JPH03203706A

JPH03203706A - 光フアイバカプラの製造方法

Info

Publication number: JPH03203706A
Application number: JP34185489A
Authority: JP
Inventors: Masumi Fukuma; 眞澄福間; Kazuhiko Arimoto; 和彦有本
Original assignee: Sumiden Opcom Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumiden Opcom Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-05

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、光通信、計測等で用いられる光ファイバカプ
ラの製造方法、特に、複数本の光ファイバを融着・延伸
する光ファイバカプラの製造方法に関するものである。

（従来の技術）光通信システムや光データリンク網等を構築するにあた
り、光源から出た光信号を所望の割合にて分配する光分
岐器は、構成部品として重要である。この光分岐器のひ
とつに光ファイバカプラがあるが、この光ファイバカプ
ラは、通常複数本の光ファイバを撚り合わせたり並行に
して融着後、アセチレン・バーナ等の熱源を用いて加熱
・溶融し、一定張力下でこれを延伸してテーパ一部が形
成されるものである。

従来の方法は、例えば、特開昭６４−２１４０５号公報
に記載されているように、熱源であるバーナによる加熱
は、複数本の光ファイバをクランパによりクランプして
、バーナを光ファイバの軸方向に往復運動させながら融
着延伸する方法が採られている。

このような従来の方法では、微細なカブラの延伸を正確
に行なうために、バーナの往復運動を正確に行なう必要
があり、移動機構に精密さが要求され、光ファイバカプ
ラの製造装置が高価になり、光ファイバカプラの製造コ
ストを高いものとしている。

また、バーナの炎を光ファイバの軸方向に往復運動させ
るため、バーナに送る燃焼ガスおよび酸素ガス流量をマ
スフローコントローラなどで正確に制御しても、バーナ
の移動に伴なうゆらぎが炎に発生し、光ファイバカプラ
の特性にばらつきが発生することが避けられないことで
ある。しかも、バーナを移動させるために、単位時間当
りにファイバに加える熱量が小さく、融着・延伸に時間
がかかるという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、バーナの移動機構を不要とし、また、延伸時にお
いて光ファイバの融着部に正確な温度分布を与えること
ができる光ファイバカプラ製造方法を提供することを目
的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明は、複数本の光ファイバを、バーナにより加熱し
、融着、延伸する光ファイバカプラの製造方法において
、光ファイバの軸方向に沿うように配置され、且つ、光
ファイバの延伸中心より外側に向けて孔径を小さくした
複数のノズル孔を有するバーナにより加熱するとともに
、延伸時に融着部分を分割可能な筒で包囲して加熱を行
なうことを特徴とするものである。

前記筒として、半割の石英パイプを用いることができる
。

（作　用）先ず、加熱温度について説明する。

一般に、バーナのノズル先端の孔径ｄが大きくなると、
一定ガス圧ｐの下では、ガス流量ｑは、ｄ２に比例する
。また、燃焼ガスの混合比を一定にした場合のガス流量
ｑと燃焼による熱量（すなわち、温度Ｔ）との関係は、
比例関係になる。したがって、ガス圧と混合比が一定の
場合には、ノズルの孔径と燃焼の温度の関係に一定の関
係が存在し、バーナの孔径を変えることにより温度を制
御することができる。

次に、カブラの製造を行なう上で重要となる温度分布に
ついて説明する。

ステップインデックス型の光ファイバを例にとると、光
フアイバ中を伝搬する光は、コアとクラッドの界面で全
反射を繰り返す。光ファイバカプラにおいては、第３図
に示すように、光ファイバをテーパー形状に加工するた
め、光がコアとクラッドの界面で全反射する角度θが徐
々に大きくなっていく。全反射現象は、界面の両側の媒
質の屈折率できまる角度θＣ以下で起こるので、伝搬方
向の距離をＺ、コア径をｄとすると、△ｄ／△Ｚ（テー
パー角）が大きくなると光が全反射を起こさずに漏れて
しまう。このため、△ｄ／△Ｚは、ある値以下にする必
要がある。発明者らが実験したところによれば、過剰損
失を０．１ｄＢ以下にするためには、△ｄ／△２を４０
μｍ　／　ｍ　ｍ以下にする必要がある。これを実現す
るには、光ファイバの約５ｍｍ近い領域に対してゆるや
かな温度勾配を与える加熱手段が必要となる。

本発明では、バーナとして、光ファイバの軸方向に沿う
ように配置され、かつ、光ファイバの延伸中心より外側
に向けて孔径を小さくした複数のノズル孔を有するバー
ナを用いたことにより、バーすを固定したままで、光フ
ァイバに対して適当な温度分布を与えることができるも
のである。

また、延伸時に融着部分を分割可能な筒で包囲して加熱
を行なうことにより、バーナにより与えられる温度分布
を歪みなく融着部分に与えることができる。

（実施例）第１図（Ａ）は、本発明の光ファイバカプラ製造方法に
適用される光ファイバカプラの製造装置の加熱機構の概
略の説明図である。図中、１は光ファイバの被覆部分、
２は被覆を除去したガラス部分、３はクランプ、４はバ
ーナ、５はバーナのノズル部である。バーナのノズル部
に設けられるノズル孔は、同図（Ｂ）に示すように、５
個のノズル孔を有している。中央の孔の径をｄ。、その
外側の２つの孔の径をｄ工、さらに外側の２つの孔のｄ
２とし、中央の孔とその外側の２つの孔との間隔をｌよ
、前記外側の２つの孔とさらに外側の２つの孔との間隔
を１□とすれば、ｄ０≧ｄ１≧ｄ２のように、ノズル孔を中央を大きくし、外側に行くにつ
れて対称的により小さくすることにより中央が高く、外
側に向かって低くなる温度分布を形成できる。ノズル孔
の間隔１８，１□も温度分布に関与するから、これらを
適当に選ぶことにより、所望の温度分布を形成できる。

孔の数が５個に限られるものでないことは明らかであろ
う。

融着工程においては、第１図（Ａ）に示すように、被覆
部分１を除去した複数本の光ファイバのガラス部分２を
クランプ３で揃え、光ファイバに対して一定の距離に配
置したバーナ４により、定温器の燃焼ガスおよび酸素ガ
スを供給して点火し、一定時間加熱融着する。

次の延伸工程を第２図に示す。図中、１は光ファイバの
被覆部分、２はガラス部分、４はバーナ、６は石英アー
ム、７は半割石英パイプ、８は石英板、９は半割の石英
パイプの風防である。第１図における光ファイバのガラ
ス部分２を挟持していたクランプ３を光ファイバから離
し、融着した光フアイバ部分を肉厚が０．５〜２．Ｏｒ
ｉｍの石英の半割パイプ７を、間隔が５ｍｍ以上ある石
英アーム６により保持し、融着部分が納まるように石英
アームを移動し、石英板８により蓋をし、さらに風防９
を上部よりかぶせ、上述したバーナ４によって加熱する
。この時、光ファイバには一定張力が付加され、この張
力により光ファイバを加熱延伸し、光ファイバカプラを
製造する。延伸量の制御は、バーナ４を光ファイバ２と
一定距離に配置し、ガス流量を制御することにより行な
った。

アームの間隔を５ｍｍ以上としたのは、上述したように
、５ｍｍ以下の場合、延伸時のファイバのテーパー形状
を特性に必要となるだけなめらかにすることができなく
なるためである。

また、バーナの温度分布を形成しても、石英のアームが
温度分布を歪めてしまうので、バーナでそのまま加熱し
たのでは、十分になめらかなテーパ一部分が得られない
。この理由から石英パイプを用いたが、これを半割とし
、石英板で蓋をするようにしたから、融着部分を納める
のが容易となった。これを用いることにより、光ファイ
バに加わる風圧をなくし、延伸時の熱量のバラツキを減
少でき、安定にカブラの製造ができる。風防および石英
の蓋も延伸時の炎のゆらぎを減少させるために有効であ
る。半割の石英パイプの肉厚も０゜５ｍｍ以下では、１
０〜２０回の延伸に用いただけで、表面、形状の変形が
生じ、長時間の使用に耐えられない。また、２ｍｍ以上
となると、石英パイプが十分に熱量を吸収して、保温効
果が生じるため、延伸停止をガス流量の制御で行なうこ
とが難しくなる。したがって、石英の半割パイプの肉厚
は、０．５〜２ｍｍ程度が適当である。

試作例として、カットオフ波長０．７５μｍ。

ＭＦＤ＝９μｍ、波長０．８５μｍ、クラッド径１２５
μｍ±１．被覆した仕上径０．２５ｍｍの単一モード光
ファイバを用いて、波長０．８３μｍにおいて５０％の
分岐比の光ファイバカプラをテーパー長１を変えて、風防を用いずに、（ａ）１〜３ｍｍを　３０本（ｂ）１〜５ｍｍを２００本（ｃ）１〜７ｍｍを２００本風防を用いて、（ｄ）１〜７ｍｔｎを２００本の４種を試作した。

用いたバーナの形状は、第１図（Ｂ）におけるｄｏ　＝
０．８ｍｍｄ工＝０．７ｍｍｄｚ＝０．６ｍｍ１１＝１□＝１．５ｍｍバーナと光ファイバとの相対距離は、１７ｍｍ融着時ガ
ス流量は、メタンガスが７５ｃｃ／分酸素ガスが１５０ｃｃ／分延伸張力は、３．０ｇ融着・延伸時間は、１０〜１２０秒用いた半割の石英パイプは、内径１．２ｍｍ肉厚が０．
７ｍｍ、石英アームの間隔は、３〜７ｍｍ、石英板は０
．７ｍｍ厚、風防は、内径１２ｍｍ、肉厚１ｍｍのもの
をそれぞれ用いた。

上述の試作したもののテーパー形状を第４図に示すが、
テーパー長１が５ｍｍ以上であると、過剰損失が０．２
ｄＢ以下のものが歩留まり９５％であった。

第５図は、過剰損失の累積度数分布表を示す。

風防と蓋を用いずテーパー長３ｍｍのものは、曲線ａに
示す結果で、実用レベルである０、５ｄＢ以下のものは
ほとんどなかったが、テーパー長が５ｍｍ、７ｍｍのも
のは、ｂ、ｃのように十分の特性が得られた。風防と蓋
をして作成したテーパー長７ｍｍのｄは、さらに良好な
特性であった。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、バー
ナの軸方向の移動がないため、炎が安定しており、融着
条件のばらつきを減少させることができ、光ファイバカ
プラを高い歩留まりで製造することができる。融着・延
伸時間も、バーナを移動させる方法では、３〜５分を要
したのに対して、本発明によれば、バーナファイバに加
わる単位時間当りの熱量が多いため、１０〜１２０秒と
短時間ででき、安価に光ファイバカプラを製造できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の製造方法に用いられるバーナの説明
図、第２図は、延伸状況の説明図、第３図は、作用の説
明図、第４図、第５図は、試作した光ファイバカプラの
特性の説明図である。１・・・光ファイバの被覆部分、２・・・ガラス部分、
３・・・クランプ、４・・・バーナ、５・・・ノズル部
、６・・・石英アーム、７・・・半割石英パイプ、８・
・・石英板、９・・・風防。

Claims

【特許請求の範囲】

　複数本の光ファイバを、バーナにより加熱し、融着、
延伸する光ファイバカプラの製造方法において、光ファ
イバの軸方向に沿うように配置され、かつ、光ファイバ
の延伸中心より外側に向けて孔径を小さくした複数のノ
ズル孔を有するバーナにより加熱するとともに、延伸時
に融着部分を分割可能な筒で包囲して加熱を行なうこと
を特徴とする光ファイバカプラの製造方法。