JPH02167506A - 波長依存性の無い継手並びにその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、所定の波長範囲にわたって実質的に均一な光
の接続が可能なシングルモードの光ファイバの継手と、
それの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

直進する光の通路を提供するためには、シングルモード
の光波ガイド並びにそのための継手を採用することが望
ましい。以後、゛光波ガイド″並びに゛ファイバ″と云
う語は、クラッドによって被覆されたファイバのコアを
指すものとして、同意義に使用される。シングルモード
の光波ガイド又はファイバは、シングルモードの光のみ
を導通させる又は導通可能な光波ガイドとして理解され
る。典型的なものとしては、これらの光波ガイドは非常
に細い直径を有するガラス繊維である。これらのファイ
バのコアの太さは、５〜１０ミクロン程度かそれよりも
小さい。これに対してマルチモードのファイバは少なく
とも５０ミクロン程度、典型的には５０〜２００ミクロ
ン程度の比較的太いコアを有している。従って、シング
ルモードのファイバ用の継手の製造に際しては、光波の
経路やコアが破壊され易く、特にシングルモードファイ
バの場合には望ましくない伝達ロスの増加を招くことが
多いので、難しい作業であることが判る。

本明細書中にもそのな内容が参考として取り入れられて
いるＰａｕｌ　Ｋｏｐｅｒａ　ｅｔ　ａｌ　の関連米国
出願第８３３，６３５号によれば、シングルモード光フ
ァイバの継手の製造方法が開示されている。ここに開示
されている光ファイバの継手は、波長依存性を有する光
フアイバ用継手に属するものである。更に詳しくは、波
長依存性を有するとは、このシングルモード継手は、非
常に特定の波長において二つのファイバ間の実質的に均
一な接続を行うものであり、光の波長がこの所定の波長
範囲を外れた場合には、悪い影響が出ると云うことを意
味する。

光ファイバの分野においては、継手が広い範囲にわたっ
て作動しなければならない３つの波長範囲がある。第１
の波長は、約１２００〜１５００ｎｍである。この範囲
は長距離通信（ｌｏｎｇ　ｈａｕｌｃｏｍｍｕｎ　１ｃ
ａｔ　１ｏｎ）に採用されているので、最近の技術では
特に興味を持たれているものである。他の範囲は、７０
０〜９０．Ｏｎｍと４００〜６００ｎｍである。

従来技術においては、ファイバを通って伝達される多数
の波長が波長に依存せず、広い範囲にわたって損失が少
なく又は損失が皆無となるように、シングルモードの溶
融継手を作ることが望まれていた。溶融継手の波長依存
性についての論文は１９８６年３月１３日発行のＢｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ。

２２巻、６号に記載された゛溶融継手の波長依存性”を
参照されたい。

過去においては、実質的に波長依存性を持たない分割比
率を有する装置をもたらす溶融継手を製造するための幾
つかの提案がなされている。そのような提案の一つは、
１９８５年８月１５日発行のＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　
Ｌｅｔｔｅｒｓ、　２１巻、１７号に掲載されたパ波長
の平坦化される溶融継手゛において論じられている。こ
の文献では、波長に実質的に依存しない分割比率を有す
る装置をもたらす溶融継手を作るための技術が述べられ
ている。この継手は、異なった断面又は直径を有するフ
ァイバを使用するか、２本の同じファイバの一方を他方
よりも多く引き伸ばすことによって製造される。この装
置は、一方のファイバを予め引き伸ばしておき、次にこ
の引き伸ばされたファイバを一定の直径を有する引き伸
ばされていないファイバと撚り合わせ、これを加熱し伸
張して溶融させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この方法の欠点は、一方のファイバを引き伸ば
し次いで２本のファイバを一緒にして溶融させる際に、
ファイバが脆くて切れ易いので作業が難しいことである
。更に、ファイバを保持する部分に設けられるバッファ
によって滑りが生じ、その結果、この工程の再現性を確
保することが難しい。

〈７） （８〉 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、改良されたシングルモード継手が提供
される。このシングルモード継手は、２本のシングルモ
ードファイバが共に溶融し合って、両ファイバ間で、所
定の範囲の周波数を有する光の実質的に均一な接続を可
能にする継手を懲戒するタイプのものである。本発明の
改良によって、波長に依存性の無い継手が提供される。

この波長に依存しない性質は、コアにそれぞれの屈折率
が互いに差を持たせるように、ファイバを選択すること
によってもたらされ、この差は、ファイバが継手として
一緒に溶融せしめられた時に、所定の周波数範囲にわた
って、両方のファイバ間に実質的に均一な接続が可能と
なるのに充分な程度である。

特別な態様においては、ファイバのコアを被覆するクラ
ッドに部分的なエツチングが施され、次いで光ファイバ
は溶融のために加熱され、同時に伸張されて波長依存性
の無い継手が得られる。

別の例では、エツチングの代わりに、製造の過程で引き
伸ばされた外形に修正が加えられ、エツチングの場合と
同じ結果を得る。

他の態様における本発明による改良は、上述のタイプの
シングルモードの継手の製造方法に関連したものである
。この方法のステップは、２本のシングルモードファイ
バの所定個所を一緒にしてそのクラッド同士が接触する
ように位置決めし、所定個所の全体にわたって熱源によ
ってファイバを加熱し、該熱源の近傍において往復動さ
せながら前記所定個所を動かして、ファイバの該所定個
所同士を溶融し合わせる各ステップを含んでいる。

この溶融された領域に軸方向の張力がかけられ、個々の
ファイバが引き伸ばされて所定形状の小径となり、−本
化領域として溶融されるようになされている。改良点は
、溶融されるファイバは、互いに異なる屈折率のコアを
有するように選択され、その差は、ファイバが継手とし
て溶融し合う時に、２本のファイバの間で所定の周波数
にわたって均一に光を接続する能力を有する継手が得ら
れるのに充分な程度である点に存する。

屈折率の異なるコアを採用することによって、企図して
いるような波長に依存しない性質が得られるけれど、同
じような結果は、コアを類似した屈折率とし、クラッド
によって互いの屈折率に差を持たせることによっても得
られる。

〔実施例〕

本発明にかかる、波長非依存性のシングルモード継手が
第１図に示されている。図示されているように、継手１
は２本のシングルモードファイバ３ａ、３ｂを含む一対
のファイバ３から構成されている。本発明の一実施例に
おいては、これらのファイバは、コアが互いに僅かずつ
異なった屈折率を持つように選ばれている。これらのフ
ァイバにおいては、コアの方がクラッドよりも高い屈折
率を持っている。これらのファイバは通常のものであり
、１２５ミクロンのクラッドの外径を有し、そのコアは
４００〜６００ｎｍの波長範囲で使用されるファイバの
場合には４ミクロン、約８００ｎｍの波長の場合には約
６ミクロン、１３００〜１５００ｎｍの波長の場合には
８〜９ミクロン程度の直径を有するシングルモードファ
イバとして知られているものであることが望ましい。本
発明の目的のために、一方のファイバは他方のファイバ
のそれと異なる・コア屈折率をもつことが好ましい。詳
しくは、一方の屈折率が１．４６２７であると仮定する
と、他方の屈折率は約１．４６２７〜１．４６３６の範
囲内に入るように選ばれるべきである。最適な態様にお
いては、屈折率は約１、４６２７〜１．４６３６にセン
トされる。

第１図に示されたように、ファイバは、後述するように
、初期溶融領域５からテーパ部分７まで傾斜し一定太さ
を有する所定の長さの溶融ゾーン９に達し、その断面か
らは、第２ａ図〜第２Ｃ図に示されたように、もはや分
離したファイバ３ａ。

３ｂを識別することができない程である。これに対して
、第２Ｃ図に示すように、一体化溶融ゾーン９は所定の
長さを有する実質的に円形断面をなす判然とした部分と
して現れている。接続はこの領域９内で生じ、主として
２本のファイバの間の均一なモード分布を与える消失し
易い光波接続によるものと信じられている。２本のファ
イバのコアはこの小径ゾーン９を通っている。

継手を製造するための装置は第３図、第４ａ図並びに第
４ｂ図に示されている。第４ａ、４ｂ図もこの継手の製
作ステップを示している。

第３図に示されるように、継手を製造するための装置は
、レーザビーム１７をミラー１９に向けて照射するレー
ザ装置１５を具え、レーザビームは前記ミラー１９によ
って継手のファイバ対３上に向けられる。ビームは、セ
ラミック部材１３から所定の距離ａだけ離れたファイバ
対３を貫通する。このセラミック部材１３の加熱が起こ
り、これが間接的にファイバ対３を加熱してこれを溶融
させる。第３図にはこの装置のすべてのエレメントは描
かれておらず、図示を明瞭にするためにその中の成るも
のは省略されている。

第４ａ図と第４ｂ図に示されたように、ビーム１７は初
めにファイバ対３を貫通して、セラミック部材１３を加
熱する。ファイバ対はグリッパ２３によって一緒に保持
され、セラミック部材１３はブロック１１土に支持され
ている。ファイバ３ａと３ｂの対が保持されているスラ
イド部材２１は、前記セラミック部材１３を通ってその
全域にわたって前後方向に往復を繰り返し、所定長さの
個所にわたってファイバ対３を溶融させる。

第４ｂ図に示されるように、−旦ファイバ対の溶融が生
じると、スライド部材２１はこの溶融した対に対して外
側に向かう軸方向の張力を加え、これらのファイバを引
っ張ってテーパ領域を生じさせ、第１図と第４ｂ図に示
すように、所定の長さの小径領域９内に没入させて継手
を得る。この継手が作られている間に光の通過量が測定
される。

所望の接続状態に殆ど達した時、この工程は終了し、継
手は冷却されて装置から外される。

広い波長範囲にわたっての接続に関する実験結果が、添
付の第６図〜第８図に示されている。テストの目的から
、光分布の測定は、１．４６３６のコア屈折率を有する
一方のファイバと、１．４６２７のコア屈折率を有する
他方のファイバとで作られた継手を用いて行われた。第
６図は１２００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲に沿う分
布を示す。

接続分布を改善するための本発明の一つの好適態様にお
いては、第７図に示すように、クラッドを成る程度まで
エツチングして削ることが望ましい。エツチングによっ
て約７５〜８５ミクロンまで細くするのが最良の結果を
与える。しかし、ファイバが細くなればなる程、取扱い
が難しくなるので、１００ミクロン、望ましくは１０５
ミクロンまでのエツチングでも７５〜８５ミクロンの場
合と同じ程度の結果が得られる。第７図の結果は、１２
５ミクロンのファイバ外径を１０５ミクロンまでエンチ
ングによって削られたクラッドを具えた継手によるもの
である。第８図においては、エツチングによって１００
ミクロンまで削られたクラッドによる結果が示されてい
る。

別の例が第９ａ図〜第１０ｂ図に示され、接続性能はエ
ツチングの代わりに継手の引き伸ばし断面を変化させる
ことによって得られている。

ファイバ自体に関しては、ＳｉＯ２の組成からなり、そ
の屈折率は通常通りコアのドーピングによって変化させ
たものが好ましい。勿論、上に述べたものに限らず、当
業者ならば明らかなように、これらと均等な市販されて
いるシングルモードのファイバも利用可能である。

上の説明は、本発明にかかる波長に依存しないシングル
モードのファイバの継手の好適態様について述べた。こ
れらの別の態様や変形・変更等は、当業者ならば当然に
可能であり、これらも本発明の特許請求の範囲内に包含
されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる継手の概略側面図、第２ａ図
〜第２Ｃ図は、第１図の継手のＡ−ＡＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ線
に沿う断面図、 第３図は、本発明にかかる継手製造装置の概略側面図、 第４ａ図と第４ｂ図は、本発明による継手製造ステップ
の順序を示す図、 第５ａ図〜第５ｄ図は、本発明の方法に使用されるセラ
ミック部材の構造を示す断面図、（１５〉 第６図〜第８図は、本発明にかかる継手における光分布
を示すグラフであり、第６図と第７図はファイバを継手
内に溶かし込む前にファイバに最小量のエツチングを施
した場合の結果を示し、第９ａ図〜第１０ｂ図は、継手
の引き伸ばし領域の概略図と、各引き伸ばし領域によっ
て得られた光学的性能を示す接続分布を示すグラフであ
る。 １　継手、　　　　　　３　ファイバ対、５　初期溶融
領域、　　７　テーパ化ゾーン、９一体化溶融ゾーン、
１５　レーザ装置、１７　レーザビーム、　　１９　ミ
ラー１３　セラミック部材。 以下余白 ｌ１Σヨ （１口ｌこ）丑車）〆）　Ｌ　ｔ （／、口４３）緊功）〆ｐ　Ｌ　（ 手 続 補 正 書 （方式） ％式％ 事件の表示 昭和６３年特許願第１２２１６０号 発明の名称 波長依存性の無い継手並びにその製造方法補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　アンフェノール　コーボレイション４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号６、
補正の対象 （１）願書の「出願人の代表者」の欄 （２）委任状 （３）図　面 ７、補正の内容 （１）（２）別紙の通り （３）　　　図面の浄書（内容に変更なし）８　添附書
類の目録 （１）訂正願書 （２）委任状及び訳文 （３）浄書図面 １通 各１通 １通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２本のシングルモードのファイバが溶融し合って継
   手を形成し、該２本のファイバの間で所定の波長範囲に
   わたって光の実質的に均一な接続を可能にするタイプの
   シングルモード継手であって、前記ファイバとして互い
   に異なる屈折率を有するコアを具えたものが選択され、
   その屈折率の差は、前記ファイバが継手として溶融し合
   う際に、両ファイバ間で所定の波長範囲にわたって光の
   実質的に均一な接続が達成されるのに充分な程度である
   ことを特徴とする継手。 ２、前記ファイバが、約１２５ミクロンのクラッド外径
   と、約８ミクロンのコア直径を有し、これらのクラッド
   とコアはガラスで作られ、コアの方がクラッドよりも高
   い屈折率を有するファイバとなるように、クラッドとコ
   アの少なくとも一方がドーピングされている請求項１に
   記載の継手。 ３、前記ガラスがＳｉＯ＿２である請求項２に記載の継
   手。 ４、ＳｉＯ＿２のコアがＧｅＯ＿２でドーピングされ、
   コアとクラッドとの間に屈折率の差が生じている請求項
   ３に記載の継手。 ５、両方のファイバのクラッドの屈折率が約１．４６で
   あり、一方のファイバのコアの屈折率が約１．４６２７
   であり、他方のファイバのコアの方は１．４６３６であ
   り、接続される光の波長の所定範囲が約１２００〜１６
   ００ｎｍである請求項４に記載の継手。 ６、両ファイバを溶融し合う前に、ファイバのクラッド
   がエッチングによって削られ、ファイバの外径が約８５
   〜１０５ミクロンより小さくない程度にされている請求
   項２に記載の継手。 ７、両ファイバを溶融し合う前に、ファイバのクラッド
   がエッチングによって削られ、ファイバの外径が約１０
   ５ミクロンより小さくない程度にされている請求項３、
   ４、５のいずれか１項に記載の継手。 ８、両方のシングルモードファイバのクラッドが接触し
   合うように該ファイバの所定個所を共に位置決めし、熱
   源によって前記ファイバの所定個所を加熱し、前記熱源
   の近傍で前記所定個所を往復させてファイバの該個所を
   溶融させ、溶融領域に軸方向の張力を加えて個々のファ
   イバを引き伸ばし、ファイバ同士が融合して一体化され
   た領域である所定形状の小径領域を形成する各ステップ
   によって、２本のシングルモードのファイバを溶融し合
   って継手を形成し、該２本のファイバの間で所定の波長
   範囲にわたって光の実質的に均一な接続を可能にするタ
   イプのシングルモード継手を製造するための方法であっ
   て、 溶融されるべき前記両ファイバが、互いに異なる屈折率
   を有するコアを持つように選択され、その屈折率の差は
   、前記ファイバが継手として溶融し合う際に、両ファイ
   バ間で所定の波長範囲にわたって光の実質的に均一な接
   続が達成されるのに充分な程度であることを特徴とする
   方法。 ９、前記ファイバが約１２５ミクロンの外径の約８ミク
   ロンの直径のコアとを有し、該クラッドとコアとはガラ
   スで作られ、コアの方がクラッドよりも高い屈折率を有
   するファイバとなるように、クラッドとコアの少なくと
   も一方がドーピングされている請求項８に記載の方法。 １０、前記ガラスがＳｉＯ＿２である請求項９に記載の
   方法。 １１、ＳｉＯ＿２のコアがＧｅＯ＿２でドーピングされ
   、コアとクラッドとの間に屈折率の差が生じている請求
   項１０に記載の方法。 １２、両方のファイバのクラッドの屈折率が約１．４６
   であり、一方のファイバのコアの屈折率が約１．４６２
   ７であり、他方のファイバのコアの方は１．４６３６で
   あり、接続される光の波長の所定範囲が約１２００〜１
   ６００ｎｍである請求項１１に記載の方法。 １３、両ファイバを溶融し合う前に、ファイバのクラッ
   ドがエッチングによって削られ、ファイバの外径が約１
   ０５ミクロンより小さくない程度にされている請求項９
   、１０、１１、１２のいずれか１項に記載の方法。