光ファイバ接続の基礎知識

光ファイバ接続技術の分類

光ファイバの接続技術は、永久接続である融着接続およびメカニカルスプライスと、繰り返し着脱が可能なコネクタ接続に分類できます。
光コネクタ接続は、光サービスの運用や保守で切り替えが必要な接続点で主に使用され、それ以外の場所では主に永久接続が使用されます。

光ファイバ接続での損失発生のメカニズム

光ファイバの接続では、光が通るコア部分を対向させ、正しく位置決めすることが必要です。光ファイバの接続損失は主に以下により発生します。

(1)軸ずれ

接続する光ファイバ間の光軸のずれが接続損失の原因になります。汎用のシングルモードファイバの場合、おおよそ軸ずれ量の二乗に0.2を乗じた値が接続損失になります。
(光源波長1310nmの場合、例:1µmの軸ずれで約0.2dB)
軸ずれ

(2)角度ずれ

接続する光ファイバの光軸間の角度ずれにより接続損失が発生します。
たとえば、融着接続前の光ファイバカッタでの切断面角度が大きくなると、光ファイバが傾いて接続される場合があるので注意が必要です。
角度ずれ

(3)間隙

光ファイバ端面間の間隙により接続損失が発生します。たとえば、メカニカルスプライス接続で光ファイバの端面が正しく付き合わされていないと、接続損失発生の原因になります。
間隙

(4)反射

光ファイバ端面に空隙がある場合は、光ファイバと空気との屈折率の違いにより、最大0.6dB程度の反射による接続損失が発生します。なお、光コネクタでの光ファイバ端面清掃は光断を防止するために重要ですが、光ファイバ端面以外の光コネクタ端面にゴミを挟んでも損失が発生してしまうので、光コネクタ端面全体の清掃をすることが大切です。

融着接続の種類と原理

融着接続は、電極棒間に発生させた放電の熱を利用して、光ファイバを溶融一体化する接続技術です。融着接続方式は、以下の2種類に分類されます。

(1)コア調心方式 コア調心

光ファイバのコアを顕微鏡で観察し、画像処理によりコアの中心軸が一致するように位置決めを行った後に放電を行う融着接続方式です。2方向観察のカメラを搭載した融着接続機を用い、2方向から位置決めを行います。
コア調心方式

(2)固定V溝調心方式 外径調心

高精度なV溝を用いて光ファイバを整列し、光ファイバを溶融させた際の表面張力による調心効果を利用して外径調心を行う融着接続方式です。最近の製造技術の進歩により、光ファイバのコア位置等の寸法精度が高くなっているため、低い損失での接続が可能になっています。本方式は、主に多心一括接続に使用されます。
固定V溝調心方式

融着接続作業の手順と注意点

(1)ファイバ保護スリーブ挿入

ファイバ保護スリーブは、接続点での露出させるファイバの保護のために使用します。ファイバ保護スリーブは後から挿入できないので、忘れずに挿入してください。

  • ファイバ保護スリーブ内にゴミが入るのを防ぐため、ファイバ保護スリーブを挿入する側のファイバ被覆を、アルコールを含ませたガーゼで清掃してください。
ファイバ保護スリーブ挿入

(2)心線被覆除去

ファイバのガラス部分を露出させるために、ジャケットリムーバを用いて被覆除去を行います。(25~30mm程度)

  • ジャケットリムーバは心線にそって平行に引いてください。
心線被覆除去

(3)ファイバ清掃

被覆除去後にアルコールを用いてガラス部分の清掃を行います。

  • きれいなガーゼを用い、当てる位置を変えながら、ファイバの全周を丁寧に清掃します"。キュッキュッ"という音がすると、裸ファイバ表面がきれいに清掃できています。
  • 高純度(99.5%以上)のエチルアルコールを使用します。
ファイバ清掃

(4)ファイバ切断

ファイバカッタの操作手順に従い、切断します。

  • 接続不良の原因になりますので、切断したファイバの先端は、ぶつけたり触ったりしないよう注意してください。
  • 切断後のファイバ屑を散乱させないよう注意してください。
  • 切断は、融着作業時の損失特性を左右します。切断不良の低減のために、カッタの切断刃およびクランプの清掃を心掛けてください。(写真 1 2
    清掃しても切断不良が改善されない場合は刃の寿命と思われます。
    ※[FC-8Rシリーズ]をご使用の場合は、切断刃自動回転式のため、手動での回転は不要です。
ファイバ切断

(5)融着接続

融着接続機の操作手順に従い、融着作業を行います。

  • 放電テストは、融着作業前に必ず実施してください。放電テストにより適正な放電パワーを設定することで、低損失での接続が実現できます。
  • ファイバに曲げ癖があるとV溝に正しくセットできない場合があります。軽く指でしごいて曲げ癖をとり除いてください。

<万一、軸ずれが起こってしまったら>

(a)~(c)の原因が考えられます。順に試してください。

(a)被覆除去がきれいにできなかった。
ジャケットリムーバの刃に被覆屑が残ったまま、被覆除去を行ったためです。標準添付の清掃ブラシで刃についた屑を取り除き、前記(2)の手順に戻り、心線被覆除去からやり直します。

(b)融着接続機のクランプやV溝にゴミがついていた。
  • クランプは、アルコールを含ませた綿棒で軽く拭き取るように清掃してください。(写真 1
  • V溝は、標準添付のV溝清掃治具のブラシの腹の部分がV溝に当たるように強めに清掃します。アルコールを含ませた綿棒清掃する場合は、"キュッキュッ"と音がするくらいに押し当てて左右に動かし清掃してください。(写真 2

(c)上記(a)(b)を行っても軸ずれが起こってしまう場合は、ファイバの清掃が不十分だったことが考えられます。
前記(2)の手順に戻り、心線被覆除去からやり直します。

(6)融着部補強

ファイバ融着部にファイバ保護スリーブを被せ、加熱器上で心線補強を行います。

  • 心線移動時にファイバを曲げたり捻ったりしないように注意してください。破断の原因になります。
  • ファイバ保護スリーブは接続中心にセットしてください。
  • 加熱器へのセットは、ファイバが曲がらないように軽く引っ張りながらセットしてください。
  • 単心ファイバの場合、捻れ防止のため、ファイバの被覆上にマーキングしておき、マーキングの位置をそのままに加熱器に乗せます。
融着部補強
単身ファイバの場合
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