JPH07306331A - 熔融フアイバー・モノリシツク単一モードカプラー形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一モードカプラーを効率よく調整する。 【構成】 束のＮ本のファイバーを予定パターンに幾何
学的配列をするための手段が設けられている。加熱は、
前記束を完全に囲む構造であってかつ構造内に置かれな
い熱源で加熱される構造の手段により、前記束の前記Ｎ
本のファイバーの前記幾何学的配列に関連して制御され
る。完全に囲んだ構造は組み合う輪郭、例えばＣ字形輪
郭を有する２個の半シェルよりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熔融ファイバー・モノ
リシック単一モードカプラー形成方法に関する。

【０００２】

【従来技術及びその課題】モノリシック単一モードカプ
ラーは１本のファイバーを通過する光信号を１本以上の
ファイバーに分配された光信号に変換させるための特別
な光要素である。１本のファイバー内の光信号の伝達
は、通常は、コア材料の屈折率より小さな屈折率を有す
る材料のクラッドにより囲まれたファイバーコア内に前
記信号を閉じ込めることにより生じる。１本のファイバ
ーからきた信号を他のファイバーに分配できるようにす
るには、総てのファイバーのコアが光学的に相互作用す
るように互いに十分に接近せさるために、総てのファイ
バーのクラッドをある長さにわたって少なくも部分的に
破壊しなければならない。

【０００３】これを達成するには、ファイバーの管理さ
れた相互侵入に先行するコア及びクラッドの軟化を促進
するために熱を使用しなければならない。

【０００４】モノリシック単一モードカプラーを調製す
るための公知の方法は次の通りである。

【０００５】− 炎とファイバーとの直接接触 − 一緒に接続すべきファイバーの束を入れたコラプス
管の間接加熱 これらの方法は両者とも相当な欠点と短所とがある。直
接的な炎の応用は、関係するファイバー束の全断面にわ
たる熱の流れの一様な分布、従って総てのファイバーの
一様な軟化の達成を極めて困難にする。加えて、気体の
圧力のため軟化領域の変形を招き、これの有害な影響が
仕上がり形状の所要の対称性からのずれをより大きくす
る。

【０００６】炎はプロパン又は水素と酸素との燃焼によ
り形成されることが好ましい。いずれの場合も、燃焼は
水酸イオンを発生し、これはファイバー内に拡散してこ
のイオンによる減衰ピーク値の上昇という望ましくない
影響をともなう。第２の方法では、ファイバーは適切な
内径のガラス管又は所要形状に配列された適切数の溝の
中に挿入される。管は加熱に続いて壊され、最初の形状
で外部的に配列されたファイバーの伝達率の変化に起因
する熱的及び機械的な応力の差を誘導する。

【０００７】この方法の更なる欠点は、カプラーの中央
のファイバーをその全長にわたってアクリル塗装しなけ
ればならない点である。続くアクリル再塗装は複雑であ
り、技術的見地より極めて困難である。

【０００８】本発明の目的は、上述の欠点を克服するモ
ノリシック単一モードカプラーの形成方法を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的は、Ｎ本のファ
イバーのモノリシック単一モードカプラーの形成方法に
おいて、長手方向に伸びている部分が作られ、その中で
束を形成するようにＮ本のファイバーを配列し、前記Ｎ
本のファイバーを張力下に維持すると同時に前記束に一
致して間接的に加熱する方法であって、前記束のＮ本の
ファイバーを予定パターンに幾何学的に配列するための
手段が設けられ、前記束の前記Ｎ本のファイバーの前記
幾何学的配列に関連して加熱が制御される方法により効
果的に達成される。

【００１０】前記手段は、各がそれぞれのファイバーを
受け入れるように少なくもＮ個のハウジングの設けられ
た少なくも２個のマスキング部材を備えることが好まし
く、各穴の中に前記Ｎ個のファイバーの１本が挿入され
る２個の回転穴空きマスキング部材の使用が特に好まし
い。前記マスキング部材の回転により、前記ファイバー
は前記束部分を形成するように螺旋状に捩られる。

【００１１】好ましくは、間接加熱は、半径方向で前記
束を完全に囲む構造であって、かつ構造内に置かれない
熱源で加熱される構造の手段により達成される。

【００１２】この構造は、これが加熱中に破壊しないよ
うにファイバーの光学ガラスの熔融温度より高い熔融温
度の材料、例えば石英で構成しなければならず、かつ輪
郭の組み合った２個の半シェルよりなることが有利であ
る。

【００１３】前記構造の加熱方法及び構造の特別な幾何
学的形状は、囲まれたファイバーの部分に向かう熱の流
れのプロファイルが前記ファイバー束の幾何学的形状と
全体的に一致できるようなものであることが有利であ
る。特に、囲んでいる構造の物理的な厚さは、前記ファ
イバー束の部分の中央領域に最大の熱が伝達するような
その長さの関数であり、前記の熱伝達が前記構造の両端
に行くに従って徐々に減少することが特に有利である。

【００１４】

【実施例】本発明の更なる特徴及び利点が、付属図面を
参照した非限定的な例示による以の説明より更に明らか
となるであろう。

【００１５】図１において、参照番号１０は、円周上に
配置された６個の穴１１及び中央に置かれた１個の穴１
２を備えた回転マスキング部材を示す。１×７のカプラ
ーを形成するときは、これらの穴の各の中に１本の光フ
ァイバー（図示せず）が挿入される。

【００１６】図２はカプセル２０を通る断面を示し、こ
の中において、縒り合わせられたファイバーのコア間の
相互貫入が生ずる。見られるように、前記カプセル２０
は、周囲の口の開いたところで組み合った２個のＣ字形
断面の半シェル２１及び２２よりなる。ファイバーの縒
り合わせ２３はカプセル２０の中央部に配置され、更に
前記カプセル２０の外側に直径方向で反対側の位置に２
個の加熱用トーチ２４と２５とが配置される。カプセル
のこの特別な形状及び２個のトーチのこの特別な配置に
より、縒り合わせ２３の全周にわたり熱の流れが一定で
ある望ましい状態が得られる。関連して、カプセル２０
の最高温度の点は縒り合わせから最も遠いところであ
り、また逆に最も温度の低い点は最も近いところであ
り、従ってより大きな角度の下で観察される。この構造
により、従来のシステムでは達成できなかったファイバ
ー縒り合わせ２３上での完全な温度の均一性が得られ
た。

【００１７】更に囲いはファイバーに機械的に作用する
ことがないので、ファイバーの幾何学的空間分布がこれ
により不適切に妨害されることはない。

【００１８】図３は、本発明の方法を組み入れた有用な
ベンチ３０を図式的に示す。

【００１９】これは２個の可動ガイド３４及び３６より
なり、これに２個の固定用点３３と３５とが連結され、
更に２個の図１に示されたような回転マスキング部材１
０と１０’とが回転可能に連結される。光信号発生器３
２から固定用点３５に到達したケーブルは、前記固定用
点において分離され、ガイド３６に固定されたマスキン
グ部材１０’のそれぞれ穴の中に挿入される多数の光フ
ァイバーよりなる。これらのファイバーは、マスキング
部材１０’の他方の側において再び縒り合わせ２３に組
み合わせられ、その周りにカプセル２０が形成され、そ
の２個の半シェルは電磁石３９により制御される２個の
ジョー３７及び３８により互いに押し付けられて保持さ
れる。カプセル２０の側部には、酸素タンク４２及びプ
ロパンタンク４３に連結された２個の加熱用トーチがあ
る。ファイバーは、カプセル２０から離れると分かれて
ガイド３４に固定されたマスキング部材１０に入り、次
いで固定用点３３において再び組み合わせられる。ファ
イバーは、ここを離れて、データ表示装置４１に接続さ
れた光信号の受信及び測定用の装置４０に挿入される。

【００２０】縒り合わせ２３が形成される領域におい
て、ファイバーは数センチメートル間、その一次塗装が
剥がされ、このクラッド直径は化学的腐食により細くさ
れる。ファイバーは、固定用点３３及び３５の外側に置
かれた重り（図示せず）の効果による張力下に置かれ
る。

【００２１】縒り合わせ２３は、２個のマスキング部材
１０と１０’との相互回転により形成される。

【００２２】ベンチ３０の装備が整うと、装置３２はケ
ーブル３１の中央ファイバーに沿って波長の異なった２
個の光信号を同時に発生し、そして総てのファイバーの
出口で受け取られた光の出力が測定される。このとき、
トーチ２４及び２５が点火され、縒り合わせの温度をフ
ァイバーのガラス材料の軟化点にする予熱段階に次い
で、１０と１０’とを再び相互回転させながら、可動ガ
イド３４と３６とが運転され、伸長及びテーパー付け段
階に入り、この段階で別々のファイバーが単一体を形成
するように互いに侵入しようとする。同時に、出口の光
の出力が表示装置４１により続けて監視され、この光の
出力が光信号の挿入損失及び均一性の項目で所要の値に
達したとき、伸長と縒りとを同時に伴う加熱段階が、可
動ガイド３４と３６の運動の停止及びトーチ２４と２５
の消火により停止される。

【００２３】冷却速度を増加させるために、ジョー３７
と３８とがカプセル２０の半シェルを互いに後退させて
カプセルを開かせるように電磁石３９を作動させること
ができる。冷却速度をかなり増加させるこの設備は、こ
れが運転に選択された点のドリフト現象を減らすので非
常に有用である。この現象は、熱的及びストレスの勾配
に曝されたまだ柔らか過ぎるガラス体における潜在的な
慣性によるものである。

【００２４】従って、本発明の方法は、所望の特定の挙
動を得るための最外側のファイバーと内側ファイバーの
伝搬定数間の差の管理の問題も解決する。これに関連し
て、本発明の方法は、外側ファイバーにおけるいかなる
半径方向圧縮力もこれを無くす。

【００２５】間接加熱のため、ファイバーは水酸イオン
吸収の危険がなく、従って減衰の顕著なピークは存在し
ない。

【００２６】図４ａ及び４ｂは、本発明の方法により形
成された１×７の単一モードカプラーで行われた試験の
結果を示し、ファイバーの光信号伝達帯域を定めている
２個の波長における確率的な減衰の大きさを描いてい
る。

【００２７】図５ａ及び５ｂは、同じ試験グループにつ
いて、カプラーから出る多くのファイバーに沿って伝送
される信号の最大値と最小値との間の発散を示す。

【００２８】図６、７及び８は、信号の減衰プロファイ
ルを中央の光ファイバー及び選択された周辺の２個のフ
ァイバーに対する波長の関数として示す。通常の方法で
形成されたカプラーについて典型的なように、２個の周
辺ファイバーについて（図示されない結果に基づきその
他のファイバーについても）、中間領域における減衰の
ないことが見られる。

【００２９】本発明の実施態様は次の通りである。

【００３０】１．Ｎ本のファイバーのモノリシック単一
モードカプラーの形成方法において、長手方向に伸びて
いる部分が作られ、その中でＮ本のファイバーは束を形
成するように配列され、前記Ｎ本のファイバーは張力下
に維持されると同時に前記束と一致して間接的に加熱さ
れる方法であって、前記束のＮ本のファイバーを予定パ
ターンに幾何学的配列をするための手段が設けられ、加
熱は前記束のＮ本のファイバーの幾何学的配列に関連し
て管理されることを特徴とする方法。

【００３１】２．前記手段は、少なくもＮ個のハウジン
グが設けられ各がそれぞれのファイバーを受け入れる少
なくも２個のマスキング部材を備えることを特徴とする
上記１に説明されたカプラー形成方法。

【００３２】３．前記少なくも２個のマスキング部材は
穴を空けられかつ回転し、各穴内に前記Ｎ本のファイバ
ーの１本が挿入されることを特徴とする上記２に説明さ
れたカプラー形成方法。

【００３３】４．前記束が前記手段を回転させることに
より螺旋状の縒りとして形成されることを特徴とする上
記１に説明されたカプラー形成方法。

【００３４】５．半径方向で前記束を完全に囲む構造で
あってかつ構造内に置かれない熱源により加熱される構
造の手段により間接加熱が達成されることを特徴とする
上記１に説明されたカプラー形成方法。

【００３５】６．前記完全に囲んでいる構造が相互に組
み合う輪郭の２個の半シェルよりなることを特徴とする
上記５に説明されたカプラー形成方法。

【００３６】７．前記２個の半シェルの各がその長手方
向中心線に垂直なＣ字形断面を有することを特徴とする
上記６に説明されたカプラー形成方法。

【００３７】８．前記構造の厚さが前記Ｎ本のファイバ
ーに対して長手方向で変化することを特徴とする上記５
に説明されたカプラー形成方法。

【００３８】９．前記構造が光ファイバーのガラスの熔
融点より高温の熔融点を有する材料のものであることを
特徴とする上記５に説明されたカプラー形成方法。

【００３９】１０．前記構造が石英構造であることを特
徴とする上記９に説明されたカプラー形成方法。

【００４０】１１．前記Ｎ本のファイバーが伸長工程を
受けることを特徴とする上記１に説明されたカプラー形
成方法。

【００４１】１２．前記Ｎ本のファイバーの１本が光信
号発生装置に至る前記縒りの一方の端部に連結され、Ｎ
本のファイバーの総てが光信号の受信及び計測用装置に
至る前記縒りの他方の端部に連結されることを特徴とす
る先行上記のいずれかに説明されたカプラー形成方法。

【００４２】１３．発生装置が異なった波長の２個の光
信号を出し、これらの光出力が受信装置で測定され、加
熱及びこれと同時の伸長工程は光出力が光信号の挿入損
失及び均一性の項目で所要の値に達したとき中止される
ことを特徴とする上記１２に説明されたカプラー形成方
法。

【００４３】１４．前記加熱及びこれと同時の伸長工程
の中止の際、２個の半シェルが互いに後退させられるこ
とを特徴とする上記１３に説明されたカプラー形成方
法。

【００４４】１５．前記熱源が酸素−プロパン燃焼炎よ
りなり、これらは完全に囲んだ構造の周りに対称的に位
置決めされることを特徴とする上記５に説明されたカプ
ラー形成方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用される７個の穴のある穴空
き回転マスキング部材の正面図である。

【図２】本発明によるファイバー縒り合わせの周囲に配
置された２個の半シェルを備えたカプセルを通る断面図
である。

【図３】本発明の方法を組み入れた装置組立体の図式的
な図面である。

【図４】本発明の方法により形成された単一モードカプ
ラーで実施された試験の幾つかの結果のグラフを示す。

【図５】本発明の方法により形成された単一モードカプ
ラーで実施された試験の幾つかの結果のグラフを示す。

【図６】本発明の方法により形成された単一モードカプ
ラーで実施された試験の幾つかの結果のグラフを示す。

【図７】本発明の方法により形成された単一モードカプ
ラーで実施された試験の幾つかの結果のグラフを示す。

【図８】本発明の方法により形成された単一モードカプ
ラーで実施された試験の幾つかの結果のグラフを示す。

【符号の説明】

１０ 回転マスキング部材 １１ 穴 １２ 穴 ２０ カプセル ３４ ガイド ３６ ガイド ３７ ジョー ３８ ジョー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ本のファイバーのモノリシック単一モ
   ードカプラーの形成方法において、長手方向に伸びてい
   る部分が作られ、その中でＮ本のファイバーが束を形成
   するように配列され、前記Ｎ本のファイバーは張力下に
   維持されると同時に前記束と一致して間接的に加熱され
   る方法において、前記束のＮ本のファイバーを予定パタ
   ーンに幾何学的配列をするための手段が設けられ、加熱
   は前記束のＮ本のファイバーの幾何学的配列に関連して
   管理されることを特徴とする方法。