JPH05215931A - 光ファイバの融着接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モードフィールド径の異なる光ファイバを小
さい接続損失で融着接続する。 【構成】 モードフィールド径の大きい方の第１の光フ
ァイバ12とモードフィールド径の小さい方の第２の光フ
ァイバ13とを対向させて、その対向接続領域に放電エネ
ルギを与えて第１の光ファイバ12と第２の光ファイバ13
の接続端部を融着接続する。この融着接続後に、融着接
続領域を融着接続時の温度よりも低い温度で加熱し、光
ファイバ12，13の接続端部のモードフィールド径を熱拡
散によって拡径する。モードフィールド径の小さい方が
コアドーパント濃度が高いのでより拡散が促進されるこ
ととなり、第１の光ファイバ12と第２の光ファイバ13の
モードフィールド径が略一致したときに拡散加熱を停止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モードフィールド径の
異なる光ファイバの接続に適した光ファイバの融着接続
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４にはモードフィールド径（モードフ
ィールド径とは、コアの中心軸に対して光強度が１／ｅ
² に減衰する領域の直径をいう）の異なる光ファイバを
接続して形成したＥｒ（エルビューム）ドープ光ファイ
バ増幅器の一例が示されている。同図において、光励起
用のレーザーダイオード光源１には光ファイバを介して
カップラ２が接続されており、このカップラ２でシング
ルモード光ファイバ３側の光信号にレーザーダイオード
光源１の励起光がカップリングされている。カップラ２
の出力側のシングルモード光ファイバ３にはＥｒドープ
光ファイバ４の一端側が融着により接続され、Ｅｒドー
プ光ファイバ４の他端側はアイソレータ５の入力側のシ
ングルモード光ファイバ３に融着接続されており、光信
号と励起光がカップリングされてＥｒドープ光ファイバ
４を通るときに、光信号の増幅が行われ、この増幅され
た光信号はアイソレータ５とフィルタ６を介して所望の
場所に導かれるものである。

【０００３】前記シングルモード光ファイバ３とＥｒド
ープ光ファイバ４の融着接続は図３に示すようにして行
われている。すなわち、光ファイバ心線７の接続端部の
被覆層を皮剥ぎすることによって露出させたシングルモ
ードの裸光ファイバ３と、同様に光ファイバ心線８の端
部を皮剥ぎによって露出させたＥｒドープの裸光ファイ
バ４とを微小の隙間９を介して対向配置し、この接続端
部に電極10，11間の放電によって熱エネルギを与え、裸
光ファイバ３，４の接続端部が軟化したときに両裸光フ
ァイバ３，４を放電エネルギを与えながら押し込み接触
させ、前記シングルモード光ファイバ３とＥｒドープ光
ファイバ４とを融着接続させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このシ
ングルモード光ファイバ３とＥｒドープ光ファイバ４を
融着させる場合、シングルモード光ファイバ３のモード
フィールド径はＥｒドープ光ファイバ４のモードフィー
ルド径よりも大きいので、いわゆるモードフィールド径
のミスマッチ（シングルモード光ファイバ３とＥｒドー
プ光ファイバ４の接続端面のモードフィールド径が異な
るので、端面同士を突き合わせたときオーバーラップし
ない部分が生じること）により融着接続部から光信号が
漏れ、接続損失が大きくなるという問題があった。

【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、モードフィールド径
の異なる光ファイバを小さい接続損失でもって接続する
ことができる光ファイバの融着接続方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、モードフィールド径の大きい方の第１の光ファ
イバと、この第１の光ファイバよりもモードフィールド
径が小さく、かつ、コアドーパント濃度が大きい第２の
光ファイバを対向させ、この対向領域に放電エネルギを
与えて第１の光ファイバと第２の光ファイバを融着接続
する光ファイバの融着接続方法において、前記第１の光
ファイバと第２の光ファイバの融着接続後にこの融着接
続部を融着接続温度よりも低い温度で加熱し、第２の光
ファイバの接続端面側のモードフィールド径を第１の光
ファイバ側よりもより拡散させて第２の光ファイバの接
続端面側のモードフィールド径を第１の光ファイバの接
続端面部のモードフィールド径にほぼ一致させることを
特徴として構成されている。

【０００７】

【作用】上記構成の本発明において、モードフィールド
径の大きい方の第１の光ファイバと、それよりもモード
フィールド径が小さい第２の光ファイバを接続する際に
は、まず、第１の光ファイバと第２の光ファイバを従来
例と同様に融着により接続する。この融着後に、融着接
続領域を融着接続温度よりも低い温度で断続的にあるい
は連続的に所定時間加熱して、第１の光ファイバのモー
ドフィールド径と第２の光ファイバのモードフィールド
径の拡散（拡径）を促す。この熱拡散に際し、モードフ
ィールド径の小さい方が大きい方よりもコアドーパント
濃度が大きいので、コアドーパント濃度の大きい方、つ
まり、モードフィールド径の小さい方がモードフィール
ド径の拡散がより促進される結果、所定時間の拡散加熱
により、第１の光ファイバのモードフィールド径と第２
の光ファイバのモードフィールド径とが略一致し、この
モードフィールド径がほぼ一致したときにモードフィー
ルド径の拡散加熱を停止する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には本発明の一実施例の融着接続方法が示さ
れている。同図において、第１の光ファイバ12は、コア
径10μ、クラッド径125 μ、被屈折率差0.3 ％のシング
ルモード光ファイバからなり、第２の光ファイバはコア
径６μ、クラッド径125 μ、被屈折率差１％のＥｒドー
プ光ファイバからなる。このモードフィールド径の異な
る第１の光ファイバ12と第２の光ファイバ13の融着接続
に際し、第１の光ファイバ12と第２の光ファイバ13の接
続端面同士は図１の（ａ）に示すように微小隙間９を介
して対向配置される。この状態で、前記図３の場合と同
様に、接続端面間に放電エネルギが与えられ、両光ファ
イバ12，13の接続端面が軟化したときに、接続端面同士
が押し込み接触されて両光ファイバ12，13は従来例と同
様に融着接続される。

【０００９】本実施例において特徴的なことは、この融
着接続後に、融着接続領域に熱エネルギを与えて第１の
光ファイバ12と第２の光ファイバ13の接続端面側のモー
ドフィールド径を拡散させ、両光ファイバ12，13の接続
端面のモードフィールド径を図１の（ｂ）に示すように
略一致させるようにしたことである。

【００１０】この融着接続後の加熱温度、つまり、モー
ドフィールド径の熱拡散の加熱温度を融着時の加熱温度
と同じ高温にすると、モードフィールド径の熱拡散があ
まりにも急速に行われてコアとクラッドとの境界が乱
れ、光のパワーが放射されるため、光信号の伝送損失が
大きくなる。このことから、本実施例ではモードフィー
ルド径の熱拡散の温度を融着接続時の温度よりも低い温
度によって行っている。融着接続後に融着接続部を断続
的に、あるいは連続的に加熱すると、第１の光ファイバ
12のモードフィールド径と第２の光ファイバ13のモード
フィールド径は熱拡散によって徐々に大きくなる。この
熱拡散に際し、第１の光ファイバよりも第２の光ファイ
バのコアドーパント濃度が高いため、融着接続部を加熱
すると、第１の光ファイバ12のモードフィールド径の熱
拡散よりも第２の光ファイバ13のモードフィールド径の
熱拡散の方がより促進されることとなり、径が小さい方
の第２の光ファイバ13のモードフィールド径は第１の光
ファイバ12のモードフィールド径に徐々に近づいて行
き、これに伴い、接続損失が次第に減少して行く。

【００１１】図２はこの状態を実験によって求めたグラ
フを示している。このグラフの横軸は融着接続部を放電
により断続加熱した放電回数を示しており、縦軸は融着
接続損失を示している。この実験は、第１の光ファイバ
12と第２の光ファイバ13を融着接続するときに、例え
ば、第１の光ファイバ12側から第２の光ファイバ13側に
光信号を送信しておき、その光強度をパワーメータ等で
測定（モニタ）しながら融着接続部に放電エネルギを繰
り返し与えて行き、そのときの融着接続損失を算出して
グラフに表したものである。このグラフから分かるよう
に、融着接続後、放電回数が増えるにつれ、融着接続損
失は徐々に小さくなっている。これは、放電回数が増す
毎に、第２の光ファイバのモードフィールド径が徐々に
第１の光ファイバ12のモードフィールド径に近づいて行
くことを示している。この実施例では放電の電圧を融着
時の電圧よりも低電圧にし、１回当たりの放電時間を７
秒で行ったもので、その結果、第１回目の放電では融着
接続損失が0.8 dBであったものが、15〜20回放電を繰り
返したところ、融着接続損失は0.1 dBに低減する結果が
得られた。この15〜20回の放電により、第１の光ファイ
バ12のモードフィールド径と第２の光ファイバ13のモー
ドフィールド径が略一致したことが分かる。この実験で
は融着接続損失は0.1 dBで最小のピークとなり、それ以
上放電を繰り返すと、今度は逆に融着接続損失が徐々に
大きくなっていく。

【００１２】したがって、モードフィールド径の熱拡散
を行うに際しては、接続する光ファイバ間に光信号を送
信しておき、熱拡散を行いながら光強度を観察し、融着
接続損失が最小側のピークとなった時点（融着接続損失
が減少傾向から増加傾向に転じた時点）で、あるいは放
電回数（又は放電時間）と融着接続損失とのデータを予
め求めておき、融着接続損失が最小レベルとなる放電回
数（又は放電時間）に至ったときに熱拡散の加熱を停止
するようにすることが望ましい。

【００１３】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例ではシングルモード光ファイバとＥｒドープ光フ
ァイバの融着接続を例にして説明したが、本発明は、モ
ードフィールド径の異なる様々なタイプの光ファイバ同
士、例えば、Ｅｒドープ光ファイバと分散シフト光ファ
イバの融着接続に適用できるものである。また、上記実
施例では単心の光ファイバ心線の接続例を対象にして示
したが、テープファイバ等、多心の光ファイバ心線の融
着接続にも当然に適用できるものである。

【００１４】また、モードフィールド径の熱拡散を行う
ための放電電圧（加熱温度）、放電時間、放電回数等の
加熱条件は融着する光ファイバの種類に応じて適宜変更
することができる。

【００１５】さらに、上記実施例ではモードフィールド
径の熱拡散の加熱を放電エネルギによって行ったが、加
熱方法はこれに限らず、トーチ等の他の加熱手段を用い
て行ってもよい。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、モードフィールド径の異なる
光ファイバを融着接続した後に、その融着接続部を融着
接続時の温度よりも低い温度で加熱して光ファイバのモ
ードフィールド径を拡散するように構成したものである
から、この拡散加熱により、モードフィールド径が小さ
く、コアドーパント濃度が大きい方がより拡散が促進さ
れて第１の光ファイバと第２の光ファイバのモードフィ
ールド径を略一致させることが可能となり、これによ
り、モードフィールド径の異なる光ファイバにおいても
接続損失の小さい融着接続を行うことができ、光通信分
野の発展に大きく寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す説明図である。

【図２】同実施例における熱拡散の放電回数と融着接続
損失との関係を示す実験データのグラフである。

【図３】一般的な光ファイバの融着接続方法の説明図で
ある。

【図４】モードフィールド径の異なる光ファイバの融着
接続を利用したＥｒドープ光ファイバ増幅器の説明図で
ある。

【符号の説明】

７，８ 光ファイバ心線 10，11 電極 12 第１の光ファイバ 13 第２の光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平松 秀世 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 加木 信行 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 中村 一則 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モードフィールド径の大きい方の第１の
   光ファイバと、この第１の光ファイバよりもモードフィ
   ールド径が小さく、かつ、コアドーパント濃度が大きい
   第２の光ファイバを対向させ、この対向領域に放電エネ
   ルギを与えて第１の光ファイバと第２の光ファイバを融
   着接続する光ファイバの融着接続方法において、前記第
   １の光ファイバと第２の光ファイバの融着接続後にこの
   融着接続部を融着接続温度よりも低い温度で加熱し、第
   ２の光ファイバの接続端面側のモードフィールド径を第
   １の光ファイバ側よりもより拡散させて第２の光ファイ
   バの接続端面側のモードフィールド径を第１の光ファイ
   バの接続端面側のモードフィールド径にほぼ一致させる
   ことを特徴とする光ファイバの融着接続方法。