JPH03136010A - 光カプラ及びその製造方法 - Google Patents

光カプラ及びその製造方法

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JPH03136010A
JPH03136010A JP27561889A JP27561889A JPH03136010A JP H03136010 A JPH03136010 A JP H03136010A JP 27561889 A JP27561889 A JP 27561889A JP 27561889 A JP27561889 A JP 27561889A JP H03136010 A JPH03136010 A JP H03136010A
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JP
Japan
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optical fiber
optical
coupler
heating
stretching
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JP27561889A
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English (en)
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Masumi Fukuma
眞澄 福間
Kazuhiko Arimoto
和彦 有本
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Sumiden Opcom Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumiden Opcom Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G02B6/2835—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被覆を除去した複数本の光ファイバを加熱融
着しながら延伸して形成される光カプラ及びその製造方
法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の光カプラの製造方法では、偏波依存性を軽減させ
るべく、融着・延伸される光ファイバを、予めフッ酸等
によりそのクラッド部をエツチングして外径を小さくし
ておき、平行に並べ密着して加熱・延伸する方法が知ら
れている(特許出願公表・昭60−501427号公報
)。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来の製造方法では、細径加工を行わないものに比
して延伸長が短く変形し難いため、偏波依存性を軽減さ
せることができる。しかし、カプラを量産する場合、上
記エツチング工程はかなりの加工時間を要するし、細径
加工された光ファイバを平行に並べて密着する作業も複
雑であり、量産には不適当であった。
ところで、我々は幾多の試作・実験を行った結果、カプ
ラを構成する各光ファイバの非円率(短径/長径−I×
100%)が偏波依存性に密接に関係していることを発
見した。すなわち、カプラを構成する光ファイバの各露
出部の非円率が大きくなるほど偏波依存性が大きくなる
。しかも、偏波依存性は延伸長が長く延伸前と延伸後の
外径の差が大きいほど大きくなる性質がある。
本発明はこれら諸点に着目し、光ファイバの外径を小さ
くする細径加工を必要とすることなく、偏波依存性を軽
減させる光カプラ及びその製造方法を提供することをそ
の目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成すべく請求項1の発明は、一部の被覆を
除去して露出部を形成した複数本の光ファイバを、露出
部において密着させ、加熱・延伸して形成した光カプラ
であって、光カプラ形成後の各露出部の非円率(短径/
長径−1×100%)が0%〜0.8%であることを特
徴とする請求項2の発明は、一部の被覆を除去して露出
部を形成した複数本の光ファイバを、露出部において密
着させ、加熱・延伸してカプラを形成する光カプラの製
造方法であって、露出部に、この露出部が変形すること
なく融着できるような熱量を付加する加熱工程と、この
加熱工程により延伸可能な略最小限の延伸張力を付加す
る延伸工程とを備えたことを特徴とする。
このに場合、光ファイバの外径が略125μmであり、
熱量が炎の先端温度が略1650℃の熱源で略2分間〜
略3分間加熱するものであることが好ましい。
また、光ファイバの外径が略125μmであり、延伸張
力が略1g〜略3gであることも好ましい。
〔作用〕
請求項1の如く、光カプラ形成後の各露出部の非円率(
短径/長径−1×100%)が0%〜0.8%であれば
、偏波依存性を軽減させることができる。
請求項2の如く、光ファイバのカプラ形成部に加熱工程
により延伸可能な程度の延伸張力を付加しておき、これ
に各光ファイバが変形することなくかつ融着できる程度
の加熱を行うことにより、延伸がゆっくり行われ加熱に
よる温度分布、すなわち溶融状態が径方向でも均一にな
り、各光ファイバが溶融しながら光軸方向に均一に延び
るので、円柱を保持することができる。
また、光ファイバの外径を略125μmとした場合に、
熱量を炎の先端温度が略1650℃の熱源で略2分間〜
略3分間加熱するものとし、又は延伸張力を略1g〜略
3gとすれば、極めてゆっくり延伸が行われるため、よ
り一層円性を保持することができる。
〔実施例〕
まず第1図及び第2図に基づいて本発明の製造方法を実
施する製造装置について説明する。
この製造装置1は、一対の基台2.2と、この基台2.
2上に進退自在に対向させて設けた一対の微動ステージ
3.3と、この微動ステージ3.3上に2本のシングル
モードの光ファイバ4.4を固定する一対のクランパ5
.5と、両クランパ5.5の尾端にそれぞれ取付けた重
り6.6とを備えており、この重り6.6により両クラ
ンパ5.5間に固定した光ファイバ4.4に延伸張力が
加えられるようになっている。
一方、両クランパ5.5の中間には、光ファイバ4.4
を囲繞するように加熱用のバーナ7が設けられており、
第2図に示すようにこのバーナ7には、6本のバーナノ
ズル8が周方向に等ピッチで設けられ、光ファイバ4.
4を周囲から均一に加熱できるようになりでいる。バー
ナ7にはO2バイブ9とH2バイブ10が接続され、燃
料としてOとH2とが各バーナノズル8に供給される。
また、バーナ7は微動可能に構成され、バーナノズル8
の炎の中心に光ファイバ4.4が位置するように調整で
きる。
固定された光ファイバ4.4の両クランパ5.5間には
、被覆が除去された露出部4 a s 4 aが形成さ
れており、この両露出部4 a s 4 aを密着させ
た後、バーナ7により加熱融着し、続いて両微動ステー
ジ3.3を反対方向へ微小移動させて延伸することによ
り、カプラ11が形成される。
これを詳述するに、先ず、固定された光ファイバ4.4
の露出部4a、4aに対し、加熱工程で延伸可能な最小
限の延伸張力を付加しておく。すなわち、カプラ11を
形成する光ファイバ4の径、材質、本数等に対応させて
重り6の重さを調整しておく。次に光ファイバ4が、変
形することなくかつ融着できる程度の加熱を行う。この
場合には、既に露出部4a、4aに延伸張力が付加され
ているので、融着状態になれば、徐々にではあるが自動
的に延伸されてゆく。そして、所定の延伸長さ或いは分
岐比が得られたところで加熱を停止して、延伸を停止さ
せる。
このようにゆっくり延伸を行えば、加熱による温度分布
、すなわち溶融状態が径方向でも均一になり、各光ファ
イバ4が光軸方向に均一に延びるので、カプラ11とな
っても各光ファイバ4は内性を保持することができる。
ここで、内性(非円性)と偏波依存性との関係を、簡単
なモデル計算により理論的に説明する。
論文(F、P、panye、D、C。
Hussey、M、S、Yataki、El。
Lett、21.461 (1985))によれば、第
3図に示すカプラ11においてその挿入損失は次式で表
わされる。
P  −P  =−101og   1sln2(CL
))1  2      10 P  −P  −=−101og1o11−5in  
 (CL)]O ・・・(1) ・・・ (2) (3) n2 ;クラッド屈折率 n :クラッド屈折率a;カ
プラ最小径   L;結合長 λ;波長       空気−1 一方、延伸後のカプラ11が第4図のようにな非円の断
面形状になると、偏波依存性が大きくなることか実験で
明らかになっている。
そこで、この現象について上記の式を用いてモデル計算
を行った。
通常のカプラ11において、各光ファイバ4のクラツド
径が20〜30μm以下となる部分では、クラッド全体
が光ファイバ4のコアの役割を果たしており、クラッド
の断面形状が非円である場合、実質上カプラ11でのコ
アの断面形状も非円となっている。そして、コアの断面
形状が非円となりている場合、光ファイバ4に入射され
る光の偏波方向に非円化していることとなる。
ここで、第3図中のn  −1,460、n3−1.0
、a−8pmSL−2,4mmとする場合、第5図に示
すように一般に1,3μm及び1.55μmの波長の光
を合分波するカプラ11を構成することができる。これ
によれば外径a1〜a4まで変化させると、これに伴っ
て分岐状態(挿入損失)が変化する(挿入損失)ことが
分かる。これは、モデル上でいう偏波方向に対する外径
差であり、偏波方向に対する非円の効果(例えば、短径
a で長径a4のカプラ)と考えることができる。
第6図に、波長1.3μm近傍での拡大図を示す。これ
によれば、カプラ11の外径a t ””’ a 4の
変化により挿入損失が変化することが明確に分かる。す
なわち、偏波方向によって分岐状態が変化するのである
。
次に、第7図に非円率(第4図でいうdy/dx−IX
100%)に対する偏波依存性の関係を曲線すで示す。
これによれば、実用上偏波依存性を0.1dB以下にす
るには、非円率を0.8%以下にする必要がある。すな
わち、非円率が0〜0.8%以下であれば、偏波依存性
の非常に小さいカプラ11を得ることができる。
ところで、非円化の原因がどこなにあるかを考察するに
、光を合分波するカプラ11の最小外径を20μm以下
とするときに、例えば融着延伸する光ファイバ4の外径
を125μmであると延伸長が15mm程度となる。こ
のように延伸長が長く延伸前と延伸後の外径差が大きく
なると、互いに融着される各光ファイバ4は、その融着
面側の伸びが小さく、外側の伸びが大きくなり第4図の
ように光ファイバ4の並び方向の径が大きい楕円形に変
形する。逆にエツチング等により光ファイバ4を外径2
0μm程度に細く加工しておけば、延伸長は非常に短く
て済み、光ファイバ4の変形は少なく円柱が保持される
。すなわち、偏波依存性が小さくなる。
以上の理論に基づいて本実施例の効果を確認する実験を
行った。
この実験では、第8図に示すように、第1図の製造装置
1を用い、延伸時の張力及び加熱融着時間を変化させて
偏波依存性との関係を調べた。光ファイバ4は、外径1
25μm1波長1.3μm帯の単一モードファイバを用
いた。また、バーナ7は各バーナノズル8の炎の先端温
度1650℃のものを用いた。
測定は、カプラ11の入射側に、波長1.32μmの半
導体レーザー2.20倍の対物レンズ13、偏光子14
.172波長板15及びレンズ16から成る光源17を
接続し、出射側に、パワーメーター8を接続して行った
。すなわち、1/2波長板15を180′″回転させな
がら光源17からカプラ11に光を入射させて、カプラ
11の前後のパワーp  −plの変化をパワーメータ
18により測定した。
この実験結果の内、延伸張力と偏波依存性との関係(加
熱融着時間3分)を第9図に示し、加熱融着時間と偏波
依存性との関係(延伸張力3g)を第10図に示す。
第9図の曲線Cによれば、延伸張力が小さいほど偏波依
存性は小さくなる。具体的には、挿入損失の最大変化量
(偏波に対する)を0.1dB以下にしようとすれば、
約1〜3gの延伸張力が好ましいこととなる。
一方、第10図の曲線dによれば、融着時間が短いほど
偏波依存性は小さくなる。具体的には、挿入損失を0.
1dB以下にしようとすれば、約2〜3分の加熱融着時
間が好ましいこととなる。
また、この場合に融着時間4分で形成したカプラ11の
断面を顕微鏡で測定したところ、非円率は0.8〜1.
2%程度であった。
〔発明の効果〕
以上のように請求項1の発明によれば、細径加工の有無
に関係なく、偏波依存性を軽減することができる。
請求項2乃至4の発明によれば、延伸がゆっくり行われ
加熱による温度分布、すなわち溶融状態が径方向でも均
一になり、各光ファイバが溶融しながら光軸方向に均一
に延びるので、延伸後でも延伸後の円柱を保持すること
ができので、細径加工をしなくとも偏波依存性を軽減す
ることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施したファイバ形カプラの製造装置
の概要を示す側面図、第2図はバーナの正面図、第3図
は計算に用いたカプラのパラメータ図、第4図はカプラ
の断面図、第5図は計算結果を表した線図、第6図は第
5図の部分拡大線図、第7図は非円率と偏波依存性との
関係を表した線図、第8図は本実施例の測定装置の概要
を示した説明図、第9図は実験結果により得られた延伸
張力と偏波依存性との関係を表した線図、第10図は加
熱融着時間と偏波依存性との関係を表した線図である。 1・・・製造装置、4・・・光ファイバ、4a・・・露
出部、7・・・バーナ、11・・・カプラ。 ↓ ↓ *ニアyブラ嘴縫UゴL 第1図 ハ゛−″j#運I 筑2図 1.2 1.3 1.4 1.5   1.6 派長(μm) 冨、7 1.8 モデ゛ル寞ヤ算の糟果 第 図 カフ0うのンVラメータ 第 図 偏伊略代PI−)1世の大きいカプラの四汀置才算!1
.2 1.25 1.3 六人 (μm) 1.35 1.4 モチ1ル電り犀のS果 第 図 0 1.0 2.0 今1’M (%) ホ弯浪六好性乙叩F’T’Pとのルむイ爪第 図 m類影肩Yft聞・3分 2.0 3.0 4.0 3tJ−律糸ガ (9) 4I艮依杷イギと爬4中張力とのi%L戦第 図 ガD=j%wAIFf&’i (e) 漏j(似たゆ払と加貝5脚へ橢闘2藺乙の関夕艮第 0 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一部の被覆を除去して露出部を形成した複数本の光
    ファイバを、当該露出部において密着させ、加熱・延伸
    して形成した光カプラであって、光カプラ形成後の当該
    各露出部の非円率が0%〜0.8%であることを特徴と
    する光カプラ。 2、一部の被覆を除去して露出部を形成した複数本の光
    ファイバを、当該露出部において密着させ、加熱・延伸
    してカプラを形成する光カプラの製造方法において、 当該露出部に、この露出部が変形することなく融着でき
    るような熱量を付加する加熱工程と、当該露出部に、当
    該加熱工程により延伸可能な略最小限の延伸張力を付加
    する延伸工程とを備えたことを特徴とする光カプラの製
    造方法。 3、前記光ファイバの外径が、略125μmであり、前
    記熱量が炎の先端温度が略1650℃の熱源で略2分間
    〜略3分間加熱するものであることを特徴とする請求項
    2記載の光カプラの製造方法。 4、前記光ファイバの外径が、略125μmであり、前
    記延伸張力が略1g〜略3gであることを特徴とする請
    求項2又は3記載の光カプラの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5309536A (en) * 1991-06-18 1994-05-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Process for producing an optical fiber coupler

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