JPH0675135A - 異種ファイバの融着接続方法 - Google Patents
異種ファイバの融着接続方法Info
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- JPH0675135A JPH0675135A JP4250496A JP25049692A JPH0675135A JP H0675135 A JPH0675135 A JP H0675135A JP 4250496 A JP4250496 A JP 4250496A JP 25049692 A JP25049692 A JP 25049692A JP H0675135 A JPH0675135 A JP H0675135A
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Landscapes
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 モードフィールド径の異なる光ファイバの融
着接続方法、特にふっ素クラッドシングルモード光ファ
イバと石英クラッド光ファイバとの追加熱処理を適正に
行い、接続損失を低減させる。 【構成】 クラッドガラスがふっ素を含んだ石英ガラス
であるふっ素クラッドシングルモード光ファイバと、こ
のふっ素クラッドシングルモード光ファイバよりも大き
なモードフィールド径をもちクラッドガラスが純粋な石
英ガラスである石英クラッド光ファイバを融着接続する
に当たり、主放電融着して接続した後接続部に追加熱処
理を行う融着接続方法において、追加熱処理時間と共に
熱処理温度を高くすることを特徴とする異種ファイバの
融着接続方法である。
着接続方法、特にふっ素クラッドシングルモード光ファ
イバと石英クラッド光ファイバとの追加熱処理を適正に
行い、接続損失を低減させる。 【構成】 クラッドガラスがふっ素を含んだ石英ガラス
であるふっ素クラッドシングルモード光ファイバと、こ
のふっ素クラッドシングルモード光ファイバよりも大き
なモードフィールド径をもちクラッドガラスが純粋な石
英ガラスである石英クラッド光ファイバを融着接続する
に当たり、主放電融着して接続した後接続部に追加熱処
理を行う融着接続方法において、追加熱処理時間と共に
熱処理温度を高くすることを特徴とする異種ファイバの
融着接続方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、モードフィールド径
の異なる光ファイバの融着接続に関するものであり、特
にふっ素クラッドシングルモード光ファイバと石英クラ
ッド光ファイバの融着接続方法に関するものである。
の異なる光ファイバの融着接続に関するものであり、特
にふっ素クラッドシングルモード光ファイバと石英クラ
ッド光ファイバの融着接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｅｒイオンを活性媒体として使用したフ
ァイバ型光増幅器（ＥＤＦＡ）は、「光ファイバの最低
損失波長域である１．５５μｍ帯に増幅領域が存在し、
半導体レーザ（ＬＤ）を用いた比較的小さい励起パワー
で、高利得、高出力、低雑音が達成でき、高波長域であ
る偏波依存性が殆どない。」といった数多くの特徴を備
えているため、第二世代の光通信技術を担うキーテクノ
ロジーの一つとして近年注目を集め、ここ数年の間に長
足の進歩を遂げている。
ァイバ型光増幅器（ＥＤＦＡ）は、「光ファイバの最低
損失波長域である１．５５μｍ帯に増幅領域が存在し、
半導体レーザ（ＬＤ）を用いた比較的小さい励起パワー
で、高利得、高出力、低雑音が達成でき、高波長域であ
る偏波依存性が殆どない。」といった数多くの特徴を備
えているため、第二世代の光通信技術を担うキーテクノ
ロジーの一つとして近年注目を集め、ここ数年の間に長
足の進歩を遂げている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ファイバ型光増幅器
（ＥＤＦＡ）の高効率化を図るためには、Ｅｒドープ光
ファイバに入射した励起パワーをなるべく有効に使用す
ることが重要である。最近の研究により高効率化のため
にファイバ構造としては、モードフィールド径を絞って
励起パワー密度を上げた構造が望ましいということが指
摘されている。しかし、こうした小モードフィールド径
のＥｒドープ光ファイバを外部の光ファイバと直接接続
すると、モードフィールド径のミスマッチから大きな接
続損失が生じ、Ｅｒドープ光ファイバ内部で高利得を実
現しても、それを外部に十分に引き出すことができない
といった問題がある。
（ＥＤＦＡ）の高効率化を図るためには、Ｅｒドープ光
ファイバに入射した励起パワーをなるべく有効に使用す
ることが重要である。最近の研究により高効率化のため
にファイバ構造としては、モードフィールド径を絞って
励起パワー密度を上げた構造が望ましいということが指
摘されている。しかし、こうした小モードフィールド径
のＥｒドープ光ファイバを外部の光ファイバと直接接続
すると、モードフィールド径のミスマッチから大きな接
続損失が生じ、Ｅｒドープ光ファイバ内部で高利得を実
現しても、それを外部に十分に引き出すことができない
といった問題がある。
【０００４】モードプロファイルの形としてガウス型を
仮定すると、モードフィールド径の異なるシングルモー
ド光ファイバ同士を接続した場合の接続損失は、次式で
表される。
仮定すると、モードフィールド径の異なるシングルモー
ド光ファイバ同士を接続した場合の接続損失は、次式で
表される。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで、ｗ1 ，ｗ2 は２本の光ファイバの
モードフィールド径である。
モードフィールド径である。
【０００７】図１は、モードフィールド径が３．５μｍ
および５μｍのＥｒドープ光ファイバに接続する外部光
ファイバのモードフィールド径を変化させた場合に予想
される接続損失を、上式を利用して計算したものであ
る。例えば、モードフィールド径＝５μｍのＥｒドープ
光ファイバをモードフィールド径＝８μｍの分散シフト
ファイバに接続した場合、接続損失は１箇所当り約１ｄ
Ｂとなり、また、モードフィールド径＝３．５μｍのＥ
ｒドープ光ファイバとモードフィールド径＝１０μｍの
シングルモード光ファイバとを接続した場合には４ｄＢ
にもなる。
および５μｍのＥｒドープ光ファイバに接続する外部光
ファイバのモードフィールド径を変化させた場合に予想
される接続損失を、上式を利用して計算したものであ
る。例えば、モードフィールド径＝５μｍのＥｒドープ
光ファイバをモードフィールド径＝８μｍの分散シフト
ファイバに接続した場合、接続損失は１箇所当り約１ｄ
Ｂとなり、また、モードフィールド径＝３．５μｍのＥ
ｒドープ光ファイバとモードフィールド径＝１０μｍの
シングルモード光ファイバとを接続した場合には４ｄＢ
にもなる。
【０００８】Ｅｒドープ光ファイバと外部光ファイバを
低損失で接続するためには、接続部で両者のモードフィ
ールド径の整合をとることが必要である。モードフィー
ルド径を拡散させる方法としてコアドーパントの熱拡散
を利用する方法があげられる。〔Ｋ．Ｓｈｉｒａｉｓｈ
ｉ ｅｔ ａｌ．：Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．，ｖｏｌ．１８，ｐ１１５１（１９９０）参
照〕。この方法を用いれば、Ｅｒドープ光ファイバの入
出射端部のモードフィールド径を拡大して外部光ファイ
バのモードフィールド径に一致させることが可能であ
る。しかし、実際にこの方法でモードフィールド径の拡
大を行ったところ、熱処理中に光ファイバに曲がりが生
じやすく、その後の融着接続を低損失で行うことが難し
いという問題があった。
低損失で接続するためには、接続部で両者のモードフィ
ールド径の整合をとることが必要である。モードフィー
ルド径を拡散させる方法としてコアドーパントの熱拡散
を利用する方法があげられる。〔Ｋ．Ｓｈｉｒａｉｓｈ
ｉ ｅｔ ａｌ．：Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．，ｖｏｌ．１８，ｐ１１５１（１９９０）参
照〕。この方法を用いれば、Ｅｒドープ光ファイバの入
出射端部のモードフィールド径を拡大して外部光ファイ
バのモードフィールド径に一致させることが可能であ
る。しかし、実際にこの方法でモードフィールド径の拡
大を行ったところ、熱処理中に光ファイバに曲がりが生
じやすく、その後の融着接続を低損失で行うことが難し
いという問題があった。
【０００９】これを改善した方法として、Ｅｒドープ光
ファイバと外部光ファイバを融着接続した後で、接続部
に追加熱処理する方法が提案されている〔Ａ．Ｗａｄａ
ｅｔ ａｌ．：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ
ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ
Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（Ｓｎｏｗｍ
ａｓｓ Ｖｉｌｌａｇｅ ＣＯ），ＯＳＡ，ＦＤ３（１
９９１）参照〕。
ファイバと外部光ファイバを融着接続した後で、接続部
に追加熱処理する方法が提案されている〔Ａ．Ｗａｄａ
ｅｔ ａｌ．：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ
ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ
Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（Ｓｎｏｗｍ
ａｓｓ Ｖｉｌｌａｇｅ ＣＯ），ＯＳＡ，ＦＤ３（１
９９１）参照〕。
【００１０】通常、Ｅｒドープ光ファイバのクラッドガ
ラスはふっ素が添加されているため、コアドーパントの
拡散速度は、クラッドガラスが純粋石英である通常のシ
ングルモード光ファイバのそれに比べて大きな値とな
る。従って、Ｅｒドープ光ファイバとＥｒドープ光ファ
イバより大きなモードフィールド径のシングルモード光
ファイバを同一条件で熱処理すると、ある時間において
両者のモードフィールド径が一致する。しかし、この方
法により検討を行ったところ、「低損失となるまでの
追加熱処理時間が１０分以上かかり作業効率が悪い。
追加熱処理中に接続部に曲がりが生じ損失が増加す
る。」等の問題が生じた。
ラスはふっ素が添加されているため、コアドーパントの
拡散速度は、クラッドガラスが純粋石英である通常のシ
ングルモード光ファイバのそれに比べて大きな値とな
る。従って、Ｅｒドープ光ファイバとＥｒドープ光ファ
イバより大きなモードフィールド径のシングルモード光
ファイバを同一条件で熱処理すると、ある時間において
両者のモードフィールド径が一致する。しかし、この方
法により検討を行ったところ、「低損失となるまでの
追加熱処理時間が１０分以上かかり作業効率が悪い。
追加熱処理中に接続部に曲がりが生じ損失が増加す
る。」等の問題が生じた。
【００１１】この発明の目的は、前述した追加熱処理工
程の適正化を行い、接続損失を大幅に低減できる融着接
続方法を提供することにある。
程の適正化を行い、接続損失を大幅に低減できる融着接
続方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は、クラッドガ
ラスがふっ素を含んだ石英ガラスであるふっ素クラッド
シングルモード光ファイバと、このふっ素クラッドシン
グルモード光ファイバよりも大きなモードフィールド径
をもちクラッドガラスが純粋な石英ガラスである石英ク
ラッド光ファイバを融着接続するに当たり、主放電融着
して接続した後接続部に追加熱処理を行う融着接続方法
において、追加熱処理時間と共に熱処理温度を高くする
ことを特徴とする異種ファイバの融着接続方法である。
また、上記追加熱処理時間にわたり接続部に光ファイバ
長手方向の引っ張り張力を加えることを特徴とする異種
ファイバの融着接続方法である。
ラスがふっ素を含んだ石英ガラスであるふっ素クラッド
シングルモード光ファイバと、このふっ素クラッドシン
グルモード光ファイバよりも大きなモードフィールド径
をもちクラッドガラスが純粋な石英ガラスである石英ク
ラッド光ファイバを融着接続するに当たり、主放電融着
して接続した後接続部に追加熱処理を行う融着接続方法
において、追加熱処理時間と共に熱処理温度を高くする
ことを特徴とする異種ファイバの融着接続方法である。
また、上記追加熱処理時間にわたり接続部に光ファイバ
長手方向の引っ張り張力を加えることを特徴とする異種
ファイバの融着接続方法である。
【００１３】
【作用】この発明では、追加熱処理工程において熱処理
温度を熱処理時間と共に高めること、さらに、本工程時
に接続部に光ファイバ長手方向の引張り張力を加えるこ
とにある。これらによって、作業時間が短くなり、さら
に追加熱処理中の光ファイバの曲がりもなくなる。
温度を熱処理時間と共に高めること、さらに、本工程時
に接続部に光ファイバ長手方向の引張り張力を加えるこ
とにある。これらによって、作業時間が短くなり、さら
に追加熱処理中の光ファイバの曲がりもなくなる。
【００１４】
【実施例】ゴアドーパントの熱拡散によって拡大した熱
処理後のコア径は次の式で表される。
処理後のコア径は次の式で表される。
【００１５】
【数２】
【００１６】ここで、ｒ1 は熱処理前のコア径、Ｄは拡
散係数、ｔは処理時間である。上式から処理時間ｔを短
くするには、拡散係数Ｄを大きくすればいいことがわか
る。拡散係数Ｄを大きくするには熱処理温度を高めるこ
とが有効である。しかし、このような観点から熱処理温
度を高める実験検討を行ったところ、高い温度で熱処理
を行うと、ガラス融点が低いＥｒドープ光ファイバの方
が捻れて損失が増加するという結果が得られた。
散係数、ｔは処理時間である。上式から処理時間ｔを短
くするには、拡散係数Ｄを大きくすればいいことがわか
る。拡散係数Ｄを大きくするには熱処理温度を高めるこ
とが有効である。しかし、このような観点から熱処理温
度を高める実験検討を行ったところ、高い温度で熱処理
を行うと、ガラス融点が低いＥｒドープ光ファイバの方
が捻れて損失が増加するという結果が得られた。
【００１７】ここで更に捻れに関して検討を進めたとこ
ろ、「熱処理時間と共に熱処理温度を徐々に高めるこ
とで捻れが低減できる。熱処理開始時の温度を主放電
融着接続時の温度より低くすることで捻れが低減でき
る。熱処理時、接続部に光ファイバ長手方向に５〜５
０ｇの引張り張力を加えることで捻れが低減できる。」
という結果が得られた。
ろ、「熱処理時間と共に熱処理温度を徐々に高めるこ
とで捻れが低減できる。熱処理開始時の温度を主放電
融着接続時の温度より低くすることで捻れが低減でき
る。熱処理時、接続部に光ファイバ長手方向に５〜５
０ｇの引張り張力を加えることで捻れが低減できる。」
という結果が得られた。
【００１８】追加熱処理を行う時の熱源としては、プロ
パン−酸素等のマイクロガスバーナ，アーク放電，マイ
クロヒータ等を用いることが望ましい。マイクロガスバ
ーナの場合、燃料ガス流量または光ファイバ−バーナ間
隔を変えることで温度制御できる。アーク放電，マイク
ロヒータの場合は電流値を変えることで温度制御でき
る。温度の高め方は、連続的であることが望ましいが、
階段状に行ってもよい。また、追加熱処理工程は、連続
的に行ってもよいし、短時間に分けて繰り返し行っても
よい。例えばアーク放電による場合には、１秒間の放電
を何回も繰り返すという方法で行う。
パン−酸素等のマイクロガスバーナ，アーク放電，マイ
クロヒータ等を用いることが望ましい。マイクロガスバ
ーナの場合、燃料ガス流量または光ファイバ−バーナ間
隔を変えることで温度制御できる。アーク放電，マイク
ロヒータの場合は電流値を変えることで温度制御でき
る。温度の高め方は、連続的であることが望ましいが、
階段状に行ってもよい。また、追加熱処理工程は、連続
的に行ってもよいし、短時間に分けて繰り返し行っても
よい。例えばアーク放電による場合には、１秒間の放電
を何回も繰り返すという方法で行う。
【００１９】
【実施例】以下この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。本実施例では、追加熱処理の熱源としてマイク
ロガスバーナを用いている。温度制御はバーナと光ファ
イバとの間隔を変えることで行う。使用した光ファイバ
はモードフィールド径＝５μｍのＥｒドープ光ファイバ
とモードフィールド径＝８μｍの分散シフトファイバで
ある。図２は、本発明の一実施例を示す光ファイバ融着
接続装置の概略図である。光ファイバ１，２を保持する
一対の微動台３，４、アーク放電装置５、マイクロガス
バーナ６、引張り張力付加装置７から構成される。
明する。本実施例では、追加熱処理の熱源としてマイク
ロガスバーナを用いている。温度制御はバーナと光ファ
イバとの間隔を変えることで行う。使用した光ファイバ
はモードフィールド径＝５μｍのＥｒドープ光ファイバ
とモードフィールド径＝８μｍの分散シフトファイバで
ある。図２は、本発明の一実施例を示す光ファイバ融着
接続装置の概略図である。光ファイバ１，２を保持する
一対の微動台３，４、アーク放電装置５、マイクロガス
バーナ６、引張り張力付加装置７から構成される。
【００２０】光ファイバ素線８，９の一端の被覆剤を除
去した光ファイバを、微動台３．４にクランプ１０ａ〜
１０ｄで保持した後、アーク放電装置５を用いて融着接
続した。光ファイバはこの状態のまま、次に融着接続部
１１をプロパン−酸素マイクロガスバーナ６で追加熱処
理した。光ファイバ１，２とバーナ５との間隔の初期値
は１２ｍｍに設定した。また、接続部に引張り張力を１
０ｇ加えた。
去した光ファイバを、微動台３．４にクランプ１０ａ〜
１０ｄで保持した後、アーク放電装置５を用いて融着接
続した。光ファイバはこの状態のまま、次に融着接続部
１１をプロパン−酸素マイクロガスバーナ６で追加熱処
理した。光ファイバ１，２とバーナ５との間隔の初期値
は１２ｍｍに設定した。また、接続部に引張り張力を１
０ｇ加えた。
【００２１】図３に熱処理を加えたときの接続損失の変
化を実線で示す。また、この図３中に、光ファイバ１，
２とバーナ５との間隔の変化も示す。主放電融着接続後
の接続損失値は０．９ｄＢであった。これに追加熱処理
を行った結果、１分後に接続損失は０．１ｄＢに改善し
た。図３中の破線は、光ファイバ１，２とバーナ５との
間隔を１２ｍｍと一定にして追加熱処理を行ったときの
接続損失の変化を示すものであり、３分後でも接続損失
はまだ０．３ｄＢである。
化を実線で示す。また、この図３中に、光ファイバ１，
２とバーナ５との間隔の変化も示す。主放電融着接続後
の接続損失値は０．９ｄＢであった。これに追加熱処理
を行った結果、１分後に接続損失は０．１ｄＢに改善し
た。図３中の破線は、光ファイバ１，２とバーナ５との
間隔を１２ｍｍと一定にして追加熱処理を行ったときの
接続損失の変化を示すものであり、３分後でも接続損失
はまだ０．３ｄＢである。
【００２２】
【発明の効果】従来の方法では、追加熱処理を３分間加
えても接続損失は０．３ｄＢと大きいのに対して、この
発明によれば、処理時間１分間で接続損失を０．１ｄＢ
以下に低減できる。この発明による融着接続方法をファ
イバ型光増幅器（ＥＤＦＡ）の実装に適用すれば、ファ
イバ型光増幅器（ＥＤＦＡ）の高効率化が実現できる。
えても接続損失は０．３ｄＢと大きいのに対して、この
発明によれば、処理時間１分間で接続損失を０．１ｄＢ
以下に低減できる。この発明による融着接続方法をファ
イバ型光増幅器（ＥＤＦＡ）の実装に適用すれば、ファ
イバ型光増幅器（ＥＤＦＡ）の高効率化が実現できる。
【図１】異種光ファイバを接続した場合の接続損失の計
算例を示すグラフ、
算例を示すグラフ、
【図２】この発明の一実施例に使用される融着接続装置
の概略を示す斜視図、
の概略を示す斜視図、
【図３】この発明の一実施例による接続損失の変化を示
すグラフである。
すグラフである。
１，２ 光ファイバ ３，４ 微動台 ５ アーク放電装置 ６ マイクロバーナ ７ 重錘 ８，９ 光ファイバ素線 １０ａ，１０ｂ クランプ １１ 融着接続部
Claims (2)
- 【請求項１】 クラッドガラスがふっ素を含んだ石英ガ
ラスであるふっ素クラッドシングルモード光ファイバ
と、このふっ素クラッドシングルモード光ファイバより
も大きなモードフィールド径をもちクラッドガラスが純
粋な石英ガラスである石英クラッド光ファイバを融着接
続するに当たり、主放電融着して接続した後接続部に追
加熱処理を行う融着接続方法において、追加熱処理時間
と共に熱処理温度を高くすることを特徴とする異種ファ
イバの融着接続方法。 - 【請求項２】 上記追加熱処理時間にわたり接続部に光
ファイバ長手方向の引っ張り張力を加えることを特徴と
する異種ファイバの融着接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250496A JPH0675135A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 異種ファイバの融着接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250496A JPH0675135A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 異種ファイバの融着接続方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0675135A true JPH0675135A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=17208743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4250496A Pending JPH0675135A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 異種ファイバの融着接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675135A (ja) |
-
1992
- 1992-08-27 JP JP4250496A patent/JPH0675135A/ja active Pending
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