JP2002006169A - Optical amplification fiber module - Google Patents

Optical amplification fiber module

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JP2002006169A
JP2002006169A JP2000193044A JP2000193044A JP2002006169A JP 2002006169 A JP2002006169 A JP 2002006169A JP 2000193044 A JP2000193044 A JP 2000193044A JP 2000193044 A JP2000193044 A JP 2000193044A JP 2002006169 A JP2002006169 A JP 2002006169A
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JP
Japan
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optical
fiber
refractive index
rod lens
amplifying
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Application number
JP2000193044A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Sakaguchi
茂樹 坂口
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Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical amplification fiber module consisting of an optically amplifying fiber and an optical input/output fiber, having a high efficiency of optical coupling of the fibers and simple to assemble. SOLUTION: The optically amplifying fiber 1 and the optical input/output fiber 2 of mutually different field modes are optically coupled with a rod lens whose refractive index varies in the radial direction with respect to the optical axis (GRIN rod lens 3). These have especially the same outside diameters and are aligned for their respective optical axes on the basis of the diameters. The optically amplifying fiber and the GRIN rod lens are coupled with an adhesive and the reflectance of the optically amplifying fiber is controlled by the refractive indexes and the thicknesses of adhesive layers 4a and 4b.

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、光信号を増幅する
作用を有する光ファイバ(以後、光増幅ファイバと称す
る)と該光増幅ファイバに光信号および励起光を入出力
するための光ファイバ(以後、光入出力ファイバと称す
る)とから構成される光増幅ファイバモジュールにおい
て、両者の光結合の効率が高く、かつ、組み立てが簡便
である光増幅ファイバモジュールに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber having the function of amplifying an optical signal (hereinafter referred to as an optical amplifier fiber) and an optical fiber for inputting and outputting an optical signal and pump light to and from the optical amplifier fiber. (Hereinafter, referred to as an optical input / output fiber). The present invention relates to an optical amplifier fiber module having high optical coupling efficiency and easy assembly.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ増幅器に用いられる光増幅フ
ァイバは、エルビウムを始めとする希土類イオンのよう
な活性イオンを添加して光増幅作用を付与させている。
特に、エルビウム添加光ファイバ(EDF: Erbium Doped
Fiber)は、シリカガラス系光ファイバの最低損失波長
帯である1.5μm帯に光増幅作用が現われることか
ら、長距離大容量の幹線系光ファイバ通信システムに広
く用いられている。
2. Description of the Related Art An optical amplification fiber used in an optical fiber amplifier is provided with an active ion such as a rare earth ion such as erbium to impart an optical amplification effect.
In particular, erbium-doped optical fibers (EDF: Erbium Doped
Fiber) has been widely used in long-distance, large-capacity trunk optical fiber communication systems, since an optical amplification effect appears in the 1.5 μm band, which is the lowest loss wavelength band of silica glass optical fibers.

【0003】エルビウム添加光ファイバは、通常シリカ
系ガラスで作製される。これに対して、リン酸ガラスの
ような多成分ガラスやフッ化物ガラスは、シリカ系ガラ
スに比べてエルビウムを高濃度に添加することができ
る。これらのガラスを用いてエルビウムを添加した光フ
ァイバや平面光導波路を作製すると、極めて短い長さで
シリカ系ガラスと同等の光増幅特性が得られる。即ち、
シリカ系ガラスでは少なくとも数メートルの長さが必要
であるのに対して、リン酸系ガラスやフッ化物系ガラス
では、10cm以下の長さで十分である。これによって
小型で高効率の光増幅モジュールが作製できる。このよ
うな小型の光増幅モジュールは、加入者系のネットワー
クへの適用が期待されている。そのため、量産性の良い
低価格のモジュールの開発が急激に進められている(例
えば、Y. Jaouen et al., IEEE Photonics Technology
Letters, vol.11, no.9, pp.1105-1107, 1999. 参
照)。
[0003] Erbium-doped optical fibers are usually made of silica-based glass. On the other hand, multicomponent glass such as phosphate glass and fluoride glass can add erbium at a higher concentration than silica-based glass. When an optical fiber or a planar optical waveguide doped with erbium is manufactured using these glasses, light amplification characteristics equivalent to those of silica glass can be obtained with a very short length. That is,
For silica glass, a length of at least several meters is required, while for phosphate glass and fluoride glass, a length of 10 cm or less is sufficient. Thereby, a small and highly efficient optical amplification module can be manufactured. Such a small optical amplification module is expected to be applied to a subscriber network. Therefore, the development of low-priced modules with good mass productivity has been rapidly advanced (for example, Y. Jaouen et al., IEEE Photonics Technology).
Letters, vol. 11, no. 9, pp. 1105-1107, 1999.).

【0004】光増幅ファイバは、増幅効率を高めるた
め、通常、活性イオンが添加されているコア領域に励起
させるための励起光と信号光とを集中させるような構造
を有している。即ち、コア−クラッド間の比屈折率差を
大きくし、コア直径を小さくすることによってモードフ
ィールドを小さくして光を狭い領域に閉じ込めている。
一方、光入出力ファイバは、通常の光ファイバが用いら
れる。そのため、光増幅ファイバと直接接続するとモー
ドフィールドが大きく異なるため、接続損失が大きくな
ってしまう。光増幅ファイバと光入出力ファイバとの結
合効率の良否は、光増幅ファイバモジュールの効率に大
きな影響を及ぼすから両者の接続方法は極めて重要な技
術課題となっている。
[0004] In order to increase the amplification efficiency, the optical amplifying fiber usually has a structure in which the pump light and the signal light for exciting the core region to which active ions are added are concentrated. That is, by increasing the relative refractive index difference between the core and the clad and reducing the core diameter, the mode field is reduced to confine light in a narrow region.
On the other hand, a normal optical fiber is used as the optical input / output fiber. Therefore, if the optical fiber is directly connected to the optical amplification fiber, the mode field is greatly different, and the connection loss is increased. The quality of the coupling efficiency between the optical amplifying fiber and the optical input / output fiber greatly affects the efficiency of the optical amplifying fiber module, and the method of connecting the two is an extremely important technical issue.

【0005】モードフィールドの異なる光ファイバ同士
を効率良く結合するためには、レンズ系を用いてモード
フィールドの大きさを合わせれば良い。しかしながら、
レンズ系を用いると一般には光結合部分が複雑になり、
モジュールの光軸調整や組み立てに時間がかかり、ま
た、小型化も難しくなるため、価格の低下につながらな
い可能性がある。
In order to efficiently couple optical fibers having different mode fields, the size of the mode field may be adjusted using a lens system. However,
The use of a lens system generally complicates the optical coupling part,
It takes time to adjust and assemble the optical axis of the module, and it is difficult to reduce the size, which may not lead to a reduction in price.

【0006】従来、この種のモードフィールドの異なる
光増幅ファイバと光入出力ファイバとの光結合に関する
技術課題に対しては、両者の中間に比屈折率差の大きな
高開口数の光ファイバを用いて接続する方法が良く用い
られていた。即ち、高開口数光ファイバを光増幅ファイ
バにまず接続する。高開口数光ファイバはモードフィー
ルドが小さく光増幅ファイバのそれに近いため、両者は
損失の小さい光結合が可能となる。次に、高開口数ファ
イバの他端をコア拡大処理(いわゆるTEC)によりモ
ードフィールドを通常の光ファイバのそれとほぼ等しく
なるように拡大する。その後、入出力ファイバと接続す
るものである(例えば、Y. Nishida etal., IEEE Photo
nics Technology Letters, vol.11, no.12, pp.1596-15
98, 1999. 参照)。
Conventionally, with respect to the technical problem relating to the optical coupling between an optical amplification fiber having different mode fields and an optical input / output fiber, a high numerical aperture optical fiber having a large relative refractive index difference is used between the two. Connection method was often used. That is, a high numerical aperture optical fiber is first connected to an optical amplification fiber. Since the high numerical aperture optical fiber has a small mode field and is close to that of the optical amplification fiber, the two can be optically coupled with low loss. Next, the other end of the high numerical aperture fiber is expanded by a core expansion process (so-called TEC) so that the mode field becomes almost equal to that of a normal optical fiber. Then, it is connected to the input / output fiber (for example, Y. Nishida et al., IEEE Photo
nics Technology Letters, vol.11, no.12, pp.1596-15
98, 1999.).

【0007】この方法によれば、光増幅ファイバと光入
出力ファイバとは、損失の小さい高効率の光結合が可能
となる。しかしながら両者の中間には高開口数光ファイ
バが用いられるため、その余長処理が必要となる。従っ
て、光増幅ファイバモジュールとしては増幅効率の高い
ものが得られるが、小型化することは困難であるという
問題があった。
According to this method, high-efficiency optical coupling between the optical amplification fiber and the optical input / output fiber can be achieved with a small loss. However, since a high numerical aperture optical fiber is used between the two, the extra length processing is required. Therefore, although an optical amplification fiber module having a high amplification efficiency can be obtained, there is a problem that it is difficult to reduce the size.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、モー
ドフィールドの異なる光増幅ファイバと光入出力ファイ
バとの光結合において、高効率化と小型化の点を解決し
た光増幅ファイバモジュールを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical amplification fiber module which solves high efficiency and miniaturization in optical coupling between an optical amplification fiber having different mode fields and an optical input / output fiber. Is to do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、モードフィー
ルドの異なる光増幅ファイバと光入出力ファイバとの光
結合が光軸に対して半径方向に屈折率が変化している棒
状のレンズ(以後、GRINロッドレンズと称する)を
用いて構成されることを最も主要な特徴とし、従来の技
術において、両者の光結合が直接あるいは高開口数光フ
ァイバを介することと異なり、光結合の効率を高め、か
つ、組み立てを簡便にするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a rod-shaped lens (hereinafter referred to as a rod-shaped lens) whose optical coupling between an optical amplifying fiber and an optical input / output fiber having different mode fields has a refractive index that changes radially with respect to the optical axis. , A GRIN rod lens), which is the main feature of the prior art. Unlike the prior art, in which the optical coupling between the two is performed directly or through a high numerical aperture optical fiber, the efficiency of the optical coupling is increased. In addition, the assembly is simplified.

【0010】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0011】図1は、本発明のモジュールを構成する模
式図を示す。1は、光増幅ファイバ、2は、光入出力フ
ァイバ、3は、GRINロッドレンズ、4a、4bは、
接着層をそれぞれ示す。このような構成において本発明
の実施にあたり、その原理を以下に説明する。
FIG. 1 shows a schematic view of a module according to the present invention. 1 is an optical amplification fiber, 2 is an optical input / output fiber, 3 is a GRIN rod lens, 4a and 4b are
Each shows an adhesive layer. The principle of implementing the present invention in such a configuration will be described below.

【0012】光増幅ファイバは、比屈折率差が1%以上
であることが多く、モードフィールド直径は、5ミクロ
ン以下である。これに対し光入出力ファイバは、比屈折
率差が0.3%程度で、モードフィールド直径は、9ミ
クロン程度である。これらを直接接続するとモードフィ
ールドの大きさが異なることから結合効率が低下してし
まう。これに対して、GRINロッドレンズは、長さに
より凸レンズまたは凹レンズの作用を有するから長さを
適当に選ぶことにより凸レンズ作用をさせることにより
モードフィールドを変換することができる。そのため、
GRINロッドレンズを用いれば両者の光結合を高い効
率で行うことができる。
Optical amplification fibers often have a relative refractive index difference of 1% or more, and a mode field diameter of 5 microns or less. In contrast, the optical input / output fiber has a relative refractive index difference of about 0.3% and a mode field diameter of about 9 microns. When these are directly connected, the coupling efficiency is reduced because the size of the mode field is different. On the other hand, the GRIN rod lens has the function of a convex lens or a concave lens depending on the length, so that the mode field can be converted by making the convex lens function by appropriately selecting the length. for that reason,
If a GRIN rod lens is used, the optical coupling between the two can be performed with high efficiency.

【0013】まずGRINロッドレンズを用いた場合の
モードフィールド変換による結合効率の変化を理論的に
評価した場合を説明する。この場合、光増幅ファイバ、
GRINロッドレンズ、光入出力ファイバは直接接続さ
れているものとする。このようなモードフィールド変換
は、GRINロッドレンズに対する以下の光線行列式を
用いてことができる。
First, a case in which a change in coupling efficiency due to mode field conversion when a GRIN rod lens is used is theoretically evaluated will be described. In this case, an optical amplification fiber,
It is assumed that the GRIN rod lens and the optical input / output fiber are directly connected. Such mode field conversion can be performed using the following ray determinant for the GRIN rod lens.

【0014】[0014]

【数1】 (Equation 1)

【0015】ここで、nは屈折率で、添え字0、1、2
はそれぞれGRINロッドレンズ、光増幅ファイバ、光
入出力ファイバを表し、PはGRINロッドレンズの収
束パラメータを表し、LはGRINロッドレンズ長L0
と各ファイバ中のビームウエスト位置t1、t2を含め
た長さを表す。この式から分かるように、あるPを持っ
たGRINロッドレンズを用いるとその長さに応じてモ
ードフィールド直径を変化させることができる。従っ
て、光増幅ファイバのモードフィールドを拡大して光入
出力ファイバのそれと等しくさせることにより両者の結
合効率を最大にすることができる。
Here, n is a refractive index, and suffixes 0, 1, 2
Represents a GRIN rod lens, an optical amplification fiber, and an optical input / output fiber, respectively, P represents a convergence parameter of the GRIN rod lens, and L represents a GRIN rod lens length L0.
And the length including the beam waist positions t1 and t2 in each fiber. As can be seen from this equation, when a GRIN rod lens having a certain P is used, the mode field diameter can be changed according to the length. Therefore, by increasing the mode field of the optical amplification fiber to be equal to that of the optical input / output fiber, the coupling efficiency between the two can be maximized.

【0016】図2は、GRINロッドレンズの長さの変
化による結合効率の変化を理論的に評価した結果を示し
た図である。光の波長は、1.55ミクロンとし、光増
幅ファイバは、ZrF4系のフッ化物、光入出力ファイ
バは、シリカ系の単一モードファイバを想定している。
コアの屈折率、比屈折率差、およびカットオフ波長は、
それぞれ1.501、1.455、1%、0.35%、
および0.9ミクロン、1.2ミクロンとしている。G
RINロッドレンズは、コア径50ミクロン、比屈折率
差1%のシリカ系グレーデッドインデックス多モードフ
ァイバ(50/125GI Fiber)としており、
Pは32である。
FIG. 2 shows the result of theoretically evaluating the change in coupling efficiency due to the change in the length of the GRIN rod lens. The wavelength of light is assumed to be 1.55 microns, the optical amplification fiber is assumed to be a ZrF4-based fluoride, and the optical input / output fiber is assumed to be a silica-based single mode fiber.
The core refractive index, relative index difference, and cutoff wavelength are:
1.501, 1.455, 1%, 0.35% respectively
And 0.9 microns and 1.2 microns. G
The RIN rod lens is a silica graded index multimode fiber (50 / 125GI Fiber) having a core diameter of 50 microns and a relative refractive index difference of 1%.
P is 32.

【0017】図2から分かるように、結合効率は、GR
INロッドレンズの長さに依存して変化する。長さが1
mmとなると結合効率は、ほぼ100%となる。また、
高い結合効率をあたえるレンズの長さの範囲が広いこと
が分かる。
As can be seen from FIG. 2, the coupling efficiency is GR
It changes depending on the length of the IN rod lens. Length 1
mm, the coupling efficiency becomes almost 100%. Also,
It can be seen that the range of the length of the lens giving high coupling efficiency is wide.

【0018】これはモジュール組み立ての際のトレラン
スが大きいことを示すものであるから、このようなモジ
ュールの組み立てが容易であることを意味するものであ
る。このようにGRINロッドレンズを使うことにより
組み立てが容易な高効率の接続が可能となる。
Since this indicates that the tolerance in assembling the module is large, it means that the assembling of such a module is easy. By using the GRIN rod lens in this manner, highly efficient connection that is easy to assemble becomes possible.

【0019】一方、光増幅ファイバが光入出力ファイバ
と同種の材質の場合、例えば、石英ガラスで作製されて
いる場合、両者は融着できるので上記の結果が直接反映
される。しかしながら、材質が異なる場合は接着剤を用
いた接続が一般的である。この場合、端面での反射が問
題となることがあり、これを防止するために端面を斜め
に研磨するか、反射防止膜をつけることがなされる。本
発明では接着層の屈折率と厚さを制御することにより反
射防止を図るものである。
On the other hand, when the optical amplification fiber is made of the same material as the optical input / output fiber, for example, when it is made of quartz glass, the above results are directly reflected since both can be fused. However, when the materials are different, connection using an adhesive is common. In this case, reflection at the end face may be a problem. To prevent this, the end face is polished obliquely or an antireflection film is provided. In the present invention, antireflection is achieved by controlling the refractive index and thickness of the adhesive layer.

【0020】図3は、本発明において、GRINロッド
レンズ3と光増幅ファイバ1との接続が接着層4(接着
剤)をもってなされる場合を示した模式図である。接着
層4を透過する光の状態は接着剤の屈折率と厚さによっ
て変化し、以下の式で表すことができる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a case where the connection between the GRIN rod lens 3 and the optical amplification fiber 1 is made with an adhesive layer 4 (adhesive) in the present invention. The state of light transmitted through the adhesive layer 4 changes depending on the refractive index and thickness of the adhesive, and can be expressed by the following equation.

【0021】[0021]

【数2】 (Equation 2)

【0022】ここで、e、hはそれぞれ電界、磁界を示
し、添え字1、2は光増幅ファイバ側およびGRINロ
ッドレンズ側(GRINロッドレンズと光入出力ファイ
バは、同種(シリカガラス)のものなので屈折率は同じ
である)の界面を表す。また、kaは接着層内の波数、
dは厚さ、naは屈折率である。この式から分かるよう
に接着層内の光の状態は、光路長(=波数x厚さ)によ
って変化するから光路長が波長に近い場合接着層を含め
た光の透過特性はその屈折率と厚さに依存して変化す
る。
Here, e and h denote an electric field and a magnetic field, respectively, and the suffixes 1 and 2 denote the optical amplification fiber side and the GRIN rod lens side (the GRIN rod lens and the optical input / output fiber are of the same type (silica glass)). Therefore, the refractive index is the same). Also, ka is the wave number in the adhesive layer,
d is the thickness and na is the refractive index. As can be seen from this equation, the state of light in the adhesive layer changes depending on the optical path length (= wave number × thickness). Therefore, when the optical path length is close to the wavelength, the transmission characteristics of the light including the adhesive layer include its refractive index and thickness. It depends on the size.

【0023】図4は、光増幅ファイバおよびGRINロ
ッドレンズ(光入出力ファイバも同じ)の屈折率をそれ
ぞれ1.501、1.455、接着層の厚さを3ミクロ
ンとした場合、接着層の屈折率を変化させた場合(屈折
率を1.47〜1.50に変化させた場合)の光増幅フ
ァイバ内の反射特性を1.5〜1.6ミクロンの波長範
囲において理論的に評価したものである。図4から分か
るように波長1.55ミクロン付近では接着層の屈折率
が1.48の場合に反射率がもっとも小さくなる。
FIG. 4 shows that the refractive index of the optical amplification fiber and the GRIN rod lens (the same applies to the optical input / output fiber) are 1.501 and 1.455, respectively, and the thickness of the adhesive layer is 3 μm. When the refractive index was changed (when the refractive index was changed to 1.47 to 1.50), the reflection characteristics in the optical amplification fiber were theoretically evaluated in a wavelength range of 1.5 to 1.6 microns. Things. As can be seen from FIG. 4, near the wavelength of 1.55 μm, the reflectance becomes smallest when the refractive index of the adhesive layer is 1.48.

【0024】図5は、接着層の屈折率を1.48とし、
厚さを1〜5ミクロンとした場合の反射率の変化を理論
的に評価した結果を示したものである。図5から分かる
ように接着層の厚さを5ミクロンとした場合に1.55
ミクロン付近の反射率がもっとも小さくなる。反射率は
この場合0.00001以下になる。
FIG. 5 shows that the refractive index of the adhesive layer is 1.48,
It shows the result of theoretically evaluating the change in reflectance when the thickness is 1 to 5 microns. As can be seen from FIG. 5, when the thickness of the adhesive layer is 5 microns, 1.55
The reflectance around the micron becomes the smallest. In this case, the reflectance is 0.00001 or less.

【0025】このように屈折率の異なる光増幅ファイバ
とGRINロッドレンズとを接着剤を介して接続する場
合接着層の屈折率と厚さを変化させることにより光増幅
ファイバの接着層界面での反射率を制御することができ
る。
When the optical amplification fiber having a different refractive index and the GRIN rod lens are connected via an adhesive, the reflection at the interface of the optical amplification fiber is changed by changing the refractive index and the thickness of the adhesive layer. The rate can be controlled.

【0026】[0026]

【実施例】実施例1 図6は、光増幅ファイバ1にZrF4系のEr添加フッ
化物、光入出力ファイバ2にシリカ系の単一モードファ
イバを用いた場合の概略図である。コアの屈折率、比屈
折率差、およびカットオフ波長は、それぞれ1.50
1、1.455、1%、0.35%、および0.9ミク
ロン、1.2ミクロンである。GRINロッドレンズ3
は、コア径50ミクロン、比屈折率差1%のシリカ系グ
レーデッドインデックス多モードファイバとしており、
Pは32、長さは0.85mmである。GRINロッド
レンズの作製は、市販の研磨用の樹脂に多数埋め込み、
円盤状に成形したものを両面研磨した後、樹脂を溶かし
て取り出したものである。
EXAMPLE 1 FIG. 6 is a schematic diagram showing a case where a ZrF4-based Er-doped fluoride is used for the optical amplification fiber 1 and a silica-based single mode fiber is used for the optical input / output fiber 2. FIG. The refractive index, relative refractive index difference, and cutoff wavelength of the core were 1.50, respectively.
1, 1.455, 1%, 0.35%, and 0.9 microns, 1.2 microns. GRIN rod lens 3
Is a silica graded index multimode fiber with a core diameter of 50 microns and a relative refractive index difference of 1%.
P is 32 and the length is 0.85 mm. GRIN rod lenses are manufactured by embedding a large number of commercially available polishing resins.
After the disk-shaped product is polished on both sides, the resin is melted and taken out.

【0027】これらを低熱膨張率ガラス板の表面に加工
したV溝板5のV溝に並べ、紫外線硬化型の接着剤を少
量滴下して同種のガラス板(図示せず)でカバーした。
光増幅ファイバ1から波長1.55ミクロンの光を入射
し、光入出力ファイバ2からの出力をパワーメータで受
光した。マイクロメータを用いて光入出力ファイバ2を
軸方向に移動させて受光量が最大になった位置で接続部
分に紫外光を照射して接着剤を硬化させて固定した。接
着剤は、エポキシ系の市販のもので、屈折率は1.48
である。硬化後、高精度リフレクトメータを用いて光増
幅ファイバ1から波長1.55ミクロンの光を入射し、
接着層界面での反射率、光入出力ファイバ出射端での透
過損失を測定した。反射率は約43dBが得られ、理論
的値に近い値が得られた。この値は端面を斜め研磨した
場合や反射防止膜を付与した場合の反射率と同等のもの
である。また、接着層での透過損失は、0.1dB以下
であり、極めて高い結合効率が得られた。
These were arranged in a V-groove of a V-groove plate 5 formed on the surface of a glass plate having a low coefficient of thermal expansion, and a small amount of an ultraviolet-curing adhesive was dropped and covered with a glass plate of the same type (not shown).
Light having a wavelength of 1.55 μm was incident from the optical amplification fiber 1 and the output from the optical input / output fiber 2 was received by a power meter. The optical input / output fiber 2 was moved in the axial direction using a micrometer, and the connection portion was irradiated with ultraviolet light at the position where the amount of received light was maximized to cure and fix the adhesive. The adhesive is a commercially available epoxy-based adhesive having a refractive index of 1.48.
It is. After curing, light with a wavelength of 1.55 μm is incident from the optical amplification fiber 1 using a high precision reflectometer,
The reflectance at the interface of the adhesive layer and the transmission loss at the output end of the optical input / output fiber were measured. The reflectance was about 43 dB, and a value close to the theoretical value was obtained. This value is equivalent to the reflectance when the end face is obliquely polished or when an antireflection film is provided. Further, the transmission loss in the adhesive layer was 0.1 dB or less, and extremely high coupling efficiency was obtained.

【0028】これは最も低い接続損失が選られる同種の
シリカ系光ファイバを融着接続した場合の損失と同等で
ある。なお、接着部を顕微鏡で観察したところ、接着層
の厚さは4〜5ミクロンであった。
This is equivalent to the loss in the case where the same type of silica-based optical fiber having the lowest connection loss is selected by fusion splicing. When the bonded portion was observed with a microscope, the thickness of the bonded layer was 4 to 5 microns.

【0029】実施例2 実施例1で説明したと同様の光増幅ファイバ、GRIN
ロッドレンズ、光入出力ファイバを市販の内径128ミ
クロンのガラスキャピラリー(外径x長さ=2x15m
m)に順に挿入し、接着剤を滴下した。実施例1と同様
の手順でこれらを接続し、接着層での反射率、透過損失
を測定した。その結果、反射率は約41dB、透過損失
は約0.12dBが得られた。V溝の場合に比べてやや
劣るものの高い結合効率が得られている。これは、キャ
ピラリー内径がやや大きいために半径方向の軸ずれが生
じたためである。
Embodiment 2 The same optical amplification fiber and GRIN as described in Embodiment 1
The rod lens and the optical input / output fiber are made of a commercially available glass capillary with an inner diameter of 128 microns (outer diameter x length = 2 x 15 m
m), and the adhesive was dropped. These were connected in the same procedure as in Example 1, and the reflectance and transmission loss at the adhesive layer were measured. As a result, a reflectivity of about 41 dB and a transmission loss of about 0.12 dB were obtained. Although a little inferior to the case of the V groove, a high coupling efficiency is obtained. This is due to the fact that the inner diameter of the capillary was slightly large, causing axial displacement in the radial direction.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、外径が同じでモー
ドフィールドおよび屈折率の異なる光増幅ファイバと光
入出力ファイバとを接続する場合、GRINロッドレン
ズを介してモードフィールドを整合させて光結合させる
から極めて高い結合効率が得られ、外径が同じであるか
ら外径を基準とした接続が出来る上にGRINロッドレ
ンズの光軸方向のトレランスが大きいことから組み立て
が極めて容易になる。また、接着層の屈折率と厚さを適
当に選ぶことのみにより接着層での反射率を大幅に低減
できるため、組み立てが容易で反射率の小さい高結合効
率の接続が実現できる利点があり、低価格で高性能な光
増幅ファイバモジュールを作製できる利点がある。
As described above, when an optical amplifying fiber having the same outer diameter but the same mode field and a different refractive index is connected to an optical input / output fiber, the mode field is adjusted via the GRIN rod lens to adjust the light. Since the coupling is performed, extremely high coupling efficiency is obtained, and since the outer diameter is the same, connection based on the outer diameter can be performed, and the GRIN rod lens has a large tolerance in the optical axis direction, so that assembly is extremely easy. In addition, the reflectivity of the adhesive layer can be significantly reduced only by appropriately selecting the refractive index and thickness of the adhesive layer. There is an advantage that a low-cost and high-performance optical amplification fiber module can be manufactured.

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

【図1】図1は、本発明のモジュールを構成する模式図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a module according to the present invention.

【図2】図2は、GRINロッドレンズの長さの変化に
よる結合効率の変化を理論的に評価した結果を示した図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a result of theoretically evaluating a change in coupling efficiency due to a change in the length of a GRIN rod lens.

【図3】図3は、GRINロッドレンズと光増幅ファイ
バとの接続が接着層(接着剤)をもってなされる場合を
示した模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a case where a connection between a GRIN rod lens and an optical amplification fiber is made with an adhesive layer (adhesive).

【図4】図4は、接着層の屈折率を変化させた場合の光
増幅ファイバ内の反射特性と波長との関係を示した図で
ある。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a reflection characteristic in an optical amplification fiber and a wavelength when a refractive index of an adhesive layer is changed.

【図5】図5は、接着層の屈折率を1.48とし、厚さ
を変化させた場合の反射特性と波長との関係を示した図
である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the reflection characteristics and the wavelength when the refractive index of the adhesive layer is 1.48 and the thickness is changed.

【図6】図6は、光増幅ファイバ、光入出力ファイバ、
GRINロッドレンズとをV溝を用いて接続した場合の
概略図である。
FIG. 6 shows an optical amplification fiber, an optical input / output fiber,
It is the schematic in the case of connecting with GRIN rod lens using a V groove.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・光増幅ファイバ 2・・・光入出力ファイバ 3・・・GRINロッドレンズ 4、4a、4b・・・接着層 5・・・V溝板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical amplification fiber 2 ... Optical input / output fiber 3 ... GRIN rod lens 4, 4a, 4b ... Adhesive layer 5 ... V groove plate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光信号を増幅する作用を有する光ファイ
バと該光増幅ファイバに光信号および励起光を入出力す
るための光ファイバより構成される光増幅ファイバモジ
ュールであって、光信号を増幅する作用を有する光ファ
イバと該光増幅ファイバに光信号および励起光を入出力
するための光ファイバとが互いに異なるモードフィール
ドを有しており、両者の光結合が、光軸に対して半径方
向に屈折率が変化している棒状のレンズを使用してなさ
れることを特徴とする光増幅ファイバモジュール。
1. An optical amplification fiber module comprising an optical fiber having an action of amplifying an optical signal and an optical fiber for inputting and outputting an optical signal and pump light to and from the optical amplification fiber, wherein the optical signal is amplified. And an optical fiber for inputting / outputting an optical signal and pumping light to / from the optical amplification fiber have different mode fields, and the optical coupling between the two is in a radial direction with respect to the optical axis. An optical amplifying fiber module characterized by using a rod-shaped lens whose refractive index is changed.
【請求項2】 光信号を増幅する作用を有する光ファイ
バ、該光増幅ファイバに光信号および励起光を入出力す
るための光ファイバ、光軸に対して半径方向に屈折率が
変化している棒状のレンズのいずれもが等しい外径を有
し、それぞれの外径を基準として光軸合わせがなされる
ことを特徴とする請求項1記載の光増幅ファイバモジュ
ール。
2. An optical fiber having an action of amplifying an optical signal, an optical fiber for inputting and outputting an optical signal and pump light to and from the optical amplification fiber, and a refractive index changing in a radial direction with respect to an optical axis. 2. The optical amplifying fiber module according to claim 1, wherein each of the rod-shaped lenses has an equal outer diameter, and the optical axis is adjusted based on each outer diameter.
【請求項3】 光信号を増幅する作用を有する光ファイ
バ、光軸に対して半径方向に屈折率が変化している棒状
のレンズの接合が接着剤によってなされ、かつ、接着層
の屈折率、厚さによって光信号を増幅する作用を有する
光ファイバの反射率が制御されていることを特徴とする
請求項1記載の光増幅ファイバモジュール。
3. An optical fiber having an action of amplifying an optical signal, and a rod-shaped lens whose refractive index is changed in a radial direction with respect to an optical axis are joined by an adhesive, and a refractive index of an adhesive layer; 2. The optical amplifying fiber module according to claim 1, wherein the reflectance of the optical fiber having the function of amplifying the optical signal is controlled by the thickness.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100397124C (en) * 2003-06-13 2008-06-25 古河电子北美公司 Cladding pumped optical fiber gain device

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