JP2003084160A

JP2003084160A - 偏波保持光ファイバ

Info

Publication number: JP2003084160A
Application number: JP2001278274A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Kajima; 孝文鹿嶋; Takeo Miyokawa; 武男三代川; Takashi Moriyama; 隆森山
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】偏波保持能力が高く、安定した偏波保持光フ
ァイバを提供する。【解決手段】コア１１と、このコア１１を包囲するク
ッド１２と、このクラッド１２内に、コア１１を中心に
概対称に配された断面円形の２つの第１の応力付与部１
３、１３と、クラッド１２内に、２つの第１の応力付与
部１３、１３の中心を通る直線ａ―ａと直交する直線ｂ
―ｂ上に、その中心が配され、コア１１を中心に概対称
に配された断面円形の２つの第２の応力付与部１４、１
４とから構成された偏波保持光ファイバ２０。第２の応
力付与部１４、１４を、チタニアを添加した石英ガラ
ス、フッ素を添加した石英ガラス、または、これらの混
合体からなるガラスで形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光センサ
などに用いられる応力付与型の偏波保持光ファイバに関
する。

【０００２】

【従来の技術】偏波保持光ファイバは、大別すると応力
付与型、材料の屈折率分布を変化させた型、コアを変形
させた型などが考案されており、これらの一部が実用化
されている。現在最も普及している偏波保持光ファイバ
は、応力付与型のものである。図２は、従来の偏波保持
光ファイバの一例を示す断面図である。この例の偏波保
持光ファイバ４は、高屈折率のコア１と、このコア１の
周囲に、コア１と同心円状に設けられ、かつコア１より
も低屈折率のクラッド２と、このクラッド２内に、コア
１を中心に概対称に配置され、かつこのクラッド２より
も一般的に低屈折率である断面円形の２つの応力付与部
３、３とから構成されている。

【０００３】このような偏波保持光ファイバ４を製造す
る際には、まず、コア１を形成するコア部材とクラッド
２を形成するクラッド部材とからなる光ファイバ母材を
用意する。次に、クラッド部材に、コア部材に対して概
対称な一対の挿入孔を、光ファイバ母材の長手方向を貫
通するように形成する。次に、一対の挿入孔に応力付与
部３となるコア部材よりも熱膨張係数の大きいガラスか
らなる応力付与部材を挿入する。そして、このような光
ファイバ母材を、加熱延伸手段を用いて溶融線引きし、
図２に示した偏波保持光ファイバ４を得る。

【０００４】このような応力付与型の偏波保持光ファイ
バ４の偏波保持能力を高める方法としては、応力付与部
３を形成するガラスの膨張係数をより大きなものとする
方法、コア１と応力付与部３の距離を短くする方法、偏
波保持光ファイバ４全体に占める応力付与部３の比率を
大きくする方法などが用いられる。

【０００５】さらに、応力付与型の偏波保持光ファイバ
の製造方法としては、上記のような機械加工による方法
以外に、ＭＣＶＤ、ＶＡＤなどの手法を用いてコアを形
成すると同時に、コア外周に、熱膨張係数の大きい材料
からなる応力付与部を楕円状に形成する楕円ジャケット
方式もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、応力付
与部３を形成するガラスの熱膨張係数をより大きなもの
とする方法では、光ファイバ母材の溶融線引き時に、ク
ラッド部材に形成された挿入孔内面と応力付与部材の外
周面とが結合される際、クラッド部材と応力付与部材の
熱膨張係数の差異により、両者の結合が困難であった
り、結合しても大きな歪みが残留し、偏波保持能力の安
定した光ファイバが得られないという問題があった。ま
た、コア１と応力付与部３の距離を短くする方法では、
挿入孔を形成する際の加工精度が低く、結果として、挿
入孔を加工する際の歩留まりが大幅に低下するという問
題があった。さらには、加工精度の低さから、この方法
で得られた光ファイバは、光ファイバとしての基本特性
を損うことがあった。また、偏波保持光ファイバ４全体
に占める応力付与部３の比率を大きくする方法では、コ
ア１と応力付与部３の距離を短くする方法と同様の問題
があった。

【０００７】また、楕円ジャケット方式では、機械加工
による異種接合とは異なり、コアと応力付与部との界面
が不明瞭で、しかも応力付与部がコアに対して応力を付
与する方向が不明瞭であるため、偏波保持能力が小さい
という問題があった。

【０００８】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、偏波保持能力が高く、安定した偏波保持光ファイバ
を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、コアと、該
コアを包囲するクラッドと、該クラッド内に、該クラッ
ドを形成している石英ガラスよりも膨張係数の大きい材
料で形成され、前記コアに対して概対称に配された２個
の第１の応力付与部と、前記クラッド内に、前記クラッ
ドを形成している石英ガラスよりも膨張係数の小さい材
料で形成され、前記２個の第１の応力付与部の中心を通
る直線と直交する直線上に中心が配され、前記コアに対
して概対称に配された２個の第２の応力付与部とからな
る偏波保持光ファイバによって解決できる。前記第２の
応力付与部が、チタニアを添加した石英ガラス、フッ素
を添加した石英ガラス、または、これらの混合体からな
るガラスで形成されていることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す断面
図である。この例の偏波保持光ファイバ２０は、コア１
１と、このコア１１の周囲に、コア１１と同心円状に設
けられたクラッド１２と、このクラッド１２内に、コア
１１を中心に概対称に配された断面円形の２つの第１の
応力付与部１３、１３と、クラッド１２内に、２つの第
１の応力付与部１３、１３の中心を通る直線ａ―ａと直
交する直線ｂ―ｂ上に、その中心が配され、コア１１を
中心に概対称に配された断面円形の２つの第２の応力付
与部１４、１４とから構成されている。

【００１１】また、コア１１のモードフィールド径は４
〜１０μｍ程度、クラッド１２の外径は１２５μｍ程度
である。また、第１の応力付与部１３の外径は、３０〜
４０μｍ程度が好ましい。さらに、第１の応力付与部１
３の中心とコア１１の中心の距離は、２５〜３０μｍ程
度が好ましい。また、第２の応力付与部１４の外径は、
２０〜５０μｍ程度が好ましい。

【００１２】また、コア１１は酸化ゲルマニウム（Ｇｅ
Ｏ₂）を添加した石英ガラスからなり、クラッド１２は
石英ガラスからなり、第１の応力付与部１３、１３は酸
化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）を比較的多量に添加した石英ガラス
からなり、クラッド１２を形成する石英ガラスよりも熱
膨張係数が大きいガラスである。そして、第２の応力付
与部１４、１４が、チタニアを０〜３０重量％添加した
石英ガラス、フッ素を０〜２０重量％添加した石英ガラ
ス、または、これらの混合体からなるガラスで形成され
ている。これらのガラスは、クラッド１２を形成する石
英ガラスよりも熱膨張係数が小さいガラスである。

【００１３】また、コア１１を形成する酸化ゲルマニウ
ムを添加した石英ガラスの熱膨張係数は、５×１０^-6程
度、第１の応力付与部１３、１３を形成する酸化ホウ素
を比較的多量に添加した石英ガラスの熱膨張係数は、２
×１０^-5〜３×１０^-5程度である。一方、第２の応力付
与部１４、１４を形成するチタニアを添加した石英ガラ
スの熱膨張係数は５×１０^-7〜２×１０^-6程度、フッ素
を添加した石英ガラスの熱膨張係数は５×１０^-7〜２×
１０^-6程度、チタニアを添加した石英ガラスとフッ素を
添加した石英ガラスの混合体からなるガラスの熱膨張係
数は３×１０^-7〜２×１０^-6程度である。

【００１４】この例の偏波保持光ファイバ２０にあって
は、第１の応力付与部１３、１３がコア１１に対して、
偏波保持光ファイバ２０の外周方向で、直線ａ―ａに沿
って引張力を付与している。一方、第２の応力付与部１
４、１４がコア１１に対して、偏波保持光ファイバ２０
の外周方向で、直線ｂ―ｂに沿って圧縮力を付与してい
る。これにより、偏波保持光ファイバ２０の断面におい
て、コア１１に対して異方性を示す大きな歪みが発生す
るから、従来、第１の応力付与部１３、１３による、コ
ア１１に対する引張り力だけでは得られなかった高い偏
波保持能力が得られる。その結果、偏波保持光ファイバ
２０にあっては、直交する２つの直線ａ―ａと直線ｂ―
ｂをそれぞれ偏波軸とし、直線ａ―ａ方向に電界ベクト
ルを保持して伝搬する偏波と、この偏波と直交し、直線
ｂ―ｂ方向に電界ベクトルを保持して伝搬する偏波とが
安定して得られる。このように、偏波保持光ファイバ２
０は、直交する２方向で屈折率が異なる複屈折の特性に
優れている。

【００１５】また、このような偏波保持光ファイバ２０
は、その複屈折率が３５×１０^-4程度となっており、従
来の応力付与型偏波保持光ファイバの複屈折率の２倍以
上となっている。

【００１６】このような偏波保持光ファイバ２０を製造
する際には、まず、コア１１を形成するコア部材とクラ
ッド１２を形成するクラッド部材とからなる光ファイバ
母材を用意する。次に、クラッド部材に、コア部材に対
して概対称な一対の第１の挿入孔を、光ファイバ母材の
長手方向を貫通するように形成する。次に、クラッド部
材に、コア部材に対して概対称な一対の第２の挿入孔
を、２つの第１の挿入孔の中心を通る直線と直交する直
線上に、その中心が配されるように、光ファイバ母材の
長手方向を貫通するように形成する。次に、第１の挿入
孔および第２の挿入孔の内面を、研磨材などを用いて鏡
面状に研磨する。次に、第１の応力付与部１３、１３を
形成する応力付与部材を、２つの第１の挿入孔に挿入す
る。次に、第２の応力付与部１４、１４を形成する応力
付与部材を、２つの第２の挿入孔に挿入して、偏波保持
光ファイバ用母材を得る。そして、このような偏波保持
光ファイバ用母材を、加熱延伸手段を用いて溶融線引き
し、図１に示した偏波保持光ファイバ２０を得る。

【００１７】以下、図１および図２を用いて、具体的な
実施例を示して本発明の効果を明らかにする。（実施例１）まず、コア１１を形成するコア部材とクラ
ッド１２を形成するクラッド部材とからなるシングルモ
ード伝送用光ファイバの母材を用意した。次に、クラッ
ド部材に、コア部材に対して概対称な一対の第１の挿入
孔を、光ファイバ母材の長手方向を貫通するように形成
した。次に、クラッド部材に、コア部材に対して概対称
な一対の第２の挿入孔を、２つの第１の挿入孔の中心を
通る直線と直交する直線上に、その中心が配されるよう
に、光ファイバ母材の長手方向を貫通するように形成し
た。次に、第１の挿入孔および第２の挿入孔の内面を、
研磨材などを用いて鏡面状に研磨した。次に、酸化ホウ
素が２０重量％添加された石英ガラスからなり、石英ガ
ラスよりも熱膨張係数の大きいガラス棒を、第１の挿入
孔の中に入る大きさになるまで切削した後、その外周面
を鏡面状に研磨して、第１の応力付与部１３、１３を形
成する応力付与部材を形成した。次に、この応力付与部
材を、第１の挿入孔に挿入した。次に、チタニアが１０
重量％添加された石英ガラスからなり、石英ガラスより
も熱膨張係数の小さいガラス棒を、第２の挿入孔の中に
入る大きさになるまで切削した後、その外周面を鏡面状
に研磨して、第２の応力付与部１４、１４を形成する応
力付与部材を形成した。次に、この応力付与部材を、第
２の挿入孔に挿入して偏波保持光ファイバ用母材を得
た。次に、このような偏波保持光ファイバ用母材を、加
熱延伸手段を用いて溶融線引きし、直径約１２５μｍの
偏波保持光ファイバ２０を得た。得られた偏波保持光フ
ァイバ２０の応力付与部１３、１３の直径は約３６μ
ｍ、それぞれの応力付与部１３、１３の中心と、コア１
１の中心との距離は約１８μｍであった。また、得られ
た偏波保持光ファイバ２０の複屈折率は約６×１０^-4で
あった。この複屈折率の値は、図２に示した従来の偏波
保持光ファイバの複屈折率の値に比べて約２倍の値であ
った。

【００１８】（実施例２）まず、コア１１を形成するコ
ア部材とクラッド１２を形成するクラッド部材とからな
るシングルモード伝送用光ファイバの母材を用意した。
次に、クラッド部材に、コア部材に対して概対称な一対
の第１の挿入孔を、光ファイバ母材の長手方向を貫通す
るように形成した。次に、クラッド部材に、コア部材に
対して概対称な一対の第２の挿入孔を、２つの第１の挿
入孔の中心を通る直線と直交する直線上に、その中心が
配されるように、光ファイバ母材の長手方向を貫通する
ように形成した。次に、第１の挿入孔および第２の挿入
孔の内面を、研磨材などを用いて鏡面状に研磨した。次
に、酸化ホウ素が２０重量％添加された石英ガラスから
なり、石英ガラスよりも熱膨張係数の大きいガラス棒
を、第１の挿入孔の中に入る大きさになるまで切削した
後、その外周面を鏡面状に研磨して、第１の応力付与部
１３、１３を形成する応力付与部材を形成した。次に、
この応力付与部材を、第１の挿入孔に挿入した。次に、
フッ素が１５重量％添加された石英ガラスからなり、石
英ガラスよりも熱膨張係数の小さいガラス棒を、第２の
挿入孔の中に入る大きさになるまで切削した後、その外
周面を鏡面状に研磨して、第２の応力付与部１４、１４
を形成する応力付与部材を形成した。次に、この応力付
与部材を、第２の挿入孔に挿入して偏波保持光ファイバ
用母材を得た。次に、このような偏波保持光ファイバ用
母材を、加熱延伸手段を用いて溶融線引きし、直径約１
２５μｍの偏波保持光ファイバ２０を得た。得られた偏
波保持光ファイバ２０の応力付与部１３、１３の直径は
約３６μｍ、それぞれの応力付与部１３、１３の中心
と、コア１１の中心との距離は約１８μｍであった。ま
た、得られた偏波保持光ファイバ２０の複屈折率は約７
×１０^-4であった。この複屈折率の値は、図２に示した
従来の偏波保持光ファイバの複屈折率の値に比べて約２
倍の値であった。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏波保持
光ファイバは、コアと、該コアを包囲するクラッドと、
該クラッド内に、該クラッドを形成している石英ガラス
よりも膨張係数の大きい材料で形成され、前記コアに対
して概対称に配された２個の第１の応力付与部と、前記
クラッド内に、前記クラッドを形成している石英ガラス
よりも膨張係数の小さい材料で形成され、前記２個の第
１の応力付与部の中心を通る直線と直交する直線上に中
心が配され、前記コアに対して概対称に配された２個の
第２の応力付与部とからなるから、コアに対する引張り
力だけでは得られなかった非常に高く、安定した偏波保
持能力を容易に得ることができる。前記第２の応力付与
部が、チタニアを添加した石英ガラス、フッ素を添加し
た石英ガラス、または、これらの混合体からなるガラス
で形成されていれば、この第２の応力付与部が、コアに
対して圧縮力を付与することができるから、本発明の偏
波保持光ファイバには、第１の応力付与部だけでは得ら
れなかった高い偏波保持能力が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す断
面図である。

【図２】従来の偏波保持光ファイバの一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１１・・・コア、１２・・・クラッド、１３・・・第１の応力付
与部、１４・・・第２の応力付与部、２０・・・偏波保持光フ
ァイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森山隆千葉県佐倉市六崎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 AB06Y AB10Y AC44 AD06 AD16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コアと、該コアを包囲するクラッドと、該クラッド内に、該クラッドを形成している石英ガラス
よりも膨張係数の大きい材料で形成され、前記コアに対
して概対称に配された２個の第１の応力付与部と、前記クラッド内に、前記クラッドを形成している石英ガ
ラスよりも膨張係数の小さい材料で形成され、前記２個
の第１の応力付与部の中心を通る直線と直交する直線上
に中心が配され、前記コアに対して概対称に配された２
個の第２の応力付与部とからなることを特徴とする偏波
保持光ファイバ。
【請求項２】前記第２の応力付与部が、チタニアを添
加した石英ガラス、フッ素を添加した石英ガラス、また
は、これらの混合体からなるガラスで形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の偏波保持光ファイバ。