JP2003185854A

JP2003185854A - 光伝送路

Info

Publication number: JP2003185854A
Application number: JP2001385521A
Authority: JP
Inventors: Junichi Owaki; 純一大脇; Masato Mino; 正人三野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単かつコンパクトな構造で、正確なアライ
メントも必要とせずに、コアの断面積が異なる光伝送路
同士を低い損失で接続する低コストな光伝送路を提供す
る。【解決手段】光を伝播する光伝送媒体であるコア１
と、コア１の光の伝播方向に沿ってコア１の周囲に配置
され、コア１より低い屈折率を持つ低屈折率媒体である
クラッド２とを有し、コア１の断面積の異なる端面を入
力端及び出力端とする光伝送路４において、光の伝播方
向に対して垂直な面のコア１の断面積を、光の伝播方向
に連続的に緩やかに減少又は増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光エネルギーを伝
播する光伝送路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の一般的な光伝送路の概略
図である。光伝送路６は、円筒状の形状を有しており、
図６では、その長手方向の断面を示す。

【０００３】光伝送路６は、光を伝播する光伝送媒体で
あるコア１と、コア１に光を閉じ込めるため、光の伝播
方向に沿ってコア１の周囲に配置され、コア１より低い
屈折率を持つ低屈折率媒体であるクラッド２とから基本
的に構成されている。上記光伝送路６では、光はコア１
とクラッド２との境界面で全反射しながら、コア１の中
を進行して行く。光エネルギーの進む方向、即ち、光の
伝播方向はコア１の中心に沿う軸と平行となる。このよ
うな光伝送路の代表的な例として、光ファイバ伝送路が
あげられる。光ファイバは、低損失、大容量伝送、小
型、軽量であり、又、電磁波の影響を受けないこと等多
くの特長があるため、通信分野、センサー分野、医療分
野等に広く用いられている。

【０００４】光ファイバには、いくつかの種類があり、
光伝送媒体であるコアの直径が４〜１０μｍ程度の単一
モード光ファイバと、コアの直径が５０〜数１０００μ
ｍ程度のマルチモード光ファイバとに大別できる。エネ
ルギー伝送用途には後者のマルチモード光ファイバが適
している。特に、高エネルギー伝送の場合にはコアの直
径が数１００μｍ以上の光ファイバが使用されることが
多いが、このような光ファイバは太くて重いこと、最小
曲率半径が大きいこと等から取扱いが容易ではなく、
又、原料を多く使う上に歩留まりが低いためコストが極
めて高い等の難点が多い。

【０００５】一方、コアの直径が５０μｍ程度の光ファ
イバは汎用的に使用されており、取扱いが容易でコスト
も低いものの、高出力光源との光結合効率が低いため、
直接、高エネルギーを入射させることは難しい。そのた
め、コア径の異なる光ファイバ同士を高効率でしかも簡
単に接続することが可能な光部品が実現できれば、高エ
ネルギー伝送の用途にも汎用の光ファイバーが使用可能
になり、高エネルギー伝送におけるパフォーマンスの向
上やコストの低下に対して大きく寄与するものと考えら
れる。

【０００６】光ファイバの構造は、一般的に、光の伝播
方向に対して垂直な面であるコアの断面積が、光エネル
ギーの入力端及び出力端の間で一様に均一である。従っ
て、コア径の異なる光ファイバ同士を接続する場合、直
接光ファイバ先端部を突き合せる直接結合（あるいは、
接触結合、Butt-Couplingとも言われる）方式では、光
ファイバ先端部での表面反射を考慮しないと仮定する
と、コア径の小さい光ファイバからコア径の大きい光フ
ァイバへの伝送方向は良いとしても、その反対に、コア
径の大きな光ファイバからコア径の小さな光ファイバへ
の伝送方向については、コア径の断面積比にほぼ比例し
た接続損失が生じてしまう。

【０００７】光ファイバ先端部での表面反射による接続
損失を低減させるため、光ファイバ同士を融着接続した
場合でも、上記と同様に、コア径の大きな光ファイバか
らコア径の小さな光ファイバへの伝送方向について、コ
ア径の断面積比により接続損失が生じてしまうことに変
わりはない。そして、コア径の断面積比が大きくなれば
なるほど、当然のことながら、それに比例して接続損失
も大きくなってしまう。又、アライメント上のミス
（縦、横方向のズレ、端面間の開き、角度の開き等）が
ある場合には、さらに接続損失が増大する。

【０００８】なお、アライメント上の許容範囲（トレラ
ンス）を大きくするための方策として、コア径が数μｍ
の単一モードファイバにおいては、光ファイバ端部のコ
ア径を広げるＴＥＣ（Thermally-diffused Expanded Co
re）技術（例えば、Electronics Letters、 10th Oct. 1
991、 Vol.27、 No.21、 pp.1968-1969、 "Thermally-Diffu
sed Expanded Core Fibres for Low-Loss and Inexpen
sive Photonic Components"、 H.Hanafusa、 M.Horiguchi
and J.Noda）等が開発されているが、広げた後のコア
径と元のコア径の断面積比はせいぜい数倍程度であるた
め、この技術を断面積比がさらに大きく異なる光ファイ
バ間の直接結合に適用することはできない。

【０００９】一方、このような、コア径の異なる光ファ
イバ同士を接続する場合、上記とは別の方式として、凸
レンズや分布屈折率型（GRIN : Gradient Index）ロッ
ドレンズ等を両光ファイバ先端部の間に配置したレンズ
結合方式がある。これは、片方の光ファイバ端部から放
射されて自由空間中に広がった光をレンズで絞ることに
より、他方の光ファイバ端部に入射させる方式であるた
め、光学部品であるレンズの設計や配置を適切に行うこ
とにより、上記の直接結合方式のような幾何学的な断面
積比に起因する接続損失をある程度抑制することができ
る。

【００１０】しかしながら、光ファイバ以外に光学部品
（単数、あるいは複数のレンズ）を用いるため、各部品
表面での反射損失が増大することの他に、各部品の設計
（選択）や配置が複雑になり、伝送路全体の容積が大き
くなってしまう。又、光軸の正確なアライメントが必要
となることから、その調整に専門技術や多くの時間を要
し、その結果、コストが高くなってしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の光伝送路６にお
いては、光をその中に閉じ込めて伝播させる役割を果た
す光伝送媒体（光ファイバの場合はコア）の断面積が異
なる光伝送路同士を接続する場合に、前述したように、
直接結合方式、あるいはレンズ結合方式が用いられてい
た。そして、前者では、コアの断面積比により接続損失
が生じてしまうという問題点があり、後者では、複数の
光学部品を用いるため、各部品表面での反射損失が増大
することや、伝送路全体の容積が大きくなること、又、
正確なアライメントが必要となり、コストが高くなるこ
と等の問題点があった。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑み、簡単かつコン
パクトな構造で、正確なアライメントを必要とせずに、
コアの断面積が異なる光伝送路同士を低い損失で接続す
る低コストな光伝送路を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明に係る光伝送路は、光を伝播する光伝送媒体と、光の
伝播方向に沿って前記光伝送媒体の周囲に配置され、前
記光伝送媒体より低い屈折率を持つ低屈折率媒体とを有
し、前記光伝送媒体の断面積の異なる端面を入力端及び
出力端とし、光の伝播方向に対して垂直な面の前記光伝
送媒体の断面積を、光の伝播方向に連続的に緩やかに減
少又は増大させたことを特徴とする。本発明に係る上記
光伝送路では、入力端及び出力端の間で光の伝播方向に
対して光伝送媒体と低屈折率媒体の境界面が緩やかな角
度を持つこととなる。

【００１４】上記課題を解決する本発明に係る光伝送路
は、前記光伝送媒体の入力端及び出力端の間の断面の形
状を相似形としたことを特徴とする。

【００１５】上記課題を解決する本発明に係る光伝送路
は、前記相似形を円形としたことを特徴とする。本発明
に係る上記光伝送路では、既存の円筒状の光ファイバを
用いて、容易に作製することができる。

【００１６】上記課題を解決する本発明に係る光伝送路
は、前記光伝送媒体の入力端と出力端の断面積の比率を
１０：１以上としたことを特徴とする。

【００１７】上記課題を解決する本発明に係る光伝送路
は、前記光伝送媒体の断面積が、前記光伝送媒体の光の
伝播方向の一部の領域で減少又は増大したことを特徴と
する。

【００１８】上記課題を解決する本発明に係る光伝送路
は、前記光伝送媒体及びその周囲に配置される低屈折率
媒体の各々の断面積の比が、入力端及び出力端の間で一
様に均一としたことを特徴とする。

【００１９】上記課題を解決する本発明に係る光伝送路
は、前記光伝送媒体の断面積の減少又は増大の割合が、
光の伝播方向に対する前記光伝送媒体と前記低屈折率媒
体の境界面の角度が５０ｍｒａｄ以下になるようにした
ことを特徴とする。

【００２０】上記課題を解決する本発明に係る光伝送路
は、入力端及び出力端、又は、入力端若しくは出力端に
光コネクタを装着したことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は、本発明に係
る実施形態の一例を示す光伝送路の長手方向の断面の概
念図である。図６と同様の役割を果たす部品については
同一の番号を付けている。

【００２２】光伝送路４は、光を伝播する光伝送媒体で
あるコア１と、コア１に光を閉じ込めるため、光の伝播
方向に沿ってコア１の周囲に配置され、コア１より低い
屈折率を持つ低屈折率媒体であるクラッド２とを有し、
コア１の断面積の異なる端面を入力端及び出力端とし、
さらに、光の伝播方向に対して垂直な面のコア１の断面
積を、光の伝播方向に連続的に緩やかに減少又は増大さ
せてある領域、テーパー部３を設けてある。例えば、半
径の異なる２つの円筒状の光伝送路を用いる場合、２つ
の円筒状の光伝送路の間に円錐状の光伝送路を挟み、円
錐状の光伝送路の２つの円筒状の光伝送路と接する部分
が、各々の円筒状の光伝送路の半径と同一になるように
接続した構造となっている。この場合、光伝送路４の内
部にあるコア１も同様の構造となっている。

【００２３】光伝送路における光エネルギーの伝播の動
作原理について説明するため、最初に、基本的な構造で
ある従来の光伝送路６（図６を参照）を用いて説明す
る。

【００２４】従来の光伝送路６において、光は、コア１
とクラッド２との境界面で全反射しながら、コア１の中
を進行して行く。言い換えれば、光エネルギー全体とし
ては、コア１の中心に沿う軸に平行に伝播していく。コ
ア１の屈折率をｎｌ、クラッド２の屈折率をｎ２とする
と、コア１内を伝播する光がコア１とクラッド２との境
界面で全反射するための最大の入射角θｃは臨界角と呼
ばれ、臨界角θｃと屈折率ｎｌ、ｎ２との関係はスネル
の法則により次式で表される。ｓｉｎθｃ＝（（ｎ１²
−ｎ２²）／ｎ１²）^1/2

【００２５】即ち、臨界角θｃよりも小さな角度で入射
した光は、コア１とクラッド２との境界面で全反射して
コア１内を伝播して行くが、臨界角θｃよりも大きな角
度で入射した光は境界面で全反射せず、屈折してクラッ
ド２の方に染み出てしまうため損失となってしまう。も
ちろん、コア径が入力端及び出力端の間で均一である従
来の光伝送路６においては、光伝送路６が完全に直線状
に設置されている理想的な場合、臨界角θｃよりも大き
な角度で境界面に入射するような光は伝播しては来な
い。

【００２６】次に、本発明に係る光伝送路４の光エネル
ギーの伝播について、図２を用いて説明する。図２は、
図１における光伝送路４のテーパー部３のコア１のみを
拡大して示した断面の概略図である。

【００２７】図２において、傾きθｘは、光の伝播方
向、つまり、コア１の中心に沿う軸に対するコア１とク
ラッド２の境界面がなす角度とし、テーパー部３のコア
１は、上記傾きθｘを持って、その断面積が光の伝播方
向に対して連続的に一様に、緩やかに減少又は増大して
いる。ここでは、光エネルギーが伝播する方向が、コア
径の太い側からコア径の細い側に向かう場合（図２にお
いて、右端を光の入力端とし、左端を光の出力端とする
場合）について考える。

【００２８】コア径が均一である従来の光伝送路６にお
ける臨界角θｃで入射する光について考えると、本発明
に係る光伝送路４、即ちコア１の断面積が光の伝播方向
に対して傾きθｘで一様に狭くなっている場合には、こ
の入射光のコア１とクラッド２との境界面における実際
の入射角θは、θ＝θｃ＋θｘとなり、前記境界面での
全反射の条件であるθ≦θｃを満足しないため、境界面
で全反射することなく、屈折してクラッド２側に染み出
てしまい損失となってしまう。定性的には、傾きθｘの
角度が大きければ大きいほど、光の伝播方向に対するコ
ア１の断面積の変化は急峻となり、光損失は大きくな
る。

【００２９】一方、傾きθｘの角度が小さければ小さい
ほど、光の伝播方向に対するコア１の断面積の変化は緩
やかになり、光損失は小さくなる。極端な例を考える
と、傾きθｘを無限にゼロに近付けていった場合、光伝
送路４はコア径が均一の従来の光伝送路６と極めて近い
状態になり、コア１の断面積を変化させたことによる光
損失は極めて小さくなる。

【００３０】従って、光伝送路４は、コア１の断面積を
入力端及び出力端の間で光の伝播方向に対して連続的に
緩やかに減少又は増大させることにより、簡単かつコン
パクトな構造で、部品点数も少なく、正確なアライメン
トも必要とせずに、コア１の断面積が異なる光伝送路同
士を低い損失で接続することが可能で、しかも低コスト
な光伝送路になる。

【００３１】（実施例２）図３は、本発明に係る実施形
態の一例を示す光伝送路の断面の大きさを表す模式図で
あり、図２と同様に、光伝送路４のテーパー部３のコア
１のみを拡大して示したものである。ここで、光の伝播
方向は、コア１の断面積の大きい方から小さい方向と
し、コア１の断面の形状は円形で、その直径はそれぞれ
２００μｍ及び５０μｍとする。又、コア１の断面積
は、コア１とクラッド２の境界面が光の伝播方向、つま
り、コア１の中心に沿う軸に対して傾きθｘを持って、
一様に変化するものとし、コア１の断面積の変化してい
る領域の長さをＸとする。

【００３２】図３からわかるように、光の入力端と出力
端の断面の直径をそれぞれ２００μｍ、５０μｍと固定
しているので、傾きθｘを変化させた場合、それに伴っ
て長さＸも変化することになる。

【００３３】図４は、図３におけるコア１において、傾
きθｘを変化させた場合（長さＸを変化させた場合）
の、傾きθｘと長さＸ、長さＸと本光伝送路を伝播する
光エネルギーの伝播率ηとの関係を、簡略化した計算か
ら見積った結果である。なお、ここでは、コア１内を伝
播する光が全反射臨界角θｃ以下の全角度成分に対して
均一に分布しているものと仮定して２次元で見積ると共
に、直径５０μｍの中心部を直進する光成分については
考慮しないこととした。又、伝播率は、１００％からク
ラッドに染み出して損失となる光成分の割合を減じた値
であり、コア自身の吸収や散乱による損失については考
慮していない。

【００３４】図４から、θｘ＝１ｍｒａｄの時、Ｘ≒７
５ｍｍ、η＞９９％であり、θｘ＝１０ｍｒａｄの時、
Ｘ≒７．５ｍｍ、η≒９２％であり、θｘ＝５０ｍｒａ
ｄの時、Ｘ≒１．５ｍｍ、η≒６３％とおおよそ見積ら
れることがわかる。（図４において、θｘ＝５０ｍｒａ
ｄ、Ｘ≒１．５ｍｍに補助線を引いて示した。）なお、
この伝播率ηの値は、光伝送路の開口数ＮＡ（＝（ｎ１
²−ｎ２²）^1/2）が０．２の場合であり、図４には、Ｎ
Ａ＝０．２５、およびＮＡ＝０．３の場合についても示
してある。図４から、ＮＡ＝０．２の場合でもη＞６０
％の値が得られていることから、コア径を２００μｍか
ら５０μｍに変化させる場合に、コアの断面積を変化さ
せたことによる光損失が過大にならない傾きθｘの範囲
としては、θｘ≦５０ｍｒａｄが望ましいと言える。コ
ア径の変化が更に大きい場合でも、長さＸを大きくし
て、θｘ≦５０ｍｒａｄの条件を満たせば、実用上十分
な伝播率η（低い光損失）を持つ光伝送路とすることが
可能である。

【００３５】（実施例３）図５は、本発明に係る実施形
態の他の一例を示す光伝送路の断面の概念図である。本
実施例は、光伝送媒体であるコアの断面積が、光の伝播
方向の一部の領域、即ち直線状の光伝送路の片方の端部
において、連続的に緩やかに減少又は増大しているもの
である。図５においても、図６と同様の役割を果たす部
品については同一の番号を付けている。

【００３６】図５に示すように、光伝送路５は、光を伝
播するコア１と、コア１に光を閉じ込めるため、光の伝
播方向に沿ってコア１の周囲に配置され、コア１よりも
低い屈折率を持つ低屈折率媒体であるクラッド２とを有
し、コア１の断面積の異なる端面を一対の入力端及び出
力端とし、光伝送路５の片方の端部の領域が、コア１の
断面積を光の伝播方向に対して連続的に一様に、緩やか
に減少（又は増大）させてあるテーパー部３を有する構
成である。

【００３７】上記光伝送路５の材質は、コア１、クラッ
ド２共に、硼珪酸塩系ガラス材料を用い、光学定数は、
コア１の屈折率は１．５９５、クラッド２の屈折率は
１．５１６、開口数ＮＡは０．５である。機械的寸法
は、太い側のコア１の直径が１９０μｍ、クラッド２の
外径の直径が２００μｍ、細い側のコア１の直径が４
７．５μｍ、クラッド２の外径の直径が５０μｍであ
り、入力端と出力端との間、つまり全体の長さは、約２
００ｍｍである。この内、太い径の部分の長さは約１９
０ｍｍ、コア１の径とクラッド２の外径が長さ方向（光
の伝播方向）に対して一様に変化させてあるテーパー部
３の長さは約１０ｍｍである。

【００３８】この形状は、言い換えれば、コア１とクラ
ッド２の各々の断面積の比が、入力端及び出力端の間に
おいて、長手方向に一様に均一となっている。例えば、
単純に入力端と出力端のみで比較した場合、入力端側の
コア１とクラッド２の断面積の比は、（１９０）²：
（２００）²−（１９０）²であり、出力端側のコア１と
クラッド２の断面積の比は、（４７．５）²：（５０）²
−（４７．５）²であり、これらの比は同一となってい
る。

【００３９】この光伝送路５の作製には光ファイバの線
引き加工装置を用いた。コア径が１９０μｍ、クラッド
外径の直径が２００μｍの直線状の光伝送路を、加熱し
て張力を付与しながら延伸する工程を機械的に制御する
ことにより所望の形状の光伝送路を作製した。両端部に
は、ＦＣ型光コネクタを装着し、端面は平面光学研磨の
加工処理を行った。

【００４０】又、比較のため、同様のガラス材料を用
い、コア径が１９０μｍ、クラッド外径の直径が２００
μｍで、図６に示すような、入力端及び出力端の間のコ
ア径、クラッド外径が共に均一で、長さ約２００ｍｍの
光伝送路６を併せて作製した。同じ材料を用いているた
め、光学定数も同様である。

【００４１】作製した光伝送路５、６の特性を比較評価
するための測定系について説明する。光源として、波長
８１０ｎｍ、出力約１．２Ｗの半導体レーザ（Photonic
Power Systems Inc.製、型名：ＰＰＳ−７００−０
３）を用い、出力されたレーザ光を光伝送路試料中に伝
播させ、同試料を伝播した後の光出力強度を光パワーメ
ータ（Coherent社製、LabMaster-Ultima、型名：ＬＭ−
１０）で測定した。測定に用いた光伝送路試料は、コア
径を変化させた試料２種類（Ｃ−１、Ｃ−２）と、コア
径が均一の試料２種類（Ｂ−１、Ｂ−２）である。な
お、半導体レーザの光出力端と光伝送路試料の光入力
端、および光伝送路試料の光出力端と光パワーメータの
光入力端との接続はＦＣ型光コネクタ接続とし、コア径
を変化させた光伝送路試料における光の伝播方向は、コ
ア径の太い側から細い側に伝播する方向とした。

【００４２】４つの光伝送路試料について測定した結果
を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１から分かるように、光伝送路試料Ｃ−
１、Ｃ−２の光出力強度を試料Ｂ−１、Ｂ−２のそれと
比較すると、約５０〜６１％の値となっている。この結
果は、テーパー部３を有する光伝送路５を用いることに
より、コア径の直径を１９０μｍから４７．５μｍに変
換させた後（即ち、コアの断面積を１／１６に減少させ
た後）でも、コア径を変化させない場合の５０％以上の
光出力強度が得られることを示している。

【００４５】ちなみに、コア径の直径がそれぞれ２００
μｍと５０μｍと異なる光ファイバ同士の先端部を突き
合せる直接結合方式で、上記実施例と同様にコア径の太
い側から細い側への光伝播特性を測定した所、その光出
力強度は約６８ｍＷ程度であった。これは、コア径の断
面積比（１／１６に減少）から単純計算した光強度の予
想値（７５ｍＷ）に近い値である。それに対して、本実
施例では、単純計算した予想値と比べても、その８倍か
ら１０倍程度の光出力強度が得られている。

【００４６】即ち、本実施例の光伝送路５では、入力端
及び出力端のコア径の断面積比が１０：１以上の場合で
も、実用上十分な光出力強度を得ることができ、さら
に、従来の光伝送路を用いた直接結合方式によるコア径
のサイズ変更に比較して、１０倍程度強い光出力強度を
得ることができる。

【００４７】なお、光伝送路５の伝播率は約５０〜６１
％と、実施例２の簡略化した計算から見積った値と比較
して低い値となっているが、これは、実施例２の計算結
果が種々の仮定に基づくものであることや、又、本実施
例の光伝送路５においてもその加工の均一性や精度が必
ずしも十分に理想的な状態ではないこと等に起因するも
のと考えられる。

【００４８】（実施例４）本実施例は、本発明に係る光
伝送路の光出力強度を測定するために、図１に示す光伝
送路４を基本として、作成したものである。

【００４９】図１に示すように、本実施例の光伝送路
は、光を伝播するコア１と、コア１に光を閉じ込めるた
め、光の伝播方向に沿ってコア１の周囲に配置され、コ
ア１より低い屈折率を持つ低屈折率媒体であるクラッド
２とを有し、コア１の断面積の異なる端面を一対の入力
端及び出力端とし、入力端と出力端との間の一部の領域
においてコア１の断面積を光の伝播方向に対して連続的
に一様に、緩やかに減少（又は増大）させてあるもので
ある。作製は、上記実施例３と同様の方法で行った。

【００５０】上記光伝送路の材質は、コア１、クラッド
２共に、硼珪酸塩系ガラス材料を用い、光学定数は、コ
ア１の屈折率は１．５９５、クラッド２の屈折率は１．
５１６、開口数ＮＡは０．５である。機械的寸法は、太
い側のコア１の直径が１９０μｍ、クラッド２の外径の
直径が２００μｍ、細い側のコア１の直径が４７．５μ
ｍ、クラッド２の外径の直径が５０μｍであり、入力端
と出力端との間、つまり全体の長さは、約２５０ｍｍで
ある。この内、太い径の部分の長さは約１９０ｍｍ、コ
ア１の径とクラッド２の外径が長さ方向（光の伝播方
向）に対して一様に変化させてあるテーパー部３の領域
の長さは約１０ｍｍ、細い径の部分の長さは約５０ｍｍ
である。両端部には、ＦＣ型光コネクタを取付け、端面
は平面光学研磨の加工処理を行った。

【００５１】上記形状の光伝送路も、実施例３の光伝送
路５と同様に、コア１とクラッド２の各々の断面積の比
が、入力端及び出力端の間において、長手方向に一様に
均一となっている。

【００５２】実施例３と同様の測定系を用いて、入力端
及び出力端の間のコア１の径が１９０μｍ（上記光伝送
路の太い側のコア１の径と同一）と均一である光伝送路
との特性比較評価を行った所、実施例３の場合と同様
に、本実施例のコア径を変化させた光伝送路でもコア径
均一の光伝送路の５０％以上の光出力強度が得られた。

【００５３】上記実施例では光伝送路の材質として硼珪
酸塩系ガラス材料を用いたが、本発明の効果は、もちろ
んこの材料のみに限定されるものではなく、他の材料を
用いても同様の効果が得られることは言うまでも無い。
例えば、石英系の材料を用いれば、コア自身による吸収
や散乱による損失はさらに低くなり、又、プラスチック
系の材料を用いれば、さらに作製・加工工程が容易で安
価なものとなる。

【００５４】又、本実施例ではコアの断面積として、直
径１９０μｍの円形から直径４７．５μｍの円形に変換
する例を示したが、本発明の効果はこの幾何学的寸法の
みに限定されるものではなく、さらに大きな直径のコア
から、より小さな直径のコアに変換することも可能であ
る。又、その形状も、円形に限定されるものではなく、
入力端及び出力端の間で相似形になるようにすれば、角
型や多角形等の他の形状でも良い。さらに、相似形に限
らず、円形から角型への変換や、その逆の変換等、異な
る形状への変換も可能である。同様にクラッドの形状も
本実施例に限定されず、例えば適宜に光コネクタの形状
に合わせてもよい。

【００５５】そして、本実施例ではコアの断面積の変換
について記したが、本発明の効果は断面積の変換のみに
限定されるものではなく、例えば、光源と光伝送路との
光学的結合、あるいは受光素子と光伝送路との光学的結
合等にも適用が可能である。

【００５６】さらに、本実施例では光伝送路の両端部
（入力側、出力側）にはＦＣ型光コネクタ処理を施すこ
とにより、他の装置との接続を容易にし、又、測定・評
価時の再現性を向上させることができたが、本発明の効
果はこのＦＣ型光コネクタ処理に限定されるものではな
く、他の種類のコネクタ処理でも良く、又、コネクタを
用いずに直接、研磨加工しても良いし、あるいは、他の
光伝送路と直接融着接続することで端面反射を抑制する
ことも可能である。ちなみに、ＦＣ型光コネクタは、サ
ブミクロンオーダーの精度を持つフェルール（光ファイ
バ支持部）を有しており、光ファイバをフェルールに挿
入、固定するだけで、正確なアライメントができ、低損
失な接続が実現できる汎用の光コネクタである。

【００５７】又、本発明の光伝送路は上記実施例に何ら
限定されるものではなく、光カプラのように複数組合せ
ることにより、入力端及び出力端の数がそれぞれ２つ以
上の光伝送路としても良い。

【００５８】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、光を伝播
する光伝送媒体と、光の伝播方向に沿って前記光伝送媒
体の周囲に配置され、前記光伝送媒体より低い屈折率を
持つ低屈折率媒体とを有し、前記光伝送媒体の断面積の
異なる端面を入力端及び出力端とし、光の伝播方向に対
して垂直な面の前記光伝送媒体の断面積を、光の伝播方
向に連続的に緩やかに減少又は増大させた構成であるの
で、入力端及び出力端の間で光の伝播方向に対して光伝
送媒体と低屈折率媒体の境界面が緩やかな角度を持つこ
とになり、簡単かつコンパクトな構造で、部品点数も少
なく、正確なアライメントも必要とせずに、コアの断面
積が異なる光伝送路同士を低い損失で接続することがで
き、しかも低コストである。

【００５９】請求項２乃至請求項３に係る発明によれ
ば、前記光伝送媒体の入力端及び出力端の間の断面の形
状を相似形とした構成であるので、簡単かつコンパクト
な構造でコアの断面積が異なる光伝送路同士を低損失で
接続することができる。

【００６０】請求項４に係る発明によれば、前記光伝送
媒体の入力端と出力端の断面積の比率を１０：１以上と
した構成であるので、コアの断面積が大きく異なる光伝
送路同士においても低損失で接続することができる。

【００６１】請求項５に係る発明によれば、前記光伝送
媒体の断面積が、前記光伝送媒体の光の伝播方向の一部
の領域で減少又は増大した構成であるので、光伝送路の
使用状況に応じて、光伝送媒体の断面積が減少又は増大
する領域を、光伝送媒体の光の伝播方向の任意の位置に
配置することができる。

【００６２】請求項６に係る発明によれば、前記光伝送
媒体及びその周囲に配置される低屈折率媒体の各々の断
面積の比が、入力端及び出力端の間で一様に均一とした
構成であるので、簡単かつコンパクトな構造で、コアの
断面積が異なる光伝送路同士を低い損失で接続すること
ができる。

【００６３】請求項７に係る発明によれば、前記光伝送
媒体の断面積の減少又は増大の割合が、光の伝播方向に
対する前記光伝送媒体と前記低屈折率媒体の境界面の角
度が５０ｍｒａｄ以下になるようにした構成であるの
で、コアの断面積が異なる光伝送路同士を低い損失で接
続することができる。

【００６４】請求項８に係る発明によれば、入力端及び
出力端、又は、入力端若しくは出力端に光コネクタを装
着した構成であるので、光コネクタを用いることで、正
確なアライメントも必要とせずに、コアの断面積が異な
る光伝送路同士を低損失で接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態の一例を示す光伝送路の
断面の概念図である。

【図２】本発明に係る実施形態の一例を示す光伝送路の
テーパー部のコアのみを拡大した断面の概念図である。

【図３】本発明に係る実施形態の一例を示す光伝送路の
テーパー部のコアのみを拡大した断面の模式図である。

【図４】光伝送路のテーパー部の長さＸを変化させた場
合の、テーパー部のコアの境界面の傾きθｘと、伝播す
る光エネルギーの伝播率ηとの関係のグラフである。

【図５】本発明に係る実施形態の他の一例を示す光伝送
路の断面の概念図である。

【図６】従来の一般的な光伝送路の断面の概略図であ
る。

【符号の説明】

１コア２クラッド３テーパー部４光伝送路５光伝送路６光伝送路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を伝播する光伝送媒体と、光の伝播
方向に沿って前記光伝送媒体の周囲に配置され、前記光
伝送媒体より低い屈折率を持つ低屈折率媒体とを有し、
前記光伝送媒体の断面積の異なる端面を入力端及び出力
端とする光伝送路において、光の伝播方向に対して垂直な面の前記光伝送媒体の断面
積を、光の伝播方向に連続的に緩やかに減少又は増大さ
せたことを特徴とする光伝送路。
【請求項２】請求項１記載の光伝送路において、前記光伝送媒体の入力端及び出力端の間の断面の形状を
相似形としたことを特徴とする光伝送路。
【請求項３】請求項２記載の光伝送路において、前記相似形を円形としたことを特徴とする光伝送路。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記
載の光伝送路において、前記光伝送媒体の入力端と出力端の断面積の比率を１
０：１以上としたことを特徴とする光伝送路。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記
載の光伝送路において、前記光伝送媒体の断面積が、前記光伝送媒体の光の伝播
方向の一部の領域で減少又は増大したことを特徴とする
光伝送路。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記
載の光伝送路において、前記光伝送媒体及びその周囲に配置される低屈折率媒体
の各々の断面積の比が、入力端及び出力端の間で一様に
均一としたことを特徴とする光伝送路。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれかに記
載の光伝送路において、前記光伝送媒体の断面積の減少又は増大の割合が、光の
伝播方向に対する前記光伝送媒体と前記低屈折率媒体の
境界面の角度が５０ｍｒａｄ以下になるようにしたこと
を特徴とする光伝送路。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれかに記
載の光伝送路において、入力端及び出力端、又は、入力端若しくは出力端に光コ
ネクタを装着したことを特徴とする光伝送路。