JPS63175812A

JPS63175812A - 光フアイバカツプラ作製方法

Info

Publication number: JPS63175812A
Application number: JP878887A
Authority: JP
Inventors: Itaru Yokohama; 横浜　至; Kazunori Senda; 千田　和憲; Juichi Noda; 野田　寿一
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-01-17
Filing date: 1987-01-17
Publication date: 1988-07-20

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、２波長の光を分離したり、合波したりする機
能を持つ光ファイバカップラを簡便に作製する作製方法
に関するものである。

従来の技術第２図に、特願昭６１−１３６２８９号において提案さ
れている光ファイバカップラの作製方法の例を示す。２
本の光ファイバ１−１’ａ、　２−２２を平行に、かつ
近接させた状態で、延伸台７．７ａ上にファイバ固定装
置８．８ａを用いて固定する。ファイバカップラとして
適用した際に使用する波長とほぼ同じ波長の光を出力す
る光源２１からの出力光をレンズ２２を通して、光ファ
イバ１−１ａの片端１側から入射させ、それと相対向す
る光ファイバの端、即ち１ａ、２ａ側の端にそれぞれ光
検出器９．９ａを設置する。光検出器９．９ａからの出
力は制御装置１１に入力される。制御装置１１は出力の
比が計算され、その値をもとに加熱装置１０の加熱条件
を制御する機構となっている。

まず、加熱装置１０により、２本の光ファイバ１−１ａ
、２−２ａのクラッドを溶融し、それらを相互に融着し
、融着部を形成する。さらに加熱を行いつつ、延伸台７
．７ａに互いに離れる方向に力を加え、融着部を延伸し
、融着延伸部１２を形成する。この時、光検出器の出力
の比が所望の値に達したところで加熱延伸を止め、所望
の結合比を持つ光ファイバカップラを作製する。

２本の光ファイバ間の結合は、融着延伸により２本の光
ファイバのコアが近接し、かつ外径の減少により、電界
が拡がるため生じる。光ファイバカップラの断面を第３
図のような矩形で近似することにより、光ファイバカッ
プラの光の結合は（１）、（２）式により表わすことが
できる〔エフ、ピー、ペイニ他　エレクトロン、レター
（Ｆ、　Ｐ、　Ｐａｙｎｅ　ｅｔａｌ、　　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ、　　Ｌｅｔｔ、）　　２１　　（１９８５）　
　４６１　　〕ここで、 ■、：直径路、即ち第２図で光ファイバの端１から光を
入射した際に光ファイバの端１ａから出射する光強度Ｉ２　：交経路、即ち光ファイバの端１から光を入射し
た際に光ファイバの端２ａから出射する光強度（なお、Ｉ１とＩ２の和が１になるように規格化してい
る。）ｃ（ｚ）：結合係数であり、Ｚ：ファイバの長手方向の座標軸光ファイバカップラの融着延伸部は、光ファイバの長手
方向に対し、外径が変化しており、外径はｂの関数ｂ（
ｚ）と表わすことができる。ｂ（ｚ）を用いて結合係数
（Ｚ）は、（３）式で表わすことかできる。

ここで π：円周率、 λ：波長、ｎ２　：光ファイバのクラッドの屈折率、２π Ｖ”　ｂ　（Ｚ　）　　・−・（ｎ２２　　ｒ　＞　１
／２λ である。

上記の〔１）、（２）、（３）式より、光ファイバカッ
プラの結合比は、融着延伸部の外径、長さに依存し、ま
た波長に対し周期的に変化することがわかる。

このため、ある波長λ１に対し、■夏　＝１、ｌ２＝０
、ある波長λ２に対し１１＝０、ｌ２＝１になるように
融着延伸部を調整することが可能であり、このような状
態では、λ１とλ２の波長の光を分離したり合波したり
することができる〔シー。

エム、ローソン他　エレクトロン　レター（Ｃ５Ｍ、　
　Ｌａｗｓｏｎ　　ｅｔ　　ａｌ、　　Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ、　　Ｌｅｔｔ、）２０　　（１９８４）９６３〕。

このような２つの波長の光を分離・合波する機能を持つ
光ファイバカップラを作製する場合、第２図で示したよ
うな１つの波長の光源に対する結合比の検出とは異なり
、分離あるいは合波を行う２つの波長のそれぞれの光源
に対する結合比を検出しながら融着延伸を行う必要があ
る。

第４図に２つの波長を分離・合波する機能を持つ光ファ
イバカップラの従来の作製方法を示す。

第２図の構成と異なる点は入射光源側の構成であり、分
離あるいは合波を行う２つの波長λ１、λ２のうちλ１
の光を出力する光源３５と２２の光を出力する光源３６
の光を、ハーフミラ−３１とレンズ３２を用いて、合波
し光ファイバの一端１に入射させる。また、光源３５の
光路には遮光板３３、光源３６の光路には遮光板３４が
設置され、光を遮断したり、通過させたりすることがで
きるようになっている。

作製にあたっては、延伸を行いながら遮光板３３．３４
を適宜交互に開閉し、光検出器９．９ａと制御装置１１
により、λ；に対する結合率と２２に対する結合率を交
互に計算しながら、加熱装置１０を制御する。しかしな
がら、この方法では、２つの波長に対する結合比を同時
に検出できないため、最適な延伸状態を延伸を行いなが
ら把握することが難しく、作製の歩留まりが低いという
欠点があった。

第５図は他の従来の作製方法であり、λ３、λ２の光を
それぞれ出力する２つの光源３５．３６の出力光をハー
フミラ−３１、レンズ３２を通じて合波し、光ファイバ
の一端１に入射している。光ファイバの一端１と対向す
る光ファイバの端１ａ、２ａからの出力光はそれぞれ、
レンズ４３．４３ａを通り、波長分離ミラー４１．４２
により、λ１の光は透過、λ２の光は反射され、それぞ
れ光検出器４４．４５．４６．４７に入り、光検出器の
出力は制御装置１１に入力される。制御装置１１は光検
出器４５．４６の出力からλ１に関する結合比を計算し
、光検出器４４．４７の出力からλ２に関する結合比を
計算する。これらの値を用いて加熱装置を制御する。

この方法では、λ！、λ２の結合比を同時に検出できる
が、光検出器を４個及び波長分離ミラ゛−２個を使用す
る必要があり、系が複雑になる上、波長分離ミラーには
、反射損失、透過損失および入射光の偏波状態による透
過率、反射率の変動が存在し、正確な結合比を算出でき
ないという欠点があった。

発明が解決しようとする問題点そこで、本発明の目的は、２波長の結合状態を同時に算
出できる機能を簡便な構成で持たせ、２つの波長の光を
分離したり、合波したりする機能を持つ光ファイバカッ
プラを簡便にかつ歩留まり良く作製する方法を提供する
ことにある。

問題点を解決するための手段すなわち、本発明は、２本の光ファイバの一部を融着延
伸して２本の光ファイバ間に光の結合を生じさせ、その
結合比に波長依存性を有する光ファイバカップラを作製
する方法において、分離または合波したい２つの波長の
光の一方の光を前記２本の光ファイバの一方の光ファイ
バの一方の端に結合し、前記２つの波長の光の他方の光
を前記２本の光ファイバの他方の光ファイバの一方の端
に結合し、前記２本の光ファイバの他方の端でそれぞれ
の出力光を検出し、かかる状態において前記２本の光フ
ァイバの一部を融着・延伸しながら前記２本の光ファイ
バの他方の端でそれぞれの出力光を検出して、出力光の
総和のほぼ１００％がいづれか一方の光ファイバから出
力される状態において加熱・延伸を止めることを特徴と
する。

作用以上かられかるように、本発明による方法は、従来の方
法とは、それぞれ波長の異なる光を２本の光ファイバの
うちの１本ずつに同時に入射し、かつ２つの光ファイバ
からの出力光をそれぞれ同時に検出している。そして、
２つの光ファイバからの出力光を同時に検出して比較し
ながら、加熱・延伸を行う。

従って、２つの波長に対する結合比が、波長分離合波で
きる状態になったことを実時間で検出できるため、過剰
に延伸したりすることなく正確に波長の分離・合波ので
きる状態で延伸を止めることができる。

実施例第１図は、本発明の作成方法の一実施例を実施する装置
の構成を示す図である。

第１図において、第１図に示す装置の各部の同様な部分
には同一の参照番号を付している。従って、第１図と第
２図との比較から明らかなように、本発明による方法に
おいても、２本の光ファイバ１−１ａ及び２−２ａの途
中を融着して光ファイバカップラを作成するために、延
伸台７．７ａに設けられた光ファイバ固定装置８．８ａ
にそれぞれ光ファイバ１−１ａ及び２−２ａが固定され
る。

そして、一方の光ファイバの一方の端１１＝：ま、一対
のレンズ５を介して、１．３μｍの光を出力する光源３
が結合され、他方の光ファイバの一方の端２には、一対
のレンズ５を介して、１．５５μｍの光を出力する光源
４が結合されている。そして、光源４に付属する一対の
レンズ５の間には、可変光減衰器６が配置されている。

更に、２本の光ファイバのそれぞれの他端１ａ、２ａに
は、光検出器９．９ａが結合され、それら光検出器９．
９ａの出力は、制御装置１１に人力されている。その制
御装置１１は、延伸台７．７ａ及び加熱装置１０を制御
して、２本の光ファイバ１−１ａ及び２−２ａの融着部
１２の状態を調整するようになされている。

かかる構成の装置において、光源３からの波長１．３μ
ｍの光はレンズ５を通して光ファイバの端１より光ファ
イバ１−１ａに入射し、光源４からの波長１．５５μｍ
の光は、レンズ５及び可変光減衰器６を通して光ファイ
バの端２より光ファイバ２−２ａに入射している。従っ
て、光検出器９が光ファイバの端１ａからの出射光を検
出し、光検出器９ａが光ファイバの端２ａからの出射光
を検出する。１．３μｍの光に対する光検出器９．９ａ
の感度をそれぞれη１．３、η′１．３．１．５５μｍ
の光に対する光検出器９．９ａの感度をそれぞれη１．
５５、η１．ｓｓとすると、光検出器９．９ａの光検出
部には同一の材質を用い、１．３μｍと１．５５μｍの
光に対する感度の比、すなわち、η１．．：η１．，５
とηｌ、、３：η”５．．５がほぼ等しくなるようにす
る。

なお、１．３μｍの光に対する光検出器９．９ａの感度
η１．３　とη′１．３が異なる場合、光検出器二付属
する増幅器（不図示）の調整等により感度を補整し、同
一の強さ１．３μｍの光の入射に対しては、同一の出力
を励起するようにあらかじめ調整しておく。

このような状態で、光源３．４からそれぞれ光ファイバ
１−１２，２−２２に光を入射し、この際、光源３から
光ファイバの端１に入射する波長１゜３μｍの光のパワ
ーと光源４から光ファイバの端２に入射する波長１．５
５μｍの光のパワーが、光検出器９または９ａにほぼ同
一の出力を励起するように、可変光減衰器６を用いて調
整しておく。

この状態で加熱装置１０により、２本の光ファイバ１−
１ａ、２−２ａの長手方向の一部を融着し、光ファイバ
固定装置８．８ａにより光ファイバ１−１ａ、２−２ａ
を固定している延伸台７．７ａに相離れるように力を加
えながら、加熱装置１０により融着部１２を加熱し延伸
を行う。この際、制御装置１１は、光検出器９．９ａか
らの出力の比を計算し、その比が所望の値に達したとき
、加熱及び延伸を止める。

光検出器９．９ａの出力の比は、延伸に伴い（１）、（
２）、（３）式に示したように光の結合状態が変化する
ため、変動する。ここで光検出器９からの出力を１１、
光検出器９ａからの出力を１２とし、波長１．３μｍの
光に対する結合率を０１、波長１．５５μｍの光に対す
る結合率を０２とする。ここで、結合率とは光ファイバ
カップラにおいて交経路（即ち、第１図では光ファイバ
の端１から入射し、光ファイバの端２ａから出射する光
の経路、および光ファイバの端２から入射し、光ファイ
バの端１ａから出射する光の経路）を通る光のパワーの
割合を示す。

１１とＩ２の和が１になるように規格して、Ｉ１、Ｉ２
をＣ１、Ｃ２を用いて表わすと、１．３μｍと１．５５
μｍの光の光ファイバへの入射光のパワーは、光検出器
にほぼ同等の出力を励起するように即ち調整しであるの
で、以下の（４）、（５）式のように表現できる。

ｒ　１＝　’Ａ　（Ｉ　　Ｃ＋　十Ｃ２）　　　　　　
　（４）Ｉ２＝％（１＋ｃｌ−Ｃ２）　　　　　　　（
５）１．３μｍの光と１．５５μｍの光を分離・合波す
る条件は、または、ｒ　Ｃ１＃０ ”Ｃ２，１，７゜である。

（６）式ノ条件を満たす時、ｒ＋″、０、■２″＝、１
であり、（７）式の条件を満たす時、■１ζ１、工２＃
０である。

従って、本発明の構成では、常時■１　と１２の比を計
算し、１．　、Ｉ２のどちらかがほぼ１００％になった
状態を検出して、加熱、延伸を止めることにより、波長
を分離合波する光ファイバカップラを作製できる。

例えば、Ｉ　　Ｃ＋　、Ｃ２をいづれも０．０１以下に
したい場合には、（４）式より１１が０．００５以下に
なるところを検出すれば、確実に１−Ｃ，、Ｃ２のいづ
れも０．０１以下になる。このように、所望のＣ１、Ｃ
２に応じて、延伸を止めるべき１１、Ｉ２の比が定まっ
てくる。

第６図に本実施例により際した光グアイノＮカップラの
延伸の伸び量に対する光検出器９．９ａの規格化した出
力■１、Ｉ２の変動の様子を示す。

伸びが小さく光の結合が生じていないところでは工１、
Ｉ２の値は一定かつ同一である。延伸が進みＩｌｌ　Ｉ
２は変動をはじめ、変動の幅は次第に大きくなり、伸び
量７　ｍｍのところで、Ｉ　＋　＝０．９９５．１２＝
０．００５となっている。本作製例では、Ｉ１またはＩ
２が０．００５以下になったところで、延伸を止めるよ
うに設定しているため、この点て延伸は止まっている。

このように作製した光ファイバカップラの結合率の波長
特性を測定した結果が第７図であり、波長１．３μｍに
おける結合率は０．００７、波長１．５５μｍにおける
結合率は０．９９７となっており、波長１．３μｍと１
．５５μｍの光を分離したり、合波したりする機能を持
つことがわかる。

このような構成で光ファイバカップラの作製を行った結
果、波長１．３μｍ及び１．５５μｍの光を常時人射し
、光検出器９．９ａの出力を常時検出しているため、極
めて短時間のうちに、加熱装置１０に延伸の中止の命令
を出すことができ、延伸のやり過ぎによる作製の歩留ま
りの低下はほとんどなく、９０％以上の高歩留まりで所
望の光ファイバカップラを作製できた。

本実施例では、１つの光源の光経路中に可変光減衰器を
入れ、パワーの調整を行ったが、２つの光源のいづれの
光経路にも可変光減衰器を入れる方法、あるいは光源自
身の駆動電流を調整する方法等、最終的に光ファイバ中
に入射する光のパワーが、光検出器にほぼ同一の出力を
励起できるよう調整する方法であればよいことはもちろ
んである。

また、延伸を止めるべき、■、とＩ２の比を適当に定め
ることにより、所望の値に近い結合率を持つ光ファイバ
カップラを作製できる。

また本実施例では、１．３μｍと１，５５μｍの光源を
用いたが、分離・合波すべき２つの波長の光源を用いる
ことにより、同様の構成で任意の２つの波長の光を分離
・合波する光ファイバカップラを作製できることはもち
ろんである。

また、本実施例では、光検出器９．９ａの同一の波長に
対する感度の差を増幅器等で補整したが、制御装置１１
において光検出器９．９ａの出力の比を計算する際、感
度補整を加味して計算し、同一の波長の同じ強さの光の
入射に関しては、等価的に光検出器９．９ａからの出力
が同一になるような構成でも、本実施例と同様にカップ
ラの作製が行えることはもちろんである。

この結果から明らかなように、従来の方法と比べて、簡
単な構成でありながら、歩留まり良く波長分離合波の機
能を持つ光ファイバカップラを作製できるという改善が
あった。

発明の詳細な説明したように簡単な構成でありながら、２つの波長
に対する結合比が、波長分離合波できる状態になったこ
とを実時間で検出できるため、延伸のやり過ぎがなく、
正確に波長の分離・合波のできる状態で延伸を止めるこ
とができることかろ、簡単な構成でかつ、作製の歩留ま
りを高くすることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による作成方法の１実施例を実施でき
る装置の概略構成図、第２図は、１つの波長の光の分岐を行う光ファイバの作
製方法を実施する装置の概略構成図、第３図は、ファイ
バカップラ断面の矩形近似を示す図、第４図は、２つの波長の光を分離・合波する光ファイバ
の従来の作製方法を実施する装置の概略構成図、第５図は、第４図に示した方法とは異なる従来の作製方
法を実施する装置の概略構成図、第６図は、実施例の延
伸の伸び量に対する２つの光検出器の出力の割合を示す
グラフ。第７図は、実施例により作製した光ファイバカップラの
結合率の波長特性を示すグラフである。（主な参照番号）１、ｌａ、２．２ａ・・光ファイバの端、３・・１６３
μｍ光源、　４・・１．５５μｍ光源、５・・レンズ、
　　６・・可変光減衰器、７．７ａ・・延伸台、８．８ａ・・光ファイバ固定装置、９．９ａ・・光検出器、　１０・・加熱装置、１１・・
制御装置、　　　２１・・光源、２２・・レンズ、３１
・・ハーフミラ−１３２・・レンズ、　　３３．３４・
・遮光板、３５・・波長λ１の光を出力する光源、３６
・・波長λ２の光を出力する光源、４１、４２・・波長
分離ミラー、４３、４３ａ・・レンズ、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２本の光ファイバの一部を融着延伸して２本の光
ファイバ間に光の結合を生じさせ、その結合比に波長依
存性を有する光ファイバカップラを作製する方法におい
て、分離または合波したい２つの波長の光の一方の光を
前記２本の光ファイバの一方の光ファイバの一方の端に
結合し、前記２つの波長の光の他方の光を前記２本の光
ファイバの他方の光ファイバの一方の端に結合し、前記
２本の光ファイバの他方の端でそれぞれの出力光を検出
し、かかる状態において前記２本の光ファイバの一部を
融着・延伸しながら前記２本の光ファイバの他方の端で
それぞれの出力光を検出して、出力光の総和のほぼ１０
０％がいづれか一方の光ファイバから出力される状態に
おいて加熱・延伸を止めることを特徴とする光ファイバ
カップラ作製方法。
（２）前記２本の光ファイバの一部を融着・延伸しなが
ら前記２本の光ファイバの他方の端でそれぞれの出力光
を検出する前に、前記２本の光ファイバの他方の端での
それぞれの出力光から得られる検出信号が実質的に同一
になるように調整することを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載の光ファイバカップラ作製方法。
（３）前記２本の光ファイバのそれぞれの一方の端への
光の結合は、前記２つの波長の光の一方の光を発する第
１の光源を、前記２本の光ファイバの一方の光ファイバ
の一方の端に光学的に結合し、前記２つの波長の光の他
方の光を発する第２の光源を、前記２本の光ファイバの
他方の光ファイバの一方の端に光学的に結合して行うこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の光ファ
イバカップラ作製方法。
（４）前記２本の光ファイバの他方の端でのそれぞれの
出力光から得られる検出信号を実質的に同一する調整は
、前記光源の一方と、該光源が光学的に結合される光フ
ァイバとの間に可変光減衰器を配置し、その減衰量を調
整して行うことを特徴とする特許請求の範囲第（３）項
記載の光ファイバカップラ作製方法。
（５）前記２本の光ファイバの他方の端でのそれぞれの
出力光から得られる検出信号を実質的に同一する調整は
、前記光源の一方の駆動電流を調整して行うことを特徴
とする特許請求の範囲第（３）項記載の光ファイバカッ
プラ作製方法。
（６）前記２本の光ファイバの他方の端での出力光の検
出は、前記２本の光ファイバの各々の他方の端に光検出
器を光学的に結合して行うことを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項から第（５）項までのいずれか１項記載
の光ファイバカップラ作製方法。
（７）前記光検出器として、前記２つの波長の光の一方
の波長の光に対する感度と他方の波長の光に対する感度
との比が実質的に同じ光検出器を使用することを特徴と
する特許請求の範囲第（６）項記載の光ファイバカップ
ラ作製方法。
（８）前記２本の光ファイバの他方の端でのそれぞれの
出力光から得られる検出信号を実質的に同一する調整は
、前記光検出器の出力信号を増幅する増幅器の増幅度を
調整して行うことを特徴とする特許請求の範囲第（７）
項記載の光ファイバカップラ作製方法。