JP3860004B2 - ブリッジファイバーを有する分散補償ファイバーシステムおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に光ファイバー伝送線の改良に関し、より詳細には、ブリッジファイバーを有する分散補償ファイバーシステムおよびその製造方法の有利な局面に関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】
光データ伝送線の長さと、それによって運ばれるデータの量が増加するにつれて、新しい種類の光ファイバーの開発、および既存の伝送線を改修するために用いることができる技術に対する関心が大きくなっている。光伝送線の１つの重要なパラメータは、線を製造するために用いられる材料の光特性から生じる信号分散の量である。分散補償ファイバー（ＤＣＦ）として知られる新しい種類のファイバーが最近開発されたが、これは傾斜が急な（steeply sloped）負の分散特性を有している。
【０００３】
ＤＣＦファイバーの１つの適用は、既存の光ファイバー通信リンクをアップグレードすることである。これらの既存のリンクは、通常、１３１０ｎｍの信号波長で作動するように最適化された分散特性を有する標準的な単一モードファイバー（ＳＭＦ）を用いて製造される。しかし、ある適用では、特に通信リンクが長距離にわたる場合は、より長い波長で作動するように通信リンクを最適化する必要がある。例えば、現在使用されている１つの波長分割多重（ＷＤＭ）技術では、１５５０ｎｍの波長で作動するようにリンクを最適化する必要がある。
【０００４】
一本のＤＣＦファイバーを伝送線に接続することによって、所定の波長（例えば１３１０ｎｍ）で作動するように最適化された既存のＳＭＦファイバー伝送線を改修することが可能である。ＳＭＦファイバー伝送線に追加されたＤＣＦファイバーの長さは、線の全体的な分散特性を調整するために正確に計算され、異なる望ましい波長（例えば１５５０ｎｍ）で作動するように最適化される。異なる波長で作動するように線を最適化するために既存の線に接続されるＤＣＦファイバーの長さを正確に計算するための適切な技術は、２０００年６月１９日に出願され、本出願の譲受人に譲渡された、米国特許出願第０９／５９６，４５４号で開示されており、その図面および開示はその全体が本明細書中に参照として組み込まれている。
【０００５】
分散に加えて、ＤＣＦファイバーのもう１つの重要なパラメータは、ファイバーの損失値、すなわち伝送リンクにＤＣＦファイバーを導入することから生じる過度の信号損失の量である。最適な状態では、ＤＣＦファイバーは、ファイバーリンクに小さい過剰損失をもたらすだけで、高い負の分散を提供するものでなければならない。ＤＣＦファイバーの性能の有用な指標は、いわゆる「性能係数」（ＦＯＭ）であり、これはファイバーの分散を減衰で除算したものと定義される。
【０００６】
ＤＣＦファイバーと関連して生じるもう１つの重要は問題は、ＤＣＦファイバーが標準的な単一モードファイバー（ＳＭＦ）に接続されるときに生じる過度の損失である。高い負の分散を得るために、ＤＣＦファイバーは、屈折率が高いコアであって、１５５０ｎｍのＳＭＦファイバーの約１０．５μｍモードフィールド直径と比較して、１５５０ｎｍで約５．０μｍのモードフィールド直径を有する、小さいコアを用いる。コアの直径が違うので、ＤＣＦファイバーをＳＭＦファイバーに接続するために融着接続技術が用いられるとき、大きな信号損失が生じる。ＤＣＦファイバーのコアを拡散させる接続パラメータを選ぶことによって、ＤＣＦコアのモードフィールド直径に外向きのテーパを付し、収束効果をもたらして、信号損失の量を減らすことが可能である。しかし、収束効果をもたらすのに必要な熱の量と加熱時間によって、ＤＣＦファイバーのコアを取り囲む屈折材料のリングにおいてドーパントが拡散するという望ましくない結果になってしまう。リングドーパントの拡散によって、モードフィールド拡張の技術を用いて得ることができる接続損の減少量は制限されてしまう。例えば、ＦＯＭが２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢであるＤＣＦファイバーを用いた場合、ＳＭＦファイバーに直接接続するときに、通常、接続損を０．７ｄＢ〜０．８ｄＢより低くすることはできない。
【０００７】
よって、接続損を現在の限界値より低くする、ＳＭＦファイバーにＤＣＦファイバーを接続するための改良された技術が必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題およびその他の問題に取り組み、本発明の諸々の局面により、接続損が低い光伝送線および接続損が低い光伝送線の製造方法が提供される。本発明に従った方法により、一本の分散補償ファイバーまたは他の適切な第一伝送ファイバーが、一本のブリッジファイバーの第一端部に接続される。接続部は、接続損が計測可能な程度に減少するように最高温度まで加熱される。次に、接続部の温度は、接続損の減少が維持されるように、室温まで徐々に下げられる。次に、ブリッジファイバーの第二端部は、一本の第二伝送ファイバーに接続される。本発明の他の局面により、分散補償ファイバーとブリッジファイバーとの間の接続部を加熱するための最高温度を決定するための技術が提供される。
以下の詳細な説明と添付の図面を参照することによって、本発明のさらなる特徴と利点が明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の諸々の局面により、接続損が低い光伝送線および接続損が低い光伝送線の製造方法を提供する。発明の１つの局面によれば、一本のブリッジファイバー（ＢＦ）が、一本のＤＣＦファイバー（または他の適切な第一伝送ファイバー）と一本のSMFファイバーまたは他の適切な第二伝送ファイバー（例えばトゥルーウェーブ（True-Wave）ファイバーまたは広有効面積（Large Effective Area）ファイバー）との間に導入される。以下でさらに詳細に説明されるように、適切な第一セットおよび第二セットの接続パラメータを用いて、ＢＦファイバーがＤＣＦファイバーとＳＭＦファイバーの両方に接続され、その各々の接続部の損失がかなり低減されることにより、ＢＦファイバーなしでＤＣＦファイバーとＳＭＦファイバーから製造される線よりも低い接続損を示す結合ファイバー線になるように、ＢＦファイバーが製造される。分散補償ファイバーとブリッジファイバーとの間の接続部における接続損は、接続部を所定の温度まで加熱し、かつ所定の温度傾斜で徐々に接続部を冷却することによってさらに減少される。
【００１０】
図１は、一本のＤＣＦファイバー１０の横断面図（一律の縮尺に従わない）である。図１で示されるように、ＤＣＦファイバー１０のデザインは、ＳＭＦファイバーのコア直径が約１０μｍであるのに対して、通常約５μｍの小さい直径コアに基づいている。ＤＣＦファイバーコア１２は、高い屈折率を有するように、高レベルの酸化ゲルマニウム（二酸化ゲルマニウム）でドープされている。コアを取り囲むリング１４は、低い屈折率を有するように高濃度のフッ素（Ｆ）でドープされている。コア１２とリング１４は、オーバークラッディング１６の層に入っている。
【００１１】
図２は、図１で示されるＤＣＦファイバー１０の屈折率プロフィル２０である。図２で示されるように、屈折率プロフィル２０には中心スパイク２２があり、ＤＣＦファイバーコア１２の高い屈折率を示している。スパイク２２の両側には急な下降部２４があり、リング１４の低い屈折率を示している。最後に、急な下降部２４の両側には平坦部２６があり、オーバークラッディング１６の屈折率を示している。ＤＣＦファイバー１０の構造と屈折率プロフィルが図１と図２で示されているが、ＤＣＦファイバー１０は通常１５５０ｎｍで約−１００ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの分散を示し、損失は約０．５ｄＢ／ｋｍである。
【００１２】
理論的には、この特定のＤＣＦファイバー１０を一本の典型的なＳＭＦファイバーに接続すると、約２．２ｄＢの接続損をもたらすと予測される。この損失は、接続域におけるモードフィールド分布の不適合から生じる。しかし、この接続損は融着接続技術を用いて減らすことができる。この技術では、ＤＣＦファイバーのコアのモードフィールドがテーパ拡張すること(tapered mode-field expansion)を可能にし、ＤＣＦファイバーコアとＳＭＦファイバーコアとの間の不適合を減らす「収束」効果を生じさせるように、接続パラメータが選ばれる。
【００１３】
具体的には、ＤＣＦファイバーが融着接続されるとき、接続プロセスによって生じる熱の量と加熱時間により、コア１２の二酸化ゲルマニウムを拡散させ、ファイバーの屈折率プロフィルと、接続域におけるモードフィールド分布を変えるように、接続パラメータが選ぶことができる。拡散の量は、接続パラメータを最適化することによって制御することができる。よって、最適化された接続パラメータを用いることによって、ＤＣＦファイバーコア１２には、ＳＭＦによりよく適合するように接続部において外側向きのテーパを付すことができる。これは図３（一律の縮尺に従わない）で示されており、これは一本のＳＭＦファイバー３２に接続された図１で示される一本のＤＣＦファイバー１０で作成される伝送線３０の軸方向断面図である。図３で示されるように、ＤＣＦファイバーコア１２には、ＳＭＦファイバー３２のコア３６の直径に近づくように、接続点３４に近づくにつれて外向きのテーパが付されている。
【００１４】
この技術を用いて、接続損を理論的な予測値である２．２ｄＢから約０．７ｄｂ〜０．８ｄＢまで下げることが可能である。しかし、直接接続技術を用いたときの接続損の減少量は、接続プロセス中のフッ素の高い移動度によって制限されると考えられている。特に、フッ素は、融着接続の間に達する最高温度よりかなり低い温度で拡散し始める。ＤＣＦファイバー１０のコア１２を取り囲むリング１４中のフッ素ドーパントの濃度が比較的高いため、リング１４はコア１２よりも速い速度で拡散し、これが接続損を増やす傾向にある。図３（一律の縮尺に従わない）は、コア１２に対してリング１４の分散が比較的大きいことを示す略図である。
【００１５】
接続損を減らすのに現在用いられている１つの技術は、ＤＣＦファイバーとＳＭＦファイバーとの間にブリッジファイバー（ＢＦ）を導入することである。図４は、この技術を組み込んだ伝送線４０の図である。伝送線は、一本のＤＣＦファイバー５０（または他の適切な第一伝送ファイバー）と、一本のＢＦファイバー６０と、一本のＳＭＦファイバー７０（または他の適切な第二伝送ファイバー）とを含む。上記のように、他の適切な第二伝送ファイバーとしては、例えば、トゥルーウェーブ(True-Wave)ファイバーまたは広有効面積(Large Effective Area)ファイバーがある。ＢＦファイバー６０の第一端部は第一接続点８０でＤＣＦファイバー５０に接続され、ＢＦファイバー６０の第二端部は第二接続点８２でＳＭＦファイバー７０に接続される。以下に論じるように、ＤＣＦファイバー５０とＳＭＦファイバー７０との間にＢＦファイバー６０を導入することによって、接続損をわずか０．４ｄＢまで下げることができることがわかっており、これはＢＦファイバー６０を用いずに得ることができる０．７ｄＢ〜０．８ｄＢの接続損よりかなり低い。
【００１６】
図５は面５−５に沿って切断したＢＦファイバー６０の断面図であり、図６はＢＦファイバー６０の屈折率プロフィル９０である。ＢＦファイバーのコア６２は、上の図１および図２で示されたＤＣＦファイバーコア１２に類似している。ＢＦファイバーコア６２は、ＤＣＦファイバーコア１２と同じ濃度の二酸化ゲルマニウムでドープされており、ほぼ同じ直径（約５μｍ）である。しかし、ＢＦファイバーコア６２を取り囲むリング６４は、ＤＣＦファイバーコア１２を取り囲むリング１４とは異なる。第一に、ＢＦリング６４は、ＤＣＦリング１４よりも直径が大きい。第二に、リング１４とリング６４は両方ともフッ素（Ｆ）でドープされているが、ＢＦリング６４のフッ素濃度はＤＣＦリング１４のフッ素濃度よりも低い。ＢＦファイバー６０のオーバークラッディング６６は、ＤＣＦファイバー１０のオーバークラッディング１６に類似している。
【００１７】
よって、図６で示されるBF屈折率プロフィル９０は、図２で示されるＤＣＦ屈折率プロフィル２０とは形が異なる。ＢＦコア６２の直径およびドーパント濃度はＤＣＦコア１２に類似しているので、ＢＦ屈折率プロフィルの中心ピーク９２はＤＣＦ屈折率プロフィル２０の中央ピーク２２に類似している。しかし、ＤＣＦリング１４の直径およびドーパント濃度と比較して、ＢＦリング６４の直径は大きく、ドーパント濃度は低いため、ＢＦ屈折率プロフィル９０の中心ピーク９２の両側の下降部９４は、ＤＣＦ屈折率プロフィル２０の中心ピーク２２の両側の下降部２４よりも幅広くかつより浅い。ＢＦオーバークラッディング６６はＤＣＦオーバークラッディング１６に類似しているので、ＢＦ屈折率プロフィル９０の平坦な外側域９６はＤＣＦ屈折率プロフィル２０の平坦な外側域２6に類似している。
【００１８】
ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間の接続部８０のための適切な第一セットの接続パラメータと、ＢＦファイバー６０とＳＭＦファイバー７０との間の接続部８２のための適切な第二セットの接続パラメータを選ぶことによって、全体的な接続損が低減できるように、ＢＦリング６４の直径およびドーパント濃度が選ばれる。図７は、図４で示される伝送線４０の軸方向断面図（一律の縮尺に従わない）である。図７で示されるように、ＤＣＦコア５２とＢＦコア６２の直径は類似しているので、モードフィールドの拡張は不要である。よって、ＤＣＦリング５４のフッ素ドーパントの拡散を最小にするかまたは排除するような、第一接続部８０の接続パラメータを選ぶことが可能である。図７でさらに示されるように、ＢＦリング６４のフッ素ドーパントの濃度が比較的低いので、ＢＦファイバー６０がＳＭＦファイバー７０に接続される場合に、ＢＦリング６４の拡散はより少ない。したがって、フッ素ドーパントの過度の拡散に関連付けられる接続損なしに、ＳＭＦコア７２にＢＦコア６２を適合させるために必要な完全なモードフィールドの拡張を可能にする、第二接続部８２の接続パラメータを選ぶことが可能である。
【００１９】
本発明で説明する特定のＢＦファイバーのデザインは、本発明の用途に適したものとして証明されたＢＦファイバーのいくつかの異なるデザインの１つであることを注記する。例えば、上記のＢＦファイバーのコア６２に類似しているが、フッ素でドープされたリング部６４を持たないＢＦファイバーを用いることが可能である。また、本発明の精神から逸脱することなしに、代替のＢＦファイバーのデザインを用いてもよいということがわかるであろう。また上記のように、本発明は、他の接続の組み合わせ（例えばＳＭＦファイバー７０の代わりにトゥルーウェーブ（True-Wave）ファイバーまたは広有効面積（Large Effective Area）ファイバーを用いた組合せを含む）でも用いることができる。
【００２０】
接続パラメータを最適化することによって、わずか０．１７ｄＢの平均損失でＢＦファイバー６０の第一端部をＤＣＦファイバー５０に接続し、わずか０．２３ｄＢの平均損失でＢＦファイバー６０の第二端部をＳＭＦファイバー７０に接続することができる。よって、ＤＣＦファイバー５０とＳＭＦファイバー６０との間のブリッジファイバーとしてＢＦファイバー７０を用いることによって、接続損の合計を約０．４ｄＢに減らすことが可能である。図８のグラフ１００は、ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間の接続部の接続損分布を示している。平均接続損は０．１６９ｄＢであり、標準偏差は０．０３１ｄＢである。図９のグラフ１０２は、ＢＦファイバー６０とＳＭＦファイバー７０との間の接続部の接続損分布を示している。平均接続損は０．２２８ｄＢであり、標準偏差は０．０１６ｄＢである。
【００２１】
上記のように、ＤＣＦファイバー５０をＢＦファイバー６０に接続するために用いられるパラメータは、ＢＦファイバー６０をＳＭＦファイバー７０に接続するために用いられるパラメータとは異なる。フッ素ドーパントは、二酸化ゲルマニウムよりも低い接続温度で拡散し始め、また二酸化ゲルマニウムよりも速い速度で拡散する。よって、ＢＦファイバー６０へのＤＣＦファイバー５０の接続は、低い融着電流(fusion current)と短い融着時間(fusion time)で行わなければならない。これらのパラメータによって、この第一接続８０が、（あるとしても）最小のモードフィールド拡張と、（あるとしても）最小のフッ素拡散で達成され、よって接続損を最小にすることが可能になる。また、汚れた電極が原因で接続条件の些細な変化が生じることによって接続損が大きく増加し得るため、融着接続機の電極を可能な限り清浄にすることが重要である。
【００２２】
ＢＦファイバー６０をＳＭＦファイバー７０に接続する場合は、電極の清浄度はそれほど重要ではない。この第二接続部８２では、ＢＦコア６２中の二酸化ゲルマニウムを接続部８２の近くで拡散させるために、より高い融着電流とより長い融着時間が用いられ、これによってＢＦコア６２からＳＭＦコア７２にかけて良好なテーパが付される。図９で示されるように、接続損の分布は狭く、標準偏差はわずか０．０１６ｄＢである。
【００２３】
本発明の他の局面に従って、ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間の接続部８０を所定の時間、所定の最高温度まで加熱し、次に制御された傾斜で徐々に接続部を室温まで冷却することによって、２本のファイバーの間の接続損をさらに減らすことが可能である。図１０は、この加熱プロセスを実行するために適切に用いられる管状炉１１０の図である。炉は、ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間の接続点８０を取り囲むセラミック管１１２を含む。電熱線１１４は管１１２のまわりに巻かれ、電源１１６によって加熱電流が電熱線１１４の中を流れる。加熱管１１２の適切な材料は、Friatec AG（ドイツ）製のDegussitセラミックである。加熱管１１２の適切な寸法は、内周が２ｍｍ、外周が３ｍｍ、長さが１０ｍｍである。電熱線１１４の適切な材料は、プラチナ：ロジウム＝９０：１０（９０／１０ Ｐｔ／Ｒｈ）であり、適切なワイヤー直径は０．５ｍｍである。裸のファイバーの長さは、約２ｃｍである。
【００２４】
ＤＣＦファイバー５０をＢＦファイバー６０に接続した後で、接続点８０が加熱管１１２の内側に位置するように、２本のファイバーが炉１１０の中に取り付けられる。接続点８０は、約１１００℃まで加熱され、約３０秒間この温度に保たれる。接続部８０を加熱することによって、接続損が計測可能な程度に減少する。減少量は、ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０の特定のデザインによって異なる。温度を約９０秒間にわたって徐々に下げることによって、この接続損を室温で維持することが可能である。ＤＣＦファイバー５０およびＢＦファイバー６０ならびに加熱管１１２の直径が小さく、ファイバー５０およびファイバー６０ならびに加熱管１１２を製造するために用いられる材料の比熱が比較的低く、ファイバー５０とファイバー６０および加熱管１１２の表面積が比較的大きいので、外部の冷却機構を必要とせずに、電熱線１１４の中を流れる電流の量を減少させるだけで加熱を徐々に下げることが可能である。しかし、必要に応じて、冷却プロセスを容易にするために冷却機構（例えばファン）を追加することは、本発明の精神の範囲内である。熱処理の間に接続損を監視すれば最高の結果が得られる。損失減少の効果は、標準ＤＣＦ、広帯域ＤＣＦ、逆分散ファイバー、高傾斜ＤＣＦを含むルーセント・テクノロジー製の全てのＤＣＦデザインで観察された。
【００２５】
図４に戻ると、ＢＦファイバー７０について用いられた適切な長さの１つは約３メートルである。ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー７０との間の第一接続部９０は、約０．２秒の接続時間すなわち融着時間を用いて融着接続機上で製造される。０．２秒よりも大幅に長い接続時間では、ＤＣＦのフッ素拡散を誘発するかもしれず、それが今度は接続損の増加をもたらすことになる。
【００２６】
満足な結果を得るために、エリクソン接続機を用いて以下の接続パラメータが使用された。
前融着(pre-fusion)時間 ＝ ０．２秒
前融着(pre-fusion)電流 ＝ １０．０ｍＡ
ギャップ ＝ ５０．０ミクロン
重複 ＝ ５．０ミクロン
融着時間１ ＝ ０．３秒
融着電流１ ＝ １０．５ｍＡ
融着時間２ ＝ ０．２秒
融着電流２ ＝ １７．５ｍＡ
融着時間３ ＝ ０秒
融着電流３ ＝ ０ｍＡ
【００２７】
図１１の表１２０は、下で述べる結果を得るために電源の設定値として用いられる加熱電流プロフィルを示している。また、熱処理の間、接続損を監視しながら、加熱管１１２の温度を手動で調節することによって（例えば電熱線１１４の中を流れる電流を手動で調節することによって）良い結果を得ることが可能である。図１１で示される加熱電流プロフィルが完了した後で、約１分間で炉は周囲温度まで冷却される。次に接続部８０ならびにＤＣＦファイバー５０およびＢＦファイバー６０は、炉から取り除かれる。上記のように、今度はＢＦファイバー６０の反対側端部は、第二セットのパラメータを用いてＳＭＦファイバー７０に接続される。
【００２８】
重要なパラメータは、図１０で示される熱処理のための最高温度である。このパラメータは経験的に決定してもよい。ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間のテスト接続部８０は炉１１０の中に取り付けられ、加熱の間、接続損が監視される。いくつかの加熱試験が行われ、ここでは最大加熱電流が変えられ（すなわち接続部の最高温度が変えられ）、冷却傾斜が一定に保たれる。図１１で示される表１２０で示す傾斜のように、傾斜は線形であってもよいし、また非線形であってもよい。新しい試験のたびに最大電流を増やすのであれば、同じ接続部８０を実験に用いることができる。図１２のグラフ１２２は、冷却の後の接続損の傾向を最大加熱電流の関数として示している。このグラフ１２２から、望ましい接続損が得られる最大電流の最適値があることがわかるであろう。最大電流を決定した後で、冷却の間、接続損を監視することによって、傾斜を最適化することができる。
【００２９】
図１３の表１２４は、上記の熱処理をルーセント・テクノロジー・デンマークＡ／Ｓ製の広帯域ＤＣＦサンプルに適用することによる接続損の減少のデータを含んでいる。表１２４は、熱処理の前後での１５５０ｎｍの信号波長における接続損の量を比較している。高い波長では、損失の減少はさらに大きい。例えば、波長が約１６００ｎｍの場合は、いくつかのＤＣＦデザインでは接続損は数ｄＢ減少される。
【００３０】
本発明の他の局面に従い、ＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部の上記熱処理は、レーザーを用いて行われる。下記のように、レーザーの使用によって、接続点と物理的に接触せずに熱処理を行うことが可能になる。これは、例えば、高い強度の光伝送線の構築に有用である。レーザーの使用によるもう一つの利点は、非常にコンパクトな加熱帯が得られることである。よって、加熱帯がレーザーによって提供されると、短い裸のファイバー（例えば１ｃｍ）を容易に用いることができる。
【００３１】
図１４Ａと図１４Ｂはそれぞれ、接続点１３４で接続され、フレーム１３６に取り付けられた、一本のＤＣＦファイバー１３０と一本のＢＦファイバー１３２の立面図と平面図である。図１５はレーザー加熱システム１４０の図であり、ここでは、図１４Ａと図１４Ｂで示される、フレームに取り付けられて接続されたＤＣＦファイバー１３０とＢＦファイバー１３２が、ＣＯ２レーザー１４２または他の適切なパワーのレーザーの近くに配置されており、よって、レーザー１４２から放射するレーザー光線１４４が、必要とされる接続点１３４の加熱を提供する。接続点１３４の温度は、レーザー光線１４４のパワーを調節することによって制御される。本発明の他の局面によれば、接続されたファイバー１３０とファイバー１３２およびフレーム１３６は、保護剤ガス（例えば窒素）で満たされた試験槽１４６に収容される。あるいは、熱処理の間、保護剤ガスの流れで接続点を浄化してもよい。この場合、熱処理は通常の周囲空気環境で行ってよい。
【００３２】
ＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部を加熱するための最適最高温度を経験的に決定するための、上記の図１２で示されたグラフ技術を、図１５で示されたシステム１４０のようなレーザー加熱システムと組み合わせて用いることができる点を注記する。しかし、接続損は、最大加熱電流の関数としてではなく、最大レーザー光線強度の関数としてグラフで示される。その他のすべての重要な点において、同じ技術が用いられる。
【００３３】
上記の説明は、当業者が本発明を実施できるようにする詳細な内容を含んでいる。その一方で、上記の説明は本質的に例示的なものであること、そしてその多くの修正および変化は、これらの教示の恩恵を受ける当業者にとって明らかなものであることが認められるべきである。したがって、本明細書における本発明は、本明細書に添付される請求項によってのみ定義され、この請求項は、先行技術によって認められるのと同様に広義に解釈されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】一本の分散補償ファイバー（ＤＣＦ）の横断面図（一律の縮尺に従わない）である。
【図２】図１で示されるＤＣＦファイバーの屈折率プロフィルである。
【図３】一本の単一モードファイバー（ＳＭＦ）に接続された一本のＤＣＦファイバーから製造される伝送線の軸方向断面図（一律の縮尺に従わない）である。
【図４】一本のＤＣＦファイバーと、一本のブリッジファイバー（ＢＦ）と、一本のＳＭＦファイバーとを接続して製造した、本発明の第一局面に従った、光ファイバー伝送線の図（一律の縮尺に従わない）である。
【図５】図４で示される伝送線で用いるのに適したＢＦファイバーの横断面図（一律の縮尺に従わない）である。
【図６】図５で示されるＢＦファイバーの屈折率プロフィルである。
【図７】図４で示される光ファイバー伝送線の軸方向断面図（一律の縮尺に従わない）である。
【図８】図４で示される伝送線におけるＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部の接続損分布を示す棒グラフである。
【図９】図４で示される伝送線におけるＢＦファイバーとＳＭＦファイバーとの間の接続部の接続損分布を示す棒グラフである。
【図１０】本発明の他の局面に従った、ＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部を加熱するための適切な炉配置の図である。
【図１１】ＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部を加熱するために用いられる設定値を示す表である。
【図１２】接続損の最適な減少のためにＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部を加熱する際の最高温度を決定するための、本発明の他の局面に従った技術を示すグラフである。
【図１３】本発明に従って、接続部を加熱する前後のＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部の接続損の比較を示す表である。
【図１４Ａ】一本のＤＣＦファイバーと一本のＢＦファイバーが接続され、フレームに取り付けられたところの立面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａで示されるファイバーとフレームの平面図である。
【図１５】図１４Ａおよび図１４Ｂで示される１本のＤＣＦファイバーと１本のＢＦファイバーとの間の接続部を加熱するためにレーザーが用いられるシステムの図である。
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に光ファイバー伝送線の改良に関し、より詳細には、ブリッジファイバーを有する分散補償ファイバーシステムおよびその製造方法の有利な局面に関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】
光データ伝送線の長さと、それによって運ばれるデータの量が増加するにつれて、新しい種類の光ファイバーの開発、および既存の伝送線を改修するために用いることができる技術に対する関心が大きくなっている。光伝送線の１つの重要なパラメータは、線を製造するために用いられる材料の光特性から生じる信号分散の量である。分散補償ファイバー（ＤＣＦ）として知られる新しい種類のファイバーが最近開発されたが、これは傾斜が急な（steeply sloped）負の分散特性を有している。
【０００３】
ＤＣＦファイバーの１つの適用は、既存の光ファイバー通信リンクをアップグレードすることである。これらの既存のリンクは、通常、１３１０ｎｍの信号波長で作動するように最適化された分散特性を有する標準的な単一モードファイバー（ＳＭＦ）を用いて製造される。しかし、ある適用では、特に通信リンクが長距離にわたる場合は、より長い波長で作動するように通信リンクを最適化する必要がある。例えば、現在使用されている１つの波長分割多重（ＷＤＭ）技術では、１５５０ｎｍの波長で作動するようにリンクを最適化する必要がある。
【０００４】
一本のＤＣＦファイバーを伝送線に接続することによって、所定の波長（例えば１３１０ｎｍ）で作動するように最適化された既存のＳＭＦファイバー伝送線を改修することが可能である。ＳＭＦファイバー伝送線に追加されたＤＣＦファイバーの長さは、線の全体的な分散特性を調整するために正確に計算され、異なる望ましい波長（例えば１５５０ｎｍ）で作動するように最適化される。異なる波長で作動するように線を最適化するために既存の線に接続されるＤＣＦファイバーの長さを正確に計算するための適切な技術は、２０００年６月１９日に出願され、本出願の譲受人に譲渡された、米国特許出願第０９／５９６，４５４号で開示されており、その図面および開示はその全体が本明細書中に参照として組み込まれている。
【０００５】
分散に加えて、ＤＣＦファイバーのもう１つの重要なパラメータは、ファイバーの損失値、すなわち伝送リンクにＤＣＦファイバーを導入することから生じる過度の信号損失の量である。最適な状態では、ＤＣＦファイバーは、ファイバーリンクに小さい過剰損失をもたらすだけで、高い負の分散を提供するものでなければならない。ＤＣＦファイバーの性能の有用な指標は、いわゆる「性能係数」（ＦＯＭ）であり、これはファイバーの分散を減衰で除算したものと定義される。
【０００６】
ＤＣＦファイバーと関連して生じるもう１つの重要は問題は、ＤＣＦファイバーが標準的な単一モードファイバー（ＳＭＦ）に接続されるときに生じる過度の損失である。高い負の分散を得るために、ＤＣＦファイバーは、屈折率が高いコアであって、１５５０ｎｍのＳＭＦファイバーの約１０．５μｍモードフィールド直径と比較して、１５５０ｎｍで約５．０μｍのモードフィールド直径を有する、小さいコアを用いる。コアの直径が違うので、ＤＣＦファイバーをＳＭＦファイバーに接続するために融着接続技術が用いられるとき、大きな信号損失が生じる。ＤＣＦファイバーのコアを拡散させる接続パラメータを選ぶことによって、ＤＣＦコアのモードフィールド直径に外向きのテーパを付し、収束効果をもたらして、信号損失の量を減らすことが可能である。しかし、収束効果をもたらすのに必要な熱の量と加熱時間によって、ＤＣＦファイバーのコアを取り囲む屈折材料のリングにおいてドーパントが拡散するという望ましくない結果になってしまう。リングドーパントの拡散によって、モードフィールド拡張の技術を用いて得ることができる接続損の減少量は制限されてしまう。例えば、ＦＯＭが２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢであるＤＣＦファイバーを用いた場合、ＳＭＦファイバーに直接接続するときに、通常、接続損を０．７ｄＢ〜０．８ｄＢより低くすることはできない。
【０００７】
よって、接続損を現在の限界値より低くする、ＳＭＦファイバーにＤＣＦファイバーを接続するための改良された技術が必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題およびその他の問題に取り組み、本発明の諸々の局面により、接続損が低い光伝送線および接続損が低い光伝送線の製造方法が提供される。本発明に従った方法により、一本の分散補償ファイバーまたは他の適切な第一伝送ファイバーが、一本のブリッジファイバーの第一端部に接続される。接続部は、接続損が計測可能な程度に減少するように最高温度まで加熱される。次に、接続部の温度は、接続損の減少が維持されるように、室温まで徐々に下げられる。次に、ブリッジファイバーの第二端部は、一本の第二伝送ファイバーに接続される。本発明の他の局面により、分散補償ファイバーとブリッジファイバーとの間の接続部を加熱するための最高温度を決定するための技術が提供される。
以下の詳細な説明と添付の図面を参照することによって、本発明のさらなる特徴と利点が明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の諸々の局面により、接続損が低い光伝送線および接続損が低い光伝送線の製造方法を提供する。発明の１つの局面によれば、一本のブリッジファイバー（ＢＦ）が、一本のＤＣＦファイバー（または他の適切な第一伝送ファイバー）と一本のSMFファイバーまたは他の適切な第二伝送ファイバー（例えばトゥルーウェーブ（True-Wave）ファイバーまたは広有効面積（Large Effective Area）ファイバー）との間に導入される。以下でさらに詳細に説明されるように、適切な第一セットおよび第二セットの接続パラメータを用いて、ＢＦファイバーがＤＣＦファイバーとＳＭＦファイバーの両方に接続され、その各々の接続部の損失がかなり低減されることにより、ＢＦファイバーなしでＤＣＦファイバーとＳＭＦファイバーから製造される線よりも低い接続損を示す結合ファイバー線になるように、ＢＦファイバーが製造される。分散補償ファイバーとブリッジファイバーとの間の接続部における接続損は、接続部を所定の温度まで加熱し、かつ所定の温度傾斜で徐々に接続部を冷却することによってさらに減少される。
【００１０】
図１は、一本のＤＣＦファイバー１０の横断面図（一律の縮尺に従わない）である。図１で示されるように、ＤＣＦファイバー１０のデザインは、ＳＭＦファイバーのコア直径が約１０μｍであるのに対して、通常約５μｍの小さい直径コアに基づいている。ＤＣＦファイバーコア１２は、高い屈折率を有するように、高レベルの酸化ゲルマニウム（二酸化ゲルマニウム）でドープされている。コアを取り囲むリング１４は、低い屈折率を有するように高濃度のフッ素（Ｆ）でドープされている。コア１２とリング１４は、オーバークラッディング１６の層に入っている。
【００１１】
図２は、図１で示されるＤＣＦファイバー１０の屈折率プロフィル２０である。図２で示されるように、屈折率プロフィル２０には中心スパイク２２があり、ＤＣＦファイバーコア１２の高い屈折率を示している。スパイク２２の両側には急な下降部２４があり、リング１４の低い屈折率を示している。最後に、急な下降部２４の両側には平坦部２６があり、オーバークラッディング１６の屈折率を示している。ＤＣＦファイバー１０の構造と屈折率プロフィルが図１と図２で示されているが、ＤＣＦファイバー１０は通常１５５０ｎｍで約−１００ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの分散を示し、損失は約０．５ｄＢ／ｋｍである。
【００１２】
理論的には、この特定のＤＣＦファイバー１０を一本の典型的なＳＭＦファイバーに接続すると、約２．２ｄＢの接続損をもたらすと予測される。この損失は、接続域におけるモードフィールド分布の不適合から生じる。しかし、この接続損は融着接続技術を用いて減らすことができる。この技術では、ＤＣＦファイバーのコアのモードフィールドがテーパ拡張すること(tapered mode-field expansion)を可能にし、ＤＣＦファイバーコアとＳＭＦファイバーコアとの間の不適合を減らす「収束」効果を生じさせるように、接続パラメータが選ばれる。
【００１３】
具体的には、ＤＣＦファイバーが融着接続されるとき、接続プロセスによって生じる熱の量と加熱時間により、コア１２の二酸化ゲルマニウムを拡散させ、ファイバーの屈折率プロフィルと、接続域におけるモードフィールド分布を変えるように、接続パラメータが選ぶことができる。拡散の量は、接続パラメータを最適化することによって制御することができる。よって、最適化された接続パラメータを用いることによって、ＤＣＦファイバーコア１２には、ＳＭＦによりよく適合するように接続部において外側向きのテーパを付すことができる。これは図３（一律の縮尺に従わない）で示されており、これは一本のＳＭＦファイバー３２に接続された図１で示される一本のＤＣＦファイバー１０で作成される伝送線３０の軸方向断面図である。図３で示されるように、ＤＣＦファイバーコア１２には、ＳＭＦファイバー３２のコア３６の直径に近づくように、接続点３４に近づくにつれて外向きのテーパが付されている。
【００１４】
この技術を用いて、接続損を理論的な予測値である２．２ｄＢから約０．７ｄｂ〜０．８ｄＢまで下げることが可能である。しかし、直接接続技術を用いたときの接続損の減少量は、接続プロセス中のフッ素の高い移動度によって制限されると考えられている。特に、フッ素は、融着接続の間に達する最高温度よりかなり低い温度で拡散し始める。ＤＣＦファイバー１０のコア１２を取り囲むリング１４中のフッ素ドーパントの濃度が比較的高いため、リング１４はコア１２よりも速い速度で拡散し、これが接続損を増やす傾向にある。図３（一律の縮尺に従わない）は、コア１２に対してリング１４の分散が比較的大きいことを示す略図である。
【００１５】
接続損を減らすのに現在用いられている１つの技術は、ＤＣＦファイバーとＳＭＦファイバーとの間にブリッジファイバー（ＢＦ）を導入することである。図４は、この技術を組み込んだ伝送線４０の図である。伝送線は、一本のＤＣＦファイバー５０（または他の適切な第一伝送ファイバー）と、一本のＢＦファイバー６０と、一本のＳＭＦファイバー７０（または他の適切な第二伝送ファイバー）とを含む。上記のように、他の適切な第二伝送ファイバーとしては、例えば、トゥルーウェーブ(True-Wave)ファイバーまたは広有効面積(Large Effective Area)ファイバーがある。ＢＦファイバー６０の第一端部は第一接続点８０でＤＣＦファイバー５０に接続され、ＢＦファイバー６０の第二端部は第二接続点８２でＳＭＦファイバー７０に接続される。以下に論じるように、ＤＣＦファイバー５０とＳＭＦファイバー７０との間にＢＦファイバー６０を導入することによって、接続損をわずか０．４ｄＢまで下げることができることがわかっており、これはＢＦファイバー６０を用いずに得ることができる０．７ｄＢ〜０．８ｄＢの接続損よりかなり低い。
【００１６】
図５は面５−５に沿って切断したＢＦファイバー６０の断面図であり、図６はＢＦファイバー６０の屈折率プロフィル９０である。ＢＦファイバーのコア６２は、上の図１および図２で示されたＤＣＦファイバーコア１２に類似している。ＢＦファイバーコア６２は、ＤＣＦファイバーコア１２と同じ濃度の二酸化ゲルマニウムでドープされており、ほぼ同じ直径（約５μｍ）である。しかし、ＢＦファイバーコア６２を取り囲むリング６４は、ＤＣＦファイバーコア１２を取り囲むリング１４とは異なる。第一に、ＢＦリング６４は、ＤＣＦリング１４よりも直径が大きい。第二に、リング１４とリング６４は両方ともフッ素（Ｆ）でドープされているが、ＢＦリング６４のフッ素濃度はＤＣＦリング１４のフッ素濃度よりも低い。ＢＦファイバー６０のオーバークラッディング６６は、ＤＣＦファイバー１０のオーバークラッディング１６に類似している。
【００１７】
よって、図６で示されるBF屈折率プロフィル９０は、図２で示されるＤＣＦ屈折率プロフィル２０とは形が異なる。ＢＦコア６２の直径およびドーパント濃度はＤＣＦコア１２に類似しているので、ＢＦ屈折率プロフィルの中心ピーク９２はＤＣＦ屈折率プロフィル２０の中央ピーク２２に類似している。しかし、ＤＣＦリング１４の直径およびドーパント濃度と比較して、ＢＦリング６４の直径は大きく、ドーパント濃度は低いため、ＢＦ屈折率プロフィル９０の中心ピーク９２の両側の下降部９４は、ＤＣＦ屈折率プロフィル２０の中心ピーク２２の両側の下降部２４よりも幅広くかつより浅い。ＢＦオーバークラッディング６６はＤＣＦオーバークラッディング１６に類似しているので、ＢＦ屈折率プロフィル９０の平坦な外側域９６はＤＣＦ屈折率プロフィル２０の平坦な外側域２6に類似している。
【００１８】
ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間の接続部８０のための適切な第一セットの接続パラメータと、ＢＦファイバー６０とＳＭＦファイバー７０との間の接続部８２のための適切な第二セットの接続パラメータを選ぶことによって、全体的な接続損が低減できるように、ＢＦリング６４の直径およびドーパント濃度が選ばれる。図７は、図４で示される伝送線４０の軸方向断面図（一律の縮尺に従わない）である。図７で示されるように、ＤＣＦコア５２とＢＦコア６２の直径は類似しているので、モードフィールドの拡張は不要である。よって、ＤＣＦリング５４のフッ素ドーパントの拡散を最小にするかまたは排除するような、第一接続部８０の接続パラメータを選ぶことが可能である。図７でさらに示されるように、ＢＦリング６４のフッ素ドーパントの濃度が比較的低いので、ＢＦファイバー６０がＳＭＦファイバー７０に接続される場合に、ＢＦリング６４の拡散はより少ない。したがって、フッ素ドーパントの過度の拡散に関連付けられる接続損なしに、ＳＭＦコア７２にＢＦコア６２を適合させるために必要な完全なモードフィールドの拡張を可能にする、第二接続部８２の接続パラメータを選ぶことが可能である。
【００１９】
本発明で説明する特定のＢＦファイバーのデザインは、本発明の用途に適したものとして証明されたＢＦファイバーのいくつかの異なるデザインの１つであることを注記する。例えば、上記のＢＦファイバーのコア６２に類似しているが、フッ素でドープされたリング部６４を持たないＢＦファイバーを用いることが可能である。また、本発明の精神から逸脱することなしに、代替のＢＦファイバーのデザインを用いてもよいということがわかるであろう。また上記のように、本発明は、他の接続の組み合わせ（例えばＳＭＦファイバー７０の代わりにトゥルーウェーブ（True-Wave）ファイバーまたは広有効面積（Large Effective Area）ファイバーを用いた組合せを含む）でも用いることができる。
【００２０】
接続パラメータを最適化することによって、わずか０．１７ｄＢの平均損失でＢＦファイバー６０の第一端部をＤＣＦファイバー５０に接続し、わずか０．２３ｄＢの平均損失でＢＦファイバー６０の第二端部をＳＭＦファイバー７０に接続することができる。よって、ＤＣＦファイバー５０とＳＭＦファイバー６０との間のブリッジファイバーとしてＢＦファイバー７０を用いることによって、接続損の合計を約０．４ｄＢに減らすことが可能である。図８のグラフ１００は、ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間の接続部の接続損分布を示している。平均接続損は０．１６９ｄＢであり、標準偏差は０．０３１ｄＢである。図９のグラフ１０２は、ＢＦファイバー６０とＳＭＦファイバー７０との間の接続部の接続損分布を示している。平均接続損は０．２２８ｄＢであり、標準偏差は０．０１６ｄＢである。
【００２１】
上記のように、ＤＣＦファイバー５０をＢＦファイバー６０に接続するために用いられるパラメータは、ＢＦファイバー６０をＳＭＦファイバー７０に接続するために用いられるパラメータとは異なる。フッ素ドーパントは、二酸化ゲルマニウムよりも低い接続温度で拡散し始め、また二酸化ゲルマニウムよりも速い速度で拡散する。よって、ＢＦファイバー６０へのＤＣＦファイバー５０の接続は、低い融着電流(fusion current)と短い融着時間(fusion time)で行わなければならない。これらのパラメータによって、この第一接続８０が、（あるとしても）最小のモードフィールド拡張と、（あるとしても）最小のフッ素拡散で達成され、よって接続損を最小にすることが可能になる。また、汚れた電極が原因で接続条件の些細な変化が生じることによって接続損が大きく増加し得るため、融着接続機の電極を可能な限り清浄にすることが重要である。
【００２２】
ＢＦファイバー６０をＳＭＦファイバー７０に接続する場合は、電極の清浄度はそれほど重要ではない。この第二接続部８２では、ＢＦコア６２中の二酸化ゲルマニウムを接続部８２の近くで拡散させるために、より高い融着電流とより長い融着時間が用いられ、これによってＢＦコア６２からＳＭＦコア７２にかけて良好なテーパが付される。図９で示されるように、接続損の分布は狭く、標準偏差はわずか０．０１６ｄＢである。
【００２３】
本発明の他の局面に従って、ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間の接続部８０を所定の時間、所定の最高温度まで加熱し、次に制御された傾斜で徐々に接続部を室温まで冷却することによって、２本のファイバーの間の接続損をさらに減らすことが可能である。図１０は、この加熱プロセスを実行するために適切に用いられる管状炉１１０の図である。炉は、ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間の接続点８０を取り囲むセラミック管１１２を含む。電熱線１１４は管１１２のまわりに巻かれ、電源１１６によって加熱電流が電熱線１１４の中を流れる。加熱管１１２の適切な材料は、Friatec AG（ドイツ）製のDegussitセラミックである。加熱管１１２の適切な寸法は、内周が２ｍｍ、外周が３ｍｍ、長さが１０ｍｍである。電熱線１１４の適切な材料は、プラチナ：ロジウム＝９０：１０（９０／１０ Ｐｔ／Ｒｈ）であり、適切なワイヤー直径は０．５ｍｍである。裸のファイバーの長さは、約２ｃｍである。
【００２４】
ＤＣＦファイバー５０をＢＦファイバー６０に接続した後で、接続点８０が加熱管１１２の内側に位置するように、２本のファイバーが炉１１０の中に取り付けられる。接続点８０は、約１１００℃まで加熱され、約３０秒間この温度に保たれる。接続部８０を加熱することによって、接続損が計測可能な程度に減少する。減少量は、ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０の特定のデザインによって異なる。温度を約９０秒間にわたって徐々に下げることによって、この接続損を室温で維持することが可能である。ＤＣＦファイバー５０およびＢＦファイバー６０ならびに加熱管１１２の直径が小さく、ファイバー５０およびファイバー６０ならびに加熱管１１２を製造するために用いられる材料の比熱が比較的低く、ファイバー５０とファイバー６０および加熱管１１２の表面積が比較的大きいので、外部の冷却機構を必要とせずに、電熱線１１４の中を流れる電流の量を減少させるだけで加熱を徐々に下げることが可能である。しかし、必要に応じて、冷却プロセスを容易にするために冷却機構（例えばファン）を追加することは、本発明の精神の範囲内である。熱処理の間に接続損を監視すれば最高の結果が得られる。損失減少の効果は、標準ＤＣＦ、広帯域ＤＣＦ、逆分散ファイバー、高傾斜ＤＣＦを含むルーセント・テクノロジー製の全てのＤＣＦデザインで観察された。
【００２５】
図４に戻ると、ＢＦファイバー７０について用いられた適切な長さの１つは約３メートルである。ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー７０との間の第一接続部９０は、約０．２秒の接続時間すなわち融着時間を用いて融着接続機上で製造される。０．２秒よりも大幅に長い接続時間では、ＤＣＦのフッ素拡散を誘発するかもしれず、それが今度は接続損の増加をもたらすことになる。
【００２６】
満足な結果を得るために、エリクソン接続機を用いて以下の接続パラメータが使用された。
前融着(pre-fusion)時間 ＝ ０．２秒
前融着(pre-fusion)電流 ＝ １０．０ｍＡ
ギャップ ＝ ５０．０ミクロン
重複 ＝ ５．０ミクロン
融着時間１ ＝ ０．３秒
融着電流１ ＝ １０．５ｍＡ
融着時間２ ＝ ０．２秒
融着電流２ ＝ １７．５ｍＡ
融着時間３ ＝ ０秒
融着電流３ ＝ ０ｍＡ
【００２７】
図１１の表１２０は、下で述べる結果を得るために電源の設定値として用いられる加熱電流プロフィルを示している。また、熱処理の間、接続損を監視しながら、加熱管１１２の温度を手動で調節することによって（例えば電熱線１１４の中を流れる電流を手動で調節することによって）良い結果を得ることが可能である。図１１で示される加熱電流プロフィルが完了した後で、約１分間で炉は周囲温度まで冷却される。次に接続部８０ならびにＤＣＦファイバー５０およびＢＦファイバー６０は、炉から取り除かれる。上記のように、今度はＢＦファイバー６０の反対側端部は、第二セットのパラメータを用いてＳＭＦファイバー７０に接続される。
【００２８】
重要なパラメータは、図１０で示される熱処理のための最高温度である。このパラメータは経験的に決定してもよい。ＤＣＦファイバー５０とＢＦファイバー６０との間のテスト接続部８０は炉１１０の中に取り付けられ、加熱の間、接続損が監視される。いくつかの加熱試験が行われ、ここでは最大加熱電流が変えられ（すなわち接続部の最高温度が変えられ）、冷却傾斜が一定に保たれる。図１１で示される表１２０で示す傾斜のように、傾斜は線形であってもよいし、また非線形であってもよい。新しい試験のたびに最大電流を増やすのであれば、同じ接続部８０を実験に用いることができる。図１２のグラフ１２２は、冷却の後の接続損の傾向を最大加熱電流の関数として示している。このグラフ１２２から、望ましい接続損が得られる最大電流の最適値があることがわかるであろう。最大電流を決定した後で、冷却の間、接続損を監視することによって、傾斜を最適化することができる。
【００２９】
図１３の表１２４は、上記の熱処理をルーセント・テクノロジー・デンマークＡ／Ｓ製の広帯域ＤＣＦサンプルに適用することによる接続損の減少のデータを含んでいる。表１２４は、熱処理の前後での１５５０ｎｍの信号波長における接続損の量を比較している。高い波長では、損失の減少はさらに大きい。例えば、波長が約１６００ｎｍの場合は、いくつかのＤＣＦデザインでは接続損は数ｄＢ減少される。
【００３０】
本発明の他の局面に従い、ＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部の上記熱処理は、レーザーを用いて行われる。下記のように、レーザーの使用によって、接続点と物理的に接触せずに熱処理を行うことが可能になる。これは、例えば、高い強度の光伝送線の構築に有用である。レーザーの使用によるもう一つの利点は、非常にコンパクトな加熱帯が得られることである。よって、加熱帯がレーザーによって提供されると、短い裸のファイバー（例えば１ｃｍ）を容易に用いることができる。
【００３１】
図１４Ａと図１４Ｂはそれぞれ、接続点１３４で接続され、フレーム１３６に取り付けられた、一本のＤＣＦファイバー１３０と一本のＢＦファイバー１３２の立面図と平面図である。図１５はレーザー加熱システム１４０の図であり、ここでは、図１４Ａと図１４Ｂで示される、フレームに取り付けられて接続されたＤＣＦファイバー１３０とＢＦファイバー１３２が、ＣＯ２レーザー１４２または他の適切なパワーのレーザーの近くに配置されており、よって、レーザー１４２から放射するレーザー光線１４４が、必要とされる接続点１３４の加熱を提供する。接続点１３４の温度は、レーザー光線１４４のパワーを調節することによって制御される。本発明の他の局面によれば、接続されたファイバー１３０とファイバー１３２およびフレーム１３６は、保護剤ガス（例えば窒素）で満たされた試験槽１４６に収容される。あるいは、熱処理の間、保護剤ガスの流れで接続点を浄化してもよい。この場合、熱処理は通常の周囲空気環境で行ってよい。
【００３２】
ＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部を加熱するための最適最高温度を経験的に決定するための、上記の図１２で示されたグラフ技術を、図１５で示されたシステム１４０のようなレーザー加熱システムと組み合わせて用いることができる点を注記する。しかし、接続損は、最大加熱電流の関数としてではなく、最大レーザー光線強度の関数としてグラフで示される。その他のすべての重要な点において、同じ技術が用いられる。
【００３３】
上記の説明は、当業者が本発明を実施できるようにする詳細な内容を含んでいる。その一方で、上記の説明は本質的に例示的なものであること、そしてその多くの修正および変化は、これらの教示の恩恵を受ける当業者にとって明らかなものであることが認められるべきである。したがって、本明細書における本発明は、本明細書に添付される請求項によってのみ定義され、この請求項は、先行技術によって認められるのと同様に広義に解釈されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】一本の分散補償ファイバー（ＤＣＦ）の横断面図（一律の縮尺に従わない）である。
【図２】図１で示されるＤＣＦファイバーの屈折率プロフィルである。
【図３】一本の単一モードファイバー（ＳＭＦ）に接続された一本のＤＣＦファイバーから製造される伝送線の軸方向断面図（一律の縮尺に従わない）である。
【図４】一本のＤＣＦファイバーと、一本のブリッジファイバー（ＢＦ）と、一本のＳＭＦファイバーとを接続して製造した、本発明の第一局面に従った、光ファイバー伝送線の図（一律の縮尺に従わない）である。
【図５】図４で示される伝送線で用いるのに適したＢＦファイバーの横断面図（一律の縮尺に従わない）である。
【図６】図５で示されるＢＦファイバーの屈折率プロフィルである。
【図７】図４で示される光ファイバー伝送線の軸方向断面図（一律の縮尺に従わない）である。
【図８】図４で示される伝送線におけるＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部の接続損分布を示す棒グラフである。
【図９】図４で示される伝送線におけるＢＦファイバーとＳＭＦファイバーとの間の接続部の接続損分布を示す棒グラフである。
【図１０】本発明の他の局面に従った、ＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部を加熱するための適切な炉配置の図である。
【図１１】ＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部を加熱するために用いられる設定値を示す表である。
【図１２】接続損の最適な減少のためにＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部を加熱する際の最高温度を決定するための、本発明の他の局面に従った技術を示すグラフである。
【図１３】本発明に従って、接続部を加熱する前後のＤＣＦファイバーとＢＦファイバーとの間の接続部の接続損の比較を示す表である。
【図１４Ａ】一本のＤＣＦファイバーと一本のＢＦファイバーが接続され、フレームに取り付けられたところの立面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａで示されるファイバーとフレームの平面図である。
【図１５】図１４Ａおよび図１４Ｂで示される１本のＤＣＦファイバーと１本のＢＦファイバーとの間の接続部を加熱するためにレーザーが用いられるシステムの図である。
Claims (5)
- (a)一本の第一伝送ファイバーを一本のブリッジファイバーの第一端部に接続する工程と、
(b）接続損が計測可能な程度に減少するように接続部を最高温度まで加熱する工程と、
(c)接続損の該減少が維持されるように、制御された傾斜に従って該接続部の温度を室温まで徐々に下げる工程と、
(d) 該ブリッジファイバーの第二端部を一本の第二伝送ファイバーに接続する工程とを備え、
該第一伝送ファイバーが、二酸化ゲルマニウムでドープされたコアと、フッ素でドープされたコアのまわりのリングとを有する分散補償ファイバーであり、該ブリッジファイバーが、該分散補償ファイバーのコアと同じ直径および屈折率を有する、二酸化ゲルマニウムでドープされたコアを有しており、
工程 (a) において、第一セットの接続パラメータが、該ブリッジファイバーの該第一端部に該分散補償ファイバーを接続するために用いられ、該第一セットの接続パラメータに従って、約 0.2 秒の融着時間が用いられ、
工程 (b) において、該分散補償ファイバーと該ブリッジファイバーの該第一端部との間の接続部が最高温度約１１００℃まで加熱され、約 30 秒間その温度に保たれ、
工程 (c) において、該接続部の温度が約 90 秒で室温まで徐々に下げられ、
工程 (d) において、第二セットの接続パラメータが、該第二伝送ファイバーに該ブリッジファイバーの該第二端部を接続するのに用いられ、該第二セットの接続パラメータによって、該第二伝送ファイバーのコアのモードフィールドに該ブリッジファイバーのコアのモードフィールドを適合させるように、該ブリッジファイバーの該第二端部におけるコアのモードフィールドを拡張することによって、該ブリッジファイバーと該第二伝送ファイバーとの間の接続損が減少する
光伝送線の製造方法。 - 工程(b)において、該接続部を密に収容するために必要な大きさとされた加熱管の中に該接続部を入れ、かつ加熱電流が該加熱管のまわりに巻かれた電熱線を通して流れるようにすることにより、該接続部が最高温度まで加熱され、
工程(c)において、該電熱線の中を流れる電流の量を制御することによって、該接続部の温度が室温まで徐々に下げられる、請求項１記載の方法。 - 工程(b)において、該接続部をフレームに取り付け、かつ該接続部にレーザー光線を当てることによって、該接続部が最高温度まで加熱され、
工程(c)において、該レーザー光線の強度を制御することによって、該接続部の温度が室温まで徐々に下げられる、請求項１記載の方法。 - 該接続部にレーザー光線を当てる前に、フレームに取り付けられた該接続部を、保護剤ガスを含んでいる試験槽に入れるか、または
該接続部にレーザー光線を当てる間、保護剤ガスの流れで接続点を浄化する工程をさらに含む、請求項３記載の方法。 - 接続損を監視しながら、該第一伝送ファイバーと該ブリッジファイバーとの間のテスト接続部を加熱し、
最大加熱電流を変えるとともに、該接続部を一定の冷却傾斜で冷却する、いくつかの加熱試験を実行し、
冷却の後で、最大電流の関数として接続損をグラフで示し、かつ
低い接続損が得られる最大電流の最適値を決定するために該グラフを用いることによって、
該最高温度が決定される、請求項１記載の方法。
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