JP2883106B2 - 光ファイバ結合器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 多コア装置における近接離間した２つのコアの間で結
合が生ずることは公知である。結合効率はコアの間隔が
小さくなるにしたがって大きくなり、シングルモードの
コアの場合には、結合効率はコア直径が小さくなるにし
たがって大きくなる。

マルチモードとシングルモードの結合器は、複数のフ
ァイバを、その適切な長さにわたって並置し、これらの
ファイバを固定しかつコアどうしの間隔を小さくするた
めクラッドをたがいに融着させることによって形成され
ている。米国特許4426215号に述べられているように、
結合はファイバをそれらが融着した長さにわたって伸長
し、かつ捩ることによって増加させることができる。し
かし、ファイバを捩ることはある目的に用いる場合には
有害である。また、米国特許449781号に開示されている
ようにコア間距離を小さくするためエッチングまたは研
削を行うことによってクラッドの一部を取り除くことも
ある。結合領域はこわれ易く、大気に露出されているた
め、このような結合器は密封容器に入れなければならな
い。これらの工程は労働集約的であるためコストがかか
る。さらに、これらの工程では、必ずしもあらかじめ定
めた望ましい結合特性と長期的な完全性を有する結合器
を製造できるとは限らない。伝播定数を合せるため結合
コア部分がたがいに平行でなければならないある種のシ
ングルモード結合器を製造する場合、および偏波面保持
（polarization retention）のような光学的特性を有す
る必要があるある種のシングルモード結合器を製造する
場合に、上記の欠点は特に顕著になる。

結合器形成工程が本質的にファイバの結合を密封し、
適切に支持するようになっている場合、既に形成された
結合器は直ちに容器に入れる必要はない。しかし、上記
の結果を達成しようとする試みが行れているが、結果的
には望ましくない光学的特性を持つ結合器が形成されて
いる。

特開昭60−140208は、２本のファイバをあらかじめ捩
り、それらのファイバを石英の管に挿入し、管の直径を
小さくするため管の中央部分を加熱し、延伸して形成さ
れた結合器が教示している。ファイバを管に密封するた
め樹脂を管の両端に付着させている。この結合器は下記
の欠点を有している。管をファイバにコラップスする工
程において、ファイバはぴんと張って保持されず、毛細
管も脱気されない。そのためファイバは管中で蛇行し、
管をあらかじめ定めた長さに伸長する際に、あらかじめ
定めた結合を達成することができない。したがって、結
合損失を低くすることが困難となる。適切な結合を達成
するよう十分な長さの接触ができるようにファイバをあ
らかじめ捩るため、その結果できた結合器は入力光信号
の偏波面を維持できず、ある種の用途には適さない。

米国特許3579316号は、端部が重なり得る毛細管中に
ファイバをまず挿入する方法を教示している。その毛細
管は、ファイバのクラッド材料よりも低い屈折率を有す
るガラスでできている。ファイバの重なった部分の近傍
で毛細管に熱を加える。管の直径がもとのファイバの直
径に近づくまで管を延伸させる。管の延伸された部分が
もとのコアは見えなくなるくらいに小さくなり、延伸個
所の直径はもとの直径のわずか約1/100となる。もとの
ファイバのクラッドは結合個所のコアとなる。第２の実
施例では、光エネルギーの一方のファイバから他方のフ
ァイバへの部分的な伝送が行なわれる。２本のファイバ
がそれぞれ管の両端から端部を突出させてその管内に挿
入される。毛細管の内径は、ファイバのうちの１本が毛
細管と同じ屈折率を有するスリーブに挿入されているほ
どの十分な大きさである。コアは見えなくなるほど小さ
くなり、かつもとのクラッドが結合器のコアになるの
で、スリーブは新しいコアどうしを一定の距離だけ離間
させている。このような細長い結合器は、非常に扱いに
くく、こわれやすい。さらに、このような結合器では、
もとのクラッドか細くなって見えなくなったコアにとっ
て代っているので光エネルギーが失われやすい。ファイ
バのコアが「見えなくなるほど小さい」サイズからフル
サイズにテーパ状に戻る結合器の領域では、クラッドか
らコアに送られる光エネルギーの量は十分ではない。

上述した先行技術の様々な欠点は米国特許出願第2046
20号の方法によって克服されている。この方法では、そ
れぞれコアとクラッドを有する少なくとも２本の適切に
加工されたガラス光ファイバが、その両端をガラス管の
両端から延出させてそのガラス管の長手方向の孔の内に
配設される。もしガラス・ファイバがコーティングをほ
どこされている場合は、コーティングの両端の間の一部
分を除去し、ガラス・ファイバのそのコーティングされ
ていない部分が管の長手方向孔の内に配設される。ファ
イバはぴんと張られ、管の第１と第２の端部に接着され
る。接着剤が硬化した後、ファイバは張力がかかったま
まになる。このようにして形成された構体の中央領域は
加熱され、ファイバの外周にコラップスされ、さらにあ
らかじめ定めた外径に延伸される。管のコラップスは孔
の中の気圧を低くすることによって容易になる。

ガラス管の中央部分がコラップスすると、孔のサイズ
は小さくなり、管はファイバに接し、したがって管とフ
ァイバがたがいに強く接触するようになる。このためこ
のようにして出来る結合器はあらかじめ定めた結合特性
を持つ可能性が増すことになる。しかし、コラップスす
る管のガラスはまたファイバの間の領域にも流れ込む。
もしこの流入が強くなると、ファイバの離間を生じさせ
ることになり、それは結合に影響を与える。

さらに、機械的にコーティングをファイバから除去す
る工程は、時間がかかり、かつこわれやすいコーティン
グなしのファイバを扱うことが必要になる。溶剤による
除去工程は、余りにも多くのファイバ処理作業が必要と
なる。

次に発明の概要について述べる。この発明の目的は、
先行技術の欠点を克服する方法を提供することにある。
別の目的は、光学的特性があらかじめ定めた値に厳密に
合致する光結合器の製造法を提供することにある。さら
に別の目的は温度変化や機械的影響等の厳しい環境条件
を耐えることができ、隣合うファイバ間で光エネルギー
の伝送を信頼性と予測可能性をもって行う光結合器の製
造法を提供することにある。もうひとつの目的は、光フ
ァイバの処理作業を余り必要としない、したがってコス
ト効果の良い方法を提供することにある。

この発明のひとつの実施例は、ファイバ・オプチック
結合器の製造法に関する。第１と第２の端部と中央領域
を有するガラス管の長手方向の孔はｎ個の平坦な面（ｎ
＝３以上）で形成されている。この孔はダイヤモンドの
形状、四角形、等でありうる。ぴんと張った状態に保持
された少なくとも２本のガラス光ファイバが長手方向孔
内に配設され、かつ管の両端から突出している。管の中
央領域は加熱され、ファイバの外周にコラップスされ、
中央領域の少なくとも一部はその外径を小さくし、ファ
イバ・コア間の間隔を縮少するため延伸される。

コラップスし、かつ延伸するために加熱する工程は、
管の中央部分をファイバの外周にコラップスするため管
の中央部分をその材料の少なくとも軟化点まで加熱し、
中実の中央領域を形成し、その後、中実の中央領域の少
なくとも一部をガラス・ファイバと管の材料の少なくと
も軟化点まで加熱し、中央領域の少なくとも一部を延伸
することからなりうる。

ファイバをぴんと張った状態に保持する工程は、管の
第１端から延出しているファイバの各々の一端を管から
離れたある点に保持することを含むことができる。その
後、管の第２端から延出しているファイバの残りの端部
は、ファイバに張力を加えるため引張られる。各ファイ
バの残りの端部も管から離れたある点に固定される。

ファイバがコーティングされている場合には、上記の
方法はコーティングの両端の中間にあるコーティングの
一部を各ファイバからはがしあるいは取り除き、コーテ
ィングを取除いた部分のファイバ上の長さは、孔の長さ
よりも短かくすることをさらに含む。長手方向孔内のフ
ァイバのコーティングされていない部分は、ファイバの
コーティグされた部分が孔の端部領域に接することによ
って正しい位置におかれる。

除去工程は、コーティングを燃焼させる、即ち分解、
酸化、解重合等をさせるのに十分な高さの温度に加熱す
ることを含むことができる。除去工程中にコーティング
が露呈される雰囲気は、酸化性、不活性または還元性の
ガスあるいは真空等であってもよいが、使用されるコー
ティング材料の種類と厚さによって決まる。炎または同
じような熱源を管の第１端の近くの側面に向け、同熱源
を第２端へ向けて移動することによってコーティングに
熱を当てることができる。さもなければ、加熱工程はコ
ーティングを取り除く部分を高温に露呈するために管を
炉に挿入することよりなることが可能である。

ファイバを管に挿入する前、コーティングの少なくと
も一部分をファイバから取除くことができる。コーティ
ングが取り除かれた部分のファイバ上の長さは孔の長さ
よりも短かくする。ファイバのコーティングされた部分
が孔の端部に接し、それによってコーティングされた部
分が孔により正確な位置に置かれるように、ファイバの
コーティングされていない部分は長手方向孔内に配設さ
れる。加熱工程により、ファイバのコーティングを取り
除いた部分と孔の表面とからコーティング材料を除去す
る。

中央領域を延伸した後、管は孔のコラップスされてい
ない部分を加熱することができる。また管が冷えるにし
たがって接着剤が孔の中に引き入れられ、ファイバのコ
ーティングを取り除いた部分に付着するように接着剤を
管の孔の端部に付けることができる。

孔がｎ個の（ｎ≧３）平坦な面を有している場合に
は、ｎ＋１本の光ファイバを孔の中に配設できる。ｎ本
のファイバは管に接し、１本のファイバはｎ本のファイ
バと接して孔の中心部に配設される。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

本発明は、それぞれコアとクラッドを有する少なくと
も２本の適切に作成されたガラス光ファイバをガラス管
の長手方向孔の中へ配設することにより光ファイバ結合
器を製造する改善された方法に関する。もしファイバが
コーティングされている場合、ファイバの両端の中間に
あるコーティングの一部を取り除き、ファイバのコーテ
ィングされていない部分は孔の中に配設される。ファイ
バは内部に引張り応力を加えるためぴんと張られる。こ
うして形成された組立品の内部その一端に真空を加え空
気または液体洗浄溶液のような適切な流体を孔の中に流
すことによって清浄にすることができる。このようにし
て形成された組立品の中央領域は、ファイバの外周にコ
ラップスするため加熱され、あらかじめ定めた直径に延
伸される。管の中央部分のコラップス作業は管壁をへだ
てて圧力差をつくることによって能率的に行うことがで
きる。この場合孔の中の圧力を低くするが、これが中実
の中央領域を形成するのを助ける。

コラップスの工程においてファイバを管の一方の端に
固定し、張力を加えるために管の第２端の開口から延出
しているファイバを引張り、管の第２端に固定すること
によってファイバをぴんと張ることができる。ファイバ
をセメント、接着剤等のような何らかの接着材料で構成
されてよいのりを適用することによって管の端部に固定
することができる。のりをファイバのまわりの全円周領
域よりせまい範囲に適用してよく、こうすることにより
孔とのりの間に開口部を残すことができる。したがって
管のその端部から孔への接近可能性を維持できる。ファ
イバを管の端部へ接着するこれ以外の技術は上記米国特
許出願第204620号に開示されている。

低結合損失の結合器は管をファイバへコラップスし、
一度の加熱作業によって管の中央領域を線引するか延伸
することによって作られたが、これらの工程を分けて行
う方が有利である。もし管を延伸作業のために加熱する
前に冷えることが許されるならば、各工程をより良くコ
ントロールして実行することができる。中実のコラップ
スされた中央領域の中央部分を延伸し、それによって光
ファイバの延伸された部分を管のマトリックス・ガラス
内に完全に密封しておくことが可能となる。この改善さ
れた密封性は有利である。その理由は、この密封性によ
り結合器の光学特性を悪く変える可能性のある水その他
の汚染物質によってファイバの延伸された部分が不利な
影響を受けるのを防ぐことができるからである。

この発明の方法において使用することが望ましい管
は、長手方向の孔12を有する管10（第１図）である。管
10は以下に詳しく説明するあるいは米国特許4822398号
に開示されているように形成された毛細管よりなってい
ることが可能であるテーパ状の開口14、16によりファイ
バを孔12に楽に挿入することができる。テーパ状開口1
4、16は接着剤によって孔が塞がれることなく、接着剤
をファイバに付着させるのを容易にする。

管10の軟化点温度は光ファイバの軟化点温度よりも低
くなければならない。適切な管組成は１〜25重量％のB₂
O₃を添加したSiO₂および0.1〜約2.5重量％の弗素を添加
したSiO₂である。

あらかじめ定めた光学特性を有する結合器を一貫して
製造する結合器製造工程では、ファイバを毛細管へ挿入
するステップを含むすべてのステップを製造するすべて
の結合器に対して同様に行う必要がある。下記の基準を
満たすファイバ挿入ステーションを使用することは有利
である。WDM結合器や偏波面保存結合器のようなある種
の結合装置では、ファイバを捩らず、たがいに平行に保
つことが必要である。ファイバを捩らずに真直ぐに保つ
には、ファイバを保持する装置は適切に整列または心合
（アライン）されなければならない。引続き行われる処
理ステップ、特にファイバに毛細管をコラップスするス
テップにおいてファイバのゆるみやたるみをなくすため
接着ステップにおいてファイバにわずかな張力を加える
手段を用意する必要がある。管のコラップス・ステップ
中に１本または２本のファイバにゆるみが起きると、製
造された装置が過大な損失を示すことになるかあるいは
（と同時に）結合比に変化をきたす可能性がある。

第２図に示した適切なファイバ挿入ステーションは心
合されたブロック27、34、36、39、42、43により構成さ
れている。ゴムを貼ったクランプ30、31は光ファイバを
ブロック27に当てて保持することができる。同様なクラ
ンプ44、45はブロック43と関連して協働するものであ
る。スプリングとブロックに押しつけられるこれらのク
ランプは、接続されているハンドルを押すことによって
ブロックから切り離される。ブロック34はブロック42の
溝40、41と心合せを行った、たがいに離間している溝3
2、33を有している。ブロック36の表面に形成された単
一の溝35はブロック39の同様な溝38と心合せされてい
る。図示した各溝は、Ｕ字形に形成されることが可能で
あり、その中の単一のもしくは複数のファイバを摺動自
在に収容できるだけの巾を有することが可能である。

第２図のファイバ挿入ステーションの操作は下記の通
りである。第３図と第４図に示した毛細管を参照しなが
ら説明する。所定の長さのコーティングした光ファイバ
２本をファイバのリールから切り取る。ファイバ22、24
のそれぞれの端は、クランプ30、31によって固定され
る。ファイバの全長をエチル・アルコールのような適切
な洗浄溶液にひたした、綿くずのない布によって拭く。
毛細管10の孔は光ファイバのコーティングした部分を受
け入れるのに丁度よい大きさであることが望ましい。そ
の形状は下記のように丸くない形状となされるべきであ
る。コーティングしたファイバと孔とが上記のような関
係であれば、ファイバの端部が管内で捩られるのを防ぐ
ことができる。第４図に示すように、ダイヤモンド、四
角等のある種の孔の断面形状は、管内でファイバを適切
に心合せするのを容易にする。孔の直径は、ファイバを
通すのが困難なほど小さくてはならない。一時的にファ
イバを潤滑し、そのあと蒸発させる小量のエチル・アル
コールを管内に注入してよい。毛細管をファイバに被
せ、第２図に示すブロック36の近くの位置あたりまで移
動させる。ファイバをわずかに引っ張って、いく分張力
をかける。残りの端部をクランプ44、45でおさえる。機
械的なコーティング除去用具を使って各ファイバの管10
とブロック39の間のある個所でコーティングの一部分を
取り除く。ファイバのコーティングを除去した部分の長
さは毛細管の孔の長さよりもわずかに短かくする。これ
によってコーティングが孔12の両端に入り、ファイバが
孔の断面内に正しく位置することになる。ファイバのコ
ーティングの延長状態は第３図に示す通りである。コー
ティングを除去した領域の長さはほぼ等しく、かつたが
いに相接しているものとする。

濡らした綿くずのない布（リントレスクロス）を使っ
て、２本のファイバを管10の左端でつかみ、力を入れて
拭く。この布を管から遠ざかるように、かつコーティン
グを除去した領域全体にわたって移動する。このステッ
プによって、コーティング除去ステップ中にできた付着
物を完全に除去し、ファイバのむき出しになった領域の
無垢の表面ができる。次にファイバを溝35、38に通せば
ファイバは真直ぐにたがいに相接して保持される。クラ
ンプ44をゆるめ、ファイバ22に再び張力をかけた後、ク
ランプで固定する。ファイバ24も同様にして張力をかけ
直す。

毛細管をブロック39に向けて移動し、第３図に示すよ
うにむき出しの領域を覆うように位置させる。ファイバ
をテーパ状開口16の片側へ固定するため、少量の接着剤
47をファイバ22、24の片側へ付着させる。これによっ
て、通路48が残され接着剤47とテーパ状開口16の残りの
部分との間から長手方向孔12に対する接近を可能にして
いる。毛細管の孔の大きさによっては、管にテーパ状開
口14、16が設けられていなければ、孔を塞ぐことなしに
ファイバを管の端部に接着することは困難ないしは不可
能なこともある。開口48、50は最後の洗浄時に孔12を通
して流体を流すことを可能にし、管10のコラップス作業
時に孔12から空気を排除することを可能にする。もし接
着剤が紫外線硬化エポキシの場合には、紫外線をエポキ
シの最初の一滴に当てて硬化させてから残りの端部に第
２滴目を付着させる。

毛細管内のファイバは目視により内部で捩れているか
検査する。180°以上の捩れは肉眼で見ることができ
る。またレーザ光線をクランプ44から延出しているファ
イバ22の端部に入射することもできる。もし捩れがなけ
れば、光線がクランプ30が延出しているファイバ22の端
部から出る。製造される各結合器のための線引装置に対
してファイバが同じように配向でき、これによってすべ
ての結合器のプリフォームが同じ処理条件を受けるよう
にするため、配向マークを管10の上側表面に付けること
ができる。

本発明の一実施例によれば、管10を加熱し、ファイバ
22、24のまわりにコラップスし、その後あらかじめ定め
たタイプの結合を行うのに十分な距離にわたってファイ
バ・コアどうしを近付けるため管10の中央領域を加熱
し、延伸する。

管のコラップスと延伸の工程を行うための望ましい装
置を第５図に示す。この装置の中へ結合器プリフォーム
を固定するために用いられるチャック52、53は、コンピ
ュータで制御されることが望ましいモータ制御ステージ
65、66にそれぞれ取付けられている。対称はコラップス
と延伸の工程では重要な要件である。デバイス損失に悪
影響をおよぼす可能性があり、ファイバのどちらの端を
入力口とするかに関係なく結合器出力性能を実質的に均
一にする特性である結合器の二方向性を悪くする可能性
のある結合器の心ずれが起るのを防ぐためチャック52、
53を心合せしなければならない。結合器の二方向性は、
バーナを結合器プリフォームの中心にそって位置させ、
プリフォームを均一に加熱することによって向上させる
ことができる。対称形に設計されたリング・バーナ54の
ようなバーナは毛細管中央領域を均一に加熱するのに適
している。

熱遮へい物55はバーナの上に位置する装置を保護す
る。

第３図の結合器プリフォーム51は配向マークをあらか
じめ定めた方向へ向けて、リング・バーナ54の中へ挿入
される。プリフォームは引張りチャックにクランプさ
れ、真空アタッチメント56、61はこれらのチャックの端
に取付けられる。第３図で断面で示されている真空アタ
ッチメントは半径方向へ伸びる真空ライン57を有するゴ
ム管の短かい、いく分剛性のある部分で形成されること
が可能である。細いゴム管58の一端は、真空装置56のプ
リフォーム51のある端とは反対の端に取付けられてい
る。ゴム管58の別の一端はクランプ・ジョー59の間を通
っている。上方の真空アタッチメント61には、同様にラ
イン62、管63、クランプ・ジョー64が関連している。フ
ァイバ22、24はゴム管58、63から延出している。

ジョー59をゴム管58に締めつけて孔12を洗浄するのに
十分な時間のあいだ結合器プリフォーム51の下部に真空
を加える。この間、上方の真空ラインはクランプ・ジョ
ー64を開放して大気に連通される。この“空気掃除”に
よってファイバ挿入工程中に孔12にたまったごみがすっ
かり除去される。その後、プリフォーム51の上方部分に
真空を加えるためジョー64をゴム管63に締めつける。

毛細管コラップス工程は、管の中央領域67の温度を短
時間、通常約25秒、その軟化温度まで上昇させるため、
リング・バーナ54の炎で結合器プリフォームを加熱する
ことを含む。管にかかる圧力差によって、マトリックス
・ガラスはファイバ22、24の外周にコラップスし、ファ
イバ同志をたがいに接触させる。管のマトリックス・ガ
ラスは、ファイバの周囲をかこみ、孔を埋めて第６図と
第７図に示すような中実の構造を形成する。こうして出
来る結合器の結合領域を形成する中央領域67として示さ
れた部分は、空気路（airline）、泡等が存在しないこ
とが望ましい中実の領域となる。コラップスされる領域
の長手方向長さは炎の温度と加熱時間、ガラス管の熱伝
導度および適用する真空の程度によって決定される。コ
ラップス工程において真空を使用することによってファ
イバが軟化する前に管をコラップスすることができ、し
たがってファイバのひずみを防ぎ、もしくは減少させ、
再現精度を向上させる。ファイバの軟化点温度が管のそ
れよりも高い場合には、ファイバはその断面が丸いまま
である傾向がある。

管のコラップスされた中央領域の中央部分は、管をコ
ラップスさせた装置から結合器を取外すことなく延伸さ
せることができる。管が冷えると、炎を再度点火し、コ
ラプスした領域の中央をその材料の軟化点まで再加熱す
る。延伸工程の炎による加熱時間は、所要の結合器特性
によって決まるが、通常10〜20秒の間である。延伸工程
中の加熱時間が短かいと、延伸さた領域はコラップスさ
れた領域よりも短かくなる。中央領域全体が延伸されれ
ば、ファイバの光結合領域の端部は孔に露出される。コ
ラップスされた中央領域の中央部分だけを延伸すればフ
ァイバの結合領域が毛細管のマトリックス・ガラス内に
埋め込まれた状態にすることができる。コラップスされ
た管を再加熱した後、炎が消され、結合器の長さがあら
かじめ定めた量だけ伸びるまでステージ65、66がたがい
に反対方向へ引張る動作を行う。もし適切に心合せを行
った装置を使用し、かつ工程パラメータを慎重にコント
ロールするならば、この工程で形成されるすべての結合
器は同様な光学特性が与えられる。中央領域67の直径は
第８図の領域68に示されるように縮少される。延伸され
た領域68の直径は、いろいろなファイバのラパメータと
作業のパラメータによって決定される。延伸された領域
68の直径の中央領域67の延伸開始時の直径に対する比
（延伸比）は、製造される特定の結合器の光学特性によ
って決定される。このような延伸比は、ファイバ間に分
離された信号の比、管とファイバ・クラッドとの間の屈
折率差、ファイバ・クラップの外径、ファイバ・コアの
直径、信号動作波長、カットオフ波長、許容過大損失、
等の関数であることは良く知られている。延伸比の望ま
しい範囲は、約1/2と1/20との間である。しかし、この
範囲を越える延伸比を有する結合器を製造することがで
きる。

あるタイプの結合器をつくるために毛細管が受ける延
伸量は、最初はコラップスされた結合器プリフォームの
ひとつの入力ファイバに光エネルギーを入射し、延伸中
に出力ファイバにおける出力パワーをモニタすることに
よって決定される。この目的を達成するため、ファイバ
のピッグテールのうちのひとつと光源とを心合せし、結
合器の他方の端の２本のピッグテールを光検出器に接続
する。動的出力パワーのあらかじめ定めた比を、ステー
ジ65、66にサンプル引張りを停止させる中段信号とし使
用することができる。あらかじめ定めた結合特性を達成
するための適正な延伸距離を決めた後、本製造装置は、
このあらかじめ定めた特性を持たせる後続の結合器の加
工中に、ステージをその適正な延伸距離だけ移動させる
ようプログラムすることができる。

米国特許第4392712号および第4726643号、英国特許出
願GB 2183866A号、国際および出願公報WO 84/04822号に
開示されているように光学装置の製造工程をコントロー
ルする出力信号をモニタするのが普通のやり方である。
さらに、このようなモニタとコントロールの機能を自動
的に行うフィードバック・システムにコンピュータがし
ばしば使用される。これらの機能を行うため適切にプロ
グラムされたPDP11−73マイクロコンピュータを利用す
ることができる。ある特定タイプの結合器の加工に使用
されたタイミング・シーケンスを、コンピュータが運転
時に呼び出す別の複数命令ファイルに入力することがで
きる。その特定の結合器の製造において必要なコラップ
スと延伸の工程は、結合器を再現性よく製造するため各
結合器プリフォームに対してコンピュータを用いて連続
して実行することができる。結合器の再現性を確実にす
るためコンピュータがコントロールできる製造工程パラ
メータは加熱時間と加熱温度、各種ガスの流量、各ステ
ージが結合器プリフォームを引張ったり、延伸したりす
る速度である。再現性は、ステージ65、66の分解能の関
数ということもできる。

真空ラインは製造された結合器から外される。接着剤
の所要量47、49は毛細管の両端に付着されると、毛細管
作用によって少なくともそれらの一部が長手方向の孔に
流入する。これによって、結合器が密封され、それらの
引張り強さが向上する。こうして出来た組立品は、光フ
ァイバ22内の信号を光ファイバ24に接続し、またこの逆
方向にも接続するよう機能する第８図の光ファイバ結合
器を有する。結合器は延伸装置から取外される。もし剛
性を増したいときには、パッケージ化することができ
る。

結合器に接着剤を付着させる望ましい方法が第８図に
示されている。ここでＨは結合器における孔12の開口し
た部分の中央領域に隣接する部分を部分的に加熱する炎
の場所を示している。例えば、ペンシル型炎は結合器の
この部分に向けることができる。接着剤56は、熱Ｈを加
える前に、結合器に付着させることが望ましい。孔の中
の空気は加熱されるにしたがい膨張し、孔の外へ出る。
このことが起ったことは液体接着剤中にひとつ以上の泡
が現われたことによって知ることができる。炎を離す
と、残った空気が冷えるにつれて、接着剤は孔の中へ引
き込まれる。やがて接着剤は硬化する。接着剤がファイ
バのむき出しになった部分に広がるので、ファイバのピ
ッグテールの引張り強さは向上する。接着剤適用方法
は、もし局部的熱源Ｈを管に当てた後熱源を離し、この
あと接着剤を適用するという順序で行うとその効果は劣
る。

上述の実施例によれば、個々のステップをよりよくコ
ントロールして行うため延伸作業の前に管を冷やしてよ
い。こうすれば中実のコラップスされた中央領域の中央
部分を延伸することができ、したがって光ファイバの延
伸された部分が管のマトリッスク・ガラス内に完全に埋
め込まれたままになる。このすぐれた密閉性は有利であ
る。すなわち結合器の光学特性を悪化させる水やその他
の汚染物質によってファイバの延伸された部分が悪影響
を受けることを防げるからである。

管をファイバの外周にコラップスするステップと、管
の中央領域を延伸あるいは延伸するステップをひとつの
加熱作業中に行う別の実施例によっても低損失結合器が
つくられている。この改良実施例では、ファイバを毛細
管の中へ挿入し、孔へ接近するための開口が残るように
ファイバをぴんと張って管の両端へ接着する。この組立
品をガラス加工施盤に取付け、管材料の軟化点まで中央
領域の小さな部分に炎を当て、加熱された個所を延伸す
る。この実施例の延伸量は、管のコラップスと中央領域
の延伸を分けて行う実施例におけるよりも多い。最後
に、孔の開口を閉じるため結合器の両端へ接着剤を付け
る。

この実施例の欠点は、密閉性が低いことと製品の再現
性が劣ること、すなわちあらかじめ定めた長さに延伸し
ても必ずしも所要の結合特性が得られないことである。
しかし、この実施例は他の方法よりもすぐれたいくつか
の利点もある。この方法は真空を必要とせず、独立した
管コラップス工程をなくしたので簡単である。低損失結
合器がこの方法でつくられている。1300nm当り0.05dBと
いう低い結合器損失が測定されている。

ファイバ外周への毛細管コラップス工程、あるいは管
とファイバの組合せ品（コラップス工程が独立して行わ
れない場合）の延伸工程中にファイバに張力を加えられ
るためファイバを毛細管に接着する必要がある。別の実
施例では、上述したように第２図の装置が使用され、さ
らに第９図に示した分割リング・バーナ70a、70bが使用
される。ファイバは管に通され、コーティングを除去
し、清浄にし、ファイバのむき出しになった部分は管の
中心に心合せされる。これらの初期工程において、リン
グ・バーナの片側70aはもう一方の片側70bから遠ざけら
れ、ベース69は管10に対して離れて置かれる。第２図を
参照して説明したように、ファイバに張力を加えた後、
管10はブロック36と39の間で心合せされ、真空チャック
71、72が管の端部に取付けられる。真空チャック71、72
はａとｂの部分に分割され、ファイバをその中に通しな
がら端部に取付けられる。バーナの部材70bが管の中央
領域の中心の脇へ来るまでバーナ・ベース69は軌道74上
を走行する。バーナの部材70aは部材70bに接続される。
バーナ70は上述したようにコラップスする管の中央領域
を加熱する。残る結合器形成工程は第９図に示す装置、
もしくは先に述べた別の装置において行うことができ
る。

管の孔の形状は、ファイバをたがいに接触させ、全く
捩りが起きないように保持するために極めて重要な要素
である。孔の断面は丸くない方が望ましい。断面が丸く
なければ、ファイバ・コーティングに孔の内周の１個所
以上において接触することによってファイバの位置を孔
の内壁に対して拘束することができるからである。すな
わち、このような孔では、ファイバは限られた数の位置
しかとれない。ファイバのコーティングされた領域が孔
の両端に置かれると、ファイバはその最初の位置から回
転することができない。この点を第10図を参照して説明
すると、それぞれコーティング78、79を有するファイバ
76、77は孔80内に配設されている。孔の形状に関係な
く、孔の大きさはコーティング材料が孔の内表面にこす
れて付着することなくコーティングされたファイバがや
っと入る大きさよりも大きくてはならない。大きすぎる
と孔は曲り損失および／またはファイバの捩れを起すこ
とが分っている。孔の大きさはコーティングの直径と使
用するファイバの数によって決定される。このようには
まり具合の場合には孔の内側にある各コーテッド・ファ
イバは最も多い接触点で孔の内壁に接触する。例えば、
コーティング78、79は孔80にそれぞれａ点とｂ点で接し
ている。１ファイバ当り１接点では矢印81で示すように
コーテッド・ファイバがランダムに回転するのを防ぐに
は不十分であり、ファイバのコーティングを除去した部
分はいく分捩れる可能性がある。例えば第10図のように
コーティングが孔の内壁に接している場合、ガラス・フ
ァイバそのものは、最初は管をコラップスする領域では
たがいに離れており、管の壁がファイバの外周にコラッ
プスし、ファイバをたがいに近付けはじめるまでは離間
したままになっている。

この他の孔の断面は第11〜13図に示してある。これら
の図では、第10図におけると同様な要素はダッシを付し
た参照番号で表わされている。第11図の楕円形の孔83
は、コーテッド・ファイバの配向を制限する利点があ
る。しかし楕円形の孔を使用することから起り得る問題
は、管のコラップス工程においてファイバの裸の部分7
6′、77′の間でガラスの方向が狂うことである。すな
わち、管の孔の壁がファイバ76′、77′の外周へコラッ
プスする間、管のガラスがこれらのファイバの間の隙間
の少なくとも一部に流れ込む（矢印84）可能性がある。
この傾向は丸い断面の孔におけるよりも楕円の断面の孔
において著しい。すなわち、矢印84が接している楕円の
孔の壁はファイバ間の領域に接近しているからである。
ファイバ間の領域への管のガラスが流入すると製造され
た結合器において結合されるパワーが減少する。ファイ
バ間の領域へのこのガラスの流れの程度は結合器によっ
て異るので、再現性が悪くなる。すなわち、結合器の中
央領域をある量だけ延伸すると、それが必ずしもある決
まった量の結合が行われるとは限らないのである。

平坦な壁と対称形の断面を有する孔は、良好に孔を閉
塞することができ、管のコラップスされた領域内でファ
イバ同志の接触を良くすることができる。ここで平坦な
壁といっているのは、事実上平坦であるが、高温加工に
よって生じるたるみによって完全な平坦から差が生じる
ことである。管のコラップス工程中、この明細書で述べ
ている平坦な壁面を有する孔は、たがいに接する前にフ
ァイバをたがいに近づける。次に、ガラスがファイバ同
志の間ではなくファイバの周囲に流れる。これによっ
て、コラップス領域のあらかじめ定めた長さにわたって
たがいに接した状態を保つ。ファイバは結合領域におい
て実質上直線に保たれる。このことは、ファイバが結合
する光信号の偏光を維持するのを助ける。

第12図に示したように、ファイバ・コーティング7
8′、79′を四角の孔の内側に配置することができ、か
つ点線90、91で示したように直交して配置することもで
きる。ファイバを孔に通した時、注意を払って管の両端
のファイバ・クラッドを孔92に対して同じ方向に向くよ
うにすることができる。

２本のコーテッド・ファイバを、第13図のダイヤモン
ドの形状の孔93を使用することによって容易に適正な向
きに配置することができる。この場合は図示した配置に
対してファイバを直交して配置する空間は与えられてい
ない。したがってこれは２本のファイバを有する結合器
には望ましい形である。

３本以上のファイバを使用する場合には、孔の断面は
すべての角が等しい多角形が望ましい。例えば第12図の
孔92の形状は、４本または５本のファイバの場合に使用
することができる。４本の場合、コーティングの部分の
直径は第12図に描かれたものよりも小さくする必要があ
り、各角に１本のコーテッド・ファイバが配置される。
５本の場合、各角に１本、中心に１本が配置される。

３本のファイバ（第14図）または４本のファイバ（第
15図）を有する結合器をつくるには３角の穴を使用する
のが最も良い。第14図の場合は、１本のコーテッド・フ
ァイバが孔95の各項点に配置される。第15図は、孔98の
３つの項点に各１本のコーテッド・ファイバ96が配置さ
れ、中心にコーテッド・ファイバ97が配置されている様
子を示す。

５角形の孔（図示せず）は、５本ないし６本のファイ
バの配置に好適であろう。その他の正多角形の断面を有
する孔はこの他ののファイバを正確に配列するのに使用
できよう。

“星形結合器”は、まずコーテッド・ファイバを各頂
点に配した多角形の孔を有する毛細管を用意し、さらに
１本のコーテッド・ファイバを中心に配置することによ
って形成できる（第15図に示した如く）。本実施例では
孔はｎの平坦な面（ｎ≧３）を有し、ｎ＋１本の光ファ
イバを孔の中に配置する。すなわちｎ本のファイバが孔
の壁面に接し、もう１本がｎ本のファイバに接しながら
孔の中心に配置される。このような結合器の機能は、中
央のファイバとその他の各々のファイバとの間において
同量のパワーの接続を行うことである。このような光分
布を行うには、中央のファイバを他のファイバに対して
対称的に配置する必要がある。第15図はそのような対称
的なファイバの配置を示す。孔の断面が正多角形なの
で、コーテッド・ファイバ96はコーテッド・ファイバ97
のまわり等間隔で配置されている。管の中央領域がファ
イバの外周にコラップスした後、ファイバはコラップス
工程中引張り応力がかかっているため外側のファイバ
は、中央のファイバのまわりに等間隔で配置されてい
る。

管のコラップスは、まず比較的薄いファイバ・コーテ
ィングを用意し、それに対応する小さい断面寸法の孔を
有する毛細管を使用することによって容易化することが
できる。たとえば、ファイバには使用現場で保護するに
は薄すぎるが、結合器製造工程でファイバを一時的に取
扱うのに十分な厚さのコーティングをほどこすとができ
る。この厚さはコーティング材料によって決まるが、最
小３μｍにすることができる。結合器がつくられた後、
延出しているピッグテールにディップ・コーティング等
の適切な技術を用いて、さらに別なコーティング材料を
適用することは可能である。

上述の実施例では、ファイバを管の両端に接着する前
に、ファイバ・コーティングが除去される。別の実施例
では、ファイバが孔の中に入っている間に各ファイバの
その個所からコーティングの少なくとも一部を除去す
る。コーティングが燃焼するのに十分な高さであるが、
管が軟化するほどは高くはない適切な温度まで加熱して
コーティングを除去することができる。この実施例を実
際に適用する場合、第２図の装置でファイバのコーティ
ングの除去は行わず、全体にコーティングがあるままの
ファイバに張力をかけて保持し、管の両端に接着する。
第５図の装置は、コーティングの加熱に使用することが
できる。ファイバ上のコーティング材料を除去する長さ
を精密にコントロールするためバーナの炎を毛細管の十
分に短かい長手方向領域に対して半径方向に内部に向け
て当てる場合、リング・バーナ54を使用することができ
る。バーナへの流れは適切な温度を得るために調節す
る。

管10とコーテッド・ファイバからなる複合体をファイ
バ挿入ステーションから取外し、真空アタッチメント56
を有する真空排気装置に垂直に取付けられる。使用する
特定のコーティング除去方法によっては、この時管に真
空アタッチメントを取付ける必要がない場合もある。エ
チル・アルコールのような液体洗浄溶液をテーパ状開口
14に注入し、真空ライン57を通して吸い出すことができ
る。コーテッド・ファイバを注意深く取扱えばこの洗浄
を行わないことも可能である。

最初にバーテを真空アタッチメント56から離して管の
頂部に位置させる可動ステージ（図示せず）上に取付け
ることができる。バーナ54は点火後、下方に移動し、管
う横にたどって行く。バーナ54の細い炎は最初は管10の
表面の真空アタッチメント56から離れた個所に向けられ
る。次にバーナは真空アタッチメントに向けて移動す
る。コーテッド・ファイバの孔12の両端から内に向って
長手方向にある部分は、コーティング分解温度よりも高
いが管10の軟化点温度よりも低い温度まで加熱される。
炎にすぐ近くにあるコーティング材料は燃焼するか分解
し、それによって第３図に示すように所要の長さのコー
ティング材料が除去される。反応が酸化の場合には、酸
素が管10の上端に入って行く空気によって供給される。
反応生成物が管の下端で真空アタッチメントによって排
出される。その他のガスは空気に追加して、あるいは空
気に代って管10の開口端から流入させることができる。
ヘリウム・アルゴン等の不活性ガスは酸素含有量を減ら
すため空気と共に流入させることができる。もし必要な
らば、酸素と不活性ガスのような希釈ガスだけを使用す
ることができる。管10に流入する雰囲気の組成をコント
ロールすることにより、燃え尽し雰囲気を酸化性、還元
性または不活性とすることできる。管は燃え尽し工程中
に管10の上端を塞ぎまたは第５図の追加真空手段61〜64
を使用することにより真空排気することができる。燃え
尽し雰囲気と温度のような工程パラメータを変化させる
ことにより、燃え尽し速度をコントロールできる。本明
細書中では、「燃え尽し」「燃え尽す」等の表現は分
解、解重合、酸化等によってファイバの一部を除去する
工程を指す。

この後者の実施例で使用する場合、保護コーティング
23、25は、製造工程中にファイバが摩耗するのを防ぐ能
力のような通常の特性を有していなければならない。コ
ーティングはクリーンに（残留物を残さずに）燃え尽す
ことが望ましい。大部分の通常の光ファイバ・コーティ
ング材料を使用することができる。分解するときに10〜
40％のシリカ残留物を残すシリコンは例外的に使用でき
る。十分な時間と十分に高い温度が与えられれば、大部
分の有機物はクリーンに燃え尽す。しかし、コーティン
グ材料は、光学的な欠陥となる種（seeds）となり得る
炭素残留物を形成することなく低温でCO、CO₂ならびに
水を形成するように反応することが望ましい。もし炭素
が形成されても、孔の中の雰囲気を絶えず変化させるこ
とにより炭素粒を排出してしまうことができる。しか
し、炭素残留物をつくらないコーティング材料を選ん
で、製造上で起る可能性のある問題をなくすことが望ま
しい。通常有毒な副産物をつくるコーティング材料の使
用を避ける。さらに、コーティング材料は微量金属（材
料合成時に使用されたかも知れない）を残すものではな
らない。たとえば、ウレタン・アクリレートを合成する
際、ジブチル錫ラウレートが触媒として使用される。使
用する量は少なくても、残留重金属原子は、管コラップ
ス工程中に種を形成する可能性がある。

望ましい種類の化合物は特に高い温度、長い燃え尽し
時間、あるいは純粋な酸雰囲気を使用することなしに分
解するものである。望ましい材料のいくつかの例をあげ
れば、ポリアミド・イミドであるTorlon（商標）、炭酸
ポリアルキレンであるQPAC−40（商標）、ポリメチル・
メタクリレートのようなポリメタクリレートおよびポリ
ビニル・ブチラールである。

コーテッド・ファイバが加熱されなければならない温
度は、どんなコーティング材料を使用したかによって決
まる。たとえば、α−メチル・スチレンの急速な分解は
60℃で起るが、高温ポリイミドのあるものは450〜650℃
の範囲内の温度で分解する。一般に、上記の望ましい材
料は240〜500℃の範囲の温度で急速に燃え尽す。ただし
例外としては、Torlon（商標）は約600℃で燃焼を開始
する。コーテッド・ファイバは、管を流れるガスによっ
て冷やすことができる。したがって、炎の温度はコーテ
ィング分解温度よりもいく分高くなければならない。

雰囲気を真空にすると、解重合メカニズムによって分
解するポリメチル・メタクリレートまたはQPAC−40のよ
うなコーティング材料の燃え尽しを加速することができ
る。

還元性雰囲気は、QPAC−40（商標）のような厚い膜の
材料に適切なことがある。このような材料の空気中での
分解は、非常に早く進行するので、燃え尽しを行ってい
る部分に隣接しているコーティングの部分が被害を受け
る場合がある。すなわちふくれやピンホールができる場
合がある。もし不活性または還元性の雰囲気を使用すれ
ば、気化はゆるやかで、コントロールしながら進行させ
ることができる。

コーティングを管10の中で除去する実施例は、結合器
が多くのファイバを有している場合特に有利である。他
の各種の方法ではコーティングは個別に除去することが
必要であって、コーティングを除去した領域は管の孔の
中で心合せを行わなければならなかった。現在説明中の
実施例においては、コーティングはすべてのファイバか
ら同時に除去され、すべてのファイバのコーティングを
除去した領域はもとから心合せされている。

上記の実施例では、コーティング燃え尽し工程はコラ
ップス・延伸ステーション中で行われると説明されてい
るが、燃え尽し工程はコラップス・ステーションとは別
のステーションで行うこともできる。

コーティング・燃え尽しが終ると、ファイバの裸の部
分の長さは、毛細管の孔の長さよりもわずかに短かくな
っている。したがってコーティングは孔の両端に伸びて
おり、それによって孔の断面内にファイバが適正な位置
に置かれる。このようにして、この実施例では第４図に
示したものと同様な中間製品が形成される。管のコラッ
プスと延伸は上述したようにこのあと行われる。

上記の管コラップスと線引きの変更態様を以下に述べ
る。中央領域67は通常のシングル・フレーム・バーナに
よって加熱できる。この場合、均一な加熱を行うため管
を炎に対して回転させなければならない。もしコラップ
スと延伸の作業は、同じ装置の中で行う場合、管10は延
伸作業のため加熱する前に冷えさせることが望ましい。
これら２つの工程を一時的に切り離せば工程コントロー
ルをより良く行うことができるため、再現性が良くな
る。バーナは管コラップス工程または（および）延伸工
程が行われている間、中央領域67をたどって走行させて
よい。しかし、バーナはこれらの工程の間管に対して静
止していることが望ましい。管コラップス工程中に、真
空源を管の一端に取付けることができる。この場合、バ
ーナは、管の真空排気を行っている端部に向けて管をた
どって走行させなければならない。プリフォームの中央
領域を線引きする工程ではステージ65はステージ66と同
じ方向へ向いながらもステージ66と異った速度で移動さ
せることができる。さらに、管のコラップスまたは（お
よび）線引きを行っている間、管10は縦および横を含む
いずれの方向へ位置させてもよい。

下記の実施例用のガラス毛細管は、多孔質の円筒状プ
リフォームを形成するためガラス粒状材料をマンドレル
に付着させることによって形成することができる。適切
な粒状材料の組成ひとつが、８重量パーセントのB₂O₃を
添加したSiO₂である。マンドレルを取外した後、多孔性
プリフォームは溶融固化され、乾燥されて筒状のガラス
体が作られる。このガラス体を加熱して、再び線引きを
行いその直径を小さくする。こうして出来た管を適切な
形状の断面の炭素マンドレル上に収縮させる。そのマン
ドレルを米国特許4750926号の開示された内容にしたが
って燃焼させる。その結果できた管を線引きして、孔の
断面寸法を小さくする。

その管の一端を空気圧源に接続する。管を回しなが
ら、一定の間を置いて炎を管に当てる。管内の空気圧に
よって、管の炎で軟化した各々の個所にひとつずつ泡が
形成される。管のそれぞれの泡の中央に刻み目を入れ、
その刻み目のところで切断し、両端にテーパ状の開口を
有する毛細管をつくる。適切な毛細管の外径は2.8〜3.0
mmであり、適切な長さは約4.1cm。

実施例１ シングル・モード3dB結合器は下記の方法で形成する
ことができる。第２図と第５図の装置と第３図と第４図
の結合器プリフォームを参照しつつ説明する。コーテッ
ド・シングル・モード光ファイバのピース長２メートル
のもの２本を、コーティング直径160μｍを有する直径1
25μｍのファイバの巻取りリールから切り取る。ファイ
バの端部をクランプ30、31で固定する。エチル・アルコ
ールで湿らせた綿くずのない布で拭く。

この実施例では、各辺が約310μｍの長さのダイヤモ
ンドの形をした毛細管10を使用する。ダイヤモンドの形
をした孔の最小断面寸法は、第４図に示したように光フ
ァイバのコーティングされた部分を受入れるに丁度よい
大きさである。少量のエチル・アルコールを毛細管に注
入し、次にファイバにこの管を通し、第２図に示した位
置あたりまで移動させる。ファイバをいく分引張って、
その他端をクランプで固定する。コーティングを約3.2c
m（1.25インチ）の長さだけ管10とブロック39の間では
がして除去する。ファイバの裸になった部分の長さは、
毛細管の長さよりもわずかに短かい。エチル・アルコー
ルで湿らせた綿くずのない布のファイバを拭き、コーテ
ィング除去工程で付着した物質を除去する。ファイバを
溝35、38に通し、クランプ44、45で再び張力を与え、ぴ
んと張る。

管10を第３図に示すように、コーティングを除去した
領域において心合せされる。ファイバはDymax304UV硬化
接着剤を使用して上述したように管の両端に取付ける。
少量47の接着剤を通路48、50を残すようにして管の両端
で、ファイバの片側に注意深く付着させる。管の両端の
接着剤にそれぞれ30秒ずつ紫外線を照射する。結合器プ
リフォームから延出しているファイバ・ピッグテイルは
色分けされている。この時、毛細管内のファイバは捩れ
があるか目視でチェックされる。HeNeレーザ光線は、フ
ァイバ22のクランプ44から突出している端部に入射され
る。そのファイバの他端から光が放射されれば、部分的
な捩れがないことを示している。管10の上部表面に配合
マークが付けられている。

結合器プリフォームは、リング・バーナ54の中を通さ
れる。配向マークを作業者の方へ向けて、プリフォーム
の両端がチャック52、53に固定される。真空アタッチメ
ント56、61が第５図に示すようにプリフォームの両端に
取付けられる。プリフォームの上端を大気に通じさせた
まま、結合器プリフォーム51の下方部分に真空を加える
ためジョー59をゴム管58にクランプする。この“空気掃
除”は約30秒行う。次にジョー64をゴム管63にクランプ
し、プリフォーム51の上方部分に圧力を水銀柱約53cm
（21インチ）に安定させる真空を加える。

リング・バーナを約25秒間燃焼させ、管の中央領域の
温度を硼珪酸ガラスの軟化温度まで上昇させる。これに
よって、管の約0.6cmの長さの部分にわたって管をファ
イバの外周へコラップスさせる。結合器プリフォームが
約30秒冷えさせた後、炎を再点火し、コラップスした領
域を約16秒間再加熱する。ステージ65、66がたがいに反
対方向に移動し、結合器の長さを約1.1cm伸ばす。PDP11
−73のようなマイクロコンピュータのコントロールによ
って管コラップスと延伸を行うのが有利である。

結合器が冷えた後、真空ラインを結合器から外し、接
着剤を一滴ずつ毛細管の両端へ付着させる。管の孔の閉
じていない部分が延びている端部を加熱して空気を追い
出すと、管が冷える時に、接着剤が孔の両端に引き込ま
れる。接着剤を30秒間紫外線に当てた後、結合器を線引
き装置から取外す。

この工程により作られる典型的な製品は、1300nmのよ
うなあらかじめ定めた波長で使用される3dB結合器であ
る。過剰なデバイス損失の中間値は約0.3dB。測定され
た最低損失は0.01dBであった。

実施例２ 本実施例では、実施例１に詳細に述べた点は省略し
た。

本実施例用のガラス管は四角な断面の炭素マンドレル
にガラス管を収縮させて形成する。次にマンドレルを燃
え尽させる。こうして出来た管は、四角な孔の断面寸法
を１辺が約310μｍになるまで縮少するため線引きされ
る。上述したように、テーパ状開口を孔の両端に形成す
る。

2mの長さのコーテッド・シングルモード光ファイバ２
本を約175μｍのコーティング直径を有する直径125μｍ
のファイバの巻取りリールから切り取る。これらのファ
イバの端部をクランプ30、31で固定し、その表面を拭
く。ファイバの他の端部を管に通す。ダイヤモンド形の
孔の最小の断面寸法は、光ファイバのコーティングされ
た部分を受入れるのに丁度よい大きさである。ファイバ
をいく分引張って残りの端部をクランプで固定する。次
にファイバを溝35、38に入れ、クランプ44、45によって
張力を与え、強く張る。

管10はブロック39、36の間で心合せされ、コーテッド
・ファイバを上述したようにUV硬化性接着剤を用いて管
の両端に取付ける。この際孔への通路を残しておくよう
に注意する。接着剤が硬化した後、実施例の１で述べた
ように、捩れがないかファイバをチェックする。配合マ
ークを管10の上に向ける。

このようにして出来た組立品を、管が垂直方向にしっ
かりと保持されるようにＶ溝のあるブラケットに入れ
る。毛細管の上端を大気に通じさせておきながら、水銀
柱30.5cm（12インチ）の真空を管の下方部分に加える。
炎の先端を（focused flame）管の開口端から約9.5mm
（3/8インチ）のところへ当てる。炎を調節してファイ
バ・コーティングが赤熱する熱さであるが、管10を軟化
させたり、失透を生じさせたりしない熱さにする。ホッ
ト・スポット（炎が集中する個所）よりも前でコーティ
ングが燃焼するように炎を管に走らせる。ホット・スポ
ットは十分にゆっくりした速度で移動し、燃焼している
コーティングのある領域に炎を当てないようにする。ど
ちらかと言えば、燃焼したコーティングのオレンジ色の
光がおさまった領域にホット・スポットを全身させるよ
うにする。この条件はファイバ上のコーティングが完全
に燃え尽したしまったことを示している。コーティング
は、管の下端20から約9.5mm（3/8インチ）のところまで
燃焼させる。次に炎を管から遠ざける。

このようにして出来た結合器プリフォームを第５図の
装置へ取付け、ここで上述の空気掃除、管コラップスお
よび延伸の各作業が行われる。さらに接着剤を管の両端
に付着させる。

実施例２による結合器プリフォームは、下記の特徴を
有している。製造された結合器の一端の第１の光ファイ
バ・ピッグテイルに1300nmの波長の光を入力すると、第
１のファイバの第２端で入力された光のある量の光エネ
ルギーが検出される。入力された光の一部が第２のファ
イバ・ピッグテイルの第２端で検出されたことは、この
デバイスが光結合器として機能することを示している。
この結合器の過剰損失は1dBであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の目的に適したガラス管の断面図、第２
図はファイバを管に挿入するための装置の略図、第３図
は管の孔に接近する方法を示す断面図、第４図は第３図
の線４−４についての断面図、第５図は管をコラップス
し、管の中央領域を線引きするための装置の略図、第６
図は中実の中央領域を形成するためファイバの外周にガ
ラス管をコラップスした状態を示す断面図、第７図は第
６図の線７−７についての中実の中央領域の断面図、第
８図は本発明のファイバ結合器の線引きして両端を密封
した後の断面図、第９図は管がコラップスされている間
にファイバを保持する装置の略図、第10図と第11図は管
コラップス工程中に悪影響を及ぼす可能性のある孔の断
面形状を示す図、第12〜15図は本発明による孔断面形状
を示す図、第10〜15図は毛細管の第３図の線Ａ−Ａの近
くの領域における断面図である。 図面において、10は管、12は長手方向の孔、14と16はテ
ーパ状開口、22と24はファイバ、30と44と45はクラン
プ、47と49は接着剤、51は結合器プリフォーム、52と53
はチャック、56と61は真空アタッチメント、59と64はク
ランプ・ジョー、67は中央領域、68は延伸された領域で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック ヘクター ウルッティ アメリカ合衆国ニューヨーク州コーニン グ、イースト ファースト ストリート 81 (56)参考文献 特開 昭59−195615（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−164522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−226712（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 6/28

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】たがいに反対の位置にある第１および第２
   の端部と、中央領域と、ガラス管の長手方向に沿ってこ
   れを貫通し且つ前記ガラス管の長手方向軸を含む平面に
   関して対称な断面形状を有する長手方向の孔と、を有す
   る前記ガラス管を供給する供給ステップと、 前記長手方向の孔の中に、それぞれコアとクラッドとを
   有する少なくとも２本のガラス光ファイバを配置するス
   テップであって、前記ファイバのそれぞれの少なくとも
   一端は前記管の端部を越えて延出するように配置する配
   置ステップと、 前記ファイバの周りに前記ガラス管の前記中央領域をつ
   ぶすために前記ガラス管の前記中央領域を加熱する加熱
   ステップと、 前記中央領域の少なくとも一部を線引きする線引きステ
   ップと、からなる光ファイバ結合器の製造方法であっ
   て、 前記孔はｎ（ｎは少なくとも３）個の平坦な面で形成さ
   れ、前記配置ステップにおいては、前記孔の中にｎ＋１
   本の光ファイバを配置し、前記ファイバのｎ本が前記孔
   に接し、前記ファイバの１本が前記孔の中央に配されて
   前記ｎ本のファイバに接することを特徴とする光ファイ
   バ結合器の製造方法。
2. 【請求項２】前記加熱ステップは、前記ファイバの周り
   に前記ガラス管の中央部分をつぶすために、前記ガラス
   管の中央部分をその材料の少なくとも軟化点まで加熱し
   て中実の中央領域を形成するステップと、その後前記中
   実の中央領域の少なくとも一部を前記ガラス・ファイバ
   と前記ガラス管のそれぞれの材料の少なくとも軟化点ま
   で加熱するステップと、からなることを特徴とする請求
   項１記載の方法。
3. 【請求項３】前記ガラス管の第１端から延出する前記フ
   ァイバの各々の一端を固定するステップと、前記ガラス
   管の第２端から延出する前記ファイバの残りの端部を引
   張って前記ファイバに張力を加えるステップと、前記フ
   ァイバの前記残りの端部を固定するステップと、からな
   る前記ファイバを引張って保持して張力を与える保持ス
   テップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方
   法。
4. 【請求項４】前記ガラス・ファイバは自身の上にコーテ
   ィングを有しており、各ファイバからその両端の間にあ
   るコーティングの一部を取り除いて、前記ファイバから
   コーティングを取り除いた部分の長さを前記孔の長さよ
   りも短かくするステップと、前記ファイバのコーティン
   グされていない部分を前記長手方向の孔内に配置して、
   前記ファイバのコーティングされている部分を前記孔の
   両端部領域に接触させて正確に位置決めするステップ
   と、をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の方
   法。
5. 【請求項５】前記供給ステップは、前記端部にテーバ状
   に大きくなった開口を有して前記長手方向の孔へ前記管
   の両端からの入り口を与えるような前記ガラス管を供給
   するステップであって、 さらに、前記保持ステップは、前記ファイバに接着剤を
   供給して前記ファイバを前記管の前記第１の端部に固定
   するステップと、前記長手方向の孔の中にある前記ファ
   イバに引張り応力を加えるステップと、前記ファイバに
   接着剤を供給して前記ファイバを前記管の前記第２の端
   部に固定するステップと、からなり、前記第２の端部に
   固定するステップにおいて前記接着剤は、前記孔を塞い
   でしまわないように、前記ファイバの一側面だけに供給
   して、前記テーパ状の開口の前記長手方向の孔への入り
   口を塞ぐことなしに前記ファイバを前記端部へ接着を容
   易に行うことを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】前記管の前記孔のつぶされていない部分を
   加熱するステップと、前記管の孔の両端に接着剤を供給
   して前記管が冷えるにつれて前記接着剤が前記孔に入っ
   て前記ファイバのコーティングを除去した部分に付着す
   るようにするステップと、をさらに含むことを特徴とす
   る請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】前記供給ステップは、前記孔がダイヤモン
   ドの形の断面である前記ガラス管を供給することを特徴
   とする請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】前記供給ステップは、前記孔の断面形状が
   正多角形である前記ガラス管を供給することを特徴とす
   る請求項１記載の方法。
9. 【請求項９】前記供給ステップは、前記孔が四角形の断
   面を持つ前記ガラス管を供給することを特徴とする請求
   項８記載の方法。
10. 【請求項１０】前記ガラス・ファイバは自身の上にコー
    ティングを有しており、前記配置ステップは、前記孔内
    に全体がコーティングされたファイバを配置するステッ
    プと、さらに前記中央領域を加熱するステップに先立っ
    て、前記ファイバの前記孔内に位置している部分から、
    その部分の上にほどこされたコーティングの少なくとも
    一部を取り除くステップと、を含むことを特徴とする請
    求項１記載の方法。
11. 【請求項１１】たがいに反対の位置にある第１および第
    ２の端部と、中央領域と、ガラス管の長手方向に沿って
    これを貫通している孔と、を有する前記ガラス管を供給
    するステップと、 前記長手方向の孔の中に、それぞれコアとクラッドとを
    有する少なくとも２本のガラス光ファイバを配置するス
    テップであって、前記ファイバのそれぞれの少なくとも
    一端は前記管の端部を越えて延出するように配置する配
    置ステップと、 前記ファイバの周りに前記ガラス管の前記中央領域をつ
    ぶすために前記ガラス管の前記中央領域を加熱する加熱
    ステップと、 前記孔の端部を開口したままにして、前記中央領域の少
    なくとも一部を線引きするステップと、 前記ガラス管の前記孔のつぶされていない部分を加熱す
    るステップと、 前記ガラス管の孔の両端に接着剤を供給して前記ガラス
    管が冷えるにつれて前記接着剤が前記孔に入って前記フ
    ァイバの上に付着するようにするステップと、からなる
    ファイバ結合器の製造方法であって、 前記孔はｎ（ｎは少なくとも３）個の平坦な面で形成さ
    れ、前記配置ステップにおいては、前記孔の中にｎ＋１
    本の光ファイバを配置し、前記ファイバのｎ本が前記孔
    に接し、前記ファイバの１本が前記孔の中央に配されて
    前記ｎ本のファイバに接することを特徴とする光ファイ
    バ結合器の製造方法。
12. 【請求項１２】たがいに反対の位置にある第１および第
    ２の端部と、中央領域と、ガラス管の長手方向に沿って
    これを貫通している孔と、を有する前記ガラス管を供給
    するステップと、 それぞれコアと、クラッドと、を有する少なくとも２本
    のガラス光ファイバを供給するステップと、 前記ファイバを前記ガラス管の孔の少なくとも一端から
    スレッディングして前記ガラス管の端部を越えて延出さ
    せるステップと、 前記ガラス管の第１端から延出する前記ファイバの各々
    の一端を固定するステップと、 前記ガラス管の第２端から延出する前記ファイバの残り
    の端部を引張って前記ファイバに張力を加えるステップ
    と、 前記ファイバの前記残りの端部を固定するステップと、 前記ファイバの周りに前記ガラス管の前記中央領域をつ
    ぶすために前記ガラス管の前記中央領域を加熱するステ
    ップと、 前記中央領域の少なくとも一部を線引きするステップ
    と、からなるファイバ結合器の製造方法であって、 前記孔はｎが少なくとも３であるようなｎ個の平坦な面
    で形成され、前記少なくとも２本のガラスファイバを配
    置するステップは、前記孔の中にｎ＋１本の光ファイバ
    を配置し、前記ファイバのｎ本が前記孔に接し、前記フ
    ァイバの１本が前記孔の中央に配されて前記ｎ本のファ
    イバに接することを特徴とするファイバ結合器の製造方
    法。
13. 【請求項１３】たがいに反対の位置にある第１および第
    ２の端部と、中央領域と、ガラス管の前記第１の端部か
    ら前記第２の端部まで延在している長手方向の孔と、を
    有するガラス管を供給するステップと、 それぞれコアと、クラッドと、保護コーティングと、を
    有し、少なくとも各々のファイバの一端が前記ガラス管
    の端部を越えて延出するように少なくとも２本のガラス
    光ファイバを前記長手方向の孔の中に配置するステップ
    と、 次に、前記ファイバの前記孔内に位置する部分から、前
    記ファイバ上にほどこされたコーティングの少なくとも
    一部を取り除く除去ステップと、 続いて、前記ガラス管の中央領域を前記ファイバ上につ
    ぶすステップと、 前記中央領域の少なくとも一部を線引きする線引きステ
    ップと、からなるファイバ結合器の製造方法であって、 前記孔はｎが少なくとも３であるようなｎ個の平坦な面
    で形成され、前記少なくとも２本のガラスファイバを配
    置するステップは、前記孔の中にｎ＋１本の光ファイバ
    を配置し、前記ファイバのｎ本が前記孔に接し、前記フ
    ァイバの１本が前記孔の中央に配されて前記ｎ本のファ
    イバに接することを特徴とするファイバ結合器の製造方
    法。
14. 【請求項１４】前記除去ステップは、前記コーティング
    における前記孔の両端に隣接する部分を除いて、前記フ
    ァイバの各々の前記孔の中に入っている部分から前記コ
    ーティングを取り除くステップを含むことを特徴とする
    請求項13記載の方法。
15. 【請求項１５】前記除去ステップは、前記コーティング
    を分解させるのに十分な高さの温度まで前記コーティン
    クを加熱する加熱分解ステップを含むことを特徴とする
    請求項14記載の方法。
16. 【請求項１６】前記加熱分解ステップは、熱源を前記ガ
    ラス管の前記第１端の近くの側面に向け、前記熱源を前
    記ガラス管の前記第２端に向けて移動することを特徴と
    する請求項15記載の方法。
17. 【請求項１７】前記加熱分解ステップは、少なくとも前
    記コーティングを取り除く部分に沿って前記ガラス管を
    前記十分な高さの温度に露呈するように前記ガラス管を
    炉に挿入するステップを含むことを特徴とする請求項15
    記載の方法。
18. 【請求項１８】前記除去ステップは、前記コーティング
    が前記ガラス管内に残らないように、前記孔からガス状
    成分だけを生じさせることを特徴とする請求項15記載の
    方法。
19. 【請求項１９】前記除去ステップは、還元性雰囲気、真
    空または酸素を含有する雰囲気のいずれかの中で行うこ
    とを特徴とする請求項15記載の方法。
20. 【請求項２０】前記除去ステップは、前記コーティング
    を解重合させるのに十分な高さの温度に加熱するステッ
    プを含むことを特徴とする請求項14記載の方法。
21. 【請求項２１】前記加熱ステップは、前記ガラス管の中
    央部分をその材料の少なくとも軟化点まで加熱して前記
    ファイバの周りに前記ガラス管の中央部分をつぶして中
    実の中央領域を形成するステップに続いて、前記中央領
    域の少なくとも一部を前記ガラス・ファイバと前記ガラ
    ス管の材料の軟化点まで加熱するステップからなること
    を特徴とする請求項13記載の方法。
22. 【請求項２２】たがいに反対の位置にある第１および第
    ２の端部と、中央領域と、貫通している長手方向の孔
    と、を有するガラス管を供給するステップと、 それぞれコアと、クラッドと、保護コーティングと、を
    有し、前記ガラス管の端部を越えて延出するように少な
    くとも２本のガラス光ファイバを前記長手方向の孔に配
    置する配置ステップと、 前記ファイバの前記孔の両端を除き、各々の前記ファイ
    バの前記孔の中に入った部分からすべての前記コーティ
    ング材料を取り除くために前記ガラス管の少なくとも中
    央領域を加熱するステップと、 前記ファイバの周りに前記中央領域の前記中央部分をつ
    ぶすために前記管の前記中央領域を加熱するステップ
    と、 前記中央領域の中央部分の少なくとも一部を線引きする
    ステップと、からなるファイバ結合器の製造方法であっ
    て、 前記孔は、ｎが少なくとも３であるようなｎ個の平坦な
    面で形成され、前記少なくとも２本のガラスファイバを
    配置するステップは、前記孔の中にｎ＋１本の光ファイ
    バを配置し、前記ファイバのｎ本が前記孔に接し、前記
    ファイバの１本が前記孔の中央に配されて前記ｎ本のフ
    ァイバに接することを特徴とするファイバ結合器の製造
    方法。
23. 【請求項２３】前記配置ステップに先だって、それぞれ
    のファイバから、その両端の間のコーティングの一部を
    取り除いて、コーティングを取り除いた部分の前記ファ
    イバの各々の長さは前記孔の長さよりも短かくするステ
    ップと、前記ファイバのコーティングされた部分は前記
    孔のそれぞれ両端部に接触することによって正確に位置
    決めされるように、前記ファイバのコーティングされて
    いない部分を前記長手方向の孔内に配置するステップ
    と、前記ファイバのコーティングを除去した領域と前記
    孔の表面とから前記コーティングの残余物を取り除くた
    め加熱するステップと、からなることを特徴とする請求
    項22記載の方法。
24. 【請求項２４】前記配置ステップに先だって、前記コー
    ティング材料が前記光ファイバの全長にわたって延在し
    ていることを特徴とする請求項22記載の方法。