(57)【要約】      （修正有）【課題】外部環境に対し、耐性を向上させた光ファイバー装置の製造方法を提供する。【解決手段】重水素プロセスを用いて光学装置のセグメントを処理するステップを含む光学装置の形成方法であって、重水素プロセスは、重水素ガスの燃焼により生成された炎での処理を含むことが好ましい。また、重水素ガスに、化学物質又は酸素を加えられることが好ましい。【選択図】図１
2004252400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置を形成する方法であって、
重水素プロセスを用いて前記光学装置を処理するステップ、を備えたこと、
を特徴とするもの。
【請求項２】
請求項１の方法において、前記重水素プロセスは、前記セグメントを、重水素ガスの燃焼により生成された炎で処理するステップを含むこと、
を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項２の方法において、前記重水素ガスに化学物質が加えられること、
を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項２の方法において、前記重水素ガスに酸素が加えられること、
を特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１の方法において、前記重水素プロセスは、前記セグメントを、重水素を含む混合物の燃焼により生成された炎で処理するステップを含むこと、
を特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１の方法において、さらに、
前記セグメントに沿い、第一光ファイバーおよび第二光ファイバーを互いに近接して維持するステップ、および
結合部を形成するため、前記重水素プロセスを用いて前記セグメントを一つに融合させるステップ、を備えたこと、
を特徴とするもの。
【請求項７】
請求項６の方法において、前記第一光ファイバーおよび前記第二光ファイバーは、異なる伝播関数（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項８】
請求項６の方法において、
前記第一光ファイバーの直径は、それに対応する伝播関数を変更するため調整されること、
を特徴とするもの。
【請求項９】
請求項６の方法において、
前記第一光ファイバーの直径は、その長手方向の径を小さくするため、前記第一光ファイバーを伸張させるとともに前記第一光ファイバーを加熱することによって調整されること、
を特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項９の方法において、前記加熱は、重水素ガスの燃焼によって炎を生成するステップを含むこと、
を特徴とするもの。
【請求項１１】
光学装置であって、
重水素プロセスによって処理される少なくとも一のセグメント、を備えたこと、
を特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１１の光学装置において、前記重水素プロセスは、前記少なくとも一のセグメントを、重水素を含む混合物の燃焼により生成された炎で加熱するステップ、を備えたこと、
を特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１１の光学装置において、前記重水素プロセスは、前記少なくとも一のセグメントを、重水素ガスの燃焼により生成された炎で加熱するステップ、を備えたこと、
を特徴とするもの。
【請求項１４】
請求項１１の光学装置において、前記光学装置は、ＣＷＤＭスペクトラムのＥバンド部（Ｅ−ｂａｎｄ  ｐｏｒｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＣＷＤＭ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ）において高い過剰損失を示さないこと、
を特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項１１の光学装置において、前記光学装置は、ＣＷＤＭスペクトラムの１３８０ｎｍ付近で高い過剰損失を示さないこと、
を特徴とするもの。
【請求項１６】
それぞれ長手方向のセグメントを有する少なくとも二の光ファイバーであって、前記長手方向のセグメントは、重水素プロセスにより一つに融合されるもの、を備えた光学装置において、
前記光学装置は、前記ＣＷＤＭスペクトラムの一部において高い過剰損失を示さないこと、
を特徴とするもの。
【請求項１７】
請求項１６の光学装置において、前記ＣＷＤＭスペクトラムの一部は、前記ＣＷＤＭスペクトラムの１３６０ｎｍから１４６０ｎｍ部分を含むこと、
を特徴とするもの。
【請求項１８】
請求項１６の光学装置において、前記光学装置は、前記ＣＷＤＭスペクトラムの１３８０ｎｍから１３９０ｎｍにおいて高い過剰損失を示さないこと、
を特徴とするもの。
【請求項１９】
請求項１６の光学装置において、前記光学装置は、ＣＷＤＭスペクトラムの１３８０ｎｍ付近で高い過剰損失を示さないこと、
を備えたこと、
を特徴とするもの。
【請求項２０】
請求項１６の光学装置において、前記光学装置は、ＣＷＤＭスペクトラムの１３９０ｎｍ付近で高い過剰損失を示さないこと、
を特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の表示】
【０００１】
本明細書は、その全体が参照のため本明細書に取り込まれる、２００２年６月４日に出願された米国出願番号１０／１６０、１６５、の一部継続出願である。
【発明の属する分野】
【０００２】
本発明は、光ファイバー装置に関し、より具体的には、外部環境に対し、耐性を向上させた光ファイバー装置を製造する造方法に関するものである。
【発明の背景】
【０００３】
光ファイバーネットワークおよびシステムは、世界中に広く張り巡らされているため、光ファーバーならびに関連部品は、長い間、確実に動作しなけれならない。したがって、かかる光ファイバーネットワークおよびシステムに用いられる様々な光ファイバー装置ならびに部品には、厳しい性能条件が課せられている。このことから、光ファーバーならびに関連部品は、数十年に渡って確実に動作することが期待されているので、かかる部品は、実際に使用される前に、通常、その長期に渡る信頼性を測定するための一連の機構および環境テストの対象とされる。
【０００４】
故障によるコストが非常に高く付くアプリケーションにおいては（例えば、潜水艦に用いた場合）、長期にわたる性能の保証が非常に重要となる。上記テストの一つに、光ファーバーならびに関連部品を長時間にわたって高温／高湿の環境（通常８５℃で８５％の相対湿度）に晒すものがある。かかる条件に晒される光ファイバーカプラーでは、挿入損失が徐々にズレる（ｇｒａｄｕａｌ  ｄｒｉｆｔ）。かかるズレは、最終的に、カプラーがその規定された性能を満たすことができないことの原因となってしまう。
【０００５】
上述のズレの主な原因は、カプラーのコアガラス内に拡散し、カプラーの屈折率を変化させている、水蒸気又は他の成分、水蒸気の構成物質あるいは副産物であると信じられている。
【０００６】
結合部内への湿気の侵入を阻止するとともに、外部環境に晒さないことを目標として、光カプラー用に改良されたパッケージングを施すことが知られている。例えば、従来技術では、パッケージングした光ファイバーおよび他の部品を金属チューブ中に入れ、シリコンベースの物質あるいはエポキシ等のポリマー物質でチューブ端部にシーリングを行っていた。
【０００７】
他の従来技術では、製造工程中の水蒸気の侵入の減少に重点を置いている。かかる試みは、組み立て中に、”直火（ｏｐｅｎ  ｆｌａｍｅ）”を用いた熱源の場合よりも少ない量の水素／水を取り込むソリッドステートヒーター等の熱源を使用すること、を含む。しかし、これらの試みも失敗に終わっている。水および水に関連する物質を取り込むことが、高湿高温の劣化状態において長期に光の特性をズレを生じさせることの原因でないことが発見されているので、かかるアプローチでは不完全である。マーク等（Ｍａａｃｋ  ｅｔ．  ａｌ，）による、長期の信頼性データを用いた、スプリッターカプリング定量ドリフトについての水拡散モデルの証明（Ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｗａｔｅｒ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｒａｔｉｏｎ  Ｄｒｉｆｔ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  Ｄａｔａ）、を参照のこと。また、１９９５年６月１８日から２２日まで開催された光ファイバー光学会議におけるクリアン等（Ｃｒｙａｎ  ｅｔ．  ａｌ，）による、シングルモードの融合された光ファイバースプリッターにおける長期のスプリッテイング定量ドリフトも参照のこと。
【発明の要約】
【０００８】
本発明のある実施形態は、重水素プロセスを用いて光学装置のセグメントを処理するステップを含む光学装置の形成方法を提供する。前記重水素プロセスは、重水素ガスの燃焼により生成された炎での処理を含むことが好ましい。また、前記重水素ガスに、化学物質を加えられることが好ましい。前記重水素に、酸素を加えられることが好ましい。
【０００９】
他の実施形態において、かかる方法は、さらに、前記セグメントに沿い第一光ファイバーおよび第二光ファイバーを互いに近接して維持するステップ、および結合部を形成するため、前記重水素プロセスを用いて前記セグメントを一つに融合させるステップを含んでいる。前記第一光ファイバーおよび前記第二光ファイバーは、異なる伝播関数を有してもよい。前記第一光ファイバーの直径は、それに対応する伝播関数を変更するため調整可能である。前記第一光ファイバーの直径は、その長手方向の径を小さくするため、前記第一光ファイバーを伸張させるとともに前記第一光ファイバーを加熱することによって調整可能である。前記加熱は、重水素の燃焼による炎を生成するステップを含むことが好ましい。
【００１０】
本発明の他の好ましい実施形態は、重水素プロセスにより処理された少なくとも一のセグメントを含む光学装置を提供する。前記重水素プロセスは、前記少なくとも一のセグメントを、重水素を含む混合物の燃焼により生成された炎で加熱するステップを含むことが好ましい。前記光学装置は、ＣＷＤＭスペクトラムのＥバンド部において高い過剰損失を示さないことが好ましい。例えば、前記光学装置は、ＣＷＤＭスペクトラムの１３８０ｎｍ付近で高い過剰損失を示さない。
【００１１】
他の実施形態において、本発明は、それぞれ長手方向のセグメントを有する少なくとも二の光ファイバーであって、前記長手方向のセグメントは、重水素プロセスにより一つに融合される光学装置を提供する。前記光学装置は、前記ＣＷＤＭスペクトラムの一部にお
いて高い過剰損失を示さない。
【００１２】
通常、”オプテイックコンポーネント”又は”オプテイカルコンポーネント”は、パッシブな部品又は装置を表しているが、本技術において、”オプテイック装置”又は”オプテイカル装置”の語は、アクテイブな部品又は装置を表している。本発明は、光ファイバー装置および光ファイバーコンポーネントの両方に適用することができる。したがって、ここで、用いられているように、”オプテイック装置”又は”オプテイカル装置”の語は、オプテイック装置およびオプテイカルコンポーネントの両方を表す。
【００１３】
また、本発明は、ここで、特に光ファイバーカプラーについて説明しているが、本発明は、他のオプテイック装置にも適用可能であると考えられること、を理解すべきである。
【００１４】
当業者によく知られているように、光ファイバーカプラーは、２以上の光ファイバー間の光をパッシブに分割し又は結合する装置である。エバネッセント波カプラー（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ  ｗａｖｅ  ｃｏｕｐｌｅｒ）は、ファイバーの２つのコア間で重複する電磁界により、光エネルギーが一の光ファイバーから他の光ファイバーへと移動するものである。光ファイバーのエバネッセントフィールドは、指数的に減衰するフィールドなので、２つのファイバーのコアを極めて近接させなければならない。
【００１５】
エバネッセント波カプラーを構成するための一般的な方法の一つは、融着型バイコニカルテーパー（ＦＢＴ）として知られる技術を用いる方法である。融着型バイコニカルテーパーにおいて、カプラーは、それらが合成導波構造として融合するまで、２の光ファイバーを加熱することにより構成される。ファイバーが加熱されている間、それらは、ゆっくりと伸張され、傾斜をつけられる。これにより、ファイバー内の光は、他のファイバーと結合可能な、遠くの複合構造（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）まで拡散される。
【００１６】
ＦＢＴ技術を用いて、いずれの数の光ファイバー同士を結合させることもできる。また、結合される様々な光ファイバーは、近似するものでも、近似しないものであってもよい。例えば、一以上のファイバーは、異なる固有の伝搬定数を有してもよい。他の場合、一以上のファイバーは、プリテーパーしてもよいし、プリテーパーしなくてもよい。また、他の場合、多くのファイバーは、異なる伝搬定数とプリテーパーとの組み合わせを含んでいる。開示される光学装置の構成方法は、通常、組み込まれたファイバーの数および／又は特性の如何に拘わらず、用いることができる。
【００１７】
シングルモードカプラーの波長依存は、異なる伝搬定数を有するファイバーを用いてカプラーを構成することによって調整可能であることは、長い間知られていた。カプラーを備えた２のファイバーの伝搬定数の不一致は、異なる伝搬定数を有する２のファイバーを前もって選択することにより、簡単に生じさせることができる。しかし、全てのファイバーが、ある程度異なっているので、ある特定ファイバーのペアによる成功例が他のファイバーのペアで同じ結果を生じさせるとは限らない。
【００１８】
異なる伝搬定数を有する予め選択された２のファイバーに関する制限があるので、一以上のファイバーの伝搬定数を変更するため、一以上の光ファイバーを前もって傾斜させる（ｐｒｅ−ｔａｐｅｒｉｎｇ）。これにより、周波数平坦化カプラー（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｆｌａｔｔｅｎｅｄ  ｃｏｕｐｌｅｒｓ）および周波数独立カプラー（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｃｏｕｐｌｅｒｓ）を作り出すことができる。また、ＷＤＭｓ等の、意図的に高い周波数依存性を有する装置を製造する場合に、プリテーパーを用いることもできる。
【００１９】
ある例において、低い周波数依存性を有するシングルモードエバネッセント波カプラーを製造する方法は、以下のステップに要約することができる：
（ａ）ほぼ同じ伝搬定数を有する第一および第二シングルモード光ファイバーを設けるステップ；
（ｂ）例えば、第一長手部の直径をそれに沿ってほぼ同じ径に少くするため、その第一長手部沿いに第一ファイバーを伸張するとともに、第一ファイバーを加熱することにより、第一ファイバーの直径を調整するステップ（”プリテーパリング”という）；
（ｃ）第一および第二光ファイバーを、第一長手部の一部に沿って互いに並列な位置に維持するステップ；
（ｄ）結合部を形成するため、並列な位置を維持する第一および第二光ファイバーの一部を一つに融合させるステップ。
【００２０】
前述の方法の詳細については、米国特許番号第４、７９８、４３８ならびに４、６３２、５１３で見られる。これらの特許は、参照のためその全体が、本明細書に取り込まれる。
【００２１】
シングルモードのエバネッセント波カプラーは、２のシングルモードファイバーを用いて構成される。各ファイバーは、コアとクラッド部を有する。多くの場合、クラッド部は、異なった屈折指数を有する２の同心円のクラッドレイヤーを備えている。クラッドレイヤーの内側は、ファイバーのコアのそれよりも低い屈折指数を有する。クラッドレイヤーの外側、しばしばサブストレートと呼ばれるものは、クラッドレイヤーの内側よりも大きい屈折指数を有しているが、コアの屈折指数と同じである必要はない。このタイプのファイバーは、通常、当業者に”デプレスドクラッド”ファイバーと呼ばれている。他のタイプのファイバーは、外側のクラッドレイヤーを有しないか、比較的高い屈折指数を有すること、に注意すべきである。かかるファイバーは、”マッチドクラッド”ファイバーと呼ばれる。再度述べるが、これは、制作可能なカプラーのほんの一例にしかすぎない。
【００２２】
ここで、本発明を開示するためだけに図示された図面であって、それを限定するためのものではないものを参照し、本発明に基づく光学装置の組み立て方法の例を説明する。
【００２３】
図１は、光ファイバーの側面図である。光ファイバー１００は、セクション１０２を含んでいる。いくつかの場合、このセクションは、３から４センチメーターであるが、セクション１０２は、長くても短くてもよい。光ファイバー１００は、保護緩衝レイヤー（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｂｕｆｆｅｒ  ｌａｙｅｒ）１０８を含み、セクション１０２において、かかる保護緩衝レイヤー１０８は除去されていることが好ましい。保護緩衝レイヤー１０８を除去するために、機械的又は化学的な技術を含む多くの既知の方法を用いることができる。次に、ファイバー１００の露出セクション１０２は、化学的に洗浄される。図１に示す洗浄済みファイバー１００は、緩衝領域１０４ならびに露出領域１０６を有する。緩衝領域１０４は、保護緩衝レイヤー１０８を含むことに注意すべきである。
【００２４】
一般に、光ファイバー装置を構成するため、一以上のファイバーを用いることができるので、適切なファイバーに対し、ファイバーの保護レイヤー除去工程を用いることができる。
【００２５】
図２は、元のファイバーをプリテーパリングし、伸張する装置２００の略図である。装置２００は、ベース２０２、第一移動ステージ２０４および第二移動ステージ２０６を含んでいる。第一ステージ２０４と第二ステージ２０６のそれぞれの間に加熱エレメント２０８が配置されることが好ましい。説明の便宜のため、第一ステージ２０４および第二ステージ２０６は、ベース２０２の長手軸に沿って配置されている。加熱エレメント２０８は、様々な方向に移動可能であることが好ましい。例えば、加熱エレメント２０８は、両長手方向に移動可能、すなわち、第一ステージ２０４又は第二ステージ２０６のいずれかの方向に移動可能であり、かかる加熱エレメント２０８は、横方向、すなわち、長手方向に直角にも移動可能である。
【００２６】
第一ステージ２０４および第二ステージ２０６は、移動可能である。図２に示す実施形態において、第一ステージ２０４は、加熱エレメント２０８に近づき、離れる方向、さらに、第二ステージ２０６に近づき、離れる方向、に移動可能である。同様に、第二ステージ２０６は、加熱エレメント２０８ならびに第一ステージ２０４に近づき、離れる方向に移動可能である。第一ステージ２０４は、第一保持部２１０を含み、第二ステージ２０６は、第二保持部２１２を含んでいる。第一及び第二保持部は、光ファイバー２１４を保持し、固定するよう設計されている。
【００２７】
かかる構成により、第一ステージ２０４および第二ステージ２０６は、その間に一以上のファイバーを固定することができ、固定されたファイバーに影響を及ぼすため、これらの動きを用いることができる。ある例において、一以上のファイバーにプリテーパリングが所望されている場合、ファイバー２１４を移動ステージ２０４および２０６上に設置し、ファイバー２１４の一部を加熱エレメント２０８で加熱することによりファイバー２１４の直径を調整してもよい。炎を発する移動ガストーチ２０８を加熱エレメント２０８として用いることが好ましい。
【００２８】
ファイバー２１４に対し加熱エレメント２０８が移動する間、ファイバー２１４を伸張させ、その直径を小さくするため、第一ステージおよび第二ステージ２０６は、反対方向、この場合、互いに離反する方向、にゆっくりと移動する。この加熱プロセスは、”フレームブラシプロセス（ｆｌａｍｅ  ｂｒｕｓｈ  ｐｒｏｃｅｓｓ）”とも呼ばれる。ファイバーに炎が当てられるときには、いつでも、炎の燃料として重水素を用いることが可能である。これには、上述のプリテーパープロセスが含まれる。プリテーパープロセスにおいて、通常の水素を炎の燃料として用いることができ、その後、製造工程の他の段階において重水素を用いることもできる。しかし、全ての製造工程のステップにおいて、重水素をトーチの燃料として用いることが好ましい。
【００２９】
かかる方法により伸張され加熱された後のファイバー２１４の典型的な外形を図３に示す。ファイバー２１４は、その径がほぼ同一であるが、十分な長さにわたり小さい径３０４を有する加熱部３０２を含んでいる。また、ファイバー２１４は、第一非伸張部３０８および第二非伸張部３１０も含んでいる。加熱部３０２は、第一非伸張部３０８および第二非伸張部３１０の元のファイバーの径３０６に達するよう徐々に上方に傾斜している。加熱部３０２におけるファイバー２１４の最終的な径は、ファイバー２１４の伸張量によって調整される。ある場合には、ファイバー２１４の加熱部３０２にわたり均一なファイバー径を得るため、ファイバー２１４と加熱エレメント２０８間（図２参照）で  一定の相対運動（ｕｎｉｆｏｒｍ  ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｍｏｔｉｏｎ）が用いられる。このようにして、重水素を用いて処理されたプリテーパー済みファイバー２１４が完成する。
【００３０】
上述の伸張プロセスに代え、エッチングプロセスに基づいてファイバーのクラッドおよびコアの径を調整することができる。既知の様々なエッチング技術を用いることが可能であるが、適切なエッチング技術の一つに加熱エッチング技術（ｈｅａｔｅｄ  ｅｔｃｈｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）がある。この技術において、ファイバーは、熱電モジュールにより加熱されるエッチングステーションの近傍に配される。ファイバーの長手方向をエッチングするため、通常、微量のエッチング液がエッチングステーションの上に滴下される。所望の径までファイバーがエッチングされると、かかるファイバーは、それ以上のエッチングを防止するため、水ですすがれる。
【００３１】
図４は、複数のファイバーが接続されている本発明の他の実施形態を示している。図４に示した例では、明確化のため、２本のファイバーのみが示されているが、このプロセスを用い、いかなる数のファイバーを接続することもできる。３本以上のファイバーを有する実施形態も必ず想定される。本発明の原理は、Ｎ本のファイバーが引き出されており、トーチの炎が当てられている場合、いつでも適用可能である。例えば、本発明と同じ出願人に付与され、その全体が参照のため本明細書に取り込まれる米国特許番号５、３５５、４２６は、Ｍ×Ｎ個のカプラーの使用を教示している。本発明は、米国特許番号５、３５５、４２６で開示されているＭ×Ｎ個のカプラーを使用可能であるとともに、他の数の結合ファイバーを有するいずれの数のカプラーを用いることが可能である。
【００３２】
図４に戻ると、第一ファイバー４０２および第二ファイバー４０４は、互いに隣接して位置し、固定部材４１０および４１２によって固定されている。かかる固定部材４１０および４１２は、光学装置を確実に固定し、保持することができる装置であれば、いかなる部材であってもよい。かかる固定部材４１０および４１２を、図２に示す移動ステージ上に取り付けてもよい。図４に示す実施形態において、第一ファイバー４０２および第二ファイバー４０４は、結合領域４０６を形成するため、当初は互いに巻き付けられていた。
【００３３】
図４を参照すると、ファイバー４０２および４０４は、加熱され形成される結合領域４０６を構成するよう互いに隣接して維持されることが好ましい。例示する実施形態において、ファイバー４０２および４０４は、並列に維持される。結合領域は、カプラーを形成するため融合される。このことから、部材４１０および４１２によってファイバー４０２および４０４が保持された状態で、結合領域４０６を加熱することにより融合が生じる。ファイバー４０２および４０４は、加熱および伸張を施す前に、その長さ方向の一部にわたり互いにねじらるようにしてもよいことが判る。
【００３４】
本発明の実施形態よると、熱源は、上述のようにガストーチの熱源４１４であることが好ましい。しかし、本発明によると、以下で説明するように、炎４１８を発生させるため、重水素（Ｄ２）ガスが熱源４１４の燃料として用いられる。熱源４１６は、ファイバー４０２および４０４が軸方向に引っ張られた状態で結合領域４０６付近を移動することができる。また、熱源４１６は、ファイバー４０２および４０４が結合領域４０６の所定の長さにわたって融合されるまで当てられる。これにより、重水素で処理された光学カプラーが完成する。
【００３５】
上述のカプラーの製造方法は例示であって、熱源を用いた他のカプラー製造方法が当業者によく知られていることが、理解される。本発明は、重水素ガスの燃焼により生成された炎を提供することにより熱源が適切に調整される、これらの他の製造方法との関連で用いるのに適している。
【００３６】
さらに、カプラーを形成するため、加熱され融合されるファイバーは、同じファイバー、例えば、同じ伝播関数のもの、あるいは、伝播関数が違う別のファイバーを含んでいてもよいことが理解される。再度述べるが、その燃料として重水素を用いるこの加熱方法は、それらの数、特性、および／又は類似あるいは相違点に拘わらず、結合される様々なファイバーに用いることが可能である。
【００３７】
本発明によると、炎を生成するためにガストーチ熱源の燃料として用いられる従来のガス、通常、水素ガス（Ｈ２）は、重水素（Ｄ２）ガスに代替される。炎は、従来のガス、通常は水素ガスではなく、重水素ガスの燃焼によって生成される。重水素、水素の放射性同位体（ｂｕｃｌｅａｒ  ｉｓｏｔｏｐｅ）、は、化学的にあらゆる点で（ｆｏｒ  ａｌｌ  ｐｕｒｐｏｓｅｓ  ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ）水素に類似する。しかし、重水素は、水素より重く、水素と重水素間の若干の重量の違いを吸収するため、製造工程において様々な変更を行うことができる。例えば、燃焼を最適化するとともに、適切なプルシグナチャー（ｐｕｌｌ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を達成するため、水素ガス用に用いられていたガス流速から、重水素ガス用のガス流速に変更することができる。ある実施形態においては、重水素および他のガスの混合ガスが用いられる。
【００３８】
ある実施形態において、重水素の炎は、室圧（〜１アトム）および室温（〜２０Ｃ）で発せられる。重水素ガスの流速は、標準的な５０％波長平坦化カプラー（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｆｌａｔｔｅｎｅｄ  ５０％  ｃｏｕｐｌｅｒ）用には約２１５ｓｃｃｍであるが、装置毎に変化する。配合に応じ、トーチの燃料として酸素その他の成分を加えることもできる。
【００３９】
一般に、最も典型的な装置は、トーチに水素ガスのみが供給されるように構成されている。本開示の他の部分に示されているように、一般的な流速は、重水素で２１５ｓｃｃｍである。トーチへの燃料として酸素が全く供給されないので、このことから重水素１００％と言うこともできるが、もちろん、燃焼において大気中の酸素が消費され、燃焼プロセスにおいて大気中の酸素も加わる。
【００４０】
他の実施形態において、酸素は、トーチに供給される。このことにより、炎の温度およびサイズを制御することができる。酸素は、燃焼の完全性を制御するため用いることもできる。さらに、燃焼速度を制御するために酸素を供給することもできる。
【００４１】
以下は、重水素燃料に酸素が加えられた場合の一実施形態である。特定の種類のマイクロカプラーは、一般に８５ｓｃｃｍの水素ならびに３０ｓｃｃｍの酸素を吸入する。
【００４２】
重水素に酸素が加えられる他の実施形態は、８０ミクロンの引き出しファイバー（８０  ｍｉｃｒｏｎ  ｐａｙｏｕｔ  ｆｉｂｅｒ）が採用される、特定の種類のカプラーである（クラッドが細くされたファイバー、ＲＣ１３００）。これを行うための配合は、水素／酸素の混合比が著しく変化する精緻化された一連のステップを含む。
【００４３】
”融合前（ｐｒｅｆｕｓｅ）”の最初のステップにおいて、Ｄ２／Ｏ２の混合体は、７０ｓｃｃｍ／２５０ｓｃｃｍ（Ｄ２が容量で２２％）に設定される。炎の下にトーチが配置された後、流れの設定は、Ｄ２が１２４ｓｃｃｍ／Ｏ２が２５０ｓｃｃｍ（全体の流速を早くするとともに、Ｄ２が容量で３３％）に変更される。
【００４４】
かかる”融合前”の最初のステップの後、かかるカプラーは、酸素なしの、９０ｓｃｃｍの重水素を吸入する。
【００４５】
これらの例は、広い範囲のＤ２／Ｏ２の混合体が可能であることを示している。パーセンテージのみが広い範囲で変化するのではなく、全体の流速も大きく変化する。また、製造プロセスの特定ステップのみにおいて酸素を加え、他のステップではそれを省略することが可能である。
【００４６】
さらに、装置をパッシベートバージョン化するため（ｔｏ  ｍａｋｅ  ａ  ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ  ｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｄｅｖｉｃｅ）、従来から水素が用いられているステップがある場合でも、重水素を代替させることができる。また、それに加え、必要に応じて他のエレメントあるいは化合物を加えることもできる。さらに、必要に応じて、他の化学物質に代え、酸素を代替することもできる。
【００４７】
本発明によれば、カプラー組み立て時のファイバー伸張用の制御パラメーターを、水素ガスが用いられている標準設定から変更してもよい。例えば、５０％の波長平坦化光学カプラーの組み立ての場合、制御パラメーターの基本的な変更は、プリテーパーの設定である。
【００４８】
このことから、熱源の燃料に重水素ガスを用いて製造された光学カプラー（以下”重水素カプラー”と言う）は、テーパー処理前のファイバーが、熱源の燃料に水素ガスを用いて組み立てられたカプラーより非常に大きい角度のプリテーパーを有すること、を要とする。”重水素加熱”法は、標準的な”水素加熱”法はと異なり、ファイバーの屈折率に影響を及ぼすと考えられる。
【００４９】
以下に示すように、基本的な観察により、熱源の燃料として重水素（Ｄ２）を用いることにより、８５℃／８５％の相対湿度（ＲＨ）の環境試験において装置の”故障までの時間”（ＴＴＦ）の中間時間が効率的に２倍になることが示される。
【００５０】
ここで、以下の例に基づき、本発明についてさらに説明する：
例１
重水素パッシベーション湿度・熱劣化実験
湿気・熱による劣化に対するパッシベーション（すなわち、表面の化学反応を減少させるため）を得ることを目的とする、熱源の燃料として重水素を用いた二十五（２５）本の、５０％の波長平坦化光学カプラー（ＷＦＣ）が製造される。標準的な”水素加熱”法を用いて製造した十一（１１）本の５０％ＷＦＣｓを伴う重水素カプラーは、８５℃、８５％の相対湿度において、それぞれ２０００時間および１２６５時間で劣化する。かかる十一本の標準カプラーは、制御グループの機能を果たす。
【００５１】
５０％ＷＦＣ重水素カプラー用の光学ファイバーのパラメーター
Ｄ２の流速：２１５ｓｃｃｍ
Ｏ２の流速：０ｓｃｃｍ
ステージの間隔：４０ｍｍ
プリテーパーにおけるトーチ速度：２２ｍｍ／分
プリテーパーにおける炎のブラシ幅：１１ｍｍ
プリテーパーにおける右ステージの速度：２．７５
トーチ引っ張り速度３６ｍｍ／分
引っ張り時の炎のブラシ幅（ｐｕｌｌ  ｔｏｒｃｈ  ｂｒｕｓｈ  ｗｉｄｔｈ）：６．５ｍｍ
左ステージの引っ張り速度：２．５ｍｍ／分
右ステージの引っ張り速度：２．５ｍｍ／分
ストップジャンプ後の引っ張り割合（ｐｕｌｌ  ａｆｔｅｒ  ｓｔｏｐ  ｊｕｍｐ）：３．５％
トーチ高さ：１０．５ｍｍ
引っ張り距離：７．１６ｍｍ（平均）
テーパー前のファイバーの直径：１１７．８５ミクロン
５０％ＷＦＣ標準カプラー用の光学ファイバーのパラメーター
Ｄ２の流速：２１５ｓｃｃｍ
Ｏ２の流速：０ｓｃｃｍ
ステージの間隔：４０ｍｍ
プリテーパーにおけるトーチ速度：２２ｍｍ／分
プリテーパーにおける炎のブラシ幅：１１ｍｍ
プリテーパーにおける右ステージの速度：１．６５ｍｍ／分
トーチ引っ張り速度３６ｍｍ／分
引っ張り時の炎のブラシ幅：６．５ｍｍ
左ステージの引っ張り速度：２．５ｍｍ／分
右ステージの引っ張り速度：２．５ｍｍ／分
ストップジャンプ後の引っ張り割合：３．５％
トーチ高さ：１０ｍｍ
引っ張り距離：７．７５ｍｍ（平均）
テーパー前のファイバーの直径：１２０．５６ミクロン
手順
結合比（ＣＲ）データは、製造システムの影響、特に、区分的な不連続の出現（ａｐｐｅａｒａｎｃｅ  ｏｆ  ｐｉｃｅｗｉｓｅ  ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ）を是正するため処理される。故障までの時間（ＴＴＦ）は、装置がテスト中に故障しない場合に備えて、データに適したリニア最小二進法から推定される。ＣＲが０．２ｄＢ変化することが故障の基準である。
【００５２】
結果：
図８は、熱源の燃料として重水素（Ｄ２  ）ガスを用いて組み立てられた光学カプラー（”重水素カプラー”）、ならびに、熱源の燃料として従来の水素ガスを用いて組み立てられた光学カプラー（”標準カプラー”）、のＴＴＦ（故障までの時間）のランキングを含むテーブルである。
【００５３】
重水素カプラーの故障までの時間（ＴＴＦ）は、約３、３００時間であることが判る。これに対し、標準カプラーの故障までの時間は、約１、０００時間である。標準カプラーのＴＴＦ＞２０００時間との比は、２／１１であるが、重水素カプラーのＴＴＦ＞２０００時間との比は、１８／２５である。挿入損失が０．２ｄＢかそれを超えて変化することが故障の基準である。
【００５４】
図５は、いくつかの制御カプラー５０２、ならびに、本発明に基づき重水素により処理されたいくつかのカプラー５０４ついて、高温、高湿度環境における分配損失の変化の平均を、デシベル対経過時間で表した示すグラフである。かかる重水素により処理されたカプラー５０４は、不都合な環境条件に対し、顕著な耐性を有する。重水素により処理された装置は、従来の光学装置の３倍以上の０．２０ｄＢ未満の分配損失変化を達成することが可能であった。このことは、制御グループ６０２と重水素で処理されたグループ６０４の故障までの平均時間を比較した棒グラフで示した図６にも表されている。
【００５５】
図７は、制御パッシベーテイッドカプラー７０２および重水素パッシベーテイッドカプラー７０４の双方について８５Ｃ／８５％ＲＨにおける分配損失の変化の確率分布を示したチャートである。これらの分布は、制御装置に対する重水素パッシベーテイッドカプラーの優位性を表している。図７で明らかに示されているように、前者の分配損失の変化の割合は、後者の約３．３倍だけ小さくなっている。これにより、故障までの時間（ＭＴＦ）が約３．３倍だけ大きくなるとともに、劣化速度における分布が狭くなる。
【００５６】
ＥバンドのＯＨ（ウオーター）ピーク減衰についての効果
本発明の重水素カプラー製造プロセスは、ＥバンドのＯＨピーク減衰について好ましい効果を有する。図９は、ＥーバンドのＯＨピーク減衰についての典型的な波長依存素入損失を示している。図１０は、重水素５０％ＷＩＣの典型的な波長依存素入損失である。図９に示した１３８０ｎｍ付近における顕著なウオーターピークに注意すること。重水素プロセスが用いると、この特性が現れない（図１０参照）。
【００５７】
ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６９４．２規格は、メトロ低密度光波長分割多重化（メトロＣＷＤＭ）波長グリッドを、１２６０ｎｍから１６２５ｎｍにまたがる範囲の独立した２０ｎｍ幅のバンドとして規定する。ＣＷＤＭの重要な用途は、安価な光源ならびに装置を用いるブロードバンドアクセスネットワークである。ＣＷＤＭスペクトラムの１３６０から１４６０ｎｍ部分は、５つの独立したＣＷＤＭバンドにまたがるＥバンドを指定する。ファイバーメーカーは、Ｅバンドを含む前波長グリッドの使用を可能とする”低いウオーターピーク”の光ファイバーを製造することにより、ＣＷＤＭバンドにまたがるネットワークアプリケーションに対応する。
【００５８】
Ｅバンドチャネルの使用を必要とするアプリケーションにおいて、１３８０ｎｍから１４２０ｎｍの範囲において大きな（約０．４ｄＢ）減衰ピークが存在するので、従来のプロセスによって製造されたパッシブな光ファイバー部品では不適切である。図９に示すように、かかる減衰ピークは、融合部分におけるＯＨ濃度を、もとのファイバー（約０．４ｄＢ／Ｋｍ）で見られるものの約１００００倍まで上昇させる水素による加熱プロセスによって生成される。かかる水素トーチは、この減衰の原因であることは、本発明の重水素加熱ブラシプロセスにより構成された部品においてかかるピークが存在しないことによって証明される（図１０参照）。
【００５９】
この結果、本発明の重水素プロセスは、優れた湿度・熱性能を超える更なる改良を提供する。かかる重水素プロセスは、１３８０ｎｍ付近の過剰な損失を除去することによりＥバンドの性能を向上させる。重水素プロセスは、低いウオーターピークのファイバーを用いる光学ネットワークと互換性のあるコンポーネントにする。かかるタイプのネットワークの例としては、ゼロウオーターピークファイバー（ＺＷＰＦ）を超えるフルスペクトラムＣＷＤＭバンド（高密度波長多重）を用いるものがある。この用途では、１３８０ｎｍ領域を含むＩＴＵーＴ  Ｇ．６９４．２規格で述べられている全てのチャネルを用いる。
【００６０】
図１１は、従来の水素トーチ法によって構成された２チャンネルのＣＷＤＭカプラーの波長依存損失を示す。この装置の１３９０ｎｍチャネルは、他のチャネルと比較すると、約０．７ｄＢの過剰損失を示している。かかる過剰損失は、ＺＷＰＦを用いる意義を本質的に無効にしてしまう。比較のため、図１２に、本発明の改良された重水素プロセスにより構成された２チャンネルのＣＷＤＭカプラーの波長依存損失を示す。この場合、１３９０ｎｍチャネルにおける過剰損失が、明らかに存在しない。
【００６１】
したがって、約１３８０ｎｍから１３９０ｎｍでの過剰損失が存在しないことから、本発明は、カプラー組み立てにおける従来の水素プロセスの使用を超える魅力的な効果を提供する。全てのファイバーメーカーがトーチを用いるわけではないが、トーチを用いる製造工程における水素プロセスにより最高品質の融合型バイコニカルテーパー（ＦＢＴ）装置が製造されると考えられることに、注意すべきである。もちろん、本発明の重水素プロセスは、水素プロセスより優れている。
【００６２】
本発明の重水素プロセスは、トーチ炎ブラシプロセスと考えることができる。重水素プロセスは、水素の代わりに重水素を燃焼させる。重水素を用いないいずれのトーチ炎ブラシプロセスも、高いウオーターピーク損失を示さないことに注意すべきである。
【００６３】
本発明は、光学装置の製造に関する他の特定の項目（例えば、引っ張り方法、クランプ方法、ファイバーの配置等）に関係なく用いることが可能であることが理解されよう。このことから、本発明は、広い範囲のカプラー製造方法ならびにパッケージング戦略との関係で、適切に用いることができる。また、本発明は、光学装置の信頼性と性能を改良するため、他の技術と組み合わせて適用することもできる。
【００６４】
本明細書を読み、理解することによって、他の変更ならびに改良を行うことも可能である。このことから、本発明の組み立て方法は、その工程中に光学装置に炎を当てる加熱技術とともに、適切に用いられることを理解すべきである。かかる全ての変更および改良は、本発明の特許請求の範囲又はその均等物の範囲に含まれることを意図する。
【００６５】
前記の実施形態の開示および本発明を示す具体的な例は、図示および説明の目的でなされたものであり、本発明を、開示されたものと同じ形式のものに完全に限定することを意図するものではない。開示された実施形態の様々な変更および改良は、上述の開示を考慮すれば当業者にとって明かである。本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲およびその均等物のみによって決められる。
【００６６】
さらに、本発明の代表的な実施形態を説明するにあたり、本明細書は、ステップの特定ステップとして本発明の方法、および／又は、プロセスを表現している。しかし、方法又はプロセスは、目的に一致する範囲で、ここで述べられているステップの特定の順序に依存するものではなく、前記方法又はプロセスは、述べられたステップの順序に限定されるべきではない。当業者であれば理解するように、ステップは、他の順序でも良い。したがって、明細書中で述べたステップの特定の順序を、特許請求の範囲に関する限定事項として解釈してはならない。さらに、方法又はプロセスに方向付けられた特許請求の範囲は、記述された順序におけるそのステップの動作（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）に限定されるべきでなく、当業者であれば、順番を変更しても、本発明の精神ならびに範囲は、そのままであることを直ちに理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
本発明は、特定の部品ならびに部品構成について、ある物理的形状を取ってもよく、その好ましい実施形態は、明細書に詳述され、その一部を構成する添付した以下の図面に表される。
【図１】図１は、伸張前の光ファイバーの好ましい実施形態の略図である。
【図２】図２は、  光ファイバーの伸張に用いられる装置の好ましい実施形態の略図である。
【図３】図３は、プリテーパー工程終了後の光ファイバーの好ましい実施形態の拡大図である。
【図４】図４は、装置ならびにカプラーの好ましい実施形態の拡大等角投影図である。
【図５】図５は、分配損失の経時変化を示すグラフである。
【図６】図６は、様々な光学装置の欠陥までの中間時間を示すグラフである。
【図７】図７は、８５℃／８５％ＲＨにおける分配損失のレートの変化の確率分布を示すチャートである。
【図８】図８は、ＴＴＦ実験からのデータを含むテーブルである。
【図９】図９は、標準グールド５０％ＷＩＣの典型的な波長依存挿入損失を示す。
【図１０】図１０は、重水素グールド５０％ＷＩＣの典型的な波長依存挿入損失である。
【図１１】図１１は、従来の水素トーチ法により組み立てられた２チャネルＣＷＤＭカプラーの波長依存損失を示す。
【図１２】図１２は、本発明の改良された重水素工程により組み立てられた２チャネルＣＷＤＭカプラーの波長依存損失を示す。
【図１】
2004252400.tif 000003
【図２】
2004252400.tif 000004
【図３】
2004252400.tif 000005
【図４】
2004252400.tif 000006
【図５】
2004252400.tif 000007
【図６】
2004252400.tif 000008
【図７】
2004252400.tif 000009
【図８】
2004252400.tif 000010
【図９】
2004252400.tif 000011
【図１０】
2004252400.tif 000012
【図１１】
2004252400.tif 000013
【図１２】
2004252400.tif 000014
【外国語明細書】
2004252400.tif 000015
2004252400.tif 000016
2004252400.tif 000017
2004252400.tif 000018
2004252400.tif 000019
2004252400.tif 000020
2004252400.tif 000021
2004252400.tif 000022
2004252400.tif 000023
2004252400.tif 000024
2004252400.tif 000025
2004252400.tif 000026
2004252400.tif 000027
2004252400.tif 000028
2004252400.tif 000029
2004252400.tif 000030
2004252400.tif 000031
2004252400.tif 000032
2004252400.tif 000033
2004252400.tif 000034
2004252400.tif 000035
2004252400.tif 000036
2004252400.tif 000037
2004252400.tif 000038
2004252400.tif 000039
2004252400.tif 000040
2004252400.tif 000041
2004252400.tif 000042
2004252400.tif 000043
2004252400.tif 000044
2004252400.tif 000045
2004252400.tif 000046
2004252400.tif 000047
2004252400.tif 000048
2004252400.tif 000049
2004252400.tif 000050
2004252400.tif 000051
2004252400.tif 000052
2004252400.tif 000053
2004252400.tif 000054
2004252400.tif 000055
2004252400.tif 000056