JPH03182704A - 受動光部品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】 本発明は塩素をドープされた領域を有した受動光部品に
関し、さらに詳細には、光ファイバまたは通路を具備し
ており、塩素をドープされた領域が光通路の伝播定数の
差の少なくとも部分的な原因となるファイバオプティッ
クカプラ（ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃ　ｃｏｕｐｌｅｒ）に
関する。

受動光装置における近接離間された２つのコアまたは光
通路間には結合が生じ得る。このような装置は溶融ファ
イバ、オーバークラッド溶融ファイバ、プラナ−装置等
の形態で存在している。溶融ファイバ装置は米国特許第
４７９８４３６号および第４８２２１２６号に開示され
ており、またジャーナル・オブ・オプティカル・コミュ
ニケーションズ、第２巻、第３号、１０５〜１０９ペー
ジにおけるパリオウガ（Ｐａｒｒｉａｕｘ　ｅｔ　ａｌ
）の「多重化のためのシングルモード光ファイバ間の波
長選択分布結合」という刊行物にも開示されている。オ
ーバークラッドファイバオプティックカプラはヨーロッ
パ公開特許出願第０３０２７４５号および本願と関連す
る米国特許出願に開示されている。プレーナ受動装置の
例は米国特許第３９５７３４１号および第４７６５７０
２号に見られる。

屈折率の異なる領域を有する受動装置についての説明で
は、屈折率がｎ、およびｎ、の２つの材料間の相対屈折
率差△、−１は下記のように定義される。

△ａ　−ｂ　＝（ｎ２２　−ｎｂ”）／２ｎ、”　　　
　（１）表現を簡単にするために、Δはパーセントで、
すなわち△の百倍で表わされることが多い。

アクロマチック性（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ）、狭
帯域波長分割多重化等のような多様なスペクトル結合特
性を呈示するカブラが伝播定数の異なる光通路または光
ファイバで作成され得る。上述した特許および刊行物は
、コアおよび／またはクラッド部分に異なる断面領域ま
たは異なる屈折率分布を与えることによってΔβ、すな
わち伝播定数の差を２つの光通路に与えることができる
ことを教示している。

上述した結合効果のうちのあるものは、若干異なる屈折
率を有するファイバを用いることによって実現され得る
。このクラッド屈折率差はファイバ間のΔβを得るため
に用いられる唯一の作用であるか、あるいは伝播定数を
変化させる他の１以上の作用と組合せて利用され得る。

この屈折率差はΔ０１．で特徴づけられ得るものであり
、このΔ１，４．の値は、一方のファイバのクラッド屈
折率ｎ２と他方のファイバのクラッド屈折率ｎ２′を式
（１）のｎ、およびｎ、に代入してΔについて解くこと
によって得ることができる。前記関連米国特許出願に開
示されているアクロマチックオーバークラッドカブラ（
ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ　ｏｖｅｒｃｌａｄ　ｃｏｕｐｌ
ｅｒ）は、所望のΔβ値を得るためには、０．０３％の
ような非常に小さいへ〇、□値を必要とする。従来は、
基材ガラスとしてシリカを使用しかつその基材ガラス屈
折率を低くするためにフッ素またはＢ、０．を使用する
かあるいは屈折率を高くするためにＧｅｍ、、Ｐ、０６
等を用いるのが通常であった。Ｂ、０．、フッ素、Ｇｅ
ｍ、等のようなドーパントは屈折率に比較的大きな影響
を及ぼすから、所望のΔβ値を得るために比較的小さい
値のΔ０１．が必要とされる場合には、そのようなドー
パントを用いることは困難であった。従って、このよう
な小さいΔ０１．値を与えるのに十分なだけ基材ガラス
の屈折率を変化させるのに必要な精密に制御された少な
い量だけこのようなドーパントを送ることは困難である
。

本発明のひとつの目的は光装置のある領域の屈折率を修
正する簡単で正確な方法を提供することである。他の目
的は、屈折率に対する影響が極めて少ないドーパントを
含有した基材ガラスで少なくとも１つの領域が形成され
ている受動光装置を提供することである。さらに他の目
的は光通路の伝播定数を変化させる機構のモードフィー
ルド直径に対する影響が無視し得る程度である光装置を
提供することである。さらに他の目的は、接続ピグテー
ルを低挿入損失でシステムファイバに接続し得るシング
ルモード・ファイバオプティックカプラを提供すること
である。さらに他の目的は、結合されるパワーの変化が
広い波長帯域にわたって非常に小さいことを特徴とする
シングルモード・アクロマチックファイバオプティック
カプラ（ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ　ａｃｈｒｏｍａｔｉ
ｃ　ｆｉｂｅｒ　ｏｐｔｉｃ　ｃｏｕｐｌｅｒ）を提供
することである。

広い意味では、透明材料よりなる隣接領域を有する受動
光部品に関する。このような部品は溶融ファイバ、オー
バークラッド溶融ファイバ、ブレーナ装置等の形で存在
している。その部品の少なくとも１つの領域は光学的性
能を変更するのに十分な量の塩素を含んでいる。それら
の隣接領域は、それぞれ１つの光伝播領域と、その光伝
播領域の屈折率より低い屈折率を有する少なくとも１つ
の隣接領域を含む少なくとも第１および第２の隣接領域
を含んでいてもよい。本発明によれば、第２の通路の隣
接領域は、それの屈折率ｎ！°を第１の通路の隣接領域
の屈折率ｎ會より大きい値に増大させるのに十分な量の
塩素を含んでおり、この場合、ｎ２とｎ２°の差は第１
および第２の通路間の伝播定数の差に少なくとも部分的
に基因する。第１の通路の隣接領域は塩素無しであって
もよいし、あるいは塩素を含んでいてもよい。

第２の光通路の隣接領域は、ガラス粒子の層を沈積させ
、その粒子を塩素を含んだ雰囲気にさらし、そしてその
粒子をコンソリデート （ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅ）　して塩素を含有したガラ
スを作成することによって形成され得る。第１の光通路
の隣接領域が沈積された粒子を塩素を含んだ雰囲気で乾
燥する同様の方法で形成された場合には、第２の通路を
形成するのに用いられる粒子はそれらの粒子から水分を
除去するのに必要な量より多い量の塩素に露呈されなけ
ればならない。

本発明の１つの実施例はそれぞれコアとクラッドを有す
る少なくとも第１および第２の光ファイバを具備したフ
ァイバオプティックカプラに関する。これらのファイバ
はそれらの長さの一部分に沿って互いに融着され、第１
のファイバ中を伝播する光信号の少なくとも一部分が第
２のファイバに結合される結合領域を形成する。第２の
ファイバのクラッドはそれの屈折率ｎ！゛を第１のファ
イバの屈折率ｎ！より大きい値まで増大させるのに十分
な量の塩素を含んでいる。ｎ、とｎ１′の差は第１のフ
ァイバと第２のファイバの伝播定数の差に少なくとも部
分的に基因する。

第１のファイバのクラッドは、それを乾燥するための処
理によって生じた通常少なくとも０．０４重量％の量の
残留塩素を含有しうる。ある種の用途では、ファイバは
クラッド内の塩素濃度の差を除けば同一である。他の用
途では、伝播定数および／またはスペクトル特性の所要
の差を得るためにファイバが他の点でも異なっている必
要がある。

本発明の１つの実施例は屈折率ｎ８を有する細長いマト
リクスガラス体を具備したオーバークラッド・ファイバ
オプティックカプラに関する。少なくとも第１および第
２の光ファイバがその細長いマトリクスガラス体を通じ
て長平方向に延長してる。それらのファイバはそれぞれ
、コアと、そのコアの屈折率より小さくｎｓより大きい
屈折率を有していてコアを包囲したクラッドを具備して
いる。

第２のファイバのクラッドは、それの屈折率ｎ２を第１
のファイバのクラッドの屈折率ｎ３より大きい値まで増
大させるのに十分な量の塩素を含有している。それらの
ファイバはマトリクスガラス体の中間領域と一緒に互い
に融着されている。その中間領域の中心部分の直径と、
その中心部分における光ファイバの直径はマトリクスガ
ラス体の端面におけるそれらの直径より小さく、かつ光
ファイバのコアはその端面におけるより中心領域におい
て互いにより接近して離間されており、一方のファイバ
中を伝播する光信号の一部分が他方のファイバに結合さ
れる結合領域を形成するようになされている。

カブラがアクロマチック特性を有している特定の実施例
では、屈折率ｎ、およびａ２″間の差は、挿入損失が１
５６５　ｎｍまでの波長の３００　ｎｍ範囲にわたって
各脚部において４　ｄＢより小さいようになされている
。この形式のカブラの第１および第２のクラッドの屈折
率間の差は、Δ０．。の値がゼロより大きいが０．０３
％より小さいようになされている。

Δｇｌａｄｅは（ｎｓ”　−ｎ＊°２）／２ｎ−に等し
い。３　ｄＢカブラを形成するためには、Δｃｉａｄｓ
の値は０．０２５％より小さくなければならない。

融着されたファイバカブラとオーバークラッドカブラは
、それぞれコアと、そのコアより低い屈折率を有してい
てそのコアを包囲したクラッドを具備した少なくとも２
本のガラス光ファイバを準備することによって形成され
得る。それらのファイバのうちの第２のもののクラッド
は、それの屈折率ｎ２′をファイバのうちの第１のもの
のクラッドの屈折率より大きい値まで増大させるのに十
分な量の塩素を含有している。これらのファイバの一部
分は互いにサイドバイサイドのすなわち並置された関係
に配置され、かつその所定の部分を互いに融合させて一
体の領域にするように加熱される。直径を縮小された細
長い結合領域を形成するためにその融合された一体の領
域に軸線方向のテンションが加えられる。

オーバークラッドカブラを形成するためには、融着され
るべきファイバ部分がファイバのクラッドの屈折率より
小さい屈折率を有するガラスチューブの穴に挿入され得
る。加熱工程によってそのチューブのファイバに対する
コラップス（ｃｏｌｌａｐｓｅ）を生ずる。

第２のファイバは、最終的にファイバの中心部分を形成
するガラスロッド上にガラス粒子のコーティングを沈積
させることによって形成され得る。

そのコーティングは塩素を含んだ雰囲気に露呈され、そ
して第２のファイバがそれから線引される第２の線引用
ブランクを形成するために上記ロッドに対してコンソリ
デートされる。

クラッド内に少量の塩素を保持することになる技術によ
って第１のファイバを作成することが望ましい場合が多
い。さらに詳細には、第１のファイバは、ガラスロッド
上にガラス粒子のコーティングを沈積させ、そのコーテ
ィングを乾燥するのに十分な所定の濃度の塩素を含んだ
雰囲気に露呈し、そして第１のファイバが線引される第
１の線引用ブランクを形成するためにロッド上のコーテ
ィングをコンソリデートすることによって形成され得る
。第１のファイバが乾燥処理から生じた残留塩素を含ん
でいる場合には、第２の線引用ブランクの形成時に沈積
されたコーティング粒子は上記所定の濃度より高い濃度
の塩素を含んだ雰囲気に露呈される。従来のファイバ乾
燥処理では、第１のファイバのクラッドに約０．０４重
量％と０．１重量％との間の塩素が保持されることにな
る。

ある種のファイバオプティックカプラに対する通常の要
件は、接続損失を最小限に抑えるために、それから延長
したピグテールと呼ばれるファイバが、それらが接続さ
れる標準のシステムファイバに適応しうろことである。

例えば、カブラビグチルの外径およびモードフィールド
直径は標準のファイバと実質的に同じである。アクロマ
チックオーバークラッドカブラの製造時に用いられるフ
ァイバのうちの一本は市販されている標準のファイバで
ありうる。Δ。１．２．を０．０３％以下にするのに十
分な塩素を第２のファイバのクラッドに入れ込んでも、
第２のファイバのモードフィールド直径には第１のファ
イバのそれに対して何等の変化も生じないことが本発明
のひとつの利点である。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

第１図の実施例では、光ファイバＦ、およびＦ。

はそれぞれ屈折率ｎ、のコアと、ｎｌより小さい屈折率
を有しておりこのコアを包囲したクラッドを有している
。ファイバＦ１およびＦ２のクラッドはそれぞれ異なる
屈折率ｎ２およびｎｌを有しており、それらの値は、ア
クロマチック　（ａｃｈｒｏｍａｔ　１−ｃｉｔｙ）を
与えるのに必要な程度だけそれらのファイバの伝播定数
が異なるようになされている。

第１図の装置を作製するためには、ファイバＦ、および
Ｆ２をそれらのファイバのクラッドの屈折率より小さい
屈折率ｎｓを有するガラスオーバークラッドチューブＯ
に挿通することによってカブラプリフォームが形成され
る。そのチューブから延長したファイバの部分は保護コ
ーティング材料（この実施例の図面には示されていない
）を有しているのが好ましいが、チューブ内の部分はコ
ティングを有していない。このチューブのもとの直径は
ｄ、である。カブラプリフォームの中間領域が脱気され
そしてそれをファイバに対してコラップスさせるために
加熱される。このチューブは再加熱されそしてチューブ
の長さを大きくするとともに直径を小さくするために両
端部を互いに反対方向に引張られる。それらのチューブ
両端部が互いに離れる方向に移動する合成速度が延伸速
度となる。延伸される中間領域の中央部分は、ファイバ
コアがそれら間に所望の結合を生じさせるのに十分な距
離となるように十分に近接して離間される直径ｄ２のネ
ックダウン領域Ｎとなる。領域Ｎは一定の直径を有して
いるように示されているが、そこには若干のテーバが存
在しており、それによって領域Ｎの長手方向の中心が最
小直径となる。ｄ１／ｄ２に等しい延伸速度Ｒは作製中
の特定の装置の光学的特性を決定するに当ってクリティ
カルなパラメータである。アクロマチックオーバークラ
ッドカブラに対する延伸速度の好ましい範囲は、Δ０．
ｄ、の値と結合されるべきパワーの大きさとに応じて約
３：１と１０：１の間である。テーバのついた領域Ｔが
ネックダウン領域ＫをチューブＯの延伸されない端部領
域に連結する。延伸工程のための加熱時間はチューブコ
ラップス工程のそれより短く、中間領域の中心部分だけ
が延伸される。

米国特許第４３９２７１２号、同第４７２６８６６号、
同第４７９８４３６、英国特許出願第ＧＢ　２１８３８
６６　Ａ号および国際公報第Ｗ０８４１０４８２２号に
示されているように、光装置の作製において処理工程を
コントロールするためには出力信号をモニタすることが
従来より行なわれている。さらに、このようなモニタお
よびコントロール機能を自動的に行なうフィードバック
システムではコンピュータが用いられることが多い。こ
れらの機能を行なうためには適当にプログラムされたデ
ィジタルＰ　Ｄ　Ｐ　１１−７３マイクロコンピユータ
が用いられ得る。チューブコラップスおよび延伸工程で
は、チューブの端部がコンピュータによってコントロー
ルされるステージに固定される。所定の特性を実現する
ためにチューブが受けなければならない延伸の程度は、
延伸作業時にカブラプリフォームの入力ファイバに光エ
ネルギを注入しかつ出力ファイバのうちの１本以上で出
力パワーをモニタすることによって初期的に決定される
。２×２カプラが作製される場合には、第１および第２
のファイバの入力端部に光源を接続し、そしてそれらの
ファイバの出力端部に検知器を心合させることができ、
この場合、それらのファイバは各検知器に結合される出
力パワーを最大にするように操作される。延伸時には、
第１のファイバだけの入力端部が光源に接続され、そし
て両方のファイバの出力端部がモニタされる。第１およ
び第２のファイバの出力におけるパワーの予め定められ
た比の検出は、コンピュータでコントロールされるステ
ージにサンプルを引くのを停止させるための割込みとし
て用いられ得る。１×２カプラが作製されている場合に
は、第２のファイバは、第Ｉのファイバからそれにある
程度の光が結合されるまで、ある検知器に対して正確に
位置決めできない。第１のファイバからの出力だけをモ
ニタすることによってアクロマチックカプラを作製する
ことができる。第１のファイバからの出力が所定の値ま
で低下すると、システムは延伸を停止するように命令さ
れる。１×２カプラをモニタするための他の手順につい
て以下に述べる。

所定の結合特性を実現するために適切な延伸距離を決定
した後に、装置は前記所定の特性を有すべきカプラの作
製時にその適切な延伸距離だけステージを移動させるよ
うにプログラムされ得る。

特定の種類のカプラを作製する際に用いられたタイミン
グシーケンスを、コンピュータがランタイムにリコール
する別個のマルチプルコマンドファイルに入れることが
できる。その特定のカプラを作るために必要とされるコ
ラップスおよび延伸工程は、カプラを再現可能に作製す
るために各カプラプリフォームに対してコンピュータに
よって継続して実行され得る。カプラの再現性を確保す
るためにコンピュータによってコントロールされ得るプ
ロセスパラメータは加熱時間および温度、ガス流量、お
よびステージがカプラプリフォームを引張りそして延伸
させる単数または複数の速度である。

作製中の装置が例えば３ｄＢカブラである場合には、２
本のファイバからの出力パワーが等しくなっても延伸操
作は停止されない。システムの種々の部分が慣性を呈す
るから、ステージモータが停止するように命令されても
カブラプリフォームの延伸が続く。従って、停止信号が
発生された後で結合比が変化する。新しく形式されたカ
プラが冷却すると結合特性が変化することがありうる。

装置の冷却後に所定の結合比を達成するために、割込み
信号を発生するために用いられなければならない結合比
を決定するために特定の形式のカプラについて実験を行
なうことができる。

下記のものは実施できる種々の延伸操作の実施例である
。

Ａ、カプラプリフォームを加熱し、そしてそれを所定の
結合が実現されるまで単一の速度で延伸させる。

Ｂ、そのカプラプリフォームを単一の加熱工程に付して
後に、をれを所定の結合が実現されるまで異なる延伸速
度で延伸させる。２以上の離散した延伸速度を用いても
よく、あるいは延伸速度が時間的に連続して変化しても
よい。この延伸技術はパワー伝達特性、すなわちカプラ
プリフォーム延伸操作の最初のパワー伝達サイクル時に
入力ファイバから出力ファイバに伝達されるパワーの量
を同調させるために用いられた。

Ｃ，カプラプリフォームを加熱しそして所定の結合を実
現しない最初の延伸を行ない、得られた装置を再加熱し
そして第２の延伸を行なう。その加熱および再加熱工程
は単一の温度または異なる温度で実施され得る。第１お
よび第２の延伸工程は同じ延伸速度または異なる延伸速
度で行なわれ得る。２回以上の加熱および延伸工程を行
なってもよい。

延伸実施例Ｃの１つは、１×２カプラを作製する場合に
特に有用である。第２のファイバにある最小限の量のパ
ワーが結合された後に延伸操作が一時的に中断される。

例えば、カプラプリフォームが最終の結合比を達成する
ために必要な全体の距離の９０％と９９％との間のよう
なある所定の距離だけ延伸された後に延伸が停止され得
る。第２のフィアバは検知器に接続され、そしてその検
知器に結合されるパワーが最大となされ得る。その後で
、第２の延伸作業を開始することができ、割込み信号は
２つの出力信号の比に基づく。その第２の延伸作業は最
初の延伸速度より低い最終の延伸速度で行なわれること
が好ましい。また、第２の延伸時には、第１の延伸時に
用いられた炎より低い温度を有しかつ／またはそれより
収束度の低い炎を用いることが好ましい。

チューブＯは記号Δｔ−８で特徴づけることができ、そ
れの値は式（１）にｎ２とｎ３を代入することによって
得られる。市販のシングルモード光ファイバは通常シリ
カの値に等しいかそれに近いｎ、の値を有している。チ
ューブのベースガラスとしてシリカが用いられる場合に
は、チューブの屈折率ｎ、をｎ２より低い値まで低下さ
せるために、それにドーパントが加えられる。チューブ
の屈折率を低くすることに加えて、ドーパントＢ、０３
はそのチューブの軟化点温度をファイバのそれよりも低
い値まで低下させる利点も有している。このことはファ
イバに対するチューブのコラツブシングをある程度まで
改善し、チューブガラスがファイバの形状を損うことな
しにそのファイバのまわりで流動する。ある目的のため
には、チューブがファイバを押しつけたときにそれらの
ファイバを若干平坦にするのに十分なだけ硬いチューブ
ガラスを用いることが望ましいことがありうる。フッ素
はチューブの屈折率を低くするためにも用いられ得る。

適当なチューブ組成としては、Ｂ、Ｏｓを１〜２５重量
％ドープされた５ｉｎｓ、フッ素を０．１〜約２．５重
量％ドープされた５ｉｏｔ、およびＢ、０．とフッ素の
組合せをドープされたＳｉＯ□がある。Δ８．が約０．
２％より小さい場合には、シリカチューブ内のＢ、Ｏ。

の量はチューブガラスを軟化させるのには不十分であり
、コラップス工程時にファイバを過剰に変形させる。従
って、標準カブラのΔ２−３の値は通常０．２６％と０
．３５％の間であった。Δ２−８がその範囲内であるよ
うな屈折率値を呈するチューブとファイバよりなるプリ
フォームから適当なアクロマチックオーバークラッドカ
ブラが作製された。しかし、先に用いられた範囲より高
いΔ、−８値を有するプリフォームを用いることによっ
てプロセス再現性が高められる。

オーバークラッドガラスの効果を示すために、Δ２−ａ
の値がそれぞれ０．３６％および０．４８％であるＩＸ
２カブラの製作時に入力ファイバの出力端に接続された
検知器からの電圧のプロットである第２図および第３図
を参照する。第２図を参照すると、結合がまだ生じてい
ないから点ａで出力が最初に最大となる。延伸プロセス
が開始されてパワーが結合し始めると、入力ファイバに
残るパワーが時間的に点ａより後のある点で減少し始め
る。

点すでは、検知されるパワーは、コンピュータでコント
ロールされるステージが移動を停止するように命令され
るようになされている。数秒後に、延伸工程が中断され
（点Ｃ）、そして完成したカブラが冷却し始める。冷却
時に、結合されたパワーは、カブラ内の応力または屈折
率にそれ以上の変化が生じないように十分に冷たくなる
点ｄで最終的に安定化するまで変化し始める。延伸作業
を５０％以外のある所定の結合で停止させることによっ
て３　ｄＢポイントが所望の波長の１０　ｎｍ内にある
カブラを形成することが実験的に可能である。

カブラの冷却に伴う結合比の蛇行現象はΔト３が約０．
４％より大きくなるのに十分なだけ高い屈折率を有する
オーバークラッドチューブを利用することによって本質
的に除去され得る。この安定化効果が第３図に示されて
おり、この図では第２図に対応する部分は同じ符号にダ
ラシをつけて示されている。結合パワーの量が点ａ′で
減少し始め、コンピュータによりコントロールされるス
テージが点ｂ°で移動を停止し、そして延伸工程が点Ｃ
°で中断される。冷却時には、結合されたパワーはそれ
が点ｄ′で安定化するまで若干だけ変化するにすぎない
。延伸が停止された後で（点ＣおよびＣ′）、結合され
たパワーは点ｄよりも点ｄ°　により高い予測可能性を
もって到達する。

ファイバクラッド屈折率差によってΔβが得られる形式
の３ｄＢカプラについて理論的解析がなされた。アクロ
マチックカブラの挙動をモデル化するために被結合モー
ド理論が用いられた（Ａ、　ＷＳｙｎｄｅｒおよびＪ、
　Ｄ、　Ｌｏｖｅ、　Ｏｔｉｃａｌ　Ｗａｖｅ　ｕｉｄ
ｅＴｈｅｏｒｙ、　Ｃ）＋ａｐｍａｎ　ａｎｄ　Ｈａｌ
ｌ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　１９８３）。

この理論によれば、オーバークラッドカブラのモードフ
ィールドは、他のファイバが無い場合、すなわちファイ
バがオーバークラッド屈折率ｎ、だけに包囲されている
場合には、各ファイバＦ、およびＦ、の基本モードＩＦ
１およびＷ、の線形結合であると仮定される。モードフ
ィールドおよび伝播定数はこのような構造については正
確に決定される［　Ｍ、　Ｊ、　Ａｄａｍｓ、　Ａｎ　
Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｏｔｉｃａｌｈ■赳
旦竪］。

２つのコア間の光結合を記述する結合定数は重なり積分
として次のように表わされ得る。

Ｃ＝　ｈｌ（ｒ）マ＊（ｒ’）（ｎ　−ｎ’）ｄＡ　　
（２）この式において、Ｗ□およびマ２は２つのコアの
モードフィールド、ｒおよびｒｏはそれぞれファイバＦ
１およびＦ２の中心からの半径方向の距離、ｎはカブラ
全体の屈折率構造、ｎ′はＦｌのコアを屈折率ｎ°のオ
ーバークラッド材料で置き換えた場合の屈折率構造、そ
して積分はカブラの全断面にわたるものである（ただし
ｎ　−ｎ’はファイバＦ、のコアとクラッド上で非ゼロ
であるにすぎない）。この式ではモードフィールドは規
格化されている、すなわちｆマ、’ｄＡと、ｆＷｔ”ｄ
Ａは両方とも１に等しいと仮定している。

これらはテーパ付装置であるが、それらの挙動は所定の
結合長にわたって一定の延伸比を仮定し、その長さの外
側では結合がないとして、すなわち第１図の領域Ｎの直
径が全長２にわたって一定であると仮定することによっ
て十分にモデル化される。結合係数が延伸比の急激に増
加する関数であるから、この近似は十分に作用し、従っ
てカブラの挙動は最高の延伸比での挙動が支配的である
。

この近似を用いて、パワーをコア内に入射させると、２
つのコア内のパワーは、カブラの軸線に沿った長さ２の
関数として、下記の式で表わされる。

Ｐ、（Ｚ）　＝　１−　Ｆ”ｓｉｎ’（Ｃｚ／Ｆ）　　
　　（３）および Ｐｇ（ｚ）　＝　Ｆ”ｓｉｎ”（Ｃｚ）　　　　　　　
（４）ただし、係数Ｆは下記の式で与えられる。

ただし、β、およびＦ２はそれぞれファイバＦ、および
Ｆ２の伝播定数である。

１３１０　ｎｍの中心波長および５０　ｎｍの幅を有す
るシングルウィンドウ装置の場合には、最適アクロマチ
ック能は、 Ｆ２（１２１９７，５ｎｍ）　＝　Ｆ２（１３２２，５
ｎｍ）＝　０．５　　　　　　　（６） である点として定義された。

アクロマチック性は下記のように定義された。

アクロマチック性： Δｃｉａｄｓの適当な範囲を決定するために被結合モー
ドモデルが用いられた。カブラパラメータに関してなさ
れた仮定のほとんどが、標準オーバークラッドカブラに
対してなされた研究に基づくものである。ファイバＦ、
は４μｍのコア半径を有する標準１２５μｍ外径シング
ルモードファイバであると仮定された。コアおよびクラ
ッドの屈折率ｎ１およびｎ２はそれぞれ１．４６１００
０および１．４５５４３８であると仮定された。クラッ
ド屈折率ｎ２′がｎ２より大きいこと以外はファイバＦ
、はファイバＦ、と同一であると仮定された。ΔＦ３の
値は０．３％であると仮定された。アクロマチック性が
最良となる延伸比と長さ２の組合せを決定するために、
延伸比のある範囲に対する適当な波長あてＰ、が計算さ
れた。式（６）を満足する延伸比と結合長さ２の組合せ
が決定され、そしてアクロマチック性（ナノメータ当り
のパーセントでの結合パワーの変化）がその組合せにつ
き計算された。

第４図に示されているように、Δ１．□の値が減少する
につれて被結合パワー（１３１０ｎｍにおける）の変化
が増大することを理論的解析が示した。

第４図に示されている関係はΔ、−３値が０．３％のカ
ブラに対するものである。それより大きいΔ２−３の値
を有するカブラの場合には、曲線がパーセント被結合パ
ワーの変化のより高い値の方へと変位される。Δｃ１ｍ
ｄｍの値が０００５％より小さい場合には、パーセント
被結合パワーの変化が急激に増加する。従ってアクロマ
チック性はこの値より小さいΔｃ１１．の値では急激に
減少する。また、Δ、。

１．の値が０．００５％以下に減少すると、ネックダウ
ン領域の所要長は、得られたアクロマチックカブラが望
ましくない程度に長くなり製作が困難となる程度まで増
加する。

第５図はシングルウィンドウとダブルウィンドウとの両
方のカブラにつき、Δ。、＋−−０，００５％かつΔ、
、＝０．３％である場合の波長対被結合パワーの理論的
な関係を示している。式（６）が満足されるように要求
することによって決定されたシングルウィンドウ装置に
対するｄ、／ｄ、の値は６６である。波長１３１０ｎｍ
および１５５０ｎｍに対して類似の式が満足されるよう
に要求することによって決定されるダブルウィンドウ装
置に対するｄ＞／ｄｚの値は６２である。

Δｃ１．ｄｓが０００５％であるカブラを形成するため
には約６．１の延伸比が必要とされることをモデルは示
したが、低いへ〇、□値を有する３ｄＢアクロマチツク
カブラが作製され、それの延伸比は約３．５：１のよう
に低かった。タップ（５０％以下の結合）の場合には、
延伸が少なくてすむから、延伸比はさらに低くてもよい
。所望の結合比を得るためには、Δ、、□値が増大する
につれて延伸比も増加しなければならない。第４図は極
めて良好なアクロマチック性を与えるという観点から０
　、０２５％のΔ。０．値が望ましいことを示唆してい
るように見えるであろうが、そのようなカブラを作製す
るりことは、そのために必要とされる延伸比が約１０：
ｌであるから、困難である。また、下記の理由により、
それより高いΔｃｉａｄｓ値での被結合パワーは所望の
結合比を実現するのには不十分であろう。

カブラを作製するためにカプラプリフォームが延伸され
ている場合、ネックダウン領域Ｎの直径は時間の増加に
伴って小さくなる。第６図は延伸工程時に被結合パワー
が変化することを示している。第６図の曲線は互いに対
する正確な関係を示すものではなく、むしろそれは異な
るΔｃｌａｄｓ値を有するカブラの一時的な被結合パワ
ー曲線間の相対的な関係を定性的に示している。標準カ
ブラ（Δｃｌａｄｓ−〇）の延伸時には、被結合パワー
は比較的急激に５０％に達し、事実上殆ど１００％に達
する。それより大きいΔ０．４．値を有する装置の延伸
時には、５０％結合を実現するためにはそれより長い時
間が必要とされ、最大可能量の被結合パワーが減少する
。延伸速度、カブラプリフォームの温度等を含む所定の
組の延伸条件に対して、被結合パワーが被結合曲線の最
初のピークにおける５０％にちょうど達するΔ０１．の
値が存在するであろう。所定の組の線引条件の場合には
、このΔ。、。値が０．０１５％であるとして第６図に
示されている。０．０２５％のようなそれより高いΔ。

０．１．値の場合には、被結合パワー曲線の最初のパワ
ー伝達ピークは５０％結合を与えることはできない。し
かし、例えば１０％タップのように人力パワーの半分以
下を結合するための装置は、被結合パワーが最初のピー
クで達成され得る値である１０％となるまで、Δ１．．
値が００２５％のカプラプリフォームを延伸することに
よって容易に作製されうるであろう。

第６図の曲線は論述されている特定の点を示すのに必要
な程度以上には時間的に継続されていない。最初のパワ
ー伝達ピークはΔｃｉａｄｓが０．０１５および００２
５のカブラに対して示されている。

その後のパワー伝達ピークは示されていない。しかし、
カプラプリフォームがそれより長い時間だけ延伸される
場合には、被結合パワーがゼロと最大値との間で振動し
続け、各後続の振動の周期は先行振動より狭い。Δ１．
□値が０およびｏ、ｏｏｓのカブラを表わす曲線が時間
的に継続されるとすると、それらの曲線も被結合パワー
に同様の振動が生ずるであろう。複数の被結合パワーピ
ークにわたる被結合パワーと結合長（延伸時間の関数で
ある）との間の関係が前述の米国特許第４７９８４３６
号に示されいる。

曲線ｔ　（Δ、、、、＝０．０２５％）はカプラプリフ
ォームが一度加熱されそして単一の速度で延伸される延
伸動作に対するものであると仮定されている。

他のすべての条件が同一のままであれば、パワー伝達曲
線は、第７図に示されているように１つ以上の延伸速度
でカブラプリフォームを延伸することによって曲線ｔ′
まで上方に（より大きいパワー伝達の方へと）変位され
得る。例示として、第７図は２つの離散した速度（曲線
Ｓ、およびｓ、）で延伸することを含む延伸技術と、延
伸速度が時間に対して連続的に変化する（曲線ｓ’　）
技術を示している。第７図に示された特定の実施例によ
ればカプラプリフォームが加熱されかつ０．９５ｃｍ／
ｓｅｃの延伸速度で０．２ｃｍ延伸され、その延伸速度
はカプラプリフォームがさらに０．５５ｃｍ延伸される
あいだに、０　、４５ｃｍ／ｓｅｃまで急激に低下する
。

約０．０２５％以上のΔｃｌａ４ｓ値を含むある延伸条
件では、３番目のピークのような後続のパワー伝達ピー
クが例えば５０％のような所要の結合値に到達するため
に必要とされうる。３番目のピークは最初のピークより
はるかに狭いから、所望の結合比を得るためには、延伸
動作が厳密に正しい時間で停止されなければならない。

延伸がほんの短い時間の間さらに継続されたとしても、
ネックダウン比は被結合パワーを大幅に減少させるのに
十分なだけ変化しうる。線引を停止するために出力パワ
ーがモニタされている場合にこのようなカブラを線引す
ることは困難であり、また所定の長さまで線引すること
によってこのようなカブラを作製することは殆ど不可能
である。さらに、カブラが最初のパワー伝達ピークを超
えて延伸されなければならない場合には、アクロマチッ
ク性が劣化されることになる。上述の理由で、３ｄＢカ
ブラに対する好ましい最大Δｃ１１．値は０．０２５％
であり、そしてパワータップに対する最大Δｃ１．ｄｓ
値は約０．０３％である。

前記米国特許第４８２２１２６号に教示されているアク
ロマチック融着ファイバカブラに必要とされるΔ１゜１
０．の値を考慮すると、アクロマチックオーバークラッ
ドカブラに適したΔｃｌｏｄｍの上記範囲は予想外に狭
い。オーバークラッドチューブの存在が比較的小さいΔ
０．ｄ、値でアクロマチック性を実現できるようにする
こと、およびオーバークラッドチューブが用いられない
場合、すなわち溶融ファイバカブラの場合には、０．０
３％より大きいΔ、ａｄｅ値が必要とされるであろうこ
とが明らかである。

上述のモデルによって決定されたΔｃ１．ｄｓ値の小さ
い範囲が実験結果によって確認された。約０．００５％
より小さいΔｃｌａ□値を有するカブラが作製された場
合には、Δβが非常に小さいので、結合挙動が標準カブ
ラのそれに近づく。約０．０１５％の範囲内のΔ□、。

値を有するカブラは１５６５ｎｍまでの波長の３００ｎ
ｍ範囲にわたり各脚において４ｄＢより小さい挿入損失
を呈示した。

予想外に低いΔ０．４．値から多数の利益が生ずる。低
いΔｃｉａｄｓ値を有するカブラは低損失でシステムに
接続できる。それらのファイバのうちの一本は標準のシ
ングルモードファイバである。例えば０．０１５％のΔ
□、４．値を与えるためには、他のファイバ（または非
標準フイアバ）のクラッド屈折率がわずかに０．０００
２２だけ標準ファイバのそれと相違していることが必要
である。このような非標準ファイバは標準ファイバと実
質的に同じモードフィールド直径を呈する。両方のファ
イバの直径は実質的に同一であるから、非標準ファイバ
は標準ファイバと同様に低損失でシステムに接続され得
る。

塩素は非標準ファイバのクラッドにおけるドーパントと
して用いることができるのに十分な影響をシリカの屈折
率に及ぼすことが認められた。シリカ内の１重量パーセ
ント当りの屈折率の変化がＢ２Ｏ３、フッ素、ＧｅＯ□
等のような従来のドーパントの場合よりも塩素の場合の
ほうがはるかに小さいので、塩素はそれが添加されるシ
リカの屈折率よりほんのわづかだけ高い精密にコントロ
ールされた屈折率値を与えるために用いられ得る。さら
に、塩素は従来から乾燥の目的で用いられているから、
塩素を用いれば非標準ファイバを作製する方法が簡略化
される。乾燥／コンソリデージョン処理に関連して非標
準ファイバのクラッド領域に十分な量の塩素を添加する
だけでよい。

標準ファイバは米国特許第４４８６２１２号に開示され
ているような従来の方法によって作製され得る。

簡単に言うと、その方法はコア領域とクラッドガラスの
薄い層よりなる多孔質プリフォームを円筒状のマンドレ
ル上に形式することよりなる。マンドレルが除去され、
そしてその結果できた管状のプリフォームがコンソリデ
ージョン炉マツフル内に徐々に挿入される。この場合、
そのマツフルの最高温度は１２００°Ｃと１７００℃の
間であり、高シリカ含有ガラスに対しては約１４９０℃
であることが好ましい。マツフルの温度分布は米国特許
第４１６５２２３号に教示されているように中央領域で
最も高い。

乾燥のために必要な最低濃度で存在している塩素が、ヘ
リウムと約５容積％の塩素よりなる乾燥ガスをプリフォ
ームの穴の中に流入させることによってそのプリフォー
ムに供給されうる。その穴の端部はプリフォームの気孔
を通じてガスを流れさせるために結栓（ｐｌｕｇｇｅｄ
）されている。マツフルにはヘリウムフラッシングガス
が同時に流される。

このようにして得られた管状のガラス物品が、穴を閉塞
された「コアロッド」を形成するために、その穴を真空
にした状態で、標準の線引炉内で延伸される。適当な長
さのロッドが旋盤に支持され、そこでそのロッド上にシ
リカの粒子が沈積される。

このようにして得られた最終的なプリフォームがコンソ
リデージョン炉内に徐々に挿入され、その炉中をヘリウ
ム９９，５容積％と塩素０．５容積％の混合物が上方に
流されている状態で、そのプリフォームは炉内でコンソ
リデートされる。このようにして形式されたガラスプリ
フォームがステップインデックス・シングルモード光フ
ァイバを形成するために線引される。この場合、そのフ
ァイバのクラッド全体が残留した量の塩素をドープされ
たシリカを具備している。クラッドが上述のように標準
の下方送りコンソリデージョン炉内でコンソリデートさ
れると、ファイバのクラッドには約０．０４〜０．０６
重量％が通常存在している。

非標準ファイバは、標準ファイバが作製された方法と初
期的に同一の方法で作製され得る。例えば、コアガラス
の中実なガラスロッドよりなり適宜シリカクラッドガラ
スの薄い層によって包囲されたコアロッドが、最初に形
成される。シリカ粒子の多孔質層がロッド上に沈積され
、そしてその多孔質層は乾燥の目的のために必要な量よ
り多い量の塩素を含んだ雰囲気でコンソリデートされる
。

コンソリデージョン炉内の塩素濃度は所望の△０．６．
値を与えるようにコントロールされる。

ベースガラスに入れ込まれる塩素の量はコンソリデージ
ョン炉の最高温度および温度分布、その炉内の塩素およ
び酸素の濃度、およびその炉内へのプリフォームの挿入
速度のような種々のプロセス条件に依存する。第８図に
示されているようなグラフが所定の標準ファイバに対し
て発生され得る。

第８図に示されている特定の関係の場合には、標準ファ
イバのクラッドは約００５重量％の塩素を含有していた
。従って、０．０１５％のΔｃｉａｄｓ値を達成するた
めには、非標準ファイバのクラッドには約０．２重量％
の塩素が入れ込まなければならない。

この塩素濃度は所望のΔ１□、値に対する塩素含有量の
増分を第８図のグラフから読取りそして０．０５重量％
を加えることによって決定される。もし所望されれば、
両方のファイバとも非標準形式だり、すなわち両方とも
市販の標準ファイバより多い塩素を含有していてもよい
。例えば、クラッドが０．０１重量％および０゜２３重
量％の塩素を含有したファイバを利用することによって
も、０．０１５％のΔｃｌａｉｌｓ値が得られる。

クラッドガラス（少量の塩素を含んだ）の薄い層によっ
て包囲されたコアガラスよりなるコアロッドを最初に形
式することによって非標準ファイバが作製され、そして
外側のクラッドガラスにより多い量の塩素がドープされ
た場合には、このようにして得られたファイバの屈折率
分布は第９図に示されているようになる。標準ファイバ
の種々の層の半径は、コア半径ｒ、が４μｍ、内側クラ
ッド半径ｒ２が１０．５μｍ、そして外側半径ｒ３が６
２．６μｍでありうる。内側クラッド層が小さい面積で
あるため、その層の屈折率はくらつと屈折率を指定する
場合には考慮に入れる必要はない。すなわち、半径ｒ１
を超えた全クラッドの実効屈折率は「２とｒ、の間の層
の屈折率と本質的に同一である。

減衰を低下させるために光フアイバ内の塩素の量を減少
させる試みがあるファイバメーカによってなされてきた
（特開昭６３−２８５１３７号参照）。−方のファイバ
が純粋なシリカクラッドを有しているとすると（それか
ら塩素を除去することにより）、０．０１５％のΔｃｉ
ａｄｓ値を得るためには他方のファイバには約０．１３
重量％の塩素が必要とされる。しかし、カブラファイバ
の短い長さ部分に塩素が存在していてもカブラ損失には
殆ど影響がないことが判った。従って、カブラファイバ
から塩素を除去するための附加的な工程は不必要な犠牲
であろう。

２×２カブラが第１図に示されているが、本発明は他の
槽底にも適用される。１本のファイバをＮ本のファイバ
に結合させるためには、ＮｘＮカブラ（Ｎ＞１）が作製
され得る。１×２カブラが特定の実施例で説明される。

ＮＸＮカブラを作製するためには、２本以上のファイバ
がそれらのウェストを接合され得る。ある場合には、１
本以上のファイバがＮＸＮカブラの一端部から切断され
、等しくない本数の複数のファイバがカブラの両端から
延長するようになされる。第１０〜１２図の実施例は結
合されるファイバの概略図であり、オーバークラッドチ
ューブガラスは簡単のため省略されている。オーバーク
ラッドガラスの存在はファイバの近くの記号ｎ３で示さ
れている。第１０図の１×３カプラでは、標準ファイバ
Ｓが２本の非標準ファイバＳ＋およびＳ−に結合される
。ファイバＳ＋のクラッドの屈折率はファイバＳのクラ
ッドに対して負であり、それによってファイバＳに対す
るファイバＳ＋のΔｃｌａｎｓ値が正となる。ファイバ
Ｓ−の屈折率はファイバＳに対するファイバＳ−のΔｃ
ｉａｄｓ値が負となるようになされている。

第１１図および第１２図の１×４実施例では、ファイバ
Ｓ＋のクラッドガラスの屈折率はファイバＳに対するフ
ァイバＳ＋のΔ□０．値が正となるようになされている
。第１２図はファイバＳのまわりで等しく離間されてい
ることが好ましいことを示している。

好ましい製造技術で光フアイバピグテールがそれから延
長したカブラが得られるが、本発明は細長いマトリクス
ガラスボディ中を延長しているが端部がボディ表面と同
一面にある形式のオーバークラッドカブラにも適用され
る。このようなカブラを作製する方法が米国特許第４７
７３９２４号および同第４７９９９４９号に開示されて
いる。簡単に言えば、この方法はガラスチューブに複数
の光ファイバプリフォームロッドを挿入し、その結果得
られたプリフォームを加熱しそして延伸してガラスロッ
ドを形式することよりなり、そのガラスロッドはその後
で複数のユニットに切断される。各ユニットの中央領域
に熱が印加され、そしてその中央領域が延伸されてテー
パ付の領域を形成する。

１×２アクロマチツク３ｄＢフアイバオプテイツクカブ
ラを作製する方法が第１３〜１８図に示されている。長
さ３．８ｃｍ、外径２．８ｃｍ、長平方向穴直径２７０
μ町のガラス毛管チューブ１０が第１６図の装置のチャ
ック３２および３３によって固着された。炎加水分解法
によって形成されたチューブ１０は、Ｂ、０．約６重量
％およびフッ素約１重量％をドープされたシリカよりな
る。チューブの端部を均一に加熱しながら、テーパ付穴
１２および１３がチューブに気相エッチャントＮＦｓを
流すことによって形式された。

コーティングされたファイバ１７および１８はそれぞれ
直径２５０μｍのウレタンアクリレートコーティング２
１および２２を有する直径１２５μｍのシングルモード
光ファイバよりなる。このファイバは両方とも８．５重
量％のＧｅｍ、をドープされたシリカよりなる直径８μ
ｍのコアを有している。これらのファイバのカットオフ
波長は１２００ｎｍと１２５０ｎｍの間にあるように選
択される。すべての塩素濃度がマイクロプローブ技術に
よって測定された。両方のファイバを作製する方法の最
初の工程は同一であり、これらの工程は米国特許第４４
８６２１２号についての論述に関連して上述した。８．
５重量％のＧｅｍ、をドープされたＳｉｎ、よりなるガ
ラス粒子の第１の層がマンドレル上に沈積され、そして
この第１の層上にＳｉｎ、の薄い層が第１の層の上に沈
積された。マンドレルが除去され、そしてその結果得ら
れた多孔質プリフォームがアルミナマツフルを有する炉
内に徐々に挿入され、そこでそのプリフォームが乾燥さ
れそしてコンソリデートされる。

このプロセス時に、塩素６５　ｓｅｃｍ　（ｓｔａｎｄ
ａｒｄｃｕｂｉｃ　ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ　ｐｅｒ　ｍ
１ｎｕｔｅ）およびヘリウム６５０　ｓｅｃｍを含んだ
ガス混合物が、マンドレルが除去された中心穴に流入さ
れた。ヘリウム４０リットル／分（ｌｐｍ）（ｌｉｔｅ
ｒ　ｐｅｒ　ｍ１ｎｕｔｅ）および酸素０．５リツトル
／分を含んだフラッシングガスがマツフルの底から上方
に流された。穴が脱気され、そして管状ボディの下端部
が１９００℃まで加熱されて約１５　ｃｎ／ｍｉｎの速
度で線引され、５　ｍｍ中実ガラスロッドを形成する。

このロッドが切断されて複数の節部分を形成し、その節
部分のそれぞれが旋盤に支持され、そこで５ｉｎ２クラ
ツドスートがその上に沈積されて最終の多孔質プリフォ
ームを形成するマンドレルとして機能した。

ａ、盪皇２Ｌ乙が□□□庇裂 １つの最終多孔質プリフォームは、最高温度が１４９０
℃のコンソリデージョン炉のアルミナマツフルに徐々に
挿入される。ヘリウム４０リットル／分、塩素０．５リ
ツトル／分、および酸素０．５リツトル／分を含むガス
混合物がマツフル中を流された。この多孔質プリフォー
ムがコンソリデートされて線引用ブランクを形成し、そ
れの外側クラッドは内側クラッド層と同じ組成、すなわ
ち約０．０５重量％の塩素をドープされたＳｉＯ□であ
った。線引用ブランクのチップが約２１００℃まで加熱
され、そしてそれから標準光ファイバが線引され、その
ファイバは線引時にコーティングされた。このファイバ
は直径８μｍのコアと、乾燥処理の残留物として約０．
０５重量％の塩素を含有したシリカよりなる直径１２５
μｍの均質なりラッド層を有していた。

ｂ、ｌ”フ　イバの　１ 他の最終多孔質プリフォームが、最高温度が１４５０℃
のシリカマツフルを有するコンソリデージョン炉内に徐
々に挿入された。この多孔質プリフォームはヘリウム約
２リツトル／分および塩素０、　６リツトル／分を含ん
でいて上方に流動するガス混合物に露呈された。この多
孔質プリフォームがコンソリデートされ、外側クラッド
が約０．２重量％の塩素をドープされた５ｉＯｚよりな
る線引用ブランクを作成した。この結果得られた非標準
ファイバは、約０．０５重量％の塩素を含有した直径１
Ｏ１５μｍの内側クラッド領域と、約０．２重量％の塩
素を含有した直径１２５μｍの外側クラッド領域を有し
ている点を除き、標準ファイバと同様であった。このフ
ァイバと標準ファイバのクラッドの屈折率は、Δ。、。

の値が０．０１５となるようになされた。

標準ファイバと非標準ファイバは下記のプロセスで相互
に交換できた。

コーティングの６　ａｍの部分がコーティングされたフ
ァイバ１８の１．５メートルの長さの端部から除去され
た。炎がファイバの剥離された領域の中心に向けておく
られた、そしてそのファイバの端部が引張られて切断さ
れ、テーパした端部が形成された（第１４図）。テーパ
のついた端部から遠い方のファイバ端部がリフレクタン
スモニタ装置に接続された。テーパのついた端部がそれ
の長手方向軸線に沿って右方にゆっくりと移動された（
第１４図および第１５図に示されているように）（これ
らの図では炎の明るい中心部分２３だけが示されている
）。ファイバ２０のチップがバーナ２４゛の炎２３によ
って加熱されるにつれて、ガラスが後退して丸みをつけ
られた端面２５を形成した（第１５図）。その端面の直
径はもとのコテ−ティングしていないファイバの直径に
等しいかあるいはそれより若干中さいことが好ましい。

反射されるパワーに対する現在の仕様は−５０ｄＢであ
る。このようにして得られたコーティングされていあに
ファイバの長さは約２．９　ｃｍであった。

チューブ１０はリングバーナ３４に挿通され（第１６図
）、そして線引チャック３２および３３にクランプされ
た。これらのチャックはコンピュータによってコントロ
ールされるモータにコントロールされるステージ４５お
よび４６に取付けられた。コーティングの約３．２　ｃ
ｍがファイバ１７の３メートルの長さの中心領域から剥
離された。ファイバ１７および１８のコーティングされ
ていない部分が拭かれ、そして少量のエチルアルコール
がチューブ内に噴射されて、挿入工程時にファイバを一
時的に潤滑した。

コーティングされたファイバ１７が、それのコーティン
グされていない部分がチューブ端部１５の下に位置する
まで、穴１１に挿通された。コーティングされたファイ
バ１８のコーティングされていない部分はコーティング
されたファイバ１８のコーティングされていあに部分に
隣接して保持され、そして両方ともコーティングした端
部領域がテーバ穴１３に楔づけされた状態となるまで、
チューブ端部１４に向って一緒に移動された。コティン
グされたファイバ１７のコーティングされていない部分
が端面１４および１５の中間に配置され、この場合、コ
ーティングされたファイバ１７のコーティングされてい
ない部分は穴１１の中心に位置づけられることが好まし
い。ファイバ１８の端部２５はチューブ１０の中間領域
２７と端部１４の間に配置された。これらのファイバは
真空取付具４１および４１゛に挿通され、その後で、そ
れらの真空取付具４１および４１°はプリフォーム３１
の端部に装着された。第１３図を参照すると、真空取付
具４１がチューブ１０の端部上に摺動され、そしてカラ
ー３９が締めつけられ、それによってチューブに対して
Ｏリングを圧着させる。真空ライン４２がチューブ４０
に連結された。ある長さの細いゴムチューブの一端部が
、プリフォーム３１とは反対側の真空取付具４１の端部
に装着され、そのチューブの他端部はクランプジョー４
４の間で延長している。上方の真空取付具４１゛もライ
ン４２°、チューブ４３′およびクランプジョー４４゛
と同様に関連された。ファイバのコーティングされた部
分はチューブ４３および４３″から延長した。

上方の真空取付具が穴の中の物を放逐するために窒素供
給源に連結された状態で、チューブ４３にジョー４４を
クランプしてカプラプリフォームの下方部分に真空が印
加された。つぎにプリフォーム３１の上方部分に真空を
印加するためにジョー４４゛がチューブ４３°にクラン
プされた。

ファイバ１７の上端部が白色光源に結合されたモノクロ
メイタに連結された。そのモノクロマイクはファイバに
１３１０　ｎｍビーム光が与えられるように調節された
。ファイバ１７の下端部は、チャック３２および３３の
動きをコントロールするシステムの一部分を構成した検
知器に連結された。

１０インチ（２５，４ｃｍ）水銀の真空をチューブの穴
に連結した状態で、リングバーナ３４が点火された。リ
ングバーナ３４の上方に配置された装置は熱シールド３
５で保護された。バーナにガスと酸素をそれぞれ０．８
　ｓｌｐｍおよび０．８５　ｓｌｐｍの流量で供給する
ことによって約１８００℃の炎が発生された。

リングバーナ３４からの炎がチューブ１０を約２５秒加
熱した。第１７図に示されているように、マトリクスガ
ラスがファイバ１９および２０に対してコラップスされ
た。中央部分がカプラの結合領域を形成する中間領域が
中実な領域となり、その領域でファイバ１９および２０
が全長にわたって互いに接触した。

チューブが冷えた後で、ガスと酸素の流量が両方ともＱ
、９　ｓｌｐｍまで増大され、そしてバーナが再点火さ
れた。約１９００℃の温度の炎がコラップスした領域の
中心部をそれの材料の軟化点まで加熱した。１２秒後に
、バーナ３４に対する酸素の供給が停止され、その時点
で、炎が非収束状態となり始める。ステージ４５および
４６は、中間領域２７の中央部分が１．４６　ｃｍ延伸
されまで、２．５ｃｍ／ｓｅｅの合成速度で反対方向に
引張られた。その延伸動作の後で炎が消えた。この長さ
の増加は、単一の延伸工程でアクロマチック性を実現す
るためにカブラプリフォーム３１が延伸されなければな
らない長さより少し短い。ファイバ１８の端部を検知器
に連結させ得るの十分な量のパワーがそのファイバに結
合し始め、そして検知器に対するパワー出力がピークと
なった。

つぎに、約１６５０℃の温度のより広い炎を発生するた
めに、バーナ３４に対するガスと酸素の流量がそれぞれ
０．６５　ｓＬｐｍおよび０．６　ｓｌｐｍに調節され
た。炎が点火されてから１２秒して、酸素流が停止され
、そしてカブラプリフォーム３１の長さを約Ｑ、０２　
ｃｍだけさらに増加させるために、０　、５ｃｍ／ｓｅ
ｃの合成速度で反対方向に引張られた。この工程時に、
ファイバ１７および１８から放出した光が１３１０　ｎ
ｍでモニタされた。ファイバ１７からの光パワーとファ
イバ１８のそれとの比が１．２になると、延伸動作が自
動的に停止し、その時点でコントロールシステムがステ
ージに動きを停止するように命令する。システムの慣性
のために、ｌのパワー比を与えるのに十分な延伸が続く
ので、ファイバ１７および１８からは１３１０　ｎｎ＋
で光パワーが放出されることになる。中間領域の直径は
第１８図の領域上５で示されているように延伸動作によ
って減寸された。

カブラが冷えた後で、真空ラインがカブラから取外され
、そして熱硬化性接着剤の滴４８および４９がシリンジ
から端部１４および１５に付着された。この接着剤が熱
に露呈されて硬化された後で、カブラがドローから除去
された。

このようにして得られた装置は端部１４において光ファ
イバ１７の端部を伝播する信号の約５０％を約１３１０
　ｎｍおよび１４９０　ｎｍで光ファイバ１８に結合す
る。１３１０　ｎｍにおけるパワー勾配はｎｍ当り０．
７７％またはｎｍ当り０．００６　ｄＢであった。これ
らのカブラは約０．３　ｄＢの中間過剰装置損失（ｍｅ
ｄｉａｎｅｘｃｅｓｓ　ｄｅｖｉｃｅ　１ｏｓｓ）を呈
した。最低の測定過剰損失は０．０５　ｄＢであった。

特定の実施例に従って作成された特定のカブラのスペク
トル挿入損失曲線が第１９図に示されている。曲線Ｐ、
は被結合パワーを示している。そのカブラの過剰損失は
１３１０　ｎｍおよび１５５０　ｎｍでそれぞれ０．０
９　ｄＢおよび０．０５　ｄＢであった。約１５６５ｎ
ｍまでの波長の３００　ｎｍ範囲にわたるそのカブラの
各脚では挿入損失は４　ｄＢ以下であった。

塩素をドープされたクラッドを有するファイバを用いる
ことは、オーバークラッドカブラまたはアクロマチック
カブラに限定されない。塩素をドープされたクラッドは
、全体のΔβまたは波長分割多重化、アクロマチック性
等のような所定のスペクトルレスポンスのために必要な
ぞのΔβの部分を与えるために用いることができる。第
２０図の融着ファイバカブラ６０のファイバ６１および
６２のうちの１本以上のもののクラッドは、所望のΔ１
．．値を与えるために塩素をドープされ得る。ファイバ
６１および６２はサイドバイサイドの関係に配置され、
そして予め定められた長さに沿ってそれらを熱融着させ
るために加熱される。

ファイバのコアが楕円形の断面を有する共通のクラッド
領域内に配置された融着領域は、コアが相対的に近接離
間されるネックダウン領域６３を形成するために延伸さ
れ得る。前述のＰａｒｒｉａｕｘ外の文献によれば、例
えばファイバ６２のコア屈折率および／または直径のよ
うな他の１つ以上のパラメータが、ファイバ６１のそれ
に対応したパラメータと異ならせることができる。

第２１図に示された受動光部品は第１およいび第２の隣
接した光導波路通路を有するブレーナ装置７０である。

その通路の１つは光伝播領域７１とそれに隣接した表面
領域７３を含んでいる。他の通路は光伝播領域７２とそ
れに隣接した表面領域７４を含んでいる。領域７３およ
び７４の屈折率は光伝播領域７１および７２のそれより
低い。

領域７１および７２上には、これらの領域より低い屈折
率を有する空気またはガラス（図示せず）等のような物
質が配置される。光伝播領域７１および７２は結合領域
７５に結合が生ずるのに十分な距離だけさらに近接して
離間されている。本発明によれば、領域７３および７４
のうちの少なくとも１つが装置７０の光学的性能を変更
させるのに十分な量の塩素を含んでいる。領域７３およ
び７４が両方とも塩素を含んでいる場合には、領域７４
内の塩素濃度が領域７３内の塩素濃度より高くなければ
ならず、その塩素濃度の差は領域７４の屈折率を領域７
３の屈折率より大きい値まで増大させるのに十分な大き
さである。領域７３および７４間の屈折率の差は、第１
および第２の光導波路通路間の伝播定数の差に少なくと
も一部基因する。

装置７０は下記の理論的例に従ってフォトリソグラフィ
技術で作成され得る。領域７４によって占有されるべき
基体７６の部分上にマスクが形成される。シリカのよう
なガラスの粒子がそのマスクと基体７６の露呈した表面
部分上に沈積される。

マスクが除去され、そして領域７３を形成するために塩
素を含まない雰囲気内でコンソリデートされる。領域７
３の表面−上に第２のマスクが形成され、そしてその第
２のマスクと基体７６の露呈した表面部分上にガラス粒
子が沈積される。この第２のマスクが除去され、そして
領域７４を形成するために塩素を含んだ雰囲気内でその
粒子がコンソリデートされる。ガラス粒子は米国特許第
３８０６２２３号および同第３８７３３３９号の教示に
従って沈積されかつコンソリデートされ得る。光伝播領
域７１および７２は任意の公知技術で作成され得る。

領域７３および７４の両方から水分が除去されるべき場
合には、それらは両方とも塩素を含んだ雰囲気内でコン
ソリデートすることができ、この場合の塩素濃度は領域
７４のコンソリデージョン時より高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はオーバークラッドカブラの断面図である。 第２図および第３図は２つの異なるオーバークラッド屈
折率を有するカブラの出力電圧対延伸時間の関係を示す
グラフである。 第４図はΔ０．。と関数としてプロットした結合パワー
傾斜（１３１０ｎｍを中心とした）のグラフである。 第５図はΔ０１．がｏ、ｏｏｓ％であるシングルウィン
ドウおよびダブルウィンドウアクロマチックカブラの理
論的スペクトルレスポンス曲線を示す図である。 第６図は異なるΔｃｉａｄｓ値を有するカブラの延伸時
における結合パワーの一時的変化をパーセントで概略的
に示すグラフである。 第７図は不均一な延伸速度を示すグラフである。 第８図はΔ０．。に対する塩素の影響を示すグラフであ
る。 第９ｖ！Ｊは本発明のカブラで用いられる非標準のファ
イバの屈折率分布である。 第１０〜１２図は一端部に２つ以上のボートを有するア
クロマチックカブラを示している。 第１３図は光ファイバを挿入した後における毛管チュー
ブの断面図である。 第１４および１５図はファイバの反射防止終端の形成時
における２つの工程を示す概略図である。 第１６図は毛管チューブをコラップスさせかつそれの中
間領域を延伸するための装置の概略図である。 第１７図は中まで密な中間領域を形成するためにファイ
バのまわりでガラスチューブをコラップスさせる状態を
示す部分的な断面図である。 第１８図は延伸されかつ端部をシールされた後のファイ
バオプティックカプラの部分的な断面図である。 第１９図は特定の実施例の方法によって作成されたアク
ロマチックカプラのスペクトル挿入損失曲線を示すグラ
フである。 第２０図は融着されたファイバカブラを示している。 第２１図はプレーナカブラの斜視図である。 Ｆｌ、Ｆ！　　ファイバ １０　　　　ガラス毛管チューブ １２．１３　テーバ付穴 １７．１８　ファイバ ２１．２２　コーティング ２４．２４　バーナ ３１　　　　プリフォーム ３２．３３　チャック ４１．４１°　真空取付具 ６０　　　　融着ファイバカブラ ６１．６２　ファイバ ６３　　　　ネックダウン領域 ７０　　　　ブレーナ装置 ７１．７２　光伝播領域 ７３　　　　表面領域 ７５　　　　結合領域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明な材料よりなる隣接領域を具備し、少なくとも
   １つの領域が部品の光学的性能を変更させるのに十分な
   量の塩素を含んでいる受動光部品。 ２、前記隣接領域が少なくとも第１および第２の隣接し
   た光導波路通路よりなり、それらの通路のそれぞれが光
   伝播領域とその光伝播領域より低い屈折率を有する少な
   くとも１つの隣接領域を含んでおり、前記第２の通路の
   隣接領域がそれの屈折率ｎ＿２′を前記第１の通路の隣
   接領域の屈折率ｎ＿２より大きい値まで増加させるのに
   十分な量の塩素を含んでいる請求項１の部品。 ３、ファイバオプティック機能を有しており、少なくと
   も第１および第２の光ファイバを具備し、これらのファ
   イバはそれらの長さの一部分に沿って融着されて結合領
   域を形成しており、前記第２のファイバのクラッドはそ
   れの屈折率 ｎ＿２′を前記第１のファイバのクラッドの屈折率ｎ＿
   ２より大きい値まで増加させるのに十分な量の塩素を含
   んでいる請求項１または２の部品。 ４、屈折率がｎ＿３であり、２つの対向した端面と中間
   領域を有するマトリクスガラスの細長いボディと、 この細長いボディ中を長手方向に延長しており、それぞ
   れコアと、このコアを包囲しておりこのコアの屈折率よ
   り小さくｎ＿３より大きい屈折率を有しているクラッド
   を具備している少なくとも第１および第２の光ファイバ
   であって、第２のファイバのクラッドはそれの屈折率ｎ
   ＿２′を第１のファイバのクラッドの屈折率ｎ＿２より
   大きい値まで増加させるのに十分な量の塩素を含んでい
   る少なくとも第１および第２の光ファイバを具備し、 前記ファイバは前記マトリクスガラスの中間領域と一緒
   に融着され、前記光ファイバのコアは前記端面より前記
   中間領域の中心部分においてより近接して離間されてい
   て、光パワーが前記ファイバ間で結合する結合領域を形
   成しているファイバオプティックカプラを構成する請求
   項１〜３の部品。 ５、前記第１の通路の隣接領域または前記第１のファイ
   バのクラッドが塩素を含んでいない請求項１〜４の部品 ６、前記第１および第２の通路の隣接領域または前記第
   １および第２のファイバのクラッドが塩素を含んでいる
   請求項１〜４の部品。 ７、前記第１のファイバのクラッドが少なくとも０．０
   ４重量％の塩素を含んでいる請求項６の部品。 ８、前記結合領域が前記クラッドの屈折率より低い屈折
   率ｎ＿３を有するマトリクスガラスによって包囲されて
   いる請求項４のファイバオプティックカプラを構成する
   部品。 ９、前記第１および第２のファイバが、それらのクラッ
   ドにおける塩素濃度の差以外の点では同一である請求項
   ３〜８のファイバオプティックカプラを構成する部品。 １０、光伝播領域と光通路より低い屈折率を有する隣接
   領域よりなる光通路を具備する受動光装置を製造する方
   法であって、前記隣接領域を、ガラス粒子の層を沈積さ
   せ、 水分を除去するのに必要な量より多い量の塩素を含んだ
   雰囲気に前記粒子をさらし、 前記粒子をコンソリデートさせ、塩素を含んだガラスを
   作成するこによって作成する方法。 １１、前記雰囲気にさらす工程が、コソソリデート工程
   により０．１重量％より多い塩素を含むガラスが形成さ
   れるのに十分なだけ多い量の塩素を含んだ雰囲気に前記
   粒子をさらすことよりなる請求項１０の方法。 １２、前記光伝播領域は光ファイバのコアよりなり、そ
   して前記隣接領域はそのコアを包囲したクラッドよりな
   り、前記沈積工程は、ガラスロッド上にガラス粒子の層
   を沈積させることよりなり、前記コンソリデート工程に
   よって光ファイバプリフオームが形成されるようになさ
   れており、それらに前記プリフォームから前記光ファイ
   バを線引する工程を含んだ請求項１０の方法。 １３、それぞれコアとこのコアを包囲しておりそれより
   低い屈折率を有するクラッドよりなる少なくとも２つの
   ガラス光ファイバであって、そのファイバのうちの第２
   のものがそれの屈折率ｎ＿２′を前記ファイバのうちの
   第１のもののクラッドの屈折率ｎ＿２より大きい値まで
   増加させるのに十分な量の塩素を含んでいる前記少なく
   とも２つのガラス光ファイバを準備し、 これらのファイバの一部分をサイドバイサイドの関係に
   配置し、 前記ファイバをそれらの所定の部分にわたって加熱して
   その所定の部分を互いに融着させて一体の領域とするこ
   とよりなる、ファイバオプティックカプラの製造方法。 １４、前記融着された一体の領域に軸線方向のテンショ
   ンを加えて直径を減寸された細長い結合領域を形成する
   工程をさらに含む請求項１３の方法。 １５、前記サイドバイサイドの関係に配置する工程が、
   前記ファイバのクラッドの屈折率より低い屈折率を有す
   るガラスチューブの穴に前記部分を挿入することよりな
   り、かつ前記加熱工程によって前記チューブが前記ファ
   イバに対してコラップスされる請求項１４の方法。 １６、前記第２のファイバを準備する工程が、ガラスロ
   ッドを準備し、このロッド上にガラス粒子のコーティン
   グを沈積させ、そのコーティングを塩素を含んだ雰囲気
   にさらし、前記ロッド上の前記コーティングをコンソリ
   デートさせて線引用ブランクを形成し、そしてそのブラ
   ンクからファイバを線引することよりなる請求項１４の
   方法。 １７、前記第１のファイバを準備する工程が、第１のガ
   ラスロッドを準備し、この第１のロッド上にガラス粒子
   の第１のコーティングを沈積し、前記第１のコーティン
   グを乾燥させるのに十分な量の塩素を含んだ雰囲気に前
   記第１の粒子コーティングをさらし、前記ロッド上の前
   記第１のコーティングをコンソリデートさせて第１の線
   引用ブランクを形成し、このブランクから前記第１のフ
   ァイバを線引することよりなる請求項１４の方法。 １８、前記第１のファイバを準備する工程が、第１のガ
   ラスロッドを準備し、この第１のロッド上にガラス粒子
   の第１のコーティングを沈積させ、前記第１のコーティ
   ングを乾燥させるのに十分な所定濃度の塩素を含んだ雰
   囲気に前記第１の粒子コーティングをさらし、前記ロッ
   ド上の前記第１のコーティングをコンソリデートさせて
   第１の延伸用ブランクを作成し、この第１のブランクか
   ら前記第１のファイバを線引することよりなり、前記第
   ２のファイバを準備する工程は、第２のガラスロッドを
   準備し、この第２のロッド上にガラス粒子の第２のコー
   ティングを沈積し、前記所定の濃度より高い濃度の塩素
   を含んだ雰囲気に前記粒子の第２のコーティングをさら
   し、前記ロッド上の前記コーティングをコンソリデート
   させて第２の線引用ブランクを作成し、このブランクか
   ら前記第２のファイバを線引することよりなる請求項１
   ４の方法。 １９、前記粒子の第１のコーティングを雰囲気にさらす
   工程は、前記第１のファイバのクラッドゐ少なくとも０
   ．０４重量％の塩素濃度を与えるのに十分な量の塩素を
   含んだ雰囲気に前記第１のコーティングをさらすことよ
   りなる請求項１８の方法。 ２０、アクロマチックファイバオプティックカプラの製
   造方法であって、 複数の光ファイバのそれぞれの一部分を屈折率ｎ＿３の
   ガラスチューブに挿入して、それらの部分がそのチュー
   ブの中間領域を占有するようにし、この場合、各バイバ
   は屈折率ｎ＿１のコアと、屈折率がｎ＿１より小さくｎ
   ＿３より大きいクラッドよりなり、前記ファイバのうち
   の第２のもののクラッドはそれの屈折率ｎ＿２′を前記
   ファイバの第１のもののクラッドの屈折率ｎ＿２より大
   きい値まで増加させるのに十分な量の塩素を含んでおり
   、ｎ＿２とｎ＿２′の差は、（ｎ＿２＾２−ｎ＿２′＾
   ２）／２ｎ＿２＾２に等しいΔ＿ｃ＿ｉ＿ａ＿ｄ＿ｓの
   値がゼロより大きく０．０３％より小さいようになし、 前記チューブをファイバに対してコラップスさせ、そし
   て 前記中間領域の中心部分を延伸させる工程よりなる方法
   。