JPS6214802B2 - - Google Patents
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- JPS6214802B2 JPS6214802B2 JP57176950A JP17695082A JPS6214802B2 JP S6214802 B2 JPS6214802 B2 JP S6214802B2 JP 57176950 A JP57176950 A JP 57176950A JP 17695082 A JP17695082 A JP 17695082A JP S6214802 B2 JPS6214802 B2 JP S6214802B2
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- G—PHYSICS
- 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
- 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
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- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
〔発明の技術的背景〕
この発明は光フアイバ結合器に関するものであ
り、特に低損失融着バイコニカルテーパー光フア
イバ結合器の製造方法に関するものである。
比較的低損失の融着したバイコニカルテーパー
(FBT…フユーズド・バイコニカル・テーパー)
光フアイバ結合器の製造については幾つかの文献
に記載されている。これ等の文献には例えば、
D.C.Johnson,B.S.KawasakiおよびK.O.Hillの
「光フアイバ分配システム用低損失反射星形結合
器」(Applied Physics Letters,第35(7)巻479〜
481頁,1979年10月1日),E.G.Rawson,A.B.
Nafarrateの「融着したバイコニカルテーパー多
モードフアイバを使用した星形結合器」
(Electronics Letters第14巻第9号,1978年4月
27日),E.G.Rawson,M.D.Baileyの「100個まで
のフアイバチヤンネルを有するバイテーパー星形
結合器」(Electronic Letters,第15巻第4号,
1979年7月5日)等がある。これ等の文献によれ
ばFBT結合器は任意の数Nの光フアイバを或る
長さLに亘つて一群として撚り合わせ、光フアイ
バを熱源を用いて互に融着し、同時にフアイバを
引き伸ばしてN本のフアイバのバイコニカルテー
パー部を形成することによつて製造される。反射
および伝送星形結合器の両者共にこのような方法
を使用して製作することができる。
典型的には光フアイバ系を使用した結合器は結
合器の出力ポート間のパワーの分布が一様である
ことが要求される。パワーの均一な分布は上述の
ような通常の製造技術を使用して許容できるよう
な挿入損失を持つFBT星形結合器については未
だ報告されていない。この欠点は結合器の励起さ
れた光フアイバに光が優先的に再結合して戻され
ることによつて生じるものと考えられる。以後出
力端におけるスループツトフアイバと呼ぶ励起さ
れた光フアイバは常に他のどのタツプで取り出さ
れる光フアイバよりも高いパワーレベルを有し、
タツプで取り出される光フアイバとスループツト
フアイバとの間のこの差は結合器中の光フアイバ
の数Nに依存する。8本より多い光フアイバを有
する結合器ではスループツトフアイバはどのタツ
プポートのものよりも可成り大きなパワー(通常
50%以上)を有している。
〔発明の概要〕
この発明の目的は、スループツトフアイバの優
先的な再結合効果を消滅させて、2以上のフアク
ターでFBT結合器の全体としての均一性を改善
することにより上記欠点を克服するような光結合
器を提供することである。
この発明の特徴は、Nを1より大きな整数とし
てN本の光フアイバを有する通常の低損失融着バ
イコニカルテーパー光フアイバ結合器を形成し、
この結合器の最小テーパー領域においてN本の光
フアイバのコアを変形させる工程を含む低損失融
着バイコニカルテーパー光フアイバ結合器の製造
方法にある。
明らかなように、この発明の技術は通常の結合
器の最小テーパー領域におけるN本の光フアイバ
のコアの変形、かきまぜ、混合を含み、それはス
ループツトフアイバの優先的な再結合を消滅させ
て全体としてのFBT結合器の均一性を2以上の
フアクターで改善する。
上述の、およびその他のこの発明の目的および
特徴は添付図面と関連した以下の説明によつてさ
らに明らかにされよう。
〔発明の実施例〕
実際の方法について説明し、実験結果を示す前
に、使用される用語についての定義をする。
スループツト・フアクタT〔I,J〕=入力ポ
ートIから出力ポートIまでの光パワー損失
ここで
T〔I,J〕=+10logP〔I,J〕/P〔J〕
ここで、
P〔I,J〕=入力ポートJに対するポートI
のパワー
P〔J〕=入力ポートJに注入されるパワー
均一性フアクタU〔J〕=与えられた入力ポー
トJに対する最大パワーに対する最大および
最小パワー間の差の比
U〔J〕=
P〔I,J〕nax−P〔I,J〕nio/P〔I,
J〕nax×100%
ここに説明する発明は、標準的な通常の技術
(撚り合せおよびテーパー付与)を使用し、スル
ープツトフアイバの優先的な再結合効果を消去す
るために通常のテーパーのテーパー領域を変形す
るFBT結合器の製造方法に関するものである。
表はFBT伝送星形結合器を形成するための
標準の通常の技術を使用した32ポートFBT伝送
星形結合器に対する伝送データを示す。各注入さ
れたポートのためのスループツトポートに対応す
るポートは○で囲まれており、スループツトフア
イバがいずれかの注入されたポートに対して他の
全てのタツプで取り出すフアイバより明確に大き
なパワーを有することを示している(例えばここ
で示された結合器では出力ポート17は入力ポー
ト1に対応し、出力ポート18は入力ポート2に
対応する等)。一般にここに適応した番号の付与
方法はポートiおよびi+N/2が同じフアイバ
である(i=1,2,…N/2)。もしもポート
iが入力ポートであれば、ポートi+N/2はス
ループツトポートであり、或はその反対である。
表に戻つて各入力ポートに対する均一性フアク
タU〔I,J〕が表の下から2行目に示されてい
る。これ等の数値は43%から58%の範囲であり、
各場合における最高出力のポートはスループツト
ポートである。表はこの発明により以下説明す
る技術によつてテーパー領域が変形された後の同
じ結合器の伝送特性を示す。この表に示されてい
るようにスループツトポート(○で囲まれたも
の)の光信号レベルはタツプで取出されるポート
の範囲まで低下されている。均一性フアクタは24
%から30%までの範囲である。均一性フアクタを
制限する因子はもはや「スループツトフアイバ効
果」ではなく、(1)テーパーの対称性、(2)光フアイ
バの幾何学的な公差、および(3)測定装置における
誤差を含む別の因子によるものである。
TECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to optical fiber couplers, and more particularly to a method of manufacturing a low-loss fused biconical taper optical fiber coupler. Relatively low loss fused biconical taper (FBT…Fused Biconical Taper)
The manufacture of optical fiber couplers has been described in several publications. These documents include, for example,
DC Johnson, BS Kawasaki and KOHill, “Low-loss reflective star coupler for optical fiber distribution systems,” Applied Physics Letters, vol. 35(7), 479–
481 pages, October 1, 1979), EGRawson, AB
Nafarrate's "Star Coupler Using Fused Biconical Tapered Multimode Fiber"
(Electronics Letters Vol. 14 No. 9, April 1978
27), EGRawson, M. D. Bailey, “Bi-tapered star couplers with up to 100 fiber channels,” Electronic Letters, Vol. 15, No. 4,
July 5, 1979). According to these documents, an FBT coupler consists of twisting an arbitrary number N of optical fibers as a group over a certain length L, fusing the optical fibers together using a heat source, and simultaneously stretching the fibers. It is manufactured by forming a biconical taper of N fibers. Both reflective and transmitting star couplers can be fabricated using such methods. Typically, a coupler using an optical fiber system is required to have a uniform power distribution between the output ports of the coupler. Uniform distribution of power has not yet been reported for FBT star couplers with acceptable insertion losses using conventional manufacturing techniques such as those described above. This drawback is believed to be caused by the preferential recombination of light back into the pumped optical fiber of the coupler. The pumped optical fiber, hereafter referred to as the throughput fiber at the output end, always has a higher power level than the optical fiber taken out at any other tap;
This difference between the optical fibers tapped out and the throughput fibers depends on the number N of optical fibers in the coupler. In couplers with more than eight optical fibers, the throughput fiber has significantly more power (usually
50% or more). [Summary of the Invention] The object of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks by eliminating the preferential recombination effect of throughput fibers and improving the overall uniformity of FBT couplers in two or more factors. An object of the present invention is to provide such an optical coupler. A feature of the present invention is to form a conventional low-loss fused biconical taper optical fiber coupler having N optical fibers, where N is an integer greater than 1;
A method of manufacturing a low-loss fused biconical taper optical fiber coupler includes the step of deforming the cores of N optical fibers in the minimum taper region of the coupler. As can be seen, the inventive technique involves deforming, stirring, and mixing the cores of N optical fibers in the minimum taper region of a conventional coupler, which annihilates the preferential recombination of the throughput fibers and reduces the overall Improve the uniformity of the FBT coupler by a factor of two or more. The above-mentioned and other objects and features of the invention will become more apparent from the following description in conjunction with the accompanying drawings. [Embodiments of the Invention] Before explaining the actual method and showing the experimental results, the terms used will be defined. Throughput factor T[I,J] = optical power loss from input port I to output port I where T[I,J] = +10logP[I,J]/P[J] where: P[I,J ] = port I for input port J
P[J] = Power injected into input port J Uniformity factor U[J] = Ratio of the difference between the maximum and minimum power to the maximum power for a given input port J U[J] = P[I ,J] nax -P[I,J] nio /P[I,
J] nax ×100% The invention described herein uses standard conventional techniques (twisting and tapering) and tapers of conventional tapers to eliminate preferential recombination effects of throughput fibers. The present invention relates to a method for manufacturing an FBT coupler that transforms the area. The table shows the transmission data for a 32 port FBT transmission star combiner using standard conventional techniques for forming an FBT transmission star combiner. The port corresponding to the throughput port for each injected port is circled, indicating that the throughput fiber has clearly more power for either injected port than the fiber that taps out at all other taps. (For example, in the coupler shown here, output port 17 corresponds to input port 1, output port 18 corresponds to input port 2, etc.). Generally, the numbering method adapted here is such that ports i and i+N/2 are the same fiber (i=1, 2, . . . N/2). If port i is an input port, port i+N/2 is a throughput port, and vice versa.
Returning to the table, the uniformity factor U[I, J] for each input port is shown in the second row from the bottom of the table. These numbers range from 43% to 58%;
The highest output port in each case is the throughput port. The table shows the transmission characteristics of the same coupler after the tapered region has been modified by the technique described below according to the invention. As shown in this table, the optical signal level of the throughput port (circled) is reduced to the range of the port that is tapped. The uniformity factor is 24
It ranges from % to 30%. The factor limiting the uniformity factor is no longer the "throughput fiber effect" but other factors including (1) taper symmetry, (2) geometric tolerances of the optical fiber, and (3) errors in the measurement equipment. This is due to factors.
【表】【table】
【表】
この発明の原理に基いてテーパー領域を変形し
た結合器は所望のスループツトフアクタを保持し
顕著に均一性フアクタを低下させ、したがつて信
号出力の分布範囲を狭めていることは表および
によつて明らかである。この効果はシステムの
立場から非常に好ましいものである。
実際の方法について以下説明する。第1図Aに
示すようにN本の光フアイバ1は通常の技術を使
用して製作される。すなわち、オキシプロパンマ
イクロトーチ2等によつてフアイバを加熱し、光
フアイバを撚り合わせて融着し、同時にそれ等を
矢印F1方向に引き伸して第1図Bに示すように
最小テーパー領域3を形成する。次の工程におい
ては撚り合わされ融着されたN本の光フアイバ1
にテーパーを与えるために必要なF1方向の引つ
張りを行なうテーパー付与装置(図示せず)を反
転させて最小テーパー領域3をF2方向に押し、
同時にこの領域3をマイクロトーチ2で加熱して
N本の光フアイバ1のコアを変形するようにして
第1図Cに示すようなガラスの小球4を形成す
る。次ぎに第1図Cの小球4はマイクロトーチ2
によつて加熱され、再びF3の方向に引つ張り力
が加えられて第1図Dに示すように所望の光結合
器特性が得られるまで引き伸ばされる。
以上、この発明の原理を特定の装置に関係して
説明したが、このような説明は単なる例示として
為されたものであつて特許請求の範囲に記載され
たこの発明の技術的範囲を制限するものではな
い。[Table] It is clear from the table that a coupler with a modified tapered region based on the principles of the present invention retains the desired throughput factor and significantly reduces the uniformity factor, thus narrowing the distribution range of the signal output. It is clear by and. This effect is very desirable from a system standpoint. The actual method will be explained below. As shown in FIG. 1A, N optical fibers 1 are fabricated using conventional techniques. That is, the optical fibers are heated with an oxypropane microtorch 2 or the like to twist and fuse the optical fibers, and at the same time, they are stretched in the direction of arrow F1 to form the minimum tapered region 3 as shown in FIG. 1B. form. In the next step, N optical fibers 1 are twisted and fused together.
The taper applying device (not shown) that performs the necessary tension in the F1 direction to give a taper to is reversed and the minimum taper region 3 is pushed in the F2 direction,
At the same time, this area 3 is heated with a microtorch 2 to deform the cores of the N optical fibers 1, thereby forming small glass spheres 4 as shown in FIG. 1C. Next, the small ball 4 in Figure 1C is the microtorch 2.
is heated by F3, and a tensile force is again applied in the direction of F3 to stretch the optical coupler until the desired optical coupler characteristics are obtained, as shown in FIG. 1D. Although the principles of this invention have been described above with reference to a specific device, such description is made by way of example only and does not limit the technical scope of this invention as set forth in the claims. It's not a thing.
第1図はこの発明の光結合器の製造方法の1実
施例における順次の工程A,B,C,Dにおける
状態を示す。
1…光フアイバ、2…マイクロトーチ、3…テ
ーパー領域、4…ガラスの小球。
FIG. 1 shows the states in successive steps A, B, C, and D in one embodiment of the method for manufacturing an optical coupler of the present invention. 1...Optical fiber, 2...Microtorch, 3...Tapered region, 4...Glass ball.
Claims (1)
を有する複数の光フアイバを具備し、それらの光
フアイバは第1および第2のテーパー領域を有す
るバイコニカル形状の融着部分を有し、このバイ
コニカル形状の融着部分の前記第1および第2の
テーパー領域の間にはボール状の変形領域を有し
ており、このボール状の変形領域において光フア
イバのコアは混合されていることを特徴とする低
損失融着光フアイバ結合器。 2 Nを1より大きい整数として、N本の光フア
イバを同時に加熱し、引き伸ばしてN本の光フア
イバの融着されたバイコニカルテーパーの小領域
を形成し、この小領域を加熱し、この小領域を光
フアイバの軸方向に沿つて両側から押すことによ
つてバイコニカル形状の2つのテーパー領域の間
にガラスの小球状の変形領域を形成し、この小球
状の変形領域を加熱して引き伸ばして対称的な外
観になるようにすることを特徴とする低損失融着
光フアイバ結合器の製造方法。Claims: 1. A plurality of optical fibers each having a core and a cladding surrounding the core, the optical fibers having a biconically shaped fused portion having first and second tapered regions; The biconically shaped fused portion has a ball-shaped deformed region between the first and second tapered regions, and the cores of the optical fibers are mixed in this ball-shaped deformed region. A low-loss fused optical fiber coupler with special features. 2, where N is an integer greater than 1, N optical fibers are simultaneously heated and stretched to form a small region of the fused biconical taper of N optical fibers; A small spherical deformed region of glass is formed between two biconically shaped tapered regions by pushing the region from both sides along the axial direction of the optical fiber, and the small spherical deformed region is heated and stretched. A method for manufacturing a low-loss fused optical fiber coupler, characterized in that it has a symmetrical appearance.
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