JPH02242205A - ファイバ融着型光合分波器の製造方法及び製造装置 - 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】 概要 ファイバ融着型光合分波器の製造方法及び製造装置に関
し、 波長分離すべき光に対する消光比が高いファイバ融着型
光合分波器の製造方法及び装置の提供を目的とし、 並設された２本の光ファイバを部分的に加熱して融着部
を形成し、所定の波長の光に対して所定の分岐比になる
まで上記融着部を延伸するようにしたファイバ融着型光
合分波器の製造方法において、上記融着部の短径をａ、
長径をｂとするときにｂ　／　ａで定義されるアスペク
ト比を測定し、アスペクト比が設計値よりも小さい場合
には、延伸に際しての加熱温度を低くし、又は延伸速度
を大きくし、アスペクト比が設計値よりも大きい場合に
は、延伸に際しての加熱温度を高くし、又は延伸速度を
小さくするようにして構成する。

産業上の利用分野 本発明はファイバ融着型光合分波器の製造方法及び製造
装置に関する。

光ファイバを光伝送路として使用する光通信の分野にお
いて、単一伝送路光たりの伝送容量を増大するためには
、波長分割多重（ＷＤＭ）伝送方式が有効である。光合
分波器は、同方式において伝送された波長多重信号光を
それぞれの波長の信号光に分離するために使用される。

この光合分波器としては、レンズ及びフィルタ膜等の光
学要素を用いて構成される微小光学系型のもの、導波路
型のもの、並設された一対の光ファイバを融着・延伸し
てなるファイバ融着型のものが公知である。

これらのうちファイバ融着型光合波器は、光伝送路（光
ファイバ）との光学的な整合性が良好であること、低価
格化が可能であること等から近年特に注目されており、
その製造方法の最適化が模索されている。

従来の技術 従来、ファイバ融着型光合波器は、ファイバ融着型光カ
プラの分岐比が光の波長に従って変化することを利用し
て提供されていた。

第５図（ａ）は−膜内なファイバ融着型光カプラの構成
及び機能を説明するための図であり、同図Ｑ））は（ｂ
）　−（ｂ）線に沿った断面図である。このファイバ融
着型光カプラは、光入力部３１．３２と、融着・延伸部
３３と、光出力１３４．３５とから構成されている。融
着・延伸部３３においては、各党ファイバのコアに相当
する部分３３ａ、３３ｂの径が元のコア径よりも小さく
、又、これらの部分３３ａ、３３ｂが十分に接近してい
るので、融着・延伸部３３の長さ等に応じてモード結合
が生じ、所定の分岐比を得ることができるようになって
いる。すなわち、光入力部３１又は３２から光パワーが
Ｐｏの信号光を入射したときに、光出力部３４．３５か
らその光の波長に応じた所定の分岐比で光パワーＰ＋、
Ｐ２　の光信号が出力されるものである。なお、この光
カブラの分岐比は、Ｐ＋　／　（ｐ＋　　＋Ｐ２　）又
はＰ２　／　（ＰＩ　　＋Ｐ２　）で表される。

第６図はファイバ融着型光合分波器又は光カブラの従来
の製造装置を示す図であり、これにより従来の製造方法
を説明する。２本の光ファイバ４１．４２を微動台４３
．４４により保持し、互いに側面で密着するようにして
いる。微動台４３は、固定部４３ａと、光ファイバ４１
．４２を保持して固定部４３ａに対して図中左右方向に
移動可能な移動部４３ｂとから構成されており、微動台
４４も同様に固定部４４ａ及び移動部４４ｂから構成さ
れている。光ファイバ４１．４２のうちの一方、例えば
光ファイバ４２の一端には半導体レーザモジュール等の
光源４５が接続されている。又、光ファイバ４１．４２
の他端側にはそれぞれ光パワーメータ４６．４７が接続
されている。４８はバーナであり、微動台４３．４４に
より保持された部分の間にて光ファイバ４１．４２を部
分的に加熱する。バーナ４８により光ファイバ４１，４
２を加熱しながら微動台の移動部４３ｂ、４４ｂを微動
させていくと、光ファイバ４１．４２の側面同士が融着
されるとともに、融着部分及びその近傍が延伸され、融
着・延伸の度合に応じて光パワーメータ４６．４７によ
り測定される光強度が変化するので、所望の分岐比とな
るまで加熱及び延伸を行うことができる。

第７図は延伸にともなう分岐比の変化を示すグラフであ
る。当初０　（％）であった分岐比が延伸にともなって
単調に増大して１００　（％）となり、さらに延伸を続
けると分岐比は再び０　（％）まで減少し、以下これを
繰り返すものである。便宜上整数パラメータｍを設定し
、最初に分岐比が１００　（％）となる状態がｍ＝１、
次に分岐比が０（％）となる状態がｍ＝２、次に分岐比
が１００（％）となる状態がｍ＝３、・・・であるとす
る。第７図のグラフは波長が１．３μｍの光についての
ものであるが、ｍの値が異なると、分岐比の波長依存性
（波長特性）が異なる。このため、ファイバ融着型光カ
ブラをファイバ融着型光合分波器として提供する場合に
は、所望の波長特性となるようなｍの値を選択して、そ
の状態となるまで延伸を行うようにしている。

発明が解決しようとする課題 第８図は波長特性の一例を示すグラフであり、第７図に
右いてｍ＝３となるまで延伸を行い、融着・延伸部を固
化させたときの波長特性が示されている。波長が１．３
μｍにおける分岐比は１００　（％）であり、波長を変
化させるに従って分岐比が１００　（％）から０　（％
）まで連続的に変化している。この例では、例えば、分
岐比が１００（％）となる波長が１．３μｍの光と分岐
比が０（％）となる波長が１．５２μｍの光とを高い消
光比で分離することができる。しかしながら、般に、−
律にｍ＝３としても、分岐比が１００（％）となる波長
と０　（％）となる波長との間隔（分離波長）Δλが必
ずしも一定ではなく、所要の分離波長く例えば１．３μ
ｍと１．５５μｍ）間に対して消光比が劣化することが
あるという問題があった。すなわち、例えば波長が１．
３μｍの光と１．５５μｍの光とを高い消光比で分離す
るためには、第８図のようなグラフにおいて波長が１．
３μｍ、１゜５５μｍで分岐比が極大、極小となるよう
な特性が要求されるものである。

本発明はこのような技術的課題に鑑みて創作されたもの
で、波長分離すべき光に対する消光比が高いファイバ融
着型光合分波器の製造方法及び製造装置の提供を目的と
している。

課題を解決するための手段 ファイバ融着型光合分波器の分離波長は、第７図に示す
ｍパラメータの他に、融着・延伸部の形状にも依存して
変化することが知られている（“Ｆｕｓｅｄ　Ｃｏｕｐ
ｌｅｒ　ｏｆ　Ａｒｂｉｔｒａｒｙ　Ｃｒｏｓｓ　５ｅ
ｃｔｉｏｎｓＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ
、　ｖｏｌ、２１．　Ｎｏ、２３．　ｐ、１０７９及び
”０ｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒｓ　ｏｆ　Ａｒｂｉｔｒ
ａｒｙ　Ｃｒｏｓｓ　５ｅｃ−ｔｉｏｎｓ　　、　Ｊ、
　Ｏｐｔ、Ｓａｃ、　Ａｍ、　Ａ、、　ｖｏｌ、３．　
Ｎｏ、５゜ｐ、　６００　）。

そこで、本発明では、並設された２本の光ファイバを部
分的に加熱して融着部を形成し、所定の波長の光に対し
て所定の分岐比になるまで上記融着部を延伸するように
したファイバ融着型光合波器の製造方法において、上記
融着部の短径をａ１長径をｂとするときにｂ　／　ａで
定義されるアスペクト比を測定し、アスペクト比が設計
値よりも小さい場合には、延伸に際しての加熱温度を低
くし、又は延伸速度を大きくし、アスペクト比が設計値
よりも大きい場合には、延伸に際しての加熱温度を高く
し、又は延伸速度を小さくするようにしている。

第１図（ａ）、わ）は上記本発明方法の実施に直接使用
することができる製造装置の原理構成図である。

第１図（ａ）に示す装置は、並設された２本の光ファイ
バ１，２を部分的に加熱する加熱手段３と、該加熱手段
３により形成された融着部４を、所定波長の光に対して
所定の分岐比になるまで延伸する延伸手段５と、前記ア
スペクト比を測定するアスペクト比測定手段６と、アス
ペクト比が設計値よりも小さい場合には延伸に際しての
加熱温度を低くし、アスペクト比が設計値よりも大きい
場合には延伸に際しての加熱温度を高くする加熱温度制
御手段７とを具備して構成される。

第１図ら）に示す装置は、第１図（ａ）に示す装置にお
いて、加熱温度制御手段７に代えて、アスペクト比が設
計値よりも小さい場合には延伸速度を大きくし、アスペ
クト比が設計値よりも大きい場合には延伸速度を小さく
する延伸速度制御手段８を具備して構成される。

作　　　用 本発明方法において、延伸に際しての加熱温度を低くす
ると、表面張力により融着部の形状が円形に近くなろう
とする作用が抑制され、アスペクト比は大きくなる方向
に変化する。これと同様に、延伸速度を大きくしたとし
ても、アスペクト比は大きくなる方向に変化する。一方
、これとは逆に延伸に際しての加熱温度を高くし、また
は、延伸速度を小さくすると、表面張力により融着部の
断面の形状が円形に近づくようになるので、アスペクト
比が小さくなる方向に変化する。このため、延伸に際し
ての加熱温度及び延伸速度を最適に調整することによっ
て、アスペクト比を設計値に近づけることができ、所望
の分離波長を有するファイバ融着型光合波器を製造する
ことができる。この結果、波長分離すべき光に対する消
光比を高めることが可能になる。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例を示す製造装置の全体図である
。１１．１２は融着・延伸すべき光ファイバであり、こ
れらのうちの一方、例えば光ファイバ１２の一端側には
ＬＤ光源１３が、また、他端側にはそれぞれ光パワーメ
ータ１４．１５が接続されている。１６．１７は光ファ
イバ１１．１２を保持する微動台であり、それぞれ固定
部１６ａ、１７ａ及び移動Ｒ１６ｂ、１７ｂからなる。

１８１ｔＨ２−０２バーすでアリ、マスフローコントロ
ーラ１９．２０によりＨ２及び０２の流量を調整して、
加熱温度を変化させることができるようになっている。

２４．２２は非接触型の外径測定器であり、第３図に示
すように、融着・延伸部２４について直交方向の外径を
測定する。すなわち、外径測定器２１は融着・延伸部２
４の長径すを測定し、外径測定器２２は融着・延伸部２
４の短径ａを測定し、これらの測定結果に基づいてアス
ペクト比ｂ　／　ａを算出することができるようになっ
ている。

２３は加熱温度・延伸速度制御部（以下「制御部」とい
う。）であり、光パワーメータ１４，１５からの光強度
信号及び外径測定器２１．２２からの外径データに基づ
いて、加熱温度及び／又は延伸速度を制御する。加熱温
度を制御する場合にｆＬ制ｉ部２３はマスフローコント
ローラ１９゜２０の開度を制御し、延伸速度を制御する
場合には、制御部２３は微動台１６．１７の移動部１６
ｂ、１７ｂの移動速度を制御する。

この実施例では、微動台の移動部１６ｂ、１７ｂを同一
の方向に異なる速度で移動させることにより、延伸を行
うようにしている。すなわち、微動台１６の移動部１６
ｂを矢印六方向に速度Ｖ１で移動させ、微動台１７の移
動部１７ｂを矢印Ｂ方向に速度Ｖ２　　（Ｖｌ　　＜Ｖ
２　）で移動させるようにしている。このように移動部
１６ｂ、１７ｂを同一の方向に異なる速度で移動させる
ことによって、光ファイバ１１．１２の広範囲にわたる
加熱が可能になり、緩やかなテーパ率（ファイバ長手方
向のコア径の変化率〉にして過剰損失の増大を防止する
ことができる。

アスペクト比に応じて加熱温度を制御する場合について
説明する。先ず、加熱・延伸部の平均外径ρ（ρ＝（ａ
＋ｂ）’／２）が所望値になるように、送り込み速度Ｖ
、と引っ張り速度Ｖ２をセットし、加熱延伸を開始する
。この場合、平均外径ρは、延伸前の光ファイバの外径
をｄとすると、経験的に次のように表される。

ρ″＝　２　ｄ　（Ｖｌ　／Ｖ、　）　ｌ／２次に、外
径測定器２１．２２により測定された短径ａ及び長径す
からアスペクト比を算出し、アスペクト比゛が設計値よ
りも小さい場合には、マスフローコントローラ１９．２
０により加熱温度を低くし、アスペクト比が設計値より
も大きい場合ニハ、同じくマスフローコントローラ１９
．２０により加熱温度を高くする。そして、所望のカッ
プリング周期（例えばｍ＝３）になった時点で加熱延伸
を停止する。こうすることにより、設計したアスペクト
比の融着・延伸部を得ることができ、所望の分離波長の
ファイバ融着型光合波器が提供される。

この実施例では。モニタ光として波長１．３１μｍのＬ
Ｄ光源を用い、カップリング周期をｍ＝３とし、平均外
径ρ＝７μｍとし、アスペクト比ｂ／ａ＝１．１とする
ことによって、波長１．３１μｍにおける分岐比が１０
０　（％）であるときに分岐比が０　（％）となる波長
を１．５５μｍ±０．００５μｍの範囲にすることがで
きた。その結果、従来消光比が１５〜１８ｄＢ程度であ
ったのを２５ｄＢ以上に向上することができた。

なお、参考までに、アスペクト比ｂ　／　ａを変化させ
たときに、分岐比０　（％）を与える波長が変化するよ
うすを第４図に示す。図から明らかなように、アスペク
ト比ｂ　／　ａの設計値に応じである程度の自由度をも
って分離波長を設定し得るものである。

この実施例では、アスペクト比が設計値になるように加
熱温度を制御するようにしているが、加熱温度を一定に
して延伸速度比（Ｖｌ　／Ｖ２　）を制御するようにし
ても良いし、加熱温度及び延伸速度比の双方を制御する
ようにしても良い。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、分離波長をある程
度の自由度をもって設定し得るので、波長分離すべき光
に対する消光比を高めることが可能になるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の実施例を示すファイバ融着型光合分波
器の製造装置の全体図、 第３図は実施例における外径測定器の配置説明図、 第４図は分岐比Ｏ（％）を与える波長とアスペクト比と
の関係を示すグラフ、 第５図は一般的なファイバ融着型光カブラの構成を示す
図、 第６図は従来の製造方法を説明するための図、第７図は
分岐比と延伸量との関係を示すグラフ、第８図は波長特
性の一例を示すグラフである。 １．２．１１．１２・・・光ファイバ、３・・・加熱手
段、　　　４・・・融着部、５・・・延伸手段、 ６・・・アスペクト比測定手段、 ７・・・加熱温度制御手段、 １６．１７・・・微動台、 １９．２０・・・マスフローコントローラ、２１．２２
・・・外径測定器、 ２３・・・制御部。 今たルし０（％）と）之δ良に乙アスペクト化乙の関イ
ル（尽１グウフ 第４図 （Ｇ） （ｂ） 一帛か７なフｒイハ゛紀瑞竺光カフ°うの構へをホ丁圓
第５図 ｆ疋禾の米速１シ永つを尾明Ｔろためｎ図第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）並設された２本の光ファイバ（１、２）を部分的
   に加熱（３）して融着部（４）を形成し、所定の波長の
   光に対して所定の分岐比になるまで上記融着部（４）を
   延伸（５）するようにしたファイバ融着型光合分波器の
   製造方法において、 上記融着部（４）の短径をａ、長径をｂとするときにｂ
   ／ａで定義されるアスペクト比を測定（６）し、 アスペクト比が設計値よりも小さい場合には、延伸に際
   しての加熱温度を低くし、又は延伸速度を大きくし、 アスペクト比が設計値よりも大きい場合には、延伸に際
   しての加熱温度を高くし、又は延伸速度を小さくするよ
   うにしたことを特徴とするファイバ融着型光合分波器の
   製造方法。
2. （２）並設された２本の光ファイバ（１、２）を部分的
   に加熱する加熱手段（３）と、 該加熱により形成された融着部（４）を、所定波長の光
   に対して所定の分岐比になるまで延伸する延伸手段（５
   ）と、 請求項１に記載のアスペクト比を測定するアスペクト比
   測定手段（６）と、 アスペクト比が設計値よりも小さい場合には延伸に際し
   ての加熱温度を低くし、アスペクト比が設計値よりも大
   きい場合には延伸に際しての加熱温度を高くする加熱温
   度制御手段（７）とを具備して構成されることを特徴と
   するファイバ融着型光合分波器の製造装置。
3. （３）請求項２に記載の装置において、 加熱温度制御手段（７）に代えて、アスペクト比が設計
   値よりも小さい場合には延伸速度を大きくし、アスペク
   ト比が設計値よりも大きい場合には延伸速度を小さくす
   る延伸速度制御手段（８）を具備して構成されることを
   特徴とするファイバ融着型光合分波器の製造装置。