JPH05288953A - 光ファイバカプラとその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的強度が高く、しかも被覆することがで
きて本体を外力から保護できると共に環境の影響を遮断
して光学特性を安定化でき、なおかつ製造が容易である
光ファイバカプラを得る。 【構成】 複数本の光ファイバ１の一部を互いに融着し
て得られた融着部Ａのコア２を広げ、この広がりの度合
を、伝搬モードフィールドＦが融着部Ａのクラッド３内
にとどまるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光の分配、合流または波
長多重・波長分離などを行なうための光ファイバカプラ
とその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバカプラとして、従来から融着
延伸形光ファイバカプラが知られている。この融着延伸
形光ファイバカプラは、概略を図４に示すような構造を
有する。即ち、図４（ａ）に示すようにコア２とクラッ
ド３を有する複数本（図では２本）の光ファイバ（裸
線、以下同じ）１、１’の一部分が並列されて一体に融
着され、かつその融着部が延伸されて光結合が行われる
細径部Ｃを構成している。このような光ファイバカプラ
では、図４（ｂ）に示すように細径部Ｃにおけるコア径
が極度に細められているために、光ファイバの融着延伸
されていない部分ではコア内またはコア近傍に限定され
ている伝搬モードフィールド（以下、モードフィールド
と称する）Ｆ、Ｆ’がクラッドの外側にまでしみ出して
いる。そこで、細径部にあっては複数本のコアが互いに
接近していることとあいまって、それぞれのモードフィ
ールドＦ、Ｆ’が多重し、それによってコア２、２’間
に結合が生じるのである。なお、本明細書において「伝
搬モードフィールド」とは、伝搬光パワー分布における
すそのの部分を広く含むもので、伝搬光パワーのほぼ全
部が含まれる領域と定義する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような光
ファイバカプラにあっては、短い延伸長で有効な光結合
を生ぜしめるために極度に細径化してあり、そのため衝
撃、引っ張り、折り曲げ等に対する機械的な強度が弱い
という欠点を有する。この課題を解決するために本発明
者らは特開平３−２７４５１２号公報記載の光ファイバ
カプラを提供した。この光ファイバカプラは、複数本の
光ファイバの一部に融着延伸部が形成され、その融着延
伸部におけるコアがドーパントの拡散によって広がって
いるものである。このものは極度には細径化する必要が
ないから機械的強度は比較的高い。しかしこのような光
ファイバカプラも、細径部を有するためにその部分では
モードフィールドがクラッドの外側にまでしみ出してい
る。従って細径部を通常の光ファイバのように被覆等に
よって保護することができない。そのため、その細径部
は外力を受ける危険に晒されているばかりでなく、温度
や湿度など環境の影響を受け易く、光学特性の変動や光
損失の増加を招くという課題が残されていた。またこの
ような光ファイバカプラを製するには注意深い延伸操作
が必要であり、製造上煩雑であるばかりでなく、延伸の
ための装置を必要とした。本発明は上記のような課題を
解決するためになされたものである。即ち、機械的強度
が高く、しかも被覆によって本体を外力から保護できる
と共に環境の影響を遮断して光学特性を安定化でき、な
おかつ製造が容易である光ファイバカプラの提供を目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記のような課題は、複
数本の光ファイバの一部を互いに融着して得られた融着
部のコアを広げ、この広がりの度合を、伝搬モードフィ
ールドが融着部のクラッド内にとどまるようにした光フ
ァイバカプラを提供することによって解決できる。この
ような光ファイバカプラは、複数本の光ファイバを並列
し、その一部を融着して融着部を形成し、ついでこの融
着部を加熱して製造することができる。また光ファイバ
の一部を加熱してコアを広げたコア拡大部を持つ光ファ
イバを作成し、ついでこの光ファイバを複数本そのコア
拡大部で融着して製造することもできる。さらに融着部
を融着時にわずかに延伸してもよい。

【０００５】本発明の光ファイバカプラでは、コアとク
ラッドを有する複数本の光ファイバの一部分が長手方向
に互いに平行に束ねられ、その接触部分のクラッドが互
いに融着一体化している。そしてその融着部では、コア
が融着部以外の部分より広がっている。コアが広がれば
それだけモードフィールドは拡大する。しかしコアの広
がりはモードフィールドがクラッド内にとどまる程度に
調整されているから、それがクラッドの外側にまでしみ
出すことはない。本発明の光ファイバカプラは、製作時
に延伸操作を行わずに作成できるので、融着部を大径と
することができ、衝撃や引っ張り等に対して強度が高
い。さらに本発明の光ファイバカプラでは、モードフィ
ールドがクラッド外までしみ出していないので、クラッ
ドの外側に被覆を施しても光学特性を損なうことがな
い。従って被覆を施すことによって外力に対する保護が
充分に行えると共に、光学特性に及ぼす環境の影響を遮
断することができる。

【０００６】次に本発明の光ファイバカプラの一具体例
及びその製法について、図面を用いて説明する。この光
ファイバカプラは概略、融着部Ａ及び非融着部Ｂからな
る。図１において、Ａは融着部を、Ｂは非融着部を示し
ている。この融着部Ａは円筒形であって、長手方向に、
非融着部Ｂを形成する２本の同種の光ファイバ１、１’
と一体に成形されている。融着部Ａ及び非融着部Ｂはそ
れぞれの芯部にコア２、及びその周囲にクラッド３を有
する。このコア２はドーパントを含んでいる。融着部Ａ
のコア２は、非融着部Ｂを形成する光ファイバ１、１’
のコア２より横断面が広がっていて、かつそれら双方と
光学的に連続している。融着部Ａのクラッド３は光ファ
イバ１及び１’のそれら双方と光学的に連続している。
この光ファイバカプラのモードフィールドＦ、Ｆ’は、
非融着部Ｂでは対応する光ファイバ１、１’のコア２内
にとどまっているが、融着部Ａではそれぞれクラッド３
内にまで拡大して互いに多重している。ただしモードフ
ィールドＦ、Ｆ’はクラッド３の外側までは拡大してい
ない。

【０００７】次に、この具体例の製法の一例を示す。図
２（ａ）において、１及び１’は同種の光ファイバ（裸
線）である。光ファイバ１、１’の一部分を長手方向に
互いに平行に密着し、酸水素炎等によって加熱すると、
図２（ｂ）に示すように、クラッド３の部分が互いに融
着し、この部分は２本のコア２を有する一体化したまゆ
形断面の構造体となる。さらに融着が進むと、図２
（ｃ）に示すように、クラッドの融合一体化が完了し、
円形断面のクラッド３の芯部に並行する２本のコア２を
有する融着部Ａが得られる。得られた融着部Ａをさらに
加熱すると、図２（ｄ）に示すようにそれぞれのコア２
に含まれるドーパントがコアを軸として放射状にクラッ
ド３内に拡散浸出し、結果としてそれぞれのコア２が広
がる。加熱を続けることによってさらにドーパントの拡
散を進めると、図２（ｅ）に示すように、それぞれのコ
ア２のドーパント拡散領域が重なり合うようになる。た
だしこのとき、モードフィールドがクラッド３の外面を
超えてしみ出すことがないように加熱を調節する。加熱
の程度は実験によって求めることができる。

【０００８】上記の製法例ではドーパントがコア２に含
まれている光ファイバ１、１’を用いたが、本発明の光
ファイバカプラの製法はそれに限定されるものではな
く、ドーパントがクラッド３内に含まれているものも、
加熱によってドーパントがコア２内に拡散し結果として
融着部Ａのコア２が非融着部Ｂのそれより広げられるの
で、本発明の製法に使用できる。さらに、光ファイバが
コアとクラッドにそれぞれ異なるドーパントを含むも
の、あるいは同一のドーパントを異なる濃度で含むも
の、またはこれらの組合せられたものであっても、要は
加熱によって融着部Ａのコア２を非融着部Ｂのそれより
広げることができ、その部分のモードフィールドＦ，
Ｆ’をクラッド３内にとどめることができる光ファイバ
はすべて本発明の光ファイバカプラの製造に使用でき
る。

【０００９】本発明の光ファイバカプラを製するには、
予め複数本の光ファイバを並列してその一部を融着して
融着部を形成し、ついでこの融着部を加熱してコアを広
げてもよいが、逆に予めそれぞれの光ファイバのコアを
加熱によって広げ、ついでこのコア拡大部を互いに融着
してもよい。また、これらの方法を組合せて、例えば予
備的に加熱してコアをある程度まで広げ、ついで融着し
て融着部を形成し、さらに融着部のモードフィールドが
最適に拡大するように後加熱を行うこともできる。ま
た、本発明においては融着の際にわずかに融着部を延伸
してもよい。しかし、このわずかの延伸を併用したもの
であっても、モードフィールドが融着部のクラッド内に
とどまるものとすることが必要である。このようなわず
かの延伸を併用することでコアを広げるための加熱時間
を短縮できて好ましい。

【００１０】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳しく
説明する。 （実施例１）下記のような特性のシングルモード光ファ
イバを用いた。 コア：ゲルマニウムドープシリカ、クラッド：シリカ、
コア径：７μｍ、クラッド径：１２４μｍ、モードフィ
ールド径：９．５μｍ、カットオフ波長：１．２μｍ、
使用波長１．３１μｍ。 上記の光ファイバ（裸線）を２本平行に密着し、酸水素
バーナで加熱して約３ｍｍの融着部を得た。この部分を
さらに３０分間酸水素バーナで加熱して実施例１の光フ
ァイバカプラを得た。このものの伝搬特性を測定したと
ころ、結合度−２３ｄＢ、損失２．０ｄＢの測定結果を
得た。つぎにこの光ファイバカプラをマッチングオイル
中に浸漬して同様に伝搬特性を測定したところ、特性に
変化を認めなかった。このことは、モードフィールドが
クラッドの外部にしみ出していないことを示している。

【００１１】（実施例２）図２（ａ）に示すような、応
力付与部４を有するＰＡＮＤＡ形定偏波光ファイバを用
いた。この光ファイバの特性は次の通りであった。 コア：ゲルマニウムドープシリカ、応力付与部：ホウ素
ドープシリカ、クラッド：シリカ、コア径：７μｍ、ク
ラッド径：１２３μｍ、モードフィールド径：９．５μ
ｍ、カットオフ波長：１．２μｍ、使用波長１．３１μ
ｍ、クロストーク：２５ｄＢ／１００ｍ。 上記の定偏波光ファイバ（裸線）を２本、図２（ｂ）に
示すようにそれぞれ偏波面が平行となるように密着配列
して融着し、実施例１と同様にして実施例２の光ファイ
バカプラを得た。この光ファイバカプラは、結合度が−
２５ｄＢ、損失４．０ｄＢ、クロストーク−１７ｄＢで
あった。実施例１と同様にこのものをマッチングオイル
中に浸漬して同様に測定したが、特性に変化は認められ
なかった。

【００１２】（実施例３）実施例１と同様の光ファイバ
を２本用い、ただし光ファイバの融着部分を融着前にそ
れぞれ１０分間加熱し、ついで実施例１と同様にして融
着し、その後さらに約２０分間加熱を続けて実施例３の
光ファイバカプラを得た。このものは実施例１と同様な
特性を有していた。

【００１３】（実施例４）実施例１と同様の光ファイバ
を２本用い、ただし光ファイバの融着部分を融着前にそ
れぞれ３０分間加熱し、ついで実施例１よりも強い炎で
加熱融着して、後加熱は行わずに実施例４の光ファイバ
カプラを得た。このものは結合度が−３０ｄＢであっ
た。

【００１４】（比較例）実施例１と同様の光ファイバを
２本用い、ただし光ファイバの融着前に予備加熱を行わ
ず、融着に際しては融着に必要な最低限度の炎を用いて
行い、後加熱も行わずに冷却して比較例の構成物を得
た。このものは光の結合を生じなかった。

【００１５】

【発明の効果】本発明の光ファイバカプラは、複数本の
光ファイバの一部を互いに融着して得られた融着部のコ
アを広げ、この広がりの度合を、伝搬モードフィールド
が融着部のクラッド内にとどまるように調整してあるの
で、次のような効果がある。即ち、細径化された部分が
ないから機械的強度が高い。また、クラッド外部への光
のしみ出しがないから光ファイバカプラ全体に被覆を施
すことができる。このことは、光ファイバカプラを外力
から保護できるばかりでなく、温度や湿度などの環境の
影響を遮断して光学特性を安定化できるという効果があ
る。さらに、本発明の光ファイバカプラを製するに当た
って延伸を必要としないか、あるいは必要としてもわず
かであるので、製造工程及び装置を簡素化できるという
効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光ファイバカプラの一具体例を示す
概略図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のｆ
−ｆ’線における断面図である。

【図２】 本発明の光ファイバカプラの製法の一実施例
を示す横断面図である。

【図３】 本発明の光ファイバカプラの製法の、別の一
実施例を示す横断面図である。

【図４】 従来の光ファイバカプラの一例を示す概略図
であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のｆ−ｆ’
線における横断面図である。

【符号の説明】

Ａ…融着部、Ｂ…非融着部、Ｆ，Ｆ’…モードフィール
ド、１，１’…光ファイバ、２…コア、３…クラッド、
４…応力付与部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の光ファイバの一部を互いに融着
   して得られた融着部のコアを広げ、この広がりの度合
   を、伝搬モードフィールドが融着部のクラッド内にとど
   まるようにしたことを特徴とする光ファイバカプラ。
2. 【請求項２】 複数本の光ファイバの一部を互いに融
   着、延伸して得られた融着延伸部のコアを広げ、この広
   がりの度合を、伝搬モードフィールドが融着延伸部のク
   ラッド内にとどまるようにしたことを特徴とする光ファ
   イバカプラ。
3. 【請求項３】 複数本の光ファイバを並列し、その一部
   を融着して融着部を形成し、ついでこの融着部を加熱す
   ることを特徴とする光ファイバカプラの製法。
4. 【請求項４】 光ファイバの一部を加熱してコアを広げ
   たコア拡大部を持つ光ファイバを作成し、ついでこの光
   ファイバを複数本そのコア拡大部で融着することを特徴
   とする光ファイバカプラの製法。