JPH0534536A

JPH0534536A - 光フアイバカプラの製造方法

Info

Publication number: JPH0534536A
Application number: JP3194524A
Authority: JP
Inventors: Hideyori Sasaoka; 英資笹岡; Junichi Yoshikawa; 順一吉川; Hiroaki Takimoto; 弘明滝本; Hiroshi Suganuma; 寛菅沼; Hiroshi Yokota; 弘横田; Kazuhiko Arimoto; 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: 1993-02-12
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JP2945514B2

Abstract

(57)【要約】【目的】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
を提供することを目的としている。【構成】カプラ形成部（５）の加熱・融着に先立ち、
少なくとも１の光ファイバ（１）の一方の端から一定光
量の光を入射させて、１の光ファイバ（１）の一方の端
側で１の光ファイバ（１）のレーリー散乱光の光量を検
出する第１の工程と、カプラ形成部（５）の加熱・融着
を開始した後、１の光ファイバ（１）の一方の端側から
一定光量の光を入射させて、カプラ形成部を通過させ、
さらに光ファイバの他方の端で反射させ、再びカプラ形
成部（５）を通過させて、この反射光の光量を複数本の
光ファイバ（１）の一方の端側でそれぞれ検出する第２
の工程と、第１の工程で検出した光の光量と、第２の工
程で検出した各光の光量を補正し、補正後の各光の光量
比に基づいて、延伸の停止を制御する第３の工程とを備
える。

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の一方の端に光源４４が接続され、両光ファイバ４０
ａ，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】光源４４から光ファイバ４０ａ，４０ｂ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ようになっている。

【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
介して光源４４が接続されている。そして、光検出器４
６，４６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】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４２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４７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４９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】すなわち、光ファイバに光を入射したと
き、入射端側に戻ってくる光には、光ファイバの遠端か
ら反射してくるフレネル反射光と、光ファイバの全長に
亘って生ずるレーリー散乱光とがある。ここで、フレネ
ル反射光パワーをＰ_r、フレネル反射率をｒ、光ファイ
バの透過率（透過の場合の出射光パワー／透過の場合の
入射光パワー）をα、そして入射光パワーをＰ₀とした
場合、フレネル反射光パワーは、Ｐ_r＝Ｐ₀・α²・ｒで表される。

【００１１】このことは、光ファイバ長が長くなって光
ファイバの透過率が小さくなると、フレネル反射光パワ
ーが極端に小さくなってしまうことを意味している。一
方、図６に示すようにレーリー散乱光パワーは、光ファ
イバ長が長くなるに従って比例的に大きくなる。したが
って、長尺の光ファイバを用いた場合には、レーリー散
乱光の影響が顕著に現れてしまう。この場合、光ファイ
バのレーリー散乱光パワーのみを予め測定できれば、両
者を含む反射光パワーの内、フレネル反射光パワーのみ
を算出することができる。

【００１２】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。

【００１３】

【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
成部を通過する光の光量を検出し、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、カプラ形成部の加熱・融着に先立ち、少なくとも１
の光ファイバの一方の端から一定光量の光を入射させ
て、１の光ファイバの一方の端側で１の光ファイバのレ
ーリー散乱光の光量を検出する第１の工程と、カプラ形
成部の加熱・融着を開始した後、１の光ファイバの一方
の端側から一定光量の光を入射させて、カプラ形成部を
通過させ、さらに光ファイバの他方の端で反射させ、再
びカプラ形成部を通過させて、この反射光の光量を複数
本の光ファイバの一方の端側でそれぞれ検出する第２の
工程と、第１の工程で検出した光の光量と、第２の工程
で検出した各光の光量を補正し、補正後の各光の光量比
に基づいて、延伸の停止を制御する第３の工程とを備え
ることを特徴とする。

【００１４】この場合、レーリー散乱光の光量の検出
は、１の光ファイバの他方の端でのフレネル反射を抑制
することで行うことが好ましい。さらにこの場合、フレ
ネル反射の抑制は、１の光ファイバの他方の端を屈折率
整合剤中に浸漬することで行うことが好ましい。

【００１５】

【作用】カプラ形成部の加熱・融着に先立ち、１の光フ
ァイバの一方の端側で１の光ファイバのレーリー散乱光
の光量を検出することで、この光ファイバに生ずるレー
リー散乱光が数値的に把握できる。次に、カプラ形成部
の加熱・融着・延伸を開始した後、１の光ファイバの一
方の端側から一定光量の光を入射させ、これによる反射
光の光量を複数本の光ファイバの一方の端側でそれぞれ
検出して、この検出値から上記のレーリー散乱光の検出
値を引けば、カプラ形成途中のフレネル反射光のみの光
量を求めることができる。そして、この光量に基づいて
光ファイバカプラの分岐比を計算すれば、正確な分岐比
が求められる。

【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、他方の端側はフレネル反射防止用の屈折率
整合油４ａ，４ｂの中に浸漬されている。もっとも、こ
の場合第２光ファイバ１ｂの他方の端は常に屈折率整合
油４ｂの中に挿入されているが、第１光ファイバ１ａの
他方の端は後述する製造工程において、屈折率整合油４
ａの中に挿入される場合と取り出される場合とがある。
すなわち、第１光ファイバ１ａの端でフレネル反射を抑
制する場合と、積極的に行わせる場合とがある。この両
光ファイバ１ａ，１ｂの屈折率整合油４ａ，４ｂ側に
は、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１ａ、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を介して光源１０が接続されており、光源１
０は半導体レーザなどで構成されている。光源１０から
の一定光量の光が、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
接続されていて、他方は屈折率整合油４ｃ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
述のように光源１０に接続され、他方が第１光検出器１
１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１２が接続されている。第１、
第２両光検出器１１，１２は受光素子などから構成され
ており、これらはさらに分岐比計算用のコンピュータ１
３に接続されている。

【００１８】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１ａ、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１１で
検出され、第２光ファイバ１ｂ側では第２光検出器１２
により検出されるようになっている。この場合、前述の
第１光ファイバ１ａの他方の端を屈折率整合油４ａの中
に挿入して、フレネル反射を抑制し、第１光検出器１１
でレーリー散乱光のみを検出する場合と、屈折率整合油
４ａから取り出してフレネル反射を積極的に行わせて、
レーリー散乱光とフレネル反射とから成る反射光を検出
する場合とがある。

【００１９】第１光検出器１１および第２光検出器１２
で検出された検出値は、分岐比計算用のコンピュータ１
３に入力され、ここで、後述する計算式により分岐比を
計算が行われる。そして、この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１４に延伸を停止させるための
制御信号を出力する。

【００２０】延伸制御装置１４は、延伸治具８に接続さ
れており、コンピュータ１３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１３から
入力されると、延伸制御装置１４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。

【００２１】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１１
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１１，１２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１３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。

【００２２】分岐比＝（ｓ／ｔ＋ｓ）×１００［％］ここでｔ＝（Ｐ₁／Ｐ₀）^１／２ｓ＝（α_１／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１３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が、実際
には、Ｐ₀、Ｐ₁およびＰ₂は以下に説明する工程にお
けるレーリー散乱光の検出値により減算補正された値と
なる。

【００２３】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）。続いて第１
光ファイバ１ａの他方の端を屈折率整合油４ａの中に浸
漬した（ステップ２０３）後、光源１０をＯＮし（ステ
ップ２０４）、第１光ファイバ１ａの中に生ずるレーリ
ー散乱光を第１光検出器１１で検出する（ステップ２０
５）。次に、第１光ファイバ１ａの他方の端を屈折率整
合油４ａの中から引き抜いて（ステップ２０６）、フレ
ネル反射が可能な状態とし、反射光Ｐ₀を第１光検出器
１１で検出する（ステップ２０７）。その後、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２０８）、更に延伸する（ステップ２
０９）。この延伸工程の中で第１光検出器１１および第
２光検出器１２により、それぞれＰ₁、Ｐ₂を検出する
（ステップ２１０）。すなわち、これら検出値はコンピ
ュータ１３に入力され、これら光パワーの値（Ｐ₀、Ｐ
₁、Ｐ₂）とこれらを補正する前記レーリー散乱光の検
出値に基づいて、コンピュータ１３により分岐比が計算
される（ステップ２１１）。そしてこの延伸工程でのＰ
₁、Ｐ₂の検出と分岐比の計算とは、分岐比が５０％に
なるまで繰り返され（ステップ２１２）、分岐比が５０
％になったところで、コンピュータ１３から延伸停止装
置１４に停止信号が出力される。延伸停止装置１４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２１３）。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２１
４）。

【００２４】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１２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。

【００２５】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、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０．８５μｍ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。

【００２６】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。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、予め光フ
ァイバに生ずるレーリー散乱光を検出しておいて、カプ
ラ形成部の延伸作業におけるモニタにおいて、このレー
リー散乱光の検出値に基づいて反射光の検出値を補正す
るようにしているので、レーリー散乱光の影響を極力排
除でき、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】光ファイバの長さとレーリー散乱光パワーとの
関係を現した線図である。

【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４ａ…屈折率整合油５…カプラ形成部１０…光源１１…第１検出器１２…第２検出器１３…コンピュータ１４…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

Claims

【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の光量を検出し、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、前記カプラ形成部の加熱・融着に先立ち、少なくとも当
該１の光ファイバの一方の端から一定光量の光を入射さ
せて、当該１の光ファイバの一方の端側で当該１の光フ
ァイバのレーリー散乱光の光量を検出する第１の工程
と、前記カプラ形成部の加熱・融着を開始した後、前記１の
光ファイバの一方の端側から一定光量の光を入射させ
て、当該カプラ形成部を通過させ、さらに当該光ファイ
バの他方の端で反射させ、再び当該カプラ形成部を通過
させて、この反射光の光量を前記複数本の光ファイバの
一方の端側でそれぞれ検出する第２の工程と、前記第１の工程で検出した光の光量で、前記第２の工程
で検出した各光の光量を補正し、補正後の各光の光量比
に基づいて、前記延伸の停止を制御する第３の工程とを
備え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】前記レーリー散乱光の光量の検出は、前
記１の光ファイバの他方の端でのフレネル反射を抑制す
ることで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】前記フレネル反射の抑制は、前記１の光
ファイバの他方の端を屈折率整合剤中に浸漬することで
行う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。