JPS6112242B2 - - Google Patents

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JPS6112242B2
JPS6112242B2 JP52091499A JP9149977A JPS6112242B2 JP S6112242 B2 JPS6112242 B2 JP S6112242B2 JP 52091499 A JP52091499 A JP 52091499A JP 9149977 A JP9149977 A JP 9149977A JP S6112242 B2 JPS6112242 B2 JP S6112242B2
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JP
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optical fibers
optical
optical fiber
core
cladding layer
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JP52091499A
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Kuraido Hadoson Maasharu
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Corning Glass Works
Original Assignee
Corning Glass Works
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Publication date
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2856—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers formed or shaped by thermal heating means, e.g. splitting, branching and/or combining elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光フアイバを接続する方法に関するも
のであり、主として複数の個々の光路に対する光
の分岐あるいは光を多数の光路から単一光路に集
束するのに有効な、光フアイバの接続方法に関す
る。
光導波路は光通信システムのための有望な伝送
媒体であり、通常屈折率n2の透明物質よりなるク
ラツド層で囲まれた上記屈折率n2より高い屈折率
n1を有する透明物質よりなるコアを備えた光フア
イバが用いられる。光導波路の理論は従来から知
られているが、伝送される光の吸収が少ない実用
的な光導波路は最近開発されたばかりである。例
えば米国特許第3659915号には、溶融シリカより
なるクラツド層と、屈折率をクラツド層の屈折率
よりも選択的に高めるために１つまたは複数の物
質をドープした溶融シリカのコアからなる低損失
光導波路が開示されている。
光導波路を使用する光通信システムにおいて
は、１本の光導波路内を伝播する光信号を２本以
上の光導波路に分岐させることが有用である場合
が多い。逆に２本以上の光導波路内を伝播する光
信号を１本の光導波路に集束させることが必要な
場合もある。この考えをさらに拡張して、２本以
上の光導波路を伝播する光信号を混合し、その合
成信号をさらに他の２本以上の光導波路に結合す
ることも可能である。
少なくとも１本の光フアイバを複数本の光フア
イバに接続するための接続装置はよく知られてお
り、そのうちのいくつかは、米国特許第3455625
号、第3453036号、第3870396号、3870398号およ
び3901581号に開示されているが、これらの接続
装置では、光が透明な媒体を通じて結合されるた
め、光フアイバと上記媒体との間の境界面におい
てフレネル損失を生じる。
よつて本発明の目的は、上述した先行技術の欠
点を克服した光フアイバの接続方法を提供するこ
とにある。
本発明の他の目的は、単一のフアイバチヤンネ
ルを使用する光通信システムにおける用途に適し
た光フアイバの接続方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、マルチモードの伝
播を許容すべく充分に大きい直径のコアを有する
光フアイバを低挿入損失をもつて接続する方法を
提供することにある。
簡潔に言えば、本発明はコアよりも屈折率の低
い透明物質よりなるクラツド層で覆われた透明物
質よりなるコアを有する光フアイバの接続方法に
関するものである。本発明の方法によつて得られ
た接続装置は、少なくとも２本の光フアイバを有
し、これら少なくとも２本の光フアイバの端部は
互いに並列に溶着され、それらの端面はほぼ同一
平面上にあつてかつ端部の断面積は端面に近づく
に従つて減少している。少なくとも１本の別の光
フアイバが、その端部が上記少なくとも２本の光
フアイバの端部に対して平行になるよう配置さ
れ、かつ上記少なくとも１本の光フアイバの端面
が少なくとも２本の光フアイバの端面に溶着され
ている。
以下本発明の実施例について図面を参照して詳
細に説明する。
第１図は本発明の方法によつて得られた光フア
イバの接続装置の概略図を示し、接続装置１０は
光フアイバ１２を光フアイバ１４および１６に接
続している。第１図は１本の光フアイバからの光
を他の１対の光フアイバへ結合する状態を説明し
ているが、これとは逆に１対の光フアイバ１４お
よび１６からの光をこの接続装置１０によつて光
フアイバ１２に結合することもできることは明ら
かである。光フアイバ１２を伝播する入力信号Ｐ
iは２つの信号fPiおよび（１−ｆ）Ｐiに分岐さ
れ、これら２つの信号はそれぞれ光フアイバ１４
および１６内に伝播される。この種の装置で生ず
る電力の損失は挿入損失と呼ばれる。光の伝送損
失を無視しうる程度に光フアイバの長さが十分短
いと仮定すると、入力信号Ｐiから分岐された光
フアイバ１４および１６から取り出される信号の
合計値にもとずいて分割損失（fractional loss）
が定まる。挿入損失は通常−10log10k（dB）であ
らわされる。光通信システムにおいては、光フア
イバの接続装置は低挿入損失を有することが必要
であり、ｋはできるだけ１に近いことが望まし
い。またマルチモードの伝播を許容するために、
各光フアイバ１２，１４および１６のコア径が充
分に大きいことが必要である。
本発明の第１の実施例における工程が第２図乃
至第４図に示されている。まず光フアイバ２０お
よび２２をそれらの端面２４および２６がほぼ同
一平面になるように平行に並べて配置する。互い
に接し合つたクラツド層２８および３０を溶着す
るのに充分な温度に光フアイバ２０および２２の
端部を局部的に加熱して溶着部３２を形成し、こ
れにより２つのコアを備えた単一のマルチコア構
造体を構成する。
次に光フアイバ３４をその端部の軸線を光フア
イバ２０および２２の端部の軸線とほぼ平行にな
るように配置し、端面３６を端面２４および２６
につき合わせ、光フアイバ３４のコアが光フアイ
バ２０および２２のコアの少なくとも一部と接触
するようにする。光フアイバ３４からの信号を光
フアイバ２０および２２にほぼ等しく伝送するた
めに、光フアイバ３４のコアが光フアイバ２０お
よび２２のコアに対しほぼ等しい面積でオーバー
ラツプするように配置する。次に端面の接合部を
加熱して端面３６を端面２４および２６に完全に
溶着する。最後に、光フアイバ２０および２２と
光フアイバ３４とを引張りながら光フアイバ２０
および２２の溶着部３２および溶着端面付近を加
熱して、第３図に示すように、光フアイバ２０お
よび２２の端部を細長く引き延ばすことにより接
続装置が形成される。
このように、光フアイバ２０および２２の端面
２４および２６に光フアイバ３４の端面３６をつ
き合せて接合部を溶着するのに先立つて、光フア
イバ２０および２２の端部を溶着して単一のマル
チコア構造体を形成すると、光フアイバ２０およ
び２２のコアが光フアイバ３４のコアに対する接
触領域すなわちオーバーラツプ領域の面積をより
大にすることができ、かつ光フアイバ２０および
２２の端部の引き延ばしが容易になる。
ところで、光フアイバ同士を良好な低損失をも
つて接合する上で考慮すべき重要な点は、光フア
イバ端面の質であり、清浄でかつ比較的平坦な端
面であることが望ましい。光フアイバの端面は研
磨が可能であり、また周知の方法で切断すること
もできる。例えば、「ベル・システム・テクニカ
ル・ジヤーナル（Bell System Technical
Journal）」1975年５月第54巻の471〜477頁に掲載
されているイー・エル・チノツク（E.L.
Chinnock）等の著作「低損失テープ接合のため
の光フアイバ端部の前処理」に述べられているよ
うに、光フアイバの端面は、けがき、応力加工お
よび曲げ加工によつて前処理が可能である。光フ
アイバの端部の処理に先立つて、すべての被覆を
取除いておく。光フアイバの強度を増すために通
常適用されるプラスチツク被覆は、光フアイバの
端部をアセトンに浸すことによつて除去すること
ができる。
光フアイバ２０および２２の端部の溶着および
端面３６と端面２４および２６との溶着を効果的
に行なうために局部加熱源を用いる方法は周知で
ある。例えば、米国特許第3960531号に開示され
ているような放電加工装置を用いることができ
る。その他、小型の酸素・ブタンガストーチを使
用して、光フアイバの効果的な溶着に必要な加熱
を施すこともできる。上記のような制御可能の局
部加熱源を使用することは低損失の接続装置を得
るのに有効である。
熱源の温度制御や局部位置決めによつて、あた
かもガラス細工職人がガラス管やガラス棒を炎に
あてて加工するのと同様な方法で溶融部分の加工
が可能である。加工部を顕微鏡でのぞきながら、
マイクロポジシヨナによつて光フアイバまたは熱
源を移動させることによつて、溶融部分にテーパ
ーをつけたり、光フアイバ２０および２２に沿つ
て溶融部分を長くしたりすることができる。この
ように溶融部分に注意深くテーパーをつけること
によつて、挿入損失が端面間損失の計算値以下に
減少することが解明されている。直径85μｍのコ
アと厚さ20μｍのクラツド層を有する１本の光フ
アイバを同じ寸法の２本の光フアイバへ溶着した
例では0.5dB以下の挿入損失となり、入力光フア
イバからの電力の約1/2が２本の出力光フアイバ
のそれぞれに伝播された。これは3.74dBの予期
損失値に匹敵する値である。この実施例では、光
フアイバ２０および２２のクラツド層が溶着され
たテーパー部分の長さは、もとの光フアイバの直
径の約10倍であつた。テーパー部分の長さのフア
イバ直径に対する比率が10対１より小さくなる
と、光フアイバ３４と光フアイバ２０および２２
間の変化が急激なため、挿入損失は非許容値にま
で増大するであろう。
第４図は、第３図のテーパー部分における断面
図を示す。第４図は光フアイバ２０および２２の
接近状態を示しており、２つのコアの間に厚さ約
12μｍの共通なクラツド層の溶着部３２の壁が残
存しており、かつコアの断面は非対称形状を有す
ることを示している。
第２図乃至第４図に示す接続方法では、光フア
イバ２０および２２の端部からクラツド層の一部
または全部をエツチングにより除去し、端部にお
けるコア半径のクラツド層の厚さに対する比率
を、光フアイバの他の部分における比率よりも大
きくすることによつて挿入損失を低下させること
が可能である。これは本出願人の米国特許第
3912362号に述べられている方法で行なうことが
できる。光フアイバ２０および２２のクラツド層
の厚さを減少させると、光フアイバ３４のコアが
光フアイバ２０および２２のより広い面積部分と
接合することがわかる。光フアイバ３４の端部に
ついてはエツチングしても挿入損失を低減する効
果が生じないことに注目されたい。
第３図および第４図に示す接続装置を得る場合
に、光フアイバ２０および２２の端面２４および
２６を光フアイバ３４の端面３６に溶着するのに
先立つて、光フアイバ２０および２２にテーパー
部分を形成することも可能である。はじめに光フ
アイバ２０および２２を前述した方法で溶着し、
次に代替のロツドあるいはフアイバを端面２４お
よび２６に取付けて、光フアイバ２０および２２
の端部を加熱しながらの引伸ばしが容易なように
する。これによつて細長く引伸ばされたテーパー
部分を適当な位置で切断しその切断端面に光フア
イバ３４の端面３６を溶着する。その後必要に応
じてテーパー部分を加熱してさらに細長く引伸ば
してもよい。
パツキング分割損失（packing fraction loss）
すなわち１対の光フアイバのクラツド層にもう１
本の光フアイバのコアが接合されるために生じる
損失は、第５図に示すように１対の光フアイバの
一方の側面を削ることによつて低減することがで
きる。第５図の実施例では、光フアイバ４４およ
び４６の端部からコアおよびクラツド層の一部が
除去されている。これら２本の光フアイバ４４お
よび４６の端面では、各光フアイバの半分のみが
残され、コア５０および５４とクラツド層４８お
よび５２の端部が結合して単一のマルチコア構造
体が形成される。このマルチコア構造体は、その
端面における面積および形状は、各光フアイバ４
４および４６の断面積および形状に等しくなるよ
うに形成される。したがつて、このマルチコア構
造体の端面に他の１本の光フアイバを接合する場
合に、互いに接合される両者の端面の断面積およ
び形状がほぼ等しくなり、損失の少ない効率的な
接合が可能になる。光フアイバ４４および４６
は、両者のコア５０および５２が端面から約１セ
ンチメートルのところまで完全に接するような角
度に研磨される。破線５６で示されている溶着部
に泡を生じさせる原因となる表面の不純物や凹凸
を除去するために、溶着に先立つて光フアイバに
研磨、エツチングおよび洗滌を施す必要がある。
その他の点については、第５図の接続方法は第２
図乃至第４図で説明した方法と同様である。光フ
アイバ４４および４６を溶着した後に、光フアイ
バ６０の端面を光フアイバ４４および４６の共通
端面に溶着する。
第６図および第７図は他の実施例を示し、複数
本の光フアイバの端部をテーパー状にして溶着し
て１つの共通端面を形成させている。第６図で
は、１本の光フアイバ７０が、３本の光フアイバ
７２，７４および７６のテーパー状端部によつて
形成された共通端面に対向して配置された状態を
示している。第７図では、２本の光フアイバ８０
および８２の端部をテーパー状にして溶着して第
１の共通端面を形成させており、一方３本の光フ
アイバ８４，８６および８８もテーパー付けおよ
び溶着によつて第２の共通端面を形成させ、この
第２の共通端面を光フアイバ８０および８２の共
通端面に溶着することによつて結合することがで
きる。この方法は光フアイバの数や結合比の異な
る他の同様な接続形態の場合にも適用範囲を拡げ
ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法によつて得られた光フア
イバの接続装置の概略図、第２図および第３図は
本発明の第１の実施例の順次の製造工程を示す断
面図、第４図は第３図の４−４線における断面
図、第５図は本発明の他の実施例の断面図、第６
図および第７図は本発明のさらに他の実施例を示
す斜視図である。 図中、１０は接続装置、１２，１４，１６，２
０，２２，３４，４４，４６，および６０は光フ
アイバ、２４，２６および３６は端面、２８，３
０，４８および５２はクラツド層、５０および５
２はコアをそれぞれ示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 透明物質よりなるクラツド層で覆われかつ前
    記クラツド層より高い屈折率を有する透明物質よ
    りなるコアを備えた少なくとも２本の光フアイバ
    と、同様の構成を有する他の少なくとも１本の光
    フアイバとを接続する方法において、 前記少なくとも２本の光フアイバのそれぞれの
    端部の少なくとも一側面から前記クラツド層の少
    なくとも一部分を除去し、 前記少なくとも２本の光フアイバを、それら少
    なくとも２本の光フアイバの端面が実質的に同一
    平面上にある並列関係をもつて互いに平行に隣接
    して配置し、 前記の少なくとも２本の光フアイバの端部を互
    いに溶着して、単一のクラツド層と非対称断面形
    状の複数のコアとを備えた単一のマルチコア構造
    体を、このマルチコア構造体の端部における断面
    積が、光フアイバの断面積にほぼ等しくなるよう
    に形成し、 前記マルチコア構造体を形成する前記少なくと
    も２本の光フアイバと前記他の少なくとも１本の
    光フアイバとを、この少なくとも１本の光フアイ
    バのコアの端面が前記少なくとも２本の光フアイ
    バのコアの端面に接触せしめられた態様をもつて
    配置し、 前記マルチコア構造体を形成する前記少なくと
    も２本の光フアイバの端面を前記少なくとも１本
    の光フアイバの端面に溶着することを特徴とする
    光フアイバの接続方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
    前記少なくとも２本の光フアイバの端部をともに
    溶着する工程に先立つて、互いに溶着される部分
    における各フアイバの前記クラツド層および前記
    コアの一部を前記少なくとも２本のフアイバのそ
    れぞれの一側面から除去することを特徴とする前
    記方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
    前記少なくとも２本の光フアイバの端部を互いに
    溶着する工程が、加熱された前記少なくとも２本
    の光フアイバを引延ばして断面積を縮小せしめ、
    次に前記少なくとも２本の光フアイバをこのテー
    パー部分において切断することを含むことを特徴
    とする前記方法。
JP9149977A 1976-08-02 1977-08-01 Method of and apparatus for connecting optical fiber Granted JPS5317743A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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US05/711,103 US4083625A (en) 1976-08-02 1976-08-02 Optical fiber junction device

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Publication Number Publication Date
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JPS6112242B2 true JPS6112242B2 (ja) 1986-04-07

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JP9149977A Granted JPS5317743A (en) 1976-08-02 1977-08-01 Method of and apparatus for connecting optical fiber

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JP (1) JPS5317743A (ja)
AT (1) AT353026B (ja)
DE (1) DE2731377A1 (ja)
FR (1) FR2360898A1 (ja)
GB (1) GB1527976A (ja)
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