(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを切断処理して光ファイバ端面を形成する光ファイバ切断ステップＡ１と、
光ファイバ端面においてコアの中心軸線と光ファイバ端面との交点を円心として、コア半径以上の半径で境界円を生成し、該境界円以内の領域を第１領域とし、該境界円以外かつ光ファイバ端面の外縁以内の領域を第２領域とし、前記光ファイバ端面に熱源を供給することにより、前記第２領域のみに対して面取り溶融処理を行う面取り溶融ステップＡと、
光ファイバ端部の液状光ファイバの表面張力作用で光ファイバ端面の外縁を弧面又は面取り斜面となるようにする端面成形ステップＢと、
前記ステップΒの後に、前記ステップΒで成形された光ファイバ端面に対して品質検出を行い、前記第１領域内において尖った角、傾斜角、バリやひび割れの不良箇所が発生すると、ステップＡ１に戻り、前記第２領域内のみにおいて不良箇所が発生すると、ステップΑに戻り、さもないと、処理を終了する成形端面品質検出ステップＢ１と、
を含むことを特徴とする光ファイバ端面処理方法。
【請求項２】
前記ステップＡ１の後、かつ前記ステップＡの前に、
溶融処理を必要とする光ファイバ端面を溶融処理可能な距離範囲内に移す距離位置決めステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項３】
前記ステップＡ１の後、かつ前記ステップＡの前に、
切断することにより形成される光ファイバ端面に対して端面品質検出を行う品質検出ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項４】
前記品質検出は、
切断処理が行われた光ファイバ端面とコアの軸線との夾角がθより小さいと、ステップＡ１に戻る斜度検出と、
前記第１領域内において尖った角、傾斜角、バリやひび割れの不良箇所が発生すると、ステップＡ１に戻る不良箇所検出と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項５】
前記斜度検出の時に、光ファイバ端面とコアの軸線との夾角θの範囲が８０°〜９０°であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ端面処理方法。
【請求項６】
前記第２領域のみに対して溶融処理を行うための放電手段と、光ファイバ端面の品質及び光ファイバ端面と熱源との距離を検出するための検出手段と、を備え、前記放電手段は放電電極を備え、前記検出手段はカメラと距離測定手段とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ファイバ端面処理方法に用いられる処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバの技術分野に属し、特に光ファイバ端面処理方法、光ファイバ端面及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ同士間や光ファイバとほかのデバイスとの接続は、高い光伝送効率を確保するために、コア部の位置合わせを必要とする。従来、接続しようとする光ファイバ端面の処理方法は主として、光ファイバ切断処理と光ファイバ研磨処理との２種類の方法がある。光ファイバ切断処理方法は、光ファイバカッタで光ファイバを切断して平坦な光ファイバ端面を形成する。光ファイバ研磨処理方法は、光ファイバ研磨機で複数の工程の研磨を行い、光ファイバ端面を平滑な平面、斜面又は弧面に研磨する。２種類の加工過程を比べて、光ファイバ切断処理方法は相対的に簡単であり、切断面が平面であり、特にコア自体が比較的脆いという特性により、切断後、コアの端面及びコアクラッド近傍の端面が比較的平坦である。しかしながら、光ファイバカッタの精度に限られ、形成される切断端面、特に切断端面におけるコア及び光ファイバクラッド端部から遠く離れるエッジに尖った角、傾斜角、バリやひび割れ等の不良箇所が発生しやすく、光ファイバ接続時に望ましくない挿入損失と反射損失の指標が得られてしまう。それに対して、光ファイバ研磨処理方法により形成される端面は、光ファイバコア間の確実な物理的接触を実現でき、接続性に優れ、安定性が高いが、その製造手続きが相対的に複雑で、製造コストが高い。
【０００３】
従来技術として、中国特許文献ＣＮ  １０２３４６２７５Ａに、熱源を供給して光ファイバ端部の温度を光ファイバ材料の融点以上に瞬間達させ、次に液状光ファイバ端部の表面張力作用で光ファイバ端面を平滑な球面又は準球面に形成し、光ファイバの突合せ時、光ファイバ端面がよりよく物理的接触し、研磨法処理に近い効果を実現する光ファイバ端面処理方法が記載されている。従来の処理方法に比べて、該特許文献に提供される光ファイバ端面溶融処理法は、屈折率整合流体等による悪影響を回避し、ある程度において接続時の光ファイバコアの確実な物理的接触を確保することができる。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献に記載される方法によって、切断することにより形成される光ファイバ端面全体に対して溶融処理を行い、球面又は準球面を形成する時、光ファイバ端面の液体表面張力だけで所定の球面又は準球面を形成することはなかなか難しいであるとともに、該方法は溶融処理の加工面積が大きくて、工程が複雑である。さらに、光ファイバクラッド内のコア端面を同時に溶融処理することは回避できない。しかしながら、光ファイバコア自体が脆くて変形しやすいので、これに対して溶融処理を直接行うと、コアが端面外へ突出しやすく、厳しい場合、コアと光ファイバクラッドとの結合箇所にコアとクラッドの相互融合が発生して、コアとコアクラッドとの結合箇所においてそれぞれ設計屈折率が変化し、それによりコアにおける光伝送性能に影響を及ぼすとともに、光ファイバ端面を接合する時の位置合わせが難しくなり、それによりその位置合わせの精度が低下するので、一般的にはコア領域を直接に溶融処理することが好ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、光ファイバ端面処理方法、光ファイバ端面及び処理装置を提供することを目的とし、該方法による処理を行う箇所の面積が小さくて実現しやすく、該方法で処理して形成された光ファイバ端面が平滑かつ平坦であり、接合する時の接触面積が大きく、位置合わせが容易である。該装置は、光ファイバ端面の品質や光ファイバ端面と電極との間の距離を検出することに用いられる検出手段を追加し、端面処理の精度を向上させ、処理の柔軟性を高める。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明は以下の技術案を採用する。
【０００７】
光ファイバ端面処理方法であって、
光ファイバを切断して形成された光ファイバ端面に熱源を供給することにより、前記光ファイバ端面の外縁に対して面取り溶融処理を行う面取り溶融ステップＡと、
光ファイバ端部の液状光ファイバの表面張力作用で光ファイバ端面の外縁を弧面又は面取り斜面となるようにする端面成形ステップＢと、を含む。
【０００８】
前記ステップＡの面取り溶融を行う時に、光ファイバ端面において、コアの中心軸線と光ファイバ端面との交点を円心とし、コア半径以上の半径で境界円を生成し、該境界円以内の領域が第１領域で、該境界円以外かつ光ファイバ端面の外縁以内の領域が第２領域であり、第２領域が面取り溶融処理の領域である。
【０００９】
前記ステップＡの前に、
光ファイバを切断処理して光ファイバ端面を形成する光ファイバ切断ステップＡ１をさらに含む。
【００１０】
前記ステップＡ１の後、かつ前記ステップＡの前に、
溶融処理を必要とする光ファイバ端面を溶融処理可能な距離範囲内に移す距離位置決めステップをさらに含む。
【００１１】
前記ステップＡ１の後、かつ前記ステップＡの前に、
切断することにより形成される光ファイバ端面に対して端面品質検出を行う品質検出ステップをさらに含む。
【００１２】
前記品質検出は、
切断することにより形成される光ファイバ端面とコアの軸線との夾角がθより小さいと、ステップＡ１に戻る斜度検出と、
光ファイバ端面においてコアの中心軸線と光ファイバ端面との交点を円心とし、コア半径以上の寸法を半径として境界円を生成し、該境界円以内の領域が第１領域で、該境界円以外かつ光ファイバ端面の外縁以内の領域が第２領域であり、前記第２領域が面取り溶融処理の領域であり、第１領域内において尖った角、傾斜角、バリやひび割れの不良箇所が発生すると、ステップＡ１に戻る不良箇所検出と、を含む。
【００１３】
前記斜度検出の時に、光ファイバ端面とコアの軸線との夾角θの範囲が８０°〜９０°である。
【００１４】
前記ステップＢの後に、
前記ステップＢで成形された光ファイバ端面に対して品質検出を行い、光ファイバ端面においてコアの中心軸線と光ファイバ端面との交点を円心とし、コア半径以上の寸法を半径として境界円を生成し、該境界円以内の領域が第１領域で、該境界円以外かつ光ファイバ端面の外縁以内の領域が第２領域であり、第１領域内において尖った角、傾斜角、バリやひび割れの不良箇所が発生すると、ステップＡ１に戻り、第２領域内のみにおいて不良箇所が発生すると、ステップＡに戻り、さもないと、処理を終了する成形端面品質検出ステップＢ１をさらに含む。
【００１５】
前記ステップＡにおける熱源として、アーク、レーザ、炎で形成される熱源を用いる。
【００１６】
前記光ファイバ端面処理方法を用いて形成される光ファイバ端面である。
【００１７】
前記光ファイバ端面処理方法に用いられる処理装置であって、溶融処理を行うための放電手段と、光ファイバ端面の品質及び光ファイバ端面と熱源との距離を検出するための検出手段と、を備え、前記放電手段は放電電極を備え、前記検出手段はカメラと距離測定手段とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の有益な効果について、本発明の光ファイバ端面処理方法は光ファイバ端面のクラッドの外縁だけに対して面取り溶融処理を行うことにより、溶融処理が行われる箇所の面積を低減させ、処理がさらに簡単になり、処理が行われて形成される光ファイバ端面の形状をさらに確保しやすくなるだけでなく、コアとコア近傍の端面が溶融処理により融合することを効果的に回避し、元のコア及びコア近傍の端面切断処理が行われて形成した断面形状を保留し、最終的にさらに優れた光ファイバ端面を形成する。本発明の光ファイバ端面処理方法によって形成された光ファイバ端面のコア端面が光ファイバを切断して形成された断面であり、光ファイバ端面の外縁面が弧面又は面取り弧面で、コア端面より低い。該光ファイバ端面は、接合中にコア端面の位置合わせをさらに確保しやすく、コアの確実な物理的接触を確保し、光ファイバの接合伝送指標を向上させる。本発明の光ファイバ端面処理装置は、放電手段以外、検出手段も備え、切断後に切断処理が行われた光ファイバ端面の品質をリアルタイム検出でき、溶融処理を直接に行うか再切断に戻るかを判断することに用いられ、さらに処理中に該検出手段でよりうまく光ファイバ端面と熱源との距離を調節でき、光ファイバ端面を熱源による溶融の有効範囲内に位置させ、後続の面取り溶融動作が端面に有効であることを確保し、それにより光ファイバ端面処理の精度と効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る光ファイバ切断後の構造断面図である。
【図２ａ】図１の光ファイバ切断端面の領域区画の模式図である。
【図２ｂ】図１の光ファイバ切断端面の品質領域区画の模式図である。
【図３】図１の光ファイバ切断端面の溶融処理の原理模式図である。
【図４】図１の光ファイバ端面の溶融処理の状態模式図である。
【図５ａ】本発明に係る光ファイバ端面処理方法で処理された光ファイバ端面の構造模式図である。
【図５ｂ】本発明に係る光ファイバ端面処理方法で処理された他の光ファイバ端面の構造模式図である。
【図６】図５の溶融処理された光ファイバ端面の突合せ模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面と具体的な実施例を参照しながら本発明を更に説明する。
【００２１】
図１〜６に示されるように、光ファイバ端面処理方法は、
光ファイバを切断して形成された光ファイバ端面３に熱源を供給することにより、前記光ファイバ端面３の外縁に対して面取り溶融処理を行う面取り溶融ステップＡと、
光ファイバ端部の液状光ファイバの表面張力作用で光ファイバ端面の外縁３３を弧面又は面取り斜面となるようにする端面成形ステップＢと、を含む。
【００２２】
好ましくは、本実施例において、面取り溶融を行う時に、溶融処理によって形成される光ファイバ端面の外縁３３が面取り斜面又は弧面である。
【００２３】
前記ステップＡの面取り溶融を行う時に、光ファイバ端面３において、コアの中心軸線と光ファイバ端面３との交点を円心として、コア半径以上の半径で境界円４を生成し、該境界円４以内の領域が第１領域５で、該境界円以外かつ光ファイバ端面の外縁以内の領域が第２領域６であり、第２領域６が面取り溶融処理の領域である。
【００２４】
前記ステップＡの前に、
光ファイバを切断処理して光ファイバ端面３を形成する光ファイバ切断ステップＡ１をさらに含む。
【００２５】
前記ステップＡ１の後、かつ前記ステップＡの前に、
溶融処理を必要とする光ファイバ端面３を溶融処理可能な距離範囲内に移す距離位置決めステップをさらに含む。
【００２６】
前記ステップＡ１の後、かつ前記ステップＡの前に、
切断することにより形成される光ファイバ端面３に対して端面品質検出を行う品質検出ステップをさらに含む。
【００２７】
前記品質検出は、
切断することにより形成される光ファイバ端面３とコア２の軸線との夾角がθより小さいと、ステップＡ１に戻る斜度検出と、
光ファイバ端面３においてコア２の中心軸線と光ファイバ端面３との交点を円心とし、コア２の半径以上の寸法を半径として境界円４を生成し、該境界円４以内の領域が第１領域５で、該境界円４以外かつ光ファイバ端面３の外縁以内の領域が第２領域６であり、前記第２領域６が面取り溶融処理の領域であり、第１領域５内において尖った角、傾斜角、バリやひび割れの不良箇所３１が発生すると、ステップＡ１に戻る不良箇所検出と、を含む。
【００２８】
前記斜度検出の時に、光ファイバ端面とコアの軸線との夾角θの範囲が８０°〜９０°である。
【００２９】
前記ステップΒの後に、
前記ステップΒで成形された光ファイバ端面３に対して品質検出を行い、光ファイバ端面３においてコアの中心軸線と光ファイバ端面３との交点を円心とし、コア半径以上の寸法を半径として境界円４を生成し、該境界円４以内の領域が第１領域５で、該境界円４以外かつ光ファイバ端面３の外縁以内の領域が第２領域６であり、第１領域５内において尖った角、傾斜角、バリやひび割れの不良箇所３１が発生すると、ステップＡ１に戻り、第２領域内のみにおいて不良箇所が発生すると、ステップΑに戻り、さもないと、処理を終了する成形端面品質検出ステップＢ１をさらに含む。
【００３０】
上記光ファイバ端面処理方法を用いて形成される光ファイバ端面である。
【００３１】
前記光ファイバ端面処理方法に用いられる処理装置であって、溶融処理を行うための放電手段と、光ファイバ端面品質及び光ファイバ端面と熱源との距離を検出するための検出手段と、を備え、放電手段は電極を備え、検出手段はカメラと距離測定手段とを備える。
【００３２】
本発明において、溶融の原理は図３に示されるように、溶融処理をしようとする光ファイバ端面３を光ファイバ端面３と熱源から予め設定された距離内に移動させ、光ファイバ端面３の不良箇所３１の所在位置が熱源処理箇所７であり、ここで熱源を設置することにより溶融処理を行う。
【００３３】
本発明の好ましい実施例として、切断することにより形成される光ファイバ端面３は溶融の時に、光ファイバ端面３において、コアの中心軸線と光ファイバ端面３との交点を円心として、コア半径以上の半径で境界円４を生成し、該境界円４以内の領域が第１領域５で、該境界円以外かつ光ファイバ端面の外縁以内の領域が第２領域６であり、品質検出は必要せず、直接に第２領域６を面取り溶融処理を行う領域として、最終成形を行う。溶融の時に、クラッド端面３４だけを処理することを確保し、手順が簡単である。
【００３４】
本発明の他の好ましい実施例として、切断することにより形成される光ファイバ端面３は溶融の前に、処理装置における検出手段の距離測定手段により光ファイバ端面３を位置決めし、溶融しようとする光ファイバ端面３を熱源で溶融可能な距離範囲内に移動させて位置決めし、つまり光ファイバ端面３と放電手段における電極８との距離Ｓを正確に位置決めることは必要とし、溶融の時に、所定の寸法で溶融処理を行えることを確保し、コア端面３２を損傷しないとともに、不良箇所３１が発生した領域を完全に溶融処理することができ、溶融効果及び溶融効率を確保した。位置決め後、処理装置のカメラにより光ファイバ端面３の品質を検出する。
【００３５】
（１）斜度検出について、切断処理が行われた光ファイバ端面３とコア２の軸線との夾角は８０°〜９０°より小さいであれば、ステップＡ１に戻る。
【００３６】
（２）不良箇所検出について、光ファイバ端面３の表面においてコア２の中心軸線と光ファイバ端面３との交点を円心とし、コア２の半径以上の寸法を半径として境界円４を生成し、該境界円４以内の領域が第１領域５で、該境界円４以外かつ光ファイバ端面３の外縁以内の領域が第２領域６であり、以下の２種の状況が生じうると判断できる。
【００３７】
第１の状況は、第１領域５において不良箇所３１が発生すれば、溶融処理を行う時に、コア端面３２をともに溶融処理することは発生しやすく、最終効果を得ることができない。この時、光ファイバを再切断して新たな光ファイバ端面３を形成し、端面品質を再び検出しなければならない。
【００３８】
第２の状況は、第１領域５に不良箇所３１が発生していなければ、光ファイバ端面３の溶融処理を開始する。不良箇所３１が発生した位置に基づき自由に溶融処理を行う。不良箇所３１が境界円４から遠いであれば、溶融処理箇所の面積がやや小さく、でなければ溶融処理箇所の面積がやや大きいが、該処理面積がいずれも所定の範囲内にあり、コア端面３２に影響をもたらすことがない。溶融処理及び端面成形後、成形した端面の品質検出を行い、該端面品質検出は不良箇所３１だけを測定し、斜度を測定せず、処理された光ファイバ端面を繰り返して測定することにより、光ファイバ端面３のコア端面32が切断後の端面であり、溶融処理はされていない端面であることを効果的に確保でき、そして、第２領域６の不良箇所はすでに除去されており、接合効果を確保する。
【００３９】
上記端面品質検出の判断によって、面取り溶融処理を必要とする寸法を効果的に取得することができるだけでなく、不要な溶融処理工程を回避し、処理効率を向上させることができる。勿論、実際の操作において、距離位置決めと溶融処理の順番は交換してもよく、例えばまず距離位置決めを行い、次に品質検出を行い、最終効果も同様である。同様に、品質検出ステップにおける斜度検出と不良箇所検出の順番も交換でき、例えばまず不良箇所検出を行い、次に斜度検出を行い、両方とも条件に合うと、溶融処理を行う。
【００４０】
本発明の処理方法で形成される光ファイバ端面の外縁３３の形状が弧面又は面取り斜面であり、光ファイバ端面３のコア端面３２が光ファイバを切断して形成された断面であり、溶融処理されておらず、図５に示されるように、該弧面又は面取り斜面の寸法が不良箇所３１の面積によって決められる。それにより、溶融処理がさらに柔軟になるだけでなく、最小な接合面積で光ファイバを接合することを確保でき、光ファイバを接合する時に、光ファイバ端面３のコア端面３２により位置合わせを行い、コア２の位置合わせ度を向上させ、さらに光伝送率を向上させることができる。
【００４１】
本発明において、コア２のクラッド１の外縁だけに対して溶融処理を行い、つまり光ファイバ端面３のクラッド端面３４だけに対して溶融処理を行い、溶融の時に、熱源の温度がクラッド１の材料の融点以上であることにより、クラッド１の外縁における不良箇所３１が付けている領域を迅速に溶融させるとともに、溶融時間を精確に制御することにより、溶融後に形成された表面の形状を確保することができる。該処理方法によれば、溶融処理箇所の面積を減少させ、処理がさらに簡単になり、処理が行われて形成された光ファイバ端面の形状をさらに確保しやすくなるだけでなく、コア２とコア２近傍の端面が溶融処理されることを効果的に回避し、元のコア及びコア近傍の端面切断処理が行われて形成された断面を保留する。該処理方法で形成される光ファイバ端面は接合中にコア端面の位置合わせをさらに確保しやすく、コアの確実な物理的接触を確保し、光ファイバの接合伝送指標を向上させる。また、該処理方法は検出手段付きの処理装置を用いることにより、切断後に光ファイバ端面の品質をリアルタイムに検出でき、直接に溶融処理を行うか再切断に戻るかを判断することに補助し、処理中に該検出手段により光ファイバ端面と熱源との距離をさらによく調節でき、光ファイバ端面を熱源による溶融の有効範囲内に位置させることができ、後続の面取り溶融動作が端面に有効であることを確保し、それにより光ファイバ端面処理の精度と効率を向上させる。
【００４２】
上記は本発明の好ましい実施例であり、本発明を制限するものではない。当業者にとって、本発明は各種の変更と変化を行うことができる。本発明の趣旨と原則を逸脱せずに行われる変更、等価置換、改良等が、いずれも本発明の保護範囲に属すべきである。
【符号の説明】
【００４３】
１    ：クラッド
２    ：コア
３    ：光ファイバ端面
４    ：境界円
５    ：第１領域
６    ：第２領域
７    ：熱源処理箇所
８    ：電極
３１  ：不良箇所
３２  ：コア端面
３３  ：光ファイバ端面の外縁
３４  ：クラッド端面
【図１】
0006262763.tif 000002
【図２ａ】
0006262763.tif 000003
【図２ｂ】
0006262763.tif 000004
【図３】
0006262763.tif 000005
【図４】
0006262763.tif 000006
【図５ａ】
0006262763.tif 000007
【図５ｂ】
0006262763.tif 000008
【図６】
0006262763.tif 000009