(57)【要約】【課題】信頼性に優れ、反射減衰量等の光学的特性のバラツキが小さい光ファイバを低コストで製造することができる光ファイバの端面加工法、端面加工された光ファイバおよび光ファイバの端面加工装置を提供する。【解決手段】所定の角度に劈開または研磨した光ファイバ端面１１を瞬間溶融することにより、上記課題を解決する。このとき、劈開した光ファイバの端面２の角度θ１が０°以上２０°以下であることが好ましく、また、その瞬間溶融がアーク放電により行われることが好ましい。この方法で製造された光ファイバの端面２は、その外周エッヂ３に丸みを有する点に外観上の特徴がある。また、本発明の光ファイバ端面加工装置は、光ファイバの端面を瞬間溶融するための一対の放電電極と、ホルダーに固定された光ファイバの端面を所定の溶融加工位置に移動させるための位置調整装置と、その放電電極間に所定の放電電圧を供給する電源装置とを備える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の角度に劈開または研磨した光ファイバの端面を瞬間溶融することを特徴とする光ファイバの端面加工方法。
【請求項２】
劈開した光ファイバの端面の角度が０°以上２０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの端面加工方法。
【請求項３】
前記瞬間溶融がアーク放電により行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバの端面加工方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光ファイバの端面加工方法により製造された光ファイバであって、当該光ファイバの劈開面または研磨面の外周エッヂに瞬間溶融に基づく丸みを有し、当該劈開面または研磨面が劈開キズまたは研磨痕を有しないことを特徴とする光ファイバ。
【請求項５】
所定角度に劈開または研磨した光ファイバの端面を溶融加工する装置であって、前記光ファイバの端面を瞬間溶融するための一対の放電電極と、ホルダーに固定された光ファイバの端面を所定の溶融加工位置に移動させるための位置調整装置と、前記放電電極間に所定の放電電圧を供給する電源装置とを備えることを特徴とする光ファイバの端面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの端面加工方法、光ファイバおよび光ファイバの端面加工装置に関し、更に詳しくは、劈開または研磨された光ファイバの端面に存在する顕著な劈開キズ、研磨痕、付着物等をなくすことにより、信頼性に優れ且つ反射減衰量等の光学的特性のバラツキが小さい光ファイバを低コストで製造するための光ファイバの端面加工方法、端面加工された光ファイバおよび光ファイバの端面加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの端面は、通常、研磨により所定の角度に鏡面加工されている。具体的には、先ず、光ファイバの先端の被覆を剥離して裸ファイバを露出させ、その裸ファイバを接着剤等によりフェルール内に挿入固定する。次いで、そのフェルールの端面を粗さの異なる研磨フィルムで段階的に研磨することにより、光ファイバの端面が鏡面研磨される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光ファイバの端面加工方法では、段階的な複数の研磨工程が必要となるので、工数削減によるコストダウンが図れないという問題がある。そのため、加工コストを低減できる光ファイバの新しい端面加工方法の開発が望まれている。
【０００４】
また、研磨による光ファイバの端面加工方法においては、研磨後の研磨面に微細な研磨痕が存在したり、研磨後の超音波洗浄等でも十分に除去できない付着物が存在し易く、そうした研磨痕や付着物が、例えば反射減衰量等の光学的特性のバラツキの要因となることが指摘されている。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的とするところは、信頼性に優れ、反射減衰量等の光学的特性のバラツキが小さい光ファイバを低コストで製造することができる光ファイバの端面加工法、端面加工された光ファイバおよび光ファイバの端面加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１に記載の光ファイバの端面加工方法は、所定の角度に劈開または研磨した光ファイバ端面を瞬間溶融することに特徴を有するものである。
【０００７】
この発明は、研磨手段に代わる新しい端面加工方法および従来の研磨手段により加工された光ファイバの光学的特性をより向上させた端面加工方法を提供したものである。そして、この発明によれば、劈開面上の劈開キズ、ハックル、付着物等や、研磨面上の微細な研磨痕、付着物等があったとしても、それらに基づく信頼性の低下や光学的特性の低下等が生じない程度の短時間の溶融処理により、その端面を溶融処理するので、信頼性に優れ、反射減衰量等の光学的特性のバラツキが小さい光ファイバを低コストで製造することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバの端面加工方法において、劈開した光ファイバの端面の角度が０°以上２０°以下であることに特徴を有する。この発明によれば、２０°以下の角度の劈開面を有する光ファイバに対して、特に信頼性の向上と光ファイバの光学的特性のバラツキの低減を図ることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光ファイバの端面加工方法において、前記瞬間溶融がアーク放電により行われることに特徴を有する。この発明によれば、アーク放電により瞬間溶融するので、光ファイバ端面という微小領域の溶融条件を設定し易い。
【００１０】
上記課題を解決する請求項４に記載の光ファイバは、本発明の光ファイバの端面加工方法により製造された光ファイバであって、当該光ファイバの劈開面または研磨面の外周エッヂに瞬間溶融に基づく丸みを有し、当該劈開面または研磨面は劈開キズまたは研磨痕を有しないことに特徴がある。この発明によれば、光ファイバ端面が、劈開キズや研磨痕等を有しない程度に瞬間溶融されているので、要求される光学的特性を確保でき、信頼性に優れた光ファイバを提供することができる。
【００１１】
上記課題を解決する請求項５に記載の光ファイバの端面加工装置は、所定角度に劈開または研磨した光ファイバの端面を溶融加工する装置であって、前記光ファイバの端面を瞬間溶融するための一対の放電電極と、ホルダーに固定された光ファイバの端面を所定の溶融加工位置に移動させるための位置調整装置と、前記放電電極間に所定の放電電圧を供給する電源装置とを備えることに特徴を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光ファイバの端面加工方法、端面加工された光ファイバおよび光ファイバの端面研磨装置について順次説明する。
【００１３】
（光ファイバの端面加工方法）
本発明の光ファイバの端面加工方法は、図１および図２に示すように、所定の角度θ１に劈開した端面（以下、劈開面１１という。）または所定の角度θ２に研磨した端面（以下、研磨面２１という。）を瞬間溶融する方法である。
【００１４】
先ず、劈開面１１について図１（ａ）（ｃ）を参照しつつ説明する。劈開面１１は、光ファイバ１に張力を加え、必要に応じて捻りつつ、ダイヤモンドカッター等の切断刃を光ファイバ１の表面に押し当てることにより形成される。光ファイバ１に捻りを加えないで劈開させると、その劈開面１１は、光ファイバ１に直交する劈開面１１となり、その角度θ１は約０°となる。一方、光ファイバ１に所定の角度の捻りを加えて劈開させると、その劈開面１１は、光ファイバ１の直交面からその捻り角度に対応した角度θ１だけ傾いた劈開面１１となる。なお、劈開面１１の角度θ１は、捻り角度とほぼ同じ角度で形成されるが、張力や切断刃の押し当て条件により微調整することができる。例えば、ナイロン被覆やＵＶ樹脂層などを除去した直径１２５μｍの裸ファイバに２Ｎ（約０．２ｋｇｆ）程度の張力と約８°の捻りを加えつつ、その裸ファイバ表面に切断刃を押し当てることにより、図１に示すように、約８°傾いた劈開面１１を形成することができる。
【００１５】
本発明においては、劈開面１１の角度θ１が０°以上２０°以下であることが好ましい。劈開面１１の角度が２０°を超える場合には、大きく深いハックル１３が形成されていることが多く、後述する瞬間溶融処理を施しても、光ファイバの信頼性や光学的特性を損なわない程度にそのハックル１３を溶融することができないことがある。なお、より好ましい劈開面１１の角度θ１は０°以上１０°以下であり、この範囲の角度θ１で劈開した劈開面１１は、その後の瞬間溶融処理により、光ファイバにクラックを発生させる可能性のある深い劈開痕（ハックル）を完全になくすことができるので、より優れた信頼性と光学的特性を維持する光ファイバを製造することができる。
【００１６】
劈開面１１には、図１（ａ）に示すように、切断刃が押し当てられた際にできる劈開初期キズ１２（劈開キズと同じ。）、角度θ１が大きい場合に生じる劈開痕（ハックル１３ともいう。）、劈開時に劈開面１１に付着した破片等の付着物１４が存在する。こうした劈開キズ等は、光ファイバの光学的特性（例えば、反射減衰量など）を低下させたり、ファイバ特性のバラツキを大きくする要因ともなっている。本発明の端面加工方法は、そうした劈開キズ等を後述の瞬間溶融手段により、小さくまたは消滅させることができる。
【００１７】
次に、研磨面１２について図２（ａ）（ｂ）を参照しつつ説明する。研磨面１２は、劈開等の任意の手段により切断した光ファイバ１をスリーブに固定し、所定の角度θ２に研磨することによって形成される。研磨面２１を形成する際の光ファイバ１の切断については、被覆層が除去された裸ファイバをファイバクリーバーやファイバカッター等により切断する等の従来の種々の手段を適用できる。また、研磨方法については、光ファイバの端面を研磨した後にスリーブから取り外すことができるように固定して研磨する方法であれば特に限定されず、従来より行われている種々の研磨手段を適用することができる。例えば、粗さの異なる研磨フィルムにより段階的に研磨する公知の研磨方法を適用できる。
【００１８】
本発明においては、研磨面１２の角度θ２は特に限定されず、所望の角度で研磨することができるが、光ファイバ端面２の実用上の仕様用途を考慮すれば、０°以上５０°以下であることが好ましい。
【００１９】
次に、光ファイバ端面への瞬間溶融処理について説明する。
【００２０】
本発明において、瞬間溶融とは、光ファイバ端面としての機能・特性を維持することができる程度にその端面を短時間溶融することをいう。したがって、光ファイバの用途によりその端面に要求される機能・特性は異なるが、本発明においては、その要求に応じた瞬間溶融が光ファイバ端面に施される。
【００２１】
例えば、上述した劈開面１１に対する瞬間溶融は、劈開面１１に形成された劈開キズ１２、劈開痕であるハックル１３、切断時に発生するファイバ破片等の付着物１４（「劈開キズ等」という。）に基づいた光ファイバの光学的特性の低下要因を排除できる程度に、その劈開キズ等を小さくまたは消滅させる条件に設定される。また、上述した研磨面２１に対する瞬間溶融は、研磨面１２に形成された研磨痕２２や、研磨時に発生する研磨粉や砥粒粉等の付着物２３（以下、これらを「研磨痕等」ということがある。）に基づいた光ファイバの光学的特性の低下要因を排除できる程度に、その研磨痕等を小さくまたは消滅させる条件に設定される。なお、光ファイバの光学的特性の低下要因としては、例えば、光ファイバ端面にクラックを発生させ成長させる可能性のある各種の傷の存在や、反射減衰量等の光学的特性を低下させたりそのバラツキを大きくする可能性のある付着物の存在等を挙げることができる。
【００２２】
このとき、光ファイバ端面としての機能・特性を維持することができる程度を超える溶融処理が施されると、光ファイバの用途に応じた光学的特性が低下してしまう。例えば、劈開面１１上に形成された全てのハックル１３を消滅させるために長時間の溶融処理を施すことが、結果的に光ファイバ端面の形状を曲面にし、光ファイバに要求される光学的特性を低下させてしまうことがある。したがって、本発明の瞬間溶融とは、そうならないことを限度とした短時間の溶融処理、という意味である。
【００２３】
瞬間溶融を行う手段としては、劈開面１１または研磨面１２上に付着した劈開キズ等や研磨痕等を小さくまたはなくすことができる手段であればよく特に限定されないが、アーク放電、火炎、レーザー等を利用した溶融手段を適用できる。なかでも、制御の容易さ、信頼性、経済性の面からアーク放電を用いた溶融手段を好ましく適用することができる。
【００２４】
アーク放電は、パルス性アーク放電を繰り返すことによって行われ、例えば、５ｋＶの電圧を、１０ｍｓ〜９９９０ｍｓの範囲で調節し、デューティー比と放電時間を制御して行われる。
【００２５】
このアーク放電は、プレ放電工程と本放電工程とを有することが好ましい。プレ放電工程は、本放電工程よりも高い周波数の電圧を短時間印加する工程であり、本放電工程での瞬間溶融を起こし易くするために適用される。プレ放電工程は、例えば、デューティー比：１０％、放電時間：１０ｍｓ、電圧：５ｋＶで設定され、本放電工程は、例えば、デューティー比：３６〜９９％、放電時間：１０〜９９ｍｓ、電圧：５ｋＶで設定される。
【００２６】
（端面加工された光ファイバ）
上述した光ファイバの端面加工方法により、劈開キズ等や研磨痕が小さいまたは消滅した端面を有する光ファイバが製造される。こうして製造された光ファイバの端面２は、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、その外周エッヂに瞬間溶融に基づく丸みを有している点に外観上の顕著な特徴があり、こうした特徴を有さない他の端面加工方法と区別できる。なお、本発明は、直径１２５μｍの裸ファイバを備えた光ファイバに好ましく適用される。
【００２７】
（端面加工装置）
図３は、本発明の光ファイバの端面加工装置３１の一例を示す概略図である。本発明の端面加工装置３１は、所定角度に劈開または研磨した光ファイバ端面を瞬間溶融するためのアーク放電装置であり、放電電極３２と位置調整装置３３と電源装置３５とを備えている。
【００２８】
放電電極３２は、所定の間隔で向かい合うように配置された一対の電極であり、先端が円錐状に加工されたタングステン電極が好ましく用いられる。光ファイバ端面は、この放電電極３２間で起こるアーク放電により瞬間溶融される（図４を参照。）。
【００２９】
位置調整装置３３は、光ファイバ端面を、上述した放電電極間に移動させるための装置であり、回転ステージ４１、Ｚ軸ステージ４２、Ｘ−Ｙステージ４３とから構成されている。こうした各ステージにより、光ファイバ端面を所定位置に自在に移動させることができる。なお、各ステージの配置は特に限定されず、最上部のステージが回転ステージ４１（図３を参照）であってもＺ軸ステージであってもＸ−Ｙステージであってもよい。光ファイバは、最上部のステージに装着または形成されているホルダー３４で固定される。ホルダー３４の形状としては、板材にＶ溝を有した構造を例示でき、光ファイバ端面付近の裸ファイバ３６をそのＶ溝内に装着し上方からクランプして固定する先端ホルダ部４４と、ＵＶ樹脂で被覆された光ファイバ素線３７またはＵＶ樹脂とナイロンで被覆された光ファイバ芯線（３７）の胴部をＶ溝内に装着し上方からクランプして固定するファイバホルダ部４５とから構成されることが好ましい。
【００３０】
電源装置２５は、デューティー比と放電時間とによりアーク放電条件を設定できるものであり、例えば、電源装置をデューティー比：３６％〜９９％、放電パルス時間：１０ｍｓ〜９９９０ｍｓまで調整可能となっている。電源装置の操作パネルには、例えば、電源スイッチ３６、放電開始スイッチ３７、デューティー比調整スイッチ３８、放電時間調整スイッチ３９等を配置することができる。
【００３１】
【実施例】
実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【００３２】
（実施例１）
先ず、ＵＶ樹脂とナイロンで被覆された直径０．９ｍｍの光ファイバ芯線を準備し、その先端部分の被覆層を剥離して直径１２５μｍの裸ファイバを露出させた。次いで、露出させた裸ファイバに約２Ｎ（約０．２ｋｇｆ）の張力と約８°の捻り加え、ダイヤモンドカッターからなる切断刃をその裸ファイバの表面に押し当てることにより、光ファイバの先端に８°劈開面を形成した（図１（ａ）を参照。）。
【００３３】
こうして得られた８°劈開面を有する光ファイバを、図３に示す光ファイバの端面加工装置３１のホルダー３４にセットして位置調整を行い、次いで、デューティー比：７１％、放電時間：２０００ｍｓの条件でアーク放電を行って、その端面を瞬間溶融した。こうして加工された端面の拡大写真が図１（ｂ）である。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、瞬間溶融する以前の劈開面１１には、劈開キズ１２、ハックル１３、光ファイバの破片等の付着物１４等が観察されたが、図１（ｂ）に示すように、瞬間溶融した後の光ファイバ端面２では、それらの付着物やキズ等の消滅が確認された。なお、瞬間溶融処理が施されているか否かを判断できる特徴的な形態の一つとして、光ファイバ端面２の外周エッヂ３が丸みを帯び、滑らかになっていることが挙げられる。
【００３５】
（実施例２）
上述の実施例１と同様に、その先端を露出させた光ファイバを準備し、得られた光ファイバをスリーブで挟んで固定し、そのスリーブ先端から突出した裸ファイバをファイバクリーバーで切断し、その後、その端面が５０°になるように研磨した。研磨は、粗い研磨フィルムから細かい研磨フィルムまで段階的に使用して研磨した。光ファイバ先端の研磨面２１を、実施例１と同じ条件で瞬間溶融した。こうして得られた光ファイバ端面２の拡大写真が図２（ｂ）である。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、瞬間溶融する以前の研磨面２１には微細な研磨痕２２や砥粒・研磨屑等の付着物２３が見られたが、図２（ｂ）に示すように、瞬間溶融した後の光ファイバ端面２には、それらのキズや付着物は見られなかった。
【００３７】
（反射減衰量の測定）
実施例１で端面加工した光ファイバと、実施例１の端面加工をする前の光ファイバの反射減衰量を測定し、その結果を図５に示した。本発明の端面加工方法により瞬間溶融された光ファイバの反射減衰量は、瞬間溶融されていない光ファイバの反射減衰量よりもバラツキが著しく小さくなっており、その標準偏差を比較すると０．７４から０．３３と半分以下に減少していることが確認された。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバの端面加工方法および光ファイバの端面加工装置によれば、劈開された光ファイバ端面上の劈開キズ等、または、研磨された光ファイバ端面上の研磨痕等を小さくまたは消滅させることができる。その結果、残留キズ等を誘因としたクラックの発生や成長の可能性を著しく低下させることができるので、信頼性に優れ、反射減衰量等の光学的特性のバラツキが小さい光ファイバを製造することができる。
【００３９】
こうした方法および装置による光ファイバの製造は、従来のような裸ファイバのフェルール挿入・接着・端面研磨等による先端形成工程が不要であり、部品点数および加工工数が削減でき、コストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの端面加工方法の対象となる劈開面の拡大写真（ａ）、瞬間溶融された後の光ファイバ端面の拡大写真（ｂ）、および光ファイバ端面の形態説明図（ｃ）の一例である。
【図２】本発明の光ファイバの端面加工方法の対象となる研磨面の拡大写真（ａ）、瞬間溶融された後の光ファイバ端面の拡大写真（ｂ）、および光ファイバ端面の形態説明図（ｃ）の一例である。
【図３】本発明の光ファイバの端面加工装置の一例を示す構成図である。
【図４】本発明の光ファイバの端面加工装置を使用した場合の放電態様の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の端面加工を施した光ファイバと、その端面加工を施していない光ファイバの反射減衰量を比較したグラフである。
【符号の説明】
１　光ファイバ
２　処理された光ファイバ端面
３　外周エッヂ
１１　劈開面
１２　劈開キズ
１３　ハックル
１４　付着物
２１　研磨面
２２　研磨痕
２３　付着物
３１　端面加工装置
３２　放電電極
３３　位置調整装置
３４　ホルダー
３５　電源装置
３６　裸ファイバ
３７　光ファイバ素線または光ファイバ芯線
４１　回転ステージ
４２　Ｚ軸ステージ
４３　Ｘ−Ｙステージ
４４　先端ホルダー部
４５　ファイバホルダー部
４６　電源スイッチ
４７　放電開始スイッチ
４８　デューティー比調整スイッチ
４９　放電時間調整スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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