JPH02141707A - ファイバ形カプラ及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、分岐比の波長依存性を低減したシングルモ
ードファイバ形カプラ及びその製造方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

光ファイバの中の光は、大部分がコア内を伝播するが、
コアとクラッドの境界より外側（クラッド内）に滲み出
た状態で伝播する光（エバネッセントフィールト）が存
在する。このエバネッセントフィールドは、コア径が細
くなると外に広がるという性質があり、２本のファイバ
を束ねてバーナ等で加熱し溶融延伸すれば、ファイバ間
にエバネッセントフィールドを介して光結合が生じる。

この結合度を調節することにより任意の出力比を有する
２Ｘ２のファイバ形カプラが作れる。但し、エバネッセ
ントフィールドは光の波長によって広がりの大きさが変
わる為、２Ｘ２のファイバ形カプラは波長に依存１−た
分岐比特性を有する。

ファイバ形カプラは、複数の光フアイバ間で光を分岐・
結合するデバイスであり、現在では溶融延伸法がシング
ルモードファイバ用カプラの製造に最も適した方法とさ
れている（“最近の光フアイバカプラ技術０、オブトロ
ニクス（１９８８）Ｎｏ、５、ｐ、１２５）、この溶融
延伸法は、複数の光ファイバを捩じったり、あるいは並
行に融着することにより束ねた後、バーナ等の加熱器で
束ねた部分を加熱・溶融しながら延伸し、所定の特性（
分岐比等）が得られたところで延伸を停止して製造する
ものである。ところで、２本の光ファイバが同一構造を
有するファイバ形カプラの分岐比ηは、次式によって計
算することができる（Ｍ、Ｊ、Ｐ　Ｄｉｇｏｎｎｅｔ、
ＩＥＥＥ　Ｊ、Ｑｕａｎｔｕｍ　ＥＩａｃｔｒｏｎ、Ｑ
Ｅ−１８，１）、７４Ｂ（１９８２））。

７７−５　ｉ　ｎ２（Ｊ’Ｃ（Ｚ）ｄｚ）−（１）ここ
で、Ｃ（ｚ）は結合係数であり、Ｚはファイバの長手（
光軸）方向の座標における長さである。ファイバ形カプ
ラの融着延伸部は、２方向にコア半径、コア間隔が変化
しているので、それぞれの変化をａ（Ｚ）、ｈ（Ｚ）と
し、 Ａ−λ・ｕ−ＫＯ（ｖ−ｈ（Ｚ）／ａ（ｚ））Ｂ−２π
ｎ　　ａ２Ｖ２（Ｋ　　（ｖ）　）　２とすれば、 Ｃ（Ｚ）−Ａ　／　Ｂ・・・（２） で表される。

ここで、λは波長、Ｕは光の伝播状態を表すパラメータ
、Ｋｏは０次の第２種変形ベッセル関数、■は光の伝播
状態を表すパラメータ、ｎｌはコアの屈折率、■はファ
イバの規格化周波数、Ｋ１は１次の第２種変形ベッセル
関数である。

第（１）式及び第（２）式より、分岐比η、は波長依存
性を持つことがわかる。

第４図は、従来のシングルモードファイバで構成された
ファイバ形カプラにおける、分岐比の波長依存性を示す
ものである。この波長依存性は、波長１．３μｍで分岐
比が５０％となるように設計されたファイバ形カプラに
係るものであり、波長１．５５μｍでは分岐比が７０％
に変化している。この種のファイバ形カプラは、第５図
で示すように、同一のファイバ径を有する光ファイバを
２本並設しく同図（ａ））　、これを融着・延伸してカ
プラ部材を形成していた（同図（ｂ））。すなわち、並
設される個々の光ファイバ１．２は同一直径のコア１８
　％　２　ａ及びクラッドｌｂ、２ｂで構成されており
（同図（ａ）参照）、融着・延伸によって共通りラッド
Ａが形成される（同図（ｂ）参照）。

ところが、半導体レーザの発振波長許容誤差が±３０ｎ
ｍであるだけに、分岐比の波長依存性を有するファイバ
形カプラは波長多重等の多くの応用において重大な障害
となる。

最近、係る分岐比の波長依存性を低減する方法が提案さ
れた（“ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ−ＦＬＡＴＴＥＮＥＤ　
ＰＵＳＥＤＣＯＵＰＬＥＲ８”　、ＥＬＥＣＴＲＯＮＩ
Ｃ８ＬＥＴＴＥＲ８１５ｔｈ　Ａｕｇｕｓｔ１９８５　
Ｖｏｌ、２１　Ｎｏ、１７．ｐ、７４２−７４３　）　
、　コ（７）提案ニヨると、異なる伝播定数の有する光
ファイバを組み合わせてカプラを作ることにより波長依
存性を低減させることが可能である。具体的には、■互
いに異なる直径あるいはプロファイルを有する光ファイ
バを使用する方法、■２本の同一構造ファイバの内、一
方にあらかじめテーバを付け、伝播定数を相違させる方
法が示されている。

後者に係る方法では、同一ファイバを２本用意し、あら
かじめ一方を加熱しながら引張り、ファイバの長手方向
にほぼ均一な直径を持つように直径を減少させる。その
後、両ファイバに化学的なエツチングを施して所定の直
径にし、両ファイバを並行に融着し、これを加熱・延伸
してファイバ形カプラを作る（特開昭６３−１０８３１
１）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前者に係る方法は、全く同一のファイバ
を作ることが困難であることから問題であった。

また、後者に係る方法？４、ファイバの一方を予め加熱
しながら引張り、ファイバの長手方向のセグメントの直
径を実質的に均一な直径寸法を持つように減少させる必
要があり、工程が増えるという欠点があった。

そこでこの発明は、少なくとも同一コア材を使用すれば
同一の屈折率分布形状を有する光ファイバを得ることが
できる点に着目し、分岐比の波長依存性の低減化を目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するため、この発明は２本以上のシング
ルモードファイバを融着・延伸して形成されるファイバ
形カプラにおいて、シングルモードファイバのそれぞれ
がほぼ同一の屈折率分布形状を有し、少なくとも外径が
異なるコアを備えていることを特徴とする。

また、母材から線引きして形成された複数の光ファイバ
を融着・延伸させ、分岐比の波長依存性が小さいファイ
バ形カプラを製造するコアイノく形カプラの製造方法に
おいて、ほぼ同一の屈折率分布形状を有し、それぞれの
コア径が異なる複数の光ファイバを融着・延伸すること
を特徴とする。

この場合、線引き径を変えることにより、同一母材から
線引きされた複数の光ファイバを融着・延伸してもよい
。

また、母材におけるコアとクラッドの外径比を変えるこ
とにより、同一コア材から同一径で線引きされた複数の
光ファイバを融着・延伸してもよい。

〔作用〕

この発明に係るファイバ形カプラは、以上のように構成
されているので、ファイバ形カプラを構成する複数の光
ファイバのコア径を変えることにより、伝播定数が変化
する。その為、分岐比に対する波長依存性が平坦化する
。

また、この発明に係るファイバ形カプラの製造方法は、
同一母材を使用し線引き径を変えて、あるいは同一コア
材をスス付けする際のコア・クラツド比を変えて製造す
ることから、屈折率分布形状を容易に同一とすることが
でき、コア径のみが異なる光ファイバを簡単に形成する
ことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例に係るファイバ形カプラ及び
その製造方法を添付図面に基づき説明する。なお、説明
において同一要素には同一符号を用い、重複する説明は
省略する。

この発明で重要なことは、ファイバ形カプラを構成する
シングルモードファイバが同一屈折率分布形状を有して
おり、少なくともコア径が異なっている点である。

第１図は、この実施例に係るファイバ形カプラ融着・延
伸前のファイバ形カプラを示す光軸方向からみた断面図
である。従来のファイバ形カプラとの差異は、それぞれ
のシングルモードファイバ３．４を構成するコアの外径
が異なっている点である。コア３ａとコア４ａは、クラ
ッド３ｂと４ｂの一部が融着して形成された共通りう・
ラドＢで覆われている。

ここで、２本のシングルモードファイツク３．４は同一
母材から線引きされているので、同一の屈折率分布形状
を有している。また、シングルモ−ドファイツク ラド３ｂの外径をｄ　１シングルモードフアイノく４に
係るコア４ａの外径をａ　１クラ・ラド４ｂの外径をｄ
　とすれば、ａ　はａ　より４％程度小さく構成されて
おり、ｄ２もｄｌより４％程度小さく構成されている。

次に、二の実施例に係るファイバ形カプラの製造方法を
説明する。このファイバ形カプラは、同一母材から線引
きされ、線引き径を変えることにより２本のシングルモ
ードファイバ３．４を形成し、これらを融着・延伸して
製造される。この場合、シングルモードファイバ３は、
１．３μｍ帯用Ｃ標準シングルモードファイバと同等の
伝送特性（カットオフ波長、ＭＦＤ等）が得られるよう
に母材を設計しておき、所望のクラ・ラド径（例えば、
７０μｍ）に直接線引きする。この場合、コア径は９μ
ｍ程度になる。次に、線引き径を４％程小さくしてシン
グルモードファイバ４を線引きする。この２本のシング
ルモードファイバをアセチレンバーナで加熱し、並行に
融着した後、一定張力で延伸してファイバ形カプラを作
成する。

この場合、線引き径を目標値より大きくしてシングルモ
ードファイバを線引きし、それをフッ酸等のエツチング
処理により目標値のクラッドにしてもよい。

第２図は、他の実施例に係るファイバ形カプラを示す光
軸方向からみた断面図である。前述した実施例との差異
は、それぞれのシングルモードファイバ３．５を構成す
るクラッドの外径が同一である点である。コア３ａとコ
ア５ａは、クラッド３ｂと５ｂの一部が融着して形成さ
れた共通りラッドＣで覆われている。

ここで、２本のシングルモードファイバ３．５は同一コ
ア材から線引きされているので、コア３ａとコア５ａは
同一の屈折率分布形状を有している。また、シングルモ
ードファイバ５に係るコア５ａの外径をａ　１クラツド
５ｂの外径をｄ３とすれば、同一径で線引きされている
ので、クラツド径ｄ　とクラツド径ｄ３はほぼ等しくな
っている。さらに、２本のシングルモードファイバ３．
５におけるコアとクラッドの外径比が異なるのでコア径
ａ３はコア径ａｔより小さく構成されている。

次に、この実施例に係るファイバ形カプラの製造方法を
説明する。このファイバ形カプラは、同一コア材から同
一径で線引きされる。但し、同一コア材をスス付けする
際にコアとクラッドの外径比を変えて作成された２種類
の母材を使用するので、コア径の異なる２本のシングル
モードファイバ３．５を作成することができる。これら
のシングルモードファイバ３．５を融着・延伸して、フ
ァイバ形カプラが製造される。

第４図は、第１図で示す実施例に係るファイバ形カプラ
の分岐比の波長依存性を示すものである。

同図によれば、波長１．０μｍ〜１．７５μｍに対し、
分岐比は５±２％と極めて分岐比の波長依存性が小さい
ことがわかる。また、過剰損失は１．０ｐｍ　〜１．８
μｍの範囲で０゜２ｄＢ以下になり低損失であった。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、この実施例ではコア径の差を４％程度にして
いるが、４％に限定されるものではない。１０％以下で
あれば実用上は効果的であるが、コア径の差が１０％を
越えると全く光が分岐さ′れなくなる。

また、製造時に光ファイバの構造パラメータを変えるこ
とにより、分岐比を所定の値に設定することができる。

さらに、光ファイバとして、石英系光ファイバが最低損
失を示す１．５５μｍ帯に零分散波長をシフトさせた分
散シフトファイバを使用することができる。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したように構成されているので、
少なくとも同一コア材を使用すれば同一の屈折率分布形
状を有する光ファイバを得ることができる点に着目し、
分岐比の波長依存性を低減することができる。

また、正確にコア径の異なる光ファイバを作製すること
ができるので、分岐比の波長依存性が減少し、再現性に
優れた信頼性の高いファイバ形カプラを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るファイバ形カプラ
を示す光軸方向からみた断面図、第２図は、この発明の
他の実施例に係るファイバ形カプラを示す光軸方向から
みた断面図、第３図は、第１図で示すファイバ形カプラ
に係る分岐比の波長依存性を示す図、第４図は、従来の
ファイバ形カプラに係る分岐比の波長依存性を示す図、
第５図は、従来技術に係るファイバ形カプラを説明する
為の説明図である。 １．２・・・光ファイバ ３．４．５・・・シングルモードファイバＡ１ Ｃ・・・共通りラ ド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２本以上のシングルモードファイバを融着・延伸し
   て形成されるファイバ形カプラにおいて、 前記シングルモードファイバのそれぞれが、ほぼ同一の
   屈折率分布形状を有し、少なくとも外径が異なるコアを
   備えていることを特徴とするファイバ形カプラ。 ２、母材から線引きして形成された複数の光ファイバを
   融着・延伸させ、分岐比の波長依存性が小さいファイバ
   形カプラを製造するファイバ形カプラの製造方法におい
   て、 ほぼ同一の屈折率分布形状を有し、それぞれのコア径が
   異なる複数の光ファイバを融着・延伸することを特徴と
   するファイバ形カプラの製造方法。 ３、線引き径を変えることにより、同一母材から線引き
   された複数の光ファイバを融着・延伸することを特徴と
   する請求項２記載のファイバ形カプラの製造方法。 ４、母材におけるコアとクラッドの外径比を変えること
   により、同一コア材から同一径で線引きされた複数の光
   ファイバを融着・延伸することを特徴とする請求項２記
   載のファイバ形カプラの製造方法。