JPS60501427A - 最小環境感度を有する偏光不感性，エバネセント波，融合カプラ− - 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】 発明の名称 最小環境感度を有する偏光不感性、エバネセント波。

融合カプラー 発明の背景 Ａ０発明の分野 本発明は一般的に光導波路に関し、特に偏光変化に耐える単一モード・オプティ カル・ファイバを用いる光カプラーに関するものである。

Ｂ、従来技術の説明 光学繊維カプラーは、１つの先導波路（Ｏｐｔｉｃａｌ　ＷａＶｅｇｕｉｄｅ） から、種々の機能の別の先導波路へ光を移送するのに一般的に用いられている。

例えば、光学繊維カプラーは通信分野において敏速に大量のデータを伝達するた めに用いられている。また他の用途としては、先導波路を通って伝搬される光の 位相又は波長か環境に依存して変化することに基づいて高精度の測定を行なう測 定システムなどかある。測定装置に用いられていた従来のカプラーは幾つかの欠 点を有していた。例えば、従来のカプラーの結合比（ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｒａｔ ｉｏ）は、カプラーを通過する光の偏光（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）で一般的 には変化していた。また成る場合には、カプラーを通過する光の位相か偏光によ って変化することがあり、このような偏光は受動直角復調器カプラー・マトリッ クスのような干渉センサー装置においては不十分なものであった。

過去１０年内にカプラーを製造するために発送した技術の多くは、多モτド・フ ァイバを用いるカプラーを中心にして展開していた。多モード・オプティカル・ ファイバは、コア直径が４０ミクロンから２００ミクロンのオーダを有するかな り大きなファイバである。

幾つかの多モード・ファイバでは、略４ミリメータはどの大きざを有している。

多モード・ファイバは、１つのファイバから別のファイバに偏光を移送するカプ ラーを製造するために用いられているか、多モード・オプティカル・ファイバ内 を伝搬させられる偏光は偏光を解消しやすいという問題かめる。他方、単一モー ド・ファイバでは小さな距離の間の伝搬中に最小の偏光の解消で偏光を伝搬する ことかできる。単一モード・ファイバか１つのモードの光のみを伝搬するように 作用するという体系からり、単一モード・フＩイへのコア直径は、多モード・フ ァイバのコア直径よりも約十倍も小さくなる。このことは、単一モードを用いる カプラーを製造する際の重大な問題となっている。以下に述べる本発明は、単一 モード・ファイバを結合し且つｍ光学繊維カプラー（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ −ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｏｐｔ：ｃａｔ　ｃｏｕｐｌｅｒｓ）　＠製造する 方法を教示する技術を進歩ざゼるも、のである。

３ 本出願人の発明を説明する前に、典型的なオプティカル・ファイバの物理的特性 を簡単に説明する必要かある。最も代表的な例においては、ファイバは比較的高 い屈折率を有する内部コア、比較的低い屈折率を有するタラップインクと、比較 的高い屈折率を有するがコアの屈折率と等しい屈折率を有する必要のない基体と から構成される。このタイプのファイバは屈折率プロフィール（ｉｎｄｅｘ　ｐ ｒｏｆｉｌｅ　）か１１　Ｗ　ＩＴに似ているために、当業者からは゛′Ｗ形フ ァイバ″と一般的に呼ばれている。画伯のタイプのファイバでは、外側基体の屈 折率は比較的に高くない。

発明の概要 本発明は、比較的高い屈折率を有する内部コアと比較的低い屈折率を有するクラ ツディングとを有する第１の軸線に沿ったセグメント（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａ ｌ　ｓｅｇｍｅｎｔ）を備えた第１の単一モード・オプティカル・ファイバを含 む光を結合する偏光不感性光学装置を包含する。

また該光学装置は、比較的高い屈折率を有する内部コアと比較的低い屈折率を有 するクラツディングとを有する第２の軸線に沿ったセグメントを僅えた第２の単 一モード・オプティカル・ファイバを含んでいる。本装置においては、共に互い に平行並列に融合（ｆｔｉｓｅ）された第１及び第２の軸線に沿った部分を有す るカップリング領域を備えている。更にカプラーは、第１及び第２の軸線に沿っ た部分を略まっずぐに維持し且つ該第１及び第２の軸線に沿った部分を安定な環 境内に維持するハウジング手段を有している。

更に本発明は、第１及び第２の単一モード・オプティカル・ファイバの第１及び 第２の軸線に沿ったタラップインク・セグメントを露出する工程と、両オプティ カル・ファイバを露出された前記軸線に沿ったクラツディング・セグメントの部 分に沿って互いに直線平行並列に維持する工程と、カップリング領域を形成する ためにファイバの平行並列にされた部分を融合する工程と、ファイバの直線平行 並列を維持しながらオプティカル・ファイバのカップリング領域を剛性をもって カプセル封じする工程とからなる偏光不感性光カプラーを作る方法を包含する。

前述に鑑み、ここに説明する本発明の目的は、単−モード・オプティカル・ファ イバを用いた成形の簡単な偏光不感性カプラーを提供することにある。

本発明の他の目的は環境的に安定な単一モード・オプティカル・ファイバを提供 することにおる。

本発明の更に他の目的は、制御カップリングを有する単−モード・カプラー装置 を提供することにある。

これらの目的は、例示の方法によってのみ与えられ、他の目的及びここに記載の 発明によって達成される利点は当業者であれば、理解できる。本発明の範囲は添 付の請求の範囲によってのみ限定されるべきである。

図面の簡単な説明 第１図は、カップリング領域を示すここに説明するカプラーの一実施例の正面図 である。

第２図は、カンプリング領域を見えるようにするために一部切断した石英ハウジ ングを示すカプラーの一実施例の正面図である。

第３図は。カプセル封じした後の本発明のカプラーの一実施例を一部想像線を含 めて示す図及び第４図はここに記載のカプラーを成形するために用いられる器具 の一実施例の等角図でおる。

好ましい実施例の詳細な説明 前述の通り、単一モード・ファイバは寸法か小さいために非常に壊れやすい。そ こで本発明は、比較的頑強で、偏光内の変化に関して比較的不感性な、即ち安定 な単一モード・カプラーを提供する。第１図を参照すると、本発明の好ましい実 施例では、第１及び第２の単一モード・オプティカル・フフイハ１２及び１４か 設けられている。各オプティカル・ファイバー２及び１４は、それぞれ基体１６ 及び１８、コア及びクラツディング２０及び２２を有している。各単一モート・ ファイバのコアの直径は、５ミクロンオーダのオーダてあり、各ファイバのクラ ツディングの直径は７５乃至１２５ミクロンのオーダにおる。したかって、各フ ァイバのコア２０及び２２が露出されたときは、比較的繊細で、壊れ易い状態に なる。本発明の好ましい実施例においては、各ファイバ１２及び１４は、直径が 約１５乃至５０ミクロンのコア及びクラツディング２０．２２を有する軸線に沿 ったセグメントをそれぞれ備えている。当業者には明らかな通り、このセグメン トの長さは、本発明の趣旨から逸脱しなけば、大きく変えることができる。好ま しい実施例においては、第１のオプティカル・ファイバ１２と第２のオプティカ ル・ファイバ１４との間のカップリングを完全に確保するために、露出コアの長 さは、約１　ｃｍである。軸線に沿ったセグメント２０及び２２はカップリング 領域２４において互いに融合されている。ここに記載の本発明で（訳カップリン グ領域の至る所で、第１及び第２のファイバ１２及び１４は互いに直線平行並列 に保持されたコアを有している。

第２図を参照すると、第１図の融合されたファイバ１２及び１４か剛性のあるハ ウジング２６内に示されている。ハウジング２６内に融合されたファイバを配置 する方法は後に詳細に説明する。このハウジング２６がカップリング領域２４の 至る所でファイバ１２及び１４に剛性のある支持手段を提供している。

第３図を簡単に参照すると、ファイバ１２及び１４をハウジング２６内に位置決 めした後に、全体のアッ７ センブリがラバー状即ちゴム状の材料２８でカプセル封じされる。このカプセル 封じ材料（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ）は、ハウジグを越 えて延びるファイバの端部のひずみを軽減することができる。これは、ファイバ の端部もカプセル封じ材料によって覆われるような、浸し塗り技術（ｄｉｐＩ） ｉｎ（Ｉ　ｔｅｃｈｎ：ｑｕｅ）　ニよッテハウシングをカプセル封じできるか らで市る。

以下本カプラーの作り方で好ましい方法について説明する。好ましい実施例にお いては、２つの単一モード・ファイバを用意スる。カプラーの動作波長に応じて 種々の単一モード・ファイバを用いることができる。

各ファイバはレーザー特性（１ａｓｅｒ　５ｐｅｃｉｆｉｃ）になるべく設計さ れている。即ち、１つの波長の光のために用いられるファイバは、異なった材料 から作られ、且つ別の波長の動作用に設計されたカーラーとは異なったコア直径 と屈折率とを有している。選択されるファイバの重要な特性は、優れた集中性と 、優れたコアの均質性と適宜の屈折率プロフィールを備えることである。種々の 長さのオプティカル・ファイバを用いることができるが、実験室における今まで のところの手順では、５０ｃｍの長さの２本のオプティカル・ファイバを用いる 。各ファイバは、プラスチック・ジャケットとＲＴＶ（室温加硫シリコン）コー ティングとを有している。プラスティック・ジャケットは取り除かれ、すべての ＲＴＶはフッカ水素酸リンス（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ　ａｃｉｄ　ｒｉｎｓ ｅ）によって除去される。

第４図に示されるように、上述のようにファイバを準備した後、各ファイバ１２ 及び］４はクランプ器具３６及び３８の溝３０乃至３３のそれぞれの中に配置さ れる。そしてファイバは、当業者に公知の技術に従って、フッカ水素酸／水／ア ルコールのリンスで清浄化される。各ファイバが清浄さの検査を受けた後に、フ ァイバのエツチングか開始される。手順にあけるエツチング部の目的は、各ファ イバ１２及び１４の基体１６及び１８（基体）を除去して、適宜の屈折率プロフ ィールを提供プるようにファイバの各々のカップリング領域２４に沿ってコア及 びタラツデイング２０及び２２を露出させることである。適宜の屈折率プロフィ ールとは、各ファイバの外表面、即ちクラップインフィールである。種々のエツ チング技術を使うことかできるが、好ましい実施例で用いる特定のファイバから 見ると、熱エツチング技術（ｈｅａｔｅｄ　ｅｔｃｈｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕ ｅ）によって該ファイバをエツチングすることが望ましい。この技術では、ファ イバは熱雷モジュールによって加熱されたエツチング・ステーションに極めて近 接して配置される。そして少量のエツチング液がエツチング・ステーションの上 部上に置かれてファイバの軸線に沿う部分のエツチングが行なわれる。ファイバ を所望の直径までエツチングした後、ファイバは更にエツチングされるのを防ぐ ために水でリンスされる。

非常に壊れやすいエツチングされた軸線に沿うセグメント２０及び２２は、それ から糸又は他の巻き部材４２及び４４て互いに露出された各コアの両端部を巻い て互いに平行並列な状態に巻止めされる。好ましい実施例にａ３いては、この巻 き部材としては壊れヤすい］ア２０及び２２の破損を防止するために薄いプラス チツタ・シートか望ましいことが判かつている。上述の通り、所望の平行並列の 特別の関係を作るためにコアを仮りに巻き止めした後、少量の接着材料が露出し たコアの糸４２及び４４に近接した各部分４６及び４８上に各々イ」けられる。

糸４２及び４４を露出コア２０及び２２から取り除いたときに、カップリング領 域の至る所で］ア２０及び２２を互いに平行並列に維持できるように、接着剤を 硬化させることも許容される。

それからファイバー２及び１４のカップリング領域は加熱される。好ましい実施 例で用いられる実験室技術では、点火１〜−チ（ｌｉｇｈｔｅｄ　ｔｏｒｃｈ） をカップリング領域２４に沿って簡単に通過させる。この間、軸線に沿うセグメ ントは、セグメント２０及び２２がカップリング領域の長さ全体に亘って互いに 融合されるまで、軸方向に引張られている。そして石英管（ｑｕａｒｔｚ　ｔｕ ｂｅ）２６の寸法を測定して所望の長さに切り、該管でカプラーの露出コアを包 囲する。実施例においては、石英管２６の中心にファイバ１２及び１４を挿入で きるように、石英管２６の長さ方向に沿ってスロットが設しプられている。他の 実施例においては、石英管は長さ方向に半分に切断されて、ファイバを中心にし て各半部を簡単に配置できるようになっている。ファイバ１２及び１４の端部は 、管２６の略中心にカップリング領域２４を含むファイバのエツチングされて融 合されたセグメントを架設（ｓｕｓｐｅｎｄ）するように、石英管２６の端部８ １及び８３に対して接着される。そして接着アッセンブリは必要な場合に硬化ブ ることも許容される。石英管２６は、それから、管２６の全面を可撓的に覆う材 料に浸される。

ここに記載の発明によれば、独特の設ｈ１により偏光内の変化に対して不感性を 得ることかできる。他の単、−モート−エバネセント波（ｅｖａｎｅｓｅｎｔ− ｗａｖｅ）カプラーＣは、ファイバにかかるひねり、曲げ、応力又は引張りから 生じる複屈折か、ファイバを通って伝搬される光の偏りに変化を生じさせる。カ プラーの製造においては、融合中の接触を保持するために互いのまわりに一対の ファイバをより合せることか一般的に行なわれる。互いのまわりにファイバをよ り合せる必要性を除き、且つできるかぎりゆるやかにファイバ内に曲げ部を作る ことによって、カップリング比の偏光依存性を除去する。

本発明について詳細に説明したか、発明は例を用いて説明したので、これに限定 されるものではなく、本発明の精神及び範囲は添付の請求範囲の詔によってのみ 限定される。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、比較的高い屈折率を有する内部コアと比較的低い屈折率を有するクラツデン グとを有する第１の軸線に沿うセグメントを備えた第１の単一モード・オプティ カル・ファイバと、 比較的高い屈折率を有する内部コアと比較的低い屈折率を有するクラツディング とを有する第２の軸線に沿うセグメントを備えた第２の単一モード・オプティカ ル・ファイバと、 互いに直線平行並列に融合された前記第１及び第２の軸線に沿うセグメントのま っすぐな部分により形成されたカップリング領域とを具備してなる光を結合する 偏光不感性光学装置。 ２、前記第１及び第２の軸線に沿うセグメントを互いに直線平行並列にしっかり と保持するためのカプセル封じ手段を更に備えてなる請求の範囲第１項に記載の 偏光不感性光学装置。 ３、前記第１及び第２の単一モード・オプティカル・ファイバは約５ミクロンの コア直径を有していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の偏光不感性光 学装置。 ４、前記カップリング領域は約１　ｃｍの第１及び第２の長さ部分に沿って互い に融合された露出コアを有していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 偏光不感性光学装置。 ５、前記カプセル封じ手段は熱的に安定な管を含むことを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の偏光不感性光学装置。 ６、前記熱的に安定な管は石英管からなり、少なくとも１ミリメータの範囲内の 内径と少なくとも３ミリメータの外径を有することを特徴とする請求の範囲第５ 項に記載の偏光不感性光学装置。 ７、前記管は長さ方向に沿って前記外径のまわりにラバーが被覆されており、該 管の内部に前記第１及び第２のオプティカル・ファイバを架設するために前記管 の各端部は覆われていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の偏光不感性 光学装置。 ８、屈折率の高い内部コアと該内側コアの屈折率に対して低い屈折率を有する外 側クラツディングとを有する第１及び第２の単−モート・オプティカル・ファイ 、バの軸線に沿うセグメントをそれぞれエツチングする工程と； 前記オプティカル・ファイバを前記軸線に沿うセグメントの一部分に沿って互い に平行並列に保持する工程と； 前記セグメントの平行並列に保持された前記部分を豆いに融合させてカップリン グ領域を形成する工程と；前記セグメントを平行並列に保持しながら前記オプ１ ４ ティカル・ファイバの露出されたコアを剛性をもってカプセル封じする工程とか らなる偏光不感性カプラーを製造する方法。 ９、前記第１及び第２のオプティカル・ファイバ′の前記軸線に沿うセグメント の長さは０．５から２ｃｍの範囲内に必ることを特徴とする請求の範囲第８項に 記載の偏光不感性カプラーを製造する方法。 １０、前記コアを露出させるＩＩＩＪ記工程は、前記露出されるコアの長さ部分 に沿って前記第１及び第２のオプティカル・ファイバの外側ジャケットを除去す る工程を含む請求の範囲第８項に記載の偏光不感性カプラーを製造する方法。 １１、前記コアを露出させる前記工程は、前記第１及び第２のオプティカル・フ ァイバの前記タラツデイングを包囲する字部加硫ラバーを除去するために前記コ アの長さ部分をフッカ水素酸にさらしてリンスすることを含む請求の範囲第８項 に記載の偏光不感性カプラーを製造する方法。 １２、前記オプティカル・ファイバを互いに平行並５１１に保持する工程は、整 列した複数の溝を有するホルダー内に前記オプティカル・ファイバを整列させる ことを含む請求の範囲第８項に記載の偏光不感性カプラーを製造する方法。 １３、前記オプティカル・ファイバを互いに平行並列１５　特表昭ＧＯ−５０１ ４２７（２）に保持する工程は、前記オプティカル・ファイバの前記コアを実質 的に変形させない材料で前記軸線に沿うセグメントの部分を巻止めする工程と； 前記コアが巻止めされている状態で前記オプティカル・ファイバの前記コアを互 いに接着する工程と、前記接着を硬化する工程と、 前記コアから巻止めを取る工程とを含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記 載の偏光不感性カプラーを製造する方法。 １４、前記軸線に沿うセグメントを剛性をもってカプセル封じする前記工程は、 前記カップリング領域にある前記セグメントの長さと略同じ長さを有する管部材 を配置する工程と、 前記管部材の内部に前記オプティカル・ファイバを架設するために前記第１及び 第２のオプティカル・ファイバを前記管部材の各端部に対して接着する工程と、 前記接着を硬化する工程とを含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の偏 光不感性カプラーを製造する方法。 １５、例示、図示し、新たに説明したいずれか及びすべての特徴。