JPS63100408A - 光ファイバカップラおよび光ファイバ結合方法 - Google Patents

光ファイバカップラおよび光ファイバ結合方法

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JPS63100408A
JPS63100408A JP62193614A JP19361487A JPS63100408A JP S63100408 A JPS63100408 A JP S63100408A JP 62193614 A JP62193614 A JP 62193614A JP 19361487 A JP19361487 A JP 19361487A JP S63100408 A JPS63100408 A JP S63100408A
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optical fiber
bus
tapped
free end
region
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JP62193614A
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マルコム・エッチ・ホッジ
ジェームス・エー・モーラス
リチャード・ティー・ディロン
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ENSAIN BITSUKUFUOODE OPUTEIKUS
ENSAIN BITSUKUFUOODE OPUTEIKUSU CORP
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ENSAIN BITSUKUFUOODE OPUTEIKUS
ENSAIN BITSUKUFUOODE OPUTEIKUSU CORP
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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
    • G02B6/2852—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 using tapping light guides arranged sidewardly, e.g. in a non-parallel relationship with respect to the bus light guides (light extraction or launching through cladding, with or without surface discontinuities, bent structures)
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

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】 本発明は、光ファイバへ光信号を加えたり、光ファイバ
から光信号を受けたりするための光ファイバカップラに
関するものである。
コントロールシステムや通信システムにおける光ファイ
バの広範な用途に対する障害の１つは、信号強度の損失
および信頼性の問題のためにかかるシステムにおけるタ
ップの数に制限があることである。
光ファイバネットワーク、例えばローカルエリアネット
ワークを作る場合、一般に、主ライン光ファイバを遮断
し、ある別個の装置を導入し、再度主ライン光ファイバ
を接続する必要がある。この新しく導入された装置は、
入口と出口を有しており、ここでの心合わせ、差し込み
および他の影響が殆ど常に各界面において信号強度の過
剰の散逸を生ずることになる。この光信号の損失は、多
くの用途において極めて高いことが立証されている。
「バス」および「トリー」システムとして知られている
ローカルネットワークトポロジーは、ダイナミックレン
ジに制限を受け、かつ信頼性に問題があり、これら問題
に由来する特性は個々のタップと関係している。バスま
たはトリーショートホールネットワークのダイナミック
レンジは代表的には２０ｄＢとなることがある。一般に
個々の接続が一つの接続車たりＣ１，５ｄＢまたはそれ
以上の過剰の信号損失を生じ、かつ−個所のタップ当た
り２つの接続を有する場合実際のタップ分かれによる信
号強度の低下を考慮しなくとも、はんの数個のタップで
急速にパワー流が消費される。
「スター」システムとして知られているローカルネット
ワークにおいては各ノードアクセスポイントは、正確に
位置決めされたスターカップラヘランバックされる専用
ファイバによりアドレスされる。尚、上記スターカップ
ラの機能は到来信号をすべてのノードに等しく分配する
ことである。
典型的なスターカップラは予め決められた数のポートを
有しており、各ポートがノードに適合するか否かとは無
関係に任意到来信号は等しく分けられる。将来、スケー
ルアップを可能にするために、実際に必要とされる数よ
りも多くのポートを設計しておくことが極めて頻繁に行
われている。このことは、システムのダイナミックレン
ジ能力に歪を与え、これによりそのパワー流はスターカ
ブラポートの数で直接割った値のようになる。スターカ
ップラポートの数を、存在する必要量に適合するよう設
計する場合、将来の規模の拡張は、バスおよびトリーシ
ステムに関して述べたのと同様の問題を生ずる結果とな
る。
主ライン光ファイバを切断する必要なく主ライン光ファ
イバまたは導波管へ光を結合させ、かつこれらからの光
も結合させ得る光ファイバまたは導波管の並列配列の位
置決めは、以下に示す数種の特許に開示されている。
米国特許第３９３６６３１号および同第３９８２１３３
号各明細書に４、光ファイバとこの光ファイバからの光
信号の一部をタップ分けするための光検出器との間のデ
ィスク状の結合体の位置決めについて開示されている。
米国特許第４０２１０９７号明細書には、光ファイバを
光伝達材のスラブと結合させることが開示されている。
この場合、光フ、アイバは負の曲率を有するが、この負
の曲率は結合領域においては緊張下で除去されている。
米国特許第４３５５８６３号明細書には、一部のクラッ
ドが除去されている光ファイバを束ねることが開示され
ている。この光ファイバの東における共通の結合領域は
、光ファイバ間で光の結合を可能ならしめる。
米国特許第４３８７９５４号明細書には、一部分クラッ
ドが除去された２本の光ファイバがこの間に１枚のフィ
ルムを介在させて平行に配列された極めて弱い光のカッ
プラが開示されている。かかるフィルムは光ファイバ間
の一定の場所に固定されており、これらの間の結合度を
弱めている。
米国特許第４２６４１２６号明細書には、クラッドが除
去された一対の光ファイバを緊張させ、次いで結合溶液
中に設置された光ファイバカップラが開示されている。
米国特許第４０８７１５６号明細書には、クラツド材が
複数の光ファイバの中間領域から除去され、露出された
光ファイバのコアがこれと同じかまたはこれよりも僅か
に高い屈折率を有する材料でカプセル封止された光ファ
イバトランスミッションミキサが開示されている。この
カプセル封止領域は、しかる後に低屈折率のシースで覆
われ、光がミキサから漏れないようにされている。
クラッドの除去を利用する従来技術のカップラは、一般
に効率が低く、機械的に疑わしく、またしばしば入出力
モードに制限があった。
本発明の目的は、光信号の損失を減少させた光ファイバ
カップラを提供することにある。
また本発明の目的は、優れた機械的信頼性を有する光フ
ァイバカップラを提供することにある。
更に本発明の目的は、バス光ファイバ繊維を切断するこ
となく現場で取り付けることのできる光ファイバカップ
ラを提供することにある。
本発明の他の目的は、入力および出力の両モードにおい
て同時に使用することのできる光ファイバカップラを提
供することにある。
本発明の第一の面は、中間部分に、ファイバコアが露出
しているアンクラッド領域を有するある長さのバス光フ
ァイバと、 自由端およびそのコア露出面を有する少なくとも１つの
タップ光ファイバであって、このタップ光ファイバの前
記の自由端の面が前記のバス光ファイバのアンクラッド
領域に面するようにこのタップ光ファイバの自由端が前
記のバス光ファイバに隣接し、このタップ光ファイバ＄
よび前記のバス光ファイバの軸線がこれら双方の光ファ
イバ間で光通信を行うように位置決めされている当該タ
ップ光ファイバと、 前記のタップ光ファイバ自由端の面と前記のバス光ファ
イバのアンラッド領域とをカプセル封止するとともに前
記のタップ光ファイバと前記のバス光ファイバとの間の
光通信用の通路を形成する接合媒体と を具えたことを特徴とする光ファイバカップラに関する
ものである。
本発明の他の一面は、中間部分に、ファイバコアが露出
しているアンクラッド領域を有する連続長のバス光ファ
イバを準備する工程と、自由端およびそのコア露出面を
有する少なくとも１つのタップ光ファイバを準備する工
程と、前記のタップ光ファイバの自由端の面が前記のバ
ス光ファイバのアンクラッド領域に面するようにこの自
由端を前記のバス光ファイバに隣接して位置決めする工
程と、 前記のタップ光ファイバの自由端と前記のバス光ファイ
バのアンクラッド領域とを接合媒体でカプセル封止する
工程とを具え、 これにより前記のタップ光ファイバと前記のバス光ファ
イバとの間で光通信を行ないうるようにすることを特徴
とする光ファイバ結合方法に関するものである。
本発明は上述の如く、光信号が加えられるかもしくは取
り出される光ファイバを破壊または切断する必要のない
光ファイバカップラおよびこの光ファイバカップラの製
造方法に関するものである。
光信号が加えられるかもしくは光信号が取り出される光
ファイバは以下「バス」光ファイバと称する。しかし、
本発明はバスネットワークトポロジーに制限されるもの
ではなく、リンク、スターおよびトリーのトポロジーを
含む任意光ファイバネットワークに用いることができる
。
本発明のカップラに使用することのできるバス光ファイ
バは光ガイドコアとクラッドとの間で段状屈折率を有す
るようにするのが好ましい。しかし、勾配のある屈折率
を有する光ファイバを使用することもできる。ガラス／
ガラス、ガラス／ポリマーおよびポリマー／ポリマーを
含む任意既知の光ファイバのコア／クラツド材の組合せ
を用いることができる。ファイバコアまたはクラッドに
使用することのできるガラスの一例として、溶融シリカ
およびドーピングされた溶融シリカがある。
また、ファイバクラッドに使用することのできるポリマ
ーの例としては、シリコンエラストマー、フルオロエラ
ストマーおよびフルオロ熱硬化性樹脂（フルオロサーモ
セット）がある。更にまた、ファイバコアに使用するこ
とのできるポリマーの例としては、アクリ酸樹脂および
メタクリル酸樹脂がある。
光ファイバは一般にコアの全長を覆うクラツド材を有し
ている。本発明の光ファイバカップラにおいては、バス
光ファイバに、このファイバ長の中間部分にファイバコ
アが露出するアンクラッド領域を設けなければならない
。これは、該光ファイバからクラッドを除去することに
より行うのが一般的である。所定のアンクラッド領域に
おいては、クラッドの大部分、好ましくは全てを除去す
る必要がある。光ファイバのクラッドを除去するために
任意従来法、例えば切削、こすり落としまたは研削によ
る方法を採用することができる。ポリマーのクラッドを
有する当該光ファイバに関しては、現在出願中の明細書
に記載されているクラッド除去用工作機械を使用するの
が好ましい。
光信号がバス光ファイバへ加えられたりまたはこれから
受けたりされ得る際に該光信号が通過するタップ光ファ
イバは、コア／クラツド材の任意既知の組合せ、例えば
前述の如き組合せとすることができる。また、タップ光
ファイバは全くクラッドを有していなくともよい。更に
、タップ光ファイバは、バス光ファイバの寸法、材質ま
たは他の特性に適合させる必要はないが、最適なシステ
ム特性となり得るようにするのが好ましい。タップ光フ
ァイバには、この軸線に対しほぼ垂直となる自由端の面
を、例えば該タップ光ファイバを開裂するかあるいは切
断することによって設けるのが一般的である。但し以下
に示す如く、他のタップ光ファイバ自由端の形状を有利
に採用することができる。
本発明の光ファイバカフブラの最初の実施例はバスファ
イバおよびタップファイバそれぞれの縦軸６．８に平行
な平面に沿う断面で第１図に例示されている。バスファ
イバ１０はクラッド１４によって取まかれた眞真な光ガ
イドコア１２を具えている。
通常クラッドにわたって適用されているバッファコーテ
ィングは簡単のために省略されている。光ファイバでは
通例のことだが、コアの屈折率はクラッドの屈折率より
大きい。アンクラッド領域１８がバス光ファイバ１０上
に示されており、ここでクラッド１４はコア１２にわた
って存在しない。
タップ光ファイバ２０はクラッド２３によって取まかれ
た光ガイドコア２１を具え、かつ一般にバス光ファイバ
アンクラッド領域１８に対面するコア露出自由端面２２
をもって示されている。自由端面２２のコア面はそこに
通る光信号の充分な伝送を許すように不純物無し、かつ
クラッド無しでなくてはならない。夾角θ１がタップ光
ファイバ軸８とバス光ファイバ軸６の延長の交叉線によ
って形成されている。自由端面２２は軸８にほぼ垂直に
示されている。
接合媒体２４はタップファイバ自由端面２２とバスファ
イバアンクラッド領域１８を封入している。さらに特定
すると、接合媒体２４はタップファイバ自由端面２２と
バスファイバアンラッド領域１８の双方を接触させ、か
つタップ光ファイバとバス光ファイバ間に光通信用の通
路を与えるためにその間の空隙を充填している。接合媒
体はバスファイバクラッド１４の屈折率より大きい屈折
率を有する光学的に透明な材料を具えている。一方、油
のような液体が使用できるが、接合媒体はタップファイ
バとバスファイバを所望の所定位置に保持する支持構造
体を備える固体であることが好ましい。
光ファイバカップラーを製作する本発明の特徴となる実
際の方法において、接合媒体はバスファイバアンクラッ
ド領域とタップファイバ自由端面を光ファイバが所望の
角度関係にある前あるいはあとのいずれかで硬化しない
状態に封入しよう。
樹脂、好ましくは紫外線硬化性樹脂が接合媒体として使
用され、かつファイバが所望の位置になったあとで硬化
する。光ファイバカップラの製作のこの簡単化された方
法はカップラの現場設定を容易にする。硬化された樹脂
はまたファイバコアから水や他の汚染物を遠ざけるため
のカップラの環境シールを与えるよう機能しよう。
第２図はアンクラッド領域１８を通って光線がバスファ
イバＩＯに入るか出るかいずれかの典型的光通路２６を
持つ第１図に描かれたバスファイバを例示している。第
１−３図および第５−６図に描かれたバスファイバとタ
ップファイバの双方について、コア表面は各ファイバ軸
に平行であり、従ってコア内の光線はファイバ軸と同様
にコア表面と同じ角度をなしている。光線２６はコア１
２内のバスファイバ表面と角度θ２をなし、接合媒体２
４内のバスファイバコアと角度θ３をなしている。バス
ファイバコア１２内の光線の内部全反射に対する臨界角
θ。は、光線がバスファイバ１０と接合媒体２４間を進
行でき、かつバスファイバ内を全体として伝ばんできる
最大角θ２を表わしている。臨界角θ。は関係式 によって規定され、ここで ｎ２＝バスファイバコアの屈折率 ｎ、＝バスファイバクラッドの屈折率 である。
接合媒体２４の角度θ３は角度θ２と、バスファイバコ
ア１２および接合媒体２４の各屈折率に依存している。
角度θ３はバスファイバアンクランド領域のアクセプタ
ンス角（ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ　ａｎｇｌｅ）と定義さ
れ、関係式 として規定されている。ここで ｎ、＝接合媒体の屈折率 ｎ２＝バスファイバコアの屈折率 である。
第３図はタップファイバ２０の自由端面２２に入るか出
るかいずれかの光線の典型的光通路２８を持つ第１図に
描かれたタップファイバを例示している。
光線２８はタップファイバコア内のタップファイバコア
／クラッドインターフェースにおいてタップファイバ軸
と角度θ４をなし、かつ接合媒体２４内でタップファイ
バ軸８の延長と角度θ５をなしている。光線がタップフ
ァイバ２０から発出されるか、あるいはタップファイバ
２０に受信され、かつタップファイバで全体として伝ば
んされる最大角θ５はタップファイバのアクセプタンス
角として定義され、かつ関係式 ％式％） によって規定され、ここで ｎ、＝タップファイバコアの屈折率 ｎ、＝タップファイバクラッドの屈折率である。
種々のタップラパラメータは、ファイバおよび接合媒体
材料、バスファイバアンクラッド領域１８、タップファ
イバ自由端２２とアンクラッド領域１８の間の距離、タ
ップファイバコアの直径、バスファイバ軸６に対するタ
ップファイバ軸８の角度を含めて、タップ光ファイバと
バス光ファイバ間の信号伝送の強度に影響している。適
正なパラメータの選択は、一部ではカップラの利用のさ
れ方、すなわちバスファイバへの光信号の付加（「タッ
プオン」）、バスファイバから発出された光信号の検出
（「タップオフ」）に依存している。
第４図は接合媒体２４の屈折率ｎの関数としてのバスフ
ァイバアンクラッド領域のアクセプタンス角θ領域のグ
ラフ表現である。このアクセプタンス角領域は典型的な
バス光ファイバコアとクラッドそれぞれの屈折率１．４
０と１．４１に基づいている。
各曲線の式は θ＝　ｃｏｒ’　［−ＣＯ９θ２〕 Ｉ であり、ここでＡとして示された最大アクセプタンス角
はθ２−１５°および１．４６／１．４１　コア／クラ
ブト組合せ屈折率を有するバスファイバに対する臨界角
によって計算されている。Ｂとして示された最少のアク
セプタンス角曲線はθ２を０に等しイト設定され、かつ
バスファイバに対して最少光角度の制限によって計算さ
れている。
第４図で分かるように、接合媒体の選択はバス光ファイ
バアンクラッド領域アクセプタンス角度範囲に効果を有
している。最も広いアクセプタンス角度範囲は接合媒体
屈折率がバスファイバコア屈折率に等しい場合に起ころ
う。接合媒体屈折率は、例えば最少および最大アクセプ
タンス角を小さい開口数を有するタップファイバと整合
する狭い範囲に集中するよう選ばれよう。
タップファイバ軸８とバスファイバ軸６の間の許容角度
範囲は、特定の接合媒体中のタップファイバの開口数、
バスファイバの臨界角、および接合媒体の屈折率に依存
している。光線がタップファイバとバスファイバの間を
進行し、かつ双方を全体として伝ぼんする軸６と８の間
の最大夾角は最大バスファイバアンクラッド領域アクセ
プタンス角と最大タップファイバアクセプタンス角の和
である。最大角は最大バスファイバアンクラッド領域ア
クセプタンス角より大きくないことが好ましい。軸６と
８の間の最少角はファイバコア屈折率、あるいはファイ
バコア屈折率より大きい接合媒体屈折率に対する最少バ
スファイバアンクラッド領域アクセプタンス角と最大タ
ップアクセプタンス角の差より小さい接合媒体屈折率に
対して０である。
カップラがタップオン形態で使用されているところでは
、接合媒体はバスファイバコアの屈折率より小さい屈折
率を持たねばならない。カップラがタップオフ形態で使
用されているところでは、接合媒体の屈折率はバスファ
イバコアの屈折率より大きいか等しいであろう。このこ
とはバスファイバアンクラッド領域１８におけるコア／
接合媒体インターフェースにぶつかる低次モードおよび
高次モードの双方でそれらの光線のバスファイバから完
全な損失をひき起こす。このことはまたバスファイバの
著しい光波信号損失をひき起こすことになろう。
バスファイバコアとバスファイバクラッドの屈折率の間
に接合媒体の屈折率に選らぶことは、たとえ最高次バス
ファイバモードが９０％以上の効率テ接合媒体／ハスフ
ァイバコアインターフェースで内部的に反射しても、殆
どバスファイバ光漏出が無いという結果となる。それに
もかかわらず、入射光の実質的部分く第４図のパラメー
タに対して、１０°以上のバスファイバアンクラッド領
域アクセプタンス角）はタップオンモードのタップファ
イバからバスファイバによって受取られよう。
事実、このことは結局光線がバスファイバにタップオン
でき、一方ではバスファイバ上の光線がタップオフある
いは漏出しようとしない光ダイオードとなる。
タップファイバコア直径、バスファイバアンクラッド領
域エリヤ、およびタップファイバ自由端とバスファイバ
アンクラッド領域間の距離のようなパラメータは受信フ
ァイバコアエリアへの発出光波信号の投影エリヤに整合
するよう選択されなくてはならない。このようにタップ
オフ形態では、タップファイバ自由端から発出した光波
信号の投影エリヤはバスファイバアンクラッド領域エリ
ヤに整合されることが好ましい。このことはタップファ
イバ自由端とバスファイバアンクラッド領域間の距離の
変更、およびアンクラッド領域のエリヤの変更を含む種
々のやり方で行われよう。タップオフ形態では、バスフ
ァイバアンクラッド領域から発出された光波信号の投影
エリヤはタップファイバコアの直径に整合されるのが好
ましい。このことはタップオン形態整合に対応するやり
方で゛達成されよう。タップファイバコアをアンクラッ
ド領域エリヤに整合し、かつ２つをごく近くに置くこと
はカップラをタップオン形態およびタップオフ形態の双
方で使うことを許容する。
バスファイバ臨界面、接合媒体の屈折率およびタップフ
ァイバアクセプタンス角を含むカップラパラメータの適
正な選択は第５図に例示された形態で示されたようにタ
ップ光ファイバとバス光ファイバ間の光波通信を許容し
よう。タップ光ファイバ自由端軸８はバス光ファイバア
ンクラッド領域軸６に平行になっており、すなわち角度
０を有していると示されている。光線２７がタップ光フ
ァイバ２０とバス光ファイバ１０の間に示されている。
２つのファイバのこの平行位置決めはファイバ間の複雑
な角度測定を除去することによりカップラアセンブリを
簡単化する利点を有している。
本発明のカップラの第２の実施例が第６図に例示されて
おり、ここではカップラに付加された付加タップファイ
バ１２０を伴って、第１図に示されたようなバスファイ
バ１０とタップファイバ２０の間の同じ光波通信関係が
示されている。タップファイバ１２０はまたバス光ファ
イバ１０と光波通信を許容するよう位置決めされている
。タップファイバ１２０の自由端軸１０８とバスファイ
バ軸６との間の角度θ７は角度θ１と同じか、あるいは
異なっていよう。光ファイバカップラ中の２つあるいは
それ以上のタップファイバの使用は、例えばタップファ
イバとバスファイバ間の大きな信号強度の通信を許容し
よう。
第７図は本発明の第３の実施例を例示し、ここで第１図
と同じ特１敦を有する光カップラの断面が示されている
が、但し３２として示されたタップファイバ自由端面が
バスファイバアンクラッド領域１８と適合するよう結合
され、かつ好ましくはアンクラッド領域に平行であるこ
とは別である。示されたようなタップファイバ自由端面
の整列は、タップファイバ２０がバスファイバアンクラ
ッド領域１８に近く位置決めされることを許容し、それ
によってバスファイバアンクラッド領域とタップファイ
バ自由端それぞれから発出された光波信号の投影エリヤ
に対するタップファイバ自由端コア直径とバスファイバ
アンクラッド領域エリヤを整合する改良された相互エリ
ヤを許容している。このことはタップオンおよびタップ
オフ形態で機能する第５図の光カップラの効率を改良す
る。示されたようなタップファイバ自由端面３２の整列
はタップファイバアクセプタンス角の範囲に影響し、従
ってタップファイバ軸とバスファイバ軸の間の許容し得
る角度配向に影響しよう。タップファイバアクセプタン
ス角のこの変化は計算により、あるいは簡単な実験によ
り決定されよう。
第８図は本発明の第４の実施例を例示している。
光カップラの断面が第１図と同じ特徴をもって示されて
いるが、但し４２として示されたタップファイバ自由端
面が凸曲率を有していることは別である。この凸曲率は
タップファイバ自由端面をタップファイバの一端から他
端に向かって連続的に変化させている。自由端面凸曲率
は、タップファイバ軸とバスファイバ軸の間の角度範囲
が適応されるという別の利点と共に前述の角度自由端の
利点の多くを達成している。このことは光カツプラパラ
メータの広い変化に適応する単一タップファイバ自由端
面形態を許容する。
第９図は本発明の別の実施例を例示しており、ここで５
０として示されたバス光ファイバが半径Ｒの正の曲率を
有していることを別として第１図と同じ特徴を有する光
カップラが示されている。バスファイバ５０が曲がって
いる点（示されていない）はタップファイバ２０と同じ
側のバスファイバ５０上にあり、それによりコア表面を
アンクラッド領域１８に押付けておき、そしてコアとク
ラッド表面をアンクラッド領域に反対方向に引張ってお
いている。バスファイバ５０のこの正の曲率はクラッド
５４が欠けているための固有の弱点であるアンクラッド
領域５８上の引張り応力を除去している。バスファイバ
４０の曲率により、光線がファイバコア表面にぶつかり
、かつバスファイバ５０内で内部的に反射される角度は
光線がバスファイバ内で進行するにつれて変化しよう。
適当な曲率に対し、このことはバスファイバアンクラッ
ド領域５８を通るアクセプタンス角の範囲に小さい効果
しか持たないであろう。この効果は計算あるいは簡単な
実験により容易に決定されよう。
本発明は特定の実施例を引用して説明されているが、本
発明の精神と範囲を犯すこと無く種々の修正が行われる
こと、そしてそれは本発明の精神と範囲から逸脱しない
例示の目的でここに開示された本発明のすべての変形と
修正をカバーすることを意図するものであることは当業
者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の最初の一例である光ファイバカップ
ラの縦断面図、 第２図は、第１図に示す光ファイバカップラにおけるバ
ス光ファイバの縦断面図、 第３図は、第１図に示す光ファイバカップラにおけるタ
ップ光ファイバの縦断面図、 第４図は、第１図に示す光ファイバカップラにおける接
合媒体の屈折率ｎとバス光ファイバアンクラッド領域の
アクセプタンス角θとの関係を示すグラフ、 第５図は、タップ光ファイバとバス光ファイバとが平行
に配置されている場合の本発明の一例である光ファイバ
カップラの縦断面図、 第６図は、本発明の２番目の一例である先ファイバカッ
プラの縦断面図、 第７図は、本発明の３番目の一例である光ファイバカ７
プラの縦断面図、 第８図は、本発明の４番目の一例である光ファイバカッ
プラの縦断面図、 第９図は、本発明の５番目の一例である光ファイバカッ
プラの縦断面図である。 ６・・・バス（光）ファイバ軸 訃・・タップ（光）ファイバ軸 １０・・・バスく光）ファイバ １２・・・光ガイドコア　　１４・・・クラッド１８・
・・アンクラッド領域 ２０・・・タップ光ファイバ ２１・・・光ガイドコア ２２・・・自由端面　　　　２３・・・クラッド２４・
・・接合媒体 ２６、２７．２８・・・光通路あるいは光線３２、４２
・・・タップファイバ自由端面５０・・・バス（光）フ
ァイバ ５４・・・クラッド ５８・・・アンクラッド領域 １０８・・・自由端軸 １２０・・・（付加）タップファイバ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ 手　　続　　補　　正　　書（方式） 昭和６２年１１月２６日 特許庁長官　　　小　　川　　　邦　　夫　　殿１、事
件の表示 昭和６２年特許願第１９３６１４号 ２、発明の名称 光ファイバカップラおよび光ファイバ結合方法３、補正
をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　エンサイン−ビックフォード・オプティクス
・コーポレーシヨン ４、代理人 ６、補正の対象

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、中間部分に、ファイバコアが露出しているアンクラ
    ッド領域を有するある長さのバス光ファイバと、 自由端およびそのコア露出面を有する少な くとも１つのタップ光ファイバであって、このタップ光
    ファイバの前記の自由端の面が前記のバス光ファイバの
    アンクラッド領域に面するようにこのタップ光ファイバ
    の自由端が前記のバス光ファイバに隣接し、このタップ
    光ファイバおよび前記のバス光ファイバの軸線がこれら
    双方の光ファイバ間で光通信を行うように位置決めされ
    ている当該タップ光ファイバと、 前記のタップ光ファイバ自由端の面と前記 のバス光ファイバのアンクラッド領域とをカプセル封止
    するとともに前記のタップ光ファイバと前記のバス光フ
    ァイバとの間の光通信用の通路を形成する接合媒体と を具えたことを特徴とする光ファイバカップラ。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップラ
    において、前記の接合媒体を剛固とし、この接合媒体が
    前記のタップ光ファイバと前記のバス光ファイバとを前
    記の位置決めで固定したことを特徴とする光ファイバカ
    ップラ。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップラ
    において、前記のタップ光ファイバの自由端の軸線と前
    記のバス光ファイバのアンクラッド領域の軸線との間の
    最大夾角をバス光ファイバのアンクラッド領域の最大ア
    クセプタンス角度とタップ光ファイバの最大アクセプタ
    ンス角度との合計よりも大きくしないことを特徴とする
    光ファイバカップラ。 ４、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップラ
    において、前記のタップ光ファイバ自由端の軸線と前記
    のバス光ファイバのアンクラッド領域の軸線との間の最
    大夾角をバス光ファイバのアンクラッド領域の最大アク
    セプタンス角度よりも大きくしないことを特徴とする光
    ファイバカップラ。 ５、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップラ
    において、前記のタップ光ファイバの自由端の軸線と前
    記のバス光ファイバのアンクラッド領域の軸線とを互い
    に平行としたことを特徴とする光ファイバカップラ。 ６、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップラ
    において、前記のバス光ファイバの軸線が前記のアンク
    ラッド領域で直線となっていることを特徴とする光ファ
    イバカップラ。 ７、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップラ
    において、前記のバス光ファイバの軸線が前記のアンク
    ラッド領域で正の曲率を有していることを特徴とする光
    ファイバカップラ。 ８、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップラ
    において、前記のタップ光ファイバの自由端の面がこの
    タップ光ファイバの自由端の軸線に対しほぼ垂直となっ
    ていることを特徴とする光ファイバカップラ。 ９、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップラ
    において、前記のタップ光ファイバの自由端の面が前記
    のバス光ファイバのアンクラッド領域の軸線とほぼ一致
    する角度を成していることを特徴とする光ファイバカッ
    プラ。 １０、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップ
    ラにおいて、前記のタップ光ファイバの自由端の面が凸
    状曲面を有していることを特徴とする光ファイバカップ
    ラ。 １１、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップ
    ラにおいて、前記のバス光ファイバの前記のアンクラッ
    ド領域の面積が前記のタップ光ファイバの自由端から放
    出される光信号の投影面積に適合していることを特徴と
    する光ファイバカップラ。 １２、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップ
    ラにおいて、前記の自由端におけるタップ光ファイバの
    コアの直径がバス光ファイバのアンクラッド領域から放
    出される光信号の投影面積に適合していることを特徴と
    する光ファイバカップラ。 １３、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップ
    ラにおいて、前記の接合媒体の屈折率が前記のバス光フ
    ァイバのクラッドの屈折率よりも大きいかこのクラッド
    の屈折率に等しいことを特徴とする光ファイバカップラ
    。 １４、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップ
    ラにおいて、前記の接合媒体の屈折率が前記のバス光フ
    ァイバのコアの屈折率よりも小さいことを特徴とする光
    ファイバカップラ。 １５、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップ
    ラにおいて、前記の接合媒体の屈折率が前記のバス光フ
    ァイバのコアの屈折率と前記のバス光ファイバのクラッ
    ドの屈折率との間にあることを特徴とする光ファイバカ
    ップラ。 １６、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップ
    ラにおいて、前記の接合媒体が硬化樹脂を有しているこ
    とを特徴とする光ファイバカップラ。 １７、特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバカップ
    ラにおいて、少なくとも２つのタップ光ファイバを具え
    ていることを特徴とする光ファイバカップラ。 １８、中間部分で、ファイバコアを露出させるアンクラ
    ッド領域を有するある長さのバス光ファイバと、 自由端およびそのコア露出面を有する少な くとも１つのタップ光ファイバであって、このタップ光
    ファイバの前記の自由端の面が前記のバス光ファイバの
    アンクラッド領域に面するようにこのタップ光ファイバ
    の自由端が前記のバス光ファイバに隣接しており、この
    タップ光ファイバおよび前記のバス光ファイバの軸線は
    、これらの軸線間の角度が前記のバス光ファイバの最大
    アクセプタンス角度とこのタップ光ファイバの最大アク
    セプタンス角度との和よりも大きくならないように位置
    決めし、このタップ光ファイバと前記のバス光ファイバ
    との間で光通信を達成しうるようにした当該タップ光フ
    ァイバと、 このタップ光ファイバの自由端の面と前記 のバス光ファイバのアンクラッド領域とをカプセル封止
    し、前記のタップ光ファイバと前記のバス光ファイバと
    を前記の角度で固定し、前記のタップ光ファイバと前記
    のバス光ファイバとの間の光通信用の通路を形成する剛
    固な硬化樹脂と を具えたことを特徴とする光ファイバカップラ。 １９、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記のタップ光ファイバの自由端の軸線
    と前記のバス光ファイバのアンクラッド領域の軸線との
    間の最大夾角が前記のバス光ファイバのアンクラッド領
    域の最大アクセプタンス角度よりも大きくないことを特
    徴とする光ファイバカップラ。 ２０、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記のタップ光ファイバの自由端の軸線
    と前記のバス光ファイバのアンクラッド領域の軸線とが
    互いに平行であることを特徴とする光ファイバカップラ
    。 ２１、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記のバス光ファイバの軸線が前記のア
    ンクラッド領域で直線となっていることを特徴とする光
    ファイバカップラ。 ２２、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記のバス光ファイバの軸線が前記のア
    ンクラッド領域で正の曲率を有していることを特徴とす
    る光ファイバカップラ。 ２３、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記のタップ光ファイバの自由端の面が
    このタップ光ファイバの自由端の軸線に対しほぼ垂直と
    なっていることを特徴とする光ファイバカップラ。 ２４、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記のタップ光ファイバの自由端の面が
    前記のバス光ファイバのアンクラッド領域の軸線とほぼ
    一致する角度を成していることを特徴とする光ファイバ
    カップラ。 ２５、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記のタップ光ファイバの自由端の面が
    凸状曲面を有していることを特徴とする光ファイバカッ
    プラ。 ２６、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記のバス光ファイバの前記のアンクラ
    ッド領域の面積が前記のタップ光ファイバの自由端から
    放出される光信号の投影面積に適合していることを特徴
    とする光ファイバカップラ。 ２７、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記の自由端におけるタップ光ファイバ
    のコアの直径がバス光ファイバのアンクラッド領域から
    放出される光信号の投影面積に適合していることを特徴
    とする光ファイバカップラ。 ２８、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記の接合媒体の屈折率が前記のバス光
    ファイバのクラッドの屈折率よりも大きいかこのクラッ
    ドの屈折率に等しいことを特徴とする光ファイバカップ
    ラ。 ２９、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記の接合媒体の屈折率が前記のバス光
    ファイバのコアの屈折率よりも小さいことを特徴とする
    光ファイバカップラ。 ３０、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、前記の接合媒体の屈折率が前記のバス光
    ファイバのコアの屈折率と前記のバス光ファイバのクラ
    ッドの屈折率との間にあることを特徴とする光ファイバ
    カップラ。 ３１、特許請求の範囲第１８項に記載の光ファイバカッ
    プラにおいて、少なくとも２つのタップ光ファイバを具
    えていることを特徴とする光ファイバカップラ。 ３２、（ａ）中間部分に、ファイバコアが露出している
    アンクラッド領域を有する連続長のバス光ファイバを準
    備する工程と、 （ｂ）自由端およびそのコア露出面を有する少なくとも
    １つのタップ光ファイバを準備する工程と、 （ｃ）前記のタップ光ファイバの自由端の面が前記のバ
    ス光ファイバのアンクラッド領域に面するようにこの自
    由端を前記のバス光ファイバに隣接して位置決めする工
    程と、 （ｄ）前記のタップ光ファイバの自由端と前記のバス光
    ファイバのアンクラッド領域とを接合媒体でカプセル封
    止する工程とを具え、これにより前記のタップ光ファイ
    バと前記 のバス光ファイバとの間で光通信を行いうるようにする
    ことを特徴とする光ファイバ結合方法。 ３３、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記のバス光ファイバのクラッドの一部
    分を除去して前記のアンクラッド領域を形成する工程を
    有することを特徴とする光ファイバ結合方法。 ３４、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｃ）における前記の位置決
    めを前記の工程（ｄ）における前記のカプセル封止より
    も前に行うことを特徴とする光ファイバ結合方法。 ３５、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｄ）における前記のカプセ
    ル封止を前記の工程（ｄ）における前記の位置決めより
    も前に行うことを特徴とする光ファイバ結合方法。 ３６、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の接合媒体を樹脂とし、この光ファ
    イバ結合方法が、前記の工程（ｃ）に続く前記の樹脂の
    硬化工程を有していることを特徴とする光ファイバ結合
    方法。 ３７、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｃ）が、前記のタップ光フ
    ァイバの自由端の軸線を前記のバス光ファイバのアンク
    ラッド領域の軸線に対し、前記のバス光ファイバのアン
    クラッド領域の最大アクセプタンス角度と前記のタップ
    光ファイバの最大アクセプタンス角度との和よりも大き
    くない角度で位置決めすることを含んでいることを特徴
    とする光ファイバ結合方法。 ３８、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｃ）が、前記のタップ光フ
    ァイバの自由端の軸線を前記のバス光ファイバのアンク
    ラッド領域の軸線に対し、前記のバス光ファイバのアン
    クラッド領域の最大アクセプタンス角度よりも大きくな
    い角度で位置決めすることを含んでいることを特徴とす
    る光ファイバ結合方法。 ３９、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｃ）が、前記のタップ光フ
    ァイバの自由端の軸線を前記のバス光ファイバのアンク
    ラッド領域の軸線に対し平行に位置決めすることを含ん
    でいることを特徴とする光ファイバ結合方法。 ４０、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｃ）が、前記のバス光ファ
    イバを前記のアンクラッド領域でまっすぐにすることを
    含んでいることを特徴とする光ファイバ結合方法。 ４１、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｃ）が、前記のバス光ファ
    イバを前記のアンクラッド領域で正に湾曲させることを
    含んでいることを特徴とする光ファイバ結合方法。 ４２、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記のタップ光ファイバの自由端の直径
    を前記のバス光ファイバのアンクラッド領域から放出さ
    れる光信号の投影面積に適合させるのに充分な、前記の
    バス光ファイバのアンクラッド領域からの距離で、前記
    のタップ光ファイバの自由端を位置決めする工程を具え
    ていることを特徴とする光ファイバ結合方法。 ４３、特許請求の範囲第３２項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記のバス光ファイバのアンクラッド領
    域の面積を前記のタップ光ファイバの自由端から放出さ
    れる光信号の投影面積に適合するのに充分な、前記のバ
    ス光ファイバのアンクッド領域からの距離で、前記のタ
    ップ光ファイバの自由端を位置決めする工程を具えてい
    ることを特徴とする光ファイバ結合方法。 ４４、（ａ）光案内コアおよびその周囲のクラッド層を
    有する連続長のバス光ファイバを準備する工程と、 （ｂ）このバス光ファイバのクラッド層の一部をその長
    手方向の中間部分で除去し、このバス光ファイバにアン
    クラッド領域を形成する工程と、 （ｃ）自由端およびそのコア露出面を有する少なくとも
    １つのタップ光ファイバを準備する工程と、 （ｄ）このタップ光ファイバの自由端の軸線とバス光フ
    ァイバのアンクラッド領域の軸線との間の角度がバス光
    ファイバのアンクラッド領域の最大アクセプタンス角度
    とタップ光ファイバの最大アクセプタンス角度との和よ
    りも大きくならないように前記の自由端の面を前記のバ
    ス光ファイバのアンクラッド領域に対面させてこのタッ
    プ光ファイバの自由端を前記のバス光ファイバに隣接し
    て位置決めする工程と、 （ｅ）前記のタップ光ファイバおよび前記のバス光ファ
    イバのアンクラッド領域を樹脂でカプセル封止する工程
    と、 （ｆ）前記の樹脂を硬化させる工程と を具え、これにより前記のタップ光ファイバと前記のバ
    ス光ファイバとの間で光通信を行いうるようにすること
    を特徴とする光ファイバ結合方法。 ４５、特許請求の範囲第４４項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｄ）における前記の位置決
    めを前記の工程（ｅ）における前記のカプセル封止より
    も前に行うことを特徴とする光ファイバ結合方法。 ４６、特許請求の範囲第４４項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｅ）における前記のカプセ
    ル封止を前記の工程（ｄ）における前記の位置決めより
    も前に行うことを特徴とする光ファイバ結合方法。 ４７、特許請求の範囲第４４項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｄ）における位置決めを前
    記のバス光ファイバのアンクラッド領域の最大アクセプ
    タンス角度よりも大きくない角度にすることを特徴とす
    る光ファイバ結合方法。 ４８、特許請求の範囲第４４項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｄ）が、前記のタップ光フ
    ァイバの自由端の軸線を前記のバス光ファイバのアンク
    ラッド領域の軸線に対し平行に位置決めすることを含ん
    でいることを特徴とする光ファイバ結合方法。 ４９、特許請求の範囲第４４項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｄ）が、前記のバス光ファ
    イバを前記のアンクラッド領域でまっすぐにすることを
    含んでいることを特徴とする光ファイバ結合方法。 ５０、特許請求の範囲第４４項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記の工程（ｄ）が、前記のバス光ファ
    イバを前記のアンクラッド領域で正に湾曲させることを
    含んでいることを特徴とする光ファイバ結合方法。 ５１、特許請求の範囲第４４項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記のタップ光ファイバの自由端の直径
    を前記のバス光ファイバのアンクラッド領域から放出さ
    れる光信号の投影面積に適合させるのに充分な、前記の
    バス光ファイバのアンクラッド領域からの距離で、前記
    のタップ光ファイバの自由端を位置決めする工程を具え
    ていることを特徴とする光ファイバ結合方法。 ５２、特許請求の範囲第４４項に記載の光ファイバ結合
    方法において、前記のバス光ファイバのアンクラッド領
    域の面積を前記のタップ光ファイバの自由端から放出さ
    れる光信号の投影面積に適合するのに充分な、前記のバ
    ス光ファイバのアンクラッド領域からの距離で、前記の
    タップ光ファイバの自由端を位置決めする工程を具えて
    いることを特徴とする光ファイバ結合方法。
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