(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面が互いにほぼ向き合っている第１の光ファイバと第２の光ファイバの光軸の整合度を検知する光軸整合検知装置において、
互いに平行な第１および第２スリット光を前記第１の光ファイバに照射すると共に、前記第１および第２スリット光と平行でこれらの間隔と等しい間隔の第３および第４スリット光を前記第２の光ファイバに照射する光源と、
前記第１から第４スリット光の前記第１および第２光ファイバからの反射光を同一画面上に捕らえる顕微鏡と、
を備えた光軸整合検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光軸整合検知装置と、
前記第１の光ファイバの先端近傍を支持する第１支持手段と、
前記第２の光ファイバの先端近傍を支持し前記第１支持手段に対して相対的に移動可能な第２支持手段と
を備えた光ファイバ光軸整合装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光ファイバ光軸整合装置と、
前記第１および第２光ファイバの先端同士を溶融する放電電極と、
を備えた光ファイバ融着接続装置。
【請求項４】
前記光源は前記顕微鏡で前記第１および第２光ファイバの先端部を視認できる光を照射する手段を備えた請求項３に記載の光ファイバ融着接続装置。
【請求項５】
前記第１および第２の光ファイバがそれぞれ多心テープファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光軸整合検知装置。
【請求項６】
前記第１および第２の光ファイバがそれぞれ多心テープファイバであることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ光軸整合装置。
【請求項７】
前記第１および第２の光ファイバがそれぞれ多心テープファイバであることを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバ融着接続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバを接続する際の光軸整合検知装置並びにそれを用いた整合装置および融着接続装置に関するものであり、特に、構成が簡単で操作が容易な光軸整合検知装置並びにそれを用いた整合装置および融着接続装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの融着接続の際の光軸整合技術として、雑誌「住友電工（１９８９年９月、第１３５号）」の３６頁から４２頁の「加入者用ＳＭ多心光ファイバテープ心線の融着接続技術」に記載されたものがある。それは、顕微鏡、ミラー、および照明を主要な構成要素とするものであり、照明光を固定ミラーに反射させた後に光ファイバに照射してその透過光を顕微鏡で観察する第１の光路と、照明光を光ファイバに照射した後に前記固定ミラーで反射させて顕微鏡で観察する第２の光路とを顕微鏡を平行移動させることにより切り替え、光ファイバの光軸整合状態を２方向から観察するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の光軸整合技術によれば、光ファイバを２方向から観察する必要があるので、顕微鏡を精度よく移動させる機構が必要であった。また、光軸整合が完了した後に放電融着を行うことになるが、光軸整合の際に固定ミラーを光ファイバに近接して配置する必要があることから、放電融着の際にはそのミラーを退避させる必要があり、そのための駆動機構が必須となる。
【０００４】
このように、従来の光軸整合技術によると、光軸合わせのために光ファイバを移動させる駆動系とは別に、顕微鏡の駆動系やミラーの駆動系が必要となる。そのため、部品点数の多い構造となってしまい、調整が複雑であるだけでなく、製造コストも高いという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光軸整合検知装置は、このような問題点を解決するために為されたものであり、互いに平行な第１および第２スリット光を第１の光ファイバに照射すると共に、第１および第２スリット光と平行でこれらの間隔と等しい間隔の第３および第４スリット光を第２の光ファイバに照射する光源と、第１から第４スリット光の第１および第２光ファイバからの反射光を同一画面上に捕らえる顕微鏡とを備えたものである。
【０００６】
また、本発明の光ファイバ光軸整合装置は、この光軸検知装置にさらに第１の光ファイバの先端近傍を支持する第１支持手段と、第２の光ファイバの先端近傍を支持し第１支持手段に対して相対的に移動可能な第２支持手段とを付加したものである。
【０００７】
さらに、本発明の光ファイバ融着接続装置は、この光ファイバ光軸整合装置に第１および第２光ファイバの先端同士を溶融する放電電極を付加したものである。
【０００８】
【作用】
第１および第２スリット光は第１光ファイバで反射し、それぞれの反射光である第１反射光および第２反射光が顕微鏡に入射する。顕微鏡でとらえた第１および第２反射光による像、すなわち第１および第２反射像は、いずれも第１光ファイバをスリット光に沿って切断したときの上部端面形状、すなわち、略半円形状である。同様に、第３および第４スリット光は第２光ファイバで反射し、その反射光である第３反射光および第４反射光が顕微鏡に入射する。
【０００９】
第１および第２光ファイバの光軸が整合しているときには、第１ないし第４反射光に対応する４つの反射像が顕微鏡の画面中で１列に配列し、かつ、第１および第２反射像の間隔と第３および第４反射像の間隔とが一致している。逆に、第１ないし第４反射像の位置関係が、この関係を満足していない場合には光軸が不整合であることが判る。
【００１０】
光軸が不整合である場合には、第１ないし第４スリット光が顕微鏡の画面中で１列に配列し、かつ、第１および第２反射像の間隔と第３および第４反射像の間隔とが一致するまで第２支持手段を移動させれば、光軸を一致させることができる。その後、放電電極による放電を行って第１および第２光ファイバの先端を溶融し接着する。
【００１１】
【実施例】
図１は、本発明の光軸整合検知装置を備えた光ファイバ融着接続装置の一実施例を示す側面図である。固定台１には第１の光ファイバ２の先端近傍を支持する第１支持手段３が固定されている。固定台１の傍らには、上下・左右・前後に移動可能な可動台４が配置されている。可動台４の上には第２光ファイバ５を支持する第２支持手段６が固定されており、この第２支持手段６は上下・左右に首を振ることができる。可動台４の移動および第２支持手段６の首振動作の駆動源には通常はステップモータなどが用いられ、外部からの指令に基づいてそれぞれの移動量を精度よく調整することができる。なお、これらの駆動機構は従来の一般的な技術であり、ここではその図示を省略する。また、この図に描かれている第１光ファイバ２および第２光ファイバ５の先端部は、すでに被覆が剥がされてクラッドの外周部が露出した状態である。
【００１２】
これらの上方には、光源１０と顕微鏡１６が配置されている。光源１０は４本のスリット光１１〜１４と１本の照明光１５を照射する。ここに、スリット光というのは、厚さ数ミクロン〜数十ミクロンの帯状の光であり、前方で広がらないようにコリメートされている。スリット光１１〜１４は互いにすべて平行であり、固定台１の基準水平面１ａに対して略４５度傾いた角度で照射される。そしてスリット光１１とスリット光１２の間隔Ａと、スリット光１３とスリット光１４の間隔Ｂが等しくなっている。スリット光１１および１２の光ファイバ２による反射光２１および２２と、スリット光１３および１４の光ファイバ５による反射光２３および２４は顕微鏡１６に入射される。照明光１５は顕微鏡１６で光ファイバ２と光ファイバ５の近接の程度を直接的に視認するためのものである。
【００１３】
放電電極１７および１８は、光ファイバ２および５が光軸整合されそれらの先端間隔が所定の値となったときに火花放電を起させ、光ファイバ２および５の先端同士を溶融させるためのものである。溶融部がその後に固化することにより、光ファイバの融着が完了する。
【００１４】
図２はスリット光１１〜１４が光ファイバ２および５で反射されたときの様子をさらに判りやすく描いた斜視図である。この図では反射光２１〜２４が仮想の像面３０に作る反射像３１〜３４が描かれている。反射像３１〜３４は、図示のごとく略半円形状をしており、これは、光ファイバをスリット光に沿って切断したときの上部端面形状である。スリット光を用いて、物体の深さ、高さあるいは厚みを測定する方法は、光切断法として従来から知られている方法であるが、本発明では、これを光ファイバの光軸整合に利用するものであり、以下に光軸整合検知の原理を詳しく説明する。
【００１５】
図３は顕微鏡１６が捕らえた画面である。この画面は、図１に示すように光ファイバ２の先端と光ファイバ５の先端を大まかに対峙させた後、スリット光１１および１２が光ファイバ２を、スリット光１３および１４が光ファイバ５をそれぞれ照射し、その反射光が顕微鏡１６に入射するように光源１０および顕微鏡１６を配置したときのものである。反射像３１〜３４は、それぞれスリット光１１〜１４に対応しており、像４２および４３はそれぞれ照明光１５で照明された光ファイバ２および５のそのままの像である。第１中心線４０は、反射像３１および３２のそれぞれの頂点を結んだ線であり、第２中心線４１は、反射像３３および３４のそれぞれの頂点を結んだ線である。基準線４５は画面に固定された線である。
【００１６】
いま、水平方向の軸ずれ（図１において紙面に垂直な方向の軸ずれ）をＸ、垂直方向の軸ずれ（図１において上下方向の軸ずれ）をＹとし、水平方向の角度ずれをα、垂直方向の角度ずれをβとする。
【００１７】
水平方向の軸ずれＸは、第１中心線４０および第２中心線４１がそれぞれ基準線４５と交わる点の２点間距離ｄの関数となる。垂直方向の軸ずれＹは、反射像３２の頂点および反射像３３の頂点のそれぞれから基準線４５までの距離ｙＬおよびｙＲの関数となる。水平方向の角度ずれαは、基準線４５に対する第１中心線４０および第２中心線４１の傾き、すなわち、それぞれが基準線４５に垂直な線となす角度αＬおよびαＲの関数となる。垂直方向の角度ずれβは、反射像３１および３２の基準線４５に垂直な方向の頂点間距離βＬと、反射像３３および３４の基準線４５に垂直な方向の頂点間距離βＲの関数となる。以上を数式で示すと、
Ｘ＝Ｆ１（ｄ）
Ｙ＝Ｆ２（ｙＬ，ｙＲ）
α＝Ｆ３（αＬ，αＲ）
β＝Ｆ４（βＬ，βＲ）
となる。
【００１８】
水平軸ずれＸは、ｄが零のときに零となる。垂直軸ずれＹは、ｙＬとｙＲの和がスリット光１２と１３の距離に応じて定まる所定の値となったときに零となる。水平角度ずれαは、αＬとαＲの値が等しくなったときに零となる。垂直角度ずれβは、βＬとβＲの値が等しくなったときに零となる。Ｘ、Ｙ、αおよびβの全てが零となったときが光軸整合状態であり、換言すると、Ｘ、Ｙ、αおよびβのいずれか一つでも零でない場合には、光軸が不整合であることが判る。光軸が不整合であれば、顕微鏡１６の画面３５におけるＸ、Ｙ、αおよびβの値を全て零にするように、可動台４および支持手段６を駆動すればよい。
【００１９】
ところで、光ファイバ２および５の光軸が一致しただけでは、確実な融着接続はできない。なぜならば、両光ファイバが対峙している距離が未確定だからである。そこで、光ファイバの先端像４２および４３でファイバ間距離を検知し、Ｘ、Ｙ、αおよびβの値を全て零に維持したまま、可動台４および支持手段６を駆動してファイバ間距離を所望の値にする。その後、放電電極１７および１８による放電を行って第１および第２光ファイバの先端を溶融し接着する。
【００２０】
以上の実施例は、１本の光ファイバ同士を融着接続する例であるが、テープ光ファイバのような多心光ファイバに対しても、本発明は適用できる。図４は、３本の光ファイバからなる多心光ファイバ同士を融着接続する場合の顕微鏡１６の画面３５を示している。反射像５１、６１、７１は第１スリット光１１による不図示の第１多心光ファイバでの反射像、反射像５２、６２、７２は第２スリット光１２による第１多心光ファイバでの反射像である。反射像５３、６３、７３は第３スリット光１３による不図示の第２多心光ファイバでの反射像、反射像５４、６４、７４は第４スリット光１４による第２多心光ファイバでの反射像である。反射像５５、５６、６５、６６、７５、７６は照明光１５によるものである。光軸整合の原理は上述した単心の光ファイバのときと同じであり、互いに対抗している３組の光ファイバ同士のＸ、Ｙ、αおよびβを零にするように位置を調整すればよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光軸整合検知装置によれば、互いに平行な第１から第４スリット光を照射する光源と、このスリット光の第１および第２光ファイバからの反射光を同一画面上に捕らえる顕微鏡とを備えるだけの簡単な構成で、光軸整合検知を正確に行うことができる。また、この光軸整合検知装置を備えた光ファイバ光軸整合装置および光ファイバ融着接続装置は、それぞれ全体として簡易な構成で光軸整合および融着接続が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す側面図。
【図２】本発明の原理を説明するための概略斜視図。
【図３】本実施例の顕微鏡が捕らえた画面の一例を示す図。
【図４】多心テープ光ファイバの光軸整合検知に本発明を用いた場合の顕微鏡画面を示す図。
【符号の説明】
１…固定台、２、５…光ファイバ、３…支持手段、４…可動台、６…支持手段、１０…光源、１１〜１４…スリット光、１５…照明光、１６…顕微鏡、１７，１８…放電電極、３１〜３４…反射像、４１，４２…反射像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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