JP2004279759A - 光ファイバカプラ、その製造方法およびその製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な光学特性で効率よく製造可能な光ファイバカプラの製造方法を提供する。
【解決手段】被覆部材を一部除去した２本の光ファイバを略並列に接触して配置保持し、一部を加熱延伸して融着させる。融着の際、一方の光ファイバに異なる波長で合波した光を入射させ、光ファイバから出射する光の分岐状況を検出する。あらかじめ製造した光ファイバの波長の分岐比ＣＲと光ファイバの融着停止時の分岐比の差ΔＣＲとの関係に基づいて作成した三次関数に基づいて、融着時の分岐比の差ΔＣＲが三次関数から演算した分岐比の差ΔＣＲ０と略同一となった時点で融着処理を停止する。実測値に基づく三次関数で融着終了のタイミングを自動制御でき、高精度で所望の分岐比に容易に製造できる。
【選択図】 図９
【解決手段】被覆部材を一部除去した２本の光ファイバを略並列に接触して配置保持し、一部を加熱延伸して融着させる。融着の際、一方の光ファイバに異なる波長で合波した光を入射させ、光ファイバから出射する光の分岐状況を検出する。あらかじめ製造した光ファイバの波長の分岐比ＣＲと光ファイバの融着停止時の分岐比の差ΔＣＲとの関係に基づいて作成した三次関数に基づいて、融着時の分岐比の差ΔＣＲが三次関数から演算した分岐比の差ΔＣＲ０と略同一となった時点で融着処理を停止する。実測値に基づく三次関数で融着終了のタイミングを自動制御でき、高精度で所望の分岐比に容易に製造できる。
【選択図】 図９
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバが融着された光ファイバカプラ、その製造方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、２本の光ファイバの長手方向の一部を適宜融着することにより、光ファイバの一端側から入光される光を所定の条件で他端側から出光させる光ファイバカプラの製造方法として、各種方法が知られている（例えば、特許文献１ないし特許文献５）。
【０００３】
特許文献１に記載の方法は、２本の光ファイバを略並列に配置し、各光ファイバの一端からそれぞれ異なる波長の光を入射し、２本の光ファイバを適宜加熱しつつ延伸し、各光ファイバの他端からそれぞれ出射される波長の異なる光の強度をそれぞれ検出する。そして、検出した光の強度が略等しくなった時点で加熱および延伸を停止する構成が採られている。しかしながら、この特許文献１に記載の方法では、加熱および延伸を停止しても、予熱による光ファイバの結合の進行、冷却による体積収縮などが生じ、得られた光ファイバカプラの分岐比が所望の分岐比からずれるおそれがある。
【０００４】
特許文献２および特許文献３に記載の方法は、２本の光ファイバを略並列に配置し、一方の光ファイバの一端から異なる波長の光を入射し、２本の光ファイバを適宜加熱しつつ延伸し、２本の光ファイバの他端からそれぞれ出射される光の分岐比を検出する。そして、検出する分岐比が所望の分岐比となった時点で加熱および延伸の動作を停止させて光ファイバカプラを製造する構成が採られている。しかしながら、これら特許文献２および特許文献３に記載の方法についても、特許文献１と同様に、予熱による結合の進行や冷却による体積収縮などにより、得られた光ファイバカプラの分岐比が所望の分岐比からずれるおそれがある。
【０００５】
また、特許文献４に記載の方法は、略並列に配置した２本の光ファイバの一端から所定の異なる波長の光をそれぞれ入射し、他端から出射する光の出力差が、それら出力差の最大値に０〜５０％を乗じた値となった時点で加熱および延伸を停止する構成が採られている。しかしながら、この特許文献４に記載の方法では、得られる光ファイバカプラの目的とする分岐比が異なると、停止時期を制御していても所望とする分岐比が得られないおそれがある。
【０００６】
さらに、特許文献５に記載の方法は、略並列に配置した２本の光ファイバのうち、一方の光ファイバの一端から所定の波長の光を入射し、２本の光ファイバを適宜加熱しつつ延伸し、少なくとも一方の光ファイバの他端から出射される光を検出する。そして、検出した光の出力値を一次微分して微分値が「０」となった時点で加熱および延伸を停止する構成が採られている。しかしながら、この特許文献５に記載の方法では、停止時期を自動的に制御しても、予熱による結合の進行や冷却による体積収縮などにて、所望の分岐比が得られないおそれがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１４８４６３号公報（第２頁右欄−第３頁右欄）
【特許文献２】
特開平６−５１１５４号公報（第２頁右欄−第５頁左欄）
【特許文献３】
特開平６−２８１８４２号公報（第３頁左欄−第４頁左欄）
【特許文献４】
特開平７−２７９４５号公報（第５頁左欄−第９頁右欄）
【特許文献５】
特許第３０７４４９５号公報（第２頁左欄−第３頁右欄）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特許文献１に記載の方法では融着時に検出する光の強度が略等しくなった時点で融着動作を停止させ、特許文献２および特許文献３に記載の方法では検出する光の分岐比が所望の分岐比となった時点で融着動作を停止させているので、予熱による結合の進行や冷却による体積収縮などにより、得られる光ファイバカプラの分岐比が所望の分岐比からずれるおそれがある。また、特許文献４に記載の方法では、検出する光の出力差がそれら出力差の最大値に０〜５０％の所望の比率を乗じた値となった時点で融着を停止させているので、製造する光ファイバカプラの目的とする分岐比が異なると、同様に製造しても所望の分岐比の光ファイバカプラが得られなくなるおそれがある。さらに、特許文献５に記載の方法では、検出する光の出力値の一次微分値が「０」となった時点で融着を停止させているので、予熱による結合の進行や冷却による体積収縮などにより、所望の分岐比が得られないおそれがあるなどの問題点が一例として挙げられる。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みて、所望の光学特性が良好に得られる光ファイバカプラ、その製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数本の光ファイバの接触する少なくとも一部を加熱により融着して光ファイバカプラを製造する光ファイバカプラの製造方法であって、前記融着の際に、これら複数本の光ファイバのいずれか１つの一端から異なる波長の光を入射しつつ、前記複数本の光ファイバの他端から出射される光を読み取り、前記複数本の光ファイバから出射される各波長の光の分岐比の差の値が、製造された前記光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略同一となる時点で、前記融着する処理を停止することを特徴とする光ファイバカプラの製造方法である。
【００１１】
この発明では、いずれか１つの光ファイバの一端から入射された波長の異なる光を光ファイバの他端から読み取って、各波長の光の分岐比の差が、製造された光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略同一となった時点で、融着の処理を停止させる。このことにより、あらかじめ製造された光ファイバカプラの製造時の分岐比と分岐比の差との関係式に基づいて、融着の停止時期を制御するので、融着が自動的に制御され、光ファイバカプラの自動的な製造が図れ、自動化による安定した光学特性の光ファイバカプラが容易に得られるとともに、あらかじめ製造された光ファイバカプラの分岐比と分岐比の差との関係に基づく関係式により、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、異なる波長の光の分岐比が略同一となる各分岐比で光ファイバカプラが得られた際の融着を停止した時点における前記複数本の光ファイバの他端から出射される前記分岐比の差の値についての近似関数であることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、関係式として、異なる波長の光の分岐比が略同一となる各分岐比で光ファイバカプラが得られた際の融着を停止した時点における分岐比の差の値に基づいて、近似関数を求めて関係式としている。このことにより、実測値に基づく関係式で融着を終了するタイミングが制御されるので、例えば特に異なる波長の入射される光を略同一の割合で分岐させる光ファイバカプラの所望の分岐比が高精度で容易に得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、いずれか一方の波長の光の分岐比が所定の値で得られた光ファイバカプラの融着を停止した時点における前記複数本の光ファイバの他端から出射される前記分岐比の差の値についての近似関数であることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、関係式として、いずれか一方の波長の光の分岐比が所定の値で得られた各分岐比での光ファイバカプラの融着を停止した時点における分岐比の差の値に基づいて、近似関数を求めて関係式としている。このことにより、実測値に基づく関係式で融着を終了するタイミングが制御されるので、例えば特に少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させるとともに他の波長の入射される光も適宜分岐させる光ファイバカプラの所望の分岐比が高精度で容易に得られる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数であることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、関係式が所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数である。このことにより、実測値に基づく関係式が容易に求められるとともに、関係式が簡単な一次関数であることから演算が容易で、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる構成が容易に得られる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数に基づく近似曲線であることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数に基づく近似曲線である。このことにより、分岐比の範囲毎で異なる一次関数を用いて演算する場合に比し、１つの関係式で実測値に基づく関係式による制御でより高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが容易に得られる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、三次関数であることを特徴とする。
【００２１】
この発明では、関係式が三次関数である。このことにより、より高精度で所望の分岐比が得られるとともに、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる構成が容易に得られる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光ファイバカプラの製造方法において、請求項６に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、異なる波長の入射される光を略同一の割合で分岐させる前記光ファイバカプラを製造するための条件であって、−０．００００１ｘ３＋０．００１５５７ｘ２＋０．０８１３５ｘで表され、融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、前記融着する処理を停止させるための分岐比の差の値が演算されることを特徴とする。
【００２３】
この発明では、異なる波長の入射される光を略同一の割合で分岐させる光ファイバカプラを製造する際に、−０．００００１ｘ３＋０．００１５５７ｘ２＋０．０８１３５ｘで表される関係式を用いて、融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、融着する処理を停止させるための分岐比の差の値を演算する。このことにより、略同一の割合で分岐させる光ファイバカプラであっていずれの分岐比で分岐させる光ファイバカプラにおいても高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させるとともに他の波長の入射される光も適宜分岐させる前記光ファイバカプラを製造するための条件であって、−０．００００２５ｘ３＋０．００２５ｘ２＋０．１６ｘで表され、融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、前記融着する処理を停止させるための分岐比の差の値が演算されることを特徴とする。
【００２５】
この発明では、少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させるとともに他の波長の入射される光も適宜分岐させる光ファイバカプラを製造する際に、−０．００００２５ｘ３＋０．００２５ｘ２＋０．１６ｘで表される関係式を用いて、融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、融着する処理を停止させるための分岐比の差の値を演算する。このことにより、少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させる光ファイバであっていずれの分岐比で分岐させる光ファイバカプラにおいても高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、複数本の光ファイバを略並列に配置保持する保持手段と、この保持手段にて保持された前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を加熱する加熱手段と、この加熱手段にて加熱された前記光ファイバを延伸する延伸手段と、前記加熱手段および前記延伸手段を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記光ファイバの少なくともいずれか１つの一端から異なる波長の光を入射させる入光手段と、前記複数本の光ファイバの他端から出射される光を検出する検出手段と、製造された前記光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に関する情報を記憶する記憶手段と、前記検出手段にて検出した光の分岐比の差を演算しこの演算した分岐比の差の値が前記記憶手段に記憶された関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略等しくなったことを認識すると所定の制御信号を出力させる演算手段と、この演算手段から出力される制御信号を認識することにより、前記加熱手段による加熱および前記延伸手段による延伸を停止させる処理をする動作制御手段と、を備えたことを特徴とした光ファイバカプラの製造装置である。
【００２７】
この発明では、保持手段にて略並列に配置保持された複数本の光ファイバの少なくともいずれか１つの端部から入光手段にて異なる波長の光を入射させ、検出手段にて複数本の光ファイバの他端から出射される光を検出し、演算手段により検出した光の分岐比の差を演算して、記憶手段に記憶された情報の所定の関係式で表される分岐比の差の値と略等しいと認識すると制御信号を出力し、動作制御手段にて加熱手段による加熱および延伸手段による延伸を停止させる処理を実施させる。このことにより、あらかじめ製造された光ファイバカプラの製造時の分岐比と分岐比の差との関係式に基づいて、融着の停止時期を制御するので、融着が自動的に制御され、光ファイバカプラの自動的な製造が図れ、製造性の向上が得られ、自動化による安定した光学特性の光ファイバカプラが容易に得られるとともに、あらかじめ製造された光ファイバカプラの分岐比と分岐比の差との関係に基づく関係式により、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法を実施することを特徴とした光ファイバカプラの製造装置である。
【００２９】
この発明では、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが容易に得られる請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法を実施するものである。このことにより、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが容易に良好に製造される。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法が実施されて製造されたことを特徴とした光ファイバカプラである。
【００３１】
この発明では、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが容易に得られる請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法が実施されて製造されるものである。このことにより、所望の分岐比が高精度で容易に得られる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における一実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔光ファイバカプラの構成〕
図１は、本実施の形態において製造される光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた断面図である。図２は、光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた平面図である。図３は、形式の異なる光ファイバカプラを示す説明図で、（Ａ）はＤＷＣの分岐状況を示す説明図で、（Ｂ）はＷＦＣの分岐状況を示す説明図である。なお、本実施の形態では、２本の光ファイバを融着した融着型の光ファイバカプラについて説明するが、融着する光ファイバは２本に限らず、複数本融着されたものでも適用できる。
【００３３】
図１および図２において、１０は光ファイバカプラで、この光ファイバカプラ１０は、光ファイバ１１，１２の少なくとも一部が溶融延伸法により融着されて枝分かれ状に構成され、１本あるいは複数本の光ファイバ１１，１２の長手方向の一端から入光された光を、所定の分岐率や分波率で分光あるいは合波して他端から出光させる。
この光ファイバカプラ１０は、波長無依存型カプラ（以下、ＤＷＣと称する。）と、波長平坦型カプラ（以下、ＷＦＣと称する。）との２種類に分類される。
【００３４】
ＤＷＣは、異なる波長の入射される光を略同一の割合で分岐させるものである。すなわち、ＤＷＣは、図３（Ａ）で示すように、例えば一方の光ファイバ１２（１１）の一端から異なる波長λ１，λ２の光を入射した場合、波長λ１，λ２の光がそれぞれ略同一の分岐比で分岐して光ファイバ１１，１２の他端から出射させる。このＤＷＣにおいて、光ファイバ１１，１２の他端からそれぞれ出射される波長λ１（λ２）の光の分岐する比率（Ａ／１００）は、適宜光ファイバ１１，１２の径寸法や融着状況などにより適宜設定される。
また、ＷＦＣは、少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させるとともに他の波長の入射される光も適宜分岐させるものである。すなわち、ＷＦＣは、図３（Ｂ）に示すように、例えば一方の光ファイバ１２（１１）の一端から異なる波長λ１，λ２の光を入射した場合、いずれか一方の波長λ１（λ２）を所定の比率（Ａ／１００）で、かつ、この周辺も前記所定の比率に近い比率で分岐させるものである。なお、他方の波長λ２（λ１）も適宜分岐されるが、その比率（ａ／１００）については一方の波長λ１（λ２）の分岐する比率（Ａ／１００）と同一でなくてもよい。
【００３５】
そして、光ファイバカプラ１０で用いられる融着する光ファイバ１１，１２としては、線状のクラッド１１Ａ，１２Ａの中心軸にコア１１Ｂ，１２Ｂを有し、外周面には被覆部材１１Ｃ，１２Ｃがそれぞれ設けられている。
そして、光ファイバカプラ１０は、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分で融着されて融着部１３が形成されている。この融着部１３は、断面略円形で、外周面が略円柱状となるクラッド１３Ａ内に２本のコア１３Ｂが略平行に埋設された状態に形成されている。
【００３６】
また、光ファイバカプラ１０には、融着部１３の近傍を保護する保護部材２０が設けられている。この保護部材２０は、支持板２１、光ファイバ固定部２２と、カプラ固定部２３と、保護管２４と、を備えている。
支持板２１は、例えば石英板などにて略板状に形成されている。この支持板２１の一面には、所定の間隙を介して対向する一対の光ファイバ固定部２２が設けられている。
光ファイバ固定部２２は、支持板２１の一面側に位置して光ファイバ１１，１２を支持板２１に位置決め固定する。カプラ固定部２３は、光ファイバ固定部２２間で融着部１３の両端側に位置し光ファイバ１１，１２を支持板２１に位置決め固定する。これら光ファイバ固定部２２およびカプラ固定部２３は、例えば紫外線硬化型樹脂などが用いられる。
保護管２４は、例えば金属管が用いられ、光ファイバカプラ１０を固定した支持板２１を収容可能に形成されている。なお、金属管に限らず、例えばガラス管などの線膨張係数の小さい部材にて形成したものなど、いずれの材料が利用できる。そして、支持板２１を収容した保護管２４は両端部が光ファイバ１１，１２を延出する状態にシール部材２５にて閉塞され、光ファイバカプラ１０は融着部１３の近傍が保護部材２０内に封止されて固定される。
【００３７】
〔製造装置の構成〕
次に、上記光ファイバカプラを製造するための製造装置の構成について図面を参照して説明する。図４は、製造装置の概略構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態における製造装置として、加熱手段に火炎を利用するマイクロトーチを用いた構成について説明するが、火炎を利用しないヒータなどを用いた構成などでも適用できる。図５は、光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式を示すグラフである。
【００３８】
図４において、１００は製造装置で、この製造装置１００は、２本の光ファイバ１１，１２の少なくとも一部を融着させて光ファイバカプラ１０を製造する装置である。この製造装置１００は、保持手段１１０と、加熱手段１２０と、図示しない延伸手段と、制御手段１３０と、を備えている。また、制御手段１３０は、融着状況を制御するもので、融着制御部１３１と、演算手段としての計測部１３２と、を備えている。
【００３９】
保持手段１１０は、クランプなどの一対の保持部１１１を有し、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分をほぼ弛みなく略並列に接触する状態で配置して保持する。なお、保持する状態としては、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分を長手方向が略平行、あるいはねじって互いに接触する状態とする。そして、一対の保持部１１１はそれぞれ延伸手段に配設され、保持部１１１間の距離が延伸手段により可変可能となっている。
なお、延伸手段は、制御手段１３０の融着制御部１３１の制御により、保持部１１１間の距離を可変する量や可変する時間、保持部１１１を移動させる速さなどが制御されて動作する。
【００４０】
加熱手段１２０は、図示しない台座部と、マイクロトーチ（マイクロバーナ）１２１と、図示しない温度検出部と、を備えている。台座部は、制御手段１３０の融着制御部１３１の制御により移動可能に配設されている。マイクロトーチ１２１は、台座部に一体的に設けられ、火炎１２１Ａを吐出して光ファイバ１１，１２を加熱する。温度検出部は、マイクロトーチ１２１にて加熱された光ファイバ１１，１２の温度を検出する。この検出方法としては、加熱により発光する光ファイバ１１，１２の光量にて判断するなど、既存のいずれの方法をも利用できる。
そして、加熱手段１２０は、制御手段１３０の融着制御部１３１が温度検出部にて検出する温度に基づいてマイクロトーチ１２１を制御、すなわち加熱する温度や時間などが制御される。
【００４１】
制御手段１３０の融着制御部１３１は、動作制御手段としての第１のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３１Ａを有している。この第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０および延伸手段に接続され、内蔵する図示しない内蔵メモリにあらかじめ設定登録された条件に基づいて、加熱手段１２０および延伸手段の動作を適宜制御する。すなわち、第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０による光ファイバ１１，１２の加熱温度や加熱時間を制御し、延伸手段による保持部１１１間に挾持された光ファイバ１１，１２の延伸時間や延伸速度を制御する。
【００４２】
制御手段１３０の計測部１３２は、入光手段としての発光部１３２Ａと、検出手段としての受光部１３２Ｂと、記憶手段、例えば図示しないメモリと、演算手段としての第２のＣＰＵ１３２Ｃと、を備えている。発光部１３２Ａは、第１の光源１３２Ａ１と、第２の光源１３２Ａ２と、合波部１３２Ａ３と、を備えている。第１の光源１３２Ａ１および第２の光源１３２Ａ２は、例えばレーザ光源などが利用され、それぞれ異なる波長、例えば第１の光源１３２Ａ１は波長が約１５５０ｎｍの光を出射し、第２の光源１３２Ａ２は波長が約１３１０ｎｍの光を出射する。合波部１３２Ａ３は、第１の光源１３２Ａ１および第２の光源１３２Ａ２から出射される光を合波する。この合波部１３２Ａ３は、光ファイバカプラ１０のいずれか一方の光ファイバ１１，１２に着脱可能に接続され、光ファイバ１１，１２の長手方向の一端に合波した光を入射させる。
受光部１３２Ｂは、第１の受光部（Ｐ１）１３２Ｂ１と、第２の受光部（Ｐ２）１３２Ｂ２と、処理部１３２Ｂ３と、を備えている。第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２は、例えばフォトトランジスタなどが用いられ、光ファイバカプラ１０の光ファイバ１１，１２の端部にそれぞれ接続され、光ファイバ１１，１２から出射される光を受光する。処理部１３２Ｂ３は、第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２にそれぞれ接続され、これら第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２で受光した光に関する電気信号を適宜処理して出力する。
第２のＣＰＵ１３２Ｃは、受光部１３２Ｂの処理部１３２Ｂ３に接続され、処理部１３２Ｂ３で処理された信号を、メモリに記憶された処理プログラムや所定の関係式などの演算条件などに基づいて適宜処理し、例えば図示しない表示装置にグラフ表示するなど、融着する一対の光ファイバ１１，１２の光の分岐や分波の状態を認識するとともに適宜出力させる。また、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、融着制御部１３１の第１のＣＰＵ１３１Ａに接続されている。そして、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、処理部１３２Ｂ３からの信号に基づいて、あらかじめ設定された分岐や分波の状態を認識することにより、融着処理を停止させる旨の制御信号を第１のＣＰＵ１３１Ａに出力し、融着処理を停止させる。
【００４３】
なお、メモリに設定される関係式は、例えば図５にグラフで示すような関数である。すなわち、ＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合には、三次関数ｙ＝−０．００００１ｘ３＋０．００１５５７ｘ２＋０．０８１３５ｘが用いられ、ＷＦＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合には、三次関数ｙ＝−０．００００２５ｘ３＋０．００２５ｘ２＋０．１６ｘが用いられる。なお、図５は、ＤＷＣおよびＷＦＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の関係式である三次関数を示すグラフで、融着時の一方の波長の光である１５５０ｎｍの分岐比ＣＲの値と融着を停止するタイミングの異なる波長の分岐比の差ΔＣＲ０との関係を示す。そして、融着時に検出する波長１５５０ｎｍの光の分岐比ＣＲを上記三次関数のｘの値に代入することにより、融点を停止するタイミングの分岐比の差ΔＣＲ０がｙの値として求められる。このような演算に基づいて、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、処理部１３２Ｂ３からの信号に基づいて各波長の光の分岐比を認識し、それら分岐比の差ΔＣＲを演算し、この演算により得られるΔＣＲが三次関数に基づいて求めた分岐比の差ΔＣＲ０と略等しくなったことを認識すると、制御信号を出力し、融着を停止させる制御をする。
【００４４】
〔製造装置の動作〕
次に、上記製造装置を用いて光ファイバカプラを製造する動作について、図面を参照して説明する。図６は、光ファイバカプラを製造する際の加熱および延伸状況を示す説明図で、（Ａ）は一方の光ファイバを加熱および延伸して融着させる部分を所定の光の伝搬定数となる径寸法に縮径処理する状況の説明図、（Ｂ）は一対の光ファイバを加熱して融着させる状況の説明図、（Ｃ）は一対の光ファイバを加熱しつつ延伸する状況の説明図、（Ｄ）は所定の分岐比に調整さたれ光ファイバカプラの説明図である。図７は、分岐比が７０％−３０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐状況を表示手段でグラフ表示した画面表示を示す説明図である。図８は、分岐比が５０％−５０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐状況を表示手段でグラフ表示した画面表示を示す説明図である。図９は、分岐比が７０％−３０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐比に基づいて停止タイミングの演算状況のグラフ表示を示す説明図である。図１０は、分岐比が５０％−５０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐比に基づいて停止タイミングの演算状況のグラフ表示を示す説明図である。
【００４５】
まず、前処理工程を実施する。すなわち、２本の光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃの一部を除去する。そして、図６（Ａ）に示すように、光ファイバ１１（１２）を被覆部材１１Ｃ（１２Ｃ）が除去された部分が一対の保持部１１１間に位置してほぼ弛みがない状態で保持手段１１０に保持する。この状態で、あらかじめ設定されてメモリに記憶した温度条件および延伸条件で加熱手段１２０を制御し、光ファイバ１１（１２）の被覆部材１１Ｃ（１２Ｃ）が除去された部分を縮径させ、所定の伝搬定数となる光ファイバ１１（１２）を作製する。
【００４６】
この後、融着工程を実施する。すなわち、所定の伝搬定数に調整された光ファイバ１１（１２）の縮径された部分を、光ファイバを１２（１１）の被覆部材１２Ｃ（１１Ｃ）の一部を削除した部分に互いに絡まって、図６（Ｂ）に示すように接触する状態にねじる。この状態で、縮径部分が一対の保持部１１１間に位置させてほぼ弛みがない状態で保持手段１１０に光ファイバ１１，１２を保持させる。この光ファイバ１１，１２の保持状態は、ねじった状態に限らず、略平行に配置して接触させたり、交差する状態で接触させたりしてもよい。
なお、光ファイバ１１，１２の長手方向が交差する状態で加熱・延伸して融着させることで良好な融着部１３を形成できることから、ねじった状態で保持することが好ましい。
【００４７】
この後、計測部１３２の発光部１３２Ａを動作させ、第１の光源１３２Ａ１および第２の光源１３２Ａ２からそれぞれ異なる波長λ１，λ２、例えば波長が１５５０ｎｍおよび１３１０ｎｍの光をそれぞれ出射される光を合波部１３２Ａ３で合波し、保持手段１１０に保持した一方の光ファイバ１１，１２の一端から入射させる。この光の入射により、入射された光は、受光部１３２Ｂの第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２で受光され、処理部１３２Ｂ３で受光に対応して出力される信号を処理し、第２のＣＰＵ１３２Ｃで光の分岐や分波状態を例えば図７に示すような画面表示で表示装置にて表示させる。なお、この状態では、一方の光ファイバ１１，１２にのみ光を入射させることから、第１の受光部１３２Ｂ１または第２の受光部１３２Ｂ２の一方のみで受光される。
【００４８】
そして、メモリに記憶された所定の条件に基づいて、計測部１３２の第２のＣＰＵ１３２Ｃからの融着工程を実施する旨の信号を融着制御部１３１の第１のＣＰＵ１３１Ａに出力させる。この信号を取得した第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０を適宜動作させ、保持手段１１０に保持された光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去されて互いに捩れて接触する部分をマイクロトーチ１２１からの火炎１２１Ａにより加熱する。さらに、第１のＣＰＵ１３１Ａは、図示しない延伸手段を適宜動作させて加熱されている光ファイバ１１，１２を延伸する。
この融着工程の際、第１のＣＰＵ１３１Ａは、台座部を光ファイバ１１，１２の長手方向に略沿って所定の距離で所定の速度で移動する状態に移動させる制御をする。また、第１のＣＰＵ１３１Ａは、温度検出部からの信号に基づいて所定の温度範囲で所定時間、加熱する制御をする。なお、温度調整としては、マイクロトーチ１２１に供給する燃料ガスや空気量の調整による熱量の調整、台座部の移動による火炎の当たり具合すなわち火炎１２１Ａと光ファイバ１１，１２との距離の調整など、いずれの制御方法が適用できる。また、第１のＣＰＵ１３１Ａは、保持手段１１０の一対の保持部１１１間の距離を広げる方向に所定速度で移動させて延伸する制御をする。
【００４９】
この融着工程で、２本の光ファイバ１１，１２は、互いに融着して断面形状が略ひょうたん状や楕円状さらには円状となる。この融着の際、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、光ファイバ１１，１２から出射されて受光部１３２Ｂの第１の受光部１３１２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２で受光された光の分岐状況を、処理部１３２Ｂ３で処理された信号に基づいて認識する。
この分岐状況としては、例えば図７および図８に示すように、表示手段での画面表示でグラフ表示として表示される。すなわち、図７および図８に示すように、融着が進行するにしたがって光が次第に分岐される。なお、図７は、入射した波長が異なる光をそれぞれ７０％と３０％との同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の分岐状況を示す。また、図８は、入射した波長が異なる光をそれぞれ５０％ずつで同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の分岐状況を示す。
【００５０】
そして、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、処理部１３２Ｂ３からの分岐状況の信号に基づいて、図９および図１０のグラフ表示で示すように、光ファイバ１１，１２から出射される各波長の光の分岐比ＣＲの差ΔＣＲ（図９および図１０中の一点鎖線）を逐次演算する。さらに、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、処理部１３２Ｂ３からの分岐状況の信号に基づいて、上述した図５に示すメモリにあらかじめ記憶された関係式を用いて分岐比の差ΔＣＲ０の値（図９および図１０中の二点鎖線）を演算する。なお、図９は、入射した波長が異なる光をそれぞれ７０％と３０％との同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の分岐状況を示す。図１０は、入射した波長が異なる光をそれぞれ５０％ずつで同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の分岐状況を示す。
具体的には、処理部１３２Ｂ３から得られる一方の波長の光である１５５０ｎｍの分岐比を、図５に示す関係式に代入して分岐比の差ΔＣＲ０の値を逐次演算する。そして、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、演算結果の分岐比の差ΔＣＲが、関係式に基づいて求めた分岐比の差ΔＣＲ０の値に略等しいか否かを判断する。この判断が略等しい、すなわち図９および図１０に示すように、検出する光の分岐比の差ΔＣＲと、関係式で表される分岐比の差ΔＣＲ０とが交差した際に、融着工程を停止させる旨の制御信号を第１のＣＰＵ１３１Ａに出力する。この制御信号を認識した第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０による加熱および延伸手段による延伸を停止させる制御をし、融着処理を停止させる。
【００５１】
〔製造装置における融着条件の設定〕
次に、上述した光ファイバカプラを製造する際の融着条件、すなわち融着を停止するタイミングの設定について、図面を参照して説明する。図１１ないし図１３は、入射した波長が異なる光をそれぞれ７０％と３０％との同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造した際の波長１５５０ｎｍにおける分岐比と分岐比の差ΔＣＲとの関係を示すグラフである。図１４は、図１１ないし図１３で示す関係の一次関数に基づいて近似する三次関数を示すグラフである。
【００５２】
ＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合、図３（Ａ）を用いて上述したように、異なる波長λ１，λ２光はそれぞれ同じ分岐比で分岐されることから、出射される光の分岐比ＣＲの差ΔＣＲの値がほぼ「０」である。そして、融着を停止させても予熱による光ファイバ１１，１２の結合の進行や冷却による体積収縮により、分岐比ＣＲが変動するおそれがあることから、融着時に検出する光の分岐比の差ΔＣＲが「０」となる前に融着を停止させ、その後の分岐比ＣＲの変動を見越してそれぞれが同じ分岐比となるようにする必要がある。さらに、それぞれの光ファイバ１１，１２で異なる波長が同一の分岐比の状態で各光ファイバ１１，１２で分岐させる割合が異なることにより、融着を停止するタイミングが異なることが予想される。
【００５３】
そして、各径寸法の光ファイバ１１，１２を用いて所望の分岐比が得られるＤＷＣの光ファイバカプラ１０を分岐比の差ΔＣＲが「０」となる前の時期で適宜停止させ、製造された光ファイバカプラの実際の分岐比を測定した結果、目的とする分岐比と融着を停止したときの分岐比の差ΔＣＲとの間で、図１１ないし図１３に示すような関係があることが見出された。
すなわち、分岐比が０％〜１２％の範囲では、図１１に示すように、一次関数ｙ＝０．０９５ｘが近似関数として表される。また、分岐比が１２％〜３０％の範囲では、図１２に示すように、一次関数ｙ＝０．１３５ｘ−０．５が近似関数として表される。さらに、分岐比が３０％〜５０％では、図１３に示すように、一次関数ｙ＝０．１５５ｘ−１．１が近似関数として表される。そして、これら一次関数の近似関数を演算すると、図５および図１４に示すような三次関数が得られる。
このように、融着を停止させるタイミングとして、検出する光の分岐比の差ΔＣＲが「０」となる前の所定の値が、実測値に基づいて求めた三次関数の関係式に基づいて容易に求められる。
【００５４】
〔実施の形態の効果〕
上述したように、上記実施の形態では、被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去されて略並列に互いに接触する状態で配置した２本の光ファイバ１１，１２を融着する際、いずれか一方の光ファイバ１１（１２）の一端から入射された波長λ１，λ２の異なる光を光ファイバ１１，１２の他端から読み取って、各波長λ１，λ２の光の分岐比の差ΔＣＲが停止タイミングの基準となる所定の関係式で表される分岐比の差ΔＣＲ０の値と略同一となった時点で、加熱および延伸の処理を停止させる。このため、あらかじめ設定された所定の関係式に基づいて加熱および延伸の停止時期を制御するので、融着処理を自動的に制御でき、光ファイバカプラ１０の製造の自動化が得られ、自動化による安定した光学特性の光ファイバカプラ１０が効率よく容易に得られるとともに、所定の関係式として、例えば加熱および延伸を停止した時期と得られた光ファイバカプラ１０の分岐比との関係に基づく実測値によりあらかじめ設定しておくなどにより、従来のように所定の値の分岐比に固定することなく、分岐比が異なる割合でそれぞれ融着を停止するタイミングが異なる場合でも高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラ１０、例えば異なる波長でもそれぞれ高精度に同じ割合で分岐させるＤＷＣや分岐比が高精度で所定の値となるＷＦＣの光ファイバカプラを容易に得ることができる。
【００５５】
そして、関係式として、異なる波長の光の分岐比が略同一となる各分岐比で光ファイバカプラ１０を製造した際の加熱および延伸を停止した時点における分岐比の差ΔＣＲの値に基づいて、近似する関数を求めて関係式としている。このため、実測値に基づく関係式で融着を終了するタイミングを制御することとなり、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラ１０を容易に得ることができる。
【００５６】
また、関係式として、所定の分岐比の範囲、例えば０％〜１２％、１２％〜３０％および３０％〜５０％の３つの範囲毎に異なる一次関数で近似し、さらにこれら一次関数を近似して三次関数を求めている。このため、実測値に基づく関係式が容易に求められるとともに、１つの関係式で容易に融着を停止させるタイミングを演算でき、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラ１０が得られる構成を容易に得ることができる。
【００５７】
そして、関係式として、ＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合には三次関数ｙ＝−０．００００１ｘ３＋０．００１５５７ｘ２＋０．０８１３５ｘを用い、ＷＦＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合には三次関数ｙ＝−０．００００２５ｘ３＋０．００２５ｘ２＋０．１６ｘを用いる。このため、良好に高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラ１０を容易に得ることができる。
【００５８】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明の光ファイバカプラの製造において、上述した各実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５９】
すなわち、融着工程後に融着部１３を湾曲させる冷却調整工程を実施させてもよい。さらには、融着工程の前に延伸せずに単に加熱して予熱する工程を実施してもよい。
そして、２本の光ファイバ１１，１２を融着させた光ファイバカプラ１０の製造について説明したが、複数本を融着させる構成としてもよい。
また、加熱手段１２０として火炎１２１Ａを利用するマイクロトーチ１２１を用いて説明したが、セラミックスヒータやレーザ光などの火炎１２１Ａを利用しないで加熱するなど、加熱する方法としてはいずれの方法でも適用できる。
【００６０】
そして、融着を停止するタイミングの基準となる関係式として、三次関数を用いて説明したが、三次関数に限らず、三次関数を求める前に各分岐比の範囲毎の一次関数を用いたり、一次関数で近似することなく直接二次関数や三次関数、指数関数などの曲線で近似したりするなど、いずれの関数を用いてもよい。
さらに、一次関数および三次関数としては、上述した関数に限られるものではない。すなわち、一次関数として３つの領域で近似したが、２つの領域やより複数の領域に細分化して近似してもよく、これら一次関数の数により関数の次数も代わり、領域を代えることで一次関数の係数が変わるので三次関数の係数ａ，ｂ，ｃも変動する。なお、上記実施の形態で近似した場合、得られた光ファイバカプラの光学特性の精度が極めて良好であった。
【００６１】
また、関係式として、図１１ないし図１３に示すように、ＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の関数を求める際、得られた光ファイバカプラ１０がＤＷＣの特性である異なる波長の光が同一の割合でそれぞれ分岐するものの各分岐比毎の融着を停止した際の波長１５５０ｎｍに基づく分岐比ＣＲの関数としたが、いずれの波長に基づくものの関数を用いてもよい。すなわち、光ファイバカプラ１０として利用する光の波長に対応する波長で関数を求めてもよい。
そして、例えばＷＦＣの場合には、異なる波長のいずれか一方の波長の分岐比が所定の値で得られた光ファイバカプラ１０の融着停止した際の光の分岐比ＣＲの関数を求めればよい。
さらに、本発明においては、分岐比０％〜５０％を中心に説明したが、同様に分岐比５０％〜１００％についても近似関数化して適用できるものである。
【００６２】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構成に変更するなどしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、いずれか１つの光ファイバの一端から入射された波長の異なる光を光ファイバの他端から読み取って、各波長の光の分岐比の差が、製造された光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略同一となった時点で、加熱および延伸の処理を停止させるため、あらかじめ製造された光ファイバカプラの製造時の分岐比と分岐比の差との関係式に基づいて、融着の停止時期を制御するので、融着が自動的に制御され、光ファイバカプラの自動的な製造が図れ、自動化による安定した光学特性の光ファイバカプラを容易に得ることができるとともに、あらかじめ製造された光ファイバカプラの分岐比と分岐比の差との関係に基づく関係式により、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた断面図である。
【図２】前記一実施の形態における光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた平面図である。
【図３】前記一実施の形態における形式の異なる光ファイバカプラを示す説明図である。
（Ａ）：ＤＷＣの分岐状況を示す説明図
（Ｂ）：ＷＦＣの分岐状況を示す説明図
【図４】前記一実施の形態における光ファイバカプラの製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】前記一実施の形態における光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式を示すグラフである。
【図６】前記一実施の形態における光ファイバカプラを製造する際の加熱および延伸状況を示す説明図である。
（Ａ）：一方の光ファイバを加熱・延伸して縮径処理する状況の説明図
（Ｂ）：一対の光ファイバを加熱して融着させる状況の説明図
（Ｃ）：一対の光ファイバを加熱・延伸する状況の説明図
（Ｄ）：製造された光ファイバカプラの説明図
【図７】前記一実施の形態における分岐比が７０％−３０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐状況を表示手段でグラフ表示した画面表示を示す説明図である。
【図８】前記一実施の形態における分岐比が５０％−５０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐状況を表示手段でグラフ表示した画面表示を示す説明図である。
【図９】前記一実施の形態における分岐比が７０％−３０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐比に基づいて停止タイミングの演算状況のグラフ表示を示す説明図である。
【図１０】前記一実施の形態における分岐比が５０％−５０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐比に基づいて停止タイミングの演算状況のグラフ表示を示す説明図である。
【図１１】前記一実施の形態における光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式の一例を示すグラフである。
【図１２】前記一実施の形態における光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式の一例を示すグラフである。
【図１３】前記一実施の形態における光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式の一例を示すグラフである。
【図１４】前記一実施の形態における図１１ないし図１３で示す関係の一次関数に基づいて近似する三次関数を示すグラフである。
【符号の説明】
１０：光ファイバカプラ、１１，１２：光ファイバ、１３：融着部、１００：製造装置、１１０：保持手段、１２０：加熱手段、１３０：制御手段、１３１Ａ；動作制御手段としての第１のＣＰＵ、１３２：演算手段としての計測部、１３２Ａ：入光手段としての発光部、１３２Ｂ：検出手段としての受光部、１３２Ｃ：第２のＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバが融着された光ファイバカプラ、その製造方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、２本の光ファイバの長手方向の一部を適宜融着することにより、光ファイバの一端側から入光される光を所定の条件で他端側から出光させる光ファイバカプラの製造方法として、各種方法が知られている（例えば、特許文献１ないし特許文献５）。
【０００３】
特許文献１に記載の方法は、２本の光ファイバを略並列に配置し、各光ファイバの一端からそれぞれ異なる波長の光を入射し、２本の光ファイバを適宜加熱しつつ延伸し、各光ファイバの他端からそれぞれ出射される波長の異なる光の強度をそれぞれ検出する。そして、検出した光の強度が略等しくなった時点で加熱および延伸を停止する構成が採られている。しかしながら、この特許文献１に記載の方法では、加熱および延伸を停止しても、予熱による光ファイバの結合の進行、冷却による体積収縮などが生じ、得られた光ファイバカプラの分岐比が所望の分岐比からずれるおそれがある。
【０００４】
特許文献２および特許文献３に記載の方法は、２本の光ファイバを略並列に配置し、一方の光ファイバの一端から異なる波長の光を入射し、２本の光ファイバを適宜加熱しつつ延伸し、２本の光ファイバの他端からそれぞれ出射される光の分岐比を検出する。そして、検出する分岐比が所望の分岐比となった時点で加熱および延伸の動作を停止させて光ファイバカプラを製造する構成が採られている。しかしながら、これら特許文献２および特許文献３に記載の方法についても、特許文献１と同様に、予熱による結合の進行や冷却による体積収縮などにより、得られた光ファイバカプラの分岐比が所望の分岐比からずれるおそれがある。
【０００５】
また、特許文献４に記載の方法は、略並列に配置した２本の光ファイバの一端から所定の異なる波長の光をそれぞれ入射し、他端から出射する光の出力差が、それら出力差の最大値に０〜５０％を乗じた値となった時点で加熱および延伸を停止する構成が採られている。しかしながら、この特許文献４に記載の方法では、得られる光ファイバカプラの目的とする分岐比が異なると、停止時期を制御していても所望とする分岐比が得られないおそれがある。
【０００６】
さらに、特許文献５に記載の方法は、略並列に配置した２本の光ファイバのうち、一方の光ファイバの一端から所定の波長の光を入射し、２本の光ファイバを適宜加熱しつつ延伸し、少なくとも一方の光ファイバの他端から出射される光を検出する。そして、検出した光の出力値を一次微分して微分値が「０」となった時点で加熱および延伸を停止する構成が採られている。しかしながら、この特許文献５に記載の方法では、停止時期を自動的に制御しても、予熱による結合の進行や冷却による体積収縮などにて、所望の分岐比が得られないおそれがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１４８４６３号公報（第２頁右欄−第３頁右欄）
【特許文献２】
特開平６−５１１５４号公報（第２頁右欄−第５頁左欄）
【特許文献３】
特開平６−２８１８４２号公報（第３頁左欄−第４頁左欄）
【特許文献４】
特開平７−２７９４５号公報（第５頁左欄−第９頁右欄）
【特許文献５】
特許第３０７４４９５号公報（第２頁左欄−第３頁右欄）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特許文献１に記載の方法では融着時に検出する光の強度が略等しくなった時点で融着動作を停止させ、特許文献２および特許文献３に記載の方法では検出する光の分岐比が所望の分岐比となった時点で融着動作を停止させているので、予熱による結合の進行や冷却による体積収縮などにより、得られる光ファイバカプラの分岐比が所望の分岐比からずれるおそれがある。また、特許文献４に記載の方法では、検出する光の出力差がそれら出力差の最大値に０〜５０％の所望の比率を乗じた値となった時点で融着を停止させているので、製造する光ファイバカプラの目的とする分岐比が異なると、同様に製造しても所望の分岐比の光ファイバカプラが得られなくなるおそれがある。さらに、特許文献５に記載の方法では、検出する光の出力値の一次微分値が「０」となった時点で融着を停止させているので、予熱による結合の進行や冷却による体積収縮などにより、所望の分岐比が得られないおそれがあるなどの問題点が一例として挙げられる。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みて、所望の光学特性が良好に得られる光ファイバカプラ、その製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数本の光ファイバの接触する少なくとも一部を加熱により融着して光ファイバカプラを製造する光ファイバカプラの製造方法であって、前記融着の際に、これら複数本の光ファイバのいずれか１つの一端から異なる波長の光を入射しつつ、前記複数本の光ファイバの他端から出射される光を読み取り、前記複数本の光ファイバから出射される各波長の光の分岐比の差の値が、製造された前記光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略同一となる時点で、前記融着する処理を停止することを特徴とする光ファイバカプラの製造方法である。
【００１１】
この発明では、いずれか１つの光ファイバの一端から入射された波長の異なる光を光ファイバの他端から読み取って、各波長の光の分岐比の差が、製造された光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略同一となった時点で、融着の処理を停止させる。このことにより、あらかじめ製造された光ファイバカプラの製造時の分岐比と分岐比の差との関係式に基づいて、融着の停止時期を制御するので、融着が自動的に制御され、光ファイバカプラの自動的な製造が図れ、自動化による安定した光学特性の光ファイバカプラが容易に得られるとともに、あらかじめ製造された光ファイバカプラの分岐比と分岐比の差との関係に基づく関係式により、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、異なる波長の光の分岐比が略同一となる各分岐比で光ファイバカプラが得られた際の融着を停止した時点における前記複数本の光ファイバの他端から出射される前記分岐比の差の値についての近似関数であることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、関係式として、異なる波長の光の分岐比が略同一となる各分岐比で光ファイバカプラが得られた際の融着を停止した時点における分岐比の差の値に基づいて、近似関数を求めて関係式としている。このことにより、実測値に基づく関係式で融着を終了するタイミングが制御されるので、例えば特に異なる波長の入射される光を略同一の割合で分岐させる光ファイバカプラの所望の分岐比が高精度で容易に得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、いずれか一方の波長の光の分岐比が所定の値で得られた光ファイバカプラの融着を停止した時点における前記複数本の光ファイバの他端から出射される前記分岐比の差の値についての近似関数であることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、関係式として、いずれか一方の波長の光の分岐比が所定の値で得られた各分岐比での光ファイバカプラの融着を停止した時点における分岐比の差の値に基づいて、近似関数を求めて関係式としている。このことにより、実測値に基づく関係式で融着を終了するタイミングが制御されるので、例えば特に少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させるとともに他の波長の入射される光も適宜分岐させる光ファイバカプラの所望の分岐比が高精度で容易に得られる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数であることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、関係式が所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数である。このことにより、実測値に基づく関係式が容易に求められるとともに、関係式が簡単な一次関数であることから演算が容易で、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる構成が容易に得られる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数に基づく近似曲線であることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数に基づく近似曲線である。このことにより、分岐比の範囲毎で異なる一次関数を用いて演算する場合に比し、１つの関係式で実測値に基づく関係式による制御でより高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが容易に得られる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、三次関数であることを特徴とする。
【００２１】
この発明では、関係式が三次関数である。このことにより、より高精度で所望の分岐比が得られるとともに、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる構成が容易に得られる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光ファイバカプラの製造方法において、請求項６に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、異なる波長の入射される光を略同一の割合で分岐させる前記光ファイバカプラを製造するための条件であって、−０．００００１ｘ３＋０．００１５５７ｘ２＋０．０８１３５ｘで表され、融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、前記融着する処理を停止させるための分岐比の差の値が演算されることを特徴とする。
【００２３】
この発明では、異なる波長の入射される光を略同一の割合で分岐させる光ファイバカプラを製造する際に、−０．００００１ｘ３＋０．００１５５７ｘ２＋０．０８１３５ｘで表される関係式を用いて、融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、融着する処理を停止させるための分岐比の差の値を演算する。このことにより、略同一の割合で分岐させる光ファイバカプラであっていずれの分岐比で分岐させる光ファイバカプラにおいても高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記関係式は、少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させるとともに他の波長の入射される光も適宜分岐させる前記光ファイバカプラを製造するための条件であって、−０．００００２５ｘ３＋０．００２５ｘ２＋０．１６ｘで表され、融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、前記融着する処理を停止させるための分岐比の差の値が演算されることを特徴とする。
【００２５】
この発明では、少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させるとともに他の波長の入射される光も適宜分岐させる光ファイバカプラを製造する際に、−０．００００２５ｘ３＋０．００２５ｘ２＋０．１６ｘで表される関係式を用いて、融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、融着する処理を停止させるための分岐比の差の値を演算する。このことにより、少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させる光ファイバであっていずれの分岐比で分岐させる光ファイバカプラにおいても高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、複数本の光ファイバを略並列に配置保持する保持手段と、この保持手段にて保持された前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を加熱する加熱手段と、この加熱手段にて加熱された前記光ファイバを延伸する延伸手段と、前記加熱手段および前記延伸手段を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記光ファイバの少なくともいずれか１つの一端から異なる波長の光を入射させる入光手段と、前記複数本の光ファイバの他端から出射される光を検出する検出手段と、製造された前記光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に関する情報を記憶する記憶手段と、前記検出手段にて検出した光の分岐比の差を演算しこの演算した分岐比の差の値が前記記憶手段に記憶された関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略等しくなったことを認識すると所定の制御信号を出力させる演算手段と、この演算手段から出力される制御信号を認識することにより、前記加熱手段による加熱および前記延伸手段による延伸を停止させる処理をする動作制御手段と、を備えたことを特徴とした光ファイバカプラの製造装置である。
【００２７】
この発明では、保持手段にて略並列に配置保持された複数本の光ファイバの少なくともいずれか１つの端部から入光手段にて異なる波長の光を入射させ、検出手段にて複数本の光ファイバの他端から出射される光を検出し、演算手段により検出した光の分岐比の差を演算して、記憶手段に記憶された情報の所定の関係式で表される分岐比の差の値と略等しいと認識すると制御信号を出力し、動作制御手段にて加熱手段による加熱および延伸手段による延伸を停止させる処理を実施させる。このことにより、あらかじめ製造された光ファイバカプラの製造時の分岐比と分岐比の差との関係式に基づいて、融着の停止時期を制御するので、融着が自動的に制御され、光ファイバカプラの自動的な製造が図れ、製造性の向上が得られ、自動化による安定した光学特性の光ファイバカプラが容易に得られるとともに、あらかじめ製造された光ファイバカプラの分岐比と分岐比の差との関係に基づく関係式により、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが得られる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法を実施することを特徴とした光ファイバカプラの製造装置である。
【００２９】
この発明では、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが容易に得られる請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法を実施するものである。このことにより、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが容易に良好に製造される。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法が実施されて製造されたことを特徴とした光ファイバカプラである。
【００３１】
この発明では、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラが容易に得られる請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法が実施されて製造されるものである。このことにより、所望の分岐比が高精度で容易に得られる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における一実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔光ファイバカプラの構成〕
図１は、本実施の形態において製造される光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた断面図である。図２は、光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた平面図である。図３は、形式の異なる光ファイバカプラを示す説明図で、（Ａ）はＤＷＣの分岐状況を示す説明図で、（Ｂ）はＷＦＣの分岐状況を示す説明図である。なお、本実施の形態では、２本の光ファイバを融着した融着型の光ファイバカプラについて説明するが、融着する光ファイバは２本に限らず、複数本融着されたものでも適用できる。
【００３３】
図１および図２において、１０は光ファイバカプラで、この光ファイバカプラ１０は、光ファイバ１１，１２の少なくとも一部が溶融延伸法により融着されて枝分かれ状に構成され、１本あるいは複数本の光ファイバ１１，１２の長手方向の一端から入光された光を、所定の分岐率や分波率で分光あるいは合波して他端から出光させる。
この光ファイバカプラ１０は、波長無依存型カプラ（以下、ＤＷＣと称する。）と、波長平坦型カプラ（以下、ＷＦＣと称する。）との２種類に分類される。
【００３４】
ＤＷＣは、異なる波長の入射される光を略同一の割合で分岐させるものである。すなわち、ＤＷＣは、図３（Ａ）で示すように、例えば一方の光ファイバ１２（１１）の一端から異なる波長λ１，λ２の光を入射した場合、波長λ１，λ２の光がそれぞれ略同一の分岐比で分岐して光ファイバ１１，１２の他端から出射させる。このＤＷＣにおいて、光ファイバ１１，１２の他端からそれぞれ出射される波長λ１（λ２）の光の分岐する比率（Ａ／１００）は、適宜光ファイバ１１，１２の径寸法や融着状況などにより適宜設定される。
また、ＷＦＣは、少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させるとともに他の波長の入射される光も適宜分岐させるものである。すなわち、ＷＦＣは、図３（Ｂ）に示すように、例えば一方の光ファイバ１２（１１）の一端から異なる波長λ１，λ２の光を入射した場合、いずれか一方の波長λ１（λ２）を所定の比率（Ａ／１００）で、かつ、この周辺も前記所定の比率に近い比率で分岐させるものである。なお、他方の波長λ２（λ１）も適宜分岐されるが、その比率（ａ／１００）については一方の波長λ１（λ２）の分岐する比率（Ａ／１００）と同一でなくてもよい。
【００３５】
そして、光ファイバカプラ１０で用いられる融着する光ファイバ１１，１２としては、線状のクラッド１１Ａ，１２Ａの中心軸にコア１１Ｂ，１２Ｂを有し、外周面には被覆部材１１Ｃ，１２Ｃがそれぞれ設けられている。
そして、光ファイバカプラ１０は、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分で融着されて融着部１３が形成されている。この融着部１３は、断面略円形で、外周面が略円柱状となるクラッド１３Ａ内に２本のコア１３Ｂが略平行に埋設された状態に形成されている。
【００３６】
また、光ファイバカプラ１０には、融着部１３の近傍を保護する保護部材２０が設けられている。この保護部材２０は、支持板２１、光ファイバ固定部２２と、カプラ固定部２３と、保護管２４と、を備えている。
支持板２１は、例えば石英板などにて略板状に形成されている。この支持板２１の一面には、所定の間隙を介して対向する一対の光ファイバ固定部２２が設けられている。
光ファイバ固定部２２は、支持板２１の一面側に位置して光ファイバ１１，１２を支持板２１に位置決め固定する。カプラ固定部２３は、光ファイバ固定部２２間で融着部１３の両端側に位置し光ファイバ１１，１２を支持板２１に位置決め固定する。これら光ファイバ固定部２２およびカプラ固定部２３は、例えば紫外線硬化型樹脂などが用いられる。
保護管２４は、例えば金属管が用いられ、光ファイバカプラ１０を固定した支持板２１を収容可能に形成されている。なお、金属管に限らず、例えばガラス管などの線膨張係数の小さい部材にて形成したものなど、いずれの材料が利用できる。そして、支持板２１を収容した保護管２４は両端部が光ファイバ１１，１２を延出する状態にシール部材２５にて閉塞され、光ファイバカプラ１０は融着部１３の近傍が保護部材２０内に封止されて固定される。
【００３７】
〔製造装置の構成〕
次に、上記光ファイバカプラを製造するための製造装置の構成について図面を参照して説明する。図４は、製造装置の概略構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態における製造装置として、加熱手段に火炎を利用するマイクロトーチを用いた構成について説明するが、火炎を利用しないヒータなどを用いた構成などでも適用できる。図５は、光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式を示すグラフである。
【００３８】
図４において、１００は製造装置で、この製造装置１００は、２本の光ファイバ１１，１２の少なくとも一部を融着させて光ファイバカプラ１０を製造する装置である。この製造装置１００は、保持手段１１０と、加熱手段１２０と、図示しない延伸手段と、制御手段１３０と、を備えている。また、制御手段１３０は、融着状況を制御するもので、融着制御部１３１と、演算手段としての計測部１３２と、を備えている。
【００３９】
保持手段１１０は、クランプなどの一対の保持部１１１を有し、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分をほぼ弛みなく略並列に接触する状態で配置して保持する。なお、保持する状態としては、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分を長手方向が略平行、あるいはねじって互いに接触する状態とする。そして、一対の保持部１１１はそれぞれ延伸手段に配設され、保持部１１１間の距離が延伸手段により可変可能となっている。
なお、延伸手段は、制御手段１３０の融着制御部１３１の制御により、保持部１１１間の距離を可変する量や可変する時間、保持部１１１を移動させる速さなどが制御されて動作する。
【００４０】
加熱手段１２０は、図示しない台座部と、マイクロトーチ（マイクロバーナ）１２１と、図示しない温度検出部と、を備えている。台座部は、制御手段１３０の融着制御部１３１の制御により移動可能に配設されている。マイクロトーチ１２１は、台座部に一体的に設けられ、火炎１２１Ａを吐出して光ファイバ１１，１２を加熱する。温度検出部は、マイクロトーチ１２１にて加熱された光ファイバ１１，１２の温度を検出する。この検出方法としては、加熱により発光する光ファイバ１１，１２の光量にて判断するなど、既存のいずれの方法をも利用できる。
そして、加熱手段１２０は、制御手段１３０の融着制御部１３１が温度検出部にて検出する温度に基づいてマイクロトーチ１２１を制御、すなわち加熱する温度や時間などが制御される。
【００４１】
制御手段１３０の融着制御部１３１は、動作制御手段としての第１のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３１Ａを有している。この第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０および延伸手段に接続され、内蔵する図示しない内蔵メモリにあらかじめ設定登録された条件に基づいて、加熱手段１２０および延伸手段の動作を適宜制御する。すなわち、第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０による光ファイバ１１，１２の加熱温度や加熱時間を制御し、延伸手段による保持部１１１間に挾持された光ファイバ１１，１２の延伸時間や延伸速度を制御する。
【００４２】
制御手段１３０の計測部１３２は、入光手段としての発光部１３２Ａと、検出手段としての受光部１３２Ｂと、記憶手段、例えば図示しないメモリと、演算手段としての第２のＣＰＵ１３２Ｃと、を備えている。発光部１３２Ａは、第１の光源１３２Ａ１と、第２の光源１３２Ａ２と、合波部１３２Ａ３と、を備えている。第１の光源１３２Ａ１および第２の光源１３２Ａ２は、例えばレーザ光源などが利用され、それぞれ異なる波長、例えば第１の光源１３２Ａ１は波長が約１５５０ｎｍの光を出射し、第２の光源１３２Ａ２は波長が約１３１０ｎｍの光を出射する。合波部１３２Ａ３は、第１の光源１３２Ａ１および第２の光源１３２Ａ２から出射される光を合波する。この合波部１３２Ａ３は、光ファイバカプラ１０のいずれか一方の光ファイバ１１，１２に着脱可能に接続され、光ファイバ１１，１２の長手方向の一端に合波した光を入射させる。
受光部１３２Ｂは、第１の受光部（Ｐ１）１３２Ｂ１と、第２の受光部（Ｐ２）１３２Ｂ２と、処理部１３２Ｂ３と、を備えている。第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２は、例えばフォトトランジスタなどが用いられ、光ファイバカプラ１０の光ファイバ１１，１２の端部にそれぞれ接続され、光ファイバ１１，１２から出射される光を受光する。処理部１３２Ｂ３は、第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２にそれぞれ接続され、これら第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２で受光した光に関する電気信号を適宜処理して出力する。
第２のＣＰＵ１３２Ｃは、受光部１３２Ｂの処理部１３２Ｂ３に接続され、処理部１３２Ｂ３で処理された信号を、メモリに記憶された処理プログラムや所定の関係式などの演算条件などに基づいて適宜処理し、例えば図示しない表示装置にグラフ表示するなど、融着する一対の光ファイバ１１，１２の光の分岐や分波の状態を認識するとともに適宜出力させる。また、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、融着制御部１３１の第１のＣＰＵ１３１Ａに接続されている。そして、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、処理部１３２Ｂ３からの信号に基づいて、あらかじめ設定された分岐や分波の状態を認識することにより、融着処理を停止させる旨の制御信号を第１のＣＰＵ１３１Ａに出力し、融着処理を停止させる。
【００４３】
なお、メモリに設定される関係式は、例えば図５にグラフで示すような関数である。すなわち、ＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合には、三次関数ｙ＝−０．００００１ｘ３＋０．００１５５７ｘ２＋０．０８１３５ｘが用いられ、ＷＦＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合には、三次関数ｙ＝−０．００００２５ｘ３＋０．００２５ｘ２＋０．１６ｘが用いられる。なお、図５は、ＤＷＣおよびＷＦＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の関係式である三次関数を示すグラフで、融着時の一方の波長の光である１５５０ｎｍの分岐比ＣＲの値と融着を停止するタイミングの異なる波長の分岐比の差ΔＣＲ０との関係を示す。そして、融着時に検出する波長１５５０ｎｍの光の分岐比ＣＲを上記三次関数のｘの値に代入することにより、融点を停止するタイミングの分岐比の差ΔＣＲ０がｙの値として求められる。このような演算に基づいて、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、処理部１３２Ｂ３からの信号に基づいて各波長の光の分岐比を認識し、それら分岐比の差ΔＣＲを演算し、この演算により得られるΔＣＲが三次関数に基づいて求めた分岐比の差ΔＣＲ０と略等しくなったことを認識すると、制御信号を出力し、融着を停止させる制御をする。
【００４４】
〔製造装置の動作〕
次に、上記製造装置を用いて光ファイバカプラを製造する動作について、図面を参照して説明する。図６は、光ファイバカプラを製造する際の加熱および延伸状況を示す説明図で、（Ａ）は一方の光ファイバを加熱および延伸して融着させる部分を所定の光の伝搬定数となる径寸法に縮径処理する状況の説明図、（Ｂ）は一対の光ファイバを加熱して融着させる状況の説明図、（Ｃ）は一対の光ファイバを加熱しつつ延伸する状況の説明図、（Ｄ）は所定の分岐比に調整さたれ光ファイバカプラの説明図である。図７は、分岐比が７０％−３０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐状況を表示手段でグラフ表示した画面表示を示す説明図である。図８は、分岐比が５０％−５０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐状況を表示手段でグラフ表示した画面表示を示す説明図である。図９は、分岐比が７０％−３０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐比に基づいて停止タイミングの演算状況のグラフ表示を示す説明図である。図１０は、分岐比が５０％−５０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐比に基づいて停止タイミングの演算状況のグラフ表示を示す説明図である。
【００４５】
まず、前処理工程を実施する。すなわち、２本の光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃの一部を除去する。そして、図６（Ａ）に示すように、光ファイバ１１（１２）を被覆部材１１Ｃ（１２Ｃ）が除去された部分が一対の保持部１１１間に位置してほぼ弛みがない状態で保持手段１１０に保持する。この状態で、あらかじめ設定されてメモリに記憶した温度条件および延伸条件で加熱手段１２０を制御し、光ファイバ１１（１２）の被覆部材１１Ｃ（１２Ｃ）が除去された部分を縮径させ、所定の伝搬定数となる光ファイバ１１（１２）を作製する。
【００４６】
この後、融着工程を実施する。すなわち、所定の伝搬定数に調整された光ファイバ１１（１２）の縮径された部分を、光ファイバを１２（１１）の被覆部材１２Ｃ（１１Ｃ）の一部を削除した部分に互いに絡まって、図６（Ｂ）に示すように接触する状態にねじる。この状態で、縮径部分が一対の保持部１１１間に位置させてほぼ弛みがない状態で保持手段１１０に光ファイバ１１，１２を保持させる。この光ファイバ１１，１２の保持状態は、ねじった状態に限らず、略平行に配置して接触させたり、交差する状態で接触させたりしてもよい。
なお、光ファイバ１１，１２の長手方向が交差する状態で加熱・延伸して融着させることで良好な融着部１３を形成できることから、ねじった状態で保持することが好ましい。
【００４７】
この後、計測部１３２の発光部１３２Ａを動作させ、第１の光源１３２Ａ１および第２の光源１３２Ａ２からそれぞれ異なる波長λ１，λ２、例えば波長が１５５０ｎｍおよび１３１０ｎｍの光をそれぞれ出射される光を合波部１３２Ａ３で合波し、保持手段１１０に保持した一方の光ファイバ１１，１２の一端から入射させる。この光の入射により、入射された光は、受光部１３２Ｂの第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２で受光され、処理部１３２Ｂ３で受光に対応して出力される信号を処理し、第２のＣＰＵ１３２Ｃで光の分岐や分波状態を例えば図７に示すような画面表示で表示装置にて表示させる。なお、この状態では、一方の光ファイバ１１，１２にのみ光を入射させることから、第１の受光部１３２Ｂ１または第２の受光部１３２Ｂ２の一方のみで受光される。
【００４８】
そして、メモリに記憶された所定の条件に基づいて、計測部１３２の第２のＣＰＵ１３２Ｃからの融着工程を実施する旨の信号を融着制御部１３１の第１のＣＰＵ１３１Ａに出力させる。この信号を取得した第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０を適宜動作させ、保持手段１１０に保持された光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去されて互いに捩れて接触する部分をマイクロトーチ１２１からの火炎１２１Ａにより加熱する。さらに、第１のＣＰＵ１３１Ａは、図示しない延伸手段を適宜動作させて加熱されている光ファイバ１１，１２を延伸する。
この融着工程の際、第１のＣＰＵ１３１Ａは、台座部を光ファイバ１１，１２の長手方向に略沿って所定の距離で所定の速度で移動する状態に移動させる制御をする。また、第１のＣＰＵ１３１Ａは、温度検出部からの信号に基づいて所定の温度範囲で所定時間、加熱する制御をする。なお、温度調整としては、マイクロトーチ１２１に供給する燃料ガスや空気量の調整による熱量の調整、台座部の移動による火炎の当たり具合すなわち火炎１２１Ａと光ファイバ１１，１２との距離の調整など、いずれの制御方法が適用できる。また、第１のＣＰＵ１３１Ａは、保持手段１１０の一対の保持部１１１間の距離を広げる方向に所定速度で移動させて延伸する制御をする。
【００４９】
この融着工程で、２本の光ファイバ１１，１２は、互いに融着して断面形状が略ひょうたん状や楕円状さらには円状となる。この融着の際、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、光ファイバ１１，１２から出射されて受光部１３２Ｂの第１の受光部１３１２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２で受光された光の分岐状況を、処理部１３２Ｂ３で処理された信号に基づいて認識する。
この分岐状況としては、例えば図７および図８に示すように、表示手段での画面表示でグラフ表示として表示される。すなわち、図７および図８に示すように、融着が進行するにしたがって光が次第に分岐される。なお、図７は、入射した波長が異なる光をそれぞれ７０％と３０％との同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の分岐状況を示す。また、図８は、入射した波長が異なる光をそれぞれ５０％ずつで同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の分岐状況を示す。
【００５０】
そして、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、処理部１３２Ｂ３からの分岐状況の信号に基づいて、図９および図１０のグラフ表示で示すように、光ファイバ１１，１２から出射される各波長の光の分岐比ＣＲの差ΔＣＲ（図９および図１０中の一点鎖線）を逐次演算する。さらに、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、処理部１３２Ｂ３からの分岐状況の信号に基づいて、上述した図５に示すメモリにあらかじめ記憶された関係式を用いて分岐比の差ΔＣＲ０の値（図９および図１０中の二点鎖線）を演算する。なお、図９は、入射した波長が異なる光をそれぞれ７０％と３０％との同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の分岐状況を示す。図１０は、入射した波長が異なる光をそれぞれ５０％ずつで同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の分岐状況を示す。
具体的には、処理部１３２Ｂ３から得られる一方の波長の光である１５５０ｎｍの分岐比を、図５に示す関係式に代入して分岐比の差ΔＣＲ０の値を逐次演算する。そして、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、演算結果の分岐比の差ΔＣＲが、関係式に基づいて求めた分岐比の差ΔＣＲ０の値に略等しいか否かを判断する。この判断が略等しい、すなわち図９および図１０に示すように、検出する光の分岐比の差ΔＣＲと、関係式で表される分岐比の差ΔＣＲ０とが交差した際に、融着工程を停止させる旨の制御信号を第１のＣＰＵ１３１Ａに出力する。この制御信号を認識した第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０による加熱および延伸手段による延伸を停止させる制御をし、融着処理を停止させる。
【００５１】
〔製造装置における融着条件の設定〕
次に、上述した光ファイバカプラを製造する際の融着条件、すなわち融着を停止するタイミングの設定について、図面を参照して説明する。図１１ないし図１３は、入射した波長が異なる光をそれぞれ７０％と３０％との同一の割合で分岐するＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造した際の波長１５５０ｎｍにおける分岐比と分岐比の差ΔＣＲとの関係を示すグラフである。図１４は、図１１ないし図１３で示す関係の一次関数に基づいて近似する三次関数を示すグラフである。
【００５２】
ＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合、図３（Ａ）を用いて上述したように、異なる波長λ１，λ２光はそれぞれ同じ分岐比で分岐されることから、出射される光の分岐比ＣＲの差ΔＣＲの値がほぼ「０」である。そして、融着を停止させても予熱による光ファイバ１１，１２の結合の進行や冷却による体積収縮により、分岐比ＣＲが変動するおそれがあることから、融着時に検出する光の分岐比の差ΔＣＲが「０」となる前に融着を停止させ、その後の分岐比ＣＲの変動を見越してそれぞれが同じ分岐比となるようにする必要がある。さらに、それぞれの光ファイバ１１，１２で異なる波長が同一の分岐比の状態で各光ファイバ１１，１２で分岐させる割合が異なることにより、融着を停止するタイミングが異なることが予想される。
【００５３】
そして、各径寸法の光ファイバ１１，１２を用いて所望の分岐比が得られるＤＷＣの光ファイバカプラ１０を分岐比の差ΔＣＲが「０」となる前の時期で適宜停止させ、製造された光ファイバカプラの実際の分岐比を測定した結果、目的とする分岐比と融着を停止したときの分岐比の差ΔＣＲとの間で、図１１ないし図１３に示すような関係があることが見出された。
すなわち、分岐比が０％〜１２％の範囲では、図１１に示すように、一次関数ｙ＝０．０９５ｘが近似関数として表される。また、分岐比が１２％〜３０％の範囲では、図１２に示すように、一次関数ｙ＝０．１３５ｘ−０．５が近似関数として表される。さらに、分岐比が３０％〜５０％では、図１３に示すように、一次関数ｙ＝０．１５５ｘ−１．１が近似関数として表される。そして、これら一次関数の近似関数を演算すると、図５および図１４に示すような三次関数が得られる。
このように、融着を停止させるタイミングとして、検出する光の分岐比の差ΔＣＲが「０」となる前の所定の値が、実測値に基づいて求めた三次関数の関係式に基づいて容易に求められる。
【００５４】
〔実施の形態の効果〕
上述したように、上記実施の形態では、被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去されて略並列に互いに接触する状態で配置した２本の光ファイバ１１，１２を融着する際、いずれか一方の光ファイバ１１（１２）の一端から入射された波長λ１，λ２の異なる光を光ファイバ１１，１２の他端から読み取って、各波長λ１，λ２の光の分岐比の差ΔＣＲが停止タイミングの基準となる所定の関係式で表される分岐比の差ΔＣＲ０の値と略同一となった時点で、加熱および延伸の処理を停止させる。このため、あらかじめ設定された所定の関係式に基づいて加熱および延伸の停止時期を制御するので、融着処理を自動的に制御でき、光ファイバカプラ１０の製造の自動化が得られ、自動化による安定した光学特性の光ファイバカプラ１０が効率よく容易に得られるとともに、所定の関係式として、例えば加熱および延伸を停止した時期と得られた光ファイバカプラ１０の分岐比との関係に基づく実測値によりあらかじめ設定しておくなどにより、従来のように所定の値の分岐比に固定することなく、分岐比が異なる割合でそれぞれ融着を停止するタイミングが異なる場合でも高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラ１０、例えば異なる波長でもそれぞれ高精度に同じ割合で分岐させるＤＷＣや分岐比が高精度で所定の値となるＷＦＣの光ファイバカプラを容易に得ることができる。
【００５５】
そして、関係式として、異なる波長の光の分岐比が略同一となる各分岐比で光ファイバカプラ１０を製造した際の加熱および延伸を停止した時点における分岐比の差ΔＣＲの値に基づいて、近似する関数を求めて関係式としている。このため、実測値に基づく関係式で融着を終了するタイミングを制御することとなり、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラ１０を容易に得ることができる。
【００５６】
また、関係式として、所定の分岐比の範囲、例えば０％〜１２％、１２％〜３０％および３０％〜５０％の３つの範囲毎に異なる一次関数で近似し、さらにこれら一次関数を近似して三次関数を求めている。このため、実測値に基づく関係式が容易に求められるとともに、１つの関係式で容易に融着を停止させるタイミングを演算でき、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラ１０が得られる構成を容易に得ることができる。
【００５７】
そして、関係式として、ＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合には三次関数ｙ＝−０．００００１ｘ３＋０．００１５５７ｘ２＋０．０８１３５ｘを用い、ＷＦＣの光ファイバカプラ１０を製造する場合には三次関数ｙ＝−０．００００２５ｘ３＋０．００２５ｘ２＋０．１６ｘを用いる。このため、良好に高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラ１０を容易に得ることができる。
【００５８】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明の光ファイバカプラの製造において、上述した各実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５９】
すなわち、融着工程後に融着部１３を湾曲させる冷却調整工程を実施させてもよい。さらには、融着工程の前に延伸せずに単に加熱して予熱する工程を実施してもよい。
そして、２本の光ファイバ１１，１２を融着させた光ファイバカプラ１０の製造について説明したが、複数本を融着させる構成としてもよい。
また、加熱手段１２０として火炎１２１Ａを利用するマイクロトーチ１２１を用いて説明したが、セラミックスヒータやレーザ光などの火炎１２１Ａを利用しないで加熱するなど、加熱する方法としてはいずれの方法でも適用できる。
【００６０】
そして、融着を停止するタイミングの基準となる関係式として、三次関数を用いて説明したが、三次関数に限らず、三次関数を求める前に各分岐比の範囲毎の一次関数を用いたり、一次関数で近似することなく直接二次関数や三次関数、指数関数などの曲線で近似したりするなど、いずれの関数を用いてもよい。
さらに、一次関数および三次関数としては、上述した関数に限られるものではない。すなわち、一次関数として３つの領域で近似したが、２つの領域やより複数の領域に細分化して近似してもよく、これら一次関数の数により関数の次数も代わり、領域を代えることで一次関数の係数が変わるので三次関数の係数ａ，ｂ，ｃも変動する。なお、上記実施の形態で近似した場合、得られた光ファイバカプラの光学特性の精度が極めて良好であった。
【００６１】
また、関係式として、図１１ないし図１３に示すように、ＤＷＣの光ファイバカプラ１０を製造する際の関数を求める際、得られた光ファイバカプラ１０がＤＷＣの特性である異なる波長の光が同一の割合でそれぞれ分岐するものの各分岐比毎の融着を停止した際の波長１５５０ｎｍに基づく分岐比ＣＲの関数としたが、いずれの波長に基づくものの関数を用いてもよい。すなわち、光ファイバカプラ１０として利用する光の波長に対応する波長で関数を求めてもよい。
そして、例えばＷＦＣの場合には、異なる波長のいずれか一方の波長の分岐比が所定の値で得られた光ファイバカプラ１０の融着停止した際の光の分岐比ＣＲの関数を求めればよい。
さらに、本発明においては、分岐比０％〜５０％を中心に説明したが、同様に分岐比５０％〜１００％についても近似関数化して適用できるものである。
【００６２】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構成に変更するなどしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、いずれか１つの光ファイバの一端から入射された波長の異なる光を光ファイバの他端から読み取って、各波長の光の分岐比の差が、製造された光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略同一となった時点で、加熱および延伸の処理を停止させるため、あらかじめ製造された光ファイバカプラの製造時の分岐比と分岐比の差との関係式に基づいて、融着の停止時期を制御するので、融着が自動的に制御され、光ファイバカプラの自動的な製造が図れ、自動化による安定した光学特性の光ファイバカプラを容易に得ることができるとともに、あらかじめ製造された光ファイバカプラの分岐比と分岐比の差との関係に基づく関係式により、高精度で所望の分岐比の光ファイバカプラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた断面図である。
【図２】前記一実施の形態における光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた平面図である。
【図３】前記一実施の形態における形式の異なる光ファイバカプラを示す説明図である。
（Ａ）：ＤＷＣの分岐状況を示す説明図
（Ｂ）：ＷＦＣの分岐状況を示す説明図
【図４】前記一実施の形態における光ファイバカプラの製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】前記一実施の形態における光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式を示すグラフである。
【図６】前記一実施の形態における光ファイバカプラを製造する際の加熱および延伸状況を示す説明図である。
（Ａ）：一方の光ファイバを加熱・延伸して縮径処理する状況の説明図
（Ｂ）：一対の光ファイバを加熱して融着させる状況の説明図
（Ｃ）：一対の光ファイバを加熱・延伸する状況の説明図
（Ｄ）：製造された光ファイバカプラの説明図
【図７】前記一実施の形態における分岐比が７０％−３０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐状況を表示手段でグラフ表示した画面表示を示す説明図である。
【図８】前記一実施の形態における分岐比が５０％−５０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐状況を表示手段でグラフ表示した画面表示を示す説明図である。
【図９】前記一実施の形態における分岐比が７０％−３０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐比に基づいて停止タイミングの演算状況のグラフ表示を示す説明図である。
【図１０】前記一実施の形態における分岐比が５０％−５０％のＤＷＣを製造する際の融着時の光の分岐比に基づいて停止タイミングの演算状況のグラフ表示を示す説明図である。
【図１１】前記一実施の形態における光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式の一例を示すグラフである。
【図１２】前記一実施の形態における光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式の一例を示すグラフである。
【図１３】前記一実施の形態における光ファイバカプラの融着の停止時期を設定するための関係式の一例を示すグラフである。
【図１４】前記一実施の形態における図１１ないし図１３で示す関係の一次関数に基づいて近似する三次関数を示すグラフである。
【符号の説明】
１０：光ファイバカプラ、１１，１２：光ファイバ、１３：融着部、１００：製造装置、１１０：保持手段、１２０：加熱手段、１３０：制御手段、１３１Ａ；動作制御手段としての第１のＣＰＵ、１３２：演算手段としての計測部、１３２Ａ：入光手段としての発光部、１３２Ｂ：検出手段としての受光部、１３２Ｃ：第２のＣＰＵ
Claims (11)
- 複数本の光ファイバの接触する少なくとも一部を加熱により融着して光ファイバカプラを製造する光ファイバカプラの製造方法であって、
前記融着の際に、これら複数本の光ファイバのいずれか１つの一端から異なる波長の光を入射しつつ、前記複数本の光ファイバの他端から出射される光を読み取り、
前記複数本の光ファイバから出射される各波長の光の分岐比の差の値が、製造された前記光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略同一となる時点で、前記融着する処理を停止する
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。 - 請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記関係式は、異なる波長の光の分岐比が略同一となる各分岐比で光ファイバカプラが得られた際の融着を停止した時点における前記複数本の光ファイバの他端から出射される前記分岐比の差の値についての近似関数である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。 - 請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記関係式は、いずれか一方の波長の光の分岐比が所定の値で得られた光ファイバカプラの融着を停止した時点における前記複数本の光ファイバの他端から出射される前記分岐比の差の値についての近似関数である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。 - 請求項２または請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記関係式は、所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。 - 請求項２または請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記関係式は、所定の分岐比の範囲毎に異なる一次関数に基づく近似曲線である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。 - 請求項２または請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記関係式は、三次関数である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。 - 請求項６に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記関係式は、異なる波長の入射される光を略同一の割合で分岐させる前記光ファイバカプラを製造するための条件であって、−０．００００１ｘ３＋０．００１５５７ｘ２＋０．０８１３５ｘで表され、
融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、前記融着する処理を停止させるための分岐比の差の値が演算される
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。 - 請求項６に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記関係式は、少なくとも１つの波長の入射される光を所定の割合で分岐させるとともに他の波長の入射される光も適宜分岐させる前記光ファイバカプラを製造するための条件であって、−０．００００２５ｘ３＋０．００２５ｘ２＋０．１６ｘで表され、
融着時に読み取る波長の光の分岐比の値をｘとすることで、前記融着する処理を停止させるための分岐比の差の値が演算される
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。 - 複数本の光ファイバを略並列に配置保持する保持手段と、
この保持手段にて保持された前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を加熱する加熱手段と、
この加熱手段にて加熱された前記光ファイバを延伸する延伸手段と、
前記加熱手段および前記延伸手段を制御する制御手段と、を具備し、
前記制御手段は、前記光ファイバの少なくともいずれか１つの一端から異なる波長の光を入射させる入光手段と、前記複数本の光ファイバの他端から出射される光を検出する検出手段と、製造された前記光ファイバカプラの製造の際におけるいずれか１つの波長の光の分岐比と異なる波長の光の分岐比の差との関係式に関する情報を記憶する記憶手段と、前記検出手段にて検出した光の分岐比の差を演算しこの演算した分岐比の差の値が前記記憶手段に記憶された関係式に基づいて得られる分岐比の差の値と略等しくなったことを認識すると所定の制御信号を出力させる演算手段と、この演算手段から出力される制御信号を認識することにより、前記加熱手段による加熱および前記延伸手段による延伸を停止させる処理をする動作制御手段と、を備えた
ことを特徴とした光ファイバカプラの製造装置。 - 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法を実施する
ことを特徴とした光ファイバカプラの製造装置。 - 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法が実施されて製造された
ことを特徴とした光ファイバカプラ。
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