JPS59121002A - モノモ−ド光学伝送フアイバ−およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテーパー付きのコアおよびクラッドを有する末
端部分を備えたモノモードＩ　ｍｏｎｏｍｏｄｅ　）光
伝送ファイバーおよびその製造方法に関するも゛のであ
る。

かかる伝送ファイバーおよびその製造方法は文献、即ち
「アプライド・オプチツクスＪ　１９８０年８月、第１
９巻第１５号、第２５７８〜２５８８頁」における［エ
フイシエント・カップリング・フロ２°□、ム・セミコ
ンダクター・レーザー・インツー・シ１ングルーモード
・ファイバーズ・ウィズ・チーバード・ヘミスーペリカ
ル・エンズ」に記載されている。この文献に記載されて
いる伝送ファイバーのテーパー付き末端部分は、約２５
ミクロンの直・径を有する丸みをつけた先端を有する。

この先端はレンズとして作用する。上記文献に記載され
ているように、テーパー付きコアとクラッドを有する伝
送ファイバーは、真直ぐで平坦な末端部分を有する伝送
ファイバーと比較して結合効率（００ｕｐ−・・１１ｎ
ｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　）に関して著しくよりよい
性質、ダイオードレーザ−の形態の放射源に対するファ
イバーの許容し得る不整列およびファイバーの内側にお
ける反射の結果として放射の放射源へのフィードバック
を有する。

ここで「結合効率」と称するは伝送ファイバーにより放
射源から受入れられる放射強度とこの放射−により放射
される全放射強度の商を意味するものとする。

フィードバック効果の結果として、ダイオード−′”□
レーザーにより放射される放射の一部はレーザー１に戻
される場合がある。このフィードバック放射はダイオー
ドレーザ−により放射される放射強度の不所望な変調を
おこす場合がある。

テーパー付きモノモード伝送ファイバーにより・達成さ
れ得る結合効率は約２５〜８０チで、これは真直ぐで平
坦な末端部分を有する伝送ファイバーの結合効率より高
いが、実際の目的には尚不適当である。この低い結合効
率の原因は、ファイバー末端部分の屈折率が比較的低い
即ちファイパート・コアの屈折率に等しいのでこの末端
部分により形成されるレンズが比較的小さい開口数を有
し、比較的大きい球面収差を示すということに存する。

本発明の目的はテーパー付きモノモード伝送ファイバー
の結合効率を向上させんとするにある。１′本発明にお
いて伝送ファイバーは凸状表面を有する透明物質がテー
パー付き末端部分に被着されており、該物質が伝送ファ
イバーコアの屈折率より著しく大であることを特徴とす
る。

上記物質は、開０数がテーパー付き末端部分を２゛有す
る既知伝送ファイバーの開口数より着しく大１であるレ
ンズを形成する。

伝送ファイバーに球状表面を有する均質で透明な物質の
形態でレンズを設けること自体は、公開された西独間特
許出願第２，５３５，１６１号により　。

知られている。然しこの西独間特許出願明細書に記載さ
れている伝送ファイバーのコアはテーパー付き末端部分
を有せぬので、この伝送ファイバーは７アイパ一端部に
配置されたレンズの利点とテーパー付きコアの利点を組
み合せ有するものではｌ・・ない。更に上記西独間特許
出願明細書には、ファイバー末端部分に被着された他の
物質の屈折率が高い伝送効率を有するためファイバーコ
アの屈折率より大でなければならないことは記載されて
いない。最後に上記西独国特許出願はマルチモード１伝
送フアイバーに関するものであり、モノモードファイバ
ーに関するものではない。

−例のモノモード伝送ファイバーは、更に凸状表面を有
する物質がガラスであることを特徴とする。

る０ 伝送ファイバー上のレンズは均質ガラスから構成するこ
とができる。このレンズは更に反射防止膜が凸状外表面
上に被着されていることを特徴とする。

更に、他の例のレンズは、物質の屈折率が凸状外表面か
ら内表面の方に特定の勾配を示すことを特徴とする。

モノモード伝送ファイバーの他の特徴によると、凸状表
面を有する物質の最低屈折率が約１．９で、１トファイ
バーコアの屈折率が約１．５である。

−例の伝送ファイバーは、テーパー付き末端部分の長さ
はテーパーの付いてない部分の直径程度である。かかる
伝送ファイバーは、例えば前記「アプライド・オブチッ
クス」に記載されている伝ｌｉ送ファイバーの如きテー
パー付き部分が著しく長い伝送ファイバーより良好な結
合効率を有する。

凸状表面を有する物質は、テーパー付きファイバーの丸
みをつけた端部に被着することができる。

好適例のモノモード伝送ファイバーは、更に凸状−゛・
・表面を有する物質が伝送ファイバーのテーパー付１き
末端部分の平坦な末端表面上に被着されていることを特
徴とする。

前記西独国特許出願および西独国特許出願第２．６８０
．６！３２号により、伝送ファイバーの平坦な。

末端面に平凸レンズを配置すること自体は知られている
。然し後者の西独間特許出願明細書には、コアがテーパ
ー付き末端部分の代りにテーパーの付いていない末端部
分を有する伝送７．アイバーが記載されている。更にこ
の西独間特許出願明細書ｌ・・にはレンズの屈折率がフ
ァイバー材料の屈折率より小さいのが好ましいと記載さ
れている。

本発明はまたモノモー”ド伝送ファイバーの製造方法に
関するものである。前記「アプライド・オブチツクス」
第１０巻第１５号第２５７８〜２５８３・頁に記載され
ているように、真直ぐな伝送ファイバーをアーク放電中
でファイバーが切断されるまで延伸することによりモノ
モード光学伝送ファイバーを得ることができる。本発明
の方法は、テーパー付き末端部分をファイバーコアの屈
折率より一□″（８） 大である屈折率を有する透明液体物質中に浸漬しくテー
パー付き末端部分を液体物質がら引出し、ファイバー末
端に被着した物質を、これが安定なレンズ状になるまで
凝固させることを特徴とする。

次に本発明を図面につき説明する。

第１図に示す伝送ファイバー１は、コア２とクラッド３
を有する。コア材料の屈折率はクラッド材料の屈折率よ
り僅かに大でありファイバーのコアーに入る光の大部分
がコアとクラッドとの界面で全反射の機構によりコアー
を通って導かれる。１・・クラッド材料の堰折率ｎ２は
例えば１．５で、コア材料の屈折率ｎ□は例えば約０．
８％大である。ここに記載する伝送ファイバーは、モノ
モードファイバーであり、これは特定モードの放射だけ
がファイバーのコアー内を伝搬し得ることを意味する。

か１″かるファイバーではコアの直径はクラッドの直径
より著しく小である。例えばコアの直径は約７ミクロン
で、クラッドの直径は約１２５ミク四ンである。

伝送ファイバーの長さ方向の部分４は真直ぐで−□゛あ
る。然し末端部分５はテーパー付きコアおよび１クラツ
ドを有し、更に丸みをつけた先端６を有する。

この丸味をつけた先端は、真直ぐな伝送ファイバーを真
直ぐなファイバーが破損するまでアーク放電内で延伸す
る場合に自動的に得られる。テーパ・−付き部分の形状
と丸みをつけた先端６の半径は延伸速度をこより決定さ
れる。丸みをつけた先端は例えば１２．５ミクロンの半
径を有し、レンズの作用を示す。

本発明においては、結合効率を増すために、高１・□い
屈折率を有するレンズをファイバーの末端部分５に配置
する。一般に高い屈折率を有するレンズは、大きい開口
数および小さい球面収差を有する。

このレンズは第２図に示すように、末端部分５を液体ま
たは粘稠物質７に浸漬することにより形成″゛される。

粘稠物質７は火炎９で示すようにるつぼ８内で融解した
ガラスが適当である。物質７はファイバー末端部分５を
浸漬した際末端部分が変形しないように軟質ガラスであ
る。物質７はファイバーコア材料の屈折率より大である
屈折率ｎ８を２′□有する。屈折率ｎ８−１．９を有す
るガラスをｉｌ、　−１１，５の７アイパーに被着する
ことにより満足な結果が得られる。ガラスは例えば５Ｆ
５９の形態のものである。軟化し次いで冷却する間層折
率が著しく低下しない種類のガラスを選定しなければな
ら−・ない。

ファイバーの端部をるつぼから引出す場合、物質７の一
部分がファイバーに被着する。表面張力により、この物
質は第８１１ａｔａ図すおよび３図Ｏに１０で示すよう
にある比粘度で特定の滴形状をと１・・る。この滴の寸
法および形状は浸漬深さおよびるつぼ８内の物質７の温
度により影響される。更Ｇこファイバーの末端部分５の
形状が滴１０の形状を決定する。

滴１０の被着したファイバー末端部分５を、物１゛質７
から引出した後、物質がガラスから成る場合は、滴を冷
却する。この方法でレンズ１ｏがファイバー末端部分に
形成される。

第８図ａ、８図すおよび３図Ｃはかかるレンズを備えた
伝送ファイバーの例を示す。第８図ａは比較−゛的長い
レンズ１０を備えた伝送ファイバーを示すＩが、このレ
ンズｌＯはファイバーの末端部分をるつぼ８内に比較的
深く浸漬することにより得られる。レンズＩＯはまた層
をなして形成することができ、この場合ファイバーをる
つぼ８内に数回浸・潰し、物質を次の浸漬の間に冷却す
る。

第８図すは、ファイバー末端部分の小部分だけをるつぼ
に浸漬することにより得られる比較的薄いレンズを有す
る例を示す。

最後に、第８図Ｃは好適例を示す。レンズ１０’パは伝
送ファイバーの平坦な末端面１１上に形成される。かか
る平坦な末端面を得るために、既知方法でつくった第１
図に示すファイバーをテーパー付き部分５に沿った特定
の部分で切断する。

第４図ａは平坦な末端面を備えたテーパー付き］伝送フ
ァイバーを得るために使用するのが好ましい方法を示す
。再び真直ぐな伝送ファイバーを使用し、これを最初加
熱し、次いで特定の長さに亘り延伸する。このようにし
て得られたファイバー１４に、円板打抜機のけがき針１
５により掻きき一′□ず１６をつける。次いでファイバ
ー１４を７アイ１バーが切断されるまで張力下におくと
、切断部分の表面は掻ききすの部分で表面が平坦である
。このようにして平坦な末端面を有する２本のテーパー
付きファイバー４が、第４図すに示すように、・得られ
る。

真直ぐな伝送ファイバーを延伸する場合には、このファ
イバーの両端で引張ることができる。然し真直ぐなファ
イバーの一端を熱源に対して固定し、ファイバーの他端
だけを引張る場合に一層良Ｉ・・好な結果が得られるこ
とを確かめた。延伸したファイバーに掻ききすを設けた
後得られたファイバーの部分の内固定した部分は、引張
ったファイバーの部分より著しく短いテーパー付き末端
部分を有する。

一層短いテーパー付き末端部分を有する伝送ファイバー
は長いテーパー付き末端部分を有する伝送ファイバーよ
り一層高い結合効率を有する。

第２図に示す方法により得られるレンズは、比較的高い
屈折率を有する均質物質から成る。この−゛″レンズの
表面は入射光線の一部分を反射すること。

ができる。反射損失を減らすために、第８図すおよび第
８図Ｃに示すように、レンズ１０の外表面１２に反射防
止膜１３を設けることができる。反射損失はまた球状外
表面から内表面に向って特定・の勾配をレンズ１０の屈
折率に与えることによって減することができる。この目
的のため、例えばレンズＩＯを塩溶液に浸漬するのがよ
く、この塩溶液がレンズと塩溶液間にイオン交換を起し
てグレーデッドインデックス・レンズが得られる。しＩ
ｌｌンズ】０における最低の屈折率は、伝送ファイバー
コアの屈折率より尚著しく高い。

約７ミクロンのコア直径、約１２５ミクロンのクラッド
直径および約１．５の屈折率を有し、平坦な末端面に約
８０ミク四ンの直径および約１．９の゛の最小屈折率を
有するグレーデッドインデックス・レンズが設けられた
短いテーパー付き末端部分を有する伝送ファイバーの実
際の例では、６０チ以上の結合効率が達成された。

【図面の簡単な説明】

第１図はテーパー付き末端部分を有する既知モノモード
伝送ファイバーの部分正面図、第２図はファイバー末端
部分にレンズを形成する本発明方法の説明図、 第８図ａ、ｂおよび０はそれぞれ本発明の一例の伝送フ
ァイバーの部分正面図、 第４図ａおよびｂは平坦な末端部面を備えたテーパー付
き末端部分を有する伝送ファイバーの製造工程別の正面
図である。 １・・・伝送ファイバー　２・・・コア８・・・クラッ
ド ５・・・末端部分またはテーパー付き部分６・・・丸み
をつけた先端 ７・・・液体または粘稠物質 ８・・・るつぼ　　　　　９・・・火炎】０・・・滴ま
たはレンズ １１・・・平坦な末端面　１２・・・レンズの外表面１
８・・・反射防止膜　　１４・・・ファイバー１５・・
・けがき針　　　１６・・・掻ききず。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　テーパー付きコアとクラッドを有する末端部分を備
   えたモノモード光学伝送ファイバーにおいて、 凸状表面を有する透明物質がテーパー付き末端部分に被
   着されており、該物質が伝送ファイバーコアの屈折率よ
   り著しく大である屈ｌ・・折率を有することを特徴とす
   るモノモード光学伝送ファイバー。 ＆　凸状表面を有する物質がガラスである特許請求の範
   囲第１項記載のモノモード光学伝送ファイバー。 ＆　凸状表面を有する物質が均質であり、反射防止膜が
   凸状外表面に被着されている特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載のモノモード光学伝送ファイバー。 表　上記物質の屈折率が凸状外表面から内表面・の方へ
   特定の勾配を示す特許請求の範囲第１１項または第２項
   記載のモノモード光学伝送ファイバー。 五　凸状表面を有する物質の最低屈折率が約１．９であ
   り、ファイバーコアの屈折率が約　・１．５である特許
   請求の範囲第１．２．８または４項記載のモノモード光
   学伝送ファイバー。 ａ　テーパー付き末端部分の長さがテーパーの付いてい
   ないファイバーの直径程度である特許請求の範囲第１〜
   ５項のいずれかの項に記ｌ゛″載されたモノモード光学
   伝送ファイバー。 ７、　凸状表面を有する物質が伝送ファイバーのテーパ
   ー付き末端部分の平坦な末端面上に被着されている特許
   請求の範囲第１〜６項のいずれかの項に記載されたモノ
   モード光学伝送゛ファイバー。 ８　テーパー付きコアとクラッドを有する末端部分を備
   えたモノモード光学伝送ファイバーを製造するに当り、 真直ぐな伝送ファイバーをアーク放電中で゛□該ファイ
   バーが切断されるまで延伸してチー（パー付き末端部分
   を有するファイバーを得、テーパー付き末端部分を、フ
   ァイバーコアの屈折率より大なる屈折率を有する透明液
   体物質中に浸漬し、 テーパー付き末端部分を液体物質から引出し、 ファイバ一端部に被着した物質が安定なレンズ形状にな
   るまで該物質を凝固させることを特徴とするモノモード
   光学伝送７アイ？・・バーの製造方法。 ９、　伝送ファイバーの上記テーパー付き末端部分を液
   体物質中に浸漬される前に、平坦な末端面をテーパー付
   き末端部分に形成する特許請求の範囲第８項記載のモノ
   モード光学伝送Ｉファイバーの製造方法。 １０、　　最初に真直ぐな伝送ファイバーを延伸し、次
   いで上記ファイバー上に円形の掻ききずをつけ、最後に
   ファイバーを更にファイバーが掻ききすの部分で切断さ
   れるまで延伸するこ２□□とにより平坦な末端面を有す
   るテーパー付）１アイバーを得る特許請求の範囲第９項
   記載のモノモード光学伝送ファイバーの製造方法。 １１　　伝送ファイバーを加熱し延伸する場合、このフ
   ァイバーの一端のみを熱源に対して動か）し、このよう
   にして得た２本の伝送ファイバーの一方のテーパー付き
   末端部分が他の伝送ファイバーのテーパー付き末端部分
   よりも実質的に短いようにする特許請求の範囲第８゜９
   または１０項記載のモノモード光学伝送７１″アイバー
   の製造方法。