JPH05323148A - 連結ファイバー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再現性よく製造でき、特別のファイバーを標
準的寸法で円形断面で連結でき、円形断面に集積され、
全ファイバーのコアが無傷であるように配置される連結
ファイバー装置の構造を提供することを目的とする。 【構成】波長平面カップリング或いは研磨カップリング
を用いる連結ファイバー装置において、複数個の波長平
面テイパー化された平坦側面を有する、コアを含むＤ字
形の断面を有する光ファイバーを、各々の平坦側面を互
いに合うように、結合フェルール（はめ輪）に挿入し
て、且つ、該各光ファイバーのコアは、そのフェルール
の中心に位置するようにし、挿入された該光ファイバー
の全部で、ほぼ環状形をなして結合していることを特徴
とする連結ファイバー装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光計測等に利
用する波長平面カップラー或いは研磨カップラーのよう
な光ファイバーの連結したファイバー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバーの接続方法は、着脱が不可
能な永久接続（スプライス）と、着脱が可能なコネクタ
接続とに大別される。永久接続は、いったん接続したら
再び分離する必要のない場合に使用され、融着接続と接
着接続が現在実用されている。いずれの接続方法でも、
低接続損失、接続部の長期安定性、低コスト及び接続作
業の簡便さと短い作業時間が求められており、且つ、そ
れらが重要なキイとなる。

【０００３】接続すべき光ファイバー端面同志を融着方
法は、低い損失で、長期の信頼性に優れた接続が確実に
できるため、現在接続方法として、最も多く使用されて
いるが、低損失と安定性を得るためには、融着前の光フ
ァイバー端面の切断状態が良好であること、即ち、端面
の平滑性、欠け、突起などがないことが条件である。こ
のような切断面を得ることは容易でない。

【０００４】また、光ファイバーを近接させ、加熱し軟
化したところで引っ張り、引き伸ばして溶接固定する方
法があり、ファイバーを９０°ひねって引っ張る方法、
２本のファイバーを近接させた上からＭＣＶＤで煤付け
してからコアプラスして作成する方法などがある。これ
らの溶接方法は、経時変化の問題が少なく、耐環境性の
良好なものを作ることができるが、製造時の制御性、再
現性に問題を残しており、いまだ実用化されていない。

【０００５】このように光ファイバー同志を結合すると
きに、波長平面を結合し或いは研磨面同志を結合するよ
うな連結ファイバー装置の構成においては、ファイバー
クラッディングの部分とコア部分を正確に配置すること
ができる構造が困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、特
別のファイバーを標準的寸法で円形断面で連結でき、特
別のファイバーは、円形断面に集積され、全ファイバー
のコアが無傷であるように配置される連結ファイバー装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために、波長平面カップリング或いは研
磨カップリングを用いる連結ファイバー装置において、
複数個の波長平面テイパー化された平坦側面を有する、
コアを含むＤ字形の断面を有する光ファイバーを、各々
の平坦側面を互いに合うように、結合フェルール（はめ
輪）に挿入して、且つ、該各光ファイバーのコアは、そ
のフェルールの中心に位置するようにし、挿入された該
光ファイバーの全部で、ほぼ環状形をなして結合してい
ることを特徴とする連結ファイバー装置を提供する。

【０００９】一般的に言えば、光ファイバー装置は、全
ての光ファイバーが同等であるＮ個の入力光ファイバー
とＭ個の出力光ファイバーを有する”ブラック・ボック
ス”を成している。光ファイバーは、同じでないと、互
換性のあるシステム・ファイバーを結合或いはスプライ
ス（組み継ぎ）する必要があるために、光ファイバーは
同等のものである。

【００１０】本発明の連結ファイバー装置は、”ファイ
バー・ベース”のもので、即ち、上記のブラック・ボッ
クスが、ファイバー自体からなり、それらは、何らかの
方法で、局部的に変成され、処理されたものである。例
えば、融着テイパー・カップラーは、Ｎ個入力ポートと
Ｎ個出力ポートを有する２Ｎ個のポートとすることがで
き、局部的に、互いに融着され、テイパー化されたＮ個
の同等の非変成ファイバーよりなるものである。

【００１１】特に、本発明の連結ファイバー装置におい
て、特に関心のあるものは、（イ）４個のポートの波長
平面融着テイパー化カップラー、（ロ）４ーポートの研
磨されたカップラー、及び（ハ）モード形状変換器であ
る。（イ）の場合、２つの同一の単一モードファイバー
の１つが、どちらかを研磨し、固定し、２つのファイバ
ーを互いにテイパー結合する前に、テイパー化或いはエ
ッチングすることにより、局部的に変成結合される。
（ロ）の場合に、２つの同一の単一モード或いは多重モ
ードのファイバーを、両方とも、ほぼ半円形断面に研磨
し、そして、互いに、融着或いは積層されることにより
結合される。（ハ）の場合には、ファイバーを、逆側を
研磨し、角状形にし、平面テイパー化されたときに、平
面テイパーにされる円形コア及び角形モード形の間に、
モード形アダプターとして作用する角状形にするもので
ある。

【００１２】円形ファイバーを、本発明の連結ファイバ
ー装置の構成にするために平面研磨するときに、該ファ
イバーの残りの部分の円形で寸法的な集積化物は、ファ
イバー装置の平面研磨されたファイバーである理由によ
り、干渉し合う。連結ファイバー装置を再現性良く製造
することにおいて、研磨されたファイバーの量は、厳格
な許容内で、次から次に製造できることが重要である。
このような必要性は、安全にするのが困難であり、ま
た、組み立てるのにまったく長ったらしくなる。このよ
うな組み立てを工業化することは、説明したような標準
的な円形ファイバーを局部的に変形することに依存して
いる。

【００１３】ファイバー・ベースの装置を構成、組み立
てる方法の他のものとして、１以上のファイバーを、そ
の標準的円形から変形する必要があり、それは、工業的
な利用でないものである。即ち、ファイバー製造段階で
特別に変形されたファイバーを作成するためであり、そ
の許容性は、制御が非常に容易である。長さ方向にわた
り同じ断面を有する変形ファイバーを、キロメータのオ
ーダーで供給できるべきるである。特別のファイバー
は、従来、４ポートの波長平坦カップラー及び研磨され
たファイバー・カップラーの製造と特性を研究する実験
道具として、使用されているが、上記に説明したよう
に、工業的には利用されていなかった。

【００１４】このような利用がない理由は、装置のファ
イバーと一般的に円形であるシステムファイバーの間を
結合すること或いはスプライス結合することのいずれか
による光学的接続の互換性の必要性である。即ち、本発
明の連結ファイバー装置は、ファイバー・ベースの装置
を、特別のファイバーから製造する新規な装置であり、
それは、装置ファイバーと標準的ファイバーの間を、光
学的に接続する互換性を有するとともに、装置間の再現
性を確保するものである。

【００１５】本発明による連結ファイバー装置の変形
は、次のようなものである。波長平坦カップラー及び研
磨カップラーのような連結ファイバー装置を作成する場
合に、ファイバー・クラッディングの部分を、残りのフ
ァイバーの円形或いは寸法の集積化を行なうことなく、
除去できるように、ファイバーを変形するものである。
その場合、ファイバーの残り部分は、円形の周辺を半分
より多くに接触せしめる。本発明により、光ファイバー
は、特別のファイバーが、標準的な円形ファイバーとし
て、正確に同じ連結ファイバー装置で、結合することが
できるということを利用するものである。これは、連結
ファイバー装置の光学配置を行なうファイバーの円形集
積体であり、完全円形の必要性はない。特別のファイバ
ーと標準的なファイバーの間に接続するときの接続損失
は、２つの標準的なファイバーの間のものと同じであ
る。

【００１６】標準的な光ファイバーは、ポリマージャケ
ットと他のケーブル保護管で取り囲まれたガラス円筒形
よりなる。他の特徴は、周辺のクラッディング領域より
高い屈折率を有するコア領域よりなる円筒形である。コ
ア直径は、ファイバーが単一モードである場合、約１０
μｍである。そして、ファイバーが多重モードの場合、
約５０〜１００μｍである。標準的な通信ファイバー
は、ファイバーが単一モード或いは多重モードのいずれ
にもかかわらず、１２５μｍのクラッディング直径を有
するものである。

【００１７】以上の説明のように、本発明の連結ファイ
バー装置に従って、ファイバーを組み立てる場合、ファ
イバーの変形が必要であり、それは、クラッディング部
分であり、コアは、常に、その大きさと形状を変えない
ものである。本発明の連結ファイバー装置の１つでは、
２つの円筒状フェルール（はめ輪）を長さ方向に精密に
配置したもので、そこに、接続すべきファイバーの端部
を挿入する。それにより、ファイバーは、フェルールを
通して、非常に正確に裸にされた円形孔の中に保持され
る。光学的接続特性は、連結ファイバー装置中のファイ
バーのコアの配置に依存しており、逆に、ファイバー直
径とフェルール孔の各々の許容量に依存している。

【００１８】いずれ場合も、コア配置の特性は、フェル
ールの正確な孔中に完全円形ファイバーを有することに
依存しないが、ファイバーコアをセンターに保持される
ように、十分に周辺部を完全円形にすることに依存して
いる。特別なファイバーにおいて、ファイバーの円形周
辺部を、許されたコア配置は、きれいな半円形にするよ
りも、完全円形にすることが良い。

【００１９】方向性カップラー、即ち、光ファイバーを
連結する場合において、１つの導波路でのエネルギー伝
搬と関係する電界は、隣接の連結された導波路中を伝搬
するエネルギーとオーバーラップするように配置され、
エネルギー交換が２つの導波路間で行なわれる。光学導
波路においては、光クラッデング機能の１つは、それと
干渉できるものと光学界（オプチカル フィールド）と
の距離と垂直であり、従って、更なる光源損失を与え
る。光ファイバー方向性カップラー或いはＹー結合器を
製造する場合、即ち、光ファイバー同志が連結する場
合、クラッディングの距離のこの効果は、カップリング
領域を与えるために、ある長さにわたり、部分的に抑制
することを必要とする。クラッディングの部分的抑制
は、研磨或いはエッチング、或いはファイバーをテイパ
ー化することにより、クラッディング部分を物理的に除
去することにより達成される。即ち、研磨された光ファ
イバーを溶融し、互いに結合し、厚い保護クラッディン
グの下に埋めて、連結する連結方法。それにより、光フ
ァイバーを連結し、厚い保護クラッディングの下に埋め
ることにより、このようなカップラーの光学特性は、監
視され、所望の特性が得られるまで、融着は継続される

【００２０】本発明によると、安定で低損失の単一モー
ド・ファイバーを有する連結する製造方法を説明する。
２つの研磨された裸のファイバーのコアは、テイパー化
と同じ簡便さのある溶融方法により、互いに一致させる
ことができる。Ｄファイバー（Dyott,R.B.及びBelido,
J.の”Polarisation-holding directional coupler mad
e from elliptically cored fibre having a D-sectio
n”,Electron. Lett. 1983, 19, pp.601〜602参照)及び
二重コア・ファイバー（Scriffner,G.,Schneider,H.及
びSchunfre,G.の”Double-core single-mode optical f
ibre as directional coupler” Appl. Phys., 1980,2
3, pp.41〜45;参照)のような非標準的なファイバーに基
づいた減衰カップラーについても、本発明のように、標
準的ファイバーから製造されていないことに気が付いて
いる。

【００２１】連結すべきファイバー端部をテイパーにし
て、連結するテイパー法では、従来引き下げ処理が、フ
ァイバー直径を減らすために用いられる。この直径の低
減は、コア部分を小さくし、そして、光学界を広げるも
のである。このようなテイパー化処理は、エネルギーの
大部分がクラッディング界面により取り入れることがで
きるまで、継続するようにする。不幸なことに、多モー
ドファイバーのテイパー部分では、損失は低いが、連結
接続部分が長いために、元来損失ができ易い傾向があ
る。また、単一モードのファイバーでのテイパーは、”
マッチド−クラッディング”と称するファイバーに限定
される。従って、重要な分散−平均化ファイバーのよう
な特別の単一モードのファイバー及び高複屈折ファイバ
ーは、低い損失のテイパー化カップラー（連結）のため
に用いることができない。

【００２２】ファイバーテイパー化法によるファイバー
連結方法は、結合すべき２つ以上のファイバーを、フレ
ームに挿入し、引き伸ばすことにより、行なわれるもの
である。従って、この方法は、研磨／エッチングの代替
的方法であり、実験室で行なわれてきたので、主に、実
験室で使用されるものである。本発明は、研磨されたフ
ァイバー装置の製造に新たに使用でき、テイパー化方法
の簡単化したものと似ており、全てのファイバー型に適
用できる利点を有する。

【００２３】次に、本発明を具体的に実施例により説明
するが、本発明はそれらによって限定されるものではな
い。

【００２４】

【実施例】図１のａは、本発明の方法により、図２のａ
に示す断面のファイバーから作成された結合フェルール
（はめ輪）中のＤ型ファイバーの断面の写真である。こ
のファイバーは、波長平面カップラーの作成に適するも
のである。図１のｂは、本発明の方法により、図２のｂ
に示す断面のファイバーから作成された結合フェルール
中の特別のＤ型ファイバーの断面の写真である。この種
のファイバーは、研磨カップラーに適するものである。

【００２５】この両方とも、結合損失は、２つの環状フ
ァイバー間での結合損失と比べて、危なくないものであ
る。以上の例の両方とも、結合すべきファイバー、即
ち、特別なファイバーと環状ファイバーは、あらゆる点
で同じであるが、クラッディングの非環状性では同じで
ない。

【００２６】図２は、各光ファイバーの断面を各々を示
すものであり、円形光ファイバー断面に、多角形の一部
を構成できるように、多面を有するようにする。この各
多角面に、各々Ｄ字形の光ファイバーの平面部を結合す
る。本発明の連結ファイバー装置では、特別のファイバ
ーを標準的寸法で円形断面で連結するものである。特別
のファイバーは、円形断面に集積され、全ファイバーの
コアが無傷であるように配置される。これにより、特別
のファイバーは、標準的な結合フェルール中に挿入さ
れ、ファイバーのコアは、フェルールの中心に、全円フ
ァイバーのコアとして正確に配置される。Ｄ字形断面の
ファイバーの典型として、図２のａ、ｂに示すが、更
に、図２のｃ、ｄに示す断面でも用いることができる。
図２のｄの断面のものは、直方形モード形変換器に適す
るものである。以上に、本発明の連結ファイバー装置に
使用されるに一般的な許されるファイバーの形状を示し
た。

【００２７】図３は、本発明の光ファイバーの連結ファ
イバー装置の１例を示す斜視図である。即ち、２個入力
ポートと２個出力ポートを有する２×２個のポートとす
る融着テイパー・カップラーを作成することができる。
局部的に、互いに融着され、テイパー化された２個の同
等の非変成ファイバーよりなるものである。即ち、テイ
パー化されたファイバー１１を２個ずつ、結合フェルー
ル（はめ輪）１２中に挿入して、平面カップリングによ
る連結ファイバー処理である。そして、フェルール１１
に挿入された各ファイバー１１は、図示のように、各々
のコアをそのフェルールの中心に位置するようにして、
挿入された光ファイバーの全部で、ほぼ環状形をなして
結合している。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の接続のた
めのファイバー変形により、次のような顕著な技術的効
果が得られた。第１に、再現性よく製造できる連結ファ
イバー装置の構造が提供された。第２に、特別のファイ
バーを標準的寸法で円形断面で連結でき、特別のファイ
バーは、円形断面に集積され、全ファイバーのコアが無
傷であるように配置され、標準的な結合フェルール中に
挿入され、ファイバーのコアは、フェルールの中心に、
全円ファイバーのコアとして正確に配置される連結ファ
イバー装置を提供した。第３に、Ｄ字形断面のファイバ
ーを、直方形モード形変換器に適する連結ファイバー装
置で、一般的な許されるファイバーの形状を示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバーの連結ファイバー装置の
一部の断面の結晶構造を示す写真である。

【図２】本発明の光ファイバーの連結ファイバー装置に
使用される光ファイバーの各々の断面を示す。

【図３】本発明の光ファイバーの連結ファイバー装置の
１例を示す斜視図である。

フロントページの続き (72)発明者 マイケル オドンチャッハ アイルランド国、リメリック、プラッセイ テクノロジカル パーク、リメリック大 学、ライトウェーブ テクノロジイ リサ ーチ センター内 (72)発明者 テイモン バーク アイルランド国、リメリック、プラッセイ テクノロジカル パーク、リメリック大 学、ライトウェーブ テクノロジイ リサ ーチ センター内 (72)発明者 カラム クライヤン アイルランド国、リメリック、プラッセイ テクノロジカル パーク、リメリック大 学、ライトウェーブ テクノロジイ リサ ーチ センター内 (72)発明者 コンレス ハッセー アイルランド国、リメリック、プラッセイ テクノロジカル パーク、リメリック大 学、ライトウェーブ テクノロジイ リサ ーチ センター内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長平面カップリング或いは研磨カップ
   リングを用いる連結ファイバー装置において、 複数個の波長平面テイパー化された平坦側面を有する、
   コアを含むＤ字形の断面を有する光ファイバーを、各々
   の平坦側面を互いに合うように、結合フェルール（はめ
   輪）に挿入して、且つ、該各光ファイバーのコアは、そ
   のフェルールの中心に位置するようにし、挿入された該
   光ファイバーの全部で、ほぼ環状形をなして結合してい
   ることを特徴とする連結ファイバー装置。