JPH07504767A - 光ファイバ減衰器 - Google Patents

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】 訪」川 発明の背景 本発明は、全体的には光ファイバに関するものであり、一層詳しくは減衰器を製 造する方法に関する。

通信媒体としての光ファイバの主たる長所はファイバの伝送損失が低いというこ とではあるが、伝送経路で減衰を行わなければならないことがある。米国特許１ ４．５５７，５５６号および同第４，５５７，５５７号が融解添え継ぎによって 光フアイバ用の減衰器を製造する方法を開示している。米国特許第４，５５７， ５５６号では、ファイバを離層させ、離層した端の軸線をオフセットしてから互 いに突き合わせている。

ファイバの突き合わせたオフセット端を溶融させ、溶融した突き合わせ端のコア の軸線を表面張力によって一致させる。これは、コアの離層した端が互いに反対 方向に軸線から曲がることを除いて、コアを再整合させる。この技術は、コア直 径８−１０ミクロン、クラツディング直径１２５ミクロンを特徴とするシングル モード光ファイバに適用可能と言われている。

米国特許第４，５５７，５５７号では、離層したファイバ端を整合、融解させる が、これらの端を可塑状態に置いたまま、互いに向かって移動させてファイバ端 を曲げる。コアは突き合わせ端付近までやや曲がり、部分的あるいは全体的に不 整合となって減衰を行う。製造中、光をファイバの一本に注入し、他のファイバ に受光器を接続する。融解に先立つ初期軸線方向整合は、突き合わせファイバを 通しての伝送を最大限にすることによって行われる。ファイバが融解したとき、 パワーレベルをモニタし、所望の光学伝送損失レベルが観察されたときに移動を 止める２朋９概鷹 本発明はシングルモードのファイバにもマルチモードのファイバにも適用できる 光フアイバ減衰器を製造する方法を提供する。減衰器は、広範囲のレベルにおい て任意所望の減衰レベルを得るように製造でき、高レベルの波長不感受性を特徴 とする。

簡単に言えば、本発明は、ファイバ端の半径方向外面が互いに接触し、ファイバ 直径よりも大きい軸線力距離だけ重なり合う相対位置に一対のファイバ断片の端 を持って行くことを意図している。重なり合ったファイバ端を次に加熱し、可塑 状態にし、ファイバ端の相対軸線方向位置は可塑状態の間に調節して成る程度の 減衰を得ている。

製造中に減衰度のモニタは次の通りに行われる。光源をファイバの一端に接続し 、光学パワーメータを反対端に接続する。光学パワーメータはＯｄＢを基準に設 定する。次に、ファイバを切断し、切断端を離層させて第１、第２の断片を作る 。ファイバ端間で実質的に光がつながっていないので、パワーメータは非常に高 い減衰レベルを示すことになる。しかしながら、ひとたびファイバ端を整合させ 、融解させたならば、相対的な軸線方向位置決め、加熱を調節して所望の減衰度 を得ることは比較的簡単である。

本発明の性質および利点のさらなる理解は、本明細書のこれ以降の部分および図 面を参照することによって実現され得る。　。

図面の簡単な説明 第１図は本発明を実施する装置の簡略斜視図である。

第２図はファイバ端の初期整合を示す頂面図である。

第３図は融解する前のファイバ整合状態を示す。

第４Ａ−Ｃ図は種々の融解、引張り量での結果を示す融解後の端を示す。

特別な実施例の説明 ■ 第１図は本発明による光フアイバ減衰器を製造する装置の簡略斜視図である。

簡略化のために成る種の支持構造は省略しである。本発明はシングルモード、マ ルチモードの両減衰器を製造するのに用いることができる。加工片は連続したフ ァイバ１２であり、ここでは、数百メートルあるいは数千メートルのファイバを 収容する供給ロール１３に巻かれた状態で示しである。最終製品は、普通は、か なり短いファイバ（たとえば、１メートルのオーダー）を用いる。製造過程中、 ファイバの一端から他端までの伝送状態がモニタされる。１２０で示すファイバ の一端（リール上の自由端）はファイバ・ホルダ１５に取り付けられる。このホ ルダは光学パワーメータ１８上の検出器ヘッド１７と係合する。１２ｂで示すフ ァイバの反対端（リール」二の尾端）はファイバ・ビグテイル２０に添え継ぎさ れる。このビグテイルは電源２３と組み合わせた光源２２（シングルモード・フ ァイバの場合にはレーザダイオード）に接続する。

本装置は固定ファイバ・プラットフォーム２５と相対移動可能なファイバ・ブラ フ！・フオーム２７どを有し、ぞれぞれコア・イバの端を保持するようにな−） ている。プラットフォーム２７け三次元ステージを備え、この三次元ステージは ｙ軸、ｙ軸、Ｚ軸マクロメータ調整器３０ｘ、３０ｙ、３０ｚを有する。一対の アーク電極３５が概略的に示してあり、これらはアーク位置決めステージ４０に 取り付けである。このアーク位置決めステージもｙ軸、ｙ軸、Ｚ軸位置決めを行 う。

顕微鏡４５が整合作業時にオペレータを助けるために設けである。

製造土順 最初のステップはファイバの自由端をパワーメータのファイバ・ホルダ１５内に 取り付けることである。ストリッパを用いて約３０ｍｍのバッファを除去してか らファイバをアセトンで清掃し、清潔な端を得るように離層する。ファイバ端を ファイバ・ホルダに挿入し、ファイバ端を検出器ヘッド１７と一致させる。ファ イバの反対端は１／−ザダイオード源２２と連絡するように添え継ぎしておく。

この接続は、通常、多数の減衰器の製造中（すなわち、リール上のファイバを使 い切るまで）そのままである。このような接続が完了したならば、ファイバは光 源ど検出器の間で連続する。光学パワーメータをオンにして安定させると、それ は比較的低い減衰度を示す筈である。次に、このメータをゼロ設定してＯｄＢを 登録する。この際、ファイバに導入されたいかなる減衰度もメータ上にそのまま 示さ第１ることになる。

次に、オペレータは最終製品に必要な長さよりも半メートル長い長さのファイバ を引き出し、それを半分に切断し、今や２つの個別のファイバ断片となっている もののそれぞねの端からバッファを剥ぎ取り、これらの端を離層する。説明を容 易にするために、以下、バワーメ・−夕と連絡したままのファイバ断片は短い断 片と呼び、レーザダイオードに連絡したままの断片は長い断片と呼ぶ。

第２図は初期ファイバ整合状態を示しでいる。短い断片の裸のファイバ端を固定 プラットフォームの溝内に置き、ファイバのこの端がアーク電極と平らに整列す るように位置決めする。抑え棒５５でファイバを溝内に着座した状態に保持し、 テープ片５７を貼ってファイバを長平方向に保持する。長い断片も同様に可動プ ラットフォームに取り付けるが、取り付けに先立って、−次装置バッヶージング の一部として役立つ熱収縮チューブ片６ｏをファイバ端にかぶせ、そこから離し て置く。次に、可動ファイバ・プラットフォームを調節して、ファイバが同軸に なり、はとんど触れるくらいにする。この時点で、アーク電極位置になんらかの 微調整を行って、アークをファイバ結合部と一致させる。この位置において、各 ファイバ断片は自由な状態で約２ｃｍ長である。次に、アークを約２秒間オンさ せてファイバ端を清掃する。

この時点で、ファイバ端の一方をきれいなプローブで側方へ変位させ、可動プラ ットフォームを再調節して０．５−５　ｍｍ　（好ましくは１−３−のオーダー の長平方向オーバーラツプを与える。融解に先立つこの最終調節が第３図に示し である。

アークパワーを約２秒間オンにし、ステージ軸マイクロメータをファイバ端を離 れる方向へゆっくりと回転させる。パワーレベルが正しいならば、光は明るい白 色光として現れ、融点で融解小塊が現れる。不充分なパワーは青い炎として現れ 、高すぎるパワーレベルはファイバ断片の端を溶融させて分離させてしまう。

融解添え継ぎの特徴は、コアの末端を融解領域内に包み込まなければならないこ とにある。もし２つの断片間のオーバーラツプ度を大きくしたいならば、ファイ バ軸線の方向にアーク電極を移動させて完全な包み込みを確保しなければならな い。

融解添え継ぎによれば、数秒間の冷却が可能であり、光学パワーメータの読み取 り値を観察することができる。もし読み取り値が所望値よりも高い（ｄＢで）な らば、パワーをもう１秒間オンにする。このプロセスは繰り返してもよいが、ア ークをもう１秒間付勢する而にアーク電極を結合部からやや離れるように移動さ せなければならないかも知れない。パワーメータの読み取り値が所望よりも低い ならば（不充分な減衰を意味する）、ステージ軸マイクロメータのハンドルをフ ァイバ結合部を押す方向に回転させ、結合部を熱膨張させてもよい。これは、普 通、少しずつ増分させて（たとえば、０．１ｍｍずつ増分さセで）行わなければ ならない。このプロセスを繰り返して所望レベルまで減衰度を高めてもよい。

テープを２つのプラットフォームから剥し、抑え棒を持ち上げて融解ファイバを 自由にし、−次パッケージ・デユープの断片を融解部分上で滑らせて加熱する。

金属補強棒（熱収縮チューブ内に収容されている）を加熱の前に一次バッヶージ ・チューブに挿入してもよい。光学パワーメータのレベルをチェックして読み取 り値がなお製造されつつある最終製品にとって指定限度内にあるようにする。

装置を包装するのは本発明の部分ではないので、ここでは詳しく説明しない。し かしながら、代表的な包装では金属チューブにエポキシ成形した一部パッケージ を有し、この金属デユープの両端をゴム端キャップでシールし、これらの端キャ ップをエポキシあるいはＲＴＶで所定位置に接着するということは了解されたい 性能 背景情報事項として、シングルモード・ファイバは８．３−１０μの範囲のコア 直径、１２５ｇのクラップインク直径、２５０　ｕ、　５００ｇまたは９００ｇ のバッファ直径を有する。動作は１２００−１６００　＋ｕ＋範囲の波長で行う 。マルチモード・ファイバは、５０μ、６２ｔｔ、１００ｕのコア直径、　１２ ５ｕのクラツディング直径を持つものど、１００　ｕコア直径、１４０μのクラ ップインク直径を持つものが利用可能である。動作は７゜０−１６００　ｎｍ範 囲内の波長で行われる。

可能性のある種々の融解添え継ぎが第４　Ａ　−Ｃ図に示しである。ここかられ かるように、重なり合っているファイバ端間の光（減衰済み）の結合は一過性波 結合、漏洩から生じる。融解添え継ぎにおいて一部の長さにわたってコアが重な っているという事実により、−過性波結合が生じ、その程度は重なり量とコアの 近接度に依存する。コアかその端付近で曲げられ、テーパが付いているという事 実が導波モード（単数または？！数）を他方のファイバに漏洩させ、結合させる 。こねものメカニズムは製造プロセス中に広範囲の減衰度にわたって制御を容易 にする恨１処を与える。

表１は６００−＋６００　ｎｍの波長範囲にわたって行った、２つのマルチモー ド減衰器（４ｄＢ、１．２ｄＢの公称減衰度）についての減衰測定の結果を示づ −、２つの特徴に注目されたい。まず、本発明に従って製造されたマルチモード 減衰器の波長依存性は小さい。第２に、本発明に従って製造された減衰器につい ての可能性のある減衰値の範囲は大きい。

表２は１２００−１６００　ｒａｍ範囲にわたって行った、シングルモード減衰 器（３ｄＢの公称減衰度）についての減衰測定の結果を示す。ここで、再び、波 長依存度は小さい。

表３は、モニタのために１３１０　ｎｍシングルモード・レーザを用いて製造し た１０個のプシングルモード減衰器、３グループ（公称減衰度、１０ｄＢ、５ｄ Ｂ、３ｄＢ）についての、１３１０口ｍ波長でかっ１５５０　ｎｍシングルモー ド・レーザを用いて測定した減衰度測定結果を示す。】グループ内での１３］Ｏ ｎｍでの変化は意味がない。これは、製造プロセスが相互作用式であり、一般的 に任意必要な合理的な公差内で所望の減衰度を示すように装置を製造できるから である。２つの波長の間の変化は一般的に小さく、再現可能な程度であるという ことがわかる。

表４は、表３に示す結果をまとめたものであり、反射減衰量の平均値を示してい る。表５は、入力偏光が３６０°にわたって変わるときの減衰度の変化ならびに 温度サイクリング（１２時間周期にわたる一４０℃と＋８５℃の間の３時間サイ クルを４回）から生じる減衰度の変化についての統計結果を示す。温度および反 射減衰量のデータもマルチモード減衰器のグループについて示しである。

精論 要約すると、本発明が広範囲の減衰値にわたってシングルモード、マルチモード の減衰器を製造できるは了解されたい。減衰器の性能は、広範囲の波長、温度お よび偏光にわたって非常に安定している。

本発明の好ましい実施例について完全に説明してきたが、種々の変更、代替構造 および均等物を使用できる。たとえば、特殊なプロセス・パラメータを指定した が、その変更も可能であり、成る種の環境では積極的に変更することになるかも 知れない。したがって、上記の説明および図示が発明の範囲を限定するものでは なく、発明の範囲は請求の範囲に定義されていると解釈されたい。

波長関数としてのマルチモード減衰器の減衰度表２ 波長関数としてのシングルモード減衰器の減衰度表３ 表４ 表５ １０ノ　Ｆｌに、／。

ＦＩＧ、３゜ ＦＩＧ、　４Ａ。

ＦＩＧ　イａ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．光ファイバ減衰器を製造する方法であって、それぞれが第１端と第２端を有 し、ファイバ直径で特徴付けられる第１、第２のファイバ断片を用意する段階と 、ファイバ断片のそれぞれの第１端を、それらの放射状外表面が互いに接触し、 ファイバ直径よりも大きい軸線方向距離だけ重なり合うような相対位置に持って 行く段階と、 それぞれの第１端を加熱して可塑状態にする段階と、それぞれの第１端が可塑状 態にある間にそれぞれの第１端を相対的な軸線方向の位置を調節して所望の減衰 度を得る段階とを包含することを特徴とする方法。
2. ２．請求の範囲第１項記載の方法において、重なり量が約０．５−５．０ｍｍの 範囲にあることを特徴とする方法。
3. ３．請求の範囲第１項記載の方法において、重なり量が１−３ｍｍの範囲にある ことを特徴とする方法。
4. ４．請求の範囲第１項記載の方法において、前記調節段階が重なり量を減らす方 向に断片を引っ張ることを包含することを特徴とする方法。
5. ５．請求の範囲第１項記載の方法において、さらに、第１ファイバ断片の第２端 に光を注入し、第２ファイバ断片の第２端から出射する光をモニタする段階を包 含し、前記調節段階がモニタされた光に応答して行われることを特徴とする方法 。
6. ６．それぞれが第１、第２の端を有し、ファイバ直径によって特徴付けられる第 １、第２のファイバ断片を包含し、前記それぞれの第１端が互いに融合され、前 記ファイバ直径よりも大きい軸線方向距離だけ互いに重なりあっていることを特 徴とする光ファイバ減衰器。
7. ７．請求の範囲第６項記載の減衰器において、前記ファイバ断片がシングルモー ド・ファイバであることを特徴とする光ファイバ減衰器。
8. ８．請求の範囲第７項記載の減衰器において、約３ｄＢより大きい減衰を行うこ とを特徴とする光ファイバ減衰器。
9. ９．請求の範囲第６項記載の減衰器において、前記ファイバ断片がマルチモード ・ファイバであることを特徴とする光ファイバ減衰器。
10. １０．請求の範囲第９項記載の減衰器において、約１０ｄＢより大きい減衰を行 うことを特徴とする光ファイバ減衰器。