JPH09243853A - 光ファイバカプラ製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光分岐比の波長依存性が小さく、かつ、光分
岐比の制御が容易な光ファイバカプラ製造方法および製
造装置を提供する。 【解決手段】 同一パラメータの２本の光ファイバ１，
２の裸光ファイバ部１ａ，２ａを平行に配列して加熱し
ながら融着延伸して光結合部を形成する光ファイバカプ
ラ製造装置において、加熱延伸時に光ファイバ１，２を
個別に異なる力で引くことにより光分岐比を設定するも
のである。加熱延伸時に、光ファイバ１，２はクランプ
４，６，７に把持される。クランプ４は位置が固定され
るが、クランプ６，７はクランプ台８，９に取り付けら
れる。クランプ台８，９は、エアスライダ基台１０に載
置され、右端に糸１５，１６を有し、糸の先端に重り１
９，２０が取り付けられ、重り１９，２０は、重量台２
１，２２に載置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバカプラ
製造方法および光ファイバカプラ製造装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバカプラは、光通信や光センサ
の分野において利用され、光結合，光分岐，合分波等の
機能を有するデバイスである。

【０００３】図５は、従来の光ファイバカプラ製造装置
の概略構成図である。図中、１，２は光ファイバ、１
ａ，２ａは裸ファイバ部、３は光結合部を形成する部
分、４，３１はクランプ、１０はエアスライダ基台、１
１はバーナ、１２は測定用光源、１３，１４は受光器、
３２はクランプ台である。２本の光ファイバ１，２は、
裸ファイバ部１ａ，２ａの両側の被覆部がそれぞれクラ
ンプ４，３１に把持される。左側のクランプ４は固定さ
れているが、右側のクランプ３１はクランプ台３２に取
り付けられている。

【０００４】クランプ台３２は、エアスライダ基台１０
上に載置され、右側に図示を省略した糸が張られ、滑車
を経由して糸の先端に重りが取り付けられている。バー
ナ１１は、裸ファイバ部１ａ，２ａを加熱するもので、
例えば、可燃性ガスと酸素との混合気体を燃焼させるも
のである。半導体レーザ等の測定用光源１２は、一方の
光ファイバ２の一端側から測定光を入射させ、光ファイ
バ１，２から出射する光強度を受光器１３，１４で測定
する。

【０００５】光ファイバカプラ製造方法について説明す
る。２本の同一特性の光ファイバ１，２の被覆を所定長
さにわたって除去し、裸ファイバ部１ａ，２ａを露出さ
せる。光ファイバ１，２の被覆部をクランプ４，３１に
固定し、図示しないクランプにより、光結合部を形成す
る部分３の両側の裸ファイバ部１ａ，２ａを平行に整列
させた後、バーナ１１で加熱して融着させる。

【０００６】ついで、裸ファイバ部１ａ，２ａのクラン
プを外し、バーナ１１で加熱しながら張力が与えられた
クランプ台３２を図示右方向に移動させて裸ファイバ部
１ａ，２ａの融着部を延伸し、光結合部を形成する。こ
の延伸工程においては、一方の光ファイバ２の一端側に
測定用光源１２からの光を入射させ、光ファイバ１，２
の他方端側から出射する光強度を受光器１３，１４でモ
ニタし、所望の分岐比が得られたところで延伸工程を終
了する。

【０００７】図６は、図５に示した装置で製造された光
ファイバカプラの特性を表わす線図である。図中、横軸
は測定光の波長であり、縦軸は分岐比である。この線図
から、光分岐比の波長依存性が大きい光ファイバカプラ
であることがわかる。しかし、波長多重光通信システム
の光通信線路分岐においては、ＷＢＣ（Ｗｉｄｅ Ｂａ
ｎｄ Ｃｏｕｐｌｅｒ）、すなわち、光分岐比が波長に
依存しない光ファイバカプラが必要である。

【０００８】そのため、２本の光ファイバ１，２のコア
径，クラッド径，モードフィールド径等の各パラメータ
を異ならせて製作することが知られている。例えば、特
開平２−１２５２０７号公報に記載されているように、
比屈折率差が異なる２本の光ファイバを用いる方法があ
る。しかし、所望の分岐比に応じた適切なパラメータを
有する光ファイバを準備する必要がある。

【０００９】特開昭６３−１０８３１１号公報に記載さ
れているように、同一パラメータの光ファイバを用いる
が、その一方をあらかじめ予備延伸して細径化しておく
方法がある。これとは別に、一方の光ファイバにエッチ
ングを施して細径化しておくという方法も考えられる。
しかし、予備延伸，エッチング等による光ファイバの細
径化は、分岐比により径を制御しなければならず、所定
の光分岐比に設定するのが困難であり、波長無依存型に
なりにくい。

【００１０】本出願人は、この改良技術として、「光フ
ァイバカプラの製造方法」（特願平６−２０６７１０
号）の発明を出願している。この発明は、一方の光ファ
イバを延伸することなく加熱して細径化しておくという
製造方法である。しかし、この方法でも、加熱融着する
前に光ファイバの細径化工程が入るため、連続製造に不
利であるという問題がある。また、いずれの従来技術で
も、テープ心線を用いて複数組のカプラを一括して製造
する場合に、各組ごとに分岐比を設定することがむずか
しいという問題もある。

【００１１】また、特開平７−７７６２３号公報に記載
されているように、同一パラメータの光ファイバを用い
て加熱融着延伸工程を終了し、光分岐比が５０％の光結
合部を得た後に、再加熱しながら一方の光ファイバのみ
に張力を与えて延伸し、出射光の波長依存性をモニター
し、光分岐比が５０±５％以内になったところで延伸と
加熱を停止する製造方法が知られている。

【００１２】この方法では、最初の工程で光分岐比を設
定した後、光分岐比がずれるおそれがある。他方の光フ
ァイバに張力をかけないため、制御性および再現性に問
題がある。また、最初の工程の終了後、測定光をレーザ
光源からハロゲンランプに切り替える必要がある。

【００１３】

【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、光分岐比の波長依存性が小
さく、かつ、光分岐比の制御が容易な光ファイバカプラ
製造方法および製造装置を提供することを目的とするも
のである。特に、テープ心線を用いた複数組の光ファイ
バカプラの製造においては、それぞれ違った光分岐比を
有する光ファイバカプラを得ることも可能となる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
おいては、複数本の光ファイバの各裸光ファイバ部を平
行に配列した組を少なくとも１組用い、前記各組ごとに
前記裸光ファイバ部を加熱しながら融着延伸する少なく
とも１組の光ファイバカプラ製造方法において、前記各
組ごとに、加熱延伸時に前記複数本の光ファイバを個別
に異なる力で引くことを特徴とするものである。

【００１５】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の光ファイバカプラ製造方法において、前記複
数本の光ファイバの各裸光ファイバ部を平行に配列した
組を複数組用い、前記各組ごとに光結合部の光分岐比を
異ならせることを特徴とするものである。

【００１６】請求項３に記載の発明においては、請求項
１または２に記載の光ファイバカプラ製造方法におい
て、前記複数本の光ファイバは、複数本のテープ状光フ
ァイバ心線中の光ファイバであり、該複数本のテープ状
光ファイバ心線中の光ファイバのそれぞれが前記組とな
ることを特徴とするものである。

【００１７】請求項４に記載の発明においては、請求項
１または２に記載の光ファイバカプラ製造方法におい
て、前記複数本の光ファイバは、少なくとも１本のテー
プ状光ファイバ心線中の光ファイバと複数本の単心光フ
ァイバ心線であり、前記テープ状光ファイバ心線中の光
ファイバのそれぞれと前記複数本の単心光ファイバ心線
のうちの少なくとも１本ずつが前記組となることを特徴
とするものである。

【００１８】請求項５に記載の発明においては、光ファ
イバカプラ製造装置において、複数本の光ファイバの各
裸光ファイバ部が平行に配列された少なくとも１組の光
ファイバに対し、前記裸光ファイバ部を加熱しながら各
組ごとに融着延伸する少なくとも１組の光ファイバカプ
ラ製造装置において、複数の延伸手段を有し、該延伸手
段は、前記複数本の光ファイバを個別に把持する複数の
把持手段と、該複数の把持手段に個別に異なる力を印加
する複数の張力印加手段を有するものであることを特徴
とするものである。

【００１９】請求項６に記載の発明においては、請求項
５に記載の光ファイバカプラ製造装置において、複数の
前記光ファイバを通過する測定光を個別に検出する光量
測定手段と制御手段を有し、該制御手段は、前記光量測
定手段の出力を受けて前記複数の張力印加手段の張力を
制御することを特徴とするものである。

【００２０】請求項７に記載の発明においては、請求項
６に記載の光ファイバカプラ製造装置において、前記複
数の張力印加手段は、前記複数の把持手段に個別に連結
された複数の重りと該重りを載置する重量台を有し、該
重量台は重量センサを備えるとともに荷重抜重が制御さ
れるものであり、前記制御手段は、前記重量センサの出
力を受けて前記重量台の荷重抜重を制御することを特徴
とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光ファイバカプ
ラ製造装置の実施の一形態を示す概略構成図である。図
中、図５と同様な部分には同じ符号を用いて説明を省略
する。５，６，７はクランプ、８，９はクランプ台、１
５，１６は糸、１７，１８は滑車、１９，２０は重り、
２１，２２は重量台、２３，２４は精密重量センサ、２
５は制御装置である。この実施の形態は、同一パラメー
タの２本の光ファイバ１，２の裸光ファイバ部１ａ，２
ａを平行に配列して加熱しながら融着延伸して光結合部
を形成する光ファイバカプラ製造装置において、加熱延
伸時に、２本の光ファイバ１，２を個別に異なる力で引
くことにより光分岐比を設定するものである。

【００２２】光ファイバ１，２は、光結合部を形成する
部分３の左側において各被覆部がクランプ４に一括して
把持される。右側においては、光ファイバ１，２の被覆
部がそれぞれクランプ５，６に把持される。裸ファイバ
部１ａ，２ａは、光結合部を形成する部分３を間にして
左右をクランプで把持される。左側のクランプの図示は
省略するが、右側はクランプ５で把持する。クランプ４
は位置が固定されているが、クランプ５，６はクランプ
台８に、クランプ７はクランプ台９に取り付けられてい
る。

【００２３】クランプ台８，９は、エアスライダ基台１
０に載置され、裸ファイバ部１ａ，２ａの長手方向に独
立して移動可能なもので、図示右側に糸１５，１６が取
り付けられ、滑車１７，１８を経由した糸の先端に重り
１９，２０が取り付けられる。重り１９，２０は、重量
台２１，２２に載置される。重量台２１，２２は、精密
重量センサ２３，２４を備えるとともに、重り１９，２
０を載置する受け台が上下方向に移動可能なもので、重
り１９，２０を支える力が制御される装置である。

【００２４】加熱延伸中においては、重り１９，２０が
移動して下降するが、このとき、糸１５，１６に対する
重り１９，２０の荷重量が連続的に制御され、裸ファイ
バ部１ａ，２ａの加熱溶融された部分にかかる張力が制
御される。光ファイバ１，２は、糸１５，１６、クラン
プ台８，９、クランプ６，７を介して各重り１９，２０
の重量から各精密重量センサ２３，２４により測定され
た重量を引いた値の張力が印加されることになる。

【００２５】精密重量センサ２３，２４の出力は、中央
演算処理装置（ＣＰＵ）を備えた制御装置２５に供給さ
れ、制御装置２５は、光ファイバ１，２に加わる張力を
検出するとともに、重量台２１，２２の上下移動を精密
に制御して荷重，抜重することにより、光ファイバ１，
２の張力が設定値になるようフィードバック制御する。
また、受光器１３，１４の出力の供給を受け、現在の光
分岐比の値を検出し、光ファイバ１，２に印加すべき張
力の設定値を決定する。

【００２６】なお、光分岐比と光ファイバ１，２に印加
すべき張力の設定値との対応関係を予め調べておき、光
分岐比の値を検出しないで、張力を設定することも可能
である。具体的な制御方法については上述した例に限ら
ず、所望の光分岐が得られるようにするものであればよ
い。なお、図示左側のクランプ４についても、これを固
定とせず、右側と同様に重りおよび重量台等により引っ
張ることにより、光結合部を形成する部分３を間にして
左右から張力を加えてもよいが、装置構成は複雑にな
る。

【００２７】光ファイバカプラ製造方法について説明す
る。同一特性の光ファイバ１，２の被覆を所定長さにわ
たって除去し、裸ファイバ部１ａ，２ａを露出させる。
光結合部を形成する部分３を間にして左側をクランプ４
で被覆部を把持して固定し、右側をクランプ６，７で被
覆部を把持する。同時に、図示を省略したクランプで裸
ファイバ部１ａ，２ａの左側を把持し、右側をクランプ
５で把持して、裸ファイバ部１ａ，２ａが平行に密着し
て配列されるようにセットする。

【００２８】光ファイバ２の入射側に波長１３１０ｎｍ
のレーザ光源１２を接続し、光ファイバ１，２の出射側
に受光器１３，１４を接続する。光結合部を形成する部
分３をバーナ１１で加熱する。このとき、クランプ台
８，９には重り１９，２０および重量台２３，２４によ
り等しく数ｇ程度の重量がかかるようにする。裸ファイ
バ部１ａ，２ａの融着は数分で終了させ、バーナ１１の
炎を小さくし、セット用の図示しない左側のクランプお
よびクランプ５を開放する。

【００２９】光ファイバ１，２には、クランプ６，７に
より重り１９，２０の重量が個別にかけられることにな
る。その際、制御装置２５により重り１９，２０を載置
する重量台２１，２２を制御することにより、重り１
９，２０の重量を荷重または抜重して、糸１５，１６に
対する荷重を所望の光分岐比に応じて差をつける。制御
装置２５は、精密重量センサ２３，２４の出力の供給を
受けて重量台２３，２４の上下移動を精密に機械的に制
御する。制御装置２５は、また、受光器１３，１４にも
接続されており、リアルタイムでそのデータを解析し、
光分岐比を演算し、重量台２１，２２の受け台の上下を
制御することにより、荷重差を細かく制御する。

【００３０】裸ファイバ部１ａ，２ａの加熱融着された
部分が延伸して光結合部が形成される。この延伸工程の
間、レーザ光源１２から、光ファイバ１，２を通り、受
光器１３，１４に出射する光量を測定する。そして、所
望の光分岐比が得られた時点で加熱を停止するなどして
延伸工程を終了する。このように、加熱延伸時に光ファ
イバ１，２を異なる張力で引くことにより、裸ファイバ
部１ａ，２ａの径に差ができ、その結果、光分岐比が自
由に制御できるとともに、広波長域にわたって光分岐比
が一定になる。したがって、光ファイバ１，２を引く荷
重の差を精密に制御することにより、波長依存性が少な
く正確な光分岐比を有する光ファイバカプラを製造する
ことができる。

【００３１】図２は、図１に示した装置で製造された第
１の光ファイバカプラの特性を表わす線図である。図
中、横軸は光の波長、縦軸は光分岐比である。光分岐比
は、波長１２００ｎｍ〜１６００ｎｍにおいてほぼ５０
％であり、波長依存性がほとんどないことがわかる。光
分岐比に差をつけたいときは、制御装置２５によって、
延伸時に図１に示した光ファイバ１，２を引く張力に差
がつくように重量計２３，２４を制御する。

【００３２】図３は、図１に示した装置で製造された第
２の光ファイバカプラの特性を表わす線図である。図
中、横軸は重量差、縦軸は光分岐比である。光ファイバ
１，２に加わる重量の差が小さいと光分岐比が小さく、
重量の差が大きいと光分岐比が大きくなることがわか
る。

【００３３】上述した説明では、使用する２本の光ファ
イバ１，２のパラメータを同一にしたが、あらかじめ異
なるパラメータのものを用いても、同様の方法で光ファ
イバカプラを製作できる。２本の光ファイバを用いた光
ファイバカプラを製作したが、３本以上の光ファイバを
加熱により融着延伸して光ファイバカプラを製作するこ
とも可能であり、この場合には、加熱延伸工程において
３本以上の光ファイバに個別の重量をかけるようにすれ
ばよい。

【００３４】また、クランプ４，エアスライダ基台１
０，クランプ５〜７をｎ組設置してｎ組の光ファイバを
用いれば、複数組の光ファイバカプラを同時に製作する
ことができる。その際、各組ごとに重りの差を異ならせ
ておけば、組ごとに光分岐比の違う複数組の光ファイバ
カプラを製作することができる。

【００３５】光ファイバ１，２として、テープ状光ファ
イバ心線を用いることができ、例えば、４心なら４個の
カプラが一度に製作できる。テープ状光ファイバ心線を
一括して把持し重りをかければ分岐比の同じテープ状光
ファイバカプラとなる。また、テープ状光ファイバ心線
を構成する光ファイバを個別に把持して重りに差をつけ
ることで、異なる複数の光分岐比を有するテープ状光フ
ァイバカプラとなる。

【００３６】図４は、テープ状光ファイバ心線を用いた
第３の光ファイバカプラの特性を表わす線図である。図
中、横軸は光の波長、縦軸は光分岐比である。心線ごと
に異なる光分岐比を持たせたもので、波長１２００ｎｍ
〜１６００ｎｍにおいて、第１心の光分岐比は、ほぼ２
０％、第２心の光分岐比は、ほぼ８０％、第３心，第４
心の光分岐比は、ほぼ５０％であり、いずれも波長依存
性が少ないことがわかる。

【００３７】なお、複数組の光ファイバカプラは、テー
プ状光ファイバ心線同士に限らず、複数本の単心光ファ
イバ心線と１本のテープ状光ファイバ心線、あるいは、
複数本の単心光ファイバ心線同士でも製作でき、その
際、分岐比の異なるカプラも製作することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、各組ごとに加熱延伸時に光フ
ァイバを個別に異なる力で引くことから、所望の光分岐
比を有し波長依存性の少ない光結合部を有する光ファイ
バカプラを容易に製造できるという効果がある。特に、
同一パラメータの光ファイバを使用する場合には、所望
の分岐比に応じて事前に光ファイバのパラメータを選択
したり、予備延伸等により光ファイバを細径化する工程
が必要ないため、量産性が良いという効果がある。ま
た、後工程が不要であるとともに、この後工程における
光分岐比のずれを配慮する必要がないという効果があ
る。

【００３９】請求項２に記載の発明によれば、複数本の
光ファイバの各裸光ファイバ部を平行に配列した組を複
数組用い、各組ごとに光結合部の光分岐比を異ならせる
ことから、それぞれ違った光分岐比を有する光ファイバ
カプラを容易に製造することができるという効果があ
る。

【００４０】請求項３に記載の発明によれば、複数本の
光ファイバが複数本のテープ状光ファイバ心線中の光フ
ァイバであり、複数本のテープ状光ファイバ心線中の光
ファイバのそれぞれが組となることから、複数本の光フ
ァイバの各裸光ファイバ部を平行に配列することが容易
であるという効果がある。

【００４１】請求項４に記載の発明によれば、複数本の
光ファイバが、少なくとも１本のテープ状光ファイバ心
線中の光ファイバと複数本の単心光ファイバ心線であ
り、テープ状光ファイバ心線中の光ファイバのそれぞれ
と複数本の単心光ファイバ心線のうちの少なくとも１本
ずつが組となることから、複数本の光ファイバの各裸光
ファイバ部を平行に配列することが容易であるという効
果がある。

【００４２】請求項５に記載の発明によれば、複数の延
伸手段を有し、延伸手段が複数本の光ファイバを個別に
把持する複数の把持手段と、複数の把持手段に個別に異
なる力を印加する複数の張力印加手段を有するものであ
ることから、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏す
るとともに、簡単な構成で複数本の光ファイバを個別に
引くことができるという効果がある。

【００４３】請求項６に記載の発明によれば、複数の光
ファイバを通過する測定光を個別に検出する光量測定手
段と制御手段を有し、制御手段が、光量測定手段の出力
を受けて複数の張力印加手段の張力を制御することか
ら、正確な光分岐比を有する光結合部を得ることができ
るという効果がある。

【００４４】請求項７に記載の発明によれば、複数の張
力印加手段が、複数の把持手段に個別に連結された複数
の重りと重りを載置する重量台を有し、重量台は重量セ
ンサを備えるとともに荷重抜重が制御されるものであ
り、制御手段が重量センサの出力を受けて重量台の荷重
抜重を制御することから、光ファイバに印加する張力を
精密に制御することができ、光分岐比を精密に設定する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバカプラ製造装置の実施の一
形態を示す概略構成図である。

【図２】図１に示した装置で製造された第１の光ファイ
バカプラの特性を表わす線図である。

【図３】図１に示した装置で製造された第２の光ファイ
バカプラの特性を表わす線図である。

【図４】テープ状光ファイバ心線を用いた第３の光ファ
イバカプラの特性を表わす線図である。

【図５】従来の光ファイバカプラ製造装置の概略構成図
である。

【図６】図５に示した装置で製造された光ファイバカプ
ラの特性を表わす線図である。

【符号の説明】

１，２…光ファイバ、１ａ，２ａ…裸ファイバ部、３…
光結合部を形成する部分、４〜７，３１…クランプ、
８，９，３２…クランプ台、１０…エアスライダ台、１
１…バーナ、１２…測定用光源、１３，１４…受光器、
１９，２０…重り、２１，２２…重量台、２３，２４…
精密重量センサ、２５…制御装置。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の光ファイバの各裸光ファイバ部
   を平行に配列した組を少なくとも１組用い、前記各組ご
   とに前記裸光ファイバ部を加熱しながら融着延伸する少
   なくとも１組の光ファイバカプラ製造方法において、前
   記各組ごとに、加熱延伸時に前記複数本の光ファイバを
   個別に異なる力で引くことを特徴とする光ファイバカプ
   ラ製造方法。
2. 【請求項２】 前記複数本の光ファイバの各裸光ファイ
   バ部を平行に配列した組を複数組用い、前記各組ごとに
   光結合部の光分岐比を異ならせ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製造方法。
3. 【請求項３】 前記複数本の光ファイバは、複数本のテ
   ープ状光ファイバ心線中の光ファイバであり、該複数本
   のテープ状光ファイバ心線中の光ファイバのそれぞれが
   前記組となることを特徴とする請求項１または２に記載
   の光ファイバカプラ製造方法。
4. 【請求項４】 前記複数本の光ファイバは、少なくとも
   １本のテープ状光ファイバ心線中の光ファイバと複数本
   の単心光ファイバ心線であり、前記テープ状光ファイバ
   心線中の光ファイバのそれぞれと前記複数本の単心光フ
   ァイバ心線のうちの少なくとも１本ずつが前記組となる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ
   カプラ製造方法。
5. 【請求項５】 複数本の光ファイバの各裸光ファイバ部
   が平行に配列された少なくとも１組の光ファイバに対
   し、前記裸光ファイバ部を加熱しながら各組ごとに融着
   延伸する少なくとも１組の光ファイバカプラ製造装置に
   おいて、複数の延伸手段を有し、該延伸手段は、前記複
   数本の光ファイバを個別に把持する複数の把持手段と、
   該複数の把持手段に個別に異なる力を印加する複数の張
   力印加手段を有するものであることを特徴とする光ファ
   イバカプラ製造装置。
6. 【請求項６】 複数の前記光ファイバを通過する測定光
   を個別に検出する光量測定手段と制御手段を有し、該制
   御手段は、前記光量測定手段の出力を受けて前記複数の
   張力印加手段の張力を制御することを特徴とする請求項
   ５に記載の光ファイバカプラ製造装置。
7. 【請求項７】 前記複数の張力印加手段は、前記複数の
   把持手段に個別に連結された複数の重りと該重りを載置
   する重量台を有し、該重量台は重量センサを備えるとと
   もに荷重抜重が制御されるものであり、前記制御手段
   は、前記重量センサの出力を受けて前記重量台の荷重抜
   重を制御することを特徴とする請求項６に記載の光ファ
   イバカプラ製造装置。