(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、その長さ方向の１カ所で融着延伸してなるＷＤＭ光ファイバカプラであって、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で前記２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なっていることを特徴とするＷＤＭ光ファイバカプラ。
【請求項２】
光ファイバの長さ方向に垂直な面内で前記２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、ＷＤＭ光ファイバカプラの両端部で同じであることを特徴とする請求項１記載のＷＤＭ光ファイバカプラ。
【請求項３】
２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、その長さ方向の１カ所で融着延伸してなるＷＤＭ光ファイバカプラの製造方法であって、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で前記２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なるように捻る工程を少なくとも有することを特徴とするＷＤＭ光ファイバカプラの製造方法。
【請求項４】
前記工程は、前記２本の光ファイバを捻った状態で、加熱融着延伸する工程であって、
前記２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、該２本の光ファイバの両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して（２ｎ＋１）×９０±１０度（ただし、ｎは整数）回転させ、該２本の光ファイバの各クラッドの表面どうしを接触させ、
該２本の光ファイバを捻った状態で、その接触している部分の一カ所を加熱融着延伸して光結合を生じさせ、目的の光結合状態に近くなった時点で、さらに、該２本の光ファイバの両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して（２ｎ＋１）×９０±１０度（ただし、ｎは整数）回転させることにより、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で該２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なり、ＷＤＭ光ファイバカプラの両端部で同じとなるようにすることを特徴とする請求項３記載のＷＤＭ光ファイバカプラの製造方法。
【請求項５】
前記工程は、前記加熱融着延伸する途中で、融着延伸部分に捻りを加える工程であって、
前記２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、該２本の光ファイバのクラッドの表面どうしが接触する状態で、その接触している部分の一カ所を加熱融着延伸し、融着部分に光結合が生じる前に、該２本の光ファイバの両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して（２ｎ＋１）×９０±１０度（ただし、ｎは整数）回転させ、さらに加熱を続けながら融着部分を長さ方向に引っ張って延伸し、
加熱融着延伸する途中、光結合が生じた段階で、さらに、該２本の光ファイバの両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して（２ｎ＋１）×９０±１０度（ただし、ｎは整数）回転させることにより、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で該２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なり、ＷＤＭ光ファイバカプラの両端部で同じとなるようにすることを特徴とする請求項３記載のＷＤＭ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】
本発明はシングルモード光ファイバを融着延伸してなる融着延伸型光ファイバカプラに関し、特に偏波依存性を改善できるようにした光ファイバカプラおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信、光機器、光ファイバセンサ等において、光ファイバ内を伝送される光信号を分岐、あるいは合流する目的で、シングルモード光ファイバを融着延伸してなる融着延伸型光ファイバカプラ（以下、単に光ファイバカプラという）が使用される。
図１２は、従来の光ファイバカプラの例を示した斜視図である。図中１，２は光ファイバ、１ａ，２ａはクラッド、３は融着延伸部分をそれぞれ示す。またＰ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4はそれぞれポートを示す。
【０００３】
このような光ファイバカプラは、通常、次のようにして製造される。
まず、２本のプラスチック被覆されたシングルモード光ファイバ１，２を用意し、各光ファイバ１，２の中央部分の被覆層を除去して、光ファイバクラッド１ａ，２ａを剥き出しにする。次いで、２本の光ファイバ１，２を平行に、かつ被覆層を除去した部分の位置が一致するように光ファイバカプラ製造装置にセットする。ここで用いられる光ファイバカプラ製造装置は光ファイバ１，２を長さ方向に引っ張る駆動装置付ステージを有するものである。そして被覆層を除去した部分において、２本の光ファイバのクラッド１ａ，２ａの表面どうしが接触するように、被覆層を除去した部分の両端部で２本の光ファイバを接着剤や紐などで固定する。この状態で、クラッド１ａ，２ａどうしが接触している部分の中央部をガスバーナや電気ヒーターを用いて加熱し、クラッド１ａ，２ａどうしを融着させる。さらに加熱しながら、２本の光ファイバの融着部分３を長さ方向に引っ張って延伸する。このようにして延伸するに従って、融着延伸部分３では光結合が発生する。すなわち光ファイバ１，２の一端側の２本のポートＰ1，Ｐ2のうちの１本に光を入射すると、融着延伸部分３における光結合によって、入射光の何％かが隣の光ファイバに結合し、他端側の２本のポートＰ3，Ｐ4両方から光が出射するようになる。したがって、出射側の光出射量を測定しながら延伸を行い、目的の光結合量が得られた時点で延伸を終了する。この後、融着延伸部分３を、耐環境特性を安定化させるために、保護容器に収納して光ファイバカプラが得られる。
【０００４】
このように、２本の光ファイバを融着延伸してなる光ファイバカプラでは、融着延伸部分３で光結合が生じ、この光結合によって、光ファイバカプラの機能である光の分岐、合流が得られる。
しかしながら、最近、光源にレーザーを用いる通信システムでは、光ファイバカプラの光結合度が入射光の偏波状態に依存することが問題になってきた。すなわち、入射側のポートＰ1から光を入射して、出射側のポートＰ3又はＰ4から光 が出射した時のカプラの挿入損失が、入射される光の偏光状態によって変動するという問題があった。特に光ファイバカプラを多段に複数個使用するようなシステムでは、この偏光状態による挿入損失変動が加算されてしまうため大きな問題となる場合がある。このような偏光状態に依存する挿入損失の変動はＰＤＬ（Polarization Dpendent Loss）と呼ばれている。
そして上述したような従来の方法で製造された光ファイバカプラにあっては、以下の理由で、このＰＤＬが避けられなかった。
【０００５】
図１３は、図１２に示した光ファイバカプラの融着延伸部分３の光結合部のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。この断面図における座標軸を、光ファイバカプラを構成している２本の光ファイバ１，２のうち一方の光ファイバ１の軸を原点とし、光ファイバ長さ方向をＺ軸、このＺ軸に直交する面内で２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向をＸ軸、これに直交する方向をＹ軸とする。
そして、このような光結合部に入射側の１つのポートＰ1から各種の偏光状態 で光が入射した場合を考える。例えば、図１４はＸ方向に偏光した直線偏光が入射した場合を示し、図１５はＹ方向に偏光した直線偏光が入射した場合を示している。これらの図において矢印は入射光および隣の光ファイバに結合した結合光の偏光方向を示している。光結合部ではコア／クラッド構造が非対称となっているため、Ｘ，Ｙ偏光モードの縮退が解けて伝搬定数に差が生じた結果、光結合が最大／最小となる波長に差が生じてＰＤＬが発生する。その結果、光ファイバカプラからの出射光の分岐比は、入射光の偏光状態に対応して変化し、例えば図１６に示すように、Ｘ偏光とＹ偏光とで異なってくる。よって、ポートＰ1と、ポ ートＰ3又はポートＰ4間のカプラの挿入損失は、入射光の偏光状態によって変動し、ＰＤＬが生じる。
ここで、分岐比は、例えばポートＰ1から光を入射したときのポートＰ3からの出射光をｐ3、ポートＰ4からの出射光をｐ4するとき、次式で与えられる。
分岐比（％）＝｛ｐ4／（ｐ3＋ｐ4）｝×１００
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よってこの発明における課題は、シングルモード光ファイバを融着延伸してなる光ファイバカプラにおける、偏光状態による挿入損失の変動（ＰＤＬ）を抑えることができるようにした光ファイバカプラおよびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のＷＤＭ光ファイバカプラは、２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、その長さ方向の１カ所で融着延伸してなるＷＤＭ光ファイバカプラであって、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で前記２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なっていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のＷＤＭ光ファイバカプラは、請求項１において、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で前記２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、ＷＤＭ光ファイバカプラの両端部で同じであることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載のＷＤＭ光ファイバカプラの製造方法は、２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、その長さ方向の１カ所で融着延伸してなるＷＤＭ光ファイバカプラの製造方法であって、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で前記２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なるように捻る工程を少なくとも有することを特徴とする。
本発明の請求項４に記載のＷＤＭ光ファイバカプラは、請求項３において、前記工程は、前記２本の光ファイバを捻った状態で、加熱融着延伸する工程であって、前記２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、該２本の光ファイバの両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して（２ｎ＋１）×９０±１０度（ただし、ｎは整数）回転させ、該２本の光ファイバの各クラッドの表面どうしを接触させ、
該２本の光ファイバを捻った状態で、その接触している部分の一カ所を加熱融着延伸して光結合を生じさせ、目的の光結合状態に近くなった時点で、さらに、該２本の光ファイバの両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して（２ｎ＋１）×９０±１０度（ただし、ｎは整数）回転させることにより、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で該２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なり、ＷＤＭ光ファイバカプラの両端部で同じとなるようにすることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載のＷＤＭ光ファイバカプラは、請求項３において、前記工程は、前記加熱融着延伸する途中で、融着延伸部分に捻りを加える工程であって、前記２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、該２本の光ファイバのクラッドの表面どうしが接触する状態で、その接触している部分の一カ所を加熱融着延伸し、融着部分に光結合が生じる前に、該２本の光ファイバの両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して（２ｎ＋１）×９０±１０度（ただし、ｎは整数）回転させ、さらに加熱を続けながら融着部分を長さ方向に引っ張って延伸し、
加熱融着延伸する途中、光結合が生じた段階で、さらに、該２本の光ファイバの両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して（２ｎ＋１）×９０±１０度（ただし、ｎは整数）回転させることにより、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で該２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なり、ＷＤＭ光ファイバカプラの両端部で同じとなるようにすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。図１は本発明の光ファイバカプラの実施例を示した斜視図である。
本実施例の光ファイバカプラは、２本のシングルモード光ファイバ１，２を平行に配し、その長さ方向の１カ所で融着延伸してなっており、従来の光ファイバカプラと大きく異なる点は、融着延伸部分３の光結合部３’に捻りが加えられ（捻り部４）、光ファイバ１，２の長さ方向に垂直な面内で２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向が、融着延伸部分３の光結合部３’の両側でほぼ９０度異なっている点である。
【０００９】
図２および図３はいずれも、図１の光ファイバカプラの融着延伸部分３のなかの光結合部３’を挾む入射側と出射側の２カ所で切断して得られる断面図であり、（ａ）は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。これらの断面図における座標軸は上記の図１３と同様とする。
そして、このような捻り部４に入射側の１つのポートＰ1から各種の偏光状態 で光が入射した場合を考える。例えば、図２はＸ方向に偏光した直線偏光が入射した場合を示す。図２（ａ）に示されるように、捻り部４の入射側ではＸ偏光状態にある光が、捻り部４の出射側では、図２（ｂ）に示されるようにＹ方向に偏光した状態となる。また図３はＹ方向に偏光した直線偏光が入射した場合を示すものであるが、図３（ａ）に示されるように、捻り部４の入射側ではＹ偏光状態にある光が、捻り部４の出射側では、図３（ｂ）に示されるようにＸ方向に偏光した状態となる。
【００１０】
このように、本実施例の光ファイバカプラでは、捻り部４で光ファイバ１，２が約９０度捻られているので、捻り部４を光が通過する間に、Ｘ偏光で入射した光はＹ偏光となり、Ｙ偏光で入射した光はＸ偏光となる。したがって、Ｘ偏光状態で入射した光も、Ｙ偏光状態で入射した光も、光結合部３’において、Ｘ偏光状態での結合とＹ偏光状態での結合とを等量だけ経験する結果、カプラの挿入損失の差（ＰＤＬ）を極めて小さくすることができる。
理論的には、光結合部３’で光ファイバ１，２を９０度捻ることによって、Ｘ偏光（またはＹ偏光）で入射した光を１００％Ｙ偏光（またはＸ偏光）とすることが可能であり、そうすればＰＤＬを完全になくすことができる。したがって、どのような偏光状態で入射した光も、Ｘ偏光とＹ偏光とのベクトル和で表されるから、入射偏光状態による挿入損失の差（ＰＤＬ）は、ほとんど０にすることができる。
【００１１】
なお本実施例では、光結合部３’にほぼ９０度の捻りが１回加えられているが光結合部３’の両側で２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向がほぼ９０度異なるように、複数回の捻りを加えてもよい。すなわち、光結合部３’を（２ｎ＋１）×９０度（だだし、ｎは整数）捻ってもよい。
また、捻りの大きさは正確に（２ｎ＋１）×９０度であることが望ましいが、捻りの角度が（２ｎ＋１）×９０±１０度であってもＰＤＬを低減させる効果は充分に得られる。
【００１２】
本実施例の光ファイバカプラによれば、２本の光ファイバ１，２を平行に配し、その長さ方向の１カ所で融着延伸してなる従来の光ファイバカプラの融着延伸部分３の光結合部３’に約９０度の捻りを加えた構成とするだけで、ＰＤＬ特性を改善することができる。したがって、光ファイバカプラの構造が複雑化することもなく、また光ファイバカプラの大きさは従来のものとほとんど変わらないので、従来の保護容器やその他の関連部品をそのまま適用することが可能であり、コスト的にもスペース的にも好ましい。
また光ファイバ１，２が捻られている捻り部４は融着延伸部分３の中にあるので、捻りによる応力が残留しておらず、捻りによる光学的特性、信頼性の劣化はほとんどない。
【００１３】
ここで、捻り部４の捻りの角度が９０度の偶数倍（２ｎ×９０度）の場合は、Ｘ偏光又はＹ偏光の一方の偏光状態での光結合が優勢となってしまうので、ＰＤＬを改善する効果は得られない。図１７は光ファイバカプラの光結合部を１８０度捻った場合を示すもので、（ａ）は光結合部の入射側の断面図、（ｂ）は光結合部の中央部の断面図、（ｃ）は光結合部の出射側の断面図である。これらの断面図における座標軸は上記の図１３と同様とする。そして、例えばＸ方向に偏光した直線偏光が入射した場合は、図１７（ａ）に示されるように、光結合部の入射側ではＸ偏光状態にある光が、光結合部の中央部で一旦Ｙ偏光状態となった後、再びＸ方向に偏光した状態となる。このように、光結合部が約１８０度捻られていると、Ｘ偏光で入射した光はこの光結合部を光が通過する間に、Ｘ偏光状態での結合をＹ偏光状態での結合よりも多く経験することになるので、Ｘ偏光が優勢となりカプラの挿入損失の差（ＰＤＬ）を低減する効果は得られない。
【００１４】
本実施例の光ファイバカプラは、例えば次のようにして製造することができる。
以下、本発明の光ファイバカプラの製造方法の第１の実施例について説明する。
【００１５】
まず、２本のプラスチック被覆されたシングルモード光ファイバ１，２を用意し、各光ファイバ１，２の中央部分の被覆層を好ましくは約３０ｍｍにわたって除去して、光ファイバクラッド１ａ，２ａを剥き出しにする。
次に、２本の光ファイバ１，２を平行に、かつ被覆層を除去した部分の位置が一致するように光ファイバカプラ製造装置にセットする。この光ファイバカプラ製造装置としては、光ファイバ１，２を長さ方向に引っ張る駆動装置付ステージを有するもので、２本の光ファイバ１，２の被覆層を除去した部分の両側をそれぞれステージに取り付けられたクランプで保持する構成のものが好ましく用いられる。
続いて被覆層を除去した部分において、２本の光ファイバのクラッド１ａ，２ａの表面どうしが接触するように、被覆層を除去した部分の両端部で２本の光ファイバのクラッド１ａ，２ａどうしを接着剤や紐などで固定する。
【００１６】
この状態で、クラッド１ａ，２ａどうしが接触している部分の好ましくは中央部を加熱して、クラッド１ａ，２ａどうしを融着させ、さらに加熱を続けながら融着部分３を長さ方向に引っ張って延伸する。このときの加熱源としてはガスバーナや電気ヒーターが好適に使用される。
そして、この融着延伸工程の途中で２本の光ファイバ１，２の両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して約９０度回転させることによって、融着延伸部分３の光結合部３’に９０度の捻りを加える。
またこの融着延伸工程は、出射側の光出射量を測定しながら行い、目的の光結合量が得られた時点で延伸を終了する。この後、融着延伸部分３を、耐環境特性を安定化させるために、保護容器に収納して光ファイバカプラが得られる。
【００１７】
本実施例の光ファイバカプラの製造方法によれば、融着延伸工程の途中で、融着延伸部分３の光結合部３’に捻りを加えるだけで、光ファイバカプラのＰＤＬを低くすることができる。したがって、作業も容易であり、用いる製造装置についても、従来の光ファイバカプラ製造装置にクランプを回転させる機構を設けるだけで済むので、低コストで既存の製造ラインに導入し易い。また製造時間も従来とほとんど変わらないので、効率的にも好ましい。
また融着延伸の途中で捻りを加えるので、捻り部４は形成された後さらに加熱される。したがって、捻りによる歪みをなくすことができ、光学特性および機械的信頼性に優れた光ファイバカプラを得ることができる。
【００１８】
また、上記第１の実施例では、融着延伸工程の途中で融着延伸部分３に捻りを加えたが、光ファイバ１，２に捻りを加えた後に融着延伸を行うこともできる。
以下、本発明の光ファイバカプラの製造方法の第２の実施例について説明する。
【００１９】
まず、上記第１の実施例と同様に、２本のプラスチック被覆されたシングルモード光ファイバ１，２を用意し、各光ファイバ１，２の中央部分の被覆層を除去して、光ファイバクラッド１ａ，２ａを剥き出しにする。次に、２本の光ファイバ１，２を平行に、かつ被覆層を除去した部分の位置が一致するように光ファイバカプラ製造装置にセットする。光ファイバカプラ製造装置としては上記第１の実施例と同様のものが好ましく用いられる。
【００２０】
次いで、２本の光ファイバ１，２の両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して数回回転させることによって、２本の光ファイバのクラッド１ａ，２ａの表面どうしを接触させる。そしてこの光ファイバ１，２が捻られている部分において、融着延伸後に光結合部に９０度の捻りが加わるように、プラスチック棒など、光ファイバのクラッド表面に傷を与えない表面が滑らかな治具を用いて捻りのピッチや位置を調整する。
続いて、このようにして形成された捻り部の一カ所を加熱して、この部分のクラッド１ａ，２ａどうしを融着させ、さらに加熱を続けながら融着部分３を長さ方向に引っ張って延伸する。このときの加熱源としてはガスバーナや電気ヒーターが好適に使用される。
またこの融着延伸工程は、出射側の光出射量を測定しながら行い、目的の光結合量が得られた時点で延伸を終了する。この後、融着延伸部分３を、耐環境特性を安定化させるために、保護容器に収納して光ファイバカプラが得られる。
【００２１】
本実施例の光ファイバカプラの製造方法によれば、融着延伸前に、２本の光ファイバ１，２に捻りを加えるだけで、光ファイバカプラのＰＤＬを低くすることができる。したがって、作業も容易であり、用いる製造装置についても、従来の光ファイバカプラ製造装置にクランプを回転させる機構を設けるだけ済むので、低コストで既存の製造ラインに導入し易い。また製造時間も従来とほとんど変わらないので、効率的にも好ましい。
また融着延伸前に捻りを加えるので、捻り部４は形成された後に加熱される。したがって、捻りによる歪みをなくすことができ、光学特性および機械的信頼性に優れた光ファイバカプラを得ることができる。
【００２２】
また、図１に示す光ファイバカプラは次のようにして製造することもできる。
以下、本発明の光ファイバカプラの製造方法の第３の実施例について説明する。
【００２３】
図４は本実施例の光ファイバカプラの製造方法を工程順に示したものである。まず、上記第１の実施例と同様に、２本のプラスチック被覆されたシングルモード光ファイバ１，２を用意し、各光ファイバ１，２の中央部分の被覆層を除去して、光ファイバクラッド１ａ，２ａを剥き出しにする。次に、２本の光ファイバ１，２を平行に、かつ被覆層を除去した部分の位置が一致するように光ファイバカプラ製造装置にセットする。光ファイバカプラ製造装置としては上記第１の実施例と同様のものが好ましく用いられる。次いで被覆層を除去した部分において、２本の光ファイバのクラッド１ａ，２ａの表面どうしが接触するように、被覆層を除去した部分の両端部で２本の光ファイバのクラッド１ａ，２ａどうしを接着剤や紐などで固定する。
この状態で、クラッド１ａ，２ａどうしが接触している部分の好ましくは中央部を加熱して、クラッド１ａ，２ａどうしを融着させ、さらに加熱を続けながら融着部分３を長さ方向に引っ張って延伸する。このときの加熱源としてはガスバーナや電気ヒーターが使用される。
【００２４】
そして図４（ａ）に示すように、この融着延伸工程の途中で、好ましくは光結合が生じた段階で、融着延伸部分３をその中央の位置で切断する。
続いて、例えば２本の光ファイバ１，２の両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して９０度回転させるなどして、図４（ｂ）に示すように、一方側の光ファイバ１，２をその切断面に垂直な中心軸を回転軸として９０度回転させた後、切断面どうしを接合させて（接合部５）さらに加熱融着延伸を行う。
またこの融着延伸工程は、出射側の光出射量を測定しながら行い、目的の光結合量が得られた時点で延伸を終了する。この後、融着延伸部分３を、耐環境特性を安定化させるために、保護容器に収納して光ファイバカプラが得られる。
【００２５】
本実施例の光ファイバカプラの製造方法によれば、融着延伸工程の途中で、融着延伸部分３を切断し、一方側を回転させて接合させるだけで、光ファイバカプラのＰＤＬを低くすることができる。したがって、作業も容易であり、用いる製造装置についても、従来の光ファイバカプラ製造装置に、切断手段と、クランプを回転させる機構を設けるだけ済むので、低コストで既存の製造ラインに導入し易い。
また融着延伸の途中で切断および接合を行うので、接合部５は接合後さらに加熱される。したがって、接合による段差を取り除くことができ、光学特性および機械的信頼性に優れた光ファイバカプラを得ることができる。
本実施例のように、融着延伸部を切断して捻り部４を形成する方法によれば、融着延伸部分を捻る方法よりもＰＤＬを低減させることができる。
【００２６】
また上記第１〜３の実施例では、光ファイバカプラの両端部の光ファイバ１，２の被覆層を有する部分において、２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向が約９０度異なっている構造の光ファイバカプラの製造方法について説明したが、本発明の光ファイバカプラは光結合部の両側で、２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向が約９０度異なっていればよく、光ファイバカプラの両端部の光ファイバ１，２の被覆層を有する部分においては、２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向が同じである構造であってもよい。このような光ファイバカプラは次のようにして製造することができる。
以下、本発明の光ファイバカプラの製造方法の第４の実施例について説明する。
【００２７】
図５は本実施例の光ファイバカプラの製造方法を工程順に示したものである。
まず、上記第１の実施例と同様に、２本のプラスチック被覆されたシングルモード光ファイバ１，２を用意し、各光ファイバ１，２の中央部分の被覆層を除去して、光ファイバクラッド１ａ，２ａを剥き出しにする。次に、２本の光ファイバ１，２を平行に、かつ被覆層を除去した部分の位置が一致するように光ファイバカプラ製造装置にセットする。光ファイバカプラ製造装置としては上記第１の実施例と同様のものが好ましく用いられる。
【００２８】
次いで図５（ａ）に示すように、２本の光ファイバ１，２の両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して約９０度回転させ、２本の光ファイバのクラッド１ａ，２ａの表面どうしを接触させる。そしてこの光ファイバ１，２が接触している部分の１カ所を加熱して、この部分のクラッド１ａ，２ａどうしを融着させ、さらに加熱を続けながら融着部分３を長さ方向に引っ張って延伸する。このときの加熱源としてはガスバーナや電気ヒーターが好適に使用される。
この融着延伸工程は、出射側の光出射量を測定しながら行い、目的の光結合状態に近くなった時点で、図５（ｂ）に示すように、光ファイバ１，２を保持しているクランプの一方を、他方に対して約９０度回転させる。これにより光結合部３’に約９０度の捻りを加えるとともに、光ファイバカプラの両側で、光ファイバ１，２の被覆層を有する部分における２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向が同じとなるようにする。このときクランプを回転させる方法は、融着延伸前に約９０度回転させた方向と同方向でもよいし、逆方向でもよい。
そして、目的の光結合特性が得られたら延伸を終了し、図６に示すように融着延伸部分３を、耐環境特性を安定化させるために、保護容器１０に収納して光ファイバカプラが得られる。
【００２９】
本実施例の光ファイバカプラの製造方法によれば、２本の光ファイバ１，２を約９０度ひねっておいて融着延伸を行った状態では、光結合部に捻りは加わっておらず、この後、光ファイバカプラの両側で２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向が同じとなるように捻ることによって、光結合部にほぼ９０度の捻りが加えられるので、低ＰＤＬの光ファイバカプラが得られる。
このような構造の光ファイバカプラは、光ファイバカプラの両側における形状が同じであるので、長さ方向の溝幅が均一な保護容器へ収納するのに都合がよく、従来の保護容器への収まりが良いので好ましい。また、用いる製造装置についても、従来の光ファイバカプラ製造装置にクランプを回転させる機構を設けるだけ済むので、低コストで既存の製造ラインに導入し易い。また製造時間も従来とほとんど変わらないので、効率的にも好ましい。
【００３０】
この第４の実施例において得られる光ファイバカプラの両端部の光ファイバ１，２の被覆層を有する部分において、２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向が同じである構造としたものは以下のような方法によっても製造することができる。
以下、本発明の光ファイバカプラの製造方法の第５の実施例について説明する。
【００３１】
図７は本実施例の光ファイバカプラの製造方法を工程順に示したものである。
まず、上記第１の実施例と同様に、２本のプラスチック被覆されたシングルモード光ファイバ１，２を用意し、各光ファイバ１，２の中央部分の被覆層を除去して、光ファイバクラッド１ａ，２ａを剥き出しにする。次に、２本の光ファイバ１，２を平行に、かつ被覆層を除去した部分の位置が一致するように光ファイバカプラ製造装置にセットする。光ファイバカプラ製造装置としては上記第１の実施例と同様のものが好ましく用いられる。次いで被覆層を除去した部分において、２本の光ファイバのクラッド１ａ，２ａの表面どうしが接触するように、被覆層を除去した部分の両端部で２本の光ファイバのクラッド１ａ，２ａどうしを接着剤や紐などで固定する。
この状態で、図７（ａ）に示すように、クラッド１ａ，２ａどうしが接触している部分の好ましくは中央部を加熱して、クラッド１ａ，２ａどうしを融着させ、さらに加熱を続けながら、図７（ｂ）に示すように融着部分３を長さ方向に引っ張って延伸する。このときの加熱源としてはガスバーナや電気ヒーターが使用される。
【００３２】
次いで融着部分３に光結合が生じる前に、図７（ｃ）に示すように２本の光ファイバ１，２の両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、他方に対して約９０度回転させる。
さらに加熱を続けながら融着部分３を長さ方向に引っ張って延伸し、光結合が生じた段階で、図７（ｄ）に示すように、２本の光ファイバ１，２の両側をそれぞれ保持しているクランプの一方を、はじめに回転させた方向とは逆方向に約９０度回転させる。
これにより光結合部３’に約９０度の捻りを加えるとともに、光ファイバカプラの両側で、光ファイバ１，２の被覆層を有する部分における２本の光ファイバ１，２の中心を結ぶ方向が同じとなるようにすることができる。
この融着延伸工程は、出射側の光出射量を測定しながら行い、目的の光結合状態に近くなった時点で終了する。
そして、図６に示すように融着延伸部分３を、耐環境特性を安定化させるために、保護容器１０に収納して光ファイバカプラが得られる。
【００３３】
上述の２回目にクランプを約９０度回転させる方向は、１回目にクランプを約９０度回転させた方向と同方向でもよいし、逆方向でもよい。
またこの実施例においては２回目にクランプを約９０度回転させることによって、光結合部３’にほぼ９０度の捻りが加えられているが、前記クランプを（２ｎ＋１）×９０度（だだし、ｎは整数）回転させてもよい。
さらにＰＤＬを低減するためにはこの２回目のクランプの回転において光結合部３’に加わる捻りの大きさはできるだけ（２ｎ＋１）×９０度に近い値であることが望ましい。
このため光結合部３’の捻りの大きさができるだけ（２ｎ＋１）×９０度に近い値となるように１回目と２回目のクランプの回転角度を（２ｎ＋１）×９０度以上とするなどの微調整を行うとより好ましい。
【００３４】
本実施例の光ファイバカプラの製造方法によれば、２本の光ファイバ１，２を平行に配し、これらを融着延伸するにおいて、光結合が生じる前にクランプを回転させて融着延伸部分３を捻っておき、光結合が生じた後に再度クランプを回転させることによって、光結合部にほぼ９０度の捻りが加えられ、低ＰＤＬで、かつ光ファイバカプラの両側における形状が同じ構造の光ファイバカプラを製造することができる。したがって、上述の第４の実施例によって得られるものと同様の効果が得られる。
また、融着延伸の途中で２回クランプを回転させるだけでよいので、従来の光ファイバカプラの製造装置にクランプを回転させる機構を設けるだけでよく、低コストで、既存ラインへの導入が容易である。また製造時間も従来とほとんど変わらないので、効率的にも好ましい。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
上記第１の実施例の製造方法により波長１．４８μｍの光と波長１．５５μｍの光を分離または合波する１．４８／１．５５μｍ用ＷＤＭ（波長分割多重）光ファイバカプラを製造した。
すなわち、まず２本のシングルモード光ファイバを用意した。この光ファイバとしては、モードフィールド径が９．５μｍ、クラッド径が１２５．５μｍ、被覆径が２５５μｍ、カットオフ波長が１．２３μｍのものを用いた。
次に２本の光ファイバの被覆層を約３０ｍｍにわたって除去した後、光ファイバカプラ製造装置にセットして、剥き出しとなったクラッドどうしを接触させた。
続いて剥き出しになっているクラッド部分のほぼ中央を加熱して融着させ、さらに加熱しながら延伸した。この延伸工程では、入射側の１つのポートＰ1から 波長１．４８μｍの光と波長１．５５μｍの光を入射し、出射側の２つのポートＰ3，Ｐ4からの光出射量をモニターしながら行い、出射側の一方のポートＰ3に １．５５μｍの光が１００％結合し、他方のポートＰ4に１．４８μｍの光が１ ００％結合する光結合状態を目標とした。
そして１．４８μｍの光結合度が約１００％となった時点で、光ファイバの両側を保持しているクランプの一方を他方に対して９０度回転させて融着延伸部分に捻りを加えた後、さらに、目標の光結合状態が得られるまで延伸を続けた。最終的な延伸長は３５ｍｍであった。
【００３６】
得られた光ファイバカプラのＰＤＬ特性を測定した。
図８は、光ファイバカプラのＰＤＬを測定するための測定系を示したものである。この測定系は、波長可変レーザダイオード光源１１、偏波コントローラ１２、光ファイバカプラ１３、および光パワーメータ１４から構成されている。光源１１からの光は偏波コントローラ１２で任意の偏波状態とされた後、光ファイバカプラ１３のポートＰ1に入射され、ポートＰ3から出射された透過光量がパワーメータ１４で測定される。そして光ファイバカプラ１３に入射される光偏波状態を変化させて得られる透過光量の最大値と最小値の比を求めることによってＰＤＬが得られる。
本実施例で得られた光ファイバカプラのＰＤＬ特性を図９に示す。この図に示されるように、波長１．５５±０．００１μｍの帯域において、ＰＤＬの最大値は０．０３ｄＢと極めて低かった。
【００３７】
ここで、本実施例において光ファイバカプラのＰＤＬが完全に０とならなかった理由は、融着延伸部の９０度の捻りが、光結合部分に１００％加わっていなかたためと考えられる。したがって、更に低ＰＤＬを達成するためには、光結合部にちょうど９０度の捻りが加わるように、光結合部以外の捻り量も考慮して、クランプ間の捻り量を９０度以上とするなど調整すればよい。
また、光ファイバカプラの製造に先だって、クランプの捻り量とＰＤＬとの関係を求めておくと、より低ＰＤＬの光ファイバカプラを効率良く製造するのに好ましい。
【００３８】
（実施例２）
上記第２の実施例の製造方法により１．４８／１．５５μｍ用ＷＤＭ（波長分割多重）光ファイバカプラを製造した。
すなわち、上記実施例１と同様にして、２本のシングルモード光ファイバを用意し、被覆層を除去した後、光ファイバカプラ製造装置にセットして、クラッドどうしを接触させた。
続いて、光ファイバの両側を保持しているクランプの一方を他方に対して２７０度回転させた。さらに、その捻りのピッチが８ｍｍ程度となるように、かつ捻りが融着延伸部の中央に位置するように、表面が滑らかな直径１．５ｍｍのプラスチック棒を用いて調整した。
この後、捻り部の中央部の約６ｍｍを加熱してクラッドどうしを融着させ、さらに光出射量をモニターしながら、目標の光結合状態が得られるまで延伸した。最終的な延伸長は３５ｍｍであった。
得られた光ファイバカプラのＰＤＬ特性を測定したところ、上記実施例１とほぼ同様の結果が得られ、波長１．５５±０．００１μｍの帯域において、ＰＤＬの最大値は０．０３ｄＢと極めて低かった。
【００３９】
（実施例３）
上記第３の実施例の製造方法により１．４８／１．５５μｍ用ＷＤＭ（波長分割多重）光ファイバカプラを製造した。
すなわち、上記実施例１と同様にして、２本のシングルモード光ファイバを用意し、被覆層を除去した後、光ファイバカプラ製造装置にセットして、クラッドどうしを接触させた。
続いて剥き出しになっているクラッド部分のほぼ中央を加熱して融着させ、さらに光出射量をモニターしながら加熱延伸した。
そして１．４８μｍの光結合度が約１００％となった時点で、融着延伸部の中央を切断した。次いで光ファイバの両側を保持しているクランプの一方を他方に対して９０度回転させて一方側の光ファイバを回転させた後、切断面どうしを接合させ、この接合部を加熱融着し、さらに目標の光結合状態が得られるまで延伸した。最終的な延伸長は３５ｍｍであった。
得られた光ファイバカプラのＰＤＬ特性を図１０に示す。この図に示されるように、波長１．５５±０．００１μｍの帯域において、ＰＤＬの最大値は０．０１ｄＢと極めて低かった。
ここで、本実施例において光ファイバカプラのＰＤＬが完全に０とならなかったのは、光ファイバの両側を保持するクランプの一方を９０度回転させたときに角度誤差が生じ、融着延伸部の捻りが正確に９０度とならなかったためと考えられる。
【００４０】
（比較例１）
従来の製造方法により１．４８／１．５５μｍ用ＷＤＭ（波長分割多重）光ファイバカプラを製造した。
すなわち、上記実施例１と同様にして、２本のシングルモード光ファイバを用意し、被覆層を除去した後、光ファイバカプラ製造装置にセットして、クラッドどうしを接触させた。
続いて剥き出しになっているクラッド部分のほぼ中央を加熱して融着させ、さらに光出射量をモニターしながら、目標の光結合状態が得られるまで延伸した。最終的な延伸長は３５ｍｍであった。
得られた光ファイバカプラのＰＤＬ特性を図１１に示す。この図に示されるように、波長１．５５±０．００１μｍの帯域において、ＰＤＬの最大値は０．０９ｄＢと大きかった。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ファイバカプラは、２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、その長さ方向の１カ所で融着延伸してなる光ファイバカプラであって、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で前記２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なっていることを特徴とするものである。
したがって、従来の光ファイバカプラにおいて、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で２本の光ファイバの中心を結ぶ方向を、融着延伸部分の両側で９０±１０度違えるという比較的簡単な構成で、ＰＤＬ特性を改善することができる。しかも、光ファイバカプラの構造が複雑化することもなく、また光ファイバカプラの大きさは従来のものとほとんど変わらないので、コスト的にもスペース的にも好ましい。
【００４２】
本発明の請求項３記載の光ファイバカプラの製造方法は、２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、その長さ方向の１カ所で融着延伸してなるＷＤＭ光ファイバカプラの製造方法であって、光ファイバの長さ方向に垂直な面内で前記２本の光ファイバの中心を結ぶ方向が、融着延伸部分の光結合部の両側で９０±１０度異なるように捻る工程を少なくとも有することを特徴とするものである。
上記工程を有することにより、前述したように比較的簡単な構成で、ＰＤＬ特性を改善した光ファイバカプラが得られる。上記工程としては、前記２本の光ファイバを捻った状態で、加熱融着延伸する工程（請求項４）、又は、前記加熱融着延伸する途中で、融着延伸部分に捻りを加える工程（請求項５）の何れであってもよい。
本発明の請求項５記載の光ファイバカプラの製造方法は、２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、その長さ方向の１カ所を加熱融着延伸する途中で、融着延伸部分の光結合部に捻りを加える工程を有することを特徴とするものである。したがって、融着延伸工程の途中で、融着延伸部分に捻りを加えるだけで、光ファイバカプラのＰＤＬを改善することができる。よって、作業も容易であり、用いる製造装置についても、従来の光ファイバカプラ製造装置に融着延伸部分を捻る機構を設けるだけで済むので、低コストで既存の製造ラインに導入し易い。また製造時間も従来とほとんど変わらないので、効率的にも好ましい。さらに融着延伸の途中で捻りを加えるので、捻り部は形成された後さらに加熱される。したがって、捻りによる歪みをなくすことができ、光学特性および機械的信頼性に優れた光ファイバカプラを得ることができる。
【００４３】
本発明の請求項４記載の光ファイバカプラの製造方法は、２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、該２本の光ファイバを捻った状態で加熱融着延伸する工程を有することを特徴とするものである。したがって、融着延伸前に、２本の光ファイバに捻りを加えるだけで、光ファイバカプラのＰＤＬを改善することができる。よって、作業も容易であり、用いる製造装置についても、従来の光ファイバカプラ製造装置に光ファイバを捻る機構を設けるだけで済むので、低コストで既存の製造ラインに導入し易い。また製造時間も従来とほとんど変わらないので、効率的にも好ましい。さらに融着延伸前に捻りを加えるので、捻り部は形成された後に加熱される。したがって、捻りによる歪みをなくすことができ、光学特性および機械的信頼性に優れた光ファイバカプラを得ることができる。
【００４４】
なお、本発明の光ファイバカプラの製造方法においては、２本のシングルモード光ファイバを平行に配し、その長さ方向の１カ所を加熱融着延伸する途中で該融着延伸部分の光結合部を切断し、一方側をその切断面に垂直な中心軸を回転軸として回転させた後、切断面どうしを接合させてさらに加熱融着延伸を行う手法を採用してもよい。これにより、
融着延伸工程の途中で、融着延伸部分を切断し、一方側を回転させたて接合させるだけで、光ファイバカプラのＰＤＬを改善することができる。よって、作業も容易であり、用いる製造装置についても、従来の光ファイバカプラ製造装置に、切断手段と、切断した光ファイバを回転させる機構を設けるだけで済むので、低コストで既存の製造ラインに導入し易い。また融着延伸の途中で切断および接合を行うので、接合部は接合後さらに加熱される。したがって、接合による段差を取り除くことができ、光学特性および機械的信頼性に優れた光ファイバカプラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光ファイバカプラの実施例を示す斜視図である。
【図２】  図１の光ファイバカプラにＸ偏光を入射した状態を示すもので、（ａ）は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】  図１の光ファイバカプラにＹ偏光を入射した状態を示すもので、（ａ）は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】  本発明の光ファイバカプラの製造方法の第３の実施例を工程順に示す斜視図である。
【図５】  本発明の光ファイバカプラの製造方法の第４の実施例を工程順に示す斜視図である。
【図６】  第４の実施例で得られた光ファイバカプラを示す斜視図である。
【図７】  本発明の光ファイバカプラの製造方法の第５の実施例を工程順に示す斜視図である。
【図８】  光ファイバカプラのＰＤＬを測定するための測定系を示す概略構成図である。
【図９】  実施例で得られた光ファイバカプラのＰＤＬ特性を示すグラフである。
【図１０】  実施例で得られた光ファイバカプラのＰＤＬ特性を示すグラフである。
【図１１】  比較例で得られた光ファイバカプラのＰＤＬ特性を示すグラフである。
【図１２】  従来の光ファイバカプラの例を示す斜視図である。
【図１３】  図１２中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１４】  従来の光ファイバカプラにＸ偏光を入射した状態を示す、図１２中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１５】  従来の光ファイバカプラにＹ偏光を入射した状態を示す、図１２中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１６】  従来の光ファイバカプラにおける、Ｘ偏光およびＹ偏光の波長−分岐比特性を示すグラフである。
【図１７】  １８０度の捻りを加えた光結合部にＸ偏光を入射した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…シングルモード光ファイバ、２…シングルモード光ファイバ、
３…融着延伸部分、３’…光結合部、４…捻り部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003874892.tif 000017
【図１７】
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