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JP4615201B2 - Wavelength flat type optical coupler and manufacturing method thereof - Google Patents
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

本発明は、複数本の光ファイバの結合領域を溶融延伸して製造する波長平坦型光カプラおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a wavelength flat type optical coupler that is manufactured by melting and stretching a coupling region of a plurality of optical fibers and a method for manufacturing the same.

光伝送システムにおいて使用される光カプラは、レンズを用いた光学部品を利用する製品に始まり、現在では光ファイバを利用する製品が主流となっている。光ファイバ利用型の光カプラの中で、その製法から溶融テーパ型光ファイバカプラと呼ばれるものがある。溶融テーパ型光ファイバカプラは、2本以上の光ファイバを平行に近接させ、その両端を固定して治具上に設置し、2本以上の光ファイバの一部をマイクロトーチなどで加熱して溶融一体化すると同時に長手方向に引張り延伸して作製されている。溶融、延伸することによって2本の光ファイバは細径化してコア同志が近接し、コア中を伝搬する光の分岐結合が行われる。 Optical couplers used in optical transmission systems start with products that use optical components using lenses, and currently products that use optical fibers are the mainstream. Among optical couplers using an optical fiber, there is one called a fused taper type optical fiber coupler because of its manufacturing method. A fused taper type optical fiber coupler has two or more optical fibers placed close to each other in parallel, fixed at both ends thereof, placed on a jig, and heated with a microtorch or the like part of the two or more optical fibers. At the same time as being melt-integrated, it is produced by stretching in the longitudinal direction. By melting and stretching, the two optical fibers are reduced in diameter, the cores come close to each other, and branching and coupling of light propagating in the core is performed.

溶融テーパ型の光ファイバカプラは、2本以上の光ファイバを平行に密着させ溶融、延伸することによって作製することができるので、比較的容易な作製方法となっている。ところで、溶融テーパ型の光ファイバカプラに限らず、一般に光カプラは分岐比が非常に重要な要素となっている。溶融テーパ型光ファイバを作製する上で所定の分岐比を得るためには、加熱温度、引張り張力、延伸量等の厳密な制御が要求される。   The melt taper type optical fiber coupler can be manufactured by bringing two or more optical fibers into close contact in parallel and melting and stretching, so that it is a relatively easy manufacturing method. By the way, not only the fused taper type optical fiber coupler but generally the optical coupler has a very important branching ratio. In order to obtain a predetermined branching ratio in producing a melt-tapered optical fiber, strict control of heating temperature, tensile tension, stretching amount, etc. is required.

溶融されて形成された光ファイバカプラは、2本以上の光ファイバを用い、これらをお互いに数回撚り合わせ、撚り合わされた部分を加熱し、一方で撚り合わされた部分を引き伸ばして徐々に細径化してテーパ形状にしお互いに溶融させる。この型のカプラでは、多数の光ファイバのうちの一本を伝搬する光信号を他の多数のファイバに結合させることができる。   An optical fiber coupler formed by melting uses two or more optical fibers, twists them together several times, heats the twisted part, while stretching the twisted part and gradually reduces the diameter. To taper shape and melt each other. In this type of coupler, an optical signal propagating in one of a number of optical fibers can be coupled to a number of other fibers.

このような光ファイバカプラは、低損失であり、温度安定性に優れ、機械的に硬く、製造が容易であるので、光ファイバ通信網において使用するのに適している。
しかし、これらの光ファイバカプラの結合比は波長に依存することが知られている。互いに溶融されて2×2ポートの光カプラにおいては、2つの受け手側ファイバに結合するパワーを約50対50に分割することが必要であり、1.55μmで50対50に分割されるように製造時にカプラを引き伸ばすと、1.31μmにおける分割比が非常に異なってしまう。従って、1.55μmと1.31μmとの双方の波長で動作する必要のある通信網で使用するには不十分である。実用的には、結合比が波長に依存しない光ファイバカプラが必要である。
Such an optical fiber coupler is suitable for use in an optical fiber communication network because of its low loss, excellent temperature stability, mechanical rigidity, and easy manufacture.
However, it is known that the coupling ratio of these optical fiber couplers depends on the wavelength. In a 2 × 2 port optical coupler fused to each other, it is necessary to divide the power coupled to the two receiver fibers to about 50 to 50, so that the power is divided into 50 to 50 at 1.55 μm. If the coupler is stretched during manufacture, the split ratio at 1.31 μm will be very different. Therefore, it is not sufficient for use in communication networks that need to operate at both wavelengths of 1.55 μm and 1.31 μm. In practice, an optical fiber coupler whose coupling ratio does not depend on the wavelength is required.

特開平8−304662には、光ファイバカプラの結合比の波長依存性を小さくする光ファイバカプラが開示されている。即ち、結合比の波長依存性が小さい、即ち波長に対する結合比特性がほぼ平坦な光ファイバカプラを提供するために、特開平8−304662に開示された光ファイバカプラは、1つの光ファイバの伝搬光が他の1つ以上の光ファイバに結合するあらかじめ定められた長さの結合領域を備え、その1つの光ファイバの結合領域内に伝搬定数が他の光ファイバの伝搬定数とわずかに異なって設定された光ファイバカプラにおいて、あらかじめ定められた長さは、この光ファイバカプラの形成時に2つのあらかじめ選択された波長における結合比が最初に等しくなる最小の長さに等しく設定されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304662 discloses an optical fiber coupler that reduces the wavelength dependence of the coupling ratio of the optical fiber coupler. That is, in order to provide an optical fiber coupler having a small coupling ratio wavelength dependency, that is, a substantially flat coupling ratio characteristic with respect to the wavelength, the optical fiber coupler disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304662 is a propagation of one optical fiber. A coupling region of a predetermined length in which light is coupled to one or more other optical fibers, the propagation constant being slightly different from the propagation constants of the other optical fibers within the coupling region of the one optical fiber; In the set optical fiber coupler, the predetermined length is set equal to the minimum length at which the coupling ratios at the two preselected wavelengths are initially equal when the optical fiber coupler is formed.

特開平8−304662によると、例えば、1.3μmおよび1.52μmの放射で約50%対50%に光パワーを分割できる2×2ポートの光ファイバカプラを製造することができることが開示されている。
特開平8−304662号公報
According to JP-A-8-304662, it is disclosed that, for example, a 2 × 2 port optical fiber coupler capable of dividing optical power into about 50% vs. 50% with radiation of 1.3 μm and 1.52 μm can be manufactured. Yes.
JP-A-8-304662

上述した先行技術によると、2つのあらかじめ設定された波長でその結合係数が等しく、波長に対して結合比特性が平坦な光ファイバカプラを得ることが期待されている。しかしながら、結合比の波長依存性を小さくする、即ち、結合領域の長さを、あらかじめ選択された2つの波長における結合比が最初に等しくなるような最小の長さに等しく設定すると、良好な波長平坦型の光カプラを得ることができないという問題点がある。即ち、上述した光カプラを伝送システムに適用すると、伝送システムの品質が劣化するという問題点がある。   According to the above-described prior art, it is expected to obtain an optical fiber coupler having the same coupling coefficient at two preset wavelengths and a flat coupling ratio characteristic with respect to the wavelength. However, reducing the wavelength dependence of the coupling ratio, i.e., setting the length of the coupling region equal to the minimum length such that the coupling ratios at the two preselected wavelengths are initially equal is good. There is a problem that a flat type optical coupler cannot be obtained. That is, when the above-described optical coupler is applied to a transmission system, there is a problem that the quality of the transmission system deteriorates.

従って、この発明の目的は、従来の問題点を解決して、優れた性能の波長平坦型光カプラを提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a wavelength flat type optical coupler having excellent performance by solving the conventional problems.

本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、優れた性能の波長平坦型の光カプラを得るためには、結合比の波長依存性を小さくする、即ち、結合領域の長さを、あらかじめ選択された2つの波長における結合比が最初に等しくなるような最小の長さに等しく設定するのではなく、偏波依存性を考慮することが必要であることが判明した。特に伝送システムの品質を高めるためには、偏波依存性を最小化することが必要であり、伝送システムを構成する1つの要素としての光カプラにおいても、偏波依存性を最小化することが重要である。   The present inventor has intensively studied to solve the conventional problems described above. As a result, in order to obtain a wavelength flat type optical coupler with excellent performance, the wavelength dependence of the coupling ratio is reduced, that is, the coupling ratio at the two preselected wavelengths is first selected. It was found that it was necessary to consider the polarization dependence rather than setting it to be equal to the minimum length that would be equal to. In particular, in order to improve the quality of the transmission system, it is necessary to minimize the polarization dependency, and even in an optical coupler as one element constituting the transmission system, the polarization dependency can be minimized. is important.

即ち、所定の2つの波長(例えば、1310nmおよび1550nm)における挿入損失を測定し、2つの波長における挿入損失が等しくなるような条件において、偏波依存性は小さくなっていないことが判明した。即ち、挿入損失(波長依存性)および偏波損失(偏波依存性)の2つの要件を満たすことが必要である。そのためには、挿入損失の許容範囲内で、偏波依存性が最小となるように結合領域の長さを設定することによって、優れた性能の波長平坦型の光カプラを得ることができることが判明した。   That is, the insertion loss at two predetermined wavelengths (for example, 1310 nm and 1550 nm) was measured, and it was found that the polarization dependence was not reduced under the condition that the insertion loss at the two wavelengths was equal. That is, it is necessary to satisfy two requirements of insertion loss (wavelength dependence) and polarization loss (polarization dependence). To that end, it was found that a wavelength flat optical coupler with excellent performance can be obtained by setting the length of the coupling region so that the polarization dependence is minimized within the allowable insertion loss range. did.

この発明は、上記研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の波長平坦型光カプラの製造方法の第1の態様は、二本以上の光ファイバを互いに撚り合わせ、
撚り合わせた前記二本以上の光ファイバの結合領域に溶融延伸を施し、
入力された波長の光について所定範囲内の挿入損失で偏波依存性が最小となるときに、前記溶融延伸を停止して光カプラを製造する、波長平坦型光カプラの製造方法である。
The present invention has been made based on the above research results, and the first aspect of the method of manufacturing the wavelength flat optical coupler of the present invention is that two or more optical fibers are twisted together,
Applying melt stretching to the bonding region of the two or more optical fibers twisted together,
This is a method for manufacturing a wavelength flat type optical coupler, in which when the polarization dependency of the input wavelength light becomes minimum with an insertion loss within a predetermined range, the melt stretching is stopped and an optical coupler is manufactured.

この発明の波長平坦型光カプラの製造方法の第2の態様は、所定の光ファイバについて、細径化し、溶融延伸したときに、入力された所定の2つの波長の光の間の挿入損失差が所定範囲内となるように設定された予備延伸条件、および、前記所定範囲内の挿入損失で偏波依存性が最小となる溶融延伸条件をそれぞれ設定し、
二本以上の前記光ファイバの少なくとも一本の光ファイバに前記予備延伸条件を満たすように予備延伸を施し、前記二本以上の光ファイバを互いに撚り合わせ、撚り合わせた前記二本以上の光ファイバの結合領域に、溶融延伸を施し、前記結合領域の長さが前記溶融延伸条件を満たすときに前記溶融延伸を停止して光カプラを製造する、波長平坦型光カプラの製造方法である。
The second aspect of the manufacturing method of the wavelength flat type optical coupler of the present invention is that when a predetermined optical fiber is reduced in diameter and melted and stretched, an insertion loss difference between two input wavelengths of light is inputted. There set preliminary stretching conditions to be within a predetermined range, and, the melt drawing conditions polarization dependency in the insertion loss within the predetermined range becomes minimum set respectively,
The two or more optical fibers obtained by subjecting at least one of the two or more optical fibers to pre-stretching so as to satisfy the pre-stretching condition, twisting the two or more optical fibers together and twisting each other. The coupling region is melt-stretched, and when the length of the coupling region satisfies the melt-stretching condition, the melt-stretching is stopped and the optical coupler is fabricated.

この発明の波長平坦型光カプラの製造方法の第3の態様は、前記溶融延伸を、所定の2つの波長の短い方の波長で挿入損失のモニタを行いながら施す、波長平坦型光カプラの製造方法である。 A third aspect of the method for manufacturing a wavelength flat optical coupler according to the present invention is a method for manufacturing a wavelength flat optical coupler, wherein the melt stretching is performed while monitoring insertion loss at a shorter one of the two predetermined wavelengths. Is the method.

この発明の波長平坦型光カプラの製造方法の第4の態様は、前記溶融延伸条件が、所定の2つの波長における挿入損失をそれぞれ測定して、前記2つの波長の間における挿入損失差を求め、前記挿入損失差に対応する偏波依存性を求め、所定範囲内の挿入損失で前記偏波依存性が最小となる点で溶融延伸を停止することからなっている、波長平坦型光カプラの製造方法である。   According to a fourth aspect of the method for producing a wavelength flat optical coupler of the present invention, the melt-stretching condition measures the insertion loss at two predetermined wavelengths, respectively, and determines the difference in insertion loss between the two wavelengths. A polarization-dependent optical coupler, wherein the polarization dependence corresponding to the insertion loss difference is obtained, and the melt-stretching is stopped at the point where the polarization dependence is minimized with the insertion loss within a predetermined range. It is a manufacturing method.

この発明の波長平坦型光カプラの製造方法の第5の態様は、前記予備延伸条件は、予備延伸長を変化させて、予備延伸を最適化することからなっている、波長平坦型光カプラの製造方法である。   According to a fifth aspect of the method of manufacturing a wavelength flat optical coupler of the present invention, the pre-stretching condition includes changing the pre-stretch length to optimize the pre-stretching. It is a manufacturing method.

この発明の波長平坦型光カプラの製造方法の第6の態様は、前記2つの波長が1310nmおよび1550nmであり、前記挿入損失差を1310nmにおける挿入損失から1550nmにおける挿入損失を減じて求める、波長平坦型光カプラの製造方法である。   According to a sixth aspect of the method of manufacturing the wavelength flat optical coupler of the present invention, the two wavelengths are 1310 nm and 1550 nm, and the difference in insertion loss is obtained by subtracting the insertion loss at 1550 nm from the insertion loss at 1310 nm. This is a manufacturing method of the type optical coupler.

この発明の波長平坦型光カプラの製造方法の第7の態様は、1310nmおよび1550nmで結合比が99:1〜50:50の範囲内である、波長平坦型光カプラの製造方法である。
さらにこの発明の波長平坦型光カプラの製造方法の第8の態様は、第1の態様の波長平坦型光カプラの製造方法であって、所定の2つの波長の結合比が等しくなく且つ所定範囲内の挿入損失で、偏波依存性が最小となるときに、前記溶融延伸を停止して光カプラを製造する、波長平坦型光カプラの製造方法である。
A seventh aspect of the method for producing a wavelength flat type optical coupler according to the present invention is a method for producing a wavelength flat type optical coupler, wherein the coupling ratio is in the range of 99: 1 to 50:50 at 1310 nm and 1550 nm.
Furthermore, an eighth aspect of the method for manufacturing a wavelength flat optical coupler according to the present invention is the method for manufacturing the wavelength flat optical coupler according to the first aspect, wherein the coupling ratios of two predetermined wavelengths are not equal and within a predetermined range. This is a method of manufacturing a flat wavelength optical coupler in which the melt-stretching is stopped and the optical coupler is manufactured when the polarization dependence becomes minimum due to the insertion loss.

この発明によると、挿入損失(波長依存性)だけでなく、偏波依存損失(偏波依存性)を考慮して、溶融延伸の結合領域長を設定するので、優れた性能の波長平坦型光カプラを提供することができる。   According to the present invention, not only the insertion loss (wavelength dependence) but also the polarization dependence loss (polarization dependence) is set, so that the coupling region length of the melt-stretching is set. A coupler can be provided.

この発明の波長平坦型光カプラおよびその製造方法の態様について図面を参照しながら詳細に説明する。
この発明の波長平坦型光カプラの製造方法の1つの態様は、所定の光ファイバについて、予備延伸条件、および、所定範囲内の挿入損失で偏波依存性が最小となる溶融延伸条件をそれぞれ設定し、
二本以上の前記光ファイバの少なくとも一本の光ファイバに前記予備延伸条件を満たすように予備延伸を施し、前記二本以上の光ファイバを互いに撚り合わせ、拠り合わせた前記二本以上の光ファイバの結合領域に、所定の2つの波長の短い方の波長でモニタを行いながら溶融延伸を施し、前記結合領域の長さが前記溶融延伸条件を満たすときに前記溶融延伸を停止して光カプラを製造する、波長平坦型光カプラの製造方法である。
The embodiment of the wavelength flat type optical coupler and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
One aspect of the method of manufacturing the flat wavelength optical coupler according to the present invention is to set a pre-stretching condition and a melt-stretching condition that minimizes polarization dependence with an insertion loss within a predetermined range for a predetermined optical fiber. And
The two or more optical fibers obtained by subjecting at least one of the two or more optical fibers to pre-stretching so as to satisfy the pre-stretching condition, twisting the two or more optical fibers together, and joining each other. The bonding region is melt-stretched while monitoring at a shorter one of the two predetermined wavelengths, and when the length of the bonding region satisfies the melt-stretching condition, the melt-stretching is stopped to A manufacturing method of a flat wavelength optical coupler to be manufactured.

即ち、溶融延伸条件(即ち、結合領域の長さ)を次のようにして設定する。先ず、所定の2つの波長(例えば1310nmおよび1550nm)における挿入損失をそれぞれ測定し、2つの波長の間における挿入損失差を求める。次いで、挿入損失差に対応する挿入損失(波長依存性)および偏波依存損失(偏波依存性)をプロットし、挿入損失の許容範囲内で、偏波依存性が最小となるように結合領域の長さを設定する。   That is, the melt stretching conditions (that is, the length of the bonding region) are set as follows. First, the insertion loss at two predetermined wavelengths (for example, 1310 nm and 1550 nm) is measured, and the difference in insertion loss between the two wavelengths is obtained. Next, the insertion loss (wavelength dependence) and polarization dependence loss (polarization dependence) corresponding to the insertion loss difference are plotted, and the coupling region is such that the polarization dependence is minimized within the allowable insertion loss range. Set the length of.

この発明の波長平坦型光カプラの製造方法の他の態様において、前記予備延伸条件は、予備延伸長を変化させて、予備延伸を最適化することからなっている。更に、前記2つの波長が1310nmおよび1550nmであり、前記挿入損失差を1310nmにおける挿入損失から1550nmにおける挿入損失を減じて求める。更に、1310nmおよび1550nmで結合比が99:1〜50:50の範囲内である。 In another aspect of the method of manufacturing a wavelength flat type optical coupler according to the present invention, the pre-stretching condition includes changing the pre-stretch length to optimize the pre-stretching. Further, the two wavelengths are 1310 nm and 1550 nm, and the difference in insertion loss is obtained by subtracting the insertion loss at 1550 nm from the insertion loss at 1310 nm. Further, at 1310 nm and 1550 nm, the bond ratio is in the range of 99: 1 to 50:50.

即ち、この発明の波長平坦型光カプラの製造方法においては、先ず、所定の品種の光ファイバについて、予備延伸条件、および、所定範囲内の挿入損失で偏波依存性が最小となる溶融延伸条件をそれぞれ設定する。
予備延伸条件は、予備延伸長を変化させて、予備延伸を最適化する。溶融延伸条件は、上述したように、所定の2つの波長(例えば1310nmおよび1550nm)における挿入損失をそれぞれ測定し、2つの波長の間における挿入損失差を求める。次いで、挿入損失差に対応する挿入損失(波長依存性)および偏波依存損失(偏波依存性)をプロットし、挿入損失の許容範囲内で、偏波依存性が最小となるように結合領域の長さを、溶融延伸条件として設定する。
That is, in the method of manufacturing a flat wavelength optical coupler according to the present invention, first, for a predetermined type of optical fiber, pre-stretching conditions and melt-stretching conditions that minimize polarization dependence with an insertion loss within a predetermined range. Set each.
Pre-stretching conditions optimize pre-stretching by changing the pre-stretching length. As described above, the melt drawing conditions are such that the insertion loss at two predetermined wavelengths (for example, 1310 nm and 1550 nm) is measured to determine the difference in insertion loss between the two wavelengths. Next, the insertion loss (wavelength dependence) and polarization dependence loss (polarization dependence) corresponding to the insertion loss difference are plotted, and the coupling region is such that the polarization dependence is minimized within the allowable insertion loss range. Is set as a melt-stretching condition.

即ち、下記の式で定義される挿入損失差に対して、挿入損失、偏波依存性を求める:
挿入損失差=(1310nmにおける挿入損失)−(1550nmにおける挿入損失)
次いで、挿入損失の許容範囲内で偏波依存性が最小となるように延伸長を求める。
That is, the insertion loss and the polarization dependence are obtained with respect to the insertion loss difference defined by the following equation:
Insertion loss difference = (insertion loss at 1310 nm) − (insertion loss at 1550 nm)
Next, the extension length is obtained so that the polarization dependence is minimized within the allowable range of insertion loss.

図1は、この発明の溶融延伸条件を説明する図である。図1に示すように、長波長(1550nm)および短波長(1310nm)の結合比は、A点において等しくなっている。一方、偏波依存損失(PDL)は、B点において最小となっている。溶融延伸条件即ち溶融延伸長は、結合比が等しくなるA点ではなく偏波依存損失(PDL)が最小となるB点に設定される。
上述したように設定した予備延伸条件および溶融延伸条件に基づいて、予備延伸を行い、2つの波長の短い方の波長によってモニタしながら溶融延伸する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the melt stretching conditions of the present invention. As shown in FIG. 1, the coupling ratio of the long wavelength (1550 nm) and the short wavelength (1310 nm) is equal at the point A. On the other hand, the polarization dependent loss (PDL) is minimum at point B. The melt-stretching condition, that is, the melt-stretching length is set not at the point A where the coupling ratio is equal, but at the point B where the polarization dependent loss (PDL) is minimized.
Based on the pre-stretching conditions and the melt-stretching conditions set as described above, pre-stretching is performed, and melt-stretching is performed while monitoring the shorter wavelength of the two wavelengths.

以下、例として1310nmおよび1550nmで結合比90:10となる光カプラの製造方法について説明する。他の品種についても基本的に同様の方法で行う。   Hereinafter, as an example, a method for manufacturing an optical coupler having a coupling ratio of 90:10 at 1310 nm and 1550 nm will be described. The same method is basically used for other varieties.

二本の光ファイバを互いに拠り合せて結合領域を溶融延伸する。この際、二本の光ファイバの一方の光ファイバを延伸(予備延伸)して、他方の光ファイバよりも細径化しておく。
モニタ用の光を入射しながら(入射する光の波長は1310nmを使用した)溶融延伸を行い、設定した結合領域長に達すると溶融延伸を停止する。
Two optical fibers are brought together to melt stretch the bonded region. At this time, one optical fiber of the two optical fibers is stretched (preliminarily stretched) so as to have a smaller diameter than the other optical fiber.
Melt stretching is performed while monitoring light is incident (the wavelength of incident light is 1310 nm), and the melt stretching is stopped when the set bond region length is reached.

図2は、結合比90:10のときの挿入損失差に対応する挿入損失を示すグラフである。図2には、予備延伸長をほぼ最適化した後の測定データを示している。縦軸に挿入損失(dB)を、横軸に挿入損失差(dB)をそれぞれ示す。
図2に示すように、波長1310nmの挿入損失は、9.9から10.6(dB)で変化している。一方の波長1550nmの挿入損失は、9.3から10.7(dB)で変化している。挿入損失差は、−0.5(即ち、波長1550nmにおける挿入損失が波長1310nmにおける挿入損失を上回っている)から1.0(波長1310nmにおける挿入損失が波長1550nmにおける挿入損失を上回っている)の間を推移している。図2から明らかなように、挿入損失差が0.0のとき、波長1310nmおよび波長1550nmにおける挿入損失が10.3dBであり、2つの波長における挿入損失が等しくなる条件が見出せる。
FIG. 2 is a graph showing the insertion loss corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 90:10. FIG. 2 shows measurement data after the preliminary stretch length is substantially optimized. The vertical axis represents the insertion loss (dB), and the horizontal axis represents the insertion loss difference (dB).
As shown in FIG. 2, the insertion loss at a wavelength of 1310 nm changes from 9.9 to 10.6 (dB). On the other hand, the insertion loss at the wavelength of 1550 nm changes from 9.3 to 10.7 (dB). The insertion loss difference is -0.5 (that is, the insertion loss at the wavelength of 1550 nm exceeds the insertion loss at the wavelength of 1310 nm) to 1.0 (the insertion loss at the wavelength of 1310 nm exceeds the insertion loss at the wavelength of 1550 nm). It is moving between. As is clear from FIG. 2, when the insertion loss difference is 0.0, the insertion loss at the wavelength 1310 nm and the wavelength 1550 nm is 10.3 dB, and the condition that the insertion loss at the two wavelengths is equal can be found.

図3は、結合比90:10のときの挿入損失差に対応する偏波依存性を示すグラフである。図3においても、予備延伸長をほぼ最適化した後の測定データを示している。縦軸に偏波依存損失(dB)を、横軸に挿入損失差(dB)をそれぞれ示す。波長1310nmの偏波依存性損失は、0.01から0.07(dB)で変化している。一方の波長1550nmの偏波依存損失は、0.04から0.21(dB)で変化している。挿入損失差は、−0.5(即ち、波長1550nmにおける挿入損失が波長1310nmにおける挿入損失を上回っている)から1.0(波長1310nmにおける挿入損失が波長1550nmにおける挿入損失を上回っている)の間を推移している。   FIG. 3 is a graph showing the polarization dependence corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 90:10. FIG. 3 also shows measurement data after the preliminary stretch length is substantially optimized. The vertical axis represents the polarization dependent loss (dB), and the horizontal axis represents the insertion loss difference (dB). The polarization-dependent loss at a wavelength of 1310 nm changes from 0.01 to 0.07 (dB). On the other hand, the polarization dependent loss at the wavelength of 1550 nm changes from 0.04 to 0.21 (dB). The insertion loss difference is -0.5 (that is, the insertion loss at the wavelength of 1550 nm exceeds the insertion loss at the wavelength of 1310 nm) to 1.0 (the insertion loss at the wavelength of 1310 nm exceeds the insertion loss at the wavelength of 1550 nm). It is moving between.

図3から明らかなように、挿入損失差が0.0のときには、波長1310nmにおける偏波依存損失が0.04dBであるのに対して、波長1550nmにおける偏波依存損失は0.16dBであり、偏波依存損失は挿入損失差が0.0のときに最小にはならないことがわかる。
図2および図3に示した場合には、挿入損失差は+0.7dBとなっている。
図8は、結合比80:20のときの挿入損失差に対応する挿入損失を示すグラフである。図9は、結合比80:20のときの挿入損失差に対応する偏波依存性を示すグラフである。図8および図9に示すように、結合比80:20のときにおいても、結合比90:10のときと同様に、偏波依存損失は挿入損失差が0.0のときに最小にはならないことがわかる。
図10は、結合比50:50のときの挿入損失差に対応する挿入損失を示すグラフである。図11は、結合比50:50のときの挿入損失差に対応する偏波依存性を示すグラフである。図10および図11に示すように、結合比50:50のときにおいても、結合比90:10のときと同様に、偏波依存損失は挿入損失差が0.0のときに最小にはならないことがわかる。
As is clear from FIG. 3, when the insertion loss difference is 0.0, the polarization dependent loss at a wavelength of 1310 nm is 0.04 dB, whereas the polarization dependent loss at a wavelength of 1550 nm is 0.16 dB. It can be seen that the polarization dependent loss is not minimized when the insertion loss difference is 0.0.
In the case shown in FIGS. 2 and 3, the insertion loss difference is +0.7 dB.
FIG. 8 is a graph showing the insertion loss corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 80:20. FIG. 9 is a graph showing the polarization dependence corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 80:20. As shown in FIGS. 8 and 9, even when the coupling ratio is 80:20, the polarization dependent loss is not minimized when the insertion loss difference is 0.0, as in the case of the coupling ratio 90:10. I understand that.
FIG. 10 is a graph showing the insertion loss corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 50:50. FIG. 11 is a graph showing the polarization dependence corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 50:50. As shown in FIGS. 10 and 11, even when the coupling ratio is 50:50, the polarization dependent loss is not minimized when the insertion loss difference is 0.0, as in the case of the coupling ratio 90:10. I understand that.

上述したように、2つの波長1310nmおよび波長1550nmにおける挿入損失が等しい条件で溶融延伸を停止して結合領域の長さを決定するだけでは、優れた性能の波長平坦型光カプラを得ることが出来ない。即ち、挿入損失および偏波依存性の2つの要件を満足する結合領域の長さを決定して、溶融延伸を停止することが重要である。即ち、挿入損失が製品の許容範囲内で、かつ偏波依存性ができるだけ小さくなる条件で結合領域の長さを決定して、光カプラを製造することによって優れた性能の波長平坦型光カプラを得ることができる。   As described above, a wavelength flat optical coupler with excellent performance can be obtained simply by stopping the melt stretching under the conditions where the insertion loss at the two wavelengths 1310 nm and 1550 nm is equal and determining the length of the coupling region. Absent. That is, it is important to determine the length of the coupling region that satisfies the two requirements of insertion loss and polarization dependence, and stop the melt drawing. In other words, an optical coupler is manufactured by determining the length of the coupling region under the condition that the insertion loss is within the allowable range of the product and the polarization dependence is as small as possible. Obtainable.

次いで、この発明の波長平坦型光カプラについて説明する。
この発明の波長平坦型光カプラの1つの態様は、所定の光ファイバについて、所定範囲内の挿入損失で偏波依存性が最小となる溶融延伸条件を設定し、
二本以上の前記光ファイバの少なくとも一本の光ファイバに予備延伸を施し、前記二本以上の光ファイバを互いに撚り合わせ、拠り合わせた前記二本以上の光ファイバに、設定された前記溶融延伸条件を満たすように溶融延伸して形成された結合領域を備えた波長平坦型光カプラである。
即ち、この発明の波長平坦型光カプラは、上述した特長のある製造方法によって、製造された光カプラカプラである。
Next, the wavelength flat type optical coupler of the present invention will be described.
One aspect of the wavelength flat type optical coupler of the present invention sets, for a predetermined optical fiber, a melt stretching condition that minimizes polarization dependence with an insertion loss within a predetermined range,
Preliminary stretching is performed on at least one optical fiber of the two or more optical fibers, the two or more optical fibers are twisted together, and the two or more optical fibers obtained by joining are melt-stretched. This is a wavelength flat type optical coupler having a coupling region formed by melt drawing so as to satisfy the conditions.
That is, the wavelength flat type optical coupler of the present invention is an optical coupler coupler manufactured by the manufacturing method having the above-described features.

次に、この発明の波長平坦型光カプラを実施例によって更に説明する。   Next, the wavelength flat type optical coupler of the present invention will be further described with reference to examples.

上述したように、先ず、溶融延伸条件を設定した。即ち、下記の式で定義される挿入損失差に対して、挿入損失、偏波依存性を求め:挿入損失差=(1310nmにおける挿入損失)−(1550nmにおける挿入損失)、次いで、挿入損失の許容範囲内で偏波依存性が最小となるように溶融延伸条件を設定する。
二本の光ファイバを互いに拠り合せて結合領域を溶融延伸した。この際、二本の光ファイバの一方の光ファイバを延伸(予備延伸)して、他方の光ファイバよりも細径化した。溶融延伸を行いながら光を入射し(入射する光の波長は1310nmを使用した)、上述した溶融延伸条件を満たすように結合長を設定して溶融延伸を行った。
As described above, first, melt drawing conditions were set. That is, the insertion loss and polarization dependence are obtained with respect to the insertion loss difference defined by the following formula: insertion loss difference = (insertion loss at 1310 nm) − (insertion loss at 1550 nm), and then allowance for insertion loss. The melt drawing conditions are set so that the polarization dependence is minimized within the range.
Two optical fibers were brought together to melt stretch the bonded region. At this time, one optical fiber of the two optical fibers was stretched (preliminarily stretched) so as to have a smaller diameter than the other optical fiber. Light was incident while performing melt stretching (the wavelength of incident light was 1310 nm), and melt stretching was performed with the bond length set to satisfy the above-described melt stretching conditions.

先ず、光カプラの波長と挿入損失、および、波長と偏波依存性を調べた。
図4は、ポート1−2の場合の光カプラの波長依存性(波長と挿入損失の関係)を示す図である。
First, the wavelength and insertion loss of the optical coupler and the wavelength and polarization dependency were examined.
FIG. 4 is a diagram showing the wavelength dependence (relationship between wavelength and insertion loss) of the optical coupler in the case of the port 1-2.

図4に示すように、サンプル1から11における光カプラの波長と挿入損失の関係を調べた。その結果、サンプル1では、波長1270nmから波長1350nmにおいては、サンプル1では、挿入損失は、0.49dB、0.51dB、0.5dB、0.48dB、0.5dBと推移し、波長1510nmから波長1590nmにおいては、0.4dB、0.42dB、0.4dB、0.42dB、0.38dB、0.39dBと推移している。
サンプル2では、挿入損失は、波長1270nmから波長1350nmにおいては、0.55dB、0.55dB、0.55dB、0.58dB、0.58dBと推移し、波長1510nmから波長1590nmにおいては、0.5dB、0.5dB、0.5dB、0.42dB、0.5dBと推移している。
As shown in FIG. 4, the relationship between the wavelength of the optical coupler and the insertion loss in Samples 1 to 11 was examined. As a result, in sample 1, from 1270 nm to 1350 nm, in sample 1, the insertion loss changes from 0.49 dB, 0.51 dB, 0.5 dB, 0.48 dB, and 0.5 dB. In 1590 nm, it has changed with 0.4 dB, 0.42 dB, 0.4 dB, 0.42 dB, 0.38 dB, and 0.39 dB.
In the sample 2, the insertion loss changes from 0.55 dB, 0.55 dB, 0.55 dB, 0.58 dB, and 0.58 dB from the wavelength 1270 nm to the wavelength 1350 nm, and 0.5 dB from the wavelength 1510 nm to the wavelength 1590 nm. 0.5dB, 0.5dB, 0.42dB, 0.5dB.

サンプル3から11においても、同様に、挿入損失は、波長1270nmから波長1350nmおよび波長1510nmから波長1590nmにおいて、概ね0.4dBから0.6dBの間でフラットに推移している。 Similarly, in Samples 3 to 11, the insertion loss is flat between about 0.4 dB and 0.6 dB at wavelengths of 1270 nm to 1350 nm and wavelengths of 1510 nm to 1590 nm.

図6は、ポート1−2の場合の光カプラの偏波依存性(波長と偏波損失の関係)を示す図である。
図6に示すように、サンプル1から11における光カプラの偏波依存性(波長と偏波損失の関係)を調べた。その結果、サンプル1では、偏波損失は、波長1270nmから波長1350nmにおいては、0.005dB、0.009dB、0.01dB、0.01dB、0.005dBと推移し、波長1510nmから波長1590nmにおいては、0.18dB、0.02dB、0.03dB、0.01dB、0.018dBと推移している。
FIG. 6 is a diagram illustrating the polarization dependency (relationship between wavelength and polarization loss) of the optical coupler in the case of the port 1-2.
As shown in FIG. 6, the polarization dependency (relationship between wavelength and polarization loss) of the optical couplers in Samples 1 to 11 was examined. As a result, in sample 1, the polarization loss changes from 0.001 dB to 0.001 dB from the wavelength 1270 nm to the wavelength 1350 nm, and from 0.005 dB to 0.005 dB, and from the wavelength 1510 nm to the wavelength 1590 nm. 0.18 dB, 0.02 dB, 0.03 dB, 0.01 dB, and 0.018 dB.

サンプル2では、偏波損失は、波長1270nmから波長1350nmにおいては、0.01dB、0.01dB、0.017dB、0.02dB、0.01dBと推移し、波長1510nmから波長1590nmにおいては、0.014dB、0.018dB、0.027dB、0.022dB、0.02dBと推移している。
サンプル3から11においても、偏波損失は、同様に、波長1270nmから波長1350nmにおいて、概ね0.00から0.02dBの間で推移し、波長1510nmから波長1590nmにおいて、概ね0.00から0.04dBの間で推移している。
In sample 2, the polarization loss changes from 0.01 dB, 0.01 dB, 0.017 dB, 0.02 dB, and 0.01 dB from the wavelength 1270 nm to the wavelength 1350 nm, and is 0. 0 from the wavelength 1510 nm to the wavelength 1590 nm. 014 dB, 0.018 dB, 0.027 dB, 0.022 dB, and 0.02 dB are maintained.
In the samples 3 to 11 as well, the polarization loss similarly changes between approximately 0.00 and 0.02 dB from the wavelength 1270 nm to the wavelength 1350 nm, and approximately 0.00 to 0.00 from the wavelength 1510 nm to the wavelength 1590 nm. It is changing between 04dB.

次に、ポート1−3の場合の光カプラの波長依存性および偏波依存性を示す。
図5は、ポート1−3の場合の光カプラの波長依存性(波長と挿入損失の関係)を示す図である。波長1270nmから波長1350nmにおいては、サンプル1では、挿入損失は、10.3dB、10.28dB、10.18dB、10.19dB、10.2dBと推移し、波長1510nmから波長1590nmにおいては、10.55dB、10.7dB、10.7dB、10.8dB、10.98dB、11.0dBと推移している。
Next, the wavelength dependency and polarization dependency of the optical coupler in the case of the port 1-3 are shown.
FIG. 5 is a diagram showing the wavelength dependence (relationship between wavelength and insertion loss) of the optical coupler in the case of the port 1-3. From the wavelength 1270 nm to the wavelength 1350 nm, in the sample 1, the insertion loss changes from 10.3 dB, 10.28 dB, 10.18 dB, 10.19 dB, 10.2 dB, and from the wavelength 1510 nm to the wavelength 1590 nm, 10.55 dB. 10.7 dB, 10.7 dB, 10.8 dB, 10.98 dB, and 11.0 dB.

サンプル2から11において、挿入損失は、波長1270nmから波長1350nmにおいては、サンプル1と概ね同じような傾向が現われている。波長1510nmから波長1590nmにおいては、挿入損失に差が現われている。 In samples 2 to 11, the insertion loss has a tendency similar to that of sample 1 in the wavelength range from 1270 nm to 1350 nm. A difference appears in the insertion loss from the wavelength 1510 nm to the wavelength 1590 nm.

図7は、ポート1−3の場合の光カプラの偏波依存性(波長と偏波損失の関係)を示す図である。
サンプル1では、偏波損失は、波長1270nmから波長1350nmにおいては、0.055dB、0.058dB、0.06dB、0.07dB、0.08dBと推移し、波長1510nmから波長1590nmにおいては、0.18dB、0.19dB、0.21dB、0.22dB、0.23dB、0.25dBと推移している。
FIG. 7 is a diagram illustrating the polarization dependency (relationship between wavelength and polarization loss) of the optical coupler in the case of the port 1-3.
In Sample 1, the polarization loss changes from 0.055 dB, 0.058 dB, 0.06 dB, 0.07 dB, and 0.08 dB from the wavelength 1270 nm to the wavelength 1350 nm, and from the wavelength 1510 nm to the wavelength 1590 nm, the polarization loss is 0. It has changed with 18dB, 0.19dB, 0.21dB, 0.22dB, 0.23dB, and 0.25dB.

上述した図5から挿入損失差と挿入損失との関係を求めた。それを図2に示す。更に、上述した図7から挿入損失差と偏波依存損失との関係を求めた。それを図3に示す。
図2および図3を参照して説明したように、1310nm帯、1550nm帯において結合比がほぼ90:10となっているが、波長平坦性が良い光カプラの偏波依存性は必ずしも小さくなっていないことがわかる。
The relationship between the insertion loss difference and the insertion loss was obtained from FIG. 5 described above. This is shown in FIG. Furthermore, the relationship between the insertion loss difference and the polarization dependent loss was obtained from FIG. 7 described above. This is shown in FIG.
As described with reference to FIGS. 2 and 3, the coupling ratio is approximately 90:10 in the 1310 nm band and the 1550 nm band, but the polarization dependence of the optical coupler with good wavelength flatness is not necessarily small. I understand that there is no.

従って、製造中に波長1310nmで監視しながら、結合領域の長さを延伸し、所定の挿入損失、即ち、製造許容範囲内の挿入損失、かつ偏波依存損失を最も小さくなるところで延伸を停止する。このようにして、優れた性能の波長平坦型光カプラを製造することができる。   Accordingly, the length of the coupling region is extended while monitoring at a wavelength of 1310 nm during manufacturing, and the extension is stopped when the predetermined insertion loss, that is, the insertion loss within the manufacturing allowable range and the polarization dependent loss are minimized. . In this manner, a wavelength flat type optical coupler with excellent performance can be manufactured.

上述したように、この発明によると、挿入損失(波長依存性)だけでなく、偏波依存損失(偏波依存性)を考慮して、溶融延伸の結合領域長を設定するので、優れた性能の波長平坦型光カプラを提供することができ、産業上利用価値が高い。   As described above, according to the present invention, not only the insertion loss (wavelength dependence) but also the polarization dependence loss (polarization dependence) is set, so that the coupling region length of the melt stretching is set, so that excellent performance is achieved. Can be provided, and has high industrial utility value.

図1は、この発明の溶融延伸条件を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the melt stretching conditions of the present invention. 図2は、結合比が90:10のときの挿入損失差に対応する挿入損失を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the insertion loss corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 90:10. 図3は、結合比が90:10のときの挿入損失差に対応する偏波依存性を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the polarization dependence corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 90:10. 図4は、ポート1−2の場合の光カプラの波長依存性(波長と挿入損失の関係)を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the wavelength dependence (relationship between wavelength and insertion loss) of the optical coupler in the case of the port 1-2. 図5は、ポート1−3の場合の光カプラの波長依存性(波長と挿入損失の関係)を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the wavelength dependence (relationship between wavelength and insertion loss) of the optical coupler in the case of the port 1-3. 図6は、ポート1−2の場合の光カプラの偏波依存性(波長と偏波損失の関係)を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the polarization dependency (relationship between wavelength and polarization loss) of the optical coupler in the case of the port 1-2. 図7は、ポート1−3の場合の光カプラの偏波依存性(波長と偏波損失の関係)を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the polarization dependency (relationship between wavelength and polarization loss) of the optical coupler in the case of the port 1-3. 図8は、結合比が80:20のときの挿入損失差に対応する挿入損失を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the insertion loss corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 80:20. 図9は、結合比が80:20のときの挿入損失差に対応する偏波依存性を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the polarization dependence corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 80:20. 図10は、結合比が50:50のときの挿入損失差に対応する挿入損失を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the insertion loss corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 50:50. 図11は、結合比が50:50のときの挿入損失差に対応する偏波依存性を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the polarization dependence corresponding to the insertion loss difference when the coupling ratio is 50:50.

Claims (8)

二本以上の光ファイバを互いに撚り合わせ、
撚り合わせた前記二本以上の光ファイバの結合領域に溶融延伸を施し、
入力された波長の光について所定範囲内の挿入損失で、偏波依存損失が最小となるときに、前記溶融延伸を停止して光カプラを製造する、波長平坦型光カプラの製造方法。
Twist two or more optical fibers together,
Applying melt stretching to the bonding region of the two or more optical fibers twisted together,
A method of manufacturing a wavelength flat type optical coupler, wherein when a polarization dependent loss becomes minimum with an insertion loss within a predetermined range for light of an input wavelength, the melt stretching is stopped and an optical coupler is manufactured.
請求項1に記載の波長平坦型光カプラの製造方法であって、
所定の光ファイバについて、細径化し、溶融延伸したときに、入力された所定の2つの波長の光の間の挿入損失差が所定範囲内となるように設定された予備延伸条件、および、前記所定範囲内の挿入損失で偏波依存損失が最小となる溶融延伸条件をそれぞれ設定し、
二本以上の前記光ファイバの少なくとも一本の光ファイバに前記予備延伸条件を満たすように予備延伸を施したのち、前記二本以上の光ファイバを互いに撚り合わせ、撚り合わせた前記二本以上の光ファイバの結合領域に、溶融延伸を施し、前記結合領域の長さが前記溶融延伸条件を満たすときに前記溶融延伸を停止して光カプラを製造する、波長平坦型光カプラの製造方法。
It is a manufacturing method of the wavelength flat type optical coupler according to claim 1,
For a given optical fiber, and smaller diameter, when melted stretched, entered two predetermined preliminary stretching conditions insertion loss difference between the light is set to be within a predetermined range of wavelength, and wherein polarization dependent loss in the insertion loss within a predetermined range set respectively melt drawing conditions which minimizes,
After pre-stretching so that at least one optical fiber of the two or more optical fibers satisfies the pre-stretch condition, the two or more optical fibers are twisted together and twisted together. A method of manufacturing a wavelength flat type optical coupler, wherein melt coupling is performed on a coupling region of an optical fiber, and when the length of the coupling region satisfies the melt stretching condition, the melt stretching is stopped and an optical coupler is fabricated.
前記溶融延伸を、所定の2つの波長の短い方の波長で挿入損失のモニタを行いながら施す、請求項2に記載の波長平坦型光カプラの製造方法。 3. The method of manufacturing a wavelength flat type optical coupler according to claim 2, wherein the melt stretching is performed while monitoring insertion loss at a shorter one of two predetermined wavelengths. 前記溶融延伸条件が、所定の2つの波長における挿入損失をそれぞれ測定して、前記2つの波長の間における挿入損失差を求め、前記挿入損失差に対応する偏波依存性を求め、所定範囲内の挿入損失で前記偏波依存性が最小となる点で溶融延伸を停止することからなっている、請求項2または3に記載の波長平坦型光カプラの製造方法。 The melt stretching condition is to measure the insertion loss at two predetermined wavelengths, determine the insertion loss difference between the two wavelengths, determine the polarization dependence corresponding to the insertion loss difference, and within a predetermined range. 4. The method of manufacturing a wavelength flat type optical coupler according to claim 2, wherein the melt-stretching is stopped at a point where the polarization dependence is minimized by the insertion loss of the optical fiber. 前記予備延伸条件は、予備延伸長を変化させて、予備延伸を最適化することからなっている、請求項2または4に記載の波長平坦型光カプラの製造方法。 5. The method of manufacturing a wavelength flat optical coupler according to claim 2, wherein the pre-stretching condition includes changing the pre-stretch length to optimize the pre-stretching. 前記2つの波長が1310nmおよび1550nmであり、前記挿入損失差を1310nmにおける挿入損失から1550nmにおける挿入損失を減じて求める、請求項3または4に記載の波長平坦型光カプラの製造方法。 5. The method of manufacturing a wavelength flat optical coupler according to claim 3, wherein the two wavelengths are 1310 nm and 1550 nm, and the difference in insertion loss is obtained by subtracting the insertion loss at 1550 nm from the insertion loss at 1310 nm. 1310nmおよび1550nmで結合比が99:1〜50:50の範囲内である、請求項2から6の何れか1項に記載の波長平坦型光カプラの製造方法。 The method for producing a wavelength flat optical coupler according to any one of claims 2 to 6, wherein the coupling ratio is within a range of 99: 1 to 50:50 at 1310 nm and 1550 nm. 請求項1に記載の波長平坦型光カプラの製造方法であって、
所定の2つの波長の結合比が等しくなく且つ所定範囲内の挿入損失で、偏波依存性が最小となるときに、前記溶融延伸を停止して光カプラを製造する、波長平坦型光カプラの製造方法。
It is a manufacturing method of the wavelength flat type optical coupler according to claim 1,
A wavelength flat type optical coupler for producing an optical coupler by stopping the melting and stretching when the coupling ratio of two predetermined wavelengths is not equal, the insertion loss is within a predetermined range, and the polarization dependence is minimized. Production method.
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