JPH0283505A - 光ファイバ・カプラおよびその製造方法 - 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】 本発明は光ファイバ・カプラ（ｆｉｂｅｒ　ｏｐｔｉｃ
ｃｏｕｐｌｅｒ）の製造方法に関する。

ある種のファイバ・オプティック・システムは、光フア
イバ中を伝播する光の少なくとも一部が１本以上の出力
ファイバに接続されるカブラを必要とする。この発明は
、このような光ファイバ・カプラ、特にこのような光フ
ァイバ・カプラの改良された製造方法に関するものであ
る。

複数のコアを有するデバイスにおいて、近接離間した２
本のコアの間で結合が起ることは知られている。結合効
率は、コア間隔が小さいほど大でありシングル・モード
・コアでは、コア直径が小さいほど大である。これらの
原則にもとづくカブラは低損失で、即ち約１ｄＢ以下の
過剰光損失で使用できる。

堅牢な光ファイバ・カプラを作成するための再現性のあ
る製造法が米国特許出願第２０４６０４号および第２２
３４２３号に開示されている。これらの出願に開示され
た方法によれば、それぞれコアとクラッドを有する適切
に作成された複数のガラスファイバが、ガラス製毛細管
の長手方向の孔内に配設され、それらのファイバはその
ガラス製毛細管の両端から突出される。ガラス管の中間
領域は加熱され、ファイバのまわりでコラップス（ｃｏ
ｌｌａｐｓｅ）されて、中まで密の中間領域を形成する
。コラップスされた中間領域の一部が延伸して、その直
径を小さくし、ファイバ・コア間の距離を短かくなされ
、これにより１本のファイバ内を伝播する光エネルギが
他のファイバに接続される。

その他の方法は、複数のファイバをツイストされそして
融着させる工程、または複数のファイバのクラッドを研
削またはエツチングで取り除き、モード・フィールドが
重なるようにしてファイバを接合する工程を使用する。

使用する工程に関係なく、現在知られているすべての商
用ファイバ・カプラは、光ファイバ・リードまたは「ピ
ッグティル」が両端から伸びており、カプラは標準コネ
クタもしくは融着添着（ｆｕｓｉｏｎ　５ｐｌｉｃｅｓ
）を用いてシステムに接続できる。

これらのビングチイルがからまってカプラを輸送するの
が面倒な場合がある。また、ビングチイルを現場で１本
１本他のファイバに接続する必要がある。この作業は、
カプラを使用する場合、コスＩ・のかなりの増加につな
がる。さらに、ビングチイルの長さによっては、１つの
ピッグティルに入射した光信号の偏光は、そのピッグテ
ィルからカプラそして出力ビングチイルへと光が伝播す
るにつれて維持できないこともありうる。入力信号の偏
光に対するこのような影響は、コネクタとピッグティル
が極端な温度変化を受けると大きくなる。

したがって、この発明の目的は先行技術の欠点を克服す
る方法を提供することである。他の目的は、接続用光フ
ァイバ・リード線を有しない光カブラの製造法を提供す
ることである。さらに他の目的は、接続用光ファイバ・
リード線を有しない光ファイバ・カプラを提供すること
である。またさらに他の目的は、容易に取扱うことも輸
送することもできる光カプラの製造法を提供することで
ある。さらに他の目的は、工場ではもとより現場でもフ
ァイバを容易に接続できる低コストでかつ能率的な光フ
ァイバ・カプラを提供することである。さらに他の目的
は、入射された入力信号の偏光を維持する光カプラの製
造法を提供することである。

この発明の方法によれば、予め定められた外径を有する
システム・光ファイバに接続するようになされた光カブ
ラが形成される。このカプラは細長いガラス体よりなり
、このガラス体は中実の中間領域とこの中間領域からそ
れぞれその体の第１および第２端まで延長した第１およ
び第２の端部分を有している。第１および第２の長手方
向の孔が、ガラス体の第１および第２の端からそれぞれ
前記中実の中間領域にいたるまで延長している。

これらの長手方向孔はそれぞれ複数の連続した円筒状孔
の複合体である断面形状を有している。それぞれコアと
クラッドを有する少なくとも２本のガラス製光ファイバ
がガラス体の中間領域内に延長し、そのガラス体の第１
および第２の端と中間領域との間で終端している。ガラ
ス体の中間領域は、ファイバと親密に接触している。中
間領域の中央部は中間領域の残りの部分よりも直径が小
さく、したがって、フ、アイバのコア同志は、中間領域
の中央部においては、残りの部分におけるよりも間隔が
接近している。ファイバの両端とガラス体の第１の端と
第２の端との間の孔のそれぞれの部分はウェルを形成し
ており、これらのウェルには、カプラに接続する時にシ
ステム・光ファイバを挿通ずることができる。

この発明の方法によれば、互いに反対側にある第１端部
および第２端部と、中間領域と、中を貫通して延長して
いる長手方向の孔を有するガラス製カブラプリフォーム
管を具備する。孔の断面形状は、予め定められた方位角
位置（ａｚ　ｉｍｕ　ｔｈａ　１ｌｏｃａｔｉｏｎｓ）
に複数の光ファイバを受入れるのに適している。少なく
とも２゛本のガラス製光ファイバが長手方向の孔の中心
部に配設されている。各ファイバの長さはその孔よりも
短かく、ファイバの端部は、中間領域と孔の端部との間
の部分に配置されている。このように形成された組立体
の中間領域が加熱されて、各ファイバの中心部のまわり
でコラップスされ、そしてその結果得られたカプラプリ
フォームの中心部が延伸されて予め定められた直径とな
され、これによりファイバの軸線方向の領域が互いにさ
らに接近される。

管の中心部コラップスは、管の加熱工程に先立って、管
の外側表面よりも孔の内の気圧を低くすることによって
容易に行うことができる。

ガラス製カプラプリフォーム管は、下記のようにして形
成することができる。細長い適切な形状の炭素部材がガ
ラス管の孔に挿入される。例えば、２本の光ファイバを
カプラの両端に接続しようという場合には、上記の炭素
部材は隣合せに並べた２本の炭素円筒からなっていても
よい、このようにして形成された組立体は、長手方向の
孔が脱気されているあいだに、ガラスの軟化点まで加熱
される。ガラス管が加熱されている間に、ガラス管は炭
素部材のまわりでコラップスする。ガラス管の孔の壁が
炭素部材の外形と同一になる。炭素部材が除去され、精
密なガラス管を形成し、このガラス管の長手方向の孔は
、除去された炭素部材と同一の断面形状を存している。

このようにして形成されたガラス管は、孔の断面形状を
維持しながら延伸されてその寸法を小さくされることが
望ましい、ガラス管が切断されてそれぞれ複数の円筒断
面を持つ精密な孔を有する複数の精密ガラスカブラプリ
フォームが形成される。上記複数の円筒断面はそれぞれ
カプラに接続しようとするファイバよりも直径がわずか
に大きい。

炭素部材には、少なくとも１つの長手方向の孔が貫通し
て形成されていることが望ましい。炭素部材は、こうし
て形成されたアセンブリを加熱しながら、酸素を含むガ
ラスを長手方向の孔に流すことによって取除くことがで
きる。

１回の加熱作業においてファイバのまわりでガラス管を
コラップスし、かつガラス管の中間領域を延伸すること
によって低損失カブラが作成されうるが、これらの工程
は別々に行う方が有利である。延伸作業のため加熱する
前に、ガラス管を冷やすことができれば、各工程をより
よく制御することができる。コラップスさ、れた中実の
中間領域の中心部が延伸され、それにより光ファイバの
延伸された部分が管のマトリンクスガラスの内に完全に
包まれた状態になる。この改善された気密性は、ファイ
バの延伸された部分が、カプラの光学的特性を悪い方向
に変更することになりうる要因である水やその他による
悪影響を受けるのを防ぐことができるため有利である。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

第１図および第３図を参照すると、長手方向の孔を有す
るガラス管１０が示されている。この管１０は、公知の
方法で形成されうる。高純度ガラス管の形成方法は、米
国特許第Ｒｅ、２８０２９号、第３８８４５５０号、第
４１２５３８８号、第４２８６９７８号および第４６２
９４８５号に教示されている。管１０の一端は、図示さ
れていない真空源に接続するようになっている管の球形
端が入るようになっている球状端面１１を有するガラス
真空接続管９に融着される。

管１０の軟化点温度は、この管に挿通ずる光ファイバの
軟化点よりも低くなければならない。この管の組成とし
ては、１〜２５＠量パーセントのＢ２０．をドープした
ＳＩＯ□および少なくとも０．１重量パーセントのフン
素をドープしたＳ１０□が適している。管のガラスはシ
リカからの屈折率低下Δが約０．３パーセントであるこ
とが好ましいので、シリカ糸管ガラスはＢ　ｔ　Ｏ３を
約８重量パーセントまたはフッ素を約０．９ｆｆＩ量パ
ーセントもしくはこれらのある組合せを含むことが望ま
しい。

真空接続管１０とは反対側の管１０の端部１８は、最初
は開いている。アセンブリ１９は、中空の細長い炭素部
材１３を孔１２の中へそれの開口端から挿通ずることに
よって形成される。この場合の炭素部材１３の形状やサ
イズは、最終的にできるカプラに接続されるファイバに
よって決まる。

例えば、もしカプラの両端が予め定めた直径の２本の光
ファイバを取付けられるようにする場合には、炭素部材
１３を２つの相接した円筒の形に形成する。これらの円
筒のサイズは、延伸などのこのあとに行われる処理を行
った後、上記の予め定めた直径を有する２本の光ファイ
バが細孔にぴたりと嵌合する寸法とする。最終的にでき
るカプラのファイバ挿入ウェルは、挿入するファイバよ
りも直径が少なくとも１〜２μｍ大きくなければならな
いことが認められた。管１０の端部１８は第１図に示す
ようにガラスを７容融して封止する。

部材１３は、黒鉛で形成されていることが望ましい２本
の炭素管１４．１５で形成されうる。ドリル穴あけによ
って管１４．１５中に形成されうる長手方向細孔１６．
１７は、それらの管を通して酸素を流すことにより、そ
の後の除去工程を容易に行うことができるようにする。

これらの管は第２図に示された態様で両端にピンを挿入
して止めることができる。穴２７．２９は炭素管の端部
近（で炭素管１４．１５を半径方向にドリル穴あけをし
て形成される。管１４．１５はそれぞれの穴２７．２９
の軸線を心合させて互いに固定された状態で、炭素ピン
２０がこれらの穴に挿通される。ピン２０の管１４また
は１５の表面から突出している部分は除去されうる。ド
リル・ビットを細孔１６．１７の端部を通して挿入して
ピン２０に穴２３．２５が形成される。管１４．１５の
反対側の端部も同様にピンで止めることができる。

第４図において矢印■で示されているように、封止した
端部１８とは反対側の管１０の端部は真空源に接続され
る。管１０の孔１２の内部は、炭素管１４．１５の全体
と同様に真空状態になされる。アセンブリ１９がヒータ
２２を通って矢印Ｔで表わした方向へ移動されると、ガ
ラス管が軟化し、炭素管１４．１５のまわりでコラップ
スし、複合体２１が形成される。管１０のコラップスは
、管の側壁の内外における真空により誘起された圧力差
によって促進される。ガラス管１０の内面は、第４図の
コラップスした部分２４によって示される炭素管１４．
１５の外面の形状と寸法と同しになる。これは第６図の
断面図に明瞭に示されており、この図ではガラス管ｌＯ
の内面は炭素管１４．１５の外面と精密に一致している
。管１０はガラス材料の軟化点まで加熱されたが、本製
造法のこの工程中は炭素管１４．１５が真空中に置かれ
るので、炭素管はもとのままの状態が保たれる。

第５図は炭素管１４．１５に完全に一致したガラス部材
１０’を示している。このようにして形成されたアセン
ブリが冷却された後に、表面３２における封止端が除去
される。このようにして、炭素管１４．１５の長手方向
細孔１６．１７はアセンブリの両端で開口する。矢印Ｏ
ｔによって示されているように、このようにして形成さ
れたアセンブリに対して、酸素もしくは酸素を含むガス
の供給源が公知の態様で接続される。酸化性ガスが長手
方向細孔１６．１７に流れている状態で、そのアセンブ
リは適切な炉の中でガラス部材１０′のガラスの軟化点
まで加熱される。炭素管１４．１５は酸化されてＣＯや
ＣＯ□が発生するが、これは炉から排出される。細孔１
６．１７がなければ、炭素材料の除去に大分時間がかか
る。炭素の焼尽工程終了後に残る長手方向細孔は炭素管
１４．１５のサイズと形状に正確に一致する。この細孔
は、ガラス管の軟化点以下の温度で行われる焼尽工程の
間にサイズや形状は変化しない。

コネクタに挿入されるべき光ファイバは直径が極めて小
さ（、例えば１２５μｍである。前述のように、管の孔
は１２５μｍのファイバを入れることができるように約
１２７μｍなくてはならない。直径１２７μｍの炭素棒
上で管ＩＯをコラップスしてこのような小さな孔を形成
することは不可能ではないとしても、実際的ではない。

そのような小径炭素棒に細孔１６．１７を設けることが
できないのは明らかである。したがって、好ましい方法
では、最後に必要な孔のサイズよりも直径が大きい炭素
管を使用する炭素焼尽工程を通じて得られた修正された
管が１回以上延伸されて、孔の直径が所要のサイズまで
縮少される。最初の延伸工程につづいて行われる各延伸
工程に先立ってガラス管にクランド材を加えるのが有利
である。

第７図は精密毛細管３０を形成するための修正された管
１０′を示す図である。この毛細管は、オーバクラッド
・ガラス層を形成するために融合固化（ｃｏｎｓｏ目ｄ
ａｔｉｏｎ）されるガラス・スート沈積用の出発部材と
して使用する場合には、マンドレルと呼ばれうる。米国
特許４４５３９６１号に記述されているように、マンド
レル３０は従来の延伸用炉で形成することができる。こ
の炉の中で、修正された管１０’の先端は細いファイバ
を線引きする時に加熱する温度よりも少し低い温度まで
炭素抵抗ヒータ３２によって加熱される。約１７００℃
から１９００℃までの範囲内の温度が硼珪酸ガラスおよ
び弗珪酸ガラスに適した温度である。管ｌＯ′の底部は
従来の延伸トラクタ（図示せず）によって係合され、そ
れによりマンドレル３０を適切な速度で矢印りの方向に
延伸させることができる。この延伸工程において、孔３
４はサイズが小さくなるが、形状は管１０’の孔２６に
一致している。

好ましい実施例では、２つ並んだ円筒状の孔の大きさが
、最終的に形成されるカプラと接続する複数のファイバ
３０よりも大きくなるように、マンドレル３０が延伸さ
れてそれの直径を縮少される。マンドレル３０は清浄に
されそして旋盤に取付けられて、第８図に示されている
ようにバーナ４０から出るガラスの粒子のＰ＆Ｎ　３８
を施される。

こうしてできた複合プリフォーム４２は融合固化工程に
徐々に挿入されて精密な管を形成するために融合固化さ
れる。オーバクランド・ガラスは、もとのガラス管１０
と同じ屈折率を有することが好ましい。被覆３８は管ｌ
Ｏと同じ屈折率を有していてもよいが、組成は異なって
いてもよい。しかし、これら２つのガラス領域の屈折率
は、オーバクラッドの組成をもとの毛細管１０の組成を
整合させることによって簡単に整合されうる。例えば、
管１０が弗珪酸ガラスで形成される場合は、被覆３８は
珪酸粒子で構成されることも可能であり、もとの管１０
の組成と同じ組成を有するガラス層を形成するため被ｒ
ｇ１３８の融合固化工程において十分な量の弗素含有ガ
スを使用することも可能である。こうして融合固化した
ガラス体は、その直径を縮少するため、第７図に関連し
て説明した方法で、再び延伸される。この最終延伸工程
が終ると、各円筒状孔の大きさは、その中へ挿入するフ
ァイバの直径よりもわずか数ミクロン大きいだけである
。

この精密管は、１回の延伸工程で、あるいは上記実施例
で記述したよりも多くの回数のオーバークラツデイング
と延伸を行うことによっても形成できることは明らかで
ある。

２つの隣接した孔を有する精密毛細管は、ガラス体の中
心に長手方向に延長したオーバサイズの孔をコア・ドリ
リングすることによっても形成されうる。それらの穴の
離間距離が小さい場合には、それらの穴の間の壁がエツ
チングによって除去されうる。このようにして得られた
管は孔の直径を小さくするため上述したように延伸され
うる。

上述した方法のうちの１つの方法によって形成された精
密管は、光ファイバ・カプラを形成するのに適した長さ
ｌに分’１４される。分割工程中に、カプラの端部にあ
る精密孔の部分を拡大して孔への光ファイバの挿入を容
易にすることができる。

空気のような流体が、周囲の気圧よりも孔の中の気圧を
高くするため、孔の中へ供給される。精密管の一部がガ
ラス材料の軟化点まで加熱されると、孔の中の流体は圧
力が高くなり、加熱した個所でガラスを排斥して膨張す
る。このようにして、管の孔の中に気泡が生じる。炎を
精密管に向けながら管を回転させるか、あるいは管の全
周を加熱するリング・バーナを使用することによって、
より均一で同軸状の気泡が形成されうる。この手順が、
距離ｌだけ離間した間隔で反復される。精密管は各気泡
のほぼ中心でそれの外表面に沿って刻み目をつけられ、
この刻み目で切断される。これにより各気泡対の間に１
つのカプラ用管が形成される。

カプラ用管は、長手方向の孔が両端でテーパ孔になった
精密管の一部でできている。

第９図は、上述したように形成したカプラ用管を示す、
管４４の長手方向に延長しているのが精密孔４６であり
、この精密孔はそれぞれテーパ孔５０．５１を通して管
端部４日、４９につながっている。精密孔４６は２つの
隣接した円筒状孔の形に精密に形成されており、円筒状
孔の直径は光ファイバの外径よりもほんのわずか大きい
。隣接した円筒状孔の直径は、そのような光ファイバの
直径よりも１〜２ミクロンだけ大きいことが望ましい。

短尺の２本の光ファイバ５２．５３の端部が、端部突き
合せ接続に適するように端面を形成するため、注意深く
切られる。従来それぞれ１つのコアとクラッドを存する
ファイバは、最終的にできるカプラが接続される光ファ
イバに整合するように選択される。ファイバは、後につ
づくカプラ形成工程においてシード（ｓｅｅｄ）を形成
しないように清浄にし、次に精密孔４６内で長手方向の
軸合せを行う。孔の内側にファイバを位置決めするため
に、他のファイバが使用されうる。ファイバ５２．５３
は、孔４６の残りの開口端が、システム光ファイバをフ
ァイバ５２．５３と良好な軸線方向の心合状態で受入れ
るのに十分なだけ長くなるようにするのに十分な長さだ
け孔４６よりも短がい。

ファイバ５２．５３を管４４に挿入することによって形
成されたアセンブリ５５は、次にティナーズ・クランプ
のような適切な取付具もしくはホルダ５６に装着される
。真空源に接続された管５８は、毛細管４４の端部の回
りに取付けることができる。この真空接続によればファ
イバが管の中で軸方向に動くことはない。

本発明の１つの実施例によれば、管４４の中間領域５９
が加熱され、ファイバ５２．５３の中央部分に対してコ
ラップスされる。したがって、中間領域５９は所定長の
ファイバ５２．５３よりも短かいことがわかる。次に、
中間領域５９の中央部分が、予め定められたタイプの結
合を行うのに十分な距離に沿ってファイバ・コアを互い
に接近させるために、加熱されかつ延伸される。これは
、酸素・水素バーナ、ガス・酸素等の熱源６０によって
最初に中間領域５９をガラス管４４の軟化点まで加熱す
ることによって達成される。バーナ６０は、真空［Ｖに
向けて矢印６０の方向に動かして中間領域５９を加熱し
てもよく、あるいはバーナを中間領域５９の中央に位置
させて止めておいてもよい。管コラッブス工程において
、管４４の両端４８．４９に対して真空源を加えること
を選択できる。この場合、バーナの移動方向はどちらで
もよい。中間領域５９に熱源６０をあてると、管４４の
材料は中間領域５９でファイバ５２．５３の中央部のあ
たりでコラップスが起り（第１０図参照）、中まで密な
中間領域６３を存するカプラプリフォームが形成される
。コラップスを経た中間領域は空気線、気泡、その他が
存在しないことが好ましい。

カプラプリフォーム６２がホルダ５６から取外され、第
１１図の部材６６．６７で示した精密ガラス加工旋盤に
取付けられる。第１０図の中まで密な中間領域６３を、
その中央部分が軟化点になるまで、バーナ７０の炎に当
てる。コラップスされた中間領域の中央部分だけを延伸
することによって、ファイバの結合領域が毛細管のマト
リックス・ガラスの中に埋込まれ、かつファイバ５２．
５３の延伸されていない部分のまわりの孔がシステム光
ファイバを受入れるのに十分な大きさになる。炎を取除
き、中間領域６３の軟化した部分がガラス加工旋盤の動
作によって延伸されて第１１図の領域７２に示すように
その直径が小さくなる。

細く延伸した領域７２の直径は、様々なファイバや作業
上のパラメータの関数である。領域７２の延伸縮少直径
の中間６１域６３の開始時直径に対する比（断面減少比
）は、製作される特定デバイスの光学的特性によって決
まる。このような断面減少比は、ファイバ間で分れた信
号の比、管とファイバ・クラッドの間の屈折率の差、フ
ァイバ・クラッドの外径、ファイバ・コアの直径、信号
操作波長、カットオフ波長、許容過剰光を１失、その他
の関数であることはよく知られている。断面減少比の望
ましい範囲は、約１／２〜ｌ／２０である。

しかし、この範囲外の断面減少比を有するカプラも製作
できる。

第１１図に示したように、カブラプリフォームのガラス
加工旋盤部材６７に把持されている部分が、延伸領域７
２を得るため矢印７４の方向へ移動する間、カプラプリ
フォームの旋盤部材６６に把持されている部分は静止し
ている。実際上は、このような引張りないしは延伸に要
する時間は約１／２秒である。代替しうるいくつかの延
伸技術には、旋盤部材６７が移動するのと同じ方向へ向
かう、あるいは部材６７の移動するのと反対の方向へ向
かう動きが含まれている。

もし中間領域５９の延伸部分を、その周囲を均一に加熱
するリング・バーナで加熱すれば、カブラプリフォーム
を回転する必要はない。延伸法は、この点を除けば、あ
とは同じである。リング・バーナを使用する実施例では
、ファイバ５２．５３に管４４をコラップスする工程と
延伸領域７２を形成する工程を同じ装置で行うことがで
きる。コラップスと延伸作業を同じ装置で行う場合は、
管４４を延伸工程のために再加熱する前に冷ますことが
望ましい、上記の２つの工程を一時的に分けることによ
って、より良い工程管理ができる。したがって良い再現
性が得られる。さらに、管のコラップスまたは（および
）延伸作業において管４４をいかなる方向にも配向でき
る。

延伸が終了すると、精密孔の開口端部７７．７８にシス
テム・光ファイバを挿入することが可能である。第１１
図は、ファイバ８０が、孔端部７８の下の方の部分にお
いて、ファイバ５３の延伸されていない端部の隣接端面
と突合せ接続されている状態を示す、２本のシステム・
光ファイバをカプラ８２の両端に挿入すると、カプラの
一端内の１本のファイバ内で伝播する光パワーは、反対
側の１木ないし２本のファイバに結合される。カプラと
して使用する時には、システム・ファイバを孔端部７７
．７８に挿入した後、ｉ１１常、接着剤をテーパ孔に施
す。

カプラは、堅牢させ増すために、図示しないパッケージ
化処理を行うことができる。例えば、ステンレスの管を
延伸された領域７２を覆うようにカプラの少なくとも中
央部分に接着できる。ステンレス管は、紫外線がカプラ
の側壁を通ってファイバをカプラに固定するために使用
する接着剤にとどくように、孔端部７７．７８から先を
覆って延長しないことが望ましい。

上述した実施例によれば、コラップスと延伸の工程を分
けて実施する。これら２つの工程を分けることは有利で
ある。その理由は、延伸作業のために管を加熱する前に
管を冷ますことができれば、各工程をよりよく管理する
ことができるからである。中空でない、コラップスされ
た中間領域の中央部分を延伸できるので、光ファイバの
延伸された部分が、管のマトリックス・ガラスの中に完
全に包み込まれたままになる。この向上した密閉性は、
ファイバの延伸された部分が水等のカプラの光学特性を
悪化させるものの影響を受けるのを防ぐので有利である
。

管の中間領域をファイバにコラップスする工程と、中間
領域の中央部分を延伸する工程とを、１回の加熱作業で
行う変形実施例によっても低損失カプラを作ることがで
きる。この変形例によれば、ファイバを精密管に挿入し
、こうして出来たアセンブリを前述の精密ガラス加工旋
盤に取付ける。

炎を、材料の軟化点に達するまで、中間領域の小さな部
分に当て、加熱した個所を延伸する。

この実施例の欠点には、密閉性が低下することと、製造
における再現性に悪影響がある、すなわち、予め定めた
長さに延伸しても必ず所要の結合特性が得られないこと
がある。しかし、この実施例には他の方法に優るいくつ
かの利点もある。この方法は、真空を用いないで実施で
き、かつ独立した管コラノプス工程が不要なので簡単で
ある。

ある種の結合を達成するために毛細管に対して行う延伸
の量は、コラップスしたカブラプリフォームの孔端部７
７．７８に一時使用の光ファイバ・ピッグティルを挿入
することによって、まず決定する。延伸作業中に、光エ
ネルギーを１本の入力ファイバに入射し、出力パワーを
モニタする。

この目的を達成するために、ファイバ・ピッグティルの
うちの１本を光源と軸合せし、デバイスの他端の２本の
ピッグティルを光検出器に結合する。

グイナミソク出力パワーの比を旋盤部材６７がすンプル
を引張るのをストップさせるための断続手段として使用
することができる。予め定めた結合特性を達成するため
の適切な延伸距離が決まったら、上記の予め定めた特性
を有するように引続いて作られるカブラの製ＪΔ中に、
旋盤部材６７を上記の適切な延伸距離だけ移動するよう
装置をプログラムする。

米国特許第４３９２７１２号および第 ４７２６６４３号、英国特許出願第ＧＢ２１８３８６６
Ａ号、国際出願公報第ＷＯ３４１０４８２２号に示され
ている光デバイスの製造工程を制御するため出力１８号
をモニタすることがこれまでｊテわれて来た。さらに、
自動的にこのようなモニタおよび制御機能を操作するフ
ィードバック・システムにコンピュータが使用されるこ
とも多い。これらの機能を使用するために適切にプログ
ラムされたＰＤＰＩＩ−７３マイクロコンピユータを用
いることもできる。ある特性のタイプのカブラの製造に
使用されたタイミング・シーケンスを運転時にコンピュ
ータが再呼出しをする独立した複数コマンド・ファイル
にエントリすることができる。再現性をもってカブラを
製造するための各カブラプリフォームに対して特定カブ
ラをつくるために必要なコラップスと延伸の工程をコン
ピュータに連続して実行させることができる。カブラの
再現性を確保するためコンピュータが制御できる工程パ
ラメータは、加熱時間、加熱温度、ガスの流量、旋盤部
材がカプラプリフォームを引張って延伸する速度である
。再現性は、旋盤部材６７を動かすモーフ装置の分解能
の関数でもある。

上述の説明は、１対の光ファイバからつくられるカブラ
に関するものであったが、本発明が２本以上のファイバ
からつくられるカブラについても適用できることも明ら
かである。

下記の特定の例では、多孔性の円筒形プリフォームを形
成するため珪酸の粒子を、マンドレルに付着させて形成
した毛細管を使用している。１重Ｍパーセントの弗素を
添加したＳ　ｉ　Ｏ！の管状ガラス体を形成するため、
ヘリウム、塩素および十分な量の５ｉＦ＝の雰囲気中で
、マンドレルを取外し、多孔性のプリフォームを固めた
。真空接続管をガラス管の一端に融着した。

２本の外径６．５鰭の黒鉛に直径２龍の軸方向の孔を明
けた。こうして出来た２本の黒鉛管は、その両端でビン
止めして一体化し、毛細管の真空接続管とは反対側の残
りの端部に挿入した。次に、この残りの端部を溶融して
封止した。真空接続管は真空源に接続し、こうして出来
たアセンブリを炭素抵抗型アストロ炉の中へ上から約１
０龍／分の速度で挿入した。アセンブリは封止端を先に
して挿入した。アセンブリを約１７６０℃に加熱しなが
ら、ガラス管を炭素管の周囲にコラップスした。

ガラス管の全長が炭素管の周囲にコラップスした後、こ
うして出来た複合体を冷却し、封止端部をダイヤモンド
のこで切断した。酸素を炭素管の中心孔を通して送り込
みながら、上記複合体を１２５０℃に保たれた炉の中へ
上方からｌｓｍ／分の速度で挿入した。この工程によっ
て炭素管は酸化され、その結果大きな孔が形成される。

精密ガラス管は出発炭素管と全く同一の形状とサイズを
有する。すなわち２つの相接した円筒状の孔を合せた形
状の孔を有する。

この管状ガラス体は、２つ並んだ円筒状の孔の１１′Ｔ
）径を約１．５ｍ−にするため管状ガラス体を外径が約
６．０箇−になるように延伸した。こうして出来たマン
ドレルを約３６鰭の所要の外径を得るため０．９重Ｍパ
ーセントの弗素を添加したＳｉＯ□層によって被覆した
。このガラスのオーバコーティングは、最初のガラス毛
細管を形成した時に用いたのと同じ粒子蒸着／融合固化
工程によって何着させる。２本並んだ円筒状孔のそれぞ
れの直径を約１２７μｍに縮少するためにこのオーバコ
ーティングした管状ガラス体を、約２，８１の外径まで
延伸した。

こうして出来た毛細管の一端を空気圧源に接続した。こ
の管を回転しながら、５．１ｃｍ間隔で炎を当てた。炎
で軟化した管の各領域に気泡ができる。

両端にテーパ状の孔をもつ複数の精密孔毛細管をつくる
ため管には各気泡の中心部に刻み目をつけ、刻み目のと
ころで切断した。これらのカプラはそれぞれ外径が約２
．８１ｍ、長さが５．１ａｎであり、ひとつが約１２７
μｍの外径を有する２つの相接した孔の形をしている精
密な長手方向孔を有している。

１２５μｍの外径を有する２本のシングル・モード光フ
ァイバをそれぞれ約２．５（Ｊの長さに切断した。複数
本のファイバをピンセットでつかみ、沸謄したアンモニ
ア溶液に浸し、さらに精密管の孔の中へ挿入した。もう
１本の光ファイバを使って管に入ったファイバの芯出し
を行った。こうして形成したアセンブリをティナーズ・
クランプに取付けた。このクランプは、カプラアセンブ
リを取付けた時、中間領域５９と端面４９が露出するよ
うに、クランピング領域の中央部分と一端を切り落して
変形したものである。真空源に接続した管を、長手方向
孔４６の空気を排除するため毛細管の露出端に接続した
。

次に、管４４の中間領域５９を酸素・水素バーナで弗珪
酸ガラスの軟化点まで加熱した。こうすることによって
、ガラスはファイバの周囲にコラップスし始めた。管の
材料がファイバの中央部分の周囲に長さ約１．０（Ｊに
わたってコラップスするように、炎を中間領域の一端に
当て、次に真空源の方向へ向って中間領域をトラバース
する。この技術によって、空気線も気泡も含まない、中
空ではない中間領域が形成される。

このようにして形成したアセンブリを改造されたティナ
ーズ・クランプから取外し、精密ガラス加工旋盤に取付
けた。旋盤はコンピュータ制御の延伸機構を有するヒー
スウェイ・ガラス加工旋盤であった。酸素・水素ガス・
バーナの炎を、材料の軟化点に達するまで中空でない中
間領域の中央部に当てた。軟化点に達した時、コンピュ
ータ制御延伸装置が加熱した個所を約０．５秒間陥で延
伸した。延伸された個所の直径は約０．７ｍｍであった
。

上述した工程によって、さまざまなタイプのカプラ、例
えばＷＤＭカプラ、１３００ｎｍの３ｄＢカプラ、８５
０ｎｍの３ｄＢカプラを製作した。

結合特性および損失は、精密孔の開口端のウェルに接続
用ファイバ・ビングチイルを接着することによりカプラ
をテスト装置に接続して測定した。

測定された損失には、ファイバ・ピッグティルとファイ
バとの接続による損失が含まれた。全挿入損失（接続損
失を含む）は通常約１．２ｄＢであり、最小損失は０．
３４ｄＢであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は長手方向孔に配設した炭素部材を有するガラス
管の断面図、第２図は２本のピンで一体化した炭素管の
端部の断面図、第３図は第１図の線３−３についての断
面図、第４図は本発明のコラソブス工程を示す断面図、
第５図は炭素管の除去法を示す断面図、第６図は炭素管
を除去する前の第５図の、％１１６−６に沿つてみた断
面図、第７図は第５図の工程でできるデバイスから棒状
のマンドレルを延伸する方法を示す概略図、第８図はマ
ンドレルにクラッドを施す方法を示す図、第９図は光フ
ァイバが挿入されたガラス管の中間領域のコラップス法
を示す断面図、第１０Ｕ！Ｊはファイバの周囲にガラス
をコラップスして形成した中空でない中間領域を示す断
面図、第】】図はファイバ・カプラを形成するため第９
図のプリフォームのコラ、ブスした中間領域の延伸法を
示す断面図である。 図面において、１０はガラス管、１４．１５は炭素管、
１６．１７は細孔、２２はヒータ、２４はコラップスし
た部分、３０はマンドレル、３８はガラス・クラッド、
４０はバーナ、４２は複合プリフォーム、４４はカプラ
用管、５０．５１はテーパ孔、５２．５３は光ファイバ
、５９は中間領域、６０はバーナ、６２はカプラプリフ
ォーム、６３は中間領域、７０はバーナ、８０はファイ
バ、８２はカブうである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバ・カプラの製造法において、互いに反対
   側にある第１および第２端部と、中間領域と、予め定め
   た方向位置に複数の光ファイバを挿入するのに適した断
   面形状の、長手方向に延長した孔を有するガラスのカプ
   ラ・プリフオーム管を準備し、 上記の長手方向孔内に少なくとも２本のガラスの光ファ
   イバを配設し、この場合、上記のファイバの端部を上記
   孔の上記中間領域と上記孔の両端部との間の部分に位置
   させ、 上記管の上記中間領域を上記ファイバの中央部分の周囲
   にコラップスさせるためこの中間領域を加熱し、 上記中間領域の中央部分の直径を縮少するために、中央
   部分を延伸することよりなる光ファイバ・カプラの製造
   法。 ２、上記ガラス管を準備する工程は、断面形状が複数の
   相接する円筒形孔に近い長手方向孔を有するガラス管を
   準備することからなる請求項１の方法。 ３、上記ガラス管を準備する工程は、ガラス棒を準備す
   ることと、複数の隣合う孔のコア・ドリリングからなる
   請求項２の方法。 ４、上記コア・ドリリングの工程は、それぞれ２つの隣
   接した孔が薄い壁で隔てられている複数の孔をコア・ド
   リリングすることからなり、かつさらに上記の薄い隔壁
   を除去する工程を含む請求項３の方法。 ５、上記ガラス管を準備する工程は、孔が貫通している
   ガラス管を準備し、炭素棒を上記ガラス管に挿入し、上
   記管を脱気し、上記管を上記炭素棒にコラップスさせる
   ため上記管を加熱し、上記炭素棒を除去し、それによっ
   て上記管内に複数の相接する孔のような形状をした精密
   孔を形成し、この孔の断面サイズを縮少するため上記ガ
   ラス管を延伸することからなる請求項２の方法。 ６、上記炭素棒を上記ガラス管に挿入する前に、これら
   の炭素棒の端部を一体に固定する工程をさらに含む請求
   項５の方法。 ７、それぞれの上記炭素棒に軸方向孔を形成する工程を
   さらに含む請求項５の方法。 ８、請求項２の方法において、ガラス管を準備する工程
   は、孔が貫通しているガラス管を準備し、炭素棒を上記
   ガラス管に挿入し、上記管から空気を排除し、上記管を
   上記炭素棒にコラップスさせるため上記管を加熱し、上
   記炭素棒を除去し、それによって上記管内に複数の相接
   する孔のような形状をした精密孔を形成し、この孔の断
   面サイズを縮少するため上記ガラス管を延伸し、この延
   伸したガラス管にガラス層をコーティングし、その後こ
   うしてコーティングされた管を、その孔の断面寸法をさ
   らに縮少するために、延伸することからなる請求項２の
   方法。 ９、上記光ファイバを上記長手方向孔内に配設する前に
   、これらの光ファイバのコーティングされてない部分を
   清浄化する工程をさらに含む請求項１の方法。 １０、上記加熱工程は、上記管の中央部分を上記ファイ
   バの周囲にコラップスさせるため、上記管の中央部分を
   その材料の少なくとも軟化点まで加熱し、そうすること
   によって中空でない中間領域を形成し、その後上記中空
   でない中間領域の少なくとも一部分を、上記ガラス・フ
   ァイバと上記管の材料の少なくとも軟化点まで加熱し、
   上記中間領域の少なくとも一部分を延伸することからな
   る請求項１の方法。 １１、上記管の中央部分をコラップスするために加熱す
   る工程の前に、上記孔の外表面におけるよりもこの孔の
   内部の気圧を低くする工程を、さらに含む請求項１の方
   法。 １２、上記管の中央部分をコラップスするために、この
   管を加熱する工程の前に、上記孔から空気を排除する工
   程を、さらに含む請求項１１の方法。 １３、上記加熱工程は、上記中間領域の一端を上記管の
   材料の軟化点まで加熱し、上記管の長手軸と平行な方向
   に上記熱源をトラバースし中空でない中間領域を形成す
   ることからなる請求項１の方法。 １４、予め定めた複数のシステム光ファイバに接続する
   ようになった光ファイバ・カプラにおいて、中空でない
   中間領域と、この中間領域からそれぞれ本体の第１およ
   び第２端へ延長している互いに反対側にある第１および
   第２端部とを有する細長いガラス本体と、 それぞれ上記本体の上記第１および第２端まで延長して
   おり、複数の隣接する円筒状の孔を合せた断面形状を有
   する第１および第２の長手方向孔と、 それぞれコアとクラッドを有し、上記本体の上記中間領
   域を通り、この中間領域と上記第１端および第２端との
   間で終っており、上記中間領域と密に接している少なく
   とも２本のガラス光ファイバと、 上記中間領域の残りの部分よりも直径が小さく、したが
   って、上記ファイバのコアが上記中間領域の残りの部分
   におけるよりもその中央部分においてより接近して隔て
   られる、上記ファイバの端部と上記本体の第１端および
   第２端との間の部分が上記システム・ファイバを上記結
   合管に接続することができるウェルを形成するような上
   記中間領域の中央部分からなる光ファイバ・カプラ。