JPS60238801A - 偏光ロツク光学フアイバおよびその作成方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は光学導波管に関する。より詳しくは特に単一モ
ード光学通信伝送網に用いるのに適する偏光光学導波管
とそのような導波管の作成方法に関する。

〈従来の技術〉 近赤外線から近紫外線まで変化する領域内の周波数での
電磁エネルギーの単一モード伝播が光学通信システムの
情報処理容量においてそのようなエネルギーの多重モー
ド伝播にまさる最内増大を意味することは公知である。

光エネルギーの単一モード伝播が多重モード伝播に対し
て持つ主要な利点は多重モードシステム内の伝播モード
間の速度差のため生じる分散による信号劣化を防止する
ことにある。換言すれば単一モード導波管の一端に与え
られる１ビツトの情報を表わすシャープパルスのような
信号は、伝播が外部からの摂動により不利な影響を受け
ないとすれば、実質的に同じパルスとして同導波管の他
端に現れる。しかしながら同じ信号を外部力１らの摂動
より隔離された多重モード導波管の一端に与えると、多
重モードの各々におけるパルスとして異なる時間間隔で
多重モード導波管の他端に到着する。結果的に各々の伝
送パルス即ち情報ビットの長さが増大するので多重モー
ド導波管での情報伝送速度がひどく制限される。

単一モード光学導波管ファイバは外部からの摂動の影響
を軽減するため、また他の理由のために、ある程度まで
あらかじめ設定された偏光軸を設番プるために形成され
た。初期には限定された偏光を得るためにだ円形または
方形断面を持つ非円形コア形状が用いられたが、より最
近ではもつと高度な偏光を生じさせるために導波管コア
に側部からの圧縮応力を与えることが推進されている。

この側部からの圧縮応力が、導波管コア内での複屈折を
出現させ、加えられる力に並行に偏光した光の屈折率を
加えられる力の方向に対し垂直に偏光した光の屈折率よ
りも相対的に増大させる。この点についてはＫａｍｉｎ
ｏｗによる米国特許第４，１７９．１８９号、Ｈａｋｌ
ａｄによる米国特許第４．３５４．７３６号、にｅｃｋ
による米国特許第４．４１５．２３０号、およびそれら
に引用されているいクラかの従来技術参照文が例示して
いる。しかしながら、光学導波管を偏光させるための従
来技術において、あらかじめ設定即ちロックされた偏光
の分量を常に十分に保つこと、即ち外部からの摂動によ
りもたらされる所望されざる偏光の分量をそのような外
部からの摂動を受ける導波管の全長を通じて伝送される
信号の初期特性を保存するように凌駕することを保証す
るのに必要なある程度の偏光ロックが達成されたとは知
られていない。

〈発明の要約〉 本発明によれば、単一モード光学導波管構造およびその
作成方法が次のような光学ファイバコアによって与えら
れる。即ちこのファイバコアは実施可能な光学通信シス
テムで通常予期される外部からの摂動にかかわりなく本
質的に固定された直交軸上に偏光ロックすることを保証
するのに適当と思われる応力複屈−折をもたらすべく径
方向に加えられる力が一定不変に与えられている。ざら
に本導波管構造が例えば通信網内の中継線として用いら
れる２つまたはそれ以上のファイバ長を突き合わせおよ
び側部で結合することを容易にし、また単一のファイバ
長の端部間にある分岐線またはタップの側部結合の便宜
を図る。

概して、本導波管は外管内でプレ応力のもとにある薄く
堅いウェブまたはスパンによりつるされている光ファイ
バのコアを有する。偏光軸のウェブ而からの逸脱角度が
本質的に小さく限定され、それによってファイバ全体に
対する外部からの摂動の（大きさとは別に）角度変化に
よる複屈折作用が本質的に打ち消されるように、ウェブ
の厚さを管の内径に沿って測定されるその幅に比して薄
くするのが好都合である。

ウェアと管は引き抜き可能なガラス材料であって、導波
管アッセンブリが引き抜き中に冷却される際コア上に永
久偏光路りがウェブ方向に沿って生成されるように、少
なくともスパンの（複数の）部分の熱特性、例えば焼な
まし点での熱膨張係数や粘性曲線等が外管の隣接部分と
は異なっていることが好都合である。薄いウェブに沿っ
た応力の働きが外管に加えられる外力による偏光軸のず
れを著しく縮小するか厳しく制限するように、管の内径
をウェブの厚さに比べて大きくすることが好都合である
。外力による偏光軸のずれも好ましい実施例では外管の
壁をウェブの厚さに比べて相対的に厚くすることにより
制御される。

本発明の実施に対し本質的なことではないが導波管ファ
イバコアが被覆ウェブ内の中心に完全に埋め込まれ、被
覆ウェブは薄いけれどもコアを物理的に囲いまたコアと
被覆の各々の物質の間での屈折率の違いからもたらされ
る単一モード光エネルギーのコアに沿った伝播を保証す
るのに一ト分な厚さであることが好都合である。次に」
アを囲う被覆ウェブは被覆ウェブとは異なる熱膨張係数
（ＴＣＥ）を有しかつ相対的に厚い被覆管の内部を横切
る方向に向けられる。その結果、コアの偏光軸をロック
するようにコアが複屈折性となるように、被覆ウェブと
−それに担われるコアが側部から応力を与えられる。

外被覆管と被覆ウェブとの間の空間は２つのファイバ導
波管の隣接する端部を横波または消失波の結合により接
続する９結合リンクを収容し得る。

あるいはまた通信システムまたは通信網で中ＩＩ！とし
て機能するファイバ導波管に対するタップまたは分岐線
の側部結合に備えて、被覆ウェブを導波管端部間にて短
い長さで露出させるべくエツチングや研摩などにより被
覆管の弧上セグメントを取り除くことができる。

ファイバ導波管の形成においては、最初に被覆ウェブと
コアのプリフォームを作成し、その際だ円形または方形
断面の大きさをファイバ導波管製品内の被覆ウェブに比
例させるのが好都合である。

これは通常単一モードファイバとして引き抜かれる円形
プリフォームを用意するのに現在用いられている従来技
術を用いて達成し得るが、中心コアの向かいあう側に平
行な弧形フラットを残すべくそのような円形プリフォー
ムの向がいあう側が研摩される。

一般に方形の被覆およびコアのプリフォームが管状プリ
フォーム内にここでもファイバ導波管製品の管状被覆の
寸法に比例する寸法で挿入され、このアッセンブリがフ
ァイバ導波管の最終的な寸法に到るべく引き抜かれる。

冷却の際、管の収縮が今や熱的に収縮した管の内側を横
切って伸びている被覆ウェブに実質的な圧縮力をもたら
すように、ＴＣＥが被覆ウェブのそれより高い管を選ぶ
のが好都合である。

本発明の１つの主要な目的は光学コア内で偏光ロックが
保障される単一モード光学導波管構造およびその作成方
法を与えることである。本発明の、　（ｔ！！　（１）
　＠　ｆｌ’ｌ　６３　に　（ｆ　８６　ｈ　’ｂ　３
１１　ｍ　＊　［）ｌ　ハＩＸ　Ｔ　１７）　＃　１１
１１　”：を記述を添付図面と関連させて読むことによ
り明らかとなろう。図面で同様の部品には同様の参照番
号が付されている。

〈実施例〉 本発明による単一モード光学導波管ファイバの１つの実
施例が第１図に断面図で示され、全体として参照番号１
０が付されている。第１図に示されるように、本導波管
構造は、内部スパン即ち被覆ウェブ１４内の中心に含ま
れた即ち埋め込まれた円形コア１２を含み、被覆ウェブ
１４は断面が縦長形であって相対的に厚い管状部材即ち
管１日の円筒形内表面１６を径方向に横切って伸びてい
る。ウェブ１４の側壁２０と２２が＠１８の内表面１６
と共に一対の細長いチェンバ２４と２６を定め、それら
各々が弦セグメント形状の断面を有する。周知の光学導
波管実施に従い、コア１２のみならず被覆ウェブ１４が
純粋溶解シリカのような高純度光伝導性物質で形成され
、コア１２の屈折率がウェブ１４の（コアに）隣接する
被覆の屈折率を超えるようにコア１２とウェブ１４の少
なくとも（コアに）隣接する部分のどちらか一方がドー
プされる。

管１８の物質もウェブ部分１４と同じ屈折率を有１−る
溶融シリカかまたは被覆ウェブ１４とは異なる屈折率を
有する何か他のガラスでもよい。しかしながら本実施例
によれば、以下に記述する好ましい方法に従って光学導
波管１０を形成する際にコア１２に隣接する被覆ウェブ
部分１４がコアと管１８の間で被覆ウェブ１４に沿って
働く径方向の力により応力を受けるように、管１８また
は少なくともそのウェブ１４に隣接する部分の物質が被
覆ウェブ１４の部分とは異なる熱的特性、例えば熱膨張
係数（ＴＣＥ）を有することが第１に重要である。管１
８のＴＣＥが被覆ウェブ１４のそれより小さい場合のよ
うに被覆ウェブ１４にがかる応力は張力にもなる得るが
、例えば管１８のＴＣＥがウェブ１４のそれより高い結
果として被覆ウェブ１４と従ってコア１２とが圧縮力の
ちとに置かれることが好ましい。この選択の主要な理由
はガラスが圧縮に対してより強いこと、即ち張力に対す
るより圧縮力に対してはるかに強い抵抗を有することに
よる。他方、このことが管１８に対する引張力を生じる
が、そのような力は管内に相対的に大きい物質量が得ら
れることにより適当に許容される。

例を挙げて第１図に示される導波管構成部分の好ましい
相対的な１法を示すためにコア１２の直径を表わす大き
さすを例えば５ミクロンとする。

コアに沿った単一モード光エネルギーの効率の良い低損
伝播をコア１２と被覆ウェブ１４の屈折率の差に依存す
る方法で保証すべく被覆ウェブ１４の厚さはコア１２を
完全に囲むのに適した量を備えるように、例えばコア直
径の３倍、即ち３ｄとなる。従って好ましい実施例では
空洞２４と２６を満たす空気がコア１２に沿う単一モー
ドのエネルギー伝播に必要な被覆材料として本質的に当
てにされることのないように被覆ウェブ１４の厚さがコ
ア１２を越えて十分に広がるようになっている。管１８
の内径方向に伸びるウェブ１４の幅はコア直径の約１４
倍、即ち第１図に記されているごと＜１４６である。従
って応力角度のいかなる偏移もウェブの中心面から２０
°以下に、また好ましくは１５°以下に制限されるよう
に、管１８の内径、従ってまたウェブの幅もウェブの厚
さの少なくとも３倍ないし４倍（第２図に記されている
値では特に４１／２倍）となる。

管１８の好ましい外径は４２ｄであってそれにより管１
８内の物質の径方向寸法即ち厚さがウェブの厚さの４倍
以上になりまたウェブ１４の直径の大きさにほぼ等しく
なる。指摘したように、第１図に示される相対的な寸法
が好ましいけれどもこれらの相対的な寸法は被覆ウェブ
１４と管１８に用いられる物質に依って変化し得る。

導波管１０の単一モード作動中に管１８により組み込ま
れた応力即ち圧縮力が被覆ウェブ１４を通してコア１２
に及ぼす作用が第２図と第３図を参照することにより理
解される。第２図でコア１２と被覆ウェブ１４は各々屈
折率ｎ　、ｎ　を２ 持つものとして概略的に例示されている。第３図ではコ
アが２つの互いに直交する横軸２８と３０を持つものと
して示され、それらが圧縮力ＦＣにより生じる応力複屈
折による偏光軸を表わしている。

導波管１０の入力端３２に導入されてその長さに沿って
出力端３４に伝播させられる特定振幅即ち特定波長の単
一モード光エネルギーは、コア１２内に応力複屈折、が
ない、即ち偏光がないとすれば第２図の単−実線波λに
より表わされる。しかしながら力Ｆ。のちとにあるコア
１２の径方向圧縮力によりもたらされる応力複屈折およ
び横軸２８と３０上の偏光が同波長の単一モード光エネ
ルギーを軸２８と３０に沿って分割させて偏光波λ８と
λｂを生じ、それらが各々第２図の破線で表わされてい
る。導波管１ｏに沿って伝播させられる光エネルギーの
この分割は２つの偏光軸２８と３０上の伝播定数の違い
による。詳しくは、圧縮力ＦＣの方向に平行に存する軸
２８が軸３ｏ上の見かけの屈折率より高い見かけの屈折
率を有する。従って光エネルギーは偏光軸３０上で軸２
８上より高い位相速度で伝播する。

導波管の入力端３２において波長λが変調されて導波管
１０の長ぎに沿ってパルスＰを担うものとすると、第２
図を参照して偏光の重要性がさらに理解される。パルス
Ｐは１ビツトの情報を表わし、導波管の出力端３４に２
つのパルスＰ８およびＰｂとして現れ、それぞれ偏光軸
２８と３０の各々上を伝播させられた別々の偏光に各々
対応する。

本発明によれば、第１図に例示された導波管構造が偏光
の方向を混乱させようとする傾向を有する外部からの摂
動にかかわりなく導波管１０の全長に渡って軸２８と３
０上への偏光ロックをもだらすのに適した応力複屈折の
調整を可能にする。

その結果２つの偏光波λ　とλｂのうちいずれか、もし
くは両方を、導波管の一端から他端へ信号の完全さを損
うことのない情報搬送波として用いることができる。

好都合なことに、コア１２をウェブ１４でつるし、特に
比較的厚い壁管１８と組み合わせてウェブ方向に沿って
コアに加わる組み込まれた応力のあることが、導波管１
０に対する外部応力により比較的影響されないロックさ
れた偏光特性を生じる。概して、コアが周囲の管や被覆
物に接合されるかまたはその中につるされる際の方向は
周囲の管に加えられるいかなる力もこれらの固定された
方向に沿って作用することによってのみコアに到達でき
、即ち作用し一得るようにプレ応力が与えられている方
向（１つは第１図にお【プるものであり２つは第１２図
に関して後述するもの）にのみ沿うものである。従って
偏光を消す作用を有するためには、そのような力はこの
ような方向に沿って分解すると、プレ応力に対し反対向
きでずつと大きくなければならない。換言すれば、ブリ
ッジ構造、即ちスパン構造の故に導波管１０にかかる全
ての力はコアへのプレ応力に何らかの作用を及ぼすため
にはスパン方向に沿って分解されねばならず、また導波
管の平常使用で予期される外部応力によるプレ応力のい
かなる変化も無視可能なものにすべくウェブ１４内のプ
レ応力は壁の厚い管１８と関連して容易に十分により大
きくすることができるのである。例えばウェブ１４と管
１８でＴＣＥが５Ｘ１０’／’Ｃ違うことによりもたら
される最終的な圧縮力の差、００１が適当な偏光口ツク
を生じる。先に指摘したように、適当な応力を生じさせ
るには断面温度に差を生じさせるべく急冷することのみ
ならず異なる粘性曲線または焼き戻し点を有するガラス
を用いることもできる。

コア１２は隣接する部分がコア被覆として機能するよう
なウェブ１４内に埋め込むのが好都合であるが、チェン
バ２４と２６の空気空間をコアのへりまで拡張すること
によってコア被覆の幾分かを与え得ることも理解された
い。しかしながらコアが汚染する可能性を排除しまた効
率の良い伝播を保証するためにはコアを少なくとも被覆
ガラスの薄い層で囲うことが好都合である。先述のよう
に被覆ウェブの厚さがコーティング直径の約３倍にされ
、その・ことがコア内の伝播を保証する一方で以下に説
明するようにコアに対する一時的結合を可能にすべくコ
アとチェンバ２４および２６の空気空間との間にコア直
径に等しい厚さの被覆を生じる。

このように、コアの汚染を低減し伝送損を低くするため
になんらかの（コアを）取り囲むガラス被覆が所望され
る。従ってコアの表面汚染、従って損失が許容される短
いファイバ長におけるように単に固定された偏光を得る
という観点からは（コアを）取り囲む〜被覆を備えてい
ないウェブでも事足りる。しかしながら低損であること
も非常に重要である伝送線路では上述のような被覆コア
が好都合である。

２つの導波管の突合わせ結合が極めて実際的であるが、
第４図と第５図には本発明による２つの導波管１０ａと
１０ｂの側部結合のための処置も示されている。詳しく
は、例えばだ円形コアである偏光コア３８を有するＤ型
ファイバのような結合リンク３６が適合するように形作
られ、各々の導波管の２つの空洞２４と２６のどちらか
一方の弦セグメント断面を補完することが好ましい。結
合リンク３６は各々の導波管１０ａと１０ｂの］ア１２
ａと１２ｂの両方に対してリンクコア３８の一時的波動
結合をもたらすべく適当な長さに選択される。

偏光コア３８をリンク３６内に用いることにより第２図
に関して上述したように導波管１０ａと１０ｂの間で転
送されるエネルギーが偏光λ　またはλｂの１つに対応
するよう選択される。

第６図では導波管１０を導波管１ｏの端部間でタップ４
０に結合するための処置が示されている図のように、被
覆ウェブ１４の１つの側面を露出させるべくエツチング
または研摩によって管１８の短い距離の弧状セグメント
が除去される。コア１２とタップ４０のコア４２との間
に側部波動結合即ち一時的波動結合をもたらすべくタッ
プ４゜が被覆ウェブ１４の露出された側面に沿って固定
される。図示されてはいないが、導波管１ｏとタップ４
０の接合領域を被覆ウェブ１４のそれに匹敵する屈折率
を有する適当なフィルタ物質で覆うことができる。

結合する長さが非常に短ければタップの偏光の整合は重
要でない。しかしながら良好な結合に適したより長い距
離については線路とカップラリンクの位相速度を整合さ
せるべきである。１つの偏光状態の位相速度は容易に整
合させ得るが（この場合各輪光について１つずつ２つの
側部タップを用いることができる）、単一の結合リンク
内で両方の状態を整合させるのはより困難である。しか
しながら整合があ考り適当でないがまたは十分厳密でな
い場合にはリンクを曲げることによって改善可能である
。

好都合にも、本ウェブ構造はエンハンス結合゛に特に適
している。即ちこのリンクは好都合にもウェアと壁との
間のエアギャップをほとんどふさぐに十分な厚さから成
る。そこで、その線路セクションと結合リンクを加熱し
てわずかに引き延ばすことによってリンクを定位置に溶
着させ、コアの大きさを減じ、また２つのコア間の間隔
を縮小することができ、後者の２つのことが結合を増強
さ、せる。

第１図に例示されている導波管の好ましい形成方法を記
述するに先立ってウェブ１４と管１８が好ましい本方法
の冷却および引き抜き工程において異なる熱的特性また
は異なるふるまい（即ち異なる冷却率）を有する溶融シ
リカ（または少なくともシリカをベースにしたもの）か
ら成るけれども、本発明による薄いウェアとつるされた
コアというやり方を保つ一方で構造上の多くの変更が可
能であることに留意されたい。例えば、管１８は適当な
物質からなる外側の加圧被覆物を伴いウェアに溶着され
た薄い内部セクションを有する２ピース構造でも良い。

第１図の導波管１０の形成方法は第７図ないし第１０図
を参照することにより理解される。第７図では被覆ウェ
ブとコアのプリフォーム１１４が導波管製品１０の被覆
ウェブ１４とコア１２に寸法が比例するものとして示さ
れている。コア１２と被覆ウェブ１４の物質において要
求される段階の光学的精度を達成するために、プリフォ
ーム１１４はまず現在円形導波管のためのプリフォーム
に用いられている円形ロッド型形状を発現させることに
より好都合に形成される。その円形導波管ではコアと被
覆の両方が純粋な溶融シリカから成り、またコアが被覆
より高い屈折率を持つようにコアか被覆ガラスのどちら
か一方がドープされる。初期形状の円形断面が第７図に
破線で示されている。それ故プリフォーム１１４の最終
形状には初めの円形ロッドを研摩するかさもなければ向
かい合う弦セグメン十を除去することにより到達する。

第８図と第９図に管状プリフォーム１１８が描かれてお
り、これもまた全体的に導波管１０の被覆管の寸法に比
例した寸法になっている１、シかしながらウェブプリフ
ォーム１１４が管状プリフォーム１１８を通り抜けるよ
うにプリフォーム１１８の内径がウェブプリフォーム１
１４の幅即ち直径寸法より大きくなっていることが注目
される。実際にはプリフォーム１１４の幅が約６．３５
履（１／４”）である一方管１１８の内径は約７．９４
馴（５／１６”　）である。

第８図では導波管製品１０に向けての各々のプリフォー
ム１１４と１１８の引き抜きが両方のプリフォームをそ
の融点以上の温度に上げるのに適した炉１２０または他
の熱源と関係づけて概略的に描かれている。従来の引き
抜き処理によれば直径を効果的に漸次縮小して最終的に
導波管１０の大きさにするために導波管が炉１２０を通
って引き抜かれる速度Ｖ、はプリフォームが炉に送られ
る速度より大きい。しかしながら本発明によればウェブ
とコアのプリフォーム１１４が炉１２０に進められる、
即ち送られる速度■。は管状プリフォーム１１８がその
ように送られる速度■１より大きい。本方法の実施にお
いて、ウェブおよびコアのプリフォーム１１４の送り速
度Ｖ０は管状プリフォームの送り速度ｖ１の約２倍であ
る。その結果、両方のプリフォームが炉１２０により定
められる加熱ゾーンを通過する間にウェブおよびコアの
プリフォームが溶けた管状プリフォーム内部のテーパに
向かって進められる。このことが第１０図に示されるよ
うにウェブおよびコアのプリフォーム１１４の外側のへ
りをくびられた管状プリフォーム１１８の内表面に接触
させて溶着する。

ウェブの側部両端を管壁にかみ合わせて溶着することを
保証するための送りの差に加えて、もしくはその代わり
に引き抜き操作中に０．０４５３に９重ないし０．４５
３Ｋｇ重く、１ないし１１ｂ　）の低い真空を管内に導
入しても良い。

最終的な導波管製品１０内でウェブ１４が管１８による
径方向の圧縮力のちとに配置されることを保証するため
には管状プリフォーム１１８のＴＯＥが被覆ウェブおよ
びコアのプリフォーム１１４のＴＣＥより大きくあるべ
きである。また中心に配置された被覆ウェブ１４の凝固
が管１８の凝固に先立って起きることも所望される。従
って管１８の物質が被覆ウェブ１４の融点よりわずかに
低い融点を持つガラスから成ることが好ましい。これは
特に引き扱き中のガラスファイバの正常な凝固が引き抜
かれたファイバの外側から中心に向かう限り真である。

ウェブ１４が相対的に高い融点を持つ純粋な溶融シリカ
である場合には管のガラスがわずかにより低い融点を持
つよう選択することが外管の凝結もしくは凝固に先立っ
て中心の被覆ウェブの凝結もしくは凝固を生じる。

ガラスは相対的に圧縮力に強く引張力に弱いので相対的
に繊細な被覆ウェブ１４を圧縮力のちとに配置し、引張
力を相対的に重くて厚い外側の管１８内に分解すること
が好ましい。当然ながら管と被覆ウェブの各々を形成す
る物質のＴＣＥを適当に選択することにより被覆ウェブ
を引張力のもとに置くことも可能であり恐らく満足でき
るものであろう。被覆ウェブの径方向引張力はコア１２
に必要な偏光ロックを出現させるだろうが、ウェブ１４
内の過度の引張力によりウェブの損傷をもたらし得る状
態にある。それ故、ウェブ１４に圧縮力を負荷すること
が好ましい。

第１図の導波管１０は異なる熱的物理的特性を有する均
質な管と（コアを除いて）均質なウェアを用いて構成さ
れているが、選択される物質のより大きな多様性を許容
すべく本発明に従いつつも管またはウェブのいずれにて
も選択された部分のみに異なる特性、即ち異なる係数を
もたせること１　によってウェブ内に応力を生じさせ得
ることを理解されたル）。例えば、ウェアに圧縮力を与
えるために管に隣接し好ましくはウェブの端部に隣接し
てウェアまたは管の残りの部分より高いＴＣＥを有する
領域（図には示されていない）を用いることもできる。

しかしながらそのような目的のためにはウェブ自体を第
１１図に例示されるごとくに変更することが好ましい。

図でウェブ１２０には中央に位置するセクション１２４
が設＆プられ、それがコア１２２を囲んでおりウェブの
アウトボード部分１２６と共に定められた丁ＣＥのごと
き物理的特性を有し、光をおおう性質であろうとなかろ
うと例えばＴＯＥが被覆セクション１２２または外側の
管１２４より高い物質から形成される。

好都合にも、物質のより幅広い選択を許す一方で第１１
図の導波管は第１図に関して先述されまた第７図ないし
第１０図に例示された方法と同様にして構成し得るが、
従来のプリフォーム形成技術による研摩に先立って中央
セクション１２４と外側セクション１２６を表わす第１
と第２の層を用いてウェブプリフォームが形成される。

本発明による偏光ロック導波管の他の変更も可能である
。例えば第１２図に示されるように直交するウェブを用
いても良く、コアに対し一方のブリッジが引張力を与え
、他方が圧縮力を与える。

即ち第１図の構造がその（管１８と関連してコアに圧縮
力を与える）ウェブ１４に加えて第１のウェブ１４に直
交するウェブ１３２を形成するウェブ部分１３０を含み
、この第２のウェブが引張力を与えるための物理的特性
を有する。即ち冷却中にコアに対し第２のウェブ方向に
沿い従って第１のウェブにより達成された圧縮力に垂直
な引張力を生ずべく管１８より高いＴＣＥを有する。

第１２図の交差スパン導波管の実施例を作成する１つの
方法は、例えば管１８内に引き込むのに先立って選択さ
れたＴＯＥを持つセグメント１３０を先述の平らにされ
たプリフォームの平行する面に溶着するものである。当
然ながら均質であるよりむしろウェブ１４と１３２のい
ずれがまたは両方に第１１図に例示された２元的処理を
用いることもできるしまたは（および）先述のように管
１８に選択された物理的特性を示す（コア）隣接部分を
適当に設けても良い。

第１４図に関して後述するように分離伝送については２
つの偏光ロック状態が得られるけれども、例えば第１３
図に例示されるような１つより多いコアーウェブ構造に
対しても偏光ロック構造を適用することができる。第１
３図では１対のウェブ１４と１４′が囲まれたコア１２
ａと１２ｔ）を各々管１８内につるしている。ウェブ１
４と１４′は管１８と関連して引き抜きおよび冷却中に
それらの各々のコアに対し圧縮力を生じるような物理的
特性を持っていることが好ましい。このようにして１対
のウェブの各々により形成された各々の単一モード導波
管が分離伝送のために得られ、また第１図の単一ウェア
構造に関して後述するように各ウェブが今度は両方の偏
光状態に沿ってどちらの方向にも独立した伝送を支持す
ることができる。

第１４図に例示されるように、それらのロック特性の故
に各々の偏光状態を独立した伝送に用いることができる
。この配置では、同一の単一モードコア内で送受信する
ために同時双方向伝送を許しかつ与えるために、例えば
、第１図の実施例に従って構成されたファイバー４０が
、各々の光源１４２と１４４、例えば付随する変調器１
４３と１４５を伴う従来のレーザ光源によってファイバ
の向かい合う端部で独立に操作される各々の偏光状態を
有する。

従来の偏光ビーム分割器１３６と１３８が各々ファイバ
ー４０の各端部において＄１で指示される（光Ｉｔ！１
４２からの）信号を入力しまた出力する。従って偏光ビ
ーム分割器１３６は１対の平面偏光器１４６と１４８そ
れにビーム分割器１５０を含むものとして図式的に示さ
れており、光源１４２からの「送信」信号Ｓ１を導波管
コア１２の（矢印１５４で指示される）１つの偏光状態
に入力し、また点１５６で指示されるもう１つの偏光状
態からの「受信」信号Ｓ２を検出器−復調器、即ち受信
ｍ１５２に送る。信号Ｓ　とＳ２の別個の入力と受信を
保証するために、偏光器１４６と１４８は光をファイバ
の偏光面と一致する互いに直交する平面内で、即ちファ
イバウェアの偏光軸に対し本質的に平行に送るように方
向づけられる。

第１４図に例示されるアッセンブリでは偏光器１４６の
方向が（矢印１４７で示される）紙面に対する垂直平面
内の・偏光をファイバ１４０の偏光状態１５４と一致さ
せて与えるように選択され、また偏光器１４８の方向が
（点１４９で指示される）紙面内に向かう平面内の偏光
をノアイバのもう１つの偏光状態１５６と一致させて与
える。

ファイバ１４０の他端では、偏光ビーム分割器１３８が
同様に一対の平面偏光器１６６と１６８およびビーム分
割器１７０どして例示され、またビーム分割器１７０は
矢印１６７と点１６９によって各々示される偏光器の方
向を伴って信号Ｓ１のみを検出器−復調器即ち受信機１
７２に送り、また光源１４４からの入力信号＄２をファ
イバの正しい偏光状態１５６に（一致させて）送る。

図のように、反対方向に進む信号＄１と８２は単一線路
内で送受信を行うための実際的理由により選ばれている
。しかしながら信号Ｓ１と８２の両方を１端からそれら
の別個の偏光状態で入力し、他端で別個に受信すること
もできることを理解されたい。第１４図に示されるよう
な反対方向に向かう波動では入力の偏光のみが絶対的に
必要であるが他方２つの同じ方向に向かう波動では分離
のために明らかに入力と出力の両方について偏光が必要
である。

信号Ｓ１と８２はファイバ１４０の端部にて入力されま
た受信されるが、第６図に関して述べた側部タップ配置
によってこれらの信号のどちらかまたは両方をその長さ
に沿う任意の点において入力まだは（および）タップで
きることも理解されたい。このような配置では、ファイ
バタップとその側部結合がビームの分離を生じるので第
１４図の偏光ビーム分割器が不必要になり、必要なのは
適当に方向づけられた平面偏光器を通じてタップから信
号を入力または受信することのみである。

上述のようにファイバの端部間にまたは端部間から結合
するためのタップの利用に加え、ファイバの端部で別個
の伝送を送信または受信するために第１４図の偏光ビー
ム分割器もまた適当な偏光器を伴う１対のタップ、即ち
、１つの偏光信号の側部結合のためおよび他の偏光信号
のコアへの直接成形されている１つのタップで置き換え
ることができる。

〈発明の効果〉 上述のことを考慮すれば、本発明の結果として数ある中
でとりわけ主要な目的を完全に満足する効率の高い単一
モード偏光ロック光学導波管およびその作成方法が与え
られることが認められよう。

先の記述より本発明から逸脱することなく開示実施例の
修正または（および）変更をなし得ることが当業者には
期待されまた明らかとなろう。それ故、上の記述および
添付図面は好ましい実施例を例示するのみであって限定
的なものではなく、本発明の真の精神および範囲は本特
許請求の範囲を参照することにより定められることが明
確に企図されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って形成された導波管の拡大断面図
、第２図は単一モードファイバ導波管に沿った偏光エネ
ルギーの伝播を例示する概略図、第３図は第１図の導波
管内のコアと被覆ウェブの一部を例示する拡大破断断面
耐、第４図は本発明による２つのファイバ導ｍｔｖｔ部
の結合リンクを用いた側部結合を例示する分解遠近図、
第５図は第４図の直線５−５上の拡大断面図、第６図は
本発明による光学導波管の端ａＳａ＋＆−おける結合を
例示する破断遠近図、第７図は本発明による方法で用い
られるウェブ被覆とコアのプリフォームの断面図、第８
図は本発明による光学導波管を引き抜く一般的方法を例
示する垂直ａｍ図、第９図は第８図の直線９−９に沿っ
た断面図、第１０図は第８図の直線１０−１０に沿った
断面図、第１１図はファイバウェブ内に組み込まれたプ
レ応力を有する導波管の代替的配置を例示する拡大断面
図、第１２図は交叉したウェアを示す本発明のもう１つ
の実施例を例示する拡大断面図、第１３図は本発明によ
り形成された二重コア導波管の拡大断面図、第１４図は
第１図に例示された偏光導波管を用いた伝送システムの
概略図である。 符号の説明 ｉ　ｏ−・・単一モード光学導波管、 １２−・・コア、 １４・−被覆ウェブ、 １８・・・管状部材、 ２４．２６−・・空気チェンバ、 ２８．３０・・・偏光軸、 ＦＣ−・・応力 １１４・・・ウェブとコアのプリフォーム、１１８・・
・管状プリフォーム、 １２０・・・炉、 １４０・・・単一モード光学導波管、 １４２．１４４＝−光源、 １４３．１４５・・・変調器、 １３６．１３８・・・偏光ビーム分割器、１５２．１７
２・・・受信機 代理人　浅　村　皓 ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、１Ｏ ＦＩＧ、７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　縦に伸びる中空の管状部材、前記管状部材の内
   側で横方向に橋渡ししまたそこに沿って縦方向に広がる
   少なくとも１つの固定したウェブ、前記管状部材内の前
   記ウェアによつ１でつるされ、そこに沿、って縦方向に
   伸びるコアを含む導波管であってその中での単一モード
   伝播を高めるために前記ウェブの少なくとも前記コアと
   隣接する部分が前記コアより低い屈折率を有し、また前
   記ウェブによって前記コアに力を及ぼすことによって前
   記導波管内に偏光ロック特性をもたらすために選択され
   た熱膨張係数を前記ウェブと前記管状部材の少なくとも
   （複数の）部分が有することを特徴とする単一モード光
   学導波管。 （２）　特許請求の範囲第１項記載において、前記ウェ
   ブが前記管に橋渡しする横方向の幅に比較して薄いこと
   を特徴とする単一モード光学導波管。 （３）　特許請求の範囲第１項記載において、前記ウェ
   ブの幅がその厚さの少なくとも３倍であることを特徴と
   する単一モード光学導波管。 （４）　特許請求の範囲第１項記載において、前記ウェ
   アの幅がその厚さの少なくとも４１／２倍であることを
   特徴とする単一モード光学導波管。 （５）　特許請求の範囲第２項記載において、前記導波
   管が相対的に高い温度からその作動する温度まで冷却す
   ることにより形成され、また前記冷却の結果として前記
   力を前記コアに及ぼすために選択された異なる物理的特
   性を前記管状部材と前記ウェアの少なくとも（複数の）
   部分が有することを特徴とする単一モード光学導波管。 （６）　特許請求の範囲第５項記載において、前記導波
   管が相対的に高い温度がその作動する温度まで冷却する
   ことによって形成されまた前記管状部材と前記ウェブの
   少なくとも（複数の）部分が前記力を前記コアに及ぼす
   ために選択された異なる熱的特性を有することを特徴と
   する単一モード光学導波管。 （７）　特許請求の範囲第６項記載において、前記部分
   が異なる熱膨張係数を有することを特徴とする単一モー
   ド光学導波管。 （８）　特許請求の範囲第６項記載において、前記ウェ
   ブが前記コアのために最小限の被覆を設けるべく前記コ
   アをくるむことを特徴とする単一モード光学導波管。 （９）　特許請求の範囲第７項記載において、少なくと
   も前記管の前記ウェブに隣接する（複数の）部分が前記
   ウェブに圧力を力鳴プるように少なくとも前記ウェブの
   （複数の）部分より高い熱的係数を有することを特徴と
   する単一モード光学導波管（１０）特許請求の範囲第２
   項記載において、前記ウェアの大きい方の寸法即ち幅が
   前記コアの直径の数倍であり、また前記管状部材の径方
   向の厚さが前記コアの幅とほぼ同じかより大きいことを
   特徴とする単一モード光学導波管。 ｉ　（１１）　特許請求の範囲第２項記載において、前
   記コアの位置する点で接合された交差するウェアを含む
   ことを特徴とする単一モード光学導波管。 （１２、特許請求の範囲第１１項記載において、前記ウ
   ェブが互いに直交することを特徴とする単一モード光学
   導波管。 （１３）特許請求の範囲第１１項記載において、前記（
   複数の）ウェブの少なくとも（複数の）部分が１つのウ
   ェブに沿っては圧力を生じまたもう一方に沿っては張力
   を生じるように互いに異なる物理的特性を持つことを特
   徴とする単一モード光学導波管。 （１４）特許請求の範囲第２項記載において、前記管状
   部材の熱膨張係数が前記被覆ウェブのそれよりも高く、
   それによって前記ウェブと前記コアに圧力をかけること
   を特徴とする単一モード光学導波管。 （１５）特許請求の範囲第２項記載において、前記コア
   が前記被覆ウェブ内にくるまれ、また前記被覆ウェブの
   小さい方の寸法即ち厚さが前記コアの直径の約３倍であ
   ることを特徴とする単一モード光学導波管。 （１６）特許請求の範囲第１５項記載において、前記被
   覆ウェブの大きい方の寸法即ち幅が前記コアの直径の約
   １４倍であることを特徴とする単一モード光学導波管。 （１７）特許請求の範囲第１６項記載において、前記管
   状部材の径方向の厚さが前記被覆ウェブの幅より小さく
   ないことを特徴とする単一モード光学導波管。 （１８）特許請求の範囲第１項記載において、そのよう
   な２つの導波管を突き合わせの関係に結合するための手
   段を含み、前記手段が前記管状部材の内側と前記被覆ウ
   ェブの側面との間の空間の断面を補完する外形断面を持
   つ結合リンクを有することを特徴とづ−る単一モード光
   学導波管。 （１９）特許請求の範囲第１８項記載において、前記結
   合リンクが偏光コアを含むことを特徴とする単一モード
   光学導波管。 （２０）光伝導性物質から形成された細長いコア、前記
   コアの長方向に伸びそれから径方向に間隔をおいた管状
   部材、および前記コアをくるむ被覆を定めまた前記コア
   を前記管状部材の内部に固定して支持するべく前記コア
   の外表面と前記管状部材の内表面との間に伸びる手段を
   有し、前記導波管内に偏光ロック特性をもたらすべく前
   記くるみかつ支持するための手１段の少なくとも前記コ
   アと隣接する部分が前記コアより低い屈折率を有し、ま
   た前記管状部材と前記支持部材を形成する物質の少なく
   とも（複数の）部分が前記コアにおいて径方向に非等方
   性の力を設定するために選択された異なる物理的特性を
   有することを特徴とする単一モード光学導波管。 （２、特許請求の範囲第２０項記載において、前記管状
   部材を形成する前記物質の（複数の）部分が前記くるみ
   かつ支持する手段の（複数の）部分に圧力を加えるよう
   に前記くるみかつ支持する手段より高い熱的係数を有す
   ることを特徴とする単一モード光学導波管。 （２、特許請求の範囲第２０項記載において、前記管状
   部材と前記くるみかつ支持する手段との接合部分の熱膨
   張が異なることを特徴とする単一モード光学導波管。 （２３）高温からその作動温度まで引き抜き可能な物質
   から成りまた大小の断面寸法を定めるためにだ円形の断
   面を有する被覆ウェブおよびコア光学ファイバのプリフ
   ォームを用意する工程、前記ファイバプリフォームの大
   きい方の寸法よりわずかに大きい内径を有する引き抜き
   可能な管状プリフォームを用意する工程、前記プリフォ
   ームを加熱ゾーンに送る工程、前記加熱ゾーンにおいて
   前記ファイバプリフォームを前記管状プリフォーム内に
   送りつつ両方の前記プリフォームを可塑性状態にまで加
   熱する工程、両方の前記プリフォームを両方の断面積を
   縮小してそれらを共に固定的に接合させるべく前記加熱
   ゾーンから引き抜く工程、および前記プリフォームの引
   き抜かれた物質を固体状態にまで冷却する工程を有する
   ことを特徴とする偏光ロック単一モード光学導波管作成
   方法。 （２、特許請求の範囲第２３項記載において、前記ファ
   イバプリフォームの物質が前記管状プリフォームの物質
   より高い温度で凝固することにより前記管の物質が前記
   ウェブおよびコアのまわりで前記ウェブおよびコアに圧
   力を加えるべく収縮することを特徴とする偏光ロック単
   一モード光学導波管作成方法。 （２、特許請求の範囲第２４項記載において、前記管状
   プリフォームの物質の少なくとも（複数の）部分の熱膨
   張係数が前記ファイバプリフォームの少なくとも（複数
   の）部分の熱膨張係数より高いことを特徴とする偏光ロ
   ック単一モード光学導波管作成方法。 （２、特許請求の範囲第２３項記載において、前記ファ
   イバプリフォームが溶融シリカベースを有することを特
   徴とする偏光ロック単一モード光学導波管作成方法。 （２、特許請求の範囲第２３項記載において、前記ファ
   イバプリフォームを前記管状プリフォームの内径に対し
   てかみ合わせるべく、前記ファイバプリフォームを前記
   加熱ゾーンに向けて前記管状プリフォームの送り速度よ
   り速い送り速度で送る工程を有することを特徴とする偏
   光ロック単一モード光学導波管作成方法。 （２、特許請求の範囲第２３項記載において、前記管状
   部材を前記ファイバプリフォームの側端に対してかみ合
   わせるために加熱および引き抜き工程中に低い真空を前
   記管状プリフォーム内に適用する工程を含むことを特徴
   とする偏光ロック単一モード光学導波管作成方法。 （２、特許請求の範囲第２３項記載において、前記ファ
   イバプリフォームの前記小さい方の寸法が前記コア直径
   の約３倍であることを特徴とする偏光ロック単一モード
   光学導波管作成方法。 （３０）特許請求の範囲第２３項記載において、少なく
   とも前記コアと接合する前記被覆ウェブの物質が前記コ
   アより低い屈折率を持つことを特徴とする偏光ロック単
   一モード光学導波管作成方法。 （３１）特許請求の範囲第２３項記載において、前記フ
   ァイバプリフォームを形成する前記工程が初期ファイバ
   プリフォームを断面がだ円形になるよう研摩する工程を
   含むことを特徴とする偏光ロック単一モード光学導波管
   作成方法。 （３２、特許請求の範囲第１９項記載において、前記の
   初期ファイバプリフォームが選択された屈折率を持ち前
   記コアを囲んで所定の膨張係数を持つ被覆物質と前記被
   覆物質の外部にあって異なる熱的特性を持つ外層に−よ
   って形成されることを特徴とする単一モード光学導波管
   。 （３３）交叉ウェブ断面形状を有しウェブの交叉する点
   において中心に配置されたコアを有し前記ウェブの一方
   の少なくとも（複数の）部分がもう一方のウェブの少な
   くとも（複数の）部分とは異なる熱的特性を有する被覆
   ウェブおよびコア光学ファイバのプリフォームを形成す
   る工程、前記ウェブがもう一方のウェブとは異なる熱的
   特性を有する物質から成っている前記交叉ウェブ形状の
   直径よりわずかに大きい内径を有する管状プリフォーム
   を用意する工程、前記プリフォームを加熱ゾーンに送り
   、また両方の断面積を縮小してそれらを固定的に接合す
   べく前記ファイバプリフォームを前記管状プリフォーム
   内に入れて両方を一緒に前記加熱ゾーンから引き抜く工
   程、および引き抜かれた該物質を固体状態まで冷却する
   工程を有することを特徴とする偏光ロック単一モード光
   学導波管作成方法。 （３４）一対の固定偏光軸を含む光伝導性コアを有する
   単一モード導波管、第１の光学信号を前記コアの前記偏
   光軸のただ一方のみにその中で前記導波管に沿って伝送
   すべく導入する手段、第２の信号を前記コアの前記偏光
   軸のもう一方のみにその中で前記導波管に沿って伝送す
   べく導入する手段、および前記コアの両方の前記偏光軸
   によって伝送された信号を独立に受信することにより前
   記コアに２つの独立な伝送を支持させる手段を有するこ
   とを特徴とする光学ファイバ伝送システム。 （３５）特許請求の範囲第３４項記載において、前記第
   １の信号導入手段と前記第２の信号導入手段とが各々の
   信号を前記偏光軸のうち一方のみに導入するように各々
   の偏光軸の偏光方向に偏光した光学信号を生成する手段
   を各々含んでいることを特徴とする光学ファイバ伝送シ
   ステム。 （３６）特許請求の範囲第３４項記載において、信号を
   独立に受信するための前記手段が前記一方の偏光軸のみ
   により伝送される信号を受信するための第１の手段とも
   う一方の前記偏光軸により伝送される信号を受信するた
   めの第２の手段を有することを特徴とする光−学ファイ
   バ伝送装置。 （３７）特許請求の範囲第３６項記載において、前記第
   １と第２の受信装置の各々が選択された偏光軸の方向に
   偏光した信号をそれぞれ選択すべく前記導波管の出力に
   フィルタをかけるための手段を含むことを特徴とする光
   学ファイバ伝送システム。 （３８）特許請求の範囲第３５項記載において、前記導
   波管が偏光ロック導波管であって前記コアが中空管状部
   材内に伸びるウェブによってつるされ、その中に固定偏
   光をもたらすべく該ウェブと該管状部材との間に生じて
   コアに伝えられる一定の応力を伴うことを特徴とする光
   学ファイバ伝送システム。 （３９）特許請求の範囲第３４項記載において、前記コ
   ア内で信号の送信と受信の両方を与えるために前記信号
   の第１のものが前記コアにおける前記の一方の偏光軸に
   沿って第１の方向に伝送され、また前記第２の信号が前
   記のもう一方の偏光軸内で反対方向に伝送されることを
   特徴とする光学ファイバ伝送システム。