JP2862091B2 - Optical fiber coupler manufacturing equipment - Google Patents
Optical fiber coupler manufacturing equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光ファイバ中を伝搬する光を分岐合流、も
しくは、分波合波する光ファイバ型のカプラの製造装置
に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing an optical fiber coupler that branches or combines light propagating in an optical fiber.
(従来の技術) 光通信システムや光データリンク網等を構築するにあ
たり、光源から出た光信号を所望の割合にて分配する光
分岐器は、構成部品として重要である。この光分岐器の
ひとつに光ファイバカプラがあるが、この光ファイバカ
プラは、通常複数本の光ファイバを撚り合わせたり並行
にして融着後、アセチレン・バーナ等の熱源を用いて加
熱・溶融し、一定張力下でこれを延伸してテーパー部が
形成されるものである。(Prior Art) In constructing an optical communication system, an optical data link network, or the like, an optical splitter that distributes an optical signal emitted from a light source at a desired ratio is important as a component. One of the optical branching devices is an optical fiber coupler, which is usually twisted or fused in parallel and then heated and melted using a heat source such as an acetylene burner. This is stretched under a constant tension to form a tapered portion.
熱源であるバーナによる加熱は、第2図に示すよう
に、複数本の光ファイバ21をクランパ22,22によりクラ
ンプして、バーナ23,23を光ファイバの軸方向に往復運
動させながら融着延伸する方法がとられている。微細な
カプラの延伸を正確に行なうためには、バーナの往復運
動を正確に行なう必要があり、そのための移動機構に精
密さが要求され、光ファイバカプラの製造装置が高価に
なり、光ファイバカプラの製造コストを高いものとして
いる。As shown in FIG. 2, the heating by the burner, which is a heat source, is performed by clamping a plurality of optical fibers 21 with clampers 22 and 22 and fusing and stretching the burners 23 and 23 while reciprocating in the axial direction of the optical fibers. The way to do it is taken. In order to accurately extend a fine coupler, the reciprocating motion of the burner needs to be performed accurately, and the moving mechanism for that is required to be precise, and the manufacturing equipment of the optical fiber coupler becomes expensive, and the optical fiber coupler becomes expensive. Manufacturing costs are high.
また、バーナの炎を光ファイバの軸方向に往復運動さ
せることによるもう1つの問題点は、バーナに送る燃焼
ガスおよび酸素ガスを正確に制御しても、バーナが移動
するために炎にゆらぎが発生し、光ファイバカプラの特
性にバラツキが発生することが避けられないことであ
る。Another problem caused by reciprocating the burner flame in the axial direction of the optical fiber is that even if the combustion gas and oxygen gas sent to the burner are accurately controlled, the flame fluctuates because the burner moves. That is, it is inevitable that the characteristics of the optical fiber coupler vary.
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、
バーナの移動機構を不要として、特性のばらつきの少な
い光ファイバカプラを得ることができる光ファイバカプ
ラ製造装置を提供することを目的とするものである。(Problems to be solved by the invention) The present invention has been made in view of the above-described problems,
It is an object of the present invention to provide an optical fiber coupler manufacturing apparatus capable of obtaining an optical fiber coupler with less variation in characteristics without requiring a burner moving mechanism.
(課題を解決するための手段) 請求項1に記載の発明は、複数本の光ファイバを、バ
ーナにより加熱し、融着、延伸する光ファイバカプラの
製造装置において、前記バーナとして、前記光ファイバ
の長手方向に沿うように直線状に配列された少なくとも
3つ以上のノズル孔を有し、かつ、外側のノズル孔の径
を内側のノズル孔の径より小さくした単一のバーナを用
いたことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The invention according to claim 1 is an apparatus for manufacturing an optical fiber coupler in which a plurality of optical fibers are heated, fused and drawn by a burner, wherein the optical fiber is used as the burner. Using a single burner having at least three or more nozzle holes linearly arranged along the longitudinal direction of the nozzle and having a diameter of the outer nozzle hole smaller than a diameter of the inner nozzle hole. It is characterized by the following.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光ファイ
バカプラの製造装置において、バーナに供給する燃焼ガ
スと酸素ガスの混合比を一定にし、流量を制御すること
により光ファイバの延伸速度を制御する制御手段を有す
ることを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided the optical fiber coupler manufacturing apparatus according to the first aspect, wherein the mixing ratio of the combustion gas and the oxygen gas supplied to the burner is kept constant, and the flow rate is controlled to control the drawing speed of the optical fiber. Characterized by having control means for controlling
(作 用) 先ず、加熱温度について説明する。(Operation) First, the heating temperature will be described.
一般に、バーナのノズル先端の穴径Dが大きくなる
と、一定ガス圧pの下では、ガス流量qは、D2に比例す
る。また、燃焼ガスの混合比を一定にした場合のガス流
量qと燃焼による熱量(すなわち、温度T)との関係
は、比例関係になる。したがって、ガス圧と混合比が一
定の場合には、ノズルの孔径と燃焼の温度の関係に一定
の関係が存在し、バーナの孔径を変えることにより温度
を制御することができる。Generally, when the hole diameter D at the tip of the nozzle of the burner increases, the gas flow rate q is proportional to D 2 under a constant gas pressure p. In addition, the relationship between the gas flow rate q and the amount of heat generated by combustion (that is, the temperature T) when the mixture ratio of the combustion gas is constant is a proportional relationship. Therefore, when the gas pressure and the mixing ratio are constant, there is a fixed relationship between the nozzle hole diameter and the combustion temperature, and the temperature can be controlled by changing the burner hole diameter.
次に、カプラの製造を行なう上で重要となる温度分布
について説明する。Next, a description will be given of a temperature distribution which is important in manufacturing a coupler.
ステップインデックス型の光ファイバを例にとると、
光ファイバ中を伝搬する光は、コアとクラッドの界面で
全反射を繰り返す。光ファイバカプラにおいては、第3
図に示すように、光ファイバをテーパ形状に加工するた
め、光がコアとクラッドの界面で全反射する角度θが徐
々に大きくなっていく。全反射現象は、界面の両側の媒
質の屈折率できまる角度θc以下で起こるので、伝搬方
向の距離をZ、コア径をdとすると、Δd/ΔZ(テーパ
角)が大きくなると光が全反射を起こさずに濡れてしま
う。このため、Δd/ΔZは、ある値以下にする必要があ
る。発明者らが実験したところによれば、過剰損失を0.
1dB以下にするためには、Δd/ΔZを40μm/mm以下にす
る必要がある。これを実現するには、光ファイバの約5m
m近い領域に対してゆるやかな温度勾配を与える加熱手
段が必要となる。したがって、バーナを移動手段により
移動させ、その移動を制御することにより温度勾配を与
えるのが従来の方法である。Taking a step index type optical fiber as an example,
Light propagating in the optical fiber repeats total reflection at the interface between the core and the clad. In optical fiber couplers, the third
As shown in the figure, the angle θ at which light is totally reflected at the interface between the core and the cladding gradually increases in order to process the optical fiber into a tapered shape. Since the total reflection phenomenon occurs at an angle θc or less that is determined by the refractive index of the medium on both sides of the interface, if the distance in the propagation direction is Z and the core diameter is d, the light is totally reflected when Δd / ΔZ (taper angle) increases. Wet without waking. Therefore, Δd / ΔZ needs to be set to a certain value or less. According to experiments conducted by the inventors, excess loss was reduced to 0.
In order to make it 1 dB or less, it is necessary to make Δd / ΔZ 40 μm / mm or less. To achieve this, about 5m of optical fiber
A heating means for giving a gentle temperature gradient to a region near m is required. Therefore, it is a conventional method to move the burner by the moving means and control the movement to give a temperature gradient.
本発明では、バーナとして、光ファイバの長手方向に
沿うように直線状に配列された少なくとも3つ以上のノ
ズル孔を有し、かつ、外側のノズル孔の径を内側のノズ
ル孔の径より小さくしたバーナを用いたことにより、ゆ
るやかな温度勾配を与えることができ、Δd/ΔZを小さ
くすることができる。In the present invention, the burner has at least three or more nozzle holes linearly arranged along the longitudinal direction of the optical fiber, and the diameter of the outer nozzle hole is smaller than the diameter of the inner nozzle hole. By using the burner described above, a gentle temperature gradient can be given, and Δd / ΔZ can be reduced.
(実施例) 第1図は、本発明の光ファイバカプラ製造装置の一実
施例の要部の構成図である。図中、1は光ファイバ、2
はクランパ、3はバーナである。光ファイバ1は、長手
方向の一部の被覆が除去されてクランパ2によりクラン
プされる。クランパ2は、図示しない延伸ステージによ
り矢印方向の張力が与えられ、融着した光ファイバを延
伸する。バーナ3は、この実施例では、そのノズル部を
第1図(B)に示すように、5個のノズル孔を有してい
る。中央の孔の径をh0、その外側の2つの孔の径をh1、
さらに外側の2つの孔のh2とし、中央の孔とその外側の
2つの孔との間隔をl1、前記外側の2つの孔とさらに外
側の2つの孔との間隔をl2とし、 h0=0.8mm h1=0.7mm h2=0.65mm l1=12=1.7mm とした。(Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an embodiment of an optical fiber coupler manufacturing apparatus of the present invention. In the figure, 1 is an optical fiber, 2
Is a clamper and 3 is a burner. The optical fiber 1 is clamped by the clamper 2 after removing a part of the coating in the longitudinal direction. The clamper 2 is given tension in the direction of the arrow by a drawing stage (not shown), and draws the fused optical fiber. In this embodiment, the burner 3 has five nozzle holes as shown in FIG. 1 (B). The diameter of the central hole is h 0 , the diameter of the two outer holes is h 1 ,
Let h 2 be the outer two holes, l 1 be the distance between the center hole and the two outer holes, l 2 be the distance between the outer two holes and the two outer holes, h 0 = was 0.8mm h 1 = 0.7mm h 2 = 0.65mm l 1 = 1 2 = 1.7mm.
このように、ノズル孔を中央を大きくし、外側に行く
につれて対称的により小さくすることにより中央が高
く、外側に向かって低くなる温度分布を形成できる。ノ
ズル間の間隔を適当に選ぶこともできる。In this way, by making the nozzle hole larger at the center and symmetrically smaller at the outer side, it is possible to form a temperature distribution in which the center is higher and becomes lower toward the outer side. The spacing between the nozzles can be selected appropriately.
上記バーナを備えた光ファイバ製造装置により製造し
たカプラを説明する。製造したカプラは、波長が1.3μ
m帯の単一モードファイバ(MFD9.5±1μm,カットオフ
波長1.2±1μm クラッド径125μm)を2本組合せ、
波長1.3μmでの分岐比50%の光ファイバカプラを試作
した。燃焼ガスには、プロパンガスを用いた。このバー
ナを使用する際、燃焼ガスと酸素ガスとの混合比を一定
にしないと熱量の制御が難しいので、それぞれのガスに
ついてマスフローコントローラを用い、プロパンガスと
酸素ガスの混合比をプロパンガス1に対し、酸素ガス2
の割合とするよう制御回路を構成した。融着時には、プ
ロパンガスの流量を45cc/分とし、バーナとファイバの
距離を7mmまで近づけ、120秒間加熱し、融着したのち、
延伸ステージに片側3gづつの張力を印可し、延伸し、分
岐比が50%となるまで延伸した。延伸時の場合もバーナ
の位置はそのままで、ガス流量を下げることで延伸量を
制御した。A coupler manufactured by the optical fiber manufacturing apparatus provided with the burner will be described. The manufactured coupler has a wavelength of 1.3μ.
Combining two m-mode single mode fibers (MFD 9.5 ± 1μm, cutoff wavelength 1.2 ± 1μm, cladding diameter 125μm)
An optical fiber coupler with a branching ratio of 50% at a wavelength of 1.3 μm was prototyped. Propane gas was used as the combustion gas. When using this burner, it is difficult to control the calorific value unless the mixing ratio of the combustion gas and the oxygen gas is constant. Therefore, using a mass flow controller for each gas, the mixing ratio of the propane gas and the oxygen gas is changed to the propane gas 1. On the other hand, oxygen gas 2
The control circuit was configured to have the ratio of At the time of fusion, the flow rate of propane gas was set to 45 cc / min, the distance between the burner and the fiber was reduced to 7 mm, heated for 120 seconds, and fused.
A tension of 3 g per side was applied to the stretching stage, the film was stretched, and the film was stretched until the branching ratio became 50%. In the case of stretching, the amount of stretching was controlled by lowering the gas flow rate while keeping the burner position.
第4図は、上記試作した光ファイバカプラ50本の累積
分布を示したものであり、図中、曲線aが本発明による
結果である。曲線bは、上記実施例のバーナを光ファイ
バの軸方向と直交させ、移動速度を3mm/秒、移動幅5.6m
mでバーナを移動させた結果である。融着時も移動を行
なったが、融着時間は、5分10秒であった。FIG. 4 shows the cumulative distribution of the fifty optical fiber couplers prototyped above, wherein curve a represents the result according to the present invention. Curve b indicates that the burner of the above embodiment is perpendicular to the axial direction of the optical fiber, the moving speed is 3 mm / sec, and the moving width is 5.6 m.
This is the result of moving the burner by m. The movement was performed during the fusion, but the fusion time was 5 minutes and 10 seconds.
この結果からも明らかなように、曲線aの方がばらつ
きが小さいことがわかる。As is clear from this result, it is understood that the variation of the curve a is smaller.
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従
来の装置に不可欠であったバーナの移動機構が不要であ
り、バーナの移動がないためバーナの炎のゆらぎが小さ
く、製造する光ファイバカプラの特性のばらつきを減少
させることができる。また、バーナの構造を長くし、バ
ーナのノズル孔数を増加させることで、カプラに入射さ
れる偏波方向に対する分岐比の変化を小さく抑えること
ができる光ファイバカプラを安定して製造することがで
きる効果がある。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, the burner moving mechanism, which is indispensable for the conventional apparatus, is not required, and since the burner does not move, the fluctuation of the burner flame is small. In addition, variations in the characteristics of the manufactured optical fiber coupler can be reduced. Further, by increasing the burner structure and increasing the number of nozzle holes of the burner, it is possible to stably manufacture an optical fiber coupler capable of suppressing a change in the branching ratio with respect to the polarization direction incident on the coupler. There is an effect that can be done.
さらに、バーナに供給する燃焼ガスと酸素ガスの混合
比を一定にし、延伸時における流量を制御することによ
り光ファイバの延伸速度を制御して、精度のよい分岐比
の光ファイバカプラが製造できる効果がある。Furthermore, the mixing ratio of the combustion gas and the oxygen gas supplied to the burner is kept constant, and the drawing speed of the optical fiber is controlled by controlling the flow rate during drawing, thereby producing an optical fiber coupler having a precise branching ratio. There is.
第1図は、本発明の製造装置の一実施例に用いられる光
ファイバカプラ製造装置を説明するための要部の構成
図、第2図は、従来の製造装置の説明図、第3図は、光
ファイバカプラの作用の説明図、第4図は、試作したデ
ータを説明するためのグラフである。 1……光ファイバ、2……クランパ、3……バーナ。FIG. 1 is a structural view of an essential part for explaining an optical fiber coupler manufacturing apparatus used in an embodiment of the manufacturing apparatus of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a conventional manufacturing apparatus, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the optical fiber coupler, and FIG. 4 is a graph for explaining data of a prototype. 1 ... optical fiber, 2 ... clamper, 3 ... burner.
フロントページの続き (72)発明者 有本 和彦 東京都大田区大森西7丁目6番31号 住 電オプコム株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−177002(JP,A) 特開 昭63−205615(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/28Continuation of front page (72) Inventor Kazuhiko Arimoto 7-6-31 Omori Nishi, Ota-ku, Tokyo Sumiden Opcom Co., Ltd. (56) References JP-A-1-177002 (JP, A) JP-A-63 −205615 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 6/28
Claims (2)
し、融着、延伸する光ファイバカプラの製造装置におい
て、前記バーナとして、前記光ファイバの長手方向に沿
うように直線状に配列された少なくとも3つ以上のノズ
ル孔を有し、かつ、外側のノズル孔の径を内側のノズル
孔の径より小さくした単一のバーナを用いたことを特徴
とする光ファイバカプラの製造装置。1. An optical fiber coupler manufacturing apparatus in which a plurality of optical fibers are heated, fused and drawn by a burner, wherein the burners are linearly arranged along the longitudinal direction of the optical fibers. An apparatus for manufacturing an optical fiber coupler, wherein a single burner having at least three or more nozzle holes and having a diameter of an outer nozzle hole smaller than a diameter of an inner nozzle hole is used.
合比を一定にし、流量を制御することにより光ファイバ
の延伸速度を制御する制御手段を有することを特徴とす
る請求項1に記載の光ファイバカプラの製造装置。2. The apparatus according to claim 1, further comprising control means for controlling the flow rate of the optical fiber by controlling the flow rate while keeping the mixing ratio of the combustion gas and the oxygen gas supplied to the burner constant. Optical fiber coupler manufacturing equipment.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP1341851A JP2862091B2 (en) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | Optical fiber coupler manufacturing equipment |
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JP1341851A JP2862091B2 (en) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | Optical fiber coupler manufacturing equipment |
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JPH03203705A JPH03203705A (en) | 1991-09-05 |
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JP1341851A Expired - Fee Related JP2862091B2 (en) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | Optical fiber coupler manufacturing equipment |
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1989
- 1989-12-29 JP JP1341851A patent/JP2862091B2/en not_active Expired - Fee Related
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