(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを融着および／またはテーパリングして機械的位相依存性および所定の波長応答を有するテーパ・プロフィルを作製することによって形成された温度安定化テーパ光ファイバ構成部品であって、基板の伸長応答と構成部品の波長応答を一致させることによって温度変化による任意のモード位相シフトを補償するようになされた機械的応力を生み出す、石英より大きな熱膨張係数を有する材料で構成された剛性基板にその末端で強く接着され、かつ／あるいはその構成部品の機械的位相依存性が基板に関連して調節されて所望の温度補償効果をもたらす、温度安定化テーパ光ファイバ構成部品。
【請求項２】
剛性基板が、石英より大きな熱膨張係数を有するシリカガラスで構成される、請求項１に記載の温度安定化光ファイバ構成部品。
【請求項３】
ｌsを基板伸長、ｄをその構成部品の基板への接着点の間の距離、Ｋを基板の熱膨張係数、ΔＴを温度変化として、基板の伸長応答が下記の数式１で決定される、請求項１または請求項２に記載の温度安定化光ファイバ構成部品。
【数１】
ｌs＝ｄＫΔＴ
【請求項４】
その構成部品の機械的位相依存性が、その波長応答にそれほど影響を及ぼすことなく、そのテーパ・プロフィルを変化させることによって変化する、請求項１に記載の温度安定化光ファイバ構成部品。
【請求項５】
補償のための機械的応力を有する剛性基板と、その構成部品の機械的位相依存性の変化とを両方とも使用して、所望の温度補償効果を達成する、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の温度安定化光ファイバ構成部品。
【請求項６】
それほど強く基板に接続されず、温度変化による構成部品へのそれ以上の補償効果をもたらさない保護チューブまたはその他の適当なパッケージに、それが固定された剛性基板とともに封入される、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の温度安定化光ファイバ構成部品。
【請求項７】
少なくとも２本の光ファイバを備えた融着ファイバ結合器である、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の温度安定化光ファイバ構成部品。
【請求項８】
単一の光ファイバを備えたファイバ・フィルタである、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の温度安定化光ファイバ構成部品。
【請求項９】
（ａ）光ファイバを融着および／もしくはテーパリングして、機械的位相依存性および所定の波長応答を有するテーパ・プロフィルを有するテーパ光ファイバを形成するステップ、
（ｂ）前記構成部品をその各端部で剛性基板に強く接着することによって、前記構成部品をこの基板にしっかりと固定するステップ、
（ｃ）石英より大きな熱膨張係数を有し温度変化による構成部品の任意のモード位相シフトを補償するための所定の機械的応力を生み出す前記基板の材料を選択するステップ、または
（ｄ）構成部品の波長応答にそれほど影響を及ぼさないように、構成部品の機械的位相依存性を基板に関連して調節して所望の温度補償効果をもたらすステップを含む、テーパ光ファイバ構成部品の温度を安定させる方法。
【請求項１０】
所定の機械的応力を生み出す前記基板の材料を選択するステップ、および構成部品の機械的位相依存性を基板に関連して調節するステップを両方とも含む、請求項９に記載のテーパ光ファイバ構成部品の温度を安定させる方法。
【請求項１１】
構成部品の基板への接着点の間の距離を調節して引張り効果を大きくする、または小さくすることを含む、請求項９または請求項１０に記載のテーパ光ファイバ構成部品の温度を安定させる方法。
【請求項１２】
構成部品のテーパ・プロフィルを調節して、より細密な温度補償効果を達成することを含む、請求項９または請求項１０に記載のテーパ光ファイバ構成部品の温度を安定させる方法。
【請求項１３】
このプロセスを繰り返して、最小限の熱シフトまたは所定のゼロでない波長シフトを得ることを含む、請求項９から請求項１２までのいずれか一項に記載のテーパ光ファイバ構成部品の温度を安定させる方法。
【請求項１４】
剛性基板に接着された構成部品を、基板に強く接続されない保護チューブまたはパッケージに封入するステップをさらに含む、請求項９から請求項１３までのいずれか一項に記載のテーパ光ファイバ構成部品の温度を安定させる方法。
【請求項１５】
少なくとも２本の光ファイバを融着およびテーパリングして、温度安定化光ファイバ結合器を形成することを含む、請求項９から請求項１４までのいずれか一項に記載のテーパ光ファイバ構成部品の温度を安定させる方法。
【請求項１６】
単一の光ファイバをテーパリングして光ファイバ・フィルタを形成することを含む、請求項９から請求項１５までのいずれか一項に記載のテーパ光ファイバ構成部品の温度を安定させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、融着テーパ・ファイバ結合器、テーパ・ファイバ・フィルタなど、温度補償効果を提供し、かつその構成部品の光学特性のアサーマル挙動をもたらすパッケージ設計の一部を形成する剛性基板に取り付けられるテーパ光ファイバ構成部品に関する。本発明はまた、構成部品を剛性基板に固定し、所望のアサーマル挙動を達成するようにこの構成部品を調節または制御する方法も含む。
【０００２】
（従来技術の説明）
ファイバ結合器などの光ファイバ構成部品に、パッケージに使用する基板の熱膨張が結合器の熱膨張と一致するようにパッケージを提供することは既知である。例えば、米国特許第５２４３６８０号では、結合器と等しい熱膨張性を有するスチフナをパッケージ内に設けている。
【０００３】
米国特許第５３６７５８９号は、ファイバの材料とほぼ同じ熱膨張係数を有する材料でスリーブを作製した光ファイバ・パッケージを提供する。この特許では、パッケージおよびファイバとして選択した材料が同じ熱膨張係数を有する場合には、それらの材料は温度変化に応答して同程度に収縮または膨張すると説明している。したがって、パッケージおよびファイバが温度変化に対してこのように同じ反応を示す場合には、ファイバには、温度変化に応答してパッケージおよびファイバが異なる程度に膨張または収縮した場合には普通なら生じるはずの歪みが生じないことになる。
【０００４】
また、米国特許第５４３０８２１号には、光ファイバ結合器の融着領域の熱膨張係数がケースの熱膨張係数と等しく、これにより温度変化による応力の発生が抑えられた融着光ファイバ結合器のための保護ケースが提供されている。
【０００５】
組込みグレーティングを含む光ファイバに、温度に誘発されるグレーティング素子が反射する波長の変化を保証する歪みを導入することにより、ブラッグ・フィルタを安定させるためのファイバ・グレーティング・パッケージを製造することも既知である。このようなデバイスの１つが米国特許第５８４１９２０号に開示されており、この特許では、張力調節部材および補償部材を設け、これらの部材を、デバイスの温度が低下するにつれて張力調節部材の方が補償部材よりも収縮し、それにより軸方向の歪みがグレーティングにかかるようにそれぞれ選択した材料で形成している。
【０００６】
（発明の概要）
驚くべきことに、ブラッグ・グレーティングに使用される温度依存光学効果を補償する基本原理は、補償がファイバに依存し、かつ温度が上昇するにつれて基板の伸長ではなく圧縮を必要とするブラッグとは問題が全く異なるにも関わらず、融着テーパ・ファイバ結合器やテーパ・ファイバ・フィルタなどのテーパ光学デバイスにも適用することができることが分かっている。したがって、主としてテーパ・プロフィルに依存するテーパ・デバイスの補償は、異なる問題を提示し、本発明はこの問題に対して解決策を提供する。
【０００７】
周知の通り、融着テーパ・ファイバ結合器は２本以上の単一モード光ファイバを融着させることによって作製され、ファイバ・フィルタは、所望のフィルタリング特性が得られるまで単一モード光ファイバを加熱してテーパリングすることによって作製される。テーパリングによって、ファイバ・コアが光を導波しなくなる断面のより小さな領域を作製し、それによりクラッド・モードを生成する。これらのクラッド・モードはテーパ領域中を伝搬し、各モードはそれぞれの伝搬定数を有する。したがってそれらは位相差を累積する。モード間の相対位相差は、光が出力コア中で干渉して強め合うか、弱め合うかを決定することになる。このテーパ領域の末端における干渉は、結合器の光ファイバ間の位相依存性パワー伝達、または単一ファイバ・テーパ・フィルタのフィルタリング効果のいずれかを生じることになる。したがって、結合器およびフィルタの背後にある原理は、本質的に干渉によるものであり、位相差および干渉は、テーパ領域に生じる光導波路に依存する。位相差は一般に波長に応じてほぼ線形に増大し、したがってファイバ結合器およびフィルタの正弦的なスペクトル応答を生じる。これらの構成部品は壊れやすいので、通常は、テーパ・ファイバを剛性基板に接着し、チューブに封入する、またはその他の方法でパッケージングして保護する。時間が経過してもテーパ構成部品がその特性を保持することを可能にするのはパッケージである。テーパ構成部品が理想的に形成およびパッケージングされても、スペクトル応答は、シリカの屈折率が温度に依存し、干渉計の位相が温度に応じて変化し、それにより構成部品の波長応答のシフトを生み出すことになるので、本質的には温度に対して安定していない。屈折率の変化は小さく、位相差の非常に小さな構成部品にとっては重要でないが、波長応答の鋭い構成部品にとっては、そのモード位相差が大きいので極めて重要になる可能性がある。
【０００８】
本発明によれば、テーパ構成部品におけるこのような光学的変化は、テーパ構成部品の長さを変化させる特殊設計のパッケージ内で剛性基板を使用する機械的効果によって補償される。この長さの変化は、屈折率の変化による位相変化に対抗する追加的な位相累積を生み出す。この方法は、温度変化の補償のみでなく、その制御にも適用することができる。したがって、温度シフトへの所定の正または負の依存性を有する構成部品を実現することができる。
【０００９】
テーパ構成部品の温度依存性の制御を達成するために、本発明では、テーパ構造特有のいくつかの特性を利用し、これらを組み合わせて所望の効果を実現する。
【００１０】
したがって、縦方向に不変の導波路において、２つのモード間の位相差は下記の数式１で与えられる。ここで、φは位相差、Δβ＝β1−β2は、モードβ1およびβ2の伝搬定数の差、Ｌは導波路のテーパ部の長さである。
【数２】
φ＝ΔβＬ
【００１１】
ファイバ結合器およびファイバ・フィルタは、光ファイバ・コアと、光ファイバ・クラッドと、空気であることが多い周囲光学媒体とで形成された導波路である。これらの導波路では、Δβは導波路の断面、屈折率、および波長に依存する。所与の断面では、Δβは波長とともに増大する。所与の波長では、Δβは断面の相対寸法とともに指数関数的に増大する。テーパ波長が短くなるとΔβは大きくなる。
【００１２】
テーパ部の長手方向に断面が変化するので、テーパ・プロフィルは一般に完全には一様でない。したがって、モード間の全累積位相差は、下記の数式２に示すように、テーパ部の長さに沿って全てのモードの伝搬定数の局所差を積分したものである。
【数３】
0004468618.tif 000002
【００１３】
長さＬが変化した場合には、位相も変化することになる。このことは、テーパ構成部品を引っ張ることによってその長さを変えることにより、実験的に容易に確認できる。作製中にサイクルが観察されるのは、構成部品を引っ張ることによる位相の増大によるものである。作製後、テーパ構成部品は可撓性であり、ばねのように機械的に伸ばすことができる。それほど大きく位相を変化させないうちに位相変化が停止することがあるが、位相の増大に対応した、より短い波長への発振のシフトは常に観察されることになる。
【００１４】
一方、結合器の加熱のみ行った場合には、より長い波長へのシフトが観察され、これは、モードの実効屈折率の低下による位相の減少が、シリカの熱膨張によるわずかな長さの増加よりも大きな影響を位相に及ぼすことを示す。
【００１５】
テーパ構成部品を融解石英基板に固定した場合、その熱伸長は構成部品自体のそれと同程度であり、より長い波長へのシフトが観察されることになる。
【００１６】
一方、テーパ構成部品をより膨張係数の大きな基板に接着した場合には、基板はテーパ構成部品よりはるかに大きな断面積を有するので、通常のテーパ構成部品の長さの変化より大きな長さの変化をテーパ構成部品にもたらすことになる。したがって、伸長による短い波長へのより大きな位相シフトが、干渉計に適用されることになる。この伸長による位相シフトが十分に大きい場合には、これは屈折率による変化を補償することになる。
【００１７】
したがって、温度補償パッケージを実現するために、目的はこれら２つの反対の位相シフトを一致させることにある。
【００１８】
本発明によれば、この目的は、妥当な基板の熱膨張を選択する、または構成部品の機械的位相依存性を所与の基板に適応するように変化させる、あるいはこれらの措置を組み合わせることによって達成することができる。
【００１９】
所与のスペクトル応答について、所与の縦方向プロフィルを有する結合器またはフィルタを設計することができる。このようなデバイスは、一旦作製した後は、所与の温度位相変化特性（例えば０から５０℃の間でφi＝π／１０の位相シフトを測定することができる）、および所与の機械的移送変化特性（例えばφs＝π／１０の位相シフトを実現するためには伸長ｌs＝１０μｍが必要である）を両方とも有することになる。したがって、５０℃を超える温度でテーパ部を１０μｍの長さまで伸長する基板を発見する必要がある。この基板による伸長ｌsは、下記の数式３で与えられる。ここで、ｄは接着点間の距離、Ｋは基板の熱膨張係数、ΔＴは温度範囲である。テーパ部は露出した導波路であるので、接着点はテーパ領域の外側になければならず、またパッケージの長さ制限により、ｄは最大値も有することになる。したがって、下記の数式４のようになる。
【数４】
ｌs＝ｄＫΔＴ
【数５】
ｄmin＜ｄ＜ｄmax
【００２０】
さらに、Ｋは石英のものより大きいが、大きくなりすぎると構成部品を過補償することになる。
【００２１】
したがって、材料および長さを慎重に選択することにより、いかなる構成部品でも補償することができる。ただし、適当な材料の入手可能性が限られていること、およびパラメータｄに制限が課されることを考慮すると、完全に一致する状態を常に達成することは困難であることがある。
【００２２】
こうした理由から、特に限られた数の材料しか使用することができない場合には、２つの位相シフトを一致させるために別の解決策を適用することができる。例えば、膨張係数Ｋ1およびＫ2の２タイプの材料がある場合には、両材料を縦に並べて置くことによってｌsを得ることができる。ｄ１を第１の接着点と両材料の接合点との間の距離、ｄ２をこの接合点と第２の接着点の間の距離とすると、伸長は下記の数式５のようになる。
【数６】
ｌs＝（ｄ1Ｋ1＋ｄ2Ｋ2）ΔＴ
【００２３】
したがって、異なる膨張係数を有する異なる材料を組み合わせて、同タイプの効果を得ることができる。
【００２４】
しかし、テーパ構成部品設計はそれぞれに異なった基板または基板の組合せを必要とするので、これは常に実用的であるわけではない。このために、構成部品自体の機械的ｌsを調整するという別の技法を使用して、この設計を得る助けとすることができる。所与の膨張係数の基板が既にあり、デバイスの長さが外部の状態によって与えられる場合には、構成部品の縦方向のプロフィルを変えることによって構成部品のｌsを変化させることができる。このことは、テーパ・プロフィルが一様でないこと、および所与の引張力では、断面が小さい方が、断面が大きい場合より長く伸長することから容易に理解することができる。さらに、より小さな断面における位相差の方がより大きな断面におけるそれよりも大きいので、伸長の効果はより大きくなる。したがって、同じ全位相応答を有する２つの結合器では、くびれの細い構成部品の方がくびれの太い構成部品より、所与の全伸長に対して大きく位相シフトすることになる。したがって、機械的ｌsの制御は、構成部品のプロフィルをより急激にするか、またはより平坦にすることによって達成することができる。この技法はｌsの値に与える影響が大きく、限られた数の基板タイプでのプロセスの標準化を補助する上で重要である。ただし、プロフィルの調整はデバイスの波長特性を制御するためにも使用されるので、プロフィルを設計するときに２つのことを考慮に入れておかなければならない。すなわち、適切に温度補償すべきデバイスについて正しい波長応答および適当なｌsを両方とも与えなければならない。
【００２５】
要約すると、本発明は、光ファイバを融着および／またはテーパリングして機械的位相依存性および所定の波長応答を有するテーパ・プロフィルを作製することによって形成された温度安定化テーパ光ファイバ構成部品を含み、この構成部品は、基板の伸長応答と構成部品の波長応答を一致させることによって温度変化による任意のモード位相シフトを補償するようになされた機械的応力生み出す、石英より大きな熱膨張係数を有する材料で構成された剛性基板にその末端で強く接着され、かつ／あるいはこの構成部品の機械的位相依存性を基板に関連して調節して所望の温度補償効果をもたらす。好ましくは、補償のための機械的応力を有する剛性基板を使用し、かつ構成部品の機械的位相依存性を調節して、所望の温度補償効果を達成する。機械的位相依存性は、構成部品のテーパ・プロフィルを変化させることによって変化させることができるが、これはその波長応答にそれほど影響を及ぼさないように行わなければならない。
【００２６】
また、本発明は、テーパ光ファイバ構成部品の温度を安定させる方法も含み、この方法は、
（ａ）光ファイバを融着および／もしくはテーパリングして、機械的位相依存性および所定の波長応答を有するテーパ・プロフィルを有するテーパ光ファイバを形成するステップ、
（ｂ）前記構成部品をその各端部で剛性基板に強く接着することによって、前記構成部品をこの基板にしっかりと固定するステップ、
（ｃ）石英より大きな熱膨張係数を有し、かつ温度変化による構成部品の任意のモード位相シフトを補償するための所定の機械的応力を生み出す前記基板の材料を選択するステップ、かつ／または
（ｄ）構成部品の波長応答にそれほど影響を及ぼさないように、構成部品の機械的位相依存性を基板に関連して調節して所望の温度補償効果をもたらすステップ、あるいはそれらの組合せを含む。
【００２７】
この方法を繰り返して、最小の熱シフトまたは所定の波長シフトを得ることができる。
【００２８】
以下、添付の図面を参照しながら本発明について説明する。
【００２９】
結合器やフィルタ、その他のタイプの光導波路干渉計など、本発明による温度安定化に適した光ファイバ構成部品は、図１に示すような、矢印２２、２４で示すようにファイバ１８、２０を引いて熱源２８によって加熱された中央部分２６を伸長することができるモータ付きステージ１４および１６上に取り付けられた２つのファイバ・ホルダ１０および１２を有する配列上で製造される。ステージ１４、１６は、結合器またはフィルタの中央部分２６のテーパ長を精密に制御し、かつモータ付きステージ１４、１６が発生させる引張り速度を良好に制御することができるように、精密な位置決め解像度を有する。通常は、位置決め特性は、０．１μｍの解像度である。
【００３０】
ファイバ・フォルダ１０、１２は、伸長中にすべりが発生しないようにファイバ１８、２０を所定の位置にしっかりと維持するように作製される。処理を再現することができるように、ファイバ・ホルダは、熱源２８に対する正確かつ再現可能なファイバの位置決めを可能にして、構成部品の所望の縦方向プロフィルを作製の度に再現することができるように、また基板の伸長によって常に同程度のシフトが構成部品で発生するようにしなければならない。少なくとも２本のファイバを伸長する結合器その他の構成部品では、特殊な機械的整列デバイス３０、３２を使用して、ファイバ１８、２０を適切に整列させた状態で中央部分２６で保持する。一方、ファイバ・フィルタやテーパでは、必要なファイバは１本のみであるので、重要なのは位置決めのみである。
【００３１】
熱源２８は、図１ではマイクロトーチとして示してあるが、小型オーブンや加熱素子、または領域２６でテーパ・プロフィルの様々な部分に集束させることができるＣＯ2レーザなどのレーザなど、その他の適当な熱源であってもよい。こうした熱源は、モータ付きステージ３４に取り付けて、矢印ｘ、ｙ、ｚで示すようにｘ、ｙ、ｚ方向に移動させることができるようにし、それにより領域２６中のテーパに沿った熱のパターンおよび位置を変化させて構成部品の縦方向のプロフィルを精密に成形することができるようにするものとする。この配列は、ファイバの加熱部分の周囲での望ましくない空気の移動を制限する保護シェル（図示せず）を有することもできる。
【００３２】
図１に示す配列の動作は下記の通りである。
【００３３】
ファイバ１８、２０の中央部２６の保護プラスチック・ジャケットを剥がし、十分に洗浄した後で、ファイバ１８、２０をホルダ１０、１２中に配置し、互いに、かつ熱源の基準位置に対して適切に位置合わせする。熱源２８の位置決めステージ３４およびファイバ・ホルダ・ステージ１４、１６の両方を制御するコンピュータ・プログラムを使用して、熱源をファイバに近付ける。結合器の場合は、ファイバを所定の融着プロフィルで、通常は数ミリメートルの長さで融着させる。この融着プロフィルは、結合器の波長特性および機械的特性に合うように調節すべきパラメータの１つとなる。ファイバ・フィルタの場合は、１本のファイバしか使用しないので、融着ステップは行わない。
【００３４】
結合器およびフィルタの両方について、次のステップは伸長である。ファイバを延性にするのに十分に炎をファイバに近付ける。ステージ１４、１６を作動させるモータ（図示せず）を動作させてファイバを引っ張り、ファイバのテーパ・プロフィルを作製する。このプロフィルは、テーパの長手方向の炎の熱パターンおよび位置と引張り速度とによって決まる。
【００３５】
結合器の場合は、断熱プロフィル、すなわち、最終的に望ましくない損失となる高次の光学モードとのいかなる結合も生じない十分に小さなテーパ傾斜を有するプロフィルを実現することが重要である。これを達成するためには、十分に幅の広い炎が必要であり、トーチを長手方向に前後に往復させ、より大きな炎の代用とすることができる。プロフィル設計において１つ重要なことは、伸長中に往復幅を変化させることができ、これによりプロフィルの形状が変化し、したがって機械的特性および波長特性が変化することである。フィルタの場合も同様のトーチ制御を使用するが、このプロセスのある時点で、非断熱領域をいくつか作製し、この構成部品に波長フィルタリング特性を与えるモード干渉計を作製しなければならない。フィルタおよび結合器いずれの場合も、所望の波長周期および位相が達成された時点で伸長プロセスを停止する。
【００３６】
結合器やフィルタなど所望の構成部品を上述のように作製した後で、これを図２に示すように選択した基板に固定する。この図には、構成部品３６を接着ボンド４０、４２、４４、および４６で剛性基板３８に固定するものとして示してある。ファイバ１８、２０、構成部品３６、および剛性基板３８の間のこれらのボンドは、基板の熱膨張をこの構成部品に及ぼすのに十分に強いものとする。その後、基板３８を保護チューブ（図示せず）に挿入するか、またはその他の方法でパッケージングする。チューブまたはパッケージと基板の間の温度効果の違いが基板に影響を及ぼさないように、保護チューブまたはパッケージと基板との間の接着は柔軟であるものとすることに留意されたい。
【００３７】
したがって、本発明による温度補償配列の設計では、テーパ構成部品の波長特性および機械特性がともに、縦方向のテーパ形状によって決まることを考慮しなければならない。したがって、熱応答がファイバ自体によって決まるブラッグ・グレーティングとは異なり、様々な縦方向プロフィルを有する、すなわち波長周期および波長が様々であるテーパ構成部品は、様々な温度応答を有することになる。したがって、場合に応じてテーパ構成部品の温度補償パッケージを開発しなければならない。ただし、同様の光学的特性および縦方向プロフィルを有する構成部品については、機能している既知のパッケージに若干の修正を加えるだけで新しいパッケージを作製することができ、当業者なら自分の特定用途に本発明を容易に適合させることができる。
【００３８】
（実施形態）
本発明の好ましい実施例として、非限定的な例を２つ提供する。第１の実施例は、チャネル分離が１１μｍ（１４６０−１４７１μｍ）である結合器に関し、第２の実施例は１．６μｍのチャネル分離が１６０μｍのところにある正弦フィルタに関する。
【００３９】
温度補償を達成するためには、基板の伸長応答を構成部品の応答と一致させる必要がある。構成部品の応答を知るためには、構成部品を石英基板に接着すればよい。石英はファイバの融解石英と同じ膨張係数（５．５×１０-7／℃）を有するので、基板はいかなる補償効果も誘導しない。石英基板に接着された構成部品は、温度が上昇するにつれてより長い波長へのシフトを示す。補償効果のある伸長を生じるためには、基板は石英より大きな熱膨張係数を有していなければならない。実際の在庫管理上の理由から、石英より大きな熱膨張係数を有する材料は限られた数しか所有しないものとした。本明細書で作製する結合器およびフィルタには、本発明のための補償に適していることが分かっている、それぞれ１３×１０-7／℃および１８×１０-7／℃の熱膨張係数を有するタイプＩおよびタイプＩＩと呼ばれる２タイプのシリカガラスを選択した。
【００４０】
構成部品を取り付ける剛性基板としてこれらの材料を使用し、この基板を使用すると仮定して、適当な応力を生み出して所望の温度補償効果を保証するように、構成部品のテーパ・プロフィルを設計する。さらに、既に示したように、このプロフィルは、結合器の必要な波長応答を提供しなければならない。
【００４１】
プロフィル設計は、以下の方法で実施することができる。
【００４２】
ほぼ所望の波長応答を達成するように標準的なプロフィルを作製する。次いで、このような構成部品をタイプＩ基板に接着する。構成部品のスペクトル応答を、温度に関して、すなわち−２０℃から＋７０℃の間で測定すると、温度シフトが認められる。温度シフトが正である場合には、この設計は十分な温度補償を提供せず、不足補償となる。シフトが負である場合には、設計は補償を提供しすぎ、過補償となる。
【００４３】
不足補償の場合には、いくつかのことを行うことができる。すなわち、
（ａ）タイプＩＩガラスなど、より大きな温度膨張係数を有する基板を選択する。通常、この選択は不足補償が大きい場合に使用される。
（ｂ）構成部品の接着点４２、４４をさらに離して配置し、引張り効果を大きくする。
（ｃ）歪みに対してより敏感になるように構成部品のテーパ・プロフィルを変更する。これは、より細いくびれを有するプロフィルを設計することによって行うことができるが、構成部品の波長応答を変化させないように慎重に行わなければならない。
【００４４】
過補償の場合には、以下の選択肢がある。
（ａ）より小さな膨張係数を有する基板を選択する。
（ｂ）構成部品の接着点４２、４４を互いにさらに近付けて配置し、引張り効果を小さくする。ここでは、接着点がテーパ領域に入らないようにしなければならないので、テーパの全長によって制限されることがある。
（ｃ）テーパ・プロフィルのくびれを太くする。これにより構成部品はより大きくなる。
【００４５】
上述のプロセスを繰り返して、可能な限り小さな熱シフトを得ることができる。また、この繰返し可能なプロセスは、所定のゼロでない波長シフトを得ようとする場合にも使用することができる。
【００４６】
本発明に従って実行される２通りの実施例の概要を以下に示す。
【００４７】
実施例１
チャネル間隔が１１μｍである多重結合器を２５個作製した。テーパ構造は３３ｍｍの長さに伸長し、適当な波長間隔を達成した。これらの構成部品を６５ｍｍのタイプＩガラス製の基板に接着した。接着点間の距離は約５０ｍｍであった。構成部品のスペクトル応答を−２０℃から＋７０℃の間で測定した結果を図３に簡単に示す。様々な構成部品について温度依存性（ピコメートル／℃）が与えられ、曲線が、この場合には１．２３７ｐｍ／℃である平均値を示している。この実施例では、統計的な標準偏差は１．７３７ｐｍ／℃である。現在市販されている従来技術の結合器では温度依存性は一般に８〜１０ｐｍ／℃であるので、本発明の温度安定化結合器は従来技術に優る相当な改善をもたらすことに留意されたい。
【００４８】
実施例２
周期が３．２μｍである正弦フィルタを３０個作製した。テーパ構造は３５ｍｍの長さに伸長し、適当な波長間隔を達成した。これらの構成部品を長さ７０ｍｍのタイプＩＩガラス製の基板に接着した。接着点間の距離は約５５ｍｍであった。構成部品のスペクトル応答を０℃から＋７０℃の間で測定した結果を図４に簡単に示す。様々な構成部品について温度依存性（ピコメートル／℃）が与えられ、曲線が、この場合には０．６１９ｐｍ／℃である平均値を示している。この実施例では、標準偏差は１．２１９ｐｍ／℃である。現在市販されている従来技術のフィルタでは温度依存性は一般に１０〜１５ｐｍ／℃であるので、本発明の温度安定化フィルタは従来技術に優る相当な改善をもたらすことに留意されたい。
【００４９】
上記の実施例が実証するように、あらゆる構成部品は特定の温度安定化設計を必要とする。しかし、一旦所与の構成部品について適切な設計を確立すれば、テーパ・プロフィルの変更がわずかである場合には、若干の修正だけで安定化を達成することができる。したがって、本発明による設計を様々な構成部品に適用することはかなり容易である。
【００５０】
本発明は詳細に述べた実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨および頭記の特許請求の範囲を逸脱することなく当業者には明らかな様々な修正を行うことができることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の目的に適した光ファイバ構成部品の作成に使用する配列を示す図である。
【図２】  光ファイバ構成部品を固定する剛性基板を示す図である。
【図３】  本発明による結合器の安定化で得られた結果を示すグラフである。
【図４】  本発明によるフィルタの安定化で得られた結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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