JP2672165B2 - 光カップラ - Google Patents

光カップラ

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JP2672165B2
JP2672165B2 JP1507876A JP50787689A JP2672165B2 JP 2672165 B2 JP2672165 B2 JP 2672165B2 JP 1507876 A JP1507876 A JP 1507876A JP 50787689 A JP50787689 A JP 50787689A JP 2672165 B2 JP2672165 B2 JP 2672165B2
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output optical
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モルチモアー、デイヴィッド・ブリアン
ペイン、デイヴィッド・ブライアン
エインスリー、ベンジャミン・ジェイムス
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ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2856—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers formed or shaped by thermal heating means, e.g. splitting, branching and/or combining elements

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、１個の単一モード光ファイバから入力され
る光を３個以上の単一モード光ファイバ間に均等に分配
する光星形カップラに関する。
１個の単一モード入力光ファイバとそれに接続されて
分岐している複数個の単一モード出力光ファイバとを具
備し、入力光ファイバに入力される光を複数個の出力光
ファイバ間に分配する光カップラは従来より知られてお
り、通常光星形カップラと呼ばれているが、出力が３個
以上に分配される場合には各出力光ファイバに正確に均
等に分配することは困難である。その原因は１個の入力
単一モード光ファイバから複数個の出力単一モード光フ
ァイバに光を均等に結合させる場合にカップラ部分にお
ける複数個の出力光ファイバ間でも相互結合が生じるた
めに出力光ファイバ間でもパワーの伝達が行われ、その
ような結合は波長によっても異なるために各光ファイバ
の結合特性を広い波長範囲にわたって完全に一致させる
ことは非常に困難であり、そのため入力光パワーを均等
に分配することができないのである。
本発明の目的は、広い波長範囲にわたって波長に無関
係に１個の単一モード光ファイバからの入力光を３以上
の単一モード光ファイバ間に均等に分配することのでき
る光星形カップラを提供することである。
本発明は、１個の単一モードの入力光ファイバと、こ
の入力光ファイバと結合されて分岐されている３個以上
の複数の同一の単一モードの出力光ファイバから構成さ
れている出力光ファイバ構造体とを具備し、入力光ファ
イバに供給された入力光を各出力光ファイバに均等に分
配する光カップラにおいて、入力光ファイバと複数の出
力光ファイバとの間に結合された均質な先細のロッドか
ら成るテーパー領域を具備し、入力光ファイバは前記テ
ーパー領域の小さい直径を有する端部に結合され、複数
の出力光ファイバは前記テーパー領域の大きい直径を有
する端部に結合され、複数の各出力光ファイバと均質な
先細のロッドから成るテーパー領域との結合部分は入力
単光ファイバによって各複数の出力光ファイバが同じ振
幅および同じ位相で照明されるように入力光ファイバの
中心軸の延長線を中心として同一半径の円周上に位置
し、隣接する出力光ファイバとの距離が全て等しく選定
されて各出力光ファイバのその周囲の他の出力光ファイ
バに対する関係位置がテーパー領域との結合部分におい
て全ての出力光ファイバについて同一に構成され、テー
パー領域は、基本モードフィールドが単一の入力光ファ
イバから出力ファイバ構造体まで徐々に変化するように
コアとクラッドが融合して均一化されて入力光ファイバ
および出力光ファイバ組立体の基本モードフィールドが
テーパー領域中において実質的に整合されていることを
特徴とする。
このような出力光ファイバの配置は出力光ファイバが
同じ光学フィールドの振幅および位相によって照射され
ることを確実にする。各出力光ファイバはそれぞれの周
知の他の出力光ファイバの位置の分布がテーパーを通じ
て全ての出力光ファイバについて同一であるために出力
光ファイバ間のパワーの移動による影響は各出力光ファ
イバにおいて実質上同一であり、したがって非常に正確
に各出力光ファイバに対して均等に入力光パワーを分配
することが可能になる。
低損失装置を形成するために、単一の入力光ファイバ
から出力光ファイバへの基本モードフィールドの緩やか
な変化が行われなければならない。このモード変換は入
力光ファイバと出力光ファイバとの間にテーパー領域を
設けることによって達成される。出力光ファイバの間の
スペースは光ファイバクラッドと同じ低屈折率の材料で
充填されなければならない。この充填材料は例えばシリ
カのようなクラッドと同じ材料を使用する。
本発明の光カップラを製造する第１の方法は、 （ａ）コアを有しない光ファイバに融着スプライス接合
された単一モード光ファイバによりそれぞれ構成されて
いるＮ＋１個の光ファイバ部分を形成し、 （ｂ）中心の位置する１個の貫通孔と、それを囲んでそ
の貫通孔と平行に同一半径の円周上に配置されたＮ個の
貫通孔とを備え、それらＮ個の貫通孔のそれぞれは隣接
する貫通孔との距離が等しく選定されているＮ＋１個の
貫通孔を有する成型体を形成し、中心の１個の貫通孔に
Ｎ＋１個の光ファイバ部分の１個をその単一モード光フ
ァイバが端部から突出して延在するように挿入して突出
した単一モード光ファイバ部分を入力光ファイバとし、
残りのＮ個の貫通孔に残りのＮ個の光ファイバ部分を単
一モード光ファイバが成型体の反対側の端部から突出し
て延在するように挿入して突出した単一モード光ファイ
バ部分をＮ個の出力光ファイバとしてＮ＋１個の光ファ
イバ部分を成型体中に配置し、 （ｃ）Ｎ＋１個の光ファイバ部分の全てのコアを有しな
い光ファイバと単一モード光光ファイバとの融着スプラ
イス部分を実質上同一平面に位置させ、 （ｄ）このように光ファイバ部分が配置された成型体を
加熱して入力光ファイバから出力ファイバ構造体まで基
本モードフィールドが徐々に変化するようにコアとクラ
ッドを融合して均一化して融着スプライス接合部分の両
側の基本モードフィールドを実質的に整合させるように
テーパーを形成するステップを含むことを特徴とする。
本発明の光カップラを製造する第２の方法は、 （ａ）中心軸の周囲にそれと平行に同一半径の円周上に
配置されたＮ個の貫通孔を有し、それらＮ個の貫通孔の
それぞれは隣接する貫通孔との距離が等しく選定されて
いるＮ個の貫通孔を有する成型体を形成し、それらＮ個
の貫通孔に成型体の同じ側から突出して延在するように
Ｎ個の単一モードの同一の出力光ファイバを挿入し、 （ｂ）単一の光ファイバの直径と実質的に等しい直径を
有するくびれた部分を持つテーパー領域を形成し、 （ｃ）テーパー領域をくびれた部分で切断し、 （ｄ）中心軸上で単一モードの入力光ファイバを切断さ
れたテーパー領域端部に融着スプライスにより結合し、 （ｅ）さらに、基本モードフィールドが単一の入力光フ
ァイバから各出力光ファイバまで徐々に変化して接合部
分の両側の基本モードフィールドを等しくするようにテ
ーパー領域を加熱してそのテーパーを調整するステップ
を含むことを特徴とする。
以下添付図面を参照にして実施例により説明する。
第１図は、テーパを形成するとき、光ファイバの位置
を保持するガラス成型体の斜視図である。
第２図は、第１図の成型体を使用してテーパーを形成
する前のコアを有しない光ファイバに融着された単一モ
ード光ファイバの断面図である。
第３図は、テーパーを敬すする前の第１図の成型体お
よび第２図の光ファイバを組合わせた構造体の断面図で
ある。
第４図は、中心孔を有しない複数の貫通孔を有する成
型体とその孔に挿入された光ファイバとを組合わせた構
造体の縦断面図である。
第５図は、製造された本発明によるカップラの側断面
図である。
光ファイバは、第１図に示されているようにガラス成
型体２によってテーパー領域を形成するために正確な関
連位置に保持されることができる。１個の中心の貫通孔
４と、それを中心に一定の半径上で相互に等しい間隔を
隔てられて形成された貫通孔６とを設けられているガラ
ス成型体２は、貫通孔を開けた大きなガラスロッドを牽
引して細くすることによって構成されることができる。
ガラスロッドは、貫通孔が各単一光ファイバを受入れる
のに十分な大きさであるガラス成型体２が得られるよう
に牽引される。次に、それぞれ第２図に示されたように
コアを有しない、「ダミー」の光ファイバ14に融着スプ
ライスされている単一モード光ファイバ12から構成され
た９個の光ファイバ部分10が形成される。次に第３図の
ように、光ファイバ部分10は、全ての融着スプライスさ
れた部分が同一平面Ａに位置し、中心の貫通光中の光フ
ァイバ部分の単一モード光ファイバ12が外側の８個の光
ファイバと反対側の端部から突出するように成型体２に
挿入される。第３図にはそのような光ファイバ10の２個
のみが示されている。中心光ファイバは１個の入力光フ
ァイバＩを形成し、残りの８個は出力光ファイバ01乃至
08を形成する。構造体は、表面張力によって収縮する温
度まで加熱される。ガラス成型体２が潰れるのを助け、
トラップされる可能性のある空気を除去するためにこの
処理段階は真空中で行われることが好ましい。加熱はガ
ラス成型体２が潰れて光ファイバ10と一体となりシリカ
の均質のロッドが形成されるまで続けられる。ガラス成
型体２は、スプライス位置の周辺で加熱され、テーパー
を形成するために牽引される。加熱された部分の長さは
小さいテーパー角度、すなわち低損失装置が得られるよ
うな十分な長さに選定される。テーパーの形成は、融着
スプライス部分のそれぞれの側のモードフィールドが適
度に整合されるように、コアが十分な大きさに縮小する
まで続けられる。光は入力光ファイバである中心光ファ
イバへ入射され、出力光ファイバの出力が監視されてこ
の出力信号が最大に達するまで装置の牽引が続けられて
テーパーが調整されてカップラが完成される。このよう
にして基本モードフィールドが単一の入力光ファイバか
ら出力ファイバ構造体まで徐々に変化するようにテーパ
ー領域が形成されて入力光ファイバおよび出力光ファイ
バ組立体の基本モードフィールドがテーパー領域中にお
いて実質的に整合される。
別の製造技術は、第４図に示されているように中心の
貫通孔を有しないガラス成型体20を使用する。この方法
において、出力光ファイバを構成する処理された光ファ
イバ部分10はガラス成型体20に挿入される（図面を簡明
にするために２個の光ファイバのみが示されている）。
この実施例では光ファイバ部分10は前述の実施例のよう
に「ダミー」の光ファイバに融着スプライスされる必要
はなく、単一モード光ファイバが単独で使用される。成
型体20は上述のように加熱によって潰され、光ファイバ
部分10の直径と等しいくびれた部分の直径を有するテー
パーを形成するために牽引される。構造体はくびれた部
分で割られて切断され、その結果得られたテーパー部分
の小さい直径の端部に入力光ファイバが融着スプライス
によって結合される。この融着スプライスはさらにスプ
ライス部分の両側のモードフィールドを等しくさせるた
めにテーパ領域を形成するように加熱処理してテーパー
が調整される。テーパー領域の形成は前述の例と同様に
入力光ファイバに光を供給して出力光ファイバから最大
のパワー伝送が得られるまて続けられる。
第５図を参照に単一入力光ファイバＩに沿って符号22
で示されたテーパー領域の方向に伝播する光について検
討する。光はテーパー領域22へ進行するにしたがって、
そのモードフィールドは拡大し、結果的にクラッドと外
部媒体との境界によって囲まれた導波体に対するモール
ドフィールドとなる。この中心テーパー領域24において
は、光ファイバコアはフィールド案内としてはほとんど
機能せず、出力光ファイバ01乃至08は単一出力光ファイ
バ組立体として機能する。したがって、単一光ファイバ
Ｉおよび出力光ファイバ組立体のモードプロファイル
は、適度に整合される。これは、光フィールドがわずか
な損失でこの臨界領域24を通過することを可能にする。
拡大するテーパー領域26において各出力光ファイバの成
長するコアは徐々に等しい量の光フィールドを捕捉し、
光ファイバが通常の大きさに達すると各出力光ファイバ
が同じ光パワーを伝送するようになる。
８個以外の他の数Ｎの出力光ファイバを有する１×Ｎ
カップラは、同様の方法によって形成されることができ
る。出力光ファイバは対称な円形に配置される必要がな
い。例えば、４個の光ファイバのそれぞれは同じ中心か
らの距離および角度配置に配置されるように正方形の頂
点に配置されても同様に等しい結合を得ることが可能で
ある。必要なことは各光ファイバが他の出力光ファイバ
に関する関係が同じになることである。
成型体20への光ファイバの挿入は、テーパー形成のた
めの熱の供給前或いは供給中に容易に蒸発する流体、例
えばメタノール、エタノール、アセトン、またはその他
の類似した流体を潤滑流体として使用することによって
容易になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モルチモアー、デイヴィッド・ブリアン イギリス国、アイピー10・０ワイエヌ、 サフォーク、アイプスウイツチ、トリム レイ・セント・メリー、ドーウソン・ド ライヴ 21 (72)発明者 ペイン、デイヴィッド・ブライアン イギリス国、アイピー13・０エスデー、 サフォーク、ウイクハム・マーケット、 チャペル・レーン、デイリン （番地な し) (72)発明者 エインスリー、ベンジャミン・ジェイム ス イギリス国、アイピー５・７イービー、 サフォーク、アイプスウイツチ、ラッシ ュメイヤー、バーチウッド・ドライヴ 24 (56)参考文献 特開 昭57−186730（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−134803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−198419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−28906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−11917（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１個の単一モードの入力光ファイバと、こ
    の入力光ファイバと結合されて分岐している３個以上の
    複数の同一の単一モードの出力光ファイバから構成され
    ている出力光ファイバ構造体とを具備し、入力光ファイ
    バに供給された入力光を各出力光ファイバに均等に分配
    する光カップラにおいて、 前記入力光ファイバと前記複数の出力光ファイバとの間
    に結合された均質な先細のロッドから成るテーパー領域
    を具備し、 前記入力光ファイバは前記均質な先細のロッドから成る
    テーパー領域の小さい直径を有する端部に結合され、 前記複数の出力光ファイバは前記テーパー領域の大きい
    直径を有する端部に結合され、 前記複数の各出力光ファイバと前記テーパー領域との結
    合部分は入力単光ファイバによって前記各複数の出力光
    ファイバが同じ振幅および同じ位相で照明されるように
    前記入力光ファイバの中心軸の延長線を中心として同一
    半径の円周上に位置し、隣接する出力光ファイバとの距
    離が全て等しく選定されて各出力光ファイバのその周囲
    の他の出力光ファイバに対する関係位置がテーパー領域
    との結合部分において全ての出力光ファイバについて同
    一に構成され、 前記テーパー領域は、基本モードフィールドが単一の入
    力光ファイバから出力ファイバ構造体まで徐々に変化す
    るようにテーパーが形成されて入力光ファイバおよび出
    力光ファイバ構造体の基本モードフィールドがテーパー
    領域中において実質的に整合されていることを特徴とす
    る光カップラ。
  2. 【請求項２】１個の単一モードの入力光ファイバと、こ
    の入力光ファイバと結合されて分岐している３個以上で
    あるＮ個の同一の単一モードの出力光ファイバから構成
    されている出力光ファイバ構造体とを具備し、入力光フ
    ァイバに供給された入力光を各出力光ファイバに均等に
    分配する光カップラの製造方法において、 （ａ）コアを有しない光ファイバに融着スプライス接合
    された単一モード光ファイバによりそれぞれ構成されて
    いるＮ＋１個の光ファイバ部分を形成し、 （ｂ）中心の位置する１個の貫通孔とそれを囲んでその
    貫通孔と平行に同一半径の円周上に形成されたＮ個の貫
    通孔とを備え、それらＮ個の貫通孔のそれぞれは隣接す
    る貫通孔との距離が等しく選定されているＮ＋１個の貫
    通孔を有する成型体を形成し、中心の１個の貫通孔に前
    記Ｎ＋１個の光ファイバ部分の１個をその単一モード光
    ファイバが端部から突出して延在するように挿入して突
    出した単一モード光ファイバ部分を入力光ファイバと
    し、残りのＮ個の貫通孔に残りのＮ個の光ファイバ部分
    を単一モード光ファイバが成型体の反対側の端部から突
    出して延在するように挿入して突出した単一モード光フ
    ァイバ部分をＮ個の出力光ファイバとしてＮ＋１個の光
    ファイバ部分を成型体中に配置し、 （ｃ）前記Ｎ＋１個の光ファイバ部分の全てのコアを有
    しない光ファイバと単一モード光ファイバとの融着スプ
    ライス接合部分を実質上同一平面に位置させ、 （ｄ）前記光ファイバ部分が配置された成型体を加熱し
    て入力光ファイバから出力ファイバ構造体まで基本モー
    ドフィールドが徐々に変化するようにコアとクラッドを
    融合して均一化して融着スプライス接合部分の両側の基
    本モードフィールドを実質的に整合させるようにテーパ
    ーを形成するステップを含むことを特徴とする光カップ
    ラの製造方法。
  3. 【請求項３】１個の単一モードの入力光ファイバと、こ
    の入力光ファイバと結合されて分岐している３個以上の
    整数であるＮ個の同一の単一モードの出力光ファイバか
    ら構成されている出力光ファイバ構造体とを具備し、入
    力光ファイバに供給された入力光を各出力光ファイバに
    均等に分配する光カップラの製造方法において、 （ａ）中心軸の周囲にそれと平行に同一半径の円周上に
    配置されたＮ個の貫通孔を有し、それらＮ個の貫通孔の
    それぞれは隣接する貫通孔との距離が等しく選定されて
    いるＮ個の貫通孔を有する成型体を形成し、それらＮ個
    の貫通孔に成型体の同じ側から突出して延在するように
    Ｎ個の単一モードの同一の出力光ファイバを挿入し、 （ｂ）単一の光ファイバの直径と実質的に等しい直径を
    有するくびれた部分を持つテーパー領域を形成し、 （ｃ）テーパー領域をくびれた部分で切断し、 （ｄ）前記中心軸上で単一モードの入力光ファイバを切
    断されたテーパー領域端部に融着スプライス接合により
    結合し、 （ｅ）さらに、基本モードフィールドが単一の入力光フ
    ァイバから各出力光ファイバまで徐々に変化して接合部
    分の両側の基本モードフィールドを等しくするようにテ
    ーパー領域を加熱してそのテーパーを調整するステップ
    を含むことを特徴とする光カップラの製造方法。
  4. 【請求項４】光ファイバの成型体への挿入は潤滑流体を
    使用して行われる請求項２または３記載のカップラの製
    造方法。
  5. 【請求項５】潤滑流体としてメタノールが使用される請
    求項４記載のカップラの製造方法。
  6. 【請求項６】入力光ファイバから出力光ファイバへ伝達
    された光パワーが監視され、基本モードフィールドの等
    化の完了は、テーパーの形成によって入力光ファイバか
    ら最大パワー伝送が得られることによって決定される請
    求項２乃至５のいずれか１項記載のカップラの製造方
    法。
JP1507876A 1988-07-12 1989-07-06 光カップラ Expired - Lifetime JP2672165B2 (ja)

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GB8816521.2 1988-07-12
GB888816521A GB8816521D0 (en) 1988-07-12 1988-07-12 Optical star couplers

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JPH03505931A JPH03505931A (ja) 1991-12-19
JP2672165B2 true JP2672165B2 (ja) 1997-11-05

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AU (1) AU626562B2 (ja)
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DE (1) DE68918024T2 (ja)
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