(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】光ファイバ保持台が、光ファイバを保持するとともに、融着された部分を延伸させる。温度測定器がレーザ光源の温度を測定する。レーザ光源から出射されたレーザビームが光ファイバの融着すべき部分に入射する。シャッタが、レーザビームを一時的に遮光する。温度測定器で測定された温度測定値が制御装置に入力される。以下の工程が順番に実行される。シャッタを閉じた状態で、レーザ光源の発振を開始させる。温度測定器から入力された温度測定値が、暖機運転終了温度に到達したら、レーザ光源の発振を停止、または出力を低下させる。シャッタを開く。レーザ光源の発振を開始させ、または出力を増加させる。光ファイバ保持台に保持された光ファイバを延伸させる。【選択図】  図３
2005004115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２本の光ファイバの融着すべき部分を、その側面同士が接触するように保持するとともに、融着された部分を延伸させる光ファイバ保持台と、
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源の温度を測定する温度測定器と、
前記レーザ光源から出射されたレーザビームを、前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバの融着すべき部分に入射させる光学系と、
前記レーザ光源から出射されたレーザビームが前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバまで到達しないように、該レーザビームを一時的に遮光するシャッタと、
前記温度測定器で測定された温度測定値が入力され、前記レーザ光源、前記シャッタ、及び前記光ファイバ保持台を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記シャッタを閉じた状態で、前記レーザ光源の発振を開始させる第１工程と、
前記温度測定器から入力された温度測定値が、暖機運転終了温度に到達したら、前記レーザ光源の発振を停止させるか、または出力を低下させる第２工程と、
前記シャッタを開く第３工程と、
前記第２工程で前記レーザ発振器の発振を停止させた場合には、該レーザ光源の発振を開始させ、出力を低下させた場合には、出力を増加させる第４工程と、
前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバを延伸させる第５工程と
がこの順番に実行されるように、前記レーザ光源、前記シャッタ、及び前記光ファイバ保持台を制御する光ファイバカプラ製造装置。
【請求項２】
さらに、前記レーザ光源を強制的に冷却する冷却手段を有し、
前記制御装置は、前記温度測定器から入力される温度測定値が、冷却開始温度に達した時点で、前記冷却手段の動作を開始させる請求項１に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記温度測定器から入力される温度測定値が、冷却停止温度に達した時点で、前記冷却手段の動作を停止させる請求項２に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項４】
（ａ）光ファイバ保持台に、少なくとも２本の光ファイバを、両者のクラッドの側面同士が接触するように保持する工程と、
（ｂ）レーザビームが、前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバに入射しない状態で、レーザ発振器を暖機運転して、該レーザ発振器の温度を、第１の温度まで上昇させる工程と、
（ｃ）レーザ発振器の運転を停止させ、または出力を低下させ、レーザビームが、前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバに入射する状態にする工程と、
（ｄ）レーザ発振器を動作させてレーザビームを出射し、該レーザビームを、前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバの、相互に接触している部分に照射して溶融させ、溶融した部分の融着及び延伸を行う工程と
を有する光ファイバカプラの製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｄ）の後、
（ｅ）前記レーザ発振器を停止させて、前記光ファイバ保持台から、融着した光ファイバを取り外し、融着していない少なくとも２本の光ファイバを、両者のクラッドの側面同士が接触するように、前記光ファイバ保持台に保持するとともに、前記レーザ発振器の温度が前記第１の温度よりも低くなるまで時間を経過させる工程と、
（ｆ）前記工程（ｂ）から前記工程（ｅ）までを繰り返し実行する工程と
を有する請求項４に記載の光ファイバカプラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバカプラの製造装置及び製造方法に関し、特に少なくとも２本の光ファイバの側面同士を接触させて融着させた光ファイバカプラの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本の光ファイバの融着すべき部分を、その側面同士が接触するように保持するとともに、融着された部分を延伸させる光ファイバ保持台と、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源の温度を測定する温度測定器と、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを、前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバの融着すべき部分に入射させる光学系と、前記レーザ光源から出射されたレーザビームが前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバまで到達しないように、該レーザビームを一時的に遮光するシャッタと、前記温度測定器で測定された温度測定値が入力され、前記レーザ光源、前記シャッタ、及び前記光ファイバ保持台を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記シャッタを閉じた状態で、前記レーザ光源の発振を開始させる第１工程と、前記温度測定器から入力された温度測定値が、暖機運転終了温度に到達したら、前記レーザ光源の発振を停止させるか、または出力を低下させる第２工程と、前記シャッタを開く第３工程と、前記第２工程で前記レーザ発振器の発振を停止させた場合には、該レーザ光源の発振を開始させ、出力を低下させた場合には、出力を増加させる第４工程と、前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバを延伸させる第５工程とがこの順番に実行されるように、前記レーザ光源、前記シャッタ、及び前記光ファイバ保持台を制御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）光ファイバ保持台に、少なくとも２本の光ファイバを、両者のクラッドの側面同士が接触するように保持する工程と、（ｂ）レーザビームが、前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバに入射しない状態で、レーザ発振器を暖機運転して、該レーザ発振器の温度を、第１の温度まで上昇させる工程と、（ｃ）レーザ発振器の運転を停止させ、または出力を低下させ、レーザビームが、前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバに入射する状態にする工程と、（ｄ）レーザ発振器を動作させてレーザビームを出射し、該レーザビームを、前記光ファイバ保持台に保持された光ファイバの、相互に接触している部分に照射して溶融させ、溶融した部分の融着及び延伸を行う工程とを有する光ファイバカプラの製造方法が提供される。
【０００８】
光ファイバにレーザビームを照射する前に、レーザ発振器の温度を第１の温度まで上昇させておくことにより、レーザ発振器の動作状態を安定にし、レーザビームの品質のばらつきを抑制することができる。これにより、光ファイバカプラの製造歩留まりを高めることが可能になる。
【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。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する。
【００１１】
部分反射鏡２で反射したレーザビームは、凹シリンドリカルレンズ４及び凸シリンドリカルレンズ６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。凹シリンドリカルレンズ４は、レーザビームを光ファイバの長さ方向に発散させ、凸シリンドリカルレンズ６は、光ファイバの長さ方向に直交する方向に、レーザビームを収束させる。２本の光ファイバ２０が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、例えば楕円状になり、効率的にレーザビームを照射することができる。
【００１２】
部分反射鏡２、パワーメータ３、凹シリンドリカルレンズ４、及び凸シリンドリカルレンズ６は、支柱５に固定されている。支柱５は、基台１０に対して前進及び後退することができる。支柱５を前進させると、部分反射鏡２から凸シリンドリカルレンズ６までの光学部品が光ファイバ２０の直上に配置され、レーザ照射可能な状態になる。支柱５を後退させると、ファイバクランプ１２の上方に広い空間が形成され、光ファイバ２０の取り付け及び取り外しが可能な状態になる。
【００１３】
レーザ発振器１に、温度測定器１３及び空冷ファン１４が取り付けられている。温度測定器１３は、レーザ発振器１の温度を測定し、測定結果が制御装置１６に入力される。空冷ファン１４は、レーザ発振器１を空冷する。なお、空冷ファン１４の代わりに、他の冷却装置を用いてもよい。
【００１４】
レーザ発振器１と部分反射鏡２との間に、シャッタ１５が配置されている。シャッタ１５は、ゲートミラー７、エアシリンダ８、及びビームダンパ９により構成される。エアシリンダ８は、ゲートミラー７を移動させ、ゲートミラー７がレーザビームの経路を塞いだ遮光状態、及びゲートミラー７をレーザビームの経路から退避させた透過状態のいずれかの状態を実現する。遮光状態のとき、レーザビームは、ゲートミラー７で反射し、ビームダンパ９に入射する。透過状態のとき、レーザビームは部分反射鏡２に入射する。
【００１５】
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。制御装置１６が、延伸ステージ１１、レーザ発振器１、空冷ファン１４、エアシリンダ１５、及び支柱５の前進後退の動作を制御する。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
次に、図１及び図３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。
【００１９】
図３は、光ファイバカプラの製造工程におけるレーザ発振器１の出力、温度測定器１３で測定される温度の時間変動を示す。図３の実線がレーザ発振器１の出力を示し、破線が温度測定器１３で測定される温度を示す。左縦軸はレーザ出力を表し、右縦軸は温度を表し、横軸は経過時間を表す。
【００２０】
まず、支柱５を後退させた状態で、ファイバクランプ１２に２本の光ファイバ２０を取り付ける。なお、多分岐の光ファイバカプラを製造する場合には、３本以上の光ファイバが取り付けられる。装置の開始スイッチをオンにすると、支柱５が前進し、部分反射鏡２から凸シリンドリカルレンズ６までの光学部品が、光ファイバ２０の直上に配置される。このとき、シャッタ１５は遮光状態にされている。
【００２１】
時刻ｔ０において、レーザ発振器１の発振を開始させ、徐々に出力を増加させる。時刻ｔ１において、出力が最大値に達する。レーザ発振器１の発振を開始させると、レーザ発振器１の温度（実際には、温度測定器１３で測定された温度）が徐々に上昇する。時刻ｔ２において、レーザ発振器１の温度が空冷開始温度Ｔ１に達すると、空冷ファン１４の回転を開始させる。これにより、温度上昇の傾きが緩やかになる。
【００２２】
時刻ｔ３において、レーザ発振器１の温度が、暖機運転終了温度Ｔ２に達する。この時点から、レーザ発振器１の出力を徐々に低下させ、時刻ｔ４において出力を０にする。レーザ発振器１の出力の低下が開始されると、レーザ発振器１の温度が低下し始める。
【００２３】
レーザ発振器１の出力が０になった後、シャッタ１５を透過状態にする。時刻ｔ５において、レーザ発振器１の発振を開始させ、レーザ発振器１の出力を増加させる。レーザ発振器１の出力と経過時間との関係は、予め定義（プログラム）されている。レーザ発振器１の発振が開始されると、その温度が上昇し始める。
【００２４】
光ファイバ２０にレーザビームが照射され、光ファイバ２０が溶融し、融着する。光ファイバ２０の融着部分の延伸を行う。時刻ｔ６において、延伸を停止させるとともに、レーザ発振器１の出力を０にする。出力が０になると、支柱５を後退させ、光ファイバ２０の取り付け及び取り外しが可能な状態にする。
【００２５】
時刻ｔ６でレーザ発振器１の出力を０にすると、レーザ発振器１の温度が低下し始める。時刻ｔ７において、レーザ発振器１の温度が空冷停止温度Ｔ３まで低下すると、空冷ファン１４の回転を停止させる。
【００２６】
時刻ｔ６以降、光ファイバ２０の融着部分に保護部材を取り付け、光ファイバ２０をファイバクランプ１２から取り外す。ここまでの工程で、光ファイバカプラが完成する。
【００２７】
新たな光ファイバをファイバクランプ１２に取り付け、支柱５を前進させる。時刻ｔ０以降の手続を同様の手順で実行することにより、次の光ファイバカプラを作製することができる。
【００２８】
上記実施例では、レーザ発振器１が、時刻ｔ３までに暖機運転終了温度Ｔ２まで暖められ、レーザ発振器１の発振が停止される。その後、時刻ｔ５において、レーザ発振器１の発振を再開し、光ファイバへのレーザビームの照射を行う。時刻ｔ３から時刻ｔ５までには、レーザ発振器１の出力の低下、及びゲートミラー７の移動のみが行われる。このため、光ファイバカプラ製造工程を繰り返し実施する場合、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの時間を一定にすることができる。
【００２９】
時刻ｔ３から時刻ｔ５までの時間を一定に保つことにより、時刻ｔ５におけるレーザ発振器１の発振再開時の温度を、ほぼ一定にすることができる。このため、複数の光ファイバを作製する場合に、常にほぼ同一の条件でレーザ発振器１を動作させることができる。これにより、光ファイバに照射されるレーザビームの品質のばらつきが小さくなり、光ファイバカプラの製造歩留まりの向上を図ることが可能になる。
【００３０】
例えば、レーザ発振器１の暖機運転を行わず、光ファイバカプラ製造開始時におけるレーザ発振器１の温度がばらついていた場合には、製造歩留まりが３０〜４０％であった。これに対し、上記実施例による方法を採用すると、製造歩留まりが約８０％まで向上した。
【００３１】
レーザ発振器１の温度が空冷停止温度Ｔ３以下になると、空冷が停止される。このため、レーザ発振器１の温度が必要以上に低下することを抑制し、次の光ファイバ作製のための暖機運転時間を短くすることができる。
【００３２】
上記実施例では、時刻ｔ７において、レーザ発振器１の温度が空冷停止温度Ｔ３以下になった後、次の光ファイバカプラの製造を開始する場合を示したが、レーザ発振器１の温度が暖機運転停止温度Ｔ２以下になったら、次の光ファイバカプラ製造のための暖機運転を開始することができる。暖機運転開始時に、レーザ発振器１の温度が空冷開始温度Ｔ１より低く、空冷停止温度Ｔ３より高い場合には、暖機運転開始時に空冷ファン１４が停止する。
【００３３】
上記実施例では、暖機運転終了（図３の時刻ｔ４）から加工開始（時刻ｔ５）の間、レーザ発振器の出力を０にしたが、必ずしも０にする必要はなく、レーザ発振器の温度が低下し始める程度の出力まで低下させてもよい。この場合、その出力は、レーザビームが光ファイバに入射した時に光ファイバがダメージを受けない程度の弱さにすることが好ましい。出力０．１Ｗ以下であれば、光ファイバはダメージを受けないであろう。
【００３４】
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。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザ発振器の暖機運転を行うことにより、光ファイバに照射されるレーザビームの品質のばらつきを抑制することができる。これにより、光ファイバカプラの製造歩留まりの向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】実施例による光ファイバカプラ製造方法におけるレーザ出力とレーザ発振器の温度との時間変動を示すグラフである。
【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
６  凸シリンドリカルレンズ
７  ゲートミラー
８  エアシリンダ
９  ビームダンパ
１０  基台
１１  延伸ステージ
１２  クランプ
１３  温度測定器
１４  空冷ファン
１５  シャッタ
１６  制御装置
２０  光ファイバ
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】
2005004115.tif 000003
【図２】
2005004115.tif 000004
【図３】
2005004115.tif 000005