(57)【要約】【課題】ファイバ巻き取り用ボビンに巻き取られたファイバは、その巻き取り始め部分の光学特性が劣化するため、その劣化を防止する必要がある。【解決手段】ファイバ巻き取り用ボビンに、まず所定量のダミーファイバを巻き取ってダミー層を構成し、その上に、実際に使用するＤＣＦ、ＥＤＦ等の稼動ファイバを巻き取ることによって、稼動ファイバは、巻き取り始め部分の光学特性の劣化が抑制される。従って、本発明によれば、稼動ファイバは、その巻き始めから十分実用可能なレベルの光学特性を有する。【選択図】　図１
2004109203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ巻き取り用ボビンと、前記ファイバ巻き取り用ボビンの胴の外周上に所定量のダミーファイバが巻き取られたダミー層と、前記ダミー層の外周上に巻き取られた稼動ファイバと、を備え、前記稼動ファイバの前記巻き取りにより発生する光学特性の劣化が抑制されたダミー層を備えたファイバコイル。
【請求項２】
前記稼動ファイバが、ＤＣＦ　（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ：分散補償ファイバ）、ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加ファイバ）、ＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ：単一モードファイバ）、又は、ＰＭＦ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ：偏波面保存ファイバ）である請求項１に記載のダミー層を備えたファイバコイル。
【請求項３】
前記光学特性が、ＰＭＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：偏波モード分散）又は損失波長特性である請求項１または２に記載のダミー層を備えたファイバコイル。
【請求項４】
ファイバ巻き取り用ボビンの胴の外周上に所定量のダミーファイバを巻き取ってダミー層を設け、前記ダミー層の外周上に稼動ファイバを巻き取って、前記稼動ファイバの前記巻き取りにより発生する光学特性の劣化を抑制したダミー層を備えたファイバコイルの巻き取り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、ＤＣＦ、ＥＤＦ、ＳＭＦ、ＰＭＦ等のファイバコイルに関し、光学特性の劣化を抑制したファイバコイル及びそのコイルの巻き方に関する。
【従来の技術】
【０００３】
光ファイバを介して伝送される光信号の増幅用や分散補償用の光機能モジュールとして、所定の増幅特性や分散補償特性を有するファイバを用いて構成されたＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：エルビウム添加光ファイバ増幅器）やＤＣＦモジュール等の光通信用の部品モジュールが実用化されている。
【０００４】
ファイバを用いた部品モジュールにおいては、上記所定の増幅特性や分散特性等の特性を実現するために、要求に応じた所定の長さの光ファイバが必要である。
上記所定の長さのファイバは、ファイバ巻き取り用ボビンに巻き取られ、ファイバコイルとして部品モジュールに取り付けられている。また、ファイバ巻き取り用ボビンは、円筒状の胴と、この胴の両端に取り付けられた鍔とから成り、ファイバは、胴の外周部分に巻き取られるようになっている。
【０００５】
上述したように、ファイバを用いた部品モジュールにおいては、ファイバの長さに比例して増幅量や分散補償量等が決まってくる。したがって、所定のファイバの巻き取り量（巻き取り長さ）を確保し、且つ、ファイバコイルを収納する部品モジュールに収まるような大きさにする必要がある。従って、できる限りコンパクト化されたボビンを用いることが要求されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１２３３４２号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ファイバを、コンパクト化されたボビン、すなわち胴径の小さなボビンに巻き取ると、ファイバの曲げ半径が小さくなるため、巻き取り時に発生する張力や側圧（巻き取られた状態のファイバの隣接部位同士に作用する圧力、胴の変形により作用する圧力および鍔の変形により作用する圧力等）に起因した応力により、マクロベンドロスが発生する恐れがある。このマクロベンドロスが発生すると、ファイバは、長波長側ほど伝達損失が大きくなるという波長依存性を有することになる。
【０００８】
この点、ボビンの胴とファイバの間に隙間ができるような凹凸部材をボビンの胴部の外周に取り付け、この凹凸部材上にファイバを巻き取り、巻き取り後、凹凸部材をボビンから除去することにより隙間を作り、巻き張力を緩和する方法がある。
【０００９】
また、ボビンの胴部の外周部に柔軟な部材を緩衝材として装着し、その柔軟部材の外周にファイバを巻き取ることにより、ファイバが受ける側圧を低減させる方法も考案されている。
【００１０】
しかしながら、上述した方法は、巻き張力、側圧等に起因したファイバに作用する応力を緩和・低減させる方法であるが、ボビンに巻き取ったファイバのうち、特に、ボビンに直接当たる部分、及び、巻き始めの数層のファイバに生じる応力を十分に除去することはできない。このため、残存した応力に起因してＰＭＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：偏波モード分散）や損失波長特性等の光学特性の劣化が生じ、その光信号伝送特性を劣化させる恐れが生じていた。
【００１１】
従って、この光学特性が劣化した部分は実用的に使用が不可能であり、特に、巻き条長の短いファイバコイルにおいては、歩留まりが悪化する問題が発生した。
【００１２】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、実際に部品モジュール等に使用するファイバの光学特性の劣化を防いで、巻き条長の短いファイバコイルにおいても、歩留まりの悪化を防ぐファイバコイル及びそのファイバコイルの巻き取り方法を提供することをその目的とする。
【００１３】
【問題を解決するための手段】
本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく、以下に示すようなダミー層を備えるファイバコイル及びそのファイバコイルの巻き取り方法を知見した。
【００１４】
本発明では、このボビンに直接当たる部分には、所定量（所定長さ）のダミーファイバを巻き取り、その上から、実際に使用するＤＣＦ，ＥＤＦ等の稼動ファイバを巻き取ることにした。ダミー層と稼動ファイバは、きわめて近似した材料特性を有するので、稼動ファイバに作用する応力は、従来の緩和方法に比べて、大幅に軽減される。よって、稼動ファイバは、その巻き始めから、十分実用可能なレベルの光学特性を有する。
【００１５】
このため、稼動ファイバは、ファイバに生じる応力によるＰＭＤ、損失波長特性の影響がないため、巻き始めの部分から使用が可能であり、ファイバコイルの歩留まりも向上する。特に、巻き条長の短いファイバコイルにおいては、歩留まりの低下が大きな問題であったので、非常に有効である。
【００１６】
本発明を適用すると有効なファイバとして、ＤＣＦ、ＥＤＦ、ＳＭＦ、ＰＭＦ等が考えられるが、それだけに限られず、その他、様々なファイバへの適用が考えられる。
【００１７】
この発明のダミー層を備えたファイバコイルの第１の態様は、ファイバ巻き取り用ボビンと、前記ファイバ巻き取り用ボビンの胴の外周上に所定量のダミーファイバが巻き取られたダミー層と、前記ダミー層の外周上に巻き取られた稼動ファイバと、を備え、前記稼動ファイバの前記巻き取りにより発生する光学特性の劣化が抑制されたダミー層を備えたファイバコイルである。
【００１８】
この発明のダミー層を備えたファイバコイルの第２の態様は、前記稼動ファイバが、ＤＣＦ　（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ：分散補償ファイバ）、ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加ファイバ）、ＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ：単一モードファイバ）、又は、ＰＭＦ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ：偏波面保存ファイバ）であるダミー層を備えたファイバコイルである。
【００１９】
この発明のダミー層を備えたファイバコイルの第３の態様は、前記光学特性が、ＰＭＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：偏波モード分散）又は損失波長特性であるダミー層を備えたファイバコイルである。
【００２０】
この発明のダミー層を備えたファイバコイルの巻き取り方法の第１の態様は、ファイバ巻き取り用ボビンの胴の外周上に所定量のダミーファイバを巻き取ってダミー層を設け、前記ダミー層の外周上に稼動ファイバを巻き取って、前記稼動ファイバの前記巻き取りにより発生する光学特性の劣化を抑制したダミー層を備えたファイバコイルの巻き取り方法である。
【００２１】
この発明のダミー層を備えたファイバコイルの巻き取り方法の第２の態様は、前記稼動ファイバが、ＤＣＦ　（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ：分散補償ファイバ）、ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加ファイバ）、ＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ：単一モードファイバ）、又は、ＰＭＦ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ：偏波面保存ファイバ）であるダミー層を備えたファイバコイルの巻き取り方法である。
【００２２】
この発明のダミー層を備えたファイバコイルの巻き取り方法の第３の態様は、前記光学特性が、ＰＭＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：偏波モード分散）又は損失波長特性であるダミー層を備えたファイバコイルの巻き取り方法である。
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に、本発明のファイバコイルの概略図を示す。図１（ａ）は、ファイバを巻き取らない前の状態のボビン１を表す。ボビン１は、胴２の両側に鍔３が接合されている。
【００２３】
このボビン１自体には、ボビンの胴とファイバの間に隙間を作るための凹凸部材や、ファイバの側圧を軽減させるための緩衝材といった、ファイバの応力緩和のための特別の部材は装着されていない。従って、ボビン自体は、安価で、堅剛であり、メインテナンスも容易である。
【００２４】
図１（ｂ）に、ボビン１にファイバを巻き取ったときの概要を示す。まず、胴２の外周上に所定量（所定の長さ）のダミーファイバ４を巻き取る。
次にダミーファイバ４の外周上に、実際に部品モジュール等に使用する稼動ファイバ５を巻き取る。ダミーファイバ４及び稼動ファイバ５を巻き取った後の姿を図１（ｂ）は示している。
【００２５】
もし、稼動ファイバ５を、直接、胴２の上に巻き取る場合には、巻き始めの数層には、巻き張力、側圧等によるマクロベンドロスによって、ＰＭＤ（偏波モード分散）や損失波長特性等の光学特性の劣化が生じる。従って、この問題を解決するため、所定量（所定長さ）のダミーファイバ（ダミー層）４を、胴２に巻き取り、その上から稼動ファイバ５を巻き取ることによって、稼動ファイバ５の光学特性の劣化を防止することができる。
【００２６】
本発明においては、ダミー層４と稼動ファイバ５は、きわめて近似した材料特性を有するので、稼動ファイバ５に作用する応力は、従来の緩和方法に比べて、大幅に軽減される。よって、稼動ファイバ５は、その巻き始めから、十分実用可能なレベルの光学特性を有する。
【００２７】
従って、稼動ファイバ５は、巻き始めの部分から使用が可能であり、ファイバコイルの歩留まりの低下を防止することができる。特に、ファイバ全長の比較的短いファイバコイルの場合には、光学特性の劣化する部分による歩留まりの悪化が発生し易いが、それを本発明では抑制することが可能である。
【００２８】
ダミーファイバ４の材質については、特別な要求事項はないが、稼動ファイバ５の応力軽減のためには、極力、稼動ファイバ５と材料特性、特に物理的特性が近似したファイバが望ましい。また、同時にダミーファイバとして、コスト的にも有利なファイバを選択すべきである。実際には、この物理的特性とコストのバランスを考慮して、最適なダミーファイバ４の材料を選択すべきである。
【００２９】
次に、従来の巻き取り方法によってファイバをボビンに巻き取った場合と、本発明であるダミーファイバをボビンに巻き取った上に、稼動ファイバを巻き取る場合を、実際に光学特性を測定して比較する。以下に、２種類のボビンに関して行った実施例１と実施例２に関して、詳細に説明する。
【００３０】
【実施例】
実施例１
最大８ｋｍの長さのファイバを巻き取ることが可能な胴の外径が８ｃｍのボビンに、ファイバを巻き取り、光学特性を測定した。巻き取り長さが、１ｋｍに達するごとに、ＰＭＤ（偏波モード分散）を測定しながら、トータル５ｋｍの長さのファイバを巻き取った。
【００３１】
このときの、巻き取り長さとＰＭＤ（偏波モード分散）の関係を図２のグラフに示す。グラフの縦軸は、ＰＭＤ（偏波モード分散）（単位：ｐｓ）を示し、横軸は巻き取り長さ（単位：ｋｍ）を示す。
図２の測定結果から、巻き取り始めから巻き取り長さが３ｋｍに達するあたりまでのＰＭＤ（偏波モード分散）の劣化が、大きいことがわかる。
【００３２】
次に、同じボビンを使用して、今度は長さ３ｋｍのダミーファイバを巻き取った後に、このダミーファイバ（ダミー層）の上から、同種の稼動ファイバをトータル５ｋｍ巻き取った。巻き取ったダミー層の厚さは、実施例１の場合には、約５ｍｍである。
【００３３】
このダミーファイバを先に巻き取った後に稼動ファイバを巻き取った場合の、稼動ファイバの巻き取り長さと、ＰＭＤ（偏波モード分散）の関係を図３に示す。グラフの縦軸は、ＰＭＤ（偏波モード分散）（単位：ｐｓ）を示し、横軸は巻き取り長さ（単位：ｋｍ）を示す。
【００３４】
図２に比べて、稼動ファイバの巻き始めからＰＭＤ（偏波モード分散）の劣化は非常に少なく、ダミーファイバの効果が確認できる。これは、他の種類の緩衝材ではなく、稼動ファイバと同種の材料であるファイバをダミー層に使用したことが、大きな効果を表していると考えられる。
【００３５】
次に、この同じ胴の径が８ｃｍのボビンにファイバを巻き取る場合における、損失の波長特性を測定して比較した結果を説明する。従来の巻き取り方と、本発明の巻き取り方によるファイバコイルを作製し、ファイバの損失波長特性を測定し、比較した結果を図４に示す。グラフの縦軸は、損失（単位：ｄＢ）を示し、横軸は波長（単位：ｎｍ）を示す。
【００３６】
図２でＰＭＤ（偏波モード分散）を示した場合と同様に、５ｋｍのファイバを直接ボビンに巻き取った従来の巻き取り方の場合の、損失波長特性を図４の（１）にグラフで示す。
また、図３でＰＭＤ（偏波モード分散）を示した場合と同様に、長さ３ｋｍのダミーファイバを巻き取った後に、このダミーファイバの上から、同種の稼動ファイバをトータル５ｋｍ巻き取った本発明の巻き取り方の場合の、損失波長特性を図４の（２）のグラフに示す。
【００３７】
図４（１）のグラフは波長１５５０ｎｍ前後から、損失が増加しており、マクロベンドロスの影響が明確に表れている。この場合、一般に使用する波長帯域での損失が大きいので、マクロベンドロスの影響のある巻き始めの数層のファイバを除去する必要があると考えられる。
【００３８】
一方、図４（２）のグラフは波長１６００ｎｍ前後から、損失が増加しており、（１）に比べて長波長側の曲げによる損失が緩和されていることがわかる。
一般に使用する波長帯域での損失波長波形はフラットであり、ファイバを一部除去する等の処置を行わずに、利用可能と考えられる。
以上より、ＰＭＤ（偏波モード分散）と同様に、本発明によって、実際に、損失波長特性の劣化も抑制されていることが判明した。
【００３９】
上述のように、実施例１において、本発明の巻き取り方によるファイバコイルは、従来の巻き取り方法に比べて、ＰＭＤ（偏波モード分散）や損失波長特性の劣化を抑制し、ファイバコイルの歩留まりの悪化を防ぐことができることが、実際のファイバコイルの測定データから明確になった。
【００４０】
実施例２
今度は、実施例１のボビンとは異なる胴の外径が８ｃｍのボビンに、ファイバを巻き取る実験をおこなった。試験方法は、実施例１とほぼ同様で、まず、巻き取り長さが１ｋｍに達するごとに、偏波モード分散（ＰＭＤ）を測定しながら、トータル５ｋｍの長さのファイバを巻き取った。
【００４１】
このときの、巻き取り長さと、ＰＭＤ（偏波モード分散）の関係を図５に示す。グラフの縦軸は、ＰＭＤ（偏波モード分散）（単位：ｐｓ）を示し、横軸は巻き取り長さ（単位：ｋｍ）を示す。
図５の測定結果から、巻き取り始めから巻き取り長さが２ｋｍに達するあたりまでの、ＰＭＤ（偏波モード分散）の劣化が大きいことがわかる。
【００４２】
次に、同じボビンを使用して、今度は長さ３ｋｍのダミーファイバを巻き取った後に、このダミーファイバの上から、同種の稼動ファイバをトータル５ｋｍ巻き取った。巻き取ったダミーファイバ層の厚さは、実施例２の場合にも約５ｍｍである。
【００４３】
このダミーファイバを先に巻き取った後に稼動ファイバを巻き取った場合の、稼動ファイバの巻き取り長と、ＰＭＤ（偏波モード分散）の関係を図６に示す。グラフの縦軸は、ＰＭＤ（偏波モード分散）（単位：ｐｓ）を示し、横軸は巻き取り長さ（単位：ｋｍ）を示す。
図５に比べて、実装ファイバの巻き始めからＰＭＤ（偏波モード分散）の劣化は非常に少なく、実施例１と同様に、ダミーファイバの大きな効果が確認できた。
【００４４】
次に、この同じ胴の径が８ｃｍのボビンにファイバを巻き取る場合における、損失の波長特性を測定し比較した。従来の巻き取り方と、本発明の巻き取り方によるファイバコイルを作製し、ファイバの損失波長特性を測定し、比較した結果を図７に示す。グラフの縦軸は、損失（単位：ｄＢ）を示し、横軸は波長（単位：ｎｍ）を示す。
【００４５】
図５でＰＭＤ（偏波モード分散）を示した場合と同様に、トータル５ｋｍのファイバを直接ボビンに巻き取った従来の巻き取り方の場合の、損失波長特性を図７の（１）のグラフで示す。
また、図６でＰＭＤ（偏波モード分散）を示した場合と同様に、長さ３ｋｍのダミーファイバを巻き取った後に、このダミーファイバの上から、同種の稼動ファイバをトータル５ｋｍ巻き取った本発明の巻き取り方の場合の、損失波長特性を図７の（２）のグラフに示す。
【００４６】
図７（１）のグラフは波長１５７０ｎｍ前後から、損失が増加しており、マクロベンドロスの影響が明確に表れている。この場合、一般に使用する波長帯域での損失が大きいので、巻き始めの数層のファイバを除去する必要があると考えられる。
一方、図７（２）のグラフは波長１６２０ｎｍ前後から、損失が増加しており、（１）に比べて長波長側の曲げによる損失が緩和されていることがわかる。
一般に使用する波長帯域での損失波長波形はフラットであり、ファイバの一部を除去する等の処置を行わずに、利用可能と考えられる。
以上より、実施例２においても、ＰＭＤ（偏波モード分散）と同様に、本発明によって、実際に損失波長特性の劣化も抑制されていることが判明した。
【００４７】
上述のように、実施例２においても実施例１と同様に、本発明の巻き取り方によるファイバコイルは、従来の巻き取り方法に比べて、ＰＭＤ（偏波モード分散）や損失波長特性の劣化を抑制し、ファイバコイルの歩留まりの悪化を防ぐことができることが、実際のファイバコイルの測定データから証明できた。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、更に様々な実施形態が考えられる。
【発明の効果】
従来から、ファイバを巻き取るボビンに、ボビンとファイバの間に隙間を作る部材や緩衝材等を装着して、ボビンの巻き始め部分のファイバの光学特性の劣化を防いできた。しかし、これらの方法は、巻き張力、側圧等に起因したマクロベンドロスを緩和・低減させる方法ではあるが、ボビンに巻き取ったファイバのうち、特に、ボビンに直接当たる部分、及び、巻き始めの数層のファイバに生じる応力を十分に除去することはできなかった。
【００４９】
しかし、本発明では、所定量（所定長さ）のダミーファイバを直接にボビンに巻き取ってダミー層を形成し、その後、このダミー層の上に稼動ファイバを巻き取る方法を採用した。従って、ダミー層と稼動ファイバは、同じファイバどうしなので、きわめて近似した材料特性を有する。よって、稼動ファイバに作用する応力は、従来の緩和方法に比べて、大幅に軽減され、稼動ファイバは、その巻き始めから、実用可能なレベルの光学特性を有する。
【００５０】
このことにより、従来では使用不可能であった巻き始め数層のファイバから使用可能となり、製品の歩留まりを向上させることができる。特に、ファイバの巻き条長の短いファイバコイルの場合には、従来から、歩留まりの悪化が問題となっていたので、この点で、本発明は非常に効果が高い。
【００５１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダミー層を備えるファイバコイルの構成を示す概略図。
【図２】実施例１において、従来の巻き取り方法によるファイバコイルの巻き取り長とＰＭＤ（偏波モード分散）の関係を示した図。
【図３】実施例１において、本発明のダミー層を備えるファイバコイルの巻き取り長とＰＭＤ（偏波モード分散）の関係を示した図。
【図４】実施例１において、従来の巻き取り方法によるファイバコイルと、本発明のダミー層を備えるファイバコイルの損失波長特性を示した図。
【図５】実施例２において、従来の巻き取り方法によるファイバコイルの巻き取り長とＰＭＤ（偏波モード分散）の関係を示した図。
【図６】実施例２において、本発明のダミー層を備えるファイバコイルの巻き取り長とＰＭＤ（偏波モード分散）の関係を示した図。
【図７】実施例２において、従来の巻き取り方法によるファイバコイルと、本発明のダミー層を備えるファイバコイルの損失波長特性を示した図。
【符号の説明】
１　　ボビン
２　　胴
３　　鍔
４　　ダミーファイバ（ダミー層）
５　　稼動ファイバ
【図１】
2004109203.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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