JPH067208B2 - 偏光不感性カプラーの製造方法 - Google Patents

偏光不感性カプラーの製造方法

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JPH067208B2
JPH067208B2 JP63284823A JP28482388A JPH067208B2 JP H067208 B2 JPH067208 B2 JP H067208B2 JP 63284823 A JP63284823 A JP 63284823A JP 28482388 A JP28482388 A JP 28482388A JP H067208 B2 JPH067208 B2 JP H067208B2
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polarization
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般的に光導波路に関し、特に偏光変化に耐え
る単一モード・オプティカル・ファイバを用いる光カプ
ラーの製造方法に関するものである。
［従来技術］ 光学繊維カプラーは、１つの光導波路(optical wavegui
de)から、種々の機能の別の光導波路へ光を移送するの
に一般的に用いられている。例えば、光学繊維カプラー
は通信分野において敏速に大量のデータを伝達するため
に用いられている。また他の用途としては、光導波路を
通って伝搬される光の位相又は波長が環境に依存して変
化することに基づいて高精度の測定を行なう測定システ
ムなどがある。測定装置に用いられていた従来のカプラ
ーは幾つかの欠点を有していた。例えば、従来のカプラ
ーの結合比(coupling ratio)は、カプラーを通過する光
の偏光(polarization)で一般的には変化していた。また
或る場合には、カプラーを通過する光の位相が偏光によ
って変化することがあり、このような偏光は受動直角復
調器カプラー・マトリックスのような干渉センサー装置
においては不十分なものであった。
［発明が解決しようとする課題］ 過去１０年内にカプラーを製造するために発想された技
術の多くは、多モード・ファイバを用いるカプラーを中
心にして展開していた。多モード・オプティカル・ファ
イバは、コア直径が４０ミクロンから２００ミクロンの
オーダを有するかなり大きなファイバである。幾つかの
多モード・ファイバでは、略４ミリメータほどの大きさ
を有している。多モード・ファイバは、１つのファイバ
から別のファイバに偏光を移送するカプラーを製造する
ために用いられているが、多モード・オプティカル・フ
ァイバ内を伝搬させられる偏光は偏光を解消しやすいと
いう問題がある。他方、単一モード・ファイバは小さな
距離の間の伝搬中に最小の偏光の解消で偏光を伝搬する
ことができる。単一モード・ファイバが１つのモードの
光のみを伝搬するように作用するという体系から、単一
モード・ファイバのコア直径は、多モード・ファイバの
コア直径よりも数十倍も小さくなる。このことは、単一
モードを用いるカプラーを製造する際の重大な問題とな
っている。以下に述べる本発明は、単一モード・ファイ
バを結合し且つ偏光不感性カプラー(polarization-inse
nsitive optical couplers)を製造する方法を教示する
技術を進歩させるものである。
本出願人の発明を説明する前に、典型的なオプティカル
・ファイバの物理的特性を簡単に説明する必要がある。
最も代表的な例においては、ファイバは比較的高い屈折
率を有する内部コア、比較的低い屈折率を有するクラッ
ディングと、比較的高い屈折率を有するがコアの屈折率
と等しい屈折率を有する必要のない基体とから構成され
る。このタイプのファイバは屈折率プロフィール（inde
x profile）が“Ｗ”に似ているために、当業者からは
“Ｗ形ファイバ”と一般的に呼ばれている。尚他のタイ
プのファイバでは、外側基体の屈折率は比較的に高くな
い。
［課題を解決するための手段］ 本発明によって製造するカプラーは、比較的高い屈折率
を有するコアと比較的低い屈折率を有する外側クラッデ
ィングとを有する第１の軸線に沿ったセグメント(longi
tudinal segment)を備えた第１の単一モード・オプティ
カル・ファイバと、比較的高い屈折率を有するコアと比
較的低い屈折率を有するクラッディングとを有する第２
の軸線に沿ったセグメントを備えた第２の単一モード・
オプティカル・ファイバとを用いる。
なお本願明細書において、「露出に近いコア」とは、露
出してはいないが外側のクラッディングが薄くなってい
る状態にあるコアのことを言う 第１の発明では、(a)露出に近いコアの屈折率に対して
低い屈折率のクラッディングを有するように第１及び第
２の単一モード・オプティカル・ファイバをエッチング
して第１及び第２のセグメントを作るエッチング工程
と、(b)第１及び第２のセグメントのそれぞれの部分に
沿って第１及び第２の単一モード・オプティカル・フア
イバを互いに平行並列に保持する保持工程と、(c)カッ
プリング領域を形成するために該第１及び第２のセグメ
ントの平行並列な前記部分を融合させる融合工程とから
偏光不感性カプラーを製造する。
そして保持工程(b)において、(b1)第１及び第２の単一
モード・オプティカル・ファイバの露出に近いコアを実
質的に変形させることのない材料で前記第１及び第２の
セグメントの複数の部分を巻止めする巻止め工程と；(b
2)第１及び第２の単一モード・オプティカル・ファイバ
の露出に近いコアが巻止めされている状態で第１及び第
２のオプティカル・ファイバの露出に近いコアを接着す
る工程と、(b3)第１及び第２の単一モード・オプティカ
ル・ファイバの露出に近いコアから巻止めを取る工程と
を行う。
また第２の発明では、(a)エッチング工程と、(b)保持工
程と、(c)融合工程とを加えて、(d)第１及び第２のセグ
メントを平行並列に保持した状態で前記第１及び第２の
単一モード・オプティカル・ファイバの露出に近いコア
を剛性を持ってカプセル封じするカプセル封じ工程を行
う。そして保持工程(b)においては、(b1)第１及び第２
の単一モード・オプティカル・ファイバの露出に近いコ
アを実質的に変形させることのない材料で第１及び第２
のセグメントと複数の部分を巻止めする工程と、(b2)露
出に近いコアが巻止めされている状態で第１及び第２の
オプティカル・ファイバの露出に近いコアに接着剤を付
ける工程と、(b3)接着剤を硬化させる工程と、(b4)露出
に近いコアから巻止めを取る工程とを行う。
前述に鑑み、ここに説明する本発明の目的は、単一モー
ド・オプティカル・ファイバを用いた成形の簡単な偏光
不感性カプラーを製造する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は環境的に安定な単一モード・オプテ
ィカル・ファイバを提供することにある。
これらの目的は、例示の方法によってのみ与えられ、他
の目的及びここに記載の発明によって達成される利点は
当業者であれば理解できるであろう。本発明の範囲は添
付の請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
［実施例］ 前述の通り、単一モード・ファイバは寸法が小さいため
に非常に壊れやすい。そこで本発明は、比較的頑強で、
偏光内の変化に関して比較的不感性な、即ち安定な単一
モード・カプラーを提供する。第１図を参照すると、本
発明の好ましい実施例では、第１及び第２の単一モード
・オプティカル・ファイバ１２及び１４が設けられてい
る。各オプティカル・ファイバ１２及び１４は、それぞ
れ基体１６及び１８、コアとクラッディングとからなる
第１及び第２のセグメント２０及び２２を有している。
各単一モード・オプティカル・ファイバ１２及び１４の
コアの直径は、５ミクロンのオーダであり、各ファイバ
のクラッディングの直径は７５乃至１２５ミクロンのオ
ーダにある。したがって、各ファイバのコアが露出され
たときは、比較的繊維で、壊れ易い状態になる。本発明
の好ましい実施例において各ファイバ１２及び１４は、
直径５ミクロンのコアの周囲をクラッディングが包囲し
て直径が約１５乃至５０ミクロンのセグメント２０及び
２２をそれぞれ備えている。当業者には明らかな通り、
このセグメントの長さは、本発明の趣旨から逸脱しなけ
れば、大きく変えることができる。好ましい実施例にお
いては、第１の単一モード・オプティカル・ファイバ１
２と第２の単一モード・オプティカル・ファイバ１４と
の間のカップリングを完全に確保するために、露出に近
いコアの長さは約１cmである。軸線に沿った第１及び第
２のセグメント２０及び２２はカップリング領域２４に
おいて互いに融合されている。ここに記載の本発明で
は、カップリング領域のいたる所で、第１及び第２のフ
ァイバ１２及び１４は互いに直線偏光並列に保持されて
いる。
第２図を参照すると、第１図の融合されたファイバ１２
及び１４が剛性のあるハウジング２６内に示されてい
る。ハウジング２６内に融合されたファイバを配置する
方法は後に詳細に説明する。このハウジング２６がカッ
プリング領域２４のいたる所でファイバ１２及び１４に
剛性のある支持手段を提供している。
第３図を簡単に参照すると、ファイバ１２及び１４をハ
ウジング２６内に位置決めした後に、全体のアッセンブ
リがラバー状即ちゴム状の材料２８でカプセル封じされ
る。このカプセル封じ材料(encapsulation material)
は、ハウジングを越えて延びるフアイバの端部のひずみ
を軽減することができる。これは、ファイバの端部もカ
プセル封じ材料によって覆われるような、浸し塗り技術
(dipping technique)によってハウジングをカプセル封
じできるからである。
以下本カプラーの製造方法の好ましい実施例について説
明する。好ましい実施例においては、２つの単一モード
・オプティカル・ファイバを用意する。カプラーの動作
波長に応じて種々の単一モード・オプティカル・ファイ
バを用いることができる。各ファイバはレーザー特性
（laser specific）になるべく設計されている。即ち、
１つ波長の光のために用いられるファイバは、異なった
材料から作られ、且つ別の波長の動作用に設計されたカ
プラーとは異なったコア直径と屈折率とを有している。
選択されるファイバの重要な特性は、優れた集中性と、
優えたコアの均質性と適宜の屈折率プロフイールを備え
ることである。種々の長さのオプティカル・ファイバを
用いることができるが、実験室における今までのところ
の手順では、５０cmの長さの２本のオプティカル・ファ
イバを用いる。各ファイバは、プラスチック・ジャケッ
トをRTV（室温加硫シリコン）コーティングとを有して
いる。プラスティック・ジャケットは取り除かれ、すべ
てのRTVはフッカ水素酸リンス(hydro fuloric acid rin
s)によって除去される。
第４図に示されるように、上述のようにファイバを準備
した後、各ファイバ１２及び１４はクランプ器具３６及
び３８の溝３０乃至３３のそれぞれの中に配置される。
そしてファイバ１２及び１４は、当業者に公知の技術に
従って、フッカ水素酸／水／アルコールのリンスで清浄
化される。各ファイバの清浄さ検査を行った後に、ファ
イバのエッチングが開始される。手順におけるエッチン
グ部の目的は、各ファイバ１２及び１４の基体１６及び
１８を除去して、適宜の屈折率プロフィールを提供する
ようにファイバの各々のカップリング領域２４にセグメ
ント２０及び２２を形成することである。適宜の屈折率
プロフィールとは、各ファイバの外表面、即ちクラッデ
ィングが各ファイバのコアよりも低い屈折率を有するプ
ロフィールである。種々のエッチング技術を使うことが
できるが、好ましい実施例で用いる特定のファイバから
見ると、熱エッチング技術(heated etching technique)
によって該ファイバをエッチングすることが望ましい。
この技術では、ファイバは熱電モジュールによって加熱
されたエッチング・ステーションに近接して配置され
る。そして少量のエッチング液がエッチング・ステーシ
ョンの上部上に置かれてファイバの軸線に沿う部分のエ
ッチングが行なわれる。ファイバを所望の直径までエッ
チングした後、ファイバは更にエッチングされるのを防
ぐために水でリンスされる。非常に壊れやすいエッチン
グされた軸線に沿うセグメント２０及び２２は、それか
ら糸又は他の巻き部材４２及び４４で互いにセグメント
２０及び２２の露出に近いコアの両端部を巻いて互いに
平行並列な状態に巻止めされる。好ましい実施例におい
ては、この巻き部材としては壊れやすいコアの破損を防
止するために薄いプラスチック・シートが望ましいこと
が判かっている。上述の通り、所望の平行並列の特別の
関係を作るためにセグメント２０及び２２の露出に近い
コアを仮りに巻き止めした後、少量の接着剤が露出に近
いコアの糸４２及び４４に近接した各部分４６及び４８
上に各々付けられる。糸４２及び４４をセグメント２０
及び２２の露出に近いコアから取り除いたときに、カッ
プリング領域２４のいたる所でセグメント２０及び２２
の露出に近いコアを互いに平行並列に維持できるよう
に、接着剤を硬化させることも許容される。
それからファイバ１２及び１４のカップリング領域２４
は加熱される。好ましい実施例で用いられる実験室技術
では、点火トーチ(lighted torch)をカップリング領域
２４に沿って簡単に通過させる。この間、軸線に沿うセ
グメント２０及び２２は、セグメント２０及び２２がカ
ップリング領域２４の長さ全体に亘って互いに融合され
るまで、軸方向に引張られている。そして石英管(quart
z tube)２６の寸法を測定して所望の長さに切り、石英
管２６でカプラーの露出に近いコアを包囲する。実施例
においては、石英管２６の中心にファイバ１２及び１４
を挿入できるように、石英管２６の長さ方向に沿ってス
ロットが設けられている。他の実施例においては、石英
管は長さ方向に半分に切断されて、ファイバを中心にし
て各半部を簡単に配置できるようになっている。ファイ
バ１２及び１４の端部は、石英管２６の略中心にカップ
リング領域２４を含むファイバのエッチングされて融合
されたセグメントを架設(suspend)するように、石英管
２６の端部８１及び８３に対して接着される。そして接
着アッセンブリは必要な場合に硬化することも許容され
る。石英管２６は、それから、石英管２６の全面を可撓
的に覆う材料に浸される。
ここに記載の発明によれば、独特の設計により偏光内の
変化に対して不感性を得ることができる。他の単一モー
ド・エバネセント波(evanesent-wave)カプラーでは、フ
ァイバにかかるひねり、曲げ、応力又は引張りから生じ
る複屈折が、ファイバを通って伝搬される光の偏りに変
化を生じさせる。カプラーの製造においては、融合中の
接触を保持するために互いにまわりに一対のファイバを
より合せることが一般的に行なわれる。本発明の方法
は、互いのまわりにファイバをより合せる必要性を除
き、且つできるかぎりゆるやかにファイバ内に曲げ部を
作ることによって、カップリング比の偏光依存性を除去
する。
［効果］ 以上のように第１の発明によれば、第１及び第２の単一
モーオ・オプティカル・ファイバの露出に近いコアを実
質的に変形させることのない材料で第１及び第２のセグ
メントの複数の部分を巻止めするので、接着前に第１及
び第２のセグメントの平行並列状態を確実に維持して両
者を密接状態にすることができ、セグメントの接着を確
実に行わせることができる。また巻止め後に露出に近い
コアの両者を接着するので融合工程においても第１及び
第２のセグメントの平行並列状態を確実に保持できる。
また第２の発明によれば、第１の発明と同様に巻止め工
程と接着工程を行った上で第１及び第２のセグメントを
平行並列に保持した状態で第１及び第２の単一モード・
オプティカル・ファイバの露出に近いコアを剛性を持っ
てカプセル封じするので、特性に影響を与えることなく
カップリング領域を確実に保護できるカプラーを製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、カップリング領域を示すここに説明するカプ
ラーの一実施例の正面図である。 第２図は、カップリング領域を見えるようにするために
一部切断した石英ハウジングを示すカプラーの一実施例
の正面図である。 第３図は、カプセル封じした後のカプラーの一実施例を
一部想像線を含めて示す図及び第４図はここに記載のカ
プラーを成形するために用いられる器具の一実施例の等
角図である。 １２，１４…単一モード・オプティカル・ファイバ、１
６，１８…基体、２０…第１のセグメント、２２…第２
のセグメント、２４…カップリング領域、２６…石英
管、４２，４４…糸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−91752（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−127750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−186730（ＪＰ，Ａ)

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】(a)露出に近いコアの屈折率に対して低い
    屈折率の外側クラッディングを有するように第１及び第
    ２の単一モード・オプティカル・ファイバをエッチング
    して第１及び第２のセグメントを作るエッチング工程
    と、 (b)前記第１及び第２のセグメントのそれぞれの部分に
    沿って前記第１及び第２の単一モード・オプティカル・
    ファイバを互いに平行並列に保持する保持工程と、 (c)カップリング領域を形成するために前記第１及び第
    ２のセグメントの平行並列な前記部分を融合させる融合
    工程とからなり、 前記保持工程(b)は、 (b1)前記第１及び第２の単一モード・オプティカル・フ
    ァイバの前記露出に近いコアを実質的に変形させること
    のない材料で前記第１及び第２のセグメントの複数の部
    分を巻止めする巻止め工程と； (b2)前記第１及び第２の単一モード・オプティカル・フ
    ァイバの前記露出に近いコアが巻止めされている状態で
    前記第１及び第２のオプティカル・ファイバの前記露出
    に近いコアを接着する接着工程と、 (b3)前記第１及び第２の単一モード・オプティカル・フ
    ァイバの前記露出に近いコアから巻止めを取る工程とか
    らなる偏光不感性カプラーの製造方法。
  2. 【請求項２】前記巻止め工程(b1)は薄いプラスチック・
    シートで前記第１及び第２のセグメントの複数の部分を
    巻止めする特許請求の範囲第１項に記載の偏光不感性カ
    プラーの製造方法。
  3. 【請求項３】前記接着工程(b2)は前記露出に近いコアが
    巻止めされた状態で前記第１及び第２の単一モード・オ
    プティカル・ファイバの前記露出に近いコアに接着剤を
    付ける工程と、前記接着剤を硬化させる工程とからなる
    特許請求の範囲第１項に記載の偏光不感性カプラーの製
    造方法。
  4. 【請求項４】前記第１及び第２のセグメントを平行並列
    に保持したまま前記第１及び第２の単一モード・オプテ
    ィカル・ファイバのそれぞれの前記露出に近いコアを剛
    性を持ってカプセル封じすることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の偏光不感性カプラーの製造方法。
  5. 【請求項５】前記カプセル封じする工程は前記第１及び
    第２の単一モード・オプティカル・ファイバのそれぞれ
    の前記露出に近いコアを石英管内に剛性を持ってカプセ
    ル封じすることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
    載の偏光不感性カプラーの製造方法。
  6. 【請求項６】前記保持工程(b)は前記第１及び第２のセ
    グメントを軸線方向に引っ張った状態において行われ、 前記融合工程は前記第１及び第２のセグメントを平行並
    列な状態に保持し且つ軸線方向に引っ張った状態で前記
    第１及び第２のセグメントの平行並列な部分を融合する
    特許請求の範囲第４項に記載の偏光不感性カプラーの製
    造方法。
  7. 【請求項７】(a)露出に近いコアの屈折率に対して低い
    屈折率の外側クラッディングを有するように第１及び第
    ２の単一モード・オプティカル・ファイバをエッチング
    して第１及び第２のセグメントを作るエッチング工程
    と、 (b)前記第１及び第２のセグメントのそれぞれの部分に
    沿って前記第１及び第２の単一モード・オプティカル・
    ファイバを互いに平行並列に保持する保持工程と、 (c)カップリング領域を形成するために前記第１及び第
    ２のセグメントの平行並列な前記部分を融合させる融合
    工程と、 (d)前記第１及び第２のセグメントを平行並列に保持し
    た状態で前記第１及び第２の単一モード・オプティカル
    ・ファイバの前記露出に近いコアを剛性を持ってカプセ
    ル封じするカプセル封じ工程とからなり、 前記保持工程(b)は、 (b1)前記第１及び第２の単一モード・オプティカル・フ
    ァイバの前記露出に近いコアを実質的に変形させること
    のない材料で前記第１及び第２のセグメントの複数の部
    分を巻止めする巻止め工程と； (b2)前記露出に近いコアが巻止めされている状態で前記
    第１及び第２のオプティカル・ファイバの前記露出に近
    いコアに接着剤を付ける工程と、 (b3)前記接着剤を硬化させる工程と、 (b4)前記露出に近いコアから巻止めを取る工程とからな
    る偏光不感性カプラーの製造方法。
  8. 【請求項８】前記エッチング工程(a)は０．５から２cm
    の範囲内に沿って前記第１及び第２のセグメントをエッ
    チングすることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の
    偏光不感性カプラーの製造方法。
  9. 【請求項９】前記エッチング(a)は、前記第１及び第２
    の単一モード・オプティカル・ファイバのそれぞれの前
    記露出に近いコアの長さ部分に沿って前記第１及び第２
    の単一モード・オプティカル・ファイバの外側ジャケッ
    トを除去する工程を含む請求の範囲第７項に記載の偏光
    不感性カプラーの製造方法。
  10. 【請求項１０】前記エッチング工程(a)は、前記第１及
    び第２の単一モード・オプティカル・ファイバの前記ク
    ラッディングを包囲する室温加硫ラバーを除去するため
    に前記第１及び第２の単一モード・オプティカル・ファ
    イバの前記第１及び第２のセグメントをフッカ水素酸に
    さらしてリンスすることを含む請求の範囲第７項に記載
    の偏光不感性カプラーの製造方法。
  11. 【請求項１１】前記保持工程(b)は、整列した複数の溝
    を有するホルダー内に前記第１及び第２の単一モード・
    オプティカル・ファイバを整列させることを含む請求の
    範囲第７項に記載の偏光不感性カプラーの製造方法。
  12. 【請求項１２】前記カプセル封じする工程(d)は、 (d1)前記第１及び第２のセグメントの長さと略同じ長さ
    を有する管部材で前記カップリング領域を覆う工程と、 (d2)前記管部材の内部に前記前記第１及び第２の単一モ
    ード・オプティカル・ファイバを架設するために前記第
    １及び第２の単一モード・オプティカル・ファイバを前
    記管部材の各端部に対して接着剤で接着する工程と、 (d3)前記接着剤を硬化する工程とを含むことを特徴とす
    る請求の範囲第７項に記載の偏光不感性カプラーの製造
    方法。
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