JPH0868914A - 光ファイバカプラの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なる構造の光ファイバを用意することな
く、同一の構造の光ファイバを用いて、複数の広帯域の
光ファイバカプラを再現性よく同時に製造する。 【構成】 融着延伸する光ファイバとして、４心のテー
プ状光ファイバを２枚用いた。Ｓｔｅｐ１で、一方のテ
ープ状光ファイバのテープ材を所定長さにわたって除去
し、ついで、露出した各光ファイバ素線の被覆を除去
し、ガラス部を露出させる。ついで、Ｓｔｅｐ２で、被
覆部分をクランプし、所定の引っ張り力を与えて軸方向
応力が生じるようにした状態で固定し、加熱する。Ｓｔ
ｅｐ３においては、他方の加熱処理をしていないテープ
状光ファイバについて、テープ材と被覆を除去する。Ｓ
ｔｅｐ４では、これらの光ファイバのガラス部を密着さ
せながら加熱し、一体化し、Ｓｔｅｐ５で、一体化部分
を加熱延伸する。所定の分岐比が得られたところで延伸
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、光ファイバカプラの製
造方法、特に、広い波長域にわたって、分岐比が一定な
複数の光ファイバカプラを、均一な特性で同時に製造す
る光ファイバカプラの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバカプラは、複数本の光ファイ
バ間で光を分岐、結合する光部品である。光ファイバカ
プラの製造方法としては、溶融延伸法と研磨法が知られ
ているが、シングルモード用ファイバ型カプラの製造に
は、溶融延伸法が最も適した方法といわれている（「最
近の光ファイバカプラ技術」、オプトロニクス（1988）
No.5.P.125）。この溶融延伸法は、先ず、複数の光ファ
イバの被覆の一部を除去し、平行に配置した状態で加熱
融着し、その後、融着部分を加熱しながら延伸し、分岐
比等の特性が所定の値となった時点で延伸を停止し、結
合部を形成して製造するものである。

【０００３】光ファイバカプラの用途のうちでも重要な
ものに、光通信線路分岐がある。光通信路では、１つの
線路で複数の波長（例えば、１．３１μｍと１．５５μ
ｍなど）の光を伝達するため、光ファイバカプラに対し
ても、例えば、１．３１μｍと１．５５μｍの波長を含
むような、広い波長域で一定した分岐特性を有すること
が望まれている。ところが、溶融延伸法で製造される光
ファイバカプラでは、分岐比の波長依存性が大きいとい
う問題がある。

【０００４】この問題を解決するための方法として、
「１９８９年電子情報通信学会秋季全国大会予稿集」Ｃ
−２０７、竹内他「広波長域光ファイバカップラ１」に
記載されているように、クラッド外径の異なる光ファイ
バを溶融延伸する方法や、同上文献のＣ−２０８「広波
長域光ファイバカップラ２」に記載されているように、
モードフィールド径の異なる光ファイバを溶融延伸する
方法が知られている。

【０００５】しかしながら、上述したような従来の製造
方法では、所定の分岐比の光ファイバカプラを得るため
には、構造の異なる光ファイバを複数種類準備しておく
必要があった。このため、一般に市販されているシング
ルモード光ファイバを用いて所望の光ファイバカプラを
製造することは困難であり、特別の構造の光ファイバを
準備する必要があった。

【０００６】これに代わる方法として、同一の構造の２
本の光ファイバを用い、その一方を予備延伸することに
より細径化しておく方法が特開昭６３−１０８３１１号
公報に記載されている。図３は、その説明図である。図
中、１は光ファイバの被覆部、２はガラス部、３ａ，３
ｂはクランパ、４はバーナである。光ファイバの被覆の
一部を除去して、ガラス部２を露出させた後、図に示す
ように、ガラス部２の両側の被覆部１をクランパ３ａ，
３ｂでクランプし、張力を加えて、図の矢印方向に引っ
張りながら、ガラス部２を加熱延伸する。

【０００７】この方法は、予備延伸した延伸部の径によ
って得られる光ファイバカプラの分岐比が決まるため、
延伸部の径の制御性および再現性が重要である。しかし
ながら、予備延伸工程において、延伸速度、延伸長等に
ついて変動要因が多く、同一延伸径を得ることが困難で
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、同一の構造の光ファイバを
用いて、広帯域の光ファイバカプラを再現性よく製造で
き、しかも、複数の光ファイバカプラを同時に製造でき
る光ファイバカプラの製造方法を提供することを目的と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバカ
プラの製造方法において、複数本の光ファイバからなる
第１の光ファイバ群について、同一の長さ方向位置で所
定区間にわたって被覆を除去してガラス部を露出させ、
該露出したガラス部が同一平面上で互いに平行となるよ
うに配列して第１の光ファイバ群を形成し、さらに、該
第１の光ファイバ群の光ファイバを軸方向応力が生じる
ように固定した状態で加熱した後、前記第１の光ファイ
バ群の光ファイバと同数の光ファイバからなる第２の光
ファイバ群について、前記第１の光ファイバ群と同様に
被覆除去および配列をして第２の光ファイバ群を形成
し、前記第１の光ファイバ群のガラス部と該ガラス部に
対応する前記第２の光ファイバ群のガラス部とをそれぞ
れ密着させて、一括加熱融着した後、融着部分を加熱延
伸して、同時に複数の光ファイバカプラを形成すること
を特徴とするものである。

【００１０】前記第１および第２の光ファイバ群の少な
くとも一方が多心テープ状光ファイバであること、さら
に、ガラス部の配列の間隔が、多心テープ状光ファイバ
固有の間隔と異なるようにすることも特徴とするもので
ある。

【００１１】

【作用】本発明の光ファイバカプラの製造方法において
は、複数本の光ファイバからなる第１の光ファイバ群
と、同数の光ファイバからなる第２の光ファイバ群とを
融着一体化する前に、あらかじめ、第１の群のすべての
光ファイバを軸方向応力が生じるように固定した状態で
加熱処理しておくことを特徴としている。

【００１２】軸方向応力が生じた状態で両端が固定され
た光ファイバを加熱すると、加熱された部分の粘度が低
下し、この加熱部分が、非加熱部分の応力を緩和するよ
うに変形する。非加熱部分は、高粘度のままであるから
変形はなく、したがって、加熱部分が細径化される。す
なわち、従来のような延伸を行なわずに、径の異なる光
ファイバを得ることが可能である。

【００１３】このように、延伸を行なうことなく光ファ
イバを細径化するため、延伸速度や延伸長を制御する必
要がなく、再現性よく細径の光ファイバを準備すること
が可能である。その結果、得られる複数の光ファイバカ
プラの分岐比の再現性も大幅に向上する。

【００１４】第１および第２の光ファイバ群の少なくと
も一方に多心テープ状光ファイバを用いると、均一性の
向上が実現でき、ガラス部の配列の間隔を、多心テープ
状光ファイバ固有の間隔と異なるようにすることによ
り、各光ファイバに与える軸方向応力を変化させること
ができ、個々の光ファイバカプラの特性を調整すること
も可能である。

【００１５】図４は、光ファイバに１．６ｋｇ／ｍｍ²
の軸方向応力を与えて固定した状態で、光ファイバを加
熱した場合の加熱部分の直径と加熱時間との関係を示す
線図である。加熱時間を制御することによって、所望の
細径化を行なうことができるから、分岐比を制御するこ
とも可能であり、コア径もしくはクラッド径を変えた光
ファイバを多数準備しなくても、分岐比を任意の値に設
定することが可能となる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の光ファイバカプラの製造方
法の一実施例を説明するためのフローチャートである。
この実施例においては、４心のテープ状光ファイバを２
枚用いた。Ｓｔｅｐ１で、一方のテープ状光ファイバの
テープ材を所定長さにわたって除去して光ファイバ素線
を露出させる。ついで、各光ファイバ素線の被覆を除去
し、ガラス部を露出させる。Ｓｔｅｐ２で、予加熱工程
を行なう。予加熱工程は、テープ材部分または被覆部分
を両側でクランプし、クランパに所定の引っ張り力を与
えて軸方向応力が生じるようにした状態で固定した後、
加熱する工程である。また、Ｓｔｅｐ３においては、他
方の加熱処理をしていないテープ状光ファイバについ
て、テープ材と被覆を除去する。このようにして用意さ
れた２つのテープ状光ファイバを用いて、Ｓｔｅｐ４で
は、これらの光ファイバのガラス部を密着させながら加
熱し、一体化する。Ｓｔｅｐ５に進んで、一体化部分を
加熱しながら延伸する。所定の分岐比が得られたところ
で延伸を停止して、Ｓｔｅｐ６で、光ファイバカプラの
結合部が形成できる。なお、Ｓｔｅｐ４とＳｔｅｐ５
は、同時に行なうことも可能である。

【００１７】図２は、図１におけるＳｔｅｐ２の予加熱
工程の説明図であり、図２（Ａ）は側面図、図２（Ｂ）
は平面図である。図中、１は光ファイバの被覆部、２は
ガラス部、３ａ，３ｂはクランパ、４はバーナである。
光ファイバの被覆部１の一部を除去して、ガラス部２を
露出させた後、図に示すように、ガラス部２の両側の被
覆部１をクランパ３ａ，３ｂでクランプし、張力を加え
て、ガラス部２に軸方向応力が生じた状態で、クランパ
３ａ，３ｂを固定する。この状態で、ガラス部２がバー
ナ４により加熱されるが、この間、クランパ３ａ，３ｂ
の間隔Ｌは一定に固定されている。

【００１８】なお、この実施例では、光ファイバ素線の
被覆部をクランプしたが、ガラス部をクランプしてもよ
い。また、テープ状光ファイバを用いる場合には、光フ
ァイバ素線を共通に保護被覆するテープ材の部分でクラ
ンプしてもよい。

【００１９】具体例について説明する。４本の光ファイ
バ素線をテープ材により一体に形成した４心のテープ状
光ファイバを２本用いて試作を実施した。光ファイバ中
心部分のテープ材を６０ｍｍ除去して光ファイバ素線を
露出し、この光ファイバ素線の被覆を４０ｍｍにわたり
除去してガラス部を露出させた。ガラス部の両側の被覆
部をクランプした後、クランパに２ｋｇ／ｍｍ² 相当の
軸応力を加えた状態で、クランパを固定し、４本を同時
に加熱処理を行なった。バーナのガス量は、プロパン９
０ｃｃ／分、酸素２１０ｃｃ／分であった。

【００２０】次に、加熱処理をしていない光ファイバに
ついても、同様に被覆の除去を行なった後、２本の光フ
ァイバの被覆除去部を密着させながら、加熱し、融着し
た。融着ガス条件は、プロパン６０ｃｃ／分、酸素１２
０ｃｃ／分である。重り６は１心当たり２５ｇであっ
た。

【００２１】次いで、加熱一体化された部分を加熱しな
がら、両側に８．５ｍｍずつ延伸し、４個の光ファイバ
カプラを同時に作製した。

【００２２】同一製法により、４心テープ状光ファイバ
を用いて、１０回にわたり合計４０個の光ファイバカプ
ラを試作し、特性を評価した。いずれの光ファイバカプ
ラにおいても、波長１．２μｍから１．７μｍの広範囲
にわたって、分岐比は５０±５％と安定していることが
わかった。

【００２３】図５は、予加熱工程において応力を生じさ
せるための一実施例の側面図である。図中、１は光ファ
イバの被覆部、２はガラス部、３ａ，３ｂはクランパ、
５ａ，５ｂは光ファイバ把持具、６はスライダー、７は
重り、８は糸、９は滑車である。光ファイバの被覆部ま
たはテープ材の一方を把持具５ａに固定するとともに、
他方をスライダー６により支持された把持具５ｂで把持
する。このときはクランパ３ａ，３ｂは解除状態であ
る。把持具５ｂに滑車９を介して重り７が下げられた糸
８をつないで、光ファイバ１に張力をかける。この状態
で、光ファイバ１のガラス部に応力が生じる。クランパ
３ａ，３ｂでガラス部の両側をクランプすることによ
り、ガラス部に応力が生じたままで光ファイバが固定さ
れる。クランプ後は、重りの影響は受けないから、取り
外してもよい。上述した試作例では、重り６は、光ファ
イバ１本当たり２５ｇの重りを用いた。

【００２４】図６は、他の実施例における予加熱工程に
おける光ファイバの平面図である。図中、１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄは４心のテープ状光ファイバにおける光ファ
イバ素線の被覆部、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはガラス
部、３ａ，３ｂはクランパである。光ファイバ素線の被
覆部の一部を除去して、ガラス部を露出させた後、被覆
部をクランプする。クランプに際して、ガラス部２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄの間隔は、図に示すように、テープ状
光ファイバにおける光ファイバ素線の固有の間隔より大
きい。このように、テープ状光ファイバにおける光ファ
イバ素線の間隔よりもクランプの際の間隔を大きくする
と、外側の光ファイバ素線は、内側の光ファイバ素線よ
りもパスが長くなるから、張力が大きくなる。したがっ
て、クランパ３ａ，３ｂで張力を加えて、ガラス部２に
軸方向応力が生じた状態で、クランパ３ａ，３ｂを固定
した場合、外側のガラス部２ａ，２ｄの応力の方が内側
のガラス部２ｂ，２ｃの応力より大きくなる。したがっ
て、得られた光ファイバカプラの特性を変えることがで
きる。

【００２５】なお、内側と外側では、ガスバーナの温度
分布が相違する。すなわち、ガスバーナの火炎は、外側
の方が酸素の供給が良好なため温度が高い。また、ガス
流も内側は並んだ光ファイバのために、その間隙を流れ
にくく、外側の方が流れやすい。したがって、外側の方
が得られた光ファイバカプラの結合度が大きくなる傾向
がある。

【００２６】この実施例のように、外側の光ファイバ素
線のガラス部に、より大きな応力が働くと、外側の方が
より延伸され細くなる。このような状態で、対向する光
ファイバ素線のガラス部と融着すると、外側の方が外径
差が大きくなり、融着量が小さくなり、得られた光ファ
イバカプラの結合度は小さくなる。これにより、上述し
た外側の方が得られた光ファイバカプラの結合度が大き
くなる傾向を、補正できる。間隔を大きくしたことによ
りガス流も内側に流れやすくなり、上述した傾向を補正
するに効果的である。

【００２７】なお、所望する特性によっては、クランプ
する間隔をテープ状光ファイバの固有の間隔より小さく
してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、あらかじめ特別な構造の光ファイバを準備す
ることなしに、同一の構造の光ファイバを用いて、広い
波長域にわたって分岐比の安定した複数の光ファイバカ
プラを再現性よく同時に製造できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバカプラの製造方法の一実施
例のフローチャートである。

【図２】本発明の光ファイバカプラの製造方法における
予加熱工程の説明図である。

【図３】従来の光ファイバカプラの製造方法における予
備延伸工程の説明図である。

【図４】本発明の予加熱工程による細径化を説明するた
めの線図である。

【図５】予加熱工程において応力を生じさせるための一
実施例の説明図である。

【図６】予加熱工程において応力を生じさせるための他
の実施例の説明図である。

【符号の説明】

１…光ファイバの被覆部、２…ガラス部、３ａ，３ｂ…
クランパ、４…バーナ、５ａ，５ｂ…光ファイバ把持
具、６…スライダー、７…重り、８…糸、９…滑車。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 洋一 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 瀬村 滋 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の光ファイバからなる第１の光フ
   ァイバ群について、同一の長さ方向位置で所定区間にわ
   たって被覆を除去してガラス部を露出させ、該露出した
   ガラス部が同一平面上で互いに平行となるように配列し
   て第１の光ファイバ群を形成し、さらに、該第１の光フ
   ァイバ群の光ファイバを軸方向応力が生じるように固定
   した状態で加熱した後、前記第１の光ファイバ群の光フ
   ァイバと同数の光ファイバからなる第２の光ファイバ群
   について、前記第１の光ファイバ群と同様に被覆除去お
   よび配列をして第２の光ファイバ群を形成し、前記第１
   の光ファイバ群のガラス部と該ガラス部に対応する前記
   第２の光ファイバ群のガラス部とをそれぞれ密着させ
   て、一括加熱融着した後、融着部分を加熱延伸して、同
   時に複数の光ファイバカプラを形成することを特徴とす
   る光ファイバカプラの製造方法。
2. 【請求項２】 前記第１および第２の光ファイバ群の少
   なくとも一方が多心テープ状光ファイバであることを特
   徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方
   法。
3. 【請求項３】 ガラス部の配列の間隔が、多心テープ状
   光ファイバ固有の間隔と異なることを特徴とする請求項
   ２に記載の光ファイバカプラの製造方法。