(57)【要約】【課題】収納された光ファイバの種類が異なる複数の光ケーブルからなる伝送線路での損傷に対して、補修用の光ケーブルとして一種類の光ケーブルを用い、かつ融着接続後のモードフィールド径整合のためのＴＥＣ加熱を必要とせず、接続補強のスペースを小さくできる光ファイバの接続方法を提供する。【解決手段】モードフィールド径の異なる２組の光ファイバ１１ａ，１１ｂ同士を融着により接続する光ファイバの接続方法であって、２組の光ファイバ１１ａ，１１ｂにほぼ等しいモードフィールド径を両側に有する短尺の割り入れ光ファイバ１１ｃを予め準備し、割り入れ光ファイバ１１ｃと２組の光ファイバ１１ａ，１１ｂとを融着接続する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モードフィールド径の異なる２組の光ファイバ同士を融着により接続する光ファイバの接続方法であって、前記２組の光ファイバにほぼ等しいモードフィールド径を両側に有する短尺の割り入れ光ファイバを予め準備し、前記割り入れ光ファイバと前記２組の光ファイバを融着接続することを特徴とする光ファイバの接続方法。
【請求項２】
前記割り入れ光ファイバは、前記２組の光ファイバのモードフィールド径にほぼ等しい短尺の２組の光ファイバを融着接続し、融着接続部を加熱処理してモードフィールド径の違いを整合させて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの接続方法。
【請求項３】
前記割り入れ光ファイバは、前記２組の光ファイバのモードフィールド径が小さい方とほぼ等しいモードフィールド径を有する光ファイバを加熱処理して、前記２組の光ファイバのモードフィールド径が大きい方とほぼ等しいモードフィールド径に部分的に拡大し、その拡大された中間部分を切断して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの接続方法。
【請求項４】
前記割り入れ光ファイバと前記２組の光ファイバの融着接続部は、一括して１つの補強部材で補強することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバの接続方法。
【請求項５】
前記光ファイバは光ケーブルに収納されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバの接続方法。
【請求項６】
前記光ケーブルは、海底光ケーブルであることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバの接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モードフィールド径の異なる光ファイバを融着により接続する光ファイバの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ケーブルを用いた長距離光通信、特に海底光ケーブルを用いた光通信において、低損失で分散の少ない伝送が要求されている。また、伝送情報量の増大と高速化に対して波長帯域を広くする波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式が注目されている。このため、例えば、海底光ケーブルのような長距離光伝送においては、海底光ケーブルの全長で最適な伝送損失と波長分散が得られるように、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）、分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）、ノンゼロ分散シフト光ファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）等を収納した各種の光ケーブルを接続して、光ファイバ伝送線路を構成する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような場合、伝送線路に何らかの障害が生じた際には、障害を受けた部分を切断除去し、補修用の光ケーブルと入れ替えて修復する。修復のために準備する補修用の光ケーブルとしては、障害を受けた光ケーブルと同種の光ケーブルを用いるのが望ましい。しかし、海底光ケーブル等のように長距離の伝送線路で複数種類の光ケーブルが用いられている場合、障害を受けた光ケーブルの種類が特定できない場合が多く、また、補修のための光ケーブルの長さも特定することができない。このため、補修用の光ケーブルとして、予想される全ての種類の光ケーブルを準備して運ばなければならない。したがって、補修用に準備する光ケーブルとしては、１種類の光ケーブルとするのが望ましい。
【０００４】
しかし、異なる種類の光ファイバを融着接続する場合、互いに接続する光ファイバのモードフィールド径が異なると、接続点でモードフィールド径に段差が生じスムーズな接続とならないことから接続損失が増加し、実用的な接続損失以下に抑えるのが難しいことが知られている。このため、融着接続部を追加加熱処理して、コア部のドーパントをクラッド部側に熱拡散させ、接続部のモードフィールド径を一致させて滑らかな接続形状にする方法（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ、以下、ＴＥＣという）が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
図３は上述のＴＥＣ処理の一例を示す図である。図３（Ａ）は、モードフィールド径の異なる光ファイバ同士を融着接続した後にＴＥＣ処理する例を示す図、図３（Ｂ）は、一方の光ファイバの中間部分をＴＥＣ処理してモードフィールド径を予め拡大しておく例を示す図である。図中、１ａ，１ｂは光ファイバ、２ａ，２ｂはガラスファイバ部（クラッド部）、３ａ，３ｂはコア部、４はファイバ被覆部、５は融着接続部、６はバーナ、７はモードフィールド径拡大部を示す。
【０００６】
図３（Ａ）において、互いに融着接続される光ファイバ１ａと１ｂは、ガラスファイバ部（クラッド部）２の外径は同じであるが、コア部３ａと３ｂのモードフィールド径（上記公報ではコア径としている）及びその比屈折率差が異なる。光ファイバ１ａと１ｂは、接続端面を対向配置させた後、アーク放電等により接続端面を溶融して突合せ融着接続される。単に融着接続しただけでは、融着接続部５において、光ファイバ１ａのコア部３ａと光ファイバ１ｂのコア部３ｂとのモードフィールド径の違いにより、接続が不連続となり接続損失が大きくなる。
【０００７】
これを改善するために、燃焼ガスを用いたマイクロトーチまたはバーナ６で、融着接続部５の近傍を追加加熱しＴＥＣ処理する。この加熱は、光ファイバ１ａ，１ｂ自身は溶融しないが、コア部３ａ，３ｂに添加されているドーパントがクラッド部側に熱拡散する温度と時間で行なわれる。この加熱により、コア部３ａ，３ｂに添加されているドーパントがクラッド部２側に熱拡散して、コア部３ａ，３ｂの融着接続部におけるモードフィールド径が拡大され、拡大部７で示すように滑らかな接続形状が得られる。
【０００８】
なお、モードフィールド径が小さくドーパント濃度が高い方の光ファイバ１ａは、モードフィールド径が大きくドーパント濃度が低い方の光ファイバ１ｂより、ドーパントが多く熱拡散する。したがって、光ファイバ１ａ側のモードフィールド径が、光ファイバ１ｂ側より大きくテーパ状に拡大されて、不連続状態を軽減する。このようなモードフィールド径が異なるファイバ１ａ，１ｂ同士を融着接続する場合は、上述したＴＥＣ処理を行なうことで、モードフィールド径の小さい光ファイバ１ａを、他方の光ファイバ１ｂのモードフィールド径に徐々に近づけ、接続損失を低減できることが明らかになっている。
【０００９】
また、図３（Ｂ）に示すように、モードフィールド径の小さい方の光ファイバ１ａの中間部分を予め加熱してＴＥＣ処理しておき、モードフィールド径拡大部７を形成する。この後、ＴＥＣ処理した部分を中央部分で切断し、切断によりモードフィールド径が大きくされた部分を、他方のモードフィールド径の大きい方の光ファイバ１ｂと融着接続する。
【００１０】
また、モードフィールド径が異なる光ファイバ同士の接続で、中間光ファイバを用いた接続方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。図４はこの接続方法の概略を説明する図である。図中、１ｃは中間ファイバ、２ｃはクラッド部、３ｃはコア部を示し、その他の符号は図３で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００１１】
図３において、例えば、光ファイバ１ａが、ゲルマニウムドープのコアとフッ素ドープのサイドコアからなり、クラッドが純シリカとした分散補償光ファイバであるとする。この光ファイバ１ａをモードフィールド径が異なる光ファイバ１ｂ（通常のシングルモード光ファイバ）と融着接続する場合、ＴＥＣ加熱しても、モードフィールド径が小さい光ファイバ１ａは、フッ素ドープのサイドコアによりコア部３ａのＧｅドーパントがクラッド２ａ側に十分拡散されず、光ファイバ１ｂのモードフィールド径に一致させるのが難しいとされている。
【００１２】
上記特許文献３で開示されている接続方法は、このようなモードフィールド径の異なる光ファイバ１ａ（分散補償光ファイバ）と光ファイバ１ｂ（通常のシングルモード光ファイバ）の接続に、中間光ファイバ１ｃを用いる方法である。中間光ファイバ１ｃは、モードフィールド径が光ファイバ１ａと同じで、ゲルマニウムドープのコア部３ｃとフッ素ドープのクラッド部２ｃからなる光ファイバである。この方法よれば、光ファイバ１ａと中間ファイバ１ｃとの融着接続部５は、モードフィールド径が同じであるので融着接続後のＴＥＣ加熱は不要である。光ファイバ１ｂと中間光ファイバ１ｃとの融着接続部５は融着接続後にＴＥＣ加熱により中間光ファイバ１ｃのコア部３ｃのゲルマニウムドーパントをクラッド２ｃ側に拡散させて、光ファイバ１ｂのモードフィールド径に一致させることができるとされている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−２２８３３６号公報
【特許文献２】
特許２６１８５００号公報（第２図、第３図とその説明）
【特許文献３】
特開平８−１９００３０号公報参照（図１とその説明）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１には、海底光ケーブルの修理で、異なる光ケーブルを用いた光伝送線路に対して、補修用の光ケーブルとして、波長分散値の絶対値が小さいノンゼロ分散シフト光ファイバを１種類用いることが開示されている。これにより、光伝送線路全体における波長分散の影響を小さくすることができるとされている。しかし、モードフィールド径が異なることによる接続損失に対する対策についての考察がなされていない。このため、モードフィールド径が異なることによる接続損失に対しては、船上で図３（Ａ）に示すような方法でＴＥＣ加熱を行なうことになるものと思われる。
【００１５】
一方、特許文献２によれば、ＴＥＣ加熱には通常バーナが用いられる。バーナによる加熱装置は、比較的大掛かりなものとなり、作業現場や作業環境によっては、ＴＥＣ装置を持ち込めなかったり、持ち込めたとしても安全上の問題等から使用できない場合もある。このため、ＴＥＣ処理が行なうことができなかったり、あるいは、正常なＴＥＣ処理を行なうことができないことがあり、接続損失を所定値以下に抑えることができず、バラツキが生じたりする恐れがある。
【００１６】
特許文献３のように、ＴＥＣ処理でモードフィールド径の整合が難しい異なる光ファイバ間の融着接続に中間ファイバを用いる方法は有効である。しかし、この場合も海上での接続には、上記の場合と同様に、ＴＥＣ処理のためのバーナを用意し、バーナの火炎の揺らぎ等がある環境下でＴＥＣ処理を行なわなければならない。さらに、中間ファイバとして特別な光ファイバを準備しなければならず、海上等の作業現場での光ファイバの接続には、作業性の上からも適した方法とは言えない。
【００１７】
また、中間ファイバを用いて接続を行なう場合、融着接続箇所が複数となる。このため、接続部の補強をそれぞれ行なうと、少なくとも２箇所以上の補強が必要となり全体としての補強スペースが大きくなる。このため、海底光ケーブルのように補強のための収納スペースが狭い場合は、適用することができない場合もある。
【００１８】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、収納された光ファイバの種類が異なる複数の光ケーブルからなる光伝送線路での障害発生に対して、補修用の光ケーブルとして１種類の光ケーブルを用い、かつ融着接続後のモードフィールド径整合のためのＴＥＣ加熱を必要とせず、接続補強のスペースを小さくできる光ファイバの接続方法の提供を課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバの接続方法は、モードフィールド径の異なる２組の光ファイバ同士を融着により接続する光ファイバの接続方法であって、２組の光ファイバにほぼ等しいモードフィールド径を両側に有する短尺の割り入れ光ファイバを予め準備し、割り入れ光ファイバと２組の光ファイバとを融着接続する方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明の概略を説明する図、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）は割り入れ光ファイバの例を示す図である。図中、１１ａ，１１ｂは光ファイバ、１１ｃは割り入れ光ファイバ、１２ａ、１２ｂはクラッド部、１３ａ，１３ｂはコア部、１４ａ，１４ｂはファイバ被覆、１５は融着接続部、１６はモードフィールド径拡大部を示す。
【００２１】
本発明は、図１（Ａ）に示すように、モードフィールド径が異なる単心又は多心の２組の光ファイバ１１ａと１１ｂを接続するのに、割り入れ光ファイバ１１ｃを用いるものである。なお、説明を簡略にするために単心光ファイバの例で説明する。光ファイバ１１ａは、例えば、モードフィールド径が４〜６μｍ程度の分散シフト光ファイバとし、光ファイバ１１ｂはモードフィールド径が９〜１２μｍ程度のシングルモード光ファイバ又はノンゼロ分散シフト光ファイバであるとする。また、割り入れ光ファイバ１１ｃは、光ファイバ１１ａ及び１１ｂと同じ光ファイバ又はモードフィールド径が同程度のものを用いて形成される。
【００２２】
光ファイバ１１ａは、クラッド部１２ａとコア部１３ａからなり、光ファイバ１１ｂは、クラッド部１２ｂとコア部１３ｂからなり、クラッド部１２ａと１２ｂの外径は同じ（通常、１２５μｍ）であるが、コア部１３ａと１３ｂのモードフィールド径が相違する。割り入れ光ファイバ１１ｃは、一方の側が光ファイバ１１ａと同程度のモードフィールド径を有し、他方の側が光ファイバ１１ｂと同程度のモードフィールド径を有している。
【００２３】
割り入れ光ファイバ１１ｃは、図１（Ｂ）に示すように、一方の側の光ファイバ１１ａ’に光ファイバ１１ａと同程度のモードフィールド径のものを用い、他方の側の光ファイバ１１ｂ’に光ファイバ１１ｂと同程度のモードフィールド径のものを用い、光ファイバ１１ａ’と光ファイバ１１ｂ’とを融着接続する。この融着接続部１５は、図３（Ａ）に示した方法でＴＥＣ処理を行ない、光ファイバ１１ａ’側のモードフィールド径を拡大し、光ファイバ１１ｂ’のモードフィールド径と一致させる。なお、光ファイバ１１ａ’と光ファイバ１１ｂ’は、光ファイバ１１ａと光ファイバ１１ｂと全く同じものを用いてもよい。
【００２４】
上述のようにして形成された割り入れ光ファイバ１１ｃは、モードフィールド径が等しい光ファイバ１１ｂと光ファイバ１１ｂ’とを接続点Ｘ１で融着接続し、モードフィールド径が等しい光ファイバ１１ａと光ファイバ１１ａ’とを接続点Ｘ２で融着接続する。それぞれの接続点Ｘ１とＸ２においては、モードフィールド径が等しいので、単に融着接続するだけでよく、ＴＥＣ処理は不要となる。
【００２５】
他の割り入れ光ファイバ１１ｃは、図１（Ｃ）に示すように、モードフィールド径が小さい方の光ファイバ１１ａと同程度のモードフィールド径を有する光ファイバ１１ａ’を用いる。この光ファイバ１１ａ’を図３（Ｂ）で示した方法でＴＥＣ処理を行ない、一方の端部にモードフィールド径拡大部１６を形成し、光ファイバ１１ｂのモードフィールド径と一致整合させる。
【００２６】
この方法で形成された割り入れ光ファイバ１１ｃは、図１（Ｂ）の割り入れ光ファイバと同様に、モードフィールド径が等しい光ファイバ１１ｂと光ファイバ１１ｂ’とを接続点Ｘ１で融着接続し、モードフィールド径が等しい光ファイバ１１ａと光ファイバ１１ａ’とを接続点Ｘ２で融着接続する。それぞれの接続点Ｘ１とＸ２においては、モードフィールド径が等しいので、単に融着接続するだけでよく、ＴＥＣ処理は不要となる。図１（Ｃ）の割り入れ光ファイバは、図１（Ｂ）の例と比べて、融着接続部がないため補強箇所が少なく、また、割り入れ光ファイバ長さを短くすることができ、高強度接続するのに有利である。
【００２７】
次に、図２により海底光ケーブルの障害を受けた部分を補修する場合の例を説明する。図２（Ａ）〜図２（Ｆ）は、割り入れ光ファイバの準備から融着接続部の補強までの工程を示す図である。図中の符号は、図１に用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。なお、修理を要する光ケーブルをＡとし、修理のための補修用の光ケーブルをＢとして説明する。
【００２８】
先ず、図２（Ａ）示すように、割り入れ光ファイバ１１ｃの作製を行なう。割り入れ光ファイバ１１ｃは、例えば、一方の光ファイバ１１ａ’に、モードフィールド径が通常より小さい径のものを選定し、他方の光ファイバ１１ｂ’に、補修用として準備する光ケーブルＢと同じモードフィールド径を有する光ファイバを用いる。光ファイバ１１ａ’と光ファイバ１１ｂ’の原材料となる光ファイバ心線の長さは、１ｍ以下の短尺のものでよく、端部のファイバ被覆を除去して互いに融着接続する。
【００２９】
融着接続には、被覆部分をクランプして、被覆除去された裸のガラス部分にものが触れないようにして融着させる高強度接続といわれている方法で行なうのが望ましい。この後、融着接続部を図３（Ａ）に示すような方法でＴＥＣ処理を行ない、光ファイバ１１ａ’と光ファイバ１１ｂ’のモードフィールド径の違いを整合させる。この融着接続部にＴＥＣ処理をおこなった接続点をＹで示す。
【００３０】
次いで、図２（Ｂ）に示すように、光ファイバ１１ａ’又は光ファイバ１１ｂ’の何れか一方を、接続点Ｙから所定の距離Ｌを残してカットする。図の例では、モードフィールド径の大きい側の光ファイバ１１ｂ’を切断点Ｚ１でカットしている。切断距離Ｌは、３．０ｍｍ程度とするのが好ましい。光ファイバ１１ａ’側はカットせず、光ファイバ心線の形で収納保管して補修用の光ケーブルＢと共に修理現場に持参する。なお、光ファイバ１１ａ’には、敷設されている海底光ケーブルの光ファイバ種別をある程度予想して複数種の光ファイバを用い、複数種の割り入れ光ファイバ１１ｃを作製して持参するのが望ましい。
【００３１】
図２（Ｃ）〜図２（Ｆ）は、船上における作業工程である。実際の補修作業に先立って、海底光ケーブルの修理を必要とする部分の光ケーブルＡを船上に引き上げ、障害部分を切断除去し、補修用の光ケーブルＢと置き換える準備をする。次いで、光ケーブルＡ及び光ケーブルＢの端部の外被を除去して、光ファイバ接続に必要とされる長さの光ファイバ心線を露出させると共に、ファイバ被覆が除去して、所定長さのガラスファイバを露出させる。
【００３２】
先ず、図２（Ｃ）に示すように、割り入れ光ファイバ１１ｃのカットされている光ファイバ１１ｂ’と同じモードフィールド径の光ケーブルＢの光ファイバ１１ｂとを接続点Ｘ１として融着接続する。このとき、他方の光ファイバ１１ａ’側はカットされていない光ファイバ心線状態のままとし、接続点Ｘ１の融着接続時におけるファイバ保持等の処理が容易に行なえるようにしている。なお、割り入れ光ファイバ１１ｃが光ファイバ１１ａ’側がカットされている場合は、光ケーブルＡ側の光ファイバ１１ａと接続することとなる。
【００３３】
次いで、図２（Ｄ）に示すように、割り入れ光ファイバ１１ｃの光ファイバ１１ａ’側を、接続点Ｙから所定の距離Ｌを残して切断点Ｚ２でカットする。この距離Ｌは図２（Ｂ）の場合と同様に、３．０ｍｍ程度とするのが好ましい。この状態で、光ケーブルＢ側の光ファイバ１１ｂに割り入れ光ファイバ１１ｃが接続された状態となる。
【００３４】
次いで、図２（Ｅ）に示すように、光ケーブルＡの光ファイバ１１ａを割り入れ光ファイバ１１ｃの光ファイバ１１ａ’と接続点Ｘ２で融着接続する。この段階で、光ケーブルＡの光ファイバ１１ａと光ケーブルＢの光ファイバ１１ｂは、割り入れ光ファイバ１１ｃを介して接続される。船上で行なわれた接続点Ｘ１とＸ２の融着接続部は、モードフィールド径がほぼ同程度の光ファイバ同士の融着接続で形成されるので、モードフィールド径の整合のためのＴＥＣ加熱は不要である。
【００３５】
接続点Ｘ１及びＸ２の融着接続が終えた後、図２（Ｆ）に示すように、予め融着接続されＴＥＣ処理された接続点Ｙを含めて、全体を１つの補強部材Ｃに収納して一体に補強する。割り入れ光ファイバ１１ｃの長さが長い場合は、それぞれの接続点毎に補強することとなる。割り入れ光ファイバ１１ｃの長さを、上述したようにカット距離Ｌを３．０ｍｍ程度とすることにより、接続点Ｘ１とＸ２間の距離を狭めることができ、１つの補強部材Ｃでの補強が可能となる。また、図１（Ｃ）で例示したような割り入れ光ファイバを用いることにより、接続点Ｘ１とＸ２間の距離をさらに狭めることができる。この結果、光ケーブルの補修スペースを小さくして収納することが可能となる。
【００３６】
以上、単心の光ファイバの接続について説明したが、多心光ファイバの一括融着接続及び多心一括ＴＥＣ処理も実用化されていることから、多心の光ファイバ、例えば光ファイバテープ心線についても同様な方法を用いて実施することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、モードフィールド径が異なる光ファイバを収納した複数種の光ケーブルからなる伝送線路を修理するような場合に、補修用の光ケーブルとして１種類の光ケーブルを用い、かつ融着接続後のモードフィールド径整合のためのＴＥＣ加熱を行なうことなく低損失の接続を行なうことができる。また、作業現場での環境に影響されず、作業時間を短縮することができ、接続部の補強スペースも小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の概略を説明する図である。
【図２】本発明を海底光ケーブルの修理に適用した例を示す図である。
【図３】従来の技術を説明する図である
【図４】従来の他の技術を説明する図である。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ…光ファイバ、１１ｃ…割り入れ光ファイバ、１２ａ、１２ｂ…クラッド部、１３ａ，１３ｂ…コア部、１４ａ，１４ｂ…ファイバ被覆、１５…融着接続部、１６…モードフィールド径拡大部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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