(57)【要約】【課題】フォトニッククリスタルファイバ（ＰＣＦ）のようにクラッド部分に多数の細孔を有している光ファイバともう一本の光ファイバとを、簡単にコア位置を一致させて接続することができる光ファイバの接続方法及び光ファイバの接続装置を提供する。【解決手段】二本のＰＣＦ１，１をそれぞれ端面５，５が向かい合うようにして保持部材２１，２１に固定保持する。この端面５，５を鏡２２に写してカメラ２４で観察し、その画像を画像処理装置２５で処理し、双方のコア位置を確認する。そしてそのコア位置の情報に従って各第一の駆動部２６を微動させて、双方のコアが同軸上に存するように調節する。それから、端面５，５同士を近づけて突き合わせ、融着接続をする。【選択図】　　図８
2004053625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二本の光ファイバのうち少なくとも一本が中心軸上を延びるコアと該コアに平行に延びる複数の孔とを有するものである該二本の光ファイバを接続する光ファイバの接続方法であって、
上記二本の光ファイバをそれぞれ保持する保持工程と、
上記保持した二本の光ファイバの各端面、或いは一方の光ファイバの端面と他方の光ファイバの側面とをそれぞれ観察し、この観察により得られた双方のコアの位置の情報に基づいて、該双方のコアが同軸上に存し且つ該端面同士が相対するように該少なくとも一本の光ファイバの位置を調節する調節工程と、
上記位置調節した光ファイバを軸方向に移動させて互いの端面を突き合わせて接続する接続工程と、を備えていることを特徴とする光ファイバの接続方法。
【請求項２】
請求項１において、
調節工程では鏡とカメラとを用いて光ファイバの端面を観察することにより該光ファイバの位置を調節することを特徴とする光ファイバの接続方法。
【請求項３】
請求項２において、
調節工程ではカメラによる光ファイバの端面画像を画像処理し、該画像処理の情報により該光ファイバの位置を調節することを特徴とする光ファイバの接続方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一つにおいて、
二本の光ファイバは両方ともコアに平行に延びる複数の孔を有し、端面に現れる該孔の配置形状及び面積が略同じであり、
調節工程では、上記孔の配置が接続工程で互いに重なり合うように上記光ファイバを軸に直交する方向及び軸まわりに回転する方向の少なくとも一方に移動させることにより該光ファイバの位置を調節することを特徴とする光ファイバの接続方法。
【請求項５】
二本の光ファイバの端面同士を突き合わせて接続する光ファイバの接続装置であって、
上記二本の光ファイバを略平行にそれぞれ保持する二つの保持部材と、
上記二本の光ファイバを軸方向、軸に直交する方向及び軸まわりの回転方向にそれぞれ移動させるよう上記保持部材をそれぞれ駆動する第一の駆動部と、
上記各端面の像を上記光ファイバ軸方向とは異なる方向に反射させる鏡と、
上記鏡を少なくとも上記光ファイバ軸上から退避させるように駆動する第二の駆動部と、
上記鏡に映る上記光ファイバの端面の像を写すカメラと、
上記カメラからの画像情報に従って上記光ファイバの各コアが同軸上に存し且つ上記端面同士が相対するように該各光ファイバを移動させる信号を上記第一の駆動部に出力する信号出力装置と、を備えていることを特徴とする光ファイバの接続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二本の光ファイバを接続する光ファイバの接続方法及び光ファイバの接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コア及びクラッドからなる通常の光ファイバでは得ることのできない大きな波長分散を発現する光ファイバとして、フォトニッククリスタルファイバが注目されている。このフォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、さらにクラッド部をサポートするためにクラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えている。
【０００３】
ところで、二本の通常の光ファイバの端部同士を融着等で接続する際には、顕微鏡等により光ファイバを側面の２方向より拡大観察して、コアの位置を合わせて端面同士を突き合わせてから融着を行っている。即ち、Ｇｅ等がドープされたコア部分がクラッド部分とは光の透過率が異なるため、側面からの観察でコア部分が判別できてこのような側面観察より接続を行うことができるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フォトニッククリスタルファイバのようにクラッド部分に多数の細孔を有している光ファイバは、側面から顕微鏡観察してもコアはその周囲の多数の細孔に隠されてしまっていて、コアの位置を判別することができない。従って、従来は外形を合わせて接続しているが、これではコアの偏心等があるため、二本のフォトニッククリスタルファイバのコア位置を一致させて接続することは非常に困難であり、コア位置が一致していないと接続部分での伝送損失が大きくなるという問題が生じる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フォトニッククリスタルファイバのようにクラッド部分に多数の細孔を有している光ファイバともう一本の光ファイバとを、簡単にコア位置を一致させて接続することができる光ファイバの接続方法及び光ファイバの接続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】
上記の目的を達成するために、二本の光ファイバの端面、或いは一方の端面と他方の側面とをそれぞれ観察して、その観察結果に従ってコア位置を合わせてから接続することとした。
【０００７】
具体的には、請求項１に係る発明は、二本の光ファイバのうち少なくとも一本が中心軸上を延びるコアと該コアに平行に延びる複数の孔とを有するものである該二本の光ファイバを接続する光ファイバの接続方法を対象とする。
【０００８】
そして、上記二本の光ファイバをそれぞれ保持する保持工程と、上記保持した二本の光ファイバの各端面、或いは一方の光ファイバの端面と他方の光ファイバの側面とをそれぞれ観察し、この観察により得られた双方のコアの位置の情報に基づいて、該双方のコアが同軸上に存し且つ該端面同士が相対するように該少なくとも一本の光ファイバの位置を調節する調節工程と、上記位置調節した光ファイバを軸方向に移動させて互いの端面を突き合わせて接続する接続工程と、を備えているものとする。
【０００９】
請求項１の接続方法であれば、二本の光ファイバの両方或いは一方の端面に現れたコアの位置を観察することにより、端面同士を突き合わせたときに双方のコアの位置が一致して損失なく接続ができるように二本の光ファイバの位置を簡単に調節することができる。つまり、コアに平行に延びる複数の孔を有する光ファイバでは、光ファイバ側面からの観察によっては、孔の部分は光を通さないため該孔に邪魔をされてコアを観察することができないが、端面観察であれば、コア位置を観察できるため光ファイバを移動させて位置調節をすることが可能である。従って、接続する光ファイバが二本とも、或いは一本が側面観察によりコア位置を確認することが困難な光ファイバであってもコア同士を正確に突き合わせて接続することができる。
【００１０】
また、コア同士の位置を合わせるので、複数の孔の配置形状が互いに異なる光ファイバ同士の接続や一方が孔を有さない通常の光ファイバであるときの接続も容易に行うことができる。一方が通常の光ファイバである場合には、この光ファイバのコア位置は、従来のファイバ側面からの観察法により確認してもよい。端面を観察するときには、コアを観察しやすいように光ファイバに光を導入させることが好ましい。
【００１１】
ここで、コアに平行に延びる複数の孔を有する光ファイバというのは、多数の細孔が結晶状に配置されたフォトニッククリスタルファイバや、偏波保持や分散補償等の種々の光学機能をクラッド部に存する複数の孔により発揮させている光ファイバ等を挙げることができる。また、光ファイバの位置を調節するとは、保持した光ファイバを中心軸に垂直な回転軸まわりに回転させたり、中心軸まわりに回転させたり、中心軸に垂直な方向に移動させたりすることである。
【００１２】
次に、請求項２に係る発明は、請求項１において、調節工程では鏡とカメラとを用いて光ファイバの端面を観察することにより該光ファイバの位置を調節するものとする。
【００１３】
請求項２の接続方法であれば、光ファイバ端面の観察が容易であり、カメラで写した画像で光ファイバ位置の調節を容易にすることができる。なお、鏡にはハーフミラーも含まれる。
【００１４】
次に、請求項３に係る発明は、請求項２において、調節工程ではカメラによる光ファイバの端面画像を画像処理し、該画像処理の情報により該光ファイバの位置を調節するものとする。
【００１５】
請求項３の接続方法であれば、画像処理を行うので、コアの位置を把握することがより容易になり、また、機械による自動での接続を行うこともでき、コア位置精度を向上でき、また接続コストを低下させることができる。
【００１６】
次に、請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか一つにおいて、二本の光ファイバは両方ともコアに平行に延びる複数の孔を有し、端面に現れる該孔の配置形状及び面積が略同じであり、調節工程では、上記孔の配置が接続工程で互いに重なり合うように上記光ファイバを軸に直交する方向及び軸まわりに回転する方向の少なくとも一方に移動させることにより該光ファイバの位置を調節するものとする。
【００１７】
請求項４の接続方法であれば、コア同士の位置が一致して接続されるだけではなく、孔の配置同士も互いに一致して接続されるため、偏波面やフォトニックバンドギャップ構造を一致させてのファイバ接続が可能となる。
【００１８】
ここで、孔の配置が接続工程で互いに重なり合うようにするとは、二本の光ファイバの端面同士を突き合わせた際に、双方の孔の配置の輪郭線同士の位置がほぼ一致していて、孔の配置構造が接続部の前後において連続していることをいう。このように孔の配置を互いに重なり合うようにするには、通常は光ファイバを軸に直交する方向に微動させるとともに軸まわりに回転させて光ファイバの位置を調節する。なお、フォトニックバンドギャップ構造をあまり正確に合わせる必要が無い場合などでは、軸に直交する方向の移動だけで光ファイバ位置の調節を行うこともできる。
【００１９】
次に、請求項５に係る発明は、二本の光ファイバの端面同士を突き合わせて接続する光ファイバの接続装置を対象とする。
【００２０】
そして、上記二本の光ファイバを略平行にそれぞれ保持する二つの保持部材と、上記二本の光ファイバを軸方向、軸に直交する方向及び軸まわりの回転方向にそれぞれ移動させるよう上記保持部材をそれぞれ駆動する第一の駆動部と、上記各端面の像を上記光ファイバ軸方向とは異なる方向に反射させる鏡と、上記鏡を少なくとも上記光ファイバ軸上から退避させるように駆動する第二の駆動部と、上記鏡に映る上記光ファイバの端面の像を写すカメラと、上記カメラからの画像情報に従って上記光ファイバの各コアが同軸上に存し且つ上記端面同士が相対するように該各光ファイバを移動させる信号を上記第一の駆動部に出力する信号出力装置と、を備えているものとする。
【００２１】
請求項５の構成であれば、側面観察でコア位置を確認できない光ファイバであっても簡単に且つ位置精度良く接続することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
フォトニッククリスタルファイバ（以下、ＰＣＦという）１は、図１に示すように、コア１１が中心軸を延びていて、そのまわりにコア１１に平行に延びる複数の孔１３，１３，…を有する石英からなる光ファイバである。複数の孔１３，１３，…が存する部分は、光がコア１１のみを伝送するように光を閉じこめる役割をするクラッド部１２であり、その外周には中実なオーバークラッド部１４が存している。このクラッド部１２は、ＰＣＦ１の端面５に、複数の孔１３，１３，…による六角形の配置形状を形成している。
【００２４】
図８は二本の上記ＰＣＦ１，１の端面５，５同士を接続させる接続装置２の模式的な平面図である。この接続装置２は、二本のＰＣＦ１，１をそれぞれ保持する二つの保持部材２１，２１と、各保持部材２１を支持して移動させる第一の駆動部２６と鏡駆動部材（第二の駆動部）２３の上に設置され二つの保持部材２１，２１の間に置かれた鏡２２と、鏡２２に映る像を写すカメラ２４と、このカメラ２４からの画像情報を画像処理してこの情報に基づいて各第一の駆動部２６及び鏡駆動部材２３に移動の信号及び位置調節の信号を出力する画像処理装置（信号出力装置）２５とを備えている。
【００２５】
この接続装置２を用いた二本のＰＣＦ１，１の端面５，５同士を接続する過程を図２から図７に示す。二本のＰＣＦ１，１は、どちらも図１に示すもので同径である。なお、図２から図７では二本のＰＣＦ１ａ，１ｂと鏡２２のみを示し、他のものは省略している。また、図２から図７では左側にあるものは符号の最後にａを付し、右側にあるものはｂを付している。
【００２６】
二本のＰＣＦ１ａ，１ｂの接続方法は、まず図２に示すように、ＰＣＦ１ａ，１ｂを略平行に、それぞれの端面５ａ，５ｂが略向かい合うようにして、それぞれ保持部材２１に載せて固定保持する。これが保持工程である。このとき鏡２２は、ＰＣＦ１ａ，１ｂの保持作業に邪魔にならないように、ＰＣＦ１ａ，１ｂの間から退避するよう鏡駆動部材２３により動かされている。
【００２７】
次に、図３に示すように、左側のＰＣＦ１ａを鏡２２の横の所定の位置に移動させる。移動は保持部材２１により行われる。以下、ＰＣＦ１ａ，１ｂの移動は同様に保持部材２１，２１によって行われる。鏡２２はＰＣＦ１ａ，１ｂの軸に対して４５度傾けて設けられており、上記所定位置というのは図の下側から鏡２２に映った像をカメラ２４が写したときに端面５ａを観察することができる予め定められた位置のことである。なお、カメラ２４の向いている方向は、ＰＣＦ１ａ，１ｂの軸に対して直交する方向である。それから端面５ａを鏡２２とカメラ２４とを用いて観察し（図中矢印）、カメラ２４に写された端面５ａの画像は画像処理装置２５により画像処理され、コア１１ａの位置及びクラッド部１２ａの孔１３，１３，…の配置と形状とが記憶される。このとき、カメラ２４は端面５ａ全体とコア１１ａ近辺の拡大像との両方が観察できるように低倍率と高倍率との二つの倍率のレンズを備え、切り替えて用いている。また、端面５ａ全体或いはコア１１ａを観察するときには、落射照明によりカメラ２４の方から光を照射している。
【００２８】
次に、図４に示すように、鏡２２の向きを変えて右側のＰＣＦ１ｂの端面５ｂを観察する準備をする。このとき鏡２２は９０度回転して向きを変える。
【００２９】
次に、図５に示すように、右側のＰＣＦ１ｂを鏡２２の横の所定の位置に移動させる。この所定位置は、図３のときと同様に、図の下側から鏡２２の像をカメラ２４が写したときに端面５ｂを観察することができる予め定められた位置のことである。それから端面５ｂを鏡２２とカメラ２４とを用いて観察し（図中矢印）、カメラ２４に写された端面５ｂの画像は画像処理装置２５により画像処理され、コア１１ｂの位置及びクラッド部１２ｂの孔１３，１３，…の配置と形状とが記憶される。そして、このコア１１ｂとクラッド部１２ｂとの画像の情報と、先に記憶された左側のＰＣＦ１ａのコア１１ａの位置及びクラッド部１２ａの孔１３，１３，…の配置と形状との画像処理された画像の情報とが比較され、この比較情報に基づいて画像処理装置２５から第一の駆動部２６に信号が送られて、二本のコア１１ａ，１１ｂが同軸上に存するように、且つ端面５ａ、５ｂ同士をＰＣＦ１ａ，１ｂの軸方向に移動させ近づけて突き合わせたときにクラッド部１２ａ，１２ｂの孔１３，１３，…の配置が重なり合うようにＰＣＦ１ｂを微動させて調節する。二つのクラッド部１１ａ，１１ｂは、同形同面積の六角形であり、３０度ずれているのでＰＣＦ１ｂを中心軸まわりに３０度回転させて調節する。
【００３０】
次に、図６に示すように、鏡２２をＰＣＦ１ａ，１ｂの間から退避させる。以上の図３から図６までが調節工程である。
【００３１】
次に、図７に示すように、双方のＰＣＦ１ａ，１ｂを軸方向に移動させて近づけて双方の端面５ａ，５ｂを突き合わせて不図示の放電加熱装置で融着接続をする。これが、接続工程である。
【００３２】
これまで説明したように、二本のＰＣＦ１ａ，１ｂの端面５ａ，５ｂを鏡２２とカメラ２４により観察し位置調節をして接続を行うので、コア１１ａ，１１ｂの位置が孔１３，１３，…に隠されることなく観察でき双方のコア１１ａ，１１ｂの位置を一致させて接続できるとともに、クラッド部１２の孔１３，１３，…の配置形状も接続時に略一致するように合わせることができる。従って、伝送光の接続部分での損失がほとんどなく、また、フォトニックバンドギャップ構造を一致させて接続したり、偏波面を一致させて接続することが容易に行える。また、双方の端面５ａ，５ｂの画像処理をしてその情報に基づいてＰＣＦ１ａ，１ｂの位置を調節するので、高精度且つ短時間で接続でき、手動の場合に比べてスキルが不要のため、誰にでも容易に高精度の接続が行える。また、接続コストを低減することができる。端面５ａ，５ｂを観察してコア位置を合わせるので、クラッド部１２の孔１３，１３，…の配置形状が異なるＰＣＦ１同士やＰＣＦ１と通常の孔のない光ファイバとの接続も高精度に行える。
【００３３】
（他の実施形態）
上記実施形態は一つの例であって、本発明はこの例に限定されない。接続するＰＣＦ１は、クラッド部１２の形状や孔１３，１３，…の数及び配置形状もどのようなものでも構わないし、異なる種類のＰＣＦ１同士やＰＣＦ１と孔のない光ファイバとを接続しても構わない。また、光ファイバはコア１１に孔を有していても構わない。ＰＣＦ１と孔のない光ファイバとの接続においては、ＰＣＦ１は端面５を観察してコア１１を所定の位置に合わせて固定し、孔のない光ファイバの方は、従来のコア直視法と呼ばれる側方からの観察によりコアを所定の位置に合わせて、端面同士を突き合わせ、接続を行っても構わないし、孔のない光ファイバの方は、接続端面とは反対側の端面より光を導入して接続端面のコアを光らせて端面観察できるようにし、それから双方のファイバの端面を観察して位置合わせを行っても構わない。
【００３４】
また、接続方法も別の工程を入れてもよいし、一部の工程を省略したり融合させてもよいし、順番を入れ替えても良い。鏡２２の代わりにプリズムを用いたりライトガイドを用いて観察をしてもよい。カメラ２４の倍率は、二つに限定されず、一つでもよいし、三つ以上でも構わないし、連続的に倍率が変わるいわゆるズーム方式であっても構わない。
【００３５】
また、光ファイバの軸に対する鏡２２やカメラ２４の向いている角度はどのような角度でも構わないし、カメラ２４を二つ用いて二つの端面５ａ，５ｂを同時に観察しても構わない。ＰＣＦ１ａ，１ｂの位置調節は、いずれのＰＣＦ１ａ，１ｂで行ってもよいし、両方で行ってもよい。また、画像処理装置２５を用いずに目視でモニターを見ながら位置調節を行ってもよい。接続は融着接続以外に、メカニカルスプライスや接着剤による接続などでも構わない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に述べる効果を奏する。
【００３７】
二本の光ファイバのうち少なくとも一本の端面を観察し、コア位置が同軸上となるように光ファイバ位置を調節して接続するので、複数の孔が存していてファイバ側面からコアが観察できない光ファイバでも両方のコア位置を高精度で一致させて接続できる。
【００３８】
端面の観察を鏡とカメラを用いて行い、端面画像を画像処理してその情報で光ファイバの位置調節を行うので、位置調節を高精度に且つ未熟練の作業者であっても容易に行うことができる。
【００３９】
端面に現れる孔の配置形状が接続したときに重なり合うように光ファイバの位置調節を行うので、偏波面やフォトニックバンドギャップ構造を保ったままで接続を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォトニッククリスタルファイバの拡大斜視図である。
【図２】実施形態に係る保持工程の模式図である。
【図３】保持された左側の光ファイバを鏡の横に移動させた模式図である。
【図４】右側の光ファイバ端面を観察できるよう鏡の向きを変えた模式図である。
【図５】保持された右側の光ファイバを鏡の横に移動させた模式図である。
【図６】双方の光ファイバ位置を調節した後、鏡が退避した模式図である。
【図７】双方の光ファイバを融着接続した模式図ある。
【図８】実施形態に係る光ファイバの接続装置の平面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ　　　　　ＰＣＦ
２　　　　　　　　　　　接続装置
５，５ａ，５ｂ　　　　　端面
１１，１１ａ，１１ｂ　　　　コア
１２，１２ａ，１２ｂ　　クラッド部（孔の配置形状）
１３　　　　　　　　　　孔
２１　　　　　　　　　　保持部材
２２　　　　　　　　　　鏡
２３　　　　　　　　　　鏡駆動部材（第二の駆動部）
２４　　　　　　　　　　カメラ
２５　　　　　　　　　　画像処理装置（信号出力装置）
２６　　　　　　　　　　第一の駆動部
【図１】
2004053625.tif 000003
【図２】
2004053625.tif 000004
【図３】
2004053625.tif 000005
【図４】
2004053625.tif 000006
【図５】
2004053625.tif 000007
【図６】
2004053625.tif 000008
【図７】
2004053625.tif 000009
【図８】
2004053625.tif 000010