JPH0324506A - 広波長域形光ファイバカプラ - 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、融着延伸形の単一モード光ファイバカプラ
に係わり、特に結合度の波長依存性が平坦な特性を有す
る広波長域形の光ファイバカプラに関するものである。

「従来の技術」 従来、光信号を結合または分岐する際などに使用される
光ファイバカプラの１つとして、融着延伸形と称される
ものが知られている。

第１１図は、従来の融着延伸形の単一モード光ファイバ
カプラの一例を示す図であって、この尤ファイバカプラ
ｌは、２本の単一モート光ファイバ２の一部を加熱融着
し、更に延伸して融着延伸部３を形成して構成されてい
る。

この光ファイバカプラｌの融着延仲部３では、融着延伸
されることによって２つのコアを伝搬するモード間に結
合を生じさせ、光信号の分岐や結合が行なわれるように
なっている。このような光ファイバカプラの用途として
は、第１２図に示すように、光ファイバカプラｌの４つ
のボートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちの１つのボートから入射
した光を２つの経路に分岐したり、２つのボートから入
射した光を結合させることに使用される。なおこの図中
符号４はレーザダイオード、５は光検出器である。

ところで、先のような目的で使用される光ファイバカプ
ラの１つとして、異なる波長成分に対して同様の光分岐
あるいは結合を行う光ファイバカプラしある。更にこの
ような光ファイバカプラのうち、単一モードファイバカ
プラであってもその分岐比（ここでは、分岐比の定義と
して、一端から入射した光の他端における光パワーの比
を分岐比とする）が、かなり広い波長域で平坦な特性を
示すものがある。このような光ファイバカプラは広波長
域形光ファイバカプラ（以下、広域カブラという）と呼
ばれている。

従来の広域カプラは、カプラを構成する光ファイバ（実
質的には単一モードファイバ）間に、何等かの方法によ
り予めファイバ構造の差異を設けておき、それによって
結合度の波長依存性を第１３図に示すように平坦な特性
を持たせるものであった。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来の広域カブラの結合度の波長特性は
、確かにかなり平坦になっているが、よくみると、その
形は擬正弦波状であって、完全な平坦度は得られていな
い。この理由は、従来の広域カブラでは、カブラを構成
する２本の光ファイバカプラが、融着延伸後もそれらの
中心軸か同一平面上にあり、ファイバを細めることによ
っても、実際に結合に関与するモードはそれぞれのコア
に関する基本モードのみが結合に関与していると考えら
れる。この結果、モード結合の形態は２モード間の結合
でしかなく、光伝送路の結合理論により、第ｌ３図のよ
うな擬正弦波状波長特性を示すものと思われる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、結合度の
波長依存性を出来る限りフラット化することのできる広
帯域形の光ファイバカプラの提供を目的としている。

「課題を解決するための手段」 ｔ記課題を解決するための手段として、請求項ｌ記載の
発明は、２本の単一モード光ファイバの一部に融着延伸
部を形成してなる光ファイバカプラにおいて、該融着延
伸部に、捻り変形が付与されたことを特徴とする広波長
域形光ファイバカプラである。

また請求項２記載の発明は、融着延仲部に、長手方向に
沿って波状変形が付与されたことを特徴とする広波長域
形光ファイバカプラである。

また請求項３記載の発明は、融着延伸部に、該単一モー
ド光ファイバのクラッド部と同じらしくは低い屈折率を
有するガラス部材を融着してなることを特徴とする広波
長域形光ファイバカプラである。

「作用　」 従来の広域カブラにおける結合度の波長特性を出来る限
りフラット化するための方法を検討した結果、次のよう
な結論に達した。

■融着延伸された光ファイバの伝搬光は、ファイバのコ
アにそれほど強く束縛されておらず、コアの外側部にか
なり広がっている。この結果、光ファイバカプラはクラ
ツドにも多くの光電力が漏れ出している。

■　もし、光ファイバカプラのガラス部分全体、すなわ
ちクラッドを含めて１つの導波路を構威していると考え
ると、非常に多くのモードが伝搬可能な空気クラッド形
モードファイバと見なすことができる。

■そこで、何等かの摂動を融着延仲された部分に生じさ
せ、最初の２つのコアの基本モート以外のモードを発生
させるとともに、そのモードを最初の２つの基本モード
の結合に関与させろことができれば、モード結合の状態
を２モード結合ではなくて、多モード結合とすることが
できる。

■多モード結合の結果として、多くのモードが結合に参
加することにより、丁度、多モードファイバの伝搬モー
ドが結合したときのように、その損失が殆ど波長依存性
を持たないようにすることが考えられる。カブラの場合
には損失でなくて、最終的に結合度、すなわち、分岐比
が波長依存性を持たなくすることになる。すなわち、多
くのモードが結合に関与するために、特定の波長でのみ
結合か強くなったり弱くなったりすることが防がれる。

そして、本発明による広域カブラは、融着延伸部に捻り
変形を付与し、または長手方向に沿ってランダムな波状
変形を付与し、または単一モード光ファイバのクラッド
部と同じもしくは低い屈折率を有するガラス部材を融着
して構成することによって、融着延伸部において２つの
コアの基本モード以外のモードを発生させるとともに、
そのモードを基本モードの結合に関与させ、カブラの波
長特性を平坦化させる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す図であって、この
図中符号！ｌは広域カプラである。この広域カプラ１ｌ
は、２本の単一モード光ファイバ１２（以下、単にファ
イバという）の一部に、捻り変形が付与された融着延仲
部ｌ３を形成して構成されている。

上記融着延伸部１３の捻り変形は、融着延伸前に各ファ
イバｌ２に捻りを加えておき、この捻りを加えた部分を
加熱融着し、更に延伸することによって形成されるのが
望ましい。また２本のファイバｌ２の捻り方法としては
、第２図に示すような“ＳＺ捻り”を呼ばれる方法が有
効である。すなわち、このＳＺ捻りでは、捻りが入って
いてもカブラへの光の入射ファイバと出射ファイバが同
し側に位置しているいため、カプラの使用」二便利であ
るだけでなく、適度なモード結合により、低Ｍ失で、か
つ結合度の波長依存性の平坦化が容易である。

この広域カプラ１１の製造方法の一例を、第２図を用い
て説明すると、まず２本のファイバ１２を並列させてそ
の一部にＳＺ捻りを加え、この捻り部分ｌ４の両端部を
図示略のホルダーで保持し、次に、捻り部分ｌ４を酸水
素バーナｌ５で加熱融着させ、双方のホルダーをファイ
バ長手方向に沿って離間させる方向に移動させて融着部
分を延伸し、融着延伸部ｌ３を形成する。以上の各操作
によって第１図に示す広域カプラＩ１が作成される。

この実施例による広域カブラｌ１は、融着延仲郎ｌ３に
、捻り変形を付与して構成したことにより、融着延伸郎
ｌ３において双方のファイバｌ２の基本モード以外のモ
ードを発生させろとともに、そのモードを基本モードに
関与させて、モード結合の状態を多モード結合とするこ
とができ、多くのモードが結合に関与するために、特定
波長での結合の強弱が抑制され、結合度の波長依存性を
平坦にすることができる。

第３図は、本発明の第２実施例を示す図であって、この
図中符号ｌ６は広域カブラである。この広域カブラ１６
は、２本のファイバｌ２の一部に、長手方向に沿って波
状の変形が付与された融着延伸部１７を形成して構成さ
れている。

上記融着延伸部ｌ７の波状変形の度合は特に限定されな
いが、通常は波の振幅が融着延伸部外径の５〜５０％程
度、また波の数は融着延伸部に２〜ｌｏ個程度の波山が
形成される程度に変形させるのが望ましい。

またこの変形は、規凹性（周期性）を有する波状変形で
あっても良いか、波の幅や大きさがランダムな変形を加
えることかより好ましい。また、この融着延伸郎１３に
、波伏変形とともに、第１図に示す広域カプラｌ１と同
様に捻り変形を付与しても良い。

この広域カプラｌ６の製造方法の一例を、第３図を用い
て説明すると、まず２本のファイバ１２を並列させ、融
着させるべき部分の両側をホルダー１８で固定し、次に
２つのホルダー１８間のファイバ１２を酸水素バーナ１
５で加熱して融着させ、更に各ホルダーｌ８をファイバ
長手方向に沿って離間させる方向に移動させ、融着部分
を延伸する。

次に、延伸部分１９の一方側に酸水素バーナ１５を置い
て徐々に他方側に移動させるとともに、方のホルダーｌ
８を上下方向に揺動させる。この操作によって、延伸部
分ｌ９の加熱部分に波状の変形が付与され、酸水素パー
ナｌ５を一方側から他方側に移動させることによって延
伸郎分１９に所望の振幅および波長の波状変形を付与す
ることができる。

この実施例による広域カブラｌ６は、融着延伸部ｌ７に
、長手方向に沿って波状変形を付与して構成したことに
より、融着延伸郎ｌ７において双方のファイバｌ２の基
本モード以外のモードを発生させるとともに、そのモー
ドを基本モードに関与させて、モード結合の状態を多モ
ード結合とすることができ、多くのモードが結合に関与
するために、特定波長での結合の強弱が抑制され、結合
度の波長依存性を平坦にすることができる。

第５図は、本発明の第３実施例を示す図であって、この
図中符号２０は広域カブラである。この広域カプラ２０
は、２本のファイバｌ２の一部に融着延伸郎２ｌを形成
するとともに、この融着延伸部２ｌに、ファイバ１２の
クラッド部と同じ屈折率を有するガラス部材２２を融着
して構成されている。

このガラス部材２２の融着延伸部２ｌへの融着位置は特
に限定されないが、例えば第６図ないし第９図に示すよ
うな状態で融着延伸部２ｌに融着されるのが好ましい。

第６図に示す融着方法では、ガラス部材２２を、融着延
伸部２ｌの２つのコア２３と平行となるように一方のフ
ァイバｌ２のクラッド郎２４外周に融着したものである
。また第７図に示す融着方法では、一方のファイバ外周
にガラス部材２２を融着した後、２本のファイバ１２を
延伸して形成したものである。また第８図に示す融着方
法では、ガラス部材２２を、一方のファイバの、融着部
近傍の外周に融着して形成したものである。また第９図
に示す融着方法では、融着郎の外周にガラス部材２２を
融着したものである。

また上記ガラス部材２２の形状は、棒状に限定されるこ
となく粒状であっても良い。なお、このガラス郎材２２
の屈折率は、ファイバのクラッド郎２４と等しいことが
望ましいが、１％までの範囲で低くても良い。しかし、
クラッド部より高い屈折率の場合には、光のエネルギー
かガラス部材２２に大きく吸い寄せられる現象が生じ、
挿入損失、結合度の制御性が共に悪化してしまう。

この実施例による広域カプラ２０は、融着延伸部２■こ
、ファイバｌ２のクラッド郎２４と同じ屈折率を有する
ガラス部材２２を融着して構成したことにより、融着延
伸郎２ｌにおいて双方のファイバ１２の基本モード以外
のモードを発生させるととしに、そのモードを基本モー
ドに関与させて、モード結合の状態を多モード結合とす
ることができ、多くのモードが結合に関与するために、
特定波長での結合の強弱が抑制され、結合度の波長依存
性を平坦にすることができる。

なお、この第３実施例による広域カブラ２０は、２本の
ファイバ１２を単に融着延伸して形成された融着延伸郎
２Ｉにガラス部材２２を融着して構成したが、捻り変形
を付与した融着延伸部あるいは波状変形を付与した融着
延伸部２ｌにガラス部材２２を融着して構成しても良い
。

また、上記各実施例では、同一のファイバ２本を用いて
広域カプラを構成したが、必ずしも同一のファイバを２
本用いる必要はなく、例えば予めファイバ径やコア径な
どのファイバパラメータの異なるファイバを用いること
もでき、また、同一のファイバｌ２であっても、一方あ
るいは両方のファイバを予備延伸したり、一部に大径部
分を形成するなどの加工を施したファイバを用いること
もできる。更に、フッ酸などのガラス腐食液によって、
使用する一方のファイバ外径に変化を与えておくことも
できる。

以下、製造例により、本発明の作用効果を一周明確にす
る。

（製造例１　） コア径９．５μｍ１比屈折率差０、３３％、外径１２５
μｍコーティング径２５０μｍの石英系単一モード光フ
ァイバを用い、このファイバの被覆を約４０ｍｍ除去し
た。次に２本のファイバを並列させて各々の被覆除去部
分を接触させるとともに、接触させた各ファイバに、Ｓ
Ｚ捻りを１回加え、ホルダーに固定した。次に、２つの
ホルダー間のファイバを酸水素バーナで加熱して中央部
の約２０＋ａｍを融着させるとともに、双方のホルダー
を引き離してファイバを延伸し、長さ約１５ｍ＋＋、外
径約７０μｍの融着延伸部を形成し、第１図に示すもの
と同様の広域カブラを作製した。

得られた広域カブラの結合度の波長特性（ボートＡから
ボートＣへの結合度）を測定した、この結果、第ｌＯ図
に示すように、得られた広域カブラの波長特性は波長に
よる結合度の強弱が殆ど見られず、極めて平坦な波長特
性を示した。

（製造例２　） 実施例１で使用したものと同じファイバを用い、このフ
ァイバの被覆を除去した後、２本のファイバを並列させ
てホルダーで固定し、酸水素バーナで融着させ、第４図
に示すようにバーナを移動させつつ一方のホルダーを揺
動することによって、長さ約１５ａｍ，外径約７０μ一
の融着延伸郎に、振幅が約３０μ一の波を４個形成して
、第３図に示すものと同様の広域カプラを作製した。

得られた広域カブラの結合度の波長特性は、製造例ｌの
広域カプラと殆ど差が見られず、波長特性は第ｉ０図に
示すように平坦であった。

（製造例３　） 製造例ｌで使用したものと同じファイバを用い、このブ
アイバの被覆を除去した後、２本のファイバを並列させ
てホルダーで固定し、酸水素バーナで融着させ、更に延
伸して長さ約１８１１１Ｉ１％外径約７５μ一の融着延
伸部を形戊した。次にこの融着延仲部に、長さ２０１１
％直径５０μ置の石英棒を融着して、第５図に示すもの
と同様の広域カブラを作製した。

得られた広域カプラの結合度の波長特性は、製造例１の
広域カプラと殆ど差が見られず、波長特性は第１０図に
示すように平坦であっｔこ。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明による広域カプラは、本発
明による広域カプラは、融着延伸部に捻り変形を付与し
、または長子方向に沿ってランダムな波状変形を付与し
、または単一モード光ファイバのクラッド部と同じ屈折
率を有するガラス部材を融着して構成したので、融着延
伸部において双方のファイバの基本モード以外のモード
を発生させるとともに、そのモードを基本モードに関与
させて、モード結合の状態を多モード結合とすることが
でき、多くのモードが結合に関与するために、特定波長
での結合の強弱が抑制され、結合度の波長依存性を平坦
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第ｌ実施例を示す広域カブラの側面図
、第２図は第ｌ図に示す広域カプラの製造方法の一例を
説明するための側面図、第３図は本発明の第２実施例を
示す広域カプラの側面図、第４図は第３図に示す広域カ
プラの製造方法の一例を説明するための側面図、第５図
は本発明の第３実施例を示す広域カブラの側面図、第６
図ないし第９図はガラス部材の配置例を示す図であって
、第５図のｖ−ｖ線断面図、第１０図は本発明の広域カ
ブラの波長特製の一例を示すグラフ、第ｌ１図は従来の
光ファイバカプラの一例を示す側面図、第１２図は光フ
ァイバカプラの適用例を説明するための概略図、第１３
図は従来の広波長域形光ファイバカプラの波長特性の例
を示すグラフである。 １１，１６．２０・・・広域カプラ（広波長域形光ファ
イバカプラ ｌ２・・・ファイバ（単一モード光ファイバ）１　３，
１　７．２　１・・・融着延仲部２２・・・ガラス部材 ２４・・・クラッド部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２本の単一モード光ファイバの一部に融着延伸部
   を形成してなる光ファイバカプラにおいて、該融着延伸
   部に、捻り変形が付与されたことを特徴とする広波長域
   形光ファイバカプラ。
2. （２）２本の単一モード光ファイバの一部に融着延伸部
   を形成してなる光ファイバカプラにおいて、該融着延伸
   部に、長手方向に沿って波状変形が付与されたことを特
   徴とする広波長域形光ファイバカプラ。
3. （３）２本の単一モード光ファイバの一部に融着延伸部
   を形成してなる光ファイバカプラにおいて、該融着延伸
   部に、該単一モード光ファイバのクラッド部と同じもし
   くは低い屈折率を有するガラス部材を融着してなること
   を特徴とする広波長域形光ファイバカプラ。