JPH06308348A - 広帯域の光ファイバカプラおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造が容易でしかも広帯域にわたって光損失
なく合波し、実質的に均等に分波できる広帯域光ファイ
バカプラおよびその製造方法を提供する。 【構成】 複数本の光ファイバ２１，２２（２３，２
４）が融着延伸されてなる光ファイバカプラのうち、透
過光の波長の相違に伴って波状に変化する光結合度の位
相が実質的に半サイクルづつずれるもの１，２同士を直
列に連続させてある。製造にあたっては、複数本の光フ
ァイバ２１，２２を束ねて局部加熱し、その加熱部分を
互いに融着させながら延伸し、その間に光ファイバ２１
の一端から所定の波長光を入射させ他端側に出射してく
る光の量を観測しつづける。光結合度の極大値が観測さ
れた時点で延伸を停止させて第１の光ファイバカプラ１
を形成する。光結合度の極小値が観測された時点で延伸
を停止させ、第２の光ファイバカプラ２を形成する。次
いで、両者を直列に連続させて製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを透過する
信号光を合波して均等に分波できる広帯域の光ファイバ
カプラおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムではしばしば異方向から
の信号光をいったん合波し、別々の方向に均等に分波し
なければならない場合がある。合波・分波するには複数
の光ファイバを接点で融着延伸した光ファイバカプラが
用いられる。従来の光ファイバカプラは、図７に示すよ
うに、複数の光ファイバを部分的に融着して延伸し、コ
ア部分を合体させて形成され複数の入射ポートと出射ポ
ートとを有する。このような一の光ファイバ５１と他の
光ファイバ５２とを融着延伸して形成した光ファイバカ
プラの場合、光結合度あるいは分岐度は、一の光ファイ
バ５１の入射ポート５３から入射した光が他の光ファイ
バ５２の出射ポート５４から出射される割合として定義
される。例えば、一の光ファイバ５１の入射ポート５３
から入射した光の全量が同じ一の光ファイバ５１の出射
ポートから出射した場合、光結合度は０％、他の光ファ
イバ５２の出射ポート５４から全量が出射された場合、
光結合度は１００％となる。同じ光ファイバカプラでも
入射した光の波長が違うと光結合度あるいは分岐度は異
なる。入射光の波長を横軸にとると、光結合度は図２
（１）あるいは（２）で示すようにほぼサインカーブで
変動する。

【０００３】光通信システムでは波長の長いものから短
いものまで広い範囲の光が使用される。これにしたがっ
て合波・分波しなければならない光も波長の長いものか
ら短いものまでその範囲は広い。そのためどんな波長光
でもコンスタントに均等に分波できる広帯域の光ファイ
バカプラの出現はこれまで強く望まれており、それに対
する提案も既にいくつかあった。例えば次のような光フ
ァイバカプラがある。直径や屈折率の違う光ファイバ同
士を融着延伸したもの、一部を延伸した第１の光ファイ
バに第２の光ファイバを交差させ、両者を融着しながら
延伸したもの、その外にもクラッド外径の違う光ファイ
バを融着延伸したものなどである。特開平４−２２０６
０３号公報には２つの結合器を直列に接続するとともに
２つの結合器の間に位相調整器なるものを設けている光
結合器が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、広帯域の
光ファイバカプラはこれまでも既にいくつかの提案がな
されているが、一般的需要を満たすほど十分均等に分波
できるものは少なかった。その上、これまでの広帯域の
光ファイバカプラは製造自体も難しい。直径や屈折率の
違うファイバ同士を融着延伸するとしても、その適当な
直径や屈折率を実際に見つけることは容易でなく、これ
によって目的とする光結合度のカプラを得ることは困難
である。一部を延伸した第１の光ファイバに第２の光フ
ァイバを交差させて延伸融着するには、第１の光ファイ
バを延伸する工程、第１の光ファイバと第２の光ファイ
バとを組み合わせて再度延伸する工程などを要する。製
造操作は非常に面倒で、いったん延伸した光ファイバを
未延伸の光ファイバと組み合わせて再度延伸しようとす
れば最初に延伸した光ファイバが切れやすくなる。しか
も、２回目の延伸では２本の光ファイバを交差させなけ
ればならず、両者を均一に融着させるにはかなりの熟練
を要する。特開平４−２２０６０３号公報記載の結合器
について言えば、これまで位相調整器なるものは知られ
てなく、同公報にも十分な記載がない。そのため、その
技術的構成は不明確である。

【０００５】本発明はこのような課題を解決するためな
されたもので、製造が容易でしかも広帯域にわたって光
を損失なく合波し、ほとんど実質的に均等に分波できる
広帯域の光ファイバカプラおよびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の広帯域の光ファイバカプラは、実
施例に対応する図１に示されているように、複数本の光
ファイバ21，22（23,24）が融着延伸されてなり、入射
される透過光の波長の相違に伴って光結合度が実質的に
同形のサイクルで波状に変動する光ファイバカプラのう
ち、その位相が実質的に半サイクルづつずれるもの１、
２同士を直列に連続させてある。

【０００７】本発明の広帯域の光ファイバカプラの製造
方法は、実施例に対応する図５に示されているように、
複数本の光ファイバ２１，２２を束ねてその一部を局部
加熱し、その加熱部分を互いに融着させながら延伸し、
その間そのうちの少なくともいずれかの光ファイバ２
１，２２の一端から所定の波長光を入射させて光ファイ
バ束の他端側に出射してくる光の量を観測しつづけ、光
結合度の極大値が観測された時点で延伸を停止させて第
１の光ファイバカプラ１を形成するとともに、同様にし
て同じ波長光で光結合度の極小値が観測された時点で延
伸を停止させて延伸率の相違した第２の光ファイバカプ
ラ２を形成し、前記図１のようにその両者を直列に連続
させる。

【０００８】

【作用】本発明の広帯域の光ファイバカプラおよびその
製造方法で得られる広帯域の光ファイバカプラでは、光
結合度の位相が実質的に半サイクルずれる第１の光ファ
イバカプラ１と第２の光ファイバカプラ２とを直列に連
続させる。そのため、第１の光ファイバカプラ１では光
結合度の低い波長光も第２の光ファイバカプラ２で均等
に分波され、広帯域で安定した光の分波・合波が実現さ
れる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１０】図１は、本発明の広帯域の光ファイバカプ
ラの一実施例を示す外観図である。第１の光ファイバ２
１と第２の光ファイバ２２とを融着延伸して第１の光フ
ァイバカプラ１が形成され、第３の光ファイバ２３と第
４の光ファイバ２４とを融着延伸して第２の光ファイバ
カプラ２が形成されている。この第１の光ファイバカプ
ラ１と第２の光ファイバカプラ２とは直列に結合されて
いる。

【００１１】第１の光ファイバカプラ１はその入射側に
第１の光ファイバ２１の第１の入射ポート３と第２の光
ファイバ２２の第２の入射ポート４とがあり、出射側に
第１の光ファイバ２１の第１の出射ポート５と第２の光
ファイバ２２の第２の出射ポート６とがある。この第１
の光ファイバカプラ１の光結合度は入射される光の波長
の相違で図２（１）で示すようにサインカーブで変動
し、波長が１．５５μｍあるいは１．４１μｍの光が透
過するとき最大となる。波長が１．４８μｍあるいは
１．３４μｍの光が透過するとき最小となる。第２の光
ファイバカプラ２の入射側には第３の光ファイバ２３の
第３の入射ポート８と第４の光ファイバ２４の第４の入
射ポート９とがあり、出射側に第３の光ファイバ２３の
第３の出射ポート１０と、第４の光ファイバ２４の第４
の出射ポート１１とがある。第２の光ファイバカプラ２
の光結合度も入射される光の波長の相違でサインカーブ
で変動するが、図２（２）で示すように第１の光ファイ
バカプラ１とはπラジアンすなわち半サイクルづつずれ
て変動し、波長が１．４８μｍあるいは１．３４μｍの
光が透過するとき最大となる。波長が１．５５μｍある
いは１．４１μｍの光が透過するとき最小となる。

【００１２】図１で示すように、第１の光ファイバカプ
ラ１と第２の光ファイバカプラ２とは、その第１の出射
ポート５と第３の入射ポート８とで互いに融着結合さ
れ、第２の出射ポート６と第４の入射ポート９とで互い
に融着結合され、それぞれの結合箇所には樹脂を内部に
充填したガラススリーブ１２が被さっている。

【００１３】第１の入射ポート３と第２の入射ポート４
とから同一波長のそれぞれ違った信号光を同時に入射す
ると、波長の値にかかわりなく第３の出射ポート１０
と、第４の出射ポート１１とからはほぼ均等に分波され
て出射される。その場合の波長と光結合度の関係を図３
に示す。

【００１４】図４は本発明の広帯域の光ファイバカプラ
のもう一つの実施例を示す外観図である。この場合に
は、第１の光ファイバカプラ１と第２の光ファイバカプ
ラ２とがいずれも第１の光ファイバ２１と第２の光ファ
イバ２２との間で光路で前後して形成されている。

【００１５】本実施例の場合も波長と光結合度の関係は
図３に示すような結果になる。

【００１６】光ファイバカプラは例えば次のようにする
と製造できる。図５に示すように、２本の光ファイバ２
１，２２を平行に整列させて束ね、束ねた部分の前後２
か所を一対のクランプ３１でそれぞれ把持する。光ファ
イバ２１の一端に所定波長のレーザ光源３２を接続し、
他端側では光ファイバ２１，２２の両方に光量測定器３
３，３４を接続する。一対のクランプ３１の中間部分で
２本の光ファイバ２１，２２を一緒にバーナー３５で局
部的に加熱し、その加熱箇所で融着が始まった時点ごろ
からその融着部をクランプ３１で矢印で示す互いの離反
方向に延伸する。その間にレーザ光源３２からレーザを
発光して光ファイバ２１，２２の他端から出射する光量
を継続的に計測する。

【００１７】図６は光結合度と延伸長との関係を示すグ
ラフ図である。延伸の当初は長さが少し延びるだけでも
光量測定器３３，３４に入射される光の量は光量測定器
３３と光量測定器３４とで互い違いに大きく上下し、光
結合度が大きく振動していることが分かる。延伸が進む
に連れて光結合度の振幅は徐々に少なくなる。所定の波
長の光を透過させ、図６のＡ点で示されるような波状に
変化する光結合度の極大値が観測された時点で融着延伸
を停止し、それを第１の光ファイバカプラ１とする。次
いで、別の２本の光ファイバ２３，２４で同様に第２の
光ファイバカプラ２を形成する。第２の光ファイバカプ
ラ２は、図６のＢ点で示されるような光結合度の極小値
が観測された時点で融着延伸を停止する。このようにす
ると、互いに延伸率が相違する一対の光ファイバカプラ
１，２が得られる。

【００１８】光ファイバカプラ１を形成している光ファ
イバ２１と光ファイバカプラ２を形成している光ファイ
バ２３とを互いの端面同士で融着させ、その接合部をガ
ラススリーブ１２で被覆してその内部に溶融樹脂を充填
する。同様に、光ファイバ22と光ファイバ２４とを融着
させ、ガラススリーブ１２で被覆して溶融樹脂を充填す
る。

【００１９】このように形成された広帯域の光ファイバ
カプラは、製造時に使用した所定の波長の光を透過する
と光ファイバカプラ１では光結合度が極大値、光ファイ
バカプラ２では光結合度が極小値になる。透過光の波長
を変動させると光結合度は光ファイバカプラ１と光ファ
イバカプラ２で実質的に同形のサイクルで波状に変動し
つつ、その位相はπラジアンすなわち半サイクルづつず
れる結果となる。

【００２０】第１の光ファイバ２１と第２の光ファイバ
２２とに２か所の光ファイバカプラを設ける場合には、
ファイバ束の中心より一端部寄りの箇所に第１の光ファ
イバカプラ１を形成し、他端寄りの箇所に第２の光ファ
イバカプラ２を形成する。第１の光ファイバカプラ１は
例えば図６のＡで示されるような極大値になるまで融着
延伸し、第２の光ファイバカプラ２では図６のＢで示さ
れるような極小値になるまで融着延伸する。

【００２１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
広帯域の光ファイバカプラ、あるいは本発明の製造方法
で得られた広帯域の光ファイバカプラによれば、一方の
光ファイバカプラでは光結合度が低くても他方で均等に
分波され、広帯域で安定した光の分波・合波が実現され
る。光結合度は互いに補充され合い、広帯域で安定的に
合波し、均等に分波される。製造も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する広帯域の光ファイバカプラの
一実施例を示す図である。

【図２】光の波長の相違で半サイクルだけ光結合度がず
れる関係を示すグラフ図である。

【図３】本発明を適用する広帯域の光ファイバカプラの
波長と光結合度の関係を示すグラフ図である。

【図４】本発明を適用する広帯域の光ファイバカプラの
もうひとつの実施例を示す図である。

【図５】本発明を適用する広帯域の光ファイバカプラの
製造方法の一実施例を示す図である。

【図６】一定の波長光に対する延伸長と光結合度との関
係を示すグラフ図である。

【図７】従来の光ファイバカプラを示す図である。

【符号の説明】

１は第１の光ファイバカプラ、２は第２の光ファイバカ
プラ、３は第１の入射ポート、４は第２の入射ポート、
５は第１の出射ポート、６は第２の出射ポート、８は第
３の入射ポート、９は第４の入射ポート、１０は第３の
出射ポート、11は第４の出射ポート、１２はガラススリ
ーブ、２１は第１の光ファイバ、２２は第２の光ファイ
バ、２３は第３の光ファイバ、２４は第４の光ファイ
バ、３１はクランプ、３２はレーザ光源、３３，３４は
光量測定器、３５はバーナー、５１は一の光ファイバ、
５２は他の光ファイバ、５３は一の光ファイバの入射ポ
ート、５４は他の光ファイバの出射ポートである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の光ファイバが融着延伸されてな
   り、入射される透過光の波長の相違に伴って光結合度が
   実質的に同形のサイクルで波状に変動する光ファイバカ
   プラのうち、その位相が実質的に半サイクルづつずれる
   もの同士を直列に連続させてあることを特徴とする広帯
   域の光ファイバカプラ。
2. 【請求項２】 複数本の光ファイバを束ねてその一部を
   局部加熱し、その加熱部分を互いに融着させながら延伸
   し、その間そのうちの少なくともいずれかの光ファイバ
   の一端から所定の波長光を入射させて光ファイバ束の他
   端側に出射してくる光の量を観測しつづけ、光結合度の
   極大値が観測された時点で延伸を停止させて第１の光フ
   ァイバカプラを形成するとともに、同様にして同じ波長
   光で光結合度の極小値が観測された時点で延伸を停止さ
   せて延伸率の相違した第２の光ファイバカプラを形成
   し、その両者を直列に連続させることを特徴とする広帯
   域の光ファイバカプラの製造方法。