JPH075338A - ファイバ・オプティック・カプラおよびファイバ増幅器 - Google Patents
ファイバ・オプティック・カプラおよびファイバ増幅器Info
- Publication number
- JPH075338A JPH075338A JP6011312A JP1131294A JPH075338A JP H075338 A JPH075338 A JP H075338A JP 6011312 A JP6011312 A JP 6011312A JP 1131294 A JP1131294 A JP 1131294A JP H075338 A JPH075338 A JP H075338A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- coupler
- region
- fibers
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 332
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 78
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 78
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 78
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 40
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 27
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000000051 modifying effect Effects 0.000 claims description 18
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 14
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- WBLXMRIMSGHSAC-UHFFFAOYSA-N [Cl].[Cl] Chemical compound [Cl].[Cl] WBLXMRIMSGHSAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000007526 fusion splicing Methods 0.000 claims 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 7
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 5
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CCOC(N)=O UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- PKHHQFAULPTXEW-UHFFFAOYSA-N ethane;prop-2-enoic acid Chemical compound CC.OC(=O)C=C PKHHQFAULPTXEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
- G02B6/29332—Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2835—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 改良された結合特性を有し特に光ファイバ増
幅器に有用なファイバ・オプティック・カプラを提供す
る。 【構成】 カプラ・ファイバはそれらの長さの一部分に
沿って互いに融着されて波長に依存する結合領域を形成
しており、それによって波長λ sの光パワ−のほとんど
がそれらのファイバ間で結合し、かつ前記第１のファイ
バに導入される波長λpの光パワ−のほとんどがその中
に残るようになされる。第１のカプラ・ファイバのモ−
ド・フィ−ルド直径が利得ファイバのそれと実質的に整
合されかつ第２のカプラ・ファイバのそれより小さくな
されている。第１のカプラ・ファイバの一端部は利得フ
ァイバにスプライスされている。前記カプラ・ファイバ
間のモ−ド・フィ−ルド直径の差は、λs信号の結合を
劣化させる結合領域におけるカプラ・ファイバ伝播定数
の差を生ずるのに十分である。
幅器に有用なファイバ・オプティック・カプラを提供す
る。 【構成】 カプラ・ファイバはそれらの長さの一部分に
沿って互いに融着されて波長に依存する結合領域を形成
しており、それによって波長λ sの光パワ−のほとんど
がそれらのファイバ間で結合し、かつ前記第１のファイ
バに導入される波長λpの光パワ−のほとんどがその中
に残るようになされる。第１のカプラ・ファイバのモ−
ド・フィ−ルド直径が利得ファイバのそれと実質的に整
合されかつ第２のカプラ・ファイバのそれより小さくな
されている。第１のカプラ・ファイバの一端部は利得フ
ァイバにスプライスされている。前記カプラ・ファイバ
間のモ−ド・フィ−ルド直径の差は、λs信号の結合を
劣化させる結合領域におけるカプラ・ファイバ伝播定数
の差を生ずるのに十分である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ・カプラに関
し、さらに詳細には光ファイバ増幅器に使用するのに適
したカプラにかんする。
し、さらに詳細には光ファイバ増幅器に使用するのに適
したカプラにかんする。
【０００２】
【従来の技術】多くのカプラにおいて、特定の波長また
は波長帯域で実質的に100％の結合を得ることが望まれ
る。コア屈折率、コア直径および／またはカットオフが
実質的に異なる１×２または２×２カプラにおいて２本
のファイバを用いることが望ましい場合もある。例え
ば、公開されたヨ−ロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−０５０４
４７９は利得ファイバ１０を具備したファイバ増幅器を
教示している（それの第１図を参照されたい）。波長分
割マルチプレクサ（ＷＤＭ）ファイバ・オプティック・
カプラ２０はレ−ザ・ダイオ−ド１５からの波長λpの
ポンプ・パワ−と入力通信ファイバ１４からの波長λs
の信号を利得ファイバ１０に結合する。カプラ２０から
延長しファイバ・ピグテ−ルが融着スプライスまたはバ
ット・ジョイント・コネクタによって他の光ファイバに
接続されるが、反射と挿入損失が小さいことからスプラ
イス１６、２２が好ましい。最適の増幅器動作を得るた
めには、スプライス１６における入力信号スプライスは
その増幅器の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を最大にするた
めに小さくなければならない。なぜなら、信号・自発ノ
イズ・ビ−ト限界において、その増幅器の電気的Ｓ／Ｎ
は光結合効率に直線的に依存するからである。また、ス
プライス２２における損失は良好な結合効率（上述した
Ｓ／Ｎと同じ理由で）およびポンプ結合効率の両方のた
めに小さくなければならない。なぜなら、増幅器の利得
は利得ファイバに結合されるポンプ・パワ−の大きさに
関係しているからである。テ−パリング・ファイバ（ta
pering fiber）またはカプラ２０と同様のカプラのよう
な結合手段２４は利得ファイバと出通信ファイバ２５と
の間に比較的低損失の接続を与えることができる。
は波長帯域で実質的に100％の結合を得ることが望まれ
る。コア屈折率、コア直径および／またはカットオフが
実質的に異なる１×２または２×２カプラにおいて２本
のファイバを用いることが望ましい場合もある。例え
ば、公開されたヨ−ロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−０５０４
４７９は利得ファイバ１０を具備したファイバ増幅器を
教示している（それの第１図を参照されたい）。波長分
割マルチプレクサ（ＷＤＭ）ファイバ・オプティック・
カプラ２０はレ−ザ・ダイオ−ド１５からの波長λpの
ポンプ・パワ−と入力通信ファイバ１４からの波長λs
の信号を利得ファイバ１０に結合する。カプラ２０から
延長しファイバ・ピグテ−ルが融着スプライスまたはバ
ット・ジョイント・コネクタによって他の光ファイバに
接続されるが、反射と挿入損失が小さいことからスプラ
イス１６、２２が好ましい。最適の増幅器動作を得るた
めには、スプライス１６における入力信号スプライスは
その増幅器の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を最大にするた
めに小さくなければならない。なぜなら、信号・自発ノ
イズ・ビ−ト限界において、その増幅器の電気的Ｓ／Ｎ
は光結合効率に直線的に依存するからである。また、ス
プライス２２における損失は良好な結合効率（上述した
Ｓ／Ｎと同じ理由で）およびポンプ結合効率の両方のた
めに小さくなければならない。なぜなら、増幅器の利得
は利得ファイバに結合されるポンプ・パワ−の大きさに
関係しているからである。テ−パリング・ファイバ（ta
pering fiber）またはカプラ２０と同様のカプラのよう
な結合手段２４は利得ファイバと出通信ファイバ２５と
の間に比較的低損失の接続を与えることができる。
【０００３】ポンプ・ビ−ムと信号ビ−ムの両方の強度
が高い場合に利得ファイバが最も良く動作する。これ
は、光パワ−をファイバの軸線に沿った比較的小さい領
域内に集中させる特性である比較的小さいモ−ド・フィ
−ルド直径を有する利得ファイバを設けることによって
実現され得る。このような「高利得」または「高効率」
ファイバは比較的小さいΔ1-2の値と比較的小さいコア
直径を用いることによって実現され得る。項Δ1-2は（n
1 2-n2 2）/2n1 2に等しい。ただし、n1およびn2はそれぞ
れファイバ・コアおよびクラッドの屈折率である。最適
のポンプ信号エネルギ−結合と低ノイズを実現するため
に小モ-ド・フィ−ルド直径ファイバのカカットオフ波
長はポンプ・ソ−スの波長λpより小さいことも望まし
い。
が高い場合に利得ファイバが最も良く動作する。これ
は、光パワ−をファイバの軸線に沿った比較的小さい領
域内に集中させる特性である比較的小さいモ−ド・フィ
−ルド直径を有する利得ファイバを設けることによって
実現され得る。このような「高利得」または「高効率」
ファイバは比較的小さいΔ1-2の値と比較的小さいコア
直径を用いることによって実現され得る。項Δ1-2は（n
1 2-n2 2）/2n1 2に等しい。ただし、n1およびn2はそれぞ
れファイバ・コアおよびクラッドの屈折率である。最適
のポンプ信号エネルギ−結合と低ノイズを実現するため
に小モ-ド・フィ−ルド直径ファイバのカカットオフ波
長はポンプ・ソ−スの波長λpより小さいことも望まし
い。
【０００４】カプラ２０と両方のカプラ・ファイバに対
して従来のＷＤＭカプラが用いられるとすると、小ＭＦ
Ｄ高利得ファイバと大ＭＦＤファイバとの間のモ−ド・
フィ−ルド不整合がこれらのファイバ間におけるスプラ
イスにおいて大きい挿入損失を生じさせる。例えば、15
50nmおよび1000nmにおいて6.4μmおよび3.7μmのＭＦＤ
をそれぞれ有するエルビウムをド−プされた利得ファイ
バを用いた通信システムについて考えよう。利得ファイ
バは1530nmと1550nmの間の波長の信号を増幅することが
できるが、種々の可能なポンプ波長のうち、980nmが好
ましい。カプラ２０が従来のＷＤＭカプラであれば、そ
れは典型的には、例えば1550nmおよび1000nmにおいて1
0.5μmおよび5.7μmのＭＦＤをそれぞれ有する整合した
市販の通信ファイバで形成されるであろう。このような
カプラ・ファイバは通信ファイバに対するスプライス損
失を最小にするように選択される。しかし、上述の利得
ファイバと通信ファイバとの間のスプライスは1536nmお
よび980nmにおいてそれぞれ0.5dBおよび1.7dBのスプラ
イス損失を呈示するであろう。このようなスプライス損
失は増幅器利得を低下させ、かつ増幅器の使用可能な出
力パワ−を減少さえる。
して従来のＷＤＭカプラが用いられるとすると、小ＭＦ
Ｄ高利得ファイバと大ＭＦＤファイバとの間のモ−ド・
フィ−ルド不整合がこれらのファイバ間におけるスプラ
イスにおいて大きい挿入損失を生じさせる。例えば、15
50nmおよび1000nmにおいて6.4μmおよび3.7μmのＭＦＤ
をそれぞれ有するエルビウムをド−プされた利得ファイ
バを用いた通信システムについて考えよう。利得ファイ
バは1530nmと1550nmの間の波長の信号を増幅することが
できるが、種々の可能なポンプ波長のうち、980nmが好
ましい。カプラ２０が従来のＷＤＭカプラであれば、そ
れは典型的には、例えば1550nmおよび1000nmにおいて1
0.5μmおよび5.7μmのＭＦＤをそれぞれ有する整合した
市販の通信ファイバで形成されるであろう。このような
カプラ・ファイバは通信ファイバに対するスプライス損
失を最小にするように選択される。しかし、上述の利得
ファイバと通信ファイバとの間のスプライスは1536nmお
よび980nmにおいてそれぞれ0.5dBおよび1.7dBのスプラ
イス損失を呈示するであろう。このようなスプライス損
失は増幅器利得を低下させ、かつ増幅器の使用可能な出
力パワ−を減少さえる。
【０００５】ＥＰ−Ａ−０５０４４７９の教示によれ
ば、図１のファイバ増幅器は２つの異なる光ファイバ２
１および１３で形成されたＷＤＭカプラ２０を用いる。
ファイバ１３はＭＦＤが実質的に通信ファイバ１４のそ
れと実質的に整合する光ファイバであり、そしてファイ
バ２１はＭＦＤが利得ファイバのそれと実質的に整合す
る光ファイバである。利得ファイバのＭＦＤが適当なパ
ワ−密度を得るのに十分なだけ小さいファイバ増幅器シ
ステムでは、ファイバ１３のＭＦＤとファイバ２１のＭ
ＦＤとの比は典型的には少なくとも1.5:1である。
ば、図１のファイバ増幅器は２つの異なる光ファイバ２
１および１３で形成されたＷＤＭカプラ２０を用いる。
ファイバ１３はＭＦＤが実質的に通信ファイバ１４のそ
れと実質的に整合する光ファイバであり、そしてファイ
バ２１はＭＦＤが利得ファイバのそれと実質的に整合す
る光ファイバである。利得ファイバのＭＦＤが適当なパ
ワ−密度を得るのに十分なだけ小さいファイバ増幅器シ
ステムでは、ファイバ１３のＭＦＤとファイバ２１のＭ
ＦＤとの比は典型的には少なくとも1.5:1である。
【０００６】カプラ・ファイバ２１および１３のＭＤＦ
とカットオフ波長との比較的大きい差によって、結合領
域の外側のファイバ中を伝播する基本モ−ドの伝播定数
間に比較的大きな差を生ずる（Δβ）。カプラ・ファイ
バ２１および１３のカットオフ波長間の比較的大きい差
も比較的大きいΔβを生じうることがわかる。結合領域
の内側のファイバ中を伝播する基本モ−ドの伝播定数に
対するＭＦＤまたはカットオフ波長差の影響はそれほど
大きくはない（ΔβCR）。カプラ・ファイバのコアは、
伝播に対するそれらの影響が非常に小さくなるように結
合領域では小さくなり得る。ファイバ・クラッドの直径
が十分に小さくなると、コアとクラッドの複合体が結合
領域において導波路の光誘導部分といして機能し、そし
てその周囲の低屈折率クラッド材料がクラッドとして機
能する。したがって、パワ−が結合領域における隣接し
たファイバ・クラッドの間で転送される。結合領域の長
さと、カプラ・ファイバの延伸された領域と延伸されて
いない領域との間の遷移領域のスチ−プネス（steepnes
s）をコントロ−ルすることにより、ΔβCRが十分に小
さければ、カプラのスペクトル結合特性は、ＭＦＤの大
きいファイバ中を伝搬する信号光が高いパ−センテ−ジ
でそれよりＭＦＤの小さいファイバに結合されかつＭＦ
Ｄの小さいファイバ中を伝播しているポンプ・ソ−ス光
が低いパ−センテ−ジでＭＦＤの大きいファイバに結合
されるようなものとなされ得る。
とカットオフ波長との比較的大きい差によって、結合領
域の外側のファイバ中を伝播する基本モ−ドの伝播定数
間に比較的大きな差を生ずる（Δβ）。カプラ・ファイ
バ２１および１３のカットオフ波長間の比較的大きい差
も比較的大きいΔβを生じうることがわかる。結合領域
の内側のファイバ中を伝播する基本モ−ドの伝播定数に
対するＭＦＤまたはカットオフ波長差の影響はそれほど
大きくはない（ΔβCR）。カプラ・ファイバのコアは、
伝播に対するそれらの影響が非常に小さくなるように結
合領域では小さくなり得る。ファイバ・クラッドの直径
が十分に小さくなると、コアとクラッドの複合体が結合
領域において導波路の光誘導部分といして機能し、そし
てその周囲の低屈折率クラッド材料がクラッドとして機
能する。したがって、パワ−が結合領域における隣接し
たファイバ・クラッドの間で転送される。結合領域の長
さと、カプラ・ファイバの延伸された領域と延伸されて
いない領域との間の遷移領域のスチ−プネス（steepnes
s）をコントロ−ルすることにより、ΔβCRが十分に小
さければ、カプラのスペクトル結合特性は、ＭＦＤの大
きいファイバ中を伝搬する信号光が高いパ−センテ−ジ
でそれよりＭＦＤの小さいファイバに結合されかつＭＦ
Ｄの小さいファイバ中を伝播しているポンプ・ソ−ス光
が低いパ−センテ−ジでＭＦＤの大きいファイバに結合
されるようなものとなされ得る。
【０００７】結合領域においてファイバがマトリクスガ
ラスによってではなくて空気によって包囲されている融
着され双円錐状にテ−パをつけられたカプラでも同様の
効果が生ずる。
ラスによってではなくて空気によって包囲されている融
着され双円錐状にテ−パをつけられたカプラでも同様の
効果が生ずる。
【０００８】図１のシステムでは、結合が重大に劣化さ
れないように十分に小さいカプラ・ファイバのミスマッ
チ（mismatch）に関連したΔβCRの最大許容値が存在す
る。このようなカプラによって結合される1540nm入力信
号は所定の最小許容値、例えば95％より大きいであろ
う。
れないように十分に小さいカプラ・ファイバのミスマッ
チ（mismatch）に関連したΔβCRの最大許容値が存在す
る。このようなカプラによって結合される1540nm入力信
号は所定の最小許容値、例えば95％より大きいであろ
う。
【０００９】しかし、利得ファイバ量子効率を高くする
ためには、少なくとも2.0％のΔ1-2を有する利得ファイ
バが必要とされうる。利得ファイバとともに用いられる
ファイバ（これをファイバＡと呼ぶことにする）は上記
の市販されている通信ファイバと、2.0％のΔおよび約1
300nmのカットオフ波長を有するＭＦＤの小さいファイ
バとで構成されていると仮定しよう。1540nmの入力光は
最大結合で入力通信ファイバからＭＦＤの小さいファイ
バへは30〜40％しか結合しないであろう（図３の曲線３
５を参照）。
ためには、少なくとも2.0％のΔ1-2を有する利得ファイ
バが必要とされうる。利得ファイバとともに用いられる
ファイバ（これをファイバＡと呼ぶことにする）は上記
の市販されている通信ファイバと、2.0％のΔおよび約1
300nmのカットオフ波長を有するＭＦＤの小さいファイ
バとで構成されていると仮定しよう。1540nmの入力光は
最大結合で入力通信ファイバからＭＦＤの小さいファイ
バへは30〜40％しか結合しないであろう（図３の曲線３
５を参照）。
【００１０】カプラ・ファイバΔβCRは、Δ1-2、カッ
トオフ波長およびコア直径以外のファイバ特性の差によ
って生じ得ることがわかる。結合を劣化させるのに十分
大きいΔβCRは、（ａ）カプラ・ファイバの外径が異な
る場合、あるいは（ｂ）カプラ・ファイバがオ−バ−ク
ラッド・カプラの作成時におけるチュ−ブのコラプス
（collapse）時に異なる変形を受けるのに十分なだけ組
成または幾何学形状が異なる場合にも生じ得る。
トオフ波長およびコア直径以外のファイバ特性の差によ
って生じ得ることがわかる。結合を劣化させるのに十分
大きいΔβCRは、（ａ）カプラ・ファイバの外径が異な
る場合、あるいは（ｂ）カプラ・ファイバがオ−バ−ク
ラッド・カプラの作成時におけるチュ−ブのコラプス
（collapse）時に異なる変形を受けるのに十分なだけ組
成または幾何学形状が異なる場合にも生じ得る。
【００１１】融着され双円錐状にテ−パをつけられたＷ
ＤＭカプラにおけるファイバ・クラッドの屈折率を変化
するとカプラの波長感度が高くなることが知られてい
る。また、１×２または２×２融着カプラにおけるファ
イバ間の結合は波長とともに増大するが、それは回折モ
−ド・フィ−ルド膨張（diffractive mode field expan
sion）が波長とともに増大するためである。波長に対す
るこの結合の変化率は、最大結合と最小結合との間でど
の程度の狭い波長間隔が得られるかを制限する。屈折率
を調節することによって、結合領域における２本のファ
イバの基本モ−ドのβ曲線が、ある特定の波長と大きい
角度で交差するようにすることができる。完全な結合は
ΔβCR＜＜Cのときにのみ得ることができるから、これ
はβ「クロスオ−バ−波長」（crossover wavelength）
から遠い波長における結合を減少させ、それによって結
合の波長依存性を顕著にする。結合定数Cについては後
で説明する（数１参照）。この原理は米国特許第５１２
９０２０号およびO. Parriaaux et al., J. Optical Co
mmun. 2(1981) 3, pp. 105-109に教示されている。
ＤＭカプラにおけるファイバ・クラッドの屈折率を変化
するとカプラの波長感度が高くなることが知られてい
る。また、１×２または２×２融着カプラにおけるファ
イバ間の結合は波長とともに増大するが、それは回折モ
−ド・フィ−ルド膨張（diffractive mode field expan
sion）が波長とともに増大するためである。波長に対す
るこの結合の変化率は、最大結合と最小結合との間でど
の程度の狭い波長間隔が得られるかを制限する。屈折率
を調節することによって、結合領域における２本のファ
イバの基本モ−ドのβ曲線が、ある特定の波長と大きい
角度で交差するようにすることができる。完全な結合は
ΔβCR＜＜Cのときにのみ得ることができるから、これ
はβ「クロスオ−バ−波長」（crossover wavelength）
から遠い波長における結合を減少させ、それによって結
合の波長依存性を顕著にする。結合定数Cについては後
で説明する（数１参照）。この原理は米国特許第５１２
９０２０号およびO. Parriaaux et al., J. Optical Co
mmun. 2(1981) 3, pp. 105-109に教示されている。
【００１２】米国特許第５０１１２５１号には、色消し
カプラに関してクラッド屈折率モディファイア（claddi
ng index modifiers)を用いることが記載されている。
そこに教示されている原理は他の点では同一のファイバ
間のΔβCRをこのような手段によって生じさせることが
できること、およびこれはこのようなカプラの色消し性
（波長の平坦度）を改善するためにもちいることができ
ることである。その米国特許で論述されているΔβCRは
波長依存性のものでありうるが、交差（ΔβCR→０の場
合）については論述されていない。
カプラに関してクラッド屈折率モディファイア（claddi
ng index modifiers)を用いることが記載されている。
そこに教示されている原理は他の点では同一のファイバ
間のΔβCRをこのような手段によって生じさせることが
できること、およびこれはこのようなカプラの色消し性
（波長の平坦度）を改善するためにもちいることができ
ることである。その米国特許で論述されているΔβCRは
波長依存性のものでありうるが、交差（ΔβCR→０の場
合）については論述されていない。
【００１３】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、２本のカプラ・ファイバのＭＦＤの差が比較的大き
いにもかかわらず、所定の波長における入力パワ−を十
分なパ−センテ−ジで結合させるファイバ・オプティッ
ク・カプラを提供することである。他の目的は、利得フ
ァイバが結合される伝送用通信ファイバのＭＦＤよりは
るかに小さい利得ファイバＭＦＤを有するファイバ増幅
器で使用するためのファイバ・オプティック・カプラを
提供することである。さらに他の目的は、ファイバ間で
結合されるパワ−が所定のパ−センテ−ジより少なくな
るβCRのミスマッチを補償するように１×２または２×
２ファイバ・オプティック・カプラにおけるファイバを
修正するための手段を提供することである。
は、２本のカプラ・ファイバのＭＦＤの差が比較的大き
いにもかかわらず、所定の波長における入力パワ−を十
分なパ−センテ−ジで結合させるファイバ・オプティッ
ク・カプラを提供することである。他の目的は、利得フ
ァイバが結合される伝送用通信ファイバのＭＦＤよりは
るかに小さい利得ファイバＭＦＤを有するファイバ増幅
器で使用するためのファイバ・オプティック・カプラを
提供することである。さらに他の目的は、ファイバ間で
結合されるパワ−が所定のパ−センテ−ジより少なくな
るβCRのミスマッチを補償するように１×２または２×
２ファイバ・オプティック・カプラにおけるファイバを
修正するための手段を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】簡単に述べると、本発明
のファイバ・オプティック・カプラは、双円錐状のテ−
パ部分を有する第１の単一モ−ド光ファイバと、双円錐
状のテ−パ部分を有する第２の単一モ−ド光ファイバを
具備しており、それらのファイバはそれぞれ屈折率n2の
クラッドによって包囲されたコアを有している。それら
のテ−パ部分は互いに融着されて結合領域を形成する。
結合領域はn2より小さい屈折率n3を有する媒体によって
包囲されている。第１のファイバは、後続の第２の伝播
定数修正手段が存在しない場合に、波長λsの光パワ−
が所定のパ−センテ−ジより少なく第２のファイバから
第１のファイバに通常結合する大きさだけ結合領域にお
ける第１および第２のカプラ・ファイバの伝播定数の差
が異なる程度だけ結合領域における基本モ−ドの伝播定
数を修正する第１の手段を有している。カプラは、波長
λsの光パワ−が所定のパ−センテ−ジより多く第２の
ファイバから第１のファイバに結合する程度だけファイ
バのうちの１本のファイバの伝播定数を修正する第２の
手段を含んでいる。結合領域内にあるファイバのそれら
の部分のスペクトル伝播定数曲線は使用波長領域にわた
って実質的に平行である。事実、結合領域内にあるファ
イバの部分のスペクトル伝播定数曲線が、最大結合が生
ずる波長領域内で非交差となることが可能である。
のファイバ・オプティック・カプラは、双円錐状のテ−
パ部分を有する第１の単一モ−ド光ファイバと、双円錐
状のテ−パ部分を有する第２の単一モ−ド光ファイバを
具備しており、それらのファイバはそれぞれ屈折率n2の
クラッドによって包囲されたコアを有している。それら
のテ−パ部分は互いに融着されて結合領域を形成する。
結合領域はn2より小さい屈折率n3を有する媒体によって
包囲されている。第１のファイバは、後続の第２の伝播
定数修正手段が存在しない場合に、波長λsの光パワ−
が所定のパ−センテ−ジより少なく第２のファイバから
第１のファイバに通常結合する大きさだけ結合領域にお
ける第１および第２のカプラ・ファイバの伝播定数の差
が異なる程度だけ結合領域における基本モ−ドの伝播定
数を修正する第１の手段を有している。カプラは、波長
λsの光パワ−が所定のパ−センテ−ジより多く第２の
ファイバから第１のファイバに結合する程度だけファイ
バのうちの１本のファイバの伝播定数を修正する第２の
手段を含んでいる。結合領域内にあるファイバのそれら
の部分のスペクトル伝播定数曲線は使用波長領域にわた
って実質的に平行である。事実、結合領域内にあるファ
イバの部分のスペクトル伝播定数曲線が、最大結合が生
ずる波長領域内で非交差となることが可能である。
【００１５】ファイバのうちの１本のファイバの伝播定
数を修正する第２の手段は単にファイバのうちの１本の
ファイバのクラッドの屈折率の修正であるにすぎない。
しかし、このファイバのクラッド屈折率の修正の使用は
米国特許第５０１１２５１号および第５１２９０２０号
におけるのとは異なる態様で行われる。本発明のカプラ
は、良好な結合（ある特定されたパ−センテ−ジより大
きい結合）を受けなければならない２本の異なるファイ
バで作成される。このような良好な結合は、それらのフ
ァイバのうちの１本のファイバの屈折率のような特性を
変更することによってΔβCRが軽減されなければ、得る
ことはできない。一般に、ファイバのうちの１本に対す
る上記の修正がなされなければ、β交差は生じない。し
かし、そのような修正がなされても、β交差が生ずるこ
ともあれば生じないこともありうる。しかし、本発明の
カプラと米国特許第４１２９０２０号および上記Parria
uxet al. の刊行物との相違点は、たとえ交差が生じて
も、本発明のカプラのβ曲線は実質的に平行であり、か
つカプラで使用する波長範囲では、波長に対するΔβCR
の変化による結合特性の大きな変化は生じない。
数を修正する第２の手段は単にファイバのうちの１本の
ファイバのクラッドの屈折率の修正であるにすぎない。
しかし、このファイバのクラッド屈折率の修正の使用は
米国特許第５０１１２５１号および第５１２９０２０号
におけるのとは異なる態様で行われる。本発明のカプラ
は、良好な結合（ある特定されたパ−センテ−ジより大
きい結合）を受けなければならない２本の異なるファイ
バで作成される。このような良好な結合は、それらのフ
ァイバのうちの１本のファイバの屈折率のような特性を
変更することによってΔβCRが軽減されなければ、得る
ことはできない。一般に、ファイバのうちの１本に対す
る上記の修正がなされなければ、β交差は生じない。し
かし、そのような修正がなされても、β交差が生ずるこ
ともあれば生じないこともありうる。しかし、本発明の
カプラと米国特許第４１２９０２０号および上記Parria
uxet al. の刊行物との相違点は、たとえ交差が生じて
も、本発明のカプラのβ曲線は実質的に平行であり、か
つカプラで使用する波長範囲では、波長に対するΔβCR
の変化による結合特性の大きな変化は生じない。
【００１６】
【実施例】ここに記述される実施例では、図２のファイ
バ・オプティック・カプラ３０はファイバ増幅器で使用
されるようになされている。カプラ３０はカプラ・ファ
イバ３１の入力端部からの波長λpのポンプ・パワ−と
入力通信ファイバ１４’からの波長λsの信号パワ−を
利得ファイバ１０’に結合する。カプラ３０から延長し
たファイバ・ピグテ−ルはスプライスｓによって他の光
ファイバに接続される。
バ・オプティック・カプラ３０はファイバ増幅器で使用
されるようになされている。カプラ３０はカプラ・ファ
イバ３１の入力端部からの波長λpのポンプ・パワ−と
入力通信ファイバ１４’からの波長λsの信号パワ−を
利得ファイバ１０’に結合する。カプラ３０から延長し
たファイバ・ピグテ−ルはスプライスｓによって他の光
ファイバに接続される。
【００１７】利得ファイバ量子効率を高めるために、高
いΔ1-2値と小さいコア直径を有する利得ファイバが使
用されなければならない。最適のポンプ信号エネルギ−
結合と小さいノイズを実現するために、モ−ド・フィ−
ルド直径の小さいファイバのカットオフ波長はポンプ・
ソ−スの波長λpより小さいことが望ましい。小さいカ
プラ・ファイバ／利得ファイバ・スプライス損失を得る
ために、その利得ファイバに関連したカプラは、入通信
ファイバのそれと整合する大きいＭＦＤを有する通信型
ファイバと、利得ファイバＭＦＤと実質的に整合するＭ
ＦＤを有するＭＦＤの小さいファイバを具備する。利得
ファイバのΔ1-2値が十分に大きく、それのコア直径は
十分に小さく、かつ／またはそれのカットオフ波長が通
信型ファイバとは十分に異なっておれば、このようにし
て作成されたカプラ・ファイバΔβCRが入力通信ファイ
バから利得ファイバへの信号パワ−の結合に悪影響を及
ぼすであろう。
いΔ1-2値と小さいコア直径を有する利得ファイバが使
用されなければならない。最適のポンプ信号エネルギ−
結合と小さいノイズを実現するために、モ−ド・フィ−
ルド直径の小さいファイバのカットオフ波長はポンプ・
ソ−スの波長λpより小さいことが望ましい。小さいカ
プラ・ファイバ／利得ファイバ・スプライス損失を得る
ために、その利得ファイバに関連したカプラは、入通信
ファイバのそれと整合する大きいＭＦＤを有する通信型
ファイバと、利得ファイバＭＦＤと実質的に整合するＭ
ＦＤを有するＭＦＤの小さいファイバを具備する。利得
ファイバのΔ1-2値が十分に大きく、それのコア直径は
十分に小さく、かつ／またはそれのカットオフ波長が通
信型ファイバとは十分に異なっておれば、このようにし
て作成されたカプラ・ファイバΔβCRが入力通信ファイ
バから利得ファイバへの信号パワ−の結合に悪影響を及
ぼすであろう。
【００１８】カプラΔβCRを克服しかつ結合される信号
パワ−を許容レベルまで、すなわち95％以上に増大させ
るために、ＭＦＤに対する影響が小さいファイバ特性が
カプラ・ファイバのうちの１本で修正される。これは、
例えばカプラ・ファイバのうちの１本のファイバのクラ
ッドの屈折率を変更することによって行うことができ
る。これを達成するための技術が米国特許第５０１１２
５１号に開示されている。１本のカプラ・ファイバのク
ラッド・ガラスには、他方のカプラ・ファイバのクラッ
ド・ガラスに対比して十分な量の塩素がド−プされ、そ
れによってさもなくばそれらのファイバ間に存在するで
あろうΔβCRが最小限に抑えられるかあるいは実質的に
打消される。他のクラッド・ド−パントを用いてもよ
い。例えば、ファイバ・クラッドの屈折率を低くするた
めには低濃度のB2O3およびフッ素を用いることができる
が、クラッドの屈折率を増大させるためにはGeO2のよう
なド−パントを用いることができる。カプラ・ファイバ
ΔβCRを補償するためには他の公知の技術を用いてもよ
く、例えば、ファイバのうちの１本のファイバの外径を
エッチングしてもよい。
パワ−を許容レベルまで、すなわち95％以上に増大させ
るために、ＭＦＤに対する影響が小さいファイバ特性が
カプラ・ファイバのうちの１本で修正される。これは、
例えばカプラ・ファイバのうちの１本のファイバのクラ
ッドの屈折率を変更することによって行うことができ
る。これを達成するための技術が米国特許第５０１１２
５１号に開示されている。１本のカプラ・ファイバのク
ラッド・ガラスには、他方のカプラ・ファイバのクラッ
ド・ガラスに対比して十分な量の塩素がド−プされ、そ
れによってさもなくばそれらのファイバ間に存在するで
あろうΔβCRが最小限に抑えられるかあるいは実質的に
打消される。他のクラッド・ド−パントを用いてもよ
い。例えば、ファイバ・クラッドの屈折率を低くするた
めには低濃度のB2O3およびフッ素を用いることができる
が、クラッドの屈折率を増大させるためにはGeO2のよう
なド−パントを用いることができる。カプラ・ファイバ
ΔβCRを補償するためには他の公知の技術を用いてもよ
く、例えば、ファイバのうちの１本のファイバの外径を
エッチングしてもよい。
【００１９】１×２または２×２ ２−ファイバ色消し
３ｄＢカプラについて、それらの挙動をモデル化するた
めに結合モ−ド理論を用いて理論的解析が行なわれた。
その解析はA.W.Snyder and J.D.Love, Optical Wavegui
de Theory, Chapman and Hall, New York, 1983という
刊行物に教示されている原理に基づいている。この理論
によれば、図２の２×２オ−バ−クラッド・カプラのモ
−ド・フィ−ルドは、他方のファイバが存在しない場合
の、すなわちファイバが屈折率n3のオ−バ−クラッド屈
折率材料だけによって包囲された状態におけるファイバ
３２および３１のそれぞれの基本モ−ドψ1およびψ2の
直線的組合せであると仮定される。このような構造につ
いては、伝播定数とモ−ド・フィ−ルドが正確に決定さ
れ得る（M.J.Adams, An Introduction to Optical Wave
guidesを参照されたい）。
３ｄＢカプラについて、それらの挙動をモデル化するた
めに結合モ−ド理論を用いて理論的解析が行なわれた。
その解析はA.W.Snyder and J.D.Love, Optical Wavegui
de Theory, Chapman and Hall, New York, 1983という
刊行物に教示されている原理に基づいている。この理論
によれば、図２の２×２オ−バ−クラッド・カプラのモ
−ド・フィ−ルドは、他方のファイバが存在しない場合
の、すなわちファイバが屈折率n3のオ−バ−クラッド屈
折率材料だけによって包囲された状態におけるファイバ
３２および３１のそれぞれの基本モ−ドψ1およびψ2の
直線的組合せであると仮定される。このような構造につ
いては、伝播定数とモ−ド・フィ−ルドが正確に決定さ
れ得る（M.J.Adams, An Introduction to Optical Wave
guidesを参照されたい）。
【００２０】２つのコア間の光結合を記述する結合定数
は数１の重なり積分で書き表わすことができる。
は数１の重なり積分で書き表わすことができる。
【数１】
【００２１】この式において、ψ1およびψ2は２つのコ
アのモ−ド・フィ−ルド、rおよびr'はそれぞれファイ
バ３２および３１のコアの中心からの半径方向の距離、
nはカプラ全体の屈折率構造、n'はファイバ３２のコア
と屈折率を屈折率n3のオ−バ−クラッド材料で置換した
場合の屈折率構造であり、そして積分はカプラの断面全
体についてのものである（ただしn-n'はファイバ３２の
コアおよびクラッドに対してノン・ゼロ(non-zero)のみ
である）。モ−ド・フィ−ルドはこの式では規格化され
るものとされている、すなわち数２および数３は両方と
も１に等しい。
アのモ−ド・フィ−ルド、rおよびr'はそれぞれファイ
バ３２および３１のコアの中心からの半径方向の距離、
nはカプラ全体の屈折率構造、n'はファイバ３２のコア
と屈折率を屈折率n3のオ−バ−クラッド材料で置換した
場合の屈折率構造であり、そして積分はカプラの断面全
体についてのものである（ただしn-n'はファイバ３２の
コアおよびクラッドに対してノン・ゼロ(non-zero)のみ
である）。モ−ド・フィ−ルドはこの式では規格化され
るものとされている、すなわち数２および数３は両方と
も１に等しい。
【数２】
【数３】
【００２２】これらはテ−パ付き装置であるが、それら
の定性的な挙動は、所定の結合長の外には結合が存在せ
ず、その長さにわたって一定の延伸比を仮定し、すなわ
ち図２のネックダウン領域Ｎの直径がそのネックダウン
領域の全長zにわたって一定であると仮定することによ
って、十分にモデル化される。この近似は結合定数が延
伸比の急激に増加する関数であるから良く成立し、した
がってカプラの挙動は最高延伸比における挙動によって
支配される。パワ−がファイバ３２のコアに入射される
として、この近似を用いれば、カプラ軸線に沿った長さ
zの関数として、２つのコア内のパワ−が数４および数
５によって与えられる。
の定性的な挙動は、所定の結合長の外には結合が存在せ
ず、その長さにわたって一定の延伸比を仮定し、すなわ
ち図２のネックダウン領域Ｎの直径がそのネックダウン
領域の全長zにわたって一定であると仮定することによ
って、十分にモデル化される。この近似は結合定数が延
伸比の急激に増加する関数であるから良く成立し、した
がってカプラの挙動は最高延伸比における挙動によって
支配される。パワ−がファイバ３２のコアに入射される
として、この近似を用いれば、カプラ軸線に沿った長さ
zの関数として、２つのコア内のパワ−が数４および数
５によって与えられる。
【数４】
【数５】 ただし係数Fは数６で与えられる。
【数６】 β1およびβ2はそれぞれファイバ３２および３１の伝播
定数である。
定数である。
【００２３】テ−パに沿って結合方程式を積分すること
によって結果をより定量的なものとすることができる。
ビ−ム伝播技法（フ−リエ変換、有限差、等）を用い
て、さらに正確なシミュレ−ションがなされうるが、計
算時間がはるかに長くなる。
によって結果をより定量的なものとすることができる。
ビ−ム伝播技法（フ−リエ変換、有限差、等）を用い
て、さらに正確なシミュレ−ションがなされうるが、計
算時間がはるかに長くなる。
【００２４】数５および６から、ファイバ３２に対する
最大結合は係数F2によって与えられることがわかる。
「実質的に平行な伝播定数曲線」という用語は、所定の
動作波長ウインドウにわたって、係数F2が許容最小結合
の所定レベルより下方には低下しないことを意味するよ
うに定義される。このようにして、本発明のカプラ（Δ
βCR ＝ 0となる波長を有していても有していなくても
よい）では、カプラの波長依存特性は結合定数Ｃの波長
依存性によって決定され、ΔβCRの値の変化によっては
実質的には変更されない。
最大結合は係数F2によって与えられることがわかる。
「実質的に平行な伝播定数曲線」という用語は、所定の
動作波長ウインドウにわたって、係数F2が許容最小結合
の所定レベルより下方には低下しないことを意味するよ
うに定義される。このようにして、本発明のカプラ（Δ
βCR ＝ 0となる波長を有していても有していなくても
よい）では、カプラの波長依存特性は結合定数Ｃの波長
依存性によって決定され、ΔβCRの値の変化によっては
実質的には変更されない。
【００２５】本発明は２本のカプラ・ファイバの伝播定
数曲線が図４および５に示されているようなものである
場合に結合を改善するために用いられる。図４は結合領
域における基本モ−ドの伝播定数が波長に関して変化す
る態様を示している。曲線４４はΔ1-2の低い値を有す
るカプラ・ファイバに対する伝播定数を表わしており、
それの最大値ｂは低Δ1-2コアの屈折率に2π/λを掛け
たものに等しい。曲線４２および４３はΔ1-2の比較的
高い値と、曲線４４によって表わされるファイバのそれ
に等しいクラッド屈折率を有するファイバの伝播定数を
表わしており、それらの最大値ｃは高Δ1-2コアの屈折
率に2π/λを掛けたものに等しい。したがって、曲線４
４２、４３および４４はすべてファイバを包囲している
媒体の屈折率に2π/λを掛けたものに等しい値ａまで漸
近的に低下し、値ａはすべてのファイバに対して同一で
ある。高Δ1-2ファイバが低Δ1-2ファイバより小さいカ
ットオフ波長を有しているならば、高Δ1-2ファイバの
伝播定数は曲線４３に従い、カプラの最小使用波長ｄよ
りはるかに小さき波長で曲線４４と交差することはな
い。２本のファイバの伝播定数曲線が使用波長範囲内で
交差するならば、最小許容レベルにおいて結合を得るた
めに伝播定数の修正は必要とされず、本発明の原理が適
用される必要はない。現在意図されている実用的な実施
例では、ファイバΔ1-2およびカットオフ波長は、許容
性能のためにΔβCRを修正する手段が必要とされるのに
十分なだけ異なっている。すべての場合に、β曲線は互
いに実質的に平行である。本発明によって意図されてい
る実施例のうちの１つでは、伝播定数曲線は最大結合の
波長領域では交差しない。
数曲線が図４および５に示されているようなものである
場合に結合を改善するために用いられる。図４は結合領
域における基本モ−ドの伝播定数が波長に関して変化す
る態様を示している。曲線４４はΔ1-2の低い値を有す
るカプラ・ファイバに対する伝播定数を表わしており、
それの最大値ｂは低Δ1-2コアの屈折率に2π/λを掛け
たものに等しい。曲線４２および４３はΔ1-2の比較的
高い値と、曲線４４によって表わされるファイバのそれ
に等しいクラッド屈折率を有するファイバの伝播定数を
表わしており、それらの最大値ｃは高Δ1-2コアの屈折
率に2π/λを掛けたものに等しい。したがって、曲線４
４２、４３および４４はすべてファイバを包囲している
媒体の屈折率に2π/λを掛けたものに等しい値ａまで漸
近的に低下し、値ａはすべてのファイバに対して同一で
ある。高Δ1-2ファイバが低Δ1-2ファイバより小さいカ
ットオフ波長を有しているならば、高Δ1-2ファイバの
伝播定数は曲線４３に従い、カプラの最小使用波長ｄよ
りはるかに小さき波長で曲線４４と交差することはな
い。２本のファイバの伝播定数曲線が使用波長範囲内で
交差するならば、最小許容レベルにおいて結合を得るた
めに伝播定数の修正は必要とされず、本発明の原理が適
用される必要はない。現在意図されている実用的な実施
例では、ファイバΔ1-2およびカットオフ波長は、許容
性能のためにΔβCRを修正する手段が必要とされるのに
十分なだけ異なっている。すべての場合に、β曲線は互
いに実質的に平行である。本発明によって意図されてい
る実施例のうちの１つでは、伝播定数曲線は最大結合の
波長領域では交差しない。
【００２６】図５では、5ΔβCRが２本のカプラ・ファ
イバのそれぞれにつき波長の関数としてプロットされて
いる。すべての場合にβCRは1/λに比例するから、これ
らのプロットはβCRではなくて、βCRλについてのもの
である。この形式のプロットは支配的変化をスケ−ルア
ウト（scale out）し、それによってβCRの小さな差が
確認され得る。図５は上述した形式の市販の通信用ファ
イバと、ＭＦＤの小さいファイバ（Δ＝1.0％、カット
オフ波長が約950nm）で形成されたカプラを表わしてお
り、この場合、どちらのファイバにも結合を改善するた
めの修正はなされていない。延伸比Ｒは３および６であ
るとして示されている。延伸比はオ−バ−クラッド・カ
プラが作成されるチュ−ブの直径と、延伸工程後のネッ
クダウン領域におけるチュ−ブの直径との比である。曲
線４５および４７はＭＦＤの小さいカプラ・ファイバの
βCRλ曲線である。これらの曲線は実質的に平行で交差
しない。本発明によれば、いずれのファイバの伝播定数
曲線も、例えばコア直径の小さいファイバに塩素のよう
な屈折率を大きくするド−パントをド−プすることによ
って、それらの曲線を互いに接近するように移動させか
つより完全な結合を生じさせるように修正される。
イバのそれぞれにつき波長の関数としてプロットされて
いる。すべての場合にβCRは1/λに比例するから、これ
らのプロットはβCRではなくて、βCRλについてのもの
である。この形式のプロットは支配的変化をスケ−ルア
ウト（scale out）し、それによってβCRの小さな差が
確認され得る。図５は上述した形式の市販の通信用ファ
イバと、ＭＦＤの小さいファイバ（Δ＝1.0％、カット
オフ波長が約950nm）で形成されたカプラを表わしてお
り、この場合、どちらのファイバにも結合を改善するた
めの修正はなされていない。延伸比Ｒは３および６であ
るとして示されている。延伸比はオ−バ−クラッド・カ
プラが作成されるチュ−ブの直径と、延伸工程後のネッ
クダウン領域におけるチュ−ブの直径との比である。曲
線４５および４７はＭＦＤの小さいカプラ・ファイバの
βCRλ曲線である。これらの曲線は実質的に平行で交差
しない。本発明によれば、いずれのファイバの伝播定数
曲線も、例えばコア直径の小さいファイバに塩素のよう
な屈折率を大きくするド−パントをド−プすることによ
って、それらの曲線を互いに接近するように移動させか
つより完全な結合を生じさせるように修正される。
【００２７】βλ曲線は実質的に平行であるから、カプ
ラ・プリフォ−ムは単に適当な長さを選ぶだけで関心の
ある波長領域内の任意の波長で結合するように延伸され
得る。このことは、βCRλ曲線が所定の波長において急
勾配で交差する場合にはなし得ない。なぜなら、カプラ
・プリフォ−ムは所定の波長で結合を生じさせる長さに
延伸されなければならないからである。
ラ・プリフォ−ムは単に適当な長さを選ぶだけで関心の
ある波長領域内の任意の波長で結合するように延伸され
得る。このことは、βCRλ曲線が所定の波長において急
勾配で交差する場合にはなし得ない。なぜなら、カプラ
・プリフォ−ムは所定の波長で結合を生じさせる長さに
延伸されなければならないからである。
【００２８】本発明によって提供される改良を示すてま
に、オ−バ−クラッド・カプラＡおよびＢが比較され
た。カプラＡ（上述の）は信号パワ−結合を改善するた
めのβ修正特徴を有しておらず、カプラＢはそのような
特徴を有していた。カプラ延伸工程は、最大結合が約13
10nmで生ずるように行なわれた。ΔβCRを修正するため
にファイバ特性は修正されまかったから、スペクトル結
合は図３の曲線３５で示されているようなものとなり、
結合されるパワ−は1310nmで約32％であった。
に、オ−バ−クラッド・カプラＡおよびＢが比較され
た。カプラＡ（上述の）は信号パワ−結合を改善するた
めのβ修正特徴を有しておらず、カプラＢはそのような
特徴を有していた。カプラ延伸工程は、最大結合が約13
10nmで生ずるように行なわれた。ΔβCRを修正するため
にファイバ特性は修正されまかったから、スペクトル結
合は図３の曲線３５で示されているようなものとなり、
結合されるパワ−は1310nmで約32％であった。
【００２９】カプラＢは上述の標準通信用ファイバと、
2.0％Δ1-2および約1260nmのカットオフ波長を有するＭ
ＦＤの小さいファイバ含んでいた。しかし、カプラＢは
それのＭＦＤの大きいファイバのクラッドがカプラＡの
ＭＦＤの大きいファイバよりも約0.15重量％多い塩素を
含んでいる点でカプラＡとは異なっており、カプラＡの
クラッドはわずかに約0.04-0.06重量％の塩素を含んで
いるにすぎず、その量は通常ファイバ・プリフォ−ムの
乾燥／コンソリデ−ション工程の後でクラッド・ガラス
内に保持される。カプラ延伸工程はこの場合にも最大結
合が約1310nmで生ずるようにして行なわれた。第２のカ
プラのスペクトル結合が図３の曲線３６で示されてお
り、結合されるパワ−は1310nmにおいて97％より多かっ
た。
2.0％Δ1-2および約1260nmのカットオフ波長を有するＭ
ＦＤの小さいファイバ含んでいた。しかし、カプラＢは
それのＭＦＤの大きいファイバのクラッドがカプラＡの
ＭＦＤの大きいファイバよりも約0.15重量％多い塩素を
含んでいる点でカプラＡとは異なっており、カプラＡの
クラッドはわずかに約0.04-0.06重量％の塩素を含んで
いるにすぎず、その量は通常ファイバ・プリフォ−ムの
乾燥／コンソリデ−ション工程の後でクラッド・ガラス
内に保持される。カプラ延伸工程はこの場合にも最大結
合が約1310nmで生ずるようにして行なわれた。第２のカ
プラのスペクトル結合が図３の曲線３６で示されてお
り、結合されるパワ−は1310nmにおいて97％より多かっ
た。
【００３０】本発明のカプラは図２の順方向ポンピング
・ファイバ増幅器以外の装置でも使用しうる。例えば、
逆ポンピングおよびデュアル・エンデッド・ファイバ増
幅器およびレ−ザダイオ−ドから通信ファイバに光を結
合させる装置のようなEP-A-0504479に記載されている他
の種々の形式の装置で有用である。
・ファイバ増幅器以外の装置でも使用しうる。例えば、
逆ポンピングおよびデュアル・エンデッド・ファイバ増
幅器およびレ−ザダイオ−ドから通信ファイバに光を結
合させる装置のようなEP-A-0504479に記載されている他
の種々の形式の装置で有用である。
【００３１】EP-A-0504479に 開示されているように、
光信号が伝播していない利得ファイバの部分にポンプ・
パワ−が印加されるのは望ましくない。したがって、少
なくともカプラとポンプ・ソ−スとの間に延長している
ＭＦＤの小さいファイバの部分はレ−ジング・ド−パン
トを含んでいてはならない。最も単純な形態では、上述
のように、全体の小ＭＦＤカプラ・ファイバはレ−ジン
グ・ド−パントを含んでいない。しかし、カプラと利得
ファイバとの間のスプライス損失は図６のカプラ５１を
用いることによって実質的に除去され得る。カプラ５１
はファイバ５３を含んでおり、このファイバのＭＦＤは
そのファイバがスプライスされるようになされた形式の
通信ファイバのＭＦＤと実質的に整合している。カプラ
・ファイバ５５は２つの光ファイバ部分５６および５７
で形成されており、それらの光ファイバ部分はカプラ・
ファイバ５５は２つの光ファイバ部分５６および５７間
の境界面５９においてカプラのネックダウン部分内でス
プライスされる。ファイバ部分５７は利得ファイバであ
り、それのコアはレ−ジング・ド−パントを含んでい
る。前述の実施例におけるように、ファイバ部分５６の
ＭＦＤはファイバ部分５７のそれと実質的に整合し得
る。あるいは、ファイバ部分５６のＭＦＤはファイバ部
分５７とは異なっていてもよく、それのＭＦＤは他のフ
ァイバまたはポンピング光のレ−ザダイ−ド光源から効
率的にパワ−を受取るようになされいる。いずれの場合
にも、ファイバ部分５６および５７間のモ−ド・フィ−
ルド不整合の影響が最小限に抑えられる。なぜなら、フ
ァイバのΔ1-2およびコア直径が殆ど影響を及ぼさない
点、すなわちカプラのケックダウン領域にそのスプライ
スが位置づけられているからである。
光信号が伝播していない利得ファイバの部分にポンプ・
パワ−が印加されるのは望ましくない。したがって、少
なくともカプラとポンプ・ソ−スとの間に延長している
ＭＦＤの小さいファイバの部分はレ−ジング・ド−パン
トを含んでいてはならない。最も単純な形態では、上述
のように、全体の小ＭＦＤカプラ・ファイバはレ−ジン
グ・ド−パントを含んでいない。しかし、カプラと利得
ファイバとの間のスプライス損失は図６のカプラ５１を
用いることによって実質的に除去され得る。カプラ５１
はファイバ５３を含んでおり、このファイバのＭＦＤは
そのファイバがスプライスされるようになされた形式の
通信ファイバのＭＦＤと実質的に整合している。カプラ
・ファイバ５５は２つの光ファイバ部分５６および５７
で形成されており、それらの光ファイバ部分はカプラ・
ファイバ５５は２つの光ファイバ部分５６および５７間
の境界面５９においてカプラのネックダウン部分内でス
プライスされる。ファイバ部分５７は利得ファイバであ
り、それのコアはレ−ジング・ド−パントを含んでい
る。前述の実施例におけるように、ファイバ部分５６の
ＭＦＤはファイバ部分５７のそれと実質的に整合し得
る。あるいは、ファイバ部分５６のＭＦＤはファイバ部
分５７とは異なっていてもよく、それのＭＦＤは他のフ
ァイバまたはポンピング光のレ−ザダイ−ド光源から効
率的にパワ−を受取るようになされいる。いずれの場合
にも、ファイバ部分５６および５７間のモ−ド・フィ−
ルド不整合の影響が最小限に抑えられる。なぜなら、フ
ァイバのΔ1-2およびコア直径が殆ど影響を及ぼさない
点、すなわちカプラのケックダウン領域にそのスプライ
スが位置づけられているからである。
【００３２】本発明のカプラは上記米国特許第５０１１
２５１号の教示に従って形成され得る。図７および８は
ガラスチュ−ブ６０を示しており、それの軸穴６１は端
部に漏斗部６２および６２’を有している。この穴の断
面形状は円形、菱形、正方形、等であり得る。チュ−ブ
６０の軟化点温度はそれに挿入されるファイバのそれよ
り低くなければならない。適当なチュ−ブ組成は1〜25
重量％のB2O3をド−プされたSiO2および約2.5重量％の
フッ素をド−プされたSiO2である。B2O3とFは、SiO2の
軟化点温度を低下さえることに加えて、それの屈折率を
も低下させる。付加的なB2O3を用いかつ屈折率を所望の
レベルまで増加させるGeO2のようなド−パントを用いる
ことによって、チュ−ブはより柔らかになされ得る。グ
ラジエント屈折率を有するチュ−ブを用いることが望ま
しい場合がある。例えば、チュ−ブの内側領域が第１の
屈折率を有し、そしてチュ−ブの外側領域はその第１の
屈折率より低い第２の屈折率を有しうる。
２５１号の教示に従って形成され得る。図７および８は
ガラスチュ−ブ６０を示しており、それの軸穴６１は端
部に漏斗部６２および６２’を有している。この穴の断
面形状は円形、菱形、正方形、等であり得る。チュ−ブ
６０の軟化点温度はそれに挿入されるファイバのそれよ
り低くなければならない。適当なチュ−ブ組成は1〜25
重量％のB2O3をド−プされたSiO2および約2.5重量％の
フッ素をド−プされたSiO2である。B2O3とFは、SiO2の
軟化点温度を低下さえることに加えて、それの屈折率を
も低下させる。付加的なB2O3を用いかつ屈折率を所望の
レベルまで増加させるGeO2のようなド−パントを用いる
ことによって、チュ−ブはより柔らかになされ得る。グ
ラジエント屈折率を有するチュ−ブを用いることが望ま
しい場合がある。例えば、チュ−ブの内側領域が第１の
屈折率を有し、そしてチュ−ブの外側領域はその第１の
屈折率より低い第２の屈折率を有しうる。
【００３３】被覆された光ファイバ６７および６８はそ
れぞれ光ファイバ６３および６４と、それらの保護被覆
６５および６６よりなる。ファイバ６７はそれの使用可
能な長さがチュ−ブ６０一端部のみから延長するのに十
分なだけ長い。ファイバ６３および６４のそれぞれはコ
アとクラッドを具備しており、それらのコアの半径と屈
折率はファイバ６４のＭＦＤがファイバ６３のそれより
大きくなるようになされている。被覆されたファイバ６
７の端部の中間における被覆の一部分が穴６１の長さよ
り若干短い距離だけ除去される。その被覆の一部分が被
覆ファイバ６８の端部から除去される。被覆ファイバ６
７は被覆を除去された部分がチュ−ブの端部の中間に配
置されるまで穴に挿通される。光ファイバ６４はそれの
被覆を除去された部分が漏斗部６２内に配置されるまで
穴に挿通される。少量の接着剤６９が被覆ファイバの位
置側に適用され、穴に対するアクセスを許容する開口７
０を残して、それらのファイバを漏斗部６２の位置側に
付着させる。被覆ファイバ６７は若干の張力を加えられ
ることができ、そして接着剤の滴が同様にして被覆ファ
イバ６７と漏斗部６２’との間に適用される。
れぞれ光ファイバ６３および６４と、それらの保護被覆
６５および６６よりなる。ファイバ６７はそれの使用可
能な長さがチュ−ブ６０一端部のみから延長するのに十
分なだけ長い。ファイバ６３および６４のそれぞれはコ
アとクラッドを具備しており、それらのコアの半径と屈
折率はファイバ６４のＭＦＤがファイバ６３のそれより
大きくなるようになされている。被覆されたファイバ６
７の端部の中間における被覆の一部分が穴６１の長さよ
り若干短い距離だけ除去される。その被覆の一部分が被
覆ファイバ６８の端部から除去される。被覆ファイバ６
７は被覆を除去された部分がチュ−ブの端部の中間に配
置されるまで穴に挿通される。光ファイバ６４はそれの
被覆を除去された部分が漏斗部６２内に配置されるまで
穴に挿通される。少量の接着剤６９が被覆ファイバの位
置側に適用され、穴に対するアクセスを許容する開口７
０を残して、それらのファイバを漏斗部６２の位置側に
付着させる。被覆ファイバ６７は若干の張力を加えられ
ることができ、そして接着剤の滴が同様にして被覆ファ
イバ６７と漏斗部６２’との間に適用される。
【００３４】チュ−ブのコラプシングおよび延伸工程を
行う装置が図９に示されている。この装置にカプラ・プ
リフォ−ムを固着するために用いられるチャック７２お
よび７３は、好ましくはコンピュ−タで制御されるモ−
タ制御ステ−ジに取り付けられている。リングバ−ナ７
４は毛細チュ−ブの中間領域を均一に加熱することがで
きる。
行う装置が図９に示されている。この装置にカプラ・プ
リフォ−ムを固着するために用いられるチャック７２お
よび７３は、好ましくはコンピュ−タで制御されるモ−
タ制御ステ−ジに取り付けられている。リングバ−ナ７
４は毛細チュ−ブの中間領域を均一に加熱することがで
きる。
【００３５】図７および８のカプラ・プリフォ−ムがリ
ングバ−ナ７４に挿入され、そして延伸チャックにクラ
ンプされる。ファイバは真空アタッチメント７５および
７５’に挿通され、それらの真空アタッチメントはチュ
−ブ６０の端部に固着される。図９に断面で示されてい
る真空アタッチメント７５は、チュ−ブ６０の端部に付
着されるチュ−ブ７７と、真空ライン７８を具備してい
る。チュ−ブ７７の端部は矢印７９で示されているよう
にファイバにクランプされ得る。上方の真空アタッチメ
ント７５’も同様の要素を具備しており、それらの要素
はダッシを付けた符号で示されている。
ングバ−ナ７４に挿入され、そして延伸チャックにクラ
ンプされる。ファイバは真空アタッチメント７５および
７５’に挿通され、それらの真空アタッチメントはチュ
−ブ６０の端部に固着される。図９に断面で示されてい
る真空アタッチメント７５は、チュ−ブ６０の端部に付
着されるチュ−ブ７７と、真空ライン７８を具備してい
る。チュ−ブ７７の端部は矢印７９で示されているよう
にファイバにクランプされ得る。上方の真空アタッチメ
ント７５’も同様の要素を具備しており、それらの要素
はダッシを付けた符号で示されている。
【００３６】真空Ｖがプリフォ−ム７１の両端部に印加
される。カプラ・プリフォ−ムは、チュ−ブの中間領域
の温度を軟化温度まで上昇させるために、典型的には約
12秒と25秒の間の短い時間のあいだ、バ−ナ７４によっ
て加熱される。チュ−ブに対する差圧の作用で、チュ−
ブの中間領域８０がファイバに対してコラプスする。チ
ュ−ブのマトリクスガラスがファイバを包囲しそして穴
に充満して中実の構造を形成する。
される。カプラ・プリフォ−ムは、チュ−ブの中間領域
の温度を軟化温度まで上昇させるために、典型的には約
12秒と25秒の間の短い時間のあいだ、バ−ナ７４によっ
て加熱される。チュ−ブに対する差圧の作用で、チュ−
ブの中間領域８０がファイバに対してコラプスする。チ
ュ−ブのマトリクスガラスがファイバを包囲しそして穴
に充満して中実の構造を形成する。
【００３７】チュ−ブのコラプスされた中間領域の中央
部分が、そのチュ−ブが中でコラプスされた装置から取
り外さないで、延伸され得る。チュ−ブが冷却した後
で、炎が再点火され、そしてコラプスされた領域の中心
が再加熱される。延伸処理のための炎の存続期間は所望
のカプラ特性に依存するが、通常は10秒と20秒の間であ
る。この延伸工程に対する短い加熱時間は、コラプスさ
れた領域より短い延伸された領域を生ずる。コラプスさ
れたチュ−ブが再加熱された後で、カプラの長さが予め
定められた大きさだけ増大されるまでチャック７２およ
び７３が逆方向に引張る。
部分が、そのチュ−ブが中でコラプスされた装置から取
り外さないで、延伸され得る。チュ−ブが冷却した後
で、炎が再点火され、そしてコラプスされた領域の中心
が再加熱される。延伸処理のための炎の存続期間は所望
のカプラ特性に依存するが、通常は10秒と20秒の間であ
る。この延伸工程に対する短い加熱時間は、コラプスさ
れた領域より短い延伸された領域を生ずる。コラプスさ
れたチュ−ブが再加熱された後で、カプラの長さが予め
定められた大きさだけ増大されるまでチャック７２およ
び７３が逆方向に引張る。
【００３８】光パワ−が入力光ファイバに結合されるこ
とができ、そして出力信号がカプラ製造方法における処
理工程を制御するためにモニタされることができる。例
えば、米国特許第５０１１２５１号を参照されたい。下
記の特定の実施例では、出力パワ−は延伸時にはモニタ
されなかった。ファイバ・オプティック・カプラに対す
る従来の経験では、両方のステ−ジに対する全体の延伸
距離は12mmと16mmの間であった。したがって、この実施
例で説明されるカプラはその範囲内のある距離だけ最初
に延伸された。このようにして得られた装置の光特性が
測定され、そして後で作成されるカプラの延伸距離は所
望の特性をほぼ実現するような態様で調節された。この
処理によって、最適の延伸距離が得られた。その後で、
その型のすべてのカプラが所望の光特性を得るために最
適距離だけ延伸された。しかし、延伸距離のようなプロ
セス・パラメ−タは、作成されたカプラの光学的特徴づ
けの結果として微調整され得る。
とができ、そして出力信号がカプラ製造方法における処
理工程を制御するためにモニタされることができる。例
えば、米国特許第５０１１２５１号を参照されたい。下
記の特定の実施例では、出力パワ−は延伸時にはモニタ
されなかった。ファイバ・オプティック・カプラに対す
る従来の経験では、両方のステ−ジに対する全体の延伸
距離は12mmと16mmの間であった。したがって、この実施
例で説明されるカプラはその範囲内のある距離だけ最初
に延伸された。このようにして得られた装置の光特性が
測定され、そして後で作成されるカプラの延伸距離は所
望の特性をほぼ実現するような態様で調節された。この
処理によって、最適の延伸距離が得られた。その後で、
その型のすべてのカプラが所望の光特性を得るために最
適距離だけ延伸された。しかし、延伸距離のようなプロ
セス・パラメ−タは、作成されたカプラの光学的特徴づ
けの結果として微調整され得る。
【００３９】カプラが冷却された後で、カプラから真空
ラインが除去され、そして毛細チュ−ブの各端部に接着
剤の滴が適用され、そこで少なくとも部分的に長手方向
の穴の中に流入する。これが気密シ−ルを生じ、かつ装
置の引張り強度を増大させる。
ラインが除去され、そして毛細チュ−ブの各端部に接着
剤の滴が適用され、そこで少なくとも部分的に長手方向
の穴の中に流入する。これが気密シ−ルを生じ、かつ装
置の引張り強度を増大させる。
【００４０】下記の実施例はファイバ増幅器を作成する
方法およびその増幅器で使用するためのファイバ・オプ
ティック・カプラについて説明する。
方法およびその増幅器で使用するためのファイバ・オプ
ティック・カプラについて説明する。
【００４１】米国特許第４４８６２１２号に開示された
方法によってまたは同様の方法によってカプラ・ファイ
バと利得ファイバが作成された。簡単に述べると、本発
明によれば、コア領域とクラッドガラスの薄い層よりな
る多孔質のコア・プリフォ−ムが円柱状のマンドレル上
に形成される。そのマンドレルが除去され、そしてその
結果得られた管状プリフォ−ムがコンソリデ−ション炉
マッフル内に徐々に挿入される。その炉の最高温度は高
シリカ含有量ガラスの場合には1200℃と1700℃の間であ
り、好ましくは約1490℃である。マッフルの温度分布は
米国特許第４１６５２２３号に教示されているように中
央領域で最も高い。乾燥を得るのに必要とされる最低の
濃度で通常存在する塩素が、ヘリウムと塩素よりなる乾
燥ガスをプリフォ−ムの穴の中に流入させることによっ
て、プリフォ−ムに供給されうる。その穴の端部はプリ
フォ−ムの微細孔を通じてガスを流すために栓をされ
る。ヘリウム・フラッシング・ガスが同時にマッフルに
流される。
方法によってまたは同様の方法によってカプラ・ファイ
バと利得ファイバが作成された。簡単に述べると、本発
明によれば、コア領域とクラッドガラスの薄い層よりな
る多孔質のコア・プリフォ−ムが円柱状のマンドレル上
に形成される。そのマンドレルが除去され、そしてその
結果得られた管状プリフォ−ムがコンソリデ−ション炉
マッフル内に徐々に挿入される。その炉の最高温度は高
シリカ含有量ガラスの場合には1200℃と1700℃の間であ
り、好ましくは約1490℃である。マッフルの温度分布は
米国特許第４１６５２２３号に教示されているように中
央領域で最も高い。乾燥を得るのに必要とされる最低の
濃度で通常存在する塩素が、ヘリウムと塩素よりなる乾
燥ガスをプリフォ−ムの穴の中に流入させることによっ
て、プリフォ−ムに供給されうる。その穴の端部はプリ
フォ−ムの微細孔を通じてガスを流すために栓をされ
る。ヘリウム・フラッシング・ガスが同時にマッフルに
流される。
【００４２】このようにして得られた管状のガラス物品
がそれの穴に真空を印加された状態で標準の延伸炉内で
延伸され、その穴が閉塞された「コア・ロッド」（core
rod）を形成する。そのロッドの適当な長さが旋盤に支
持され、そこでシリカの粒子がその上に沈積される。こ
のようにして得られた最終の多孔質プリフォ−ムがコン
ソリデ−ション炉内に徐々に挿入され、そこでヘリウム
と塩素の混合物がその炉内を上方に流されている状態で
コンソリデ−トされる。その結果得られたガラス・プリ
フォ−ムが延伸されてステップインデックス型の単一モ
−ド光ファイバを形成する。
がそれの穴に真空を印加された状態で標準の延伸炉内で
延伸され、その穴が閉塞された「コア・ロッド」（core
rod）を形成する。そのロッドの適当な長さが旋盤に支
持され、そこでシリカの粒子がその上に沈積される。こ
のようにして得られた最終の多孔質プリフォ−ムがコン
ソリデ−ション炉内に徐々に挿入され、そこでヘリウム
と塩素の混合物がその炉内を上方に流されている状態で
コンソリデ−トされる。その結果得られたガラス・プリ
フォ−ムが延伸されてステップインデックス型の単一モ
−ド光ファイバを形成する。
【００４３】（ａ）通信型ファイバ６４を形成する 8.5重量％GeO2をド−プされたSiO2よりなるガラス粒子
の第１の層がマンドレル上に沈積され、そしてその第１
の層の上にSiO2粒子の薄い層が沈積された。マンドレル
が除去され、そしてその結果得られた多孔質プリフォ−
ムがアルミナマッフルを有する炉内に徐々に挿入され、
そこで乾燥されそしてコンソリデ−トされた。この処理
時に、65sccm（standard cubic centimeter per minut
e）の塩素と650sccmのヘリウムを含んだガス混合物が、
マンドレルが時りょされた中心穴に流入した。40slpm
（standard liters per minute）のヘリウムと0.5slpm
の酸素を含んだフラッシング・ガスがマッフルの底から
上方に流れた。その穴が脱気され、そして管状の物体の
下端部が1900℃に加熱され、そして約15cm/minの速度で
延伸されて、5mmの中実ガラスロッドを形成した。その
ロッドが切断されて複数の部分を形成し、それらの部分
のうちの１つが旋盤に支持され、そこでそれがマンドレ
ルとして機能し、そのマンドレル上にSiO2クラッド・ス
−トが沈積されて最終の多孔質プリフォ−ムを形成し
た。この最終の多孔質プリフォ−ムが1490℃の最高温度
を有する炉のアルミナマッフル内に徐々に挿入され、そ
こでコンソリデ−トされて延伸母材を形成した。そのコ
ンソリデ−ション工程時に、40slpmのヘリウム、0.6〜
0.7slpmの塩素および0.5lpmの酸素を含んだガス混合物
がマッフルを通じて流された。この処理によってクラッ
ド内に約0.15〜0.20重量％の残留塩素濃度が生じた。延
伸母材の先端部が約2100℃に加熱され、そして125μmの
外径を有するファイバがそれから延伸され、そのファイ
バは延伸時に直径170μmのウレタン・アクリラ−ト（ur
ethane acrylate）被覆を被覆された。
の第１の層がマンドレル上に沈積され、そしてその第１
の層の上にSiO2粒子の薄い層が沈積された。マンドレル
が除去され、そしてその結果得られた多孔質プリフォ−
ムがアルミナマッフルを有する炉内に徐々に挿入され、
そこで乾燥されそしてコンソリデ−トされた。この処理
時に、65sccm（standard cubic centimeter per minut
e）の塩素と650sccmのヘリウムを含んだガス混合物が、
マンドレルが時りょされた中心穴に流入した。40slpm
（standard liters per minute）のヘリウムと0.5slpm
の酸素を含んだフラッシング・ガスがマッフルの底から
上方に流れた。その穴が脱気され、そして管状の物体の
下端部が1900℃に加熱され、そして約15cm/minの速度で
延伸されて、5mmの中実ガラスロッドを形成した。その
ロッドが切断されて複数の部分を形成し、それらの部分
のうちの１つが旋盤に支持され、そこでそれがマンドレ
ルとして機能し、そのマンドレル上にSiO2クラッド・ス
−トが沈積されて最終の多孔質プリフォ−ムを形成し
た。この最終の多孔質プリフォ−ムが1490℃の最高温度
を有する炉のアルミナマッフル内に徐々に挿入され、そ
こでコンソリデ−トされて延伸母材を形成した。そのコ
ンソリデ−ション工程時に、40slpmのヘリウム、0.6〜
0.7slpmの塩素および0.5lpmの酸素を含んだガス混合物
がマッフルを通じて流された。この処理によってクラッ
ド内に約0.15〜0.20重量％の残留塩素濃度が生じた。延
伸母材の先端部が約2100℃に加熱され、そして125μmの
外径を有するファイバがそれから延伸され、そのファイ
バは延伸時に直径170μmのウレタン・アクリラ−ト（ur
ethane acrylate）被覆を被覆された。
【００４４】（ｂ）ＭＦＤの小さいカプラ・ファイバ６
３を形成する 下記の差異を除いて、上記（ａ）で説明したのと同様の
方法がファイバ６３を形成するために用いられた。18重
量％のGeO2をド−プされたSiO2よりなるガラス粒子の第
１の層がマンドレル上に沈積され、そしてSiO2粒子の薄
い層がその第１の層の上に沈積された。その結果得られ
た多孔質のコア・プリフォ−ムがコンソリデ−トされ、
延伸され、そして純粋なシリカ・クラッドでオ−バ−コ
−トされた。コアの直径とこのようにして得られた延伸
母材の外径との比は、そのコアの方がファイバ６４のそ
れより小さくなるようになされた（表１参照）。純粋な
シリカ・オ−バ−コ−トのコンソリデ−ト時に、40slpm
のヘリウム、0.5slpmの塩素および0.5slpmの酸素を含ん
だガス混合物がマッフル中を流された。この処理によっ
て、クラッド中に約0.05重量％の残留塩素濃度が生じ
た。ファイバが125μmの外径となるまで延伸され、そし
て直径170μmのウレタン・アクリレ−ト被覆を設けられ
た。
３を形成する 下記の差異を除いて、上記（ａ）で説明したのと同様の
方法がファイバ６３を形成するために用いられた。18重
量％のGeO2をド−プされたSiO2よりなるガラス粒子の第
１の層がマンドレル上に沈積され、そしてSiO2粒子の薄
い層がその第１の層の上に沈積された。その結果得られ
た多孔質のコア・プリフォ−ムがコンソリデ−トされ、
延伸され、そして純粋なシリカ・クラッドでオ−バ−コ
−トされた。コアの直径とこのようにして得られた延伸
母材の外径との比は、そのコアの方がファイバ６４のそ
れより小さくなるようになされた（表１参照）。純粋な
シリカ・オ−バ−コ−トのコンソリデ−ト時に、40slpm
のヘリウム、0.5slpmの塩素および0.5slpmの酸素を含ん
だガス混合物がマッフル中を流された。この処理によっ
て、クラッド中に約0.05重量％の残留塩素濃度が生じ
た。ファイバが125μmの外径となるまで延伸され、そし
て直径170μmのウレタン・アクリレ−ト被覆を設けられ
た。
【００４５】（ｃ）ファイバ特性 表１はΔesi（等価ステップインデックス・デルタ）、d
esi c（等価ステップインデックス・コア直径）、および
これらのファイバのＭＦＤを示している。ファイバ６４
のモ−ド・フィ−ルド・パラメ−タはファイバを作成す
るために前以て測定され、それらはモ−ド・フィ−ルド
直径のピ−タ−マンII定義に従って可変開口遠視野法
（variable aperture far-field method）を用いて決定
された。ファイバ６３のモ−ド・フィ−ルド・パラメ−
タが計算された。
esi c（等価ステップインデックス・コア直径）、および
これらのファイバのＭＦＤを示している。ファイバ６４
のモ−ド・フィ−ルド・パラメ−タはファイバを作成す
るために前以て測定され、それらはモ−ド・フィ−ルド
直径のピ−タ−マンII定義に従って可変開口遠視野法
（variable aperture far-field method）を用いて決定
された。ファイバ６３のモ−ド・フィ−ルド・パラメ−
タが計算された。
【００４６】 表１ Δesi desi c 1550nmにおいて 1000nmにおいて ファイバ６４ 0.0036 8.3μm 10.5μm 5.7μm ファイバ６３ 0.0191 3.4μm 4.4μm 2.8μm
【００４７】ファイバ６４と、2％Δ1-2および950nmの
カットオフ波長を有するファイバとの間の計算されたス
プライス損失は980nmにおいて3.75dBそして1540nmにお
いて1.80dBであった。
カットオフ波長を有するファイバとの間の計算されたス
プライス損失は980nmにおいて3.75dBそして1540nmにお
いて1.80dBであった。
【００４８】（ｄ）カプラを形成する ガラス毛細チュ−ブ６０は長さが3.8cm、外径が2.8mmで
あった。穴はダイヤモンド形状をないしていて、そのダ
イヤモンドの各辺の長さは310μmであった。その毛細チ
ュ−ブは炎加水分解法で作成され、8.0重量％のB2O3を
ド−プされたシリカよりなるものであった。チュ−ブの
端部を加熱しながら、そのチュ−ブにNF 3を流すことに
よって各漏斗部６２が形成された。
あった。穴はダイヤモンド形状をないしていて、そのダ
イヤモンドの各辺の長さは310μmであった。その毛細チ
ュ−ブは炎加水分解法で作成され、8.0重量％のB2O3を
ド−プされたシリカよりなるものであった。チュ−ブの
端部を加熱しながら、そのチュ−ブにNF 3を流すことに
よって各漏斗部６２が形成された。
【００４９】被覆された光ファイバ６７および６８がそ
れぞれ約3.0メ−トルおよび1.5メ−トルの長さにカット
された。約2.8cmの長さの被覆部分がファイバ６７の中
央領域から除去された。6cmの長さの被覆部分が被覆フ
ァイバ６８の端部から除去された。被覆を除去された領
域の中心に炎を照射することによってファイバ６４の端
部に反射防止終端部が形成され、その間にファイバの端
部が引張られそして切断されてテ−パをつけられた端部
を形成した。ファイバ６４の先端部がバ−ナの炎によっ
て加熱され、ガラスを流動させて丸みをつけられた端部
を形成させ、そ端部の半径はもとの被覆されていないフ
ァイバの直径に等しいかあるいはそれより若干小さかっ
た。このようにして得られた被覆を除去された端部領域
は長さが約3.2cmであった。
れぞれ約3.0メ−トルおよび1.5メ−トルの長さにカット
された。約2.8cmの長さの被覆部分がファイバ６７の中
央領域から除去された。6cmの長さの被覆部分が被覆フ
ァイバ６８の端部から除去された。被覆を除去された領
域の中心に炎を照射することによってファイバ６４の端
部に反射防止終端部が形成され、その間にファイバの端
部が引張られそして切断されてテ−パをつけられた端部
を形成した。ファイバ６４の先端部がバ−ナの炎によっ
て加熱され、ガラスを流動させて丸みをつけられた端部
を形成させ、そ端部の半径はもとの被覆されていないフ
ァイバの直径に等しいかあるいはそれより若干小さかっ
た。このようにして得られた被覆を除去された端部領域
は長さが約3.2cmであった。
【００５０】被覆されたファイバ６７は、それの被覆を
除去された部分がチュ−ブの端部の中間に配置されるま
で穴に挿通された。光ファイバ６４は、それの被覆され
た部分が漏斗部６２内に配置されるまで穴内に挿通され
た。図７および８に示されているように被覆されたファ
イバを漏斗部６２に付着させるためにそのファイバに少
量の紫外線硬化性接着剤６９が適用された。被覆された
ファイバ６７は若干のテンションを加えられ、そしてそ
のファイバ６７を漏斗部６２’に付着させるためにその
ファイバに少量の紫外線硬化性接着剤６９’が適用され
た。
除去された部分がチュ−ブの端部の中間に配置されるま
で穴に挿通された。光ファイバ６４は、それの被覆され
た部分が漏斗部６２内に配置されるまで穴内に挿通され
た。図７および８に示されているように被覆されたファ
イバを漏斗部６２に付着させるためにそのファイバに少
量の紫外線硬化性接着剤６９が適用された。被覆された
ファイバ６７は若干のテンションを加えられ、そしてそ
のファイバ６７を漏斗部６２’に付着させるためにその
ファイバに少量の紫外線硬化性接着剤６９’が適用され
た。
【００５１】カプラ・プリフォ−ム７１がリングバ−ナ
７４に挿通され、そして図１０の装置の延伸チャック７
２および７３にクランプされた。真空アタッチメント７
５および７６がチュ−ブの端部に固着され、そして約46
cm（18インチ）水銀で安定させられる真空をプリフォ−
ムに印加するようにクランプされる（矢印７９）。
７４に挿通され、そして図１０の装置の延伸チャック７
２および７３にクランプされた。真空アタッチメント７
５および７６がチュ−ブの端部に固着され、そして約46
cm（18インチ）水銀で安定させられる真空をプリフォ−
ムに印加するようにクランプされる（矢印７９）。
【００５２】ガスおよび酸素がそれぞれ0.60slpmおよび
1.2slpmでリングバ−ナに流された。リングバ−ナはチ
ュ−ブの中間領域の温度をそれの軟化温度まで上昇させ
るために約18秒間オンされた。これによってチュ−ブが
それの約0.5cmの長さの部分に沿ってファイバに対して
コラプスされた。カプラ・プリフォ−ムが約3秒間冷却
した後に、ガスと酸素の流量をチュ−ブのコラプス工程
の場合と同じにして、炎が再点火され、そしてコラプス
された領域が約17秒間再加熱された。真空は約46cm水銀
のままであった。チャック７２および７３が約2.0cm/se
cの速度で逆方向に移動してカプラの長さを全体として
約1.62cmだけ増加させた。
1.2slpmでリングバ−ナに流された。リングバ−ナはチ
ュ−ブの中間領域の温度をそれの軟化温度まで上昇させ
るために約18秒間オンされた。これによってチュ−ブが
それの約0.5cmの長さの部分に沿ってファイバに対して
コラプスされた。カプラ・プリフォ−ムが約3秒間冷却
した後に、ガスと酸素の流量をチュ−ブのコラプス工程
の場合と同じにして、炎が再点火され、そしてコラプス
された領域が約17秒間再加熱された。真空は約46cm水銀
のままであった。チャック７２および７３が約2.0cm/se
cの速度で逆方向に移動してカプラの長さを全体として
約1.62cmだけ増加させた。
【００５３】カプラが冷却した後で、真空ラインがカプ
ラから除去され、そして接着剤の滴が毛細チュ−ブの各
端部に適用されて60秒間紫外線に露光された。その後
で、カプラが延伸から除去された。
ラから除去され、そして接着剤の滴が毛細チュ−ブの各
端部に適用されて60秒間紫外線に露光された。その後
で、カプラが延伸から除去された。
【００５４】上述の方法によって低損失カプラが作成さ
れた。1310nm入力信号が入力ファイバ１４’中を伝播さ
れる場合、このカプラは挿入損失が0.26dB、過剰損失が
0.13dB、そして結合比が97.06％であった。そのカプラ
の結合曲線３６が図３に示されている。
れた。1310nm入力信号が入力ファイバ１４’中を伝播さ
れる場合、このカプラは挿入損失が0.26dB、過剰損失が
0.13dB、そして結合比が97.06％であった。そのカプラ
の結合曲線３６が図３に示されている。
【図１】従来の光ファイバ増幅器の概略図である。
【図２】本発明によるファイバ増幅器の概略図である。
【図３】従来のカプラと本発明に従って作成されたカプ
ラとについて結合パワ−対波長を比較するグラフであ
る。
ラとについて結合パワ−対波長を比較するグラフであ
る。
【図４】結合領域における基本モ−ドの伝播定数が、最
大結合が生ずる使用波長範囲を越えて広がる広い波長範
囲にわたって波長に関して変化する態様を示している。
大結合が生ずる使用波長範囲を越えて広がる広い波長範
囲にわたって波長に関して変化する態様を示している。
【図５】光パワ−の80％以下が予め定められた波長で結
合され得るのに十分にミスマッチ状態にあるモ−ド・フ
ィ−ルド直径を有する非同一ファイバで作成されたカプ
ラにおけるβλのスペクトル変化を示している。
合され得るのに十分にミスマッチ状態にあるモ−ド・フ
ィ−ルド直径を有する非同一ファイバで作成されたカプ
ラにおけるβλのスペクトル変化を示している。
【図６】他の実施例のカプラの断面図である。
【図７】カプラ・プリフォ−ムの断面図である。
【図８】図７の線８−８に沿って見た断面図である。
【図９】カプラ・プリフォ−ムをコラプスさせかつそれ
の中間領域を延伸させるための装置の概略図である。
の中間領域を延伸させるための装置の概略図である。
１０’ 利得ファイバ １４’ 入力通信ファイバ ３０ ファイバ・オプティック・カプラ ３１ カプラ・ファイバ ３２ ファイバ ５１ カプラ ５３ ファイバ ５５ カプラ・ファイバ ５６ 光ファイバ部分 ５７ 光ファイバ部分 ５９ 境界面 ６０ ガラスチュ−ブ ６１ 軸穴 ６７ 被覆された光ファイバ ６８ 被覆された光ファイバ ６３ 光ファイバ ６４ 光ファイバ ６５ 保護被覆 ６６ 保護被覆
Claims (20)
- 【請求項１】 ファイバ・オプティック・カプラにおい
て、 双円錐状テ−パ部分を有する第１の単一モ−ド光ファイ
バと双円錐状テ−パ部分を有する第２の単一モ−ド光フ
ァイバを具備しており、前記ファイバのそれぞれは屈折
率n2のクラッドによって包囲されたコアを有しており、
前記テ−パ部分が互いに融着されて結合領域を形成して
おり、 前記結合領域はn2より低い屈折率n3を有する媒体によっ
て包囲されており、 前記第１のファイバは、後続の第２の伝播定数修正手段
が存在しない場合に、前記結合領域における前記第１お
よび第２のカプラ・ファイバの伝播定数間の差が、波長
λsの光パワ−が所定のパ−センテ−ジより少なく前記
第２のファイバから前記第１のファイバに通常結合する
大きさだけ異なるような程度に結合領域における基本モ
−ドの伝播定数を修正する第１の手段を有しており、 さらに、波長λsの光パワ−が所定のパ−センテ−ジよ
り多く前記第２のファイバから前記第１のファイバに通
常結合するような程度だけ前記ファイバのうちの１本の
ファイバの伝播定数を修正する第２の手段を具備してお
り、前記結合領域における前記ファイバの部分のスペク
トル伝播定数曲線は、最大結合が生ずる波長領域におい
て実質的に平行であるようになされているファイバ・オ
プティック・カプラ。 - 【請求項２】 前記媒体が２つの端部領域と中間領域を
有する細長いマトリクスガラス体よりなり、前記第１お
よび第２の光ファイバが前記ガラス体内を長手方向に延
長しておりかつ前記ガラス体の中間領域と一緒に互いに
融着されており、前記中間領域の中央部分の直径が前記
端部領域の直径より小さく、前記ガラス体の中間領域の
前記中央部分が前記結合領域を形成している請求項１の
カプラ。 - 【請求項３】 前記第２の修正手段が前記ファイバのう
ちの１本のファイバのクラッドの屈折率を修正する手段
よりなる請求項１のカプラ。 - 【請求項４】 前記第２の修正手段は、前記第１のファ
イバのクラッドにおける塩素の量より多い前記第２のフ
ァイバのクラッドにおけるある量の塩素の塩素よりな
り、前記第２のファイバのクラッドの屈折率が前記第１
のファイバのクラッドのそれより大きくなされている請
求項１のカプラ。 - 【請求項５】 前記所定のパ−センテ−ジが95％である
請求項１のカプラ。 - 【請求項６】 前記第１のファイバが、実質的に均一な
モ−ド・フィ−ルド直径を全長にわたって有する単一の
ファイバよりなる請求項１のカプラ。 - 【請求項７】 前記第１のカプラ・ファイバが前記結合
領域内で互いに融着されている２つのファイバ・セグメ
ントよりなり、前記セグメントは異なるモ−ド・フィ−
ルド直径を有している請求項１のカプラ。 - 【請求項８】 モ−ド・フィ−ルド直径が小さい方のフ
ァイバ・セグメントはレ−ジング材料をド−プされたコ
アを有する利得ファイバよりなる請求項７のカプラ。 - 【請求項９】 前記第１のファイバの少なくとも一部分
のモ−ド・フィ−ルド直径が前記第２のファイバのそれ
より小さい請求項１のカプラ。 - 【請求項１０】 前記第１のファイバのモ−ド・フィ−
ルド直径が前記第２のファイバのそれより小さい請求項
１のカプラ。 - 【請求項１１】 前記結合領域内にある前記ファイバの
部分のスペクトル伝播定数曲線が、最大結合が生ずる波
長領域において交差しない請求項１のカプラ。 - 【請求項１２】 ファイバ増幅器において、 光信号を増幅する利得ファイバ手段と、 双円錐状テ−パ部分を有する第１の単一モ−ド光ファイ
バおよび双円錐状テ−パ部分を有する第２の単一モ−ド
光ファイバを具備しており、前記ファイバのそれぞれは
屈折率n2のクラッドによって包囲されたコアを有してお
り、前記テ−パ部分は互いに融着されて結合領域を形成
しており、前記結合領域はn2より小さい屈折率n3を有す
る媒体によって包囲されており、前記第１のファイバの
一端部が前記利得ファイバ手段に接続されており、 前記第１のファイバは後続の第２の伝播定数修正手段が
存在しない場合に、前記結合領域における前記第１およ
び第２のカプラ・ファイバの伝播定数間の差が、波長λ
sの光パワ−が所定のパ−センテ−ジより少なく前記第
２のファイバから前記第１のファイバに通常結合する大
きさだけ異なるような程度に結合領域における基本モ−
ドの伝播定数を修正する第１の手段を有しており、 さらに、波長λsの光パワ−が所定のパ−センテ−ジよ
り多く前記第２のファイバから前記第１のファイバに通
常結合するような程度だけ前記ファイバのうちの１本の
ファイバの伝播定数を修正する第２の手段を具備してお
り、前記結合領域における前記ファイバの部分のスペク
トル伝播定数曲線は、最大結合が生ずる波長領域におい
て実質的に平行であるようになされているファイバ増幅
器。 - 【請求項１３】 前記媒体が２つの端部領域と中間領域
を有する細長いマトリクスガラス体よりなり、前記第１
および第２の光ファイバが前記ガラス体内を長手方向に
延長しておりかつ前記ガラス体の中間領域と一緒に互い
に融着されており、前記中間領域の中央部分の直径が前
記端部領域の直径より小さく、前記ガラス体の中間領域
の前記中央部分が前記結合領域を形成している請求項１
２のファイバ増幅器。 - 【請求項１４】 前記第２の修正手段が前記ファイバの
うちの１本のファイバのクラッドの屈折率を修正する手
段よりなる請求項１２のファイバ増幅器。 - 【請求項１５】 前記第２の修正手段は、前記第１のフ
ァイバのクラッドにおける塩素の量より多い前記第２の
ファイバのクラッドにおけるある量の塩素の塩素よりな
り、前記第２のファイバのクラッドの屈折率が前記第１
のファイバのクラッドのそれより大きくなされている請
求項１２のファイバ増幅器。 - 【請求項１６】 ファイバ増幅器において、 光信号を増幅するための利得ファイバ手段と、 第１および第２のカプラ光ファイバを有するファイバ・
オプティック・カプラ手段を具備しており、前記第１の
カプラ・ファイバの一端部は前記利得ファイバ手段に接
続されており、前記第１のカプラ・ファイバのモ−ド・
フィ−ルド直径は前記利得ファイバ手段のそれに実質的
に整合されかつ前記第２のカプラ・ファイバのそれより
小さくなされており、前記カプラ・ファイバの一部分は
波長依存光伝達関係に配置され、それによって波長λs
の光パワ−のほとんどが前記第１および第２のカプラ・
ファイバ間で結合しかつ前記第１のファイバに導入され
る波長λpの光パワ−のほとんどが前記第１のカプラ・
ファイバ内に残るようになされており、 前記ファイバ間のモ−ド・フィ−ルド直径差によって、
前記第１および第２のカプラ・ファイバの伝播定数が、
波長λsの光パワ−が所定のパ−センテ−ジより少なく
前記第２のファイバから前記第１のファイバに通常結合
するような大きさだけ、異なるようになされており、 さらに、波長λsの光パワ−が所定のパ−センテ−ジよ
り多く前記第２のファイバから前記第１のファイバに通
常結合するような程度だけ前記ファイバのうちの１本の
ファイバの伝播定数を修正する第２の手段を具備してお
り、前記結合領域における前記ファイバの部分のスペク
トル伝播定数曲線は、最大結合が生ずる波長領域におい
て実質的に平行であるようになされているファイバ増幅
器。 - 【請求項１７】 前記カプラ・ファイバのそれぞれが双
円錐状テ−パ部分を有しており、かつ前記ファイバのそ
れぞれが屈折率n2のクラッドによって包囲されたコアを
有しており、前記テ−パ部分は互いに融着されて結合領
域を形成しており、前記結合領域はn2より小さい屈折率
n3を有する媒体によって包囲されている請求項１６のフ
ァイバ増幅器。 - 【請求項１８】 前記媒体が２つの端部領域と中間領域
を有する細長いマトリクスガラス体よりなり、前記第１
および第２の光ファイバが前記ガラス体内を長手方向に
延長しておりかつ前記ガラス体の中間領域と一緒に互い
に融着されており、前記中間領域の中央部分の直径が前
記端部領域の直径より小さく、前記ガラス体の中間領域
の前記中央部分が前記結合領域を形成している請求項１
７のファイバ増幅器。 - 【請求項１９】 前記第１のカプラ・ファイバの前記一
端部が前記利得ファイバ手段の前記一端部に融着により
スプライスされている請求項１８のファイバ増幅器。 - 【請求項２０】 前記第１のカプラ・ファイバと前記利
得ファイバとの間の接続部が前記カプラ内に位置づけら
れている請求項１８のファイバ増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1337 | 1993-01-07 | ||
| US08/001,337 US5295211A (en) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | Fiber amplifier coupler |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH075338A true JPH075338A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=21695525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6011312A Pending JPH075338A (ja) | 1993-01-07 | 1994-01-06 | ファイバ・オプティック・カプラおよびファイバ増幅器 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5295211A (ja) |
| EP (1) | EP0607570B1 (ja) |
| JP (1) | JPH075338A (ja) |
| KR (1) | KR940018678A (ja) |
| CN (1) | CN1044748C (ja) |
| AU (1) | AU660384B2 (ja) |
| CA (1) | CA2109765A1 (ja) |
| DE (1) | DE69330596T2 (ja) |
| TW (1) | TW373728U (ja) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5355426A (en) * | 1992-09-02 | 1994-10-11 | Gould Electronics Inc. | Broadband MXN optical fiber couplers and method of making |
| JPH06250042A (ja) * | 1993-03-01 | 1994-09-09 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 広波長域光ファイバ型カプラおよびその製造方法 |
| US5473714A (en) * | 1994-04-29 | 1995-12-05 | At&T Corp. | Optical fiber system using tapered fiber devices |
| GB9422986D0 (en) * | 1994-11-15 | 1995-01-04 | Northern Telecom Ltd | Wavelength resonant fused fibre coupler |
| GB2302957B (en) * | 1995-07-04 | 1999-07-21 | Pirelli General Plc | Optical structures with two optical guidance paths |
| US6272268B1 (en) | 1996-12-31 | 2001-08-07 | Corning Incorporated | Optical couplers with multilayer fibers |
| US5889908A (en) * | 1997-07-31 | 1999-03-30 | Corning Incorporated | 1xN fiber optic coupler/splitter |
| US6181466B1 (en) * | 1997-08-23 | 2001-01-30 | Pirelle Cavi E Sistemi S.P.A. | Unequal couplers for multimode pumping optical amplifiers |
| US6453102B1 (en) | 2000-02-07 | 2002-09-17 | Corning Incorporated | Dispersion compensating module and mode converter, coupler and dispersion compensating optical waveguide therein |
| US6859582B2 (en) | 2000-11-09 | 2005-02-22 | California Institute Of Technology | Dual-wavelength hybrid waveguide coupler |
| US6847769B1 (en) * | 2000-12-15 | 2005-01-25 | Nortel Networks Limited | Optical fiber amplifier |
| EP1217400A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-06-26 | Corning O.T.I. S.p.A. | Method for making splices between two optical fibres which are different from each other |
| WO2002052318A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-07-04 | Corning O.T.I Spa | Method for making splices between two optical fibres which are different from each other |
| JP4316840B2 (ja) * | 2002-06-21 | 2009-08-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | ファイバレーザ装置 |
| US7046890B2 (en) * | 2003-09-30 | 2006-05-16 | Corning Incorporated | Optical fiber with low taper induced loss |
| CA2523930A1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-19 | Itf Technologies Optiques Inc./Itf Optical Technologies Inc. | Method of making fiber optic couplers with precise positioning of fibers |
| CN100568642C (zh) * | 2005-12-23 | 2009-12-09 | 财团法人交大思源基金会 | 分离基态模截止可调式光纤放大器与镭射 |
| US9063289B1 (en) * | 2008-06-30 | 2015-06-23 | Nlight Photonics Corporation | Multimode fiber combiners |
| US9158070B2 (en) | 2008-08-21 | 2015-10-13 | Nlight Photonics Corporation | Active tapers with reduced nonlinearity |
| US8873134B2 (en) | 2008-08-21 | 2014-10-28 | Nlight Photonics Corporation | Hybrid laser amplifier system including active taper |
| US9285541B2 (en) | 2008-08-21 | 2016-03-15 | Nlight Photonics Corporation | UV-green converting fiber laser using active tapers |
| US9494738B1 (en) | 2009-05-28 | 2016-11-15 | Nlight, Inc. | Single mode fiber combiners |
| DE112011100188T5 (de) * | 2010-01-04 | 2013-01-10 | Soreq Nuclear Research Center | All-Fiber-Nieder-Moden-Strahlen-Combiner für hohe Leistung und hohe Strahlenqualität |
| US9484706B1 (en) | 2012-06-12 | 2016-11-01 | Nlight, Inc. | Tapered core fiber manufacturing methods |
| WO2014105756A1 (en) | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Nlight Photonics Corporation | Spatially stable high brightness fiber |
| WO2014105757A1 (en) | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Nlight Photonics Corporation | All fiber low dynamic pointing high power lma fiber amplifier |
| EP3457186B1 (en) * | 2016-06-16 | 2022-10-26 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | An optical transmission system |
| CN109791252B (zh) * | 2016-09-29 | 2021-06-29 | 恩耐公司 | 可调整的光束特性 |
| US10429589B2 (en) * | 2017-02-07 | 2019-10-01 | Corning Incorporated | Optical fiber for silicon photonics |
| JP7119611B2 (ja) * | 2018-06-12 | 2022-08-17 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ増幅器 |
| CN114144712A (zh) * | 2019-04-10 | 2022-03-04 | 埃亚尔实验室公司 | 用于将光耦合到多模共振器中的系统和方法 |
| CN113759463A (zh) * | 2020-06-04 | 2021-12-07 | 华为技术有限公司 | 构成光纤放大器的光器件、光纤放大器以及制造方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3372969A (en) * | 1963-12-06 | 1968-03-12 | American Optical Corp | High resolution filter for laseremissive energy |
| US4673270A (en) * | 1985-06-28 | 1987-06-16 | Amp Incorporated | Channel add/drop filter-coupler |
| GB8519183D0 (en) * | 1985-07-30 | 1985-09-04 | British Telecomm | Optical fused couplers |
| JPH0639323B2 (ja) * | 1987-02-02 | 1994-05-25 | 水澤化学工業株式会社 | 合成スチブンサイト及びその製法 |
| JPS63309906A (ja) * | 1987-06-10 | 1988-12-19 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 光導波結合器 |
| US4976512A (en) * | 1989-04-05 | 1990-12-11 | Safaai Jazi Ahmad | Narrowband fiberoptic spectral filter formed from fibers having a refractive index with a W profile and a step profile |
| JPH0799407B2 (ja) * | 1989-09-06 | 1995-10-25 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバカプラ |
| US5011251A (en) * | 1989-12-08 | 1991-04-30 | Corning Incorporated | Achromatic fiber optic coupler |
| US5054874A (en) * | 1990-12-17 | 1991-10-08 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Communications | Coupler fabrication techniques for dissimilar fibers |
| DE4104268A1 (de) * | 1991-02-13 | 1992-08-20 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Faseroptischer verstaerker |
| US5179603A (en) * | 1991-03-18 | 1993-01-12 | Corning Incorporated | Optical fiber amplifier and coupler |
-
1993
- 1993-01-07 US US08/001,337 patent/US5295211A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-23 CA CA002109765A patent/CA2109765A1/en not_active Abandoned
- 1993-12-02 TW TW085218386U patent/TW373728U/zh unknown
- 1993-12-14 EP EP93120116A patent/EP0607570B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-14 DE DE69330596T patent/DE69330596T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-31 AU AU52772/93A patent/AU660384B2/en not_active Ceased
-
1994
- 1994-01-06 CN CN94100240A patent/CN1044748C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1994-01-06 JP JP6011312A patent/JPH075338A/ja active Pending
- 1994-01-07 KR KR1019940000232A patent/KR940018678A/ko not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69330596T2 (de) | 2001-11-29 |
| AU5277293A (en) | 1994-07-14 |
| US5295211A (en) | 1994-03-15 |
| EP0607570B1 (en) | 2001-08-16 |
| CN1044748C (zh) | 1999-08-18 |
| CN1094818A (zh) | 1994-11-09 |
| AU660384B2 (en) | 1995-06-22 |
| KR940018678A (ko) | 1994-08-18 |
| DE69330596D1 (de) | 2001-09-20 |
| EP0607570A1 (en) | 1994-07-27 |
| CA2109765A1 (en) | 1994-07-08 |
| TW373728U (en) | 1999-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0607570B1 (en) | Fiber optic coupler and amplifier | |
| US5179603A (en) | Optical fiber amplifier and coupler | |
| US5295205A (en) | Environmentally stable monolithic Mach-Zehnder device | |
| US5295210A (en) | Optical waveguide fiber achromatic coupler | |
| JP2903185B2 (ja) | アクロマチックファイバオプティックカプラおよびその製造方法 | |
| US5268979A (en) | Achromatic overclad fiber optic coupler | |
| US5044716A (en) | Chlorine-doped optical component | |
| US5339372A (en) | Low loss coupler | |
| US20090154882A1 (en) | Means of Coupling Light Into Optical Fibers and Methods of Manufacturing a Coupler | |
| JPH07301722A (ja) | ファイバオプティックカプラ | |
| JPH06194540A (ja) | ファイバ・オプティック・カプラおよびその作成方法 | |
| CN110178066A (zh) | 高产率和低损耗的用于将光学光纤耦合到光学芯片的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041109 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20050209 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20050317 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050705 |