JPH06201939A - 光ファイバの接合方法 - Google Patents
光ファイバの接合方法Info
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- JPH06201939A JPH06201939A JP5232163A JP23216393A JPH06201939A JP H06201939 A JPH06201939 A JP H06201939A JP 5232163 A JP5232163 A JP 5232163A JP 23216393 A JP23216393 A JP 23216393A JP H06201939 A JPH06201939 A JP H06201939A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2558—Reinforcement of splice joint
-
- G—PHYSICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/245—Removing protective coverings of light guides before coupling
-
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- G02B6/24—Coupling light guides
- 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
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- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶融接合光ファイバの所定の品質レベルを確
保することのできるような、優れた光ファイバの接合方
法を提供する。 【構成】 ポリマ被覆をエッチングして除去するのに適
した材料を含む被覆除去流体に２本のポリマ被覆光ファ
イバの端部を接触させ、２本の光ファイバの端部からポ
リマ被覆を除去する。被覆除去流体は、強度減少粒子が
実質的に存在しない状態に保持する品質保持手段を有す
る。代表的には、ポリマ被覆を除去するのに適した材料
は高濃度硫酸であり、品質保持手段は高濃度硝酸を含
む。例えば、被覆除去流体は、２〜１０体積％の濃度の
硝酸を含み、その温度は１７０〜２００℃の範囲であ
る。端部のポリマ被覆を除去した後、２本の光ファイバ
を溶融スプライスし、ポリマ被覆除去部分を再被覆す
る。
保することのできるような、優れた光ファイバの接合方
法を提供する。 【構成】 ポリマ被覆をエッチングして除去するのに適
した材料を含む被覆除去流体に２本のポリマ被覆光ファ
イバの端部を接触させ、２本の光ファイバの端部からポ
リマ被覆を除去する。被覆除去流体は、強度減少粒子が
実質的に存在しない状態に保持する品質保持手段を有す
る。代表的には、ポリマ被覆を除去するのに適した材料
は高濃度硫酸であり、品質保持手段は高濃度硝酸を含
む。例えば、被覆除去流体は、２〜１０体積％の濃度の
硝酸を含み、その温度は１７０〜２００℃の範囲であ
る。端部のポリマ被覆を除去した後、２本の光ファイバ
を溶融スプライスし、ポリマ被覆除去部分を再被覆す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信システ
ムを形成する方法に関し、特に、２本の光ファイバを信
号伝送可能な形で接合する方法に関する。
ムを形成する方法に関し、特に、２本の光ファイバを信
号伝送可能な形で接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信システムを形成するため
には、２本の光ファイバを当接状態で接合し、光信号が
１つの光ファイバから他の光ファイバに少ない損失で移
動できるようにする必要がある。このような２本の光フ
ァイバを接合する公知の方法としては、溶融スプライス
がある。この溶融スプライスの詳細については、例え
ば、Ｃ．Ｍ．Ｍｉｌｌｅｒによる論文：「光ファイバス
プライスとコネクタ」（Ｍ．Ｄｅｋｋｅｒ社、１９８６
年、２８２〜２９３頁）の中で説明されている。
には、２本の光ファイバを当接状態で接合し、光信号が
１つの光ファイバから他の光ファイバに少ない損失で移
動できるようにする必要がある。このような２本の光フ
ァイバを接合する公知の方法としては、溶融スプライス
がある。この溶融スプライスの詳細については、例え
ば、Ｃ．Ｍ．Ｍｉｌｌｅｒによる論文：「光ファイバス
プライスとコネクタ」（Ｍ．Ｄｅｋｋｅｒ社、１９８６
年、２８２〜２９３頁）の中で説明されている。
【０００３】このような光ファイバスプライスにおいて
は、光学伝送パスに大きな損失を与えないこと、および
スプライスされた部分の機械的強度が高いことが要望さ
れる。これらの要件は、特に、海底光ファイバ通信シス
テムにおいては重要であり、例えば、あるシステムにお
いては、このスプライスは２００ksi（１３．８×１０8
Ｎ／ｍ2）の引っ張り強度試験が必要であり、また、あ
る海底通信システムにおいては、３００ksi（２０．７
×１０8Ｎ／ｍ2）の強度試験が必要である。
は、光学伝送パスに大きな損失を与えないこと、および
スプライスされた部分の機械的強度が高いことが要望さ
れる。これらの要件は、特に、海底光ファイバ通信シス
テムにおいては重要であり、例えば、あるシステムにお
いては、このスプライスは２００ksi（１３．８×１０8
Ｎ／ｍ2）の引っ張り強度試験が必要であり、また、あ
る海底通信システムにおいては、３００ksi（２０．７
×１０8Ｎ／ｍ2）の強度試験が必要である。
【０００４】通常、光ファイバはポリマ被覆を有してい
る。溶融スプライスによって光ファイバを接合する場合
には、接合部分となる光ファイバの端部部分のポリマ被
覆を除去する必要がある。このようなポリマ被覆の除去
作業は、通常、光ファイバの端部を高温（例えば、１８
０〜２００℃）の高濃度硫酸内に浸漬することにより行
なわれ、これにより光ファイバ端部のポリマ被覆がエッ
チングされる。このようなポリマ被覆のエッチング方法
に関しては、例えば、Ｃ．Ｍ．Ｍｉｌｌｅｒの前記論文
の２９２頁に記載されている。ポリマ被覆をエッチング
された裸の光ファイバは、溶融スプライス（接合）され
た後、再被覆される。ここで、ポリマ被覆の「エッチン
グ」は、残りのポリマ被覆に鋭角的な境界を形成し、光
ファイバそのものには損傷を与えないような化学的除去
プロセスを意味する。このプロセスは、鋭角的な境界を
形成しないような除去プロセス（例えば、膨潤プロセス
を含むような）とは対照的である。
る。溶融スプライスによって光ファイバを接合する場合
には、接合部分となる光ファイバの端部部分のポリマ被
覆を除去する必要がある。このようなポリマ被覆の除去
作業は、通常、光ファイバの端部を高温（例えば、１８
０〜２００℃）の高濃度硫酸内に浸漬することにより行
なわれ、これにより光ファイバ端部のポリマ被覆がエッ
チングされる。このようなポリマ被覆のエッチング方法
に関しては、例えば、Ｃ．Ｍ．Ｍｉｌｌｅｒの前記論文
の２９２頁に記載されている。ポリマ被覆をエッチング
された裸の光ファイバは、溶融スプライス（接合）され
た後、再被覆される。ここで、ポリマ被覆の「エッチン
グ」は、残りのポリマ被覆に鋭角的な境界を形成し、光
ファイバそのものには損傷を与えないような化学的除去
プロセスを意味する。このプロセスは、鋭角的な境界を
形成しないような除去プロセス（例えば、膨潤プロセス
を含むような）とは対照的である。
【０００５】しかしながら、従来の溶融スプライスで
は、３００ksiの強度試験を合格するのは一部（５０％
以下）のみであり、再スプライスを必要とする場合が多
い。その結果、コストが高くなり、好ましくない。ま
た、溶融接合光ファイバの強度にはばらつきがあり、所
定のレベルの強度試験に合格することができる溶融接合
光ファイバの割合は低い。
は、３００ksiの強度試験を合格するのは一部（５０％
以下）のみであり、再スプライスを必要とする場合が多
い。その結果、コストが高くなり、好ましくない。ま
た、溶融接合光ファイバの強度にはばらつきがあり、所
定のレベルの強度試験に合格することができる溶融接合
光ファイバの割合は低い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融接合光フ
ァイバの所定の品質レベルを確保することのできるよう
な、優れた光ファイバの接合方法を提供することであ
る。
鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融接合光フ
ァイバの所定の品質レベルを確保することのできるよう
な、優れた光ファイバの接合方法を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、光ファ
イバのポリマ被覆を除去するのに使用される流体中にあ
る粒子が存在すると、溶融接合光ファイバのスプライス
強度が低くなる場合が多いという発見に基づいて提案さ
れたものである。一般的に、本発明の方法は、２本の光
ファイバを端部と端部を当接して（端部の面同士を突き
当てる形で接触させて）なる、溶融接合光ファイバを含
むような光ファイバ通信システムを形成する場合に使用
される。特に、本発明は、光ファイバの溶融スプライス
方法を改良することにより、所定の強度試験に合格でき
るような所定の品質レベルの溶融接合光ファイバの割合
を、従来のスプライス方法に比べて格段に向上すること
ができる。
イバのポリマ被覆を除去するのに使用される流体中にあ
る粒子が存在すると、溶融接合光ファイバのスプライス
強度が低くなる場合が多いという発見に基づいて提案さ
れたものである。一般的に、本発明の方法は、２本の光
ファイバを端部と端部を当接して（端部の面同士を突き
当てる形で接触させて）なる、溶融接合光ファイバを含
むような光ファイバ通信システムを形成する場合に使用
される。特に、本発明は、光ファイバの溶融スプライス
方法を改良することにより、所定の強度試験に合格でき
るような所定の品質レベルの溶融接合光ファイバの割合
を、従来のスプライス方法に比べて格段に向上すること
ができる。
【０００８】
【実施例】本発明の光ファイバの接合方法においては、
２本のポリマ被覆光ファイバを用意し、この光ファイバ
の端部からポリマ被覆をエッチングにより除去し、この
端部を当接状態で溶融して接合し、この接合部分を再度
被覆する。ポリマ被覆をエッチングによって除去するた
めには、光ファイバの端部を、ポリマに反応するような
被覆除去流体に、光ファイバそのものには損傷を与えな
いような方法で接触させる。このような被覆除去流体
は、代表的には、高濃度（約９５％）の硫酸である。特
に、本発明の被覆除去流体は、エッチングするステップ
の間、溶融スプライスによる強度を減少させるような粒
子を含まない。この粒子は、具体的には、光ファイバの
表面に接着し、そのファイバと相互作用するような粒子
である。このような粒子は「強度減少」粒子と称され
る。本発明の一実施例において、被覆除去流体は、高濃
度硫酸と硝酸とを含む。そして、その温度は１７０〜２
００℃の範囲内である。
２本のポリマ被覆光ファイバを用意し、この光ファイバ
の端部からポリマ被覆をエッチングにより除去し、この
端部を当接状態で溶融して接合し、この接合部分を再度
被覆する。ポリマ被覆をエッチングによって除去するた
めには、光ファイバの端部を、ポリマに反応するような
被覆除去流体に、光ファイバそのものには損傷を与えな
いような方法で接触させる。このような被覆除去流体
は、代表的には、高濃度（約９５％）の硫酸である。特
に、本発明の被覆除去流体は、エッチングするステップ
の間、溶融スプライスによる強度を減少させるような粒
子を含まない。この粒子は、具体的には、光ファイバの
表面に接着し、そのファイバと相互作用するような粒子
である。このような粒子は「強度減少」粒子と称され
る。本発明の一実施例において、被覆除去流体は、高濃
度硫酸と硝酸とを含む。そして、その温度は１７０〜２
００℃の範囲内である。
【０００９】高濃度硫酸は、その能力が温度に依存する
ような酸化剤として知られている。高濃度硫酸はまた、
強力な脱水剤としても知られており、光ファイバをコー
ティングするのに用いられているポリマ（例えば、脂肪
族アクリルベースのポリマ）などの、各種の有機材料を
炭化する。
ような酸化剤として知られている。高濃度硫酸はまた、
強力な脱水剤としても知られており、光ファイバをコー
ティングするのに用いられているポリマ（例えば、脂肪
族アクリルベースのポリマ）などの、各種の有機材料を
炭化する。
【００１０】本発明の一実施例においては、光ファイバ
のスプライスが、２００ksi強度試験を合格するパーセ
ンテージは少なくとも５％以上で、好ましい実施例にお
いては１０％以上であり、従来のスプライス方法の光フ
ァイバより、そのパーセンテージは高い。同様に、本発
明のスプライス部分の２００ksi強度試験を合格する確
率は少なくとも５％以上で、好ましい実施例においては
１０％以上であり、従来のスプライス部分が合格する確
率よりも高い。このスプライスの強度は、本来的に統計
的なもので、たくさんのスプライスのサンプルを必要と
する。一般的に、このようなサンプルとしては、１０以
上、好ましくは２０以上のスプライスを必要とする。
のスプライスが、２００ksi強度試験を合格するパーセ
ンテージは少なくとも５％以上で、好ましい実施例にお
いては１０％以上であり、従来のスプライス方法の光フ
ァイバより、そのパーセンテージは高い。同様に、本発
明のスプライス部分の２００ksi強度試験を合格する確
率は少なくとも５％以上で、好ましい実施例においては
１０％以上であり、従来のスプライス部分が合格する確
率よりも高い。このスプライスの強度は、本来的に統計
的なもので、たくさんのスプライスのサンプルを必要と
する。一般的に、このようなサンプルとしては、１０以
上、好ましくは２０以上のスプライスを必要とする。
【００１１】ポリマ被覆をエッチングするのに使われる
高温硫酸は、何回かのエッチング操作の後は、茶色ぽい
オレンジ色に変色し、色の変化とスプライス強度の減少
との間に相関関係が見いだされる。そのため、数回のエ
ッチング処理の後、硫酸を取り換える必要がある。この
色の変化は、コロイド状粒子（多くの場合、流体内の炭
素質粒子である）の蓄積に起因する。高濃度（７０％）
の硝酸（一般的には２〜１０体積％、例えば、約５体積
％）を加えることにより、変色を遅らすことができる。
その理由は、硝酸はポリマをほぼ完全に酸化させ、一般
的には、ＣＯまたはＣＯ2にして、炭素質粒子の形成を
回避するからである。また、少なくとも理論的には、他
の同様な強力酸化剤（例えば、過塩素酸）によっても、
ポリマを完全に酸化することができ、これを硝酸の代わ
りに用いることができる。一方、硝酸塩は理論上使用で
きるが、実際には好ましくない。それは、光ファイバの
表面には金属イオンを存在させないことが好ましいから
である。硝酸は、今のところ好ましい添加剤であり、他
の強力酸化剤に比較して、高濃度と利便性と安全性およ
び低コストという利点がある。
高温硫酸は、何回かのエッチング操作の後は、茶色ぽい
オレンジ色に変色し、色の変化とスプライス強度の減少
との間に相関関係が見いだされる。そのため、数回のエ
ッチング処理の後、硫酸を取り換える必要がある。この
色の変化は、コロイド状粒子（多くの場合、流体内の炭
素質粒子である）の蓄積に起因する。高濃度（７０％）
の硝酸（一般的には２〜１０体積％、例えば、約５体積
％）を加えることにより、変色を遅らすことができる。
その理由は、硝酸はポリマをほぼ完全に酸化させ、一般
的には、ＣＯまたはＣＯ2にして、炭素質粒子の形成を
回避するからである。また、少なくとも理論的には、他
の同様な強力酸化剤（例えば、過塩素酸）によっても、
ポリマを完全に酸化することができ、これを硝酸の代わ
りに用いることができる。一方、硝酸塩は理論上使用で
きるが、実際には好ましくない。それは、光ファイバの
表面には金属イオンを存在させないことが好ましいから
である。硝酸は、今のところ好ましい添加剤であり、他
の強力酸化剤に比較して、高濃度と利便性と安全性およ
び低コストという利点がある。
【００１２】被覆除去流体中に如何なる種類の強度減少
粒子が存在する場合にも、光ファイバの強度に本質的に
損傷を与えるので、強度減少粒子によって、そのような
強度減少粒子が最初の流体中に存在させないようにし
て、流体の汚染を防止することが望ましい。強度減少粒
子を存在させないようにすることは、具体的には、市販
の「低粒子状」反応剤を使用することであり、流体の汚
染を防止することは、実質的に「無粒子」環境を形成す
ることである。ポリマを除去した後、裸状の光ファイバ
を、メタノールなどの「無粒子」酸化溶媒の中で洗浄
し、残留酸を除去する。このような溶媒としては、残留
ポリマと反応しない溶媒が好ましい。別法として、「無
粒子」純水中で洗浄することも可能である。
粒子が存在する場合にも、光ファイバの強度に本質的に
損傷を与えるので、強度減少粒子によって、そのような
強度減少粒子が最初の流体中に存在させないようにし
て、流体の汚染を防止することが望ましい。強度減少粒
子を存在させないようにすることは、具体的には、市販
の「低粒子状」反応剤を使用することであり、流体の汚
染を防止することは、実質的に「無粒子」環境を形成す
ることである。ポリマを除去した後、裸状の光ファイバ
を、メタノールなどの「無粒子」酸化溶媒の中で洗浄
し、残留酸を除去する。このような溶媒としては、残留
ポリマと反応しない溶媒が好ましい。別法として、「無
粒子」純水中で洗浄することも可能である。
【００１３】図１は、従来の高温硫酸中でポリマ被覆を
取り除いた溶融接合光ファイバのアーク溶融スプライス
強度を示すデータである。また、図２は、本発明による
１８５℃の硫酸と（５体積％）の硝酸中でポリマ被覆を
エッチングにより除き、その後、水による洗浄を行なっ
た後の同一の溶融接合光ファイバのアーク溶融スプライ
ス強度のデータを示す。これらのデータを比較すると、
本発明による溶融接合光ファイバのスプライス強度に
は、従来の溶融接合光ファイバのスプライス強度に比べ
て極めて顕著な改善点が見いだされる。すなわち、本発
明によるスプライスの２００ksi強度試験を合格するパ
ーセンテージは、従来のパーセンテージを１０％以上も
超えている。なお、このデータは、一般的なウィブル
（Weibull）プロットで示されている。
取り除いた溶融接合光ファイバのアーク溶融スプライス
強度を示すデータである。また、図２は、本発明による
１８５℃の硫酸と（５体積％）の硝酸中でポリマ被覆を
エッチングにより除き、その後、水による洗浄を行なっ
た後の同一の溶融接合光ファイバのアーク溶融スプライ
ス強度のデータを示す。これらのデータを比較すると、
本発明による溶融接合光ファイバのスプライス強度に
は、従来の溶融接合光ファイバのスプライス強度に比べ
て極めて顕著な改善点が見いだされる。すなわち、本発
明によるスプライスの２００ksi強度試験を合格するパ
ーセンテージは、従来のパーセンテージを１０％以上も
超えている。なお、このデータは、一般的なウィブル
（Weibull）プロットで示されている。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の光ファイバ
の接合方法によれば、通常の強度試験を合格する溶融接
合光ファイバのパーセンテージを、従来の方法に比較し
て極めて高くすることができる。したがって、安定した
光ファイバ通信システムを提供することができる。すな
わち、本発明によって接合した光ファイバを使用し、他
の手段として、既存の光信号生成手段、信号を光ファイ
バに結合する手段、光信号を再生あるいは増幅する手
段、および光信号の検知手段を使用することによって、
安定した光ファイバ通信システムを形成することができ
る。なお、光ファイバとしては、一般的には、シングル
モードシリカベース光ファイバが用いられる。
の接合方法によれば、通常の強度試験を合格する溶融接
合光ファイバのパーセンテージを、従来の方法に比較し
て極めて高くすることができる。したがって、安定した
光ファイバ通信システムを提供することができる。すな
わち、本発明によって接合した光ファイバを使用し、他
の手段として、既存の光信号生成手段、信号を光ファイ
バに結合する手段、光信号を再生あるいは増幅する手
段、および光信号の検知手段を使用することによって、
安定した光ファイバ通信システムを形成することができ
る。なお、光ファイバとしては、一般的には、シングル
モードシリカベース光ファイバが用いられる。
【図１】従来の接合方法による溶融接合光ファイバのス
プライス強度を示すグラフである。
プライス強度を示すグラフである。
【図２】本発明の接合方法による溶融接合光ファイバの
スプライス強度を示すグラフである。
スプライス強度を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドウィン エー．チャンドロス アメリカ合衆国 07974 ニュージャージ ー マレーヒル、ハンタードン ブルヴァ ード 14 (72)発明者 ジョン ティー．クロース アメリカ合衆国 07974 ニュージャージ ー ニュープロヴィデンス、エヴァーグリ ーン アヴェニュー ４
Claims (3)
- 【請求項１】 ２本のポリマ被覆光ファイバを用意する
用意ステップと、 前記ポリマ被覆をエッチングして除去するのに適した材
料を含む被覆除去流体に前記２本の光ファイバの端部を
接触させることにより、前記２本の光ファイバの端部か
ら前記ポリマ被覆を除去する除去ステップと、 前記除去ステップによってポリマ被覆を除去された前記
２本の光ファイバの端部を当接して、溶融することによ
り、前記２本の光ファイバをスプライスするスプライス
ステップと、 前記スプライスステップによって接合された光ファイバ
のポリマ被覆除去部分を再被覆する再被覆ステップと、 を有する光ファイバの接合方法において、 前記被覆除去流体は、前記除去ステップの間に、この被
覆除去流体を、その中に強度減少粒子が実質的に存在し
ない状態に保持する品質保持手段を有することを特徴と
する光ファイバの接合方法。 - 【請求項２】 前記ポリマ被覆をエッチングして除去す
るのに適した材料は、高濃度硫酸であり、前記被覆除去
流体の前記品質保持手段は、高濃度硝酸を含むことを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記被覆除去流体は２〜１０体積％の濃
度の硝酸を含み、前記被覆除去流体の温度は１７０〜２
００℃の範囲にあることを特徴とする請求項２記載の方
法。
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| US936685 | 1992-08-27 |
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| JP2018036361A (ja) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 株式会社フジクラ | 光ファイババンドル、コンバイナ、レーザ装置、及び光ファイババンドルの製造方法 |
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- 1993-08-26 JP JP5232163A patent/JP2837617B2/ja not_active Expired - Fee Related
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