JPH01179103A - 光ファイバの溶融切断方法 - 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）、 本発明は光フアイバ通信線路の一部区間の移転工事等に
際して、供用中の現先ファイバ心線を切断して、新光フ
アイバ心線に短時間に切り替え接続する場合の切断方法
に関する。

（従来の技術） 光フアイバ通信線路は従来のメタル線路に比べて、桁違
いに情報伝送量が多いので、供用光フアイバ心線に関連
する支障に際して、短時間に新光フアイバ心線側に切り
替える技術が重要である。

しかるに、光ファイバはガラス材料から成る導波伝送路
であるので、メタル心線の場合のように、簡易な分岐接
続法を用いる切替えは不可能である。

最も効果的な切替え方法は、現先ファイバ心線を−たん
切断した後、短時間に新光フアイバ心線側に接続替えす
る方法である。この際当然なから、切替えによって通信
を途絶させる時間を極力短くする必要があり、切断行程
においては、通信を途絶させないことが望ましい。すな
わち光ファイバの切断中および切断後にふいても、光信
号が低損失に通過し得る状態を保持することが重要であ
る。

上記の狙いに照らして、従来の切断技術の問題点を説明
する。なふ、ここでは石英ガラス材料から成る、外径１
２５μｍ程度の標準的な光ファイバを主対象として説明
する。

従来の代表的な光フアイバ切断法は応力切断法である。

これは光ファイバの切断すべき箇所に硬質の刃でクラッ
ク的な傷を付け、引張り応力または曲げ応力を印加して
傷を成長させ、機械的に切断する方法である。この方法
は、極めて簡易な手段で、比較的良好な鏡面を得ること
ができるので、従来、多方面で用いられている。この方
法を応用した従来例を第９図に示す。光ファイバ１をフ
ァイバホルダ２／　ａ、　２／　ｂおよびファイバ押え
具３′によりホールドし、光ファイバの中央に傷を付け
た後、２／　ａ、　２／　ｂを矢印の方向に移動して引
張り応力を印加する。応力印加による傷の成長は、光フ
９イバの外周の一点から断面内方向へと、軸に非対称に
進むので、切断直後は光ファイバが微小ながら振動し、
軸ずれが発生し易いが、ファイバ押え具３′により軸ず
れを防ぎながら、光フアイバ軸方向の単純な引張り応力
によって切断する場合は、両端面間の間隔を小さく保持
すれば、ある程度、上記目的を達成することができる。

しかるに、この方法の致命的な問題点は、応力切断にお
いて、僅かな確率ながら、確率的に切断の失敗が発生す
ることである。切断の失敗とは、傷の状態が悪く、所定
の応力で切断できないとか、切断すべき箇所以外にも傷
が付いてしまい、所定箇所以外の点で切断されるとかで
ある。このような切断の失敗が起こってしまうと、次の
切替え行程への移行が不可能となって、結局、失敗の復
旧を含め、長時間に亘って当該心線の通信を途絶させて
しまうことになる。

応力切断法における失敗の問題を避ける方法としては、
光ファイバを溶融切断する方法が考えられる。光ファイ
バを加熱溶融すると、溶融部の表面張力の作用により、
光ファイバ端が球状になって２分されることは容易にｍ
認できる。特にＣ０２レーザビームを集光し、光フアイ
バ外径と同程度の局部を加熱溶融すれば、第１０図に示
すように、光ファイバ端が半球状に形成され、数十μｍ
の端面間隔をもって、応力フリーで切断される。

しかるにこの方法のみでは、次にような問題が残る。ま
ず、第１１図に示すように、半球状に形成される光フア
イバ端部内において、図中の波線で示すように、コアが
不規則に曲がりながら変形するので、伝搬する光信号に
大きな損失が発生する。

第１１図はコア径約９μｍの標準的なシングルモード光
ファイバの例であるが、このようなコアの変形が生じ−
ると、瞬時に数ｄＢの損失増加となり、通信は途絶して
しまう。コア変形の発生原因は加熱の軸非対称性と、温
度分布による溶融部内での対流である。また、光ファイ
バを横に保持する場合は、重力の影響を受ける。加熱の
対称性は改善可能であり、重力の影響は垂直保持により
軽減できるが、対流の影響まで抑えることは極めて困難
である。

第２の問題は切断後の両端面間の間隔が大きくなって、
損失がさらに増加することである。外径１２５μｍの光
ファイバの場合、端面間隔は５０μｍ程度となってしま
う。第３の問題は切断後の端部が元の外径より太くなる
ことである。これは切替え接続の際に、新光フアイバ心
線側との軸合わせを困難にする。特に、光ファイバを垂
直保持状態で溶融切断する場合は、重力により下部側の
端部が太くなり易いという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、前記従来の諸問題点を解決し、失敗が無く、
切断中および切断後においても、光信号を低損失に通過
させ得る、新規な光ファイバの溶融切断法を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記従来の溶融切断法を改良するものであり、
切断すべき部位をあらかじめ光ファイバの軟化温度に加
熱するとともに、光ファイバの軸方向に引張り応力を印
加することによって、テーパくびれ部を形成する第一の
行程と、そのテーパくびれ部の細径化された中央部を、
局部的に加熱溶融して切断する第二の行程より成る。

従来の方法とは、加熱の手順および切断する部位にテー
パ加工を施し、細径部で局部的に溶融切断する点が異な
る。

本発明の方法の基本的なフローを第１図に示す。

第１図において、１は光ファイバＪａ、２ｂはファイバ
ホルダである。同図（＾）　において、当該光ファイバ
ｌの中央部を軟化温度に加熱するとともに、ファイバホ
ルダ２ａ、　２ｂを用いて、矢印のように光ファイバ１
に引張り応力を印加する。ファイバホルダ２ａ、　２ｂ
をＹ、からＹ２の位置まで移動すれば、同図（Ｂ）のよ
うにテーパくびれ部が形成される。この状態においては
、信号光の伝搬特性はほとんど変化しない。そこで同図
（Ｃ）のように、くびれ部を局部的に溶融温度まで加熱
すれば、同図（Ｄ）のように切断される。この状態では
、切断端間に空隙が発生するので、原理的に僅かな伝搬
損失が付加される。

細径部において局部的に溶融切断することによって、溶
融領域を狭べし、対流の影響によるコアの変形を極小に
抑える。この方法はさらに次の作用を発揮する。まず、
光ファイバの細径化により、切断部の伝搬損失は低減さ
れる。これは比屈折率差が一定のまま、コア径が縮小さ
れることによって、伝搬光の界分布がファイバの断面内
で拡大され、切断端部の狭い領域のコア変形に沿わない
で、伝搬光が直進するようになるためである。

光ファイバのコア径と伝搬光のスポット径の関係を第２
図に示す。第３図にはコア径の変化に対する伝搬損失の
変化を示す。第３図において、曲線（イ）はコア間の軸
ずれ（５μｍ）、（ロ）は間隙（１００ｐｍ　）、（ハ
）は折れ曲がり（０，５ｄｅｇ）による損失成分を示し
ており、光フアイバ端面が平面である場合の理論値であ
る。これより、標準的なシングルモード光ファイバのコ
ア径（９〜ｌＯμｍ）を１ノ２程度に細径化する場合に
、最も伝搬損失を低減できることがわかる。

この方法では、細径部で局部的に溶融切断するので、前
記従来の溶融切断法に比べて、切断後の両端面間の間隔
を大幅に低減することができる。

さらに、切断端の半球部の曲率が大きくなり、伝搬光に
対して集束レンズ作用を発揮し、近似的なコリメート光
学系を形成するので、伝搬損失が低減される。

なお、加熱により発生する黒体放射光については、特に
シングルモード光ファイバの場合は、伝搬モードになる
成分は極めて僅かであるので、信号光に影響を及ぼすこ
とはない。

（実施例） 第４図は本発明の特徴を最も良く表わす一実施例を示し
、１は光ファイバ、１′は被覆付き光フアイバ心線、２
ａ、２ｂはファイバホルダ、３はファイバ押え具、４ａ
、　４ｂはファイバホルダ移動器、５は［０２レーザ、
６はシャッタ、７はビームスプツリブタ、３ａ、　３ｂ
、　３ｃはミラー、９ａ、　９ｂはレンズ、１０ａ、　
ｌＯｂはレンズホルダ、ｌｌａ、ｌｌｂはレンズホルダ
移動器である。

光ファイバ１はファイバホルダ２ａ、２ｂにより鉛直に
保持され、中央部はファイバ押え具３により、軽く押え
られている。ＣＯ２レーザ５からのビームは２方向に分
割され、レンズ９ａ、　９ｂにより集束されて、光ファ
イバに照射される。レンズが図のようにｘＩの位置にあ
る時、ファイバとレンズ主平面との距離は、レンズの焦
点距離より短くしている。

この状態で、シャッタ６を短時間開放して光ファイバを
軟化温度に加熱すると同時に、移動器４ａ。

４ｂを連動させ、ファイバホルダをＹｌからＹ２の位置
まで移動すれば、テーパくびれ部が加工され、第一工程
が完了する。次にレンズ９ａ、　９ｂをｘ２の位置に移
動し、ファイバとレンズ主平面との距離をレンズの焦点
距離に一致させる。この状態で、シャッタ６を短時間開
放して光ファイバを溶融温度に加熱すると、テーパくび
れ部の中央部が切断される。ＣＯ□レーザの出力５Ｗ、
レンズの焦点距離２５ｍｌ１１の場合、切断工程でのシ
ャッタ開放時間は０．２ｓｅｃ程度の短時間で十分であ
った。

切断端の形状は第５図に示すようになり、コアの曲がり
は先端の僅かな部分に留まっていることが確認された。

この程度の曲がり変形では、伝搬損失の増加は僅かであ
る。

第６図はファイバ押え具３の部分の構造の詳細を示し、
光ファイバ１は押え部材３０ａ、　３０ｂによって、緩
く押えられている。レーザ光はファイバ押え具３の穴を
通して、光ファイバに照射される。

押え部材３０ａ、　３０ｂは独立に取り外すことができ
る。

この方法を用いて、現用の光フアイバ心線を新設の光フ
アイバ心線に短時間に切替え接続する手順を第７図によ
り説明する。ファイバ押え具３ａと対称の位置に設置し
た押え具３ｂに、あらかじめ新設の光ファイバＩＣをセ
ットしておく。溶融切断後の光ファイバ１ａを、ファイ
バホルダ２ａとともに図の矢印の方向に高速移動するこ
とによって、押え具３ｂ上にセットする。両光ファイバ
ｌａ、ｌｃは押え具３ｂ上で軸合わせされ、信号光の伝
搬経路が切り替えられる。この後、両党ファイバｌａ、
ｌｃの端部を融着または接着することによって切替え接
続が完了する。

上記の説明では光ファイバが１本の場合を示してきたが
、この方法は複数の光ファイバの一括切断にも適用でき
る。その一実施例を第８図に示す。

第８図ではレーザビームの照射機構部のみを示しており
、他の構成は第４図と同様である。ＩＭは光７フイバ群
、１２ａ、　１２ｂは集光ミラー、１３ａ、　１３ｂは
可動ミラーである。可動ミラーを高速で首振りさせ、レ
ーザビームを各ファイバに均一に照射する。

このような機構は、従来公知の一般的なものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の方法によれば、従来の応
力切断法で存在した確率的な失敗が無く、切断中および
切断後においても、光信号を低損失に通過させ得る切断
が可能となるから、光フアイバ心線の切替え接続を確実
、かつ短時間に行うことができる利点がある。確率的な
失敗が無いという特長により、本発明の方法は特に、複
数の光フアイバ心線を同時に切断して、切替え接続する
場合に有効である。光ケーブルは光フアイバ本来の細径
性を生かして、多心線を高密度に収容する構造がとられ
るので、切替え接続も、複数心線の一括切替えが必要で
あり、その場合に、本発明の方法が極めて大きな効果を
発揮することが容易に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、　（Ｂ）、　（Ｃ）、　（ロ）は本発明
の基本的なフローを示す図、 第２図は光ファイバのコア径と伝搬光のスポット径の関
係を示す図、 第３図はコア径の変化に対する伝搬損失の変化を示す図
、 第４図は本発明の特徴を最も良く表わす一実施例を示す
図、 第５図は、切断端の形状例を示す図、 第６図はファイバ押え具の部分の構造を詳細に示す図、 第７図は現用の光フアイバ心線を新設の光フアイバ心線
に短時間に切替え接続する手順を示す図、第８図は複数
の光ファイバを一括切断する実施例を示す図、 第９図は従来の代表的な応力切断法の説明図、第１０図
は従来の溶融切断法の説明図、第１１図は従来の溶融切
断法による切断端部を示す図である。 １、　ｌａ、　ｌｂ、　ｌｃ・・・光ファイバ　ＩＭ・
・・光フアイバ群１／　、１／　ａ＋１’　ｂ、ｌ’　
Ｃ・・・被覆付き光フアイバ心線２、２ａ、　２’　ａ
、　２ｂｌ　２’　ｂ、　２Ｃ・・・ファイバホルダ３
、３’　、３ａ、３ｂ・・・ファイバ押え具４ａ、　４
ｂ・・・ファイバホルダ移動器５・・・Ｃ０２レーザ　
　　　６・・・シャッタ７・・・ビームスプリッタ ８ａ、　８ｂ、　８ｃ・−・ミラー　　　９ａ、　９ｂ
　−・・Ｌ／　：／ズ１０ａ、　１０ｂ・・・レンズホ
ルダ １１ａ、　ｌｌｂ・・・レンズホルダ移動器１２ａ、　
１２ｂ・・・集光ミラー １３ａ、　１３ｂ　・・・可動ミラー ３０ａ、　３０ｂ・・・ファイバ押え部材第２図 コアイ杢　　Ｃμｍ） ４ａ、４ｔｒ−づアイ＋Ｑホルグ物勧器５−・−ＣＯ２
レーレー サー・・シャッタ ７・・・ビームスプリッタ 第５図 第８図 第９図 ３九・−フフイｌでＦＰＬｊｌ 第１０図 （Ａ）　　　　（Ｂ） 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバを局部的に加熱溶融して切断する方法に
   おいて、切断すべき部位をあらかじめ該光ファイバの軟
   化温度に加熱するとともに、光ファイバの軸方向に引っ
   張り応力を印加することによって、テーパくびれ部を形
   成する第一の行程と、該テーパくびれ部の細径中央部を
   局部的に加熱溶融して切断する第二の行程より成ること
   を特徴とする光ファイバの溶融切断方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光ファイバの溶融切断
   方法において、該テーパくびれ部の直径を、該光ファイ
   バの直径の１／２近傍に設定することを特徴とする光フ
   ァイバの溶融切断方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の光ファイバの溶融切断
   方法において、加熱の手段としてＣＯ＿２レーザ光学系
   を用い、レーザビームの集光条件を変化させることによ
   って、第一の行程と第二の行程に適する加熱条件を設定
   することを特徴とする光ファイバの溶融切断方法。