JPH08114721A - ファイバオプティックカプラおよびその製造方法 - Google Patents

ファイバオプティックカプラおよびその製造方法

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JPH08114721A
JPH08114721A JP7245204A JP24520495A JPH08114721A JP H08114721 A JPH08114721 A JP H08114721A JP 7245204 A JP7245204 A JP 7245204A JP 24520495 A JP24520495 A JP 24520495A JP H08114721 A JPH08114721 A JP H08114721A
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fiber
fibers
coupler
tube
spacer
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Richard Alan Quinn
アラン クイン リチャード
Christopher David Robson
デイビッド ロブソン クリストファ
Latha Iyengar Swaroop
イエンガ スワループ ラサ
David L Weidman
リー ワイドマン デイビッド
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Corning Inc
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    • 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
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    • 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
    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作成方法が再現可能でありかつ損失特性が改
善されるようにして１×２または２×２オ−バ−クラッ
ドカプラ、スイッチ等を提供すこと。 【解決手段】 ２本の能動光ファイバの裸の部分をチュ
−ブに挿入し、チュ−ブの中間部分を延伸してそれをフ
ァイバに対してコラプスさせ、そしてそのコラプスした
中間領域の中央部分を延伸して所望の結合特性を得るよ
うにすることによってカプラが作成される。１本または
２本のスペ−サ・ファイバを能動ファイバと一緒にチュ
−ブの軸孔に挿入して、そのチュ−ブ軸孔内に存在して
いた空間を占有するとともに、チュ−ブのコラプス工程
時にチュ−ブが加熱された場合に能動ファイバがたるん
で他のファイバと交差するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】ある種のファイバオプティッ
クシステムは１本または２本の光ファイバ中を伝播する
光の少なくとも一部分が２本の出力ファイバに結合され
るかあるいはそれらの出力ファイバ間で切換えられるカ
プラを必要とする。そのような１×２および２×２ファ
イバオプティックカプラの市販可能な実施例は３ｄＢカ
プラ、色消しカプラ、タップ、波長分割マルチプレクサ
（ＷＤＭｓ）、スイッチ等のような装置を含む。本発明
は、低い過剰損失および低い偏波依存損失を呈示するよ
うに、かつ過剰損失と偏波員損損失が波長に関して比較
的均一であるようにして、このようなファイバオプィッ
クカプラを作成するコスト的に効果的でかつ再現性のあ
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】過剰損失とは、信号がカプラ本体を通過
するときにその受ける光パワ−の全損失のことである。
例えば、１×２では、入力パワ−Pinが入力ファイバに
印加され、そして出力パワ−Po1およびPo2が出力ファイ
バの一方または両方に現れる。過剰損失は - 10 log
((Po1 + Po2)/Pin)として定義される。過剰損失は１つ
の波長範囲に対しては低くいが、他の波長範囲に対して
はそれより高いことがありうる。過剰損失は1500-1600n
mの範囲の波長で高くなることが多い。これは結合領域
におけるファイバの位置決め、曲げおよび応力によって
影響されることが明かである。過剰損失と波長との間の
この不均一な関係は、２つの分離した波長帯域で低い過
剰損失を呈示しなければならない色消しファイバオプテ
ィックカプラにとって特に有害である。
【０００３】他の主要なカプラパラメ−タである偏波依
存損失（ＰＤＬ）は下記のように特徴づけられる。１つ
のカプラにおける入力ｉから出力ｊまでの特定の光通路
の偏波依存損失は、偏波のすべての可能な入力状態につ
いて測定されたその通路に対する最大挿入損失ILijと偏
波のすべての可能な入力状態について測定されたその通
路に対する最小挿入損失ILijとの差として定義される。
項ILijは[ - 10 log (Poj/Pini)]として定義される。た
だし、Pojは出力ｊに現れるパワ−であり、そしてPini
は入力ファイバｉに印加されるパワ−である。実際に
は、概念的に最も単純なが、直線偏波光出力をレ−ザか
ら取り出し、そしてそれを二分の一波長板を通過させ、
そしてそれに続いて四分の一波長板を通過させることに
よって行なわれる。その後で、この光がカプラに入力さ
れ、そして両方の波長板があらゆる可能な角度組合せで
走査されてILが測定される。長さの長いシステムでは、
このパラメ−タに対する拘束が非常に厳しくなりうる。
ＰＤＬ傾斜（波長に対するＰＤＬの変化率）が所定の通
過帯域にわたって得ることのできるＰＤＬを決定する。
結合における偏波依存性は、カプラファイバのコアとク
ラッドの半径方向に非対称の形状および／またはそれら
の物理的特性（例えば粘度および熱膨張係数）ならびに
結合領域を包囲した媒体の特性の差によって誘起される
残留応力によって生ずるカプラにおける複屈折から生ず
る。ガラス体における冷却速度および印加応力も残留応
力に影響する。
【０００４】複数のファイバをそれらの適当な長さに沿
って並置関係に位置決めし、そしてクラッドを融着して
ファイバを固着させるとともにコア間の間隔を減少させ
るようにすることによって融着ファイバカプラが形成さ
れている。ファイバを加熱および延伸する前にそのファ
イバを毛細チュ−ブに挿入し、それによって「オ−バ−
クラッドカプラ」を形成するようにすることによって種
々のカプラ特性を改善することができる。
【０００５】１×２または２×２のどちらが作成されて
いるかに応じて、各ファイバの端部がガラスチュ−ブの
端部の一方または両方から突出するようにして、そのガ
ラスチュ−ブの長手方向の軸孔に、それぞれコアとクラ
ッドを有する２本の適当に作成されたガラス光ファイバ
を挿入することによって、１×２および２×２型のオ−
バ−クラッドカプラを作成することができる。各ファイ
バから被覆の一部分が除去され、そしてファイバの被覆
を除去された部分が上記チュ−ブの軸孔内に配置され
て、カプラプリフォ−ムを形成する。そのカプラプリフ
ォ−ムの中間領域がファイバのまわりにコラプスされ、
そしてその中間領域の中央部分が延伸され、ファイバを
延伸しかつそれらの直径を減寸させる。所望の結合が得
られた時点で延伸は中断される。その後でチュ−ブの軸
孔の端部に紫外線硬化性エポキシのようなシ−ラントが
適用される。このようにして得られるカプラをこの明細
書ではオ−バ−クラッドカプラと呼ぶ。
【０００６】チュ−ブガラスがファイバのまわりでコラ
プスする時のファイバの曲げによって、また延伸工程に
先立つカプラプリフォ−ムにおけるファイバ幾何学形状
の再現性によって、オ−バ−クラッドカプラ処理再現性
および過剰損失が大きく影響される。
【０００７】従来は、オ−バ−クラッドチュ−ブの軸孔
にファイバの被覆がある程度存在するために比較的大き
い直径の軸孔を用いる必要があるので、低損失の２×２
カプラを作成する方法は完全に再現可能ではなかった。
米国特許第５２４０４８９号を参照されたい。２×２オ
−バ−クラッドカプラのファイバの適切な位置決めを容
易にするために、通常はファイバ挿入ステ−ションが用
いられる。１本のファイバがチュ−ブに挿入され、そし
て軸孔の一側に位置決めされる。その後で他のファイバ
が挿入され、そして軸孔の反対側に位置決めされる。こ
れらのファイバは、軸孔がそれを通じて脱気され得る開
口が残るような態様で、チュ−ブの端部分に接着され
る。このようにして形成されたカプラプリフォ−ムが挿
入ステ−ションから取り出されて、カプラ延伸装置に配
置される。ファイバ被覆がカプラプリフォ−ムの軸孔の
各端部内に短い距離だけ突入する。このことはファイバ
が軸孔の端部に適切に位置決めされるようにするが、チ
ュ−ブの軸孔結合領域に充満されていない空間を残す。
典型的なカプラファイバは125μmの直径および250μmの
被覆直径を有する。軸孔の直径は少なくとも375μmでな
ければならず、そして通常は製造上の可変性に基因する
および／または洗浄溶媒を吸収することによって生ずる
膨れに基因する被覆直径のオ−バ−サイズを斟酌して、
少なくとも380μmである。このようなカプラファイバお
よび軸孔直径では、結合領域における軸孔を横切る方向
に少なくとも125μmの未充填直径が存在する。チュ−ブ
・コラプス工程時に、軸孔内のファイバの位置およびツ
イスト、テンション等のような要因に依存して、このよ
うにして得られたカプラは高い可変性と高い過剰損失を
呈示し得る。
【０００８】上述した２×２方法では、オ−バ−クラッ
ドチュ−ブ軸孔の比較的大きいサイズが過剰損失に影響
を及ぼす。穴のサイズを減少させることによって過剰損
失を減少させようとして、標準の被覆厚さより被覆厚み
が小さいファイバを使用した方法が用いられた（米国特
許第５１３１７３５号を参照されたい）。カプラファイ
バは直径170μmの被覆を有する125μmシングルモ−ド・
ファイバであった。チュ−ブはダイヤモンド形状の穴を
有しており、そのダイヤモンド形状の各辺は310μmの長
さを有していた。各ファイバの中央部分から被覆が除去
され、そしてそれらのファイバが同時に軸孔を通じて引
張られ、被覆が軸孔の両端部にくさびづけにされた。こ
れらの特殊な非標準のファイオバは製造が困難で商業的
には魅力がない。
【０００９】米国特許第４９７９９７２号に開示されて
いるように、１×２カプラを形成するために使用される
オ−バ−クラッドチュ−ブの軸孔直径は前述の２×２カ
プラを形成するために使用されるチュ−ブの軸孔直径よ
り小さくてもよい。１×２プロセスでは、ファイバの１
つの被覆された部分だけがチュ−ブ軸孔を通じて引張ら
れる。第２のファイバの裸にされた端部だけが軸孔に挿
入される。その軸孔は２本の裸のファイバを受入れるの
に十分なだけ大きければよい。前述の典型的な125μm直
径カプラファイバが使用される場合には、軸孔の直径は
少なくとも250μm（125μMファイバ直径の２倍）でなけ
ればならず、前述した可能な被覆直径オ−バ−サイズを
考慮すると典型的には268μmである。１×２構成のカプ
ラは、軸孔直径が比較的小さいから、比較的再現しやす
く、かつそれらのカプラは通常0.2dB以下の低い過剰損
失を呈示する。この場合でも、ファイバ被覆に十分な裕
度を許容すると、軸孔直径が２本のガラスファイバ要素
を収容するのに必要な最小値より若干大きくなければな
らないので、このカプラも、一般的には小さいが、２×
２カプラに影響を及ぼす同じタイプのミスアラインメン
ト、曲げ、ツイスト機構を受けることになりうる。
【００１０】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、過剰損失、過剰損失傾斜、偏波依存損失および／ま
たはＰＤＬ傾斜が軽減されるようにして１×２および２
×２オ−バ−クラッド・ファイバオプティック・カプラ
を作成する方法を提供することである。他の目的は１×
２および２×２オ−バ−クラッド・ファイバオプティッ
ク・カプラを作成する再現可能な方法を提供することで
ある。さらに他の目的は、過剰損失、過剰損失傾斜、偏
波依存損失および／またはＰＤＬ傾斜が軽減されたこと
を特徴とする改良された１×２および２×２オ−バ−ク
ラッド・ファイバオプティック・カプラを提供すること
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１お
よび第２の能動光ファイバと、Ｎ本（ただしＮは１また
は２）のスペ−サ・ファイバを含んだカプラプリフォ−
ムを組み立てることによってファイバオプティックカプ
ラが形成される。それらの光ファイバはそれぞれクラッ
ドによって包囲されたコアを有しており、そしてスペ−
サ・ファイバは実質的に均一な組成を有している。能動
ファイバとスペ−サ・ファイバは実質的に平行な配列で
延長している。ファイバを融着させるためにカプラプリ
フォ−ムの中間領域が加熱され、そしてその中間領域の
中央部分がそれの直径を減少させるように延伸される。
【００１２】
【発明の実施の形態】１つの実施例では、上記組み立て
の工程は、第１および第２の能動光ファイバとスペ−サ
・ファイバを、それらのファイバがすべてガラスチュ−
ブの中間領域を通って延長するようにして、そのガラス
チュ−ブの長手方向の軸孔に挿入することよりなる。上
記加熱する工程は、チュ−ブの中間領域をファイバに対
してコラプスさせるように加熱することよりなる。
【００１３】このようにして得られたファイバオプティ
ックカプラは、それぞれコアとクラッドを有し、結合領
域を形成するために長さの一部分に沿って互いに融着さ
れた第１およびだい２の光ファイバと、実質的に均一な
組成を有し、前記結合領域で前記光ファイバに融着され
たＮ本のスペ−サ・ファイバを具備している。
【００１４】カプラがオ−バ−クラッドチュ−ブでもっ
て形成された実施例では、そのカプラ、第１および第２
の対向した端部と、中間領域を有するマトリクスガラス
の細長い本体部を具備する。第１および第２の能動光フ
ァイバと、Ｎ本のスペ−サ・ファイバは本体部中を長手
方向に延長する。本体部の中間領域はスペ−サ・ファイ
バと光ファイバに融着される。中間領域の中央部分の直
径と、中間領域の中央部分における光ファイバおよびス
ペ−サ・ファイバの直径は、本体部の端部における直径
より小さい。
【００１５】
【実施例】本発明によれば、実質的に均一な組成を有す
る１本または２本のスペ−サ・ファイバが、コアを有す
る能動ファイバと一緒に、オ−バ−クラッド・チュ−ブ
の軸孔に挿入されて、２本の能動ファイバを平行で連続
した態様で結合領域中を延長させるようにする。
【００１６】１×２カプラ実施例 第１の実施例は１×２ファイバオプティックカプラを作
成するための改良された方法に関する。チュ−ブ１０
（図１）は長手方向の軸孔１１とテ−パ開孔１２および
１３を有している。テ−パ開孔はファイバの挿入を容易
にする目的のために好ましいが、それらは必要不可欠で
はない。断面が円形または非円形の軸孔を用いてもよ
い。チュ−ブ１０またはそれの少なくとも内側部分の軟
化点温度は、それに挿入されるべきファイバのそれより
も低くなければならない。適当なチュ−ブ組成は0.2〜2
5重量％B2O3をド−プしたSiO2および0.1〜約2.5重量％
フッ素をド−プしたSiO2である。シリカとこれらのド−
パントの組合せとよりなガラスを用いてもよい。適当な
特性を有するが上述したもの以外の組成を有するガラス
を用いてもよい。米国特許第５２５１２７７号に開示さ
れているように、チュ−ブ１０は内側領域と外側領域よ
りなり、内側領域の軟化点温度が外側領域のそれより高
い。
【００１７】被覆ファイバ１７および１８はそれぞれコ
アとクラッドを有しかつそれぞれ保護被覆２１および２
２を有するガラスファイバ１９および２０よりなる。フ
ァイバクラッドの屈折率はファイバコアの屈折率より低
く、チュ−ブ１０の内側領域の屈折率より高い。被覆フ
ァイバ１７の端部間の被覆の一部分が軸孔１１の長さよ
り若干長いがチュ−ブ１０の長さより短い距離にわたっ
て除去される。被覆が被覆ファイバ１８の端部から除去
される。ガラスファイバ２０の端部には、米国特許第４
９７９９７２号に開示された技術によって反射防止終端
が設けられ得る。
【００１８】ファイバが浄化された後で、被覆ファイバ
１７が、それの被覆を除去された部分がチュ−ブの端部
１５から突出するまで、軸孔１１に挿入される。被覆フ
ァイバの被覆を除去された部分が被覆ファイバ１７の被
覆を除去された部分と隣接した状態に保持され得るとと
もに、両方のファイバは、互いに隣接した被覆端部領域
がテ−パ開孔１３に配置されるまで、チュ−ブ端部１４
に向って一緒に移動され得る。あるいは、被覆ファイバ
１７の裸の部分が軸孔１１内に位置決めされた後で、被
覆ファイバ１８の裸の端部が挿入されてもよい。被覆フ
ァイバ１７の被覆を除去された部分は、チュ−ブ軸孔内
に適切に挿入されると、端面１４および１５の間に配置
され、この場合、被覆ファイバ１７の被覆を除去された
部分は軸孔１１の中央に位置決めされることが好まし
い。ファイバ端部２５はチュ−ブ端部１４から突出せ
ず、チュ−ブ１０の中間領域２７と端部１４の間に位置
決められるのが好ましい。
【００１９】本発明によれば、Ｎ本のスペ−サ・ファイ
バも軸孔１１に挿入される。なお、Ｎは１または２であ
る。図１および２に示されている実施例では、ファイバ
１９及び２０と同じ直径を有する１本のスペ−サ・ファ
イバ１６が用いられている。ファイバ１６はチュ−ブ１
０端部１５または端部１４から挿入することができる。
しかし、ファイバ１６を端部１４（被覆ファイバ１８が
突出している端部とは反対側の）に挿入すると、爾後の
処理工程が容易になることが判った。ファイバ１６はフ
ァイバ２０の前または後に挿入され得る。ファイバ１６
は光誘導コアを有しておらず、それの組成はそれの物理
特性（屈折率、粘度、熱膨張係数等）が好ましくはチュ
−ブ１０の内側領域のそれと同様であるようになされて
いる。実際に、それはそのチュ−ブの内側領域と同じ組
成を有し得る。ファイバ１６の屈折率は能動ファイバ１
９および２０のクラッドの屈折率より小さい。もしそれ
の屈折率が能動ファイバのクラッドの屈折率より大きけ
れば、得られたカプラは非断熱損失を呈示するであろ
う。チュ−ブ１０の内側部分のそれより小さい屈折率で
もカプラの損失が大きくなるおそれがある。
【００２０】１×２カプラが外径が125μmの標準光ファ
イバで形成される場合には、軸孔の直径は、スペ−サ・
ファイバが用いられない場合、典型的には268μmであ
る。272μmの軸孔寸法より若干大きい軸孔寸法を有する
チュ−ブを用いて１×２カプラを作成する場合には、外
径が125μmのスペ−サ・ファイバを用いることができる
とともに、材料に対して、したがってファイバの配置に
対してはるかに厳しい幾何学的裕度を許容する。さら
に、ある場合には、１×２カプラ（ならびに２×２カプ
ラ）にスペ−サ・ファイバを付加すると、完成したカプ
ラにおけるＰＤＬ傾斜を大幅に増加させることになる。
これは、スペ−サ・ファイバが光搬送ファイバの近傍に
おける応力分布を大幅に低下させることによるものと考
えられる。スペ−サ・ファイバが用いられた場合には、
ファイバは、平均的に、結合領域でより真っ直ぐであ
り、ファイバのマイクロベンディングおよびマクロベン
ディングの余地がほとんどないことが明らかである。し
たがって、このようなベンディングに関係する損失が排
除される。
【００２１】図３および４に示されているようにチュ−
ブ軸孔に２本のスペ−サ・ファイバを付加することによ
っても、プロセス再現性の改善と損失の軽減を得ること
ができる。図３では能動ファイバ２３および２４が接触
しているが図４では能動ファイバ２８および２９は若干
分離しているから、図４の構成よりも図３の構成の方が
好ましい。さらに、スペ−サ・ファイバは能動ファイバ
と同一の直径を有している必要はない。スペ−サ・ファ
イバは図５に示されているように能動ファイバよりも大
きくでもよく、あるいは能動ファイバより小さくてもよ
い。２本のスペ−サ・ファイバが用いられる場合には、
それらの直径は同一である必要はない。
【００２２】このようにして得られたプリフォ−ム３１
をコラプスさせかつ延伸さるための装置が図６に示され
ている。この装置にプリフォ−ム３１を固着するチャッ
ク３２および３３が、コンピュ−タ制御されることが好
ましいモ−タ制御ステ−ジ４５および４６にそれぞれ取
り付けられている。熱シ−ルド３５がリングバ−ナ３４
の上方に配置されたその装置を保護する。プリフォ−ム
３１がリングバ−ナ３４に挿通され、延伸チャックにク
ランプされ、そしてそれの端部に真空アタッチメント４
１および４１’が装着される。図１に断面で示されてい
る真空アタッチメント４１はチュ−ブ４０と、その上に
螺着されたカラ−３９と、そのカラ−およびチュ−ブ間
に配置されたＯリング３８よりなりうる。真空アタッチ
メント４１がチュ−ブ１０の端部上に摺動された後で、
カラ−３９が締めつけられ、それによってＯリング３８
をチュ−ブに圧着する。真空ライン４２がチュ−ブ４０
に連結される。所定の長さの細いゴムチュ−ブの一端部
がプリフォ−ム３１とは反対側の真空アタッチメント４
１の端部に付着され、そのチュ−ブの他の端部はクラン
プジョ−４４’間に延長する。上方の真空アタッチメン
ト４１’も同様にライン４２’、チュ−ブ４３’および
クランプジョ−４４’に関連される。ファイバの被覆さ
れた部分がチュ−ブ４３および４３’から延長する。
【００２３】チュ−ブ１０はファイバ挿入工程に先立っ
てチャック３２および３３によって固着され得る。チュ
−ブ１０がチャックによって垂直に支持されている間
に、ファイバが上述のようにして挿入される。チュ−ブ
の両端部から延長したファイバがそれらの該当する真空
装置に挿通され、そして真空アタッチメント４１および
４１’がチュ−ブに連結される。あるいは、ファイバは
オフラインで（チュ−ブ１０をチャックに固着する前
に）チュ−ブ１０に挿通され、そしてチュ−ブ軸孔内に
おける低下した圧力の発生を阻害しないように配置され
た少量の接着剤によってファイバがチュ−ブに付着され
るようにしてもよい。チュ−ブ４３および４３’上でジ
ョ−４４および４４’を締めつけることによって軸孔に
真空が印加される。
【００２４】リングバ−ナ３４からの炎が短い時間の
間、典型的には約２５秒間、チュ−ブ１０を加熱してチ
ュ−ブ中間領域２７の温度を上げる。チュ−ブに対する
差圧の助けによって、チュ−ブがファイバ１６、１９お
よび２０に対してコラプスしてそれらのファイバを互い
に接触させる。チュ−ブ・マトリクスガラスがそれらの
ファイバを包囲し、そして軸孔に充満して、図７に示さ
れているような構造を形成する。ファイバ１６、１９お
よび２０が不完全に融着して、チュ−ブのコラプス工程
の後でエアライン２６を生じ、このエアライン２６が、
最終製品を得る延伸工程時に持ち越すようにしてもよ
い。ある実施例では、ファイバが互いに融着して、この
エアラインを除去する。中央部分がカプラの結合領域を
形成する中間領域２７は、ファイバ１６、１９および２
０の実質的に全長が相互に接触しているソリッドな領域
となる。コラプスした領域の長手方向の長さは、炎の温
度および存続時間、ガラスチュ−ブの熱伝導度、および
印加される真空の程度に依存する。
【００２５】チュ−ブが冷却した後で、炎が再度点火さ
れ、そしてコラプスした領域の中央部がそれの材料の軟
化点に再加熱される。延伸工程に対する炎の存続期間
は、所望のカプラ特性に依存して、通常は１０秒と２０
秒の間である。再加熱工程の期間は比較的短いから、コ
ラプスした中間領域の中央部分だけが延伸されて、ファ
イバの結合領域が毛細チュ−ブのマトリクスガラスに埋
設されるようにする。コラプスしたチュ−ブが再度加熱
された後で、炎が消され、そして予め定められた形式の
結合を得るのに十分な距離に沿ってファイバのコアを互
いに接近させるようにカプラの長さが予め定められた大
きさだけ増加されるまで、ステ−ジ４５および４６が反
対方向に引張る。中間領域２７の直径は図８の領域５１
によって示されているように減少される。延伸された領
域５１の直径は種々のファイバおよび操作パラメ−タに
依存する。領域５１の延伸された直径と中間領域２７の
開始直径との比（延伸比）（the draw down ratio）は
作成されている特定の装置の光特性によって決定され
る。
【００２６】所定の形式のカプラを得るためにカプラプ
リフォ−ムが受けなければならない延伸の程度は、カプ
ラプリフォ−ムの入力ファイバに光エネルギ−を注入
し、そして延伸操作時に出力ファイバにおける出力パワ
−をモニタ−することによって最初に決定される。２本
のファイバからの動的出力パワ−の予め定められた比
は、サンプルを引張るのをステ−ジ４５および４６に止
めさせるための割り込み（interrupt）として用いるこ
とができる。予め定められた結合特性を得るための適切
な延伸距離を決定した後で、前記予め定められた特性を
有すべき爾後のカプラの製造時に前記適切な延伸距離だ
けステ−ジを移動させるように装置をプログラムするこ
とができる。
【００２７】このようにして得られたカプラから真空ラ
インが取外され、そして所定の量の接着剤４８および４
９が毛細チュ−ブの端部に適用される（図８）。軸孔の
コラプスされていない領域は、接着剤を軸孔内の所望の
場所に引き込むために、中空のフィラメント（図示せ
ず）を通じて脱気され得る。接着剤４８および４９がフ
ァイバ・ピグテ−ルの引張り強度を増加させかつ気密シ
−ルを生ずる。スペ−サ・ファイバ（ならびに中空フィ
ラメント）は接着剤の表面で破断され得る。図８のこの
ようにして得られたファイバオプティックカプラ５０は
端部１４における１本の光ファイバ中を伝播する信号を
端部１５から延長した２本の光ファイバに結合させるよ
うに作用する。
【００２８】１×２カプラの実施例 上述した方法に従って１×２カプラが作成された。チュ
−ブ１０は２重量％B2O3および２重量％フッ素をド−プ
したSiO2の内側領域と、８重量％B2O3および１重量％フ
ッ素をド−プしたSiO2の外側領域を有していた。それら
２つの領域間の遷移の半径は0.4mmであった。チュ−ブ
１０は長さが32mm、外径が2.6mm、そして軸孔直径が277
mmであった。被覆ファイバ１７および１８は直径250μm
のアクリレ−ト被覆を有する外径125μmのシングルモ−
ド光ファイバよりなるものであった。これらのファイバ
はそれぞれ米国特許第４７１５６７９号に教示されてい
る形式の分散シフト・ファイバであった。被覆ファイバ
１７から被覆２１の30mmの長さの部分が剥離除去され、
そして被覆ファイバ１８の端部から被覆２２の22mmの長
さの部分が剥離除去された。スペ−サ・ファイバ１６は
長さが約30mm、外径が125mmであり、２重量％B2O3を均
一にド−プしたSiO2で形成されていた。カプラプリフォ
−ムが上述のようにして組み立てられそして延伸され
た。この方法によって作成された１つのグル−プの１×
２カプラは1480/1558nmＷＤＭ（波長分割マルチプレク
サ）として機能することを意図されたものであり、これ
は1480nmおよび1558nmの信号が入力ファイバに供給され
た場合に、一方の出力ファイバには1480nm信号が現れ、
そして他方の出力には1558nm信号が現れた。延伸製造条
件は、スペ−サ・ファイバを有するカプラのテ−パ形成
時におけるステ−ジ移動の長さ（全体の延伸）の若干の
増加を除けば、スペ−ス・ファイバ１６を用いないで作
成された1480/1558nm ＷＤＭに対して用いられたものと
正確に同一であった。具体的には、コラプスしたカプラ
プリフォ−ムは、スペ−サ・プリフォ−ムを使用した場
合には、3.36cmだけ延伸された。これらのカプラは1480
/1558nm ＷＤＭ カプラとして機能するように作成され
たが、傾斜効果しか調査されなかったので、最大結合の
波長は1558nmに正確に対応するようには調節されなかっ
た。図９は偏波依存損失の絶対値をこの実施例に従って
作成されたカプラで測定された波長の関数として示して
いる。これらのカプラでは優れた過剰損失（典型的には
0.1dB以下）が観察された。
【００２９】同じチュ−ブで作成された典型的な1480/1
558 ＷＤＭカプラおよび２本の分散シフト・シングルモ
−ドファイバ（ただしスペ−サ・ファイバを有していな
い）は典型的には0.048dB/nm PDL 傾斜および0.3 dB以
下の過剰損失を呈示した。
【００３０】同じ材料で作成された1310/1550 ＷＤＭｓ
でも偏波依存損失に同様の改善が見られた。
【００３１】スペ−サ・ファイバの組成が0.3重量％B2O
3をド−プしたSiO2であったことを除いて上述した特定
の実施例に従ってＷＤＭカプラが作成された場合には、
ＰＤＬ傾斜は典型的には0.01dB/nmであり、そして過剰
損失は約0.5dBであった。このより高濃度でド−プした
スペ−サ・ファイバがこの用途には好ましいように見え
るが、異なる用途では最適性能のためには異なるド−ピ
ング・レベルを必要とされるであろう。
【００３２】標準のシングルモ−ド・ファイバや塩素を
ド−プしたクラッドを有するシングルモ−ド・ファイバ
を含む他の形式の能動ファイバでも、スペ−サ・ファイ
バを有する低損失の１×２色消しカプラが作成された。
これらのカプラも改善された偏波依存損失および過剰損
失特性を呈示した。
【００３３】スペ−サ・ファイバを用いると、被覆ファ
イバをチュ−ブ軸孔に挿通するのを容易にする点でも有
益である。従来の方法（スペ−サ・ファイバを有してい
ない）では、チュ−ブ軸孔は２本の能動ファイバの直径
の２倍よりほんの少しだけ大きくなされる。例えば、上
述した125μm径ファイバではチュ−ブ軸孔直径は268μm
でありうるであろう。軸孔の直径を272μmより若干大き
く選定しかつ125μm径スペ−サ・ファイバを付加するこ
とによって、プロセスの安定性と損失が上述のように改
善される。また、軸孔のサイズをおおきくすれば、製造
上の可変性に基因してまたは溶媒吸収による膨れに基因
して被覆がオ−バ−サイズとなった場合に、ファイバ被
覆の挿入がより容易になる。
【００３４】２×２カプラ実施例 第２の実施例は２×２ファイバオプティックカプラを作
成する改良された方法に関する。この方法は、能動ファ
イバの準備の点を除き、１×２カプラを製造する上述し
た方法と同様である。図１０を参照すると、２本被覆能
動光ファイバ７１および７２の中央領域から被覆材料が
除去される。それらのファイバは、裸のファイバ７３お
よび７４がチュ−ブ６９の軸孔７０を貫通し、被覆され
た部分がテ−パ開孔７６および７７に突入するまで、そ
の軸孔７０に挿入される。その後で、スペ−サ・ファイ
バ７９が軸孔に挿入される。ファイバ７９は軸孔７０と
開孔７６および７７を全体的に貫通するが、ファイバ７
９はチュ−ブの中間領域を貫通し、それによってチュ−
ブのコラプス工程時にファイバを適切に位置決めできる
ようにするだけでよい。
【００３５】それらのファイバは、図６の装置のチャッ
ク３２および３３にチュ−ブが装着される前または装着
された後で、チュ−ブに挿入され得る。カプラの製造工
程は上述したものと同様である。
【００３６】２×２カプラの実施例 上述した方法に従って２×２色消しカプラが作成され
た。チュ−ブ１０は２重量％B2O3をド−プしたSiO2より
なる内側領域と、８重量％B2O3をド−プしたSiO2よりな
る外側領域ＷＰ有していた。それら２つの領域間の遷移
半径は0.4mmであった。能動カプラファイバの一方は標
準のステップインデックス・シングルモ−ドファイバで
あり、他方のファイバは、クラッドがそれの屈折率を標
準のファイバのクラッドの屈折率よりも高い値に増加さ
せるのに十分な量の塩素をド−プされている点を除き、
同様のファイバであった。このタイプの色消しカプラが
米国特許第５０４４７１６号に開示されている。チュ−
ブ１０は長さが32mm、外径が2.6mm、そして軸孔直径が3
80μmであった。被覆ファイバ７１および７２は直径250
μuのアクリレ−ト被覆を有する外径125μmのシングル
モ−ド光ファイバよりなるものであった。各被覆ファイ
バから被覆の30mmの長さの部分が除去された。スペ−サ
・ファイバ７９は長さが約40mm、そして外径が242μmで
あった。スペ−サ・ファイバの組成は２重量％B2O3をド
−プしたSiO2であり、そのド−パントがファイバ全体に
均一に分布されていた。このようにして得られたカプラ
プリフォ−ムの軸孔の断面図は図５に示されているタイ
プであった。カプラプリフォ−ムが上述のようにして組
み立てられかつ延伸されて、３ｄＢスプリッタ−を形成
した。このようにして得られたカプラの結合領域の断面
図は図７に示されている図と同様である。２本の能動フ
ァイバとスペ−サ・ファイバとの間にエアラインが延長
した。
【００３７】図１１は上述した２×２方法によって作成
された色消し２×２ ３ｄＢスプリッタ−のスペクトル
を示している。スペ−サ・ファイバを用いて形成された
スプリッタ−の典型的な過剰損失は1250nmと1600nmの間
では0.2dBと0.3dBの間である。スペ−サ・ファイバを用
いないで作成されたスプリッタ−の典型的な過剰損失は
1250nmと1600nmの間では0.5dBと1.0dBの間である。
【００３８】２×２スイッチカプラ（例えば米国特許第
５１４６５１９号を参照されたい）が上述した２×２方
法と同様の方法で作成された。両方のファイバとも標準
のシングルモ−ドファイバであった。このようして得ら
れたスイッチカプラのスペクトルが図１２に示されてい
る。スペ−サ・ファイバを用いて作成されたスプリッタ
の典型的な過剰損失は1250nmと1600nmの間では0.2dBと
0.3dBの間である。スペ−サ・ファイバを用いないで作
成されたスプリッタ−は1250nmと1600nmの間では0.5dB
と1.0dBの間である。
【００３９】本発明の原理は、コアとクラッドを具備し
た２本の光ファイバ９１および９２を、コアを有してい
ない１本または２本のスペ−サまたはダミ−・ファイバ
９３と一緒にまず融着させそして延伸させることによっ
て、融着ファイバカプラ（オ−バ−クラッドチュ−ブを
有していない）にも適用されるであろうことが予期され
る。。このようなカプラは米国特許第４５９１３７２号
の教示に従って作成され得る。その結果得られた結合領
域の断面形状が図１３に示されている。このカプラの損
失およびＰＤＬ特性はファイバ９３を付加することによ
って改善されうることが予期される。
【図面の簡単な説明】
【図１】１×２オ−バ−クラッド・カプラプリフォ−ム
の断面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って見た断面図である。
【図３】能動光ファイバとスペ−サ・ファイバの他の配
列の断面図である。
【図４】能動光ファイバとスペ−サ・ファイバの他の配
列の断面図である。
【図５】能動光ファイバとスペ−サ・ファイバの他の配
列の断面図である。
【図６】カプラプリフォ−ムチュ−ブをコラプスさせか
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。
【図７】チュ−ブのコラプス工程の後におけるチュ−ブ
の中間領域の断面図である。
【図８】延伸されかつ端部をシ−ルされた後におけるフ
ァイバオプティックカプラの部分的な断面図である。
【図９】１×２ＷＤＭカプラについて波長の関数として
プロットされた偏波依存損失のグラフである。
【図１０】２×２カプラプリフォ−ムの断面図である。
【図１１】２×２ ３ｄＢ スプリッタ−について波長の
関数としてプロットした過剰損失のグラフである。
【図１２】２×２ スイッチについて波長の関数として
プロットした過剰損失のグラフである。
【図１３】本発明の原理による融着ファイバカプラの断
面図である。
【符号の説明】
１０ チュ−ブ１０ １１ 軸孔１１ １２ テ−パ開孔 １３ テ−パ開孔 １６ スペ−サ・ファイバ １７ 被覆ファイバ １８ 被覆ファイバ １９ 能動ファイバ ２０ 能動ファイバ ２１ 保護被覆 ２２ 保護被覆 ２３ 能動ファイバ ２４ 能動ファイバ ２７ 中間領域 ２８ 能動ファイバ ２９ 能動ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストファ デイビッド ロブソン アメリカ合衆国ニューヨーク州14845、ホ ースヘッズ、モンロー ドライブ 122 (72)発明者 ラサ イエンガ スワループ アメリカ合衆国ニューヨーク州14870、ペ インテッド ポスト、フォックス レーン ウエスト ８ (72)発明者 デイビッド リー ワイドマン アメリカ合衆国ニューヨーク州14830、コ ーニング、アッパー ドライブ 17

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれコアとクラッドを有しており、
    長さの一部分に沿って互いに融着されて結合領域を形成
    している第１および第２の光ファイバと、実質的に均一
    な組成を有し、前記結合領域において前記光ファイバに
    融着されたＮ本のスペ−サ・ファイバよりなるファイバ
    オプティックカプラ。
  2. 【請求項２】 第１および第２の対向端部と中間領域を
    有する細長いマトリクスガラス体と、 前記ガラス体中を長手方向に延長した第１および第２の
    能動光ファイバと、 前記ガラス体中を長手方向延長したＮ本のスペ−サ・フ
    ァイバよりなり、ただしＮは１または２であり、前記ガ
    ラス体の中間領域が前記スペ−サ・ファイバと前記光フ
    ァイバに融着されてており、 前記中間領域の中央部分の直径と前記中間領域の前記中
    央部分における前記光ファイバおよび前記スペ−サ・フ
    ァイバの直径が前記ガラス体の端部におけるそれらのフ
    ァイバの直径より小さくなされているファイバオプティ
    ックカプラ。
  3. 【請求項３】 前記能動光ファイバがそれぞれコアとク
    ラッドを有しており、かつ前記スペ−サ・ファイバの屈
    折率が前記光ファイバのクラッドの屈折率より小さく、
    そして前記ガラス体の前記ファイバに隣接した部分の屈
    折率に等しいかあるいはそれより大きい請求項１または
    ２のカプラ。
  4. 【請求項４】 前記スペ−サ・ファイバの屈折率が前記
    ガラス体の前記ファイバに隣接した部分の屈折率に実質
    的に等しい請求項１または２のカプラ。
  5. 【請求項５】 前記能動光ファイの両方が前記ガラス体
    の両端部から延長しており、あるいは前記光ファイバの
    一方が前記ガラス体の両端部から延長しており、そして
    前記光ファイバのうちの１つが前記ガラス体の一端部の
    みから延長している請求項４のカプラ。
  6. 【請求項６】 前記スペ−サ・ファイバの直径が前記能
    動光ファイバの直径と同じかあるいはそれとは異なって
    いる請求項４のカプラ。
  7. 【請求項７】 前記スペ−サ・ファイバの組成が前記チ
    ュ−ブの前記軸孔に隣接した部分の組成と実質的に同じ
    である請求項１〜６のうちの１つによるカプラ。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のうちの１つによるファイ
    バオプティックカプラを製造する方法であって、 第１および第２の能動光ファイバと、Ｎ本のスペ−サ・
    ファイバを具備したカプラプリフォ−ムを組み立て、た
    だしＮは１または２であり、前記光ファイバはそれぞれ
    クラッドによって包囲されたコアを有しており、前記ス
    ペ−サ・ファイバは実質的に均一な組成を有しており、
    前記能動ファイバおよび前記スペ−サ・ファイバは実質
    的に平行な配列で延長しており、 前記カプラプリフォ−ムの中間領域を加熱して前記ファ
    イバを融着させ、 そして前記中間領域の中央部分を延伸してそれの直径を
    減少させることよりなるファイバオプティックカプラの
    製造方法。
  9. 【請求項９】 前記組み立てる工程は、ガラスチュ−ブ
    の長手方向の軸孔内に、前記第１および第２の能動光フ
    ァイバを、前記ファイバのすべてが前記チュ−ブの中間
    領域を通って延長するようにして、挿入することよりな
    り、そして前記加熱する工程は、前記チュ−ブの中間領
    域を前記ファイバに対してコラプスさせるように前記チ
    ュ−ブを加熱することよりなる請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 前記組み立てる工程は、第１の被覆光
    ファイバが第１および第２の被覆された部分を連結する
    被覆されていない部分で構成されるようして第１の被覆
    光ファイバから保護被覆を除去し、第２の被覆光ファイ
    バの一部分から保護被覆を除去し、前記第１および第２
    の被覆光ファイバを、それらの被覆されていない部分が
    前記軸孔内に位置決めされるようにして、前記軸孔に挿
    通し、そして前記Ｎ本のスペ−サ・ファイバを前記軸孔
    に挿通することよりなる請求項９の方法。
  11. 【請求項１１】 第２の被覆光ファイバの一部分から保
    護被覆を除去する工程は、前記第２の被覆光ファイバの
    一端部から被覆を除去することよりなり、前記第１の被
    覆光ファイバが前記チュ−ブの両端部から延長し、そし
    て前記第２の被覆光ファイバが前記チュ−ブの一端部か
    ら延長し、前記Ｎ本のスペ−サ・ファイバを前記軸孔に
    挿通する工程は、前記第２の光ファイバがそれから延長
    している端部とは反対側の前記軸孔の端部にＮ本のスペ
    −サ・ファイバを挿通することよりなる請求項１０の方
    法。
  12. 【請求項１２】 長手方向の軸孔を有しているガラスチ
    ュ−ブと、第１および第２の能動光ファイバと、前記軸
    孔内に配置されたＮ本のスペ−サ・ファイバを具備した
    カプラプリフォ−ムを組み立て、Ｎは１または２であ
    り、前記第１および第２の光ファイバおよび前記Ｎ本の
    ファイバが前記カプラプリフォ−ムの中間領域を貫通し
    て延長しており、 前記チュ−ブの前記中間領域を前記ファイバに対してコ
    ラプスさせ、 前記中間領域の中央部分を延伸させてそれの直径を減少
    させることよりなるファイバオプティックカプラの製造
    方法。
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