覆用樹脂ＵＶ硬化装置１０４－２のセットとの間に配置される。このような製造構成を採ることにより、二重被覆間に被覆マーカ１０を配置することができる。
　１　ガラスクラッド
　２、３　被覆
　１０　被覆マーカ
　１０１　加熱炉
　１０２　ファイバ直径モニタ
　１０３　被覆用樹脂被膜形成装置
　１０４　被覆用樹脂ＵＶ硬化装置
　１０５、１１１、１１２　キャプスタン
　１０６　巻き取り装置
　１１０　被覆マーカ描画装置
　２０１　マルチコアファイバのプリフォーム
　２０２　マルチコアファイバ
　９０１　クラッド
　９０２　コア
　９０３　マーカ

Claims (6)

  1. 　複数のコアが同一クラッド内に配置され、被覆を備えたマルチコアファイバであって、前記被覆にマーカが描画されていることを特徴とするマルチコアファイバ。
  2. 　前記マーカは、前記マルチコアファイバの長手方向に線状に描画されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
  3. 　前記被覆は内側被覆と外側被覆を含む二重被覆であり、前記マーカは内側被覆に描画されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ。
  4. 　加熱炉と、ファイバ直径モニタと、被覆用樹脂被膜形成装置と、被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と、巻き取り装置とを備えたマルチコアファイバ製造装置であって、
    　前記被覆用樹脂被膜形成装置により形成された被覆に被覆マーカを描画する手段を備えたことを特徴とするマルチコアファイバ製造装置。
  5. 　前記被覆マーカを描画する手段は、マルチコアファイバを挟み込むように対向して配置された２つの被覆マーカ用キャプスタンを含み、前記被覆マーカ用キャプスタンの少なくとも一方の外周面に前記被覆マーカを描画するための塗料が塗布されていることを特徴とする請求項４に記載のマルチコアファイバ製造装置。
  6. 　前記被覆用樹脂被膜形成装置は、第１の被覆用樹脂被膜形成装置と第２の被覆用樹脂被膜形成装置とを含み、
    　前記被覆用樹脂ＵＶ硬化装置は、第１の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と第２の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置とを含み、
    　前記被覆マーカを描画する手段は、前記第１の被覆用樹脂被膜形成装置および前記第１の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置と、前記第２の被覆用樹脂被膜形成装置および前記第２の被覆用樹脂ＵＶ硬化装置との間に配置されたことを特徴とする請求項４又は５に記載のマルチコアファイバ製造装置。
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