JP2854941B2 - 光分岐結合器の製造方法 - Google Patents

光分岐結合器の製造方法

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JP2854941B2 JP2219642A JP21964290A JP2854941B2 JP 2854941 B2 JP2854941 B2 JP 2854941B2 JP 2219642 A JP2219642 A JP 2219642A JP 21964290 A JP21964290 A JP 21964290A JP 2854941 B2 JP2854941 B2 JP 2854941B2
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coupler
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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、光の分岐または結合を行う光分岐結合
器、特にファイバ溶着型分岐結合器の製造方法に関す
る。
（従来の技術とその課題） この種の光分岐結合器としては、例えば特開昭62−15
3906号公報に記載されたものがある。第17図は、この光
分岐結合器を示す図である。この光分岐結合器は、コア
1aの外周にクラッド1bを被覆してなる複数のファイバケ
ーブル１によって形成される。具体的には、ファイバケ
ーブル１の中間部分２を硫酸に浸漬することによってそ
の中間部分２のクラッドをそれぞれ除去した後、ファイ
バケーブル１を集束させ、その中間部分２で各ファイバ
ケーブル１のコア1aを相互に熱融着させることによっ
て、この光分岐結合器は製造される。
ところで、上記従来例は、コア1aが石英等のガラス材
料よりなるガラスファイバに適用されたものであり、コ
ア1aがプラスチック材料よりなるプラスチックファイバ
に直接適用することは困難である。というのも、上記に
おいて説明したように、各ファイバケーブル１のコア1a
を溶着させるために、中間部分２でコア1aを集束し、さ
らに加熱しているからである。すなわち、コア1aがプラ
スチック材料であるときには、加熱によってその中間部
分２のコア1aが熱収縮し、光損失が大きくなるからであ
る。また、その加熱最中においては、その中間部分２近
傍のクラッド1bにも熱が伝わり、クラッド1bが溶けてフ
ァイバケーブル１が変形したり、クラッド材料がコア1a
に拡散して特性の劣化、特に光損失の増大が生じること
がある。
また、上記従来例では、コア1aの熱融着に先立って、
中間部分２のクラッドを除去する必要があり、光分岐結
合器の製造工程が煩雑なものとなっている。
さらに、光分岐結合器を用いて情報伝送システムを構
築する場合、光分岐結合器の分岐比をその配設位置に応
じた値に設定する必要がある。そのため、ユーザ側から
光分岐結合器のメーカー側に、それぞれ異なった分岐比
をもつ光分岐結合器の供給が要望されている。
（発明の目的） この発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、低損失の光分岐結合器を製造することができる光分
岐結合器の製造方法を提供することを第１の目的とす
る。
また、この発明は上記第１の目的を達成した上で、さ
らに製造工程の簡便化を図ることを第２の目的とする。
（目的を達成するための手段） 請求項１の発明は、上記第１の目的を達成するため
に、プラスチックファイバを２本以上準備し、予め定め
た長さにわたって前記プラスチックファイバを相互に当
接させ、さらに超音波加振して、その通節領域で相互に
溶着する。
請求項２の発明は、上記第１の目的を達成するため
に、コアの外周にクラッドを被覆してなるプラスチック
ファイバを２本以上準備し、各プラスチックファイバの
クラッドを予め定めた長さにわたって除去してコアを露
出させた後、前記プラスチックファイバのコアを、相互
に当接させ、さらに超音波加振して、相互に溶着する。
請求項３の発明は、上記第２の目的を達成するため
に、コアの外周にクラッドを被覆してなるプラスチック
ファイバを２本以上準備し、予め定めた長さにわたって
前記プラスチックファイバを相互に当接させ、さらに超
音波加振して、前記プラスチックファイバの各コアを相
互に溶着する。
（作用） 請求項１の発明によれば、複数のプラスチックファイ
バが予め定めた長さにわたって当接され、さらに超音波
加振される。したがって、各プラスチックファイバは加
熱されることなく、その当接領域で相互に溶着される。
請求項２の発明によれば、各プラスチックファイバの
クラッドを予め定めた長さにわたって除去してコアを露
出させた後、前記複数のプラスチックファイバが相互に
当接され、さらに超音波加振される。したがって、各プ
ラスチックファイバは加熱されることなく、その当接領
域で各コアが相互に溶着される。
請求項３の発明によれば、複数のプラスチックファイ
バが予め定めた長さにわたって当接され、さらに超音波
加振される。したがって、各プラスチックファイバは加
熱されることなく、その当接領域で各コアが相互に溶着
される。また、プラスチックファイバのクラッド除去作
業が不要となり、製造工程が簡便となる。
（実施例） 第１図はこの発明にかかる光分岐結合器の製造方法を
適用可能な光分岐結合器の製造装置（以下においては、
単に「装置」という）を示す図であり、第2A図，第2B図
および第３図はそれぞれその実施例を説明するための斜
視図である。
この装置は、コア10a,11aの外周にクラッド10b,11bを
それぞれ被覆してなる２本のプラスチックファイバ10,1
1を保持するジグ20を備えている。このジグ20は、第2A
図（あるいは第2B図）に示すように、下部溶着型21と、
この下部溶着型21と嵌合可能な形状に仕上げられた上部
溶着型22とで構成されている。なお、上部および下部溶
着型22,21は金属製又は樹脂製である。
この下部溶着型21の上面にはＸ方向に伸びた溝部21a
が、また上部溶着型22の下面にもＸ方向に伸びた溝部22
aがそれぞれ設けられている。したがって、Ｘ方向に伸
びたプラスチックファイバ10,11を一定間隔をもって平
行に配置した後、プラスチックファイバ10,11を溝部21
a,22aに係合させながら下部および上部溶着型21,22をそ
れぞれ上方および下方に移動させて、下部および上部溶
着型21,22を相互に嵌合させると、第３図に示すよう
に、プラスチックファイバ10,11が所定位置で当接保持
される。
なお、23,24はシリコンゴム等の弾性体よりなるスペ
ーサであり、スペーサ23,24が下部および上部溶着型21,
22間にそれぞれ挿入されて、下部および上部溶着型21,2
2の相対適な傾きが防止されるとともに、ファイバ10,11
のずれも防止される。
また、装置には、第１図に示すように、超音波溶着機
構部30が設けられており、超音波溶着機構部30の加振子
31が上部溶着型22の上面22bに当接されている。このた
め、超音波溶着機構部30の作動と同時に、加振子31が上
下方向に超音波振動して、その振動エネルギーが上部溶
着型22を介してプラスチックファイバ10,11の当接部に
与えられる。
さらに、この装置には、超音波溶着機構部30に上方向
から所定の押圧力を印加する圧力印加機構部（図示省
略）が設けられている。したがって、圧力印加機構部が
作動すると、所定の押圧力が超音波溶着機構部30および
上部溶着型22を介してプラスチックファイバ11に与えら
れて、プラスチックファイバ11がプラスチックファイバ
10に圧接される。
A.第１実施例 次に、上記装置により、２本の未架橋ポリメチルメタ
クリレート系のプラスチックファイバから１つの光分岐
結合器を製造する方法について説明する。まず、オペレ
ータがプラスチックファイバ10,11を所定位置にセット
した（第2A図）後、上記装置の操作盤（図示省略）を介
して製造開始指令を与えると、上記装置全体を制御する
制御部（図示省略）からの指令にしたがって２本のプラ
スチックファイバ10,11がジグ20により保持される（第
３図）。
その後、圧力印加機構部が作動して、所定の押圧力が
超音波溶着機構部30および上部溶着型22を介してプラス
チックファイバ11に与えられ、プラスチックファイバ11
がプラスチックファイバ10に圧接される。それに続い
て、超音波溶着機構部30が作動して、所定の押圧力が圧
接部に与えられたままの状態で、その振動エネルギーが
プラスチックファイバ10,11の圧接部に与えられる。す
ると、その初期段階で、上記圧接部のクラッド10b,11b
が破壊され、Ｘ方向に直交するＹ方向（第１図）にそれ
ぞれ押しやられる。そして、それに続いて、コア10a,11
bが固相溶着する。
上記のようにして、コア10a,10bの部分溶着が完了す
ると、制御部からの停止指令に応じて、超音波溶着機構
部30および圧力印加機構部が停止し、さらにジグ20から
上記のようにして形成された光分岐結合器40A（第４
図）が取り出される。
次に、上記の製造方法により光分岐結合器40Aを製造
した場合に光分岐結合器40Aの特性について具体的に説
明する。
本願発明者は、光分岐結合器40Aの特性評価を行うた
めに、以下の条件で光分岐結合器40Aを上記のようにし
て製造した。すなわち、その条件は、 （押圧力）＝10kgf （振動周波数）＝15kHz （振動振幅）＝40μｍ （振動印加時間）＝0.5秒 （分岐結合部分51の長さ）ｌ＝20mm である。
そして、その光分岐結合器40Aと同じ長さのクラッド
付プラスチックファイバの一方端に安定化光源の出力が
接続されたときには同ファイバの他方端から11.74μＷ
の赤色出力が得られる光パワー測定系を用いて、光分岐
結合器40Aの特性評価を行った。具体的には、製造され
た光分岐結合器40Aの各ファイバ端42〜45を光パワー測
定系の光源に接続し、各ファイバ端42〜45に対向するフ
ァイバ端の出力値（例えば、ファイバ端42に光源を接続
した場合にはファイバ端44,45からの出力値）を測定し
た。さらに、それらの値から光損失および分岐比をそれ
ぞれ求めた。第１表はその結果をまとめたものである。
例えば、4ch（ファイバ端45）に赤外LED光を入力した場
合には、同表からわかるように、1ch,2ch（ファイバ端4
2,43）からの出力値はそれぞれ4.767μW,5.020μＷであ
り、分岐比は1.0:1.1となる。また、過剰損失LSは、 である。この表に示すように、上記製造方法によれば、
低損失の光分岐結合器40Aを製造することができる。
以上のように、この第１実施例によれば、以下の効果
が得られる。
（１）この第１実施例では、いわゆる超音波溶着法によ
り光分岐結合器40Aを製造しているので、プラスチック
ファイバ10,11への熱影響がなく、ファイバ10,11の熱収
縮による光損失の劣化はない。事実、第１表に示すよう
に、この実施例によれば、低損失の光分岐結合器40Aを
製造することができた。
（２）また、上記と同様の理由から、プラスチックファ
イバ10,11の熱変形やクラッド材料のコア10a,11aへの拡
散は生じない。そのため、光分岐結合器40Aの特性を劣
化させることなく、光分岐結合器40Aを製造することが
できる。
（３）クラッド10b,11bの除去工程が不要となり、光分
岐結合器40Aの製造工程が簡素化される。
（４）プラスチックファイバ10,11の溶着に要する時間
は１秒以内（上記実施例では0.5秒）であり、短時間で
光分岐結合器40Aを製造することができる。
B.第２実施例 次に、上記装置により、２本のポリカーボネート系の
プラスチックファイバから１つの光分岐結合器を製造す
る方法について説明する。まず、プラスチックファイバ
10,11のクラッド10b,11bを所定長さにわたって除去す
る。クラッド除去は、メタクリル酸メチル等の薬品を用
いる化学的手法、あるいは研削等の機械的手法によって
行う。これによって、プラスチックファイバ10,11のコ
ア10a,11aの一部がそれぞれ露出される。なお、以下の
説明の便宜から、その露出した部分を露出コア部10a′,
11a′と称する。
そして、上記クラッド除去処理が完了したプラスチッ
クファイバ10,11をオペレータが所定位置にセットした
（第2B図）後、上記装置の操作盤（図示省略）を介して
製造開始指令を与えると、上記装置全体を制御する制御
部（図示省略）からの指令にしたがって２本のプラスチ
ックファイバ10,11がジグ20により保持される（第３
図）。
その後、圧力印加機構部が作動して、所定の押圧力が
超音波溶着機構部30および凹部溶着型22を介してプラス
チックファイバ11に与えられ、露出コア部11a′が露出
コア部10a′に圧接される。それに続いて、超音波溶着
機構部30が作動して、所定の押圧力が露光コア部10a′,
11b′の圧接部に与えられたままの状態で、その振動エ
ネルギーがその圧接部に与えられる。すると、露出コア
部10a′,11b′同士が相互に固相溶着する。
上記のようにして、露出コア部10a′,11b′の溶着が
完了すると、制御部からの停止指令に応じて、超音波溶
着機構部30および圧力印加機構部が停止し、さらにジグ
20から上記のようにして形成された光分岐結合器40B
（第４図）が取り出される。
次に、上記の製造方法により光分岐結合器40Bを製造
した場合の光分岐結合器40Bの特性について具体的に説
明する。
本願発明者は、光分岐結合器40Bの特性評価を行うた
めに、以下の条件で光分岐結合器40Bを上記のようにし
て製造した。すなわち、その条件は、 （露出コア部の長さ）＝20mm （押圧力）＝10kgf （振動周波数）＝15kHz （振動振幅）＝40μｍ （振動印加時間）＝0.5秒 （分岐結合部分41の長さ）ｌ＝20mm である。
そして、光パワー測定系を用いて、光分岐結合器40B
の特性評価を行った。具体的には、製造された光分岐結
合器40Bのファイバ端42をパワー測定系の光源に接続し
て波長660nmのLED光（P42＝13μＷ）をそのファイバ端4
2に入力し、それに対向するファイバ端44,45の出力値P
44,P45をそれぞれ測定した。その結果、出力値P44,P45
はそれぞれ3.95μW,4.55μＷであり、分岐比は1.0:1.1
であった。また、この場合の過剰損失LSは、 である。
また、上記と同様にして、ファイバ端43にLED光（P43
＝13μＷ）を入力し、それに対向するファイバ端44,45
の出力値P44,P45をそれぞれ求めた結果、出力値P44,P45
はそれぞれ3.73μW,4.87μＷであり、分岐比は1.0:1.3
であった。また、この場合の過剰損失LSは、 である。
これらの結果からわかるように、上記製造方法によれ
ば、低損失の光分岐結合器40Bを製造することができ
る。また、このようにして製造された光分岐結合器40B
はほぼ等分配の光受動デバイスとなる。
以上のように、この第２実施例においても、いわゆる
超音波溶着法により光分岐結合器40Bを製造しているの
で、第１実施例と同様に、ファイバ10,11の熱収縮によ
る光損失の劣化はなく、低損失の光分岐結合器40Bを製
造することができた。また、光分岐結合器40Bの特性を
劣化させることなく、光分岐結合器40Bを製造すること
ができる。しかも、プラスチックファイバ10,11の溶着
に要する時間は１秒以内（上記第２実施例でも0.5秒）
であり、短時間で光分岐結合器40Bを製造することがで
きる。
さらに、上記第２実施例では、いわゆる耐熱樹脂ファ
イバとして一般的に知られているポリカーボネート系の
プラスチックファイバ10,11より光分岐結合器40Bを製造
しているために、比較的高い温度範囲においても光分岐
結合器40Bを使用することができるという効果も同時に
奏する。
C.第３実施例 次に、上記装置により、２本の架橋ポリメチルメタク
リレート系のプラスチックファイバから１つの光分岐結
合器の製造する方法について説明する。具体的な製造方
法は、第２実施例と同様である。したがって、ここで
は、その詳細な説明は省略する。
次に、第２実施例と同様の製造方法により光分岐結合
器40Cを製造した場合の光分岐結合器40Cの特性について
具体的に説明する。
本願発明者は、光分岐結合器40Cの特性評価を行うた
めに、以下の条件で光分岐結合器40Cを上記のようにし
て３つサンプルを製造した。すなわち、その条件は、 （露出コア部の長さ）＝20mm （押圧力）＝10kgf （振動周波数）＝15kHz （振動振幅）＝40μｍ （振動印加時間）＝0.5秒 （分岐結合部分41の長さ）ｌ＝20mm である。
そして、光パワー測定系を用いて、各光分岐係合器40
Cの特性評価を行った。具体的には、製造された光分岐
結合器40Cの各ファイバ端42,43を光パワー測定系の光源
に接続して赤色LED光（＝17μＷ）を入力する一方、各
ファイバ端42,43に対向するファイバ端44,45の出力値を
測定した。さらに、それらの値から過剰損失LSおよび分
岐比をそれぞれ求めた。第２表ないし第４表は各光分岐
結合器40Cの結果をまとめたものである。
これらの結果からわかるように、上記製造方法によれ
ば、低損失の光分岐結合器40Cを製造することができ
る。
以上のように、この第３実施例においても、第２実施
例と同様の効果が得られる。
D.変形例 上記第１ないし第３実施例においては、コアの外周に
クラッドを被覆してなるプラスチックファイバ10,11を
準備し、それらの２本のプラスチップファイバ10,11よ
り光分岐結合器40A〜40Cを製造する場合についてそれぞ
れ説明したが、３本以上のプラスチックファイバより光
分岐結合器を製造する場合にもこの製造方法を適用する
ことができる。
また、クラッドが被覆されていないプラスチックファ
イバを複数本準備し、上記と同様の方法によって光分岐
結合器を製造することも可能である。
例えば、ベンゾイルパーオキサイドを開始剤とし、メ
チルメタクリレートを母剤とし、エチレングリコールジ
メタクリレート（＝重量濃度1.0％）を架橋剤とした混
合モノマーを、内径1.0mmのテフロンチューブに封入し
た後、脱酸素雰囲気下で加熱重合することによってコア
のみからなる熱硬化性樹脂ファイバが得られる。こうし
て製造されたファイバを２本準備し、第１実施例と同様
に予め定めた長さにわたってそれらファイバを相互に所
定の押圧力をもって圧接させ、さらに超音波加振する
と、その圧接領域で各コアが相互に溶着されて、光分岐
結合器が形成される。なお、ファイバからの光の漏れを
防止するために、分岐結合部分および各コアの外周部
に、コアよりも低い屈折率を有する樹脂、例えばプレポ
リマをコーティングする。
実際に上記のようにして製造した光分岐結合器の特性
を、上記と同様の手段によって求めると、過剰損失は3d
B程度であり、分岐比は1.0:1.5程度であった。したがっ
て、上述した変形例によっても光損失が少ない良好な光
分岐結合器が得られる。
また、上記実施例において、押圧力を調整することに
よって分岐比を適当な値に変更することが可能である。
例えば、押圧力を5kgfないし10kgfの範囲内でそれぞれ
変化させながら（但し、それ以外の製造条件は上記と同
一である）、上記のようにして光分岐結合器40Aを製造
した場合、その分岐比を8:1から1:1の範囲内で変化させ
ることができる。
E.分岐結合部分41の補強 ところで、従来より、分岐結合部分41の強度を補強す
るために、光分岐結合器40A〜40Cの分岐結合部分41の樹
脂をモールドしている。この樹脂モールド処理は、単に
分岐結合部分41の強度を高めるためにだけの目的で行わ
れているわけではなく、光分岐結合器40A〜40Cの1ch,2c
hとなるファイバ端42,43と分岐結合部分41との角度関係
を、また3ch,4chとなるファイバ端44,45と分岐結合部分
41とのそれをそれぞれ固定するという目的も有してい
る。したがって、分岐結合部分41の樹脂モールド処理は
重要な意義を有する。
しかしながら、上記のようにして製造された光分岐結
合器40A〜40Cの分岐結合部分41を樹脂モールドした場合
には、光損失が増大する。例えば、光分岐結合器40Aの
分岐結合部分41をエポキシ樹脂によりモールドした後、
上記と同様にして、光損失を求めると、第５表に示す結
果が得られた。
また、第１表および第５表から損失の平均値を求める
と、樹脂モールドを行わない場合および行った場合の平
均値はそれぞれ0.88（dB）,1.41（dB）であり、樹脂モ
ールド処理を行うことにより、損失が0.53（dB）だけ増
加したことがわかる。この原因は、樹脂モールド処理を
行わない場合においては伝搬モードで伝搬していた光の
一部が、樹脂モールド処理を行うと放射モードに変換さ
れることに起因する。
すなわち、樹脂モールド処理を行わない場合、光分岐
結合器40A〜40Cの分岐結合部分41では、第５図に示すよ
うに、ある入射角度で入射された光L1は空気層（屈折率
n0＝１）とクラッド41b（屈折率n1＞n0）との界面で全
反射されながら、伝搬される。しかしながら、樹脂モー
ルド処理を行った場合、光L1は、第６図に示すように、
クラッド41bとエポキシ樹脂50との界面を透過してエポ
キシ樹脂50内に入射されてしまう。この現象は、一般的
にエポキシ樹脂50の屈折率n2が空気層に屈折率n0よりも
大きいために生じる。したがって、屈折率n2が屈折率n0
よりも大きくなるにしたがって、伝搬モードから放射モ
ードに変換される光の割り合いが多くなり、樹脂モール
ド処理による光損失が増加する。
そこで、光損失を増加させることなく、分岐結合部分
41の強度を高めると同時にファイバ端の角度関係を固定
するために、以下の方法が考えられる。
第７図および第８図は、それぞれ上記目的を達成する
ために発明者が考案した中空カバーを示す斜視図であ
る。この中空カバー60は、一体化可能な一対のエポキシ
樹脂製のカバー部材61,62により構成されている。ま
た、カバー部材61の上面およびカバー部材62の下面はそ
れぞれ光分岐結合器40A（40B,40C）に対応した形状に成
形されている。したがって、光分岐結合器40A（40B,40
C）を所定位置に配置した後、カバー部材61,62をそれぞ
れ上方および下方に移動させて、一体化させると、第８
図に示すように、光分岐結合器40A（40B,40C）全体がカ
バー部材61,62に包まれ、保護される。このため、光分
岐結合器40A（40B,40C）に外力が加わったとしても、こ
の中空カバー60によって分岐結合部分61への外力印加が
防止される。また同時に、保持用シース63に覆われた各
ファイバ端がカバー部材61,62に挟持固定される。その
結果、各ファイバ端の角度関係が一定に固定される。
一方、分岐結合部分41は、第９図に示すように、空気
層に覆われた状態に保持される。このため、光損失の変
化は原理的には生じない。このことを検証するために、
上記のようにして製造された光分岐結合器40Aを中空カ
バー60によって保護した後、上記と同様にして、光損失
を求めた。第６表はその結果を示すものである。
同表から損失の平均値を求めると、その平均値は0.88
（dB）であり、中空カバー60で光分岐結合器40Aの分岐
結合部分41を覆ったとしても、その光分岐結合器40Aの
特性は変化しないことがわかる。
なお、上記においては、カバー部材61,62をエポキシ
樹脂製としたが、カバー部材61,62の材質はこれに限定
されるものではない。
F.分岐比の調整 以上のように、上記第１ないし第３実施例によれば、
押圧力を調整することによって分岐比を変更することが
可能である。しかしながら、押圧力を高めるにしたがっ
て溶着型との当接部分でプラスチックファイバがダメー
ジを受けて光損失が大きくなる。例えば、第１実施例に
おいては、下部溶着型21とプラスチックファイ10とが、
また上部溶着型22とプラスチックファイバ11とがそれぞ
れ当接している。したがって、この状態で押圧力を高め
ると、各当接部分でクラッド10b,11bがそれぞれ傷つ
き、その部分で光の散乱が生じる。その結果、光損失が
大きくなってしまう。
そこで、本願発明者は、押圧力を変化させることな
く、分岐比を簡便に変更することができる技術をさらに
発明した。
＜第１の分岐比調整技術＞ 第10図は、分岐結合部分41での光の伝搬の様子を示す
模式図である。ただし、同図（ａ）における分岐結合部
分41の長さｌ＝l1であり、同図（ｂ）におけるその長さ
ｌ＝l2（＞l1）である。いま、例えば同図に示すよう
に、ファイバ端42にある入射角度で入射されて、プラス
チックファイバ内で全反射されながら分岐結合部分41に
伝搬される光L10に着目する。この光L10は、同図
（ａ），（ｂ）の光路で示されるように、分岐結合部分
41の長さに応じて、長さｌがl1のときにはファイバ端44
に伝搬される一方、長さｌがl2のときにはファイバ端45
に伝搬される。このことから、分岐結合部分41の長さｌ
を変化を変化させると光の伝搬経路が変化して、ファイ
バ端44,45からの出力される光の割り合い、つまり分岐
比が変化することが推測される。
そこで、分岐結合部分41の長さｌと分岐比との関係を
調べるために、分岐結合部分41の長さｌを10mm,15mm,20
mmに設定し（但し、それ以外の製造条件は上記第１実施
例と同一である）、光分岐結合器40A（第４図を参照）
を製造した。そして、光パワー測定系を用いてそれら３
種類の光分岐結合器40Aの分岐比をそれぞれ求めた。具
体的には、各ファイバ端42,43を光パワー測定系の光源
に接続して赤色LED光（＝13.74μＷ）を入力する一方、
各ファイバ端42,43に対向するファイバ端44,45の出力値
を測定した。さらに、それらの値から過剰損失LSおよび
分岐比をそれぞれ求めた。第７表ないし第９表はその結
果をまとめたものであり、この順序で分岐結合部分41の
長さｌが10mm,15mm,20mmである光分岐結合器40Aの結果
をそれぞれ示している。
これらの結果からわかるように、分岐結合部分41の長
さｌを変更することによって、分岐比を調整することが
できる。なお、溶着型のサイズを変更することによっ
て、分岐結合部分41の長さｌを容易に所定値に設定する
ことができる。したがって、適当なジグ20を用いて、上
記実施例にしたがって光分岐結合器を製造すれば、押圧
力を変化させることなく、所望の分岐比を有する光分岐
結合器を製造することができる。
＜第２の分岐比調整技術＞ 第11図は、分岐結合部分41での光の伝搬の様子を示す
模式図である。ただし、同図（ａ），（ｂ）はそれぞれ
ファイバ角度θをθ＝０゜とした場合および０゜＜θ＜
90゜内の所定の角度とした場合の光の伝搬の様子を示し
ている。ここで、『ファイバ角度θ』とは、第12図に示
すように、光分岐結合器40の長手方向Ｘに対するファイ
バ端のなす角度を意味する。
いま、例えば第11図に示すように、ファイバ端42にあ
る入射角度で入射されて、プラスチックファイバ内で全
反射されながら分岐結合部分41に伝搬される光L20に着
目する。この光L20は、ファイバ角度θ＝０゜のときに
は、同図（ａ）の光路で示されるようにファイバ端44に
伝搬される一方、０゜＜θ＜90゜内の所定の角度の場合
には、同図（ｂ）の光路で示されるようにファイバ端45
に伝搬される。このことから、ファイバ角度θを変化さ
せると、光の伝搬経路が変化して、分岐比が変化するこ
とが推測される。
そこで、ファイバ角度θと分岐比との関係を調べるた
めに、ファイバ角度θを10゜に設定し（但し、それ以外
の製造条件は上記第１実施例と同一である）、光分岐結
合器40A′を製造した後、先の実施例と同様にしてそれ
らの分岐比を求めた。第10表はその結果をまとめたもの
である。
ところで、上記のようにして製造された光分岐結合器40
A′の分岐結合部分41の長さｌは20mmである。したがっ
て、先に説明した光分岐結合器40Aのうち、分岐結合部
分41の長さが20mmであるもの（第９表に示す特性を有す
る）と比較することによってファイバ角度θが分岐比に
及す効果を検証することができる。すなわち、第10表は
ファイバ角度θが10゜である場合の結果を示し、第９表
はゼロである場合の結果を示している。これらの表から
わかるように、ファイバ角度θを変化させることによっ
て分岐比が大きく変化している。したがって、ファイバ
角度θを変更することによっても、分岐比を容易に変更
することができる。
＜その他＞ 以上説明したように、（ｉ）分岐結合部分41の長さｌ
を変更する、あるいは（ii）ファイバ角度θを変更する
ことによって、分岐比を変更することができるが、両者
を同時に調整することによっても分岐比を変更すること
ができる。ただし、ファイバ角度θの分岐比への影響
は、後述するように、分岐結合部分41の長さｌによって
大きく異なっている。
そこで、本願発明者は、分岐比へのファイバ角度θお
よび分岐結合部分41の長さｌの影響を調べるため、以下
のコンピュータ・シミュレーションを行った。第12図
は、このシミュレーション条件を説明するための図であ
る。このコンピュータ・シミュレーションでは、 （ａ）ファイバ端42に光L30が入射される、 （ｂ）プラスチックファイバ11の中心軸に対する光L30
の角度φは、−20゜〜20゜の範囲である、と仮定してい
る。そして、ファイバ角度θを種々の値に設定した場
合、光L30がどのような割り合いでファイバ端44,45に伝
搬されるかを演算している。
そして、分岐結合部分41の長さｌを10mm,15mm,20mmと
し、上記コンピュータ・シミュレーションをそれぞれ行
って、ファイバ角度θと分岐比との関係を求めた。第13
図ないし第15図はそれぞれそのシミュレーション結果を
示すグラフである。これらの図に示すように、分岐結合
部分41の長さｌおよびファイバ角度θの変化にともなっ
て分岐比を変化している。
ところで、この種の光分岐結合器では、一般的に、分
岐比がより1:1に近いものとなるように設計製造するこ
とが望まれている。したがって、上記シミュレーション
結果から好適な分岐結合部分41の長さｌとファイバ角度
θとの関係を求めることができる。例えば、長さｌを10
mmとした場合には、分岐比を1:1にするのに好適なファ
イバ角度θは約3.5゜であり、これらを満足するように
光分岐結合器を製造すれば、分岐比がほぼ1:1のものが
得られる。
また、分岐比が1:1から0.5（dB）程度ずれたとして
も、1:1の分岐比を持つ光分岐結合器として実使用に十
分に耐える。なお、上記のように分岐比を単位（dB）で
評価する場合には、次の式に基づいて行う。
分岐比（dB）＝−10・log（P3/P2） ただし、P2,P3は、あるファイバ端に光信号を入力
したとき、それに対向する２つのファイバ端から出力さ
れる強度である。
したがって、例えば長さｌを10mmとした場合には、好
適なファイバ角度θは２゜（第13図の黒丸印）から4.5
゜（同図の白丸印）の範囲内となる。上記と同様にし
て、各長さｌ（＝12.5,15,17.5,20,22.5,25mm）に対す
る好適なファイバ角度θの範囲を順次求め、グラフにプ
ロットすることによって、第16図に示す関係が得られ
る。同図において、黒丸および白丸印はそれぞれ分岐比
を1:1にするのに好適なファイバ角度θの範囲の上限お
よび下限を示している。また、直線LLは分岐結合部分41
の長さｌと好適なファイバ角度θの下限値θＬとの関係
を示すものであり、次式の関係を有している。
θＬ＝0.60l−2.08 一方、直線LUは長さｌと好適なファイバ角度θの上限値
θＵとの関係を示すものであり、次式の関係を有してい
る。
θＵ＝0.63l−0.39 したがって、上記のようにして製造された光分岐結合器
のファイバ角度θと分岐結合部分41の長さｌとが、次の
不等式 0.60l−2.08≦θ≦0.63l−0.39 を満足するように設定すれば、分岐比はほぼ1:1となる
と予想される。
（発明の効果） 以上のように、請求項１の発明によれば、予め定めた
長さにわたって複数のプラスチックファイバを相互に当
接させ、さらに超音波加振して、その当接領域で各コア
を相互に溶着するようにしているので、各プラスチック
ファイバは熱影響を受けることなく、所定領域で溶着す
る。したがって、低損失の光分岐結合器を製造すること
ができる。
請求項２の発明によれば、各プラスチックファイバの
クラッドを予め定めた長さにわたって除去してコアを露
出させた後、前記複数のプラスチックファイバを相互に
当接させ、さらに超音波加振して、その当接領域で各コ
アを相互に溶着しているので、上記請求項１の発明の同
様の効果を得ることができる。
請求項３の発明によれば、複数のプラスチックファイ
バを予め定めた長さにわたって当接させ、さらに超音波
加振して、その通節領域で各コアが相互に溶着している
ので、上記請求項１の発明の同様の効果を得ることがで
きる。しかも、プラスチックファイバのクラッド除去作
業が不要となり、製造工程が簡便となる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明にかかる光分岐結合器の製造方法を適
用可能な光分岐結合器の製造装置を示す図、第2A図，第
2B図および第３図はそれぞれその実施例を説明するため
の斜視図、第４図は上記実施例により製造された光分岐
結合器の模式図、第５図および第６図はそれぞれ分岐結
合部分における光の伝搬のようすを模式的に示す図、第
７図および第８図はそれぞれ中空カバーの斜視図、第９
図はその斜視断面図、第10図および第11図は、それぞれ
分岐結合部分での光の伝搬の様子を示す模式図、第12図
はシミュレーション条件を説明するための図、第13図な
いし第15図はそれぞれそのシミュレーション結果を示す
グラフ、第16図は分岐結合部分の長さｌとファイバ角度
θとの関係を示すグラフ、第17図は従来の光分岐結合器
の製造方法を説明するための図である。 10,11……プラスチックファイバ、 10a,11a……コア、 10b,11b……クラッド、 ｌ……長さ、θ……ファイバ角度
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平2−208345 (32)優先日 平２(1990)８月６日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プラスチックファイバを２本以上準備し、
    予め定めた長さにわたって前記プラスチックファイバを
    相互に当接させ、さらに超音波加振して、その当接領域
    で相互に溶着することを特徴とする光分岐結合器の製造
    方法。
  2. 【請求項２】前記プラスチックファイバはコアの外周に
    クラッドを被覆してなり、前記プラスチックファイバを
    相互に当接させる前に、前記当接領域にわたってクラッ
    ドを除去する請求項１記載の光分岐結合器の製造方法。
  3. 【請求項３】前記プラスチックファイバはコアの外周に
    クラッドを被覆してなる請求項１記載の光分岐結合器の
    製造方法。
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