JPH03214108A - ファイバ融着型光カプラの製造方法 - Google Patents

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】 概要 ファイバ融着型光カプラの製造方法に関し、広波長域な
ファイバ融着型光カプラの製造方法の容易化を目的とし
、 構造パラメータが異なる２本のシングルモードファイバ
を側面融着し、所定の外径になるまで融着部を延伸する
ようにして構成する。

産業上の利用分野 本発明はファイバ融着型光カプラの製造方法に関する。

光ファイバを伝送路として使用する光通信又は光伝送の
分野においては、伝送された光信号を複数の装置に分配
するために、或いは多重伝送に際して複数チャネルの多
重信号光を一本の光ファイバに導入するために、光カプ
ラが使用される。この種の光カプラとしては、レンズ及
びハーフミラ−等の光学要素を用いて構成される微小光
学系型のもの、導波路型のもの、及び複数（例えば２本
）の光ファイバを融着・延伸してなるファイバ融着型の
ものく光フアイバカプラ）が公知である。特に光伝送路
がシングルモード光ファイバである場合には、微小光学
系型又は導波路型であると、光ビームの変換に際して又
は光伝送路との接続に際しての損失が大きいので、この
ような用途には光伝送路に直接接続することのできるフ
ァイバ融着型光カプラが有利であるとされている。とこ
ろで、ファイバ融着型光カプラは、その動作原理上、分
岐比の波長依存性を呈するから、広波長域なファイバ融
着型光カプラを提供するには何らかの工夫が必要であり
、製造方法の最適化が模索されている。

従来の技術 第７図（ａ）は−船釣なファイバ融着型光カプラの構成
及び機能を説明するための図であり、同図（ｂ）は（ｂ
）　−（ｂ）線に沿った断面図である。このファイバ融
着型光カプラは、入力部２，４と、融着・延伸部６と、
出力部８．ｌＯとから構成されている。

融着・延伸部６においては、各光ファイバのコアに相当
する部分６ａ、６ｂの径が元のコア径よりも小さく、又
、これらの部分５ａ、５ｂが十分に接近しているので、
融着・延伸部６の長さ等に応じてモード結合が生じ、所
定の分岐比を得ることができるようになっている。即ち
、入力部２又は４から光パワーが２０　の信号光を入射
したときに、出力部８，１０からそれぞれ所定の分岐比
で光パワーＰＩ、Ｐ２　の光信号が出力されるものであ
る。

このような構成によれば、シングルモード光ファイバと
直接接続することができるので光パワーの損失が小さく
、又、構成部品が光ファイバだけなので温度及び湿度等
の使用環境条件に対する信頼性が高いということができ
る。なお、この先カプラの分岐比（カップリング率）は
、 １００・Ｐ　＋　／　（Ｐ　Ｉ＋　Ｐ２）　　又は１０
０・Ｐ２　／（ＰＩ＋Ｐ２）で表される。

従来、この種のファイバ融着型光カプラは、２本のシン
グルモードファイバを側面融着して融着部を延伸し、こ
の融着・延伸部を適当に補強することによって製造され
ていた。第８図（ａ）にカップリング率とカップリング
長（融着・延伸部の長さに対応）の関係を示す。所定波
長の光に対して、カンプリング長が長くなるに従って、
カップリング率が１００％、０％１１００％、・・・と
いうように連続的に変化するものである。このような関
係のもとに、波長依存性が少ない例えば３ｄＢ光カプラ
を実現するためには、カブプリング率が最初に５０％に
なった時点で延伸を停止するようにする（第８図（ａ）
におけるＡ点）。尚、カップリング率の波長依存性を積
極的に利用してファイバ融着型光合分波器を実現しよう
とする場合には、延伸に際してカップリング率が一回又
はそれ以上の回数１００％になる時点を経た後に延伸を
停止するようにする（例えば第８図（ａ）におけるＢ点
）。

発明が鳶り決しようとする課題 第８図（ａ）のＡ点で延伸を停止した場合、Ｂ点で延伸
を停止した場合と比較してカップリング率の波長依存性
は小さくはなるが、実際上、第８図ら）にＣで示すよう
に上記波長依存性は無視し得るものではない。即ち、カ
ップリング率５０％を与える波長λ、に対しては３ｄＢ
光カプラとして機能するが、カップリング率１００％を
与える波長λ２に対しては３ｄＢ光カプラとしては機能
しない。つまり、波長λ１近傍の波長の光に対してのみ
３［ＩＢ光カプラとして機能するのであって、この光カ
プラは広波長域ではない。

広波長域なファイバ融着型光カプラの従来の製遣方法を
第９図により説明する。この従来方法は、コア径、比屈
折率差等が同一な２本のシングルモードファイバ１２．
１４を用い、これらのうちの一方のファイバ１４を予め
加熱して延伸しておき、外径が細くなったシングルモー
ドファイバ１４と細くなっていないシングルモードファ
イバ１２とを側面融着した後に延伸するようにした方法
である。この方法によると、融着・延伸部における径が
異なるようになるから、最大カップリング率が１００％
にはならなくなる。その結果、第８図（ｂ）に破線りで
示すように前述の波長λ１．λ２に対するカップリング
率が例えば５０％程度でほぼ同一となり、広波長域な特
性が得られることになる。

しかしながら、この従来方法においては、予め一方のシ
ングルモードファイバを延伸しておく必要があるから、
製造工程が複雑になるという問題がある。また、予め延
伸された一方のシングルモードファイバの径がばらつい
ていると、得られる特性もばらつくという問題がある。

そこで、本発明は広波長域なファイバ融着型光カプラの
製造方法の容易化を目的としている。

課題を解決するための手段 第１図は本発明方法の説明図である。まず、同図（ａ）
に示すように、構造パラメータが異なる２本のシングル
モードファイバ１６．１８を側面融着する。次いで、同
図ら）に示すように、所定の外径になるまで融着部を延
伸する。

ここで、上記所定の外径は、例えば、使用され得る特定
波長（例えば１．３μｍ及び１．５５μｍ）の光に対す
る分岐比が概略等しくなるような外径とされる。

作　　　用 本発明方法においては、構造パラメータが異なるシング
ルモードファイバを用いているので、従来方法のように
予め一方のファイバを延伸することが不要となり、製造
方法が簡略化される。本発明方法にふいてシングルモー
ドファイバラ用いているのは、マルチモードファイバで
あると融着・延伸部におけるカップリングが不安定にな
るからである。構造パラメータが異なる２本のシングル
モードファイバを用いると、２本の同一なシングルモー
ドファイバを用いてそのうちの一方を予め延伸した場合
と同様の原理に従って、広波長域化が達成される。

実施例 以下本発明の詳細な説明する。

第２図により本発明方法の実施に使用することができる
ファイバ融着型光カプラの製造装置を説明する。前述の
シングルモードファイバ１６．１８は、微動台２０．２
２により保持されており、互いに側面で密着するように
されている。微動台２０は、固定部２０ａと、シングル
モードファイバ１６．１８を保持して固定部２０ａに対
して図中の左右方向に移動可能な移動部２０ｂとから構
成されており、微動台２２も同様に固定部２２ａ及び移
動部２２ｂとから構成されている。シングルモードファ
イバ１６．１８のうちの一方、例えばシングルモードフ
ァイバ１８の一端には半導体レーザモジュール等の光源
２４が接続されている。

また、シングルモードファイバ１６．１８の他端側には
それぞれ光パワーメータ２６．２８が接続されている。

３０は０２　　　Ｈ２バーナ等のバーナであり、微動台
２０．２２により保持された部分の間にてシングルモー
ドファイバ１６．１８を部分的に加熱する。バーナ３０
によりシングルモードファイバ１６．１８を部分的に加
熱しながら微動台の移動部２０ｂ、２２ｂを微動させて
ゆくと、シングルモードファイバ１６．１８の側面同士
が融着されると共に融着部分及びその近傍が延伸され、
融着・延伸の度合に応じて光パワーメータ２６．２８に
より測定される光強度が変化するので、所望のカップリ
ング率となるまで加熱及び延伸を行うものである。融着
・延伸部の外径（長径及び短径のうち例えば短径）は、
無接触式のレーザ外径測定器３２により測定することが
できる。

構造パラメータが異なる２本のシングルモードファイバ
１６．１８として、第１実施例では、カットオフ波長が
異なる２本のシングルモードファイバを用いる。カット
オフ波長は、それよりも大きい波長では基本モードのみ
が伝搬し、それ以下の波長では他モードも伝搬するよう
な波長であり、このカットオフ波長λＣは次式で与えら
れる。

λｃ＝２πａ（ｎ、　　−ｎ２’）”’　／２．４０５
　　　・・・（１）ここで、ａはコア径、ｎｌ　　はコ
ア屈折率、ｎ２　はクラッド屈折率である。

カットオフ波長λ、が異なる２本のシングルモードファ
イバの例を第３図に示す。いま、一方のシングルモード
ファイバ１６のコア径がａ１、コア屈折率がｎｌいクラ
ッド屈折率がｎ１２であるとし、他方のシングルモード
ファイバ１８のコア径がａ２　、コア屈折率が１２１、
クラッド屈折率が１２２であるとする。このとき、両フ
ァイバ１６．１８のカットオフ波長が異なるための必要
十分条件は、ａｔ（ｎ、、　　’−ｉ１，２２）Ｉ／２
　　≠ａ２（ｎ２＋２−ｎ２ａ’ν／２　　　　、、、
（２）である。カットオフ波長の具体的な例としては、
１．１５μｍと１．２０μｍを選択することができる。

このように構造パラメータが異なる２本のシングルモー
ドファイバ１６．１８を側面融着して、融着部の外径が
延伸前の外径の１／４〜１／２程度となるまで延伸を行
うと、所要の波長範囲において、最大カップリング率が
１００％にはならなくなり、この最大カップリング率を
与える波長は、最終的な融着・延伸部の外径又は長さに
応じて設定し得るようになる。融着・延伸部の外径が当
初の１／４以下となるまで延伸を行うと、構造パラメー
タが異なることによる作用が生じにくくなるので、本発
明方法の実施には不適である。また、融着・延伸部の外
径が当初の１／２以上の外径となるまでしか延伸を行わ
ないと、良好なカップリングが生じないので、同じく本
発明方法の実施には不適である。

第４図に第１実施例により得られる光カプラのカップリ
ング率（％）と波長（μｍ）との関係を示す。Ａ、Ｂ、
Ｃで示される特性曲線は、この順に融着・延伸後の外径
が増大してゆく場合についての特性曲線である。この実
施例では、波長１３μｍ及び１．５５μｍの光に対する
分岐比（カップリング率）が概略等しくなるような外径
となるまで延伸がなされている。こうすることにより、
上記波長にて波長分割多重伝送を行うに際して、各波長
の光に対して概略同一の分岐比による分岐を行うことが
できるようになる。

ところで、構造パラメータが異なる２本のシングルモー
ドファイバを用いた場合、少なくとも、そのいずれかの
構造パラメータは光伝送路として使用されているシング
ルモードファイバの構造パラメータとは異なるものにな
る。構造パラメータが異なるソングルモードファイバ同
士を接続する場合、接続損失が増大することがあるから
、この問題に対処することが望ましい。そこで、このよ
うな損失の増大を防止し得る構成として第２実施例を説
明する。

この実施例においては、一方のシングルモードファイバ
１６は、第５図（ａ）に示すように、第１のコア１６ａ
と、第１のコア１６ａより低屈折率な第２のコア１６ｂ
と、第２のコア１６ｂより低屈折率なりうγド１６Ｃと
を備えて構成されている。

他方のシングルモードファイバ１８も同様の屈折率関係
を有する第１のコア１８　ａと第２のコア】８ｂとクラ
ッド１８ｃとを備えて構成されている。

そして、一方のシングルモードファイバの第２のコア１
６ｂの直径が２ｒ３、他方のシングルモードファイバの
第２のコア１８ｂの直径が２ｒ２　とするときに、ｒｌ
　　≠ｒ２　となるようにされている。

このように第２のコアの径が異なる２本のシングルモー
ドファイバについて融着・延伸を行ってゆくと、第１の
コア径の減少に伴ってモードフィールドは第１のコアか
らはみ出すようになるが、この第１のコアからはみ出し
たモードフィールドは第２のコアによって制限されるよ
うになる。そしてこの第２のコアの径は両シングルモー
ドファイバで異なるから、前実施例と同様に所要の波長
範囲内において最大カップリング率が１００％とはなら
ない状態を実現することができ、広波長域化が達成され
る。この場合、融着・延伸されていない部分について第
１のコア１６ａ、１８ａの径及び屈折率は等しくしてお
くことができるので、こうした場合には接続損失が増大
する恐れはない。

第２実施例において使用するシングルモードファイバの
例としては、モードフィールド径が通常のシングルモー
ドファイバと同等の１０μｍで共通し、第２のコアの直
径が２５μｍ、３５μｍのものとすることができる。融
着・延伸部の外径が約１５μｍとなるまで延伸を行った
結果、第６図に示すように、波長１．３μｍ及び１．５
５μｍにおいてカップリング率が５０％となるような特
性の光カプラが得られた。融着・延伸部の外径を異なら
せることによって、３０％〜８０％程度の範囲にある種
々のカップリング率を得ることができるが、第１のコア
にモードトラップされた状態が維持されて第２のコアの
作用が生じないことを防止するためには、融着・延伸部
の外径が延伸前の１／３以下になるようにすることが望
ましい。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、広波長域なファイ
バ融着型光カプラの製造方法が容易化されるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の説明図、 第２図は本発明方法の実施に使用することができるファ
イバ融着型光カプラの製造装置の説明図、第３図は第１
実施例における構造パラメータの説明図、 第４図は第１実施例における特性を示すグラフ、第５図
は第２実施例における構造パラメータの説明図、 第６図は第２実施例における特性を示すグラフ、第７図
はファイバ融着型光カプラの説明図、第８図はファイバ
融着型光カプラの製造方法の説明図、 第９図は広波長域なファイバ融着型光カプラの従来の製
造方法の説明図である。 １６．１８・・・シングルモードファイバ。 ８ （０） ６ ８ （ｂ） １６．１８’　　シン２゛１ビートフアイバ本し乞朗ｆ
Ｊユ夫のＳえ９目圀 第１図 尖洸（、ｆｌＪＭ置の説明図 第２図 第１お化イタ１１てわ［する講謹）ぐラメーノの蕃わ月
圀第３図 第１寡杷イタＪにおけろｖ目１と示Ｊクラフ第４図 第２夫Ｊ也イ１３　Ｅ８器する旧（正）匂メ一りの幻も
日月圀第５図 第２尖施１ｊｌ　＋＝わけｂ手生・江乏示７グラフ第６
図 （Ｇ） ファイバＭｆｉ５！：辷カプラのｉｆ、−ａ月圀第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、構造パラメータが異なる２本のシングルモードファ
   イバ（１６、１８）を側面融着し、所定の外径になるま
   で融着部を延伸するようにしたことを特徴とするファイ
   バ融着型光カプラの製造方法。 ２、上記構造パラメータは、コア径をａ、コア屈折率を
   ｎ＿１、クラッド屈折率をｎ＿２とするときに、 λ＿Ｃ＝２πａ（ｎ＿１＾２−ｎ＿２＾２）＾１＾／＾
   ２／２．４０５で表されるカットオフ波長λ＿Ｃである
   ことを特徴とする請求項１に記載のファイバ融着型光カ
   プラの製造方法。 ３、上記シングルモードファイバ（１６、１８）は第１
   のコア（１６ａ、１８ａ）と該第１のコア（１６ａ、１
   ８ａ）より低屈折率な第２のコア（１６ｂ、１８ｂ）と
   該第２のコア（１６ｂ、１８ｂ）より低屈折率なクラッ
   ド（１６ｃ、１８ｃ）とを備え、 上記構造パラメータは上記第２のコア（１６ｂ、１８ｂ
   ）の径であることを特徴とする請求項１に記載のファイ
   バ融着型光カプラの製造方法。 ４、上記所定の外径は波長１．３μｍ及び１．５５μｍ
   の光に対する分岐比が概略等しくなるような外径である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフ
   ァイバ融着型光カプラの製造方法。