JP2959868B2 - 光ファイバーコンバータ及びその使用方法 - Google Patents

光ファイバーコンバータ及びその使用方法

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JP2959868B2 JP3105061A JP10506191A JP2959868B2 JP 2959868 B2 JP2959868 B2 JP 2959868B2 JP 3105061 A JP3105061 A JP 3105061A JP 10506191 A JP10506191 A JP 10506191A JP 2959868 B2 JP2959868 B2 JP 2959868B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はモードフィールド径が相
違する光ファイバー相互を低損失で接続するための光フ
ァイバーコンバータ及びその使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバーの普及にともない、光ファ
イバーを用いた通信システム、モジュールまたはコンポ
ーネントが開発されている。
【0003】光ファイバーを用いたモジュールまたはコ
ンポーネントでは、光ファイバー相互を接続する必要性
が生じてくる。この場合に、従来では、光ファイバーの
端部相互を単純に融着することにより接続している。
【0004】しかしながら、接続すべき光ファイバーの
モードフィールド径は、必ずしも一致せず、相互に異な
っている場合が多い。モードフィールド径の異なる光フ
ァイバー相互を熱融着により直接接続すると、その部分
での損失が大きくなり、この光ファイバーを用いたシス
テム全体の性能を低下させることになる。このような不
都合を解消するために、最近では、光ファイバーを用い
たモードフィールドコンバータ(以下、光ファイバーコ
ンバータと称す)が試作されている。なお、モードフィ
ールド径とは、光ファイバー内の光伝送路の有効径を示
す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバーコ
ンバータとしては、コアとクラッドとからなる裸の光フ
ァイバーを用いている。裸の光ファイバーを光ファイバ
ーコンバータとして用いるには、その光ファイバーの一
方の端部周囲を所定の温度で加熱処理し、その部分のモ
ードフィールド径を他の部分と相異ならしめ、接続すべ
き光ファイバーのモードフィールド径に合わせるのであ
る。
【0006】ところが、このような従来の光ファイバー
コンバータでは、光ファイバーを加熱処理する際に、例
えば125μmの外径の光ファイバーが121μm程度に
細くなり、機械的強度が低下するという不都合がある。
また、熱処理により光ファイバー自体の強度の劣化も著
しく、場合によっては折れてしまい、接続が不可能にな
ることもある。なお、光ファイバーの外径が熱処理によ
って小さくなるのは、外周表面から、石英ガラスの蒸発
が生じるためと考えられている。
【0007】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、モードフィールド径の相違する光ファイバー相互
を、接続損失が少なく、容易に接続することが可能であ
り、しかも強度も十分である光ファイバーコンバータ及
びその使用方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の光ファイバーコンバータは、少なく
ともGeO2 を含む石英系ガラスからなるコアと、この
コアの外周に形成され、コアより屈折率が小さいクラッ
ドと、このクラッドの外周面に直接一体形成され、モー
ドフィールド径変化時の加熱に対してコアおよびクラッ
ドの蒸発を防止する耐熱性材質からなるコーティング層
とを有し、一方の端部周囲が熱処理されて他方の端部と
モードフィールド径が相違する。また、本発明の光ファ
イバーコンバータの使用方法は、少なくともGeO2
含むコアを有し、クラッドの外周面に直接一体形成さ
れ、モードフィールド径変化時の加熱に対してコアおよ
びクラッドの蒸発を防止する耐熱性材質からなるコーテ
ィング層が形成され、接続すべき一方の第1光ファイバ
ーと略同一のモードフィールド径を有する光ファイバー
コンバータを用い、この光ファイバーコンバータの一方
の端部周囲を、接続すべき他方の第2光ファイバーのモ
ードフィールド径と一致するように熱処理し、その後、
この一方の端部を前記第2光ファイバーの端部と接続す
ると共に、光ファイバーコンバータにおける熱処理され
ていない他方の端部を、前記第1光ファイバーの端部と
接続する。
【0009】
【作用】このような本発明の光ファイバーコンバータ及
びその使用方法では、モードフィールド径変化時の加熱
に対してコアおよびクラッドの蒸発を防止する耐熱性材
質からなるコーティング層がクラッドの外周面に直接一
形成されているので、光ファイバーコンバータを構成
する光ファイバー端部のモードフィールド径を変化させ
るために、高温で熱処理したとしても、コーティング層
が石英系ガラスの蒸発等を防止し、ファイバーの外径が
小さくなることはない。また、コーティング層により、
内部の光ファイバーが保護されるため、その強度が熱処
理により劣化することもない。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例の光ファイバーコン
バータについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。図
1(A)は本発明の一実施例に係る光ファイバーコンバ
ータの使用例を示す側面図、図1(B)は図1(A)に
示すB−B線に沿う断面図、図2、3は本発明の一実施
例の光ファイバーコンバータの製造過程を示す概略図で
ある。
【0011】図1に示すように、本発明の一実施例に係
る光ファイバーコンバータ2は、GeO2がドープされ
た石英系ガラスからなるコア4と、このコア4の外周に
形成され、コア4より屈折率が小さいクラッド8と、こ
のクラッド8の外周に形成された耐熱性セラミック材か
らなるコーティング層8とからなる光ファイバー10に
より構成される。
【0012】この光ファイバーコンバータ2を介して接
続される光ファイバー12、14は、相互にモードフィ
ールド径が相違している。この光ファイバーコンバータ
2を構成するコンバータ用光ファイバー10は、熱処理
される前には、接続すべき一方の第1光ファイバー14
と略同一のモードフィールド径を有している。そして、
このコンバータ用光ファイバー10の一方の端部2a周
囲は、熱処理され、接続すべき他方の第2光ファイバー
12のモードフィールド径と略同一になっている。ま
た、光ファイバーコンバータ2の他方の端部2bは、熱
処理されず、接続すべき第1光ファイバー14のモード
フィールド径と略同一になっている。光ファイバーコン
バータ2の長さは、特に限定されないが、数十センチな
いし数メートルが好ましい。
【0013】コア4は少なくともGeO2 がドープされ
た石英系ガラスから成るが、クラッド6に対して屈折率
を高めるために、他の成分、例えば希土類元素等を含ま
せた石英系ガラスでも良い。また、クラッド6の材質
は、特に限定されず、コア4の屈折率より小さい材質の
ものが用いられる。例えば何もドーピングされていない
石英系ガラスなどが用いられる。コア4の外径及びクラ
ッド6の肉厚は、通常の光ファイバーと同様である。
【0014】コーテイング層8の材質は、耐熱性材質で
あれば特に限定されないが、例えばカーボン、シリコン
オキシナイトライド、シリコンカーバイト、チタンカー
バイトのなかから選ばれる少なくとも一つの耐熱性セラ
ミック材で構成される。コーティング層8の厚さは、特
に限定されないが、例えばコーティング層がカーボン層
である場合には、500〜1000Åが好ましい。この
光ファイバーコンバータ2は、単一モードの光ファイバ
ー10に限定されず、グレーデッドインデックス(G
I)型光ファイバー、定偏波光ファイバー等のあらゆる
種類の光ファイバーであって良い。
【0015】次に、このような光ファイバーコンバータ
2の製造例を示す。図2に示すように、まず、コアの外
周にクラッドが形成された光ファイバ用母材(プリフォ
ーム)16を線引炉18に挿入する。線引炉18での加
熱温度は、1900〜2000℃が好ましい。線引き速
度は、300〜400m/minが好ましい。線引きされた
直後の光ファイバーは、コーティング層を形成するため
の熱CVD反応炉20に導入される。熱CVD反応炉2
0は上部に排気口22、下部にガス導入口24を備え、
熱CVD反応炉5の周囲にはヒータが設けられている。
コーティング層として、カーボン層を形成する場合に
は、原料ガス導入口6からは、炭化水素ガス、たとえ
ば、アセチレン(C2H2)と、不活性ガス、たとえば、
ヘリウム(He)とを混合させた原料ガスとを供給する。
この原料ガスはヒータの熱と光ファイバ自体の熱によっ
て熱分解され、非晶質カーボンから成るコーティング層
が光ファイバの外表面に形成され、光ファイバーコンバ
ータ用部材26が形成される。光ファイバーコンバータ
用部材26は、巻取機で巻き取られる。なお、カーボン
層からなるコーティング層は、耐水性を有し、内部のフ
ァイバーを保護する作用も有する。
【0016】耐熱性材質からなるコーティング層を形成
するための手段は、熱CVDに限らず、その他の薄膜形
成手段を用いることが可能である。このようにして形成
された光ファイバーコンバータ用部材26は、所定長さ
に切断され、図3に示すように、例えば耐熱ロッド28
の先端に取り付けられ、耐熱性炉心管30内に入れられ
る。そして、部材26の先端が好ましくは1000〜1
800℃になるように電気炉32を加熱する。あまりに
低い温度の加熱処理では、モードフィールド径を変化さ
せるために、数百時間ほどの長時間を要し、あまりに高
い温度では、石英系ガラスの軟化が開始するから、上記
のような温度範囲が好ましい。加熱処理のための時間
は、特に限定されないが、10〜20時間が好ましい。
このような熱処理は、不活性ガスの雰囲気下で行うこと
が好ましい。加熱に際しては、部材26の先端から末端
側に温度勾配が生じるように加熱することが好ましい。
これは、モードフィールド径が長手方向に沿って、除々
に変化するようにするためである。なお、炉心管30の
内部は、例えばアルゴンまたはヘリウムなどの不活性ガ
スで充填されている。これは、酸素雰囲気下での加熱に
よりカーボン層を損傷することを防止するためである。
このようにして、光ファイバーコンバータ用部材26の
一方の端部を加熱することにより、コア部のGeO2
外方へ拡散し、モードフィールド径が大きくなる方向へ
変化し、光ファイバーコンバータ2は完成する。なお、
部材26の加熱処理のための手段は、上述した実施例に
限定されない。
【0017】次に、本発明を、さらに具体的な実施例に
基づき説明する。 実施例1 コアとして酸化ゲルマニウム(GeO2)をドープした石
英系ガラスを用い、その外周に被覆されるクラッドとし
て石英系ガラスを用い、クラッド部との比屈折率差Δ+
を1.6%とした単一モードの光ファイバ母材(プリフ
ォーム)を図2に示すような装置で外径125μmにな
るように線引きした。線引き速度は、350m/minであ
った。線引きした直後の光ファイバーは、コーティング
層としのカーボン層を形成するために、熱CVD反応炉
20内に導入した。炉内には、ヘリウムが10リットル
/分、アセチレンが1リットル/分が導入した。炉内の
温度は1750℃であった。この反応炉20を通すこと
で、ファイバーの外周には、1000オングストローム
の非晶質カーボン層が形成された。このカーボン層被覆
光ファイバーが光ファイバーコンバータ用部材26であ
り、これを、通常のプラスチックコーティングを行わず
に巻き取った。このファイバーのコアの外径は2.5μ
m、モードフィールド径は6μmであり、カットオフ波長
は0.85μmであった。
【0018】このようにして形成された光ファイバーコ
ンバータ用部材26を、約1mの長さに切断し、図3に
示すように、耐熱ロッド28の先端に取り付け、耐熱性
炉心管30内に入れた。そして、部材26の先端が16
00℃になるように電気炉32を加熱した。加熱時間
は、30分であった。この際、炉心管30の内部には、
アルゴンガスを1リットル/分の流量で流し、内部の酸
素を取り除いた。このようにして、光ファイバーコンバ
ータ用部材26の一方の端部を加熱することにより、光
ファイバーコンバータ2が完成した。この光ファイバー
コンバータ2を取り出し、加熱処理側端部のモードフィ
ールド径を測定したところ、10μmであった。標準の
1.3μm帯用単一モードの光ファイバーのモードフィ
ールド径は、10μm近傍であり、この光ファイバーと
融着して接続したところ、損失は、0.07dBときわ
めて小さかった。
【0019】加熱処理されていない側の光ファイバーコ
ンバータ2の端部のモードフィールド径は、6μmを保
持していた。この端部と、6μmのモードフィールド径
を有するErドープの光ファイバーを接続したところ、
その接続損失は、0.05dBであった。比較例とし
て、従来の10μmのモードフィールド径を有する光フ
ァイバーと6μmのモードフィールド径を有する光ファ
イバーとを直接接続した場合には、その接続損失は、
0.7dBであった。それに比べ、本実施例の光ファイ
バーコンバータを用いて接続した場合の損失は、トータ
ルで、0.12dBであり、光ファイバーコンバータと
して十分な機能を有していることが確認された。
【0020】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。例えば、クラッドの外周に形成するコーテ
ィング層は、必ずしもクラッドの外周全部に形成するこ
となく、加熱処理される側のみに形成することも可能で
ある。また、光ファイバーコンバータを介することな
く、モードフィールド径の小さい側の光ファイバーとし
て、耐熱性材質からなるコーティング層がクラッドの外
周に形成されたものを用い、その外周を上述したような
熱処理することにより、接続すべき他の光ファイバーの
モードフィールド径に合わせ、その後接続することも考
えられる。
【0021】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の光フ
ァイバーコンバータ及びその使用方法によれば、光ファ
イバーコンバータの最外周に耐熱性セラミック材からな
るコーティング層が形成されているので、光ファイバー
コンバータを構成する光ファイバーのモードフィールド
径を変化させるために、高温で熱処理したとしても、コ
ーティング層が石英系ガラスの蒸発等を防止し、ファイ
バーの外径が小さくなることはない。また、コーティン
グ層により、内部の光ファイバーが保護されるため、そ
の強度が熱処理により劣化することもない。したがっ
て、この光ファイバーコンバータを用いれば、モードフ
ィールド径の相違する光ファイバー相互を、接続損失が
少なく、容易に接続することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は本発明の一実施例に係る光ファイ
バーコンバータの使用例を示す側面図、図1(B)は図
1(A)に示すB−B線に沿う断面図である。
【図2】図2は本発明の一実施例の光ファイバーコンバ
ータの製造過程を示す概略図である。
【図3】図3は本発明の一実施例の光ファイバーコンバ
ータの製造過程を示す概略図である。
【符号の説明】
2 光ファイバーコンバータ 4 コア 6 クラッド 8 コーティング層 特許出願人 古河電気工業株式会社代理人 弁理士
佐藤 隆久
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モードフィールド径が相違する光ファイバ
    ー相互を低損失で接続するための光ファイバーコンバー
    タにおいて、少なくともGeO2 を含む石英系ガラスか
    らなるコアと、このコアの外周に形成され、コアより屈
    折率が小さいクラッドと、このクラッドの外周面に直接
    一体形成され、モードフィールド径変化時の加熱に対し
    てコアおよびクラッドの蒸発を防止する耐熱性材質から
    なるコーティング層とを有し、前記一方の端部周囲が熱
    処理されて他方の端部とモードフィールド径が相違する
    光ファイバーコンバータ。
  2. 【請求項2】モードフィールド径が相違する光ファイバ
    ー相互を低損失で接続するための光ファイバーコンバー
    タの使用方法において、 少なくともGeO2 を含む石英系ガラスからなるコア
    と、このコアの外周に形成され、コアより屈折率が小さ
    いクラッドと、このクラッドの外周面に直接一体形成さ
    れ、モードフィールド径変化時の加熱に対してコアおよ
    びクラッドの蒸発を防止する耐熱性材質からなるコーテ
    ィング層とを有し、接続すべき一方の第1光ファイバー
    と略同一のモードフィールド径を有する光ファイバーコ
    ンバータを用い、 この光ファイバーコンバータの一方の端部周囲を、接続
    すべき他方の第2光ファイバーのモードフィールド径と
    一致するように熱処理し、その後、この一方の端部を前
    記第2光ファイバーの端部と接続すると共に、光ファイ
    バーコンバータにおける熱処理されていない他方の端部
    を、前記第1光ファイバーの端部と接続する光ファイバ
    コンバータの使用方法。
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