光纤、光纤的端部加工方法以及光纤的端部加工装置的制作方法

专利名称：光纤、光纤的端部加工方法以及光纤的端部加工装置的制作方法
技术领域：
本发明，涉及光纤、光纤的端部加工方法以及光纤的端部加工装置，特别涉及正在 研究的在通信用软光缆(optical cord)、光设备中应用的多孔光纤、多孔光纤的端部加工 方法以及多孔光纤的端部加工装置。
背景技术：
近年，被称作多孔光纤、光子晶体纤维的新的光纤受到人们的关注(例如，参照非 专利文献1)。代表性的多孔光纤的结构示于图13。在图13中，多孔光纤103由芯部131、形成 于芯部131的周围的包层部132、在包层部132中沿着芯131的轴方向而延伸状地形成的多 个空孔133构成。对于存在于多孔光纤103的包层部132的空孔133而言，如果端部被开放，那么水 分会进入空孔133的内部或因温度变化而产生结露，从而会降低机械强度，发生光学的特 性的变化。另外，通过机械捻接或通过使用MT连接器(connector)等连接部件来相互连接光 纤时，使用的方法是在光纤的与另一根光纤连接的一侧端面(连接端面)与另一根光纤的 连接端面的间隙中填充液体的折射率整合剂，从而降低在连接端面的反射与损耗，然而，在 光纤为图13所示那样的多孔光纤的情况下，该液体的折射率整合剂会从连接端面流入空 孔的内部。由此，有可能会在连接端面引起大的反射、连接损耗。另外，在不需要折射率整 合剂的单芯的光连接器(connector)方面也存在如下的问题在研磨连接端面时，由于研 磨剂、研磨屑进入空孔，使得光学特性劣化，或者之后出现在端面从而妨碍光的传播。对于这样的问题，在专利文献1中记载了用折射率相比于芯而言低的封闭材料塞 住多孔光纤的空孔的端部的方法。另外，在专利文献2中，作为封堵多孔光纤的空孔的方法，记载了通过将稍微远离 连接端面的部分的包层的周围加热而熔毁空孔的方法、通过用融接机(通过气体放电将光 纤加热熔融从而连接的装置)加热连接端面而封堵空孔的方法、通过在空孔内填充紫外线 固化型树脂或者热固化型树脂等固化型树脂而封堵空孔的方法或通过用金属薄膜覆盖空 孔的端面从而封堵的方法。对于专利文献2中记载的通过加热融化多孔光纤本身从而封堵空孔的方法而言， 与通过使用固化型树脂而封堵空孔的方法相比，具有不用担心年久劣化、也容易研磨端面 的优点。但是，由于熔融部分为局部的，因此便出现了需要将该部分制成连接端面的切断作 业这样的问题。作为通过融化多孔光纤本身而封堵空孔的方法，也考虑了在多孔光纤的连接端面 融接连接一般的光纤。但是，在该方法中，容易产生连接中的轴偏差、角度偏差、连接部分的 膨胀。由于这样的轴偏差、角度偏差、连接部分的膨胀的产生，导致难以安装于多孔光纤的 金属箍，在其作业时便易于在多孔光纤的表面产生创伤等，在作业性、可靠性方面成为了难题。另外还有在多孔光纤与光纤的融接连接部分过量地产生连接损耗的缺点。由此，在多孔光纤的空孔的封堵中，可认为基于固化型树脂的封堵方法是实用的， 是最适的。特别是，基于如下等理由，可认为紫外线固化型树脂是最合适的固化型树脂，即 (i)由于固化前的粘度低因此容易填充于空孔，(ii)在紫外光照射的作用下可短时间固 化，(iii)作为光学部件用粘接剂而具有实际效果。专利文献1 日本特开2004-4320号公报专利文献2 日本特开2002-323625号公报非专利文献1 长谷川“ 7才卜二 7夕結晶7 7 4 K耔J σ.才、一丨J 一 7 7 ^ 〃的開発動向(光子晶体纤维和多孔光纤的开发动向)”，月刊杂志“才7卜口二 夕^ (OPTRONICS)，，，株式会社OPTRONICS(株式会社才卜口二夕^社)发行，No. 7， pp. 203-208(2001)。

发明内容
以往，使用了将紫外线固化型树脂填充于多孔光纤的空孔之后简单地照射紫外线 (紫外光)而固化的方法。但是在此方法中，存在有如下问题在紫外线固化型树脂固化时， 由于在空孔内紫外线固化型树脂的收缩被妨碍，从而导致在固化后的紫外线固化型树脂的 内部产生气泡。由于该气泡的产生，因此用紫外线固化型树脂封堵的空孔部分(封堵部)便在局 部上产生折射率的不勻。另外，以紫外线固化型树脂的折射率相比于包层部的折射率低的 范围，接近包层部的折射率的情况下，如果在紫外线固化型树脂中产生气泡，那么存在着由 使用环境下的温度变化导致的连接损耗伴随气泡的产生而增加的问题。例如，由于紫外线 固化型树脂的折射率随着使用环境下的温度降低而变大，因而在封堵部中局部性地发生折 射率的逆转现象，即封堵部的折射率变得比包层部的折射率高，从而增加连接损耗。另外，如果在用产生了气泡的紫外线固化型树脂封堵的多孔光纤的端部，安装用 于与另一根光纤连接的金属箍而研磨多孔光纤的端面，那么存在气泡部分位于金属箍的端 面位置的情况，在该情况下在封堵部的端面产生洼部。进入到该洼部的研磨屑、污垢，有可 能会在插拔于连接器(connector)时对多孔光纤的端面造成损伤或弄污，增加连接损耗而 降低传送特性。另一方面，如果要在不发生该洼部的状态下研磨端面，那么存在研磨工序的成品 率降低而且制造成本变高的问题。因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供在封堵空孔的端部的紫外线固化型 树脂的内部没有气泡的光纤、光纤的端部加工方法以及光纤的端部加工装置。为了解决上述课题，本发明提供一种光纤的端部加工方法，其通过用紫外线固化 型树脂封堵具备有芯部、形成于前述芯部的周围并且折射率比前述芯部低的包层部以及多 个在前述包层部中并且沿着前述芯部的轴心而形成的空孔的光纤的前述空孔的端部，从而 形成封堵部，其特征在于，通过加热前述光纤的端部，形成前述封堵部。另外，为了实现上述目的，本发明提供一种光纤的端部加工方法，其通过用紫外线 固化型树脂封堵具备有芯部、形成于前述芯部的周围并且折射率比前述芯部低的包层部以 及多个在前述包层部中并且沿着前述芯部的轴心而形成的空孔的光纤的前述空孔的端部，从而形成封堵部，其特征在于，具有如下过程在前述光纤的前述空孔的端部填充前述紫外 线固化型树脂；将填充了前述紫外线固化型树脂的前述光纤的端部配置在设置于端部加工 单元而且反射紫外光的端部加工部件上，且前述光纤的端部不与前述端部加工部件接触； 从夹着前述光纤的端部而设置于与前述端部加工部件相对的位置的照射部朝向前述光纤 的端部照射前述紫外光，一方面基于透过了前述光纤的端部的前述紫外光而使前述端部加 工部件发热从而加热前述光纤的端部，另一方面通过使来自前述照射部的前述紫外光和作 为反射光的由前述端部加工部件反射前述紫外光而得到的光照射向前述光纤的端部，从而 使填充于前述空孔的端部的前述紫外线固化型树脂固化，由此形成前述封堵部。另外，就本发明而言，为了实现上述目的，在上述的本发明的光纤的端部加工方法 中，可加入以下的改良、变更。(1)就前述端部加工部件而言，在配置有前述光纤的端部的表面所形成的散乱面 的作用下将前述紫外光乱反射而向前述空孔的端部照射前述反射光。(2)就前述端部加工部件而言，由玻璃板构成，在前述玻璃板的与配置有前述光纤 的表面相对的表面所设置的金属涂层(金属二一卜)中，通过吸收透过了前述玻璃板的前 述紫外光而使前述金属涂层发热，通过从前述金属涂层向前述玻璃板传热而使前述玻璃板 发热从而加热前述光纤的端部。(3)就前述端部加工部件而言，由金属板构成，通过吸收透过了前述光纤的端部的 前述紫外光而发热从而加热前述光纤的端部。(4)按照使得从前述端部加工部件的表面到前述光纤的中心为止的距离为Imm以 内的方式，将前述光纤的端部配置在前述端部加工部件上。另外，为了实现上述目的，提供一种光纤的端部加工装置，其通过用紫外线固化型 树脂封堵具备有芯部、形成于前述芯部的周围并且折射率比前述芯部低的包层部以及多个 在前述包层部中并且沿着前述芯部的轴心而形成的空孔的光纤的前述空孔的端部，从而形 成封堵部，其特征在于，至少具备，具有将紫外光照射向前述光纤的端部的照射部的紫外线 照射装置，设置于夹着前述光纤的端部而与前述照射部相对的位置的、使前述光纤的端部 临近前述照射部而配置并且在从前述照射部照射出的前述紫外光的作用下加工前述光纤 的端部的端部加工单元；前述端部加工单元具有配置前述光纤的端部的端部加工部件，所 述端部加工部件在从前述照射部照射出而且透过了前述光纤的端部的前述紫外光的作用 下发热从而加热前述光纤的端部，且，将来自前述照射部的前述紫外光的一部分反射而朝 向前述光纤的端部照射反射光，从而加工前述光纤的端部。另外，就本发明而言，为了实现上述目的，在上述的本发明的光纤的端部加工装置 中，可进行以下的改良、变更。(1)就前述端部加工部件而言，在配置有前述光纤的端部的表面具有通过将透过 前述光纤的端部的前述紫外光乱反射从而朝向前述光纤的端部照射反射光的散乱面。(2)前述端部加工部件由玻璃板或者金属板构成。(3)在前述玻璃板的与配置有前述光纤的端部的表面相对的表面设置有金属涂 层，该金属涂层通过吸收透过前述玻璃板的前述紫外光的一部分而发热从而加热前述玻璃 板，并且将透过了前述玻璃板的前述紫外光反射。(4)进一步具备通过升降前述端部加工单元而调整前述端部加工单元与前述照射6部之间的距离的高度调整台。另外，为了实现上述目的，提供一种光纤，其具备有芯部、形成于前述芯部的周围 并且折射率比前述芯部低的包层部以及多个在前述包层部中并且沿着前述芯部的轴心而 形成的空孔，其特征在于，前述空孔的端部具有封堵部，该封堵部是通过一边加热该端部， 一边通过将前述紫外光和作为反射光的经过反射前述紫外光而得到的光照射向前述端部 而使填充在前述端部中的紫外线固化型树脂固化而形成的。本发明可提供在封堵空孔的端部的紫外线固化型树脂的内部没有气泡的光纤、光 纤的端部加工方法以及光纤的端部加工装置。


图1表示本发明的实施方式中的光纤的端部加工装置的图。图2表示本发明的实施方式中的光纤的端部加工装置的端部加工单元的图。图3(a)为表示图2(a)的A-A剖面的图，(b)为，从(a)的B方向观察多孔光纤的 端面附近时的放大剖面图。图4(a) (C)为表示从多孔光纤的侧面照射紫外光的情况下紫外光在多孔光纤 内的行进状态的图。图5(a) (C)为表示向本实施方式中的光纤的端部加工装置中的端部加工单元 照射紫外光时的紫外光的行进状态的图。图6为通过用紫外线固化型树脂封堵多孔光纤的端部的空孔而形成的封堵部的 剖面的电子显微镜照片，(a)为根据以往的加工方法而形成的封堵部的剖面的电子显微镜 照片，(b)为根据本实施方式的加工方法而形成的封堵部的剖面的电子显微镜照片。图7为超高压水银灯的发光谱图。图8为表示石英玻璃以及各种多成分玻璃的透过波长特性的图。图9为表示本发明的实施方式中的光纤的端部加工装置的端部加工单元的变形 例的图。图10为本发明的第2实施方式中的光纤的端部加工装置的端部加工单元的放大图。图11为本发明的第3实施方式中的光纤的端部加工装置的端部加工单元的放大 图。图12为表示各种金属的分光反射率的图。图13为表示以往的多孔光纤的结构的图。附图标记说明1端部加工装置，2端部加工单元，3多孔光纤，11紫外线照射装置，12照射部(入 射透镜单元)，13紫外光，14照射区域，15高度调整台，16固定台，17基台，18光透过型散射 板，21支撑台，22玻璃板(端部加工部件)，23散乱面，24金属涂层，25台座，26芯线夹具， 27缆线支架，28金属板(端部加工部件)，31芯部，32包层部，33空孔，35芯线包覆部，36 缆线包覆部，37气泡，38照射面，51未照射区域，52反射光，53散射光。
具体实施例方式以下，关于本发明的实施方式，基于附图而说明。
光纤的端部加工装置的结构(1)整体结构图1表示本发明的实施方式中的光纤的端部加工装置。图1所示的端部加工装置 1由如下构成紫外线照射装置(UV照射装置)11、配置于紫外线照射装置11的下部并且用 于固定紫外线照射装置11的固定台16、设置于紫外线照射装置11的一个侧面一侧并且从 该紫外线照射装置11朝向外部照射紫外线(紫外光)的照射部(入射透镜单元)12、与该 照射部12相对地设置于照射部12的下方并且在从该照射部12照射出的紫外线的作用下 将临近照射部12而配置的光纤(多孔光纤)的端部进行加工的端部加工单元2、以及配置 端部加工单元2并且调整该端部加工单元2的高度的高度调整台15。固定台16设置于桌子等基台17上，在固定台16之上设置有紫外线照射装置11。 在紫外线照射装置11上安装有照射部(入射透镜单元)12，使其突出于该紫外线照射装置 11的一个侧面。紫外线照射装置11生成紫外光，从照射部12的底面侧朝向配置于照射部 12的下方的端部加工单元2而将紫外光(紫外线)13照射(入射)向下方。在设置了固定台16的基台17上，接近固定台16，在照射部12的下方位置，进一步 设置有高度调整台15。高度调整台15之上设置了含有光纤的端部加工单元2。可通过调 整该高度调整台15的高度，适宜调整设置于高度调整台15上的端部加工单元2与照射部 12之间的距离。通过该结构，从安装于紫外线照射装置11的照射部12照射出的紫外光13，照射于 端部加工单元2。就照射部12而言，设置在夹着配置于端部加工单元2 (的后述的端部加工 部件)的光纤的端部且与端部加工单元2相对的位置，将紫外光13照射在配置于端部加工 单元2上的光纤的端部。在本实施方式中，可通过升降高度调整台15，调整照射在端部加工单元2的紫外 光13的照射区域(紫外光照射区域)的大小。另外，通过高度调整台15的升降，也可调 整照射紫外光13的光纤的照射程度(照度)。需要说明的是，作为照射部(入射透镜单 元)12，可使用内置有可调整紫外光13的照射区域的范围的光圈功能的照射部(入射透镜 单元)12。通过使用具有这样的光圈功能的照射部(入射透镜单元)12而进行紫外光13的 照射区域的设定，由于照度的设定通过高度调整台15而进行，因此可独立地进行照射区域 的设定和照度的设定。(2)端部加工单元的结构图2表示本发明的实施方式中的端部加工装置中具备的端部加工单元。图2(a)为从上方观察端部加工单元的平面图，图2(b)为端部加工单元的侧面图。图2所示的端部加工单元2至少由如下构成支撑台21，配置于支撑台21上并且 设置有金属涂层M的玻璃板(端部加工部件)22，载置玻璃板22的台座(台座部件)25，在 配置于玻璃板22上的光纤的芯线包覆部35的位置将光纤芯线把持而固定的芯线夹具26、 26，在光纤的缆线(cord)包覆部36的位置将光纤缆线把持而固定的缆线支架27、27。如图2 (b)所示那样，就玻璃板22、台座25而言，在台座25上层叠玻璃板22，配置 在设置于支撑台21的中央的洼部(凹部)。在本实施方式中，玻璃板22例如由石英玻璃构 成。缆线支架27、27在支撑台21上，对称地配置在该支撑台21的凹部内的层叠地配置在 台座25上的玻璃板22的两侧外侧。另外，就芯线夹具沈、沈而言，在玻璃板22上的两端，相对于该玻璃板22的中央而对称地配置。在端部加工单元2，作为光纤而安装有多个多孔光纤3。作为将多孔光纤3配置于 端部加工单元2的配置方法，例如，将未包覆的多孔光纤3的端部配置在玻璃板22的中央 附近处，将由芯线包覆部35包覆了多孔光纤3的部分(光纤芯线)配置在玻璃板22的一 端侧。配置于玻璃板22的一端侧的光纤芯线的部分，由芯线夹具沈固定。另外，从玻璃板 22的一端侧朝向玻璃板22的外部延伸地配置的光纤芯线的部分以及由缆线包覆部36包覆 了光纤芯线的光纤缆线的部分，配置并固定于缆线支架27。在本实施方式中，根据上述的配 置方法，相对于层叠地配置于端部加工单元2的中央的玻璃板22上的中央，在每侧对称地 安装有4根多孔光纤3，共计安装有8根多孔光纤3。但是，本发明的实施方式不受此限。就多孔光纤3而言，一般进行包覆而用作软光缆。多孔光纤3的包覆，由形成于多 孔光纤3的周围的芯线包覆部35以及形成于芯线包覆部35的周围的缆线包覆部36构成。在本实施方式中，缆线包覆部36以规定的长度而去除。另外，缆线包覆部36去除 后而剥出了的芯线包覆部35也以规定的长度而去除。就多孔光纤3而言，去除芯线包覆部35，在剥出了的端部的空孔中填充了紫外线 固化型树脂之后进行排列，使得该端部配置于玻璃板22的中央。所排列的多孔光纤3由配 置于玻璃板22的两侧的缆线支架27、27来定位，通过缆线支架27、27把持缆线包覆部36。 另外，芯线包覆部35通过芯线夹具沈、沈而固定于玻璃板22的表面，多孔光纤3安装于端 部加工单元2。端部加工单元2，按照使图2 (b)所示的支撑台21的图示底面与图1所示的高度调 整台15的顶面接触的方式而设置。在设置于高度调整台15上的端部加工单元2的中央附 近处，如图1所示那样从设置于端部加工单元2的上方的照射部12照射紫外光13，在包含 配置于玻璃板22上的中央附近处的多孔光纤3的区域，形成紫外光13的照度为均等的照 射区域(紫外光照射区域)14。本实施方式的作用图3是表示本发明的实施方式中的端部加工单元2的剖面图。图3(a)所示的剖 面图表示图2(a)的A-A剖面；图3(b)为从图3(a)的B方向观察多孔光纤的端面附近时的 放大剖面图。以下，基于图3所示的剖面图而说明本实施方式的作用。如图2所示，在本实施方式中的端部加工单元2中，在支撑台21之上，层叠配置玻 璃板22和台座25。更详细而言，玻璃板22的顶面(配置有多孔光纤3的端面的表面)为 例如由毛玻璃状等那样的凹凸面形成的散乱面23。另外，在玻璃板22的底面(与散乱面 23相对的表面)设置了由铝等形成的金属涂层M。金属涂层M可通过蒸镀等而容易地形 成在玻璃板22上。如图3(b)所示，在玻璃板22的顶面的中央附近处，按照以与玻璃板22不接触的 范围近接的方式，并列地配置空孔中填充有紫外线固化型树脂的多个多孔光纤3，将紫外光 13从端部加工单元2的上方照射向包含多孔光纤3的端部加工单元2的中央附近。从照射部12朝向端部加工单元2的方向而照射出的紫外光13的一部分直接照射 在多孔光纤3的端部，而未直接照射在多孔光纤3的端部的紫外光13照在多孔光纤3之下 的玻璃板22的顶面。另外，直接照射在多孔光纤3的紫外光13中的一部分也透过多孔光 纤3的端部从而照在多孔光纤3的下方的玻璃板22的顶面。
由于玻璃板22的顶面为毛玻璃状的散乱面23，因此照在玻璃板22的顶面的紫外 光13的一部分发生乱反射，作为从玻璃板22照射向照射部13的方向的反射光52再次入 射于多孔光纤3的端面。另外，对于照在玻璃板22的顶面的紫外光13之中的、未被玻璃板 22的顶面乱反射的紫外光13而言，通过玻璃板22的顶面折射而散射从而入射于玻璃板22 的内部，到达玻璃板22的底面的金属涂层M。入射于玻璃板22的内部的紫外光13通过金 属涂层M的表面而反射，对于经金属涂层M反射的紫外光13而言，一部分通过玻璃板22 的顶面而再次反射向下方(金属涂层M侧)，其余部分作为反射光52而从玻璃板22的顶 面照射向多孔光纤3的端面。需要说明的是，通过金属涂层M反射的紫外光13，由于通过 玻璃板22的顶面时玻璃板22的顶面成为散乱面23因此再次散射，其一部分作为反射光52 而照射在多孔光纤3的端部。这样地，通过将多孔光纤3的端部配置在具有由散乱面23 (散乱面23具有反射紫 外光13的作用和散射紫外光13的作用)形成的表面的玻璃板22的散乱面23上，经过从 设置于多孔光纤3侧的照射部12所照射出紫外光13，使得多孔光纤3的端部在照射部12 侧和在玻璃板22侧都被照射，在如此照射的紫外光13的作用下，填充于多孔光纤3的端部 的空孔的紫外线固化型树脂固化。需要说明的是，为了进一步有效地发挥镜子的作用，在玻璃板22的与散乱面23相 对的表面设置了金属涂层24，作为该金属涂层24，只要为紫外光13的反射率高的材料即 可，可列举出例如铝等。在本实施方式中，在金属涂层M中，通过吸收透过了玻璃板22的紫外光13从而 使金属涂层M发热，通过该金属涂层M的热传热至玻璃板22，从而使玻璃板22发热。如 果玻璃板22发热，那么暖化了玻璃板22的顶面附近的空气。由此，置于该暖化了的空气的 中的多孔光纤3的端部便被加热。也就是，作为端部加工部件的玻璃板22成为用于加热多 孔光纤3的端部的加热手段，从而加热多孔光纤3的端部。这样，在本实施方式中，在从空孔部中填充有紫外线固化型树脂的多孔光纤的端 部的上面照射出的紫外光13的作用下玻璃板22发热，在该玻璃板22的发热的作用下从多 孔光纤3的端部的下面侧加热。即，在本实施方式中，如果将多孔光纤3的照射部12侧的 表面设为一侧表面，多孔光纤3的相对于玻璃板22的表面设为另侧表面，那么从多孔光纤 3的一侧表面侧照射紫外光13，同时从另侧表面侧加热。另外，在本实施方式中，多孔光纤3的另侧表面侧被通过玻璃板22的由散乱面23 形成的表面乱反射而得到的反射光52照射。在基于紫外光13而发热的玻璃板22的作用下而暖化了的空气，当距离玻璃板22 的顶面超过Imm时，其温度将急剧地降低。因此，在本实施方式中，优选按照使从多孔光纤 3的中心到玻璃板22的顶面为止的距离χ为Imm以下的方式，将多孔光纤3的端面配置于 玻璃板22的上方。但是，不优选使多孔光纤3接触于玻璃板22的顶面，原因是对多孔光纤 3的表面造成损伤。另外，从均等地加热多孔光纤3的端部整体的观点考虑，也不优选使多 孔光纤3接触于玻璃板22的顶面。一般而言，包含芯线包覆部35的多孔光纤3的直径的典型值为0. 25mm、0. 5mm、 0. 9mm。在本实施方式中，如图2所示，由于不是多孔光纤3而是芯线包覆部35通过芯线夹 具沈而按压于玻璃板22的顶面，因此图3所示的从多孔光纤3的中心到玻璃板22的顶面为止的距离X，便为包含芯线包覆部的多孔光纤3的直径的一半。因此，多孔光纤3的配置 即使存在一些混乱，也可充分地使距离χ为Imm以内。通过多孔光纤的加热来防止气泡产生的效果紫外线固化型树脂，由于固化时的聚合，因而产生数％的收缩。多孔光纤的空孔的 直径一般为10 15微米左右，封堵长(填充紫外线固化型树脂来封堵的长度)必需为数 mm，因此紫外线固化型树脂的变形、流动因所封堵的空孔的内表面而受到较大约束。因此， 可认为通过以往的封堵方法产生的气泡为空洞，即在紫外线固化型树脂的固化收缩时，紫 外线固化型树脂的固化迟缓的部位撕裂而在内部生成的真空性的空洞。因此，进行了深入研究，结果发现了，为了消除作为气泡而观察的该空洞，即使在 紫外线固化型树脂为某种程度聚合的状态下也需要在塑性上大大地变形或者流动，因此， 优选提高紫外线固化型树脂的温度，并且为了其变形、流动而给予充分的照射时间。特别 地，使得紫外线固化型树脂的温度接近该紫外线固化型树脂的玻璃化温度附近来加热多孔 光纤的端部整体，即，如果将多孔光纤的端部整体的温度朝向紫外线固化型树脂的玻璃化 温度附近加热，那么就可大大地促进其变形、流动。需要说明的是，玻璃化温度附近是指包 含紫外线固化型树脂的玻璃化温度的玻璃化温度区间，特别优选指该紫外线固化型树脂的 玻璃化温度的-10% +10%、或者紫外线固化型树脂的玻璃化温度的-5% +5%的范围 的温度，即不发生紫外线固化型树脂的劣化的温度。例如，填充于空孔的端部的紫外线固化 型树脂为玻璃化温度为145°C的紫外线固化型树脂A、玻璃化温度为57°C的紫外线固化型 树脂B等的情况下，优选按照为145°C 士5%、57°C 士5%的范围，即不发生该紫外线固化型 树脂的劣化的温度，进行加热。需要说明的是，此时，优选在不发生该紫外线固化型树脂的劣化的范围的温度进 行加热。在本实施方式中，在来自通过吸收紫外光13的一部而发热的金属涂层M的传热 的作用下，玻璃板22发热，在发热了的玻璃板22的热的作用下靠近玻璃板22的顶面的空 气被暖化，因此可加热配置于该暖化了的空气中的多孔光纤3的端部。特别地，仅通过照射 紫外光13便也可加热多孔光纤3本身。另一方面，在不用加热多孔光纤本身而封堵多孔光纤的端部的空孔的方法中，由 于多孔光纤本身的原材料为石英玻璃，因此不吸收紫外光而直接变冷，因此在紫外光照射 时多孔光纤本身从紫外线固化型树脂夺去基于紫外线吸收而产生的热，便妨碍紫外线固化 型树脂的温度上升。通过紫外光的反射来防止气泡产生的效果在以往的方法中产生的气泡的形状为扁瘪形，与通常所见到的沸腾性的泡的形状 (具有圆滑的表面)不同。如同从上述的气泡的产生原因进行推测，就这样的气泡的形状的 扁瘪而言，可推测出其原因在于由于从紫外线固化型树脂的照度、温度高的地方起进行局 部的聚合反应，在紫外线固化型树脂的固化迟缓的部位产生由周围的紫外线固化型树脂的 固化而导致的拉伸应力等载荷，因而产生气泡。特别是，不能朝空孔内的紫外线固化型树脂的整体均勻地照射紫外光，由于这样 的紫外光的照射不勻的产生，使得促进了气泡的产生，因此在多孔光纤的端部的封堵中，便 需要防止照射不勻。11
图4(a) (C)为表示从多孔光纤的侧面照射紫外光的情况下紫外光在多孔光纤 内的行进状态的图，图5(a) (c)为表示朝向本实施方式中的光纤的端部加工装置中的端 部加工单元照射紫外光时的紫外光的行进状态的图。在图4(a)中，向由芯部31、包层部32以及空孔33构成的多孔光纤3照射紫外光 13。包层部32形成于芯部31的周围，空孔33在包层部32中，在芯部31的轴方向上形成。 在图4(a)中，从照射紫外光的照射部朝向多孔光纤3的方向照射紫外光13时的多孔光纤 3的照射了紫外光13的面，设为照射面38。如图4(a)所示，由于多孔光纤3的侧面为曲面，因此所照射的紫外光13如透镜那 样折射从而进入多孔光纤3的内部。在多孔光纤3的内部，紫外光13稍微向多孔光纤3的 芯部31聚光地行进，因此在多孔光纤3的剖面中，在照射面38的照度低，而与照射面38相 对于芯部31对称的相反侧的面的照度高。在填充有紫外线固化型树脂的空孔33的内部也会引起由相同的紫外光13的折射 导致的照射不勻。这是由于包层部32的折射率Hi1与填充于空孔33的紫外线固化型树脂 的折射率112不一致。另外，就固化后的紫外线固化型树脂的光通信波长下的折射率而言， 虽然需要为包层部32的折射率之下，但是对于所照射的紫外光13的波长，其关系为相反， 另外固化前和固化后的紫外线固化型树脂的折射率有时也为不同，因此固化时的包层部32 与填充于空孔33的紫外线固化型树脂的折射率的大小关系也不确定。图4(b)、(c)为表示空孔内的紫外光的行进状态的图。图4(b)为包层部32的折 射率H1比紫外线固化型树脂的折射率112大的H1 > n2的情况；图4(c)为包层部32的折射 率H1比紫外线固化型树脂的折射率n2小的H1 < n2的情况。对应于全反射的条件，在图4(b)、图4(c)的任一种情况下，都会产生紫外光13未 照射到的成为阴影部位的未照射区域51，尽管可能会很小。角度θ、α表示未照射区域51 的边界。实际上，入射的紫外光13的角度有扩大，因此可认为即使是未照射区域51也难以 成为完全未照上紫外光13的完全未照射区域，但是在空孔33内部中确实地发生有未照射 区域51这样的照射不勻。在这样的空孔33内部的照射不勻的作用下，紫外线固化型树脂 的各部在固化速度上发生不同，因此便易于在紫外线固化型树脂中产生气泡。一旦产生气 泡，那么该气泡便进一步引起照射不勻。另外，照射不勻不仅容易产生气泡，而且产生不均 质的内部应变(f )，也损害接于空孔33的内表面的紫外线固化型树脂的粘接强度，因 而不优选。在本实施方式中，如图5所示，多孔光纤3的端部被来自多孔光纤3的上面的紫外 光13以及来自多孔光纤3的下面的反射光52所照射，因此便可防止空孔33内部的照射不 勻。如图5(a)所示，就多孔光纤3而言，由紫外光13照射照射面38，透过了多孔光纤 3的紫外光13透过玻璃板22，经由金属涂层M反射而生成反射光52。从多孔光纤3的与 照射面38相对的面39入射用虚线来图示的反射光52，通过反射光52来照射填充于空孔 33的紫外线固化型树脂。在从该面39照射的反射光52的作用下，可减轻多孔光纤3内部 的照射不勻。同样的效果，在填充有紫外线固化树脂的空孔33的内部也可获得。如图5(b)、(c)所示，Ii1 > η2、ηι < n2的任一种情况下，也可通过使反射光52照射在从填充于空孔33的内 部的紫外线固化型树脂的照射面38照射出的紫外光13所无法充分照射的部分上，减少图 4(b)、(c)所示那样的未照射区域51的产生，因此便可防止照射不勻。由于可防止照射不勻，便可使紫外线固化型树脂的各部的固化速度为一样，因此 便难以在紫外线固化型树脂中产生气泡。另外，也减轻紫外线固化型树脂中的内部的应变， 因此也可防止损害接于空孔33的内表面的紫外线固化型树脂的粘接强度。图6为通过用紫外线固化型树脂封堵多孔光纤的端部的空孔而形成的封堵部的 剖面的电子显微镜照片，图6(a)为根据以往的加工方法而形成的封堵部的剖面的电子显 微镜照片，图6(b)为根据本实施方式的加工方法而形成的封堵部的剖面的电子显微镜照 片。需要说明的是，将封堵部的长度(封堵长)为约6mm。如图6(a)所示可知，对于根据以往的加工方法而获得的在端部具有封堵部的多 孔光纤130而言，在包含形成于包层部132的内侧的空孔133的区域134中，在填充有紫外 线固化型树脂的空孔133，即封堵部的内部中，在整个长方向上产生有多个气泡37。与此相 对，可知，对于图6(b)所示的根据本实施方式的加工方法而获得的在端部具有封堵部的多 孔光纤30而言，在包含形成于包层部32的内侧的空孔33的区域34中，在填充有紫外线固 化型树脂的空孔33，即封堵部的内部中，在整个长方向上完全没有产生图6(a)所示那样的 气泡37。如此地，在本实施方式中，通过在紫外光13的照射时加热多孔光纤3，可提高填充 于空孔33的内部的紫外线固化型树脂的温度，因此聚合进行相当程度后，也可具有塑性流 动性。因此，可防止在包埋真空性的气泡的状态下变形而产生气泡。进而，通过由配置于多孔光纤3的下侧的玻璃板22和金属涂层M反射紫外光13， 可从照射面38以及与照射面38相对的面39的两面侧照射多孔光纤3。由此，通过防止空 孔33内部的照射不勻的产生，使紫外线固化型树脂的固化速度为一样，可防止在紫外线固 化型树脂中产生气泡。本实施方式的变形例作为本实施方式，到此为止用石英玻璃说明了玻璃板22。但是，作为本发明的实施 方式的变形例，也可在玻璃板22中使用多成分玻璃。使用多成分玻璃作为玻璃板22的情况下，多成分玻璃在波长相比于365nm而言短 的一侧的波长区域具有吸光波长特性，因此可减轻多孔光纤3内部的紫外线固化型树脂对 紫外光13的吸收变弱。S卩，如在图7所示的代表性的超高压水银灯的发光谱图中可见，就很多的紫外线 固化树脂而言，按照在超高压水银灯、水银氙灯的365nm附近的强的谱图线处感光的方式 而设计。多成分玻璃中种类有很多，虽然在吸收开始波长(吸收端)上具有差异，但是对于 多成分玻璃而言，由于在365nm附近几乎完全没有吸收，在波长更短的一侧吸收，因此可减 轻上述的影响。图8表示石英玻璃以及代表性的多成分玻璃的透过波长特性。需要说明的是， 就图中的值而言，由于包含玻璃板的两面的反射损失，因此完全不吸收的物质也达不到 100%。图8中由点划线表示的石英玻璃，不管波长为如何，透过率高，因此不发热。与此相对，按照光学玻璃、白板玻璃、蓝板玻璃(青板力^ 7 )的顺序，吸收端越来越靠近波长长 的一侧。因此，蓝板玻璃是加热效率最高的，在紫外线固化中，这一部分能量就从照射光中 损失了。根据图8所示的透过波长特性，使用在300nm以下的波长下固化的紫外线固化型 树脂的情况下，优选在玻璃板22中使用石英玻璃，由于在使用石英玻璃的情况下石英玻璃 不发热，因此可在石英玻璃的底面设置金属涂层对，通过金属涂层M的发热来加热石英玻 璃。虽然石英玻璃本身不发热，但是金属涂层吸收10%左右的紫外光而发热，因此通过恰当 地设定玻璃板22的厚度，调整下侧的隔热的程度，可实现温度调整。假使石英玻璃的加热 为不充分的情况下，也可通过进一步通过加热器等加热手段来加热金属涂层，增多来自金 属涂层的传热来充分进行石英玻璃的加热。另外，即使在固化的波长相比于300nm而言在 波长长的一侧的情况下，如果石英玻璃的加热为不充分，那么也优选使用石英玻璃和金属 涂层。另外，作为加热不足的情况下的其它手段，使用多成分玻璃是有效的。如果增厚玻 璃板22的板厚那么光吸收变多，但是由于玻璃部分的体积增加，因此未必能提高温度。另 外，就玻璃板22的温度而言，来自玻璃板22的下面的放热也与温度大有关系。由于这些， 因此如图2所示那样，如果具有台座(台座部件)25那么可获得隔热的效果，因此可实现高 效的加热。该隔热的必要性，与前述的石英玻璃的情况下相同。隔热，除了选择台座25的材质的方法以外，还有在玻璃板22与台座25之间设置 空隙的方法。如此，通过选择玻璃板22的种类、厚度、台座25的材质、结构，可进行温度的调整。在本实施方式中，只要在紫外光13的照射时多孔光纤3的加热为充分，那么来自 多孔光纤3的下方(玻璃板22的侧)的反射光52即使弱也可抑制气泡的产生。然而，由 于在过剩的加热的作用下，有可能会引起紫外线固化型树脂的特性劣化，因此应当避免过 剩的加热。从这样的观点考虑，毕竟还是优选不仅在加热而且在紫外光的照射的作用下来消 除照射不勻，特别是在无法过于期待来自下方的反射光52的情况下(例如，反射光52的照 度弱的情况下)，应当使从照射部12照射出的紫外光13本身具有很多的角度成分。例如，可以如图9(a)所示，通过使用由成捆化的光导装置形成的照射部1 而对 多根光纤输出紫外光13，也可以如图9(b)所示，通过使用二股的由光导装置形成的照射部 12b、12b，从2方向朝多孔光纤照射紫外光13。特别地，图9(a)所示的从成捆化的光导装置对多根光纤输出的紫外光13，具有依 存于各光纤的数值孔径(NA=Numerical Aperture)的角度成分，因此在一次性照射的多孔 光纤的端部的数量少的情况下特别有效。第2实施方式图10表示本发明的第2实施方式中的端部加工单元。对于图10所示的端部加工 单元加而言，所配置的多孔光纤3的数量量以及具备透过型散射板18这一点与图2、图3 所示的端部加工单元2不同，因此省略对图2等所示的共同构成部件的说明。在图10所示的端部加工单元加中，照射紫外光13的多孔光纤3的数量相比于图 2等所示的端部加工单元2而言变多。在此情况下，通过使用基于透镜的光学系统，也可扩大从照射部12照射出的紫外光13的角度。另外，使用这样的基于透镜的光学系统而从照 射部12照射出的紫外光13的角度的扩大程度小、不足的情况下，优选使用例如图10所示 那样的光透过型散射板18。就光透过型散射板18而言，例如，配置于孔光纤3的上侧、照射部(入射透镜单 元)12的下侧。紫外光13通过光透过型散射板18，变成散射光53而照射在多孔光纤3，因此，各 散射光53按照以从照射部12到玻璃板22的方向为轴而具有各自的扩大角，照射于多孔光 纤3的端部。由此，便可更加减小照射不勻。在本实施方式中，如图10所示，基于设置金属涂层M的、来自下方的反射光是进 一步有效的。需要说明的是，就光透过型散射板18而言，如第1实施方式那样，可通过考虑 紫外线固化型树脂的特性而选择各种。例如，欲避免由紫外光的吸收导致的损失的情况下， 优选使用将石英玻璃作为原材料的光透过型散射板。第3实施方式本发明的第3实施方式中的端部加工单元示于图11。就图11所示的端部加工单 元2b而言，设置金属板(端部加工部件)28来替代玻璃板22，这一点与端部加工单元2不 同。需要说明的是，与第2实施方式同样地，省略对与端部加工单元2共同的构成部件的说 明。在图11所示的端部加工单元2b中，在支撑台21之上配置有金属板观，多孔光纤 3以不接触于金属板观的上方的范围近接地配置。在本实施方式中，如果从反射特性或者吸收特性的观点、以及保养的容易度的观 点、成本的观点等考虑，那么在金属板观中优选使用铝、不锈钢等。图12表示在紫外区域的反射大的代表性金属的分光反射率的实例。就金而言，由 于具有在波长365nm时反射率高，在波长为300nm左右以下时反射率小(S卩，吸收大)的特 性，因此适合于感光波长为365nm时的紫外线固化树脂。就铝而言，反射率在紫外光的波长全域都高，但是由于吸收10%左右的紫外光，因 此发热。因此通过适度调整隔热性，对于感光波长不同的很多的紫外线固化型树脂而言是 可利用的。就银、铁而言，反射为40 60%左右并且基于波长的变化是平稳的。因此，涉及 固化的紫外光成分的反射效率虽然不是很好，但是由于产生了基于吸收的发热因而可利 用。实际上，相比于使用银、铁，优选特性接近于铁而无需担心由生锈引起的特性变化的不 锈钢。因此，通过在隔热、放热的程度上下工夫，通过使用由上述金属构成的板、箔，优选 使用由不锈钢构成的金属板、金属箔，可调整多孔光纤3的加热温度。需要说明的是，在考 虑隔热、放热的情况下，例如，优选将端部加工单元2中所使用的那样的台座25设置于金属 板观与支撑台21之间。为了使紫外光在金属板观的表面反射时乱反射从而从多方向照射反射光于多孔 光纤3的端部，优选该表面粗糙化成梨状、预先加工出很多的线痕等实施了凹凸加工的散 乱面。另外，也可配置第2实施方式中的光透过型散射板18。需要说明的是，在本实施方式中，与图2、3等中所示的玻璃板22同样地，也可将金15属板观用作用于加热多孔光纤3的端部的加热手段，从多孔光纤3的中心到金属板观的 表面为止的距离χ优选为Imm以下。以上，到此为止所叙述的第1 第3实施方式中使用的紫外线固化型树脂，为了不 产生光的吸收损失，优选为透明。另外，关于固化前的紫外线固化型树脂的折射率，在自由 空间中固化时的通信用光波长下的固化后的折射率优选为，在常温中与光纤的芯的折射率 同等程度或者其以下的折射率。由于照射不勻的减轻、不产生气泡，因此在空孔内部的固化 收缩的作用下，折射率的降低在空孔内的紫外线固化型树脂中均质性地进行，这是由于维 持了紫外线固化型树脂的固化后的折射率比包层的折射率小的状态。在通常的低温条件下 不发生损失增加。当然，在折射率更小的树脂的情况下，由于空孔内的折射率进一步变小， 因而优选。另外，就固化后的紫外线固化型树脂而言，在通信波长下其折射率与包层的折射 率相同或比其小，这对于稳定地传输光而言是必需的。如果填充于空孔的紫外线固化型树 脂的固化后的折射率与包层的折射率相同或比其高，那么可以说空孔的部分成为与光纤的 芯相同的拟似芯，在光耦合现象的作用下，光从光纤的芯漏出于空孔部分，因此发生大的传 送损耗。另外，在上述的各实施方式中，通过将端部加工部件(玻璃板22、金属板28)用作 加热多孔光纤的端部的加热手段，叙述了加热多孔光纤的端部的实施方式，但是不受限于 这样的实施方式，例如，在端部加工单元中通过使用端部加工部件之外设置的加热器等加 热手段，而直接将多孔光纤的端部加热、将多孔光纤的端部整体加热，以使紫外线固化型树 脂的温度朝向(到达)该紫外线固化型树脂的玻璃化温度附近，即，通过一边将多孔光纤的 端部整体的温度朝向紫外线固化型树脂的玻璃化温度程度加热，一边将紫外光和作为反射 光的通过反射该紫外光而得到的光照射在填充于空孔的端部的紫外线固化型树脂上，也可 固化紫外线固化型树脂。
权利要求
1.光纤的端部加工方法，其通过用紫外线固化型树脂封堵具备有芯部、形成于所述芯 部的周围并且折射率比所述芯部低的包层部以及多个在所述包层部中并且沿着所述芯部 的轴心而形成的空孔的光纤的所述空孔的端部，从而形成封堵部，所述光纤的端部加工方法的特征在于，通过加热所述光纤的端部，形成所述封堵部。
2.光纤的端部加工方法，其通过用紫外线固化型树脂封堵具备有芯部、形成于所述芯 部的周围并且折射率比所述芯部低的包层部以及多个在所述包层部中并且沿着所述芯部 的轴心而形成的空孔的光纤的所述空孔的端部，从而形成封堵部，所述光纤的端部加工方 法的特征在于，具有如下过程在所述光纤的所述空孔的端部填充所述紫外线固化型树脂；将填充了所述紫外线固化型树脂的所述光纤的端部配置在设置于端部加工单元而且 反射紫外光的端部加工部件上，并且所述光纤的端部不与所述端部加工部件接触；从夹着所述光纤的端部而设置于与所述端部加工部件相对的位置的照射部朝向所述 光纤的端部照射所述紫外光，一方面基于透过所述光纤的端部的所述紫外光而使所述端部 加工部件发热从而加热所述光纤的端部，另一方面通过使来自所述照射部的所述紫外光和 作为反射光的由所述端部加工部件反射所述紫外光而得到的光照射向所述光纤的端部，从 而使填充于所述空孔的端部的所述紫外线固化型树脂固化，由此形成所述封堵部。
3.权利要求2记载的光纤的端部加工方法，其中，所述端部加工部件在配置有所述光 纤的端部的表面所形成的散乱面的作用下将所述紫外光乱反射而向所述空孔的端部照射 所述反射光。
4.权利要求2或3记载的光纤的端部加工方法，所述端部加工部件由玻璃板构成，在所 述玻璃板的与配置有所述光纤的表面相对的表面所设置的金属涂层中，通过吸收透过所述 玻璃板的所述紫外光而使所述金属涂层发热，通过从所述金属涂层向所述玻璃板传热而使 所述玻璃板发热从而加热所述光纤的端部。
5.权利要求2或3记载的光纤端部加工方法，所述端部加工部件由金属板构成，通过吸 收透过所述光纤的端部的所述紫外光而发热从而加热所述光纤的端部。
6.权利要求2 5中的任一项记载的光纤的端部加工方法，将所述光纤的端部配置 在所述端部加工部件上，使得从所述端部加工部件的表面到所述光纤的中心为止的距离为 Imm以内。
7.光纤的端部加工装置，其通过用紫外线固化型树脂封堵具备有芯部、形成于所述芯 部的周围并且折射率比所述芯部低的包层部以及多个在所述包层部中并且沿着所述芯部 的轴心而形成的空孔的光纤的所述空孔的端部，从而形成封堵部，所述光纤的端部加工装 置的特征在于至少具备具有将紫外光照射向所述光纤的端部的照射部的紫外线照射装置，以及设置于夹着所述光纤的端部而与所述照射部相对的位置的、使所述光纤的端部临近所 述照射部而配置并且在从所述照射部照射出的所述紫外光的作用下加工所述光纤的端部 的端部加工单元；所述端部加工单元具有配置所述光纤的端部的端部加工部件，所述端部加工部件在从所述照射部照射出而且透过所述光纤的端部的所述紫外光的 作用下发热从而加热所述光纤的端部，且，将来自所述照射部的所述紫外光的一部分反射而朝向所述光纤的端部照射反射光，从而加工所述光纤的端部。
8.权利要求7记载的光纤的端部加工装置，所述端部加工部件在配置有所述光纤的端 部的表面具有通过将透过所述光纤的端部的所述紫外光乱反射从而朝向所述光纤的端部 照射反射光的散乱面。
9.权利要求7或8记载的光纤的端部加工装置，所述端部加工部件由玻璃板或者金属 板构成。
10.权利要求9记载的光纤的端部加工装置，在所述玻璃板的与配置有所述光纤的端 部的表面相对的表面设置有金属涂层，所述金属涂层通过吸收透过所述玻璃板的所述紫外 光的一部分而发热从而加热所述玻璃板，并且将透过所述玻璃板的所述紫外光反射。
11.权利要求7记载的光纤的端部加工装置，进一步具备通过升降所述端部加工单元 而调整所述端部加工单元与所述照射部之间的距离的高度调整台。
12.光纤，其具备芯部、形成于所述芯部的周围并且折射率比所述芯部低的包层部以及 多个在所述包层部中并且沿着所述芯部的轴心而形成的空孔，所述光纤的特征在于，所述空孔的端部具有封堵部，所述封堵部是通过一边加热该端 部，一边通过将所述紫外光和作为反射光的经过反射所述紫外光而得到的光照射向所述端 部而使填充在所述端部中的紫外线固化型树脂固化而形成的。
全文摘要
本发明提供光纤、光纤的端部加工方法以及光纤的端部加工装置，所述光纤在封堵空孔的端部的紫外线固化型树脂的内部没有气泡。提供一种光纤的端部加工方法，通过用紫外线固化型树脂封堵具备有芯部、形成于前述芯部的周围并且折射率比前述芯部低的包层部以及多个在前述包层部中并且沿着前述芯部的轴心而形成的空孔的光纤的前述空孔的端部，从而形成封堵部，前述加工方法的特征在于，通过加热前述光纤的端部，形成前述封堵部。
文档编号G02B6/25GK102053305SQ201010503320
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月9日 优先权日2009年11月9日
发明者中村资良, 大薗和正, 椎名则文, 滑川嘉一, 石川优, 石川俊彦, 立藏正男, 迟泽恭二, 铃木香菜子 申请人:日立电线株式会社