(57)【要約】【課題】レーザを用いて光ファイバカプラを作製する際の歩留まりの低下を防止することが可能な光ファイバカプラの製造装置を提供する。【解決手段】延伸機構が、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し、接触した部分を延伸させる。レーザ光源が、レーザビームを出射する。レーザ光源から出射したレーザビームが、延伸機構に保持された少なくとも２本の光ファイバの相互に接触した部分に照射される。ビーム断面積可変機構が、光ファイバの配置された位置におけるレーザビームのビーム断面の面積を変える。【選択図】  図１
2005004112.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、両者の接触した部分を延伸させる延伸機構と、
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザビームを、前記延伸機構に保持された少なくとも２本の光ファイバの相互に接触した部分に照射する光学系と、
前記光ファイバの配置された位置におけるレーザビームのビーム断面の面積を変えることができるビーム断面積可変機構と
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、前記光ファイバ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含み、
前記ビーム断面積可変機構が、前記凸シリンドリカルレンズと前記光ファイバとの間の光路長を変化させる請求項１に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項３】
前記ビーム断面積可変機構が、前記凸シリンドリカルレンズを移動させる請求項２に記載の光ファイバカプラ製造装置。
【請求項４】
（ａ）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工程と、
（ｂ）前記２本の光ファイバの接触した部分にレーザビームを照射し、加熱する工程と、
（ｃ）前記光ファイバが、ある温度以上になった後、該光ファイバの配置された位置におけるレーザビームのビーム断面の面積を小さくさせながら、該光ファイバ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（ｃ）において、レーザビームを出射するレーザ光源の出力を一定に維持しておく請求項４に記載の光ファイバカプラの製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）において、レーザビームを出射するレーザ光源から前記光ファイバの被加熱部位に至るまでの光路長を一定にしておく請求項４または５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、光ファイバカプラ製造装置及び製造方法に関し、特に２本以上の光ファイバをレーザビームで加熱して融着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延伸させ、両者を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。レーザビームは、２枚のシリンドリカルレンズを通過することにより、光ファイバの長手方向に拡大されて光ファイバに照射される。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】
図８に、延伸長と、２本の光ファイバから出力される光信号の強度との関係を示す。横軸は延伸長を表し、縦軸は強度比を単位「％」で表す。図中の曲線ＣＨ１は、入力端から光信号が入力されている光ファイバから出力される光信号の強度を示し、曲線ＣＨ２は、もう一方の光ファイバから出力される光信号の強度を示す。
【０００４】
延伸長が０の時、光ファイバＣＨ１から出力される光信号の強度比が１００％であり、光ファイバＣＨ２から出力される光信号の強度比は０％である。延伸長が増加するに従って、光ファイバＣＨ１から出力される光信号の強度比が波状に変化する。波頭から次の波頭までの周期は、延伸長が長くなるに従って徐々に短くなる。光ファイバＣＨ２から出力される光信号の強度比は、光ファイバＣＨ１から出力される光信号の強度比を反転させた波形とほぼ等しい。光ファイバＣＨ１及びＣＨ２の波頭を、グラフの左から順番に（延伸長の短い方から順番に）波頭Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３・・・とする。理想的には、すべての波頭の波高値が１００％になるが、現実には延伸長が長くなるに従って波高値が低下する。
【０００５】
入力された光信号を等分岐させる３ｄＢカプラを製造する場合には、光ファイバＣＨ１から出力される光信号の強度比及び光ファイバＣＨ２から出力される光信号の強度比が、共に５０％になった時点で延伸を停止すればよい。
【０００６】
分岐特性の波長依存性が小さなＷＤＭカプラを製造する場合には、所望の分岐特性が得られた時点で延伸を停止する。例えば、波長１．３１μｍの光信号と波長１．５５μｍの光信号との分波を行う場合について説明する。延伸中に観測する光信号の波長は１．５５μｍであるとする。図８の曲線ＣＨ１とＣＨ２とが５回交差した後、曲線ＣＨ２が極大値を示した時点、すなわち波頭Ｎ６が出現した時点で延伸を停止する。このカプラの光ファイバＣＨ１に、波長１．３１μｍの光信号と波長１．５５μｍの光信号とを入力すると、波長１．５５μｍの光信号が光ファイバＣＨ２から出力され、波長１．３１μｍの光信号が光ファイバＣＨ１から出力される。また、この光ファイバカプラは、波長１．３１μｍの光信号と波長１．５５μｍの光信号との合波器としても機能する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２４６４３号公報
【０００８】
【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作製すると、他の方法、例えばバーナや電熱器を用いて加熱した場合に比べて、光損失が大きくなり歩留まりが低下することがわかった。
【０００９】
本発明の目的は、レーザを用いて光ファイバカプラを作製する際の歩留まりの低下を防止することが可能な光ファイバカプラの製造装置及び製造方法を提供することである。
【００１０】
【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、両者の接触した部分を延伸させる延伸機構と、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザビームを、前記延伸機構に保持された少なくとも２本の光ファイバの相互に接触した部分に照射する光学系と、前記光ファイバの配置された位置におけるレーザビームのビーム断面の面積を変えることができるビーム断面積可変機構とを有する光ファイバカプラ製造装置が提供される。
【００１１】
本発明の他の観点によると、（ａ）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工程と、（ｂ）前記２本の光ファイバの接触した部分にレーザビームを照射し、加熱する工程と、（ｃ）前記光ファイバが、ある温度以上になった後、該光ファイバの配置された位置におけるレーザビームのビーム断面の面積を小さくさせながら、該光ファイバ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。
【００１２】
ビーム断面の面積を小さくさせることにより、レーザビームの強度を一定に保ったまま、パワー密度を大きくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施例を説明する前に、炭酸ガスレーザを用いて光ファイバを加熱し、融着させた光ファイバカプラの損失が増大し、歩留まりが低下する要因について説明する。
【００１４】
炭酸ガスレーザは、通常、高次の横モードを含んでいる。レーザビームを集光して、その集光位置で金属の溶接や切断を行う場合には、高次の横モードは加工品質にほとんど悪影響を与えない。ところが、光ファイバカプラを製造する場合には、レーザビームを光ファイバの長手方向に拡大する。高次の横モードに対応する光強度分布も拡大されてしまう。このため、光ファイバは、その長手方向に関して一様に加熱されず、局所的に過剰に加熱される場合がある。
【００１５】
光ファイバカプラの製造時には、１本の光ファイバに監視用の光信号を入力し、２本の光ファイバから出力される光信号を観測しながら、光ファイバを加熱し、延伸させる。光ファイバの延伸中に、損失の増加や低下が繰り返されることがわかった。延伸が完了した時に損失が低下した状態であれば、低損失の光ファイバカプラが得られるが、延伸が完了した時点で損失が高い状態であれば、完成した光ファイバカプラの損失が高くなってしまう。
【００１６】
光ファイバの延伸中に損失が増加した時点で延伸を停止し、その状態の光ファイバカプラを顕微鏡で観察したところ、光ファイバが局所的に細くなっていることがわかった。この細い部分から光が漏れ、損失が増大していると考えられる。細い部分が発生したのは、炭酸ガスレーザの高次の横モードにより、長手方向に関して光ファイバが不均一に加熱されたためと考えられる。
【００１７】
レーザビームの経路内に感熱紙を配置して光強度分布を観察したところ、発振器からの伝搬距離によって、高次の横モードによる光強度分布が変化していることがわかった。光強度分布の凹凸の小さい位置を見つけて、この位置に光ファイバを配置すれば、ほぼ均一に加熱することが可能になる。
【００１８】
ところが、光ファイバカプラの製造時には、加熱の開始から徐々にレーザ発振器の出力を高くする。また、光ファイバの延伸を開始した後も、光ファイバが細くなるに従って、光ファイバの位置におけるパワー密度が高くなるように、レーザ発振器の出力を制御する。レーザ発振器の出力を変動させると、高次の横モードの状態も変動する。このため、ある出力の時に光強度分布の凹凸が小さい位置を見つけたとしても、レーザ発振器の出力を変化させると、その位置における光強度分布の凹凸が大きくなってしまう場合もある。
【００１９】
光ファイバの延伸中に光強度分布が変動するため、延伸開始から終了までの全期間にわたって光ファイバを均一に加熱することは困難である。以下に説明する実施例では、光ファイバを均一に加熱することが可能になる。
【００２０】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に、それぞれ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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、凹シリンドリカルレンズ６、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。反射鏡５及び凹シリンドリカルレンズ６は、レンズ支柱４に固定され、凸シリンドリカルレンズ７は昇降可能に保持されている。
【００２３】
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が、反射鏡５で下方に反射され、凹シリンドリカルレンズ６、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。
【００２４】
凹シリンドリカルレンズ６は、レーザビームを光ファイバ２１及び２２の長さ方向に発散させる。凸シリンドリカルレンズ７は、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の位置におけるレーザビームの断面は、光ファイバ２１及び２２の長さ方向に長い楕円状または長円状になる。
【００２５】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に、それぞれ凸シリンドリカルレンズ７の昇降機構の正面図及び側面図を示す。
【００２６】
レンズ支柱４にリニアガイドのレール１３が取り付けられ、可動部１２がレール１３に沿って昇降可能に保持されている。凸シリンドリカルレンズ７が、リニアガイドの可動部１２に固定されている。レンズ支柱４に、プーリ１４及び１５が取り付けられている。プーリ１４及び１５は、それぞれレール１３の上端及び下端の高さに相当する位置に取り付けられている。
【００２７】
レンズ支柱４にモータ１７が取り付けられている。モータ１７の回転軸付きプーリ１６、プーリ１４及び１５に、タイミングベルト１８が架けられている。タイミングベルト１８のうち、プーリ１４と１５との間の位置に、リニアガイドの可動部１２が把持金具により固定されている。モータ１７を動作させることにより、可動部１２及び凸シリンドリカルレンズ７を昇降させることができる。モータ１７は、制御装置２０により制御される。
【００２８】
図１に戻って説明を続ける。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、凹シリンドリカルレンズ６から光ファイバ２１及び２２までの距離に依存する。凹シリンドリカルレンズ６の位置は固定されているため、ビーム断面の長さも固定される。ビーム断面の長さは、例えば２０ｍｍに設定される。
【００２９】
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。凸シリンドリカルレンズ７を昇降させることにより、ビーム断面の幅を変化させることができる。
【００３０】
光ファイバの延伸が進み、融着した部分が細くなると、ビーム断面の幅を細くしてもよい。例えば、延伸前の光ファイバのクラッド径が１２５μｍである場合、２本のクラッドにレーザビームを照射するために、ビーム断面の幅が０．６ｍｍにされる。光ファイバが延伸されてクラッドが細くなり、ビーム断面の幅を０．３ｍｍとしても融着部分の全域を加熱することができる場合、凸シリンドリカルレンズ７を移動させて、光ファイバの位置におけるビーム断面の幅を０．３ｍｍにする。このとき、パワー密度は２倍になる。すなわち、ビーム断面の幅を変化させない場合に比べて、レーザ発振器の出力を２倍にしたのと同等の効果を得ることができる。
【００３１】
レーザビームの波長をλ、凸シリンドリカルレンズ７の焦点距離をｆ、凸シリンドリカルレンズ７に入射するレーザビームの幅をＤとすると、ビーム断面の最小幅ｄｍｉｎは、
【００３２】
【数１】
ｄｍｉｎ＝（４λ／π）×（ｆ／Ｄ）
と表すことができる。ビーム断面をより細くするために、凸シリンドリカルレンズ７の焦点距離を短くし、入射ビーム幅を大きくすることが好ましい。実施例においては、凸シリンドリカルレンズ７の焦点距離ｆを４５ｍｍとし、入射ビームの幅Ｄを１２ｍｍとした。この条件では、ビーム断面の幅を０．０５１ｍｍまで細くすることができる。なお、レーザビームの波長λは１０．６μｍである。
【００３３】
ビーム断面の幅を０．０５１ｍｍまで細くすると、ビーム断面の幅が当初の０．６ｍｍであった場合に比べて、パワー密度が約１０倍になる。すなわち、ビーム断面の幅を変化させない場合に比べて、レーザ発振器の出力を１０倍にしたのと同等の効果を得ることができる。
【００３４】
次に、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。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、図１（Ａ）に示したファイバクランプ３で固定し、延伸ステージ２に保持する。
【００３５】
図３（Ｂ）に、融着される光ファイバ２１、２２と、凸シリンドリカルレンズ７との位置関係を示す。凸シリンドリカルレンズ７を通過したレーザビームは、焦点を通過して発散光線束となり、光ファイバ２１及び２２に入射する。光ファイバ２１、２２から凸シリンドリカルレンズ７までの距離をｈ、焦点までの距離をｄ、光ファイバ２１及び２２の位置におけるビーム断面の幅をｂとする。レーザ発振開始時において、ｈ＝５６ｍｍ、ｄ＝１１ｍｍ、ｂ＝２．５ｍｍである。光ファイバ２１及び２２には、所定の張力が印加されている。図１（Ａ）に示したレーザ光源１０から光ファイバ２１及び２２の配置された位置までの光路長は、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内の光強度分布の凹凸がなるべく小さくなるように設定されている。
【００３６】
図３（Ａ）に、レーザ出力及びレンズ移動距離の時間変動を示す。横軸は、レーザ発振を開始した時点からの経過時間を表し、上側のグラフの縦軸はレーザ出力を表し、下側のグラフの縦軸はレンズ移動距離を表す。
【００３７】
時刻Ｔ０においてレーザ発振を開始させ、レーザ出力を徐々に増加させる。時刻Ｔ１において、レーザ出力が装置の最大出力ＰＭＡＸに達する。この時点では、光ファイバ２１及び２２の溶融は始まっていない。時刻Ｔ１以降は、レーザ出力を一定に維持する。
【００３８】
時刻Ｔ１から、凸シリンドリカルレンズ７を、光ファイバ２１及び２２に近づける向きに移動させる。図３（Ｂ）に示したビーム断面の幅ｂが狭くなるため、ビーム断面の面積が小さくなり、パワー密度が上昇する。パワー密度が上昇すると、光ファイバ２１及び２２が溶融し始め、光ファイバ２１及び２２に印加されている張力が徐々に低下する。時刻Ｔ２の時点で張力がほぼ０になる。
【００３９】
張力がほぼ０になった時刻Ｔ２の時点で、光ファイバ２１及び２２の延伸を開始する。なお、延伸は、張力がほぼ０の状態を維持しながら行う。
【００４０】
延伸が進み、融着部分が細くなると、レーザビームの照射される表面積が小さくなり、吸熱量が減少する。吸熱量の減少を補うために、融着部分が延伸されるに従って、凸シリンドリカルレンズ７を下降させて、パワー密度を上昇させる。レーザ光源１０から光ファイバ２１及び２２までの光路長は変動しない。
【００４１】
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。
【００４２】
図４（Ａ）に、上記実施例による方法で光ファイバカプラを作製する場合の延伸期間中の光強度比及び損失の時間変動を示す。横軸は経過時間を単位「ｓ」で表し、左縦軸は強度比を単位「％」で表し、右縦軸は損失を単位「％」で表す。曲線ｐは、検査用光信号が入力されている光ファイバから出力される光信号の強度を示し、曲線ｑは、もう一方の光ファイバから出力される光信号の強度を示し、曲線ｒは損失を示す。
【００４３】
延伸が進むと、曲線ｐに対応する光ファイバからの出力が低下し、曲線ｑに対応する光ファイバからの出力が上昇する。両者の強度比がほぼ５０％になった時点で延伸を停止させる。
【００４４】
図４（Ｂ）に、参考のために、凸シリンドリカルレンズ７を固定し、レーザ発振器の出力を徐々に増加させて光ファイバカプラを作製した場合の延伸期間中の光強度比及び損失の時間変動を示す。経過時間が６０秒を超えたあたりから、曲線ｐに対応する光ファイバからの出力が増減を繰り返している。これに対応して、曲線ｒで示した損失が、増減を繰り返している。これは、光ファイバの加熱が一様ではなく、延伸途中に光ファイバが局所的に細くなり、損失が増大したためと考えられる。
【００４５】
これに対し、上記実施例による方法で作製する場合には、曲線ｐに対応する光ファイバからの出力信号の増減はほとんどなく、曲線ｒで示した損失も少ないことがわかる。これは、レーザ発振器の出力を一定にしているため、光ファイバの位置におけるビーム断面内の強度分布の一様性が維持されるためと考えられる。
【００４６】
光ファイバカプラ製造装置の操作者は、レーザ発振器の出力が、その装置の最大出力に達した後に、凸シリンドリカルレンズ７を移動させる。ところが、レーザ出力とレンズの移動量との双方を考慮することは不便である。次に、レーザ発振器の出力のみを考慮することにより、所望の加熱を行うことが可能となる方法について、図１及び図５を参照しながら説明する。
【００４７】
図５に、図１（Ｂ）に示した側面図に相当するレーザビームの経路を示す。図５の紙面に垂直な方向が、ビーム断面の長手方向に相当する。レーザ発振開始時点において、焦点（実際には点ではなく、ビーム断面の幅の最も細い位置）から光ファイバ２１及び２２までの距離がｄ０に設定されているとする。光ファイバの出力が最大値に到達すると、凸シリンドリカルレンズ７を下方に移動させる。焦点の位置が下方に移動し、焦点から光ファイバまでの距離がｄになったとする。焦点から距離ｄ０及びｄの位置におけるビーム断面の幅の１／２をそれぞれａ０及びａとする。レーザ光源１０の最大出力をＰＭＡＸとする。
【００４８】
レーザ光源の出力を等価的にＰＭＡＸからＰＭＡＸ＋ΔＰに増大させたい場合を考える。光ファイバの配置された位置におけるパワー密度を（ＰＭＡＸ＋ΔＰ）／ＰＭＡＸ倍にすればよい。光ファイバが配置された位置におけるビーム断面の面積をＰＭＡＸ／（ＰＭＡＸ＋ΔＰ）倍にすることにより、等価的にレーザ光源１０の出力を（ＰＭＡＸ＋ΔＰ）／ＰＭＡＸ倍にした場合と同じパワー密度が得られる。
【００４９】
焦点から光ファイバまでの距離をｄ０からｄにしたことにより、ビーム断面の面積がＰＭＡＸ／（ＰＭＡＸ＋ΔＰ）倍になったとすると、下記の式が成立する。
【００５０】
【数２】
ｄ／ｄ０＝ａ／ａ０＝ＰＭＡＸ／（ＰＭＡＸ＋ΔＰ）
上式から、下記の式が導出される。
【００５１】
【数３】
ｄ０−ｄ＝ｄ０（１−ＰＭＡＸ／（ＰＭＡＸ＋ΔＰ））
上式は、レーザ出力を等価的に最大出力ＰＭＡＸよりもΔＰだけ増加させたい場合には、凸シリンドリカルレンズ７を、ｄ０（１−ＰＭＡＸ／（ＰＭＡＸ＋ΔＰ））だけ上方に移動させればよいことを意味する。
【００５２】
図２（Ｂ）に示した制御装置に、レーザ光源１０の最大出力ＰＭＡＸ、及び距離ｄ０が記憶されている。所望の等価パワーＰＭＡＸ＋ΔＰ、または最大出力からの増分ΔＰを指定することにより、凸シリンドリカルレンズ７の移動量を求めることができる。制御装置２０は、求められた移動量に基づいてモータ１７を制御する。
【００５３】
単位時間あたりの等価パワーの増分（等価パワーの増加速度）Δｗ、及び増加速度Δｗで増加させる時間ｔを指定することにより、凸シリンドリカルレンズの移動速度を求めることもできる。ΔＰ＝Δｗ×ｔになるため、式（３）は、
【００５４】
【数４】
ｄ０−ｄ＝ｄ０（１−ＰＭＡＸ／（ＰＭＡＸ＋Δｗｔ））
と表される。凸シリンドリカルレンズ７の移動速度ｖは、
【００５５】
【数５】
ｖ＝ｄ０（１−ＰＭＡＸ／（ＰＭＡＸ＋Δｗｔ））／ｔ
と表される。
【００５６】
例えば、レーザ光源１０の最大出力が２５Ｗ、距離ｄ０が５ｍｍであり、等価パワーを増加速度０．１Ｗ／ｓで２５０秒間増加させたい場合、凸シリンドリカルレンズ７の移動量は２．５ｍｍ、移動速度は０．０１ｍｍ／ｓになる。実際には、制御装置２０が１０ｍｓ毎にこの計算を行い、モータ１７を制御する。
【００５７】
図５を参照して説明した考察では、焦点を通過した後のビーム経路内に光ファイバを配置したが、焦点通過前のビーム経路内に配置してもよい。このとき、凸シリンドリカルレンズ７の移動量及び移動速度は、上記考察で得られた値と等しく、移動方向が反対になる。すなわち、等価パワーを増加させたい場合には、凸シリンドリカルレンズ７を上方に移動させればよい。
【００５８】
図６（Ａ）及び（Ｂ）に、それぞれ他の実施例による光ファイバカプラ製造装置の正面図及び側面図を示す。図６に示された製造装置では、図１に示した製造装置の凹シリンドリカルレンズ６の代わりにビームエキスパンダ３０が配置されている。図６に示した製造装置のその他の構成は、図１に示した製造装置の構成と同一である。
【００５９】
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で構成される。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６（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の長さ方向に長いビーム断面を有するレーザビームが得られる。凸シリンドリカルレンズ７を昇降させることにより、図１に示した製造装置と同様の効果が得られる。
【００６０】
図６に示した実施例では、ビームエキスパンダ３０としてケプラー型のものを使用したが、凹レンズと凸レンズとを組み合わせたガリレオ型のものを使用することも可能である。ガリレオ型のビームエキスパンダを使用する場合には、ピンホールマスクを配置することができないが、２枚のレンズの間隔を狭めることができるため、装置の小型化を図ることが可能になる。
【００６１】
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、出射側凸レンズ３０ｂを取り除いてもよい。入射側凸レンズ３０ａで収束されたレーザビームは、焦点を通過して発散光線束となり、凸シリンドリカルレンズ７に入射する。凸シリンドリカルレンズ７を通過したレーザビームは、図７（Ａ）に示すように、光ファイバ２１及び２２の長手方向に拡がりながら伝搬し、光ファイバ２１及び２２を照射する。
【００６２】
光ファイバ２１及び２２の長手方向と直交する面内においては、図７（Ｂ）に示すように、凸シリンドリカルレンズ７がレーザビームを収束させる。このため、光ファイバ２１及び２２の位置において、その長手方向に長い楕円状のビーム断面が得られる。凸シリンドリカルレンズ７を昇降させることにより、ビーム断面の幅を変化させることができる。
【００６３】
上記実施例では、レーザ光源として炭酸ガスレーザを使用したが、他のレーザ発振器を使用することも可能である。なお、炭酸ガスレーザのように、単一横モードのレーザビームを得にくいレーザ発振器を使用する場合に、特に顕著な効果が期待される。
【００６４】
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。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバを照射するレーザビームのパワー密度を高くする際に、レーザ発振器の出力を増加させる代わりに、ビーム断面を小さくしている。光ファイバ延伸期間中、レーザ発振器の出力を一定にすることができるため、光ファイバの配置された位置における光強度分布の凹凸の小さな状態で光ファイバの加熱を行うことが可能になる。
【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正面図及び側面図である。
【図２】図１に示した製造装置に用いられているレンズ駆動機構の正面図及び側面図である。
【図３】実施例による光ファイバカプラ製造方法で製造する場合のレーザ出力及びレンズ移動距離の時間変動を示すグラフ、及び凸シリンドリカルレンズと光ファイバとの位置関係を示す図である。
【図４】実施例及び比較例による方法で光ファイバカプラを製造する時の延伸期間中における光信号の強度比と損失の時間変動を示すグラフである。
【図５】レーザビームの焦点近傍のビーム径を示す図である。
【図６】他の実施例による光ファイバカプラ製造装置の正面図及び側面図である。
【図７】他の実施例による光ファイバカプラ製造装置のレンズ系の正面図及び側面図である。
【図８】光ファイバカプラの延伸中における延伸長と、光ファイバから出力される光信号の強度比との関係を示すグラフである。
【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
１２  可動部
１３  レール
１４、１５  プーリ
１６  回転軸付きプーリ
１７  モータ
１８  タイミングベルト
２０  制御装置
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
【図１】
2005004112.tif 000003
【図２】
2005004112.tif 000004
【図３】
2005004112.tif 000005
【図４】
2005004112.tif 000006
【図５】
2005004112.tif 000007
【図６】
2005004112.tif 000008
【図７】
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【図８】
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