JP2748460B2 - ファイバ形カプラの製造方法 - Google Patents

ファイバ形カプラの製造方法

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    • G02B6/24Coupling light guides
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    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical 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
    • G02B6/2821Optical 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 using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、被覆を除去した少なくとも2本以上の光
ファイバを融着・延伸してカプラ部材を形成するファイ
バ形カプラの製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
ファイバ形カプラは、単一波長の光を分岐/結合ある
いは複数波長の光を分波/合波する機能を有し、この製
造方法として、ファイバ同士を融着させて延伸する融着
延伸法と、側面を研磨した2本のファイバを対向させて
構成する研磨法がある。
第5図は、従来技術に係るファイバ形カプラ製造方法
(融着延伸法)を示すフローチャートである(“STABLE
LOW−LOSS SINGLE−MODE COUPLERS,"ELECTRONICS LETT
ERS 15th March 1984 Vol.20.No.6,p.230−232)。以
下、例えば単一モードファイバを使用するファイバ形カ
プラについて説明する。
まず、2本の光ファイバの被覆を一部除去し光ファイ
バを互いに密着させる(ステップ101)。次に、バーナ
で加熱することにより、この部分を平行に融着させ、そ
の後、当該光軸方向へ延伸させる(ステップ102)。こ
の場合、光ファイバの一端から入射された光を他端で測
定することにより、光分岐比を検知する(ステップ10
3)。所定の分岐比が得られたところで、光ファイバの
延伸を停止させ、カプラ部材を形成する(ステップ10
4)。次に、このカプラ部材を保護部材に固定・接着さ
せ、ファイバ形カプラを形成する(ステップ105)。
また、従来技術として、2本の光ファイバを捩じり合
わせた状態で加熱、延伸する方法がある(昭和59年度電
子通信学会光・電波部門全国大会、バイコニカルテーパ
型光分配器製造方法の一検討)。
これらの従来の製造方法では、融着・延伸する際の熱
源として、プロパンガスを使用していた(“シングルモ
ード光ファイバカプラ”、航空電子技報 No.11、1981
−1、p.21−26)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の製造方法で製造されたファイバ
形カプラはヒートサイクル等を加える過程で断線すると
いう問題があった。この現象について調査分析を行った
ので、以下に説明する。
燃焼ガスとして、プロパン・酸素の混合ガス、ア
セチレン・酸素の混合ガス、酸素・天然ガスの混合ガ
スを使用し、複数の光ファイバを軸方向に融着・延伸さ
せ、破断するまでの張力を加え、断面及び側面を走査型
電子顕微鏡(SEM)で観察した。
その結果、ファイバ形カプラの表面には凹部分が多数
存在していることが確認された。さらに、ファイバ形カ
プラの断面を観察したところ、この凹部分が破断の原因
になっていることが明らかになった。この凹部分の表面
をEPMA(Electron Probe Micro Analyzer)で分析した
ところ、カーボンであることが判明した。
この凹部分が発生する機構については、光ファイバが
加熱・溶融もしくは軟化した際、火炎中で生成されたカ
ーボンが溶融・軟化状態のファイバ表面に衝突してファ
イバ表面に多数の穴をあけ(凹部分を形成し)、この多
数の穴がファイバ形カプラの強度を低下させる原因であ
ると推定される。
この発明は、この調査分析結果に着目したもので、カ
ーボンを含まない熱源を使用することにより、ファイバ
形カプラの機械的強度を向上させることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を達成するため、この発明は被覆を除去した
少なくとも2本以上の光ファイバを融着・延伸してカプ
ラ部材を形成するファイバ形カプラの製造方法におい
て、カーボンを含まず、少なくとも光ファイバを溶融さ
せるのに十分な高温領域と光ファイバ表面を滑らかにす
るのに十分な低温領域を備えた温度勾配を有する熱源を
使用して融着・延伸することを特徴とする。
この場合、少なくとも高温部と低温部の温度分布を備
えた電気抵抗ヒータ、カーボンを含まない燃焼ガスの供
給を受けて加熱するバーナを使用することができる。
〔作用〕
この発明は、以上のように構成されているので、ファ
イバ表面における凹部分の形成を阻止することができ
る。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例に係るファイバ形カプラの
製造方法を添付図面に基づき説明する。なお、説明にお
いて同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略
する。
第1図は、この実施例に係るファイバ形カプラの製造
方法を示すフローチャート、第2図は、この実施例に係
るファイバ形カプラの製造工程を示す工程図、第3図
は、この実施例に使用できる電気抵抗ヒータを示す図で
ある。
まず、第3図に基づき電気抵抗ヒータを説明する。同
図(a)は光軸方向からみた側面図、同図(b)は光軸
と直交する方向からみた平面図である。電気抵抗ヒータ
は、平行に配置した光ファイバの光軸と直交する方向で
上下に、二珪化モリブデンで作られる第1ヒータ1、第
2ヒータ2を備えて構成されている(同図(a)参
照)。第1ヒータ1及び第2ヒータ2は、先端部をU字
状に曲げているので、光ファイバ3(3a、3b)をヒータ
間にD方向へ挿入するにつれて高温となるような温度分
布(点線で表示)が形成される。また、第1ヒータ1及
び第2ヒータ2は、上下左右方向に微動調整できる微動
ステージ(図示せず)に取り付けられているので、ヒー
タ間隔(t)及びファイバまでの距離(D)を変えるこ
とができ、温度分布の勾配を調整することができる。
また、第1ヒータ1は光軸方向に所定のピッチ間隔で
配列された3本のヒータ部1a、1b、1cを含んで構成され
ており、これらのヒータは耐火煉瓦1dに固定されてい
る。第2ヒータ2は3本のヒータ部(図示せず)を含ん
で構成されており、耐火煉瓦2dに固定されている。な
お、中央のヒータ部1b(2b)は、その両端のヒータ部1a
(2a)、1c(2c)より光ファイバとの間隔が短くなって
いるので、光ファイバをD方向へ近付けるにつれて、よ
り高温となるように温度分布(点線で表示)が形成され
ている。
光ファイバ3は、電気抵抗ヒータの左側面に配置され
ており、さらに、光ファイバ3の左側面には顕微鏡4が
配置されている。この顕微鏡4により、ヒータ間の光フ
ァイバ3の融着状態を目視で観察することができる。
次に、第1図及び第2図に基づき、実施例に係るファ
イバ形カプラの製造方法を説明する。複数の光ファイバ
心線は、予めファイバ把持部材等で把持されており、光
軸方向に沿って並置されている。ステップ201では、光
ファイバ心線の被覆を一部除去し、光ファイバ心線とコ
アとクラッドから成る光ファイバ3a、3bにする。ステッ
プ202では、被覆が除去されて裸線状態の光ファイバ3
a、3bを、顕微鏡4と電気抵抗ヒータとの間に接触させ
て固定する(第2図(a)参照)。ステップ203では、
接触して固定された光ファイバ3(光ファイバ3a、3b)
を第1ヒータ1と第2ヒータ2との間に挿入し加熱する
(第2図(b)参照)。この場合、光ファイバ3はヒー
タ間隔の狭い高温部に挿入される。加熱温度は、ヒータ
間隔(t)を短くすることにより、高くすることができ
る。
次に、顕微鏡4で光ファイバ3のカプラ部を観察し、
融着したか否かを判断する(ステップ204)。この場
合、融着していなければ、さらにヒータで加熱し(ステ
ップ203)、融着していればヒータのモードを高温から
低温に切り替える(ステップ205)。具体的には、微動
ステージを顕微鏡4から遠ざける方向(矢印方向)へ移
動させ、光ファイバ3をヒータ間隔が広い先端部に配置
する(第2図(c)参照)。従って、光ファイバに対す
る温度勾配は緩やかになる(第3図(a)参照)。
ステップ206では、光ファイバの両端を光軸方向に引
っ張ることによりファイバ(カプラ部)を延伸させる。
この延伸状態において、例えば光ファイバ3の一端にモ
ニタ光を入射する為の光源と、そのモニタ光を受光する
為の光検知器を接続し、所定の分岐比になったか否かを
判断する(ステップ207)。所定の分岐比に到達しない
時には延伸を継続し(ステップ206)、所定の分岐比に
到達した時には延伸を停止し(ステップ208)ヒータに
よる加熱を停止させる(ステップ209)。この場合、光
ファイバ3をファイバ把持部材等でヒータ1、2間から
取り出すことにより、加熱を停止することができる(第
2図(d)参照)。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、この実施例ではヒータの温度制御を、ファ
イバとヒータとの相対的位置変化により行っているが、
ファイバ形カプラの製造に要する時間が長くても良い場
合には電流制御で行ってもよい。
また、ファイバが延伸され線径が細くなる過程で(第
2図(c)参照)、微動ステージを顕微鏡4から遠ざけ
る方向(矢印方向)へ移動させているが、微動ステージ
を上下に移動させヒータ間隔(t)を大きくしてもよ
い。
さらに、延伸時のファイバの外径変動を小さくする為
に、光軸方向(P方向)に往復運動を加えてもよい(第
3図(b)参照)。ファイバに対する温度分布が緩和さ
れ表面が滑らかになるので、過剰損失を低下することが
できる。
また、ヒータの種類、数、位置、形状、温度分布等は
一例にすぎず、この実施例に限定されるものではない。
例えば、誘導加熱を用いた誘導炉を使用することがで
き、ヒータの位置は光ファイバの円周であれば良く、上
下方向に限定されるものではない。重要なことは、カー
ボンを含まず、ファイバを溶融させるのに十分な高温領
域(ほぼ1200℃)及びファイバ表面を滑らかにするのに
十分な低温領域を備えた温度分布を有する点である。
第4図は、この発明の他の実施例に係るファイバ形カ
プラを示す図である。この実施例は、燃焼ガスとして、
水素と酸素の混合ガスを使用し、バーナ5に供給するも
のである。水素と酸素は、例えば流量弁6、7を備えた
パイプ等により供給される。この場合、火力を弱める為
に光ファイバ3の後流側に耐火煉瓦8を配置している。
次に、この発明に係る実験結果を説明する。この実験
では、二珪化モリブデン(MoSi2)を用いたヒータを利
用し、このヒータを第3図で示すように配置してファイ
バ形カプラを製造した。光ファイバとしては、通常1.3
μm帯の単一モードファイバ(外径125μm、MFD9.5±
1μm、カットオフ波長1.2±1μm)を使用した。2
本の光ファイバ心線の被覆を一部除去し、密着させて揃
え、融着・延伸を行った。製造したファイバ形カプラ
は、1.3μmでの分岐比が50%であり、過剰損失が0.1dB
以下のものも作成することができることが確認された。
作成された30本のファイバ形カプラについて、表面観察
を行ったが、表面には凹部及びカーボンは観察されなか
った。
〔発明の効果〕
この発明は、以上説明したように構成されているの
で、カーボンを含まない熱源を使用することにより、フ
ァイバ形カプラの機械的強度を向上させることができ
る。
また、カプラ本体の表面を傷の少ない状態で保つこと
ができ、ファイバ形カプラの信頼性を確保する上で効果
的である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例に係るファイバ形カプラ
の製造方法を示すフローチャート、第2図は、この発明
の一実施例に係るファイバ形カプラの製造工程を示す工
程図、第3図は、第1図で示す実施例に使用することが
できる電気抵抗ヒータを示す説明図、第4図は、この発
明の他の実施例に係るファイバ形カプラの製造方法を示
す説明図、第5図は、従来技術に係るファイバ形カプラ
の製造方法を示すフローチャートである。 1……第1ヒータ 2……第2ヒータ 3……光ファイバ 4……顕微鏡 5……バーナ 6、7……流量弁 8……耐火煉瓦

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被覆を除去した少なくとも2本以上の光フ
    ァイバを融着・延伸してカプラ部材を形成するファイバ
    形カプラの製造方法において、 カーボンを含まず、少なくとも前記光ファイバを溶融さ
    せるのに十分な高温領域と前記光ファイバ表面を滑らか
    にするのに十分な低温領域を備えた温度勾配を有する熱
    源を使用して融着・延伸することを特徴とするファイバ
    形カプラの製造方法。
  2. 【請求項2】前記熱源として、前記抵抗ヒータを使用す
    る請求項1記載のファイバ形カプラの製造方法。
  3. 【請求項3】前記熱源として、複数の電気抵抗ヒータを
    対向させて配置し、その間隔を変更自在に構成したこと
    を特徴とする請求項1記載のファイバ形カプラの製造方
    法。
  4. 【請求項4】前記熱源として、カーボンを含まない燃焼
    ガスの供給を受けて加熱するバーナを使用する請求項1
    記載のファイバ形カプラの製造方法。
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