JP2001010838A - 光ファイバの溶融バンドルを含む物品の製造方法 - Google Patents
光ファイバの溶融バンドルを含む物品の製造方法Info
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数本の光ファイバを結合する方法、および
それらにより製造された物品、たとえば光ファイバ増幅
器、カプラ、スプリッタ、クラッド層ポンプファイバレ
ーザを提供すること。 【解決手段】 本発明は、光ファイバの溶融バンドルを
含む物品（たとえば光ファイバ増幅器、あるいはレー
ザ）の製造方法を具体化することである。本発明の方法
は、光ファイバのバンドルを用意するステップと、この
光ファイバのバンドルを加熱して溶融状態の光ファイバ
のバンドルが得られるようにするステップを含む。重要
なことは、本発明の方法は、加熱ステップの前にガラス
プリカーサ材料を、前記の光ファイババンドルに加える
ことである。
それらにより製造された物品、たとえば光ファイバ増幅
器、カプラ、スプリッタ、クラッド層ポンプファイバレ
ーザを提供すること。 【解決手段】 本発明は、光ファイバの溶融バンドルを
含む物品（たとえば光ファイバ増幅器、あるいはレー
ザ）の製造方法を具体化することである。本発明の方法
は、光ファイバのバンドルを用意するステップと、この
光ファイバのバンドルを加熱して溶融状態の光ファイバ
のバンドルが得られるようにするステップを含む。重要
なことは、本発明の方法は、加熱ステップの前にガラス
プリカーサ材料を、前記の光ファイババンドルに加える
ことである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイババンド
ル（束）の形成方法に関し、特に、このような光ファイ
バを含む物品（例、光ファイバ増幅器、レーザ）の製造
方法に関する。
ル（束）の形成方法に関し、特に、このような光ファイ
バを含む物品（例、光ファイバ増幅器、レーザ）の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイババンドルは、様々な光アプリ
ケーション、たとえば光ファイバ増幅器、カプラ（結合
器）、スプリッタ（分離器）、クラッド層ポンプファイ
バレーザで用いられている。代表的なアプリケーション
においては、光ファイババンドルは、複数のダイオード
光ソースから二重クラッドファイバデバイスの内側クラ
ッド層へ光を結合するのに用いられている。これらの光
ファイババンドルは、個々の光ファイバを溶融すること
により、たとえば、通常、バンドルにテーパを付けるこ
とにより製造され、そして光学強度を増加させている。
ケーション、たとえば光ファイバ増幅器、カプラ（結合
器）、スプリッタ（分離器）、クラッド層ポンプファイ
バレーザで用いられている。代表的なアプリケーション
においては、光ファイババンドルは、複数のダイオード
光ソースから二重クラッドファイバデバイスの内側クラ
ッド層へ光を結合するのに用いられている。これらの光
ファイババンドルは、個々の光ファイバを溶融すること
により、たとえば、通常、バンドルにテーパを付けるこ
とにより製造され、そして光学強度を増加させている。
【０００３】複数の光ファイバを単に溶融して（溶かし
て）、バンドルに形成することは、比較的簡単である。
しかし、高い光学出力を有するような光ファイババンド
ルを高い歩留まりで製造することは通常困難である。溶
融した光ファイババンドルと、高い光学スループット
（効率）を有する物品を、信頼性高く製造する方法を得
ることが望ましい。本発明はこのような製造方法および
このような製造方法によって得られた物品を開示する。
て）、バンドルに形成することは、比較的簡単である。
しかし、高い光学出力を有するような光ファイババンド
ルを高い歩留まりで製造することは通常困難である。溶
融した光ファイババンドルと、高い光学スループット
（効率）を有する物品を、信頼性高く製造する方法を得
ることが望ましい。本発明はこのような製造方法および
このような製造方法によって得られた物品を開示する。
【０００４】２本の光ファイバを一体に溶融する技術
は、公知である。たとえば、米国特許第４４３９２２１
号、および特願平９−０１４８７３は、このような光フ
ァイバカプラの製造方法を開示し、この方法は、２本の
裸のファイバを、シリカ酸（通常ＴＥＯＳ）の水酸基に
より得られる、ゾルでもってコーティングし、その後、
このコーティングされた光ファイバを加熱して、光ファ
イバを溶かすことにより製造している。
は、公知である。たとえば、米国特許第４４３９２２１
号、および特願平９−０１４８７３は、このような光フ
ァイバカプラの製造方法を開示し、この方法は、２本の
裸のファイバを、シリカ酸（通常ＴＥＯＳ）の水酸基に
より得られる、ゾルでもってコーティングし、その後、
このコーティングされた光ファイバを加熱して、光ファ
イバを溶かすことにより製造している。
【０００５】従来の光ファイバの製造プロセスにおいて
は、２本の光ファイバをねじりあわせて、これらを緊密
に接合し、それらの端部を引っ張りながら加熱してい
た。３本以上の光ファイバを結合するためにも、同じ技
術が用いられていた。これに関しては、米国特許出願第
０８８９７１９５号と第０８９９９４２９号を参照のこ
と。米国特許第５５００９１７号と第５６８２４５３号
はそれぞれ、ガラスベースの結合用化合物を含む光学組
立体と、その組立体の製造方法を開示している。
は、２本の光ファイバをねじりあわせて、これらを緊密
に接合し、それらの端部を引っ張りながら加熱してい
た。３本以上の光ファイバを結合するためにも、同じ技
術が用いられていた。これに関しては、米国特許出願第
０８８９７１９５号と第０８９９９４２９号を参照のこ
と。米国特許第５５００９１７号と第５６８２４５３号
はそれぞれ、ガラスベースの結合用化合物を含む光学組
立体と、その組立体の製造方法を開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複数
本の光ファイバを結合する方法およびそれらにより製造
された物品たとえば光ファイバ増幅器、カプラ、スプリ
ッタ、クラッド層ポンプファイバレーザを提供すること
である。
本の光ファイバを結合する方法およびそれらにより製造
された物品たとえば光ファイバ増幅器、カプラ、スプリ
ッタ、クラッド層ポンプファイバレーザを提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本明細書において用いら
れる用語を最初に定義する。「ガラス製プリカーサ材
料」とは、加熱すると液状となり、ガラス状シリカを主
要成分として含む無機残基である。このような材料は、
コロイド状ゾルであり、ガラス状粒子がキャリア流体た
とえば水状媒体中のフュームドシリカ（fumed silica）
中で懸濁されたもの、あるいは加熱することによりシリ
カに変換するような、シリカ含有化合物である。このよ
うな化合物の例は、水ガラス（ナトリウムシリカ化合物
（sodium silicate））であり、乾燥することにより凝
縮しその後熱を加えると融解状態（vitrified）にあ
る。代表的な有機シリコン含有化合物は、テトラメチル
アンモニウムシリケート（tetramethyl ammonium silic
ate）であり、水状溶剤の蒸発により、堅い残留物を構
成する。この残留物は、加熱することにより反応しガラ
ス状フィルムを有機物質が消滅するにつれてガラス状フ
ィルムを形成する。
れる用語を最初に定義する。「ガラス製プリカーサ材
料」とは、加熱すると液状となり、ガラス状シリカを主
要成分として含む無機残基である。このような材料は、
コロイド状ゾルであり、ガラス状粒子がキャリア流体た
とえば水状媒体中のフュームドシリカ（fumed silica）
中で懸濁されたもの、あるいは加熱することによりシリ
カに変換するような、シリカ含有化合物である。このよ
うな化合物の例は、水ガラス（ナトリウムシリカ化合物
（sodium silicate））であり、乾燥することにより凝
縮しその後熱を加えると融解状態（vitrified）にあ
る。代表的な有機シリコン含有化合物は、テトラメチル
アンモニウムシリケート（tetramethyl ammonium silic
ate）であり、水状溶剤の蒸発により、堅い残留物を構
成する。この残留物は、加熱することにより反応しガラ
ス状フィルムを有機物質が消滅するにつれてガラス状フ
ィルムを形成する。
【０００８】「粒子不含有のガラスプリカーサ材料」と
は、コロイド状粒子が、意図的には添加されていないガ
ラスプリカーサ材料であり、そして、「粒子含有ガラス
プリカーサ材料」とは、コロイド状粒子が添加されたあ
るいはコロイド状粒子を形成するガラスプリカーサ材料
である。
は、コロイド状粒子が、意図的には添加されていないガ
ラスプリカーサ材料であり、そして、「粒子含有ガラス
プリカーサ材料」とは、コロイド状粒子が添加されたあ
るいはコロイド状粒子を形成するガラスプリカーサ材料
である。
【０００９】「光ファイバのほぼ平面状表面」とは、不
可否的に発生する微小の凹凸を除いて、公称上平面状態
である表面を意味する。このような凹凸は、断面が四角
形、長方形、六角形のプリフォームから引き抜かれる際
の光ファイバに固有のものである。
可否的に発生する微小の凹凸を除いて、公称上平面状態
である表面を意味する。このような凹凸は、断面が四角
形、長方形、六角形のプリフォームから引き抜かれる際
の光ファイバに固有のものである。
【００１０】本発明は、光ファイバの溶融バンドルを含
む物品（たとえば光ファイバ増幅器、あるいはレーザ）
の製造方法を具体化することである。本発明の方法は、
光ファイバのバンドルを用意するステップと、この光フ
ァイバのバンドルを加熱して溶融状態の光ファイバのバ
ンドルが得られるようにするステップを含む。重要なこ
とは、本発明の方法は、加熱する前にガラスプリカーサ
材料を、前記の光ファイババンドルに加えることであ
る。
む物品（たとえば光ファイバ増幅器、あるいはレーザ）
の製造方法を具体化することである。本発明の方法は、
光ファイバのバンドルを用意するステップと、この光フ
ァイバのバンドルを加熱して溶融状態の光ファイバのバ
ンドルが得られるようにするステップを含む。重要なこ
とは、本発明の方法は、加熱する前にガラスプリカーサ
材料を、前記の光ファイババンドルに加えることであ
る。
【００１１】本発明の一実施例によれば、ガラスプリカ
ーサ材料は、コロイド状ゾルを含む（すなわちコロイド
状粒子を含む）。本発明の第２の実施例においては、、
光ファイバのうち少なくとも２本の光ファイバは、対向
する実質的に平面状の表面を有し、ガラスプリカーサ材
料は、粒子不含有ガラスプリカーサ材料である。
ーサ材料は、コロイド状ゾルを含む（すなわちコロイド
状粒子を含む）。本発明の第２の実施例においては、、
光ファイバのうち少なくとも２本の光ファイバは、対向
する実質的に平面状の表面を有し、ガラスプリカーサ材
料は、粒子不含有ガラスプリカーサ材料である。
【００１２】本発明で用いられるコロイド状粒子の例
は、フュームドシリカ（fumed silicia ）であり、粒子
不含有プリカーサ材料の例はＴＥＯＳ（部分的に水素化
されたテトラエチルオルトシリケート）である。
は、フュームドシリカ（fumed silicia ）であり、粒子
不含有プリカーサ材料の例はＴＥＯＳ（部分的に水素化
されたテトラエチルオルトシリケート）である。
【００１３】前者のプリカーサ材料は、好ましくない
「ギャップ」を含む（あるいは含むことのある）の光フ
ァイバのバンドルとともに用いられ、公称上断面が円形
の光ファイバのバンドルとともに用いられるが、しか
し、ほぼ平面状の表面を有する光ファイバのバンドルを
除くこと意図するものではない。粒子を含有しないプリ
カーサ材料は、通常、実質的にギャップのないバンドル
で、実質的に平面状の表面領域を有する光ファイバたと
えば断面が四角形、長方形、または六角形の光ファイ
バ、あるいは断面がＤ型の形状をしている光ファイバと
ともに用いられる。粒子を含有しないプリカーサ材料
は、それらを溶融する前に光ファイバをバンドル中に保
持して、溶融バンドルを改良するよう機能する。
「ギャップ」を含む（あるいは含むことのある）の光フ
ァイバのバンドルとともに用いられ、公称上断面が円形
の光ファイバのバンドルとともに用いられるが、しか
し、ほぼ平面状の表面を有する光ファイバのバンドルを
除くこと意図するものではない。粒子を含有しないプリ
カーサ材料は、通常、実質的にギャップのないバンドル
で、実質的に平面状の表面領域を有する光ファイバたと
えば断面が四角形、長方形、または六角形の光ファイ
バ、あるいは断面がＤ型の形状をしている光ファイバと
ともに用いられる。粒子を含有しないプリカーサ材料
は、それらを溶融する前に光ファイバをバンドル中に保
持して、溶融バンドルを改良するよう機能する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、断面が円形のシングル
モードファイバを包囲する同じく断面が円形の複数の
（６本の）マルチモードファイバを有する溶融ファイバ
バンドルを製造する方法について説明する。中央部のシ
ングルモードファイバは、Ｅｒ−Ｙｂドープのシングル
モードファイバのような別のシングルモードファイバに
接続される、溶融ファイババンドルを製造する方法につ
いて説明する。しかしこれは、本発明の一実施例であ
り、本発明はこれに限定されるものではない。
モードファイバを包囲する同じく断面が円形の複数の
（６本の）マルチモードファイバを有する溶融ファイバ
バンドルを製造する方法について説明する。中央部のシ
ングルモードファイバは、Ｅｒ−Ｙｂドープのシングル
モードファイバのような別のシングルモードファイバに
接続される、溶融ファイババンドルを製造する方法につ
いて説明する。しかしこれは、本発明の一実施例であ
り、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】我々の研究成果によれば、光ファイバのバ
ンドルを介して、マルチモードの光を高効率で伝送させ
るためには、光ファイバの加熱ステップの間、光ファイ
バの変形を最小にする必要がある。一方、高い強度を得
るためには、光ファイバは、互いに一緒に溶融しなけれ
ばならないが、これはある程度の変形をもたらしていし
まう。このような我々の研究結果は、対称でかつ十分よ
く制御された変形が必要であるということを示してい
る。特にこのことは、シングルモードファイバが、バン
ドル中に存在する場合に当てはまる。その理由は、シン
グルモードの伝送は、シングルモードファイアのコア中
の変形に極端に敏感だからである。したがって、光ファ
イバのバンドルを加熱する前に、対称にしっかりと配置
する（シングルモードファイバに緊密にパッケージす
る）ことが好ましく、そして温度の分布は、光ファイバ
の長手軸方向に沿って対称であることが好ましい。
ンドルを介して、マルチモードの光を高効率で伝送させ
るためには、光ファイバの加熱ステップの間、光ファイ
バの変形を最小にする必要がある。一方、高い強度を得
るためには、光ファイバは、互いに一緒に溶融しなけれ
ばならないが、これはある程度の変形をもたらしていし
まう。このような我々の研究結果は、対称でかつ十分よ
く制御された変形が必要であるということを示してい
る。特にこのことは、シングルモードファイバが、バン
ドル中に存在する場合に当てはまる。その理由は、シン
グルモードの伝送は、シングルモードファイアのコア中
の変形に極端に敏感だからである。したがって、光ファ
イバのバンドルを加熱する前に、対称にしっかりと配置
する（シングルモードファイバに緊密にパッケージす
る）ことが好ましく、そして温度の分布は、光ファイバ
の長手軸方向に沿って対称であることが好ましい。
【００１６】我々の研究では、光ファイバのバンドル中
にしばしばギャップが存在することが見いだされた。実
験的にこれらは、光ファイバのサイズのミスマッチおよ
び／または、特定のクズ（debris）と組み合わさって、
非対称構造のバンドルが形成されることになる。
にしばしばギャップが存在することが見いだされた。実
験的にこれらは、光ファイバのサイズのミスマッチおよ
び／または、特定のクズ（debris）と組み合わさって、
非対称構造のバンドルが形成されることになる。
【００１７】このことを図１に示し、同図の円形の断面
を有する光ファイバのバンドルにおいて、シングルモー
ドファイバ１１の周囲にマルチモードファイバ１２が６
本配列され、そしてマルチモードファイバ１２同士の間
にギャップ１３が存在する。我々の観測したところによ
れば、円形の光ファイバが、互いに１μｍ以下の製造誤
差の直径を有しない場合には、ギャップが通常存在して
しまう。通常、光ファイバの直径を通常の製造環境で１
μｍの製造誤差以内に維持することは困難である。たと
えば、実質的に平面状の光ファイバのバンドルにおいて
は、ギャップは表面間の特定のクズまたは傷の存在およ
び／または、光ファイバの直径の変動に起因して存在す
る。
を有する光ファイバのバンドルにおいて、シングルモー
ドファイバ１１の周囲にマルチモードファイバ１２が６
本配列され、そしてマルチモードファイバ１２同士の間
にギャップ１３が存在する。我々の観測したところによ
れば、円形の光ファイバが、互いに１μｍ以下の製造誤
差の直径を有しない場合には、ギャップが通常存在して
しまう。通常、光ファイバの直径を通常の製造環境で１
μｍの製造誤差以内に維持することは困難である。たと
えば、実質的に平面状の光ファイバのバンドルにおいて
は、ギャップは表面間の特定のクズまたは傷の存在およ
び／または、光ファイバの直径の変動に起因して存在す
る。
【００１８】米国特許第５４０８５５４号は、光ファイ
バの一部を意図的に寸法を小さくすることにより、性能
を劣化させるギャップの形成を回避するような光ファイ
バの製造技術を開示している。しかし、これは光ファイ
バの直径の高い寸法精度を必要とすることを回避できる
ものではない。
バの一部を意図的に寸法を小さくすることにより、性能
を劣化させるギャップの形成を回避するような光ファイ
バの製造技術を開示している。しかし、これは光ファイ
バの直径の高い寸法精度を必要とすることを回避できる
ものではない。
【００１９】我々の研究開発の結果によれば、光ファイ
バのバンドルを加熱する前に、この光ファイバのバンド
ルに、コロイド状ゾルを含有するガラスプリカーサ材料
を加えるステップを含む本発明の方法により解決でき
る。
バのバンドルを加熱する前に、この光ファイバのバンド
ルに、コロイド状ゾルを含有するガラスプリカーサ材料
を加えるステップを含む本発明の方法により解決でき
る。
【００２０】本発明の方法によれば、光ファイバのバン
ドルの中のギャップが充填された溶融光ファイバのバン
ドルが得られる。これにより光ファイバ間の緊密な接触
が可能となり、その結果光ファイバは、加熱ステップの
間、互いに対称となり、その結果、高い（９０％以上
の）光スループットを有する溶融光ファイババンドルを
得ることができる。
ドルの中のギャップが充填された溶融光ファイバのバン
ドルが得られる。これにより光ファイバ間の緊密な接触
が可能となり、その結果光ファイバは、加熱ステップの
間、互いに対称となり、その結果、高い（９０％以上
の）光スループットを有する溶融光ファイババンドルを
得ることができる。
【００２１】粒子を含有するガラスプリカーサ材料を、
光ファイバの（未溶融）バンドルに追加し、この追加し
た材料を乾燥させた後、残留物を適宜の加熱ステップで
溶融する。加熱ステップの加熱温度と持続時間は、残留
物の組成と大きさに通常依存するが、従来からの経験に
より熱処理条件を決定することができる。たとえば温度
は、ＰまたはＢをドープしたＳｉＯ2の粒子に対して
は、アンドープのフュームドシリカに対するよりも、粒
子のサイズが同じ場合にははるかに低い。軟化温度以上
の光ファイバの加熱が通常必要である。
光ファイバの（未溶融）バンドルに追加し、この追加し
た材料を乾燥させた後、残留物を適宜の加熱ステップで
溶融する。加熱ステップの加熱温度と持続時間は、残留
物の組成と大きさに通常依存するが、従来からの経験に
より熱処理条件を決定することができる。たとえば温度
は、ＰまたはＢをドープしたＳｉＯ2の粒子に対して
は、アンドープのフュームドシリカに対するよりも、粒
子のサイズが同じ場合にははるかに低い。軟化温度以上
の光ファイバの加熱が通常必要である。
【００２２】コロイド状ゾルを、ＰまたはＢでドーピン
グすることは、リン酸、またはホウ酸、あるいは他の適
宜のリン、またはボロン含有の化合物内に乾燥した残留
物を有する光ファイバのバンドルを浸すことにより行わ
れる。ドーパントをゾルに追加することも本発明に含ま
れる。他のドーパントでドーピングすることも、本発明
から除かれるわけではない。
グすることは、リン酸、またはホウ酸、あるいは他の適
宜のリン、またはボロン含有の化合物内に乾燥した残留
物を有する光ファイバのバンドルを浸すことにより行わ
れる。ドーパントをゾルに追加することも本発明に含ま
れる。他のドーパントでドーピングすることも、本発明
から除かれるわけではない。
【００２３】本発明による方法を用いることにより、緊
密にパックした構造体内に円形の断面を有するファイバ
の自己整合が可能となり、そしてこの構造体が固定で
き、その結果、光ファイバをねじることは必要でなくな
る。これらの利点は、光ファイバの大きさを正確にそろ
える必要が無く、かつ光ファイバを剥いて洗浄するため
の高純度の溶剤を必要とせず、またプリカーサ材料の高
純度も必要としない。かくして、本発明の方法は、従来
の欠点を解決することができる。
密にパックした構造体内に円形の断面を有するファイバ
の自己整合が可能となり、そしてこの構造体が固定で
き、その結果、光ファイバをねじることは必要でなくな
る。これらの利点は、光ファイバの大きさを正確にそろ
える必要が無く、かつ光ファイバを剥いて洗浄するため
の高純度の溶剤を必要とせず、またプリカーサ材料の高
純度も必要としない。かくして、本発明の方法は、従来
の欠点を解決することができる。
【００２４】上に述べたように、粒子を含有するガラス
プリカーサ材料は、断面が円形の光ファイバのバンドル
に限定されるものではない。この粒子を含有したガラス
プリカーサ材料は、光ファイババンドル上にギャップが
存在する場合、あるいはこのようなギャップが存在する
可能性がある場合には、いつでも使用できる。このよう
なギャップの存在の可能性は、断面が円形の光ファイバ
のバンドルに限らず、断面が四角形、長方形、六角形、
あるいは他の形状の光ファイバのバンドルにも存在し、
そして粒子含有のガラスプリカーサ材料も、このような
バンドルに適応できる。
プリカーサ材料は、断面が円形の光ファイバのバンドル
に限定されるものではない。この粒子を含有したガラス
プリカーサ材料は、光ファイババンドル上にギャップが
存在する場合、あるいはこのようなギャップが存在する
可能性がある場合には、いつでも使用できる。このよう
なギャップの存在の可能性は、断面が円形の光ファイバ
のバンドルに限らず、断面が四角形、長方形、六角形、
あるいは他の形状の光ファイバのバンドルにも存在し、
そして粒子含有のガラスプリカーサ材料も、このような
バンドルに適応できる。
【００２５】本発明は、光ファイバのバンドルを含む物
品の製造で実現でき、そしてこの光ファイバのバンドル
は、少なくとも複数本の光ファイバの少なくとも２本
が、平面状の表面を有し、そしてこの２つの平面状表面
が互いに向き合っているような場合にも適応できる。こ
のようなバンドルの代表例（Ｄ型ファイバ５１を２本含
む）を、図５に示し、そして図６は、３本の四角形の光
ファイバを含むバンドルを示す。この両方の場合、隣接
する光ファイバの平面状表面が、互いに接触する。仮に
組み立てられたバンドルに、粒子を有さないガラスプリ
カーサ材料（代表的には、hydrolyzed：ＴＥＯＳの希釈
溶液）で追加する。隣接するファイバ間に、プリカーサ
材料が存在することにより、光ファイバは互いに接着し
て、バンドルを加熱することによりギャップ、あるいは
他の不連続点が存在せずに、光ファイバを溶融して接合
できる。
品の製造で実現でき、そしてこの光ファイバのバンドル
は、少なくとも複数本の光ファイバの少なくとも２本
が、平面状の表面を有し、そしてこの２つの平面状表面
が互いに向き合っているような場合にも適応できる。こ
のようなバンドルの代表例（Ｄ型ファイバ５１を２本含
む）を、図５に示し、そして図６は、３本の四角形の光
ファイバを含むバンドルを示す。この両方の場合、隣接
する光ファイバの平面状表面が、互いに接触する。仮に
組み立てられたバンドルに、粒子を有さないガラスプリ
カーサ材料（代表的には、hydrolyzed：ＴＥＯＳの希釈
溶液）で追加する。隣接するファイバ間に、プリカーサ
材料が存在することにより、光ファイバは互いに接着し
て、バンドルを加熱することによりギャップ、あるいは
他の不連続点が存在せずに、光ファイバを溶融して接合
できる。
【００２６】図５に示すように、Ｄ型は、長方形（四角
を含む）の断面を有する光ファイバである。断面が長方
形の光ファイバは、Collimated Holes,Ink.,（Campbel
l,California）から市販されている。
を含む）の断面を有する光ファイバである。断面が長方
形の光ファイバは、Collimated Holes,Ink.,（Campbel
l,California）から市販されている。
【００２７】以上の説明は、溶融した光ファイバの形成
について述べたものである。しかし、本発明の多くの実
施例においては、溶融バンドルは、テーパ状のバンドル
である。バンドルをテーパ状にすることは、従来方法に
より達成可能で、その説明は割愛する。
について述べたものである。しかし、本発明の多くの実
施例においては、溶融バンドルは、テーパ状のバンドル
である。バンドルをテーパ状にすることは、従来方法に
より達成可能で、その説明は割愛する。
【００２８】図２に、本発明のクラッド層ポンピングフ
ァイバをポンピングする装置２０を示す。このクラッド
層ポンピングファイバは、複数のマルチモードファイバ
２１を有し、それらがバンドル領域２２に集束し、そし
てテーパ状領域２３までのびて、そこでバンドルのテー
パがクラッド層ポンプファイバ２５の直径にほぼ等しい
最小直径２４となる。好ましくは、バンドル領域２２内
のファイバは、内側のファイバが最大数の近傍のファイ
バに隣接するように、緊密な形状で配置される（図２Ｃ
を参照）。理想的には、バンドルは、クラッド層ポンプ
ファイバ２５の内側クラッド層の断面まで、テーパ状に
される。各個々のマルチモードファイバ２１（図２Ａに
は３本のみが示されている）が、半導体エミッタソース
２９からクラッド層ポンプファイバ２５に光を結合す
る。
ァイバをポンピングする装置２０を示す。このクラッド
層ポンピングファイバは、複数のマルチモードファイバ
２１を有し、それらがバンドル領域２２に集束し、そし
てテーパ状領域２３までのびて、そこでバンドルのテー
パがクラッド層ポンプファイバ２５の直径にほぼ等しい
最小直径２４となる。好ましくは、バンドル領域２２内
のファイバは、内側のファイバが最大数の近傍のファイ
バに隣接するように、緊密な形状で配置される（図２Ｃ
を参照）。理想的には、バンドルは、クラッド層ポンプ
ファイバ２５の内側クラッド層の断面まで、テーパ状に
される。各個々のマルチモードファイバ２１（図２Ａに
は３本のみが示されている）が、半導体エミッタソース
２９からクラッド層ポンプファイバ２５に光を結合す
る。
【００２９】図３は、本発明の他の実施例を示し、束ね
られたテーパ状のファイバの少なくとも１本は、シング
ルモードファイバ３１である。
られたテーパ状のファイバの少なくとも１本は、シング
ルモードファイバ３１である。
【００３０】以上の議論においては、束ねられたファイ
バは、マルチモードファイバであり、ただし、シングル
モードファイバ３１はシングルモードのコアを有する。
この中心のファイバのコアは、テーパ状の部分を通し
て、クラッド層ポンピングファイバのコアと光を効率的
に結合し、一方マルチモードファイバ２１は、クラッド
層ポンピングファイバのクラッド層に光を結合するのに
用いられる。
バは、マルチモードファイバであり、ただし、シングル
モードファイバ３１はシングルモードのコアを有する。
この中心のファイバのコアは、テーパ状の部分を通し
て、クラッド層ポンピングファイバのコアと光を効率的
に結合し、一方マルチモードファイバ２１は、クラッド
層ポンピングファイバのクラッド層に光を結合するのに
用いられる。
【００３１】図４は、本発明の第３の実施例を示し、束
ねられたテーパ状ファイバは、クラッド層ポンピングフ
ァイバの両端に光を結合する。この実施例においては、
３１はシングルモードであり、この構造体が、クラッド
層ポンプファイバ増幅器を構成する。
ねられたテーパ状ファイバは、クラッド層ポンピングフ
ァイバの両端に光を結合する。この実施例においては、
３１はシングルモードであり、この構造体が、クラッド
層ポンプファイバ増幅器を構成する。
【００３２】実験例１ ６個のポンプダイオードの出力を、シングルモード信号
放射を搬送する光ファイバ中に結合するために、７本の
光ファイバのバンドルを形成した。６本のマルチモード
ファイバのクラッド層の外径は、１２５μｍで、コアは
１０５μｍで、開口数（ＮＡ）は、０．１５である。シ
ングルモードファイバは、この６本のマルチモードファ
イバに囲まれており、シングルモードファイバの外径は
１２５μｍ、Ｇｅをドープしたコアの直径は１２μｍで
ある。すべてのファイバは、外径が２５０μｍのポリマ
ーコーティング層を有する。
放射を搬送する光ファイバ中に結合するために、７本の
光ファイバのバンドルを形成した。６本のマルチモード
ファイバのクラッド層の外径は、１２５μｍで、コアは
１０５μｍで、開口数（ＮＡ）は、０．１５である。シ
ングルモードファイバは、この６本のマルチモードファ
イバに囲まれており、シングルモードファイバの外径は
１２５μｍ、Ｇｅをドープしたコアの直径は１２μｍで
ある。すべてのファイバは、外径が２５０μｍのポリマ
ーコーティング層を有する。
【００３３】光ファイババンドルは、シリカ製のキャピ
ラリーチューブ内に挿入され（内径が７７０μｍで）、
コーティング層は従来手段により５０ｍｍの長さをとら
れ、それをキャピラリーチューブ内に挿入する。周囲が
はがされたファイバのバンドルを、緩く束ねて、そのバ
ンドルの先端の４０ｍｍ長さを、平均サイズが１００ｎ
ｍのＳｉＯ2のコロイド状粒子（fumed silica）を８−
１６重量％含む水溶性ゾル内に浸した。このバンドルを
ゾルからゆっくり引き上げた後、このバンドルを空気中
で約１０分間乾燥させた。この組立体を、キャピラリー
を把持することにより、チャックに搭載し、米国特許出
願第０８／９９９４２９号に記載されたトーチにより加
熱した。このガスの流速は、２００ｓｃｃｍのＨ2と、
４５０ｓｃｃｍのＯ2であり、トーチは、組立体をゆっ
くりと引き下ろすことにより、光ファイバをそれが若干
溶融する温度まで加熱して、バンドル内に高弛緩ギャッ
プを残す。
ラリーチューブ内に挿入され（内径が７７０μｍで）、
コーティング層は従来手段により５０ｍｍの長さをとら
れ、それをキャピラリーチューブ内に挿入する。周囲が
はがされたファイバのバンドルを、緩く束ねて、そのバ
ンドルの先端の４０ｍｍ長さを、平均サイズが１００ｎ
ｍのＳｉＯ2のコロイド状粒子（fumed silica）を８−
１６重量％含む水溶性ゾル内に浸した。このバンドルを
ゾルからゆっくり引き上げた後、このバンドルを空気中
で約１０分間乾燥させた。この組立体を、キャピラリー
を把持することにより、チャックに搭載し、米国特許出
願第０８／９９９４２９号に記載されたトーチにより加
熱した。このガスの流速は、２００ｓｃｃｍのＨ2と、
４５０ｓｃｃｍのＯ2であり、トーチは、組立体をゆっ
くりと引き下ろすことにより、光ファイバをそれが若干
溶融する温度まで加熱して、バンドル内に高弛緩ギャッ
プを残す。
【００３４】ガスの吹き付けを完了した後、少なくとも
部分的に溶融したバンドルの突起端部を、長さ３ｍｍだ
け６００μｍの内径を有するシリカ製キャピラリー内に
挿入した。トーチを用いて、バンドルをキャピラリーに
追従させ、キャピラリーを保持しているチャックを引き
離す方向に動かし、最小直径が１２５μｍを有するテー
パを形成するよう、バンドルを引き延ばすために加熱し
ながら行った。かくして、生成されたテーパ状の溶融バ
ンドルには、ギャップが無くなる。その後、裸の光ファ
イバをポリマーでコーティングして、光学的な測定を行
った。テーパ状のバンドルのポンプ光のスループット
は、９１−９５％の範囲内にあり、シングルモードのス
ループットは、９０−９４％の範囲内にある。
部分的に溶融したバンドルの突起端部を、長さ３ｍｍだ
け６００μｍの内径を有するシリカ製キャピラリー内に
挿入した。トーチを用いて、バンドルをキャピラリーに
追従させ、キャピラリーを保持しているチャックを引き
離す方向に動かし、最小直径が１２５μｍを有するテー
パを形成するよう、バンドルを引き延ばすために加熱し
ながら行った。かくして、生成されたテーパ状の溶融バ
ンドルには、ギャップが無くなる。その後、裸の光ファ
イバをポリマーでコーティングして、光学的な測定を行
った。テーパ状のバンドルのポンプ光のスループット
は、９１−９５％の範囲内にあり、シングルモードのス
ループットは、９０−９４％の範囲内にある。
【００３５】実験例２ 実験例１と同様に、第２のテーパ状バンドルを形成し
た。ただし、水性ゾルはさらに、ＨＰＯ3を１−５重量
％含有する。このテーパ状バンドルの光学スループット
は、上記した実験例１と同じである。
た。ただし、水性ゾルはさらに、ＨＰＯ3を１−５重量
％含有する。このテーパ状バンドルの光学スループット
は、上記した実験例１と同じである。
【００３６】実験例３ ４０×９０μｍの純粋シリカコアを、９０×１３０μｍ
のＦドープのクラッド層で包囲した、３本の長方形の断
面を有するファイバを、従来のポリマーコーティング層
でコーティングし、光ファイバを保持するために、小さ
なシリカ製キャピラリーチューブ内を通した。このポリ
マーコーティング層を、端部から剥ぎ取り、従来の熱酸
による手順を用いてキャピラリーから突出させた。その
結果得られた裸のファイバの端部を、バッファ酸化物エ
ッチング材（６：１）の中に２４分間浸して、Ｆドープ
のガラスクラッド層を端部から約２ｃｍの長さだけ除去
した。その後、このファイバをメタノールで洗浄し、脱
イオン水でさらに洗浄した。その後光ファイバを、０．
０３ｍｌのテトラエチルオルソシリケイト（tetraethyl
orthosilicate：ＴＥＯＳ）を、１５ｍｌの水と１５ｍ
ｌのエタノールに加えて、それを超音波で混合すること
によって用意したＴＥＯＳ内に浸して、水酸化（hydrol
ysis）を促進した。光ファイバを溶剤から取り出した
後、光ファイバを空気中で乾燥した。その後、このバン
ドルを加熱し、溶かして図１実施例と同様にテーパ状に
した。
のＦドープのクラッド層で包囲した、３本の長方形の断
面を有するファイバを、従来のポリマーコーティング層
でコーティングし、光ファイバを保持するために、小さ
なシリカ製キャピラリーチューブ内を通した。このポリ
マーコーティング層を、端部から剥ぎ取り、従来の熱酸
による手順を用いてキャピラリーから突出させた。その
結果得られた裸のファイバの端部を、バッファ酸化物エ
ッチング材（６：１）の中に２４分間浸して、Ｆドープ
のガラスクラッド層を端部から約２ｃｍの長さだけ除去
した。その後、このファイバをメタノールで洗浄し、脱
イオン水でさらに洗浄した。その後光ファイバを、０．
０３ｍｌのテトラエチルオルソシリケイト（tetraethyl
orthosilicate：ＴＥＯＳ）を、１５ｍｌの水と１５ｍ
ｌのエタノールに加えて、それを超音波で混合すること
によって用意したＴＥＯＳ内に浸して、水酸化（hydrol
ysis）を促進した。光ファイバを溶剤から取り出した
後、光ファイバを空気中で乾燥した。その後、このバン
ドルを加熱し、溶かして図１実施例と同様にテーパ状に
した。
【図１】従来技術にかかる、ギャップが間にある光ファ
イババンドルを表す図。
イババンドルを表す図。
【図２】束ねられた複数のテーパ状ファイバを表す図。
【図３】テーパ状ファイバのうち、少なくとも１本は、
シングルモードである、他の実施例を表す図。
シングルモードである、他の実施例を表す図。
【図４】束ねられたテーパ状ファイバが、光をクラッド
層ポンプファイバの両端に結合する実施例を表す図。
層ポンプファイバの両端に結合する実施例を表す図。
【図５】光ファイババンドルの断面を表す図。
【図６】光ファイババンドルの断面を表す図。
１１ シングルモードファイバ １２ マルチモードファイバ １３ ギャップ ２１ マルチモードファイバ ２２ バンドル領域 ２３ テーパ状領域 ２４ 最小直径 ２５ クラッド層ポンプファイバ ２９ 半導体エミッタソース ３１ シングルモードファイバ ５１ Ｄ型ファイバ ６１ 四角形ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 デビッド ジョン デジョバンニ アメリカ合衆国、07042 ニュージャージ ー、モンテクレア、モンテクレア アベニ ュー 126 (72)発明者 ミカイル フィッシュテイン アメリカ合衆国、08807 ニュージャージ ー、ブリッジウォーター、ハイランド ア ベニュー 70
Claims (8)
- 【請求項１】 （Ａ）光ファイバのバンドルを用意する
ステップと、 （Ｂ）光ファイバのバンドルを加熱し、溶融した光ファ
イバのバンドルを得るステップと、 （Ｃ）前記（Ｂ）のステップの前に、ガラスプリカーサ
材料を、前記光ファイバのバンドルに追加するステップ
とを有し、 （ｉ）前記ガラスプリカーサ材料は、コロイド状粒子を
含み、 （ｉｉ）前記光ファイバの少なくとも２本のファイバ
は、実質的に平面上の表面を有し、この前記平面上表面
が、互いに向かい合い、前記ガラスプリカーサ材料は、
粒子を含有しないガラスプリカーサ材料であることを特
徴とする光ファイバの溶融バンドルを含む物品の製造方
法。 - 【請求項２】 前記ガラスプリカーサ材料は、コロイド
状粒子を含むことを特徴とする請求項１記載の製造方
法。 - 【請求項３】 前記コロイド状粒子の直径は、１〜１０
０００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項２記
載の製造方法。 - 【請求項４】 前記ガラスプリカーサ材料は、水性媒体
中にシリカを含有したコロイド状粒子を含有することを
特徴とする請求項２記載の製造方法。 - 【請求項５】 前記光ファイバのバンドルは、断面が円
形の光ファイバからなり、 前記ガラスプリカーサ材料は、コロイド状粒子を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記光ファイバのバンドルは、実質的に
平面状表面を有する、少なくとも２本の光ファイバを有
し、 前記２つの平面状表面は、互いに向かい合い、 前記ガラスプリカーサ材料は、コロイド状粒子を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項７】 前記（Ｂ）のステップは、溶融光ファイ
バのバンドルをテーパ状にするステップを含むことを特
徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項８】 （Ｄ）前記光ファイババンドルに付加さ
れた、ガラスプリカーサ材料を乾燥させるステップをさ
らに有することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/315,631 US6397636B1 (en) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | Method of applying a precursor to an assembled fiber bundle and fusing the bundle together |
| US09/315631 | 1999-05-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001010838A true JP2001010838A (ja) | 2001-01-16 |
Family
ID=23225334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000150234A Abandoned JP2001010838A (ja) | 1999-05-20 | 2000-05-22 | 光ファイバの溶融バンドルを含む物品の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6397636B1 (ja) |
| EP (1) | EP1054276A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001010838A (ja) |
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