JPS5940618A - 光分岐素子とその製造方法 - 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】 この発明は、光ファイバを加工することにより作製され
る光分岐素子に係る。

（ア）光分岐素子 光分岐素子１は、光フアイバ全分岐部に於て組合わせた
もので、分岐部の両側に複数本の光ファイバが延長する
ように作製されたものをいう。

片側が１本の光ファイバで、反対側がＭ木の同等な尤７
アイパに分岐している場合もある。

片側がＭ木の光ファイバで、反対側がＮ本の光ファイバ
となっていることもある。

最初のものをＩＸＭの分岐ということにする。次のもの
はＭＸＮの分岐と言える。

いずれの場合も、分岐した光ファイバは同等である。Ｍ
ＸＮの分岐素子に於て、Ｍ木の光ファイバのいずれに光
を照射しても、出力側のＮ木のファイバには、同量の光
（１／Ｎ）が伝送される。逆のりｒも成立する。

つ−まり、入力ＴｈＭ木、出力ｔＮ木の光ファイバで対
応させたとすると、入力側の光ファイバと出力側の光フ
ァイバとの間に個別的な相関はなり０つまり分岐部でフ
ァイバのコア及びクラッド部は完全に融合し、ひとつに
なっている、言いかえ九ば、マルチコアを持つファイバ
と同等になっているということである。

光分岐素子は、特に光ファイバを用いた通信システムに
於て必要とされる。

入力が１つで、Ｎ本の出力に等しく同じ情報を伝送する
必要のある場合がある。逆に入力がｒｔ／１木で、１本
の出力へ情報を統合する必要のある場合もある。

光分岐素子は、光フアイバセンサに於ても必要な素子で
ある。現在、広く利用されてもいる。

（イ）従来の光分岐素子 従来の光分岐素子は大別して、バルク型のものと、ファ
イバ加工型のものがある。

（ｉ）　　バルク型光分岐素子 光ファイバの端部に自己集束型導波レンズを設け、光フ
アイバ内から光を空間中にコリメートして導き出す。空
間申分伝搬する光を、ハーフミラ−で２本に分岐させる
。

分けた光１ｒｉ、再びレンズ等を用いて、２木の光ファ
イバへ入射させるようにする。

ａ）ファイバ加工型光分岐素子 複数本の光ファイバを束ね、一部を加熱し、溶し合わせ
て一体化する。ＮｘＮの分岐素子が一挙にできる。

安定性、低損失性、価格などに於てより優れている、と
言われている。

ハーフミラ−のようなファイバと分離した光学系を必要
とせず、軸合せなどの困難もないからである。さらに、
振動などの影響も受けにくい。

（り）従来のファイバ加工型光分岐素子の難点 従来のファイバ加工型光分岐素子を作製するためには、
複数本の光ファイバを束ねて、中央部を加熱、溶融して
一体化することが必要である。

ファイバ中央部を溶融するには、２０００”Ｃ前後の温
度で、均熱長が数４以上の熱源が必要である。

捷だ安全でなければならないので、装置が複雑になる、
という欠点があった。

さらに、ファイバはコア、クラッドの上に被覆がある。

ファイバの中央部分のみの被覆を除去しなければならな
いが、これは難しい。

コ（７）ように、製作技術上靴しい点がある。

これに加えて、Ｎ木のファイバを束ねて中央部を一体化
するのであるから、ＮＸＮの光分岐素子しか製作するこ
とができない。

左側のファイバの１本から入った光は、分岐部でＮ等分
され、右側のＮ本のファイバにレスっ分配される。逆に
、右側のファイバの１本から入つだ光も同様に左側のＮ
本のファイバにしずっ分配される。

ＩＸＮやＭＸＮのように左右非対称の光分岐素子を作る
ことができない。

（１）本発明の光分岐素子 本発明は、ＩＸＮや１ＱＩＸＮのような光分岐素子を与
えることができる。熱源の均熱長はより短くてもよい、
中央部の被覆を剥す必要がない、など、製造技術的にも
容易となる。

本発明の光分岐素子は、端部の被覆を除いた多数本の光
ファイバを端部に放て束ね、端部を加熱溶融してテーバ
状に一体化する工程によって作られる。

一体化した端部【て１本の光ファイバをつき合せればＩ
ＸＮの光分岐素子となる。

Ｎ木の光ファイバの端部を溶融一体化したものと、Ｍ体
の光ファイバの端部を溶融一体化したものとを、互に、
端部をつきあわせてＭＸＮの光分岐素子を作製する事が
できる。

（オ）本発明の光分岐素子の製法 第１図は本発明の光分岐素子を製造するだめの装置を示
す斜視図である。

複数本の光ファイバＦを、左右の固定台１．１の」二に
、互に平行に置き、押え治具２．２で強く固定する。

光ファイバＦは、中心にコア、その周囲にクラッド、外
側に被覆全同心固状に設けた多層構造物である。

光ファイバＦは、右側の固定台１、押え治具２の右方に
長く延長しており、各ファイバＦの左側の端部のみの被
覆を除去してから、固定台１．１′に置き、押え治具２
．２で固定する。

右側の固定台１、押え治具２′より左方の光ファイバＦ
の部分け、コア及びクラッドだけからなる。

クラッドを除去し、コアだけにすればさらに良い。

固定台１、押え治具２は、ファイバの張架方向の中心軸
４のまわりに回転運＃ＪＬＩできるようになっている。

固定台１、押え治具２も中心軸のまわりに回転運！ＩＥ
ＩＪＬ２することができる。

光ファイバＦを平行に、固定台１．１、及び押え金具２
．２で固定した後、固定台１を回転運動Ｌ＋させ、固定
台１．１の中間の光ファイバＦの群に、捩り合せ部４を
作る。

捩り合せ部４には、コアだけ、或はコアとクラッドのみ
よりなる光ファイバＦの全てが捩り合されて込る。

捩り合せ部４には、放電装置或はリング型ヒータを用い
て熱を加える。

加熱すると、光７アイパＦけ溶融する。

加熱しながら、固定台１′、押え治具２′を右方へ引張
る（Ｌ３）。複数本の光ファイバは溶融して一体化し、
この部分が細くなる。さらに引張り運動し８をすると、
光ファイバＦは中間で切断される。

必要であれば、捩り運動と、引張り運動し８とを同時に
行い、加熱しながら、ファイバの捩り合せ部４を引きち
ぎる。

第２図は引きちぎられたファイバ束の端部を示す正面図
である。

加熱しながら引張るので、切断部はテーパ状になり、先
端は半球状になる。先球部５に続いて、円錐形状のテー
パ部６が生じ、これＫＮ木のファイバ束７が連続してい
る。

先球部５、テーパ部６、ファイバ束７よりなる分岐単位
Ａを組合せて、本発明の光分岐素子を製作することがで
きる。

分岐Ｃ１１位Ａ’を作る時、捩り合せ部はテーパ状にな
って引か瓦ながら熱せられるから、熱源の均熱長にＩＩ
ｆｒＬ〈ても良い。数順の均熱長ですむ。

溶融してから固化した先球部５、テーパ部６では、クラ
ッドの中に多数のコアが入っている状態になる。元の光
ファイバのコア面積とクラッド面積の比が小さいと、コ
アに入射する光の量が少くなる。

先爪の減少を避けるだめには、予め、光ファイ／くのク
ラッドを一部もしくは全部エツチングして除去しておく
と良い。

分岐単位Ａをふたつ、或は分岐単位Ａに１本の光ファイ
バを組合わせて、本発明の光分岐素子を作ることができ
る。

第３図１ハ１本の光ファイバ９とＭ木のファイバ束を有
する分岐単位Ａとをつきあわせて作ったＩＸＭの光分岐
素子日を示す。

光分岐素子ＢＫ於て、光ファイバー９より入った光は、
Ｍ等分されて、７アイμ束７のそれぞれのファイバに伝
達される。

逆に、ファイバ束７から入った光は損失なく、光ファイ
バ９へ伝達される。

Ｍ未のファイバ束よりなる分岐用６ｒＡと、Ｎ木のファ
イバ束よりなる分岐単位Ａとをつきあわせると、第４図
に示すように、ＭＸＮの光分岐素子を作ることができる
。

第４図に於て、左方のＭ本のファイバ束を伝わる光は、
それぞれ右方へ進んで、１／Ｎずつに等分配される。逆
に、右方の光ファイバの光は、左方へ進んで１／Ｍ等分
される。つき合せ部１ｏで、左右からの光は合一し、反
対側へ等分配されて伝送される。可逆的な光分岐素子で
ある。

テーパ部６の形状は、両者のカップリングが最大となる
よう加工条件を設定することによって適当に与える。

またつき合せでなく、融着接続法を用いて、カツブリン
グをとる乙さも考えられる。

この場ｈ、分岐１１１位Ａのテーバ部６を、融着すべき
相手のファイバ９又は分岐単位Ａの径りと等しくなるよ
うに切断し、切断面を研磨し、融着する。

たとえば、融着すべき相手が１本のファイバである場合
、テーバ部６の比較内光の細径部を切断して、相手のフ
ァイバ七融着する。第２図の細径部８のあたりである。

融着すべき相手がファイバ束を有する分岐単位Ａである
場合、テーバ部６の比較的太い大径部８′を切断して、
端面ｆ：σ［磨１−１融着接続する。

ここで用いる光ファイバは、コアとクラッドとよりなる
同心円形状であるが、結合効率を高めるには、第１図の
捩り合せ部４に当る部分に、衿で１は、クラッドをでき
るだけ除去しておくほうがよｈ０コアイ」だけで、捩り
合せ部４が構成されるようにする。

加熱して引ちぎった後のテーバ部６、先球部５１τＬ１
一様な屈折率のコア材だけからなる。コア材だけになる
と、散乱が減り、光はコア材の中にさし閉められるから
、散乱ＩＣよる損失がなくなる。

捩り合せが完全であれば、分岐の前後で光は等分配され
るが、捩り合せ部が不完全であって、しかもクラッド層
が残っていると、捩り合せ部の構成が均一にならない。

この場合、光は１／ユ、１／Ｎに等分配されない。しか
しクラッド層がないと、捩シ合せ部の隣合の均質度が充
分でなくても、光の等分配性は確保される。

さらに、つき合せ、融着接続した後、分岐部分のまわり
に、低屈折層ｆ：設けるようにすれば、光の損失を防ぐ
ことができる。

本発明によれば、２つの分岐単位或は、分岐単位とファ
イバとをつき合せ、融着接続した光分岐素子を与えるで
、次の効果がある。

＋ｌ）ＭＸＮの分岐ではなく、分岐の前後で故の異なる
ＩＸＪφ、或はＩＶＩＸＩＮの分岐を得ることができる
。

（２）　　ファイバ中央部のみの被覆を除去するという
困難な作業を必要としない。

（３１Ｉ！；Ｊ熱良の長い熱源が不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光分岐素子を製造するだめの装置を示
す略斜視図。 第２図は分岐単位を示す略正面図。 第３図は分岐（１位Ａと光ファイバとをつき合せてなる
本発明の光分岐素子Ｂの略正面図。 第４図ｒ１分岐１ｉ　（ケ（Ｍ、Ｎ）をふたつつき合せ
てなる本発明の光分岐素子Ｃの略正面図。 １．１・・・・・・・・・・・・・固　定　台２．２′
・・・・−・・・・・・・・・押え治具４・・・・・・
・・・・−・・・・・・捩り合せ部５・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・先　球　部６・・・・・・・
・・・・・・・・・−・−テーバ部７・・・・・・−・
・・・・・・・・曲・　ファイバ　束訳８′　・・・・
・・・・・・・　細径、大径切断部９・・・・・・・・
−卵・・・曲・・光ファイバ１０・・・・・・・−・・
・・・・・・・・・・・つき合せ部ＬＩ％　Ｌ２・・・
・・・・・・・・・回転運動Ｌ３・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・引張り運動Ｍ、　Ｎ・・・・・・・
・・・・・・・・　分岐単位のもつファイバの数Ａ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・分岐単
位Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・曲・・・・・　Ｉ
　ＸＭの光分岐素子Ｃ・・・・・・・・・・・・・・・
曲面　ＭＸＮの光分岐素子Ｈ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・熱源「・・・・・・・・・・・・・
・曲・光ファイバ発明者　村上泰典 滝木英之 特許出願人　　住友電気工業株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　コア及びクラッドよりなるＭ木の光ファイバ
   束と、Ｎ木の光ファイバ束が捩り合わされ溶融されだテ
   ーパ部６を介しつき合せ部１０に於て・一体化されてい
   ることを特徴とする光分岐素子。
2. （２）テーパ部６、つき合せ部１０の周囲を低屈折層で
   被覆しだ特許請求の範囲＠（１）項記載の光分岐素子。
3. （３）Ｍ又はＮのうち、いずれか一方が１である特許１
   情求の範囲第（］）項記載の光分岐素子。 ［４）　　ＩＶＩ木の光ファイバの先端のクラッドを一
   部或は全部除去し、固定台１．１及び押え治具２．２′
   で平行に固定し、固定台゛１．１′、押え治具２．２′
   を回転運動させて、両固定台１．１の中間にファイバの
   捩り合せ部４を作り、熱源ト１により加熱しながら、光
   ファイバ束を軸方向に引張って、引きちぎり、Ｍ木のフ
   ァイバ束７と溶融したテーパ部６と先球部５を有する分
   岐部ｔｌ　Ａ　ｋ作り、Ｍ木のファイバ束を持つ分岐単
   位Ａ（！＝Ｎ本のファイバ束を持つ分岐単位Ａとをテー
   パ部６、先球部５において接合させて〜ｌＸｌ’Ｊの光
   分岐素子を作ることを特徴とする光分岐素子の製造方法
   。