JPH1152170A - 光スターカプラの光軸調整方法及び光スターカプラの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸調整を短時間で行えるようにする。 【解決手段】 バンドル部１２０には、複数の光ファイ
バ１０１〜１１６の端部が束ねられている。ミキシング
ロッド１３０は、入出射端から反射端にかけて光導波路
が形成されており、光ファイバのコア１００ａに合致す
べき位置に孔１３１ａのあいた蒸着ミラー１３１が入出
射端に形成されているとともに、所定の波長の光を反射
するホログラム拡散器１３２が反射端に形成されてい
る。これらを接合する際には、ミキシングロッド１３０
の反射端の後方より、ホログラム拡散器１３２を透過可
能な照明光１８１を照射する。そして、ミキシングロッ
ド１３０の反射端の後方より、バンドル部１２０の端面
とミキシングロッド１３０の入出射端とで反射される照
明光１８１を観察し、バンドル部１２０の光ファイバの
コア配列と、ミキシングロッド１３０の入出射端の蒸着
ミラー１３１の孔の配列とを合致させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は１本の光ファイバか
らの光信号を他の複数の光ファイバに均等に分岐させる
ための光スターカプラの光軸調整方法及びそのような光
スターカプラの製造方法に関し、特に円柱または角柱の
ロッドをミキシング部として用いた光スターカプラの光
軸調整方法及び光スターカプラの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に光ファイバ等を用いて情報通信綱
を構築するには、１つの光信号を複数の光ファイバに分
岐したり、複数の光ファイバからの光信号を１つの光フ
ァイバに集めたりする光スターカプラが必要となる。こ
の光スターカプラにはミキシング部が設けられている。
１つの光ファイバに入射された光信号は、光ファイバが
持っている所定の広がり角で入射時に拡散し、ミキシン
グ部内で全反射を繰り返して伝搬する。その結果、出力
側の複数の光ファイバからは、ｎ個に分岐された光信号
が出射される。この時、基本的にミキシング部が長いほ
ど、入力の光信号を均一化でききる。ミキシング部の形
態としては様々なものがあるが、その１つに円柱または
角柱のロッド状部材（ミキシングロッド）をミキシング
部としたものがある。

【０００３】このようなミキシングロッド用いた光スタ
ーカプラでは、光ファイバを束ねたバンドル部とミキシ
ングロッドとが接合されており、その接合部には反射ミ
ラーが設けられている。反射ミラーは、ミキシングロッ
ドの端部に、光ファイバのコアに合致すべき領域を除い
て形成されている。これにより、ミキシングロッド内で
拡散された光信号のうち光ファイバのコアに入射されな
かった光を反射ミラーで反射し、再度ミキシングロッド
内を往復させることができる。したがって、バンドル部
とミキシングロッドとを接合する際には、ミキシングロ
ッドの端面の反射ミラーが形成されていない領域と、複
数の光ファイバの端部のコアとが正確に合致するように
位置合わせ（光軸調整）を行う必要がある。

【０００４】図５は、従来の光軸調整方法を示す図であ
る。バンドル部３２０には、複数の光ファイバ３０１〜
３１６が束ねられている。バンドル部３２０の端面は、
光ファイバ３０１〜３１６の端部とともに平面に成形さ
れている。

【０００５】一方、ミキシングロッド３３０の端面（入
出射端）には、複数の光ファイバ３０１〜３１６のコア
３００ａと合致すべき領域に孔３３１ａのあいた蒸着ミ
ラー３３１が形成されている。逆側の端面（反射端）に
は、ホログラム拡散器３３２が形成されている。このホ
ログラム拡散器３３２は、ミキシングロッド３３０内を
伝搬する光信号を、拡散反射するものであり、所定の深
さの格子状の溝と、その上に設けられた誘電体多層膜か
らなる。

【０００６】そして、バンドル部３２０とミキシングロ
ッド３３０とを接合する際には、例えば１番のポート
（１つの光ファイバ）から所定の波長の光３４１を入射
し、残りの全ての光ファイバに分岐されたの光３４２の
光量を測定する。そして、バンドル部３２０とミキシン
グロッド３３０との位置の微調整をしながら、分岐され
た光３４２の光量が所定の許容範囲内に収まるようにす
る。

【０００７】図６は、光量の測定例を示す図である。こ
の図は、横軸にポート番号を示し、縦軸に、各ポートの
光量を示している。また、図中の点線が、光量の許容範
囲を示している。この図に示すように、各ポートで検出
される光量には、ばらつきがある。そして、これらの全
てのポートにおいて許容範囲内の光量を得るような位置
を見つけ出す。

【０００８】このような位置の調整を、光を入射するポ
ートを変えながら、各ポートにおいて行う。そして、ど
のポートへ光を入射しても、分岐された光の光量が所定
の許容範囲内に収まるような位置を見つけ出し、その位
置でバンドル部３２０とミキシングロッド３３０とを接
合する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、分岐されたすべての光ファイバ（またはポート）の
光量を測定する必要があるため手間がかかっていた。特
にファイバの数が多い場合には、非常に煩雑な作業が必
要であった。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、光軸調整を短時間で行うことの出来る光スタ
ーカプラの光軸調整方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、光軸調整を短時間で行うこ
との出来る光スターカプラの製造方法を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、複数の光ファイバの端部が束ねられたバ
ンドル部と、入出射端から反射端にかけて光導波路が形
成されており、前記光ファイバのコアに合致すべき位置
に孔のあいた反射ミラーが前記入出射端に形成されてい
るとともに、所定の波長の光を反射する特定光反射部が
前記反射端に形成されたミキシング部とからなる光スタ
ーカプラの光軸調整方法において、前記バンドル部の端
面と前記ミキシング部の前記入出射端とが向かい合うよ
うに配置し、前記ミキシング部の前記反射端の後方よ
り、前記特定光反射部を透過可能な照明光を照射し、前
記ミキシング部の前記反射端の後方より、前記バンドル
部の端面と前記ミキシング部の入出射端とで反射される
前記照明光を観察し、前記バンドル部の前記光ファイバ
のコア配列と、前記ミキシング部の入出射端の前記反射
ミラーの孔の配列とを合致させる、ことを特徴とする光
スターカプラの光軸調整方法が提供される。

【００１２】この方法で光スターカプラの光軸を調整す
れば、光ファイバのコアと、反射ミラーの孔とを目視観
察により光軸の調整ができ、微妙な位置合わせを短時間
で行うことができる。

【００１３】また、１つの光信号を複数に分岐させる光
スターカプラの製造方法において、複数の光ファイバの
端部を束ねることによりバンドル部を形成し、入出射端
から反射端にかけて光導波路が形成されたミキシング部
の前記入出射端に、前記光ファイバのコアに合致すべき
位置に孔のあいた反射ミラーを形成するとともに、前記
反射端に、所定の波長の光を反射する特定光反射部を形
成し、前記バンドル部の端面と前記ミキシング部の前記
入出射端とが向かい合うように配置し、前記ミキシング
部の前記反射端の後方より、前記特定光反射部を透過可
能な照明光を照射し、前記ミキシング部の前記反射端の
後方より、前記バンドル部の端面と前記ミキシング部の
入出射端とで反射される前記照明光を観察し、前記バン
ドル部の前記光ファイバのコア配列と、前記ミキシング
部の入出射端の前記反射ミラーの孔の配列とを合致さ
せ、前記バンドル部と前記ミキシング部とを接合する、
ことを特徴とする光スターカプラの製造方法が提供され
る。

【００１４】この方法で光スターカプラを製造すれば、
光ファイバのコアと、反射ミラーの孔とを目視観察によ
り光軸を調整し、適切な位置でバンドル部とミキシング
部とを接合できるため、光軸のずれの少ない光スターカ
プラを迅速に製造できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の光スターカプラ
の光軸調整方法を示す図である。ここで、光軸調整方法
の詳細を説明する前に、バンドル部１２０とミキシング
ロッド１３０との構成を説明する。

【００１６】バンドル部１２０には、複数の光ファイバ
１０１〜１１６が束ねられている（ここでは、１６本の
光ファイバを束ねたものとする）。バンドル部１２０の
端面は、光ファイバ１０１〜１１６の端部とともに平面
に成形されている。

【００１７】一方、ミキシングロッド１３０は、空気よ
りも十分に高い屈折率（内部を伝搬する所定の波長の光
が側面で全反射されるだけの屈折率）のガラスからなっ
ている。すなわち、ミキシングロッド１３０は、周囲の
空気をクラッドとした光導波路である。このミキシング
ロッド１３０の端面（入出射端）には、複数の光ファイ
バ１０１〜１１６のコアと合致すべき領域に孔１３１ａ
のあいた蒸着ミラー１３１が形成されている。この蒸着
ミラー１３１は、銅を蒸着することにより形成されてい
る。

【００１８】逆側の端面（反射端）には、ホログラム拡
散器１３２が設けられている。このホログラム拡散器１
３２は、所定の間隔の格子状の凹凸をエッチングし、そ
の上から誘電体多層膜を形成したものである。これによ
り、ホログラム拡散器１３２は、ミキシングロッド１３
０内を伝搬する特定の波長の光信号を、拡散反射するこ
とができる。ホログラム拡散器１３２が反射するのは、
伝送路に使われる光ファイバにおいて伝送損失が少ない
波長の光である。例えば、石英ファイバまたはＰＣＦ
（プラスチッククラッドファイバ）では、赤外領域の波
長がホログラム拡散器１３２で拡散反射される。この例
においても、赤外領域の波長を拡散反射するものとす
る。したがって、光ファイバから赤外線の波長の光を入
射したとしても、この誘電体多層膜の後方からバンドル
部１２０の様子を観察することはできない。

【００１９】以上のようなバンドル部１２０とミキシン
グロッド１３０とを接合する際の光軸調整方法を、以下
に説明する。本発明の光軸調整方法では、まずバンドル
方向を可視化するために、所定の波長λ１の照明光１８
１をホログラム拡散器１３２に照射する。波長λ１に
は、ホログラム拡散器１３２を透過する光、例えば赤色
の光を使用する。この時、ホログラム拡散器１３２の方
向からテレスコープ（拡大鏡）２００で覗くと、前方の
ミキシングロッド１３０端面の蒸着ミラー１３１の孔１
３１ａの配列と、バンドル部１２０の光ファイバ１０１
のコア１００ａの配列とが確認できる。

【００２０】すなわち、入射された波長λ１の照明光１
８１はホログラム拡散器１３２を透過し、ミキシングロ
ッド１３０の入出射端を照らす。その照明光１８１は、
入出射端の蒸着ミラー１３１で反射されるが、蒸着ミラ
ー１３１の孔１３１ａの部分では照明光１８１は反射さ
れない。したがって、テレスコープ２００では、明るく
見える蒸着ミラー１３１の中の円形の暗部として、複数
の孔１３１ａを確認できる。

【００２１】また、照明光１８１は、蒸着ミラー１３１
の孔１３１ａを通ったり、蒸着ミラー１３１を透過する
（蒸着ミラー１３１の照明光１８１に対する反射率は１
００％ではなく、一部の光は透過する）ことで、バンド
ル部１２０の端面にも照射される。照明光１８１で照ら
し出されたバンドル部１２０は、光ファイバ１０１〜１
１６のコア１００ａ以外の領域では、照明光１８１を反
射する。その反射光は、テレスコープ２００で確認でき
る。光ファイバ１０１〜１１６のコア１００ａの部分
は、テレスコープ２００では真っ黒に見える。ただし、
光ファイバ１０１〜１１６の出射端（バンドル部１２０
で束ねられている端部の逆側の端部）が開放されている
場合には、その周囲の光が光ファイバ１０１〜１１６に
入射し、テレスコープ２００において、コア１００ａが
白く映し出される。

【００２２】作業者は、テレスコープ２００で見ること
の出来る、蒸着ミラー１３１の孔の像２０１と光ファイ
バのコアの像２０２の中から、合致させるべき像同士を
観察し、光軸の調整を行う。光軸調整は、対応する孔の
像２０１とコアの像２０２との円を合致させるように、
バンドル部１２０またはミキシングロッド１３０をＸ−
Ｙ平面（バンドル部１２０とミキシングロッド１３０と
の接合面に平行な直交座標）のＸ軸方向とＹ軸方向とへ
動かしたり、回転させる。これにより、バンドル部１２
０とミキシングロッド１３０との相対的位置と傾きが調
整される。この調整を光ファイバごとに行い、全ての光
ファイバ１０１〜１１６のコア１００ａと、蒸着ミラー
１３１の孔１３１ａとを一致させる。調整が終わると、
バンドル部１２０とミキシングロッド１３０とを接着剤
で固定する。これにより、バンドル部１２０とミキシン
グロッド１３０とを、正確な位置で接合される。

【００２３】本発明の光軸調整方法によれば、光ファイ
バ１０１〜１１６のコア１００ａと、蒸着ミラー１３１
に設けられた孔１３１ａとを目視で確認し、合致させる
ことができる。そのため、従来のように出力される光の
光量の測定等をする必要がなく、光軸の調整を短時間で
行うことができる。

【００２４】次に、上記のような方法で光軸を調整し、
光スターカプラを製造する場合の製造例について説明す
る。まず、複数の光ファイバ１０１〜１１６をバンドル
部１２０で束ねる。例えば、四角い筒状の枠に、複数の
光ファイバ１０１〜１１６を挿入し、接着剤固定する。
また、バンドル部１２０に、光ファイバの直径と同じ内
径の貫通孔を所定の配列で設けておき、その孔に光ファ
イバを挿入してもよい。そして、光ファイバ１０１〜１
１６を束ねたバンドル部１２０の端面を平面に成形す
る。

【００２５】次に、ミキシングロッドの両面に、蒸着ミ
ラー１３１とホログラム拡散器１３２とを形成する。図
２は、蒸着ミラーの形成工程の前半を示す図である。 ［Ｓ１１］ミキシングロッド１３０の端部をレジスト液
に浸すことにより、ミキシングロッド１３０の端部にレ
ジスト１７１を塗布する。このとき、レジストの厚さは
数μｍとする。 ［Ｓ１２］ホットプレートを用い、ミキシングロッド１
３０の端部を８５°Ｃで３０分間加熱する。 ［Ｓ１３］レジスト１７１に対して結合すべき光ファイ
バのバンドル部１２０を用いて白色光を５０分間照射
し、レジスト１７１を露光する。これにより、バンドル
部１２０の端部における光ファイバの配置にしたがっ
て、レジスト１７１が露光される。 ［Ｓ１４］レジスト１７１を現像する。これにより、光
ファイバのコアと合致する部分に限って、レジスト１７
１が残される。

【００２６】図３は、蒸着ミラーの形成工程の後半を示
す図である。 ［Ｓ１５］ホットプレートを用い、ミキシングロッド１
３０の端部を８５°Ｃで３０分間加熱する。 ［Ｓ１６］Ｃｕを厚さ０．１μｍで蒸着し、Ｃｕの膜１
７２を形成する。 ［Ｓ１７］レジスト１７１の部分に針で穴を空けた後、
綿棒で残っているレジスト１７１を削る。これにより、
レジスト１７１の上に蒸着されたＣｕの膜１７２が除去
され、所定の位置に孔１３１ａのあいた蒸着ミラー１３
１が形成される。 ［Ｓ１８］ミキシングロッド１３０の端部に、蒸着ミラ
ー１３１の上からＳｉＯ ₂ 膜１７２をコーティングす
る。これにより、銅蒸着ミラーが湿気により劣化するこ
とがなくなり、耐久性が向上する。

【００２７】このようにして、ミキシングロッド１３０
の入出射端に蒸着ミラー１３１を形成することができ
る。次に、ホログラム拡散器１３２を形成する。それに
は、ミキシングロッド１３０の反射端に、格子状に凹部
（四角形）をエッチングにより形成する。この凹部は、
例えば、深さを１μｍ以下とし、格子間隔を１０μｍと
する。形成された溝の上から、誘電体の多層膜を蒸着す
る。これにより、ホログラム拡散器１３２が形成され
る。

【００２８】さらに、バンドル部１２０とミキシングロ
ッド１３０との光軸調整を、前述の本発明の方法で行
う。光軸が正しく調整できたら、バンドル部１２０とミ
キシングロッド１３０とを接合し、接着剤で固定する。
そして、ミキシングロッド１３０の周囲をホルダで保護
する。

【００２９】このようにして、光軸が正確に調整された
光スターカプラを短時間で製造することができ、光スラ
ーカプラの生産性が向上する。図４は、本発明の方法で
製造された光スターカプラの例を示す図である。

【００３０】この光スターカプラのバンドル部１２０と
ミキシングロッド１３０とは、光ファイバ１０１〜１１
６のコアの配列と蒸着ミラー１３１の孔の配列とが合致
する位置で接着剤１５１で接着され、固定されている。

【００３１】筒状のホルダ１６０は、バンドル部１２０
に固定され、エアークラッド１４０の領域を覆ってい
る。そして、バンドル部１２０と反対側の開口部には、
雌ねじの溝が形成されている。この溝に、雄ねじの溝を
有するボルト部材１６１がねじ込まれている。ホログラ
ム拡散器１３２とボルト部材１６１との間には、支持部
材１６２と緩衝部材１６３とが挟み込まれている。支持
部材１６２は、錐体のアルミ部材である。この支持部材
１６２は、錐体の頂点でホログラム拡散器１３２を支え
ており、平面部分が緩衝部材１６３に固定されている。
緩衝部材１６３は、所定の弾性を有する板状のゴム製の
部材であり、ボルト部材１６１に固定されている。

【００３２】このような構成の光スターカプラにおい
て、例えば光ファイバ１０１からミキシングロッドに光
信号１８０を入射すると、その光信号１８０はミキシン
グロッド１３０の中に広がり、ミキシングロッド１３０
の側面で全反射されながら伝搬し、ホログラム拡散器１
３２に達する。すると、ホログラム拡散器１３２で拡散
反射され、逆方向に伝搬する。この反射光の一部は、蒸
着ミラー１３１で反射されるが、その他の光信号は光フ
ァイバ１０１〜１１６のコアに入射する。蒸着ミラー１
３１で反射された光信号１８０は、ミキシングロッド１
３０内の往復を繰り返し、最終的に光ファイバ１０１〜
１１６のコアに入射する。

【００３３】なお、この光スターカプラでは、ホログラ
ム拡散器１３２を支持部材１６２で支えているため、振
動や熱的ストレスがミキシングロッド１３０の両端に与
える影響を抑制することができ、内部を伝搬する光信号
１８０の損失の変動も少なくなる。その結果、分岐され
た光信号の強度が安定し、信頼性が向上する。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光スターカ
プラの光軸調整方法では、ミキシング部の反射端の後方
より、特定光反射部を透過する照明光を入射し、光ファ
イバのコアと反射ミラーの孔との目視観察により光軸の
調整をするため、光ファイバの数が多くなっても、各光
ファイバの光軸を個々に目視観察して調整すればよく、
光軸調整を短時間で行うことができる。

【００３５】また、本発明の光スターカプラの製造方法
では、ミキシング部の反射端の後方より、特定光反射部
を透過する照明光を入射し、光ファイバのコアと反射ミ
ラーの孔との目視観察により光軸を調整して、バンドル
部とミキシング部とを接合するため、光軸調整を短時間
で行うことができる。その結果、光スターカプラの生産
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光スターカプラの光軸調整方法を示す
図である。

【図２】蒸着ミラーの形成工程の前半を示す図である。

【図３】蒸着ミラーの形成工程の後半を示す図である。

【図４】本発明の方法で製造された光スターカプラの例
を示す図である。

【図５】従来の光軸調整方法を示す図である。

【図６】光量の測定例を示す図である。

【符号の説明】

１０１〜１１６ 光ファイバ １２０ バンドル部 １３０ ミキシングロッド １３１ 蒸着ミラー １３２ ホログラム拡散器 １８１ 照明光 ２００ テレスコープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 安一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光ファイバの端部が束ねられたバ
   ンドル部と、入出射端から反射端にかけて光導波路が形
   成されており、前記光ファイバのコアに合致すべき位置
   に孔のあいた反射ミラーが前記入出射端に形成されてい
   るとともに、所定の波長の光を反射する特定光反射部が
   前記反射端に形成されたミキシング部とからなる光スタ
   ーカプラの光軸調整方法において、 前記バンドル部の端面と前記ミキシング部の前記入出射
   端とが向かい合うように配置し、 前記ミキシング部の前記反射端の後方より、前記特定光
   反射部を透過可能な照明光を照射し、 前記ミキシング部の前記反射端の後方より、前記バンド
   ル部の端面と前記ミキシング部の入出射端とで反射され
   る前記照明光を観察し、前記バンドル部の前記光ファイ
   バのコア配列と、前記ミキシング部の入出射端の前記反
   射ミラーの孔の配列とを合致させる、 ことを特徴とする光スターカプラの光軸調整方法。
2. 【請求項２】 前記光ファイバのコア配列と前記反射ミ
   ラーの孔の配列とを合致させる際には、拡大鏡を用い
   て、前記バンドル部の端面と前記ミキシング部の入出射
   端とで反射される前記照明光を観察することを特徴とす
   る請求項１記載の光スターカプラの光軸調整方法。
3. 【請求項３】 １つの光信号を複数に分岐させる光スタ
   ーカプラの製造方法において、 複数の光ファイバの端部を束ねることによりバンドル部
   を形成し、 入出射端から反射端にかけて光導波路が形成されたミキ
   シング部の前記入出射端に、前記光ファイバのコアに合
   致すべき位置に孔のあいた反射ミラーを形成するととも
   に、前記反射端に、所定の波長の光を反射する特定光反
   射部を形成し、 前記バンドル部の端面と前記ミキシング部の前記入出射
   端とが向かい合うように配置し、 前記ミキシング部の前記反射端の後方より、前記特定光
   反射部を透過可能な照明光を照射し、 前記ミキシング部の前記反射端の後方より、前記バンド
   ル部の端面と前記ミキシング部の入出射端とで反射され
   る前記照明光を観察し、前記バンドル部の前記光ファイ
   バのコア配列と、前記ミキシング部の入出射端の前記反
   射ミラーの孔の配列とを合致させ、前記バンドル部と前
   記ミキシング部とを接合する、 ことを特徴とする光スターカプラの製造方法。