CN110720066A - 光纤耦合器 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够抑制通过耦合部的光的偏振状态的变动的光纤耦合器。光纤耦合器包括：基板，其具有槽；耦合部，其插入所述槽，该耦合部是使多个光纤各自的中途部彼此接合在一起而成的；以及粘接剂，其将该耦合部粘接于所述基板。所述粘接剂的肖氏D硬度为10～35。通过将粘接剂的肖氏D硬度设定为10～35，能够抑制通过耦合部的光的偏振状态的变动。

Description

光纤耦合器
技术领域
本发明涉及一种在多个光纤之间进行光的分离及耦合的光纤耦合器。
背景技术
通常，在制造光纤耦合器的情况下，对多个光纤各自的中途部进行加热，使光纤的包层熔化，将各中途部拉伸接合而形成耦合部。耦合部例如插入基板的槽，利用粘接剂固定在槽的内侧(参照例如专利文献1)。
根据专利文献1，在使用具有5Mpa以上的拉伸剪切粘接强度的粘接剂的情况下，能够抑制通过光纤耦合器的光的插入损失的变动量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－181899号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，所述光纤耦合器没有考虑光的插入损失的变动量以外的要素。
本发明的光纤耦合器是鉴于这样的情况而做成的，其目的在于抑制通过耦合部的光的偏振状态的变动。
用于解决问题的方案
本发明的光纤耦合器包括：基板，其具有槽；耦合部，其插入所述槽，该耦合部是使多个光纤各自的中途部彼此接合在一起而成的；以及粘接剂，其将该耦合部粘接于所述基板，所述粘接剂的肖氏D硬度为10～35。
在本发明的光纤耦合器中，所述粘接剂的粘度为5000mPa·s～15000mPa·s。
在本发明的光纤耦合器中，在随着时间推移地测量通过所述耦合部的光的方位角的情况下，所述方位角相对于5℃～75℃的温度变化的变动幅度的绝对值为10度以下。
发明的效果
根据本发明的光纤耦合器，通过将粘接剂的肖氏D硬度设定为10～35，能够抑制通过耦合部的光的偏振状态的变动。
附图说明
图1是概略表示光纤耦合器的剖视图。
图2是概略表示基板和耦合部的俯视图。
图3是以图1所示的III－III线为切断线的概略剖视图。
图4是概略表示用于测量偏振状态的温度依赖性的结构的框图。
图5是概略表示在椭圆偏振光沿着Z方向行进时投影于XY面的电场矢量的轨迹的图。
图6是表示利用偏振测量器随着时间推移地测量到的方位角θ的图表。
图7是表示利用偏振测量器随着时间推移地测量到的椭圆率角η的图表。
图8是表示方位角θ的以测量开始时间点的值为基准的变动值Δθ的图表。
图9是表示椭圆率角η的以测量开始时间点的值为基准的变动值Δη的图表。
具体实施方式
以下，基于附图说明实施方式的光纤耦合器1。图1是概略表示光纤耦合器1的剖视图，图2是概略表示基板2和耦合部13的俯视图，图3是以图1所示的III－III线为切断线的概略剖视图。
光纤耦合器1包括圆柱状的基板2。基板2的材质能够使用石英、因瓦合金、可伐合金等，在本实施例中使用了石英。在基板2形成有沿着长度方向的槽2a。耦合部13插入槽2a。耦合部13由第1光纤11和第2光纤12构成。第1光纤11具有芯11a、覆盖该芯11a的周围的包层11b、以及覆盖该包层11b的周围的包覆部11c。第2光纤12具有芯12a、覆盖该芯12a的周围的包层12b、以及覆盖该包层12b的周围的包覆部12c。在将第1光纤11的包覆部11c和第2光纤12的包覆部12c去除后，利用乙醇等清洗各包层11b、12b，之后，对第1光纤11和第2光纤12这两者各自的中途部进行加热，使第1光纤11的包层11b和第2光纤12的包层12b熔化，将各中途部拉伸接合，从而形成耦合部13。另外，耦合部13也可以由三个以上的光纤构成。
在耦合部13，通过第1光纤11的光量和通过第2光纤12的光量的比率(分支比)为预定比率。例如，在分支比被设定为50：50的情况下，导入到第1光纤11的光的光量的50％通过耦合部13移动到第2光纤12。
在槽2a的两个部位分别设有粘接剂3。粘接剂3含有例如可见光固化型树脂材料或紫外线固化型树脂材料，含有环氧系树脂材料或丙烯酸酯系树脂材料。粘接剂3配置于槽2a的两端部。
固化后的粘接剂3的肖氏D硬度例如为10～35，优选为15～35。在肖氏D硬度小于10的情况下，在环境温度上升时，粘接剂3会变得太软，耦合部13容易变形。在肖氏D硬度超过35的情况下，应变容易集中于耦合部13的局部，在耦合部13容易发生应变。在耦合部13发生应变的情况下，通过耦合部13的光的偏振状态容易变动。
固化前的粘接剂3的粘度例如为5000mPa·s～15000mPa·s。在粘度小于5000mPa·s的情况下，由于毛细现象，粘接剂3在槽2a内过度扩开，粘接剂3附着于耦合部13的面积过大。另一方面，在粘度大于15000mPa·s的情况下，粘接剂3过硬，难以涂布于槽2a内的耦合部13。
耦合部13的两端附近、换言之耦合部13分支为第1光纤11和第2光纤12的部分配置于槽2a的两端部。如上述那样，在槽2a的两端部分别设有粘接剂3。粘接剂3将第1光纤11的包覆部11c和第2光纤12的包覆部12c以及包覆部11c、12c被去除了的第1光纤11和第2光纤12的玻璃部(在耦合部13的两端附近，第1光纤11和第2光纤12未变细的包层11b、12b和芯11a、12a)固定于槽2a。
耦合部13和基板2收纳于由金属构件构成的保护筒5，利用粘接剂固定于保护筒5。保护筒5的材质能够使用SUS、因瓦合金、可伐合金等，在实施例中使用了SUS。保护筒5的两端部利用密封部6密封。密封部6含有例如硅树脂材料。第1光纤11和第2光纤12贯穿密封部6，向外突出。
通过将固化后的粘接剂3的肖氏D硬度设定为35以下，能够抑制通过耦合部13的光的相对于温度变化的偏振状态的变动。图4是概略表示用于测量偏振状态的温度依赖性的结构的框图。
光纤耦合器1设于加热/冷却装置20。加热/冷却装置20包括珀耳帖元件。在第1光纤11的一端部安装有光源21，在另一端部安装有功率计22。功率计22用于测量第1光纤11的通过耦合部13的光量。能够利用功率计22测量光相对于温度变化的插入损失。
在第2光纤12的一端部未安装任何构件，在另一端部安装有偏振测量器23。偏振测量器23能够使用Thorlabs公司制的自由空间型偏振计“PAX5710系列”，在实施例中，使用了“PAN5710IR－T”。能够利用偏振测量器23测量通过耦合部13的光的相对于温度变化的偏振状态的变动。
图5是概略表示在椭圆偏振光沿着Z方向行进时投影于XY面的电场矢量的轨迹的图。在图5中，X轴和Y轴正交。Z轴与X轴和Y轴正交，沿着与纸面垂直的方向延伸。通过耦合部13的光以椭圆偏振的方式行进。在光沿着Z轴方向行进的情况下，如图5所示，投影于XY面的电场矢量的轨迹为椭圆30。另外，将椭圆30的长轴线31与X轴所成的角度、即方位角设为θ。将线段33与长轴线31所成的角度、即椭圆率角设为η，该线段33是将椭圆30与长轴线31的交点和椭圆30与短轴线32的交点连结起来的线段。
图6是表示利用偏振测量器23随着时间推移地测量到的方位角θ的图表，图7是表示利用偏振测量器23随着时间推移地测量到的椭圆率角η的图表。在图6和图7中，图形50表示针对使用了肖氏D硬度为90的粘接剂3的光纤耦合器1的测量结果。图形51表示针对使用了肖氏D硬度为20的粘接剂3的光纤耦合器1的测量结果。图形52、53表示针对使用了肖氏D硬度为32的粘接剂3的光纤耦合器1的测量结果。
测量开始时间点的温度为25℃。在测量开始后，经过25秒后，使加热/冷却装置20的温度变更为5℃，经过300秒后，使加热/冷却装置20的温度变更为75℃，经过500秒后，使加热/冷却装置20的温度变更为25℃。
如图6和图7中的图形50所示，在使用肖氏D硬度为90的粘接剂3的情况下，在温度变更后，方位角θ和椭圆率角η较大地变动。另一方面，如图形51～53所示，在使用肖氏D硬度为20或32的粘接剂3的情况下，即使在温度变更后，方位角θ和椭圆率角η也几乎不变动。
对图形51～53中的方位角θ和椭圆率角η的变动幅度进行说明。图8是表示方位角θ的以测量开始时间点的值为基准的变动值Δθ的图表。如图8中的图形51所示，在使用肖氏D硬度为20的粘接剂3的情况下，变动值Δθ存在于±1度的范围内。如图8中的图形52、53所示，变动值Δθ存在于－2～+3度的范围内。
图9是表示椭圆率角η的以测量开始时间点的值为基准的变动值Δη的图表。如图9中的图形51所示，在使用肖氏D硬度为20的粘接剂3的情况下，变动值Δη存在于－4～2度的范围内。如图9中的图形52、53所示，变动值Δη存在于±4度的范围内。
像这样，在使用肖氏D硬度为35以下的粘接剂3的情况下，方位角θ和椭圆率角η几乎不变动。即，能够抑制通过耦合部13的光的相对于温度变化的偏振状态的变动。
并且，通过将粘接剂3的粘度设定为5000mPa·s～15000mPa·s，能够防止在耦合部13的不必要的部位附着粘接剂3，并且能够在槽2a内的耦合部13顺利地涂布粘接剂3。因此，能够顺利地执行光纤耦合器1的制造作业。
另外，作为光纤耦合器1的特性，优选方位角θ和椭圆率角η的变动幅度的绝对值为10度以下，更优选为5度以下。如上述那样，方位角θ的变动幅度的绝对值为3度以下，椭圆率角η的变动幅度的绝对值为4度以下。
光纤耦合器1能够用于要求偏振特性的稳定性的光学干涉仪，例如，能够用于利用了OCT(Optical Coherence Tomography)的装置。通常，在所述装置设有偏振控制器。在使用所述装置的情况下，根据设置有所述装置的环境的温度，操作偏振控制器，调整偏振情况。在通过手动驱动偏振控制器的情况下，需要使用者的操作，但有时使用者会忘记操作。以往，在尽管温度较大地变化使用者也不操作偏振控制器不调整偏振情况的情况下，光纤耦合器1的偏振状态发生变化，因此所述装置的使用会出现不良情况。
在实施方式的光纤耦合器1的情况下，方位角θ和椭圆率角η相对于温度变化的变动幅度的绝对值为10度以下，因此，只要进行一次偏振的调整即可，就不需要因温度变化导致偏振变化而再次调整，能够提高使用者的便利性。
即使使温度在5℃～75℃的范围内变化，方位角θ和椭圆率角η的变动幅度的绝对值也为10度以下。即，在假定为通常使用的环境温度下，能够抑制偏振状态的变动。
作为本发明中使用的光纤，通常选择以单模传送波长带为440nm～2200nm的光的光纤，选择包层直径为125μm、包覆直径为250μm的光纤。在实施方式中，作为上述光纤的一例，使用了康宁制的HI780。
应当认为，此次公开的实施方式在所有方面都是例示性的，并非限制性的。各实施例中记载的技术特征能够相互组合，本发明的范围包括权利要求书内的所有的变更以及与权利要求书均等的范围。
附图标记说明
1、光纤耦合器；2、基板；2a、槽；3、粘接剂；11、第1光纤；12、第2光纤；13、耦合部

Claims (3)

1.一种光纤耦合器，其中，
该光纤耦合器包括：
基板，其具有槽；
耦合部，其插入所述槽，该耦合部是使多个光纤各自的中途部彼此接合在一起而成的；以及
粘接剂，其将该耦合部粘接于所述基板，
所述粘接剂的肖氏D硬度为10～35。
2.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其中，
所述粘接剂的粘度为5000mPa·s～15000mPa·s。
3.根据权利要求1或2所述的光纤耦合器，其中，
在随着时间推移地测量通过所述耦合部的光的方位角的情况下，所述方位角相对于5℃～75℃的温度变化的变动幅度的绝对值为10度以下。
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