【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に用いられる融着延伸型光ファイバカプラおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信では、光の分波・合波などを行うのに光ファイバカプラが広く使用されている。図６に、光ファイバカプラの一例を示す。この光ファイバカプラ４０は融着延伸型のものであり、２本の光ファイバ４１，４１の一部同士が融着しているとともに延伸された融着延伸部４２が形成されている。この融着延伸型光ファイバカプラでは、融着延伸部４２において光のしみ出しが起こり、そのしみ出した光が隣接する光ファイバ４１に入射することで光を結合する。
【０００３】
このような融着延伸型光ファイバカプラの製造では、まず、２本の光ファイバの被覆を除去してクラッドを剥き出しにし、その２本の光ファイバのクラッド同士を接触させる。そして、その接触部分を加熱融着しながら延伸して融着延伸部を形成して光ファイバカプラを得る。
ところで、近年、このような光ファイバカプラなどの光通信部品が小型化されてきている。しかしながら、クラッド外径１２５μｍの光ファイバ同士を接触させ、融着延伸して光ファイバカプラを製造した場合、光学特性および機械特性は良好であるものの、所望の結合度に達するまでの延伸長が比較的長くなるため、小型化への対応が難しかった。
【０００４】
そこで、クラッド外径１２５μｍの光ファイバの裸線部分をフッ酸でエッチングして細径化し、その細径化した光ファイバを融着延伸して光ファイバカプラを製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように、細径化した光ファイバを用いれば、コア間距離が短くなる。
図７に、コア間距離と一定の結合度に達するまでの規格化延伸長との関係を示す。図７に示すように、コア間距離が短ければ、延伸長の短尺化が可能になる。したがって、クラッド外径が小さく、コア間距離が短い２本の光ファイバから光ファイバカプラを作製すれば、所望の結合度を得るための延伸長を短くできるので、小型化できる。
なお、コア間距離とは、図８に示すように、融着延伸部４２における光ファイバのコア４３，４３の中心同士の距離Ｌのことである。また、規格化延伸長とは、一定の結合度に達するときの各延伸長を、その結合度に達するクラッド外径１２５μｍの２本の光ファイバの延伸長で除した値である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２８９２４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クラッド外径が小さい光ファイバから構成される光ファイバカプラを光通信機器に組み入れる場合には、その光ファイバカプラと通常のクラッド外径１２５μｍの光ファイバとを接続しなければならない。前記距離Ｌを短くする方法として、クラッド外径８０μｍの光ファイバを使うとすると、このクラッド外径８０μｍの光ファイバで作製された光ファイバカプラにおいては、クラッド外径８０μｍの光ファイバとクラッド外径１２５μｍの光ファイバとを低接続損失で接続するには、高度な技術を必要としており、歩留まりが低かった。このようなことから、クラッド外径１２５μｍの光ファイバから構成された光ファイバカプラの小型化が求められている。
【０００７】
特許文献１に記載の発明は、クラッド外径１２５μｍの光ファイバから構成された光ファイバカプラを小型化しようとするものであって、クラッド外径１２５μｍの２本の光ファイバの被覆を剥ぎ取った部分をあらかじめフッ酸によるエッチングや砥粒による機械的研磨などによってクラッド外径を細径化し、その光ファイバ同士を融着延伸して光ファイバカプラを製造する方法である。
しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、光ファイバカプラを小型化できるものの、融着延伸前のフッ酸によるエッチングはエッチング装置という特別な装置を要する上に、エッチング装置から融着延伸装置への移送の際の取り扱いに特に慎重さが要求されるために製造効率が低下した。また、フッ酸によるエッチングにより細径化されたクラッド部分は表面が粗いので、得られる光ファイバカプラは強度が不十分になることがあった。また、砥粒による機械的研磨においても、クラッド表面に傷が入ってしまって光ファイバカプラの強度を低下させることがあった。
【０００８】
また、特許文献１には、融着延伸前にプリ延伸を行って光ファイバをあらかじめ細径化する方法についても記載されているが、プリ延伸の延伸長も最終的な延伸長に含まれるので、小型化を達成できなかった。
【０００９】
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、クラッド外径１２５μｍの光ファイバから構成されても小型化できる上に、製造効率が高く、十分な強度を有する光ファイバカプラおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバカプラの製造方法は、光ファイバのクラッドを火炎研磨法により細径化する細径化工程と、細径化工程にてクラッドが細径化された光ファイバを少なくとも２本融着延伸する融着延伸工程とを有することを特徴とする。
本発明の光ファイバカプラは、上述した光ファイバカプラの製造方法で製造されたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバカプラおよびその製造方法の一実施形態例について図面を参照して説明する。
この光ファイバカプラの製造方法では、まず、図１（ａ）に示すように、クラッド外径１２５μｍの２本の光ファイバ１１，１１の中間部分の被覆を剥ぎ取り、その２本の光ファイバ１１，１１を並列させ、光ファイバの被覆を剥ぎ取った部分１２（以下、裸線部１２ということがある）の両側に位置する被覆部１３，１３をクランプ１４，１４により挟持する。
【００１２】
次いで、細径化工程において、裸線部１２にて露出した光ファイバのクラッドを火炎研磨法により細径化する。ここで、火炎研磨法とは、酸水素火炎の熱で加熱するとともに加熱された部分を酸素および水素のガス圧で吹き飛ばして研磨する方法のことである。この細径化工程では、図１（ｂ）に示すように、吹き出し口２１の口径が２ｍｍのトーチ２２から発生させた酸水素火炎２３により光ファイバ１１、１１の裸線部１２，１２を加熱し、高温になったクラッドをガス圧により吹き飛ばす。このような火炎研磨を約５０秒間継続して、図２に示すように、クラッド外径１２５μｍの光ファイバを約８０μｍにまで削る。
【００１３】
次いで、融着延伸工程において、上記２本の光ファイバの裸線部の細径化された部分同士を接触させる。そして、図３に示すように、酸水素火炎２３で接触部１５を加熱するとともに、２本の光ファイバ１１，１１を両側に引っ張って融着延伸する。このようにして、融着延伸部を形成させて、図６に示すような、光ファイバカプラ４０を得る。
【００１４】
この製造方法において、光ファイバの表面をより滑らかに研磨できることから、火炎研磨法で細径化する際の水素ガス流量は１００〜５００ｃｍ３ ／分、酸素ガス流量は１０〜２５０ｃｍ３ ／分であることが好ましい。
さらに、火炎研磨法で細径化する際には、光ファイバを１７００℃以上で加熱することが好ましい。
【００１５】
また、融着延伸工程においては、高品質で効率的になることから、２本の光ファイバを１６００〜１７００℃に加熱しながら、１０〜１００ｍｍ／分の速度で引っ張ることが好ましい。
また、融着延伸工程での酸水素火炎の水素ガス流量は５０〜２５０ｃｍ３ ／分、酸素ガス流量は０〜１００ｃｍ３ ／分であることが好ましい。
【００１６】
以上説明した光ファイバカプラの製造方法では、融着延伸前にクラッド外径１２５μｍの２本の光ファイバの裸線部を火炎研磨し、さらに火炎研磨の際の加熱によりコアが拡散するので、クラッド外径を容易に細径化でき、２本の光ファイバのコア間距離を短くできる。その結果、図４に示すように、所望の結合度になる延伸長を短くすることができる。例えば、図４において、結合度１００％では、火炎研磨して細径化したものは火炎研磨しなかったものより延伸長が約４ｍｍ程短くなっている。
したがって、上記製造方法で得られた光ファイバカプラは、クラッド外径１２５μｍの光ファイバが用いられているにもかかわらず、小型化できる。
【００１７】
また、細径化工程において、火炎研磨された裸線部分は、エッチング法や機械的研磨法とは異なり、熱により溶融されているため、表面が滑らかになっている。そのため、十分な強度を有する光ファイバカプラを作製できる。
さらに、火炎研磨での火炎は、融着延伸工程で利用される酸水素火炎と同一のものでよいので、細径化工程と融着延伸工程とは同一の装置にて実施することができる。したがって、光ファイバカプラの製造は簡便であり、かつ、移送によって傷つけることがなく、特に慎重さが要求される作業を省略できるので、製造効率が高い。
【００１８】
この光ファイバカプラは、種々の光通信システムに組み込むことができる。図５に、この光ファイバカプラを光通信システムの一部品として用いた例を示す。この光通信システム３０は、入射光が入射されるクラッド外径１２５μｍの光ファイバ３１ａ、フォトダイオード３２ａ、第１のアイソレータ３３ａが接続された第１の光ファイバカプラ３４ａと、第１のアイソレータ３３ａ、レーザダイオード３５、エルビウム添加光ファイバ増幅器３６が接続された第２の光ファイバカプラ３４ｂと、エルビウム添加光ファイバ増幅器３６に接続された第２のアイソレータ３３ｂと、出射光が出射するクラッド外径１２５μｍの光ファイバ３１ｂ、フォトダイオード３２ｂが接続された第３の光ファイバカプラ３４ｃとを有して構成されたものである。この光通信システム３０では、第１の光ファイバカプラおよび第３の光ファイバカプラに上述した実施形態例で作製された光ファイバカプラが使用されているので、この光通信システムも小型化されている。また、クラッド外径１２５μｍの光ファイバを細径化したものであり、クラッド外径８０μｍの光ファイバをクラッド外径１２５μｍの光ファイバを接続することはないので、接続損失を抑えることができる。
【００１９】
なお、本発明は、上述した実施形態例に限定されない。上述した実施形態例では、細径化工程において、クラッド外径を８０μｍにしたが、クラッド外径１２５μｍの光ファイバを細径化するのであれば細径化後の径は特に制限はない。
また、上述した実施形態例では、火炎研磨の時間が約５０秒間であったが、クラッド外径を８０μｍにするには、火炎研磨の時間が１０〜１００秒であることが好ましい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、クラッド外径１２５μｍの光ファイバから構成されているにもかかわらず、小型化された光ファイバカプラを作製できる。また、細径化工程と融着延伸工程とを同じ装置で実施できるので、製造効率が高い。さらに、火炎研磨法で細径化するので、クラッドの表面が滑らかであり、得られる光ファイバカプラは十分な強度を有している。
また、本発明の光ファイバカプラは、小型化されているので、光通信システムの小型化に対応できる。また、クラッド外径１２５μｍの光ファイバと容易かつ低損失に接続できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバカプラの製造方法の一実施形態例における一工程を示す斜視図である。
【図２】本発明の光ファイバカプラの一実施形態例におけるクラッド外径を示すグラフである。
【図３】本発明の光ファイバカプラの製造方法の一実施形態例における一工程を示す斜視図である。
【図４】光ファイバの延伸長と結合度との関係を示すグラフである。
【図５】光通信システムの一例を模式的に示す図である。
【図６】光ファイバカプラの一例を示す上面図である。
【図７】光ファイバカプラにおけるコア間距離と一定の結合度に達する延伸長との関係を示すグラフである。
【図８】光ファイバカプラの融着延伸部の断面図である。
【符号の説明】
１１・・・光ファイバ、４０・・・光ファイバカプラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fusion drawn optical fiber coupler used for optical communication and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In optical communication, optical fiber couplers are widely used for demultiplexing / combining light. FIG. 6 shows an example of the optical fiber coupler. The optical fiber coupler 40 is of a fusion-stretch type, in which a part of two optical fibers 41 is fused and a fusion-stretched portion 42 is formed. In this fusion-stretched optical fiber coupler, light exudes at the fusion-stretched portion 42, and the extruded light is incident on the adjacent optical fiber 41 to couple the light.
[0003]
In the manufacture of such a fusion drawn optical fiber coupler, first, the cladding of the two optical fibers is removed to expose the cladding, and the claddings of the two optical fibers are brought into contact with each other. Then, the contact portion is stretched while being heated and fused to form a fused stretched portion, thereby obtaining an optical fiber coupler.
In recent years, optical communication components such as optical fiber couplers have been miniaturized. However, when optical fibers having a cladding outer diameter of 125 μm are brought into contact with each other and fused and stretched to produce an optical fiber coupler, the optical and mechanical properties are good, but the stretching length until the desired coupling degree is achieved is compared. Therefore, it was difficult to cope with miniaturization.
[0004]
Therefore, a method has been proposed in which a bare fiber portion of an optical fiber having an outer diameter of 125 μm is etched with hydrofluoric acid to reduce the diameter, and the reduced-diameter optical fiber is fused and drawn to manufacture an optical fiber coupler ( For example, see Patent Document 1). As described above, if the optical fiber having a reduced diameter is used, the distance between the cores becomes shorter.
FIG. 7 shows the relationship between the distance between the cores and the normalized stretch length until a certain degree of bonding is reached. As shown in FIG. 7, if the distance between the cores is short, the stretching length can be shortened. Therefore, if an optical fiber coupler is manufactured from two optical fibers having a small cladding outer diameter and a short core-to-core distance, the extension length for obtaining a desired degree of coupling can be reduced, and the size can be reduced.
As shown in FIG. 8, the inter-core distance is a distance L between the centers of the cores 43 of the optical fibers in the fusion-spread portion 42. Further, the normalized extension length is a value obtained by dividing each extension length when a certain degree of coupling is reached by the extension length of two optical fibers having the cladding outer diameter of 125 μm which reach the degree of coupling.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-289247
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when incorporating an optical fiber coupler composed of an optical fiber having a small clad outer diameter into an optical communication device, the optical fiber coupler must be connected to an ordinary optical fiber having a clad outer diameter of 125 μm. Assuming that an optical fiber having a cladding outer diameter of 80 μm is used as a method of shortening the distance L, in an optical fiber coupler made of an optical fiber having a cladding outer diameter of 80 μm, an optical fiber having a cladding outer diameter of 80 μm and a cladding outer diameter In order to connect a 125 μm optical fiber with a low connection loss, advanced technology was required, and the yield was low. For these reasons, there is a demand for downsizing an optical fiber coupler composed of an optical fiber having a cladding outer diameter of 125 μm.
[0007]
The invention described in Patent Document 1 is intended to reduce the size of an optical fiber coupler composed of an optical fiber having a cladding outer diameter of 125 μm, and stripping the coating of two optical fibers having a cladding outer diameter of 125 μm. In this method, the clad outer diameter is reduced in advance by etching with hydrofluoric acid or mechanical polishing with abrasive grains, and the optical fibers are fused and drawn to produce an optical fiber coupler.
However, in the manufacturing method described in Patent Document 1, although the optical fiber coupler can be miniaturized, etching with hydrofluoric acid before fusion stretching requires a special device called an etching device, and the etching device is switched from the fusion device to the fusion stretching device. The production efficiency was reduced due to the necessity of particularly careful handling during the transfer. In addition, the clad portion reduced in diameter by etching with hydrofluoric acid has a rough surface, so that the obtained optical fiber coupler sometimes has insufficient strength. Also, in the mechanical polishing using abrasive grains, the clad surface may be damaged to lower the strength of the optical fiber coupler.
[0008]
Patent Document 1 also discloses a method of performing pre-drawing before fusion-drawing to reduce the diameter of an optical fiber in advance, but since the drawing length of pre-drawing is also included in the final drawing length, , Could not achieve miniaturization.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. An optical fiber coupler having a high manufacturing efficiency, sufficient strength, and a method of manufacturing the optical fiber coupler can be downsized even if the optical fiber has an outer diameter of 125 μm. The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing an optical fiber coupler according to the present invention includes a step of reducing the diameter of the clad of the optical fiber by a flame polishing method, and a step of fusing at least two optical fibers whose claddings are reduced in the step of reducing the diameter. And a fusion stretching step for stretching.
An optical fiber coupler according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing an optical fiber coupler.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of an optical fiber coupler and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In this method of manufacturing an optical fiber coupler, first, as shown in FIG. 1A, the coating of the middle part of two optical fibers 11 having a cladding outer diameter of 125 μm is peeled off, and the two optical fibers 11 are removed. , 11 are arranged in parallel, and cladding portions 13, 13 located on both sides of a portion 12 (hereinafter, sometimes referred to as a bare wire portion 12) from which the coating of the optical fiber is stripped are clamped by clamps 14, 14.
[0012]
Next, in the diameter reducing step, the cladding of the optical fiber exposed at the bare wire portion 12 is reduced in diameter by flame polishing. Here, the flame polishing method is a method of polishing by heating with the heat of an oxyhydrogen flame and blowing off the heated portion with the gas pressure of oxygen and hydrogen. In this diameter reducing step, as shown in FIG. 1 (b), the bare wires 12, 12 of the optical fibers 11, 11 are heated by an oxyhydrogen flame 23 generated from a torch 22 having a diameter of 2 mm. Then, the high temperature cladding is blown off by gas pressure. Such flame polishing is continued for about 50 seconds, and as shown in FIG. 2, an optical fiber having a cladding outer diameter of 125 μm is ground to about 80 μm.
[0013]
Next, in the fusion drawing step, the narrowed portions of the bare wires of the two optical fibers are brought into contact with each other. Then, as shown in FIG. 3, the contact portion 15 is heated by the oxyhydrogen flame 23, and the two optical fibers 11, 11 are pulled to both sides to be fused and drawn. In this way, the fusion-stretched portion is formed to obtain the optical fiber coupler 40 as shown in FIG.
[0014]
In this manufacturing method, since the surface of the optical fiber can be polished more smoothly, the hydrogen gas flow rate when reducing the diameter by the flame polishing method is 100 to 500 cm.3 / Min, oxygen gas flow rate 10-250cm3 / Min.
Further, when reducing the diameter by the flame polishing method, it is preferable to heat the optical fiber at 1700 ° C. or more.
[0015]
In the fusion-stretching step, it is preferable to stretch the two optical fibers at a speed of 10 to 100 mm / min while heating the two optical fibers to 1600 to 1700 ° C. in order to achieve high quality and efficiency.
The hydrogen gas flow rate of the oxyhydrogen flame in the fusion stretching step is 50 to 250 cm.3 / Min, oxygen gas flow rate is 0-100cm3 / Min.
[0016]
In the method of manufacturing an optical fiber coupler described above, the bare wires of two optical fibers each having an outer diameter of 125 μm are flame-polished before fusion-spreading, and the core is diffused by heating during flame polishing. The outer diameter can be easily reduced, and the distance between the cores of the two optical fibers can be reduced. As a result, as shown in FIG. 4, it is possible to shorten the stretching length at which a desired degree of bonding is obtained. For example, in FIG. 4, when the degree of coupling is 100%, the length obtained by flame polishing is reduced in diameter by about 4 mm as compared with the case not subjected to flame polishing.
Therefore, the optical fiber coupler obtained by the above manufacturing method can be downsized despite the fact that an optical fiber having a cladding outer diameter of 125 μm is used.
[0017]
In the diameter reducing step, the flame-polished bare wire portion is melted by heat, unlike the etching method and the mechanical polishing method, and thus has a smooth surface. Therefore, an optical fiber coupler having sufficient strength can be manufactured.
Further, since the flame in the flame polishing may be the same as the oxyhydrogen flame used in the fusion-stretching step, the diameter-reducing step and the fusion-stretching step can be performed by the same apparatus. Therefore, the production of the optical fiber coupler is simple and does not hurt by the transfer, and the operation requiring special care can be omitted, so that the production efficiency is high.
[0018]
This optical fiber coupler can be incorporated in various optical communication systems. FIG. 5 shows an example in which this optical fiber coupler is used as a component of an optical communication system. The optical communication system 30 includes a first optical fiber coupler 34a to which an optical fiber 31a having a cladding outer diameter of 125 μm into which incident light is incident, a photodiode 32a, and a first isolator 33a, a first isolator 33a, A second optical fiber coupler 34b to which the laser diode 35 and the erbium-doped optical fiber amplifier 36 are connected; a second isolator 33b to which the erbium-doped optical fiber amplifier 36 is connected; It has an optical fiber 31b and a third optical fiber coupler 34c to which a photodiode 32b is connected. In the optical communication system 30, since the optical fiber coupler manufactured in the above-described embodiment is used for the first optical fiber coupler and the third optical fiber coupler, the optical communication system is also downsized. . Further, since the optical fiber having the clad outer diameter of 125 μm is reduced in diameter, and the optical fiber having the clad outer diameter of 80 μm is not connected to the optical fiber having the clad outer diameter of 125 μm, the connection loss can be suppressed.
[0019]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. In the above-described embodiment, the outer diameter of the clad is set to 80 μm in the diameter reducing step. However, the diameter after the diameter reduction is not particularly limited as long as the optical fiber having the outer diameter of 125 μm is reduced.
In the above embodiment, the flame polishing time is about 50 seconds. However, in order to make the clad outer diameter 80 μm, it is preferable that the flame polishing time be 10 to 100 seconds.
[0020]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, despite being comprised by the optical fiber of clad outer diameter 125 micrometers, a miniaturized optical fiber coupler can be manufactured. In addition, since the diameter reducing step and the fusion-stretching step can be performed by the same apparatus, the production efficiency is high. Further, since the diameter is reduced by the flame polishing method, the surface of the clad is smooth, and the obtained optical fiber coupler has a sufficient strength.
Further, since the optical fiber coupler of the present invention is miniaturized, it can cope with miniaturization of an optical communication system. Further, it can be easily and low-loss connected to an optical fiber having a cladding outer diameter of 125 μm.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing one step in an embodiment of a method for manufacturing an optical fiber coupler of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing an outer diameter of a clad in an embodiment of the optical fiber coupler of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing one step in an embodiment of the method for manufacturing an optical fiber coupler of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the extension length of an optical fiber and the degree of coupling.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of an optical communication system.
FIG. 6 is a top view illustrating an example of an optical fiber coupler.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance between cores in an optical fiber coupler and the extension length reaching a certain degree of coupling.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a fusion-stretched portion of the optical fiber coupler.
[Explanation of symbols]
11 optical fiber, 40 optical fiber coupler
