JPH0574804B2 - - Google Patents
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- JPH0574804B2 JPH0574804B2 JP59186964A JP18696484A JPH0574804B2 JP H0574804 B2 JPH0574804 B2 JP H0574804B2 JP 59186964 A JP59186964 A JP 59186964A JP 18696484 A JP18696484 A JP 18696484A JP H0574804 B2 JPH0574804 B2 JP H0574804B2
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- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、光フアイバを伝送する光ビームを複
数本の光フアイバに分配する光スターカプラおよ
びその製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an optical star coupler that distributes a light beam transmitted through an optical fiber to a plurality of optical fibers, and a method for manufacturing the same.
光フアイバ伝送技術の急速な進歩にともない、
電子計算機−電子計算機間や電子計算機−端末間
のデータ伝送に光フアイバを使用する光データリ
ンクの研究開発が活発に行われている。この光デ
ータリンクを構成する上で、複数本の入力用光フ
アイバからの光信号をミキシングして複数本の出
力用光フアイバに低損失で、かつ均等に分配し得
る光スターカプラは必須のデバイスである。
With the rapid advancement of optical fiber transmission technology,
2. Description of the Related Art Optical data links that use optical fibers for data transmission between computers and between computers and terminals are actively being researched and developed. In configuring this optical data link, an optical star coupler is an essential device that can mix optical signals from multiple input optical fibers and distribute them evenly and with low loss to multiple output optical fibers. It is.
従来、光スターカプラの代表例として第９図に
示すバイコニカルテーパ型がある（柳井久義編
「光通信ハンドブツク」朝倉書店発行1982年９月
１日、初版第１刷の324〜325頁参照）。これは、
多数本の光フアイバ１を１箇所でまとめ、加熱し
ながら「ひねり」を加えて融着し、その中央部に
テーパ状領域５を形成することにより、入力用光
フアイバ（テーパ状領域５の左側）からの光信号
を複数本の出力用光フアイバ（テーパ状領域５の
右側）に分配するものである。なお、第９図中、
矢印は光信号の進行方向を示す。このバイコニカ
ルテーパ型光スターカプラにおいては、多モード
光フアイバを用い、光フアイバの数が４本以上の
場合には良好な特性が得られることが報告されて
いる。しかし、長距離・大容量の伝送が可能な単
一モード光フアイバを用い、入力対出力ポート数
を２対２に構成した場合については報告例が少な
く、また報告例に示された特性は良好とは言えな
い。本発明者らの研究によると、特に単一モード
光フアイバを用いて等分配の光スターカプラを実
現することは極めて難しいことが判明した。 Conventionally, a typical example of an optical star coupler is the biconical taper type shown in Figure 9 (see pages 324-325 of the 1st printing of ``Optical Communication Handbook'' edited by Hisayoshi Yanai, published by Asakura Shoten, September 1, 1982). . this is,
A large number of optical fibers 1 are put together in one place, heated and fused by applying a twist, and a tapered region 5 is formed in the center of the optical fibers 1 for input (the left side of the tapered region 5). ) is distributed to a plurality of output optical fibers (on the right side of the tapered region 5). In addition, in Figure 9,
The arrow indicates the direction of travel of the optical signal. It has been reported that in this biconical taper type optical star coupler, good characteristics can be obtained when multimode optical fibers are used and the number of optical fibers is four or more. However, there are few reports on cases in which a single mode optical fiber capable of long-distance, high-capacity transmission is used and the number of input ports is 2 to 2, and the characteristics shown in the reported examples are good. It can not be said. According to research conducted by the present inventors, it has been found that it is extremely difficult to realize a uniformly distributed optical star coupler, especially using a single mode optical fiber.
すなわち、本発明者らは、第１０図のような構
成で、ひねり・融着・延伸部７（第９図のテーパ
状領域５に相当）のひねり回数、延伸倍率、融着
範囲を種々変化させて実験を繰返した（第１０図
中、１ｉは入力用光フアイバ、１ｏは出力用光フ
アイバである）。しかし、低挿入損失で、分配バ
ラツキの少ないものは実現できなかつた。低挿入
損失を得ようとすると分配バラツキが１０dB以
上と極めて大きく、分配バラツキを小さくしよう
とすると挿入損失が10dB以上となるという、二
律背反に陥るからである。また、ひねり・融着・
延伸部７の部分に対応する各光フアイバの外径
（クラツド径：125μｍ）をエツチングして20μｍ
にし、各光フアイバ間のコア（コア径約10μｍ：
単一モード光フアイバを実現するには、コア径を
このように小さくする必要がある）を接近させて
結合を密にするよう試みた。この場合、光フアイ
バ外径が20μｍ程度では比較的容易に分配バラツ
キを低減させることができたが、逆に光フアイバ
外径が小さいため、ひねり・融着・延伸の工程で
ひねり・融着・延伸部７の中央部が折れたり、曲
つたりして信頼性大幅に低下することがわかつ
た。この点を考慮すると、結局、この方法で取扱
うことができる光フアイバの外径は、最低でも
60μｍ程度であつた。しかし、光フアイバ外径が
60μｍ程度では、コア間隔が広すぎるため、十分
な結合が得られず、挿入損失6dB以下では分配バ
ラツキは10dB以上もあつた。 That is, the present inventors used the configuration shown in FIG. 10 to variously change the number of twists, stretching ratio, and fusion range of the twisting/fusion/stretching section 7 (corresponding to the tapered region 5 in FIG. 9). (In FIG. 10, 1i is the input optical fiber and 1o is the output optical fiber). However, it has not been possible to achieve low insertion loss and little distribution variation. This is because if an attempt is made to obtain a low insertion loss, the distribution variation will be extremely large at 10 dB or more, and an attempt to reduce the distribution variation will result in an insertion loss of 10 dB or more, which is a trade-off. Also, twisting, fusing,
The outer diameter of each optical fiber (cladding diameter: 125 μm) corresponding to the stretched portion 7 is etched to 20 μm.
and the core between each optical fiber (core diameter approximately 10 μm:
In order to realize a single-mode optical fiber, the core diameter needs to be reduced in this way). In this case, it was possible to reduce the distribution variation relatively easily when the optical fiber outer diameter was about 20 μm, but on the other hand, because the optical fiber outer diameter was small, the twisting, fusing, and drawing process required twisting, fusing, and stretching. It was found that the center portion of the stretched portion 7 was bent or bent, resulting in a significant decrease in reliability. Considering this point, the outer diameter of the optical fiber that can be handled with this method is at least
It was about 60 μm. However, the outer diameter of the optical fiber
At about 60 μm, the core spacing was too wide, so sufficient coupling could not be obtained, and when the insertion loss was 6 dB or less, the distribution variation was more than 10 dB.
以上のような理由から、バイコニカルテーパ型
光スターカプラは、単に、ひねり・融着・延伸部
を形成しただけでは、長距離・大容量の伝送が可
能な単一モード光フアイバの適用が難しく、また
入力対出力ポート数が２対２のものも難しいこと
が分つた。 For the reasons mentioned above, it is difficult to apply a biconical taper type optical star coupler as a single mode optical fiber capable of long-distance and large-capacity transmission by simply forming twisted, fused, and stretched parts. , It was also found that it is difficult to have a two-to-two ratio of input ports to output ports.
また、製造面では、上記のように、単一光モー
ドフアイバの形成時、テーパ状領域５の外径を十
数μｍ〜百数十μｍの細さに延伸する必要がある
が、この際、延伸部分が破損したり、取扱い時に
折れたりする。さらに、延伸に用いる加熱源とし
て通常、酸水素バーナを用いるが、酸水素バーナ
の風圧で溶融部が曲つたり、変形を生じたり、あ
るいは溶けすぎて外径を所望値に制御できず、製
造歩留りが非常に悪いという問題点がある。特
に、入力対出力ポート数が少ない場合は、上記領
域の外径を10数μｍから数10μｍ（この値はクラ
ツドの厚みにより変化する）にする必要があり、
上記各問題はより深刻である。 In addition, in terms of manufacturing, as mentioned above, when forming a single optical mode fiber, it is necessary to stretch the outer diameter of the tapered region 5 to a thinness of 10-odd μm to 100-odd μm. Stretched parts may be damaged or bent during handling. Furthermore, although an oxyhydrogen burner is usually used as a heating source for stretching, the wind pressure of the oxyhydrogen burner may bend or deform the molten part, or it may melt too much, making it impossible to control the outer diameter to the desired value. There is a problem that the yield is very low. In particular, when the number of input-to-output ports is small, the outer diameter of the above region must be set from several tens of micrometers to several tens of micrometers (this value varies depending on the thickness of the cladding).
Each of the above problems is more serious.
単一モード光フアイバを用いた２対２の光分岐
回路（光スターカプラ）の従来例としては、第１
１図および第１２図に示すものがある。まず第１
１図は、各光フアイバ１ａ，１ｂをそれぞれブロ
ツク３１ａ，３１ｂに埋め込み、接着固定し、面
３２ａ，３２ｂを研磨した後、これらを合せて構
成したものである。第１１図ｂは第１１図ａのＡ
−A′断面を拡大した図であるが、このようにす
ることにより、光フアイバ１ａ，１ｂのそれぞれ
のコア２ａと２ｂの間隔を極めて接近させ結合効
率を高めるようにしている。しかし、研磨の厚さ
制御性が悪く、製造時間が長くかかる。そのた
め、製造コストが極めて高くなるという問題点が
ある。なお、第１１図ｂ中３ａ，３ｂはそれぞれ
光フアイバ１ａ，１ｂのクラツドである。 As a conventional example of a 2:2 optical branch circuit (optical star coupler) using a single mode optical fiber, the first
There are those shown in FIGS. 1 and 12. First of all
In FIG. 1, optical fibers 1a and 1b are embedded in blocks 31a and 31b, fixed with adhesive, and surfaces 32a and 32b are polished, and then these are assembled. Figure 11b is A in Figure 11a.
This is an enlarged view of the -A' cross section, and by doing so, the distance between the cores 2a and 2b of each of the optical fibers 1a and 1b is brought very close to increase the coupling efficiency. However, the controllability of the polishing thickness is poor and the manufacturing time is long. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost becomes extremely high. Note that 3a and 3b in FIG. 11b are clads of the optical fibers 1a and 1b, respectively.
第１２図は、偏心コアの光フアイバ３３ａ，３
３ｂを用いてそれぞれのコア２33aと２33bの間隔
Ｓ（数μｍ）を接近させるようにしたものである。
なお第１２図ｂは第１２図ａのＡ−A′断面を拡
大した図である。しかし、この構成において、偏
心コアの光フアイバ３３ａ，３３ｂを作ることは
難しく、製造コストが高くなる。また、コア間隔
を最小に接近させるようにして融着させる際、最
小に接近しているか否かの判断も出来ないため、
製造歩留りが問題になる。 FIG. 12 shows the optical fibers 33a, 3 of the eccentric core.
3b, the distance S (several μm) between the respective cores 2 33 a and 2 33 b is made close to each other.
Note that FIG. 12b is an enlarged view of the section A-A' in FIG. 12a. However, in this configuration, it is difficult to make the eccentric core optical fibers 33a, 33b, and the manufacturing cost increases. Also, when fusing the cores so that they are close to the minimum, it is not possible to judge whether or not the core spacing is close to the minimum.
Manufacturing yield becomes an issue.
以上説明したように、従来方法では長距離・大
容量の伝送が可能な単一モード光フアイバ用の光
スターカプラ、特に入出力ポート数がｎ対ｎの等
分配の単一モード光フアイバを、低挿入損失、低
分配バラツキ、低コストで実現することは困難で
あつた。 As explained above, in the conventional method, optical star couplers for single-mode optical fibers capable of long-distance and large-capacity transmission, especially single-mode optical fibers with equal distribution of n to n input/output ports, are used. It has been difficult to achieve low insertion loss, low distribution variation, and low cost.
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題
点を解決し、単一モードおよび多モード光フアイ
バ用の光スターカプラ、特に入出力ポート数がｎ
対ｎの等分配の単一モード光フアイバ用の光スタ
ーカプラに対しても、低挿入損失、低分配バラツ
キ、低コストを実現し得る光スターカプラおよび
その製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide an optical star coupler for single mode and multimode optical fibers, especially when the number of input/output ports is n.
It is an object of the present invention to provide an optical star coupler for a single mode optical fiber with equal distribution of n pairs, which can realize low insertion loss, low distribution variation, and low cost, and a method for manufacturing the same.
本発明の上記目的は、束ねられた複数本の光ガ
ラスフアイバ束の中央部にテーパ状のひねり・融
着・延伸部を有するバイコニカルテーパ型光スタ
ーカプラであつて、前記ひねり・融着・延伸部の
両側にひねり・融着部を設けるとともに、前記ひ
ねり・融着部およびひねり・融着・延伸部を、ガ
ラス製の保護管内に宙づり保持したことを特徴と
する光スターカプラ、および、束ねられた複数本
の光ガラスフアイバ束の中央部にテーパ状のひね
り・融着・延伸部を有するバイコニカルテーパ型
光スターカプラの製造方法であつて、(1)前記束ね
られた複数本の光ガラスフアイバ束にひねりを加
える工程、(2)該工程によりひねりを加えられた光
ガラスフアイバ束に対し、加熱処理のみを施して
ひねり・融着部を形成する工程、(3)該工程により
形成されたひねり・融着部に加熱処理とひねり処
理と延伸処理を並行して行い、前記ひねり・融
着・延伸部を形成する工程、(4)前記ひねり・融着
部および前記ひねり・融着・延伸部をガラス製の
保護管内に宙づり保持する工程を設けたことを特
徴とする光スターカプラの製造方法により達成さ
れる。
The object of the present invention is to provide a biconical tapered optical star coupler having a tapered twisted, fused, and stretched portion in the center of a bundle of a plurality of optical glass fibers, which twist, fused, and stretched portion. An optical star coupler characterized in that a twist/fusion part is provided on both sides of the extension part, and the twist/fusion part and the twist/fusion/extension part are suspended in a glass protective tube, and A method for manufacturing a biconical tapered optical star coupler having a tapered twisted/fused/stretched part in the center of a plurality of bundled optical glass fibers, the method comprising: (1) a plurality of bundled optical glass fibers; A step of twisting the optical glass fiber bundle, (2) a step of applying only heat treatment to the optical glass fiber bundle twisted in the step to form a twisted/fused part, and (3) a step of forming a twisted/fused part by the step. (4) forming the twisted/fused part and the twisted/fused part by subjecting the formed twisted/fused part to heat treatment, twisting process, and stretching process in parallel; This is achieved by a method for manufacturing an optical star coupler characterized by including a step of suspending the bonding/stretching portion in a glass protective tube.
以下、本発明の構成を実施例により詳細に説明
する。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be explained in detail using examples.
第１図は、本発明の一実施例による光スターカ
プラの構成図である。 FIG. 1 is a block diagram of an optical star coupler according to an embodiment of the present invention.
１ａ，１ｂはシリコーン被覆単一モード・光ガ
ラスフアイバ（コア径10μｍ、クラツド径125μ
ｍ：以下単に光フアイバと呼ぶ）、４は光フアイ
バ１の被覆材（シリコーン）、６ａ，６ｂはひね
り・融着部、７はひねり・融着・延伸部、８は保
護管（本実施例では、外径６mm、内径４mmのパイ
レツクス管あるいは石英ガラス管を使用）、９は
保護管８と光フアイバ１ａ，１ｂを接着・固定す
る接着剤である。本実施例では、接着剤９として
エポキシ系の「アラルダイト」（商品名：米国エ
ポキシ・テクノロジー社）を使用した。 1a and 1b are silicone coated single mode optical glass fibers (core diameter 10μm, cladding diameter 125μm)
4 is a coating material (silicone) for the optical fiber 1, 6a and 6b are twisting/fusion parts, 7 is a twisting/fusion/stretching part, and 8 is a protection tube (this example). In this case, a Pyrex tube or a quartz glass tube with an outer diameter of 6 mm and an inner diameter of 4 mm is used.) 9 is an adhesive for bonding and fixing the protective tube 8 and the optical fibers 1a and 1b. In this example, an epoxy-based "Araldite" (trade name: Epoxy Technology, Inc., USA) was used as the adhesive 9.
保護管８としては、石英ガラス、バイコールガ
ラス管を使用することも可能であり、また管の内
壁または外壁、あるいは壁内に屈折率を制御する
ドーパント（例えばB2O3、GeO2、P2O5等）を含
んだガラス管を使用することも有効である。 As the protective tube 8, it is also possible to use quartz glass or Vycor glass tube, and dopants (for example, B 2 O 3 , GeO 2 , P 2 It is also effective to use a glass tube containing O 5 , etc.).
なお、第１図に示したように、光フアイバ１
ａ，１ｂのうち、ひねり・融着部６ａ，６ｂ、ひ
ねり・融着・延伸部７に対応する部分の被覆材４
であるシリコーンは剥離されているが、何ら被覆
されておらず、コアとクラツドのみから成る光フ
アイバを使用することも可能である。 In addition, as shown in FIG. 1, the optical fiber 1
Out of a, 1b, the covering material 4 corresponds to the twisted/fused parts 6a, 6b and the twisted/fused/stretched part 7
Although the silicone is exfoliated, it is also possible to use an optical fiber that is uncoated and consists only of a core and a cladding.
ひねり・融着部６ａ，６ｂのひねり回数は、数
回程度であり、ひねり回数を多くするほど分配バ
ラツキが小さくなる。またひねり・融着部６ａ，
６ｂの長さは数cm程度が望ましい。さらに、ひね
りピツチは数mm以上でないと破断を招いたり、マ
イクロベンデイング損失の増大を招く。 The number of twists of the twist/fused parts 6a, 6b is approximately several times, and the greater the number of twists, the smaller the distribution variation. Also, the twisted/fused part 6a,
The length of 6b is preferably about several cm. Furthermore, unless the twist pitch is several mm or more, it may cause breakage or increase microbending loss.
ひねり・融着・延伸部７の長さは最大数cm程度
とし、この部分の延伸倍率は1.5〜15倍程度が良
い。延伸倍率が大きいほど分配バラツキは小さく
なるが、この部分のコア径が小さくなつて規格化
周波数Ｖも２以下（単一モード光フアイバの場
合、Ｖ＜2.4）になり、この部分の表面状態によ
つて特性変動が生じやすくなる。すなわち、規格
化周波数Ｖは、
Ｖ＝2πa／λ√1 2−2 2 ……(1)
ただし、
ａ：コア径、λ：波長、n1：コアの屈折率、n2：
クラツドの屈折率
で示され、規格化周波数Ｖはコア径ａに比例する
からである。そのため、ひねり・融着部６ａ，６
ｂおよびひねり・融着・延伸部７は、保護管８内
に宙づり保持し、清浄な表面状態に保ち、かつ境
界条件が変化しないようにしている。 The length of the twisting/fusion/stretching section 7 should be approximately several centimeters at most, and the stretching ratio of this section should preferably be approximately 1.5 to 15 times. The larger the stretching ratio, the smaller the distribution variation, but as the core diameter in this part becomes smaller, the normalized frequency V becomes less than 2 (V < 2.4 in the case of a single mode optical fiber), and the surface condition of this part becomes smaller. Therefore, characteristic fluctuations are likely to occur. That is, the normalized frequency V is V=2πa/λ√ 1 2 − 2 2 ...(1) where a: core diameter, λ: wavelength, n 1 : refractive index of the core, n 2 :
This is because the normalized frequency V is expressed by the refractive index of the cladding and is proportional to the core diameter a. Therefore, the twisted/fused parts 6a, 6
b and the twisted/fused/stretched portion 7 are suspended in the protective tube 8 to keep the surface clean and to prevent boundary conditions from changing.
なお、光フアイバの数は２本に限定されること
なく、２本以上100数10本でも良い。また、単一
モード用光フアイバ以外の多モード用光フアイバ
にも本実施例を適用し得ることは言うまでもな
い。さらに、入出力ポート数がｎ対ｎの等分配の
場合に限定されず、任意の分岐比の光スターカプ
ラにも適用し得ることは論を持たない。 Note that the number of optical fibers is not limited to two, and may be two or more, or more than one hundred. It goes without saying that this embodiment can also be applied to multimode optical fibers other than single mode optical fibers. Further, the present invention is not limited to the case where the number of input/output ports is equally distributed n to n, and it goes without saying that it can be applied to an optical star coupler with any branching ratio.
次に、第１図に示した光スターカプラの光学的
特性測定例について述べる。 Next, an example of measuring the optical characteristics of the optical star coupler shown in FIG. 1 will be described.
まず、光フアイバ１ａ，１ｂの被覆材４（シリ
コーン、あるいはシリコーンの上にナイロンを被
覆したもの）を剥離した部分の長さを40mmとし、
この40mmの長さの範囲内で５回ひねりを加えた。
ついで、ひねり・融着部６ａ（長さ約15mm）を加
熱源で加熱して融着した。その後、ひねり・融
着・延伸部７（長さ約10mm）を加熱しながら、さ
らにひねりを２回加えつつ融着・延伸を行い、長
さ約40mm（延伸倍率４倍）にした。そして、ひね
り・融着部６ｂ（長さ約15mm）を加熱し融着した。
その後、保護管８（長さ70mm）内に挿入して接
着・固定した。 First, the length of the part of the optical fibers 1a and 1b from which the coating material 4 (silicone or silicone coated with nylon) is peeled off is 40 mm.
Twisting was applied five times within this 40 mm length.
Next, the twisted and fused portion 6a (length approximately 15 mm) was heated with a heat source to be fused. Thereafter, while heating the twisting, fusing, and stretching part 7 (length: about 10 mm), fusing and stretching were performed while adding two more twists, so that the length was about 40 mm (stretching ratio: 4 times). Then, the twisted and fused portion 6b (about 15 mm in length) was heated and fused.
Thereafter, it was inserted into a protective tube 8 (length 70 mm) and glued and fixed.
この光スターカプラの特性を測定したところ、
He−Neレーザの波長において、挿入損失2.1dB、
分配バラツキ2.8dBであつた。 When we measured the characteristics of this optical star coupler, we found that
At the He-Ne laser wavelength, insertion loss is 2.1 dB,
The distribution variation was 2.8dB.
また、ひねり・融着・延伸部７以外は上記条件
と同一にし、ひねり・融着・延伸部７（長さ約10
mm）を３回ひねりつつ、融着・延伸を行い、長さ
60mm（延伸倍率6.0倍）にしたところ、挿入損失
2.7dB、分配バラツキ1.4dBを得た。 In addition, the conditions were the same as above except for the twisting, welding, and stretching part 7, and the twisting, welding, and stretching part 7 (length approximately 10
fusing and stretching the length (mm) by twisting it three times,
60mm (stretching ratio 6.0x), insertion loss
2.7dB and distribution variation of 1.4dB.
さらに、光フアイバ１ａ，１ｂに対し被覆材４
を剥離した部分（40mm）の長さの範囲内で４回ひ
ねりを加え、後は、最初の条件と同一にして製造
したところ、挿入損失1.8dB、分配バラツキ
4.1dBを得た。すなわち、ひねり・融着部６ａ，
６ｂのひねり回数が少なくなると、分配バラツキ
が大きくなることがわかつた。 Furthermore, coating material 4 is applied to the optical fibers 1a and 1b.
After twisting 4 times within the length of the peeled part (40 mm), manufacturing was performed under the same conditions as the first one, and the insertion loss was 1.8 dB and the distribution was uneven.
Obtained 4.1dB. That is, the twisted/fused portion 6a,
It was found that as the number of twists of 6b decreased, the distribution variation increased.
このように、本実施例の光スターカプラは、ひ
ねり・融着・延伸部７の両側にひねり・融着部６
ａ，６ｂを設けたことにより、長距離・大容量伝
送が可能な単一モード光フアイバ用の光スターカ
プラに対しても、低挿入損失、低分配バラツキを
実現することができる。また、保護管８により宙
づり保持されているので、環境条件の変動などに
よる特性変動がほとんどないことがわかつた。 In this way, the optical star coupler of this embodiment has twisted/fused parts 6 on both sides of twisted/fused/stretched part 7.
By providing a and 6b, it is possible to realize low insertion loss and low distribution variation even in an optical star coupler for a single mode optical fiber capable of long-distance, large-capacity transmission. It was also found that since the protective tube 8 held the tube suspended in the air, there was almost no change in characteristics due to changes in environmental conditions.
次に、本発明の一実施例による光スターカプラ
の製造方法を説明する。 Next, a method of manufacturing an optical star coupler according to an embodiment of the present invention will be described.
第２図は、本発明の第１の実施例による光スタ
ーカプラの製造方法を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a method of manufacturing an optical star coupler according to the first embodiment of the present invention.
まず、第２図ａに示したように、シリコーンを
被覆した光フアイバ１ａ，１ｂの中央部付近の被
覆材（シリコーン）４を化学的処理または機械的
処理により剥離する。その結果、第２図ａのそれ
ぞれＡ−A′線、Ｂ−B′線、Ｃ−C′線断面図は矢
印で示した図のようになる。なお、２は外径10μ
ｍのコア、３は外径125μｍのクラツドである。
また本実施例に使用した光フアイバ１は、屈折率
差0.27％、カツトオフ波長1.2μｍの単一モード光
フアイバである。 First, as shown in FIG. 2a, the coating material (silicone) 4 near the center of the silicone-coated optical fibers 1a, 1b is peeled off by chemical or mechanical treatment. As a result, the cross-sectional views taken along lines A-A', B-B', and C-C' in FIG. 2A are as shown by the arrows. In addition, 2 has an outer diameter of 10μ
3 is a cladding with an outer diameter of 125 μm.
The optical fiber 1 used in this example is a single mode optical fiber with a refractive index difference of 0.27% and a cutoff wavelength of 1.2 μm.
第２図ｂは、第２図ａにおいて被覆材４を剥離
した部分を、エツチング処理して得た光フアイバ
を示す図である。エツチングは、50％フツ酸で約
16分間行い、クラツド３の外径を60μｍにする。 FIG. 2b shows an optical fiber obtained by etching the portion from which the coating material 4 was removed in FIG. 2a. Etching is done with 50% hydrofluoric acid.
This was done for 16 minutes, and the outer diameter of Clad 3 was made 60 μm.
次に、第２図ｃに示した装置により、上記のよ
うにエツチング処理した２本の光フアイバ１ａ，
１ｂを束ね、ひねりを加える。第２図ｃにおい
て、１０はベース、１１ａ，１１ｂは光フアイバ
１ａ，１ｂを固定するチヤツク、１２チヤツク部
１１ｂを矢印１４の方向（光フアイバ１ａ，１ｂ
の軸を中心として回転させる方向）に回転させる
チヤツク回転機構、１３はチヤツク１１ｂおよび
チヤツク回転機構１２を支持し、かつベース１０
上を移動するチヤツク移動機構、１５は加熱源で
ある。 Next, the two optical fibers 1a, which have been etched as described above, are etched using the apparatus shown in FIG.
Bundle 1b and add a twist. In FIG. 2c, 10 is a base, 11a and 11b are chucks for fixing optical fibers 1a and 1b, and 12 is a chuck portion 11b in the direction of arrow 14 (optical fibers 1a and 1b).
A chuck rotation mechanism 13 supports the chuck 11b and the chuck rotation mechanism 12, and supports the chuck 11b and the chuck rotation mechanism 12.
The chuck moving mechanism moving above, 15 is a heating source.
この装置により、まず、束ねた光フアイバ１
ａ，１ｂの両端をチヤツク１１ａ，１１ｂにより
固定し、チヤツク回転機構１２により片方のみを
回転させてひねる。なお本実施例では、チヤツク
１１ｂにのみチヤツク回転機構１２を設けたが、
チヤツク１１ａにもチヤツク回転機構を設け、両
回転機構を反対方向に回転させてひねりを加えて
も良い。 With this device, first, bundled optical fibers 1
Both ends of a and 1b are fixed by chucks 11a and 11b, and only one of them is rotated and twisted by chuck rotation mechanism 12. In this embodiment, the chuck rotation mechanism 12 is provided only in the chuck 11b, but
The chuck 11a may also be provided with a chuck rotation mechanism, and both rotation mechanisms may be rotated in opposite directions to add a twist.
次に、ひねりを加えた光フアイバ１ａ，１ｂ部
の軸方向に沿つて、チヤツク１１ａの方向からチ
ヤツク１１ｂの方向へ加熱源１５を移動させる。
ただし加熱源１５は、光フアイバ１ａ，１ｂのう
ち、被覆材４を剥離した箇所のみを加熱するよう
に移動させる。ひねりを加えられた光フアイバ１
ａ，１ｂの図面左側の部分の加熱により、この部
分の光フアイバ１ａ，１ｂは融着され、ひねり・
融着部６ａが形成される。加熱源１５が、光フア
イバ１ａ，１ｂの中央部付近に来た時点で、チヤ
ツク１１ｂを回転させる。この回転により、ひね
り・融着・延伸部７が形成される。ひねり・融
着・延伸部７を通過し終つた時点でチヤツク１１
ｂの回転を停止し、さらに、加熱源１５をチヤツ
ク１１ｂの方向へ移動させることにより、ひね
り・融着部６ｂが形成される。 Next, the heating source 15 is moved from the direction of the chuck 11a to the direction of the chuck 11b along the axial direction of the twisted optical fibers 1a and 1b.
However, the heating source 15 is moved so as to heat only the portions of the optical fibers 1a and 1b from which the coating material 4 has been peeled off. Optical fiber 1 with a twist
By heating the parts a and 1b on the left side of the drawing, the optical fibers 1a and 1b in this part are fused and twisted.
A fused portion 6a is formed. When the heating source 15 comes near the center of the optical fibers 1a, 1b, the chuck 11b is rotated. This rotation forms the twisted/fused/stretched portion 7. Check 11 after passing through the twisting/fusion/stretching section 7.
By stopping the rotation of b and further moving the heat source 15 in the direction of the chuck 11b, the twisted and fused portion 6b is formed.
なお、本工程にて使用した加熱源１５は、具体
的には酸水素バーナであり、酸素ノズル内径0.65
mm、酸素ノズル外径と水素ノズル内径のギヤツプ
2.0mmの２重管型を用いた。酸素および水素ガス
の流量は、いずれも１／min以下の微小量とし
た。酸水素バーナの移動速度は、ひねり・融着部
６ａ，６ｂにおいては数mm／sec、ひねり・融
着・延伸部７においてはそれより遅い速度とし
た。なお、加熱源１５としては、酸水素バーナの
他に、電気炉、高周波加熱炉等を使用することが
できる。 The heat source 15 used in this step is specifically an oxyhydrogen burner, and the oxygen nozzle has an inner diameter of 0.65.
mm, gap between oxygen nozzle outer diameter and hydrogen nozzle inner diameter
A 2.0 mm double tube type was used. The flow rates of oxygen and hydrogen gas were both set to minute amounts of 1/min or less. The moving speed of the oxyhydrogen burner was several mm/sec in the twisting/welding parts 6a and 6b, and a slower speed in the twisting/welding/stretching part 7. In addition, as the heat source 15, an electric furnace, a high frequency heating furnace, etc. can be used in addition to an oxyhydrogen burner.
このようにして、ひねり・融着・延伸部７の両
側にひねり・融着部６ａ，６ｂを形成した後、こ
れらひねり・融着部６ａ，６ｂおよびひねり・融
着・延伸部７を保護管８に挿入し、宙空保持すべ
く、保護管８の両端部分で光フアイバ１ａ，１ｂ
を接着・固定する。 After forming the twisted/fused parts 6a, 6b on both sides of the twisted/fused/stretched part 7 in this way, these twisted/fused parts 6a, 6b and the twisted/fused/stretched part 7 are connected to the protective tube. The optical fibers 1a and 1b are inserted into the protective tube 8 at both ends of the protective tube 8 and held in the air.
Glue and fix.
第３図は、本発明の光スターカプラの第２の製
造方法の実施例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the second method for manufacturing an optical star coupler of the present invention.
本実施例の特徴は、装置全体を排気口１８付き
箱１７で囲つた点にある。このように、箱１７で
囲うことにより、加熱源（酸水素バーナ）１５の
炎のゆらぎによる光フアイバ１ａ，１ｂの加熱む
らを抑制することができる。また、１９は光源で
あり、例えば、He−Neレーザを使用する。２本
の光フアイバ１ａ，１ｂの出力ポートからの出射
光２０をスクリーン２１上に照らして、その特性
を確認しながら光スターカプラを製造することが
できる。 The feature of this embodiment is that the entire device is surrounded by a box 17 with an exhaust port 18. In this way, by surrounding the optical fibers 1a and 1b with the box 17, uneven heating of the optical fibers 1a and 1b due to fluctuations in the flame of the heat source (oxyhydrogen burner) 15 can be suppressed. Further, 19 is a light source, for example, a He-Ne laser is used. The optical star coupler can be manufactured by shining the emitted light 20 from the output ports of the two optical fibers 1a and 1b onto the screen 21 and checking its characteristics.
第４図は、本発明による光スターカプラの製造
方法の第３の実施例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the method for manufacturing an optical star coupler according to the present invention.
本実施例の特徴は、光フアイバ１ａ，１ｂへの
加熱を間接的に行うようにしたものである。間接
的に加熱する理由は、加熱源（酸水素バーナ）１
５の風圧による光フアイバ１ａ，１ｂの変形、曲
りを防ぎ、製造歩留りを向上させるためである。 A feature of this embodiment is that the optical fibers 1a and 1b are heated indirectly. The reason for indirect heating is the heating source (oxygen hydrogen burner) 1
This is to prevent deformation and bending of the optical fibers 1a and 1b due to the wind pressure described in No. 5, and to improve manufacturing yield.
間接的に加熱する方法として、半円管ガラス
（この場合、石英ガラス）２２を、サポート２３
ａ，２３ｂにより光フアイバ１ａ，１ｂの下方位
置に支持し、この半円管ガラス２２を介して加熱
することとした。なお、この場合、酸水素バーナ
１５には酸水素を数／min以上流す。 As a method of indirect heating, a semicircular tube glass (in this case, quartz glass) 22 is placed on a support 23.
The optical fibers 1a and 23b are supported at positions below the optical fibers 1a and 1b, and heating is performed through the semicircular glass tube 22. In this case, oxyhydrogen is supplied to the oxyhydrogen burner 15 at a rate of several minutes per minute or more.
なお、上記第１〜第３の製造方法は、２対２の
光スターカプラの場合であつたが、上記各実施例
は光フアイバ数量が２本以上、すなわち、ｎ対ｎ
（ｎ＞２）の光スターカプラの製造にも適用する
ことが可能である。 Note that the first to third manufacturing methods described above were for a 2:2 optical star coupler, but in each of the above embodiments, the number of optical fibers was two or more, that is, n:n.
It can also be applied to the production of optical star couplers (n>2).
これら製造方法は、第１１図、第１２図に示し
た従来技術と異なり、光フアイバを埋め込んだブ
ロツクの接合面を研磨したり、製造困難な偏心コ
アの光フアイバを使用したりする必要がないの
で、製造コストの低減化および製造歩留りの向上
化を図ることが可能となる。 Unlike the conventional techniques shown in FIGS. 11 and 12, these manufacturing methods do not require polishing the joint surfaces of blocks in which optical fibers are embedded, or use optical fibers with eccentric cores that are difficult to manufacture. Therefore, it is possible to reduce manufacturing costs and improve manufacturing yield.
第５図は、本発明の光スターカプラの製造方法
の第４の実施例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the method for manufacturing an optical star coupler of the present invention.
第５図ａは本実施例の第１の工程を示す図であ
る。第１の工程を説明する前に、本実施例に使用
する装置を説明する。 FIG. 5a is a diagram showing the first step of this embodiment. Before explaining the first step, the apparatus used in this example will be explained.
１は光フアイバ、１ｃは光ガラスフアイバ１を
束ねた光フアイバ束である。本実施例において使
用した光フアイバ１は、コア径10μｍ、クラツド
径40μｍの単一モード光フアイバである。８は中
空状のガラス管からなる保護管であり、その両端
は、最後の工程で光フアイバ束１ｃと当該保護管
８の両端とを接着・固定することができるように
外径を細くしてある。本実施例において使用した
保護管８は、外径６mm、肉厚１mmの石英ガラス管
である。 1 is an optical fiber, and 1c is an optical fiber bundle in which optical glass fibers 1 are bundled. The optical fiber 1 used in this example is a single mode optical fiber with a core diameter of 10 μm and a cladding diameter of 40 μm. 8 is a protection tube made of a hollow glass tube, the outer diameter of which is made thinner at both ends so that the optical fiber bundle 1c and both ends of the protection tube 8 can be bonded and fixed in the final step. be. The protection tube 8 used in this example is a quartz glass tube with an outer diameter of 6 mm and a wall thickness of 1 mm.
２４ａ，２４ｂは、それぞれチヤツク１１ｃ，
１１ｄを支持する主軸台、２５ａ，２５ｂはそれ
ぞれチヤツク１１ｅ，１１ｆを支持する主軸台、
２６ａ，２６ｂは、それぞれ主軸台２５ａ，２５
ｂを移動させるための主軸台移動機構、２７，２
８，２９はそれぞれ加熱源１５の酸素吸入口、水
素吸入口、加熱源移動機構である。チヤツク１１
ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆは、それぞれチヤツ
ク回転機構（図示省略）を備えている。加熱源１
５としては、酸水素バーナを使用し、酸素吸入口
２７および水素吸入口２８を備えている。 24a and 24b are the chucks 11c and 24b, respectively.
11d, a headstock 25a and 25b support chucks 11e and 11f, respectively;
26a and 26b are headstocks 25a and 25, respectively.
headstock moving mechanism for moving b, 27,2
8 and 29 are an oxygen inlet, a hydrogen inlet, and a heat source moving mechanism of the heat source 15, respectively. Check 11
c, 11d, 11e, and 11f are each equipped with a chuck rotation mechanism (not shown). heating source 1
5 uses an oxyhydrogen burner and is equipped with an oxygen inlet 27 and a hydrogen inlet 28.
まず、保護管８を主軸台２４ａ，２４ｂのチヤ
ツク１１ｃ，１１ｄにより保持する。保持された
保護管８内に光フアイバ束１ｃを挿入する。その
後、光フアイバ束１ｃが保護管８内に宙づりされ
るように、光フアイバ束１ｃを外側の主軸台２５
ａ，２５ｂのチヤツク１１ｅ，１１ｆにより保持
する。なお、内側の主軸台２４ａ，２４ｂと外側
の主軸台２５ａ，２５ｂの中心軸は一致させてあ
る。したがつて、光フアイバ束１ｃは保護管８に
全く接触することなく宙づりさせることができ
る。 First, the protection tube 8 is held by the chucks 11c and 11d of the headstocks 24a and 24b. The optical fiber bundle 1c is inserted into the protected tube 8 held. Thereafter, the optical fiber bundle 1c is moved to the outer headstock 25 so that the optical fiber bundle 1c is suspended in the protection tube 8.
It is held by chucks 11e and 11f of a and 25b. Note that the center axes of the inner headstocks 24a, 24b and the outer headstocks 25a, 25b are aligned. Therefore, the optical fiber bundle 1c can be suspended in the air without contacting the protective tube 8 at all.
第５図ｂは次の工程を示す図である。 FIG. 5b is a diagram showing the next step.
図中矢印で示したように、チヤツク１１ｅ，チ
ヤツク１１ｆを、光フアイバ束１ｃの軸のまわり
に互いに逆向きに回転させることにより光フアイ
バ束１ｃにひねりを加える。ひねり回数は、光フ
アイバ束１ｃの全長、光フアイバ１間の結合度に
もよるが、通常、光フアイバ束１ｃの全長が200
mm程度の場合、１回から30回程度ひねる。一般
に、ひねり回数は、光フアイバ束１ｃの全長に比
例して多くする必要がある。ひねり回数が多くな
る程、第２図ａ，ｂに示したひねり・融着・延伸
部７の径方向断面内の各光フアイバ１のコア２を
円形に保つことが可能となる。しかし、あまり多
くすると損失が増え、かつ延伸長さを大きくとら
なければならないので、光フアイバ数、光フアイ
バ外径などに応じて設定する。その結果、結合度
にモード依存性がない光スターカプラを実現する
ことができる。 As shown by arrows in the figure, the optical fiber bundle 1c is twisted by rotating the chucks 11e and 11f in opposite directions around the axis of the optical fiber bundle 1c. The number of twists depends on the total length of the optical fiber bundle 1c and the degree of coupling between the optical fibers 1, but usually the total length of the optical fiber bundle 1c is 200
If it is about mm, twist it about 1 to 30 times. Generally, the number of twists needs to be increased in proportion to the total length of the optical fiber bundle 1c. The greater the number of twists, the more it becomes possible to maintain the core 2 of each optical fiber 1 in a circular shape within the radial cross section of the twist/fusion/stretch portion 7 shown in FIGS. 2a and 2b. However, if the number is too large, the loss will increase and the stretching length must be increased, so it should be set depending on the number of optical fibers, the outer diameter of the optical fibers, etc. As a result, it is possible to realize an optical star coupler with no mode dependence in the degree of coupling.
次に、第５図ｃに示すように、加熱源１５によ
り保護管８内の光フアイバ束１ｃに対し、その両
側に融着、中央部にひねり・融着・延伸処理を施
す。この時、チヤツク１１ｃ，１１ｄを同方向に
回転させることにより、保護管８を回転させてそ
の外周を均一に加熱し、ひねり・融着・延伸処理
を対称に迅速、かつ円滑に行う。 Next, as shown in FIG. 5c, the optical fiber bundle 1c in the protection tube 8 is fused on both sides and twisted, fused, and stretched in the center using the heating source 15. At this time, by rotating the chucks 11c and 11d in the same direction, the protective tube 8 is rotated to uniformly heat its outer periphery, and the twisting, fusing, and stretching processes are performed symmetrically, quickly, and smoothly.
すなわち、保護管８を回転させつつ、点火した
加熱源１５を、加熱源移動機構２９により保護管
８の軸方向に沿つて所定の速度で移動させる。そ
れにより、保護管８内のひねりを加えられた光フ
アイバ束１ｃを軟化させ融着させる。本実施例で
は移動速度を0.数mm／sec程度とした。点火した
加熱源１５が保護管８の左部分を通過した時点
で、第１図に示したひねり・融着部６ａが形成さ
れる。点火した加熱源１５が中央部付近にきた段
階で、チヤツク１１ｅ，チヤツク１１ｆを互いに
逆方向に所定の回転数、時間だけ回転させ、それ
と同時に、主軸台２５ａ，２５ｂを主軸台駆動機
構２６ａ，２６ｂにより光フアイバ束１ｃを延伸
する方向に所定の速度で移動させる。この速度
は、時間と移動距離との間に線形あるいは非線形
の関数をもたせてある。これにより、第１図に示
したひねり・融着・延着部７が形成される。 That is, while rotating the protection tube 8, the ignited heat source 15 is moved along the axial direction of the protection tube 8 at a predetermined speed by the heat source moving mechanism 29. As a result, the twisted optical fiber bundle 1c inside the protection tube 8 is softened and fused. In this example, the moving speed was set to about 0.000 mm/sec. When the ignited heat source 15 passes through the left portion of the protective tube 8, the twisted and fused portion 6a shown in FIG. 1 is formed. When the ignited heat source 15 is near the center, the chucks 11e and 11f are rotated in opposite directions for a predetermined number of rotations and for a predetermined period of time, and at the same time, the headstocks 25a and 25b are rotated by the headstock drive mechanisms 26a and 26b. The optical fiber bundle 1c is moved at a predetermined speed in the direction of stretching. This speed has a linear or nonlinear function between time and distance traveled. As a result, the twisted, fused, and extended portion 7 shown in FIG. 1 is formed.
次に点火した加熱源１５が中央部付近を通過し
た後は、チヤツク１１ｅおよびチヤツク１１ｆに
よる光フアイバ束１ｃに対するひねり、および主
軸台駆動源２６ａ，２６ｂによる延伸を停止す
る。点火した加熱源１５を、ひねり、延伸処理を
停止した状態でさらに右方向に移動させることに
より、第１図に示したひねり・融着部６ｂを形成
することができる。なお、保護管内の光フアイバ
の所定部分に最初、ひねり・融着部を形成させ、
次いで、上部ひねり・融着部の中心付近を延伸さ
せるようにしてもよい。 After the ignited heating source 15 passes near the center, twisting of the optical fiber bundle 1c by the chucks 11e and 11f and stretching by the headstock drive sources 26a and 26b are stopped. The twisted and fused portion 6b shown in FIG. 1 can be formed by further moving the ignited heat source 15 to the right while the twisting and stretching process is stopped. In addition, first, a twisted and fused part is formed in a predetermined part of the optical fiber inside the protection tube.
Next, the vicinity of the center of the upper twisted/fused portion may be stretched.
上記のように、加熱源１５の移動速度を0.数
mm／secとした場合、第５図ａ〜ｄの全工程を30
分以内で終了することができた。このような方法
で光スターカプラを37本試作したが、挿入損失は
3dB以下、分配バラツキは2dB以下を実現するこ
とができた。 As mentioned above, the moving speed of the heating source 15 is set to 0.
When mm/sec, all processes in Figure 5 a to d are 30
I was able to finish it within minutes. We made 37 prototype optical star couplers using this method, but the insertion loss was
We were able to achieve a distribution variation of less than 3dB and a distribution variation of less than 2dB.
なお、分配バラツキを可能な限り低減させるた
めに、第３図に示した第２の製造実施例のよう
に、光フアイバ１へHe−Neレーザ光を入射さ
せ、その出射光を観測しながら加熱、ひねり、融
着、延伸等を行つても良い。出射光を観測する際
は、チヤツク１１ｅの回転は停止しておいた方が
良い。 In order to reduce distribution variations as much as possible, as in the second manufacturing example shown in Fig. 3, a He-Ne laser beam is input into the optical fiber 1, and heating is performed while observing the emitted light. , twisting, fusing, stretching, etc. may be performed. When observing the emitted light, it is better to stop the rotation of the chuck 11e.
第５図ｄは、次の工程を示す図である。 FIG. 5d is a diagram showing the next step.
保護管８内の光フアイバ束１ｃに対し、融着、
ひねり・融着・延伸、融着の処理を施した後、保
護管８の両端部に接着剤９を充填し、光フアイバ
束１ｃと保護管８を接着・固定する。 The optical fiber bundle 1c in the protection tube 8 is fused,
After twisting, fusing, stretching, and fusing, both ends of the protective tube 8 are filled with adhesive 9 to bond and fix the optical fiber bundle 1c and the protective tube 8.
なお、加熱源１５は、保護管８に対しその一端
から他端へ順次加熱して行くよう構成した場合、
あるいは酸水素バーナの火炎を拡げて保護管８の
加熱範囲を広くした場合は、移動させる必要はな
く、また、保護管８をその外周から一様に加熱で
きるように構成した場合は、保護管８を回転させ
る必要もない。 In addition, when the heat source 15 is configured to heat the protection tube 8 sequentially from one end to the other end,
Alternatively, if the flame of the oxyhydrogen burner is expanded to widen the heating range of the protection tube 8, there is no need to move the protection tube 8, and if the protection tube 8 is configured to be heated uniformly from its outer periphery, the protection tube There is no need to rotate 8.
接着・固定し終えた保護管８内には、後述の第
７図の穴３０より酸化性または不活性ガスを封入
後、穴３０を止じるか、液体、樹脂（たとえば、
シリコーン材、プラスチツク材）を充填してもよ
い。これら液体、樹脂はクラツデイングモード除
去用、光フアイバ補強用としての作用を持つ。接
着剤としては、熱可塑性、熱硬化性、エラストマ
ー、混合型などの種類のものを使える。なお、ひ
ねり・融着・延伸工程の具体的方法は、最初にひ
ねりを加えた後、出射光を観測しながら延伸を行
い、等分配に達した段階で延伸を終える方法と、
ひねりを加えながら延伸を同時に行う方法のいず
れを用いてもよいが、前者の方がより制御性がよ
い。 After the protective tube 8 has been bonded and fixed, an oxidizing or inert gas is sealed through the hole 30 in FIG.
It may also be filled with silicone material, plastic material). These liquids and resins have the functions of removing cluttering mode and reinforcing the optical fiber. As adhesives, thermoplastic, thermosetting, elastomer, and mixed types can be used. The specific method for the twisting, fusing, and stretching process is to first twist, then stretch while observing the emitted light, and finish the stretching when equal distribution is reached.
Although any method of simultaneously stretching and twisting may be used, the former method provides better controllability.
光フアイバ束１ｃのひねり処理は、チヤツク１
１ｅまたはチヤツク１１ｆのどちらか一方のみに
チヤツク回路機構を設けて行うことも可能であ
る。また、延伸処理も、主軸台２５ａまたは主軸
台２５ｂのどちらか一方のみに主軸台移動機構を
設けて行うことも可能である。 The twisting process of the optical fiber bundle 1c is as follows:
It is also possible to provide a chuck circuit mechanism only in either chuck 1e or chuck 11f. Further, the stretching process can also be performed by providing a headstock moving mechanism only on either the headstock 25a or the headstock 25b.
保護管８の支持は、片方の主軸台およびチヤツ
クのみにより行うことも可能である。すなわち、
保護管８を片方だけ支持し、保護管８が変形しな
い程度の温度で加熱しても、ひねり・融着部６
ａ，６ｂ、およびひねり・融着・延伸部７を充分
形成し得ることが実験より明らかになつたからで
ある。 The protective tube 8 can also be supported by only one headstock and chuck. That is,
Even if the protection tube 8 is supported only on one side and heated at a temperature that does not deform the protection tube 8, the twisted/fused portion 6
This is because experiments have revealed that a, 6b, and the twisted/fused/stretched portion 7 can be sufficiently formed.
保護管８の形状は、第６図に示すように、中心
付近を細くし、光フアイバ束１ｃに熱が伝わりや
すくすることも可能である。また、第７図に示し
たように、管の両端付近に穴３０を設け、第５図
ｄの工程での接着剤９の管内への挿入を容易にす
ることも可能である。さらに、第８図に示したよ
うなストレートの保護管でも良い。 As shown in FIG. 6, the shape of the protective tube 8 can be made narrower near the center to facilitate heat transfer to the optical fiber bundle 1c. Further, as shown in FIG. 7, holes 30 may be provided near both ends of the tube to facilitate insertion of the adhesive 9 into the tube in the step of FIG. 5d. Furthermore, a straight protection tube as shown in FIG. 8 may be used.
この第４の実施例においては、光スターカプラ
を一貫プロセスで製造することができる。すなわ
ち、光フアイバ束１ｃを保護管８内に挿入したま
ま一度も外に出すことなく、光フアイバ束１ｃの
ひねり工程、ひねり・融着部６ａ，６ｂの形成工
程、ひねり・融着・延伸部７の形成工程、ひね
り・融着部６ａ，６ｂおよびひねり・融着・延伸
部７の保護管８への宙づり状態形成工程を連続的
に行うことができ、量産化が可能となる。また、
間接加熱方法であるので、酸水素バーナのような
加熱源に対しても、その風圧により溶融部が曲つ
たり、変形を生じたりすることがなく、ひねり・
融着・延伸部７の外径に対する制御が容易にな
る。さらに、製造時に破損したり、折れたりする
ことがないため、製造歩留りが向上し、低コスト
化を図ることが可能となる。また、上記光フアイ
バの加熱処理を保護管内で行うので、空気宙の不
純物（遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金
属など）の浸入を抑制でき、さらにゴミなどの付
着がないので低損失な光スターカプラを作れる。
さらに、中空ガラス管を通した間接的加熱方法で
あるので、酸水素バーナから生ずる多量のH2O
がひねり・融着・延伸部に拡散浸入することがな
いので、OHイオンによる吸収損失を大幅に低減
でき、低損失光スターカプラを実現できる。特
に、長波長用光スターカプラ（1.3μｍ、1.55μｍ、
1.2μｍ用）として極めて良好な特性を得ることが
できる。また、延伸長さを精密に制御できるの
で、より低損失、低分配バラツキの光スターカプ
ラを得ることができた。 In this fourth embodiment, the optical star coupler can be manufactured in an integrated process. That is, the process of twisting the optical fiber bundle 1c, forming the twisting/fusion parts 6a and 6b, and twisting/fusion/stretching part is carried out without taking the optical fiber bundle 1c out even once while it is inserted into the protection tube 8. The forming step 7 and the step of forming the twisted/fused portions 6a, 6b and the twisted/fused/stretched portion 7 in a suspended state in the protective tube 8 can be performed continuously, making mass production possible. Also,
Because it is an indirect heating method, even when exposed to heating sources such as oxyhydrogen burners, the molten part will not bend or deform due to the wind pressure, and will not twist or deform.
The outer diameter of the fused/stretched portion 7 can be easily controlled. Furthermore, since it does not break or break during manufacturing, manufacturing yield can be improved and costs can be reduced. In addition, since the optical fiber is heated in a protective tube, it is possible to suppress the infiltration of airborne impurities (transition metals, alkali metals, alkaline earth metals, etc.), and since there is no adhesion of dust, etc., the optical fiber has low loss. You can make a star coupler.
Furthermore, since it is an indirect heating method through a hollow glass tube, a large amount of H 2 O generated from an oxyhydrogen burner is
Since there is no diffusion and infiltration of the twisted, fused, and stretched parts, absorption loss due to OH ions can be significantly reduced, making it possible to realize a low-loss optical star coupler. In particular, optical star couplers for long wavelengths (1.3μm, 1.55μm,
1.2 μm), it is possible to obtain extremely good characteristics. Furthermore, since the stretching length could be precisely controlled, an optical star coupler with lower loss and distribution variation could be obtained.
上記第１〜第４の各実施例は、第１図に示した
構造以外の光スターカプラにも適用することが可
能である。すなわち、第１図に示したひねり・融
着部６ａ，６ｂがなく、ひねり・融着・延伸部７
のみを有する光スターカプラの製造に適用し得
る。この場合は、第５図ｂの工程、および、第２
図ｃ、第３図、第４図における加熱前のひねり処
理は省略する。 Each of the first to fourth embodiments described above can be applied to optical star couplers having a structure other than that shown in FIG. That is, the twisted/fused parts 6a and 6b shown in FIG. 1 are not present, and the twisted/fused part 7 is not present.
It can be applied to the production of optical star couplers having only In this case, the step of FIG. 5b and the second
The twisting process before heating in Figures c, 3, and 4 is omitted.
このような光スターカプラについても試作した
結果、多モード光フアイバを用いた場合、挿入損
失、分配バラツキ共に2dB前後の値を、単一モー
ド光フアイバについても同様な値を得た。すなわ
ち、保護管を加熱しつつ、光フアイバ束にひねり
を加えた。その後、光射光を観測しながら延伸し
た。この場合、ひねり回数は数回、延伸長さは数
10mmであつた。光フアイバ数が多い程、ひねり回
数も増やし、延伸長さも長くなつた。 As a result of making a prototype of such an optical star coupler, we obtained values of insertion loss and distribution variation of around 2 dB when using a multimode optical fiber, and similar values when using a single mode optical fiber. That is, the optical fiber bundle was twisted while heating the protection tube. Thereafter, the film was stretched while observing the emitted light. In this case, the number of twists is several times and the length of stretching is several times.
It was 10mm. The greater the number of optical fibers, the greater the number of twists and the longer the drawn length.
また、上記各実施例は、単一モード光フアイバ
のみならず、多モード光フアイバにも適用し得る
ことは言うまでもない。多モード光フアイバの場
合、コア径は50μｍまたは80μｍ程度であるので、
エツチングによる光フアイバの外径は70μｍまた
は90μｍ程度とするのが好ましい。 Furthermore, it goes without saying that each of the above embodiments can be applied not only to a single mode optical fiber but also to a multimode optical fiber. In the case of multimode optical fiber, the core diameter is about 50 μm or 80 μm, so
The outer diameter of the optical fiber after etching is preferably about 70 μm or 90 μm.
さらに、上記各実施例は、分岐比が１対１の場
合であつたが、これに限定されることなく、任意
の分岐比の光スターカプラの製造にも適用するこ
とができる。例えば第２図ｂにおいて、束ねる光
フアイバ１のクラツド３の外径を異なつた値にす
ることにより分岐比を任意に設定することができ
る。具体的に示すと、光フアイバ数が２本の場
合、一方の光フアイバのクラツド外径を125μｍ
とし、他方の光フアイバのクラツド外径を60μｍ
とすれば良い。 Further, in each of the above embodiments, the branching ratio is 1:1, but the present invention is not limited to this, and can be applied to the manufacture of an optical star coupler having any branching ratio. For example, in FIG. 2b, the branching ratio can be arbitrarily set by making the outer diameters of the clads 3 of the optical fibers 1 to be bundled different. Specifically, when there are two optical fibers, the outer diameter of the cladding of one optical fiber is 125 μm.
and the outer diameter of the cladding of the other optical fiber is 60μm.
It's fine if you do this.
また、第５図ｃの工程中に、保護管内にN2、
O2、Ar、Heなどのガスを流し込みながら行う
と、より低損失光スターカプラを実現することが
できる。この場合には保護管の一端側からガスを
供給する。 Also, during the process shown in Fig. 5c, N 2 was added to the protective tube.
If this is done while flowing a gas such as O 2 , Ar, or He, a lower-loss optical star coupler can be realized. In this case, gas is supplied from one end of the protection tube.
以上説明したように、本発明の光スターカプラ
およびその製造方法によれば、多モード光フアイ
バ用の光スターカプラに対してはもとより、単一
モード光フアイバ用の光スターカプラ、特に入出
力ポート数がｎ対ｎの等分配の単一モード光フア
イバ用の光スターカプラに対しても、低挿入損
失、低分配バラツキ、低コストを実現することが
可能となる。
As explained above, the optical star coupler and the manufacturing method thereof of the present invention can be used not only for optical star couplers for multimode optical fibers, but also for optical star couplers for single mode optical fibers, especially for input/output ports. It is also possible to achieve low insertion loss, low distribution variation, and low cost even for an optical star coupler for a single mode optical fiber with equal distribution of n to n.
第１図は本発明の一実施例による光スターカプ
ラの構成図、第２図、第３図、第４図、第５図は
本発明の第１、第２、第３、第４の実施例による
光スターカプラの製造方法を示す図、第６図、第
７図、第８図は第２図、第３図、第４図、第５図
において使用する保護管の別の実施例を示す図、
第９図、第１０図、第１１図、第１２図は従来の
光スターカプラおよびその製造方法を示す図であ
る。
１，１ａ，１ｂ：光ガラスフアイバ、１ｃ：光
ガラスフアイバ束、６ａ，６ｂ：ひねり・融着
部、７：ひねり・融着・延伸部、８：保護管、
９：接着剤、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，
１１ｅ，１１ｆ：チヤツク、１２：チヤツク回転
機構、１３：チヤツク移動機構、１５：加熱源、
２６ａ，２６ｂ：主軸台移動機構。
FIG. 1 is a block diagram of an optical star coupler according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 3, 4, and 5 are diagrams showing first, second, third, and fourth embodiments of the present invention. Figures 6, 7, and 8 are diagrams illustrating a method of manufacturing an optical star coupler according to an example. diagram showing,
FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 12 are diagrams showing a conventional optical star coupler and its manufacturing method. 1, 1a, 1b: Optical glass fiber, 1c: Optical glass fiber bundle, 6a, 6b: Twisting/fusion part, 7: Twisting/fusion/stretching part, 8: Protection tube,
9: Adhesive, 11a, 11b, 11c, 11d,
11e, 11f: chuck, 12: chuck rotation mechanism, 13: chuck moving mechanism, 15: heating source,
26a, 26b: Headstock moving mechanism.
Claims (1)
央部にテーパ状のひねり・融着・延伸部を有する
バイコニカルテーパ型光スターカプラであつて、 前記ひねり・融着・延伸部の両側にひねり・融
着部を設けるとともに、前記ひねり・融着部およ
びひねり・融着・延伸部を、ガラス製の保護管内
に宙づり保持したことを特徴とする光スターカプ
ラ。 ２ 前記保護管は石英系ガラスから成り、円形あ
るいは半円形断面を有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光スターカプラ。 ３ 束ねられた複数本の光ガラスフアイバ束の中
央部にテーパ状のひねり・融着・延伸部を有する
バイコニカルテーパ型光スターカプラの製造方法
であつて、 (1)前記束ねられた複数本の光ガラスフアイバ束
にひねりを加える工程、(2)該工程によりひねりを
加えられた光ガラスフアイバ束に対し、加熱処理
のみを施してひねり・融着部を形成する工程、(3)
該工程により形成されたひねり・融着部に加熱処
理とひねり処理と延伸処理を並行して行い、前記
ひねり・融着・延伸部を形成する工程、(4)前記ひ
ねり・融着部および前記ひねり・融着・延伸部を
ガラス製の保護管内に宙づり保持する工程を設け
たことを特徴とする光スターカプラの製造方法。 ４ 前記(1)から(3)の工程を、予め前記ガラス製保
護管内に挿入された束ねられた複数本の光ガラス
フアイバ束に対して実行することを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載の光スターカプラの製造
方法。 ５ 少なくとも前記束ねられた複数本の光ガラス
フアイバ束、該光ガラスフアイバ束の両端を固定
し当該光ガラスフアイバ束にひねり・延伸を加え
る手段、前記光ガラスフアイバ束を加熱する手段
を一体的に囲んでおき、前記各工程を実行するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項または第４
項記載の光スターカプラの製造方法。 ６ 前記光ガラスフアイバ束に対し、加熱処理の
みを施してひねり・融着部を形成する工程および
これに続くひねり・融着・延伸部を形成する工程
を、前記光ガラスフアイバ束を構成する各光ガラ
スフアイバに光信号を入射させ、それぞれの光ガ
ラスフアイバからの出射光を確認しながら実行す
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項〜第５
項のいずれかに記載の光スターカプラの製造方
法。 ７ 前記光ガラスフアイバ束に対し、加熱処理の
みを施してひねり・融着部を形成する工程および
これに続くひねり・融着・延伸部を形成する工程
を、ここにおいて用いる加熱手段を前記光ガラス
フアイバ束の軸方向に沿つて移動させつつ実行す
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項〜第６
項のいずれかに記載の光スターカプラの製造方
法。[Scope of Claims] 1. A biconical tapered optical star coupler having a tapered twisted/fused/stretched part in the center of a plurality of bundled optical glass fiber bundles, wherein the twisted/fused/stretched part is An optical star coupler characterized in that a twist/fusion part is provided on both sides of the extension part, and the twist/fusion part and the twist/fusion/extension part are suspended in a glass protective tube. 2. The optical star coupler according to claim 1, wherein the protection tube is made of quartz glass and has a circular or semicircular cross section. 3. A method for manufacturing a biconical tapered optical star coupler having a tapered twisted, fused, and stretched portion in the center of a plurality of bundled optical glass fibers, comprising: (1) the plurality of bundled optical glass fibers; (2) a step of applying only heat treatment to the optical glass fiber bundle twisted in the step to form a twisted/fused portion; (3)
a step of performing heat treatment, twisting treatment, and stretching treatment on the twisted/fused portion formed by the step in parallel to form the twisted/fused/stretched portion; (4) the twisted/fused portion and the above-mentioned twisted/fused portion; A method for manufacturing an optical star coupler, characterized by including a step of suspending the twisting, fusing, and stretching parts in a glass protective tube. 4. Claim 3, characterized in that the steps (1) to (3) are performed on a plurality of bundled optical glass fiber bundles inserted in advance into the glass protection tube. A method of manufacturing the optical star coupler described. 5 At least the plurality of bundled optical glass fiber bundles, means for fixing both ends of the optical glass fiber bundles and applying twisting/stretching to the optical glass fiber bundles, and means for heating the optical glass fiber bundles are integrated. Claim 3 or 4, characterized in that the above-mentioned steps are executed while enclosing
2. Method for manufacturing the optical star coupler described in Section 1. 6. A step of forming a twisted/fused portion by only heating the optical glass fiber bundle and a subsequent step of forming a twisted/fused/stretched portion are performed on each of the optical glass fiber bundles constituting the optical glass fiber bundle. Claims 3 to 5 are characterized in that the process is executed while inputting an optical signal into the optical glass fibers and checking the light emitted from each optical glass fiber.
A method for manufacturing an optical star coupler according to any one of paragraphs. 7. The heating means used here is used to perform a step of forming a twisted/fused portion by only heating the optical glass fiber bundle, and a subsequent step of forming a twisted/fused/stretched portion. Claims 3 to 6 are characterized in that the process is carried out while moving the fiber bundle along the axial direction.
A method for manufacturing an optical star coupler according to any one of paragraphs.
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