(57)【要約】【課題】融着延伸時の過剰損失や、フィールドでの実使用時の原因不明の断線などといった不具合が起こり難い光ファイバ型カプラの製造方法を提供すること。【解決手段】１Ｎ〜１０Ｎの引抜力の保護層を有する複数本の光ファイバから、各光ファイバの保護層の少なくとも一部を被覆除去する工程と、前記光ファイバの被覆除去した部分を超音波の出力が１０Ｗ〜７０Ｗである超音波洗浄に供する工程と、前記被覆除去した部分同士を融着延伸する工程とを有する光ファイバ型カプラの製造方法。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１Ｎ〜１０Ｎの引抜力の保護層を有する複数本の光ファイバから、各光ファイバの保護層の少なくとも一部を被覆除去する工程と、前記光ファイバの被覆除去した部分を超音波の出力が１０Ｗ〜７０Ｗである超音波洗浄に供する工程と、前記被覆除去した部分同士を融着延伸する工程とを有する光ファイバ型カプラの製造方法。
【請求項２】
上記保護層が、紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂からなる層である請求項１に記載の製造方法。
【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型カプラの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムでは、光を分岐、結合あるいは分波、合波するための重要な要素部品として光ファイバ型カプラが使用される。光ファイバ型カプラは光ファイバを加工して得られるため、光ファイバとの結合性に優れ、通過光の損失が低く、多くの分野で使用されている。
【０００３】
光ファイバ型カプラは、複数の単一モードの光ファイバが束ねられ、各光ファイバの一部分が融着延伸されて光結合部分が形成されるものである。該複数の光ファイバのうち１の光ファイバに入射した光は、他の光ファイバに一定分岐比で分岐する。
【０００４】
光ファイバ型カプラの製造方法を概説すると以下のとおりである。融着すべき複数本の光ファイバの、融着すべき部分について紫外線硬化型樹脂等からなる保護被覆材（以下、「保護層」ともいう）を予め除去し、それぞれの光ファイバをクランプ等を用いて該光ファイバが互いに接触するように固定する。該光ファイバの接触部分を酸水素炎で加熱して複数本の光ファイバを融着させる。このとき光ファイバを固定しているクランプ等を移動させることで、延伸がなされ、融着延伸物を得る。次いで、外部応力による光軸のずれの発生を防ぐためにガラスやセラミックス等からなる基材に収納されたり、さらに金属等からなる保護管に挿入されるなどして、光ファイバ型カプラが製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のようにして得た光ファイバ型カプラには、フィールドでの実使用時に原因不明の断線を起こすものが存在する。本発明は、このような原因不明の断線が起こり難い光ファイバ型カプラの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記融着延伸の前に予め除去する保護層に起因する光ファイバ上の微小な傷が上記断線の原因となっていることを見出した。すなわち、上記製造方法においては、除去装置によって光ファイバから保護層を除去した後に、光ファイバ上に付着した保護層の残留物（粉）をアルコールを染み込ませた布等で拭き取っていたが、この際に光ファイバに微小な傷が生じて、この傷が実使用時にヒートサイクルがかかることで成長して断線に至っていたのである。
【０００７】
この知見に基いて、前記保護層の残留物（粉）を拭き取らずに製造を続けることも検討したが、この場合には、上記融着延伸を行う際に、過剰損失が発生し上手く融着延伸ができないといった不具合が生じてしまうことも新たに確認した。
【０００８】
本発明者らはさらに鋭意検討した結果、保護層の被覆除去において加える力と、その後の洗浄方法に着目し、上記問題を解決し得る光ファイバ型カプラの製造方法である本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明の特徴は以下のとおりである。
（１）１Ｎ〜１０Ｎの引抜力の保護層を有する複数本の光ファイバから、各光ファイバの保護層の少なくとも一部を被覆除去する工程と、前記光ファイバの被覆除去した部分を超音波の出力が１０Ｗ〜７０Ｗである超音波洗浄に供する工程と、前記被覆除去した部分同士を融着延伸する工程とを有する光ファイバ型カプラの製造方法。
（２）上記保護層が、紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂からなる層である上記（１）に記載の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバ型カプラの製造方法は、複数本の光ファイバを融着延伸する部分を露出させるために、所定の引抜力の保護層を有する光ファイバを用いて、その保護層を被覆除去し、ついで、所定の出力による超音波洗浄に供することを特徴とする。
【００１１】
ここで「光ファイバ型カプラ」とは、複数本の光ファイバからなり、各光ファイバの一部分が融着延伸されて光結合部分が形成されてなるものであって、それ自体で最終的な製品を形成していてもよいし、例えば、エルビウム（Ｅｒ）添加ファイバ増幅器などといった最終製品に組み込まれる部材であってもよい。
【００１２】
本発明で用いられる光ファイバは特に限定はなく、公知のものを用いることができる。光ファイバの材質（例えば、ガラス、石英ガラス、Ｇｅ添加石英ガラス、Ｅｒ添加石英ガラス等）、寸法等も光ファイバ型カプラの目的に応じて任意に決めることができる。光ファイバの具体例として、公知のガラス（石英）製のコアとクラッドからなる光ファイバ素線の外周に保護層を被覆させたものを挙げることができる。
【００１３】
光ファイバの保護層は、後述する所定の引抜力を有する限りその材質、厚さ等は特に限定はない。該保護層には通常、紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂、熱硬化型シリコーン樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂等が用いられるが、本発明では、従来の引抜力（１０Ｎより大きく１５Ｎ以下）よりも小さい引抜力の保護層を有する光ファイバを用いるので、保護層としては、ガラスとの密着力の小さな紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂を用いることが好ましい。
【００１４】
このような保護層を有する光ファイバは、例えば、石英ガラス母材を所定の光ファイバ径に線引き加工する際に、同時に紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂を塗布、紫外線照射、巻取り、または、熱硬化型シリコーン樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂を塗布、熱処理、巻取りなどをするという方法により製造することができる。
【００１５】
本発明の製造方法は、所定の引抜力を有する保護層が被覆された光ファイバの少なくとも一部（融着延伸する部分）を被覆除去する工程を有することを特徴とする。被覆除去とは、光ファイバの軸方向への引っ張りによって保護層の所望の部位を取り去ることをいい、当該引っ張りの際に加える力の最大値を引抜力という。本発明では、除去した保護層の残留物（粉）を低減しつつ確実に被覆除去を行う観点から１Ｎ〜１０Ｎという従来よりも小さな引抜力の保護層を有する光ファイバを用いることが必要であり、引抜力が小さすぎると心線突出しなどの不具合が発生する傾向があるため、該引抜力は３Ｎ〜１０Ｎであることが好ましい。
【００１６】
光ファイバの保護層の引抜力は以下の方法により測定される。図２は、当該測定方法を模式的に示す図である。
【００１７】
測定対象とする保護層を有する光ファイバ１をＰＥＴシート１４（５０ｍｍ×５０ｍｍ）に接着剤（東亞合成（株）製、アロンアルファ）で固定し、図２のように上下にチャックを有する引張試験装置（オリエンテック社製、テンシロンＵＣＴ−５００）の上部チャック１５でＰＥＴシート１４を挟み、下部チャック１６で光ファイバ１を挟む（挟持の位置等は図２参照）。次いで、両チャックを３ｍｍ／ｍｉｎで上下に引っ張り、そのときのピーク荷重を引抜力とする。
【００１８】
本発明の製造方法においては、上述のように保護層の少なくとも一部を被覆除去した後、融着延伸を施す前に、後述の条件による超音波洗浄に供することが必要である。超音波洗浄により保護層の被覆除去に伴う残留物（粉）を除去することができるので、その後の融着延伸における不具合の低減が図られ、かつ、従来の拭き取りとは異なり光ファイバ上に傷がつくおそれも少ないので、実使用時に断線し難く、過剰損失も低減できるのである。
【００１９】
超音波洗浄は従来公知の方法、例えば、槽に蓄えた清浄な水、エタノール等に、洗浄対象物（保護層を被覆除去した光ファイバ）を浸漬して超音波を印加することによって容易に行うことができる。このような超音波洗浄を行う装置は市販されており（例えば、シャープ製、ＵＴ−１０５）、そういった装置をそのまま用いてもよい。
【００２０】
他の洗浄に比べて、超音波洗浄を行う場合には、所謂「手作業」が少なく、洗浄の条件を容易に数値化することができ、製造条件の再現性が高まるという利点も生じる。すなわち、超音波洗浄においては、超音波の出力を制御することによって洗浄の条件をほぼ一意に決めることができるので、製造ロットごとの洗浄条件を揃えることができ、最終製品の品質のバラツキを低減することも可能になる。
【００２１】
本発明における超音波洗浄の条件は以下のとおりである。
超音波の出力；光ファイバに付着した保護層の残留物（粉）を除去し、かつ、光ファイバ強度の低下を防止する点から１０Ｗ〜７０Ｗであることが必要であり、好ましくは３０Ｗ〜６５Ｗである。
洗浄時間；光ファイバに付着した保護層の残留物（粉）を除去する点から５秒以上が好ましく、１０秒以上がより好ましい。光ファイバ強度の低下を防止する点から１０分以下が好ましく、１分以下がより好ましい。
【００２２】
次いで、光ファイバは、保護層を除去した部分を融着延伸する工程に供される。当該工程は複数本の光ファイバを加熱して融着させ、かつ、引き伸ばして融着延伸物を得る工程であれば、その方法は特に限定はなく、公知の手段により実施すればよい。例えば、従来技術の説明で記載したように、融着延伸すべき複数本の光ファイバを、保護層を除去した部分が接するようにクランプ等で固定した後、当該部分を酸水素炎等で加熱（好ましくは１０００〜２０００℃）して融着させ、前記クランプ等を移動させることで延伸をすることができる。
【００２３】
このようにして得られた融着延伸物は、外部応力による光軸のずれの発生を防ぐためにガラスやセラミックス等からなる基材に紫外線硬化型接着剤等を用いて固定されたり、さらにＳＵＳパイプなどといった金属等からなる保護管に常温硬化型変性シリコーン樹脂等で固定し、該ＳＵＳパイプ端を常温硬化型シリコーンゴム等で封止するなどして、光ファイバ型カプラが製造される。融着延伸物から光ファイバ型カプラへと加工する方法も特に限定はなく、該カプラの用途等に応じて従来技術を適宜参照することができ、以下の実施例にその一例を記載する。
【００２４】
【実施例】
以下、各実施例に基づいて、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
【００２５】
［光ファイバ型カプラの製造］
図１は、実施例、比較例における光ファイバ型カプラを製造する方法の要部を示した図である。後述する所定の引抜力の保護層３を有する光ファイバ１および２について、融着すべき部分における保護層３を、オプテル製ＵＶ樹脂ストリッパを用いて被覆除去した。エタノールを染み込ませた綿を用意し、光ファイバの心線に触れないようにしながら被覆除去した保護層３のバリを除去した。各光ファイバ１および２の保護層３を被覆除去した部分をエタノールを入れた超音波洗浄器（ＵＴ−１０５：シャープ製）に所定の出力（後述）で１０秒間浸漬して、上記保護層３の引抜に伴う残留物（粉）の除去を図った。
【００２６】
このようにして保護層３を被覆除去した光ファイバ１および２を各々クランプ４および５を用いて互いに接触する状態で固定した。クランプ４および５は、ねじ棒６とガイド棒７および駆動モータからなる引っ張り機構に連結している。光ファイバ１および２の接触部分を酸水素炎９で加熱して２本の光ファイバ１および２を融着させた。ここで駆動モータ８を回転させて、クランプ４および５を矢印方向に移動させ、光ファイバ１および２を軸方向に引き伸ばしてテーパ状の光結合部分１０を形成した。この際、光源１１から光ファイバ１に所定の波長の光を入射させ、光ファイバ１からの出力光量を光検出器１２で検出し、光ファイバ２からの出力光量を光検出器１３で検出して分岐比を検知しながら延伸し、所望の分岐比になったときに駆動モータ８を停止して延伸を止めた。前記のようにして得られた光ファイバ１および２の融着延伸物は、テーパ状の光結合部分１０が極めて細く、機械強度が低くなっているため、僅かな外力により軸がずれ、光の分岐比などが変化して動作特性が不安定になってしまう。このため、光ファイバ１および２の融着延伸物を基材に接着収納し、外部応力が加わらないようにした。
【００２７】
［評価方法−引抜力］
各光ファイバの保護層の引抜力の測定は、上述の図２のようにして、上述したとおりの方法で行った。
【００２８】
［評価方法−洗浄後の粉の有無］
上記光ファイバ型カプラの製造過程において、超音波洗浄を施した後の光ファイバの保護層に由来する粉の有無を目視で確認した。
【００２９】
［評価方法−光ファイバ引張試験（低強度部）］
上記光ファイバ型カプラの製造過程において、超音波洗浄を施した後の長さ３ｍの光ファイバの両端を直径１００ｍｍのマンドレル治具に巻きつけて固定した。室温で５０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で引張り、光ファイバ破断時の荷重を読み取って、低強度部の値とした（Ｎ＝５０）。
【００３０】
［評価方法−光ファイバ型カプラの過剰損失］
図３（Ａ）に示すように、上記カプラ製造前の２本の光ファイバ１の片端（１本のみ）に光源１７、他端（２本）にパワーメーターＡ、Ｂ（それぞれ符号１８Ａ、１８Ｂ）を接続する。カプラ製造前のパワーメーターＡ（１８Ａ）の読みをＡ０（ｄＢ）とする。その後、２本の光ファイバ１を上述のように融着延伸した後（図３（Ｂ））のパワーメーターＡ、Ｂの読みをＡ１、Ｂ１とする。このとき、過剰損失Ｉａを、Ｉａ＝Ａ０−Ａ１−Ｂ１（ｄＢ）として算出した。
【００３１】
［実施例１］
引抜力が９．４Ｎの保護層３を有する光ファイバ１および２を用いて上述のようにして、光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。保護層３の被覆除去後の洗浄における超音波の出力は５０Ｗであった。
【００３２】
［実施例２］
引抜力が４．０Ｎの保護層３を有する光ファイバ１および２を用いたこと以外は、実施例１と同様に光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。
【００３３】
［実施例３］
引抜力が３．０Ｎの保護層３を有する光ファイバ１および２を用いたこと以外は、実施例１と同様に光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。
【００３４】
［実施例４］
保護層３の被覆除去後の洗浄における超音波の出力を６０Ｗに変えたこと以外は、実施例１と同様に光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。
【００３５】
［実施例５］
保護層３の被覆除去後の洗浄における超音波の出力を６５Ｗに変えたこと以外は、実施例１と同様に光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。
【００３６】
［比較例１］
引抜力が１２Ｎの保護層３を有する光ファイバ１および２を用いたこと以外は、実施例１と同様に光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。
【００３７】
［比較例２］
保護層３の被覆除去後の洗浄における超音波の出力を８０Ｗに変えたこと以外は、実施例１と同様に光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。
【００３８】
［比較例３］
保護層３の被覆除去後の洗浄における超音波の出力を１００Ｗに変えたこと以外は、実施例１と同様に光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。
【００３９】
［比較例４］
保護層３の被覆除去後、超音波洗浄器を用いずに、光ファイバ１および２をエタノールに３０秒間浸漬することで洗浄を行ったこと以外は、実施例１と同様に光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。
【００４０】
［比較例５］
保護層３の被覆除去後、超音波洗浄もエタノールへの浸漬も行わず、従来どおりエタノールを染み込ませた綿布で保護層３を除去した光ファイバ１および２の表面を粉が取れる程度の強さで拭き、該光ファイバ１および２をその長軸を中心に９０°回転した後、もう一度拭いたこと以外は、実施例１と同様に光ファイバ型カプラを製造し、各種測定を行った。
【００４１】
［結果］
各実施例、比較例における上記測定の結果を表１にまとめる。表１における符号の意味は次のとおりである。
洗浄後の粉の有無：目視にて粉の存在が認められなければ“○”、認められれば“×”とした。
低強度部：Ｎ＝５０の測定のうち、低強度部の値が５０Ｎ以下であるものが３０％以下の個数であれば“○”、３０％より多い個数であれば“×”とした。
過剰損失：過剰損失の値が０．５ｄＢ以下であれば“○”、０．５ｄＢより大きければ“×”とした。
【００４２】
【表１】
2004037893.tif 000002
【００４３】
【発明の効果】
本発明においては、従来よりも小さな引抜力の保護層を有する光ファイバを用いることで保護層の残留物（粉）を低減でき、さらに光ファイバに傷をつけ難い条件で前記保護層の残留物（粉）を除去することができるので、融着延伸時の不具合（例えば、過剰損失の発生など）や、光ファイバ型カプラとしての実使用時の不具合（例えば、断線等）を低減することができる。また、本発明の製造方法においては、従来の手作業で保護層の残留物（粉）を拭き取る場合に比べて、洗浄条件の数値化が容易であり、再現性よく大量生産を行うことができ、製品間のバラツキを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例、比較例における光ファイバ型カプラを製造する方法の要部を示した図である。
【図２】光ファイバの保護層の引抜力を測定する方法を模式的に示す図である。
【図３】光ファイバ型カプラの過剰損失の測定を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１、２　光ファイバ
３　保護層
４、５　クランプ
６　ねじ棒
７　ガイド棒
８　駆動モータ
９　酸水素炎
１０　光結合部分
１１　光源
１２、１３　光検出器
１４　ＰＥＴシート
１５　上部チャック
１６　下部チャック
１７　光源
１８Ａ　パワーメーターＡ
１８Ｂ　パワーメーターＢ
【図１】
2004037893.tif 000003
【図２】
2004037893.tif 000004
【図３】
2004037893.tif 000005