JP3961487B2 - 希土類ドープ光ファイバモジュール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に希土類ドープ光ファイバモジュール及びその製造方法に関し、特に、エルビウム・ドープ・光ファイバ（ＥＤＦ）モジュール及びその製造方法に関する。

光信号を直接増幅する光アンプを使用した光通信システムが一般的になっているが、ＥＤＦモジュールは光増幅機能を有する光アンプの基本部品として利用される。従来のＥＤＦモジュール１は図１に示すような金属製リール２にＥｒドープ光ファイバ４を巻き取り、Ｅｒドープ光ファイバ４の長さ調整をすることで増幅特性を要求値に合わせこみ、Ｅｒドープ光ファイバ４の両端に通常のシングルモード光ファイバを融着接続して構成されていた。

接続部に紫外線硬化樹脂を滴下し、紫外線照射により樹脂を硬化させて接続部を保護している。これを接続部のリコートと称する。接続部をリコートで保護した後、シングルモード光ファイバもリールに巻き付け収容される。

波長分割多重（ＷＤＭ）アンプ用ＥＤＦモジュールに於いては、増幅特性の温度依存性対策として、金属製リールの熱伝導を利用してＥｒドープ光ファイバの均一な温度制御が行われている。

このような金属製リール２を使用する従来のＥＤＦモジュール１では、Ｅｒドープ光ファイバ４巻き取り時のストレスにより損失が増加するため、増幅特性に寄与するＥｒドープ光ファイバ４自体の損失が不明確になり、高精度な増幅特性の調整ができないという問題がある。

金属製リール２にＥｒドープ光ファイバ４が巻かれたままの状態のため、Ｅｒドープ光ファイバ４に常にストレスがかかった状態となり、信頼性を低下させている。直径が調整可能な金属製リールも使用されるが、構造が複雑であるため、金属製リールが高価となる問題がある。

従来の他のＥＤＦモジュール５は、温度制御不要なＥＤＦモジュールに適用されるもので、図２に示すような金属製リール６にＥｒドープ光ファイバ４を巻き取り、Ｅｒドープ光ファイバ４を束として取り外す方法である。金属製リール６には複数の束ね用凹部８が形成されている。

図３はＥｒドープ光ファイバ４を束ねて金属製リール６から取り外したＥＤＦモジュール５を示している。符号１０はＥｒドープ光ファイバ４とシングルモード光ファイバ１２の融着接続部であり、１４は束ねチューブである。

図３に示すように金属製リール６からＥＤＦモジュール５を取り外して使用されるため、Ｅｒドープ光ファイバ４への定状的なストレスからは解放されるが、Ｅｒドープ光ファイバ４を束ねるために図２に示すような束ね用凹部８を有する特殊形状の金属製リール６を使用する必要がある。そのため、Ｅｒドープ光ファイバ４の被覆に変形及び／又は損傷を発生させる恐れがある。

また、Ｅｒドープ光ファイバ４の長さ調整時及びシングルモード光ファイバ１２の融着接続時には束ねチューブ１４を一旦取り外し再度束ね直す必要があり、作業が煩雑になるという問題がある。更に、Ｅｒドープ光ファイバ４の温度制御が必要な場合には、図３に示すＥＤＦモジュール５の束を容器に収容して温度制御をする必要がある。

よって、本発明の目的は、巻き取り時の応力が解放されて、高精度な増幅特性の調整が可能な希土類ドープ光ファイバモジュールを提供することである。

本発明の他の目的は、巻き取り時の応力を解放可能な希土類ドープ光ファイバモジュールの製造方法を提供することである。

本発明の一側面によると、伸縮性を有する樹脂製リールと、該樹脂製リールに巻回された希土類ドープ光ファイバと、前記樹脂製リールの円周方向に一体的に埋め込まれた金属とを具備し、前記金属は金属線が網状に撚られた金属製テープから構成されることを特徴とする希土類ドープ光ファイバモジュールが提供される。

好ましくは、樹脂製リールはシリコンゴム、フッ素ゴム、又は軟質ＰＶＣから形成される。さらに好ましくは、樹脂製リールには金属製テープに接触するヒータと、温度センサが取り付けられている。

本発明の他の側面によると、希土類ドープ光ファイバモジュールの製造方法であって、第１の直径と該第１の直径より大きな第２の直径の間で直径が変更可能な金属製リール上に伸縮性を有する樹脂製リールをセットし、前記金属製リールを第２の直径に拡大することにより、前記樹脂製リールの直径を拡大し、前記樹脂製リール上に希土類ドープ光ファイバを巻回し、前記金属製リールを第１の直径に縮小し、前記希土類ドープ光ファイバの巻回された前記樹脂製リールを前記金属製リールから取り外す、各ステップから成ることを特徴とする希土類ドープ光ファイバモジュールの製造方法が提供される。

好ましくは、製造方法は更に、金属製リールの直径を第１の直径に縮小した後樹脂製リールを金属製リールから取り外す前に、シングルモード光ファイバを希土類ドープ光ファイバに融着接続するステップを含んでいる。

図４を参照すると、金属製リール１８に装着した状態の本発明第１実施形態のＥＤＦモジュール１６の断面図が示されている。図５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。金属製リール１８は中心穴２２を有する第１セグメント２０と、第１セグメント２０の中心穴２２中にシャフト２６が挿入された第２セグメント２４から構成される。

金属製リール１８上には伸縮性を有する樹脂製リール２８が装着されている。樹脂製リール２８は、シリコンゴム、フッ素ゴム、軟質ポリ・ビニル・カルバゾール（ＰＶＣ）等の材質から形成され、リール低部の外径が６０ｍｍと成るように型成型により製作した。

金属製リール１８の第１セグメント２０は、図６に示すように、第１半円リール２０ａと、第２半円リール２０ｂから構成される。第１半円リール２０ａには一対のピン３０，３２が固定されている。

第２半円リール２０ｂはブラケット３４に連結されており、ブラケット３４には一対の長穴３６，３８が形成されている。ピン３０，３２はそれぞれ長穴３６，３８中に挿入されている。

これにより、第２半円リール２０ｂは第１半円リール２０ａに接触する径縮小位置と、第１半円リール２０ａから所定距離離間した図６に示す径拡大位置との間で移動可能である。

樹脂製リール２８を金属製リール１８に装着し、金属製リール１８の外径を図６に示すように拡大し、樹脂製リール２８の巻き取り部低部の外径を６１ｍｍに拡大した。この状態でＥｒドープ光ファイバ４２を樹脂製リール２８で巻き取った。

その後、金属製リール１８の径を縮小させることで、樹脂製リール２８の巻き取り部低部の外径を６０ｍｍに復元し、Ｅｒドープ光ファイバ４２の長さを調整して増幅特性を目標値に調整した。

その後、Ｅｒドープ光ファイバ４２の両端にシングルモード光ファイバ４４を融着接続し、接続部を紫外線硬化樹脂でリコートして補強した後、シングルモード光ファイバ４４を樹脂製リール２８に巻き付け収納した。

金属製リール１８の第２セグメント２４を第１セグメント２０から取り外し、更に樹脂製リール２８を金属製リール１８の第１セグメント２０から取り外して、図７に示す第１実施形態のＥＤＦモジュール１６とした。

Ｅｒドープ光ファイバを金属製リールに巻き付けた図１に示した従来のＥＤＦモジュール１では、Ｅｒドープ光ファイバの巻き付け応力による損失増が０．５〜１．５ｄＢあったが、本実施形態のＥＤＦモジュール１６では、応力フリーの状態にすることが可能となり、損失増を０．１ｄＢ以内に抑えることができた。

ＷＤＭアンプ用ＥＤＦモジュールでは、温度特性の影響を抑制する必要がある。そこで、図８に示す第２実施形態のＥＤＦモジュール１６´では、樹脂製リール２８の円周方向に金属線が網状に撚られた金属製テープ４６を一体的に埋め込んだ。

金属製テープ４６の樹脂製リール２８との一体化は、樹脂製リール２８のモールド成型時に行うことができる。金属線が網状に撚られた金属製テープ４６は伸縮性を有するため、樹脂製リール２８の伸縮性を維持することができる。

樹脂製リール２８の内側の一部を削り、金属製テープ４６の剥き出した部分にシート状ヒーター４８を貼り付け、更に樹脂製リール２８の内側の他の部分に測温抵抗等の温度センサー５０を貼り付けた。

温度センサー５０で樹脂製リール２８の温度を検知し、樹脂製リール２８の温度が６０℃となるようにヒーター４８を制御した。Ｅｒドープ光ファイバ４２及びシングルモード光ファイバ４４の温度は、金属製テープ４６の熱伝導によって円周上で一定になり、６０±０．５℃に制御することができた。

本発明は光ファイバに他の希土類元素をドープした希土類ドープ光ファイバモジュールにも同様に適用することができる。

本発明のＥＤＦモジュールは以上詳述したように構成したので、Ｅｒドープ光ファイバ巻き取り時の応力を解放することができ、増幅特性を目標値に高精度に安定して合わせこむことができる。更に、リールの熱膨張等に起因する応力による信頼性低下を防止でき、均一な温度制御も容易に行うことができる。

更に、樹脂製リールは簡単にモールド成型できるため低価格であり、融着接続部も一定曲げ半径で樹脂製リールに巻き付け収納できる。樹脂製リールにＥｒドープ光ファイバを巻き付けているため、形状変形が可能であり、光アンプモジュールへの実装自由度が拡大する。

従来のＥＤＦモジュールの一部破断斜視図である。 従来の束取り用金属製リールの側面図である。 束取りされた従来の他のＥＤＦモジュールを示す図である。 金属製リールに装着した状態の本発明第１実施形態のＥＤＦモジュールの断面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 直径を拡大した状態の金属製リールの第１セグメント側面図である。 本発明第１実施形態のＥＤＦモジュールの一部破断斜視図である。 本発明第２実施形態のＥＤＦモジュールの一部破断斜視図である。

Claims (6)

1. 伸縮性を有する樹脂製リールと、
   該樹脂製リールに巻回された希土類ドープ光ファイバと、
   前記樹脂製リールの円周方向に一体的に埋め込まれた金属とを具備し、
   前記金属は金属線が網状に撚られた金属製テープから構成されることを特徴とする希土類ドープ光ファイバモジュール。
2. 前記金属は前記樹脂製リールから突出する部分を有しており、
   該突出部分に接触するように前記樹脂製リールに取り付けられたヒーターと、前記樹脂製リールに取り付けられた温度センサーを更に具備した請求項１記載の希土類ドープ光ファイバモジュール。
3. 伸縮性を有する樹脂製リールと、
   該樹脂製リールの円周方向に一体的に埋め込まれた金属とを具備し、
   前記金属は金属線が網状に撚られた金属製テープから構成されることを特徴とする希土類ドープ光ファイバ巻き取り用リール。
4. 希土類ドープ光ファイバモジュールの製造方法であって、
   第１の直径と該第１の直径より大きな第２の直径の間で直径が変更可能な金属製リール上に伸縮性を有する樹脂製リールをセットし、
   前記金属製リールを第２の直径に拡大することにより、前記樹脂製リールの直径を拡大し、
   前記樹脂製リール上に希土類ドープ光ファイバを巻回し、
   前記金属製リールを第１の直径に縮小し、
   前記希土類ドープ光ファイバの巻回された前記樹脂製リールを前記金属製リールから取り外す、
   各ステップから成ることを特徴とする希土類ドープ光ファイバモジュールの製造方法。
5. 前記金属製リールの直径を第１の直径に縮小した後前記樹脂製リールを該金属製リールから取り外す前に、シングルモード光ファイバを前記希土類ドープ光ファイバに融着接続するステップを更に具備した請求項４記載の希土類ドープ光ファイバモジュールの製造方法。
6. 前記希土類ドープ光ファイバと前記シングルモード光ファイバの融着部をリコートし、
   該シングルモード光ファイバを前記樹脂製リールに巻回するステップを更に具備した請求項５記載の希土類ドープ光ファイバモジュールの製造方法。

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