JPS63501527A - 光溶融結合器 - 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】 光溶融結合器 〔技術分野〕 本発明は光フアイバ結合器に関する０本発明は特に溶融光フアイバ結合器に利用 できるが、これに限定されるわけではない。

〔背景技術〕

溶融光フアイバ結合器は、二基上の光ファイバを用い、これらを互いに数回撚り 合わせ、撚り合わされた部分を加熱し、この一方で、この部分を引き伸ばして徐 々に細くなる形状（テーパ）とし、互いに溶融させる。このタイプの結合器では 、多数の光ファイバのうちの一本を伝搬する光信号を他の多数のファイバに結合 させることができる。溶融光フアイバ結合器を製造する方法の例が、ヨーロッパ 特許出願第１７４０１４号（日立製作所）に説明されている。

溶融光フアイバ結合器は、低損失であり、温度安定性が良好であり、機械的に硬 り、製造が容易であることから、光フアイバ通信網で使用するに適している。し かし、これらの素子の結合比は波長に依存する０例えば、一つのポートから二つ のボートに結合する結合器では、二つの受け側ファイバに供給されるパワーの比 、すなわち分割比が、１．３−では５０％対５０％であるが、ファイバを少し溶 融させたかよく溶融させたかに依存して、１．５２−では８０％対２０％ないし ９９％対１％の範囲のどれかの値となる。明らかに、分割比が厳密には波長に依 存しない光フアイバ結合器が必要であり、本発明は、そのような結合器を提供す ることを目的とする。　。

〔発明の開示〕

本発明により、ひとつのファイバを伝搬する光が一以上の他のファイバに結合さ れる構成の光フアイバ結合器において、受は手側ファイバの結合領域における伝 搬定数が上記ひとつのファイバの伝搬定数とわずかに異なる構成である光フアイ バ結合器が提供される。

光ファイバの伝搬定数は、ファイバ内を伝搬する与えられた波長の光放射に対し て、角周波数をファイバ内における一定位相の点の速度で割った値により定義さ れる特性である。

伝搬定数がわずかに異なる二本のファイバ間の結合では、一方のファイバから他 方のファイバに結合する最大結合パワーは、１００％より小さい値となる。伝搬 定数の差を適当に選択することにより、最大結合パワーを例えば５０％にするこ とができる。さらに、結合パワーが最大となるときには結合パワーの波長による 変化は最も小さくなり、結合器の結合パワーが、比較的広い動作波長範囲にわた って最大となる。したがって、ひとつのファイバ内を伝搬する光を分割して二つ のファイバに供給し、このときの二つの受け手側ファイバの間の分割比が比較的 広い動作波長範囲にわたって実質的に一定な光フアイバ結合器を製造することが できる。

伝搬定数の差は、直径の異なるファイバまたは断面プロファイルの異なるファイ バを使用することにより、または、二つの同等なファイバの一方を他方に比較し て細くすることにより得られる。この結合器として、溶融ファイバ結合器を用い ることができる。

本発明の第二の発明によると、二つのファイバをその長さの一部に沿って互いに 撚り合わせ、これらのファイバの撚り合わされた領域の伝搬定数にわずかな差を 設け、放射光を上記ファイバの一方または双方に入射し、この一方で撚り合わさ れた領域を加熱して引き伸ばし、結合領域を通して伝達される放射光を監視する 溶融光フアイバ結合器の製造方法を提供する。

次に、本発明の実施例について添付図面を参照して説明する。

図面の簡単な説明 第１図は典型的な従来例溶融光フアイバ結合器のスペクトル応答を示す図。

第２図は種々の溶融光フアイバ結合器についての結合パワ一応答曲線の比較を示 す図。

第３図は本発明による結合器のスペクトル損失曲線を示す図。

〔発明を実施するための最良の形態〕

溶融光ファイバ結合器を参照して本発明を説明するが、本発明はこのような結合 器に限定されるものではない。

第１図は典型的な従来の溶融光フアイバ結合器の波長応答を示す。

曲線は、同じ伝搬定数を有する二つの光ファイバの間の結合に関するものであり 、結合する光パワーが最大で実質的に１００％となるものに関するものである。

この図は、特定の波長における結合が約５０％となるように結合器を製造した場 合に、この波長で、波長による結合パワーの変化が最大となることを示す、第１ 図に示したように、結合パワーが最大の領域における波長変化Δλにより生じる 結合パワーの変化ΔＰ１は比較的小さいが、結合パワーが５０％の領域における 同じ波長変化により生じる結合パワーの変化ΔＰ２は大きい、したがって、最大 結合パワーで、またはその領域で動作する素子を設けた場合には、波長が少し変 化しても重大な影響は生じない、しかし、常にそうとは限らない、互いに溶融さ れて２×２ボート素子を構成する二つのファイバを含む素子を考える。波長変化 の効果について、結合器の長さによる結合パワーの変化を示す第２図（ａ）を参 照して考える。２×２ボート素子では、二つの受け手側ファイバに結合するパワ ーを約５０対５０に分割することが必要である。１．５２ｆｍで５０対５０に分 割されるように製造時に結合器を引き伸ばすと、第２図（ａ）の線１２で示され るように、１．３−における分割比が非常に異なってしまう。

これでは、明らかに、１．５２ｉｒｍと１．３　ｎとの双方の波長で動作する必 要のある通信網で使用するには不十分である。

本発明の技術では、与えられた波長で測定した伝、搬定数が結合領域においてわ ずかに異なる二つの光ファイバを溶融することにより、光フアイバ結合器が製造 される。伝搬係数の差は、受は手側ファイバを異なる直径または異なるプロファ イルとするか、または二つの同等なファイバの一方を他方以上に細い形状とする ことにより得られる。この技術の例として、一方のファイバを徐々に細くなる形 状にして結合器を製造した。実際の溶融技術について詳しくは説明しないが、例 えばヨーロッパ特許出願第１７４０１４号に説明された方法を用いることができ る。伝搬定数の差を選択して、結合パワーの割合を選択することができる。この 技術を利用することにより、例えば、１．３μおよび１．５２μの放射で約５０ ％対５０％に光パワーを分割できる２×２ボート素子を製造することができる。

伝搬定数の異なるファイバで２×２ボートの溶融ファイバ結合器を製造する効果 を示すために、細くなる形状が異なる二つのテーパ、すなわちテーパＡおよびテ ーパＢを作成した。各テーパの直径変化は、 Ｄ（ｚｌ　＝　Ｄａａ＊　−Ｄｏ　ｅｘｐ　（−ａ　ｚりで表されるガウス型で あり、Ｄ　（ｍｌは点！１１１１におけるファイバの直径、Ｄ、１．はテーパが 設けられていないファイバの直径（１２５４）　、Ｄ。

はテーパのくびれた部分のファイバ直径の減少量、ａはテーパ長のパラメタであ る。テーパＡおよびＢのそれぞれに対して、Ｄ、は９および１５Ｉｆｍであり、 ａは０．０３７および０．０３５ｍ５”である。

これらのテーパをテーパが設けられていない一定直径のファイバと撚り合わせ、 ヨーロッパ特許出願第１７４０１４号に記載された方法と同様にして、撚り合わ せた部分の加熱および引き伸ばしを行った。

結合プロセスについて、引き伸ばし動作中に入力ポートに１．３μおよび１．５ ２μの放射を入射し、双方の出力ボートでこれらの波長のパワーを測定すること により監視した。二つのテーパに対する結合パワ一応答の曲線をそれぞれ第２図 （ｂｌおよび第２図（Ｃ１に示す、これらの曲線は、広範囲の結合８長について の結合動作を示すために、通常の停止点以上にファイバを引き伸ばしたことを示 す、テーパにより生じた伝搬定数の差が、ファイバ間のパワー伝達を不完全にす ることが示されている。第２図ｉａｌおよび第２図山）を比較すると、伝搬定数 の差が大きいほど伝達される総パワーが小さくなる。

第２図（ｂｌに示したように、１．３および１．５ｎの曲線のＸで印付けられた 最初の交差の領域において、この結合器が双方の波長で等しい結合比をもつ、さ らに、伝搬定数の差を適当に選択することにより、結合比を選択することができ る。２×２ボート素子のために、引き伸ばし工程を領域Ｘに対応する長さで停止 する。製造中には、１．３および１．５２−の双方の放射を監視することにより 領域Ｘを識別する。テーパＡを用いて素子を製造すると、１．２３ないし１．５ ７−の波長範囲にわたって、５０％±９％の結合を達成できる。

この技術を用いて５０％対５０％に結合する素子を製造するため、双方の波長で 等しい結合が得られるまで、すなわち約５０％となるまで、標準ファイバでテー パＡと同等のテーパを製造し、引き伸ばした。

この後、溝が設けられたシリカ・ロンド内に、シリコン・ゴム・コンパウンドを 用いて、ボッティングにより溶融領域を保護した。これについて、二つの波長で 結合および損失を交互に測定したところ、１．３　ｎにおいてＣ−４９，９％、 Ｃ＝５０．１％、損失０．０１４ｄＢ　。

１．５２−においてＣ−５２，２％、ｃ−４７，８％、損失０．１１　ｄＢであ った。

第３図（ａ）および第３図（ｂ）は、それぞれ、入力ポート１から出力ボート３ および４に伝達される放射のスペクトル損失を交互に測定した結果を示す、　３ ００ｎ−を越える波長幅にわたって、挿入損失が３ｄＢ±０．７ｄＢとなる。

禮才；８融結合券のスペクトルん答 ｆｂｌボート１が５４ １；ち′１ｊるス公フトル桶夫曲縁 （ａｔ ＋１）１ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴｌｆＥ　ＩＮτＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣ）！　 ＲＥ？ＯＲＴ　０Ｎｒｏｒ　ｍｏｒｅ　ｄａｔａｌｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｉｓ　 ａｎｎｅｘ　！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ．ひとつのファイバを伝搬する光が一以上の他のファイバに結合される構成の 光ファイバ結合器において、受け手側ファイバの結合領域における伝搬定数が上 記ひとつのファイバの伝搬定数とわずかに異なる構成である光ファイバ結合器。 ２．伝搬定数の差は直径が異なるファイバを用いることにより得られる請求の範 囲第１項に記載の光ファイバ結合器。 ３．伝搬定数の差はプロファイルが異なるファイバを用いることにより得られる 請求の範囲第１項に記載の光ファイバ結合器。 ４．伝搬定数の差は二つの同等なファイバの一方を他方に比較して細くすること により得られる請求の範囲第１項に記載の光ファイバ結合器。 ５．結合器は溶融ファイバ結合器である請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ かに記載の光ファイバ結合器。 ６．二つのファイバをその長さの一部に沿って互いに撚り合わせ、これらのファ イバの撚り合わされた領域の伝搬定数にわずかな差を設け、 放射光を上記ファイバの一方または双方に入射し、この一方で撚り合わされた領 域を加熱して引き伸ばし、結合領域を通して伝達される放射光を監視する溶融光 ファイバ結合器の製造方法。 ７．一以上の波長の放射光を上記ファイバの一方または双方に入射する請求の範 囲第７項に記載の方法。