JP4390270B2 - 光ファイバの接続方法及び光フィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ伝送路を構築する際に有用な、光ファイバの接続方法及び光フィルタの製造方法に関するものである。

近年、情報・通信分野において、高速インターネットに代表されるような高速な通信を行うため、光ファイバ伝送路の需要が高まってきており、特にアクセス系システムにおける光ファイバ伝送路の需要が高くなっている。図１に光ファイバ伝送路を含むアクセス系システム（光アクセス系システム）の一例を示す。

光アクセス系システムにおいて、光ファイバ伝送路１は通信事業者の局舎２とユーザ宅３との間、詳細には通信事業者の局舎２内に設置された光加入者線終端装置（Optical Line Terminal：ＯＬＴ）４と、ユーザ宅３内に設置された光加入者線ネットワーク装置（Optical Network Unit：ＯＮＵ）５との間に配置・接続され、これらの装置間で通信用の光信号（通信光）を伝送し、通信を行う如くなっている。

また、光アクセス系システムは、光ファイバ伝送路１の保守や各種の試験を行う光ファイバ伝送路試験システムを備えている。これは局舎２内に設置されたＯＴＤＲ（光パルス試験機）６等により、通信光の波長とは別の波長の光信号（試験光）を用いて、遠隔操作で光ファイバ伝送路１の損失や破断時における破断位置の検出等を行うシステムである。

具体的には、ＯＴＤＲ６からの試験光は光カプラ７（特許文献１参照）と呼ばれる光部品を介して光ファイバ伝送路１に入射され、ユーザ宅３側へ伝搬していく。伝搬中の試験光の一部は後方散乱光となって光ファイバ伝送路１を逆方向に伝搬し、再度、光カプラ７を介してＯＴＤＲ６に入射され、光ファイバ伝送路１の損失が検出される。また、光ファイバ伝送路１が破断している場合、試験光は破断箇所で反射されてＯＴＤＲ６に戻ってくるため、その位置を検出することができる。

通信光とともにユーザ宅３まで伝搬した試験光は、図２に示すようにユーザ宅３内のＯＮＵ５の近傍に設けられた、光ファイバブラッググレーティング（特許文献２参照）に代表される光フィルタ８によって反射されて通信光と分けられ、通信光のみＯＮＵ５へ入射する。なお、上述した後方散乱光や、破断箇所や光フィルタ８で反射され、光ファイバ伝送路１を逆方向に伝搬する試験光は、光カプラ７を介してＯＴＤＲ６とともにＯＬＴ４側へも伝搬するが、ＯＬＴ４の近傍に設けられた光学フィルタ９により遮断されるため、ＯＬＴ４へは入射しない。

このように、試験光やその反射光がＯＮＵ５やＯＬＴ４に入射しないため、通信中であっても光ファイバ伝送路１の保守や試験が可能になる。
特開平５−１２７０２８号公報 特開平９−５５４４号公報

しかしながら、従来、前述した光ファイバ伝送路を構築するには、予め工場等で光部品として製造した光カプラや光フィルタが必要であるとともに、融着等による接続作業もしくはコネクタ等を用いた接続作業を、ＯＬＴやＯＮＵと光ファイバとの間という光ファイバ伝送路の構築に伴う本来の接続箇所の他、前記光カプラや光フィルタと光ファイバとの間でも行わなければならず、コストが高くつくとともに、作業に手間と時間がかかり、ユーザからの要求に即応できないという問題があった。

今後、急増するアクセス系システムの光化、特に前述した光ファイバ伝送路試験システムを備えた光アクセス系システムの構築に対応するため、光ファイバ伝送路の構築に際し、より一層のコストダウンや作業の簡易化、並びにユーザからの要求に対する即応化が切望されている。

本発明の目的は、任意に光信号の結合や分岐あるいは反射が可能な光ファイバ伝送路を、従来に比べて簡易かつ経済的で、しかもユーザからの要求に対して迅速に構築可能とする光ファイバの接続方法及び光フィルタの製造方法を提供することにある。

本発明では、前述した課題を解決するため、少なくとも２本の光ファイバを、それぞれの一端が間隙を隔てて略対向するように配置し、硬化後の屈折率及び硬化開始波長がそれぞれ異なる少なくとも２種類の光硬化性樹脂を含む混合溶液を、前記各光ファイバの一端同士の間に介在させ、少なくとも２種類の光源を用いて前記混合溶液中の光硬化性樹脂を硬化させてコア部及びクラッド部、これに加えてグレーティング部を形成することを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバ同士の接続と同時に光フィルタをその接続部分に作成できるため、任意に光信号の結合や分岐あるいは反射が可能な光ファイバ伝送路を簡易かつ経済的に構築することができる。また、光フィルタ等の光部品を調達するための時間が不要となり、ユーザから光ファイバ伝送路の構築の要求がある場合に即応することができる。

＜実施の形態１＞
図３乃至図６は本発明の実施の形態１、ここでは４本の光ファイバを接続するとともに接続部分に２×２カプラを作成する場合の例（但し、特許請求の範囲には含まれない。）を示すもので、図中、１１は光硬化性樹脂の混合溶液、１２は混合溶液１１を溜めるための容器、１３−１，１３−２，１３−３，１３−４は光ファイバ、１４−１，１４−２，１４−３，１４−４はコア部形成用の光源ｅ、１５はクラッド部形成用の光源ｆである。

光硬化性樹脂の混合溶液１１は、硬化後の屈折率及び硬化開始波長を調整した２種類の光硬化性樹脂、ここでは硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ接続する光ファイバのコアの屈折率及びコア部形成用の光源ｅの波長に調整した第１の光硬化性樹脂と、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ接続する光ファイバのクラッドの屈折率及びクラッド部形成用の光源ｆの波長に調整した第２の光硬化性樹脂との混合溶液であり、予め用意しておくものとする。

まず、各光ファイバ１３−１〜１３−４を、それぞれの接続すべき一端が容器１２内において、図３に示すような所定の位置関係となるように配置する。

具体的には、光ファイバ１３−１及び１３−２を、それぞれの一端が間隙を隔てて略対向するとともにそれぞれの中心軸が平行で且つ一致しないように配置し、また、光ファイバ１３−３を、その一端が光ファイバ１３−１に対して間隙を隔てて略対向するとともにその中心軸が光ファイバ１３−１の中心軸に対して平行でなく且つその中心軸の延長線が光ファイバ１３−１の中心軸の延長線と交差するように配置し、さらに、光ファイバ１３−４を、その一端が光ファイバ１３−２に対して間隙を隔てて略対向するとともにその中心軸が光ファイバ１３−２の中心軸に対して平行でなく且つその中心軸の延長線が光ファイバ１３−２の中心軸の延長線と交差するように配置する。

ここで、図面上、光ファイバ１３−３と１３−４は略平行に描いているが、特に平行である必要はない。

なお、各光ファイバ１３−１〜１３−４は図示しない保持手段により保持され、前述した配置関係は接続作業の終了時まで維持されるものとする。また、前述した各光ファイバ間の中心軸の関係は、接続すべき一端付近において保たれていれば良く、各光ファイバの全長の全てにおいてそのような関係にあることを必要とするものでないことは言うまでもない（この点は本発明の全ての実施の形態において共通する。）。

次に、容器１２内に前記光硬化性樹脂の混合溶液１１を注入し、これを各光ファイバ１３−１〜１３−４の一端同士の間に介在させる。

次に、光ファイバ１３−１及び１３−２の他端に接続された光源（ｅ）１４−１及び１４−２のみを動作させ、該他端からコア部形成用の波長の光を入射する。すると、光ファイバ１３−１及び１３−２の一端（のコア部分）からコア部形成用の波長の光が混合溶液１１中に出射され、これによって混合溶液１１中の第１の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、図４に示すように、各光ファイバ１３−１及び１３−２の一端からそれぞれのコアの延長線上に沿って導波路（コア部）１６−１及び１６−２が形成される。その後、各導波路１６−１及び１６−２が所定の位置（交差位置）に達したところで光源１４−１及び１４−２の動作を停止する。

次に、光ファイバ１３−３及び１３−４の他端に接続された光源（ｅ）光源１４−３，１４−４のみを動作させ、該他端からコア部形成用の波長の光を入射する。すると、前記同様に、光ファイバ１３−３及び１３−４の一端（のコア部分）からコア部形成用の波長の光が混合溶液１１中に出射され、これによって混合溶液１１中の第１の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、図５に示すように、各光ファイバ１３−３及び１３−４の一端からそれぞれのコアの延長線上に沿って導波路（コア部）１６−３及び１６−４が形成される。その後、各導波路１６−３及び１６−４がそれぞれ、先に形成された光ファイバ１３−１及び１３−２からの導波路１６−１及び１６−２の先端に到達したところで光源１４−３及び１４−４の動作を停止すると、導波路１６−１と１６−３とが接続され、導波路１６−２と１６−４とが接続される。

最後に、光源（ｆ）１５を動作させ、各光ファイバの一端同士の間にクラッド部形成用の波長の光を照射すると、混合溶液１１中の第２の光硬化性樹脂のみが反応して硬化（特に導波路１６−１〜１６−４の周囲の第２の光硬化性樹脂がより早く反応して硬化）し、図６に示すようなクラッド部１７が形成される。

ここで、互いに平行な２本の導波路１６−１及び１６−２の隣接する部分の長さｌが光カプラの分岐比を決定する結合長となる。従って、必要な分岐比に応じて結合長ｌを設計し、各光ファイバを配置することにより所望の分岐比を得ることができる。

また、本実施の形態では２×２カプラについて説明したが、用途によって接続する光ファイバの本数を調節して１×２、３×３、４×４等の様々な形状の光カプラを作成することができる。

図７は本発明の実施の形態１の変形例、ここでは３本の光ファイバを接続するとともに接続部分に１×２カプラを作成する場合の例を示すものである。図中、図３乃至図６と同一構成部分は同一符号をもって表しており、１１は光硬化性樹脂の混合溶液、１３−１〜１３−３は光ファイバ、１４−１〜１４−３はコア部形成用の光源ｅ、１５はクラッド部形成用の光源ｆ、１６−１〜１６−３は導波路（コア部）である。

ここでは導波路（コア部）の形成が完了した状態、即ち前述した図５と同様な状態を示しているが、第４の光ファイバと、その一端から形成される導波路（コア部）とが無く、これに対応する光源（ｅ）が不要である点を除き、製造工程も含めて実施の形態１の場合と同様である。

図８は本発明の実施の形態１の他の変形例、ここでは８本の光ファイバを接続するとともに接続部分に４×４カプラを作成する場合の例を示すものである。図中、図３乃至図６と同一構成部分は同一符号をもって表しており、１１は光硬化性樹脂の混合溶液、１３−１〜１３−８は光ファイバ、１４−１〜１４−８はコア部形成用の光源ｅ、１５はクラッド部形成用の光源ｆ、１６−１〜１６−８は導波路（コア部）である。

ここでは導波路（コア部）の形成が完了した状態、即ち前述した図５と同様な状態を示しているが、光ファイバ１３−１と平行な光ファイバ１３−５、光ファイバ１３−２と平行な光ファイバ１３−６、その中心軸の延長線が光ファイバ１３−５の中心軸の延長線と交差する光ファイバ１３−７及びその中心軸の延長線が光ファイバ１３−６の中心軸の延長線と交差する光ファイバ１３−８と、それらの一端から形成される導波路（コア部）１６−５〜１６−８とが追加され、これらに対応する光源（ｅ）１４−５〜１４−８が必要である点を除き、製造工程も含めて実施の形態１の場合と同様である。

なお、ここでは互いに平行な導波路１６−１，１６−２，１６−５，１６−６が立体的に配置されるように各光ファイバ１３−１〜１３−８を配置したが、これは各導波路１６−１，１６−２，１６−５，１６−６同士の結合状態（相互の間隔）をなるべく等しくするためである。

＜実施の形態２＞
図９乃至図１１は本発明の実施の形態２、ここでは２本の光ファイバを接続するとともに接続部分に光フィルタ（ここでは光ファイバブラッググレーティング）を作成する場合の例（但し、特許請求の範囲には含まれない。）を示すもので、図中、２１は光硬化性樹脂の混合溶液、２２は混合溶液２１を溜めるための容器、２３−１，２３−２は光ファイバ、２４はコア部形成用の光源ｅ、２５はクラッド部形成用の光源ｆ、２６はグレーティング部形成用の光源ｇ、２７はマスクである。

光硬化性樹脂の混合溶液２１は、硬化後の屈折率及び硬化開始波長を調整した３種類の光硬化性樹脂、ここでは硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ接続する光ファイバのコアの屈折率及びコア部形成用の光源ｅの波長に調整した第１の光硬化性樹脂と、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ接続する光ファイバのクラッドの屈折率及びクラッド部形成用の光源ｆの波長に調整した第２の光硬化性樹脂と、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ接続する光ファイバのコアよりも高い（特定の波長の光が反射されるような）屈折率及びグレーティング部形成用の光源ｇの波長に調整した第３の光硬化性樹脂との混合溶液であり、予め用意しておくものとする。

まず、光ファイバ２３−１，２３−２を、それぞれの接続すべき一端が容器２２内において、図９に示すように、間隙を隔てて対向するとともにそれぞれの中心軸が一致するように配置する。

次に、容器２２内に前記光硬化性樹脂の混合溶液２１を注入し、これを各光ファイバ２３−１，２３−２の一端同士の間に介在させる。

次に、光ファイバ２３−１，２３−２のいずれか一方、ここでは２３−１の他端に接続された光源（ｅ）２４を動作させ、該他端からコア部形成用の波長の光を入射する。すると、光ファイバ２３−１の一端（のコア部分）からコア部形成用の波長の光が混合溶液２１中に出射され、これによって混合溶液２１中の第１の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、図１０に示すように、光ファイバ２３−１の一端からコアの延長線上に沿って光ファイバ２３−２の一端まで導波路（コア部）２８が形成される。

この時、導波路２８が完全に硬化する前に光源（ｇ）２６を動作させ、光ファイバ２３−１，２３−２の一端同士の間にグレーティング部形成用の波長の光を所定のパターン（グレーティングパターン）を備えたマスク２７を介して照射すると、（導波路２８内の）混合溶液２１中の第３の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、図１０に示すように、導波路２８中に該導波路２８よりも屈折率の高い部分２８ａが形成される。

最後に、光源（ｆ）２５を動作させ、光ファイバ２３−１，２３−２の一端同士の間にクラッド部形成用の波長の光を照射すると、混合溶液２１中の第２の光硬化性樹脂のみが反応して硬化（特に導波路２８の周囲の第２の光硬化性樹脂がより早く反応して硬化）し、図１１に示すようなクラッド部２９が形成される。

ここで、光源（ｇ）２６によって照射する導波路２８の長さやマスク２７におけるパターンの間隔を変化させることにより、作成されるファイバブラッググレーティングの特性を自由に設定することができる。

＜実施の形態３＞
図１２乃至図１４は本発明の実施の形態３、ここでは２本の光ファイバを接続するとともに接続部分に光フィルタ（ここでは光ファイバブラッググレーティング）を作成する場合の他の例を示すもので、図中、３１は光硬化性樹脂の混合溶液、３２は混合溶液３１を溜めるための容器、３３−１，３３−２は光ファイバ、３４はコア部形成用の光源ｅ、３５はクラッド部形成用の光源ｆ、３６はグレーティング部形成用の光源ｈ、３７は光カプラである。

光硬化性樹脂の混合溶液３１は、硬化後の屈折率及び硬化開始波長を調整した３種類の光硬化性樹脂、ここでは硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ接続する光ファイバのコアの屈折率及びコア部形成用の光源ｅの波長に調整した第１の光硬化性樹脂と、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ接続する光ファイバのクラッドの屈折率及びクラッド部形成用の光源ｆの波長に調整した第２の光硬化性樹脂と、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ接続する光ファイバのコアよりも高い（特定の波長の光が反射されるような）屈折率及びグレーティング部形成用の光源ｈの波長に調整した第３の光硬化性樹脂との混合溶液であり、予め用意しておくものとする。

まず、光ファイバ３３−１，３３−２を、それぞれの接続すべき一端が容器３２内において、図１２に示すように、間隙を隔てて対向するとともにそれぞれの中心軸が一致するように配置する。

次に、容器３２内に前記光硬化性樹脂の混合溶液３１を注入し、これを各光ファイバ３３−１，３３−２の一端同士の間に介在させる。

次に、光ファイバ３３−１，３３−２のいずれか一方、ここでは３３−１の他端に光カプラ３７を用いて接続された光源（ｅ）３４及び光源（ｈ）３６を動作させ、該他端からコア部形成用の波長λ１の光及びグレーティング部形成用の波長λ２の光を交互に、即ち互いに逆位相のパルス光となるように入射する。すると、光ファイバ３３−１の一端（のコア部分）からコア部形成用の波長λ１の光及びグレーティング部形成用の波長λ２の光が混合溶液３１中に交互に出射され、これによって混合溶液３１中の第１の光硬化性樹脂及び第３の光硬化性樹脂のみが交互に反応して硬化し、図１３に示すように、光ファイバ３３−１の一端からコアの延長線上に沿って光ファイバ３３−２の一端まで導波路（コア部）３８及び導波路３８中に該導波路３８よりも屈折率の高い部分３８ａが形成される。

最後に、光源（ｆ）３５を動作させ、光ファイバ３３−１，３３−２の一端同士の間にクラッド部形成用の波長の光を照射すると、混合溶液３１中の第２の光硬化性樹脂のみが反応して硬化（特に導波路３８の周囲の第２の光硬化性樹脂がより早く反応して硬化）し、図１４に示すようなクラッド部３９が形成される。

ここで、光源（ｅ）３４及び光源（ｈ）３６による波長λ１の光及び波長λ２の光の配分（パルス光の繰り返し間隔やデューティ比）を調整することにより、作成されるファイバブラッググレーティングの特性を自由に設定することができる。

光ファイバ伝送路を含むアクセス系システムの一例を示す構成図 ＯＮＵ近傍の光フィルタにより試験光が反射されて戻るようすを示す説明図 本発明の実施の形態１を示す構成図 本発明の実施の形態１を示す製造工程図 本発明の実施の形態１を示す製造工程図 本発明の実施の形態１を示す製造工程図 本発明の実施の形態１の変形例を示す構成図 本発明の実施の形態１の他の変形例を示す構成図 本発明の実施の形態２を示す構成図 本発明の実施の形態２を示す製造工程図 本発明の実施の形態２を示す製造工程図 本発明の実施の形態３を示す構成図 本発明の実施の形態３を示す製造工程図 本発明の実施の形態３を示す製造工程図

符号の説明

１：光ファイバ伝送路、２：通信事業者の局舎、３：ユーザ宅、４：光加入者線終端装置（ＯＬＴ）、５：光加入者線ネットワーク装置（ＯＮＵ）、６：光パルス試験機（ＯＴＤＲ）、７：光カプラ、８：光フィルタ（光ファイバブラッググレーティング）、９：光学フィルタ、１１，２１，３１：光硬化性樹脂の混合溶液、１２，２２，３２：容器、１３−１〜１３−８，２３−１，２３−２，３３−１，３３−２：光ファイバ、１４−１〜１４−８，２４，３４：コア部形成用の光源ｅ、１５，２５，３５：クラッド部形成用の光源ｆ、１６−１〜１６−８，２８，３８：導波路（コア部）、２８ａ，３８ａ：導波路よりも屈折率の高い部分、１７，２９，３９：クラッド部、２６：グレーティング部形成用の光源ｇ、２７：マスク、３６：グレーティング部形成用の光源ｈ、３７：光カプラ。

Claims (2)

1. ２本の光ファイバ同士を接続する方法であって、
   ２本の光ファイバを、それぞれの一端が間隙を隔てて対向するとともにそれぞれの中心軸が一致するように配置し、
   硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ光ファイバのコアの屈折率及びコア部形成用の光源の波長に調整した第１の光硬化性樹脂と、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ光ファイバのクラッドの屈折率及びクラッド部形成用の光源の波長に調整した第２の光硬化性樹脂と、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ光ファイバのコアよりも高い屈折率及びグレーティング部形成用の光源の波長に調整した第３の光硬化性樹脂との混合溶液を、前記各光ファイバの一端同士の間に介在させ、
   いずれか一方の光ファイバの他端にコア部形成用の光源及びグレーティング部形成用の光源からの光を交互に入射して前記混合溶液中の第１の光硬化性樹脂及び第３の光硬化性樹脂を交互に硬化させて２本の光ファイバ間にコア部及び当該コア部よりも屈折率の高い部分を同時に形成し、
   各光ファイバの一端同士の間にクラッド部形成用の光源からの光を照射して前記混合溶液中の第２の光硬化性樹脂を硬化させてクラッド部を形成する
   ことを特徴とする光ファイバの接続方法。
2. ２本の光ファイバ同士の接続部位に光フィルタを製造する方法であって、
   ２本の光ファイバを、それぞれの一端が間隙を隔てて対向するとともにそれぞれの中心軸が一致するように配置し、
   硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ光ファイバのコアの屈折率及びコア部形成用の光源の波長に調整した第１の光硬化性樹脂と、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ光ファイバのクラッドの屈折率及びクラッド部形成用の光源の波長に調整した第２の光硬化性樹脂と、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ光ファイバのコアよりも高い屈折率及びグレーティング部形成用の光源の波長に調整した第３の光硬化性樹脂との混合溶液を、前記各光ファイバの一端同士の間に介在させ、
   いずれか一方の光ファイバの他端にコア部形成用の光源及びグレーティング部形成用の光源からの光を交互に入射して前記混合溶液中の第１の光硬化性樹脂及び第３の光硬化性樹脂を交互に硬化させて２本の光ファイバ間にコア部及び当該コア部よりも屈折率の高い部分を同時に形成し、
   各光ファイバの一端同士の間にクラッド部形成用の光源からの光を照射して前記混合溶液中の第２の光硬化性樹脂を硬化させてクラッド部を形成する
   ことを特徴とする光フィルタの製造方法。

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