JP2008032993A - Optical fiber body and mode converter using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信機器等に使用される光ファイバ同士の接続に関するものである。 The present invention relates to connection between optical fibers used in optical communication equipment and the like.
光ファイバは、シングルモードファイバとマルチモードファイバに大きく分類されるが、長距離の伝送には、シングルモードファイバが主に使用されている。このシングルモードファイバは、最大の強度に対して、光強度が1/e2に減衰する領域の直径で規定されたモードフィールド径が10μm前後の仕様が最も多用されていた。 Optical fibers are largely classified into single mode fibers and multimode fibers, but single mode fibers are mainly used for long-distance transmission. This single mode fiber is most frequently used with a mode field diameter of about 10 μm defined by the diameter of the region where the light intensity attenuates to 1 / e 2 with respect to the maximum intensity.
近年、通信内容の多様化から通信量が増大し、各家庭内やオフィスに光ファイバを引き込む必要性が生じてきている。光ファイバを家屋内やオフィスに引き入れる場合は、配線や工事のしやすさから許容曲げ半径をできるだけ小さくするほうがよいとされている。この許容曲げ半径とは、シングルモードファイバを曲げて使用できる限度の半径であり、許容曲げ半径より小さい半径に曲げて使用すると、曲げ箇所において光の伝送損失が増大するため、許容曲げ半径より大きい半径となるようにシングルモードファイバを設置する必要がある。一般に、シングルモードファイバはモードフィールド径が小さい程、許容曲げ半径が小さくなり、このようなシングルモードファイバのモードフィールド径は、6μm〜8μm程度となっている。 In recent years, the amount of communication has increased due to the diversification of communication contents, and the necessity of drawing an optical fiber into each home or office has arisen. When optical fibers are drawn into a house or office, it is recommended that the allowable bending radius be as small as possible for ease of wiring and construction. This allowable bending radius is the radius at which the single-mode fiber can be bent and used, and if it is bent to a radius smaller than the allowable bending radius, the transmission loss of light increases at the bending location, so it is larger than the allowable bending radius. It is necessary to install a single mode fiber so as to have a radius. In general, the smaller the mode field diameter of a single mode fiber, the smaller the allowable bending radius. The mode field diameter of such a single mode fiber is about 6 μm to 8 μm.
しかしながら、すでに基地局から家屋直前まで配線されたシングルモードファイバのモードフィールド径は約10μm程度であるのに対し、家屋またはオフィスに配線されるシングルモードファイバのモードフィールド径は6〜8mm程度であるため、モードフィールド径が異なるシングルモードファイバ同士を接続する必要があった。 However, the mode field diameter of the single mode fiber already wired from the base station to just before the house is about 10 μm, whereas the mode field diameter of the single mode fiber wired to the house or office is about 6 to 8 mm. Therefore, it is necessary to connect single mode fibers having different mode field diameters.
従来、モードフィールド径が異なるシングルモードファイバの接続には、たとえば融着接続、コネクタ接続、またはメカニカルスプライス等の方法が用いられていた。しかしながら、いずれの接続方法においても、シングルモードファイバのモードフィールド径の違いから、接続損失が増大するという問題があった。たとえば、一方のシングルモードファイバのモードフィールド径が10.5μm、他方のシングルモードファイバのモードフィールド径が6μmの場合、モードフィールド径の相違だけで、理論上1.3dBの損失が発生し、実際には、さらに軸ズレ等の要因が加わるので、1.8dB程度の損失が生じる。一般に、同一のモードフィールド径のシングルモードファイバによる接続損失は、コネクタ接続で0.5dB以下(JIS C5971参照)、融着接続で0.1dB程度である。 Conventionally, methods such as fusion splicing, connector connection, or mechanical splicing have been used to connect single mode fibers having different mode field diameters. However, in any of the connection methods, there is a problem that connection loss increases due to a difference in mode field diameter of the single mode fiber. For example, when the mode field diameter of one single-mode fiber is 10.5 μm and the mode field diameter of the other single-mode fiber is 6 μm, a theoretical loss of 1.3 dB occurs due to the difference in mode field diameter. Since a factor such as shaft misalignment is further added, a loss of about 1.8 dB occurs. In general, the connection loss due to a single mode fiber having the same mode field diameter is 0.5 dB or less for connector connection (see JIS C5971) and about 0.1 dB for fusion connection.
このようなモードフィールド径が異なるシングルモードファイバの接続においては、異なるモードフィールド径のシングルモードファイバ同士を融着接続した後、融着接続点を加熱して延伸する方法が提案されている(特許文献1を参照)。この方法では、図8に示すように、第1シングルモードファイバ111と第2シングルモードファイバ112を融着接続させた後、融着点101を加熱して延伸することにより、融着点101付近の第1シングルモードファイバ111と第2シングルモードファイバ112の直径を細径化させるとともに、モードフィールド径W11およびW12を細くできるため、融着点101における第1シングルモードファイバ111のモードフィールド径W11と第2シングルモードファイバ112のモードフィールド径W12の差を小さくすることができる。したがって、この方法では、異なったモードフィールド径のシングルモードファイバを直接接触させて融着接続する場合に比し、モードフィールド径の差を小さくすることが可能となり、ファイバ間の接続損失を低減できた。
In connection of such single mode fibers having different mode field diameters, a method has been proposed in which single mode fibers having different mode field diameters are fusion-bonded to each other, and then the fusion-bonding point is heated and drawn (patent). Reference 1). In this method, as shown in FIG. 8, after the first
また、他の方法としては、図9に示すように、第1シングルモードファイバ211と、この第1シングルモードファイバ211のモードフィールド径W21よりもモードフィールド径W22が小さく、かつ、コア部ドーパント濃度が大きい第2シングルモードファイバ212を対向させて融着接続し、融着接続後に融着点201を融着接続温度より低い温度で加熱し、第2シングルモードファイバ112の融着点201側のモードフィールド径W32と第1シングルモードファイバの融着点201側のモードフィールド径W31をほぼ一致させることが提案されている(特許文献2を参照)。この方法によれば、第1シングルモードファイバ111と、第2シングルモードファイバ112の接続部位におけるモードフィールド径の大きさを同等にすることができたため、接続損失を低減することができた。
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、融着点101をモードフィールド径の差が小さくなるまで加熱して延伸させる必要があることから、融着点101近傍におけるファイバの径が極端に小さくなり、機械的強度が低下するという問題があった。さらに、本方法では、融着点101を延伸させるための加熱条件の管理が難しく、加熱時にシングルモードファイバが破断するという問題があった。
However, in the method disclosed in Patent Document 1, since it is necessary to heat and stretch the
また、特許文献2に開示された方法では、シングルモードファイバのコア部に予め加えられたGe等のドーパントを加熱により熱拡散させ、モードフィールド径を拡大することによって、2つのシングルモードファイバのモードフィールド径の大きさを整合させている。しかしながら、このドーパントの熱拡散は、シングルモードファイバの種類によって拡散スピードが異なるとともに、加熱による熱拡散の管理が難しいため、第1シングルモードファイバ211と第2シングルモードファイバ213のモードフィールド径を一致させることが困難であった。さらに、本方法では、シングルモードファイバに光を入射して接続損失をモニタしながら加熱する必要があるため、製造工程が煩雑になるとともに作製に多大なる時間を要していた。
Further, in the method disclosed in
以上のような課題を鑑み、本発明の光ファイバ体は、第1シングルモードファイバと、該第1シングルモードファイバのモードフィールド径より小さいモードフィールド径を有する第2シングルモードファイバと、一端部が前記第1シングルモードファイバの一端部に接続され、他端部が前記第2シングルモードファイバの一端部に接続され、接続された各シングルモードファイバのモードフィールド径を整合するためのグレイテッドインデックスファイバを備えたことを特徴とする。 In view of the above problems, the optical fiber body of the present invention includes a first single mode fiber, a second single mode fiber having a mode field diameter smaller than the mode field diameter of the first single mode fiber, and one end portion A graded index fiber connected to one end of the first single-mode fiber and having the other end connected to one end of the second single-mode fiber to match the mode field diameter of each connected single-mode fiber It is provided with.
また、本発明の光ファイバ体において、グレイテッドインデックスファイバの長さは、該グレイテッドインデックスファイバのピッチ長の0.22〜0.28+0.5n(nは0以上の整数)倍であることを特徴とする。 In the optical fiber body of the present invention, the length of the graded index fiber is 0.22 to 0.28 + 0.5n (n is an integer of 0 or more) times the pitch length of the graded index fiber. Features.
本発明のモード変換器は、貫通孔を有する支持体と、前記貫通孔内に挿入されて接着固定された前記光ファイバ体と、を備えてなることを特徴とする。 The mode converter of the present invention is characterized by comprising a support having a through hole and the optical fiber body inserted into and fixed to the through hole.
また、本発明のモード変換器において、前記光ファイバ体は、前記第1シングルモードファイバおよび前記第2シングルモードファイバが前記グレイテッドインデックスファイバと融着接続されるとともに、該融着部が前記第1シングルモードファイバ、前記第2シングルモードファイバ、および前記グレイテッドインデックスファイバの外径より小さいことを特徴とする
さらに、本発明のモード変換器においては、一端側が前記支持体の一端部における外周部に挿入され、他端側から前記支持体の一端面から露出した前記光ファイバ体の前記第1シングルモードファイバまたは前記第2シングルモードファイバのモードフィールド径と同等のモードフィールド径を有する光ファイバが保持されたプラグが挿入される筒状のスリーブを設けたことを特徴とする
In the mode converter of the present invention, the optical fiber body includes the first single-mode fiber and the second single-mode fiber that are fusion-bonded to the graded index fiber, and the fusion portion is the first- The mode converter according to the present invention is characterized in that one end side is an outer peripheral portion at one end portion of the support body. And an optical fiber having a mode field diameter equivalent to the mode field diameter of the first single mode fiber or the second single mode fiber of the optical fiber body exposed from one end surface of the support from the other end side. A cylindrical sleeve into which the held plug is inserted is provided It is characterized by
本発明の光ファイバ体によれば、異なるモードフィールド径を有する2つのシングルモードファイバをグレイテッドインデックスファイバを介して接続することにより、接続された各シングルモードファイバのモードフィールド径をグレイテッドインデックスファイバによって整合することができるため、第1シングルモードファイバと第2シングルモードファイバの間で生じる光の接続損失を低減することができる。 According to the optical fiber body of the present invention, by connecting two single mode fibers having different mode field diameters via a graded index fiber, the mode field diameter of each connected single mode fiber is determined as a graded index fiber. Therefore, it is possible to reduce the connection loss of light generated between the first single mode fiber and the second single mode fiber.
さらに、本発明において、グレイテッドインデックスファイバの長さを該グレイテッドインデックスファイバのピッチ長の0.22〜0.28+0.5n(nは0以上の整数)倍にすれば、第1シングルモードファイバと第2シングルモードファイバのモード整合の条件を一致させることができるため、最も低損失で接続することができる。 Furthermore, in the present invention, if the length of the graded index fiber is 0.22 to 0.28 + 0.5n (n is an integer of 0 or more) times the pitch length of the graded index fiber, the first single mode fiber And the second single-mode fiber can be matched in mode matching conditions, and can be connected with the lowest loss.
また、本発明のモード変換器によれば、本発明の光ファイバ体を支持体の貫通孔内に挿入して接着固定されてなることにより、光ファイバ体を容易に保持することが可能となる。 Further, according to the mode converter of the present invention, the optical fiber body can be easily held by inserting and fixing the optical fiber body of the present invention into the through hole of the support. .
さらに、本発明のモード変換器において、光ファイバ体の第1シングルモードファイバおよび第2シングルモードファイバをグレイテッドインデックスファイバと融着接続し、該融着部の外径を第1シングルモードファイバ、第2シングルモードファイバ、およびグレイテッドインデックスファイバの外径よりも小さくすることにより、各ファイバ間の接続損失を低減させるとともに、支持体の貫通孔内に容易に光ファイバ体を挿入して固定することができる。 Furthermore, in the mode converter of the present invention, the first single mode fiber and the second single mode fiber of the optical fiber body are fusion-bonded with the graded index fiber, and the outer diameter of the fusion portion is the first single-mode fiber, By making it smaller than the outer diameter of the second single mode fiber and the graded index fiber, the connection loss between the fibers is reduced, and the optical fiber body is easily inserted and fixed in the through hole of the support. be able to.
また、本発明のモード変換器において、一端側が前記支持体の一端部における外周部に挿入され、他端側から支持体の一端面から露出した光ファイバ体の第1シングルモードファイバまたは第2シングルモードファイバのモードフィールド径と同等のモードフィールド径を有する光ファイバが保持されたプラグが挿入される筒状のスリーブを設けることにより、異なるモードフィール径を有するシングルモードファイバを備えたプラグ同士をスリーブを介して接続することができる。 In the mode converter of the present invention, the first single mode fiber or the second single of the optical fiber body, one end side of which is inserted into the outer peripheral portion of the one end portion of the support and exposed from the one end surface of the support from the other end side. By providing a cylindrical sleeve into which a plug holding an optical fiber having a mode field diameter equivalent to the mode field diameter of the mode fiber is inserted, the plugs having single mode fibers having different mode feel diameters are sleeved together. Can be connected through.
以下に本発明の一実施形態に係る光ファイバ体1について図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において同一部材については、同一符号を付し説明を省略するものとする。 Hereinafter, an optical fiber body 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, about the same member, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図1(a)に示すように、本発明の一実施形態に係る光ファイバ体1は、第1シングルモードファイバ11、グレイテッドインデックスファイバ13、第2シングルモードファイバ12の順で融着されて接続してなる。
As shown in FIG. 1A, an optical fiber body 1 according to an embodiment of the present invention is fused in the order of a first
第1シングルモードファイバ11は屈折率が1.460〜1.470のコア部11a、およびコア部11aを覆うように、屈折率が1.450〜1.460のクラッド部11bが形成されてなり、たとえば石英等のガラスで構成されている。また、第1シングルモードファイバのモードフィールド径は、9〜11μm程度である。
The first single-
第2シングルモードファイバ12は屈折率が1.460〜1.470のコア部12a、およびコア部12aを覆うように、屈折率が1.450〜1.460のクラッド部12bが形成されてなり、たとえば石英等のガラスで構成されている。また、第2シングルモードファイバのモードフィールド径は、6〜8μm程度であり、第1シングルモードファイバのモードフィールド径よりも小さい。
The second
グレイテッドインデックスファイバ13は、屈折率がファイバの中心軸(コア部13aの中心軸)からクラッド部13bの外周面に向かって徐々に屈折率が小さくなるような軸対称の屈折率分布を有する光ファイバであり、一般にはマルチモード伝送用に用いられている。このグレイテッドインデックスファイバ13の屈折率分布は、GRINレンズと同様なレンズ効果を有することから、グレイテッドインデックスファイバ13を適切な長さで用いれば結合光学系を構成することができる。
The graded
各種光ファイバにおいて、コア部はクラッド部に比し屈折率が高い領域であり、光を閉じこめる効果を有する。一般に、光は、光ファイバのコア部部分のみを伝送するのではなく、クラッド部にも少ししみ出して伝送するため、光が伝送する領域はコア部の領域よりも実質的に大きくなる。したがって、光ファイバにおける光の挙動を考える場合には、光ファイバのコア部ではなく、一般に、モードフィールドで考える必要がある。モードフィールドとは、光ファイバの最大の光強度に対して光強度が1/e2に減衰する領域として定義され、その直径をモードフィールド径という。したがって、以下の説明においては、モードフィールドおよびモードフィールド径を用いて説明をする。 In various optical fibers, the core portion is a region having a higher refractive index than the cladding portion, and has an effect of confining light. In general, light is not transmitted only through the core portion of the optical fiber, but also oozes out slightly into the cladding portion, so that the light transmission region is substantially larger than the core region. Therefore, when considering the behavior of light in an optical fiber, it is generally necessary to consider it in the mode field, not the core of the optical fiber. The mode field is defined as a region where the light intensity is attenuated to 1 / e 2 with respect to the maximum light intensity of the optical fiber, and the diameter is referred to as a mode field diameter. Therefore, in the following description, it demonstrates using a mode field and a mode field diameter.
図1(b)は、本発明の光ファイバ体1のモードフィールドを示した模式図である。ここで、各光ファイバのモードフィールドは、図中の点線で示している。図1(b)に示すように、第2シングルモードファイバ12のモードフィールド径W2は、第1シングルモードファイバ11のモードフィールド径W1より小さい。
FIG.1 (b) is the schematic diagram which showed the mode field of the optical fiber body 1 of this invention. Here, the mode field of each optical fiber is indicated by a dotted line in the figure. As shown in FIG. 1B, the mode field diameter W2 of the second
図2は、グレイテッドインデックスファイバを伝送する光線の挙動を示す模式図である。図2に示すように、グレイテッドインデックスファイバ13を伝送する光線は、サインカーブの挙動を示し、グレイテッドインデックスファイバの長さをその光線挙動の周期に対応させてピッチ(P)で表わす。ここで、図2では、横軸はピッチを表わし、縦軸はグレイテッドインデックスファイバ内における光線の位置を示し、最も光が広がった箇所を縦軸の1もしくは−1として相対的に図示したものである。なお、P=1は、サインカーブの1周期(2π)に相当する。たとえば、グレイテッドインデックスファイバから出射される光を平行光とするためには、P=0.25であり、グレイテッドインデックスファイバの光の出射部で光を点に収束させるにはP=0.5とすればよい。ここで、P=0.25の場合は、平行光(コリメート光)として光が出射され、グレイテッドインデックスファイバがGRINレンズのように作用する。グレイテッドインデックスファイバ13のピッチ長Pは、グレイテッドインデックスファイバの長さをL、コア部の半径をr、屈折率が最も高いコア部の中心とクラッド部の比屈折率をΔとすると、以下の式で表される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the behavior of the light beam transmitted through the graded index fiber. As shown in FIG. 2, the light beam transmitted through the graded
このとき、グレイテッドインデックスファイバ13の長さは、グレイテッドインデックスファイバのピッチ長が0.22〜0.28となるように設定することが好ましい。これは、ピッチ長が0.25に近い方がコリメート光として光が出射されるため、第1および第2シングルモードファイバ12のモードフィールド径W1およびW2とのモードの整合を光の損失を少なく実現できる。
At this time, the length of the graded
次に、光ファイバ体1の具体的な形態について説明する。図3は、第1シングルモードファイバ11のモードフィールド径W1が10.5μm、第2シングルモードファイバ12のモードフィールド径W2が6μm、そしてグレイテッドインデックスファイバ13の比屈折率Δが0.05、ピッチ長がP=0.25、コア部の半径が15.5μmの場合の光ファイバ体1におけるモードフィールド径の計算結果を示すグラフである。
Next, a specific form of the optical fiber body 1 will be described. FIG. 3 shows that the mode field diameter W1 of the first
図3には、横軸を距離(光ファイバの長さ)とし、縦軸を光ファイバのモードフィールド径とし、グレイテッドインデックスファイバ13の長さと各光ファイバのモードフィールド径との関係が示されている。図3において、0μm未満の領域が第1シングルモードファイバ11、0〜77μmの領域がグレイテッドインデックスファイバ13、77μm以上の領域が第2シングルモードファイバ12である。すなわち、上述したモードフィールド径W1およびW2を有する光ファイバ体1では、グレイテッドインデックスファイバ13が77μmであれば、接続損失を小さく、第1シングルモードファイバ11および第2シングルモードファイバ12のモード整合をすることができる。
FIG. 3 shows the relationship between the length of the graded
図4は、光ファイバ体1の他の形態におけるモードフィールド径の計算結果を示すグラフである。図4においては、第1シングルモードファイバ11および第2シングルモードファイバ12は図3で示されたモードフィールド径を有するものを用い、グレイテッドインデックスファイバ13のピッチ長をP=0.75とした場合のグレイテッドインデックスファイバ13の長さを算出している。
FIG. 4 is a graph showing the calculation result of the mode field diameter in another form of the optical fiber body 1. In FIG. 4, the first
図4において、0μm未満の領域が第1シングルモードファイバ11、0〜77μmの領域がグレイテッドインデックスファイバ13、231μm以上の領域が第2シングルモードファイバ12である。すなわち、上述したモードフィールド径W1およびW2を有する光ファイバ体1では、グレイテッドインデックスファイバ13が231μmであれば、接続損失を小さく、第1シングルモードファイバ11および第2シングルモードファイバ12のモード整合をすることができる。
In FIG. 4, the region of less than 0 μm is the first
このように、グレイテッドインデックスファイバ13は、図2にも示したように、ピッチ長P=1の周期に対して、0.5ピッチ毎で元の位置に戻るため、ピッチ長は、0.22〜0.28+0.5n倍(nは0以上の整数)であればよい。但し、グレイテッドインデックスファイバ13内での屈折率分布は、製造上、理想の分布から若干ずれる場合がある。そのため、nが大きくなった場合には、誤差の影響を受ける可能性が高くなるため、nは小さい方がのぞましい。また、nが大きくなれば、グレイテッドインデックスファイバ13の長さも長くなり、光ファイバ体が大型化するため、グレイテッドインデックスファイバ13のピッチ長は、0.22〜0.28、好ましくは0.24〜0.26に設定するとよい。
As described above, the graded
次に、本発明のモード変換器の第1実施形態について説明する。モード変換器20は、図2(a)に示すように、光ファイバ体1と、支持体21と、を備えている。
Next, a first embodiment of the mode converter of the present invention will be described. As shown in FIG. 2A, the
支持体21は、貫通孔内に挿入される光ファイバ体1を保持するための部材であり、たとえば円筒体、貫通孔を有する角柱体等で構成される。この支持体21が円筒体で構成され、かつ光ファイバ体1の外径が0.125mmであれば、たとえば支持体21は、直径がφ1.24〜φ2.6mm、貫通孔の直径がφ0.125〜φ0.128mm程度で構成される。支持体21の材質は、光ファイバ体1を固定できれば、セラミックス、ガラス、金属等、特に限定されるものではないが、加工性および靭性等の観点からジルコニアセラミックスが好適である。また、支持体21の一端部21aは、後述するプラグ40との接触による光ファイバの接続を好適にするために、研磨等によって球面状としてもよい。
The
モード変換器20は、支持体21の貫通孔内に光ファイバ体1を挿入し、支持体21と光ファイバ体1との間にエポキシ樹脂等の接着剤を介在させて光ファイバ体1を接着固定することにより作製される。
The
また、モード変換器20は、図2(a)に示すように、支持体21の他端部21bに第1シングルモードファイバ11の被覆部11cを接着してもよく、一方で、金属やプラスチック等で形成されたハウジング(図示なし)を介して被覆部11cに接着される構造であってもよい。
Further, as shown in FIG. 2A, the
さらに、モード変換器20は、図2(a)に示すように、支持体21の一端部21aにおける外周部に挿入されたスリーブ31を具備していてもよい。このスリーブ31は、支持体21が挿入された一端部側とは反対の他端部側に位置する貫通孔の開口部からプラグ40が挿入される部材であり、筒状体で構成されている。このスリーブ31の材質は、たとえばリン青銅等の金属、ジルコニア等のセラミックを用いることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 2A, the
このようなモード変換器20では、第2シングルモードファイバ12のモードフィールド径と同等の光ファイバを有するプラグ40をスリーブ31の他端部側から挿入し、支持体21の一端部21aにおける端面から露出した光ファイバ体1の第2シングルモードファイバ12と接続することにより、プラグ40の光ファイバのモードフィールドをグレイテッドインデックスファイバ13を介して第1シングルモードファイバのモードフィールド径に変換することができる。
In such a
また、モード変換器20は、図2(b)に示すように、光ファイバ体1が支持体21の貫通孔内に収納されるファイバスタブ型であってもよい。なお、モード変換器20は、第2シングルモードファイバ12が支持体21の一端部21a側に配置されているが、第1シングルモードファイバ11が支持体21の一端部21a側に配置されていてもよい。
Further, the
このようなモード変換器20は、支持体21の一端部21aの端面に、第2シングルモードファイバ12と同等のモードフィールド径を有する光ファイバを備えたプラグ(図示なし)が当接することにより、プラグの光ファイバから出射される光を光ファイバ体1の第2シングルモードファイバ12に入射させ、グレイテッドインデックスファイバ13を介してモード整合を行い、第1シングルモードファイバ11のモードフィールド径W1に変換する機能を有している。
In such a
ここで、モード変換器20に用いられる光ファイバ体1は、第1シングルモードファイバ11とグレイテッドインデックスファイバ13の接続部14、およびグレイテッドインデックスファイバ13と第2シングルモードファイバ12の接続部15は、融着接続するとともに、この融着部(融着接続部)が第1シングルモードファイバ11、第2シングルモードファイバ12、およびグレイテッドインデックスファイバ13の外径より小さくすることが望ましい。これは、光ファイバ体1を構成する光ファイバ同士を融着接続すれば、各光ファイバ間で生じる光の接続損失を低減させることができるからである。
Here, the optical fiber body 1 used for the
この光ファイバの融着接続は、光ファイバを構成するガラスがたとえば放電による熱で溶かして接続するため、接続部14および接続部15の外径が接続される各光ファイバの外径より太くなる。しかし、光ファイバ体1の接続部14、15における外径が太くなると、支持体21の貫通孔内への挿入が困難になる。これに伴い、支持体21の貫通孔の径を大きくすれば、光ファイバ体1の軸ずれが大きくなり、プラグとの光の接続損失が大きくなる可能性が高まる。そこで、各光ファイバの融着接続時において、融解によって光ファイバ同士が接続されたときに、各光ファイバに引っ張りをかけて延伸させ、接続部におおける外径を細くすることが好ましい。なお、この接続部における融着延伸は、図8に示したモードフィールド径が整合するようになるまで融着点101近傍を極端に長く融着延伸させる光ファイバ体とは異なり、外径が不要に増大した部分のみを延伸させて外径を小さくすればよい。そのため、光ファイバ体1の接続部14、15における融着延伸部の長さは極めて微小であり、光ファイバの強度にほとんど影響を与えない。
In the fusion splicing of the optical fiber, since the glass constituting the optical fiber is melted and connected by, for example, heat due to electric discharge, the outer diameters of the connecting
次に、本発明の他の実施形態に係るモード変換器30について説明する。モード変換器30は、図6に示すように、上述したモード変換器20と、スリーブ31と、を備えてなり、モード変換器20がスリーブの貫通孔内に収容されている。
Next, a mode converter 30 according to another embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 6, the mode converter 30 includes the above-described
スリーブ31は、貫通孔内でモード変換器20を保持するとともに、両端に位置する貫通孔の開口部からプラグ40、40’が挿入される部材であり、筒状体で構成されている。
The
このスリーブ31の材質は、たとえばリン青銅等の金属、ジルコニア等のセラミックを用いることができる。
As the material of the
モード変換器30は、異なるモードフィールド径を有する光ファイバを備えたプラグ40およびプラグ40’を光のモードを整合し、光の損失を低減させて接続するための部材である。具体的には、第1シングルモードファイバ11のモードフィールド径W1と同等のモードフィールド径を有する光ファイバを備えたプラグ40が、支持体21の他端部21bの端面に当接するようにスリーブ31内に挿入され、一方で、第2シングルモードファイバ12のモードフィールド径W2と同等のモードフィールド径を有する光ファイバを備えたプラグ40’が、支持体21の一端部21aの端面に当接するようにスリーブ31内に挿入される。これにより、モード変換器30では、異なるモードフィールド径を有する光ファイバを備えたプラグ40およびプラグ40’を接続損失少なく、かつ容易に光学的に接続することが可能となる。
The mode converter 30 is a member for connecting the
以下に、本発明の光ファイバ体1およびモード変換器20の製造方法について説明する。まず、第1シングルモードファイバ11とグレイテッドインデックスファイバ13を放電によって融着接続し、その後、劈開を用いてグレイテッドインデックスファイバ13を定められたピッチ長(たとえばP=0.25)で切断する。その後、第2シングルモードファイバ12をグレイテッドインデックスファイバ13に融着接続することにより、光ファイバ体1を作製することができる。
Below, the manufacturing method of the optical fiber body 1 and the
また、モード変換器20は、光ファイバ体1を支持体21に挿入し、たとえばエポキシ系の接着剤を用いて接着固定し、その後、ダイヤモンド粉粒等の研磨シートを用いて、支持体21の端部21a、21bを研磨することによって作製される。なお、スリーブ31を具備したモード変換器30は、金属またはセラミックス等で構成された円筒状のスリーブ31内にモード変換器20を圧入、もしくは挿入した後に接着固定することにより作製することができる。
In addition, the
本発明の第1の実施例について説明する。この第1の実施例では、モードフィールド径が10.5μm、6μmと異なったシングルモードファイバを本発明と従来の方法で融着接続し、接続損失を測定した。 A first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, single mode fibers having mode field diameters different from 10.5 μm and 6 μm were fusion spliced by the present invention and the conventional method, and the connection loss was measured.
まず、本発明の第1の実施例について説明する。まず、第1シングルモードファイバ11のモードフィールド径W1が10.5μm、第2シングルモードファイバ12のモードフィールド径W2が6μm、グレイテッドインデックスファイバ13の比屈折率Δが0.05、コア部の半径が15.5μmのファイバを準備した。そして、グレイテッドインデックスファイバ13のピッチ長が0.18〜0.22、0.22〜0.28、0.28〜0.32となる長さのグレイテッドインデックスファイバ13を第1シングルモードファイバ11および第2シングルモードファイバ12と融着接続させてなる光ファイバ体1をそれぞれ5個ずつ作製し、本発明の実施例に係るサンプルとした。
First, a first embodiment of the present invention will be described. First, the mode field diameter W1 of the first
次に、比較例として、図9に示す光ファイバの接続部におけるモードフィールド径を拡大させて接続したサンプルを作製した。第1シングルモードファイバ211のモードフィールド径W31が10.5μm、第2シングルモードファイバ212のモードフィールド径W32が6μmのシングルモードファイバ同士を融着接続し、融着部201が溶けない条件で放電を繰り返し行い、接続部付近のモードフィールド径を拡大させてなる光ファイバ体を5個作製し、比較例のサンプルとした。
Next, as a comparative example, a sample in which the mode field diameter at the connection portion of the optical fiber shown in FIG. The first
以上のように作製されたサンプルに、LD(レーザダイオード)光源の光を第1シングルモードファイバ11に入力し、第2シングルモードファイバ12から出力された光をパワーメータで測定した。LD光源としては、1550nmの波長を用いた。第1シングルモードファイバ11に入力したパワーをPo、第2シングルモードファイバ12から出力されたパワーをPとした場合、接続損失は−10Log(P/Po)で求められる。全てのサンプルで接続損失を測定した結果を表1に示す。
表1に示すように、比較例のサンプルでは、光の接続損失が平均0.47dBであったのに対し、本発明のサンプルでは、光の接続損失が平均0.22〜0.31dBであり、接続損失の低減をすることができた。さらに、本発明の実施例においてもピッチ長が0.22〜0.28の場合の平均接続損失が0.24dBに対して、ピッチ長が0.18〜0.22の場合の平均接続損失が0.31dB、ピッチ長が0.28〜0.32の場合の平均接続損失が0.31dBとなり、ピッチ長が0.22〜0.28の場合が最も接続損失が小さくなっていることがわかる。 As shown in Table 1, in the sample of the comparative example, the optical connection loss was an average of 0.47 dB, whereas in the sample of the present invention, the optical connection loss was an average of 0.22 to 0.31 dB. The connection loss could be reduced. Furthermore, in the embodiment of the present invention, the average connection loss when the pitch length is 0.22 to 0.28 is 0.24 dB, whereas the average connection loss when the pitch length is 0.18 to 0.22 is The average connection loss is 0.31 dB when the pitch length is 0.31 dB and the pitch length is 0.28 to 0.32, and the connection loss is the smallest when the pitch length is 0.22 to 0.28. .
以上の結果から、本発明の光ファイバ体1によれば、第1シングルモードファイバ11と、該第1シングルモードファイバ11のモードフィールド径W1より小さいモードフィールド径W2を有する第2シングルモードファイバ18と、一端部が前記第1シングルモードファイバ11の一端部に接続され、他端部が前記第2シングルモードファイバ12の一端部に接続され、接続された各シングルモードファイバのモードフィールド径を整合するためのグレイテッドインデックスファイバ13を備えたことにより、第1シングルモードファイバ11と、第2シングルモードファイバ12のモードを整合することができるために、第1シングルモードファイバ11と第2シングルモードファイバ12の接続損失を低減することができる。
From the above results, according to the optical fiber body 1 of the present invention, the first
また、グレイテッドインデックスファイバ13の長さは、該グレイテッドインデックスファイバ13のピッチ長の0.22〜0.28+0.5n(nは0以上の整数)倍である場合が、もっとも望ましいことがわかる。
The length of the graded
次に本発明の第2の実施例として、光ファイバ体1を支持体21に挿入固定してなるモード変換器20がスリーブ31内に収容されてなるモード変換器30を作製し、その接続損失を評価した。
Next, as a second embodiment of the present invention, a mode converter 30 in which a
本発明の第2の実施例では、光ファイバ体として、第1シングルモードファイバ11のモードフィールド径W1が10.5μm、第2シングルモードファイバ12のモードフィールド径W2が6μm、グレイテッドインデックスファイバ13の屈折率差Δが0.5%、コア部半径が15.5μmのグレイテッドインデックスファイバを用いた。また、グレイテッドインデックスファイバ13のピッチ長を0.22〜0.28とした。この光ファイバ体1を外径φ2.499±0.0005μm、内径φ0.126±0.0005μm、長さ10.5mmのジルコニア製の支持体21に挿入し、エポキシ系接着剤を用いて接着固定し、支持体21の端面21a、21bを研磨後に、全長20mmのスリーブ31に挿入固定してなるモード変換器30を5個作製し、さらに、両端に光コネクタプラグがついたモードフィールド径が10.5μmのシングルモードファイバと、両端に光コネクタプラグがついたモードフィールド径が6μmのシングルモードファイバを各5セット用意した。これらを用いて、光コネクタプラグの間に介在させるモード変換器30の有無で接続損失を評価した。
In the second embodiment of the present invention, as the optical fiber body, the mode field diameter W1 of the first
具体的には、図7に示す接続損失方法で次の述べる手順にて測定を実施した。まず、図7(a)に示すように、1550nmの光を照射するLD光源71にモードフィールド径10.5μmの入射側シングルモードファイバ73を接続し、逆端の光コネクタプラグ74から出射する光をパワーメータ72にて読みとり、このときの出力をPoとした。次に、図7(b)に示すように、モードフィールド径が6μmの出射側シングルモードファイバ77の光コネクタプラグ75を、光コネクタプラグ74と当接させて接続する従来方法を用い、光コネクタプラグ76から出射する光をパワーメータ72にて読みとり、そのときの出力をP1とした。なお、出力がP1の場合、接続損失は、−10Log(P1/Po)で求められる。
Specifically, the measurement was performed according to the following procedure using the connection loss method shown in FIG. First, as shown in FIG. 7A, an incident-side
一方、本発明の実施例として、図7(c)に示すように、光コネクタプラグ74と光コネクタプラグ75の間に、モード変換器30を挿入し、光コネクタプラグ76から出射する光をパワーメータ72にて読みとった。このときの出力をP2とすると本発明のモード変換器30を用いた接続方法における接続損失は、−10Log(P2/Po)で求められる。各5個について、従来の接続方法、および本発明のモード変換器を用いた接続方法との接続損失を比較した。その結果を表2に示す。
表2に示すように、従来の接続方法では、平均1.51dBの接続損失に対して、本発明のモード変換器を用いた接続方法では、平均0.50dBの接続損失となり、本発明のモード変換器を用いることで、接続損失を小さくすることができた。 As shown in Table 2, in the conventional connection method, the average connection loss is 1.51 dB, and in the connection method using the mode converter of the present invention, the average connection loss is 0.50 dB. By using a converter, connection loss could be reduced.
1・・・光ファイバ体
2・・・モード変換器
11・・・第1シングルモードファイバ
11a・・・コア部
11b・・・クラッド部
11c・・・被覆部
12・・・第2シングルモードファイバ
12a・・・コア部
12b・・・クラッド部
13・・・グレイテッドインデックスファイバ
13a・・・コア部
13b・・・クラッド部
14、15・・・接続部
16・・・モードフィールド
21・・・支持体
71・・・光源
72・・・パワーメータ
73・・・入射側シングルモードファイバ
74〜76・・・光コネクタプラグ
77・・・出射側シングルモードファイバ
W1、W2、W11、W12,W21,W22・・・モードフィールド径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (5)
該第1シングルモードファイバのモードフィールド径より小さいモードフィールド径を有する第2シングルモードファイバと、
一端部が前記第1シングルモードファイバの一端部に接続され、他端部が前記第2シングルモードファイバの一端部に接続され、接続された各シングルモードファイバのモードフィールド径を整合するためのグレイテッドインデックスファイバと、を備えた光ファイバ体。 A first single mode fiber;
A second single mode fiber having a mode field diameter smaller than the mode field diameter of the first single mode fiber;
One end is connected to one end of the first single mode fiber, the other end is connected to one end of the second single mode fiber, and a gray for matching the mode field diameter of each connected single mode fiber. An optical fiber body including a ted index fiber.
前記貫通孔内に挿入されて接着固定された請求項1または請求項2に記載の光ファイバ体と、を備えたモード変換器。 A support having a through hole;
A mode converter comprising: the optical fiber body according to claim 1, wherein the optical fiber body is inserted into the through hole and fixed by adhesion.
The mode field diameter of the first single mode fiber or the second single mode fiber of the optical fiber body, one end side of which is inserted into the outer peripheral portion at one end portion of the support and exposed from the one end surface of the support from the other end side. 5. The mode converter according to claim 3, further comprising a cylindrical sleeve into which a plug holding an optical fiber having a mode field diameter equivalent to that of a cylindrical sleeve is inserted.
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