光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置ならびに光ファイバ端部
【課題】ホーリーファイバなどの空孔を有する光ファイバの端部での封止加工に伴う損失増加を大幅に低減する。
【解決手段】複数の空孔を有する光ファイバの２箇所を固定する工程と、固定された２箇所の固定部の間の光ファイバを加熱溶融手段によって加熱し溶融させて、光ファイバに第一加熱溶融域を形成する工程と、光ファイバの２箇所を固定した状態のまま、固定された２箇所の固定部の間の光ファイバを加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、加熱溶融手段を第一加熱溶融域側から光ファイバの基端部側に移動させると共に、加熱溶融手段の移動に同期して光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、第一加熱溶融域に連続し、かつ、光ファイバの空孔が消滅された第二加熱溶融域を形成する工程と、第二加熱溶融域内で光ファイバを切断して第一加熱溶融域を除去する工程と、を有する。
【解決手段】複数の空孔を有する光ファイバの２箇所を固定する工程と、固定された２箇所の固定部の間の光ファイバを加熱溶融手段によって加熱し溶融させて、光ファイバに第一加熱溶融域を形成する工程と、光ファイバの２箇所を固定した状態のまま、固定された２箇所の固定部の間の光ファイバを加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、加熱溶融手段を第一加熱溶融域側から光ファイバの基端部側に移動させると共に、加熱溶融手段の移動に同期して光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、第一加熱溶融域に連続し、かつ、光ファイバの空孔が消滅された第二加熱溶融域を形成する工程と、第二加熱溶融域内で光ファイバを切断して第一加熱溶融域を除去する工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア部の周囲に複数の空孔を有する構造の光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置ならびに光ファイバ端部に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コア部の周囲に複数の空孔を有する、ホーリーファイバやフォトニック結晶ファイバと呼ばれる新しい光ファイバが注目されており、通信用光コード、光デバイス等への広範な応用が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図１０に、代表的なホーリーファイバの構造を示す。図１０に示すように、ホーリーファイバ１は、コア部２と、コア部２の外周に形成されたクラッド部３と、クラッド部３のコア部２周囲に、コア部２の軸方向に沿って形成された複数の空孔４とから構成される。
【０００４】
ホーリーファイバ１の端面に、クラッド部３に形成した空孔４が開口していると、空孔４の内部に水分が進入したり、温度変化によって空孔４内に結露が発生したりして、ホーリーファイバ１の機械的強度の低下や、光学的特性の変動が生じることがある。
また、メカニカルスプライスや、ＭＴコネクタ等の接続部材を用いて光ファイバ同士を接続する場合、一方の光ファイバの接続端面と、他方の光ファイバの接続端面との間隙に液体の屈折率整合剤を充填して、接続端面での反射と損失を低減させる方法が用いられる。この接続方法を、図１０に示すようなホーリーファイバ１に適用した場合、ホーリーファイバ１の端面に空孔４が開口していると、液体の屈折率整合剤が接続端面から空孔４の内部に流入してしまう。これにより、接続端面の屈折率整合剤の液切れが発生して、大きな反射や接続損失を引き起こす心配がある。
また、屈折率整合剤が不要な単心の光コネクタにおいても、ホーリーファイバ１の接続端面を研磨する際に、空孔４に入り込んだ研磨剤や研磨屑が、その後に外に出てきて接続端面に挟まり、ファイバ端面を損傷させたり、空隙が発生して光学特性を劣化させたりする問題がある。
【０００５】
このような問題に対して、従来、以下の技術が提案されている。
特許文献１には、フォトニック結晶ファイバ端部の細孔（空孔）の開口を、コア部よりも屈折率が低い閉塞材で塞ぐという方法が記載されている。
特許文献２においては、光ファイバの中空部（空孔）を封止する方法として、光ファイバの端面部を加熱してクラッド部を軟化して中空部をつぶす方法、中空部内に樹脂を充填して中空部を封止する方法が記載されている。
特許文献３には、光ファイバの端面から離れた位置をアーク放電によって空孔を溶融閉塞する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４３２０号公報
【特許文献２】特開２００２−３２３６２５号公報
【特許文献３】特開２００５−２４８４９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】長谷川、“フォトニック結晶ファイバおよびホーリーファイバの開発動向”、月刊誌「オプトロニクス」、オプトロニクス（株）発行、Ｎｏ.７、ｐｐ.２０３−２０８（２００１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献２に記載の加熱によって空孔を有する光ファイバ自体を融かして空孔を封止する方法は、空孔への水などの進入を完全に防止できるから、特許文献１の記載の樹脂からなる閉塞材を用いて空孔を封止する方法に比べ、経年劣化のおそれがない利点がある。ただし、光ファイバ端面部を融かす方法は、コアの形状が乱れて光損失が発生しやすいこと、片持ちの光ファイバの端面部を加熱すると、溶融状態となる光ファイバ周方向の表面張力のアンバランスにより、加熱部分が折れ曲がったり膨れたりして望ましい形状にするのが困難であること、光ファイバ端部が膨れてコネクタ用フェルールの穴に入り難くなること、などの問題がある。
また、特許文献３では、光ファイバの端部の２箇所をＶ溝部にそれぞれ固定し、２つのＶ溝部相互間の位置精度を高めて、Ｖ溝部間の光ファイバの軸ずれや角度ずれを極力抑え、加熱溶融による空孔の閉塞部の折れ曲りを小さくすることが重要であるとしている。しかしながら、このように２つのＶ溝部間の位置精度を高めても、次のような問題がある。光ファイバは被覆を除去された後にＶ溝部に載せられるが、微小な被覆かすが光ファイバ表面に残存している可能性があり、この被覆かすがＶ溝部やＶ溝押さえに付着し、Ｖ溝部品による光ファイバの位置決め精度を悪化させて、光ファイバの空孔閉塞部に変形・曲りが生じてしまう。更に、被覆かすに限らず、空中に浮遊するごみ、清掃用の綿棒の繊維が悪影響を与える可能性もある。また、Ｖ溝部自体の精度、Ｖ溝押さえの不完全性により、光ファイバの空孔閉塞部にわずかな変形・曲りが発生してしまうので、その空孔閉塞部をコネクタ端面にするなら、接続損失のばらつきが生じることは避けられない。そのため、特許文献３では、コネクタ端面が非空孔閉塞部となるようにし、空孔閉塞部をコネクタフェルールに内蔵するようにしているが、この方法では、空孔閉塞部に変形を強制することから、長期的にはその部分が破断する懸念がある。また、コネクタ端面に空孔が露出することから、研磨時のくずが空孔に残りやすい問題がある。
【０００９】
なお、ホーリーファイバの空孔を封止する方法としては、ホーリーファイバの接続端面に一般の光ファイバを融着接続することも考えられる。しかし、当該方法では、融着接続部における軸ずれや角度ずれ、膨らみが発生しやすい。このような軸ずれ、角度ずれ、膨らみの発生によって、ホーリーファイバのフェルールへの取付けが難しくなり、その取付作業時にホーリーファイバの表面を損傷し易いなど、作業性や信頼性に課題がある。また、上記特許文献３に記載されたＶ溝部間の光ファイバを加熱により溶融閉塞する方法と比べても、ホーリーファイバと光ファイバとの融着接続部分の接続損失が過剰に発生しやすい。
【００１０】
本発明の目的は、ホーリーファイバなどの空孔を有する光ファイバの端部での封止加工に伴う接続損失の増加を大幅に低減できる光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置ならびに光ファイバ端部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、前記光ファイバの２箇所を固定する光ファイバ固定工程と、前記光ファイバ固定工程後に、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバを加熱溶融手段によって加熱し溶融させて、前記光ファイバに第一加熱溶融域を形成する第一加熱溶融域形成工程と、前記第一加熱溶融域形成工程後に、前記光ファイバの２箇所を固定した状態のまま、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバを前記加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、前記加
熱溶融手段を前記第一加熱溶融域側から前記光ファイバの基端部側に移動させると共に、前記加熱溶融手段の移動に同期して前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、前記第一加熱溶融域に連続し、かつ、前記光ファイバの前記空孔が消滅された第二加熱溶融域を形成する第二加熱溶融域形成工程と、前記第二加熱溶融域形成工程後に、前記第二加熱溶融域内で前記光ファイバを切断して前記第一加熱溶融域を除去する除去工程と、を有する光ファイバ端部加工方法である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の光ファイバ端部加工方法において、前記光ファイバは、前記クラッド部の外周を取り囲む心線被覆を有し、前記光ファイバ固定工程は、前記光ファイバの端部に位置する前記心線被覆を除去して前記クラッド部の一部を露出させてから、前記光ファイバの前記露出されたクラッド部の箇所と前記心線被覆の箇所の２箇所で固定する光ファイバ端部加工方法である。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載の光ファイバ端部加工方法において、前記第二加熱溶融域形成工程において、前記第二加熱溶融域に位置する前記光ファイバの径が、前記加熱溶融手段によって加熱されていない前記光ファイバの径と実質同一となるように、前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込む光ファイバ端部加工方法である。
【００１４】
本発明の第４の態様は、コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、前記光ファイバと支持用ファイバとを、それぞれの端面を対向させた状態で固定するファイバ固定工程と、前記ファイバ固定工程後に、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを加熱溶融手段により加熱し溶融させて、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを融着接続して接続加熱溶融域を形成する接続加熱溶融域形成工程と、前記接続加熱溶融域形成工程後に、前記光ファイバ及び前記支持用ファイバを固定した状態のまま、前記光ファイバを前記加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、前記加熱溶融手段を前記接続加熱溶融域側から前記光ファイバ側に移動させると共に、前記加熱溶融手段の移動に同期して前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、前記接続加熱溶融域に連続し、かつ、前記光ファイバの前記空孔が消滅されたファイバ加熱溶融域を形成するファイバ加熱溶融域形成工程と、前記ファイバ加熱溶融域形成工程後に、前記ファイバ加熱溶融域内で前記光ファイバを切断して前記接続加熱溶融域を除去する除去工程と、を有する光ファイバ端部加工方法である。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載の光ファイバ端部加工方法において、前記ファイバ加熱溶融域形成工程において、前記ファイバ加熱溶融域に位置する前記光ファイバの径が、前記加熱溶融手段によって加熱されていない前記光ファイバの径と実質同一となるように、前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込む光ファイバ端部加工方法である。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第１〜第５の態様のいずれかに記載の光ファイバ端部加工方法で加工した前記光ファイバの端部を、フェルール内に挿入して接着固定した後、前記フェルール端面を研磨し、研磨後の前記フェルール端面に、前記光ファイバ端部の前記空孔の消滅領域が位置するようにした光ファイバ端部加工方法である。
【００１７】
本発明の第７の態様は、第１〜第３の態様のいずれかに記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、前記光ファイバの２箇所を固定するファイバ固定手段と、前記光ファイバを加熱し溶融させる加熱溶融手段と、前記ファイバ固定手段によって固定された２箇所の前記固定部間の前記光ファイバに、前記加熱溶融手段を制
御して前記第一加熱溶融域と前記第二加熱溶融域とを形成するための制御手段と、前記第二加熱溶融域の形成時に、前記光ファイバの加熱溶融部を、その長さ方向を縮める方向に押込むための押込み手段と、
を備えた光ファイバ端部加工装置である。
【００１８】
本発明の第８の態様は、第４または第５の態様に記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、前記光ファイバと前記支持用ファイバのそれぞれを固定するファイバ固定手段と、前記光ファイバと前記支持用ファイバを加熱し溶融させる加熱溶融手段と、前記ファイバ固定手段によって固定された前記光ファイバ及び前記支持用ファイバに、前記加熱溶融手段を制御して前記接続加熱溶融域と前記ファイバ加熱溶融域を形成するための制御手段と、前記ファイバ加熱溶融域の形成時に、前記光ファイバの加熱溶融部を、その長さ方向を縮める方向に押込むための押込み手段と、を備えた光ファイバ端部加工装置である。
【００１９】
本発明の第９の態様は、コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部において、前記光ファイバの先端部では空孔が消滅された空孔消滅部が形成されており、前記光ファイバの外径と前記空孔消滅部での外径との差が±１.０μｍ以内であり、前記空孔消滅部の長さが１ｍｍ以上であり、前記光ファイバの先端
部の前記空孔消滅部に向けて前記空孔の径はテーパ状に縮小した形状であり、前記空孔消滅部において、前記コアはその形状に実質的に段差や曲がりがなく、軸方向に沿って連続している光ファイバ端部である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ホーリーファイバなどの空孔を有する光ファイバの端部での封止加工に伴う接続損失の増加を大幅に低減できる、信頼性の高い光ファイバ端部を作業性よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の加工工程を示す工程図である。
【図２】本発明に係る第一の実施形態の光ファイバ端部加工方法における加工原理を説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光ファイバ端部加工方法によって作製されたホーリーファイバの端部にフェルールを装着したホーリーファイバ端部を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光ファイバ端部加工方法によって作製されたホーリーファイバ端部の顕微鏡写真である。
【図５】本発明の一実施形態に係るファイバの押込み条件と封止部外径の関係を求めるための計算モデルを示す図である。
【図６】理論式によるファイバ押込み速度Ｖｆと封止部外径Ｄとの関係を示すグラフである。
【図７】ホーリーファイバ端部のコネクタ接続損失を示すもので、（ａ）はファイバ押し込みがある場合のコネクタ接続損失のヒストグラム、（ｂ）はファイバ押し込みがない場合のコネクタ接続損失のヒストグラムである。
【図８】ファイバの溶融封止部に曲がりが発生するか否かの相違を説明するために溶融封止部と非封止部との境界付近を示すもので、(ａ)はファイバ押込みある場合の模式図、(ｂ）はファイバ押し込みがない場合の模式図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の加工工程を示す工程図である。
【図１０】本発明の一実施形態で用いたホーリーファイバの構造を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置ならびに光ファイバ端部の一実施形態を説明する。
【００２３】
（第一の実施形態）
図１０に、第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法で用いたホーリーファイバを示す。図１０（ａ）は縦断面図、図１０（ｂ）は横断面図である。図１０に示すホーリーファイバ１は、コア部２と、コア部２の外周に形成されたクラッド部３と、コア部２の周囲を取り囲むように、クラッド部３内にコア部２の軸方向に沿って形成された複数の空孔４とから構成される。本実施形態のホーリーファイバ１では、６つの空孔４が、コア部２を中心とする正六角形の頂点の位置にそれぞれ設けられている。また、本実施形態のホーリーファイバ１は、石英系の材料からなり、例えばコア部２にはゲルマニウムが添加され、コア部２の屈折率はクラッド部３の屈折率よりも高くなっている。ホーリーファイバ１の外周部は、通常、紫外線硬化樹脂などの樹脂の被覆によって保護されており、コネクタ等との接続の際には、端部の被覆を剥ぎ、裸の状態のホーリーファイバ１にして接続される。
【００２４】
なお、本発明の光ファイバは、コア部の周囲に、コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔を有する構造の光ファイバであればよく、ホーリーファイバ、フォトニック結晶ファイバなどが該当する。図１０の空孔構造の光ファイバ（ホリーファイバ）は、コア部の屈折率がクラッド部の屈折率よりも高くなっているが、本発明が対象とする光ファイバは、コア部とクラッド部とが同一材料からなり、コア部の周囲に空孔が規則正しく配列した構造のクラッド部を持つ光ファイバでもよい。このような構造の光ファイバは、通常、フォトニック結晶ファイバと呼ばれることが多く、多数（通常、数十個）の空孔がハニカム格子などに配列されて、フォトニック結晶構造ないしフォトニックバンドギャップ構造を形成する。
【００２５】
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の各工程を示すものであり、光ファイバ端部加工装置を用いた光ファイバ端部の加工を上方から眺めた平面図となっている。
【００２６】
図１（ａ）は、ホーリーファイバ１の端部を固定するためのＶ溝部品１０を示している。Ｖ溝部品１０の両端部には、ホーリーファイバ１を載せるＶ溝１１を有する、固定部としてのＶ溝部１２がある。Ｖ溝部１２、１２間には、ホーリーファイバ１の加熱作業を行うための間隙部（空隙部）１３がある。このような構造のＶ溝部品１０は、市販の光ファイバ融着接続機に使用されている、中央に空隙を有する精密一体加工のＶ溝部品と同等のものである。Ｖ溝部品１０両端のＶ溝１１、１１は相互に位置ずれがないように精密に加工してあり、両側のＶ溝１１、１１にそれぞれ光ファイバを載せて固定したときに、２本の光ファイバの軸が合うようになっている。なお、最近の融着接続機には、多心テープ心線も接続できるように多条のＶ溝を形成したＶ溝部品があるが、このような多条のＶ溝部品を用いてもよい。その場合、ホーリーファイバ内蔵の多心テープ心線について、複数のホーリーファイバ端部を一括加工できることになる。
【００２７】
ホーリーファイバは、他の光ファイバと同様に、樹脂の被覆を被せた状態で使用されるが、ファイバ同士の接続、あるいは光学部品との接続などの際には被覆を除去する必要がある。ホーリーファイバ１の空孔４を閉塞・封止するときにも、まずホーリーファイバ心線６の心線被覆５を除去した裸の状態のホーリーファイバ１とし、ホーリーファイバ１の
端部の２箇所を、図１（ｂ）に示すように、間隙部１３をまたいで両側のＶ溝１１に設置する。更に、Ｖ溝部品１０のホーリーファイバ１の先端側には押込み用移動台１７が設けられており、押込み用移動台１７のＶ溝１８にホーリーファイバ１の先端部が設置される。押込み用移動台１７は、ホーリーファイバ１の長手方向に対して平行かつゆっくりと移動可能な機構を有し、ホーリーファイバ１の先端部をホーリーファイバ１の基端部側に押込むことができるように構成されている。なお、ホーリーファイバ心線６も動かないように支持台上に固定されるが、図示省略している。
【００２８】
次に、図１（ｃ）に示すように、ホーリーファイバ１が、Ｖ溝部品１０両側のＶ溝１１，１１にきちんと収まるようにＶ溝押さえ１４−１，１４−２で支持固定する。また、ホーリーファイバ１の先端部は、押込み用移動台１７のＶ溝１８に収まるよう、Ｖ溝押さえ１４−３で支持固定する。
後の工程において、押込み用移動台１７による押込み作業を可能にするために、Ｖ溝押さえ１４−２では、ホーリーファイバ１がＶ溝１１中を軸ずれなしに滑ることが可能（ホーリ-ファイバ１の長手方向に対して平行かつ右方向にスムーズに移動可能）なような構
造及び保持力でホーリーファイバ１を固定しておき、Ｖ溝押さえ１４−１、１４−３では、ホーリーファイバ１がＶ溝１１，１８内でそれぞれ滑って動くことのないように確実に固定しておく。
【００２９】
次に、Ｖ溝部品１０のＶ溝１１，１１間のホーリーファイバ１を放電加熱によって溶融させる。放電加熱は、間隙部１３に、例えば１対の放電電極１５，１５を配置して行う。放電電極１５，１５間には放電プラズマ領域１６が形成され、放電プラズマ領域１６のホーリーファイバ１が加熱される。放電電極１５，１５には、市販の融着接続機と同等の放電回路を接続すればよい。
【００３０】
放電加熱スタート時は、まず、図１（ｄ）に示すように、Ｖ溝押さえ１４−１、１４−２で固定された、Ｖ溝１１，１１間のホーリーファイバ１におけるホーリーファイバ１の先端側の箇所を加熱し、当該加熱箇所のホーリーファイバ１が溶融して変形可能な状態とする。
このとき、もしホーリーファイバ心線６から除去した心線被覆５等のゴミがＶ溝１１やＶ溝押さえ１４−１，１４−２に付着していると、ホーリーファイバ１両側のＶ溝部１２、１２間でホーリーファイバ１が軸ずれ・角度ずれした状態で把持され、ホーリーファイバ１内には応力が発生している（また、Ｖ溝部１２のＶ溝１１自体の精度、Ｖ溝押さえ１４−１，１４−２の不完全性によっても軸ずれ・角度ずれが生じている場合もある）。このため、放電加熱によるホーリーファイバ１の加熱溶融部は、非溶融部の応力が緩和するように変形する。
【００３１】
この加熱溶融部の変形を、図２の加工原理の説明図を用いて更に説明する。図２は、光ファイバ両側のＶ溝部１２、１２での把持に軸ずれがあった場合を想定して、模式的に示したものである。図２（ａ）は、上記スタート時（初期）の放電加熱を実施した後の状態を示す。ホーリーファイバ１の先端側加熱箇所（放電加熱のスタート地点）である第一加熱溶融域Ａには変形が生じる。すなわち、放電加熱によって第一加熱溶融域Ａが溶融した結果、軸ずれ状態で把持されることでホーリーファイバ１に発生した応力を緩和するように、第一加熱溶融域Ａの部分に軸ずれ分の変形が生じる。このため、放電が終了すれば、Ｖ溝部１２、１２間のホーリーファイバ１は、全体にわたって応力が緩和される。この応力緩和によって、第一加熱溶融域Ａよりも基端側（図２では右側）のホーリーファイバ１は真直で応力がない状態となる。
【００３２】
次に、図１（ｅ）に示すように、放電加熱をスタートし、第一加熱溶融域Ａが形成された後、放電を停止することなくそのまま放電加熱を続行し、放電電極１５を第一加熱溶融
域Ａ側からホーリーファイバ１の基端側（右側）に移動させると共に、押込み用移動台１７を放電電極１５と同じ方向に適切な速度で移動させて、ホーリーファイバ１をその基端側へと押込みつつ、空孔４が消滅された第二加熱溶融域Ｂを形成する。
従って、第一加熱溶融域Ａから第二加熱溶融域Ｂにかけて、空孔４が連続して消滅している。また、第二加熱溶融域Ｂの方が、第一加熱溶融域Ａよりも空孔４が消滅している領域が大きくなるようにされている。
加熱されて溶融したホーリーファイバ１では、溶融ガラスの表面張力によって内部の空孔４が自然に小さくなりホーリーファイバ１が縮径された状態で空孔４が消滅しようとする。ところが、ホーリーファイバ１の押込みを適切な条件で行うことによって、溶融ガラスが空孔４内に供給・充填されて封止されるため、封止部の外径を空孔４を有する非封止部の外径と同等に保つことができる（放電加熱前後において、光ファイバの外径をほぼ一定に保つことができる。）。これにより本来目的とする、空孔を消滅させた閉塞部・封止部が形成される。
なお、ここでは、ホーリーファイバ１の先端部側を基端部側に押込んで空孔４を消滅させたが、ホーリーファイバ１の基端部側を先端部側に押込んでもよい。すなわち、ホーリーファイバ１の加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込んで封止部の外径を非封止部の外径と同等に保つようにすればよい。また、光ファイバの押込み条件と封止部外径との関係については、後で詳述する。
放電加熱のスタート地点である第一加熱溶融域Ａは、ホーリーファイバ１の固定部間の軸ずれなどでファイバ固定状態が悪い場合には、大きく変形し、また光を通した場合には大きな損失を生じる。第一加熱溶融域Ａにおいて大きく変形させることにより、ホーリーファイバ１の応力が解消される結果、第一加熱溶融域Ａよりもホーリーファイバの基端側では真直に保たれることになる。
【００３３】
図２（ｂ）に、第二加熱溶融域Ｂを形成した後の状態を示す。ホーリーファイバ１に応力が働いていない状態で放電させ、溶融するまで静止状態にしておいてから、溶融ガラスの表面張力に逆らわずに適切な条件で押し込むため、第二加熱溶融域Ｂは、外径の変化がほとんどなく、空孔４が消滅しただけの変形となる (ただし、最初の部分では、ファイバ押込みのタイミングで外径が変化する場合もあるが、後述するように第二加熱溶融域Ｂ内でホーリーファイバ１を切断するので、この外径が変化した最初の部分も除去される。) 。そのため、ホーリーファイバ１のコア部２の真直性は保たれるので、光を伝搬させたときの、第二加熱溶融域Ｂでの損失増加はわずかである。
【００３４】
なお、光ファイバ端部加工装置に、Ｖ溝部品１０によって固定された２箇所のＶ溝１１、１１間のホーリーファイバ１の長手方向に沿って広い範囲を、放電電極１５，１５によって加熱する放電加熱動作を制御する制御手段を設け、Ｖ溝部品１０とは別に、ホーリーファイバ１の加熱溶融部をその長さを縮めるように押込むことが可能な機構を有する押込み手段と押込み速度を制御する制御手段を設け、上記２つの加熱溶融域Ａ，Ｂの形成動作を連続的に実行し、これに同期した光ファイバ押込みを行う動作プログラムを制御手段に設定することにより、自動的に放電加熱を実施して封止部を形成することが可能となる。
【００３５】
次に、光ファイバ端部加工装置からホーリーファイバ１を取り外した後、図１（ｆ）に示すように、少なくとも第一加熱溶融域Ａが除去されるように、第二加熱溶融域Ｂ内、例えば第二加熱溶融域Ｂの中間点でホーリーファイバ１をカットする。
なお、コネクタフェルールに取り付ける場合には研磨分を考慮して、封止部（第二加熱溶融域Ｂ）の長さを長めに設定したり、カット位置Ｃを調整したりして、クラッド部３の露出長が長くなるようにすれば良い。本発明の場合、封止部の長さは放電時の電極移動量を設定するだけで長くできるので、カット位置Ｃの精度は問題にならない。
【００３６】
図３に、ホーリーファイバ１の端部にフェルール２４を装着する光ファイバ端部加工方
法の一実施形態を示す。端部に第二加熱溶融域Ｂを有する上記端面加工後のホーリーファイバ１を、フェルール２４のファイバ案内孔２５に挿入して接着固定した後、フェルール端面２６を研磨する。研磨後のフェルール端面２６には、ホーリーファイバ１端部の空孔４の消滅した空孔消滅領域である第二加熱溶融域Ｂが位置する。なお、図３のフェルール２４は、ホーリーファイバ心線６を保持する部分も有しているが、図示省略している。
【００３７】
なお、上記実施形態の図１（ｅ）に示す放電電極１５を移動させながらの放電加熱において、ホーリーファイバ１をその長さを縮める方向に押し込む（圧縮する）ことで、表面張力による空孔消滅によって生じる封止部（第二加熱溶融域Ｂ）の縮径化を、防止または軽減している。その利点について説明する。
ファイバ押込みを実施しない場合には、封止部の外径が非封止部よりも細くなってしまうので、もし封止部がわずかに曲がっていたり、軸がずれている場合でも、コネクタのフェルール穴に容易に挿入可能である。その場合、フェルール先端において、ファイバの封止部がフェルール穴に対して偏心することになり、コネクタの接続損失が大きくなってしまう。この接続損失の不良が、フェルールへの接着固定の後でしか発見できないというところに大きな問題がある。また、その合否判別に手間を要する問題もある。
ファイバ押込みによって封止部の外径変化を防止できると、ファイバに曲がりや軸ずれ変形があった場合に、コネクタフェルールの穴を通らなくなる。従って、コネクタフェルールの穴への光ファイバ挿入工程で不良を排除できるため、特別な検査も不要という利点がある。
【００３８】
また、本実施形態では、ホーリーファイバ心線６の心線被覆５を除去した裸の状態のホーリーファイバ（裸ファイバ）１をＶ溝１１，１１に固定するので、Ｖ溝１１や、Ｖ溝押え１４−１の材質選定や表面の平滑化、表面への保護コーティングなどの手段により、ホーリーファイバ１の基端側（図１で右側）に位置し、Ｖ溝１１と接触する裸ファイバの表面に傷が付いて強度が低下しないように留意している。
これらの手段以外に、Ｖ溝押え１４−１で、ホーリーファイバ心線６の心線被覆５端を押さえ、Ｖ溝押え１４−２で、ホーリーファイバ（裸ファイバ）１を押さえるようにしても良い。そのためには、Ｖ溝押え１４−１に位置するＶ溝１１の形状寸法もホーリーファイバ心線６に合わせて変更し、Ｖ溝押え１４−１、Ｖ溝押え１４−２で支持固定した際にホーリーファイバ１の両固定箇所間でコア２の相対的軸ずれを生じにくくしておくことが重要である。
もし、被覆寸法や押え力のばらつきなどで数十ミクロンの大きな軸ずれが生じた場合に、第一加熱溶融域Ａを形成すると、この第一加熱溶融域Ａにおける変形は大きくなり、この変形がその後の第二加熱溶融域Ｂに伝搬し、真直な第二加熱溶融域Ｂを得にくくなる。そこで、大きな軸ずれが生じ得る場合には、第二加熱溶融域Ｂの長さを十分に長くすることによって、第一加熱溶融域Ａにおける変形の影響を徐々に小さくし、真直な第二加熱溶融域Ｂを得るようにすると良い。
例えば、Ｖ溝押え１４−１で、ホーリーファイバ心線６の心線被覆５端を押さえるなど大きな軸ずれが生じ得る場合には、第二加熱溶融域Ｂを５ｍｍ以上とし、この第二加熱溶融域Ｂの中間点で切断するようにすれば良い。
また、放電電極１５，１５の移動を高速にすると、第一加熱溶融域Ａ形成時（静止加熱の際）のファイバ温度と第二溶融加熱用域Ｂ形成時（移動加熱時）のファイバ温度の差が大きくなるため、溶融したガラスの粘度の違いから、第一加熱溶融域Ａで発生した変形が、第二加熱溶融域Ｂへと伝搬しにくくなる効果がある。そこで、もっと積極的に、第一加熱溶融域Ａ形成時（静止加熱の際）にだけファイバ温度が高くなるように放電電極１５，１５に印加する放電電流を変化させてもよい。
このように本発明では、軸ずれの影響を非常に小さくできるので、心線被覆５端で押える方法は、裸ファイバの表面に傷が付いて強度が低下してしまうことをより簡単に防止することができ、かつ、他の光ファイバとの接続時には接続損失を小さくすることができる
。
【００３９】
図４は、図１に示した方法で、第二加熱溶融域Ｂを形成しながらファイバ押込み動作を加えて作製した光ファイバ端部の顕微鏡写真である。
光ファイバとしてホーリーファイバを用いたが、この長手方向に沿って封止部（第二加熱溶融域Ｂ）の外径と空孔４を有する非封止部（ホーリーファイバ部）の外径とに変化はなく一定であり（外径１２５μｍ）、空孔４の径は、光ファイバの先端（図４で左側）に向かって徐々に細くなって、空孔４は、テーパ状の形状で消滅していることが分かる。
空孔端がテーパ状に連続的に変化することは、伝搬光のモードフィールドが急激に変化しないことになるため、光の接続損失が小さくなることや高次モードが発生しにくいなどのよい効果をもたらす。
【００４０】
図４に示した光ファイバ端部の具体的な製造方法について説明する。
この光ファイバ端部は、最初に放電電極１５を１秒間静止して放電加熱して第一加熱溶融域Ａを形成し、その後続けて９秒間の移動放電加熱とファイバの押込み動作とを行って第二加熱溶融域Ｂを形成してから、第二加熱溶融域Ｂの中間点で光ファイバを切断したものである。
電極の移動速度（放電電極１５の移動速度）Ｖｅは０.５ｍｍ／秒、ファイバの押込み
は放電電極１５の移動と同時に開始するようにし、押込み速度（押込み用移動台１７の移動速度）Ｖｆは１５μｍ／秒とした。また、ファイバの押込みの終了のタイミングは放電終了と一致させた。全加熱溶融域（＝第一加熱溶融域Ａ＋第二加熱溶融域Ｂ）の長さは約５ｍｍであった。なお、切断後の光ファイバ端部の空孔が消滅した第二加熱溶融域（空孔消滅部）Ｂの長さは１ｍｍ以上とするのが好ましい。
第一加熱溶融域Ａ（ただし、図１（ｆ）に示す工程で、この部分は除去されているため図４中には示されていない）は、押込みによる外径補償が少ないので第一加熱溶融域Ａの外径は非加熱部より小さくなったが、第二加熱溶融域Ｂの外径は、非加熱部の外径との差が±１μｍの測定精度内であり、実質的に非加熱部と同一の外径であった。
なお、放電電極１５の移動に先行してファイバ押込みを開始すれば、第一加熱溶融域Ａ（静止加熱部）の外径収縮は改善できるが、除去部分なので、第二加熱溶融域Ｂの精度（真直性）が出ているならば外径調整の必要はない。
わずかな軸ずれによる応力は、第一加熱溶融域Ａを形成する際（静止加熱溶融の際）に解消され、第一加熱溶融域Ａの微小変形は、加熱溶融部の移動とともに緩和されて溶融部が真直になる。封止部の外径変化量が±１μｍ以内であれば、コネクタ付けの際の問題はない。光ファイバ自体の外径変動もその程度は許容されているからである。
封止部の外径Ｄは、電極の移動速度Ｖｅとファイバの押込み速度Ｖｆの兼ね合いで決まるので、これらを調整することで行える。ただし、電極の移動速度Ｖｅを変えるとファイバ加熱温度が変化することになるので、押込み速度Ｖｆだけで調整するのが好ましい。
【００４１】
図５は、ファイバの押込み条件と封止部外径の関係を求めるための計算モデルを示す図である。
溶融部の外径が定常状態になるとしたとき、図５（ａ）をある時刻ｔの状態とすれば、そのΔｔ秒後の時刻ｔ＋Δｔの状態は図５（ｂ）となる。溶融時の石英ガラスの蒸発は無視し、体積が変化しないとすれば、次の式（１）が成り立つ。
【数１】
式（１）の左辺が図５（ａ）の状態での体積、右辺が図５（ｂ）の状態での体積である。図５に、体積の計算において対象としたファイバの領域（体積の計算対象の領域）を示す。
ここで、Ａ０は非封止部の断面での石英ガラス部分の断面積、Ａ１は封止部での石英ガラスの断面積、Ｌ０はファイバ先端部の非封止部の長さ、Ｌは時刻ｔでの封止部の長さ、Ｖｅは加熱手段（放電電極１５）の移動速度、Ｖｆはファイバの押込み速度である。
式（１）を整理すると、次の式（２）が求まる。
【数２】
ホーリーファイバ１の封止前の外径をｄｆ、空孔４の直径をｄｈ、空孔４の数をｎ、封止部の外径をＤとすれば、
【数３】
であるから、式（３）を式（２）に代入して整理すると、封止部の外径Ｄは式（４）になる。
【数４】
この式（４）ではＶｅがＶf に近くなると、Ｄが大きくなってしまうが、これは図５の計算モデルからずれるためである。実際の製造条件ではＶｅ≫Ｖｆであるので、精度上の問題にはならない。
Ｄ=ｄｆとなるためのＶｆの値は、式（４）にＤ=ｄｆを代入して、式（５）として求まる。
【数５】
【００４２】
図６は、式（４）で計算した押込み速度Ｖｆと封止部外径Ｄの関係である。上記図４で示した製造条件の場合に対応して、Ｖｅ＝０.５ｍｍ／秒、ｎ=６、ｄｈ=８.５μｍ、ｄｆ=１２５.０μｍとした。
この図６から、製造条件として付与したＶｆ＝１５μｍ／秒は、外径を１２５μｍに保
つ条件にほぼ一致することがわかる。
式（５）からは、Ｖｆは１３.９μｍ／秒と求まるが、図６から分かるように、押込み速度Ｖｆの違いによる封止部外径Ｄの変化はわずかである。溶融時の石英ガラスの蒸発を無視できない加熱条件においては、式（５）から求まるＶｆの値を下限値と解釈し、実験的にもっと大きなＶｆの最適値を求めることが好ましい。
なお、式（４）、（５）は、ファイバ押込みの方向を放電電極の移動方向と一致させた場合であるが、ファイバ押込み方向と放電電極の移動方向とが逆方向の場合には、同様の計算手法によって、式（４）、（５）にそれぞれに対応した式（６）、（７）が導出されるので、式（６）、（７）を用いて製造条件を決めればよい。
【数６】
【００４３】
図７（ａ）は、上記した図４の製造条件で作製した２０個の封止部についてのコネクタ接続損失のヒストグラムである。封止部作製、コネクタ組み立ては、ごみの心配のないクリーンルーム内で実施し、マスタ−コネクタ（シングルモードファイバで製作した偏心が極小の高精度コネクタ）との接続損失を測定した。測定光の波長は１.５５μｍである。
接続損失の平均は０.１２ｄＢ、標準偏差は０.０５３ｄＢであった。
平均接続損失０.１２ｄＢは、シングルモードファイバでの特性と同等に低損失である
ことから、溶融封止によるファイバ外形の変形やコアの変形が微小であることが証明された。２０回の封止部加工において、接続損失が０.３ｄＢ以上となるような不良品の発生
は皆無であり、安定した特性が再現性良く得られた。
【００４４】
図７（ｂ）は、上記図４の製造条件におけるファイバ押込み速度Ｖ＝１５μｍ／秒を、ファイバ押込み速度だけＶｆ＝０μｍ／秒に変更した場合（ファイバ押込み無しの場合）のコネクタ接続損失のヒストグラムである。サンプル数は３０である。接続損失の平均は０.３４ｄＢ、標準偏差は０.１４ｄＢであった。ファイバ押込みを省いたことで、接続損失が３倍近く増えている。コネクタのフェルール端面を観察すると、多くのサンプルで、フェルールのファイバ案内孔２５内でファイバが偏心していたので、これが損失増の原因とわかった。これはファイバの溶融封止部で曲がりが生じていることを意味する。ファイバ押込みを省くとファイバ外径が小さくなるが、その数倍の長さの非封止部でファイバ案内孔内での位置決めがされるので、封止部で曲がりが生じていないと、封止部外径の縮小だけでは上記のような偏心は生じないからである。
一方、図７（ａ）のファイバ押込みを実施した時の溶融封止部は、外径変化がないにもかかわらずフェルール装着の際にも抵抗なくファイバ案内孔に挿入できたことから、このような曲がりが生じてないことは明白である。
【００４５】
上記のファイバの溶融封止部に曲がりが発生するか否かの相違が生じる理由・過程は以下のように説明できる。図８は軸ずれのある場合の溶融封止部と非封止部との境界付近の模式図であり、図８(ａ)はファイバ押込みで、溶融封止部の外径Ｄを非封止部の外径ｄｆと同等にしている場合（本発明の実施形態の場合）、図８（ｂ）はファイバ押込みが無くて、溶融封止部の外径Ｄが縮小する場合である。表面を斜めに描いているところが加熱手段（放電電極）の移動に伴って形成される新規溶融部であり、空孔が消滅していく箇所である。空孔は図８には図示していない。また、図８中で、δは非封止部と溶融封止部間の軸ずれ、Ｔ１、Ｔ２は溶融部のそれぞれの位置での表面張力、Ｘ１，Ｘ２は溶融部のそれぞれの位置における溶融封止部と非封止部との表面のずれを表わす。
図８(ａ)では、左側の溶融封止部には軸ずれδを軽減させる方向の力Ｆが働く。力Ｆは表面張力Ｔ１、Ｔ２のそれぞれの分力ＴＸ１、ＴＸ２の合計であり、たとえＴＸ１、ＴＸ２の大きさが異なっていたとしても同じ方向に働くことから、Ｆは安定した自己調心力として持続的に働くことになる。したがって、ある時点で溶融封止部と非封止部に軸ずれがあったとしても、溶融部の移動とともにその軸ずれは上記の自己調心力Ｆによって小さくなっていく。
一方、図８(ｂ)の場合、同様に表面張力による自己調心力Ｆは発生するが不安定である。表面張力の分力ＴＸ１、ＴＸ２は方向が逆になることから、ＦはＴＸ１とＴＸ２の差となる。したがって、表面張力の分力ＴＸ１、ＴＸ２の大きさに揺らぎがあると、力Ｆの働く方向自体が定まらないことになる。
表面張力の揺らぎの大きな原因となるのは、加熱のムラと溶融部表面の流動である。１対の電極間の放電プラズマは不均質に分布するので、ファイバ周方向の表面温度もある程度の不均一性が生じる。またそれによって、溶融部表面の各所の粘度の違いが生じる。さらに溶融部外径が縮小する過程では、溶融部表面が小さくならざるを得ないので、ファイバ内部への流れ成分も発生して溶融部表面に不安定な流れが生じ、各所の粘度の違いと相まって、表面張力の働きにムラ・揺らぎが生じるのである。したがって、自己調心力Ｆは方向や大きさが定まらないので、封止部の曲がりが生じやすくなると考えられる。
図８(ａ)の場合では、外径収縮を防止していることから溶融部表面に流れは生じず表面張力が安定に働くため、加熱のムラがあっても自己調心力の方向がぶれないため真直形状の封止部が得られると考えられる。
なお、これまでの説明は、ファイバ一心についての封止として説明したが、Ｖ溝部品上のＶ溝を多条にし、押込み用移動台上で、平行に並んだ裸ファイバの先端を固定するようにすれば、多心一括封止が行える。ファイバ列と放電電極の空間配置は、市販の多心融着接続機と同様でよい。これにより多心テープ心線へのＭＴコネクタやＭＰＯコネクタの取り付けが簡単に実施できることになる。
【００４６】
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態では、ホーリーファイバの他に、支持用ファイバを用いて、ホーリーファイバ端部加工を行っている。
図９（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第二の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の各工程を示すものであり、光ファイバ端部加工装置を用いた光ファイバ端部の加工を上方から眺めた平面図となっている。
【００４７】
まず、図９（ａ）に示すように、加工対象であるホーリーファイバ１と、石英系の支持用ファイバ７とを光ファイバ端部加工装置に取り付ける。本実施形態では、光ファイバ端部加工装置として、市販の調心機能付きの融着接続機を使用している。支持用ファイバ７は、端部の心線被覆８を除去した後に融着接続機に取り付けられる。支持用ファイバ７は、ホーリーファイバ１に融着接続された後の、ホーリーファイバ１の加熱溶融時の機械的支持のために使われるもので、光学特性の要求は特にない。したがって、支持用ファイバ７は、どのような種類のファイバであってもよく、例えば、コアのない石英ガラス棒（石英ガラス線）であってもよい。
【００４８】
融着接続機には心線被覆部を微動台に直接取り付ける方式もあるが、ここでは融着接続機の心線ホルダ２０に取り付けた後に、微動台に取り付ける方式を前提に説明する。（この方式では、光ファイバ裸部をＶ溝などの他の部材に接触させる必要がないので、クラッド部表面に傷が付かず、接続部信頼性が高い利点がある。）ホーリーファイバ１の心線被覆５部および支持用ファイバ７の心線被覆８部をそれぞれ心線ホルダ２０に取り付ける。心線ホルダ２０の心線ホルダ本体２１には心線ストッパ２２が形成されていて、心線ストッパ２２に心線被覆５，８部の被覆端を接触させることにより、被覆端の位置決めがなされる。２３は、心線クランプである。双方のファイバ１，７を心線ホルダ２０に取り付けた直後の状態では、図９（ａ）に示すように、相互のファイバ１，７の軸は大きくずれている。そこで、まず、軸合わせの事前処理として、カメラ映像データをもとに両ファイバ１，７の端面を近接させる。
【００４９】
図９（ｂ）は、その次の軸合わせ状態を表わしている。ファイバ１，７の外形を基準に、カメラ映像データをもとに自動的に調心する。図９において、右側の心線ホルダ２０に
取り付けられたホーリーファイバ１を紙面に対して平行に紙面の上下方向に水平微動し、左側の心線ホルダ２０に取り付けられた支持用ファイバ７を紙面に対して垂直方向に垂直微動して調心する。
【００５０】
その後、図９（ｃ）に示すように、ホーリーファイバ１と支持用ファイバ７を融着接続する。融着接続には、第一の実施形態と同様に、例えば一対の放電電極１５を用い、放電電極１５，１５間に形成される放電プラズマ領域１６で加熱する。加熱溶融される融着接続部の光学性能は問題とされないので、融着接続時の細かい条件調整は不要である。接続加熱によるファイバ溶融部の流動が収まるまで、放電を持続させればよい。通常の融着接続条件では数秒でよい。
ホーリーファイバ１と支持用ファイバ７との間に軸ずれや角度ずれがあると、融着接続箇所の接続加熱溶融域Ａ’には変形が生じる。なお、融着接続機の調心機能の精度は高いので、融着接続条件を最適化すれば軸ずれを低減化することは可能であるが、心線ホルダ２０の取り付け時から生じている両ファイバ１，７間の角度ずれは解消できない。この角度ずれによる接続加熱溶融域Ａ’の変形は、例えば光ファイバをコネクタフェルール内のファイバ案内孔に挿入する際に障害になる。
【００５１】
次に、接続加熱溶融域Ａ’が形成された後、図９（ｄ）に示すように、放電を停止することなくそのまま放電加熱を続行しながら、放電電極１５を接続加熱溶融域Ａ’からホーリーファイバ１側方向（図９では右側方向）に、放電電極１５を移動させると共に、支持用ファイバ７が取り付けられた心線ホルダ２０をホーリーファイバ１側、つまり、溶融部に向かって押し込んでファイバ加熱溶融域Ｂ’を形成する。このファイバ加熱溶融域Ｂ’は、第一の実施形態の第二加熱溶融域Ｂに相当する。なお、ホーリーファイバ１の心線ホルダ２０を支持用ファイバ７側に押込んでファイバ加熱溶融域Ｂ’を形成してもよい。
押込み動作の開始は、放電電極１５の移動開始と一致させる必要はないが、ホーリーファイバ１が溶融した後でなければならない。支持用ファイバ７の押込み速度（微動台の移動速度）は、第一の実施形態と同様に、ファイバ加熱溶融域Ｂ’の外径が変化しないように設定する。こうして、外径の変化なしにホーリーファイバ１の空孔４を消滅させる。これにより、ホーリーファイバ１には、目的とする空孔消滅領域であるファイバ加熱溶融域Ｂ’が形成される。
その後、図９（ｅ）に示すように、融着接続部である接続加熱溶融域Ａ’を除去するために、ホーリーファイバ１のファイバ加熱溶融域Ｂ’内のカット位置Ｃでカットすればよい。
【００５２】
上述した本実記形態の放電電極１５の移動動作は、市販の調心機能付き融着接続機で可能になっている。調心機能付き融着接続機は、たとえば、スウィープ放電と呼ばれる機能を備えており、融着接続後に放電電極１５を往復させて加熱処理ができるようにしている。また、本実施形態の放電加熱動作を融着接続機で自動的に実施させることは、融着接続機の動作プログラムを少し変更することで可能である。ホーリーファイバ１を加熱して溶融させながらファイバ押込みを同時に実施して、外径を変化させずにファイバ加熱溶融域Ｂ’を形成することも、同様に動作プログラムの変更で容易に実現できる。
また、心線被覆５の心線被覆端の位置情報は、心線ホルダ２０に心線ストッパ２２を設けたことにより融着接続機には既知であるため、心線被覆端からファイバ加熱溶融域Ｂ’の中央までの長さを正確に制御することができる。また、市販の光ファイバカッタでは、融着接続機の心線ホルダに心線を装着した状態でカット操作が可能であることから、高精度のカット位置が得られる。
なお、以上で説明した融着接続機は、調心機能付きであるが、第一の実施形態のＶ溝部品相当品を利用した軸合せを原理とする固定Ｖ溝方式の融着接続機でも、電極移動によるスウィープ放電が可能になるように構成し、動作プログラムを実装すれば、本発明を実施できる。この場合、接続加熱溶融域Ａ’では、第一の実施形態での第一加熱溶融域Ａと同
様、初期軸ずれが反映した曲がりが生じる。また、固定Ｖ溝方式では多条のＶ溝により多心テープ心線同士の接続が可能であるから、ホーリーファイバの多心テープ心線にＭＴコネクタを取り付ける場合に対応した多心一括封止処理が可能になる利点がある。また、このような機能を持つ多心融着接続機において、ファイバ押込みができる側の心線ホルダを裸ファイバ部分が固定できるようにすれば、より作業が簡単な第一の実施形態に基づく多心一括封止も可能になる。
【００５３】
なお、上記第一、第二の実施形態の説明では、光ファイバの加熱に放電を使う場合を述べたが、放電以外にも、融着接続に利用されてきた炭酸ガスレーザやカーボンヒータを加熱溶融手段として使用することができる。また、本発明の光ファイバ端部加工方法は、空孔を有する光ファイバの空孔封止を、高い信頼性を保ちつつ損失増加を抑制できるものであり、単心のみならず多心のコネクタ取付やスプライス接続にも適用でき、空孔を有するホーリーファイバ、フォトニック結晶ファイバなどの今後の多様な利用に貢献できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ ホーリーファイバ（光ファイバ）
２ コア部
３ クラッド部
４ 空孔
５ 心線被覆
６ ホーリーファイバ心線
７ 支持用ファイバ
８ 心線被覆
１０ Ｖ溝部品
１１ Ｖ溝
１２ Ｖ溝部（固定部）
１３ 間隙部
１４−１，１４−２，１４−３ Ｖ溝押え
１５ 放電電極（加熱溶融手段）
１６ 放電プラズマ領域
１７ 押込み用移動台（押込み手段）
２０ 心線ホルダ
２１ 心線ホルダ本体
２２ 心線ストッパ
２３ 心線クランプ
２４ フェルール
２５ ファイバ案内孔
２６ フェルール端面
Ａ 第一加熱溶融域
Ｂ 第二加熱溶融域
Ｃ カット位置
Ａ’ 接続加熱溶融域
Ｂ’ ファイバ加熱溶融域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア部の周囲に複数の空孔を有する構造の光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置ならびに光ファイバ端部に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コア部の周囲に複数の空孔を有する、ホーリーファイバやフォトニック結晶ファイバと呼ばれる新しい光ファイバが注目されており、通信用光コード、光デバイス等への広範な応用が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図１０に、代表的なホーリーファイバの構造を示す。図１０に示すように、ホーリーファイバ１は、コア部２と、コア部２の外周に形成されたクラッド部３と、クラッド部３のコア部２周囲に、コア部２の軸方向に沿って形成された複数の空孔４とから構成される。
【０００４】
ホーリーファイバ１の端面に、クラッド部３に形成した空孔４が開口していると、空孔４の内部に水分が進入したり、温度変化によって空孔４内に結露が発生したりして、ホーリーファイバ１の機械的強度の低下や、光学的特性の変動が生じることがある。
また、メカニカルスプライスや、ＭＴコネクタ等の接続部材を用いて光ファイバ同士を接続する場合、一方の光ファイバの接続端面と、他方の光ファイバの接続端面との間隙に液体の屈折率整合剤を充填して、接続端面での反射と損失を低減させる方法が用いられる。この接続方法を、図１０に示すようなホーリーファイバ１に適用した場合、ホーリーファイバ１の端面に空孔４が開口していると、液体の屈折率整合剤が接続端面から空孔４の内部に流入してしまう。これにより、接続端面の屈折率整合剤の液切れが発生して、大きな反射や接続損失を引き起こす心配がある。
また、屈折率整合剤が不要な単心の光コネクタにおいても、ホーリーファイバ１の接続端面を研磨する際に、空孔４に入り込んだ研磨剤や研磨屑が、その後に外に出てきて接続端面に挟まり、ファイバ端面を損傷させたり、空隙が発生して光学特性を劣化させたりする問題がある。
【０００５】
このような問題に対して、従来、以下の技術が提案されている。
特許文献１には、フォトニック結晶ファイバ端部の細孔（空孔）の開口を、コア部よりも屈折率が低い閉塞材で塞ぐという方法が記載されている。
特許文献２においては、光ファイバの中空部（空孔）を封止する方法として、光ファイバの端面部を加熱してクラッド部を軟化して中空部をつぶす方法、中空部内に樹脂を充填して中空部を封止する方法が記載されている。
特許文献３には、光ファイバの端面から離れた位置をアーク放電によって空孔を溶融閉塞する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４３２０号公報
【特許文献２】特開２００２−３２３６２５号公報
【特許文献３】特開２００５−２４８４９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】長谷川、“フォトニック結晶ファイバおよびホーリーファイバの開発動向”、月刊誌「オプトロニクス」、オプトロニクス（株）発行、Ｎｏ.７、ｐｐ.２０３−２０８（２００１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献２に記載の加熱によって空孔を有する光ファイバ自体を融かして空孔を封止する方法は、空孔への水などの進入を完全に防止できるから、特許文献１の記載の樹脂からなる閉塞材を用いて空孔を封止する方法に比べ、経年劣化のおそれがない利点がある。ただし、光ファイバ端面部を融かす方法は、コアの形状が乱れて光損失が発生しやすいこと、片持ちの光ファイバの端面部を加熱すると、溶融状態となる光ファイバ周方向の表面張力のアンバランスにより、加熱部分が折れ曲がったり膨れたりして望ましい形状にするのが困難であること、光ファイバ端部が膨れてコネクタ用フェルールの穴に入り難くなること、などの問題がある。
また、特許文献３では、光ファイバの端部の２箇所をＶ溝部にそれぞれ固定し、２つのＶ溝部相互間の位置精度を高めて、Ｖ溝部間の光ファイバの軸ずれや角度ずれを極力抑え、加熱溶融による空孔の閉塞部の折れ曲りを小さくすることが重要であるとしている。しかしながら、このように２つのＶ溝部間の位置精度を高めても、次のような問題がある。光ファイバは被覆を除去された後にＶ溝部に載せられるが、微小な被覆かすが光ファイバ表面に残存している可能性があり、この被覆かすがＶ溝部やＶ溝押さえに付着し、Ｖ溝部品による光ファイバの位置決め精度を悪化させて、光ファイバの空孔閉塞部に変形・曲りが生じてしまう。更に、被覆かすに限らず、空中に浮遊するごみ、清掃用の綿棒の繊維が悪影響を与える可能性もある。また、Ｖ溝部自体の精度、Ｖ溝押さえの不完全性により、光ファイバの空孔閉塞部にわずかな変形・曲りが発生してしまうので、その空孔閉塞部をコネクタ端面にするなら、接続損失のばらつきが生じることは避けられない。そのため、特許文献３では、コネクタ端面が非空孔閉塞部となるようにし、空孔閉塞部をコネクタフェルールに内蔵するようにしているが、この方法では、空孔閉塞部に変形を強制することから、長期的にはその部分が破断する懸念がある。また、コネクタ端面に空孔が露出することから、研磨時のくずが空孔に残りやすい問題がある。
【０００９】
なお、ホーリーファイバの空孔を封止する方法としては、ホーリーファイバの接続端面に一般の光ファイバを融着接続することも考えられる。しかし、当該方法では、融着接続部における軸ずれや角度ずれ、膨らみが発生しやすい。このような軸ずれ、角度ずれ、膨らみの発生によって、ホーリーファイバのフェルールへの取付けが難しくなり、その取付作業時にホーリーファイバの表面を損傷し易いなど、作業性や信頼性に課題がある。また、上記特許文献３に記載されたＶ溝部間の光ファイバを加熱により溶融閉塞する方法と比べても、ホーリーファイバと光ファイバとの融着接続部分の接続損失が過剰に発生しやすい。
【００１０】
本発明の目的は、ホーリーファイバなどの空孔を有する光ファイバの端部での封止加工に伴う接続損失の増加を大幅に低減できる光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置ならびに光ファイバ端部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、前記光ファイバの２箇所を固定する光ファイバ固定工程と、前記光ファイバ固定工程後に、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバを加熱溶融手段によって加熱し溶融させて、前記光ファイバに第一加熱溶融域を形成する第一加熱溶融域形成工程と、前記第一加熱溶融域形成工程後に、前記光ファイバの２箇所を固定した状態のまま、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバを前記加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、前記加
熱溶融手段を前記第一加熱溶融域側から前記光ファイバの基端部側に移動させると共に、前記加熱溶融手段の移動に同期して前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、前記第一加熱溶融域に連続し、かつ、前記光ファイバの前記空孔が消滅された第二加熱溶融域を形成する第二加熱溶融域形成工程と、前記第二加熱溶融域形成工程後に、前記第二加熱溶融域内で前記光ファイバを切断して前記第一加熱溶融域を除去する除去工程と、を有する光ファイバ端部加工方法である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の光ファイバ端部加工方法において、前記光ファイバは、前記クラッド部の外周を取り囲む心線被覆を有し、前記光ファイバ固定工程は、前記光ファイバの端部に位置する前記心線被覆を除去して前記クラッド部の一部を露出させてから、前記光ファイバの前記露出されたクラッド部の箇所と前記心線被覆の箇所の２箇所で固定する光ファイバ端部加工方法である。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載の光ファイバ端部加工方法において、前記第二加熱溶融域形成工程において、前記第二加熱溶融域に位置する前記光ファイバの径が、前記加熱溶融手段によって加熱されていない前記光ファイバの径と実質同一となるように、前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込む光ファイバ端部加工方法である。
【００１４】
本発明の第４の態様は、コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、前記光ファイバと支持用ファイバとを、それぞれの端面を対向させた状態で固定するファイバ固定工程と、前記ファイバ固定工程後に、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを加熱溶融手段により加熱し溶融させて、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを融着接続して接続加熱溶融域を形成する接続加熱溶融域形成工程と、前記接続加熱溶融域形成工程後に、前記光ファイバ及び前記支持用ファイバを固定した状態のまま、前記光ファイバを前記加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、前記加熱溶融手段を前記接続加熱溶融域側から前記光ファイバ側に移動させると共に、前記加熱溶融手段の移動に同期して前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、前記接続加熱溶融域に連続し、かつ、前記光ファイバの前記空孔が消滅されたファイバ加熱溶融域を形成するファイバ加熱溶融域形成工程と、前記ファイバ加熱溶融域形成工程後に、前記ファイバ加熱溶融域内で前記光ファイバを切断して前記接続加熱溶融域を除去する除去工程と、を有する光ファイバ端部加工方法である。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載の光ファイバ端部加工方法において、前記ファイバ加熱溶融域形成工程において、前記ファイバ加熱溶融域に位置する前記光ファイバの径が、前記加熱溶融手段によって加熱されていない前記光ファイバの径と実質同一となるように、前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込む光ファイバ端部加工方法である。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第１〜第５の態様のいずれかに記載の光ファイバ端部加工方法で加工した前記光ファイバの端部を、フェルール内に挿入して接着固定した後、前記フェルール端面を研磨し、研磨後の前記フェルール端面に、前記光ファイバ端部の前記空孔の消滅領域が位置するようにした光ファイバ端部加工方法である。
【００１７】
本発明の第７の態様は、第１〜第３の態様のいずれかに記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、前記光ファイバの２箇所を固定するファイバ固定手段と、前記光ファイバを加熱し溶融させる加熱溶融手段と、前記ファイバ固定手段によって固定された２箇所の前記固定部間の前記光ファイバに、前記加熱溶融手段を制
御して前記第一加熱溶融域と前記第二加熱溶融域とを形成するための制御手段と、前記第二加熱溶融域の形成時に、前記光ファイバの加熱溶融部を、その長さ方向を縮める方向に押込むための押込み手段と、
を備えた光ファイバ端部加工装置である。
【００１８】
本発明の第８の態様は、第４または第５の態様に記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、前記光ファイバと前記支持用ファイバのそれぞれを固定するファイバ固定手段と、前記光ファイバと前記支持用ファイバを加熱し溶融させる加熱溶融手段と、前記ファイバ固定手段によって固定された前記光ファイバ及び前記支持用ファイバに、前記加熱溶融手段を制御して前記接続加熱溶融域と前記ファイバ加熱溶融域を形成するための制御手段と、前記ファイバ加熱溶融域の形成時に、前記光ファイバの加熱溶融部を、その長さ方向を縮める方向に押込むための押込み手段と、を備えた光ファイバ端部加工装置である。
【００１９】
本発明の第９の態様は、コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部において、前記光ファイバの先端部では空孔が消滅された空孔消滅部が形成されており、前記光ファイバの外径と前記空孔消滅部での外径との差が±１.０μｍ以内であり、前記空孔消滅部の長さが１ｍｍ以上であり、前記光ファイバの先端
部の前記空孔消滅部に向けて前記空孔の径はテーパ状に縮小した形状であり、前記空孔消滅部において、前記コアはその形状に実質的に段差や曲がりがなく、軸方向に沿って連続している光ファイバ端部である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ホーリーファイバなどの空孔を有する光ファイバの端部での封止加工に伴う接続損失の増加を大幅に低減できる、信頼性の高い光ファイバ端部を作業性よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の加工工程を示す工程図である。
【図２】本発明に係る第一の実施形態の光ファイバ端部加工方法における加工原理を説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光ファイバ端部加工方法によって作製されたホーリーファイバの端部にフェルールを装着したホーリーファイバ端部を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光ファイバ端部加工方法によって作製されたホーリーファイバ端部の顕微鏡写真である。
【図５】本発明の一実施形態に係るファイバの押込み条件と封止部外径の関係を求めるための計算モデルを示す図である。
【図６】理論式によるファイバ押込み速度Ｖｆと封止部外径Ｄとの関係を示すグラフである。
【図７】ホーリーファイバ端部のコネクタ接続損失を示すもので、（ａ）はファイバ押し込みがある場合のコネクタ接続損失のヒストグラム、（ｂ）はファイバ押し込みがない場合のコネクタ接続損失のヒストグラムである。
【図８】ファイバの溶融封止部に曲がりが発生するか否かの相違を説明するために溶融封止部と非封止部との境界付近を示すもので、(ａ)はファイバ押込みある場合の模式図、(ｂ）はファイバ押し込みがない場合の模式図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の加工工程を示す工程図である。
【図１０】本発明の一実施形態で用いたホーリーファイバの構造を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る光ファイバ端部加工方法および光ファイバ端部加工装置ならびに光ファイバ端部の一実施形態を説明する。
【００２３】
（第一の実施形態）
図１０に、第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法で用いたホーリーファイバを示す。図１０（ａ）は縦断面図、図１０（ｂ）は横断面図である。図１０に示すホーリーファイバ１は、コア部２と、コア部２の外周に形成されたクラッド部３と、コア部２の周囲を取り囲むように、クラッド部３内にコア部２の軸方向に沿って形成された複数の空孔４とから構成される。本実施形態のホーリーファイバ１では、６つの空孔４が、コア部２を中心とする正六角形の頂点の位置にそれぞれ設けられている。また、本実施形態のホーリーファイバ１は、石英系の材料からなり、例えばコア部２にはゲルマニウムが添加され、コア部２の屈折率はクラッド部３の屈折率よりも高くなっている。ホーリーファイバ１の外周部は、通常、紫外線硬化樹脂などの樹脂の被覆によって保護されており、コネクタ等との接続の際には、端部の被覆を剥ぎ、裸の状態のホーリーファイバ１にして接続される。
【００２４】
なお、本発明の光ファイバは、コア部の周囲に、コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔を有する構造の光ファイバであればよく、ホーリーファイバ、フォトニック結晶ファイバなどが該当する。図１０の空孔構造の光ファイバ（ホリーファイバ）は、コア部の屈折率がクラッド部の屈折率よりも高くなっているが、本発明が対象とする光ファイバは、コア部とクラッド部とが同一材料からなり、コア部の周囲に空孔が規則正しく配列した構造のクラッド部を持つ光ファイバでもよい。このような構造の光ファイバは、通常、フォトニック結晶ファイバと呼ばれることが多く、多数（通常、数十個）の空孔がハニカム格子などに配列されて、フォトニック結晶構造ないしフォトニックバンドギャップ構造を形成する。
【００２５】
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第一の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の各工程を示すものであり、光ファイバ端部加工装置を用いた光ファイバ端部の加工を上方から眺めた平面図となっている。
【００２６】
図１（ａ）は、ホーリーファイバ１の端部を固定するためのＶ溝部品１０を示している。Ｖ溝部品１０の両端部には、ホーリーファイバ１を載せるＶ溝１１を有する、固定部としてのＶ溝部１２がある。Ｖ溝部１２、１２間には、ホーリーファイバ１の加熱作業を行うための間隙部（空隙部）１３がある。このような構造のＶ溝部品１０は、市販の光ファイバ融着接続機に使用されている、中央に空隙を有する精密一体加工のＶ溝部品と同等のものである。Ｖ溝部品１０両端のＶ溝１１、１１は相互に位置ずれがないように精密に加工してあり、両側のＶ溝１１、１１にそれぞれ光ファイバを載せて固定したときに、２本の光ファイバの軸が合うようになっている。なお、最近の融着接続機には、多心テープ心線も接続できるように多条のＶ溝を形成したＶ溝部品があるが、このような多条のＶ溝部品を用いてもよい。その場合、ホーリーファイバ内蔵の多心テープ心線について、複数のホーリーファイバ端部を一括加工できることになる。
【００２７】
ホーリーファイバは、他の光ファイバと同様に、樹脂の被覆を被せた状態で使用されるが、ファイバ同士の接続、あるいは光学部品との接続などの際には被覆を除去する必要がある。ホーリーファイバ１の空孔４を閉塞・封止するときにも、まずホーリーファイバ心線６の心線被覆５を除去した裸の状態のホーリーファイバ１とし、ホーリーファイバ１の
端部の２箇所を、図１（ｂ）に示すように、間隙部１３をまたいで両側のＶ溝１１に設置する。更に、Ｖ溝部品１０のホーリーファイバ１の先端側には押込み用移動台１７が設けられており、押込み用移動台１７のＶ溝１８にホーリーファイバ１の先端部が設置される。押込み用移動台１７は、ホーリーファイバ１の長手方向に対して平行かつゆっくりと移動可能な機構を有し、ホーリーファイバ１の先端部をホーリーファイバ１の基端部側に押込むことができるように構成されている。なお、ホーリーファイバ心線６も動かないように支持台上に固定されるが、図示省略している。
【００２８】
次に、図１（ｃ）に示すように、ホーリーファイバ１が、Ｖ溝部品１０両側のＶ溝１１，１１にきちんと収まるようにＶ溝押さえ１４−１，１４−２で支持固定する。また、ホーリーファイバ１の先端部は、押込み用移動台１７のＶ溝１８に収まるよう、Ｖ溝押さえ１４−３で支持固定する。
後の工程において、押込み用移動台１７による押込み作業を可能にするために、Ｖ溝押さえ１４−２では、ホーリーファイバ１がＶ溝１１中を軸ずれなしに滑ることが可能（ホーリ-ファイバ１の長手方向に対して平行かつ右方向にスムーズに移動可能）なような構
造及び保持力でホーリーファイバ１を固定しておき、Ｖ溝押さえ１４−１、１４−３では、ホーリーファイバ１がＶ溝１１，１８内でそれぞれ滑って動くことのないように確実に固定しておく。
【００２９】
次に、Ｖ溝部品１０のＶ溝１１，１１間のホーリーファイバ１を放電加熱によって溶融させる。放電加熱は、間隙部１３に、例えば１対の放電電極１５，１５を配置して行う。放電電極１５，１５間には放電プラズマ領域１６が形成され、放電プラズマ領域１６のホーリーファイバ１が加熱される。放電電極１５，１５には、市販の融着接続機と同等の放電回路を接続すればよい。
【００３０】
放電加熱スタート時は、まず、図１（ｄ）に示すように、Ｖ溝押さえ１４−１、１４−２で固定された、Ｖ溝１１，１１間のホーリーファイバ１におけるホーリーファイバ１の先端側の箇所を加熱し、当該加熱箇所のホーリーファイバ１が溶融して変形可能な状態とする。
このとき、もしホーリーファイバ心線６から除去した心線被覆５等のゴミがＶ溝１１やＶ溝押さえ１４−１，１４−２に付着していると、ホーリーファイバ１両側のＶ溝部１２、１２間でホーリーファイバ１が軸ずれ・角度ずれした状態で把持され、ホーリーファイバ１内には応力が発生している（また、Ｖ溝部１２のＶ溝１１自体の精度、Ｖ溝押さえ１４−１，１４−２の不完全性によっても軸ずれ・角度ずれが生じている場合もある）。このため、放電加熱によるホーリーファイバ１の加熱溶融部は、非溶融部の応力が緩和するように変形する。
【００３１】
この加熱溶融部の変形を、図２の加工原理の説明図を用いて更に説明する。図２は、光ファイバ両側のＶ溝部１２、１２での把持に軸ずれがあった場合を想定して、模式的に示したものである。図２（ａ）は、上記スタート時（初期）の放電加熱を実施した後の状態を示す。ホーリーファイバ１の先端側加熱箇所（放電加熱のスタート地点）である第一加熱溶融域Ａには変形が生じる。すなわち、放電加熱によって第一加熱溶融域Ａが溶融した結果、軸ずれ状態で把持されることでホーリーファイバ１に発生した応力を緩和するように、第一加熱溶融域Ａの部分に軸ずれ分の変形が生じる。このため、放電が終了すれば、Ｖ溝部１２、１２間のホーリーファイバ１は、全体にわたって応力が緩和される。この応力緩和によって、第一加熱溶融域Ａよりも基端側（図２では右側）のホーリーファイバ１は真直で応力がない状態となる。
【００３２】
次に、図１（ｅ）に示すように、放電加熱をスタートし、第一加熱溶融域Ａが形成された後、放電を停止することなくそのまま放電加熱を続行し、放電電極１５を第一加熱溶融
域Ａ側からホーリーファイバ１の基端側（右側）に移動させると共に、押込み用移動台１７を放電電極１５と同じ方向に適切な速度で移動させて、ホーリーファイバ１をその基端側へと押込みつつ、空孔４が消滅された第二加熱溶融域Ｂを形成する。
従って、第一加熱溶融域Ａから第二加熱溶融域Ｂにかけて、空孔４が連続して消滅している。また、第二加熱溶融域Ｂの方が、第一加熱溶融域Ａよりも空孔４が消滅している領域が大きくなるようにされている。
加熱されて溶融したホーリーファイバ１では、溶融ガラスの表面張力によって内部の空孔４が自然に小さくなりホーリーファイバ１が縮径された状態で空孔４が消滅しようとする。ところが、ホーリーファイバ１の押込みを適切な条件で行うことによって、溶融ガラスが空孔４内に供給・充填されて封止されるため、封止部の外径を空孔４を有する非封止部の外径と同等に保つことができる（放電加熱前後において、光ファイバの外径をほぼ一定に保つことができる。）。これにより本来目的とする、空孔を消滅させた閉塞部・封止部が形成される。
なお、ここでは、ホーリーファイバ１の先端部側を基端部側に押込んで空孔４を消滅させたが、ホーリーファイバ１の基端部側を先端部側に押込んでもよい。すなわち、ホーリーファイバ１の加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込んで封止部の外径を非封止部の外径と同等に保つようにすればよい。また、光ファイバの押込み条件と封止部外径との関係については、後で詳述する。
放電加熱のスタート地点である第一加熱溶融域Ａは、ホーリーファイバ１の固定部間の軸ずれなどでファイバ固定状態が悪い場合には、大きく変形し、また光を通した場合には大きな損失を生じる。第一加熱溶融域Ａにおいて大きく変形させることにより、ホーリーファイバ１の応力が解消される結果、第一加熱溶融域Ａよりもホーリーファイバの基端側では真直に保たれることになる。
【００３３】
図２（ｂ）に、第二加熱溶融域Ｂを形成した後の状態を示す。ホーリーファイバ１に応力が働いていない状態で放電させ、溶融するまで静止状態にしておいてから、溶融ガラスの表面張力に逆らわずに適切な条件で押し込むため、第二加熱溶融域Ｂは、外径の変化がほとんどなく、空孔４が消滅しただけの変形となる (ただし、最初の部分では、ファイバ押込みのタイミングで外径が変化する場合もあるが、後述するように第二加熱溶融域Ｂ内でホーリーファイバ１を切断するので、この外径が変化した最初の部分も除去される。) 。そのため、ホーリーファイバ１のコア部２の真直性は保たれるので、光を伝搬させたときの、第二加熱溶融域Ｂでの損失増加はわずかである。
【００３４】
なお、光ファイバ端部加工装置に、Ｖ溝部品１０によって固定された２箇所のＶ溝１１、１１間のホーリーファイバ１の長手方向に沿って広い範囲を、放電電極１５，１５によって加熱する放電加熱動作を制御する制御手段を設け、Ｖ溝部品１０とは別に、ホーリーファイバ１の加熱溶融部をその長さを縮めるように押込むことが可能な機構を有する押込み手段と押込み速度を制御する制御手段を設け、上記２つの加熱溶融域Ａ，Ｂの形成動作を連続的に実行し、これに同期した光ファイバ押込みを行う動作プログラムを制御手段に設定することにより、自動的に放電加熱を実施して封止部を形成することが可能となる。
【００３５】
次に、光ファイバ端部加工装置からホーリーファイバ１を取り外した後、図１（ｆ）に示すように、少なくとも第一加熱溶融域Ａが除去されるように、第二加熱溶融域Ｂ内、例えば第二加熱溶融域Ｂの中間点でホーリーファイバ１をカットする。
なお、コネクタフェルールに取り付ける場合には研磨分を考慮して、封止部（第二加熱溶融域Ｂ）の長さを長めに設定したり、カット位置Ｃを調整したりして、クラッド部３の露出長が長くなるようにすれば良い。本発明の場合、封止部の長さは放電時の電極移動量を設定するだけで長くできるので、カット位置Ｃの精度は問題にならない。
【００３６】
図３に、ホーリーファイバ１の端部にフェルール２４を装着する光ファイバ端部加工方
法の一実施形態を示す。端部に第二加熱溶融域Ｂを有する上記端面加工後のホーリーファイバ１を、フェルール２４のファイバ案内孔２５に挿入して接着固定した後、フェルール端面２６を研磨する。研磨後のフェルール端面２６には、ホーリーファイバ１端部の空孔４の消滅した空孔消滅領域である第二加熱溶融域Ｂが位置する。なお、図３のフェルール２４は、ホーリーファイバ心線６を保持する部分も有しているが、図示省略している。
【００３７】
なお、上記実施形態の図１（ｅ）に示す放電電極１５を移動させながらの放電加熱において、ホーリーファイバ１をその長さを縮める方向に押し込む（圧縮する）ことで、表面張力による空孔消滅によって生じる封止部（第二加熱溶融域Ｂ）の縮径化を、防止または軽減している。その利点について説明する。
ファイバ押込みを実施しない場合には、封止部の外径が非封止部よりも細くなってしまうので、もし封止部がわずかに曲がっていたり、軸がずれている場合でも、コネクタのフェルール穴に容易に挿入可能である。その場合、フェルール先端において、ファイバの封止部がフェルール穴に対して偏心することになり、コネクタの接続損失が大きくなってしまう。この接続損失の不良が、フェルールへの接着固定の後でしか発見できないというところに大きな問題がある。また、その合否判別に手間を要する問題もある。
ファイバ押込みによって封止部の外径変化を防止できると、ファイバに曲がりや軸ずれ変形があった場合に、コネクタフェルールの穴を通らなくなる。従って、コネクタフェルールの穴への光ファイバ挿入工程で不良を排除できるため、特別な検査も不要という利点がある。
【００３８】
また、本実施形態では、ホーリーファイバ心線６の心線被覆５を除去した裸の状態のホーリーファイバ（裸ファイバ）１をＶ溝１１，１１に固定するので、Ｖ溝１１や、Ｖ溝押え１４−１の材質選定や表面の平滑化、表面への保護コーティングなどの手段により、ホーリーファイバ１の基端側（図１で右側）に位置し、Ｖ溝１１と接触する裸ファイバの表面に傷が付いて強度が低下しないように留意している。
これらの手段以外に、Ｖ溝押え１４−１で、ホーリーファイバ心線６の心線被覆５端を押さえ、Ｖ溝押え１４−２で、ホーリーファイバ（裸ファイバ）１を押さえるようにしても良い。そのためには、Ｖ溝押え１４−１に位置するＶ溝１１の形状寸法もホーリーファイバ心線６に合わせて変更し、Ｖ溝押え１４−１、Ｖ溝押え１４−２で支持固定した際にホーリーファイバ１の両固定箇所間でコア２の相対的軸ずれを生じにくくしておくことが重要である。
もし、被覆寸法や押え力のばらつきなどで数十ミクロンの大きな軸ずれが生じた場合に、第一加熱溶融域Ａを形成すると、この第一加熱溶融域Ａにおける変形は大きくなり、この変形がその後の第二加熱溶融域Ｂに伝搬し、真直な第二加熱溶融域Ｂを得にくくなる。そこで、大きな軸ずれが生じ得る場合には、第二加熱溶融域Ｂの長さを十分に長くすることによって、第一加熱溶融域Ａにおける変形の影響を徐々に小さくし、真直な第二加熱溶融域Ｂを得るようにすると良い。
例えば、Ｖ溝押え１４−１で、ホーリーファイバ心線６の心線被覆５端を押さえるなど大きな軸ずれが生じ得る場合には、第二加熱溶融域Ｂを５ｍｍ以上とし、この第二加熱溶融域Ｂの中間点で切断するようにすれば良い。
また、放電電極１５，１５の移動を高速にすると、第一加熱溶融域Ａ形成時（静止加熱の際）のファイバ温度と第二溶融加熱用域Ｂ形成時（移動加熱時）のファイバ温度の差が大きくなるため、溶融したガラスの粘度の違いから、第一加熱溶融域Ａで発生した変形が、第二加熱溶融域Ｂへと伝搬しにくくなる効果がある。そこで、もっと積極的に、第一加熱溶融域Ａ形成時（静止加熱の際）にだけファイバ温度が高くなるように放電電極１５，１５に印加する放電電流を変化させてもよい。
このように本発明では、軸ずれの影響を非常に小さくできるので、心線被覆５端で押える方法は、裸ファイバの表面に傷が付いて強度が低下してしまうことをより簡単に防止することができ、かつ、他の光ファイバとの接続時には接続損失を小さくすることができる
。
【００３９】
図４は、図１に示した方法で、第二加熱溶融域Ｂを形成しながらファイバ押込み動作を加えて作製した光ファイバ端部の顕微鏡写真である。
光ファイバとしてホーリーファイバを用いたが、この長手方向に沿って封止部（第二加熱溶融域Ｂ）の外径と空孔４を有する非封止部（ホーリーファイバ部）の外径とに変化はなく一定であり（外径１２５μｍ）、空孔４の径は、光ファイバの先端（図４で左側）に向かって徐々に細くなって、空孔４は、テーパ状の形状で消滅していることが分かる。
空孔端がテーパ状に連続的に変化することは、伝搬光のモードフィールドが急激に変化しないことになるため、光の接続損失が小さくなることや高次モードが発生しにくいなどのよい効果をもたらす。
【００４０】
図４に示した光ファイバ端部の具体的な製造方法について説明する。
この光ファイバ端部は、最初に放電電極１５を１秒間静止して放電加熱して第一加熱溶融域Ａを形成し、その後続けて９秒間の移動放電加熱とファイバの押込み動作とを行って第二加熱溶融域Ｂを形成してから、第二加熱溶融域Ｂの中間点で光ファイバを切断したものである。
電極の移動速度（放電電極１５の移動速度）Ｖｅは０.５ｍｍ／秒、ファイバの押込み
は放電電極１５の移動と同時に開始するようにし、押込み速度（押込み用移動台１７の移動速度）Ｖｆは１５μｍ／秒とした。また、ファイバの押込みの終了のタイミングは放電終了と一致させた。全加熱溶融域（＝第一加熱溶融域Ａ＋第二加熱溶融域Ｂ）の長さは約５ｍｍであった。なお、切断後の光ファイバ端部の空孔が消滅した第二加熱溶融域（空孔消滅部）Ｂの長さは１ｍｍ以上とするのが好ましい。
第一加熱溶融域Ａ（ただし、図１（ｆ）に示す工程で、この部分は除去されているため図４中には示されていない）は、押込みによる外径補償が少ないので第一加熱溶融域Ａの外径は非加熱部より小さくなったが、第二加熱溶融域Ｂの外径は、非加熱部の外径との差が±１μｍの測定精度内であり、実質的に非加熱部と同一の外径であった。
なお、放電電極１５の移動に先行してファイバ押込みを開始すれば、第一加熱溶融域Ａ（静止加熱部）の外径収縮は改善できるが、除去部分なので、第二加熱溶融域Ｂの精度（真直性）が出ているならば外径調整の必要はない。
わずかな軸ずれによる応力は、第一加熱溶融域Ａを形成する際（静止加熱溶融の際）に解消され、第一加熱溶融域Ａの微小変形は、加熱溶融部の移動とともに緩和されて溶融部が真直になる。封止部の外径変化量が±１μｍ以内であれば、コネクタ付けの際の問題はない。光ファイバ自体の外径変動もその程度は許容されているからである。
封止部の外径Ｄは、電極の移動速度Ｖｅとファイバの押込み速度Ｖｆの兼ね合いで決まるので、これらを調整することで行える。ただし、電極の移動速度Ｖｅを変えるとファイバ加熱温度が変化することになるので、押込み速度Ｖｆだけで調整するのが好ましい。
【００４１】
図５は、ファイバの押込み条件と封止部外径の関係を求めるための計算モデルを示す図である。
溶融部の外径が定常状態になるとしたとき、図５（ａ）をある時刻ｔの状態とすれば、そのΔｔ秒後の時刻ｔ＋Δｔの状態は図５（ｂ）となる。溶融時の石英ガラスの蒸発は無視し、体積が変化しないとすれば、次の式（１）が成り立つ。
【数１】
式（１）の左辺が図５（ａ）の状態での体積、右辺が図５（ｂ）の状態での体積である。図５に、体積の計算において対象としたファイバの領域（体積の計算対象の領域）を示す。
ここで、Ａ０は非封止部の断面での石英ガラス部分の断面積、Ａ１は封止部での石英ガラスの断面積、Ｌ０はファイバ先端部の非封止部の長さ、Ｌは時刻ｔでの封止部の長さ、Ｖｅは加熱手段（放電電極１５）の移動速度、Ｖｆはファイバの押込み速度である。
式（１）を整理すると、次の式（２）が求まる。
【数２】
ホーリーファイバ１の封止前の外径をｄｆ、空孔４の直径をｄｈ、空孔４の数をｎ、封止部の外径をＤとすれば、
【数３】
であるから、式（３）を式（２）に代入して整理すると、封止部の外径Ｄは式（４）になる。
【数４】
この式（４）ではＶｅがＶf に近くなると、Ｄが大きくなってしまうが、これは図５の計算モデルからずれるためである。実際の製造条件ではＶｅ≫Ｖｆであるので、精度上の問題にはならない。
Ｄ=ｄｆとなるためのＶｆの値は、式（４）にＤ=ｄｆを代入して、式（５）として求まる。
【数５】
【００４２】
図６は、式（４）で計算した押込み速度Ｖｆと封止部外径Ｄの関係である。上記図４で示した製造条件の場合に対応して、Ｖｅ＝０.５ｍｍ／秒、ｎ=６、ｄｈ=８.５μｍ、ｄｆ=１２５.０μｍとした。
この図６から、製造条件として付与したＶｆ＝１５μｍ／秒は、外径を１２５μｍに保
つ条件にほぼ一致することがわかる。
式（５）からは、Ｖｆは１３.９μｍ／秒と求まるが、図６から分かるように、押込み速度Ｖｆの違いによる封止部外径Ｄの変化はわずかである。溶融時の石英ガラスの蒸発を無視できない加熱条件においては、式（５）から求まるＶｆの値を下限値と解釈し、実験的にもっと大きなＶｆの最適値を求めることが好ましい。
なお、式（４）、（５）は、ファイバ押込みの方向を放電電極の移動方向と一致させた場合であるが、ファイバ押込み方向と放電電極の移動方向とが逆方向の場合には、同様の計算手法によって、式（４）、（５）にそれぞれに対応した式（６）、（７）が導出されるので、式（６）、（７）を用いて製造条件を決めればよい。
【数６】
【００４３】
図７（ａ）は、上記した図４の製造条件で作製した２０個の封止部についてのコネクタ接続損失のヒストグラムである。封止部作製、コネクタ組み立ては、ごみの心配のないクリーンルーム内で実施し、マスタ−コネクタ（シングルモードファイバで製作した偏心が極小の高精度コネクタ）との接続損失を測定した。測定光の波長は１.５５μｍである。
接続損失の平均は０.１２ｄＢ、標準偏差は０.０５３ｄＢであった。
平均接続損失０.１２ｄＢは、シングルモードファイバでの特性と同等に低損失である
ことから、溶融封止によるファイバ外形の変形やコアの変形が微小であることが証明された。２０回の封止部加工において、接続損失が０.３ｄＢ以上となるような不良品の発生
は皆無であり、安定した特性が再現性良く得られた。
【００４４】
図７（ｂ）は、上記図４の製造条件におけるファイバ押込み速度Ｖ＝１５μｍ／秒を、ファイバ押込み速度だけＶｆ＝０μｍ／秒に変更した場合（ファイバ押込み無しの場合）のコネクタ接続損失のヒストグラムである。サンプル数は３０である。接続損失の平均は０.３４ｄＢ、標準偏差は０.１４ｄＢであった。ファイバ押込みを省いたことで、接続損失が３倍近く増えている。コネクタのフェルール端面を観察すると、多くのサンプルで、フェルールのファイバ案内孔２５内でファイバが偏心していたので、これが損失増の原因とわかった。これはファイバの溶融封止部で曲がりが生じていることを意味する。ファイバ押込みを省くとファイバ外径が小さくなるが、その数倍の長さの非封止部でファイバ案内孔内での位置決めがされるので、封止部で曲がりが生じていないと、封止部外径の縮小だけでは上記のような偏心は生じないからである。
一方、図７（ａ）のファイバ押込みを実施した時の溶融封止部は、外径変化がないにもかかわらずフェルール装着の際にも抵抗なくファイバ案内孔に挿入できたことから、このような曲がりが生じてないことは明白である。
【００４５】
上記のファイバの溶融封止部に曲がりが発生するか否かの相違が生じる理由・過程は以下のように説明できる。図８は軸ずれのある場合の溶融封止部と非封止部との境界付近の模式図であり、図８(ａ)はファイバ押込みで、溶融封止部の外径Ｄを非封止部の外径ｄｆと同等にしている場合（本発明の実施形態の場合）、図８（ｂ）はファイバ押込みが無くて、溶融封止部の外径Ｄが縮小する場合である。表面を斜めに描いているところが加熱手段（放電電極）の移動に伴って形成される新規溶融部であり、空孔が消滅していく箇所である。空孔は図８には図示していない。また、図８中で、δは非封止部と溶融封止部間の軸ずれ、Ｔ１、Ｔ２は溶融部のそれぞれの位置での表面張力、Ｘ１，Ｘ２は溶融部のそれぞれの位置における溶融封止部と非封止部との表面のずれを表わす。
図８(ａ)では、左側の溶融封止部には軸ずれδを軽減させる方向の力Ｆが働く。力Ｆは表面張力Ｔ１、Ｔ２のそれぞれの分力ＴＸ１、ＴＸ２の合計であり、たとえＴＸ１、ＴＸ２の大きさが異なっていたとしても同じ方向に働くことから、Ｆは安定した自己調心力として持続的に働くことになる。したがって、ある時点で溶融封止部と非封止部に軸ずれがあったとしても、溶融部の移動とともにその軸ずれは上記の自己調心力Ｆによって小さくなっていく。
一方、図８(ｂ)の場合、同様に表面張力による自己調心力Ｆは発生するが不安定である。表面張力の分力ＴＸ１、ＴＸ２は方向が逆になることから、ＦはＴＸ１とＴＸ２の差となる。したがって、表面張力の分力ＴＸ１、ＴＸ２の大きさに揺らぎがあると、力Ｆの働く方向自体が定まらないことになる。
表面張力の揺らぎの大きな原因となるのは、加熱のムラと溶融部表面の流動である。１対の電極間の放電プラズマは不均質に分布するので、ファイバ周方向の表面温度もある程度の不均一性が生じる。またそれによって、溶融部表面の各所の粘度の違いが生じる。さらに溶融部外径が縮小する過程では、溶融部表面が小さくならざるを得ないので、ファイバ内部への流れ成分も発生して溶融部表面に不安定な流れが生じ、各所の粘度の違いと相まって、表面張力の働きにムラ・揺らぎが生じるのである。したがって、自己調心力Ｆは方向や大きさが定まらないので、封止部の曲がりが生じやすくなると考えられる。
図８(ａ)の場合では、外径収縮を防止していることから溶融部表面に流れは生じず表面張力が安定に働くため、加熱のムラがあっても自己調心力の方向がぶれないため真直形状の封止部が得られると考えられる。
なお、これまでの説明は、ファイバ一心についての封止として説明したが、Ｖ溝部品上のＶ溝を多条にし、押込み用移動台上で、平行に並んだ裸ファイバの先端を固定するようにすれば、多心一括封止が行える。ファイバ列と放電電極の空間配置は、市販の多心融着接続機と同様でよい。これにより多心テープ心線へのＭＴコネクタやＭＰＯコネクタの取り付けが簡単に実施できることになる。
【００４６】
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態では、ホーリーファイバの他に、支持用ファイバを用いて、ホーリーファイバ端部加工を行っている。
図９（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第二の実施形態に係る光ファイバ端部加工方法の各工程を示すものであり、光ファイバ端部加工装置を用いた光ファイバ端部の加工を上方から眺めた平面図となっている。
【００４７】
まず、図９（ａ）に示すように、加工対象であるホーリーファイバ１と、石英系の支持用ファイバ７とを光ファイバ端部加工装置に取り付ける。本実施形態では、光ファイバ端部加工装置として、市販の調心機能付きの融着接続機を使用している。支持用ファイバ７は、端部の心線被覆８を除去した後に融着接続機に取り付けられる。支持用ファイバ７は、ホーリーファイバ１に融着接続された後の、ホーリーファイバ１の加熱溶融時の機械的支持のために使われるもので、光学特性の要求は特にない。したがって、支持用ファイバ７は、どのような種類のファイバであってもよく、例えば、コアのない石英ガラス棒（石英ガラス線）であってもよい。
【００４８】
融着接続機には心線被覆部を微動台に直接取り付ける方式もあるが、ここでは融着接続機の心線ホルダ２０に取り付けた後に、微動台に取り付ける方式を前提に説明する。（この方式では、光ファイバ裸部をＶ溝などの他の部材に接触させる必要がないので、クラッド部表面に傷が付かず、接続部信頼性が高い利点がある。）ホーリーファイバ１の心線被覆５部および支持用ファイバ７の心線被覆８部をそれぞれ心線ホルダ２０に取り付ける。心線ホルダ２０の心線ホルダ本体２１には心線ストッパ２２が形成されていて、心線ストッパ２２に心線被覆５，８部の被覆端を接触させることにより、被覆端の位置決めがなされる。２３は、心線クランプである。双方のファイバ１，７を心線ホルダ２０に取り付けた直後の状態では、図９（ａ）に示すように、相互のファイバ１，７の軸は大きくずれている。そこで、まず、軸合わせの事前処理として、カメラ映像データをもとに両ファイバ１，７の端面を近接させる。
【００４９】
図９（ｂ）は、その次の軸合わせ状態を表わしている。ファイバ１，７の外形を基準に、カメラ映像データをもとに自動的に調心する。図９において、右側の心線ホルダ２０に
取り付けられたホーリーファイバ１を紙面に対して平行に紙面の上下方向に水平微動し、左側の心線ホルダ２０に取り付けられた支持用ファイバ７を紙面に対して垂直方向に垂直微動して調心する。
【００５０】
その後、図９（ｃ）に示すように、ホーリーファイバ１と支持用ファイバ７を融着接続する。融着接続には、第一の実施形態と同様に、例えば一対の放電電極１５を用い、放電電極１５，１５間に形成される放電プラズマ領域１６で加熱する。加熱溶融される融着接続部の光学性能は問題とされないので、融着接続時の細かい条件調整は不要である。接続加熱によるファイバ溶融部の流動が収まるまで、放電を持続させればよい。通常の融着接続条件では数秒でよい。
ホーリーファイバ１と支持用ファイバ７との間に軸ずれや角度ずれがあると、融着接続箇所の接続加熱溶融域Ａ’には変形が生じる。なお、融着接続機の調心機能の精度は高いので、融着接続条件を最適化すれば軸ずれを低減化することは可能であるが、心線ホルダ２０の取り付け時から生じている両ファイバ１，７間の角度ずれは解消できない。この角度ずれによる接続加熱溶融域Ａ’の変形は、例えば光ファイバをコネクタフェルール内のファイバ案内孔に挿入する際に障害になる。
【００５１】
次に、接続加熱溶融域Ａ’が形成された後、図９（ｄ）に示すように、放電を停止することなくそのまま放電加熱を続行しながら、放電電極１５を接続加熱溶融域Ａ’からホーリーファイバ１側方向（図９では右側方向）に、放電電極１５を移動させると共に、支持用ファイバ７が取り付けられた心線ホルダ２０をホーリーファイバ１側、つまり、溶融部に向かって押し込んでファイバ加熱溶融域Ｂ’を形成する。このファイバ加熱溶融域Ｂ’は、第一の実施形態の第二加熱溶融域Ｂに相当する。なお、ホーリーファイバ１の心線ホルダ２０を支持用ファイバ７側に押込んでファイバ加熱溶融域Ｂ’を形成してもよい。
押込み動作の開始は、放電電極１５の移動開始と一致させる必要はないが、ホーリーファイバ１が溶融した後でなければならない。支持用ファイバ７の押込み速度（微動台の移動速度）は、第一の実施形態と同様に、ファイバ加熱溶融域Ｂ’の外径が変化しないように設定する。こうして、外径の変化なしにホーリーファイバ１の空孔４を消滅させる。これにより、ホーリーファイバ１には、目的とする空孔消滅領域であるファイバ加熱溶融域Ｂ’が形成される。
その後、図９（ｅ）に示すように、融着接続部である接続加熱溶融域Ａ’を除去するために、ホーリーファイバ１のファイバ加熱溶融域Ｂ’内のカット位置Ｃでカットすればよい。
【００５２】
上述した本実記形態の放電電極１５の移動動作は、市販の調心機能付き融着接続機で可能になっている。調心機能付き融着接続機は、たとえば、スウィープ放電と呼ばれる機能を備えており、融着接続後に放電電極１５を往復させて加熱処理ができるようにしている。また、本実施形態の放電加熱動作を融着接続機で自動的に実施させることは、融着接続機の動作プログラムを少し変更することで可能である。ホーリーファイバ１を加熱して溶融させながらファイバ押込みを同時に実施して、外径を変化させずにファイバ加熱溶融域Ｂ’を形成することも、同様に動作プログラムの変更で容易に実現できる。
また、心線被覆５の心線被覆端の位置情報は、心線ホルダ２０に心線ストッパ２２を設けたことにより融着接続機には既知であるため、心線被覆端からファイバ加熱溶融域Ｂ’の中央までの長さを正確に制御することができる。また、市販の光ファイバカッタでは、融着接続機の心線ホルダに心線を装着した状態でカット操作が可能であることから、高精度のカット位置が得られる。
なお、以上で説明した融着接続機は、調心機能付きであるが、第一の実施形態のＶ溝部品相当品を利用した軸合せを原理とする固定Ｖ溝方式の融着接続機でも、電極移動によるスウィープ放電が可能になるように構成し、動作プログラムを実装すれば、本発明を実施できる。この場合、接続加熱溶融域Ａ’では、第一の実施形態での第一加熱溶融域Ａと同
様、初期軸ずれが反映した曲がりが生じる。また、固定Ｖ溝方式では多条のＶ溝により多心テープ心線同士の接続が可能であるから、ホーリーファイバの多心テープ心線にＭＴコネクタを取り付ける場合に対応した多心一括封止処理が可能になる利点がある。また、このような機能を持つ多心融着接続機において、ファイバ押込みができる側の心線ホルダを裸ファイバ部分が固定できるようにすれば、より作業が簡単な第一の実施形態に基づく多心一括封止も可能になる。
【００５３】
なお、上記第一、第二の実施形態の説明では、光ファイバの加熱に放電を使う場合を述べたが、放電以外にも、融着接続に利用されてきた炭酸ガスレーザやカーボンヒータを加熱溶融手段として使用することができる。また、本発明の光ファイバ端部加工方法は、空孔を有する光ファイバの空孔封止を、高い信頼性を保ちつつ損失増加を抑制できるものであり、単心のみならず多心のコネクタ取付やスプライス接続にも適用でき、空孔を有するホーリーファイバ、フォトニック結晶ファイバなどの今後の多様な利用に貢献できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ ホーリーファイバ（光ファイバ）
２ コア部
３ クラッド部
４ 空孔
５ 心線被覆
６ ホーリーファイバ心線
７ 支持用ファイバ
８ 心線被覆
１０ Ｖ溝部品
１１ Ｖ溝
１２ Ｖ溝部（固定部）
１３ 間隙部
１４−１，１４−２，１４−３ Ｖ溝押え
１５ 放電電極（加熱溶融手段）
１６ 放電プラズマ領域
１７ 押込み用移動台（押込み手段）
２０ 心線ホルダ
２１ 心線ホルダ本体
２２ 心線ストッパ
２３ 心線クランプ
２４ フェルール
２５ ファイバ案内孔
２６ フェルール端面
Ａ 第一加熱溶融域
Ｂ 第二加熱溶融域
Ｃ カット位置
Ａ’ 接続加熱溶融域
Ｂ’ ファイバ加熱溶融域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、
前記光ファイバの２箇所を固定する光ファイバ固定工程と、
前記光ファイバ固定工程後に、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバを加熱溶融手段によって加熱し溶融させて、前記光ファイバに第一加熱溶融域を形成する第一加熱溶融域形成工程と、
前記第一加熱溶融域形成工程後に、前記光ファイバの２箇所を固定した状態のまま、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバを前記加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、前記加熱溶融手段を前記第一加熱溶融域側から前記光ファイバの基端部側に移動させると共に、前記加熱溶融手段の移動に同期して前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、前記第一加熱溶融域に連続し、かつ、前記光ファイバの前記空孔が消滅された第二加熱溶融域を形成する第二加熱溶融域形成工程と、
前記第二加熱溶融域形成工程後に、前記第二加熱溶融域内で前記光ファイバを切断して前記第一加熱溶融域を除去する除去工程と、
を有することを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
【請求項２】
前記光ファイバは、前記クラッド部の外周を取り囲む心線被覆を有し、
前記光ファイバ固定工程は、
前記光ファイバの端部に位置する前記心線被覆を除去して前記クラッド部の一部を露出させてから、前記光ファイバの前記露出されたクラッド部の箇所と前記心線被覆の箇所の２箇所で固定することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ端部加工方法。
【請求項３】
前記第二加熱溶融域形成工程において、前記第二加熱溶融域に位置する前記光ファイバの径が、前記加熱溶融手段によって加熱されていない前記光ファイバの径と実質同一となるように、前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ端部加工方法。
【請求項４】
コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、
前記光ファイバと支持用ファイバとを、それぞれの端面を対向させた状態で固定するファイバ固定工程と、
前記ファイバ固定工程後に、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを加熱溶融手段により加熱し溶融させて、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを融着接続して接続加熱溶融域を形成する接続加熱溶融域形成工程と、
前記接続加熱溶融域形成工程後に、前記光ファイバ及び前記支持用ファイバを固定した状態のまま、前記光ファイバを前記加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、前記加熱溶融手段を前記接続加熱溶融域側から前記光ファイバ側に移動させると共に、前記加熱溶融手段の移動に同期して前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、前記接続加熱溶融域に連続し、かつ、前記光ファイバの前記空孔が消滅されたファイバ加熱溶融域を形成するファイバ加熱溶融域形成工程と、
前記ファイバ加熱溶融域形成工程後に、前記ファイバ加熱溶融域内で前記光ファイバを切断して前記接続加熱溶融域を除去する除去工程と、
を有することを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
【請求項５】
前記ファイバ加熱溶融域形成工程において、前記ファイバ加熱溶融域に位置する前記光
ファイバの径が、前記加熱溶融手段によって加熱されていない前記光ファイバの径と実質同一となるように、前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ端部加工方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ端部加工方法で加工した前記光ファイバの端部を、フェルール内に挿入して接着固定した後、前記フェルール端面を研磨し、研磨後の前記フェルール端面に、前記光ファイバ端部の前記空孔の消滅領域が位置するようにしたことを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
【請求項７】
請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、
前記光ファイバの２箇所を固定するファイバ固定手段と、
前記光ファイバを加熱し溶融させる加熱溶融手段と、
前記ファイバ固定手段によって固定された２箇所の前記固定部間の前記光ファイバに、前記加熱溶融手段を制御して前記第一加熱溶融域と前記第二加熱溶融域とを形成するための制御手段と、
前記第二加熱溶融域の形成時に、前記光ファイバの加熱溶融部を、その長さ方向を縮める方向に押込むための押込み手段と、
を備えた光ファイバ端部加工装置。
【請求項８】
請求項４または５に記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、
前記光ファイバと前記支持用ファイバのそれぞれを固定するファイバ固定手段と、
前記光ファイバと前記支持用ファイバを加熱し溶融させる加熱溶融手段と、
前記ファイバ固定手段によって固定された前記光ファイバ及び前記支持用ファイバに、前記加熱溶融手段を制御して前記接続加熱溶融域と前記ファイバ加熱溶融域を形成するための制御手段と、
前記ファイバ加熱溶融域の形成時に、前記光ファイバの加熱溶融部を、その長さ方向を縮める方向に押込むための押込み手段と、
を備えた光ファイバ端部加工装置。
【請求項９】
コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部において、
前記光ファイバの先端部では空孔が消滅された空孔消滅部が形成されており、
前記光ファイバの外径と前記空孔消滅部での外径との差が±１.０μｍ以内であり、
前記空孔消滅部の長さが１ｍｍ以上であり、
前記光ファイバの先端部の前記空孔消滅部に向けて、前記空孔の径はテーパ状に縮小した形状であり、
前記空孔消滅部において、前記コアはその形状に実質的に段差や曲がりがなく、軸方向に沿って連続していることを特徴とする光ファイバ端部。
【請求項１】
コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、
前記光ファイバの２箇所を固定する光ファイバ固定工程と、
前記光ファイバ固定工程後に、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバを加熱溶融手段によって加熱し溶融させて、前記光ファイバに第一加熱溶融域を形成する第一加熱溶融域形成工程と、
前記第一加熱溶融域形成工程後に、前記光ファイバの２箇所を固定した状態のまま、前記固定された２箇所の固定部の間の前記光ファイバを前記加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、前記加熱溶融手段を前記第一加熱溶融域側から前記光ファイバの基端部側に移動させると共に、前記加熱溶融手段の移動に同期して前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、前記第一加熱溶融域に連続し、かつ、前記光ファイバの前記空孔が消滅された第二加熱溶融域を形成する第二加熱溶融域形成工程と、
前記第二加熱溶融域形成工程後に、前記第二加熱溶融域内で前記光ファイバを切断して前記第一加熱溶融域を除去する除去工程と、
を有することを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
【請求項２】
前記光ファイバは、前記クラッド部の外周を取り囲む心線被覆を有し、
前記光ファイバ固定工程は、
前記光ファイバの端部に位置する前記心線被覆を除去して前記クラッド部の一部を露出させてから、前記光ファイバの前記露出されたクラッド部の箇所と前記心線被覆の箇所の２箇所で固定することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ端部加工方法。
【請求項３】
前記第二加熱溶融域形成工程において、前記第二加熱溶融域に位置する前記光ファイバの径が、前記加熱溶融手段によって加熱されていない前記光ファイバの径と実質同一となるように、前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ端部加工方法。
【請求項４】
コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部を加工する光ファイバ端部加工方法において、
前記光ファイバと支持用ファイバとを、それぞれの端面を対向させた状態で固定するファイバ固定工程と、
前記ファイバ固定工程後に、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを加熱溶融手段により加熱し溶融させて、前記光ファイバと前記支持用ファイバとを融着接続して接続加熱溶融域を形成する接続加熱溶融域形成工程と、
前記接続加熱溶融域形成工程後に、前記光ファイバ及び前記支持用ファイバを固定した状態のまま、前記光ファイバを前記加熱溶融手段によって加熱し溶融させながら、前記加熱溶融手段を前記接続加熱溶融域側から前記光ファイバ側に移動させると共に、前記加熱溶融手段の移動に同期して前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことにより、前記接続加熱溶融域に連続し、かつ、前記光ファイバの前記空孔が消滅されたファイバ加熱溶融域を形成するファイバ加熱溶融域形成工程と、
前記ファイバ加熱溶融域形成工程後に、前記ファイバ加熱溶融域内で前記光ファイバを切断して前記接続加熱溶融域を除去する除去工程と、
を有することを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
【請求項５】
前記ファイバ加熱溶融域形成工程において、前記ファイバ加熱溶融域に位置する前記光
ファイバの径が、前記加熱溶融手段によって加熱されていない前記光ファイバの径と実質同一となるように、前記光ファイバの加熱溶融部を、その軸方向の長さを縮める方向に押込むことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ端部加工方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ端部加工方法で加工した前記光ファイバの端部を、フェルール内に挿入して接着固定した後、前記フェルール端面を研磨し、研磨後の前記フェルール端面に、前記光ファイバ端部の前記空孔の消滅領域が位置するようにしたことを特徴とする光ファイバ端部加工方法。
【請求項７】
請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、
前記光ファイバの２箇所を固定するファイバ固定手段と、
前記光ファイバを加熱し溶融させる加熱溶融手段と、
前記ファイバ固定手段によって固定された２箇所の前記固定部間の前記光ファイバに、前記加熱溶融手段を制御して前記第一加熱溶融域と前記第二加熱溶融域とを形成するための制御手段と、
前記第二加熱溶融域の形成時に、前記光ファイバの加熱溶融部を、その長さ方向を縮める方向に押込むための押込み手段と、
を備えた光ファイバ端部加工装置。
【請求項８】
請求項４または５に記載の光ファイバ端部加工方法を実施する光ファイバ端部加工装置であって、
前記光ファイバと前記支持用ファイバのそれぞれを固定するファイバ固定手段と、
前記光ファイバと前記支持用ファイバを加熱し溶融させる加熱溶融手段と、
前記ファイバ固定手段によって固定された前記光ファイバ及び前記支持用ファイバに、前記加熱溶融手段を制御して前記接続加熱溶融域と前記ファイバ加熱溶融域を形成するための制御手段と、
前記ファイバ加熱溶融域の形成時に、前記光ファイバの加熱溶融部を、その長さ方向を縮める方向に押込むための押込み手段と、
を備えた光ファイバ端部加工装置。
【請求項９】
コア部と、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、前記クラッド部内の前記コア部の周囲に、前記コア部の軸方向に沿って形成される複数の空孔とを有する光ファイバの端部において、
前記光ファイバの先端部では空孔が消滅された空孔消滅部が形成されており、
前記光ファイバの外径と前記空孔消滅部での外径との差が±１.０μｍ以内であり、
前記空孔消滅部の長さが１ｍｍ以上であり、
前記光ファイバの先端部の前記空孔消滅部に向けて、前記空孔の径はテーパ状に縮小した形状であり、
前記空孔消滅部において、前記コアはその形状に実質的に段差や曲がりがなく、軸方向に沿って連続していることを特徴とする光ファイバ端部。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４１４８５（Ｐ２０１２−１４１４８５Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３７５（Ｐ２０１１−３７５）
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【出願人】（５０６３７５７９４）株式会社東日京三テクノス (2)
【出願人】（５９７１２６３３２）東日京三電線株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【出願人】（５０６３７５７９４）株式会社東日京三テクノス (2)
【出願人】（５９７１２６３３２）東日京三電線株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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