JPH0618743A

JPH0618743A - 光分岐結合器

Info

Publication number: JPH0618743A
Application number: JP19591392A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Okuda; 通孝奥田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】延伸長を短くして強度を強くでき且つ広帯域
な光分岐結合器を提供すること。【構成】コア拡大部３０，４０を有する光ファイバ１
０，２０を用意し、これら光ファイバ１０，２０のコア
拡大部３０，４０同士を融着延伸することにより製作さ
れる。光ファイバ１０，２０のコア拡大部３０，４０を
融着延伸したので両者の結合が早く開始され、その分、
必要な分岐比の所までの延伸距離が短くなり、その細径
部が太くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信ネットワークに
おいて、光を分岐または合流、分波または合波するのに
使用される光分岐結合器に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、ファイバ融着延伸型の光分岐結合器
は、図７（ａ）に示すように、２本（又は多数本）の保
護被覆を除去した光ファイバ８０，８５のクラッド８
１，８６同士を整列，把持し、該クラッド８１，８６を
局部的に加熱融着した後、同図（ｂ）に示すように延伸
して製作されていた。

【０００３】そしてこの延伸によって、各光ファイバ８
０，８５の光導波路部であるコア８３，８７の径が次第
に細くなり、導波光のモードフィールド径が増大し、各
コア８３，８７間距離も接近し、このため両コア８３，
８７間において結合が起こる。即ち導波光の正弦波状の
周期的な結合が行われる。それは、簡易的にはモード結
合方程式により正弦関数で表す事ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらシングル
モードファイバのようにクラッド径に比べてコア径の小
さなものは、結合を開始させる為のコア径、コア間距離
に達するためは、延伸長を長くとらねばならず、それに
よりテーパ形状部分の長さＬ₂が長くなり、結合部８４
の径Ｄ₂が細くなってしまう。それにより次のような問
題点があった。

【０００５】テーパ形状部分の長さＬ₂が長く、結合
部８４の径Ｄ₂が細いので、強度的に弱い。

【０００６】テーパ形状部分の長さＬ₂が長いので、
実装部も長くなり、部品サイズが大きくなる。

【０００７】破断に対する信頼性が十分とはいえな
い。

【０００８】結合させる為、延伸長を長くとらねばな
らず、製作に時間がかかる。

【０００９】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、延伸長を短くして強度を強くできる
光分岐結合器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、使用する２本の光ファイバの少なくとも一
方にコア拡大ファイバを用い、これら光ファイバ同士を
加熱融着延伸することにより製作される。ここで使用さ
れるコア拡大ファイバは、コアの屈折率をクラッドに比
較して高めるため、光ファイバの所定部分を高温熱処理
してコアに添加されているドーパント（例えばゲルマニ
ウムＧｅ）をクラッド部まで拡散することによって得ら
れる。

【００１１】

【作用】光ファイバのコア拡大部を融着延伸したので結
合が早く開始され、必要な分岐比の所までの延伸距離が
短くなる。また短延伸の為、その細径部が太くできる。

【００１２】またテーパ形状部分の長さを短く（特に１
０mm以下）すれば、分岐比の波長依存性が低減され広帯
域化が図れる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例にかかる光分
岐結合器の製造方法を示す図である。この光分岐結合器
を製作するには、まず同図（ａ）に示すように、コア拡
大部３０，４０を有する等しい構造の２本の光ファイバ
１０，２０（シングルモード）を整列して図示しない把
持手段によって把持する。

【００１４】ところで光ファイバ１０（２０）にコア拡
大部３０（４０）を設けるには、光ファイバ素線を、ガ
スバーナ或いは電気炉により、１０００〜１５００℃で
ある時間加熱すればよい。それによりコア１３（２３）
に添加されているドーパント（ゲルマニウムＧｅ）がク
ラッド１１（２１）内に拡散し、高屈折率部がクラッド
１１（２１）に広がり、結果として光導波部が広がり、
モードフィールド径が広がり、コア１３（２３）が拡大
した状態と等価になる。このようにして通常のシングル
モード光ファイバのシングルモードを維持しながらモー
ドフィールド径を２〜５倍程度に拡大することができ
る。

【００１５】次に同図（ｂ）に示すように、両光ファイ
バ１０，２０のコア拡大部３０，４０の部分を加熱融着
延伸して所定の分岐比の所で延伸を止めればこの光分岐
結合器は完成する。

【００１６】ここでコア拡大部３０，４０のモードフィ
ールド径は、他の通常のコア１３，２３の部分のモード
フィールド径に比較して広がっており、また僅かな延伸
により更にその部分の導波光モードフィールドが広が
り、その分早く隣接するコア１３，２３間で結合が開始
し、光が移動する。つまり前記図７に示す従来の光分岐
結合器に比べて、両光ファイバ１０，２０を結合するの
に必要な延伸長は短くて済む。

【００１７】一方、例えば光合分波器の場合のように、
使用波長間の分岐比の０，１ピークを合わせる必要があ
る場合、必要なビート数（延伸−分岐周期ＰＬ）分長く
延伸しなければならないが、本実施例の場合は上述のよ
うに結合の立上りが早いのでその分だけ短延伸で終了す
ることができる。

【００１８】従って、図１に示す光分岐結合器のテーパ
形状部分の長さＬ₁と結合部５０の径Ｄ₁と、図７に示す
従来の光分岐結合器のテーパ形状部分の長さＬ₂と結合
部８４の径Ｄ₂を比較すれば、Ｌ₁＜Ｌ₂ Ｄ₁＞Ｄ₂ となる。

【００１９】図２は上記実施例による光分岐結合器の延
伸長−分岐比特性を示す図である。同図に示すように、
本実施例の方が結合が早く開始されることが分かる。

【００２０】図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ前記光ファ
イバ１０，２０のコア拡大部３０，４０のモードフィー
ルド径と、通常の光ファイバのモードフィールド径の比
較をしたもので、モードフィールド径は異なるものの光
強度的には変わらないことがわかる。

【００２１】〔第２実施例〕ところで、従来光分岐結合
器を製作するには、加熱源としてガスバーナを用い、該
ガスバーナを前後左右に振りながら、整列把持した光フ
ァイバの所定部分を加熱融着延伸せしめていた。このよ
うにして光分岐結合器を製作した場合、融着延伸部であ
るテーパ形状部分の長さ（図７のＬ₂）が長くなり、そ
の中心部はほぼ直線状になる。この場合、結合としては
完全結合に近い分岐比を得ることができる。しかしなが
ら光ファイバ間の完全結合は、光合分波器として使用す
る場合は必要な特性であるものの、通常の分岐特性とし
ては波長変動により分岐比が変化するため広帯域化が図
れなかった。

【００２２】このため本願発明者は、光分岐結合器の広
帯域化を図るために、融着する長さをできる限り短くし
て延伸する事により結合部長を短くし、波長特性を平坦
にした。結果として外観上テーパ形状部分の長さが短く
（Ｌが１０mm以下）てテーパ角度が急峻となることを見
出し、またそのために種々の工夫を行った。

【００２３】図４はテーパ形状部分の短い光分岐結合器
の製造方法を示す図である。まず同図（ａ）に示すよう
にコア拡大部３０，４０（図１参照）を有する等しい構
造の２本の光ファイバ１０，２０（シングルモード）を
整列して図示しない把持手段によって把持する。

【００２４】次に同図（ｂ）に示すように、整列した光
ファイバ１０，２０の左右両側からガスバーナ６０，６
５を近づけ、火炎の先端を当て、局部的に加熱融着せし
める。

【００２５】融着後、同図（ｃ）に示すように、ガスバ
ーナ６０，６５をさらに近づけてこれを延伸し、必要な
分岐比の所で停止する。但しテーパ形状の部分の長さＬ
は１０mm以下としなければならない。

【００２６】上記融着延伸工程において、その加熱源で
あるガスバーナ６０，６５は、左右方向（光ファイバの
延伸方向）に対しては動かさず停止させる。これによっ
て火炎の広がりを小さくでき、短くて急峻なテーパ形状
にでき、短い光結合部分を得ることができる。

【００２７】またこのとき火炎の径が小さい方が急峻な
テーパ形状を得ることができる。本願発明者の実験によ
れば、テーパ形状部分の長さを１０mm以下とするために
は、ガスバーナ６０，６５のガス吹き出しノズル径を
０．３mm以下とすることが必要であった。なおこれと同
等の小さな火炎径を得る手段として図５に示すように、
ガスバーナ６０，６５の火炎内にピンホール６７を有す
る絞りピンホール板６６を設置することによって使用す
るガスバーナ６０，６５の火炎の径を絞ってもよい。ま
た使用するガスには酸素を付加し高温化を図った。

【００２８】図６はテーパ形状部分の長さＬによる波長
−分岐比特性を示したものである。同図に示すようにテ
ーパ形状部分の長さＬが短いほど、波長−分岐比特性が
平坦になることがわかり、特にＬ＝１０mm以下の場合は
良好な広帯域化を実現していることがわかる。

【００２９】即ちこの第２実施例のように融着延伸部の
テーパ形状の部分を短く（１０mm以下）すれば、第１実
施例で生じる効果の他に、光分岐結合器の広帯域化が図
れるという効果も生じることとなる。

【００３０】以上、本発明にかかる実施例を説明した
が、本発明はこれに限定されず、例えば以下のような変
更が可能である。本発明において構成される光分岐結合器は２分岐のみ
ならず、多数本の光ファイバを用いて多分岐させて構成
してもよい。

【００３１】結合する片側一方の光ファイバのみにコ
ア拡大部を設けても良く、また結合する両光ファイバに
設けたコア拡大部の径を異ならせてもよい。この場合、
伝搬光の伝搬定数が異なる為、不完全結合となり、広帯
域化が可能となる。

【００３２】第２実施例で用いたガスバーナ６０，６
５は２本であったが、これは１本でも良く、必要に応じ
て多数本使用しても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる光分岐結合器によれば、以下のような優れた効果を
有する。光ファイバのコア拡大部を融着延伸したので結合が早
く開始され、必要な分岐比の所までの延伸距離が短く、
従って短時間で製作でき、作業効率が向上する。

【００３４】短延伸の為、融着延伸部のテーパ形状の
部分の長さが短くでき、従ってその細径部が太くでき、
機械的強度が強くなる。従って破断に対する信頼性が向
上する。

【００３５】延伸長が短いため、従来に比較してコン
パクトに部品を実装、構成できる。

【００３６】テーパ形状部分の長さを短く（特に１０
mm以下）すれば、分岐比の波長依存性が低減され広帯域
化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる光分岐結合器の製
造方法を示す図である。

【図２】本発明の第１実施例による光分岐結合器の延伸
長−分岐比特性を示す図である。

【図３】光ファイバ１０，２０のコア拡大部３０，４０
のモードフィールド径と、通常の光ファイバのモードフ
ィールド径の比較をした図である。

【図４】第２実施例にかかる光分岐結合器の製造方法を
示す図である。

【図５】ガスバーナ６０，６５の使用方法を示す図であ
る。

【図６】テーパ形状部分の長さＬによる波長−分岐比特
性を示した図である。

【図７】従来の光分岐結合器の製造工程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０，２０光ファイバ３０，４０コア拡大部５０結合部６０，６５ガスバーナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２本又はそれ以上の光ファイバを整列
し、その周囲を局部的に加熱融着延伸して結合部を設け
ることにより光を分岐・結合するファイバ融着延伸型の
光分岐結合器において、前記光ファイバの少なくとも一方には高温熱処理してコ
ア部を拡大した光ファイバを使用し、該光ファイバのコ
ア拡大部を融着延伸してその部分を結合部としたことを
特徴とする光分岐結合器。
【請求項２】前記加熱融着延伸によってテーパ形状に
絞られる部分の長さを１０mm以下としたことを特徴とす
る請求項１記載の光分岐結合器。
【請求項３】少なくとも一方がコア拡大部を有する２
本又はそれ以上の光ファイバを整列する工程と、延伸方向に対して固定、静止せしめた加熱源によって前
記光ファイバのコア拡大部の周囲を局部的に加熱融着
し、且つテーパ形状に絞られる部分の長さが１０mm以下
となるように延伸する工程とを具備することを特徴とす
る光分岐結合器の製造方法。