(57)【要約】  異なる融点を有する２つの光ファイバーを融着接続して形成される光ファイバーの強度を向上させる。光ファイバーの融着方法は、第１直径ｄ１を有し第１融点を有する第１光ファイバー２と、第１直径ｄ１よりも小さい第２直径ｄ２を有し第１融点よりも高い第２融点を有する第２光ファイバー３と、を配置するステップと、少なくとも第１光ファイバー２の先端を、第１光ファイバー２が軟化する第１温度以上、かつ、第１光ファイバー２が結晶化する第２温度よりも小さい温度に加熱するステップと、第１光ファイバー２の先端を加熱した状態で、第２光ファイバー３を第１光ファイバーに近づける第１方向に移動させて、第２光ファイバー３の先端を第１光ファイバー２に挿入させるステップと、第２光ファイバー３の先端を第１光ファイバー２に挿入後、第１方向とは逆の第２方向に第２光ファイバー３を移動させるステップと、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１融点を有する第１光ファイバーと、前記第１融点よりも高い第２融点を有する第２光ファイバーと、を融着する融着方法であって、
第１直径を有する前記第１光ファイバーと、前記第１直径よりも小さい第２直径を有する前記第２光ファイバーと、を配置するステップと、
少なくとも前記第１光ファイバーの先端を、前記第１光ファイバーが軟化する第１温度以上、かつ、前記第１光ファイバーが結晶化する第２温度よりも小さい温度に加熱するステップと、
前記第１光ファイバーの少なくとも先端を加熱した状態で、前記第２光ファイバーを前記第１光ファイバーに近づける第１方向に移動させて、前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入させるステップと、
前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入後、前記第１方向とは逆の第２方向に前記第２光ファイバーを移動させるステップと、
を備える、融着方法。
【請求項２】
前記第２方向に前記第２光ファイバーを移動後に、前記第１光ファイバー及び前記第２光ファイバーを徐冷するステップをさらに備える、請求項１に記載の融着方法。
【請求項３】
前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入するステップにおいて、前記第２光ファイバーの先端の前記第１光ファイバーへの挿入距離は、前記第２直径の２０％〜４０％の範囲の距離である、請求項１又は２に記載の融着方法。
【請求項４】
前記第２光ファイバーを前記第２方向に移動させるステップにおいて、前記第２光ファイバーの移動距離は、前記第２直径の５０％〜７０％の範囲の距離である、請求項１〜３のいずれかに記載の融着方法。
【請求項５】
前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーを配置するステップにおいて、前記第１光ファイバーの先端と前記第２光ファイバーの先端とを近接させて配置する、請求項１〜４のいずれかに記載の融着方法。
【請求項６】
前記第１直径は、前記第２直径の１．５倍から３倍までの範囲にある、請求項１〜５のいずれかに記載の融着方法。
【請求項７】
前記第１温度は、前記第１光ファイバーの軟化点である、請求項１〜６のいずれかに記載の融着方法。
【請求項８】
前記第２温度は、前記第１光ファイバーの結晶化温度である、請求項１〜７のいずれかに記載の融着方法。
【請求項９】
前記第１光ファイバーはＺＢＬＡＮファイバーである、請求項１〜８のいずれかに記載の融着方法。
【請求項１０】
前記第２光ファイバーは石英製の光ファイバーである、請求項１〜９のいずれかに記載の融着方法。
【請求項１１】
先端に向けて直径が第１直径から減少するテーパー部分を有する第１光ファイバーと、
前記第１直径よりも小さい第２直径を有し、先端が前記テーパー部分の先端に挿入された状態で前記第１光ファイバーに接続された第２光ファイバーと、
を備える、光ファイバー。
【請求項１２】
前記第２光ファイバーの先端の前記テーパー部分への挿入深さは、前記第２直径の４％〜１６％の範囲である、請求項１１に記載の光ファイバー。
【請求項１３】
前記テーパー部分の側面と前記第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度は、２０度〜５０度の範囲である、請求項１１又は１２に記載の光ファイバー。
【請求項１４】
前記第１直径は、前記第２直径の１．５倍から３倍までの範囲にある、請求項１１〜１３のいずれかに記載の光ファイバー。
【請求項１５】
前記第１直径が前記第２直径の２倍であり、かつ、前記テーパー部分の側面と前記第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度が２２度〜３０度の範囲にある、請求項１４に記載の光ファイバー。
【請求項１６】
前記第１直径が前記第２直径の３倍であり、かつ、前記テーパー部分の側面と前記第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度が３５度〜５０度の範囲にある、請求項１４に記載の光ファイバー。
【請求項１７】
前記第１光ファイバーはＺＢＬＡＮファイバーである、請求項１１〜１６のいずれかに記載の光ファイバー。
【請求項１８】
前記第２光ファイバーは石英製の光ファイバーである、請求項１１〜１７のいずれかに記載の光ファイバー。
【請求項１９】
第１融点を有する第１光ファイバーと、前記第１融点よりも高い第２融点を有する第２光ファイバーと、を融着する融着装置であって、
第１直径を有する前記第１光ファイバーの先端を、前記第１光ファイバーが軟化する第１温度以上、かつ、前記第１光ファイバーが結晶化する第２温度よりも小さい温度に加熱する加熱光源と、
前記第１光ファイバーの少なくとも先端を加熱した状態で、前記第１直径よりも小さい第２直径を有する前記第２光ファイバーを前記第１光ファイバーに近づける第１方向に移動させて、前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入し、前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入後、前記第１方向とは逆の第２方向に前記第２光ファイバーを移動させるファイバー移動装置と、
を備える、融着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、融点が異なる材料で構成された２つの光ファイバーをその先端にて融着する融着方法、及び、当該方法を用いて異なる材料で構成された２つの光ファイバーを融着して製造される光ファイバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーにより光学回路などの光学系を構成する場合に、異なる材料で構成された光ファイバーを先端で接続することが必要となる。光ファイバーの接続は、一般的に、融着により行われる。【０００３】
光ファイバーは、その材料に応じて異なる物理的特性を有する。例えば、一般的な光ファイバーで用いられる石英の融点は、石英以外の材料（例えば、フッ化物ガラス）の融点よりも高い。【０００４】
このような互いに融点が異なる異種材料の光ファイバーを接続する方法として、高融点を有する光ファイバーの直径を、低融点の光ファイバーの直径よりも小さくし、高融点を有する光ファイバーを加熱して低融点の光ファイバーに押しつけて、これら２つの光ファイバーを融着させる方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
この融着方法では、高融点の光ファイバーを加熱した熱により低融点の光ファイバーを軟化させて、高融点の光ファイバーの先端を低融点の光ファイバー先端内部に挿入した状態で融着することで、融着部分の強度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５６６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の融着方法により融着した光ファイバーの融着強度は８０ｋＰａ程度であり、この光ファイバーを用いて光学系を構成するには不十分である。なぜなら、この程度の融着強度では、光ファイバーを取り扱う際に、光ファイバーの融着が解除される可能性が大きいからである。【０００７】
また、上記の融着方法により融着された光ファイバーは、曲げなどに対して損傷しやすくなっていると考えられる。
具体的には、上記の融着方法により融着された光ファイバーにおいては、接続部分に急激に直径が変化する段差部分が形成される。例えば、このような段差部分を有する光ファイバーを曲げると、当該段差部分に応力が集中し、段差部分又はその近傍の光ファイバーが損傷することが考えられる。【０００８】
本発明の目的は、異なる融点を有する２つの光ファイバーを融着接続して形成される光ファイバーの強度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る光ファイバーの融着方法は、第１融点を有する第１光ファイバーと、第１融点よりも高い第２融点を有する第２光ファイバーと、を融着する方法である。融着方法は、以下のステップを備える。
◎第１直径を有する第１光ファイバーと、第１直径よりも小さい第２直径を有する第２光ファイバーと、を配置するステップ。
◎少なくとも第１光ファイバーの先端を、第１光ファイバーが軟化する第１温度以上、かつ、第１光ファイバーが結晶化する第２温度よりも小さい温度に加熱するステップ。
◎第１光ファイバーの少なくとも先端を加熱した状態で、第２光ファイバーを第１光ファイバーに近づける第１方向に移動させて、第２光ファイバーの先端を第１光ファイバーに挿入させるステップ。
◎第２光ファイバーの先端を第１光ファイバーに挿入後、第１方向とは逆の第２方向に第２光ファイバーを移動させるステップ。【００１０】
上記の光ファイバーの融着方法においては、第１光ファイバーを軟化して第２光ファイバーの先端を第１光ファイバーに挿入後、さらに、第２光ファイバーを、第１光ファイバーに第２光ファイバーの先端を挿入する第１方向とは逆の第２方向に移動させている。すなわち、第２光ファイバーを第１光ファイバーから離れる方向に移動させている。
これにより、第２光ファイバーを第１光ファイバーから離れる方向に移動させる際に、第１光ファイバーの第２光ファイバーと接続された側の先端部分が引き延ばされる。この引き延ばしにより、第１光ファイバーの先端部分の直径が減少して、第１光ファイバーと第２光ファイバーの接続部分がテーパー形状になる。【００１１】
このように、第１光ファイバーと第２光ファイバーとの接続部分にテーパー形状を形成することにより、これら２つの光ファイバーを接続して製造される光ファイバーの強度を向上できる。例えば、製造された光ファイバーを曲げた際に、２つの光ファイバーの接続部分に応力を集中しにくくできるので、強度を向上できる。【００１２】
また、低融点の第１光ファイバーの少なくとも先端を加熱することにより、第２光ファイバーを第１光ファイバーから離れる方向に移動させる際に、接続部分にテーパー形状を形成しやすくなる。【００１３】
上記の融着方法は、第２方向に第２光ファイバーを移動後に、第１光ファイバー及び第２光ファイバーを徐冷するステップをさらに備えてもよい。
これにより、第１光ファイバーと第２光ファイバーを冷却する際に、これら２つの光ファイバーの膨張係数の違いにより、これら２つの光ファイバーの接続部分に応力が発生して破損ことを抑制できる。【００１４】
第２光ファイバーの先端を第１光ファイバーに挿入するステップにおいて、第２光ファイバーの先端の第１光ファイバーへの挿入距離は、第２直径の２０％〜４０％の範囲の距離であってもよい。
これにより、第２光ファイバーの先端の第１光ファイバーへの挿入深さを適切な深さとして、これら２つの光ファイバーを十分に強い融着強度にて接続できる。【００１５】
第２光ファイバーを第２方向に移動させるステップにおいて、第２光ファイバーの移動距離は、第２直径の５０％〜７０％の範囲の距離であってもよい。
これにより、第１光ファイバー先端のテーパー角度を、第１光ファイバーと第２光ファイバーの接続部分に応力が集中しにくい適切な角度とできる。【００１６】
第１光ファイバーと第２光ファイバーを配置するステップにおいて、第１光ファイバーの先端と第２光ファイバーの先端とを近接させて配置してもよい。
これにより、第１光ファイバーの先端だけでなく、第２光ファイバーの先端も加熱できる。その結果、第１光ファイバーに第２光ファイバーが接触したときに、第１光ファイバーの温度が下がることを抑制できる。【００１７】
第１直径は、第２直径の１．５倍から３倍までの範囲にあってもよい。これにより、第１光ファイバーと第２光ファイバーを十分な強度にて接続できる。【００１８】
第１温度は、第１光ファイバーの軟化点であってもよい。これにより、第１光ファイバーを確実に軟化して、第２光ファイバーの先端の挿入と、テーパー形状の形成とを適切に実行できる。【００１９】
第２温度は、第１光ファイバーの結晶化温度であってもよい。これにより、第１光ファイバーが結晶化して第１光ファイバーの透明度が低下することを確実に回避できる。その結果、第１光ファイバーと第２光ファイバーの融着部分の融着損失を低くできる。【００２０】
第１光ファイバーはＺＢＬＡＮファイバーであってもよい。これにより、第１光ファイバーと第２光ファイバーを接続した光ファイバーを、ファイバーレーザー、ファイバー増幅器などに応用できる。【００２１】
第２光ファイバーは石英製の光ファイバーであってもよい。これにより、第１光ファイバーと第２光ファイバーを接続した光ファイバーを、ファイバーレーザー、ファイバー増幅器、ファイバーセンサ、伝送ファイバーなどに応用できる。【００２２】
本発明の他の見地に係る光ファイバーは、第１光ファイバーと、第２光ファイバーと、を備える。
第１光ファイバーは、テーパー部分を有する。テーパー部分は、先端に向けて直径が第１直径から減少する部分である。
第２光ファイバーは、第１直径よりも小さい第２直径を有する。また、第２光ファイバーは、先端がテーパー部分の先端に挿入された状態で、第１光ファイバーに接続される。【００２３】
第１光ファイバーと第２光ファイバーを接続して構成される光ファイバーにおいて、第１光ファイバーと第２光ファイバーとの接続部分にテーパー形状を形成することにより、光ファイバーの強度を向上できる。例えば、この光ファイバーを曲げた際に、２つの光ファイバーの接続部分に応力を集中しにくくできる。【００２４】
第２光ファイバーの先端の第１光ファイバーのテーパー部分への挿入深さは、第２直径の４％〜１６％の範囲であってもよい。
これにより、第１光ファイバーと第２光ファイバーとを十分に強い融着強度にて接続できる。【００２５】
テーパー部分の側面と第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度は、２０度〜５０度の範囲であってもよい。
これにより、テーパー部分を、第１光ファイバーと第２光ファイバーの接続部分に応力が集中しにくい最適な形状とできる。【００２６】
第１直径は、第２直径の１．５倍から３倍までの範囲にあってもよい。これにより、第１光ファイバーと第２光ファイバーを十分な強度にて接続できる。【００２７】
第１直径が第２直径の２倍であり、かつ、テーパー部分の側面と第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度が２２度〜３０度の範囲にあってもよい。
第１直径が第２直径の３倍であり、かつ、テーパー部分の側面と第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度が３５度〜５０度の範囲にあってもよい。
これにより、第１直径と第２直径の比率に応じて、テーパー角度を適切な範囲とすることで、テーパー部分を第１光ファイバーと第２光ファイバーの接続部分に応力が集中しにくい最適な形状とできる。【００２８】
第１光ファイバーはＺＢＬＡＮファイバーであってもよい。これにより、第１光ファイバーと第２光ファイバーを接続した光ファイバーを、ファイバーレーザー、ファイバー増幅器などに応用できる。【００２９】
第２光ファイバーは石英製の光ファイバーであってもよい。これにより、第１光ファイバーと第２光ファイバーを接続した光ファイバーを、ファイバーレーザー、ファイバー増幅器、ファイバーセンサ、伝送ファイバーなどに応用できる。【００３０】
本発明のさらに他の見地に係る融着装置は、第１融点を有する第１光ファイバーと、第１融点よりも高い第２融点を有する第２光ファイバーと、を融着する装置である。融着装置は、加熱光源と、ファイバー移動装置と、を備える。
加熱光源は、第１直径を有する第１光ファイバーの先端を、第１光ファイバーが軟化する第１温度以上、かつ、第１光ファイバーが結晶化する第２温度よりも小さい温度に加熱する。
ファイバー移動装置は、第１光ファイバーの少なくとも先端を加熱した状態で、第１直径よりも小さい第２直径を有する第２光ファイバーを第１光ファイバーに近づける第１方向に移動させて、第２光ファイバーの先端を第１光ファイバーに挿入し、第２光ファイバーの先端を第１光ファイバーに挿入後、第１方向とは逆の第２方向に第２光ファイバーを移動させる。【００３１】
上記の融着装置においては、第１光ファイバーを軟化して第２光ファイバーの先端を第１光ファイバーに挿入後、さらに、第２光ファイバーを、第１光ファイバーに第２光ファイバーの先端を挿入する第１方向とは逆の第２方向に移動させている。すなわち、第２光ファイバーを第１光ファイバーから離れる方向に移動させている。
これにより、第２光ファイバーを第１光ファイバーから離れる方向に移動させる際に、第１光ファイバーの第２光ファイバーと接続された側の先端部分が引き延ばされる。この引き延ばしにより、第１光ファイバーの先端部分の直径が減少して、第１光ファイバーと第２光ファイバーの接続部分がテーパー形状になる。【００３２】
このように、第１光ファイバーと第２光ファイバーとの接続部分にテーパー形状を形成することにより、これら２つの光ファイバーを接続して製造される光ファイバーの強度を向上できる。例えば、製造された光ファイバーを曲げた際に、２つの光ファイバーの接続部分に応力を集中しにくくできるので、強度を向上できる。
また、低融点の第１光ファイバーの少なくとも先端を加熱することにより、第２光ファイバーを第１光ファイバーから離れる方向に移動させる際に、接続部分にテーパー形状を形成しやすくなる。
【発明の効果】
【００３３】
２つの光ファイバーの接続部分にテーパー形状を形成することにより、これら２つの光ファイバーを接続して製造される光ファイバーの強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】融着により製造される光ファイバーの構造を示す図。
【図２】融着装置の全体構成を示す図。
【図３】ファイバー移動装置の構成を示す図。
【図４】光ファイバーの融着方法を模式的に示す図。
【図５】実施例１の光ファイバーの光学顕微鏡像を示す図。
【図６】実施例２の光ファイバーの光学顕微鏡像を示す図。
【図７】実施例１の光ファイバーのテーパー角と融着損失との関係を示す図。
【図８】実施例２の光ファイバーのテーパー角と融着損失との関係を示す図。
【図９】比較例１にて製造した光ファイバーの透過光学顕微鏡像を示す図。
【図１０】比較例２の光ファイバーの光学顕微鏡像を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
１．第１実施形態
（１）光ファイバー
以下、第１実施形態に係る光ファイバーの融着方法について説明していく。
まず、図１を用いて、本実施形態に係る融着方法により製造される光ファイバー１の構造について説明する。図１は、融着により製造される光ファイバーの構造を示す図である。
図１に示すように、光ファイバー１は、第１光ファイバー２と、第２光ファイバー３と、を有している。第１光ファイバー２と第２光ファイバー３は、本実施形態の融着方法により、先端部分において互いに融着接続されている。
【００３６】
第１光ファイバー２は、第１融点を有する材料にて構成された光ファイバーである。本実施形態において、第１光ファイバー２は、ＺＢＬＡＮファイバーである。第１融点は、ＺＢＬＡＮファイバーの軟化点である約３００度である。また、第１光ファイバー２がＺＢＬＡＮファイバーの場合、融点は４４０度程度、結晶化点は３５０度程度、ガラス転移点が２６０度程度である。このＺＢＬＡＮファイバーは、ファイバーレーザーのレーザー媒体としてよく用いられている。
なお、ＺＢＬＡＮファイバーである第１光ファイバー２のコアには、エルビウム（Ｅｒ）などの元素がドープされていてもよい。
【００３７】
その他、フッ化アルミニウム、カルコゲナイド系ガラス（例えば、三硫化二ヒ素（Ａｓ２Ｓ３）、Ｇｅ３３Ａｓ１２Ｓｅ５５など）、テルライト（ＴｅＯ）系ガラス、などのガラス製の光ファイバーを、第１光ファイバー２とできる。これらのガラスも、後述する第２光ファイバー３の材料である石英の融点よりも低い融点を有する。
【００３８】
また、第１光ファイバー２は、長さ方向に垂直な断面が第１直径ｄ１を有する円形となっている。第１光ファイバー２は、第２光ファイバー３との接続部分である先端に、テーパー部分２１を有する。
テーパー部分２１は、先端に向けて直径が第１直径ｄ１から減少している。テーパー部分２１の第２光ファイバー３との接続部分である先端の直径は、第２光ファイバー３の直径（第２直径ｄ２）とほぼ同じとなっている。
【００３９】
テーパー部分２１のテーパー角度θは、後述するように第１直径ｄ１と第２直径ｄ２との比率により最適値は異なるが、２０度〜５０度の角度範囲とされている。なお、本実施形態において、テーパー角度θは、テーパー部分２１の側面と第１光ファイバー２の長さ方向とがなす角度と定義する。
【００４０】
第２光ファイバー３は、第２融点を有する材料にて構成された光ファイバーである。本実施形態において、第２光ファイバー３は、石英製の光ファイバーである。第２融点は、石英の融点である約１７００度である。
【００４１】
第２光ファイバー３は、長さ方向に垂直な断面が第２直径ｄ２を有する円形となっている。本実施形態において、第２直径ｄ２は、第１直径ｄ１よりも小さい。具体的には、第１直径ｄ１は、第２直径ｄ２の１．５倍から３倍までの範囲とできる。
これにより、後述する融着方法により、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とを十分な強度にて接続できる。
【００４２】
また、第２光ファイバー３は、その先端が第１光ファイバー２のテーパー部分２１の先端に挿入された状態で、第１光ファイバー２と融着接続されている。第２光ファイバー３の先端のテーパー部分２１への挿入深さは、第２直径ｄ２の４％〜１６％の範囲とできる。例えば、第２光ファイバー３の第２直径ｄ２を１２５μｍとした場合には、上記挿入深さは、５μｍ〜２０μｍの範囲とできる。
【００４３】
上記の構成を有することにより、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とを融着接続して製造される光ファイバー１は、取り扱い時に第２光ファイバー３が第１光ファイバー２から分離しにくく、また、曲げたときに破壊されにくい。
具体的には、第２光ファイバー３の先端を、第１光ファイバー２のテーパー部分２１の先端に上記の範囲の深さだけ挿入することで、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とを十分に強い融着強度にて接続できる。
また、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の接続部分に、上記のテーパー角度θを有するテーパー部分２１を設けることで、例えば、光ファイバー１を曲げた際に、２つの光ファイバーの接続部分に応力を集中しにくくできる。
【００４４】
異なる材料にて構成される２つの光ファイバーを融着接続した上記光ファイバー１は、第１光ファイバー２の材料に応じて、例えば、ファイバーレーザー、ファイバー増幅器、ファイバーセンサ、伝送ファイバーなどとして応用できる。
【００４５】
（２）融着装置
次に、図２及び図３を用いて、融着装置１００を説明する。図２は、融着装置の全体構成を示す図である。図３は、ファイバー移動装置の構成を示す図である。
本実施形態に係る融着装置１００は、加熱レーザー光ＨＬを照射することで融点が低い第１光ファイバー２を加熱して軟化させ、第２光ファイバー３を軟化した第１光ファイバー２に押しつけることで融着する。
融着装置１００は、ファイバー移動装置４と、加熱光源６と、シャッター８と、を主に備える。
【００４６】
（２−１）ファイバー移動装置
ファイバー移動装置４は、第１光ファイバー２及び／又は第２光ファイバー３を、第１方向（図３）とそれとは逆の第２方向（図３）に移動させる装置である。具体的には、ファイバー移動装置４は、第１移動部４１と、第２移動部４３と、を有する。
第１方向は、第１光ファイバー２の長さ方向に平行であり、かつ、第１光ファイバー２に近づく方向と定義される。一方、第２方向は、第１光ファイバー２の長さ方向に平行であり、かつ、第１光ファイバー２から離れる方向と定義される。
【００４７】
第１移動部４１は、第１光ファイバー２を、第１方向又は第２方向に移動させる。第１移動部４１は、第１移動ステージ４１ａと、第１保持部４１ｂと、を有する。
第１移動ステージ４１ａは、第１方向又は第２方向に移動可能なステージである。第１移動ステージ４１ａは、例えば、Ｘ−Ｙステージである。第１移動ステージ４１ａを二次元に移動可能とすることで、第１光ファイバー２の先端を精度よく位置合わせできる。第１移動ステージ４１ａは、例えばピエゾ素子などにより、μｍ単位にて精度よく移動が制御可能となっている。
【００４８】
第１保持部４１ｂは、第１光ファイバー２を保持する。第１保持部４１ｂは、例えば、Ｖ形状の溝の底部に第１光ファイバー２をネジなどで押しつけて保持する、光ファイバー用のクランプである。
第１保持部４１ｂは、第１移動ステージ４１ａの上部に固定され、第１移動ステージ４１ａの移動と共に、第１方向又は第２方向に移動する。
【００４９】
第２移動部４３は、第２光ファイバー３を、第１方向又は第２方向に移動させる。第２移動部４３は、第２移動ステージ４３ａと、第２保持部４３ｂと、を有する。
第２移動ステージ４３ａ及び第２保持部４３ｂの構成及び機能は、それぞれ、第１移動ステージ４１ａと第１保持部４１ｂと同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００５０】
（２−２）加熱光源
加熱光源６は、加熱レーザー光ＨＬを出力する光源である。加熱光源６としては、例えば、赤外光を出力するＣＯ２レーザー光源を用いることができる。加熱光源６は、加熱レーザー光ＨＬの強度を精度よく制御可能となっている。
加熱光源６から出力された加熱レーザー光ＨＬは、第１ミラー６１により経路を変更され、光分岐部材６２（例えば、ハーフミラー）に入射される。光分岐部材６２に入射された加熱レーザー光ＨＬは、２方向に分岐される。
【００５１】
光分岐部材６２により分岐された加熱レーザー光ＨＬの一方は、第２ミラー６３により経路を変えられ、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の先端が配置された位置に、所定の一方向から到達する。
当該一方の加熱レーザー光ＨＬは、第１レンズ６４により、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の先端が配置された位置（又はその近傍）に焦点を結ぶ。
【００５２】
光分岐部材６２により分岐された加熱レーザー光ＨＬの他方は、第３ミラー６５により経路を変えられ、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の先端が配置された位置に、上記の所定の一方向とは逆の方向から到達する。
当該他方の加熱レーザー光ＨＬは、第２レンズ６６により、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の先端が配置された位置（又はその近傍）に焦点を結ぶ。
【００５３】
このように、加熱レーザー光ＨＬを、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の先端に互いに逆となる２方向から照射することにより、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の先端を均一に加熱できる。
【００５４】
第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３に照射する加熱レーザー光ＨＬの照射径（直径）は、第１光ファイバー２の直径よりも十分に大きいことが好ましい。例えば、加熱レーザー光ＨＬの照射径を、数百μｍ程度とできる。
【００５５】
（２−３）シャッター
シャッター８は、加熱光源６から光分岐部材６２までの加熱レーザー光ＨＬの光路上又はその近傍に配置される。本実施形態では、図２に示すように、シャッター８は、加熱光源６と第１ミラー６１との間に配置されている。
【００５６】
シャッター８が加熱レーザー光ＨＬの光路上に配置されると、シャッター８による加熱レーザー光ＨＬが遮断され、第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３の先端の加熱が停止される。
その一方、シャッター８が加熱レーザー光ＨＬの光路から外れると、加熱レーザー光ＨＬは、第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３の先端まで到達し、当該先端が加熱される。
【００５７】
すなわち、シャッター８は、第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３の先端の加熱の実行と停止を制御する。シャッター８により加熱の実行と停止を制御することにより、ファイバー先端の短時間の加熱が可能となる。
【００５８】
融着装置１００は、さらに、図示しない制御部を備える。制御部は、ＣＰＵ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭなど）、各種インターフェースを有するコンピュータシステムであり、融着装置１００の各部を制御する。具体的には、制御部は、ファイバー移動装置４、加熱光源６、及びシャッター８を制御する。
制御部は、融着装置１００の各部の制御を、制御部を構成するコンピュータシステムの記憶装置に記憶されたプログラムにより実行してもよい。
【００５９】
（２−４）融着状態等をモニターするための構成
その他、融着装置１００は、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の融着状態等を監視するための構成を備えている。
具体的には、融着装置１００は、一対のカメラ１０を備える。カメラ１０は、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の配置状態、これらの光ファイバーの融着工程、光ファイバーの融着状態を視覚的な情報（例えば、動画、静止画）により取得する。
一対のカメラ１０のそれぞれは、加熱レーザー光ＨＬが照射される２方向のそれぞれから、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の状態を取得する。
【００６０】
また、融着装置１００は、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とを融着接続して製造された光ファイバー１の光の透過率を測定するための構成を備えている。具体的には、融着装置１００は、検査光源１２と、受光装置１４と、を備える。
検査光源１２は、光ファイバー１の第２光ファイバー３側から入射する検査光ＩＬを出力する。検査光源１２は、例えば、レーザーダイオードである。
受光装置１４は、第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３を伝搬した検査光ＩＬの強度を測定する。受光装置１４は、例えば、検査光ＩＬの強度を測定するパワーメーターである。
【００６１】
上記の構成において、検査光源１２から出力された検査光ＩＬの強度と、受光装置１４にて測定された検査光ＩＬの強度と、の比率に基づいて、光ファイバー１の光の透過率を算出できる。
光ファイバー１の光の透過率が低い場合には、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の融着接続による損失が大きいことを意味しており、これら２つの光ファイバーの接続が不適切であると判断できる。
２つの光ファイバーの接続が不適切な場合としては、例えば、第１光ファイバー２の先端が結晶化して透明度が低くなった結果、光ファイバー１の光の透過率が低下した場合がある。この場合には、第１光ファイバー２の温度が長時間結晶化温度以上となったために、接続が不適切になったと推測できる。
その他、第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３の加熱時及び徐冷時に応力によりこれらの光ファイバーの融着が解除された場合、これらの光ファイバーの融着接続部分の形状不良により光結合損失が生じた場合、融着面に異物が混入した場合などにも、光ファイバー１の透過率が低下する可能性がある。このような場合にも、融着接続が不適切になったと推測できる。
【００６２】
（３）光ファイバーの融着方法
以下、図４を用いて、第１実施形態に係る光ファイバーの融着方法を説明する。図４は、光ファイバーの融着方法を模式的に示す図である。以下では、上記の第１光ファイバー２と第２光ファイバー３を融着して、図１に示すような光ファイバー１を製造する工程を用いて、融点が異なる２つの光ファイバーの融着方法を説明する。
最初に、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とを、融着装置１００に配置する。
具体的には、まず、第１光ファイバー２を第１保持部４１ｂにより保持し、第２光ファイバー３を第２保持部４３ｂにより保持する。
その後、第１移動ステージ４１ａ及び／又は第２移動ステージ４３ａにより、第１光ファイバー２及び／又は第２光ファイバー３を移動させて、第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３の位置合わせをする。例えば、図４の（Ａ）に示すように、第１光ファイバー２の中心線（図４の（Ａ）では、点線にて示した線）と第２光ファイバー３の中心線が一致するように、位置合わせをする。
【００６３】
さらに、第１移動ステージ４１ａ及び／又は第２移動ステージ４３ａにより、第１光ファイバー２及び／又は第２光ファイバー３を移動させて、第１光ファイバー２の先端と第２光ファイバー３の先端とを互いに近接させる。
【００６４】
第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とを融着装置１００に配置後、加熱光源６から加熱レーザー光ＨＬを出力し、シャッター８を加熱レーザー光ＨＬの光路から外すことで、図４の（Ｂ）に示すように、第１光ファイバー２の先端部分に加熱レーザー光ＨＬを照射する。なお、図３において、加熱レーザー光ＨＬの照射領域は、点線丸にて示している。
【００６５】
上記のように、第１光ファイバー２の先端と第２光ファイバー３の先端とを互いに近接させて配置しているので、加熱レーザー光ＨＬは、第１光ファイバー２の先端と第２光ファイバー３の先端の両方に照射される。その結果、第１光ファイバー２の先端部分だけでなく、第２光ファイバー３の先端部分も加熱される。
第１光ファイバー２の先端部分と第２光ファイバー３の先端部分とを両方加熱することにより、後述する第２光ファイバー３を第１方向に移動する工程において、加熱された第１光ファイバー２に第２光ファイバー３が接触したときに、第２光ファイバー３が第１光ファイバー２の熱を奪い、第１光ファイバー２の温度が下がることを抑制できる。
【００６６】
加熱光源６から出力する加熱レーザー光ＨＬの強度を所定の強度に調整した状態で、当該加熱レーザー光ＨＬを、第１光ファイバー２の先端と第２光ファイバー３の先端に数秒間照射する。
これにより、第１光ファイバー２の先端部分が、第１光ファイバー２が軟化する第１温度以上、かつ、第１光ファイバー２が結晶化する第２温度よりも小さい温度に加熱される。
上記の第１温度は、第１光ファイバー２の軟化点である。第２温度は、第１光ファイバー２の結晶化温度である。例えば、第１光ファイバー２がＺＢＬＡＮガラスである場合には、第１温度は約３００°Ｃであり、第２温度は約３７０°Ｃである。
【００６７】
第１光ファイバー２の先端部分を上記の温度範囲とすることで、第１光ファイバーを確実に軟化させつつ、第１光ファイバー２が結晶化して透明度が低下することを確実に回避できる。その結果、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３との融着接続を確実にしつつ、融着部分の融着損失を低くできる。
なお、第２光ファイバー３は、上記の第１温度から第２温度までの範囲内の温度では軟化しない。
【００６８】
加熱レーザー光ＨＬの照射により、第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３の先端部分を加熱して、第１光ファイバー２の先端部分を上記の温度範囲に維持しつつ、図４の（Ｃ）に示すように、第２光ファイバー３を、第１光ファイバー２に対して第１方向に移動させて、第２光ファイバー３の先端部分を第１光ファイバー２に挿入させる。
すなわち、第２光ファイバー３を、第１光ファイバー２に近づける方向に移動させて、第２光ファイバー３の先端部分を第１光ファイバー２に挿入させる。
【００６９】
このとき、第１移動部４１により第１光ファイバー２を第２方向に移動させつつ、第２移動部４３により第２光ファイバー３を第１方向に移動させることで、第２光ファイバー３を第１光ファイバー２に対して相対的に第１方向に移動させる。
【００７０】
上記の工程において、第２光ファイバー３の先端の第１光ファイバー２への挿入距離は、第２直径ｄ２の２０％〜４０％の範囲の距離が好ましく、第２直径ｄ２の２５％〜３５％の範囲の距離がより好ましく、第２直径ｄ２の３２％の距離が最も好ましい。
例えば、第２直径ｄ２を１２５μｍとした場合には、第２光ファイバー３の先端の第１光ファイバー２への挿入距離を２５μｍ〜５０μｍとすることが好ましく、３０μｍ〜４５μｍとすることがより好ましく、４０μｍとすることが最も好ましい。
これにより、第２光ファイバー３の先端の第１光ファイバー２への挿入深さを適切な深さとして、これら２つの光ファイバーを十分に強い融着強度にて接続できる。
【００７１】
また、第２光ファイバー３を第１方向へ移動させるときの速度は、例えば、毎秒数十μｍ程度とする。
【００７２】
第２光ファイバー３の先端を第１光ファイバー２に挿入する際に第２光ファイバー３を第１光ファイバー２に押し込む状態となるので、第１光ファイバー２の最先端部は、図４の（Ｃ）に示すように、若干膨らんだ状態となる。
また、図４の（Ｃ）に示すように、第２光ファイバー３の先端を第１光ファイバー２に挿入した状態においては、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３との境界部分（接続部分）は、段差形状となっている。
【００７３】
第１光ファイバー２と第２光ファイバー３との接続部分が段差形状となった状態で光ファイバーを冷却すると、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の接続部分が段差形状のまま、これら２つの光ファイバーが接続されることとなる。このような段差形状の接続部分は、光ファイバーを曲げたときに応力が集中して損傷しやすい。
【００７４】
従って、本実施形態においては、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の接続部分を、強度が段差形状よりも強くなるテーパー形状にする。具体的には、以下のようにして、接続部分をテーパー形状とする。
まず、図４の（Ｃ）に示すように第２光ファイバー３の先端を第１光ファイバー２に挿入した状態で、加熱レーザー光ＨＬの照射を数秒間行う。
その後、加熱レーザー光ＨＬの照射を継続しつつ、第２光ファイバー３を第２方向に移動させる。すなわち、第２光ファイバー３を、第１光ファイバー２から離れる方向に移動させる。
【００７５】
このとき、第１移動部４１により第１光ファイバー２を第１方向に移動させつつ、第２移動部４３により第２光ファイバー３を第２方向に移動させることで、第２光ファイバー３を第１光ファイバー２に対して相対的に第２方向に移動させる。
【００７６】
上記の工程において、第１光ファイバー２の第２光ファイバー３と接続された側の先端部分は、表面張力により第２光ファイバー３の先端に付着した状態で、第２光ファイバー３の第２方向への移動と共に移動する。その結果、第１光ファイバー２の当該先端部分は、第２光ファイバー３の第２方向への移動により引き延ばされる。
この引き延ばしにより、第１光ファイバー２の第２光ファイバー３と接続された側の先端の直径が、第１直径ｄ１よりも減少して第２直径ｄ２とほぼ同じになる。その結果、図４の（Ｄ）に示すように、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の接続部分がテーパー形状になる。
【００７７】
上記のように、本実施形態においては、低融点の第１光ファイバー２の先端部分が加熱されている。これにより、引き延ばされる側の第１光ファイバー２の粘度が低い状態となるので、第２光ファイバー３を第１光ファイバー２から離れる方向に移動させる際に、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の接続部分にテーパー形状が形成しやすくなる。
【００７８】
また、上記の工程において、第２光ファイバー３の第２方向への移動距離は、第２直径ｄ２の５０％〜７０％の範囲の距離が好ましく、第２直径ｄ２の５５％〜６５％の範囲の距離がより好ましく、第２直径ｄ２の６４％の距離が最も好ましい。
例えば、第２直径ｄ２を１２５μｍとした場合には、第２光ファイバー３の第２方向への移動距離を６２μｍ〜８８μｍとすることが好ましく、６８μｍ〜８２μｍとすることがより好ましく、８０μｍとすることが最も好ましい。
これにより、第１光ファイバー２先端のテーパー角度θを、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の接続部分に応力が集中しにくい適切な角度とできる。
【００７９】
さらに、テーパー形状を形成する際の第２光ファイバー３の移動速度は、例えば、毎秒数十μｍ程度とする。
【００８０】
第２光ファイバー３を第２方向へ移動させることにより、第１光ファイバー２の先端部分を引き延ばして接続部分にテーパー形状を形成後、図４の（Ｅ）に示すように、加熱レーザー光ＨＬの照射を停止して第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３を冷却し、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とを接続する。
本実施形態においては、数十秒〜数分程度かけて加熱レーザー光ＨＬの強度を徐々に低下させて最終的に０とすることにより、第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３を徐冷する。
【００８１】
一般的に、低融点である第１光ファイバー２と高融点である第２光ファイバー３との間には、熱膨張係数に大きな違いがある。例えば、第１光ファイバー２に用いられるＺＢＬＡＮガラスの膨張係数は２０×１０−６／Ｋであるのに対し、第２光ファイバー３に用いられる石英の膨張係数は０．５５×１０−６／Ｋであり、４０倍近くの差がある。
そのため、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とを急激に冷却すると、この熱膨張係数の違いにより、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３との接続部分に応力が発生して、冷却時に当該接続部分が破損する可能性がある。
【００８２】
従って、上記のように、数十秒〜数分程度かけて第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３を徐冷することにより、第１光ファイバーと第２光ファイバーの膨張係数の違いにより、これら２つの光ファイバーの接続部分に応力が発生して破損ことを抑制できる。
【００８３】
（４）実施例
上記にて説明した光ファイバーの融着方法により強度の強い融着接続を実現できるかを確認するため、実際に２つの光ファイバーを上記の融着方法により融着接続して、光ファイバー１を製造した。以下、当該光ファイバー１の製造についての実施例について説明する。
【００８４】
以下の実施例においては、低融点の第１光ファイバー２として、ＺＢＬＡＮガラス製の光ファイバーを用いた。一方、高融点の第２光ファイバー３として、石英製の光ファイバーを用いた。
第２光ファイバー３の第２直径ｄ２を、１２５μｍ（コア径：１００μｍ、クラッド径：１２５μｍ）とした。
一方、第１光ファイバー２の第１直径ｄ１を、２４０μｍ（コア径：１７０μｍ、クラッド径２４０μｍ）と、３３０μｍ（コア径：２８０μｍ、クラッド径：３３０μｍ）の２種類とした。すなわち、第１直径ｄ１を第２直径ｄ２の１．９倍、及び、２．６倍とした。
以下では、第１直径ｄ１を２４０μｍとした実施例を「実施例１」、３３０μｍとした実施例を「実施例２」と呼ぶことにする。
【００８５】
また、本実施例では、融着接続の強度を調べるため、融着後の光ファイバー１の両端を把持した状態で当該光ファイバー１に引張荷重を与え、接続部分が破断したときの引張荷重を融着接続の強度として測定した。この引張試験は、例えば、ファイバークリーバーを用いて実行できる。
【００８６】
図５及び図６を用いて、本実施例にて製造した光ファイバー１の接続部分の光学顕微鏡像を示す。図５は、実施例１の光ファイバーの光学顕微鏡像を示す図である。図６は、実施例２の光ファイバーの光学顕微鏡像を示す図である。
図５及び図６においては、光ファイバー１外周の光学顕微鏡像（各図の（Ａ））と、光ファイバー１の透過光学顕微鏡像（各図の（Ｂ））と、を示す。また、図５及び図６においては、第１光ファイバー２を「２」とラベリングし、第２光ファイバー３を「３」とラベリングする。
【００８７】
図５及び図６に示されるように、いずれの実施例の光ファイバー１においても、第１光ファイバー２の第２光ファイバー３と接続された側の先端部分は直径が減少してテーパー形状となっている。２つの光ファイバーの接続部分において急激に直径が変化するような段差は見られない。
また、透過光学顕微鏡像からは、第２光ファイバー３の先端が第１光ファイバー２のコアに挿入されて、第２光ファイバー３の先端が３方向から第１光ファイバー２のコアに覆われていることが分かる。
【００８８】
また、実施例１及び２の光ファイバー１を引張試験した結果、本実施例の光ファイバー１の接続部分は、２００ｇｆ〜２５０ｇｆまでの荷重（圧力換算すると、１．６ＭＰａ〜２ＭＰａ）に耐えられるものであることが分かった。
これは、上記の特許文献１における光ファイバーのプルーフテスト結果（接続部分の強度：８０ｋＰａ）と比較すると、本実施例の光ファイバー１接続部分は、従来の２００倍程度の強度があることを示している。
また、後述する比較例の光ファイバーと比較しても、接続部分にテーパー形状を形成する、すなわち、第１光ファイバー２がテーパー部分２１を有することで、接続部分の強度は２倍以上向上していた。
【００８９】
さらに、本実施例で製造した光ファイバー１の接続部分での融着損失、及び、最適なテーパー角度θを調査するため、様々なテーパー角度θを有するテーパー部分２１を有する光ファイバー１を製造し、各光ファイバー１の融着損失を測定した。
融着損失は、検査光源１２から出力した検査光ＩＬを第２光ファイバー３側から入射し、当該検査光ＩＬの強度を第１光ファイバー２側で受光装置１４にて測定し、以下の式から算出した。
なお、以下の式において、「第２光ファイバー３単体での透過光強度」は、第２光ファイバー３の一方から入射し他方にて出力された検査光ＩＬの強度を受光装置１４にて測定した実測値であってもよいし、第２光ファイバー３の透過率から算出された理論値であってもよい。
融着損失＝１−（受光装置１４にて測定した検査光ＩＬの強度／第２光ファイバー３単体での透過光強度）
【００９０】
以下、図７及び図８を用いて、テーパー部分２１のテーパー角度θと、融着損失との関係を説明する。図７は、実施例１の光ファイバーのテーパー角と融着損失との関係を示す図である。図８は、実施例２の光ファイバーのテーパー角と融着損失との関係を示す図である。
なお、図７及び図８において、「＊」は、融着損失が極めて大きい値であることを示し、光ファイバー１が接続部分で破断（例えば、光ファイバーの融着接続時（加熱／徐冷時）に融着接続が解除されて破断、融着後の光ファイバー１の取扱時に破断）したことを意味している。
【００９１】
図７及び図８に示すように、接続部分が破断しなかった光ファイバー１の融着損失は、０．２ｄＢ以下と極めて低いことが分かる。すなわち、上記にて説明した第１実施形態に係る融着方法は、実際の使用にも差し支えない程度の融着損失しか発生させない、優れた方法であることが分かる。
【００９２】
また、図７及び図８に示すように、テーパー角度θが特定の範囲外にある場合には、全ての光ファイバー１において接続部分は破断した。このことから、テーパー部分２１のテーパー角度θを適切な角度とすれば、接続部分の強度を十分なものとできることが分かる。具体的には、テーパー角度θを２０度〜５０度をすれば、接続部分の強度を向上できる。
【００９３】
さらに、接続部分の強度を強くするためのテーパー角度θの最適値が、実施例１の場合と実施例２の場合で異なることが分かる。
具体的には、図７に示す実施例１の場合、すなわち、第１直径ｄ１（２４０μｍ）が第２直径ｄ２（１２５μｍ）の２倍程度である場合、最適なテーパー角度θは、２２度〜３０度の範囲であった。
その一方、図８に示す実施例２の場合、すなわち、第１直径ｄ１（３３０μｍ）が第２直径ｄ２（１２５μｍ）の３倍程度である場合、最適なテーパー角度θは、３５度〜５０度の範囲にあった。
【００９４】
このように、第１光ファイバー２の第１直径ｄ１と、第２光ファイバー３の第２直径ｄ２の比率に応じて、テーパー角度θを適切な範囲とすることで、テーパー部分２１を第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の接続部分に応力が集中しにくい最適な形状とできる。
【００９５】
（５）比較例
以下、上記の第１実施形態に係る光ファイバー１、及び、光ファイバーの融着方法の有効性を確認するため、比較実験を行った。
まず、比較例１として、第１光ファイバー２の直径と第２光ファイバー３の直径を同程度（第１直径ｄ１＝第２直径ｄ２）として、これら２つの光ファイバーの融着接続を試みた。その結果を、図９に示す。図９は、比較例１にて製造した光ファイバーの透過光学顕微鏡像を示す図である。
【００９６】
図９に示すように、第１直径ｄ１と第２直径ｄ２とを同程度とすると、第２光ファイバー３が第１光ファイバー２に挿入されなかった。また、そのために、接続部分をテーパー形状とすることができなかった。
なお、比較例１の光ファイバーでは、１００ｇｆ（圧力換算：０．８ＭＰａ）よりも小さい荷重により接続部分が破断した。
【００９７】
このように、第２光ファイバー３を第１光ファイバー２に挿入して接続部分の強度を向上させるためには、第１直径ｄ１は、第２直径ｄ２よりも十分に大きい、例えば、第２直径ｄ２の１．５倍から３倍までの範囲にあることが好ましいことが分かる。
【００９８】
次に、比較例２として、上記の融着方法において、図４の（Ｃ）に示すように第２光ファイバー３を第１光ファイバー２に挿入した状態にて、第２光ファイバー３を第２方向に移動させずに冷却し、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とを融着接続した。
なお、第１光ファイバー２及び第２光ファイバー３は、上記の実施例１で使用したものと同じものを用いた。
【００９９】
図１０に、第２光ファイバー３を第１光ファイバー２に挿入した状態から第２光ファイバー３を第２方向に移動させずに製造した光ファイバーの光学顕微鏡像を示す。図１０は、比較例２の光ファイバーの光学顕微鏡像を示す図である。
図１０に示すように、比較例２の光ファイバーにおいては、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３とは融着接続しているが、接続部分に直径が急激に変化する段差（図１０において矢印にて示す）が存在する。
接続部分に段差を有する光ファイバーは、融着後に融着装置１００から取り出す際に接続部分の段差又はその近傍で破断し、その取り扱いが難しかった。
【０１００】
このように、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の接続部分の強度を向上させるためには、これら２つの光ファイバーの接続部分をテーパー形状とすることが好ましいことが分かる。
【０１０１】
（６）実施形態の共通事項
上記第１実施形態は、下記の構成及び機能を共通に有している。
光ファイバーの融着方法は、第１融点を有する第１光ファイバー２（第１光ファイバーの一例）と、第１融点よりも高い第２融点を有する第２光ファイバー３（第２光ファイバーの一例）と、を融着する方法である。融着方法は、以下のステップを備える。
◎第１直径ｄ１（第１直径の一例）を有する第１光ファイバー２と、第１直径ｄ１よりも小さい第２直径ｄ２（第２直径の一例）を有する第２光ファイバー３と、を配置するステップ。
◎少なくとも第１光ファイバー２の先端を、第１光ファイバー２が軟化する第１温度以上、かつ、第１光ファイバー２が結晶化する第２温度よりも小さい温度に加熱するステップ。
◎第１光ファイバーの先端を加熱した状態で、第２光ファイバー３を第１光ファイバー２に近づける第１方向に移動させて、第２光ファイバー３の先端を第１光ファイバー２に挿入させるステップ。
◎第２光ファイバー３の先端を第１光ファイバー２に挿入後、第１方向とは逆の第２方向に第２光ファイバー３を移動させるステップ。
【０１０２】
第１実施形態に係る光ファイバーの融着方法においては、第１光ファイバー２を軟化して第２光ファイバー３の先端を第１光ファイバー２に挿入後、さらに、第２光ファイバー３を、第１光ファイバー２に第２光ファイバー３の先端を挿入する第１方向とは逆の第２方向に移動させている。すなわち、第２光ファイバー３を第１光ファイバー２から離れる方向に移動させている。
これにより、第２光ファイバー３を第１光ファイバー２から離れる方向に移動させる際に、第１光ファイバー２の第２光ファイバー３と接続された側の先端部分が引き延ばされる。この引き延ばしにより、第１光ファイバー２の先端部分の直径が減少して、第１光ファイバーと第２光ファイバーの接続部分がテーパー形状になる。
【０１０３】
このように、第１光ファイバー２と第２光ファイバー３との接続部分にテーパー形状を形成することにより、これら２つの光ファイバーを接続して製造される光ファイバー１（光ファイバーの一例）の強度を向上できる。例えば、製造された光ファイバー１を曲げた際に、２つの光ファイバーの接続部分に応力を集中しにくくできるので、強度を向上できる。
【０１０４】
また、低融点の第１光ファイバー２の先端を加熱することにより、第２光ファイバー３を第１光ファイバー２から離れる方向に移動させる際に、接続部分にテーパー形状を形成しやすくなる。
【０１０５】
２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（Ａ）第１光ファイバー２の先端部分と第２光ファイバー３の先端部分は、加熱レーザー光ＨＬの照射のみでなく、他の加熱方法によっても加熱できる。例えば、放電加熱、ヒーターによる加熱が可能である。
【０１０６】
（Ｂ）第１光ファイバー２と第２光ファイバー３の融着接続は、制御された雰囲気内で実行できる。例えば、ＺＢＬＡＮガラスなど潮解性のあるガラスを第１光ファイバー２として用いる場合には、大気中の湿度（水分）によりＺＢＬＡＮガラスの結晶化が促進されることを防止するために、乾燥した雰囲気中にて融着接続を実行できる。
その他、光ファイバーとして用いる材料の性質に応じて、酸素が少ない雰囲気（例えば、窒素雰囲気、不活性ガス雰囲気）、乾燥した雰囲気などの制御された雰囲気にて融着接続を実行できる。
さらに、２つの光ファイバーを効率よくかつ精度よく加熱するために、無風雰囲気で融着接続を実行することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、融点が異なる材料で構成された２つの光ファイバーをその先端にて融着する融着方法、及び、融点が異なる材料で構成された２つの光ファイバーを融着接続した光ファイバーに広く適用できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１     光ファイバー
２     第１光ファイバー
２１   テーパー部分
θ     テーパー角度
ｄ１   第１直径
３     第２光ファイバー
ｄ２   第２直径
１００ 融着装置
４     ファイバー移動装置
４１   第１移動部
４１ａ 第１移動ステージ
４１ｂ 第１保持部
４３   第２移動部
４３ａ 第２移動ステージ
４３ｂ 第２保持部
６     加熱光源
ＨＬ   加熱レーザー光
６１   第１ミラー
６２   光分岐部材
６３   第２ミラー
６４   第１レンズ
６５   第３ミラー
６６   第２レンズ
８     シャッター
１０   カメラ
１２   検査光源
１４   受光装置
ＩＬ   検査光
【図１】
2020066190.tif 000003
【図２】
2020066190.tif 000004
【図３】
2020066190.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月26日(2021.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１融点を有する第１光ファイバーと、前記第１融点よりも高い第２融点を有する第２光ファイバーと、を融着する融着方法であって、
第１直径を有する前記第１光ファイバーと、前記第１直径よりも小さい第２直径を有する前記第２光ファイバーと、を配置するステップと、
少なくとも前記第１光ファイバーの先端を、前記第１光ファイバーが軟化する第１温度以上、かつ、前記第１光ファイバーが結晶化する第２温度よりも小さい温度に加熱するステップと、
前記第１光ファイバーの少なくとも先端を加熱した状態で、前記第２光ファイバーを前記第１光ファイバーに近づける第１方向に移動させて、前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入させるステップと、
前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入後、前記第１方向とは逆の第２方向に前記第２光ファイバーを移動させるステップと、
を備え、
前記第１直径は、前記第２直径の１．５倍から３倍までの範囲にあり、
融着後の光ファイバーにおいて前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーとの接続部分に先端に向けて直径が前記第１直径から減少するテーパー部分が形成され、
前記テーパー部分の側面と前記第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度は、２０度〜５０度の範囲であり、
融着後の光ファイバーにおける前記第２光ファイバーの先端の前記テーパー部分への挿入深さは、前記第２直径の４％〜１６％の範囲である、
融着方法。
【請求項２】
前記第２方向に前記第２光ファイバーを移動後に、前記第１光ファイバー及び前記第２光ファイバーを徐冷するステップをさらに備える、請求項１に記載の融着方法。
【請求項３】
前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入するステップにおいて、前記第２光ファイバーの先端の前記第１光ファイバーへの挿入距離は、前記第２直径の２０％〜４０％の範囲の距離である、請求項１又は２に記載の融着方法。
【請求項４】
前記第２光ファイバーを前記第２方向に移動させるステップにおいて、前記第２光ファイバーの移動距離は、前記第２直径の５０％〜７０％の範囲の距離である、請求項１〜３のいずれかに記載の融着方法。
【請求項５】
前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーを配置するステップにおいて、前記第１光ファイバーの先端と前記第２光ファイバーの先端とを近接させて配置する、請求項１〜４のいずれかに記載の融着方法。
【請求項６】
前記第１温度は、前記第１光ファイバーの軟化点である、請求項１〜５のいずれかに記載の融着方法。
【請求項７】
前記第２温度は、前記第１光ファイバーの結晶化温度である、請求項１〜６のいずれかに記載の融着方法。
【請求項８】
前記第１光ファイバーはＺＢＬＡＮファイバーである、請求項１〜７のいずれかに記載の融着方法。
【請求項９】
前記第２光ファイバーは石英製の光ファイバーである、請求項１〜８のいずれかに記載の融着方法。
【請求項１０】
先端に向けて直径が第１直径から減少するテーパー部分を有する第１光ファイバーと、
前記第１直径よりも小さい第２直径を有し、先端が前記テーパー部分の先端に挿入された状態で前記第１光ファイバーに接続された第２光ファイバーと、
を備え、
前記第１直径は、前記第２直径の１．５倍から３倍までの範囲にあり、
前記第２光ファイバーの先端の前記テーパー部分への挿入深さは、前記第２直径の４％〜１６％の範囲であり、
前記テーパー部分の側面と前記第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度は、２０度〜５０度の範囲である、
光ファイバー。
【請求項１１】
前記第１直径が前記第２直径の２倍であり、かつ、前記テーパー部分の側面と前記第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度が２２度〜３０度の範囲にある、請求項１０に記載の光ファイバー。
【請求項１２】
前記第１直径が前記第２直径の３倍であり、かつ、前記テーパー部分の側面と前記第１光ファイバーの長さ方向とがなすテーパー角度が３５度〜５０度の範囲にある、請求項１０に記載の光ファイバー。
【請求項１３】
前記第１光ファイバーはＺＢＬＡＮファイバーである、請求項１０〜１２のいずれかに記載の光ファイバー。
【請求項１４】
前記第２光ファイバーは石英製の光ファイバーである、請求項１０〜１３のいずれかに記載の光ファイバー。
【請求項１５】
第１融点を有する第１光ファイバーと、前記第１融点よりも高い第２融点を有する第２光ファイバーと、を融着する融着装置であって、
第１直径を有する前記第１光ファイバーの先端を、前記第１光ファイバーが軟化する第１温度以上、かつ、前記第１光ファイバーが結晶化する第２温度よりも小さい温度に加熱する加熱光源と、
前記第１光ファイバーの少なくとも先端を加熱した状態で、前記第１直径よりも小さい第２直径を有する前記第２光ファイバーを前記第１光ファイバーに近づける第１方向に移動させて、前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入し、前記第２光ファイバーの先端を前記第１光ファイバーに挿入後、前記第１方向とは逆の第２方向に前記第２光ファイバーを移動させるファイバー移動装置と、
前記第１光ファイバーと前記第２光ファイバーとを融着接続して製造された光ファイバーの光の透過率を測定するための検査光を出力する検査光源と、
前記第１光ファイバー及び前記第２光ファイバーを伝搬した前記検査光の強度を測定する受光装置と、
を備える、融着装置。
【国際調査報告】
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