(57)【要約】【課題】良好な光学特性で効率よく製造可能な光ファイバカプラの製造方法を提供する。【解決手段】被覆部材を一部除去した２本の光ファイバを略並列に接触して配置保持し、一方の光ファイバに異なる波長で合波した光を入射させて前処理工程を実施する。セラミックヒータにて光ファイバを１５８０〜１６９０℃で２０〜７０秒加熱して予熱工程を実施する。予熱より高い温度の１６１０〜１７１０℃で加熱しつつ、０．０１〜０．５μｍ／秒で２０〜１２０秒延伸した後、１〜１５μｍ／秒で２５０〜５５０秒延伸して延伸工程を実施する。延伸工程より低い温度の１４６０〜１５６０℃で加熱しつつ、１〜１５μｍ／秒で延伸し、所定の光学特性となる断面略円形に融着させて融着部を形成する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバの少なくとも一部を加熱により融着して光ファイバカプラを製造する光ファイバカプラの製造方法であって、
略並列に配置した前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を、１４６０℃以上２５００℃以下の温度で加熱しつつ、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度で延伸して融着する
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
加熱する温度が高くなるに従って延伸する速度が速くなる条件で融着する
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
融着は、１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内で前記光ファイバを予熱する予熱期間と、この予熱期間の温度以上で１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱して延伸する延伸期間と、を順次実施する条件である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
融着は、前記延伸期間の実施の後に、この延伸期間の温度以下で１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱して延伸する冷却調整期間を実施する
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記冷却調整期間は、加熱温度が１４６０℃以上１５６０℃以下で、延伸速度が１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下である
ことを特徴とした光ファイバカプラの製造方法。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記予熱期間の加熱温度は、１５８０℃以上１６９０℃以下である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項７】
請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記予熱期間の加熱する時間は、２０秒以上７０秒以下である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項８】
請求項３ないし請求項７のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記延伸期間の加熱温度は、１６１０℃以上１７１０℃以下である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項９】
請求項３ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記延伸期間は、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する第１の延伸期間と、この第１の延伸期間の速度以上で０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する第２の延伸期間と、を順次実施する
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記第１の延伸期間の延伸速度は、０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下であり、
前記第２の延伸期間の延伸速度は、１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記第１の延伸期間の時間は、２０秒以上１２０秒以下で、
前記第２の延伸期間の時間は、２５０秒以上５５０秒以下である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項１２】
請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記予熱期間の加熱温度は、１８００℃以上２５００℃以下である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項１３】
請求項３または請求項１２に記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記予熱期間の加熱する時間は、１００秒以上３００秒以下である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項１４】
請求項３、請求項１２および請求項１３のうちのいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、
前記延伸期間は、加熱温度が１８００℃以上２５００℃以下で、延伸速度が５μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下である
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項１５】
複数本の光ファイバの少なくとも一部を加熱により融着して光ファイバカプラを製造する光ファイバカプラの製造方法であって、
略並列に配置した前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を１５８０℃以上１６９０℃以下の温度範囲内で加熱して予熱を実施し、
この予熱した前記光ファイバの少なくとも一部を１６１０℃以上１７１０℃以下の温度範囲内で加熱しつつ、０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸して第１の加熱・延伸を実施し、
この第１の加熱・延伸をした前記光ファイバの少なくとも一部を１６１０℃以上１７１０℃以下の温度範囲内で加熱しつつ、１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸して第２の加熱・延伸を実施し、
この第２の加熱・延伸をした前記光ファイバの少なくとも一部を１４６０℃以上１５６０℃以下の温度範囲内で加熱しつつ、１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項１６】
複数本の光ファイバの少なくとも一部を加熱により融着して光ファイバカプラを製造する光ファイバカプラの製造方法であって、
略並列に配置した前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を１８００℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱して予熱を実施し、
この予熱した前記光ファイバの少なくとも一部を１８００℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱しつつ、５μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する
ことを特徴とする光ファイバカプラの製造方法。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法が実施されて製造された
ことを特徴とした光ファイバカプラ。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法を実施する
ことを特徴とした光ファイバカプラの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ファイバが融着された光ファイバカプラ、その製造方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、２本の光ファイバの長手方向の一部を適宜融着することにより、光ファイバの一端側から入光される光を所定の条件で他端側から出光させる光ファイバカプラの製造方法として、各種方法が知られている（例えば、特許文献１ないし特許文献３）。
【０００３】
特許文献１に記載の方法は、光ファイバの長手方向の一部を約１６００℃〜１８００℃程度で数分〜数十分間加熱し、光ファイバのコアのドーパントを拡散させる。これら加熱処理された光ファイバを加熱処理した部分で並列配置し、加熱処理した部分を加熱しつつ延伸して融着させ、少ない延伸量で所定の特性が得られる光ファイバカプラを製造する。しかしながら、この特許文献１に記載の方法では、良好な光学的特性が得られるべく、加熱処理を複数回実施する必要があり、製造性の向上が図れない。
【０００４】
特許文献２に記載の方法は、２本の光ファイバを並列配置し、長手方向の一部で加熱し、断面マユ形に光ファイバのクラッドを融着させ、さらに加熱を継続して断面略円形でコアが２本となる状態に融着させ、さらに加熱を継続して２本のコアのドーパントを拡散させて重畳する状態にして融着を完了させる。このドーパントを拡散させる条件は、例えば長期間の使用により外周面の組成が水素基や水酸基などの結合にて変化することで屈折率が変動して光学特性が変動してしまうことを防止するために、外周面まで拡散しない状態とする。このような条件で融着することで、延伸による光学特性の変動や強度低下などの不都合を防止した光ファイバカプラを製造する。しかしながら、この特許文献２に記載の方法では、融着の際に光ファイバのコアのドーパントが重畳する状態となるまで加熱しなければならず、加熱時間が長時間となり、製造性の向上が図れない。
【０００５】
特許文献３に記載の方法は、並列配置した光ファイバの一部を約１０００℃〜１５００℃程度で数分〜数十分間加熱して適宜延伸し、断面が略円形に融着させて製造する。しかしながら、この特許文献３に記載の方法では、加熱温度が比較的に低いので、光ファイバが点接触とならずに融着部分の断面が十分に円形となるまでには、ゆっくりと長時間に亘って加熱延伸する必要があり、製造性の向上が図れない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２７４５１２号公報（第２頁左下欄−第４頁右下欄）
【特許文献２】
特開平５−２８８９５３号公報（第３頁左欄−第４頁左欄）
【特許文献３】
特開平７−５６０４８号公報（第２頁右欄−第５頁左欄）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特許文献１に記載のものは、光ファイバをそれぞれ加熱処理した後に再び加熱しつつ延伸して融着させるので、複数回の加熱処理を実施しなければならず、製造性の向上が図れない。また、特許文献２に記載のものは、融着の際に長時間加熱しなければならず、製造性の向上が図れない。さらに、特許文献３に記載のものは、融着部分の断面が十分に円形となるまで融着させるには、長時間に亘って加熱延伸する必要があり、製造性の向上が図れない。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて、良好な光学特性で効率よく製造可能な光ファイバカプラ、その製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数本の光ファイバの少なくとも一部を加熱により融着して光ファイバカプラを製造する光ファイバカプラの製造方法であって、略並列に配置した前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を、１４６０℃以上２５００℃以下の温度で加熱しつつ、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度で延伸して融着することを特徴とする光ファイバカプラの製造方法である。
【００１０】
この発明では、略並列に配置された複数本の光ファイバの少なくとも一部を、１４６０℃以上２５００℃以下の温度で加熱しつつ、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度で延伸することにより融着する。このことにより、融着した部分の断面形状が長期間の使用でも光学特性の変化を生じない略円形となるまで加熱および延伸する時間を短縮することが可能となり、製造性の向上が図れる。
なお、略並列とは、光ファイバの長手方向を略平行に配列する場合の他、光ファイバをねじって接触させた状態などをも意味する。
ここで、加熱する温度が１４６０℃より低くなると、加熱温度が低くなって光ファイバの粘性が十分に低下せずに融着性が低下し、融着部分の断面形状を略円形にするためにはゆっくりと延伸しなければならなくなり、製造効率が低下して製造性の向上が図れなくなる。一方、加熱する温度が２５００℃より高くなると、加熱した部分が垂れて歩留まりが悪化する。このことにより、加熱する温度を１４６０℃以上２５００℃以下に設定する。また、延伸する速度が０．０１μｍ／秒より遅くなると、加熱した部分が垂れて歩留まりが悪化する。一方、延伸する速度が１８μｍ／秒より速くなると、十分に融着する前に光ファイバの径寸法が小さくなり、融着後の径寸法が小さくなって十分な強度が得られなくなる。このことにより、延伸する速度を０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下に設定する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバカプラの製造方法において、加熱する温度が高くなるに従って延伸する速度が速くなる条件で融着することを特徴とする。
【００１２】
この発明では、加熱する温度を高くするに従って延伸する速度を速くする条件で融着させる。このことにより、加熱する部分が垂れず径寸法が細くなりすぎることなく十分に融着して断面略円形にすることが、短時間の加熱・延伸で得られる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光ファイバカプラの製造方法において、融着は、１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内で前記光ファイバを予熱する予熱期間と、この予熱期間の温度以上で１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱して延伸する延伸期間と、を順次実施する条件であることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、略並列に配置した複数本の光ファイバの少なくとも一部を、１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内で前記光ファイバを予熱する予熱期間を実施した後に、予熱期間の温度以上で１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱して延伸する延伸期間を実施することで融着する。このことにより、光ファイバが融着する前にあらかじめ予熱されて光ファイバの断面方向における温度分布が略均一となり、後工程の延伸による融着が良好となり、径寸法が小さくなりすぎることなく断面形状が略円形となり、良好な光学特性が得られる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、融着は、前記延伸期間の実施の後に、この延伸期間の温度以下で１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱して延伸する冷却調整期間を実施することを特徴とする。
【００１６】
この発明では、延伸期間の実施の後に、延伸期間の温度以下で１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱して延伸する冷却調整期間を実施して融着させる。このことにより、所定の分岐比や光学特性に高精度に設定することが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記冷却調整期間は、加熱温度が１４６０℃以上１５６０℃以下で、延伸速度が１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下であることを特徴とする。
【００１８】
この発明では、加熱温度を１４６０℃以上１５６０℃以下で延伸速度を１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下で冷却調整期間を実施する。このことにより、融着後に急激に冷却されることによる歩留まりの悪化を防止して所望の分岐比や光学特性が容易に高精度で得られる。
ここで、加熱温度が１４６０℃より低くなると、粘性が増大して所望の分岐比や光学特性にするための延伸が困難となり、高精度の分岐比や光学特性を得るための延伸に時間を要し、製造性の向上が得られなくなるおそれがある。一方、加熱温度が１５６０℃より高くなると、所定の加熱・延伸の終了後に製造された光ファイバカプラが急冷状態となり、分岐比や光学特性などが変動するなどにより歩留まりが悪化するおそれがある。このことにより、冷却調整期間における加熱温度を１４６０℃以上１５６０℃以下とする。また、延伸速度が１μｍ／秒より遅くなると、製造効率が低下し製造性の向上が図れなくなるおそれがある。一方、延伸速度が１５μｍ／秒より速くなると、融着部分の断面形状が略円形となる前に径寸法が縮小し、融着後の径寸法が小さくなって強度の向上が得られなくなるおそれがある。このことにより、冷却調整期間における延伸速度を１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記予熱期間の加熱温度は、１５８０℃以上１６９０℃以下であることを特徴とする。
【００２０】
この発明では、予熱期間を加熱温度が１５８０℃以上１６９０℃以下で実施する。このことにより、後工程の延伸期間における良好な融着のための予熱として、光ファイバが垂れ落ちるなどの不都合がなく良好な粘性が得られ、良好な予熱が得られる。
ここで、１５８０℃より低い温度で加熱すると、光ファイバが十分に予熱されず後工程での加熱・延伸の際に十分な融着が得られなくなるおそれがある。一方、１６９０℃より高い温度で加熱すると、光ファイバの断面において略均一な温度の予熱となる前に垂れて歩留まりが悪化するおそれがある。このことにより、予熱期間では、１５８０℃以上１６９０℃以下の温度で加熱する。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記予熱期間の加熱する時間は、２０秒以上７０秒以下であることを特徴とする。
【００２２】
この発明では、予熱期間を２０秒以上７０秒以下の時間で実施する。このことにより、光ファイバが垂れることなく断面方向で略均一な温度分布となるある程度の粘度の状態が容易に得られる。
ここで、予熱期間の時間が２０秒より短くなると、光ファイバが十分に熱せられず、後工程の延伸期間における良好な融着が得られなくなるおそれがある。一方、予熱期間の時間が７０秒より長くなると、熱膨張による垂れが顕著となって良好な融着が得られなくなり、歩留まりが悪化するおそれがある。このことにより、予熱期間の時間を２０秒以上７０秒以下とする。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項３ないし請求項７のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記延伸期間の加熱温度は、１６１０℃以上１７１０℃以下であることを特徴とする。
【００２４】
この発明では、延伸期間を加熱温度が予熱期間の加熱温度以上で１６１０℃以上１７１０℃以下で実施する。このことにより、光ファイバが垂れ落ちるなどの不都合がなく良好な粘性が得られ、延伸により良好に融着して断面形状が略円形に容易に形成される。
ここで、加熱温度が１６１０℃より低くなると、光ファイバの粘性が十分に低下せずに融着性が低下し、融着部分の断面形状を略円形にするためにはゆっくりと延伸しなければならなくなり、製造効率が低下して製造性の向上が図れなくなるおそれがある。一方、１７１０℃より高くなると、加熱した部分が垂れて歩留まりが悪化するおそれがある。このことにより、延伸期間における加熱温度を１６１０℃以上１７１０℃以下とする。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項３ないし請求項８のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記延伸期間は、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する第１の延伸期間と、この第１の延伸期間の速度以上で０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する第２の延伸期間と、を順次実施することを特徴とする。
【００２６】
この発明では、延伸期間として、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する第１の延伸期間を実施した後に、第１の延伸期間の速度以上で０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する第２の延伸期間を実施する。このことにより、第１の延伸期間で熱膨張によるたるみが防止され、第２の延伸期間にて良好な融着が得られ、断面形状が略円形に容易に融着される。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記第１の延伸期間の延伸速度は、０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下であり、前記第２の延伸期間の延伸速度は、１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下であることを特徴とする。
【００２８】
この発明では、第１の延伸期間で０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下の速度で延伸し、第２の延伸期間で１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下の速度で延伸する。このことにより、第１の延伸期間で比較的にゆっくりと延伸されて垂れが良好に防止され、第２の延伸期間で比較的に速く延伸されて断面形状が略円形に良好に融着される。
ここで、第１の延伸期間における延伸速度が０．０１μｍ／秒より遅くなると、垂れが解消されず、歩留まりの向上が図れなくなるおそれがある。一方、０．５μｍ／秒より速くなると、融着性が増大する前に光ファイバの径寸法が小さくなってしまい、融着の前に光ファイバの径寸法の縮小により、融着後の径寸法も小さくなり、強度の向上が得られなくなるおそれがある。このことにより、第１の延伸期間における延伸速度を０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下とする。また、第２の延伸期間における延伸速度が１μｍ／秒より遅くなると、製造効率が低下し製造性の向上が図れなくなるおそれがある。一方、第２の延伸期間における延伸速度が１５μｍ／秒より速くなると、融着部分の断面形状が略円形となる前に径寸法が縮小し、融着後の径寸法が小さくなって強度の向上が得られなくなるおそれがある。このことにより、第２の延伸期間における延伸速度を１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下とする。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、請求項９または請求項１０に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記第１の延伸期間の時間は、２０秒以上１２０秒以下で、前記第２の延伸期間の時間は、２５０秒以上５５０秒以下であることを特徴とする。
【００３０】
この発明では、第１の延伸期間の時間を２０秒以上１２０秒以下の時間で実施し、第２の延伸期間の時間を２５０秒以上５５０秒以下の時間で実施する。このことにより、良好な垂れ防止および径寸法が小さくなることなく断面形状が略円形となる良好な融着が容易に得られる。
ここで、第１の延伸期間の時間が２０秒より短くなると融着がほとんど進行しなくなり、第２の延伸期間における加熱・延伸にて断面略円形の融着部を形成することが困難となるおそれがある。一方、第１の延伸期間の時間が１２０秒より長くなると、垂れが顕著となり、歩留まりが悪化するおそれがある。このことにより、第１の延伸期間の時間を２０秒以上１２０秒以下とする。また、第２の延伸期間の時間が２５０秒より短くなると、断面略円形の融着部が得られず、良好な光学特性が得られなくなるおそれがある。一方、第２の延伸期間の時間が５５０秒より長くなると、垂れが顕著となったり、融着部の径寸法が細くなって強度が低下したりするなどの不都合が生じるおそれがある。このことにより、第２の延伸期間の時間を２５０秒以上５５０秒以下とする。
【００３１】
請求項１２に記載の発明は、請求項３に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記予熱期間の加熱温度は、１８００℃以上２５００℃以下であることを特徴とする。
【００３２】
この発明では、予熱期間を加熱温度が１８００℃以上２５００℃以下で実施する。このことにより、例えば加熱する構成としてセラミックヒータなどを用いずバーナなどの火炎を用いる場合などでは、後工程の延伸期間における良好な融着のための予熱として、光ファイバが撓むなどの不都合がなく良好な粘性が得られ、良好な予熱が得られる。
ここで、加熱温度が１８００℃より低くなると、光ファイバが十分に予熱されず後工程での加熱・延伸の際に十分な融着が得られなくなるおそれがある。一方、加熱温度が２５００℃より高くなると、光ファイバの断面において略均一な温度の予熱となる前に撓みなどが生じて歩留まりが悪化するおそれがある。このことにより、予熱期間では、１８００℃以上２５００℃以下の温度で加熱する。
【００３３】
請求項１３に記載の発明では、請求項３または請求項１２に記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記予熱期間の加熱する時間は、１００秒以上３００秒以下であることを特徴とする。
【００３４】
この発明では、予熱期間を１００秒以上３００秒以下の時間で実施する。このことにより、光ファイバが垂れることなく断面方向で略均一な温度分布となるある程度の粘度の状態が容易に得られる。
ここで、予熱期間の時間が１００秒より短くなると、光ファイバが十分に熱せられず、後工程の延伸期間における良好な融着が得られなくなるおそれがある。一方、予熱期間の時間が３００秒より長くなると、熱膨張による垂れが顕著となって良好な融着が得られなくなり、歩留まりが悪化するおそれがある。このことにより、予熱期間の時間を１００秒以上３００秒以下とする。
【００３５】
請求項１４に記載の発明は、請求項３、請求項１２および請求項１３のうちのいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法において、前記延伸期間は、加熱温度が１８００℃以上２５００℃以下で、延伸速度が５μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下であることを特徴とする。
【００３６】
この発明では、加熱温度を１８００℃以上２５００℃以下で延伸速度を５μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下で延伸期間を実施する。このことにより、光ファイバが垂れ落ちるなどの不都合がなく良好な粘性が得られ、延伸により良好に融着して断面形状が略円形に容易に形成される。
ここで、加熱温度１８００℃以上２５００℃以下の加熱における延伸速度が５μｍ／秒より遅くなると、垂れが解消されず、歩留まりの向上が図れなり、また製造効率が低下して製造性の向上が図れなくなるおそれがある。一方、加熱温度１８００℃以上２５００℃以下の加熱における延伸速度が１８μｍ／秒より速くなると、融着性が増大する前に光ファイバの径寸法が小さくなってしまい、融着の前に光ファイバの径寸法の縮小により、融着後の径寸法も小さくなり、強度の向上が得られなくなるおそれがある。このことにより、加熱温度１８００℃以上２５００℃以下の加熱で延伸速度を５μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下とする。
【００３７】
請求項１５に記載の発明は、複数本の光ファイバの少なくとも一部を加熱により融着して光ファイバカプラを製造する光ファイバカプラの製造方法であって、略並列に配置した前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を１５８０℃以上１６９０℃以下の温度範囲内で加熱して予熱を実施し、この予熱した前記光ファイバの少なくとも一部を１６１０℃以上１７１０℃以下の温度範囲内で加熱しつつ、０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸して第１の加熱・延伸を実施し、この第１の加熱・延伸をした前記光ファイバの少なくとも一部を１６１０℃以上１７１０℃以下の温度範囲内で加熱しつつ、１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸して第２の加熱・延伸を実施し、この第２の加熱・延伸をした前記光ファイバの少なくとも一部を１４６０℃以上１５６０℃以下の温度範囲内で加熱しつつ、１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸することを特徴とする光ファイバカプラの製造方法である。
【００３８】
この発明では、略並列に配置した前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を１５８０℃以上１６９０℃以下の温度範囲内で加熱して予熱した後に、１６１０℃以上１７１０℃以下の温度範囲内で加熱しつつ０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸し、さらに１６１０℃以上１７１０℃以下の温度範囲内で加熱しつつ１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸し、そして１４６０℃以上１５６０℃以下の温度範囲内で加熱しつつ１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する。このことにより、融着した部分の断面形状が長期間の使用でも光学特性の変化を生じない略円形となるまで加熱および延伸する時間が短縮し、製造性が向上する。
【００３９】
請求項１６に記載の発明は、複数本の光ファイバの少なくとも一部を加熱により融着して光ファイバカプラを製造する光ファイバカプラの製造方法であって、略並列に配置した前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を１８００℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱して予熱を実施し、この予熱した前記光ファイバの少なくとも一部を１８００℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱しつつ、５μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸することを特徴とする光ファイバカプラの製造方法である。
【００４０】
この発明では、略並列に配置した前記複数本の光ファイバの少なくとも一部を１８００℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱して予熱した後に、１８００℃以上２５００℃以下の温度範囲内で加熱しつつ、５μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内で延伸する。このことにより、融着した部分の断面形状が長期間の使用でも光学特性の変化を生じない略円形となるまで加熱および延伸する時間が短縮し、製造性が向上する。
【００４１】
請求項１７に記載の発明は、請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法が実施されて製造されたことを特徴とした光ファイバカプラである。
【００４２】
この発明では、請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法により製造される。このことにより、融着した部分の断面形状が長期間の使用でも光学特性の変化を生じない略円形に容易に製造されるとともに、製造時の加熱および延伸する時間が短縮し、製造性の向上が図れる。
【００４３】
請求項１８に記載の発明は、請求項１ないし請求項１７のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法を実施することを特徴とした光ファイバカプラの製造装置である。
【００４４】
この発明では、請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の光ファイバカプラの製造方法を実施して光ファイバカプラを製造する。このことにより、融着した部分の断面形状が長期間の使用でも光学特性の変化を生じない略円形に光ファイバカプラが容易に製造されるとともに、製造時の加熱および延伸する時間が短縮し、製造性の向上が図れる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における一実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔光ファイバカプラの構成〕
図１は、本実施の形態において製造される光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた断面図である。図２は、光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた平面図である。なお、本実施の形態では、２本の光ファイバを融着した融着型光ファイバカプラについて説明するが、融着する光ファイバは２本に限らず、複数本融着されたものでも適用できる。
【００４６】
図１および図２において、１０は光ファイバカプラで、この光ファイバカプラ１０は、光ファイバ１１，１２の少なくとも一部が溶融延伸法により融着されて枝分かれ状に構成され、１本あるいは複数本の光ファイバ１１，１２の長手方向の一端から入光された光を、所定の分岐率や分波率で分光して他端から出光させる。融着する光ファイバ１１，１２は、線状のクラッド１１Ａ，１２Ａの中心軸にコア１１Ｂ，１２Ｂを有し、外周面には被覆部材１１Ｃ，１２Ｃがそれぞれ設けられている。
そして、光ファイバカプラ１０は、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分で融着されて融着部１３が形成されている。この融着部１３は、断面略円形で、外周面が略円柱状となるクラッド１３Ａ内に２本のコア１３Ｂが略平行に埋設された状態に形成されている。
【００４７】
また、光ファイバカプラ１０には、融着部１３の近傍を保護する保護部材２０が設けられている。この保護部材２０は、支持板２１、光ファイバ固定部２２と、カプラ固定部２３と、保護管２４と、を備えている。
支持板２１は、例えば石英板などにて略板状に形成されている。この支持板２１の一面には、所定の間隙を介して対向する一対の光ファイバ固定部２２が設けられている。
光ファイバ固定部２２は、支持板２１の一面側に位置して光ファイバ１１，１２を支持板２１に位置決め固定する。カプラ固定部２３は、光ファイバ固定部２２間で融着部１３の両端側に位置し光ファイバ１１，１２を支持板２１に位置決め固定する。これら光ファイバ固定部２２およびカプラ固定部２３は、例えば紫外線硬化型樹脂などが用いられる。
保護管２４は、例えば金属管が用いられ、光ファイバカプラ１０を固定した支持板２１を収容可能に形成されている。なお、金属管に限らず、例えばガラス管などの線膨張係数の小さい部材にて形成したものなど、いずれの材料が利用できる。そして、支持板２１を収容した保護管２４は両端部が光ファイバ１１，１２を延出する状態にシール部材２５にて閉塞され、光ファイバカプラ１０は融着部１３の近傍が保護部材２０内に封止されて固定される。
【００４８】
〔製造装置の構成〕
次に、上記光ファイバカプラを製造するための製造装置の構成について図面を参照して説明する。図３は、製造装置の概略構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態における製造装置として、加熱手段に電気炉としてセラミックヒータを用いた構成について説明するが、火炎を利用したマイクロトーチ（マイクロバーナ）などを用いた構成などでも適用できる。
【００４９】
図３において、１００は製造装置で、この製造装置１００は、２本の光ファイバ１１，１２の少なくとも一部を融着させて光ファイバカプラ１０を製造する装置である。この製造装置１００は、保持手段１１０と、加熱手段１２０と、図示しない延伸手段と、制御手段１３０と、を備えている。また、制御手段１３０は、融着状況を制御するもので、融着制御部１３１と、計測部１３２と、を備えている。
【００５０】
保持手段１１０は、クランプなどの一対の保持部１１１を有し、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分をほぼ弛みなく略並列に接触する状態で配置して保持する。なお、保持する状態としては、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分を長手方向が略平行、あるいはねじって互いに接触する状態とする。そして、一対の保持部１１１はそれぞれ延伸手段に配設され、保持部１１１間の距離が延伸手段により可変可能となっている。
なお、延伸手段は、制御手段１３０の融着制御部１３１の制御により、保持部１１１間の距離を可変する量や可変する時間、保持部１１１を移動させる速さなどが制御されて動作する。
【００５１】
加熱手段１２０は、図示しない台座部と、セラミックヒータ１２１と、図示しない温度検出部と、を備えている。なお、図３は、セラミックヒータ１２１として、加熱する熱エネルギを図示する都合上、マイクロトーチ（マイクロバーナ）の火炎のように示す。そして、上述したように、セラミックヒータ１２１に限らず、図３に示すように、直接火炎を用いて加熱するマイクロトーチなどのバーナを利用してもよい。
台座部は、制御手段１３０の融着制御部１３１の制御により移動可能に配設されている。セラミックヒータ１２１は、台座部に一体的に設けられ、図示しない電力の供給にて加熱してその熱エネルギ１２１Ａにて光ファイバ１１，１２を加熱する。温度検出部は、セラミックヒータ１２１にて加熱された光ファイバ１１，１２の温度を検出する。この検出方法としては、加熱により発光する光ファイバ１１，１２の光量にて判断したり、輻射熱を測定したりするなど、既存のいずれの方法をも利用できる。
そして、加熱手段１２０は、制御手段１３０の融着制御部１３１が温度検出部にて検出する温度に基づいてセラミックヒータ１２１を制御、すなわち加熱する温度や時間などが制御される。
【００５２】
制御手段１３０の融着制御部１３１は、第１のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１３１Ａを有している。この第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０および延伸手段に接続され、内蔵する図示しない内蔵メモリにあらかじめ設定登録された条件に基づいて、加熱手段１２０および延伸手段の動作を適宜制御する。すなわち、第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０による光ファイバ１１，１２の加熱温度や加熱時間を制御し、延伸手段による保持部１１１間に張設された光ファイバ１１，１２の延伸時間や延伸速度を制御する。
【００５３】
制御手段１３０の計測部１３２は、発光部１３２Ａと、受光部１３２Ｂと、第２のＣＰＵ１３２Ｃと、を備えている。発光部１３２Ａは、第１の光源１３２Ａ１と、第２の光源１３２Ａ２と、合波部１３２Ａ３と、を備えている。第１の光源１３２Ａ１および第２の光源１３２Ａ２は、第２のＣＰＵ１３２にて制御され、それぞれ異なる波長、例えば第１の光源１３２Ａ１は波長が約１５５０ｎｍの光を出射し、第２の光源１３２Ａ２は波長が約１３１０ｎｍの光を出射する。合波部１３２Ａ３は、第１の光源１３２Ａ１および第２の光源１３２Ａ２から出射される光を合波する。この合波部１３２Ａ３は、光ファイバカプラ１０のいずれか一方の光ファイバ１２（１１）に着脱可能に接続され、光ファイバ１２（１１）の長手方向の一端に合波した光を入射させる。
受光部１３２Ｂは、第１の受光部１３２Ｂ１と、第２の受光部１３２Ｂ２と、処理部１３２Ｂ３と、を備えている。第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２は、例えばフォトトランジスタなどが用いられ、光ファイバカプラ１０の光ファイバ１１，１２の端部にそれぞれ接続され、光ファイバ１１，１２から出射される光を受光する。処理部１３２Ｂ３は、第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２にそれぞれ接続され、これら第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２で受光した光に関する電気信号を適宜処理して出力する。
第２のＣＰＵ１３２Ｃは、受光部１３２Ｂの処理部１３２Ｂ３に接続され、処理部１３２Ｂ３で処理された信号を適宜処理して例えば図示しない表示装置にグラフ表示するなど、融着する一対の光ファイバ１１，１２の光の分岐や分波の状態を検出する。また、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、融着制御部１３１の第１のＣＰＵ１３１Ａに接続されている。そして、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、処理部１３２Ｂ３からの信号に基づいて、あらかじめ設定された分岐や分波の状態を認識することにより、適宜信号を第１のＣＰＵ１３１Ａに出力し、融着処理を制御する。
【００５４】
なお、上記構成において、第１の光源および第２の光源を用いて２種類の波長の光を入射し、２つの第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２を用いて光の分岐状況を検出する構成で説明したが、１種類の光源のみを用いて１つの受光部により受光したり、複数の光源を用いて複数の受光部により受光したりするなどにり、分岐・分波の状況を認識して融着処理を制御してもよい。
【００５５】
〔製造装置の動作〕
次に、上記製造装置を用いて光ファイバカプラを製造する動作について、図面を参照して説明する。図４は、光ファイバカプラを製造する動作を示すフローチャートである。図５は、光ファイバを融着処理する際の断面状態を示す説明図で、（Ａ）は融着前の光ファイバの断面図、（Ｂ）は融着途中の融着部分の断面図、（Ｃ）は光ファイバカプラの融着部の断面図である。図６は、光ファイバカプラをセラミックヒータにより製造する条件を示す説明図である。
【００５６】
まず、図４に示すように、前処理工程を実施する（ステップＳ１）。すなわち、２本の光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃの一部を除去する。なお、セラミックヒータ１２１の代わりに、加熱手段１２０としてマイクロトーチなどの火炎を利用する構成においては、被覆部材１１Ｃ，１２Ｃの除去として、被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された光ファイバ１１，１２の径寸法が２５０μｍ前後の場合、光ファイバ１１，１２の長さ寸法で約１６．５ｍｍ除去するとよい。
ここで、被覆部材１１Ｃ，１２Ｃの除去する長さ寸法である剥き幅は、製造後の光ファイバカプラ１０の小型化のために短い寸法が好ましいが、あまりに短すぎると複数本の光ファイバ１１，１２を略並列に配置させて接触させる状態が得られにくくなるとともに、融着の際の加熱で被覆部材１１Ｃ，１２Ｃまで加熱されて損傷し歩留まりが悪化するおそれがある。このことから、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃの剥き幅は、約１６．５ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００５７】
そして、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分を互いに絡まって図５（Ａ）に示すように接触する状態にねじる。この状態で、被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去された部分が一対の保持部１１１間に位置させてほぼ弛みがない状態で保持手段１１０に光ファイバ１１，１２を保持させる。この光ファイバ１１，１２の保持状態は、ねじった状態に限らず、長手方向を略平行に配置して接触させたり、交差する状態で接触させたりしてもよい。
なお、光ファイバ１１，１２の長手方向が交差する状態で加熱・延伸して融着させることで良好な融着部１３を形成できることから、ねじった状態で保持することが好ましい。
【００５８】
この後、計測部１３２の発光部１３２Ａを動作させ、第１の光源１３２Ａ１および第２の光源１３２Ａ２からそれぞれ異なる波長で出射される光を合波部１３２Ａ３で合波し、保持手段１１０に保持した一方の光ファイバ１２（１１）の一端から入射させ、前処理工程を完了する。この光の入射により、入射された光は、受光部１３２Ｂの第１の受光部１３２Ｂ１および第２の受光部１３２Ｂ２で適宜受光され、処理部１３２Ｂ３で受光に対応して出力される信号を処理し、第２のＣＰＵ１３２Ｃで光の分岐や分波状態を例えば表示装置にて表示させる。なお、前処理工程では、一方の光ファイバ１２（１１）にのみ光を入射させることから、第１の受光部１３２Ｂ１または第２の受光部１３２Ｂ２の一方（第２の受光部１３２Ｂ２）のみで受光される。
【００５９】
前処理工程の後、予熱期間となる予熱工程を実施する（ステップＳ２）。すなわち、計測部１３２の第２のＣＰＵ１３２Ｃからの予熱工程を実施する旨の信号を融着制御部１３１の第１のＣＰＵ１３１Ａに出力させる。この信号を取得した第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０を適宜動作させ、保持手段１１０に保持された光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去されて互いに捩れて接触する部分をセラミックヒータ１２１からの熱エネルギ１２１Ａにより加熱する。
この加熱の際、例えば加熱手段１２０としてセラミックヒータ１２１の代わりにマイクロトーチなどの火炎を用いる構成、あるいはレーザ光により加熱する構成などでは、局所的に加熱することを防止する目的で、第１のＣＰＵ１３１Ａは、台座部を光ファイバ１１，１２の長手方向に略沿って、例えば３６００μｍ〜３７００μｍ程度の距離で約２０００μｍ／秒の速度で移動する状態に移動させる制御をする。そして、セラミックヒータ１２１において、所定の領域で略均一に加熱できる場合には台座部を移動させなくてもよく、局所的な加熱となるおそれがある場合には移動させる制御を実施するとよい。
また、第１のＣＰＵ１３１Ａは、図６に示すように、温度検出部からの信号に基づいて所定の温度範囲、例えば１５８０℃以上１６９０℃以下、好ましくは１６３０℃以上１６７０℃以下で、所定時間、例えば２０秒以上７０秒以下、好ましくは３０秒以上５０秒以下で加熱する制御をする。なお、温度調整としては、セラミックヒータ１２１に供給する電力量、マイクロトーチでは供給する燃料ガスや空気量の調整による熱量の調整、台座部の移動によるセラミックヒータ１２１からの距離やマイクロトーチの火炎の当たり具合すなわち火炎と光ファイバ１１，１２との距離の調整など、いずれの制御方法が適用できる。
【００６０】
この予熱工程において、マイクロトーチを用いて被覆部材１１Ｃ，１２Ｃの剥き幅が約１６．５ｍｍ程度とした光ファイバ１１，１２を融着する場合に、台座部を移動させる振り幅が３６００μｍ〜３７００μｍより幅狭寸法となると、光ファイバカプラ１０の融着部１３と融着されていない光ファイバ１１，１２との境界近傍におけるテーパが光ファイバ１１，１２の長手方向に対して急角度となり、光損失が増大する。また、振り幅が３６００μｍ〜３７００μｍより幅広寸法となると、光ファイバ１１，１２の被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが加熱されることとなり、被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが損傷して光損失が増大するおそれがある。このことから、上述した径寸法や長さ寸法の光ファイバカプラをマイクロトーチやレーザ光などにて製造する場合、マイクロトーチの振り幅を３６００μｍ〜３７００μｍ程度に設定することが好ましい。
【００６１】
また、予熱工程において、光ファイバ１１，１２の加熱温度が１５８０℃より低くなると、光ファイバ１１，１２が十分に予熱されず後工程での加熱・延伸の際に十分な融着が得られなくなるおそれがある。一方、加熱する温度が１６９０℃より高くなると、光ファイバ１１，１２の断面において略均一な温度の予熱となる前に垂れて歩留まりが悪化するおそれがある。さらには、セラミックヒータ１２１の寿命が短くなり製造コストの増大やヒータ交換などの煩雑な保守管理が要求され、製造性の向上が図れなくなるおそれがある。このことにより、予熱工程では、１５８０℃以上１６９０℃以下、好ましくは１６３０℃以上１６７０℃以下の温度で加熱することが好ましい。
さらに、予熱工程において、加熱する時間が２０秒より短くなると、光ファイバ１１，１２が十分に熱せられず、後工程の延伸期間における良好な融着が得られなくなるおそれがある。一方、加熱する時間が７０秒より長くなると、熱膨張による垂れ、すなわち弛みが顕著となって良好な融着が得られなくなり、歩留まりが悪化するおそれがある。このことにより、予熱工程での加熱する時間を２０秒以上７０秒以下、好ましくは３０秒以上５０秒以下に設定することが好ましい。
【００６２】
このようにしてステップ２の予熱工程が終了すると、延伸期間である延伸工程を実施する。この延伸工程は、第１の延伸期間である第１の延伸工程（ステップＳ３）と、第２の延伸期間である第２の延伸工程（ステップＳ４）とがあり、第１の延伸工程の後に第２の延伸工程が実施される。
【００６３】
ステップＳ３の第１の延伸工程は、計測部１３２の第２のＣＰＵ１３２Ｃが予熱工程の終了を認識することにより第１の延伸工程を実施する旨の信号を融着制御部１３１の第１のＣＰＵ１３１Ａに出力させることにより実施される。この信号を取得した第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０を適宜動作させて光ファイバ１１，１２の予熱工程で加熱された部分を加熱するとともに、図示しない延伸手段を適宜動作させて加熱されている光ファイバ１１，１２を延伸する。なお、加熱手段１２０の駆動制御は、予熱工程の終了時に加熱を停止させることなく、加熱温度を調整する状態で制御する。
すなわち、第１のＣＰＵ１３１Ａは、予熱工程と同様に台座部を適宜移動させて光ファイバ１１，１２を加熱する制御をする。また、第１のＣＰＵ１３１Ａは、図６に示すように、温度検出部からの信号に基づいて予熱工程での加熱温度以上の所定の温度範囲、例えば１６１０℃以上１７１０℃以下、好ましくは１６５０℃以上１７００℃以下で、所定時間、例えば２０秒以上１２０秒以下、好ましくは３０秒以上９０秒以下で加熱する制御をする。さらに、第１のＣＰＵ１３１Ａは、温度検出部からの信号に基づいて所定温度に達した後に、保持手段１１０の一対の保持部１１１間の距離を広げる方向に所定速度、例えば０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下、好ましくは０．１μｍ／秒以上０．３μｍ／秒以下の速度範囲内で移動させる制御をすることが好ましい。
【００６４】
この第１の延伸工程において、加熱温度が１６１０℃より低くなると、光ファイバ１１，１２の粘性が十分に低下せずに融着性が低下し、融着部分の断面形状を略円形にするためにはゆっくりと延伸しなければならなくなり、製造効率が低下して製造性の向上が図れなくなるおそれがある。一方、１７１０℃より高くなると、加熱した部分が垂れて歩留まりが悪化するおそれがある。さらには、セラミックヒータ１２１の寿命が短くなり製造コストの増大やヒータ交換などの煩雑な保守管理が要求され、製造性の向上が図れなくなるおそれがある。このことにより、第１の延伸工程における加熱温度を１６１０℃以上１７１０℃以下、好ましくは１６５０℃以上１７００℃以下とすることが好ましい。
また、第１の延伸工程において、延伸速度が０．０１μｍ／秒より遅くなると、垂れが解消されず、歩留まりの向上が図れなくなるおそれがある。一方、０．５μｍ／秒より速くなると、融着性が増大する前に光ファイバ１１，１２の径寸法が小さくなってしまい、融着の前に光ファイバ１１，１２の径寸法の縮小により、融着後の径寸法も小さくなり、強度の向上が得られなくなるおそれがある。このことにより、第１の延伸工程における延伸速度を０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下、好ましくは０．１μｍ／秒以上０．３μｍ／秒以下とすることが好ましい。
さらに、第１の延伸工程において、加熱・延伸する時間が２０秒より短くなると融着がほとんど進行しなくなり、第２の延伸工程における加熱・延伸にて断面略円形の融着部を形成することが困難となるおそれがある。一方、第１の延伸工程の時間が１２０秒より長くなると、垂れが顕著となり、歩留まりが悪化するおそれがある。このことにより、第１の延伸工程の時間を２０秒以上１２０秒以下、好ましくは３０秒以上９０秒以下とすることが好ましい。
なお、加熱温度を所定の温度範囲内で高く設定するに従って延伸する速度を所定の延伸速度範囲内で速く設定されることが好ましい。
【００６５】
このようにしてステップ３の第１の延伸工程により、光ファイバ１１，１２の接触する部分の一部が融着する状態となる。この第１の延伸工程が終了すると、ステップ４の第２の延伸工程が実施される。このステップ４の第２の延伸工程は、計測部１３２の第２のＣＰＵ１３２Ｃが第１の延伸工程の終了を認識することにより第２の延伸工程を実施する旨の信号を融着制御部１３１の第１のＣＰＵ１３１Ａに出力させることにより実施される。この信号を取得した第１のＣＰＵ１３１Ａは、第１の延伸工程と同様の条件で加熱手段１２０を適宜動作させて加熱するとともに、延伸手段を適宜動作させて加熱されている光ファイバ１１，１２を延伸する。なお、加熱手段１２０の駆動制御は、第１の延伸工程の終了時に加熱を停止させることなく、そのまま制御内容を維持する制御をする。また、延伸手段の駆動制御も同様に、第１の延伸工程の終了時に延伸を停止させることなく、延伸速度を調整する状態で制御する。
すなわち、第１のＣＰＵ１３１Ａは、図６に示すように、第１の延伸工程と同様に台座部を適宜移動させて同一の温度範囲である１６１０以上１７１０℃以下、好ましくは１６５０℃以上１７００℃以下で加熱する制御をする。また、第１のＣＰＵ１３１Ａは、保持手段１１０の一対の保持部１１１間の距離を広げる方向に所定速度、例えば１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下、好ましくは４μｍ／秒以上１２μｍ／秒以下の速度範囲内で移動させる制御をする。さらに、第１のＣＰＵ１３１Ａは、この第２の延伸工程の時間である加熱・延伸する時間を、例えば２５０秒以上５５０秒以下、好ましくは３００秒以上４５０秒以下の範囲内で制御する。
【００６６】
この第２の延伸工程において、延伸速度が１μｍ／秒より遅くなると、製造効率が低下し製造性の向上が図れなくなるおそれがある。一方、延伸速度が１５μｍ／秒より速くなると、融着部分の断面形状が略円形となる前に径寸法が縮小し、融着部１３の径寸法が小さくなって強度の向上が得られなくなるおそれがある。このことにより、第２の延伸工程における延伸速度を１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下、好ましくは４μｍ／秒以上１２μｍ／秒以下とすることが好ましい。また、第２の延伸工程において、加熱・延伸する時間が２５０秒より短くなると、断面略円形の融着部１３が得られず、良好な光学特性が得られなくなるおそれがある。一方、加熱・延伸する時間が５５０秒より長くなると、垂れが顕著となったり、融着部１３の径寸法が細くなって強度が低下したりするなどの不都合が生じるおそれがある。このことにより、第２の延伸工程の時間を２５０秒以上５５０秒以下、好ましくは３００秒以上４５０秒以下とすることが好ましい。
なお、第２の延伸工程において、加熱する温度範囲は、上述した第１の延伸工程と同様の理由による。また、第１の延伸工程と同様に、加熱温度を所定の温度範囲内で高く設定するに従って延伸する速度を所定の延伸速度範囲内で速く設定されることが好ましい。
【００６７】
このようにしてステップ４の第２の延伸工程により、光ファイバ１１，１２は断面略円形に融着する状態となる。この第２の延伸工程が終了して延伸工程が終了すると、冷却調整期間である冷却調整工程を実施する（ステップＳ５）。このステップＳ５の冷却調整工程は、計測部１３２の第２のＣＰＵ１３２Ｃが延伸工程の第２の延伸工程の終了を認識することにより冷却調整工程を実施する旨の信号を融着制御部１３１の第１のＣＰＵ１３１Ａに出力させることにより実施される。この信号を取得した第１のＣＰＵ１３１Ａは、加熱手段１２０を適宜動作させて光ファイバ１１，１２の延伸工程で加熱・延伸された部分を加熱するとともに、延伸手段を適宜動作させて加熱されている光ファイバ１１，１２を延伸する。なお、加熱手段１２０の駆動制御は、延伸工程の終了時に加熱を停止させることなく、加熱温度を調整する状態で制御する。また、延伸手段の駆動制御は、延伸工程の終了時に延伸を停止させることなく、延伸速度を調整する状態で制御する。
【００６８】
すなわち、第１のＣＰＵ１３１Ａは、予熱工程および延伸工程と同様に台座部を適宜移動させて光ファイバ１１，１２を加熱する制御をする。また、第１のＣＰＵ１３１Ａは、図６に示すように、温度検出部からの信号に基づいて第２の延伸工程での温度以下の所定の温度範囲、例えば１４６０℃以上１５６０℃以下、好ましくは１４７０℃以上１５３０℃以下で加熱する制御をする。さらに、第１のＣＰＵ１３１Ａは、温度検出部からの信号に基づいて所定温度に達した後に、保持手段１１０の一対の保持部１１１間の距離を広げる方向に、第２の延伸工程と同一の速度すなわち１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下の範囲で移動させて延伸する制御をする。
なお、この冷却調整工程を実施する時間は、得られる光ファイバカプラ１０があらかじめ設定した所定の分岐比あるいは分波比となる状態で加熱・延伸を停止させるまでの時間である。すなわち、加熱を停止したのちでも光ファイバ１１，１２の組成の結合が進行するので、所望の分岐比あるいは分波比が得られなくなるおそれがあるため、第２のＣＰＵ１３２Ｃは所望の分岐比あるいは分波比となる手前の所定の条件で冷却調整工程を終了させる旨の信号を第１のＣＰＵ１３１Ａに出力する制御をする。
【００６９】
この冷却調整工程において、加熱温度が１４６０℃より低くなると、光ファイバ１１，１２の粘性が増大して所望の分岐比や分波比などの所定の光学特性にするための延伸が困難となり、高精度で所定の光学特性を得るための延伸に時間を要し、製造性の向上が得られなくなるおそれがある。一方、加熱温度が１５６０℃より高くなると、所定の延伸後に急冷状態となり、所定の光学特性が変動するなどにより歩留まりが悪化するおそれがある。さらには、セラミックヒータ１２１の寿命が短くなり製造コストの増大やヒータ交換などの煩雑な保守管理が要求され、製造性の向上が図れなくなるおそれがある。このことにより、冷却調整工程における加熱温度を１４６０℃以上１５６０℃以下、好ましくは１４７０℃以上１５３０℃以下とすることが好ましい。
なお、冷却調整工程において、延伸速度範囲は、上述した第２の延伸工程と同様の理由による。また、延伸工程と同様に、加熱温度を所定の温度範囲内で高く設定するに従って延伸する速度を所定の延伸速度範囲内で速く設定されることが好ましい。
【００７０】
そして、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、この冷却調整工程において、処理部１３２Ｂ３からの信号に基づいて、あらかじめ設定した所定の光学特性となる手前の所定のタイミングの受光状態が得られたか否かを認識する。そして、第２のＣＰＵ１３２Ｃは、所定の状態を認識することにより、冷却調整工程の終了、すなわち光ファイバ１１，１２を断面略円形で所定の光学特性となる状態に融着する制御を終了する旨の信号を、第２のＣＰＵ１３２Ｃに出力する。この後、十分に冷却し、製造された光ファイバカプラ１０を保持手段１１０から取り外し、光ファイバカプラ１０の製造を終了する。そして、この製造された光ファイバカプラ１０は、図５（Ｃ）に示すように、融着部１３が断面略円形となっている。なお、製造された光ファイバカプラ１０の融着部１３近傍におけるコアは、径大すなわち若干拡散した状態となっている。
【００７１】
〔実施の形態の効果〕
上述したように、上記実施の形態では、被覆部材１１Ｃ，１２Ｃが除去されて略並列に互いに接触する状態で配置した２本の光ファイバ１１，１２の一部を、１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内である１６１０℃以上１７１０℃以下で加熱しつつ、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の範囲内である０．０１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下の速度で延伸して融着させる。このため、融着部１３の断面形状が長期間の使用でも光学特性の変化を生じない略円形、例えば光ファイバカプラ１０の表面に水分に由来する水素基や水酸基が付着して屈折率が変動し光学特性が変化してしまうなどの不都合を生じない略円形に容易に融着でき、この断面略円形に融着するための加熱・延伸する時間を短縮でき、製造性を向上できる。
【００７２】
そして、加熱・延伸して融着させる延伸工程として、予熱工程での加熱温度以上で１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内である１６１０℃以上１７１０℃以下で加熱する第１の延伸工程および第２の延伸工程とする。このため、光ファイバ１１，１２が垂れ落ちるなどの不都合がなく良好な粘性が得られ、延伸により良好に融着して断面略円形の融着部１３を容易に形成できる。
また、第１の延伸工程において、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内である０．０１μｍ／秒以上０．５μｍ／秒以下で延伸する。このため、比較的にゆっくりと延伸されて垂れが良好に防止でき、第２の延伸工程での断面略円形の融着が容易に得られる。
さらに、第１の延伸工程を２０秒以上１２０秒以下で実施する。このため、断面略円形に融着するための部分的な融着および良好な垂れ防止が得られ、第２の延伸工程での断面略円形の融着が容易に得られる。
また、第２の延伸工程において、第１の延伸工程での延伸速度以上で０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度範囲内である１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下で延伸する。このため、比較的に速く延伸しても径寸法が細くなり過ぎることなく断面略円形に良好に融着できる。
さらに、第２の延伸工程を２５０秒以上５５０秒以下で実施する。このため、比較的に短時間でも断面略円形に融着でき、製造性を確実に向上できる。
【００７３】
また、融着するための加熱・延伸の動作の前に、予熱工程であらかじめ予熱しておく。このため、光ファイバ１１，１２の断面方向における温度分布が略均一となり、後工程である延伸工程における延伸による融着が良好となり、径寸法が小さくなりすぎることなく断面形状が略円形となり、良好な光学特性が得られる。
そして、予熱工程での加熱温度を１５８０℃以上１６９０℃以下としている。このため、融着のための加熱・延伸する延伸工程で断面略円形の良好な融着のための予熱として、光ファイバ１１，１２が垂れ落ちるなどの不都合がなく良好な粘性が得られ、良好な予熱ができる。
また、予熱工程を２０秒以上７０秒以下で実施する。このため、光ファイバ１１，１２が垂れることなく断面方向で略均一な温度分布となるある程度の粘度の状態を容易に得ることができる。したがって、後の延伸工程での断面略円形の良好な融着が短時間で容易にできる。
【００７４】
さらに、延伸工程の後に、延伸工程の温度以下で１４６０℃以上２５００℃以下の温度範囲内である１４６０℃以上１５６０℃以下で加熱して、１μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下で延伸する冷却調整工程を実施して融着させる。このため、所定の分岐比や分波比などの所定の光学特性に高精度に形成することができる。さらに、延伸工程より低い温度で加熱・延伸して、所望の光学特性の手前まで冷却調整工程を実施するため、融着後に急冷されることなく、急冷による光学特性の変動がなく、高精度で所望の光学特性の光ファイバカプラ１０を得ることができる。
また、冷却調整工程の終了タイミングとして、加熱・延伸時における計測部１３２にて計測する分岐比や分波比などの光学特性が所望の光学特性となる手前で終了させる。このため、予熱にて結合が進行して所定の光学特性となり、高精度で所望の光学特性の光ファイバカプラ１０が得られる。
【００７５】
また、所定の加熱温度範囲内で設定する加熱温度が高くなるに従って設定する延伸する速度を所定の延伸速度範囲内で速くすることが好ましい。このため、光ファイバ１１，１２の加熱される部分が垂れず、また製造された光ファイバカプラ１０の融着部１３の径寸法が細くなりすぎることを防止して十分に融着させて断面略円形にすることが、短時間の加熱・延伸で容易にできる。
【００７６】
また、上記予熱工程、延伸工程および冷却調整工程を実施する製造装置１００を提供することにより、断面略円形の光ファイバを効率よく製造することが容易に得られる。そして、上記製造装置１００の構成としては、従来の装置構成と同様の保持手段１１０、加熱手段１２０および図示しない延伸手段と、上記工程を実施させる制御をする制御手段１３０とを備えた構成である。このため、従来の装置の制御方法を上記製造方法の工程で制御させる設定とするのみでよく、光ファイバカプラ１０の製造性を容易に向上できる製造装置１００を容易に提供できる。
【００７７】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明の光ファイバカプラの製造において、上述した各実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００７８】
すなわち、予熱工程、延伸工程および冷却調整工程を実施する構成としたが、予熱工程や冷却調整工程を実施せず、単に所定の加熱・延伸条件、すなわち１４６０℃以上２５００℃以下の温度で加熱されつつ、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度で延伸する延伸工程のみを実施してもよい。
そして、２本の光ファイバ１１，１２を融着させた光ファイバカプラ１０の製造について説明したが、複数本を融着させてもよい。
また、加熱手段１２０としてセラミックスヒータなどの火炎を利用しないヒータを用いて説明したが、熱エネルギ１２１Ａとして火炎を利用するマイクロトーチ１２１を用いて加熱したり、レーザ光を用いて加熱したりするなど、加熱する方法としてはいずれの方法でも適用できる。
【００７９】
なお、マイクロトーチなどの火炎を利用するバーナを利用する場合には、例えば図７に示すように、予熱工程および延伸工程にて製造すればよい。図７は、光ファイバカプラをバーナにより製造する条件を示す説明図である。
すなわち、例えば１８００℃以上２５００℃以下、好ましくは１９００℃以上２４００℃以下で、１００秒以上３００秒以下、好ましくは１６０秒以上２６０秒以下で加熱して予熱工程を実施する。この後、加熱温度が１８００℃以上２５００℃以下、好ましくは１９００℃以上２４００℃以下で、延伸速度が５μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下、好ましくは６μｍ／秒以上１５μｍ／秒以下で加熱・延伸して延伸工程を実施する。この延伸工程において、上述した実施の形態と同様に、加熱・延伸時における光学特性を計測部１３２にて検出して所望の光学特性となる条件の手前の所定のタイミングの条件で加熱・延伸を終了させて光ファイバカプラ１０を製造する。
このように、バーナを用いて加熱する場合でも、１４６０℃以上２５００℃以下の温度で加熱されつつ、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度で延伸することで、光学特性の変動を生じない断面略円形に融着させる加熱・延伸の時間を容易に短縮することができる。
【００８０】
なお、この予熱工程でも、上記実施の形態と同様に、１８００℃より低くなると、光ファイバ１１，１２が十分に予熱されず後工程での加熱・延伸の際に十分な融着が得られなくなるおそれがある。一方、加熱温度が２５００℃より高くなると、光ファイバ１１，１２の断面において略均一な温度の予熱となる前に垂れて歩留まりが悪化するおそれがある。このため、バーナを用いる場合においては、特に１８００℃以上２５００℃以下にすることが好ましい。
また、１００秒より短くなると、光ファイバ１１，１２が十分に熱せられず、後の延伸工程における良好な融着が得られなくなるおそれがある。一方、３００秒より長くなると、熱膨張による垂れが顕著となって良好な融着が得られなくなり、歩留まりが悪化するおそれがある。このため、予熱工程の時間を１００秒以上３００秒以下、好ましくは１６０秒以上２６０秒以下とすることが好ましい。そして、延伸工程では、予熱工程での加熱温度以上で１８００℃以上２５００℃以下、好ましくは１９００℃以上２４００℃以下とすることが好ましい。この条件は、予熱工程と同様の理由である。
【００８１】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構成に変更するなどしてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、略並列に配置された複数本の光ファイバの少なくとも一部を、１４６０℃以上２５００℃以下の温度で加熱しつつ、０．０１μｍ／秒以上１８μｍ／秒以下の速度で延伸して融着させるため、融着した部分の断面形状が長期間の使用でも光学特性の変化を生じない略円形にでき、断面略円形に融着させるまでの加熱および延伸する時間を容易に短縮でき、製造性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた断面図である。
【図２】前記一実施の形態における光ファイバカプラを示す保護部材近傍の一部を切り欠いた平面図である。
【図３】前記一実施の形態における製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】前記一実施の形態における光ファイバカプラを製造する動作を示すフローチャートである。
【図５】前記一実施の形態における光ファイバを融着処理する際の断面状態を示す説明図である。
（Ａ）：融着前の光ファイバの断面図
（Ｂ）：融着途中の融着部分の断面図
（Ｃ）：光ファイバカプラの融着部の断面図
【図６】前記一実施の形態における光ファイバカプラを製造する条件を示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施の形態における光ファイバカプラを製造する条件を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：光ファイバカプラ、１１，１２：光ファイバ、１３：融着部、１００：製造装置、１１０：保持手段、１２０：加熱手段、１３０：制御手段
【図１】
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【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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