JP2001264571A - 溶融型モード分割方向性カプラの製造方法 - Google Patents
溶融型モード分割方向性カプラの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定した性能を示す溶融形方向性
カプラを簡便に製作する方法を提供する。 【解決手段】 本発明の一実施の形態によると、
一種類の二重モード光ファイバのみを使用し、化学的エ
ッチングを通してクラッド（Ｃｌａｄｄｉｎｇ）直径を
減らしたものと、熱を加えてテーパーさせ、コアとクラ
ッド直径を共に減らしたものを方向性カプラの両腕とし
て使用し、熱を加えて溶融接合後、引張することを特徴
とする。本発明の方法として、溶融形モード分割方向性
カプラを製作する場合、従来技術でのように、位相整合
条件を満たす特定の単一モード光ファイバ−二重モード
光ファイバ対を探す必要がない。また、溶融形であるた
め、全光ファイバ形態になって光ファイバ以外の物質が
含まれる既存の研磨形方式に比し、温度に対する安定性
が優れ、製作が容易であるというメリットを有してい
る。また、ＬＰ１１モード等の非対称高次モードを用い
たモード分割方向性カプラ以外にも、ＬＰ０２モード等
の対称高次モードを用いたモード分割方向性カプラの製
作にも適用することが出来る。
カプラを簡便に製作する方法を提供する。 【解決手段】 本発明の一実施の形態によると、
一種類の二重モード光ファイバのみを使用し、化学的エ
ッチングを通してクラッド（Ｃｌａｄｄｉｎｇ）直径を
減らしたものと、熱を加えてテーパーさせ、コアとクラ
ッド直径を共に減らしたものを方向性カプラの両腕とし
て使用し、熱を加えて溶融接合後、引張することを特徴
とする。本発明の方法として、溶融形モード分割方向性
カプラを製作する場合、従来技術でのように、位相整合
条件を満たす特定の単一モード光ファイバ−二重モード
光ファイバ対を探す必要がない。また、溶融形であるた
め、全光ファイバ形態になって光ファイバ以外の物質が
含まれる既存の研磨形方式に比し、温度に対する安定性
が優れ、製作が容易であるというメリットを有してい
る。また、ＬＰ１１モード等の非対称高次モードを用い
たモード分割方向性カプラ以外にも、ＬＰ０２モード等
の対称高次モードを用いたモード分割方向性カプラの製
作にも適用することが出来る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、方向性カプラの製
造方法に関し、更に詳しくは、製作が簡便で、安定した
性能を示す溶融型方向性カプラの製造方法に関する。
造方法に関し、更に詳しくは、製作が簡便で、安定した
性能を示す溶融型方向性カプラの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】普通の方向性カプラ（ｄｉｒｅｃｔｉｏ
ｎａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ）は、一つの光ファイバの中を
進行する光を二つの光ファイバ（２×２方向性カプラの
場合）、若しくは、多数の光ファイバ（Ｎ×Ｎ方向性カ
プラの場合）の中を進行するように分岐させる機能を有
し、ほぼ全ての光通信システムに入る最も基本的な光素
子中の一つである。方向性カプラを製作する主な方式は
溶融型方式であり、幾つかの特別な場合、研磨型を利用
する場合もある。
ｎａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ）は、一つの光ファイバの中を
進行する光を二つの光ファイバ（２×２方向性カプラの
場合）、若しくは、多数の光ファイバ（Ｎ×Ｎ方向性カ
プラの場合）の中を進行するように分岐させる機能を有
し、ほぼ全ての光通信システムに入る最も基本的な光素
子中の一つである。方向性カプラを製作する主な方式は
溶融型方式であり、幾つかの特別な場合、研磨型を利用
する場合もある。
【０００３】光ファイバテーパー（ｔａｐｅｒ）とは、
光ファイバの一部分を熱を加えて引き伸ばしたことをい
い、該作業をテーパープロセス（ｔａｐｅｒｉｎｇ ｐ
ｒｏｃｅｓｓ）という。溶融型方向性カプラはかかるテ
ーパープロセスを通じて製作される。
光ファイバの一部分を熱を加えて引き伸ばしたことをい
い、該作業をテーパープロセス（ｔａｐｅｒｉｎｇ ｐ
ｒｏｃｅｓｓ）という。溶融型方向性カプラはかかるテ
ーパープロセスを通じて製作される。
【０００４】図１ａ乃至図１ｄを参照して、一般的な２
×２溶融型方向性カプラを製作する従来技術の過程を説
明する。
×２溶融型方向性カプラを製作する従来技術の過程を説
明する。
【０００５】先ず、図１ａに示したように、ジャケット
（１１０）を中間部分で約１〜２ｃｍの長さに剥がし
て、クラッド（１２０）が露出された２ラインの光ファ
イバ（１００）を準備する。次に、図１ｂのように、露
出されたクラッド同士を相互接触させ、その接触部
（Ｃ）をトーチ（１３０）で加熱すると同時に、光ファ
イバの長さ方向（Ｆ−Ｆ'）に引張を加えながら、溶融
接合させる。これと同時に、光ファイバに光信号を入れ
ながら、所望する大きさ程の光分岐が得られた場合、加
熱と引張を止めると、図１ｃに示したように、２ライン
の光ファイバテーパーが溶融接合されてなる方向性カプ
ラのウェスト（ｗａｉｓｔ：Ｃ'）が型成されるが、こ
の部分は最も細くて、大体に均一な太さを有し、最も強
い方向性結合を発生させる。その次、方向性カプラのウ
ェストを保護するために、図１ｄの石英ガラス管（１４
０）とエポキシ（１５０）等を用いてそのウェストを固
定させると、方向性カプラの製作が完了される。普通、
２ラインの光ファイバに同じ光ファイバを使用するが、
所望する波長特性や結合率を得るために、２ラインの光
ファイバに相互異なる光ファイバを使用するか、１ライ
ンを予め引き伸ばした後製作する場合もある。
（１１０）を中間部分で約１〜２ｃｍの長さに剥がし
て、クラッド（１２０）が露出された２ラインの光ファ
イバ（１００）を準備する。次に、図１ｂのように、露
出されたクラッド同士を相互接触させ、その接触部
（Ｃ）をトーチ（１３０）で加熱すると同時に、光ファ
イバの長さ方向（Ｆ−Ｆ'）に引張を加えながら、溶融
接合させる。これと同時に、光ファイバに光信号を入れ
ながら、所望する大きさ程の光分岐が得られた場合、加
熱と引張を止めると、図１ｃに示したように、２ライン
の光ファイバテーパーが溶融接合されてなる方向性カプ
ラのウェスト（ｗａｉｓｔ：Ｃ'）が型成されるが、こ
の部分は最も細くて、大体に均一な太さを有し、最も強
い方向性結合を発生させる。その次、方向性カプラのウ
ェストを保護するために、図１ｄの石英ガラス管（１４
０）とエポキシ（１５０）等を用いてそのウェストを固
定させると、方向性カプラの製作が完了される。普通、
２ラインの光ファイバに同じ光ファイバを使用するが、
所望する波長特性や結合率を得るために、２ラインの光
ファイバに相互異なる光ファイバを使用するか、１ライ
ンを予め引き伸ばした後製作する場合もある。
【０００６】図２ａ乃至図２ｅは、一般研磨型方向性カ
プラを製作する従来技術の過程を説明するための図であ
る。図２ａのように、先ず、直六面体形態の石英ガラス
ブロック（２００）を準備する。次に、図２ｂに示した
ように、光ファイバのジャケット厚さに適当な深さの溝
（２０２）を設けた固定台（２００ａ）を完成する。次
に、図２ｃのように、エポキシ等を使用して光ファイバ
（２１０）を溝に固定させる。その次に、光ファイバコ
アの中を進行する光が僅か漏れ出すように、光ファイバ
が埋め立てられているブロック面を研磨してブロックと
共に光ファイバのクラッドを削って、図２ｄに示された
ように研磨された光ファイバ（２１０ａ）を作る。この
ように製作された両ブロック（２００ａ、２００ａ'）
を接合し、両光ファイバ（２１０ａ、２１０ａ'）のコ
アを近接させて方向性カプラを製作する。このような研
磨型方向性カプラは、偏光維持光ファイバを使用する偏
光維持方向性カプラと、楕円形コア二重モード光ファイ
バ（Ｔｗｏ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：以下、“ＴＭＦ”
という）を使用するモード分割方向性カプラのように、
光ファイバコアに存在する固有複屈折軸を合わせて製作
しなければならない場合と、方向性カプラの結合率を変
化させることが出来る可変型方向性カプラの製作に使わ
れる。しかし、研磨型方向性カプラでは、効果的な方向
性結合のために、屈折率整合オイル（ｉｎｄｅｘ ｍａ
ｔｃｈｉｎｇ ｏｉｌ）等がその接合面に使用されなけ
ればならないため、溶融型方向性カプラのような全光フ
ァイバ形態のものに比し、温度変化等の環境変化に対す
る安定性が劣る短所がある。
プラを製作する従来技術の過程を説明するための図であ
る。図２ａのように、先ず、直六面体形態の石英ガラス
ブロック（２００）を準備する。次に、図２ｂに示した
ように、光ファイバのジャケット厚さに適当な深さの溝
（２０２）を設けた固定台（２００ａ）を完成する。次
に、図２ｃのように、エポキシ等を使用して光ファイバ
（２１０）を溝に固定させる。その次に、光ファイバコ
アの中を進行する光が僅か漏れ出すように、光ファイバ
が埋め立てられているブロック面を研磨してブロックと
共に光ファイバのクラッドを削って、図２ｄに示された
ように研磨された光ファイバ（２１０ａ）を作る。この
ように製作された両ブロック（２００ａ、２００ａ'）
を接合し、両光ファイバ（２１０ａ、２１０ａ'）のコ
アを近接させて方向性カプラを製作する。このような研
磨型方向性カプラは、偏光維持光ファイバを使用する偏
光維持方向性カプラと、楕円形コア二重モード光ファイ
バ（Ｔｗｏ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：以下、“ＴＭＦ”
という）を使用するモード分割方向性カプラのように、
光ファイバコアに存在する固有複屈折軸を合わせて製作
しなければならない場合と、方向性カプラの結合率を変
化させることが出来る可変型方向性カプラの製作に使わ
れる。しかし、研磨型方向性カプラでは、効果的な方向
性結合のために、屈折率整合オイル（ｉｎｄｅｘ ｍａ
ｔｃｈｉｎｇ ｏｉｌ）等がその接合面に使用されなけ
ればならないため、溶融型方向性カプラのような全光フ
ァイバ形態のものに比し、温度変化等の環境変化に対す
る安定性が劣る短所がある。
【０００７】次に、本発明に対する理解に助力するため
に、図３ａ及び図３ｂを参照してモード分割方向性カプ
ラの機能について説明することにする。図３ａ及び図３
ｂに示されている方向性カプラは、研磨型や溶融型のよ
うな製作形態と関係がない普遍的な機能を有し、その基
本的な形態は、ＴＭＦ（３００）と単一モード光ファイ
バ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：３０１、以
下、“ＳＭＦ”という）が結合領域（３０２）を介して
接合された形態である。
に、図３ａ及び図３ｂを参照してモード分割方向性カプ
ラの機能について説明することにする。図３ａ及び図３
ｂに示されている方向性カプラは、研磨型や溶融型のよ
うな製作形態と関係がない普遍的な機能を有し、その基
本的な形態は、ＴＭＦ（３００）と単一モード光ファイ
バ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：３０１、以
下、“ＳＭＦ”という）が結合領域（３０２）を介して
接合された形態である。
【０００８】光ファイバを特定づける値として規格周波
数（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）があ
る。光ファイバコアの半径をα、波長をλ、コアとクラ
ッドの屈折率を各々ｎｃｏとｎｃｌとした時に、規格周
波数Ｖは次の式１で示すことが出来る。
数（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）があ
る。光ファイバコアの半径をα、波長をλ、コアとクラ
ッドの屈折率を各々ｎｃｏとｎｃｌとした時に、規格周
波数Ｖは次の式１で示すことが出来る。
【式１】
【０００９】光ファイバにおいて、Ｖ値が大きいほど、
中を進行することが出来るモードの数が多くなり、Ｖが
０から２．４０５の間の値を有する場合、ＬＰ０１モー
ドのみ進行することが出来るＳＭＦになり、２．４０５
から３．８３の間の値を有する場合、ＬＰ０１モードと
ＬＰ１１モードが進行することが出来るＴＭＦになる。
Ｖ値が約１．４より小さくなると、光ファイバの導波特
性が弱くなり、ＬＰ０１モードの電気場がクラッド領域
に広がり始め、クラッドが他の物質と接触するようにな
ると、光損失若しくは光結合が発生するようになる。一
般的なＳＭＦで製作する溶融型方向性カプラの場合、か
かる性質を利用してＶ値が０．８程度になる状態に製作
される。
中を進行することが出来るモードの数が多くなり、Ｖが
０から２．４０５の間の値を有する場合、ＬＰ０１モー
ドのみ進行することが出来るＳＭＦになり、２．４０５
から３．８３の間の値を有する場合、ＬＰ０１モードと
ＬＰ１１モードが進行することが出来るＴＭＦになる。
Ｖ値が約１．４より小さくなると、光ファイバの導波特
性が弱くなり、ＬＰ０１モードの電気場がクラッド領域
に広がり始め、クラッドが他の物質と接触するようにな
ると、光損失若しくは光結合が発生するようになる。一
般的なＳＭＦで製作する溶融型方向性カプラの場合、か
かる性質を利用してＶ値が０．８程度になる状態に製作
される。
【００１０】図３ａに示されている機能は、ＴＭＦ（３
００）の中をＬＰ０１モードとＬＰ１１モード（３０
３）が進行する時、結合領域（３０２）を経由しなが
ら、ＴＭＦ（３００）のＬＰ０１モードはそのまま通り
過ぎて出力端ＴＭＦのＬＰ０１モード（３０４）に出
て、ＴＭＦ（３００）のＬＰ１１モードはＳＭＦ（３０
１）のＬＰ０１モード（３０５）に切り替わって進行す
るモード分割機能である。
００）の中をＬＰ０１モードとＬＰ１１モード（３０
３）が進行する時、結合領域（３０２）を経由しなが
ら、ＴＭＦ（３００）のＬＰ０１モードはそのまま通り
過ぎて出力端ＴＭＦのＬＰ０１モード（３０４）に出
て、ＴＭＦ（３００）のＬＰ１１モードはＳＭＦ（３０
１）のＬＰ０１モード（３０５）に切り替わって進行す
るモード分割機能である。
【００１１】一方、図３ｂに示されているように、ＳＭ
Ｆ（３０１）にＬＰ０１モード（３０６）が入射された
場合、結合領域（３０２）を経由してＴＭＦのＬＰ１１
モード（３０７）に切換されて進行する。
Ｆ（３０１）にＬＰ０１モード（３０６）が入射された
場合、結合領域（３０２）を経由してＴＭＦのＬＰ１１
モード（３０７）に切換されて進行する。
【００１２】このようなモード分割やモード切換等は、
１００％の効率で発生するのが好ましい。モード分割方
向性カプラの性能を示すものとしてモード結合率とモー
ド消去率がある。図３ｂのＳＭＦ（３０１）に入力され
たＬＰ０１モード（３０６）のパワーがＰ０である時、
この光が結合領域（３０２）を経由して出力端ＴＭＦの
ＬＰ１１モード（３０７）にモード結合されたパワーが
Ｐ１、出力端ＴＭＦのＬＰ０１モードにモード結合され
たパワーがＰ２であるとする時、モード結合率とモード
消去率は、次の式２及び式３のように示されるが、これ
らは、各々９０％と２０ｄＢ程度の値を有するのが普遍
的で、値が大きいほど好ましい。
１００％の効率で発生するのが好ましい。モード分割方
向性カプラの性能を示すものとしてモード結合率とモー
ド消去率がある。図３ｂのＳＭＦ（３０１）に入力され
たＬＰ０１モード（３０６）のパワーがＰ０である時、
この光が結合領域（３０２）を経由して出力端ＴＭＦの
ＬＰ１１モード（３０７）にモード結合されたパワーが
Ｐ１、出力端ＴＭＦのＬＰ０１モードにモード結合され
たパワーがＰ２であるとする時、モード結合率とモード
消去率は、次の式２及び式３のように示されるが、これ
らは、各々９０％と２０ｄＢ程度の値を有するのが普遍
的で、値が大きいほど好ましい。
【式２】有効結合率＝１００×Ｐ１／Ｐ０
【式３】モード消去率＝１０ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ２）
【００１３】図４ａは、モード分割方向性カプラを製作
する従来技術の過程を説明するための図である。図４ａ
を参照すると、ＳＭＦとＴＭＦを各々一般研磨型方向性
カプラと共に研磨されたブロック（４００、４０１）で
製作した後、接合面（４０２）に屈折率整合オイルとエ
ポキシ等を使用し、両ブロックを密着、接触させる。該
方式にて製作されたモード分割方向性カプラの場合、Ｔ
ＭＦのＬＰ１１モードとＳＭＦのＬＰ０１モードとの間
に効果的なモード結合が起こるようにするために、両モ
ードの伝播常数が等しい条件、即ち位相整合条件を満た
すＳＭＦとＴＭＦ対を使用して製作しなければならな
い。また、円形コアＴＭＦでは、ＬＰ１１モードのロー
ブ（ｌｏｂｅ）が安定的でないため、楕円形コアＴＭＦ
を使用して製作し、図４ａの方法によって製作されたモ
ード分割方向性カプラの断面図を示した図４ｂで示して
いるように、ＴＭＦの楕円形コア（４０３）とＳＭＦの
コア（４０４）が接合されて置かれた方向をＴＭＦ楕円
形コアの長軸、若しくは短軸の軸方向（４０５）と一致
させるのが好ましい。
する従来技術の過程を説明するための図である。図４ａ
を参照すると、ＳＭＦとＴＭＦを各々一般研磨型方向性
カプラと共に研磨されたブロック（４００、４０１）で
製作した後、接合面（４０２）に屈折率整合オイルとエ
ポキシ等を使用し、両ブロックを密着、接触させる。該
方式にて製作されたモード分割方向性カプラの場合、Ｔ
ＭＦのＬＰ１１モードとＳＭＦのＬＰ０１モードとの間
に効果的なモード結合が起こるようにするために、両モ
ードの伝播常数が等しい条件、即ち位相整合条件を満た
すＳＭＦとＴＭＦ対を使用して製作しなければならな
い。また、円形コアＴＭＦでは、ＬＰ１１モードのロー
ブ（ｌｏｂｅ）が安定的でないため、楕円形コアＴＭＦ
を使用して製作し、図４ａの方法によって製作されたモ
ード分割方向性カプラの断面図を示した図４ｂで示して
いるように、ＴＭＦの楕円形コア（４０３）とＳＭＦの
コア（４０４）が接合されて置かれた方向をＴＭＦ楕円
形コアの長軸、若しくは短軸の軸方向（４０５）と一致
させるのが好ましい。
【００１４】モードの特性中の一つのモードの伝播常数
（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔａｎｔ）βは、
そのモードの有効屈折率（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｅｆ
ｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）ｎｅｆｆと次の式４のよ
うな線形的な関係にあるため、位相整合条件は、両モー
ドの有屈折率が同じ状態であると表現することが出来
る。
（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔａｎｔ）βは、
そのモードの有効屈折率（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｅｆ
ｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）ｎｅｆｆと次の式４のよ
うな線形的な関係にあるため、位相整合条件は、両モー
ドの有屈折率が同じ状態であると表現することが出来
る。
【式４】β＝（２π／λ）ｎｅｆｆ 但し、ここでλは波長である。
【００１５】従って、研磨型モード分割方向性カプラを
製作するためには、ＴＭＦＬＰ１１モードとＳＭＦＬＰ
０１モードの有効屈折率を実験的に測定して同じ値を有
するＴＭＦとＳＭＦ対を探さなければならない。このよ
うな研磨型モード分割方向性カプラは、モード結合とブ
ロック接着のために、屈折率整合オイルとエポキシ等の
物質を使用するため、その性能が温度変化のような外部
環境変化に影響を受けるようになる問題点がある。
製作するためには、ＴＭＦＬＰ１１モードとＳＭＦＬＰ
０１モードの有効屈折率を実験的に測定して同じ値を有
するＴＭＦとＳＭＦ対を探さなければならない。このよ
うな研磨型モード分割方向性カプラは、モード結合とブ
ロック接着のために、屈折率整合オイルとエポキシ等の
物質を使用するため、その性能が温度変化のような外部
環境変化に影響を受けるようになる問題点がある。
【００１６】ＴＭＦの中を進行することが出来るモード
はＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの２種類である。Ｔ
ＭＦの一端にテーパープロセスを行うと、光ファイバの
コアとクラッドの直径が同じ比率に小さくなる。テーパ
ープロセスが可能な階段型屈折率分布を持つＴＭＦにつ
いて、マックスウェル（Ｍａｘｗｅｌｌ）方程式を適用
して電気場の式を展開すると、ＴＭＦの中を進行するモ
ード分布とその有効屈折率を数値的に計算することが出
来る。図５は、前記の方法を使用して計算された値であ
って、ＴＭＦテーパーの直径によるＬＰ０１モードの有
効屈折率とＬＰ１１モードの有効屈折率を各々示したグ
ラフである。参照番号５００及び５０１は、ＬＰ０１モ
ードの有効屈折率曲線とＬＰ１１モードの有効屈折率曲
線を各々示したものであり、参照番号５１０の点線はＴ
ＭＦクラッドの屈折率を示したものである。
はＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの２種類である。Ｔ
ＭＦの一端にテーパープロセスを行うと、光ファイバの
コアとクラッドの直径が同じ比率に小さくなる。テーパ
ープロセスが可能な階段型屈折率分布を持つＴＭＦにつ
いて、マックスウェル（Ｍａｘｗｅｌｌ）方程式を適用
して電気場の式を展開すると、ＴＭＦの中を進行するモ
ード分布とその有効屈折率を数値的に計算することが出
来る。図５は、前記の方法を使用して計算された値であ
って、ＴＭＦテーパーの直径によるＬＰ０１モードの有
効屈折率とＬＰ１１モードの有効屈折率を各々示したグ
ラフである。参照番号５００及び５０１は、ＬＰ０１モ
ードの有効屈折率曲線とＬＰ１１モードの有効屈折率曲
線を各々示したものであり、参照番号５１０の点線はＴ
ＭＦクラッドの屈折率を示したものである。
【００１７】有効屈折率がクラッドの屈折率より低く、
ジャケットで囲まれた一般的な光ファイバの中は進行出
来ないが、ジャケットが剥がれてクラッドと空気とから
なる領域、例えば、方向性カプラのウェストのような所
は進行出来るモードをクラッドモードといい、ＴＭＦの
クラッドモードの中最も低い次数のモードはＬＰ０２モ
ードである。これと逆に、クラッドの屈折率より高く、
一般的に進行出来るモードはコアモードという。
ジャケットで囲まれた一般的な光ファイバの中は進行出
来ないが、ジャケットが剥がれてクラッドと空気とから
なる領域、例えば、方向性カプラのウェストのような所
は進行出来るモードをクラッドモードといい、ＴＭＦの
クラッドモードの中最も低い次数のモードはＬＰ０２モ
ードである。これと逆に、クラッドの屈折率より高く、
一般的に進行出来るモードはコアモードという。
【００１８】参照番号５１２の実線は、クラッドモード
の中最も低次モードであるＬＰ０２モードの有効屈折率
曲線を示し、有効屈折率がクラッドの屈折率より低い。
図５を参照すると、テーパープロセスが進行され、テー
パー直径が小さくなることに伴ってＴＭＦ両モードの有
効屈折率は徐々に低くなり、遂に、ＬＰ１１モードの有
効屈折率がクラッドの屈折率（５１０）と等しくなる直
径になると（５１１）、ＬＰ１１モードは、それ以上ジ
ャケットがある光ファイバの中を進行することが出来な
くなり、この時のＶは２．４０５である。よって、それ
より小さい直径において、ＴＭＦテーパーはＳＭＦのよ
うにＬＰ０１モードのみ進行させる。
の中最も低次モードであるＬＰ０２モードの有効屈折率
曲線を示し、有効屈折率がクラッドの屈折率より低い。
図５を参照すると、テーパープロセスが進行され、テー
パー直径が小さくなることに伴ってＴＭＦ両モードの有
効屈折率は徐々に低くなり、遂に、ＬＰ１１モードの有
効屈折率がクラッドの屈折率（５１０）と等しくなる直
径になると（５１１）、ＬＰ１１モードは、それ以上ジ
ャケットがある光ファイバの中を進行することが出来な
くなり、この時のＶは２．４０５である。よって、それ
より小さい直径において、ＴＭＦテーパーはＳＭＦのよ
うにＬＰ０１モードのみ進行させる。
【００１９】一方、同一の直径（５０２）を有する２ラ
インのＴＭＦを準備した後、そのいずれか一つを適切な
直径（５０４）にテーパーしたＴＭＦテーパーと、他の
一つのＴＭＦを接触させた後、熱を加えながら共に引き
伸ばすと、両光ファイバの直径が同じ比率に減るように
なる。ＴＭＦテーパーのＬＰ０１モード有効屈折率（５
０５）と、他の一つのＴＭＦのＬＰ１１モード有効屈折
率（５０３）も直径が減ると共に小さくなる。ＴＭＦテ
ーパーと他の一つのＴＭＦの直径が同じ比率に減り、各
々特定の直径値（５０８、５０６）になった時、他の一
つのＴＭＦのＬＰ１１モードの有効屈折率（５０７）と
ＴＭＦテーパーのＬＰ０１モードの有効屈折率（５０
９）が同じになる状態、即ち位相整合条件を満たす状態
になる。従って、前記のように、ＴＭＦとＴＭＦテーパ
ーを溶融接合させ、最終直径が位相整合条件を満たすよ
うに引き伸ばすと、溶融型モード分割方向性カプラを製
作することが出来る。しかし、初期にＴＭＦテーパーの
直径をどの程度にするかによって、ＴＭＦテーパーのＬ
Ｐ０１モードとＴＭＦのＬＰ１１モードとの間に位相整
合条件を満たすＴＭＦテーパーと他の一つのＴＭＦの最
終直径が異なるようになる。
インのＴＭＦを準備した後、そのいずれか一つを適切な
直径（５０４）にテーパーしたＴＭＦテーパーと、他の
一つのＴＭＦを接触させた後、熱を加えながら共に引き
伸ばすと、両光ファイバの直径が同じ比率に減るように
なる。ＴＭＦテーパーのＬＰ０１モード有効屈折率（５
０５）と、他の一つのＴＭＦのＬＰ１１モード有効屈折
率（５０３）も直径が減ると共に小さくなる。ＴＭＦテ
ーパーと他の一つのＴＭＦの直径が同じ比率に減り、各
々特定の直径値（５０８、５０６）になった時、他の一
つのＴＭＦのＬＰ１１モードの有効屈折率（５０７）と
ＴＭＦテーパーのＬＰ０１モードの有効屈折率（５０
９）が同じになる状態、即ち位相整合条件を満たす状態
になる。従って、前記のように、ＴＭＦとＴＭＦテーパ
ーを溶融接合させ、最終直径が位相整合条件を満たすよ
うに引き伸ばすと、溶融型モード分割方向性カプラを製
作することが出来る。しかし、初期にＴＭＦテーパーの
直径をどの程度にするかによって、ＴＭＦテーパーのＬ
Ｐ０１モードとＴＭＦのＬＰ１１モードとの間に位相整
合条件を満たすＴＭＦテーパーと他の一つのＴＭＦの最
終直径が異なるようになる。
【００２０】ここで、従来技術の説明を通じて、ＴＭＦ
テーパーとＴＭＦの最初直径によって溶融型モード分割
方向性カプラの性能がどのように異なるのかを述べる。
テーパーとＴＭＦの最初直径によって溶融型モード分割
方向性カプラの性能がどのように異なるのかを述べる。
【００２１】従来に、同一の２ラインのＴＭＦのいずれ
か一つをテーパーして準備されたＴＭＦテーパーと残り
のＴＭＦを利用して溶融型モード分割方向性カプラが製
作されたところがある。このように、一般的な階段型屈
折率分布を有したＴＭＦ及びＴＭＦテーパーを使用して
溶融型モード分割方向性カプラを製作する場合、位相整
合になる状態曲線を図６に示した。図６は、図５におい
てＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとの間に位相整合条
件を満たすＴＭＦとＴＭＦテーパーの直径を求め、グラ
フに示したものである。図６において、実線に示された
曲線（６０１）は、ＴＭＦのＬＰ１１モードとＴＭＦテ
ーパーのＬＰ０１モードとの間に位相整合条件を満たす
ＴＭＦとＴＭＦテーパーの直径の理論値、一点鎖線に示
された曲線（６０２）は、ＴＭＦのＬＰ０２モードとＴ
ＭＦテーパーのＬＰ０１モードとの間に位相整合条件を
満たす光ファイバの直径の理論値を各々示す。溶融型モ
ード分割方向性カプラを製作する時、ＬＰ０２モードに
モード結合された光はジャケットにあい消失されるた
め、ＬＰ０２モードへのモード結合は光損失を与える主
な要素である。
か一つをテーパーして準備されたＴＭＦテーパーと残り
のＴＭＦを利用して溶融型モード分割方向性カプラが製
作されたところがある。このように、一般的な階段型屈
折率分布を有したＴＭＦ及びＴＭＦテーパーを使用して
溶融型モード分割方向性カプラを製作する場合、位相整
合になる状態曲線を図６に示した。図６は、図５におい
てＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとの間に位相整合条
件を満たすＴＭＦとＴＭＦテーパーの直径を求め、グラ
フに示したものである。図６において、実線に示された
曲線（６０１）は、ＴＭＦのＬＰ１１モードとＴＭＦテ
ーパーのＬＰ０１モードとの間に位相整合条件を満たす
ＴＭＦとＴＭＦテーパーの直径の理論値、一点鎖線に示
された曲線（６０２）は、ＴＭＦのＬＰ０２モードとＴ
ＭＦテーパーのＬＰ０１モードとの間に位相整合条件を
満たす光ファイバの直径の理論値を各々示す。溶融型モ
ード分割方向性カプラを製作する時、ＬＰ０２モードに
モード結合された光はジャケットにあい消失されるた
め、ＬＰ０２モードへのモード結合は光損失を与える主
な要素である。
【００２２】ＴＭＦとＴＭＦテーパーの初期直径（６０
８）が決定されると、溶融型モード分割方向性カプラの
製作過程において、両光ファイバの直径は原点に向かう
直線（６０７：以下、“カプラ製作直線”という）と共
に減るようになる。効果的なモード結合のためには、直
径が減る直線と位相整合条件を満たす曲線とがＴＭＦ直
径の約１．５μｍ以内（有効屈折率１０−４以内）の誤
差に一致され、平行に進むのが好ましいが、ＴＭＦとＴ
ＭＦテーパーで製作される場合に、モード結合領域（６
０３〜６０４、６０５〜６０６）における両線はそれ以
上の差異を示す。
８）が決定されると、溶融型モード分割方向性カプラの
製作過程において、両光ファイバの直径は原点に向かう
直線（６０７：以下、“カプラ製作直線”という）と共
に減るようになる。効果的なモード結合のためには、直
径が減る直線と位相整合条件を満たす曲線とがＴＭＦ直
径の約１．５μｍ以内（有効屈折率１０−４以内）の誤
差に一致され、平行に進むのが好ましいが、ＴＭＦとＴ
ＭＦテーパーで製作される場合に、モード結合領域（６
０３〜６０４、６０５〜６０６）における両線はそれ以
上の差異を示す。
【００２３】モード結合領域とは、ＴＭＦのＶ値が１．
４から２．４０５の間の値を有する領域を指すが、該領
域において、ＴＭＦＬＰ１１モードの有効屈折率はクラ
ッドの屈折率より低く、ＴＭＦＬＰ０１モードはまだク
ラッドに広がり出ていない状態であるため、ＴＭＦＬＰ
１１モードとＴＭＦテーパーのＬＰ０１モードとの間に
モード結合は効果的に起こりながら、同時にＴＭＦＬＰ
０１モードは光結合に参与しなくて高いモード消去率を
得ることが出来るため、溶融型モード分割方向性カプラ
は、該領域で製作されるのが好ましい。
４から２．４０５の間の値を有する領域を指すが、該領
域において、ＴＭＦＬＰ１１モードの有効屈折率はクラ
ッドの屈折率より低く、ＴＭＦＬＰ０１モードはまだク
ラッドに広がり出ていない状態であるため、ＴＭＦＬＰ
１１モードとＴＭＦテーパーのＬＰ０１モードとの間に
モード結合は効果的に起こりながら、同時にＴＭＦＬＰ
０１モードは光結合に参与しなくて高いモード消去率を
得ることが出来るため、溶融型モード分割方向性カプラ
は、該領域で製作されるのが好ましい。
【００２４】図６を参照すると分かるように、モード結
合領域（６０３〜６０４、６０５〜６０６）において、
ＬＰ０１−ＬＰ０２モード曲線（６０２）は、ＬＰ０１
−ＬＰ１１モード曲線（６０１）とかなり近接している
ことが分かる。これにより、ＴＭＦとＴＭＦテーパーを
使用して溶融型にモード分割方向性カプラを製作する場
合、ＬＰ０２モードへのモード結合がＬＰ１１モードへ
のモード結合と共に起こるようになり、相当の量の光損
失を起こさせるようになるため好ましくない。
合領域（６０３〜６０４、６０５〜６０６）において、
ＬＰ０１−ＬＰ０２モード曲線（６０２）は、ＬＰ０１
−ＬＰ１１モード曲線（６０１）とかなり近接している
ことが分かる。これにより、ＴＭＦとＴＭＦテーパーを
使用して溶融型にモード分割方向性カプラを製作する場
合、ＬＰ０２モードへのモード結合がＬＰ１１モードへ
のモード結合と共に起こるようになり、相当の量の光損
失を起こさせるようになるため好ましくない。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】既存の研磨型モード分
割方向性カプラは、その製作において、屈折率整合オイ
ルとエポキシ等の異物質を使用するため、温度変化等に
よってその性能が低下する短所を持っている。
割方向性カプラは、その製作において、屈折率整合オイ
ルとエポキシ等の異物質を使用するため、温度変化等に
よってその性能が低下する短所を持っている。
【００２６】従って、本発明の技術的課題は、光ファイ
バ以外の物質が含まれなく、温度変化に対する安定性が
優れ且つ既存の研磨型方向性カプラ程度の性能を持って
いる全光ファイバ形態の溶融型モード分割方向性カプラ
の製造方法を提供することである。
バ以外の物質が含まれなく、温度変化に対する安定性が
優れ且つ既存の研磨型方向性カプラ程度の性能を持って
いる全光ファイバ形態の溶融型モード分割方向性カプラ
の製造方法を提供することである。
【００２７】既存の研磨型方向性カプラの製作では、光
ファイバの仕様を変化させることが出来なかったため、
各々の光ファイバの仕様を実験的に調査し、ＴＭＦＬＰ
１１モードの有効屈折率とＳＭＦＬＰ０１モードの有効
屈折率が同じの光ファイバ対を探し出して使用しなけれ
ばならない煩わしさがあった。従って、本発明の更なる
技術的課題は、方向性カプラを製作するための光ファイ
バ対の選択が比較的に容易なモード分割方向性カプラの
製造方法を提供することである。
ファイバの仕様を変化させることが出来なかったため、
各々の光ファイバの仕様を実験的に調査し、ＴＭＦＬＰ
１１モードの有効屈折率とＳＭＦＬＰ０１モードの有効
屈折率が同じの光ファイバ対を探し出して使用しなけれ
ばならない煩わしさがあった。従って、本発明の更なる
技術的課題は、方向性カプラを製作するための光ファイ
バ対の選択が比較的に容易なモード分割方向性カプラの
製造方法を提供することである。
【００２８】本発明の更なる技術的課題は、既存の研磨
型に比し、その大きさが小さく、軽量に製作することが
出来、製作費用及び時間が少なくかかると同時に、素子
としての性能は研磨型とほぼ同一に示す溶融型モード分
割方向性カプラの製造方法を提供することである。
型に比し、その大きさが小さく、軽量に製作することが
出来、製作費用及び時間が少なくかかると同時に、素子
としての性能は研磨型とほぼ同一に示す溶融型モード分
割方向性カプラの製造方法を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を達成す
るための本発明の溶融型モード分割方向性カプラの製造
方法は；コアとクラッドを各々有し、その各々のジャケ
ットの一部が除去された第１及び第２の光ファイバライ
ンであって、前記第１の光ファイバのクラッド直径がＤ
１、規格周波数がＶ１であり、前記第２の光ファイバの
クラッド直径がＤ２、規格周波数がＶ２であり、Ｖ１＜
Ｖ２の条件を満たす第１及び第２の光ファイバを準備す
るステップと；ジャケットが剥がされた前記第１及び第
２の光ファイバのクラッドを相互接触させるステップ
と；前記第１の光ファイバの特定モードＭ１と前記第２
の光ファイバの特定モードＭ２とが結合される結合効率
を測定するステップと；前記接触部位を溶融接合させな
がら、前記光ファイバをその長さ方向に共に引張させる
ステップと；前記引張ステップを維持するうちに、前記
測定された結合効率が特定値に達する時、前記引張ステ
ップを停止させるステップと；を備え、前記特定モード
間のモード結合が前記特定効率値を有することを特徴と
する。
るための本発明の溶融型モード分割方向性カプラの製造
方法は；コアとクラッドを各々有し、その各々のジャケ
ットの一部が除去された第１及び第２の光ファイバライ
ンであって、前記第１の光ファイバのクラッド直径がＤ
１、規格周波数がＶ１であり、前記第２の光ファイバの
クラッド直径がＤ２、規格周波数がＶ２であり、Ｖ１＜
Ｖ２の条件を満たす第１及び第２の光ファイバを準備す
るステップと；ジャケットが剥がされた前記第１及び第
２の光ファイバのクラッドを相互接触させるステップ
と；前記第１の光ファイバの特定モードＭ１と前記第２
の光ファイバの特定モードＭ２とが結合される結合効率
を測定するステップと；前記接触部位を溶融接合させな
がら、前記光ファイバをその長さ方向に共に引張させる
ステップと；前記引張ステップを維持するうちに、前記
測定された結合効率が特定値に達する時、前記引張ステ
ップを停止させるステップと；を備え、前記特定モード
間のモード結合が前記特定効率値を有することを特徴と
する。
【００３０】前記光ファイバの準備ステップにおいて、
前記第１の光ファイバは、テーパープロセスによってそ
のクラッド直径がＤ１になり、前記第２の光ファイバ
は、クラッドのエッチングによってそのクラッド直径が
Ｄ２になるのが好ましい。
前記第１の光ファイバは、テーパープロセスによってそ
のクラッド直径がＤ１になり、前記第２の光ファイバ
は、クラッドのエッチングによってそのクラッド直径が
Ｄ２になるのが好ましい。
【００３１】この時、前記光ファイバを準備するにおい
て、同一構造の光ファイバに各々テーパープロセスとエ
ッチングを加え、前記第１及び第２の光ファイバを準備
することも出来るが、同一構造の光ファイバに単一モー
ド光ファイバ、または二重モード光ファイバを各々使用
することが出来る。
て、同一構造の光ファイバに各々テーパープロセスとエ
ッチングを加え、前記第１及び第２の光ファイバを準備
することも出来るが、同一構造の光ファイバに単一モー
ド光ファイバ、または二重モード光ファイバを各々使用
することが出来る。
【００３２】二重モード光ファイバを使用する場合、前
記Ｍ１がＬＰ０１モードであり、前記Ｍ２がＬＰ１１モ
ードであるのが好ましい。
記Ｍ１がＬＰ０１モードであり、前記Ｍ２がＬＰ１１モ
ードであるのが好ましい。
【００３３】その他に、前記Ｍ１がコアモードであり、
前記Ｍ２がクラッドモードになるようにすることも出来
る。
前記Ｍ２がクラッドモードになるようにすることも出来
る。
【００３４】一方、前記引張ステップを停止させるため
の前記結合効率の特定値を結合効率の最大値に選択する
ことが出来る。
の前記結合効率の特定値を結合効率の最大値に選択する
ことが出来る。
【００３５】また、前記第１及び第２の光ファイバが全
部二重モード光ファイバで楕円形コアを有し、モード結
合が発生するＬＰ１１モードの一ローブ方向にのみ安定
的なモード結合が発生するように、前記接合部におい
て、前記第１及び第２の光ファイバの配列平面と前記楕
円形コアの軸とが平行するように配列することも出来
る。
部二重モード光ファイバで楕円形コアを有し、モード結
合が発生するＬＰ１１モードの一ローブ方向にのみ安定
的なモード結合が発生するように、前記接合部におい
て、前記第１及び第２の光ファイバの配列平面と前記楕
円形コアの軸とが平行するように配列することも出来
る。
【００３６】また、前記第１及び第２の光ファイバを楕
円形コア多重モード光ファイバに選択し、前記モード結
合に参与するモードが、前記第１及び第２の光ファイバ
のいずれか一つの光ファイバのＬＰ０１モードと、他の
一つの光ファイバのＬＰ１２モードと同じの非対称高次
モードになるようにすることも出来る。
円形コア多重モード光ファイバに選択し、前記モード結
合に参与するモードが、前記第１及び第２の光ファイバ
のいずれか一つの光ファイバのＬＰ０１モードと、他の
一つの光ファイバのＬＰ１２モードと同じの非対称高次
モードになるようにすることも出来る。
【００３７】また、前記第１及び第２の光ファイバを多
重モード光ファイバに選択し、前記モード結合に参与す
るモードが、前記第１及び第２の光ファイバのいずれか
一つの光ファイバのＬＰ０１モードと、他の一つの光フ
ァイバのＬＰ０２と同じの対称高次モードになるように
することも出来る。
重モード光ファイバに選択し、前記モード結合に参与す
るモードが、前記第１及び第２の光ファイバのいずれか
一つの光ファイバのＬＰ０１モードと、他の一つの光フ
ァイバのＬＰ０２と同じの対称高次モードになるように
することも出来る。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し、本発明
の好ましい実施の形態について説明する。
の好ましい実施の形態について説明する。
【００３９】図７ａは、本発明の実施の形態による製造
方法によってモード分割方向性カプラを製造する過程を
示す図である。使用した光ファイバは階段型屈折率分布
を有し、コア直径が４．３μｍ、クラッド直径が１２５
μｍで、波長１．０６μｍにおけるＶ値が約３．１のＴ
ＭＦである。前記ＴＭＦを約２ｍ長に２ラインを切断し
て第１及び第２のＴＭＦを準備した。ＴＭＦテーパー製
作と溶融型方向性カプラの製作に使用したトーチには、
プロパンガスと酸素を使用し、プロパンガスの流量を約
５ｓｃｃｍに調節して完全燃焼させた。
方法によってモード分割方向性カプラを製造する過程を
示す図である。使用した光ファイバは階段型屈折率分布
を有し、コア直径が４．３μｍ、クラッド直径が１２５
μｍで、波長１．０６μｍにおけるＶ値が約３．１のＴ
ＭＦである。前記ＴＭＦを約２ｍ長に２ラインを切断し
て第１及び第２のＴＭＦを準備した。ＴＭＦテーパー製
作と溶融型方向性カプラの製作に使用したトーチには、
プロパンガスと酸素を使用し、プロパンガスの流量を約
５ｓｃｃｍに調節して完全燃焼させた。
【００４０】第１のＴＭＦに関してマックスウェル方程
式を計算し、図５のような形態の有効屈折率グラフを求
め、第２のＴＭＦを各々１１０、１００、９０、８０、
７０、６０、５０μｍにクラッドをエッチングした場合
に関してマックスウェル方程式を計算し、図５のような
形態の有効屈折率グラフを求めた。第１のＴＭＦに関し
て得た前記有効屈折率グラフにおいて、ＬＰ０１モード
のグラフ値を取り、前記多様な直径にエッチングされた
第２のＴＭＦに関して得た有効屈折率グラフにおいて、
ＬＰ１１モードとＬＰ０２モードのグラフ値を各々取っ
た。前記方式で得た第１のＴＭＦでのＬＰ０１モードの
直径による有効屈折率値と、各々エッチングされた直径
別に、第２のＴＭＦでのＬＰ１１及びＬＰ０２モードの
直径による有効屈折率値を使用して、ＬＰ０１−ＬＰ１
１モードの場合とＬＰ０１−ＬＰ０２モードの場合に位
相整合条件を満たす直径に対する図６のような形態のグ
ラフを、第２のＴＭＦのエッチングされた直径別に得
る。
式を計算し、図５のような形態の有効屈折率グラフを求
め、第２のＴＭＦを各々１１０、１００、９０、８０、
７０、６０、５０μｍにクラッドをエッチングした場合
に関してマックスウェル方程式を計算し、図５のような
形態の有効屈折率グラフを求めた。第１のＴＭＦに関し
て得た前記有効屈折率グラフにおいて、ＬＰ０１モード
のグラフ値を取り、前記多様な直径にエッチングされた
第２のＴＭＦに関して得た有効屈折率グラフにおいて、
ＬＰ１１モードとＬＰ０２モードのグラフ値を各々取っ
た。前記方式で得た第１のＴＭＦでのＬＰ０１モードの
直径による有効屈折率値と、各々エッチングされた直径
別に、第２のＴＭＦでのＬＰ１１及びＬＰ０２モードの
直径による有効屈折率値を使用して、ＬＰ０１−ＬＰ１
１モードの場合とＬＰ０１−ＬＰ０２モードの場合に位
相整合条件を満たす直径に対する図６のような形態のグ
ラフを、第２のＴＭＦのエッチングされた直径別に得
る。
【００４１】本発明の実施の形態では、エッチングされ
た多様な直径に対する図６のような形態のグラフのう
ち、５０μｍにエッチングされた場合のグラフである図
８を選択して溶融型モード分割方向性カプラの製作の基
準とした。ＬＰ０２モードへのモード結合を除去し、Ｌ
Ｐ１１モードへのモード結合を効果的に起こさせるため
には、図８のように、ＬＰ０１−ＬＰ１１モードのグラ
フ（８０１）とＬＰ０１−ＬＰ０２モードのグラフ（８
０２）がモード結合領域（８０３−８０４、８０５−８
０６）においてＴＭＦ直径が約２μｍ以上分離されなけ
ればならなく、特定の初期直径（８０８）から原点に向
かうカプラ製作直線（８０７）とＬＰ０１−ＬＰ１１モ
ードのグラフ（８０１）との間の誤差が１．５μｍ以内
の値に維持されなければならない。
た多様な直径に対する図６のような形態のグラフのう
ち、５０μｍにエッチングされた場合のグラフである図
８を選択して溶融型モード分割方向性カプラの製作の基
準とした。ＬＰ０２モードへのモード結合を除去し、Ｌ
Ｐ１１モードへのモード結合を効果的に起こさせるため
には、図８のように、ＬＰ０１−ＬＰ１１モードのグラ
フ（８０１）とＬＰ０１−ＬＰ０２モードのグラフ（８
０２）がモード結合領域（８０３−８０４、８０５−８
０６）においてＴＭＦ直径が約２μｍ以上分離されなけ
ればならなく、特定の初期直径（８０８）から原点に向
かうカプラ製作直線（８０７）とＬＰ０１−ＬＰ１１モ
ードのグラフ（８０１）との間の誤差が１．５μｍ以内
の値に維持されなければならない。
【００４２】前記方法にて得られた図８を使用して、初
期直径（８０８）に合わせて第１のＴＭＦは、約２ｃｍ
ぐらいのジャケットを剥がした後、その部分をクラッド
直径３０μｍにテーパーし、第２のＴＭＦは、約２ｃｍ
ぐらいのジャケットを剥がした後、その部分をクラッド
直径５０μｍにエッチングした。
期直径（８０８）に合わせて第１のＴＭＦは、約２ｃｍ
ぐらいのジャケットを剥がした後、その部分をクラッド
直径３０μｍにテーパーし、第２のＴＭＦは、約２ｃｍ
ぐらいのジャケットを剥がした後、その部分をクラッド
直径５０μｍにエッチングした。
【００４３】図７ａを参照すると、５０μｍにクラッド
がエッチングされた第２のＴＭＦ（７０２）をＬＰ１１
モード端として使用し、同じＴＭＦを３０μｍ厚さにテ
ーパーした第１のＴＭＦテーパー（７０１）をＬＰ０１
モード端として使用する。その後、波長１．０６μｍの
光源（７０９）を使用して第１のＴＭＦテーパーの一側
端（７０３）に光を入れてＬＰ０１モードを進行させ、
トーチ（７０４）で熱を加えながら、両光ファイバを接
合させた後、矢印の両方向に引き伸ばす。これと共に、
第１のＴＭＦテーパーとエッチングされた第２のＴＭＦ
の両端（７０７、７０６）から出る光度を光検出器（７
０８）によって測定する。エッチングされた第２のＴＭ
Ｆの端（７０６）から出る光度のうち、ＬＰ１１モード
の光度を測定して計算されたモード結合率が所望する値
になった時、光ファイバに加えていた引張を止め、加熱
を中断すると、溶融型モード分割方向性カプラが製作さ
れる。モード結合率が最大になった時、製作された溶融
型モード分割方向性カプラは、第１のＴＭＦテーパーの
直径は約１８μｍで、エッチングされた第２のＴＭＦの
直径は約３０μｍ、Ｖ値は約１．８であって、エッチン
グされたＴＭＦのＬＰ０１モードはまだ光結合に参与し
ていないモード結合領域に含まれる値で、高消去率を得
ることが出来る。一般の溶融型方向性カプラと同様に、
カプラのウェストを保護するために、図１ｄに示したよ
うな石英ガラス管とエポキシ等を用いて固定させる。前
記方法にて製作された溶融型モード分割方向性カプラに
おいてモード結合率が最大になるようにした時、約９２
％のモード結合率と２５ｄＢのモード消去率を得た。
がエッチングされた第２のＴＭＦ（７０２）をＬＰ１１
モード端として使用し、同じＴＭＦを３０μｍ厚さにテ
ーパーした第１のＴＭＦテーパー（７０１）をＬＰ０１
モード端として使用する。その後、波長１．０６μｍの
光源（７０９）を使用して第１のＴＭＦテーパーの一側
端（７０３）に光を入れてＬＰ０１モードを進行させ、
トーチ（７０４）で熱を加えながら、両光ファイバを接
合させた後、矢印の両方向に引き伸ばす。これと共に、
第１のＴＭＦテーパーとエッチングされた第２のＴＭＦ
の両端（７０７、７０６）から出る光度を光検出器（７
０８）によって測定する。エッチングされた第２のＴＭ
Ｆの端（７０６）から出る光度のうち、ＬＰ１１モード
の光度を測定して計算されたモード結合率が所望する値
になった時、光ファイバに加えていた引張を止め、加熱
を中断すると、溶融型モード分割方向性カプラが製作さ
れる。モード結合率が最大になった時、製作された溶融
型モード分割方向性カプラは、第１のＴＭＦテーパーの
直径は約１８μｍで、エッチングされた第２のＴＭＦの
直径は約３０μｍ、Ｖ値は約１．８であって、エッチン
グされたＴＭＦのＬＰ０１モードはまだ光結合に参与し
ていないモード結合領域に含まれる値で、高消去率を得
ることが出来る。一般の溶融型方向性カプラと同様に、
カプラのウェストを保護するために、図１ｄに示したよ
うな石英ガラス管とエポキシ等を用いて固定させる。前
記方法にて製作された溶融型モード分割方向性カプラに
おいてモード結合率が最大になるようにした時、約９２
％のモード結合率と２５ｄＢのモード消去率を得た。
【００４４】図７ｂは、前記方式によって溶融型モード
分割方向性カプラの製作時、引張に伴うモード結合率を
示したグラフである。図７ｂのグラフは、図７ａのエッ
チングされた第２のＴＭＦ端（７０６）の出力からＬＰ
１１モードにモード結合されて出る光度を規格化（ｎｏ
ｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）して示しているものであっ
て、ＬＰ１１モード強さが最大になる位置（７１０）で
引張を止めて溶融型モード分割方向性カプラを製作する
と、９０％以上のモード結合を得ることが出来る。引張
を長く進行すると、徐々に位相整合条件に合わない領域
に進行しながら、結合率が低くなると同時に、他のモー
ドへのモード結合で光損失が起こるため好ましくない。
分割方向性カプラの製作時、引張に伴うモード結合率を
示したグラフである。図７ｂのグラフは、図７ａのエッ
チングされた第２のＴＭＦ端（７０６）の出力からＬＰ
１１モードにモード結合されて出る光度を規格化（ｎｏ
ｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）して示しているものであっ
て、ＬＰ１１モード強さが最大になる位置（７１０）で
引張を止めて溶融型モード分割方向性カプラを製作する
と、９０％以上のモード結合を得ることが出来る。引張
を長く進行すると、徐々に位相整合条件に合わない領域
に進行しながら、結合率が低くなると同時に、他のモー
ドへのモード結合で光損失が起こるため好ましくない。
【００４５】図７ｃは、本発明の実施の形態によって製
作されたモード分割方向性カプラの接合部の断面図であ
る。図７ｃを参照すると、エッチングされたＴＭＦとＴ
ＭＦテーパーを使用して溶融接合が完了された溶融型モ
ード分割方向性カプラの断面が示されている。方向性カ
プラの接合部でエッチングされたＴＭＦ（７２０）とＴ
ＭＦテーパー（７３０）とが溶融接合されて亜鈴形態を
成している。
作されたモード分割方向性カプラの接合部の断面図であ
る。図７ｃを参照すると、エッチングされたＴＭＦとＴ
ＭＦテーパーを使用して溶融接合が完了された溶融型モ
ード分割方向性カプラの断面が示されている。方向性カ
プラの接合部でエッチングされたＴＭＦ（７２０）とＴ
ＭＦテーパー（７３０）とが溶融接合されて亜鈴形態を
成している。
【００４６】図９は、本発明の実施の形態によって製作
された溶融型モード分割方向性カプラの波長によるモー
ド結合特性を示すグラフである。図９は、中心波長１０
６４ｎｍに製作された溶融型モード分割方向性カプラの
ＬＰ０１モード端に広い波長帯域の光を入射した場合、
ＬＰ１１モード端（９０１）とＬＰ０１モード端（９０
２）への方向性結合が波長によって変化されることを示
し、１０６４ｎｍ付近の約４０ｎｍ帯域において８０％
以上のモード結合率（９０３）を示す。
された溶融型モード分割方向性カプラの波長によるモー
ド結合特性を示すグラフである。図９は、中心波長１０
６４ｎｍに製作された溶融型モード分割方向性カプラの
ＬＰ０１モード端に広い波長帯域の光を入射した場合、
ＬＰ１１モード端（９０１）とＬＰ０１モード端（９０
２）への方向性結合が波長によって変化されることを示
し、１０６４ｎｍ付近の約４０ｎｍ帯域において８０％
以上のモード結合率（９０３）を示す。
【００４７】図１０は、本発明の実施の形態によって製
作された溶融型モード分割方向性カプラにＬＰ０１モー
ド入力時にその両端から出るモードフィールドを示す図
である。製作されたモード分割方向性カプラは約９０％
のモード結合率を示すものであって、参照番号１００１
及び１００２は図７ａのＬＰ０１モード端（７０７）と
ＬＰ１１モード端（７０６）から出る光の遠距離モード
形態（ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ ｍｏｄｅ ｐａｔｔｅｒ
ｎ）を各々示す。この場合、ＬＰ１１モード端のＬＰ０
１モードとＬＰ１１モードのモード消去率は約２５ｄＢ
である。
作された溶融型モード分割方向性カプラにＬＰ０１モー
ド入力時にその両端から出るモードフィールドを示す図
である。製作されたモード分割方向性カプラは約９０％
のモード結合率を示すものであって、参照番号１００１
及び１００２は図７ａのＬＰ０１モード端（７０７）と
ＬＰ１１モード端（７０６）から出る光の遠距離モード
形態（ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ ｍｏｄｅ ｐａｔｔｅｒ
ｎ）を各々示す。この場合、ＬＰ１１モード端のＬＰ０
１モードとＬＰ１１モードのモード消去率は約２５ｄＢ
である。
【００４８】
【発明の効果】上述のような本発明によるモード分割方
向性カプラの製造方法によると、位相整合条件を満たす
特定のＳＭＦ−ＴＭＦ対を探す必要がなく、溶融型であ
るため、全光ファイバ形態になって光ファイバ以外の物
質が含まれる既存の研磨型方式に比し、温度に対する安
定性が優れ、製作が容易であるというメリットを有して
いる。
向性カプラの製造方法によると、位相整合条件を満たす
特定のＳＭＦ−ＴＭＦ対を探す必要がなく、溶融型であ
るため、全光ファイバ形態になって光ファイバ以外の物
質が含まれる既存の研磨型方式に比し、温度に対する安
定性が優れ、製作が容易であるというメリットを有して
いる。
【図１】図１ａ乃至図１ｄは、一般溶融型方向性カプラ
を製作する従来技術の過程を説明するための図である。
を製作する従来技術の過程を説明するための図である。
【図２】図２ａ乃至図２ｅは、一般研磨型方向性カプラ
を製作する従来技術の過程を説明するための図である。
を製作する従来技術の過程を説明するための図である。
【図３】図３ａ及び図３ｂは、モード分割方向性カプラ
の機能を説明するための図である。
の機能を説明するための図である。
【図４】図ａ４は、モード分割方向性カプラを製作する
従来技術の過程を説明するための図であり、図４ｂは、
図４ａの方法によって製作されたモード分割方向性カプ
ラの断面図である。
従来技術の過程を説明するための図であり、図４ｂは、
図４ａの方法によって製作されたモード分割方向性カプ
ラの断面図である。
【図５】図５は、二重モード光ファイバの直径によるＬ
Ｐ０２モード、ＬＰ１１モードとＬＰ０１モードの有効
屈折率を各々示したグラフである。
Ｐ０２モード、ＬＰ１１モードとＬＰ０１モードの有効
屈折率を各々示したグラフである。
【図６】図６は、ＴＭＦとＴＭＦテーパーで溶融型モー
ド分割方向性カプラを製作する場合、位相整合が成され
る状態曲線を示したグラフである。
ド分割方向性カプラを製作する場合、位相整合が成され
る状態曲線を示したグラフである。
【図７】図７ａは、本発明の実施の形態による製造方法
によってモード分割方向性カプラを製造する過程を示し
た図であり、図７ｂは、図７ａの方法によって溶融型モ
ード分割方向性カプラの製作時、引張によるモード結合
特性を示したグラフであり、図７ｃは、図７ａの方法に
よって製造されたモード分割方向性カプラの接合部の断
面図である。
によってモード分割方向性カプラを製造する過程を示し
た図であり、図７ｂは、図７ａの方法によって溶融型モ
ード分割方向性カプラの製作時、引張によるモード結合
特性を示したグラフであり、図７ｃは、図７ａの方法に
よって製造されたモード分割方向性カプラの接合部の断
面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態によって製作され
た溶融型モード分割方向性カプラの位相整合が成される
状態曲線を示したグラフである。
た溶融型モード分割方向性カプラの位相整合が成される
状態曲線を示したグラフである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態によって製作され
た溶融型モード分割方向性カプラの波長によるモード結
合特性を示した図である。
た溶融型モード分割方向性カプラの波長によるモード結
合特性を示した図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態によって製作
された溶融型モード分割方向性カプラにＬＰ０１モード
入力時、その両端から出るモードフィールドを示した図
である。
された溶融型モード分割方向性カプラにＬＰ０１モード
入力時、その両端から出るモードフィールドを示した図
である。
７０１ 第１のＴＭＦテーパー ７０２ 第２のＴＭＦ ７０３ 第１のＴＭＦテーパーの一側端 ７０４ トーチ ７０６ 第２のＴＭＦの端 ７０６ 第２のＴＭＦの端 ７０８ 光検出器 ７０９ 光源
フロントページの続き (72)発明者 ソン クワン ヨン 大韓民国，142−108 ソウル，カンブク− グ，ミア−８ドン，719−28 (72)発明者 ユン ソク ヒュン 大韓民国，305−333 テジョン，ユソン− グ，ウヒュン−ドン 99，ハンビット ア パートメント 135−1201
Claims (12)
- 【請求項１】 コアとクラッドを各々有し、その各々の
ジャケットの一部が除去された第１及び第２の光ファイ
バラインであって、 前記第１の光ファイバのクラッド直径がＤ１、規格周波
数がＶ１であり、前記第２の光ファイバのクラッド直径
がＤ２、規格周波数がＶ２であり、Ｖ１＜Ｖ２の条件を
満たす第１及び第２の光ファイバを準備するステップ
と；ジャケットが剥がされた前記第１及び第２の光ファ
イバのクラッドを相互接触させるステップと；前記第１
の光ファイバの特定モードＭ１と前記第２の光ファイバ
の特定モードＭ２とが結合される結合効率を測定するス
テップと；前記接触部位を溶融接合させながら、前記光
ファイバをその長さ方向に共に引張させるステップと；
前記引張ステップを維持するうちに、前記測定された結
合効率が特定値に達する時、前記引張ステップを停止さ
せるステップと；を備え、 前記特定モード間のモード結合が前記特定効率値を有す
ることを特徴とする溶融型モード分割方向性カプラの製
造方法。 - 【請求項２】前記光ファイバの準備ステップにおいて、
前記第１の光ファイバは、テーパープロセスによってそ
のクラッド直径がＤ１になることを特徴とする請求項１
に記載の溶融型モード分割方向性カプラの製造方法。 - 【請求項３】前記光ファイバの準備ステップにおいて、
前記第２の光ファイバは、クラッドのエッチングによっ
てそのクラッド直径がＤ２になることを特徴とする請求
項１に記載の溶融型モード分割方向性カプラの製造方
法。 - 【請求項４】前記光ファイバの準備ステップにおいて、
同一構造の光ファイバに各々テーパープロセスとエッチ
ングを加え、前記第１及び第２の光ファイバを準備する
ことを特徴とする請求項１に記載の溶融型モード分割方
向性カプラの製造方法。 - 【請求項５】前記同一構造の光ファイバが二重モード光
ファイバであることを特徴とする請求項４に記載の溶融
型モード分割方向性カプラの製造方法。 - 【請求項６】前記Ｍ１がＬＰ０１モードであり、Ｍ２が
ＬＰ１１モードであることを特徴とする請求項５に記載
の溶融型モード分割方向性カプラの製造方法。 - 【請求項７】前記同一構造の光ファイバが単一モード光
ファイバであることを特徴とする請求項４に記載の溶融
型モード分割方向性カプラの製造方法。 - 【請求項８】前記Ｍ１がコアモードであり、前記Ｍ２が
クラッドモードであることを特徴とする請求項１に記載
の溶融型モード分割方向性カプラの製造方法。 - 【請求項９】前記引張ステップを停止させるための前記
結合効率の特定値が、結合効率の最大値であることを特
徴とする請求項１に記載の溶融型モード分割方向性カプ
ラの製造方法。 - 【請求項１０】前記二重モード光ファイバが楕円形コア
を有し、モード結合が発生するＬＰ１１モードの一ロー
ブ方向にのみ安定的なモード結合が発生するように、前
記接合部において、前記第１及び第２の光ファイバの配
列平面と前記楕円形コアの軸とが平行するように配列す
ることを特徴とする請求項５に記載の溶融型モード分割
方向性カプラの製造方法。 - 【請求項１１】前記第１及び第２の光ファイバが楕円形
コア多重モード光ファイバであり、前記モード結合に参
与するモードが、前記第１及び第２の光ファイバのいず
れか一つの光ファイバのＬＰ０１モードと、他の一つの
光ファイバのＬＰ１２モードと同じの非対称高次モード
であることを特徴とする請求項１に記載の溶融型モード
分割方向性カプラの製造方法。 - 【請求項１２】前記第１及び第２の光ファイバが多重モ
ード光ファイバであり、前記モード結合に参与するモー
ドが、前記第１及び第２の光ファイバのいずれか一つの
光ファイバのＬＰ０１モードと、他の一つの光ファイバ
のＬＰ０２と同じの対称高次モードであることを特徴と
する請求項１に記載の溶融型モード分割方向性カプラの
製造方法。
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|---|---|---|---|
| KR2000-9812 | 2000-02-28 | ||
| KR1020000009812A KR100358418B1 (ko) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | 용융형 모드분할 방향성 결합기의 제조방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2008209685A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 伝搬モード選択器および光伝送システム |
| JP2012194362A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | モード合分波カプラ及びその製造方法 |
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| TW493090B (en) * | 2001-07-10 | 2002-07-01 | Shiao-Min Tseng | Micro-fiber coupler and the manufacturing method thereof |
| JP2004163874A (ja) * | 2002-05-28 | 2004-06-10 | Optun (Bvi) Ltd | 光スイッチングおよび光可変減衰のための方法および装置 |
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| US8792757B2 (en) * | 2011-01-24 | 2014-07-29 | Polyvalor, Limited Partnership | Double clad fiber coupler and device |
| US8693834B2 (en) * | 2011-08-15 | 2014-04-08 | Corning Incorporated | Few mode optical fibers for mode division multiplexing |
| WO2014021894A2 (en) * | 2012-08-02 | 2014-02-06 | Corning Incorporated | Few mode optical fibers for mode division multiplexing |
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| CN105103019B (zh) * | 2013-02-01 | 2019-10-01 | 波利瓦勒有限合伙公司 | 不对称光纤耦合器 |
| KR101941020B1 (ko) * | 2016-06-14 | 2019-01-22 | 광주과학기술원 | 광섬유를 이용한 전압센서 |
| JP6268232B2 (ja) * | 2016-07-04 | 2018-01-24 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ、及び、レーザ装置 |
| CN108051890A (zh) * | 2017-05-12 | 2018-05-18 | 南京邮电大学 | 一种高效率低损耗全光纤熔融模式选择耦合器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4828350A (en) * | 1986-01-17 | 1989-05-09 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic mode selector |
| US4915468A (en) * | 1987-02-20 | 1990-04-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Apparatus using two-mode optical waveguide with non-circular core |
| DE3930035A1 (de) * | 1989-09-08 | 1991-03-21 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Verfahren zur herstellung eines optischen verschmelzkopplers und danach hergestellter koppler |
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