(57)【要約】【課題】光ファイバの偏光モード分散(Polarization Mode Dispersion)を最小化させるための光ファイバの製作方法に関し、特に、スピン関数によって光ファイバに撚りを与える光ファイバの製作方法に関する。【解決手段】本発明は、光ファイバ母材から光ファイバを製作するためのスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法において、光ファイバ母材の一端を溶融させて線引きする過程と、所定のスピン関数によって前記溶融・線引きされる光ファイバにスピンを与える段階をスピン周期を異ならせて複数回遂行するスピン生成過程と、から構成される。【選択図】　図４
2004143040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　光ファイバ母材から光ファイバを製作するためのスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法において、
　光ファイバ母材の一端を溶融させて線引きする過程と、
　所定のスピン関数によって前記溶融・線引きされる光ファイバにスピンを与える段階をスピン周期を異ならせて多数回遂行するスピン生成過程と、から構成されることを特徴とするスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法。
【請求項２】
　スピン生成過程で、光ファイバに非対称構造のスピンを与える請求項１記載のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法。
【請求項３】
　光ファイバに非対称構造のスピンを与える過程は、線引き中の光ファイバに相互に異なる振幅と周期を有するスピン関数を与える請求項２記載のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法。
【請求項４】
　スピン生成過程は、下記の数式１（式中、(ｚ)はスピン関数の和、ｎはスピンの振幅、ｆｎはスピンの周期、ｚは光ファイバの長さ、ｍは２以上の自然数で左辺のスピン関数の次数を意味する）のように相互に異なる周期と振幅を有する２個以上のスピン関数の組合せで表現される請求項１記載のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法。
【数１】
2004143040.tif 000008
【請求項５】
　光ファイバ母材の一端は、終端である請求項１記載のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法。
【請求項６】
　光ファイバ母材から光ファイバを製作するための光ファイバの線引き方法において、
　光ファイバ母材の一端を加熱する過程と、
　光ファイバの線引き軸と交差する左右方向に多様な傾きの傾斜軸で調整可能なホイールを使用して線引きする過程と、
　前記ホイールと前記線引き軸がなす角度を変化させつつ、所定のスピン関数によって前記光ファイバにスピンを生成する過程と、を含むことを特徴とするスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法。
【請求項７】
　光ファイバにスピンを形成するためのスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き装置において、
　所定の第１周期の第１スピンを前記光ファイバに与える第１ホイールと、
　前記第１ホイールと異なる第２周期の第２スピンを前記光ファイバに与える第２ホイールと、を含むことを特徴とするスピン振幅変調を利用した光ファイバ線引き装置。
【請求項８】
　第１周期の第１スピンは、第１振幅を含む請求項７記載のスピン振幅変調を利用した光ファイバ線引き装置。 
【請求項９】
　第２周期の第２スピンは、第２振幅を含む請求項７記載のスピン振幅変調を利用した光ファイバ線引き装置。 
【請求項１０】
　第１ホイールと第２ホイールの一方又は両方は、前記光ファイバの線引き軸に対して相対的に傾いた複数の軸を有するように調整される請求項７記載の光ファイバ線引き装置。
【請求項１１】
　光ファイバ母材から光ファイバを製作するための光ファイバの線引き方法において、
　光ファイバを線引きするステップと、
　前記線引きされた光ファイバにスピンを与えるステップと、を含み、
　前記スピンは所定のスピン関数によって与えられ、該スピン関数は、２つ以上の相互に異なる周期のスピンを含むことを特徴とする光ファイバの線引き方法。
【請求項１２】
　スピンを与えるステップは、線引き中に光ファイバに与えられるスピンが、相互に異なる振幅を有するように印可される請求項１１記載の光ファイバの線引き方法。
　
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は光ファイバの偏光モード分散(Polarization Mode Dispersion)を最小化するための光ファイバの製作方法に関し、特にスピン関数によって光ファイバに撚りを与える光ファイバの製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　偏光モード分散現象は、光ファイバの幾何学的な欠陥と、光ファイバ内を進行する縮退(Degenerated)していく光信号が偏光モード間の進行速度に時間遅延(Differential Group Delay)現象を生じることを意味し、このような時間遅延現象が、光信号を構成する各構成偏光モードが相互重畳してしまう要因として作用する。
【０００３】
　このような偏光モード分散現象の要因としては、光ファイバを構成する材質自体の屈折率特性による材料分散と、光ファイバに加えられる張力、軸圧及び温度変化による熱応力などの多様な応力により発生する幾何学的な構造欠陥などがある。
【０００４】
　この偏光モード分散は光信号のスペクトル幅を拡大させ、光信号間の相互干渉の要因として作用し、長距離伝送及び一定の光通信波長帯域を多分割する波長分割多重化方式の光通信ネットワークの制限要因として作用する。
【０００５】
　通常は、偏光モード分散現象を最小化させるために、光ファイバの線引き工程において、光ファイバにスピンを与える方法が採用されている。この光ファイバにスピンを与える方法には、単一周期を有する１つのスピン関数で光ファイバにスピンを与える方法と、正弦関数によって振幅または周期が変調されたスピン関数をもって光ファイバにスピンを与える方法とがある。光ファイバにスピンを与える程度は単位長さ当たりのスピン数(turns/meter)に示される。
【０００６】
　例えば、光ファイバにスピンを与える方法におけるスピンの振幅(Amplitude)と周期を変調させる方法に関して、特許文献１に、振幅と周期を正弦関数により変調させたスピン関数について開示されている。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，９４３，４６６号
【０００８】
　数式１によれば、ｆ０ｚにｆｍsin(２πｚ／Λ)の正弦関数を適用させたスピン関数を示し、スピン関数の周期は正弦関数によって変調される。
【０００９】
【数１】
2004143040.tif 000003
【００１０】
　数式１において、α(ｚ)は光ファイバに与えられるスピンの周期と振幅を示すスピン関数(Spin function)で、α０はスピン振幅(Spin amplitude)を意味し、単位長さ当たりのスピン数（turns/meter）を示す。また、ｆ０は中心周波数を、ｆｍは変調周波数を、Λは変調周期をそれぞれ示す。ｚは、光ファイバの引出方向への長さを意味する。
【００１１】
　数式２は、正弦関数であるα０sin(２πｚ／λ)項によって変調された振幅を有するスピン関数を意味する。
【００１２】
【数２】
2004143040.tif 000004
【００１３】
　図１及び図２は、従来における正弦関数によるスピン関数の振幅変調のグラフを示し、数式２は、［α０sin(２πｚ／λ)］項によって正弦関数形態で振幅が変調されることを意味する。図１及び図２は、光ファイバの単位長さ当たりスピン数、すなわち撚り数を正弦関数形態で変調した場合のスピン関数グラフを示す。
【００１４】
　このような従来の、振幅と周期を正弦関数によって変調する方式は、距離による１次偏光モード分散を最小化させる。
【００１５】
　しかし、従来の振幅と周期を正弦関数により変調する方式は、単一波長光信号の１次偏光モード分散を減少させるが、偏向(Deviation)減少が不明であり、多数のチャンネルへ入力される波長帯域で発生する２次偏光モード分散が制御されないという問題点がある。その上、偏光モードの分散現象は、特に特定の区間または特定の波長で強く発生する。従って、従来に広く使用されてきた波長分割多重化通信ネットワークへの適用が容易ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
　従って、前述の問題点を解決するための本発明の目的は、距離による１次偏光モード分散のみならず、波長によって発生する２次偏光モード分散も適切に制御可能であるように光ファイバにスピンを与える方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
　このような目的を達成するために、本発明は、光ファイバ母材から光ファイバを製作するためのスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法において、光ファイバ母材の一端を溶融しさせて線引きする過程と、所定のスピン関数によって溶融・線引きされる光ファイバにスピンを与える段階をスピン周期を異ならせて多数回遂行するスピン生成過程と、から構成されることを特徴とする。
【００１８】
　また、本発明のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法は、スピン生成過程で、光ファイバに非対称構造のスピンを与える過程をさらに含むとよい。
【００１９】
　そしてまた、光ファイバに非対称構造のスピンを与える過程は、線引き中の光ファイバに相互に異なる振幅と周期を有するスピン関数を与えるとよい。
【００２０】
　また、発明のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引きのスピン生成過程は、下記の数式３（式中、(ｚ)はスピン関数の和、ｎはスピンの振幅、ｆｎはスピンの周期、ｚは光ファイバの長さ、ｍは２以上の自然数で左辺のスピン関数の次数を意味する）のように相互に異なる周期と振幅を有する２個以上のスピン関数の組合せで表現されるとよい。
【数３】
2004143040.tif 000005
【００２１】
　そしてまた、本発明の光ファイバ母材の一端は、終端であるとよい。
【００２２】
　また、本発明のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法で、光ファイバ母材から光ファイバを製作するための光ファイバの線引き方法において、光ファイバ母材の一端を加熱する過程と、光ファイバの線引き軸と交差する左右方向に多様な傾きの傾斜軸で調整可能なホイールを使用して線引きする過程と、ホイールと線引き軸がなす角度を変化させつつ、所定のスピン関数によって光ファイバにスピンを生成する過程と、を含むとよい。
【００２３】
　また、本発明の光ファイバにスピンを形成するためのスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き装置において、所定の第１周期の第１スピンを光ファイバに与える第１ホイールと、第１ホイールと異なる第２周期の第２スピンを光ファイバに与える第２ホイールと、を含むとよい。
【００２４】
　そしてまた、本発明のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き装置の第１周期の第１スピンは、第１振幅をさらに含むとよい。 
【００２５】
　また、本発明のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き装置の第２周期の第２スピンは、第２振幅をさらに含むとよい。 
【００２６】
　そして、本発明のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き装置は、第１ホイールと第２ホイールの一方又は両方は、光ファイバの線引き軸に対して相対的に傾いた複数の軸を有するように調整されるとよい。
【００２７】
　また、本発明は、光ファイバ母材から光ファイバを製作するための光ファイバの線引き方法において、光ファイバを線引きするステップと、線引きされた光ファイバにスピンを与えるステップと、を含み、スピンは所定のスピン関数により与えられ、スピン関数は、２つ以上の相互に異なる周期のスピンを含むとよい。
【００２８】
　そしてまた、本発明のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法で、スピンを与えるステップは、線引き中に光ファイバに与えられるスピンが相互に異なる振幅を有するように印可されるとよい。
【発明の効果】
【００２９】
　本発明のスピン振幅変調を利用した光ファイバの線引き方法及び線引き装置は、光ファイバの線引き過程の中、相互に異なる周期と振幅を有するスピン関数による非対称構造のスピンを光ファイバに複数回反復して与えることによって、１次偏光モード分散及び２次偏光モード分散が減少される。また、２次以上の高次偏光モード分散の特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
　以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭するために公知の機能又は構成に対する詳細な説明は省略する。なお、図面中、同一の構成要素及び部分には、可能な限り同一の参照符号及び参照番号を共通使用するものとする。
【００３１】
　本発明は、上述したようにそれぞれの周期と振幅を有するスピン関数によって相互に異なる周期と振幅のスピンを光ファイバ上に形成させる。これは、数式４のように表現することができる。
【００３２】
【数４】
2004143040.tif 000006
【００３３】
　α(ｚ)は、光ファイバに印加されるスピンの周期と振幅を示すスピン関数(Spin function)を、α０はスピン振幅(Spin amplitude)で且つ単位長さ当たりスピン数（turns/meter）を示す。また、ｆ０は中心周波数を、ｆｍは変調周波数を、Λは変調周期を示す。そして、ｚは光ファイバの引出方向への長さを意味する。
【００３４】
　数式４でのα０sin(２πｆ０ｚ)は、光ファイバに印加される１次スピン関数を意味し、α１sin(２πｆ１ｚ)は、１次スピン関数によって撚られた光ファイバ上に異なる周期及び振幅の２次スピン関数でより撚られることを意味する。すなわち、１次スピン関数に該当する初期の角度を有するホイールを使用してスピンが与えられた光ファイバ上に異なる周期及び振幅を有する２次スピン関数によって再びより撚られることを意味する。従って、本発明は、数式４を利用してスピン周期及び振幅を異ならせる２つのスピンタイプを光ファイバ上に形成させることを意味する。
【００３５】
　図３は、本発明に係る２つの相互に異なるスピン関数の重畳を示すグラフである。特に、すでに設定された周期を有する第１スピン関数３２０と第１スピン関数３２０とは異なる周期の第２スピン関数３３０との重畳によって、結果的に、光ファイバに非周期的なスピン３１０が形成される。
【００３６】
　数式５は、異なる周期と振幅を有する多数のスピン関数間の接続を示す。
【００３７】
【数５】
2004143040.tif 000007
【００３８】
　すなわち、数式５は、αｎとｆｎ項がｎ=１からｍまでのすでに設定された次数までの和で示される。結果的に、相互異なる周期と振幅を有する多数のスピン関数によって光ファイバ上にも複数のスピンが形成されることを意味する。
【００３９】
　光ファイバ母材を使用した光ファイバの製造方法は、溶融・線引き過程と、所定のスピン関数によって溶融・線引きされる光ファイバにスピンを与えるステップでスピン周期を異ならせて多数回遂行するスピン生成過程とから構成される。 
【００４０】
　溶融・線引き過程は、光ファイバ 母材を回転させつつ、光ファイバ母材の終端を加熱して溶融させて線引きを行い、光ファイバを引き出す過程である。
【００４１】
　スピン生成過程は、すでに設定されたスピン関数によって溶融・線引きされた光ファイバにスピンを与えるステップをスピン周期を異ならせて多数回遂行する過程である。
【００４２】
　また、スピン生成過程は、光ファイバとその線引き軸がなす角度を変化させつつ、すでに設定されたスピン関数によって光ファイバにスピンを与えることができ、線引き軸の角度変化は、光ファイバが線引きされる経路上の所定の範囲で行われる。
【００４３】
　すなわち、数式４の場合には、相互に異なる周期と振幅とを有するスピン関数によって光ファイバに相互異なる２個のスピンを形成させる。 また、数式５のように、２つ以上、複数のスピン関数によって複数のスピンを光ファイバに与えて形成させる。
【００４４】
　光ファイバに与えられる各スピンは、相互に異なる周期と振幅を有する非対称構造である。
【実施例１】
【００４５】
　図４は、本発明の第１実施例を示し、１つのホイール５２０を使用して光ファイバに複数の周期のスピンを与える装置を示す図である。光ファイバの線引き軸５１１の垂直な左右方向に多様な傾きの傾斜軸５１２及び傾斜軸５１３で調整可能なホイール５２０を使用する。ホイール５２０は、数式５を構成するそれぞれのスピン関数による多様な傾きの傾斜軸５１２及び傾斜軸５１３で調整可能であり、光ファイバに相互に異なる周期を有する複数のスピンを形成させるようにする。すなわち、ホイール５２０を異なる角度の傾斜軸５１２及び傾斜軸５１３で調整して光ファイバに周期と振幅が異なる複数のスピンを与える。
【実施例２】
【００４６】
　図５と数式４を参照すると、本発明の第２実施例を示し、２つのホイールを使用して光ファイバに２つ以上のスピンを与える装置を示す図である。このような振幅変調を使用した光ファイバ線引き装置は、光ファイバにすでに設定された周期と振幅とを有しスピンを与える第１ホイール６３１と、光ファイバに第１ホイール６３１とは異なる周期と振幅のスピンを与える第２ホイール６３０とから構成される。
【００４７】
　さらに具体的に言うと、数式４のα０sin(２πｆ０ｚ)項の周期と振幅変調が可能な範囲内で、第１ホイール６３１は、線引き軸６１０に対して垂直で左右方向に多様な角度の傾斜軸で調整可能である。従って、特定の傾斜軸に該当するすでに所定の周期と振幅を有するスピンを光ファイバに与える。
【００４８】
　その上に、第２ホイール６３０は、数式４のα１sin(２πｆ１ｚ)項の周期と振幅変調が調整可能な範囲内で、光ファイバに第１ホイール６３１によって形成されたスピンと異なる周期と振幅を有するスピンを与える。
【００４９】
　すなわち、第１ホイール６３１及び第２ホイール６３０のそれぞれは、相互に異なる傾斜軸を有するように調整可能であり、これによって周期と振幅が相互に異なるスピンを光ファイバに与える。
【００５０】
　また、数式５のように、複数のスピン関数の和でその構成が可能であり、数式５をなすためには、複数のホイールをさらに備えて構成することができる。
【００５１】
　上述した本発明の詳細な説明では、具体的な実施形態について説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り多様な変形が可能なことは勿論である。従って、本発明の範囲は説明した実施形態によって限られるべきではなく、特許請求の範囲のみならず、その特許請求の範囲と均等なものにより定められなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来における正弦関数によるスピン振幅変調を示すグラフ。
【図２】従来における正弦関数によるスピン振幅変調の他の例を示すグラフ。
【図３】本発明に係る２つの相互に異なるスピン関数の重畳を示すグラフ。
【図４】本発明の第１実施例を示し、１つのホイールを使用して光ファイバに複数の周期のスピンを与える装置を示す図。
【図５】本発明の第２実施例を示し、２つのホイールを使用して光ファイバに２つ以上のスピンを与える装置を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
３２０　第１スピン関数
３３０　第２スピン関数
５１１　線引き軸
５１２　傾斜軸
５１３　傾斜軸
５２０　ホイール
６３１　第１ホイール
６３０　第２ホイール　
【図１】
2004143040.tif 000009
【図２】
2004143040.tif 000010
【図３】
2004143040.tif 000011
【図４】
2004143040.tif 000012
【図５】
2004143040.tif 000013