JPH04253003A - 光通信システム - Google Patents
光通信システムInfo
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- JPH04253003A JPH04253003A JP3216457A JP21645791A JPH04253003A JP H04253003 A JPH04253003 A JP H04253003A JP 3216457 A JP3216457 A JP 3216457A JP 21645791 A JP21645791 A JP 21645791A JP H04253003 A JPH04253003 A JP H04253003A
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- optical fiber
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2551—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
-
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- H01S3/06745—Tapering of the fibre, core or active region
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ増幅器を含む
光通信システムに係り、特に異なる光ファイバを結合し
てなる光通信システムに関する。
光通信システムに係り、特に異なる光ファイバを結合し
てなる光通信システムに関する。
【０００２】
【従来技術】光ファイバ系通信システムにおける信号増
幅器として将来有望かつ有用な増幅器の１種に光ファイ
バ増幅器がある。光ファイバ増幅器は、特に活性イオン
、例えばエルビウムのような希土類イオンでドープされ
たコアを持つ光ファイバを有する。このような光ファイ
バ増幅器を最高効率で動作させるためには、活性イオン
でドープされる領域を比較的小さい直径に限ることが望
ましい。
幅器として将来有望かつ有用な増幅器の１種に光ファイ
バ増幅器がある。光ファイバ増幅器は、特に活性イオン
、例えばエルビウムのような希土類イオンでドープされ
たコアを持つ光ファイバを有する。このような光ファイ
バ増幅器を最高効率で動作させるためには、活性イオン
でドープされる領域を比較的小さい直径に限ることが望
ましい。
【０００３】そのため、例えば直径が約３μｍより小さ
いような非常に小さいコアを有し、これにより小さいモ
ードフィールド直径（ＭＦＤ）を有する光ファイバ増幅
器に大きな関心が持たれている。多くの可能な用途では
、光ファイバ増幅器は、例えば約８．２５μｍのコア直
径と約９．９μｍの１．５５μｍ帯におけるＭＦＤを有
する標準的通信ファイバにスプライス、すなわち事実上
永久的かつ光透過的に結合される。
いような非常に小さいコアを有し、これにより小さいモ
ードフィールド直径（ＭＦＤ）を有する光ファイバ増幅
器に大きな関心が持たれている。多くの可能な用途では
、光ファイバ増幅器は、例えば約８．２５μｍのコア直
径と約９．９μｍの１．５５μｍ帯におけるＭＦＤを有
する標準的通信ファイバにスプライス、すなわち事実上
永久的かつ光透過的に結合される。
【０００４】「融解スプライス」と呼ばれる２本の標準
的通信ファイバを光透過的に結合する標準的方法は次の
ように行われる。すなわち、熱源（たとえば、火炎また
は電気アーク）の存在下に２本のファイバの準備した端
を突き合わせて、ファイバ端を融解させ合体させる。融
解スプライスは光損失を受けやすく、これを総合して「
スプライス損失」と呼ばれる。次のような各種因子がス
プライス損失に寄与することが認められている。
的通信ファイバを光透過的に結合する標準的方法は次の
ように行われる。すなわち、熱源（たとえば、火炎また
は電気アーク）の存在下に２本のファイバの準備した端
を突き合わせて、ファイバ端を融解させ合体させる。融
解スプライスは光損失を受けやすく、これを総合して「
スプライス損失」と呼ばれる。次のような各種因子がス
プライス損失に寄与することが認められている。
【０００５】それらには、コアの横オフセット、結合さ
れるファイバの光学的特性の差、融解中に起こる屈折率
プロフィールの変化がある。さらに、ＭＦＤが大きく異
なるファイバを従来技術により結合する場合、スプライ
ス位置におけるモードフィールドの不整合がスプライス
損失を大きくすることになる。この問題を解決するため
に、融解スプライス領域を伸ばしてテーパを付与する試
みがなされている。このテーパ領域は、１つのファイバ
の光モードフィールドを他のファイバの光モードフィー
ルドに低光損失で変換するモード変換器として機能する
といわれている。
れるファイバの光学的特性の差、融解中に起こる屈折率
プロフィールの変化がある。さらに、ＭＦＤが大きく異
なるファイバを従来技術により結合する場合、スプライ
ス位置におけるモードフィールドの不整合がスプライス
損失を大きくすることになる。この問題を解決するため
に、融解スプライス領域を伸ばしてテーパを付与する試
みがなされている。このテーパ領域は、１つのファイバ
の光モードフィールドを他のファイバの光モードフィー
ルドに低光損失で変換するモード変換器として機能する
といわれている。
【０００６】しかし、ファイバを伸ばして結合部にテー
パを付与することは、特に製造上の困難性が伴うため、
不利になる可能性がある。例えば、結合されるファイバ
が異なるクラッド外径（ＯＤ）を有する場合、クラッド
外径が小さいファイバは、クラッド外径が大きいファイ
バよりも収縮し易く、そのため比較的高収縮であるクラ
ッド外径が小さいファイバから比較的無収縮であるクラ
ッド外径が大きいファイバへの突然移行を惹き起こす。 この影響がテーパの目的を無効にしてしまう。
パを付与することは、特に製造上の困難性が伴うため、
不利になる可能性がある。例えば、結合されるファイバ
が異なるクラッド外径（ＯＤ）を有する場合、クラッド
外径が小さいファイバは、クラッド外径が大きいファイ
バよりも収縮し易く、そのため比較的高収縮であるクラ
ッド外径が小さいファイバから比較的無収縮であるクラ
ッド外径が大きいファイバへの突然移行を惹き起こす。 この影響がテーパの目的を無効にしてしまう。
【０００７】融解スプライスの形成中に、ファイバの屈
折率を変えるドーパントが拡散しうることが見出だされ
た。その結果、スプライス近辺のファイバの屈折率プロ
フィールが変わり、スプライス損失も影響を受ける。こ
の影響は、例えば、ジェイ・ティ・クラウス（Ｊ．Ｔ．
Ｋｒａｕｓｅ）等による「融解時間、温度、および屈折
率プロフィール変更に関連するシングルモードファイバ
のスプライス損失」、ジャーナル オブ ライトウ
ェイブ テクノロジイ（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｌｉ
ｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、ＬＴ−４
、１９８６年７月、８３７−８４０頁において、検討さ
れている。
折率を変えるドーパントが拡散しうることが見出だされ
た。その結果、スプライス近辺のファイバの屈折率プロ
フィールが変わり、スプライス損失も影響を受ける。こ
の影響は、例えば、ジェイ・ティ・クラウス（Ｊ．Ｔ．
Ｋｒａｕｓｅ）等による「融解時間、温度、および屈折
率プロフィール変更に関連するシングルモードファイバ
のスプライス損失」、ジャーナル オブ ライトウ
ェイブ テクノロジイ（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｌｉ
ｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、ＬＴ−４
、１９８６年７月、８３７−８４０頁において、検討さ
れている。
【０００８】この拡散効果に基づくファイバの融解スプ
ライスの別の方法（「拡散テーパ」と呼ばれる）が、ダ
ブリュ・ゼル（Ｗ．Ｚｅｌｌ）等による「ＰＣＶＤ−Ｄ
ＦＳＭファイバの低損失融解スプライス」、ジャーナル
オブ ライトウェイブ テクノロジイ、ＬＴ−
５、９８７年９月、１１９２−１１９５頁において、報
告されている。この方法は、スプライス形成後、アニー
ル工程において屈折率を増加するドーパントを拡散させ
て結合されるファイバ（非常に異なるものではない）の
コアの小さい方を拡げる方法である。クラッドの屈折率
低下ドーパントもまた加熱中拡散することが見出だされ
た。
ライスの別の方法（「拡散テーパ」と呼ばれる）が、ダ
ブリュ・ゼル（Ｗ．Ｚｅｌｌ）等による「ＰＣＶＤ−Ｄ
ＦＳＭファイバの低損失融解スプライス」、ジャーナル
オブ ライトウェイブ テクノロジイ、ＬＴ−
５、９８７年９月、１１９２−１１９５頁において、報
告されている。この方法は、スプライス形成後、アニー
ル工程において屈折率を増加するドーパントを拡散させ
て結合されるファイバ（非常に異なるものではない）の
コアの小さい方を拡げる方法である。クラッドの屈折率
低下ドーパントもまた加熱中拡散することが見出だされ
た。
【０００９】波長１．３μｍ帯において、０．３０ｄＢ
のスプライス損失がゼル（Ｚｅｌｌ）等により達成され
た。このスプライス損失は２本のファイバ間のステップ
結合における理論的損失より小さく、この差は拡散テー
パに基因した。しかし、波長１．５５μｍ帯では、損失
はやや大きく０．３５ｄＢとなり、拡散テーパに基づく
損失の減少は観察されなかった。
のスプライス損失がゼル（Ｚｅｌｌ）等により達成され
た。このスプライス損失は２本のファイバ間のステップ
結合における理論的損失より小さく、この差は拡散テー
パに基因した。しかし、波長１．５５μｍ帯では、損失
はやや大きく０．３５ｄＢとなり、拡散テーパに基づく
損失の減少は観察されなかった。
【００１０】実際の通信システムにおいては、増幅器フ
ァイバと通信ファイバ間のスプライスは損失がさらに小
さく、０．３ｄＢより小さい損失を示すことが望ましい
。ゼル等の報告では、コアサイズおよびＭＦＤの非常に
異なるファイバ間の低損失スプライスを提供できる方法
は開示されていない。特に、ゼル等は、通常のシングル
モード通信ファイバが、１．５５μｍ帯において約４μ
ｍ以下のＭＦＤを有するエルビウム増幅器ファイバに、
０．３ｄＢより小さい損失でスプライスされ得るという
可能性を示唆していない。
ァイバと通信ファイバ間のスプライスは損失がさらに小
さく、０．３ｄＢより小さい損失を示すことが望ましい
。ゼル等の報告では、コアサイズおよびＭＦＤの非常に
異なるファイバ間の低損失スプライスを提供できる方法
は開示されていない。特に、ゼル等は、通常のシングル
モード通信ファイバが、１．５５μｍ帯において約４μ
ｍ以下のＭＦＤを有するエルビウム増幅器ファイバに、
０．３ｄＢより小さい損失でスプライスされ得るという
可能性を示唆していない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、事実上
の収縮なしに、１．５５μｍ帯における動作において、
約６μｍより大きいＭＦＤを有するファイバを約４μｍ
以下のＭＦＤを有する増幅器ファイバに０．３ｄＢより
小さい全スプライス損失で結合することのできる融解ス
プライスを提供することが出来なかった。。本発明は、
上記従来技術の欠点を解決するためになされたもので、
コア直径の異なる光ファイバを融解スプライスにより接
続する場合にも、信号波長におけるスプライス領域に付
随する光損失が小さい光通信システムを提供することを
目的とする。
の収縮なしに、１．５５μｍ帯における動作において、
約６μｍより大きいＭＦＤを有するファイバを約４μｍ
以下のＭＦＤを有する増幅器ファイバに０．３ｄＢより
小さい全スプライス損失で結合することのできる融解ス
プライスを提供することが出来なかった。。本発明は、
上記従来技術の欠点を解決するためになされたもので、
コア直径の異なる光ファイバを融解スプライスにより接
続する場合にも、信号波長におけるスプライス領域に付
随する光損失が小さい光通信システムを提供することを
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の光通信
システムは、１つ以上の信号波長で動作するよう意図さ
れたものであり、融解スプライスにより結合された異な
るコアサイズの少なくとも２本の光ファイバを有する。 大きいコアのファイバは、通常光通信ファイバであり、
信号波長において少なくとも約６μｍのＭＦＤを有する
。小さいコアのファイバは、光増幅器ファイバであり、
光学的活性イオンでドープされたコアを有し、そこを伝
搬する信号光は誘導放出により増幅されうる。
システムは、１つ以上の信号波長で動作するよう意図さ
れたものであり、融解スプライスにより結合された異な
るコアサイズの少なくとも２本の光ファイバを有する。 大きいコアのファイバは、通常光通信ファイバであり、
信号波長において少なくとも約６μｍのＭＦＤを有する
。小さいコアのファイバは、光増幅器ファイバであり、
光学的活性イオンでドープされたコアを有し、そこを伝
搬する信号光は誘導放出により増幅されうる。
【００１３】この光学的活性イオンは通常希土類イオン
、例えばエルビウムイオンである。コアのホストガラス
はシリカガラスであって、光学的活性イオンに加えてゲ
ルマニウムおよびアルミニウムによりドープされたもの
である。増幅器ファイバは、信号波長において、約４μ
ｍ以下のＭＦＤを有する。融解スプライスに付随する全
スプライス損失は０．３ｄＢより小さい。融解スプライ
スに付随するテーパ領域は、約０．５ｍｍ乃至５ｍｍの
増幅器ファイバの長さを有し、ファイバに沿ってスプラ
イスに近づく程コア直径は増加する。このテーパ領域に
は実質上収縮がない。
、例えばエルビウムイオンである。コアのホストガラス
はシリカガラスであって、光学的活性イオンに加えてゲ
ルマニウムおよびアルミニウムによりドープされたもの
である。増幅器ファイバは、信号波長において、約４μ
ｍ以下のＭＦＤを有する。融解スプライスに付随する全
スプライス損失は０．３ｄＢより小さい。融解スプライ
スに付随するテーパ領域は、約０．５ｍｍ乃至５ｍｍの
増幅器ファイバの長さを有し、ファイバに沿ってスプラ
イスに近づく程コア直径は増加する。このテーパ領域に
は実質上収縮がない。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１において、本発明による光通信システムは、
ファイバ１０及びファイバ４０からなる。このファイバ
１０は光増幅器ファイバであり、クラッド２０とコア３
０とからなる。第２のファイバ４０は、増幅器ファイバ
ではなく、通常の光通信ファイバである。ファイバ４０
はクラッド５０とコア６０とからなる。ファイバ１０、
４０は一般的にシングルモードファイバである。
する。図１において、本発明による光通信システムは、
ファイバ１０及びファイバ４０からなる。このファイバ
１０は光増幅器ファイバであり、クラッド２０とコア３
０とからなる。第２のファイバ４０は、増幅器ファイバ
ではなく、通常の光通信ファイバである。ファイバ４０
はクラッド５０とコア６０とからなる。ファイバ１０、
４０は一般的にシングルモードファイバである。
【００１５】増幅器ファイバのクラッド２０は、Δ−
が約０．１２％になるようにフッ素でドープされたシリ
カガラスで構成されている。Δ− は、クラッドと純シ
リカとの屈折率の差を純シリカの屈折率に標準化して示
すものである。クラッド２０の外径は、クラッド５０の
外径と同じであることが好都合である。ファイバ４０が
標準的な光通信ファイバである場合、この外径は一般に
約１２５μｍである。
が約０．１２％になるようにフッ素でドープされたシリ
カガラスで構成されている。Δ− は、クラッドと純シ
リカとの屈折率の差を純シリカの屈折率に標準化して示
すものである。クラッド２０の外径は、クラッド５０の
外径と同じであることが好都合である。ファイバ４０が
標準的な光通信ファイバである場合、この外径は一般に
約１２５μｍである。
【００１６】クラッド２０、５０の外径は、融解スプラ
イスによるファイバ１０，４０の結合作業を簡単にする
ために同じであることが好ましい。すなわち、各クラッ
ド外径が非常に異なると、表面張力は、各クラッドの部
分を直線にするように働きながら、結果として各コアを
直線からずれるように引っ張る。この問題は、クラッド
の外径間の不整合が約１４％未満である場合制御可能で
ある。
イスによるファイバ１０，４０の結合作業を簡単にする
ために同じであることが好ましい。すなわち、各クラッ
ド外径が非常に異なると、表面張力は、各クラッドの部
分を直線にするように働きながら、結果として各コアを
直線からずれるように引っ張る。この問題は、クラッド
の外径間の不整合が約１４％未満である場合制御可能で
ある。
【００１７】増幅器ファイバのコア３０は、例えばΔ＋
が約３．４％になるようにゲルマニアおよびアルミナ
でドープされたシリカガラスから構成される。Δ＋ は
、コアと純シリカとの屈折率の差を純シリカの屈折率に
標準化して示すものである。コア３０は、誘導放出によ
り信号光を増幅できる能力をファイバに付与する光学的
活性イオンでさらにドープされている。このようなイオ
ンは、一般に希土類から構成される元素の群から選択さ
れる。
が約３．４％になるようにゲルマニアおよびアルミナ
でドープされたシリカガラスから構成される。Δ＋ は
、コアと純シリカとの屈折率の差を純シリカの屈折率に
標準化して示すものである。コア３０は、誘導放出によ
り信号光を増幅できる能力をファイバに付与する光学的
活性イオンでさらにドープされている。このようなイオ
ンは、一般に希土類から構成される元素の群から選択さ
れる。
【００１８】例えば活性イオンの分光特性を変えるため
に、追加のコ・ドーパントをさらに添加してもよい。コ
ア３０は、例えばエルビウムイオンにより、１０１７イ
オン／ｃｍ３乃至１０２０イオン／ｃｍ３ の濃度範囲
でドープされている。コア３０は、活性イオン例えばエ
ルビウムイオンにより均一にドープされうる。しかし、
活性イオンがポンプされる効率を上げるためには、活性
イオンをコアの１部にのみ、例えばコアの中心から外に
向かってコアの半径より小さいある半径を最大とするよ
うに限ることが望ましい。
に、追加のコ・ドーパントをさらに添加してもよい。コ
ア３０は、例えばエルビウムイオンにより、１０１７イ
オン／ｃｍ３乃至１０２０イオン／ｃｍ３ の濃度範囲
でドープされている。コア３０は、活性イオン例えばエ
ルビウムイオンにより均一にドープされうる。しかし、
活性イオンがポンプされる効率を上げるためには、活性
イオンをコアの１部にのみ、例えばコアの中心から外に
向かってコアの半径より小さいある半径を最大とするよ
うに限ることが望ましい。
【００１９】活性イオンの有効なポンピングを促進する
ために、コア３０の直径が約３μｍより小さいことが望
ましい。同様に、信号波長（例えば、エルビウムでファ
イバがドープされる場合、１．５５μｍ帯）における増
幅器ファイバのＭＦＤは約４μｍより小さいことが望ま
しい。増幅器ファイバの他の設計は、例えば米国特許第
４，９２３，２７９号明細書に記載されているように、
当業者に周知である。
ために、コア３０の直径が約３μｍより小さいことが望
ましい。同様に、信号波長（例えば、エルビウムでファ
イバがドープされる場合、１．５５μｍ帯）における増
幅器ファイバのＭＦＤは約４μｍより小さいことが望ま
しい。増幅器ファイバの他の設計は、例えば米国特許第
４，９２３，２７９号明細書に記載されているように、
当業者に周知である。
【００２０】次に、図２において、ファイバ１０、４０
は融解スプライス７０により結合される。光通信システ
ムにおいて最適性能を得るためには、融解スプライス７
０に付随する全スプライス損失は０．３ｄＢより小さい
ことが望ましい。以下に、融解スプライス作成の手順の
一例を述べる。本手順を用いて標準的通信ファイバを約
２．２７μｍのコア直径を有する増幅器ファイバに結合
することにより、０．３ｄＢより小さい、約０．１ｄＢ
の低いスプライス損失が達成された。
は融解スプライス７０により結合される。光通信システ
ムにおいて最適性能を得るためには、融解スプライス７
０に付随する全スプライス損失は０．３ｄＢより小さい
ことが望ましい。以下に、融解スプライス作成の手順の
一例を述べる。本手順を用いて標準的通信ファイバを約
２．２７μｍのコア直径を有する増幅器ファイバに結合
することにより、０．３ｄＢより小さい、約０．１ｄＢ
の低いスプライス損失が達成された。
【００２１】本手順例で、ファイバ１０、４０の結合さ
れるべき各端をまず作成し、次に従来の融解スプライス
装置内で組み合わされる。例えば火炎、電気アーク、ま
たはタングステンフィラメントを熱源として用いる融解
スプライス装置は従来よく知られており容易に市場で入
手できる。結合されるべき各端を作成する方法は従来知
られており、このような方法を用いて、結合されるべき
各端がファイバの縦軸に垂直な面から１°以内の角度の
傾斜面となるよう切断されることが好ましい。
れるべき各端をまず作成し、次に従来の融解スプライス
装置内で組み合わされる。例えば火炎、電気アーク、ま
たはタングステンフィラメントを熱源として用いる融解
スプライス装置は従来よく知られており容易に市場で入
手できる。結合されるべき各端を作成する方法は従来知
られており、このような方法を用いて、結合されるべき
各端がファイバの縦軸に垂直な面から１°以内の角度の
傾斜面となるよう切断されることが好ましい。
【００２２】結合されるべき各端が作成された後、ファ
イバはスプライス装置内に載置されて直線にされる。融
解中の表面張力効果によるスプライス領域のネックダウ
ンを避けるため、スプライス装置を次のようにプログラ
ムして操作することが好ましい。すなわち、融解中、フ
ァイバ両端をそれらが接触する点を超えて所定の距離（
「ストローク」と呼ぶ）共に移動させてネッキングを厳
密に補正する。
イバはスプライス装置内に載置されて直線にされる。融
解中の表面張力効果によるスプライス領域のネックダウ
ンを避けるため、スプライス装置を次のようにプログラ
ムして操作することが好ましい。すなわち、融解中、フ
ァイバ両端をそれらが接触する点を超えて所定の距離（
「ストローク」と呼ぶ）共に移動させてネッキングを厳
密に補正する。
【００２３】他の方法として、融解の前に、接触点を過
ぎて所定の距離だけファイバ両端を共に移動させる。こ
こで、未加熱ファイバがその進行線から外方に曲がるよ
うにする。この所定の距離は、融解中のファイバの緩和
とひずみ取りがネッキングの影響を打ち消すのに十分な
だけ両端を共に進めるように設定される。次に、この接
触部及び両ファイバのそれぞれ１部を含めて通常０．５
ｍｍ乃至５ｍｍの長さを熱処理する。この熱は、例えば
酸水素トーチ火炎により供給される。
ぎて所定の距離だけファイバ両端を共に移動させる。こ
こで、未加熱ファイバがその進行線から外方に曲がるよ
うにする。この所定の距離は、融解中のファイバの緩和
とひずみ取りがネッキングの影響を打ち消すのに十分な
だけ両端を共に進めるように設定される。次に、この接
触部及び両ファイバのそれぞれ１部を含めて通常０．５
ｍｍ乃至５ｍｍの長さを熱処理する。この熱は、例えば
酸水素トーチ火炎により供給される。
【００２４】ファイバの長い部分が、ファイバに沿って
火炎を移動させることにより加熱できる。一般に、加熱
ファイバにおける温度勾配を、火炎の中心の両側４ｍｍ
の距離にわたって最高２０００℃近辺から５００℃に低
下するようにする。通常２ｍｍ乃至３ｍｍの長さの温度
は、最高値の約１０％の範囲内にある。
火炎を移動させることにより加熱できる。一般に、加熱
ファイバにおける温度勾配を、火炎の中心の両側４ｍｍ
の距離にわたって最高２０００℃近辺から５００℃に低
下するようにする。通常２ｍｍ乃至３ｍｍの長さの温度
は、最高値の約１０％の範囲内にある。
【００２５】熱処理は、スプライス領域（０．５ｍｍ乃
至５ｍｍの長さ）をピーク温度（通常１７００℃乃至２
０００℃の範囲にある）まで急速加熱し、その温度に依
存する時間（通常１秒乃至２００秒の範囲にある）スプ
ライス領域をその温度に保持する。ファイバ間の結合を
微視的に観察すると、加熱の開始につづいて、ファイバ
端が合体して結合部が消える時点が観察される。スプラ
イスの光損失を加熱処理中に通常の方法でモニタすると
、この損失は合体にひき続きある時間減少し続け遂に最
低値に達して次に増加し始める。
至５ｍｍの長さ）をピーク温度（通常１７００℃乃至２
０００℃の範囲にある）まで急速加熱し、その温度に依
存する時間（通常１秒乃至２００秒の範囲にある）スプ
ライス領域をその温度に保持する。ファイバ間の結合を
微視的に観察すると、加熱の開始につづいて、ファイバ
端が合体して結合部が消える時点が観察される。スプラ
イスの光損失を加熱処理中に通常の方法でモニタすると
、この損失は合体にひき続きある時間減少し続け遂に最
低値に達して次に増加し始める。
【００２６】従って、ピーク温度を最適時間保持すると
スプライス損失がは最小となるようなある温度における
最適融解時間は容易に知ることができる。この点につい
ては、前述のジェイ・ティ・クラウス等の報告中の図１
が有用である。これは、特定設計の一対の同一ファイバ
間の結合について、スプライス損失の各種温度における
融解時間の依存性を示している
スプライス損失がは最小となるようなある温度における
最適融解時間は容易に知ることができる。この点につい
ては、前述のジェイ・ティ・クラウス等の報告中の図１
が有用である。これは、特定設計の一対の同一ファイバ
間の結合について、スプライス損失の各種温度における
融解時間の依存性を示している
【００２７】すなわち、このファイバはシングルモード
通信ファイバであって、クラッド外径が１２５μｍであ
り、Δ＋ が０．２５％のＧｅＯ２−ＳｉＯ２ コア、
及びΔ− が０．１２％のＦ−Ｐ２ Ｏ５ −ＳｉＯ２
屈折率低下堆積クラッドを有する。ここで、Δ＋ は
コアと純シリカとの屈折率の差を、シリカの屈折率に標
準化して示す。 同じく、Δ− はコアに続くクラッド部と純シリカとの
屈折率の差を、シリカの屈折率に標準化して示す。
通信ファイバであって、クラッド外径が１２５μｍであ
り、Δ＋ が０．２５％のＧｅＯ２−ＳｉＯ２ コア、
及びΔ− が０．１２％のＦ−Ｐ２ Ｏ５ −ＳｉＯ２
屈折率低下堆積クラッドを有する。ここで、Δ＋ は
コアと純シリカとの屈折率の差を、シリカの屈折率に標
準化して示す。 同じく、Δ− はコアに続くクラッド部と純シリカとの
屈折率の差を、シリカの屈折率に標準化して示す。
【００２８】この図から次のことが明らかである。すな
わち、このようなフアイバの代表的融解最適時間は、ピ
ーク温度２０００℃での約１秒からピーク温度１７００
℃での約２００秒までの範囲にある。前述のジェイ・テ
ィ・クラウス等により説明されているように、このよう
な長期熱処理中に拡散が起こる。その結果、図２に示す
ように、スプライス領域７０ではファイバ１０のコア３
０がフアイバ４０のより大きいコア６０に向かってテー
パとなっている。
わち、このようなフアイバの代表的融解最適時間は、ピ
ーク温度２０００℃での約１秒からピーク温度１７００
℃での約２００秒までの範囲にある。前述のジェイ・テ
ィ・クラウス等により説明されているように、このよう
な長期熱処理中に拡散が起こる。その結果、図２に示す
ように、スプライス領域７０ではファイバ１０のコア３
０がフアイバ４０のより大きいコア６０に向かってテー
パとなっている。
【００２９】前述した基本的な手順の変形例もまた許容
できる低スプライス損失を有するスプライス製造に有効
である。例えば、ファイバ端が合体した後、火炎または
アーク等の熱源（例えばアルコア・フジクラ・モデルＦ
ＳＭ−２０Ｃアーク融解スプライサのような通常のスプ
ライス装置に具備されている）を、増幅器ファイバ（小
さいコアを有するファイバ）に対応する結合側にシフト
させるようにしても良い。他の変形例では、増幅器ファ
イバ１０がファイバ４０なしに単独で熱処理される。熱
処理後ファイバ１０、４０両者はスプライス装置で直線
に置かれ、通常の方法で融解スプライスされる。
できる低スプライス損失を有するスプライス製造に有効
である。例えば、ファイバ端が合体した後、火炎または
アーク等の熱源（例えばアルコア・フジクラ・モデルＦ
ＳＭ−２０Ｃアーク融解スプライサのような通常のスプ
ライス装置に具備されている）を、増幅器ファイバ（小
さいコアを有するファイバ）に対応する結合側にシフト
させるようにしても良い。他の変形例では、増幅器ファ
イバ１０がファイバ４０なしに単独で熱処理される。熱
処理後ファイバ１０、４０両者はスプライス装置で直線
に置かれ、通常の方法で融解スプライスされる。
【００３０】以下に、実際の製造結果を示す。エルビウ
ムをドープされた、シングルモード増幅器ファイバおよ
びシングルモード通信ファイバを、長期熱処理で融解ス
プライスにより結合し、拡散テーパを形成した。増幅器
ファイバは、クラッドがリンとフッ素でドープされたマ
ッチドクラッドであり、外径は１２５μｍ、コア直径は
２．２７μｍであった。コアは、１０００ｐｐｍアルミ
ニウム、８００ｐｐｍエルビウムおよび２４モル％のゲ
ルマニウムでドープされ、約２．９３％のΔを与えた。 １．５５μｍ帯におけるＭＦＤは約３．５２μｍであっ
た。
ムをドープされた、シングルモード増幅器ファイバおよ
びシングルモード通信ファイバを、長期熱処理で融解ス
プライスにより結合し、拡散テーパを形成した。増幅器
ファイバは、クラッドがリンとフッ素でドープされたマ
ッチドクラッドであり、外径は１２５μｍ、コア直径は
２．２７μｍであった。コアは、１０００ｐｐｍアルミ
ニウム、８００ｐｐｍエルビウムおよび２４モル％のゲ
ルマニウムでドープされ、約２．９３％のΔを与えた。 １．５５μｍ帯におけるＭＦＤは約３．５２μｍであっ
た。
【００３１】通信ファイバは、クラッド外径１２５μｍ
、コア直径約６．２μｍの分散シフトファイバであった
。このファイバはΔ＋ が約０．７％、Δ− が約０．
１２％であった。１．５５μｍ帯のＭＦＤは約６．７μ
ｍであった。結合されるファイバ端は前述のように形成
し、火炎融解スプライス装置で一直線にし、突き合わせ
して前述のように曲げをつくった。直線化は次のように
光学的になされた。すなわち、ファイバの一方に光を送
り、通常の方法により、結合されるべきファイバ端の相
対位置をファイバ間の透過が最大になるように動かした
。
、コア直径約６．２μｍの分散シフトファイバであった
。このファイバはΔ＋ が約０．７％、Δ− が約０．
１２％であった。１．５５μｍ帯のＭＦＤは約６．７μ
ｍであった。結合されるファイバ端は前述のように形成
し、火炎融解スプライス装置で一直線にし、突き合わせ
して前述のように曲げをつくった。直線化は次のように
光学的になされた。すなわち、ファイバの一方に光を送
り、通常の方法により、結合されるべきファイバ端の相
対位置をファイバ間の透過が最大になるように動かした
。
【００３２】ファイバ結合を横断して送られる放射パワ
ーは通常の方法によりモニタされた。接点を中心にして
約０．６ｍｍの結合長さ部は酸水素火炎で加熱された。 トーチは米国特許第４．６８９．０６５号明細書に記載
されたものを使用した。このトーチは３つの同心オリフ
ィスを有している。水素ガスは流速が約１８０ｃｍ３／
分で中心オリフィスを流れた。酸素ガスは流速が約０．
１リットル／分で中間オリフィスを流れた。酸素ガスは
流速が約０．７リットル／分で外部オリフィスを流れた
。
ーは通常の方法によりモニタされた。接点を中心にして
約０．６ｍｍの結合長さ部は酸水素火炎で加熱された。 トーチは米国特許第４．６８９．０６５号明細書に記載
されたものを使用した。このトーチは３つの同心オリフ
ィスを有している。水素ガスは流速が約１８０ｃｍ３／
分で中心オリフィスを流れた。酸素ガスは流速が約０．
１リットル／分で中間オリフィスを流れた。酸素ガスは
流速が約０．７リットル／分で外部オリフィスを流れた
。
【００３３】スプライス領域は約１８００℃のピーク温
度に加熱され、その温度に約１０秒間保持された。この
点において最大パワー伝達が観察された。波長１．３１
μｍ帯で１０個の試料での測定結果のスプライス損失は
０．１２ｄＢで標準偏差は０．０２ｄＢであった。
度に加熱され、その温度に約１０秒間保持された。この
点において最大パワー伝達が観察された。波長１．３１
μｍ帯で１０個の試料での測定結果のスプライス損失は
０．１２ｄＢで標準偏差は０．０２ｄＢであった。
【００３４】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、コ
ア直径の異なる光ファイバを融解スプライスにより接続
する場合にも、信号波長におけるスプライス領域に付随
する光損失が小さい光通信システムを提供することがで
きる。
ア直径の異なる光ファイバを融解スプライスにより接続
する場合にも、信号波長におけるスプライス領域に付随
する光損失が小さい光通信システムを提供することがで
きる。
【図１】本発明の一実施例により結合される１対の異な
る光ファイバを示す略図である。
る光ファイバを示す略図である。
【図２】本発明の一実施例による光通信システムを示す
略図である。
略図である。
１０ ファイバ（光増幅器ファイバ）２０ クラッ
ド ３０ コア ４０ ファイバ（光通信ファイバ） ５０ クラッド ６０ コア ７０ 融解スプライス
ド ３０ コア ４０ ファイバ（光通信ファイバ） ５０ クラッド ６０ コア ７０ 融解スプライス
Claims (4)
- 【請求項１】 信号波長において誘導放出により信号
増幅ができるように光学的活性イオンでドープされた第
１のコアを有する光増幅器ファイバである第１の光ファ
イバと、第１の光ファイバに結合され、前記第１のコア
の直径より大きい直径を持つ第２のコアを有し、信号波
長におけるモードフィールド直径が約６μｍ以上である
第２の光ファイバとからなる少なくとも１つの信号波長
で動作する光通信システムにおいて、ａ）第１の光ファ
イバと第２の光ファイバとは融解スプライスにより結合
され、 ｂ）第１の光ファイバは、信号波長において
約４μｍ以下のモードフィールド直径を有し、ｃ）融解
スプライスに付随するテーパー領域は、第１の光ファイ
バの約０．５ｍｍ以上約５ｍｍ以下の長さに、第１の光
ファイバに沿って融解スプライスに近づくほど第１のコ
ア直径が増加するよう形成され、ｄ）前記テーパー領域
には実質上の収縮がなく、ｅ）融解スプライスの信号波
長における全スプライス損失は０．３ｄＢ未満であるこ
とを特徴とする光通信システム。 - 【請求項２】 光学的活性イオンは、少なくとも１つ
の希土類元素のイオンであることを特徴とする請求項１
記載の光通信システム。 - 【請求項３】 光学的活性イオンは、エルビウムイオ
ンであることを特徴とする請求項１記載の光通信システ
ム。 - 【請求項４】 第１のコアは、ケイ素、ゲルマニウム
、およびアルミニウムを含む元素組成を有することを特
徴とする請求項１記載の光通信システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/562,768 US5074633A (en) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | Optical communication system comprising a fiber amplifier |
| US562768 | 1990-08-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04253003A true JPH04253003A (ja) | 1992-09-08 |
Family
ID=24247693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3216457A Pending JPH04253003A (ja) | 1990-08-03 | 1991-08-02 | 光通信システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5074633A (ja) |
| EP (1) | EP0469792B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04253003A (ja) |
| DE (1) | DE69107723T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1174593A (ja) * | 1997-06-25 | 1999-03-16 | Imra America Inc | 光学増幅装置 |
| JP2000098033A (ja) * | 1998-09-28 | 2000-04-07 | Sokkia Co Ltd | 光波距離計 |
| JP2007226120A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Kyocera Corp | モードフィールド変換器およびその製造方法 |
| US9153929B2 (en) | 1998-11-25 | 2015-10-06 | Imra America, Inc. | Mode-locked multi-mode fiber laser pulse source |
| JP2021110898A (ja) * | 2020-01-15 | 2021-08-02 | 株式会社フジクラ | 光デバイスの製造方法 |
Families Citing this family (44)
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| GB9326429D0 (en) * | 1993-12-24 | 1994-02-23 | Bt & D Technologies Ltd | An optical device and method of making the same |
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| US5577141A (en) * | 1995-03-10 | 1996-11-19 | Lucent Technologies Inc. | Two-dimensional segmentation mode tapering for integrated optic waveguides |
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