(57)【要約】  一対の光ファイバの接続する側の端部のファイバ被覆層を除去してガラスファイバを露出する工程、該ガラスファイバの端面同士を融着接続する工程、前記ガラスファイバの露出部分の周囲に保護樹脂を再被覆して保護する工程を有する、光ファイバの製造方法であって、前記ファイバ被覆層はヤング率０．５ＭＰａ以下の内周側のプライマリ樹脂層とヤング率８００ＭＰａ以上の外周側のセカンダリ樹脂層からなり、前記露出する工程は、前記プライマリ樹脂層と前記セカンダリ樹脂層を含む前記ファイバ被覆層の被覆際の形状を前記端部側に向けて細くなるテーパの形状とする工程であり、前記再被覆する工程は、前記被覆際を含むように前記保護樹脂を被覆する工程である。
2019163748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の光ファイバの接続する側の端部のファイバ被覆層を除去してガラスファイバを露出する工程、
該ガラスファイバの端面同士を融着接続する工程、
前記ガラスファイバの露出部分の周囲に保護樹脂を再被覆する工程を有する、光ファイバの製造方法であって、
前記ファイバ被覆層はヤング率０．５ＭＰａ以下の内周側のプライマリ樹脂層とヤング率８００ＭＰａ以上の外周側のセカンダリ樹脂層からなり、
前記露出する工程は、前記プライマリ樹脂層と前記セカンダリ樹脂層を含む前記ファイバ被覆層の被覆際の形状を前記端部側に向けて細くなるテーパの形状とする工程であり、
前記再被覆する工程は、前記被覆際を含むように前記保護樹脂を被覆する工程である、光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記露出する工程の前に、除去する部分の前記ファイバ被覆層に紫外線を照射して前記プライマリ樹脂層のヤング率を増加させる工程を有し、
前記露出する工程が、前記ファイバ被覆層の前記被覆際をテーパの形状とする工程である、請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記露出する工程の前に、除去する部分の前記光ファイバを冷却して前記プライマリ樹脂層のヤング率を増加させる工程を有し、
前記露出する工程が、前記ファイバ被覆層の前記被覆際をテーパの形状とする工程である、請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
一対の光ファイバの接続する側の端部のファイバ被覆層が除去され、ガラスファイバの端面同士が融着接続され、前記ガラスファイバの融着部分の周囲に保護樹脂を設けた光ファイバであって、
前記ファイバ被覆層は外周側のセカンダリ樹脂層と、ヤング率０．１５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下の内周側のプライマリ樹脂層からなり、
前記光ファイバの端部の前記プライマリ樹脂層と前記セカンダリ樹脂層の被覆際の形状が前記端部側に向けて細くなるテーパの形状とされ、
前記被覆際を含むように前記保護樹脂が設けられ、
前記テーパの前記光ファイバの軸方向の長さが２８０μｍ以上である、光ファイバ。
【請求項５】
前記被覆際の前記テーパの角度が１０度以下である、請求項４に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光ファイバの製造方法および光ファイバに関する。
本出願は、２０１８年２月２０日出願の日本出願第２０１８−０２８０９２号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、ユーザからの要求に応じて、例えば、海底ケーブルのように数十ｋｍに及ぶ長尺の光ファイバが製造される。このような長尺の光ファイバは、通常、複数本の光ファイバを融着接続して形成される。この場合、接続部を保護する保護樹脂と元の被覆樹脂との界面に剥離や割れが生じないことが求められる。例えば、特許文献１には、ファイバ被覆層の被覆際の形状をテーパ状とし、ファイバ被覆層際に被さる部分の保護樹脂を厚くすることによって、保護樹脂の剥がれや割れが生じるのを抑制することが開示されている。【０００３】
一方、１００Ｇｂｉｔ／ｓ以上の伝送速度に対応する光伝送ネットワークにおいて、光ファイバのコアあたりの通信容量を拡大するために、より高い光信号対雑音比（Optical Signal-to-Noise Ratio：ＯＳＮＲ）が要求される。ＯＳＮＲを改善する一つの方法として、光ファイバの非線形性を低く抑えることが挙げられる。そのためには、光ファイバの実効断面積Ａeffを大きくするとともに、光ファイバの伝送損失を抑える必要がある。【０００４】
光ファイバの非線形屈折率をｎ２とし、光ファイバの実効断面積をＡeffとすると、光ファイバの非線形性はｎ２／Ａeffによって規定される。実効断面積Ａeffが大きいほどコアへの光パワー密度の集中が避けられるので、非線形性は低減される。しかし、実効断面積Ａeffが大きくなると、側圧に対して弱くなり、ボビン巻時の損失が大きくなってしまう。さらに、ボビン巻き状態での損失が大きく、また緩和速度が遅いことから、ボビン巻き状態での損失の大きさから光ファイバ本来の損失（例えば光ファイバ束状態での損失）の大きさに変化するまでに長時間を要する。そのため、特許文献２には、低損失化のためには光ファイバの被覆層を２層構造とし、中心側のプライマリ樹脂層にヤング率の低い（柔らかい）樹脂を使用することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０２９１５号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１９２７１号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示に係る光ファイバの製造方法は、一対の光ファイバの接続する側の端部のファイバ被覆層を除去してガラスファイバを露出する工程、該ガラスファイバの端面同士を融着接続する工程、前記ガラスファイバの露出部分の周囲に保護樹脂を再被覆する工程を有する、光ファイバの製造方法であって、前記ファイバ被覆層はヤング率０．５ＭＰａ以下の内周側のプライマリ樹脂層とヤング率８００ＭＰａ以上の外周側のセカンダリ樹脂層からなり、前記露出する工程は、前記プライマリ樹脂層と前記セカンダリ樹脂層を含む前記ファイバ被覆層の被覆際の形状を前記端部側に向けて細くなるテーパの形状とする工程であり、前記再被覆する工程は、前記被覆際を含むように前記保護樹脂を被覆する工程である。
【０００７】
また、本開示に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部のファイバ被覆層が除去され、ガラスファイバの端面同士が融着接続され、前記ガラスファイバの融着部分の周囲に保護樹脂を設けた光ファイバであって、前記ファイバ被覆層は外周側のセカンダリ樹脂層と、ヤング率０．１５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下の内周側のプライマリ樹脂層からなり、前記光ファイバの端部の前記プライマリ樹脂層と前記セカンダリ樹脂層の被覆際の形状が前記端部側に向けて細くなるテーパの形状とされ、前記被覆際を含むように前記保護樹脂が設けられ、前記テーパの前記光ファイバの軸方向の長さが２８０μｍ以上である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本開示によって製造される光ファイバの接続部の軸方向に沿った断面図である。
【図１Ｂ】本開示によって製造される光ファイバの接続部以外の箇所における径方向の断面図である。
【図２】図１Ａの光ファイバの接続部の要部を示す図である。
【図３】本開示の光ファイバの接続部に係るシミュレーションの実施例として用いた光ファイバの諸元を示す図表である。
【図４Ａ】図３の諸元で示す実施例１の光ファイバを用いて、テーパの角度とテーパの長さをそれぞれ変えた際の、保護樹脂に作用する最大応力の大きさを示す図である。
【図４Ｂ】図３の諸元で示す実施例２の光ファイバを用いて、テーパの角度とテーパの長さをそれぞれ変えた際の、保護樹脂に作用する最大応力の大きさを示す図である。
【図５】２層構造の被覆層を有する従来の光ファイバの接続部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示が解決しようとする課題］
２層構造の被覆層を有する光ファイバを用いた海底ケーブルでは、接続部の保護樹脂に亀裂が発生する場合がある。図５は、２層構造の被覆層を有する従来の光ファイバの接続部の構成を示す図であり、ガラスファイバ１０と、ガラスファイバ１０の周囲に中心側のプライマリ樹脂層２１と外周側のセカンダリ樹脂層２２からなる２層構造のファイバ被覆層２０を設けた光ファイバ同士を接続したものである。それぞれの光ファイバの端部はファイバ被覆層２０が除去され、露出したガラスファイバ１０同士が融着接続部２で融着接続される。
【００１０】
図５に示す光ファイバの接続部では、被覆層は融着接続部２側に向かって小径となるようにテーパ形状に除去されている。例えば、砥石により被覆層を研削する方法では、プライマリ樹脂層２１が柔らかいとプライマリ樹脂層２１が変形して研削がうまくできないため、図５では、セカンダリ樹脂層２２のみにテーパが形成されてプライマリ樹脂層２１にはテーパが形成されていない場合を示している。そして、融着接続部２とファイバ被覆層２０の除去部全体を覆うように、保護樹脂３０がモールドされて再被覆されている。
【００１１】
このように、従来の接続部では、短尺ファイバ同士の端部の被覆を除去して融着接続し、接続部に保護樹脂３０を再被覆している。そして、プライマリ樹脂層２１が柔らかく、セカンダリ樹脂層２２が固い光ファイバの融着においては、融着後に光ファイバが引っ張られると、セカンダリ樹脂層２２はファイバの軸方向に変形しにくい一方、プライマリ樹脂層２１はファイバの軸方向に変形しやすい。このため、融着部分の被覆部分において、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層の境界部分を起点にクラックＸが発生しやすいという問題があった。
【００１２】
プライマリ樹脂層２１のヤング率が大きい場合は保護樹脂３０にクラックが発生しにくいことから、プライマリ樹脂層２１までテーパ状に加工する必要はなかった。しかしながら、プライマリ樹脂層２１のヤング率が小さい場合は、保護樹脂にクラックが発生するという問題に対して、発明者は、プライマリ樹脂層の領域まで含めてテーパ形状となるようにファイバ被覆層を除去することによって、クラックの発生を抑制できることを見出した。すなわち、ファイバ被覆層除去後のプライマリ樹脂層２１とセカンダリ樹脂層２２との被覆際（境界付近）がテーパとして形成されていることが望ましい。
【００１３】
本開示は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、光ファイバの接続部においてファイバ被覆層の除去部分とガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂でのクラックの発生を防止することができ、通信容量が大きく長距離伝送が可能な光ファイバの製造方法および光ファイバを提供することを、その目的とする。
【００１４】
［本開示の効果］
本開示によれば、光ファイバの接続部において被覆層の除去部分とガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂でのクラックの発生を防止することができ、通信容量が大きく長距離伝送が可能な光ファイバの製造方法および光ファイバを提供することができる。
【００１５】
［本開示の実施態様の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示に係る光ファイバの製造方法は、一対の光ファイバの接続する側の端部のファイバ被覆層を除去してガラスファイバを露出する工程、該ガラスファイバの端面同士を融着接続する工程、前記ガラスファイバの露出部分の周囲に保護樹脂を再被覆する工程を有する、光ファイバの製造方法であって、前記ファイバ被覆層はヤング率０．５ＭＰａ以下の内周側のプライマリ樹脂層とヤング率８００ＭＰａ以上の外周側のセカンダリ樹脂層からなり、前記露出する工程は、前記プライマリ樹脂層と前記セカンダリ樹脂層を含む前記ファイバ被覆層の被覆際の形状を前記端部側に向けて細くなるテーパの形状とする工程であり、前記再被覆する工程は、前記被覆際を含むように前記保護樹脂を被覆する工程である。
【００１６】
本態様によれば、ファイバ被覆層のプライマリ樹脂層に柔らかい樹脂を用いたとしても、被覆層除去後のプライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層との被覆際（境界付近）がテーパとして形成されているため、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層の境界で保護樹脂にかかる応力を小さくすることができる。このため、光ファイバの接続部において被覆層の除去部分とガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂でのクラックの発生を防止することができ、通信容量が大きく長距離伝送が可能な光ファイバを得ることができる。
【００１７】
また、（２）本開示に係る光ファイバの製造方法は、上記（１）の光ファイバの製造方法において、前記露出する工程の前に、除去する部分の前記ファイバ被覆層に紫外線を照射して前記プライマリ樹脂層のヤング率を増加させる工程を有し、前記露出する工程が、前記ファイバ被覆層の前記被覆際をテーパの形状とする工程である。
【００１８】
本態様によれば、ファイバ被覆層のプライマリ樹脂層に柔らかい樹脂を用いたとしても、ファイバ被覆層を除去する前に、ファイバ被覆層を硬化させることができるため、ファイバ被覆層の被覆際をテーパの形状に加工することが容易に行える。このため、砥石や剃刀などの工具を用いてファイバ被覆層を除去する際に、スキルの差による形状のばらつきが発生しにくく、製造した光ファイバケーブルの品質を保つことができる。
【００１９】
また、（３）本開示に係る光ファイバの製造方法は、上記（１）の光ファイバの製造方法において、前記露出する工程の前に、除去する部分の前記ファイバを冷却して前記プライマリ樹脂層のヤング率を増加させる工程を有し、前記露出する工程が、前記ファイバ被覆層の前記被覆際をテーパの形状とする工程である。
【００２０】
本態様によれば、ファイバ被覆層のプライマリ樹脂層に柔らかい樹脂を用いたとしても、ファイバ被覆層を除去する前に、ファイバ被覆層を硬化させることができるため、ファイバ被覆層の被覆際をテーパの形状に加工することが容易に行える。このため、砥石や剃刀などの工具を用いてファイバ被覆層を除去する際に、スキルの差による形状のばらつきが発生しにくく、製造した光ファイバケーブルの品質を保つことができる。
【００２１】
（４）本開示に係る光ファイバは、一対の光ファイバの接続する側の端部のファイバ被覆層が除去され、ガラスファイバの端面同士が融着接続され、前記ガラスファイバの融着部分の周囲に保護樹脂を設けた光ファイバであって、前記ファイバ被覆層は外周側のセカンダリ樹脂層と、ヤング率０．１５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下の内周側のプライマリ樹脂層からなり、前記光ファイバの端部の前記プライマリ樹脂層と前記セカンダリ樹脂層の被覆際の形状が前記端部側に向けて細くなるテーパの形状とされ、前記被覆際を含むように前記保護樹脂が設けられ、前記テーパの前記光ファイバの軸方向の長さが２８０μｍ以上である。
【００２２】
本態様によれば、ファイバ被覆層のプライマリ樹脂層に柔らかい樹脂を用いたとしても、被覆層除去後のプライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層との被覆際（境界付近）が、所定の長さを有するテーパとして形成されているため、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層の境界で保護樹脂にかかる応力を小さくすることができる。このため、光ファイバの接続部において被覆層の除去部分とガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂でのクラックの発生を防止することができ、通信容量が大きく長距離伝送が可能な光ファイバを得ることができる。
【００２３】
また、本開示に係る光ファイバは、上記（４）の光ファイバにおいて、前記被覆際の前記テーパの角度が１０度以下である。
【００２４】
本態様によれば、光ファイバの接続部において被覆層の除去部分とガラスファイバの露出部分を覆う保護樹脂でのクラックの発生をより確実に防止することができる。
【００２５】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示に係る光ファイバの製造方法および光ファイバの具体例を、以下に図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本発明は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。なお、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。
【００２６】
図１Ａは、本開示によって製造される光ファイバの接続部の軸方向に沿った断面図であり、図１Ｂは、本開示によって製造される光ファイバの接続部以外の箇所における径方向の断面図である。また、図２は、図１の光ファイバの接続部の要部を示す図である。本開示によって製造される光ファイバは、複数本の短尺の光ファイバ１を融着接続して形成される。本実施形態の光ファイバ１は、コア１１およびクラッド１２を含む光伝送体となるガラスファイバ１０と、プライマリ（一次）樹脂層２１とセカンダリ（二次）樹脂層２２を含むファイバ被覆層２０とを備えている。
【００２７】
ガラスファイバ１０は、ガラス製の部材であって、例えばＳｉＯ２ガラスからなる。ガラスファイバ１０は、光ファイバ１に導入された光信号を伝送する。コア１１は、例えばガラスファイバ１０の中心軸線を含む領域に設けられている。コア１１は、ＧｅＯ２を含み、さらにフッ素元素を含んでいてもよい。クラッド１２は、コア１１を囲む領域に設けられている。クラッド１２は、コア１１の屈折率より低い屈折率を有する。クラッド１２は、純ＳｉＯ２ガラスから成ってもよいし、フッ素元素が添加されたＳｉＯ２ガラスから成っていてもよい。
【００２８】
光ファイバ１の融着接続は、互いに接続される一対の光ファイバ１の端部のファイバ被覆層２０が除去されて、ガラスファイバ１０が露出される。そして、ファイバ被覆層２０の除去により裸にされたガラスファイバ１０の端面同士が突き合わされ、アーク放電等により、突き合わせた端面が融着接続部２として接続される。融着接続部２とその近傍の裸のガラスファイバ１０は、傷が付きやすく機械的に弱い状態にあるため、保護樹脂３０により再被覆される。保護樹脂３０には、ファイバ被覆層と同種の紫外線硬化型樹脂が用いられる。保護樹脂３０の被覆は、所定の成形用型を用いて樹脂を注入することによって形成することができる。
【００２９】
本実施形態では、光ファイバ１のファイバ被覆層２０として、光ファイバ１の損失増加の要因となるボビン巻時の側圧の影響を受けにくくするため、中心側のプライマリ樹脂層２１には、ヤング率が０．５ＭＰａ以下の低い樹脂を使用している。また、外周側のセカンダリ樹脂層２２には、プライマリ樹脂層２１よりもヤング率が高いヤング率８００ＭＰａ以上の樹脂を用いている。また、保護樹脂３０のヤング率の大きさは、プライマリ樹脂層２１の樹脂よりも大きく、セカンダリ樹脂層２２の樹脂よりも小さい。すなわち、保護樹脂３０は硬化後のヤング率が、プライマリ樹脂層２１のヤング率とセカンダリ樹脂層２２のヤング率との間のものを用いる。好ましくは、例えば、硬化後のヤング率が１０ＭＰａから５００ＭＰａの樹脂を用いる。
【００３０】
プライマリ樹脂層２１を構成する樹脂としては、両末端反応性オリゴマーおよび片末端反応性オリゴマーの双方若しくはいずれか一方を組成に含むものが好適である。また、片末端反応性オリゴマーが５０％以上含まれていれば、側圧に対する強さを十分に確保することができる。両末端反応性オリゴマーとしては、例えば、
Ｈ−（Ｉ−ポリプロピレングリコールA）2−Ｉ−Ｈ
Ｈ−（Ｉ−ポリプロピレングリコールB）2−Ｉ−Ｈ
Ｈ−（Ｉ−ポリプロピレングリコールC）2−Ｉ−Ｈ
が挙げられる。また、片末端反応性オリゴマーとしては、例えば
Ｈ−（Ｉ−ポリプロピレングリコールA）2−Ｉ−Ｘ
Ｈ−（Ｉ−ポリプロピレングリコールB）2−Ｉ−Ｘ
Ｈ−（Ｉ−ポリプロピレングリコールC）2−Ｉ−Ｘ
が挙げられる。但し、Ｈはヒドロキシエチルアクリレートの残基を示し、Ｉはイソホロンジイソシアネートの残基を示し、Ｘはメタノールを示し、ポリプロピレングリコールA-Cはそれぞれ次のポリプロピレングリコールの残基を示す。すなわち、ポリプロピレングリコールAはＡＣＣＬＡＩＭ  ４２００（分子量：４,０００、不飽和度：０.００３ｍｅｑ／ｇ）、ポリプロピレングリコールBはＸＳ−３０２０Ｃ（分子量：３,０００、不飽和度：０.０３ｍｅｑ／ｇ）、ポリプロピレングリコールCはＥＸＣＥＮＯＬ  ３０２０（分子量：３,０００、不飽和度：０.０９ｍｅｑ／ｇ）の残基を示す。ウレタンオリゴマーは、Ｈ−（Ｉ−プロピレングリコール）2−Ｉ−Ｈで示される。
【００３１】
なお、両末端反応性オリゴマーおよび片末端反応性オリゴマーは上記の材料に限られない。上記以外に例えば分子量が１,０００〜１３,０００、好ましくは、２,０００〜８,０００であり、かつその不飽和度が、０.０１ｍｅｑ／ｇ未満、好ましくは、０.０００１〜０.００９ｍｅｑ／ｇであるポリプロピレングリコールまたはポリプロピレングリコール・エチレングリコールの共重合体であってよい。また、必要に応じて、これと少なくとも１種の他のポリオールとの混合物に由来する少なくとも１種の（メタ）アクリレート基を有するウレタン化合物を含有するものであってもよい。
【００３２】
また、セカンダリ樹脂層２２を構成する樹脂としては、例えば次のものが挙げられる。オリゴマーとしては、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、水酸基含有アクリレート化合物を反応させて得られるものが挙げられる。
ポリオール化合物としては、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。ポリイソシアネート化合物としては、２，４−トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどが挙げられる。水酸基含有アクリレート化合物としては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールモノアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートなどが挙げられる。
モノマーとしては、環状構造を有するＮ−ビニルモノマー、例えば、Ｎ−ビニルカプロラクタムが挙げられる。これらのモノマーを含むと硬化速度が向上するので好ましい。この他、イソボルニルアクリレート、ベンジルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレートなどの単官能モノマーや、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレートまたはビスフェノールＡ・エチレンオキサイド付加ジオールジアクリレートなどの多官能モノマーが用いられる。
【００３３】
本実施形態においては、光ファイバ１の端部におけるプライマリ樹脂層２１とセカンダリ樹脂層２２を含むファイバ被覆層２０の被覆際は、端部側に向かって被覆径が小さくされたテーパＴが形成されている。すなわち、テーパＴは、少なくともプライマリ樹脂層２１とセカンダリ樹脂層２２との境界Ａの箇所を含んで形成されている。そして、保護樹脂３０は、このテーパ形状にされたファイバ被覆層２０の部分と裸のガラスファイバ１０に被さるように成形される。この構成により、ファイバ被覆層２０の被覆際の端面が覆われ、露出することがない。また、ファイバ被覆層２０の被覆際がテーパ形状とされていることから、被覆際の保護樹脂３０がファイバ被覆層２０に被さる重なり部分を厚くできるとともに、この部分での接着面積を増加させ、保護樹脂３０との接着力を高めることができる。また、後述するように、テーパＴの長さを所定の長さ以上とすることによって、保護樹脂３０に作用する内部応力を小さくすることができる。
【００３４】
本実施形態では、プライマリ樹脂層２１にヤング率が０．５ＭＰａ以下の柔らかい樹脂を使用しているため、内周側のプライマリ樹脂層２１に達するまでテーパを形成することは難しい。このため、光ファイバ端部のファイバ被覆層２０を除去する前に、除去する部分のファイバ被覆層２０に紫外線を照射してプライマリ樹脂層２１のヤング率を増加させた後に、ファイバ被覆層２０の被覆際をテーパの形状に加工することが望ましい。ガラスファイバ１０の周囲のファイバ被覆層２０は、光ファイバ１の製造時に、ガラスファイバの周囲に塗布され紫外線の照射によって硬化するが、融着接続前に、除去する部分のファイバ被覆層２０にさらに紫外線を照射することによって、プライマリ樹脂層２１のヤング率を増すことができる。
【００３５】
また、ファイバ被覆層２０を除去する部分の硬度を増すために、除去する部分の光ファイバ１を冷却することによってプライマリ樹脂層２１のヤング率を増加させた後、ファイバ被覆層２０の被覆際をテーパの形状としてもよい。この場合、光ファイバ１の冷却は、例えばマイナス１０°Ｃ前後で行うことが望ましい。ファイバ被覆層２０を除去してテーパＴを形成するためには、砥石や剃刀などの工具を用いることができる。なお、光ファイバ１を冷却することによって、プライマリ樹脂層２１のヤング率を増加させた場合は、砥石によってファイバ被覆層２０を除去する際に発熱するため、剃刀を使用することが望ましい。
【００３６】
次に、ファイバ被覆層２０に形成するテーパＴの長さと角度θを変化させた場合に、保護樹脂３０に作用する内部応力の最大値のシミュレーション結果について説明する。
図３は、本開示の光ファイバの接続部に係るシミュレーションの実施例として用いた光ファイバの諸元を示す図表である。図４Ａ、図４Ｂは、図３の諸元で示す光ファイバを用いて、テーパの角度とテーパの長さをそれぞれ変えた際の、保護樹脂に作用する最大応力の大きさを示す図である。
【００３７】
シミュレーションでは、実施例１、２の２種類の光ファイバを対象とした。実施例１、２の光ファイバは、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層のヤング率が異なるだけで、他の諸元は同じである。具体的には、両者とも、ガラスファイバの外径を１２５μｍ、プライマリ樹脂層の外径を２００μｍ、セカンダリ樹脂層の外径を２４５μｍ、接続部に設けた保護樹脂の外径を２６０μｍとし、ガラスファイバのヤング率を７４５００ＭＰａとした。そして、実施例１の光ファイバでは、プライマリ樹脂層のヤング率を０．１５ＭＰａ、実施例２の光ファイバでは、プライマリ樹脂層のヤング率を０．４５ＭＰａとした。
【００３８】
シミュレーションでは、実施例１、２の光ファイバについて、図２で示すテーパＴの角度θと、テーパＴの光ファイバの軸方向長さＬを変化させた際の、保護樹脂３０の内部応力の最大値の変化について調べた。ここで、テーパＴの光ファイバの軸方向長さＬは、セカンダリ樹脂層２２のテーパＴの起点からプライマリ樹脂層２１のテーパＴの終点までの長さを光ファイバの軸方向に投影した長さである。また、テーパＴの角度θについては、実際の作業性を考慮して、５〜１０度のテーパが用いられるため、シミュレーションにおいてはテーパＴの角度θは５度と１０度とした。
【００３９】
図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ実施例１および実施例２の光ファイバについての結果を示す図であり、横軸にテーパの軸方向長さＬを、縦軸に保護樹脂の内部応力の最大値をプロットしたものであり、テーパの角度θが１０度の場合を丸印、５度の場合を四角印でプロットしている。
実施例１および実施例２の光ファイバにおいて、テーパの角度θが１０度の場合も５度の場合も、テーパの軸方向長さＬが長くなるほど、内部応力の最大値は減少する傾向があり、テーパ角度が小さい５度の場合の方がテーパの軸方向長さＬの変化に対する内部応力の最大値の変化が大きくなっている。また、プライマリ樹脂層２１に実施例２より柔らかい樹脂を用いた実施例１の場合の方が、内部応力の最大値が大きくなることが分かった。
【００４０】
次に、保護樹脂に作用する内部応力の最大値の大きさとクラックＸの発生の関係を求めるために、実際の光ファイバを用いて実験を行った結果、保護樹脂に作用する内部応力の最大値が１５ＭＰａを超えるとクラックが発生することが分かった。
したがって、内部応力の最大値が、１５ＭＰａの閾値以下となるテーパＴの形状の特徴を、シミュレーション結果から求めると、通常用いられるテーパ角度において、テーパの軸方向長さＬが２８０μｍ以上あれば、内部応力の最大値が、１５ＭＰａの閾値以下となることが確認できた。なお、テーパの軸方向長さＬが２８０μｍ以上のテーパを形成した場合は、いずれの場合においても、テーパＴはプライマリ樹脂層２１とセカンダリ樹脂層２２との境界Ａを含んで形成される。また、テーパＴはガラスファイバ１０まで達していなくてもよい。
【００４１】
プライマリ樹脂層のヤング率が大きいほど保護樹脂の内部応力の最大値は小さくなるため、クラックの発生を防止することができる。しかし、プライマリ樹脂層のヤング率を大きくすると、先述したように、ボビン巻時の損失が大きくなってしまう。このため、ボビン巻時の損失を考慮した場合、プライマリ樹脂層のヤング率は０．５ＭＰａ以下が望ましい。そして、実施例２では、プライマリ樹脂層のヤング率が０．４５ＭＰａの場合を示したが、ヤング率が０．５ＭＰａ以下であっても、テーパの軸方向長さＬを２８０μｍとすることによって、保護樹脂の内部応力の最大値を１５ＭＰａの閾値以下とすることができる。また、セカンダリ樹脂層のヤング率は８００ＭＰａ以上であれば、保護樹脂の内部応力の最大値への影響は少なく、テーパの軸方向長さＬを２８０μｍとすることによって、保護樹脂の内部応力の最大値を１５ＭＰａの閾値以下とすることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…光ファイバ、２…融着接続部、１０…ガラスファイバ、１１…コア、１２…クラッド、２０…ファイバ被覆層、２１…プライマリ樹脂層、２２…セカンダリ樹脂層、３０…保護樹脂。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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