JP2002526787A - 拡大されたモードフィールド直径を有する光ファイバ及び光ファイバのモードフィールド直径を拡げる方法 - Google Patents

拡大されたモードフィールド直径を有する光ファイバ及び光ファイバのモードフィールド直径を拡げる方法

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JP2002526787A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、一般的に、クラッドと境を接するコア、割裂端部及び拡大されたモードフィールド径（ＭＦＤ）を有する小なるモードフィールド径の光ファイバに関する。拡大されたＭＦＤは、高度に局所化された熱源を使用して小なるＭＦＤのコアに１以上のドーパントを熱拡散させて形成される。結果として得られる断熱テーパーは、大なるＭＦＤを有する他の光ファイバに接続するのに適した拡大されたＭＦＤを有する。断熱テーパーは、スプライス継ぎ目を形成する異なるＭＦＤを有する２つのファイバの割裂端部を突き合わせて配列してより小なるＭＦＤ光ファイバに形成する。スプライス継ぎ目は、ファイバをスプライスし、モードフィールド径を拡大する熱源によって加熱された領域の中心から予め定められた距離だけオフセットされる。モードフィールド径を拡大するとき、スプライスを介したスプライス損失がモニターされる。スプライス損失が目標損失に若しくは十分に近いとき、加熱が終了し、スプライスされた光ファイバは、スプライスされた光ファイバのより小なるＭＦＤファイバ部分のＭＦＤが他の光ファイバのＭＦＤと整合するように光学的に拡大される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願は、1999年9月25日出願の米国仮出願第60/101888号による３５Ｕ．Ｓ．
Ｃ．§１２０における優先権の利益を請求し、その内容は本願に包含されるもの
とする。 本発明は、異なる光学特性を有する光ファイバ及び他の光導波路への接続に関
する。さらに詳細には、本発明は、拡大されたモードフィールド直径（ＭＦＤ）
を有する光ファイバに関するとともに、より大なるＭＦＤを有する光ファイバに
接続するために光ファイバのＭＦＤを拡大する方法に関する。
【０００２】 本発明は、広範囲にわたる接続アプリケーションを課題としており、特に、標
準のシングルモードファイバに特殊なファイバを接続するのに非常に適している
。特にこの点については詳細に記載する。
【０００３】
【発明の背景】
光ファイバ産業は成熟してきており、例えばエルビウム添加ファイバ、分散補
償ファイバ、ファイバブラッググレーティングファイバ及び長周期グレーティン
グファイバの如き特殊ファイバは、フォトニック光波システムにおいてより重要
になった。必要な性能を与えるためには、これら及び他の特殊ファイバは、過剰
接続損失、若しくはフォトニック光波システム技術として当業者に公知の「スプ
ライス（splice）損失」を呈することなく、他の光ファイバ若しくは光学デバイ
スに接続する（またはスプライスする）必要がある。常に、これらの特殊なファ
イバは、かかる特殊なファイバが接続されるファイバ若しくはデバイスのＭＦＤ
とは異なるサイズ及び異なるアスペクトのＭＦＤを有する。このようなＭＦＤの
ミスマッチを有するファイバの接続は、過剰スプライス損失を結果として引き起
こすのである。今日、最も一般的に使用されている標準シングルモードファイバ
も例外ではない。
【０００４】 ＭＦＤのミスマッチから生じるスプライス損失の不利益を減じるための多くの
技術が長年に亘って開発されてきた。これまでに、物理的テーパー付け、インラ
イン光デバイス及び熱拡散拡大コア（ＴＥＣ）法が試みられてきており、異なる
ＭＦＤを有するファイバ及びその他のデバイスのモード場に十分に整合するよう
になった。物理的テーパー付けは、ダウンテーパー及びアップテーパーを含む。
インライン光デバイスは、レンズのような、例えばアイソレータや変調器といっ
たミクロ光デバイスと組み合わせたビーム拡大ファイバの如き単純な光デバイス
を含む。ＴＥＣ法は、拡散を通じてＭＦＤを拡げるために使用される方法を含む
。
【０００５】 ダウンテーパー法において、光ファイバは、従来の方法によってまず、溶融ス
プライスされ、そしてファイバのスプライス部分が張力によって延伸され得るよ
うにその後に加熱される。かかる方法では、軟化されたスプライス部分は、テー
パー付けされた形状となる。減じられたコアは、テーパー付けされた形状による
不整合を引き起こす。一般的に、より小なるコア直径のファイバのＭＦＤを拡げ
ることは、最初のテーパーなしのスプライスと比較して、より低いスプライス損
失を生じる。しかしながら、モード場は正確にはコア径と異なるので、かかる方
法によって形成されるテーパーは、物理的な摂動若しくは外部屈折率の変化に敏
感である。加えて、テーパー付きファイバの外径は、線引工程の間で変化し、故
に、特殊なファイバプラグが接続において常に必要とされる。
【０００６】 ダウンテーパー法と異なり、アップテーパー法は、プリフォームを線引きする
段階で形成されて、拡大されたコアを結果として生ずる。コアの拡大は、拡大さ
れたＭＦＤを結果として生ずる。この方法は、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ
）と通常のシングルモード（ＳＭ）ファイバとの間で機械的なスプライシングや
接着スプライシング若しくはコネクタを一般的に適用できる。しかしながら、か
かる方法でも、コネクタのための特別なプラグを必要とし、加えて、特別なプリ
フォームを必要とするのである。
【０００７】 大部分のインライン光デバイスは、送信ファイバから光線をコリメートする若
しくは、拡大された光線を受光するファイバのコアにフォーカス合わせするレン
ズ素子を利用する。他には、特定の特殊ファイバに、ラミネート偏光子のマイク
ロアイソレータチップのようなデバイスや、熱的に誘起されたドーパント拡散を
有するファイバ内に埋め込まれた変調器を組み合わせたものがある。しかしなが
ら、これらの方法の両方とも複雑で且つ不安定で高価である。それに加えて、レ
ンズを利用したデバイスの場合、アライメントが重大な関心事となる。
【０００８】 ＴＥＣ法は、被加熱ファイバにおけるドーパント拡散現象を利用したＭＦＤを
拡げるための方法である。異なるＭＦＤを有する２本のファイバを融着させるた
めの一般的なアプローチは、ＭＦＤが互いの境界で一致するように１又は２本の
ファイバのコア径を連続的若しくは断熱的に変化させることである。ドーパント
拡散工程の間にコア直径は局所的に拡大され、相対屈折率差は、通常のファイバ
部分と比較して局所的に小さくなる。つまり、ファイバ内にテーパーコアやテー
パＭＦＤを有することになる。したがって、ＴＥＣ法は、ファイバＭＦＤを局所
的に拡げるために効果的な方法であり得る。しかしながら、更に後述するように
、従来の公知のＴＥＣ法は、特定のアプリケーションにおいては効果的ではない
。
【０００９】 ＴＥＣ技術を実行するための方法は、通常、２つのカテゴリのうちの１つに落
ち着く。第１は、炉若しくはガスバーナで小なるＭＦＤファイバを熱処理するこ
とであって、拡大されたファイバをより大なるＭＦＤファイバに溶融接続する。
第２は、２本のファイバを最初に溶融接続することであって、溶融した領域を拡
散させるために追加の加熱を与える。第１の方法では、炉若しくはマイクロバー
ナーがかかる拡散のための熱を与えるために一般的に使用される。ほとんどの炉
での温度制限によって、この工程が完了するには一般的に数時間を要する。更に
、一度プライマリーコートを施したカーボン被覆をファイバから剥ぎとる必要が
ある。
【００１０】 カーボンコーティングの塗布は、高価で時間がかかるが、ドーパントを適切に
拡散させるために必要とされる熱の暴露時間を減じるのに必要である。たとえ炉
内の温度が極端には一般的に問題はないとはいえ、ガスフレームに長時間暴露さ
れると脆いファイバとなる傾向にある。このため、約1300℃の最高温度を有する
開放炉がファイバを処理するために使用される。この種の開放炉を使用すると、
通常、10時間以上も１％デルタを有するファイバを暴露させる必要がある。炉の
開放端での低い温度勾配のため、ファイバコアは、最大の直径に達する前に少な
くとも200mmのファイバ長に沿って徐々に拡がる。その結果、ファイバの長い熱
処理区間は、比較的低い機械強度を有し、フォトニックコンポーネントで実際に
使用される前に特別な保護及び被覆を必要としたのである。さらに、炉及びマイ
クロバーナーシステムは大なるサイズを有するために、ファイバスプライスの多
くが行われる現場ではこの第１の方法は容易に利用することができない。
【００１１】 より小なるＭＦＤファイバのコアドーパントの拡散係数がより大なるＭＦＤフ
ァイバのそれよりも非常に大きい場合にだけ、この第２方法が良好に機能する。
エルビウムを添加された小なるＭＦＤファイバが典型的な実施例である。高デル
タ（ＨＤ）及びシングルモード（ＳＭ）ファイバの双方に徐々にゲルマニウムを
添加する場合、この方法を使用しては、コアの不連続は完全に除去することはで
きない。スプライスがアーク溶解放電を使用して行われる場合、最終的に生じる
スプライス損失は、一般的に約0.3 dBであって、光ネットワークでのこの種の一
般的に多数の融解接続があるから、それらはまだ許容されないほどに高い損失で
ある。したがって、断熱カップリングは、接続後に溶融された領域を加熱するだ
けでは達成され得ない。 上記観点から、ファイバが最小限のスプライス損失で一貫して接続できるよう
に、光ファイバのより大なるＭＦＤにマッチする拡大されたＭＦＤを有する光フ
ァイバ若しくはフォトニックコンポーネントの他の光導波路デバイス（または他
のフォトニック光波システム）が必要である。加えて、拡大されたＭＦＤファイ
バが他のファイバに接続されて、その場で実行し得る時、容易に繰り返し可能で
、アプリケーションで首尾一貫して光ファイバのＭＦＤを拡げる方法の必要があ
る。限りある時間及び資源を消費し、光ファイバの長さに関してコンパクトなＭ
ＦＤ拡大領域を生じ、最小のスプライス損失を生じる。
【００１２】
【発明の概要】
このように、本発明は拡大されたＭＦＤを有する光ファイバに関し、ファイバ
の内でコア拡散を促進するために炉内で熱に暴露される時間を延長する必要を除
去した光ファイバのＭＦＤを拡大する方法及びそのようなファイバに関する。こ
の種の拡大されたＭＦＤ光ファイバの１つの利点は、僅かに拡げられたモード場
領域を有し、これは、スプライシング後の保護がより容易であって、ファイバに
充分な強度を与える。本発明の拡大されたＭＦＤ光ファイバが標準のＳＭ光ファ
イバに接続されるときに、この僅かに拡げられたモード場領域によって形成され
るフォトニックサブアセンブリのパッケージサイズを減少させることを可能にす
る。それゆえに、サブアセンブリの改修時間が減じられて、サブアセンブリコス
トが減じられる。
【００１３】 本発明による光ファイバのＭＦＤを拡げる方法の１つの長所は、短時間熱処理
である。この短時間熱処理によって、当業者はファイバスプライスの多様な組合
せを達成する最小限のスプライス損失を即座に見極めることを可能にする。同様
に、目標損失は、多様なファイバの組合せに対して容易に決定され得る。対照的
に、数時間の熱処理を必要とする従来の方法は、１つのスプライスが許容可能な
スプライス損失を与えるかどうかを判断し得るまでには少なくとも１日以上を費
やすのである。さらに、本発明の方法においては、その短い長さ故にファイバピ
グテールの特別な処理を必要としない。
【００１４】 これら及び他の効果を達成するために、断熱テーパは、スプライス継ぎ目を形
成するために、熱源に隣接させて、大なるＭＦＤ光ファイバの割裂端部と小なる
ＭＦＤ光ファイバの割裂端部とを整列配置して、当接させることによって光ファ
イバに形成される。スプライス継ぎ目は、加熱源によって生じた加熱領域の中心
から予め定められた距離だけオフセットされている。更に、スプライス損失の減
少がモニターされると共に、熱が加熱領域に与えられてファイバがスプライスさ
れ、ＭＦＤが拡げられる。モニターされたスプライス損失が目標損失に同じ若し
くは十分に近いとき、熱供給が終了し、加熱源からの熱が加熱領域の中心近傍で
小なるＭＦＤ光ファイバに分配される位置で小なるＭＦＤ光ファイバが割裂され
る。
【００１５】 別の特徴においては、本発明は、クラッドによって境を接するコア及び割裂端
部に形成される長さ1cm未満の断熱テーパーを有する割裂端部を有する光ファイ
バを含む。割裂端部は、0.1dBスプライス損失よりも少ない大なるＭＦＤを有す
る第２の光ファイバにスプライスされるのに適している。 また他の特徴において、本発明は波動分割多重化システム（ＷＤＭ）システム
の用途に適したコンポーネントを含む。コンポーネントは、大なるＭＦＤを有す
る入力光ファイバスパン及び少なくとも１つのファイバブラッググレーティング
や拡大されたＭＦＤ部分を有する小なるＭＦＤ光ファイバを含む。小さいＭＦＤ
光ファイバの拡張されたＭＦＤ部分は、上記した本発明の態様に従って、入力光
ファイバスパンに溶融スプライスされる。
【００１６】 本発明の追加の特徴及び効果は、後述する詳細な説明で記載されるとともに、
一部は、詳細な説明から明らかにされるか若しくは本発明を実行することによっ
て情報を得ることができるだろう。前述の概略記載及び以下の詳細説明は、例示
的であって且つ説明的であって、特許請求の範囲に記載される本発明の更なる説
明を与える意義を有することは、当業者によって理解されるであろう。
【００１７】 添付の図面は、本発明の更なる理解を与えるために含まれており、組み込まれ
て本明細書の一部を構成する。図面は、本発明のいくつかの実施例を例示してお
り、詳細説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１８】
【発明の実施の形態】
フォトニック光波システムの急速な発達の分野において、エルビウム添加ファ
イバ、分散補償ファイバ、ファイバブッラググレーティングファイバ及び長周期
グレーティングファイバの如き特殊ファイバは、ますます重要な役割を演じてい
る。残念なことに、これら固有の特性及び他のファイバは、非常に取扱の困難な
フォトニック光波システムにおいて使用されている。特に、特殊なファイバ及び
標準のファイバ若しくは他の光導波管コンポネント間のＭＦＤの不整合は、これ
らのシステムにおけるファイバ接続若しくはスプライシングを困難な作業とさせ
る。
【００１９】 特に、ファイバブラッググレーティングを転写したファイバは、ファイバコア
に高いゲルマニウムドーパント集中を必要とし、これは小なるＭＦＤを有するフ
ァイバに結果としてなる。これらのファイバにおいて、ブラッググレーティング
は、ブラッグ波長よりもわずかに短い波長のコアモードを後方伝搬クラッドモー
ドに連結する。ブラッグ波長とクラッドモード吸収の開始点の間の窓は、ファイ
バブラッググレーティングデバイスが使用され得る波動分割多重化（ＷＤＭ）チ
ャネルの総数を制限する。窓の大きさを増やす誘因は、ブラッグ波長及びクラッ
ドモード開始点の間にある。位相整合の観点から、窓は、コア及びクラッドの屈
折率の間の相対差であるデルタを増加させることで拡げることができる。実際、
0.36％のデルタを有するSMF 28ファイバに描画されたファイバブラッググレーテ
ィングは、２nmのクラッドモード開始窓を呈する。その一方で、２％のＨＤファ
イバにおいては、窓は７nmに増加する。したがって、ＷＤＭシステム及び他のコ
ンポネントにおいて高いデルタファイバを使用することが望ましい。
【００２０】 本発明においては、高度に局所化された高温熱源、例えばアーク溶解スプライ
サ、タングステンフィラメント若しくはＣＯ2レーザがＭＦＤを拡大して断熱テ
ーパを形成するために使用される。当業者においては、アーク溶解スプライサの
アーク放出温度は、放出電流だけでなく、電極条件にも依存することが公知であ
る。したがって、ＭＦＤの拡大は、電流に対してアーク時間を計測することによ
っては適切に制御されない。加えて、アーク溶解スプライサによって与えられる
狭いアーク領域のために、10μmの位置精度を有する明瞭な割裂端部がファイバ
端部で同一の拡大されたモード場を得るために必要である。これらの欠点は、溶
融接続に先だって、ＭＦＤの拡大のためのアーク溶融スプライサの使用を除外す
ることである。
【００２１】 本発明の典型的な実施例を詳細にするために参照される実施例は添付図面に示
されている。図１は、２％のデルタを有するゲルマニウム添加光ファイバと、標
準のシングルモードファイバ、ここではコーニング社によって製造されたSMF 28
の溶融スプライシングの間におけるアーク時間とスプライス損失のグラフを示し
ている。異なる大きさのＭＦＤを有する２つのファイバを溶融させる最初のアー
クは、参照符12によって示される。追加電流がファイバに供給されると曲線10の
傾斜は減少する。この間にＨＤファイバのコアからのゲルマニウムがＨＤファイ
バのクラッド領域に拡散されるとともにスプライス損失が減少する。曲線10で示
すように、これらの２つのファイバで達成される最小限のスプライス損失が図１
の参照符14によって示される位置に達するまで、これは続く。この場合、0.33dB
の最小スプライス損失は、約105秒で達成された。ＨＤファイバ及びＳＭファイ
バのＭＦＤがスプライス継ぎ目で整合していない故に、このような相対的に高い
最小スプライス損失が生ずる。その後で、追加の電流が加熱領域に印加されると
、スプライス損失は増加する（参照符16によって示される）。この時間の間にフ
ァイバのコアの外側の拡大が生じる。
【００２２】 ファイバ製造の間で使用される高い耐性のために、全てのゲルマニウム添加２
％デルタファイバとコーニング社によって製造された全ての標準のシングルモー
ドSMF 28ファイバの接続におけるアーク時間対スプライス損失の曲線は、実質的
に図１の曲線10と同様である。したがって、ほぼ0.33dBの最小限のスプライス損
失に結果としてなるであろう。この最小限の損失に達するのに必要な時間は、電
極条件の如き変数によって変化するであろう。最小限の損失は、このファイバ組
合せに対して目標スプライス損失を決定するために使用され得る。 ゲルマニウム添加ＨＤファイバのコアは、溶融境界よりもアークの中心でより
拡大するので、目標損失は、達成される最小限のスプライス損失よりも常にわず
かに大きい。したがって、目標損失は、数回繰り返して実験的に決定され得る。
この種の実験によって、0.45dBの目標損失が本発明のＭＦＤ拡大のために最適で
あると決定された。ゲルマニウム添加２％デルタファイバは、更に標準のSMF 28
ファイバに与えられて、接続される。換言すれば、図１で参照符18によって示さ
れるように、溶融境界でのスプライス損失が0.45dBに達するときに、ゲルマニウ
ム添加２％デルタファイバのＭＦＤは、標準のSMF 28ファイバのＭＦＤにファイ
バに整合するように最適に拡大される。したがって、後述するように本発明の方
法が実施され得る。
【００２３】 本発明の光ファイバのＭＦＤを拡げる方法の好適な実施例は、図２乃至６で示
される。図２に示すように、ゲルマニウムを添加した２％デルタファイバ20は、
ファイバの一部分に亘ってプライマリーコート22を除去して、クラッド26によっ
て境界を形成される小なる直径のコア24を裸出させる。同様に、標準のシングル
モードSMF 28光ファイバ30は、ファイバの一部分に亘ってプライマリーコート32
を除去して、クラッド36によって境界を形成されるより大なる直径のコア34を裸
出させる。高デルタファイバ20は、例えばヨークＥＦＣ11超音波クリーバの如き
、従来のクリーバ40内に、プライマリーコート22の端部（若しくは他の目標）が
ライン目印42若しくは図３で示すクリーバ40上の他の基準点に合わせられるよう
に配置される。このアライメント合わせを助けるため、低倍率顕微鏡（30X）が
使用されることが好ましい。クリーバ40内に適切に配置されたとき、ライン目印
42、つまりコーティング22の端部と割裂ブレード（図示せず）の間の距離は、ほ
ぼ18mmである。高デルタファイバ20は、高デルタファイバ20の非コーティング端
部で正確なカット28を与えるように割裂される。図示されないが、大なるＭＦＤ
ファイバ30もクリーバ40内に配置されて非コーティング端部38で割裂される。
【００２４】 図４に示すように、小なるＭＦＤファイバ20及び大なるＭＦＤファイバ30のそ
れぞれの非コーティング端部は、スプライシングの間、接続損失をモニターする
ために、ヒューレットパッカード社のモデルHP8153Aマルチメータの如きパワー
メーター44及びレーザ源46に光学的に接続される。光の相互作用によって、接続
損失若しくはスプライス損失は、レーザ46によって供給されるレーザ光線の伝送
方向から独立している。したがって、レーザ46は本発明の方法を遂行することな
しに大なるＭＦＤファイバ30に接続された小なるＭＦＤファイバ20及びパワーメ
ーター44に接続することができる。図４において更に示すように、小なるＭＦＤ
ファイバ20及び大なるＭＦＤ30の割裂端部28及び38は、溶融スプライサ48に、例
えばエリクソン社製のアーク溶融スプライサ・モデルNo.FSU 975の中に配置され
る。溶融スプライサ48は、それらが互いに当接して且つ適当なアライメントにな
るように、端部28と38とを持ってくるようにプログラムされる。
【００２５】 溶融スプライサ48の他の機能は、図５に示すように、ファイバスプライス継ぎ
目50を既知の距離（好ましくは100μm）オフセットさせることである。その結果
、小なるＭＦＤファイバのより大きな部分は、大なるＭＦＤファイバ30のより大
きな部分以外のアーク領域若しくは加熱領域52内にある。アーク領域がスプライ
ス継ぎ目50からオフセットされ得ることは、当業者によって理解されるだろう。
この目的は、スプライス継ぎ目50よりも小なるＭＦＤファイバ20に最高強度の熱
を加えるためである。ファイバ20及び30は、約２秒のアーク時間に約15.5mAの初
期アーク放出電流を与えることで、スプライス継ぎ目50で最初に溶融される。レ
ーザ46からのレーザ光がファイバ30及び20を通過する間、追加のアークがアーク
領域52内にある小なるＭＦＤファイバ20のコア内にドーパント（この場合、ゲル
マニウム）を拡散させるためにアーク領域52に亘って間欠的に加えられる。ドー
パントも大なるＭＦＤファイバ30のコア内にあるので、しみ出しはしないが、ア
ーク領域52内にある大なるＭＦＤファイバ30のコアの範囲は拡げられる。
【００２６】 適切であると考えられた１つの実施例において、接続損失の減少がパワーメー
ター44によってモニターされると同時に、アーク電流が10秒周期で繰り返し印加
される。パワーメーター44によって計測されるスプライス損失が0.8dB以下にな
るときに、アーク時間は損失のより正確な制御によって徐々に減少させられる。
パワーメーター44で計測されるスプライス損失が約0.45dBの目標損失になるまで
、約２から６秒の範囲のより短いアーク時間が選択的に適用される。上記の如く
、図１のスプライス損失曲線10の参照符14に示すように、目標損失は最小到達ス
プライス損失よりもわずかに高い。図５に示す結果は、拡大されたＭＦＤ部分56
を含む小なるＭＦＤファイバ20の部分及び拡大されたＭＦＤ部分58を含む大なる
ＭＦＤファイバ30の部分を有する溶融ファイバ54である。電極の条件によって、
本方法のステップに必要な全アーク時間は１〜２分である。
【００２７】 図６を参照すると、溶融ファイバ54は、クリーバ40内に配置され、30Xの顕微
鏡を使用して、スプライス継ぎ目50がクリーブブレード（図示せず）の方へ溶融
スプライサ48にオフセットされたのと同距離、好ましくは100μmだけ、コーティ
ング22の端部（若しくは他の目印）がオフセットされる。溶融ファイバ54は割裂
されて、その第２の割裂端部62に断熱テーパ60を有する拡大されたＭＦＤファイ
バ80に結果としてなる。溶融ファイバ54は、この割裂ステップの間にオフセット
されるので、その割裂端部はアーク領域52の中心近傍の最高温度に暴露された拡
大モード場領域56の位置に形成される。このように第二の割裂端部62でＭＦＤ64
は最適化されて、標準のシングルモードSMF 28ファイバに接続される。
【００２８】 本発明の他の特徴を参照すると、本発明の拡大されたＭＦＤファイバ80は、ま
た、図６に示される。拡大されたＭＦＤファイバ80は、コア82よりも高い屈折率
を有するクラッド84によって境界を形成される小なる直径のコア82を有する。光
ファイバ80は、好ましくはコア82にゲルマニウムを含んだ２％デルタの高デルタ
光ファイバである。ファイバ80の少なくとも一部はプライマリーコート86を有す
る。その一方で、非コーティング部分に割裂端部62で拡げられたコア領域若しく
は断熱テーパ60を有する。この断熱テーパは、ファイバ80の非コーティング部分
で１cm未満の長さを占めていて、より好ましくは１mm以下である。ファイバ80は
、好適な実施例においてゲルマニウムを添加されるが、他のドーパント、例えば
エルビウム、ホウ素、フッ素若しくは他のドーパント材料を含むコアを有する光
ファイバによって本発明のファイバが形成され得ることが当業者によって理解さ
れるであろう。図７に示すように、ファイバ80の割裂端部62のＭＦＤ64は、最適
化されて、光ファイバコンポネント72を形成するために標準のシングルモード光
ファイバ70へ接続される。図示しないが、スプライス74及びファイバ70及び80の
非コーティング部分は、ＵＶ硬化保護スリーブ及びスプライスコンパウンド若し
くは公知の他の保護スリーブでパッケージして保護され得る。本発明のファイバ
80を使用して形成される光学コンポネント72の典型的スプライス損失値は、約0.
1dB未満であって、また、0.05dB未満を記録された。
【００２９】 本発明の光ファイバ80内の１mm長さの断熱テーパ60は、ファイバ80のコア82に
ゲルマニウムを拡散させるために使用されるアーク溶融スプライサによって形成
される狭い高温領域に大部分がある。アーク溶融スプライサの使用によって与え
られる他の効果は、アーク放電がスムーズな温度プロファイルを有する故に、Ｍ
ＦＤの拡大が断熱的であるということである。加えて、一般的には、断熱領域60
は、公知技術の他の方法によって拡大された他のファイバの断熱領域よりも大き
さで少なくとも２倍短い。本発明の短い断熱領域は、ファイバ80の非コーティン
グ部分を公知技術の他の方法によって形成される拡大されたＭＦＤを有するファ
イバの非コーティング部分よりも非常に短く（約18mm）することを可能とする。
故に、より少ない偏光モード分散（ＰＭＤ）は、本発明の拡大されたＭＦＤ光フ
ァイバ80を含むフォトニックシステムにおいて見出される。さらに、光ファイバ
80の非コーティング部分の特別な処理が、熱処理に先だって行われる。更に、ス
プライス及びコンポネントの全体的な強度は、公知技術の他のＴＥＣ法によって
形成されるスプライスよりも顕著に大きい。本発明によって形成されるスプライ
スの機械的引っ張り強度若しくは引っ張り試験結果は、パッケージング後、50kp
siを越えて計測された。これは、ＳＭとＳＭとの機械的引っ張り試験の結果と同
等である。加えて、本発明によって形成されるスプライスの温度サイクルは、Ｓ
ＭとＳＭの規格に比較して、−20℃から80℃の間の定格である。
【００３０】 本発明の更に他の特徴において、更に図７に示すように、断熱テーパ60を有す
る拡大されたＭＦＤファイバ80は、上記の簡潔な記載の如く、標準のシングルモ
ードSMF 28ファイバ70にスプライスすることができて、フォトニック光波システ
ム若しくは他の装置のためのコンポネント72を形成する。ＳＭとＳＭの溶融プロ
グラムを使用して、断熱テーパ60の最適化されたＭＦＤ64は、標準のシングルモ
ードSMF 28ファイバ70のコア68のＭＦＤ66にアライメント合わせされて、スプラ
イス74を形成するように溶融された。スプライス74での良好に整合したＭＦＤに
よって、コンポネント72のスプライス損失は0.1 dB未満となる。 この種のコンポネントの一実施例が図８において示されている。コンポネント
82は、ＷＤＭシステムと関連して使用されるより大なるドロップモジュール84の
一部分を形成して示される。コンポネント82はまた、ＷＤＭシステムのための追
加モジュールの一部分を形成することができて、更に、他のフォトニック光波シ
ステムにおいて使用され得ることは、当業者によって理解されるだろう。図８で
示すコンポネント82は、スプライス部74を形成する標準のシングルモードSMF 28
ファイバ70に、拡大されたＭＦＤファイバ80を溶融スプライスすることで形成さ
れる。拡大されたＭＦＤファイバ80は、複数の溶融スプライス88を介して接続さ
れた複数の連結されたファイバブラッググレーティング86を含む。ファイバブラ
ッググレーティング86は、ＨＤファイバに転写されて、このように溶融スプライ
ス88は、同じＭＦＤを有するファイバの間に形成される。したがって、溶融スプ
ライス88は、現在の公知技術である各方法によって製造することができる。図８
において更に示されるように、標準のシングルモードSMF 28ファイバ70は、順番
に入力光ファイバスパン92に接続した光学サーキュレータ90のピグテールを形成
する。出力光学ファイバスパン94も、また、標準のシングルモードSMF 28ファイ
バであって、したがって、本発明によって形成される溶融スプライス96によって
拡大されたＭＦＤファイバ80の末端に接続される。これとともに、ファイバブラ
ッググレーティング86及び光学サーキュレータ90は、ＷＤＭシステムがグレーテ
ィング86に対応する選択されたチャネルにドロップすることを可能にするように
協働する。この機能を実行することに加えて、アセンブリ全体の挿入損失を減ら
す場合において、コンポネント82は公知技術の他のコンポネントに対して明確な
利点を与える。
【００３１】 更に他の実施例において、拡大されたＭＦＤファイバ80は、複数の連結された
ＷＤＭアド／ドロップフィルタ（図示せず）を含んでいて、標準のＳＭ光ファイ
バに溶融スプライスされる。このように、フィルタは、光学サーキュレータを使
用せずに、直接ＳＭファイバスパンに接続される。 本発明の光ファイバの拡大されたＭＦＤ及びＭＦＤを拡げる方法による光ファ
イバにおいて、本発明の趣旨若しくは観点から逸脱することなく、多様な変更態
様及び変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。したがって、本
発明は与えられた本発明の変更態様及びバリエーションをカバーし、これらが請
求の範囲及びそれらの均等物の範囲内にあることを意図している。加えて、請求
項の全ての機能的に記載された手段若しくはステップに対応する構造材料、行為
及び均等物は、特に、本願明細書において請求されるように、他の請求された要
素と組み合わせられてなされる全ての構造、材料若しくは行為を含むことを意図
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるＭＦＤ拡大の間のアーク時間に対するスプライス損失を
示すグラフである。
【図２】 本発明によるプライマリーコートを取り除かれて裸になった小なるＭ
ＦＤ光ファイバ及び大なるＭＦＤ光ファイバの端部の拡大部分断面図である。
【図３】 本発明によるクリーバ内の小なるＭＦＤ光ファイバの拡大部分断面図
である。
【図４】 本発明による溶融スプライサ内のスプライス継ぎ目を形成するための
パワーメータ及びレーザ光源に接続された小なるＭＦＤ光ファイバ及び大なるＭ
ＦＤ光ファイバの拡大部分断面図である。
【図５】 本発明による図４の小なるＭＦＤ光ファイバ及び大なるＭＦＤ光ファ
イバのＭＦＤの拡大を示す拡大部分断面図である。
【図６】 本発明の拡大されたＭＦＤ光ファイバのクリーバ内での拡大部分断面
図である。
【図７】 本発明による光ファイバコンポーネントを形成するための大なるＭＦ
Ｄ光ファイバにスプライスされた拡張されたＭＦＤ光ファイバの拡大部分断面図
である。
【図８】 本発明によるコンポーネントを含む固定された波長ドロップモジュー
ルの図である。
【符号の説明】
20、30 ファイバ 22、32 プライマリーコート 24、34 コア 26、36、84 クラッド 28、38 端部 40 クリーバ 42 ライン目印 44 パワーメーター 46 レーザ 48 溶融スプライサ 50 スプライス継ぎ目 54 溶融ファイバ 56 大モード場領域 60 断熱テーパ 72 ファイバコンポネント 80 拡大されたＭＦＤファイバ
【手続補正書】特許協力条約第１９条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２１日（２０００．２．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，Ｈ Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ 【要約の続き】 るように光学的に拡大される。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大なるＭＦＤを有する第２の光ファイバに接続され且つ小なるＭ
    ＦＤを有する光ファイバであって、 前記ファイバは、 クラッドと、 前記クラッドと境を接するコアと、 長さ1cm未満の断熱テーパーを有する割裂端部と、 からなり、前記割裂端部は、0.1dB未満のスプライス損失で前記第２の光ファイ
    バにスプライスされるようになされていることを特徴とする光ファイバ。
  2. 【請求項２】 前記断熱テーパーは、長さ２mm未満であることを特徴とする請求
    項１記載の光ファイバ。
  3. 【請求項３】 前記断熱テーパーは、長さ１mm未満であることを特徴とする請求
    項１記載の光ファイバ。
  4. 【請求項４】 前記断熱テーパーは、アーク溶融スプライサを使用して形成され
    ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
  5. 【請求項５】 前記断熱テーパーは、ＣＯ2レーザを使用して形成されることを
    特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
  6. 【請求項６】 前記断熱テーパーは、タングステンフィラメント熱源を使用して
    形成されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
  7. 【請求項７】 前記コアは、ゲルマニウムを含むことを特徴とする請求項１記載
    の光ファイバ。
  8. 【請求項８】 １％を超えるデルタを更に含むことを特徴とする請求項１記載の
    光ファイバ。
  9. 【請求項９】 前記デルタは、約２％であることを特徴とする請求項７記載の光
    ファイバ。
  10. 【請求項１０】 ２％を超えるデルタを更に含むことを特徴とする請求項１記載
    の光ファイバ。
  11. 【請求項１１】 光ファイバに断熱テーパーを形成する方法であって、前記方法
    は、 小なるＭＦＤを有する第１の光ファイバの割裂端部及び大なるＭＦＤを有する
    第２の光ファイバの割裂端部をスプライス継ぎ目を形成するために熱源に隣接さ
    せて一列に並べて当接させる配置ステップと、 前記スプライス継ぎ目を前記熱源の加熱領域の中心部から予め定められた距離
    だけオフセットさせるステップと、 前記加熱領域に熱を与えて前記ファイバをスプライスしてＭＦＤを拡大する加
    熱ステップと、 前記加熱ステップの間にスプライス損失の減少をモニターするステップと、 前記スプライス損失が目標損失値若しくはこれに十分に近い値になったときに
    加熱を終了するステップと、 前記熱源からの熱が前記加熱領域の中心近傍で前記第１の光ファイバに供給さ
    れる場所で前記第１の光ファイバを割裂するステップと、からなることを特徴と
    する方法。
  12. 【請求項１２】 前記ファイバは、プライマリーコートを有し、前記配置ステッ
    プは、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの少なくとも一部から前
    記プライマリーコートを除去するステップを含むことを特徴とする請求項１１記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記第１の光ファイバのコアはゲルマニウムを含み、前記加熱
    ステップは、前記第１の光ファイバの前記クラッドに前記ゲルマニウムを拡散さ
    せるステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記熱源は、電極を有するアーク溶融スプライサであって、前
    記加熱ステップは、前記電極を横切ってアークを間欠的に与えるステップを含む
    ことを特徴とする請求項１１記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記第１の光ファイバは、１％を超えるデルタを有し、前記加
    熱ステップは、前記第２の光ファイバのＭＦＤに整合するように前記第１の光フ
    ァイバのＭＦＤを最適化するステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の
    方法。
  16. 【請求項１６】 前記割裂された第１の光ファイバを他の光ファイバに溶融スプ
    ライスするステップを更に含み、結果として生じるスプライス損失が0.1dB未満
    であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記第１の光ファイバのコアはエルビウムを含み、前記第２の
    光ファイバはシングルモード光ファイバであって、前記加熱ステップは、前記第
    １の光ファイバのクラッドにエルビウムを拡散するステップを含むことを特徴と
    する請求項１１記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記第１の光ファイバのコアはエルビウムを含み、前記第２の
    光ファイバはゲルマニアを添加されたコアを有するシングルモード光ファイバで
    あって、前記加熱ステップは、前記第１の光ファイバの前記クラッドにエルビウ
    ムを拡散し且つ前記シングルモード光ファイバのクラッドにゲルマニアを拡散す
    るステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
  19. 【請求項１９】 ＷＤＭシステムに使用されるコンポーネントであって、前記コ
    ンポーネントは、 大なるＭＦＤを有する入力光ファイバスパンと、 少なくとも１つのファイバブラッググレーティング及び拡大されたＭＦＤ部分
    を有する小なるＭＦＤ光ファイバと、からなり、 前記拡大されたＭＦＤ部分が前記入力光ファイバスパンに溶融スプライスされ
    ていることを特徴とするコンポーネント。
  20. 【請求項２０】 前記入力光ファイバスパンは、光サーキュレータを含み、前記
    小なるＭＦＤ光ファイバスパンは、複数の連結されたファイバブラッググレーテ
    ィングを含むことを特徴とする請求項１９記載のコンポーネント。
  21. 【請求項２１】 大なるＭＦＤを有する出力光ファイバスパンを更に含み、前記
    出力光ファイバスパンは、前記小なるＭＦＤ光ファイバ及び前記ＷＤＭシステム
    に接続されることを特徴とする請求項２０記載のコンポーネント。
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