JPH04130305A - ファイバ光カプラの作成方法 - Google Patents

ファイバ光カプラの作成方法

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JPH04130305A
JPH04130305A JP2414123A JP41412390A JPH04130305A JP H04130305 A JPH04130305 A JP H04130305A JP 2414123 A JP2414123 A JP 2414123A JP 41412390 A JP41412390 A JP 41412390A JP H04130305 A JPH04130305 A JP H04130305A
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JP
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tube
fibers
fiber
glass
axial hole
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JP2414123A
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English (en)
Inventor
Daniel A Nolan
ダニエル　アロイシャス　ノーラン
Gregory E Williams
グレゴリー　アール　ウィリアムズ
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Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
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Publication date
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    • G02—OPTICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2856—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers formed or shaped by thermal heating means, e.g. splitting, branching and/or combining elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/04—Re-forming tubes or rods
    • C03B23/07—Re-forming tubes or rods by blowing, e.g. for making electric bulbs
    • C03B23/073—Vacuum-blowing
    • C03B23/076—Shrinking the glass tube on to a mandrel
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29332—Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency

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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】
［０００１３
【産業上の利用分野］ 本発明はファイバ光カプラの作成方法に関し、特に１本
の入力光ファイバから２本またはそれ以上の出力ファイ
バに実質的に等しい量の光エネルギを結合させることが
可能な、いわゆるＩＸＮファイバ光カプラの作成方法に
関する。 ［０００２］ 【従来の技術】 １×Ｎカプラを作成する方法は米国特許出願第３８０８
７７号明細書（特願平２−１８５４７０号）に記載され
ている。入力光ファイバの両端の中間領域から保護コー
ティングが取除かれ、複数本の出力光ファイバのそれぞ
れの一端部から保護コーティングが取除かれる。入力フ
ァイバのコーティングされた部分は、入力ファイバのコ
ーティングを除かられた領域が毛細チューブの端の近傍
にくるまで上記毛細チューブの軸孔に通される。出力フ
ァイバのコーティングを除かれた領域は入力ファイバの
コーティング全除かれた領域の周囲に配置され、すべて
のファイバのコーティングを除かれた領域は、これらの
領域がチューブの中間領域を通って延びるようになるま
でチューブの軸孔内に同時に挿入される。出力ファイバ
が入力ファイバの周囲に等間隔に配置されるようにする
ために、出力ファイバのコーティングを除かれた区間は
、ファイバの束のチューブ内への挿入に先立って入力フ
ァイバに接着される。チューブの中間領域は加熱されて
ファイバの周囲にコラプスされ、中間領域の中央部分が
延伸されて所定の長さに亘って細径とされる。 ［０００３］ 米国特許第４９０２３２４号公報には、所定の断面形状
の軸孔を有するチューブが用いられて、チューブをコラ
プスさせるステップに先立っての中心に配置された入力
ファイバの周囲における出力ファイバの整列を容易にし
ている。軸孔は、複数の平坦な壁面によって形成され、
これら壁面の寸法および面する方向は、チューブの中心
領域における軸孔の断面がチューブの軸線を通る平面に
関１〜で対称的となっている。ファイバのコーティング
された領域に隣接する軸孔の断面において、各ファイバ
のコーティングが軸孔の２つの壁面に接触している。チ
ューブの中間領域は加熱され、ファイバの周囲にコラプ
スされ、上記中間領域の中央部分は延伸されて細径とさ
れる。例えば、４本のファイバが三角形の軸孔内に位置
決めされ、そのうちの３本のファイバが中心のファイバ
の周囲に等間隔に配置されることが可能である。しかし
ながらチューブをコラプスさせるステップの後には、周
囲に配置されたファイバは、必ずしも中心のファイバの
周囲に等間隔に配置されるとは限らない。 ［０００４］
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、被覆チューブがファイバ上にコラプス
された後もなお複数本の出力ファイバが１本の入力ファ
イバの周囲に等間隔に配置されている被覆型１×Ｎフア
イバ光カプラを作成する方法を提供することにある。本
発明の他の目的は、被覆型１ｘＮフアイバ光カプラを作
成するための再現可能な方法を提供することにある。さ
らに他の目的は、入力信号が複数本の出力ファイバに均
等に結合される形式の１×Ｎフアイバ光カプラを再現可
能に作成する方法を提供することにある。 ［０００５］
【課題を解決するための手段】
被覆型ファイバ光カプラは軸孔を有するガラスチューブ
を含むカブラプリフォ−ムから従来と同様に形成される
。軸孔内には複数本ののガラス光ファイバのそれぞれの
少なくとも一部分が配置される。各ファイバの少なくと
も上記チューブの中間領域内に位置する部分はコーティ
ングを有していない。チューブの中間領域はファイバ上
にコラプスされ、中間領域の少なくとも一部分は延伸さ
れる。本発明によれば、上記チューブカ飄その軸孔内に
Ｍ個の、等間隔に配置された、長手方向に延びる、内方
へ突出する突条を備えていることによって特徴づけられ
ている（Ｍ＞２）。隣接する各２本の突条間の領域は、
複数本のファイバのうちの１本がそこを通って延びるコ
ーナー領域を構成している。突条は、チューブをコラプ
スさせるステップの間に複数本のファイバをそれらの相
対的な位置に保持する［０００６］ 軸孔はＭ個の類似形状の側壁によって形成され、隣接す
る側壁は頂点において交差し、各側壁は上記突条の１つ
を備えている。軸孔内にＭ＋１本のファイバが配置され
た場合は、Ｍ本のファイバはコーナー領域に配置され、
残る１本のファイバはＭ本のファイバに実質的に接触す
る態様で配置される。Ｍが６より大きい場合の実施例で
は、中心に配置された１本のファイバの直径はＭ本のフ
ァイバの直径よりも大きい。 ［０００７］ ガラスチューブは、所定の断面形状を有する細長いカー
ボン部材を最初のチューブの軸孔内に挿入することによ
って形成されうる。最初のチューブは加熱され上記側壁
の内外に生じた圧力差がチューブをカーボン部材上にコ
ラプスさせる。カーボン部材は酸化によって除去され、
得られたチューブは延伸されて細径とされる。 ［０００８］ ガラス光ファイバは従来のものと同様に保護コーティン
グを備えている。コーティングの一部はコーティングさ
れたファイバから剥脱され、ファイバのコーティングの
ない部分が軸孔内に配置される。１つの実施例において
は、Ｍ＋１本のコーティングされたガラスファイバが用
いられる。１本のファイバの両端から離れた領域から保
護コーティングの一部が剥脱され、残りのＭ本のファイ
バについてはそれらの端部から保護コーティングの一部
が剥脱される。１本およびＭ本のファイバのコーティン
グのない区間はチューブの軸孔内に配置される。上記１
本のファイバはコーナー領域の１つに配置されても、あ
るいは軸孔の中心に配置されてもよい。 ［０００９］
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。なお、図面はそこに示されている要素の寸法または相
対比率を示すことを意図するものではない。第１の実施
例は１×４フアイバ光カプラを作成するための改良され
た方法を示す。 この方法では、軸孔１１を有するチューブ１０（図１〜
図３）を用いている。端面１４．１５においてそれぞれ
テーパ付き開口部１２．１３が軸孔１１への漏斗状入口
を形成している。チューブ１０の軟化点は、このチュー
ブ１０に挿入されるファイバの軟化点よりも低くなくて
はならない。これに適したチューブ１０の組成は、８〜
１０重量％の範囲が好ましい２５重量％までのＢ２Ｏ３
をドープされたＳｉＣ２である。チューブ１０は円筒状
マンドレル上にガラス粒子を沈積して、多孔質円筒状プ
リフォームを形成することによって形成しうる。マンド
レルが除去され、多孔性プリフォームは乾燥され、かつ
溶融固化されて円筒状ガラス体を形成する。 ［００１０１ ＩＸＮカップラ内での正しい結合を得るために、光ファ
イバはカプラの結合領域内において対称的なアレイに保
たれなければならない。ファイバをこのような対称的な
アレイに保つ上でチューブの軸孔の形状寸法は重要なフ
ァクタである。 本発明によれば、チューブの軸孔は正多角形の断面形状
を有する。軸孔がＭ角形である場合、軸孔はＭ個の類似
形成の側壁を有することになり、各側壁は、周辺に位置
を占めるファイバ上に内方に向ってコラプスチューブを
コラプスさせるステップの間ファイバの相対的位置を維
持するために、長手方向に延び、カリ内方へ突出する突
条を備えている。軸孔の隣接する側壁は頂点で交差し、
これによって、ファイバが隣接する側壁の双方に実質的
な接触をした状態で延長されるコーナー領域を形成して
いる。上記実質的な接触とは、製造上の許容誤差の観点
がらファイバがそれに割当てられたスペースよりも僅か
に小さくなくてはならなり）という事実を考慮した生じ
うる接触を意味する。このようなＭ個の側壁からなる断
面形状により、Ｍ本のファイバからなるアレイまたはＭ
＋１本のファイバからなるアレイを対称的に支持するこ
とができる。Ｍ本のファイバが存在する場合、ファイバ
が各コーナーに１本ずつ存在し、カリ各ファイバが隣接
するファイバに接触することになる。もしＭ＋１本のフ
ァイバが存在する場合は、Ｍ個のコーナーのそれぞれに
ファイバが１本ずつ存在するとともに、Ｍ本のファイバ
の中心にフラス１本のファイバが存在することになる。 ［００１１］ 図１〜図３の軸孔１１はコーナー２３で交差する３つの
類似形状の側壁を備えている。３つの側壁の中央には、
長手方向に延びる内方へ突出する突条２４が形成されて
いる。３角形の軸孔は、図３のように４本のファイバを
結合するのに適し、あるいはもしファイバの直径に対し
て適当な寸法形状を有するならば、互いに接触する３本
のファイバを保持するのに用いられうる。 ［００１２］ 図３に示された形式の軸孔を有するガラスファイバは、
図４に示されている断面形状を有するカーボングラファ
イト部材２５上にチューブを収縮させ、次に上記カーボ
ングラファイト部材を焼き切り、次にチューブを延伸し
てその外径を細くすることによって形成されうる。カー
ボン部材の表面は、軸孔内のガラス表面に欠陥を生じる
おそれのある不純物がないようにしなければならない。 この工程は米国特許第４７５０９２６号公報に記載され
ている。 ［００１３］ テーパ付き開口部１２．１３は、軸線方向の温度勾配が
生じるように炎をチューブの端部に向けた状態で気相エ
ッチャントＮＦ３をチューブ内に流すことによって形成
されうる。テーパ付き開口部１２．１３は、ファイバの
挿入を容易にする漏斗状の軸孔入口を形成している。 ［００１４］ 本発明の方法に用いられるコーティングされたファイバ
は保護コーティングされたガラス光ファイバよりなる。 ガラス光ファイバは屈折率ｎ１のコアと屈折率ｎ　のク
ラッド層とを備えている（ｎｌ〉ｎ２）。所定の長さに
切断されたコーティングされたファイバー７はガラス光
ファイバー９とコーティング２１とを備えている。コー
ティングされたファイバー７の両端の中間の部分は、チ
ューブ１０の長さより僅か長い距離だけ裸にされている
。 ［００１５］ ３本の所定の長さのコーティングされたファイバー８が
切断され、各ファイバー８は保護コーティング２２を備
えたガラス光ファイバ２０よりなる。各コーティングさ
れたファイバー８のコーティング部分の端部は除去され
ている。コーティングを除去された各端部には随意的に
反射防止端末処理が施される。このような端末処理の方
法の１つが米国特許第４８３４４９３号公報に記載され
ている。この特許公報に示されている方法の変形によれ
ば、コーティングを除去されたファイバの一端から短い
距離離れた部分に酸素・アセチレン炎が向けられ、かつ
そのファイバの一端が残りの部分から切断されるまで引
張られる。かくしてファイバはテーパ付き端部を有する
。ファイバの上記テーパ付き端部とは反対側の端部は反
射モニタ装置に接続される。このテーパ付き端部を炎で
熱してその材料の粘度を十分に低め、ファイバに沿って
戻る流れを生じさせて丸い端部を形成することによって
テーパ付き端部が得られ、この部分の最終的な直径はも
との裸のファイバの直径にほぼ等しくなるかあるいは僅
かに小さくなる。現在の規格では反射エネルギーは一５
０ｄＢとなっている。この端末処理を施した後のファイ
バー８の裸の区間はチューブ１０の長さよりも僅かに長
くなっている。 ［００１６］ ファイバを軸孔１１内に通すために種々の方法が用いら
れうる。１つの方法では、チューブ１０はその１つのコ
ーナー２３が下方になるように治具に水平に取付けられ
る。すべてのファイバは、チューブの軸孔１１の一方の
端面１５側から挿入される。１本のファイバ２０の露出
された部分は、下方に向いているコーナーで交差してい
る軸孔の２つの壁に接触するように、軸孔１１の下方部
分に挿入される。次にコーティングされたファイバー７
のコーティングされた一端部が、その光ファイバー９の
裸の中央部分がチューブ内の中央に位置決めされるまで
軸孔１１の中央部分に挿入される。この時点では、軸孔
１１の残りの２つのコーナ−は空いているので、ファイ
バのコーティングされた部分を軸孔１１内に通すのに適
している。残りの２本のファイバ２０の露出された部分
は、残りの２つのコーナーを形成する軸孔の壁とファイ
バ１９との間の軸孔部分に挿入される。この場合、数ミ
クロンの隙間がファイバ間および／またはファイバと壁
との間に存在するのが好ましい。ファイバのコーティン
グ部分はチューブの端面１４．１５から数ミリメートル
離れている。チューブ１０の両端において少量の接着剤
２９が光ファイバ１９．２０に施されてファイバを軸孔
１１の一側に接着する。この場合、軸孔１１を閉塞しな
いように注意が払われる。この接着剤２９はファイバが
チューブ１０にリジッドに固定されるように固化される
。次にコーティングを除去されたファイバの露出部分が
覆われるように接着剤３０が施される。このときも、軸
孔１１を閉塞しないように注意が払われる。接着剤３０
は接着剤２９よりもリジッドにならないような密度に固
化される。 ［００１７］ このようにして得られたカプラプリフォームをコラプス
させかつ延伸する装置が図５に示されている。コンピュ
ータで制御されるのが好ましいモータ駆動の移動台４５
．４６にそれぞれチャック３２．３３が取付けられる。 リングバーナ３４の上方に遮熱板３５が随意的に設けら
れる。プリフォーム３１はリングバーナ３４内に挿入さ
れ、引張りチャック３２．３３にクランプされる。チュ
ーブの両端から延びているファイバはそれぞれ減圧装置
に通され、減圧アタッチメント４１．４１′がチューブ
に接続される。図１に断面図で示されている減圧アタッ
チメント４１は、チューブ４０とこれに螺着されたカラ
ー３９よりなり、０リング３８がカラー３９とチューブ
４０との間に配置される。減圧アタッチメント４」がチ
ューブ１０の一端に摺接された後、カラー３９が締着さ
れ、これにより○リング３８がチューブ１０に圧接され
る。減圧ライン４２がチューブ４ｏに接続される。所定
の長さの薄いゴムチューブ４３の一端が減圧アタッチメ
ント４１の一端に取付けられ、プリフォーム３１と対向
する。ゴムチューブ４３の他端はクランプ４４の間に延
びている。上方の減圧アタッチメント４１′　にも同様
に減圧ライン４２′　　　ゴムチューブ４３′　および
クランプ４４′　が組合せられている。ファイバのコー
ティングされた部分はゴムチューブ４３．４３′　から
外に延びている。、クランプ４４．４４′がゴムチュー
ブ４３．４３′　をそれぞれクランプした状態でカプラ
プリフォーム３１の両端が減圧される。 ［００１８］ リングバーナ３４からの炎により、チューブ１０の中間
部分の温度を軟化温度まで高めるのに十分な時間だけチ
ューブ１０が加熱される。チューブ１０内外の圧力差も
加わってチューブ１０のマトリクスガラスがファイバ２
０上にコラプスし始め、中心のファイバ１９に強制的に
接触される（図６参照）。次にチューブのマトリクスガ
ラスは図７に示すようにファイバ１９を包囲し始める。 最終的に、チューブ１０のマトリクスガラスは完全にフ
ァイバを包囲し、軸孔１１を満して空気のすし等が入っ
ていない密度構造を形成する。その中心部分がカプラの
結合領域を形成する中間領域２７は、その全長に亘って
ファイバ１９と２０とが互いに接触する密実領域となる
（図８参照）。図８はコラプシンゲステップを経た後に
固定されたファイバの配置を示す。コラプスされた領域
の長手方向の長さは、炎の温度および当てられた時間、
ガラスチューブ１０の熱伝導度および減圧度に依存する
。 ［００１９］ 完全にコラプスさせるのに必要な減圧度よりも減圧度を
少くしても図６および図７に示された部分コラプシング
が得られる。図６および図７は、突条２４を設けること
の利点を明らかに示している。 ［００２０］ チューブが冷却した後、バーナに再点火され、コラプス
された領域の中心部が再びその軟化温度に熱せられる。 延伸工程のために炎を当てる時間は、所望とされるカプ
ラ特性に依存する。コラプスされた中間領域の中心部分
のみを延伸することにより、ファイバの結合領域が毛細
チューブのマトリクスガラス内に埋めこまれることが保
証される。ファイバは毛細チューブのマトリクスガラス
によって完全に包囲されているので、ファイバも加熱さ
れてチューブに熱的に接触した状態となる。コラプスさ
れたチューブが再加熱された後、バーナ３４に対する酸
素の供給か停止され、移動台４５および４６が反対方向
に引かれ、その結果、ファイバコアが所定形式の結合が
達成されるのに十分な距離まで接近するのに必要な長さ
にまでカプラの長さが増大される。中間領域２７の外径
は図９の領域５１で示されるように減少される。はじめ
の領域２７の外径に対する領域５１の外径の比（引延ば
し比）は、作成されたデバイスの光学的特性によって決
定される。 ［００２１］ 光デバイスの作成中に出力信号を監視して工程を制御す
ることは、米国特許第４３９２７１２号および第４７２
６６４３号公報、英国特許出願ＧＢ２１８３８６６Ａ明
細書および国際公開ＷＯ３４７０４８２２号公報によっ
て明らかなように公知の技術である。さらに、かかる監
視および制御機能を自動的に実行するフィードバックシ
ステムにおいてはコンピュータがしばしば用いられる。 適切にプログラムされたＰＤＰ　１１−７３マイクロコ
ンピユータがこれら機能を実行するのに用いられうる。 チューブコラプシンゲステップおよび延伸ステップの間
、チューブの両端はコンピュータ制御の移動台に固定さ
れる。所定の特性を得るためにチューブが受ける延伸量
は、カプラプリフォームの入力ファイバに光エネルギを
注入し、かつ延伸操作中に１本またはそれ以上の出力フ
ァイバの出力を監視することによって決定される。 ［００２２］ １×４カプラが作成された場合は、光源はプリフォーム
の端面１４から延びるファイバ１７の入力端に接続する
ことができ、検出器はその出力端に整列される。延伸工
程中に上記出力端における所定の検出出力は、コンピュ
ータ制御の移動台を停止させてカプラプリフォームの延
伸を終了させるのに用いることができる［００２３］ 所定の結合特性が得られる適切な延伸距離が決定された
後、装置はプログラムされて、上記所定の特性を有すべ
きカプラの製造に際しての適切な延伸距離だけ移動台を
移動させる。特定形式のカプラの作成に用いられるタイ
ミング・シーケンスは、このコンピュータが実行時間中
において呼出す個々のマルチプル・コマンドファイルに
挿入されうる。この形式のカプラを作成するのに要する
コラプシング工程および延伸工程は、コンピュータによ
って各カプラプリフォームに対して連続的に実施されて
、カプラが再現性良く作成される。コンピュータによっ
て制御されてカプラの再現性を保証するパラメータは、
加熱時間および温度と、ガスの流動速度と、カプラプリ
フォームを引張って延伸する移動台の移動速度である。 １×４カプラの形式に際しては、所定の出力は、経、験
的に定められるように入力の１７４から総過剰デバイス
損失の１７４を減じたものになる。 ［００２４］ もし作成されたデバイスが例えば１×４カプラである場
合、出力が入力の１／４に減少したときには延伸操作は
停止されない。装置の種々の部品の慣性によってカプラ
プリフォームの延伸は、移動台駆動モータが停止を指令
された後も継続される。したがって、弓ｌ延ばし比は、
停止信号が発せられた後に変化する。また、新しく形成
されたカプラが冷えるにつれて結合特性も変化する。デ
バイスが冷えた後に所定の結合比が得られるようにする
ために、この形式のカプラにおいては、停止信号を発生
するのに用いられるべき結合比は経験によって定められ
る。
【００２５】 カプラが冷えた後、減圧ラインがカプラから取外され、
多量の接着剤４８．４９が毛細チューブの両端に施され
る（図９）。接着剤４８．４９は先に施された接着剤上
に施され、それ以前には開かれていた軸孔の開口部にも
充填される。最後の接着剤の添加はファイバピグテール
の引張り強度を高め、かつハーメチックシールを形成す
る。得られた図９のファイバ光カプラ５０は、端面１４
における１本の光ファイバの入力端内を伝播する信号を
端面１５から突出しているすべての光ファイバに等しく
結合する機能を有する。次にこのカプラは延伸装置から
取外されて、もしさらに高い強度を必要とするときはパ
ッケージに収容されうる。 ［００２６］ 上述の実施例を変更した他の実施例では、コーティング
されたファイバ１７はチューブ１０の端面１４のみから
突出している。その場合、コーティングされたファイバ
１７は、その中央部分のコーティングが除去される代り
に、一方の端部のコーティングが除去される。得られた
デバイスは１×３カプラであるため、出力側のコーティ
ングされたファイバ１８の少なくとも１本から得られる
出力は延伸ステップ中に監視される。この場合は、所定
の出力は入力の１７３から総過剰デバイス損失の１７３
を減じたものになる。 ［００２７］ １×３カプラの実施例は本発明の他の実施例の説明に有
用である。もし入力ファイバと３本の出力ファイバとが
等しいとすると、入力ファイバから出力ファイバに結合
されるエネルギのパーセンテージは波長に影響される。 例えば、１３１０ｎｍのような所定の波長において入力
の１／３が出力ファイバに結合されたとすると、１５５
０ｎｍのような他の波長ではエネルギは実質的に結合さ
れない。しかしながら、出力ファイバの伝播定数が入力
ファイバの伝播定数と異っている場合には、このデバイ
スは、色消しカプラあるいは波長分離マルチプレクサ等
として機能しうる。伝播定数に影響を与える種々のファ
イバパラメータについては、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、３号、１０５〜１
０９頁に記載されたオー・パリオー（０，Ｐａｒｒｉａ
ｕｘ）ほかによる「マルチプレクシングのための単一モ
ード光ファイバ間の波長選択分配結合Ｊ　（Ｗａｖｅｌ
ｅｎｇｔｈ　５ｅｌｅｃｔｉｖｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄ　Ｃｏｕｐｌｉｎｇ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｓｉｎｇｌｅ
　Ｍｏｄｅ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒｓ　ｆｏｒ　
Ｍｕｌ狽奄垂撃■■奄獅■ ）と題する論文に記載されている。 ［００２８］ もしすべてのファイバが同一の外径を有する場合は、図
１０に示されているように、最大６本のファイバ５５を
中心のファイバ５６の周囲に密接アレイ状態で配置しう
る。したがって軸孔５７は６個の側壁を有するように形
成され、各側壁は内方へ突出する長手方向へ延びる突条
５８を備えている。 ［００２９］ しかしながら、大径の中心ファイバの周囲にそれより小
径のファイバを６本以上配置することができる。図１１
に示されている実施例では、大径の中心ファイバ６２の
周囲に８本のそれより小径のファイバ６１が配置されて
いる。軸孔６３は８個の側壁を有するように形成され、
各側壁はカリ内方へ突出する長手方向へ延びる突条６４
を備えている。中心ファイバ６２のコアの直径は周囲の
ファイバ６１のコアの直径に等しく、かくしてすべての
ファイバのモード・フィールド直径が等しくなる。ファ
イバ６２は標準的な外径を有する装置のファイバに効率
的に結合されることができる。 ［００３０］ （具体例１） 以下に記載する方法は、１４３０ｎｍにおいて各出力フ
ァイバに対し実質的に等しい結合を行なう１×４フアイ
バ光カプラを作成するのに用いられるものである。 ［００３１］ マンドレル上にガラス粒子を沈積させて円筒状多孔性の
プリフォームを形成することによって、約１０重量％の
Ｂ２Ｏ３をドープされたガラスチューブが作成された。 マンドレルが除去され、多孔性プリフォームは乾燥され
、溶融固化（ｃｏｎｓｏｌ　１ｄａｔｅ）されて、３７
ｍｍの外径と１１ｍｍの内径とを有する円筒状ガラス体
を形成した。カーボングラファイト部材が図４に示され
ている形状に機械加工された。もとのカーボン部材の断
面の寸法はｈ＝６．０ｍｍ、　　ｂ＝６．９３ｍｍで、
ｈ寸法はもとの頂点まで測った寸法である。長手方向に
延びる半径０．６１２ｍｍの半円形の断面形状を有する
溝２６が各壁面に形成され、かつ各溝２６と壁面との境
は図示のように丸められた。３方の隅は距離ｃ　＝０．
２５４ｍｍだけ切除された。カーボン部材はガラスチュ
ーブ内に挿入され、チューブは米国特許第４７５０９２
６号公報に教示されているように加熱され、かつ減圧さ
れた。カーボン部材は酸化によってチューブから取除か
れ、チューブは３角形の断面を有する軸孔の高さが約３
６５μｍとなるまで延伸された。カーボンマンドレルの
平坦に切除された隅部の形状は、細径にされたチューブ
には残っておらず、図３に示されているように、加熱工
程で明らかに丸くされている。 ［００３２］ 得られた毛細チューブは約３．８ｃｍの長さに切断され
、外径は約２．８ｍｍであった。 軸孔の両端にＮＦＳを用いた気相エツチングによってテ
ーパ付き開口部が形成された。チューブの両端における
テーパ付き開口部の半径はチューブの半径の１７４〜１
／２であった。チューブ１０はエチルアルコールで洗浄
され、かつ焼かれた。 次にチューブ１０は治具に水平に取付けられた。 ［００３３］ 外径１７０μｍのウレタン・アクリレートよりなるコー
ティングを施された長さ４ｍ、直径１２５μｍの単一モ
ード光ファイバ１７の中央領域から長さ約４．４ｍのコ
ーティングが剥脱された。長さ２ｍのファイバ１８の一
端から長さ４．４ｍｍの区間のコーティングが除去され
た。ファイバの裸の部分は拭われた。ファイバは前記し
たようにチューブ１０内に通され、光ファイバ１９は中
心に配置された。ファイバのコーティングされた部分は
チューブの端面１４．１５から約３ｍｍの位置にあった
。少量のダイマックス９１１紫外線硬化性接着剤２９が
チューブの両端において光ファイバ１９．２０に施され
て、ファイバを軸孔の開口部の一側に接着した。接着剤
が紫外線にさらされて硬化された後に、少量のダイマッ
クス６２５紫外線硬化性接着剤３０が用いられて、ファ
イバの露出部分を覆った。この接着剤３０も紫外線にさ
らされて硬化された。 接着剤を施す場合に軸孔１１を閉塞しないように注意が
払われた。 ［００３４］ チューブは図５の装置にチャック３２．３３によって固
定された。チューブの両端から突出しているファイバは
それぞれ減圧装置に通され、減圧アタッチメント４１．
４１′がチューブに接続された。クランプ４４．４４′
　がコーティングされたファイバ１７．１８を固定し、
チューブの両端は水銀柱で４５．７ｃｍ　（１８インチ
）の真空源に接続された。バーナが点火されてその炎が
チューブ１０を１０秒間加熱した。チューブ１０は、図
８に示すようにファイバ上にコラプスされた［００３５
］ 種々の実、験の結果、所定の光学特性を得るのに必要な
延伸量が決定された。最初の実験においては、ファイバ
１７の入力端が波長１４００ｎｍの光源に接続され、出
力端はチャック３２．３３の動きを制御するフィードバ
ックシステムにおける検出器に接続された。ファイバ１
７の出力端に伝播するエネルギがその最初の値の約１７
４に減少したことを検出器の出力信号が示したとき、延
伸作業を停止されたための中断信号が発せられた。次に
作成された複数のカプラについては、光学特性における
延伸距離の影響を測定するために、延伸距離が僅がずっ
変更された。 延伸距離は移動台４５．４６が互いに離れる方向に移動
した全距離である。この具体例に関連する形式の１×４
カプラを作成するための延伸距離は１．５ｃｍと１．６
ｃｍとの間であることがわかった。 ［００３６］ 理論解析がなされた。この解析の結果である図１２は、
結合エネルギが延伸ステップ中に変化する状態を示して
いる。曲線７０は、延伸操作の間にファイバ１７の出力
端に残存するエネルギが１００％からゼロまで減少する
ことを示している。 ファイバ１７の出力端のエネルギが減少するにつれて、
ファイバ１８のそれぞれにおけるエネルギは増大してい
る（曲線７１）。図１２の曲線は関心のある特定領域を
示すのに必要な範囲外に連続しているのではなく、単に
最初のエネルギ伝送サイクルを示しているだけである。 もしカプラプリフォームがより大きい値２に延伸された
とすると、結合されるエネルギは、延伸の継続とともに
変動の周期が短くなることを除いて、図示された態様で
変動を続けるであろう。ある長さ２において、各出力フ
ァイバにおけるエネルギはファイバ１７に残存するエネ
ルギに実質的に等しくなる（点７２参照）。延伸を継続
すると、他の２の値において、各ファイバに等しいエネ
ルギが伝播する（点７３参照）。モニタ・フィードバッ
ク装置は点７２、点７３または次に発生する曲線交差点
で延伸を中止することができる。 ［００３７］ コラプスされたカプラプリフォームの中間領域は９秒間
加熱され、延伸されてカップラを形成し、全延伸距離は
１．５５ｃｍとなった。カプラが冷えた後、減圧ライン
が除去され、少量のエムキャス）　１０６０Ａ接着剤が
カプラの両端に施されてハーメチックシールを形成した
。この接着剤はガラス粉含有の紫外線硬化性エポキシ樹
脂である。この接着剤が硬化された後、カプラは延伸装
置から取外された。出力エネルギは図１３において波長
の関数としてプロットされている。曲線７５はファイバ
１７の出力端に伝播するエネルギをあられし、曲線７６
．７７および７８は出力ファイバ１８に伝播するエネル
ギをあられす。波長１４４０ｎｍにおいて出力ファイバ
のそれぞれにほぼ等しいエネルギが伝播された。約１４
７０ｎｍまでの波長においてはこのエネルギ比からの偏
位はきわめて僅かであった。このデバイスの過剰損失は
１４４０ｎｍにおいて１．２４ｄＢであった。 ［００３８］ １×３カプラにおいては、ファイバ１７の出力端にエネ
ルギが残存しない２の値において延伸操作が停止するこ
とによってカプラが作成される。延伸距離は図１２の点
７４に対応するＺの値となる。曲線７１は、このような
延伸距離において、ファイバ１８のそれぞれが、ファイ
バ１７の入力端に伝播するエネルギの約３３％を含むこ
とを示している。 ［００３９］ （具体例２） 入力ファイバ８０が軸孔の１つのコーナーに配置され、
１本の出力ファイバが軸孔の中心に配置され、残りの出
力ファイバが残りの２つのコーナーに配置されているこ
とを除いては、具体例１で述べたのと類似の方法によっ
てカプラが作成された。理論的モデルから得られた図１
５は、このようなカプラプリフォームを延伸するステッ
プの間の結合エネルギの変化を示している。曲線８４は
、カプラの出力端から延びる入力ファイバ８０の部分に
残存するエネルギ量をあられす。 このファイバに残存するエネルギのパーセンテージは、
延伸操作中に１００％からゼロに減少する（曲線８４）
。入力ファイバ内のエネルギが減少するのにつれて、中
央に配置されたファイバ８１内のエネルギが曲線８５に
示すように増大し始める。延伸が継続されると、エネル
ギは中央のファイバ８１からファイバ８２．８３へ結合
し始める（曲線８６）。曲線８４．８５および８６の交
点８７によって示されているように、ある長さ２におい
て、すべての出力ファイバ中のエネルギが等しくなる。 この実施例によって作成されたカプラにおいては、出力
ファイバのそれぞれにおけるエネルギが１２８０ｎｍと
１３１０ｎｍとの間の波長においてきわめて接近し、か
つ過剰デバイス損失は１３００ｎｍで０．５８ｄＢであ
った。
【図面の簡単な説明】
【図１】 減圧装置に接続されたカプラプリフォームの部分的断面
図である。
【図２】 図１のプリフォームの軸線に沿った部分の断面図である
。
【図３】 図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】 カーボン製軸孔形成部材の断面図である。
【図５】 カプラプリフォームをコラプスさせかつその中間領域を
延伸する装置の概略図である。
【図６】 コラプシング工程中のチューブの軸線付近の断面図であ
る。
【図７】 コラプシング工程中のチューブの軸線付近の断面図であ
る。
【図８】 コラプシング工程中のチューブの軸線付近の断面図であ
る。
【図９】 延伸されかつ両端がシールされたファイバ光カプラの側
面図である。
【図１０】 本発明の他の実施例の断面図である。
【図１１】 本発明の他の実施例の断面図である。
【図１２】 １×４カプラプリフオームの延伸中における結合長さに
対する結合エネルギの変化を示すグラフである。
【図１３】 具体例１の１×４カプラの出力ファイバ内のエネルギを
示すスペクトル図である。
【図１４】 入力ファイバの配置が変更された例を示す概略図である
。
【図１５】 他の形式の１×４カプラプリフオームの延伸中における
結合長さに対する結合エネルギの変化を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
１０　　　　　　ガラスチューブ １１　　　　　　チューブの軸孔 １２． １４． １９、 ２９、 ３２、 ４１′ ４４′ 軸孔のテーパ付き開口部 チューブの端面 ガラス光ファイバ コーナー 突条 カーボングラファイト部材 接着剤 カプラプリフォーム チャック リングバーナ 減圧アタッチメント クランプ 移動台
【書類名１ 【図１】 図面
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７１ 【図８】
【図９】
【図１０１ 【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに反対側にある第１および第２の端部
    と、中間領域と、上記チューブの第１の端面から第２の
    端面まで延びる軸孔とを備えたガラスチューブを用意す
    るステップと、 上記軸孔内に複数本のガラス光ファイバのそれぞれの一
    部分を、少なくとも上記チューブの中間領域に位置する
    各ファイバの上記一部分がコーティングされていない状
    態で配置するステップと、 上記チューブの中間領域を上記複数本のファイバ上にコ
    ラプスさせるステップと、 上記中間領域の少なくとも一部分を延伸するステップと
    よりなり、上記ガラスチューブは、その軸孔内に、Ｍを
    少なくとも３とするＭ個の、等間隔に配置された、長手
    方向に延びる、内方へ突出する突条を備えており、隣接
    する各２本の突条間の領域は、上記複数本のファイバの
    うちの１本がそこを通って延びるコーナー領域を構成し
    、上記突条は、上記チューブをコラプスさせるステップ
    の間に上記複数本のファイバをそれらの相対的な位置に
    保持するようになされていることを特徴とするファイバ
    光カプラの作成方法。
  2. 【請求項２】 上記チューブは、上記軸孔がＭ個の類似形状の側壁によ
    って形成され、隣接する側壁は頂点において交差し、上
    記側壁のそれぞれが上記突条を備えていることを特徴と
    する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】上記チューブは、その軸孔の断面形状が正
    多角形をなしていることを特徴とする請求項２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】上記ファイバを配置するステップが、Ｍ＋
    １本のファイバを上記軸孔内に配置することよりなり、
    Ｍ本のファイバは上記コーナー領域に配置され、１本の
    ファイバは上記Ｍ本のファイバに実質的に接触した状態
    で中心に配置される請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】上記ファイバを配置するステップが、Ｍ＋
    １本のファイバを上記軸孔内に配置することよりなり、
    Ｍは６よりも大きくとられ、中心に配置されるファイバ
    の直径が上記Ｍ本のファイバの直径よりも大きくされて
    いる請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】上記チューブは、その軸孔の断面形状が上
    記チューブの長手方向の軸線を通る面に関して対称的で
    あることを特徴とする請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】上記ガラスチューブを用意するステップが
    、所定の断面形状を有する細長いカーボン部材を最初の
    チューブの軸孔内に挿入し、上記チューブを加熱し、上
    記チューブの内部が上記チューブの外表面よりも圧力が
    低くなるような圧力差を上記チューブに加えて、上記チ
    ューブを上記カーボン部材上にコラプスさせ、次に上記
    カーボン部材を酸化によって除去し、かくして得られた
    チューブを延伸してその直径を減少させることよりなる
    請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】上記ファイバを配置するステップが、コー
    ティングを有する複数本のガラスファイバを用意し、各
    ファイバからそのコーティングの一部を剥脱し、上記複
    数本のファイバのコーティングのない部分を上記チュー
    ブの軸孔内に配置することよりなる請求項１記載の方法
    。
  9. 【請求項９】上記ファイバを配置するステップが、コー
    ティングを有するＭ＋１本のガラスファイバを用意し、
    上記Ｍ＋１本のファイバのうちの１本から、その両端か
    ら離れた位置にある保護コーティングの部分を剥脱し、
    残りのＭ本のファイバからはその一端部のコーティング
    部分を剥脱し、上記１本および上記Ｍ本のファイバのコ
    ーティングのない区間を上記チューブの軸孔内に位置決
    めすることよりなる請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】上記ファイバの位置決めが、上記１本の
    ファイバを上記コーナー領域に位置決めすることよりな
    る請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】上記ファイバの位置決めが、上記Ｍ本の
    各ファイバを上記コーナー領域の１つにそれぞれに位置
    決めし、上記１本のファイバを上記軸孔の中心に位置決
    めすることよりなる請求項９記載の方法。
  12. 【請求項１２】互いに反対側にある第１および第２の端
    部と、中間領域と、上記チューブの第１の端面から第２
    の端面まで延びる軸孔とを備え、上記軸孔が、Ｍを少な
    くとも３とするＭ個の、等間隔に配置された、長手方向
    に延びる、内方へ突出する突条を備えているガラスチュ
    ーブを用意するステップと、上記軸孔内に複数本のガラ
    ス光ファイバを、各ファイバが上記チューブの中間領域
    を通って延び、かつ各ファイバが隣接する１対の突条間
    に位置する態様で配置するステップと、 上記突条が上記複数本のファイバをそれらの相対的位置
    に保持している状態で上記チューブの中間領域を上記複
    数本のファイバ上にコラプスさせるステップと、 上記中間領域の少なくとも一部分を延伸するステップと
    よりなるファイバ光カプラの作成方法。
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