JPH03186809A - アクロマチックファイバオプティックカプラおよびその製造方法 - 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】 本発明は比較的広い波長帯域にわたって１つのファイバ
から他のファイバへの光の比較的均一な結合を行ない得
るシングルモードファイバオブテ　５− イックカプラ　（ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ　ｆｉｂｅｒ
　ｏｐｔｉｃｃｏｕｐｌｅｒｓ）に関する。

多コア装置では２つの近接離間されたコア間で結合が生
ずる。「融着ファイバカプラＪ　　（ｆｕｓｅｄｆｉｂ
ｅｒ　ｃｏｕｐｌｅｒｓ）とここで呼ばれるファイバオ
プティックカプラは、複数のファイバをそれらの適当な
長さに沿ってサイドバイサイドの関係に位置決めしそし
てクラッドを融着させてファイバを固着させかつコア間
の間隔を減少させることによって作成されている。結合
効率はコア間隔の減少に伴って、そしてシングルモード
コアの場合には、コア直径の減少に伴って上昇する。

ヨーロッパ公開特許出願第０３０２７４５号は、ファイ
バを加熱しそして延伸する前にファイバを毛管チューブ
に挿入し、「オーバークラッドカプラ」（ｏｖｅｒｃｌ
ａｄ　ｃｏｕｐｌｅｒ）を形成することによって種々の
カプラ特性が改善され得ることを教示している。ファイ
バがチューブに挿入された後で、チューブの中間領域が
チューブに対してコラップス（ｃｏｌｌａｐｓｅ）させ
るために加熱され、その後で、　６　− 所望の結合を得るのに必要な直径まで延伸される。

オーバークラッドカプラの結合領域は気密シールされる
ので、それの光学的特性は温度変化には比較的感応しな
い。そのチューブはまたカプラの機械的強度を大幅に増
大させる。

結合比の波長に対する依存度の高いここで「標準カプラ
Ｊ　　（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｏｕｐｌｅｒｓ）と呼ば
れるオーバークラッドカプラを作成するためには同一の
光ファイバが用いられる。１３１０ｎｍで３ｄＢ結合を
呈示する標準カプラは、波長依存性のために、１５５０
ｎｍでは３ｄＢカプラとして機能することはできない。

３ｄＢカプラは第１のファイバから第２のファイバにパ
ワーの５０％を結合するものである。標準カプラは第１
ウインドウと呼ばれる約１３ＬＯｎｍを中心としたウィ
ンドウにおける光伝達特性で特徴づけることができる。

例えば、標準カプラは６０ｎｍウィンドウ内で約±５％
以上は変化しない結合比を呈示しうる。

結合比が標準ファイバよりも波長に感応しないアクロマ
チックカプラ（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ　ｃｏｕｐｌｅｒ
）は、異なる伝播定数を有するファイバを用いて、すな
わち異なる直径のファイバおよび／または異なる屈折率
分布のファイバを用いることによりあるいは２本の同一
ファイバの一方を他方より大きくテーパさせることによ
って形成することができることが知られている。アクロ
マチックカプラについての広く受入れられた定義はない
。最も厳密でない定義としては、アクロマチックカプラ
は第１ウインドウにおけるパワー伝達特性が標準カプラ
より優れているものと言うことができよう。さらに現実
的には、アクロマチックカプラがその第１ウインドウで
標準カプラより性能が良いようにするため、あるいは特
定の幅の２つのウィンドウで小さいパワー伝達傾斜を呈
示するようにするためには、仕様がきつくなる。これら
のウィンドウは、例えば幅が１１００ｎで約１３１０ｎ
ｍおよび１５３０ｎｍを中心としたものとして特定され
うる。これらのウィンドウは同一幅を有している必要は
なく、それらの幅は例えば８０ｎｍおよび６０ｎｍであ
りうる。最適性能のアクロマチックカプラは本質的に全
シングルモード動作範囲にわたって小さい被結合パワー
傾斜値を呈示し得るであろう。シリカをベースとした光
ファイバでは、この動作範囲は例えば１２６０ｎｍと１
５８０ｎｍの間にあるように特定されうる。パワーの全
許容変化は挿入損失を含んでおりかつ許容パワ変（ヒ仕
様は挿入損失の増加に伴ってきつくなることがわかる。

さらに、例えば、３ｄＢカプラの場合には、ウィンドウ
の中心における被結合パワは５０％でなければならない
。５０％結合波長かウィンドウの中心でないと、被結合
パワー仕様はさらにきつくなる。

以下の論述では、屈折率ｎ、およびｎ、を有する２つの
材料の間の相対屈折率差Δ、−５はΔａ−ｂ　＝　（ｎ
ａ’　−ｎｂ’）／２ｎ、’　　　（１）式を簡単にす
るために、ΔはバーセンＩ・で、すなわちΔの百倍で表
わされることが多い。

ファイバオプティックカプラに対する通常の要件は、そ
れから延長した「ピグテール」（ｐｉｇｔａｉｌｓ）と
呼ばれるファイバが接続を最小限に抑えるために接続さ
れる標準システムファイバと　− 光学的および機械的に適合し得ることである。例えば、
カプラピグテールの外径とモードフィールド直径は標準
ファイバと実質的に同一である。カプラを作成するのに
用いられるファイバのうちの一本は市販されている標準
ファイバであり得る。

伝播定数を変化させるように修正される他方のファイバ
の特徴は、他方のファイバのピグテール部分の外径とモ
ードフィールド直径に及ぼす影響ができるだけ少なくな
ければならない。

米国特許第４７９８４３６号はファイバのうちの１本に
予めテーバをつけることによって異なる伝播定数が得ら
れる３ｄＢ溶融フアイバカプラを開示している。このよ
うなカプラを作成するためには、第１および第２の同一
標準ファイバを用いることができる。第１のファイバの
中央部分が最初に加熱されそして延伸されて、テーパ領
域におけるそれのコアとクラッドの直径が第２のファイ
バのコアとクラッドの直径より小さくなるようになされ
る。標準システムファイバの端部が延伸されたファイバ
の端部と同一であるからで、その延伸され０ たファイバのピグテール部分は標準システムファイバに
低損失で接続することができる。しかし、作成される各
カプラに対して別々の予備延伸動作が用いられ、かつフ
ァイバ直径がそれの長さに沿って連続的に変化するから
、プロセス再現性を維持することは困難である。また、
予めテーパをつけられたファイバは脆弱で取扱が困難で
ある。

米国特許第４８２２１２６号は２２つのカプラコア間の
相対屈折率差Δ。。１０．が０．０６１％である３ｄＢ
溶融フアイバカプラを教示している。Δ。。１０．の値
は上記米国特許の２つのコア屈折率を式（１）に代入し
モしてΔについて解くことによって得られる。上記米国
特許の第６図から、標準直径ファイバにおいて良好なア
クロマチック性を実現するためには、Δ。。１０．の値
は０．０６１％より大きくなければならなかったことが
明らかだる。しかし、コア屈折率間にこのような大きい
差を有するファイバを用いてΔβが得られた場合には、
カプラピグテールの一方のモードフィールド直径は、カ
プラが用いられるシステムのファイバに効率的に結合し
ないのに十分なだけ標準ファイバのそれと異なっている
。上記米国特許第４８２２１２６号では、０．０６１％
より大きいΔ。。２０．の値を与えるためにコアの屈折
率間の差を大きくしないで、そのΔ。。２０．の値を維
持するとともに、さらに、アクロマチック性を改善する
ためにフィアバのクラッドをエツチングしている。

上記米国特許第４８２２１２６号は、屈折率の異なるコ
アを具備することによって波長との独立性が実現される
が、コアを同程度の屈折率に維持しかつクラッドを屈折
率につき互いに異ならせることによって同様の結果を実
現することができると述べている。２本のファイバのコ
アとクラッドの直径が同一であるとして、ファイバのク
ラッドの屈折率の差が、Δ。。１０．が０．０６％とな
るようになされたアクロマチック・オーバークラッド３
ｄＢカプラを作製するのは不可能であることが後述の説
明から明らかであろう。Δ。。１０．の値は一方のファ
イバのクラッド屈折率ｎ２°および他方のファイバのク
ラッド屈折率ｎ２を式（１）のｎ、およびｎ。

にそれぞれ代入しモしてΔについて解くことによって得
られる。

本発明の目的は被結合の変化が広い波長帯域にわたって
非常に小さいことを特徴とするシングルモード・アクロ
マチックファイバオプティックカプラを提供することで
ある。他の目的は接続ピグテールがシステムファイバに
小さい挿入損失をもって接続され得るアクロマチックカ
プラを提供することである。さらに他の目的は非標準フ
ァイバの伝播定数βを修正する特徴またはパラメータの
ファイバモードフィールド直径に対する影響が無視し得
る程度であるアクロマチックカプラを提供することであ
る。他の目的はアクロマチックオーバークラッドファイ
バオプチックカプラを作製するための再現性のある方法
を提供することである。

本発明のアクロマチックカプラは屈折率ｎ３を有するマ
トリクスガラスの細長いボディを具備する。このボディ
は２つの対向端部と中間領域を有している。このボディ
中を複数のファイバが延長し、それらのファイバはそれ
ぞれ屈折率ｎ１のコ　１３− アと、屈折率がｎｌより小さくｎｓより大きいクラッド
よりなる。第１のファイバのクラッドの屈折率ｎ２は、
Δ。。１０．の値がゼロより大きく０，０３％より小さ
くなるような程度だけ、第２のファイバのクラッドの屈
折率ｎ２゛と異なっている。これらのファイバはマトリ
クスガラスの中間領域と一緒に互いに融着される。その
中間領域の中心部分における光ファイバの直径はボディ
の両端部における直径より小さくなされており、それに
よって一方のファイバ中を伝播する光パワーの一部分が
他方のファイバに結合する。

Δ。。１６．の値は０．００５％より大きいことが好ま
しい。所定の波長において第１のファイバから第２のフ
ァイバにパワーの約５０％を結合できるカプラを作製す
るためには、Δ。。、。の値が０．０２％より小さいこ
とが好ましい。屈折率ｎ、は、Δ、−８が０．４％より
大きくなるような値であることが好ましい。本発明に従
って作製されたカプラは、１５６５ｎｍまでの波長の３
００ｎｍ範囲にわたって各脚において４ｄＢより小さい
挿入損失を呈示した。

　１４− 本発明のアクロマチックファイバオプティックカプラは
、複数の光ファイバのそれぞれの少なくとも一部分をガ
ラスチューブに挿入してそれらの部分がチューブの中間
領域を占有するようにすることによって形成される。各
ファイバは屈折率ｎ、のコアと、屈折率がｎｌより小さ
いクラッドよりなり、第１のファイバのクラッドの屈折
率ｎ２は第２のファイバのクラッドの屈折率ｎ２゛とは
異なっている。ｎ２とｎ２゛の差は、八〇。、。の値が
ゼロより太きく　Ｏ，ＯＳ％より小さくなるようになさ
れている。チューブの中間領域はファイバに対してコラ
ップスされ、そしてファイバ間に所定の結合が生ずるま
でそれの中心部分が延伸される。

その延伸工程はチューブの両端部間に相対移動を与える
こと、その相対移動が生ずる速度を変化させることより
なる。延伸速度は連続的に変化してもよく、あるいはそ
の変化は不連続のステップをなして生じてもよい。所定
の結合が実現された後で１回の延伸作業を停止し、その
後で、延伸を第２の延伸速度で行なってもよい。

所定の結合が実現される前に延伸作業を停止し、その後
で、チューブ中間領域の中心部分を再加熱し、そしてそ
のチューブ中間領域の中心部分を再度延伸してもよい。

再加熱温度はチューブが最初に加熱される温度より低い
ことが好ましい。最後に用いられる延伸速度は最初の延
伸速度より低くてもよい。

第１のファイバがチューブの両端部から延長し、そして
第２のファイバがチューブの第２の端部からだけ延長し
ている実施例では、カプラプリフォームはファイバ間に
ある程度の結合が生じ始めるまで延伸され得る。チュー
ブの第２の端部から延長した第１および第２のファイバ
の端部に検知器が接続され得る。第２のファイバから各
検知器に結合されるパワーを最大にするために被結合パ
ワが用いられる。２つの検知器に結合される光パワーの
比は延伸作業を停止する信号を発生するために用いられ
る。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

第１図の実施例では、光ファイバＦ、およびＦ２はそれ
ぞれ屈折率ｎ１のコアと、ｎｌより小さい屈折率を有し
ておりこのコアを包囲したクラッドを有している。ファ
イバＦ１およびＦ２のクラッドはそれぞれ異なる屈折率
ｎ２およびｎ２゛を有しており、それらの値は、アクロ
マチック性 （ａｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ）を与えるのに必要な程
度だけそれらのファイバの伝播定数が異なるようになさ
れている。

第１図の装置を作製するためには、ファイバＦ、および
ＦＱをそれらのファイバのクラッドの屈折率より小さい
屈折率ｎ８を有するガラスオーバークラッドチューブ０
に挿通ずることによってカプラプリフォームが形成され
る。そのチューブから延長したファイバの部分は保護コ
ーティング材料（この実施例の図面には示されていない
）を有しているのが好ましいが、チューブ内の部分はコ
ーティングを有していない。このチューブのもとの直径
はｄ、である。カプラプリフォームの中間領域が脱気さ
れそしてそれをファイバに対してコ　１７− ラップスさせるために加熱される。このチューブは再加
熱されそしてチューブの長さを大きくするとともに直径
を小さくするために両端部を互いに反対方向に引張られ
る。それらのチューブ両端部が互いに離れる方向に移動
する合成速度が延伸速度となる。延伸される中間領域の
中央部分は、フィアバコアがそれら間に所望の結合を生
じさせるのに十分な距離となるように十分に近接して離
間される直径ｄ２のネックダウン領域Ｎとなる。領域Ｎ
は一定の直径を有しているように示されているが、そこ
には若干のテーバが存在しており、それによって領域Ｎ
の長平方向の中心が最小直径となる。ｄ、／ｄ２に等し
い延伸速度Ｒは作製中の特定の装置の光学的特性を決定
するに当ってクリティカルなパラメータである。アクロ
マチックオーバークラッドカプラ　（ａｃｈｒｏｍａｔ
ｉｃ　ｏｖｅｒｃｌａｄｃｏｕｐｌｅｒ）に対する延伸
速度の好ましい範囲は、Δｃ１ｍｄｇの値と結合される
べきパワーの大きさとに応じて約３：ｌと１０：１の間
である。テーパのついた領域Ｔがネックダウン領域Ｋを
チューブＯの延伸８− されない端部領域に連結する。延伸工程のための加熱時
間はチューブコラップス（ｃｏｌｌａｐｓｅ）工程のそ
れより短く、中間領域の中心部分だけが延伸される。

米国特許第４３９２７１２号、同第４７２６８６６号、
同第４７９８４３６、英国特許出願節ＧＢ　２１８３８
６６　Ａ号および国際出願公報第ＷＯ８４１０４８２２
号に示されているように、光装置の作製において処理工
程をコントロールするためには出力信号をモニタするこ
とが従来より行なわれている。さらに、このようなモニ
タおよびコントロール機能を自動的に行なうフィードバ
ックシステムではコンピュータが用いられることが多い
。これらの機能を行なうためには適当にプログラムされ
たディジタルＰ　Ｄ　Ｐ　１１−７３マイクロコンピユ
ータが用いられ得る。チューブコラップスおよび延伸工
程では、チューブの端部がコンピュータによってコント
ロールされるステージに固定される。所定の特性を実現
するためにチューブが受けなければならない延伸の程度
は、延伸作業時にカプラプリフォームの入力ファイバに
光エネルギを注入しかつ出力ファイバのうちの１本以上
で出力パワーをモニタすることによって初期的に決定さ
れる。２×２カプラが作製される場合には、第１および
第２のファイバの入力端部に光源を接続し、そしてそれ
らのファイバの出力端部に検知器を心合させることがで
き、この場合、それらのファイバは各検知器に結合され
る出力パワーを最大にするように操作される。延伸時に
は、第１のファイバだけの入力端部が光源に接続され、
そして両方のファイバの出力端部がモニタされる。

第１および第２のファイバの出力におけるパワーの予め
定められた比の検出は、コンピュータでコントロールさ
れるステージにサンプルを引くのを停止させるための割
込みとして用いられ得る。１×２カプラが作製されてい
る場合には、第２のファイバは、第１のファイバからそ
れにさる程度の光が結合されるまで、ある検知器に対し
て正確に位置決めできない。第１のファイバからの出力
だけをモニタすることによってアクロマチックカプラを
作製することができる。第１のファイバからの出力が所
定の値まで低下すると、システムは延伸を停止するよう
に命令される。１×２カプラをモニタするための他の手
順について以下に述べる。

所定の結合特性を実現するために適切な延伸距離を決定
した後に、装置は前記所定の特性を有すべきカプラの作
製時にその適切な延伸距離だけステージを移動させるよ
うにプログラムされ得る。

特定の種類のカプラを作製する際に用いられたタイミン
グシーケンスを、コンピュータがランタイムにリコール
する別個のマルチプルコマンドファイルに入れることが
できる。その特定のカプラを作るために必要とされるコ
ラップスおよび延伸工程は、カプラを再現可能に作製す
るために各カプラプリフォームに対してコンピュータに
よって継続して実行され得る。カプラの再現性を確保す
るためにコンピュータによってコントロールされ得るプ
ロセスパラメータは加熱時間および温度、ガス流量、お
よびステージがカプラプリフォームを引張りそして延伸
させる単数または複数の速度である。

　２１　− 作製中の装置が例えば３ｄＢカプラである場合には２２
本のファイバからの出力パワーが等しくなっても延伸操
作は停止されない。システムの種々の部分が慣性を呈す
るから、ステージモータが停止するように命令されても
カプラプリフォームの延伸が続く。従って、停止信号が
発生された後で結合比が変化する。新しく形式されたカ
プラが冷却すると結合特性が変化することがありうる。

装置の冷却後に所定の結合比を達成するために、割込み
信号を発生するために用いられなければならない結合比
を決定するために特定の形式のカプラについて実験を行
なうことができる。

下記のものは実施できる種々の延伸操作の実施例である
。

Ａ、カプラプリフォームを加熱し、そしてそれを所定の
結合が実現されるまで単一の速度で延伸させる。

Ｂ、そのカプラプリフォームを単一の加熱工程に付して
後に、をれを所定の結合が実現されるまで異なる延伸速
度で延伸させる。２以上の離れた　２２　− 延伸速度を用いてもよく、あるいは延伸速度が時間的に
連続して変化してもよい。この延伸技術はパワー伝達特
性、すなわちカプラプリフォーム延伸操作の最初のパワ
ー伝達サイクル時に入力ファイバから出力ファイバに伝
達されるパワーノ量ヲ同調させるために用いられた。

Ｃ，カプラプリフォームを加熱しそして所定の結合を実
現しない最初の延伸を行ない、得られた装置を再加熱し
そして第２の延伸を行なう。その加熱および再加熱工程
は単一の温度または異なる温度で実施され得る。第１お
よび第２の延伸工程は同じ延伸速度または異なる延伸速
度で行なわれ得る。２回以上の加熱および延伸工程を行
なってもよい。

延伸実施例Ｃのｌっは、１×２カプラを作製する場合に
特に有用である。第２のファイバにある最小限の量のパ
ワーが結合された後に延伸操作が一時的に中断される。

例えば、カプラプリフォムが最終の結合比を遠戚するた
めに必要な全体の距離の９０％と９９％との間のような
ある所定の距離だけ延伸された後に延伸が停止され得る
。第２のフィアバは検知器に接続され、そしてその検知
器に結合されるパワーが最大となされ得る。その後で、
第２の延伸作業を開始することができ、割込み信号は２
つの出力信号の比に基づく。その第２の延伸作業は最初
の延伸速度より低い最終の延伸速度で行なわれることが
好ましい。また、第２の延伸時には、第１の延伸時に用
いられた炎より低い温度を有しかつ／またはそれより収
束度の低い炎を用いることが好ましい。

チューブＯは記号Δ２−３で特徴づけることができ、そ
れの値は式（１）にｎ２とｎ８を代入することによって
得られる。市販のシングルモード光ファイバは通常シリ
カの値に等しいかそれに近いｎ２の値を有している。チ
ューブのベースガラスとしてシリカが用いられる場合に
は、チューブの屈折率ｎ８をｎ２より低い値まで低下さ
せるために、それにドーパントが加えられる。チューブ
の屈折率を低くすることに加えて、ドーパントＢ２０ａ
はそのチューブの軟化点温度をファイバのそれよりも低
い値まで低下させる利点も有している。このことはファ
イバに対するチューブのコラップシングをある程度まで
改善し、チューブガラスがファイバの形状を損うことな
しにそのファイバのまわりで流動する。ある目的のため
には、チューブがファイバを押しつけたときにそれらの
ファイバを若干平坦にするのに十分なだけ硬いチューブ
ガラスを用いることが望ましい′ことがありうる。フッ
素はチューブの屈折率を低くするためにも用いられ得る
。適当なチューブ組成としては、Ｂ２Ｏ２を１〜２５重
量％ドープされたＳｉｎ、、フッ素を０．１〜約２．５
重量％ドープされた５１０２、およびＢ２０．とフッ素
の組合せをドープされたＳｉＯ２がある。Δ２−３が約
０２％より小さい場合には、シリカチューブ内のＢａ５
ｓの量はチューブガラスを軟化させるのには不十分であ
り、コラップス工程時にファイバを過剰に変形させる。

従って、標準カプラのΔ２−８の値は通常０．２６％と
０．３５％の間であった。Δ２４８がその範囲内である
ような屈折率値を呈するチューブとファイバよりなるプ
リフォームから適当なアクロマ　２５− チックオーバークラッドカプラが作製された。しかし、
先に用いられた範囲より高いΔ２−８値を有するプリフ
ォームを用いることによってプロセス再現性が高められ
る。

オーバークラッドガラスの効果を示すために、Δ２−８
の値がそれぞれ０．３６％および０．４８％であるＩＸ
２カプラの製作時に入力ファイバの出力端に接続された
検知器からの電圧のプロットである第２図および第３図
を参照する。第２図を参照すると、結合がまだ生じてい
ないから点ａで出力が最初に最大となる。延伸プロセス
が開始されてパワが結合し始めると、人力ファイバに残
るパワーが時間的に点ａより後のある点で減少し始める
。

点すでは、検知されるパワーは、コンピュータでコント
ロールされるステージが移動を停止するように命令され
るようになされている。数秒後で、延伸工程が中断され
（点ｃ）、そして完成したカプラが冷却し始める。冷却
時に、結合されたパワーは、カプラ内の応力または屈折
率にそれ以上の変化が生じないように十分に冷たくなる
点ｄで最　２６− 終的に安定化するまで変化し始める。延伸作業を５０％
以外のある所定の結合で停止させることによって３　ｄ
Ｂポイントが所望の波長の１０　ｎｍ内にあるカプラを
形成することが実験的に可能である。

カプラの冷却に伴う結合比の蛇行現象はΔ２−３が約０
：４％より大きくなるのに十分なだけ高い屈折率を有す
るオーバークラッドチューブを利用するこからによって
本質的に除去され得る。この安定化効果が第３図に示さ
れており、この図では第２図に対応する部分は同じ符号
にダラシをつけて示されている。結合パワーの量が点ａ
°で減少し始め、コンピュータによりコントロールされ
るステージが点ｂ゛で移動を停止し、そして延伸工程が
点Ｃ°で中断される。冷却時には、結合されたパワーは
それが点ｄ°で安定化するまで若干だけ変化するにすぎ
ない。延伸が停止された後で（点ＣおよびＣｏ）、結合
されたパワーは点ｄよりも点ｄ°により高い予測可能性
をもって到達する。

ファイバクラッド屈折率差によってΔβが得られる形式
の３ｄＢカプラについて理論的解析がなされた。アクロ
マチックカプラの挙動をモデル化するために被結合モー
ド理論が用いられた（Ａ、　Ｗ。

５ｙｎｄｅｒおよびＪ、　Ｄ、　Ｌｏｖｅ、　Ｏｔｉｃ
ａｌ　Ｗａｖｅ　ｕｉｄｅＴｈｅｏｒｙ、　Ｃｈａｐｍ
ａｎ　ａｎｄ　Ｈａｌｌ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　１９
８３）。

この理論によれば、オーバークラッドカプラのモードフ
ィールドは、他のファイバが無い場合、すなわちファイ
バがオーバークラッド屈折率ｎ３だけに包囲されている
場合には、各ファイバＦ、およびＦ２の基本モードマ１
およびＩＦ２の線形結合であると仮定される。モードフ
ィールドおよび伝播定数はこのような構造については正
確に決定される［　Ｍ、　Ｊ、　Ａｄａｍｓ、　Ａｎ　
Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　　ｔｉｃａｌｈ■赳
坦並］。

２つのコア間の光結合を記述する結合定数は重なり積分
として次のように表わされ得る。

Ｃ＝ｆ　ＩＦ、（ｒ）ＩＦ＊（ｒ’）（ｎ　−ｎ’）ｄ
Ａ　　（２）この式において、マ、およびＶｔは２つの
コアのモードフィールド、ｒおよびｒｏはそれぞれファ
イバＦ１およびＦ２の中心からの半径方向の距離、ｎは
カプラ全体の屈折率構造、ｎｏはＦｌのコアを屈折率ｎ
°のオーバークラッド材料で置き換えた場合の屈折率構
造、そして積分はカプラの全断面にわたるものである（
ただしｎ　−ｎ’はファイバＦ０のコアとクラッド上で
非ゼロであるにすぎない）。この式ではモードフィール
ドは規格化されている、すなわちｆＶｔ”ｄＡとｆｉｌ
２２ｄＡは両方とも１に等しいと仮定している。

これらはテーパ付装置であるが、それらの挙動は所定の
結合長にわたって一定の延伸比を仮定し、その長さの外
側では結合がないとして、すなわち第１図の領域Ｎの直
径が全長２にわたって一定であると仮定することによっ
て十分にモデル化される。結合係数が延伸比の急激に増
加する関数であるから、この近似は十分に作用し、従っ
てカプラの挙動は最高の延伸比での挙動が支配的である
。

この近似を用いて、パワーをコア内に入射させると２２
つのコア内のパワーは、カプラの軸線に沿った長さ２の
関数として、下記の式で表わされる。

　２９− Ｐｔ（ｚ）　＝　１−　Ｆ２５ｉｎ２（Ｃｚ／Ｆ）　　
　　　（３）および Ｐ、（ｚ）　＝　Ｆ”ｓｉｎ”（Ｃｚ）　　　　　　　
（４）ただし、係数Ｆは下記の式で与えられる。

ただし、β、およびＦ２はそれぞれファイバＦｉおよび
Ｆ２の伝播定数である。

１３１０　ｎｍの中心波長および５０　ｎｍの幅を有す
るシングルウィンドウ装置の場合には、最適アクロマチ
ック性能は、 Ｆ２（１２１９７，５ｎｍ）　＝Ｐ２（１３２２，５ｎ
ｍ）＝　０．５　　　　　　　（６） である点として定義された。

アクロマチック性は下記のように定義された。

アクロマチック性＝ ０− モードモデルが用いられた。カプラパラメータに関して
なされた仮定のほとんどが、標準オーバークラッドカプ
ラに対してなされた研究に基づくものである。ファイバ
Ｆ、は４μｍのコア半径を有する標準１２５μｍ外径シ
ングルモードファイバであると仮定された。コアおよび
クラッドの屈折率ｎ。

およびｎ２はそれぞれ１．４６１０００および１．４５
５４３８であると仮定された。クラッド屈折率ｎ２′が
０２より大きいこと以外はファイバＦ２はファイバＦ、
と同一であると仮定された。Δ２−８の値は０．３％で
あると仮定された。アクロマチック性が最良となる延伸
比と長さ２の組合せを決定するために、延伸比のある範
囲に対する適当な波長あてＰ２が計算された。式（６）
を満足する延伸比と結合長さ２の組合せが決定され、そ
してアクロマチック性（ナノメータ当りのパーセントで
の結合パワーの変化）がその組合せにつき計算された。

第４図に示されているように、Δｏ０□の値が減少する
につれて被結合パワー（１３１０ｎｍにおける）の変化
が増大することを理論的解析が示した。

第４図に示されている関係はΔ２−８値が０．３％のカ
プラに対するものである。それより大きいΔ２−３の値
を有するカプラの場合には、曲線がパーセント被結合パ
ワーの変化のより高い値の方へと変位される。Δ。１．
の値が０．００５％より小さい場合には、パーセント被
結合パワーの変化が急激に増加する。従ってアクロマチ
ック性はこの値より小さいΔ。、４．の値では急激に減
少する。また、Δｏ、６．の値が０００５％以下に減少
すると、ネックダウン領域の所要長は、得られたアクロ
マチックカプラが望ましくない程度に長くなり製作が困
難となる程度まで増加する。

第５図はシングルウィンドウとダブルウィンドウとの両
方のカプラにつき、Δ。、□＝　０　、００５％かつΔ
２−、＝　０．３％である場合の波長対被結合パワの理
論的な関係を示している。式（６）が満足されるように
要求することによって決定されたシングルウィンドウ装
置に対するｄ１／ｄ２の値は６．６である。波長１３１
０ｎｍおよび１５５０ｎｍに対して類似の式が満足され
るように要求することによって決定されるダブルウィン
ドウ装置に対するｄ□／ｄ２の値は６２である。

Δ。０４．が０．００５％であるカプラを形成するため
には約６：１の延伸比が必要とされることをモデルは示
したが、低いΔ。１ａｄｓ値を有する３ｄＢアクロマチ
ツクカプラが作製され、それの延伸比は約３．５：１の
ように低かった。タップ（５０％以下の場合）の場合に
は、延伸が少なくてすむから、延伸比はさらに低くても
よい。所望の結合比を得るためには、Δ０．４．値が増
大するにつれて延伸比も増加しなければならない。第４
図は極めて良好なアクロマチック性を与えるという観点
から０．０２５％のΔ、１４．値が望ましいことを示唆
しているように見えるであろうが、そのようなカプラを
作製するっことは、そのために必要とされる延伸比が約
ｌＯ：１であるから、困難である。また、下記の理由に
より、それより高いΔ。、４．値での被結合パワーは所
望の結合比を実現するのには不十分であろう。

カプラを作製するためにカプラプリフォームが３　− 延伸されている場合、ネックダウン領域Ｎの直径は時間
の増加に伴って小さくなる。第６図は延伸工程時に被結
合パワーが変化することを示している。第６図の曲線は
互いに対する正確な関係を示すものではなく、むしろそ
れは異なるΔｅ１１．値を有するカプラの一時的な被結
合パワー曲線間の相対的な関係を定性的に示している。

標準カプラ（Δｅｌａｄｓ＝ｏ）の延伸時には、被結合
パワーは比較的急激に５０％に達し、事実上殆ど１００
％に達する。それより大きいΔ。１．ｄ、値を有する装
置の延伸時には、５０％結合を実現するためにはそれよ
り長い時間が必要とされ、最大可能量の被結合パワーが
減少する。延伸速度、カプラプリフォームの温度等を含
む所定の組の延伸条件に対して、被結合パワーが被結合
曲線の最初のピークにおける５０％にちょうど達するΔ
１□、の値が存在するであろう。所定の組の線引条件の
場合には、このΔ。０４．値が０．０１５％であるとし
て第６図に示されている。０．０２５％のようなそれよ
り高いΔｅｌａｄｓ値の場合には、被結合パワー曲線の
最初のパワー伝４− 達ピークは５０％結合を与えることはできない。しかし
、例えば１０％タップのように入力パワーの半分以下を
結合するための装置は、被結合パワーが最初のピークで
達成され得る値である１０％となるまで、Δｃｌａｄｓ
値が０．０２５％のカプラプリフォームを延伸５するこ
とによって容易に作製されうるであろう。

第６図の曲線は論述されている特定の点を示すのに必要
な程度以上には時間的に継続されていない。最初のパワ
ー伝達ピークはΔ。１ｏが０．０１５および０．０２５
のカプラに対して示されている。その後のパワー伝達ピ
ークは示されていない。しかし、カプラプリフォームが
それより長い時間だけ延伸される場合には、被結合パワ
ーがゼロと最大値との間で振動し続け、各後続の振動の
周期は先行振動より狭い。Δｃｌａｄｓ値が０および０
．００５のカプラを表わす曲線が時間的に継続されると
すると、それらの曲線も被結合パワーに同様の振動が生
ずるであろう。複数の被結合パワーピークにわたる被結
合パワーと結合長（延伸時間の関数である）との間の関
係が前述の米国特許第４７９８４３６号に示されいる。

曲線ｔ　’（Δ□１．．＝０．０２５％）はカプラプリ
フォームが一度加熱されそして単一の速度で延伸される
延伸動作に対するものであると仮定されている。

他のすべての条件が同一のままであれば、パワー伝達曲
線は、第７図に示されているように１つ以上の延伸速度
でカプラプリフォームを延伸することによって曲線ｔ°
まで上方に（より大きいパワー伝達の方へと）変位され
得る。例示として、第７図は２つの離散した速度（曲線
Ｓ、およびＳ２）で延伸することを含む延伸技術と、延
伸速度が時間に対して連続的に変化する（曲線３２）技
術を示している。第７図に示された特定の実施例によれ
ばカプラプリフォームが加熱されかつ０．９５ｃｍ／ｓ
ｅｃの延伸速度で０．２ｃｍ延伸され、その延伸速度は
カプラプリフォームがさらに０　、５５ｃｍ延伸される
あいだに、０．４５ｃｍ／ｓｅｃまで急激に低下する。

約０．０２５％以上のΔｃｌａｄｓ値を含むある延伸条
件では、８番目のピークのような後続のパワー伝達ピー
クが例えば５０％のような所要の結合値に到達するため
に必要とされうる。３番目のピークは最初のピークより
はるかに狭いから、所望の結合比を得るためには、延伸
動作が厳密に正しい時間で停止されなければならない。

延伸がほんの短い時間の間さらに継続されたとしても、
ネックダウン比は被結合パワーを大幅に減少させるのに
十分なだけ変化しうる。線引を停止するために出力パワ
ーがモニタされている場合にこのようなカプラを線引す
ることは困難であり、また所定の長さまで線引すること
によってこのようなカプラを作製することは殆ど不可能
である。さらに、カプラが最初のパワー伝達ピークを超
えて延伸されなければならない場合には、アクロマチッ
ク性が劣化されることになる。上述の理由で、３ｄＢカ
プラに対する好ましい最大Δ、、。値は０．０２５％で
あり、そしてパワータップに対する最大Δ０．６．値は
約０．０３％である。

前記米国特許第４８２２１２６号に教示されているアク
ロマチック融着ファイバカプラに必要とされる　３７　
− Δ。。１０．の値を考慮すると、アクロマチックオーバ
ークラッドカプラに適したΔ１１．の上記範囲は予想外
に狭い。オーバークラッドチューブの存在が比較的小さ
いΔ０．。値でアクロマチック性を実現できるようにす
ること、およびオーバークラッドチューブが用いられな
い場合、すなわち溶融ファイバカプラの場合には、０．
０３％より大きいΔ０．６１値が必要とされるであろう
ことが明らかである。

上述のモデルによって決定されたΔｃｌａｄｓ値の小さ
い範囲が実験結果によって確認された。約ｏ、ｏｏｓ％
より小さいΔ０．ｄ、値を有するカプラが作製された場
合には、Δβが非常に小さいので、結合挙動が標準カプ
ラのそれに近づく。約０．０１５％の範囲内のΔｃｌａ
ｄｓ値を有するカプラは１５６５ｎｍまでの波長の３０
０ｎｍ範囲にわたり各脚において４ｄＢより小さい挿入
損失を呈示した。

予想外に低いΔ０．４．値から多数の利益が生ずる。低
いΔ０．。値を有するカプラは低損失でシステムに接続
できる。それらのファイバのうちの　３８− −本は標準のシングルモードファイバである。例えば０
．０１５％のΔ。、４．値を与えるためには、他のファ
イバ（または非標準フィアバ）のクラッド屈折率がわず
かに０．０００２２だけ標準ファイバのそれと相違して
いることが必要である。このような非標準ファイバは標
準ファイバと実質的に同じモードフィールド直径を呈す
る。両方のファイバの直径は実質的に同一であるから、
非標準ファイバは標準ファイバと同様に低損失でシステ
ム接続され得る。

一方のファイバだけのクラッドにドーパントを添加する
ことによっであるいは両方のファイバのクラッドに同一
のまたは異なるドーパントを異なる量だけ添加すること
によって、所要のΔｅｌａｄｓ値を得ることができる。

例えば、一方のファイバのクラッドをシリカで作威し、
他方のファイバのクラッドは、屈折離を低下させるため
にフ・ソ素またはＢ２０１１をドープしたシシ力または
屈折率を増大させるために塩素またはＧａｐ、等をドー
プしたシリカで作成し得る。

非標準ファイバを作製するプロセスは、アクロマチック
カプラを形成するのに必要とされるΔｅｌｓｄ＋値が小
さいために、その分だけ容易となる。Ｂ、Ｏ，、フッ素
、またはＧ３０２等のような一般に用いられているドー
パントは、シリカに添加された場合には、屈折率に対す
る影響が比較的大きい。

従って、０．００５％と０．０３％の間のΔｃｌａｄｍ
値を生ずるのに充分な程度だけベースガラスの屈折率を
変化させるのに必要な精密にコントロールされた少量だ
けそのようなドーパントを送ることは困難である。塩素
は、非標準ファイバのクラッドにおけるドーパントとし
て用いることができるのに充分な影響をシリカの屈折率
に対して及ぼすことが認められた。シリカ内の単位重量
パーセント当りの屈折率の変化はＢ２Ｏ３、フッ素ある
いはＧｅＯ２等のような従来のドーパントよりも塩素の
方がはるかに小さいから、塩素を添加されるシリカの屈
折率のり若干高い精密にコントロールされた屈折率を与
えるために塩素を用いることができる。さらに、塩素は
乾燥の目的で従来から用いられているものであるから、
塩素を用いることによって非標準ファイバの作製方法が
簡単化される。乾燥／コンソリデージョン処理に関連し
て非標準ファイバのクラッド領域に充分な量の塩素を添
加しさえすればよい。

標準ファイバは米国特許第４４８６２１２号に開示され
ているような従来の方法によって作製され得る。

簡単に言うと、その方法はコア領域とクラッドガラスの
薄い層よりなる多孔質プリフォームを円筒状のマンドレ
ル上に形成することよりなる。マンドレルが除去され、
そしてその結果できた管状のプリフォームがコンソリデ
ージョン炉マツフル内に徐々に挿入される。この場合、
そのマツフルの最高温度は１２００℃と１７００℃の間
であり、高シリカ含有ガラスに対しては約１４９０℃で
あることが好ましい。マツフルの温度分布は米国特許第
４１６５２２３号に教示されているように中央領域で最
も高い。

乾燥のために必要な最低濃度で存在している塩素が、ヘ
リウムと約５容積％の塩素よりなる乾燥ガスをプリフォ
ームの穴の中に流入させることによ１　− ってそのプリフォームに供給されうる。その穴の端部は
プリフォームの気孔を通じてガスを流れさせるために結
栓（ｐｌｕｇｇｅｄ）されている。マツフルにはヘリウ
ムフラッシングガスが同時に流される。

このようにして得られた管状のガラス物品が、穴を閉塞
された「コアロッド」を形成するために、その穴を真空
にした状態で、標準の線引炉内で延伸される。適当な長
さのロッドが旋盤に支持され、そこでそのロッド上にシ
リカの粒子が沈積される。

このようにして得られた最終的なプリフォームがコンソ
リデージョン炉内に徐々に挿入され、その炉中をヘリウ
ム９９，５容積％と塩素０．５容積％の混合物が上方に
流されている状態で、そのブリフォムは炉内でコンソリ
デートされる。このようにして形成されたガラスプリフ
ォームがステップインデックス・シングルモード光ファ
イバを形成するために線引される。この場合、そのファ
イバのクラッド全体が残留した量の塩素をドープされた
シリカを具備している。クラッドが上述のように標準の
下方送りコンソリデージョン炉内でコンブ　４２− リゾートされると、ファイバのクラッドには約０．０４
〜０．０６重量％が通常存在している。

非標準ファイバは、標準ファイバが作製された方法と初
期的に同一の方法で作製され得る。例えば、コアガラス
の中実なガラスロッドよりなり適宜シリ、カフラッドガ
ラスの薄い層によって包囲されたコアロッドが、最初に
形成される。シリカ粒子の多孔質層がロッド上に沈積さ
れ、そしてその多孔質層は乾燥の目的のために必要な量
より多い量の塩素を含んだ雰囲気でコンソリデートされ
る。

コンソリデージョン炉内の塩素濃度は所望のΔｃ１．ｄ
ｓ値を与えるようにコントロールされる。

ベースガラスに入れ込まれる塩素の量はコンソリデージ
ョン炉の最高温度および温度分布、その炉内の塩素およ
び酸素の濃度、およびその炉内へのプリフォームの挿入
速度のような種々のプロセス条件に依存する。第８図に
示されているようなグラフが所定の標準ファイバに対し
て発生され得る。

第８図に示されている特定の関係の場合には、標準ファ
イバのクラッドは約０．０５重量％の塩素を含有してい
た。従って、０．０１５％のΔｃｌａｄｓ値を達成する
ためには、非標準ファイバのクラッドには約０゜２重量
％の塩素が入れ込まなければならない。

この塩素濃度は所望のΔｃｌａｄｓ値に対する塩素含有
量の増分を第８図のグラフから読取りそして０．０５重
量％を加えることによって決定される。もし所望されれ
ば、両方のファイバとも非標準形式だり、すなわち両方
とも市販の標準ファイバより多い塩素を含有していても
よい。例えば、クラッドが０．０１重量％および０１２
３重量％の塩素を含有したファイバを利用することによ
っても、０．０１５％のΔｃｌａｄｓ値が得られる。

クラッドガラス（少量の塩素を含んだ）の薄い層によっ
て包囲されたコアガラスよりなるコアロッドを最初に形
式することによって非標準ファイバが作製され、そして
外側のクラッドガラスにより多い量の塩素がドープされ
た場合には、このようにして得られたファイバの屈折率
分布は第９図に示されているようになる。標準ファイバ
の種々の層の半径は、コア半径ｒ、が４μｍ１内側クラ
ツド半径ｒ２が１０．５μｍ１そして外側半径ｒ８が６
２．６μｍでありうる。内側クラッド層が小さい面積で
あるため、その層の屈折率はくらつと屈折率を指定する
場合には考慮に入れる必要はない。すなわち、半径ｒ、
を超えた全クラッドの実効屈折率はｒ２とｒ８の間の層
の屈折率と本質的に同一である。

減衰を低下させるために光フアイバ内の塩素の量を減少
させる試みがあるファイバメーカによってなされてきた
（特開昭６３−２８５１３７号参照）。

方のファイバが純粋なシリカクラッドを有しているとす
ると（それから塩素を除去することにより）、０．０１
５％のΔｃ’　Ｉ　ａ　ｄ　ａ値を得るためには他方の
ファイバには約０．１３重量％の塩素が必要とされる。

しかし、カプラファイバの短い長さ部分に塩素が存在し
ていてもカプラ損失には殆ど影響がないことが判った。

従って、カプラフィアバから塩素を除去するための附加
的な工程は不必要な犠牲であろう。

２×２カプラが第１図に示されているが、本発明は他の
構成にも適用される。１本のファイバを　４５− Ｎ本のファイバに結合させるためには、ＮｘＮカプラ（
Ｎ＞１）が作製され得る。１×２カプラが特定の実施例
で説明される。ＮＸＮカプラを作製するためには２２本
以上のファイバがそれらのウェストを接合され得る。あ
る場合には、１本以上のファイバがＮＸＮカプラの一端
部から切断され、等しくない本数の複数のファイバがカ
プラの両端から延長するようになされる。第１０〜１２
図の実施例は結合されるファイバの概略図であり、オー
バークラッドチューブガラスは簡単のため省略されてい
る。オーバークラッドガラスの存在はファイバの近くの
記号ｎ３で示されている。第１０図の１×３カプラでは
、標準ファイバＳが２本の非標準ファイバＳ＋およびＳ
−に結合される。ファイバＳ＋のクラッドの屈折率はフ
ァイバＳのクラッドに対して負であり、それによってフ
ァイバＳに対するファイバＳ＋のΔ１１．値が正となる
。ファイバＳ−の屈折率はファイバＳに対するファイバ
Ｓ−のΔｃｌａｄｓ値が負となるようになされている。

第１１図および第１２図の１×４実施例では、　４６− ファイバＳ＋のクラッドガラスの屈折率はファイバＳに
対するファイバＳ＋のΔｃ１□、値が正となるようにな
されている。第１２図はファイバＳのまわりで等しく離
間されていることが好ましいことを示している。

好ましい製造技術で光フアイバピグテールがそれから延
長したカプラが得られるが、本発明は細長いマトリクス
ガラスボディ中を延長しているが端部がボディ表面と同
一面にある形式のオーバクラッドカプラにも適用される
。このようなカプラを作製する方法が米国特許第４７７
３９２４号および同第４７９９９４９号に開示されてい
る。簡単に言えば、この方法はガラスチューブに複数の
光フアイバプリフォームロッドを挿入し、その結果得ら
れたプリフォームを加熱しそして延伸してガラスロッド
を形成することよりなり、そのガラスロッドはその後で
複数のユニットに切断される。各ユニットの中央領域に
熱が印加され、そしてその中央領域が延伸されてテーバ
付の領域を形成する。

１×２アクロマチツク３ｄＢフアイバオプテイツクカプ
ラを作製する方法が第１３〜１８図に示されている。長
さ３．８ｃｍ、外径２　、８ｃｍ、長平方向穴直径２７
０μｍのガラス毛管チューブ１０が第１６図の装置のチ
ャック３２および３３によって固着された。炎加水分解
法によって形成されたチューブ１０は、Ｂ２Ｏ３約６重
量％およびフッ素約１重量％をドープされたシリカより
なる。チューブの端部を均一に加熱しながら、テーパ付
穴工２および１３がチューブに気相エッチャントＮＦ、
を流すことによって形式された。

コーティングされたファイバ１７および１８はそれぞれ
直径２５０μｍのウレタンアクリレ−トコティング２１
および２２を有する直径１２５μｍのシングルモード光
ファイバよりなる。このファイバは両方とも８．５重量
％のＧｅｍ２をドープされたシリカよりなる直径８μｍ
のコアを有している。これらのファイバのカットオフ波
長は１２００ｎｍと１２５０ｎｍの間にあるように選択
される。すべての塩素濃度がマイクロプローブ技術によ
って測定された。両方のファイバを作製する方法の最初
の工程は同一であり、これらの工程は米国特許第４４８
６２１２号についての論述に関連して上述した。８．５
重量％のＧｅｍ、をドープされたＳｉｎ、よりなるガラ
ス粒子の第１の層がマンドレル上に沈積され、そしてこ
の第１の層上に５ｉｎ２の薄い層が第１の層の上に沈積
された。マンドレルが除去され、そしてその結果得られ
た多孔質プリフォームがアルミナマツフルを有する炉内
に徐々に挿入され、そこでそのプリフォームが乾燥され
そしてコンソリデートされる。

このプロセス時に、塩素６５　ｓｅｃｍ　（ｓｔａｎｄ
ａｒｄｃｕｂｉｃ　ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ　ｐｅｒ　ｍ
１ｎｕｔｅ）およびヘリウム６５０　ｓｃｃｍを含んだ
ガス混合物が、マンドレルが除去された中心穴に流入さ
れた。ヘリウム４０リットル／分（ｌｐｍ）（ｌｉｔｅ
ｒ　ｐｅｒ　ｍ１ｎｕｔｅ）および酸素０．５リットル
／分を含んだフラッシングガスがマツフルの底から上方
に流された。穴が脱気され、そして管状ボディの下端部
が１９００℃まで加熱されて約１５　ｃｎ／ｍｉｎの速
度で線引され、５ｍｍ中実ガラスロッドを形成する。こ
のロッドが切断されて複数の節部分を形成し、その節部
分のそれぞれが旋盤に　４９− 支持され、そこで５ｉｎ２クラツドスートがその上に沈
積されて最終の多孔質プリフォームを形成するマンドレ
ルとして機能した。

ａ、゛　ファイバの　１ １つの最終多孔質プリフォームは、最高温度が１４９０
℃のコンソリデージョン炉のアルミナマツフルに徐々に
挿入される。ヘリウム４０リットル／分、塩素０．５リ
ットル／分、および酸素０．５リットル／分を含むガス
混合物がマツフル中を流された。この多孔質プリフォー
ムがコンソリデートされて線引用ブランクを形成し、そ
れの外側クラッドは内側クラッド層と同じ組成、すなわ
ち約０．０５重量％の塩素をドープされたＳｉｎ、であ
った。線引用ブランクのチップが約２１００℃まで加熱
され、そしてそれから標準光ファイバが線引され、その
ファイバは線引時にコーティングされた。このファイバ
は直径８μｍのコアと、乾燥処理の残留物として約０．
０５重量％の塩素を含有したシリカよりなる直径１２５
μｍの均質なりラッド層を有していた。

ｂ、′　フ　イバの　１ ５０ 他の最終多孔質プリフォームが、最高温度が１４５０℃
のシリカマツフルを有するコンソリデージョン炉内に徐
々に挿入された。この多孔質プリフォームはヘリウム約
２リツトル／分および塩素０．６リツトル／分を含んで
いて上方に流動するガス混合物に露呈された。この多孔
質プリフォームがコンソリデートされ、外側クラッドが
約０．２重量％の塩素をドープされた５ｉｎ２よりなる
線引用ブランクを作成した。この結果得られた非標準フ
ァイバは、約０．０５重量％の塩素を含有した直径１０
．５μｍの内側クラッド領域と、約０．２重量％の塩素
を含有した直径１２５μｍの外側クラッド領域を有して
いる点を除き、標準ファイバと同様であった。このファ
イバと標準ファイバのクラッドの屈折率は、Δｃｌａｄ
ｓの値が０．０１５となるようになされた。

標準ファイバと非標準ファイバは下記のプロセスで相互
に交換できた。

コーティングの６　ｃｍの部分がコーティングされたフ
ァイバ１８の１．５メートルの長さの端部から除去され
た。炎がファイバの剥離された領域の中心に向けておく
られた、そしてそのファイバの端部が引張られて切断さ
れ、テーパした端部が形成された（第１４図）。テーパ
のついた端部から遠い方のファイバ端部がリフレクタン
スモニタ装置に接続された。テーパのついた端部がそれ
の長手方向軸線に沿って右方にゆっくりと移動された（
第１４図および第１５図に示されているように）（これ
らの図では炎の明るい中心部分２３だけが示されている
）。ファイバ２０のチップがバーナ２４°の炎２３によ
って加熱されるにつれて、ガラスが後退して丸みをつけ
られた端面２５を形成した（第１５図）。その端面の直
径はもとのコテ−ティングしていないファイバの直径に
等しいかあるいはそれより若干中さいことが好ましい。

反射されるパワーに対する現在の仕様は−５０ｄＢであ
る。このようにして得られたコーティングされていあに
ファイバの長さは約２．９ｃｍであった。

チューブ１０はリングバーナ３４に挿通され（第１６図
）、そして線引チャック３２および３３にクランプされ
た。これらのチャックはコンピュータによってコントロ
ールされるモータにコントロールされるステージ４５お
よび４６に取付けられた。コーティングの約３．２　ｃ
ｍがファイバ１７の３メートルの長さの中心領域から剥
離された。ファイバ１７および１８のコーティングされ
ていない部分が拭かれ、そして少量のエチルアルコール
がチューブ内に噴射されて、挿入工程時にファイバを一
時的に潤滑した。

コーティングされたファイバ１７が、それのコーティン
グされていない部分がチューブ端部１５の下に位置する
まで、穴１１に挿通された。コーティングされたファイ
バ１８のコーティングされていない部分はコーティング
されたファイバ１８のコーティングされていあに部分に
隣接して保持され、そして両方ともコーティングした端
部領域がテーパ穴１３に楔づけされた状態となるまで、
チューブ端部１４に向って一緒に移動された。コティン
グされたファイバ１７のコーティングされていない部分
が端面１４および１５の中間に配置され、この場合、コ
ーティングされたファイバ　５３− １７のコーティングされていない部分は穴１１の中心に
位置づけられることが好ましい。ファイバ１８の端部２
５はチューブ１０の中間領域２７と端部１４の間に配置
された。これらのファイバは真空取付具４１および４１
′に挿通され、その後で、それらの真空取付具４１およ
び４１′はプリフォーム３１の端部に装着された。第１
３図を参照すると、真空取付具４１がチューブ１０の端
部上に摺動され、そしてカラー３９が締めつけられ、そ
れによってチューブに対してＯリングを圧着させる。真
空ライン４２がチューブ４０に連結された。ある長さの
細いゴムチューブの一端部が、プリフォーム３１とは反
対側の真空取付具４１の端部に装着され、そのチューブ
の他端部はクランプジョー４４の間で延長している。上
方の真空取付具４１′もライン４２°、チューブ４３°
およびクランプジョー４４°と同様に関連された。ファ
イバのコーティングされた部分はチューブ４３および４
３′から延長した。

上方の真空取付具が穴の中の物を放逐するため　５４　
− に窒素供給源に連結された状態で、チューブ４３にジョ
ー４４をクランプしてカプラプリフォームの下方部分に
真空が印加された。つぎにプリフォーム３１の上方部分
に真空を印加するためにジョ４４′がチューブ４３°に
クランプされた。

ファイバ１７の上端部が白色光源に結合されたモノクロ
メイタに連結された。そのモノクロマイクはファイバに
１３１０　ｎｍビーム光が与えられるように調節された
。ファイバ１７の下端部は、チャック３２および３３の
動きをコントロールするシステムの一部分を構成した検
知器に連結された。

１０インチ（２５，４ｃｍ）水銀の真空をチューブの穴
に連結した状態で、リングバーナ３４が点火された。リ
ングバーナ３４の上方に配置された装置は熱シールド３
５で保護された。バーナにガスと酸素をそれぞれ０．８
　ｓｌｐｍおよび０．８５　ｓｌｐｍの流量で供給する
ことによって約１８００℃の炎が発生された。

リングバーナ３４からの炎がチューブ１０を約２５秒加
熱した。第１７図に示されているように、マトリクスガ
ラスがファイバ１９および２０に対してコラップスされ
た。中央部分がカプラの結合領域を形成する中間領域が
中実な領域となり、その領域でファイバ１９および２０
が全長にわたって互いに接触した。

チューブが冷えた後で、ガスと酸素の流量が両方とも０
．９　ｓｌｐｍまで増大され、そしてバーナが再点火さ
れた。約１９００℃の温度の炎がコラップスした領域の
中心部をそれの材料の軟化点まで加熱した。１２秒後に
、バーナ３４に対する酸素の供給が停止され、その時点
で、炎が非収束状態となり始める。ステージ４５および
４６は、中間領域２７の中央部分が１．４６　ｃｍ延伸
されまで２２．５　ｃｍ／ｓｅｃの合成速度で反対方向
に引張られた。その延伸動作の後で炎が消えた。この長
さの増加は、単一の延伸工程でアクロマチック性を実現
するためにカプラプリフォーム３１が延伸されなければ
ならない長さより少し短い。ファイバ１８の端部を検知
器に連結させ得るの十分な量のパワーがそのファイバに
結合し始め、そして検知器に対するパワー出力がピーク
となった。

つぎに、約１６５０℃の温度のより広い炎を発生するた
めに、バーナ３４に対するガスと酸素の流量がそれぞれ
０．６５　ｓｌｐｍおよび０．６　ｓｌｐｍに調節され
た。炎が点火されてから１２秒して、酸素流が停止され
、そしてカプラプリフォーム３１の長さを約０．０２　
ｃｍだけさらに増加させるために、Ｑ、５ｃｍ／ｓｅｅ
の合成速度で反対方向に引張られた。この工程時に、フ
ァイバ１７および１８から放出した光が１３１０　ｎｍ
でモニタされた。ファイバ１７からの光パワーとファイ
バ１８のそれとの比が１．２になると、延伸動作が自動
的に停止し、その時点でコントロールシステムがステー
ジに動きを停止するように命令する。システムの慣性の
ために、１のパワ比を与えるのに十分な延伸が続くので
、ファイバ１７および１８からは１３１０　ｎｍで光パ
ワーが放出されることになる。中間領域の直径は第工８
図の領域１５で示されているように延伸動作によって減
寸された。

カプラが冷えた後で、真空ラインがカプラから取外され
、そして熱硬化性接着剤の滴４８および５７ ４９がシリンジから端部１４および１５に付着された。

この接着剤が熱に露呈されて硬化された後で、カプラが
ドローから除去された。

このようにして得られた装置は端部１４において光ファ
イバ１７の端部を伝播する信号の約５０％を約１３１０
　ｎｍおよび１４９０　ｎｍで光ファイバ１８に結合す
る。１３１０　ｎｍにおけるパワー勾配はｎｍ当り０．
７７％またはｎｍ当り０．００６　ｄＢであった。これ
らのカプラは約０．３ｄＢの中間過剰装置損失（ｍｅｄ
ｉａｎｅｘｃｅｓｓ　ｄｅｖｉｃｅ　１ｏｓｓ）を呈し
た。最低の測定過剰損失は０．０５　ｄＢであった。

特定の実施例に従って作成された特定のカプラのスペク
トル挿入損失曲線が第１９図に示されている。曲線Ｐ２
は被結合パワーを示している。そのカプラの過剰損失は
１３１０　ｎｍおよび１５５０　ｎｍでそれぞれ０．０
９　ｄＢおよび０．０５　ｄＢであった。約１５６５ｎ
ｍまでの波長の３００　ｎｍ範囲にわたるそのカプラの
各脚では挿入損失は４　ｄＢ以下であった。

【図面の簡単な説明】

第１図はオーバークラッドカプラの断面図であ　５８− る。 第２図および第３図は２つの異なるオーバークラッド屈
折率を有するカプラの出力電圧対延伸時間の関係を示す
グラフである。 第４図はΔ１．．と関数としてプロットした結合パワー
傾斜（１３１０ｎｍを中心とした）のグラフである。 第５図はΔ０．。がｏ、ｏｏｓ％であるシングルウィン
ドウおよびダブルウィンドウアクロマチックカプラの理
論的スペクトルレスポンス曲線を示す図である。 第６図は異なるΔ１１．値を有するカプラの延伸時にお
ける結合パワーの一時的変化をパーセントで概略的に示
すグラフである。 第７図は不均一な延伸速度を示すグラフである。 第８図はΔｃｌａｄｓに対する塩素の影響を示すグラフ
である。 第９図は本発明のカプラで用いられる非標準のファイバ
の屈折率分布である。 第１０〜１２図は一端部に２つ以上のポートを　５９　
− 有するアクロマチックカプラを示している。 第１３図は光ファイバを挿入した後における毛管チュー
ブの断面図である。 第１４および１５図はファイバの反射防止終端の形成時
における２つの工程を示す概略図である。 第１６図は毛管チューブをコラップスさせかつそれの中
間領域を延伸するための装置の概略図である。 第１７図は中まで密な中間領域を形成するためにファイ
バのまわりでガラスチューブをコラップスさせる状態を
示す部分的な断面図である。 第１８図は延伸されかつ端部をシールされた後のファイ
バオプティックカプラの部分的な断面図である。 第１９図は実施例１の方法によって作成されたアクロマ
チックカプラのスペクトル挿入損失曲線を示すグラフで
ある。 Ｆｌ、Ｆ２　　ファイバ １０　　　　ガラス毛管チューブ １２．１３　テーパ付穴 　６０− １７．１８ ２１．２２ ２４．２４ １ ３２．３３ ４１．４１゜ ファイバ コーティング バーナ ブリフオーム チャック 真空取付具

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、屈折率がｎ＿３であり、２つの対向した端部と中間
   領域を有している細長いボディと、 上記ボディ中を長手方向に延長し、それぞれ屈折率ｎ＿
   １のコアとｎ＿１より小さくｎ＿３より大きい屈折率の
   クラッドを具備し、第１のファイバのクラッドの屈折率
   ｎ＿２は、（ｎ＿２＾２−ｎ＿２’＾２）／２ｎ＿２＾
   ２に等しいΔ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＿ｓの値がゼロより大き
   く０．０３％より小さくなる程度だけ、第２のファイバ
   のクラッドの屈折率ｎ＿２’と異なっている複数の光フ
   ァイバを具備しており、 前記ファイバが前記マトリクスガラスの中間領域と一緒
   に互いに融着され、前記中間領域の中心部分ぼ直径とそ
   の中心部分にける前記ファイバの直径が前記ボディの端
   部におけるそのファイバの直径より小さくなされており
   、それによって前記ファイバの一方中を伝播する光パワ
   ーの一部分が他方のファイバに結合するようになされた
   アクロマチックファイバカプラ。 ２、前記屈折率ｎ＿２およびｎ２’間の差は、３００ｎ
   ｍ波長範囲にわたる各脚における挿入損失が４ｄＢより
   小さくなるようになされている請求項１のカプラ。 ３、Δ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＿ｓの値が０．００５％より大
   きくなされた請求項１または２のカプラ。 ４、予め定められた波長において一方のファイバから他
   方のファイバにパワーの約５０％を結合させることがで
   き、かつΔ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＿ｓの値が０．００５％と
   ０．０２％の間である請求項１または２のカプラ。 ５、（ｎ＿３＾２−ｎ＿２＾２）／２ｎ＿３に等しいΔ
   ＿２＿−＿３が０．４％より大きい請求項１〜４のカプ
   ラ。 ６、（ｎ＿３＾２−ｎ＿２＾２）／２ｎ＿３に等しいΔ
   ＿２＿−＿３が０．４％と０．６５％の間である請求項
   １〜５のカプラ。 ７、複数の光ファイバのそれぞれの一部分を屈折率ｎ＿
   ３のガラスチューブに挿入し、この場合、それらのファ
   イバはそれぞれ屈折率ｎ＿１のコアとｎ＿１より小さく
   ｎ＿３より大きい屈折率のクラッドを具備し、第１のフ
   ァイバのクラッドの屈折率ｎ＿２は第２のファイバのク
   ラッドの屈折率ｎ＿２’とは異なっており、ｎ＿２とｎ
   ＿２’の差は（ｎ＿２＾２−ｎ＿２’＾２）／２ｎ＿２
   ＾２に等しいΔ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＿ｓの値がゼロより大
   きく０．０３％より小さくなるようになされており、 前記チューブの中間領域を前記ファイバに対してコラッ
   プスさせ、 そして前記ファイバ間に予め定められた結合が生ずるま
   で前記中間領域の中心部分を延伸することよりなるアク
   ロマチックフィアバオプティックカプラの製造方法。 ８、前記延伸工程が前記チューブの端部間に相対移動を
   与え、かつ前記その相対移動の生ずる速度を変化させる
   ことよりなる請求項７の方法。 ９、前記延伸工程が前記相対移動が生ずる速度を連続的
   に変化させることよりなる請求項８の方法。 １０、前記延伸工程が第１の期間のあいだ１つの延伸速
   度で延伸させ、かつ第２の期間のあいだ他の延伸速度で
   延伸させることよりなる請求項８の方法。 １１、前記延伸工程が前記チューブの端部を互いに離れ
   る方向に第１の延伸速度で引張り、かつ前記予め定めら
   れた結合が得られる前に、前記チューブの端部を前記第
   １の延伸速度とは異なる第２の延伸速度で互いに離れる
   方向に引張ることよりなる請求項７の方法。 １２、前記延伸工程が前記チューブ中間領域の中心部分
   を加熱し、前記チューブ中間領域の中心部分を延伸し、
   前記予め定められた結合が得られる前に前記延伸動作を
   停止し、前記チューブ中間領域の中心部分を再加熱し、
   そして前記チューブ中間領域の中心部分を再延伸するこ
   とよりなる請求項７の方法。 １３、前記再加熱は前記最初の加熱より低い温度でなさ
   れ、かつ／または前記再延伸は前記第１の延伸速度より
   低い速度でなされる請求項７〜１２の方法。 １４、前記延伸工程が前記ファイバ間にある程度の結合
   が生じはじめるまで前記チューブ中間領域の中心部分を
   第１の延伸速度で延伸し、かつ前記予め定められた結合
   が得られる前に、前記第１の延伸速度とはことなる第２
   の延伸速度で前記チューブ中間領域の中心部分を延伸す
   ることよりなる請求項７〜１３の方法。 １５、前記チューブが第１および第２の端部を有し、少
   なくとも第１のファイバが前記チューブの両端部から延
   長し、少なくとも第２のファイバが前記チューブの第２
   の端部からのみ延長し、かつ前記延伸工程は前記ファイ
   バ間にある程度の結合が生じはじめるまで前記チューブ
   中間領域の中心部分を延伸し、かつ前記延伸動作を停止
   するために前記ファイバからの光パワーの比を用いるこ
   とよりなる請求項７の方法。