JPH0348204A - ファイバ融着型光デバイス製造用バーナ及び該バーナを用いたファイバ融着型光デバイスの製造方法 - 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 ファイバ融着型光デバイス製造用バーナ及び該バーナを
用いたファイバ融着型光デバイスの製造方法に関し、 主として過剰損失等の特性の安定化及び製造歩留まりの
向上を目的とし、 ファイバ融着型光デバイス製造用バーナにあっては、燃
料ガスノズル内に複数の酸素ガスノズルを設けてなるフ
ァイバ融着型光デバイス製造用バーナにおいて、燃料ガ
スと平行に不活性ガスを噴出する不活性ガスノズルを上
記燃料ガスノズルの周囲の少なくとも光ファイバ長手方
向両側部に設けて構戒し、ファイバ融着型光デバイスの
製造方法にあっては、互いに側面で密着するように保持
された複数の光ファイバを上記バーナにより加熱して融
着・延伸するようにして構戒する。

産業上の利用分野 本発明はファイバ融着型光デバイス製造用バーナ及び該
バーナを用いたファイバ融着型光デバイスの製造方法に
関する。

光ファイバを伝送路として使用する光通信等の分野にお
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、光カブラが使
用される。この種の光カプラとしては、レンズ及びハー
フミラー等の光学要素を用いて構戊される微小光学系型
のもの、導波路型のもの及び、複数（例えば二本）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が
公知である。特に光伝送路がシングルモードファイバか
らなる場合には、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
接接続することが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。一方、ファイバ融着型光カプラは
、その融着・延伸部の形状によっては、分岐比の波長依
存性を呈するので、この特性を積極的に利用して、ファ
イバ融着型光合波器としての用途も拡がっている。これ
ら光カブラ、光合波器等のファイバ融着型光デバイスに
あっては、製造条件、特に加熱及び延伸についての製造
条件が直接的に過剰損失、分岐比、分岐比の波長依存性
等の特性に影響を及ぼすので、製造用装置、製造方法の
最適化が模索されている。

従来の技術 第８図はファイバ融着型光デバイスの従来の一般的な裏
造方法の説明図である。並設された光ファイバ１０２．
１０４をバーナ１０６によって部分的に加熱して融着し
、光ファイバ１０２．１０４を矢印方向に延伸すること
によって融着・延伸部を形或するものである。バーナ１
０６として最も一般的なものは０２　　　Ｈ２　バーナ
であり、その代表的な構造としては、水素ガスが流通す
る燃料ガスノズル１０８内にこれよりも小径な酸素ガス
を導くための複数の酸素ガスノズル１１０を内蔵した構
造である。

上記製造方法により製造されたファイバ融着型光デバイ
ス１１２は、第９図に示すように、光人力部１１４．１
１６と、光出力部１１８．１２０と、融着・延伸部１２
２とから構或されている。

融着・延伸部１２２においては、各光ファイバのコアに
相当する部分の径が元のコア径よりも小さく、また、こ
れらの部分が十分に接近しているので、モード結合が生
じ、光の波長等に応じた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、光入力部１１４又は１１６から光パワーがＰ０の
信号光を入射したときに、光出力８Ｂｌ１８．１２０か
らそれぞれ所定の分岐比で光パワーＰ１Ｐ，の光信号が
出力されるものであり、このときの過剰損失は、 １　０１ｏｇ　（　（Ｐ＋＋　Ｐ２）　／　Ｐｏ）で表
され、又、分岐比は光入力部１１４からの光入力に対し
て、 １　０　０　Ｐ２／　（Ｐ，＋Ｐ２） で表される。

発明が解決しようとする課題 従来のファイバ融着型光デバイス製造用バーナ又はその
バーナを用いた製造方法にあっては、通常、不完全燃焼
状態で燃料ガスを燃焼させているので、バーナの炎の外
周部分において燃料ガスが周囲の空気中の酸素と混合し
て局所的に高温となり、本来バーナの部分の中央部にて
最初に光ファイバ同士が融着すべきところ、炎の外周部
分にて融着が開始され、得られる融着・延伸部の形状が
不均一になり易い。融着・延伸部の形状が不均一になる
と、過剰損失等の特性が不安定になり、或いは魁造歩留
まりが低下する。

そこで、ファイバ融着型光デバイスにおける過剰損失等
の特性の安定化及び製造歩留まりの向上を発明の第１の
目的とする。

ところで、ファイバ融着型光カプラの分岐比の波長依存
性が大きいと、つまり、分岐比が波長の変化に対応して
変化するものであると、この光カプラを実用する上で不
便である。即ち、温度変化等に応じて光源の波長が変化
するようなシステムにおいては、常に所望の分岐比を得
ることが困難になる。

そこで、分岐比の波長依存性が小さいファイバ蝕着型光
カプラの製造に適したファイバ融着型光デバイスの製造
方法の提供を発明の第２の目的とする。

課題を解決するための手段 第１の目的を達戒するためのファイバ融着型光デバイス
製造用バーナは、燃料ガスノズル内に複数の酸素ガスノ
ズルを設けてなるファイバ融着型光デバイス製造用バー
ナにおいて、燃料ガスと平行に不活性ガスを噴出する不
活性ガスノズルを上記燃料ガスノズルの周囲の少なくと
も光ファイバ長手方向両側部に設けて構威される。

また、第１の目的を達威するためになされたファイバ融
着型光デバイスの製造方法は、互いに側面で密着するよ
うに保持された複数の光ファイバを上記ファイバ融着型
光デバイス製造用バーナにより加熱して融着・延伸する
ようにしたものである。

第２の目的を達威するためのファイバ融着型光デバイス
の製造方法は、光ファイバを融着・延伸するに際して、
不活性ガスの噴出量を延伸の途中で増大させるようにし
たものである。

作　　　用 燃料ガスと平行に不活性ガスを噴出する不活性ガスノズ
ルを燃料ガスノズルの少なくとも光ファイバ長手方向両
側部に設けることによって、燃料ガスがバーナの炎の外
周部で空気中の酸素と直接的に混合することが防止され
、炎の外周部分が局所的に高温になることが防止される
。従って、このような構戊のバーナを用いてファイバ融
着型光デバイスを製造することによって、過剰損失等の
特性が不安定になるおそれがなく、しかも、製造歩留ま
りが向上する。

ところで、ファイバ融着型光カプラの分岐比の波長依存
性を小さくするためには、融着・延伸部の中央部の径を
小さく　（例えば１０μｍ以下〉する必要がある（“Ｆ
ｕｓｅｄ　Ｃｏｕｐｌｅｒｓ　ｏｆ　Ａｒｂｉｔｒａｒ
ｙＣｒｏｓｓ−Ｓｅｃｔｉｏｎ　”εｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ，２３．
　ｐｐｌ０７９）。一方、過剰損失を小さく抑えるため
には、融着・延伸部のテーパ率（ファイバ軸方向におけ
るコア径の変化率〉を小さくする必要があるために、従
来は、ある程度の加熱幅をもったバーナを用いる必要が
あった。このため、従来技術による場合には、過剰損失
を小さく抑えるためには、分岐比の波長依存性がある程
度大きくなることを許容せざるをえなかった。

これに対し、光ファイバを融着・延伸してファイバ融着
型光カブラを製造するに際して、不活性ガスの噴出量を
延伸の途中で増大するようにすれば、融着・延伸部の中
央部の径を十分小さくすることができるので分岐比の波
長依存性を小さく抑えることができる。この場合には、
次の理由により過剰損失が増大する恐れはない。即ち、
過剰損失の増大に寄与するテーパ率は、一般に、融着・
延伸部の外径が元の外径の１／３〜２／３程度の範囲に
あるときのテーバ率であるから（“Ｑｕａｎｔｉｆｙｉ
ｎｇ　Ｌｏｓｓ旧ｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｉｎ
ｇｌｅ−！Ｊｏｄｅ　ＦｉｂｅｒＴａｐｅｒｓ”　Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．２２
，　Ｎｏ，１７．ｐｐ９１２　）　、上記方法のように
不活性ガスの噴出量を延伸の途中で増大させて、融着・
延伸部の外径がある程度小さくなってから、テーパ率が
増大したとしても、過剰損失が増大する恐れはない。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は発明の実施例を示すファイバ融着型光デバイス
製造用バーナの斜視図である。２は例えば直径８ＩＩＩ
Ｉ１の円形断面を有する内筒であり、４は内筒２に内接
する形で設けられた楕円断面形状を有する外筒である。

内筒２の内部は燃料ガスノズル６とされ、内筒２と外筒
４との間の相対する部分には２つの不活性ガスノズル８
が形威されている。燃料ガスノズル６は、外筒４に貫通
し内筒２の内部に開口する燃料ガス供給管ｌＯと連通し
ており、燃料ガス供給管ｌＯから内筒２内に供給された
Ｈ２（水素）等の燃料ガスは、このバーナの上部に導か
れるようになっている。不活性ガスノズル８は、外筒４
に開口する不活性ガス供給管１２に連通しており、不活
性ガス供給管ｌ２から供給されたＮ，（窒素）等の不活
性ガスは、２つの不活性ガスノズル８に均等に導かれる
ようになっている。内筒２の内部にはこの実施例では８
本の酸素ガスノズル１４が立設されており、この酸素ガ
スノズル１４は、外筒４及び内筒２を貫通する酸素ガス
供給管１６にそれぞれ接続されている。

第２図（ａ）に燃料ガス及び酸素ガスを供給し不活性ガ
スを供給しないときの両方の不活性ガスノズル８を横切
る方向の加熱温度分布を示す。この場合、燃料ガス及び
酸素ガスの供給量が不完全燃焼状態であると、過剰水素
ガスが周囲の空気中の酸素により燃焼してバーナの炎の
外周部が局所的に高温になる。同図（ｂ）に燃料ガス、
酸素ガス及び不活性ガスを供給したときの同方向につい
ての加熱温度分布を示す。この場合、過剰の燃料ガスが
周囲の空気と直接混合することがないので、バーナの炎
の外周部が局所的に高温になることがない。

例えばファイバ融着型光カプラを製造する場合には、光
ファイバ２０．２２をこれらが互いに側面で密着するよ
うに保持して部分的な加熱を行い、側面部分同士の融着
がなされてから適当な延伸速度で延伸するようにすれば
良い。この場合、分岐比をモニタリングしながら延伸を
行うことによって、所望の分岐比のファイバ融着型光カ
プラを得ることができる。

第２図（ａ）に示すような加熱温度分布であると、第３
図（ａ）に示すように、光ファイバ２０．２２が延伸に
先立ち融着されるときに、ファイバ長手方向の２カ所に
融着部が形戊され、延伸した後に融着・延伸部の形状が
不良になることがある。これに対し、第２図（ｂ）に示
すような加熱温度分布であると、第３図（ｂ）に示すよ
うに、光ファイバ２０．２２を融着するに際して、加熱
部の中央部に未融着部分が残ることがないので、融着・
延伸部の形状が不良になる恐れがない。なお、第３図わ
）は光ファイバ２０．２２を第ｌ図に示したバーナにお
ける不活性ガスノズル８の配列方向に保持して融着を行
ったときのものである。

このように、本実施例によれば、複数のファイバ融着型
光デバイスを製造したときに、融着・延伸部の形状を均
一にすることができるので、製造歩留まりが向上する。

具体的には、過剰損失が０．２ｄＢ以下のファイバ融着
型光カプラを９０％以上の歩留まりで製造することがで
きるようになった。

この実施例では２本の光ファイバを用いてファイバ融着
型光デバイスを製造する場合について説明したが、３本
以上の光ファイバを用いてファイバ融着型スターカプラ
等を製造する場合にも上記バーナ又は製造方法を用いる
ことができる。また、燃料ガスとしては水素ガスの他に
ブタンガス、プロパンガス等の炭化水素ガスを用いるこ
とができる。不活性ガスというのは、燃焼に寄与しない
ガスという意味である。

第１図に示したバーナのノズル形状は、円形断面を有す
る内筒２に対して円形断面を有する外筒４を押し潰すこ
とによって楕円断面形状にして不活性ガスノズル８を形
戒するようにしているが、この他に第４図に示すような
ノズル形状も採“用可能である。同図（ａ）に示すノズ
ル形状は、内筒２及び外筒４の断面形状を同心円状とし
、これらの間に２つの仕切部材２４を介在させることに
よって、相対する位置に不活性ガスノズル８を形或する
ようにしたものである。又、同図（ロ）に示したノズル
形状は、同じく同心円断面形状を有する内筒２及び外筒
４との間に仕切部材を設けずに全周を不活性ガスノズル
としたものである。

第５図は、分岐比の波長依存性が小さいファイバ融着型
光カプラの製造に適した製造装置の実施例を示す図であ
る。２０．２２は融着・延伸すべき光ファイバであり、
こらのうちの一方、例えば光ファイバ２２の一端側には
ＬＤ（半導体レーザ）光源２６が、また、他端側にはそ
れぞれ光パワーメータ２８．３０が接続されている。３
２．３４は光ファイバ２０．２２を保持する微動台であ
り、それぞれ固定部３２ａ．３４ａ及び移動部３２ｂ．
３４ｂからなる。３６は第１図に示したバーナでアリ、
マスフローコントローラ３８．４０．４２によりそれぞ
れ水素ガス、酸素ガス及び窒素ガスの流通を調整して、
加熱温度及び有効加熱範囲を変化させることができるよ
うになっている。４４は非接触型の外径測定器であり、
融着・延伸部の中央部の外径を測定する。４６は制御部
であり、光パワーメータ２８．３０からの光強度信号及
び外径測定器４４からの外径データ並びに記憶されてい
る制御プログラムに基づいて、各供給ガスの供給量及び
延伸速度を制御する。

この実施例で通常の製造方法又は製造装置と異なる点は
、不活性ガスノズルを備えたバーナ３６を用い、蝕着・
延伸に際して窒素、アルゴン等の不活性ガスを噴出させ
、その噴出量を調整することによって、加熱温度を大き
く変えずに゜ファイバ長手方向の有効加熱範囲を制御す
るようにした点である。不活性ガスの噴出量が増大する
にしたがって、バーナの炎の周辺部における燃焼が抑制
され、ファイバ長手方向の有効加熱範囲が小さくなる。

延伸の初期段階においては、不活性ガスの噴出量を小さ
くしてファイバ長手方向の有効加熱範囲を大き＜シ、テ
ーパ率が小さくなるようにする。

これは過剰損失を低く抑えるためである。そして、融着
・延伸部の外径が元の外径の２７３程度になった時点で
、不活性ガスの噴出量を増大させ、ファイバ長手方向の
有効加熱範囲を狭くする。このように延伸の途中から不
活性ガスの噴出量を増大させるようにしているのは′、
前述したように、融着・延伸部の外径が所定の外径より
も小さくなってからはテーパ率が過剰損失の増大に大き
く影響しないからである。

第６図（ａ）に不活性ガスの噴出量を制御しない場合の
融着・延伸部の形状を示す。また、同図わ）に本実施例
による融着・延伸部の形状を示す。分岐比の設計値及び
延伸長さが同一である場合、同図（ａ）に示した融着・
延伸部の中央部の外径ａと比較して、同図ら）に示した
融着・延伸部の中央部の外径ｂは小さくなる。その結果
、過剰損失を増大させることなしに分岐比の波長依存性
を抑制することができる。

この実施例では、不活性ガスの噴出量が延伸の初期段階
の０．７倍程度となるように制御した。

その結果、分岐比が５０％になった時点で融着・延伸部
の中央部の外径が従来約２０μｍであったものが、約６
μｍまで減少した。第７図にこのときの分岐比の波長依
存性を示す。Ａで示される曲線は従来例についてのもの
、Ｂで示される曲線は本実施例によるものである。従来
例と比較して本実施例によれば分岐比の波長依存性が改
善されたことが明らかである。なお、このときの過剰損
失の増大はほとんどみられなかった。

発明の効果 燃料ガスと平行に不活性ガスを噴出する不活性ガスノズ
ルを燃料ガスノズルの周囲の少なくとも光ファイバ長手
方向両側部に設けて構成されるファイバ融着型光デバイ
ス製造用バーナを使用することにより、即ち、互いに側
面で密着するように保持された複数の光ファイバを上記
バーナにより加熱して融着・延伸してファイバ融着型光
デバイスを製造することにより、過剰損失等の特性が安
定化し、製造歩留まりが向上する。

また、光ファイバを融着・延伸するに際して、不活性ガ
スの噴出量を延伸の途中で増大させることにより、過剰
損失を増大させることなしに、分岐比の波長依存性が小
さいファイバ融着型光カブラを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例を示すファイバ融着型光デバイス製造用
バーナの斜視図、 第２図は実施例の作用の説明図、 第３図は実施例の効果の説明図、 第４図はノズル形状の他の例を示す図、第５図はファイ
バ融着型光カプラの製造装置の実施例を示す図、 第６図は第５図に示した実施例の作用を説明するための
図、 第７図は第５図に示した実施例の効果を説明するための
図、 第８図及び第９図は従来技術の説明図である。 ６・・・燃料ガスノズル、 ８・・・不活性ガスノズル、 ｌ４・・・酸素ガスノズル、 ２０．２２・・・光ファイバ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料ガスノズル（６）内に複数の酸素ガスノズル
   （１４）を設けてなるファイバ融着型光デバイス製造用
   バーナにおいて、 燃料ガスと平行に不活性ガスを噴出する不活性ガスノズ
   ル（８）を上記燃料ガスノズル（６）の周囲の少なくと
   も光ファイバ長手方向両側部に設けたことを特徴とする
   ファイバ融着型光デバイス製造用バーナ。
2. （２）互いに側面で密着するように保存された複数の光
   ファイバ（２０、２２）を請求項１に記載のバーナによ
   り加熱して融着・延伸するようにしたことを特徴とする
   ファイバ融着型光デバイスの製造方法。
3. （３）光ファイバ（２０、２２）を融着・延伸するに際
   して、不活性ガスの噴出量を延伸の途中で増大させるよ
   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
   造に適した請求項２に記載の方法。