JPS6120005A - 定偏波光フアイバ結合線路の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、定偏波光ファイバ結合線路の製造方法に関
する。

（ロ）従来技術 定偏波光ファイバ結合線路は、光の偏波面を保存する性
質を持たせた低損失で長尺なファイバ型結合線路である
が、従来の製造方法では長尺な定偏波光ファイバ結合線
路を作ることは困難であり、単に比較的短い定偏波光フ
ァイバ結合器が作られていたに過ぎない。すなわち、た
とえば、第２図に示すようにＤ型ファイバを用いる場合
には、まずＭＣＶＤ法（内封は化学気相堆積法）により
第２図Ａに示すような楕円コアファイバ用のプリフォー
ム５を作製する。このプリフォーム５は、出発石英管６
内にクラッド層７が形成され、このクラッド層７の中心
部分に楕円形のコア層８が形成されてなる。このプリフ
ォーム５の側面を研摩して、研摩面が第２図Ｂのように
楕円コア層８の長軸に平行な面となるようにする。そし
てこのプリフォーム５をそのまま紡糸することにより第
２図Ｃに示すような断面形状がＤ型のファイバ５１を作
る。このファイバ５１において、６１は出発石英管の部
分であり、７１はクラッド、８１は楕円コアである。こ
のＤ型ファイバ５１の結合器となる部分の被覆材を除去
し表面を弗酸でエツチングした後、第２図Ｃのようにコ
ア８１同士が接近するよう平面同士を突き合わせて配置
する。

−［−記のエツチングは、このときのコア８１同士の間
隔が、これらコア８１の間で光の結合が生じて所定の結
合特性が得られるような間隔となるよう制御される。こ
うして２本のファイバ５１を突き合わせた状態で第２図
りのようにガラスチューブ６２内に挿入し、このガラス
チューブ６２を加熱して引き伸ばすことによりガラスチ
ューブ６２を収縮させて２本のファイバ５１を固定する
とともに融着して第２図Ｅのようなファイバ５２を作製
する。この方法では、ファイバ同士を突き合わせて結合
線路を作るため、長尺の結合線路を作るのが困難であり
、また一旦ファイバ化したものを加工するため精密な作
業が要求され、コア間隔の制御も容易でない。

つぎに、従来のＰＡＮＤＡファイバを使用する方法では
、第３図Ａのようにまず２本のＰＡＮＤＡファイバ９．
９を、結合線路となる部分の被覆材を除去して配列する
。ＰＡＮＤＡファイバ９は中心部分にコア９１を有し、
このコア９１の両脇に応力付与部９２を有する定偏波光
ファイバである。顕微鏡などでファイバ９の側面から応
力付９部９２の位置を観察しながら第３図Ａのように応
力付与部９２の位置が２本のファイバ９．９で平行にな
るように配列する。配列したＰＡＮＤＡファイバ９，９
の側面に第３図Ｂに示すようにＳ　ｉ　Ｏｘ系ガラス微
粒子９３を薄く堆積し、加熱する。すると第３図Ｃのよ
うに２本のファイバ９．９は融着されて融着部９４がで
きる。この融着部９４を加熱しつつ支持台を移動して融
着部９４を図の矢印方向に引っ張ってテーバ状に延伸す
る。この延伸によって第３図りのようにファイバ外径の
小さな小径部９５ができ、この小径部９５では、コア径
も小さくなって光電界の広がりが増し、２つのコア間に
光結合が生じる。この製造方法にあっても、長尺化は困
難であり、加工精度が要求され、コア間隔の制御は容易
でない。

（ハ）目的 この発明は、容易に長尺化可能であり、しかもコア間隔
の制御も容易な、定偏波光ファイバ結合線路の製造方法
を提供することを目的とする。

（ニ）構成 この発明によれば、基本的にＭＣＶＤ法が採用され、ま
ず、出発石英管の内壁面にクラッド層を形成し、つぎに
このクラッド層の内壁面に応力付与層を形成し、さらに
この応力付与層の周方向両側部分をエツチングすること
により該応力付与層を周方向に２つの部分に分離させ、
その後これら分離した応力付与層の内壁面に再びクラッ
ド層を形成するとともにこのクラッド層の内壁面にコア
層を形成し、このコア層の、上記応力付与層をエツチン
グした部分とは略直角な周方向両側部分をエツチングす
ることにより該コア層を周方向に２つの部分に分離させ
、これら分離したコア層の内壁面に再々度りラッド層を
形成し、その後コラプスして中実化することにより同一
クラッド内に２つの応力付与層と２つのコア層とを有す
るプリフォームを形成し、さらに、このプリフォームを
紡糸しファイバ化して、定偏波光ファイバ結合線路を製
造する。

（ホ）実施例 第１図において、まず、ＭＣＶＤ法により出発石英管（
外径２４ｍｍ、厚さ１　、７ｍｍ　、長さ５００ｍｍ）
１の内壁面にバリア層として５ｉ０２層（図示しない）
を付けた後、その内壁面にファイバを低損失にするため
のクラッド層２１を設ける（第１図Ａ参照）、バリア層
の形成は、原料ガスとしテＳ　ｉ　ＣＩ　４を使用しく
流量５６０ｍｇ／ｍ１ｎ）、補助ガスとして０２を流し
ながら（流量１　、５１７ｍ１　ｎ）　、酸水素バーナ
で加熱しくバーナ温度１８００℃、石英管ｌの軸方向へ
のバーナの移動速度７８ｍｍ／ｍｉｎ、石英管ｌの回転
速度５０回／ｍ１ｎ）反応を起させてＳ＋０２の微粒子
を石英管の内壁に堆積させ（堆積口ｅ！！３回）、これ
をガラス化させて行なった（できたバリア層の厚さは１
１ルｍ）、クラッド層２１はＳＩＯ□−ＦＰａＯｓ層で
あり、屈折率がｓｈｏ、と同じか低くなるようにされる
。５ＩＯ２の原料ガスとして５ｉＣ１４を使用しく流量
５６０ｍｇ／ｍｉ　ｎ）、弗素の原料ガスとしてＳＦ、
を使用しく流量０．５ｃｃ／ｍ１ｎ）。

Ｐ、Ｏ，の原料ガスとしてＰＯＣｌ　、を使用しく流１
１１ｃｃ／ｍ１ｎ）、補助ガスとして０２を流しながら
（流量１　、６１７ｍ１　ｎ）　、酸水素バーナで加熱
しくバーナ温度１７３０℃、石英管ｌの軸方向へのバー
ナの移動速度１３３ｍｍ／ｍｉｎ、石英管１の回転速度
５０回／ｍ１ｎ）反応を起させて微粒子をバリア層の内
壁に堆積させ（堆積回数７０回、堆積時間４時間３０分
）、これをガラス化させて厚さ０．７ｍｍのクラッド層
２１を形成した。

つぎに、このクラッド層２１の内壁面に第１図Ｂのよう
に応力付与層３１を設ける。この応カイ・］与層３１は
５ｉ０１　　Ｂ２０ｘ　　ＧｅＯ２系ガラスからなり、
その屈折率は周囲のクラッド層２１と同じか低めとする
。Ｂ、Ｏ，とＧｅｍ２の濃度が高い程熱膨張係数の差が
大きくなり、コアに対する応力複屈折が増加する。Ｓ　
Ｉ　０２の原料ガスとして５ｉＣ１４を使用しく流量５
６０　ｍ　ｇ　／　ｍ１ｎ）、Ｂ２０．の原料ガスとし
てＢＢｒ、を使用しく流量３５０ｍｇ／ｍ１ｎ）、Ｇｅ
ｍ、の原料ガスとしてＧｅＣ１４を使用しく流量２７０
ｍｇ／ｍ１ｎ）、酸水素バーナで加熱しくバーナ温度１
７００°Ｃ１石英管ｌの軸方向へのバーナの移動速度１
３５ｍｍ／ｍ　ｉ　ｎ、石英管１の回転速度５０回／ｍ
１ｎ）反応を起させて微粒子をクラッド層２１の内壁面
に堆積させ（堆積回数７０回、堆積時間４時間３０分）
、これをガラス化して厚さ１ｍｍの応カイ・１与層３１
を形成した。

このように応力付与層３１を内付けした後、石英管ｌの
回転を止め、第１図Ｃに示すように石英管ｌの周方向両
側から酸素炎で加熱する（バーナ温度１７６０℃）こと
により石英管ｌの軸心に対称な位置にヒートゾーンを作
り、バーナを軸に沿って移動させる（移動速度１００ｍ
ｍ／ｍ１ｎ）とともに石英管１の中空部内にＳＦ、を流
して（流１１５０ｃｃ／ｍ１ｎ）気相エツチングを行な
い（エツチング時間５時間）、応力付与層３１を完全に
取り除いた部分３２．３２を形成して、応力付与層３１
を周方向に２つに分離する。

つぎにこの２つに分離させられた応力付与層３１．３１
の内壁面に第１図りのようにクラッド層２２を形成する
。このクラッド層２２はコアと応力付与層３１とを離隔
させるために設けられるもので、離隔距離がコアの半径
の２倍以上となるようクラッド層２２の厚さを調整する
。このクラッド層２２は、５ｉ０２−Ｆ−Ｐ２０ｓ層で
あり、その屈折率は外側のクラッド層２１と同じか多少
低くなるようにする。５ｉＣ１４流量５６０ｍｇ／　ｍ
　ｉ　ｎ　、　Ｓ　Ｆ　ｍ流量０．５ｃｃ／ｍｉｎ、Ｐ
ＯＣｌ、流１１ｃｃ／ｍｉｎ、０２流量１．６１７ｍ１
ｎ、バーナ温度１７３０℃、バーナの軸方向移動速度１
３３ｍｍ／ｍ　ｉ　ｎ　、石英管１の回転速度５０回／
ｍｉｎ、堆積回数３回の条件で形成し、厚さ０．０６　
ｍｍのクラッド層２２を得た。

さらにこのクラッド層２２の内壁面に第１図Ｅのように
コア層４１を形成する。このコア層４１はＳ　＋１０２
−Ｇｅ、ガラスからなり、その屈折率を周囲のクラッド
層２２より高くする。Ｓ＋ＣＩＡ流量２４０ｍｇ／ｍｉ
ｎ、ＧｅＣＩｎ流量６５ｍｇ／ｍｉｎ、バーナ温度１７
８０℃、バーナの軸方向移動速度１０５ｍｍ／ｍｉｎ、
石英管ｌの回転速度５０回／ｍｉｎ、堆積回数ｌＯ回で
形成し、厚さ０．０７５ｍｍのコア層４１を得た。

つぎに、再度石英管ｌの回転を止め、第１図Ｆに示すよ
うに石英管ｌの周方向両側（第１図Ｃの場合とは周方向
に略直角な角度だけ回転した方向での両側）から酸水素
炎で加熱する（バーナ温度１７８０″Ｃ）ことにより石
英管ｌの軸心に対称な位置にヒートゾーンを作り、バー
ナを軸に沿って移動させる（移動速度１０５ｍｍ／ｍ１
ｎ）とともに石英管１の中空部内にＳＦ、を流して（流
量５０ｃｃ／ｍ１ｎ）気相エツチングを行ない（エツチ
ング回数２２回）、コア層４１を完全に取り除いた部分
４２．４２を形成して、コア層４１を周方向に２つに分
離する。

さらに、この２つに分離させられたコア層４１．４１の
内壁面に第１図Ｇのようにクラッド層２３を形成する。

このクラッド層２３はＳｉｎ。

Ｆｒｌｅｓ層であり、その屈折率は外側のクラッド層２
２と同じか多少低くなるようにする。

５ｉＣＩ４流量１８０ｍｇ／ｍｉｎ、ＳＦ、流量０．５
ｃｃ／ｍｉｎ、ＰＯＣ１ｘ流量１ｃｃ／ｍｉｎ、０２流
量１　、３１７ｍｆ　ｎ　、バーナ温度１７５０　’０
　、バーナの軸方向移動速度１０５ｍｍ／ｍｉｎ、石英
管１（７）回転速度５０回／ｍｉｎ、堆積回数１回で、
厚さ５ｐｍのクラッド層２３を得た。

このようにして各層が内付けされた石英管ｌをコラプス
して中実化してプリフォームを作製し、このプリフォー
ムを紡糸装置にかけてファイバ化すれば、第Ｉ図Ｈに示
すような断面の定偏波光ファイバ結合線路が得られる。

この定偏波光ファイバ結合線路は、第１図Ｈに示すよう
に、出発石英管ｌの内側に形成された１つのクラッド２
（第１図Ｇの３つのクラッド層２１．２２．２３がコラ
プスおよび紡糸の工程を経て１つのクラッド２を形成す
るようになる）内の中心部付近に位置する２本の！１−
いに平行なコア４．４と、このコア４．４を通る面に対
して略対称な位置に設けられた互いに平行な２本の応力
付与部３．３とを有してなる。

上記の方法によって製造する場合、コア４．４の直径は
コア層４１を形成する（第１図Ｅ）際の堆積回数と、コ
ア層４１をエツチングする（第１図Ｆ）際のエツチング
回数を調整することにより簡単且つ確実に制御できる。

また、コア４．４１＋１１の間隔の制御は、最後に内付
けするクラッド層２３（第１図Ｇ）の厚さを調整して行
なうので、このクラッド層２３を内付けする際の原料ガ
スである５ＪＣＩ４の流星を変えることにより容易にｎ
つ確実に制御可能である。

この定偏波光ファイバ結合線路では、同一クラッド２内
に配列された互い平行な２本のコア４．４に対して、こ
のコア４．４を通る面に対して略対称な位置に設けられ
た互いに平行な応力刊ケ部３．３により非軸対称な応力
による複屈折をかえ、伝搬定数差を生じさせることによ
り、偏波面を保存した光が伝搬させられる。平行な２木
のコア４．４により構成される２本の導波路間において
は、一方のコアに光を入射した場合、伝搬中に結合が生
じ、光が他方のコアに移動する現象が生じる。結合線路
内を伝搬する光はこの現象のため２つのコア４．４間を
往復しながら伝搬するのであるが、このコア４．４には
偏波面保持特性があるため、一方のコアに主軸に沿った
直線偏波光を入射すると、結合を起して他方のコアに移
動した後にも直線偏波を維持する。

なお、コア４．４は周囲のクラッド２よりも屈折率が大
きな合成ガラスからなり、コア４，４の周囲を覆うクラ
ッド２はコア４．４よりｈ７ｉ折率が低い合成ガラスか
らなり、応力伺ｌ一部３．３は熱膨張係数が周囲のクラ
ッド２を構成する合成ガラスより大きな合成ガラスから
なればよいので、石英管ｌの内壁面に各層を内付は際の
ドーパント等は上記の実施例以外のものを採用すること
も可能である。

（へ）効果 この発明によれば、ＭＣＶＤ法による母材作製過程に気
相エツチングを取り入れることにより、定偏波光ファイ
バ結合線路用プリフォームを作ることができるので、製
造が簡単であり、一連の製造工程で作製できる。また、
従来の製造方法で必要であった精密な作業は不必要にな
り、低損失で長尺な定偏波光ファイバ結合線路を製造で
きる。

さらに、結合特性を決定する要因の１つであるコア間隔
など、構造パラメータの制御は内付けする各層の堆積量
とエツチング量とによって制御でき、原料ガスの流量な
どで簡単且つ確実に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１１ＮＡ−Ｈはこの発明の一実施例の各製造工程を示
す断面図、第２図Ａ−Ｅは従来の製造方法を示す断面図
、第３図Ａ−Ｄは他の従来の製造方法を示す斜視図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）出発石英管の内壁面にクラッド層を形成する工程
   と、このクラッド層の内壁面に応力付与層を形成する工
   程と、この応力付与層の周方向両側部分をエッチングす
   ることにより該応力付与層を周方向に２つの部分に分離
   させるエッチング工程と、これら分離した応力付与層の
   内壁面にクラッド層を形成する工程と、このクラッド層
   の内壁面にコア層を形成する工程と、このコア層の、上
   記応力付与層をエッチングした部分とは略直角な周方向
   両側部分をエッチングすることにより該コア層を周方向
   に２つの部分に分離させるエッチング工程と、これら分
   離したコア層の内壁面にクラッド層を形成する工程と、
   コラプスして中実化することにより同一クラッド内に２
   つの応力付与層と２つのコア層とを有するプリフォーム
   を形成するコラプス工程と、このプリフォームを紡糸し
   ファイバ化する紡糸工程とからなる定偏波光ファイバ結
   合線路の製造方法。