WO2019163901A1 - 光ファイバの製造方法および光ファイバ - Google Patents

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coating layer
fiber
layer
glass fiber
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耕田　浩
卓 高崎
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an optical fiber manufacturing method and an optical fiber.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-030146 filed on Feb. 22, 2018, and incorporates all the description content described in the above Japanese application.
  • Such a long optical fiber is usually formed by fusion-connecting a plurality of optical fibers.
  • it is required that no peeling or cracking occurs at the interface between the protective resin that protects the connecting portion and the original coating resin.
  • the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are known as satisfying such demands.
  • An optical fiber manufacturing method includes a removal step of partially removing a coating layer of an optical fiber, a connection step of fusion-bonding exposed end surfaces of glass fibers, and removal of the coating layer. And a re-coating step of re-coating a protective resin covering the exposed portion of the glass fiber, wherein the removing step irradiates the coating layer with laser light to remove the coating layer
  • the laser beam has a pulse width of 50 fs or more and 500 ps or less.
  • the coating layer at the end on the side where the pair of optical fibers is connected is removed in a tapered shape, and the exposed end surfaces of the glass fibers are fused and connected,
  • An optical fiber in which the periphery of the exposed portion of the fiber is protected with a protective resin, and the coating layer removed in the tapered shape has irregularities extending on the circumference.
  • the coating layer at the end on the side where the pair of optical fibers is connected is removed in a tapered shape, and the exposed end surfaces of the glass fibers are fused and connected
  • An optical fiber in which the periphery of the exposed portion of the fiber is protected with a protective resin, and the Young's modulus of the coating layer removed in the tapered shape is the Young's modulus of the portion at the same radial position of the coating layer away from the surface. Greater than rate.
  • the coating layer on the end portion on the side where the pair of optical fibers is connected is removed in a tapered shape, and the end surfaces of the exposed glass fibers are fused and connected.
  • the periphery of the exposed portion of the fiber is an optical fiber protected with a protective resin, and the tapered shape is a regular polygonal pyramid shape symmetrical with respect to the axis of the optical fiber.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a connection portion of an optical fiber manufactured according to the present disclosure.
  • FIG. 2A is a diagram for explaining an example of a process for removing a coating layer of an optical fiber.
  • FIG. 2B is a diagram for explaining an example of a process of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 2C is a diagram for explaining an example of a step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 3C is a diagram for explaining another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining an example of a process for removing a coating layer of an optical fiber.
  • FIG. 9B is a diagram for explaining an example of the removal process of the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 9C is a diagram for explaining an example of the removal process of the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 10A is a diagram for explaining another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 10B is a diagram for explaining another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 10C is a diagram for explaining another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 11A is a diagram for explaining still another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 11B is a diagram for explaining still another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 11C is a diagram for explaining still another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 11A is a diagram for explaining still another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 11B is a diagram for explaining still another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 12A is a diagram for explaining still another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 12B is a diagram for explaining still another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • FIG. 12C is a diagram for explaining still another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • an optical fiber having a length of several tens of kilometers, such as a submarine cable is manufactured.
  • Such a long optical fiber is usually formed by fusion-connecting a plurality of optical fibers.
  • the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are known as satisfying such demands.
  • the side pressure at the time of bobbin winding is a factor that increases the loss of the optical fiber.
  • the optical fiber coating layer has a two-layer structure, and the central primary layer has a low Young's modulus (soft ) It is necessary to use resin.
  • a crack may occur in the protective resin of the connection portion.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a connection portion of a conventional optical fiber having a coating layer having a two-layer structure, and includes a glass fiber 11, a central primary layer 12 and an outer peripheral secondary layer 13 around the glass fiber.
  • the optical fibers 10 provided with a two-layer coating layer made of are connected.
  • the coating layer is removed from the end portion of each optical fiber 10, and the exposed glass fibers 11 are fused and connected at the fusion splicing portion 14.
  • the coating layer is removed in a tapered shape so as to have a smaller diameter toward the fusion splicing portion 14 side, but only the secondary layer 13 is removed in a tapered shape and the primary layer 12 is not removed in a tapered shape. Show.
  • the protective resin 15 is molded and recoated so as to cover the fusion splicing portion 14 and the entire removal portion of the coating layer.
  • the coating of the ends of the short fibers is removed and fusion spliced, and the protective resin 15 is recoated on the connecting portion. If the Young's modulus of the primary layer 12 of the optical fiber 10 is low, screening is performed. When the (strength test) is performed, the amount of deformation of the primary layer 12 at the coating removal end increases, the stress becomes maximum at the boundary between the primary layer 12 and the secondary layer 13 and the contact point of the protective resin 15, and the protective resin 15 is distorted and cracked. X may occur.
  • the connecting layer removal end of the connection end of the layer 13 is formed to have a tapered shape T. That is, it is desirable that the boundary between the primary layer 12 and the secondary layer 13 after removal of the coating layer is formed as a tapered shape T having a predetermined angle.
  • a method of manufacturing an optical fiber according to an aspect of an embodiment of the present disclosure includes a removing step of partially removing the coating layer of the optical fiber, and a connecting step of fusion-connecting the exposed end faces of the glass fiber. And a re-coating step of re-coating a protective resin covering the removed portion of the coating layer and the exposed portion of the glass fiber, wherein the removing step irradiates the coating layer with laser light.
  • the laser beam has a pulse width of 50 fs or more and 500 ps or less.
  • the coating layer of the optical fiber is removed by laser processing, the glass fiber is not damaged in a non-contact manner, and processing variations can be reduced. Since the laser beam has a pulse width of 50 fs or more and 500 ps or less, it can be removed with a good shape and appearance without deforming the coating layer or deteriorating the surface of the processed surface.
  • An optical fiber manufacturing method is the manufacturing method according to (1), wherein the laser beam has a wavelength of 340 nm or more and 1100 nm or less.
  • the covering layer can be removed with a good shape and appearance without causing deformation or deterioration of the processed surface.
  • An optical fiber manufacturing method is the manufacturing method according to (1) or (2), wherein the laser beam has a pulse energy density of 10 J / cm 2 or less. According to this embodiment, even when laser light is irradiated onto the glass fiber, optical damage of the glass fiber can be reduced.
  • An optical fiber manufacturing method is the manufacturing method according to any one of the above (1) to (3), wherein the laser beam is a diameter of a beam applied to the optical fiber. Is 100 ⁇ m or less. If the diameter of the laser light beam is 100 ⁇ m or less as in this embodiment, a preferable processing shape such as processing of an uneven shape with a short interval or processing a tapered shape close to a straight line without irradiating the glass fiber is possible. It can be easily formed.
  • An optical fiber manufacturing method is the manufacturing method according to any one of the above (1) to (4), in which the removing step places the end of the coating layer on the end. This is a step of removing the glass fiber into a tapered shape having a small diameter toward the exposed portion of the glass fiber. According to this embodiment, the overlapping portion between the removed coating layer and the protective coating can be increased. Further, when the coating layer has a two-layer structure, stress can be prevented from concentrating on the boundary between the central primary layer and the outer peripheral secondary layer.
  • An optical fiber manufacturing method is the manufacturing method of (5), in which the removing step rotates the optical fiber around the axis of the optical fiber, The step of irradiating only the coating layer portion with the laser while avoiding the glass fiber of the optical fiber. According to this embodiment, it is possible to provide a specific method for removing the coating layer of the optical fiber in a tapered shape while preventing the glass fiber from being irradiated with the laser light.
  • An optical fiber manufacturing method is the manufacturing method of (5), in which the removing step rotates the optical fiber around the axis of the optical fiber, This is a step of irradiating the optical fiber with the laser by scanning the laser beam only in a predetermined region in a direction perpendicular to the irradiation direction of the laser light and oblique to the longitudinal direction of the fiber.
  • a specific method for removing the coating layer of the optical fiber into a tapered shape can be provided.
  • An optical fiber manufacturing method is the manufacturing method according to any one of (1) to (7) above, wherein the coating layer of the optical fiber is a primary layer on the center side And the secondary layer on the outer peripheral side, and the Young's modulus of the primary layer is 0.5 MPa or less. According to this embodiment, even if the primary layer is a soft optical fiber, the covering layer can be removed and connected with a good shape, so that the loss during bobbin winding can be reduced.
  • An optical fiber manufacturing method is the manufacturing method according to any one of (1) to (8), wherein the coating layer is partially formed after the removing step.
  • An exposure step of exposing the glass fiber by extracting the coating layer of the optical fiber on one side from the removed portion is provided.
  • the process can be simplified.
  • the coating layer at the end on the side where the pair of optical fibers is connected is processed into a tapered shape, and the exposed end surfaces of the glass fibers are fusion-bonded.
  • An optical fiber in which the periphery of the exposed portion of the glass fiber is protected with a protective resin, and the coating layer processed into the tapered shape has irregularities extending on the circumference.
  • the adhesion area between the cover layer and the protective resin removed in the tapered shape increases, the strength of the fusion-bonded optical fiber and the adhesion strength between the cover layer and the protection resin can be increased. it can.
  • the unevenness extending on the circumference is not continuous with respect to the scanning direction in which the irradiation position is oblique to the longitudinal direction of the fiber, and the uneven shape can be easily realized by adjusting the position at predetermined intervals. This has been difficult to achieve with conventional razor and grindstone processing.
  • the coating layer at the end on the side where the pair of optical fibers is connected is processed into a tapered shape, and the exposed end surfaces of the glass fibers are fusion-bonded.
  • the Young's modulus of the part is larger.
  • the Young's modulus of the tapered surface portion larger than the Young's modulus inside the coating layer of the optical fiber, the stress concentration at the adhesion portion with the protective resin is reduced, and the protective resin is less likely to crack. it can.
  • the coating layer has a two-layer structure and the primary coating is made of a material having a low Young's modulus, the difference in Young's modulus with the protective resin is large at the taper surface portion.
  • the effect of suppressing the occurrence of cracks is great.
  • Making the Young's modulus of the taper surface portion larger than the Young's modulus inside the coating layer of the optical fiber is because taper processing is performed by laser irradiation, and the taper surface portion is post-cured, and the resin cures before irradiation. Increasing the Young's modulus of the taper surface can be easily realized. (12) In the optical fiber according to one aspect of the embodiment of the present disclosure, the coating layer at the end on the side where the pair of optical fibers is connected is removed in a tapered shape, and the exposed end surfaces of the glass fibers are fusion-bonded.
  • the adhesive strength between the protective resin and the coating can be increased with respect to the force in the twist direction rotating with respect to the central axis of the optical fiber by adopting a regular polygonal pyramid shape.
  • the regular polygonal pyramid shape can be obtained by removing the coating layer of the optical fiber by laser irradiation.
  • an asymmetric polygonal pyramid is formed, and distortion due to torsion is concentrated on a specific portion and the strength is sometimes lowered.
  • the shape of a polygonal pyramid could not be realized by grinding wheel processing.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a connection portion of an optical fiber manufactured according to the present disclosure.
  • the optical fiber manufactured according to the present disclosure is formed by fusion-connecting a plurality of short optical fibers 10.
  • the glass fiber 11 is exposed by removing the coating layer of the optical fiber 10 at the ends of the pair of optical fibers 10 connected to each other.
  • the end surfaces of the glass fibers 11 that have been bare by removing the coating layer are butted together, and the butted end surfaces are connected as the fusion splicing portion 14 by arc discharge or the like.
  • the fusion splicing portion 14 and the bare glass fiber 11 in the vicinity thereof are easily damaged and mechanically weak, they are recoated with the protective resin 15.
  • the protective resin 15 the same kind of ultraviolet curable resin as that of the coating layer is used.
  • the coating of the protective resin 15 can be formed by injecting a resin using a predetermined molding die.
  • the coating layer of the optical fiber 10 has a double structure of the primary layer 12 on the center side and the secondary layer 13 on the outer peripheral side.
  • a resin whose Young's modulus is 0.5 MPa or less is used in order to make it less susceptible to the influence of the side pressure at the time of bobbin winding or cable formation, which causes an increase in the loss of the optical fiber 10.
  • a resin having a higher Young's modulus than that of the primary layer 12 is used for the secondary layer 13 on the outer peripheral side.
  • the Young's modulus of the protective resin 15 is larger than the resin of the primary layer 12 and smaller than the resin of the secondary layer 13.
  • the taper shape T when the coating layer is coated on the end portion of the optical fiber 10, the taper shape T is formed such that the coating diameter is reduced toward the end portion side.
  • the protective resin 15 is molded so as to cover the taper-shaped covering layer. With this configuration, the end face when the coating layer is coated is covered and is not exposed. Further, since the taper shape T is applied when the coating layer is coated, the overlapping portion 16 covered with the protective resin 15 at the time of coating can be made thicker, and the adhesion area at this portion can be increased to adhere to the protective resin 15. You can increase your power. Further, the stress at the contact between the boundary between the primary layer 12 and the secondary layer 13 and the protective resin 15 can be dispersed.
  • the optical fiber manufacturing method shown in FIG. 1 includes a removal step of partially removing the coating layers of the two optical fibers 10 so that the respective coating layers have a tapered shape, and the exposed end surfaces of the glass fibers 11. And a re-coating step of re-coating the protective resin 15 covering the removed portion of the coating layer and the exposed portion of the glass fiber 11. Below, the removal process of the coating layer of an optical fiber is demonstrated.
  • Example 1 of removal process 2A to 2C are diagrams for explaining an example of the removal process of the coating layer of the optical fiber.
  • the coating layer at the end of the optical fiber 10 is cut at CC, and the coating layer on the end side is pulled out and removed, whereby the glass fiber 11 on the end side is removed.
  • Expose The exposed glass fiber 11 is cut so that the distance from the coating layer becomes a predetermined length, and an end surface for fusion splicing is formed.
  • the end surface for fusion splicing may be formed after the formation of the tapered surface of the coating layer described later.
  • the coating layer of the optical fiber 10 is irradiated while moving and scanning the circular laser beam B in the direction of the arrow, and the end of the coating layer is processed into a tapered shape.
  • a circular laser beam B having a diameter of 100 ⁇ m or less (for example, about 20 ⁇ m) is used to draw an oblique line having an inclination angle ⁇ of about 6 ° and a slope length ⁇ of about 500 ⁇ m. Scan from the top side.
  • a laser having a pulse width of 50 fs or more and 500 ps or less, a pulse energy density of 10 J / cm 2 or less, and a wavelength of 340 nm or more and 1100 nm or less as the laser light.
  • the pulse width of the laser light is 50 fs or more and 500 ps or less
  • the coating layer can be processed in a short and practical irradiation time without being damaged by heat.
  • the wavelength of the laser beam is 340 nm or more and 1100 nm, processing with good reproducibility can be performed by stable oscillation of the fundamental wave, the second harmonic wave, or the third harmonic wave of the solid laser or the fiber laser.
  • the diameter of the optical fiber 10 is approximately 250 ⁇ m.
  • the laser beam is scanned in the direction indicated by the arrow from the upper surface side of the optical fiber 10 so that the outer circumference on the coating side of the circular laser beam traces an oblique taper line.
  • the coating layer on the upper surface side of the optical fiber 10 is removed in a substantially tapered shape.
  • the optical fiber 10 is rotated by a predetermined angle as indicated by an arrow R, and the position of the laser light irradiation surface of the optical fiber 10 is changed. Then, again, the circular laser beam B is scanned from the upper surface side of the optical fiber 10, and the coating layer on the upper surface side of the optical fiber 10 is removed in a tapered shape.
  • the end portion of the coating layer of the optical fiber 10 can be removed so as to have a polygonal pyramid shape.
  • the end of the coating layer can be formed into a regular polygonal pyramid shape symmetric with respect to the axis of the optical fiber.
  • a short-wavelength solid-state laser using YAG or YVO 4 having a pulse width of 15 ps, a pulse energy density of 10 J / cm 2 or less, and a third harmonic of a wavelength of 355 nm or a second harmonic of a wavelength of 532 nm is used.
  • the coating layer cannot be removed in a good shape because the resin of the coating layer melts or burns.
  • laser light larger than 10 J / cm 2 is used, optical damage to the glass fiber increases when the laser light is irradiated onto the glass fiber.
  • the taper surface portion is post-cured, and the curing of the resin proceeds from before the irradiation, and the Young's modulus of the surface of the coating layer processed into the tapered shape is separated from the surface. It is larger than the Young's modulus at the same radial position of the coating layer.
  • FIG. 3A to FIG. 3C are diagrams for explaining another example of the process of removing the coating layer of the optical fiber.
  • the coating layer at the end of the optical fiber 10 is cut at CC, and the coating layer on the end side is pulled out and removed, whereby the glass on the end side is removed.
  • the point where the fiber 11 is exposed is the same as the point described in FIG. 2A.
  • the fiber is seen from the upper surface side, for example, so that the laser beam B strikes only the coating layer at the end of the optical fiber 10 obliquely.
  • the optical fiber 10 is irradiated with the circular laser beam B avoiding the glass, but as shown in FIG. 3B, the irradiation position of the laser beam so that the shape of the coating layer of the optical fiber 10 becomes the concavo-convex shape B1. Is set. Thereby, the coating layer processed into the tapered shape at the end of the optical fiber 10 by the rotation of the optical fiber 10 forms irregularities extending on the circumference (indicated by a tapered shape T ′ in FIG. 3C). .
  • the adhesive area between the coating layer and the protective resin increases, so the strength of the spliced optical fiber, The adhesive strength of the protective resin can be increased.
  • FIG. 4 is a view for explaining still another example of the optical fiber coating layer removing step.
  • the coating layer at the end of the optical fiber 10 is cut at a location CC, and the coating layer on the end side is pulled out and removed.
  • the process which exposes the glass fiber 11 of the part side is not required.
  • the coating layer near the end of the optical fiber 10 that is entirely covered with the coating layer is partially removed by the method of any one of Examples 1 and 2 of the above-described removal process.
  • the coating layer at the location CC shown in FIG. 4 is removed, and the glass fiber 11 is exposed.
  • a taper shape T is formed on the coating layer from the CC position of the optical fiber 10 to the position A2 on the opposite end side.
  • the exposed portion of the glass fiber 11 to be fusion-bonded can be obtained by pulling out the coating layer of the portion A1 remaining on the end portion side of the optical fiber 10 from the portion A2 on the opposite end portion side.
  • the process can be simplified.
  • the optical fiber 10 can be easily handled, and the glass fiber 11 can be prevented from being irradiated with laser light.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining still another example of the step of removing the coating layer of the optical fiber.
  • the tapered shape T formed in the coating layer at the location A2 on the opposite end side from the location CC of the optical fiber 10 does not reach the outer periphery of the secondary layer 13 at the secondary layer side end portion Tb. . Accordingly, as shown in FIG. 6, since both end portions 15b of the protective resin 15 have a sufficient thickness, it is possible to prevent the Tb portion from being damaged, peeled off and dropped due to fiber bending.
  • the intersection Ta with the CC of the tapered shape T reaches the primary layer 12, but does not reach the glass fiber 11, and all or a part of the primary layer 12 remains. Has been. Thereby, it can prevent that the irradiation position of the laser beam B shifts
  • the present disclosure is not limited to the configuration in which the beam diameter of the laser light applied to the optical fiber is a circular shape of 100 ⁇ m or less. Specific examples will be described below.
  • FIG. 9A is diagrams for explaining an example of the removal process of the coating layer of the optical fiber.
  • the coating layer at the end of the optical fiber 10 is cut at CC, and the coating layer on the end side is pulled out and removed, whereby the glass fiber 11 on the end side is removed.
  • Expose The exposed glass fiber 11 is cut so that the distance from the coating layer becomes a predetermined length, and an end surface for fusion splicing is formed.
  • the end surface for fusion splicing may be formed after the formation of the tapered surface of the coating layer described later.
  • a triangular laser beam B is applied to the coating layer of the optical fiber 10 to process the end of the coating layer into a tapered shape.
  • a triangular laser beam B having an apex angle ⁇ of about 30 ° and a height of about 500 ⁇ m is scanned in the radial direction from the upper surface side of the optical fiber 10.
  • the triangular shape can be obtained by arranging a mask having a triangular opening between the light source of the laser beam and the optical fiber.
  • the diameter of the optical fiber 10 is approximately 250 ⁇ m.
  • the bottom of the triangular laser light is substantially coincident with the end of the coating layer of the optical fiber 10, and the apex is positioned on the side opposite to the end face of the optical fiber.
  • the coating layer is sublimated by scanning the laser beam from the upper surface side of the optical fiber 10 in the radial direction indicated by the arrow S a predetermined number of times.
  • the laser light irradiation surface of the optical fiber 10 is removed by sublimation because the amount of laser light irradiation is large at the bottom of the triangular shape, and is removed by sublimation because the amount of laser light irradiation is small at the apex portion. Less resin.
  • the coating layer on the upper surface side of the optical fiber 10 is removed in a substantially tapered shape.
  • the optical fiber 10 is rotated by a predetermined angle as shown by an arrow R, and the position of the laser light irradiation surface of the optical fiber 10 is changed. Then, the triangular laser beam B is scanned again from the upper surface side of the optical fiber 10, and the coating layer on the upper surface side of the optical fiber 10 is removed in a tapered shape.
  • the end portion of the coating layer of the optical fiber 10 can be removed so as to have a polygonal pyramid shape.
  • the end of the coating layer can be formed into a regular polygonal pyramid shape symmetric with respect to the axis of the optical fiber.
  • FIG. 10A is diagrams for explaining another example of the optical fiber coating layer removing step.
  • the coating layer at the end of the optical fiber 10 is cut at CC, and the coating layer on the end side is pulled out and removed, whereby the glass on the end side is removed.
  • the point where the fiber 11 is exposed is the same as the point described in FIG. 9A.
  • the rectangular laser light B or the fiber glass is avoided so that the laser light B strikes only the coating layer at the end of the optical fiber 10 obliquely.
  • the triangular laser beam and the optical fiber 10 are positioned.
  • the laser beam B is irradiated while the optical fiber 10 is rotated.
  • the resin in the portion of the coating layer irradiated with the laser beam B is sublimated and the end portion of the coating layer has a conical tapered shape.
  • the same laser beam as in the example 5 of the removal process described with reference to FIGS. 9A to 9C can be used.
  • FIG. 11A to FIG. 11C are diagrams for explaining still another example of the removal process of the coating layer of the optical fiber.
  • the coating layer at the end of the optical fiber 10 is cut at a location CC, and the coating layer on the end side is pulled out and removed, whereby the glass on the end side is removed.
  • the point where the fiber 11 is exposed is the same as the point described in FIG. 9A.
  • the base of the triangular laser beam B is made to substantially coincide with the end of the coating layer of the optical fiber 10, and the apex is opposite to the end face of the optical fiber.
  • the laser beam B is irradiated from the upper surface side while being positioned on the side.
  • the shape, type, and energy density of the light beam are the same as those of the laser beam B in the removal process example 5 shown in FIGS. 9A to 9C.
  • the laser light irradiation surface of the optical fiber 10 is removed by sublimation because the amount of laser light irradiation is large at the bottom of the triangular shape, and is removed by sublimation because the amount of laser light irradiation is small at the apex portion. Less resin.
  • the end portion of the coating layer of the optical fiber 10 is removed in a substantially conical tapered shape.
  • Example 8 of removal process 12A to 12C are diagrams for explaining still another example of the optical fiber coating layer removing step.
  • the coating layer at the end of the optical fiber 10 is cut at CC, and the coating layer on the end side is pulled out and removed, thereby removing the glass on the end side.
  • the point where the fiber 11 is exposed is the same as the point described in FIG. 9A.
  • the fiber is seen from the upper surface side, for example, so that the laser beam B strikes only the coating layer at the end of the optical fiber 10 obliquely.
  • the optical fiber 10 is irradiated with the rectangular laser beam B avoiding the glass, but the mask shape of the laser beam is set so that the shape of the laser beam B that hits the coating layer of the optical fiber 10 becomes the uneven shape B1. It is set. Thereby, the rotation of the optical fiber 10 forms irregularities extending on the circumference of the coating layer processed into a tapered shape at the end of the optical fiber 10. For this reason, after the glass fiber 11 is fusion-spliced, when the protective resin is re-coated, the adhesion area between the coating layer and the protective resin increases, so that the strength of the spliced optical fiber can be increased. .
  • the resin layer of the optical fiber 10 is not limited to the one having a two-layer structure, and includes one or three or more resin layers. It can also be applied to things.
  • SYMBOLS 10 Optical fiber, 11 ... Glass fiber, 12 ... Primary layer, 13 ... Secondary layer, 14 ... Fusion splicing part, 15 ... Protective resin, 15b ... Both ends, 16 ... Overlapping part.

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Abstract

光ファイバの製造方法は、光ファイバ１０の被覆層１２，１３を部分的に除去する除去工程と、露出させたガラスファイバ１１の端面を融着接続する接続工程と、被覆層１２，１３の除去部分とガラスファイバ１１の露出部分を覆う保護樹脂１５を再被覆する再被覆工程、を有する光ファイバの製造方法であって、除去工程はレーザ光を被覆層１２，１３に照射して被覆層１２，１３を除去している。レーザ光はパルス幅が５０ｆｓ以上、５００ｐｓ以下である。

Description

光ファイバの製造方法および光ファイバ
　本開示は、光ファイバの製造方法および光ファイバに関する。
　本出願は、２０１８年２月２２日出願の日本出願第２０１８－０３０１４６号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　光ファイバは、ユーザからの要求に応じて、例えば、海底ケーブルのように数十ｋｍに及ぶ長尺の光ファイバが製造される。このような長尺の光ファイバは、通常、複数本の光ファイバを融着接続して形成される。この場合、接続部を保護する保護樹脂と元の被覆樹脂との界面に剥離や割れが生じないことが求められる。このような、要望を満たすものとして、例えば、特許文献１，２に開示の技術が知られている。
特開平５－８０２２６号公報 特開２００４－３７７６２号公報
　本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバの被覆層を部分的に除去する除去工程と、露出させたガラスファイバの端面を融着接続する接続工程と、前記被覆層の除去部分と前記ガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂を再被覆する再被覆工程、を有する光ファイバの製造方法であって、前記除去工程がレーザ光を前記被覆層に照射して前記被覆層を除去する工程であり、前記レーザ光はパルス幅が５０ｆｓ以上、５００ｐｓ以下である。
　また、本開示の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に除去され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状に除去された被覆層には、円周上に伸びた凹凸を有する。
　また、本開示の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に除去され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状に除去した被覆層のヤング率は、前記表面から離れた前記被覆層の同じ径方向位置の部分のヤング率より大きい。
　さらに、本開示の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に除去され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状の形状が前記光ファイバの軸に対して対称な正多角錐形状である。
図１は、本開示によって製造される光ファイバの接続部の構成を説明するための図である。 図２Ａは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。 図２Ｂは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。 図２Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。 図３Ａは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。 図３Ｂは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。 図３Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。 光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。 光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。 図５に示す除去工程を経た光ファイバの接続部の構成を示す図である。 ２層構造の被覆層を有する従来の光ファイバの接続部の構成を示す図である。 接続端の被覆層除去端をテーパ形状に形成した光ファイバの例を示す図である。 図９Ａは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。 図９Ｂは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。 図９Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。 図１０Ａは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。 図１０Ｂは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。 図１０Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。 図１１Ａは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。 図１１Ｂは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。 図１１Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。 図１２Ａは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。 図１２Ｂは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。 図１２Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　光ファイバは、ユーザからの要求に応じて、例えば、海底ケーブルのように数十ｋｍに及ぶ長尺の光ファイバが製造される。このような長尺の光ファイバは、通常、複数本の光ファイバを融着接続して形成される。この場合、接続部を保護する保護樹脂と元の被覆樹脂との界面に剥離や割れが生じないことが求められる。このような、要望を満たすものとして、例えば、特許文献１，２に開示の技術が知られている。
　一方、光ファイバの損失増加の要因としてボビン巻時の側圧の影響があり、低損失化のためには光ファイバの被覆層を２層構造とし、中心側のプライマリ層にヤング率の低い（柔らかい）樹脂を使用する必要がある。このような２層構造の被覆層を有する光ファイバを用いた海底ケーブルでは、接続部の保護樹脂に亀裂が発生する場合がある。
　図７は、２層構造の被覆層を有する従来の光ファイバの接続部の構成を示す図であり、ガラスファイバ１１と、ガラスファイバの周囲に中心側のプライマリ層１２と外周側のセカンダリ層１３からなる２層構造の被覆層を設けた光ファイバ１０どうしを接続したものである。それぞれの光ファイバ１０の端部は被覆層が除去され、露出したガラスファイバ１１どうしが融着接続部１４で融着接続される。被覆層は融着接続部１４側に向かって小径となるようにテーパ形状に除去されているが、セカンダリ層１３のみがテーパ形状に除去されてプライマリ層１２がテーパ形状に除去されていない場合を示している。融着接続部１４と被覆層の除去部全体を覆うように、保護樹脂１５がモールドされて再被覆されている。
　このように、短尺ファイバどうしの端部の被覆を除去して融着接続し、接続部に保護樹脂１５を再被覆しているが、光ファイバ１０のプライマリ層１２のヤング率が低いと、スクリーニング（強度試験）した際に被覆除去端のプライマリ層１２の変形量が大きくなり、プライマリ層１２とセカンダリ層１３の境界と保護樹脂１５の接点で応力が最大となり、保護樹脂１５にひずみが生じ亀裂Ｘが発生することがある。
　保護樹脂での亀裂Ｘの発生を防ぐ対策として、プライマリ層１２とセカンダリ層１３の境界と保護樹脂１５の接点の応力を分散させるために、例えば、図８に示すように、プライマリ層１２とセカンダリ層１３の接続端の被覆層除去端が、テーパ形状Ｔとなるように作成することが望ましい。すなわち、被覆層除去後のプライマリ層１２とセカンダリ層１３との境目が所定角度のテーパ形状Ｔとして形成されていることが望ましい。
　しかしながら、例えば、剃刀で細い光ファイバの被覆層を切削して図８に示すようなテーパ形状とすることはスキルが必要であり、特に、プライマリ層１２が柔らかい樹脂の場合は、プライマリ層１２を上手に削ることが困難であった。また、リュータ等の回転工具で被覆層を削る場合も、柔らかいプライマリ層１２が砥石に付着し、所望の形状に削ることは難しかった。このように、従来の工具を用いて被覆層を除去する場合は、スキルの差によっても形状のばらつきが生じ、製造されたケーブルの品質が一定しないという課題があった。さらに、工具によってガラスファイバを傷つけるおそれがあった。
　そこで、被覆層の除去部分とガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂での亀裂の発生を防止し、ガラスファイバを傷つけることなく品質の安定した光ファイバの製造方法および光ファイバを提供することを、その目的とする。
　［本開示の効果］
　本開示によれば、被覆層の除去部分とガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂での亀裂の発生を防止することができ、ガラスファイバを傷つけることなく品質の安定した光ファイバを得ることができる。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
　（１）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバの被覆層を部分的に除去する除去工程と、露出させたガラスファイバの端面を融着接続する接続工程と、前記被覆層の除去部分と前記ガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂を再被覆する再被覆工程、を有する光ファイバの製造方法であって、前記除去工程がレーザ光を前記被覆層に照射して前記被覆層を除去する工程であり、前記レーザ光はパルス幅が５０ｆｓ以上、５００ｐｓ以下である。
　本実施形態によれば、レーザ加工により光ファイバの被覆層を除去しているため、非接触でガラスファイバに傷がつかず、加工のばらつきを低減することができる。そして、レーザ光はパルス幅が５０ｆｓ以上、５００ｐｓ以下であることから、被覆層を変形や、加工表面のコゲなど劣化させることなく、良好な形状と外観で除去することができる。
　（２）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記（１）の製造方法において、前記レーザ光は波長が３４０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下である。
　本実施形態によれば、被覆層を変形や、加工表面のコゲなど劣化させることなく、良好な形状と外観で除去することができる。
　（３）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記（１）または（２）の製造方法において、前記レーザ光はパルスエネルギ密度が１０Ｊ／ｃｍ2以下である。
　本実施形態によれば、レーザ光がガラスファイバに照射された場合でも、ガラスファイバの光学的ダメージを小さくすることができる。
　（４）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記（１）～（３）のいずれか１の製造方法において、前記レーザ光は光ファイバに照射されるビームの直径が１００μｍ以下である。
　本実施形態のように、レーザ光のビームの直径が１００μｍ以下であれば、間隔が短い凹凸形状の加工や、ガラスファイバに照射することなく直線に近いテーパ形状を加工するなど、好ましい加工形状が容易に形成可能である。
　（５）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記（１）～（４）のいずれか１の製造方法において、前記除去工程が、前記被覆層の端部を前記ガラスファイバの露出部分に向けて小径となるテーパ形状に除去する工程である。
　本実施形態によれば、除去した被覆層と保護被覆との重なり部分を大きくすることができる。また、被覆層を２層構造とした際に、中心側のプライマリ層と外周側のセカンダリ層との境界に応力が集中するのを防ぐことができる。
　（６）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記(５)の製造方法において、前記除去工程が、前記光ファイバを前記光ファイバの軸を中心に回転させるとともに、前記光ファイバの前記ガラスファイバを避けて前記被覆層部分にのみ前記レーザを照射する工程である。
　本実施形態によれば、ガラスファイバにレーザ光が照射されるのを防止しつつ、光ファイバの被覆層をテーパ形状に除去するための具体的な一方法を提供することができる。
　（７）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記(５)の製造方法において、前記除去工程が、前記光ファイバを前記光ファイバの軸を中心に回転させるとともに、所定の領域だけレーザ光を前記レーザ光の照射方向と垂直かつ前記ファイバ長手方向に対し斜めとなる方向に走査して、前記光ファイバに前記レーザを照射する工程である。
　本実施形態によれば、光ファイバの被覆層をテーパ形状に除去するための具体的な一方法を提供することができる。
　（８）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記(１)～（７）のいずれか１の製造方法において、前記光ファイバの前記被覆層が中心側のプライマリ層と外周側のセカンダリ層からなる２層構造であって、前記プライマリ層のヤング率が０．５ＭＰａ以下である。
　本実施形態によれば、プライマリ層が柔らかい光ファイバであっても、良好な形状で被覆層の除去と接続ができるため、ボビン巻時の低損失化が可能になる。
　（９）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記(１)～（８）のいずれか１の製造方法において、前記除去工程の後、前記被覆層が部分的に除去された箇所から、一方側の前記光ファイバの被覆層を抜き取ることによって、前記ガラスファイバを露出させる露出工程を有する。
　本実施形態によれば、予め光ファイバの一端側でガラスファイバの露出部を形成する必要がないため、工程の簡略化ができる。また、露出部分のガラスファイバにレーザ光が照射されたり、ガラスファイバの表面に汚れが付着するのを防止することができる。
　（１０）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に加工され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状に加工された被覆層には、円周上に伸びた凹凸を有する。
　本実施形態によれば、テーパ形状に除去された被覆層と保護樹脂との接着面積が増加するため、融着接続された光ファイバの強度や、被覆層と保護樹脂の接着強度を増すことができる。円周上に延びた凹凸は、照射する位置をファイバ長手に対し斜めとなる走査方向に対し連続ではなく、所定の間隔ごとに位置を調整することで凹凸形状を容易に実現することができる。これは、従来のカミソリや砥石の加工では実現が困難であった。
　（１１）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に加工され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状に加工した被覆層のヤング率は、前記表面から離れた前記被覆層の同じ径方向位置の部分のヤング率より大きい。
　本実施形態によれば、テーパ表面部分のヤング率を光ファイバの被覆層内部のヤング率より大きくすることで、保護樹脂との接着部分の応力集中を緩和し、保護樹脂に亀裂を発生しにくくできる。特に、被覆層を２層構造とし、プライマリ被覆をヤング率の小さい材料とした場合、テーパ表面部分において保護樹脂とのヤング率の差が大きいことから、テーパ表面部分のヤング率を大きくすることで亀裂の発生を抑制できる効果が大きい。テーパ表面部分のヤング率を光ファイバの被覆層内部のヤング率より大きくすることは、レーザ照射でテーパ加工を行うことにより、テーパ表面部分はポストキュアにより、照射前より樹脂の硬化が進行するため、テーパ表面のヤング率を大きくすることは容易に実現できる。
　（１２）本開示の実施形態の一態様に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に除去され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、前記テーパ形状が前記光ファイバの軸に対して対称な正多角錐形状である。
　本実施形態によれば、正多角錐形状とすることで光ファイバの中心軸に対し回転する捻れ方向の力に対して保護樹脂と被覆の接着強度を増すことができる。正多角錐形状は、光ファイバの被覆層をレーザ照射によって除去することによって得ることができる。従来のカミソリ加工では非対称な多角錐となってしまい、ねじれによる歪が特定部分に集中して強度が低下する場合があった。また砥石加工では多角錐の形状を実現できなかった。
［本開示の実施形態の詳細］
　本開示に係る光ファイバの製造方法および光ファイバの具体例を、以下に図面を参照しながら説明する。なお、本開示は以下の例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本開示は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。なお、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。
　図１は、本開示によって製造される光ファイバの接続部の構成を説明するための図である。本開示によって製造される光ファイバは、複数本の短尺の光ファイバ１０を融着接続して形成される。光ファイバの融着接続は、互いに接続される一対の光ファイバ１０の端部の光ファイバ１０の被覆層を除去して、ガラスファイバ１１が露出される。被覆層の除去により裸にされたガラスファイバ１１の端面どうしが突き合わされ、アーク放電等により、突き合わせ端面が融着接続部１４として接続される。
　融着接続部１４とその近傍の裸のガラスファイバ１１は、傷が付きやすく機械的に弱い状態にあるため、保護樹脂１５により再被覆される。保護樹脂１５には、被覆層と同種の紫外線硬化型樹脂が用いられる。保護樹脂１５の被覆は、所定の成形用型を用いて樹脂を注入することによって形成することができる。なお、本実施形態では、光ファイバ１０の被覆層は、中心側のプライマリ層１２と外周側のセカンダリ層１３の２重構造となっている。中心側のプライマリ層１２には、光ファイバ１０の損失増加の要因となるボビン巻時またはケーブル化時の側圧の影響を受けにくくするため、ヤング率が０．５ＭＰａ以下の低い樹脂を使用し、外周側のセカンダリ層１３には、プライマリ層１２よりもヤング率の高い樹脂を用いている。また、保護樹脂１５のヤング率の大きさは、プライマリ層１２の樹脂よりも大きく、セカンダリ層１３の樹脂よりも小さい。
　本実施形態においては、光ファイバ１０の端部における被覆層の被覆際は、端部側に向かって被覆径が小さくされたテーパ形状Ｔとしている。そして、保護樹脂１５は、このテーパ形状にされた被覆層の部分に被さるように成形される。この構成により、被覆層の被覆際の端面が覆われ、露出することがない。また、被覆層の被覆際がテーパ形状Ｔとされていることから、被覆際の保護樹脂１５が被さる重なり部分１６を厚くできるとともに、この部分での接着面積を増加させ、保護樹脂１５との接着力を高めることができる。また、プライマリ層１２とセカンダリ層１３の境界と保護樹脂１５の接点の応力を分散させることができる。
　図１に示す光ファイバの製造方法は、２本の光ファイバ１０の被覆層をそれぞれの被覆際がテーパ形状となるように部分的に除去する除去工程と、露出させたガラスファイバ１１の端面どうしを融着接続する接続工程と、被覆層の除去部分とガラスファイバ１１の露出部分を覆う保護樹脂１５を再被覆する再被覆工程を有している。以下に、光ファイバの被覆層の除去工程について説明する。
（除去工程の例１）
　図２Ａから図２Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。まず、図２Ａで示すように、光ファイバ１０の端部の被覆層をＣ－Ｃの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ１１を露出させる。露出したガラスファイバ１１は、被覆層からの距離が所定の長さになるようにカットし、融着接続用の端面を形成する。なお、融着接続用の端面の形成は、後述する被覆層のテーパ面形成後に行ってもよい。
　次に、図２Ｂで示すように、円形状のレーザ光Ｂを矢印の方向に移動走査しながら光ファイバ１０の被覆層に照射し、被覆層の端部がテーパ形状となるように加工する。具体的には、傾斜角αが略６°、斜面長さβが略５００μｍの斜めの線を描くよう、直径が１００μｍ以下（例えば略２０μｍ）の円形状のレーザ光Ｂを、光ファイバ１０の上面側からスキャンさせる。ここで、レーザ光としては、パルス幅が５０ｆｓ以上５００ｐｓ以下、パルスエネルギ密度を１０Ｊ／ｃｍ２以下で、波長３４０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下のレーザを用いることが好ましい。レーザ光のパルス幅が５０ｆｓ以上５００ｐｓ以下であると、被覆層に熱によるダメージを与えることなく、かつ短く実用的な照射時間で加工することができる。また、レーザ光の波長が３４０ｎｍ以上１１００ｎｍであると、固体レーザやファイバレーザの基本波、または２倍波、３倍波の安定した発振により、再現性のよい加工ができる。なお、光ファイバ１０の径は略２５０μｍである。
　図２Ｂに示すように、レーザ光スキャン工程として、円形状のレーザ光の被覆側の外周がテーパ形状の斜めの線をなぞるよう、レーザ光を光ファイバ１０の上面側から矢印に示す方向にスキャンさせることによって被覆層を昇華させる。これにより、光ファイバ１０の上面側の被覆層はほぼテーパ形状に除去される。
　次に、図２Ｃで示すように、位置変更工程として、光ファイバ１０を矢印Ｒで示すように所定角度回転させ、光ファイバ１０のレーザ光照射面の位置を変更する。そして、再度、円形状のレーザ光Ｂを光ファイバ１０の上面側からスキャンし、光ファイバ１０の上面側の被覆層をテーパ形状に除去する。レーザ光スキャン工程と位置変更工程を所定回数繰り返すことにより、光ファイバ１０の被覆層の端部が多角錐形状となるように除去することができる。そして、光ファイバ１０の回転角度、および、レーザ光のエネルギ密度とスキャン回数を調整することによって、被覆層の端部を光ファイバの軸に対して対称な正多角錐形状とすることができる。
　具体的なレーザ光としては、パルス幅１５ｐｓ、パルスエネルギ密度を１０Ｊ／ｃｍ２以下で、波長３５５ｎｍの３倍波あるいは波長５３２ｎｍの２倍波のＹＡＧやＹＶＯ４を用いた短波長の固体レーザを用いることができる。パルス幅の長いレーザ光を用いた場合は、被覆層の樹脂が溶けたり焦げたりするため、良好な形状に被覆層を除去することができない。また、１０Ｊ／ｃｍ２より大きなレーザ光を用いる場合は、レーザ光がガラスファイバに照射された場合に、ガラスファイバの光学的ダメージが大きくなる。また、レーザ照射でテーパ加工を行うことにより、テーパ表面部分はポストキュアにより、照射前より樹脂の硬化が進行し、テーパ形状に加工した被覆層の表面のヤング率は、前記表面から離れた前記被覆層の同じ径方向位置の部分のヤング率より大きくなっている。
（除去工程の例２）
　図３Ａから図３Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。本実施形態では、図３Ａに示すように、光ファイバ１０の端部の被覆層をＣ－Ｃの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ１１を露出させる点は、図２Ａで説明した点と同様である。
　本実施形態では、図２Ａから図２Ｃで説明した除去工程に類似しており、光ファイバ１０の端部の被覆層のみに斜めにレーザ光Ｂが当たるように、例えば上面側から見て、ファイバガラスを避けて円形状のレーザ光Ｂを光ファイバ１０に照射しているが、図３Ｂに示すように、光ファイバ１０の被覆層の形状が凹凸形状Ｂ１となるように、レーザ光の照射位置を設定している。これにより、光ファイバ１０の回転によって、光ファイバ１０の端部のテーパ形状に加工された被覆層には、円周上に伸びた凹凸が形成される（図３Ｃにテーパ形状Ｔ’で示す）。このため、ガラスファイバ１１を融着接続した後、保護樹脂を再被覆する際に、被覆層と保護樹脂との接着面積が増加するため、融着接続された光ファイバの強度や、被覆層と保護樹脂の接着強度を増すことができる。
（除去工程の例３）
　図４は、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。本実施形態では、除去工程の例１、２のように、光ファイバ１０の端部の被覆層をＣ－Ｃの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ１１を露出させる工程を必要としていない。本実施形態では、上記の除去工程の例１、２のいずれかの方法によって、全体が被覆層で覆われた光ファイバ１０の端部付近の被覆層を部分的に除去する。これによって、図４に示すＣ－Ｃの箇所の被覆層が除去され、ガラスファイバ１１が露出した状態になる。また、光ファイバ１０のＣ－Ｃの箇所から反端部側の箇所Ａ２の被覆層にはテーパ形状Ｔが形成される。
　そして、光ファイバ１０の端部側に残った箇所Ａ１の被覆層を反端部側の箇所Ａ２から引き抜くことによって、融着接続されるガラスファイバ１１の露出部分を得ることができる。これにより、予め光ファイバの一端側でガラスファイバの露出部を形成する必要がないため、工程の簡略化ができる。また、被覆層の除去工程においてガラスファイバ１１の露出部分がないため、光ファイバ１０のハンドリングが容易にでき、ガラスファイバ１１にレーザ光が照射されるのを防止することができる。
（除去工程の例４）
　図５は、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。本実施形態では、光ファイバ１０のＣ－Ｃの箇所から反端部側の箇所Ａ２の被覆層に形成されたテーパ形状Ｔは、セカンダリ層側端部Ｔｂでセカンダリ層１３の外周まで達していない。これにより、図６に示すように、保護樹脂１５の両端部１５ｂが十分な厚みを持つため、ファイバ曲げによりＴｂ部が破損、剥離し脱落するのを防止することができる。
　また、図５に示すように、テーパ形状ＴのＣ－Ｃとの交点Ｔａは、プライマリ層１２に達しているが、ガラスファイバ１１に達しておらず、プライマリ層１２の全てまたは一部が残されている。これにより、レーザ光Ｂの照射位置がファイバ側にずれてガラスファイバ１１に照射されるのを防止することができる。なおこの場合でも、プライマリ層１２のヤング率は低いため、箇所Ａ１の被覆層を反端部側の箇所Ａ２から引き抜くとプライマリ層１２はＣ－Ｃの近傍で切断され、Ａ１部分のガラスファイバ１１を露出させることができる。
　なお、本開示は光ファイバに照射するレーザ光のビーム直径が１００μｍ以下の円形状である構成に限定されない。以下、具体的な例について説明する。
（除去工程の例５）
　図９Ａから図９Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の一例を説明するための図である。まず、図９Ａで示すように、光ファイバ１０の端部の被覆層をＣ－Ｃの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ１１を露出させる。露出したガラスファイバ１１は、被覆層からの距離が所定の長さになるようにカットし、融着接続用の端面を形成する。なお、融着接続用の端面の形成は、後述する被覆層のテーパ面形成後に行ってもよい。
　次に、図９Ｂで示すように、三角形状のレーザ光Ｂを光ファイバ１０の被覆層に照射し、被覆層の端部がテーパ形状となるように加工する。具体的には、頂角αが略３０°、高さ略５００μｍの三角形状のレーザ光Ｂを、光ファイバ１０の上面側から径方向にスキャンさせる。三角形状はレーザ光の光源と光ファイバとの間に、三角形状の開口を有するマスクを配置することで得ることができる。なお、光ファイバ１０の径は略２５０μｍである。
　図９Ｂに示すように、レーザ光スキャン工程として、三角形状のレーザ光の底辺を光ファイバ１０の被覆層の端部とほぼ一致させ、頂点は光ファイバの端面とは反対側に位置させた状態で、所定回数、レーザ光を光ファイバ１０の上面側から矢印Ｓに示す径方向にスキャンさせることによって被覆層を昇華させる。光ファイバ１０のレーザ光照射面は、三角形状の底辺部分ではレーザ光の照射量が多くなるため昇華によって除去される樹脂が多く、頂点部分ではレーザ光の照射量が少ないため昇華によって除去される樹脂は少なくなる。これにより、光ファイバ１０の上面側の被覆層はほぼテーパ形状に除去される。
　次に、図９Ｃで示すように、位置変更工程として、光ファイバ１０を矢印Ｒで示すように所定角度回転させ、光ファイバ１０のレーザ光照射面の位置を変更する。そして、再度、三角形状のレーザ光Ｂを光ファイバ１０の上面側からスキャンし、光ファイバ１０の上面側の被覆層をテーパ形状に除去する。レーザ光スキャン工程と位置変更工程を所定回数繰り返すことにより、光ファイバ１０の被覆層の端部が多角錐形状となるように除去することができる。そして、光ファイバ１０の回転角度、および、レーザ光のエネルギ密度とスキャン回数を調整することによって、被覆層の端部を光ファイバの軸に対して対称な正多角錐形状とすることができる。
（除去工程の例６）
　図１０Ａから図１０Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の他の例を説明するための図である。本実施形態では、図１０Ａに示すように、光ファイバ１０の端部の被覆層をＣ－Ｃの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ１１を露出させる点は、図９Ａで説明した点と同様である。
　次に、図１０Ｂに示すように、光ファイバ１０の端部の被覆層のみに斜めにレーザ光Ｂが当たるように、例えば上面側から見て、ファイバガラスを避けて矩形状のレーザ光Ｂまたは三角形状のレーザ光と光ファイバ１０とを位置決めする。そして、図１０Ｃに示すように、光ファイバ１０を回転させながらレーザ光Ｂを照射する。これによって、レーザ光Ｂが照射された部分の被覆層の樹脂が昇華除去され、被覆層端部の形状は円錐状のテーパ形状となる。ここで、レーザ光の種類やエネルギ密度に関しては、図９Ａから図９Ｃで説明した除去工程の例５と同様のレーザ光を用いることができる。
（除去工程の例７）
　図１１Ａから図１１Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。本実施形態では、図１１Ａに示すように、光ファイバ１０の端部の被覆層をＣ－Ｃの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ１１を露出させる点は、図９Ａで説明した点と同様である。
　次に、図１１Ｂに示すように、光ファイバ１０を回転させながら、三角形状のレーザ光Ｂの底辺を光ファイバ１０の被覆層の端部とほぼ一致させ、頂点を光ファイバの端面とは反対側に位置させた状態で、レーザ光Ｂを上面側から照射する。光ビームの形状と種類、エネルギ密度は、図９Ａから図９Ｃで示した除去工程の例５のレーザ光Ｂと同様である。光ファイバ１０のレーザ光照射面は、三角形状の底辺部分ではレーザ光の照射量が多くなるため昇華によって除去される樹脂が多く、頂点部分ではレーザ光の照射量が少ないため昇華によって除去される樹脂は少なくなる。光ファイバ１０を回転させながら、レーザ光Ｂを照射するため、光ファイバ１０の被覆層の端部はほぼ円錐状のテーパ形状に除去される。
（除去工程の例８）
　図１２Ａから図１２Ｃは、光ファイバの被覆層の除去工程の更に他の例を説明するための図である。本実施形態では、図１２Ａに示すように、光ファイバ１０の端部の被覆層をＣ－Ｃの箇所でカットし、端部側の被覆層を引き抜いて除去することにより、端部側のガラスファイバ１１を露出させる点は、図９Ａで説明した点と同様である。
　本実施形態では、図１０Ａから図１０Ｃで説明した除去工程に類似しており、光ファイバ１０の端部の被覆層のみに斜めにレーザ光Ｂが当たるように、例えば上面側から見て、ファイバガラスを避けて矩形状のレーザ光Ｂを光ファイバ１０に照射しているが、光ファイバ１０の被覆層に当たる部分のレーザ光Ｂの形状が凹凸形状Ｂ１となるように、レーザ光のマスク形状を設定している。これにより、光ファイバ１０の回転によって、光ファイバ１０の端部のテーパ形状に加工された被覆層には、円周上に伸びた凹凸が形成される。このため、ガラスファイバ１１を融着接続した後、保護樹脂を再被覆する際に、被覆層と保護樹脂との接着面積が増加するため、融着接続された光ファイバの強度を増すことができる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の光ファイバの製造方法において、光ファイバ１０の樹脂層は２層構造を有するものに限られず、１層あるいは３層以上の樹脂層からなるものについても適用可能である。
１０…光ファイバ、１１…ガラスファイバ、１２…プライマリ層、１３…セカンダリ層、１４…融着接続部、１５…保護樹脂、１５ｂ…両端部、１６…重なり部分。

Claims (12)

  1. 　光ファイバの被覆層を部分的に除去する除去工程と、露出させたガラスファイバの端面を融着接続する接続工程と、前記被覆層の除去部分と前記ガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂を再被覆する再被覆工程、を有する光ファイバの製造方法であって、
    　前記除去工程がレーザ光を前記被覆層に照射して前記被覆層を除去する工程であり、
    　前記レーザ光はパルス幅が５０ｆｓ以上、５００ｐｓ以下である、光ファイバの製造方法。
  2. 　前記レーザ光は波長が３４０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下である請求項１記載の光ファイバの製造方法。
  3. 　前記レーザ光はパルスエネルギ密度が１０Ｊ／ｃｍ２以下である請求項１または請求項２に記載の光ファイバの製造方法。
  4. 　前記レーザ光は光ファイバに照射されるビームの直径が１００μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
  5. 　前記除去工程が、前記被覆層の端部を前記ガラスファイバの露出部分に向けて小径となるテーパ形状に加工する工程である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
  6. 　前記除去工程が、前記光ファイバを前記光ファイバの軸を中心に回転させるとともに、前記光ファイバの前記ガラスファイバを避けて前記被覆層部分にのみ前記レーザを照射する工程である、請求項５に記載の光ファイバの製造方法。
  7. 　前記除去工程が、前記光ファイバを前記光ファイバの軸を中心に回転させるとともに、所定の領域だけレーザ光を前記レーザ光の照射方向と垂直かつ前記ファイバ長手方向に対し斜めとなる方向に走査して、前記光ファイバに前記レーザを照射する工程である、請求項５に記載の光ファイバの製造方法。
  8. 　前記光ファイバの前記被覆層が中心側のプライマリ層と外周側のセカンダリ層からなる２層構造であって、前記プライマリ層のヤング率が０．５ＭＰａ以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
  9. 　前記除去工程の後、前記被覆層が部分的に除去された箇所から、一方側の前記光ファイバの被覆層を抜き取ることによって、前記ガラスファイバを露出させる露出工程を有する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
  10. 　一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に加工され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、
    　前記テーパ形状に加工された被覆層には、円周上に伸びた凹凸を有する、光ファイバ。
  11. 　一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に加工され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、
    　前記テーパ形状に加工した被覆層の表面のヤング率は、前記表面から離れた前記被覆層の同じ径方向位置の部分のヤング率より大きい、光ファイバ。
  12. 　一対の光ファイバの接続する側の端部の被覆層がテーパ形状に加工され、露出されたガラスファイバの端面どうしが融着接続され、前記ガラスファイバの露出部分の周囲が保護樹脂で保護されている光ファイバであって、
    　前記テーパ形状が前記光ファイバの軸に対して対称な正多角錐形状である、光ファイバ。
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