JP2001051150A - Manufacture of polarization retaining optical fiber coupler - Google Patents

Manufacture of polarization retaining optical fiber coupler

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JP2001051150A
JP2001051150A JP2000089814A JP2000089814A JP2001051150A JP 2001051150 A JP2001051150 A JP 2001051150A JP 2000089814 A JP2000089814 A JP 2000089814A JP 2000089814 A JP2000089814 A JP 2000089814A JP 2001051150 A JP2001051150 A JP 2001051150A
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Japan
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polarization
optical fiber
maintaining optical
fiber coupler
manufacturing
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JP2000089814A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Sasaki
佐々木  秀樹
Ryozo Yamauchi
良三 山内
Hiromi Hidaka
啓▲視▼ 日高
Kenji Nishide
研二 西出
Shigefumi Yamazaki
成史 山崎
Ryokichi Matsumoto
亮吉 松本
Yoji Suzuki
洋二 鈴木
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarization retaining optical fiber coupler having a drawing length shorter than the conventional ones and high polarization dependency of coupling degree. SOLUTION: This manufacturing method comprises juxtaposing two polarization retaining optical fibers, heating a longitudinal part thereof, and drawing them in this longitudinal direction to form a fused drawn part. At this time, the drawing is ended at the time when the periods of coupling degree change of two polarizations accompanied by the drawing are both within two periods to manufacture a polarization retaining optical fiber coupler with the coupling degree of one polarization <=10%, and the coupling degree of the other polarization >=90%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信分
野、光ファイバを利用したセンサ分野などにおいて有用
な、光ファイバ中の光の偏波状態を保持したままで光の
合流、分岐を行う新規な偏波保持光ファイバカプラを提
供するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel method for combining and branching light while maintaining the polarization state of light in an optical fiber, which is useful in the field of optical fiber communication, the field of sensors using an optical fiber, and the like. And a polarization maintaining optical fiber coupler.

【0002】[0002]

【従来の技術】光のモードは電界の向きが直交するX偏
波とY偏波とから構成されている。これらの偏波を合
流、分岐させることができるデバイスを偏波ビームスプ
リッタ(以下、PBSと略記する)という。PBSは、
例えば光の干渉を利用して角加速度を測定する光ファイ
バジャイロや、直線偏波を持つ光源からの光を合流、分
岐したりするのに有用である。PBSとしての特性を実
現するためには、X偏波−Y偏波間で異なる結合特性を
有する必要がある。
2. Description of the Related Art An optical mode is composed of X-polarized light and Y-polarized light whose electric field directions are orthogonal to each other. A device that can combine and split these polarized waves is called a polarization beam splitter (hereinafter abbreviated as PBS). PBS is
For example, it is useful for merging or splitting light from an optical fiber gyro that measures angular acceleration using light interference or a light source having linear polarization. In order to realize the characteristics as a PBS, it is necessary to have different coupling characteristics between X polarization and Y polarization.

【0003】このような光デバイスとして、偏波保持光
ファイバを用いた偏波保持光ファイバカプラが提案され
ている。偏波保持光ファイバは、種々のものが提案され
ているが、代表的なものとしてPANDA型光ファイバ
(Polalization maintaining AND Absorption reducedf
iber)が知られている。
As such an optical device, a polarization maintaining optical fiber coupler using a polarization maintaining optical fiber has been proposed. Various types of polarization maintaining optical fibers have been proposed, but a typical example is a PANDA type optical fiber (Polalization maintaining AND Absorption reducedfiber).
iber) is known.

【0004】図12はPANDA型光ファイバの一例を
示したもので、このPANDA型光ファイバ10は、中
心に設けられたコア11と、このコア11の周囲に、こ
のコア11と同心円状に設けられ、かつこのコア11よ
りも低屈折率のクラッド12と、このクラッド12内
に、前記コア11を中心に対称配置され、かつこのクラ
ッド12よりも低屈折率の断面円形のふたつの応力付与
部13,13とから構成されている。この例において、
コア11はゲルマニウム添加石英ガラス、クラッド12
は純石英ガラス、応力付与部13はホウ素が比較的大量
に添加された石英ガラスからそれぞれ構成されている。
コア11の外径、応力付与部13の外径、コア11とク
ラッド12の比屈折率差、クラッド12と応力付与部1
3の比屈折率差は所望の特性などによって適宜設定され
る。クラッド12の外径は通常約125μmとされる。
FIG. 12 shows an example of a PANDA type optical fiber. This PANDA type optical fiber 10 has a core 11 provided at the center, and a core 11 provided around the core 11 and concentrically with the core 11. A cladding 12 having a lower refractive index than the core 11 and two stress applying portions symmetrically disposed inside the cladding 12 about the core 11 and having a lower refractive index than the cladding 12. 13 and 13. In this example,
The core 11 is made of germanium-doped quartz glass and the clad 12
Is made of pure quartz glass, and the stress applying section 13 is made of quartz glass to which boron is added in a relatively large amount.
Outer diameter of core 11, outer diameter of stress applying section 13, relative refractive index difference between core 11 and cladding 12, cladding 12 and stress applying section 1
The relative refractive index difference of 3 is appropriately set depending on desired characteristics and the like. The outer diameter of the cladding 12 is usually about 125 μm.

【0005】前記応力付与部13は、クラッド12より
も大きな熱膨張係数を有している。そのため、光ファイ
バの製造時に線引きした光ファイバが冷却される過程
で、ファイバ断面において、応力付与部13に起因する
歪みを生じる。そして、この歪みはコア11に対して異
方性歪みを発生させ、その結果、偏波の縮退が解け、X
偏波の伝搬定数とY偏波の伝搬定数が異なる値となり、
当然、これらの偏波の電磁界の分布も異なるものとな
る。その結果、X偏波とY偏波が保存された状態で伝搬
する特性が得られる。
The stress applying section 13 has a larger thermal expansion coefficient than the cladding 12. For this reason, in the process of cooling the drawn optical fiber at the time of manufacturing the optical fiber, distortion due to the stress applying portion 13 occurs in the fiber cross section. This distortion causes anisotropic distortion in the core 11, and as a result, the polarization degenerates and X
The polarization propagation constant and the Y polarization propagation constant have different values,
Naturally, the distribution of the electromagnetic fields of these polarizations is also different. As a result, a characteristic of propagating in a state where the X polarization and the Y polarization are preserved is obtained.

【0006】図13は偏波保持光ファイバカプラの一例
を示したもので、この偏波保持光ファイバカプラ14
は、2本のPANDA型光ファイバ10、10を、各々
の偏波軸が平行になるように並列させ、これらPAND
A型光ファイバ10、10の途中のクラッド12,12
を接触させ、加熱、溶融するとともに、その長さ方向に
延伸することによって融着延伸部(光結合部)3を形成
したものである。なお、偏波軸とは、各々のPANDA
型光ファイバ10において、応力付与部13、13の中
心を通る線をいう。この偏波保持光ファイバカプラにお
いては、X偏波はPANDA型光ファイバ10,10の
偏波軸方向に電界ベクトルを保持して伝搬し、Y偏波は
これと直行する電界ベクトルを保持してPANDA型光
ファイバ10,10内を伝搬する。そして、途中の融着
延伸部3において、X偏波とY偏波の合流、分岐が行わ
れる。
FIG. 13 shows an example of a polarization maintaining optical fiber coupler.
Has two PANDA-type optical fibers 10 and 10 arranged in parallel such that their polarization axes are parallel to each other.
Claddings 12, 12 in the middle of the A-type optical fibers 10, 10
Are brought into contact with each other, heated and melted, and stretched in the longitudinal direction to form a fusion-stretched portion (optical coupling portion) 3. Note that the polarization axis is defined by each PANDA
In the optical fiber 10, it refers to a line passing through the centers of the stress applying portions 13, 13. In this polarization maintaining optical fiber coupler, the X polarization propagates while maintaining the electric field vector in the polarization axis direction of the PANDA type optical fibers 10 and 10, and the Y polarization retains the electric field vector orthogonal to this. The light propagates through the PANDA type optical fibers 10 and 10. Then, the X-polarized wave and the Y-polarized wave are merged and branched in the fusion stretching section 3 on the way.

【0007】従来の偏波保持光ファイバカプラにおいて
は、融着延伸部3を形成する際に光ファイバ(PAND
A型光ファイバ10)を延伸する長さ、すなわち延伸長
を長くすることによってX偏波の結合度とY偏波の結合
度との差を実現し、PBSとしての特性を付与すること
ができる。図14(a)は、延伸長と使用波長の光の結
合度との関係を示したグラフである。破線はX偏波の結
合特性、実線はY偏波の結合特性である。従来の偏波保
持光ファイバカプラの融着延伸部の製造においては、X
偏波とY偏波をともに一方の偏波保持光ファイバ(第1
の光ファイバ)から他方の偏波保持光ファイバ(第2の
光ファイバ)に結合させた後、さらに延伸を進めること
によって、再びそれぞれの偏波を第1の光ファイバに移
行(結合)させ、さらに第2の光ファイバに移行させる
操作を繰り返す。通常の偏波保持光ファイバを用いて融
着延伸部3を形成するにおいては、Y偏波の結合がX偏
波の結合のよりもわずかに小さいため、Y偏波とX偏波
の結合度の変化の周期(移行周期)にわずかな差が生じ
ている。ここで、便宜上、はじめに結合度が0%から増
加して100%に至り、さらに結合度が減少して0%に
至る変化を1周期、再び結合度が増加して100%に至
り、さら0%に至る変化を2周期と数える。そして、延
伸長が長くなり、この周期が数周期から数十周期になる
と、X偏波とY偏波の結合度の差が大きくなる。そし
て、グラフ中矢印で示した結合度の差が大きくなる付近
まで延伸して融着延伸部3を形成すると、図14(b)
に示したように、出力側のポートAと同じファイバから
なる入力側のポートから使用波長のX偏波とY偏波とを
入力したときに、出力側のポートAからはX偏波が出力
し、ポートBからはY偏波が出力するPBSとしての特
性が得られる。
In the conventional polarization maintaining optical fiber coupler, when forming the fusion-spreading section 3, an optical fiber (PAND) is used.
By extending the length of the A-type optical fiber 10), that is, by increasing the extension length, a difference between the coupling degree of the X polarization and the coupling degree of the Y polarization can be realized, and characteristics as a PBS can be imparted. . FIG. 14A is a graph showing the relationship between the stretching length and the degree of coupling of light of the used wavelength. The broken line indicates the coupling characteristic of X polarization, and the solid line indicates the coupling characteristic of Y polarization. In the production of the fusion-spread portion of the conventional polarization maintaining optical fiber coupler, X
Both the polarization and the Y-polarization are held by one polarization-maintaining optical fiber (first
After the optical fiber is coupled to the other polarization maintaining optical fiber (the second optical fiber), the respective polarizations are transferred (coupled) to the first optical fiber again by further extending the drawing, Further, the operation of shifting to the second optical fiber is repeated. In forming the fusion-spreading section 3 using a normal polarization-maintaining optical fiber, the degree of coupling between the Y polarization and the X polarization is small because the coupling of the Y polarization is slightly smaller than the coupling of the X polarization. There is a slight difference in the period of change (transition period). Here, for the sake of convenience, the degree of coupling first increases from 0% to 100%, then changes in the degree of coupling decreases to 0% for one cycle, the degree of coupling increases again to 100%, and further increases to 0%. The change to% is counted as two cycles. Then, when the stretching length becomes long, and this period changes from several periods to several tens, the difference in the coupling degree between the X polarization and the Y polarization becomes large. Then, when the fusion-stretched portion 3 is formed by stretching to the vicinity where the difference in the degree of bonding indicated by the arrow in the graph becomes large, FIG.
As shown in the figure, when the X-polarized light and the Y-polarized light of the used wavelength are input from the input port composed of the same fiber as the output port A, the X-polarized light is output from the output port A. From the port B, characteristics as a PBS that outputs Y-polarized light are obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
偏波保持光ファイバカプラにおいて、X偏波とY偏波と
を合流、分岐させるためには、素子長が長くなるという
問題があった。例えば外径125μmの偏波保持光ファ
イバを用いた場合、延伸長が60mm以上、ときには1
00mm程度になることがあった。その結果、融着延伸
部が非常に細くなり、機械的な強度が低下し、補強が必
要となる。しかし、融着延伸部に補強材を接触させると
光学特性が変化するため、補強は困難であった。また、
X偏波とY偏波とを合流、分岐可能な波長帯域が極端に
狭く、例えば10nm程度であるという問題があった。
However, in the conventional polarization-maintaining optical fiber coupler, there is a problem that the element length becomes long in order to join and branch the X-polarized light and the Y-polarized light. For example, when a polarization maintaining optical fiber having an outer diameter of 125 μm is used, the stretching length is 60 mm or more, sometimes 1 mm.
It may be about 00 mm. As a result, the fusion-stretched portion becomes extremely thin, the mechanical strength decreases, and reinforcement is required. However, when the reinforcing material is brought into contact with the fusion-bonded stretched portion, the optical characteristics change, so that the reinforcing is difficult. Also,
There is a problem that the wavelength band where X-polarized light and Y-polarized light can be merged and branched is extremely narrow, for example, about 10 nm.

【0009】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、従来よりも延伸長が短く、結合度の偏波依存性の大
きい偏波保持光ファイバカプラを得ることを目的とす
る。そして、機械的な強度を向上させることができる偏
波保持光ファイバカプラを提供することを目的とする。
さらには、広い波長帯域で使用可能な偏波依存性を有す
る偏波保持光ファイバカプラを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a polarization maintaining optical fiber coupler having a shorter extension length than the conventional one and having a large degree of polarization dependence of the degree of coupling. It is another object of the present invention to provide a polarization maintaining optical fiber coupler capable of improving mechanical strength.
Still another object of the present invention is to provide a polarization maintaining optical fiber coupler having a polarization dependency that can be used in a wide wavelength band.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の偏波保持光ファイバカプラの製造方法は、
2本の偏波保持光ファイバを並列させ、その長さ方向の
一部を加熱し、この長さ方向に延伸して融着延伸部を形
成する偏波保持光ファイバカプラの製造方法において、
使用波長において、延伸長に伴う2つの偏波の結合度の
変化の周期が、いずれも2周期以内の時点で延伸を終了
し、一方の偏波の結合度が10%以下で、他方の偏波の
結合度が90%以上の偏波保持光ファイバカプラを製造
することを特徴とする。この製造方法においては、2本
の偏波保持光ファイバのコアをできるだけ近づけないよ
うにして融着延伸部を形成することにより、光の結合が
生じる時点から前記偏波保持光ファイバ中の2つの偏波
の結合度の差を大きくすると好ましい。また、一方の偏
波の結合度が10%以下で、他方の偏波の結合度が90
%以上の範囲が維持される波長帯域が30nm以上の偏
波保持光ファイバカプラを製造すると好ましい。さら
に、コアを囲むクラッド内にコアに対して対称的に配さ
れた応力付与部を有し、コアの同心円であって、応力付
与部にかからず、かつその内部に応力付与部を含まない
円のうち、最大の円の直径が20μm以上である偏波保
持光ファイバを用いて偏波保持光ファイバカプラを製造
すると好ましい。また、前記直径は、さらに好ましくは
25〜30μmとされる。また、この前記直径が20μ
m以上の偏波保持光ファイバの複屈折率は、好ましくは
5×10-5〜5×10-4である。また、この偏波保持光
ファイバの偏波クロストークは、好ましくは−20dB
/km以上である。また、この偏波保持光ファイバの損
失は、好ましくは1dB/km以上である。また、この
偏波保持光ファイバを用いて偏波保持光ファイバカプラ
を製造するにおいては、リードファイバの長さを10m
以下とすると好ましい。また、本発明においては、偏波
保持光ファイバとして、PANDA型偏波保持光ファイ
バを用いると好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a polarization maintaining optical fiber coupler according to the present invention comprises:
A method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler in which two polarization-maintaining optical fibers are arranged in parallel, a part of the length of the optical fiber is heated, and is stretched in the length direction to form a fusion-stretched portion.
At the wavelength used, the stretching is completed when the change in the coupling degree of the two polarizations according to the extension length is within two cycles, and when the coupling degree of one polarization is 10% or less and the other polarization is less than 10%. A polarization maintaining optical fiber coupler having a degree of wave coupling of 90% or more is manufactured. In this manufacturing method, by forming the fusion-stretched portion while keeping the cores of the two polarization-maintaining optical fibers as close to each other as possible, two points in the polarization-maintaining optical fiber from the time when light coupling occurs. It is preferable to increase the difference in the degree of polarization coupling. The coupling degree of one polarization is 10% or less and the coupling degree of the other polarization is 90%.
It is preferable to manufacture a polarization maintaining optical fiber coupler having a wavelength band in which the range of 30% or more is maintained is 30 nm or more. Furthermore, the core has a stress applying portion disposed symmetrically with respect to the core in the clad surrounding the core, is a concentric circle of the core, does not cover the stress applying portion, and does not include the stress applying portion therein. It is preferable to manufacture a polarization maintaining optical fiber coupler using a polarization maintaining optical fiber in which the diameter of the largest circle is 20 μm or more. Further, the diameter is more preferably 25 to 30 μm. The diameter is 20 μm.
The birefringence of the polarization-maintaining optical fiber of m or more is preferably 5 × 10 −5 to 5 × 10 −4 . The polarization crosstalk of this polarization maintaining optical fiber is preferably -20 dB.
/ Km or more. Further, the loss of the polarization maintaining optical fiber is preferably 1 dB / km or more. When manufacturing a polarization maintaining optical fiber coupler using this polarization maintaining optical fiber, the length of the lead fiber is set to 10 m.
The following is preferred. In the present invention, it is preferable to use a PANDA type polarization maintaining optical fiber as the polarization maintaining optical fiber.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は第1の実施例における、融
着延伸部形成時の延伸長と、波長1550nm(使用波
長)の光の結合度の関係を示したグラフである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a graph showing the relationship between the extension length at the time of forming a fusion-stretched portion and the degree of coupling of light having a wavelength of 1550 nm (used wavelength) in the first embodiment.

【0012】この実施例において用いた偏波保持光ファ
イバは、以下のようなPANDA型光ファイバである。
The polarization maintaining optical fiber used in this embodiment is the following PANDA type optical fiber.

【0013】 (PANDA型光ファイバの特性) コア径(コア半径) 6.5μm(3.25μm) クラッド径 125μm コアクラッド間の比屈折率差 0.35% 応力付与部の外径 35μm 応力付与部の中心間の距離 55μm 直径A 20μm 使用波長 1550nm 使用波長におけるモード複屈折率 4×10-4 (Characteristics of PANDA type optical fiber) Core diameter (core radius) 6.5 μm (3.25 μm) Cladding diameter 125 μm Relative refractive index difference between core claddings 0.35% Outer diameter of stress applying part 35 μm Stress applying part 55 μm Diameter A 20 μm Working wavelength 1550 nm Mode birefringence at working wavelength 4 × 10 -4

【0014】得られた偏波保持光ファイバカプラの融着
延伸部の最小径は61μm、同形状(アスペクト比)は
1.89、延伸長は17.8mmである。なお、前記同
形状(アスペクト比)とは融着延伸部の中央部の最大外
径と最小外径の比である(最大外径/最小外径)。この
偏波保持光ファイバカプラの特性を表1に示す。
The minimum diameter of the fused stretched portion of the obtained polarization maintaining optical fiber coupler is 61 μm, the same shape (aspect ratio) is 1.89, and the stretch length is 17.8 mm. The same shape (aspect ratio) is the ratio between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter at the center of the fusion-stretched portion (maximum outer diameter / minimum outer diameter). Table 1 shows the characteristics of this polarization maintaining optical fiber coupler.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】上述のように、融着延伸部を形成するにお
いては、延伸長が長くなるにしたがって、X偏波とY偏
波のそれぞれにおいて、結合度が0%から100%に至
り、再び0%に至るという変化が繰り返される。本発明
においては、できるだけ2本の偏波保持光ファイバのコ
アが近づかないように(コアの中心間の距離が小さくな
りすぎないように)、加熱、溶融させて融着延伸部を形
成することにより、結合度が増加し始める時点からX偏
波−Y偏波間に大きな結合度の差を生じさせることがで
きる。その結果、図1に示したように、Y偏波に対して
は、結合度が増加してはじめに100%に達した時点
(1/2周期)で延伸を終了し、X偏波に対しては、ほ
とんど結合度が増加しない時点で延伸を終了することに
より、例えば1本の偏波保持光ファイバから他方の偏波
保持光ファイバに対して、主にY偏波のみが結合し、X
偏波がほとんど結合しないような状態で融着延伸部を形
成することができる。
As described above, in forming the fusion-bonded stretched portion, as the stretching length becomes longer, the coupling degree of each of the X-polarized wave and the Y-polarized wave increases from 0% to 100%, and becomes 0% again. % Change is repeated. In the present invention, the fusion-stretched portion is formed by heating and melting the two polarization-maintaining optical fibers so that the cores of the two polarization-maintaining optical fibers do not approach each other (so that the distance between the core centers does not become too small). Accordingly, a large coupling degree difference can be generated between the X polarization and the Y polarization from the time when the coupling starts to increase. As a result, as shown in FIG. 1, with respect to the Y polarization, the extension is terminated when the coupling degree reaches 100% for the first time (1 / cycle) and the X polarization is stopped. By terminating the drawing when the degree of coupling hardly increases, for example, only the Y-polarized light is mainly coupled from one polarization-maintaining optical fiber to the other polarization-maintaining optical fiber, and X
The fusion-stretched portion can be formed in a state where the polarized waves hardly couple.

【0017】そして、このように融着延伸部における2
つのコアの近接度を調整することにより、図2に示した
ように、広い波長域でX偏波とY偏波の十分な結合度の
差を実現することができる。この例において、Y偏波の
結合度が90%以上で、かつX偏波の結合度が10%以
下の範囲は58nmであり、非常に広くなっている。ま
た、長波長側においてX偏波の結合度がやや上昇するた
め、X偏波の波長依存性は短波長側の方が小さい。
Then, as described above, the 2
By adjusting the proximity of the two cores, it is possible to realize a sufficient difference in the degree of coupling between the X polarization and the Y polarization in a wide wavelength range, as shown in FIG. In this example, the range where the degree of coupling of the Y polarization is 90% or more and the degree of coupling of the X polarization is 10% or less is 58 nm, which is very wide. In addition, since the degree of coupling of X polarization is slightly increased on the long wavelength side, the wavelength dependence of X polarization is smaller on the short wavelength side.

【0018】具体的な融着延伸部の製造操作において
は、2本の偏波保持光ファイバのコアの中心間の距離が
近づきすぎないように、光ファイバの外形が保たれ易い
加熱条件を設定すると好ましい。例えばバーナーなどの
加熱源の温度を従来より低く設定したり、加熱源からの
距離を大きくするなどの方法が例示できる。また、延伸
を高速に行い、単位時間あたりの熱量を少なくする方法
などが例示できる。実際は入力側のポートから使用波長
の光を入力し、出力側のふたつのポートから出力する光
をモニターしながら加熱、延伸を行い、所望の結合度が
得られた時点で作業を終了する。
In a specific operation for manufacturing the fusion-spreading section, heating conditions are set so that the outer shape of the optical fiber is easily maintained so that the distance between the centers of the cores of the two polarization-maintaining optical fibers does not become too close. It is preferable. For example, a method of setting the temperature of a heating source such as a burner lower than before and increasing the distance from the heating source can be exemplified. In addition, a method in which stretching is performed at high speed and the amount of heat per unit time is reduced can be exemplified. Actually, light of the used wavelength is input from the input side port, and heating and stretching are performed while monitoring the light output from the two output side ports. When a desired degree of coupling is obtained, the operation is completed.

【0019】図3は第2の実施例における、融着延伸部
形成時の延伸長と、波長1550nm(使用波長)の光
の結合度の関係を示したグラフである。第2の実施例に
おいても、上述の第1の実施例と同様に、できるだけ2
本の偏波保持光ファイバのコアが近づきすぎないよう
に、加熱、溶融させて融着延伸部を形成することによ
り、融着延伸部において、ふたつのコアの中心間の距離
を維持し、結合度が増加し始める時点からX偏波−Y偏
波間に大きな結合度の差を生じさせている。この第2の
実施例においては、図3に示したように、Y偏波に対し
ては、その結合度が増加して一度100%に至り、つい
で減少して0%に至った時点(1周期)で延伸を終了し
ている。一方、X偏波に対しては、その結合度がはじめ
に100%に至った時点(1/2周期)で延伸を終了し
ている。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the extension length at the time of forming the fusion-bonded extension portion and the degree of coupling of light having a wavelength of 1550 nm (used wavelength) in the second embodiment. In the second embodiment as well, as in the first embodiment, only two
By heating and melting the core of the polarization maintaining optical fiber so as not to be too close to each other, a fusion-stretched portion is formed.In the fusion-stretched portion, the distance between the centers of the two cores is maintained, and the fusion is performed. From the time when the degree starts to increase, a large coupling degree difference is generated between the X polarization and the Y polarization. In the second embodiment, as shown in FIG. 3, with respect to the Y polarization, the degree of coupling increases once to 100% and then decreases to 0% (1). (Cycle). On the other hand, for the X-polarized wave, the stretching is completed when the degree of coupling first reaches 100% ((cycle).

【0020】その結果、この第2の実施例においても、
図4に示したように、広い波長域でX偏波とY偏波の結
合度の差を実現することができる。この偏波保持光ファ
イバカプラの融着延伸部の最小径は41μm、同形状
(アスペクト比)は1.98、延伸長は24.2mmで
ある。この偏波保持光ファイバカプラの特性を表2に示
す。
As a result, also in the second embodiment,
As shown in FIG. 4, it is possible to realize a difference in the coupling degree between the X polarization and the Y polarization in a wide wavelength range. The minimum diameter of the fused extension of this polarization maintaining optical fiber coupler is 41 μm, the same shape (aspect ratio) is 1.98, and the extension length is 24.2 mm. Table 2 shows the characteristics of this polarization maintaining optical fiber coupler.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】この例において、X偏波の結合度が90%
以上で、かつY偏波の結合度が10%以下である範囲は
35nmであり、従来は10nm程度であったのに対し
て3倍以上広くすることができる。
In this example, the coupling degree of X polarization is 90%
The range in which the degree of coupling of the Y-polarized light is 10% or less is 35 nm, which can be three times or more as compared with about 10 nm in the related art.

【0023】ついで、本発明に好適な偏波保持光ファイ
バについて説明する。図5は本発明に好適な偏波保持光
ファイバの一例を示した断面図であって、この例の偏波
保持光ファイバはPANDA型光ファイバである。この
PANDA型光ファイバ10の特徴は応力付与部13、
13の間の距離が大きい点である。この距離は、コア1
1またはクラッド12の同心円で、応力付与部13、1
3にかからず、かつその内部に応力付与部13、13を
含まない最大の円15の直径Aを基準に定められてい
る。直径Aは20μm以上、好ましくは、25〜30μ
mとされる。このPANDA型光ファイバ10を用い
て、図13に示したような偏波保持光ファイバカプラを
構成した場合、融着延伸部3において、コア11から光
が染み出しても、通常の使用波長での使用であれば、こ
の光の多くは応力付与部13、13間に位置し、応力付
与部13にかかることがない。そのため、光信号(コア
10を伝搬するモード:伝搬光)が高次モードに結合し
にくくなり、過剰損失の増加を抑制することができる。
直径Aが20μm未満の場合は過剰損失が大きくなる傾
向がある。30μmをこえるとX偏波の伝搬定数とY偏
波の伝搬定数の差が小さくなり、X偏波−Y偏波間のク
ロストーク(偏波クロストーク)が劣化し、X偏波とY
偏波の保存状態が低下する場合がある。
Next, a polarization maintaining optical fiber suitable for the present invention will be described. FIG. 5 is a sectional view showing an example of a polarization maintaining optical fiber suitable for the present invention. The polarization maintaining optical fiber of this example is a PANDA type optical fiber. The feature of the PANDA type optical fiber 10 is that
13 is a large distance. This distance is core 1
1 or the concentric circle of the cladding 12, and the stress applying portions 13, 1
3 and is determined based on the diameter A of the largest circle 15 that does not include the stress applying portions 13 and 13 therein. Diameter A is 20 μm or more, preferably 25 to 30 μm
m. When a polarization maintaining optical fiber coupler as shown in FIG. 13 is formed by using the PANDA type optical fiber 10, even if light leaks out of the core 11 in the fusion-spreading section 3, the light is transmitted at a normal operating wavelength. When the light is used, most of the light is located between the stress applying sections 13 and 13 and does not reach the stress applying section 13. Therefore, an optical signal (a mode propagating in the core 10: propagating light) is less likely to be coupled to a higher-order mode, and an increase in excess loss can be suppressed.
When the diameter A is less than 20 μm, excess loss tends to increase. If it exceeds 30 μm, the difference between the propagation constant of X-polarization and the propagation constant of Y-polarization decreases, crosstalk between X-polarization and Y-polarization (polarization crosstalk) deteriorates, and X-polarization and Y-polarization deteriorate.
The state of preserving the polarization may decrease.

【0024】なお、通常の通信用などの偏波保持光ファ
イバの直径Aは12〜17μm程度である。これに対し
て上述のように応力付与部13が離れていると、応力付
与部13がコア11に与える応力が低下し、通常の偏波
保持光ファイバと比較して複屈折率が低くなり、また、
fast軸(Y偏波軸)とslow軸(X偏波軸)との
間のクロストーク(X偏波−Y偏波間のクロストーク)
が劣化する傾向がある。さらに損失も若干大きくなる場
合がある。しかし、偏波保持光ファイバカプラのファイ
バの使用長さは短いため、偏波保持光ファイバ自体の複
屈折率、クロストークおよび損失の条件を通信用などの
通常のものよりも緩和しても、使用上は特に問題はな
い。
The diameter A of the polarization maintaining optical fiber for ordinary communication or the like is about 12 to 17 μm. On the other hand, when the stress applying unit 13 is separated as described above, the stress applied to the core 11 by the stress applying unit 13 decreases, and the birefringence decreases as compared with a normal polarization maintaining optical fiber. Also,
Crosstalk between fast axis (Y polarization axis) and slow axis (X polarization axis) (crosstalk between X polarization and Y polarization)
Tends to deteriorate. Further, the loss may be slightly larger. However, since the length of the fiber used for the polarization maintaining optical fiber coupler is short, even if the conditions of the birefringence, crosstalk and loss of the polarization maintaining optical fiber itself are relaxed as compared with ordinary ones for communication and the like, There is no particular problem in use.

【0025】具体的には、本発明に好適な偏波保持光フ
ァイバの複屈折率は5×10-5〜5×10-4の範囲とさ
れる。なお、通常の通信用などの偏波保持光ファイバの
複屈折率は5×10-4 程度である。また、単位長さ当
たりのクロストークは−20dB/km以上、実質的に
は−20〜−10dB/kmの範囲となる。なお、通常
の偏波保持光ファイバのクロストークは−25dB/k
m程度である。また、単位長さ当たりの損失は1dB/
km以上とされる。実質的には1〜10dB/kmとさ
れる。なお、通常の偏波保持光ファイバの損失は0.2
〜0.3dB/km程度である。
Specifically, the birefringence of the polarization maintaining optical fiber suitable for the present invention is in the range of 5 × 10 -5 to 5 × 10 -4 . The birefringence of a polarization maintaining optical fiber for ordinary communication or the like is about 5 × 10 −4 . The crosstalk per unit length is -20 dB / km or more, and is substantially in the range of -20 to -10 dB / km. The crosstalk of a normal polarization maintaining optical fiber is −25 dB / k.
m. The loss per unit length is 1 dB /
km or more. It is substantially 1 to 10 dB / km. Incidentally, the loss of the ordinary polarization maintaining optical fiber is 0.2
It is about 0.3 dB / km.

【0026】また、この偏波保持光ファイバを用いた偏
波保持光ファイバカプラのリードファイバは10m以下
とすると好ましい。実質的には0.5〜10mとされ
る。なお、リードファイバとは、例えば図13に示した
ように、融着延伸部3の両端から2本ずつ伸び、入出力
ポートを構成する偏波保持光ファイバ(PANDA型光
ファイバ)10のことである。リードファイバが長すぎ
ると偏波保持光ファイバカプラを透過するときに光信号
のクロストークや損失が大きくなるためである。
The lead fiber of the polarization maintaining optical fiber coupler using the polarization maintaining optical fiber is preferably 10 m or less. Substantially 0.5 to 10 m. The lead fiber is, for example, a polarization maintaining optical fiber (PANDA type optical fiber) 10 extending from both ends of the fusion-spreading section 3 two by two and constituting an input / output port as shown in FIG. is there. If the length of the lead fiber is too long, crosstalk and loss of the optical signal when passing through the polarization maintaining optical fiber coupler increase.

【0027】なお、コア11、クラッド12、応力付与
部13は、例えば従来と同様の材料から形成される。ま
た、応力付与部13の外径、コア11とクラッド12と
の比屈折率差、クラッド12と応力付与部13の比屈折
率差は、それぞれ所望の特性などによって適宜設定され
る。通常コア11のモードフィールド径は、コア11の
直径、使用波長などによって異なるが、4〜10μm程
度とされる。また、クラッド12の外径は125μm程
度とされる。
The core 11, the clad 12, and the stress applying portion 13 are made of, for example, the same material as that of the related art. The outer diameter of the stress applying section 13, the relative refractive index difference between the core 11 and the cladding 12, and the relative refractive index difference between the cladding 12 and the stress applying section 13 are appropriately set according to desired characteristics. Normally, the mode field diameter of the core 11 varies depending on the diameter of the core 11, the used wavelength, and the like, but is about 4 to 10 μm. The outer diameter of the clad 12 is set to about 125 μm.

【0028】図6は第3の実施例における、融着延伸部
形成時の延伸長と、波長980nm(使用波長)の光の
結合度の関係を示したグラフである。この実施例におい
ては、Y偏波に対しては、結合度が増加してはじめに1
00%に達した時点(1/2周期)で延伸を終了し、X
偏波に対しては、ほとんど結合度が増加しない時点で延
伸を終了している。図7は延伸長の増加に伴うX偏波と
Y偏波の過剰損失の変化をそれぞれ示したもので、X偏
波の過剰損失は殆ど変化せず、Y偏波の過剰損失は一度
増加した後に減少し、ゼロに近くなっていることがわか
る。そして、Y偏波の結合度が十分に増加した点と、Y
偏波の過剰損失がゼロ付近になった点とが一致してお
り、この時点で延伸を停止することにより、X偏波とY
偏波の結合度の差が大きく、かつ過剰損失が小さいとい
う特性を実現することができる。そして、この第3の実
施例においても、図8に示したように、広い波長域でX
偏波とY偏波の結合度の差を実現することができる。融
着延伸部の最小径は58μm、同形状(アスペクト比)
は1.92、延伸長は22mmである。この偏波保持光
ファイバカプラの特性を表3に示す。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the stretching length at the time of forming the fusion-bonded stretching portion and the degree of coupling of light having a wavelength of 980 nm (used wavelength) in the third embodiment. In this embodiment, for Y polarization, 1
Stretching is completed when 00% is reached (1 / cycle), and X
For the polarized wave, the stretching is completed when the degree of coupling hardly increases. FIG. 7 shows changes in excess loss of X polarization and Y polarization with increase in extension length, respectively. The excess loss of X polarization hardly changed and the excess loss of Y polarization increased once. It can be seen that it decreases later and approaches zero. Then, the point that the degree of coupling of the Y polarization is sufficiently increased,
The point at which the excess loss of the polarization is close to zero coincides with the point at which the X-polarization and the Y-polarization are stopped.
The characteristic that the difference in the degree of polarization coupling is large and the excess loss is small can be realized. Also, in the third embodiment, as shown in FIG.
The difference in the degree of coupling between the polarized wave and the Y polarized wave can be realized. The minimum diameter of the fusion-stretched part is 58 μm, same shape (aspect ratio)
Is 1.92 and the stretching length is 22 mm. Table 3 shows the characteristics of the polarization maintaining optical fiber coupler.

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】一方、図9は、以下のような直径Aが小さ
い通常のPANDA型光ファイバを用い、第3の実施例
と同様にして偏波保持光ファイバカプラを製造したとき
の延伸長と波長980nm(使用波長)の結合度の関係
を示したグラフである。図10はこのときの延伸長とX
偏波とY偏波の過剰損失との関係を示したグラフであ
る。
On the other hand, FIG. 9 shows a drawing length and a wavelength when a polarization maintaining optical fiber coupler is manufactured in the same manner as in the third embodiment using an ordinary PANDA type optical fiber having a small diameter A as described below. It is the graph which showed the relationship of the coupling degree of 980 nm (used wavelength). FIG. 10 shows the stretching length and X at this time.
5 is a graph showing a relationship between polarization and excess loss of Y polarization.

【0031】 (PANDA型光ファイバの特性) コア径(コア半径) 6.5μm(3.25μm) クラッド径 125μm コアクラッド間の比屈折率差 0.35% 応力付与部の外径 35μm 応力付与部の中心間の距離 51μm 直径A 16μm 使用波長 980nm 使用波長におけるモード複屈折率 5×10-4 (Characteristics of PANDA type optical fiber) Core diameter (core radius) 6.5 μm (3.25 μm) Cladding diameter 125 μm Relative refractive index difference between core claddings 0.35% Outer diameter of stress applying part 35 μm Stress applying part 51 μm Diameter A 16 μm Working wavelength 980 nm Mode birefringence at working wavelength 5 × 10 -4

【0032】図6、図7と比較すると明らかなように、
図10においては、延伸長が長くなると、X偏波の過剰
損失は殆ど変化しないが、Y偏波の過剰損失は大きく増
加し、ついで減少するが、ゼロ付近に至らないうちに再
び増加する。そして、図9からわかるように、結合度は
この過剰損失の変動の影響により増加、減少を繰り返
す。したがって、Y偏波の過剰損失をゼロ付近にするこ
とができないため、どのような条件で延伸を中止しても
第1〜第3の実施例の偏波保持光ファイバカプラと比較
すると特性が劣ることは否めない。また、Y偏波の結合
度が大きく、かつ過剰損失が小さい時点で延伸を中止す
れば、ある程度実用可能なものが得られるが、これらの
条件を満足する延伸長の範囲は狭く、製造性が低い場合
が多い。なお、使用波長などの条件によってはこの例の
ように通常の偏波保持光ファイバを用いても、本発明の
効果をある程度得ることができる。
As is clear from comparison with FIGS. 6 and 7,
In FIG. 10, when the extension length is increased, the excess loss of the X polarization hardly changes, but the excess loss of the Y polarization largely increases and then decreases, but increases again before reaching near zero. Then, as can be seen from FIG. 9, the coupling degree repeatedly increases and decreases under the influence of the fluctuation of the excess loss. Therefore, since the excess loss of the Y-polarized light cannot be reduced to near zero, the characteristics are inferior to the polarization-maintaining optical fiber couplers of the first to third embodiments regardless of the conditions under which the extension is stopped. I can't deny that. Further, if the stretching is stopped at the time when the degree of coupling of the Y polarization is large and the excess loss is small, a practically usable material can be obtained to some extent. However, the range of the stretching length satisfying these conditions is narrow, and the productivity is low. Often low. It should be noted that the effect of the present invention can be obtained to some extent by using a normal polarization maintaining optical fiber as in this example, depending on conditions such as the wavelength used.

【0033】このように、本発明においては、融着延伸
部の形成において、結合度が増加し始める時点(光の結
合が生じる時点)からX偏波−Y偏波間に大きな結合度
の差が生じているため、それぞれの偏波の結合度の変化
の周期が2周期以内の範囲で、以下に示す偏波保持光フ
ァイバカプラにおける好ましい結合度の範囲を実現する
ことができる。本発明の製造方法で製造する偏波保持光
ファイバカプラにおいては、使用波長において、一方の
偏波に対する結合度が10%以下で、他方の偏波に対す
る結合度が少なくとも90%以上であり、かつ、これら
の結合度が維持される波長帯域が少なくとも30nm以
上であると好ましい。このような結合度の範囲を実現す
ることにより、優れたPBSとしての特性が得られる。
また、直径Aが20μm以上の偏波保持光ファイバを用
いることにより、過剰損失が小さい偏波保持光ファイバ
カプラを提供することができる。
As described above, in the present invention, a large difference in the degree of coupling between the X-polarized light and the Y-polarized light from the time when the degree of coupling starts to increase (when light coupling occurs) in the formation of the fusion-bonded stretched portion. Therefore, the following preferable range of the coupling degree in the polarization-maintaining optical fiber coupler can be realized in a range in which the change period of the coupling degree of each polarization is within two cycles. In the polarization-maintaining optical fiber coupler manufactured by the manufacturing method of the present invention, at the wavelength used, the degree of coupling to one polarization is 10% or less, the degree of coupling to the other polarization is at least 90% or more, and Preferably, the wavelength band in which the degree of coupling is maintained is at least 30 nm or more. By realizing such a range of the coupling degree, excellent characteristics as a PBS can be obtained.
Further, by using a polarization maintaining optical fiber having a diameter A of 20 μm or more, a polarization maintaining optical fiber coupler with a small excess loss can be provided.

【0034】これらの結合度の範囲は、上述のように融
着延伸部の作製時に使用波長の光を一方の偏波保持光フ
ァイバに入射し、ふたつの偏波の結合度をモニターし、
所望の特性が得られた時点で作業を終了することによっ
て、設定可能である。図2、図4、図6、図9に示した
グラフのように、本発明においては、結合度が増加し始
める時点からX偏波−Y偏波間に大きな結合度の差が生
じているため、ふたつの偏波の結合度の変化の周期が2
周期以内の範囲でX偏波とY偏波の結合度の差を実現す
ることにより、延伸長が長くならず、上述の結合度の範
囲を維持できる波長帯域を30nm以上とすることがで
きる。特にこのように広い波長帯域におけるPBSとし
ての特性の実現は、従来の技術ではなし得なかったもの
である。
As described above, the range of the degree of coupling is such that the light of the used wavelength is incident on one of the polarization maintaining optical fibers at the time of producing the fusion-stretched portion, and the degree of coupling of the two polarizations is monitored.
The setting can be made by ending the operation when the desired characteristics are obtained. As shown in the graphs in FIGS. 2, 4, 6, and 9, in the present invention, a large coupling difference occurs between the X polarization and the Y polarization from the time when the coupling starts to increase. , The period of change of the coupling degree of the two polarizations is 2
By realizing the difference in the degree of coupling between the X-polarized light and the Y-polarized light within the period, the extension length does not increase, and the wavelength band in which the above-described range of the degree of coupling can be maintained can be 30 nm or more. In particular, the realization of the characteristics as a PBS in such a wide wavelength band cannot be achieved by the conventional technology.

【0035】ふたつの偏波の結合度が上述の範囲外であ
ると、X偏波、Y偏波の合流、分岐を行うことが困難と
なる。また、前記波長帯域が30nmよりも狭いと、偏
波の結合度の波長依存性が大きくなり、使用波長が限ら
れる。また、使用波長は通常偏波保持光ファイバカプラ
を使用する波長帯である0.6〜1.7μmの範囲内で
あると好ましい。また前記波長帯域もこの範囲内である
と好ましい。
If the degree of coupling of the two polarized waves is outside the above range, it becomes difficult to join and branch the X polarized waves and the Y polarized waves. Further, if the wavelength band is narrower than 30 nm, the wavelength dependence of the degree of polarization coupling is increased, and the wavelength used is limited. The wavelength used is preferably in the range of 0.6 to 1.7 μm, which is a wavelength band in which a polarization maintaining optical fiber coupler is usually used. Further, it is preferable that the wavelength band is also within this range.

【0036】上述の実施例はPANDA型光ファイバを
用いたものであるが、これに限定するものではなく、ボ
ータイファイバ、楕円ジャケットファイバなどをの偏波
保持光ファイバを用いることもできる。ただし、図13
に示した断面図のように、コア11,11間に、できる
だけ応力付与部13などのクラッド12以外の部分が位
置しないようにすると、応力付与部13の吸収による損
失が小さく好ましい。最も望ましくは、この断面図のよ
うに、2本の偏波軸が平行になるようにする。
Although the above-described embodiment uses a PANDA type optical fiber, the present invention is not limited to this, and a polarization maintaining optical fiber such as a bow tie fiber or an elliptical jacket fiber can be used. However, FIG.
As shown in the cross-sectional view shown in FIG. 1, it is preferable that portions other than the cladding 12 such as the stress applying portions 13 are not located as much as possible between the cores 11, because the loss due to the absorption of the stress applying portions 13 is small. Most desirably, the two polarization axes are parallel as shown in this sectional view.

【0037】上述のように、本発明においては、短い延
伸長で結合度の偏波依存性の大きい偏波保持光ファイバ
カプラを得ることができる。そのため、PBSを作製す
ると有効である。また、延伸長が短いため、機械的強度
を向上させることができる。また、X偏波あるいはY偏
波が、一方の偏波保持光ファイバから他方の偏波保持光
ファイバに結合する回数(移行回数)を少なくすること
ができるため、低損失である。さらに、広い波長帯域で
結合度の偏波依存性の大きい偏波保持光ファイバカプラ
が得られる。このため、例えば多波長の光を入力し、同
時に偏波分離、もしくは、偏波合成するような光回路の
作製に有用なPBSを提供することができる。
As described above, in the present invention, it is possible to obtain a polarization maintaining optical fiber coupler having a short extension length and a large degree of polarization dependence of the coupling degree. Therefore, it is effective to prepare PBS. Further, since the stretching length is short, the mechanical strength can be improved. In addition, the number of times (the number of transitions) that the X polarization or the Y polarization couples from one polarization maintaining optical fiber to the other polarization maintaining optical fiber can be reduced, resulting in low loss. Furthermore, a polarization maintaining optical fiber coupler having a large degree of polarization dependence of the coupling degree in a wide wavelength band can be obtained. For this reason, for example, it is possible to provide a PBS that is useful for manufacturing an optical circuit that inputs light of multiple wavelengths and simultaneously performs polarization separation or polarization synthesis.

【0038】ところで、光ファイバカプラにおける2本
の光ファイバのそれぞれの長さ方向の位置Zにおける伝
搬光のパワーPA(Z),PB(Z)は、式(1)で示され
る。
By the way, the powers PA (Z) and PB (Z) of the propagating light at the position Z in the length direction of each of the two optical fibers in the optical fiber coupler are expressed by the following equation (1).

【0039】[0039]

【数1】 (Equation 1)

【0040】ここで、2本の光ファイバが有するコア
径、コアクラッド間の比屈折率差が等しければβ1=β
2となり、δ=0、F=1となるので、式(1)は、以
下の式(2)のように簡略化される。
Here, if the core diameters of the two optical fibers and the relative refractive index difference between the core claddings are equal, β1 = β
2 and δ = 0 and F = 1, so equation (1) is simplified as equation (2) below.

【0041】[0041]

【数2】 (Equation 2)

【0042】偏波保持光ファイバにおいては、X偏波と
Y偏波のそれぞれに式(2)が成立する。このとき、偏
波方向によって結合係数κが偏波に依存しなければ、所
定波長において、偏波に依存した結合特性は得られな
い。図11(a)は、κが光ファイバの構造に依存する
ことを示したグラフである(参考文献:コロナ社刊、フ
ォトニクスシリーズ「光導波路の基礎」 岡本勝就著
p151)。横軸D/aのDは、図11(b)に示した
ように、融着延伸部におけるふたつのコアA,コアBの
中心間の最小距離、aはコアA,コアBの共通の半径で
ある。縦軸は正規化された光の結合係数である。グラフ
中に示されたVは光ファイバのコアの正規化周波数であ
って、以下の式(3)で示される。
In the polarization maintaining optical fiber, equation (2) holds for each of the X polarization and the Y polarization. At this time, if the coupling coefficient κ does not depend on the polarization depending on the polarization direction, the polarization-dependent coupling characteristic cannot be obtained at a predetermined wavelength. FIG. 11 (a) is a graph showing that κ depends on the structure of the optical fiber (Reference: Corona Publishing Co., Ltd., Photonics Series, “Basics of Optical Waveguides” by Osamu Okamoto)
p151). As shown in FIG. 11B, D of the horizontal axis D / a is the minimum distance between the centers of the two cores A and B in the fusion-stretched portion, and a is the common radius of the cores A and B. It is. The vertical axis is the normalized light coupling coefficient. V shown in the graph is the normalized frequency of the core of the optical fiber, and is represented by the following equation (3).

【0043】[0043]

【数3】 (Equation 3)

【0044】式(3)中のΔは以下の式(4)で示され
る。
Δ in the equation (3) is represented by the following equation (4).

【0045】[0045]

【数4】 (Equation 4)

【0046】このグラフは、簡単のため、2本の光ファ
イバの正規化周波数Vが等しい場合を示したものであ
る。図11(a)より、正規化周波数Vによって、結合
係数κが大きく変動することがわかる。また、正規化周
波数Vは、光ファイバカプラを構成する光ファイバにお
いて、シングルモード伝搬を保証する値としなければな
らない。ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバに
おいては、V<=2.405を満足する場合にシングル
モード条件が保証される。偏波保持光ファイバにおいて
は、シングルモード条件はそれぞれの偏波に対して考慮
されている。
This graph shows a case where the normalized frequencies V of the two optical fibers are equal for simplicity. FIG. 11A shows that the coupling coefficient κ greatly varies depending on the normalized frequency V. Further, the normalized frequency V must be a value that guarantees single-mode propagation in the optical fiber constituting the optical fiber coupler. In an optical fiber having a step-type refractive index distribution, a single mode condition is guaranteed when V <= 2.405 is satisfied. In polarization-maintaining optical fibers, single mode conditions are considered for each polarization.

【0047】偏波保持光ファイバカプラにおいては、ふ
たつのコア間のX偏波どうしの結合と、Y偏波どうしの
結合を考える。図13に示したように、2本の偏波保持
光ファイバ(PANDA型光ファイバ)10,10の偏
波軸が平行である場合は、理論的にはX偏波とY偏波と
の結合(偏波クロストーク)を考慮する必要はない。
In a polarization maintaining optical fiber coupler, the coupling between X polarizations and the coupling between Y polarizations between two cores is considered. As shown in FIG. 13, when the polarization axes of the two polarization-maintaining optical fibers (PANDA-type optical fibers) 10, 10 are parallel, the coupling between the X-polarized light and the Y-polarized light is theoretically possible. (Polarization crosstalk) need not be considered.

【0048】図11(a)に示したグラフより、コアの
中心間の距離がある程度大きい場合、各々のコアにおい
て、X偏波の正規化周波数とY偏波の正規化周波とが異
なる値をとれば、X偏波−Y偏波間において、結合係数
κの差が大きくなることがわかる。通常の偏波保持光フ
ァイバにおいては、X偏波とY偏波の光学特性は、両者
を区別可能な程度にわずかに異なっている。
According to the graph shown in FIG. 11A, when the distance between the centers of the cores is large to some extent, the normalized frequency of the X polarization and the normalized frequency of the Y polarization are different in each core. Then, it can be seen that the difference of the coupling coefficient κ between X polarization and Y polarization becomes large. In a normal polarization-maintaining optical fiber, the optical characteristics of X-polarized light and Y-polarized light are slightly different to the extent that they can be distinguished.

【0049】例えば、D/aが12で、X偏波の正規化
周波数VXが1.6、Y偏波の正規化周波数VYが1.4
のとき、X偏波の結合係数はY偏波の結合係数の10倍
程度の値をとる。このとき、Y偏波に対して、式(2)
中のκzがπ/2となる結合長L(融着延伸部の長さ)
に対して、Y偏波の結合係数κYとLの積は以下のよう
になる。
For example, when D / a is 12, the normalized frequency VX of X polarization is 1.6, and the normalized frequency VY of Y polarization is 1.4.
At this time, the coupling coefficient of the X polarization takes a value that is about 10 times the coupling coefficient of the Y polarization. At this time, with respect to the Y polarization, the equation (2)
Length L (the length of the fusion-stretched portion) at which the κz becomes π / 2
On the other hand, the product of the Y polarization coupling coefficient κY and L is as follows.

【0050】[0050]

【数5】 (Equation 5)

【0051】X偏波の結合係数κXとLの積は以下のよ
うになる。
The product of the X polarization coupling coefficient κX and L is as follows.

【0052】[0052]

【数6】 (Equation 6)

【0053】そして、図14(b)に示したように出力
側のポートAと同じ光ファイバからなる入力側のポート
にX偏波とY偏波とを入力すると、Y偏波はポートBに
100%結合する。一方、入力したX偏波のパワーを1
としたときのポートBから出力するX偏波のパワーの割
合は、以下に示す値となる。
Then, as shown in FIG. 14B, when the X-polarized light and the Y-polarized light are input to the input-side port composed of the same optical fiber as the output-side port A, the Y-polarized light is applied to the port B. 100% binding. On the other hand, the power of the input X polarization is 1
In this case, the ratio of the power of the X-polarized light output from the port B is as follows.

【0054】[0054]

【数7】 (Equation 7)

【0055】したがって、X偏波の98%がポートAか
ら出力し、Y偏波が100%ポートBから出力する。す
なわち、まさにPBSとしての特性が得られる。
Therefore, 98% of the X polarization is output from port A, and 100% of the Y polarization is output from port B. That is, the characteristics as a PBS can be obtained.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように本発明においては以
下のような効果を得ることができる。短い延伸長で結合
度の偏波依存性の大きい偏波保持光ファイバカプラを得
ることができる。このため、PBSを作製すると有効で
ある。また、延伸長が短いため、機械的強度の大きい偏
波保持光ファイバカプラが得られる。また、X偏波ある
いはY偏波が、一方の偏波保持光ファイバから他方の偏
波保持光ファイバに結合する回数(移行回数)を少なく
することができるため、低損失である。さらに、広い波
長帯域で結合度の偏波依存性の大きい偏波保持光ファイ
バカプラが得られる。このため、例えば多波長の光を同
時に偏波分離、もしくは、偏波合成するような光回路の
作製に有用なPBSを提供することができる。また、直
径Aが大きい偏波保持光ファイバを用いることにより、
過剰損失の小さい偏波保持光ファイバカプラを提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. A polarization maintaining optical fiber coupler having a large degree of polarization dependence of the coupling degree with a short extension length can be obtained. Therefore, it is effective to prepare PBS. Further, since the stretching length is short, a polarization maintaining optical fiber coupler having high mechanical strength can be obtained. In addition, the number of times (the number of transitions) that the X polarization or the Y polarization couples from one polarization maintaining optical fiber to the other polarization maintaining optical fiber can be reduced, resulting in low loss. Furthermore, a polarization maintaining optical fiber coupler having a large degree of polarization dependence of the coupling degree in a wide wavelength band can be obtained. For this reason, it is possible to provide a PBS useful for manufacturing an optical circuit for, for example, simultaneously separating and polarization-multiplexing light of multiple wavelengths. Also, by using a polarization maintaining optical fiber having a large diameter A,
A polarization maintaining optical fiber coupler with a small excess loss can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 第1の実施例の偏波保持光ファイバカプラの
延伸長と結合度との関係を示したグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the extension length and the coupling degree of a polarization maintaining optical fiber coupler according to a first embodiment.

【図2】 第1の実施例の偏波保持光ファイバカプラの
波長と結合度との関係を示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the wavelength and the coupling degree of the polarization maintaining optical fiber coupler of the first embodiment.

【図3】 第2の実施例の偏波保持光ファイバカプラの
延伸長と結合度との関係を示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the extension length and the coupling degree of the polarization maintaining optical fiber coupler of the second embodiment.

【図4】 第2の実施例の偏波保持光ファイバカプラの
波長と結合度との関係を示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the wavelength and the coupling degree of the polarization maintaining optical fiber coupler of the second embodiment.

【図5】 本発明に適した偏波保持光ファイバの一例を
示した断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a polarization maintaining optical fiber suitable for the present invention.

【図6】 第3の実施例の偏波保持光ファイバカプラの
延伸長と結合度との関係を示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the extension length and the coupling degree of the polarization maintaining optical fiber coupler of the third embodiment.

【図7】 第3の実施例の偏波保持光ファイバカプラの
延伸長と過剰損失との関係を示したグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the extension length and the excess loss of the polarization maintaining optical fiber coupler of the third embodiment.

【図8】 第3の実施例の偏波保持光ファイバカプラの
波長と結合度との関係を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the wavelength and the degree of coupling of the polarization maintaining optical fiber coupler of the third embodiment.

【図9】 通常のPANDA型光ファイバを用いた場合
の偏波保持光ファイバカプラの延伸長と過剰損失との関
係を示したグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the extension length of a polarization maintaining optical fiber coupler and excess loss when a normal PANDA type optical fiber is used.

【図10】 通常のPANDA型光ファイバを用いた場
合の偏波保持光ファイバカプラの延伸長と過剰損失との
関係を示したグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the extension length of a polarization maintaining optical fiber coupler and excess loss when a normal PANDA type optical fiber is used.

【図11】 図11(a)はコア半径で正規化されたふ
たつのコア間の中心間の距離と正規化された結合係数
と、正規化周波数との関係を示したグラフ、図11
(b)は、グラフ横軸の値の説明図である。
FIG. 11A is a graph showing the relationship between the center-to-center distance between two cores normalized by the core radius, the normalized coupling coefficient, and the normalized frequency;
(B) is an explanatory diagram of values on the horizontal axis of the graph.

【図12】 PANDA型光ファイバの一例を示した断
面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing an example of a PANDA type optical fiber.

【図13】 偏波保持光ファイバカプラの一例を示した
説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a polarization maintaining optical fiber coupler.

【図14】 図14(a)は、延伸長と結合度との関係
を示したグラフ、図14(b)は偏波保持光ファイバカ
プラの動作を示した説明図である。
FIG. 14A is a graph showing the relationship between the extension length and the degree of coupling, and FIG. 14B is an explanatory diagram showing the operation of the polarization maintaining optical fiber coupler.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…融着延伸部、10…PANDA型光ファイバ(偏波
保持光ファイバ)、14…偏波保持光ファイバカプラ。
Reference numeral 3 denotes a fusion-stretched portion; 10 a PANDA type optical fiber (polarization maintaining optical fiber);

フロントページの続き (72)発明者 日高 啓▲視▼ 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 西出 研二 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 山崎 成史 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 松本 亮吉 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 鈴木 洋二 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Fターム(参考) 2H050 AA02 AB03Z AB05X AC44 AC83 Continued on the front page (72) Inventor Kei Hidaka ▲ Sight ▼ 1440 Murosaki, Sakura City, Chiba Prefecture Inside Fujikura Sakura Office (72) Inventor Kenji Nishiide 1440 Murosaki, Sakura City, Chiba Prefecture Fujikura Sakura Business In-house (72) Inventor Shigefumi Yamazaki 1440 Mutsuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture Inside Fujikura Sakura Plant (72) Inventor Ryoyoshi Matsumoto 1440 Mutsuzaki Sakura City, Chiba Prefecture Inside Fujikura Sakura Plant (72) Inventor Suzuki Yoji 1440, Rokuzaki, Sakura-shi, Chiba F-term in Fujikura Sakura Works (reference) 2H050 AA02 AB03Z AB05X AC44 AC83

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2本の偏波保持光ファイバを並列させ、
その長さ方向の一部を加熱し、この長さ方向に延伸して
融着延伸部を形成する偏波保持光ファイバカプラの製造
方法において、 使用波長において、延伸長に伴う2つの偏波の結合度の
変化の周期が、いずれも2周期以内の時点で延伸を終了
し、一方の偏波の結合度が10%以下で、他方の偏波の
結合度が90%以上の偏波保持光ファイバカプラを製造
することを特徴とする偏波保持光ファイバカプラの製造
方法。
1. Two polarization maintaining optical fibers are arranged in parallel,
In a method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler, which heats a part of its length direction and stretches in this length direction to form a fusion-stretched portion, at the wavelength used, two polarizations associated with the stretching length are produced. Polarization-maintaining light having a coupling degree of less than or equal to 10% and a coupling degree of the other polarization of 90% or more when the extension of the coupling is completed within a period of less than two in each case. A method for manufacturing a polarization maintaining optical fiber coupler, comprising manufacturing a fiber coupler.
【請求項2】 請求項1に記載の偏波保持光ファイバカ
プラの製造方法において、2本の偏波保持光ファイバの
コアをできるだけ近づけないようにして融着延伸部を形
成することにより、光の結合が生じる時点から2つの偏
波の結合度の差を大きくすることを特徴とする偏波保持
光ファイバカプラの製造方法。
2. The method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler according to claim 1, wherein the optical fiber is formed by forming a fusion-spread portion so that the cores of the two polarization-maintaining optical fibers are as close as possible. Wherein the difference between the degrees of coupling of the two polarizations is increased from the point in time when the coupling occurs.
【請求項3】 請求項1または2に記載の偏波保持光フ
ァイバカプラの製造方法において、一方の偏波の結合度
が10%以下で、他方の偏波の結合度が90%以上の範
囲が維持される波長帯域が30nm以上の偏波保持光フ
ァイバカプラを製造することを特徴とする偏波保持光フ
ァイバカプラの製造方法。
3. The method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler according to claim 1, wherein the coupling degree of one polarization is 10% or less and the coupling degree of the other polarization is 90% or more. A method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler, comprising: manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler having a wavelength band of 30 nm or more in which is maintained.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項に記載の偏
波保持光ファイバカプラの製造方法において、 偏波保持光ファイバが、コアを囲むクラッド内にコアに
対して対称的に配された応力付与部を有し、コアの同心
円であって、応力付与部にかからず、かつその内部に応
力付与部を含まない円のうち、最大の円の直径が20μ
m以上であることを特徴とする偏波保持光ファイバカプ
ラの製造方法。
4. The method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler according to claim 1, wherein the polarization-maintaining optical fiber is disposed symmetrically with respect to the core in a cladding surrounding the core. The diameter of the largest circle among the circles, which are concentric circles of the core and do not cover the stress applying section and do not include the stress applying section, have a diameter of 20 μm.
m or more, and a method for producing a polarization maintaining optical fiber coupler.
【請求項5】 前記直径が25〜30μmであることを
特徴とする請求項4に記載の偏波保持光ファイバカプラ
の製造方法。
5. The method of claim 4, wherein the diameter is 25 to 30 μm.
【請求項6】 請求項4または5に記載の偏波保持光フ
ァイバカプラの製造方法において、偏波保持光ファイバ
の複屈折率が5×10-5〜5×10-4であることを特徴
とする偏波保持光ファイバカプラの製造方法。
6. The method for producing a polarization maintaining optical fiber coupler according to claim 4, wherein the polarization maintaining optical fiber has a birefringence of 5 × 10 -5 to 5 × 10 -4. Of manufacturing a polarization maintaining optical fiber coupler.
【請求項7】 請求項4〜6のいずれか一項に記載の偏
波保持光ファイバカプラの製造方法において、偏波保持
光ファイバのクロストークが−20dB/km以上であ
ることを特徴とする偏波保持光ファイバカプラの製造方
法。
7. The method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler according to claim 4, wherein a crosstalk of the polarization-maintaining optical fiber is -20 dB / km or more. A method for manufacturing a polarization maintaining optical fiber coupler.
【請求項8】 請求項4〜7のいずれか一項に記載の偏
波保持光ファイバカプラの製造方法において、偏波保持
光ファイバの損失が1dB/km以上であることを特徴
とする偏波保持光ファイバカプラの製造方法。
8. The method for manufacturing a polarization maintaining optical fiber coupler according to claim 4, wherein a loss of the polarization maintaining optical fiber is 1 dB / km or more. A method for manufacturing a holding optical fiber coupler.
【請求項9】 請求項4〜8のいずれか一項に記載の偏
波保持光ファイバカプラの製造方法において、偏波保持
光ファイバカプラのリードファイバの長さが10m以下
であることを特徴とする偏波保持光ファイバカプラの製
造方法。
9. The method for manufacturing a polarization maintaining optical fiber coupler according to claim 4, wherein the length of the lead fiber of the polarization maintaining optical fiber coupler is 10 m or less. Of manufacturing a polarization maintaining optical fiber coupler.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれか一項に記載の
偏波保持光ファイバカプラの製造方法において、偏波保
持光ファイバがPANDA型偏波保持光ファイバである
ことを特徴とする偏波保持光ファイバカプラの製造方
法。
10. The method of manufacturing a polarization maintaining optical fiber coupler according to claim 1, wherein the polarization maintaining optical fiber is a PANDA type polarization maintaining optical fiber. A method for manufacturing a wave holding optical fiber coupler.
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