JP2003029072A - 偏波面保存型光ファイバ - Google Patents
偏波面保存型光ファイバInfo
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Abstract
続損失の小さい偏波保持型光ファイバを提供する。 【解決手段】使用波長帯域での偏波面保存型光ファイバ
のモードフィールド径非円率が約3.2%以下となるよ
うにする。このようにモードフィールド径非円率が小さ
い偏波面保存型光ファイバ同士を接続すると、接続損失
を最大で0.13dB程度に抑えることができる。
Description
等に用いられる偏波面保存型光ファイバに関し、特に、
良好な接続特性を有する偏波面保存型光ファイバに関す
る。
いて、互いに独立な2つの偏波状態を保存したまま光を
伝搬する偏波面保存型光ファイバが広く用いられてい
る。この偏波面保存型光ファイバは、横方向と縦方向の
屈折率が異なるようにし、横方向と縦方向の伝搬定数の
差を大きくして、両偏波光間のモード結合を小さくした
ものである。この偏波面保存型光ファイバとしていくつ
かの種類のものが開発されているが、低損失で量産性に
優れた偏波面保存型光ファイバとしてPANDA型光フ
ァイバがある。このPANDA型光ファイバとは、応力
付与部の断面が円形であり、この応力付与部が酸化ホウ
素(B2O3)を添加したシリカガラスからなる偏波面保
持型光ファイバをいう。このPANDA型光ファイバの
長手方向に対する断面を図2に示す。
例であるPANDA型光ファイバである。11はコア、
12はクラッド、13は応力付与部である。酸化ホウ素
を添加したシリカガラスからなる応力付与部13の熱膨
張係数はシリカガラスの熱膨張係数の数倍あるため、線
引き時に収縮し、2つの応力付与部13を結ぶ方向にコ
ア11を引っ張る応力を残し、これに垂直な方向にコア
11を圧縮する応力を残す。このような異なる応力が加
わると、2つの応力付与部13を結ぶ方向とこれに垂直
な方向とで屈折率が変化する。この2つの方向で屈折率
が異なることにより、PANDA型光ファイバを伝搬す
る光の速度が相違する。このPANDA型光ファイバ1
0を伝搬する光のうち、2つの応力付与部13を結ぶ方
向は伝搬速度が遅く、スロー軸又はX軸と呼ばれる。一
方、このスロー軸に対して垂直な方向は伝搬速度が速
く、ファスト軸又はY軸と呼ばれる。
光ファイバ10は、応力付与部13の粘性がその周囲の
クラッド12よりも小さいために、光ファイバの製造工
程において高温で紡糸する際に、コア11の断面が理想
的な円形とならず、非円状態となりやすい。コア11が
非円となると、光ファイバ同士を接続する際に、接続損
失が大きくなる。一方、偏波面保存型光ファイバのよう
なシングルモードファイバにおいては、コア近傍のクラ
ッド部分にも光パワーが広がって伝搬する。クラッド方
向への広がりは指数関数的に小さくなるが、シングルモ
ードファイバについては、コア径という屈折率分布に関
する物理的な境界を示す量よりも、光パワーが光ファイ
バ中をどの程度広がっているかを示す量であるモードフ
ィールド径が重要な意味を持つ。従って、モードフィー
ルド径の非円の程度によって、偏波保持型光ファイバの
接続特性が大きな影響を受けると考えられる。そのた
め、モードフィールド径の非円量がどの程度であれば、
良好な接続特性を持つ偏波保持型光ファイバを実現する
ことができるかを明らかにすることが必要となる。本発
明は、このような事情を考慮してなされたもので、モー
ドフィールド径の非円量を小さくして、接続損失の小さ
い偏波保持型光ファイバを提供することを目的とする。
めに、請求項1記載の発明は、光の偏波面を保存しつつ
光を伝搬する偏波面保存型光ファイバにおいて、使用波
長帯域でのモードフィールド径の最大値と最小値とから
求められるモードフィールド非円率を3.2%以下とし
て、接続損失を小さくしたことを特徴とする偏波面保存
型光ファイバである。請求項2記載の発明は、請求項1
記載の偏波面保存型光ファイバにおいて、偏波面保存型
光ファイバのコア非円率を20%以下としたことを特徴
とする。請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の
偏波面保存型光ファイバにおいて、 偏波面保存型光フ
ァイバがPANDA型光ファイバであることを特徴とす
る。
図1に、偏波面保存型光ファイバの接続損失に影響を与
える量であるモードフィールド径の測定装置の一例を示
している。図1中、符号1はレーザ光源、符号2は被測
定光ファイバである偏波面保存型光ファイバ、例えばP
ANDA型光ファイバである。符号3はレンズ系からな
る光ビーム拡大装置である。レーザ光源1から発せられ
たLP01モードは偏波面保存型光ファイバ2の一端に入
射されて伝搬し、偏波面保存型光ファイバ2の他端から
出射されて光ビーム拡大装置3に入射する。光ビーム拡
大装置3では、偏波面保存型光ファイバ2出射端での光
ビームが拡大され、この拡大された光ビームは赤外線カ
メラで受光されて、その2次元の光強度分布が像4とし
て出力される。
称の形状であれば、像4として出力される光強度分布は
同心円状となり、像4中の半径rは、すべて同一の値と
なるが、実際に製造された偏波面保存型光ファイバ2は
軸対称とはならず、偏波面保存型光ファイバ2の導波部
の断面は非円状態であるため、像4中の半径rはばらつ
きを生じる。この半径rの最大値と最小値とを用いて、
(1)式に基づいてモードフィールド径2wを求めた。
2乗f2が光パワーに比例する。(1)式より定められ
るモードフィールド径の最大値と最小値とから、モード
フィールド径の非円の程度を示す量であるモードフィー
ルド径非円率を(2)式に基づいて求める。
であり、Maはモードフィールド径の最大値、Mbはモ
ードフィールド径の最小値である。
較的コア非円の程度の大きい偏波面保存型光ファイバに
ついて、そのモードフィールド径非円率、コア非円率、
コア偏心量を示している。このようなコアの非円は、紡
糸工程において、応力付与部の粘性がクラッドより小さ
いことが原因となって生じていると考えられる。
の差をコア径で割った量で定義している。また、コア偏
心量とは、コアの中心とクラッド中心との間の距離を意
味する。なお、ここでのモードフィールド径非円率は、
波長1550nmの光を入射して測定したときのモードフィ
ールド径を基に計算した値である。表1に示した偏波面
保存型光ファイバのサンプルを2本ずつ接続したときの
接続損失を表2に示す。
される一方の光ファイバを接続ごとに接続面を90°ま
で回転させて行った。
は、接続面を回転させながら行っているためであり、モ
ードフィールド径の非円の方向が一致している場合に損
失が小さく、モードフィールド径の非円の方向がずれる
ほど損失が大きくなる。表2からわかるように、組み合
わせ番号1〜12の偏波面保存型光ファイバ同士の接続
においては、接続される偏波面保存型光ファイバのコア
非円率が約20%程度であっても、モードフィールド径
非円率が約3.2%以下であれば、接続時の接続損失は
最大で0.13dBであり、通常の光ファイバの接続損失の
許容限度を0.2dB〜0.3dBであると考えると、良好な
接続損失となっている。一方、組み合わせ番号13〜1
6の偏波面保存型光ファイバ同士の接続においては、接
続される偏波面保存型光ファイバのコア非円率が25%
を超え、モードフィールド径非円率が約4.5%を超え
ており、このときの接続損失は最大で0.5dB以上とな
って、上記接続損失の許容限度である0.2dB〜0.3dB
を超えており、使用上好ましくない。
率が約3.2%以下となるようにすれば、接続損失の小
さい偏波面保存型光ファイバを実現することができる。
このような偏波面保存型光ファイバを製造するために
は、予めコアの非円率が小さい母材を用いて、紡糸工程
において紡糸の張力を調整して紡糸する。また、以上の
結果から、偏波面保存型光ファイバのコア非円率は20
%以下であることが好ましい。以上の説明においては、
モードフィールド径の測定を波長1550nmの光に対して
行った場合について説明しているが、光の波長はこれに
限定されるものではなく、モードフィールド径は、使用
される波長での光パワーが光ファイバ中をどの程度広が
っているかを示す量であることから、使用波長帯域での
モードフィールド径非円率が3.5%以下であれば、本
発明の目的を達成することができる。
型光ファイバを例として説明したが、コアの周囲に応力
付与部を配置してなる他の種類の偏波面保存型光ファイ
バについても同様であり、PANDA型ファイバに限定
されるものではない。この例においては、使用波長帯域
での偏波面保存型光ファイバのモードフィールド径非円
率を約3.2%以下とすることにより、接続損失の小さ
い偏波面保存型光ファイバを実現することができる。
使用波長帯域での偏波面保存型光ファイバのモードフィ
ールド径非円率を約3.2%以下とすることにより、接
続損失の小さい偏波面保存型光ファイバを実現すること
ができる。
の測定方法の一例を示す図である。
面を示す図である。
ビーム拡大装置、4…像10…PANDA型ファイバ、
11…コア、12…クラッド、13…応力付与部
Claims (3)
- 【請求項1】 光の偏波面を保存しつつ光を伝搬する偏
波面保存型光ファイバにおいて、 使用波長帯域でのモードフィールド径の最大値と最小値
とから求められるモードフィールド非円率を3.2%以
下として、接続損失を小さくしたことを特徴とする偏波
面保存型光ファイバ。 - 【請求項2】 前記偏波面保存型光ファイバのコア非円
率が20%以下であることを特徴とする請求項1記載の
偏波面保存型光ファイバ。 - 【請求項3】 前記偏波面保存型光ファイバはPAND
A型光ファイバであることを特徴とする請求項1又は2
記載の偏波面保存型光ファイバ。
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