JPH04202029A - 光ファイバ接続部の補強方法 - 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、アモルファスカーボン被膜を施した石英ガラ
ス系の光ファイバを融着接続した融着接続部のアモルフ
ァスカーボンの再被覆装置を用いた光ファイバ接続部の
補強方法に関する。

「従来の技術」 一般に光ファイバとしては、石英ガラス系等のガラス製
光ファイバが多く用いられている。上記ガラス製の光フ
ァイバは、ファイバの表面に損傷等があると、これに長
手方向に引っ張り張力をかけた場合に、その損傷が成長
し、さらに破断してしまうことがある。またファイバ表
面に水分が付着したりすると、その水分の付着した部分
の機械強度が経時的に低下してしまう問題があった。ま
た水素雰囲気中に光ファイバを曝しておくと、水素ガス
がファイバ中に拡散し、この拡散した水素により光ファ
イバの光吸収損失が大きくなる問題があった。また水素
は、ガラスの構造欠陥部分と反応して５ｉＯＨ基を形成
するが、これは伝送損失を増大する原因になるという問
題があった。

これらの諸問題を解決する方法として、光ファイバの表
面に気密性の高い被覆を施すことにより、光ファイバを
損傷や、水素イオン、水等との接触から防ぐ方法が種々
考えられている。例えば、光ファイバの表面に、光ファ
イバの機械的強度を低下させる水分や伝送損失を増大さ
せる水素等を透過しないという特徴を有するアモルファ
スカーボン被膜（以下、単にカーボン被膜と略記する）
を、厚さ数１００〜１０００オングストロ一ム程度に被
膜する方法がある。この上記カーボン被膜を被覆した光
ファイバ１は、通常第１図に示すようにコア２、クラッ
ド３よりなるガラス製光ファイバの表面上に、カーボン
被膜４がハーメチックコートとして被覆され、さらにそ
のカーボン被膜４の上に、合成樹脂製被膜５を積層した
ものが知られている。

ところで、光ファイバは、実用上その長さが有限である
ため、これを長距離にわたって敷設する場合は、有限の
長さの光ファイバーを随時接続して用いる必要がある。

このように光ファイバを接続する方法としては、コネク
タ方式、融着接続法等があるが、永続的接続法としては
、一般に、光ファイバの端部と端部を突き合わせ、アー
ク放電中で溶融して接続する融着接続法が用いられてい
る。この融着接続法を、前述したカーボン被膜を被覆し
た光ファイバに適用するには、まず接続しようとする各
光ファイバ端部の合成樹脂被膜等の被覆を除去し、その
端部同士を突き合わせてアーク放電中で溶融して接続す
る。しかし、上記アーク放電による加熱過程において、
光ファイバ表面に被覆されているカーボンが燃焼し、消
失してしまう。このため融着接続部分の光ファイバ表面
が裸の状態に露出してしまい、さらにこの光ファイバ表
面の露出した融着接続部分に、水分が付着したりあるい
は水素ガスが接触することにより、融着接続部分付近の
機械的強度が低下したり、あるいは光の伝達損失が増大
してしまう恐れがあった。

上記問題を解決するために以下の方法が考えられている
。この方法は、カーボン被膜を被覆した光ファイバを融
着接続した後、光ファイバ表面の露出した融着接続部分
をカーボン被膜を被覆するための原料ガスの雰囲気中に
導入し、上記融着接続部分を移動させつつ輻射型熱源か
らの一定強度の輻射熱線（例えばレーザ光）を照射して
、加熱することにより、融着接続部分にカーボン被膜を
再被覆する方法である。

［発明が解決しようとする課題Ｊ しかしながら、上記従来の方法によってカーボン被膜を
融着接続部分に再被覆した場合、その再被覆する部分を
移動する際に、輻射熱線の焦点が加熱対象の融着接続部
分から逸脱することがあり、このため再被覆しようとす
る融着接続部分の表面温度を一定にすることが困難であ
った。従って、上記融着接続部分に均一なカーボン被膜
を施すことも困難であり、時には再被覆したカーボン被
膜の一部分に、極度に膜厚の薄い部分が発生したり、さ
らにはカーボン被膜が形成されていない部分が発生する
恐れがあり、従って上記方法には、カーボン被膜の膜厚
をいかにして均一化するかという点で、未だ改良すべき
点がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、カーボン被膜
を施された光ファイバを加熱融着して接続する際、光フ
ァイバ表面に被覆されているカーボンが燃焼、消失して
光ファイバ表面が露出した融着接続部分に、均一な膜厚
のカーボン被膜を被覆することができる光ファイバ接続
部の補強方法を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 上記課題は、カーボン被覆を施した光ファイバの端部同
士を融着接続した後、該融着接続部分を加熱する輻射型
の炉と、上記光ファイバの該融着接続部分を外気から遮
断するための覆いと、該覆いの中に、原料ガスを導入す
る機構を有する装置を用いて、該融着接続部分にカーボ
ンを再被覆する光ファイバの融着接続部分の補強方法に
おいて、光ファイバを長手方向に移動しながら加熱し、
かつこの際、加熱部分の光ファイバ表面温度を一定に保
つように輻射型熱源の出力を制御することにより解決さ
れる。

また、上記輻射型熱源の制御は、カーボン生成時に発せ
られる光強度を測定し、これを輻射型熱源にフィードバ
ックして該輻射型熱源出力を制御するのが望ましい。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の光ファイバ接続部の補強方法は、光ファイバを
融着接続した後、この融着接続部分を輻射型熱源により
原料ガス雰囲気中で加熱して、該融着接続部分にカーボ
ン被膜を施す際、そのカーボン被膜生成の反応温度を一
定となるように制御することにより、均一なカーボン被
膜を再被覆する方法である。

上記方法を行うための装置は、融着接続部分を加熱する
輻射型熱源と、ガラス製光ファイバの融着接続部分を外
気から遮断する覆いと、この覆い内に原料ガスを導入す
る機構と、上記カーボン被膜生成反応時において、被膜
を施される光ファイバ表面より発生する光の光強度を測
定する受光器、あるいは同じくカーボン被膜生成反応時
におけるカーボン被膜生成部分の温度を測定するための
温度計と、これらにより得られたカーボン被膜生成時に
おけるカーボン被膜生成部分の状態を示す情報を輻射型
熱源にフィードバックする機構と、このフィードバック
された情報に基づいて輻射型熱源の出力を調節する制御
装置より構成されている。

上記輻射型熱源としては、赤外線であるＣ○２レーザを
用い、反射ミラー、レンズ、放物面ミラーを有する光学
的手段を介して、光ファイバ表面に均一に照射するのが
望ましく、温度調整はＲＯＭ（電気光学変調器）による
レーザの外部出力調整が望ましい。

次に本発明の光ファイバ接続部の補強方法の一例を図面
を用いてさらに詳しく説明する。第２図は、不法におい
て好適に用いられる装置の一例を示すもので、この装置
は、炭酸ガスレーザを発振する発振器１と、１／４λ板
２と、カーボン被膜生成時において被膜生成部位より発
せられる光を受光する受光器３と、受光器３からの情報
により、発振器１より発せられたレーザ光４をＣｄＴｅ
（カドミウムテルル）ＥＯＭ（以下、単にＥＯＭと略記
する）５通過時において制御するＰＩＤ制御器（比例微
分積分制御器）６と、反応系を外気より遮断するための
チャンバ７と、チャンバ７内に原料ガスを導入するガス
導入装置８より構成されている。

上記構成の装置を用いて、光ファイバー接続部にカーボ
ン被膜を再被覆するには、まず発振器１より炭酸ガスレ
ーザ光４を発振する。発振されたレーザ光４は、１／４
λ板３を通過した後、ＥＯＭ５を通過し、炭酸ガスレー
ザ光４の強度が制御される。ＥＭＯ５通過後のレーザ光
４は、反射光等により、放物面鏡９の面上に誘導される
、なおこの反射鏡や放物面鏡９には、光ファイバを通過
させるためのスリット１０．１１が設けられている。上
記放物面鏡９に誘導されたレーザ光４は、チャンバ７内
の光ファイバ１２表面上の一点に集光され、この−点の
みが高温となる。また、この時チャンバ７内はガス導入
装置８より導入された原料ガスの雰囲気となっている。

従って上記高温部分の光ファイバ表面上で原料ガスが反
応してカーボン被膜が被覆される。また」二記光ファイ
バは、その表面上に均一な被膜を施すために、トラバー
サ１３により長手方向に移動される。なお、このとき用
いられる原料ガスとしては、直鎖炭化水素、ベンゼン、
フロン等が好適である。

また、上記レーザ光強度の制御は、カーボン被膜生成時
において被膜生成部位１４より発せられる光を受光器３
により受光し、この光強度の情報がＰＩＤ制御器６に送
られ、さらにこのＰＩＤ制御器６がＥＯＭ５を制御する
ことにより行われる。

またこの方法によりカーボン被膜を被覆する光ファイバ
としては、融着接続した部分だけでなく、局部的にカー
ボン被膜のされていない部分に適用することも可能であ
る。

「実施例」 前述した第２図に示す装置を用いて、光ファイバの融着
接続部分にカーボン被膜を被覆した。輻射型熱源には出
力２０Ｗの炭酸ガスレーザを使用した。またレーザ光の
発振波長は１０．６μｍとした。なおこの波長のレーザ
光は、石英系ガラスに対し極めて良好に吸収されるため
、効率のよい加熱が可能となる。またレーザ光強度は受
光器３で検出される反応光強度が一定となるように受光
器３、ＥＯＭ５、ＰＩＤ制御器６により制御した。

またチャンバ７内には、ベンゼンをＡｒガスで１０％の
濃度に希釈した混合ガスをあらかじめ導入しておき、さ
らに被覆をする光ファイバをそのカーボン被膜を施そう
とする部分に集光されたレーザ光が当たるようにチャン
バ７内部にセットした。またチャンバ７内の光ファイバ
は、トラバーサ１３により１０　ｍ　ｍ　７分の速さで
移動させた。

上記条件の下、光ファイバの端部同士を融着接続したも
のをサンプルとして２０本用意して、その融着接続部分
にカーボン被膜を被覆したところ、膜厚が均一の約１０
０オングストロームのアモルファスカーボン被膜が被覆
された。

（比較例） 上記実施例において用いたのと同様の装置を、受光器３
、ＥＯＭ５、ＰＩＤ制御器６等によるレーザ光の制御を
行わず常にレーザ光の強度が一定（出力２０Ｗ）になる
ようにした以外は同様の条件で同様の操作を行い、光フ
ァイバの端部同士を融着接続したサンプルを２０本用意
し、その融着接続部分にアモルファスカーボン被膜を被
覆したところ、カーボン被膜の膜厚にムラのあるサンプ
ルや、一部被膜が施されていないサンプルがみられた。

上記実施例のサンプル２０本および比較例のサンプル２
０本、各々のサンプルについて平均引っ張り強度、引っ
張り強度の標準偏差、静疲労係数を測定した。結果を以
下第１表に示す。

以下余白 第１表 「発明の効果」 以上説明したように、本発明の光ファイバ接続部の補強
方法によれば、光ファイバを長手方向に移動しながら加
熱し、かつこの際、加熱部分の光ファイバ表面温度を一
定に保つように輻射型熱源の出力を制御する機構を用い
たので、光ファイバの接続部分に均一な膜厚のカーボン
被膜を再被覆することができる。従って融着接続部分の
機械強度をムラなく全般的に高め、水、水素がカーボン
被膜を通過して光ファイバのガラス部分に接触すること
がないので、光ファイバの機械的強度の低下や、光の伝
送損失を良好に防ぐことができる。

また、上記輻射型熱源の制御機構を、カーボン生成時に
発せられる光強度を測定し、これを輻射型熱源出力にフ
ィードバックして熱源出力を制御する機構としたので、
輻射型熱源による上記光ファイバ接続部への加熱の度合
の調節が正確に行うことができるため、上記したカーボ
ン被膜の均一性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カーボン被膜を施した光ファイバの横断面図
、第２図は、本発明の光ファイバ接続部の補強方法にお
いて好適に用いられる装置の一例を示す概略図である。 １・・・レーザ光発振器、 ３・・・受光器、 ４・・・レーザ光、 ５・・・ＥＯＭ、 ６・・ＰＩＤ制御器、 ７・・チャンバ、 ８・・・ガス導入装置、 １２・・・光ファイバ、 １４・・・被膜生成部位、 １５・・・光ファイバ、 １８・・・カーボン被膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アモルファスカーボン被覆を施した光ファイバの端
   部同士を融着接続した後、該融着接続部分を加熱する輻
   射型の炉と、該光ファイバの該融着接続部分を外気から
   遮断するための覆いと、該覆いの中に、原料ガスを導入
   する機構を有する装置を用いて、該融着接続部分にアモ
   ルファスカーボンを再被覆する光ファイバ接続部の補強
   方法において、 光ファイバを長手方向に移動しながら加熱し、かつ加熱
   部分の光ファイバ表面温度を一定に保つように輻射型熱
   源の出力を制御することを特徴とする光ファイバ接続部
   の補強方法。 ２、上記輻射型熱源の制御が、アモルファスカーボン生
   成時に発せられる光強度を測定し、これを輻射型熱源に
   フィードバックして該輻射型熱源出力を制御することに
   よりなされることを特徴とする請求項１記載の光ファイ
   バ接続部の補強方法。