JP4116479B2 - Tapered photonic crystal fiber, manufacturing method thereof, and connection method of photonic crystal fiber - Google Patents

Tapered photonic crystal fiber, manufacturing method thereof, and connection method of photonic crystal fiber Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極細コアを有する伝搬用フォトニック結晶ファイバ等に接続して使用されるテーパー加工フォトニック結晶ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通常のコア及びクラッドからなる光ファイバでは実現することができない光学特性を発現する光ファイバとして、非常に小さい実効コア断面積を持ったフォトニック結晶ファイバが注目されている。このフォトニック結晶ファイバのなかには、実効コア断面積が１０μｍ２を下回るような光ファイバも実用化されている。
【０００３】
ところが、このようなフォトニック結晶ファイバを伝搬用光ファイバとして使用する場合、以下の問題があった。即ち、伝搬用フォトニック結晶ファイバは、コア径が２μｍ程度と非常に小さいため、このコアに直接信号光を入射しようとする際、光源からの光を上記コア径以下に絞り込むことが困難であった。また、光源からの光を上記コア径以下に絞り込むことができた場合であっても、光源光のスポットと上記コアとのアライメントが非常に困難であった。また、接続時のアライメントを高精度に調整できた場合であっても、使用中に振動等の外乱によりいわゆる軸ズレが生じ、ファイバの導波特性が安定しないという問題があった。
【０００４】
そのため、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバの入射端に通常のシングルモードファイバを入射用ファイバとして融着接続し、このシングルモードファイバ介して上記伝搬用フォトニック結晶ファイバに信号光を入力することで導波特性の安定化が図られていた。しかし、通常のシングルモードファイバと上記フォトニック結晶ファイバとでは、光のモード径に大きな差がある。そのため、上記両ファイバの融着接続部におけるモード変換ロスが非常に大きいという問題があった。
【０００５】
一方、フォトニック結晶ファイバはコア径の大きなものでもシングルモード動作をすることが確認されている。さらに、コア径の大きなシングルモードフォトニック結晶ファイバの一端をテーパ状に加工することにより、損失なくモード径の細径化が可能であることも確認されている。（例えば、非特許文献１参照。）
そこで、コア径の小さい伝搬用フォトニック結晶ファイバの端部に、コア径の大きなフォトニック結晶ファイバの一端をテーパ加工してコア径を小さく揃えた入射用フォトニック結晶ファイバを接続する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、融着接続部におけるコア径が揃っているため、モード不整合による融着接続部のモード変換ロスは防止することができる。
【０００６】
また、このような入射用フォトニック結晶ファイバは、入力端側コア径が大きいため、光源から容易に信号光を入射することができる。さらに、上記入射用フォトニック結晶ファイバは、使用中の外乱に対しても比較的安定した特性を維持することができる。
【０００７】
【非特許文献１】
G.E.town and J.T.Lizier, Taperd holey fibers for spot-size snd numerical-aperture conversion, 「Optical Letters」,Vol.26,No.14(July 15,2001)
【０００８】
【特許文献１】
国際公開第００／４９４３５号パンフレット
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバに、テーパ加工を施した入射用フォトニック結晶ファイバを接続する方法では、以下の問題があった。即ち、テーパ加工前において、入射用フォトニック結晶ファイバは、伝搬用フォトニック結晶ファイバより大きいコア径を有するが、両者の外径は略同等である。
【００１０】
そのため、入射用フォトニック結晶ファイバの接続端にテーパ加工を施してコア径を小さくした場合、入射用フォトニック結晶ファイバの外径が極端に細くなり、伝搬用フォトニック結晶ファイバとの接続が困難になるといった問題があった。
【００１１】
例えば、伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径が１２５μｍ、そのコア径が２μｍであったとする。これに接続される入射用フォトニック結晶ファイバは、接続部におけるモード変換ロスを防止するため、その出射端のコア径を２μｍとしなければならない。そこで、テーパ加工前の入射用フォトニック結晶ファイバの外径が１２５μｍ、そのコア径が１０μｍであるとすると、コア径を２μｍにまでテーパ加工を施した場合、細径化率は１／５となる。このため、入射用フォトニック結晶ファイバの出射端において、テーパー加工前に１２５μｍであった外径が、テーパ加工により２５μｍ程度にまで細くなってしまう。その結果、外径が１２５μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバに出射端の外径が２５μｍの入射用フォトニック結晶ファイバを接続する場合、外径の差が大きくなりすぎることから融着接続が非常に困難であった。
【００１２】
この問題を回避するために、伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径を８０μｍ、コア径を２μｍに設定する一方、入射用フォトニック結晶ファイバのテーパ加工前の外径を２５０μｍ、コア径を１０μｍ程度として、このフォトニック結晶ファイバの出射端を１／５にテーパ加工し、接続することも試みられてきた。
【００１３】
しかし、このような試みにおいても出射端においてなおコア径及び外径に多少の差があるため、高精度のアライメントで融着接続することは困難であった。
【００１４】
また、外径が８０μｍ、コア径が２μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバを使用する場合、入射用フォトニック結晶ファイバに外径が４００μｍ、コア径が１０μｍのフォトニック結晶ファイバを用いることも考えられる。即ちこのようなフォトニック結晶ファイバの出射端を上記伝搬用フォトニック結晶ファイバに合わせて外径を８０μｍ、コア径を２μｍにテーパー加工することにより、上記外径が８０μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバとの接続は可能となる。
【００１５】
しかし、この方策では材料費の上昇は免れない。また、一般的なファイバの外径が８０〜１２５μｍ程度であることに鑑みれば、外径が４００μｍという大口径のフォトニック結晶ファイバの作製には、付加的な労力を要するといった問題もある。
【００１６】
従って、伝搬用フォトニック結晶ファイバに接続して使用される入射用フォトニック結晶ファイバに関し、入射端のコア径は比較的大きく、出射端の外径及びコア径は伝搬用フォトニック結晶ファイバのそれらと一致したフォトニック結晶ファイバが望まれていた。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記入射用フォトニック結晶ファイバに用いられるテーパー加工フォトニック結晶ファイバであって、テーパー加工された出射端の外径とコア径が伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径とコア径に一致するようにした。
【００１８】
具体的には、請求項１に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、該コアに沿って延び、且つ該コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端を保護パイプで被覆してそれらを融着一体化させ、該フォトニック結晶ファイバの該保護パイプで被覆されて融着一体化した部分を加熱及び延伸して先端部をテーパー加工したテーパー加工フォトニック結晶ファイバである。
【００１９】
請求項１の構成であれば、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの一端において、保護パイプが被覆された状態でテーパー加工が施されることにより、その外径及びコア径を伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径及びコア径に一致させることができる。一方、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの他端において、その外径及びコア径はテーパー加工前の大きさに維持されている。そのため、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの上記一端を出射端、他端を入射端とした場合、該出射端におけるコア径が、入射端におけるコア径よりも小さいテーパー加工フォトニック結晶ファイバを得ることができる。
【００２０】
本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の大きい上記入射端から光源の信号光を容易に入射できる。一方、該テーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の小さい上記出射端を伝搬用フォトニック結晶ファイバに接続し、モード変換ロスを発生させずに信号光を伝搬用フォトニック結晶ファイバに出射する。
【００２１】
請求項２に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、該コアに沿って延び、且つ該コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端を保護パイプで被覆してそれらを融着一体化させ、該フォトニック結晶ファイバの該保護パイプで被覆されて融着一体化した部分を加熱及び延伸して先端部をテーパー加工し、その先端部の外径を該フォトニック結晶ファイバの他端の外径と同一としたテーパー加工フォトニック結晶ファイバである。
【００２２】
請求項２の構成であれば、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの一端において、保護パイプが被覆された状態でテーパー加工が施されることにより、その外径及びコア径を伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径及びコア径に一致させることができる。一方、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの他端において、外径及びコア径はテーパー加工前の大きさに維持されている。そのため、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの上記一端を出射端、他端を入射端とした場合、該出射端におけるコア径は、入射端におけるコア径よりも小さく、且つ出射端の外径と入射端の外径とが同等であるテーパー加工フォトニック結晶ファイバを得ることができる。
【００２３】
本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の大きい上記入射端から光源の信号光を容易に入射できる。一方、該テーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の小さい上記出射端を伝搬用フォトニック結晶ファイバに接続し、モード変換ロスを発生させずに信号光を伝搬用フォトニック結晶ファイバに出射する。
【００２４】
また、本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、その出射端の外径と入射端の外径が同等に形成されている。これにより、規格化された外径を有し、コア径の異なる光ファイバの接続を容易、且つ良好に行うことができる。
【００２５】
請求項３に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、該コアに沿って延び、且つ該コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端を保護パイプで被覆して加熱することによりそれらを融着一体化させるステップと、
上記フォトニック結晶ファイバの上記保護パイプで被覆されて融着一体化した部分を加熱及び延伸して先端部をテーパー加工するステップと、
を包含したテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造方法である。
【００２６】
請求項３の構成であれば、当初、両端で同等の外径及びコア径を有するフォトニック結晶ファイバの一端において、その外径が他端と同等であり、且つそのコア径が他端のコア径よりも小さいテーパー加工フォトニック結晶ファイバを容易に製造することができる。
【００２７】
請求項４に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、該コアに沿って延び、且つ該コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端を保護パイプで被覆してそれらを融着一体化させ、該フォトニック結晶ファイバの該保護パイプで被覆されて融着一体化した部分を加熱及び延伸して先端部をテーパー加工したテーパー加工フォトニック結晶ファイバの一端と、該テーパー加工フォトニック結晶ファイバのテーパー加工が施された一端の外径及びコア径と同一の外径及びコア径を有する伝搬用フォトニック結晶ファイバと、を融着接続するフォトニック結晶ファイバの接続方法である。
【００２８】
請求項４の構成であれば、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの出射端と伝搬用フォトニック結晶ファイバの入射端とにおける外径及びコア径が同等で一致しているため、それらを良好に融着接続することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、伝搬用フォトニック結晶ファイバに信号光を入射する入射用フォトニック結晶ファイバとして使用される。即ち、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバは、その入射端に光源から延びるシングルモードファイバが接続され、出射端に伝搬用フォトニック結晶ファイバが接続される。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の概略構成図である。該テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と保護パイプ３とから形成されている。本実施形態では、上記保護パイプとして石英パイプ３を用いる。
【００３１】
テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、ファイバ部４とテーパー部６から構成され、ファイバ部４の端部が入射端５となり、テーパー部６の端部が出射端７となる。上記出射端７における石英パイプ３の先端部の外径は、上記フォトニック結晶ファイバ２の入射端５の外径と同等であり、出射端７のコア径は、伝搬用フォトニック結晶ファイバ（図１では図示せず。）のコア径に等しく形成される。
【００３２】
テーパー部６は、テーパー加工を施す前の上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２の一端部に、所定肉厚の石英パイプ３が被覆され、該石英パイプ３とともに上記フォトニック結晶ファイバを先細り状になるようテーパー加工が施されて形成されている。
【００３３】
図５は、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバ２の入射端５の拡大図である。本実施形態において、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２は、ファイバ中心軸Ｐを含んで該ファイバ中心軸方向に延びるコア１０と、該コア１０に沿って延び、且つ上記コア１０の周囲に配置されている複数の小孔９ａを有するクラッド９と、により構成されている。
【００３４】
具体的に上記フォトニック結晶ファイバ２は、石英から形成されており、径方向の最外部には中実なオーバークラッド部９ｂを有し、その内側にはファイバ中心軸方向に延びる多数の小孔９ａ、９ａ…が周期的に配置されてなるクラッド９を有する。クラッド９のファイバ径方向の最もファイバ中心軸Ｐに近い部分には、ファイバ中心軸Ｐを挟んで対向する６つの小孔９ａ、９ａ…が正六角形状に配置されている。本実施形態において、これら６つの小孔９ａ、９ａ…に囲まれた中実の内部領域がコア１０となる。
【００３５】
上記クラッド９における小孔９ａ、９ａ…は、隣り合う小孔間の距離が全て同じであって、隣接する三つの孔が正三角形をなす周期的な配置を取る。そして上記コア１０は、このような小孔の周期的配置の欠陥部分ともいえ、周期的に配置された小孔の一つが消失して中実に形成されている部分である。
【００３６】
また、本発明において、上記コアを中空に形成することもできる。この場合、入射された光は中空部分とクラッドとのフォトニックバンドギャップによって、該中空部分に閉じ込められて伝搬する。
【００３７】
次に、本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造方法について説明する。
【００３８】
本実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３とを用いて製造される。
【００３９】
本実施形態に係る大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２は、図６にその断面図を示すように、中実の石英ロッド１１と中心部に孔１５を有する石英キャピラリ１２とを石英管１３で束ねて作製される。これらの石英ロッド１１及び石英キャピラリ１２の外径は全て同じである。石英ロッド１１は、石英母材を所望の径にまで加熱延伸して作製する。石英キャピラリ１２は石英棒材にそれぞれ所定の孔を開けた後、所望の径に加熱延伸して作製する。
【００４０】
次に、上記石英管１３の中心軸部分に上記中実の石英ロッド１１を挿入し、該石英ロッド１１に接するように６本の石英キャピラリ１２を配置して、石英ロッド１１の周りを石英キャピラリ１２で一重に取り囲む。次に、上記６本の石英キャピラリ１２の周囲に１２本の石英キャピラリ１２、１２…を配置し、更にその周囲に１８本の石英キャピラリ１２、１２…を配置する、というよう上記石英ロッド１１の周囲を数重に石英キャピラリ１２で取り囲む。上記石英管１３の内壁に接するまで、上記石英キャピラリ１２を詰め込んでゆく。
【００４１】
このように石英ロッド１１及び石英キャピラリ１２を詰め込んだ石英管１３の両端を閉鎖した後、加熱延伸すると石英ロッド１１、石英キャピラリ１２及び石英管１３の相互の境界が溶融し互いに密着した状態で延伸される。上記石英キャピラリ１２の孔１５は上記フォトニック結晶ファイバの小孔９ａとなり、石英管１３は上記オーバークラッド９ｂとなる。また、上記石英ロッド１１と該石英ロッドに接する石英キャピラリの一部が溶融してコア１０を形成する。
【００４２】
次に、本実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の製造方法について説明する。
【００４３】
本実施形態に使用される上記石英パイプ３は、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２のクラッド９と同質の石英から形成された管状の部材であって、その長さは数センチ程度が適当である。また、石英パイプ３の内径は、これに挿通される上記フォトニック結晶ファイバ２の外径より１〜５０μｍ程度大きく形成されている。上記石英パイプ３の外径は、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２のコア径と、先端部に施されるテーパー加工の程度によって決定される。
【００４４】
即ち、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２のテーパー加工前のコア径に対する伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径の比率を求める。伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の外径をこの比率で除した値が概ね石英パイプ３の外径となる。
【００４５】
図３に示すように、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２の一端を上記石英パイプ３の一端から他端に達するまで挿通する。大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２が石英パイプ３によって被覆された部分をバーナー等の適当な方法で加熱し、上記フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３とを融着一体化させる。この際、大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３との間に隙間ができないように融着させる。
【００４６】
次に上記融着一体化した石英パイプ３の適当な部位を再びバーナー等で加熱し、軟化させて延伸する。このように延伸した領域の外径を測定し、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の外径と等しい部位で切断する。このように延伸され先細り状にテーパー加工された領域がテーパー部６となる。テーパー部６は、その先端部の外径が上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の外径と等しく、また、コア径も上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径と等しい。このようにテーパ加工により形成されたテーパー部６の先端が上記出射端７となる。
【００４７】
（その他の実施形態）
これまで説明した実施形態は一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態に示した大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバの製造方法に関し、ロッドとキャピラリとを束ねる方法でも、石英製母材に小孔を開ける方法でもその他の方法でも構わない。
【００４８】
上記フォトニック結晶ファイバのコア１０及びクラッド９には、他の元素は添加されてていないものが一般的であるが、コア１０の屈折率を高めるためにＧｅやその他金属元素、又は希土類元素などを添加することや、コア以外の部分の屈折率を下げるためにＦ等を添加することも可能である。また、複数種の元素をそれぞれの領域に添加することも可能である。
【００４９】
コア１０の形状も限定されず、菱形などでもよく、ほぼ扁平で長軸と短軸とが直交していればよいし、その外形線が滑らかではなく例えば鋸刃状のジグザグ形状であってもよい。小孔９ａの形状も円形以外でもよく、例えば楕円形や正多角形などでもよい。孔の内径もすべて同一であってもよいし、偏波保持機能を持たせるために一部の孔のみ他より大きい径とするなど、適宜変化させることも可能である。
【００５０】
また、上記石英パイプ３に関し、その材質は、フォトニック結晶ファイバ２と同質のものであってもよいし、異なるものであってもよい。
【００５１】
【実施例】
本発明の一実施例を具体的に説明する。図４に示すように、本実施例に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、その入射端５に光源から延ばされたシングルモードファイバ３０が接続され、出射端７に伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０が接続される。
【００５２】
図２の（ａ）に示す伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０は、外径１２５μｍ、コア径２μｍのフォトニック結晶ファイバである。また、図２の（ｂ）に示す光源から延ばされた光ファイバは、外径１２５μｍ、コア径が１０μｍのシングルモード光ファイバ３０である。
【００５３】
図１に概略構成を示すように、本実施例に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３とから形成される。テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、ファイバ部４とテーパー部６から構成され、ファイバ部４の端部が入射端５となり、テーパー部６の端部が出射端７となる。本実施例において、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１のファイバ部４における入射端５の外径は１２５μｍであり、コア径は１０μｍである。一方、テーパー部６における出射端７の外径は１２５μｍであり、コア径は２μｍである。
【００５４】
本実施例に係る大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２は、上記実施形態で示した製造方法により、外径１２５μｍ、コア径１０μｍに形成した。この大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と、外径１２５μｍ、コア径２μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０とを接続するために、石英パイプ３を用いてテーパー加工を施した。
【００５５】
本実施例に係る石英パイプ３の内径は、上記フォトニック結晶ファイバ２がスムーズに挿通でき、且つ該フォトニック結晶ファイバ２との融着が良好に行われるよう、フォトニック結晶ファイバ２の外径より僅かに大きい１３０μｍと設定した。
【００５６】
上記石英パイプ３の外径は以下のように決定される。伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径２μｍを上記フォトニック結晶ファイバ２のコア径１０μｍで除すると０．２となる。即ち、コア径が１０μｍであるフォトニック結晶ファイバ２のコア径を２μｍにまでテーパー加工を施すとすると、細径化率は１／５（＝０．２）となる。従って、テーパー加工後に石英パイプ３の外径が１２５μｍとなるために、テーパー加工前の石英パイプ３の外径は、１２５μｍを０．２で除した６２５μｍと決定することができる。
【００５７】
図３に示すように、上記フォトニック結晶ファイバ２の一端部を、外径６２５μｍ、内径１３０μｍ、長さ１０ｃｍの石英パイプ３に挿通した。この状態で、石英パイプ３の被覆された部分をバーナーで加熱し、フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３を融着一体化した。
【００５８】
融着一体化したフォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３の端から数ｃｍの部分を更に加熱して延伸した。上記石英パイプ３の延伸部分の最小径部分の外径が、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の入射端５の外径である１２５μｍとなるまでテーパー加工を施した。その後、延伸されて最小径が１２５μｍとなる部分で石英パイプ３を切断した。
【００５９】
このように得られたテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、入射端５の外径が１２５μｍ、コア径が１０μｍであり、出射端７の外径が１２５μｍ、コア径が２μｍとなる。従って、本実施例において、上記テーパー加工を施された石英パイプ３の先端部の外径は、上記フォトニック結晶ファイバ２の他端（入射端）の外径と等しく、出射端７のコア径は、伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径に等しい。
【００６０】
図４に示すように、上記製造方法で得られたテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の出射端７には、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０を融着法により接続した。
【００６１】
一方、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の入射端５には、光源から延伸された外径１２５μｍ、コア径１０μｍのシングルモードファイバ３０を融着法により接続した。
【００６２】
これら各ファイバの融着接続は、各ファイバの外径が同等であるため、容易、且つ良好に行うことができた。特に、テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の出射端７と伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の接続は、両ファイバのコア径がともに２μｍと非常小さいにも拘わらず、それらの外径が１２５μｍと等しいため、高精度にアライメントを調整することができた。
【００６３】
その他の実施例として、各ファイバ同士の接続方法に関し、上記融着法による接続の他、透明スリーブと紫外線硬化型接着剤を使用する方法など選択した場合であっても、同様の効果を得ることができた。
【００６４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に述べる効果を奏する。
【００６５】
本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、入射端のコア径が出射端のコア径よりも大きく形成される。これにより、比較的大きい入射端側のコアに信号光を入射することにより、極めてコア径の小さい伝搬用フォトニック結晶ファイバへ確実に信号光を入射することができる。
【００６６】
また、本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの出射端の外径と、その入射端の外径とが同等であるフォトニック結晶ファイバを得ることができる。これにより、規格化された外径を有しコア径の異なる光ファイバ同士を本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバを用いることによって容易、且つ良好に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの概略構成図である。
【図２】 実施形態に係る伝搬用フォトニック結晶ファイバ、及び光源から延ばされたシングルモード光ファイバの端面の一部拡大図である。
【図３】 実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造工程を表す概略図である。
【図４】 実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバに伝搬用フォトニック結晶ファイバと光源から延ばされたシングルモードファイバを接続した状態を表す概略構成図である。
【図５】 フォトニック結晶ファイバの端面の一部拡大図である。
【図６】 フォトニック結晶ファイバの母材の端面の一部拡大図である。
【符号の説明】
１ テーパー加工フォトニック結晶ファイバ
２ 大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ
３ 石英パイプ
４ ファイバ部
５ 入射端
６ テーパー部
７ 出射端
９ クラッド
１０ コア
２０ 伝搬用フォトニック結晶ファイバ
３０ シングルモードファイバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a tapered photonic crystal fiber used by being connected to a propagation photonic crystal fiber having an ultrafine core.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, a photonic crystal fiber having a very small effective core area has attracted attention as an optical fiber that exhibits optical characteristics that cannot be realized by an optical fiber composed of a normal core and cladding. This photonic crystal fiber has an effective core area of 10 μm.2Optical fibers that are less than 10 mm have been put into practical use.
[0003]
  However, when such a photonic crystal fiber is used as a propagation optical fiber, there are the following problems. That is, since the propagation photonic crystal fiber has a very small core diameter of about 2 μm, it is difficult to narrow down the light from the light source to the core diameter or less when attempting to directly input the signal light to the core. It was. Further, even when the light from the light source can be narrowed down to the core diameter or less, it is very difficult to align the light source light spot with the core. In addition, even when the alignment at the time of connection can be adjusted with high accuracy, a so-called axial misalignment occurs due to disturbances such as vibration during use, and the waveguide characteristics of the fiber are not stable.
[0004]
  Therefore, an ordinary single mode fiber is fused and connected to the incident end of the propagation photonic crystal fiber as an incident fiber, and signal light is input to the propagation photonic crystal fiber through the single mode fiber. Wave characteristics were stabilized. However, there is a large difference in the mode diameter of light between a normal single mode fiber and the photonic crystal fiber. Therefore, there has been a problem that the mode conversion loss at the fusion splicing part of both fibers is very large.
[0005]
  On the other hand, it has been confirmed that even if the photonic crystal fiber has a large core diameter, it operates in a single mode. Furthermore, it has been confirmed that the mode diameter can be reduced without loss by processing one end of a single-mode photonic crystal fiber having a large core diameter into a tapered shape. (For example, refer nonpatent literature 1.)
  Therefore, a method is proposed in which one end of a photonic crystal fiber with a large core diameter is tapered at the end of a propagation photonic crystal fiber with a small core diameter, and an incident photonic crystal fiber with a uniform core diameter is connected. Has been. (For example, refer to Patent Document 1). According to this method, since the core diameters in the fusion spliced portion are uniform, it is possible to prevent the mode conversion loss of the fusion spliced portion due to mode mismatch.
[0006]
  In addition, since such an incident photonic crystal fiber has a large input end side core diameter, signal light can be easily incident from a light source. Further, the incident photonic crystal fiber can maintain relatively stable characteristics against disturbances during use.
[0007]
[Non-Patent Document 1]
    G.E.town and J.T.Lizier, Taperd holey fibers for spot-size snd numerical-aperture conversion, `` Optical Letters '', Vol. 26, No. 14 (July 15,2001)
[0008]
[Patent Document 1]
    International Publication No. 00/49435 Pamphlet
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the method of connecting the incident photonic crystal fiber that has been tapered to the propagation photonic crystal fiber has the following problems. That is, before the taper processing, the incident photonic crystal fiber has a larger core diameter than the propagating photonic crystal fiber, but the outer diameters of both are substantially the same.
[0010]
  Therefore, when the core diameter is reduced by tapering the connection end of the incident photonic crystal fiber, the outer diameter of the incident photonic crystal fiber becomes extremely thin, making it difficult to connect to the propagation photonic crystal fiber. There was a problem of becoming.
[0011]
  For example, the propagation photonic crystal fiber has an outer diameter of 125 μm and a core diameter of 2 μm. The incident photonic crystal fiber connected to this must have a core diameter of 2 [mu] m at its exit end in order to prevent mode conversion loss at the connection. Therefore, when the outer diameter of the incident photonic crystal fiber before taper processing is 125 μm and the core diameter is 10 μm, when the core diameter is tapered to 2 μm, the reduction ratio is 1/5. Become. For this reason, at the output end of the incident photonic crystal fiber, the outer diameter, which was 125 μm before the taper processing, is reduced to about 25 μm by the taper processing. As a result, when an incident photonic crystal fiber having an outer diameter of 25 μm is connected to a propagation photonic crystal fiber having an outer diameter of 125 μm, the difference in outer diameter becomes too large, so that the fusion splicing is very It was difficult.
[0012]
  In order to avoid this problem, the outer diameter of the propagation photonic crystal fiber is set to 80 μm and the core diameter is set to 2 μm. On the other hand, the outer diameter of the incident photonic crystal fiber before taper processing is about 250 μm and the core diameter is about 10 μm. Attempts have been made to taper the output end of this photonic crystal fiber to 1/5 and connect it.
[0013]
  However, even in such an attempt, since there is still a slight difference in the core diameter and the outer diameter at the exit end, it has been difficult to perform fusion splicing with high-precision alignment.
[0014]
  Further, when a propagation photonic crystal fiber having an outer diameter of 80 μm and a core diameter of 2 μm is used, a photonic crystal fiber having an outer diameter of 400 μm and a core diameter of 10 μm may be used for the incident photonic crystal fiber. . That is, the photonic crystal fiber for propagation having an outer diameter of 80 μm is tapered by matching the output end of the photonic crystal fiber with the photonic crystal fiber for propagation to an outer diameter of 80 μm and a core diameter of 2 μm. Connection with is possible.
[0015]
  However, this measure is unavoidable to raise material costs. In view of the general fiber outer diameter of about 80 to 125 μm, there is a problem that additional labor is required to produce a large-diameter photonic crystal fiber having an outer diameter of 400 μm.
[0016]
  Therefore, with respect to the incident photonic crystal fiber used in connection with the propagation photonic crystal fiber, the core diameter of the incident end is relatively large, and the outer diameter and core diameter of the output end are those of the propagation photonic crystal fiber. A photonic crystal fiber consistent with the above has been desired.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is a tapered photonic crystal fiber used for the incident photonic crystal fiber, wherein the outer diameter and the core diameter of the tapered output end are the same as the outer diameter and the core diameter of the propagation photonic crystal fiber. Matched.
[0018]
  Specifically, the invention according to claim 1 is a solid or hollow core extending in the fiber central axis direction;TheExtending along the core, andTheOne end of a photonic crystal fiber comprising: a cladding having a plurality of pores disposed around a core;TheProtective pipesoCoatThoseFused and integratedThe tip of the photonic crystal fiber covered with the protective pipe and heated and stretched is heated and stretched.Taper processingTeSuper-processed photonic crystal fiber.
[0019]
  If it is the structure of Claim 1, in one end of the said taper processing photonic crystal fiber, a taper process is performed in the state which covered the protective pipe, The photonic crystal fiber for propagation is made into the outer diameter and core diameter The outer diameter and the core diameter can be matched. On the other hand, at the other end of the tapered photonic crystal fiber, the outer diameter and the core diameter are maintained at the sizes before the taper processing. Therefore, when the one end of the tapered photonic crystal fiber is the exit end and the other end is the entrance end, a tapered photonic crystal fiber having a core diameter at the exit end smaller than the core diameter at the entrance end is obtained. Can do.
[0020]
  The tapered photonic crystal fiber according to the present invention can easily input signal light from a light source from the incident end having a large core diameter. On the other hand, in the tapered photonic crystal fiber, the emission end having a small core diameter is connected to the propagation photonic crystal fiber, and signal light is emitted to the propagation photonic crystal fiber without generating a mode conversion loss.
[0021]
  The invention according to claim 2 is a solid or hollow core extending in the fiber central axis direction;TheExtending along the core, andTheOne end of a photonic crystal fiber comprising: a cladding having a plurality of pores disposed around a core;TheProtective pipesoCoatThoseFused and integratedThe tip of the photonic crystal fiber covered with the protective pipe and heated and stretched is heated and stretched.Taper processingAndTip ofThe outer diameter of the partThe outer diameter of the other end of the photonic crystal fiberIdenticalTapered photonic crystal fiber.
[0022]
  If it is the structure of Claim 2, a taper process is performed in the state which covered the protective pipe in the end of the said taper process photonic crystal fiber, The photonic crystal fiber for propagation is made into the outer diameter and core diameter The outer diameter and the core diameter can be matched. On the other hand, at the other end of the tapered photonic crystal fiber, the outer diameter and the core diameter are maintained at the sizes before the taper processing. Therefore, when the one end of the tapered photonic crystal fiber is the exit end and the other end is the entrance end, the core diameter at the exit end is smaller than the core diameter at the entrance end, and the outer diameter and entrance of the exit end A tapered photonic crystal fiber having the same outer diameter at the end can be obtained.
[0023]
  The tapered photonic crystal fiber according to the present invention can easily input signal light from a light source from the incident end having a large core diameter. On the other hand, in the tapered photonic crystal fiber, the emission end having a small core diameter is connected to the propagation photonic crystal fiber, and signal light is emitted to the propagation photonic crystal fiber without generating a mode conversion loss.
[0024]
  In addition, the tapered photonic crystal fiber according to the present invention is formed so that the outer diameter of the emitting end is equal to the outer diameter of the incident end. Thereby, it is possible to easily and satisfactorily connect optical fibers having standardized outer diameters and different core diameters.
[0025]
  The invention according to claim 3 is a solid or hollow core extending in the fiber central axis direction;TheExtending along the core, andTheOne end of a photonic crystal fiber comprising: a cladding having a plurality of pores disposed around a core;Cover them with a protective pipe and heat them by heatingFusing and integrating,
  Photonic crystal fiber aboveAboveProtective pipesoCoatingBeing fused and integratedThe partHeat and stretch the tipTapering step and,
Is a method for producing a tapered photonic crystal fiber.
[0026]
  If it is the structure of Claim 3, the outer diameter is the same as that of the other end in the end of the photonic crystal fiber which has an equivalent outer diameter and core diameter at both ends, and the core diameter is the core of the other end. A tapered photonic crystal fiber smaller than the diameter can be easily manufactured.
[0027]
  The invention according to claim 4 is a solid or hollow core extending in the fiber central axis direction;TheExtending along the core, andTheOne end of a photonic crystal fiber comprising: a cladding having a plurality of pores disposed around a core;TheProtective pipesoCoatThoseFused and integratedThe tip of the photonic crystal fiber covered with the protective pipe and heated and stretched is heated and stretched.Taper processingTeSuper processed photonic crystal fiberOne end ofWhen,TheTapered photonic crystal fiberofTapered outer diameter and core diameter at one endSame asA photonic crystal fiber for propagation having an outer diameter and a core diameter;MeltThis is a method of connecting a photonic crystal fiber to be connected.
[0028]
  According to the configuration of claim 4, the outer diameter and the core diameter at the exit end of the tapered photonic crystal fiber and the entrance end of the propagation photonic crystal fiber are equal and coincide with each other. Can be connected.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The tapered photonic crystal fiber according to the present embodiment is used as an incident photonic crystal fiber in which signal light is incident on a propagation photonic crystal fiber. That is, the tapered photonic crystal fiber has a single mode fiber extending from the light source connected to the incident end and a propagating photonic crystal fiber connected to the output end.
[0030]
  FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a tapered photonic crystal fiber 1 according to an embodiment of the present invention. The tapered photonic crystal fiber 1 is formed of a large-diameter single mode photonic crystal fiber 2 and a protective pipe 3. In the present embodiment, a quartz pipe 3 is used as the protective pipe.
[0031]
  The tapered photonic crystal fiber 1 includes a fiber portion 4 and a tapered portion 6, and an end portion of the fiber portion 4 becomes an incident end 5 and an end portion of the tapered portion 6 becomes an emitting end 7. The outer diameter of the tip of the quartz pipe 3 at the exit end 7 is equal to the outer diameter of the entrance end 5 of the photonic crystal fiber 2, and the core diameter of the exit end 7 is the propagation photonic crystal fiber (see FIG. 1 is not shown in the figure).
[0032]
  The taper portion 6 is one end of the large-diameter single mode photonic crystal fiber 2 before taper processing.PartThe quartz pipe 3 having a predetermined thickness is coated, and the photonic crystal fiber is tapered together with the quartz pipe 3 so as to be tapered.
[0033]
  FIG. 5 is an enlarged view of the incident end 5 of the tapered photonic crystal fiber 2. In the present embodiment, the large-diameter single mode photonic crystal fiber 2 includes a core 10 including a fiber center axis P and extending in the fiber center axis direction, extending along the core 10, and surrounding the core 10. And a clad 9 having a plurality of small holes 9a.
[0034]
  Specifically, the photonic crystal fiber 2 is made of quartz, and has a solid overcladding portion 9b at the outermost portion in the radial direction, and a plurality of small holes extending in the fiber central axis direction inside thereof. 9a, 9a ... have a clad 9 formed periodically. In the portion of the clad 9 that is closest to the fiber center axis P in the fiber radial direction, six small holes 9a, 9a,. In the present embodiment, a solid inner region surrounded by these six small holes 9 a, 9 a.
[0035]
  The small holes 9a, 9a... In the clad 9 have the same distance between adjacent small holes, and take a periodic arrangement in which three adjacent holes form an equilateral triangle. The core 10 can be said to be a defective part of the periodic arrangement of such small holes, and is a part where one of the periodically arranged small holes disappears and is formed solid.
[0036]
  In the present invention, the core can be formed hollow. In this case, the incident light is confined and propagated in the hollow portion by the photonic band gap between the hollow portion and the cladding.
[0037]
  Next, the manufacturing method of the taper processing photonic crystal fiber based on this invention is demonstrated.
[0038]
  The tapered photonic crystal fiber 1 according to this embodiment is manufactured using the large-diameter single-mode photonic crystal fiber 2 and the quartz pipe 3.
[0039]
  The large-diameter single-mode photonic crystal fiber 2 according to this embodiment includes a solid quartz rod 11 and a quartz capillary 12 having a hole 15 at the center as shown in FIG. It is made by bundling. The outer diameters of the quartz rod 11 and the quartz capillary 12 are all the same. The quartz rod 11 is produced by heating and stretching a quartz base material to a desired diameter. The quartz capillary 12 is produced by opening predetermined holes in a quartz rod and then heating and stretching to a desired diameter.
[0040]
  Next, the solid quartz rod 11 is inserted into the central axis portion of the quartz tube 13, six quartz capillaries 12 are arranged so as to contact the quartz rod 11, and the quartz capillary is surrounded around the quartz rod 11. 12 is surrounded by a single layer. Next, 12 quartz capillaries 12, 12,... Are arranged around the 6 quartz capillaries 12, and 18 quartz capillaries 12, 12,. The periphery is surrounded by quartz capillaries 12 several times. The quartz capillary 12 is packed until it contacts the inner wall of the quartz tube 13.
[0041]
  When both ends of the quartz tube 13 filled with the quartz rod 11 and the quartz capillary 12 are closed and then heated and stretched, the mutual boundaries of the quartz rod 11, the quartz capillary 12 and the quartz tube 13 are melted and stretched in close contact with each other. Is done. The hole 15 of the quartz capillary 12 becomes the small hole 9a of the photonic crystal fiber, and the quartz tube 13 becomes the overclad 9b. The quartz rod 11 and a part of the quartz capillary in contact with the quartz rod are melted to form the core 10.
[0042]
  Next, a method for manufacturing the tapered photonic crystal fiber 1 according to the present embodiment will be described.
[0043]
  The quartz pipe 3 used in the present embodiment is a tubular member made of quartz of the same quality as the clad 9 of the large-diameter single-mode photonic crystal fiber 2 and has a length of about several centimeters. Is appropriate. Further, the inner diameter of the quartz pipe 3 is formed to be about 1 to 50 μm larger than the outer diameter of the photonic crystal fiber 2 inserted therethrough. The outer diameter of the quartz pipe 3 is determined by the core diameter of the large-diameter single-mode photonic crystal fiber 2 and the degree of taper processing applied to the tip.
[0044]
  That is, the ratio of the core diameter of the propagation photonic crystal fiber 20 to the core diameter of the large-diameter single-mode photonic crystal fiber 2 before taper processing is obtained. A value obtained by dividing the outer diameter of the propagation photonic crystal fiber 20 by this ratio is approximately the outer diameter of the quartz pipe 3.
[0045]
  As shown in FIG. 3, one end of the large-diameter single mode photonic crystal fiber 2 is inserted from one end of the quartz pipe 3 to the other end. The portion where the large-diameter single mode type photonic crystal fiber 2 is covered with the quartz pipe 3 is heated by an appropriate method such as a burner, and the photonic crystal fiber 2 and the quartz pipe 3 are fused and integrated. At this time, the large-diameter single mode photonic crystal fiber 2 and the quartz pipe 3 are fused so as not to have a gap.
[0046]
  Next, an appropriate portion of the fused and fused quartz pipe 3 is heated again with a burner or the like, softened and stretched. The outer diameter of the stretched region is measured and cut at a portion equal to the outer diameter of the propagation photonic crystal fiber 20. The region that has been stretched and tapered in this manner becomes the tapered portion 6. The outer diameter of the tip of the taper portion 6 is equal to the outer diameter of the propagation photonic crystal fiber 20, and the core diameter is also equal to the core diameter of the propagation photonic crystal fiber 20. Thus, the tip of the tapered portion 6 formed by the taper processing becomes the emission end 7.
[0047]
  (Other embodiments)
  The embodiment described so far is merely an example, and the present invention is not limited to the above embodiment. Regarding the method for manufacturing the large-diameter single mode type photonic crystal fiber shown in the above embodiment, a method of bundling rods and capillaries, a method of forming small holes in a quartz base material, or other methods may be used.
[0048]
  The core 10 and the clad 9 of the photonic crystal fiber are generally not added with other elements. However, in order to increase the refractive index of the core 10, Ge, other metal elements, rare earth elements, etc. It is also possible to add F or the like in order to lower the refractive index of the portion other than the core. It is also possible to add plural kinds of elements to each region.
[0049]
  The shape of the core 10 is not limited, and may be a rhombus or the like, as long as it is substantially flat and the major axis and the minor axis are orthogonal to each other, and the outline is not smooth, for example, a sawtooth zigzag shape. Good. The shape of the small hole 9a may be other than a circle, and may be, for example, an ellipse or a regular polygon. The inner diameters of the holes may all be the same, or may be changed as appropriate, for example, to make some of the holes larger in diameter in order to have a polarization maintaining function.
[0050]
  The quartz pipe 3 may be made of the same material as the photonic crystal fiber 2 or may be different.
[0051]
【Example】
  An embodiment of the present invention will be specifically described. As shown in FIG. 4, the tapered photonic crystal fiber 1 according to the present embodiment has a single-mode fiber 30 extended from the light source connected to the incident end 5, and a propagation photonic crystal fiber to the output end 7. 20 is connected.
[0052]
  A propagation photonic crystal fiber 20 shown in FIG. 2A is a photonic crystal fiber having an outer diameter of 125 μm and a core diameter of 2 μm. Further, the optical fiber extended from the light source shown in FIG. 2B is a single mode optical fiber 30 having an outer diameter of 125 μm and a core diameter of 10 μm.
[0053]
  As shown schematically in FIG. 1, the tapered photonic crystal fiber 1 according to the present embodiment is formed of a large-diameter single mode photonic crystal fiber 2 and a quartz pipe 3. The tapered photonic crystal fiber 1 includes a fiber portion 4 and a tapered portion 6, and an end portion of the fiber portion 4 becomes an incident end 5 and an end portion of the tapered portion 6 becomes an emitting end 7. In this embodiment, the outer diameter of the incident end 5 in the fiber portion 4 of the tapered photonic crystal fiber 1 is 125 μm, and the core diameter is 10 μm. On the other hand, the outer diameter of the emission end 7 in the tapered portion 6 is 125 μm, and the core diameter is 2 μm.
[0054]
  The large-diameter single mode photonic crystal fiber 2 according to this example was formed to have an outer diameter of 125 μm and a core diameter of 10 μm by the manufacturing method shown in the above embodiment. In order to connect the large-diameter single-mode photonic crystal fiber 2 to the propagation photonic crystal fiber 20 having an outer diameter of 125 μm and a core diameter of 2 μm, a taper process was performed using a quartz pipe 3.
[0055]
  The inner diameter of the quartz pipe 3 according to this embodiment is such that the photonic crystal fiber 2 can be smoothly inserted and fused with the photonic crystal fiber 2 in an excellent manner. A slightly larger value of 130 μm was set.
[0056]
  The outer diameter of the quartz pipe 3 is determined as follows. When the core diameter 2 μm of the propagation photonic crystal fiber 20 is divided by the core diameter 10 μm of the photonic crystal fiber 2, 0.2 is obtained. That is, if the core diameter of the photonic crystal fiber 2 having a core diameter of 10 μm is tapered to 2 μm, the reduction ratio is 1/5 (= 0.2). Therefore, since the outer diameter of the quartz pipe 3 becomes 125 μm after the taper processing, the outer diameter of the quartz pipe 3 before the taper processing can be determined as 625 μm obtained by dividing 125 μm by 0.2.
[0057]
  As shown in FIG. 3, one end of the photonic crystal fiber 2PartThe quartz pipe 3 having an outer diameter of 625 μm, an inner diameter of 130 μm, and a length of 10 cm was inserted. In this state, the coated portion of the quartz pipe 3 was heated with a burner, and the photonic crystal fiber 2 and the quartz pipe 3 were fused and integrated.
[0058]
  A portion of several cm from the ends of the fused photonic crystal fiber 2 and the quartz pipe 3 was further heated and stretched. Tapering was performed until the outer diameter of the minimum diameter portion of the extending portion of the quartz pipe 3 became 125 μm, which is the outer diameter of the incident end 5 of the propagation photonic crystal fiber 20. Thereafter, the quartz pipe 3 was cut at a portion where the minimum diameter was 125 μm.
[0059]
  The taper-processed photonic crystal fiber 1 thus obtained has an incident end 5 having an outer diameter of 125 μm and a core diameter of 10 μm, an emitting end 7 having an outer diameter of 125 μm, and a core diameter of 2 μm. Therefore, in this embodiment, the tip of the quartz pipe 3 subjected to the taper processing is used.PartThe outer diameter is equal to the outer diameter of the other end (incident end) of the photonic crystal fiber 2, and the core diameter of the emitting end 7 is equal to the core diameter of the propagation photonic crystal fiber 20.
[0060]
  As shown in FIG. 4, the propagation photonic crystal fiber 20 was connected to the emitting end 7 of the tapered photonic crystal fiber 1 obtained by the above manufacturing method by a fusion method.
[0061]
  On the other hand, a single mode fiber 30 having an outer diameter of 125 μm and a core diameter of 10 μm drawn from a light source was connected to the incident end 5 of the tapered photonic crystal fiber 1 by a fusion method.
[0062]
  The fusion splicing of these fibers can be easily and satisfactorily performed because the outer diameters of the fibers are equal. In particular, the connection between the emitting end 7 of the tapered photonic crystal fiber 1 and the propagation photonic crystal fiber 20 is because the outer diameters of both fibers are equal to 125 μm even though the core diameters of both fibers are both as small as 2 μm. It was possible to adjust the alignment with high accuracy.
[0063]
  As another embodiment, the same effect can be obtained even when a method using a transparent sleeve and a UV curable adhesive is selected in addition to the connection by the above-mentioned fusion method regarding the connection method between the fibers. I was able to.
[0064]
【The invention's effect】
  The present invention is implemented in the form as described above, and has the following effects.
[0065]
  The tapered photonic crystal fiber according to the present invention is formed such that the core diameter at the entrance end is larger than the core diameter at the exit end. Thereby, by entering the signal light into the core on the relatively large incident end side, the signal light can be reliably incident on the propagation photonic crystal fiber having an extremely small core diameter.
[0066]
  In addition, it is possible to obtain a photonic crystal fiber in which the outer diameter of the exit end of the tapered photonic crystal fiber according to the present invention is equal to the outer diameter of the incident end. Thus, optical fibers having standardized outer diameters and different core diameters can be easily and satisfactorily connected by using the tapered photonic crystal fiber according to the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a tapered photonic crystal fiber according to an embodiment.
FIG. 2 is a partially enlarged view of an end face of a propagation mode photonic crystal fiber according to an embodiment and a single mode optical fiber extended from a light source.
FIG. 3 is a schematic view illustrating a manufacturing process of the tapered photonic crystal fiber according to the embodiment.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a state in which a propagation photonic crystal fiber and a single mode fiber extended from a light source are connected to a tapered photonic crystal fiber according to an embodiment.
FIG. 5 is a partially enlarged view of an end face of a photonic crystal fiber.
FIG. 6 is a partially enlarged view of the end face of the base material of the photonic crystal fiber.
[Explanation of symbols]
  1 Tapered photonic crystal fiber
  2 Large diameter single mode photonic crystal fiber
  3 Quartz pipe
  4 Fiber section
  5 Incident end
  6 Tapered part
  7 Output end
  9 Clad
  10 cores
  20 Photonic crystal fiber for propagation
  30 single mode fiber

Claims (4)

ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、該コアに沿って延び、且つ該コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端を保護パイプで被覆してそれらを融着一体化させ、該フォトニック結晶ファイバの該保護パイプで被覆されて融着一体化した部分を加熱及び延伸して先端部をテーパー加工したテーパー加工フォトニック結晶ファイバ。A solid or hollow core extending fiber central axis, extending along the core, and a cladding having a plurality of pores is disposed around the core, one end of the photonic crystal fiber having a covered with a protective pipe let them fusion integrated, the photonic said coated with a protective pipe fused integral part was heated and stretched tapering the tip was Te supermarkets processing photonic crystal fiber Crystal fiber. ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、該コアに沿って延び、且つ該コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端を保護パイプで被覆してそれらを融着一体化させ、該フォトニック結晶ファイバの該保護パイプで被覆されて融着一体化した部分を加熱及び延伸して先端部をテーパー加工し、その先端部の外径を該フォトニック結晶ファイバの他端の外径と同一としたテーパー加工フォトニック結晶ファイバ。A solid or hollow core extending fiber central axis, extending along the core, and a cladding having a plurality of pores is disposed around the core, one end of the photonic crystal fiber having a covered with a protective pipe let them fusion integrated, is coated with the protective pipe of the photonic crystal fiber is heated and stretched fused integral part of the distal portion tapers processed, its tip portion tapered photonic crystal fiber outer diameter that is the same as the outer diameter of the other end of the photonic crystal fiber. ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、該コアに沿って延び、且つ該コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端を保護パイプで被覆して加熱することによりそれらを融着一体化させるステップと、
上記フォトニック結晶ファイバの上記保護パイプで被覆されて融着一体化した部分を加熱及び延伸して先端部をテーパー加工するステップと、
を包含したテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造方法。A solid or hollow core extending fiber central axis, extending along the core, and a cladding having a plurality of pores is disposed around the core, one end of the photonic crystal fiber having a Fusing and integrating them by coating with a protective pipe and heating ;
A step of tapering the distal portion by heating and stretching the above is coated with a protective pipe fused integral part of the photonic crystal fiber,
A method of manufacturing a tapered photonic crystal fiber including ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、該コアに沿って延び、且つ該コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端を保護パイプで被覆してそれらを融着一体化させ、該フォトニック結晶ファイバの該保護パイプで被覆されて融着一体化した部分を加熱及び延伸して先端部をテーパー加工したテーパー加工フォトニック結晶ファイバの一端と、該テーパー加工フォトニック結晶ファイバのテーパー加工が施された一端の外径及びコア径と同一の外径及びコア径を有する伝搬用フォトニック結晶ファイバと、を融着接続するフォトニック結晶ファイバの接続方法。A solid or hollow core extending fiber central axis, extending along the core, and a cladding having a plurality of pores is disposed around the core, one end of the photonic crystal fiber having a covered with a protective pipe let them fusion integrated, the photonic said coated with a protective pipe fused integral part was heated and stretched tapering the tip was Te supermarkets processing photonic crystal fiber one end of the crystal fiber, the propagation photonic crystal fiber having the same outer diameter and the core diameter and the outside diameter and the core diameter of one end tapered is performed of the tapered photonic crystal fiber, the connection fusion Photonic crystal fiber connection method.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005076047A1 (en) * 2004-02-06 2005-08-18 Matthew Henderson Optical product with integral terminal part
JP2007293259A (en) * 2005-12-26 2007-11-08 Nippon Electric Glass Co Ltd Light emitting apparatus
JP2007279228A (en) * 2006-04-04 2007-10-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical component
JP2008009067A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Nippon Electric Glass Co Ltd Optical waveguide structure
EP2047309B1 (en) * 2006-07-25 2014-05-21 The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University Apparatus and methods using hollow-core fiber tapers
JP2008102357A (en) * 2006-10-19 2008-05-01 Nippon Electric Glass Co Ltd Light-emitting apparatus
JP5215699B2 (en) * 2008-03-25 2013-06-19 日本電信電話株式会社 Photonic crystal fiber
JP7244205B2 (en) 2014-12-18 2023-03-22 エヌケイティー フォトニクス アクティーゼルスカブ Photonic crystal fiber, fabrication method thereof, and supercontinuum light source
CN116608891B (en) * 2023-07-20 2023-11-03 山东省科学院激光研究所 Optical fiber F-P cavity sensor and manufacturing method thereof

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH065330B2 (en) * 1985-03-25 1994-01-19 富士通株式会社 Optical fiber processing method
US4763976A (en) * 1987-05-21 1988-08-16 Corning Glass Works Connector employing mode field modification
US4877300A (en) * 1988-10-24 1989-10-31 Corning Incorporated Non-adiabatically-tapered connector
US5177803A (en) * 1991-04-29 1993-01-05 Corning Incorporated Coaxial optical fiber coupler transmitter-receiver apparatus and method of making same
US5418870A (en) * 1994-04-28 1995-05-23 Corning Incorporated Coaxial coupler with integrated source/ring detector
GB9903918D0 (en) * 1999-02-19 1999-04-14 Univ Bath Improvements in and relating to photonic crystal fibres
JP2001004877A (en) * 1999-06-22 2001-01-12 Hitachi Ltd Optical waveguide, optical module and optical system
CN1387626A (en) * 1999-11-09 2002-12-25 康宁股份有限公司 Mode adaption for multimode optical fiber systems

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