JPS61107203A - 光分配回路およびその製造方法 - 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およびその製造方法に関
する。

〔発明の背景〕

光フアイバ伝送技術の急速な進展にともない、電子計算
機−電子計算機間や電子計算機一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ブラは必須のデバイスである。

従来、光スターカプラの代表例として第７図に示すパイ
コニカルテーパ型がある（柳井久義編「光通信ハンドブ
ック」朝食書店発行１９８２年９月１−日、初版第１刷
の３２４〜３２５頁参照）。

これは、多数本の光ファイバ１を１箇所でまとめ。

加熱しながらひねりを加えて融着し、その中央部にテー
パ状領域５を形成することにより、入力用光ファイバ（
テーパ状領域５の左側）からの光信号を複数本の出力用
光ファイバ（テーパ状領域５の右側）に分配するもので
ある。なお、第７図中、矢印は光信号の進行方向を示す
。この光ファイバの加熱源として、通常、酸水素バーナ
、電気炉が用いられる。しかし、酸水素バーナを用いる
方法は、非常に簡単に昇降温ができるので、短時間に作
業を終えることができるが、バーナの風圧、火炎温度、
外乱などによってひねり・融着・延伸部５の形状が変形
しやすい、すなわち、上記ひねり・融着・延伸部５の形
状制御はほとんど不可能であり、非常に歩留りが悪く、
再現性、量産性に問題がある。Ｗｌ電気炉用いる方法は
上記外乱を抑制できるが、昇降温が非常にゆっくりであ
るので、昇降温中に光ファイバが余計な変形を生じると
いった問題点がある。以上のように、従来方法では良好
な光学特性を歩留り良く作ることは困難である。また歩
留りが非常に悪いので低コスト化も困難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記のような問題点を解決するととも
に機械的振動や衝撃に対して安定な光分配回路およびそ
の製造方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、前述のひねり・融着・延伸部の両側に
ひねり部又はひねり・融着部（以下「ひねり部」という
）を設け、かつこのひねり・融着・延伸部及びひねり部
を樹脂でおおう構成としたものである。ひねり部を設け
ることによってバラツキの少ない良好な光学特性を得る
ことができ、また樹脂でおおうことによって機械的に安
定した光分配回路を得ることができる。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の光分配回路の実施例を示す。

これは入力ポートファイバが２．出力ポートファイバが
その２×２ボ一ト形光分配回路の実施例である０石英ガ
ラス管８の中に、ひねり・融着・延伸部７．ひねり部６
ａ、６ｂを有し、石英ガラス管８と上記光ファイバとの
間に樹脂１００が充填されている。はた石英ガラス管８
の両端部には接着剤９が封止され、石英ガラス管８と光
ファイバｌａ、ｌｂが固定されている。入出力ポートフ
ァイバｌａ、ｌｂは被覆材４（たとえばシリコーン、あ
るいはシリコーンとナイロン）付き光ファイバである。

１３０は上記被覆材４をはく離したガラスファイバであ
る。１１０ａ、１１０ｂは石英ガラス管８内に樹脂１０
０を充填するための穴である。この樹脂１００を充填す
ることにより機械的振動や＊＊に対して光学特性の変動
（光出力の変動）や光ファイバの破断を防ぐことができ
る。樹脂１００には、硬化時に熱収縮が小さく、かつ低
温で硬化し易く、弾性状のものが緩衝効果があるのでよ
い、そして、ガラスファイバ外周表面に接触するので、
透過率の良い材質でなければならない、好ましい材質と
しては、シリコーンゴム（たとえば信越化学説）ＫＥ　
１０３　ＲＴＶ、　ＫＥ１０６ＬＴＶなど）、フッ素系
のゴムなどのゴム物質や、シェリー状物質（たとえば、
ポリブテン、軟ポリブテン、金属石英グリースなど）、
紫外線硬化樹脂たとえばウレタンアクリレート、エポキ
シアクリレートなど）、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）などである。

接着剤９には、熱可塑性、熱硬化性、エラストマー、混
合型などの種類のものを使える。

第２図は本発明の光分配回路の別の実施例である。これ
は半割り石英ガラス管１２０内に、ひねり・融着・伸延
部７．ひねり部６ａ、６ｂを配置させ、それを樹脂１０
０でおおった構成である。

第３図は本発明の光分配回路の別の実施例である。これ
は第２図の樹脂１００を充填した半割り石英ガラス管１
２０の上に補強材１３０（たとえば、樹脂、接着剤、金
属材など）を設けた構成である。第２図および第３図に
おいて、半割り石英ガラス管１２０の代わりに、Ｕ型ガ
ラス容器、あるいは単なる板ガラスでもよい、このよう
に容器の上面が開放状態になっていると、第１図の中空
ガラス管８に比して次のような利点がある。第１図の場
合には樹脂１００を気泡の発生なく中空ガラス管内に充
孝するのに、真空脱泡などの余分な工程が必要になり、
樹脂注入に細心の注意が必要である。また被覆材付き光
ファイバの外径は０．３ｍ以上であるので、光ファイバ
の数量が数１０本以上になると光ファイバ束の外径が太
く（散開以上）なり、中空ガラス管の内径も上記光ファ
イバ束を挿入し易いようにするために太くしなければな
らない。これ゛に対し、容器の上面が開放していれば、
容易に光ファイバ束を挿入することができる。また、樹
脂、接着剤の充填も容易である。

さらに、第４図のように入出力ポートファイバ束はその
両端部付近をあらかじめ接着剤、あるいは被覆材１４０
で固定し、樹脂１００でおおう構成でもよい。

すなわち、後で述べる第５図の方法でひねり部、ひねり
・融着・延伸部を形成後、半割りガラス管１２０の内面
に樹脂１００が接着しない材質のシ’　　　　　　　−
ト（たとえばテフロンシート）をしいて上記ひねり部、
ひねり・融着・延伸部を樹脂１００でおおうようにすれ
ば第４図の光分配回路を実現することができる。第４図
の構成は、やわらかい樹脂１００でおおわれているので
、光分配回路自身を曲げることもでき、狭いスペースに
配置させる場合には有利な構成である。なお樹脂１００
の上にさらに補強用の別の樹脂を被用してもよい。

第５図は本発明の光分配回路の製造方法の実施例を示す
図である。半割り石英ガラス管１２０はサポート２３ａ
、２３ｂで支持され、その半割り石英ガラス管１２０内
に光ファイバ束が配置されている。そして酸水素バーナ
−５で半割り石英ガラス管１２０を加熱し１間接的に光
ファイバ束の加熱を行なわせるようにしである。ひねり
・融着・延伸工程は、入力ポートファイバーａの一端へ
光源１９（たとえばＨｅ　−Ｎ　ｅレーザ光源）の光を
入射させ、出力ポートファイバのファーフィールドパタ
ーン２０ａ、２０ｂをスクリーン２１上に照射させ、そ
のファーフィールドパターン光量）□ を観測しながら行なう＊　ｌｌａ、ｌｌｂは光ファイバ
束を固定するチャックであり、１２はチャックｌｌｂを
矢印１４の方向（光ファイバーａ。

１ｂの軸を中心として回転させる方向）に回転させる回
転機構、１３はチャックｌｌｂおよびチャック回転機構
１２を支持し、かつベース１０上を光ファイバの軸方向
（矢印１６方向）へ移動するチャック移動機構である。

まず、チャック１１ａ。

１１ｂに光ファイバ束を固定し、チャック回転機構１２
を駆動させて、矢印１４方向へ回転させ。

光ファイバ束に数回ひねりを加える。ついで酸水素バー
ナ１５で半割りガラス管１２０を加熱し。

光ファイバ束を軟化させる。それと同時にチャック移動
機構１３を駆動させて矢印１６方向に移動させる。移動
しながら必要に応じて矢印１４方向にチャック回転機構
を駆動させてもよい、そして、ファーフィールドパター
ンの光量が等しくなった段階（ホトダイオード、光パワ
ーメータなどで検出）で矢印１６方向への移動を中止し
、かつ酸水素バーナの火を消す。次に、半割りガラス管
１２０の両端部に接着剤を入れ、半割りガラス管１２０
と光ファイバ束を固定する。その後で、この半割りガラ
ス管１２０内に樹脂を充填し、第２図の構成の光分配回
路を完成させる。接着剤、樹脂の充填が容−易であり、
接着剤、樹脂内に気泡が混入することがほとんどない、
また本発明の光分配回路はあらかじめ光ファイバ束にひ
ねりを加えて、光ファイバ束の外径を円形に近づけてか
ら加熱し、ひねり・融着・延伸を行なうので、ひねり・
融着・延伸部の光ファイバのコア形状は、加熱前の光フ
ァイバのコア形状とほぼ相似形であるので、入射モード
により結合特性が変わりにくい特徴がある。特にシング
ルモードファイバ用光分配回路を構成した場合に、出力
ポートファイバの出射偏波特性が入射偏波特性を保存し
易い構成となる。また、本発明の光分配回路の製造方法
は間接加熱法であるので、ひねり・融着・延伸部の形状
が酸水素バーナの風圧、火炎、外乱などによって変動し
ない、そのため、上記形状を精密に制御できるので、分
配バラツキ、挿入損失を極めて小さく抑えることができ
る０本発明の光分配回路の挿入損失りは、ポート数をｎ
とすると、Ｌ＝ｉ＝ｌＱＩ２０ｇｚａｎ（ｄＢ）でほぼ
近似することができた０分配バラツキも延伸長さに依存
しており、それを閤オーダで制御することにより、はぼ
ＯｄＢまでにすることができた。そして、機械的振動や
しようげき試験に対する光学特性の変動を調べた。まず
振動は。

１０〜５５Ｈｚ、全振幅１．５ｍ、２方向各４時間に対
し、挿入損失変動幅り、＝０．０４ｄＢ　、分配バラツ
キ変動幅ΔＬ、＜０．１ｄＢであった。

＊ｍは、１ｏＯＧ２方向各１０回に対し、　ＬＩ、＜０
．２ｄＢ、ΔＬ、　＜０．１５　ｄ　Ｂであった。また
温度サイクルは一２０℃〜＋８０℃、１０サイクルに対
し、Ｌ　ｏ　＜　０　、４　ｄ　Ｂ　、ΔＬ、＜０．３
ｄＢであり、樹脂を充填する前に比し、大幅に改善でき
た。なお、樹脂と、してシリコーン（前述のＫＥ−１０
３ＲＴＶ）を充填したことによる挿入損失りの増加量は
０．２　ｄ　Ｂ　以下であった。

本発明は上記実施例に限定されない、たとえば。

容器８，１２０は石英ガラス以外に、屈折率制御用ドー
パントを含んだ石英系ガラスでもよい、光ファイバは多
成分系のガラスファイバでもよいが。

その場合には上記容器８，１２０は多成分系のガラスで
構成してもよい、第５，８図のベース１０は水平配置以
外に、斜め傾斜、垂直配置でもよい。

人、出力ポート数ｎは２〜百数十でもよい、接着剤、樹
脂の硬化には熱源を用いて硬化させてもよい、また１本
発明は等分配形以外に、分配比を異ならしめた分岐回路
、たとえば２Ｘ２ポート形で分配比を０．８対０．２，
０．９対０．１などのように異ならしめた分岐回路にも
適用できる。これは延伸長さを制御することにより実現
できる。第６図にその実験結果の一例を示す。これは２
Ｘ２ポ一ト形光分配回路の実験結果であり、延伸長さに
より、分配比を変えられることがよく示されている。光
ファイバはＧＩ型、コア径は５０μｍ、外径は１２５μ
ｍ、Δｎは１％である。加熱源には酸水素バーナ以外に
電気炉、高周波加熱炉なども使える。

〔発明の効果〕

ニア 以上述べたように、本発明によれば、光畠力の　　　　
　′バラツキが小さく、機械的振動や衝撃に対して安定
な光分配回路を得ることができる。また温度変動に対し
ても良好な特性を有している。さらに。

ボート数ｎが非常に多くなっても一貫プロセスで容易に
作ることができ、大幅な低コスト化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はそれぞれ本発明の光分配回路の実施例
、第５図は本発明の光分配回路の製造方法の実施例、第
６図は本発明の光分配回路の実験結果の一例、第７図は
従来の光分配回路を示す図である。 １．４ａ、ｌｂ・・・光ファイバ、６ａ、６ｂ・・・ひ
ねり部、７・・・ひねり・融着・延伸部、８・・・中空
ガラス管、９・・・接着剤、ｌｌａ〜ｌｌｆ・・・チャ
ック、１２・・・チャック回転機構、１３・・・チャッ
ク移動機構、１５・・・加熱源、１００・・・樹脂、１
２０・・・半割りガラス管、１１０ａ、１１０ｂ・・・
樹脂注入穴。 １３０・・・補強剤、２０ａ、２０ｂ・・・ファーフィ
ールドパターン、２１・・・スクリーン、１９・・・光
源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ファイバ束の中央部にひねり・融着・延伸部を有す
   る光分配回路において、上記ひねり・融着・延伸部の両
   側にひねり部を有し、上記ひねり・融着・延伸部及びひ
   ねり部を樹脂でおおつたことを特徴とする光分配回路。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記樹脂の外表面
   の一部又は全部がガラス材でおおわれていることを特徴
   とする光分配回路。 ３、光ファイバ束にひねり部を形成する工程と、加熱源
   を用いて上記光ファイバ束にひねり・融着・延伸部を形
   成する工程と、上記ひねり部及びひねり・融着・延伸部
   を樹脂でおおう工程とからなる光分配回路の製造方法。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記ひねり・融着
   ・延伸部を形成する工程には、前記光ファイバ束をガラ
   ス材を介して間接的に加熱する工程を含むことを特徴と
   する光分配回路の製造方法。