JP2879367B2 - 光分岐結合器及びその製造方法 - Google Patents

光分岐結合器及びその製造方法

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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、光ファイバ通信等に用いられる光分岐結合
器に関するものであり、特に低損失で分岐比の波長依存
性を低減化せしめた光分岐結合器及びその製造方法に関
するものである。
〔従来の技術〕
従来、光ファイバ内の光信号を分岐・結合する方法の
1つとして、ファイバ融着型の光分岐結合器がある。
第6図はこの種の従来の光分岐結合器を示す斜視図で
ある。
この光分岐結合器80は、2本の同一構造の光ファイバ
81,82のクラッド同士を所定距離並行させて接触させ、
その一部を加熱・融着せしめ、さらに所定の分岐比が得
られるまで該融着部分を加熱しながら延伸することによ
って製造される。
ここで第7図は上記従来の光分岐結合器80の分岐比の
波長特性を示す図である。
同図からわかるように、上記従来の光分岐結合器80は
分岐比の波長依存性が大きく、このため波長多重通信に
は向かない等の欠点があった。
このため従来、分岐比の波長依存性が低減化できる構
造の光分岐結合器が提案されている。
第8図は分岐比の波長依存性を低減化せしめた従来の
光分岐結合器90を示す斜視図である。
この光分岐結合器90は、D.B.Mortimoreによって、Ele
ctronics Letters Vol.21,No.17,pp.742,1985に、Wavel
ength−Flattened Fused Couplersと題して公表されて
いる。
この光分岐結合器90は、2本の光ファイバ91,92の
内、一方の光ファイバ91を前もって加熱・延伸せしめて
おき、これによって少し外径の異なった光ファイバ91,9
2同士をひねりながら密着させ、この状態で両者を加熱
して融着・延伸せしめて製造されるものである。
このように構成すれば、分岐比の波長依存性が低減化
することが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上記分岐比の波長依存性を低減化した光
分岐結合器90においては、前もって一方の光ファイバ91
を延伸しておくという工程が余分に加わるため、光分岐
結合器90の製造工程が複雑となるばかりか、該延伸工程
による光ファイバ91の細径化にバラツキが生じ、これが
製品の特性のバラツキの原因になるという問題点があっ
た。
また2本の光ファイバ91,92同士を密着させるために
は互いをひねることが必要となるため、作業性が悪くな
るばかりか、両光ファイバ91,92に不必要な曲がりが生
じて損失の原因になるという問題点もあった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、分岐
比の波長依存性が低減化でき、しかもその製造が容易な
光分岐結合器及びその製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため本発明は、少なくともコア
又はクラッドのいずれかにドーパントをドープしてコア
の屈折率をクラッドの屈折率よりも高くした2本以上の
シングルモード光ファイバを具備し、該2本以上の光フ
ァイバ同士を融着延伸せしめてなる光分岐結合器におい
て、前記2本以上の光ファイバの内、少なくともいずれ
か一本の光ファイバの前記融着せしめる部分を、融着前
に予め加熱処理を加えて前記ドーパントを拡散させて該
光ファイバ内部の屈折率分布を他の光ファイバ内部の屈
折率分布と異ならしめるように構成した。
また本発明は上記光分岐結合器の製造方法を、前記2
本以上の光ファイバの内の少なくとも1本の光ファイバ
を加熱して前記ドーパントをコア或いはクラッド内に拡
散させる工程と、前記加熱処理を施した光ファイバと加
熱処理を施していない光ファイバのクラッド同士、或い
は前記加熱処理を施した複数本の光ファイバの内加熱処
理の条件を異ならせた光ファイバのクラッド同士を平行
に並列させて接触せしめる工程と、前記並列に接触せし
めた2本以上の光ファイバを前記ドーパントを拡散させ
た部分で融着せしめる工程と、前記融着部付近を加熱し
ながら延伸する工程とによって構成した。
〔作用〕
上記の如く、2本以上の光ファイバの内、少なくとも
いずれか一本の光ファイバに予め加熱処理を加えること
によって、該光ファイバのコア或いはクラッドにドープ
したドーパントを拡散させて、該光ファイバ内部の屈折
率分布を他の光ファイバ内部の屈折率分布と異ならしめ
たので、これら光ファイバを融着・延伸せしめて結合し
た場合、その分岐比の波長依存性は小さくなる。
また両光ファイバの融着工程の際、いずれの光ファイ
バの外形にも変形が加えられていないので、両光ファイ
バの融着は直線状に容易に行なえその融着・延伸作業の
作業性が良くなるばかりか損失の増加も避けられ、また
製造された光分岐結合器の特性にバラツキが生じにくく
なる。
また光ファイバを加熱してドーパントを拡散する工程
は、均一に大量の処理が可能であり、大量生産に向く。
また光ファイバの加熱・拡散工程は、加熱時間によっ
てその拡散状態を精密に制御できるため、大量生産して
もそのバラツキが少ない。またこの制御によって光分岐
結合器の分岐比の波長依存性を容易に制御することがで
きる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図は本発明の第1実施例にかかる光分岐結合器の
製造方法を示す図である。
同図(a)に示すようにまず2本の光ファイバ1,5を
用意する。
ここでこれら光ファイバ1,5は同一構造のシングルモ
ード光ファイバである。
即ちこれら光ファイバ1,5は、いずれもクラッド2,6と
して石英ガラス(SiO2)を用い、コア3,7として石英ガ
ラス中にゲルマニウムをドーパントしたもの(SiO2+Ge
O2)を用いている。
ここでゲルマニウムを石英中にドープすると、純粋石
英に比べてその屈折率は高くなるので、コア3,7はクラ
ッド2,6よりもその屈折率が高い。
次に同図(a)に示す2本の光ファイバ1,5の内、光
ファイバ5を加熱器の中に保持し、その一部分を加熱処
理する。
なおこの加熱条件はこの実施例においては1000℃以上
で10時間以上である。
このように光ファイバ5を加熱処理した場合、前記コ
ア7中のドーパント(ゲルマニウム)はクラッド6中に
拡散し、該光ファイバ5の屈折率分布は変化し、これに
よって同図(b)に示すように、当初のコア7とクラッ
ド6はコア7′とクラッド6′に変化する。
ここで第2図は光ファィバの屈折率分布を示す図であ
る。
同図に示すように、光ファイバ1,5のコア3,7の屈折率
とクラッド2,6の屈折率は、同図に実線で示すように、
いずれも同一である。
そして光ファイバ5を加熱処理した部分においては、
同図に点線で示すように、コア7′はコア7よりもその
屈折率が低下するとともにその径が拡大する。即ち光フ
ァイバ5の加熱処理部分の屈折率分布は、光ファイバ1
の屈折率分布とは異なることとなる。
次に第1図(c)に示すように、この光ファイバ5の
加熱処理部分と光ファイバ1とを所定距離平行に並列さ
せて接触せしめ、該接触部分を加熱して両クラッド2,
6′間を互いに融着させる。
次に加熱を行ないながら、所望の分岐比が得られるま
で、これら光ファイバ1,5を把持しているステージ(図
示せず)を移動させて延伸を行なう。
なおこの延伸の際には、光ファイバ1,5の内のいずれ
か1本の光ファイバの入射端へ、ほぼ単色とみなせる光
を入射させ、光ファイバ1,5の出射端の光強度をパワー
メータでモニターしてそのときの分岐比を測定しながら
延伸を続け、所望の分岐比となったところでその延伸を
終了せしめるようにする。
そしてこの延伸部は保護ケースの中に収納される。
第3図は上記方法によって製造された光分岐結合器の
分岐比−波長特性を示す図である。
同図に示すようにこの光分岐結合器においては、融着
・延伸せしめる2本の光ファイバ1,5の屈折率分布を異
ならせたので、分岐比の波長依存性は、第7図に示す従
来の光分岐結合器80に比べてかなり低減化できた。
次に第4図は本発明の第2実施例にかかる光分岐結合
器の製造方法を示す図である。
同図(a)に示すようにまず同一構造の2本の光ファ
イバ10,50を用意する。
ここでこれら光ファイバ10,50の場合は、いずれもク
ラッド20,60として石英ガラス中にふっ素をドープした
もの(SiO2+F)を用い、コア30,70として石英ガラス
(SiO2)を用いている。
ここでふっ素を石英中にドープすると、純粋石英に比
べてその屈折率が低くなるので、コア30,70はクラッド2
0,60よりもその屈折率が高い。
そして同図(a)に示す2本の光ファイバ10,50の
内、光ファイバ50を上記第1実施例と同様に加熱して、
この場合はクラッド60中のドーパント(ふっ素)をコア
70中に拡散し、同図(b)に示すように、当初のコア70
とクラッド60とは異なるコア70′とクラッド60′を形成
する。
なおふっ素は拡散し易いため、上記加熱条件は1000℃
以上の温度では数分間の加熱時間で良い。
ここで第5図はこれら光ファイバの屈折率分布を示す
図である。
同図に示すように、光ファイバ10,50のコア30,70の屈
折率とクラッド20,60の屈折率は、同図に実線で示すよ
うに、いずれも同一であるが、光ファイバ50を加熱処理
した部分においては、同図に点線で示すように、コア7
0′はコア70よりもその屈折率が低下するとともにその
径が拡大する。即ちこの場合も光ファイバ50の加熱処理
部分の屈折率分布は、光ファイバ10の屈折率分布とは異
なることとなる。
なお第4図(c)に示す融着工程以下の工程は上記第
1実施例の場合と同様なのでその説明は省略する。
このようにして光分岐結合器を作成しても、上記第1
実施例の場合と同様の分岐比−波長特性(第3図参照)
が実現でき、分岐比の波長依存性は、従来に比べてかな
り低減化できる。
以上説明したように、2本の光ファイバを融着・延伸
して作製する光分岐結合器において、上記2つの実施例
のように、融着する両光ファイバの導波構造に違いを設
けると、光の移動は100%起こらない不完全結合とな
り、これによって分岐比の波長依存性はかなり低減化さ
れることとなるのであるが、このとき両光ファイバの結
合の強さと2つの光ファイバの構造の違いを、加熱条件
や延伸する距離等を変更することによって適当に調整し
てやれば、その分岐比の波長依存性は非常に小さくする
ことができる。
ところで上記各実施例においては、いずれも加熱処理
した光ファイバと加熱処理していない光ファイバとを融
着・延伸せしめるように構成したが、本発明はこれに限
られず、加熱処理した光ファイバ同士を融着・延伸せし
めてもよい。ただしこの場合は、両光ファイバの加熱処
理の条件を異ならせ、両者の屈折率分布が異なるように
しておく必要がある。
また上記各実施例においては、いずれも2本の光ファ
イバを融着・延伸せしめる例を示したが、本発明はこれ
に限られず3本以上の光ファイバを融着・延伸せしめる
場合にも適用できることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明に係る光分岐結合
器及びその製造方法によれば、以下のような優れた効果
を有する。
本発明によって製造される光分岐結合器は、分岐比の
波長依存性が小さい。
両光ファイバ間を融着する場合、いずれの光ファイバ
の外形にも変形が加えられていないため、その融着が容
易であり、また製造された光分岐結合器の特性にバラツ
キが生じにくい。また光ファイバをねじる必要もなく直
線状に融着できるため、融着・延伸作業の作業性が良く
なるばかりか損失の増加も避けられる。
両光ファイバを融着する以前に、前処理として少なく
とも一方の光ファイバを加熱してドーパントを拡散する
工程を行なうが、この工程は均一に大量の処理が可能で
ある。このため、工程の簡略化が容易で大量生産に向
き、また特性の均一化が実現できる。
光ファイバの加熱・拡散工程は、加熱時間によってそ
の拡散状態を精密に制御できるため、大量生産してもそ
のバラツキが少ない。またこの制御によって光分岐結合
器の分岐比の波長依存性を容易に制御することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例にかかる光分岐結合器の製
造方法を示す図、第2図は光ファイバの屈折率分布を示
す図、第3図は上記方法によって製造された光分岐結合
器の分岐比−波長特性を示す図、第4図は本発明の第2
実施例にかかる光分岐結合器の製造方法を示す図、第5
図は光ファイバの屈折率分布を示す図、第6図は従来の
光分岐結合器を示す斜視図、第7図は従来の光分岐結合
器80の分岐比の波長特性を示す図、第8図は分岐比の波
長依存性を低減化せしめた従来の光分岐結合器90を示す
斜視図である。 図中、1,5……光ファイバ、2,6……クラッド、3,7……
コア、10,50……光ファイバ、20,60……クラッド、30,7
0……コア、である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともコア又はクラッドのいずれかに
    ドーパントをドープしてコアの屈折率をクラッドの屈折
    率よりも高くした2本以上の光ファイバを具備し、該2
    本以上の光ファイバ同士を融着延伸せしめてなる光分岐
    結合器において、 前記2本以上の光ファイバの内、少なくともいずれか一
    本の光ファイバの前記融着せしめる部分は、融着前に予
    め加熱処理を加えて前記ドーパントを拡散させて該光フ
    ァイバ内部の屈折率分布を他の光ファイバ内部の屈折率
    分布と異ならしめたことを特徴とする光分岐結合器。
  2. 【請求項2】前記光ファイバは、クラッド部分よりもそ
    の屈折率を高めるドーパントをコア部分に拡散させてあ
    ることを特徴とする請求項(1)記載の光分岐結合器。
  3. 【請求項3】前記光ファイバは、コア部分よりもその屈
    折率を低めるドーパントをクラッド部分に拡散させてあ
    ることを特徴とする請求項(1)記載の光分岐結合器。
  4. 【請求項4】少なくともコア又はクラッドのいずれかに
    ドーパントをドープしてコアの屈折率をクラッドの屈折
    率よりも高くした2本以上のシングルモード光ファイバ
    を具備し、該2本以上の光ファイバの一部を融着延伸せ
    しめて製造される光分岐結合器の製造方法において、 前記2本以上の光ファイバの内の少なくとも1本の光フ
    ァイバを加熱して前記ドーパントをコア或いはクラッド
    内に拡散させる工程と、 前記加熱処理を施した光ファイバと加熱処理を施してい
    ない光ファイバのクラッド同士、或いは前記加熱処理を
    施した複数本の光ファイバの内加熱処理の条件を異なら
    せた光ファイバのクラッド同士を平行に並列させて接触
    せしめる工程と、 前記並列に接触せしめた2本以上の光ファイバを前記ド
    ーパントを拡散させた部分で融着せしめる工程と、 前記融着部付近を加熱しながら延伸する工程とを具備す
    ることを特徴とする光分岐結合器の製造方法。
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