JPH095553A

JPH095553A - 光ファイバの接続方法

Info

Publication number: JPH095553A
Application number: JP15496595A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kobayashi; 勝小林; Shinichi Iwano; 真一岩野; Akira Nagase; 亮長瀬; Nariyuki Mitachi; 成幸三田地
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】光ファイバの押圧手段及び温度変化に対して不
安定な屈折率整合剤を用いることなく、反射減衰量が高
くかつ安定した光接続が可能となり、更には光ファイバ
を座屈するときでもクラックの発生等が抑制される光フ
ァイバの接続方法を提供することにある。【構成】光ファイバ１を固定部材３ａ，３ｂで固定する
際に、整列部材５と固定部材３ａ，３ｂとの間で各光フ
ァイバ１を座屈させるため、対向する各光ファイバ１の
接続端面が互いに押圧される。ここで、光ファイバ１の
ＵＶ被覆材１ａは貫通穴５ａに配置される部分のみが除
去され、座屈部分は依然として被覆材１ａで保護されて
いるため、座屈に伴う破断等が抑制される。また、各光
ファイバ１の接続端面が予め整形されているため、各光
ファイバ１の接続端面が密着して接続し、挿入損失、反
射減衰量ともに従来技術と同等以上の特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一対の光ファイバを整列
部材内に対向配置して接続する光ファイバの接続方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光ファイバの接続方法と
して図９に示すものが知られている。

【０００３】この光ファイバの接続方法は、予め接続端
面側の被覆を除去した一対の光ファイバ１と、各光ファ
イバ１を接続する整列部材例えばガラスチューブ２と、
各光ファイバ１を固定する上下の固定部材３ａ，３ｂを
用意する。次いで、ガラスチューブ２の貫通穴２ａに各
光ファイバ１を対向して挿入する。しかる後、被覆が除
去されていない各光ファイバ１の部位を下固定部材３ａ
の所定位置に載せ、この各光ファイバ１を上固定部材３
ｂで挟んで固定する。

【０００４】これにより、各光ファイバ１が接続される
が、この接続精度を高めるため、ガラスチューブ２の貫
通穴２ａの径は光ファイバ１の外径（被覆を除去したク
ラッド外径）よりも僅かに大きくして光軸ずれを小さく
し、０．５ｄＢ以下の低損失の光接続を実現している。

【０００５】なお、このガラスチューブ２の代わりに、
図示しないがＶ溝を形成した接続部材を用意し、このＶ
溝に一対の光ファイバ１を対向配置し、これを均等の圧
力で押圧して固定する方法も採用されている。

【０００６】ところで、このような光ファイバの接続方
法において、各光ファイバ１の接続端面はその劈開時に
バリが形成され、このバリにより各光ファイバ１に押圧
力を加えても完全に密着しないことが多々あった。

【０００７】このため、従来はガラスチューブ２の整合
剤収容穴２ｂ内に屈折率整合剤４を入れ、この屈折率整
合剤４を各光ファイバ１の接続部分の空隙に充填するこ
とにより、反射減衰量を向上させている（光の反射を低
減している）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この屈
折率整合剤４の屈折率温度依存性（１０^-4のオーダ）
は、光ファイバ１の屈折率温度依存性（１０^-5のオー
ダ）に対して一桁大きくなっている。

【０００９】このため、室温では反射減衰量を５０ｄＢ
程度にすることができるが、極暑地域で電装装置内に光
ファイバ１が設置されているときは、その雰囲気温度が
７０℃程度の高温となり、また、極寒冷地域ではー２０
℃程度の低温となるため、屈折率整合剤４と光ファイバ
１との屈折率の整合率が悪化し、反射減衰量が３０ｄＢ
程度に劣化するという問題点を有していた。

【００１０】また、前述の如く、各光ファイバ１の接続
端面を密着させるため、各光ファイバを押圧する必要が
あるが、この押圧力を付与するため、別個にバネ等の押
圧手段を設けなければならないという問題点を有してい
た。

【００１１】本発明の目的は、前記従来の課題に鑑み、
光ファイバの押圧手段及び温度変化に対して不安定な屈
折率整合剤を用いることなく、反射減衰量が高くかつ安
定した光接続が可能となり、更には光ファイバを座屈す
るときでもクラックの発生等が抑制される光ファイバの
接続方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、一対の光ファイバを整列部材の
貫通穴或いはＶ溝などの接続部に対向配置し、しかる
後、該整列部材を間にして固定部材により該各光ファイ
バを固定する光ファイバの接続方法において、前記接続
部に前記各光ファイバを対向配置する際に、前記各光フ
ァイバに被覆された被覆材で該接続部に配置される部分
のみを除去した後、該各光ファイバの接続端面を予め整
形する一方、前記各光ファイバを前記固定部材で固定す
る際に、前記整列部材と該固定部材との間で該各光ファ
イバを座屈させることを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、一対の光ファイバを整
列部材の貫通穴或いはＶ溝などの接続部に対向配置し、
しかる後、該整列部材を間にして固定部材により該各光
ファイバを固定する光ファイバの接続方法において、前
記接続部に前記各光ファイバを対向配置する際に、前記
各光ファイバを被覆する被覆材で少なくとも前記固定部
材と前記整列部材との間の部位を除去し、しかる後、該
被覆除去部位に他の被覆材を形成し、更に該各光ファイ
バの接続端面を予め整形する一方、前記各光ファイバを
前記固定部材で固定する際に、前記整列部材と該固定部
材との間で該各光ファイバを座屈させることを特徴とす
る。

【００１４】請求項３の発明は、前記請求項２の光ファ
イバの接続方法において、前記他の被覆材はカーボンで
構成されている。

【００１５】請求項４の発明は、前記請求項２の光ファ
イバの接続方法において、前記他の被覆材は無電解メッ
キで形成された金属膜であることを特徴とする。

【００１６】請求項５の発明は、前記請求項２の光ファ
イバの接続方法において、前記他の被覆材は有機金属化
合物の加水分解膜を加熱して形成された酸化物膜である
ことを特徴とする。

【００１７】請求項６の発明は、前記請求項２の光ファ
イバの接続方法において、前記他の被覆材は噴霧装置で
噴霧された有機金属化合物を加熱して形成された酸化物
膜であることを特徴とする。

【００１８】請求項７の発明は、前記請求項２の光ファ
イバの接続方法において、前記他の被覆材は液相成膜法
を用いて形成された酸化物膜であることを特徴とする。

【００１９】

【作用】請求項１の発明によれば、光ファイバを固定部
材で固定する際に、整列部材と固定部材との間で各光フ
ァイバを座屈させるため、対向する各光ファイバの接続
端面が互いに押圧される。ここで、光ファイバの被覆材
はその接続部に配置される部分のみが除去され、座屈部
分は依然として被覆材で保護されているため、座屈に伴
う破断等が抑制される。また、各光ファイバの接続端面
が予め整形されているため、各光ファイバの接続端面が
密着して接続し、挿入損失、反射減衰量ともに従来技術
と同等以上の特性が得られる。

【００２０】請求項２乃至請求項７の発明によれば、一
旦、光ファイバの被覆材が除去されるが、その後、座屈
部分がクラック発生の抑制、強度劣化の抑制に優れた他
の被覆材、例えば、カーボン、無電解メッキで形成され
た金属膜、有機金属化合物の加水分解膜を加熱して形成
された酸化物膜、噴霧装置で噴霧された有機金属化合物
を加熱して形成された酸化物膜、或いは、液相成膜法を
用いて形成された酸化物膜で被覆されるから、光ファイ
バの座屈に伴う破断等が抑制される。

【００２１】

【実施例】図１乃至図４は本発明に係る光ファイバの接
続方法の前提となる接続方法を示すもので、図１は光フ
ァイバの接続状態を示す断面図である。なお、従来例と
同一構成部分は同一符号をもって表す。

【００２２】この光ファイバの接続方法では、予め接続
端面側のＵＶ被覆材１ａを除去した一対の光ファイバ１
と、各光ファイバ１を接続する整列部材例えばガラスチ
ューブ５と、各光ファイバ１を固定する上下の固定部材
３ａ，３ｂを用意する。

【００２３】このような各部材を用意したときは、ま
ず、ガラスチューブ５の接続部即ち貫通穴５ａ内にそれ
ぞれ逆方向からで接続すべき各光ファイバ１を挿入す
る。次いで、各光ファイバ１が座屈するよう撓ませ、こ
の座屈した状態でガラスチューブ５を間にして各光ファ
イバ１を上下の各固定部材３ａ，３ｂで挟んで固定す
る。これにより、各光ファイバ１が接続される。

【００２４】このような光ファイバの接続方法における
光ファイバ１の圧縮力と縮み量との関係を図２に示す。
ここで、Ｌとは各光ファイバ１の座屈長であり、ｄとは
各光ファイバ１の保持状態で各固定部材３ａがガラスチ
ューブ５側に移動したときの移動長さ（縮み量）であ
り、Ｐとはｄ移動させるために必要な圧縮力を示す。

【００２５】この図２に示されているように、ｄが小さ
い領域では光ファイバ１は弾性圧縮されＰはｄに比例し
て増加し、光ファイバ１が一旦座屈するとｄを変化させ
てもＰは変化しない（この変化しなくなったときの極限
値Ｐｃを座屈力と呼ぶ）。即ち、光ファイバ１が座屈し
たときは、ｄがいかなる値であっても一定の押圧力が光
ファイバ１の接続端面に加わることになる。

【００２６】従って、この前提技術に係る光ファイバの
接続方法によれば、光ファイバ１を押圧するためのバネ
手段が不要となると同時に、バネ手段のように縮み量に
比例して押圧力が増加することがなく、安定した押圧機
構となっている。

【００２７】また、光ファイバの座屈力Ｐｃは、Ｐｃ＝４π²ＥＩ／Ｌ²（式１）で決定される。ここで、Ｅは光ファイバの弾性係数、Ｉ
は断面２次モーメントであり、ガラス光ファイバの場合
は、Ｅ＝７６ＧＰａ、Ｉ＝１．２×１０^-17ｍ⁴である。
必要な押圧力がＰである時、式１を変形し、Ｌ＝２π（ＥＩ／Ｐ）^1/2（式２）によって光ファイバ１の座屈長Ｌを決定することができ
る。例えば、押圧力として０．７Ｎ必要なときは式２よ
りＬ＝７ｍｍとすれば良い。

【００２８】従って、本実施例によれば、荷重計などを
用いることなく光ファイバ１の座屈長により必要な押圧
力が設定でき、簡便なものとなっている。

【００２９】次に、図３に光ファイバ１の縮み量と挿入
損失及び反射減衰量との関係を示す。ここで、光ファイ
バ１の座屈長をＬ＝７ｍｍとした場合の光ファイバ接続
部の挿入損失と反射減衰量を縦軸に、ｄを横軸に示す。

【００３０】この図３から明らかなように、ｄが小さい
領域では光ファイバ１が完全に密着しておらず、挿入損
失及び反射減衰量が不安定となっている。ｄの増加でこ
れらが徐々に安定し、光ファイバ１が座屈した状態で完
全に安定した状態となっている。この例では挿入損失
０．０５ｄＢ、反射減衰量５０ｄＢが得られており、光
ファイバ１の接続端面整形及び座屈に伴う押圧力によ
り、従来の光ファイバ接続技術と同等以上の光接続特性
を示している。

【００３１】この状態で雰囲気の温度を変化させたとき
の挿入損失及び反射減衰量の変化を図４に示す。この図
４から明らかなように、各固定部材３ａと光ファイバ１
の膨張率の差から温度変化によりｄが多少変化したとし
ても、図２に示すように、座屈力は変化しないので、光
ファイバ１の接続端面に対する押圧力は安定している。

【００３２】以上のように、前提技術に係る光接続方法
によれば、室温では従来例と同等以上の光接続特性が得
られ、温度変化に対しては非常に安定な光ファイバの接
続方法が実現できる。また、光ファイバ１の座屈長Ｌを
決定することで簡便に所要の押圧力を接続面に加えるこ
とができるし、また、ガラスチューブ５の外径を細くし
並べるときは、多数の光ファイバ１を非常に高い密度で
実装できる。

【００３３】また、光ファイバ１の接続端面の整形工程
において、接続端面の密着精度を向上させるため、例え
ば、１μｍ粒径のダイヤモンド砥粒液を用いて平板研磨
板上で光ファイバ接続端面を平面研磨するときは、平面
整形された接続端面が均一に圧接し、接続端面全体の粗
さが小さな押圧力で潰れて密着するし、また、平面研磨
は大量生産性に富むからコストの低減も図れる。

【００３４】このように、光ファイバ１の座屈及び接続
端面の整形により優れた光接続が可能となるが、この座
屈量を大きくとるときは、座屈中央部、固定部材３ａと
の境界部分及びガラスチューブ５との境界部分で、その
曲率半径が非常に小さくなるため、この部分で破断、ク
ラック等が起こり、光ファイバ１の信頼性を低下させる
おそれがある。

【００３５】以下の各実施例は前述の点を考慮し前記前
提技術を改良したものである。

【００３６】図５はこの第１実施例を示すもので、この
実施例では前記光ファイバ１のＵＶ被覆材１ａをガラス
チューブ５に挿入される部分のみを除去している。ま
た、図６の(a)(b)は第２実施例を示すもので、この実施
例では光ファイバ１の被覆材としてカーボン被覆材１ｂ
を約数十ナノメータの厚さでコーティングしたものを用
い、このカーボン被覆材１ｂを除去することなくガラス
チューブ５に挿入している。

【００３７】そこで、第１及び第２実施例に係る光ファ
イバ１の破壊強度及び長期信頼性を前提技術と比較する
ため、破断試験及び加速劣化試験を行い、この破断試験
の結果を図７のグラフに示し、また、加速劣化試験の結
果を図８のグラフに示した。また、図７には長さＬの光
ファイバ１を座屈させ、破断した時のたわみ量をδで示
めし、また、図８には長さＬ（１０ｍｍ）の光ファイバ
１を座屈させ、たわみ量をδとするとき、光ファイバ１
が破断するまでの経過時間を示している。また、図７及
び図８の「□」は座屈部分に被覆材のない光ファイバ１
（前提技術）、「○」は座屈部分にＵＶ被覆材１ａがあ
る光ファイバ１（第１実施例）、「●」はカーボンコー
トされた光ファイバ１（第２実施例）である。

【００３８】この図７の破断試験から明らかなように、
第１実施例及び第２実施例に係る光ファイバ１が前提技
術に係る光ファイバ１よりも、若干ではあるがたわみ量
δが大きいときでも破断しないことが理解できる。ま
た、図８の加速劣化試験から明らかなように、第１実施
例及び第２実施例に係る光ファイバ１が前提技術に係る
光ファイバ１よりも、破断するまでの時間が非常に長く
なっていることが理解できる。

【００３９】このように、第１実施例及び第２実施例に
よれば、破壊強度及び信頼性が向上し、これにより、光
ファイバ表面のクラックの発生及びクラックの成長が抑
制され、強度劣化が抑制される。

【００４０】なお、前記第２実施例ではカーボンコート
された光ファイバ１を用い、この被覆材１ｂを除去する
ことなく接続しているが、この光ファイバ１のカーボン
被覆材１ｂの表面を更に前記第１実施例に係るＵＶ被覆
材１ａで被覆し、このＵＶ被覆材１ａ中、ガラスチュー
ブ５に挿入される部分のみを第１実施例の如く除去する
ようにしてもよい。これにより、光ファイバ１の座屈部
分が２重に保護され、その強度劣化が更に抑制される。

【００４１】このように、第１実施例では座屈部分がＵ
Ｖ被覆材１ａで被覆され、第２実施例では座屈部分がカ
ーボン被覆材１ｂにより被覆され、強度劣化の抑制が図
られているが、前記前提技術の如く光ファイバ１の座屈
部分の被覆が除去されたものであっても、以下のように
別の被覆材を被覆除去部分に被覆するときは前記第１及
び第２実施例と同様作用効果を得ることができる。

【００４２】そこで、第３実施例として被覆材が除去さ
れた部分に無電解メッキ法によって別の被覆材をメッキ
する方法を掲げる。この無電解メッキ法として、例えば
硝酸銀溶液と酒石酸、アンモニア、或いは、ホルムアル
デヒドとを組み合わせた溶液に被覆除去部分を浸し、還
元されて析出した銀でこの被覆除去部分を被覆する。な
お、金被覆、銅被覆を施すようにしてもよい。この実施
例によれば、光ファイバ１のクラックの発生等がこの銀
被覆材等で抑制される。

【００４３】次に、第４実施例として加水分解法によっ
て別の被覆材を形成する方法を掲げる。この実施例とし
て、ＴｉＣｌ₂（ＯＣ₂Ｈ₅）₂のアルコール溶液に浸し、
空気中に放置して被覆除去部分に加水分解膜を形成し、
その後空気中で加熱してＴｉＯ₂膜を形成する。他の例
として、ケイ酸エチルと各種の金属イソプロポキシドと
の混合物を用いて加水分解し、ＳｉＯ₂ーＴｉＯ₂、Ｓｉ
Ｏ₂ーＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ーＺｒＯ₂等の複合膜を形成す
る。この実施例によれば、加水分解により形成されたＴ
ｉＯ₂膜等によりクラックの発生等が抑制される。

【００４４】更に第５実施例として噴霧装置を用いて別
被覆材を形成する方法を掲げる。この実施例では光ファ
イバ１の被覆除去部分を予め加熱し、この部分にＳｎの
化合物を溶解した非水溶液をスプレイガン（噴霧装置）
で吹き付け、光ファイバ１の先端部分の熱により分解、
酸化させてＳｎＯ₂膜を形成する。その他、Ｆｅ、Ｉ
ｎ、Ｃｒ、或いはＶと混合したアセチルアセトネートの
ブタノール溶液をスプレイガンで吹き付け、分解酸化さ
せてＦｅ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｖ₂Ｏ₃
膜を形成してもよい。この実施例によれば、これらのＳ
ｎＯ₂膜等の酸化物被膜によって前記第１及び第２実施
例と同様に長期信頼性の向上を図ることができる。

【００４５】更にまた、第６実施例として液相成膜法に
よって別の被覆材を形成する方法を掲げる。この第６実
施例では、二酸化ケイ素を飽和溶解させたケイフッ化水
素酸にアルミニウムやホウ酸等のいわゆるＦイーターを
添加して過飽和状態を作り、この溶液に光ファイバの被
覆除去部分を浸し、液中において二酸化ケイ素を堆積さ
せてＳｉＯ₂膜を形成する。なお、同様の手法で、Ｔｉ
Ｏ₂、Ｖ₂Ｏ₅膜を形成するようにしてもよい。本実施例
によれば、液相成膜法によって形成されたＴｉＯ₂膜等
の酸化物被膜により光ファイバ１の信頼性の向上を図る
ことができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、各光ファイバの座屈を利用して各光ファイバを
押圧できるため、バネ等の押圧手段が不要であるし、ま
た、各光ファイバの接続端面の整形と相俟って、各光フ
ァイバの接続端面が密着して接続し、挿入損失及び反射
減衰量ともに従来技術と同等以上の特性が得られる。ま
た、従来の如く温度変化に不安定な屈折率整合剤を用い
ることを要しないので、安定した光接続特性を得ること
ができる。更に、光ファイバの被覆材はその接続部に配
置される部分のみが除去され、座屈部分は依然として被
覆材で保護されているため、光ファイバのクラックの発
生及びクラックの成長が抑制され、これにより、強度劣
化が抑制され、光ファイバの信頼性を向上させることが
できる。

【００４７】請求項２乃至請求項７の発明によれば、一
旦、光ファイバの被覆材が除去されるが、その後、座屈
部分がクラック発生の抑制、強度劣化の抑制に優れた他
の被覆材で被覆されるため、前記第１実施例と同様に光
ファイバの信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】前提技術に係る光ファイバの接続状態を示す断
面図

【図２】光ファイバの圧縮力と縮み量との関係を示すグ
ラフ

【図３】光ファイバの縮み量と挿入損失及び反射減衰量
との関係を示すグラフ

【図４】温度と挿入損失及び反射減衰量との関係を示す
グラフ

【図５】第１実施例に係る光ファイバの接続状態を示す
断面図

【図６】第２実施例に係る光ファイバの接続状態を示す
断面図

【図７】光ファイバの破断試験の結果を示すグラフ

【図８】光ファイバの加速劣化試験の結果を示すグラフ

【図９】従来の光ファイバの接続状態を示す断面図

【符号の説明】

１…光ファイバ、１ａ…ＵＶ被覆材、１ｂ…カーボン被
覆材、３ａ，３ｂ…固定部材、５…ガラスチューブ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三田地成幸東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の光ファイバを整列部材の貫通穴或
いはＶ溝などの接続部に対向配置し、しかる後、該整列
部材を間にして固定部材により該各光ファイバを固定す
る光ファイバの接続方法において、前記接続部に前記各光ファイバを対向配置する際に、前
記各光ファイバに被覆された被覆材で該接続部に配置さ
れる部分のみを除去した後、該各光ファイバの接続端面
を予め整形する一方、前記各光ファイバを前記固定部材で固定する際に、前記
整列部材と該固定部材との間で該各光ファイバを座屈さ
せることを特徴とする光ファイバの接続方法。
【請求項２】一対の光ファイバを整列部材の貫通穴或
いはＶ溝などの接続部に対向配置し、しかる後、該整列
部材を間にして固定部材により該各光ファイバを固定す
る光ファイバの接続方法において、前記接続部に前記各光ファイバを対向配置する際に、前
記各光ファイバを被覆する被覆材で少なくとも前記固定
部材と前記整列部材との間の部位を除去し、しかる後、
該被覆除去部位に他の被覆材を形成し、更に該各光ファ
イバの接続端面を予め整形する一方、前記各光ファイバを前記固定部材で固定する際に、前記
整列部材と該固定部材との間で該各光ファイバを座屈さ
せることを特徴とする光ファイバの接続方法。
【請求項３】前記他の被覆材はカーボンであることを
特徴とする請求項２記載の光ファイバの接続方法。
【請求項４】前記他の被覆材は無電解メッキで形成さ
れた金属膜であることを特徴とする請求項２記載の光フ
ァイバの接続方法。
【請求項５】前記他の被覆材は有機金属化合物の加水
分解膜を加熱して形成された有機金属化合物の酸化物膜
であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバの接
続方法。
【請求項６】前記他の被覆材は噴霧装置で噴霧された
有機金属化合物を加熱して形成された有機金属化合物の
酸化物膜であることを特徴とする請求項２記載の光ファ
イバの接続方法。
【請求項７】前記他の被覆材は液相成膜法で形成され
た酸化物膜であることを特徴とする請求項２記載の光フ
ァイバの接続方法。