专利名称：光纤耦合器、其制造方法及制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及多根光纤熔接成的光纤耦合器及其制造方法与制造装置。
背景技术：
将两根光纤的沿纵向的一部分适当熔接，让从光纤一端入射的光在预定条件下从另一端出射的光纤耦合器，已知存在有各种制造方法(例如特许文献1-5)。
特许文献1中描述的方法是把两根光纤大致平行地配置，从各光纤的一端分别以不同波长的光入射，将这两根光纤适当地加热拉伸，分别检测从各光纤另一端出射的波长不同的光强。然后，于检测出的光纤大致相等时即中止加热与拉伸。但在这种特许文献1描述的方法中，即使停止加热与拉伸，但因预热光纤的耦合推进以及因冷却产生体积收缩等，致使所得光纤耦合器的分支比有可能偏离所希望的分支比。
在特许文献2与3所述的方法中是将2根光纤大致平行配置，从一方的光纤的一端将不同波长的光入射，将2根光纤适当地加热同时拉伸，检测从2根光纤的另一端分别出射的光的分支比。然后于检测出的分支比成为所希望的分支比时。停止加热与拉伸操作。但特许文献2与3所描述的方法也与特许文献1相同，由于预热使得耦合推进和因冷却致体积收缩等，有可能使所得的光纤耦合器的分支比偏离所希望的分支比。
特许文献4所述的方法则是从大致平行配置的2根光纤的一端分别以预定的不同波长的光入射，当从另一端出射的光的输出差为这种输出差的最大值的0～50％时即停止加热与拉伸。但据此特许文献4所述的方法，当作为所求光纤耦合器欲达目的的分支比不同时，即便是控制停止作业时刻，但也未必能获得所希望的分支比。
此外，特许文献5描述的方法是在大致平行配置的2根光纤中，从一方的光纤的一端将预定波长的光入射，适当地加热这两根光纤同时拉伸，检测从至少一方的光纤的另一端出射的光。然后对检测出的光的输出值进行一次微分，于微分值为“0”的时刻中止加热与拉伸。但在这种特许文献5描述的方法中，即便对停止作业时间进行自动控制，由于预热推进的耦合与冷却所致的体积收缩，归未必能获得所希望的分支比。
特开平6-148463号公报(第二页右栏—第三页右栏)[特许文献2]特开平6-51154号公报(第二页右栏—第五页左栏)[特许文献3]特开平6-281842号公报(第三页左栏—第四页左栏)[特许文献4]特开平7-27945号公报(第五页左栏—第九页右栏)[特许文献5]特许第3074495号公报(第二页左栏—第三页右栏)如上所述，特许文献1描述的方法是在熔接时探测出的光强大致相等的时刻中止熔接作业，而在特许文献2与3描述的方法中则是在检测出的光的分支比成为所希望的分支比的时刻停止熔接作业，因此由于预热使耦合的推进和因冷却所致体积的收缩，可能使光纤耦合器的分支比偏离所希望的分支比。特许文献4描述的方法是在检测的光的输出差达到这种输出差的最大值的0-50％的值的时刻中止熔接，但当作为所求光纤耦合器欲达目的的分支比不同时，即令按同样的制造方法，也可能得不到所希望分支比的光纤耦合器。再有，特许文献5描述的方法是在检测出的光的输出值的一次微分值为“0”的时刻中止熔接，因而举例来说，由于预热使耦合推进以及因冷却所致体积的收缩。可能会产生不能获得所希望的分支比的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的主要目的在于提供能良好地获得所希望的光学特性的光纤耦合器以及它的制造方法与制造装置。
本发明的光纤耦合器制造方法，它是通过将许多根光纤所接触的至少一部分加热熔接来制造光纤耦合器的光纤耦合器制造方法，其特征在于，在上述熔接期间，从这多根光纤中之一的一端以不同波长的光入射而读取从这多根光纤的另一端出射的光，由上述多根光纤出射的各波长的光的分支比的差值，当它与根据所制造的上述光纤耦合器制造时其中之一波长的光的分支比和不同波长的光的分支比之差的关系式求得的分支比的差值大致相同时，即中止上述熔接处理。
在此制造方法中是将从其中之一的光纤的一端入射的波长不同的光从光纤的另一端读取，而当各波长的光的分支比的差与根据所制造的光纤耦合器在制造期间其中之一波长的光的分支比和不同波长的光的分支比之差的关系式求得的分支比之值大致相同时，中止此熔接处理。这样，根据预先制造的光纤耦合器制造时的分支比和不同波长的光的分支比之差的关系式来控制熔接的中止时刻，因而能自动地控制熔接，可以谋求光纤耦合器的自动制造而易通过自动化求得有稳定光学特性的光纤耦合器，同时可通过基于预光制造的光纤耦合器的分支比与分支比之差的关系的关系式，而能高精度地制得所希望分支比的光纤耦合器。
在本发明的光纤耦合器的制造方法中，上述关系式最好是有关不同波长的光的分支比成为大致相同的各分支比时，于求得光纤耦合器之际停止熔接的时刻从上述多根光纤另一端出射的上述分支比的差值的近似函数。
在此制造方法中，将不同波长的光的分支比成为大致相同的各分支比相对于求得光纤耦合器时停止熔接时刻的分支比之差比基础，求得近似函数作为关系式、这样，利用以实侧值为基础的关系式控制结束熔接的时刻，从而例如易以高的精度求得以大致同一比例将不同波长的入射光分支的光纤耦合器的所希望的分支比。
在本发明的光纤耦合器制造方法中，上述关系式最好是有关其中一方波长的光的分支比为预定值时求得的光纤耦合器于熔接停止时刻从上述多根光纤的另一端出射的上述分支比之差的近似函数。
在此制造方法中，是根据其中一方波长的光的分支比与在预定值下求得的各分支比于光纤耦合器的熔接停止时刻分支比的差，求得近似函数作为关系式。这样，由于是以根据实测值的关系式控制结束熔接的时刻，从而例如易以高的精度求得特别是依预定比例使至少一种波长入射的光分支同时还使其他波长入射的光适当分支的光纤耦合器所希望的分支比。
在本发明的光纤耦合器的制造方法中，上述关系式最好是因各预定的分支比范围而异的一次函数。
在此制造方法中，关系式是因各预定的分支比范围而异的一次函数。这样就容易求得基于实测值的关系式，而且由于关系式是简单的一次函数也易于运算，故可方便地以高精度求出具有所希望的分支比的光纤耦合器的结构。
在本发明的光纤耦合器的制造方法中，上述关系式最好是基于因各预定的分支比范围而异的一次函数的近似曲线。
在此制造方法中，上述关系式是基于因各预定的分支比范围而异的一次函数的近似曲线。这样，与应用因分支比的范围而异的一次函数进行运算的情形相比，于一种关系式下由基于实测值的关系式进行控制，就易以更高的精度求得所希望的分支比的光纤耦合器。
在本发明的光纤耦合器的制造方法中，上述关系式最好为三次函数。
在此制造方法中，关系式为三次函数。这样就能以更高的精度求得所希望的分支比，同时容易以高精度实现具有所希望分支比的光纤耦合器结构。
在本发明的光纤耦合器的制造方法中，上述关系式是用于制造使不同波长入射的光以大致相同比例分支的上述光纤耦合器的条件，由—0.00001x3+0.001557x2+0.08135x表示，其中以x为熔接时读取波长的光的分支比值，可用来计算用于中止熔接处理的分支比的差值。
在制造方法中，制造使不同波长入射的光以大致相同比例分支的光纤耦合器时，用-0.00001x3+0.001557x2+0.08135x表示的关系式，其中以x为熔接时读取波长的光的分支比值，可用来计算用于中止熔接处理的分支比的差值。这样，不论是以大致同一比例分支的光纤耦合器，还是以任何分支比分支的光纤耦合器，都是能以高精度获得所希望分支比的光纤耦合器。
在本发明的光纤耦合器的制造方法中，上述关系式最好是用于制造使至少一种波长的入射光按预定比例分支同时使其他波长的入射光也适当分支的上述光纤耦合器的条件，此条件以-0.000025x3+0.0025x2+0.16x表示。其中x是熔接时读取波长的光的分支比值，由此来计算用于中止上述熔接处理的分支比的差值。
此制造方法是在制造使至少一种波长入射的光按预定比例分支而使其他波长入射的光作适当分支的光纤耦合器时，应用-0.000025x3+0.0025x2+0.16x表示的关系式，其中以x为读取熔接时波长的光的分支比的值，进行用于中止熔接处理时的分支比的差值。这样，不论是使至少一种波长入射的光按预定比例分支的光纤耦合器还是以任何分支比分支的光纤耦合器，都能以高精度制得具有所希望分支比的光纤耦合器。
本发明的光纤耦合器的制造装置具有将多根光纤大致平行配置的保持装置、将此保持装置所保持的上述多根光纤的至少一部分加热的加热装置、将由此加热装置加热了的上述光纤拉伸的拉伸装置，以及对此加热装置与拉伸装置进行控制的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括从上述光纤中的至少一根的一端以不同波长的光入射的光入射装置；检测从上述多根光纤的另一端出射的光的检测装置；存储所制造的上述的光纤耦合器在制造中时一种波长的光的分支比与不同波长的光的分支比之差的关系式有关信息的存储装置；计算此检测装置检测出的光的分支比差，确认此计算出的分支比差与根据上述存储装置中存储的关系式求得的分支比值成为大致相等时输出预定控制信号的运算装置；通过识别此运算装置输出的控制信号进行中止上述加热装置加热与上述拉伸装置拉伸的处理的操作控制装置。
上述制造装置由光入射装置将不同波长的光从保持装置作大致平行配置保持的多根光纤的至少一个端部入射，而由检测装置检测从这多根光纤另一端出射的光，由运算装置计算所检测出的光的分支比的差，当识别其与存储装置中存储的信息所定的关系式表示的分支比的差大致相等时，输出控制信号而由操作控制装置实施中止加热装置加热和拉伸装置拉伸的处理。这样，根据预先制造的光纤耦合器制造时的分支比与分支比的差的关系式，控制熔接的中止时刻，从而就能自动地控制熔接，可谋求光纤耦合器的自动制造，得以提高制造性，容易制得依靠自动化而有稳定的光学特性的光纤耦合器，同时依据预先制成的光纤耦合器的分支比与分支比之差的关系的关系式，能够高精度地制得所希望的分支比的光纤耦合器。
本发明的光纤耦合器的制造装置的特征在于，实施前述的本发明的光纤耦合器的制造方法。
上述装置用来实施易由高精度获得所希望分支比的光纤耦合器的上述本发明的光纤耦合器的制造方法。由此能以高精度地良好地制得具有所希望的分支比的光纤耦合器。
本发明的光纤耦合器的特征在于，它是由实施前述的本发明的光纤耦合器的制造方法制成的。
这种光纤耦合器是通过实施易以高精度制得所希望的分支比的光纤耦合器的前述的本发明的光纤耦合器的制造方法而制成的，从而容易求得高精度的所希望的分支比。
图1是示明本发明一实施形式的光纤耦合器的将保护件附近一部分切口的剖面图。
图2是示明上述这一实施形式的光纤耦合器的将保护件附近一部分切口的平面图。
图3A与3B是示明上述一实施形式的不同形式的光纤耦合器的说明图，其中图3A是DWC分支状况的说明图。
图3B是NFC分支状况的说明图。
图4是示明上述一实施形式的光纤耦合器的制造装置的概略结构的框图。
图5是示明用于设定上述一实施形式的光纤耦合器熔接中止时刻的关系式的曲线图。
图6A-6D是示明制造上述一实施形式的光纤耦合器时加热与拉伸状况的说明图，其中图6A说明将一方的光纤加热、拉伸缩径处理的状况；图6B说明将一对光纤加热熔接的状况；图6C说明将一对光纤加热拉伸的状况；图6D说明制成的光纤耦合器。
图7是以显示装置将制造上述一实施形式的分支比为70％-30％DWC之际在熔接时的光分支状况作曲线图显示的画面显示的说明图。
图8是以显示装置将制造上述一实施形式的分支比为50％-50％DWC之际在熔接时的光分支状况作曲线图显示的画面显示的说明图。
图9是示明制造上述一实施形式的分支比为70％-30％DWC之际以熔接时光的分支比为基础的中止时刻运算状况的曲线图显示的说明图。
图10是示明制造上述一实施形式的分支比为50％-50％DWC之际以熔接时光的分支比为基础的中止时刻运算状况的曲线图显示的说明图。
图11是例示用于设定上述一实施形式的光纤耦合器的熔接中止时刻的关系式的图像。
图12是例示用于设定上述一实施形式的光纤耦合器的熔接中止时刻的关系式的图像。
图13是例示用于设定上述一实施形式的光纤耦合器的熔接中止时刻的关系式的图像。
图14为以上述一实施形式的图11-图13所示关系的一次函数为基础的近似的三次函数的曲线图。
具体实施例方式
下面根据
本发明一实施形式。
图1与图2分别是示明本发明一实施形式的光纤耦合器的将保护件附近一部分切口的剖面图与平面图。图3A与3B是示明形式不同的光纤耦合器的说明图，图3A是示明DWC的分支状况的说明图，图3B是示明WFC的分支状况的说明图。此外，本实施形式是就熔接两根光纤的熔接型光纤耦合器进行说明，但熔接的光纤不限于两根而可适用于熔接多根的情形。
在图1与2中，10为光纤耦合器，它由光纤11与12的至少一部分由熔融拉伸法熔接而构成分支状，从1或多根光纤11、12的纵向的一端入射的光，按预定的分支率或分波率分光或合波而从另一端出射。
这种光纤耦合器10分为波长无关型耦合器(以下称作DWC)与波长平坦型耦合器(以下称作WFC)两种。
DWC是把不同波长入射的光以大致同一比例分支的。具体地说，DWC如图3A所示，例如从一方的光纤12(11)的一端以不同波长λ1、λ2的光入射时，波长λ1、λ2的光分别以大致同一的分支比从光纤11、12的另一端出射。在此DWC中，由光纤11、12的另一端分别出射的波长λ1(λ2)的光的分支比(A/100)可通过适当的光纤11、12的径度上熔接状况等合适地设定。
WFC则是把至少一种波长的入射光按预定比例分支，同时将其他波长入射的光也适当地分支。具体地说，WFC如图3B所示，例如当从一方的光纤12(11)的一端以不同波长λ1、λ2的光入射时，将其中一方的波长λ1(λ2)按所定的比例(A/100)而其周边则也按接近前面所定的比例的比例分支。此外，另一方的波长λ2(λ1)虽也适当地分支，但其比例(a/100)可以与一方的波长λ1(λ2)的分支比例(A/100)同或不同。
作为光纤耦合器10可用于进行熔接的光纤11、12，是在线状包层11A、12A的中心轴线处具有芯子11B、12B而于外周面上分别设有包覆件11C、12C。
光纤耦合器10是将光纤11、12的包覆件11C、12C除去了的部分经熔接而形成熔接部13。此熔接部13的剖面略呈圆形，在外周面成为大致圆柱形的包层13A内以大致平行埋设的状态形成2根芯子13B。
光纤耦合器10中还设有保护熔接部13附近的保护件20。保护件20具有支承板21、光纤固定部22、耦合器固定部23与保护管24。
支承板21例如由石英板等形成大致的板状在此支承板21的一面上中介预定的间隙设有一对相同的光纤固定部22。
光纤固定部22位于支持板21的一个表面侧，将光纤11、12定位到支承板21之上。耦合器固定部23于光纤固定部22之间位于熔接部13的两端侧，使光纤11、12定位于支承板21之上。此光纤固定部22与耦合器固定部23例如采用紫外固化型树脂等。
保护管24例如用金属管，形成能容纳固定光纤耦合器10的支承板21的形式。此外，不限于金属管，也可以采用例如由玻璃管等线膨胀系数小的部件形成，金属或玻璃中的哪一种材料都是可以利用的。然后，收容支承板21的保护管24在其两端使光纤11、12拉伸出的状态下用密封件25封闭，光纤耦合器10于熔接部13的附近密封于保护件20内固定之。
下面参照
用于制造上述光纤耦合器的制造装置的结构。图4是示明制造装置的概略结构的框图。作为本实施形式的制造装置是就采用了利用火焰的微型喷灯为加热装置的结构进行说明，但即便是采用不用火焰的加热器的结构等也是适用的。图5是示明用于设定光纤耦合器的熔接中止时刻的关系式的曲线图。
图4中，100为制造装置，它是将两根光纤11、12的至少一部分熔接来制造光纤耦合器10的装置，包括保持装置110、加热装置120、未图示的拉伸装置以及控制装置130。控制装置130用于控制熔接状况，包括熔接控制部131与作为运算装置的计测部132。
保持装置110具有夹具等一对保持部111，将光纤11、12的包覆件11C、12C除去的部分保持成作基本上无松驰的大致并列地接触状态配置。此外，作为保持状况，光纤11、12的包覆件11C、12C除去的部分设定为沿纵向大致平行地或扭转地相互接触的状态。然后，这对保持部111分别设有延伸装置使保持部111之间的距离可变。
拉伸装置由控制装置130的熔接控制部131控制，进行保持部111间距离的可变量、可变时间与移动速度等的控制操作。
加热装置120具有未图示的台座部、微型喷灯(微型燃烧器)121、未图示的测温部。台座部设置成能通过控制装置130的熔接控制部131的控制而移动。微型喷灯121整体地设于台座部上，喷出火焰121A加热光纤11、120测温部测出微型喷灯121所加热的光纤11、12的温度。这种检测方法也可采用由加热而发光的光纤11、12的光量进行判断等已有的各种方法。
加热装置120根据控制装置130的熔接控制部131由测温部测出的温度控制微型喷灯121，即控制加热的温度与时间等。
检测装置130的熔接控制部131具有用作操作控制装置的第一CPU(中央处理器)131A。此第一CPU131A与加热装置120和拉伸装置连接，根据内附的未图示的内置存储器中预先设定的登录条件，相应地控制加热装置120与拉伸装置的操作。具体地说，第一CPU131A控制加热装置对光纤11、12的加热温度与加热时间，控制拉伸装置对夹持于保持部111之间的光纤11、12的拉伸时间与拉伸速度。
控制装置130的计测部132具有作为光输入装置的发光部132A、作为检测装置的受光部132B、作为存储装置的例如未图示的存储器以及作为运算装置的第二CPU132C。发光部132A具有第一光源132A1与第二光源132A2以及合波部132A3。第一光源132A1与第二光源132A2例如可利用激光光源等，分别有不同的波长，例如第一光源132A1发射出波长约1550nm的光，第二光源132A1发射出波长约1310nm的光。合波部132A3将第一光源132A1与第二光源132A2发射出的光合波。合波部132A3能离合地与光纤11与12的任一连接，经合波的光则入射到光纤11、12纵向的一端。
受光部132B具有第一受光部(P1)132B1、第二受光部(P2)132B2以及处理部132B3。第一受光部132B1与第二受光部132B2例如采用光电晶体管，分别与光纤耦合器10的光纤11、12的端部连接，接收从光纤11、12出射的光。处理部132B3与第一受光部132B1和第二受光部132B2分别连接，将此第一受光部132B1与第二受光部132B2所接收的光相应地处理成相关的电信号而输出。
第二CPU132C与受光部132B的处理部132B3连接，将处理部132B3处理的信号根据存储器中存储的处理程序与预定的关系式等运算条件作适当的处理，例如对未图示的显示装置中的图像显示等，熔接的一对光纤11、12的光的分支与分波状况进行识别，同时进行相应的输出。此外，第二CPU132C则与熔接控制部131的第一CPU131A连接。第二CPU132C根据处理部132B3的信号，识别预先设定的分支与分波状态，将用于中止熔接处理的控制信号输出给第一CPU131A，中止熔接处理。
存储器中设定的关系式例如是图5中以曲线图示明的函数。具体地说，在制造DWC的光纤耦合器10时，采用三次函数y＝-0.00001x3+0.001557x2+0.08135x，而在制造WFC光纤耦合器10时则采用三次函数y＝-0.000025x2+0.0025x2+0.16x。图5中还以示明制造DWC与WFC的光纤耦合器10时的关系式三次函数的曲线图，表明了熔接时一方波长1550nm的光的分支比CR与中止熔接时刻的不同波长的分支比之差ΔCR0的关系。然后通过将熔接时检测出的波长1550nm的光的分支比CR化入上述三次函数的X中，求出中止熔接时刻的分支比的差ΔCRO作为y的值。根据上述运算结果，第二CPU132C基于处理部132B3的信号识别各波长的分支比，计算此种分支比的差ΔCR，当识别此得到的ΔCR与基于三次函数求出的分支比的差ΔCRO大致相等时，则输出控制信号，进行控制以中止熔接。
以下参看
应用上述制造装置制造光纤耦合器的操作。图6A-6D是示明制造光纤耦合器时加热与拉伸状况的说明图，图6A说明将一方的光纤加热、拉伸缩径处理；图6B说明将一对光纤加热熔接的状况；图6C说明将一对光纤加热拉伸的状况；图6D说明调节到预定分支比的光纤耦合器。图7是以显示装置将制造分支比为70％-30％的DWC之际熔接时光的分支状况作曲线图画面显示的说明图。图8是以显示装置将制造分支比为50％-50％的DWC之际熔接的光的分支状况作曲线图画面显示的说明图。图9是示明制造分支比为70％-30％的DWC之际基于熔接时光的分支比作中止时刻的运算状况的曲线图显示的说明图。图10是示明制造分支比为50％-50％的DWC之际基于熔接的光的分支比作中止时刻运算状况的曲线图显示的说明图。
首先实施预处理工序，亦即将2根光纤11、12的包层件11C、12C的一部分除去。然后如图6A所示，将除去了部分包覆件11C(12C)的光纤11(12)显于一对保持部111之间，由保持装置110保持为基本不松驰的状态。在此状态下通过预先设定存储于存储器中的温度条件与拉伸条件控制加热装置120。使光纤11(12)的除去了包覆件11C(12C)的部分缩径，制作达到预定传播常数的光纤11(12)。
其次实施熔接步骤。即将调整到预定传播常数的光纤11(12)已缩径的部分与除去了部分包覆件12C(11C)的一部分的光纤12(11)相互卷绕，扭转成图6B所示的接触状态。在此状态下，缩径的部分位于一对保持部111之间，由保持装置110以基本不松驰的状态将光纤11、12保持于其中这样的光纤11、12的保持状态不限于扭转状态，也可以取大致平行配置接触或以交叉状态接触的形式。
由于光纤11、12取沿纵向交叉的状态加热、拉伸熔接能形成良好的熔接件，因而最好以这种扭转状态保持。
然后使计测部132的发光部132A起动，将从第一光源132A1与第二光源132A2分别出射的不同波长λ1、λ2例如波长为1550nm与1310nm的光由合波部132A3合波，使之从保持装置110中所保持的一方的光纤11、12的一端入射。通过这种光的入射，所入射的光由受光部132B的第一受光部132B1与第二受光部132B2接收，处理部132B3处理对应于所接收的光输出的信号，由第二CPU132C将光的分支或分波状态以例如图7所示的画面显示于显示装置上。在这种状态下，由于光只入射到一方的光纤11、12之中，因而只是第一受光部132B1或第二受光部132B的一方接收光。
此后，根据存储器所存储的预定条件，由计测部132的第二CPU132将用于实施熔接步骤的信号输出给熔接控制部131的第一CPU131A。收到此信号的第一CPU131A相应地起动加热装置120，用微型喷灯121的火焰121A加热保持装置110所保持的，光纤11、12的除去了包覆件11C、12C而相互扭转接触的部分。另一CPU131A再起动未图示的拉伸装置，将正加热的光纤11、12拉伸。
在此熔接步骤中，第一CPU131A控制台座部大致沿光纤11、12的纵向按预定的速度移动预定的距离。第一CPU131A还根据温度检测部的信号进行于预定温度范围内的预定时间的加热控制。至于调温，可以采用调节供给微型喷灯121的燃气与空气量来调节热量、通过移动台座部使火焰周围的情形即火焰121A与光纤11、12的距离作出调整等各种控制方法。第一CPU131A还使保持装置110的一对保持部111之间距离沿展宽方向以预定速度移动，进行拉伸控制。
在上述熔接步骤中，2根光纤11、12相互熔接，使横剖面形状呈大致葫芦状或椭圆状是或圆形。在此熔接过程中，第二CPU132C根据处理部132B3所处理的信号，识别从光纤11、12出射，为受光部132B的第一受光部131B2与第二收光部132B2所接收到的光的分支状况。
作为上述分支状况，例如图7与8所示，由显示装置以画面显示为曲线图形式。具体地说，如图7与8所示，随着熔接的进行，光渐次分支。图7中示明的是将入射的波长不同的光分别以70％与30％的同一比例分支的DWC光纤耦合器10在制造中的分支状况。图8中示明的是将入射的波长不同的光分别以各50％的同一比例分支的DWC光纤耦合器10在制造时的分支状况。
然后第二CPU132C根据处理部132B3的分支状况的信号，如图9与10的曲线图所示，逐次计算光纤11、12出射的各波长的光的分支比CR的差ΔCR(图9与10中的点划线)。此外，第二CPU132C根据处理部132B3的分支状况的信号，应用上述图5所示存储器预存的关系式计算分支比的差ΔCRO的值(图9与10中的双点划线)。图9示明入射的波长不同的光分别以70％与30％的同一比例分支的DWC的光纤耦合器10制造中的分支状况。图10示明入射的波长不同的光分别以各50％的同一比例分支的DWC的光纤耦合器10制造中的分支状况。
具体地说，将处理部132B3求得的一方波长1550nm的光的分支比代入图5所示关系式中逐次计算分支比的差ΔCRO的值。然后第二CPU132C判断运算结果的分支比的差ΔCR是否与根据关系式求得的分支比的差ΔCRO相等。若此判断为大致相等时，即如图9与10所示，检测出的光的分支比的差ΔCR与关系式所表示的分支比的差ΔCRO交叉时，即将用于中止熔接步骤的控制信号输出到第一CPU131A。识别此控制信号的第一CPU131A进行中止加热装置120的加热与拉伸装置的拉伸的控制，停止熔接处理。
下面参考
制造上述光纤耦合器时的熔接条件即中止熔接时刻的设定。图11-13是示明将入射的波长不同的光分别按70％与30％的同一比例分支的DWC光纤耦合器，在制造之际的波长1550nm的分支比与分支比之差的关系的曲线图。图14是以图11-13所示关系的一次函数为基础近似的三次函数的曲线图。
制造DWC光纤耦合器10时，应用图3A，如以上所述，不同波长λ1、λ2的光分别以相同的分支比分支。因而所出射的光的分支比CR的差ΔCR的值基本为“0”。这样，即便中止熔接，由于预热，光纤11、12继续结合，由于冷却而体积收缩，因而分支比CR如有变动，从而有必要在检测熔接时光的分支比之差ΔCR成为“0”之前即中止熔接，预测这以后的分支比CR的变动，以使之成为相同的分支比。此外，在各光纤11、12于不同的波长而在同一分支比的状态下使光纤11、12分支的比例不同时，则可以推测到中止熔接的时刻也相异。
然后使采用各种径度的光纤11、12求得所希望的分支比的DWC光纤耦合器10于分支比的差ΔCR成为“0”之前的时间合适地中止其熔接作业，在所制成的光纤耦合器的实际分支比的测定结果与作为目的的分支比与中止熔接时的分支比之差ΔCR之间，发现存在有图11-13所示的关系。
这就是说，分支比在0％-12％的范围内时，如图11所示，以一次函数y＝0.095x表示近似函数；分支比在12％-30％的范围内时，如图12所示，以一次函数y＝0.135x-0.5表示近似函数；而当分支比为30％-50％时，如图13所示，以一次函数表示近似函数。然后，通过对这些一次函数的近似函数进行运算，即可求得图5与图14所示的三次函数。
这样，将检测的光的分支比之差ΔCR成为“0”之前所定的值作为中止熔接的时刻的这个值，容易根据基于实测值求出的三次函数的关系式求得。
如上所述，在上述实施形式中，将除去包覆件11C、12C按大致平行相互接触的状态下设置的两个光纤11、12熔接之际，将从其中一方光纤11(12)的一端入射的波长λ1、λ2不同的光从光纤11、12的另一端读取，于各波长λ1、λ2的光的分支比之差ΔCR与以中止熔接时刻为基准所定的关系式表示的分支比的差ΔCRO大致同一的时刻，停止加热与拉伸的处理。这样，由于基于预设的关系式控制3加热与延伸的中止时刻，就能自动地控制熔接处理，可实现光纤耦合器10制造的自动化，容易有效地通过自动化获得稳定的光学特性的光纤耦合器10，同时，作为预设的关系式可通过与例如基于中止加热与拉伸时刻所得的光纤耦合器10的关系的实测值预先设定，因而即便如以往那样，不固定所定的值的分支比，于分支比不同的比例下分别中止熔接的时刻相异的情形下，也能高精度地求得所希望的分支比的光纤耦合点10，例如即使是不同波长也可分别以高精度的相同的比例分支的DWC光纤耦合器，或是分支比高精度地取所定值的WFC的光纤耦合器。
然后，根据在不同波长的光的分支比成为大致相同时的各分支比下中止制造光纤耦合器10之际的加热与拉伸时的分支比的差ΔCR的值，求出近似函数作为关系式。由此，利用基于实测值的关系式来控制结束熔接的时刻，就容易以高精度求得所希望的分支比的光纤耦合器10。
此外，作为关系式，对于预定的分支比范围例如0％-12％、12％-30％与30％-50％这三种范围的各个，是以不同的一次函数近似，再求出三次函数来近似一次函数。这样就易于求出基于实测值的关系式，易于以高精度求得能获得所希望分支比的光纤耦合器10的结构。
作为关系式，在制造DWC光纤耦合器10时是用三次函数y＝-0.00001x3+0.001557x2+0.08135x，而在制造WFC的光纤耦合器10时则应用三次函数y＝-0.000025x3+0.0025x2+0.16x。这样就易良好地于高精度下求得所希望的分支比的光纤耦合器10。
在本发明的光纤耦合器的制造中，显然不限于上述各实施形式而是可以在不脱离本发明精神的范围内加以种种变更。
具体地说，也可以在熔接步骤之后实施使熔接部13变曲的冷却调整步骤。还可以在熔接步骤之前不进行拉伸而只实施加热预热的步骤。
以上说明的是2根光纤11、12熔接成的光纤耦合器10的制造过程，但也可以取更多根的熔接结构。
作为加热装置120虽是用利用火焰121A的微型喷灯121进行说明，但也可采用陶瓷加热器或激光等不利用火焰121等的加热方法。
用作成为中止熔接时刻基准的关系式虽是应用三次函数进行说明，但并不局限于三次函数，而是可以在求三次函数之前对各种分支比范围分别用一次函数，或是不用一次函数近似而直接由二次函数或三次函数、指数函数等曲线近似。
作为一次函数与三次函数也不限于上述函数。这就是说，作为一次函数虽然是以3个区域近似，但也可以由两个区域或是细分为更多的区域近似，也可以由这些一次函数的个数来代替函数的次数，由于通过变更区域而变更了一次函数的系数，三次函数的系数a、b与c也变动。此外，在以上述实施形式近似时，所得到的光纤耦合器的光学特性的精度极为良好。
再有，作为关系式，如图11-13所示，在求制造DWC的光纤耦合器10之际的函数时，是作为根据所得的光纤耦合器10在DWC特性不同波长的光，于同一比例下相应分支的每个分支比在中止熔接时波长1550nm的分支比CR的函数，但也可以采用以任何波长为基础的函数，这就是说，也可以于作为与光纤耦合器10所利用的光的波长相对应的波长下去求这种函数。
例如在WFC的情形下，可以去求不同波长中之一的波长的分支比在预定值下所得光纤耦合器10于中止熔接时光的分支比CR的函数。
另外，本发明中虽然是以分支比0％-50％为中心进行说明，但即使对于分支比50％-100％也同样适用于近似函数化的。
再有，本发明实施中的具体结构与操作步骤等是可以在达到本发明的目的范围内作出种种变更的。
权利要求
1.一种光纤耦合器制造方法，它是通过将许多根光纤所接触的至少一部分加热熔接来制造光纤耦合器的光纤耦合器制造方法，其特征在于，在上述熔接期间，从这多根光纤中之一的一端以不同波长的光入射而读取从这多根光纤的另一端出射的光，由上述多根光纤出射的各波长的光的分支比的差值，当其与根据所制造的上述光纤耦合器制造之际其中之一波长的光的分支比和不同波长的光的分支比之差的关系式求得的分支比的差值大致相同时，即中止上述熔接处理。
2.根据权利要求1所述的光纤耦合器的制造方法，其特征在于，上述关系式是有关不同波长的光的分支比成为大致相同的各分支比时，于求得光纤耦合器之际停止熔接的时刻从上述多根光纤另一端出射的上述分别比的差值的近似函数。
3.根据权利要求1所述的光纤耦合器的制造方法，其特征在于，上述关系式是有关其中一方波长的光的分支比为预定值时求得的光纤耦合器于熔接停止时刻从上述多根光纤另一端出射的上述分支比的差值的近似函数。
4.根据权利要求2所述的光纤耦合器的制造方法，其特征在于，上述关系式是因各预定的分支比范围而异的一次函数。
5.根据权利要求2所述的光纤耦合器的制造方法，其特征在于，上述关系式是基于因各预定的分支比范围而异的一次函数的近似曲线。
6.根据权利要求2所述的光纤耦合器的制造方法，其特征在于，上述关系式是三次函数。
7.根据权利要求6所述的光纤耦合器的制造方法，其特征在于，上述关系式是用于制造使不同波长入射的光以大致相同比例分支的上述光纤耦合器的条件，由-0.00001x3+0.001557x2+0.08135x表示，其中以熔接时读取波长的光的分支比的值为X来计算中止上述熔接处理时分支比的差值。
8.根据权利要求6所述的光纤耦合器的制造方法，其特征在于，上述关系式是用于制造使至少一种波长的入射光按预定比例分支同时使其他波长的入射光也适当分支的上述光纤耦合器的条件。此条件以-0.000025X3+0.0025x2+0.16x表示，其中x是熔接时读取波长的光的分支比的值，由此来计算用于中止上述熔接处理的分支比的差值。
9.一种光纤耦合器的制造装置，其特征在于，它具有将多根光纤大致平行配置的保持装置、将此保持装置所保持的上述多根光纤的至少一部分加热的加热装置、将由此加热装置加热了的上述光纤拉伸的拉伸装置，以及对此加热装置与拉伸装置进行控制的控制装置，所述控制装置包括从上述光纤中的至少一根的一端以不同波长的光入射的光入射装置；检测从上述多根光纤的另一端出射的光的检测装置；存储所制造的上述光纤耦合器在制造中时一种波长的光的分支比与不同波长的光的分支比之差的关系式有关信息的存储装置；计算此检测装置检测出的光的分支比差，确认此计算出的分支比差与根据上述存储装置中存储的关系式求得的分支比值成为大致相等时输出预定控制信号的运算装置；通过识别此运算装置输出的控制信号进行中止上述加热装置加热与上述拉伸装置拉伸的处理的操作控制装置。
10.一种光纤耦合器的制造装置，其特征在于此装置是用于实施权利要求1所述的光纤耦合器的制造方法将许多根光纤所接触的至少一部分加热熔接来制造光纤耦合器的光纤耦合器制造方法，其特征在于，在上述熔接期间，从这多根光纤中之一的一端以不同波长的光入射而读取从这多根光纤的另一端出射的光，由上述多根光纤出射的各波长的光的分支比的差值，当其与根据所制造的上述光纤耦合器制造之际其中之一波长的光的分支比和不同波长的光的分支比之差的关系式求得的分支比的差值大致相同时，即中止上述熔接处理。
11.一种光纤耦合器，其特征在于，它是通过实施权利要求1-8中任一项所述的光纤耦合器的制造方法而制造的。
全文摘要
提供了能以良好光学特性高效地制造光纤耦合器的方法。将除去了部分包覆件的2根光纤大致平行地保持接触，将一部分加热拉伸熔接。熔接时将不同波长合波成的光入射到一方的光纤中，检测从光纤出射的光的分支状况。基于根据预先制成的光纤的波长的分支比(CR)与中止光纤熔接时分支比的差(ΔCR)的关系制成的三次函数，在熔接时分支比之差(ΔCR)与据三次函数算得的分支比的差(ΔCR
文档编号G02B6/28GK1530671SQ200410039719
公开日2004年9月22日 申请日期2004年3月16日 优先权日2003年3月17日
发明者丸山真一郎, 中口裕晶, 晶 申请人:Ykk株式会社