专利名称：光纤耦合器及其制造方法和制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在光通信系统或光感测系统等中，用于光信号的分支、耦合、合分波等的光纤耦合器及其制造方法和制造装置，尤其涉及光纤耦合型的光分支耦合器(光纤分路器)。
背景技术：
在光通信系统中，为进行大容量的通信，有采用多个波长的光来进行信息收发的波长多路通信方式。在波长多路通信方式的光通信系统中，用于光信号监测、分配等的光纤耦合器，多个各波长的光信号被同等地进行分支，也就是各波长光的分支比、耦合比(以下称为光耦合度)不会因波长差异而改变，乃系统构筑上的重要因素。此种波长特性平滑的光纤耦合器，除光通信系统以外，其适用范围广泛，作为在光感测系统等中的应用也是非常适合的部件。因此，提出了各种用来使用于这种光通信系统中的波长依存性较少的光纤耦合器。
例如专利文献1所示的，对于2分支的宽带光纤耦合器(1×2光纤耦合器或2×2光纤耦合器)，是通过使各光纤间具有传输常数差，来降低波长依存性。当光耦合部具有不同的传输常数时，光耦合为不完全耦合，最大耦合度在100％以下。因此，靠控制传输常数的差值，可将光耦合部的最大耦合度控制在50％以下，其结果，可在宽频带中实现近乎均匀的分支比。要想对传输常数赋予差值，在光耦合部，各光纤的外径、芯直径、比折射率差(cut-off)等必须具有差异性。
作为宽带化的具体方法，可凭借着对相同光纤施以预处理，来使传输常数在光耦合部具有差值，或是使用原本就不同的光纤。作为前者的例子，将相同的2条光纤中的其中1条加热使其拉伸，而形成具有锥(taper)部分的细径部后，在该加热拉伸的1条光纤的细径部，将两光纤加以熔接拉伸的预拉伸法(参照专利文献2及专利文献3拉伸)；或者，对于相同的2条光纤中的其中1条，在芯处使掺杂剂经过热扩散来调整折射率分布后，将两光纤熔接拉伸的芯扩散法(参照专利文献4)，或者是蚀刻法、研磨法等。作为后者的例子，则是使用在外径、芯径、比折射率差(cut-off)等不同的光纤。此外，也可象专利文献5所示，将比折射率差不同的2条光纤之一部分加以熔接拉伸的前者方法与后者方法的组合。
这些方法，可通过控制光纤间的非对称性来改变分支比，所以不仅可以制作50∶50的等分支光纤耦合器，也可制作象90∶10的不等分支光纤耦合器，应用在分接头耦合器(tap coupler)等的制作。
若限定在50∶50的等分支光纤耦合器的话，则不一定需要为了宽带化而赋予使传输常数具有差。例如，可对3条并排的光纤施以熔接、拉伸，而实现以中央的光纤为输入端子、以两端的2条光纤为输出端子的1×2宽频带、等分支光纤耦合器。
这种构成也可适用在多分支、等分支光纤耦合器{1×N(N＞2)}，靠在1条输入光纤周围对称排列N条输出光纤并加以熔接拉伸后，就可制得1×N宽频带、等分支光纤耦合器。这样一来，在这种构成中就将使用(N+1)条光纤。另外，在此情况下，原理上是无法避免因波长而增加若干的额外损失。
为了避免这种损失，必须在1×N宽频带、等分支光纤耦合器中，也导入光纤间的非对称性。因而，已提出的解决方法，例如专利文献6所示的预拉拉伸法，是与2分支宽频带的不等分支光纤耦合器同样地，在相同多条光纤中的1条，形成具有锥部部分的细径部，在不具有细径部的其他相同光纤之间进行熔接拉伸；或者是，一边对多条光纤提供相等张力，一边予以缠绕而熔接拉伸，以便在光纤耦合器的熔接拉伸部分的锥部形成非对称性(参照专利文献7)(专利文献1)日本专利第2711351号公报(专利文献2)特公平6-040167号公报(专利文献3)专利第2645458号公报
(专利文献4)专利第2958179号公报(专利文献5)专利第2848832号公报(专利文献6)美国专利第5751873号的说明书。
(专利文献7)美国专利第5883992号的说明书。
然而，如专利文献1～4所述的宽带化方法所示，对相同光纤靠预处理来赋予传输常数差值时，不仅是增加了预处理工序，此前处理工序的控制良莠，可能是降低成品率的关键原因。也就是分支比的宽频带特性对于处理量(锥部形状、蚀刻量、研磨量等)高度敏感，在熔接拉伸后无法予以修正。
再有，如专利文献5等所述，使用外径、芯径、比折射率差(cut-off)等从开始就不同的光纤的宽带化方法，必须特别订购具有严格完整特性的各光纤，极不经济。即使取得了此种具有严格完整特性的各光纤，想要在光纤的长度方向严格的具有各参数实非易事。因此，上述宽带化方法，可能是在生产光纤耦合器的时候，成为劣化光纤耦合器或降低成品率的原因。
又，如专利文献6的宽带化方法所述，使用N条光纤来制作1×N宽频带耦合器时，必须对数条光纤施以拉伸处理作为预处理工序。使用N+1条光纤作为1×N光纤耦合器的方法，如上所述，在原理上会增大额外损失的波长依存性。此外，由于分支比是限定在等分支，因此，无法制作不等分支光纤耦合器等是其缺点。再者，如专利文献7的宽带化方法所述，在1×N光纤耦合器导入非对称锥部的方法，锥部必须比实际所需更长，除了多少增加光纤耦合器的全长以外，其缺点尚有非对称性锥部形状的控制性问题，是降低成品率的主因。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而完成的，提供一种光纤耦合器，具有使一光纤的传输光耦合于其他一条以上光纤的光耦合部，其特征在于该一光纤与其他一条以上的光纤，是由在任一光纤中都没有进行使彼此传输常数变化的预处理，且传输常数相同的光纤构成。该一光纤与该其他一条以上的光纤在光耦合部的长度不同，且这种光耦合部的长度是在至少两个特定波长中使各光纤的传输光耦合度大致相等的最小长度。
根据这种构成，例如，在光耦合部的一部分或全部，凭借将一光纤配置成直线状或大致直线状、使其他一条以上的光纤配置成S形，就可使各光纤在光耦合部的长度不同，用这种办法在光耦合部的各光纤间导入非对称性。
因此，无须正确进行用以使赋予同一光纤的传输常数产生差的预处理，就可导入非对称性。此外，由于非对称性是由各光纤在光耦合部的长度加以控制的，所以，可在光耦合部的各光纤的熔接拉伸时进行修正。从而，与对预处理量敏感、在熔接拉伸时无法修正传输常数的传统光纤耦合器相比较，能有提高成品率的效果。
另外，由于无须准备特性严格完整的不同光纤，故有利于经济性。再者，由于不须在光纤的长度方向严谨地具备各种参数，故不会在生产的时候劣化光纤耦合器的特性，也不会导致成品率下降。
靠控制各光纤在光耦合部的长度差，所能获得的并不仅限于50∶50的等分支比，而可得到任意分支比。因此，不仅可适用在1×2不等分支的光纤耦合器，也可适用在一般的1×N不等分支的光纤耦合器。况且不会发生象传统宽带化所遇到的那些问题，也就是，为了取得1×N宽频带等分支光纤耦合器而使用N+1条光纤时，原理上将会增大额外损失的波长依存性的问题。再者，能使一条光纤兼用在信号光的输出输入用，所以能使用减少1条的N条光纤得到1×N宽频带的光纤耦合器。为避免上述问题，在1×N宽频带等分支光纤耦合器使用非对称锥部用来导入非对称性时那样，也不会有非对称锥部形状的控制性问题，成为成品率降低的原因。另外，如使用非对称锥部来导入非对称性时那样，能得到分支比为宽频带的光纤耦合器，而无须使锥部长于实际所需以上的长度。
另外，本发明的特征还在于一光纤与其他一条以上的光纤由同一光纤构成。
根据这种构成，即便在使用同一光纤的情况下，通过使各光纤在光耦合部的长度彼此不同，就无须在各光纤间使传输常数具有差值，能轻易地将非对称性导入光耦合部。
因此，即便在使用同一光纤的情况下，也能轻易地取得分支比为宽频带的上述光纤耦合器。
另外，本发明的光纤耦合器制造方法，是包含使多条光纤彼此排列的排列工序，与将此排列工序中排列的各该光纤加以熔接、拉伸而形成光耦合部的熔接拉伸工序，其特征在于这多条光纤是由在任一光纤中都没有进行使彼此的传输常数变化的预处理且传输常数相同的光纤构成，该排列工序，包含在该光耦合部，将至少1条光纤配置成直线状或大致直线状，在其周围缠绕1条以上的其他光纤的缠绕工序。
根据这种构成，通过改变缠绕在直线状或大致直线状光纤的其他光纤的缠绕量，可调整各光纤在光耦合部的长度差。
因此，通过改变缠绕在直线状或大致直线状光纤的其他光纤的缠绕量，即能控制各光纤间的非对称性，容易地获得分支比具有所想要的宽频带特性的光纤耦合器。
另外，本发明是在缠绕工序中，对该多条的光纤都提供张力，且对配置成直线状或大致直线状的光纤所提供的张力，大于缠绕在该光纤的其他光纤所提供的张力。
根据此构成，利用被提供较大张力的直线状或大致直线状光纤的张力，在该光纤周围缠绕被提供较小张力的其他光纤，这样，就可将直线状或大致直线状光纤受到缠绕在它周围的其他光纤的力量所造成的弯曲，抑制在最低程度。
因此，在直线状或大致直线状光纤的周围缠绕其他光纤时，可避免因直线状或大致直线状光纤发生弯曲而造成其他光纤的缠绕量不能保持恒常的状况。也就是，其他光纤对直线状或大致直线状光纤的缠绕量可保持一定，能轻易实现具可再现性的缠绕状态。因此，容易制得分支比的宽频带特性完备的光纤耦合器，提高成品率。
另外，本发明的光纤耦合器制造装置，是包含使多条光纤彼此排列的排列机构，与将此排列机构所排列的各光纤加以熔接、拉伸而形成光耦合部的熔接拉伸机构，其特征在于缠绕机构是在配置成直线状或大致直线状的至少1条光纤周围，缠绕1条以上的其他光纤；以及张力提供机构是对该多条的光纤都提供张力，且将对配置成直线状或大致直线状的光纤提供的张力，保持为大于缠绕在该光纤的其他光纤所被提供的张力。
根据此构成，是由缠绕机构将其他光纤缠绕在直线状或大致直线状光纤的周围。在进行该缠绕之际，靠张力提供机构对各光纤提供既定张力，据此，直线状或大致直线状光纤不会受到缠绕在其周围的其他光纤的力量而发生弯曲，其他光纤对直线状或大致直线状光纤的缠绕量可维持一定。
因此，能提供一种通过其长度差、容易地控制光耦合部中的光纤间非对称的光纤耦合器制造装置。
根据此发明，如前所述，无须预先正确地进行为使同一光纤的传输常数具有差值的预处理，且无须准备特性严谨完整的不同光纤，即可将非对称性导入光耦合部，从而能以低价格获得光分支比的波长依存性低、可靠度高的宽带光纤耦合器。能以N条光纤来实现任意分支比的1×N的光纤耦合器。
又，本发明所提供的光纤耦合器的制造方法及其制造装置，能通过改变其他光纤对一光纤的缠绕量来控制各光纤间的非对称性，以良好的生产性来制造分支比具有所希望的宽频带特性的光耦合器。
图1所示是本发明的第1实施方式的光纤耦合器的光耦合部周围的概略构成的立体图；图2所示是图1所示的光纤耦合器在熔接拉伸前的光纤缠绕状态的侧视图；图3所示是图1所示的光纤耦合器的波长与插入损耗的关系的图表；
图4所示是本发明第1实施方式的光纤耦合器制造装置中的光纤保持机构与加热机构的概略构成的平面图与侧面图；图5所示是构成图4所示的光纤耦合器制造装置的光纤旋转机构的缠绕前及缠绕时之概略的立体图；图6所示是图1所示的光纤耦合器的光耦合部的熔接拉伸时间与各光纤的光耦合度的关系的图表；图7所示是本发明的其他实施方式的光纤耦合器在光耦合部周围的概略构成的立体图。
图8所示是图7所示光纤耦合器在熔接拉伸前的光纤缠绕状态的侧面图。
图9所示是图7所示的光纤耦合器的光耦合部在加热拉伸前的截面图；图10所示是图7所示的光纤耦合器的波长与插入损耗的关系图。
具体实施例方式
下面，就用于实施本发明的优选实施方式进行说明。
图1所示是本发明的第1实施方式的光纤耦合器的光耦合部周围2a的立体图。
这种光纤耦合器是用以在光纤1a与光纤1b之间将传输光加以分支或耦合的熔接拉伸型1×2宽带光纤耦合器。两条光纤1a、1b是市场上销售的标准型且相同的单模光纤。两条光纤1a、1b的外径及导波路参数相同，都没有对它们进行预拉伸及蚀刻等用以导入各向异性的预处理。各光纤1a、1b，例如是传输波长1.31um及1.55um等多个波长的信号光，进行波长多路通信。
这种光纤耦合器具有用来在光纤1a与光纤1b之间，对传输光进行分支或耦合的光耦合部21。如图2所示，光耦合部21是使光纤1b的一部分以S形缠绕在直线型或大致呈直线型配置的光纤1a，并在这种情况下加以熔接拉伸而构成。因此，在光耦合部21的光纤1a、1b具有不同的长度。光纤1b缠绕在光纤1a上的缠绕量，被调整为两光纤1a、1b在光耦合部21的长度差，在波长多路通信所使用的特定2个波长1.31um及1.55um中，各光纤1a、1b的传输光耦合度大致相等。
图3所示为光纤耦合器的波长特性，该图的横轴代表信号光的波长[um]，纵轴代表信号路的插入损耗[Db]。特性曲线A表示由光纤1a输入光信号时光纤1a的输出波长特性，特性曲线B表示光纤1b的输出波长特性。如图2所示，光纤耦合器在波长1.31um及1.55um两波长的分支比，在插入损耗约3dB的情况下约为50∶50，具备了可使用在上述两波长的宽频带等分支特性。此分支比，可凭借改变光纤1b缠绕在光纤1a的缠绕量，用高成品率加以控制，即使对等分支光纤耦合器以外，例如，用在波长1.31um及1.55um的两波长、分支比为95∶5的1×2不等分支光纤耦合器(5％分接头耦合器)时，也能轻易制得它。
接着，说明用来制造这种光纤耦合器的光纤耦合器制造装置。
图4(a)、(b)所示是光纤耦合器制造装置的光纤保持机构与加热机构3的平面图及侧面图。
光纤耦合器制造装置的光纤保持机构与加热机构3有一对拉伸载台4a、4b，在这对拉伸载台4a、4b之间，设置有装载微喷灯5的喷灯载台6。微喷灯5可凭借喷灯载台6在拉伸载台4a、4b之间移动，用来对光纤1a、1b的光耦合部21加热的。拉伸载台4a、4b可在既定的直线轨道上自由移动，来拉伸被加热熔融的光纤1a、1b。拉伸载台4a、4b连同微喷灯5一起构成了加热拉伸机构，来使光纤1a和缠绕在光纤1a上的光纤1b通过熔接拉伸而形成光耦合部21。
另外，在拉伸载台4a上的端部，设有光纤夹具7，用来把持光纤1a、1b的一端，在两个拉伸载台4a、4b上，设有光纤保持器8a、8b以及用来使光纤1b缠绕在光纤1a上的光纤旋转机构9a、9b。在拉伸载台4b上设有光纤引导器10a、10b。光纤引导器10a、10b是由配置在拉伸载台4b上并可使各光纤1a、1b旋转自如的滚轮所构成。另外，在拉伸载台4b的右侧部，设有与光纤引导器10a、10b搭配的光纤支撑圆柱11a、11b，被光纤支撑圆柱11a、11b所支撑的光纤1a、1b上，分别固定有锤12a、12b。
本实施方式中，锤12a的重量为30g，锤12b的重量为25g。锤12a、12b连同上述的光纤夹具7，构成提供张力的机构，它提供给配置成直线状或大致直线状的光纤1a的张力，要大于提供给缠绕在该光纤1a上的光纤1b的张力。
锤12a、12b产生的张力，由光纤夹具7平滑地传递给位于左侧的光纤1a、1b。光纤支撑圆柱11a、11b是由滑轮构成，锤12a、12b的张力方向改变时，能将张力平滑地传递给光纤1a、1b，而且能避免光纤1a、1b发生过度弯曲，光纤夹具7、光纤引导器10a、10b以及光纤支撑圆柱11a、11b一起构成排列机构，用来把光纤1a、1b彼此排列在拉伸载台4a、4b上。
光纤保持器8a、8b，用来在光纤1a、1b的熔接拉伸之际把持光纤1a、1b，被设在拉伸载台4a、4b的中央侧。
光纤旋转机构9a、设在拉伸载台4a的大致中央部，光纤旋转机构9b设在拉伸载台4b的大致中央部。这些光纤旋转机构9a、9b的结构如图5(a)、(b)所示，分别包含一对基体91、与旋转自如地保持在各基体91上的一对圆柱形的旋转体92。面对面进行配置的各旋转体92，是由没有在图上显示出来的旋转驱动机构驱动，彼此逆向地旋转。如图所示，旋转体92的构成是在跟作为旋转动作中心的轴心一致的位置，形成用来供光纤1a穿插的基准穿插孔93，在离开轴心一定的距离处形成沿轴心开口的用来供光纤1b穿插的旋转穿插孔94。
上述光纤保持器8a、8b与光纤旋转机构9a、9b一起构成用来把其他光纤1b缠绕在光纤1a周围的缠绕机构。
接着，就使用了这种制造装置的光纤耦合器的制造方法进行说明。
首先，去掉作为光纤耦合部21的光纤1a、1b的涂覆层，并将这部分配置在拉伸载台4a、4b的中央位置，在这种情况下，用光纤夹具7把持住光纤1a、1b的一端。接着，如图5(a)所示，将一根光纤1a穿插构成光纤旋转机构9a、9b的旋转体92的基准穿插孔93，并将另外一根光纤1b穿插旋转体92的旋转穿插孔94。并靠光纤引导器10a、10b及光纤支撑圆柱11a、11b把光纤1a、1b支撑在拉伸载台4a、4b上。靠这样，如图4所示，将两条光纤1a、1b排列在拉伸载台4a、4b上。这时，光纤保持器8a、8b是保持开放的，目的是使从锤12a、12b传来的张力能由光纤夹具7施加在位于右侧的光纤1a、1b上。
之后，将锤12a、12b分别安装在各光纤1a、1b的另一端。安装锤12a、12b后，通过构成光纤引导器10a、10b及光纤支撑圆柱11a、11b的各滚轮，将由锤12a、12b产生的张力平滑地传递给光纤1a、1b，为各光纤1a、1b提供相反的张力。
在这种状态下，使两光纤旋转机构9a、9b的旋转体92大约同时往相反方向旋转或仅使其中一方旋转。穿插旋转体92的基准穿插孔93的光纤1a，因为设在旋转体92的旋转轴的中心，即使在旋转体92旋转的情况下，也不会公转。另一方面，穿插旋转穿插孔94的光纤1b，会随着旋转体92的旋转动作，以旋转体92的轴为中心旋转。随着这种旋转，如图5(b)所示，位于两光纤旋转机构9a、9b之间的光耦合部21的光纤1b的被除去涂覆层的部位，缠绕在被配置成直线状或大致直线状的光耦合部21的光纤1b的被除去涂覆层的部位。此时，加在光纤1a的张力，要大于加在光纤1b的张力，故不会因光纤1b的公转而造成光纤1a的弯曲。
本实施方式中，使光纤旋转机构9b的旋转体92大约旋转260度。该旋转量的数值，是根据光纤1a、1b的传输光的最大耦合度与旋转角的关系而求得。然而，这个数值是相对值，主要取决于光纤种类、制造装置的构造(光纤旋转机构的构造与安装位置、喷灯构造等)、制作条件(提供给光纤的张力大小、熔接程度、拉伸形状等)，并不是一个绝对值。另外，在本实施方式中，仅使光纤旋转机构9b旋转，但在旋转量较大时，也可使光纤旋转机构9a、9b的双方反向旋转。
接着，用光纤保持器8a、8b把持并保持住各光纤1a、1b，将微喷灯5点火后，用喷灯载台6将微喷灯5移动到预定的位置，给光耦合部21的被除去涂覆层的部位加热使它熔接后，一边使拉伸载台4a、4b缓缓向左右拉伸，一边继续加热，在既定地点停止加热拉伸而形成光耦合部21。接着，将光耦合部21的两侧固定在基板后，将其整体从制造装置拆除下来，进行封装，而完成光耦合器的制作。
图6所示是光纤1a、1b的加热拉伸时间(用横轴表示)与光纤1a的输入波长为1.31um及1.55um的信号光时，各自的光耦合度(用纵轴表示)的关系图。本实施方式中，是在两波长的光耦合度最先到达一致(图中的A点)时，停止加热拉伸。因此，经过上述熔接拉伸所形成的光耦合部21，其中对两光纤1a、1b的长度差被设定成在波长多路通信所使用的两个特定波长1.31um及1.55um中，各光纤1a、1b的传输光耦合度达到大致相等的最小长度。
根据以上所述的本实施方式的光纤耦合器，使光纤1b缠绕在配置成直线状或大致直线状的光纤1a，仅凭借各光纤1a、1b在光耦合部21的长度不同，就能使光耦合部21的各光纤1a、1b之间具有非对称性。
因此，不须象传统做法那样预先准确地进行用来使相同光纤的传输常数具有差值的预处理，就能导入非对称性。又由于非对称性是靠各光纤1a、1b在光耦合部21的长度加以控制，因此可在各光纤1a、1b在光耦合部21的熔接拉伸时加以修正。因而，与于对预处理量敏感、在熔接拉伸时无法修正传输常数的传统的光纤耦合器相比较，本实施方式的光纤耦合器，有提高成品率的功效。
另外，依本实施方式的光纤耦合器，不须象传统作法一样准备出严谨地控制各特性的不同光纤，故有利于成本面的考量。此外，由于在光纤1a、1b的方向不须严格地具备各参数，因而，在生产时光纤耦合器的特性不会劣化，且不会导致成品率的降低。
另外，通过改变光纤1b对光纤1a的缠绕量，控制各光纤1a、1b在光耦合部21的长度差，所制得的光纤耦合器，并不仅限于50∶50的等分支比，而可得到任意的分支比。不仅是1×2的不等分支的光纤耦合器，一般的1×N不等分支的光纤耦合器也能用同样方式加以制作。况且，为获得1×N宽频带的等分支光纤耦合器，也不会象传统使用N+1条光纤的宽带化那样，产生额外损失的波长依存性在原理上增大的问题。能以少1条的N条光纤获得1×N宽带光纤耦合器。另外，也不会为了避免此问题，而诸如在对1×N宽频带、等分支光纤耦合器用非对称锥部来导入非对称性那样，非对称锥部的形状控制成为问题，而成为成品率降低的要因的情况。
另外，本实施方式的光纤耦合器，不会象在1×N宽频带的等分配光纤耦合器使用非对称锥部来导入非对称性的情形那样，要增加尺寸来实现分支比的宽带化，也不致于成为导致成品率降低的原因。因此，不须使锥部比实际所需还要长，就可得到分支比为宽频带的光纤耦合器。
另外，本实施方式虽然是就光纤耦合器由相同光纤1a、1b构成的情形作了说明，但是其构成不必非得采用相同光纤不可，即也可使用不同光纤来构成光纤耦合器。也就是说，无论使用相同光纤1a、1b或使用不同光纤，凭借使各光纤在光耦合部21的长度不同，这样，即无须在各光纤间使传输常数具备差值，而能轻易地将非对称性导入光纤耦合部21。因此，即使是使用不同光纤，也能轻易地制得分支比为宽频带的上述光纤耦合器。
另外，本实施方式的光纤耦合器的制造方法，如前所述，使光纤1a、1b彼此排列的排列工序中，包含将1条光纤1a配置成直线状或大致直线状后，在其周围缠绕与该光纤1a相同的另一根光纤1b，并使各光纤1a、1b在光耦合部21的长度不同的卷绕工序。因此，靠调整安装在光纤1a、1b上的锤12a、12b的重量或构成光纤旋转机构9a、9b的旋转体92的旋转量，改变光纤1b对光纤1a的缠绕量，就能调整各光纤1a、1b在光耦合部21的长度差。因此，靠改变光纤1b对光纤1a的缠绕量，就能控制各光纤1a、1b间的非对称性，轻易地制得分支比为所希望的宽频带特性的光纤耦合器。
另外，本实施方式的光纤耦合器的制造方法，如前所述，缠绕工序中，对配置成直线状或大致直线状的光纤1a所提供的张力，大于缠绕在该光纤1a的光纤1b被提供的张力，因此，可利用被提供张力较大的光纤1a的张力，在该光纤1a的周围缠绕被提供较小张力的光纤1b，凭借此，光纤1a不会因承受缠绕在其周围的光纤1b的应力而弯曲。因此，将光纤1b缠绕在光纤1a的周围时，可防止因光纤1a发生弯曲导致光纤1b的缠绕量不能维持为定量。也就是，光纤1b对光纤1a的缠绕量可维持恒定，能实现具有再现性的缠绕状态。因此，能轻易地制得分支比的宽频带特性齐备的光纤耦合器，提高成品率。
本实施方式的光纤耦合器的制造装置，如前所述，具备把和光纤1a相同的光纤1b缠绕在配置成直线状或大致直线状的光纤1a周围的缠绕机构，以及使提供给光纤1a的张力大于缠绕在该光纤1a的光纤1b所提供之张力的张力提供机构。因此，当通过缠绕机构将光纤1b缠绕在光纤1a的周围之际，凭借张力提供机构给各光纤1a、1b提供既定的张力，光纤1a即不会因承受缠绕在其周围的光纤1b的力量而弯曲，光纤1b对光纤1a的缠绕量能保持一定。因此，所提供的光纤耦合器制造装置，能由光纤1a、1b的长度差，轻而易举地控制光耦合部21中光纤1a、1b间的非对称性。
接着，说明本发明的光纤耦合器的第2实施方式。
图7所示是本实施方式的熔接拉伸型1×4宽带光纤耦合器的光耦合部周围2b的立体图。
光纤耦合器的光耦合部周围2b，是以位于中心的直线状的光纤1a作为输入输出两用的光纤，以螺旋形缠绕在光纤1a的其他光纤1b、1c、1d则是作为输出专用的光纤。与第1实施方式一样，各光纤1a～1d也是市场上销售的标准型且相同的单模光纤。在第2实施方式中，也同样地可使用不同光纤来构成光纤耦合器。光纤耦合器的光耦合部22，其构成如图8所示，是在其他3条光纤1b、1c、1d的一部分缠绕在直线状或大致直线状配置的光纤1a的状态下，加以熔接拉伸而成。因此，在光耦合部22的光纤1a与其他光纤1c～1d的长度彼此不同。光纤1b、1c、1d对光纤1a的缠绕量，是调整在光耦合部22的光纤1a与其他光纤1b～1d的长度差，在波长多路通信所使用的两特定波长1.31um及1.55um中，各光纤1a、1b、1c、1d的传输光耦合度大致相等的长度。
这种光纤耦合器的制造装置，虽然与第1实施方式的光纤耦合器制造装置的构成大体相同，但在光纤旋转机构9a、9b中，除开口在旋转中心的基准穿插孔93以外，还设有对称于旋转中心的3个旋转穿插孔94，而成为在总计4个孔中分别插入光纤1a、1b、1c、1d的构成。作为给光纤1a～1d提供张力的机构，是具备彼此独立的4个机构(光纤引导器10a～10d、光纤支撑圆柱11a～11d)，在锤12a之外另有3个锤12b～12d，分别安装在各光纤1a、1b、1c、1d的端部。此时，施加在光纤1a的锤12a的重量例如约为35g，施加在其他光纤1b～1d的锤12b～12d的重量则分别约为20g。如前所述，由于提供给光纤1a的张力，比提供给其他3条光纤1b、1c、1d的张力要大，因此本实施方式，也能以高成品率保障光纤1a的直线性。
一边提供这样的张力，一边如图8所示，光纤1b、1c、1d呈螺旋形缠绕在光纤1a上。本实施方式，是使旋转机构9a、9b彼此各逆向旋转270度进行缠绕。此旋转量与第1实施方式相同，是根据旋转角及最大耦合度的关系，使各光纤1a、1b、1c、1d的长度差，能达到各光纤1a、1b、1c、1d的传输光耦合度大致相等的值。这个数值也同样是主要取决于光纤种类、制造装置的构造、制作条件等的相对值，并非为绝对值，所以适当的加以改变也不会构成障碍。旋转角的最佳值是主要取决于分支数的值，例如，若是在1×8光纤耦合器时，其旋转条件理应会完全不同。光纤旋转机构的旋转量不必非得相等不可，也可仅使旋转机构9a或旋转机构9b旋转。
图9所示是光纤耦合器的光耦合部的截面构造。
该图中，输出专用光纤1b、1c、1d的位置配置在相对于输出输入两用光纤1a对称的位置，然而，在给所有光纤1a、1b、1c、1d提供一定的张力时，该输出专用光纤1b、1c、1d间的相对位置的微量偏移，将是导致位于中心的光纤1a弯曲盘绕(S形盘绕)的主因。因此，在这种情况下，将不易用良好的精度控制光耦合部22中的构造的非对称性，想要靠光耦合部22的非对称性以高成品率获得宽频带分支特性，并不容易。
相对于这点，本实施方式中，提供给光纤1a的张力，大于提供给其他光纤1b、1c、1d的张力，所以不会因光纤1b、1c、1d的公转而造成光纤1a的弯曲。如此一来，作为缠绕光纤1b、1c、1d的方法，对多条光纤1a、1b、1c、1d附加重量不同的锤12a、12b、12c、12d，利用附有较重的锤12a的光纤1a的张力来扭转光纤1b、1c、1d，借此，就能使附有较轻的锤12b、12c、12d的光纤1b、1c、1d缠绕在附有较重的锤12a的光纤1a的周围。借助于利用了该原理的缠绕方法，具有再现性的缠绕状态就能轻易地实现，并可轻易地再现分支比。这样一来，通过加大位于中心的光纤1a被提供的张力，就使光纤1b、1c、1d的缠绕量保持一定，成品率改善且再现性极佳。
图9所示的光纤耦合器的光耦合部的截面构造，与专利文献7所披露的凭借非对称锥部来达到宽带化的1×4光纤耦合器，具有类似的构成(参照该文献的图1)。然而，如同该文献的第4栏的55～57行或第7栏的61～63行的记载，对4条光纤所施加的张力相同，因此，尽管该文献中并未明确记载，但是中心的光纤在长度方向发生弯曲的可能性很大。也就是，中心的光纤1a想要保持图8所示直线状的机率会大幅下降。因此，在这种情形下，不能确保光纤1a与光纤1b～1d之间的非对称性。因此，该文献的光纤耦合器，是在锥部导入非对称性来确保特性的宽频带。该文献所示的光纤旋转机构，其作用仅是为了形成锥部而使4条光纤相互接触，从该文献中，并无法看出对光纤间提供不同张力来导入非对称性的意图。
图10所示是用本实施方式所制作的并经过封装后的光纤耦合器的波长特性图，该图的横轴表示信号光的波长[um]，纵轴则表示信号路径的插入损耗[dB]。特性曲线A代表光纤1a的输出波长特性，特性曲线B、C、D代表光纤1b、1c、1d的输出波长特性。如该图所示，光纤耦合器2b在波长1.31um与1.55um两波长的分支比，在插入损耗约6dB的情况下大致为等分支，具有可在这两种波长下使用的宽频带的等分支特性。此分支比，可通过改变光纤1b～1d对光纤1a的缠绕量，用高成品率加以控制，而能轻易制得想要分支比的1×4不等分支光纤耦合器。
从而，根据本实施方式的光纤耦合器，不必象传统的熔接拉伸型光纤耦合器那样，进行为了导入非对称性的预拉伸、蚀刻等预处理，也不必使用多个种类的光纤，能用4条相同的光纤1a、1b、1c、1d，在形成光耦合部22时导入非对称的配置，由此获得宽频带的等分支特性。
这样所制得的光纤耦合器，如上所述那样，就得到在波长1.31um与1.55um两波长下可利用的宽频带等分支特性，通过改变光纤1b的缠绕量就可高成品率地控制分支比。
此外，上述各实施方式中，是使用锤12a～12d来将载重施加给光纤1a～1d，但也可利用其他诸如弹簧力、磁力等。本例虽然用微喷灯5作为加热源，但也可使用其他加热方法，例如使用陶瓷等的电热器、放电、CO2激光等方法来加热。
产业上的可利用性虽然上述实施方式中，说明了将本发明的光纤耦合器应用在1×2光纤耦合器及1×4光纤耦合器的情况，但本发明也能应用在例如1×3光纤耦合器、1×8光纤耦合器等其他一般的1×N光纤耦合器。在将本发明应用在这样的光纤耦合器的情况下，也能获得与上述实施方式同样的效果。
权利要求
1.一种光纤耦合器，具有使一光纤的传输光耦合于其他一条以上光纤的光耦合部，其特征在于上述一光纤与上述其他一条以上光纤在上述光耦合部的长度彼此不同，且该光耦合部的长度为在至少两个特定波长中使上述各光纤的传输光的耦合度大致相等的最小长度。
2.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于上述一光纤与上述其他一条以上光纤由同一光纤组成。
3.根据权利要求1或2所述的光纤耦合器，其特征在于在上述光耦合部中，上述一光纤被配置成直线状或大致直线状，且上述其他一条以上光纤相对于上述一光纤S形盘绕。
4.根据权利要求1或2所述的光纤耦合器，其特征在于在上述光耦合部中，上述其他一条以上光纤被配置成直线状或大致直线状，且上述一光纤相对于上述其他一条以上光纤S形盘绕。
5.一种光纤耦合器的制造方法，包含使多条光纤彼此排列的排列工序；和将在此排列工序中所排列的上述各光纤加以熔接、拉伸而形成光耦合部的熔接拉伸工序，其特征在于上述排列工序包含缠绕工序，其在上述光耦合部中将至少一条光纤配置成直线状或大致直线状，并在其周围缠绕一条以上的其他光纤。
6.根据权利要求5所述的光纤耦合器的制造方法，其特征在于在上述缠绕工序中，对被配置成直线状或大致直线状的上述光纤所提供的张力，大于对被缠绕在该光纤上的其他光纤所提供的张力。
7.一种光纤耦合器制造装置，包含使多条光纤彼此排列的排列机构；和将用此排列机构所排列的上述各光纤加以熔接、拉伸而形成光纤耦合部的熔接拉伸机构，其特征在于，具备缠绕机构，在被配置成直线状或大致直线状的至少一条光纤周围缠绕一条以上的其他光纤；张力提供机构，对被配置成直线状或大致直线状的上述光纤所提供的张力，保持为大于对缠绕在该光纤上的其他光纤所提供的张力。
全文摘要
在以往的光纤耦合器，需要预处理工序，或者准备特性严格地一致的不同光纤。根据本发明的光纤耦合器，是在光纤(1a)与光纤(1b)之间将传输光加以分支或耦合的1×2宽带光纤耦合器。两光纤(1a、1b)是市场上作为标准产品销售的同一单模光纤。光纤耦合器具有的光耦合部(21)，在对光纤(1a)缠绕了光纤(1b)的一部分的状态下加以熔接拉伸而构成。光纤1b对于光纤1a的缠绕量进行调整以使两光纤(1a、1b)在光耦合部21的长度之差为各光纤(1a、1b)的传输光耦合度大致相等的最小长度。
文档编号G02B6/287GK1890589SQ200480036510
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月18日 优先权日2003年12月9日
发明者平山俊司, 竹内善明, 三浦冬树, 鹈泽茂, 间渕克雄 申请人:大崎电气工业株式会社