JPS5857722B2 - 光フアイバ接続器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ファイバの融着接続法の一つであるＣＯ２レ
ーザによる光フアイバ融着接続に用いられる接続器にお
いて、レーザ光源の効率的利用により、接続器の重量と
占有空間の大部分を占めるレーザヘッドおよび電源によ
る接続作業場所の制約を小さくした小形で使い易い光フ
アイバ接続器に関するものである。

光ファイバの接続は光通信システムを実現するために必
要な重要技術の一つである。

従来、着脱可能なコネクタによる接続方法、接着剤によ
る固定接続方法、またはファイバを加熱融着して接続す
る方法などが周知である。

これらのうちで融着接続法は■接続損失が小さい、■接
続部分の経年変化が小さい、■接続部分の機械的強度が
光フアイバ素線と変らないなどの特長を有するので、き
わめて有効な接続方法である。

融着用熱源としてはニクロムヒータ、アーク放電、ＣＯ
２レーザなどが用いられる。

ＣＯ２レーザを熱源として用いた場合、アーク放電のよ
うな熱源からの汚染がないので、非常に高品質な接続が
実現でき、さらにレーザビームの一方向性を利用して作
業性の良い接続装置が作製できる。

しかしながら、従来のＣＯ２レーザを用いた融着接続装
置においては、レーザビームの一部しか熱源として利用
しておらず、このため高出力のＣＯ２レーザヘッドおよ
び電源を用いざるを得す、装置全体が大形となり、工場
内あるいは局社内において使用するには支障はないが、
とう道やマンホール内または電柱上で使用するには適さ
ないという欠点があった。

第１図は従来の最適融着条件とされているレーザパワー
３Ｗ、ビーム直径１山で、最も一般的な外径１５０μｍ
の２本の光ファイバ１および１′の端部２，２′を加熱
、融着する様子を示したものである。

ａはファイバがビーム３の端に触れ、温度上昇が始った
ところを示し、ｂはファイバがビームの中心に位置し、
溶融、接続されているところを示し、ｂ′はその側面図
、Ｃは融着接続の終わりの段階を示す。

ここでａ、ｂ、ｃにおいてレーザビームの伝搬方向は、
紙面に垂直方向ｂ／においては紙面と平行方向である。

ａ −ｅの各々の段階でファイバはビームの一部にしか
触れておらず、ビームの大部分は熱源として利用されて
いないことが明らかである。

第２図はファイバを熔かすのに必要な最小正味パワーと
ビーム直径の関係を実験で求めた→りを示す。

この図からビーム直径１間のときは、約０．６Ｗあれば
ファイバを充分熔かし得ることが明らかであり、３Ｗの
うちの８０％の２．４Ｗは熱源として活用されていない
ことがわかる。

一方、レーザビームの効率的利用方法としてレーザビー
ムの最も絞られた所、すなわち集束レンズの焦点近くの
ビーム直径が小さく、エネルギー密度が高い所で、ファ
イバを熔かす方法が考えられる。

しかしながらこの方法は微小な部分しか熔融し得す、融
着に必要な広範囲均一加熱の条件が満たされないので、
再現性の良い低損失接続を実現するのが困難であり、実
用的ではない。

本発明はこれらの欠点を除去するためになされたもので
、集束レンズ系のみでレーザビームを集光するのではな
く、この他に融着すべきファイバの後方に凹面の反射鏡
から成る集光系を設け、従来は利用していなかったレー
ザビームの大部分を再びファイバ位置に集光させること
によって、低出力、小形のＣＯ２レーザ光源で高品質接
続を可能としたものである。

以下図面により本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明を実施した光フアイバ接続器における１
対の光ファイバの加熱の様子を説明するためのブロック
図である。

ＣＯ２レーザ光源４から出たレーザビーム５は反射鏡６
によって反射され、レンズ７によって集束される。

集束されたレーザビーム３の一部は接続すべき２本の光
ファイバ１゜１′の端部２，２′を照射するが、ビーム
の直径に比べてファイバの外径が細いので、８０％程度
のレーザビームは、ファイバを照射することなく素通り
してしまう。

８は楕円体凹面鏡で、ファイバを照射することなく素通
りしてしまったレーザビーム９を再び集光し、ファイバ
を照射する働きをしている。

ここで１０ 、１０’は楕円体凹面鏡の二つの焦点を示
す。

１０は集束レンズ７の焦点とも一致する。

このようにして光ファイバ１，１′の端部２．２′は２
方向からのレーザビームを受け、加熱熔融されて接続さ
れる。

第４図は本発明の光フアイバ接続器の一実施例の側面図
であって、３は集束されたレーザビーム、４はＣＯ２レ
ーザ光源、５はレーザビーム、６は反射鏡、７は集束レ
ンズ、８は楕円体凹面反射鏡、９は凹面反射鏡８によっ
て反射されたビーム、１１は左側ファイバ保持治具、１
１′は右側ファイバ保持治具、１２は■溝治具、１３は
衝頭圧印加用ばね、１４はすて溝、１５は基台を示す。

この実施例において、ＣＯ２レーザ光源４としては小形
導波形レーザを使用している。

ファイバは左右の保持治具１１ 、１１’によって保持
され、■溝治具１２によって互いに平行になるように整
列させられ、ばね１３とマイクロメータ（図示せず）に
より衝頭圧の印加された状態で突き合わされる。

左右端面の突き合わされる所には、すて溝１４が堀って
あり、すて溝１４の底面が凹面反射鏡８となっている。

ファイバはこのすて溝１４の中央で、集束レンズ７によ
って集光されたレーザビーム３を上方から受け、また凹
面反射鏡８により再び集光されたレーザビーム９を下方
から受け、上下２方向から均一に加熱熔融され、融着接
続される。

また本発明の光フアイバ接続器の実施例においては、凹
面反射鏡８はＶ溝治具１２に組み込まれており、レンズ
７と■溝治具１２との間に広い自由空間が設けられてい
る。

したがってファイバのＶ溝治具１２への着脱作業および
融着接続の作業が行い易く、レーザビームを２方向から
照射することによる作業性の低下は何ら見とめられない
。

なおこの実施例においては、集束レンズとして球面レン
ズを用いたが、円柱状レンズを用いてもその効果に変わ
るところはない。

また反射凹面鏡としてファイバ位置でのビームの集束効
率の若干の減少は差し支えないので、必ずしも厳密な楕
円体である必要はなく、球面の反射鏡でも代用できる。

以上説明したように、本発明の光フアイバ接続器は従来
、散乱されてしまっていたレーザビームを凹面鏡で再び
集光し、ファイバを効率よく照射するので、低出力のＣ
Ｏ２レーザ光源が使用でき、接続器の重量と占有空間の
大部分を占めるレーザヘッドと電源を、導波型ＣＯ２レ
ーザのような非常に小形なものに置き換えることができ
る。

したがって接続器全体の大幅な小形化、軽量化、経済化
を図ることができる。

またビーム直径の大きいまま２方向から均一にファイバ
を照射して加熱熔融することになるので、高品質接続を
再現性良く行うことができる利点がある。

なおこの接続器においてレーザビームを２方向から照射
するが、これは融着接続部の反射鏡を利用したもので、
集束レンズと■溝治具との間には何ら障害物がなく、広
い自由空間となっており、ファイバの着脱作業性が良く
、使い易いという利点がある。

したがって本発明の光フアイバ接続器を、迅速、低損失
で、かつ再現性良く、場合によっては狭い作業空間で接
続することが要求される光通信用の光ファイバの接続に
使用すれば、きわめて有効である。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来のＣＯ２レーザを熱源とする接続器により
ファイバを加熱する様子を説明するための図、第２図は
ファイバを熔かすのに必要な最小正味ハワーとビーム直
径の関係を示すグラフ、第３図は本発明の接続器におけ
る１対の光ファイバの加熱の様子を説明するためのブロ
ック図、第４図は本発明の接続器の一実施例の側面図で
ある。 １・・・・・・左側光ファイバ、１′・・・・・・右側
光ファイバ２・・・・・・左側光フアイバ端部、２′・
・・・・・右側光フアイバ端部、３・・・・・・集束さ
れたレーザビーム、４・・・・・・ＣＯ２レーザ光源、
５・・・・・・レーザビーム、６・・・・・・反射鏡、
７・・・・・・集束レンズ、８・・・・・・楕円体凹面
反射鏡、９・・・・・・楕円体凹面反射鏡によって反射
されたレーザビーム、１０・・・・・・集束レンズ７の
焦点および楕円体凹面反射鏡８の一つの焦点、１０／・
・・・・・楕円体凹面反射鏡の他の一つの焦点、１１・
・・・・・左側ファイバ保持治具、１１′・・・・・・
右側ファイバ保持治具、１２・・・・・・■溝治具、１
３・・・・・・衝頭圧印加用ばね、１４・・・・・・す
て溝、１５・・・・・基台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ＣＯ２レーザ光源と、レーザビームを接続端部に集
   中して照射するための集束レンズと、ファイバを照射し
   た後、発散するレーザビームを反射させ、接続端部に再
   び集光させるための二つの焦点を有する楕円体凹面反射
   鏡と、２本の光ファイバの軸を一致せしめて保持するた
   めのファイバ整列保持治具と、ファイバもしくはレーザ
   ビームをファイバ軸と垂直方向にて定速度で移動させる
   移動機構と、光ファイバの接続端部同志を一定の圧力で
   突き合わせる衝頭圧印釦機構とを備えており、楕円体凹
   面反射鏡がファイバ整列保持治具に組み込まれて一体化
   されたことを特徴とする光フアイバ接続器。