JPH04268512A - 光ファイバカップラ - Google Patents

光ファイバカップラ

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JPH04268512A
JPH04268512A JP3326672A JP32667291A JPH04268512A JP H04268512 A JPH04268512 A JP H04268512A JP 3326672 A JP3326672 A JP 3326672A JP 32667291 A JP32667291 A JP 32667291A JP H04268512 A JPH04268512 A JP H04268512A
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JP
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optical fiber
fibers
optical
central
optical fibers
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JP3326672A
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Terry P Bowen
テリー・パトリック・ボーエン
Dale D Murray
デール・デニス・マーレイ
Paul R Reitz
ポール・リチャード・ライツ
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TE Connectivity Corp
Original Assignee
AMP Inc
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    • 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
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/40—Mechanical coupling means having fibre bundle mating means
    • 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
    • G02B6/26—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

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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカップラ、特に１本の入
力光ファイバと複数本の出力光ファイバとを相互に結合
してこれら入出力光ファイバ間に光信号のカップリング
を行う光ファイバカップラに関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】光ファイバカップラとして
２本のシングルモード光ファイバを引き抜き溶融結合（
以下融合という）させバイコニカルテーパ構造にしたも
のが知られている。この光ファイバカップラの製造方法
の１つは、光ファイバの束を予め定めた方向に配置し、
少なくとも１本の光ファイバに張力を付与する。これと
同時に加熱して、これら光ファイバを軟化させる。 張力を付与すると、各光ファイバをバイコニカル状にネ
ックダウン（細長くなり）し、光ファイバは軟化してい
るので相互に融合する。バイコニカル部の相互融合は柔
らかい間にねじることにより促進することができる。更
に促進するには、所定のバイコニカル部で各ファイバの
クラッドの引き抜き融合に先だって所定の厚さにエッチ
ングしてもよい。
【０００３】別の構成によると、複数のファイバをガラ
ス管中に入れ、溶融中にバイコニカル部間が密接するよ
うにする。このガラス管はファイバ束の周囲に接着又は
相互融合された相補半円筒状に形成された石英（クオー
ツ）管で構成できる。
【０００４】エレクトロンレター２５第６０６　及６０
７　頁（１９８９年）　出版のＤ．Ｂ．モーティモア及
びＪ．Ｗ．アークライト著「モノリシック波長平坦化１
×７シングルモード融合カップラ」には、１×７シング
ルモード融合カップラの製法を報告している。この製法
は７本の標準シングルモードファイバをニューヨーク州
コーニングのコーニング社の商標であるＶｙｃｏｒ毛細
管内に挿入する。 これらファイバは１本の中心ファイバの周囲を６本の出
力ファイバが取り囲むパックマトリクス構造に配置され
る。これらファイバは標準の融合カップラ製造装置を用
いて加熱且つテーパ形成される。この加熱且つテーパ付
け工程中に、光パワーを中心ファイバ内に入射し、カッ
プリングされた光パワーを各出力ファイバでモニタして
各出力ポートに１４．３％　の等しい光カップリングが
得られるようにする。このモーティモア及びアークライ
トの報告書では波長平坦化したデバイスを得るには、即
ち等しい光パワーカップリングを得るにはカップラ構造
の溶融程度を制御することが本質的であると結論付けて
いる。
【０００５】従って、構造及び製造方法が簡単であって
確実に所定の光カップリング特性が得られる１×Ｎ光フ
ァイバカップラを提供することが好ましい。
【０００６】
【課題解決の為の手段及び作用】本発明は入力光ファイ
バからの全パワーを多数の光ファイバに均一にカップリ
ングする光カップラを提供するものである。本発明の光
カップラはカップラ構造の寸法形状（ジェオメトリ）を
制御することにより、一層堅牢且つ良好に保護された構
造となる。中心の入力ファイバの周囲に多数の出力ファ
イバを有する緊密にパックされたアレイにより、気泡が
なく、ファイバの溶融軟化且つテーパ部が得られるよう
にする。この緊密なパックアレイは中心の入力ファイバ
を外側（周囲）のファイバに対して特定寸法形状とする
ことにより達成される。
【０００７】本発明の光ファイバカップラは中央光ファ
イバと、総て等しい半径のＮ本のガラスファイバとによ
り構成される。これら光ファイバを総て互いに融合して
カップリング長に沿って光学的にカップリングする。こ
のカップリング長は中央光ファイバにより伝達される光
パワーが中央ファイバから対応する光コアを有するＮ本
の出力ファイバへ完全にカップリングされ且つ均一に分
配される長さである。このカップリング長はそれに沿っ
て光パワーが中央ファイバに再度カップリングする光カ
ップリング長よりも短い。
【０００８】本発明はさらに外側ファイバを中央光ファ
イバに対してパックアレイ状に保持し、出力ファイバ及
び中央ファイバのテーパ部を相互にテーパ状に融合する
ようにガラス管を使用する点にある。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の光ファイバカップラの好適実
施例を添付図を参照して詳述する。
【００１０】図１は例えば広帯域信号を多数の視聴者（
顧客）に分配する如きマルチターミナル装置の一部とし
て光信号を分配する回路網を示す。この回路網は入力ポ
ートＡ及びＢに２個の入力光ファイバと２個の出力光フ
ァイバＡ’、Ｂ’とを有する１個の２×２カップラ１よ
り成る。また、光ファイバＡ’及びＢ’は夫々出力ポー
トＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪとＫ、Ｌ、Ｍ、Ｎ
、Ｏ、Ｐ、Ｑ及びＲ用の出力光ファイバを有する２個の
１×８カップラ２、３の入力光ファイバとなる。図１の
回路網は単に多くの回路網構成のうちの１例であって、
本発明の光ファイバカップラが使用可能なマルチターミ
ナル装置の例にすぎないことを理解すべきである。
【００１１】次に、図２乃至図４を参照して説明する。 各１×８カップラ２、３は例えば光ファイバに張力を加
え、必要に応じてねじれ形状になるよう加熱された光フ
ァイバにねじりを加えてガラスファイバのパックしたア
レイ１０を加熱融合する工程で製造してもよい。
【００１２】図２を参照すると、中央ガラスファイバ５
の周囲に等しい半径の８個のガラスファイバ４がパック
アレイ１０を示す。各ファイバ４は従来の光ファイバで
あり、各ファイバはコア６及びクラッド７を有するシン
グルモード光ファイバである。各ファイバ４は同じであ
り、従来の市販の例えば直径１２５ｕｍ　のものである
。
【００１３】中央光ファイバ５はコア８及びクラッド９
を有する点で従来のガラス光ファイバである。クラッド
７及び９の材料は同じであることが好ましく、即ちクラ
ッド７及び９は同じ屈折率を有する。光ファイバ５は従
来のガラス製造技法によりクラッド９を拡大することに
より拡大し、これにより中央光ファイバ５が周囲の各光
ファイバ４の断面より大きい断面を有するようにする。
【００１４】周囲の光ファイバ４は中央光ファイバ５及
び隣接する外側光ファイバ４とが相互に接触してパック
アレイ１０を構成するよう中央光ファイバ５の外周に配
置される。光ファイバ４、５間の接触は次式により中央
ファイバ５の直径を拡大することにより可能にしている
。 即ち Ｒ＝ｒ（１−ｓｉｎ　Θ）／ｓｉｎ　Θここで　　Ｒは
中央光ファイバ５の半径ｒは各外側光ファイバ４の半径 Θは３６０　°／２Ｎ Ｎは半径が等しい外側光ファイバ４の本数
【００１５】
図２の角度Θは中央光ファイバ５の外周に接する相互に
隣接する２個の外側光ファイバ４の１つの中心と中央光
ファイバ５の中心とを通る第１直線と、前記２個の外側
光ファイバ４の外接点と中央光ファイバ５の中心とを通
る第２直線とのなす角である。
【００１６】１例にあっては、外側光ファイバ４は８本
であり、半径はいずれも容易に入手可能な６２．５ｕｍ
である。中央光ファイバ５の半径Ｒを計算により求める
と１００．８ｕｍである。換言すると、中央光ファイバ
５の半径Ｒは８個の外側光ファイバ４の半径がいずれも
同じｒの場合にはｒの１．６１倍である。
【００１７】次に、図３を参照して説明する。ガラスフ
ァイバ４及び５のパックアレイは中央光ファイバ５の外
周に半径が等しい８本のシングルモード光ファイバ４を
等間隔に配置して構成する。各ファイバ４はコア６とク
ラッド７を有する従来のシングルモードガラス光ファイ
バである。中央光ファイバ５はコア８とクラッド９を有
する従来の光ファイバである。この中央光ファイバ５は
図２を参照して開示した如くクラッド９を拡大する代り
にクラッド７及び９と同じクラッド材料のガラススリー
ブ（筒状体）１２を用いて上述した式を満足する拡大半
径Ｒを得ている。
【００１８】図３の例にあっては、中央光ファイバ５は
例えば外側光ファイバ４と同じ半径６２．５ｕｍの従来
の光ファイバを用いてもよい。半径Ｒは６２．５ｕｍよ
り大きいので、光ファイバ５の半径寸法を補足して半径
Ｒを得る為にガラススリーブ１２を使用する。このガラ
ススリーブ１２は中央光ファイバ５と密着し、後述する
如く気泡等を生じることなく中央光ファイバ５及び外側
光ファイバ４に融合される。
【００１９】図２及び図３のパックアレイ１０に関し、
８本の光ファイバ４は図１の出力ポートＣ乃至Ｊ及びＫ
乃至Ｒに対応する出力ファイバである。中央光ファイバ
５は入力ポート用入力ファイバ、即ち、図１の入力ファ
イバＡ’又はＢ’に対応する入力光ファイバである。
【００２０】図４は図３と同様のパックアレイ１０を示
し、中央光ファイバ５と等しい半径の８本の外側ガラス
ファイバ４及びガラス管１１で構成されている。中央光
ファイバ５はガラススリーブ１２で拡大されている。或
は、中央光ファイバ５は図２を参照して説明した如くク
ラッド９を拡大することにより拡大してもよい。８本の
外側光ファイバ４のうち４本にはコア６がなく例えば残
り４本の外側光ファイバ４のクラッド７と同様のガラス
材料で構成されている。これら４本の外側光ファイバ４
はコア６とクラッド７とを有する従来の光ファイバであ
る。 コア６付きの各外側光ファイバ４はコア６なしの２本の
外側光ファイバ４に隣接する。図４のパックアレイ１０
は１×４カップラに好適であって、中央光ファイバ５は
カップラの入力となり、コア６を有する４本の出力ファ
イバ４はカップラの出力となる。斯るカップラは図１の
１×８カップラに示す８本の出力ファイバ４の代りに４
本の出力ファイバ４を有する。
【００２１】図５及び図６を参照すると、１本の入力フ
ァイバ５と８本の出力ファイバ４のパックアレイ１０と
を光ファイバ４及び５の融合前の周囲のガラス管１１と
共に図示している。コア６を有する出力ファイバ４の本
数は８本である。しかし、コア６を有する出力ファイバ
の本数は前述の如く変更可能である。外側光ファイバ４
の前端はガラス管１１の前端から僅かに前方に突出して
いる。 中央光ファイバ５の後端１６もガラス管１１の後端から
僅かに突出している。図６の中央光ファイバ５はガラス
スリーブ１２により拡大されているが、前述の如くクラ
ッド９を拡大することにより拡大してもよい。
【００２２】次に、図７及び図８を参照して説明する。 パックアレイ１０とガラス管１１とは次の手順で融合さ
れる。先ず、パックアレイ１０とガラス管１１を軟化状
態にする。光ファイバ４及び５は軟化すると融合するか
も知れないが、光ファイバ４及び５を引き抜く（又は引
き伸ばす）ことにより融合が促進される。加熱及び軟化
状態でパックアレイ１０とガラス管１１に張力を加える
ことにより引き抜きが実現できる。光ファイバ４及び５
を半径方向に集束させバイコニカルなテーパ部１３、１
３となるように引き抜く。このテーパ部１３、１３は図
７に示す如く一方から他方に連続的である。このバイコ
ニカル部１３、１３は、その長さ方向に沿って融合カッ
プリング長を形成し、図８に示す如く気泡を生じること
なく相互に融合される。 クラッド７及び９は気泡なく相互に融合される。また、
パックアレイ１０内にスリーブ１２がある場合には、気
泡なくスリーブ１２もクラッド７及び９に融合される。 ガラス管１１は光ファイバ４のクラッド７に融合され、
縮小半径部１３、１３の補強を行う。ガラス管１１は更
に光ファイバ４及び５をパックアレイ１０内に縮小密着
させられる。
【００２３】コア６及び８は引き抜きの前にパックアレ
イ１０内で半径方向に離間していたと同様にカップリン
グ長に沿って同じ比率で離間する。光ファイバ４及び５
の融合を更に促進するために、カップリング長に沿って
光ファイバ４及び５にねじりを加えてもよい。周知の現
象により入力光ファイバ５により伝送される光パワーは
そのカップリング長に沿って出力ファイバ４に徐々にカ
ップリングされる。カップリング長を決定するには、出
力ファイバ４からの光パワーをモニタして入力ファイバ
５から出力ファイバ４への光パワーのカップリングが完
全に行なわれるようにする。各出力ファイバ４への光パ
ワーの均一なカップリングを行なうには、中央光ファイ
バ５のコア８に対して出力（外側）光ファイバ４のコア
６を一定半径方向の距離に維持すればよい。更に、カッ
プリング長は中央光ファイバ５に沿って伝送される光パ
ワーが中央光ファイバ５から出力ファイバ４へ完全且つ
均一にカップリングされる長さに対応する。そして、こ
のカップリング長は出力光ファイバ４にカップリングさ
れた光パワーが再度中央光ファイバ５にカップリング長
に沿ってカップリングされる長さよりも短く選定される
。
【００２４】以上、本発明の光ファイバカップラを好適
実施例に則して説明したが、本発明は必ずしも斯る実施
例のみに限定するものではなく、必要に応じて種々の変
形変更が可能であることが当業者には容易に理解できよ
う。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明の光ファイバ
カップラによると、中央光ファイバにより伝送される光
パワーが光コアを有する出力光ファイバに完全且つ均一
にカップリングされるカップリング長に対応する引き抜
き且つ融合された一群の光ファイバにより構成される。 これら複数の光ファイバの所定長を引き抜き且つ加熱融
合させることにより、１本の中央光ファイバにて伝送さ
れる光パワーを多数の出力光ファイバに均一に伝達又は
分配できる。外側光ファイバの寸法（直径）及び本数に
応じて中央光ファイバの外径を物理的に定めるのみで実
現できるので、確実な光カップリングが一義的且つ安価
に得られるという実用上の顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバカップラを使用するファイ
バ光分配装置の模型図。
【図２】１本の入力ポート及び８本の出力ポートを有す
るコア付きガラスファイバのパックアレイの断面図。
【図３】中央光ファイバの周囲に８本の外側にファイバ
を配したパックアレイにガラススリーブを設けた断面図
。
【図４】１個の入力ポートと４個の出力ポートを有する
コア付きガラスファイバのパックアレイの断面図。
【図５】ガラス管付きガラスファイバのパックアレイの
模型図。
【図６】図５の線６−６に沿う断面図。
【図７】相互に融合され且つガラス管とも融合されたバ
イコニカルテーパ部付き光ファイバアレイより成るカッ
プラの模型図。
【図８】図７の線８−８に沿う断面図。
【符号の説明】
５　　　　　　　　中央光ファイバ ４　　　　　　　　外側光ファイバ ６、８　　　　コア ７、９　　　　クラッド １１　　　　　　　　ガラススリーブ １２　　　　　　　　ガラス管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　中央光ファイバの外側に所望数の外側
    光ファイバが配置されて構成された光ファイバカップラ
    において、前記中央光ファイバを伝送される光パワーが
    前記外側光ファイバに完全且つ均一に伝達されるカップ
    リング長にわたり前記中央光ファイバ及び外側光ファイ
    バを相互に加熱融合し、前記中央光ファイバ及び外側光
    ファイバのコアを比例的に離間させたことを特徴とする
    光ファイバカップラ。
  2. 【請求項２】　　中央光ファイバの外側に所望数の外側
    光ファイバが配置されて構成された光ファイバカップラ
    において、前記外側光ファイバの外径寸法を等しく選定
    し且つ前記中央光ファイバのクラッド層厚を選定して前
    記中央及び外側光ファイバが相互に密接するパックアレ
    イ状に構成し、該パックアレイをガラス管中に収め、前
    記中央光ファイバの光パワーが前記外側光ファイバに完
    全且つ均一に分配されるカップリング長にわたり加熱融
    合したことを特徴とする光ファイバカップラ。
JP3326672A 1990-11-16 1991-11-15 光ファイバカップラ Pending JPH04268512A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/614,539 US5175782A (en) 1990-11-16 1990-11-16 Optical fiber coupler of improved signal distribution characteristics
US07/614539 1990-11-16

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JPH04268512A true JPH04268512A (ja) 1992-09-24

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EP (1) EP0486297A3 (ja)
JP (1) JPH04268512A (ja)
KR (1) KR920010323A (ja)

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