(57)【要約】【課題】  無機材料からなる光ファイバにおいて光散乱による損失が少ない光ファイバ端面を容易に得ることができる光ファイバの端面処理方法、該方法で端面処理された光ファイバ及び端面処理方法を実施するのに好適な光ファイバ端面処理具の提供。【解決手段】  無機材料からなる光ファイバ１の端面を、該無機材料のガラス転移点〜融点の範囲の温度に加熱した平坦部材３上に押し付けて平坦な端面を得ることを特徴とする光ファイバの端面処理方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料からなる光ファイバの端面を、該無機材料のガラス転移点〜融点の範囲の温度に加熱した平坦部材上に押し付けて平坦な端面を得ることを特徴とする光ファイバの端面処理方法。
【請求項２】
前記平坦部材の平坦面に垂直な線と、前記光ファイバの長さ方向とがなす角度である端面角度が０〜２０度の範囲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処理方法。
【請求項３】
前記光ファイバのホストガラスがフッ化物ガラスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバの端面処理方法。
【請求項４】
前記平坦部材がガラスからなることを特徴とする請求項１〜３に記載の光ファイバの端面処理方法。
【請求項５】
前記平坦部材の表面粗さが１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバの端面処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバの端面処理方法によって処理した端面を有することを特徴とする端面処理光ファイバ。
【請求項７】
平坦部材と、該平坦部材を無機材料からなる光ファイバのガラス転移点〜融点の範囲の温度に加熱するヒータとを備えてなり、前記平坦部材を加熱してその平坦面に前記光ファイバを押し付けて端面処理することを特徴とする光ファイバ端面処理具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光散乱による損失が少ない光ファイバ端面を容易に得ることができる光ファイバの端面処理方法、該方法で端面処理された光ファイバ及び端面処理方法を実施するのに好適な光ファイバ端面処理具に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラス系光ファイバのような無機材料からなる光ファイバにおいて、該光ファイバの端面から光を出し入れする場合、その端面に傷があると、その傷により光の散乱が起こり損失増加をまねく。この損失増加を回避するため、研磨による端面処理が行われる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−１５７９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、フッ化物のように湿気に弱く、機械的強度が低いガラスをホスト材料に用いた場合、研磨作業に時間を要するだけでなく、研磨条件の調整にも時間を要するという欠点があった。また、研磨中に光ファイバに、かけ、割れなどを生じる場合があり、作業効率が悪いという欠点もあった。
【０００４】
また、光ファイバの長さ方向に垂直な端面では光の反射を生じるため、その反射光が光増幅器、ファイバレーザ、光の送受信器などの動作に悪影響を及ぼす。そのため、ファイバの端面での反射を抑制するために、端面の斜め研磨、端面への無反射膜形成などによる無反射処理が施される。前者の場合は光ファイバ端部のフェルール化と端面研磨の工程、後者の場合は光ファイバ端部のフェルール化と端面研磨の工程に加え、無反射膜製膜の工程が加わるため、これらの無反射処理は、多大な時間とコストが必要であった。また、湿気に弱く、機械的強度が低いフッ化物のようなガラスからなる光ファイバの場合、端面の研磨や端面への製膜は困難であり、多大の時間を要した。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、無機材料からなる光ファイバにおいて光散乱による損失が少ない光ファイバ端面を容易に得ることができる光ファイバの端面処理方法、該方法で端面処理された光ファイバ及び端面処理方法を実施するのに好適な光ファイバ端面処理具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、無機材料からなる光ファイバの端面を、該無機材料のガラス転移点〜融点の範囲の温度に加熱した平坦部材上に押し付けて平坦な端面を得ることを特徴とする光ファイバの端面処理方法を提供する。
本発明の方法において、前記平坦部材の平坦面に垂直な線と、前記光ファイバの長さ方向とがなす角度である端面角度が０〜２０度の範囲であることが好ましい。
本発明の方法において、前記光ファイバのホストガラスがフッ化物ガラスであってもよい。
本発明の方法において、前記平坦部材はガラスからなることが好ましい。
本発明の方法において、前記平坦部材の表面粗さが１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０００７】
また本発明は、前記光ファイバの端面処理方法によって処理した端面を有することを特徴とする端面処理光ファイバを提供する。
さらに本発明は、平坦部材と、該平坦部材を無機材料からなる光ファイバのガラス転移点〜融点の範囲の温度に加熱するヒータとを備えてなり、前記平坦部材を加熱してその平坦面に前記光ファイバを押し付けて端面処理することを特徴とする光ファイバ端面処理具を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光ファイバの端面処理方法によれば、無機材料からなる光ファイバにおいて光散乱による損失が少ない光ファイバ端面を容易に得ることができる。
また本発明の端面処理光ファイバは、前記光ファイバの端面処理方法で処理されたものなので、端面処理にかかる作業時間が短く、歩留まりも良いことから、加工コストが低減でき、安価なものとなる。
また本発明の光ファイバ端面処理具によれば、無機材料からなる光ファイバにおいて光散乱による損失が少ない光ファイバ端面を有する光ファイバを短時間で簡単に作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の方法を説明する。
図１に本発明の方法の原理図を示す。この図中符号１は光ファイバ、２は光ファイバ端面処理具である。この光ファイバ端面処理具２は、処理具の上面側に設けられた光ファイバ１が押し付けられる平坦部材３と、該平坦部材３を光ファイバ１を構成する無機材料のガラス転移点〜融点の範囲の温度に加熱するヒータ４とを備えて構成されている。
【００１０】
この光ファイバ１としては、コアとクラッドとがガラスなどの無機材料からなるものが挙げられ、無機材料としては、例えば石英系ガラス、多成分系ガラス、フッ素添加石英ガラス、エルビウムなどの希土類を添加したガラス、ＺＢＬＡＮなどのフッ化物をホスト材料としたガラスなどが挙げられる。また本発明の方法により端面処理し得る光ファイバ１の構造、寸法、伝送特性等は特に限定されず、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、偏波保持型光ファイバ、光増幅用レーザ媒体となる希土類添加光ファイバなどの各種の光ファイバが適用可能であり、また極細径〜大口径の光ファイバの端面処理が可能である。
【００１１】
本発明の方法において、光ファイバ１の端部は、被覆を所定長さ除去して光ファイバ裸線を露出させておく。また端部をフェルール化した光ファイバを処理する場合、フェルール化する前に光ファイバの端面処理することが望ましい。また複数本の光ファイバ心線または素線を並べて一括被覆した光ファイバテープ心線は、その被覆を所定長さ除去して複数の光ファイバ裸線を露出させ、一挙に端面処理することもできる。
【００１２】
光ファイバ端面処理具２は、前記平坦部材３とヒータ４の各構成要素の他に、これらを収容する外装体、温度調節機構、タイマーなどの必要な機器を装備することができる。この平坦部材３は、極めて平坦な面を有する無機材料や金属材料からなっており、その材質は特に限定されないが、例えば、ガラス板、耐熱合金板、アルミナやジルコニアなどのセラミックス板などが用いられ、ガラス板、特に石英ガラス板が好ましい。
【００１３】
この平坦部材の表面粗さは、１０００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以下であることが望ましい。なお、この表面粗さとは、平坦部材の凸凹（山と谷）の差で最も大きい値である。
平坦部材の表面粗さが５００ｎｍを超えると、端面処理して得られる光ファイバ１の端面に凹凸が形成され、この凹凸により光ファイバ１の損失が増加するので好ましくない。
【００１４】
光ファイバ端面処理具２のヒータ４は、光ファイバ１を構成する無機材料のガラス転移点〜融点の範囲の温度に平坦部材３を加熱できればよく、光ファイバ１の構成材料に対応して、比較的低温で済む場合には電気抵抗ヒータ、高温が必要となる場合にはバーナーなどが好ましい。
【００１５】
本発明の方法では、図１に示すように、適温に加熱された平坦部材３に、端面処理をしようとする光ファイバ１の端面を押し付け、所定時間保持した後、光ファイバ１を引き上げる簡単な操作により端面処理を行う。
【００１６】
この時、光ファイバ１は、平坦部材３の平坦面に垂直な線Ａと、この光ファイバ１の長さ方向とがなす角度である端面角度θが０〜２０度の範囲となるように押し付けることが好ましい。この端面角度θが０度の場合に端面処理された光ファイバ１は、光ファイバ１の長さ方向に対し垂直な端面を有するものとなる。また、端面角度θが０度を超える端面処理を行った場合に得られる光ファイバ１は、光ファイバの長さ方向に対し傾斜した端面を有するものとなる。このように傾斜した端面は、端面での反射が抑制されるので、その反射光が光増幅器、ファイバレーザ、光送受信器などの動作に悪影響を及ぼすことが少なくなる。
【００１７】
加熱した平坦部材３に光ファイバ１の端面を押し付ける時間は、平坦部材３の温度と光ファイバ１の材質との関係などに応じて適宜調整可能であり、通常は５秒〜１分程度である。
【００１８】
この光ファイバの端面処理方法によれば、無機材料からなる光ファイバ１において光散乱による損失が少ない光ファイバ端面を容易に得ることができる。
またこの光ファイバの端面処理方法で処理された端面処理光ファイバ１は、端面処理にかかる作業時間が短く、歩留まりも良いことから、加工コストが低減でき、安価なものとなる。
またこの光ファイバ端面処理具３によれば、無機材料からなる光ファイバにおいて光散乱による損失が少ない光ファイバ端面を有する光ファイバ１を短時間で簡単に作製することができる。
【実施例】
【００１９】
研磨によって端面を得る場合と、本発明の方法で端面を得る場合の作業効率の比較を行った。
表１に、研磨に用いた研磨紙の砥粒の材質と番手、各研磨紙で処理を行った時間を示す。これらを砥粒サイズが大きい方から（番手が小さい方から）使用して、フッ化物ガラスからなる光ファイバ（コア径３０μｍ、クラッド外径３００μｍ）の研磨を行った。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
研磨法によって前記光ファイバの端面を研磨し、８度の端面を得るために６０分間研磨し、研磨終了後に得られた端面を２００倍の光学顕微鏡で観察し、確認されたキズの数を調べた。
一方、同じ光ファイバを用い、本発明にしたがって図１に示す装置を用い、平坦部材の温度を３００℃程度、押し込み量０．１ｍｍ、端面角度θ＝８度の条件で平坦部材に光ファイバ１を１５秒間押し付け、端面処理したものを、同様に光学顕微鏡で観察し、キズの有無を調べた。これらの結果をまとめて表２に示す。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
従来の研磨法では、６０分の研磨を行った場合、研磨面にキズが残る場合があった。一方、本発明の方法では、キズの無い端面が従来の研磨方法の４分の１の時間で得られることがわかる。この結果は、端面角度が８度の場合であるが、同じ実験を端面角度を変えて行った結果、この角度が０〜２０度の範囲で同様の結果が得られた。
【００２４】
研磨処理によって作製したキズがない研磨端面を有する光ファイバと、本発明の方法で端面処理した光ファイバとを用い、種々の角度の端面から出力される光パワーを測定した。
【００２５】
図２はこの実験に用いた評価装置の概略構成を示す図であり、この評価系は、端面処理したエルビウム添加光ファイバ１０と、励起光源１１と、この励起光源１１とエルビウム添加光ファイバ１０の入射端との間に設けられた集光レンズ１２と、エルビウム添加光ファイバ１０の両側に設けられたバンドパスフィルタ１３，１４とを備えて構成されている。励起光源１１からの励起光は集光レンズ１２で集光され、入射側のバンドパスフィルタ１３を通してエルビウム添加光ファイバ１０に入射される。このエルビウム添加光ファイバ１０は、コア径３０μｍ、第一クラッド径３００μｍ、第二クラッド径４００μｍのＺＢＬＡＮをホストガラスとするダブルクラッドファイバであり、コアにはエルビウムが２００００ｐｐｍのモル濃度で添加されている。励起光の波長は９８０ｎｍ、パワーは３Ｗであり、波長２．８μｍの光が出力される。
【００２６】
この評価系を用い、種々の角度の端面から出力される光パワーを測定した結果を表３に示す。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
表３の結果からわかるように、研磨処理で得られたキズがない端面と本発明の方法で得られた端面とでは出力がほとんど同じであった。よって、本発明の方法で得られた端面の光損失は、研磨処理で得られた端面と同程度の損失であることがわかる。
【００２９】
次に、前記評価系の光ファイバ１０として、端面角度θを０度として端面処理したものと、端面角度θを１０度として端面処理したものとを用いて出射光の光スペクトルを調べた。図３に、端面角度θが０度の場合と１０度の場合の両方の光スペクトルを示す。端面角度θが０度の場合は、この端面とバンドパスフィルタ１３，１４で共振器が構成されるため、図３に示すように出力のスペクトル幅は狭くなる。一方、端面角度が１０度の場合は、端面の反射が抑制されるため共振器は構成されず、図３のように出力のスペクトル幅は広くなる。この結果から、端面角度が０度の場合は反射を生じる端面が得られ、端面角度θが１０度の場合は反射が抑制される端面が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の方法を説明するための側面図である。
【図２】本発明の実施例において端面処理の評価に用いた評価系を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１…光ファイバ、２…光ファイバ端面処理具、３…平坦部材、４…ヒータ、１０…エルビウム添加光ファイバ、１１…励起光源、１２…集光レンズ、１３，１４…バンドパスフィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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