JPH0746166B2 - 光フアイバ型スタ−カプラ - Google Patents

光フアイバ型スタ−カプラ

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JPH0746166B2
JPH0746166B2 JP21393386A JP21393386A JPH0746166B2 JP H0746166 B2 JPH0746166 B2 JP H0746166B2 JP 21393386 A JP21393386 A JP 21393386A JP 21393386 A JP21393386 A JP 21393386A JP H0746166 B2 JPH0746166 B2 JP H0746166B2
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glass tube
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克之 井本
裕幸 樟山
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバを伝送する光信号を複数本の光フ
ァイバに分配する光スターカプラに関する。
〔従来の技術〕
光ファイバ伝送技術の急速な進展にともない、電子計算
機−電子計算機間や電子計算機−端末間のデータ伝送に
光ファイバを使用する光データリンクの研究開発が活発
に行われている。この光データリンクを構成する上で、
複数本の入力用光ファイバからの光信号をミキシングし
て複数本の出力用光ファイバに低損失で、かつ均等に分
配し得る光スターカプラは必須のデバイスである。
本発明者等は、先に第5図に示す光スターカプラを提案
した(特願昭59-186964(特開昭61-65204))。これは
ガラス管(石英ガラス管)2内に複数本の光ファイバ
(1a,1b)を挿入した状態で、上記ガラス管2の外側か
ら酸水素バーナのような加熱源によって加熱することに
より、管内の光ファイバを間接的に加熱させ、それによ
り、光ファイバ束にひねり,融着,延伸工程を加えてひ
ねり・融着・延伸部3を形成させたものである。そして
上記光ファイバ束を管内に宙づり保持した状態でその管
の両端に接着剤4を加えることにより、ガラス管2と光
ファイバ束とを固定させた構造である。間接加熱を用い
ているので、ひねり・融着・延伸部3内に空気中、ある
いは酸水素バーナの火炎中に混在している光吸収損失の
原因となる遷移金属イオン,OHイオンなどが混入しな
い。そのため低損失光スターカプラを実現することがで
きる。また上記間接加熱法は光ファイバ束に不要な変形
を起こさせることなく、精密な形状制御を行うことがで
きるので、光分配偏差を小さくすることができる。さら
に、ガラス管2でつねに保護されているので、環境変化
に対して特性が安定しているとか、最終形状を一貫プロ
セスで実現できるので低コスト化を期待できるなどの特
徴を有している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第5図の構成には次のような点に問題があることがわか
った。ガラス管2に石英ガラス管を用い、この石英ガラ
ス管2内に、ひねり・融着・延伸部3を有する光ファイ
バ束(この場合、2本の光ファイバ1a,1bからなる束)
を挿入した。そしてこの石英ガラス管2の両端部にエポ
キシ系の接着剤4を封入して石英ガラス管2と光ファイ
ハ束を接着,固定した。そしてこのようにしてでき上が
った光ファイバ型スターカプラの温度試験を行なった。
すなわち、光ファイバ型スターカプラを恒温槽内に入
れ、−30℃から+90℃までの間を連続的に、あるいは断
続的に変化させ、上記温度範囲内を4〜6サイクル温度
上昇、温度下降を繰り返し、光ファイバ型スターカプラ
の光学特性(過剰損失,分配偏差特性)をオンライン観
測した。ところが、上記試験中に過剰損失,分配偏差が
変動することがわかった。この原因を調べるために恒温
槽の中から光ファイバ型スターカプラを取り出して見る
と、接着剤4を充填した部分の石英ガラス管にクラック
が入っているものや、割れて光ファイバ束の保持機能が
なくなってしまったものなどがあった。石英ガラス管に
クラックが入って割れるのは、石英ガラス管とエポキシ
接着剤の熱膨張係数が約1ケタちがい、エポキシ接着剤
のそれの方が大きいために、温度上昇にともなって接着
剤が膨張して内部に応力が発生するが、周囲、特に径方
向への応力のにげがほとんどないために石英ガラス管に
クラックが入ったり、割れたりするものと考えられる。
この現象は接着剤の充填量が多いほど、また石英ガラス
管の内径と光ファイバ束とのすき間が多いほど顕著に生
ずることがわかった。すなわち、これは光ファイバ束の
保持能力を増大させるほど、光学特性の変動が大きくな
るという相反する特性をもっていることがわかった。こ
の石英ガラス管のクラック,割れによって、光ファイバ
束の石英ガラス管内への保持のされ方が異なったり、光
ファイバ束の軸方向への圧縮、または引張応力が加わっ
たりすることによって光ファイバ型スターカプラの特性
が変動したものと考えられる。また、このような光ファ
イバ型スターカプラに振動試験や衝撃試験などの信頼性
試験を加えると、光学特性をさらにはげしく変動させる
ことになり、実用性がそこなわれてしまうという問題点
もある。
本発明の目的は、上記問題点を解決させることのできる
光ファイバ型スターカプラを実現させることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の要旨は、ガラス管内に挿入された光ファイバ束
が、該ガラス管の外側から加熱されながらひねられると
共に軸方向に延伸されることにより、該光ファイバ束に
ひねり・融着・延伸部が形成されてなり、前記ガラス管
の両端部に前記光ファイバ束と該ガラス管とを固定する
ための接着剤が充填されてなる光ファイバスターカプラ
において、ガラス管の両端部の接着剤を充填する部分の
ガラス管に少なくとも1つの開口部を設けたことにあ
る。
〔作用〕
温度変化による過剰損失,分配偏差の変動は、ひねり・
融着・延伸部3に加わる引張り応力や圧縮応力によるマ
イクロベンディングロスの変動と、それぞれの光ファイ
バのコアモードからクラッドモード,クラッドモードか
らコアモードへの変換係数の変動に起因している。これ
は、ガラス管と接着剤の熱膨張係数のちがいによって生
ずる内部応力が径方向に強く発生し、ガラス管にクラッ
クや割れを生じさせたり、また軸方向への膨張,圧縮を
生じさせることに起因していると考えられる。これらを
抑圧するためには、ガラス管両端部の光ファイバ束保持
部が変動しないようにしっかりと固定され、ひねり・融
着・延伸部3に不要な外力,振動,衝撃が加わらないよ
うにしなければならない。ガラス管の両端部の接着剤を
充填する部分のガラス管に開口部、例えば複数個の穴を
設けるか、スリットを設けるようにすれば、温度上昇に
よって接着剤が膨張しても上記複数個の穴、またはスリ
ットによって上記膨張によって生じる応力が緩和される
(すなわち、膨張した接着剤が上記穴、またはスリット
を通してガラス等の外側にでていくので、応力が緩和さ
れる)ので、ガラス管にクラックが入ったり、割れが生
じたりすることが抑圧される。穴、スリットの数が多い
程、上記緩和効果は大きい。すなわち、ガラス等に開い
ている穴、スリットなどの開口部の面積が多い程、緩和
効果が大きい。
〔実施例〕
第1図に本発明に用いるガラス管の実施例を示す。ガラ
ス管の両端部10a,10bの接着剤を充填する部分には穴8a
〜8h,8i〜8qが開けられている。この穴は多い方がよ
く、また、穴径も大きい方がよい。穴をあける位置は管
の上下,左右、のごとく対称性をもたせてもよく、ま
た、非対称でもよい。9a〜9dはガラス管2内のひねり・
融着・延伸部3を保護するために充填する充填剤挿入穴
であり、これはあってもなくてもよい。また上記8a〜8q
があると、接着剤の充填が促進されるという別の効果も
ある。
第2図は本発明の光ファイバ型スターカプラの実施例を
示したものである。ガラス管2内にひねり・融着・延伸
部3が形成された光ファイバ束が挿入されており、その
管の両端部10a,10bに接着剤4により、ガラス管と光フ
ァイバ束が固定されている。なお、たとえガラス管2に
クラックあるいは割れが入っても、同図のごとく管の外
周にも接着剤を被覆しておけば、光ファイバ束を保持す
ることができる。
第3図は本発明の光ファイバ型スターカプラの別の実施
例を示したものである。すなわち、ガラス管2を保温お
よび断熱効果を有するクッション材12で覆い、その上を
高分子材料のチューブ11で被覆した構成である。クッシ
ョン材12としては、たとえば、ポリウレタン,シリコー
ン,スチロール、などの材料からなるものである。11の
高分子材料のチューブとしては、たとえば、熱収縮性チ
ューブ(シリコーン樹脂,フッ素樹脂、など)を用い
る。クッション材12で被覆されているので、たとえば周
囲温度が−30℃の低温度域に徐々に変化していっても、
クッション材は保温および断熱効果を有しているので、
ガラス管2内の温度は上記温度よりも高い温度に保たれ
る。これによって、ガラス管両端部10a,10b部分の圧縮
応力も緩和され、光ファイバへの不要な応力が加わりに
くくなる。また、上記低温度域において機械的振動およ
び衝撃が加わってもクッション材により光ファイバには
上記振動および衝撃が緩和される。
第4図も本発明の光ファイバ型スターカプラの別の実施
例を示したものである。これは第1図に示したガラス管
2とちがって、ストレートのガラス管13を用いた場合で
ある。ガラス管の形状は、第1図,第4図のように、任
意形状のものを使える。接着剤4の塗布も、ガラス管内
のみ、あるいはガラス管の外側表面にも付着するように
してもよい。さらに、ひねり・融着・延伸部3の外周表
面上には、高分子材料,ガラス材料,金属材料、あるい
はこれらの混合材料などが塗布されていてもよい。すな
わち、従来構造の場合には、このような材料を被覆して
おくと、光ファイバ束に圧縮応力あるいは引張り応力が
加わることによってクラッドモードが上記材料で吸収さ
れて損失になってしまったり、クラッドモードの伝搬条
件が異なったりして、過剰損失,分配損失に変動をきた
すおそれがあった。しかし、本発明の場合には、光ファ
イバ束への圧縮応力,引張り応力が非常に小さいので、
上記のような材料を被覆しておいてもよい。そしてこの
被覆は、光ファイバ束の機械的強度を補強してくれるの
で、有効なものである。
また接着剤4には高分子材料中に、ガラス,金属(ボロ
ン,アルミニウム、など)などが含まれていれば等価的
に接着剤の熱膨張係数を小さくすることができるので、
クラック,割れ防止に有効である。第4図の例では、管
の軸方向に設けられた金属線15がこの役目をはたす。次
に、第2図の光ファイバ型スターカプラを用いて温度試
験を行なった結果について述べる。石英ガラス管2の両
端部10a,10b(外径6mmφ,内径4.5mmφ)に6個(上下
それぞれ3個ずつ。)ずつ穴(直径1.5〜2.0mmφ)を穴
け、ひねり・融着・延伸部3を有する光ファイバ束を石
英ガラス管内に配置させ、そして、エポキシ系接着剤
(5分間硬化型アラルダイト接着剤、小西株式会社製
品,製品名ボンドクイック5)を充填して固化させた。
この光ファイバ型スターカプラを恒温槽内に入れて、−
30℃から+90℃の間を温度上昇,温度降下,温度上昇,
‥‥‥‥のごとく6サイクル繰り返した。その結果、過
剰損失および分配偏差の変動量は±0.4dB以下と極めて
小さかった。また恒温槽からとりだして見たが、ガラス
管両端部10a,10bにはクラックはもとより、割れも入っ
ていなかった。次に第3図のごとくポリウレタン製のク
ッション材12がガラス管2を覆い、その上にシリコーン
熱収縮性チューブで被覆したものについて、同様の温度
試験と、さらに振動試験を行なったが、過剰損失、分配
偏差の変動量は±0.26dBとなり、先の結果よりも改善さ
れていることがわかった。また振動試験結果も上記変動
量は±0.1dB以下と良好であった。さらに、他上1mの高
さから地面への落下試験を行なったが、30回程度の繰り
返し試験を行なった後の過剰損失,分配偏差の変化はほ
とんど観測されなかった。
以上のように、本発明の構成の光ファイバ型スターカプ
ラは非常に信頼性にすぐれていることがわかった。本発
明は上記実施例に限定されない。ガラス管には穴以外に
スリットを設けてもよい。
また光ファイバの本数は2本以上、百数十本程度でもよ
い。また接着剤の中には、ガラス,金属,磁器などの粉
末状のもの以外に、棒,管,板状のものなどが含まれて
いてもよい。さらに、接着剤としてはエポキシ系以外
に、紫外線硬化型接着剤,可視光硬化型光学用接着剤
(たとえばメタアクリレートエステル系),熱可塑性,
熱硬化性,エラストマーなど種々のものを使うことがで
きる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、温度変動に対して、過剰損失,分配偏
差の変化が非常に小さく、また温度変動によってガラス
管へのクラック,割れの発生がなく、さらに、機械的振
動や衝撃が加わっても上記過剰損失,分配偏差の変化が
ほとんど生じず、信頼性の高い光ファイバ型スターカプ
ラを実現することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光ファイバ型スターカプラに用いるガ
ラス管の実施例、第2図,第3図および第4図はそれぞ
れ本発明の光ファイバ型スターカプラの実施例、第5図
は本発明者が先に提案した光ファイバ型スターカプラの
概略図である。 1a,1b……光ファイバ、2,13……ガラス管、3……ひね
り・融着・延伸部、4……接着剤、7……充填材、8a〜
8q,9a〜9q……穴、10a,10b……ガラス管両端部、11……
高分子材料のチューブ、12……クッション材、15……金
属線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 正昭 茨城県日立市日高町5丁目1号 日立電線 株式会社電線研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−65204(JP,A) 特開 昭61−107203(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス管内に挿入された光ファイバ束が、
    該ガラス管の外側から加熱されながらひねられると共に
    軸方向に延伸されることにより、該光ファイバ束にひね
    り・融着・延伸部が形成されてなり、前記ガラス管の両
    端部に前記光ファイバ束と該ガラス管とを固定するため
    の接着剤が充填されてなる光ファイバスターカプラにお
    いて、ガラス管の両端部の接着剤を充填する部分のガラ
    ス管に少なくとも1つの開口部を設けたことを特徴とす
    る光ファイバ型スターカプラ。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記ひね
    り・融着・延伸部の外周表面が高分子材料、ガラス材
    料、金属管あるいはこれらの少なくとも2つの組み合せ
    材料で被覆されていることを特徴とする光ファイバ型ス
    ターカプラ。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項又は第2項におい
    て、前記ガラス管をクッション材で被覆したことを特徴
    とする光ファイバ型スターカプラ。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第3項において、前記クッ
    ション材の外周を高分子材料のチューブで覆ったことを
    特徴とする光ファイバ型スターカプラ。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれ
    かにおいて、前記ガラス管の両端部の外周も接着剤で覆
    ったことを特徴とする光ファイバ型スターカプラ。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれ
    かにおいて、ガラス管の両端部の管内に充填する接着剤
    中にガラス、金属、磁器のいずれか、あるいはこれらの
    組み合せたものが含まれていることを特徴とする光ファ
    イバ型スターカプラ。
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JPH0230907U (ja) * 1988-08-20 1990-02-27
JPH0348803A (ja) * 1989-07-17 1991-03-01 Japan Aviation Electron Ind Ltd 光ファイバカプラパッケージ
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