(57)【要約】【課題】レーザビームを用いて光ファイバカプラを製造する際の歩留まりの向上を図ることが可能な光ファイバカプラ製造装置を提供する。【解決手段】ファイバ保持手段が、２本の光ファイバを保持する。レーザ発振器から出射されたレーザビームが、ファイバ保持手段に保持された光ファイバに入射する。強度測定器が、レーザビームの強度に応じた物理量を示す強度信号を出力する。レーザ出力制御装置に、レーザ発振していない時に強度測定器から出力されている強度信号の示す物理量が強度信号基準値として記憶され、出力指令値が記憶される。レーザ出力制御装置は、強度信号基準値と、入力されている強度信号の示す物理量との差分及び出力指令値に基づきレーザ発振器を制御する。光ファイバを保持して、融着延伸を行う度に、強度信号基準値を再設定する。【選択図】  図３
2005004116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２本の光ファイバを、両者の側面同士が接触するように保持するとともに、保持された光ファイバを延伸させることができるファイバ保持手段と、
レーザビームを出射するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを、前記ファイバ保持手段に保持された光ファイバに入射させる光学系と、
前記レーザ発振器から出射されたレーザビームの一部を受光し、レーザビームの強度に応じた物理量を示す強度信号を出力する強度測定器と、
前記強度測定器から出力されている強度信号の示す物理量が強度信号基準値として記憶され、前記レーザ発振器の出力を指示する出力指令値が記憶され、前記強度測定器で測定された強度信号が入力され、記憶されている強度信号基準値と、入力されている強度信号の示す物理量との差分、及び記憶されている出力指令値に基づき、前記レーザ発振器の出力が出力指令値に近づくように、該レーザ発振器を制御するレーザ出力制御装置と、
前記レーザ出力制御装置、及び前記ファイバ保持手段を制御する主制御装置とを有し、
前記主制御装置は、
前記レーザ発振器が発振していないときに、前記強度測定器から出力されている強度信号の示す物理量が強度信号基準値として記憶されるように前記レーザ出力制御装置を制御する工程と、
前記レーザ出力制御装置に出力指令値を記憶させてレーザ発振を開始させ、前記ファイバ保持手段に保持された光ファイバの延伸を行うように、前記レーザ出力制御装置及びファイバ保持手段を制御する工程と、
前記レーザ発振器のレーザ発振、及び前記ファイバ保持手段による光ファイバの延伸動作が停止するように、前記レーザ出力制御装置及びファイバ保持手段を制御する工程と
を順番に実行する光ファイバカプラ製造装置。
【請求項２】
前記主制御装置は、光ファイバの延伸中に、時間の経過とともに、前記レーザ出力制御装置に記憶させる出力指令値を更新する請求項１に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項３】
（ａ）入射するレーザビームの強度に対応する物理量を示す強度信号を出力する強度測定器にレーザビームが入射していない状態で、該強度測定器から出力される強度信号が示している物理量を、強度信号基準値として記憶する工程と、
（ｂ）レーザ発振器から出射されるレーザビームの一部を前記強度測定器で受光し、該強度測定器から出力される強度信号で示される物理量と、前記工程（ａ）で記憶された強度信号基準値との差分を求め、レーザ発振器の出力を指示する出力指令値と該差分とに基づいて、前記レーザ発振器の出力を制御しながら、該レーザ発振器から出射されるレーザビームを、側面同士を接触させた少なくとも２本の光ファイバに照射して、該光ファイバを融着させ、及び延伸させる工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）と工程（ｂ）とを交互に繰り返し実行する工程と
を有する光ファイバカプラ製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）において、時間の経過とともに、前記出力指令値を更新する請求項３に記載の光ファイバカプラ製造方法。
【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装置及び製造方法に関し、少なくとも２本の光ファイバにレーザビームを照射して溶融させ、両者を融着及び延伸させる光ファイバカプラ製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に、２本の光ファイバに炭酸ガスレーザを照射して融着させることにより、光ファイバカプラを製造する方法が開示されている。作製時にレーザパワーを上昇させつつ、溶融範囲を短くして延伸を行うことにより、光ファイバカプラの長さを短くすることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２４６４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
炭酸ガスレーザを用いて光ファイバカプラを製造する方法は新しい技術であり、未だ十分高い製造歩留まりが得られていない。
【０００５】
本発明の目的は、レーザビームを用いて光ファイバカプラを製造する際の歩留まりの向上を図ることが可能な光ファイバカプラ製造装置及び製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、少なくとも２本の光ファイバを、両者の側面同士が接触するように保持するとともに、保持された光ファイバを延伸させることができるファイバ保持手段と、レーザビームを出射するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを、前記ファイバ保持手段に保持された光ファイバに入射させる光学系と、前記レーザ発振器から出射されたレーザビームの一部を受光し、レーザビームの強度に応じた物理量を示す強度信号を出力する強度測定器と、前記強度測定器から出力されている強度信号の示す物理量が強度信号基準値として記憶され、前記レーザ発振器の出力を指示する出力指令値が記憶され、前記強度測定器で測定された強度信号が入力され、記憶されている強度信号基準値と、入力されている強度信号の示す物理量との差分、及び記憶されている出力指令値に基づき、前記レーザ発振器の出力が出力指令値に近づくように、該レーザ発振器を制御するレーザ出力制御装置と、前記レーザ出力制御装置、及び前記ファイバ保持手段を制御する主制御装置とを有し、前記主制御装置は、前記レーザ発振器が発振していないときに、前記強度測定器から出力されている強度信号の示す物理量が強度信号基準値として記憶されるように前記レーザ出力制御装置を制御する工程と、前記レーザ出力制御装置に出力指令値を記憶させてレーザ発振を開始させ、前記ファイバ保持手段に保持された光ファイバの延伸を行うように、前記レーザ出力制御装置及びファイバ保持手段を制御する工程と、前記レーザ発振器のレーザ発振、及び前記ファイバ保持手段による光ファイバの延伸動作が停止するように、前記レーザ出力制御装置及びファイバ保持手段を制御する工程とを順番に実行する光ファイバカプラ製造装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の観点によると、（ａ）入射するレーザビームの強度に対応する物理量を示す強度信号を出力する強度測定器にレーザビームが入射していない状態で、該強度測定器から出力されている強度信号が示している物理量を、強度信号基準値として記憶する工程と、（ｂ）レーザ発振器から出射されるレーザビームの一部を前記強度測定器で受光し、該強度測定器から出力される強度信号で示される物理量と、前記工程（ａ）で記憶された強度信号基準値との差分を求め、レーザ発振器の出力を支持する出力指令値と該差分とに基づいて、前記レーザ発振器の出力を制御しながら、該レーザ発振器から出射されるレーザビームを、側面同士を接触させた少なくとも２本の光ファイバに照射して、該光ファイバを融着させ、及び延伸させる工程と、（ｃ）前記工程（ａ）と工程（ｂ）とを交互に繰り返し実行する工程とを有する光ファイバカプラ製造方法が提供される。
【０００８】
レーザビームを受光していないときに強度測定器から出力される強度信号の示す物理量が、期待される値からずれている場合に、そのずれの影響を回避してレーザ発振器の制御を行うことができる。
【０００９】
【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。基台１０に、一対の延伸ステージ（光ファイバ保持台）１１が取り付けられている。延伸ステージ１１に設けられたファイバクランプ１２が、少なくとも２本の光ファイバ２０を、両者の側面同士が接触するように保持する。
【００１０】
炭酸ガスレーザ発振器１が、赤外領域のレーザビームを出射する。炭酸ガスレーザ発振器１から出射されたレーザビームが、部分反射鏡２により、２本の光線束に分岐される。部分反射鏡２により反射するレーザビーム及び部分反射鏡２を透過するレーザビームの強度は、それぞれ元のレーザビームの強度の９５％及び５％である。
【００１１】
部分反射鏡２を透過したレーザビームは、パワーメータ３に入射する。パワーメータ３は、入射するレーザビームの強度を測定し、レーザビームの強度に対応する物理量を示す強度信号をレーザ出力制御装置１６に送信する。この物理量は、例えば電圧である。パワーメータ３は、例えばレーザビームの強度１Ｗあたり１ｍＶの電圧を示す強度信号を出力する。
【００１２】
部分反射鏡２で反射したレーザビームは、シリンドリカルレンズ４を透過し、延伸ステージ１１に保持されている２本の光ファイバの相互に接触している部分に照射される。シリンドリカルレンズ４は、レーザビームの断面が、光ファイバの長さ方向に長い形状になるように、レーザビームを１次元方向に発散させる。これにより、２本の光ファイバ２０の所定の長さ部分に効率的にレーザビームを照射することができる。部分反射鏡２、パワーメータ３、及びシリンドリカルレンズ４は、支柱５に固定されている。
【００１３】
なお、光ファイバ２０の長さ方向と直交する方向にレーザビームを収束させる凸シリンドリカルレンズを追加してもよい。この凸シリンドリカルレンズを追加すると、光ファイバ２０の配置された位置におけるビーム断面をより細くし、レーザビームのエネルギ利用効率を高めることができる。
【００１４】
延伸ステージ１１に保持された光ファイバ２０にレーザビームが照射されると、光ファイバ２０が溶融し、融着する。延伸ステージ１１は、光ファイバ２０の融着した部分を一定の速度で引き伸ばす。主制御装置１５が、延伸ステージ１１及びレーザ出力制御装置１６を制御する。レーザ出力制御装置１６は、炭酸ガスレーザ発振器１の出力を制御する。画像認識装置２５が、光ファイバ２０の融着した部分を観測し、その画像を得る。
【００１５】
図２に、延伸ステージ１１の、より詳細な概略図を示す。基台１０にレール３０が固定されている。左延伸ステージ３２Ａ及び右延伸ステージ３２Ｂが、それぞれリニアガイド３１Ａ及び３１Ｂにより、延伸方向に並進移動可能に支持されている。左延伸ステージ３２Ａに左ねじれナット３３Ａが固定され、右延伸ステージ３２Ｂに右ねじれナット３３Ｂが固定されている。ボールねじ３４が、左ねじれナット３３Ａ及び右ねじれナット３３Ｂに螺合する。ボールねじ３４を回転させることにより、左延伸ステージ３２Ａと右延伸ステージ３２Ｂとを、相互に離れる向きに、または近づく向きに移動させることができる。
【００１６】
クランプ台３６が、リニアガイド３７を介して左延伸ステージ３２Ａに、延伸方向に並進移動可能に支持されている。クランプ台３６及び右延伸ステージ３２Ｂの各々にクランプ１２が取り付けられている。クランプ台３６は、左延伸ステージ３２Ａに固定されたロードセル３５に連結されている。左延伸ステージ３２Ａと右延伸ステージ３２Ｂとを、両者が遠ざかる向きに移動させると、クランプ１２に固定された光ファイバ２０に張力が発生する。ロードセル３５は、光ファイバ２０に発生した張力を検出することができる。
【００１７】
図３に、レーザ出力制御装置１６のブロック図を示す。レーザ出力制御装置１６は、レーザ発振器１の出力を指示する出力指令値を記憶するメモリ１６Ａ、ＰＩＤ演算を行う演算器１６Ｂ、差分演算を行う演算器１６Ｃ、強度信号基準値を記憶するメモリ１６Ｄ、強度信号振分器１６Ｅ、及び指令値演算を行う演算器１６Ｆを含んで構成される。
【００１８】
パワーメータ３から入力された強度信号が、強度信号振分器１６Ｅにより、強度信号基準値メモリ１６Ｄ及び差分演算器１６Ｃのいずれかに振り分けられる。強度信号が、強度信号基準値メモリ１６Ｄに振り分けられると、メモリ１６Ｄに、強度信号の示す物理量が記憶される。記憶された値を、強度信号基準値と呼ぶこととする。強度信号が、差分演算器１６Ｃに振り分けられると、差分演算器１６Ｃは、メモリ１６Ｄに記憶されている強度信号基準値と、入力された強度信号の示す物理量との差分を計算する。求められた差分は、ＰＩＤ演算器１６Ｂに入力される。
【００１９】
主制御装置１５から指令値演算器１６Ｆに出力指令値の情報が入力される。指令値演算器１６Ｆは、入力された出力指令値の情報を出力指令値に対応する物理量に変換し、その値を出力指令値メモリ１６Ａに記憶させる。ＰＩＤ演算器１６Ｂは、差分演算器１６Ｃから入力されている差分と、メモリ１６Ａに記憶されている出力指令値１６Ａとの偏差が小さくなるように、レーザ発振器１を制御する。
【００２０】
実施例で用いたパワーメータ３は、レーザビームを受光していない時に、室温に対応する電圧を出力する。室温が一定であれば、レーザビームを受光していない時のパワーメータ３からの強度信号の電圧は一定であるはずだが、実際には、パワーメータ３の電源を投入してから時間が経過するに従って、強度信号の電圧が上昇することがわかった。レーザビームを受光していない時の強度信号の示す電圧をオフセット電圧と呼ぶこととする。レーザビームが入射している時にパワーメータ３から出力される強度信号の示す電圧は、このオフセット電圧分だけ高くなる。
【００２１】
パワーメータ３から入力された強度信号の示す電圧に基づいて、レーザ発振器１の出力を判定すると、実際の出力よりも高めに判定されてしまう。このため、強度信号の示す電圧に基づいてフィードバック制御を行うと、レーザ発振器１の出力が、所望の出力よりも低めに設定されてしまう。
【００２２】
実施例による光ファイバカプラ製造装置では、強度信号基準値メモリ１６Ｄにオフセット電圧の値を記憶することができる。差分演算回路１６Ｃが、入力されている強度信号の示す電圧と、強度信号基準値メモリ１６Ｄに記憶されているオフセット電圧との差を計算する。このため、オフセット電圧の影響を回避し、レーザビームの実際の強度に対応する電圧値をＰＩＤ演算器１６Ｂに入力することができる。
【００２３】
次に、図１及び図４を参照して、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。
【００２４】
図４は、実施例による光ファイバカプラ製造方法のフローチャートを示す。まず、ステップＳ１において、図１に示した延伸ステージ１１に２本の光ファイバ２０を、両者のクラッドの側面同士が接触するように固定する。なお、多分岐の光ファイバカプラを作製する場合には、３本以上の光ファイバを固定する。
【００２５】
ステップＳ２において、パワーメータ３から出力されている強度信号の示す電圧を、レーザ出力制御装置１６のメモリ１６Ｄ（図３）に記憶させる。記憶された電圧がオフセット電圧である。ステップＳ３において、レーザ発振を開始させる。ステップＳ４において、延伸ステージ１１に保持されている光ファイバ２０の融着及び延伸を行う。ステップＳ５において、レーザ発振を停止させる。ステップＳ６において、融着された光ファイバ２０を延伸ステージ１１から取り外す。
【００２６】
さらに光ファイバカプラを作製する場合には、ステップＳ１に戻り、新たな光ファイバを延伸ステージに固定する。製造を終了する場合には、各装置の電源を切る。
【００２７】
ステップＳ２からステップＳ５までの手順は、主制御装置１５に組み込まれているプログラムに基づいて自動的に実行される。ステップＳ４では、主制御装置１５からレーザ出力制御装置１６に一定の周期、例えば２ｍｓで出力指令情報が送られる。強度信号基準値メモリ１６Ｄに記憶されているオフセット電圧、パワーメータ３から入力される強度信号、及び主制御装置から入力される出力指令情報に基づいてレーザ発振器１のフィードバック制御が行われる。
【００２８】
上記実施例では、光ファイバカプラを作製するためのレーザ発振の前に、オフセット電圧がレーザ出力制御装置１６に読み込まれる。例えば、１つの２分岐光ファイバカプラを作製する時間は、高々２分である。この時間内では、オフセット電圧が変動しないと考えられる。１つの光ファイバカプラを作製する度に、オフセット電圧が測定され、レーザ出力制御装置に記憶されるため、オフセット電圧の影響を回避し、高精度のフィードバック制御を行うことができる。これにより、レーザ発振器１の出力の変動に起因する歩留まりの低下を抑制することができる。
【００２９】
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。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザビーム強度測定器から出力される強度信号の示す物理量のオフセット量を測定し、オフセット量の補償が行われる。このため、レーザ発振器のフィードバック制御の精度を高め、所望のレーザ出力を得ることができる。これにより、レーザ出力の不安定性に起因する歩留まりの低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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正面図である。
【図２】実施例による光ファイバカプラに用いられている延伸ステージの概略図である。
【図３】レーザ出力制御装置のブロック図である。
【図４】実施例による光ファイバカプラの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  炭酸ガスレーザ発振器
２  部分反射鏡
３  パワーメータ
４  凹シリンドリカルレンズ
５  支柱
１０  基台
１１  延伸ステージ
１２  クランプ
１６  制御装置
２０  光ファイバ
２５  画像認識装置
３０  レール
３１Ａ、３１Ｂ、３７  リニアガイド
３２Ａ  左延伸ステージ
３２Ｂ  右延伸ステージ
３３Ａ  左ねじれナット
３３Ｂ  右ねじれナット
３４  ボールねじ
３５  ロードセル
３６  クランプ台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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