JP2945513B2

JP2945513B2 - 光ファイバカプラの製造方法

Info

Publication number: JP2945513B2
Application number: JP19452191A
Authority: JP
Inventors: 英資笹岡; 順一吉川; 弘明滝本; 寛菅沼; 弘横田; 和彦有本
Original assignee: Sumiden Opcom Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumiden Opcom Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH0534535A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数本の光ファイバの
一部を、加熱融着しながら延伸してカプラを形成する、
いわゆる融着延伸法による光ファイバカプラの製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバカプラは、所望の複数本の光
ファイバ間で光を分岐・結合するデバイスであり、複数
本の光ファイバの一部を密着させた後、加熱して溶融、
延伸することにより製造される。所望の分岐比の光ファ
イバカプラを得るためには、溶融、延伸の工程において
分岐比をモニタしながら製造する必要がある。

【０００３】この分岐比をモニタする方法として、一般
的に用いられている透過モニタ法と、本出願人が先に出
願した（特願平１−２７５６１６）反射モニタ法があ
る。

【０００４】図４はこの透過モニタ法を用いた光ファイ
バカプラの製造装置である。同図に示すようにボビン４
１に巻回された対象となる２本の光ファイバ４０ａ，４
０ｂを用意し、そのそれぞれのカプラ形成部４２に該当
する部分の被覆を除去し、互いに密着させてバーナ等で
加熱、融着、延伸して光ファイバカプラ４３を形成す
る。この延伸を制御するために、一方の光ファイバ４０
ａの一方の端に連続光光源４４が接続され、両光ファイ
バ４０ａ，４０ｂの他方の端にそれぞれ光接続用のＶ溝
接続具４５，４５を介して光検出器４６，４６が接続さ
れている。また、光検出器４６，４６はコンピータ４７
に接続され、コンピータ４７は延伸治具４８を制御する
延伸制御装置４９に接続されている。

【０００５】連続光光源４４から光ファイバ４０ａ，４
０ｂに入射した光は、カプラ形成部４２を通過した後、
両光検出器４６，４６で検出される。この検出結果はコ
ンピータ４７に入力され、コンピータ４７でこの両透過
光の光量に基づいて分岐比が計算される。分岐比が所望
の値になったところで、コンピータ４７から延伸制御装
置４９に制御信号が出力され、これにより延伸制御装置
４９は延伸治具４８の延伸を停止させる。

【０００６】次に、図５は反射モニタ法を用いた光ファ
イバカプラの製造装置である。この装置では、両光ファ
イバ４０ａ，４０ｂの一方の端にそれぞれ光検出器４
６，４６が接続されており、その内の一方の光ファイバ
４０ａに、反射光を分岐するための測定用カプラ５０を
介して連続光光源４４が接続されている。そして、光検
出器４６，４６はコンピータ４７に接続され、コンピー
タ４７は延伸治具４８を制御する延伸制御装置４９に接
続されている。一方、両光ファイバ４０ａ，４０ｂの他
方の端は開放されている。なお、図中符号５１，５１は
反射防止用の屈折率整合油である。

【０００７】連続光光源４４から測定用カプラ５０を介
して光ファイバ４０ａに入射した光は、カプラ形成部４
２を通過した後、光ファイバ４０ａの開放端で反射し、
再度カプラ形成部４２を通過し分岐されて、両光検出器
４６，４６で検出される。この検出結果はコンピータ４
７に入力され、コンピータ４７でこの両反射光の光量に
基づいて分岐比が計算される。そして、分岐比が所望の
値になったところで、コンピータ４７から延伸制御装置
４９に制御信号が出力され、これにより延伸制御装置４
９は延伸治具４８の延伸を停止させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記前者の
製造方法では、製造した光ファイバカプラ４５を随時切
り離して行かねばならないので、光源４４側或いは光検
出器４６側の内、どちらか一方の端は、光ファイバカプ
ラ４５を一つ製造する毎に接続し直す必要がある。この
接続作業は時間がかかると共に、熟練を要し、適切な接
続が行われない場合にはそれが測定誤差に影響する可能
性があった。

【０００９】また、上記後者の製造方法では、透過モニ
タ法のような接続作業の問題はないが、検出の対象とな
る光ファイバ４０ａの開放端からの反射光が、微弱なフ
レネル反射光であるため、特に光ファイバ４０ａが長尺
である場合には、検出反射光の中に光ファイバ４０ａ，
４０ｂ内でのレーリー散乱光の影響が顕著に現れてしま
い、これが測定誤差の原因となる可能性があった。

【００１０】ところで、長尺の光ファイバにパルス光を
入射するとレーリー散乱は光ファイバの全長に亘って起
こるため、入射端側へ戻ってくる（反射光として検出さ
れる）レーリー散乱光は、図６に示すような時間依存性
を有する波形となる。しかし、パルス光を繰り返し光フ
ァイバに入射し、かつパルスの発信間隔を短くしてゆく
と、複数のパルスのレーリー散乱光が相互に重なり合
い、レーリー散乱光の上記時間依存性が消失してゆく。
一方、フレネル反射は光ファイバの遠端のみで生じるた
め、フレネル反射光は繰り返しのパルス光を入射しても
入射時と同じ波形を保持したまま入射端側へ戻ってく
る。したがって、時間間隔の短い、すなわち変調周波数
の高い変調光を用いると、レーリー散乱光は時間依存性
を持たない一定パワーの光として、フレネル反射光は入
射光と同様な波形、パワーの変調光として検出される。

【００１１】本発明は、かかる原理に基づいて為された
ものであり、分岐比モニタに際し、レーリー散乱光の影
響を極力排除するようにした光ファイバカプラの製造方
法を提供することをその目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、複数本の光ファイバのカプラ形成部を、加熱・
融着しながら延伸してカプラを形成する際に、カプラ形
成部を通過する光を検出し、これに基づいて延伸の停止
を制御する光ファイバカプラの製造方法において、少な
くとも当該１の光ファイバの一方の端側から所定光量の
変調光を入射させる第１の工程と、この変調光が、カプ
ラ形成部を通過し、光ファイバの他方の端側で反射し、
再びカプラ形成部を通過してきたときに、この反射光
を、少なくとも任意の１の光ファイバの一方の端側で検
出する第２の工程と、この検出した反射光の光量と入射
した変調光の光量との比に基づいて、延伸の停止を制御
する第３の工程とから成ることを特徴とする。

【００１３】この場合、入射した変調光に同期させて、
反射光の検出を行うこと、また、この場合、反射光を増
幅して検出すること、さらにこの場合、増幅をロックイ
ン増幅器で行うことが好ましい。

【００１４】

【作用】光ファイバの一方の端側から変調光を入射させ
て、光ファイバの他方の端側から反射してくる反射光に
同期した変調光を一方の端側で検出するようにすれば、
光ファイバの一方の端側だけで光の入射と検出とを行う
ことができると共に、測定用に変調光を用いこの変調光
を検出することで、フレネル反射による反射光と、レー
リー散乱による光とを、区別して検出することができ
る。

【００１５】この場合、入射した変調光に同期させて反
射光を検出するようにすれば、フレネル反射による反射
光を選択して検出できる。また、この場合、検出した変
調光を増幅すれば、測定対象となるフレネル反射光のみ
を増幅することができ、レーリー散乱による光の影響を
小さくできる。

【００１６】

【実施例】先ず、第１図に基づいて、本発明の製造方法
を実施する光ファイバカプラの製造装置について説明す
る。この製造装置は、ボビン２に巻回された長尺のシン
グルモードの光ファイバ１を２本用意し、これを巻き出
しながら１：１分岐比（５０％）の光ファイバカプラ３
を連続的に多数形成するものである。この実施例では２
本の光ファイバ１は全く同一のものを使用しているが、
以下の説明を分かり易くするため、便宜上、図示で上方
に位置するものを第１光ファイバ１ａとし、下方に位置
するものを第２光ファイバ１ｂとして説明する。両光フ
ァイバ１ａ，１ｂの一方の端側には、製造される光ファ
イバカプラ３の分岐比をモニタしかつ制御する各種機器
が接続され、他方の端側は開放されている。第１光ファ
イバ１ａの開放端は単に開放されているが、第２光ファ
イバ１ｂの開放端は反射防止用の屈折率整合油４の中に
挿入されている。そして、この両光ファイバ１ａ，１ｂ
開放端側に、両光ファイバ１ａ、１ｂのカプラ形成部５
が構成されている。カプラ形成部５は、両光ファイバ１
ａ、１ｂの一部の被覆を除去された後、この部分を密着
状態でバーナなどにより加熱融着され、更に延伸して光
ファイバカプラ３が形成される。このため、このカプラ
形成部５はバーナ６および延伸台７を備えた延伸治具８
に取り付けられる。

【００１７】第１光ファイバ１ａの一方の端には、測定
用カプラ９を介して変調光光源１０が接続されており、
また、この変調光光源１０の先方には変調信号源１１が
接続されている。変調光光源１０は半導体レーザなどで
構成されており、変調信号源１１からの信号により変調
周波数の高い変調光（パルス光）を出射する。すなわ
ち、変調信号源１１からの変調信号に基づいて、変調光
光源１１からの所望のパルス光が、分岐比５０％の測定
用カプラ９を介して、第１光ファイバ１ａの一方の端か
ら入射されるようになっている。測定用カプラ９の第１
光ファイバ１ａ側の分岐は、一方が上述のように第１光
ファイバ１ａに接続されているが、他方は屈折率整合油
４の中に挿入されてこの部分からの反射の影響が防止さ
れている。逆に、測定用カプラ９のモニタ機器側の分岐
は、一方が上述のように変調光光源１０に接続され、他
方が第１光検出器１２に接続されている。一方、第２光
ファイバ１ｂの一方の端には、第２光検出器１３が接続
されている。第１、第２両光検出器１２，１３は受光素
子などから構成されており、光検出器１２，１３に導か
れた反射光を光電変換する。すなわち、第１光ファイバ
１ａの他方の端で反射した反射光は、カプラ形成部５を
通過して分岐され、それぞれの分岐光は両光ファイバ１
ａ、１ｂにそれぞれ導かれる。この分岐された反射光
は、第１光ファイバ１ａ側では更に測定用カプラ９で分
岐されて第１光検出器１２で検出され、第２光ファイバ
１ｂ側では第２光検出器１３により検出されるようにな
っている。

【００１８】第１光検出器１２の先方には第１ロックイ
ン増幅器１４が、第２光検出器１３の先方には第２ロッ
クイン増幅器１５がそれぞれ接続され、さらに第１、第
２両ロックイン増幅器１４，１５は分岐比計算用のコン
ピュータ１６に接続されている。第１、第２両ロックイ
ン増幅器１４，１５は反射光の内のフレネル反射分を増
幅する。このため、第１、第２両ロックイン増幅器１
４，１５は、変調信号源１１に接続されており、この変
調信号源１１からの信号により変調光光源１０に同期す
るようになっている。すなわち、光検出器１２，１３で
検出した反射光の内、変調光光源１０から光ファイバ１
に入射された変調光のみを拾ってこれを増幅する。この
増幅は、検出された光の内、フレネル反射の反射光を増
幅するもので、レーリー散乱光も検出されているがフレ
ネル反射光を拾って増幅することで、相対的にレーリー
散乱光の影響を小さくしている。コンピュータ１６は、
第１、第２両ロックイン増幅器１４，１５で増幅された
反射光の光量に基づいて、後述する計算式により分岐比
を計算し、かつ、計算値が所望の分岐比（本実施例の場
合は５０％）になったところで、これに接続された延伸
制御位置１７に延伸を停止させるための制御信号を出力
する。

【００１９】延伸制御装置１７は、延伸治具８に接続さ
れており、コンピュータ１６からの制御信号に基づいて
延伸治具８を駆動する。延伸治具８はカプラ形成部５を
加熱するバーナ６と延伸台７とを備えて構成されてお
り、これによりカプラ形成部５が加熱、融着、延伸され
る。停止させるための制御信号がコンピュータ１６から
入力されると、延伸制御装置１７はこの停止信号に基づ
いて、延伸治具８の延伸駆動を停止させる。

【００２０】次に、このモニタ法の原理を簡単に説明す
る。光ファイバカプラ製造前における第１光検出器１２
の検出パワー（検出光量）をＰ₀、光ファイバカプラ製
造中における第１、第２両光検出器１２，１３の検出パ
ワーをそれぞれＰ₁、Ｐ₂とすると、製造中にコンピュ
ータ１６により計算される光ファイバカプラ３の分岐比
（支線側光パワーの割合で定義）は次式で表される。

【００２１】分岐比＝（ｓ／ｔ＋ｓ）×１００［％］ここでｔ＝（Ｐ₁／Ｐ₀）^1/2 ｓ＝（α₁／α₂）Ｓ₀（Ｐ₂ ²／Ｐ₀Ｐ₁）^1/2 なお、α₁、α₂はそれぞれ第１、第２両光ファイバ１
ａ，１ｂの透過率（出射光パワー／入射光パワー）、Ｓ
₀は測定用カプラ９の本線側透過率（本線出射光パワー
／本線入射光パワー）である。以上の計算式に基づい
て、コンピュータ１６の演算処理が為され、所望の分岐
比になったところで延伸停止の信号が出力されるが、こ
の場合のＰ₀、Ｐ₁およびＰ₂は、実際には第１、第２
両ロックイン増幅器１４，１５で増幅された値となって
いる。

【００２２】ここで、一連の製造工程を図２のフローチ
ャートを参照して説明する。先ず、光ファイバ１の一部
の被覆が除去されカプラ形成部５が作られる（ステップ
２０１）。このカプラ形成部５を両側で延伸治具８の延
伸台７，７に固定する（ステップ２０２）。続いて変調
光光源１０をＯＮし（ステップ２０３）、第１光ファイ
バ１ａの他方の端から反射してくる反射光Ｐ₀を第１光
検出器１２で検出する（ステップ２０４）。この状態で
バーナ６によりカプラ形成部５を加熱し、この部分を融
着し（ステップ２０５）、更に延伸する（ステップ２０
６）。この延伸工程の中で第１光検出器１２および第２
光検出器１３により、それぞれＰ₁、Ｐ₂が検出される
（ステップ２０７）。これら検出値はコンピュータ１６
に入力され、その光パワーの値に基づいて、コンピュー
タ１６により分岐比が計算される（ステップ２０８）。
この延伸工程でのＰ₁、Ｐ₂の検出および分岐比の計算
は、分岐比が５０％になるまで繰り返され（ステップ２
０９）、分岐比が５０％になったところで、コンピュー
タから延伸停止装置１７に停止信号が出力される。延伸
停止装置１７はこの停止信号に基づいて延伸治具８の延
伸を停止させる（ステップ２１０）。このようにして形
成された光ファイバカプラ３は、最後に石英のケース等
の保護部材（図示せず）にモールド或いは接着される
（ステップ２１１）。

【００２３】以上の工程を随時繰返すことにより、それ
ぞれボビン２に巻回された２本の長尺の光ファイバ１
ａ、１ｂから多数の光ファイバカプラ３が逐次形成され
る。この場合、測定用カプラ９と第２光検出器１３と
は、１個目の光ファイバカプラ３を製作するときに、そ
れぞれ第１及び第２光ファイバ１ａ、１ｂに接続してお
けば、２個目以降の光ファイバカプラ３の製作からは接
続作業を省略できる。

【００２４】以上説明した実施例の製造方法をにより、
実際に光ファイバカプラ３を製造し、分岐比のばらつき
を測定した。この製造工程では、変調光光源１０として
波長０．８５μｍのスーパールミネッセントダイオード
を用い、変調信号源１０から２００ｋＨｚの矩形の変調
信号を入力することにより、周波数２００ｋＨｚの矩形
パルス光を出力するようにした。第１、第２両光ファイ
バ１ａ，１ｂは、いずれもファイバ長が１ｋｍの０．８
５μｍ帯シングルモードファイバとし、測定用カプラ９
も０．８５μｍ帯シングルモードカプラとした。

【００２５】以上の条件で、分岐比をモニタしながら種
々の分岐比の光ファイバカプラを製造し、製造した光フ
ァイバカプラについて、透過法によりその分岐比を測定
した。図３はその測定結果を表したもので、黒丸による
プロットは、本実施例の反射モニタ法で製造した光ファ
イバカプラであり、白丸によるプロットは、図５に示す
従来の反射モニタ法で製造した光ファイバカプラであ
る。この測定結果によれば、本実施例の反射モニタ法と
透過モニタ法とは完全に一致しており、本実施例の反射
モニタ法によれば、分岐比が正確な光ファイバカプラが
製造されたことが分かる。一方、従来の反射モニタ法と
透過モニタ法はずれており、従来の反射モニタ法による
光ファイバカプラは、分岐比が幾分不正確であることが
確認できる。これで本実施例の反射モニタ法が、レーリ
ー散乱光の影響を除去できたことを確認できた。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光ファイ
バカプラを形成する光ファイバに変調光を入射させ、他
端で反射してきたその反射光を検出し、この検出した反
射光の光量と入射した変調光の光量との比に基づいてカ
プラ形成部の延伸の停止を制御するようにしているの
で、光ファイバとモニタ機器との接続作業が簡略化さ
れ、また、フレネル反射による反射光と、レーリー散乱
による光とを区別して検出することができ、その内フレ
ネル反射による反射光のみ選択的に検出すれば、レーリ
ー散乱光の影響を小さくでき、分岐比の正確な光ファイ
バカプラを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を実施した光ファイバカプラ
製造装置の概要を示す説明図である。

【図２】光ファイバカプラの製造工程を示すフロー図で
ある。

【図３】本発明の製造方法で製造された光ファイバカプ
ラと、従来方法で製造された光ファイバカプラの比較を
示した線図である。

【図４】従来の製造方法を実施した光ファイバカプラ製
造装置の概要を示す説明図である。

【図５】従来の製造方法を実施した光ファイバカプラ製
造装置の概要を示す説明図である。

【図６】パルス光に対するレーリー散乱光の特性を示し
た線図である。

【符号の説明】

１…光ファイバ１ａ…第１光ファイバ１ｂ…第２光ファイバ３…光ファイバカプラ５…カプラ形成部１０…変調光光源１２…第１検出器１３…第２検出器１４…第１ロックイン増幅器１５…第２ロックイン増幅器１６…コンピュータ１７…延伸制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者滝本弘明神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者菅沼寛神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者横田弘神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者有本和彦東京都大田区大森西七丁目６番31号住電オプコム株式会社内 (56)参考文献特開平３−136008（ＪＰ，Ａ) 特開平４−328505（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 6/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の光ファイバのカプラ形成部を、
加熱・融着しながら延伸してカプラを形成する際に、当
該カプラ形成部を通過する光を検出し、これに基づいて
前記延伸の停止を制御する光ファイバカプラの製造方法
において、少なくとも当該１の光ファイバの一方の端側から所定光
量の変調光を入射させる第１の工程と、この変調光が、当該カプラ形成部を通過し、当該光ファ
イバの他方の端側で反射し、再び当該カプラ形成部を通
過してきたときに、この反射光を、少なくとも任意の１
の光ファイバの一方の端側で検出する第２の工程と、この検出した反射光の光量と入射した変調光の光量との
比に基づいて、前記延伸の停止を制御する第３の工程と
から成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】入射した前記変調光に同期させて、前記
反射光の検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の
光ファイバカプラの製造方法。
【請求項３】前記反射光を増幅して検出することを特
徴とする請求項２に記載の光ファイバカプラの製造方
法。
【請求項４】前記増幅をロックイン増幅器で行うこと
を特徴とする請求項３に記載の光ファイバカプラの製造
方法。