JP2002236234A - 光ファイバの接続構造および光ファイバの接続方法 - Google Patents

光ファイバの接続構造および光ファイバの接続方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造の異なる光ファイバ同士を接続した際の
接続損失を低減することができる光ファイバの接続構造
および光ファイバの接続方法を提供する。 【解決手段】 コア部３とクラッド部４とからなる通常
一般の光ファイバ１と、中空コア部５とクラッド部６と
からなり、クラッド部６に軸方向に延びる複数の屈折率
変化部７が形成された光ファイバ２とを接続する場合、
まず、光ファイバ２の中空コア部５における光ファイバ
１との接続側端部に、マッチングオイルＭを注入する。
このマッチングオイルＭは、クラッド部６を形成する材
質よりも高い屈折率を有する屈折率整合用物質である。
続いて、光ファイバ１の一端側と光ファイバ２における
マッチングオイルＭの注入側とをガラスパイプ８に挿入
し、光ファイバ１と光ファイバ２とを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ同士を
接続する光ファイバの接続構造および光ファイバの接続
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特許第３０７２８４２号公報には、中空
であるコアと、このコアの周囲に設けられフォトニック
バンドギャップ構造を有するクラッドとを備え、回折格
子のブラッグ反射によって光を伝播させる単一モード光
ファイバが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の中空コ
アを有する光ファイバは、光通信や光信号処理を目的と
したものであるため、ファイバ長を長くする必要性が生
じる。このため、そのような中空コアを有する光ファイ
バを、コアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高い通常
の光ファイバに接続する場合がある。ところで、通常の
光ファイバと中空コアを有する光ファイバとでは、光の
導波メカニズムが異なり、光ファイバ断面内の界分布が
大きく異なる。従って、中空コアを有する光ファイバと
通常の光ファイバとを接続すると、接続損失が大きくな
ってしまう。しかし、上記従来技術では、中空コアを有
する光ファイバと通常の光ファイバとの接続について
は、全く考慮されていない。
【０００４】本発明の目的は、構造の異なる光ファイバ
同士を接続した際の接続損失を低減することができる光
ファイバの接続構造および光ファイバの接続方法を提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１光ファイ
バと第２光ファイバとを接続する光ファイバの接続構造
であって、第１光ファイバは、第１コア部と、この第１
コア部を取り囲む第１クラッド部を有し、第２光ファイ
バは、第２コア部と、この第２コア部を取り囲む第２ク
ラッド部を有し、第２コア部および第２クラッド部の少
なくとも一方には、軸方向に延びる中空部が形成されて
おり、第２光ファイバの中空部における第１光ファイバ
との接続部には、中空部よりも大きな屈折率を有する屈
折率整合用物質が入っていることを特徴とするものであ
る。
【０００６】例えば第１光ファイバとして、第１コア部
の屈折率が第１クラッド部の屈折率よりも高い通常一般
の光ファイバを使用した場合、上記のように第２光ファ
イバの中空部における第１光ファイバとの接続部に屈折
率整合用物質を入れることにより、第１光ファイバと第
２光ファイバとの接続部での屈折率がほぼ整合される。
これにより、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続
部において光のパワー分布の整合性が向上するようにな
り、接続損失が低減される。
【０００７】好ましくは、屈折率整合用物質の中空部に
占める断面積が、第２光ファイバにおける第１光ファイ
バとの接続側の反対側に向けて連続的に小さくなるよう
に構成されている。これにより、第１光ファイバと第２
光ファイバとの接続部での屈折率が、第２光ファイバに
おける第１光ファイバとの接続側の反対側に向けて緩や
かに変化するような分布となる。従って、屈折率分布の
急激な変動に起因する損失増加が抑制されるため、接続
損失がより低減される。
【０００８】また、好ましくは、屈折率整合用物質が液
体である。これにより、屈折率整合用物質を第２光ファ
イバの中空部に容易に入れることができる。
【０００９】また、屈折率整合用物質が硬化性を有する
物質であってもよい。これにより、屈折率整合用物質を
第２光ファイバの中空部に容易に入れることができる。
また、屈折率整合用物質はその後硬化されるため、第１
光ファイバと第２光ファイバとを接続した後のファイバ
特性が安定に保たれる。
【００１０】この場合、硬化性を有する物質が、第１光
ファイバの接続端面と第２光ファイバの接続端面との間
にも充填されていることが好ましい。これにより、第１
光ファイバと第２光ファイバとの接続時には、硬化性を
有する物質が第１光ファイバと第２光ファイバの接続端
面同士を接着する機能を果たすことになるため、接続後
のファイバ特性がより安定に保たれる。
【００１１】さらに、好ましくは、第１光ファイバと第
２光ファイバとの接続部分には、第１光ファイバと第２
光ファイバとの接続を補強するための補強部材が設けら
れている。これにより、第１光ファイバと第２光ファイ
バとがより強固に接続される。
【００１２】また、好ましくは、第２コア部は中空構造
を有し、当該第２コア部により中空部を構成しており、
屈折率整合用物質の屈折率が第２クラッド部を形成する
媒質と同等以上である。この場合には、例えば第１光フ
ァイバとして、第１コア部の屈折率が第１クラッド部の
屈折率よりも高い通常一般の光ファイバを使用した際
に、上述したように第１光ファイバと第２光ファイバと
の接続部での屈折率がより整合されるため、接続損失が
更に低減される。また、第２光ファイバの第２コア部が
中空構造であるにもかかわらず、第１光ファイバの第１
コア部と第２光ファイバの第２コア部との接続部分での
屈折率がほぼ整合されるため、接続部分での光の反射も
低減される。
【００１３】また、中空部は、第２クラッド部における
第２コア部の周囲に複数形成されていてもよい。この場
合には、例えば第１光ファイバとして、第１コア部の屈
折率が第１クラッド部の屈折率よりも高い通常一般の光
ファイバを使用した際に、上述したように第１光ファイ
バと第２光ファイバとの接続部での屈折率がほぼ整合さ
れるため、接続損失が低減される。
【００１４】さらに、好ましくは、第１光ファイバ及び
第２光ファイバが石英系ガラスで形成されている。これ
により、第１光ファイバと第２光ファイバとの整合性を
確実に高めることができる。
【００１５】また、本発明は、第１光ファイバと第２光
ファイバとを接続する光ファイバの接続方法であって、
第１光ファイバとして、第１コア部と、この第１コア部
を取り囲む第１クラッド部を有する光ファイバを用意
し、第２光ファイバとして、第２コア部と、この第２コ
ア部を取り囲む第２クラッド部を有し、第２コア部およ
び第２クラッド部の少なくとも一方に、軸方向に延びる
中空部が形成された光ファイバを用意し、第２光ファイ
バの中空部における第１光ファイバとの接続部に、中空
部よりも大きな屈折率を有する屈折率整合用物質を入れ
て、第１光ファイバと第２光ファイバとを接続する。
【００１６】例えば第１光ファイバとして、第１コア部
の屈折率が第１クラッド部の屈折率よりも高い通常一般
の光ファイバを使用した場合、上記のように第２光ファ
イバの中空部における第１光ファイバとの接続部に屈折
率整合用物質を入れることにより、第１光ファイバと第
２光ファイバとの接続部での屈折率がほぼ整合される。
これにより、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続
部において光のパワー分布の整合性が向上するようにな
り、接続損失が低減される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる光ファイバ
の接続構造および光ファイバの接続方法の好適な実施形
態について図面を参照して説明する。
【００１８】まず、本発明に係わる光ファイバの接続構
造の第１の実施形態を図１〜図５により説明する。図１
は、本実施形態による光ファイバの接続構造を示す断面
図である。
【００１９】同図において、本実施形態の光ファイバ接
続構造は、光ファイバ１と光ファイバ２とを接続するも
のである。光ファイバ１は、石英ガラスで形成された通
常一般の光ファイバであり、コア部３と、このコア部３
を取り囲むクラッド部４とからなっている。コア部３に
はＧｅＯ2等のドーパントが添加されており、これによ
りコア部３の屈折率がクラッド部４の屈折率よりも高く
なっている（図４（ａ）参照）。このような光ファイバ
１においては、コア部３とクラッド部４との屈折率差に
よって、光ファイバ１に入射した光がコア部３に閉じ込
められて光ファイバ１中を伝播する。
【００２０】光ファイバ２は、中空構造を有するコア部
（以下、中空コア部）５と、石英ガラスで形成され、中
空コア部５を取り囲むクラッド部６とからなり、中空コ
ア部５の屈折率がクラッド部６の屈折率よりも低くなっ
ている（図４（ｂ）参照）。光ファイバ２の径（クラッ
ド部６の径）は、光ファイバ１と同じ１２５μｍであ
る。また、中空コア部５の径は、光ファイバ１のコア部
３の径と同等である。
【００２１】クラッド部６には、図２に示すように、光
ファイバ２の軸方向に延びる複数の屈折率変化部７が断
面内で放射状に形成されている。この屈折率変化部７
は、屈折率の周期的な変調をもたせるものである。な
お、屈折率変化部７は、空孔としてもよいし、所定の屈
折率を有するドーパントを添加したロッドをクラッド部
６中に埋め込んで形成してもよい。
【００２２】このような光ファイバ２においては、光フ
ァイバ２に入射した光が、屈折率の周期的な変調によっ
て形成された屈折率変化部７のブラッグ反射によって、
特定の波長の光が選択的に閉じ込められて中空コア部５
中を伝播する。このような中空コア部５を有する光ファ
イバ２を用いることで、非線形光学効果の影響の軽減
や、大きな構造分散の変化をもたらすことが可能とな
る。
【００２３】上記の光ファイバ１と光ファイバ２とを接
続する工程を図３により説明する。まず、光ファイバ
１，２を準備する（図３（ａ）参照）。
【００２４】そして、光ファイバ２の中空コア部５にお
ける光ファイバ１との接続側の端部に、マッチングオイ
ルＭを注入する（図３（ｂ）参照）。このマッチングオ
イルＭは、クラッド部６を形成する媒質よりも高い屈折
率を有する屈折率整合用物質である。なお、マッチング
オイルＭの屈折率は、光ファイバ１，２を接続した時
に、その接続部において光のパワー分布が整合するよう
な屈折率とする。例えば、マッチングオイルＭとクラッ
ド部６を形成する材質との間の比屈折率差は、０．３〜
０．５％である。
【００２５】このように中空コア５部に注入する屈折率
整合用物質として液体状のマッチングオイルＭを使用す
るので、中空コア部５への屈折率整合用物質の注入が容
易に行える。このとき、中空コア部５の端部に注入され
たマッチングオイルＭは、ある程度の粘性を有している
ため、そのまま中空コア部５の端部に維持される。この
とき、マッチングオイルＭの表面張力によって、マッチ
ングオイルＭの中空コア部５に占める断面積は、光ファ
イバ２における光ファイバ１との接続側の反対側に向け
て連続的に小さくなる。
【００２６】続いて、光ファイバ１の一端側と光ファイ
バ２におけるマッチングオイルＭが注入された側とを、
補強部材としてのガラスパイプ８に挿入し、光ファイバ
１の端面と光ファイバ２の端面とを突き合わせる（図３
（ｃ）参照）。これにより、光ファイバ２の中空コア部
５に満たされたマッチングオイルＭが、光ファイバ１の
コア部３の端面に接触することになる。光ファイバ１，
２の接続に用いるガラスパイプ８としては、線膨張係数
が石英ガラスと同等か、石英ガラスよりも小さい材質の
ものを使用するのが好ましい。なお、ガラスパイプ８の
内径は１２７μｍ程度である。そして、ガラスパイプ８
の両端部と光ファイバ１，２とを、接着剤等により固定
する。これにより、光ファイバ１，２が強固に接続され
るため、光ファイバ１，２の接続が外れることが確実に
防止される。また、ガラスパイプ８を用いることで、光
ファイバ１，２の接続作業が簡便に行える。
【００２７】以上のようにして通常一般の光ファイバ１
と中空コア部５を有する光ファイバ２とを接続すること
により、光ファイバ１，２で光の導波メカニズムが異な
るにもかかわらず、光ファイバ１，２の接続部における
屈折率がほぼ整合されるようになる。即ち、中空コア部
５にマッチングオイルＭが注入される前には、光ファイ
バ２における光ファイバ１との接続部では、図４（ｂ）
に示すように、中空コア部５の屈折率がクラッド部６の
屈折率よりも低い等価屈折率分布を有している。これに
対し、中空コア部５にマッチングオイルＭを注入した場
合には、光ファイバ２における光ファイバ１との接続部
では、図４（ｃ）に示すように、中空コア部５の屈折率
がクラッド部６の屈折率よりも高い等価屈折率分布をも
つようになる。これにより、光ファイバ１，２の接続部
において光のパワー分布の整合性が向上する。従って、
光ファイバ１，２の接続損失が低減される。さらに、マ
ッチングオイルＭの中空コア部５に占める断面積は、光
ファイバ２における光ファイバ１との接続側の反対側
（反接続側）に向けて連続的に小さくなる状態に保たれ
るので、中空コア部５の屈折率分布が反接続側に向けて
緩やかに変化する。このため、中空コア部５の屈折率分
布の急激な変動に起因する損失増加が抑制される。
【００２８】また、光ファイバ１のコア部３が石英ガラ
スで形成され、光ファイバ２の中空コア部５は気体から
なるため、光ファイバ１と光ファイバ２とを単に接続す
るだけでは、コア部３と中空コア部５との接続界面での
屈折率差が大きく異なり、その結果として光ファイバ
１，２の接続部での光の反射が大きくなる。これに対し
本実施形態では、中空コア部５に注入したマッチングオ
イルＭによって、コア部３と中空コア部５との接続部に
おける屈折率がほぼ整合されるため、光ファイバ１，２
の接続部での光の反射も低減される。
【００２９】光ファイバ１と光ファイバ２とを接続する
他の方法を図５により説明する。まず、光ファイバ１，
２を準備する（図５（ａ）参照）。続いて、光ファイバ
１の一端側をガラスパイプ８の途中まで挿入する（図５
（ｂ）参照）。
【００３０】そして、ガラスパイプ８の開口側を上方に
向けた状態で、ガラスパイプ８の開口側よりガラスパイ
プ８内に紫外線硬化樹脂Ｓを注入する（図５（ｃ）参
照）。これにより、光ファイバ１の端面上に紫外線硬化
樹脂Ｓがたまる。この紫外線硬化樹脂Ｓは、光ファイバ
２のクラッド部６を形成する材質よりも高い屈折率を有
する屈折率整合用物質である。なお、紫外線硬化樹脂Ｓ
の屈折率も、光ファイバ１，２を接続した時に、その接
続部分において光のパワー分布が整合するような屈折率
とする。
【００３１】続いて、ガラスパイプ８の開口側より光フ
ァイバ２の一端側を挿入し、光ファイバ１，２の端面同
士を突き合わせる。これにより、光ファイバ１，２の接
続部付近において、光ファイバ２の中空コア部５に紫外
線硬化樹脂Ｓが注入された状態となる（図５（ｄ）参
照）。このとき、光ファイバ１のクラッド部４と光ファ
イバ２のクラッド部６との間にも、紫外線硬化樹脂Ｓが
満たされることとなる。また、紫外線硬化樹脂Ｓの表面
張力によって、紫外線硬化樹脂Ｓの中空コア部５に占め
る断面積は反接続側に向けて連続的に小さくなる状態に
保たれる。
【００３２】続いて、光ファイバ１，２の接続部分に、
ガラスパイプ８の外側より紫外線を照射し、紫外線硬化
樹脂Ｓを硬化させる。そして、ガラスパイプ８の両端部
と光ファイバ１，２とを接着剤等により固定する（図５
（ｅ）参照）。これにより、光ファイバ１，２の接続後
の特性が安定化すると共に、光ファイバ１のクラッド部
４と光ファイバ２のクラッド部６の接続端面同士が接着
されることになるため、光ファイバ１，２がより強固に
接続される。
【００３３】本発明に係わる光ファイバの接続構造の第
２の実施形態を図６〜図８により説明する。図中、第１
の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付
し、その説明を省略する。
【００３４】図６は、本実施形態による光ファイバの接
続構造を示す断面図である。同図において、本実施形態
の光ファイバ接続構造は、上述した通常一般の光ファイ
バ１と光ファイバ１２とを接続するものである。
【００３５】光ファイバ１２は、石英ガラスで形成され
た光ファイバであり、コア部１３と、このコア部１３を
取り囲むクラッド部１４とからなっている。コア部１３
にはＧｅＯ2等のドーパントが添加されており、これに
よりコア部１３の屈折率がクラッド部１４の屈折率より
も高くなっている（図８（ｂ）参照）。クラッド部１４
におけるコア部１３の周囲には、図７に示すように、光
ファイバ１２の軸方向に延びる複数の中空部１５が形成
されている。このような中空部１５をクラッド部１４に
設けることで、非線形光学効果の影響の軽減や、大きな
構造分散の変化をもたらすことが可能となる。
【００３６】このような光ファイバ１２は、図６に示す
ようなマッチングオイルＭを用いる方法によって光ファ
イバ１と接続される。即ち、光ファイバ１２の中空部１
５における光ファイバ１との接続側端部に、マッチング
オイルＭを注入する。このマッチングオイルＭの屈折率
は、クラッド部１４を形成する媒質の屈折率とほぼ同等
である。続いて、光ファイバ１の一端側と光ファイバ１
２におけるマッチングオイルＭが注入された側とをガラ
スパイプ８に挿入し、光ファイバ１，１２の端面同士を
突き合わせる。これにより、光ファイバ１２の中空部１
５に満たされたマッチングオイルＭが、光ファイバ１の
クラッド部４の端面に接触することになる。
【００３７】なお、光ファイバ１，１２の接続は、図５
に示すような紫外線硬化樹脂Ｓを用いる方法によって行
っても良い。また、マッチングオイルＭの屈折率は、中
空部１５よりも大きければ良い。
【００３８】このように光ファイバ１，１２を接続する
ことにより、光ファイバ１２における光ファイバ１との
接続部での等価屈折率分布は、図８（ｃ）に示すよう
に、光ファイバ１の屈折率分布（図８（ａ）参照）と類
似した分布となる。これにより、光ファイバ１，１２の
接続部において光のパワー分布の整合性が向上し、光フ
ァイバ１，１２の接続損失が低減される。
【００３９】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、通常一般
の光ファイバと中空コア部を有する光ファイバとの接続
構造または通常一般の光ファイバとクラッド部のみに中
空部を有する光ファイバとの接続構造についてである
が、特にそのような形態には限定されない。
【００４０】例えば、本発明は、中空コア部を有する光
ファイバとクラッド部のみに中空部を有する光ファイバ
との接続にも適用できる。また、中空コア部を有する光
ファイバ同士の接続についても、本発明が適用可能であ
るし、クラッド部のみに中空部を有する光ファイバ同士
の接続についても、本発明が適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、第２光ファイバの中空
部における第１光ファイバとの接続部に、中空部よりも
大きな屈折率整合用物質を入れたので、第１光ファイバ
と第２光ファイバとの接続部における接続損失を低減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる光ファイバの接続構造の第１の
実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示す光ファイバを接続するための工程を
示す図である。
【図４】図１に示す光ファイバの屈折率分布を示す図で
ある。
【図５】図１に示す光ファイバを接続するための他の方
法を示す図である。
【図６】本発明に係わる光ファイバの接続構造の第２の
実施形態を示す断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図６に示す光ファイバの屈折率分布を示す図で
ある。
【符号の説明】
１…光ファイバ（第１光ファイバ）、２…光ファイバ
（第２光ファイバ）、３…コア部（第１コア部）、４…
クラッド部（第１クラッド部）、５…中空コア部（第２
コア部、中空部）、６…クラッド部（第２クラッド
部）、８…ガラスパイプ（補強部材）、１２…光ファイ
バ（第２光ファイバ）、１３…コア部（第２コア部）、
１４…クラッド部（第２クラッド部）、１５…中空部、
Ｍ…マッチングオイル（屈折率整合用物質）、Ｓ…紫外
線硬化樹脂（屈折率整合用物質）。
フロントページの続き (72)発明者 石川 真二 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 大西 正志 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H036 MA03 MA05 NA01 2H037 BA31 CA00 CA06 DA04 DA15 DA17

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１光ファイバと第２光ファイバとを接
    続する光ファイバの接続構造であって、 前記第１光ファイバは、第１コア部と、この第１コア部
    を取り囲む第１クラッド部を有し、 前記第２光ファイバは、第２コア部と、この第２コア部
    を取り囲む第２クラッド部を有し、前記第２コア部およ
    び前記第２クラッド部の少なくとも一方には、軸方向に
    延びる中空部が形成されており、 前記第２光ファイバの前記中空部における前記第１光フ
    ァイバとの接続部には、前記中空部よりも大きな屈折率
    を有する屈折率整合用物質が入っていることを特徴とす
    る光ファイバの接続構造。
  2. 【請求項２】 前記屈折率整合用物質の前記中空部に占
    める断面積が、前記第２光ファイバにおける前記第１光
    ファイバとの接続側の反対側に向けて連続的に小さくな
    るように構成されていることを特徴とする請求項１記載
    の光ファイバの接続構造。
  3. 【請求項３】 前記屈折率整合用物質が液体であること
    を特徴とする請求項１記載の光ファイバの接続構造。
  4. 【請求項４】 前記屈折率整合用物質が硬化性を有する
    物質であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ
    の接続構造。
  5. 【請求項５】 前記硬化性を有する物質が、前記第１光
    ファイバの接続端面と前記第２光ファイバの接続端面と
    の間にも充填されていることを特徴とする請求項４記載
    の光ファイバの接続構造。
  6. 【請求項６】 前記第１光ファイバと前記第２光ファイ
    バとの接続部分には、前記第１光ファイバと前記第２光
    ファイバとの接続を補強するための補強部材が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバの接
    続構造。
  7. 【請求項７】 前記第２コア部は中空構造を有し、当該
    第２コア部により前記中空部を構成しており、 前記屈折率整合用物質の屈折率が前記第２クラッド部を
    形成する媒質と同等以上であることを特徴とする請求項
    １記載の光ファイバの接続構造。
  8. 【請求項８】 前記中空部は、前記第２クラッド部にお
    ける前記第２コア部の周囲に複数形成されていることを
    特徴とする請求項１記載の光ファイバの接続構造。
  9. 【請求項９】 前記第１光ファイバ及び前記第２光ファ
    イバが石英系ガラスで形成されていることを特徴とする
    請求項１記載の光ファイバの接続構造。
  10. 【請求項１０】 第１光ファイバと第２光ファイバとを
    接続する光ファイバの接続方法であって、 前記第１光ファイバとして、第１コア部と、この第１コ
    ア部を取り囲む第１クラッド部を有する光ファイバを用
    意し、 前記第２光ファイバとして、第２コア部と、この第２コ
    ア部を取り囲む第２クラッド部を有し、前記第２コア部
    および前記第２クラッド部の少なくとも一方に、軸方向
    に延びる中空部が形成された光ファイバを用意し、 前記第２光ファイバの前記中空部における前記第１光フ
    ァイバとの接続部に、前記中空部よりも大きな屈折率を
    有する屈折率整合用物質を入れて、前記第１光ファイバ
    と前記第２光ファイバとを接続することを特徴とする光
    ファイバの接続方法。
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