JPS604902A - 光スタ−カプラの製造方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は光ファイバを伝搬する光ビームを複数本の光フ
ァイバに分配する光分配回路（光スターカプラ）の製造
方法に関する。

〔発明の背景〕

光フアイバ伝送技術の急速な進歩にともない、光ＣＡＴ
Ｖ網、光構内網、光コンピヱータリンクなどの研究開発
が盛んに行われるようになってきた。これらのシステム
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。

従来、この種の光ス夛−カプッとして、多数本の光ファ
イバを１個所でまとめ、加熱しながらねじりを加えて融
着し、その中央部にテーパ状の領域を形成することによ
って分配する方法がある。

しかし、テーパ状の細い領域は加熱溶融によってその外
径が１本の光ファイバの外径とほぼ等しい径にまで延伸
されるので、中央部が祈れ易くなり、信頼性に欠ける。

またこのような細径延伸技術は熟練を要するため、その
製造歩留りは悪く、量産には向かない方法であった。こ
れらの問題点を解決する方法として、スラブ型導波路を
用いた光スターカプラがあるが、スラブ型導波路を低損
失で、高寸法精度で作ることがむずかしいという問題が
おる。また分配バラツキを低減させるためには寸法構造
が大きくなシ、挿入損失も増大するという問題点もある
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、低損失で分配バラツキが少なく、歩留
シ良く量産可能な光スターカプラの製造方法を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕 本発明は８１０２を主成分とする中空ガラス管の内壁面
に気相化学反応を利用してそのガラス管の屈折率よりも
高いコアとなるガラス層とそのガラス層のとにそのガラ
ス１者の屈折率よりも低いクラッドとなるガラス薄層を
、−組かあるいは複数組形成させたガラス管の長手方向
の中央部付近を延伸してその中央部のガラス管断面が密
に中実になるように、かつその中央部のコア部の外径が
円形で光ファイバのコア径と等しいか、それよりも大き
くなるようにテーバ状に構成し、その中空ガラス管の両
端の円周状に形成されたコアガラス層部分に光ファイバ
を円周状に配（碇する光スターカプラの製造方法に関す
る。

以上のごとく本発明では、気相化学反応を利用して光の
伝搬するガラス層を形成するので極めて低吸収損失の光
スターカプラを実現でき、またコア部とそれをおおって
いる低屈折率ガラス部界面が均一に形成されるので散乱
損失も極めて少ない。

そして最大の特徴は、テーバ状に構成された中央部の断
面形状が円筒形状からそのまま円柱形状に徐々に変換さ
れ、ふたたび徐々に円筒筋状にもどされる構造で、かつ
まったく対称構造に構成されているので、各入力光ファ
イバ内から出射した光はこの部分で極めて均一性よく混
合後、円周方向に拡がって各出力光ファイバ内へ均等に
光分配し伝搬される点にある。従来の光ファイバ束にね
じりを加えて融着し、その中央部にテーバ状の領域を形
成する方式では、テーパ部の断面内の各々の光フアイバ
断面形状がそれぞれ異なシ、かつ円形以外の不均一な形
状になってしまうために各々の光フアイバ間の光結合も
不均一となり、分配バラツキが大きいという欠点があっ
た。またスラブ導波路の両端に複数本の光ファイバを結
合させた光スターカプラでは分配バラツキをできる限シ
小さく抑えるためにはスラブ導波路長９幅を大きくしな
ければならないという欠点があった。したがって本発明
は分配バラツキを極めて小さくできるという最も適した
光スターカプラの構造である。

〔発明の実施例〕

本発明の光スターカプラ製造方法の第１の実施例を第１
図により示す。同図（ａ）は光スターカプラの概観図、
（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示した部分の径方向
断面図、（Ｃ）は（ａ）の光導波部２の矢印Ａ。

Ｂ、Ｃで示した部分の径方向断面円屈折率分布、を示し
たものである。１は入力用光ファイバ束、４は出力用光
ファイバ束、３は光導波部２のテーパ部であり、この部
分で光の混合２分配を行わせる領域、５は５ｊ０２’ｔ
：’主成分とするガラス管（たとえば、石英ガラス管、
バイコールガラス管、あるいは上記ガラス管の内壁にク
ラッド用ガラス層を形成したガラス管で、この部分はク
ラッド層としての作用をもつ。）、６は上記クラッド層
の屈折率よりも高い屈折率を有する光伝搬用ガラス層（
コア層）であり、そのガラス層の厚さは接続部での損失
を小さくするために入力用光ファイバ束１（その束の中
の一つの光ファイバを１′とする。）の各光ファイバの
コア径とほぼ等しい値に設定しである。７はコア層６の
屈折率よシも低い屈折率を有するクラッド用ガラス薄層
であり、その厚さは数μｍから２０数μｍの範囲から選
ばれる。８はクラッド部、９は光の伝搬用コア部であシ
、中実なロンド形状である。このコア部は円形でその直
径は光ファイバのコア径と等しいか、それよりも大きい
。この直径とテーパ部３の領域の長さは光の等分配を行
わせるのに重要なパラメータである。すなわち、直径が
小さく、テーバ部の領域が長い程、より効果的である。

１０はクラッド用ガラス薄層７の中実化工程、延伸化工
程によって得られたクラッド部であるが、この直径は数
μｍ以下、好ましくはＯ１数μｍ程度の直になるように
設定される。４′は出力用光ファイバ束４の中の一つの
光ファイバである。次にこの光スターカプラの動作につ
いて説明する。入力用光ファイバ束１の中の光ファイバ
（たとえば１′）から出射した光は光導波部２のコア層
６内に入射し、光導波部２の軸方向に伝搬する（図中の
左側から右側方向）。そしてテーパ部からその中央部に
伝搬するにつれてコア部９内を伝搬する。そして今度は
逆に中央部からテーパ部に伝搬するにつれて光が円周方
向に均等に拡がシ、コア層６内を伝搬して各々の出力用
光ファイバへ均等に分配された光信号が得られる。他の
入力用光ファイバから出射した光も同様にそれぞれ均等
に分配される。このように等分配される理由は、円筒形
状から円柱形状に連続的に変形し、ふたたび円柱形状か
ら円筒形状に連続的に変形されていくためである。しか
もこれらの変形がまったく対称に行われ、でき上がった
構造も対称である点によるものである。

第２図は上記光導波部２の製造方法の実施例を示したも
のである。同図（ａ）はガラス層６．７の形成されたガ
ラス管１１を加熱、延伸する前の段階、（ｂ）は上記ガ
ラス管１１の側断面図、（Ｃ）はガラス管１１を加熱、
延伸後の形状を示したものである。

ガラス管内壁表面へのガラス層６．７の形成方法は、従
来の光フアイバ母材の製造方法（内付けＣＶＤ法）によ
って行うことができる。すなわち、ガラス管をガラス旋
盤にとりつけて回転させ、ガラス管の軸方向に沿って往
復移動する加熱源で加熱しながらガラス管の一方の端か
ら管内にＡｒ。

０２と共にガラス原料ガスを導入することによってガラ
ス層を堆積させることができる。まず（ａ）においてガ
ラス管１１を加熱源１３（通常、抵抗加熱炉、高周波誘
導加熱炉、または酸水素バーナあるいはプロパン、都市
ガφバーナ）で加熱しながら矢印１２方向、１２′方向
のいずれか一方向にあるいは同時に両方向に引張り張力
を加えて延伸する。その結果、（Ｃ）のように中央部付
近にテーバ状の領域３を有する光導波部２を作ることが
できる。

第３図は本発明の光導波部の別の実施例を示したもので
ある。（ａ）はガラス層６，７の形成されたガラス管で
１）、（ｂ）は上記ガラス管の中央部付近１４を加熱し
てテーバ状に延伸させて得た光導波部の断面図、（Ｃ）
は（ｂ）の光導波部の矢印Ａ、Ｂ、Ｃにおける断面内の
径方向屈折率分布を示したものである。この光導波部の
特徴は、（ｂ）に示すように、矢印Ｂ付近の径方向断面
内の中心部にクラッド部（第１図（ｂ）の１０）がない
ことにある。その結果、ヨり均一な光分配を実現させる
ようにしたものである。この光導波部を作るには、（ａ
）に示すように、クラッドガラス層７をガラス管の両端
から中央部１４に行くにしたがってそのガラス層の厚さ
を除徐に薄くするように形成させればよい。このよ２な
形成方法は従来の内付けＣＶＤ法によって容易に達成で
きる。

第４図は本光男の光スターカプラの別の実施例を示した
ものである。同図（ａ）は光スターカプラの軸方向断面
図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ、Ｂ、Ｃの部分の径方向、
Ｖｒ面図、（Ｃ）は（ａ）の光導波部の矢印Ａ、Ｂ。

Ｃで示した部分の径方向断面円屈折率分布、を示したも
のである。これは光ファイバを第１のコアガラス１１６
上に２０本、第２のコアガラス層１５上に１２本、それ
ぞれ同心円状に配置させた構造の光スターカプラである
。７は第１のクラッドガラス層、１６は第２のクラッド
ガラス層であり、それらの屈折率はたとえば（Ｃ）のよ
うに設定される。

すなわちコアガラス層の屈折率よりも低ければよく、ガ
ラス管５の屈叶率と等しくても、あるいは異なっていて
もよい。（ｂ）の矢印Ｂで示した部分の径方向断面内で
はコア部１８とクラッド部１７からなるステップ型光フ
ァイバ構成になっている。

したう；りて、たとえば入力用光ファイバ束１の中の１
本の光ファイバ１′から出射した光は出力用光ファイバ
束４の各々の光フアイバ内へ等分配される。同様に１“
の光ファイバから出射した光も出力用光フアイバ内へ等
分配される。このように多重同心円状に光ファイバを配
置させる構成にしておけば小型、簡易構造で分配数の大
きな光スターカプラを実現し得ることがわかる。

以上のように、本発明の製造方法による光スターカプラ
は光が最も伝搬し易い形の円筒あるいは円柱形状のもの
であるため、光の混合、分配変換が用意であシ、シかも
対称形であるために、分配バラツキがほとんどない。ま
た従来の光ファイバにねじυを加えて融着、延伸して得
る光スターカプラのように製造歩留シの悪さ、加工のむ
ずかしさがなく、量産し易い。さらに従来のスラブ導波
路型光スターカプラと比較しても大幅に小型にでき、か
つ分配バラツキ、挿入損失の面でもすぐれている。

本発明は上記実施例に限定されない。たとえばガラス管
５は多成分系のガラス管（例二バイレックス）でもよい
。コア部およびクラッド部の屈折率は平坦特性以外にな
だらかな分布のものでもよい。中空ガラス管の中空部１
９は任意の材質（たとえばガラス、高分子材料、金属な
ど）でつめものをし、中実化してもよい。入力用と出力
用光ファイバの数量は等しくなくてもよい。

さらに第１図および第４図において、矢印Ｂで示した中
央部を径方向に切断し、切断した光導波部２の切断面に
光ファイバを接続すれば、１対ｎ（ｎ；出力用光ファイ
バの数量）の光アターカプラを作ることができる。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば次のような効果がある。

（１）テーバ状に構成された中央部の断面形状が円筒形
状からそのまま円柱形状に徐々に変換され、ふｆｃたび
徐々に円筒形状にもどされる構造で、かつまったく対称
構造に構成されているので、各入力光ファイバ内から出
射した光は各出力光ファイバ内へ均等に光分配される。

（２）気相化学反応を利用して光の伝搬するガラス層を
形成するので極めて低吸収損失、低散乱損失の光スター
カプラを実現することができる。

（３）従来法に比し、小型、簡易で加工が容易であり、
また量産し易い。

【図面の簡単な説明】

第１１凶、第４図は本発明の光スターカプラの実施例、
第２図は本発明の光スターカプラの光導波部の夷遣方法
の実櫂例、第３図は本発明の光スターカプラの光導波部
の別の実施例、をそれぞれ示す。 １・・・入力用光ファイバ束、２・・・光導波部、３．
３’・・・光導波部のテーパ部、４・・・出力用光ファ
イバ束、５・・・中空ガラス管、６．１５・・・コア用
ガラス層、７．１６・・・クラッド用ガラス層、８，１
０．１７・・・クラッド部、９．１８・・・コア部、１
１・・・ガラス層の形成された中空ガラス管、１２．１
２’・・・引張シ張力を加える方向、１３・・・加熱源
、１４・・・中空ガラス管の中央部、１’、１“　４′
、４／／・・・−二 ７１　図 某　２２ Ｑλン （ｂ） 第　３　口 ペ　Ａ　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．５ＩＯｚを主成分とする中空ガラス管の内壁面にそ
   のガラス管の屈折率よシも高いコアとなるガラス層とそ
   のガラス層の上にそのガラス層の屈折率よりも低いクラ
   ッドとなるガラス層を一組かあるいは順次複数組形成さ
   せたガラス管の長手方向の中央部付近を伸延してその中
   央部のガラス管断面が中実になるようにテーパ状に構成
   することを特徴とする光スターカブ２の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光スターカプラの製造
   方法において前記中空ガラス管の両端から中央部に行く
   にしたがってそのガラス層の厚さを徐々に薄くする。よ
   うに形成させることを特徴とする光スターカプラの製造
   方法。 ３、特許請求の範囲第１項記＠め光スターカプラにおい
   て、テーパ状に延伸された中央部を切断し、その切断部
   に光ファイバを接続することを特徴とする光スターカプ
   ラの製造方法。