JPH03160404A - 光ファイバカップラ製造装置 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、高度情報ネットワークシステムや光ＬＡＮ　
（構内情報通信網）等の光通信システム、光計ｒＩＩＪ
器、光センサ等において、複数本の光ファイバ同士の融
着・延伸により作製されて光信号の分岐や合分波に用い
られる光ファイバカップラの製造装置に関する。

く従来の技術〉 従来の光ファイバカップラ製造装置を、その模式図を表
わす第３図に基づいて説明する。

固定台１ａ，ｌｂには光ファイバ２ａ，２ｂが緊張した
状態で互いに平行に密着した状態で固定されている。光
ファイバ２ａ，２ｂ同士の対向部側部には移動装置３ａ
，３ｂを介して先端内径０．５＋ａの酸水素バーナー４
ａ，４ｂが対向して設けられ、酸水素バーナー４ａ，４
ｂは移動装５１３ａ，３ｂによって光ファイバ２ａ，２
ｂの長手方向に移動自在となっている。尚、図中５は伝
送損失を検査するための光源、６ａ，６ｂはその光検出
器、７は移動装置３ａ，３ｂ及び酸水素バーナー４ａ，
４ｂの作動を制御すると共に伝送損失の検査制御を行な
う制御装置である。

上記構成の光ファイバカップラ製造装置の作用を説明す
る。

先ず融着工程を説明する。固定台１ａ，　ｌｂに光ファ
イバ２ａ，２ｂを固定した状態で、酸水素バーナー４ａ
，４ｂとそれらの移動装置３ａ，３ｂを用い、制御装置
７で設定した適正のガス流量、バーナー位置、加熱時間
により光ファイバ２ａ，２ｂ同士を互いに融着して融着
部８とする。

次に融着部８を延伸する延伸工程を説明する。延伸は、
延伸用ステージにより固定台１ａ，１ｂを光ファイバ２
ａ，２ｂの長さ方向で融着部８を中心として両外側に移
動させることにより、加熱中の融着部８に張力を与えて
行なう。延伸工程では、光ファイバ２ａ，２ｂが軟化す
る程度に加熱し、しかも損失増の原因となる局所的な延
伸を防止するためには長い領域を均一に加熱する必要が
ある。従って、融着部の広い範囲を極力均一に延伸する
ためにバーナー加熱条件を融着とは変更し、更にバーナ
ー４ａ，４ｂを光ファイバ２ａ，２ｂの長手方向に振動
させながら融着部８を加熱する。

パーｆ−４ａ，４ｂを用いて光ファイバ２ａ，２ｂを融
着・延伸した場合、特性上は問題にならないような形状
のばらつきを抑えることが困難であり、延伸量で光ファ
イバカップラの結合特性を決定することは困難である。

従って、光ファイバカップラ作製時の結合特性のモニタ
ーは必要不可欠である。光出力検出は、融着・延伸時の
過剰損失のモニターのためにも必要不可欠であり、これ
はバーナー加熱による特性及び形状のばらつきを充分に
抑えきれないことがその要因となっている。

結合特性のモニターの作用を説明する。融着・延伸中は
、一本の光ファイバ２ａの一端に設けた光源５から光を
入力し、その光の出力強度を二本の光ファイバ２ａ，２
ｂの他端に設けた光検出器６ａ，６ｂでモニターし、過
剰損失は融着以前の光強度と比較することで、光結合度
は二つの光出力を比較することにより算出される。結合
の調整工程ではこの光結合度の値を参照しながら自動ま
たは手動で徐々に延伸を行ない所望の結合状態で延伸を
停止する。

以上のように、融着及び結合特性のモニターを行ないな
がらの延伸を行なって光ファイバカップラを製造する。

く発明が解決しようとする課題〉 従来の光ファイバカップラ製造装置では、光ファイバ２
ａ，２ｂ同士の融着をバーナー４ａ，４ｂによる加熱に
よって行なっているので、局所的に温度が上昇し易くこ
れが原因となって光ファイバ２ａ，２ｂに曲がりが生じ
、光ファイバカップラの過剰損失増加の原因となり易い
という欠点を有していた。溶融時の光ファイバ２ａ，２
ｂは温度分布と炎の勢いとに左右されて曲がりが生じ易
いため、これらを精密に制御する必要があった。更に、
バーナー４ａ，４ｂを用いている限り炎のゆれを完全に
抑えることは困難でこれが再現性低下の原因となってい
た。融着工程での損失増加が小さい場合には次工程で融
着部８の整形により伝送損失を回復させるといった手段
があるが、その整形によっても損失が回復しない場合は
光ファイバカップラの製造を中止せざるを得なかった。

また、従来の光ファイバカップラ製造装置では、融着部
８の延伸をバーナー４ａ，４ｂを長さ方向に振ることに
より広範囲に亘って行なっているため、融着部８全体に
曲率の安定したテーパを再現性良く作製することが困難
であった。更に、バーナー４ａ，４ｂを用いている限り
炎のゆれを完全に抑えることは困難で、バーナー４ａ，
４ｂを振ることは炎をゆらすことにもつながるため、テ
ーパ形状の再現性の低下につながり、これを避けること
はできなかった。また、生産性を考えた場合、光ファイ
バカツプラの生産量は全工程の中で延呻が最も時間を要
し生産性を低下させる要因となっていｔこ。これは、バ
ーナー４ａ，４ｂはテーパ部全体を同時に加熱延伸する
ことが困難で、バーナー４ａ，４ｂによる延伸は局所的
な延伸を徐々に繰り返し行なう必要があるためである。

この様なバーナー４ａ，４ｂによる延伸のいくつかの欠
点の解決法として、特開昭６１−１１３００８号にある
ように、ガラス管をバーナーで加熱し間接加熱によって
バーナーの炎の乱れの影響を抑える方法が提案されてい
る。しかしこの方法では温度を上げすぎるとガラス管自
体が軟化・溶融してしまうため、充分に温度が上げられ
ず時間も多くかけられない。従って、温度範囲を充分に
拡大できない等の欠点を有していた本発明は上記状況に
鑑みてなされたもので光ファイバカップラを能率的に、
高精度に、歩留り良＜、シかも安価に製造することがで
きる光ファイバカップラ製造装置を提供することを目的
とする。

く課題を解決するための手段・作用〉 上記目的を達成するための本発明の構成は複数本の光フ
ァイバ同士を加熱して該光ファイバ同士を融着・延伸す
ることで光ファイバカップラを製造する光ファイバカッ
プラ製造装置において、前記光ファイバを加熱する熱源
として小型電気炉を用いたことを特徴とし、小型電気炉
によって光ファイバの加熱を均一に行ない、融着・延伸
時の光ファイバの変形を無くす。

〈実　施　例〉 以下本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説明す
るが、以下に開示する一実施例は本発明の単なる例示に
過ぎず本発明の範囲を何等限定するものではない。

第１図には本発明の一実施例に係る光ファイバカップラ
製造装置の基本構成を表わす模式図・を示してある。尚
、第３図に示した従来の装置と同一部材には同一符号を
付して重複する説明は省略する。

光ファイバ２ｇ，２ｂが固定されている固定台１ａ，ｌ
ｂは延伸用ステージｌｌａ　，　ｌｌｂに支持され、固
定台１ａ，ｌｂは制御装置７からの指令により接近離反
動するようになっている。光ファイバ２ａ，２ｂ同士の
対向部下部には電気炉昇降用ステージ１２を介して小型
電気炉１３が支持され、小型電気炉１３は電気炉昇降用
ステージ１２の作動によって昇降動するようになってい
る。小型電気炉ｌ３は電源１４により通電され、電源１
４の作動指令及び電気炉昇降用ステージ１２の作動指令
は制御装置７から出力される。

小型電気炉１３は、内径０．５ｍ，長さ２．５師の白金
炉によって構成されている。ヒータとして白金炉を用い
ることにより、大気中で光ファイバ加工温度までの昇温
か可能となる。

即ち、白金ヒータは薄く均一にセラミック筒上にスパッ
タされているため、ヒータの断面積が小さくなり数０の
長さでも電気抵抗が大きくなり、光ファイバ加工温度ま
での昇温か容易となる。小型Ｍ気炉１３の上部には光フ
ァイバ２ａ，２ｂ同士の結合部が挿入できるように割り
込みが形成されている。

本装置による光ファイバカップラ作製手順ｐ−＝ｔｈｍ
．　　Ｉ　　ＨＨ　　ｒ、−　唄小’Ｊ　　Ａ　Ｑ　　
−ｈ　−，　　イ吾　のｈ創羊順を例として以下に示す
。この場合、モニターの光源５として波長ｌ．５５μｍ
のＬＤ光源を用いた。二本の光ファイバ２ｇ，２ｂは融
着する部分を中心に約４ｃｍの長さに被覆が除去され、
被覆除去部は緊張した状態で固定台１ａ，ｌｂ上に正確
に位置決めされるとともに、互いに平行に密着されて固
定される。小型電気炉１３は二本の光ファイバ２ａ，２
ｂに平行にそれらの下部に位置し、電気炉昇降用ステー
ジ１２により上方に移動して光ファイバ２ａ，２ｂが炉
の中心に位置するようにする。この電気炉の昇降温速度
は非常に早いので、加熱時間は正確に！！Ｉ御できる。

二本の光ファイバ２ａ，２ｂをこの小型電気炉１３によ
り周囲から均一に加熱し、互いに融着した。小型電気炉
１３の加熱温度及び加熱時間は制御装置７により予め決
められた値に制御される。

融着時の伝送損失の変化は光源５及び光検出器６ａ，６
ｂを用いて常時モニターされるが、この融着は原理的に
光ファイｚ｛２ａ，２ｂにあらゆる曲がりが生じに＜＜
、再現性に優れるため、融着時の伝送損失モニターは必
ずしも必要でない。これは、本装置では従来装置のバー
ナー加熱と異なり、小型電気炉１３により二本の光ファ
イバ２ａ，２ｂが均一に加熱されるためである。この結
果、本装置によれば、ファイバ固定を正確にすれば融着
時の損失増加は常に０．１ｄＢ以下に抑えることが可能
となる。

上述した手順により一部を互いに融着された二本の光フ
ァイバ２ａ，２ｂの融着部８の両端を固定した台１ａ，
ｌｂは、延伸用ステージｌｌａ，ｌｌｂにより光ファイ
バ２ａ，２ｂの長さ方向に同量移動し、加熱中の融着部
８を両側に引いて延伸を行なう。小型電気炉１３による
加熱は予め定めた融着時の温度よりも低い温度に設定し
、延伸速度は加熱温度より決定される値に制御する。光
ファイバカップラの光結合度は二本の光ファイバ２ａ，
２ｂの光伝送をモニターすることにより延伸中に常時算
出され、所望の結合状態で延伸を終了する。このように
作製した３　ｄＢカップラの１．５５μｍでの分岐比の
５０％からのずれは±２％以内、平均過剰損失の値は０
．０５ｄＢ以下であった。

本実施例では、融着部８の延伸加熱に小型電気炉１３を
使用したので、均一加熱領域が拡大し融着部８は同時に
均一に延伸される。

このため延伸速度は従来に比べ数倍の速さになり、延伸
時間の短縮により光ファイバカップラの生産性は従来に
比し大幅に向上した。

小型電気炉１３を用いた加熱による延伸の特徴はそれば
かりでなく、延伸により形成されるテーパの形状が格段
に安定した。従来のバーナーを用いた加熱による延伸で
はテーパの形状を正確にコントロールすることは不可能
であり、曲事変化が単調でなだらかにならず左右の対称
性が崩れる等の不均一性を再現性良く避けることは困難
であった。それに対し、本実施例の装置では１００％に
近い再．現性でなだらかな同形のテーパを作製すること
が可能であった。従って、本実施例では光ファイバカッ
プラの結合特性を光による直接のモニターにより決定し
延伸を終了したが、本装置によれば損失特性のばらつき
の範囲を許容範囲と考えれば、光によるモニターは不必
要となり、延伸量の制御により結合特性をコントロール
することが可能となる。これよると、従来装置に比し融
着時の再現性の向上に伴い、その許容範囲も大幅に少な
くすることができるためより実用的となる。

第２図に延伸形状の測定結果を示す。実締で示す（ａ）
が本実施例に於ける小型電気炉１３を用いた加熱により
作製した光ファイバカップラの延伸形状であり、点線で
示す（ｂ）が従来のヒータ加熱により作製した光ファイ
バカップラの延伸形状の一例である。（ａ）はテーパが
左右対称で曲率も単調でなめらかであるのに対し、（ｂ
ｌは局所的な曲率の変化が多く対称性も悪い。（ｂＪの
光ファイバカップラの特性は波長１．５５μｍでの光結
合度が４８％、過剰損失が０．１５ｄＢで、延伸形状の
乱れは特性に重大な影響は与えていないが、この乱れは
過剰損失、歩留まり等に影響を与えている。本実施例の
（ａ）の延伸形状＋，１このような形状乱れが存在しな
いばかりでなく、形状の再現性が良く形状ずれは殆ど生
じない。

本装置は、単純な単一モード光ファイバヵップラばかり
でなく、制御方法を変更するだけで、広帯域光ファイバ
カップラや偏波保持光ファイバカップラ等の多種の光フ
ァイバカップラの延伸への適応が可能である。また、本
実施例では融着・延伸の両方を小型電気炉１３を用いて
行なったが、融着のみをバーナーで行なうなど、従来の
方法を組合せた装置によっても多くのメリットを有する
。また、特願昭６２−２７８１７３号公報に示されたよ
うな多対の光ファイバカップラを一括で作製する場合は
小型電気炉１３による延伸は均一性が格段に向上するた
め特に有効である。

４ さらに、本装置を単なる光ファイバの延伸装置と考えた
場合、上記のようにテーパ形状を再現性良くコントロー
ルできるため、従来になく優れた装置であることは明か
である。

〈発明の効果〉 本発明の光ファイバカップラ製造装置によれば、光ファ
イバの加熱を小型電気炉で効率的に行なうことが可能と
なったため、融着・延伸の形状や特性再現性の格段の向
上、損失増加の安定した低減化、延伸時間の大幅な短縮
及び延伸量による結合特性の制御等が可能となり、光フ
ァイバカツプラの製造歩留り及び生産性が向上する。こ
の結果、本製造装置を用いることにより光ファイバカツ
プラの信頼性向上及び低価格化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光ファイバカップラ製
造装置の概略構造を示す模式図、第２図は延伸形状の測
定結果を表わすグラフ、第３図は従来の光ファイバカッ
プラ製造装置の概略構造を示す模式図である。 図面中、 ｌａ，ｌｂは固定台、 ２ａ，２ｂは光ファイバ、 ７は制御装置、 ８は融着部、 １１ａ，ｌｌｂは延伸用ステージ、 １２は電気炉昇降用ステージ、 １３は小型電気炉、 １４は電源である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数本の光ファイバ同士を加熱して該光ファイバ同士を
   融着・延伸することで光ファイバカップラを製造する光
   ファイバカップラ製造装置において、前記光ファイバを
   加熱する熱源として小型電気炉を用いたことを特徴とす
   る光ファイバカップラ製造装置。