(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨後フェルール等の治具から端面研磨されたファイバを取り外せるようにし、簡単で経済的なファイバ敷設を可能にすること。【解決手段】光ファイバ心線をフェルール等の治具に凍結固定してファイバ端面を研磨することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ心線をフェルール等の治具に凍結固定してファイバ端面を研磨することを特徴とするファイバ心線の研磨方法。
【請求項２】
請求項１において、前記光ファイバ心線として穴つきファイバを用い、研磨時に前記穴つきファイバの穴内に侵入した異物を解凍時に排出することを特徴とするファイバ心線の研磨方法。
【請求項３】
請求項１において、前記光ファイバ心線の凍結固定をより強固にする為に、前記ファイバ端面の研磨は、摂氏０℃以下の低温に保管した研磨液及び研磨盤を使用して実施することを特徴とするファイバ心線の研磨方法。
【請求項４】
請求項１において、前記研磨液及び研磨盤の温度を低温に維持する為に、前記ファイバ端面の研磨は、低温に保管した複数セットの研磨液及び研磨盤を交互に使用と保管を繰り返して実施することを特徴とするファイバ心線の研磨方法。
【請求項５】
請求項１において、前記ファイバ端面の研磨は、電子冷凍素子で冷却しながら実施することを特徴とするファイバ心線の研磨方法。
【請求項６】
請求項１において、前記ファイバ端面の研磨は、凍結を維持することができる程度に容量の大きな前記治具を使用して実施することを特徴とするファイバ心線の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ研磨技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバの研磨は、近年の情報産業の中心となる光通信を担う光ファイバの敷設時に利用されており、今後益々増大する通信量を処理する為の光ファイバ網の敷設において欠く事の出来ない重要な作業の一つである。
特に、加入者系においてはコネクタが重要な役割を果たしており、フェルール研磨時に実施されるファイバの研磨は急激な増加が予想される。
【０００３】
このコネクタは、個々の加入者への光通信サービスにおいて信頼性と経済性を補償する為に欠く事ができない重要な一端を担っている。
従来の光ファイバの研磨方法は、光ファイバを完全に固定して実施しないと研磨端面に割れが生じる。
そのため、図７に示すように、フェルール端面にも接着剤をつけて光ファイバをフェルールに完全に固定している（非特許文献１，２参照）。
【０００４】
即ち、従来のコネクタの接続解説図を図７に示すように、端面に二つの嵌合ピン０１が凸設されたフェルール０２と、これらの嵌合ピン０１が挿入される二つの嵌合ピン穴０３が端面に設けられたフェルール０４とには予め被覆の除去されたファイバ０５，０６をそれぞれ挿入して接着剤０７で完全に固定しておき、これらのフェルール０２，０４を向かい合わせ、二つの嵌合ピン穴０３に嵌合ピン０１を挿入することにより、ファイバ０５，０６を同軸に突き合わせ、更に、フェルール０２，０４を板ばね０８で相互に固定している。
フェルール０２，０４としては、図８に示すように単心の場合と、多心の場合とがある。
【０００５】
このように、従来、ファイバの接続にコネクタを使用する時は、ファイバとフェルールを接着してから研磨する為に、研磨後、端面研磨されたファイバ単体を取り出す事はできない。
研磨後、端面研磨されたファイバ単体を取り出せるためには、取り外し可能な状態でファイバを簡易コネクタや研磨治具にセットしなければならない。
しかし、この様な状態で研磨すると端面を完全に固定できないので研磨中にファイバの移動が生じてファイバ端面に損傷が生じる。
また、穴付きファイバの場合には研磨時に穴内に異物が侵入して排出する事ができない。
【０００６】
実際、穴付きファイバを従来の研磨機で研磨すると、ファイバ穴内に異物が浸入して残留し、その異物が光通信の搬送特性の低下や遮断等の重大な原因と成ることが確認されている。
一般の大きさである直径数ｍｍ以上の穴であれば、超音波洗浄を実施すれば異物を除去する事も可能である。
【０００７】
しかし、穴付きファイバの場合は直径１２５μｍ内に設けられた微細穴で直径が数μｍ以下であり、従来の超音波洗浄機を使用した洗浄を実施しても全く異物の除去を行う事ができない。
その為に、穴付きファイバをコネクタに付けて、より高性能なファイバの開発に必要な特性を正確に測定する事ですら実施できない状況にある。
【０００８】
【非特許文献１】
「光ファイバ技術２００のポイント」、石原廣司監修、電気通信協会、１９９７年３月２０日発行、ｐ．２５８
【非特許文献２】
「やさしい光ファイバ通信」、西村憲一、白川英俊編著、電気通信協会、１９９２年１月２０日発行、ｐ．８１〜８２
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の研磨機器を利用してファイバ心線端面を損傷することなく精密に研磨し、研磨後、端面研磨されたファイバ単体を取り出せるようにし、簡単で経済的なファイバ敷設を可能にすることを目的とする。
【００１０】
更に、端面研磨されたファイバ単体の取り出しを可能にすることにより、端面研磨されたファイバを別途出願予定のＶ溝台座（整理番号ＮＴＴＨ１４７５２４、発明の名称「光ファイバ心線接続用Ｖ溝台座及びこれを用いた光ファイバ心線接続治具の組立方法」）に直接挿入可能になり、メタリック伝送路におけるメタリック処理に近い形の簡易な方法でファイバ接続も可能に成る。
【００１１】
また、研磨された端面を持つファイバを、上記Ｖ溝台座を利用して接続すれば、長時間使用した時の変形が同一方向になり接続ロスの変動が少なく、振動やショックによる外圧によるずれも生じにくい構造になる。
更に、穴付きファイバの開発において、心線を直接精密に軸合わせが可能なマニュピュレータを用いれば、ファイバ特性を正確に測定でき、さらなる高性能な穴付きファイバの開発に役立てる事が可能である。
【００１２】
本発明が解決しなければならない課題を以下に述べる。
▲１▼従来の研磨法を出来るだけ踏襲する。
穴のない従来のファイバは、光通信関係は勿論、光を用いた機器等、既にあらゆる分野で利用され、光コネクタの数も膨大になっている。
コネクタを利用する時に実施する研磨法も確立され研磨機の数や投資額は膨大になっている。
その為に、穴無しファイバや穴付きファイバ心線の研磨は従来の研磨機を最大限使用できる事が必要である。
【００１３】
▲２▼容易に実用化が可能で経済的である。
現在の研磨機を利用でき、研磨時に穴付きファイバの穴内に侵入した異物を同一工程内で容易に排出ができ（▲１▼ファイバの凍結固定と予め穴内に挿入した媒体の凍結、▲２▼解凍によるファイバの凍結固定解除と穴内の異物を含んだ凍結媒体の排出）、新たな技術の開発を必要としない。
【００１４】
▲３▼穴つきファイバ内の異物除去法やファイバセットが容易で間違いによる損害がない。
研磨技術の個人差、特殊な熟練した技術、複雑化が有っては経済性が優れていても一般に普及されない可能性がある。
また、操作の誤りで特性のバラツキや損傷がなく、間違いによる損害もなく再作業性が良い事が必要である。
【００１５】
▲４▼穴つきファイバ内の異物が完全に除去され個人差が生じない。
作業手順が簡単で従来の技術で容易にファイバ心線の研磨が実現可能であり、確実に穴付ファイバ内の異物が完全に排除できる方法を確立しなければならない。
また、排出法に合理性があり、異物の排出の有無を確認する必要が無いことが必要である。
現場段階で微細な穴内を一々確認する事は不可能である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
▲１▼従来の研磨法に新たに追加される物が全くないか、極限られた作業や経費の増加と得られる利益や効果とのバランスで判断しなければならない。
本発明を利用すれば、図２に示す様にＶ溝台座をフェルールの寸法に合わせれば、研磨機は従来使用の物をそのまま使用できる。
作業量については凍結と解凍作業が追加されるが、機器と機材は従来の物を使用できる。
本発明で使用する機器は、全て一般に販売されていて安価な物であり新たな開発が不要で費用の増加も最小限に抑える事ができる。
【００１７】
▲２▼水の氷結等媒体の凍結及び解凍を効果的に利用したものであり、従来のフェルール研磨機器をそのまま使用できる。
この発明を効果的に行う為の機器は、新たに開発せず市販品で十分可能である。
また、凍結のための冷却剤としてドライアイスで冷却したエタノール等を利用すれば現場段階での実施も十分に可能である。
更に、光ファイバ心線の凍結固定をより強固にする為に、ファイバ端面の研磨は、摂氏０℃以下の低温に保管した研磨液及び研磨盤を使用して実施しても良い。
また、研磨液及び研磨盤の温度を低温に維持する為に、ファイバ端面の研磨は、低温に保管した複数セットの研磨液及び研磨盤を交互に使用と保管を繰り返しても良い。
更に、ファイバ端面の研磨は、電子冷凍素子で冷却しながら実施しても良い。
【００１８】
▲３▼穴つきファイバの穴内異物の除去は水等の凍結を利用したもので操作が容易であり個人差は全く生じない。
異物排出の確実性を高める為の専門性、訓練等の技術的なものは、一切必要とせず、穴つきファイバの穴内に取り込む水の氷結、排出は時間を長めに取れば達成される。
【００１９】
▲４▼穴つきファイバの異物の排出が水を使用しているので全く残留物の問題は生じない。
水分の除去は、自然に蒸発するが短時間で乾燥が必要な時は、既存のヒータを利用すれば完全に除去する事が可能である。
以上述べた様に本発明は、従来の機器や機材が使用できて、新たに使用する物は市販品で全てが賄える為に、新たな経費の負担を最小限に抑える事ができる。
また、専門性や訓練を必要としない為に、最適な温度、湿度、時間さえ決定されれば現場への導入が簡単に達成できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
光通信に利用する光ファイバは、端面の研磨を精密に実施して接続ロスを最小限にしている。
ファイバを研磨する時は、ファイバを完全に固定して実施しないと研磨端面に割れが生ずる。
その為、従来の研磨法は図７に示す様にフェルール端面にも接着剤を付けてファイバをフェルールに完全に固定している。
【００２１】
本発明は、ファイバの端面を精密研磨する時、ファイバのフェルール等の治具への固定手段として接着剤に代えて、凍結する媒体の凍結力、例えば水の氷結力等を応用することにより、研磨後フェルール等の治具から端面研磨されたファイバを取り外すことが可能となる。
ファイバ固定の為の凍結は、例えば水の氷結力を利用する場合には、対象とするファイバをフェルール等の治具にセットして水に浸した後に氷点下低温槽への保管や低温エタノールに浸すことで簡単に達成できる。
【００２２】
そして、研磨時に利用する治具に代えて、安価なプラスチックフェルール等の利用ができ、研磨も従来の研磨機をそのまま利用する事ができる。
研磨時は、凍結したファイバが解凍しない気温で研磨液を、例えば水とエタノール各５０％の割合にして置けば、研磨液はマイナス１０度程度までは氷結しないので、ファイバの凍結固定を維持しながら研磨を実施することができる。
また、適度な熱容量を持ったファイバ取り付け治具を使用して研磨時間を短時間にすれば、研磨機の設置場所を低温にせずに研磨作業が実施可能である。
【００２３】
そして、研磨後は作業の時間短縮が必要な時は昇温することにより治具からファイバを取り外すことができる。
この端面を精密に研磨したファイバ心線は、凍結を解除することにより、研磨後、フェルール等の治具から取り外すことが可能であるので、別途出願予定の一体構造のＶ溝台座（整理番号ＮＴＴＨ１４７５２４、発明の名称「光ファイバ心線接続用Ｖ溝台座及びこれを用いた光ファイバ心線接続治具の組立方法」）にセットする事が可能である。
【００２４】
この一体構造のＶ溝台座は、図４に示すように大小のＶ溝１１に部分的に被覆の除去されたファイバ心線５をセットする構造の為に、ファイバセットのクリアランスが全く不要であり、軸ずれの要因を排除でき、また同一Ｖ溝上にファイバが接続される為に、超精密にファイバ端面を合わせる事が可能である。
一方、従来のフェルール０２，０４は、図７に示す様にファイバ０５，０６をセットして接着した後に研磨して、それを嵌合ピン０１を利用して軸合わせをしている。
【００２５】
その為に、ファイバ０５，０６や嵌合ピン穴０３のクリアランスを１．２μｍ程度確保しなければファイバ０５，０６や嵌合ピン０１の挿入ができない為に、３，４μｍ程度の軸ずれを免れる事ができない。
従って、本発明の研磨方法を用いれば、図４に示す一体構造のＶ溝台座１０を使用することができるため、従来より接続損失の低減を図ることが可能となる。
更に、多心コネクタの場合は、ファイバ心線数毎のＶ溝にファイバをセットすることになるが、接続されるファイバ同士は同一Ｖ溝上にセットされるのでＶ溝間の間隔が多少ずれても接続ロスの増加や変動は生じない。
【００２６】
穴の無いファイバの場合、研磨時にファイバ端面に付着した異物は、超音波洗浄を実施する事で完全に除去することができる。
また、ＰＣＦ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｆｉｂｅｒ）等の穴付きファイバの場合には、研磨時に異物が穴内に侵入するので、例えば、水等の凍結する媒体を予め穴内に閉じ込めておき、ファイバの凍結固定時に同時に穴内の媒体も凍結させ、研磨終了後に、ファイバを昇温させれば、異物を凍結媒体、例えば、氷と一緒に排出する事ができる。
【００２７】
そして、研磨時の異物の穴内への侵入の深さは１ｍｍにも満たないので、ファイバ両端に１０ｍｍ程度の凍結部を作っておけば、ファイバ両端における凍結媒体の排出時間に差が生じても異物の排出に関して全く問題にならない（特願２００３−６７６７２、発明の名称「穴付きファイバの端面処理方法」、ＮＴＴ整理番号：ＮＴＴＨ１４７１７３）。
【００２８】
【実施例】
以下に、ファイバ心線研磨法の具体的な手法の一例を述べる。
図１に、本発明を利用した接続治具（フェルール）研磨手順の一例を示す。
先ず、図１（ａ）に示す様に、対象とするファイバ心線１をフェルール２にセットする。フェルール２の端面には二つの嵌合ピン穴３が設けられている。
フェルール２に代えて、例えば、フェルール２と外形が同形のＶ溝台座などの治具を用いても良い。
【００２９】
即ち、図２に示すように、Ｖ溝台座４のＶ溝にファイバ心線５を挿入し、その上から、光ファイバ心線５を間に挟んで、押さえ板６で押さえ付けて固定するようにしても良い。
尚、図１では単心の場合の例を示すが、多心の場合には、多心用フェルール又は心線数毎のＶ溝をもつＶ溝台座を利用すればよい。
【００３０】
次に、図１（ｂ）に示すように、ファイバ１の両端にセットしたフェルール２を水に浸ける。
これにより、フェルール２の光ファイバ挿入孔と光ファイバ１の間隙に水を侵入させる。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、Ｖ溝台座４のＶ溝、押さえ板６及びファイバ心線５との隙間に水を侵入させ、その水の氷結により、ファイバ心線５が氷結固定される。
図３（ｂ）に示すように、穴付きファイバの場合は、ファイバの穴７内に毛細管現象で水を浸入させ、その水を氷結させる。
フェルール２などの治具は、適度の熱容量を持った物にすれば、短時間の室温移動で解凍されない。
【００３２】
引き続き、図１（ｃ）に示すように、両端にフェルール２をセットしたファイバ１を低温恒温槽１３に保管して、フェルール２ヘファイバ１を氷結固定し、また、穴付きファイバの場合にはファイバ穴内の水を氷結させる。
このとき、低温恒温槽１３の代わりにドライアイス等で冷却した低温のエタノールにフェルール２を浸しても氷結は可能である。
【００３３】
更に、図１（ｄ）に示すように、氷結した片端のフェルール２を低温恒温槽１３から取り出して研磨機８で研磨し、研磨終了後、低温恒温槽１３からもう片端のフェルール２を取り出して研磨機８で研磨する。
研磨機８は、回転する研磨盤８１に冷却研磨液８２を塗布しながら、研磨盤８１にフェルール２を押し付けることにより、ファイバ１を端面研磨する。
【００３４】
研磨機８にはフェルール２を押し付けるための治具が設けられており、フェルール２とほぼ同形のＶ溝台座４であれば、フェルール２と同様に装着して研磨することができる。
ファイバの両端を端面研磨した後、室温に放置してファイバ温度を上昇させて氷結を解除して異物と氷を排出させ、フェルール２からファイバを取り外す。
【００３５】
取り外したファイバ心線を相互に接続するための一体構造のＶ溝台座１０を図４に示す。
図４（ａ）に示すように、このＶ溝台座１０は、突合せられる２本の光ファイバ心線５，５を保持するＶ溝１１を有する。
Ｖ溝１１は、図４（ｄ）に示すように、Ｖ溝台座１０の中央に設けられた小Ｖ溝１１ａと、この小Ｖ溝１１ａの両側にそれぞれ直線的につながる大Ｖ溝１１ｂとからなる。
【００３６】
小Ｖ溝１１ａは、図４（ｂ）に示すように、被覆５ａの除去された光ファイバ心線５を保持し、大Ｖ溝１１ｂは、図４（ｃ）に示すように、被覆５ａの施された光ファイバ心線５を保持するものである。
さらに、小Ｖ溝１１ａにより保持される被覆５ａの除去された光ファイバ心線５と大Ｖ溝１１ｂにより保持される被覆５ａの施された光ファイバ心線５とが同心となるように、小Ｖ溝１１ａ及び大Ｖ溝１１ｂの深さが設定されている。
【００３７】
このような構成の一体構造のＶ溝台座１０を使用した、光ファイバ接続治具の組立方法を図５及び図６に示す。
先ず、図５（ａ）に示すように、一体構造のＶ溝台座１０のＶ溝１１に対して、ファイバ心線５を両側からセットする。
即ち、Ｖ溝１１に対して両側から、端面研磨された光ファイバ心線５，５を挿入して突合せると共に小Ｖ溝１１ａに被覆の除去された光ファイバ心線５を保持させ、大Ｖ溝１１ｂに被覆の施された光ファイバ心線５を保持させる。
【００３８】
次に、図５（ｂ）に示すように、これら端面研磨された光ファイバ心線５，５を一体構造のＶ溝台座１０のＶ溝１１に対して接着剤で固定する。
引き続き、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、Ｖ溝台座１０に対して、光ファイバ心線５，５を間に挟んで、押さえ板２０を上方から押さえ付ける。
【００３９】
更に、図６（ａ）（ｂ）に示すように、これら光ファイバ心線５，５を間に挟んだＶ溝台座１０及び押さえ板２０を熱収縮チューブ（密閉材）３０で覆って、図６（ｃ）（ｄ）に示すように、熱収縮チューブ３０をドライヤー４０で温風により加熱して収縮させ、完全密封固定する。
ドライヤー４０に代えて、ヒーターで熱を加えて密閉しても良い。
また、熱収縮チューブ３０に代えて、シーリングシートでシーリングしても良い。
【００４０】
このように説明したように、本発明は、光ファイバ心線の端面研磨方法において、フェルール又は心線研磨用Ｖ溝台座に装着した後、光ファイバと治具などを凍結固化し一体化した状態で端面研磨する方法であり、光ファイバ心線の端面研磨後、研磨された光ファイバを単体で取り出すことが可能となり、経済的な光ファイバ接続方法に採用することが可能になる。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、従来の研磨機器を利用してファイバ心線端面を損傷することなく精密に研磨することができ、研磨後、端面研磨されたファイバ単体を取り出すことが可能となる。
これにより、端面研磨されたファイバを別途出願予定のＶ溝台座に直接挿入可能になり、メタリック伝送路におけるメタリック処理に近い形の簡易で経済的な方法でファイバ接続が可能となる。
【００４２】
更に、ファイバの接続時にＶ溝を利用して軸合わせをしている為に従来コネクタの様な無駄なクリアランスを必要とせず、ファイバを超精密に接合させる事が可能である。
また、研磨された端面を持つファイバを、一体のＶ溝台座を利用して接続すれば、長時間使用した時のフェルールの変形が同一方向になり接続ロスの変動が少なく、振動やショックによる外圧によるずれも生じにくく、安定した接続状態が維持できる。
【００４３】
更に、本発明は、穴付き光ファイバをフェルール等の治具に取り付けて凍結固定を実施しているが、研磨機は従来の物をそのまま利用しており、現段階では穴内に入った異物を除去する方法としては最良で確実な手段である。
また、研磨された端面を持つファイバを、Ｖ溝台座を利用して接続すればファイバの接続時にＶ溝を利用して軸合わせをしている為に、従来コネクタの様な無駄なクリアランスを必要とせず、ファイバを超精密に接合させる事が可能であるので、実質コア径が従来のほぼ半分の４μｍ程度となる穴付きファイバ（ＰＣＦファイバ）の接続に優れた効果が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るファイバ心線の研磨方法を示す工程図である。
【図２】光ファイバ心線のＶ溝台座へのセットを示す説明図である。
【図３】図３（ａ）はＶ溝台座へのファイバの凍結固定を示す説明図、図３（ｂ）は穴付きファイバの穴氷結部を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例に係る光ファイバ心線接続用Ｖ溝台座に係り、図４（ａ）は光ファイバ心線を保持した状態を示す斜視図、図４（ｂ）は図４中のＢ―Ｂ線断面図、図４（ｃ）は図４中のＡ−Ａ線断面図、図４（ｄ）はＶ溝の拡大斜視図である。
【図５】本発明の一実施例に係る光ファイバ心線接続治具の組立方法を示す工程図である。
【図６】本発明の一実施例に係る光ファイバ心線接続治具の組立方法を示す工程図である。
【図７】従来のコネクタの接続解説図であって、図７（ａ）は嵌合ピンによるフェルールの接続を示す斜視図、図７（ｂ）は光ファイバ接着時のフェルールを示す端面図、図７（ｃ）は光ファイバ接着時のフェルールを示す斜視図、図７（ｄ）は板ばねによる固定を示す斜視図である。
【図８】図８（ａ）は単心フェルールの端面図、図８（ｂ）は多心フェルールの端面図である。
【符号の説明】
１  ファイバ心線
２  フェルール
３  嵌合ピン穴
４  Ｖ溝台座
５  光ファイバ心線
５ａ  被覆
６  押さえ板
７  穴（氷結部）
８  研磨機
８１  研磨盤
８２  冷却研磨液
１０  Ｖ溝台座
１１  Ｖ溝
１１ａ  小Ｖ溝
１１ｂ  大Ｖ溝
１３  低温恒温槽
２０  押さえ板
３０  収縮チューブ
４０  ドライヤー
【図１】
2004314264.tif 000003
【図２】
2004314264.tif 000004
【図３】
2004314264.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004314264.tif 000007
【図６】
2004314264.tif 000008
【図７】
2004314264.tif 000009
【図８】
2004314264.tif 000010