JPH06194540A - ファイバ・オプティック・カプラおよびその作成方法 - Google Patents

ファイバ・オプティック・カプラおよびその作成方法

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JPH06194540A
JPH06194540A JP5248473A JP24847393A JPH06194540A JP H06194540 A JPH06194540 A JP H06194540A JP 5248473 A JP5248473 A JP 5248473A JP 24847393 A JP24847393 A JP 24847393A JP H06194540 A JPH06194540 A JP H06194540A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏波に依存する挿入損失が小さいファイバ・
カプラおよびそれを作成する方法を提供すること。 【構成】 それぞれコアとクラッドを有する複数本の光
ファイバがそれらの長さの一部分に沿って互いに融着さ
れて結合領域を形成している形式のオ−バ−クラッド・
ファイバ・オプティック・カプラである。ファイバのク
ラッドの屈折率n2より低い屈折率n3を有するマトリクス
ガラス体が結合領域を包囲している。このガラス体は光
ファイバに隣接した内側領域と、この内側領域の半径よ
り大きい半径を有する外側領域と、前記内側および外側
領域間の遷移領域を有している。内側領域の軟化点温度
は外側領域のそれより高い。カプラは低い偏波依存損失
および低い過剰損失を呈示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は偏波依存挿入損失(polar
ization dependent insertion loss)の小さいオ−バ−
クラッド・ファイバ・オプティック・カプラに関する。
【０００２】
【従来の技術】オ−バ−クラッド・ファイバ・オプティ
ック・カプラは光導波路ファイバが長手方向に貫通する
細長いマトリクスガラス体を具備している。カプラの中
央部分の直径はカプラの端部における直径より小さく、
それによってファイバはより近接して離間されかつユニ
ットの端部におけるより中央領域における直径のほうが
小さい。
【０００３】オ−バ−クラッド・カプラは通常、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
−ブに挿入して、そのファイバの部分がチュ−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。チ
ュ−ブが脱気され、そしてそれの中間領域が加熱され、
そしてファイバに対してコラプスされる。その後で、中
間領域の中央部分がファイバ間に所望の結合を得るのに
必要な直径および長さとなるように延伸される。例えば
波長分割マルチプレクサ、色消し(achromatic)等の種々
の種類の結合特性を有するカプラがこの方法で作成され
ている。例えば、米国特許第４９３１０７６号および第
５０１１２５１号を参照されたい。
【０００４】「オ−バ−クラッド・カプラ」という用語
は米国特許第４７９９９４９号の教示に従って作成され
る形式のカプラをも含む。カプラ・プリフォ−ムが最初
に形成され、それは屈折率n3のマトリクスガラス体内に
配置された複数の離間されたガラス光導波路プリフォ−
ムよりなる。各導波路プリフォ−ムは屈折率n1およびn2
（ただしn1＞n2＞n3）をそれぞれ有するコアおよびクラ
ッドを具備している。このプリフォ−ムが延伸されて、
光導波路ファイバがそれらの全長にわたってマトリクス
ガラス内に埋設された均一直径の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ユニットとなされ
る。各ユニットの中央領域が加熱されそしてそれを細長
くしかつそれに内方のテ−パをつけるように延伸され
る。これらの導波通路は、それらの全長にわたってマト
リクスガラス内に完全に埋設されているが、カプラの端
部において光ファイバ寸法を有しているので、ファイバ
と呼ばれる。
【０００５】市販の単一モ−ド光ファイバは通常シリカ
の屈折率に等しいかあるいはそれに近い屈折率n2を有し
ている。チュ−ブのベ−スガラスとしてシリカが用いら
れる場合には、n3をn2より小さい値に減少させる目的で
ド−パントがそれに添加される。シリカチュ−ブの屈折
率を下げるためにはド−パントB2O3（および必要に応じ
てフッ素）が用いられている。それらはチュ−ブのコラ
プス工程時にチュ−ブの粘度をカプラ・ファイバのそれ
より低い値に低下させる点で有益であり、この場合、ホ
ウ素が粘度に対してより大きな影響を及ぼす。これによ
ってファイバに対するチュ−ブのコラプスがある程度改
善される。これらのド−パントはチュ−ブの膨張温度計
数（ＴＣＥ）にも影響を及ぼし、この場合、ホウ素はシ
リカに対するＴＣＥを増大させ、他方、フッ素はカプラ
に対して必要とされる濃度で使用される場合にはシリカ
に対してＴＣＥを低下させる。
【０００６】シリカチュ−ブ中のB2O3（および必要に応
じてフッ素）の量が１×２および２×２カプラにおける
チュ−ブガラスを軟化させるのに不十分である場合に
は、チュ−ブガラスがチュ−ブ・コラプス工程時にファ
イバを過度に変形させ、カプラの過剰損失を増大させ
る。したがって、シリカ・カプラ・チュ−ブは許容し得
る程度に低い過剰損失の値を与えるのに十分な濃度でこ
れらのド−パントの１つ以上を含んでいた。しかし、こ
のように比較的高いド−パント濃度を有するチュ−ブか
ら作成されたオ−バ−クラッド・ファイバ・オプティッ
ク・カプラは望ましくないほど大きい偏波依存挿入損失
（ＰＤＬ）を呈示することが認められた。例えば8重量
％B2O3をド−プされたSiO2のチュ−ブで作成された１×
２ ３ｄＢカプラ（ド−パント濃度は半径に対して実質
的に均一である）では、過剰損失は0.28dBであり、かつ
PDLは0.39dBである。「実質的にきんいつ」という用語
はド−パントの半径方向の濃度が平均値から0.5重量％
以上変化しないことを意味するように用いられている。
【０００７】ＰＤＬは下記のように特徴づけられる。レ
−ザからの偏波光がカプラ入力ファイバに導入される。
挿入損失は、入力源が入力パワ−の偏波面を180oだけ回
転させるために入力ファイバに対して回転されながら、
出力ファイバの１つ以上で測定される。ＰＤＬはこの入
力偏波面の180o回転時における最大および最小測定挿入
損失間の差である。ＰＤＬはファイバとチュ−ブの物理
特性、すなわち軟化点温度とＴＣＥの間の不整合によっ
て生ずる応力から生ずる。ガラス体の冷却速度も応力に
影響する。
【０００８】チュ−ブの物理特性をファイバ・クラッド
のそれにより親密に整合させ、それによってＰＤＬを低
くするためには、チュ−ブ全体にわたるB2O3の含有量を
減少させればよい。例えば約3.5重量％B2O3をド−プし
たSiO2のチュ−ブで作成された１×２ ３ｄＢカプラで
は、ＰＤＬは0.19dBまで低下されるが、過剰損失は1.14
dBまで上昇されているであろう。チュ−ブ中のB2O3濃度
が増大すると（半径に対しては実質的に一定のまま）、
過剰損失は減少するが、ＰＤＬは増大する。
【０００９】
【本発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
の目的はＰＤＬと挿入損失とが両方とも小さいオ−バ−
クラッド・ファイバ・オプティック・カプラを提供する
ことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】簡単には、本発明は第１
および第２の対向端部と中間領域を有する細長いマトリ
クスガラス体を含む形式のオ−バ−クラッド・ファイバ
・オプティック・カプラに関する。このガラス体を通じ
て複数本の光ファイバが長手方向に延長している。これ
らのファイバはそれぞれ上記ガラス体より大きい屈折率
のクラッドによって包囲されたコアを有している。これ
らのファイバは上記ガラス体の中間領域によって完全に
包囲されている。上記中間領域の中央部分の直径とその
中間領域の中央部分においける光ファイバの直径は上記
ガラス体の端部におけるそれらの直径より小さい。
【００１１】本発明によれば、上記ガラス体は光ファイ
バに隣接した内側領域と、この内側領域の半径より大き
い半径を有する外側領域と、前記内側領域および外側領
域間の遷移領域を有しており、内側領域の軟化点温度が
外側領域のそれより高い。内側領域の軟化点温度は、前
記カプラが比較的小さい値の偏波面依存過剰損失を呈示
するのに十分なだけファイバに隣接した中間領域にける
応力が小さくなるのに十分なだけ高い。半径方向に同心
状の領域を得るための好ましい技法では、各領域にはB2
O3の実質的に均一な半径方向組成分布が与えられる。マ
トリクスガラス体はある種のカプラにおいて有用な特性
を与えるためにフッ素を含み得る。
【００１２】このカプラは、光ファイバをガラスチュ−
ブに挿入し、そのチュ−ブの中間領域をファイバに対し
てコラプスさせ、そして中間領域の中央部分を延伸する
ことによって形成されるのが好ましい。チュ−ブはそれ
おの穴に隣接した内側領域と、その内側領域より大きい
半径の外側領域を有している。内側領域の軟化点温度は
外側領域のそれより高い。
【００１３】
【実施例】ファイバ・オプティック・カプラはそれの各
端部から延長した光ファイバの数、特定の出力ファイバ
に結合される入力パワ−の端数、および結合の波長感度
によって特徴づけることができる。Ｍ×Ｎカプラ（ただ
しＭ≧１、Ｎ≧２）では、Ｍ本の光ファイバが１つの端
部から延長し、そしてＮ本のファイバが他の端部から延
長している。例えば、３ｄＢカプラは第１のファイバか
らパワ−の50％を第２のファイバに結合する１×２また
は２×２カプラである。タップは入力パワ−の50％以
下、通常は3％、10％等のような小さいパ−センテ−ジ
を１つの出力ファイバに結合するカプラ（通常は１×２
または２×２カプラ）である。スイッチは第１の光ファ
イバから第２のファイバに結合されるパワ−のパ−セン
テ−ジが、それら２本のファイバがそれらの平面内で曲
げられた角度を変更することによって変更できるように
してパッケ−ジされたカプラ（通常は１×２または２×
２カプラ）である（米国特許第４７６３９７７を参
照）。ＷＤＭは第１の波長のパワ−の実質的にすべてを
入力ファイバから第２のファイバに結合させ、その場
合、第２の波長のパワ−の実質的にすべてが入力ファイ
バ内にとどまるようになされている。本発明は上述した
カプラ形式のすべてに該当する。
【００１４】本発明が関係するカプラのうちの典型的な
ものが図１〜５に示された２×２である。チュ−ブ１０
の漏斗部１４および１５が長手方向の穴１１を端面１２
および１３にそれぞれ連結する。穴１１は円形の形状の
ものとして示されているが、米国特許第５００９６９２
号に記載されているように非円形であってもよい。
【００１５】本発明によれば、内側領域が外側領域より
高い軟化点温度を有するような組成の２つの半径方向に
同心状の領域で構成されたカプラ・チュ−ブを用いるこ
とによってＰＤＬと過剰損失との両方について比較的小
さい値が得られる。この半径方向に同心状の領域を得る
ための好ましい技法では、各領域はB2O3の実質的に均一
な半径方向組成分布を有する。異なる軟化点温度を有す
る所要の領域を設けるためには、内側領域におけるB2O3
の濃度が図６に示されているように外側領域のそれより
低い。図６のグラフは半径riおよびrt間の内側領域（ラ
イン６ａ）と、中心がrtにある遷移領域（ライン６ｂ）
と、半径rtおよびro間の外側領域（ライン６ｃ）を含む
平均チュ−ブ組成勾配を表わしている。半径riおよびro
はチュ−ブの内表面と外表面を表わしている。内側領域
（ライン６ａ）におけるB2O3の濃度は1.5重量％と3.5重
量％の間であり、外側領域（ライン６ｃ）におけるB2O3
の濃度は6.5重量％と11.0重量％の間である。内側領域
の組成は比較的低いＰＤＬを与えるのに十分なだけ高い
軟化点温度を有する。外側チュ−ブ領域は、比較的低い
挿入損失を与えるのに十分なだけ低い軟化点温度を有す
る組成で形成される。
【００１６】本明細書で記述されるカプラ・チュ−ブの
うちの１つ（ＷＤＭカプラのための）は結合波長と非結
合波長との間の間隔を調節する目的のためにフッ素をも
含んでいる。フッ素が用いられる場合には、内側領域に
おけるそれの濃度は1.8重量％と2.8重量％の間であり、
そして外側領域におけるそれの濃度は1.0重量％と2.0重
量％の間である。
【００１７】チュ−ブの屈折率は850nmにおけるシリカ
に対する屈折率変化としてヨ−ク・プリフォ−ム・アナ
ライザ(York Preform Analyzer)で測定された。B2O3だ
けをド−プされたSiO2よりなるチュ−ブのB2O3濃度がB2
O3含有量と屈折率との間の既知の関係から決定された。
ヨ−ク・プロット(York plot)上における屈折率変化の
平均位置は遷移領域rtの位置としてとらえられる。この
点はチュ−ブの内側領域riからチュ−ブの外表面roまで
の距離のパ−センテ−ジとして規定される。すなわち、
穴は除外される。遷移領域rtはriからroまでの距離の20
％と41％の間である。チュ−ブがファイバに対してコラ
プスされた後では、遷移領域は装置の外表面の半径の約
25％と50％の間に位置づけられる。
【００１８】あるチュ−ブ組成が、フッ素、酸化ケイ素
(SiO2)、および酸化ホウ素(B2O3)の重量％を決定するた
めに半径を横切る１０の位置において40μmスポットを
用いてマイクロプロ−ブでで測定された。１つの母材に
つき３つの測定が行なわれた。
【００１９】コ−ティングされた光ファイバ１６および
１７はカプラから延長したファイバ「ピグテ−ル」に対
して容易に接続をなし得るのに十分な長さを有する。コ
−ティングされたファイバ１６および１７はそれぞれ光
ファイバ２０および２１（それぞれコおよびクラッド領
域を有している）と、それらの保護コ−ティング１８お
よび１９で構成されている。ファイバの端部から遠隔の
位置においてコ−ティングされたファイバ１６および１
７からコ−ティングの一部分が剥がされる。ファイバ１
６がそれのコ−ティングを除去された部分がチュ−ブ１
０内の中央に位置決めされるまで穴１１に挿通される。
その後で、ファイバ１７がそれのコ−ティングを除去さ
れた部分がチュ−ブ１０内の中央に位置決めされるまで
穴１１に挿通される。このファイバ挿通工程は「オフラ
イン」（チュ−ブを延伸装置に取り付ける前）または
「オンライン」（チュ−ブが延伸装置に取り付けられた
後）で行われ得る。どちらの方法によっても、オペレ−
タはファイバを適切に位置決めするためにガラスチュ−
ブを通じてコ−ティングを除去された部分とそれに隣接
したコ−ティングの位置を観察することができる。ファ
イバ挿入ステ−ションが米国特許第５００９６９２号に
開示されている。
【００２０】図２および３に示されているように、少量
の接着剤４７がファイバ１６および１７を漏斗部１５の
一側部に付着させるためにそれらのファイバ１６および
１７の一側部に適用され、その場合、接着剤４７と漏斗
部１５の残部との間に穴１１へのアクセスを許容する開
口４８が形成される。ファイバ１６および１７と漏斗部
１４との間にも接着剤の滴４９が同様に適用され、接着
剤４９と漏斗部１４との間に穴にアクセスするための開
口が形成される。 ファイバが漏斗部に接着されるとき
に、それらのファイバに若干のテンションが印加される
のが好ましい。
【００２１】そこでチュ−ブの中間領域２２が光ファイ
バ２０および２１に対してコラプスされ、その後で延伸
されて結合領域を形成する。これらの工程は図４の延伸
装置で行われ得る。プリフォ−ム５１がリングバ−ナ６
０に挿入され、そしてモ−タ制御されるステ−ジ６３お
よび６４に取り付けられた延伸チャック６１および６２
にクランプされる。ファイバが、プリフォ−ム５１の端
部に封着される真空アタッチメント６５および６５’に
挿通される。図２を参照すると、真空アタッチメント６
５がチュ−ブ１０の端部上に摺動され、そしてカラ−が
Ｏリング６７をチュ−ブ１０に圧着させるために締めつ
けられる。所定の長さのゴムチュ−ブ７０の一端部がプ
リフォ−ム５１とは反対側の真空アタッチメント６５の
端部に付着される。そのチュ−ブの他方の端部はクラン
ピング手段（図示せず）内に延長する。上方の真空アタ
ッチメント６５’もライン６８’、チュ−ブ７０’およ
びチュ−ブ・クランピング手段と同様に関連される。フ
ァイバのコ−ティングされた部分がチュ−ブ７０および
７０’から延長する。チュ−ブ７０、７０’をその中を
延長したファイバにクランプするために空気圧が矢印７
１、７１’で示されているようにこれらのチュ−ブ７０
および７０’に印加されると、穴１１はライン６８を通
じて脱気される。
【００２２】中間領域２２がリングバ−ナ６０によって
加熱されると、光ファイバ２０および２１に対してコラ
プスする。その後で、そのコラプスされた領域の中心部
を加熱するために、バ−ナ６０が再点火され、そしてス
テ−ジ６３および６４が移動してファイバ・オプティッ
ク・カプラのネックダウン領域８１を形成する（図
６）。漏斗部１４および１５とコラプスされていない部
分１１ａおよび１１ｂに付加的な接着剤８２が適用され
る。これは１９９２年７月１６日に出願された米国特許
第07/913622号の教示に従って行われ得る。
【００２３】下記の実施例のためのカプラ・チュ−ブが
下記のようにして作成された、B2O3をド−プされたSiO2
粒子の所望の半径方向組成を有する多孔質プリフォ−ム
が米国特許第４１６５２２３号および１９９１年１２月
１６日に出願された米国特許出願第07/809697号に開示
されているものと同様の方法によってアルミナ・マンド
レル上に形成された。このマンドレルの外径はそれの10
7cmの長さにわたって9.5mmから12.6mmまでテ−パした。
マンドレルは、それから17.2cmのとことに位置決めされ
たバ−ナに対して回転運動と直線往復運動をなされた。
沈積時に補助バ−ナが多孔質ガラスプリフォ−ムの端部
に向けて炎を放射した。バ−ナは30秒でマンドレルの70
cmの部分を移動した。多孔質プリフォ−ムの除去を容易
にするためにマンドレル上に炭素粒子が最初に沈積され
た。その後で、反応物、SiCl4およびBCl3が下記のプロ
グラムに従って火炎加水分解バ−ナに供給され、そして
バ−ナがB2O3をド−プされたSiO2粒子の流れをマンドレ
ルに向けて放射した。
【００２４】実施例Ａ − 実施例１および２のための
チュ−ブの作成 内側領域を形成するためにバ−ナがプリフォ−ムに沿っ
て100回移動する際に、SiCl4およびBCl3がそれぞれ2.25
slpmおよび230sccmでそのバ−ナに流れた。遷移領域を
形成するために、BCl3の流量が490slpmに直線的に増加
され、そしてSiCl4の流量はバ−ナ・パス１０１からパ
ス１１０まで0.95slpmに直線的に増加された。反応物の
流量は外側領域を形成するためのパス１１０からパス３
５０までこれらの値で一定にとどまっていた。
【００２５】このようにして得られた多孔質プリフォ−
ムは米国特許第４７４１７４８号に開示された形式の走
査コンソリデ−ション炉(scanning consolidation furn
ace)内に装填され、そこで乾燥され、コンソリデ−トさ
れそしてエッチングされた。これらの工程時に、20slpm
ヘリウムよりなるマッフル・ガスがマッフルの底から上
方に流れた。
【００２６】乾燥工程時に、プリフォ−ムの温度を室温
から約1030℃まで等温的に上昇させるために、可動誘導
コイルが1800mm/分の速度でプリフォ−ムの長さに沿っ
て前後に往復移動された。酸素 1 slpm、塩素 70 sccm
およびヘリウム 0.7 slpmよりなる乾燥ガス混合物が、
マンドレルを除去したあとの軸孔内に流入した。温度が
1030℃に保持された状態で、このガス混合物はプリフォ
−ムを乾燥するために40分流れ続けた。
【００２７】乾燥ガス混合物が流れ続けているあいだ
に、多孔質プリフォ−ムにシャ−プな1400℃ホットゾ−
ンを発生させるようにこのプリフォ−ムに沿って12mm/
分で83.3分の間コイルを上方に移動させることによって
そのプリフォ−ムがコンソリデ−トされて稠密なガラス
チュ−ブを形成する。
【００２８】このようにして形成された管状の母材の内
表面が、酸素 0.1 slpm、ヘリウム0.3 slpmおよびSF6 7
5 sccmのガス混合物を軸孔の頂部に次の71.4分のあいだ
流入させることによって、エッチングされた。プリフォ
−ムにシャ−プな1365℃ホットゾ−ンを発生させるため
にコイルが14mm/分でプリフォ−ムに沿って移動され
た。
【００２９】実施例Ｂ − 実施例３のためのチュ−ブ
の作成 チュ−ブの内側領域を形成するために、バ−ナがプリフ
ォ−ムに沿って１０１回移動されるあいだに、SiCl4 2.
25 slpmおよびBCl3 176 sccmがそのバ−ナに流れた。遷
移領域を形成するために、パス１０１からパス１１０ま
でで、BCl3の流量が480 sccmまで直線的に増加され、そ
してSiCl4の流量は1.0 slpmまで増加された。これらの
反応物の流量は外側領域を形成するためにパス１１１か
らパス３８０まではこれらの値で一定に保持された。
【００３０】乾燥、コンソリデ−トおよびエッチングの
工程は、コンソリデ−ション温度が1413℃、エッチング
温度が1384℃であったことを以外は実施例Ａに関連して
説明されたのと同様である。
【００３１】チュ−ブの内側領域を形成するために、バ
−ナがプリフォ−ムに沿って８６回移動するあいだに、
そのバ−ナにSiCl4 2.25 slpmおよびBCl3 220 sccmが流
れた。遷移領域を形成するために、バ−ナ・パス８６か
らパス９５までで、BCl3の流量が490 sccmまで直線的に
増加され、そしてSiCl4の流量は0.95 slpmまで直線的に
増加された。これらの反応物の流量は外側領域を形成す
るためのパス９６からパス３８０まではこれらの値で一
定に保持された。
【００３２】このようにして得られた多孔質プリフォ−
ムが走査コンソリデ−ション炉に装填され、そこで乾燥
され、ド−プされ、コンソリデ−トされ、そしてエッチ
ングされた。この乾燥工程はそれの期間が20分であった
こと以外は実施例Ａの乾燥工程と同様であった。
【００３３】SiF4 200 sccmおよびBF3 100 sccmを乾燥
ガス混合物と一緒にプリフォ−ムの孔に流入させること
によって、次の20分の間、多孔質プリフォ−ムにフッ素
がド−プされた。温度は1030℃に保持された。ガス混合
物はSiF4の流量が1.9 slpmまで増加されこと、コンソリ
デ−ション温度が1364℃であった点を除けばコンソリデ
−ション工程と同一であった。このようにして得られた
チュ−ブのフッ素含有量は放射状に低下しており、内側
領域における平均フッ素含有量は約2.3重量％であり、
外側領域における平均フッ素含有量は約1.5重量％であ
った。
【００３４】エッチング工程も実施例Ａのそれと同様で
あった。
【００３５】実施例Ａ、ＢおよびＣから得られたコンソ
リデ−トされかつエッチングされた母材は延伸されて、
穴の直径がカプラを作成するのに必要なサイズである細
長いチュ−ブを形成した。その細長いチュ−ブが切断さ
れてカプラ・チュ−ブとなされた。
【００３６】比較の実施例１Ａ、２Ａ、３Ａおよび４Ａ
のためのカプラ・チュ−ブは、マンドレル上における粒
子の沈積時におけるSiCl4およびBCl3の流量が、得られ
たチュ−ブのB2O3の含有量が実質的に均一であるように
なされている点を除けば、実施例Ｃのチュ−ブを作成す
るために用いられたものと同様の方法で作成された。
【００３７】実施例１ ２×２ ３ｄＢファイバ・オプティック・カプラが下記
のようにして作成された。長さ3.2 cm、外径2.65mm、穴
の直径380μmのガラス毛細チュ−ブが用いられた。穴１
１の長さは約27mmであった。チュ−ブ１０の内側領域は
約3.0重量％のB 2O3をド−プされたSiO2で構成された。
外側領域は約10重量％のB2O3をド−プされたSiO2で構成
された。遷移領域rtはriとroの間の距離の35％で生じ
た。遷移領域の幅はチュ−ブの厚さの2.6％であった。
【００３８】漏斗部１４および１５を形成するために、
チュ−ブ１０の一端部が加熱され、その場合、チュ−ブ
の他の端部にはNF3が流入された。ガスが出るときにチ
ュ−ブの加熱された端部をエッチングした。
【００３９】コ−ティングされた光ファイバの２つの3m
長部分１６および１７がファイバのリ−ルから切断され
た。それらは直径250μmのウレタン・アクリレ−ト・コ
−ティング１８および１９をそれぞれ有する直径125μm
の単一モ−ド光ファイバ２０および２１で構成されてい
た。これらのファイバはそれぞれ米国特許第４７１５６
７９号に教示されている形式の分散シフト型ファイバで
あった。コ−ティング１８の29mm長部分がコ−ティング
されたファイバから剥がされ、その後でファイバはエチ
ルアルコ−ルを含んだクロスで拭かれた。ファイバ１６
の第１の端部が穴１１に挿通された。この穴は必要に応
じてその中にエチルアルコ−ルを注入することによって
潤滑される。コ−ティング１８の端部が漏斗部１４およ
び１５の中心に位置決めされた後で、第１の端部がクラ
ンプによって固着された。ファイバ１６の第２の端部は
7 gウエイトにクランプされた。コ−ティング１９の23m
m長部分がコ−ティングされたファイバ１７から剥がさ
れ、そしてファイバが同様にしてクリ−ニングされ、コ
−ティング１９の端部が穴１１の中心に位置決めされる
までチュ−ブ１０に挿通された。ファイバ１７の第１の
端部がクランプによって固着され、そしてそれの第２の
端部は7 gウエイトにクランプされた。余剰のアルコ−
ルが乾燥した窒素によってチュ−ブ穴から吹払われた。
【００４０】オペレ−タがチュ−ブを移動することによ
ってファイバの短いコ−ティングを剥がされた部分を穴
の中心に位置決めした。コ−ティング１９の端部が約2m
mだけ漏斗部の底（細い端部）から穴１１の各端部内に
突入した。
【００４１】ファイバは、ウエイトによってテンション
をあたえられて互いに平行に延長した状態で、米国コネ
チカット州ダンベリ所在のエレクトロライト・コ−ポレ
イションで製造された紫外線硬化性エポキシ樹脂コ−ド
No.2728を用いて上述んのようにして漏斗部に付着され
た。少量の接着剤４７がファイバ１６および１７を漏斗
部１５に付着させるためにチュ−ブの一側部に適用さ
れ、紫外線に露光されることによって硬化された。少量
の接着剤４９がファイバ１６および１７を漏斗部１４に
付着させるために同様にして用いられた。
【００４２】プリフォ−ム５１がリングバ−ナに挿入さ
れ、延伸チャックにクランプされ、そしてそれの端部に
真空アタッチメントが封着された。穴１１に50.8cm水銀
の真空を印加した状態で、バ−ナ６０が点火された。ガ
スおよび酸素がそれぞれ0.33slpmおよび0.67 slpmの流
量で供給された。炎がチュ−ブ１０を約25秒間加熱し、
そして中間領域２２がファイバ２０および２１に対して
コラプスした。
【００４３】チュ−ブが冷却した後で、バ−ナが再点火
され、ガスおよび酸素の流量がそれぞれ0.37 slpmおよ
び0.74 slpmに増加され、コラプスされた領域の中心を
加熱した。約12秒後に、カプラをガラス遷移温度以下に
冷却させるために約１秒の期間にわたって酸素の流量が
徐々に減少された。そこでガスと酸素が遮断された。プ
リフォ−ムを約11.0mmだけ延伸してネックダウン領域８
１（図５）を形成するためにステ−ジ６３および６４が
0.60cm/秒の合成速度で反対方向に移動された。このよ
うにして得られたファイバ・オプティック・カプラが冷
却した後で、真空ラインが除去された。
【００４４】漏斗部１４および１５とコラプスされてい
ない穴部分１１ａおよび１１ｂに付加的な接着剤を適用
している間、カプラはチャック内に留っていた。直径80
μmの中空シリカ・マイクロチュ−ブの一端部が真空源
に連結された。他の端部は漏斗部１５および開口４８を
通じてコラプスされていない穴部分１１ａの底まで挿入
された（図５）。米国コネチカット州ダンベリ所在のエ
レクトロライト・コ−ポレイションで製造されたエレク
トロライト２５００の滴が漏斗部１５内に配置される
と、それが穴部分１１ａに流入し、そこでマイクロチュ
−ブ内に短い距離だけ流入した。この接着工程がコラプ
スされていない穴部分１１ｂでも繰返された。接着剤は
紫外線に露光されて硬化され、カプラがチャックから除
去され、そして突出した中空のフィラメントが切断され
た。
【００４５】この方法によって、1480nmで動作する３ｄ
Ｂカプラが１００箇以上作成された。平均過剰装置損失
は約0.25dBであり、平均ＰＤＬは0.07dBであった。
【００４６】比較実施例１Ａ 標準の単一モ−ド・ファイバが使用され、チュ−ブが2
重量％のB2O3をド−プされたSiO2の実質的に均一な半径
方向の組成分布を有し、それのフッ素含有量が内表面に
おける2重量％から1重量％まで直線的に低下したこと以
外は実施例１で説明したのと同様の方法によって２×
３ｄＢカプラが作成された。標準の単一モ−ド・ファイ
バを使用したことは、得られたカプラのＰＤＬに影響を
与えなかった。このようなファイバは8.5重量％GeO2を
ド−プされたSiO2よりなる直径8μmのコアと、SiO2より
なる直径125μmのクラッドよりなる。
【００４７】ネックダウン領域を形成するためにプリフ
ォ−ムが3.97mmだけ延伸された点を除けば実施例１で説
明されたのと同様の方法によって２×２ １０ｄＢタッ
プが作成された。
【００４８】この方法によって、1558nmの入力パワ−の
10％をレッグ１（図７参照）からレッグ３に結合する２
×２ １０ｄＢカプラが１００箇作成された。平均挿入
損失（レッグ１−２）は約0.65dBであり、平均挿入損失
（レッグ１−３）は約10.5dBであった。平均ＰＤＬ（レ
ッグ１−３）は0.14dBであった。
【００４９】比較実施例２Ａ 標準の単一モ−ド・ファイバが使用されかつチュ−ブが
実施例１Ａで説明したようなものである点以外は実施例
２で説明したのと同様の方法によって２×２１０ｄＢタ
ップが作成された。
【００５０】この方法によって、２×２ １０ｄＢカプ
ラが１００箇作成された。平均挿入損失（レッグ１−
２）は約70dBであり、平均挿入損失（レッグ１−３）は
約10.5dBであった。カプラのレッグは図７に示されてい
る。平均ＰＤＬ（レッグ１−３）は0.96dBであった。
【００５１】実施例３ 下記の相違点の除いて実施例１で説明したものと同様の
方法によって１×２23.5dBタップが作成された。この場
合、図９を参照するが、図１のものと同様の要素は同一
符号にダッシをつけてしめされている。長さ3.2cm、穴
の直径270μm、外径2.65mmのチュ−ブ１０’が図９の装
置に挿入された。チュ−ブ１０’の内側領域はB2O3約2.
0重量％を ド−プされたSiO2で構成された。内側領域は
B2O3約7.5重量％を ド−プされたSiO2で構成された。遷
移領域rtはriとroとの間の距離の36％で生じた。この遷
移領域の幅はチュ−ブの厚さの2.6％であった。
【００５２】ファイバ１６’の３メ−トルの長さの中央
領域から約27cmの長さのコ−ティングが剥がされた。約
40mmの長さのコ−ティング８６の部分がコ−ティングさ
れているファイバ８５の1.5メ−トルの長さの端部から
除去された。ファイバのコ−ティングを除去された領域
の中央に炎を照射することによってファイバ８７の端部
に反射防止終端が形成された。その場合、ファイバの端
部が引張られ、そして切断されてテ−パ付端部となされ
た。ファイバ８７の先端部がガラスを後退させかつ丸み
をつけられた端面を形成するためにバ−ナの炎で加熱さ
れた。その端面の直径はもとのコ−ティングされていな
いファイバの直径に等しいかあるいはそれより若干小さ
かった。このようにして形成されたコ−ティングを除去
された端部領域は約24mmの長さであった。
【００５３】コ−ティングされたファイバ１６’はそれ
のコ−ティングを除去された部分がチュ−ブの端部１
３’の下に配置されるまで穴１１’に挿入された。コ−
ティングされたファイバ８５のコ−ティングを除去され
た部分がコ−ティングされたファイバ１６’のコ−ティ
ングを除去された部分に隣接して保持され、そして両方
ともコ−ティングの端部領域が漏斗部１５’の内側とな
るまでチュ−ブ端部１２’に向って一緒に移動された。
コ−ティングされたファイバ１６’のコ−ティングを除
去された部分が面１２’と１３’の間に配置された。フ
ァイバ８７の端部がチュ−ブ１０’の中間領域２２’と
端部１２’の間に配置された。チュ−ブのコラプスおよ
び延伸工程は、プリフォ−ムがネックダウン領域を形成
するために約6.6mmだけ延伸されたことを除き実施例１
において説明したものと同様であった。
【００５４】この方法によって、1558nmの入力パワ−の
0.4％をレッグ１（図８参照）からレッグ３に結合する
１×２ 23.5dBタップを100箇作成した。平均挿入損失
（レッグ１−２）は0.25dBであり、平均挿入損失（レッ
グ１−３）は23.5dBであった。平均ＰＤＬ（レッグ１−
２）は0.01dBであり、平均ＰＤＬ（レッグ１−３）は0.
21dBであった。
【００５５】比較実施例３Ａ 標準の単一モ−ド・ファイバを用いた点を除き実施例３
で説明したのと同様の方法で１×２ 25dBタップが作成
された。チュ−ブは実施例１Ａで説明されたものであっ
た。この実施例は23.5dBタップではなくて25dBタップに
関するものであるから、延伸距離は約6.7mmであった。
【００５６】この方法によって、1558nmの入力パワ−の
0.3％をレッグ１（図８）からレッグ３に結合する１×
２ 25dBタップが100箇作成された。へきん挿入損失
（レッグ１−２）は約0.21dB、平均挿入損失（レッグ１
−３）は約24.9dBであった。平均ＰＤＬ（レッグ１−
２）は0.01dB、平均ＰＤＬ（レッグ１−３）は2.26dBで
あった。
【００５７】実施例４ 下記の相違点を除いて実施例３で説明っされたのと同様
の方法で1480/1558nm１×２ＷＤＭカプラが作成され
た。
【００５８】チュ−ブの寸法は実施例３と同一であっ
た。チュ−ブ１０の内側領域はB2O3約2.5重量％および
フッ素約7.5重量％をド−プされたSiO2で作成された。
外側領域はB2O3約7.5重量％およびフッ素約2.3重量％を
ド−プされたSiO2で作成された。遷移領域rtはriとroと
の間の距離の36％で生じた。遷移領域の幅はチュ−ブの
厚さの2.6％であった。
【００５９】実施例３で説明されたのと同様の方法で形
成されたカプラ・プリフォ−ムが図４の装置に挿入され
た。チュ−ブのコラプスおよび延伸工程は両方のステ−
ジの合成延伸速度が5.0cm/secであり、かつプリフォ−
ムがネックダウン領域を形成するために33mmだけ延伸さ
れた点を除けば実施例１で説明したのと同様であった。
【００６０】この方法によって、1558nmの入力パワ−の
98％をレッグ１（図８）からレッグ３に結合する1480/1
558nm１×２ＷＤＭカプラが100箇作成された。1558nmに
おける平均挿入損失（レッグ１−２）は0.4dBであり、1
480±10nmにおける平均挿入損失（レッグ１−３）は0.4
dBであった。1558nmにおける平均ＰＤＬ（レッグ１−
２）は0.05dBであり、1480nmにおける平均ＰＤＬ（レッ
グ１−３）は0.4dBであった。
【００６１】チュ−ブが実施例１Ａで説明したようなも
のである点を除けば実施例４で説明したのと同様の方法
によって1475/1558nm１×２ＷＤＭカプラが作成され
た。
【００６２】この方法によって、１×２ＷＤＭカプラが
100箇作成された。1558nmにおける平均挿入損失（レッ
グ１−２）は0.31dBであり、1475nmにおける平均挿入損
失（レッグ１−３）は0.52dBであった。カプラ・レッグ
は図８に示されている。1558nmにおける平均ＰＤＬ（レ
ッグ１−２）は0.11dBであり、1475nmにおける平均ＰＤ
Ｌ（レッグ１−３）は0.08dBであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】２×２カプラ・チュ−ブの穴内におけるファイ
バの位置を示す断面図である。
【図２】チュ−ブを脱気するための装置に連結されたカ
プラ・プリフォ−ムの断面図である。
【図３】図２のプリフォ−ムの端面図である。
【図４】カプラ形成装置の概略図である。
【図５】端部をシ−ルされた延伸されたカプラの部分的
な断面図である。
【図６】１つの形式のチュ−ブの場合のチュ−ブ半径の
関数としてプロットされた屈折率のグラフである。
【図７】２×２カプラの概略図である。
【図８】１×２カプラの概略図である。
【図９】１×２カプラ・チュ−ブの穴内におけるファイ
バの位置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ チュ−ブ １１ 穴 １４、１５ 漏斗部 １６、１７ 光ファイバ １８、１９ 保護コ−ティング ２０、２１ 光ファイバ ２２ 中間領域 ４７ 接着剤 ４８ 開口 ４９ 接着剤 ５１ プリフォ−ム ８１ ネックダウン領域

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ファイバ・オプティック・カプラにおい
    て、 屈折率n3を有しおりかつ第１および第２の対向端部およ
    び中間領域を有する細長いマトリクスガラス体と、 前記ガラス体を通じて長手方向に延長しており、それぞ
    れ屈折率n2のクラッドによって包囲された屈折率n1（た
    だしn1>n2>n3）を有するコアを具備している複数の光フ
    ァイバを具備しており、 前記ファイバは前記ガラス体の中間領域に融着されてお
    り、前記中間領域の中央部分の直径および前記中間領域
    の中央部分における前記光ファイバの直径が前記ガラス
    体の端部におけるそれらの直径より小さくなされてお
    り、 前記ガラス体は前記光ファイバに隣接した内側領域と、
    この内側領域の半径より大きい半径を有する外側領域
    と、前記内側領域および外側領域間の遷移領域を有して
    おり、前記内側領域の軟化点温度は、前記カプラが比較
    的低い値の偏波依存過剰損失を呈示するのに十分なだけ
    前記ファイバに隣接した前記中間領域における応力が小
    さくなるのに十分なだけ前記内側領域の軟化点温度が高
    くなされているファイバ・オプティック・カプラ。
  2. 【請求項２】 前記チュ−ブの外側領域が前記チュ−ブ
    の容積の主要部分を構成している請求項１のファイバ・
    オプティック・カプラ。
  3. 【請求項３】 前記遷移領域の平均半径が前記ガラス体
    の外部半径の約25〜50％の間である請求項１のファイバ
    ・オプティック・カプラ。
  4. 【請求項４】 前記内側領域がB2O3を1.5重量％〜3.5重
    量％ド−プされたSiO2よりなり、かつ前記外側領域がB2
    O3を6.5重量％〜11.0重量％ド−プされたSiO 2よりなる
    請求項１のファイバ・オプティック・カプラ。
  5. 【請求項５】 ファイバ・オプティック・カプラにおい
    て、 屈折率n3を有しおりかつ第１および第２の対向端部およ
    び中間領域を有する細長いマトリクスガラス体と、 前記ガラス体を通じて長手方向に延長しており、それぞ
    れ屈折率n2のクラッドによって包囲された屈折率n1（た
    だしn1>n2>n3）を有するコアを具備している複数の光フ
    ァイバを具備しており、 前記ファイバは前記ガラス体の中間領域に融着されてお
    り、前記中間領域の中央部分の直径および前記中間領域
    の中央部分における前記光ファイバの直径が前記ガラス
    体の端部におけるそれらの直径より小さくなされてお
    り、 前記ガラス体が前記光ファイバに隣接した実質的に均一
    な組成の内側領域と、この内側領域より大きい半径を有
    する実質的に均一な組成の外側領域を有し、前記内側領
    域の軟化点温度は前記カプラが比較的小さい偏波依存過
    剰損失を呈示するのに十分なだけ前記ファイバに隣接し
    た前記中間領域における応力が小さくなるのに十分なだ
    け前記内側領域の軟化点温度が高くなり、前記外側領域
    の軟化点温度が前記カプラが比較的小さい過剰損失を呈
    示するのに十分なだけ低くなされているファイバ・オプ
    ティック・カプラ。
  6. 【請求項６】 前記チュ−ブの外側領域が前記チュ−ブ
    の容積の主要部分を構成している請求項５のファイバ・
    オプティック・カプラ。
  7. 【請求項７】 前記内側および外側領域間に遷移領域を
    さらに具備しており、前記遷移領域の平均半径が前記ガ
    ラス体の外部半径の約25〜50％の間である請求項１のフ
    ァイバ・オプティック・カプラ。
  8. 【請求項８】 前記内側領域がB2O3を1.5重量％〜3.5重
    量％ド−プされたSiO2よりなり、かつ前記外側領域がB2
    O3を6.5重量％〜11.0重量％ド−プされたSiO 2よりなる
    請求項１のファイバ・オプティック・カプラ。
  9. 【請求項９】 少なくとも１本の光ファイバが前記ガラ
    ス体の前記第１の端部から延長し、かつ２本の光ファイ
    バが前記ガラス体の前記第２の端部から延長している請
    求項５のファイバ・オプティック・カプラ。
  10. 【請求項１０】 Ｍ本の光ファイバが前記ガラス体の前
    記第１の端部から延長し、かつＮ本の光ファイバが前記
    ガラス体の第２の端部から延長しており、Ｍ≧１および
    Ｎ≧２である請求項５のファイバ・オプティック・カプ
    ラ。
  11. 【請求項１１】 ファイバ・カプラを作成する方法にお
    いて、 第１および第２の対向端部分と、中間領域と、長手方向
    の穴と、この穴に隣接した内側領域と、この内側領域の
    半径より大きい半径を有する外側領域と、前記内側およ
    び外側領域の間の遷移領域を有し、前記内側領域の軟化
    点温度が前記外側領域のそれより高いガラスチュ−ブを
    準備し、 前記長手方向の穴内に複数本のガラス光ファイバの少な
    くとも一部分を配置し、前記フィアバのそれぞれはコア
    と、このコアを包囲していてそのコアより小さい屈折率
    を有するクラッドを有しており、前記複数本の光ファイ
    バのクラッドの屈折率が前記チュ−ブの屈折率より大き
    く、前記チュ−ブの中間領域内に配置された各ファイバ
    の少なくともその部分はコ−ティングを有しておらず、
    前記ファイバが前記チュ−ブの中間領域内で同一広がり
    関係を有しており、前記中間領域内のファイバのうちの
    少なくとも１本のファイバの少なくとも一部分が前記チ
    ュ−ブの第１の端部から延長しており、前記中間領域に
    おけるファイバのうちの少なくとも他の１本のファイバ
    の少なくとも一部分が前記チュ−ブの第２の端部から延
    長しており、 前記中間領域を前記ファイバに対してコラプスさせ、 前記中間領域の中央部分を延伸してそれの直径を減寸さ
    せかつ前記ファイバのうちの１本のファイバ中を伝播す
    る光が前記ファイバのうちの他の１本のファイバに結合
    する結合領域を形成し、前記内側領域の軟化点温度が前
    記カプラが比較的低い値の偏波依存過剰損失を呈示する
    のに十分なだけ前記ファイバに隣接した前記中間領域に
    おける応力が小さくなるのに十分なだけ高く、前記外側
    領域の軟化点温度は前記カプラが比較的低い過剰損失を
    呈示するのに十分なだけ低いようにすることよりなるフ
    ァイバ・カプラの作成方法。
  12. 【請求項１２】 前記チュ−ブの外側領域が前記チュ−
    ブの容積の主要部分を構成している請求項１１の方法。
  13. 【請求項１３】 前記遷移領域の平均半径が前記チュ−
    ブの外部半径の約20〜41％の間である請求項１１の方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記内側領域がB2O3を1.5重量％〜3.5
    重量％ド−プされたSiO2よりなり、かつ前記外側領域が
    B2O3を6.5重量％〜11.0重量％ド−プされたSiO2よりな
    る請求項１１の方法。
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