JPH01244408A - 光フアイバの混合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コアを形成する内部ガラスフプイハがクラッ
ドを形成するカラス層で囲まれ、その際コアからクラッ
ドへの移行において大きい値から小さい値への屈折率の
段が存在するような、光による側方の結合と分離のため
にファイバ中に又はファイバから定められる少くとも一
つの軸方向の結合領域を有する光伝導目的のためのコア
ークラッド−光ファイバに関する。

結合領域がコアークラット′−光ファイバの局部的な狭
窄により形成され、そこではコア直径もクラッド直径も
残りのファイバにくらべて小さくされているような冒頭
に述べた種類の光コアイノ＼は公知である（Ｔ、オゼキ
およびＢ、　　Ｓ、カワサキ、アプライド・フィジクス
・レターズ、第２８巻、１９７６年、５２８’−５２９
頁参照）。そのような光ファイバは、複数の光導体が互
に接着され、その際できるだけ密な集束を得ようとされ
る混合器のために用いられる。しかしファイバ数が増加
すると、このようなものにおいては結合領域の中および
外におけるバンドルの直径間の差が急速に増加し、それ
により外側のファイバが結合領域において強い曲げを受
けるから、密な集束が困難になる。個々のファイバの曲
げ強度と引張り強度はしかし特に狭窄部において制限さ
れている。

従って本発明の目的は、任意の数で稠密な集束をもたら
すことができるような冒頭に述べた種類の光ファイバの
混合器を提供することにある。

この目的は、本発明によれば、光ファイバの中に案内さ
れる信号を多数の継続する光ファイバに等配分するため
の混合器であって、平行にかつ密集して並列して延びた
多数の光ファイバのそれぞれが一つのコアとこのコアを
取り囲む一つのクラッドとを有し、クラッドにはファイ
バの長手方向に延びかつコアを自由にする空所が設けら
れているような光ファイバの混合器において、スリット
状の空所が平行にかつ密集して隣接する光ファイバの全
長にわたって延び、これらの光ファイバが透明な接着剤
で互にはり付けられていることによって達成される。

光ファイバの一クラッド中の空所によって形成される結
合領域を介して光はファイバのコア中で結合されるか又
はそれから分離される。結合又は分離の能力は空所の面
により決定される。結合領域の狭窄はもはや必要でない
。

光ファイバの有効な実施形式は空所が縦のスリットであ
ることに特徴がある。ここでは結合と分離の能力はファ
イバと縦スリットの長さによってのみ決定される。

別の有効な実施形式ならびに有効な応用の可能性は他の
従属請求項に帰する。即ち、クラッドの周囲に亘って分
配された二つ以上の空所が存在し、その際各空所が独立
の結合領域を形成することを特徴とし、又は光ファイバ
の長さに亘って分配された二つ以上の空所が存在し、そ
の際各空所が独立の結合領域を形成することを特徴とす
ることである。さらにスルくとも一つの空所の上に少く
とも一つの感光性検知体が配置されていることを特徴と
し、少くとも一つの空所の上に斜めに置かれる二つの感
光性検知体が配置されていることを特徴とし、検知体が
透明な接着剤で取付けられていることを特徴とし、光フ
ァイバが光フアイバ基板上に備えられるファイバガイド
によって固定されていることを特徴とする。

複数個のコアークラッド−光ファイバから成る混合器に
おいては、光ファイバが隣接して位置し、その際異なる
光ファイバの空所が長さ方向において互に覆われること
を特徴とし、少くとも二つの隣接して存在する光ファイ
バにおいて、二つの空所が互に向い合うことを特徴とし
、光ファイバがバンドル状に互に配置されることを特徴
とし、光ファイバが一平面に互に配置されることを特徴
とし、光ファイバが透明な接着剤によって互に接着され
ることを特徴とする。

このようなガラスファイバ光導体は、外るつぼの開口に
同心に配置された内るつぼの開口が備えられた空所のそ
れぞれのために突出部を有し、これは少くとも外るつぼ
の開口の縁まで達するような、少くとも一つの線引きノ
ズルを備えた二重るつぼ装置に特徴を有する装置でつく
られる。この装置を用いて、二重るつぼからの従来の光
ファイバとくらべての特別の措置なしに、結合領域を備
えた光ファイバがつくられる。

ここで述べる結合領域を備えたガラスファイバ光導体の
有効な製造方法は、クラッド用ガラス材料から成る管が
少くとも一つの空所を有すること、備えられる各結合領
域のためにその管中にコア用ガラス材料から成る棒がさ
しこまれ、双方が少くとも一端で融接されること、そし
て棒および管が棒管法によりファイバまで線引きされる
ことを特徴とする。

ここで述べる結合領域を備えたガラスファイバ光導体の
他の有効な製造方法は、クラッド用ガえ。

スにより囲まれているコア用ガラスの棒から成るファイ
バ母材の外被部に備えられる各結合領域のために空所が
つくられ、この母材がそれからファイバまで線引きされ
ることに特徴を有する。

ここで述べるガラスファイバ光導体は任意の数で稠密に
集束され、低価格で簡単に製造可能であり、高い強度を
有し、特にマルチモード光ファイバによる光通信伝送シ
ステムにおける光フアイバ分岐、分配器、方向性結合器
および混合器の製作に用いることができる。

本発明の実施例と応用例を図示し、以下詳細に説明ずろ
。

第１図に示されたコアークラッド−光ファイバにおいて
、内部のコアファイバは１、クラッドは２の符号を付し
ている。結合領域はクラッド中の縦スリッｌ−３により
形成され、このようにガラスファイバの全長を通して延
びる。

第１図に示された部片は、例えば結合片として長いガラ
スファイバ光導体中に用いられ、その場合それにその端
面において軸方向の結合領域のない通常のコアークラッ
ド−ガラスファイバ光導体が結合されろ。

第２図においては、二つの互に結合された第１図による
ガラスファイバ光導体の配置を図示する。

コアファイバは２１又は１２で、クラッドは２２又は２
３の符号を付している。結合領域３１と３２は相対して
おり、つまり互に向い合っている。

両ファイバの連結部２０は透明な接着剤、例えば注型樹
脂によってつくられ、両ファイバの間の中間空間全体を
満たす。接着剤の屈折率はクラッド２２又は２３の屈折
率より大きくなければならない。これはさらに、接着材
料が用いられる以下の装置に対しても一般にあてはまる
。

第３図は縦方向の結合領域を備えたハンドル状の本提案
による複数個のコアークランド−光ファイバ４ないし１
０から成る混合器を図示する。この光ファイバは第２図
におけると同様に透明接着剤によって互に接着される。

光ファイバ４ないし９の結合領域すべては、巾心に配さ
れる光ファイバ１０に向けられる。光ファイハロおよび
１０の＝７− 結合領域は対向する。光ファイバの接着はそれ自体だけ
で間に合う。しかし接着の前に光フアイババンドルをそ
の屈折率が最高でもハンドル中に存在する最小の屈折率
と同じであるようなガラス毛細管３０中に挿入し、そし
てその中でバンドルを注型樹脂でモールドするのが望ま
しい。スリットから出る光は、光導体バンドルの全断面
に亘って分散し、それぞれ再び他の光導体のスリットを
通じてそのコア中に入り、それに大部分が導かれる。

光導体は互に融接されてもよい。

第４図は扁平状の混合器の断面を図示する。コアークラ
ッド−光ファイバ４１ないし４７は一平面に並んで配置
される。両方の最も外側の光導体４１および４７を除い
て、各光導体は二つの反対側の縦スリットを持つ。隣接
する光ファイバのスリットは対向する。各光ファイバは
、その屈折率が最高でも光フアイバ中に存在する最小屈
折率と同じの二枚のガラス板４８と４９の間に配置され
る。各光ファイバの間の中間空間は再び接着材料、例え
ば注型樹脂で満たされる。扁平な実施形状によれば、結
合領域がまっすぐに対向するから、特に損失の少ない結
合が得られる。

第５ａ図および第５ｂ図は本提案の光ファイバと結合領
域の上の検知体とを備えた装置を図示する。その場合第
５ａ図は光ファイバの長手方向に沿ってのファイバの断
面を示し、第５ｂ図は光ファイバを横切る断面を示す。

第５ａ図の縦断面図は第５ｂ図のＶａ−Ｖａ線に沿って
、第５ｂ図の横断面図は第５ａ図のｖｂ−ｖｂ線に沿っ
て導かれる。三つの部分、つまり二つの通常のコアーク
ランド−光ファイバ５１および５３と、結合領域５２０
を有する本提案のコアークランド−光ファイバである中
間片５２とから構成される装置は、例えばガラス又はシ
リコンから成る基板５０上に光ファイバが位置するよう
に構成される。結合領域の上に感光性検知体５４が配さ
れる。ガラスから成るのが望ましくその屈折率が高くと
もファイバ中の最小の屈折率と同じである基板上にファ
イバを固定するには、基板上に設けられるファイバガイ
ド５５により行ね相、る。好適には切り込み断面形状を
有するこのファイバガイド５５は、シリコン板の例えば
感光膜（例えばデュポン社製登録商標゛′リストン”′
）の光蝕刻法又は方向性エツチング法でつくることがで
きる。後者は切り込み断面形状の作成に特に適している
。検知体の固定は注型樹脂で行うのが望ましい。

第６ａ図および第６ｂ図は第５ａ図および第５ｂ図にお
けるように三つの部分の光ファイ、バと一つの基板とを
図示する。この装置は、結合領域の上に二つの斜め位置
の感光性検知体６１および６２が配置される点のみが上
記のものと異なる。検知体６２は主として左から光ファ
イバへ来る光を受け、検知体６１は主として右から光フ
ァイバへ来る光を受ける。

本提案の軸方向の結合領域を持つコアークラッド−光フ
ァイバの製造のために、以下に述べる三つの方法が特に
適する。第一の有効な製造方法は二重るつぼ法を用いる
。その際、外るつぼの開口に同心に配置される内るつぼ
の開口が少くとも一つの突出部を有し、これが少くとも
外るつぼの縁まで達しているような、少くとも一つの線
引きノズルを持つ二重るつぼ装置において光ファイバが
造られる。第７ａ図および第７ｂ図はそのような内るつ
ぼを図示する。第７ａ図はるつぼのその中心軸に沿って
の縦断面図を、第７ｂ図はその上から見た平面図を図示
する。開ロア０が存する側突山部７１および７２が明ら
かに認められる。このるつぼにより、第４図に示す二つ
の対向する縦スリットを持つ光導体がつくられる。−船
釣に言って、つくられるスリットの各々に対して一つの
突出部が存在しなければならぬ。そのようにして、クラ
ッドの周囲に亘って分配された複数の空所を持つ光ファ
イバも得ることができる。

線引き法は公知の二重るつぼにおけるように通常の方法
で行われる（Ｈ，オイリッヒ、Ｊ、グラブマイエル、Ｋ
Ｈ，アイゼンリド、Ｇ、キンズホーフェル「光フアイバ
伝送を主題とする会ｔＦＡｊ１９７７年２月２２〜２４
日、米国ウィリアムスバーブ参照）。公知の二重るつぼ
法は、その底に一つのノズルを備える二つの互に同心に
位置するる−１１一 つぼを用いる。ノズルは二つの開口、すなわち内るつぼ
の小さい直径をもつ開口と外るつぼの大きい直径をもつ
開口とから成る。例えば４ｃｍの直径を有し例えば９０
％の白金と残部のロジウムから成る内るつぼの開口の中
心軸は、例えば６ｃ１１の直径を持ち例えば内るつぼと
同じ合金から成る外るつぼの開口の中心軸と一致する。

るつぼ底の間隔は例えば２＋ｎｍに調節される。外るつ
ぼはクラッド用ガラスで、内るつぼはコア用ガラスで満
たされ、約７００°Ｃで１２０μｍの全直径に対し例え
ば１００μｍのコアを持つ光導体が線引きされる。

他の製造方法は棒管法を用いる。そのためにクラッド用
ガラス材料から成る市販の管に少くとも一つの空所、例
えば縦スリットが例えばダイヤモンド鋸によりつくられ
、つづいて稀弗化水素酸と蒸留水によって洗浄される。

このスリットの幅は、例えばダイヤモンド鋸の鋸刃の厚
さにより決まり、それによって簡単に変えられる。空所
を備え注意深く洗浄されたガラス管に、それから同様に
洗浄されたコア用ガラス材料から成るガラス棒を挿入さ
れ、例えば端部でガラス管と融接される。この組合せ棒
管はそれからファイバ線引き装置中にかけられ、線引き
炉の約５００°Ｃに調節された高温域を通じて繰返し導
かれる。それにより棒管の境界面に吸収された、そのま
まではファイバ線引きの際の気泡生成とそれに伴いファ
イバの高い散乱損失を招く湿気が除去される。そのほか
にこの方法においては、それが棒管法において一般に必
要であるようなあらゆる注意事項が当てはまる。乾燥工
程の後、温度はファイバ線引きに適した値に高められ、
組合せ棒管は公知の方法でファイバに線引きされる。実
地試験では、ガラス管として、１０肛の内径と１２解の
外径を持ち１．５１６の屈折率を有するショット社のＡ
Ｒタイプのガラスが用いられ、５０ｃｍ長さのダイヤモ
ンド鋸でスリットが切られる。スリットの幅は１ｍｍで
ある。ファイバコア材料としてショット社のＦ−７タイ
プの鉛ガラスが役立つ。管と１０ｍｍの直径で１．６２
の屈折率を持つガラス棒との洗浄の後に、組合せ棒管は
約７００°Ｃの温度でクラッドにスリットを有する約１
４０μｍの太さの光ファイバに線引きされる。

温度と線引き速度はそのほかにもスリットがコア材料で
完全に満たされるように選ばれる。第８図はそのように
つくられたファイバ母材の横断面を示す。コアは８１、
クラッドは８２の符号を付す。このファイバ形式により
所定の応用の際に光信号の簡単な結合と分離が達せられ
る。

別の有利な製造方法では、クラッド用ガラスで囲まれた
コア用ガラス材料の棒から成るファイバ母材から出発し
て、クラッドに空所がつくられる。

これは鋸、エツチング又は例えばレーザーによる融断に
より、棒の軸に平行又は直角に行われる。

どの場合にもクランド用ガラスは所定の位置で蔽密に規
定された状態で除去され、その結果用つづくファイバ線
引き工程において所望の結合領域を持つ光ファイバが得
られる。この方法は、局部的に軸方向の結合領域を備え
、全長に亘ってはスリットが切られないところのファイ
バが非常に良く規定された状態で得られるという特別の
利点をもつ。ずなわらこの方法で、第５ａ図又は第６ａ
図に示されたような三つの部分から成るファイバを一体
につくることができる。このファイバ母材は化学的な気
相析出法により公知の方式で造られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光ファイバの斜視図、第２
図は第１図の光ファイバの２本の結合された例を示す横
断面図、第３図は混合気へ結合されるバンドル状に集束
された第１図の光ファイバを示す斜視図、第４図は混合
気へ結合される扁平状に集束された本発明による光ファ
イバを示す横断面図、第５ａＩ５、第５ｂ図は感光性検
知体を結合領域の上に備えた本発明による光ファイバの
一例のそれぞれ縦断面図および横断面図、第６ａ図、第
６ｂ図は感光性検知体を二つ結合領域の上に備えた本発
明による光ファイバの一例のそれぞれ縦断面図及び横断
面図、第７ａ図は本発明によるコアークランド形光ファ
イバの製造装置の一例である二重るつぼ装置の内るつぼ
の中心軸を通る断面図、第７ｂ図は第７ａ図の内るつぼ
の上から見た平面図、第８図はファイバ母材の一例の横
断面図である。 １．１２．２１・・・コアファイバ ２．２２．２３・・・クラッド ３．３１．３２・・・空所（スリン＋−）５４．６１．
６２・・・感光性検知体 ｉｇ７ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光ファイバの中に案内される信号を多数の継続する
   光ファイバに等配分するための混合器であって、平行に
   かつ密集して並列して延びた多数の光ファイバ（４〜１
   ０、４１〜４７）のそれぞれが一つのコアとこのコアを
   取り囲む一つのクラッドとを有し、クラッドにはファイ
   バの長手方向に延びかつコアを自由にする空所が設けら
   れているような光ファイバの混合器において、スリット
   状の空所が平行にかつ密集して隣接する光ファイバの全
   長にわたって延び、これらの光ファイバが透明な接着剤
   で互いにはり付けられていることを特徴とする光ファイ
   バの混合器。 ２）平行にかつ密集して隣接して並列に延びた各光ファ
   イバ（４〜１０）は結び付けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の混合器。 ３）平行にかつ密集して隣接して並列に延びた各光ファ
   イバ（４１〜４７）は一平面に並んで配置され、各光フ
   ァイバは二つの隣接するファイバで二つのスリット状の
   空所をクラッドに有し、この二つの空所は隣接する光フ
   ァイバに対向されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の混合器。