JPH0361926B2 - - Google Patents

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JPH0361926B2
JPH0361926B2 JP58218891A JP21889183A JPH0361926B2 JP H0361926 B2 JPH0361926 B2 JP H0361926B2 JP 58218891 A JP58218891 A JP 58218891A JP 21889183 A JP21889183 A JP 21889183A JP H0361926 B2 JPH0361926 B2 JP H0361926B2
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JP
Japan
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fiber
core
fibers
centers
center
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JP58218891A
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JPS60111205A (ja
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Osamu Kawada
Koichi Hoshino
Yoshiaki Myajima
Masatoshi Oonishi
Hiroshi Ishihara
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS60111205A publication Critical patent/JPS60111205A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/255Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2555Alignment or adjustment devices for aligning prior to splicing
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/255Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低損失にして高強度なフアイバの融着
接続方法に関するものである。
フアイバ相互を接続する方法として、従来融着
接続方法が用いられている。融着するための熱源
には、対向する電極間の高電圧をかけて起こさせ
た放電や、ガスバーナによる火災、その他高出力
レーザ等が用いられている。一方、コア径の小さ
いフアイバ(光フアイバ)、例えば単一モードフ
アイバの接続にあたつては、その損失を低減する
ために接続される2本のフアイバのコアの中心間
のずれ(軸ずれ量)を最小にする必要がある。
そのため、従来は融着接続の前段階でフアイバ
相互のコア軸を一致させるコアの軸合せを行うと
ともに、融着過程においてコアの軸ずれができる
だけ起こらないような加熱条件を選定するように
している。このような従来の融着接続方法を第1
図を参照して説明する。
接続すべきフアイバの片方2を固定台3に固定
し、他のフアイバ1を同図に示すz、y、zの各
方向に微動可能な固定台4に固定し、これらフア
イバ1,2を相互に突合わせる。そして、接続前
段階としてコアの軸合せを行うために、光源5か
らの出力光をフアイバ2からフアイバ1に入射さ
せ、フアイバ1および2を透過して受光器6に到
達する光のパワをモニタし、このパワが最大とな
るように固定台4をx、yの2方向に動かして調
整する。この後、放電電極7,8間に高電圧を印
加して放電を起こさせ、この熱によりフアイバ
1,2の端面を溶融し、固定台4をz方向にわず
かに移動させ、適当量フアイバ1をフアイバ2に
押し込んで接続を完了する。ここでは、放電を用
いて融着する方法を例に説明したが、先に述べた
ようにガスバーナの火災で加熱する方法なども同
じ目的で用いられている。
このような融着接続をおこなう場合、もし、フ
アイバにコア偏心があるとコアは相互に一致して
いてもフアイバの中心は一致していない。第2図
aはこのような接続前における2本のフアイバの
コア中心とフアイバ中心の断面内の位置関係を示
すものである。コア中心11およびフアイバ中心
13が一方のフアイバ2に関するものであり、コ
ア中心12およびフアイバ中心14が他方のフア
イバ1に関するものである。
コア中心11,12は調心によつて完全に一致し
ている。しかし、フアイバのコア偏心がそれぞれ
d1,d2であると、フアイバの中心13,14は必
ずしも一致しない。この状態で融着を行うと、融
着しているフアイバ端間に表面張力が作用し、フ
アイバの中心を一致させるような移動がおこる。
移動方向はフアイバ中心13,14を結ぶ方向
で、軸の移動量Dは一般にフアイバ中心間の初期
距離d12に比例し、D=kd12で与えられる。kは
放電(融着)時の温度や放電(融着)の時間で決
まるもので、ほぼ一定の値である。このような融
着時のフアイバ軸の移動の結果、第2図bに示す
ようにフアイバ中心間が近接し、例えばフアイバ
中心13は13′に、それに対応してコア中心1
1は11′に移る。その結果、融着接続後はコア
中心11′および12間にDの軸ずれが発生し、
接続損失を劣化させることになる。
一般的にDの軸ずれが生じている時に発生する
接続損失α(単位dB)は、 α=4.34・2D2/W1 2+W2 2 で与えられる。W1、W2は被接続フアイバ1,2
でそれぞれのスポツトサイズであり、通常の単一
モードフアイバの場合ほぼ5μmである。
前記、融着中の軸の移動は、コアが偏心してい
るような場合に発生するもので、その大きさは
高々2μmというわずかな量であるが、それでも、
上式から計算する接続損失の値は軸ずれDが1μ
mで0.2dB、2μmで0.7dBとなり、接続損失とし
ては無視できない量となる。
このような表面張力の影響を低減する(k値を
下げる)ために放電時間を短くしたり放電時温度
を下げるようにパワーを低減すると、接続強度が
低下したり溶融が不十分となり、端面間に気泡が
混入し、逆に接続損失が増大したりして問題とな
る。そのため、強度をある程度満足し、かつ、安
定した接続が行われるような範囲でしか放電時
間、放電パワを低減することができず、偏心率が
2〜3%程度のフアイバの接続になると表面張力
の影響を避けることが困難で、低損失な接続損失
を得ることが難しかつた。
特に、高強度な接続を行いたい場合は融着時間
を長くする必要があり、表面張力の影響を下げる
ことは非常に困難であつた。
本発明は、このような表面張力の影響によつて
接続後にコアの軸ずれが残ることを除去するため
に、調心段階でコアの偏心状態やフアイバの中心
間距離を観察し、表面張力によつて移動する軸ず
れ量の分だけ予めコア相互にずれを与えて調心
し、融着時の軸ずれを利用してコアを一致させ、
接続後には軸ずれが残留せず低損失な接続ができ
るようにしたことを特徴とし、その目的とすると
ころは、コアの軸ずれが残留しないフアイバ融着
接続方法を提供することにある。以下、本発明を
図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
本発明を実施するためには、接続しようとして
いるフアイバ間のコアの状態、フアイバ中心の距
離と方向を求めなければならない。第3図はその
ようなフアイバ中のコアを観察しながら調心し、
接続を行う融着装置の一例を示すものである。
水平方向(x軸方向)のフアイバの状態は、光
源21でフアイバ1,2をその真下から照らし、
その像を顕微鏡23で観察する。一方垂直方向
(y軸方向)のフアイバの状態は、光源22でフ
アイバ1,2をその真横から照らし、ミラー24
を介してその像を顕微鏡23で観察する。
フアイバ1,2は第1図と同様、固定台3と、
x、y、zそれぞれ軸に微動可能な固定台4にそ
れぞれ固定しておく。
第4図a,bは観察される像を示す図であり、
同図aは垂直方向から観察したものであつて、水
平方向のずれを示す像、同図bは水平方向から観
察したものであつて、垂直方向のずれを示す像で
ある。これらの図に示すように像はフアイバ表面
部とコアの中心部が暗くなつている。したがつて
これらの像から各フアイバの中心位置31,3
2,33,34およびコアの中心位置35,3
6,37,38が求められる。実際には、フアイ
バクラツドのレンズ効果によりコアの観察位置3
5〜38が実際の異なつており、これを補正しな
ければ真の位置は求められないが、ここで説明を
簡単にするため、35〜38を真のコア位置とす
る。まず、調心の際には水平方向についてコア中
心35,36を一致させるように固定台4をx軸
方向に移動する。次いで垂直方向についてコア中
心37,38を一致させるようy軸方向に移動す
る。
この結果、第5図a,bに示すように水平、垂
直方向ともコア軸は一致する。第5図aは水平方
向のずれを示す像、第5図bは垂直方向のずれを
示す像である。従来はこれで調心を完了して接続
を行うわけであるが、この状態では第5図a,b
に示すように、フアイバ中心位置がそれぞれ3
1′,32′,33′,34′で示すようになり、そ
れぞれコアの中心に対してd1x、d2x、d1y、d2y
ずれがある。これをフアイバの断面内の位置関係
でみると丁度第2図aと同じようになり、フアイ
バ中心間にはd12なるずれが存在する。この状態
で接続すると融着の温度や時間によつて決まる表
面張力による軸の移動D(=kd12)が発生し、接
続損失の劣化がおこる。
第6図はコア観察によつてコアを一致させてか
ら融着接続した時の融着の前後での損失の分布の
一例を比較したもので、用いたフアイバの偏心率
は約3%である。コアの観察自体に誤差があるた
め融着前にもわずかに軸ずれが存在しているが、
融着過程の軸ずれによつてさらに損失が劣化して
いることがわかる。また、第7図はその時のフア
イバ中心の位置の変化から求めたkの値を示した
ものであり、0.2〜0.35に大きな度数が分布して
おり、中心値は0.28である。
そこで本発明ではコアを一致させた状態ですぐ
融着をせずその時のフアイバ中心位置のずれd1x
d2x、d1y、d2yを求め、第8図に示すように
d12/1−k〔ここでd12=√(2x1x2+(2y
1y2 〕にフアイバ中心が互いに離れるように固定台
4をx軸、y軸方向に移動させる。第8図ではフ
アイバ中心が位置43にある一方のフアイバを固
定し、フアイバ中心が位置44にある他方のフア
イバをそのフアイバ中心が45にくるように移動
する場合を示している。すなわち、2本のフアイ
バのコア中心を位置41に一致させた場合の他方
のフアイバ中心の位置44と一方のフアイバ中心
の位置43とを結ぶ線の延長上にある位置45に
他方のフアイバの中心が来るように他方のフアイ
バを移動させる。その結果、当該他方のフアイバ
のコア中心は位置41から位置42に移動する。
移動する距離はk/1−kd12であり、x軸方向には k/1−k(d2x−d1x)、y軸方向にはk/1−k(d2
y
−d1y)である。
この時の移動量はd12が通常のフアイバを使用
する限り、高々4〜5μmであるため、kの値に
も依存するがせいぜい2μmまでの値である。
この状態で融着を行うと表面張力の効果によつ
てフアイバ中心45−43間で移動か起こるが、
その時の移動量はd12/1−k×kであり、丁度、後 でずらした分の軸ずれを打消す。そのため、融着
接続後のフアイバ中心位置は再び45から44
へ、またコア中心位置は42から41へ移つてコ
ア軸は完全に一致して接続されることになり、そ
の結果、軸ずれ損失の少い、低損失接続が可能と
なる。
実際には、Rの値は第7図のように完全に一定
値ではないため、コアの中心の移動先も41の回
りにばらつくことになるが、何れにしても軸ずれ
損失の少ない低損失接続が可能となる。
なお、Rの値は先に示した例の場合は、ほぼそ
の中心値0.28にすればよいが、この値は前に説明
したように融着の際の条件、温度や時間に依存す
るもので、装置によつてそれぞれ異なると思わ
れ、装置毎に予めいくつかの接続を行い、その時
のフアイバ中心の移動を第7図と同様に測定して
決定しておくことが望ましい。
このように表面張力によつて移動する軸ずれ量
を予め与えて調心すれば、表面張力の影響がかな
り大きいような融着条件、例えば融着時間を長く
したような場合でも接続後のコア軸を一致させる
ことができ、融着時間を短くした時のような不安
定な接続が行われたり、強度が低下するといつた
弊害をおこさず低損失な接続が可能となる。
なお、コアの観察方法については、ここでは顕
微鏡による目視観察を例に説明してきたが、実際
にはフアイバの中心のずれ量の検出や、またそれ
に応じたコアの軸ずれの与え方については正確さ
が必要である。これは、第9図に示すように顕微
鏡にTVカメラのような撮像装置51と、撮像信
号からコアの中心、フアイバ中心を検出し、接続
すべき2本のフアイバ間のそれらの相対位置関係
を求める画像処理装置52、およびその結果をも
とに固定台4の移動を制御する制御装置53を設
けることによつて容易に実現でき、また、これに
よつて自動的に調心を完了させ、融着接続を行う
ことも可能である。
また、フアイバの軸合わせおよび移動手順につ
いては、第2図および第8図において、説明の簡
単のため先に2つのコア中心の軸合わせを行い、
次に表面張力による軸ずれを考慮した補正分
k/1−kd12の移動を行う方法で説明していたが、 第4図に示すように2つのフアイバを設置し、そ
れぞれのフアイバのコア偏心および2つのフアイ
バ間のコア中心のずれを測定し、コア中心を一致
させた時のフアイバ中心にずれ量d12をコア偏心
状態(d1x、d1y、d2x、d2y)より求め、次に前記
k/1−kd12とコア中心のずれ量とのベクトル和を 演算して、その演算結果をもとに一つの工程でフ
アイバの移動を行うこともできる。
また、フアイバの観察についても第3図のよう
な光源と顕微鏡の設置による方法以外にも、コア
中心、およびフアイバ中心の識別が可能である方
法であればその何れであつてもかまわないことは
いうまでもない。
以上説明したように本発明によれば、接続すべ
きフアイバのコア中心位置およびフアイバ中心位
置を検出できる装置を用いてコアの調心を行つた
上、さらに、融着時の表面張力によつて生ずる軸
ずれを予め相互のコアに与えておくので、融着接
続によつて完全なコア軸の合わせを行うことがで
き、コア偏心の大きなフアイバであつても十分融
着時間を長くするような融着条件を採用すること
ができ、低損失でかつ高強度な接続が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光パワモニタ法を用いた調心と
融着接続の方法を説明する説明図、第2図は従来
の調心方法でコア軸合せを行つた時の融着接続時
の軸ずれの説明図、第3図は本発明の接続方法を
実施するコア観察形の融着装置の一例を示す概略
構成図、第4図a,b、第5図a,bは観察され
たフアイバ像のコア中心、フアイバ中心位置を示
す図、第6図は融着時の表面張力に起因して生じ
た軸ずれによるフアイバの損失劣化の一例を示す
図、第7図はフアイバ融着時の表面張力による軸
移動係数kの分布例を示す図、第8図は本発明に
よる調心方法を行つた時、コア、フアイバ中心の
相互関係を示す説明図、第9図は第3図の自動化
を具現する装置の概略構成図である。 1,2……フアイバ、3,4……固定台、7,
8……放電電極、21,22……照明用光源、2
3……顕微鏡、31〜34,31′〜34′……フ
アイバ中心線、35〜38……コア中心線、4
1,42……コア中心、43,44,45……フ
アイバ中心、51……撮像装置、52……画像処
理装置、53……固定台制御装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 接続対象の2本のフアイバのフアイバ端を直
    線状につき合わせて相互のコア中心を一致させた
    ときに生じるフアイバ中心相互のずれを検出し、 そのときのフアイバ中心相互を結ぶ線の延長線
    上で前記ずれがより大きくなる方向に、後に行う
    融着工程で前記ずれに応じて発生するフアイバ中
    心間の予測される軸ずれ量だけ余分にずれを与え
    た後、 熱源を用いてフアイバ端相互を溶融接続するこ
    とを特徴とするフアイバ融着接続方法。
JP21889183A 1983-11-21 1983-11-21 フアイバ融着接続方法 Granted JPS60111205A (ja)

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JPS60111205A JPS60111205A (ja) 1985-06-17
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