(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英系ガラス光ファイバの中途部分の被覆層を除去した裸光ファイバ部と、この裸光ファイバ部の両側から延びる被覆層部分とが、前記石英系ガラスと線膨張係数がほぼ等しい補強器に収容されるとともに、前記補強器に設けられた両側の開口部から前記裸光ファイバ部の両側の被覆層部分が引き出され、前記開口部の隙間に封止樹脂が充填されてなる石英系ガラス光ファイバ補強構造であって、
前記補強器は半割れ管状の２つの部材を一体化してなり、
これらの部材の側面全体が、これらの部材よりヤング率が小さい合成樹脂層により一体に覆われることによりこれらの部材の接触面が密封され、これらの部材の両側の開口部それぞれから引き出された被覆層部分の周囲に弾性樹脂が設けられ、この弾性樹脂が前記２つの部材の両側の開口部を含む端面に密着するとともにこれらの開口部を前記補強器の外部から密封してなることを特徴とする石英系ガラス光ファイバ補強構造。
【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カプラなどの、その中途部分で被覆層が除去された裸光ファイバ部を有する光ファイバを補強する光ファイバ補強構造に関し、特に機械的な強度を維持しつつ、その構成を簡単にしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ファイバ補強構造として、光ファイバカプラを例として説明する。
図３は、第１の補強器に裸光ファイバ部を収容する前の状態の一例を示す斜視図である。
図４は、第１の補強器に裸光ファイバ部を収容した状態の一例を示す斜視図である。
図５は、図４に示すように、第１の補強器に裸光ファイバ部を収容したものを、さらに第２の補強器に収容した状態を示す、一部側断面図である。
【０００３】
従来より、光ファイバカプラは以下のようにして製造されている。
まず光ファイバ素線１１，１２の中央部で、被覆層１１ａ，１２ａを一部除去して石英系ガラスからなる裸光ファイバを露出させる。
ここで石英系ガラスとは純石英ガラス、あるいは各種ドーパントが添加された石英ガラスなどの石英ガラスを主成分とするものとする。
ついでこのような光ファイバ素線１１，１２を並列させ、その露出した裸光ファイバどうしを、通常は融着延伸法によって固着し、光がカップリングする光分岐結合部１ａを形成し、光が入射あるいは出射するリードファイバ（被覆層部分）１ｂ，１ｂ…を４つ有する光ファイバカプラとする。
融着延伸法の他、研磨法、エッチング法などによって光分岐結合部１ａを形成する場合もある。
【０００４】
このような光ファイバカプラの中央部は、被覆層１１ａ，１２ａが除去された裸光ファイバ部１となっているので、これを適当な補強器内に収納し、補強することが通常行われている。
そして、従来の補強器は、前記裸光ファイバ部１を収容する第１の補強器３と、この第１の補強器３をさらに収容する第２の補強器１３とからなる二重構造のものが用いられている。
【０００５】
この例において、第１の補強器３は半割れ管状で、管状体を二分割した第１部材３ａと第２部材３ｂとからなるものである。
そして、第１の補強器３の両端の開口部３ｃ，３ｃから、前記光ファイバカプラの裸光ファイバ部１の両側のリードファイバ１ｂ，１ｂ，…が、第１の補強器３の外部に引き出されるようになっている。
裸光ファイバ部１を第１の補強器３に収容するにおいては、図３、図４に示すように、前記第１部材３ａと第２部材３ｂとを、裸光ファイバ部１をはさんで一体化するとともに、この裸光ファイバ部１の両側のリードファイバ（被覆層部分）１ｂ，１ｂ…を、前記開口部３ｃ，３ｃから引き出す。そして、これら開口部３ｃ，３ｃの隙間に封止樹脂４，４を充填することによって、裸光ファイバ部１を固定し、開口部３ｃ，３ｃを封止する。
【０００６】
そしてさらにこの第１の補強器３を、図５に示すように第２の補強器１３に収容する。
この例において、第２の補強器１３は、第１の補強器３と相似形の半割れ管状で、管状体を二分割した第１部材１３ａと第２部材１３ｂとから形成されている。
そして、この第１部材１３ａと第２部材１３ｂとを、第１の補強器３を挟んで、一体化して、第２の補強器１３の内部に第１の補強器３と、この第１の補強器３の両端から伸びるリードファイバ１ｂ，１ｂ…の一部を収容するとともに、第２の補強器１３の両端に弾性樹脂１４，１４を充填して、第１の補強器３を固定するとともに、この第２の補強器１３を密封する。
【０００７】
ところで、第１の補強器３は石英系ガラス、多成分ガラス、インバー合金などの裸光ファイバ部１を構成する石英系ガラスと線膨張係数がほぼ等しい材料から構成されている。
また、前記第２の補強器１３は、比較的機械的な強度が大きい材料から構成されている。例えば、ステンレスなどの金属などが用いられる。
【０００８】
前記第１の補強器３の材料として、石英系ガラスと線膨張係数がほぼ等しい材料が用いられているのは、第１の補強器３の環境温度変化などに伴う膨張、収縮が、裸光ファイバ部１の、特に光分岐結合部１ａに応力を与え、この部分に歪みが生じて光ファイバカプラの光学特性が変化することを防ぐためである。
前記例示した材料の中では、低価格であるため、石英系ガラスなどの脆弱な材料が用いられる場合が多い。したがって、第１の補強器３の表面に傷がつきやすいので、この傷が原因で第１の補強器３の機械的な強度が低下する場合がある。
このため、この第１の補強器３を、さらに第２の補強器１３に収容して、機械的な強度を高める必要がある。
【０００９】
また、一般には、第１部材３ａと第２部材３ｂとの接触面を接着剤によって接着するが、前記接触面の面積は非常に小さく、密閉が困難である。このため、前記接触面にわずかな隙間が形成され、この隙間から第１の補強器３の内部に水やダストが侵入するという不都合がある。
このため、第１の補強器３を第２の補強器１３内に収容して、第１の補強器３の内部に侵入する水やダストを防止している。
【００１０】
このような理由により、光ファイバカプラなどを補強するために用いられている補強器は、材料の異なる複数構造の補強器からなり、複雑で、高コストな構成となっている。また、補強器内に光ファイバカプラなどを収容する工程も複雑である。
さらに、第２の補強器１３の材料としては、ステンレスなどの、石英系ガラスよりも線膨張係数が大きい材料が用いられている場合が多い。このため、環境温度変化などに伴う第２の補強器１３の膨張、収縮による変化量が、裸光ファイバ部１や第１の補強器３の膨張、収縮による変化量と比較して大きい。したがって、第２の補強器１３の膨張、収縮によって、第１の補強器３を介して裸光ファイバ部１に応力が加わり、その光学特性に温度依存性を与える原因となる場合がある。
【００１１】
また、光ファイバカプラ以外にも上述のような補強構造が適用される。
例えば２本の光ファイバ素線どうしを接続するには、それぞれの光ファイバ素線の片端の被覆層を除去して裸光ファイバを露出させ、これら２本の裸光ファイバの先端を突き合わせ、加熱融着して接続する。
このようにして接続され、１本化された光ファイバ素線は、前記２本の裸光ファイバが接続されてなる中央部の裸光ファイバ部と、この裸光ファイバ部の両側に位置する被覆層部分とから構成されている。
そして、第１の補強器内に前記１本化された光ファイバ素線の中途部分の裸光ファイバ部を収容し、さらにこの第１の補強器を第２の補強器内に収容して補強構造を構成して、前記１本化された光ファイバ素線の裸光ファイバ部分を補強する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、従来よりも構成が簡単な補強器を用いることができ、光ファイバを収容する工程数が少ない光ファイバ補強構造を提供することを課題とする。
また、光ファイバの光学特性に温度依存性を与えにくい光ファイバ補強構造を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、石英系ガラス光ファイバの中途部分の被覆層を除去した裸光ファイバ部と、この裸光ファイバ部の両側から延びる被覆層部分とが、前記石英系ガラスと線膨張係数がほぼ等しい補強器に収容されるとともに、前記補強器に設けられた両側の開口部から前記裸光ファイバ部の両側の被覆層部分が引き出され、前記開口部の隙間に封止樹脂が充填されてなる石英系ガラス光ファイバ補強構造であって、前記補強器は半割れ管状の２つの部材を一体化してなり、これらの部材の側面全体が、これらの部材よりヤング率が小さい合成樹脂層により一体に覆われることによりこれらの部材の接触面が密封され、これらの部材の両側の開口部それぞれから引き出された被覆層部分の周囲に弾性樹脂が設けられ、この弾性樹脂が前記２つの部材の両側の開口部を含む端面に密着するとともにこれらの開口部を前記補強器の外部から密封してなることを特徴とする石英系ガラス光ファイバ補強構造である。
また、前記合成樹脂層は、合成樹脂コーティングによって得られる合成樹脂コーティング層、あるいは合成樹脂製チューブをかぶせることによって得られる合成樹脂製チューブであると好ましい。
前記合成樹脂製チューブとしては、熱収縮チューブが好適である。
本発明において光ファイバとは、裸光ファイバの周囲に被覆層が形成された単心あるいは多心の光ファイバ素線、光ファイバ心線などを含むものとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、光ファイバカプラの例をあげて本発明を詳しく説明する。
図１（ａ），図１（ｂ）は本発明の光ファイバ補強構造の第１の例を示すものであって、図３、４に示す第１の補強器３に収容された光ファイバカプラを用いて構成したものである。
図１（ａ）は側面から見た状態を示す平面図、図１（ｂ）は、リードファイバ側から見た状態を示す平面図である。
以下、図１とともに図３、図４も参照しながら説明する。なお、上述の従来の例と同様の構成については同様の符号を付して説明を簡略化する。
【００１５】
この第１の例の光ファイバ補強構造において、図５に示す従来の例と異なるのは、以下の点である。
すなわちこの第１の例の光ファイバ補強構造は、補強器として、第１の補強器３のみを用いている。また、第１部材３ａと第２部材３ｂとを一体化して第１の補強器３に裸光ファイバ部１を収容した後に、第１の補強器３の側面全体を覆うように設けられた合成樹脂コーティング層（合成樹脂層）５Ａを有している。
また、開口部３ｃ，３ｃから引き出されたリードファイバ１ｂの周囲には、弾性樹脂６，６が設けられている。この弾性樹脂６，６は、第１の補強器３の開口部３ｃ，３ｃに密着しており、これらの開口部３ｃ，３ｃを第１の補強器３の外部から密封している。
【００１６】
光ファイバ素線１１，１２は、例えばゲルマニウム添加石英ガラスからなる高屈折率のコアと、この外周に設けられた純石英ガラスあるいはフッ素添加石英ガラスからなる低屈折率のクラッドとを備えた外径約１２５μｍの裸光ファイバの周囲に、紫外線硬化型樹脂、シリコーン樹脂などからなる軟質の第１被覆層と、これよりも硬質の第２被覆層とが設けられてなる外径約２５０μｍのものである。
また、この例において、裸光ファイバ部１の長さは約３５ｍｍとされてる。
【００１７】
第１の補強器３は石英系ガラス、多成分ガラス、インバー合金などの裸光ファイバ部１を構成する石英系ガラスと線膨張係数がほぼ等しい材料から形成されている。
また、第１の補強器３は半割れ管状で、この例においては、内径１ｍｍ、外径３ｍｍ、長さ４０ｍｍの管状体を二分割した、第１部材３ａと第２部材３ｂとから構成されている。
第１の補強器３は、裸光ファイバ部１を収容することのできる中空部と、この裸光ファイバ部１の両側のリードファイバ１ｂ，１ｂ…を引き出すことのできる開口部を有し、複数の部材からなるものであれば、任意の形状のものを用いることができる。例えば、容器と蓋とからなる、直方体などの箱型のものなどを用いることもできる。
前記第１部材３ａと第２部材３ｂとを一体化するために用いられる接着剤としては、例えばエポキシ樹脂系接着剤、アクリレート系接着剤などが用いられる。
【００１８】
封止樹脂４，４は、例えばエポキシ樹脂系接着剤、アクリレート系接着剤などが用いられる。
合成樹脂コーティング層５Ａとして用いられる樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、紫外線硬化型樹脂などを例示することができる。
この合成樹脂コーティング層５Ａの厚さは、１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜２００μｍとされる。この例においては約１００μｍとされている。
弾性樹脂６としては、シリコーンゴム、クロロプレンゴムなどが用いられる。また、この弾性樹脂６が設けられる範囲は、第１の補強器３の端部から０．５ｍｍ以上、実質的には１〜５ｍｍの範囲とされる。
【００１９】
この第１の例の光ファイバ補強構造は、例えば以下のようにして作製することができる。
すなわち、融着延伸法、研磨法、エッチング法などの常法によって、光分岐結合部１ａを有する裸光ファイバ部１と、この裸光ファイバ部１の両側から伸びるリードファイバ１ｂ，１ｂ…を４つ有する光ファイバカプラを形成する。
ついで、図３、図４に示すように、前記第１部材３ａと第２部材３ｂとを、裸光ファイバ部１をはさんで一体化するとともに、この裸光ファイバ部１の両側のリードファイバ１ｂ，１ｂ…を、前記開口部３ｃ，３ｃから引き出す。そして、これら開口部３ｃ，３ｃの隙間に封止樹脂４，４を充填することによって、裸光ファイバ部１を固定し、開口部３ｃ，３ｃを封止する。
ついで、この第１の補強器３の側面全体に未硬化の合成樹脂液を塗布し、加熱、紫外線照射などの硬化手段を用いて硬化させて、合成樹脂コーティング層５Ａを形成する。
最後に、第１の補強器３の両端のリードファイバ１ｂ，１ｂ…の周囲に弾性樹脂６，６を設けて、開口部３ｃ，３ｃを密封する。
【００２０】
この第１の例においては、合成樹脂コーティング層５Ａによって第１の補強器３の側面が覆われ、弾性樹脂６，６によって、第１の補強器３の開口部３ｃ，３ｃが、密封されるとともに保護されている。このため、第１の補強器３の表面に傷がつきにくい。
また、合成樹脂コーティング層５Ａは、ヤング率が第１の補強器３の構成材料のヤング率よりも小さく、やわらかいので、第１の補強器３の側面に外部から加わる衝撃を吸収することができる。弾性樹脂６も同様にヤング率が小さく、かつ弾性を有するので、第１の補強器３の開口部３ｃ，３ｃと、隣接するリードファイバ１ｂ，１ｂ…に、外部から加わる衝撃を吸収することができる。
この結果、実用可能な機械的な強度を得ることができる。
【００２１】
また、第１部材３ａと第２部材３ｂとが、合成樹脂コーティング層５Ａによって、一体に覆われているので、第１部材３ａと第２部材３ｂとの接触面から、ダストや水が侵入するのを防ぐことができる。また、弾性樹脂６，６によって第１の補強器３の両側の開口部３ｃ，３ｃが、第１の補強器３の外部から密封されているので、これらの開口部３ｃ，３ｃから水やダストが侵入するのを防ぐことができる。
【００２２】
さらに、合成樹脂コーティング層５Ａは、その材料のヤング率が、第１の補強器３の構成材料のヤング率よりも小さく、軟らかいので、温度変化に伴う合成樹脂コーティング層５Ａの膨張、収縮によって、この合成樹脂コーティング層５Ａが第１の補強器３に与える応力は非常に小さい。
したがって従来のものと比較して、光ファイバカプラの、光学特性の温度依存性を小さくすることができる。
また、合成樹脂コーティング層５Ａは、製造時にその厚さを調整するのが容易である。
【００２３】
このように、この第１の例においては、ひとつの補強器を用いた簡単な構成の光ファイバ補強構造を提供することができる。さらに、このように構成が簡単なので、光ファイバを収容する工程数が少なく、補強構造のサイズを小さくすることができる。
【００２４】
図２は、本発明の第２の例を示すものであって、図２（ａ）は側面から見た状態を示す平面図、図２（ｂ）は、リードファイバ側から見た状態を示す平面図である。
この第２の例において、図１（ａ），図１（ｂ）に示す第１の例と異なるところは、合成樹脂コーティング層５Ａにかわって、合成樹脂製チューブ（合成樹脂層）５Ｂが設けられている点である。
【００２５】
合成樹脂製チューブ５Ｂとしては、合成樹脂製チューブ５Ｂの内壁を、第１の補強器３の側面に隙間無く密着させることができるので、熱収縮チューブが好適である。合成樹脂製チューブ５Ｂと第１の補強器３との間に隙間が形成されていると、第１の補強器３の内部に水やダストが侵入する可能性があり、不都合である。
熱収縮チューブは、例えばエチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂などからなり、通常８０〜２５０℃に加熱することによって、収縮するものである。
【００２６】
例えば、第１の例と同様にして、第１の補強器３に裸光ファイバ部１を収容し、開口部３ｃ，３ｃに封止樹脂４，４を充填した後、第１の補強器３の上に、合成樹脂製チューブ５Ｂとして、はじめの内径が、第１の補強器３の外径よりも大きい熱収縮チューブをかぶせて、所定の温度に加熱する。すると、この熱収縮チューブが収縮し、その内壁を第１の補強器３に密着させることができる。
収縮後の合成樹脂製チューブ５Ｂの厚さ（外径と内径との差）は５０〜５００μｍ、好ましくは１００〜２５０μｍとされる。
この例においては、合成樹脂製チューブ５Ｂは、フッ素樹脂製の、第１の補強器３にかぶせる前の内径が３．６ｍｍであり、１２０℃に加熱することによって、肉厚が０．２ｍｍとされたものである。
この第２の例においては、前記第１の例と同様の効果が得られる。
また、合成樹脂製チューブ５Ｂを用いると、合成樹脂層の製造操作が簡単である。
【００２７】
【実施例】
以下実施例を示し、本発明の効果を明らかにする。
（実施例１）
前記第１の例と同様にして、合成樹脂コーティング層５Ａを用いた光ファイバ補強構造を構成した。
光ファイバ素線１１，１２としては、石英系ガラスからなる１２５μｍの裸光ファイバに、紫外線硬化型樹脂の被覆が施された外径２５０μｍのものを用い、これらの中途部分の被覆層１１ａ，１２ａをそれぞれ剥離し、融着延伸法によって１．５５μｍ用１３ｄＢ光ファイバカプラを作製した。
この光ファイバカプラの裸光ファイバ部１の長さは約３５ｍｍであった。
第１の補強器３としては、純石英ガラスからなり、内径１ｍｍ、外径３ｍｍ、長さ４０ｍｍのものを用いた。
合成樹脂コーティング層５Ａは、エポキシ系樹脂から形成し、その厚さは１００μｍとした。
弾性樹脂６，６としては、シリコーンゴムを用い、第１の補強器３の端部から２ｍｍの範囲に、それぞれ設けた。
【００２８】
このようなサンプルを６サンプル作製し、−４０／８５℃（１サイクル８時間）のヒートサイクルを２１サイクルかけ、この試験期間中の挿入損失変動を常時測定したところ、全てのサンプルの全てのリードファイバ１ｂ，…のクロスポートにおいて、変動は０．１ｄＢ以下であり、良好な耐環境温度特性を示した。
【００２９】
また、耐衝撃性試験を行った。
光ファイバカプラの耐衝撃性については、１００ｍｍの高さから３軸方向に各８回コンクリート床面への落下を行い、その前後で光学特性の変化が充分に小さいという規格がある（Bellcore GR-63-CORE Section5.4.1.3）。
同様のサンプルを６サンプル用いてこの耐衝撃性の試験を行ったところ、いずれにおいても破断は発生しなかった。
【００３０】
（実施例２）
実施例２において、実施例１と異なるところは、合成樹脂コーティング層５Ａにかわって、合成樹脂製チューブ５Ｂが設けられている点である。
合成樹脂製チューブ５Ｂは、フッ素樹脂製の、第１の補強器３にかぶせる前の内径が３．６ｍｍのものを用いた。そして１２０℃に加熱し、厚さを０．２ｍｍとし、第１の補強器３の側面に密着させた。
そして、実施例１と同様にヒートサイクルをかけ、試験期間中の挿入損失変動を常時測定したところ、全てのサンプルの全てのリードファイバ１ｂ，…のクロスポートにおいて、変動は０．１ｄＢ以下であり、良好な耐環境温度特性を示した。
また、実施例１と同様の耐衝撃試験を行ったところ、いずれのサンプルにおいても破断は発生しなかった。
【００３１】
このように、本発明に係る実施例１〜２において、いずれも環境温度変化に対して良好な特性を有し、また実用可能な機械的な強度を有していることが確認できた。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、ひとつの補強器を用いた簡単な構成で、実用可能な機械的強度を有し、補強器内に侵入する水やダストを防止し、光ファイバの光学特性の温度依存性を小さくすることができる光ファイバ補強構造を提供することができる。さらに、このように構成が簡単なので、光ファイバを収容する工程数が少なく、サイズを小さくすることができる。
また、従来のものと比較して、光ファイバの光学特性の温度依存性を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の例を示すものであって、図１（ａ）は側面から見た状態を示す平面図、図１（ｂ）は、リードファイバ側から見た状態を示す平面図である。
【図２】  本発明の第２の例を示すものであって、図２（ａ）は側面から見た状態を示す平面図、図２（ｂ）は、リードファイバ側から見た状態を示す平面図である。
【図３】  第１の補強器に裸光ファイバ部を収容する前の状態の一例を示す斜視図である。
【図４】  第１の補強器に裸光ファイバ部を収容した状態の一例を示す斜視図である。
【図５】  第１の補強器に収容した光ファイバカプラを、第２の補強器に収容した状態を示す一部側断面図である。
【符号の説明】
１…裸光ファイバ部、１ａ…光分岐結合部、１ｂ…リードファイバ（被覆層部分）、
３…第１の補強器（補強器）、３ａ…第１部材、３ｂ…第２部材、
３ｃ…開口部、４…封止樹脂、
５Ａ…合成樹脂コーティング層（合成樹脂層）、
５Ｂ…合成樹脂製チューブ（合成樹脂層）、６…弾性樹脂、
１１，１２…光ファイバ素線（光ファイバ）、１１ａ，１２ａ…被覆層。
【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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