JPH0640167B2 - 光ファイバ結合器の製造方法 - Google Patents

光ファイバ結合器の製造方法

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JPH0640167B2
JPH0640167B2 JP50415386A JP50415386A JPH0640167B2 JP H0640167 B2 JPH0640167 B2 JP H0640167B2 JP 50415386 A JP50415386 A JP 50415386A JP 50415386 A JP50415386 A JP 50415386A JP H0640167 B2 JPH0640167 B2 JP H0640167B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光ファイバ結合器に関する。本発明は特に二つ
以上の光ファイバが溶融されて構成された光ファイバ結
合器に利用できるが、これに限定されるわけではない。
〔背景技術〕
溶融されて構成された光ファイバ結合器は、二以上の光
ファイバを用い、これらを互いに数回撚り合わせ、撚り
合わされた部分を加熱し、この一方で、この部分を引き
伸ばして徐々に細くなる形状（テーパ）とし、互いに溶
融させる。このタイプの結合器では、多数の光ファイバ
のうちの一本を伝搬する光信号を他の多数のファイバに
結合させることができる。溶融光ファイバ結合器を製造
する方法の例が、ヨーロッパ特許出願第174014号（日立
製作所）に説明されている。
このような光ファイバ結合器は、低損失であり、温度安
定性が良好であり、機械的に硬く、製造が容易であるこ
とから、光ファイバ通信網で使用するに適している。
しかし、これらの素子の結合比は波長に依存する。例え
ば、一つのポートから二つのポートに結合する結合器で
は、二つの受け側ファイバに供給されるパワーの比、す
なわち分割比が、1.3μｍでは50％対50％であるが、フ
ァイバを少し溶融させたかよく溶融させたかに依存し
て、1.52μｍでは80％対20％ないし99％対１％の範囲の
どれかの値となってしまう。実用的には、結合比が波長
に依存しない光ファイバ結合器が必要である。
本発明は、二つの波長についてその結合光が等しい光結
合器を合理的に正確に高い製造歩留りで製造する方法を
提供することを目的とする。
〔発明の開示〕
本発明は、二つ以上の光ファイバをその長さの一部に沿
って互いに撚り合わせて、前記光ファイバのうちの第一
の光ファイバの伝搬光が前記光ファイバのうちの第二の
光ファイバに結合する結合領域を作り、その第一の光フ
ァイバと第二の光ファイバの結合定数をあらかじめ設定
した値に製造する光ファイバ結合器の製造方法におい
て、 ａ．前記結合領域における前記第一および第二の光ファ
イバの各伝搬定数にわずかな差を設けておき、ｂ．その
結合領域の長さを引き伸ばし、ｃ．その結合領域の長さ
を引き伸ばす工程を実行しながらその第一の光ファイバ
と第二の光ファイバの間の光結合の状態を監視し、ｄ．
二つのあらかじめ設定された波長の結合定数が最初に等
しくなったときにその結合領域の長さを引き伸ばす工程
を停止させることを特徴とする。
前記結合領域の長さを引き伸ばす工程は加熱しながら実
行することが好ましい。
前記伝搬定数のわずかな差は、第一の光ファイバと第二
の光ファイバがその断面プロファイルが互いに異なるこ
とにより実現できるし、第一の光ファイバと第二の光フ
ァイバの一方を他方に比較して細くすることにより実現
できるし、第一の光ファイバと第二の光ファイバの長手
方向にその径を細くするテーパ形状を設け、その一方の
光ファイバのテーパ形状を他方の光ファイバのテーパと
違えることにより実現できる。
前記あらかじめ設定した結合定数は50：50もしくはそれ
以下とすることができる。
前記二つのあらかじめ設定された波長は、1.3μｍと1.5
2μｍとすることができる。
伝搬定数がわずかに異なる二本のファイバ間の結合で
は、一方のファイバから他方のファイバに結合する最大
結合パワーは、100％より小さい値となる。伝搬定数の
差を適当に選択することにより、最大結合パワーを例え
ば50％にすることができる。さらに、結合パワーが最大
となるときには結合パワーの波長による変化は最も小さ
くなり、結合器の結合パワーが、比較的広い動作波長範
囲にわたって最大となる。したがって、ひとつのファイ
バ内を伝搬する光を分割して二つのファイバに供給し、
このときの二つの受け手側ファイバの間の分割比が比較
的広い動作波長範囲にわたって実質的に一定な光ファイ
バ結合器を製造することができる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について添付図面を参照して説明
する。
本発明は、二つの光ファイバをその長さの一部に沿って
互いに撚り合わせて、前記光ファイバのうちの第一の光
ファイバの伝搬光が前記光ファイバのうちの第二の光フ
ァイバに結合する結合領域を作り、その第一の光ファイ
バと第二の光ファイバの結合定数をあらかじめ設定した
値に製造する光ファイバ結合器の製造方法であって、そ
の特徴とするところは、結合領域における前記第一およ
び第二の光ファイバの各伝搬定数にわずかな差を設けて
おき、その結合領域の長さを引き伸ばしてゆくのである
が、その結合領域の長さを引き伸ばす工程を実行しなが
らその第一の光ファイバと第二の光ファイバの間の光結
合の状態を監視する。そして、二つつのあらかじめ設定
された波長（ここでは1.52μｍと1.3μｍとで監視して
いて、結合定数が最初に等しくなったときにその結合領
域の長さを引き伸ばす工程を停止させる。
第２図は横軸に結合領域の長さをとり、縦軸に結合パワ
ーすなわち結合係数を示す図である。一例として、第２
図(b)のように、ある一つのテーパ形状Ａについて、波
長1.52μｍと1.3μｍとで監視しながら、その結合領域
の長さを引き伸ばしてゆき、その結合係数が等しくなっ
た点Ｘでその引き伸ばしを停止させる。そうすると、二
つのあらかじめ設定された波長で互いに結合係数の等し
い光ファイバ結合器を簡単に製造することができる。
第１図は典型的な従来の溶融光ファイバ結合器の波長応
答を示す。曲線は、同じ伝搬定数を有する二つの光ファ
イバの間の結合に関するものであり、結合する光パワー
が最大で実質的に100％となるものに関するものであ
る。この図は、特定の波長における結合が約50％となる
ように結合器を製造した場合に、この波長で、波長によ
る結合パワーの変化が最大となることを示す。第１図に
示したように、結合パワーが最大の領域における波長変
化Δλにより生じる結合パワーの変化ΔP1は比較的小さ
いが、結合パワーが50％の領域における同じ波長変化に
より生じる結合パワーの変化ΔP2は大きい。したがっ
て、最大結合パワーで、またはその領域で動作する素子
を設けた場合には、波長が少し変化しても重大な影響は
生じない。しかし、常にそうとは限らない。互いに溶融
されて２×２ポート素子を構成する二つのファイバを含
む素子を考える。波長変化の効果について、結合器の長
さによる結合パワーの変化を示す第２図(a)を参照して
考える。２×２ポート素子では、二つの受け手側ファイ
バに結合するパワーを約50対50に分割することが必要で
ある。1.52μｍで50対50に分割されるように製造時に結
合器を引き伸ばすと、第２図(a)の線12で示されるよう
に、1.3μｍにおける分割比が非常に異なってしまう。
これでは、明らかに、1.52μｍと1.3μｍとの双方の波
長で動作する必要のある通信網で使用するには不十分で
ある。
本発明の技術では、与えられた波長で測定した伝搬定数
が結合領域においてわずかに異なる二つの光ファイバを
溶融することにより、光ファイバ結合器が製造される。
伝搬係数の差は、受け手側ファイバを異なる直径または
異なるプロファイルとするか、または二つの同等なファ
イバの一方を他方以上に細い形状とすることにより得ら
れる。この技術の例として、一方のファイバを徐々に細
くなる形状にして結合器を製造した。実際の溶融技術に
ついて詳しくは説明しないが、例えばヨーロッパ特許出
願第174014号に説明された方法を用いることができる。
伝搬定数の差を選択して、結合パワーの分割を選択する
ことができる。この技術を利用することにより、例え
ば、1.3μｍおよび1.52μｍの放射で約50％対50％に光
パワーを分割できる２×２ポート素子を製造することが
できる。
伝搬定数の異なるファイバで２×２ポートの溶融ファイ
バ結合器を製造する効果を示すために、細くなる形状が
異なる二つのテーパ、すなわちテーパＡおよびテーパＢ
を作成した。各テーパの直径変化は、 Ｄ(Z)＝Ｄｍａｘ−Ｄ０exp（−ａｚ２） で表されるガウス型であり、Ｄ(z)は点ｚｍｍにおける
ファイバの直径、Ｄｍａｘはテーパが設けられていない
ファイバの直径（125μｍ）、Ｄ０はテーパのくびれた
部分のファイバ直径の減少量、ａはテーパ長のパラメタ
である。テーパＡおよびＢのそれぞれに対して、Ｄ０は
９および15μｍであり、ａは0.037および0.035mm2であ
る。
これらのテーパをテーパが設けられていない一定直径の
ファイバと撚り合わせ、ヨーロッパ特許出願第174014号
に記載された方法と同様にして、撚り合わせた部分の加
熱および引き伸ばしを行った。結合プロセスについて、
引き伸ばし動作中に入力ポートに1.3μｍおよび1.52μ
ｍの放射を入射し、双方の出力ポートでこれらの波長の
パワーを測定することにより監視した。二つのテーパに
対する結合パワー応答の曲線をそれぞれ第２図(b)およ
び第２図(c)に示す。これらの曲線は、広範囲の結合器
長についての結合動作を示すために、通常の停止点以上
にファイバを引き伸ばしたことを示す。テーパにより生
じた伝搬定数の差が、ファイバ間のパワー伝達を不完全
にすることが示されている。第２図(a)および第２図(b)
を比較すると、伝搬定数の差が大きいほど伝達される総
パワーが小さくなる。
第２図(b)に示したように、テーパＡを用いて素子を製
造すると、1.23ないし1.57μｍの波長範囲にわたって、
50％±９％の結合を達成できる。
この技術を用いて50％対50％に結合する素子を製造する
ため、双方の波長で等しい結合が得られるまで、すなわ
ち約50％となるまで、標準ファイバでテーパＡと同等の
テーパを製造し、引き伸ばした。この後、溝が設けられ
たシリカ・ロッド内に、シリコン・ゴム・コンパウンド
を用いて、ポッティングにより溶融領域を保護した。こ
れについて、二つの波長で結合および損失を交互に測定
したところ、 1.3μｍにおいてＣ＝49.9％、Ｃ＝50.1％、損失0.014d
B、 1.52μｍにおいてＣ＝52.2％、Ｃ＝47.8％、損失0.11dB であった。
第３図(a)および第３図(b)は、それぞれ、入力ポート１
から出力ポート３および４に伝達される放射のスペクト
ル損失を交互に測定した結果を示す。300nmを越える波
長幅にわたって、挿入損失が３db±0.7dBとなる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、二つのあらかじ
め設定された波長で、その結合係数が等しい光結合器を
簡単に、かつ正確に、歩留りよく製造することができ
る。
図面の簡単な説明 第１図は典型的な従来例溶融光ファイバ結合器のスペク
トル応答を示す図。
第２図は種々の溶融光ファイバ結合器についての結合パ
ワー応答曲線の比較を示す図。
第３図は本発明による結合器のスペクトル損失曲線を示
す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−88719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−128904（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−7740（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−193515（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−88138（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】二つ以上の光ファイバをその長さの一部に
    沿って互いに撚り合わせて、前記光ファイバのうちの第
    一の光ファイバの伝搬光が前記光ファイバのうちの第二
    の光ファイバに結合する結合領域を作り、その第一の光
    ファイバと第二の光ファイバの結合定数をあらかじめ設
    定した値に製造する光ファイバ結合器の製造方法におい
    て、 ａ．前記結合領域における前記第一および第二の光ファ
    イバの各伝搬定数にわずかな差を設けておき、 ｂ．その結合領域の長さを引き伸ばし、 ｃ．その結合領域の長さを引き伸ばす工程を実行しなが
    らその第一の光ファイバと第二の光ファイバの間の光結
    合の状態を監視し、 ｄ．二つのあらかじめ設定された波長の結合定数が最初
    に等しくなったときにその結合領域の長さを引き伸ばす
    工程を停止させる ことを特徴とする光ファイバ結合器の製造方法。
  2. 【請求項２】前記結合領域の長さを引き伸ばす工程は加
    熱しながら実行する特許請求の範囲第(1)項に記載の光
    ファイバ結合器の製造方法。
  3. 【請求項３】前記伝搬定数のわずかな差は前記第一の光
    ファイバと第二の光ファイバがその断面プロファイルが
    互いに異なることにより実現される特許請求の範囲第
    (1)項に記載の光ファイバ結合器の製造方法。
  4. 【請求項４】前記伝搬定数のわずかな差は第一の光ファ
    イバと第二の光ファイバの一方を他方に比較して細くす
    ることにより実現される特許請求の範囲第(1)項に記載
    の光ファイバ結合器の製造方法。
  5. 【請求項５】前記伝搬定数のわずかな差は前記第一の光
    ファイバと第二の光ファイバの長手方向にその径を細く
    するテーパ形状を設け、その一方の光ファイバのテーパ
    形状を他方の光ファイバのテーパと違えることにより実
    現される特許請求の範囲第(1)項に記載の光ファイバ結
    合器の製造方法。
  6. 【請求項６】前記あらかじめ設定した結合定数は50：50
    もしくはそれ以下である特許請求の範囲第(1)項に記載
    の光ファイバ結合器の製造方法。
  7. 【請求項７】前記二つのあらかじめ設定された波長は、
    1.3μｍと1.52μｍである特許請求の範囲第(1)項に記載
    の光ファイバ結合器の製造方法。
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