KR100200939B1 - 광 섬유 결합기 - Google Patents

광 섬유 결합기 Download PDF

Info

Publication number
KR100200939B1
KR100200939B1 KR1019930700156A KR930700156A KR100200939B1 KR 100200939 B1 KR100200939 B1 KR 100200939B1 KR 1019930700156 A KR1019930700156 A KR 1019930700156A KR 930700156 A KR930700156 A KR 930700156A KR 100200939 B1 KR100200939 B1 KR 100200939B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fiber
fibers
coupler
optical
bundle
Prior art date
Application number
KR1019930700156A
Other languages
English (en)
Other versions
KR930701353A (ko
Inventor
윌리암 아크라이트 죤
브리안 모티모어 데이비드
Original Assignee
리드베터 티모시 가이 에드윈
브리티시 텔리커뮤니케이션즈 파블릭 리미티드 캄퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 리드베터 티모시 가이 에드윈, 브리티시 텔리커뮤니케이션즈 파블릭 리미티드 캄퍼니 filed Critical 리드베터 티모시 가이 에드윈
Publication of KR930701353A publication Critical patent/KR930701353A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100200939B1 publication Critical patent/KR100200939B1/ko

Links

Classifications

    • 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
    • G02B6/2821—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 lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G02B6/2835—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 lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/10—Non-chemical treatment
    • C03B37/14—Re-forming fibres or filaments, i.e. changing their shape
    • C03B37/15—Re-forming fibres or filaments, i.e. changing their shape with heat application, e.g. for making optical fibres
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

7개의 광섬유 묶음이 모세관 위에 밀착된 육각형 배열로 위치하고, 꼬여 있는 광섬유 결합기 구성방법. 광 원천은 외곽 섬유에 결합 되어 있고, 융착 테이퍼 결합기는 테이퍼링이 최소 광 전력 출력이 처음 최대로 될때 정지하도록 형성되어 있으며, 이것은 6×7 광섬유 결합기를 제공한다. 또한 구성동안에 충분히 융착 함으로써 구성되는 7×7결합기에 있어서는, 장치를 통한 입력과 출력 사이의 최대 삽입손이 최소가 된다는 것이 발견되었다.

Description

광 섬유 결합기
본 발명에 따른 광 결합기를 구성하는 방법과 이러한 결합기를 작동하는 이론이 첨부된 도면과 예만으로 설명된다.
제1도는 본 발명에 따른 결합기의 이론적 해석을 위한 모델로 주어진 육각형으로 밀착 배열된 7개 섬유의 선도이고,
제2도는 비축(off-axis)섬유 일루미네이션(illumination)의 경우에 있어서 7개 섬유를 통해 전파되는 이론적 전력의 그래프이고,
제3도는 본 발명에 따른 결합기를 형성하기 전의 섬유묶음 단면도의 선도이고,
제4도는 본 발명의 방법에 따른 결합기를 형성하는 동안에 주변 모세관의 상호작용에 의한 외곽 섬유의 뒤틀림을 나타낸 개략도이고,
제5도와 제6도는 비축 알루미네이션의 경우에 있어서 두개의 다른 융착 정도에 대해, 7개의 섬유배열을 통해 전파되는 이론적 전력 그래프이고,
제7도는 중앙섬유 일루미네이션의 경우에 있어서 7개의 섬유밸열을 통해서 전파되는 이론적 전력 그래프이고,
제8도(a)와 제8도(b)는 각각 중앙 섬유 일루미네이션과 비축 일루미네이션에 있어서, 1300㎚에서 최대 작동하는 장치에 대한 이론적 파장의 그래프이고,
제9도(a)와 제9도(b)는 각각 중앙 섬유 일루미네이션과 비축 일루미네이션에 있어서, 1530㎚에서 최대 작동하는 장치에 대한 이론적 파장의 그래프이고,
제10도(a)와 제10도(b)는 각각 중앙섬유 일루미네이션과 비축 일루미네이션에 대해 1300㎚에서 작동하도록 제작된 장치에 대한 파장의 그래프이고,
제11도는 본 발명에 따른 결합기를 구성하는데 적절한 융착장치의 개략적인 선도이다.
N개의 평행한 임의 배열사이의 결합형태, 약하게 결합된 광 섬유는 잘 알려진 결합 미분 방정식에 의해 설명된다. (Snyder, A.W.; and Love, J.D.; Optical Waveguide theory Chapman and Hall, 1983, pp 542)
여기서 an은 섬유내의 z의존 코드(modal)진폭이고, βn은 섬유 n내의 모드의 전파 상수이고, Cmn은 섬유 m과 n사이의 결합계수이다.
로 대치 함으로써 전자기장의 빠른 진동을 제거할수 있다. 더 나아가
로 대치하면, Z의존성을 없애고 다음과 같은 형태의 Bn의 결합 방정식 집합을 준다.
이러한 방정식들의 비 단순해를 구하기 위해서는 유도된 특성방정식을 풀고 고유치(Eigenvalue)X와 벡터 Bn이 주어져야 한다. 일단 고유치와 벡터들을 구하면, 배열을 통해 전파되는 모드 필드 An은 고유벡터들의 선형결합으로 부터 계산 될수 있다.
여기서 상수 K는 배열에 주어진 입력 조건에 의해서 구해진다.
배열내의 각 섬유에서 전파되는 전력은 다음의 관계로 부터 구할수 있다.
제1도에 관해 볼때 섬유 fo둘레는 f1에서 f6까지의 섬유가 육각형으로 밀착 배열하고 있으며, 여기서 외곽 섬유의 전파상수 βr은 중앙섬유의 전파상수 βo와 다를 것이다. 가장 가까운 이웃 결합만을 고려하고, 중앙섬유와 외곽 섬유간 및 외곽의 인접 섬유간의 결합계수가 같다고 가정하는 것에 의해, 이러한 배열에 따른 방정식(1)이 간단해 질수 있다. 또한 특정 입력 조건을 고려할때 이러한 방정식은 더욱 간단해 진다. 이러한 해석을 위해, 섬유 배열의 특성은 단지 두개의 입력조건 즉, 중앙섬유 fo의 단위 일루미네이션과 하나의 비축섬유, 예를들어 f1, 의 단위 일루미네이션 조건을 고려 함으로써 완전하게 정의 될수 있다.
중앙섬유 fo의 일루미네이션에 대해 모든 외곽섬유(일반적으로 fr로 표시되고 여기서 r=1에서 6이다)는 동일한 결합 특성을 갖고, 방정식(1)은 다음과 같이 줄어든다.
여기서 첨자 r은 구조상 외곽링의 섬유를 나타나고, c는 특성 결합상수를 나타낸다. 식(2)와 식(3)을 식(7)에 대입하면 Bo와 B1에서 두개의 결합방정식을 얻고, 다음과 같은 형태의 특성 방정식을 얻는다.
발전된 2차 방정식을 품면 두개의 고유치를 얻는다.
관련된 고유벡터는 다음과 같이된다.
식(5)로 부터, 섬유배열을 통해 Z방향으로 전파하는 장은 다음과 같이 주어진다.
식(6)으로 부터 중앙섬유와 외곽섬유내의 전력을 얻는다.
비축 일루미네이션에 있어서 a2=a6, a3=a5로 놓음으로써 배열의 대칭성에 의해 식(7)이 단순화 될수 있으며, 여기서 첨자는 제 (1)도에 나타난 배열의 기준 섬유 f1에 대응하는 것이다. 위에서 상술된 것과 같은 단계를 따르면 다음과 같은 형태의 특성 방정식이 주어진다.
이 식으로 부터 고유치와 고유벡터, 모드 진폭, 그리고 각 섬유내를 전파하는 전력이 계산된다.
이제 예를들어 동일섬유의 배열과 같은, 중앙과 외곽섬유의 전파 상수가 같은 경우를 고려한다. 섬유 f1의 비축 일루미네이션에 대해 배열을 통과하는 전력이 제2도에 나타나 있다. 이 전력은 결합계수 c상에서 상호작용 길이 의존성을 제거하기 위해 kz에 대해서 도시 되었다. Po는 중앙섬유를 통과하여 전파되는 전력이고, P1, P2, P3, P4는 외곽 섬유를 통하여 전파되는 전력이며, 여기서 P5=P3, P6=P2이다.
본 발명의 첫번째 관점에 따른 결합기의 형성방법은, 특별한 융착정도에 대해 7개의 출력섬유 내의 최소 광전력이 처음 최대로 될때 까지 결합기를 당기는 것으로 이것은 형성동안에 관계가 있는 것이다. 비록 특별한 융착 정도가 테이퍼링 후에 얻어진 실제 삽입손에 영향을 주겠지만, 이 융착정도는 어떤 임의의 정도인 것이다. 6×7결합기의 비축 일루미네이션에 대해 이론적 최소 분포인 5.9%는 이 결합기에 있어 γ=0, kz=2.2에서 발생한다.
유효 상호작용 길이 내에서의 확장은 그 구조에 융착정도를 변화시킴에 의해 약간 억눌린, 순수 실리카에 관한, 인덱스(index)를 가진 유리 모세관에 넣어진 7개의 섬유로써 장치를 구성함으로써 달성 할수 있다. (Mortimore, D.B. and Arkwright, J.W. Performance tuning of wavelength-flattened 1×7 fused couplers, OFC 1990.)
제작과정 동안 구조물이 서로 융착하는데 모세관의 영향은 2중적이다. 첫째, 관의 밀착은 외곽섬유의 전파상수를 약간 증가시키고, 둘째 배열에서 모세관의 상호작용은 외곽 섬유를 둥근 형태를 벗어나게 뒤틀림을 유발환다. 이것은 제4도에서 설명되어 있는데, 인접섬유의 상호 작용에 의해 (보이지 않음) 외곽섬유(24)가 부분(26), (28), (30)에 의해 평면화 되고 모세관 인접부분이 뒤틀린다. 이것은 외곽섬유의 전파 상수를 감소시키는 경향이 있다. 이러한 결합된 영향은 제작동안에 이루어진 구조의 융착정도에 의존하는, 중앙섬유와 외곽섬유의 전파상수 사이에 미스매치(mismatch)가 날수 있게 한다. 외곽섬유의 전파상수가 중앙섬유의 전파상수와 관련하여 변화하는 것과 같이 중앙섬유를 벗어나 결합된 최고 전력도 변화한다. 구조물의 융착정도의 양을 재기 위해 무차원의 매개변수 γ=Bo-Br/2C가 소개 된다. 여기다 r=0는 동일전파 상수의 경우에 관한 것이고, γ=1은 중앙섬유 일루미네이션의 경우에 있어서, 중앙섬유와 외곽섬유 사이에 전체 전력 전달을 주는데 필요한 융착정도에 대응하는 것이다.
장치의 융착정도의 변화는 또한 비축 일루미네이션에 대해 결합전력의 분포에 영향을 미친다. 제2도에 이미 언급된 바와 같이 γ=0에 대해 kz의 함수로서의 모델로 부터 계산된 결합 전력을 나타낸다. 제5도와 제6도는 각각 γ=0.44와 γ=1에 대해 계산된 결합전력을 나타낸다.
이제 제7도에 관해서 보면, 중앙 섬유 fo를 통해 전파되는 전력 Po와 제1도 섬유배열의 중앙섬유 일루미네이션에 대해 하나의 외곽 섬유를 통해 전파되는 전력 Pr이 도시되어 있다. 실선은 R=0에 대응하는 것이며, 점선은 R=1에 대응하는 것이다. 점A는 γ=1에 대해 상호작용 길이내의 유효한 확장을 나타낸다.
그래서 γ〉0에 대해 매 사이클마다 두개의 다름 점에서 동일한 결합이 일어날수 있다. 두번째의 동일 결합점에서 작용하도록 선택함에 의해 1×7장치에 대한 유효 상호작용 길이는 제7도의 점선 커브상에서 점A쪽으로 확장될수 있다.
7×7의 전 형태가 충분히 사용될수 있는 장치를 생산하기 위해서는 중앙섬유 일루미네이션에 있어서 외곽섬유의 동일한 결합을 주는데 필요한 상호작용 길이를, 비축 일루미네이션을 대해 최적의 분배를 주는데 필요한 융착 정도와는 별도로, 결합기 형성동안 융착정도를 증가시킴에 의해 6×7결합기를 최대 활용할수 있는 길이로 늘릴 것이 필요하다. 위 장치에서 γ=0.44는 7×7장치에 대해 더 낮은 '최악의 경우' 삽입손을 준다. 이러한 융착정도에 대해 최소 삽입손 점에서 각 섬유상에 전달되는 전력은 :
P1= 21.0%,
P2= P4= P6= 13.0%,
P3= P5= 13.4%,
P0= 13.2%,
이며 제5도에 나타나 있다.
비축 일루미네이션에 대해 장치를 통한 최악의 삽입손는 8.86dB값을 가진 섬유 f2, f4, f6상의 전력에 의해 주어진다. 장치의 가역 성질에 의해, 같은 조건하에서 중앙섬유 일루미네이팅은 모든 외곽섬유가 13.2%를 운반하고 중앙 입력 섬유가 나머지 21%의 전력을 전달하는, 거의 동일한 결과를 낳는다는 것을 알수 있다. 그래서 모든 입력 조건에 대해 전체적인 최적 결과는 이 r값에서 이루어지고, 여기서 최적이란 최대 삽입손의 최소화를 의미한다.
최적의 7×7 결합기를 생산하는 최적의 융착 정도는 선택된 특별한 재료 및 장치제작에 대한 시행착오에 의해 결정된다. 일단 결정이 되면 결합기들은 최대 삽입손이 최소에 도달하는 점에서 정지하도록 된다. 그렇지만 가장 넓은 관점에서의 본 발명은 그 형성동안에 유지되는 융착정도에 대해서 6×7 결합기로서의 최적 결합기를 제공하는 것이다.
파장에 관한 결합계수의 선형 의존성을 가정하면, 장치의 이론적인 파장응답은 식(6)으로 부터 찾을 수 있다. 상호작용 길이를 상수로 고정시키고 결합계수를 변화시키면 1200㎚~1600㎚범위에 걸친 장치의 응답을 알수 있다.
제8도(a)와 제8도(b)는 각각 중앙과 비축 일루미네이션에 대해 1300㎚에서 최대작동하는 7×7커플러의 이론적 파장응답을 보여준다. 제9도(a)와 제9도(b)는 중앙과 비축 일루미네이션에 대해 1530㎚에서 최대 작동하는 장치의 이론적 파장응답을 나타낸다.
이제 제3도에 관해 보면, 이것은 본 발명에 따른 결합기 형성동안 fo에서 f6섬유를 고정시킨 표준적인 배열이며, 7개의 표준, 하나의 모드(mode), 124.7㎛의 외경을 가진 섬유(20), (21)은 육각형이 밀착된 배열내에서 순수실리카 보다 약간 작은 굴절율을 가진 실리카 베이스의 유리 모세관에 꽉 채워져 밀어 넣어짐에 의해 기본 코팅이 벗겨지고, 깨끗해지고, 또한 압박을 받게 된다. 중앙섬유는(21)을 참조할수 있다. 사용된 특별한 모세관은 코닝 글래스(Corning Glass)로 부터 구할수 있는 바이코어(Vycor)'유리 튜브를 명목상 내경이 380~384㎛를 가지도록 당겨서 형성되는 것이다. 섬유 클래딩(Cladding)으로서 동일 굴절율을 가진 튜브도 성공적으로 동작할 것이다. '바이코어'재료가 쓰인 것은, 광 필드에서 튜브재료로의 누설을 최소화하기 위하여, 실리카 섬유 글래딩의 굴절율 보다 굴절율이 더 작기 때문이다. 다른 적당한 재료의 모세관이 사용 될수 있고, 다른 치수의 섬유나 튜브가 사용될수 있지만 타원형은 오히려 약 1% 정도 더 작거나 같아야 한다.
제11도에 나타난 표준형의 융착 결합기 제조장치는 테이퍼 결합기를 형성하는데 섬유 묶음은 일반적인 방법으로 가열되고 당겨진다.
결합기들은 다음과 같이 만들어 진다.: 7개의 표준길이, 각각이 한쪽끝으로 부터 20㎝정도 클래딩이 제거되어 있는 약 1m 정도의, 인덱스(index)가 매치(match)된 클래딩 섬유. 이것들은 30㎜길이의 바이코어 모세관(22)안으로 밀어 넣어진다. 이러한 것이 매우 청결한 조건하에서 실행되어야 한다는 것이 중요하다는 것이 알려져 있는데, 깨끗한 환경과 예를들어 에탄올과 같은 솔벤트(solvent)를 적신 천으로 섬유를 반복해서 닦아야 한다.
섬유(20)과 (21)은 각 섬유에 교대로 빛을 비추고, 렌즈를 통한 섬유의 시각적 조사로 부터 동일시되고, 각 섬유 말단은 배열내의 그 위치에 따라 연결된다. 그러면 섬유말단은 모세관으로 부터 약 36㎜의 정상 클래드(clad)섬유에 접착되고, 그 거리는 사용된 특별한 장치에 의존하는 것이다.
섬유묶음(39)과 모세관은 기관(40)(42)위에 묶어지고, 장력 융착장치의 모터가 달린 슬라이드(slide)(44)위에 있는 섬유묶음과 모세관은 섬유유지 걸림 못(46)(48)를 통해 약 75㎜정도 떨어져 있다. 하나의 슬라이드판은 섬유묶음을 꼬기위해서 회전하고, 슬라이드판 사이에서 각 25㎜에 대해 약 1 번의 회전이 필요하다. 출원인은 이러한 꼬임이 결합기 형태의 견고성을 대단히 개선시킨다는 것을 발견했다. 그러면 결합기는 세라믹 도가니(50)와는 별개로 섬유묶음을 당기는 동안 모세관을 가열하는 것에 의해서 형성된다. 1300㎚에서 작동하는 반도체 레이저는 장치의 외곽섬유상에 접착하고, 모든 출력은 당김 작업 동안에 개별적으로 모니터 된다. 당김 작업은 모든 출력의 최대 삽입손이 처음 최소로 되고, 장치가 포트(potted)될대 정지한다.
융착 동안 결합기의 신장비는 초당 200㎛영역내로 고정되어 있고, 이것은 결합기 구성과정을 모니터 하는데 충분한 시간이다. 동조는 결합기의 당김 과정동안에 장력센서(52)에서 부터, 요구되는 장력에 대한 온도를 유지하는 융착장치 가열영역의 히터(heater)까지의 피드백(feedback)으로 주어지는 장력을 통해 제어된다. 장력이 클수록 온도는 낮아지므로 낮은 장력이 설정되었을 때 보다 융해 정도는 더 작다.
본 출원에서 설명된 잘 융착된 결합기는 1gm을 0.3gm까지 선형적으로 감소시키며 길이 10㎜가 넘는 장력을 갖고, 정지점에 도달 할때 까지 유지한다. 가볍게 융착된 결합기는 장력이 3gm에서 선형적으로 2gm까지 감소되고, 정지점에 도달할때 까지 유지된다. 섬유를 부드럽게 하는 근방의 융착 온도에서의 장력은 이경우 약 1600oC에서 나타난다.
이러한 값들은 다른 섬유치수에 대해 변화되어야 할 것이고, 또한 사용된 특별한 융착장치의 도가니 크기등에 따라서도 변화될 것이지만 시행착오를 통해서 사전에 결정 되어야 만이 그 장치는 포장될 준비가 된 것이다.
다른 모세관이 본 발명에 따른 결합기의 제작에 적절할 수도 있다.
예를들어 필요한 내경이 될 만큼 당겨지고 낮은 인덱스 코팅으로 선이 그어진 실리카 관이 있으며, 보통의 실리카가 당겨지면 섬유 클래딩으로서 같거나 약간 더 낮은 굴절율을 갖게 된다.
각 입력과 모든 출력으로 부터의 삽입손과 장치 응답으로서의 파장은 중앙과 하나의 외곽섬유 입력으로 부터 모든 출력에서 얻을 수 있다.
1300㎚에서 장치의 모든 가능한 경로를 통한 삽입손이 측정될 수 있고, 삽입손의 이러한 값들은 하나의 융해 접착을 포함하며 이것은 ≤0.1dB의 손실을 측정된 값에 더한다. 삽입손의 평균값은 표준편차 0.52 dB에 대해 8.62 dB이고, 최악의 삽입손은 9.63 dB이다. 1300㎚에서 각 입력 섬유로 부터 초과 손실의 평균값은 표준편차 0.06 dB 에 0.14 dB이다. 송신전력의 백분율로서 출력섬유에 결합된 전력의 펴짐은 중앙섬유 일루미네이션에 대해 최소 43% 이고, 최선의 비축 일루미네이션에 대해 최소 4.5%이다. 비축 일루미네이션에 대한 이러한 전력의 펴짐은 이론적인 최소값 5.9%와 잘 맞고, 완전한 7×7결합기에 대해 예견된 최소 기대값 8% 보다 더 좋다. 이것은 고도의 융착에서 약한 결합이 파괴 된다는 가정을 준다.
중앙 입력 섬유로 부터 얻은 파장응답은 대칭성으로 부터 기대되는 바와같이 모든 외곽 출력 섬유로 부터의 응답과 유사성과, 중앙섬유에 남아있는 전력에 대한 강화된 응답을 보여준다. 동일한 결합점은 제10도(a)에서 1300㎚부근에 중심을 두고 있다. 제10도(b)에서 보면, 하나의 비축 입력 섬유로 부터의 파장응답은 다시 1300㎚부근에 중심을 두고, 모든 섬유상에서 낮은 파장 민감성을 나타내며 약 120㎚의 수용가능한 동작영역을 주어, 이것에 대해 ≤10 dB 의 삽입손이 성취된다. 실험적으로 얻어진 이 응답들은 식(6)으로 부터 계산된 값들과 잘 어울리는 것으로 보인다. 제8도(a)는 섬유 P1과 1300㎚에서 시작하는 비축에 대해 남아있는 섬유(Pi, i≠1)의 광전력 부분을 나타내고 있다. 제8도(b)는 중앙섬유(P1)에 남아 있는 광전력 부분과 1300㎚에서 시작하는 축상에서 외곽섬유(P1)와 결합된 부분을 나타낸다. 제9도(a)와 제9도(b)는 제8도(a)와 제8도(b)와 같은 시작 조건이지만 각각 1520㎚에서 작동한다.
설명된 장치는 1300㎚에서 최적의 결과를 주도록 제작되었지만 제 10도(a)와 제10도(b)에서 볼수 있는 것과 같이 중앙 섬유 일루미네이션에 대한 파장 응답은 동작 파장에서 현저하게 비 대칭 이다. 제10도(a)와 제10도(b)에 나타난 기울기는 파장 감소에 대해 중앙과 외곽섬유에 결합된 전력의 수렴을 나타내고, 반면 긴 파장에 대해서 중앙 섬유상의 전력은 외곽 섬유로 부터 전달된 전력으로 부터 급격하게 분산하기 시작한다. 긴 파장에 에서 작동하도록 선택하는 것에 의해 즉, 1500㎚이면 파장응답은 중앙섬유 일루미네이션에 대해 낮은 파장에서 파장을 평평하게 하는 유용한 성질을 갖고 있다. 이것과 같은 장치는 원도우(window) 1280㎚-1550㎚에 걸쳐 중앙 섬유 일루미네이션에 대한 줄어든 파장 응답을 갖고 그래서 표준 전기 통신 파장이 양쪽을 커버(cover)한다.
이 명세서에 있어서의 용어 광(optical)은 광 섬유와 같은 유전체 광도파관에 의해 송신 될수 있는, 가시 영역의 끝 부분에 있는 적외선과 자외선영역을 포함하여 일반적으로 가시영역으로 알려져 있는 전자기 스페트럼의 분야과 관련되어져 있다.
본 발명의 광 섬유 결합기에 관한 것이다. 고용량의 광희로망 출현과 함께 저 손실 결합 배열의 필요성은 점점 중요해졌다.
회로의 구조에 의존하는 1×N과 M×N 장치 모두에 관심을 갖고 있는데 이것은 기본적인 1×2 또는 2×2 결합기 소자를 연쇄시켜 임의적으로크게 만들수 있다. 이러한 결합기들은 여러가지 다른 방법으로 제작될 수 있으며 예를들어 평면기술이나 융착 섬유 기술을 사용한다. 이러한 두가지 접근은 모두 제한을 갖고 있다. 평면장치는 비록 그 크기는 매우 작지만 표준 시스템 섬유위에 피그테일(pigtail)로 접속 되었을때 반사나 상대적으로 높은 손실을 입을수 있다. 융착(fused) 섬유장치는 시스템 섬유로 부터 직접 만들어 질수 있어서 반사나 결합 손실 문제를 극복할 수 있지만 이러한 장치를 연결하여 큰 배열을 형성하는 데는 상당한 공간을 필요로 하고 이러한 면은 전기 통신회로에서 드문 것이다.
현대 전기통신 회로는 3×3, 4×4 및 1×7 결합기와 같이 많은 입/출력단자를 가진 모놀리식(monolithic)장치의 발달에 의해 융착섬유 기술의 사용이 최근 좀더 인기를 끌어왔다. 예를들어 Mortimore, D.B., Monolithic 4×4 single mode fused copler, Electronics Latters 25, 10, pp 682-683, 1988과 Motimore, D.B., and Arkwigvt, J.W. : Monolithic Warvlength flattened 1×7 single-mode fused coupler, Electronice Letters 25, 9, pp 606-607, 1989. 참조. 이러한 장치는 적은 단자를 갖는 기초 결합기로 부터 형성되는 배열에 있어서 공간을 현저하게 줄일수 있도록 한다.
본 발명의 첫번째 관점에 따르면 광섬유 결합기의 형성은 다음과 같은 단계를 갖는다 : 중앙섬유와 6개의 외곽섬유를 가진 밀착된 6각형 배열로서 7개 광섬유의 섬유묶음을 만들고;
광 전력의 출력을 7개의 각 섬유에 공급하기 위해 광원천을 외곽섬유의 하나에 결합하고;
그리고 광섬유 묶음으로 부터 융착, 테이퍼(taper)결합기를 형성하는데, 테이퍼링은 7개의 섬유로 부터의 최소화된 광전력 출력이 처음 최대화 될때 중단된다.
출원인은 이러한 섬유묶음이 테이퍼 광스타(star)결합기에 설치될때 장치에 대해 입력 외곽섬유와 7개의 섬유간의 선형 분포된 삽입손이 거의 최소인 결합기를 제공하고, 유용한 만큼 낮은 삽입손을 제공하는데 6×7스타결합기는 정상융착 섬유장치 특성을 갖고 있음을 발견했다. 즉, 낮은 접속손실, 제작의 편리함, 좋은 온도 안정성, 견고성이다.
오히려 섬유다발을 융착, 테이퍼 결합기에 설치하기 전에 모세관에 끼워 넣고 꼬아주는 것이 좋다. 이렇게 꼬는 것은 결합기 형태의 견실성을 증가시키는 것이다.
섬유로 부터의 광전력 출력의 최소는 7개의 각 섬유로 부터의 전력출력을 모니터링(monitoring)하는 것에 의해 결정하는 것이 좋다. 그러나, 섬유 형성 기술과 장치가 사용된다면 충분히 반복가능하고, 더 적은 출력 전력의 모니터링으로 테이퍼링이 중단되어야 할 때를 결정할 수 있는 충분한 정보를 제공하는 결합기를 구성 할수 있다. 예를들어 광원천과 결합된 외곽 섬유와 관련하여 대칭적으로 배치된 임의 섬유중 하나만이, 최소 출력전력이 극대화 되는때를 결정하는데 필요하다는 것을 알수 있다.
본 발명의 방법에 의하여 구성된 결합기는 충분한 1×7 결합기가 되지 않는다. 그것은 광 전력이 중앙섬유에 결합된 광원천으로 부터 결합기의 7개의 섬유로 균등하게 분배되지 않는다는 것이다. 결론적으로 이것은 적절한 7×7결합기가 되지 않는다. 이러한 7개 섬유배열에 있어서 중앙섬유로 부터 7개섬유까지의 균등한 결합점은 테퍼링이 6×7 결합기를 얻기전에 나타난다.
융착정도는 본 발명을 따른 결합기의 결합 특성에 영향을 미치고, 1×7결합기를 형성하기 위해 필요한 테퍼링 정도는 융착정도가 증가 할수록 더 커질수 있다. 이점은 6×7결합기의 삽입손 분포가 더 나쁨에도 불구하고 1×7결합기를 형성하는데 필요한 테퍼링 정도를 적절한 6×7결합기를 얻는데 필요한 테퍼링 정도로 옮겼다.
따라서 첫번째 관점에 따른 결합기는 장치의 임의 입력과 임의 출력간의 최대 삽입손을 최소화 하도록 충분히 융해된다.
융착정도를 조절하기 위한 더 좋은 방법은 융착 테이퍼 결합기를 구성하는 동안에 섬유에 주어지는 사전결정된 장력을 얻도록 융해 온도를 조절하는 것이다.

Claims (10)

  1. 하나의 중앙섬유와 6개의 외곽섬유가 있는 밀착된 6각형 배열의 7개의 광섬유 묶음을 형성하는 단계; 상기 각 7개의 섬유에서 광 전력 출력을 공급하도록 상기 외곽 섬유중 하나에 광 원천을 공급하는 단계; 및 상기 섬유묶음으로부터 융착되고 테이퍼된 결합기를 형성하는 단계를 구비하고, 상기 테이퍼링은 상기 7개의 섬유로부터의 최소 광 전력 출력이 처음으로 최대가 되는 때에 멈추는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 구성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 섬유 묶음 부분은 모세관내에 놓여있는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 어느 입력섬유와 어느 출력섬유사이의 장치를 통하는 최대 삽입손이 최소인 것을 공급하도록 상기 결합기가 충분히 융착된 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유묶음은 융착되고 테이퍼된 결합기를 형성하기 전에 꼬이는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융착정도는 상기 융착되고 테이퍼된 결합기를 형성하는 동안 상기 섬유상에 주어지는 미리결정된 장력을 얻기위한 융착온도를 조절함으로서 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모든 7개의 섬유에 의한 광 전력 출력은 상기 광 전력 출력의 최소값이 처음으로 최대가 되는 때를 결정하기 위해 모니터되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유는 실리카-기반 섬유인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광 원천은 1500㎚보다 큰 파장에서 광 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 하나의 중앙섬유와 6개의 외곽섬유가 있는 밀착된 6각형 배열의 7개의 광섬유 묶음으로 형성되고, 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의한 방법에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 중앙섬유와 외곽섬유간의 삽입손이 외곽섬유로부터 임의의 다른 섬유까지의 최대 삽입손보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기.
KR1019930700156A 1990-07-18 1991-07-18 광 섬유 결합기 KR100200939B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9015775.1 1990-07-18
GB909015775A GB9015775D0 (en) 1990-07-18 1990-07-18 Optical fibre coupler
PCT/GB1991/001192 WO1992001641A1 (en) 1990-07-18 1991-07-18 Optical fibre coupler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR930701353A KR930701353A (ko) 1993-06-11
KR100200939B1 true KR100200939B1 (ko) 1999-06-15

Family

ID=10679262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019930700156A KR100200939B1 (ko) 1990-07-18 1991-07-18 광 섬유 결합기

Country Status (12)

Country Link
US (1) US5373572A (ko)
EP (1) EP0539472B1 (ko)
JP (1) JP3253955B2 (ko)
KR (1) KR100200939B1 (ko)
AT (1) ATE139217T1 (ko)
AU (1) AU646062B2 (ko)
CA (1) CA2087165C (ko)
DE (1) DE69120273T2 (ko)
DK (1) DK0539472T3 (ko)
GB (1) GB9015775D0 (ko)
IE (1) IE75197B1 (ko)
WO (1) WO1992001641A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2697925B1 (fr) * 1992-11-10 1995-01-06 Gen Electric Cgr Tête et système d'impression d'informations sur films radiographiques.
US5748820A (en) * 1994-03-24 1998-05-05 France Telecom Component for connection to a multi-core fiber, and a method of manufacture
TW291539B (ko) * 1994-09-30 1996-11-21 Corning Inc
ES2089981B1 (es) * 1995-03-28 1997-04-16 Inst Recerca I Tecnologia Agroalimentaries Nueva cepa de la levadura candida sake (salto and ota) van uden and buckley y su utilizacion como agente de control biologico de las enfermedasdes fungicas de postcosecha en frutas.
US5644666A (en) * 1995-12-22 1997-07-01 Gould Electronics Inc. Broadband optical fiber coupler and method of making
US7050692B2 (en) * 2002-03-29 2006-05-23 The Spectranetics Corporation Proximal coupler for optical fibers
US7412135B2 (en) * 2005-01-21 2008-08-12 Nufern Fiber optic coupler, optical fiber useful with the coupler and/or a pump light source, and methods of coupling light
WO2006080801A1 (en) * 2005-01-28 2006-08-03 Acts Vision Co., Ltd. Non-paste fabrication method of optical fiber block
JP2018190918A (ja) * 2017-05-11 2018-11-29 株式会社フジクラ コンバイナ、ファイバレーザ装置、およびコンバイナの製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0171479A1 (en) * 1984-08-03 1986-02-19 Magnetic Controls Company Transmissive multiport star coupler assembly and method
JPS63217314A (ja) * 1987-03-06 1988-09-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光分岐器の製造方法
DE3713658A1 (de) * 1987-04-24 1988-11-17 Licentia Gmbh Faseroptischer sternkoppler
GB8906327D0 (en) * 1989-03-20 1989-05-04 British Telecomm A method of forming an optical fibre star coupler and a coupler so formed
DE4013307A1 (de) * 1990-04-26 1991-10-31 Hoechst Ag Verfahren zur herstellung eines optischen kopplers fuer polymerlichtwellenleiter
US5175782A (en) * 1990-11-16 1992-12-29 Amp Incorporated Optical fiber coupler of improved signal distribution characteristics
US5195151A (en) * 1990-12-17 1993-03-16 Aster Corporation Optical fiber couplers and methods of their manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
KR930701353A (ko) 1993-06-11
IE912518A1 (en) 1992-01-29
IE75197B1 (en) 1997-08-27
JPH05508484A (ja) 1993-11-25
AU8197291A (en) 1992-02-18
JP3253955B2 (ja) 2002-02-04
DK0539472T3 (da) 1996-07-01
US5373572A (en) 1994-12-13
DE69120273T2 (de) 1996-10-31
CA2087165A1 (en) 1992-01-19
CA2087165C (en) 1997-12-23
AU646062B2 (en) 1994-02-03
EP0539472B1 (en) 1996-06-12
EP0539472A1 (en) 1993-05-05
DE69120273D1 (de) 1996-07-18
WO1992001641A1 (en) 1992-02-06
ATE139217T1 (de) 1996-06-15
GB9015775D0 (en) 1990-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5355426A (en) Broadband MXN optical fiber couplers and method of making
US5175779A (en) Method of forming an optical fibre coupler and a coupler so formed
JP2711351B2 (ja) 光ファイバ結合器
CA1321072C (en) Method of manufacturing optical branching and coupling device
EP0840148B1 (en) Optical fibre coupler and a fabrication method for the same
EP0704725B1 (en) Low loss fiber optic coupler and method
KR100200939B1 (ko) 광 섬유 결합기
US5035480A (en) Star-couplers with biconical mixing elements and methods for making the same
US6385372B1 (en) Fiber optical coupler fabrication and system
US20030138212A1 (en) Microbend fused fiber coupler method and apparatus
CA2123757C (en) Method for making optical waveguide couplers with low wavelength sensitivity and couplers thereby produced
US4775209A (en) Fiber-optic coupler comprising intertwined monomode fibers of different diameter
US4992122A (en) Method of coupling single-mode optical fibers to form a coupler
JP3101958B2 (ja) 広帯域カップラおよびその製造方法
WO1987003702A1 (en) Optical fiber coupler used as wdm
JPH08220369A (ja) 光ファイバカプラおよびその製造方法
JPH0193707A (ja) 光ファイバカプラ
JPH0193706A (ja) 光ファイバカプラの製造方法
JP2000206361A (ja) 光ファイバ型多分岐カプラ―及びその製造方法
JPH0756050A (ja) 光ファイバカプラの製造方法
JP2000137137A (ja) 光ファイバ型カプラの製造方法
JPH01154006A (ja) 光ファイバカプラの製造方法
JPH04268510A (ja) 光ファイバカプラの製造方法
JPH09184940A (ja) 光ファイバカプラおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100303

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee