(57)【要約】【課題】広帯域多分岐の光ファイバカプラを容易に製造することが可能な製造方法を提供する。【解決手段】第１の光ファイバを加熱しながら引っ張り、予備延伸する。予備延伸された第１の光ファイバの細くなった部分の側面に、少なくとも２本の第２の光ファイバの各々の側面が接触し、第２の光ファイバの側面同士は接触しないように、第１及び第２の光ファイバを保持する。第１及び第２の光ファイバの相互に接触した部分を加熱しながら延伸し、融着させる。【選択図】  図１
2004325718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光ファイバを加熱しながら引っ張り、予備延伸する工程と、
予備延伸された前記第１の光ファイバの細くなった部分の側面に、少なくとも２本の第２の光ファイバの各々の側面が接触し、該第２の光ファイバの側面同士は接触しないように、第１及び第２の光ファイバを保持する工程と、
前記第１及び第２の光ファイバの相互に接触した部分を加熱しながら延伸し、融着させる工程と
を有する光ファイバカプラの製造方法。
【請求項２】
前記第２の光ファイバが３本であり、前記予備延伸する工程において、前記第１の光ファイバのクラッドの外径が、予備延伸前のクラッドの外径の９０〜９５％になるように予備延伸する請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法。
【請求項３】
前記融着させる工程において、前記第１及び第２の光ファイバの融着すべき部分を包含する大きさの炎を用い、融着すべき部分を該炎の内部に配置し、該第１及び第２の光ファイバと該炎との相対位置を固定して、該第１及び第２の光ファイバを加熱する請求項１または２に記載の光ファイバカプラの製造方法。
【請求項４】
前記第２の光ファイバが３本であり、前記予備延伸する工程において、前記第１の光ファイバのクラッドの外径が、予備延伸前のクラッドの外径の９５〜９９．２％になるように予備延伸し、前記融着させる工程において、電気ヒータを用いて前記第１及び第２の光ファイバを加熱する請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法。
【請求項５】
１本の第１の光ファイバと、少なくとも２本の第２の光ファイバとを、該第１の光ファイバの側面に、該第２の光ファイバの各々の側面が接触し、該第２の光ファイバの側面同士は接触しないように支持する支持部材と、前記支持部材に支持された前記第１及び第２の光ファイバの相互に接触した部分を加熱する加熱手段と、
加熱された前記第１及び第２の光ファイバを延伸させる延伸機構と
を有する光ファイバカプラ製造装置。
【請求項６】
前記加熱手段が、
前記第１及び第２の光ファイバの加熱すべき部分を取り囲む被加熱部材と、
前記被加熱部材を加熱する発熱手段と
を含む請求項５に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項７】
前記加熱手段が、少なくとも３個のトーチを含み、該トーチは、前記支持部材に支持された第１及び第２の光ファイバの加熱すべき部分の周囲に配置され、該第１及び第２の光ファイバに向かって炎を吹き付ける請求項５に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項８】
１本の第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバのクラッドの側面に融着された複数の第２の光ファイバであって、該第２の光ファイバの側面同士は接触していない第２の光ファイバとを有し、前記第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着されている部分の、前記第１の光ファイバのクラッドの外径が、前記第２の光ファイバのクラッドの外径よりも小さい光ファイバカプラ。
【請求項９】
前記第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着されている部分の、前記第１の光ファイバのクラッドの外径が、前記第２の光ファイバのクラッドの外径の９０〜９５％である請求項８に記載の光ファイバカプラ。
【請求項１０】
前記第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着されている部分の、前記第１の光ファイバのクラッドの外径が、前記第２の光ファイバのクラッドの外径の９５〜９９．２％である請求項８に記載の光ファイバカプラ。
【請求項１１】
１本の第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバのクラッドの側面に融着された複数の第２の光ファイバであって、該第２の光ファイバの側面同士は接触していない第２の光ファイバとを有し、
前記第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着されていない部分の該第１の光ファイバ及び該第２の光ファイバのクラッド径をＲとし、融着されている部分の前記第１の光ファイバと第２の光ファイバとの中心間距離をＳとしたとき、１＜Ｒ／Ｓ≦１．２５が満たされている光ファイバカプラ。
【請求項１２】
前記第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着されている部分の長さが２０ｍｍ以上である請求項１１に記載の光ファイバカプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバカプラ製造方法、製造装置、及び光ファイバカプラに関し、特に広帯域多分岐の光ファイバカプラ、その製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを各家庭まで引き込み、高速大容量の通信を実現しようとする動きが活発になってきている。光ファイバを各家庭まで引き込むために、信号を搬送する光を複数の対地に分岐させる多分岐光ファイバカプラが望まれている。とりわけ、３分岐及び４分岐の広帯域光ファイバカプラに対する需要が高まっている。
【０００３】
特許文献１に、多分岐の光ファイバカプラの製造方法が開示されている。この方法によると、中心に配置された光ファイバの周囲に複数本の光ファイバを対称的に配置し、これらの光ファイバを加熱しながら一括して延伸することにより光ファイバカプラが作製される。この方法で作製された光ファイバカプラは、適用可能な波長帯域が狭い。このため、現在光通信で用いられている代表的な波長である１．３１μｍと１．５５μｍの両方の波長域において、同じ分岐特性を持たせることができない。
【０００４】
特許文献２に、多分岐の光ファイバカプラの他の製造方法が開示されている。この方法によると、対向する２つのマスクに形成された複数の貫通孔に光ファイバを通し、マスクを反対方向に回転させて光ファイバを捻り、捻った部分を加熱、融着、延伸させることにより光ファイバカプラが作製される。この方法で作製された光ファイバカプラも、適用可能な波長帯域が狭い。
【０００５】
特許文献３に、広帯域多分岐の光ファイバカプラの製造方法が開示されている。この方法によると、１本の大径の光ファイバ、２本の中径の光ファイバ、及び１本の小径の光ファイバを一括して、加熱、融着、延伸させることにより光ファイバカプラが作製される。この光ファイバカプラの各光ファイバは、隣接する２本の光ファイバとのみ融着される。また、その断面は、左右対称の配置にされている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１６７０４１号公報
【特許文献２】
特開平１１−７２６４６号公報
【特許文献３】
特開平６−２６５７４９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献３に記載された製造方法においては、外径の異なる３種類の光ファイバを準備しなければならない。さらに、断面が左右対称の配置になるように４本の光ファイバを配置することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、広帯域多分岐の光ファイバカプラを容易に製造することが可能な製造方法、及び製造装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、容易に製造可能な広帯域多分岐の光ファイバ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】
本発明の一観点によると、第１の光ファイバを加熱しながら引っ張り、予備延伸する工程と、予備延伸された前記第１の光ファイバの細くなった部分の側面に、少なくとも２本の第２の光ファイバの各々の側面が接触し、該第２の光ファイバの側面同士は接触しないように、第１及び第２の光ファイバを保持する工程と、前記第１及び第２の光ファイバの相互に接触した部分を加熱しながら延伸し、融着させる工程とを有する光ファイバカプラの製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の他の観点によると、１本の第１の光ファイバと、少なくとも２本の第２の光ファイバとを、該第１の光ファイバの側面に、該第２の光ファイバの各々の側面が接触し、該第２の光ファイバの側面同士は接触しないように支持する支持部材と、前記支持部材に支持された前記第１及び第２の光ファイバの相互に接触した部分を加熱する加熱手段と、加熱された前記第１及び第２の光ファイバを延伸させる延伸機構とを有する光ファイバカプラ製造装置が提供される。
【００１２】
第１の光ファイバを予備延伸し、第２の光ファイバ同士が接触しないように配置することにより、分岐特性の波長依存性を小さくすることができる。
【００１３】
本発明のさらに他の観点によると、１本の第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバのクラッドの側面に融着された複数の第２の光ファイバであって、該第２の光ファイバの側面同士は接触していない第２の光ファイバとを有し、前記第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着されている部分の、前記第１の光ファイバのクラッドの外径が、前記第２の光ファイバのクラッドの外径よりも小さい光ファイバカプラが提供される。
【００１４】
第１の光ファイバのクラッドの外径を第２の光ファイバのクラッドの外径よりも小さくすることにより、分岐特性の波長依存性を小さくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施例による光ファイバカプラ製造装置の概略図を示す。ある間隔を隔てて配置された光ファイバ保持台１Ａ及び１Ｂが、４本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを、それらの融着されるべき部分の側面同士が接触するように保持する。保持台１Ａと１Ｂとの間に、４本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄの融着されるべき部分が配置される。
【００１６】
ファイバ保持台１Ａの上面に、第１段目クランプ４１Ａ、第２段目クランプ４２Ａ、第３段目クランプ４３Ａ、第４段目クランプ４４Ａ、及び第５段目クランプ４５Ａがこの順番に並んで配置されている。第１段目クランプ４１Ａが、もう一方のファイバ保持台１Ｂから最も遠い位置に配置され、第５段目クランプ４５Ａが、最も近い位置に配置される。同様に、ファイバ保持台１Ｂの上面に、第１段目クランプ４１Ｂ、第２段目クランプ４２Ｂ、第３段目クランプ４３Ｂ、第４段目クランプ４４Ｂ、及び第５段目クランプ４５Ｂがこの順番に並んで配置されている。
【００１７】
最も外側の第１段目クランプ４１Ａ及び４１Ｂは、光ファイバ１０Ａのジャケット部（被覆されている部分）を固定する。第２段目クランプ４２Ａ及び４２Ｂは、光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂのジャケット部を固定する。第３段目クランプ４３Ａ及び４３Ｂは、光ファイバ１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃのジャケット部を固定する。第４段目クランプ４４Ａ及び４４Ｂは、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄのジャケット部を固定する。第５段目クランプ５４Ａ及び４５Ｂは、４本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄのクラッドを固定する。各クランプの詳細な構成は、図２を参照して後述する。
【００１８】
光ファイバ１０Ｂの入力側の一部分が光ファイバリール２に巻かれ、その入力端が、レーザ光源５に接続されている。レーザ光源５は、測定用の基準光信号を光ファイバ１０Ｂ内に導入する。光ファイバ１０Ｂの出力端が、光検出器６のチャンネルＣＨ２に接続されている。光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄの出力端は、それぞれ光検出器６のチャンネルＣＨ１、ＣＨ３、及びＣＨ４に接続されている。ここで、光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄの出力端は、光ファイバ１０Ｂの出力端と同じ側の端部である。光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄの入力端は、解放されている。
【００１９】
光検出器６は、チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４から入力された光信号の強度を測定し、測定結果を制御装置２０に送信する。制御装置２０は、例えばパーソナルコンピュータで構成される。
【００２０】
光ファイバ保持台１Ａと１Ｂとの間に配置された融着されるべき部分の近傍に、ガストーチ２３が配置されている。ガスボンベ２１からマスフローコントローラ２２を経由してガストーチ２３に燃焼ガスが供給される。燃焼ガスとして、水素ガスやプロパンガスが用いられる。燃焼ガスが燃焼することにより、融着されるべき部分が加熱され、融着される。光ファイバ保持台１Ａと１Ｂとの間隔を徐々に離すことにより、融着した部分を延伸させることができる。光ファイバ保持台１Ａ及び１Ｂは、所定の速さで融着した部分を延伸させることができる。
【００２１】
マスフローコントローラ２２は、制御装置２０からの指示によって流量制御を行う。光ファイバ保持台１Ａ及び１Ｂの延伸動作は、制御装置２０からの指示によって制御される。また、光ファイバ保持台１Ａ及び１Ｂによる延伸長は、所定の周期で制御装置２０に送信される。
【００２２】
ＣＣＤカメラ３０が、融着された部分の形状を検出し、その形状がモニタ３１に映し出される。
【００２３】
図２（Ａ）に、光ファイバ保持台１Ａ及び第１段目クランプ４１Ａの断面図を示す。光ファイバ保持台１Ａの上面に、溝５１Ａが形成されている。溝５１Ａ内に光ファイバ１０Ａのジャケット部が装填されている。溝５１Ａの深さは０．１７５ｍｍ、幅は０．３ｍｍであり、光ファイバ１０Ａのジャケット部の直径は０．２５ｍｍである。他の光ファイバ１０Ｂ〜１０Ｄのジャケット部の直径も０．２５ｍｍである。
【００２４】
第１段目クランプ４１Ａの押さえ面にゴム等の弾性部材４６Ａが取り付けられている。溝５１Ａ内に装填された光ファイバ１０Ａを弾性部材４６Ａで押さえることにより、光ファイバ１０Ａを溝５１Ａ内に固定することができる。
【００２５】
図２（Ｂ）に、光ファイバ保持台１Ａ及び第２段目クランプ４２Ａの断面図を示す。光ファイバ保持台１Ａの上面に、溝５２Ａが形成されている。溝５２Ａ内の底に光ファイバ１０Ａのジャケット部が装填され、その上に光ファイバ１０Ｂのジャケット部が装填されている。溝５２Ａの深さは０．４２５ｍｍ、幅は０．３ｍｍである。
【００２６】
第２段目クランプ４２Ａの押さえ面にゴム等の弾性部材４７Ａが取り付けられている。溝５２Ａ内に装填された光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂを弾性部材４７Ａで押さえることにより、光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂを溝５２Ａ内に固定することができる。
【００２７】
図２（Ｃ）に、光ファイバ保持台１Ａ及び第３段目クランプ４３Ａの断面図を示す。光ファイバ保持台１Ａの上面に、溝５３Ａが形成されている。溝５３Ａの深さは０．６ｍｍである。深さ０．２２５ｍｍの位置から底までの部分の幅は０．３ｍｍである。深さ０．２２５ｍｍよりも浅い部分においては、浅くなるに従って溝の幅が広くなるように、溝の側面が斜面とされている。溝５３Ａの開口部の幅は０．１３ｍｍである。
【００２８】
溝５３Ａ内の底に光ファイバ１０Ａのジャケット部が装填され、その上に光ファイバ１０Ｂのジャケット部が装填され、その上に光ファイバ１０Ｃのジャケット部が装填されている。２本の光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂは、幅０．３ｍｍの部分でその位置が拘束される。光ファイバ１０Ｃは、溝５３Ａの一方の斜面と、光ファイバ１０Ｂとに接触することによって、その位置が拘束される。
【００２９】
第３段目クランプ４３Ａの押さえ面にゴム等の弾性部材４８Ａが取り付けられている。溝５３Ａ内に装填された光ファイバ１０Ａ〜１０Ｃを弾性部材４８Ａで押さえることにより、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｃを溝５３Ａ内に固定することができる。
【００３０】
図２（Ｄ）に、光ファイバ保持台１Ａ及び第４段目クランプ４４Ａの断面図を示す。光ファイバ保持台１Ａの上面に、溝５４Ａが形成されている。溝５４Ａの形状は、第３段目のクランプ部の溝５３Ａの形状と同一である。
【００３１】
溝５４Ａ内の底に光ファイバ１０Ａのジャケット部が装填され、その上に光ファイバ１０Ｂのジャケット部が装填され、その上に光ファイバ１０Ｃ及び１０Ｄのジャケット部が装填されている。光ファイバ１０Ｃは、溝５４Ａの一方の斜面と、光ファイバ１０Ｂとに接触することによって、その位置が拘束され、光ファイバ１０Ｄは、溝５４Ａの他方の斜面と、光ファイバ１０Ｂとに接触することによって、その位置が拘束される。
【００３２】
第４段目クランプ４４Ａの押さえ面にゴム等の弾性部材４９Ａが取り付けられている。溝５４Ａ内に装填された光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを弾性部材４９Ａで押さえることにより、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｃを溝５４Ａ内に固定することができる。
【００３３】
図３（Ａ）に、光ファイバ保持台１Ａ及び第５段目クランプ４５Ａの断面図を示す。光ファイバ保持台１Ａの上面に、溝５５Ａが形成されている。溝５５Ａの深さは０．２６８ｍｍである。深さ０．１５ｍｍの位置から底までの部分の幅は０．１３ｍｍである。深さ０．１５ｍｍよりも浅い部分においては、浅くなるに従って溝の幅が広くなるように、側面が斜面とされている。溝５５Ａの２つの斜面同士のなす角度は９０°である。
【００３４】
溝５５Ａ内の底に、被覆が除去されてクラッドが露出した光ファイバ１０Ａが装填され、その上にクラッドが露出した光ファイバ１０Ｂが装填されている。その上にクラッドが露出した光ファイバ１０Ｃ及び１０Ｄが装填されている。光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄのクラッドの外径は０．１２５ｍｍである。光ファイバ１０Ｂは、予備延伸されて細くなっており、そのクラッドの外径は０．１２５ｍｍの９０〜９５％（０．１１２５〜０．１１８７５ｍｍ）である。
【００３５】
光ファイバ１０Ａは、溝５５Ａの幅０．１５ｍｍの部分でその位置が拘束される。光ファイバ１０Ｃは、溝５５Ａの一方の斜面と、光ファイバ１０Ｂとに接触することによって、その位置が拘束される。光ファイバ１０Ｄは、溝５５Ａの他方の斜面と、光ファイバ１０Ｂとに接触することによって、その位置が拘束される。
【００３６】
第５段目クランプ４５Ａの押さえ面にゴム等の弾性部材５０Ａが取り付けられている。溝５５Ａ内に装填された光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを弾性部材５０Ａで押さえることにより、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを溝５５Ａ内に固定することができる。
【００３７】
溝５５Ａでこれらの光ファイバの位置が拘束されることにより、光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄの中心が正三角形の頂点に位置し、光ファイバ１０Ｂの中心がこの正三角形のほぼ中心に位置するように、４本の光ファイバが配置される。光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄの各々のクラッドの側面が、光ファイバ１０Ｂのクラッドの側面に接触する。光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄのクラッドの側面同士は接触しない。図１に示したガストーチ２３で加熱される部分においても、図３（Ａ）に示した光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄのクラッドの配置が維持される。
【００３８】
図３（Ｂ）に示すように、溝５５Ａの断面形状を正三角形にしてもよい。これにより、光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄの中心が正三角形の頂点に位置し、光ファイバ１０Ｂの中心がこの正三角形のほぼ中心に位置するように、４本の光ファイバを配置することができる。
【００３９】
図２（Ｄ）に示した第４段目クランプ４４Ａの位置において、３本の光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄの中心が三角形（正三角形でなくてもよい）の頂点に位置し、中心の光ファイバ１０Ｂの中心が、この三角形の内部に位置するように、４本の光ファイバを配置しておくことにより、第５段目クランプ４５Ａの位置において、３本の光ファイバの中心が正三角形の頂点に位置するように容易に位置決めすることができる。
【００４０】
図４（Ａ）に示すように、溝５５Ａを、太い溝５５ＡＡと、溝５５ＡＡの底面に形成された細い溝５５ＡＢとからなる２段構成にしてもよい。細い溝５５ＡＢの幅は、光ファイバ１０Ａの直径とほぼ等しい。細い溝５５ＡＢ内に光ファイバ１０Ａが装填され、その位置が拘束される。その上に、光ファイバ１０Ｂが装填される。光ファイバ１０Ｂの中心が、細い溝５５ＡＢの開口面と同じ高さに位置するか、または開口面よりも溝５５ＡＢ側に位置するように、細い溝５５ＡＢの深さが設定されている。
【００４１】
光ファイバ１０Ｃ及び１０Ｄは、光ファイバ１０Ｂの外周面と太い溝５５ＡＡの側面に接することにより、その位置が拘束される。これにより、４本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄの位置を容易に固定することができる。
【００４２】
図４（Ｂ）に、５本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｅを位置決めするための溝５５Ａの一例を示す。溝５５Ａの断面はほぼ正方形とされている。光ファイバ１０Ａが、溝５５Ａの底面と一方の側面とに接触し、光ファイバ１０Ｂが、溝５５Ａの底面と他方の側面とに接触することにより、２本の光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂの位置が拘束される。
【００４３】
中心に配置される光ファイバ１０Ｃが、２本の光ファイバ１０Ａ及び１０Ｂの外周面に接触し、その位置が拘束される。光ファイバ１０Ｄが、光ファイバ１０Ｃの外周面と溝５５Ａの一方の側面とに接触し、光ファイバ１０Ｂが、光ファイバ１０Ｃの外周面と溝５５Ａの他方の側面とに接触することにより、２本の光ファイバ１０Ｄ及び１０Ｅの位置が拘束される。これにより、５本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｅの位置を容易に固定することができる。
【００４４】
図５に、ガストーチ２３の断面図を示す。ガストーチ２３は、下端が開放され上端が閉じられた円筒状の容器を含んで構成される。燃焼ガス導入管２３Ａからガストーチ２３内の空洞に燃焼ガスが供給される。燃焼ガスが下方に吹き出し、炎６０が形成される。光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄの加熱すべき部分が、炎６０の内部を通過する。光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを均一に加熱するために、炎６０の先端近傍の温度勾配の比較的小さい領域を、光ファイバが通過するように配置することが好ましい。
【００４５】
炎６０の外径は約１０ｍｍであり、ガストーチ２３を光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄの長さ方向に移動させることなく、加熱すべき領域全体を加熱することができる。
【００４６】
次に、本発明の実施例による光ファイバカプラの製造方法について説明する。まず、光ファイバカプラの中心に配置される光ファイバ１０Ｂを加熱しながら予備延伸し、そのクラッド径を細くする。例えば、元のクラッド径の９０〜９５％程度まで細くする。この予備延伸は、図１に示した製造装置に１本の光ファイバ１０Ｂのみを保持して、加熱しながら延伸することにより行うことができる。また、公知の融着延伸装置を用いて予備延伸を行ってもよい。
【００４７】
次に、光ファイバ１０Ａを、図１に示した第１段目クランプ４１Ａ及び４１Ｂで固定する。予備延伸した光ファイバ１０Ｂ、及び第１段目クランプ４１Ａ及び４１Ｂで既に固定されている光ファイバ１０Ａを、第２段目クランプ４２Ａ及び４２Ｂで固定する。同様に、３本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｃを、第３段目クランプ４３Ａ及び４３Ｂで固定し、４本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを、第４段目クランプ４４Ａ及び４４Ｂで固定する。さらに、４本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄのクラッドが露出した部分を、第５段目クランプ４５Ａ及び４５Ｂで固定する。
【００４８】
レーザ光源５から光ファイバ１０Ｂに、基準光信号を入力する。光検出器６で、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄの出力端から出力される光信号の強度を観測しながら、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを加熱し、融着、延伸させる。
【００４９】
図６に、延伸時間と出力信号強度との関係を示す。横軸は、延伸時間を単位「秒」で表し、縦軸は出力された光信号の強度を単位「ｄＢ」で表す。図中の曲線ａ〜ｄは、それぞれ光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄの出力端から出力された光信号の強度を示す。
【００５０】
光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを延伸させるに従って、入力信号が与えられている中心の光ファイバ１０Ｂから出力される信号強度が低下し、他の光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄから出力される信号強度が大きくなる。図６では、光ファイバ１０Ｂから出力される信号強度が約３８ｄＢになったところで延伸が停止されている。このとき、他の３本の光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄから出力される信号強度は、それぞれ約１８ｄＢ、２０ｄＢ、及び２３ｄＢであった。
【００５１】
延伸を停止させる時期を制御することにより、４本の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄから出力される信号強度をほぼ等しくすることができる。
【００５２】
図７（Ａ）、（Ｂ）、図８（Ｃ）、及び（Ｄ）に、上記実施例による方法で作製した４分岐光ファイバカプラの分岐特性を示す。各グラフの横軸は波長を単位「μｍ」で表し、縦軸は損失を単位「ｄＢ」で表す。作製された光ファイバカプラの中心に配置された光ファイバ１０Ｂのクラッド径は、その周囲の光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄのクラッド径の９０〜９５％になる。図７（Ｂ）に示した損失の波長依存性が、光信号が入力される中心の光ファイバ１０Ｂのものであり、図７（Ａ）、図８（Ｃ）及び（Ｄ）に示した損失の波長依存性が、中心の光ファイバに接する３本の光ファイバ１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｄのものである。
【００５３】
光通信に使用される波長１．３１μｍと１．５５μｍにおける損失の差は、０．２〜０．４ｄＢ程度であり、２つの波長域において、ほぼ同等の分岐特性が得られていることがわかる。また、波長１．３１μｍから１．５５μｍまでの広範囲の波長域において、損失の変動が少ないことがわかる。図７及び図８に示した損失の波長依存性のグラフでは、波長が約１．３８μｍの位置に小さな吸収が現れている。これは、光ファイバの加熱時に光ファイバ内に取り込まれた水酸基による吸収と考えられる。
【００５４】
上記実施例のように、光ファイバカプラの中心に配置する光ファイバを、融着前に予備延伸し、クラッド径を細くしておいたこと、及び中心の光ファイバの周囲に配置される３本の光ファイバ同士が接触しない構成としたことにより、分岐特性の波長依存性が小さくなっていると考えられる。なお、２本の光ファイバの一方を細くしておくことにより、波長依存性の少ない２分岐光ファイバカプラが得られることは、ＯＫＡＭＯＴＯ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．８，  Ｎｏ．５，  ＭＡＹ  １９９０，  ｐ．６７８−６８３に理論的な考察がなされている。
【００５５】
上記実施例では、光ファイバの長さ方向に炎を移動させることなく、炎の位置を固定して光ファイバを加熱している。炎を、光ファイバの長さ方向に往復移動させながら加熱を行うと、折り返し点における加熱が過剰になり、この部分のクラッドが局所的に細くなってしまいやすい。局所的に細くなると、分岐特性の波長依存性が大きくなってしまう。上記実施例のように、炎の外径を大きくし、その位置を固定して加熱を行うことにより、光ファイバの局所的な細径化を防止し、広帯域の光ファイバカプラを得ることができる。
【００５６】
図９（Ａ）に、光ファイバを加熱するための加熱装置の他の構成例を示す。光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄの加熱すべき部分を、被加熱部材７１が取り囲んでいる。被加熱部材７１は、例えばセラミックで形成され、内部に円柱状の空洞７３を画定する。この空洞７３の側面に、その中心軸に平行な方向に延在し、空洞７３内と外部の空間とを連通させるスリット７４が形成されている。光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄがスリット７４を通過して、空洞７３内に配置される。
【００５７】
ガストーチ７２が被加熱部材７１を加熱する。被加熱部材７１が加熱されることにより、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄが間接的に加熱される。
【００５８】
被加熱部材７１で光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを取り囲むことにより、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄをより均一に加熱することができる。
【００５９】
図９（Ｂ）に、加熱装置のさらに他の構成例を示す。この加熱装置は、光ファイバの加熱すべき部分の周囲に配置された３個のトーチ８０Ａ〜８０Ｃを含む。３個のトーチは、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄに向かって炎を吹き付ける。例えば、トーチ８０Ａは、光ファイバ１０Ａと１０Ｃとの間の空間に炎を吹き付け、トーチ８０Ｂは、光ファイバ１０Ｃと１０Ｄとの間の空間に炎を吹き付け、トーチ８０Ｃは、光ファイバ１０Ａと１０Ｄとの間の空間に炎を吹き付ける。
【００６０】
このように、加熱すべき部分の周囲に３個のトーチ８０Ａ〜８０Ｃを配置することにより、光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄをより均一に加熱することができる。配置するトーチの数は３個に限らず、２個でもよいし、４個以上でもよい。
【００６１】
図９（Ｃ）に、加熱装置のさらに他の構成例を示す。セラミックヒータ８２の内部に円柱状の空洞８３が形成されている。セラミックヒータ８２に、空洞８３と外部の空間とを連通させるスリット８４が形成されている。光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄが、スリット８４を通過して、空洞８３内に配置される。セラミックヒータ８２を加熱することにより、空洞８３内の光ファイバ１０Ａ〜１０Ｄを加熱することができる。
【００６２】
図１０に、図９（Ｃ）に示したセラミックヒータを用いて作製した４分岐光ファイバカプラの分岐特性の波長依存性を示す。曲線ＣＨ１が、中心の光ファイバからの出力（損失）を示し、他の３本の曲線ＣＨ２〜ＣＨ４が、周囲の光ファイバからの出力（損失）を示す。波長依存性の小さな、ほぼ等分岐の光ファイバカプラが得られていることがわかる。
【００６３】
図７及び図８に示した光ファイバカプラの分岐特性においては、波長約１３７０ｎｍの近傍に損失の小さなピークが現れていた。このピークは、融着時に光ファイバ内に取り込まれた水酸基に起因するものと考えられる。セラミックヒータを用いる場合には、水酸基が発生しないため、分岐特性にこのようなピークは現れていない。
【００６４】
上記実施例では、中心の光ファイバのクラッド径が元のクラッド径の９０〜９５％程度になるように予備延伸を行った。予備延伸時の加熱装置としてヒータを用い、予備延伸長を０．２ｍｍにすることにより、波長依存性の小さな光ファイバカプラが得られた。予備延伸長を０．２ｍｍにすると、クラッド径は元のクラッド径（１２５μｍ）の９７．６〜９９．２％（１２２〜１２４μｍ）になる。一般に、融着時に、バーナによる加熱ではなく、電気ヒータによる加熱を行う場合には、中心の光ファイバのクラッド径が元のクラッド径の９７．６〜９９．２％になるように予備延伸を行っても、光ファイバカプラの波長依存性を小さくすることができる。なお、中心の光ファイバのクラッド径が元のクラッド径の９５〜９９．２％になるように予備延伸を行っても、光ファイバカプラの波長依存性を小さくすることが可能である。
【００６５】
上記実施例では、中心の光ファイバの周囲に３個の光ファイバを融着した４分岐の光ファイバカプラについて説明したが、周囲に配置する光ファイバの本数をｎ本（ｎは２以上の整数）にし、ｎ＋１分岐の光ファイバカプラを作製することも可能である。この場合には、中心の光ファイバの周囲に配置されるｎ本の光ファイバの各々のクラッドの側面が中心の光ファイバのクラッドの側面に接触し、周囲の光ファイバのクラッド同士は接触しないように配置される。光ファイバカプラの断面において、周囲のｎ本の光ファイバの中心が正ｎ角形の頂点に位置するように配置することが好ましい。
【００６６】
光ファイバカプラの分岐数が変わると、中心の光ファイバの好ましいクラッド径も変わると思われる。中心の光ファイバの予備延伸量の異なる種々の光ファイバカプラを製造し、その分岐特性の波長依存性を測定することにより、予備延伸量の好適値を見つけることができる。
【００６７】
中心の光ファイバの予備延伸量が大きくなると、そのクラッドが細くなる。中心の光ファイバの融着すべき部分のクラッドが細くなると、中心の光ファイバと周囲の光ファイバとの側面同士が接触しにくくなる。このような場合には、複数本の光ファイバを相互に平行に保持した状態で、捻りを加えることにより、容易に接触させることができる。特に、ヒータで加熱を行う場合に、中心の光ファイバのクラッド径が元のクラッド径の９５％以下である場合に、光ファイバ同士が接触しにくくなる。この場合には、捻りを加えることが有効である。
【００６８】
上記実施例では、光ファイバカプラの中心に位置する光ファイバを予備延伸させて融着したが、本願発明者らは、融着の程度を制御することにより、予備延伸させることなく同径の４本の光ファイバを融着させて、波長依存性の小さい光ファイバカプラを作製できることを見出した。以下、予備延伸しないで光ファイバカプラを製造する方法について説明する。
【００６９】
同径の４本の光ファイバを用いた光ファイバカプラにおいて、融着度を小さくすると、光ファイバカプラの分岐特性の波長依存性が小さくなることがわかった。ここで、融着前の光ファイバのクラッド径をＲ、融着している２本の光ファイバの中心間距離をＳとしたとき、融着度をＲ／Ｓで定義する。
【００７０】
図１１（Ａ）に、融着度Ｒ／Ｓが１．０５、融着部分の長さが２０ｍｍの４分岐光ファイバの分岐特性の波長依存性を示す。参考のために、図１１（Ｂ）に、融着度Ｒ／Ｓが１．４３、融着部分の長さが１７ｍｍの４分岐光ファイバの分岐特性の波長依存性を示す。曲線ＣＨ１が、中心の光ファイバの出力（損失）を示し、他の３本の曲線ＣＨ２〜ＣＨ４が、周囲の光ファイバの出力（損失）を示す。波長１２００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲において、融着度が小さい場合には、分岐特性の波長依存性が小さく、中心の光ファイバを予備延伸した場合と同等の特性が得られている。これに対し、融着度が大きい場合には、波長依存性が強いことがわかる。
【００７１】
波長依存性を小さくするために、融着度Ｒ／Ｓを１＜Ｒ／Ｓ≦１．２５とすることが好ましい。融着度を小さくするためには、融着時の加熱温度を低くすればよい。例えば、ヒータで加熱する場合には、ヒータの温度を１３００〜１５００℃程度にすればよい。
【００７２】
また、光ファイバカプラの融着度を小さくすると、分岐特性の波長依存性を小さくすることができるが、融着部分が短い場合には、中心の光ファイバからの出力が他の光ファイバからの出力に比べて大きくなり、等分岐の光ファイバカプラが得られない。分岐特性の波長依存性を小さくし、かつ等分岐にするためには、融着度を小さくするとともに、融着部分を長くすることが好ましい。
【００７３】
図１１（Ｃ）に、融着度Ｒ／Ｓが１．０５、融着部分の長さが１７ｍｍの４分岐光ファイバの分岐特性の波長依存性を示す。融着度が小さいため、図１１（Ｂ）の場合に比べて分岐特性の波長依存性が小さくなっているが、中心の光ファイバからの出力が他の光ファイバの出力よりも大きく（損失が小さく）なり、等分岐になっていない。
【００７４】
例えば、融着度Ｒ／Ｓを１．０５とした場合において、融着部分を１７ｍｍにしたときには、等分岐にならなかったが、融着部分を２０ｍｍにすると、ほぼ等分岐になった。波長依存性の小さな等分岐の光ファイバカプラを作製するためには、一般的に、融着度Ｒ／Ｓを１＜Ｒ／Ｓ≦１．２５とし、融着部分の長さを２０ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００７５】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中心の光ファイバを予備延伸し、その周囲に複数の光ファイバを配置して融着、延伸することにより、広帯域の多分岐光ファイバカプラが作製される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例による光ファイバカプラの製造装置の概略図である。
【図２】実施例による光ファイバカプラの製造装置の第１段〜第４段のクランプ部分の断面図である。
【図３】実施例による光ファイバカプラの製造装置の第５段クランプの断面図である。
【図４】実施例による光ファイバカプラの製造装置の第５段クランプの他の構成例を示す断面図である。
【図５】実施例による光ファイバカプラの製造装置のガストーチの断面図である。
【図６】光ファイバ延伸長と、出力信号強度との関係を示すグラフである。
【図７】実施例による光ファイバカプラの損失の波長依存性を示すグラフである。
【図８】実施例による光ファイバカプラの損失の波長依存性を示すグラフである。
【図９】加熱装置の他の構成例を示す図である。
【図１０】セラミックヒータを用いて融着させた光ファイバカプラの分岐特性の波長依存性を示すグラフである。
【図１１】（Ａ）は、融着度が小さく融着部分の長い光ファイバカプラの分岐特性の波長依存性を示すグラフであり、（Ｂ）は、融着度が大きく融着部分の長い光ファイバカプラの分岐特性の波長依存性を示すグラフであり、（Ｃ）は、融着度が小さく融着部分の短い光ファイバカプラの分岐特性の波長依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  光ファイバ保持台
２  光ファイバリール
５  レーザ光源
６  光検出器
１０Ａ〜１０Ｄ  光ファイバ
２０  制御装置
２１  ガスボンベ
２２  マスフローコントローラ
２３、７２、８０Ａ〜８０Ｃ  ガストーチ
３０  ＣＣＤカメラ
３１  モニタ
４１Ａ〜４５Ａ、４１Ｂ〜４５Ｂ  クランプ
５１Ａ〜５５Ａ  溝
４６Ａ〜５０Ａ  弾性部材
６０  炎
７１  被加熱部材
７３、８３  空洞
７４、８４  スリット
８２  セラミックヒータ
【図１】
2004325718.tif 000003
【図２】
2004325718.tif 000004
【図３】
2004325718.tif 000005
【図４】
2004325718.tif 000006
【図５】
2004325718.tif 000007
【図６】
2004325718.tif 000008
【図７】
2004325718.tif 000009
【図８】
2004325718.tif 000010
【図９】
2004325718.tif 000011
【図１０】
2004325718.tif 000012
【図１１】
2004325718.tif 000013