(57)【要約】【課題】損失の少ない光ファイバカプラを製造す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】レーザ光源がレーザビームを出射する。ステージが、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。レーザ光源から出射されたレーザビームが、ステージに保持された光ファイバの長さ方向に発散されるとともに、長さ方向と直交する方向に収束され、光ファイバに入射する。【選択図】  図１
2005004114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
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ステージと、
前記レーザ光源から出射されたレーザビームを、前記ステージに保持された光ファイバの長さ方向に発散させるとともに、長さ方向と直交する方向に収束させ、該光ファイバに入射させる光学系と
を有する光ファイバカプラ製造装置。
【請求項２】
前記光学系が、
前記レーザ光源から出射されたレーザビームのビーム径を拡大するビームエキスパンダと、
前記ビームエキスパンダでビーム径を拡大されたレーザビームを、前記ステージに保持された光ファイバの長さ方向と直交する方向に収束させる凸シリンドリカルレンズと
を含む請求項１に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項３】
前記ビームエキスパンダが、２枚の凸レンズを含むケプラー型のビームエキスパンダであり、
さらに、前記２枚の凸レンズの共焦点の位置にピンホールが配置されたピンホールマスクを有する請求項２に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項４】
前記光学系が、
前記レーザ光源から出射されたレーザビームを収束させる凸レンズと、
前記凸レンズの後方の焦点を通過して発散光線束になったレーザビームを、前記ステージに保持された光ファイバの長さ方向と直交する方向に収束させる凸シリンドリカルレンズと
を有する請求項１に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項５】
さらに、前記凸レンズの後方の焦点の位置にピンホールが配置されたピンホールマスクを有する請求項４に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項６】
前記光学系が、
前記レーザ光源から出射されたレーザビームを発散させる凹レンズと、
前記凹レンズで発散されたレーザビームを、前記ステージに保持された光ファイバの長さ方向と直交する方向に収束させる凸シリンドリカルレンズと
を含む請求項１に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバカプラ製造装置に関し、特に複数本の光ファイバの側面同士を接触させて、接触部分にレーザビームを照射し、光ファイバを融着させる光ファイバカプラ製造装置に関する。
【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ながら両者を融着させ、その後延伸させることにより、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２及び非特許文献１に、光ファイバの軸に沿ってレーザビームを走査することにより、光ファイバを溶融させ融着させる技術が開示されている。レーザビームを走査することにより所定の幅の領域を加熱することができる。特許文献２に開示された発明においては、ビーム断面が、光ファイバの長さ方向と直交する方向に長い楕円状にされる。特許文献２には、ビーム断面をこのような楕円状にすることにより、レーザ光のエネルギを効率よく光ファイバに吸収させることができると記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３２４６４３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９６４４６号公報
【非特許文献１】
Ｇ．  Ｋａｋａｒａｎｔｚａｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｆｉｂｅｒ  Ｔａｐｅｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｕｐｌｅｒｓ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ＣＯ２  Ｌａｓｅｒ  Ｒｉｇ，  ”ＷＢ１／ＣＬＥＯ．Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｒｉｍ  ’９９”，  ＩＥＥＥ，  ｐ．１２７−１２８
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
レーザビームを走査して光ファイバを加熱する方法では、光ファイバのうちレーザビームで照射されている部分のみが溶融状態になり、レーザビームの照射位置が移動すると、溶融していた部分が固化する。このように局所的に溶融した状態で光ファイバの延伸を行う方法では、融着部分の光ファイバの太さを滑らかに変化させることが困難である。光ファイバカプラの融着部分の太さが滑らかに変化していない場合には、光の損失が大きくなってしまう。
【０００６】
また、加熱される部分の両端では、レーザビームの照射位置の移動方向が反転する。反転時に、照射位置が一時的に停止するため、両端の加熱量が過大になり、その部分が細くなりやすい。光ファイバが局所的に細くなると、損失が増大する。
【０００７】
本発明の目的は、損失の少ない光ファイバカプラを製造することが可能な光ファイバカプラ製造装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、レーザビームを出射するレーザ光源と、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ステージと、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを、前記ステージに保持された光ファイバの長さ方向に発散させるとともに、長さ方向と直交する方向に収束させ、該光ファイバに入射させる光学系とを有する光ファイバカプラ製造装置が提供される。
【０００９】
レーザビームを、光ファイバの長さ方向に発散させることにより、光ファイバの長い領域を同時に加熱することができる。レーザビームを、光ファイバの長さ方向と直交する方向に収束させることにより、光ファイバに入射するレーザビームのパワー密度を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に、それぞれ第１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及び側面図を示す。
【００１１】
基台１の上に、延伸ステージ２が搭載されている。２本の光ファイバ２１及び２２が、延伸ステージ２に取り付けられたファイバクランプ３により保持されている。光ファイバ２１及び２２の一部の被覆が取り除かれ、クラッドの側面同士が接触している。
【００１２】
基台１から上方にレンズ支柱４が延びる。レンズ支柱４に、その上方から下方に向かって、反射鏡５、ビームエキスパンダ３０、凸シリンドリカルレンズ７がこの順番に取り付けられている。
【００１３】
レーザ光源１０がレーザビームを出射する。レーザ光源１０は、例えば炭酸ガスレーザ発振器である。レーザ光源１０から出射されたレーザビームは、直径約２ｍｍの円形の断面を有し、その広がり角は約７ｍｒａｄである。レーザ光源１０から出射されたレーザビームが、反射鏡５で下方に反射され、ビームエキスパンダ３０、及び凸シリンドリカルレンズ７を透過して、光ファイバ２１及び２２の相互に接触している部分に入射する。光ファイバ２１及び２２に入射せず、その脇を通過したレーザビームは、ビームダンパ８に入射する。
【００１４】
ビームエキスパンダ３０は、入射側凸レンズ３０ａ及び出射側凸レンズ３０ｂにより構成される。両者の共焦点の位置に、ピンホールマスク３０ｃが配置されている。ビームエキスパンダ３０は、レーザビームのビーム径を大きくする。図１（Ｂ）に示すように、凸シリンドリカルレンズ７が、ビーム径の大きくされたレーザビームを、光ファイバ２１及び２２の長さ方向と直交する方向に収束させる。これにより、光ファイバ２１及び２２の長さ方向に長い形状、例えば楕円状または長円状のビーム断面を有するレーザビームが得られる。
【００１５】
ピンホールマスク３０ｃに形成されたピンホールが、入射側凸レンズ３０ａと出射側凸レンズ３０ｂとの共焦点の位置に配置される。この共焦点から離れた位置を通過する成分が、ピンホールマスク３０ｃにより除去される。これにより、ＴＥＭ００モード以外の高次モードのビームが遮光され、または弱められ、レーザビームの品質を高めることができる。
【００１６】
光ファイバ２１及び２２の位置におけるビーム断面の長さは、ビームエキスパンダ３０で拡大されたビーム断面の直径に相当し、その長さは、例えば２０ｍｍに設定される。光ファイバ２１及び２２の位置におけるビーム断面の幅は、凸シリンドリカルレンズ７から光ファイバ２１及び２２までの距離に依存する。ビーム断面の幅は、例えば、０．６ｍｍ〜１ｍｍに設定される。
【００１７】
次に、図１に示した第１の実施例による光ファイバカプラ製造装置を用いて光ファイバを製造する方法について説明する。
【００１８】
まず、２本の光ファイバ２１及び２２の一部の被覆を取り除きクラッドを露出させる。露出したクラッドの側面同士が接触するように、光ファイバ２１及び２２をファイバクランプ３で固定し、延伸ステージ２に保持する。レーザ光源１０を動作させ、光ファイバ２１及び２２にレーザビームを照射し、溶融させ融着させる。その後、光ファイバ２１及び２２を延伸させる。
【００１９】
融着部分を延伸している期間は、一方の光ファイバ２１の入力端から観測用の光信号を入力し、光ファイバ２１及び２２の出力端から出力される光信号の強度を観測する。光信号の所望の分岐比が得られた時点で、延伸及びレーザビームの照射を停止する。融着部分を保護部材で覆い、光ファイバカプラが完成する。
【００２０】
上記第１の実施例においては、レーザビームのビーム断面を、光ファイバの長さ方向に長い形状、例えば楕円状または長円状にしている。このため、レーザビームを走査することなく、所望の長さの領域を加熱することができる。また、光ファイバの延伸時には、光ファイバの加熱すべき領域全体が溶融状態になる。このため、局所的に溶融させ、溶融箇所を移動させる場合に比べて、融着部分の光ファイバの太さを滑らかに変化させることができる。これにより、低損失の光ファイバカプラを製造することが可能になる。
【００２１】
第１の実施例では、２枚の凸レンズを組み合わせたケプラー型のビームエキスパンダを用いたが、凹レンズと凸レンズとを組み合わせたガリレオ型のビームエキスパンダを用いてもよい。ガリレオ型のビームエキスパンダを用いる場合には、ピンホールマスクを配置することができないが、小型化を図ることができる。
【００２２】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に、それぞれ第２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及び側面図を示す。第２の実施例による製造装置の構成は、図１に示した第１の実施例による製造装置の出射側凸レンズ３０ｂを取り外した構成と同様である。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、凸レンズ３０ａで収束されたレーザビームが、後方の焦点を通過して発散光線束になり、光ファイバ２１及び２２の長さ方向に発散しながら光ファイバ２１及び２２に入射する。凸レンズ３０ａの焦点の位置には、ピンホールマスク３０ｃが配置されている。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すように、凸シリンドリカルレンズ７が、ピンホールマスク３０ｃを通過して発散するレーザビームを、光ファイバ２１及び２２の長さ方向と直交する方向に収束させる。これにより、光ファイバ２１及び２２が配置された位置におけビーム断面を、光ファイバの長さ方向に長い形状にすることができる。また、第１の実施例の場合と同様に、ピンホールマスク３０ｃによりレーザビームの品質を高めることができる。
【００２５】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に、それぞれ第３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及び側面図を示す。第３の実施例による製造装置では、図１に示した第１の実施例による製造装置のビームエキスパンダ３０の代わりに凹レンズ３６が配置されている。第３の実施例による製造装置のその他の構成は、図１に示した第１の実施例による製造装置の構成と同一である。
【００２６】
凹レンズ３６がレーザビームを発散させる。凸シリンドリカルレンズ７が、発散したレーザビームを、光ファイバ２１及び２２の長さ方向に直交する方向に関して収束させる。これにより、光ファイバ２１及び２２の配置された位置におけるビーム断面が、光ファイバの長さ方向に長い形状になる。
【００２７】
第２及び第３の実施例による光ファイバカプラ製造装置を用いても、第１の実施例の場合と同様に、光ファイバの融着部分の太さの変動を滑らかにすることができ、低損失の光ファイバカプラを製造することが可能になる。
【００２８】
上記第１〜第３の実施例では、レーザ光源１０から水平方向にレーザビームを出射させ、反射鏡５でレーザビームの進行方向を下方に向けた。支柱４の上端にレーザ光源１０を取り付け、レーザ光源１０から直接下方にレーザビームを出射する構成としてもよい。この場合には、反射鏡５は不要である。
【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、光ファイバの配置された位置におけるビーム断面を、光ファイバの長さ方向に長い形状とすることにより、レーザビームを走査することなく所望の長さ部分を加熱することができる。加熱すべき全域が同時に溶融するため、光ファイバの太さの変動を滑らかにすることができる。これにより、低損失の光ファイバカプラを製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１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及び側面図である。
【図２】第２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及び側面図である。
【図３】第３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及び側面図である。
【符号の説明】
１  基台
２  延伸ステージ
３  ファイバクランプ
４  レンズ支柱
５  反射鏡
６  凹シリンドリカルレンズ
７  凸シリンドリカルレンズ
８  ビームダンパ
１０  レーザ光源
２１、２２  光ファイバ
３０  ビームエキスパンダ
３０ａ、３０ｂ  凸レンズ
３０ｃ  ピンホールマスク
３６  凹レンズ
【図１】
2005004114.tif 000003
【図２】
2005004114.tif 000004
【図３】
2005004114.tif 000005