JPH0465326A

JPH0465326A - 光ファイバの熱拡散方法

Info

Publication number: JPH0465326A
Application number: JP2173978A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Haibara; 灰原　正; Michito Matsumoto; 松本　三千人; Takeshi Nakajima; 毅中嶋; Hiroaki Hanabusa; 花房　広明
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-03-02
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JP2843654B2

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、光ファイバ中のコアのドーノマントを、効果
的にしかも均質かつ広範囲に熱拡散させ、光ファイバの
モードフィールド直径を拡大させるための光ファイバの
熱拡散方法に関するものである。

（従来の技術）従来、光ファイバ同士を接続する方法としては、一般的
に融着接続法とコネクタ接続法が使用されている。この
両者の接続技術において、光ファイバ内部のコアの軸合
わせ精度は、主にこの光ファイバの外径精度に依存して
いる点が共通している。

従って、外径の異なる光ファイバ相互を接続する際には
、ある程度の軸ずれを発生することになるが、この軸ず
れ量によって接続損失の大きさがほぼ決定されると言っ
てよい。

マーキュース（Ｍａｒｃｕｓｅ　）ζよ、光ファインく
コアの軸ずれ量と接続損失の関係について解析的に検討
した。

第２図は、このマーキュースの理論に基づく、一般的に
使用されている単一モード光ファイノくに対する光ファ
イバコアの軸ずれ量と接続損失との関係を示すグラフで
ある。第２図において、横軸は軸ずれ量を、縦軸は接続
損失をそれぞれ表している。ま７５、パラメータとして
は、単一モード光ファイバのモードフィールド直径Ｗを
選択している。

第２図から分かるように、接続損失を低減するためには
、軸ずれ量を小さくすることは勿論、定の軸ずれ量が発
生している場合では、なるべくモードフィールド直径Ｗ
の大きな光ファイバを用いることが重要である。

ところで、光ファイバの軸ずれ量を低減するためには、
光ファイバ自体の製造精度を向上させて幾何学的に軸合
わせ精度を向−トさせれば良いが、現状の製造精度１２
５±１μｍ以下に外径偏差を抑えることは極めて困難で
ある。また、モードフィールド直径Ｗの大きな光ファイ
バを使用するほど、必然的に接続損失は低減するのであ
るが、伝送特性、信頼性の観点からモードフィールド直
径Ｗの大きさは約１０μｍに規定されている。

そこで、従来は、光ファイバの接続点近傍のみを加熱し
て、光ファイバコア中のドーパントを熱拡散させてモー
ドフィールド直径Ｗを拡大し、接続損失の低減を図った
試みがなされている。

この熱拡散によるモードフィールド直径の拡大は、原理
的には規格化周波数Ｖの値が一定となるためにモード次
数が一定であり、伝送特性の変化なくして接続損失を低
減することが可能である。

従来の具体的な熱拡散方法としては、放電による方法や
ガスバーナを用いる方法等が広く用いられている。

第３図は、放電によって光ファイバを加熱する方法の説
明図で、図中、１は光ファイバ、２は放電電極、３は放
電路である。光ファイバ１の放電加熱は、安定な加熱状
態が得られるため、周知のように光ファイバの融着接続
方法に広く用いられている。

また、第４図は、ガスバーナを用いて光ファイバを直接
加熱する方法の説明図で、図中、１は光ファイバ、４は
ガスバーナ、５は火炎である。この方法では、火炎５の
広がりにより光ファイバ１の軸方向に比較的広範囲に加
熱することが可能である。

（発明が解決しようとする課題）ところで、実際に光ファイバを加熱してモードフィール
ド直径Ｗを拡大するためには、光ファイバの軸方向に亘
っである程度広範囲にしかも均一に光ファイバを加熱し
、さらに一定時間だけ光ファイバを熱拡散が起こる軟化
点温度程度に保持する必要がある。

しかしながら、例えば、上記放電加熱による方法では、
放電路３の幅が相対的に狭いため、加熱部分が極めて狭
く、この狭い範囲でしかドーパントを熱拡散できない。

そのため、伝搬パワーは、この部分でモードフィールド
を拡大することなく元の形状を保ったまま接続点を通過
することになる。即ち、接続点での軸ずれの影響を緩和
することが困難であるという問題点があった。

また、この問題点を解決するためには、光ファイバ１の
軸に沿って放電路３を移動させたり、間欠的に放電を繰
り返す必要が生じる等、放電加熱による方法は、実用的
な方法とはなり得なかった。

また、ガスバーナによる直接加熱による方法では、火炎
５自体が不安定であること、火炎内部の温度分布が大き
いこと、燃焼ガス流量の僅かな変動で温度が太き（変化
することから均一な拡散を行うことが困難であった。

さらに、ガスバーナ４て加熱を行った場合、燃焼ガス中
に含まれる不純物かガスの流動によってガラス表面、即
ち、光ファイバ１の表面を侵食し、光ファイバ１の信頼
性を低下させるという問題点かあった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、均質にかつ広範囲に亘って光ファイバのモー
ドフィールド直径を拡大することができる光ファイバの
熱拡散方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、請求項（１）では、光ファイ
バをコアが熱拡散を起こす温度に加熱し、一定時間だけ
当該温度を保持することにより、当該光ファイバ中のコ
アのドーパントを熱拡散させ、そのモードフィールド直
径を拡大させる光ファイバの熱拡散方法において、光フ
ァイバ近傍に加熱板を配置し、当該加熱板からの輻射熱
によって当該光ファイバを加熱するようにした。

また、請求項（２）では、前記光ファイバを複数の加熱
板により一定間隔を保持して挟み込むようにした。

また、請求項（３）では、前記加熱板を筒状となし、当
該加熱板内に光ファイバを挿入するようにした。

（作　用）請求項（１）によれば、加熱板の温度は、加熱状態にお
いて全体に亘って光ファイバのコアに熱拡散を起こさせ
る温度以上に保持される。加熱板は、その表面から保持
温度に応じた輻射熱を発する。

これにより、光ファイバは、加熱板の輻射熱の広範囲に
亘る−様な雰囲気中に晒され、軸方向の所定の長さに亘
って均一に、かつ、安定に加熱される。

また、請求項（２）によれば、光ファイバは、複数の加
熱板による輻射熱の混合雰囲気中に晒される。

また、請求項（３）によれば、光ファイバは、軸方向の
所定の長さのみならず、周方向全体に亘って、均一な温
度雰囲気中に晒される。

（実施例）第１図は、本発明に係る光ファイバの熱拡散方法の第１
の実施例を説明するだめの図であって、従来例を示す第
４図と同一構成部分は、同一符号をもって表す。即ち、
１は光ファイバ、４は加熱源としてのガスバーナ、５は
ガスバーナ４の火炎である。

６は加熱板で、その上面６１の近傍、例えば数ａｎ以内
に光ファイバ１が近接配置され、下面６２側にガスバー
ナ４が配置されている。加熱板６としては、例えば、白
金やダンゲステン等の金属製、ガラス製あるいは黒鉛ま
たはジルコニア等の無機物製やセラミック製の板状のも
のが用いられ、その寸法は、光ファイバ１の軸方向の加
熱範囲が最適な範囲となるように選定される。

上記構成において、ガスバーナ４の火炎５によって、加
熱板６の下面６２が直接加熱される。加熱板６は熱伝導
によって全体的に、例えば１５００℃以上まで昇温し、
これに伴う放射熱を発するようになる。

これにより光ファイバ１は、加熱板６の上面６１からの
輻射熱による−様な雰囲気中に晒され、例えば、１３０
０℃程度に加熱される。

この加熱状態が一定時間（例えば１０〜１５分）保持さ
れ、光ファイバ１中のコアのドーパント（例えば、Ｇｅ
）が熱拡散する。これにより、光ファイバ１のモードフ
ィールド直径が拡大されることになる。

以上説明したように、本第１の実施例によれば、光ファ
イバ１をガスバーナ４の火炎５で直接加熱せず、火炎５
で加熱板６を加熱し、この加熱に伴う加熱板６からの輻
射熱の広範囲に亘る−様な雰囲気中に晒すので、ガスバ
ーナ４の火炎５が時間的に少々不安定なものであっても
、光ファイバ１を軸方向の所定の長さに亘って、均一に
、かつ、安定して加熱することができる。即ち、広範囲
に亘って均一に熱拡散を起こさせることができる。

また、加熱板６を介在させているので、燃焼ガス中の不
純物により先ファイバ１の表面を侵食する等の悪影響を
も除去できる利点がある。

また、第５図に示すように、本発明方法を多心光ファイ
バテープ１ａに適用することもできる。

この場合、複数本の光ファイバ１を一度に均一に加熱す
ることが可能であり、極めて効率的である。

なお、本第１の実施例では、加熱源としてガスバーナ４
を用いたが、これに限定されるものではなく、放電、抵
抗体ヒータあるいはレーザ等を用いても上記と同様の効
果が得られることはいうまでもない。

また、第５図において、加熱板６を平板状のものとした
が、その形状は曲面状に整形されたものを用いても、上
記効果と同様の効果を得ることができる。

第６図は、本発明に係る光ファイバの熱拡散方法の第２
の実施例を説明するための図である。

本第２の実施例が前記第１の実施例と異なる点は、光フ
ァイバ１の軸を中心として対称となる位置に、−組の加
熱板５ａ、　　６ｂ、ガスバーナ４ａ。

４ｂを配置したことにある。

このような構成においては、光ファイバ１の両側から光
ファイバ１を加熱板６ａ、６ｂの輻射熱の雰囲気中に晒
し、加熱することができるので、第１の実施例の効果に
加え、出力の小さなガスバナを使用しても高温度状態を
実現できるとともに、温度分布をより均一に保つことが
できる。

なお、本第２の実施例が多心光ファイバテープにも適用
できることはいうまでもない。

第７図は、本発明に係る光ファイバの熱拡散方法の第３
の実施例を説明するための図で、７は加熱板を示してい
る。

本第３の実施例が前記第１の実施例と異なる点は、円筒
状に加工した加熱板７を用いたことにある。このため、
光ファイバ１は、この円筒状の加熱板７中に挿入する形
で配置される。

本第３の実施例によれば、前記第１及び第２の実施例の
効果に加えて、光ファイバ１を軸方向のみならず、周方
向の全体に亘って均一な温度雰囲気中に晒すことができ
るので、より均一な加熱が可能である。

（発明の効果）以上説明したように、請求項（１）によれば、光ファイ
バ辷傍に加熱板を配置し、当該加熱板からの輻射熱によ
って当該光ファイバを加熱するようにしたので、光ファ
イバを軸方向の所定の長さに亘って、均一に、かつ、安
定して加熱することができ、しかも複数本の光ファイバ
を一度に均一に、かつ、安定して加熱することもできる
。従って、光ファイバの熱拡散によるモードフィールド
直径の拡大を容易に、かつ、安定に実現できる。

また、請求項（２）によれば、光ファイバを複数の加熱
板により一定間隔を保持して挟み込むので、上記請求項
（１）の効果に加えて、温度分布をより均一に保つこと
ができる。

また、請求項（３）によれば、加熱板を筒状となし、当
該加熱板内に光ファイバを挿入するので、光ファイバを
軸方向のみならず周方向の全体に均一な温度雰囲気中に
晒すことができ、より均一な加熱が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ファイバ熱拡散方法の第１の実
施例を説明するための図、第２図は単一モード光ファイ
バに対する光ファイバコアの軸ずれ量と接続損失との関
係を示すグラフ、第３図は従来の放電による熱拡散方法
を説明するための図、第４図は従来のガスバーナによる
熱拡散方法を説明するための図、第５図は本発明方法の
多心光ファイバテープへの適用例を示す図、第６図は本
発明方法の第２の実施例を説明するための図、第７図は
本発明方法の第３の実施例を説明するための図である。図中１・・・光ファイバ、１ａ・・・多心光ファイバテ
プ、４，４ａ・・・ガスバーナ、５・・・火炎、６，６
ａ、５ｂ、７・・・加熱板。１光ファイバ本発明の第１の実施例の説明図第１図朝ずれ置（μｍ）光ファイ／亡アの軸ずれ雪と接続損失との関係を示すグ
ラフ第図本発朋方法の多心光ファイバテープへの適用例を示す図
第図放電加熱にまる従来方法の説１１ズ第３図ンガスパナ加熱による従来方法の説明図杢児明の第２の実施例の説明図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ファイバをコアが熱拡散を起こす温度に加熱し
、一定時間だけ当該温度を保持することにより、当該光
ファイバ中のコアのドーパントを熱拡散させ、そのモー
ドフィールド直径を拡大させる光ファイバの熱拡散方法
において、光ファイバ近傍に加熱板を配置し、当該加熱板からの輻
射熱によって当該光ファイバを加熱することを特徴とす
る光ファイバの熱拡散方法。
（２）前記光ファイバを複数の加熱板により一定間隔を
保持して挟み込むようにした請求項（１）記載の光ファ
イバの熱拡散方法。
（３）前記加熱板を筒状となし、当該加熱板内に光ファ
イバを挿入する請求項（１）記載の光ファイバの熱拡散
方法。