JPS60111202A - 集中光学減衰器の製作方法 - 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】 九亙斑１ 本発明は光ファイバの溶融接合による光学減衰器の加工
方法、より具体的には、溶融の際に起こる表面張力を応
用してファイ／への先にオフセットされた軸線を整合す
ることによって光学Ｍ表器の製作を行なう加工方法に関
する。

九丘韮遺 海底光波伝送システムにおいては、対の中継器間のケー
ブルの全てのファイバが同一の光学損失を持つことが要
求される。個々のファイバが異る光学損失を持つηｆ酷
性があるため、低光学損失を持つファイ／＜の間にこれ
と整合して集中光学損失としての光学減衰器が挿入され
る。

先行技術においては、２個のファイバの間に光学減衰器
が独立した部品として機械的な結合装置によって提供さ
れる。このような光学減衰器の挿入はシステム内に単に
減衰器自体を加えるだけでなく機械的な結合装置をも加
える。従って、光学減衰器と結合装置の両方を挿入する
ことになり、これは光学損失を増加するが、一方、シス
テムの信頼度を低下することになる。

非常に高い信頼度が要求される海底光フアイバ伝送シス
テムにおいては、２個の光ファイバの端の間に光学減衰
器を挿入する場合、光学損失を増加する一方、挿入され
る部品の数を最小限にすることによってシステムの高い
信頼度を保持することが要求される。従って、信頼度を
損なうことなく、光ファイバの間に光学減衰器を挿入す
る方法が問題となる。

１丑ユ１１ この問題は以下の工程を使用して２個の光ファイバの間
に光学減衰器を作成する方法を採用することによって解
決できる。光ファイバの端のコア軸をオフセット距離だ
けずらし、そしてこれらの少くとも片方をこの中心軸に
沿って光ファイバの端が互いに突き当たるまで移動する
。この光ファイバの突き当てられた両端を溶融する。フ
ァイバの両端が溶融されている間に１表面張力を応用し
て光ファイ／へのコア軸を部分的あるいは完全に整合さ
せる。最後に光ファイバの突き当てられた部分を冷却す
ることによって集中光学減衰器を得る。

本発明は以下の図面を参照しての詳細な説明によって一
層明白となろう。

笈巌皇ＬＩＪ 第１図は光フアイバ伝送ラインを通じて伝送される光学
信号を減衰するための溶融接合の作の一端が他の光ファ
イバ１２の一端と隣接して位置される。説明の目的上、
光ファイバ１１及び１２は単一モードの光ファイバであ
るものと仮定する。このファイバのクラッドの外径は約
１２５　Ｐｒｓである。各ファイバの軸部の直径は約５
−ｉｏルｍである。

光ファイバ１１と光ファイバ１２の隣接する両端は光フ
ァイバの１つからの光を他の光ファイバに結合して１図
示されていないが、この２個の光ファイバ１１と光ファ
イバ１２の他端に接続された端末と中継器の間、或は２
個の中継器の間に連続した光学伝送ラインを形成するこ
とができる。

これら光ファイバに沿って、この光ファイバを通じて伝
送される全ての光学信号に分布光学損失が負わされる。

設計選択上、光ファイバ１１及び光ファイバ１２によっ
て負わされる分布光学損失は、端末と中継器、或は２個
の中継器間の所定の要求される光学損失以下となるよう
にされる。

このファイバ伝送ラインに追加の集中光学損失を負わす
方法について以下に述べる。追加の集中光学損失は所定
の要求光学損失とこのファイバによって負わされる分布
光学損失の差に等しくされる。この追加の集中光学損失
を負わすための方法は、ここに説明するごとく、検査の
ためにこのファイバを通じて光学信号を伝送することを
必要としない。

光ファイバ１１の一端を、固定した締め具１６によって
拘束し、一方、光ファイバ１２の一端は可動の締め具１
７によって保持する。０ｆ動締め具１７には３方位の自
由を持つ微調整装置が使用される。この３方位の自由度
は矢印１８によって示めされるが、この矢印は互いに垂
直な軸関係を持つ。

本方法の最初の工程は、ファイバの両端を所定の位置に
置き真空によってこれを締め具１６と】７の中に保持す
ることから開始される。真空ライン１９は締め具１６及
び１７内のｙ５溝の底から空気を排除する。顕微鏡２０
を通してファイバの終端部を見ながら微調整装置をファ
イバのコア軸が互いに整合するように調節する。ファイ
バのコア軸の整−合の程度は顕微測定シこよって行なわ
れる。つまり、２つの相互に垂直な方向からのファイバ
の両端の顕微鏡観察が行なわれる。この相互に垂直な方
向からの観察はファイバの両端の下に鏡面を置き光をｗ
４微鏡に反射させることによって達成される。前述した
ごとく、このコア軸を整合するためにファイバを通して
光学信号を伝送することは必要でない。

第２図はファイバ１１とファイバ１２がこれらのコアの
中心線が整合するようにこれらが互いに隣接して置かれ
たところを示す。コア軸がこうして整合されると、次に
光ファイバの終端のコア軸が交軸方向に移動される。こ
の光ファイバ１２の終端の交軸方向の移動は微調整装置
の３方位の自由度の２方位を固定して１分位を移動する
ことによって達成される。

第３図はファイバ１２のコアの中心線がファイバ１１の
コアの中心線と平行ではあるが距離４だけオフセットさ
れて保持されているところを示す。使用されるオフセッ
ト距＋１：！！は５ＪＬ１１から６０　Ｐｍの範囲であ
る。クラッドの直径１２５ｇ＋＊、そして軸の直径９ル
履を持つ単一モードのファイバでは、オフセット距離の
範囲はファイバのコアの直径の２分の１からファイバの
クラッドの直径の２分の１の範囲である。

好ましいオフセット距離１は約５０ｇｍ、或いはファイ
バのクラッドの直径の５分の２の値である。第３図はフ
ァイバ１１とファイバ１２の両端が中心軸が互いに平行
で、距離畦だけオフセットされて位置された、該ファイ
バの両端の隣接部を示す。

第４図には、コア軸が互いに平行で距離ｄだけオフセッ
トされて位置された光ファイバ１１と光ファイバ１２の
終端部を示す。ファイバの両端をこのように位置したら
、コンピュータ制御式装置によってファイバ１２の端が
その中心線に添って２μ、膣から１００ル謬の範囲内の
ストローク長１だけ移動される。このコンピュータ制御
式装置には電動式運び台２５が含まれるが、該運び台は
制御リード２７を通じてコンピュータ源から制御信号を
受ける。コンピュータ内のプログラムが運び台モータに
命令を行なって運び台２５がファイバ１２のコアの中心
線に沿って所定のストローク長１だけ移動される。

上述の単一モードのファイバでは、約４声厘のストロー
ク長が好ましい。

第４図に示すごとく、例えば、塩素包囲酸水素トーチ２
２かもの炎２１によってファイバ１１及びファイバ１２
の両端が溶けて互いに融合するまで加熱する。好ましく
は、燃焼のために約０．３５リットル／分の水素をトー
チに供給する。塩素包囲ガスは約０．０５リットル／分
の流速にて提供される。ファイバの加熱は炎の可視部の
端のところで行なう。

前述のコンピュータ制御式装置は炎２１の位置も制御す
る。トーチ２２が炎２１の端がファイバの両端の部分に
当たるように移動されて加熱が開始される。加熱は溶融
が完全に行なわれるよう所定の期間続けられる。この期
間は以降ドウエル時間ｌと呼ばれる。ドウエル時間が終
了すると、炎がファイバから外される。１０秒から３０
秒の範囲から選択されるドウエル時間１を使用すること
によって優れた光学減衰器が製造される。ドウエル時間
を約１５秒にすると結果的に生産される光学減衰器は強
い張力を持つようになる。

結果として得られる溶融接合の物性と関する幾つかの重
要なパラメータが有る。これらパラメータには、減衰器
内の光学損失の量、同様にして作成された減衰器のグル
ープ内で測定された光学損失の量の標準偏差、及び結果
として得られる減衰器の引っ張り強さが含まれる。これ
らパラメータは１つ或いは複数の制御パラメータを制御
することによって調節することが可能であるが、この制
御パラメータには、オフセット距＠ｄ、ストローク長上
及びドウエル時間１が含まれる。

結果として得られる光学損失の艮は横方向オフセット距
＃４の大きさに比例し、ドウエル時間１に反比例する。

従うて、一般的に、加熱工程の前に交差方向オフセット
距離４を大きくすると、結果として得られる減衰器の光
学損失が増加する。また、ドウエル時間１を短くすると
、光学損失が高くなり、一方、ドウエル時間を長くする
と、結果として得られる減衰器の光学損失の量は減少す
る。

結果として得られる減衰器のファイバのコアの構成及び
オフセットによって光学損失の量が決定される。

第５図は結果として得られる減衰器の溶融部分の構成の
１例の断面を示す。この図は、溶融の前にこれらの軸線
を距＃４だけオフセットしたファイバ１１とファイバ１
２の両端が溶融中により完全に整合するように互いに引
き寄せられたことを示す。ファイバの両端が溶融されて
いる間に溶融部分に表面張力が起こり、この働きによっ
てファイバの表面が整合され、これがまた、コアの中心
軸をも整合するように作用する。ファイへの両端が互い
に押し付けられ、また、表面張力が作用する結果、これ
ら軸端に幾らかの変形が生じる。一般的に、ファイバ１
１と１２の軸の軸線のオフセット距離は初期オフセット
距離（から最終オフセット距ｇＩ４′に減少される。第
５図に示す軸の構成及びオフセットを持つ減衰器は比較
的高い光学損失を持つ。

第６図は異る条件下で溶融された後のファイバ１１及び
ファイバ１−２の軸に沿っての断面図を示す。この図は
第５図の減衰器の作成の工程の開始と類似の開始条件か
ら作成された減衰器を示す。しかし、第６図の減衰器を
作成する過程においては、第５図の減衰器の作成に使用
されたドウエル時間↓よりも長いドウエル時Ｂ１が使用
された。

第６図からファイバ１１及びファイバ１２のクラッドの
表面及びこれらのコアの中心軸はほぼ整合されている、
つまり、最終オフセット距離ｄ′がほぼＯに減少されて
いることがわかる。

これらファイバの軸端の変形は第５図の軸端の変形より
も大きい。ドウエル時間１が長くなると、溶けたファイ
バの表面張力によって、一層に強い軸端を整合するカ及
び曲げるカが提供される。これら軸の整合が完全になれ
ばなるほど、これら軸端の曲がりが大きくなり、そして
、結果として得られる減衰器の光＝７損失が一層増加す
る。

ストローク長↓は、結果としての減衰器に十分な強度が
得られるように選択される。ストローク長１は光学損失
には大きな影響は与えないが、結果としての減衰器の引
っ張り強さに影響を与える。２ｇｍから１０　ｇｍの範
囲の短いストローク長によッテ、約２１　、０００Ｋｇ
／ｓｑ。

ｃｍ以上の引っ張り強さを持つ減衰器を作成することが
可能である。多くの用途においては、４ｇｍのストロー
ク長ｌが好ましい。

初期オフセット距離ｄは結果としての減衰器の光学損失
の量に大きな影響を与える。５ｐＬＩｍから６０μｍの
範囲の初期オフセット距離ｄにてイｊ効な減衰器を作成
することが可能であるか、この範囲の高い方の値の初期
オフセット値を使用すると、結果としての減衰器の損失
の量は一層増加する。

損失の量の標準偏差はオフセット距離ｄを５０ｐ、ｍ、
ストローク長ｌを４終ｍ、そしてドウエル時間ｙを１５
秒にすることによって高損失減衰器についても低く保つ
ことが可能である。同一のオフセット距離ｄ及び同一の
ストローク長ｌを使用して、ドウエル時間を例えば、３
０秒と長くすることによって低損失減衰器を作成するこ
とも可能である。

ファイバのコアの加熱及び整合を終えたら、前述したご
とく、炎２１が溶融部分から外されるようにトーチ２２
を移動する。こうして、ドウエル時間１を終了する。そ
の後、溶融部分が冷却され、結果として集中光学減衰器
が得られる。

繰り返し精度の高い減衰器の損失を達成することが本発
明の１つの目的であるが、減衰器の作成の際にファイバ
１１及びファイバ１２を通じて監視用の光学信号を伝送
する必要がないことに再度触れておきたい−０ここに説
明の方法は、繰り返し精度が十分に高いことを確保する
統計データベースを使用する。作業の間に損失の監視を
行なわなくても、結果としての損失の量、減衰器のグル
ープ内の損失の量の標準偏差、及び結果としての減衰器
の引っ張り強さを上方に制御することが可能である。し
かし、溶融工程において、損失を監視することによって
損失の量を制御することはもちろん可能である。

上記の説明は光学減衰器の加工方法の１例について述べ
る。しかし、これに類似する他の方法も本発明の範囲に
入るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ここに開示する方法を開始するための装置及
び光ファイバの構成の略図を示し；第２図は、ここに開
示する方法を開始するために配置された対の光ファイバ
の両端の中心線に沿っての断面図を示し； 第３図は、ここに開示する方法を遂行する間、一方のコ
アの中心線が他方のそれとオフセットされた光フアイバ
対の両端の中心線に沿っての断面図を示し８ 第４図は、ここに開示する方法を遂行するための装置及
び光ファイバの構成の略図を示し；第５図は、光学減衰
器を形成する互いに接合された対の光ファイバの両端に
沿っての断面図を示し；そして 第６図は、ｂ−）１つの光学減衰器を形成する互いに接
合された他の光フアイバ対の両端の中心線に沿っての断
面図を示す。 〔主要部分の符号の説明〕 光ファイバ・・・・・・・・・１１．１２ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　集中光学減衰器を製作する方法において、−・力
   の光フアイバ端部のコア軸をオフセットする工程、 該光フアイバ端部をその中心軸に沿ってこれらか互いに
   突き当たるまで移動する工程、該光ファイバの該突き当
   てられた両端を溶融することによって接合する工程、 表面張力を利用して該光ファイバの該コア軸を整合する
   工程、及び 該光ファイバの該突き当てられた両端を冷却する工程を
   含むことを特徴とする集中光学減衰器の製作方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の集中光学減衰器の製
   作方法において、 該光フアイバ端部移動工程の間の突き当て役に１片方の
   ファイバ端部が２ｐＬｒｒ＋から１００１１、ｍの箭開
   Ｌ１内のストローク播１だけ移動されることを特徴とす
   る集中光学減衰器の製作方法。 ３、特許請求の範囲第１項ないし７ｉＳＺ項に記載の集
   中光学減衰器の製作方法において、該軸のオフセット工
   程の間に、該コア軸が該コアの直径の２分の１から該ク
   ラツド光ファイバの直径の２分の１の範囲のオフセット
   距＃Ｅはだけ離されることを特徴とする集中光学減衰器
   の製作方法。 ４、特許請求の範囲第１項ないし第２項に記載の集中光
   学減衰器の製作方法において、該４１ｂのオフセット工
   程の間に、該コア軸が該光フアイバ端部のクラッドの外
   径の約５分の２に等しいオフセット距離ハだけ離される
   ことを特徴とする集中光学減衰器の製作方法。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項
   記載の集中光学減衰器の製作方法において、 該光フアイバ端部移動工程の間の突き当て後に、片方の
   ファイバ端部が約４ｇｍのストローク長↓にけ移動され
   ることを特徴とする集中光学減衰器の製作方法。 ８、特許請求の範囲第１項ないし第５項のし１ずれか１
   項記載の集中光学減衰器の製作方法において。 該突き当てられた端部の溶融工程及びコア軸の整合工程
   が１０秒から３０秒の範囲のドウエル時間ふの期間だけ
   行われることを特徴とする集中光学減衰器の製作方法。