(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）第１端及び第２端を有する第１の長さのプラスチック製光ファイバを用意するステップと、
（Ｂ）前記第１の長さのプラスチック製光ファイバに軸方向の圧縮力を加えるステップと、
（Ｃ）圧縮力を加えた状態で、前記第１端と前記第２端との間であって前記第１端及び第２端から離れた位置で前記第１の長さの光ファイバを切断するステップと、
を有することを特徴とするプラスチック製光ファイバを含む物品の製造方法。
【請求項２】
前記（Ｃ）ステップの前に、前記第１の長さの光ファイバに少なくとも１％の圧縮歪みを引き起こさせる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記（Ｃ）ステップにより得られた端面には、枝状クラックが実質的に存在しない
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
（Ｄ）第２の長さのプラスチック製光ファイバを用意するステップと、
（Ｅ）この第２の長さの光ファイバに、軸方向圧縮力を加えるステップと、
（Ｆ）圧縮力をかけた状態で前記第２の長さの光ファイバを切断するステップと、
（Ｇ）前記切断ステップにより得られた、前記第１と第２の長さの光ファイバの端面を、接合損失が１ｄＢ以下となるように、乾燥状態で未研磨技術を用いて接続するステップと
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記（Ｃ）ステップは、単一のブレードを用いてギロチン方式で行われる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
（Ａ）プラスチック製光ファイバが湾曲するように、支持装置内に配置するステップと、
（Ｂ）前記プラスチック製光ファイバの端部を固定するステップと、
（Ｃ）固定した端部間の光ファイバにブレードを押し当てるステップであって、ブレードの力が固定端部間の前記光ファイバの長さと湾曲度を低減させ、この長さが減ったことにより軸方向圧縮歪みが生ずるようにさせるステップと、
（Ｄ）圧縮歪みを取り除かずに、前記ブレードを、前記光ファイバを切断するために、前記光ファイバ内に押し進めるステップと
を有することを特徴とするプラスチック製光ファイバを含む物品の製造方法。
【請求項７】
前記支持装置は、光ファイバを湾曲させる湾曲表面を有する
ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
（Ａ）プラスチック製光ファイバを支持装置内に配置するステップと、
（Ｂ）前記プラスチック製光ファイバの第１端を固定するステップと、
（Ｃ）前記プラスチック製光ファイバの第２端を固定するステップと、
このステップにより、第１端と第２端の間の光ファイバに、軸方向圧縮力をかけ、
（Ｄ）軸方向圧縮力をかけながら、前記第１端と第２端の間の位置で、前記光ファイバを切断するステップと、
を有することを特徴とするプラスチック製光ファイバを含む物品の製造方法。
【請求項９】
キャビティ内に配置された、ある長さのプラスチック製光ファイバに、湾曲部を形成するために、湾曲キャビティを有する第１支持構造体と、
前記キャビティは、切断用ブレードを収納する開口を有し、
前記ある長さのプラスチック製光ファイバの端部を固定するために、前記第１支持構造に対向して移動可能な第２支持構造体と、
前記第１支持構造体に取り付けられる、ブレードハウジングと、
を有し、
前記ブレードハウジングは、前記固定された端部間の前記プラスチック製光ファイバに接触するように、キャビティ開口内に向けられる切断用ブレードを含み、
両端の固定された前記プラスチック製光ファイバの前記湾曲部の頂点部分に湾曲点の凸側から前記切断用ブレードを押し当てることにより、前記プラスチック製光ファイバが軸方向に圧縮される
ことを特徴とするプラスチック製光ファイバを終端するツール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック製光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス製の光ファイバは、近年重要な伝送媒体となっており、特に長距離の伝送アプリケーションに用いられている。しかしこのようなガラス製光ファイバは、短距離のアプリケーション例えばＬＡＮにおて光ファイバをデスクにまで取り付けるような使用場所においては、効果的ではない。特にガラス製光ファイバは、例えば銅製のワイヤほどのコスト効果はなく、また、光ファイバを接続する際には極端な高い精度が要求される。例えば端面の研磨、整合、屈折率適合材料の使用等が必要とされる。そのため、プラスチック製光ファイバ（plastic optical fiber：ＰＯＦ）を用いて、ガラス製光ファイバの多くの利点を提供しながら、さらによりコスト効果の高いシステムを提供することが求められている。ＰＯＦは、大きなコアと好ましい分散特性とを含む固有の特徴を有し、このため接続およびスプライスがより簡単になることが期待されている。
【０００３】
しかし、ガラス製光ファイバに用いられた、接続技術例えば終端技術は、プラスチック製光ファイバには必ずしも好ましいものではない。プラスチック製光ファイバシステムにおけるこのような基本的な問題は、ＰＯＦが商業的に受け入れられるために、まず解決しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在のＰＯＦの接続は、例えば２〜３ｄＢの極めて高い損失がある。このため、ＰＯＦを終端する技術を改善し、その結果、低コストの接続を達成することが望まれている。本発明は、乾燥状態で研磨しない接続ができるような、ＰＯＦ処理およびその接続システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、端面を終端する際に、例えば平滑さのような好ましい物理的特性を提供し、それにより従来より低損失の接続が可能となる。例えば、１ｄＢ以下の損失は、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）強化材を有するＣＹＴＯＰ（登録商標）ファイバに対して、研磨せずあるいは屈折率適合材料を使用せずに得ることができる（このＣＹＴＯＰ登録商標は、ポリ（perfluorobutenyl vinyl ether）であり、旭硝子株式から市販されている）。
【０００６】
本発明の一実施例においては、光ファイバを軸方向に圧縮しながら切断し、使用されないピースは、ブレードすなわちナイフを戻す前に取り除かれる。その結果得られた終端部分は、平滑な表面を有し、乾燥した（屈折率適合材を使用しない状態での）未研磨接続においても、低損失が達成できる。本発明の他の実施例によれば、ＰＯＦは、クリーブ（へき開）される。具体的に説明すると、光ファイバにノッチを入れて、その後高い歪みレート（high strain rate）でもって引いて破壊する。この歪みレートは破壊まであるいは破壊の間、歪みが弾性領域にあるようにするものであり、すなわち光ファイバは、歪みと破損の間、延性を有さず、脆さを示すような歪みレートである。この脆性特性は、乾燥状態で未研磨接続において、低損失を促進するための平滑な終端表面には必要なものである。
【０００７】
本発明の方法により、従来の切断およびへき開方法に固有の問題あるいは欠点を解決できる。例えば、低歪みレート（slow strain rate）でもってへき開すると、表面が粗くなりさらに別の処理をしなければ接続するには適さないものである。そして、重要なことは、引っ張り状態（さらにいえば圧縮状態ではない状態）で切断することは、光ファイバ内に枝状クラックを発生させ、すなわちクラックが、端面から光ファイバの中に伝搬してしまうことが見いだされた。この枝状クラックは、特に、ＰＯＦの接続に際して現在見いだされている高い損失原因になる。本発明は、終端方法を改善することにより、低損失の接続が可能となり、さらにＰＯＦを光通信システムに組み込むことができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、未研磨のＰＯＦ終端は、改良した物理的、及び光学的特性（例えば、平滑さ）を有し、これにより、乾燥状態の未研磨接続を行う際に、低損失となる。（ここで、未研磨とは、接続する前に終端される端面を研磨しないことを意味する。乾燥状態とは、接続を行う際に屈折率適合材料を使用しないことを意味する。）従来の終端技術は、ＰＯＦ内に枝状クラックのような欠点を導入する傾向があった。図１の光ファイバ１０に示すように、枝状クラック１２は、端面から光ファイバ１０内に走る。この枝状クラック１２は、ＰＯＦ接続による好ましくない高損失の原因と見られている。しかし、本発明によれば、ほとんど、このような枝状クラックが発生させることなく、ＰＯＦを終端することが可能である。（ここで、「ほとんど枝状クラックを発生させることなく」とは、乾燥状態で未研磨の接続により、２本の端面同士を突き合わせた光ファイバ間で測定された実際の損失が、乾燥状態で未研磨により完全に平坦状でクラックのない端面による２本のファイバの接続における、理論上の損失プラス１／２ｄＢ低いことを意味する。）
【０００９】
本発明の一実施例においては、光ファイバは、軸方向に圧縮された状態で、すなわち軸方向の圧縮歪みがかけられた状態で切断される。（ある種の構成においては、切断を開始することにより、歪みをかけることも可能である。）一般的に、約１％の圧縮歪みは、枝状クラックが実質的に存在しないような平坦な終端表面を提供するのに十分であり、さらにこれ以下の歪みレベルもあるケースの場合には実用可能である。その結果得られた使用されないピースは、ブレードすなわちナイフを引き戻す前に取り除かれて、このような引き戻しプロセスの間、表面を損傷するのを回避する。
【００１０】
ギロチン方法のような、ギロチンを用いた、他の適当な技術によっても切断を行うことも可能である。通常、１つの切断エッジを用いて、光ファイバの軸方向に直交する方向に光ファイバを終端する。従来のカミソリの刃、例えばひげ剃りに用いられるようなものも使用可能である。このようなブレードは、１０μｍ以下の曲率、さらに好ましくは１μｍ以下の曲率を有する切断エッジを有する。
【００１１】
光ファイバを引っ張った状態で、あるいは圧縮力も引っ張り力のいずれもかけないような自由にした状態で切断する従来技術では、切断ブレードの前のＰＯＦの不安定な割れ目あるいは裂け目を発生させてしまうと思われている。具体的に説明すると、ブレードが光ファイバを通過する際に、クラックは、ブレードが到達する前に、未切断のファイバの最後の部分にまで伝搬してしまう。このようなクラックの伝搬により引き起こされる欠陥たとえば枝状クラックは、表面が粗くなり、後で行われる接続の品質を劣化させてしまう。特に、不安定な割れ目が光学的に活性な光ファイバ部分、あるいは強化部分の両方で発生するときには顕著である。しかし、光ファイバをわずかでも小さな圧縮力をかけた状態にしておくことにより、このクラックの伝搬は、大幅に低減し、特に、光ファイバの光学的活性領域では低下する。
【００１２】
本発明により得られた結果は、研磨することなく低損失接続が可能な、平滑な終端表面が得られる。極端に薄いブレード（刃）を用いて切断することにより、有害な引っ張り力を回避できる。このような薄いブレード、例えば、２０μｍのブレードは、軸方向の圧縮を必要としなくなる。
【００１３】
様々なツールが、このような光ファイバを圧縮して切断するのに用いることができる。図２に示した切断ツール２０においては、光ファイバ２１を切断ツール２０内に通過させ、一端を固定クランプ２２に固定し、そして他端を可動クランプ２３に固定する。可動クランプ２３を固定クランプ２２の方向に動かして、圧縮力を発生させ、ハウジング２５内のブレード２４を光ファイバ２１に押しつける。切断した後の光ファイバ２１を、その後クランプから取り外す。通常これは、ブレード２４を引き戻す前に行われる。
【００１４】
図３に示した切断ツール３０は、より一般的な技術を示している。具体的に説明すると、切断ツール３０は下部部分３２と上部部分３３とを有する。下部部分３２は、プラスチック製光ファイバ３１が配置される曲面を規定する。そしてこのプラスチック製光ファイバ３１が図３Ａに示すように、この曲面に沿って配置される。その後、下部部分３２と上部部分３３を、プラスチック製光ファイバ３１がクランプされるまで互いに移動させる。ハウジング３５内に配置されたブレード３４を、下部部分３２内の開口を通して挿入する。
【００１５】
図３Ｂに示すように、ブレード３４が湾曲した状態の光ファイバ２１に接触し、この光ファイバ２１を上部部分３３に押しつけて、これにより、光ファイバ２１の長さを縮めて、光ファイバ２１に圧縮力を発生させる。（上部部分３３は、光ファイバ２１が上部部分３３に接触する領域で、ブレードに対し直交している。）光ファイバを圧縮した状態にして、ブレードでもって光ファイバ２１を切断して終端を行う。その後、クランプを解放して光ファイバを取り除く。図３Ａに示した技術は、様々なツールとともに用いられる。一般的に、これらの技術は、クランプされた光ファイバをブレードの最初の力が圧縮を引き起こすように、そしてさらに力を加えることにより光ファイバを切断するように配置する。
【００１６】
この種のツールの実施例のより詳細を図４に示す。切断ツール４０は上部ハウジング４３と下部ハウジング４２を有し、これらはワイヤスプリング４５を有するヒンジ機構４４により接続されている（上部ハウジング４３内のノッチ５１は、ワイヤスプリング４５の上部部分（図示せず）を収納するためのものである。下部ハウジング４２は、湾曲溝部４６を有し、この湾曲溝部４６は、底に光ファイバを配置するための、同じように湾曲した湾曲ガイド４７を有する。この湾曲溝部４６はさらに、ブレード４９用の開口４８を有する。そしてこのブレード４９は、ブレードハウジング５０内に配置されている。この切断ツール４０は、図３で説明したのと同様に動作する。
【００１７】
プラスチック製光ファイバに軸方向に圧縮力を加え、その後切断する別のツールを図５に示す。この切断ツール６０は、第１ファイバガイド領域６２を有する第１プランジャー６１と、第２ファイバガイド領域６４を有する第２プランジャー６３とを有する。この切断ツール６０はまた、ブレードガイド６５を有する。この切断ツール６０の動作においては、第１プランジャー６１と第２プランジャー６３は、図５の矢印ａとａ’の方向に移動する。第１プランジャー６１と第２プランジャー６３があ矢印ａとａ’の方向に移動すると、第１ファイバガイド領域６２、第２ファイバガイド領域６４は、開いて光ファイバ６６を収納する。光ファイバ６６が解放状態の第１ファイバガイド領域６２、第２ファイバガイド領域６４内に配置されると、第１プランジャー６１は、矢印ｂの方向に動き、これにより第１ファイバガイド領域６２が閉じて、光ファイバ６６を固定する。第１プランジャー６１のｂ方向への移動は、第１スプリング６７の圧縮により、閉じた第１ファイバガイド領域６２のｂ方向への移動を動かす。第１ファイバガイド領域６２が移動することにより、図５の第１プランジャー６１、第２プランジャー６３の間に配置された光ファイバ６６の一部が湾曲して、長さが増加する。
【００１８】
第１プランジャー６１がいったんロックした状態に配置されると、第２プランジャー６３も同様に、ｂ’方向に移動させ、これにより第２ファイバガイド領域６４を閉鎖し、光ファイバ６６を固定する。ｂ’方向への第２プランジャー６３の移動により、第２スプリング６８の圧縮により光ファイバ６６がｂ’方向に移動する。光ファイバ６６を第２ファイバガイド領域６４に固定し、その後、ｂ’方向に６を動かすことにより、第１ファイバガイド領域６２と第２ファイバガイド領域６４の間の光ファイバ６６に所望の軸方向の圧縮が得られる。
【００１９】
本発明の他の実施例においては、ＰＯＦはへき開される。具体的に説明すると、光ファイバにノッチが刻まれ、その後、高歪みレートでもって引き破壊する。このレートは、歪みが応力歪みカーブの弾性領域にあるように、すなわち光ファイバが歪んでいる間、延性とは逆の脆性挙動を示すようなものである。そして、特に光ファイバの光学的活性領域で、非常に小さな組成変形を起こす。この脆性挙動により、ラフではないスムーズな組成変形した表面を示す。
【００２０】
これらの良好な結果は、ノッチの小さな曲率半径と、高速の歪みレートを組み合わせることによって得られる。具体的に説明すると、ノッチの曲率半径は、１０μｍ以下で好ましくは１μｍ以下でさらに好ましくは０．１μｍ以下である。１秒-1の歪みレートは、様々なサイズのノッチに対して平滑な脆性破壊表面を得るのに十分である。しかし、ノッチのサイズと材料によっては、さらに低い歪みレート、例えば０．１秒-1以下、あるいは非常に小さな曲率半径の場合には、０．０１秒-1以下が好ましい。
【００２１】
へき開は、光ファイバをブレードで、例えばカミソリの刃で傷を付け、ギロチン、あるいはノコギリでひくことにより、そして光ファイバの一端を固定し、他端を引いて破壊をもたらすようにして得ることもできる。破壊させるために、反対方向に光ファイバの両端を引くことによっても可能である。このノッチは、その構造に依存してプラスチック製光ファイバの直径の１０ないし３０％の深さにまで切られる。例えば、強化層を有するＰＯＦにおいては、ノッチが完全にあるいは部分的に強化層を貫通してもよい。制御サンプルを用いて、特定のファイバに対する適切なノッチ深さを決定することもできる。
【００２２】
そのため、本発明によれば、プラスチック製光ファイバは、比較的スムーズな端面を有するように終端することができる。さらにまた、終端技術は、ガラス製光ファイバに対して用いられた従来の技術よりも簡単である。そしてこの複雑でなくなったことにより、得られた表面間の接続は、研磨や屈折率適合材料を用いることなく、１ｄＢ以下の低損失で接合することができる。本発明の終端技術は、ＰＯＦを用いる、様々なシステム、たとえばＬＡＮ、キャンパスシステム、顧客が設置する家庭用システムの全体的設計、および設定を容易にし、これによりコストを下げることができる。
【００２３】
本発明をさらに以下の実験例を用いて具体的に説明する。
【００２４】
実験例１：直径が２３５μｍのＣＹＴＯＰ（登録商標）の中心部分と（ドープ材料と非ドープ材料の両方を含む）、直径が５００μｍのポリメチルメタクリレートの強化層を具備した、長さが２．５ｍのプラスチック製光ファイバをナイフで２本に切断した。その後、図２に示す通路を用いて、各光ファイバを端部近傍で軸方向に圧縮して（約１％の歪みをかけるように）、そして従来の切断ツール２０のエッジのブレードで、各光ファイバに完全に押しつけて、各光ファイバの端部から約１／２インチだけ取り除いた。これら２本の終端した端部は、整合用スリーブ内に配置して、他の２つの端部を８５０ｎｍレーザソースと、広い領域の光ディテクタにそれぞれ接続した。伝送された光量を、測定し、元々の光ファイバの長さに沿って伝搬させた光量と比較した。接続部の損失は、約０．７ｄＢであった。
【００２５】
実験例２：ある長さのプラスチック製光ファイバを用意した。このプラスチック製光ファイバは、２５０μｍのＣＹＴＯＰ（登録商標）中心部分（ドープ材料と非ドープ材料の両方を含む）で、ＰＭＭＡ強化層の外径は５００μｍであった。０．６ｍの長さの実験用のＰＯＦを、光ファイバの軸に直交する小さなノッチを形成することにより得た。このノッチを形成するのに用いられるブレードの先端部の曲率半径は、０．１μｍ以下で、ノッチ深さは１００μｍであった。このノッチのついた光ファイバを、インストロンコントロールドストレイン装置内に配置した。この装置においては、０．７５インチのゲージ長さで離された、２個のクランプで、光ファイバから軸方向に歪みをかけた。このノッチは、クランプの間の半分のところにあり、そして光ファイバには、ノッチで破損するまで５０インチ／分のレートでもって歪みをかけた。
【００２６】
この終端方法により生成された、光の減衰量を測定するために、ある長さ（長さＡ）へき開された光ファイバのクリーブしていない端面を研磨した。別の０．６ｍの長さ（長さＢ）の光ファイバを、へき開した面とへき開していない面との両方を研磨することにより得た。長さＢの光ファイバを、一端を８５０ｎｍレーザソースに接続し、他端のパワー出力を大面積の光ディテクタにより測定した。長さＡの光ファイバのへき開した端面をその後、長さＢの光ファイバの出力端と、整合スリーブ内で適合させた。長さＡの光ファイバの研磨端面から、大口径の光ディテクタによる出力されたパワーをその後観測した。このへき開し、研磨した接続により適合することにより、システムへ加えられた損失は、０．９ｄＢであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の終端技術を用いた場合に発生する枝状クラックを表す図。
【図２】本発明の一実施例により、プラスチック製光ファイバを終端するのに用いられる、ツール（用具）を表す図。
【図３】本発明の一実施例によるプラスチック製光ファイバを終端する方法を表す図。
【図４】図３のプラスチック製光ファイバを終端する際に用いられるツールを表す図。
【図５】本発明のプラスチック製光ファイバを終端するのに用いられる他のツールを表す図。
【符号の説明】
１０  光ファイバ
１２  枝状クラック
２０  切断ツール
２１  光ファイバ
２２  固定クランプ
２３  可動クランプ
２４  ブレード
２５  ハウジング
３１  プラスチック製光ファイバ
３２  下部部分
３３  上部部分
３４  ブレード
３５  ハウジング
４０  切断ツール
４２  下部ハウジング
４３  上部ハウジング
４４  ヒンジ機構
４５  ワイヤスプリング
４６  湾曲溝部
４７  湾曲ガイド
４８  開口
４９  ブレード
５０  ブレードハウジング
５１  ノッチ
６０  切断ツール
６１  第１プランジャー
６２  第１ファイバガイド領域
６３  第２プランジャー
６４  第２ファイバガイド領域
６５  ブレードガイド
６６  光ファイバ
６７  第１スプリング
６８  第２スプリング
【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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